KR102159084B1 - Apparatus for evaluating antibacterial property and method for evaluating antibacterial property using the same - Google Patents

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Abstract

항균특성 평가 장치 및 이를 이용한 항균특성 평가방법에서, 상기 항균특성 평가 장치는 하부 챔버, 상부 챔버, 복수의 시험관들, 센서부 및 표시부를 포함한다. 상기 하부 챔버는 복수의 개구부들이 형성된 하부 프레임이 수납된다. 상기 상부 챔버는 상기 하부 챔버와 결합되며, 상부 공간을 형성한다. 상기 시험관들은 상기 개구부들에 각각 위치하며, 배양액들을 저장한다. 상기 센서부는 상기 시험관들의 상부에 위치하며, 상기 배양액들로부터 발생되는 VOCs(volatile organic compounds)를 센싱한다. 상기 표시부는 시간이 경과함에 따라 상기 센서부의 VOCs 센싱 신호의 기울기가 급격하게 변화하기 시작하는 구간에 대한 정보를 제공한다. In the antibacterial property evaluation apparatus and the antimicrobial property evaluation method using the same, the antibacterial property evaluation apparatus includes a lower chamber, an upper chamber, a plurality of test tubes, a sensor unit, and a display unit. The lower chamber accommodates a lower frame in which a plurality of openings are formed. The upper chamber is coupled to the lower chamber and forms an upper space. The test tubes are respectively located in the openings and store culture solutions. The sensor unit is located above the test tubes and senses volatile organic compounds (VOCs) generated from the culture solutions. The display unit provides information on a section in which the slope of the VOCs sensing signal of the sensor unit starts to rapidly change as time elapses.

Description

항균특성 평가 장치 및 이를 이용한 항균특성 평가방법{APPARATUS FOR EVALUATING ANTIBACTERIAL PROPERTY AND METHOD FOR EVALUATING ANTIBACTERIAL PROPERTY USING THE SAME}Antibacterial property evaluation device and antibacterial property evaluation method using the same {APPARATUS FOR EVALUATING ANTIBACTERIAL PROPERTY AND METHOD FOR EVALUATING ANTIBACTERIAL PROPERTY USING THE SAME}

본 발명은 항균특성 평가 장치 및 이를 이용한 항균특성 평가방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항균물질 또는 나노물질의 박테리아에 대한 항균 효율 또는 항균 특성을 신속하고 정량적으로 평가할 수 있으며, 소형화 및 휴대가 가능한 항균특성 평가 장치 및 이를 이용한 항균특성 평가방법에 관한 것이다.The present invention relates to an antibacterial property evaluation apparatus and a method for evaluating antibacterial properties using the same, and more particularly, it is possible to quickly and quantitatively evaluate the antibacterial efficiency or antibacterial properties of the antibacterial substance or nanomaterial against bacteria, and miniaturization and portability are possible. It relates to an antibacterial property evaluation apparatus and a method for evaluating antimicrobial properties using the same.

최근 식품, 화장품, 의료소재, 생활용품, 복합섬유, 필터 등 다양한 제품에 적용이 가능한 항균, 항염증 활성 나노입자가 개발되고 있으며, 대표적으로는 은 나노입자가 항균 나노입자로 활용되고 있다. 나아가, 친환경, 저 생체독성 물질, 신규 복합 나노물질 등 다양한 신규 항균물질들이 개발되고 있다. Recently, antibacterial and anti-inflammatory active nanoparticles that can be applied to various products such as food, cosmetics, medical materials, household goods, composite fibers, filters, etc. are being developed, and silver nanoparticles are typically used as antibacterial nanoparticles. Furthermore, various new antibacterial substances such as eco-friendly, low biotoxic substances, and new composite nanomaterials are being developed.

그러나, 이와 같은 항균물질들의 경우, 사이즈나, 함량, 복합체의 특성, 표면처리 등의 다양한 요인들에 의해 해당 물질의 항균효율이 서로 달라지므로, 해당 물질의 보다 정확한 항균 특성 또는 항균 효율을 평가하기 위한 방법이 다양하게 제안되고 있다. However, in the case of such antimicrobial substances, the antimicrobial efficiency of the corresponding substance varies depending on various factors such as size, content, characteristics of the complex, and surface treatment. Therefore, more accurate antibacterial characteristics or antibacterial efficiency of the substance can be evaluated. Various methods have been proposed.

이러한 항균 특성의 평가 방법으로는, 원반확산시험법(disk diffusion test), 세포 계수법(cell counting), 분광법(UV-VIS spectroscopy), 신속미생물검사법(ATP analyzer) 등의 방법이 사용되고 있다. As a method for evaluating such antibacterial properties, methods such as disk diffusion test, cell counting, UV-VIS spectroscopy, and rapid microbial test (ATP analyzer) are used.

상기 원반확산시험법의 경우, 측정을 위한 경계면의 설정이 난해하고, 이에 따라 정량적 평가보다는 정성적 평가 방법이라 할 수 있으며, 특히 나노물질을 젤 위에 올려 건조시켜야 하는데 건조과정에서 오차가 발생하는 문제가 있다. 상기 세포 계수법의 경우, 용액을 희석하여 직접 셀의 개수를 세는 방법인데, 실시간으로 데이터를 획득하는 것은 어렵고 개수를 세는 과정에서 많은 시간과 노력이 필요한 문제가 있다. In the case of the disk diffusion test method, it is difficult to set the boundary surface for measurement, and accordingly, it can be called a qualitative evaluation method rather than a quantitative evaluation. In particular, an error occurs in the drying process, although nanomaterials must be placed on a gel and dried. There is. In the case of the cell counting method, it is a method of directly counting the number of cells by diluting the solution. However, it is difficult to obtain data in real time and a lot of time and effort is required in the counting process.

한편, 분광법의 경우, 대한민국 등록특허 제10-1914599호를 통해 개시되는 바와 같이, 나노물질이 일반적으로 농도가 높아질수록 용액의 탁도가 증가하는 특성을 이용한 것이나, 탁도가 일정 수준 이상인 경우 광학적 분석이 어려운 문제가 있다. 나아가, 신속미생물 검사법의 경우, 실시간 데이터 획득이 어려운 단점이 있다. On the other hand, in the case of spectroscopy, as disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1914599, in general, as the concentration of nanomaterials increases, the turbidity of the solution increases, but when the turbidity is higher than a certain level, optical analysis is performed. There is a difficult problem. Furthermore, in the case of the rapid microbial test method, it is difficult to obtain real-time data.

이상과 같이, 종래 제안되고 있는 항균 특성의 평가 방법들은 상대적으로 장시간과 많은 노력이 필요하면서도, 결과에 있어 정확성이 높지 않은 문제가 있다. As described above, the conventionally proposed methods for evaluating antibacterial properties require a relatively long time and much effort, but there is a problem in that the accuracy is not high in results.

대한민국 등록특허 제10-1914599호Korean Patent Registration No. 10-1914599

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 항균물질 또는 나노물질의 박테리아에 대한 항균 효율 또는 항균 특성을 신속하게 정량적으로 평가할 수 있으며, 소형화로 구현되어 휴대가 가능한 항균특성 평가 장치에 관한 것이다. Accordingly, the technical problem of the present invention is conceived in this respect, and the object of the present invention is to quickly and quantitatively evaluate the antibacterial efficiency or antibacterial properties of antibacterial substances or nanomaterials against bacteria, and is implemented with miniaturization and It relates to a characteristic evaluation device.

본 발명의 다른 목적은 상기 항균 특성 평가 장치를 이용한 항균특성 평가방법에 관한 것이다. Another object of the present invention relates to an antibacterial property evaluation method using the antimicrobial property evaluation device.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 항균특성 평가 장치는 하부 챔버, 상부 챔버, 복수의 시험관들, 센서부 및 표시부를 포함한다. 상기 하부 챔버는 복수의 개구부들이 형성된 하부 프레임이 수납된다. 상기 상부 챔버는 상기 하부 챔버와 결합되며, 상부 공간을 형성한다. 상기 시험관들은 상기 개구부들에 각각 위치하며, 배양액들을 저장한다. 상기 센서부는 상기 시험관들의 상부에 위치하며, 상기 배양액들로부터 발생되는 VOCs(volatile organic compounds)를 센싱한다. 상기 표시부는 시간이 경과함에 따라 상기 센서부의 VOCs 센싱 신호의 기울기가 급격하게 변화하기 시작하는 구간에 대한 정보를 제공한다. An antibacterial property evaluation apparatus according to an embodiment for realizing the object of the present invention includes a lower chamber, an upper chamber, a plurality of test tubes, a sensor unit, and a display unit. The lower chamber accommodates a lower frame in which a plurality of openings are formed. The upper chamber is coupled to the lower chamber and forms an upper space. The test tubes are respectively located in the openings and store culture solutions. The sensor unit is located above the test tubes and senses volatile organic compounds (VOCs) generated from the culture solutions. The display unit provides information on a section in which the slope of the VOCs sensing signal of the sensor unit starts to rapidly change as time elapses.

일 실시예에서, 상기 시험관들의 하부에 위치하여, 상기 시험관들을 가열하는 가열부, 및 상기 시험관들의 하부에 위치하여, 상기 시험관들에 진동을 인가하는 진동부를 더 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, a heating unit disposed below the test tubes to heat the test tubes, and a vibration unit disposed below the test tubes to apply vibration to the test tubes may be further included.

일 실시예에서, 상기 상부 챔버에는, 상기 시험관들 각각과 정렬되는 증발 공간을 형성하는 상부 프레임이 수납될 수 있다. In one embodiment, in the upper chamber, an upper frame forming an evaporation space aligned with each of the test tubes may be accommodated.

일 실시예에서, 상기 센서부는, 상기 증발 공간들 각각의 상측에 위치할 수 있다. In one embodiment, the sensor unit may be located above each of the evaporation spaces.

일 실시예에서, 상기 배양액은, 박테리아, 글루코즈(glucose) 용액 및 항균 물질이 혼합될 수 있다. In one embodiment, the culture medium may be a mixture of bacteria, a glucose solution, and an antibacterial substance.

일 실시예에서, 상기 시험관들에 저장되는 배양액들 각각에서 상기 항균 물질이 차지하는 중량%는 서로 다를 수 있다. In one embodiment, the weight percent occupied by the antimicrobial substance in each of the culture solutions stored in the test tubes may be different.

일 실시예에서, 상기 센서부는, 상기 박테리아에 의한 상기 글루코즈 분해 대사 과정에서 생성되는 에탄올(ethanol) 가스를 측정할 수 있다. In one embodiment, the sensor unit may measure ethanol gas generated during the glucose decomposition and metabolism process by the bacteria.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 항균특성 평가방법에서, 복수의 배양액들을 제조한다. 상기 배양액들 각각을 하부 챔버에 위치하는 복수의 시험관들에 주입한다. 상기 배양액들의 혼합을 유도한다. 상기 시험관들의 상부에 위치하는 센서부를 통해, 상기 배양액들로부터 발생하는 VOCs 센싱 신호를 모니터링한다. 시간이 경과함에 따라, 상기 VOCs 센싱 신호의 기울기가 급격하게 변화하기 시작하는 구간에 대한 정보를 제공한다. In the antibacterial property evaluation method according to an embodiment for realizing another object of the present invention described above, a plurality of culture solutions are prepared. Each of the culture solutions is injected into a plurality of test tubes located in the lower chamber. Induce mixing of the cultures. VOCs sensing signals generated from the culture solutions are monitored through a sensor unit located above the test tubes. As time passes, information on a section in which the slope of the VOCs sensing signal starts to change rapidly is provided.

일 실시예에서, 상기 배양액들을 제조하는 단계에서, 상기 배양액은 박테리아, 글루코즈(glucose) 용액 및 항균 물질을 혼합하여 제조하며, 상기 배양액들 각각에서 상기 항균 물질이 차지하는 중량%는 서로 다르게 제조할 수 있다. In one embodiment, in the step of preparing the culture solutions, the culture solution is prepared by mixing bacteria, a glucose solution, and an antimicrobial substance, and the weight% occupied by the antibacterial substance in each of the culture solutions may be prepared differently. have.

일 실시예에서, 상기 VOCs 센싱 신호를 모니터링하는 단계에서, 상기 박테리아에 의한 상기 글루코즈 분해 대사 과정에서 생성되는 에탄올(ethanol) 가스의 양을 모니터링할 수 있다. In one embodiment, in the step of monitoring the VOCs sensing signal, the amount of ethanol gas generated during the glucose decomposition and metabolism process by the bacteria may be monitored.

일 실시예에서, 상기 배양액들의 혼합을 유도하는 단계에서, 상기 시험관들을 가열하거나, 상기 시험관들에 진동을 인가할 수 있다. In one embodiment, in the step of inducing mixing of the culture solutions, the test tubes may be heated or vibration may be applied to the test tubes.

본 발명의 실시예들에 의하면, 박테리아의 글루코즈 분해 대사과정에서 발생하는 VOCs를 센싱하는 센싱 신호의 기울기가 급격하게 변화하는 특성을 바탕으로 항균 물질의 효과 또는 항균특성을 평가함으로써, 보다 정확하고 정량적으로 항균특성을 평가 또는 판단할 수 있다. According to the embodiments of the present invention, by evaluating the effect or antibacterial property of an antibacterial substance based on a property in which the slope of a sensing signal for sensing VOCs generated in the process of glucose decomposition and metabolism of bacteria changes rapidly, it is more accurate and quantitative. The antimicrobial properties can be evaluated or judged.

특히, 상기 VOCs 센싱 신호의 기울기가 급격하게 변화하기 시작하는 구간이 박테리아의 농도, 즉 항균물질의 항균 효과에 따라 다르게 나타나며, 로그(log)값이 박테리아의 농도에 비례함을 통해, 상기 정량적인 항균물질의 항균 효과에 대한 평가를 수행할 수 있다. In particular, the section in which the slope of the VOCs sensing signal starts to change rapidly varies depending on the concentration of bacteria, that is, the antibacterial effect of the antimicrobial substance, and the log value is proportional to the concentration of the bacteria. Evaluation of the antibacterial effect of the antimicrobial substance can be performed.

이 경우, 복수의 시험관들을 구비하는 항균특성 평가 장치에서, 시험관들 각각에 서로 다른 농도의 항균물질을 혼합시킴으로써 서로 다른 농도를 가지는 항균물질에 의한 항균 효과를 동시에 실시간으로 비교하여 측정 및 평가가 가능할 수 있다. In this case, in an antimicrobial property evaluation apparatus having a plurality of test tubes, it is possible to measure and evaluate the antimicrobial effects of the antimicrobial substances having different concentrations at the same time in real time by mixing different concentrations of antimicrobial substances in each of the test tubes. I can.

특히, 상기 평가 장치를, 하부 챔버 및 상부 챔버가 서로 결합되도록 구분하여 제작하고, 배양액은 하부 챔버에 위치하는 시험관에, 센서부는 상부 챔버에 위치하도록 배치함으로써, 실제 VOCs의 발생에 따른 VOCs의 센싱 신호를 해당 시험관의 상부에서 직접 획득함으로써, 보다 정확한 센싱 신호의 획득이 가능하게 된다. In particular, the evaluation device is manufactured by dividing the lower chamber and the upper chamber to be coupled to each other, and the culture solution is placed in a test tube located in the lower chamber and the sensor part is located in the upper chamber, thereby sensing VOCs according to the actual generation of VOCs. By directly acquiring the signal from the top of the test tube, it is possible to obtain a more accurate sensing signal.

나아가, 하부 챔버 및 상부 챔버를 결합한 상태에서, 하나의 항균특성 평가 장치로서 휴대가 가능하고, 소형화의 구현이 가능하며, 실제 대사과정이나 센싱 과정이 외부와 차단되며, 센싱 결과, 즉 항균특성의 평가 결과를 실제 대사과정을 관찰하지 않으면서도 표시부를 통해 직접 외부에서 획득할 수 있으므로 사용성 및 편의성이 향상된다. Furthermore, in the combined state of the lower chamber and the upper chamber, it can be carried as a single antibacterial property evaluation device, and it is possible to implement miniaturization, and the actual metabolic process or sensing process is blocked from the outside. Usability and convenience are improved because the evaluation results can be obtained directly from the outside through the display without observing the actual metabolic process.

도 1은 박테리아에 의한 글루코즈 분해 대사과정을 도시한 모식도이다.
도 2는 박테리아를 이용한 글루코즈 분해 대사과정(즉, 박테리아의 호흡 모니터링)에서 발생하는 다양한 신호에 대한 센싱 결과를 도시한 그래프이다.
도 3a는 도 2의 박테리아의 호흡 모니터링에서, 박테리아의 농도에 따라 VOCs 센서를 이용하여 센싱되는 신호를 도시한 그래프이고, 도 3b는 센싱 시간에 대한 로그값을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 실시예에 의한 항균특성 평가 장치를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 항균특성 평가 장치에 사용되는 항균물질이 포함된 배양액들의 예를 도시한 이미지이다.
도 6은 도 4의 각각의 배양액들에 대한 항균특성을 평가한 결과를 도시한 그래프이다.
도 7은 도 6의 항균특성 평가 결과를 표로 도시한 것이다.
도 8은 도 4의 항균특성 평가 장치를 이용한 항균특성 평가 방법을 도시한 흐름도이다. 1 is a schematic diagram showing the metabolism of glucose degradation by bacteria.
2 is a graph showing the sensing results for various signals generated in the glucose degradation metabolism process using bacteria (ie, monitoring the breathing of bacteria).
3A is a graph showing a signal sensed using a VOCs sensor according to the concentration of bacteria in the breathing monitoring of the bacteria of FIG. 2, and FIG. 3B is a graph showing a log value for the sensing time.
4 is a perspective view showing an antibacterial property evaluation apparatus according to the present embodiment.
5 is an image showing an example of culture solutions containing an antibacterial substance used in the antibacterial property evaluation apparatus of FIG. 4.
6 is a graph showing the results of evaluating the antibacterial properties of each culture medium of FIG. 4.
7 is a table showing the antibacterial property evaluation results of FIG. 6.
8 is a flow chart illustrating a method for evaluating antibacterial properties using the antibacterial property evaluation device of FIG. 4.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. The present invention will be described in detail in the text, since various modifications can be made and various forms can be obtained. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form of disclosure, it is to be understood as including all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In the present application, terms such as "comprise" or "consist of" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, elements, parts, or a combination thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility of being added.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 실시예에 의한 항균특성 평가 장치는, 박테리아에 의한 글루코즈 분해 대사과정에서의 특성을 이용한 것으로, 우선, 이러한 박테리아에 의한 글루코즈 분해 대사과정에서의 특성을 설명한다. The device for evaluating antibacterial properties according to the present embodiment uses properties in the metabolic process of glucose decomposition by bacteria, and first, the properties in the metabolic process of glucose degradation by such bacteria will be described.

도 1은 박테리아에 의한 글루코즈 분해 대사과정을 도시한 모식도이다.1 is a schematic diagram showing the metabolism of glucose degradation by bacteria.

도 1을 참조하면, 박테리아에 의한 글루코즈(glucose) 분해 대사과정을 살펴 보건대, 상기 글루코즈는 피루브산(pyruvic acid)을 거쳐 분해되면서, 이산화탄소(CO2) 및 에탄올(ethanol)을 생성하게 된다. 또한, 이러한 박테리아에 의한 글루코즈 분해 대사과정을 통해서는, 분해 대사의 정도에 따라 발생되는 기체의 압력, 이산화탄소 및 에탄올 등의 양도 변화하게 된다. Referring to FIG. 1, looking at the metabolic process of decomposing glucose by bacteria, the glucose is decomposed through pyruvic acid, thereby generating carbon dioxide (CO 2 ) and ethanol. In addition, through the process of glucose decomposition and metabolism by the bacteria, the pressure of gas generated and the amount of carbon dioxide and ethanol are also changed according to the degree of decomposition metabolism.

이 경우, 상기 에탄올은 휘발성 유기화합물의 일종으로, VOCs(volatile organic compounds, 휘발성 유기화합물)란, 벤젠, 포름알데히드, 톨루엔, 자일렌, 에틸렌, 스틸렌, 아세트알데히드, 에탄올 등을 칭하며, 대기 중에 휘발되면서 악취를 야기하는 물질을 의미한다. In this case, the ethanol is a kind of volatile organic compounds, and VOCs (volatile organic compounds) refer to benzene, formaldehyde, toluene, xylene, ethylene, styrene, acetaldehyde, ethanol, etc., and volatilize in the atmosphere. It means a substance that causes bad smell.

이에 본 실시예에서의 상기 항균특성 평가 장치는, 후술하겠으나, 상기 VOCs의 일종인 에탄올을 VOCs 센서를 통해 측정함으로써, 상기 박테리아에 의한 글루코즈의 분해 대사과정에 대한 상태를 모니터링하게 된다. Accordingly, the antibacterial property evaluation apparatus in this embodiment will be described later, but by measuring ethanol, which is a kind of VOCs, through a VOCs sensor, the state of the metabolism of glucose decomposition by the bacteria is monitored.

도 2는 박테리아를 이용한 글루코즈 분해 대사과정(즉, 박테리아의 호흡 모니터링)에서 발생하는 다양한 신호에 대한 센싱 결과를 도시한 그래프이다. 2 is a graph showing the sensing results for various signals occurring in the glucose degradation metabolism process using bacteria (ie, monitoring the breathing of bacteria).

즉, 도 2에는, 상기 박테리아를 이용한 글루코즈 분해 대사과정에서 발생하는 상기 기체의 압력, 상기 이산화탄소 및 에탄올의 농도에 대한 센싱 결과의 예가 도시되고 있다. That is, FIG. 2 shows an example of the sensing result of the pressure of the gas and the concentration of carbon dioxide and ethanol generated in the process of glucose decomposition and metabolism using the bacteria.

도 2를 참조하면, 상기 글루코즈 분해 대사과정이 시간이 경과하여 진행됨에 따라, VOCs 센서를 통해 센싱되는 VOCs 농도 신호는 물론, 이산화탄소 센서를 통해 센싱되는 이산화탄소 농도 신호, 및 압력 센서를 통해 센싱되는 압력 신호가 특정 시간에서 급격하게 증가하기 시작하는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2, as the glucose decomposition and metabolism process progresses over time, the VOCs concentration signal sensed through the VOCs sensor, as well as the carbon dioxide concentration signal sensed through the carbon dioxide sensor, and the pressure sensed through the pressure sensor. You can see that the signal starts to increase rapidly at a certain time.

특히, 상기 신호들 중에서, VOCs 센서를 통해 센싱되는 신호는, 특정 시간에 증가하는 정도가, 다른 신호들의 증가하는 정도보다 큰 것을 확인할 수 있다. 즉, 상기 박테리아를 이용한 글루코즈 분해 대사과정에서는 VOCs 센서를 통해 센싱되는 VOCs 농도 신호가 특정 시간에서 여타의 신호들 보다 매우 급격하게 증가하기 시작하는 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. In particular, it can be seen that, among the signals, a signal sensed through a VOCs sensor increases at a specific time greater than that of other signals. That is, in the glucose decomposition metabolism process using the bacteria, it can be seen that the VOCs concentration signal sensed through the VOCs sensor exhibits a characteristic that starts to increase very rapidly compared to other signals at a specific time.

이 경우, 상기 VOCs 농도 신호는 곧, 에탄올 농도 신호라고 할 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다. In this case, as described above, the VOCs concentration signal may be referred to as an ethanol concentration signal.

이상과 같이, 상기 박테리아를 이용한 글루코즈 분해 대사과정에서는, 시간의 경과에 따라 특정 시간에서 에탄올의 농도가 급격하게 증가하는 현상을 확인할 수 있다. As described above, in the glucose decomposition and metabolism process using the bacteria, it can be seen that the concentration of ethanol increases rapidly at a specific time over time.

도 3a는 도 2의 박테리아의 호흡 모니터링에서, 박테리아의 농도에 따라 VOCs 센서를 이용하여 센싱되는 신호를 도시한 그래프이고, 도 3b는 센싱 시간에 대한 로그값을 도시한 그래프이다. 3A is a graph showing a signal sensed using a VOCs sensor according to the concentration of bacteria in the breathing monitoring of the bacteria of FIG. 2, and FIG. 3B is a graph showing a log value for the sensing time.

나아가, 도 3a를 참조하면, 103 cfu/mL, 104 cfu/mL, 105 cfu/mL 및 107 cfu/mL과 같은 다양한 박테리아의 농도에 대하여, 글루코즈 분해 대사과정을 수행하게 되면, 시간이 경과함에 따라, 서로 다른 특정 시간들(A, B, C, D)에서, 센싱되는 VOCs 센서의 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 것을 확인할 수 있다. Further, referring to FIG. 3A, when the glucose decomposition metabolism process is performed for various concentrations of bacteria such as 10 3 cfu/mL, 10 4 cfu/mL, 10 5 cfu/mL and 10 7 cfu/mL, time As this elapses, it can be seen that at different specific times (A, B, C, D), the signal value of the sensed VOCs sensor starts to increase rapidly.

또한, 이러한 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간은, 상기 박테리아의 농도가 높을수록 상대적으로 빨라지며(107 cfu/mL 인 경우 D), 농도가 낮아질수록 상대적으로 오랜 시간이 필요한 것(103 cfu/mL 인 경우 A)을 확인할 수 있다. In addition, the time at which such a signal value starts to increase sharply increases relatively quickly as the concentration of the bacteria increases (10 7 cfu/mL D), and a relatively long time is required as the concentration decreases (10 In the case of 3 cfu/mL, A) can be confirmed.

한편, 도 3b를 참조하면, 상기 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간을 로그값으로 환산한 결과를 확인하건대, 결국 박테리아의 농도와 상기 급격한 증가 시간 사이에는 로그 선형성(기울기는 음)을 나타내는 것을 확인할 수 있다. On the other hand, referring to FIG. 3B, it is confirmed that the result of converting the time at which the signal value starts to rapidly increase to a log value is confirmed. Eventually, it shows log linearity (the slope is negative) between the concentration of bacteria and the sudden increase time. Can be confirmed.

즉, 도 3b에서, 박테리아의 농도가 증가할수록(A->D), 상기 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간에 대한 로그값은 기울기가 선형적으로 감소하는, 1차 그래프를 나타내는 것을 확인할 수 있다. That is, in Fig. 3b, it can be seen that as the concentration of bacteria increases (A->D), the log value for the time at which the signal value starts to increase sharply indicates a first-order graph in which the slope decreases linearly. I can.

결국, 상기 박테리아를 이용한 글루코즈 분해 대사과정에서, 발생하는 에탄올에 대한 VOCs 센서를 이용한 센싱 결과를 바탕으로, 상기 글루코즈 분해 대사과정에서의 박테리아의 농도를 예측할 수 있으며, 이는 박테리아를 통해 글루코즈 분해 대사과정을 수행하는 경우, 상기 박테리아에 대한 항균 물질의 효과를 예측하는 것에 직접 활용될 수 있다. In the end, based on the sensing result using the VOCs sensor for ethanol generated in the glucose decomposition metabolism process using the bacteria, the concentration of the bacteria in the glucose decomposition metabolism process can be predicted, which is the glucose decomposition metabolic process through the bacteria. When performing, it can be directly utilized to predict the effect of the antibacterial substance on the bacteria.

즉, 상기 박테리아에 대한 항균 물질의 효과가 높을수록, 배양액에 잔류하는 박테리아의 양은 감소하게 되며, 박테리아의 양이 감소하게 되면, 결국 상기 분해 대사과정에서 발생하는 VOCs 센서의 센싱 결과에서, 센서의 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간은 늦어지게 된다. That is, as the effect of the antimicrobial substance on the bacteria increases, the amount of bacteria remaining in the culture medium decreases, and when the amount of bacteria decreases, the sensing result of the VOCs sensor generated during the decomposition and metabolism process, the sensor The time at which the signal value starts to increase rapidly becomes delayed.

이와 반대로, 상기 박테리아에 대한 항균 물질의 효과가 낮을수록, 결국 VOCs 센서의 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간은 빨리 나타나게 된다. Conversely, the lower the effect of the antibacterial substance on the bacteria, the sooner the time at which the signal value of the VOCs sensor starts to increase rapidly appears.

또한, 박테리아의 농도와 상기 센싱되는 신호에서의 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간에 대한 로그값은 선형적 관계를 만족시키므로, 상기 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간에 대한 정보를 획득함으로써, 배양액에 포함된 박테리아의 농도, 즉 항균 물질의 항균 효과를 정량적으로 획득할 수 있게 된다. In addition, since the concentration of bacteria and the log value for the time at which the signal value in the sensed signal starts to increase rapidly satisfies a linear relationship, information on the time at which the signal value starts to increase rapidly is obtained. By doing so, it is possible to quantitatively obtain the concentration of bacteria contained in the culture solution, that is, the antibacterial effect of the antibacterial substance.

이상과 같이, 본 실시예에 의한 항균특성 평가 장치를 통해, 배양액에 포함된 항균 물질의 효과를 정량적으로 판단할 수 있으며, 판단 결과의 정확성도 보다 향상될 수 있다. As described above, through the antibacterial property evaluation apparatus according to the present embodiment, the effect of the antibacterial substance contained in the culture medium can be quantitatively determined, and the accuracy of the determination result can be further improved.

도 4는 본 실시예에 의한 항균특성 평가 장치를 도시한 사시도이다. 도 5는 도 4의 항균특성 평가 장치에 사용되는 항균물질이 포함된 배양액들의 예를 도시한 이미지이다. 4 is a perspective view showing an antibacterial property evaluation apparatus according to the present embodiment. 5 is an image showing an example of culture solutions containing an antibacterial substance used in the antibacterial property evaluation apparatus of FIG. 4.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 항균특성 평가 장치(10)는 하부 챔버(100), 상부 챔버(200), 시험관(300), 센서부(400), 진동부(500), 가열부(600) 및 표시부(700)를 포함한다. 4, the antibacterial property evaluation apparatus 10 according to the present embodiment includes a lower chamber 100, an upper chamber 200, a test tube 300, a sensor unit 400, a vibration unit 500, and a heating unit. It includes 600 and a display unit 700.

상기 하부 챔버(100)는 내부에 하부 공간(101)을 형성하는 사각 프레임 형상의 챔버로서, 상기 하부 공간(101)에는 하부 프레임(110)이 수납된다. The lower chamber 100 is a chamber having a rectangular frame shape forming a lower space 101 therein, and the lower frame 110 is accommodated in the lower space 101.

상기 상부 챔버(200)도 내부에 상부 공간(201)을 형성하는 사각 프레임 형상의 챔버로서, 상기 상부 공간(201)에는 상부 프레임(210)이 수납된다. The upper chamber 200 is also a chamber having a square frame shape forming an upper space 201 therein, and the upper frame 210 is accommodated in the upper space 201.

이 경우, 상기 하부 챔버(100)와 상기 상부 챔버(200)는, 일 모서리 부분을 중심으로 상대적으로 회전되며 체결 또는 해제될 수 있으며, 상기 하부 챔버(100)와 상기 상부 챔버(200)가 서로 체결되는 경우, 전체적으로 상기 항균특성 평가 장치(10)는 직육면체의 형상을 가지며 내부는 밀폐된다. In this case, the lower chamber 100 and the upper chamber 200 are rotated relative to each other around one corner and may be fastened or released, and the lower chamber 100 and the upper chamber 200 When fastened, the antibacterial property evaluation device 10 as a whole has a rectangular parallelepiped shape and the inside is sealed.

그리하여, 상기 항균특성 평가 장치(10)는 내부에서의 항균특성 평가 결과만을 외부로 표시하게 되며, 상자 형태로서, 운반 등의 휴대성을 갖게 된다. Thus, the antimicrobial property evaluation device 10 displays only the results of the antimicrobial property evaluation from the inside, and is in the form of a box and has portability such as transport.

한편, 상기 상부 챔버(200)와 상기 하부 챔버(100)의 체결 방법은 도면에 예시된 것 외에 다양한 방법이 가능한 것은 자명하다. On the other hand, it is obvious that various methods other than those illustrated in the drawings are possible for the fastening method of the upper chamber 200 and the lower chamber 100.

상기 하부 프레임(110)은, 상기 하부 공간(101)에 고정되는 것으로, 복수의 개구부들이 형성되고, 상기 개구부들은 복수의 열 및 행으로 소정의 간격으로 배열될 수 있다. The lower frame 110 is fixed to the lower space 101 and has a plurality of openings, and the openings may be arranged in a plurality of columns and rows at predetermined intervals.

또한, 상기 상부 프레임(210)은, 상기 상부 공간(201)에 고정되는 것으로, 상기 하부 프레임(110)에 형성된 개구부들의 상부에 정렬되는 복수의 개구부들이 형성되는데, 이렇게 형성되는 개구부들은 증발공간(310)으로 정의되며, 후술되는 박테리아의 호흡 모니터링 과정에서 발생되는 VOCs 가스가 증발되어 위치하는 공간이 된다. In addition, the upper frame 210 is fixed to the upper space 201, and has a plurality of openings aligned above the openings formed in the lower frame 110, and the openings formed in this way are evaporation spaces ( 310), and the VOCs gas generated in the process of monitoring the breathing of bacteria, which will be described later, are evaporated and located.

상기 시험관(300)은 상기 배양액이 저장되는 공간으로, 상기 하부 프레임(110)에 형성된 복수의 개구부들에 각각 삽입되어 위치하게 된다. 이에, 상기 시험관(300)도 복수개가 구비되며, 각각의 시험관들에는 서로 다른 종류의 배양액들이 저장된다. The test tube 300 is a space in which the culture medium is stored, and is positioned by being inserted into a plurality of openings formed in the lower frame 110, respectively. Accordingly, a plurality of test tubes 300 are also provided, and different types of culture solutions are stored in each of the test tubes.

즉, 본 실시예에서의 상기 항균특성 평가 장치(10)에서는, 서로 다른 종류의 배양액들에 대하여 항균특성을 평가하여 동시에, 또한 실시간으로 항균특성에 대한 평가 결과를 도출할 수 있으므로, 이를 위해 상기 서로 다른 시험관들에 서로 다른 종류의 배양액들을 저장하는 것이 필요하다. That is, in the antimicrobial property evaluation apparatus 10 in this embodiment, the antibacterial property can be evaluated for different types of cultures and at the same time and in real time, the evaluation result for the antimicrobial property can be derived. It is necessary to store different types of cultures in different test tubes.

예를 들어, 상기 배양액은, 박테리아, 글루코즈 용액, 항균 물질 및 초순수(DI water)가 혼합된 것으로, 상기 항균 물질의 중량%를 서로 다르게 혼합하여 서로 다른 배양액을 제조하여, 각각의 항균 물질의 중량%에 따른 항균 특성에 대한 결과를 동시에 도출할 수 있다. For example, the culture medium is a mixture of bacteria, glucose solution, antimicrobial substance, and ultrapure water (DI water), and different culture solutions are prepared by differently mixing the weight percent of the antibacterial substance, and the weight of each antibacterial substance Results for antibacterial properties according to% can be derived simultaneously.

도 5를 참조하면, 본 실시예에서의 배양액은 도시된 바와 같이 항균 물질의 포함 정도에 따라 서로 다르게 구비될 수 있다. Referring to Figure 5, the culture medium in this embodiment may be provided differently according to the degree of inclusion of the antimicrobial material as shown.

일반적으로, 항균 물질로는 은(silver) 입자 등이 사용되어 왔으며, 항균성을 가지는 나노 입자도 사용되고 있다. In general, silver particles have been used as antibacterial substances, and nanoparticles having antibacterial properties are also used.

이에, 도 5에서는, 서로 다른 중량%를 가지는 나노 입자가 포함된 배양액을 예시한 것으로, 나노 입자의 중량%가 증가할수록(a->d) 탁한 용액으로 관측된다.Accordingly, in FIG. 5, a culture solution containing nanoparticles having different weight% is illustrated, and as the weight% of the nanoparticles increases (a->d), a cloudy solution is observed.

이상과 같이, 서로 다른 중량%의 나노 입자가 포함된 배양액을 각각 상기 시험관들(300)에 주입하여, 나노 입자의 중량%의 차이에 따른 항균 특성에 대한 결과를 도출하게 된다. As described above, by injecting a culture solution containing different weight percent of nanoparticles into the test tubes 300, respectively, results of antibacterial properties according to the difference in weight percent of nanoparticles are derived.

이와 달리, 동일한 중량%를 가지는 항균 물질을 혼합하되, 항균 물질의 종류를 서로 다르게 혼합함으로써, 서로 다른 항균 물질별 항균 특성에 대한 결과를 동시에 도출할 수도 있다. Alternatively, by mixing antimicrobial substances having the same weight %, but mixing different types of antibacterial substances, results for antibacterial properties of different antimicrobial substances may be simultaneously derived.

물론, 서로 다른 중량%의, 서로 다른 종류의 항균 물질을 혼합하여, 보다 복합적인 항균 물질에 따른 항균 특성에 대한 결과를 동시에 도출할 수도 있다. Of course, by mixing different kinds of antimicrobial substances of different weight percent, it is possible to simultaneously derive results for antibacterial properties according to more complex antibacterial substances.

한편, 상기 하부 프레임(110)의 개구부들에 상기 시험관들(300)이 삽입됨에 따라, 상기 시험관들(300)의 상측은 상기 개구부들의 상부로 돌출되며, 상기 시험관들(300)의 상측은 상기 상부 프레임(210)에 형성된 상기 증발공간(310)들과 서로 접촉하게 된다. Meanwhile, as the test tubes 300 are inserted into the openings of the lower frame 110, the upper sides of the test tubes 300 protrude upwards of the openings, and the upper side of the test tubes 300 is The evaporation spaces 310 formed in the upper frame 210 come into contact with each other.

즉, 상기 상부 챔버(200)가 상기 하부 챔버(100)에 체결되어 밀폐되는 경우, 상기 증발공간들(310) 각각은 상기 시험관들(300) 각각과 서로 밀폐되도록 결합된다. That is, when the upper chamber 200 is fastened to the lower chamber 100 and sealed, each of the evaporation spaces 310 is coupled to each other to be sealed with each of the test tubes 300.

그리하여, 상기 시험관들(300)에서 발생하는 VOCs 가스는 상기 증발공간(310)으로만 제공되며, 외부로 누출되지 않는다. Thus, the VOCs gas generated in the test tubes 300 is provided only to the evaporation space 310 and does not leak to the outside.

상기 센서부(400)는 상기 상부 프레임(210) 상에 구비되며, 상기 증발공간(310)의 상측에 위치하게 된다. The sensor unit 400 is provided on the upper frame 210 and is positioned above the evaporation space 310.

이 경우, 상기 증발공간(310)은 앞서 설명한 바와 같이, 복수개가 형성되어 각각의 증발공간들에 시험관들(300) 각각이 서로 구분되어 위치하므로, 상기 센서부(400)도 상기 증발공간들 각각에 하나씩 위치하게 된다. In this case, as described above, a plurality of the evaporation spaces 310 are formed so that each of the test tubes 300 is separated from each other in each of the evaporation spaces, so that the sensor unit 400 is also Will be placed one by one.

그리하여, 상기 센서부(400)는, 각 증발공간(310)으로 증발되는 VOCs 가스를 센싱하게 된다. Thus, the sensor unit 400 senses the VOCs gas evaporated into each evaporation space 310.

이 경우, 상기 센서부(400)는 VOCs 센서일 수 있으며, 앞서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 경우, 상기 박테리아의 글루코즈 분해 대사과정에서 발생하는 에탄올을 측정하는 것이므로, 상기 VOCs 센서는 에탄올을 측정하는 에탄올 센서일 수 있다. In this case, the sensor unit 400 may be a VOCs sensor, and as described above, in the case of this embodiment, since it measures ethanol generated during the glucose decomposition and metabolism of the bacteria, the VOCs sensor measures ethanol. It may be an ethanol sensor.

상기 진동부(500)는 상기 하부 프레임(110)의 하부, 즉 상기 시험관들(300)의 하부에 위치하여, 상기 시험관들(300)에 진동을 인가한다. The vibration unit 500 is located under the lower frame 110, that is, under the test tubes 300, and applies vibration to the test tubes 300.

이 경우, 상기 진동부(500)는 상기 시험관들(300) 각각의 하부에 위치하여, 상기 시험관들(300) 각각에 일정한 진동을 인가할 수도 있으며, 이와 달리, 상기 하부 프레임(110)의 하부에 전체적으로 하나의 진동부로 구비되어 상기 하부 프레임(110) 전체에 일정한 진동을 인가할 수도 있다. In this case, the vibration unit 500 may be positioned under each of the test tubes 300 to apply a constant vibration to each of the test tubes 300. Unlike this, the lower part of the lower frame 110 As a whole, it is provided as a single vibration unit to apply constant vibration to the entire lower frame 110.

다만, 상기 시험관들(300)의 내부에 저장되는 배양액들에는 동일한 진동이 인가되어야 하므로, 이를 고려하여, 상기 진동부(500)의 배치, 구조 및 진동 인가 방법을 결정하여야 한다. However, since the same vibration must be applied to the culture liquids stored in the test tubes 300, the arrangement, structure, and vibration application method of the vibration unit 500 must be determined in consideration of this.

상기 가열부(600)도, 상기 하부 프레임(110)의 하부, 즉 상기 시험관들(300)의 하부에 위치하여, 상기 시험관들(300)을 가열한다. The heating part 600 is also located under the lower frame 110, that is, under the test tubes 300 to heat the test tubes 300.

이 경우, 상기 가열부(600)는 상기 진동부(500)와 서로 인접하도록 위치하여야 하며, 마찬가지로, 상기 가열부(600)도 상기 시험관들(300) 각각의 하부에 위치하여, 상기 시험관들(300) 각각에 일정한 열을 제공할 수도 있으며, 이와 달리, 상기 하부 프레임(110)의 하부에 전체적으로 하나의 가열부로 구비되어 상기 하부 프레임(110) 전체에 균일한 열을 제공할 수도 있다. In this case, the heating unit 600 must be located adjacent to each other with the vibration unit 500, and similarly, the heating unit 600 is also located under each of the test tubes 300, so that the test tubes ( 300) A constant heat may be provided to each, or alternatively, a single heating unit may be provided under the lower frame 110 as a whole to provide uniform heat to the entire lower frame 110.

상기 가열부(600) 역시, 시험관들(300)의 내부에 저장되는 배양액들에는 균일한 열이 제공되어야 하므로, 이를 고려하여, 상기 가열부(600)의 배치, 구조 및 가열 방법을 결정하여야 한다. Since the heating part 600 also needs to provide uniform heat to the culture liquids stored in the test tubes 300, the arrangement, structure and heating method of the heating part 600 must be determined in consideration of this. .

상기 표시부(700)는 상기 상부 챔버(200)의 외면에 위치하여, 외부로 상기 센서부(400)에 의해 센싱되는 결과를 표시한다. The display unit 700 is located on the outer surface of the upper chamber 200 and displays a result sensed by the sensor unit 400 to the outside.

상기 표시부(700)는, 내부에서 수행되는 상기 박테리아의 글루코즈 분해 대사과정에서 발생되는 에탄올에 대한 정보를 포함하여, 항균 물질의 특성에 대한 정보를 제공하게 되는데, 구체적으로 제공되는 정보는 하기 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. The display unit 700 provides information on the properties of the antibacterial substance, including information on ethanol generated in the process of metabolism of glucose decomposition of the bacteria, which is performed internally. And FIG. 7 will be described.

도 6은 도 4의 각각의 배양액들에 대한 항균특성을 평가한 결과를 도시한 그래프이다. 도 7은 도 6의 항균특성 평가 결과를 표로 도시한 것이다. 6 is a graph showing the results of evaluating the antibacterial properties of each culture medium of FIG. 4. 7 is a table showing the antibacterial property evaluation results of FIG. 6.

도 6의 그래프는, 서로 다른 중량%의 항균물질을 포함하는 배양액에 대하여 상기 센서부(400)에서 측정한 VOCs 센싱 결과를 도시한 것이다. 즉, 0 중량%의 항균물질을 포함한 배양액(reference), 2 중량%의 나노-다이아몬드(nano-diamond) 항균 물질을 포함한 배양액(sample 1), 5 중량%의 나노-다이아몬드 항균물질을 포함한 배양액(sample 2), 10 mg/mL의 은(silver) 나노입자의 항균물질을 포함한 배양액(sample 3), 및 100 mg/mL의 은 나노입자의 항균물질을 포함한 배양액(sample 4)에 대한 VOCs 센싱 결과이다. The graph of FIG. 6 shows the sensing results of VOCs measured by the sensor unit 400 for culture solutions containing different weight percent antimicrobial substances. That is, a culture solution containing 0% by weight of an antibacterial substance (reference), a culture solution containing a 2% by weight of nano-diamond antibacterial substance (sample 1), and a culture solution containing 5% by weight of a nano-diamond antibacterial substance ( Sample 2), VOCs sensing results for a culture medium containing an antibacterial substance of 10 mg/mL silver nanoparticles (sample 3), and a culture medium containing an antibacterial substance of 100 mg/mL silver nanoparticles (sample 4) to be.

또한, 도 7은 상기 도 6의 그래프의 결과를 표로 도시한 것으로, 각각의 배양액의 항균물질의 정보, 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간, 이의 로그값, 및 항균율에 대한 결과를 나타낸다. In addition, FIG. 7 shows the results of the graph of FIG. 6 as a table, and shows the information of the antimicrobial substances in each culture medium, the time at which the signal value starts to increase rapidly, its log value, and the results of the antibacterial rate. .

도 6 및 도 7을 참조하면, 전체적으로, 도 3a를 참조하여 설명한 결과와 동일하게, 시간이 경과함에 따라 서로 다른 특정 시간들(E, F, G, H, I)에서, 센싱되는 VOCs 센서의 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 것을 확인할 수 있다. 6 and 7, as a whole, the same as the result described with reference to FIG. 3A, at different specific times (E, F, G, H, I) as time elapses, the sensed VOCs sensor You can see that the signal value starts to increase rapidly.

또한, 이러한 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간들(E, F, G, H, I)은, 상기 박테리아의 농도가 높을수록 상대적으로 빨라지며(0 중량%의 항균물질을 포함한 배양액, E), 농도가 낮아질수록 상대적으로 오랜 시간이 필요한 것(100 mg/mL의 은 나노입자의 항균물질을 포함한 배양액, I)을 확인할 수 있다. In addition, the times (E, F, G, H, I) at which this signal value starts to increase rapidly becomes relatively faster as the concentration of the bacteria increases (a culture medium containing 0% by weight of an antibacterial substance, E ), as the concentration decreases, it can be confirmed that a relatively long time is required (a culture solution containing an antibacterial substance of 100 mg/mL silver nanoparticles, I).

나아가, 각각의 배양액을 통하여 확인되는 항균율의 경우, 10 mg/mL의 은(silver) 나노입자의 항균물질을 포함하는 경우 99% 이상의 높은 항균율을 나타내는 것으로 확인된다. Furthermore, in the case of the antimicrobial rate identified through each culture medium, it was confirmed that the antimicrobial rate of 99% or more was exhibited when the antimicrobial material of 10 mg/mL of silver nanoparticles was included.

이 경우, 상기 항균율은, 하기 방법을 통해 연산될 수 있다. In this case, the antibacterial rate can be calculated through the following method.

즉, reference 배양액에 대한 VOCs 센서의 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간을 Hr, Sample 배양액에 대한 VOCs 센서의 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간을 Hs, reference 배양액에서의 박테리아 No.를 Br, Sample 배양액에서의 박테리아 No.를 Bs라고 할 때, Hr, Hs, Br 및 Bs는 하기 식 (1) 및 식 (2)의 관계를 만족시킨다. That is, the time at which the signal value of the VOCs sensor for the reference culture medium starts to increase rapidly is Hr, the time at which the signal value of the VOCs sensor for the sample culture medium starts to increase rapidly is Hs, and the bacteria No. in the reference culture medium is Hr. When the bacterial No. in the Br, sample culture medium is Bs, Hr, Hs, Br, and Bs satisfy the relationship of the following equations (1) and (2).

Figure 112019009653546-pat00001
로부터,
Figure 112019009653546-pat00002
식 (1)
Figure 112019009653546-pat00001
from,
Figure 112019009653546-pat00002
Equation (1)

Figure 112019009653546-pat00003
로부터,
Figure 112019009653546-pat00004
식 (2)
Figure 112019009653546-pat00003
from,
Figure 112019009653546-pat00004
Equation (2)

도 3b를 참조하여 앞서 설명한 바와 같이, VOCs 센서의 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간을 로그값으로 환산한 결과가 도 3b에 도시된 그래프와 같은 선형성을 만족시키는 경우, 8.6은 도 3b의 그래프에서의 Y절편이며, (-1.1)은 상기 그래프의 기울기에 해당한다. As described above with reference to FIG. 3B, when the result of converting the time at which the signal value of the VOCs sensor starts to rapidly increase into a log value satisfies the linearity as shown in the graph of FIG. 3B, 8.6 is shown in FIG. 3B. It is the Y-intercept in the graph, and (-1.1) corresponds to the slope of the graph.

이에 따라, 상기 식 (1) 및 식 (2)는 도 3b를 통해 도출될 수 있다. Accordingly, Equations (1) and (2) can be derived through FIG. 3B.

이 경우, 상기 식 (1) 및 식 (2)를 바탕으로, 항균율(%)은 하기 식 (3)으로 연산된다. In this case, based on the above equations (1) and (2), the antibacterial rate (%) is calculated by the following equation (3).

Figure 112019009653546-pat00005
식 (3)
Figure 112019009653546-pat00005
Equation (3)

결국, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한, 각각의 항균 물질이 가지는 항균 특성으로서, 신호값이 급격하게 증가하기 시작하는 시간, 이의 로그값, 및 항균율에 대한 정보는, 상기 표시부(700)를 통해 외부로 제공될 수 있다. As a result, as the antibacterial properties of each antimicrobial substance described with reference to FIGS. 6 and 7, the time at which the signal value starts to rapidly increase, the log value thereof, and information about the antibacterial rate, the display unit 700 It can be provided externally through.

도 8은 도 4의 항균특성 평가 장치를 이용한 항균특성 평가 방법을 도시한 흐름도이다. 8 is a flow chart illustrating a method for evaluating antibacterial properties using the antibacterial property evaluation device of FIG. 4.

도 8을 참조하면, 상기 항균특성 평가 방법에서는, 우선, 도 5에 예시된 바와 같이, 복수의 배양액들을 제조한다(단계 S10). Referring to FIG. 8, in the antibacterial property evaluation method, first, as illustrated in FIG. 5, a plurality of culture solutions are prepared (step S10).

이 경우, 제조되는 배양액들은, 항균 물질에 대한 평가의 목적에 부합되도록 제조될 수 있으며, 박테리아, 글루코즈 용액, 항균 물질 및 초순수(DI water)가 혼합되어 제조된다. In this case, the prepared culture solutions may be prepared to meet the purpose of evaluation for antimicrobial substances, and are prepared by mixing bacteria, glucose solution, antibacterial substances, and ultrapure water (DI water).

예를 들어, 상기 배양액들은, 서로 다른 중량%의 동일한 항균 물질이 포함되도록 제조될 수도 있고, 서로 같은 중량%의 서로 다른 항균 물질이 포함되도록 제조될 수도 있으며, 서로 다른 중량% 의 서로 다른 항균 물질이 포함되도록 복합적으로 제조될 수도 있다. For example, the culture solutions may be prepared to contain the same antimicrobial material in different weight percent, or may be prepared to contain different antibacterial substances in the same weight percent, and different antibacterial substances in different weight percent It may be manufactured in combination to include.

이 후, 상기 배양액들 각각을 복수의 시험관들(300)에 각각 주입한다(단계 S20). 이 경우, 상기 배양액들은 별도의 주입유닛을 통해 상기 시험관들에 각각 주입될 수 있으며, 이에 따라, 각각의 시험관들(300)에 주입되는 배양액들은 그 종류가 서로 다르게 된다. Thereafter, each of the culture solutions is injected into a plurality of test tubes 300 (step S20). In this case, the culture solutions may be injected into each of the test tubes through a separate injection unit, and accordingly, the culture solutions injected into each of the test tubes 300 have different types.

이 후, 상기 배양액들의 혼합을 유도한다(단계 S30). 상기 배양액은 각 시험관(300)에서 균일하게 혼합됨으로써, 항균 물질에 의한 박테리아에 대한 항균이 균일하게 수행될 수 있다. Thereafter, mixing of the culture solutions is induced (step S30). The culture solution is uniformly mixed in each test tube 300, so that the antibacterial agent against bacteria can be uniformly performed.

한편, 본 실시예에서는, 상기 배양액은 섭씨 37도 정도의 온도에서 혼합됨으로써 실제 사람의 체온과 유사한 온도에서의 항균 효과를 평가할 수 있어야 하므로, 상기 가열부(600)에서는 균일한 가열을 수행함으로써, 상기 배양액이 저장되는 상기 시험관들(300)의 온도를 섭씨 37도 정도로 균일하게 유지할 수 있다. On the other hand, in this embodiment, since the culture solution is mixed at a temperature of about 37 degrees Celsius, it should be possible to evaluate the antibacterial effect at a temperature similar to that of an actual human body, so by performing uniform heating in the heating unit 600, The temperature of the test tubes 300 in which the culture medium is stored may be uniformly maintained at about 37 degrees Celsius.

또한, 상기 배양액의 효과적인 혼합을 위해, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 진동부(500)를 통해 상기 시험관들(300)에 일정한 진동을 인가하게 된다. In addition, for effective mixing of the culture solution, as described above, a constant vibration is applied to the test tubes 300 through the vibration unit 500.

이 후, 상기 시험관들의 상부에 위치하는 센서부를 통해, 상기 배양액들로부터 발생하는 VOCs 센싱 신호를 모니터링한다(단계 S40). Thereafter, the VOCs sensing signal generated from the culture solutions is monitored through the sensor unit located above the test tubes (step S40).

이 경우, 상기 센싱 신호는, 결국 상기 박테리아의 글루코즈 대사 과정에서 발생하는 에탄올 가스의 양을 나타내는 수치일 수 있으며, 이렇게 모니터링되는 센싱 신호는, 상기 표시부(700)를 통해, 도 6을 통해 예시한 바와 같은 형태의 그래프로 시간의 경과에 따라 표시될 수 있다. In this case, the sensing signal may be a numerical value representing the amount of ethanol gas generated in the glucose metabolism process of the bacteria, and the sensing signal monitored in this way is illustrated through the display unit 700 and illustrated in FIG. 6. It can be displayed over time in a graph of the form as shown.

이 후, 지속적으로 시간이 경과함에 따라 상기 VOCs 센싱 신호를 제공하면서, 특히, 상기 VOCs 센싱 신호의 기울기가 급격하게 변화하기 시작하는 구간에 대한 정보를 제공한다(단계 S50). Thereafter, while continuously providing the VOCs sensing signal as time elapses, in particular, information on a section in which the slope of the VOCs sensing signal starts to rapidly change is provided (step S50).

이 경우, 상기 VOCs 센싱 신호의 기울기가 급격하게 변화하기 시작하는 구간에 대한 정보는 도 6을 통해 예시한 바와 같은 형태의 그래프로 제공될 수도 있으며, 별도의 알람 형태로 제공될 수도 있다. In this case, information on a section in which the slope of the VOCs sensing signal starts to rapidly change may be provided in a graph of the form illustrated through FIG. 6 or may be provided in a separate alarm form.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 VOCs 센싱 신호의 기울기가 급격하게 변화하기 시작하는 구간은 각 배양액에 포함된 항균 물질의 항균 특성을 평가하기 위해 중요한 정보에 해당되므로, 이를 통해, 해당 항균 물질의 특성을 보다 정확하고 용이하게 평가할 수 있으며, 나아가 실시간으로 평가 결과를 제공받을 수 있게 된다. Meanwhile, as described above, the section in which the slope of the VOCs sensing signal starts to rapidly change corresponds to important information for evaluating the antibacterial properties of the antimicrobial substances contained in each culture solution. Can be evaluated more accurately and easily, and furthermore, evaluation results can be provided in real time.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 박테리아의 글루코즈 분해 대사과정에서 발생하는 VOCs를 센싱하는 센싱 신호의 기울기가 급격하게 변화하는 특성을 바탕으로 항균 물질의 효과 또는 항균특성을 평가함으로써, 보다 정확하고 정량적으로 항균특성을 평가 또는 판단할 수 있다. According to the embodiments of the present invention as described above, by evaluating the effect of the antibacterial substance or the antibacterial property based on the characteristic in which the slope of the sensing signal for sensing VOCs generated in the process of glucose degradation and metabolism of bacteria changes rapidly, Antimicrobial properties can be accurately and quantitatively evaluated or judged.

특히, 상기 VOCs 센싱 신호의 기울기가 급격하게 변화하기 시작하는 구간이 박테리아의 농도, 즉 항균물질의 항균 효과에 따라 다르게 나타나며, 로그(log)값이 박테리아의 농도에 비례함을 통해, 상기 정량적인 항균물질의 항균 효과에 대한 평가를 수행할 수 있다. In particular, the section in which the slope of the VOCs sensing signal starts to change rapidly varies depending on the concentration of bacteria, that is, the antibacterial effect of the antimicrobial substance, and the log value is proportional to the concentration of the bacteria. Evaluation of the antibacterial effect of the antimicrobial substance can be performed.

이 경우, 복수의 시험관들을 구비하는 항균특성 평가 장치에서, 시험관들 각각에 서로 다른 농도의 항균물질을 혼합시킴으로써 서로 다른 농도를 가지는 항균물질에 의한 항균 효과를 동시에 실시간으로 비교하여 측정 및 평가가 가능할 수 있다. In this case, in an antimicrobial property evaluation apparatus having a plurality of test tubes, it is possible to measure and evaluate the antimicrobial effects of the antimicrobial substances having different concentrations at the same time in real time by mixing different concentrations of antimicrobial substances in each of the test tubes. I can.

특히, 상기 평가 장치를, 하부 챔버 및 상부 챔버가 서로 결합되도록 구분하여 제작하고, 배양액은 하부 챔버에 위치하는 시험관에, 센서부는 상부 챔버에 위치하도록 배치함으로써, 실제 VOCs의 발생에 따른 VOCs의 센싱 신호를 해당 시험관의 상부에서 직접 획득함으로써, 보다 정확한 센싱 신호의 획득이 가능하게 된다. In particular, the evaluation device is manufactured by dividing the lower chamber and the upper chamber to be coupled to each other, and the culture solution is placed in a test tube located in the lower chamber and the sensor part is located in the upper chamber, thereby sensing VOCs according to the actual generation of VOCs. By directly acquiring the signal from the top of the test tube, it is possible to obtain a more accurate sensing signal.

나아가, 하부 챔버 및 상부 챔버를 결합한 상태에서, 하나의 항균특성 평가 장치로서 휴대가 가능하고, 소형화의 구현이 가능하며, 실제 대사과정이나 센싱 과정이 외부와 차단되며, 센싱 결과, 즉 항균특성의 평가 결과를 실제 대사과정을 관찰하지 않으면서도 표시부를 통해 직접 외부에서 획득할 수 있으므로 사용성 및 편의성이 향상된다. Furthermore, in the combined state of the lower chamber and the upper chamber, it can be carried as a single antibacterial property evaluation device, and it is possible to implement miniaturization, and the actual metabolic process or sensing process is blocked from the outside. Usability and convenience are improved because the evaluation results can be obtained directly from the outside through the display without observing the actual metabolic process.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can.

10 : 항균특성 평가 장치 100 : 하부 챔버
110 : 하부 프레임 200 : 상부 챔버
210 : 상부 프레임 300 : 시험관
310 : 증발 공간 400 : 센서부
500 : 진동부 600 : 가열부
700 : 표시부10: antibacterial property evaluation device 100: lower chamber
110: lower frame 200: upper chamber
210: upper frame 300: test tube
310: evaporation space 400: sensor unit
500: vibration unit 600: heating unit
700: display

Claims (11)

복수의 개구부들이 형성된 하부 프레임이 수납되는 하부 챔버;
상기 하부 챔버와 결합되며, 상부 공간을 형성하는 상부 챔버;
상기 개구부들에 각각 위치하며, 배양액들을 저장하는 복수의 시험관들;
상기 시험관들의 상부에 위치하며, 상기 배양액들로부터 발생되는 VOCs(volatile organic compounds)를 센싱하는 센서부; 및
상기 배양액에 박테리아가 존재하는 경우, 시간이 경과함에 따라 상기 센서부의 VOCs 센싱 신호의 기울기가 급격하게 증가하기 시작하는 시간에 대한 정보를 제공하는 표시부를 포함하고,
상기 표시부는, 상기 VOCs 센싱 신호의 기울기가 급격하게 증가하기 시작하는 시간에 대한 로그값이 박테리아의 농도에 선형적 관계를 만족시킴에 따라, 항균율에 대한 정보를 외부로 제공하는 것을 특징으로 하는 항균특성 평가 장치. A lower chamber in which a lower frame having a plurality of openings formed therein is accommodated;
An upper chamber coupled to the lower chamber and forming an upper space;
A plurality of test tubes respectively positioned in the openings and storing culture solutions;
A sensor unit positioned above the test tubes and sensing volatile organic compounds (VOCs) generated from the culture solutions; And
When bacteria are present in the culture medium, the sensor unit includes a display unit for providing information on a time when the slope of the VOCs sensing signal starts to increase rapidly as time elapses,
The display unit, as the log value for the time at which the slope of the VOCs sensing signal starts to increase rapidly satisfies a linear relationship with the concentration of bacteria, providing information on the antibacterial rate to the outside. Antibacterial property evaluation device. 제1항에 있어서,
상기 시험관들의 하부에 위치하여, 상기 시험관들을 가열하는 가열부; 및
상기 시험관들의 하부에 위치하여, 상기 시험관들에 진동을 인가하는 진동부를 더 포함하는 항균특성 평가 장치. The method of claim 1,
A heating unit located below the test tubes to heat the test tubes; And
An antibacterial property evaluation apparatus further comprising a vibration unit positioned under the test tubes to apply vibration to the test tubes. 제1항에 있어서,
상기 상부 챔버에는, 상기 시험관들 각각과 정렬되는 증발 공간을 형성하는 상부 프레임이 수납되는 것을 특징으로 하는 항균특성 평가 장치. The method of claim 1,
In the upper chamber, the antibacterial property evaluation apparatus, characterized in that the upper frame that forms an evaporation space aligned with each of the test tubes is accommodated. 제3항에 있어서, 상기 센서부는,
상기 증발 공간들 각각의 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 항균특성 평가 장치. The method of claim 3, wherein the sensor unit,
An antibacterial property evaluation device, characterized in that located above each of the evaporation spaces. 제1항에 있어서, 상기 배양액은,
박테리아, 글루코즈(glucose) 용액 및 항균 물질이 혼합된 것을 특징으로 하는 항균특성 평가 장치. The method of claim 1, wherein the culture medium,
Antibacterial property evaluation device, characterized in that a mixture of bacteria, glucose solution and antibacterial substance. 제5항에 있어서,
상기 시험관들에 저장되는 배양액들 각각에서 상기 항균 물질이 차지하는 중량%는 서로 다른 것을 특징으로 하는 항균특성 평가 장치. The method of claim 5,
The antibacterial property evaluation apparatus, characterized in that the weight percent of the antibacterial substance in each of the culture solutions stored in the test tubes is different. 제5항에 있어서, 상기 센서부는,
상기 박테리아에 의한 상기 글루코즈 분해 대사 과정에서 생성되는 에탄올(ethanol) 가스를 측정하는 것을 특징으로 하는 항균특성 평가 장치. The method of claim 5, wherein the sensor unit,
Antibacterial property evaluation device, characterized in that measuring the ethanol (ethanol) gas generated in the process of the glucose decomposition metabolism by the bacteria. 복수의 배양액들을 제조하는 단계;
상기 배양액들 각각을 하부 챔버에 위치하는 복수의 시험관들에 주입하는 단계;
상기 배양액들의 혼합을 유도하는 단계;
상기 시험관들의 상부에 위치하는 센서부를 통해, 상기 배양액들로부터 발생하는 VOCs 센싱 신호를 모니터링하는 단계; 및
상기 배양액에 박테리아가 존재하는 경우, 시간이 경과함에 따라, 상기 VOCs 센싱 신호의 기울기가 급격하게 증가하기 시작하는 시간에 대한 정보를 제공하는 단계를 포함하고,
상기 정보를 제공하는 단계에서는,
상기 VOCs 센싱 신호의 기울기가 급격하게 증가하기 시작하는 시간에 대한 로그값이 박테리아의 농도에 선형적 관계를 만족시킴에 따라, 항균율에 대한 정보를 외부로 제공하는 것을 특징으로 하는 항균특성 평가 방법. Preparing a plurality of culture solutions;
Injecting each of the culture solutions into a plurality of test tubes located in a lower chamber;
Inducing mixing of the culture solutions;
Monitoring a VOCs sensing signal generated from the culture solutions through a sensor unit positioned above the test tubes; And
In the case where bacteria are present in the culture medium, as time elapses, providing information on a time at which the slope of the VOCs sensing signal starts to rapidly increase,
In the step of providing the information,
The antibacterial property evaluation method, characterized in that, as the log value for the time at which the slope of the VOCs sensing signal starts to increase rapidly satisfies a linear relationship with the concentration of bacteria, information on the antibacterial rate is provided to the outside. . 제8항에 있어서,
상기 배양액들을 제조하는 단계에서,
상기 배양액은 박테리아, 글루코즈(glucose) 용액 및 항균 물질을 혼합하여 제조하며,
상기 배양액들 각각에서 상기 항균 물질이 차지하는 중량%는 서로 다르게 제조하는 것을 특징으로 하는 항균특성 평가 방법. The method of claim 8,
In the step of preparing the culture solutions,
The culture medium is prepared by mixing bacteria, a glucose solution and an antibacterial substance,
The antibacterial property evaluation method, characterized in that the weight% of the antibacterial substance in each of the culture solutions is prepared differently. 제9항에 있어서,
상기 VOCs 센싱 신호를 모니터링하는 단계에서,
상기 박테리아에 의한 상기 글루코즈 분해 대사 과정에서 생성되는 에탄올(ethanol) 가스의 양을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 항균특성 평가 방법. The method of claim 9,
In the step of monitoring the VOCs sensing signal,
Antimicrobial property evaluation method, characterized in that monitoring the amount of ethanol (ethanol) gas generated in the process of the glucose degradation metabolism by the bacteria. 제8항에 있어서,
상기 배양액들의 혼합을 유도하는 단계에서,
상기 시험관들을 가열하거나, 상기 시험관들에 진동을 인가하는 것을 특징으로 하는 항균특성 평가 방법. The method of claim 8,
In the step of inducing mixing of the culture solutions,
Heating the test tubes or applying vibration to the test tubes.
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