KR102200600B1 - 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치에는, 방전전극 및 상기 방전전극에 고전압을 인가하는 전압 공급부가 구비되는 방전장치; 상기 방전장치의 일측에 제공되며, 상기 방전전극에 인가된 고전압에 의하여, 공기 중 부유미생물이 포집되는 기판; 상기 기판에 포집된 미생물 또는 미생물의 DNA를 향하여 염색시약을 공급하는 시약 주입장치; 및 상기 염색시약이 공급된 DNA에서 발생되는 빛의 양을 감지하는 발광 측정장치가 포함되며, 상기 방전장치에는, 상기 부유미생물을 포집하거나, 포집된 부유미생물의 외벽을 파괴하기 위하여 전압을 인가하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 제어부가 포함된다.
본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치에는, 방전전극 및 상기 방전전극에 고전압을 인가하는 전압 공급부가 구비되는 방전장치; 상기 방전장치의 일측에 제공되며, 상기 방전전극에 인가된 고전압에 의하여, 공기 중 부유미생물이 포집되는 기판; 상기 기판에 포집된 미생물 또는 미생물의 DNA를 향하여 염색시약을 공급하는 시약 주입장치; 및 상기 염색시약이 공급된 DNA에서 발생되는 빛의 양을 감지하는 발광 측정장치가 포함되며, 상기 방전장치에는, 상기 부유미생물을 포집하거나, 포집된 부유미생물의 외벽을 파괴하기 위하여 전압을 인가하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 제어부가 포함된다.
Description
본 발명은 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.
최근 조류 인플루엔자, 신종 인플루엔자 등이 이슈화되면서 공기감염 문제가 대두되고 있으며, 이에 따라 공기 중 부유 미생물 측정(airborne microbial measurement)이 보다 중요하게 다루어지고, 바이오센서 시장도 이에 맞추어 큰 폭으로 성장하고 있다.
기존에 공기 중 부유 미생물 측정하는 방법에는, 시료기체 중에 부유하고 있는 생물입자를 증식에 적합한 고체 또는 액체 표면에 포집하고 일정기간 적당 온습도 환경 하에서 배양한 후, 표면에 출현한 콜로니수에서 포집 미생물수를 구하는 배양법과, 염색 후 형광현미경을 이용하는 염색법 등이 있다.
근래에는 ATP(아데노신삼인산, adenosine triphosphate)와 루시페린(luciferin)/루시페라아제(luciferase)가 반응하여 빛을 내는 원리를 이용하는 ATP 생물 발광법에 의해, ATP 소거처리, ATP 추출, 발광량 측정까지 소요되는 일련의 과정을 30분 정도로 축소하여 신속한 작업이 가능하게 되었다.
도 1은 종래의 부유미생물 측정장치의 구성을 보여준다.
도 1을 참조하면, 종래의 부유미생물 측정장치(1)에는, 공기 중에 존재하는 부유 미생물을 포집하기 위한 부유미생물 포집장치(2)와, 상기 부유미생물 포집장치(2)에서 포집된 미생물의 세포벽을 파괴하여 DNA를 추출하는 세포벽 파괴장치(3)와, 추출된 DNA를 분리하기 위한 전기 영동장치(4)와, 분리된 DNA를 염색하기 위한 염색장치(5) 및 염색된 DNA로부터 발광되는 빛의 세기를 측정하기 위한 발광 측정장치가 포함된다.
상기 부유미생물 포집장치(2) 또는 세포벽 파괴장치(3)에는, 방전 전극을 이용하여 부유미생물에 전압을 인가하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 전기 영동장치(4)에는, 아가로스 겔(Argarose Gel)이 코팅된 멤브레인(기판)이 포함되며, 소정의 극성을 가진 DNA는 겔 층을 통과하여 반대 극성을 가진 멤브레인에 부착될 수 있다.
이와 같이, 종래의 부유미생물 측정장치(1)는 다수의 장치가 연속적으로 작용하도록 복잡하게 구성되어, 측정방법이 번거롭고 측정 시간이 지연될 수 있는 문제점이 있었다.
그리고, 아가로스 겔이 코팅된 멤브레인(기판)은, 한번 사용하고 나면 교체해 주어야 하므로 비용이 많이 들고 작업이 번거롭다는 단점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 기상중에 존재하는 부유미생물을 신속하게 측정할 수 있는 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치에는, 방전전극 및 상기 방전전극에 고전압을 인가하는 전압 공급부가 구비되는 방전장치; 상기 방전장치의 일측에 제공되며, 상기 방전전극에 인가된 고전압에 의하여, 공기 중 부유미생물이 포집되는 기판; 상기 기판에 포집된 미생물 또는 미생물의 DNA를 향하여 염색시약을 공급하는 시약 주입장치; 및 상기 염색시약이 공급된 DNA에서 발생되는 빛의 양을 감지하는 발광 측정장치가 포함되며, 상기 방전장치에는, 상기 부유미생물을 포집하거나, 포집된 부유미생물의 외벽을 파괴하기 위하여 전압을 인가하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 제어부가 포함된다.
또한, 상기 제어부는, 공기 중 부유 미생물을 상기 기판에 포집하기 위하여 제 1 전압을 인가하도록 상기 전압 공급부를 제어하고, 상기 기판에 미생물이 포집되면, 포집된 미생물의 외벽을 파괴하기 위하여 제 2 전압을 인가하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 전압은 상기 제 1 전압보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 미생물의 종류에 따라, 미생물의 외벽을 파괴하기 위하여 인가되는 제 2 전압의 크기가 변화될 수 있도록, 상기 전압 공급부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제 2 전압의 크기가 순차적으로 증가되도록, 상기 전압 공급부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 부유 미생물에는 바이러스, 박테리아 및 곰팡이가 포함되고, 상기 제 2 전압의 크기를 증가하여, 상기 바이러스의 단백질 쉘(protein shell), 박테리아의 세포벽(cell wall) 및 곰팡이의 세포벽을 순차적으로 파괴할 수 있도록, 상기 전압 공급부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판에는, 폴리에틸렌(Polyethylene) 및 폴리프로필렌(Polypropylene)이 혼합된 플라스틱 소재가 포함된다.
또한, 상기 발광 측정장치에는, 청색 LED 및 CCD 카메라가 포함된다.
다른 측면에 따른 부유미생물 측정방법에는, 방전 장치에 전압을 인가하여, 부유 미생물을 기판에 포집하는 단계; 상기 방전 장치에 전압을 인가하여, 상기 기판에 포집된 미생물의 외벽을 파괴하고 DNA를 추출하는 단계; 상기 추출된 DNA에 염색시약을 주입하여, 발광 또는 형광이 이루어지는 단계; 및 발광 측정장치를 이용하여, 상기 발광 또는 형광된 빛의 양을 감지하는 단계가 포함된다.
또한, 상기 부유 미생물을 기판에 포집하는 단계에는, 상기 방전 장치에 제 1 전압을 인가하는 단계가 포함되고, 상기 기판에 포집된 미생물의 외벽을 파괴하고 DNA를 추출하는 단계에는, 상기 방전 장치에 제 2 전압을 인가하는 단계가 포함된다.
또한, 상기 제 2 전압은 상기 제 1 전압보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 전압은 미생물의 종류에 따라 다른 크기의 전압을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판에 포집된 미생물의 외벽을 파괴하고 DNA를 추출하는 단계에는, 상기 제 2 전압을 순차적으로 증가하여, 다수의 미생물 중 약한 외벽을 가지는 미생물로부터 강한 외벽을 가지는 미생물의 순으로 상기 외벽이 파괴되는 단계가 포함된다.
본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치 및 그 측정방법에 의하면, 미생물 포집장치와 세포벽 파괴장치가 별도로 필요하지 않고 하나의 방전장치를 이용하여 미생물의 포집과, 미생물의 세포벽 또는 단백질 쉘의 파괴가 순차적으로 이루어질 수 있으므로, 측정장치가 컴팩트해지고 그 측정방법이 간단하다는 효과가 있다.
그리고, 방전전극에 인가되는 전압의 크기를 순차적으로 증가하여, 바이러스, 박테리아 및 곰팡이의 외벽이 순차적으로 파괴되어 DNA가 추출되도록 함으로써, 미생물의 농도를 종류별로 측정할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 미생물이 포집되는 필름부가 플라스틱 재질로 이루어지므로, 필름부의 세척이 용이하고 필름부를 비교적 장시간 사용할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 저가의 발광 측정장치가 사용될 수 있으므로, 측정장치의 제조비용이 저감될 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래의 부유미생물 측정장치의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방전장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물의 측정과정을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물의 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방전장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물의 측정과정을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물의 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방전장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치(10)에는, 공기 중 부유미생물이 포집되는 "기판"으로서의 필름부(100) 및 고전압을 인가하여 상기 부유미생물을 필름부(100)에 포집하는 방전장치(200)가 포함된다.
상기 필름부(100)는 플라스틱 소재로 구성된다. 일례로, 상기 필름부(100)에는, 폴리에틸렌(Polyethylene) 및 폴리프로필렌(Polypropylene)이 혼합된 플라스틱 소재로 이루어진다.
상기 방전장치(200)에는, 플라즈마 방전을 이용한 AC 코로나 방전장치가 포함된다.
상세히, 상기 방전장치(200)에는, 고전압을 인가하는 전압공급부(210)와, 상기 전압공급부(210)에서 인가된 고전압에 의하여 강한 전기장을 형성하는 침상의 방전전극(220) 및 상기 방전전극(220)으로부터 이격되어 배치되는 접지전극(230)이 포함된다. 상기 접지전극(230)은 평판 형상을 가지며 상기 필름부(100)의 하측에 위치될 수 있다.
상기 전압공급부(210)로부터 고전압이 인가되어 상기 방전전극(220)에 강한 전기장이 형성되면, 상기 방전전극(220)과 접지전극(230) 사이의 전압 차이에 의하여 코로나 방전이 발생될 수 있다.
그리고, 상기 코로나 방전시 발생되는 음이온(-) 또는 양(+)이온은 상기 부유미생물과 대전되며, 이에 따라 상기 부유미생물은 하전될 수 있다. 하전된 부유미생물은 상기 필름부(100)의 표면에 포집 또는 부착될 수 있다.
상기 방전장치(200)는 상기 필름부(100)에 포집된 미생물의 외벽, 즉 세포벽(cell wall) 또는 단백질 쉘(protein shell)을 파괴하도록 작용할 수 있다. 즉, 상기 방전장치(200)는 미생물의 세포벽 또는 단백질 쉘을 파괴하는 "파괴장치"로서 기능을 수행할 수 있다.
상기 방전장치(200)가 파괴장치로서 작용하여 상기 미생물의 외벽이 파괴되면, 미생물에 포함되는 DNA가 추출될 수 있다.
상기 미생물에는 다양한 종류의 미생물이 포함될 수 있다. 상기 세포벽은 미생물 중 박테리아 또는 곰팡이의 외벽을 의미할 수 있으며, 상기 단백질 쉘은 미생물 중 바이러스(virus)의 외벽을 의미할 수 있다.
상기 방전장치(200)는 상기 미생물의 외벽을 파괴하기 위하여, 상기 전압공급부(210)를 통하여 고전압을 인가하도록 작동될 수 있다. 이 때, 인가되는 고전압은 미생물의 포집을 위하여 인가되는 전압보다 더 높은 전압으로서 이해될 수 있다.
즉, 상기 미생물의 포집을 위하여 상기 방전전극(220)으로 인가되는 고전압을 "제 1 전압"이라 하고, 상기 미생물의 외벽을 파괴하기 위하여 상기 방전전극(220)으로 인가되는 전압을 "제 2 전압"이라 할 때, 상기 제 2 전압은 제 1 전압보다 더 큰 전압을 형성할 수 있다.
한편, 다양한 미생물의 외벽이 파괴될 수 있는 전압의 크기는 서로 다르게 형성될 수 있다. 일례로, 상기 바이러스의 단백질 쉘은 상대적으로 작은 전압으로도 파괴되어 DNA가 추출될 수 있는 반면, 상기 박테리아의 세포벽은 이보다 큰 전압을 인가한 경우 파괴된다. 그리고, 상기 곰팡이의 세포벽은 상기 박테리아의 세포벽 파괴를 위하여 인가된 전압보다 큰 전압을 인가한 경우 파괴될 수 있다.
상기 미생물의 외벽을 파괴하는 공정에서, 상기 방전전극(200)에 인가되는 전압의 크기는 가변될 수 있다.
상세히, 부유미생물의 측정과정에서, 상기 방전전극(200)에 인가되는 전압의 크기는 순차적으로 증가하도록 제어되어, 약한 미생물의 외벽이 먼저 파괴되고 그 이후에 상대적으로 강한 미생물의 외벽이 파괴될 수 있다.
예를 들어, 상기 바이러스의 단백질 쉘을 파괴할 정도의 전압(제 2-1 전압)을 먼저 인가하여 바이러스의 DNA만을 추출하고, 후술할 시약 주입장치(300) 및 발광 측정장치(400)에 통과시켜 부유 미생물 중 바이러스의 농도만을 측정할 수 있다 (제 1 단계).
이후에, 박테리아의 세포벽을 파괴할 정도의 전압(제 2-2 전압)을 인가하여 박테리아의 DNA를 추출하고, 상기 시약 주입장치(300) 및 발광 측정장치(400)에 통과시켜 부유 미생물 중 박테리아의 농도를 측정할 수 있다 (제 2 단계). 이 때, 측정되는 미생물의 농도는 앞선 바이러스 농도와 박테리아의 농도를 모두 포함할 수 있으므로, 상기 박테리아의 농도는 제 2 단계의 농도에서 제 1 단계의 농도를 감한 농도로서 계산될 수 있다.
상기 박테리아의 농도를 측정한 후, 곰팡이의 세포벽을 파괴할 정도의 전압(제 2-3 전압)을 인가하여 DNA를 추출하고, 상기 시약 주입장치(300) 및 발광 측정장치(400)에 통과시켜 부유 미생물 중 박테리아의 농도를 측정할 수 있다 (제 3 단계). 이 때, 측정되는 미생물의 농도는 앞선 바이러스 및 박테리아의 농도와, 곰팡이의 농도를 모두 포함할 수 있으므로, 상기 곰팡이의 농도는 제 3 단계의 농도에서 제 2 단계의 농도를 감한 농도로서 계산될 수 있다.
이와 같이, 방전전극(220)에 인가되는 전압의 크기를 순차적으로 증가하여, 바이러스, 박테리아 및 곰팡이의 외벽이 순차적으로 파괴되어 DNA가 추출되도록 함으로써, 미생물의 농도를 종류별로 분류하여 측정할 수 있다는 효과가 있다.
상기 부유미생물 측정장치(10)에는, 상기 방전장치(200)를 통하여 DNA가 추출된 미생물에 염색시약(Fluoresecnt Dye)을 주입하는 시약 주입장치(300)가 더 포함된다. 상기 시약 주입장치(300)는 상기 방전장치(200)로부터 일방향으로 이격된 위치에 배치될 수 있다.
상기 시약 주입장치(300)는 상기 필름부(100)의 외측에 배치되어 상기 필름부(100)에 부착되어 있는 미생물을 향하여 염색시약을 공급하도록 구성될 수 있다.
이 때, 상기 필름부(100)는 전방 또는 후방으로 움직임 가능하게 구성될 수 있다. 여기서, "전방"이라 함은, 상기 방전장치(200)로부터 상기 시약 주입장치(300)를 향하는 방향이며, "후방"이라 함은, 상기 시약 주입장치(300)로부터 상기 방전장치(200)를 향하는 방향으로서 이해된다.
일례로, 상기 필름부(100)는 회전 가능한 롤러 또는 전후방으로 이동 가능한 벨트에 결합되어 이동될 수 있다. 다른 예로서, 상기 필름부(100)는 서로 이격된 2개의 롤러에 권취되어 무한 회전되도록 구성될 수도 있을 것이다 (무한궤도 방식).
그리고, 상기 필름부(100)는 도 8에서 설명할 각 공정이 수행될 때에는 고정되고 다음 단계의 공정을 수행하기 위하여 이동되도록 구성될 수 있다. 반면에, 상기 필름부(100)는 느린 속도로 계속적으로 이동되면서 상기 각 공정이 짧은 시간에 수행되도록 구성될 수도 있을 것이다.
상기 방전장치(200)가 작동하여 필름부(100)의 표면에 미생물이 포집되고, 미생물의 외벽이 파괴되어 DNA가 추출된 공정이 완료되면, 상기 필름부(100)가 이동되어 미생물 또는 DNA는 상기 시약 주입장치(300)의 일측에 위치될 수 있다.
상기 미생물 또는 DNA가 상기 시약 주입장치(300)의 공급영역에 위치하게 되면, 상기 시약주입장치(300)를 통하여 염색시약이 상기 미생물 또는 DNA를 향하여 분사 또는 주입될 수 있다. 상기 시약주입장치(300)에는, 염색시약을 배출하기 위한 노즐이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 공급영역이라 함은, 상기 필름부(100)의 일부 영역으로서, 상기 시약 주입장치(300)를 통하여 배출되는 염색시약의 분포영역으로서 이해된다.
상기 DNA에 염색시약이 반응하면, 소정 크기의 발광 또는 형광이 발생될 수 있다.
상기 부유미생물 측정장치(10)에는, 상기 시약 주입장치(300)를 통과하면서 발생된 발광 또는 형광의 양을 감지하기 위한 발광 측정장치(400)가 더 포함된다. 상기 발광 측정장치(400)는 상기 시약 주입장치(300)로부터 일방향으로 이격된 위치에 배치될 수 있다.
염색시약의 공급이 완료되면, 상기 필름부(100)가 이동되어 발광이 이루어진 미생물의 DNA가 상기 발광 측정장치(400)의 일측에 위치되며, 상기 발광 측정장치(400)가 작동될 수 있다.
상기 DNA에서 발광된 빛의 세기는 상기 발광 측정장치(400)에 의하여 측정될 수 있으며, 측정된 빛의 세기 또는 발광점의 수를 통하여 미생물의 농도 또는 오염 정도를 산출할 수 있다.
상기 발광 측정장치(400)에는, 비교적 저렴한 LED 및 CCD 카메라가 포함될 수 있다. 일례로, 상기 LED는 청색 LED일 수 있다.
그리고, 상기 발광 측정장치(400)에는, 측정된 빛의 세기, 미생물의 농도 또는 오염 정도를 표시하는 디스플레이부가 더 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치의 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물 측정장치(10)에는, 방전장치(200)와, 시약 주입장치(300) 및 발광 측정장치(400)가 포함된다.
상세히, 상기 방전장치(200)에는, 고전압을 인가하는 전압 공급부(210)와, 상기 전압 공급부(210)에서 인가된 고전압에 의하여 강한 전기장을 발생시키는 방전 전극(220)과, 상기 방전 전극(220)으로부터 이격된 접지 전극(230) 및 상기 전압 공급부(210)로부터 인가되는 전압을 조절하는 제어부(250)가 포함된다.
상기 제어부(250)는, 부유미생물의 포집과정과, 포집된 미생물의 외벽 파괴과정에서 상기 전압 공급부(210)로부터 인가되는 전압의 크기를 조절할 수 있다.
상세히, 공기 중 부유미생물을 상기 필름부(100)에 포집하기 위하여, 제 1 전압의 크기를 가지는 전압이 상기 전압 공급부(210)로부터 인가될 수 있다.
그리고, 상기 필름부(100)에 포집된 미생물의 외벽을 파괴하기 위하여, 제 2 전압의 크기를 가지는 전압이 상기 전압 공급부(210)로부터 인가될 수 있다. 여기서, 상기 제 2 전압은 제 1 전압보다 클 수 있다.
다만, 미생물의 종류에 따라 외벽이 파괴될 수 있는 전압의 크기는 상이할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(250)는 다양한 종류의 미생물 중 적어도 하나 이상의 미생물이 파괴될 수 있는 정도의 크기를 가지는 전압이 인가되도록 제어할 수 있다.
상기한 바와 같이, 미생물에는 바이러스, 박테리아 및 곰팡이가 포함될 수 있다. 그리고, 외벽이 파괴될 수 있는 전압의 크기는 바이러스가 제일 작고(제 2-1 전압), 박테리아(제 2-2 전압) 및 곰팡이(제 2-3 전압) 순으로 커질 수 있다.
일례로, 상기 전압 공급부(210)로부터 상기 제 2-3 전압 이상의 전압이 인가되면, 상기 바이러스, 박테리아 및 곰팡이의 외벽은 모두 파괴되고 각 미생물의 DNA가 추출될 수 있다.
그리고, 각 미생물의 추출된 DNA는 시약 주입장치(300)를 통과하면서 염색시약을 공급받고 발광 또는 형광되며, 상기 발광 측정장치(400)를 통과하면서 발광된 빛의 양(세기 또는 발광점의 수)이 감지될 수 있다. 즉, 전체 미생물의 농도 또는 오염정도가 산출될 수 있다.
반면에, 상기 전압 공급부(210)로부터 상기 제 2-1 전압 이상, 제 2-2 전압 이하의 전압이 인가되면, 상기 바이러스의 외벽이 파괴되어 DNA가 추출되나, 박테리아 및 곰팡이의 외벽은 파괴되지 않을 수 있다.
또한, 상기 전압 공급부(210)로부터 상기 제 2-2 전압 이상, 제 2-3 전압 이하의 전압이 인가되면, 상기 바이러스 및 박테리아의 외벽이 파괴되어 DNA가 추출되나, 곰팡이의 외벽은 파괴되지 않을 수 있다.
상기 제어부(250)는, 상기 전압 공급부(210)로부터 인가되는 전압의 크기가 순차적으로 증가되도록 제어할 수 있다.
먼저, 상기 전압 공급부(210)로부터 제 2-1 전압을 인가하여 바이러스의 외벽, 즉 단백질 쉘을 파괴하여 DNA를 추출한다. 추출된 DNA는 상기 시약 주입장치(300) 및 발광 측정장치(400)를 통과되며, 이 과정에서 바이러스의 농도 또는 오염정도가 산출될 수 있다.
이후, 상기 필름부(100)가 상기 방전장치(200)의 일측으로 다시 이동(후방 이동)될 수 있으며, 상기 전압 공급부(210)로부터 제 2-2 전압이 인가될 수 있다. 인가된 전압에 의하여, 포집된 미생물 중 박테리아의 외벽, 즉 세포벽이 파괴되어 DNA가 추출된다. 추출된 DNA는 상기 시약 주입장치(300) 및 발광 측정장치(400)를 통과되며, 이 과정에서 박테리아의 농도 또는 오염정도가 산출될 수 있다.
이후, 상기 필름부(100)가 상기 방전장치(200)의 일측으로 다시 이동(후방 이동)될 수 있으며, 상기 전압 공급부(210)로부터 제 2-3 전압이 인가될 수 있다. 인가된 전압에 의하여, 포집된 미생물 중 박테리아의 외벽, 즉 세포벽이 파괴되어 DNA가 추출된다. 추출된 DNA는 상기 시약 주입장치(300) 및 발광 측정장치(400)를 통과되며, 이 과정에서 박테리아의 농도 또는 오염정도가 산출될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물의 측정과정을 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부유미생물의 측정방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 방전장치(200)가 작동되어 전압 공급부(210)로부터 제 1 전압의 고전압이 인가되면, 공기 중 부유미생물은 필름부(100)의 표면에 포집된다(S11).
그리고, 상기 전압 공급부(210)로부터 상기 제 1 전압보다 큰 제 2 전압이 인가되면 상기 필름부(100)의 표면에 포집된 미생물의 외벽이 파괴될 수 있다. 상기 미생물의 외벽이 파괴되면, 상기 미생물의 내부에 존재하는 DNA가 추출될 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 미생물이 외벽에는, 바이러스의 단백질 쉘(protein shell), 박테리아의 세포벽(cell wall) 또는 곰팡이의 세포벽이 포함될 수 있다(S12).
상기 미생물의 포집 및 세포벽 파괴가 이루어진 후, 상기 필름부(100)는 전방으로 이동되어 상기 시약 주입장치(300)의 일측에 추출된 DNA가 위치된다. 그리고, 상기 시약 주입장치(300)로부터 염색시약이 배출되어 미생물 또는 DNA에 주입되며, 상기 DNA는 상기 염색시약과 반응하여 소정 크기의 발광 또는 형광이 이루어진다(S13).
상기 DNA의 발광 또는 형광이 이루어진 후, 상기 필름부(100)는 전방으로 이동되어 상기 발광 측정장치(400)의 일측에 발광 또는 형광된 DNA가 위치된다. 그리고, 상기 발광 측정장치(400)가 작동하여 상기 발광 또는 형광된 빛의 양을 감지할 수 있으며, 컴퓨터 프로그램등을 이용하여 감지된 빛의 양에 따른 미생물의 농도를 계산할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 부유 미생물 측정장치의 구성 및 그 측정방법이 간단하여 비용이 적게 드는 효과가 있다.
한편, 상기한 바와 같이, 다양한 종류의 미생물이 필름부(100)에 포집된 경우, 전압 공급부(210)로부터 인가되는 전압의 크기를 순차적으로 증가함으로써, 미생물의 외벽을 선택적으로 파괴하여 DNA를 추출할 수 있다. 그리고, 추출된 DNA를 가지는 해당 미생물의 농도만을 측정할 수 있다.
따라서, 포집된 다양한 부유 미생물 중, 측정하고자 하는 미생물을 분류하여 선별적으로 그 농도를 감지할 수 있으므로, 사용 편의성이 증대될 수 있다.
10 : 부유 미생물 측정장치 100 : 필름부
200 : 방전장치 210 : 전압공급부
220 : 방전전극 230 : 접지전극
250 : 제어부 300 : 시약 주입장치
400 : 발광 측정장치
200 : 방전장치 210 : 전압공급부
220 : 방전전극 230 : 접지전극
250 : 제어부 300 : 시약 주입장치
400 : 발광 측정장치
Claims (13)
- 방전전극 및 상기 방전전극에 고전압을 인가하는 전압 공급부가 구비되는 방전장치;
상기 방전장치의 일측에 제공되며, 상기 방전전극에 인가된 고전압에 의하여, 공기 중 부유미생물이 포집되는 기판;
상기 기판에 포집된 미생물 또는 미생물의 DNA를 향하여 염색시약을 공급하는 시약 주입장치; 및
상기 염색시약이 공급된 DNA에서 발생되는 빛의 양을 감지하는 발광 측정장치가 포함되며,
상기 방전장치에는,
상기 부유미생물을 포집하거나, 포집된 부유미생물의 외벽을 파괴하기 위하여 전압을 인가하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 제어부가 포함되고,
상기 제어부는,
공기 중 부유미생물을 상기 기판에 포집하기 위하여 제 1 전압을 인가하도록 상기 전압 공급부를 제어하고,
상기 기판에 미생물이 포집되면, 포집된 미생물의 외벽을 파괴하기 위하여 상기 제1전압보다 큰 제 2 전압을 인가하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 것을 특징으로 부유미생물 측정장치. - 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 미생물의 종류에 따라, 미생물의 외벽을 파괴하기 위하여 인가되는 제 2 전압의 크기가 변화될 수 있도록, 상기 전압 공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제 2 전압의 크기가 순차적으로 증가되도록, 상기 전압 공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 부유 미생물에는 바이러스, 박테리아 및 곰팡이가 포함되고,
상기 제 2 전압의 크기를 증가하여, 상기 바이러스의 단백질 쉘(protein shell), 박테리아의 세포벽(cell wall) 및 곰팡이의 세포벽을 순차적으로 파괴할 수 있도록,
상기 전압 공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판에는,
폴리에틸렌(Polyethylene) 및 폴리프로필렌(Polypropylene)이 혼합된 플라스틱 소재가 포함되는 부유미생물 측정장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광 측정장치에는,
청색 LED 및 CCD 카메라가 포함되는 부유미생물 측정장치. - 방전 장치에 제1전압을 인가하여, 부유 미생물을 기판에 포집하는 단계;
상기 방전 장치에 상기 제1전압보다 큰 제2전압을 인가하여, 상기 기판에 포집된 미생물의 외벽을 파괴하고 DNA를 추출하는 단계;
상기 추출된 DNA에 염색시약을 주입하여, 발광 또는 형광이 이루어지는 단계; 및
발광 측정장치를 이용하여, 상기 발광 또는 형광된 빛의 양을 감지하는 단계가 포함되는 부유미생물 측정방법. - 삭제
- 삭제
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 2 전압은 미생물의 종류에 따라 다른 크기의 전압을 형성하는 것을 특징으로 하는 부유미생물 측정방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 기판에 포집된 미생물의 외벽을 파괴하고 DNA를 추출하는 단계에는,
상기 제 2 전압을 순차적으로 증가하여, 다수의 미생물 중 약한 외벽을 가지는 미생물로부터 강한 외벽을 가지는 미생물의 순으로 상기 외벽이 파괴되는 단계가 포함되는 부유미생물 측정방법.
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