KR102201433B1 - Bio aerosol monitoring apparatus using machine learning and method thereof - Google Patents

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KR102201433B1
KR102201433B1 KR1020190125371A KR20190125371A KR102201433B1 KR 102201433 B1 KR102201433 B1 KR 102201433B1 KR 1020190125371 A KR1020190125371 A KR 1020190125371A KR 20190125371 A KR20190125371 A KR 20190125371A KR 102201433 B1 KR102201433 B1 KR 102201433B1
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황정호
안상권
김형래
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

A bioaerosol monitoring apparatus according to the disclosed present invention comprises: a collecting unit which collects bioaerosol particles in the air using a collecting liquid; a particle spraying unit which electrostatically sprays the collecting liquid into droplets, while spraying the collecting liquid so that at least a part of the electrostatically sprayed droplets includes a predetermined amount of the bioaerosol particles therein; and an analysis unit which analyzes the particles sprayed through the particle spraying unit through machine learning. According to the configuration, it is possible to continuously analyze the droplets containing a predetermined amount of particles in real time by machine learning, thereby being able to contribute to the improvement of monitoring efficiency for specific bioaerosol genus.

Description

기계학습을 이용한 바이오 에어로졸 모니터링 장치 및 그 방법{BIO AEROSOL MONITORING APPARATUS USING MACHINE LEARNING AND METHOD THEREOF}Bio-aerosol monitoring device and method using machine learning {BIO AEROSOL MONITORING APPARATUS USING MACHINE LEARNING AND METHOD THEREOF}

본 발명은 바이오 에어로졸 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 공기 중 바이오 에어로졸의 속(Genus) 농도를 실시간 연속적으로 기계학습을 통해 모니터링할 수 있는 기계학습을 이용한 바이오 에어로졸 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a bio aerosol monitoring device and method thereof, and more specifically, a bio aerosol monitoring device using machine learning capable of monitoring the genus concentration of a bio aerosol in the air in real time through machine learning, and the same. It's about how.

일반적인 공기 중 부유 미생물 즉, 바이오 에어로졸 측정 방법은 시료 기체 중에 부유하고 있는 생물 입자를 증식에 적합한 고체 또는 액체 표면에 포집하고, 일정기간 적당 온도 및 습도 환경에서 배양하여 포집 미생물을 측정하는 배양법과, 포집된 미생물을 염색하여 형광 현미경을 이용하여 측정하는 염색법이 주로 사용된다. In general, airborne microorganisms, that is, bio aerosol measurement methods, include a culture method in which biological particles suspended in a sample gas are collected on a solid or liquid surface suitable for proliferation, and cultured in an appropriate temperature and humidity environment for a certain period of time to measure the trapped microorganisms, A staining method in which the collected microorganisms are stained and measured using a fluorescence microscope is mainly used.

근래에는 ATP(아데노신삼인삼, Adenosine triphosphate)와 루시페린(luciferin)/루시페라아제(luciferase)이 반응하여 빛을 내는 원리를 이용하는 ATP 생물 발광법에 의해, ATP 소거처리, ATP 추출, 발광량 측정까지 소요되는 일련의 과정을 30분 정도로 축소하여 신속한 측정 작업이 가능하게 되었다. 참고로, 이러한 ATP 생물 발광법을 이용한 바이오 에어로졸 측정방법은 공기 중 바이오 에어로졸 총 농도를 알아내는 방식에 적합하다. In recent years, ATP bioluminescence method using the principle that ATP (adenosine triphosphate) and luciferin/luciferase react to emit light, a series that requires ATP scavenging, ATP extraction, and luminescence measurement. By reducing the process of the process to about 30 minutes, rapid measurement work became possible. For reference, the bio-aerosol measurement method using the ATP bioluminescence method is suitable for a method of determining the total bio-aerosol concentration in air.

한편, 최근에는 바이오 에어로졸 중에서도 인체에 유해도가 높은 특정 속(Genus)의 바이오 에어로졸이 공기 중에 얼마나 존재하는지 대한 관심이 높다. 그러나, 공기 중 특정 바이오 에어로졸 속(Genus)의 농도 검출에 주로 적용되는 PCR(중합효소 연쇄반응, Polymerase chain reaction) 방식은, 검지 시간이 2~3시간으로 오래 걸리며, PCR 장비에 들어가는 샘플 준비가 복잡하다. On the other hand, recently, among bio aerosols, there is high interest in how much bio aerosols of a specific genus, which are highly harmful to the human body, exist in the air. However, the PCR (polymerase chain reaction) method, which is mainly applied to the detection of the concentration of a specific bio aerosol in the air, takes a long detection time of 2 to 3 hours, and the preparation of samples entering the PCR equipment is difficult. Complex.

이에 따라, 근래에는 공기 중 특정 바이오 에어로졸 속(Genus)을 모니터링함에 따른 효율을 향상시키기 위한 다양한 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 추세이다. Accordingly, in recent years, various studies to improve the efficiency of monitoring a specific bio aerosol genus in the air are continuously being conducted.

대한민국 등록특허공보 제10-1912521호Korean Patent Publication No. 10-1912521 일본 등록특허공보 제4797652호Japanese Patent Publication No. 4797652

본 발명의 목적은 공기 중 바이오 에어로졸 입자 중 특정 속(Genus)을 실시간 및 연속적으로 기계학습을 통해 모니터링할 수 있는 기계학습을 이용한 바이오 에어로졸 모니터링 장치를 제공하기 위한 것이다. An object of the present invention is to provide a bio aerosol monitoring device using machine learning capable of monitoring a specific genus of bio aerosol particles in air through machine learning in real time and continuously.

본 발명의 다른 목적은 공기 중 바이오 에어로졸의 입자를 속(Genus)에 따라 실시간 및 연속적으로 농도 측정할 수 있는 기계학습을 이용한 바이오 에어로졸 모니터링 방법을 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to provide a bio aerosol monitoring method using machine learning capable of measuring the concentration of bio-aerosol particles in air in real time and continuously according to the genus.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 바이오 에어로졸 모니터링 장치는, 공기 중 바이오 에어로졸 입자를 포집액으로 포집하는 포집부, 상기 포집액을 액적으로 정전 분무하되, 상기 액적 중 적어도 일부에 상기 입자가 일정량 포함하도록 정전 분무시키는 입자 분무부 및, 상기 입자 분무부를 통해 분무된 상기 입자를 기계학습으로 분석하는 분석부를 포함한다. The bio-aerosol monitoring apparatus according to the present invention for achieving the above object includes a collection unit that collects bio-aerosol particles in the air as a collection liquid, and electrostatically sprays the collection liquid into droplets, wherein at least a portion of the droplets contains a certain amount of the particles. It includes a particle spray unit for electrostatic spraying to include, and an analysis unit for analyzing the particles sprayed through the particle spray unit by machine learning.

또한, 상기 입자 분무부는, 상기 입자가 포집된 상기 포집액이 유입되는 입자 유입구 및 상기 입자 유입구로부터 길이 방향으로 연장되어 상기 액적으로 배출시키는 입자 배출구가 마련되는 입자 배출몸체, 상기 입자 유입구와 상기 입자 배출구 사이에 마련되어, 상기 포집액을 정전 분무하여 일정량의 상기 입자를 포함하는 상기 액적을 낱개로 배출시키는 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가지는 입자 배출콘, 상기 포집액의 표면장력보다 큰 정전기력을 상기 입자 배출콘에 인가하여 상기 입자 배출콘의 개폐를 제어하는 입자 제어부 및, 상기 입자 배출콘으로부터 배출된 상기 액적으로 오일을 공급하여, 상기 액적의 상태를 유지시키는 오일 공급부를 포함하여, 일정 속도 및 위치로 상기 액적을 정전 분무할 수 있다. In addition, the particle spray unit includes a particle discharge body provided with a particle inlet through which the collecting liquid in which the particles are collected, and a particle outlet extending in a longitudinal direction from the particle inlet to discharge the droplets, the particle inlet and the particles A particle discharge cone having a Taylor cone shape that is provided between the discharge ports and discharges the droplets including a certain amount of the particles individually by electrostatic spraying the collecting liquid, and an electrostatic force greater than the surface tension of the collecting liquid is the A particle control unit applied to the particle discharge cone to control opening and closing of the particle discharge cone, and an oil supply unit supplying oil to the droplet discharged from the particle discharge cone to maintain the state of the droplet, The droplets can be electrostatically sprayed into position.

또한, 상기 액적 분무부로부터 배출된 상기 액적을 향해 상기 입자와 반응 가능한 시약을 제공하는 시약부 및 상기 입자와 시약을 상호 혼합하여 반응시키는 반응부를 포함하며, 상기 분석부는 상기 반응부로부터 배출된 상기 시약과 반응한 상기 입자를 관측한 이미지를 기계학습으로 분석할 수 있다. In addition, a reagent unit for providing a reagent capable of reacting with the particles toward the droplet discharged from the droplet spray unit, and a reaction unit for reacting by mixing the particles and the reagent with each other, the analysis unit is discharged from the reaction unit The image of observing the particles reacted with the reagent can be analyzed by machine learning.

또한, 상기 시약부는, 상기 시약이 유입되는 시약 유입구 및 상기 시약 유입구로부터 길이 방향으로 연장되어 상기 시약을 배출시키는 시약 배출구가 마련되는 제2배출몸체, 상기 시약 유입구와 시약 배출구 사이에 마련되어, 상기 시약을 정전 분무시키는 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가지는 시약 배출콘 및, 상기 시약 배출콘이 개방되도록 상기 시약의 표면장력보다 큰 정전기력이 상기 시약 배출콘에 인가되도록 제어하여, 상기 시약 배출콘의 개폐를 제어하는 시약 제어부를 포함할 수 있다. In addition, the reagent unit may include a reagent inlet through which the reagent is introduced, and a second discharge body extending in a longitudinal direction from the reagent inlet and provided with a reagent outlet for discharging the reagent, and is provided between the reagent inlet and the reagent outlet. A reagent discharge cone having a shape of a Taylor cone for electrostatic spraying, and an electrostatic force greater than the surface tension of the reagent is controlled to be applied to the reagent discharge cone so that the reagent discharge cone is opened, thereby opening and closing the reagent discharge cone. It may include a reagent control unit to control.

또한, 상기 시약 배출콘은 상기 시약을 액적 상태로 분무하며, 상기 시약 배출콘을 통해 배출된 액적 상태의 상기 시약으로 오일을 공급하여 액적 상태를 유지시킬 수 있다. In addition, the reagent discharge cone may spray the reagent in a droplet state, and supply oil to the reagent in a droplet state discharged through the reagent discharge cone to maintain the droplet state.

또한, 상기 액적에 1㎛ 미만의 상기 입자가 일정량 포함되도록, 상기 입자 제어부에 의해 상기 입자 배출콘의 개방 범위가 제어될 수 있다. In addition, an open range of the particle discharge cone may be controlled by the particle control unit so that a certain amount of the particles less than 1 μm is included in the droplet.

또한, 상기 포집액 및 오일은 5μL/Hour : 400μL/Hour의 유량 비율로 상기 입자 배출몸체로 공급되고, 상기 입자 배출콘을 사이에 두고 각각 양극과 음극을 인가하는 제1양극 및 음극 인가체에 5500~6500V의 전압이 인가되며, 상기 오일에 3~7%의 계면활성제가 포함될 수 있다. In addition, the collection liquid and oil are supplied to the particle discharging body at a flow rate of 5 μL/Hour: 400 μL/Hour, and applied to the first positive electrode and the negative electrode respectively applying a positive electrode and a negative electrode with the particle discharge cone interposed therebetween. A voltage of 5500-6500V is applied, and 3-7% of surfactant may be included in the oil.

또한, 상기 시약 배출콘은 상기 시약 제어부에 의해 1㎛ 미만의 크기로 개방 범위가 제어될 수 있다. In addition, the reagent discharge cone may have an open range of less than 1 μm by the reagent control unit.

또한, 상기 반응부는 상기 액적 분무부에서 배출된 상기 액적과 상기 시약부로부터 배출된 시약이 상호 혼합되도록 복수회 절곡된 반응 경로를 제공할 수 있다. In addition, the reaction unit may provide a reaction path that is bent multiple times so that the droplet discharged from the droplet spray unit and the reagent discharged from the reagent unit are mixed with each other.

또한, 상기 시약은 미생물과 반응할 수 있는 형광액을 포함하여 상기 입자를 염색시키며, 상기 분석부는 포토센서 또는 형광 현미경을 통해 염색된 상기 입자를 측정한 이미지를 기계학습에 의해 분석할 수 있다. In addition, the reagent includes a fluorescent solution capable of reacting with microorganisms to stain the particles, and the analysis unit may analyze an image obtained by measuring the stained particles through a photosensor or a fluorescence microscope by machine learning.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 바이오 에어로졸 모니터링 방법은, 바이오 에어로졸 입자가 포집된 포집액을 상기 입자가 일정량 포함하는 입자 액적으로 정전 분무하는 입자 분무단계 및 상기 입자 액적을 관측하여 기계학습에 의해 상기 바이오 에어로졸의 속(Genus)을 분석하는 기계학습 분석단계를 포함한다. The bio-aerosol monitoring method according to a preferred embodiment of the present invention is a particle spray step of electrostatically spraying a collection liquid in which bio aerosol particles are collected into particle droplets containing a certain amount of the particles, and by observing the particle droplets, And a machine learning analysis step of analyzing the genus of the bio aerosol.

또한, 상기 입자와 반응 가능한 시약을 시약 액적으로 정전 분무하여, 상기 입자 액적과 반응시키는 시약 반응단계를 포함하며, 상기 기계학습 분석단계는 상기 시약과 반응한 상기 입자 액적을 측정하여 분석할 수 있다. In addition, a reagent reaction step of electrostatically spraying a reagent capable of reacting with the particles to a reagent droplet to react with the particle droplet, and the machine learning analysis step can be analyzed by measuring the particle droplet reacted with the reagent. .

또한, 상기 시약 반응단계는, 상기 시약을 시약 액적으로 분무하는 시약 분무단계 및 상기 입자 액적과 상기 시약 액적을 혼합하여 반응시키는 반응단계를 포함하며, 상기 입자 분무단계와 시약 분무단계는 동시에 이루어지거나, 상기 시약 분무단계가 상기 입자 분무단계 이전에 또는 이후에 이루어질 수 있다. In addition, the reagent reaction step includes a reagent spray step of spraying the reagent into a reagent droplet, and a reaction step of mixing and reacting the particle droplet and the reagent droplet, and the particle spray step and the reagent spray step are performed simultaneously or , The reagent spraying step may be performed before or after the particle spraying step.

또한, 상기 입자 분무단계는, 상기 포집액이 입자 배출몸체로 유입되는 단계, 상기 입자 배출몸체의 내부에 마련된 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가지는 입자 배출콘으로부터 상기 입자를 일정량 포함하는 상기 입자 액적을 일정 속도 및 위치로 정전 분무시키는 단계 및, 상기 입자 액적으로 오일을 공급하는 제1오일 공급단계를 포함하며, 상기 입자 배출콘은 상기 포집액의 표면장력보다 큰 정전기력이 인가되어 상기 입자 액적을 분무할 수 있도록 개방이 제어될 수 있다. In addition, the particle spraying step, the step of introducing the collecting liquid into the particle discharge body, the particle liquid containing a certain amount of the particles from the particle discharge cone having a Taylor cone shape provided inside the particle discharge body Electrostatic spraying the droplet at a constant speed and position, and a first oil supplying step of supplying oil to the particle droplets, wherein an electrostatic force greater than the surface tension of the collecting liquid is applied to the particle droplets. The opening can be controlled to allow spraying.

또한, 상기 입자 액적에 1㎛ 미만의 상기 입자가 일정량 포함되도록, 상기 입자 배출콘의 개방 범위가 제어될 수 있다. In addition, the open range of the particle discharge cone may be controlled so that a certain amount of the particles of less than 1 μm are included in the particle droplets.

또한, 상기 포집액이 상기 입자 분무단계로 연속적으로 공급되어, 상기 기계학습 분석단계가 연속적으로 실시간 이루어질 수 있다. In addition, the collection liquid is continuously supplied to the particle spraying step, so that the machine learning analysis step can be continuously performed in real time.

본 발명의 바람직한 다른 측면에 의한 바이오 에어로졸 모니터링 방법은, 바이오 에어로졸을 기 학습하는 학습단계 및 연속적으로 유입되는 상기 바이오 에어로졸이 포집된 포집액을 기계학습으로 분석하는 분석단계를 포함하며, 상기 분석단계는 상기 기계학습에 의해 상기 바이오 에어로졸의 속(Genus)에 따른 농도를 모니터링한다. A bio-aerosol monitoring method according to another preferred aspect of the present invention includes a learning step of pre-learning bio aerosol and an analysis step of analyzing the collected liquid collected by the bio aerosol continuously introduced by machine learning, and the analysis step Monitors the concentration according to the genus of the bio aerosol by the machine learning.

또한, 상기 포집액은 일정량의 상기 바이오 에어로졸의 입자가 포함되도록 액적으로 정전 분무되어 시약과 반응하며, 상기 분석단계는 상기 시약과 반응한 상기 입자 액적을 측정하여 분석할 수 있다. In addition, the collection liquid is electrostatically sprayed into droplets so as to contain a certain amount of particles of the bio-aerosol to react with the reagent, and the analysis step may be analyzed by measuring the droplets of the particles reacted with the reagent.

또한, 상기 포집액은 서로 다른 종류의 상기 바이오 에어로졸의 속(Genus)이 각각 포함되도록 복수개 마련되며, 상기 분석단계는 상기 복수의 포집액을 각각 분석하여 상기 바이오 에어로졸 속(Genus)의 종류별로 기계학습 분석할 수 있다. In addition, a plurality of the collection liquids are provided to each contain different types of genus of the bio-aerosol, and in the analysis step, each of the plurality of collection liquids is analyzed and a machine for each type of the bio-aerosol genus. Learning can be analyzed.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 기계학습을 통해 정전 분무된 바이오 에어로졸의 특정 속(Genus)에 대한 농도 검출이 가능해져, 바이오 에어로졸의 속에 대한 모니터링 효율을 향상시킬 수 있게 된다. According to the present invention having the above configuration, first, it is possible to detect the concentration of a specific genus of the electrostatically sprayed bio aerosol through machine learning, thereby improving the monitoring efficiency of the inside of the bio aerosol.

둘째, 공기 중 부유하는 박테리아와 같은 입자를 미세 액적에 일정량씩 가두어 일정 위치로 정전 분무시켜 관측한 이미지를 기계학습에 의해 분석함으로써, 미생물의 정확한 외향 분석 및 분류가 가능해진다. Second, by confining particles such as bacteria floating in the air by a certain amount in microscopic droplets and electrostatic spraying them to a certain position, the observed image is analyzed by machine learning, thereby enabling accurate outward analysis and classification of microorganisms.

셋째, 기계학습을 통한 바이오 에어로졸의 연속적인 이미지 처리로 인해, 바이오 에어로졸 모니터링의 자동화 및 연속적인 실시간 측정이 가능해진다. 또한, 기존의 바이오 에어로졸 속(Genus) 모니터링을 위해 요구되는 오랜 시간 측정 문제점을 개선할 수 있게 된다. Third, due to the continuous image processing of bio aerosols through machine learning, it becomes possible to automate bio aerosol monitoring and to continuously measure in real time. In addition, it is possible to improve the problem of long-time measurement required for monitoring the existing bio aerosol genus.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 바이오 에어로졸 모니터링 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 포집부의 일 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 입자 분무부, 시약부, 반응부 및 분석부를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 도 3의 Ⅴ영역을 개략적으로 확대 도시한 도면이다. 그리고,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 바이오 에어로졸 모니터링 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다. 1 is a block diagram schematically showing a bio aerosol monitoring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a collecting unit illustrated in FIG. 1.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a particle spraying unit, a reagent unit, a reaction unit, and an analysis unit shown in Fig. 1.
FIG. 4 is a schematic enlarged view of area V of FIG. 3. And,
5 is a flow chart schematically showing a method of monitoring a bio aerosol according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the spirit of the present invention is not limited to such an embodiment, and the spirit of the present invention may be proposed differently by addition, change and deletion of components constituting the embodiment, but this is also included in the spirit of the invention. It becomes.

도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 바이오 에어로졸 모니터링 장치(1)는 포집부(10), 입자 분무부(20), 시약부(30), 반응부(40) 및 분석부(50)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a bio aerosol monitoring device 1 according to a preferred embodiment of the present invention includes a collection unit 10, a particle spray unit 20, a reagent unit 30, a reaction unit 40, and an analysis unit. Includes 50.

포집부(10)는 공기(A) 중 미생물 입자 즉, 바이오 에어로졸 입자(P)를 포집액(W)으로 포집한다. 본 실시예에서는 공기(A) 중 미생물 입자(P)들 중에서 상대적으로 크기가 작은 박테리아, 바이러스와 같은 미생물 입자(P)를 포집부(10)가 포집하는 것으로 예시한다. The collection unit 10 collects microbial particles, that is, bio aerosol particles P, in the air A as a collection liquid W. In this embodiment, it is exemplified that the collection unit 10 collects microbial particles P such as bacteria and viruses having a relatively small size among microbial particles P in the air A.

참고로, 본 발명에서는 포집부(10)로 공기(A)가 유입되기 전에 미도시된 분류수단을 통해 입자(P)가 크기별로 분류될 수도 있다. 여기서, 미도시된 분류수단은 입자(P)를 크기에 따라 분류하는 미세채널(Micro channel)이 마련된 가상 임팩터(virtual impactor)를 이용할 수도 있으나, 본 발명의 요지가 아니므로 자세한 도시 및 설명은 생략한다. 또한, 분류수단(미도시)이 마련되지 않고, 포집부(10)로 공기(A)가 바로 유입되어, 공기(A) 중 입자(P)가 포집되는 변형예도 가능하다. For reference, in the present invention, before the air A is introduced into the collecting unit 10, the particles P may be classified by size through a classification means not shown. Here, the classification means not shown may use a virtual impactor provided with a micro channel for classifying the particles P according to their size, but detailed illustration and description are omitted since it is not the gist of the present invention. do. In addition, a modified example in which the classification means (not shown) is not provided, and air (A) is directly introduced into the collecting unit 10, and particles (P) in the air (A) are collected is also possible.

도 2의 도시와 같이, 포집부(10)는 입자(P)를 포함한 공기(A)를 전기적으로 하전하여, 포집액(W)으로 포집한다. 이를 위해, 포집부(10)는 공기(A)가 유입되는 유입구(12)와, 유입구(12)로부터 길이 방향으로 연장되어 마주하는 배출구(13)가 관통 형성되는 포집관(11), 포집관(11)의 유입구(12)와 배출구(13) 사이에 상호 마주하도록 배치되어 고전압이 인가되는 제1 및 제2전극(14)(15)을 포함한다. 여기서, 제1전극(14)은 팁(Tip) 형상을 갖으며, 제1전극(14)와 마주하는 제2전극(15)은 판(Plate) 형상을 가진다. As shown in FIG. 2, the collecting unit 10 electrically charges air (A) including particles (P) and collects it as a collecting liquid (W). To this end, the collecting unit 10 includes an inlet 12 through which air (A) is introduced, and a collecting pipe 11 through which an outlet 13 facing each other extending in the longitudinal direction from the inlet 12 is formed, and a collecting pipe The first and second electrodes 14 and 15 are disposed so as to face each other between the inlet 12 and the outlet 13 of (11) to which a high voltage is applied. Here, the first electrode 14 has a tip shape, and the second electrode 15 facing the first electrode 14 has a plate shape.

제1전극(14)은 단부에 전도성 금속이 마련되는 방전 전극이며, 제2전극(15)은 전도성 금속으로 이루어진 판 형상의 접지(Ground) 전극으로써, 제1전극(14)으로부터 일정거리 이격된 위치에 배치된다. 이러한 제1전극(14)에 고 전압의 직류(DC) 전압이 인가될 경우, 팁 형상의 제1전극(14)의 단부에서 코로나 방전(Corona discharge)이 발생되어, 유입된 공기(A) 중 입자(P)를 양전하로 하전시킨다. The first electrode 14 is a discharge electrode in which a conductive metal is provided at the end, and the second electrode 15 is a plate-shaped ground electrode made of a conductive metal, and is spaced a predetermined distance from the first electrode 14. Placed in a position. When a high-voltage direct current (DC) voltage is applied to the first electrode 14, a corona discharge is generated at the end of the tip-shaped first electrode 14, and thus, among the introduced air (A) The particles (P) are charged with a positive charge.

이렇게 하전된 공기(A) 중 입자(P)는 포집액(W)에 포집된다. 이때, 포집액(W)은 포집액 지지체(16)에 마련된 포집액 인렛(Inlet)(17)을 통해 유입된 후, 포집액 아웃렛(Outlet)(18)을 통해 배출된다. 참고로, 포집액(W)은 순수(DI-Water)를 포함하며, 포집액(W)에는 박테리아를 포함하는 에어로졸 입자(P)가 포집되는 것으로 예시한다. The particles (P) of the air (A) charged in this way are collected in the collecting liquid (W). At this time, the collecting liquid W is introduced through the collecting liquid inlet 17 provided on the collecting liquid support 16 and then discharged through the collecting liquid outlet 18. For reference, it is exemplified that the collection liquid W contains pure water (DI-Water), and the aerosol particles P including bacteria are collected in the collection liquid W.

한편, 본 실시예에서는 박테리아와 같은 미생물을 포함하는 공기(A) 중 입자(P)를 하전시켜 포집액(W)에 포집하는 것으로 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않는다. 즉, 공기(A) 중 입자(P)를 포집하는 방식은 도 2의 도시로만 한정되지 않으며, 공기(A) 중 입자(P)를 액상의 포집액(W)에 포집할 수 있는 다양한 포집방식 중 어느 하나로 변형 가능하다. 예컨대, 포집부(10)가 전기 집진방식(Electrostatic precipitation), 임핀저(Impinger), 습식 사이클론(Wet cyclone) 등과 같은 다양한 포집 방식 중 어느 하나로 변형 가능함은 당연하다. On the other hand, in the present embodiment, the particles (P) in the air (A) containing microorganisms such as bacteria are charged and collected in the collection liquid (W), but is not limited thereto. In other words, the method of collecting the particles (P) in the air (A) is not limited to the illustration of Fig. 2, and various collection methods that can collect the particles (P) in the air (A) in the liquid collection liquid (W). It can be transformed into either one. For example, it is natural that the collecting unit 10 can be transformed into any one of various collecting methods such as electrostatic precipitation, impinger, wet cyclone, and the like.

여기서, 포집액(W)에 포집된 바이오 에어로졸은 특정 속(Genus)만이 포함될 수 있다. 아울러, 포집액(W)이 서로 다른 바이오 에어로졸 속(Genus)을 포함하도록 복수개로 마련될 수도 있다. 그로 인해, 후술할 입자 분무부(20)로 연속적 및 실시간으로 특정 바이오 에어로졸 속(Genus)을 유입시킬 수 있다. Here, the bio aerosol collected in the collection liquid W may include only a specific genus. In addition, a plurality of collection liquids W may be provided to include different bio aerosol genus. Therefore, a specific bio aerosol genus can be introduced continuously and in real time into the particle spray unit 20 to be described later.

입자 분무부(20)는 포집액(W)에 포집된 입자(P)를 정전 분무(Electro-spraying)하여, 입자(P)가 일정량 포함된 미세 액적(이하, 제1액적으로 지칭함) (D1)으로 낱개 배출시킨다. 이러한 입자 분무부(20)는 도 3의 도시와 같이, 입자 배출몸체(21), 입자 배출콘(24), 입자 제어부(25) 및 입자용 오일 공급부(26)를 포함하여, 원하는 속도 및 위치로 일정량의 입자(P)가 포함된 제1액적(D1)을 분무한다. The particle spraying unit 20 electro-sprays the particles P collected in the collection liquid W, and fine droplets containing a certain amount of particles P (hereinafter referred to as the first droplet) (D1 ) To discharge them individually. This particle spraying unit 20 includes a particle discharge body 21, a particle discharge cone 24, a particle control unit 25, and an oil supply unit 26 for particles, as shown in FIG. 3, at a desired speed and position. A first droplet (D1) containing a certain amount of particles (P) is sprayed with a furnace.

입자 배출몸체(21)는 포집부(10)에 의해 포집액(W)에 포집된 입자(P)가 유입되는 입자 유입구(22)와, 입자 유입구(22)로부터 길이 방향으로 연장되어 입자(P)를 반응부(40)로 배출시키는 입자 배출구(23)가 마련된다. 이러한 입자 배출몸체(21)에는 포집액(W)에 포집된 입자(P)가 유입된다. The particle discharge body 21 extends in the longitudinal direction from the particle inlet 22 through which the particles P collected in the collecting liquid W by the collecting unit 10 flow in, and the particles P A particle discharge port 23 for discharging) to the reaction unit 40 is provided. The particles P collected in the collecting liquid W are introduced into the particle discharge body 21.

입자 배출콘(24)은 입자 유입구(22)와 입자 배출구(23)의 사이에 마련되어, 입자 유입구(22)를 통해 포집액(W)에 포집된 입자(P)를 낱개의 제1액적(D1)으로 배출시키도록 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가진다. 입자 배출콘(24)의 콘 형상을 가지는 단부는 일종의 노즐로써, 도 4의 도시와 같이, 표면 장력을 이기는 정전기력이 가해지면 개방되어 포집액(W)에 포집된 입자(P)를 제1액적(D1)으로 정전 분무시키게 된다. 여기서, 입자 배출콘(24)의 개방되는 범위(G) 제어를 통해, 입자 배출콘(24)으로부터 정전 분무되는 제1액적(D1)의 크기를 제어할 수 있다. The particle discharge cone 24 is provided between the particle inlet 22 and the particle outlet 23, and the particles P collected in the collecting liquid W through the particle inlet 22 are collected as a single first droplet (D1). ) Has a Taylor cone shape. The cone-shaped end of the particle discharging cone 24 is a kind of nozzle, and as shown in FIG. 4, when an electrostatic force that overcomes the surface tension is applied, it is opened and the particles P collected in the collecting liquid W are transferred to the first droplet. Electrostatic spraying is performed with (D1). Here, the size of the first droplet D1 electrostatically sprayed from the particle discharge cone 24 may be controlled through the control of the open range G of the particle discharge cone 24.

입자 제어부(25)는 입자 배출콘(24)에 인가되는 정전기력을 제어함으로써, 입자 배출콘(24)의 개폐를 제어한다. 입자 제어부(25)는 양극의 전압을 인가하는 제1양극 인가체(25a) 및 음극의 전압을 인가하는 제1음극 인가체(25b)가 입자 배출콘(24)을 사이에 두고 입자 배출몸체(21)에 마련된다. 이러한 입자 제어부(25)에 의해 제1양극 및 음극 인가체(35a)(35b)에 인가되는 전압을 제어한다. 그로 인해, 입자 제어부(25)에 의해 발생되는 정전기력이 입자(P)가 포집된 포집액(W)의 표면 장력 보다 크도록 제어될 경우, 입자 배출콘(24)의 콘 형상을 가지는 단부가 개방되어 포집액(W)에 포집된 입자(P)가 제1액적(D1)으로 정전 분무된다. The particle controller 25 controls the opening and closing of the particle discharge cone 24 by controlling the electrostatic force applied to the particle discharge cone 24. The particle control unit 25 includes a first anode applicator 25a for applying a voltage of the anode and a first cathode applicator 25b for applying a voltage of the cathode with the particle discharging cone 24 interposed therebetween. 21). The voltage applied to the first anode and cathode applying bodies 35a and 35b is controlled by the particle control unit 25. Accordingly, when the electrostatic force generated by the particle control unit 25 is controlled to be greater than the surface tension of the collecting liquid W in which the particles P are collected, the cone-shaped end of the particle discharge cone 24 is opened. As a result, the particles P collected in the collection liquid W are electrostatically sprayed as the first droplet D1.

이때, 도 4의 도시와 같이, 입자 배출콘(24) 단부의 개방 범위(G)를 입자 제어부(25)에 의해 인가되는 정전기력을 제어하여 조절할 수 있음으로써, 입자 배출콘(24)으로부터 정전 분무되는 제1액적(D1)의 크기를 제어할 수 있다. 또한, 입자 제어부(25)는 입자 배출콘(24)이 형성하는 경사 각도를 제어함으로써, 입자 배출콘(24)으로부터 분무되는 제1액적(D1)의 크기와 배출 위치를 제어할 수도 있다. At this time, as shown in FIG. 4, the open range (G) of the end of the particle discharge cone 24 can be controlled by controlling the electrostatic force applied by the particle control unit 25, thereby electrostatic spraying from the particle discharge cone 24 The size of the formed first droplet D1 may be controlled. In addition, the particle control unit 25 may control the size and discharge position of the first droplet D1 sprayed from the particle discharge cone 24 by controlling the inclination angle formed by the particle discharge cone 24.

예컨대, 입자 제어부(25)는 입자 배출콘(24)의 개방 범위(G)가 1㎛ 미만이도록 제어할 경우, 입자 배출콘(24)을 통해 1㎛ 미만의 사이즈를 가지는 입자(P)가 제1액적(D1)으로 분무되게 된다. 이때, 입자 배출콘(24)으로부터 배출되는 1㎛ 미만의 제1액적(D1)에는 대략 0.6 내지 0.8㎛ 크기를 가지는 박테리아와 같은 입자(P)가 하나씩만 포함될 수 있음에 따라, 입자 배출콘(24)을 통해 정전 분무되는 제1액적(D1)에는 한 개의 입자(P)만이 포함되게 된다. For example, when the particle control unit 25 controls the open range (G) of the particle discharge cone 24 to be less than 1 μm, the particles P having a size of less than 1 μm are removed through the particle discharge cone 24. It will be sprayed with 1 drop (D1). At this time, as the first droplet D1 of less than 1㎛ discharged from the particle discharge cone 24 may contain only one particle P such as bacteria having a size of approximately 0.6 to 0.8㎛, the particle discharge cone ( Only one particle P is included in the first droplet D1 electrostatically sprayed through 24).

그로 인해, 1㎛ 미만의 크기를 가지는 박테리아와 같은 바이오 에어로졸 입자(P)만이 포집액(W)과 함께 제1액적(D1)으로 분무 가능한 것이다. 이때, 입자 배출콘(24)을 통해 배출되는 제1액적(D1)에는 입자(P)가 포함되지 않을 수도 있다. 즉, 입자 배출콘(24)을 통과한 제1액적(D1)에 미생물 입자(P)가 포함되지 않고, 포집액(W)인 순수(DI Water)만이 제1액적(D1)으로 배출될 수도 있는 것이다.Therefore, only bio aerosol particles (P) such as bacteria having a size of less than 1 μm can be sprayed with the first droplet (D1) together with the collection liquid (W). In this case, the particles P may not be included in the first droplet D1 discharged through the particle discharge cone 24. That is, microbial particles (P) are not included in the first droplet (D1) that has passed through the particle discharge cone (24), and only pure water (DI Water), which is the collection liquid (W), may be discharged as the first droplet (D1). There is.

한편, 이러한 입자 제어부(25)에 의해 제어되는 입자 배출콘(24)의 개방 범위(G)는 1㎛ 미만으로만 한정되지 않으며, 제1액적(D1)에 일정량의 입자(P)가 포함될 수 있도록 다양하게 변형 가능하다. Meanwhile, the open range (G) of the particle discharge cone 24 controlled by the particle control unit 25 is not limited to less than 1 μm, and a certain amount of particles P may be included in the first droplet D1. It can be variously modified so that it is possible.

입자용 오일 공급부(26)는 입자 배출콘(24)을 통해 배출된 제1액적(D1)의 액적 상태를 유지시키기 위해 오일(O)을 공급한다. 즉, 입자용 오일 공급부(26)는 서로 녹지 않는 두 가지 액체의 한편이 다른 쪽의 작은 입자 상태로 분산된 상태인 에멀전(Emulsion)과 같이, 오일(O) 속에 순수를 포함하는 포집액(W)의 제1액적(D1) 형태가 유지되도록 오일(O)을 공급한다. 이러한 입자용 오일 공급부(26)는 입자 배출콘(24)으로부터 분무된 제1액적(D1)에 바로 오일(O)을 공급할 수 있도록 입자 배출콘(24)의 단부를 향해 오일(O)을 공급한다. The particulate oil supply unit 26 supplies oil O to maintain the droplet state of the first droplet D1 discharged through the particle discharge cone 24. That is, the oil supply unit 26 for particles is a collection liquid (W) containing pure water in the oil (O), such as an emulsion in which one of two liquids that do not dissolve each other is dispersed in the state of small particles on the other. Oil (O) is supplied so that the shape of the first droplet (D1) of) is maintained. The oil supply unit 26 for particles supplies oil (O) toward the end of the particle discharge cone 24 so that oil (O) can be directly supplied to the first droplet (D1) sprayed from the particle discharge cone 24. do.

본 실시예에서는 입자용 오일 공급부(26)가 입자 배출콘(24)의 단부를 향해 상호 마주하도록 한 쌍으로 마련되어 오일(O)을 공급하는 것으로 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않음은 당연하다. In this embodiment, the oil supply unit 26 for particles is provided in a pair so as to face each other toward the end of the particle discharge cone 24 to supply the oil (O), but it is natural that it is not limited thereto.

한편, 본 실시예에서 설명하는 입자 분무부(20)의 제1양극 및 음극 인가체(25a)(25b)은 ITO 전극을 포함하며, 제1양극 및 음극 인가체(25a)(25b) 사이의 이격된 거리(L)은 대략 4mm인 것으로 예시한다. 또한, 입자 유입구(22)의 직경(d)은 대략 0.1mm인 것으로 예시한다. On the other hand, the first positive and negative electrodes 25a and 25b of the particle spraying unit 20 described in the present embodiment include an ITO electrode, and between the first positive and negative electrodes 25a and 25b The separated distance (L) is illustrated as being approximately 4mm. In addition, the diameter d of the particle inlet 22 is illustrated as being approximately 0.1 mm.

아울러, 입자 배출콘(24)을 통한 제1액적(D1) 배출을 위한 필요 인가 전압은 대략 4000V이며, 제1액적(D1)의 크기를 1㎛로 조절하기 위해 다음과 같은 조건이 적용될 수 있다. 즉, 입자 유입구(22)로 유입되는 입자(P)가 포집된 포집액(W)의 유량 및 오일(O)의 유량은 5μL/Hour : 400μL/Hour의 비율로 입자 배출몸체(21)로 공급되며, 제1양극 및 음극 인가체(25a)(25b)에 인가되는 전압은 대략 6000V이고, 오일(O)에 포함될 수 있는 Span 80과 같은 계면활성제의 농도는 대략 3~7%일 수 있다. 이러한 조건을 통해, 입자 배출콘(24)이 1㎛의 제1액적(D1)을 배출시킬 수 있게 된다. In addition, the required applied voltage for discharging the first droplet D1 through the particle discharge cone 24 is approximately 4000V, and the following conditions may be applied to adjust the size of the first droplet D1 to 1 μm. . That is, the flow rate of the collection liquid (W) in which the particles (P) flowing into the particle inlet 22 and the flow rate of oil (O) are supplied to the particle discharge body 21 at a ratio of 5 μL/Hour: 400 μL/Hour. In addition, the voltage applied to the first positive and negative electrodes 25a and 25b may be approximately 6000V, and the concentration of a surfactant such as Span 80 that may be included in the oil O may be approximately 3 to 7%. Through these conditions, the particle discharge cone 24 can discharge the first droplet D1 of 1 μm.

시약부(30)는 입자 분무부(20)로부터 분무된 제1액적(D1)을 향해 입자(P)와 반응 가능한 시약(I)을 정전 분무시킨다. 이러한 시약부(30)는 상술한 입자 분무부(20)와 마찬가지로 시약 배출몸체(31), 시약 배출콘(34), 시약 제어부(35) 및 시약용 오일 공급부(36)를 포함한다. The reagent unit 30 electrostatically sprays the reagent I capable of reacting with the particles P toward the first droplet D1 sprayed from the particle spray unit 20. The reagent unit 30 includes a reagent discharge body 31, a reagent discharge cone 34, a reagent control unit 35, and an oil supply unit 36 for a reagent, similar to the particle spray unit 20 described above.

참고로, 본 발명에서 설명하는 시약(I)은 루시페린(luciferin)/루시페라아제(luciferase)을 포함하여 ATP 방식으로 미생물과 형광 반응할 수 있는 형광액을 포함하는 것으로 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않음은 당연하다. For reference, the reagent (I) described in the present invention is exemplified as containing a fluorescent solution capable of fluorescently reacting with microorganisms in the ATP method, including luciferin/luciferase, but is not limited thereto. Of course.

시약 배출몸체(31)는 시약(I)이 유입되는 시약 유입구(32)와, 시약 유입구(32)로부터 길이 방향으로 연장되어 시약(I)을 반응부(40)로 배출시키는 시약 배출구(33)가 마련된다. 이때, 시약 배출몸체(31)의 시약 배출구(33)는 입자 배출몸체(21)의 입자 배출구(23)와 연통되며, 제1 및 제2배출몸체(31)(41)의 상호 연통하는 입자 배출구(23) 및 시약 배출구(33)는 후술할 반응부(40)와 연결되게 된다. 그로 인해, 입자 배출구(23) 및 시약 배출구(33)는 반응부(40)에 대해 양 갈래 분리된 일종의 "Y"자 형상을 가진다. The reagent discharge body 31 includes a reagent inlet 32 through which the reagent I is introduced, and a reagent outlet 33 extending longitudinally from the reagent inlet 32 to discharge the reagent I to the reaction unit 40. Is prepared. At this time, the reagent discharge port 33 of the reagent discharge body 31 is in communication with the particle discharge port 23 of the particle discharge body 21, and a particle discharge port that communicates with each other between the first and second discharge bodies 31 and 41 23 and the reagent outlet 33 are connected to the reaction unit 40 to be described later. Accordingly, the particle discharge port 23 and the reagent discharge port 33 have a type of "Y" shape separated by both prongs with respect to the reaction part 40.

시약 배출콘(34)은 시약 유입구(32)와 시약 배출구(33) 사이에 마련되어, 시약 유입구(32)를 통해 유입된 시약(I)을 정전 분무하여 시약(I)을 포함하는 미세 액적(이하, 제2액적으로 지칭함)(D2)으로 배출시키는 테일러 콘 형상을 가진다. The reagent discharge cone 34 is provided between the reagent inlet 32 and the reagent outlet 33, and electrostatically sprays the reagent (I) introduced through the reagent inlet 32 to a fine droplet containing the reagent (I) (hereinafter , Referred to as the second droplet) (D2) has a tailor cone shape.

시약 제어부(35)는 시약 배출콘(34)을 통해 배출되는 시약(I)을 포함하는 제2액적(D2)의 분무를 제어하도록, 시약 배출콘(34)의 개폐를 제어한다. 즉, 시약 제어부(35)는 상술한 입자 제어부(25)와 마찬가지로 시약(I)의 표면 장력보다 큰 정전기력이 가해지도록 제2양극 및 음극 인가체(35a)(35b)를 포함한다. 제2양극 및 음극 인가체(35a)(35b)는 시약 배출콘(34)을 사이에 두고 시약 배출몸체(31)에 마련되어, 전압 인가로 발생되는 정전기력이 시약(I)의 표면 장력보다 크거나 작도록 제어하여, 시약 배출콘(34)을 개방 또는 폐쇄시키게 된다. The reagent control unit 35 controls the opening and closing of the reagent discharge cone 34 so as to control the spraying of the second droplet D2 containing the reagent I discharged through the reagent discharge cone 34. That is, the reagent control unit 35 includes the second positive electrode and negative electrode applying bodies 35a and 35b so that an electrostatic force greater than the surface tension of the reagent I is applied, similar to the particle control unit 25 described above. The second anode and cathode applying bodies 35a and 35b are provided on the reagent discharge body 31 with the reagent discharge cone 34 interposed therebetween, and the electrostatic force generated by the application of voltage is greater than the surface tension of the reagent I By controlling to be small, the reagent discharge cone 34 is opened or closed.

여기서, 시약 제어부(35)는 입자 제어부(25)와 마찬가지로 1㎛ 미만으로 시약 배출콘(34)이 개방되어 제2액적(D2)으로 시약(I)을 정전 분무하도록 제어할 수 있다. 그러나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니며, 시약 배출콘(34)의 개방 범위 및 조건은 다양하게 변경 가능함은 당연하다. Here, like the particle control unit 25, the reagent control unit 35 may control the reagent discharge cone 34 to be opened to less than 1 μm to electrostatically spray the reagent I with the second droplet D2. However, it is not necessarily limited thereto, and it is natural that the open range and conditions of the reagent discharge cone 34 can be variously changed.

시약용 오일 공급부(36)는 시약 배출콘(34)을 통해 배출된 제2액적(D2)의 상태 유지를 위해 오일(O)을 공급한다. 이러한 시약용 오일 공급부(36)는 입자용 오일 공급부(26)와 마찬가지로, 시약 배출콘(34)으로부터 분무된 제2액적(D2)에 바로 오일(O)을 공급할 수 있도록 시약 배출콘(34)의 단부를 향해 오일(O)을 공급한다. 아울러, 시약용 오일 공급부(36)는 시약 배출콘(34)의 단부를 향해 상호 마주하도록 한 쌍으로 마련되어 오일(O)을 공급하는 것으로 도시 및 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않음은 당연하다. The reagent oil supply unit 36 supplies oil (O) to maintain the state of the second droplet (D2) discharged through the reagent discharge cone (34). The reagent oil supply unit 36 is similar to the oil supply unit 26 for particles, so that the oil (O) can be directly supplied to the second droplet (D2) sprayed from the reagent discharge cone (34). Supply oil (O) towards the end of the. In addition, the reagent oil supply unit 36 is provided in a pair so as to face each other toward the end of the reagent discharge cone 34 and is illustrated and illustrated as supplying the oil O, but is not necessarily limited thereto.

반응부(40)는 입자 분무부(20) 및 시약부(30)를 통해 낱개로 정전 분무된 제1 및 제2액적(D1)(D2)에 포함된 입자(P)와 시약(I)을 상호 혼합하여 반응시킨다. 이러한 반응부(40)는 도 3의 도시와 같이, 복수회 절곡된 반응 경로(41)를 가진다. 여기서, 제1 및 제2액적(D1)(D2)은 혼합 유입구(42)를 통해 유입되어 반응 경로(41)를 거쳐 상호 혼합되어 반응된 후에, 연결된 혼합 배출구(43)를 통해 분석부(50)로 배출되게 된다. The reaction unit 40 contains particles (P) and reagents (I) contained in the first and second droplets (D1) and (D2) electrostatically sprayed individually through the particle spraying unit 20 and the reagent unit 30. They are mixed and reacted. The reaction part 40 has a reaction path 41 bent a plurality of times, as shown in FIG. 3. Here, the first and second droplets D1 and D2 are introduced through the mixing inlet 42, mixed with each other through the reaction path 41, and reacted, and then the analysis unit 50 through the connected mixing outlet 43. ).

참고로, 반응 경로(41)를 거쳐 제1액적(D1) 중 입자(P)는 시약(I)을 포함하는 제2액적(D2)과 반응하여 반응 액적(ID) 상태로 염색된다. 또한, 입자(P)가 포함되지 않은 제1액적(D1)은 제2액적(D2)과 반응하지 않음으로써, 제1액적(D1) 상태를 그대로 유지하게 된다. For reference, the particles P in the first droplet D1 through the reaction path 41 react with the second droplet D2 containing the reagent I, and are dyed in the reaction droplet ID state. In addition, the first droplet D1 that does not contain the particles P does not react with the second droplet D2, thereby maintaining the state of the first droplet D1 as it is.

분석부(50)는 입자 분무부(20)로부터 분리된 입자(P)를 기계학습으로 분석한다. 보다 구체적으로, 분석부(50)는 입자 분무부(20)에서 분무된 제1액적(D1) 중 입자(P)가 포함된 제1액적(D1)과 시약(I)을 포함하는 제2액적(D2)이 반응부(40)에서 상호 혼합되어 염색된 반응 액적(ID)을 관측한 이미지를 기계학습에 의해 분석한다. 여기서, 기계학습이라 함은, 다수의 데이터를 처리한 경험을 이용한 학습을 통해 정보 처리 능력이 향상된 분석법으로써, 분석부(50)는 연속적으로 포집되어 미세 액적화된 입자(P)를 연속적으로 관특한 이미지 데이터를 학습하여 분석한다. The analysis unit 50 analyzes the particles P separated from the particle spray unit 20 by machine learning. More specifically, the analysis unit 50 includes a first droplet D1 containing particles P and a second droplet containing a reagent I among the first droplets D1 sprayed from the particle spray unit 20 (D2) The image obtained by observing the dyed reaction droplets (ID) mixed with each other in the reaction unit 40 is analyzed by machine learning. Here, machine learning refers to an analysis method with improved information processing capability through learning using experiences of processing a large number of data, and the analysis unit 50 continuously collects and continuously observes particles P that have become fine droplets. One image data is learned and analyzed.

이러한 분석부(50)는 도 3의 도시와 같이, 반응 액적(ID)과 제1액적(D1)이 반응부(40)로부터 배출되어 수거되는 수집통(51)과, 수집통(51)에 수집된 반응 액적(ID)을 분석하는 기계학습수단(52)을 포함한다. This analysis unit 50, as shown in Figure 3, the reaction droplet (ID) and the first droplet (D1) is discharged from the reaction unit 40 and collected in the collection container 51 and the collection container 51 It includes a machine learning means 52 for analyzing the collected reaction droplet (ID).

수집통(51)은 반응부(40)의 혼합 배출구(53)와 연통한다. 이러한 수집통(51)에는 시약(I)과 반응하여 염색된 반응 액적(ID)과, 입자(P)를 구비하지 않아 시약(I)과 반응하지 않은 제1액적(D1)이 수거된다. 또한, 수집통(51)에는 제1 및 시약 오일 공급부(36)(46)으로부터 배출된 오일(O)도 함께 수거된다. The collection container 51 communicates with the mixing outlet 53 of the reaction unit 40. In the collection container 51, a reaction droplet ID that is dyed by reacting with the reagent I and a first droplet D1 that has not reacted with the reagent I because it does not contain particles P are collected. In addition, the oil (O) discharged from the first and reagent oil supply units 36 and 46 is also collected in the collection container 51.

기계학습수단(52)은 수집통(51)에 수집된 반응 액적(ID)을 포토센서 또는 형광 현미경과 같은 육안으로 검출할 수 있는 장비 중 적어도 어느 하나를 이용하여 이미지한 후, 검출된 이미지를 기계학습을 통하여 분석한다. 이때, 기계학습수단(52)은 반응 액적(ID)의 이미지화를 통해 미생물의 외향을 분석하고, 이를 기계학습을 통해 데이터를 분석할 수 있음으로써, 미생물의 정확한 분류가 가능하다. The machine learning means 52 image the reaction droplet ID collected in the collection container 51 using at least one of equipment capable of detecting with the naked eye such as a photosensor or a fluorescence microscope, and then image the detected image. Analyze through machine learning. At this time, the machine learning means 52 analyzes the appearance of the microorganism through imaging of the reaction droplet (ID), and analyzes the data through machine learning, thereby enabling accurate classification of the microorganism.

참고로, 본 실시예에서는 시약(I)이 루시페린/루시페라아제를 포함하는 것으로 예시함에 따라, 기계학습수단(52)은 시약(I)과 형광 반응하는 입자(P)를 촬영할 수 있는 형광 현미경인 것으로 예시한다. For reference, in this embodiment, as the reagent (I) is illustrated as containing luciferin/luciferase, the machine learning means 52 is a fluorescence microscope capable of photographing particles (P) that react with the reagent (I) fluorescence. Illustrate.

한편, 기계학습수단(52)는 바이오 에어로졸을 속(Genus)별로 기계학습하여, 기 학습된 데이터를 가지고 연속적으로 유입되는 바이오 에어로졸을 속(Genus)에 따라 분석한다. 예컨대, 제1속 바이오 에어로졸이 포함된 포집액(W)이 유입되면 기계학습수단(52)은 제1속 바이오 에어로졸 농도를 기계학습으로 분석하며, 제2속 바이오 에어로졸이 포함된 포집액(W)이 유입되면 제2속 바이오 에어로졸 농도를 기계학습에 의해 실시간 분석하게 된다. 그로 인해, 기존의 오랜시간이 요구되며 샘플링이 복잡한 기존의 PCR 검지법과 같은 바이오 에어로졸 속에 따른 분석 단점을 극복할 수 있게 된다. Meanwhile, the machine learning means 52 machine-learns the bio aerosol for each genus, and analyzes the bio aerosol continuously introduced with the previously learned data according to the genus. For example, when the collection liquid W containing bio-aerosol in the first speed is introduced, the machine learning means 52 analyzes the concentration of the bio aerosol in the first speed through machine learning, and the collection liquid W containing the bio aerosol in the second speed ) Is introduced, the concentration of the second bio-aerosol is analyzed in real time by machine learning. Therefore, it is possible to overcome the analysis shortcomings in the bio aerosol, such as the conventional PCR detection method, which requires a long time and sampling is complicated.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 바이오 에어로졸 모니터링 장치(1)를 이용한 바이오 에어로졸 모니터링 방법(100)을 도 5를 참고하여 설명한다. A bio aerosol monitoring method 100 using the bio aerosol monitoring device 1 according to the present invention having the above configuration will be described with reference to FIG. 5.

바이오 에어로졸 모니터링 방법은 포집단계(110), 입자 분무단계(120) 및 기계학습 분석단계(130)를 포함한다. The bio-aerosol monitoring method includes a collection step 110, a particle spray step 120, and a machine learning analysis step 130.

포집단계(110)는 공기(A) 중 박테리아와 같은 바이오 에어로졸 입자(P)를 포집액(W)으로 포집한다. 이러한 포집단계는 도 2와 같이 입자(P)를 전기적으로 하전에 의한 코로나 방전을 이용하여 포집액(W)으로 포집시킨다. 이때, 포집단계(110)에서 포집부(10)로 공기(A)가 연속적으로 유입되어 배출됨으로써, 포집단계(110)는 연속적으로 이루어짐이 좋다. In the collecting step 110, bio aerosol particles P such as bacteria in the air A are collected as a collecting liquid W. In this collecting step, as shown in FIG. 2, the particles P are collected as a collecting liquid W using corona discharge by electrically charging. At this time, the air (A) is continuously introduced and discharged to the collecting unit 10 in the collecting step 110, so that the collecting step 110 is preferably performed continuously.

입자 분무단계(120)는 포집액(W)으로 포집된 입자(P)를 낱개의 제1액적(D1)으로 일정 속도 및 위치로 정전 분무시킨다. 이러한 입자 배출단계는 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 입자 배출몸체(21)로 유입된 입자(P)를 포함하는 포집액(W)을 테일러 콘 형상을 가지는 입자 배출콘(24)으로부터 제1액적(D1)으로 정전 분무시키게 된다. 이때, 입자 배출콘(24)에 인가되는 정전기력은 입자 제어부(25)에 의해 제어되며, 제1액적(D1)은 배출과 동시에 입자용 오일 공급부(26)로부터 공급된 오일(O)에 의해 액적 형상을 유지한 채 반응부(40) 측으로 유입되게 된다.In the particle spraying step 120, the particles P collected with the collection liquid W are electrostatically sprayed at a constant speed and position as a single first droplet D1. In this particle discharging step, as shown in FIGS. 3 and 4, the collecting liquid (W) including the particles (P) introduced into the particle discharging body 21 is removed from the particle discharging cone 24 having a tailor cone shape. Electrostatic spraying is performed with 1 drop (D1). At this time, the electrostatic force applied to the particle discharging cone 24 is controlled by the particle control unit 25, and the first droplet D1 is discharged and at the same time as the droplet by the oil O supplied from the oil supply unit 26 for particles. It is introduced into the reaction unit 40 while maintaining the shape.

입자 분무단계(120)를 통해 배출된 제1액적(D1)은 시약(I)에 의해 반응하는 시약 반응단계(125)에서 시약(I)과 반응할 수 있다. 시약 반응단계(125)는 도 3과 같이, 시약(I)을 테일러 콘 형상을 가지는 시약 배출콘(34)으로 인가되는 정전기력이 시약 제어부(35)에 의해 제어됨으로써, 제2액적(D2)과 같은 액적 형태로 정전 분무된다. 이때, 제2액적(D2)은 배출과 동시에 시약용 오일 공급부(36)로부터 공급되는 오일(O)에 의해 액적 형상을 유지한 채 반응부(40)로 유입된다. The first droplet D1 discharged through the particle spraying step 120 may react with the reagent I in the reagent reaction step 125 reacting with the reagent I. In the reagent reaction step 125, the electrostatic force applied to the reagent discharge cone 34 having a Taylor cone shape is controlled by the reagent controller 35, so that the second droplet D2 and the It is electrostatically sprayed in the form of the same droplet. At this time, the second droplet D2 is discharged and introduced into the reaction unit 40 while maintaining the droplet shape by the oil O supplied from the reagent oil supply unit 36.

참고로, 입자 분무단계(120)의 제1액적(D1)과 시약 반응단계(125)의 제2액적(D2)는 동시에 분무되어 오일(O)에 의해 액적 형상을 유지한 채, 반응부(40)로 유입될 수 있다. 그러나, 꼭 이에 한정되지 않으며, 입자 분무단계(120) 이후에 시약 반응단계(125)의 제2액적(D2) 분무가 이루어지거나, 시약(I)을 포함한 제2액적(D2)을 먼저 시약 반응단계(125)에서 정전 분무시킨 후 입자 분무단계(120)에서 제1액적(D1)을 정전 분무시키는 변형예도 가능하다. For reference, the first droplet (D1) of the particle spraying step (120) and the second droplet (D2) of the reagent reaction step (125) are sprayed at the same time, while maintaining the droplet shape by the oil (O), the reaction unit ( 40). However, the present invention is not limited thereto, and the second droplet (D2) of the reagent reaction step 125 is sprayed after the particle spray step 120, or the second droplet (D2) including the reagent (I) is first reacted with the reagent. After electrostatic spraying in step 125, a modified example of electrostatic spraying the first droplet D1 in the particle spraying step 120 is also possible.

또한, 시약 반응단계(125)에서 제1 및 제2액적(D1)(D2)은 복수회 절곡된 반응 경로(41)로 유입됨으로써, 상호 혼합되어 반응된다. 이때, 제1액적(D1) 중 일정량의 입자(P)가 포함된 제1액적(D1)은 제2액적(D2)의 시약(I)과 반응하여 반응 액적(ID)으로 염색되며, 입자(P)가 포함되지 않은 제1액적(D1)에는 포집액(W)인 순수 성분만이 함유됨에 따라 제2액적(D2)과 비 반응하여 제1액적(D1) 상태를 유지하게 된다. In addition, in the reagent reaction step 125, the first and second droplets D1 and D2 are introduced into the reaction path 41 bent multiple times, so that they are mixed and reacted. At this time, the first droplet (D1) containing a certain amount of particles (P) of the first droplet (D1) reacts with the reagent (I) of the second droplet (D2) to be dyed with the reaction droplet (ID), and the particles ( As only the pure component, which is the collection liquid W, is contained in the first droplet D1 that does not contain P), it does not react with the second droplet D2 and maintains the state of the first droplet D1.

기계학습 분석단계(130)는 반응액적(ID)을 관측한 이미지 데이터를 기계학습에 의해 분석한다. 이때, 기계학습수단(52)은 연속적으로 유입되는 반응액적(ID)을 형광 현미경과 같은 촬영수단을 이용해, 연속적으로 실시간 촬영하여 획득한 이미지를 기계학습 분석하게 된다. 이때, 기계학습 분석단계(130)는 바이오 에어로졸 속에 따라 기 학습한 데이터를 이용하여, 반응액적(ID)의 이미지로 기 기계학습된 기계학습수단(52)이 실시간으로 바이오 에어로졸 속에 대한 농도 정보를 분석한다. In the machine learning analysis step 130, the image data obtained by observing the reaction droplet ID is analyzed by machine learning. At this time, the machine learning means 52 performs machine learning analysis of an image obtained by continuously taking real-time photographing of the reaction droplet ID that is continuously introduced using a photographing means such as a fluorescence microscope. At this time, in the machine learning analysis step 130, the machine learning means 52, previously machine-learned as an image of the reaction droplet (ID), uses the data previously learned according to the bio aerosol. Analyze.

그로 인해, 공기(A) 중 포함된 바이오 에어로졸 입자(P)의 분포, 개수, 용량 등이 검출되어, 실시간으로 모니터링할 수 있다. 또한, 기계학습에 의해 바이오 에어로졸 입자(P)의 외향을 분석함으로써, 이를 통해 입자(P)를 속에 따라 분류할 수 있음과 아울러, 속에 대한 농도와 같은 측정 데이터를 획득할 수 있다. As a result, the distribution, number, and volume of the bio-aerosol particles P contained in the air A are detected and monitored in real time. In addition, by analyzing the outward appearance of the bio-aerosol particles P through machine learning, it is possible to classify the particles P according to the inner part and obtain measurement data such as concentration of the inner part.

참고로, 포집단계(110)에서 공기(A)의 유입 및 배출이 연속적으로 이루어짐으로써, 입자 분무단계(120) 및 기계학습 분석단계(130)도 연속적으로 이루어질 수 있다. 그로 인해, 바이오 에어로졸 속에 따른 모니터링의 완전 자동화, 실시간 및 연속적인 측정/분석이 가능하다. For reference, since the air (A) is continuously introduced and discharged in the collection step 110, the particle spraying step 120 and the machine learning analysis step 130 may also be continuously performed. Therefore, it is possible to fully automate monitoring according to the bio-aerosol, real-time and continuous measurement/analysis.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can 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 do it.

1: 바이오 에어로졸 모니터링 장치 10: 포집부
20: 입자 분무부 21: 입자 배출몸체
24: 입자 배출콘 25: 입자 제어부
30: 시약부 31: 시약 배출몸체
34: 시약 배출콘 35: 시약 제어부
40: 반응부 50: 기계학습 분석부
52: 기계학습수단 P: 입자
W: 포집액 D1: 제1액적
D2: 제2액적 ID: 반응액적1: bio aerosol monitoring device 10: collection unit
20: particle spraying unit 21: particle discharge body
24: particle discharge cone 25: particle control unit
30: reagent unit 31: reagent discharge body
34: reagent discharge cone 35: reagent control unit
40: reaction unit 50: machine learning analysis unit
52: machine learning means P: particles
W: Collection liquid D1: 1st drop
D2: second droplet ID: reaction droplet

Claims (19)

공기 중 바이오 에어로졸 입자를 포집액으로 포집하는 포집부;
상기 포집액을 액적으로 정전 분무하되, 상기 액적 중 적어도 일부에 상기 입자가 일정량 포함하도록 정전 분무시키는 입자 분무부;
상기 입자 분무부를 통해 분무된 상기 입자를 기계학습으로 분석하는 분석부;
상기 입자 분무부로부터 배출된 상기 액적을 향해 상기 입자와 반응 가능한 시약으로 정전 분무하여 제공하는 시약부; 및
상기 입자와 시약을 상호 혼합하여 반응시키는 반응부;
를 포함하며,
상기 입자 분무부는 일정량의 상기 입자를 포함하는 상기 액적을 낱개로 정전 분무하는 바이오 에어로졸 모니터링 장치. A collecting unit for collecting the bio-aerosol particles in the air as a collecting liquid;
A particle spray unit electrostatically spraying the collected liquid into droplets, and electrostatically spraying the particles so that at least a portion of the droplets contain a predetermined amount;
An analysis unit for analyzing the particles sprayed through the particle spray unit by machine learning;
A reagent unit for electrostatic spraying with a reagent capable of reacting with the particles toward the droplet discharged from the particle spray unit; And
A reaction unit that reacts by mixing the particles and reagents with each other;
Including,
The particle spray unit electrostatically sprays the droplets containing a predetermined amount of the particles individually. 제1항에 있어서,
상기 입자 분무부는,
상기 입자가 포집된 상기 포집액이 유입되는 입자 유입구 및 상기 입자 유입구로부터 길이 방향으로 연장되어 상기 액적으로 배출시키는 입자 배출구가 마련되는 입자 배출몸체;
상기 입자 유입구와 상기 입자 배출구 사이에 마련되어, 상기 포집액을 낱개의 상기 액적으로 정전 분무하는 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가지는 입자 배출콘;
상기 포집액의 표면장력보다 큰 정전기력을 상기 입자 배출콘에 인가하여 상기 입자 배출콘의 개폐를 제어하는 입자 제어부; 및
상기 입자 배출콘으로부터 배출된 상기 액적으로 오일을 공급하여, 상기 액적의 상태를 유지시키는 오일 공급부;
를 포함하여, 일정 속도 및 위치로 상기 액적을 정전 분무하는 바이오 에어로졸 모니터링 장치. The method of claim 1,
The particle spray unit,
A particle discharge body provided with a particle inlet through which the collecting liquid in which the particles are collected and a particle outlet extending in a longitudinal direction from the particle inlet to discharge the droplets;
A particle discharge cone having a Taylor cone shape provided between the particle inlet and the particle outlet and electrostatically spray the collected liquid into the individual droplets;
A particle control unit for controlling opening and closing of the particle discharge cone by applying an electrostatic force greater than the surface tension of the collecting liquid to the particle discharge cone; And
An oil supply unit for supplying oil to the droplets discharged from the particle discharge cone to maintain the state of the droplets;
Including, a bio aerosol monitoring device for electrostatically spraying the droplets at a constant speed and position. 제1항에 있어서,
상기 분석부는 상기 반응부로부터 배출된 상기 시약과 반응한 상기 입자를 관측한 이미지를 기계학습으로 분석하는 바이오 에어로졸 모니터링 장치. The method of claim 1,
The analysis unit bio aerosol monitoring device for analyzing an image of observing the particles reacted with the reagent discharged from the reaction unit by machine learning. 제1항에 있어서,
상기 시약부는,
상기 시약이 유입되는 시약 유입구 및 상기 시약 유입구로부터 길이 방향으로 연장되어 상기 시약을 배출시키는 시약 배출구가 마련되는 제2배출몸체;
상기 시약 유입구와 시약 배출구 사이에 마련되어, 상기 시약을 정전 분무시키는 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가지는 시약 배출콘; 및
상기 시약 배출콘이 개방되도록 상기 시약의 표면장력보다 큰 정전기력이 상기 시약 배출콘에 인가되도록 제어하여, 상기 시약 배출콘의 개폐를 제어하는 시약 제어부;
를 포함하는 바이오 에어로졸 모니터링 장치. The method of claim 1,
The reagent unit,
A second discharge body having a reagent inlet through which the reagent is introduced and a reagent outlet extending in a longitudinal direction from the reagent inlet to discharge the reagent;
A reagent discharge cone having a Taylor cone shape provided between the reagent inlet and the reagent outlet and electrostatically spraying the reagent; And
A reagent control unit controlling opening and closing of the reagent discharge cone by controlling an electrostatic force greater than the surface tension of the reagent to be applied to the reagent discharge cone so that the reagent discharge cone is opened;
Bio aerosol monitoring device comprising a. 제4항에 있어서,
상기 시약 배출콘은 상기 시약을 액적 상태로 분무하며,
상기 시약 배출콘을 통해 배출된 액적 상태의 상기 시약으로 오일을 공급하여 액적 상태를 유지시키는 바이오 에어로졸 모니터링 장치.The method of claim 4,
The reagent discharge cone sprays the reagent in a droplet state,
Bio-aerosol monitoring device for maintaining the droplet state by supplying oil to the reagent in the droplet state discharged through the reagent discharge cone. 제2항에 있어서,
상기 액적에 1㎛ 미만의 상기 입자가 일정량 포함되도록, 상기 입자 제어부에 의해 상기 입자 배출콘의 개방 범위가 제어되는 바이오 에어로졸 모니터링 장치. The method of claim 2,
A bio aerosol monitoring device in which an open range of the particle discharge cone is controlled by the particle control unit so that a certain amount of the particles of less than 1 μm are included in the droplet. 제2항에 있어서,
상기 포집액 및 오일은 5μL/Hour : 400μL/Hour의 유량 비율로 상기 입자 배출몸체로 공급되고,
상기 입자 배출콘을 사이에 두고 각각 양극과 음극을 인가하는 제1양극 및 음극 인가체에 5500~6500V의 전압이 인가되며,
상기 오일에 3~7%의 계면활성제가 포함되는 바이오 에어로졸 모니터링 장치.The method of claim 2,
The collection liquid and oil are supplied to the particle discharge body at a flow rate of 5 μL/Hour: 400 μL/Hour,
A voltage of 5500 ~ 6500V is applied to the first positive electrode and the negative electrode applying body respectively applying the positive electrode and the negative electrode with the particle discharge cone interposed therebetween,
Bio-aerosol monitoring device containing 3 to 7% of surfactant in the oil. 제4항에 있어서,
상기 시약 배출콘은 상기 시약 제어부에 의해 1㎛ 미만의 크기로 개방 범위가 제어되는 바이오 에어로졸 모니터링 장치. The method of claim 4,
The reagent discharge cone is a bio aerosol monitoring device whose open range is controlled to a size of less than 1 μm by the reagent control unit. 제1항에 있어서,
상기 반응부는 상기 입자 분무부에서 배출된 상기 액적과 상기 시약부로부터 배출된 시약이 상호 혼합되도록 복수회 절곡된 반응 경로를 제공하는 바이오 에어로졸 모니터링 장치.The method of claim 1,
The reaction unit is a bio aerosol monitoring device that provides a reaction path bent a plurality of times so that the droplet discharged from the particle spray unit and the reagent discharged from the reagent unit are mixed with each other. 제1항에 있어서,
상기 시약은 미생물과 반응할 수 있는 형광액을 포함하여 상기 입자를 염색시키며,
상기 분석부는 포토센서 또는 형광 현미경을 통해 염색된 상기 입자를 측정한 이미지를 기계학습에 의해 분석하는 바이오 에어로졸 모니터링 장치. The method of claim 1,
The reagent stains the particles including a fluorescent solution capable of reacting with microorganisms,
The analysis unit is a bio-aerosol monitoring device that analyzes an image obtained by measuring the dyed particles through a photosensor or a fluorescence microscope by machine learning. 바이오 에어로졸 입자가 포집된 포집액을 상기 입자가 일정량 포함하는 입자 액적으로 정전 분무하는 입자 분무단계;
상기 입자 액적을 관측하여 기계학습에 의해 상기 바이오 에어로졸의 속(Genus)을 분석하는 기계학습 분석단계; 및
상기 입자와 반응 가능한 시약을 시약 액적으로 정전 분무하여, 상기 입자 액적과 반응시키는 시약 반응단계;
를 포함하며,
상기 입자 분무단계는 상기 입자 액적을 낱개로 정전 분무하는 바이오 에어로졸 모니터링 방법. Particle spraying step of electrostatically spraying the collected liquid in which the bio-aerosol particles are collected into particle droplets containing a predetermined amount of the particles;
A machine learning analysis step of observing the particle droplets and analyzing the genus of the bio aerosol by machine learning; And
A reagent reaction step of electrostatically spraying a reagent capable of reacting with the particles into reagent droplets to react with the particle droplets;
Including,
The particle spray step is a bio-aerosol monitoring method of electrostatically spraying the particle droplets individually. 제11항에 있어서,
상기 기계학습 분석단계는 상기 시약과 반응한 상기 입자 액적을 측정하여 분석하는 바이오 에어로졸 모니터링 방법. The method of claim 11,
The machine learning analysis step is a bio aerosol monitoring method for measuring and analyzing the particle droplets reacted with the reagent. 제11항에 있어서,
상기 시약 반응단계는,
상기 시약을 시약 액적으로 분무하는 시약 분무단계; 및
상기 입자 액적과 상기 시약 액적을 혼합하여 반응시키는 반응단계;
를 포함하며,
상기 입자 분무단계와 시약 분무단계는 동시에 이루어지거나, 상기 시약 분무단계가 상기 입자 분무단계 이전에 또는 이후에 이루어지는 바이오 에어로졸 모니터링 방법.The method of claim 11,
The reagent reaction step,
Reagent spraying step of spraying the reagent into reagent droplets; And
A reaction step of mixing and reacting the particle droplets and the reagent droplets;
Including,
The particle spray step and the reagent spray step are performed at the same time, or the reagent spray step is performed before or after the particle spray step. 제11항에 있어서,
상기 입자 분무단계는,
상기 포집액이 입자 배출몸체로 유입되는 단계;
상기 입자 배출몸체의 내부에 마련된 테일러 콘(Taylor cone) 형상을 가지는 입자 배출콘으로부터 상기 입자를 일정량 포함하는 상기 입자 액적을 일정 속도 및 위치로 정전 분무시키는 단계; 및
상기 입자 액적으로 오일을 공급하는 제1오일 공급단계;
를 포함하며,
상기 입자 배출콘은 상기 포집액의 표면장력보다 큰 정전기력이 인가되어 상기 입자 액적을 분무할 수 있도록 개방이 제어되는 바이오 에어로졸 모니터링 방법.The method of claim 11,
The particle spraying step,
Introducing the collected liquid into the particle discharging body;
Electrostatic spraying the particle droplets containing a certain amount of the particles from a particle discharge cone having a Taylor cone shape provided inside the particle discharge body at a constant speed and position; And
A first oil supply step of supplying oil to the particle droplets;
Including,
The particle discharge cone is a bio-aerosol monitoring method in which an electrostatic force greater than the surface tension of the collecting liquid is applied and the opening is controlled so that the particle droplets can be sprayed. 제14항에 있어서,
상기 입자 액적에 1㎛ 미만의 상기 입자가 일정량 포함되도록, 상기 입자 배출콘의 개방 범위가 제어되는 바이오 에어로졸 모니터링 방법. The method of claim 14,
Bio aerosol monitoring method in which the open range of the particle discharge cone is controlled so that a certain amount of the particles of less than 1 μm are included in the particle droplets. 제11항에 있어서,
상기 포집액이 상기 입자 분무단계로 연속적으로 공급되어, 상기 기계학습 분석단계가 연속적으로 실시간 이루어지는 바이오 에어로졸 모니터링 방법. The method of claim 11,
Bio-aerosol monitoring method in which the collected liquid is continuously supplied to the particle spraying step, and the machine learning analysis step is continuously performed in real time. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220151049A (en) * 2021-05-04 2022-11-14 세종대학교산학협력단 Optofluidic bioluminescence detector and bioaerosol real-time detecting system having the same
KR20230080108A (en) 2021-11-29 2023-06-07 한국생산기술연구원 microfluidic droplet jet status monitoring apparatus based on deep learning and the method thereof
KR102663756B1 (en) * 2023-06-02 2024-05-16 (주)비비비 Virus detection device for real-time detecting viruse in the air
KR20240071945A (en) 2022-11-16 2024-05-23 한국생산기술연구원 Deep learning based inkjet droplet object detection and jetting characterization apparatus and the method thereof

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100002010A (en) * 2008-06-24 2010-01-06 삼성전자주식회사 System and method for collecting and detecting airborne particles
JP4797652B2 (en) 2006-01-30 2011-10-19 パナソニック株式会社 Electrostatic spray device and electrostatic spray monitoring method
JP5059740B2 (en) * 2005-02-09 2012-10-31 エス３アイ， エル エル シィ Method and system for detecting, classifying and identifying particles
KR20150051456A (en) * 2013-11-04 2015-05-13 한국과학기술연구원 Device and method for detecting of bio-aerosol
KR101568333B1 (en) * 2014-09-24 2015-11-13 한국화학연구원 The method for preparation of encapsulated liquid crystal and the encapsulated liquid crystal thereby
JP2015210209A (en) * 2014-04-28 2015-11-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Collect device, detector, cleaner, collection method, detection method and cleaning method
KR20160111140A (en) * 2015-03-16 2016-09-26 울산대학교 산학협력단 A removal and evaluation apparatus for bio-aerosol of photo-catalyst and adsorption-catalyst and adsorbent and the method therewith
KR20170012260A (en) * 2014-05-28 2017-02-02 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Measurement device and measurement method
KR101779039B1 (en) * 2016-03-24 2017-09-27 이화여자대학교 산학협력단 Novel portable airborne bacteria capturing device comprising liquid anode and uses thereof
KR20170112404A (en) * 2016-03-31 2017-10-12 광주과학기술원 Method for predicting concentration of pathogenic microorganism using remote sensing hiperspectral images
KR20180004898A (en) * 2016-07-05 2018-01-15 주식회사 와플앱스 Image processing technology and method based on deep learning
JP2018132301A (en) * 2017-02-13 2018-08-23 株式会社エアレックス Cleaning performance evaluation system
KR20180103546A (en) * 2017-03-10 2018-09-19 (주) 테크로스 Apparatus and method for analyzing microorganism
KR101912521B1 (en) 2017-03-14 2018-10-26 영남대학교 산학협력단 Continuous real-time monitor for airborne microbes
KR20190030146A (en) * 2017-09-13 2019-03-21 영남대학교 산학협력단 Device and method for detecting airborne microorganism
KR20190043135A (en) * 2016-08-22 2019-04-25 아이리스 인터내셔널 인크. Systems and methods for classifying biological particles

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5059740B2 (en) * 2005-02-09 2012-10-31 エス３アイ， エル エル シィ Method and system for detecting, classifying and identifying particles
JP4797652B2 (en) 2006-01-30 2011-10-19 パナソニック株式会社 Electrostatic spray device and electrostatic spray monitoring method
KR20100002010A (en) * 2008-06-24 2010-01-06 삼성전자주식회사 System and method for collecting and detecting airborne particles
KR20150051456A (en) * 2013-11-04 2015-05-13 한국과학기술연구원 Device and method for detecting of bio-aerosol
JP2015210209A (en) * 2014-04-28 2015-11-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Collect device, detector, cleaner, collection method, detection method and cleaning method
KR20170012260A (en) * 2014-05-28 2017-02-02 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Measurement device and measurement method
KR101568333B1 (en) * 2014-09-24 2015-11-13 한국화학연구원 The method for preparation of encapsulated liquid crystal and the encapsulated liquid crystal thereby
KR20160111140A (en) * 2015-03-16 2016-09-26 울산대학교 산학협력단 A removal and evaluation apparatus for bio-aerosol of photo-catalyst and adsorption-catalyst and adsorbent and the method therewith
KR101779039B1 (en) * 2016-03-24 2017-09-27 이화여자대학교 산학협력단 Novel portable airborne bacteria capturing device comprising liquid anode and uses thereof
KR20170112404A (en) * 2016-03-31 2017-10-12 광주과학기술원 Method for predicting concentration of pathogenic microorganism using remote sensing hiperspectral images
KR20180004898A (en) * 2016-07-05 2018-01-15 주식회사 와플앱스 Image processing technology and method based on deep learning
KR20190043135A (en) * 2016-08-22 2019-04-25 아이리스 인터내셔널 인크. Systems and methods for classifying biological particles
JP2018132301A (en) * 2017-02-13 2018-08-23 株式会社エアレックス Cleaning performance evaluation system
KR20180103546A (en) * 2017-03-10 2018-09-19 (주) 테크로스 Apparatus and method for analyzing microorganism
KR101912521B1 (en) 2017-03-14 2018-10-26 영남대학교 산학협력단 Continuous real-time monitor for airborne microbes
KR20190030146A (en) * 2017-09-13 2019-03-21 영남대학교 산학협력단 Device and method for detecting airborne microorganism

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220151049A (en) * 2021-05-04 2022-11-14 세종대학교산학협력단 Optofluidic bioluminescence detector and bioaerosol real-time detecting system having the same
KR102555257B1 (en) * 2021-05-04 2023-07-14 세종대학교산학협력단 Optofluidic bioluminescence detector and bioaerosol real-time detecting system having the same
KR20230080108A (en) 2021-11-29 2023-06-07 한국생산기술연구원 microfluidic droplet jet status monitoring apparatus based on deep learning and the method thereof
KR20240071945A (en) 2022-11-16 2024-05-23 한국생산기술연구원 Deep learning based inkjet droplet object detection and jetting characterization apparatus and the method thereof
KR102663756B1 (en) * 2023-06-02 2024-05-16 (주)비비비 Virus detection device for real-time detecting viruse in the air

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