KR101368401B1

KR101368401B1 - 에어로졸 시료 포집 장치

Info

Publication number: KR101368401B1
Application number: KR20130104872A
Authority: KR
Inventors: 이종희; 정영수; 최선경; 김주현
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2014-02-28
Also published as: US20150059497A1; US9322751B2

Abstract

본 발명은 시료판 및 상기 시료판의 적어도 일부를 둘러싸 상기 적어도 일부의 둘레에 시료 통과 공간을 형성시키는 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 일면에 시료 유입구를 포함하는 제1 바디와, 상기 시료판을 사이에 두고 상기 제1 바디와 맞물리도록 형성되고, 상기 시료 통과 공간의 공기를 흡입하는 흡입구를 일면에 구비하는 제2바디를 포함하는 시료 포집 장치를 제공한다.

Description

에어로졸 시료 포집 장치{AEROSOL-COLLECTING DEVICE}

본 발명은 대기 중에 부양하는 에어로졸을 포집하는 장치에 관한 것이다.

생물학전 및 생물학 테러에서는 호흡기를 통해 인간을 감염시켜 인체에 피해를 주는 공격 방식이 주를 이룬다. 이를 위해, 공격자는 생물학 작용제 또는 유해 물질들을 에어로졸 형태로 대기 중에 살포한다. 상기와 같은 공격에 효과적으로 대응하기 위해서는 생물학 유해물질을 조기에 탐지하고 유해물질이 어떤 구성으로 이루어졌는지 식별하는 것이 중요하다.

MALDI-TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization Time-Of-Flight) 질량분석 장비를 이용한 생물학 유해물질 탐지 및 유해물질 식별방법이 많은 관심을 받고 있다. MALDI-TOF 질량분석 장비는 다른 질량분석 장비와 달리 광대역(수 kD 에서 수백 kD 까지) 질량분석이 가능하므로 고분자화합물의 일종인 생물 물질의 질량을 용이하게 분석할 수 있으며, 또한 다른 질량분석장비에 비해 분석에 소요되는 시간이 매우 짧아(1초 미만) 생물학 공격 시 조기에 유해물질을 판별할 수 있기 때문이다.

MALDI-TOF 질량분석 장비의 분석 방법은 다음과 같다. 먼저 분석 대상 물질을 매트릭스(Matrix)와 혼합하고, 펄스 레이저의 에너지를 이용하여 대상 물질을 이온화한 후, 이온화된 물질들을 강한 전기장 하에서 가속하여 질량에 따른 비행시간(Time-Of-Flight)을 측정한다. 그 후 측정 결과를 토대로 대상 물질의 질량 스펙트럼을 작성한다. 작성된 질량 스펙트럼의 특성을 분석하면 대상 물질이 어떤 물질로 이루어졌는지 식별할 수 있으므로 생물학 공격 여부를 탐지할 수 있다.

그러나 생물학 공격을 MALDI-TOF 질량분석 방법으로 탐지하기 위해선 극복해야할 문제가 있다. MALDI-TOF 질량분석 방법은 넓은 범위의 질량을 분석할 수 있고 또한 다른 질량 분석 방법에 비해 매우 빠른 속도로 결과를 얻을 수 있지만, 야전에서 실시간으로 시료를 수집할 수 없다는 것이 문제된다.

생물학 공격 판별에 있어서 탐지 대상 물질은 대기 중에 부유하는 에어로졸 형태의 생물입자이다. 이러한 에어로졸 형태의 생물 입자를 MALDI-TOF 질량분석 장치의 시료판에 바로 점적하는 것은 쉽지 않다. 종래에는 일반적으로 임핀저(Impinger)를 이용하여 대기 중의 입자를 포집하였으며, 포집 이후 원심분리를 통해 포집된 입자를 분리(농축과정)하고, 농축된 시료를 정제수를 이용하여 현탁 후 현탁액을 시료판의 점적 영역에 피펫으로 적하(적하과정)하는 과정이 필요하였다. 이러한 과정은 수작업으로 이루어지며 10분 이상의 시간이 소요된다.

따라서 야외에서 생물학전 및 생물학 테러를 조기에 탐지하기 위해서는, 대기중에 부유하는 생물 에어로졸을 수집하고 그 수집된 생물 물질들을 이용하여 따로 시료를 추출해 내는 복잡한 과정 없이 MALDI-TOF 분석장치의 시료판에 시료를 바로 흡착시키는 기술이 필요하다.

본 발명은 대기 중에 부유하는 생물 에어로졸을 분석 가능한 형태로 시료판에 흡착시키는 시료 흡착 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따르는 시료 흡착 장치는 시료판 및 상기 시료판의 적어도 일부를 둘러싸 상기 적어도 일부의 둘레에 시료 통과 공간을 형성시키는 하우징을 포함하며, 상기 하우징은 일면에 시료 유입구를 포함하는 제1 바디와, 상기 시료판을 사이에 두고 상기 제1 바디와 맞물리도록 형성되고, 상기 시료 통과 공간의 공기를 흡입하는 흡입구를 일면에 구비하는 제2바디를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 시료 유입구 및 흡입구는 서로 대면하도록 배치된다.

본 발명과 관련된 다른 일 예로서, 상기 제1 바디는 상기 시료 유입구를 포함하는 제1 면 및 상기 제1 면의 일단에서 두께 방향으로 연장되고, 일단에 상기 시료판에 대응되는 형상의 홈을 포함하는 제2 면을 포함한다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 제2 바디는 상기 흡입구를 포함하는 제3 면 및 상기 제3 면의 일단에서 두께 방향으로 연장되고, 일단에 상기 시료판에 대응되는 형상의 홈을 포함하는 제4 면을 포함한다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 하우징은 상기 하우징과 시료판의 경계에 밀착되도록 상기 하우징에 장착되는 접촉부재를 포함한다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 접촉부재는 상기 제1 바디의 내면에 부착되는 제1 멤버 및 상기 제2 바디의 내면에 부착되고 상기 제1 멤버와 접하여 상기 시료 통과 공간을 밀폐시키는 제2 멤버를 포함한다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 제1 멤버는 상기 제1 바디의 내면을 덮고, 상기 시료 유입구와 중첩되는 유입공을 포함하며, 상기 제2 멤버는 상기 제2 바디의 내면을 덮고, 상기 배출구와 중첩되는 배출공을 포함한다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 제1 멤버는 상기 시료판과 이격되어 시료 통과 공간을 형성시키는 제1 중앙부 및 상기 중앙부를 둘러싸고 제2 멤버와 맞물리도록 형성되는 제1 테두리부를 포함한다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 제2 멤버는 상기 시료판과 이격되어 시료 통과 공간을 형성시키는 제2 중앙부 및 상기 제2 중앙부를 둘러싸고 상기 테두리부와 맞물리는 제2 테두리부를 포함한다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 제1 테두리부는 상기 시료판과 접하는 제1 영역 및 상기 제2 테두리부와 접하는 제2 영역을 포함한다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 제2 영역과 시료판 사이에는 시료 통과 공간이 형성된다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 하우징은 상기 제1 바디로부터 돌출되어 길이가 연장되고, 외부와 상기 시료 유입구를 연결하는 유로를 포함하는 연결부재를 포함한다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 제1 바디의 내면에는 움푹 파인 형상의 함몰면이 형성된다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 시료 유입구는 상기 제1 바디의 외면으로부터 상기 함몰면까지 연결되는 복수의 유입홀들을 포함한다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 시료판은 MALDI-TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization Time-Of-Flight) 질량분석 장비의 시료판인 것을 특징으로 한다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 시료 흡착 장치는 상기 흡입구에 연결되어 상기 시료 통과 공간의 압력을 조절하는 압력조절장치를 더 포함한다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 하우징은 상기 시료판의 길이보다 작은 길이를 갖도록 형성된다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 하우징은 외부에서 상기 시료판을 관찰할 수 있도록 형성되는 투명창을 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 시료 포집 장치는 대기 중에 부유하는 생물 에어로졸을 MALDI-TOF 시료판에 직접 흡착하여 포집함으로써 시료 처리 과정에서의 시료 농축 및 적하 과정을 제거할 수 있다. 이를 통해 군사적 용도에서 야전 생물학 공격을 보다 간단하고 빠르게 탐지할 수 있으며, 통상적인 용도에서 대기중 오염물 탐지 및 경보 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 시료 포집 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 시료 포집 장치의 단면도.
도 3은 도 1의 시료 포집 장치의 동작 원리를 나타내는 개념도.
도 4는 도 1의 시료 포집 장치의 평면도.
도 5는 도 1에 도시된 시료 포집 장치의 내부 구성도.
도 6은 도 1에 도시된 시료 포집 장치의 측면도.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예와 관련된 시료 포집 장치의 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 시료 포집 장치의 단면도.
도 9는 본 발명의 시료 포집 장치를 이용한 시료 포집 개념도.
도 10은 도 9의 시료를 분석한 질량 스펙트럼.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 하지만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통해 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 발명을 설명함에 있어서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용한다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 시료 포집 장치(200)의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 시료 포집 장치(200)의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 에어로졸 시료 포집 장치(200)는 시료판(100)과, 하우징을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 시료 포집 장치(200)는 MALDI-TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization Time-Of-Flight) 질량분석을 위한 시료를 수집한다. 즉, 상기 하우징에 결합되는 시료판(100)은 MALDI-TOF 질량분석 장치용 시료판(100)이 사용될 수 있다.

하우징은 크게 제1 바디(210) 및 제2 바디(220)로 구성된다.

제1 바디(210)는 시료판(100)의 상면을 덮도록 형성된다. 보다 구체적으로 제1 바디(210)는 시료판(100) 상면의 점적영역 1개 열을 가로질러 덮는다. 제1 바디(210)는 시료 유입구를 포함하는 제1 면(210a)과 제1 면(210a)의 일단에서 하우징의 두께 방향으로 연장되는 제2 면(210b)을 포함한다.

상기 제1 면(210a) 및 제2 면(210b)은 설명의 편의를 위해 구분한 것으로 명확히 경계가 구분되지 않는 경우라도 본원 발명의 실시예예 포함된다. 즉, 제2 면(210b)이라 함은 제1 면(210a)에서 하우징의 두께 방향으로 연장되는 부분을 의미할 수 있다.

본 명세서에서 하우징의 두께 방향이라 함은 도 1에 도시된 시료 포집 장치(200)의 상하 방향(DR 1)을 말한다. 이하 '두께 방향'이라 함은 상기 하우징의 두께 방향을 말한다. 또한, 너비 방향이라 함은 좌우 방향(DR 2)을 말하며, 길이 방향이라 함은 전후 방향(DR 3)을 의미한다.

상기 하우징은 제1 바디(210)로부터 돌출되어 길이가 연장되는 연결부재(231)를 더 포함할 수 있다. 연결부재(231)는 제1 면(210a)의 시료 유입구와 외부를 연결하는 유로(231a)를 포함한다.

제1 바디(210)에는 관측모듈(211)이 포함된다. 도 2에 도시된 바에 따르면, 관측모듈(211)은 투명창(211b) 및 상기 투명창이 장착되는 홈(211a)을 포함한다.

제2 바디(220)는 시료판(100)의 하면을 덮도록 형성되며, 흡입구를 포함하는 제3 면과 상기 제3 면의 일단에서 하우징의 두께 방향으로 연장되는 제4 면(220b)을 포함한다. 상기 제3 면 및 제4 면(220b)은 설명의 편의를 위해 구분한 것으로 명확히 경계가 구분되지 않는 경우라도 본원 발명의 실시예예 포함된다. 즉, 제4 면(220b)이라 함은 제3 면에서 하우징의 두께 방향으로 연장되는 부분을 의미할 수 있다.

상기 하우징은 제2 바디(220)로부터 돌출되어 길이가 연장되는 제2 연결부재(232)를 더 포함할 수 있다. 제2 연결부재(232)는 제3 면의 흡입구와 외부를 연결하는 유로(232a)를 포함한다.

제1 바디(210) 및 제2 바디(220)의 일단에는 고정핀(212)이 결합된다. 고정핀(212)은 제1 바디(210)와 제2 바디(220)가 상대 운동할 수 있도록 힌지 역할을 한다.

제1 바디(210) 및 제2 바디(220)의 타단에는 볼트(213)가 체결된다. 상기 볼트(213)는 제1 바디(210)와 제2 바디(220)가 맞물렸을 때 닫힌 상태를 유지시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하우징이 닫힌 상태일 때(제1 바디와 제2 바디가 맞물렸을 때) 상기 시료 유입구와 흡입구는 서로 대면하도록 배치된다. 즉, 시료 유입구와 흡입구는 각각 제1 면(210a)과 제3 면의 중심에 형성되며, 흡입구는 시료판(100)을 사이에 두고 시료 유입구와 대칭이 되는 위치에 형성된다. 이러한 구조에 의하면, 흡입구를 통해 시료 통과 공간의 공기를 흡입하는 경우 유입된 에어로졸이 시료판(100)의 양측으로 균일하게 퍼진다.

하우징 내부에는 접촉부재(240)가 장착된다. 접촉부재(240)는 시료판(100)과 시료판(100)의 둘레에 시료 통과 공간을 형성시킨다. 시료 유입구를 통해 유입된 공기는 상기 시료 통과 공간을 거쳐 흡입구로 빠져나간다.

도 3은 도 1의 시료 포집 장치(200)의 동작 원리를 나타내는 개념도이다.

도 3을 참조하면, 시료 포집 장치(200)의 내부로 유입되는 공기 중에는 다양한 크기 및 질량의 생물 에어로졸이 포함되어 있다.

도시된 바에 따르면, 유입된 공기는 시료판(100) 주위에 형성되는 시료 통과 공간을 따라 흘러 흡입구로 나가게 된다. 공기의 흐름은 화살표로 표시되어 있다.

흡입구에는 시료 통과 공간의 압력을 조절하는 압력조절장치가 연결될 수 있다. 시료 포집 장치(200) 내부의 압력이 대기압보다 낮아지면 대기 중의 공기는 시료 유입구를 통해 장치 내부로 유입된다. 공기 중의 에어로졸 입자들은 관성에 의하여 시료판(100)의 상면에 충돌하게 된다. 질량이 큰 입자들은 시료판(100)에 충돌하여 시료판(100) 표면에 흡착되고 질량이 작은 입자들은 공기의 흐름에 따라 시료판(100) 양측의 시료 통과 공간을 통해 제2 바디(220) 내부 공간을 거쳐 흡입구로 배출된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 시료 유입구와 흡입구는 시료판(100)의 중앙부와 중첩되도록 배치된다. 즉, 유입된 공기는 좌우로 균일하게 흐르게 되며 이러한 구조에 의하여 시료판(100)에 흡착되는 입자들은 중앙에 최대로 밀집되고 가장자리로 갈수록 밀집도가 떨어지는 경향을 가진다.

도 4는 도 1의 시료 포집 장치(200)의 평면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 시료 포집 장치(200)의 내부 구성도, 도 6은 도 1에 도시된 시료 포집 장치(200)의 측면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 접촉부재(240)는 제1 바디(210)의 내면에 부착되는 제1 멤버와 제2 바디(220)의 내면에 부착되는 제2 멤버를 포함한다.

제2 멤버는 제1 멤버와 맞물려 밀폐공간을 형성시킨다.

도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 제1 멤버는 시료판(100)과 이격되어 시료 통과 공간을 형성시키는 제1 중앙부 및 상기 제1 중앙부를 둘러싸도록 형성되는 제1 테두리부를 포함한다. 제2 멤버는 상기 제1 멤버에 대응되는 형상을 가진다. 즉, 제2 멤버는 시료판(100)고 이격되어 시료 통과 공간을 형성시키는 제2 중앙부 및 상기 제2 중앙부를 둘러싸도록 형성되는 제2 테두리부를 포함한다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제1 멤버는 제1 바디(210)의 내면 전체를 덮고 시료 유입구와 중첩되는 유입공을 포함한다. 제2 멤버는 제2 바디(220)의 내면 전체를 덮고 배출구와 중첩되는 배출공을 포함한다.

하우징이 닫힌 상태일 때 상기 제1 테두리부와 제2 테두리부는 서로 맞물려 내부의 공기가 빠져나가지 못하게 한다. 하지만, 상기 테두리부들이 시료판(100)의 너비보다 작은 너비를 갖는 경우 제1 바디(210) 내부의 공기는 제2 바디(220) 내부로 흐르지 못한다.

도 4를 참조하면, 접촉부재(240)는 시료판(100)의 너비보다 더 큰 너비를 갖는다. 즉, 제1 테두리부는 상기 시료판(100)을 너비 방향으로 가로질러 상기 시료판(100)과 접하는 제1 영역(243)과, 제2 테두리부와 접하는 제2 영역(244)으로 구성된다. 마찬가지로, 제2 테두리부도 상기 시료판(100)을 너비 방향으로 가로질러 시료판(100)과 접하는 제1 영역(243)과, 제1 테두리부와 접하는 제2 영역(244)으로 구성된다. 즉, 제1 및 제2 테두리부의 일부 영역은 시료판(100)과 접하고 일부영역은 서로 접하여 외부로 공기가 빠져나가지 못하게 한다.

상기 제2 영역(244)과 시료판(100) 사이에는 시료 통과 영역(216)이 형성된다. 시료 유입구를 통해 유입된 공기는 화살표로 도시되어 있는 바와 같이 시료판(100)의 양측의 시료 통과 영역(216) 및 제2 바디(220) 내부 공간을 거쳐 흡입구로 배출된다.

도 6을 참조하면, 시료 흡착 장치는 제1 바디(210)와, 제2 바디(220)와, 제1 바디(210)로부터 돌출되는 제1 연결부재(231)와, 제2 바디(220)로부터 돌출되는 제2 연결부재(232) 등을 포함한다.

제1 바디(210)와 제2 바디(220)의 일단은 고정핀을 힌지 삼아 열고 닫을 수 있다. 도 5 및 도 6은 하우징이 열린 상태를 도시하고, 도 1 및 도 2는 하우징이 닫힌 상태를 도시한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 바디(210)와 제2 바디(220)의 일단은 고정핀에 의해 결합되어 고정단을 이루며, 타단은 자유단을 이룬다. 고정핀은 볼트부(212a)와 너트부(212b)로 이루어진다. 제1 바디(210) 및 제2 바디(220)의 타단에는 볼트홈(210c,220c)이 형성된다. 하우징을 닫은 후 상기 볼트홈(210c,220c)에 볼트를 체결하여 닫힌 상태를 유지시킨다.

제2 바디(220)의 볼트홈(220c)의 내면에는 나사골이 형성될 수 있다. 하우징을 닫은 후 나사산이 형성된 볼트를 볼트홈(220c)에 삽입하여 회전시킴으로써 제1 바디(210)와 제2 바디(220)를 더 강하게 밀착시킬 수 있다.

제1 바디(210)의 측면에는 시료판(100)의 형상에 대응되는 홈(101)이 형성된다. 마찬가지로 제2 바디(220)의 측면에도 시료판(100)의 형상에 대응되는 홈(102)이 형성된다. 상기 홈들(101,102)은 시료판(100)을 사이에 두고 제1 바디(210)와 제2 바디(220)가 맞물릴 수 있게 한다. 즉, 시료판(100)은 상기 홈에 맞물려 고정된다.

도 7은 본 발명의 다른 일 실시예와 관련된 시료 포집 장치(200)의 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 시료 포집 장치(200)의 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 하우징은 크게 제1 바디(210) 및 제2 바디(220)로 구성된다.

제1 바디(210)는 시료판(100)의 상면을 덮도록 형성되며, 제2 바디(220)는 시료판(100)의 하면을 덮도록 형성된다.

도시된 바에 따르면, 제1 바디(210)의 내면에는 움푹 파인 형상의 함몰면(215)이 형성된다. 또한, 제1 바디(210)는 외면과 상기 함몰면까지 연결되는 복수의 유입홀들(214)을 포함한다.

함몰면에 의하여 중앙 공간이 형성되고, 유입홀들(214)을 통하여 유입된 입자들은 중앙 공간에 모였다가 시료판(100)의 양측으로 흩어지게 된다. 즉, 유입된 공기는 시료판(100) 주위에 형성되는 시료 통과 공간을 따라 흘러 흡입구로 나가게 된다. 공기의 흐름은 화살표로 표시되어 있다.

본 실시예에서는 하우징에 존재하는 복수의 유입홀들(214)을 이용하여 장치 근처에 존재하는 에어로졸 입자들을 보다 빠르고 효율적으로 흡착시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 시료 포집 장치(200)를 이용한 시료 포집 개념도이고, 도 10은 도 9의 시료를 분석한 질량 스펙트럼이다.

상기 도 9 및 도 10는 bubble burst 방식의 발생장치를 사용하여 대기 중에 생물 에어로졸 발생을 발생시킨 후 본 발명의 시료 포집 장치(200)를 사용하여 시료를 수집한 결과를 나타낸다. 생물 에어로졸은 생물학 유사작용제로 쓰이는 Bacillus globiggi(이하 BG)가 사용되었다.

실험에 적용된 조건은 다음과 같다.

시료 포집 장치(200)의 흡입구에는 펌프를 연결하여 대기 중 BG 에어로졸을 시료 포집 장치(200)로 유입시킨다.

BG 현탁액(농도 : 1*10¹⁰ CFU/㎖)을 사용하여 71.26 ㎕/min 의 속도로 에어로졸 발생장치에 공급하고, HEPA(High-efficiency Particulate Air) 필터로 정제된 공기를 주입하여 에어로졸을 발생하여 배출구를 통해 대기 중으로 분사시킨다. 포집 장치의 흡입구를 통한 유량의 흡입을 위해서 제2 바디(220)에 연결된 흡입구에 펌프를 연결하여 약 7ℓ/min의 속도로 5분간 수집하였다. 시료판(100)에는 5분 간 상당한 양의 BG 시료가 포집된다.

다음으로 시료판(100)에 수집된 BG 위에 매트릭스 물질(HCCA :α-cyano-4-hydroxycinnamic acid)을 점적하여 상온에서 수 분 말린 후 MALDI-TOF 질량분석장비를 이용하여 분석하였다.

도 10의 맨 아래에 위치한 질량스펙트럼은 BG 현탁액 1을 직접 피펫으로 점적하여 질량분석을 한 결과이며 위 5개의 스펙트럼 데이터는 도 9의 G, H, I, J, K행의 점적영역에서 측정된 질량스펙트럼이다. 점선으로 표시된 영역은 BG의 특성 질량스펙트럼이 나타나는 영역이다.

도 10의 결과를 참조하면 G, H, I, J, K행의 점적영역에서 측정된 질량스펙트럼이 BG 현탁액에서 직접 점적된 질량스펙트럼과 일치함을 잘 보여준다. 따라서 본 발명에 의한 에어로졸 직접 포집 장치는, 일반적인 실험실 환경에서의 시료 농축 및 적하과정을 생략하여 대기 중의 BG 에어로졸을 직접 포집하더라도 식별함에 문제가 없음을 보여준다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 시료 포집 장치(200)는 대기 중에 부유하는 생물 에어로졸을 MALDI-TOF 시료판(100)에 직접 흡착하여 포집함으로써 시료 처리 과정에서의 시료 농축 및 적하 과정을 제거할 수 있다. 이를 통해 보다 시료 전처리에 소요되는 시간을 단축하여 생물학 공격을 조기에 판별해 낼 수 있다.

이상에서 설명한 시료 포집 장치(200)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims

시료판; 및
상기 시료판의 적어도 일부를 둘러싸 상기 적어도 일부의 둘레에 시료 통과 공간을 형성시키는 하우징을 포함하며,
상기 하우징은,
일면에 시료 유입구를 포함하는 제1 바디;
상기 시료판을 사이에 두고 상기 제1 바디와 맞물리도록 형성되고, 상기 시료 통과 공간의 공기를 흡입하는 흡입구를 일면에 구비하는 제2바디; 및
상기 하우징과 시료판의 경계에 밀착되도록 상기 하우징에 장착되는 접촉부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제1항에 있어서,
상기 시료 유입구 및 흡입구는 서로 대면하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 바디는,
상기 시료 유입구를 포함하는 제1 면; 및
상기 제1 면의 일단에서 두께 방향으로 연장되고, 일단에 상기 시료판에 대응되는 형상의 홈을 포함하는 제2 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제3항에 있어서,
상기 제2 바디는,
상기 흡입구를 포함하는 제3 면; 및
상기 제3 면의 일단에서 두께 방향으로 연장되고, 일단에 상기 시료판에 대응되는 형상의 홈을 포함하는 제4 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 접촉부재는,
상기 제1 바디의 내면에 부착되는 제1 멤버; 및
상기 제2 바디의 내면에 부착되고 상기 제1 멤버와 접하여 상기 시료 통과 공간을 밀폐시키는 제2 멤버를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 멤버는,
상기 제1 바디의 내면을 덮고, 상기 시료 유입구와 중첩되는 유입공을 포함하며,
상기 제2 멤버는,
상기 제2 바디의 내면을 덮고, 상기 흡입구와 중첩되는 배출공을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 멤버는,
상기 시료판과 이격되어 시료 통과 공간을 형성시키는 제1 중앙부; 및
상기 중앙부를 둘러싸고 제2 멤버와 맞물리도록 형성되는 제1 테두리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제8항에 있어서,
상기 제2 멤버는,
상기 시료판과 이격되어 시료 통과 공간을 형성시키는 제2 중앙부; 및
상기 제2 중앙부를 둘러싸고 상기 테두리부와 맞물리는 제2 테두리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 테두리부는,
상기 시료판과 접하는 제1 영역; 및
상기 제2 테두리부와 접하는 제2 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제10항에 있어서,
상기 제2 영역과 시료판 사이에는 시료 통과 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 제1 바디로부터 돌출되어 길이가 연장되고, 외부와 상기 시료 유입구를 연결하는 유로를 포함하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 바디의 내면에는 움푹 파인 형상의 함몰면이 형성되는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제13항에 있어서,
상기 시료 유입구는,
상기 제1 바디의 외면으로부터 상기 함몰면까지 연결되는 복수의 유입홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제1항에 있어서,
상기 시료판은,
MALDI-TOF(Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization Time-Of-Flight) 질량분석 장비의 시료판인 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제1항에 있어서,
상기 흡입구에 연결되어 상기 시료 통과 공간의 압력을 조절하는 압력조절장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 시료판의 길이보다 작은 길이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.
제17항에 있어서,
상기 하우징은,
외부에서 상기 시료판을 관찰할 수 있도록 형성되는 투명창을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료 포집 장치.