KR101754794B1

KR101754794B1 - 바이오에어로졸 포집장치

Info

Publication number: KR101754794B1
Application number: KR1020150189216A
Authority: KR
Inventors: 변정훈
Original assignee: 영남대학교 산학협력단
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2017-07-06

Abstract

본 발명은 바이오에어로졸 포집장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 내부에 기체가 유입되는 관형 몸체; 및 상기 관형 몸체의 내벽에 상기 유입되는 기체와 마주보는 방향으로 고정되며, 적어도 하나의 관통 홀을 갖는 디스크; 및 상기 관형 몸체 내부와 연통되도록 연결되는 펌프;를 포함함으로써, 휴대 및 이동이 간편하여 신속하고 용이한 공중 부유균 채취 작업이 가능한 바이오에어로졸 포집장치에 관한 것이다.

Description

바이오에어로졸 포집장치 {BIO-AEROSOL CAPTURE DEVICE}

본 명세서에 기재된 내용은 바이오에어로졸 포집장치에 관한 것이다.

대기 중에는 공기 외에 다양한 미세물질들이 존재하며, 이 중에는 곰팡이, 박테리아, 꽃가루 등과 같은 생물학적 기원의 입자, 즉 바이오에어로졸이 포함된다. 대기 중에 존재하는 바이오에어로졸은 실내외 환경의 다양한 발생원으로부터 배출된다.

바이오에어로졸은 대기오염과 질병의 원인으로 지적되고 있으며, 인체에는 감염성 질병, 알레르기, 호흡기 질환, 암 등의 원인으로 작용하고 있다. 따라서 이러한 유해성 바이오에어로졸을 신속하고 효과적으로 탐지하는 기술이 요구된다.

바이오에어로졸을 탐지하는 방법으로는 대기 중 바이오에어로졸을 샘플링하여 배지에 도말한 후 배양시켜 콜로니 수를 측정하는 방법과 미생물들이 가지고 있는 자가형광(autofluorescence)을 측정하는 방법 등이 있다.

하지만, 기존방식으로는 식품이나 시료 등의 표면을 직접 샘플링하여 미생물의 존재 여부를 측정해야 하며, 기존에 출시되어 있는 휴대용 분석기기를 사용할 경우, 바이오에어로졸을 탐지하기 위해 대기 중의 바이오에어로졸을 장시간 직접 샘플링하여 배지의 표면 위에 도말한 후 배양시킨 후, 확인되는 콜로니(colony) 수를 측정하는 방법을 사용한다. 즉 공기 중 바이오에어로졸을 샘플링하여 콜로니 수를 세는 방법은 실시간으로 바이오에어로졸을 측정할 수 없다는 단점이 있다. 미생물들이 가지고 있는 자가형광을 측정하는 방법은 실시간 탐지가 가능한 반면 자가형광의 강도가 매우 낮아 검출효율이 낮다는 단점이 있다. 따라서 이러한 자가형광의 강도를 측정하기 위하여는 고가의 대형 레이저 장비를 사용하여야 하므로 측정장비가 커지고 고비용이 요구된다는 단점이 있다. 따라서 상기 두 방법 모두 실시간으로 바이오에어로졸을 효율적으로 검출하기에는 별도의 방법들이 요구된다는 문제점이 있다.

이와 관련하여, 한국공개특허 제10-0871938호에는 공기 중의 바이오에어로졸 입자 탐지 및 식별방법에 대한 내용이 개시되어 있으나, 상기와 같은 문제점을 해결하지 못하였다.

한국공개특허 제10-0871938호

본 발명은 실시간으로 간편하게 바이오에어로졸을 포집하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

1. 내부에 기체가 유입되는 관형 몸체; 및 상기 관형 몸체의 내벽에 상기 유입되는 기체와 마주보는 방향으로 고정되며, 적어도 하나의 관통 홀을 갖는 디스크; 및 상기 관형 몸체 내부와 연통되도록 연결되는 펌프;를 포함하는 바이오에어로졸 포집장치.

2. 위 1에 있어서, 상기 디스크는 상기 내벽에 구비되어 있는 디스크 고정부로 고정된, 바이오에어로졸 포집장치.

3. 위 1에 있어서, 상기 펌프는 복수의 연통부로 상기 관형 몸체의 내부와 연통되는, 바이오에어로졸 포집장치.

4. 위 1에 있어서, 상기 펌프는 상기 디스크를 기준으로 관형 몸체의 바이오에어로졸 포집수단이 위치되는 측의 내부와 연결되는, 바이오에어로졸 포집장치.

5. 위 1에 있어서, 바이오에어로졸 포집수단을 탈착이 가능하도록 고정하는 포집수단 고정부를 상기 디스크를 기준으로 상기 관형 몸체의 상기 펌프가 연결된 측의 일단에 포함하는 바이오에어로졸 포집장치.

6. 위 5에 있어서, 상기 포집수단 고정부는, 바이오에어로졸 포집수단을 압박고정하는 탄성부; 상기 탄성부를 지지하는 지지부; 한 쌍의 지지부의 각 일단을 동시에 고정하는 힌지부; 및 상기 한 쌍의 지지부의 다른 일단에 구비되는 잠금부를 포함하는, 바이오에어로졸 포집장치.

7. 위 1 에 있어서, 상기 관형 몸체 내부에 바이오에어로졸 포집수단의 바이오에어로졸이 직접 포집되는 부분을 지지 및 고정하는 포집수단 지지부를 포함하는, 바이오에어로졸 포집장치.

8. 위 1 에 있어서, 판정부를 더 포함하며, 상기 판정부는, 소정의 바이오에어로졸 포집수단을 인식하는 인식수단; 및 인식수단으로부터 인식된 정보를 수신하여 펌프 작동 여부를 판단하고 작동 신호를 펌프로 전달하는 제어수단;을 포함하는, 바이오에어로졸 포집장치.

본 발명의 바이오에어로졸 포집장치는 공중 부유균들을 충돌식 에어 샘플링 방식으로 수집하여 농도를 실시간으로 검출할 수 있다.

본 발명의 바이오에어로졸 포집장치는 휴대 및 이동이 간편하여 신속하고 용이한 공중 부유균 채취 작업이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 포집장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 포집장치에 있어서, 바이오에어로졸이 통과하는 디스크가 디스크 고정부와 디스크 지지대에 의해 고정되어 있는 형태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 포집장치에 있어서, 바이오에어로졸 포집수단을 고정하는 포집수단 고정부를 개략적으로 도시한 도면으로, 포집수단 고정부의 잠금부를 닫은 형태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 포집장치에 있어서, 바이오에어로졸 포집수단을 고정하는 포집수단 고정부를 개략적으로 도시한 도면으로, 포집수단 고정부의 잠금부를 열어놓은 형태를 나타낸 것이다.

본 발명은, 내부에 기체가 유입되는 관형 몸체; 및 상기 관형 몸체의 내벽에 상기 유입되는 기체와 마주보는 방향으로 고정되며, 적어도 하나의 관통 홀을 갖는 디스크; 및 상기 관형 몸체 내부와 연통되도록 연결되는 펌프;를 포함함으로써, 휴대 및 이동이 간편하여 신속하고 용이한 공중 부유균 채취 작업이 가능한 바이오에어로졸 포집장치에 관한 것이다.

이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 포집장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 기체가 유입되는 관형 몸체(100), 입구 및 관형 몸체의 내벽에 디스크 고정부(210)로 고정되어 있는 디스크(200) 및 관형 몸체(100)의 내부와 연통되는 펌프(300)를 포함한다. 도 1에서, 디스크(200), 디스크 고정부(210), 디스크 지지대(211), 포집수단 지지부(410) 및 바이오에어로졸 포집수단(500) 중 일부는 관형 몸체(100)의 내부에 구비되나, 발명의 설명 및 이해를 돕기 위해 실선으로 표현된다.

관형 몸체(100)는 내부로 유입된 기체가 이동하게 되는 통로를 제공하고, 디스크(200)가 고정되도록 지지하며, 펌프(300)와 연통되는 연통부(310)가 연결된다.

관형 몸체(100)는 관형 구조를 갖는다면 그 형상이 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들어, 그 단면이 원형, 타원형, 사각형 등의 다각형이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

관형 몸체(100)는 바람직하게는 디스크(200)가 고정된 위치로서 바이오에어로졸 포집수단(500)의 바이오에어로졸이 포집되는 부분에 해당하는 부분이 다른 부분보다 더 넓은 표면적을 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 형상을 가짐으로써 측정 대상 바이오에어로졸 샘플링 소요시간을 단축시킬 수 있는 동시에 포집되는 부분에 바이오에어로졸이 잘 고정될 수 있는 장점이 있다.

디스크(200)는 상기 유입되는 기체와 마주보는 방향으로 관형 몸체의 내벽에 고정될 수 있으며, 적어도 하나의 관통 홀(220)이 포함될 수 있다.

디스크(200)에 형성된 관통 홀(220)은 오리피스 역할을 하여 관통 홀(220)을 지나는 바이오에어로졸의 유속을 증가시키며, 그에 따라 바이오에어로졸이 바이오에어로졸 포집수단(500)에 고속으로 충돌하여 잘 포집되도록 하는 기능을 한다. 이러한 측면에서 바이오에어로졸 포집수단(500)은 디스크(200)를 기준으로 유입구(110)의 반대측에 배치되며, 디스크(200)에 가깝게 배치되는 것이 바람직하다.

관통 홀(220)은 디스크(200)에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 그 형상에는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 원형, 다각형일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서 디스크(200)는 그 외주면이 직접 관형 몸체(100)의 내벽과 접촉하여 고정될 수 있으며, 바람직하게는 디스크 고정부(210)로 관형 몸체(100)의 내에 고정될 수 있다. 도 1과 2에는 디스크(200)가 디스크 고정부(210)로 고정된 형태가 도시되어 있다.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 디스크(200)는 상기 관형 몸체(100) 내벽에 구비되어 있는 디스크 고정부(210)로 관형 몸체(100)의 내에 고정되되 탈착이 가능하도록 고정될 수 있다.

디스크 고정부(210)는 유입구(110)로 유입된 기체가 지나갈 수 있도록 뚫려있는 형태를 갖되, 그 상단에는 디스크(200)를 올려놓아 고정할 수 있도록 디스크의 외주면을 따라 적어도 하나 이상의 디스크 지지대(211)를 구비할 수 있다. 도 2에는 디스크(200)가 디스크 고정부(210) 상단에 올려져 디스크 지지대(211)에 의해 고정되어 있는 형태가 도시되어 있다.

그에 따라서, 포집되는 바이오에어로졸의 종류에 따라 디스크(200)의 교체가 가능하며, 포집 과정 중에 디스크(200)가 흔들리지 않도록 고정이 가능하여 보다 정밀하고 신뢰도가 높은 바이오에어로졸의 농도 측정이 가능할 수 있다. 디스크 고정부(210)의 뚫려있는 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 원형, 다각형일 수 있다.

펌프(300)는 디스크를 기준으로 상기 바이오에어로졸 포집수단(500)이 위치되는 측의 내부와 연결되도록 하여, 상기 관형 몸체 내부로 유입되는 기체 속의 바이오에어로졸이 디스크의 관통 홀을 통과하여 바이오에어로졸 포집수단이 위치한 측의 연통부(310)로 흘러갈 수 있도록 형성될 수 있다. 상기 펌프는 복수의 연통부로 상기 관형 몸체의 내부와 연통되도록 형성될 수 있다.

펌프(300)는 전기모터로 구동되어 공기를 자발적으로 흡입하도록 하여, 유입구(110)로 유입된 기체가 관형 몸체(100)의 내부로 흘러 들어가 펌프의 연통부(310)로 다시 빠져 나오도록 하는 기능을 한다. 이 기체와 함께 유입된 바이오에어로졸이 디스크(200)의 관통 홀(220)을 지나면서 유속이 증가되어 바이오에어로졸 포집수단(500)에 포집되며, 포집수단(500)을 거친 상기 기체는 펌프(300)와 연결된 연통부(310)를 지나 펌프(300)로 다시 흡입될 수 있다. 이러한 측면에서 펌프(300)와 연결된 연통부(310)는 디스크(200)를 기준으로 유입구(110)의 반대측에 배치되며, 바이오에어로졸 포집수단(500)을 지나, 바이오에어로졸 포집수단(500)과 가깝게 배치되는 것이 바람직하다.

연통부(310)는 기체가 유입구(110)에서부터 흡입되어 펌프(300)로 들어갈 때까지 연속적인 기체 흐름의 효율성을 고려하여 관형 몸체(100)쪽으로 기울어져서 고정되어 연통될 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 연통부(310)는 직접 관형 몸체(100)를 기준으로 약 45°각도를 형성하도록 연통되어 고정될 수 있다.

연통부(310)는 관형몸체(100)에 적어도 하나 이상 형성될 수도 있다. 그 형상에는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 원형, 다각형일 수 있다.

도 1에는 펌프(300)와 연통부(310)가 관형 몸체(100)와 연통되어 있는 형태가 도시되어 있다.

바람직하게는 펌프(300)와 연통부(310)는 관형 몸체(100)에 고정되되, 각각 탈착이 가능하도록 연통될 수 있으며 필요에 따라 내부에 탈착이 가능한 오염방지 필터를 설치할 수도 있다. 그에 따라서, 정기적인 부품교체나 청소 등이 용이하도록 하고 의도치 않은 바이오에어로졸로부터의 연통부(310)와 펌프(300)의 오염을 미리 방지하여, 보다 신뢰도가 높은 바이오에어로졸 농도 측정이 가능하도록 하고 구성부의 내구성도 향상시킬 수 있다. 펌프(300)와 연통부(310)의 관형 몸체(100)로의 탈착은 당분야에 공지된 방식이 특별한 제한 없이 적용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 포집장치는, 필요에 따라 바이오에어로졸 포집수단(500)을 탈착이 가능하도록 고정하면서도 포집과정에서 기체의 흐름에 의해 흔들리지 않도록 하기 위해 포집수단 고정부(400) 및 포집수단 지지부(410)를 더 포함할 수 있다.

포집수단 고정부(400) 및 포집수단 지지부(410)는 바이오에어로졸 포집수단(500)이 디스크(200)의 하단에 잘 위치하도록 고정하여 관통 홀(220)을 지나 유속이 빨라진 기체 속 바이오에어로졸이 바이오에어로졸 포집수단(500)상에 잘 포집될 수 있도록 해주는 역할을 하며, 동시에 바이오에어로졸 포집수단(500)을 통과한 유입기체가 연통부(310)로 흘러 들어감에 있어 바이오에어로졸 포집수단(500)이 흔들려서 기체의 흐름에 방해가 되지 않도록 고정해주는 기능을 한다.

또한 포집수단 고정부(400)는 열고 닫힘이 가능한 구조를 포함하도록 하여 바이오에어로졸 포집수단의 교체가 가능하도록 할 수도 있다. 이러한 측면에서 포집수단 고정부(400)는 상기 디스크를 기준으로 상기 관형 몸체의 상기 펌프가 연결된 측의 일단에 형성될 수 있다. 이에 따라, 바람직하게는 포집수단 고정부(400)는 상기 관형 몸체(100) 내벽에 구비되어 상기 바이오에어로졸 포집수단(500)이 포집수단 고정부(400) 및 포집수단 지지부(410)에 의해 서로 다른 두 곳에서 고정되어 안정적으로 샘플링이 수행되도록 할 수 있다. 예를 들어, 포집수단 지지부(410)는 포집수단(500)의 바이오에어로졸이 직접 포집되는 부분을 지지 및 고정할 수 있다.

도 3에는 포집수단 고정부(400)의 형태가 도시되어 있다. 도 3은 상기 잠금부(730a, 730b)의 닫아놓은 상태를 도시하였으며, 또한 도 4는 상기 잠금부(730a, 730b)의 열어놓은 상태를 각각 도시하였다.

도 3와 도 4에 각각 도시된 바와 같이 포집수단 고정부(400)는 상기 바이오에어로졸 포집수단을 압박고정하는 탄성부(700)와 상기 탄성부를 지지하는 지지부(710), 한 쌍의 지지부의 각 일단을 동시에 고정하는 힌지부(720) 및 상기 한 쌍의 지지부의 다른 일단에 구비되는 잠금부(730a, 730b)를 포함하도록 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 포집장치는, 필요에 따라 판정부(600, 610)를 더 포함할 수 있다.

상기 판정부(600, 610)는 소정의 바이오에어로졸 포집수단(500)을 인식하는 인식수단(600) 및 인식수단으로부터 인식된 정보를 수신하여 펌프(300) 작동 여부를 판단하고 작동 신호를 펌프(300)로 전달하는 제어수단(610)을 포함할 수 있다.

도 1에는 인식수단(600)과 제어수단(610)을 포함하는 판정부(600, 610)가 연결되어 있는 형태가 도시되어 있다.

인식수단(600)은 소정의 바이오에어로졸 포집수단(500)에 부착해 둔 특정한 식별수단을 인식할 수 있으며 제어수단(610)을 거쳐 펌프(300)와 연결될 수 있다.

제어수단(610)은 인식수단(600)이 인식한 정보를 수신하여 상기 펌프(300)의 동작을 제어할 수 있다.

상기의 인식수단(600)과 제어수단(610)을 포함하는 판정부(600, 610)는 소정의 바이오에어로졸 포집수단(500)만을 인식하여 펌프가 작동할 수 있도록 인가해주는 역할을 하여 소정의 바이오에어로졸 포집수단(500)만을 사용하여 바이오에어로졸을 포집할 수 있도록 하는 인증 시스템을 제공하는 기능을 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 포집수단 고정부(400)로 고정시킨 바이오에어로졸 포집수단(500)의 일측에 부착되어 있는 고유의 인증라벨을 인식수단(600)으로 인식하도록 하여 그 정보를 제어수단(610)으로 전송하고, 제어수단(610)은 상기 인식된 정보가 인증시스템에 저장되어 있는 기준정보와 일치되는 경우 펌프(300)의 작동을 인가할 수 있다. 바이오에어로졸 포집수단(500)의 일측에 부착되어 있는 고유의 인증라벨은 그 형태가 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 상표, 홀로그램, QR코드, RF코드, 바코드, 고유 코드번호 등일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 바이오에어로졸 포집장치는, 소정의 바이오에어로졸 포집수단(500)을 사용하여 공기 중의 바이오에어로졸을 포집한 뒤, 상용화된 미생물 ATP (adenosine triphosphate) 탐지 휴대용 측정장비 내에 다시 집어넣어 바이오에어로졸의 농도 및/또는 종류를 용이하게 측정할 수 있다.

100: 관형 몸체 110: 유입구
200: 디스크 210: 디스크 고정부
211: 디스크 지지대 220: 관통 홀
300: 펌프 310: 연통부
400: 포집수단 고정부 410: 포집수단 지지부
500: 바이오에어로졸 포집수단 600: 인식수단
610: 제어수단 700: 탄성부
710: 지지부 720: 힌지부
730a: 잠금 730b: 잠금부

Claims

내부에 기체가 유입되는 관형 몸체;
상기 관형 몸체의 내벽에 상기 유입되는 기체와 마주보는 방향으로 고정되며, 적어도 하나의 관통 홀을 갖는 디스크;
상기 관형 몸체 내부와 연통되도록 연결되는 펌프; 및
상기 디스크의 하부로부터 소정간격 이격되어 배치되는 바이오에어로졸 포집수단; 을 포함하고,
상기 관형 몸체는 내부에 상기 디스크가 위치하는 제 1 부분 및 상기 제 1 부분과 일체로 형성되며 상기 제 1 부분으로부터 폭이 감소되는 제 2 부분을 포함하고, 상기 제 2 부분의 입구에 바이오에어로졸 포집수단이 위치하는 바이오에어로졸 포집장치.
청구항 1에 있어서, 상기 디스크는 상기 내벽에 구비되어 있는 디스크 고정부로 고정된, 바이오에어로졸 포집장치.
청구항 1에 있어서, 상기 펌프는 복수의 연통부로 상기 관형 몸체의 내부와 연통되는, 바이오에어로졸 포집장치.
청구항 1에 있어서, 상기 펌프는 상기 디스크를 기준으로 상기 관형 몸체의 상기 바이오에어로졸 포집수단이 위치되는 측의 내부와 연결되는, 바이오에어로졸 포집장치.
청구항 1에 있어서, 상기 바이오에어로졸 포집수단을 탈착이 가능하도록 고정하는 포집수단 고정부를 상기 디스크를 기준으로 상기 관형 몸체의 상기 펌프가 연결된 측의 일단에 포함하는 바이오에어로졸 포집장치.
청구항 5에 있어서, 상기 포집수단 고정부는,
상기 바이오에어로졸 포집수단을 압박고정하는 탄성부;
상기 탄성부를 지지하는 지지부;
한 쌍의 지지부의 각 일단을 동시에 고정하는 힌지부; 및
상기 한 쌍의 지지부의 다른 일단에 구비되는 잠금부를 포함하는, 바이오에어로졸 포집장치.
청구항 1 에 있어서, 상기 관형 몸체 내부에 상기 바이오에어로졸 포집수단의 바이오에어로졸이 직접 포집되는 부분을 지지 및 고정하는 포집수단 지지부를 포함하는, 바이오에어로졸 포집장치.
청구항 1 에 있어서, 판정부를 더 포함하며, 상기 판정부는,
소정의 바이오에어로졸 포집수단을 인식하는 인식수단; 및
인식수단으로부터 인식된 정보를 수신하여 펌프 작동 여부를 판단하고 작동 신호를 펌프로 전달하는 제어수단;을 포함하는, 바이오에어로졸 포집장치.
청구항 1에 있어서, 상기 바이오에어로졸 포집수단은 공기 중의 바이오에어로졸을 포집한 뒤, ATP 탐지 휴대용 측정장비 내에 삽입되는 바이오에어로졸 포집장치.