KR102414767B1 - 실내 바이러스 분포 진단 시스템 및 이의 실행 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따르면, 실내 바이러스 분포 진단 시스템은 실내 공간내 공기질을 분석하여 바이러스의 존재 가능성에 대한 정보를 실시간으로 경고하여 사용자가 실내 공기질을 개선시킬 수 있도록 유도하고, 실내 공기중에 부유하는 바이오에어로졸을 일정 시간 간격으로 지속적으로 농축한 후 QCM 기술을 이용하여 표적 항체와의 반응 여부를 검사하는 것을 통해 실내 공간에 존재하는 표적 바이러스를 신속히 판별하여 경고함으로써 사용자가 바이러스에 대한 신속한 대처를 할 수 있도록 하여 바이러스에 의한 피해를 최소화시킬 수 있도록 한다.

Description

실내 바이러스 분포 진단 시스템 및 이의 실행 방법{SYSTEM FOR DIAGNOSING INDOOR VIRUS DISTRIBUTION AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 실내 바이러스 분포 진단 시스템 및 이의 실행 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내 공간내 공기질을 분석하여 바이러스의 존재 및 전파 가능성에 대한 정보를 실시간으로 경고하여 사용자가 실내 공기질을 사전에 개선시킬 수 있도록 유도하고, 실내 공기중에 부유하는 바이오에어로졸을 일정 시간 간격으로 지속적으로 농축한 후 QCM 기술을 이용하여 표적 항체와의 반응 여부를 검사하는 것을 통해 바이오에어로졸 내에 존재하는 표적 바이러스를 신속히 판별하여 경고함으로써 사용자가 바이러스에 대한 신속한 대처를 할 수 있도록 하여 바이러스에 의한 피해를 최소화시킬 수 있도록 하는 실내 바이러스 분포 진단 시스템 및 이의 실행 방법에 관한 것이다.
근래에 들어, 신종 플루, 급성호흡기 증후군의 급속한 전파 등, 공기 유체 중의 바이오에어로졸(bio-aerosol)로 인한 대규모 전염병의 확산으로 인해서, 공기 중 바이러스의 상시적 감시에 대한 필요성이 매우 높아 졌고, 특히 메르스바이러스에 이어 최근 발생한 코로나바이러스(COVID-19)의 세계적 대유행으로 공기 중 바이러스 감염에 대한 방역시스템 인식이 증가하고 있다.
특히, 코로나바이러스(COVID-19)는 2019년 12월 중국 우한에서 처음 발생한 뒤 중국 전역과 전 세계로 확산된 호흡기 감염질환으로, 초기에는 원인을 알 수 없는 호흡기 전염병으로만 알려졌으나, 세계보건기구 (WHO)가 2020년 1월 9일 해당 폐렴의 원인이 새로운 유형의 코로나바이러스(SARS-CoV-2, 국제바이러스분류위원회 2월 11일 명명)라고 밝히면서 병원체로 확인되었고, 이후 감염 확산세가 이어지자, WHO는 1월 30일 ＇국제적 공중보건 비상사태＇(PHEIC)를 선포했고, 코로나바이러스(COVID-19) 확진자가 전 세계에서 속출하자 WHO는 3월 11일 홍콩독감(1968), 신종플루(2009)에 이어 사상 세 번째로 코로나바이러스(COVID-19)에 대해 팬데믹(세계적 대유행)을 선포하는 등 인류에 큰 위협이 되고 있다.
따라서, 코로나바이러스와 같이 새로운 유형의 바이러스를 실시간으로 판별할 수 있는 시스템 개발이 절실히 요구되고 있다.
그러나, 종래 대표적인 바이러스 검출 기법인 PCR 기반의 검출방법과 면역형 광분석법, ELISA 등은 바이러스에 따라 6시간에서 10일을 배양해야 바이러스 종류를 판별할 수 있어서 바이러스 판별에 오랜 시간이 걸리는 어려움이 있었다.
대한민국 등록특허 KR 10-2323229
따라서, 본 발명은 실내 공간내 공기질을 분석하여 바이러스의 존재 가능성에 대한 정보를 실시간으로 경고하여 사용자가 실내 공기질을 개선시킬 수 있도록 유도할 수 있도록 하는 실내 바이러스 분포 진단 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 실내 공기중에 부유하는 바이오에어로졸을 일정 시간 간격으로 지속적으로 농축한 후 QCM 기술을 이용하여 표적 항체와의 반응 여부를 검사하는 것을 통해 실내 공간에 존재하는 표적 바이러스를 신속히 판별하여 경고함으로써 사용자가 바이러스에 대한 신속한 대처를 할 수 있도록 하여 바이러스에 의한 피해를 최소화시킬 수 있도록 하는 실내 바이러스 분포 진단 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 실내 공간에서 인체에 유해한 바이러스 등 비말확산을 실시간으로 감지할 수 있도록 바이오에어로졸 0.3~10 ㎛의 입자를 탐지 및 경보할 수 있도록 하는 실내 바이러스 분포 진단 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 바이오에어로졸 중에서 COVID-19와 같은 표적 바이러스만 측정 가능하도록 하는 실내 바이러스 분포 진단 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 실내 공간에 잠재적으로 분포되어 위협이 예상되는 장소에 설치하여 바이러스를 조기에 탐지 및 식별하여 미세 부유물에 따른 위험을 조기에 차단(즉, 안전한 실내공간 사전확인)할 수 있도록 하는 실내 바이러스 분포 진단 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 방역 이후 바이러스 존재 유/무를 신속히 확인(즉, 안전한 실내공간으로 조기 복귀)하므로서 현재의 펜데믹 상황을 조속히 극복하여 안전한 일상으로 경제활동을 재개하는 데 기여할 수 있도록 하는 실내 바이러스 분포 진단 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 크기가 0.3㎛인 미세 부유물(Bio Aerosol)까지도 측정이 가능하여 다중이용시설 및 학교, 음식점 등 국민생활과 밀접한 장소 뿐만 아니라 가정, 회사까지 다양하게 활용할 수 있도록 하는 실내 바이러스 분포 진단 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 바이러스 전파으로 부터 신속한 모니터링이 가능하여 COVID-19로부터 보다 안전한 실내 공간을 제공할 수 있도록 하는 실내 바이러스 분포 진단 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 실내 바이러스 분포 진단 시스템은,
실내 공기에 존재하는 공기중 부유물이 유입되면 공기질을 측정하여 공기질 정보를 생성하는 공기질 센서; 상기 공기중 부유물에서 특정 크기의 입자만을 선택하여 농축할 수 있도록 결정된 회전 속도로 일정하게 제어하여 특정입자를 포획하여 농축하는 입자 농축기; 상기 포획된 입자들이 형광 측정기의 레이저에 정확하게 입자를 충돌할 수 있도록 난류가 발생되지 않고 층류(Laminar flow)가 발생하도록 펌프 속도를 제어하는 층류 발생기; 상기 층류 발생기로부터 유입되는 입자에 레이저를 투사하여 발생하는 형광 신호를 다수의 감지기(디텍터)로 측정하여 광범위 생체물질(바이오 에어로졸)의 존재 여부를 판단하는 형광 측정기; 상기 형광 측정기를 통과한 입자를 증류수 탱크로 일정시간 유입시켜 농축한 농축액을 QCM감지기에 결합된 표적 항체 QCM 센서 표면으로 흐르도록 하여 농축액 중에서 표적 바이러스만 선택적으로 항체 QCM 센서에 결합될 때 미세한(10-9) 무게 변화에 대한 공진주파수를 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별하는 QCM 감지기; 및 상기 공기질 센서로부터 수신된 공기질 정보 및 상기 형광 측정기에서 상기 레이저 투사에 의한 형광 반응 측정을 통해 상기 공기중 부유물에 바이오에어로졸이 포함되어 있는지 여부에 따라 바이러스의 종류가 판별되기 전에 바이러스 조기 예측 경보를 발생시키고, 상기 QCM 감지기에 의한 공진 주파수 변화에 따라 표적 바이러스 존재를 판별하여 표시하는 메인 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 입자 농축기는 상기 공기중 부유물에서 특정 크기의 입자만을 선택하도록 결정된 회전 속도로 일정하게 유지하여 미리 특정된 크기 분포의 입자만이 포획되도록 할 수 있다.
또한, 상기 층류 발생기는 상기 농축 입자가 난류가 발생하지 않도록 하여 일정하게 형광측정기의 레이저에 일정하게 투사되도록 펌프 속도를 제어하여 층류를 발생 할 수 있다.
또한, 상기 QCM 감지기는 상기 농축 입자를 증류수와 혼합된 농축액으로 생성하여 공급하는 농축액 공급부; 및 상기 농축액 공급부로부터 공급된 농축액과 반응한 표적 항체에 결합한 바이러스에 의한 무게 변화에 따른 공진 주파수를 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별하는 바이러스 판별부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 농축액 공급부는 농축 입자를 증류수에 약 40분간 투입시켜 농축하는 농축액 생성기; 상기 농축액 생성기로 공급되는 증류수를 UV lamp로 살균하여 보관하는 증류수 보관통; 상기 증류수 보관통으로 바이러스 판별이 완료되어 회수되는 농축액에서 농축 입자들을 제거하기 위해 필터링하는 필터; 상기 증류수 보관통에 보관된 증류수가 농축액 생성기로 공급되도록 하는 밸브; 상기 농축액 생성기에서 생성된 농축액을 상기 바이러스 판별부로 공급하는 펌프; 및 상기 펌프와 밸브를 제어하여 일정량의 농축액이 바이러스 판별부로 공급되도록 제어하는 펌프 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 바이러스 판별부는 표적 바이러스와 반응하는 표적 항체가 도포되어 있는 QCM 센서; 상기 QCM 센서에 도포된 항체의 무게 변화에 대한 공진 주파수를 측정하는 공진 주파수 측정부; 및 상기 공진 주파수를 주기적으로 수신하며, 상기 공진 주파수가 표적 바이러스에 대해 주파수가 변화할 경우 표적 항체에 대응하는 표적 바이러스를 판별하는 판별 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 진단 시스템은 실내 공간에 위치하는 제1 표시부를 더 포함하며, 상기 메인 제어부는 상기 공기질 센서에서 측정된 공기질 정보를 제1 표시부상 제1 영역에 표시시키고, 바이러스 판별이 완료되는 경우 바이러스 판별 정보를 제1 표시부상 제2 영역에 표시시키되, 상기 표적 바이러스가 검출된 경우 해당 바이러스의 검출 시 필요한 행동 요령을 제1 표시부상 경고하거나 알람을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 공기질 센서, 입자 농축기, 층류 발생기, 형광 측정기, QCM 감지기, 메인 제어부를 포함하는 실내 바이러스 분포 진단 시스템에서 실내 바이러스 분포를 진단하는 방법은, 상기 공기질 센서가 실내 공기에 존재하는 공기중 부유물이 유입되면 공기질을 측정하여 공기질 정보를 생성하는 단계; 상기 입자 농축기가 상기 공기중 부유물에서 특정 크기의 입자만이 선택하도록 결정한 회전 속도로 일정하게 제어하여 입자를 농축시켜 농축 입자를 생성하는 단계; 상기 층류 발생기가 상기 농축 입자의 배출 속도를 측정하고, 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당하는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 펌프 속도를 제어하는 단계; 상기 형광 측정기가 상기 층류 발생기로부터 특정 속도로 이동하는 농축 입자에 대해 레이저를 투사하는 단계; 상기 메인 제어부가 상기 공기질 센서로부터 수신된 공기질 정보 및 상기 형광 측정기에서 레이저 투사에 의한 형광 반응 측정을 통해 상기 공기중 부유물에 바이오에어로졸(유기 물질)이 포함되어 있는지 여부에 따라 바이러스의 종류가 판별되기 전에 바이러스 조기 예측 경보를 발생시키는 단계; 상기 QCM 감지기가 상기 층류 발생기로부터 특정 속도로 이동하는 농축 입자를 증류수와 혼합된 농축액과 반응한 표적 항체에 결합한 바이러스에 의한 무게 변화에 따른 공진 주파수를 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별하는 단계; 및 상기 메인 제어부가 상기 QCM 감지기에 의한 공진 주파수에 따라 표적 바이러스 존재를 판별하여 표시하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 농축 입자를 생성하는 단계는 상기 입자 농축기가 특정 크기의 입자만 배출되도록 회전 속도를 정속으로 제어하되, 입자의 크기가 원하는 대로 배출되지 않으면 회전 속도를 변경시켜서 원하는 입자 크기가 배출되도록 하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 판단 결과에 따라 펌프 속도를 제어하는 단계는 상기 농축 입자의 배출 속도가 일정하도록 펌프의 속도를 제어하되, 일정 시간 간격으로 배출되는 입자의 속도를 측정하여 원하는 간격이 아닌 경우 펌프 속도를 주기적으로 변경시켜 원하는 간격이 되도록 하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 표적 바이러스 존재를 판별하는 단계는 상기 농축 입자를 증류수에 축적하여 농축액으로 생성하여 공급하는 단계; 및 상기 농축액과 반응한 항체에 결합한 바이러스에 의한 무게 변화에 따른 공진 주파수를 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 농축 입자를 증류수에 축적한 농축액으로 생성하여 공급하는 단계는 증류수 보관통으로 바이러스 판별이 완료되어 회수되는 농축액에서 농축 입자들을 제거하기 위해 필터링한 후 증류수 보관통에 보관하는 단계; 상기 증류수 보관통에 보관된 증류수와 상기 농축 입자를 축적하여 농축액을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 농축액과 반응한 항체에 결합한 바이러스에 의한 무게 변화에 따른 공진 주파수를 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별하는 단계는 표적 바이러스와 반응하는 표적 항체가 도포되어 있는 QCM 센서에 농축액을 이동하는 단계; 농축액과 반응한 표적 항체에 결합한 바이러스에 의한 무게 변화에 대한 공진 주파수를 측정하는 단계; 상기 공진 주파수가 표적 바이러스에 대해 주파수가 변화할 경우 표적 항체에 대응하는 표적 바이러스를 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실내 공간내 공기질을 분석하여 바이러스의 존재 가능성에 대한 정보를 실시간으로 경고하여 사용자가 실내 공기질을 개선시킬 수 있도록 유도할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 실내 공기중에 부유하는 바이오 에어로졸을 일정 시간 간격으로 지속적으로 농축한 후 QCM 기술을 이용하여 특정 표적과의 반응 여부를 검사하는 것을 통해 실내 공간에 존재하는 표적 바이러스를 신속히 판별하여 경고함으로써 사용자가 바이러스에 대한 신속한 대처를 할 수 있도록 하여 바이러스에 의한 피해를 최소화시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 실내 공간에서 인체에 유해한 바이러스 등 비말확산을 실시간으로 감지할 수 있도록 바이오에어로졸 0.3~10 ㎛의 입자를 탐지 및 경보할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 바이오에어로졸 중에서 COVID-19와 같은 표적 바이러스만 측정 가능하다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 실내 공간에 잠재적으로 분포되어 위협이 예상되는 장소에 설치하여 바이러스를 조기에 탐지 및 식별하여 미세 부유물에 따른 위험을 조기에 차단(즉, 안전한 실내공간 사전확인)할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 방역 이후 바이러스 존재 유/무를 신속히 확인(즉, 안전한 실내공간으로 조기 복귀)하므로서 현재의 펜데믹 상황을 조속히 극복하여 안전한 일상으로 경제활동을 재개하는 데 기여할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 크기가 0.3㎛인 미세 부유물(Bio Aerosol)까지도 측정이 가능하여 다중이용시설 및 학교, 음식점 등 국민생활과 밀접한 장소 뿐만 아니라 가정, 회사까지 다양하게 활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 바이러스 전염으로부터 신속한 모니터링이 가능하여 COVID-19로부터 보다 안전한 실내 공간을 제공할 수 있도록 한다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 시스템을 설명하기 위한 네트워크 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 시스템의 농축액 공급부의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 시스템의 바이러스 판별부의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 실내 바이러스 분포 진단 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 결과를 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 시스템을 설명하기 위한 네트워크 구성도이다.
도 1을 참조하면, 실내 바이러스 분포 진단 시스템은 실내 바이러스 분포 진단 장치(100_1~100_N), 외부 서버(200) 및 사용자 단말(300)을 포함한다.
실내 바이러스 분포 진단 장치(100_1~100_N)는 공기질 센서(110) 및 바이러스 검출 장치로부터 수신된 정보를 기초로 바이러스의 종류가 판별되기 전에 바이러스 조기 예측 경보가 발생되도록 한 후 최종적으로 표적 바이러스를 판별하여 제공하는 장치이다. 이러한 실내 바이러스 분포 진단 장치(100_1~100_N)는 이하의 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
외부 서버(200)는 실내 바이러스 분포 진단 장치(100_1~100_N) 각각이 설치된 실내 공간에 대한 바이러스 분포 정보를 수신하여 관리한다. 외부 서버(200)는 사용자 단말(300)의 요청에 따라 사용자가 위치하는 실내 공간에 대한 바이러스 분포 정보를 추출하여 사용자 단말(300)에 제공할 수 있다.
사용자 단말(300)은 외부 서버(200)로부터 사용자 단말(300)에게 할당된 실내 바이러스 분포 진단 장치(100_1 ~ 100_N)가 위치하는 실내 공간에 대한 바이러스 분포 정보를 수신하여 표시하는 단말이다. 이러한 사용자 단말(300)은 스마트폰, 테블릿 PC, 노트북, 데스크 탑 등으로 구현될 수 있다. 이때, 바이러스 분포 정보는 공기중 바이오에어로졸의 입자 수 측정 데이터, 실내 잔존 바이러스 식별 및 입자 수 측정 데이터, 공기질 데이터(미세먼지 (PM 0.3 ~ 10.0), 이산화탄소, 온도, 습도 등)을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 실내 바이러스 분포 진단 장치(100)는 공기질 센서(110), 입자 농축기(120), 층류 발생기(130), 형광 측정기(140), QCM 감지기(150), 메인 제어부(160), 제1 표시부(142), 제2 표시부(144) 등을 포함한다.
공기질 센서(110)는 실내 공기에 존재하는 공기중 부유물이 유입되면 공기질을 측정한다. 즉, 공기질 센서(110)는 미세 먼저, 유해 물질, 바이러스 물질 등의 공기중 부유물이 유입되면 공기질 정보(즉, 미세먼저 농도, CO2 농도, 온도, 습도 등)를 생성하여 메인 제어부(160)에 제공한다.
상기와 같이, 본 발명은 공기질 센서(110)를 통해 크기가 0.3~10㎛인 공기중 미세 부유물과 CO2 농도 및 습도 등을 측정하여 조기에 공기 중 바이러스 위협 가능성을 빠르게 분석하고 경보할 수 있다.
바이러스 검출 장치는 실내 공기에 존재하는 바이러스를 검출하는 장치이다. 이러한 바이러스 검출 장치는 실내 공기에 존재하는 공기중 부유물이 유입되면 공기중 부유물에서 표적 바이러스가 존재하는지 여부를 판단한다. 이러한 바이러스 검출 장치는 입자 농축기(120), 층류 발생기(130), 형광 측정기(140) 및 QCM 감지기(150)를 포함한다.
입자 농축기(120)는 공기중 부유물에서 특정 크기의 입자만을 선택하여 농축할 수 있도록 결정된 회전 속도로 일정하게 제어한다. 즉, 원운동을 하는 입자들은 원심력에 의해 무거운 입자는 외각으로 가벼운 입자는 중심부로 이동되기 때문에, 입자 농축기(120)는 회전 속도를 제어함으로써 특정 크기의 입자만이 배출되도록 한다. 즉, 입자 농축기(120)는 원심력을 발생시켜 공기중 부유물에 포함된 서로 다른 크기의 복수의 입자를 분리하여 배출시키되, 원심력을 발생시키는 회전속도를 공기중 부유물에서 특정 크기의 입자만이 배출되도록 결정된 회전속도로 일정하게 제어한다.
일 실시예에서, 입자 농축기(120)는 입자의 크기가 미리 결정된 크기와 상이하면 회전 속도를 특정 시간 간격으로 변경하여 특정 크기의 입자만이 배출되도록 한다.
층류 발생기(130)는 입자 농축기(120)에서 배출된 입자들이 형광 측정부(140)의 레이저에 정확히 투사되도록 입자의 배출 속도가 일정하도록 펌프 속도를 제어한다. 이를 위해, 층류 발생기(130)는 난류(Turbulent flow)가 발생되지 않도록 펌프 속도를 조정하여 층류(Laminar flow)를 발생되도록 한다.
일 실시예에서, 층류 발생기(130)는 레이놀즈 수가 특정 수(예를 들어, 2300)을 넘지 않도록 펌프 속도를 조정하여 층류(Laminar flow)를 발생되도록 할 수 있다. 이때, 레이놀즈 수는 움직이는 유체 내에 물체를 놓거나 유체가 관속을 흐를 때 난류와 층류의 경계가 되는 값으로, 이하의 [수학식 1]에 따라 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Re: 레이놀즈 수,
: 유체 밀도,
v: 속도,
D: 관의 지름,
: 유체 점성,
먼저, 층류 발생기(130)는 입자의 배출 속도를 측정하고, 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당하는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 펌프 속도를 일정하게 제어한다.
일 실시예에서, 층류 발생기(130)는 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당하지 않으면 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당할 때까지 펌프 속도를 제어한다.
다른 일 실시예에서, 층류 발생기(130)는 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당하면 현재의 펌프 속도가 유지되도록 한다.
상기와 같이, 층류 발생기(130)는 실내 공간에 분포하는 공기중 부유물 중 특정 크기(예를 들어, 공기중 0.3 ~ 10 ㎛ 크기의 입자)로 입자 농축기에 의하여 선택하여 농축 입자가 일정 속도로 형광 측정부(140)에 제공되도록 한다.
형광 측정기(140)는 층류 발생기(130)로부터 특정 속도로 이동하는 농축 입자에 대해 레이저를 투사하여 바이오에어로졸에 대하여 발생하는 형광(fluorescence)의 크기를 측정한다. 이때, 농축 입자는 곰팡이균, 바이러스 등의 물질이 붙어있는 바이오에어로졸에서는 피크 파장이 크게 나타나게 되고, 단순 미세먼지에서는 피크 파장이 없거나 작게 나타나게 된다.
따라서, 형광 감지 여부 및 형광 크기에 따라 농축 입자가 단순 미세먼지인지 또는 유해균(곰팡이, 바이러스 등)이 포함되어 있는 입자인지 여부가 판별될 수 있다.
즉, 형광 측정기(140)에서 바이오에어로졸에 대한 형광 반응 측정을 통해 바이오에어로졸 중 유기물질(곰팡이 균, 바이러스 등)이 포함되어 있는지 여부가 판단되며, 판단 결과를 메인 제어부(160)에 제공함으로써 표적 바이러스가 판별되기 전에 바이러스 조기 예측 경보가 발생되도록 한다.
QCM(Quartz Crystal MicroBalance) 감지기(150)는 농축 입자를 증류수에 일정시간 축적하여 농축액을 생성한 후 농축액을 표적 항체와 반응시킨 후의 표적 항체에 결합한 표적 바이러스에 의한 무게 변화에 따른 공진 주파수를 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별한다.
먼저, QCM 감지기(150)는 농축 입자를 증류수와 혼합된 농축액으로 생성한 후, 농축액을 표적 바이러스(예를 들어, COVID-19)에 반응하는 항체와 반응시켜 표적 항체에 결합한 바이러스에 의한 무게 변화에 따라 농축액에 포함된 표적 바이러스 존재를 판별한다.
즉, 농축액이 표적 항체와 반응하지 않는 경우 표적 항체의 무게 변화가 없기 때문에 공진주파수는 변화가 없이 그대로 유지될 것이고, 농축액이 표적 항체에 반응하는 경우 농축액에 포함된 표적 바이러스가 표적 항체에 결합함으로써 표적 항체의 무게가 변화하여 무게 변화에 따른 공진주파수가 변화하게 될 것이다.
상기와 같이, QCM 감지기(150)는 농축액이 표적 항체와 반응하게 되면 농축액에 포함된 표적 바이러스가 표적 항체에 결합함으로써 표적 항체의 무게는 증가하게 될 것이며 이때의 표적 항체의 무게 변화에 따른 공진 주파수의 변화를 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별한다.
상기의 QCM 감지기(150)는 이하의 도 4 및 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
메인 제어부(160)는 공기질 센서(110)로부터 수신된 공기질 정보를 이용하여 바이러스의 종류가 판별되기 전에 바이러스 조기 예측 경보가 발생되도록 한다.
메인 제어부(160)는 형광 측정기(140)에 의해 층류 발생기(130)로부터 특정 속도로 이동하는 농축 입자에 대해 레이저를 투사시키면, 농축 입자에 붙어있는 바이오 에어로졸에 대한 형광 반응 측정을 통해 바이오 에어로졸(곰팡이 균, 바이러스 등)이 포함되어 있는지 여부를 판단하여 바이러스의 종류가 판별되기 전에 바이러스 조기 예측 경보가 발생되도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 시스템의 농축액 공급부의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, QCM 감지기(150)는 농축액 공급부(160) 및 바이러스 판별부(170)를 포함한다. 이때, 농축액 공급부(160)는 농축액 생성기(161), 증류수 보관통(162), 필터(163), 밸브(164), 펌프(165) 및 펌프 제어부(166)를 포함하고, 바이러스 판별부(170)는 이하의 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
농축액 생성기(161)는 농축 입자를 증류수 보관통(162)에서 공급된 증류수에 예를 들어 약 40분간(조정 가능) 투입하여 농축한다. 즉, 농축액 생성기(161)는 밸브(164)의 상태가 온 상태가 되어 증류수 보관통(162)에 보관된 증류수가 농축액 생성기(161)로 공급되면 농축 입자를 증류수 보관통(162)에서 공급된 증류수에 약 40분간 투입하여 농축한다.
증류수 보관통(162)에는 농축액 생성기(161)로 공급되는 예를 들어 UV 램프(lamp)로 살균된 증류수가 보관되어 있다. 증류수 보관통(162)의 일측면에는 밸브(164)가 형성되어 있으며, 밸브(164)의 상태가 온 상태이면 내부에 보관된 증류수가 농축액 생성기(161)에 공급되고, 밸브(164)의 상태가 오프 상태이면 내부에 보관된 증류수가 농축액 생성기(161)에 공급되지 않는다.
필터(163)는 바이러스 판별에 사용된 후 증류수 보관통(162)으로 회수되는 농축액에서 농축 입자를 필터로 제거한 증류수가 재활용될 수 있도록 한다.
밸브(164)는 증류수 보관통(162)에 보관된 증류수가 농축액 생성기(161)로 공급되도록 한다. 이때, 밸브(164)의 상태는 온 상태 또는 오프 상태를 유지할 수 있다. 만일, 밸브(164)의 상태가 온 상태이면 증류수 보관통(162)에 보관된 증류수가 농축액 생성기(161)에 공급되고, 밸브(164)의 상태가 오프 상태이면 증류수 보관통(162)에 보관된 증류수가 농축액 생성기(161)에 공급되지 않는다.
펌프(165)는 농축액 생성기(161)에서 생성된 농축액을 바이러스 판별부(170)로 공급한다.
스위칭 밸브(179)는 펌프 제어부(166)의 제어에 따라 스위칭되어 농축액 생성기(161)에서 바이러스 판별부(170)로 공급된 농축액을 농축액 생성기(161)로 써큘레이션시키거나, 농축액을 필터로 회수시킨다.
펌프 제어부(166)는 펌프와 밸브를 제어하여 일정량의 농축액이 상기 바이러스 판별부로 공급되도록 제어한다.
또한, 펌프 제어부(166)는 상기 바이러스 판별부에서 표적 바이러스 존재를 판별하는 기설정된 동작 시간동안에는 상기 스위칭 밸브를 제어하여 상기 농축액이 상기 농축액 생성기와 상기 바이러스 판별부 사이에서 써큘레이션되도록 하며, 상기 동작 시간 이후에는 상기 스위칭 밸브를 제어하여 상기 농축액이 상기 필터로 회수되도록 제어한다. 이때, 바이러스 판별부에서 농축액을 이용하여 바이러스 존재를 판별하도록 설정된 시간은 예를 들어 30분 내지 40분으로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 시스템의 바이러스 판별부의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4와 도 9를 참조하면, QCM 감지기(150)는 농축액 공급부(160) 및 바이러스 판별부(170)를 포함한다. 농축액 공급부(160)의 내부 구조는 상기의 도 3에서 설명하였기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
바이러스 판별부(170)는 농축액 공급부(160)로부터 공급된 농축액을 표적 바이러스(예를 들어, COVID-19)에 반응하는 표적 항체(185)와 반응시켜 표적 항체에 결합한 표적 바이러스에 의한 무게 변화에 따른 공진주파수 변화량으로 농축액에 포함된 표적 바이러스(186) 존재를 판별한다. 이러한 바이러스 판별부(170)는 도 3과 같이 QCM 센서(171), 공진 주파수 측정부(172), 판별 제어부(173)를 포함한다.
QCM 센서(171)에는 표적 바이러스와 반응하는 항체가 도포되어 있다. 예를 들어, QCM 센서(171)에는 코로나 바이러스에 반응하는 항체가 도포되어 있을 수 있다.
표적 바이러스에 반응하는 표적 항체가 도포되어 있는 QCM 센서(171)에 농축액 공급부(160)로부터 공급된 농축액이 이동될 것이며, QCM 센서(171)에 도포되어 있는 표적 항체와 농축액 공급부(160)로부터 공급된 농축액이 반응하는지 여부에 따라 표적 항체의 무게가 변화하게 될 것이다.
즉, QCM 센서(171)에 도포되어 있는 표적 항체와 농축액 공급부(160)로부터 공급된 농축액이 반응하는 경우 표적 항체의 무게가 증가하게 될 것이고, QCM 센서(171)에 도포되어 있는 표적 항체와 농축액 공급부(160)로부터 공급된 농축액이 반응하지 않는 경우 표적 항체의 무게는 그대로 유지될 것이다.
따라서, 본 발명은 QCM 센서(171)에 도포되어 있는 표적 항체와 농축액 공급부(160)로부터 공급된 농축액이 반응하였을 때 표적 항체의 무게에 변화가 생기는지 여부에 따라 표적 바이러스를 판별할 수 있는 것이다.
공진 주파수 측정부(172)는 QCM 센서(171)에 도포된 표적 항체의 무게변화에 대한 공진 주파수(187)를 측정하여 판별 제어부(173)에 제공한다.
일 실시예에서, 공진 주파수 측정부(172)는 Quartz Crystal 진동자(179)를 고효율(high Q factor)로 공진(resonance)시킬 수 있는 회로를 이용하여 10-9g 수준의 무게 감지에 변화되는 공진 주파수 변화량을 측정할 수 있다.
상기와 같이, QCM 센서(171)에 도포되어 있는 표적 항체와 농축액 공급부(160)로부터 공급된 농축액이 반응하여 결합된 표적 바이러스에 의해 표적 항체의 무게가 증가하게 되는 경우 공진 주파수 측정부(172)가 표적 항체의 무게 변화에 대한 공진 주파수 변화량을 측정하여 판별 제어부(173)에 제공함으로써 판별 제어부(173)가 공진 주파수가 표적 바이러스에 대한 공진 주파수 변화량인지를 비교하여 표적 항체에 대응하는 표적 바이러스를 판별할 수 있는 것이다.
판별 제어부(173)는 공진 주파수 측정부(172)로부터 공진 주파수를 주기적으로 수신하며, 공진 주파수가 표적 바이러스에 대한 공진 주파수 변화량인지 여부에 따라 표적 항체에 대응하는 표적 바이러스를 판별할 수 있다.
제1 표시부(142)는 메인 제어부(160)의 제어에 따라 공기질 센서(110)에서 측정된 공기질 정보 및 바이러스 판별 정보를 실내 바이러스 분포 진단 장치(100_1 ~100_N)의 전면에 표시한다. 이러한 제1 표시부(142)는 공기질 정보 및 바이러스 판별 정보를 각각 표시하기 위한 제1 영역 및 제2 영역을 포함한다.
일 실시예에서, 제1 표시부(142)는 메인 제어부(160)의 제어에 따라 공기질 센서(110)에서 측정된 공기질 정보를 제1 영역을 통해 표시할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 제1 표시부(142)는 판별 제어부(173)에 의해 바이러스 판별이 완료된 경우 메인 제어부(160)의 제어에 따라 바이러스 판별 정보를 제2 영역을 통해 표시할 수 있다.
또한, 제1 표시부(142)는 판별 제어부(173)에 의해 특정 위험 표적 바이러스가 측정된 경우 메인 제어부(160)의 제어에 따라 특정 위험 표적 바이러스에 탐지에 대한 경고 알람 제공할 수 있다.
제2 표시부(144)는 실내 바이러스 분포 진단장치(100_1~100_N)가 설치되는 실내 공간과 연계되는 외부 영역상 일정 위치에 설치되며, 메인 제어부(160)의 제어에 따라 제1 표시부(142)에 표시되는 정보과 동일한 정보를 표시한다. 이러한 제2 표시부(144)는 공기질 정보 및 바이러스 판별 정보를 각각 표시하기 위한 제1 영역 및 제2 영역을 포함한다.
일 실시예에서, 제2 표시부(144)는 메인 제어부(160)의 제어에 따라 제1 표시부(142)가 공기질 센서(110)에서 측정된 공기질 정보를 제1 영역을 통해 표시하는 경우, 제1 표시부(142)와 동일한 공기질 정보를 제1 영역을 통해 표시할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 제2 표시부(144)는 메인 제어부(160)의 제어에 따라 제1 표시부(142)가 바이러스 판별 정보를 제2 영역을 통해 표시하는 경우, 제1 표시부(142)와 동일한 바이러스 판별 정보를를 제2 영역을 통해 표시할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 실내 바이러스 분포 진단 시스템은 공기질 센서를 통해 실내 공기에 존재하는 공기중 부유물이 유입되면 공기질을 측정하여 공기질 정보를 생성한다(단계 S510).
실내 바이러스 분포 진단 시스템은 입자 농축기가 상기 공기중 부유물에서 특정 크기의 입자만 선택하도록 결정된 회전 속도를 일정하게 제어하여 입자를 농축시켜 농축 입자를 생성한다(단계 S520).
실내 바이러스 분포 진단 시스템은 층류 발생기가 농축 입자의 배출 속도를 측정하고, 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당하는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 펌프 속도를 제어한다(단계 S530).
실내 바이러스 분포 진단 시스템은 형광 측정기가 상기 층류 발생기로부터 특정 속도로 이동하는 농축 입자에 대해 레이저를 투사시킨다(단계 S540).
실내 바이러스 분포 진단 시스템은 메인 제어부를 통해 상기 공기질 센서로부터 수신된 공기질 정보 및 상기 형광 측정기에서 레이저 투사에 의한 형광 반응 측정을 통해 상기 공기중 부유물에 바이오에어로졸이 포함되어 있는지 여부에 따라 바이러스의 종류가 판별되기 전에 바이러스 조기 예측 경보를 발생시킨다(단계 S550).
실내 바이러스 분포 진단 시스템은 QCM 감지기를 통해 상기 층류 발생기로부터 특정 속도로 이동하는 농축 입자를 증류수와 혼합된 농축액과 반응한 항체의 무게를 측정하고, 항체의 무게에 따른 공진 주파수를 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별한다(단계 S560).
실내 바이러스 분포 진단 시스템은 제1 표시부와 제2 표시부를 통해 표적 바이러스 검출을 표시한다(단계 S570).
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 도 6의 입자 농축기(120)는 배출되는 입자의 크기에 따라 미리 결정된 특정 크기의 입자만이 배출되도록 회전 속도를 제어한다. 즉, 원운동을 하는 입자들은 원심력에 의해 무거운 입자는 외각으로 가벼운 입자는 중심부로 이동되기 때문에, 입자 농축기(120)는 회전 속도를 제어함으로써 미리 결정된 특정 크기의 입자만이 배출될 수 있다.
이를 위해, 입자 농축기(120)는 일정 시간 간격으로 배출되는 입자의 크기를 측정하고 측정된 입자의 크기에 따라 회전 속도를 변경하여 미리 결정된 특정 크기의 입자만이 배출되도록 한 후 농축한다.
일 실시예에서, 입자 농축기(120)는 입자의 크기가 미리 결정된 크기와 상이하면 회전 속도를 특정 시간 간격으로 변경하여 미리 결정된 특정 크기의 입자만이 배출되도록 한다. 즉, 입자 농축기(120)는 입자의 크기가 미리 결정된 크기와 상이하면 미리 결정된 입자 크기와 상이한 입자가 배출되지 않도록 회전 속도를 특정 시간 간격으로 변경하여 미리 결정된 특정 크기의 입자만이 배출되도록 하는 것이다.
도 7의 층류 발생기(130)는 입자 농축기(120)에서 배출된 입자들이 형광 측정부(140)에서 정확하게 레이저에 투사되도록 하기 위해서 입자의 배출 속도가 일정하도록 펌프 속도를 제어한다. 이를 위해, 층류 발생기(130)는 난류(Turbulent flow)가 발생되지 않도록 펌프 속도를 조정하여 층류(Laminar flow)를 발생되도록 한다.
일 실시예에서, 층류 발생기(130)는 레이놀즈 수가 특정 수(예를 들어, 2300)을 넘지 않도록 펌프 속도를 조정하여 층류(Laminar flow)를 발생되도록 할 수 있다. 이때, 레이놀즈 수는 움직이는 유체 내에 물체를 놓거나 유체가 관속을 흐를 때 난류와 층류의 경계가 되는 값이다.
먼저, 층류 발생기(130)는 입자의 배출 속도를 측정하고, 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당하는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 펌프 속도를 제어한다.
일 실시예에서, 층류 발생기(130)는 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당하지 않으면 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당할 때까지 펌프 속도를 제어한다.
다른 일 실시예에서, 층류 발생기(130)는 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당하면 현재의 펌프 속도가 일정하게 유지되도록 한다.
상기와 같이, 층류 발생기(130)는 실내 공간에 분포하는 공기중 부유물 중 특정 크기(예를 들어, 공기중 0.3 ~ 10 ㎛ 크기의 입자)의 입자를 선택하여 농축 입자가 일정 속도로 형광 측정부(140)에 제공되도록 한다.
도 8의 형광 측정기(140)는 층류 발생기(130)로부터 특정 속도로 이동하는 농축 입자에 대해 레이저를 투사시킨다. 이때, 농축 입자는 곰팡이균, 바이러스 등의 물질이 붙어있는 바이오에어로졸에서는 피크 파장이 크게 나타나게 되고, 단순 미세먼지 등에서는 피크 파장이 없거나 작게 나타나게 된다.
따라서, 레이저가 투사된 농축 입자에서 발생하는 형광(fluorescence) 신호의 피크 파장에 따라 농축 입자가 단순 미세먼지인지 또는 바이오에어로졸(곰팡이, 바이러스 등)이 포함되어 있는 입자인지 여부가 판별될 수 있다.
즉, 형광 측정기(140)에서 바이오에어로졸에 대한 형광 반응 측정을 통해 농축 입자에 바이오에어로졸(곰팡이 균, 바이러스 등)이 포함되어 있는지 여부가 판단되며, 판단 결과를 메인 제어부(160)에 제공함으로써 바이러스의 종류가 판별되기 전에 바이러스 조기 예측 경보가 발생되도록 한다.
도 9의 QCM(Quartz Crystal MicroBalance) 감지기(150)는 농축 입자를 증류수에 축적하여 농축액을 생성한 후, 농축액을 표적 항체와 반응시키고, 표적 항체에 결합한 표적 바이러스에 의한 표적 항체의 무게를 측정하며, 무게 변화에 따른 공진 주파수 변화량을 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별한다.
먼저, QCM 감지기(150)는 농축 입자를 증류수에 축적된 농축액으로 생성한 후, 농축액을 표적 바이러스(예를 들어, COVID-19)에 반응하는 표적 항체와 반응시켜 표적 항체에 결합한 표적 바이러스에 의한 무게 변화에 따라 농축액에 포함된 표적 바이러스 존재를 판별한다.
즉, 농축액이 표적 항체와 반응하지 않는 경우 항체의 무게는 그대로 유지될 것이고, 농축액이 표적 항체와 반응하는 경우 농축액에 포함된 표적 바이러스가 표적항체에 결합함으로써 항체의 무게는 증가하게 될 것이다.
상기와 같이, QCM 감지기(150)는 농축액이 표적 항체와 반응하게 되면 농축액에 포함된 표적 바이러스가 표적 항체에 결합함으로써 항체의 무게는 증가하게 될 것이며 이때의 항체에 결합한 표적 바이러스에 의한 무게에 따른 공진 주파수 변화량을 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 바이러스 분포 진단 결과를 설명하기 위한 예시도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 실내 바이러스 분포 진단 결과는 바이러스 분포 정보를 포함하며, 바이러스 분포 정보는 공기중 바이오에어로졸의 입자 수 측정 데이터, 실내 잔존 바이러스 식별 및 입자 수 측정 데이터, 공기질 데이터(미세먼지 (PM 0.3 ~ 10.0), 이산화탄소, 온도, 습도 등)을 포함할 수 있다. 따라서, 실내 바이러스 분포 진단 시스템은 도 10 내지 도 12와 같이 바이러스 분포 정보를 제공할 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
110 : 공기질 센서 120 : 입자 농축기
130 : 층류 발생기 140 : 형광 측정기
150 : QCM 감지기 160 : 메인 제어부

Claims (16)

  1. 실내 바이러스 분포 진단 시스템으로서,
    실내 공기에 존재하는 공기중 부유물이 유입되면 공기질을 측정하여 공기질 정보를 생성하는 공기질 센서;
    상기 공기중 부유물에서 특정 크기의 입자만을 농축시켜 농축 입자를 생성하는 입자 농축기;
    상기 농축 입자의 배출 속도를 측정하고, 상기 농축 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당하는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 펌프 속도를 제어하는 층류 발생기;
    상기 층류 발생기로부터 특정 속도로 이동하는 농축 입자에 대해 레이저를 투사시켜 형광을 감지하는 형광 측정기;
    상기 층류 발생기로부터 특정 속도로 이동하는 농축 입자를 증류수에 축적한 농축액을 표적 바이러스와 결합하는 표적 항체와 반응시키고, 상기 농축액에 포함된 표적 바이러스와 결합한 표적 항체의 무게 변화에 의한 공진 주파수의 변화량을 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별하는 QCM 감지기; 및
    상기 공기질 센서로부터 수신된 공기질 정보 및 상기 형광 측정기에서 상기 레이저 조사에 의한 형광 반응 측정을 통해 상기 공기중 부유물에 바이오에어로졸이 포함되어 있는지를 확인하고, 바이오에어로졸의 포함 여부에 따라 바이러스의 종류가 판별되기 전에 바이러스 조기 예측 경보를 발생시키고, 상기 QCM 감지기에 의한 공진 주파수의 변화량에 따라 표적 바이러스 존재를 판별하여 표시하는 메인 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입자 농축기는,
    원심력을 발생시켜 상기 공기중 부유물에 포함된 서로 다른 크기의 복수의 입자를 분리하여 배출시키되, 원심력을 발생시키는 회전속도를 상기 공기중 부유물에서 특정 크기의 입자만이 배출되도록 결정된 회전속도로 일정하게 제어하는 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입자 농축기는,
    상기 특정 크기의 입자가 미리 결정된 크기와 상이한지 여부를 검사하고, 상이한 경우 미리 결정된 크기와 상이한 크기의 입자가 배출되지 않도록 회전속도를 변경하여 미리 결정된 크기의 입자만이 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 층류 발생기는,
    상기 농축 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당하지 않으면 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당할 때까지 펌프 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 QCM 감지기는,
    상기 농축 입자를 증류수에 축적된 농축액으로 생성하여 공급하는 농축액 공급부; 및
    상기 농축액 공급부로부터 공급된 농축액을 표적 바이러스와 결합하는 표적 항체와 반응시키고, 상기 농축액에 포함된 표적 바이러스와 결합한 표적 항체의 무게 변화에 의한 공진 주파수의 변화량을 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별하는 바이러스 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 농축액 공급부는,
    농축 입자를 증류수에 축적하는 농축액 생성기;
    상기 농축액 생성기로 공급되는 증류수를 보관하는 증류수 보관통;
    바이러스 판별에 사용된 후 상기 증류수 보관통으로 회수되는 농축액에서 농축 입자를 제거시키는 필터링을 수행하는 필터;
    상기 증류수 보관통에 보관된 증류수가 농축액 생성기로 공급되도록 하는 밸브;
    상기 농축액 생성기에서 생성된 농축액을 상기 바이러스 판별부로 공급하는 펌프;
    소정 제어에 따라 스위칭되어 상기 바이러스 판별부로 공급된 농축액을 상기 농축액 생성기로 써큘레이션시키거나, 상기 농축액을 상기 필터로 회수시키는 스위칭 밸브 및
    상기 펌프와 밸브를 제어하여 일정량의 농축액이 상기 바이러스 판별부로 공급되도록 제어하며, 상기 바이러스 판별부에서 표적 바이러스 존재를 판별하는 기설정된 동작 시간동안에는 상기 스위칭 밸브를 제어하여 상기 농축액이 상기 농축액 생성기와 상기 바이러스 판별부 사이에서 써큘레이션되도록 하며, 상기 동작 시간 이후에는 상기 스위칭 밸브를 제어하여 상기 농축액이 상기 필터로 회수되도록 제어하는 펌프 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 바이러스 판별부는,
    표적 바이러스와 반응하는 표적 항체가 도포되어 있는 QCM 센서;
    상기 QCM 센서에 도포된 표적 항체에 결합한 표적 바이러스에 의한 무게 변화에 대한 공진 주파수 변화량을 측정하는 공진 주파수 측정부; 및
    상기 공진 주파수 변화량을 주기적으로 수신하며, 상기 공진 주파수 변화량이 표적 바이러스에 대한 공진 주파수 변화량으로 검사된 경우 표적 항체에 대응하는 표적 바이러스를 판별하는 판별 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 진단 시스템은,
    실내 공간에 위치하는 제1 표시부를 더 포함하며,
    상기 메인 제어부는,
    상기 공기질 센서에서 측정된 공기질 정보를 제1 표시부상 제1 영역에 표시시키고, 바이러스 판별이 완료되는 경우 바이러스 판별 정보를 제1 표시부상 제2 영역에 표시시키되, 상기 표적 바이러스가 검출된 경우 해당 바이러스의 검출 시 필요한 행동 요령을 제1 표시부상 경고하거나 음성 등으로 알람시키는 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 진단 시스템은,
    실내 공간과 연계되는 외부 영역상 일정 위치에 설치되는 제2 표시부를 더 포함하며,
    상기 메인 제어부는,
    상기 제1 표시부에 표시되는 내용과 동일한 내용을 제2 표시부에 표시시키는 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 시스템.
  10. 공기질 센서, 입자 농축기, 층류 발생기, 형광 측정기, QCM 감지기, 메인 제어부를 포함하는 실내 바이러스 분포 진단 시스템에서 실내 바이러스 분포를 진단하는 방법에 있어서,
    상기 공기질 센서가 실내 공기에 존재하는 공기중 부유물이 유입되면 공기질을 측정하여 공기질 정보를 생성하는 단계;
    상기 입자 농축기가 상기 공기중 부유물에서 특정 크기의 입자만 배출되도록 회전속도를 일정하게 제어하고 배출되는 특정 크기의 입자를 농축시켜 농축 입자를 생성하는 단계;
    상기 층류 발생기가 상기 농축 입자의 배출 속도가 미리 결정된 배출 속도에 해당하는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 펌프 속도를 제어하는 단계;
    상기 형광 측정기가 상기 층류 발생기로부터 특정 속도로 이동하는 농축 입자에 대해 레이저를 투사하는 단계;
    상기 메인 제어부가 상기 공기질 센서로부터 수신된 공기질 정보 및 상기 형광 측정기에서 상기 레이저 투사에 의한 형광 반응 측정을 통해 상기 공기중 부유물에 바이오에어로졸이 포함되어 있는지 여부에 따라 바이러스의 종류가 판별되기 전에 바이러스 조기 예측 경보를 발생시키는 단계;
    상기 QCM 감지기가 상기 층류 발생기로부터 특정 속도로 이동하는 농축 입자를 증류수에 축적된 농축액을 표적 바이러스와 결합하는 표적 항체와 반응시켜 표적 바이러스 존재를 판별하는 단계; 및
    상기 메인 제어부가 상기 QCM 감지기에 의한 공진 주파수의 변화량에 따라 표적 바이러스 존재를 판별하여 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 농축 입자를 생성하는 단계는,
    원심력을 발생시켜 상기 공기중 부유물에 포함된 서로 다른 크기의 복수의 입자를 분리하여 배출시키되, 원심력을 발생시키는 회전속도를 상기 공기중 부유물에서 특정 크기의 입자만이 배출되도록 결정된 회전속도로 일정하게 제어하고 배출되는 특정 크기의 입자를 농축시켜 농축 입자를 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 농축 입자를 생성하는 단계는,
    상기 입자 농축기가 특정 크기의 입자만 배출되도록 회전 속도를 정속으로 제어하되, 미리 결정된 크기의 입자가 배출되지 않으면 회전 속도를 주기적으로 변경시켜서 미리 결정된 크기의 입자가 배출되도록 하는 단계인 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 판단 결과에 따라 펌프 속도를 제어하는 단계는,
    상기 농축 입자의 배출 속도가 일정하도록 펌프의 속도를 제어하되, 일정 시간 간격으로 배출되는 입자의 배출 속도를 측정하여 원하는 배출 속도가 아닌 경우 펌프 속도를 주기적으로 변경시켜 원하는 배출 속도가 되도록 하는 단계인 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 표적 바이러스 존재를 판별하는 단계는,
    상기 농축 입자를 증류수에 축적된 농축액으로 생성하여 공급하는 단계; 및
    상기 농축액과 반응한 표적 항체에 결합한 표적 바이러스에 의한 무게 변화에 따른 공진 주파수의 변화량을 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 농축 입자를 증류수에 축적된 농축액으로 생성하여 공급하는 단계는,
    바이러스 판별에 사용된 후, 증류수 보관통으로 회수되는 농축액에서 농축 입자를 제거시키는 필터링을 수행하여 증류수 보관통에 보관하는 단계;
    상기 증류수 보관통에 보관된 증류수와 상기 농축 입자를 축적하여 농축액을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 바이러스 분포 진단 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 공진 주파수의 변화량을 측정하여 표적 바이러스 존재를 판별하는 단계는,
    표적 바이러스와 반응하는 표적 항체가 도포되어 있는 QCM 센서에 농축액을 흘리는 단계;
    농축액과 반응한 표적 항체에 결합한 표적 바이러스에 의한 무게 변화에 대한 공진 주파수 변화량을 측정하는 단계;
    상기 공진 주파수 변화량이 표적 바이러스에 대한 공진 주파수 변화량으로 검사된 경우 표적 항체에 대응하는 표적 바이러스를 판별하는 단계를 포함하는 특징으로 하는
    실내 바이러스 분포 진단 방법.
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