KR102438355B1 - 공기 중 바이러스 수집 장치 - Google Patents

공기 중 바이러스 수집 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기 중 바이러스 수집 장치에 관한 것으로, 케이스 내부에 세포 조직을 배양할 수 있는 세포 배양 모듈을 수용하고, 내부 공간에 외부 공기를 유입시킴으로써, 공기 중의 바이러스가 외부 공기와 함께 세포 배양 모듈에 유입되어 세포 조직을 숙주로 하여 생존 상태로 수집되며, 이에 따라 공기 중의 바이러스 존재 여부를 정확하고 편리하게 검출할 수 있고, 복수개의 세포 조직에 대해 독립적으로 외부 공기가 유입되도록 함으로써, 1회의 외부 공기 유입 과정을 통해 복수개의 세포 조직에서 바이러스 수집이 가능하며, 이를 상호 비교 분석하여 바이러스 검출 정확도를 향상시킬 수 있는 공기 중 바이러스 수집 장치를 제공한다.

Description

공기 중 바이러스 수집 장치{SYSTEM FOR COLLECTING VIRUS IN AIR}
본 발명은 공기 중 바이러스 수집 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 케이스 내부에 세포 조직을 배양할 수 있는 세포 배양 모듈을 수용하고, 내부 공간에 외부 공기를 유입시킴으로써, 공기 중의 바이러스가 외부 공기와 함께 세포 배양 모듈에 유입되어 세포 조직을 숙주로 하여 생존 상태로 수집되며, 이에 따라 공기 중의 바이러스 존재 여부를 정확하고 편리하게 검출할 수 있고, 복수개의 세포 조직에 대해 독립적으로 외부 공기가 유입되도록 함으로써, 1회의 외부 공기 유입 과정을 통해 복수개의 세포 조직에서 바이러스 수집이 가능하며, 이를 상호 비교 분석하여 바이러스 검출 정확도를 향상시킬 수 있는 공기 중 바이러스 수집 장치에 관한 것이다.
근래에 들어 환경 변화 등에 의해 각종 바이러스가 증가하고 있으며, 이러한 바이러스 증가에 따라 다양한 질환들이 발생하고 있다.
바이러스는 일반적으로 생물과 무생물의 특성을 모두 가진 것으로 알려져 있다. 세포들은 기존의 세포에서 스스로 복제되는 데 반해, 바이러스는 숙주에 감염된 후 숙주의 복제 시스템을 활용하여 자신의 유전체를 복제하여 증식을 하게 된다. 따라서, 바이러스는 숙주가 없는 상태에서 스스로 복제하지 못하고 단순히 단백질과 핵산의 덩어리인 무생물 상태로 존재한다. 이러한 바이러스의 여러 단백질들은 숙주에 효율적으로 감염되고, 숙주의 시스템을 활용하는 데 최적화되도록 진화하였다.
이러한 바이러스는 기생하는 숙주에 따라 식물성 바이러스, 동물성 바이러스 및 세균 바이러스(박테리오파지)로 구분되는데, 인체에 감염되어 사람에게 다양한 질환을 발생시키고 있다.
바이러스의 특성상 바이러스 감염은 일반적으로 사람간 밀접 접촉에 의해 전파되는데, 0.02~0.2μm 정도로 매우 미세한 크기의 바이러스는 공기 중에서 이동이 가능하여 공기 중 감염이 가능하다고 알려져 있다. 전세계적으로 유행이 된 코로나 바이러스, 메르스 바이러스 등은 논란은 있으나 공기중 감염이 가능한 것으로 알려져 있다.
바이러스에 감염되었는지 여부는 검사 대상이 되는 사람이나 동물로부터 세포 조직과 같은 검체를 추출하고, 해당 바이러스에 반응하는 물질을 검체에 투입하여 반응 결과를 살펴보는 방식 등 다양한 방식으로 이루어진다.
이러한 바이러스 검사는 바이러스의 숙주가 되는 사람이나 동물 등에 대해서만 바이러스 존재 여부를 검사할 수 있는 방식이며, 이와 달리 공기 중에 바이러스가 존재하는지 여부를 검사할 수 있는 방법은 현재 거의 알려져 있지 않다.
바이러스의 특성상 숙주가 없는 상태로 공기 중에서 생존할 수 없기 때문에, 공기 중에 존재하는 바이러스를 수집할 수 있는 장치를 개발하기가 매우 어려울 뿐만 아니라 공기 중의 바이러스를 수집한다고 하더라도, 숙주가 없는 상태에서 바이러스가 금새 사멸하게 되므로, 공기 중에 바이러스가 존재하는지 검출하기가 매우 어렵다.
이러한 문제들로 인해 현재 공기 중의 바이러스를 수집하거나 검출할 수 있는 유용한 장치가 개발되지 못하고 있는 실정이며, 이에 따라 특정 실내 공간에서 공기 중의 바이러스 존재 여부를 검출할 수 없어 방역 관리가 더욱 어렵고 바이러스 감염 확산을 방지하는데 어려움이 발생한다.
바이러스 감염 확산을 방지하기 위해서는 일반적으로 개인 위생을 철저히 함은 물론 실내 공간에 대한 방역도 철저히 이루어져야 하는데, 실내 공간의 공기 중에 바이러스가 존재하는지 여부를 검출할 수 없으므로, 단순히 일정 시간 동안 환기하는 수준으로 방역 절차가 이루어지고 있는 등 체계적인 방역 절차가 진행되지 못하고 있는 실정이다.
국내등록특허 제10-1851447호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 케이스 내부에 세포 조직을 배양할 수 있는 세포 배양 모듈을 수용하고, 내부 공간에 외부 공기를 유입시킴으로써, 공기 중의 바이러스가 외부 공기와 함께 세포 배양 모듈에 유입되어 세포 조직을 숙주로 하여 생존 상태로 수집되며, 이에 따라 공기 중의 바이러스 존재 여부를 정확하고 편리하게 검출할 수 있는 공기 중 바이러스 수집 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 복수개의 세포 조직에 대해 독립적으로 외부 공기가 유입되도록 함으로써, 1회의 외부 공기 유입 과정을 통해 복수개의 세포 조직에서 바이러스 수집이 가능하며, 이를 상호 비교 분석하여 바이러스 검출 정확도를 향상시킬 수 있는 공기 중 바이러스 수집 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수개의 세포 조직에 대해 동일한 조건으로 외부 공기가 유입되도록 함으로써, 복수개의 세포 조직을 통해 이루어지는 바이러스의 수집 및 검출에 대한 비교 분석 작업시 분석 정확도를 향상시킬 수 있는 공기 중 바이러스 수집 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 공기 중의 바이러스 존재 여부를 검출하기 위해 공기 중의 바이러스를 수집 배양하는 공기 중 바이러스 수집 장치로서, 세포 배양액을 저장할 수 있도록 배양웰이 형성된 웰 플레이트와, 바닥면에 세포 조직을 배치할 수 있도록 형성되어 상기 배양웰에 삽입 안착되는 인서트를 포함하는 세포 배양 모듈을 내부에 수용하는 케이스; 상기 인서트의 내부 공간에 외부 공기가 공급 및 배출되도록 상기 케이스에 결합되는 유입 포트 및 흡입 배출 포트; 외부 공기가 유입되도록 일단이 상기 유입 포트에 연결되고 타단이 외부 공간에 노출되는 유입 배관; 상기 인서트 내부 공간의 공기가 흡입 배출되도록 일단이 상기 흡입 배출 포트에 연결되는 흡입 배출 배관; 및 상기 흡입 배출 배관의 타단에 연결되어 공기를 흡입하는 흡입 펌프를 포함하고, 상기 흡입 펌프의 작동에 의해 외부 공기 중의 바이러스가 상기 유입 배관 및 유입 포트를 통해 상기 인서트 내부 공간으로 유입되어 상기 세포 조직을 숙주로 하여 생존한 상태로 수집되는 것을 특징으로 하는 공기 중 바이러스 수집 장치를 제공한다.
이때, 상기 유입 배관 및 흡입 배출 배관에는 각각 질량 유량 제어기가 연결될 수 있다.
또한, 상기 세포 배양 모듈의 웰 플레이트에는 배양웰이 복수개 형성되고, 상기 인서트는 복수개 구비되어 복수개의 배양웰에 각각 삽입 안착되며, 상기 케이스는 상기 세포 배양 모듈이 내부에 삽입 수용된 상태에서 각각의 인서트 내부 공간을 각각 밀봉되게 분리 구획하도록 형성되며, 상기 유입 포트 및 흡입 배출 포트는 복수개씩 구비되어 각각의 인서트 내부 공간에 연통되게 결합되고, 상기 유입 배관 및 흡입 배출 배관은 복수개씩 구비되어 각각의 유입 포트 및 흡입 배출 포트에 각각 연결될 수 있다.
또한, 복수개의 상기 흡입 배출 배관은 별도의 멀티 매니폴드에 연결되고, 상기 멀티 매니폴드에는 복수개의 상기 흡입 배출 배관이 연결되도록 복수개의 인렛부가 일렬 배치되게 형성되고, 일측단에는 제 1 아웃렛부가 형성되며, 상기 흡입 펌프는 상기 멀티 매니폴드의 제 1 아웃렛부에 연결되고, 상기 멀티 매니폴드를 통해 복수개의 상기 흡입 배출 배관으로부터 동시에 공기를 흡입할 수 있다.
또한, 상기 멀티 매니폴드의 타측단에는 제 2 아웃렛부가 형성되고, 상기 멀티 매니폴드는 복수개의 인렛부 중 일부가 상기 제 1 아웃렛부에 연통되고 나머지는 상기 제 2 아웃렛부에 연통되도록 내부 유로가 형성되고, 상기 흡입 펌프는 상기 제 1 아웃렛부 및 제 2 아웃렛부에 각각 연결되어 동시에 공기를 흡입할 수 있다.
또한, 상기 흡입 배출 배관에 연결되는 질량 유량 제어기는 상기 제 1 아웃렛부 및 제 2 아웃렛부와 상기 흡입 펌프를 연결하는 연결 배관에 장착될 수 있다.
또한, 상기 케이스는, 상기 세포 배양 모듈이 삽입 안착되도록 상면이 개방된 용기 형태의 케이스 본체와, 상기 케이스 본체의 개방된 상면에 분리 가능하게 결합되는 케이스 커버를 포함하고, 상기 세포 배양 모듈이 상기 케이스 본체에 삽입 안착된 후, 상기 케이스 커버가 상기 케이스 본체의 개방된 상면에 결합하도록 하향 이동하는 과정에서 상기 인서트의 위치를 고정 가이드하도록 상기 케이스 커버의 하면에는 가이드 플레이트가 하향 돌출되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 가이드 플레이트는 수평 단면 형상이 상기 케이스 본체의 측면 외측 방향으로 볼록하게 만곡진 형태로 오목한 내측면이 상기 인서트의 측면 일측에 밀착 접촉하도록 형성되고, 상기 케이스 커버의 하면에는 상기 가이드 플레이트의 오목한 내측면과 대향되는 위치에 하향 돌출되는 단턱 돌기가 형성되며, 상기 단턱 돌기는 상기 케이스 커버가 상기 케이스 본체에 결합 완료한 상태에서 상기 인서트의 측면 타측에 밀착 접촉하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 케이스 커버의 하면에는 상기 케이스 커버가 상기 케이스 본체에 결합 완료한 상태에서 상기 인서트의 상단 가장자리 둘레와 밀착 접촉하며 상기 인서트의 내부 공간을 각각 밀봉하는 실링 부재가 장착될 수 있다.
또한, 상기 케이스 본체의 벽체 내부 및 상기 케이스 커버의 벽체 내부 중 적어도 어느 하나에는 별도의 온수 공급 장치로부터 공급되는 온수가 유동할 수 있도록 온수 유로가 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 케이스 내부에 세포 조직을 배양할 수 있는 세포 배양 모듈을 수용하고, 내부 공간에 외부 공기를 유입시킴으로써, 공기 중의 바이러스가 외부 공기와 함께 세포 배양 모듈에 유입되어 세포 조직을 숙주로 하여 생존 상태로 수집되며, 이에 따라 공기 중의 바이러스 존재 여부를 정확하고 편리하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 복수개의 세포 조직에 대해 독립적으로 외부 공기가 유입되도록 함으로써, 1회의 외부 공기 유입 과정을 통해 복수개의 세포 조직에서 바이러스 수집이 가능하며, 이를 상호 비교 분석하여 바이러스 검출 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 복수개의 세포 조직에 대해 동일한 조건으로 외부 공기가 유입되도록 함으로써, 복수개의 세포 조직을 통해 이루어지는 바이러스의 수집 및 검출에 대한 비교 분석 작업시 분석 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 중 바이러스 수집 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스의 외형을 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도,
도 4는 도 2의 "A-A"선을 따라 취한 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스 결합 과정을 설명하기 위해 도 2의 "B-B"선을 따라 취한 단면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스 커버에 대한 저면 사시도,
도 8은 도 4의 "C-C"선을 따라 취한 단면도,
도 9는 도 4의 "D-D"선을 따라 취한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 중 바이러스 수집 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기 중 바이러스 수집 장치는 공기 중의 바이러스 존재 여부를 검출하기 위해 공기 중의 바이러스를 생존 상태로 수집 배양할 수 있는 장치로서, 세포 배양 모듈(400)을 내부에 수용하는 케이스(100)와, 유입 포트(200) 및 흡입 배출 포트(300)와, 유입 배관(500)과, 흡입 배출 배관(600)과, 흡입 펌프(700)를 포함하여 구성된다.
케이스(100)는 내부에 세포 배양 모듈(400)을 포함하여 구성되는데, 세포 배양 모듈(400)은, 세포 배양액을 저장할 수 있도록 배양웰(411)이 형성된 웰 플레이트(410)와, 바닥면에 세포 조직(T)을 배치시킬 수 있도록 형성되어 배양웰에 삽입 안착되는 인서트(420)를 포함하여 구성된다. 이러한 세포 배양 모듈(400)은 인서트(420)의 바닥면에 배치된 세포 조직(T)을 배양시킬 수 있다. 여기서, 세포 조직(T)은 바이러스에 대한 숙주로서 기능하며, 인서트(420) 내부로 유입된 바이러스가 세포 조직(T)에 침투하여 생존 상태로 배양된다. 세포 조직(T)은 바이러스의 생존에 유리한 폐 세포 조직이 적용될 수 있다. 세포 배양 모듈(400) 및 케이스(100)에 대한 상세한 설명은 도 2 내지 도 9를 중심으로 후술한다.
유입 포트(200)는 인서트(420)의 내부 공간에 외부 공기가 공급되도록 케이스(100)에 결합되고, 흡입 배출 포트(300)는 인서트(420)의 내부 공간으로부터 공기가 배출되도록 케이스(100)에 결합된다. 유입 포트(200) 및 흡입 배출 포트(300)를 통해 외부 공기가 인서트(420) 내부 공간으로 유입된 후 배출된다.
유입 배관(500)은 외부 공기가 유입되도록 일단이 유입 포트(200)에 연결되고 타단이 외부 공간에 노출된다. 흡입 배출 배관(600)은 인서트(420) 내부 공간의 공기가 흡입 배출되도록 일단이 흡입 배출 포트(300)에 연결된다.
흡입 펌프(700)는 흡입 배출 배관(600)의 타단에 연결되어 공기를 흡입한다.
이러한 구조에 따라 흡입 펌프(700)가 작동하면, 흡입 배출 배관(600) 및 흡입 배출 포트(300)를 통해 인서트(420) 내부 공간에 음압이 발생하고, 이러한 음압에 의해 유입 배관(500) 및 유입 포트(200)를 통해 외부 공기가 인서트(420) 내부 공간으로 유입된다. 즉, 흡입 펌프(700)가 작동하면, 외부 공기가 유입 배관(500) 및 유입 포트(200)를 통해 인서트(420) 내부 공간으로 유입되고, 흡입 배출 포트(300) 및 흡입 배출 배관(600)을 통해 인서트(420) 내부 공간으로부터 흡입 펌프(700) 측으로 배출된다.
이러한 외부 공기 유입 과정에서, 공기 중의 바이러스가 공기와 함께 인서트(420) 내부 공간으로 유입되고, 유입된 바이러스는 인서트(420) 내부 공간에 배치된 세포 조직(T)에 침투하고, 세포 조직(T)을 숙주로 하여 생존 상태로 유지된다. 따라서, 일정 시간 동안 흡입 펌프(700)를 작동시키면, 외부 공기와 함께 바이러스(P)가 인서트(420) 내부 공간으로 유입되고, 인서트(420) 내부 공간에서 세포 조직(T)을 숙주로 하여 생존한 상태로 수집된다.
이후, 인서트(420) 내부 공간의 세포 조직(T)을 일반적인 바이러스 검사 장치(예를 들면, PCR 장치 등)을 통해 세포 조직(T)에 바이러스가 존재하는지 여부를 검출할 수 있다. 세포 조직(T)에 바이러스가 존재한다면, 샘플링된 공간 내의 공기 중에 바이러스가 존재하는 것이므로, 이러한 방식으로 공기 중의 바이러스 존재 여부를 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기 중 바이러스 수집 장치는 종래 기술과 달리 바이러스가 사멸된 상태로 수집되거나 또는 바이러스가 수집된 이후 사멸하는 것이 아니라 바이러스가 인서트(420) 내부 공간의 세포 조직(T)에 생존한 상태로 수집되고 세포 조직(T)을 숙주로 하여 생존 상태를 유지하므로, 이후 바이러스 검사 과정에서 일반적인 바이러스 검사 장치를 통해 바이러스 존재 여부를 정확하고 용이하게 검출할 수 있다. 특히, 세포 조직(T)에 생존한 상태로 수집된 바이러스는 세포 조직(T) 내에서 증식될 수 있으므로, 이후 바이러스 검사 과정에서 바이러스 존재 여부 검출 과정을 더욱 정확하고 용이하게 수행할 수 있다.
한편, 세포 배양 모듈(400)의 웰 플레이트(410)에는 배양웰(411)이 복수개 형성되고, 인서트(420)는 복수개 구비되어 복수개의 배양웰(411)에 각각 삽입 안착되며, 케이스(100)는 세포 배양 모듈(400)이 내부에 삽입 수용된 상태에서 각각의 인서트(420) 내부 공간을 각각 밀봉되게 분리 구획하도록 형성된다.
유입 포트(200) 및 흡입 배출 포트(300)는 복수개씩 구비되어 각각의 인서트(420) 내부 공간에 연통되게 결합되고, 유입 배관(500) 및 흡입 배출 배관(600)은 복수개씩 구비되어 각각의 유입 포트(200) 및 흡입 배출 포트(300)에 각각 연결된다.
이러한 구조에 따라 케이스(100) 내부에는 복수개의 인서트(420)에 각각 세포 조직(T)이 배치되고, 각각의 인서트(420) 내부 공간에 외부 공기와 함께 바이러스가 유입되어 각 세포 조직(T)마다 바이러스가 수집된다. 이와 같이 서로 분리 구획된 복수개의 인서트(420) 내부 공간에서 세포 조직(T)을 통해 바이러스를 수집함으로써, 1회의 흡입 펌프(700) 작동 시간 동안 복수개의 검사 샘플을 얻을 수 있고, 복수개의 검사 샘플을 바이러스 검사하여 상호 비교함으로써, 더욱 정확한 바이러스 검출 결과를 얻을 수 있다.
이와 같이 복수개의 인서트(420)를 통해 얻은 복수개의 샘플을 상호 비교하기 위해서는 각 인서트(420) 내부 공간으로 유입되는 공기 및 바이러스 흐름을 동일한 조건으로 유지해야 한다.
이를 위해 각각의 유입 배관(500)에는 공기 유입 유량을 제어하는 질량 유량 제어기(800)가 장착된다. 마찬가지로, 각각의 흡입 배출 배관(600)에도 공기 배출 유량을 제어하는 질량 유량 제어기(800)가 장착될 수 있다.
이때, 복수개의 흡입 배출 배관(600)은 별도의 멀티 매니폴드(610)에 연결될 수 있다. 멀티 매니폴드(610)에는 복수개의 흡입 배출 배관(600)이 각각 연결되도록 복수개의 인렛부(611)가 일렬 배치되게 형성되고, 일측단에는 제 1 아웃렛부(612)가 형성된다. 흡입 펌프(700)는 별도의 연결 배관(620)을 통해 멀티 매니폴드(610)의 제 1 아웃렛부(612)에 연결되고, 멀티 매니폴드(610)를 통해 복수개의 흡입 배출 배관(600)으로부터 동시에 공기를 흡입하도록 구성될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이 멀티 매니폴드(610)의 타측단에는 제 2 아웃렛부(613)가 형성되고, 멀티 매니폴드(610)는 복수개의 인렛부(611) 중 일부(절반)가 제 1 아웃렛부(612)에 연통되고 나머지(나머지 절반)는 제 2 아웃렛부(613)에 연통되도록 내부 유로가 형성될 수 있으며, 흡입 펌프(700)는 분기된 형태의 연결 배관(620)을 통해 제 1 아웃렛부(612) 및 제 2 아웃렛부(613)에 각각 연결되어 동시에 공기를 흡입하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 질량 유량 제어기(800)는 흡입 배출 배관(600)이 아닌 연결 배관(620)에 장착되어 공기의 배출 유량을 조절할 수 있다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 4개의 배양웰(411)에 각각 인서트(420)가 삽입 안착된 경우, 각 인서트(420) 내부 공간의 흡입 배출 포트(300)에 연결된 4개의 흡입 배출 배관(600)은 멀티 매니폴드(610)의 인렛부(611)에 각각 연결된다. 2개의 인렛부(611)는 제 1 아웃렛부(612)에 연결되고, 나머지 2개의 인렛부(611)는 제 2 아웃렛부(613)에 연결된다. 따라서, 4개의 흡입 배출 배관(600)은 멀티 매니폴드(610)를 통해 2개씩 분리되어 하나의 흡입 펌프(700)에 연결된다. 물론, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 6개의 인서트(420)가 삽입 안착되는 경우에는, 이에 대응되는 6개의 흡입 배출 배관(600)이 멀티 매니폴드(610)를 통해 3개씩 분리되어 하나의 흡입 펌프(700)에 연결된다.
이와 같이 복수개의 흡입 배출 배관(600)을 멀티 매니폴드(610)를 통해 하나의 흡입 펌프(700)에 연결하여 동시에 공기를 배출함으로써, 질량 유량 제어기(800) 및 흡입 펌프(700)에 대한 정밀한 제어 없이도 각 인서트(420) 내부 공간에 대한 음압 크기가 모두 동일하게 유지되어 공기 및 바이러스의 흐름을 용이하게 동일한 조건으로 유지시킬 수 있다.
한편, 유입 배관(500)의 끝단부에는 외부 공기의 유입 영역이 확장될 수 있도록 내부 직경이 확장되는 나팔관 형태의 확관부(510)가 형성될 수 있고, 이러한 확관부(510)를 통해 외부 공기의 유입 영역이 확장되어 실내 공간의 공기에 대한 샘플링 범위를 확장할 수 있고, 이에 따라 바이러스 검출의 정확도를 향상시킬 수 있다.
아울러, 흡입 펌프(700)에 의해 발생되는 공기의 흐름이 상대적으로 저속 상태로 유지되도록 질량 유량 제어기(800) 및 흡입 펌프(700)의 작동 상태가 동작 제어되는데, 이 경우, 검사 대상 바이러스의 크기 및 중량 등을 고려하여 해당 바이러스가 유입 배관(500)을 통해 외부 공기와 함께 원활하게 유입될 수 있도록 유입 배관(500)의 일부 구간에는 별도의 가상 임팩터(Virtual Impactor)(520)가 장착될 수 있다. 가상 임팩터(520)는 일반 임팩터와 달리 별도의 충돌판 없이 특정 크기 및 중량의 입자를 수집하여 공급할 수 있는 장치로서, 일반적으로 널리 사용되고 있으므로, 여기에서 그 상세한 설명은 생략한다. 이러한 가상 임팩터(520)를 통해 외부 공기와 함께 유입 배관(500)으로 유입되는 바이러스 및 기타 물질들을 검사 대상 바이러스의 크기 및 중량 범위의 바이러스 및 기타 물질로 한정할 수 있어 더욱 효율적이고 집중적으로 검사 대상 바이러스를 수집할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스(100)의 구성에 대해 좀더 자세히 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스의 외형을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스의 구성을 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 "A-A"선을 따라 취한 단면도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스 결합 과정을 설명하기 위해 도 2의 "B-B"선을 따라 취한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스 커버에 대한 저면 사시도이고, 도 8은 도 4의 "C-C"선을 따라 취한 단면도이고, 도 9는 도 4의 "D-D"선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기 중 바이러스 수집 장치는 전술한 바와 같이 케이스(100) 내부에 세포 배양 모듈이 수용되고, 케이스(100) 내부의 세포 배양 모듈(400)에 외부 공기와 함께 바이러스를 유입시켜 세포 배양 모듈(400)의 세포 조직(T)을 통해 바이러스가 생존 상태로 수집되도록 구성된다.
이때, 세포 배양 모듈(400)은, 세포 배양액(S)을 각각 저장할 수 있도록 복수개의 배양웰(411)이 형성된 웰 플레이트(410)와, 바닥면에 세포 조직(T)을 배치할 수 있도록 형성되어 복수개의 배양웰(411)에 각각 삽입 안착되는 복수개의 인서트(420)를 포함하여 구성된다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 웰 플레이트(410)에 6개의 배양웰(411)이 형성되며, 6개의 배양웰(411)에 각각 세포 조직(T)이 배치된 인서트(420)가 삽입 안착되는 형태로 구성될 수 있다.
각 인서트(420)에 배치된 세포 조직(T)은 배양웰(411)에 삽입 안착된 상태에서 배양웰(411)에 저장된 세포 배양액(S)을 통해 배양되고, 이 상태로 케이스(100)의 내부 공간에 삽입 수용된다. 이때, 작업자는 하나의 웰 플레이트(410)를 운반하는 방식으로 복수개의 세포 조직(T)을 케이스(100)의 내부 공간에 삽입 수용할 수 있다. 즉, 단일의 배양웰이 형성된 웰 플레이트의 경우, 단일의 인서트와 웰 플레이트를 반복적으로 케이스(100) 내부 공간에 삽입시켜야 하지만, 본원발명의 일 실시예에서는 하나의 웰 플레이트(410)에 형성된 복수개의 배양웰(411)에 각각 인서트(420)를 삽입 안착시킨 후, 웰 플레이트(410)를 한번만 케이스(100)의 내부 공간에 삽입시킴으로써, 복수개의 세포 조직(T)을 한번에 케이스(100) 내부 공간에 삽입 수용시킬 수 있다. 따라서, 세포 배양 모듈(400)의 케이스(100)에 대한 삽입 수용 작업이 상대적으로 용이하며, 세포 조직이나 주변 환경에 대한 오염 가능성이 최소화되어 바이러스 수집 및 검출 정확도를 향상시킬 수 있다.
케이스(100)는 세포 배양 모듈(400)이 내부에 삽입 수용되도록 형성되며, 세포 배양 모듈(400)이 내부에 삽입 수용된 상태에서 각각의 인서트(420) 내부 공간을 각각 밀봉되게 분리 구획하도록 형성된다.
유입 포트(200)는 복수개 구비되어 복수개의 인서트(420) 내부 공간에 바이러스(P)를 각각 독립적으로 공급할 수 있도록 케이스(100)에 결합되며, 흡입 배출 포트(300) 또한 복수개 구비되어 복수개의 인서트(420) 내부 공간을 각각 독립적으로 흡입할 수 있도록 케이스(100)에 결합된다.
이러한 구조에 따라 복수개의 인서트(420)에 배치된 세포 조직(T)에 각각 독립적으로 바이러스(P)를 유입시켜 수집할 수 있다.
좀더 구체적으로 살펴보면, 케이스(100)는 세포 배양 모듈(400)이 삽입 안착되도록 상면이 개방된 용기 형태의 케이스 본체(110)와, 케이스 본체(110)의 개방된 상면에 분리 가능하게 결합되는 케이스 커버(120)를 포함하여 구성된다. 케이스 본체(110)와 케이스 커버(120)는 내부 공간이 밀봉 상태가 되도록 상호 결합된다.
유입 포트(200) 및 흡입 배출 포트(300)는 각각 복수개씩 구비되어 케이스 커버(120)의 상면에 상향 돌출되게 결합된다. 각각의 유입 포트(200) 및 흡입 배출 포트(300)는 복수개의 인서트(420) 내부 공간에 각각 독립적으로 연통되게 배치된다.
유입 포트(200)에는 유입 배관(500)을 통해 외부 공기와 함께 유입되는 바이러스(P)가 인서트(420) 내부 공간으로 유입 공급되도록 별도의 바이러스 주입관(210)이 인서트(420) 내부 공간을 향해 돌출되게 관통 결합된다. 이러한 바이러스 주입관(210)은 하단으로 갈수록 내부 유로가 증가하는 나팔관 형태로 형성될 수 있으며, 바이러스 주입관(210)의 하단과 인서트(420)의 바닥면과의 높이가 조절될 수 있도록 케이스 커버(120)에 높이 조절 가능하게 결합될 수 있다.
이러한 바이러스 주입관(210)을 통해 인서트(420)의 세포 조직(T)을 향해 공급되는 바이러스(P)는 흡입 배출 포트(300)를 통해 외부로 배출된다. 흡입 배출 포트(300)는 케이스 커버(120)에 상향 돌출되게 형성되는데, 케이스 커버(120)의 하면에는 바이러스 주입관(210)의 주변 둘레를 따라 복수개의 흡입홀(311)이 형성되고, 케이스 커버(120)의 벽체 내부에는 복수개의 흡입홀(311)로부터 각각 상향 연장되어 흡입 배출 포트(300)에 연결되는 흡입 유로(310)가 형성된다.
이에 따라, 바이러스 주입관(210)을 통해 공급되는 바이러스(P)는 균일한 분포로 확산되어 세포 조직(T)을 향해 공급되고, 이후 복수개의 흡입홀(311) 및 흡입 유로(310)를 통해 균일하고 원활하게 흡입되어 흡입 배출 포트(300)를 거쳐 흡입 펌프(700) 측으로 배출된다. 따라서, 바이러스(P)가 세포 조직(T)에 더욱 균일한 분포 상태로 유입되므로, 세포 조직에서 바이러스의 수집량이 증가한다.
한편, 세포 배양 모듈(400)을 케이스(100)의 내부 공간에 삽입 수용하는 과정은, 케이스 커버(120)를 케이스 본체(110)로부터 분리 제거한 상태로 세포 배양 모듈(400)을 케이스 본체(110)에 삽입 안착하고, 이 상태에서 케이스 커버(120)를 케이스 본체(110)의 상면에 결합하는 방식으로 진행된다.
케이스 커버(120)를 케이스 본체(110)의 상면에 결합하는 과정에서 세포 배양 모듈(400)의 복수개 인서트(420)가 정확한 위치에 배치되지 않으면, 케이스 커버(120)에 장착된 유입 포트(200)와 인서트(420)의 상대 위치가 변화하게 되므로, 유입 포트(200)를 통한 바이러스(P)의 주입 상태가 변화하게 되어 바이러스(P)가 세포 조직에 수집되지 않고 그대로 흡입 배출 포트(300)를 통해 배출되는 등 바이러스의 수집량이 저하될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 케이스(100)는 세포 배양 모듈(400)이 케이스 본체(110)에 삽입 안착된 후, 케이스 커버(120)가 케이스 본체(110)의 개방된 상면에 결합하도록 하향 이동하는 과정에서 인서트(420)의 위치를 고정 가이드하도록 케이스 커버(120)의 하면에 가이드 플레이트(150)가 하향 돌출되게 형성된다.
인서트(420)의 외부 직경은 배양웰(411)의 내부 직경보다 작게 형성되므로, 인서트(420)가 배양웰(411)에 삽입된 상태에서 인서트(420)는 일정 구간 이동할 수 있는데, 케이스 커버(120)가 케이스 본체(110)와 결합을 위해 하향 이동하는 과정에서 가이드 플레이트(150)가 인서트(420)의 측면에 접촉하며 인서트(420)를 정위치에 가이드하게 된다.
이러한 가이드 플레이트(150)는 도 7에 도시된 바와 같이 수평 단면 형상이 케이스 본체(110)의 측면 외측 방향으로 볼록하게 만곡진 형태로 오목한 내측면이 인서트(420)의 측면 일측에 밀착 접촉하도록 형성된다. 또한, 가이드 플레이트(150)가 하향 이동하는 과정에서 인서트(420)의 측면과 접촉하며 원활하게 가이드할 수 있도록 가이드 플레이트(150)의 하단부에는 끝단으로 갈수록 케이스 본체(110)의 측면에 근접하는 방향으로 경사지는 경사부(150a)가 형성될 수 있다.
또한, 이러한 가이드 플레이트(150)는 인서트(420)의 일측 방향 측면과 접촉하도록 하나의 인서트(420)에 대해 1개만 형성될 수 있으며, 이에 대응하여 인서트(420)의 위치를 고정시킬 수 있는 단턱 돌기(160)가 케이스 커버(120)의 하면에 형성될 수 있다.
단턱 돌기(160)는 케이스 커버(120)의 하면에 가이드 플레이트(150)의 오목한 내측면과 대향되는 위치에 하향 돌출되게 형성되며, 케이스 커버(120)가 케이스 본체(110)에 결합 완료한 상태에서 인서트(420)의 타측 방향 측면과 밀착 접촉하도록 형성될 수 있다. 이러한 단턱 돌기(160)는 케이스 커버(120)의 결합을 위한 하향 이동 과정에서 인서트(420)의 위치를 가이드하기 위한 것이 아니라 케이스 커버(120)가 케이스 본체(110)에 결합 완료한 상태에서 가이드 플레이트(150)와 함께 인서트(420)의 위치를 고정하기 위한 것으로, 가이드 플레이트(150)와 비교하여 하향 돌출 높이가 상대적으로 작게 형성될 수 있다.
이와 같이 가이드 플레이트(150)와 단턱 돌기(160)가 형성됨에 따라 케이스 커버(120)가 케이스 본체(110)에 결합 완료되면, 복수개의 배양웰(411)에 각각 삽입 안착된 인서트(420)는 가이드 플레이트(150)와 단턱 돌기(160)에 의해 양측면이 접촉되며 정위치에 고정된다.
한편, 가이드 플레이트(150)는 케이스 커버(120)가 케이스 본체(110)에 결합 완료한 상태에서 그 끝단이 웰 플레이트(410)의 배양웰(411) 내부 공간에 위치하도록 형성되며, 가이드 플레이트(150)의 내부에는 배양웰(411)에 세포 배양액(S)을 주입할 수 있도록 배양액 주입 유로(151)가 형성될 수 있다. 이를 통해 케이스(100) 내부에 수용된 세포 배양 모듈(400)의 배양웰(411)에 세포 배양액(S)을 추가로 주입할 수 있어 케이스(100)를 개방하지 않고도 편리하게 세포 배양액(S)을 추가할 수 있다.
케이스 커버(120)의 벽체 내부에는 이러한 배양액 주입 유로(151)와 연통되게 내부 연통 유로(152)가 형성되며, 내부 연통 유로(152)는 일단이 외부 공간에 개방되도록 형성되고, 내부 연통 유로(152)의 외부 개방된 일단에는 별도의 마감캡(153)이 분리 가능하게 결합되어 내부 연통 유로(152)를 폐쇄하도록 구성될 수 있다. 따라서, 배양웰(411)에 세포 배양액(S)을 추가 주입하고자 하는 경우, 마감캡(153)을 분리하여 내부 연통 유로(152)를 개방하고, 별도의 배양액 주입 장치(미도시)를 내부 연통 유로(152)에 연결하여 세포 배양액(S)을 주입하면, 세포 배양액(S)이 내부 연통 유로(152)를 통해 가이드 플레이트(150)의 배양액 주입 유로(151)를 거쳐 배양웰(411) 내부 공간으로 주입된다.
한편, 케이스 커버(120)의 하면에는 케이스 커버(120)가 케이스 본체(110)에 결합 완료한 상태에서 인서트(420)의 상단 가장자리 둘레와 밀착 접촉하며 인서트(420)의 내부 공간을 각각 밀봉하는 실링 부재(140)가 장착된다. 실링 부재(140)는 인서트(420)의 형상에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 링 형태로 형성될 수 있다.
이러한 구조에 따라 케이스 커버(120)가 케이스 본체(110)에 결합 완료하면, 실링 부재(140)가 인서트(420)의 상단 가장자리 둘레와 밀착 접촉하며 각 인서트(420) 내부 공간을 밀봉하게 되므로, 복수개의 인서트(420) 내부 공간이 각각 밀봉된 상태로 분리 구획된다.
따라서, 유입 포트(200)를 통해 인서트(420) 내부 공간에 바이러스(P)를 유입시키면, 각각의 인서트(420) 내부 공간에 대해 바이러스(P)가 독립적으로 유입되므로, 각 인서트(420)의 세포 조직(T)에 대해 상호 영향 없이 독립적인 바이러스 수집 및 검출이 가능하다.
한편, 세포 배양 모듈(400)을 케이스(100) 내부에 수용한 상태로 바이러스 수집 과정을 일정 시간 동안 진행하면, 세포 배양 모듈(400)에 존재하는 세포 조직(T)이 체내 환경과 다른 환경에 노출되므로, 세포 조직(T)이 괴사하거나 변화가 발생할 수 있고, 이 경우, 세포 조직(T)에 수집된 바이러스 또한 사멸할 수 있다. 따라서, 케이스(100) 내부 공간의 환경이 체내 환경과 유사하게 유지되도록 하는 것이 바람직한데, 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스(100)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 케이스 본체(110)의 벽체 내부 및 케이스 커버(120)의 벽체 내부에 별도의 온수 공급 장치(미도시)로부터 공급되는 온수가 유동할 수 있도록 온수 유로(130)가 형성된다.
온수 유로(130)는 벽체 내부에서 상대적으로 긴 유로를 갖도록 지그재그 형태로 형성될 수 있으며, 온수 유로(130)의 일단에는 온수 유입 포트(131)가 장착되고, 타단에는 온수 배출 포트(132)가 장착된다.
이와 같이 케이스 벽체 내부에 온수 유로(130)가 형성되고, 온수 유로(130)를 통해 온수를 공급함으로써, 케이스(100) 내부 공간의 온도를 체온과 유사한 온도 범위로 유지시킬 수 있고, 이에 따라 케이스(100) 내부 공간에 존재하는 세포 배양 모듈(400)의 세포 조직(T)의 괴사 및 변형을 방지하여 더욱 정확한 바이러스 수집 및 검출 작업을 수행할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 케이스 본체
120: 케이스 커버
130: 온수 유로
140: 실링 부재
150: 가이드 플레이트
151: 배양액 주입 유로
160: 단턱 돌기
200: 유입 포트
210: 바이러스 주입관
300: 흡입 배출 포트
400: 세포 배양 모듈
410: 웰 플레이트
411: 배양웰
420: 인서트
500: 유입 배관
600: 흡입 배출 배관
610: 멀티 매니폴드
700: 흡입 펌프
800: 질량 유량 제어기

Claims (10)

  1. 공기 중의 바이러스 존재 여부를 검출하기 위해 공기 중의 바이러스를 수집 배양하는 공기 중 바이러스 수집 장치로서,
    세포 배양액을 저장할 수 있도록 배양웰이 형성된 웰 플레이트와, 바닥면에 세포 조직을 배치할 수 있도록 형성되어 상기 배양웰에 삽입 안착되는 인서트를 포함하는 세포 배양 모듈을 내부에 수용하는 케이스;
    상기 인서트의 내부 공간에 외부 공기가 공급 및 배출되도록 상기 케이스에 결합되는 유입 포트 및 흡입 배출 포트;
    외부 공기가 유입되도록 일단이 상기 유입 포트에 연결되고 타단이 외부 공간에 노출되는 유입 배관;
    상기 인서트 내부 공간의 공기가 흡입 배출되도록 일단이 상기 흡입 배출 포트에 연결되는 흡입 배출 배관; 및
    상기 흡입 배출 배관의 타단에 연결되어 공기를 흡입하는 흡입 펌프
    를 포함하고, 상기 흡입 펌프의 작동에 의해 외부 공기 중의 바이러스가 상기 유입 배관 및 유입 포트를 통해 상기 인서트 내부 공간으로 유입되어 상기 세포 조직을 숙주로 하여 생존한 상태로 수집되고,
    상기 케이스는
    상기 세포 배양 모듈이 삽입 안착되도록 상면이 개방된 용기 형태의 케이스 본체와, 상기 케이스 본체의 개방된 상면에 분리 가능하게 결합되는 케이스 커버를 포함하고,
    상기 세포 배양 모듈이 상기 케이스 본체에 삽입 안착된 후, 상기 케이스 커버가 상기 케이스 본체의 개방된 상면에 결합하도록 하향 이동하는 과정에서 상기 인서트의 위치를 고정 가이드하도록 상기 케이스 커버의 하면에는 가이드 플레이트가 하향 돌출되게 형성되며,
    상기 가이드 플레이트는 상기 케이스 커버가 상기 케이스 본체에 결합 완료한 상태에서 그 끝단이 상기 웰 플레이트의 배양웰 내부 공간에 위치하도록 형성되고, 상기 가이드 플레이트의 내부에는 상기 배양웰에 세포 배양액을 주입할 수 있도록 배양액 주입 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 중 바이러스 수집 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유입 배관 및 흡입 배출 배관에는 각각 질량 유량 제어기가 연결되는 것을 특징으로 하는 공기 중 바이러스 수집 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 세포 배양 모듈의 웰 플레이트에는 배양웰이 복수개 형성되고, 상기 인서트는 복수개 구비되어 복수개의 배양웰에 각각 삽입 안착되며,
    상기 케이스는 상기 세포 배양 모듈이 내부에 삽입 수용된 상태에서 각각의 인서트 내부 공간을 각각 밀봉되게 분리 구획하도록 형성되며,
    상기 유입 포트 및 흡입 배출 포트는 복수개씩 구비되어 각각의 인서트 내부 공간에 연통되게 결합되고, 상기 유입 배관 및 흡입 배출 배관은 복수개씩 구비되어 각각의 유입 포트 및 흡입 배출 포트에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 공기 중 바이러스 수집 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    복수개의 상기 흡입 배출 배관은 별도의 멀티 매니폴드에 연결되고,
    상기 멀티 매니폴드에는 복수개의 상기 흡입 배출 배관이 연결되도록 복수개의 인렛부가 일렬 배치되게 형성되고, 일측단에는 제 1 아웃렛부가 형성되며,
    상기 흡입 펌프는 상기 멀티 매니폴드의 제 1 아웃렛부에 연결되고, 상기 멀티 매니폴드를 통해 복수개의 상기 흡입 배출 배관으로부터 동시에 공기를 흡입하는 것을 특징으로 하는 공기 중 바이러스 수집 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 멀티 매니폴드의 타측단에는 제 2 아웃렛부가 형성되고,
    상기 멀티 매니폴드는 복수개의 인렛부 중 일부가 상기 제 1 아웃렛부에 연통되고 나머지는 상기 제 2 아웃렛부에 연통되도록 내부 유로가 형성되고,
    상기 흡입 펌프는 상기 제 1 아웃렛부 및 제 2 아웃렛부에 각각 연결되어 동시에 공기를 흡입하는 것을 특징으로 하는 공기 중 바이러스 수집 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 흡입 배출 배관에 연결되는 질량 유량 제어기는 상기 제 1 아웃렛부 및 제 2 아웃렛부와 상기 흡입 펌프를 연결하는 연결 배관에 장착되는 것을 특징으로 하는 공기 중 바이러스 수집 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 플레이트는 수평 단면 형상이 상기 케이스 본체의 측면 외측 방향으로 볼록하게 만곡진 형태로 오목한 내측면이 상기 인서트의 측면 일측에 밀착 접촉하도록 형성되고,
    상기 케이스 커버의 하면에는 상기 가이드 플레이트의 오목한 내측면과 대향되는 위치에 하향 돌출되는 단턱 돌기가 형성되며, 상기 단턱 돌기는 상기 케이스 커버가 상기 케이스 본체에 결합 완료한 상태에서 상기 인서트의 측면 타측에 밀착 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 중 바이러스 수집 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스 커버의 하면에는 상기 케이스 커버가 상기 케이스 본체에 결합 완료한 상태에서 상기 인서트의 상단 가장자리 둘레와 밀착 접촉하며 상기 인서트의 내부 공간을 각각 밀봉하는 실링 부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 공기 중 바이러스 수집 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스 본체의 벽체 내부 및 상기 케이스 커버의 벽체 내부 중 적어도 어느 하나에는 별도의 온수 공급 장치로부터 공급되는 온수가 유동할 수 있도록 온수 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 중 바이러스 수집 장치.


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