KR102663756B1

KR102663756B1 - 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치

Info

Publication number: KR102663756B1
Application number: KR1020230083395A
Authority: KR
Inventors: 황현두; 강금복
Original assignee: (주)비비비
Priority date: 2023-06-02
Filing date: 2023-06-28
Publication date: 2024-05-16

Abstract

본원은 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본원은 실내 바이오에어로졸을 포집하여 공기 중에 존재하는 다종의 바이러스의 존재 여부를 실시간으로 정확하게 탐지하여 위험 신호를 송출할 수 있어, 고위험 바이러스 확산을 효율적으로 방지할 수 있는 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치 및 이를 이용한 다종 바이러스 실시간 탐지 방법에 관한 것이다.

Description

공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치{Virus detection device for real-time detecting viruse in the air}

실내에는 인체에 해로운 바이러스, 세균, 곰팡이와 같은 병원성 미생물들이 다수 존재한다. 이들이 호흡기를 통해 신체 내부로 들어가거나 신체와 접촉하게 될 경우 질병이 유발될 가능성이 있으며, 일부는 빠른 전파력 및/또는 높은 전염성으로 단시간 내에 큰 인명 피해를 일으키기도 한다.

특히, 병원, 학교, 대중교통, 공항 등과 같은 다중이용시설의 실내에 고위험군 바이러스가 확산되면 그로 인한 인명 피해는 급격히 증가할 수 있다.

2002년의 사스(SARS), 2016년 메르스(MERS), 및 2019년 코로나바이러스 (Covid-19) 대유행까지 공기 중 바이러스를 포함하는 바이오에어로졸에 의한 인체 감염 문제가 점점 심각해지고 있는 실정이다.

이에, 항균, 제균, 및 살균 등 방역제품에 대한 시장 규모는 지속적으로 증가하고 있으며, 최근 부유 병원체와 관련된 관심의 증가와 함께 이를 반영한 다양한 항균 및 항바이러스 제품들의 개발도 급증하고 있다.

한편, 실내 다중이용시설 내 고위험 바이러스 등의 확산 방지를 위해 실내에 존재하는 바이러스 등의 존재를 신속 정확하게 탐지하여 실시간으로 정보를 제공할 수 있는 시스템은 부족한 실정이다.

특히, 바이러스 등의 병원성 미생물의 존재를 검출하는 탐지 장치가 있더라도 대부분 1종의 바이러스를 검출하는 장치이어서 다종의 바이러스를 동시에 탐지하기 어려웠다.

나아가, 종래 기술에 따르면 실내에 바이러스가 미량으로 존재하는 경우, 탐지 장치에 포집된 바이러스 등의 병원성 미생물을 실험실로 이동하여 배양 후 바이러스 등의 존재 여부를 판별하여야 하는 시스템이다. 따라서, 실내 다중이용시설 내 고위험 병원성 미생물의 존재 여부를 실시간으로 지속적으로 모니터링할 수 없다는 한계가 있고, 바이러스의 만연을 미리 예방할 수 없는 문제점도 있었다.

본 발명의 배경기술로 일본 공개특허 제2007-135476호에는 내벽면의 일부에 충돌균포집수단이 구비된 공중 부유 미생물의 검출장치를 이용한 미생물 부착 특성 파악 방법이 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 공기 중에 존재하는 바이러스를 신속 정확하게 실시간으로 탐지할 수 있는 공기 중의 바이러스 실시간 탐지가 가능한 바이러스 탐지 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 공기 중에 존재하는 다종의 바이러스를 동시에 실시간으로 탐지할 수 있는 바이러스 탐지 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공기 중에 존재하는 바이러스를 신속 정확하게 실시간으로 탐지할 수 있는 바이러스 탐지 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공기 중에 존재하는 다종의 바이러스를 동시에 실시간으로 탐지할 수 있는 바이러스 탐지 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 더욱 명확히 된다.

일 측면에 따르면, 공기 중 바이오에어로졸을 포집하는 바이오에어로졸 포집부; 상기 바이오에어로졸 포집부에 의해 포집된 바이오에어로졸 내의 바이러스를 검출하기 위한 바이러스 검출 카세트부; 소정 시간 마다 공기 중의 바이러스 유무를 검출하도록, 상기 바이오에어로졸 포집부 및 상기 바이러스 검출 카세트부의 작동을 제어하는 제어부; 및 상기 바이러스 검출 카세트부에서 사용된 바이러스 검출 카트리지를 보관하는 폐기부;를 포함하고, 상기 바이러스 검출 카세트부는, 상기 바이오에어로졸 포집부에 의해 포집된 바이오에어로졸 내의 바이러스를 검출하기 위한 검출시약을 보유하고 공급하는 검출시약 공급부; 바이러스 검출 카트리지를 복수로 적층하고 검출시약이 적하될 수 있도록 바이러스 검출 카트리지를 소정의 시간마다 공급하는 바이러스 검출 카트리지 적층부; 및 상기 바이러스 검출 카트리지의 바이러스 검출 결과를 촬영하는 카메라부;를 포함하는, 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치가 제공된다.

일 실시예에 따르면, 상기 바이오에어로졸 포집부는, 포집된 바이오에어로졸을 응축 성장시키는 응축기; 및 상기 응축기에 의해 응축된 응축액을 보유하고 상기 제어부의 제어에 의해 소정 시간 마다 응축액을 검출시약과 함께 바이러스 검출 카트리지로 공급하는 응축액 공급부;를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 바이오에어로졸 포집부는, 포집된 바이오에어로졸 중 바이러스가 통과하는 필터부; 및 상기 필터부를 통과한 바이오에어로졸을 소정 시간 동안 상기 바이러스 검출 카트리지에 공급하는 노즐;을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본원의 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치는 상기 바이오에어로졸 포집부; 상기 제어부; 및 포집된 바이오에어로졸 및 시약의 혼합액이 바이러스 검출 카트리지에 적하되도록 연결된 다수의 노즐을 제어하는 시린지 펌프;를 포함하여, 바이러스 탐지 장치 내부에 모듈화될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부는 2 이상 구비되어 바이러스 탐지 장치의 중앙부를 중심으로 방사형으로 배열되고, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지를 지지하며 바이러스 탐지 장치의 중앙측으로 수평방향으로 연장된 지지부; 및 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지를 상기 지지부를 따라 수평방향으로 검출 위치로 이동시키는 구동부;를 포함하고, 상기 지지부의 말단부 전방에는 공간부가 형성되고, 상기 구동부는 사용된 바이러스 검출 카트리지를 상기 공간부를 통해 상기 폐기부로 배출되도록 이동시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부는 2 이상 구비되고, 각각의 바이러스 검출 카트리지 적층부 마다 검출 가능한 바이러스가 상이한 측방유동 분석(Lateral Flow Assay)용 카트리지를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 폐기부는 상면이 개방되고 인출이 가능한 서랍형이고, 사용된 바이러스 검출 카트리지 보관용 제1컨테이너; 및 상기 제1컨테이너의 하부에 구비된 반응용액 보관용 제2컨테이너;를 포함하고, 상기 제1컨테이너의 하면부에는 반응용액이 통과하는 필터부를 구비할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치는 유선 통신 및 무선 통신 중 1 이상을 더 포함하여 상기 카메라부로부터 바이러스 검출 결과를 전송받고, 바이러스에 의한 위험 여부를 판단하여 위험 정보를 제공하는 관리자 서버를 더 포함할 수 있다.

다른 측면에 따르면, 본원에 기재된 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치를 이용한 바이러스 탐지 방법에 있어서, i) 제어부의 제어에 의해 바이오에어로졸 포집부에서 공기 중의 바이오에어로졸을 포집하는 단계; ii) 제어부의 제어에 의해 바이러스 검출 카트리지 적층부에 적층된 바이러스 검출 카트리지를 소정 시간 마다 검출 위치로 이동시키는 단계; iii) 검출 위치로 이동된 상기 바이러스 검출 카트리지 상에 바이오에어로졸 및 검출시약을 공급하여 바이러스를 검출하는 단계; iv) 상기 바이러스 검출 카트리지의 검출 결과를 카메라부에서 촬영하는 단계; 및 v) 사용된 바이러스 검출 카트리지를 폐기부로 배출하는 단계;를 포함하는, 공기 중의 바이러스의 실시간 탐지 방법이 제공된다.

일 실시예에 따르면, 본원의 공기 중의 바이러스의 실시간 탐지 방법에서 상기 바이오에어로졸 포집부는, 포집된 바이오에어로졸을 응축 성장시키는 응축기; 및 상기 응축기에 의해 응축된 응축액을 보유하고 상기 제어부의 제어에 의해 소정 시간 마다 응축액을 바이러스 검출 카트리지로 공급하는 응축액 공급부;를 포함하고, 상기 단계 iii)에서, 검출 위치로 이동된 상기 바이러스 검출 카트리지 상에 상기 응축액 공급부에 보유된 응축액 및 검출시약 공급부에 보유된 시약을 공급하는 것을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본원의 공기 중의 바이러스의 실시간 탐지 방법에서 상기 바이오에어로졸 포집부는, 포집된 바이오에어로졸 중 바이러스를 여과하는 필터부; 및 상기 필터부를 통과한 바이오에어로졸을 소정 시간 동안 상기 바이러스 검출 카트리지에 공급하는 노즐;을 포함하고, 상기 단계 iii)에서, 상기 필터부를 통과한 바이오에어로졸을 소정 시간 동안 상기 노즐을 통해 상기 바이러스 검출 카트리지 상에서 공급하여 농축한 후 검출시약을 공급하여 바이러스를 검출하는 것을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본원의 공기 중의 바이러스의 실시간 탐지 방법에서 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부는 2 이상 구비되고, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지를 지지하며 바이러스 탐지 장치의 중앙측으로 수평방향으로 연장된 지지부; 및 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지를 상기 지지부를 따라 수평방향으로 검출 위치로 이동시키는 구동부;를 포함하고, 2 이상의 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부의 지지부 말단 사이에는 공간부가 형성되고, 상기 단계 iii)에서 상기 구동부가 상기 검출 카트리지 적층부의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지를 상기 지지부를 따라 검출 위치로 이동시키고, 상기 단계 v)에서 상기 구동부가 사용된 바이러스 검출 카트리지를 상기 공간부를 통해 상기 폐기부로 배출되도록 이동시키는 것을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본원의 공기 중의 바이러스의 실시간 탐지 방법에서 유선 통신 및 무선 통신 중 1 이상을 포함하여 상기 카메라부로부터 바이러스 검출 결과를 전송받고, 바이러스에 의한 위험 여부를 판단하여 위험 정보를 제공하는 관리자 서버를 포함하고, 상기 관리자 서버가 카메라부에서 전송된 바이러스 검출 결과에 기초하여 바이러스에 의한 위험 여부를 판단하여 위험 정보를 송출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본원의 바이러스 탐지 장치는 공기 중의 바이오에어로졸을 포집하여 바이러스를 농축하여 소정의 시간마다 복수의 바이러스 검출 카트리지에 검출시약과 함께 적하하여 공기 중 바이러스 존재 여부를 실시간으로 정확하게 모니터링할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본원의 바이러스 탐지 장치는 이종의 바이러스 검출 카트리지를 2 종류 이상 탑재하여 공기 중의 다종의 바이러스의 존재 여부를 동시에 모니터링할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본원의 바이러스 탐지 장치는 하나의 바이러스 검출 카트리지 상에 2 종 이상의 바이러스 반응 물질을 탑재하여 공기 중의 다종의 바이러스의 존재 여부를 동시에 모니터링할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본원의 바이러스 탐지 방법은 본원의 바이러스 탐지 장치를 이용하여 공기 중 바이러스 존재 여부를 실시간으로 모니터닝할 수 있고, 위험 정보를 알람하여 바이러스의 만연을 미리 예방할 수 없다.

일 실시예에 따르면, 본원의 바이러스 탐지 방법은 본원의 바이러스 탐지 장치를 이용하여 공기 중의 다종의 바이러스의 존재 여부를 동시에 모니터링할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본원의 바이러스 탐지 방법은 본원의 바이러스 탐지 장치를 이용하여 공기 중의 다종의 바이러스의 존재 여부를 원격으로 모니터링하고 바이러스 만연을 미리 예측하고 위험 정보를 알람할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치의 바이오에어로졸 포집부 및 제어부를 포함하는 제1모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치의 바이러스 검출 카세트부(제2모듈)의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도 및 종단면도이다.
도 4a는 도 3a 및 도 3b의 바이러스 검출 카세트부의 작동 메카니즘을 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 4b는 도 3a 및 도 3b의 바이러스 검출 카세트부의 작동 메카니즘을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4c는 도 4b의 바이러스 검출 카트리지의 검출부를 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 측방유동분석(Lateral Flow Assay, LFA) 카트리지의 스트립을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 LFA 카트리지의 스트립을 이용하여 바이러스를 검출하는 것을 나타낸 모식도이다.
도 6a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치의 폐기부(제3모듈)의 구성을 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
도 6b는 도 6a의 폐기부 중 바이러스 검출 카트리지 보관용 제1컨테이너를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이러스 검출 카세트부의 작동 메카니즘을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 쿼드 타입(Quad Type) 측방유동분석(Lateral Flow Assay, LFA) 카트리지의 체크 바이러스 분류별 스트립의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 쿼드 타입(Quad Type) 측방유동분석(Lateral Flow Assay, LFA) 카트리지의 검사 결과의 판단 기준을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 측방유동분석(Lateral Flow Assay, LFA) 카트리지를 이용하여 2종 이상의 바이러스 검출 시 검사 결과의 판단 기준을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 쿼드 타입(Quad Type) 측방유동분석(Lateral Flow Assay, LFA) 카트리지의 표면 인쇄 사양을 나타낸 도면이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

본 명세서에서, "예를 들면" 등에 따르는 설명은 인용된 특성, 변수, 또는 값과 같이 제시한 정보들이 정확하게 일치하지 않을 수 있고, 허용 오차, 측정 오차, 측정 정확도의 한계와 통상적으로 알려진 기타 요인을 비롯한 변형과 같은 효과로 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 발명의 실시 형태를 한정하지 않아야 할 것이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본원에서 사용되는 용어 "병원체"란 세균, 진균, 바이러스 등 사람이나 동물의 체내에 질병을 일으키는 미생물 등을 포함한다. 가장 넓은 범위로는 질병을 일으킬 수 있는 어떠한 것이라도 포함된다.

본원에서 사용하는 용어 "부유 병원체"란 공기 중 부유하고 있는 병원체를 의미하며, 이는 바이오에어로졸에 포함되어, 본원의 탐지 장치 내로 포집된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치의 바이오에어로졸 포집부 및 제어부를 포함하는 제1모듈의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본원의 일 측면에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치는 크게 바이오에어로졸 포집부(10); 바이러스 검출 카세트부(20); 제어부(16); 및 폐기부(30)를 포함하여 구성된다.

상기 바이오에어로졸 포집부(10)는 공기 중 바이오에어로졸을 포집한다. 상기 바이에어로졸은 종래의 다양한 기술을 이용하여 포집할 수 있다. 예를 들어, 상기 바이오에어로졸 포집부(10)는 바이러스 탐지 장치의 외부 공기를 흡입하는 흡입장치를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 바이오에어로졸 포집부(10)는, 포집된 바이오에어로졸을 응축 성장시키는 응축기(12); 및 상기 응축기(12)에 의해 응축된 응축액을 보유하고 제어부(16)의 제어에 의해 소정 시간 마다 응축액을 검출시약과 함께 바이러스 검출 카트리지로 공급하는 응축액 공급부(14);를 포함할 수 있다.

바이오에어로졸에 포함된 바이러스 함량이 적은 경우, 공기 중 바이러스 존재 여부를 정확하게 판단하기 어려울 수 있다. 따라서, 바이오에어로졸 내의 바이러스를 농축하여 바이러스 검출능, 즉 민감도를 개선시킬 필요가 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 바이오에어로졸 포집부(10)로 들어온 바이오에어로졸을 고온의 포화기에서 물 입자로 코팅시킨 후 저온에서 응축하여 응축 성장시키는 응축기(12)를 포함할 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 소량의 바이러스를 응축 성장시켜 고감도로 정확하게 바이러스를 검출할 수 있다.

다른 일 실시예에 따르면, 상기 바이오에어로졸 포집부(10)는, 포집된 바이오에어로졸 중 바이러스가 통과하는 필터부; 및 상기 필터부를 통과한 바이오에어로졸을 소정 시간 동안 상기 바이러스 검출 카트리지에 공급하는 노즐;을 포함할 수 있다. 상기 노즐은 상기 제어부의 제어에 의해 시린지 펌프에 의해 작동될 수 있다.

상기 필터부에 의해 바이러스는 통과할 수 있지만, 바이러스 입자 보다 큰 입자들은 통과할 수 없어, 필터부를 통과한 바이러스를 포함하는 바이오에어로졸을 노즐을 통해 상기 바이러스 검출 카트리지에 공급하여 바이러스를 소정 시간 동안 농축할 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 응축기가 필요하지 않고 응축 시 우려되는 바이오에어로졸에 의한 오염 등을 방지할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 바이오에어로졸 포집부(10); 상기 응축액 공급부(14); 상기 제어부(16); 및 포집된 바이오에어로졸 및 검출시약의 혼합액이 바이러스 검출 카트리지에 적하되도록 연결된 다수의 노즐을 제어하는 시린지 펌프(18);를 포함하여, 바이러스 탐지 장치 내부에 모듈화된 것일 수 있다. 본원에서는 이를 제1모듈이라고 한다.

상기 제어부(16)는 소정 시간 마다 공기 중의 바이러스 유무를 검출하도록, 상기 바이오에어로졸 포집부(10), 상기 바이러스 검출 카세트부(20), 및 시린지 펌프(18)의 작동을 제어한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치의 바이러스 검출 카세트부(20)의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도 및 종단면도이다.

도 1, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제2모듈을 구성하는 상기 바이러스 검출 카세트부(20)는 상기 바이오에어로졸 포집부(10)에 의해 포집된 바이오에어로졸 내의 바이러스를 검출한다.

상기 바이러스 검출 카세트부(20)는, 상기 바이오에어로졸 포집부(10)에 의해 포집된 바이오에어로졸 내의 바이러스를 검출하기 위한 검출시약을 보유하고 공급하는 검출시약 공급부(25); 바이러스 검출 카트리지(21)를 복수로 적층하고 검출시약이 적하될 수 있도록 바이러스 검출 카트리지(21)를 소정의 시간마다 공급하는 바이러스 검출 카트리지 적층부(22); 및 상기 바이러스 검출 카트리지(21)의 바이러스 검출 결과를 촬영하는 카메라부(28);를 포함하여 구성된다.

상기한 구성에 의하면, 소정의 시간마다 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)에 적층된 바이러스 검출 카트리지(21)를 지속적으로 공급하고, 상기 바이러스 검출 카트리지(21)에 바이오에어로졸 포집부(10)에서 포집된 바이오에어로졸 및 검출시약을 적하하여 바이러스 존재 여부를 실시간으로 지속적으로 탐지할 수 있다. 이를 통해 바이러스 농도가 급격히 증가되는 것을 미리 예측하고 바이러스 만연을 미리 예방할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 검출시약은 바이러스를 분해하여 바이러스를 구성하는 항원 단백질의 양이 늘어나거나 바이러스 내부에 있던 항원 단백질이 밖으로 나와 검출이 용이하도록 하는 역할을 할 수 있다.

또한, 본원의 검출 시약은 바이러스 및 바이러스 항원 단백질이 포함된 시료가 패드를 따라 잘 이동하도록 하며, 항원-항체 반응이 잘 일어날 수 있는 주변 환경을 형성하는 역할을 할 수 있다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)는 본원의 바이러스 탐지 장치 내부에 2 이상 구비되고, 바이러스 탐지 장치의 중앙부를 중심으로 방사형으로 배치된 것일 수 있다.

상기한 구성에 의하면, 바이러스 탐지 장치에 보관되는 바이러스 검출 카트리지(21)의 갯수를 극대화하여 외부로부터 바이러스 검출 카트리지(21)의 공급 없이 일정 시간 동안 지속적으로 바이러스 검출 카트리지(21)를 이용하여 실시간으로 자동적으로 바이러스 존재 여부를 탐지할 수 있다.

또한, 2 이상의 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)에서 일정 순서에 따라 바이러스 검출 카트리지(21)를 공급할 수 있어 외부로부터 바이러스 검출 카트리지(21)의 공급 없이 일정 시간 동안 지속적으로 바이러스 검출 카트리지(21)를 이용하여 실시간으로 자동적으로 바이러스 존재 여부를 탐지할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)는 본원의 바이러스 탐지 장치 내부에 2 이상 구비되고, 각각의 바이러스 검출 카트리지 적층부(22) 마다 검출 가능한 바이러스가 상이한 바이러스 검출 카트리지(21)를 보관할 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 공기 중에 존재하는 다종의 바이러스를 하나의 바이러스 탐지 장치에 의해 동시에 실시간으로 탐지할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)는 2 내지 20개 구비될 수 있고, 검출 가능한 바이러스가 상이한 바이러스 검출 카트리지(21)를 2종 이상 구비하는 것이 바람직하고 5종 이상 구비하는 것이 더 바람직하고, 10종 이상 구비하는 것을 바람직하고, 20종 이상 구비하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)는 필요에 따라 바이러스 검출 카트리지(21)의 보관 안정성을 확보하기 위하여 외부로부터 밀폐된 구조는 가지고 있으며, 습도나 온도로 인한 바이러스 검출 카트리지(21)의 손상을 막기 위해 흡습제 및 온도 조절부를 추가로 구비할 수 있다. 흡습제 및 온도 조절부를 구비할 경우, 습도는 40% 미만, 온도는 섭씨 50도 미만을 유지하는 것이 바람직하다.

도 4a는 도 3a 및 도 3b의 바이러스 검출 카세트부(20)의 작동 메카니즘을 개략적으로 나타낸 종단면도이고, 도 4b는 도 4b는 도 3a 및 도 3b의 바이러스 검출 카세트부의 작동 메카니즘을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 4c는 도 4b의 바이러스 검출 카트리지의 검출부를 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)는 2 이상 구비되고, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지(21)를 지지하며 바이러스 탐지 장치의 중앙측으로 수평방향으로 연장된 지지부(23); 및 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지(21)를 상기 지지부(23)를 따라 수평방향으로 검출 위치로 이동시키는 구동부(26);를 포함하여 구성된다.

2 이상의 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)의 지지부(23) 말단 사이에는 공간부(29)가 형성되고, 상기 구동부(26)는 사용된 바이러스 검출 카트리지(21)를 상기 공간부(29)를 통해 상기 폐기부로 배출되도록 이동시킬 수 있다.

상기 구성에 의하면, 상기 구동부(26)에 의해 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)에 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지(21)를 순차적으로 바이러스 검출을 위해 상기 지지부(23)를 따라 검출 위치로 용이하게 공급할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 구동부(26)는 엑츄에이터를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 지지부(23)는 컨베이어를 포함하여 구성될 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 도 3a 및 도 3b를 참조하면 상기와 같이 바이러스 검출 카트리지(21)가 상기 지지부(23) 말단부의 검출 위치로 이동된 후 바이오에어로졸 응축액 공급부(14) 및 검출시약 공급부(25)에 각각 연결된 노즐(27)을 따라 바이오에어로졸 응축액 및 검출시약이 공급되어 혼합액 상태로 상기 바이러스 검출 카트리지(21)의 상면에 적하될 수 있다. 다음, 상기 바이러스 검출 카트리지(21)에 검출 결과가 나오면 상기 지지부(23) 말단부 상측에 위치한 카메라부(28)에서 바이러스 검출 결과를 촬영할 수 있다. 이때, 상기 카메라부(28)는 360도 회전이 가능하게 구성되어, 복수의 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)에 적층되어 있어 다양한 위치에서 공급되는 바이러스 검출 카트리지(21)의 바이러스 검출 결과를 촬영할 수 있다.

또한, 상기와 같이 공간부(29)를 구비하여, 사용된 바이러스 검출 카트리지(21)는 구동부(26)에 의해 용이하게 폐기부(30)로 낙하되어, 미사용 바이러스 검출 카트리지(21)가 지지부(23)를 따라 새롭게 공급될 수 있다. 따라서, 상기한 구성에 의해 실시간으로 지속적으로 바이러스 모니터링이 가능하다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 지지부(23)는 수직 상방으로 연장된 양측 가이드부(23a)를 더 구비할 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 상기 바이러스 검출 카트리지(21)가 상기 지지부(23)를 따라 검출 위치로 이동 시 하방으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 지지부(23)의 말단부는 경사부(23b)를 구비할 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 상기 지지부(23)의 말단부의 경사부(23b)를 따라 사용된 바이러스 검출 카트리지(21)가 용이하게 상기 폐기부(30)로 낙하될 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 구동부에 결합되고, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)의 최하단부에 위치한 바이러스 검출 카트리지(21a) 후면을 지지하며 이동시키는 이동부재(미도시)를 구비할 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 상기 지지부(23) 상에 적층된 바이러스 검출 카트리지(21a)를 상기 구동부(26)의 구동에 의해 상기 이동부재(미도시)의 말단부로 밀어 검출 위치로 이동시키면서 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)의 최하단부에 위치한 바이러스 검출 카트리지(21)의 상부에 위치한 바이러스 검출 카트리지(21b)의 하면을 지지하고, 바이러스 검출이 완료된 후 상기 구동부(26)에 의해 원위치로 이동되면서 상기 바이러스 검출 카트리지(21b)가 상기 지지부(23) 상면에 적재되도록 구성될 수 있다.

상기 바이러스 검출 카트리지(21)는 바이러스 존재 여부를 탐지할 수 있다면 특별한 제한이 없어, 공지의 바이러스 검출 카트리지를 이용할 수 있다.

도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 측방유동분석(Lateral Flow Assay, LFA) 카트리지의 스트립(40)을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 5b는 도 5a의 LFA 카트리지의 스트립(40)을 이용하여 바이러스를 검출하는 것을 나타낸 모식도이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 바이러스 검출 카트리지(21)는 측방유동 분석(Lateral Flow Assay, LFA) 카트리지일 수 있다. 측방 유동 분석법(lateral flow assay)은 최근 개발된 단백질 또는 핵산을 검출하는 대표적 방법으로 크로마토그래피 방법을 기본으로 한다. LFA은 일반적으로 항원-항체 반응을 이용하여 멤브레인 상에서 질병의 감염 여부를 직관적으로 확인할 수 있는 진단법으로, 시료가 모세관 현상에 의해 다공성 멤브레인을 진행하면서 탐지자가 항원-항체 반응에 의해 멤브레인의 일정 부분에 고정되는 현상을 이용한다.

도 5a를 참조하면, LFA 카트리지의 스트립(40)은 시료가 주입되는 시료패드(41), 시료와 탐지자의 혼합 및 항원-항체 결합반응이 일어나는 컨쥬게이션패드(42), 모세관 현상에 의해 시료가 흘러가면서 항원-항체 결합 반응에 의한 검정이 진행되는 검출패드(43), 측정 패드의 하류에 위치하여 과량의 시료를 흡수하여 측방 유동을 유지하는 흡수패드(45) 등이 한 방향으로 배치되어 구성된다. 또한, 상기 검출패드(43)에는 시료 내 분석대상 물질과 특이적으로 항원-항체 결합 반응이 일어나는 검출라인(43a, T)과 양성 컨트롤 탐지자와 결합 반응이 일어나는 대조군라인(43b, C)이 구비되어 있다.

도 5b를 참조하면, 상기와 같이 구성된 LFA 카트리지의 스트립(40)의 검출라인(43a)에는 바이러스 특이 항체 1이 고정되어 있고, 상기 바이러스 특이 항체 1에 바이러스 또는 바이러스를 구성하는 항원 단백질이 면역반응을 하게 되고, 상기 바이러스 특이 항체 2와 결합되는 금나노입자가 표지자로 상기 바이러스에 결합되어 바이러스의 존재 여부를 탐지할 수 있다.

상기와 같이 검출라인(43a)에 부착되는 바이러스 종류 내지 변이 바이러스 특이적 항체를 부착하여 다종의 바이러스를 동시에 실시간으로 탐지할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 바이러스 종류 내지 변이 바이러스 종류는 특별한 제한은 없으며, 인플루엔자 바이러스, SARS-CoV-2 바이러스, RSV 바이러스, 또는 이들의 변이 바이러스일 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 하나의 LFA 카트리지의 스트립에 바이러스 특이적 항체가 부착된 검출라인(43a)을 2 이상 구비할 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 다종의 바이러스를 하나의 LFA 카트리지를 이용하여 동시에 검출할 수 있어 효율적이고, 바이러스 검출 카트리지의 수를 감축할 수 있어 친환경적이고 경제적일 수 있다.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치의 폐기부(30)의 구성을 개략적으로 나타낸 종단면도이다. 도 6b는 도 6a의 폐기부(30) 중 바이러스 검출 카트리지 보관용 제1컨테이너(32)를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 바이러스 탐지 장치의 하단부에 구비되는 제3모듈을 구성하는 상기 폐기부(30)는 상기 바이러스 검출 카세트부(20)에서 사용된 바이러스 검출 카트리지(도 4a의 21a)를 보관한다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 폐기부(30)는 상면이 개방된 인출이 가능한 서랍형일 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 사용된 바이러스 검출 카트리지가 보관된 상기 폐기부(30)를 인출하여 사용된 바이러스 검출 카트리지를 용이하게 분리하여 폐기할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 폐기부(30)는 사용된 바이러스 검출 카트리지 보관용 제1컨테이너(32); 및 상기 제1컨테이너(32)의 하부에 구비된 반응용액 보관용 제2컨테이너(34);를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1컨테이너(32)의 하면부에는 필터부(33)를 구비하여 상기 제1컨테이너(32)로 낙하한 사용된 바이러스 검출 카트리지(21a)에 남아 있는 액체 상태의 반응용액만이 통과하여 상기 제2컨테이너(34)에 별도로 보관된다.

상기한 구성에 의하면, 사용된 바이러스 검출 카트리지(21) 낙하 시, 바이러스 검출 카트리지(21)와 반응용액 등 액체류를 자동적으로 분리할 수 있어 별도 폐기가 용이할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치는 유선 통신 및 무선 통신 중 1 이상을 더 포함하여 상기 카메라부로부터 바이러스 검출 결과를 전송받고, 바이러스에 의한 위험 여부를 판단하여 위험 정보를 제공하는 관리자 서버를 더 포함할 수 있다.

상기 구성에 의하면, 현장에서 탐지된 바이러스 검출 결과를 원격지에서 정확하게 제공받아 바이러스 존재 유무 및 농도를 원격지에서 지속적으로 모니터링할 수 있다. 따라서, 원격지에서 바이러스 만연을 예측하고 대피 명령 등 위험 정보를 현장에 제공하여 바이러스 만연에 의한 인명 피해를 최소화할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 바이러스 검출 결과는 상기 바이러스 검출 카트리지(21)의 사진 또는 그것을 영상 처리를 통해 분석하여 검정 결과를 포함하는 정보를 포함하며, 검출 바이러스 종류와 바이러스 검출 카트리지의 종류, 측정 일자 및 시간 등을 포함할 수 있다

이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 바이러스 탐지 장치는 상술한 바와 같이 제1모듈, 제2모듈, 및 제3모듈로 구성되어 각 모듈은 서로 독립적으로 분리 조립이 가능하도록 구성될 수 있다. 상기 구성에 의하면, 생산 후 조립이 용이하고, 일부 모듈에 문제가 생긴 경우 교체가 용이하고 일부만 교체가 가능하여 경제적일 수 있다. 또한, 본원의 바이러스 탐지 장치는 컴팩트하고 독립적으로 스탠딩이 가능하고 외관이 미려하여 다중이용시설에 용이하게 설치될 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 바이러스 탐지 장치에서 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)는 적용되는 공간에 크기에 따라서 필요로 하는 바이러스 검출 카트리지(21) 수가 달라질 수 있어 그에 따라 높이를 조절하여, 대용량 타입, 소형 타입 등으로 구성할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 바이러스 탐지 장치는 하단부에 바퀴부재를 구비하고, 소정 공간 내에서 자율주행이 가능하도록 구성될 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 소망하는 모든 공간 내에서 바이러스 탐지가 실시간으로 모니터링이 가능하고, 바이러스 발생원을 용이하게 파악할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 바이러스 검출 카세트부의 작동 메카니즘을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 7 내지 도 12에 나타난 본 발명의 제2 실시예는 본 발명의 제1 실시예와 기본적인 구성은 유사하나 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부의 배열이 상이한 것이 가장 큰 차이점이다. 즉, 본 발명의 제1 실시예에서는 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부가 바이러스 탐지 장치 내부에 방사형으로 배열된 반면, 본 발명의 제2 실시예에서는 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부가 바이러스 탐지 장치 내분에 일렬로 배열된다. 본 발명의 제1 실시예와 유사한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치는 일렬로 나열된 2 이상의 바이러스 검출 카트리지 적층부(122); 각각의 바이러스 검출 카트리지 적층부(122)의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지(121)를 지지하며 바이러스 탐지 장치의 일측으로 수평방향으로 연장된 지지부(123); 및 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(122)의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지(121)를 상기 지지부를 따라 수평방향으로 검출 위치로 이동시키는 구동부(126);를 포함한다.

상기 지지부(123)의 말단부 전방에는 공간부(129)가 형성되고, 상기 구동부(126)는 사용된 바이러스 검출 카트리지(121)를 상기 공간부(129)를 통해 상기 폐기부(130)로 배출되도록 이동시킬 수 있다.

상기한 구성에 의하면, 다수의 바이러스 검출 카트리지(121)를 일렬로 동시에 공급하고 실시간으로 다종의 바이러스를 검출 및 모니터링할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 구동부(126)는 엑츄에이터(126a)를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 지지부(123)는 컨베이어를 포함하여 구성될 수 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치는 상기 지지부(123) 상에 일렬로 나열된 2 이상의 바이러스 검출 카트리지(121) 상에 응축액 공급부로부터 응축액과 검출시약의 혼합액을 공급하는 노즐(127); 및 상기 2 이상의 바이러스 검출 카트리지(121) 상에 순차적으로 응축액과 검출시약의 혼합액을 공급하도록 상기 노즐(127)을 수평이동시키는 수평왕복이동수단(124);을 포함할 수 있다.

상기한 구성에 의하면, 최소한의 노즐(127)을 이용하여 2 이상의 바이러스 검출 카트리지(121)에 순차적으로 응축액과 검출시약의 혼합액을 공급할 수 있다.

또한, 상기 노즐(127)은 2 이상으로 구성되어 응축액과 검출시약의 혼합액을 공급 속도를 높일 수 있다.

나아가 상기 노즐(127)은 말단부에 시린지를 구비하여 응축액과 검출시약이 공급된 후 일정 간격으로 노즐(127)을 세정한 후 사용된 시린지를 폐기할 수 있도록 구성할 수 있다.

상기 수평왕복이동수단(124)은 상기 노즐(127)을 수평왕복이동시킬 수 있다면 특별한 제한은 없고, 공지된 다양한 장치를 이용할 수 있다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 모터에 의해 구동되며 간격을 두고 나란히 설치되어 축회전하는 한쌍의 롤러, 상기 한쌍의 롤러를 감싸는 왕복벨트, 및 상기 왕복벨트의 회전에 의해 수평왕복이동하는 노즐이 체결되는 지지부재로 구성될 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 도 8의 부분 확대도를 참조하면 본 발명의 제2 실시예에 따른 본원의 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치는 상기 카메라부(128)가 상기 수평왕복이동수단(124)에서 상기 노즐(127)의 이동방향의 후방에 결합된 것일 수 있다.

상기한 구성에 의하면, 상기 노즐(127)을 이용하여 바이러스 검출 카트리지(121)에 순차적으로 응축액과 검출시약의 혼합액을 공급한 후 일정 반응 시간 경과 후 상기 수평왕복이동수단(124)에 의해 소정의 위치로 이동해 가며 상기 바이러스 검출 카트리지(121)의 바이러스 검출 결과를 순차적으로 촬영할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 쿼드 타입(Quad Type) 측방유동분석(Lateral Flow Assay, LFA) 카트리지의 체크 바이러스 분류별 스트립의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 9에 나타난 바와 같이, 2개 이상의 측방유동분석 카트리지가 하나로 통합된 통합 카트리지에 포함되도록 구성될 수 있다.

상기한 구성에 의하면, 바이러스 검출을 위한 카트리지의 공급 효율을 개선할 수 있다. 또한, 하나의 통합된 카트리지에 의해 다수의 바이러스를 동시에 검출할 수 있도록 구성할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 도 9에 나타난 바와 같이 쿼드 타입(Quad Type) LFA 통합 카트리지에서 검출할 수 있는 바이러스 종류별로 바이러스 검출 카트리지를 달리할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 예시적으로 도 9에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의해서 검출 가능한 바이러스는 인플루엔자 바이러스(Influenza virus)의 변이종 3종, 조류 인플루엔자 바이러스(Avian influenza virus) 1종, SARS-CoV-2의 변이종 7종, 호흡기세포융합 바이러스(Respiratory syncytial virus, RSV) 변이종 2종을 포함하여 총 13종의 바이러스를 동시에 검출할 수 있다.

상기 통합 카트리지는 도 5a 및 도 9에 도시된 대로 시료패드(41), 컨쥬게이션패드(42), 검출패드(43), 및 흡수패드(45)를 포함하는 스트립이 2개 이상 포함되는 구성일 수 있다. 또한, 도 5a의 시료패드 및 흡수패드가 공통되고 컨쥬게이션 패드 및 검출패드가 2 이상 포함하는 구성일 수도 있다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 쿼드 타입(Quad Type) 측방유동분석(Lateral Flow Assay, LFA) 통합 카트리지의 검사 결과의 판단 기준을 보여주는 도면이다.

도 10의 좌측부터 참조하면, 검출패드(43) 상에 대조군라인(C)에만 라인이 보이는 경우는 음성이고, 대조군라인(C) 및 검출라인(T) 모두에서 라인이 보이는 경우 양성이고, 검출라인(T)에만 라인이 보이거나 대조군라인(C) 및 검출라인(T) 모두 라인이 안 보이는 경우는 무효라고 판단한다. 무효라고 판단되는 경우, 재검사가 이루어질 수 있도록 설정될 수 있다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 측방유동분석(Lateral Flow Assay, LFA) 카트리지를 이용하여 2종 이상의 바이러스 검출 시 검사 결과의 판단 기준을 보여주는 도면이다.

도 11을 참조하면, 일 실시예에 따르면 인플루엔자 바이러스 A 및 B를 동시에 검출할 수 있도록 검출라인 FLUA 및 FLUB를 구비할 수 있다. 이때, 공지의 기술에 따라 검출라인 FLUA에는 인플루엔자 바이러스 A 또는 인플루엔자 바이러스 A를 구성하는 항원 단백질과 면역반응을 할 수 있는 항체가 결합되어 있고, 검출라인 FLUB에는 인플루엔자 바이러스 B 또는 인플루엔자 바이러스 B를 구성하는 항원 단백질과 면역반응을 할 수 있는 항체가 결합되어 있다.

도 11의 상부 도면은 인플루엔자 바이러스 A 및/또는 B가 검출된 유효한 양성(+)의 검사 결과를 보여준다.

도 11의 하부 도면은 좌측으로부터 인플루엔자 바이러스 A 및 B가 모두 검출되지 않은 음성(-)으로 판단되는 결과를 보여주고, 나머지 도면은 대조군라인(C)에 라인이 보이지 않아 무효로 판단되는 결과를 보여준다. 상기 도 11에서 +는 양성, - 는 음성, X는 무효를 각각 나타낸다.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 쿼드 타입(Quad Type) 측방유동분석(Lateral Flow Assay, LFA) 카트리지(200)의 표면 인쇄 사양을 나타낸 도면이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 상기 쿼드 타입 LFA 카트리지(200)의 표면에는 바이러스 검출 결과를 신호화할 수 있는 수단이 인쇄되어 있을 수 있다.

상기한 구성에 의해, 공지의 비전분석 기술을 이용하여 쿼드 타입 LFA 카트리지(200)의 각 검출패드에 나타난 검출결과를 신호화하여 이미지 전체가 아닌 필수정보만을 추출하여 원격지의 관리자 서버로 신속하고 효율적으로 전송할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 제2 실시예에 따른 쿼드 타입(Quad Type) 측방유동분석(Lateral Flow Assay, LFA) 카트리지(200)의 표면에는 회사 이름 등 제조사 정보(210), 사진지표(Fiducial Mark, 220), 시료주입부(230), 검사바이러스 인식 코드(240a, 240b, 240c, 240d), 2라인타입 검사기준 라인(250), 3라인타입 검사기준 라인(260), 3라인타입 검사결과 기준 텍스트(270), 2라인타입 검사결과 기준 텍스트(280), 및 검출부(290)로 구성될 수 있다.

상기 사진지표(Fiducial Mark, 220)는 검사 장비에서 자동으로 마크를 인식하여 카트리지의 유무, 검사 위치, 및 방향을 확인하기 위한 구성으로, 4 모서리 중 1개소 이상에 표시될 수 있고, 2개소 이상에 표시되는 것이 더 바람직하다.

상기 시료주입부(230)는 응축액과 검출시약의 혼합액이 적하되는 홀이다.

상기 검사바이러스 인식코드(240a, 240b, 240c, 240d)는 비전분석을 위하여 바이러스 종류를 구분 및 인식하기 위한 구성이다. 예를 들어, 240a의 검사바이러스 인식코드는 인플루엔자 바이러스 A 및 B를 검출 결과에 관한 것으로 인식한다.

상기 2라인타입 검사기준 라인(250) 및 3라인타입 검사기준 라인(260)은 각각 검출가능한 바이러스 종류에 따라 2라인타입 또는 3라인타입으로 구분하고, 육안 또는 비전분석으로 검사 결과 분석 시 정확한 검출결과를 인식하기 위한 검출라인 위치에 대한 기준을 나타내는 선이다.

상기 3라인타입 검사결과 기준 텍스트(270)는 검출가능한 바이러스가 인플루엔자 바이러스 A 및 B의 2종인 경우, 각각 대조군라인을 C로 나타내고, 인플루엔자 바이러스 A 검출라인을 A로 나타내고, 인플루엔자 바이러스 B 검출라인을 B로 나타낸 것이다.

상기 2라인타입 검사결과 기준 텍스트(280)는 검출가능한 바이러스가 1종인 경우, 대조군라인을 C로 나타내고, 바이러스 검출라인을 T로 나타낸 것이다.

상기 검출부(290)는 대조군라인 및 검출라인이 표시되어 바이러스 검사 결과를 육안 또는 비전분석으로 확인할 수 있는 구성이다.

도 1 내지 도 6b를 참조하면, 본원의 다른 측면에 따른 본원에 기재된 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치를 이용한 바이러스 실시간 탐지 방법은, i) 제어부(16)의 제어에 의해 바이오에어로졸 포집부(10)에서 공기 중의 바이오에어로졸을 포집하는 단계; ii) 제어부(16)의 제어에 의해 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)에 적층된 바이러스 검출 카트리지(21)를 소정 시간 마다 검출 위치로 이동시키는 단계; iii) 검출 위치로 이동된 상기 바이러스 검출 카트리지(21) 상에 바이오에어로졸 및 검출시약을 공급하여 바이러스를 검출하는 단계; iv) 상기 바이러스 검출 카트리지(21)의 검출 결과를 카메라부(28)에서 촬영하는 단계; 및 v) 사용된 바이러스 검출 카트리지(21)를 폐기부(30)로 배출하는 단계;를 포함한다.

상기 단계 i)는 바이오에어로졸 포집부(10)에서 바이오에어로졸을 포집하는 단계로, 제어부(16)에 설정된 일정 시간마다 바이오에어로졸 포집부(10)가 작동하여 바이오에어로졸을 포집할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 검사주기 내에 응축기에서 포집 여부를 체크하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 단계 ii)은 제어부(16)의 제어에 의해 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)에 적층된 바이러스 검출 카트리지(21)를 소정 시간마다 검출 위치로 이동시키는 단계이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 제어부(16)에 의해 구동부(26)의 구동에 의해 소정 시간 마다 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)의 최하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지(21a)의 후면을 밀면, 상기 바이러스 검출 카트리지(21a)는 상기 지지부(23)를 따라 상기 지지부(23)의 말단부의 검출위치로 이동된다. 이때 지지부(23)가 컨베이어로 구성되는 경우, 컨베이어를 구동에 의해 상기 바이러스 검출 카트리지(21a)는 검출위치로 이동될 수 있고, 검출위치로 이동된 후 컨베이어는 구동을 정지하게 된다.

상기 단계 ii)에서 바이러스 검출 카트리지(21a)의 배출 시 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)에 적층된 바이러스 검출 카트리지(21)의 수의 감소를 기록하고 일정 수 이하인 경우 알람을 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 본원에 의하면 10종의 바이러스를 검출하기 위해 기본 검사주기를 20분으로 설정하여 실시간으로 지속적인 모니터링이 가능하다.

이 경우, 바이러스 1종만 검출하는 경우 1 주기 내에 총 10개의 바이러스 검출 카트리지를 이용하여 한다. 최대 연속검사시간을 최대 1주일로 설정하고, 1일 8시간 기준으로 20분의 측정 주기로 설정하면 168회의 검사가 이루어질 수 있다(1 시간 3회×8시간×7일). 따라서, 바이러스 1종만 검출하는 바이러스 검출 카트리지를 이용하는 경우 1주일 연속검사 시 총 1680개의 카트리지가 보관되어 있어야 한다. 이에 맞추어 바이러스 검출 카트리지 적층부가 설계되어야 한다.

이때 도 7 내지 도 12와 같이, 상기 바이러스 검출 카트리지(121a)를 쿼드 타입 LFA 카트리지로 이용하는 경우, 바이러스 검출 카트리지의 수를 감축할 수 있고, 바이러스 검출 카트리지의 공급 효율도 개선할 수 있다.

상기 단계 iii)은 검출 위치로 이동된 상기 바이러스 검출 카트리지(21a) 상에 바이오에어로졸 및 검출시약을 공급하여 바이러스를 검출하는 단계이다.

상기 지지부(23) 상측에 위치한 상기 응축액 공급부(14) 및 검출시약 공급부(25)에서 노즐(27)을 통해 상기 응축액 및 검출시약이 혼합액 상태로 상기 바이러스 검출 카트리지(21a)에 공급될 수 있다. 또한, 상기 노즐(27)의 말단은 시린지가 결합되어 시린지 펌프의 구동에 의해 상기 바이러스 검출 카트리지(21a) 상에 상기 혼합액이 적하될 수 있다. 이때, 상기 응축액 및 검출시약의 비율은 바이러스 검출 효율을 높일 수 있도록 공지기술을 이용하여 최적화할 수 있다.

상기 단계 iii)에서 본원의 검출시약은 바이러스를 분해하여 바이러스를 구성하는 항원 단백질의 양이 늘어나거나 바이러스 내부에 있던 항원 단백질이 밖으로 나와 검출이 용이하도록 하는 역할을 할 수 있다.

상기 시린지 펌프의 구동 시 바이러스 검출 카트리지에 소정의 양으로 공급될 수 있도록 응축액 및 검출시약이 혼합액의 흡입량 및 흡입 횟수가 설정될 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 본원에 기재된 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치를 이용한 바이러스 탐지 방법에 있어서, 상기 바이오에어로졸 포집부(10)는, 포집된 바이오에어로졸을 응축 성장시키는 응축기(12); 및 상기 응축기(12)에 의해 응축된 응축액을 보유하고 상기 제어부(16)의 제어에 의해 소정 시간 마다 응축액을 바이러스 검출 카트리지(21)로 공급하는 응축액 공급부(14);를 포함하고, 상기 단계 iii)에서, 검출위치로 이동된 상기 바이러스 검출 카트리지 (21a) 상에 상기 응축액 공급부(14)에 보유된 응축액 및 검출시약 공급부(25)에 보유된 검출시약을 공급한다.

이에 한정되는 것은 아니나, 본원에 기재된 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치를 이용한 바이러스 탐지 방법에 있어서, 상기 바이오에어로졸 포집부(10)는, 포집된 바이오에어로졸 중 바이러스를 여과하는 필터부; 및 상기 필터부를 통과한 바이오에어로졸을 소정 시간 동안 상기 바이러스 검출 카트리지에 공급하는 노즐;을 포함하고, 상기 단계 iii)에서, 상기 필터부를 통과한 바이오에어로졸을 소정 시간 동안 상기 노즐을 통해 상기 바이러스 검출 카트리지 상에서 공급하여 농축한 후 검출시약을 공급하여 바이러스를 검출하는 것을 포함할 수 있다.

도 4c를 참조하면, 검출라인(43a, T) 및 대조군라인(43b, C)이 구비된 바이러스 검출 카트리지의 검출부를 통해 다양한 검출 결과를 확인할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 도 4c의 (a)는 바이러스가 검출되지 않은 것을 보여주고, 상기 도 4c의 (b) 및 (c)는 바이러스가 검출된 것을 보여준다. 또한, 도 4c의 (b) 및 (c)에 나타난 바와 같이, 검출라인(43a, T)의 진한 정도에 따라 바이러스 정량 분석도 가능할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 본원에 기재된 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치를 이용한 바이러스 탐지 방법에 있어서, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)는 2 이상 구비되고, 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지(21)를 지지하며 바이러스 탐지 장치의 중앙측으로 수평방향으로 연장된 지지부(23); 및 상기 바이러스 검출 카트리지 적층부(22)의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지를 상기 지지부(23)를 따라 수평방향으로 검출 위치로 이동시키는 구동부(26);를 포함하고, 상기 지지부(23) 말단 사이에는 공간부(29)가 형성되고, 상기 단계 iii)에서 상기 구동부(26)가 상기 검출 카트리지 적층부(22)의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지(21a)를 상기 지지부(23)를 따라 검출 위치로 이동시키고, 상기 단계 v)에서 상기 구동부(26)가 사용된 바이러스 검출 카트리지(21a)를 상기 공간부(29)를 통해 상기 폐기부(30)로 배출되도록 이동시키는 것을 포함할 수 있다.

상기 단계 iv)는 상기 바이러스 검출 카트리지(21a)의 검출 결과를 카메라부(28)에서 촬영하는 단계이다. 즉, 바이러스 검출이 완료되면, 상기 지지부(23) 상측에 위치한 카메라부(28)에 바이러스 검출 결과를 촬영하게 된다.

상기 단계 v)는 사용된 바이러스 검출 카트리지(21a)를 폐기부(30)로 배출하는 단계이다.

사용된 바이러스 검출 카트리지(21a)는 구동부(26)의 구동에 의해 전방의 공간부(29)를 통해 용이하게 폐기부(30)로 낙하되어, 미사용 바이러스 검출 카트리지(21)가 지지부(23)를 따라 새롭게 공급될 수 있다. 따라서, 상기한 구성에 의해 실시간으로 지속적으로 바이러스 모니터링이 가능하다.

또한, 상기 지지부(23)가 컨베이어를 포함하여 구성된 경우, 컨베이어를 구동하여 상기 사용된 바이러스 검출 카트리지(21a)를 폐기부(30)로 낙하시킬 수 있다.

상기 사용된 바이러스 검출 카트리지(21a)의 폐기가 완료되면, 상기 구동부(26)가 후방으로 구동되어 바이러스 탐지 장치 외연부로 후진하여 제자리에 돌아올 때, 상기 구동부(26)에 의해 하면이 지지되던 바이러스 검출 카트리지(21b)는 상기 지지부(23)에 상면에 위치하게 되어, 다음 바이러스 검출 시간까지 대기하게 된다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 이에 한정되는 것은 아니나, 폐기부(30)의 제1컨테이너(32)에 낙하된 바이러스 검출 카트리지는 상기 제1컨테이너(32)의 하면의 필터부(33)에 안착된다. 이때, 상기 바이러스 검출 카트리지에 남아 있는 반응용액 등의 액체류는 상기 필터부(33)를 통과하여 상기 제1컨테이너(32)의 하방에 위치한 제2컨테이너(34)에 보관된다.

이에 한정되는 것은 아니나, 본원에 기재된 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치를 이용한 바이러스 탐지 방법에 있어서, 유선 통신 및 무선 통신 중 1 이상을 포함하여 상기 카메라부(28)로부터 바이러스 검출 결과를 전송받고, 바이러스에 의한 위험 여부를 판단하여 위험 정보를 제공하는 관리자 서버를 포함하고, 상기 관리자 서버가 카메라부(28)에서 전송된 바이러스 검출 결과에 기초하여 바이러스에 의한 위험 여부를 판단하여 위험 정보를 송출하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 바이러스 검출 결과 전송 시, 전송 데이터에는 측정일, 시각, 측정 장비의 ID(예를 들어 MAC address), 장비의 상태, 에러 코드, 바이러스의 종류, 감지 여부(양성 또는 음성, 또는 사진) 등을 포함될 수 있다.

도 12를 참조하면, 상기 쿼드 타입 LFA 카트리지(200)의 표면에는 바이러스 검출 결과를 신호화할 수 있는 수단이 인쇄되어 있을 수 있다.

상기한 구성에 의해, 공지의 비전분석 기술을 이용하여 쿼드 타입 LFA 카트리지(200)의 각 검출패드에 나타난 검출결과를 신호화하여 촬영 이미지 자체가 아닌 필수 정보만을 원격지의 관리자 서버로 신속하고 효율적으로 전송할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: 바이러스 탐지 장치
10: 바이오에어로졸 포집부
12: 응축기
14: 응축액 공급부
16: 제어부
18: 시린지 펌프
20: 바이러스 검출 카세트부
21, 21a, 21b, 121: 바이러스 검출 카트리지
22, 122: 바이러스 검출 카트리지 적층부
23, 123: 지지부
23b: 경사부
25: 검출시약 공급부
26, 126: 구동부
126a: 엑츄에이터
27, 127: 노즐
28, 128: 카메라부
29, 129: 공간부
30, 130: 폐기부
32: 제1컨테이너
33: 필터부
34: 제2컨테이너
40: 스트립
41: 시료패드
42: 컨쥬게이션패드
43, 143: 검출패드
43a: 검출라인
43b: 대조군라인
45: 흡수패드
124: 수평왕복이동수단
200: 쿼드 타입 LFA 카트리지
210: 제조사 정보
220: 사진지표
230: 시료주입부
240a, 240b, 240c, 240d: 검사 바이러스 인식 코드
250: 2라인타입 검사기준 라인
260: 3라인타입 검사기준 라인
270: 3라인타입 검사결과 기준 텍스트
280: 2라인타입 검사결과 기준 텍스트
290: 검출부

Claims

공기 중 바이오에어로졸을 포집하는 바이오에어로졸 포집부;
상기 바이오에어로졸 포집부에 의해 포집된 바이오에어로졸 내의 바이러스를 검출하기 위한 바이러스 검출 카세트부;
소정 시간 마다 공기 중의 바이러스 유무를 검출하도록, 상기 바이오에어로졸 포집부 및 상기 바이러스 검출 카세트부의 작동을 제어하는 제어부; 및
상기 바이러스 검출 카세트부에서 사용된 바이러스 검출 카트리지를 보관하는 폐기부;를 포함하고,
상기 바이러스 검출 카세트부는,
상기 바이오에어로졸 포집부에 의해 포집된 바이오에어로졸 내의 바이러스를 검출하기 위한 검출시약을 보유하고 공급하는 검출시약 공급부;
바이러스 검출 카트리지를 복수로 적층하고 검출시약이 적하될 수 있도록 바이러스 검출 카트리지를 소정의 시간마다 공급하는 바이러스 검출 카트리지 적층부; 및
상기 바이러스 검출 카트리지의 바이러스 검출 결과를 촬영하는 카메라부;를 포함하고,
일렬로 나열된 2 이상의 바이러스 검출 카트리지 적층부;
각각의 바이러스 검출 카트리지 적층부의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지를 지지하며 바이러스 탐지 장치의 일측으로 수평방향으로 연장된 지지부; 및
상기 바이러스 검출 카트리지 적층부의 하단부에 적층된 바이러스 검출 카트리지를 상기 지지부를 따라 수평방향으로 검출 위치로 이동시키는 구동부;를 포함하고,
상기 지지부의 말단부 전방에는 공간부가 형성되고,
상기 구동부는 사용된 바이러스 검출 카트리지를 상기 공간부를 통해 상기 폐기부로 배출되도록 이동시키고,
상기 바이러스 검출 카트리지 적층부는 이종의 바이러스 검출 카트리지를 2 종류 이상 포함하는, 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치.
제1항에 있어서,
상기 지지부 상에 일렬로 나열된 2 이상의 바이러스 검출 카트리지 상에 응축액 공급부로부터 응축액과 검출시약의 혼합액을 공급하는 노즐; 및
상기 2 이상의 바이러스 검출 카트리지 상에 순차적으로 응축액과 검출시약의 혼합액을 공급하도록 상기 노즐을 수평이동시키는 수평왕복이동수단;을 포함하는, 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치.
제2항에 있어서,
2 이상의 바이러스 검출 카트리지의 바이러스 검출 결과를 순차적으로 촬영할 수 있도록, 상기 카메라부가 상기 수평왕복이동수단에서 상기 노즐의 이동방향의 후방에 결합된, 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치.
제1항에 있어서,
상기 바이러스 검출 카트리지는 쿼드 타입(Quad Type) 측방유동 분석(Lateral Flow Assay)용 카트리지이고, 상기 바이러스 검출 카트리지의 표면에는 검출결과를 신호화할 수 있는 수단이 인쇄된, 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 공기 중의 바이러스 실시간 탐지용 바이러스 탐지 장치를 이용한 바이러스 탐지 방법에 있어서,
i) 제어부의 제어에 의해 바이오에어로졸 포집부에서 공기 중의 바이오에어로졸을 포집하는 단계;
ii) 제어부의 제어에 의해 바이러스 검출 카트리지 적층부에 적층된 바이러스 검출 카트리지를 소정 시간 마다 검출 위치로 이동시키는 단계;
iii) 검출 위치로 이동된 상기 바이러스 검출 카트리지 상에 바이오에어로졸 및 검출시약을 공급하여 바이러스를 검출하는 단계;
iv) 상기 바이러스 검출 카트리지의 검출 결과를 카메라부에서 촬영하는 단계; 및
v) 사용된 바이러스 검출 카트리지를 폐기부로 배출하는 단계;를 포함하는, 공기 중의 바이러스의 실시간 탐지 방법.