KR20090061864A - 가스 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20090061864A
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정문연
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 가스 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 가스를 채집하여 저장하는 가스 채집기와, 상기 가스를 상기 가스 채집기로부터 제공받아 상기 가스에 함유된 이물질을 제거하는 이물질 제거기와, 상기 이물질 제거기로부터 상기 가스를 제공받아 상기 가스에 함유된 수분을 제거하는 수분 제거기와, 그리고 상기 수분 제거기로부터 상기 가스를 제공받아 상기 가스에 함유된 특정 성분를 검출하는 검출기를 포함하는 가스 검출 장치를 이용하여 호흡 가스로부터 수회에 걸쳐 수분을 제거하여 특정 성분 가스, 가령 폐암의 마커 가스를 검출하는 것을 특징으로 한다.
Figure P1020070128845
가스 센서, 폐암 조기 스크리닝, 카로보닐황화합물

Description

가스 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING GAS}
본 발명은 가스 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 신뢰성을 고도로 확보할 수 있는 가스 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제관리번호:2006-S-007-02, 과제명:유비쿼터스 건강관리용 모듈 시스템]
최근 유비쿼터스 센서 네트워크 시스템의 등장과 U-헬스케어가 화두로 사회 전반적인 많은 변화를 가져오고 있다. 특히, U-헬스케어의 사회는 노인 증가와 더불어 건강한 삶을 영위하기를 갈망하는 사람들에게 있어 큰 화두이고, 앞으로 많은 연구개발이 이루어져야 할 분야일 것이다.
기존의 폐암 진단은 그 말기에 증상을 보이는 것으로 조기에 스크린닝 작업을 하는게 어려운 대상이었다. 이에 연구자들은 좀 더 간단한 시스템을 도입하여 여러가지 연구 결과들을 내놓고 있다. 일례로서 미국공개특허 2007/0081162에 개시된 바와 같이 호흡 가스를 대상으로 마커 가스(marker gas)를 검출하는 기술이 제안된 바 있었다.
그런데, 상술한 미국공개특허에 개시된 것은 NO 또는 CO2의 광흡수 스펙트럼을 이용하여 혼재된 가스 중에서 특정 가스의 농도를 측정하는 고난이도의 광학식 시스템을 구축하는 것이었다. 따라서, 광학식 시스템에 비해 용이한 가스 검출 장치 및 방법의 요구 내지는 필요성이 있을 것이다.
본 발명은 상술한 종래 기술에서의 요구 내지는 필요성에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 비교적 용이하게 특정 가스를 검출할 수 있는 장치 및 검출 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스 검출 장치 및 방법은 전기화학적 방법으로 특정 가스를 검출할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치는, 가스를 채집하여 저장하는 가스 채집기와; 상기 가스를 상기 가스 채집기로부터 제공받아 상기 가스에 함유된 이물질을 제거하는 이물질 제거기와; 상기 이물질 제거기로부터 상기 가스를 제공받아 상기 가스에 함유된 수분을 제거하는 수분 제거기와; 그리고 상기 수분 제거기로부터 상기 가스를 제공받아 상기 가스에 함유된 특정 성분을 검출하는 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 가스 검출 장치에 있어서, 상기 이물질 제거기는, 상기 가스 채집기로부터 제공받은 가스로부터 상기 이물질을 걸러내는 필터망과; 그리고 상기 필터망이 내장된 하우징을 포함하는 필터를 포함할 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 장치에 있어서, 상기 수분 제거기는, 상기 가스 채집기로부터 상기 가스를 제공받고, 상기 가스 채집기로부터 제공받은 가스를 응축시켜 상기 가스에 함유된 수분을 제거하는 응축기와; 상기 응축기로부터 상기 가스를 제공받고, 상기 응축기로부터 제공받은 가스에 함유된 수분을 흡착하여 상기 가스에 잔류된 수분을 제거하는 탈수분 필터와; 그리고 상기 탈수분 필터로부터 상기 가스를 제공받고, 상기 탈수분 필터로부터 제공받은 가스를 가열하여 상기 가스에 잔류된 수분을 제거하는 발열기를 포함할 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 장치에 있어서, 상기 응축기는, 상대적으로 고온으로 설정되고 전기적 에너지를 제공받는 하판과; 상기 하판에 비해 상대적으로 저온으로 설정되고, 상기 가스 채집기로부터 제공받은 가스의 흐름 경로를 제공하는 가스관이 내장된 상판을 포함하며; 상기 가스 채집기로부터 제공받은 가스를 펠티어 효과에 의해 응축시킬 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 장치에 있어서, 상기 탈수분 필터는 상기 응축기로부터 제공받은 가스에 함유된 수분을 흡착하는 황산나트륨(Na2SO3)이 채워진 하우징을 포함할 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 장치에 있어서, 상기 발열기는, 상기 응축기로부터 제공받은 가스의 흐름 경로를 제공하는 가스관이 마련된 상부 히팅 블록과; 그리고 상기 가스관에서 흐르는 가스에 열을 제공하는 발열선이 마련된 하부 히팅 블록을 포함할 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 장치에 있어서, 상기 가스 센서는, 상기 특정 성분을 검출할 수 있는 가스 센서 소자와; 그리고 상기 가스 센서 소자가 내장되고 전기적 연결 패드가 마련된 하우징을 포함할 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 장치에 있어서, 상기 특정 가스는 인간의 특정 질병의 마커 가스를 포함할 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 장치에 있어서, 상기 특정 질병은 폐암을 포함하고; 상기 마커 가스는 H2O2, CO, CO2, NO, N2O, C2H6, CH2O, C2H4O, CH3O, CS2, H2S, NH3, COS(Carbonyl Sulfide), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 장치에 있어서, 상기 가스는 캐리어 가스에 실려 상기 이물질 제거기와 상기 수분 제거기와 상기 가스 센서로 흐를 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 장치에 있어서, 상기 가스를 상기 이물질 제거기와 상기 수분 제거기와 상기 가스 센서로 펌핑할 수 있는 펌프를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 장치에 있어서, 상기 수분 제거기는, 상기 가스를 펠티어 효과에 의해 응축시켜 상기 가스로부터 수분을 제거하는 응축기와; 상기 가스를 흡착시키는 상기 가스로부터 수분을 제거하는 탈수분 필터와; 상기 가스에 열을 공급하여 상기 가스로부터 수분을 제거하는 발열기를 포함하고; 상기 검출기는 열을 제공받아 동작하는 가스 센서를 포함하고; 상기 응축기와 상기 발열기는 상기 가스 센서는 전기적 에너지를 공급받아 동작하는 것을 포함할 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 장치에 있어서, 상기 전기적 에너지를 상기 응축기와 상기 발열기와 상기 가스 센서로 제공하는 배선을 더 포함할 수 있다.
상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 방법은, 인간으로부터 호흡 가스를 채집하고; 상기 채집된 호흡 가스로부터 이물질을 제거하 고; 상기 이물질이 제거된 호흡 가스로부터 수분을 제거하고; 그리고 상기 수분이 제거된 호흡 가스에 함유되어 인간의 특정 질병의 마커 가스를 검출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예의 가스 검출 방법에 있어서, 상기 수분을 제거하는 것은, 상기 호흡 가스를 응축하여 상기 수분을 제거하고; 상기 수분이 제거된 호흡 가스로부터 잔류 수분을 제거하고; 그리고 상기 잔류 수분이 제거된 호흡 가스를 가열하는 것을 포함할 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 방법에 있어서, 상기 특정 질병은 폐암을 포함하고; 상기 마커 가스는 H2O2, CO, CO2, NO, N2O, C2H6, CH2O, C2H4O, CH3O, CS2, H2S, NH3, COS(Carbonyl Sulfide), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 실시예의 가스 검출 방법에 있어서, 상기 호흡 가스를 캐리어 가스에 실려 제공하고; 그리고 상기 호흡 가스를 펌핑하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 가스 센서 어레이와 수분 제거 장치, 펌핑 시스템으로 구현된 가스 검출 장치로써 폐암의 마커 가스를 검출할 수 있어서 폐암을 조기에 발견할 수 있게 된다. 이에 따라, 조기에 폐암 발생 확률이 높다고 판명된 사람은 병원에서 더욱 정밀 검사를 실시하게 되고, 그에 따른 의사의 처방을 받을 수 있게 유도하여 건강한 삶을 유지할 수 있게 하는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 가스 검출 장치 및 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.
(장치 실시예)
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 가스 검출 장치(100)는 검출하고자 하는 특정 성분이 함유되어 있을 수 있는 가스, 예를 들어, 폐암으로 의심되는 질병을 가진 환자의 호흡 가스를 채집하고 호흡 가스로부터 특정 성분을 검출하여 폐암을 조기에 진단하는 방법에 이용될 수 있다.
가스 검출 장치(100)는 환자의 호흡 가스를 채집하여 저장할 수 있는 샘플 백(102)을 포함한다. 샘플 백(102)으로서는 듀퐁(Dupont) 사(社)로부터 입수 가능한 폴리비닐플루오라이드(PVF)로 구성된 이른바 페들러 백(Pedlar bag)이라는 기구를 채택할 수 있다. 페들러 백은 기계적 물성 및 내화학 약품성이 우수하다고 알려져 있기 때문에 샘플 백(102)으로 채택되기에 적합하다고 할 수 있을 것이다.
샘플 백(102)에 채집된 호흡 가스는 가스 도입관(106)을 통해 어셈블리(116) 로 도입될 수 있다. 가스 도입관(106)에는 밸브(104)가 마련되어 있어 호흡 가스 흐름의 단속이 제어된다. 샘플 백(102)에 채집된 호흡 가스는 캐리어 가스, 가령 고순도의 질소 가스에 실려 어셈블리(116)로 도입될 수 있다.
캐리어 가스는 봄베(108)에 저장되며, 봄베(108)에 저장된 캐리어 가스는 캐리어 가스관(112)을 통해 가스 도입관(106)으로 유입된다. 캐리어 가스관(112)에는 레귤레이터(110)가 마련되어 있어 캐리어 가스관(112)에서의 캐리어 가스 압력이 일정하게 유지될 수 있다. 캐리어 가스관(112)에는 MFC(Mass Flow Controller)와 같은 유량계(114)가 배치되어 있어 캐리어 가스는 일정량이 흐르게끔 제어될 수 있다.
어셈블리(116)는 호흡 가스에 함유되어 있을 수 있는 먼지와 수분을 제거하여, 그 가스에 포함되어 있을 수 있는 특정 성분을 검출할 수 있는 다양한 장치들이 포함된 것일 수 있다. 일례로서, 어셈블리(116)에는 도입된 호흡 가스에 함유되어 있을 수 있는 이물질, 가령 먼지를 걸러낼 수 있는 먼지 제거 필터(120)와, 호흡 가스로부터 수분을 제거할 수 있는 응축기(130)와 탈수분 필터(140)와 발열기(150)와, 호흡 가스에 포함되어 있을 수 있는 특정 성분의 가스를 검출할 수 있는 가스 센서(160)를 포함할 수 있다. 어셈블리(116)는 호흡 가스를 펌핑할 수 있는 소형 펌프(170)가 더 포함될 수 있다.
먼지 제거 필터(120)와 탈수분 필터(140)는 전기적 에너지의 소모없이 물리적 방법으로 동작할 수 있을 것이다. 이와 다르게, 응축기(130)와 발열기(150)와 가스 센서(160)는 전기적 에너지를 소모하여 동작할 수 있는 구조일 수 있다. 가스 센서(160)는 특정 가스 검출 신호를 외부로 전달하여야 할 것이다. 따라서, 어셈블리(116)에는 이들 응축기(130)와 발열기(150)와 가스 센서(160) 각각과 전기적으로 연결되어 파워 내지 전기적 신호를 전달하는 다수개의 배선들(194)과, 다수개의 배선들(194)과 전기적으로 연결된 다수개의 패드들(192)이 더 마련되어 있을 수 있다. 다수개의 패드들(192)을 통해 가스 검출 장치(100)는 외부 전기적 장치와 연결될 수 있다. 소형 펌프(170)의 경우도 마찬가지로 그 동작에는 전기적 에너지가 필요할 것이며 이에 따라 배선(194)을 통해 파워를 전달받을 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치에 있어서 먼지 제거 필터를 도시한 분해 사시도이다.
도 2를 도 1과 같이 참조하면, 먼지 제거 필터(120)는 가스 도입관(106)을 통해 호흡 가스를 제공받아 먼지를 걸러낸다. 여기서의 이물질이란 인간의 호흡 가스에 불필요하게 함유되어 있을 수 있는 먼지, 또는 호흡 가스를 샘플 백(102)으로 채집하거나 또는 호흡 가스가 가스 도입관(106) 내에서 흐를 때 비의도적으로 포함될 수 있는 것을 의미한다. 본 명세서에선 기술 편의상 이러한 것들을 '먼지'라는 용어로 나타내기로 한다. 먼지가 제거된 호흡 가스는 제1 가스 전달관(181)을 통해 먼지 제거 필터(120)로부터 응축기(130)로 전달된다.
먼지 제거 필터(120)는 상부 하우징(122)과, 필터망(126)이 내장된 하부 하우징(124)을 포함할 수 있다. 필터망(126)으로서는 글래스 미세 섬유(glass fine fiber)로 구성된 이른바 헤파(HEPA) 필터에 적용되는 것을 채택할 수 있다. 상부 하우징(122)과 하부 하우징(124)은 알루미늄(Al)으로 구성될 수 있다.
하부 하우징(124)에는 호흡 가스의 출입 경로를 제공하는 가스 입력관(128)과 가스 출력관(129)이 포함될 수 있다. 가스 입력관(128)은 가스 도입관(106)과 연결될 수 있고, 가스 출력관(129)은 제1 가스 전달관(181)과 연결될 수 있다. 이와 다르게, 먼지 제거 필터(120)는 가스 입력관(128) 및 가스 출력관(129)을 포함하지 아니할 수 있다. 이 경우, 가스 도입관(106)과 제1 가스 전달관(181)이 하부 하우징(124)에 직결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치에 있어서 응축기를 도시한 분해 사시도이다.
도 3을 도 1과 같이 참조하면, 응축기(130)는 제1 가스 전달관(181)을 통해 도입된 호흡 가스를 응축하여 수분을 제거한다. 수분이 제거된 호흡 가스는 제2 가스 전달관(182)을 통해 응축기(130)로부터 탈수분 필터(140)로 전달된다.
응축기(130)는 펠티어 효과(Peltier effect)가 구현되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 응축기(130)는 상대적으로 고온 부분인 하판(132)과 상대적으로 저온 부분이 상판(134)을 포함할 수 있다. 하판(132)에는 양극 패드(138)와 음극 패드(137)가 배치되고, 이들 패드들(137,138)에는 배선(194)이 연결될 수 있다. 상판(134)에는 구리관(136)이 배치될 수 있다. 구리관(136)의 일단은 제1 가스 전달관(181)과 연결될 수 있고, 구리관(136)의 타단은 제2 가스 전달관(182)과 연결될 수 있다. 구리관(136)은 일반적인 마이크로 히트 파이프에 적용되는 이른바 위크(wick) 구조를 가질 수 있다. 위크 구조는 주지된 바와 같이 통상적으로 다공성 구조물, 가령 아주 가는 금속으로 그물 형상으로 이루어져 있을 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치에 있어서 탈수분 필터를 도시한 분해 사시도이다.
도 4를 도 1과 같이 참조하면, 탈수분 필터(140)는 황산나트륨(144:Na2SO3)이 채워진 튜브 형태의 하우징(142)을 포함할 수 있다. 황산나트륨(144)은 알갱이 형태로 존재할 수 있다. 하우징(142)은 가령 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 이른바 테플론(TEFLON) 재질로 구성될 수 있다. 호흡 가스가 응축기(130)를 통과하여 수분이 호흡 가스로부터 제거되더라도 수분이 남아 있을 수 있다. 황산나트륨(144)은 제2 가스 전달관(182)을 통해 도입된 호흡 가스와의 화학 반응으로 호흡 가스에 함유된 수분을 머금을 수 있다. 이에 따라, 호흡 가스로부터 잔여 수분이 제거될 수 있다. 잔여 수분이 제거된 호흡 가스는 제3 가스 전달관(183)을 통해 탈수분 필터(140)로부터 발열기(150)로 전달된다.
튜브(144)의 양단에는 호흡 가스가 출입되는 가스 입력관(146)과 가스 출력관(148)이 마련되어 있을 수 있다. 가스 입력관(146)은 제2 가스 전달관(182)과 연결될 수 있고, 가스 출력관(148)은 제3 가스 전달관(183)과 연결될 수 있다. 이와 다르게, 탈수분 필터(140)에는 가스 입력관(146)과 가스 출력관(148)이 포함되어 있지 않을 수 있다. 이 경우, 튜브(142)의 양단은 제2 가스 전달관(182) 및 제3 가스 전달관(183) 각각과 직결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치에 있어서 발열기를 도시한 분해 사시도이다.
도 5를 도 1과 같이 참조하면, 발열기(150)는 제3 가스 전달관(183)를 통해 도입된 호흡 가스를 고온, 가령 약 200℃로 가열하여 호흡 가스에 남아 있을 수 있는 수분을 최대한 제거할 수 있다. 이로써, 수분에 의한 측정 결과 오류를 최대한으로 보정 가능하게 할 수 있다. 수분이 최대한 제거된 호흡 가스는 제4 가스 전달관(184)을 통해 가스 센서(160)로 전달된다.
발열기(150)는 가스관(153)이 내장된 알루미늄(Al)으로 구성된 상부 히팅 블록(151)과, 발열선(158)이 마련된 고내열성 폴리이미드로 구성된 하부 히팅 블록(159)을 포함할 수 있다. 발열선(158)은 가령 니켈(Ni)/크롬(Cr) 선으로 구성될 수 있다. 발열선(158)의 양단은 발열선(158)에 전기적 파워를 전달하는 배선(194)이 연결될 수 있다.
가스관(153)의 양단에는 호흡 가스가 유입 및 유출되는 가스 입력관(154)과 가스 출력관(155)이 포함되어 있을 수 있다. 가스 입력관(154)은 제3 가스 전달관(183)과 연결될 수 있고, 가스 출력관(155)은 제4 가스 전달관(184)과 연결될 수 있다. 이와 달리, 가스 입력관(154)과 가스 출력관(155)이 포함되지 아니하고, 가스관(153)의 양단은 제3 가스 전달관(183) 및 제4 가스 전달관(184)과 직결될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치에 있어서 가스 센서를 도시한 분해 사시도이다.
도 6을 도 1과 같이 참조하면, 가스 센서(160)는 제4 가스 전달관(184)을 통해 유입된 호흡 가스로부터 특정 성분 가스를 검출할 수 있다. 가스 센서(160)에서 검출이 완료된 호흡 가스는 제5 가스 전달관(185)을 통해 펌프(170)로 전달되고 가스 배출관(190)을 통해 외부로 배출된다.
가스 센서(160)는 가령 알루미늄(Al)으로 구성된 상부 하우징(162)과 하부 하우징(164)을 포함할 수 있다. 하부 하우징(164)에는 다수개의 가스 센서 소자들(166)이 어레이되어 있을 수 있다. 하부 하우징(164)에는 호흡 가스의 출입을 담당하는 가스 입력관(167)과 가스 출력관(168)이 마련될 수 있다. 가스 입력관(167)은 제4 가스 전달관(184)과 연결될 수 있고, 가스 출력관(168)은 제5 가스 전달관(185)과 연결될 수 있다. 이와 다르게, 가스 입력관(167)과 가스 출력관(168)이 마련되지 아니하고, 제4 가스 전달관(184)과 제5 가스 전달관(185)이 하부 하우징(164)과 직결될 수 있다. 하부 하우징(164)에는 다수개의 패드들(169)이 포함될 수 있다. 다수개의 패드들(169)은 다수개의 배선들(194)을 매개로 다수개의 패드들(192)과 전기적으로 연결될 수 있다.
가스 센서 소자들(166)은 특정 성분 가스를 수 내지 수십 ppb 농도로 검출할 수 있는 것일 수 있다. 가스 센서 소자들(166)은 히터를 가열하는 열형 방식으로 가스 센서부와 히터부로 구분되어 있을 수 있다. 가스 센서 소자들(166)은 호흡 가스에 함유되어 있을 수 있는 H2O2, CO, CO2, NO, N2O, C2H6, CH2O, C2H4O, CH3O, CS2, H2S, NH3, COS(Carbonyl Sulfide) 가스, 또는 이들 가스의 조합을 검출할 수 있게끔 설계되어 있을 수 있다.
가스 검출 장치(100)는 상술한 질소산화물(NOx), 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds) 또는 카르보닐황화합물(Carbonyl sulfide) 등과 같은 폐암의 마커 가스(marker gas)를 정성적인 분석과 정량적인 분석을 통해 환자의 폐암 여부를 조기에 발견할 수 있다. 특히, 상술한 폐암의 마커 가스들 중에서 카르보닐황화합물(COS)은 다른 가스들에 비해 특이성을 가지고 있다는 것이 알려져 있다. 가스 검출 장치(100)를 이용하게 되면 카르보닐황화합물(COS)을 전기화학식으로 비교적 용이하게 검출할 수 있게 된다.
본 실시예의 가스 검출 장치(100)는 호흡가스 중에서 폐암의 마커 가스인 카르보닐황화합물(COS) 등을 측정하는 폐암 조기 진단 시스템 구축에 응용될 수 있을 것이다.
(방법 실시예)
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치를 이용하여 특정 성분의 가스를 검출할 수 있는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 도 1과 같이 참조하면, 측정 성분을 함유할 수 있다고 여겨지는 가스를 확보하기 위한 가스 채집 단계(S102)로서, 예를 들어 폐암이라고 의심되는 질병을 가진 환자로부터 호흡 가스를 채취하여 샘플 백(102)에 채운다.
가스 채집 단계(S102) 이전에, 준비 단계(S108)로서 선택적으로 가스 센서(160)의 준비 상태와 가스 도입관(106)을 비롯한 각종의 가스관들(181-190)을 세척하기 위해 질소 가스를 가스 검출 장치(100)에 제공할 수 있다.
호흡 가스로부터 먼지를 제거하는 먼지 제거 단계(S120)로서, 샘플 백(102) 에 채집된 호흡 가스를 먼지 제거 필터(120)로 제공하여 호흡 가스에 포함되어 있을 수 있는 먼지가 걸러질 수 있도록 한다.
호흡 가스로부터 수분을 제거하기 위해, 제1 수분 제거 단계(S130)로서 먼지가 제거된 호흡 가스를 응축기(130)로 제공하여 가스 응축을 통해 수분을 제거한다. 이어서, 제2 수분 제거 단계(S140)로서 호흡 가스를 탈수분 필터(140)로 제공하여 가스 흡탈착 현상을 이용하여 호흡 가스에 잔류할 수 있는 수분을 제거한다. 그리고, 제3 수분 제거 단계(S150)로서 호흡 가스를 발열기(150)로 제공하여 대략 200℃ 정도로 가열하여 호흡 가스에 남아있을 수 있는 수분이 완전히 제거되도록 한다.
호흡 가스로부터 특정 가스를 검출하기 위한 가스 검출 단계(S160)로서 호흡 가스를 가스 센서(160)에 제공한다. 가스 센서(160)에 포함된 다수개의 가스 센서 소자들(166)에 의해 특정 가스, 가령 카르보닐황화합물(COS)과 같은 폐암의 마커 가스를 검출한다. 이로써, 폐암을 조기에 스크리닝할 수 있게 된다.
지금까지는 폐암의 마커 가스를 검출하여 폐암의 조기 진단이 가능한 가스 검출 장치(100)에 대해서 설명하였으나, 가스 검출 장치(100)는 이러한 용도에 한정되지 않음에 유의하여야 할 것이다.
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 가스 센서를 이용하여 가스를 검출할 수 있는 제조업과, 가스 검출 장치를 이용하여 특정 질병을 조기에 진단할 수 있는 의료업 및 U-헬스케어 산업에 응용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치에 있어서 먼지 제거 필터를도시한 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치에 있어서 응축기를 도시한 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치에 있어서 탈수분 필터를 도시한 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치에 있어서 발열기를 도시한 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치에 있어서 가스 센서를 도시한 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가스 검출 장치를 이용한 특정 가스의 검출 방법을 나타내는 흐름도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100: 가스 검출 장치 102: 샘플 백
108: 봄베 114: 유량계
116: 어셈블리 120: 먼지 제거 필터
130: 응축기 140: 탈수분 필터
150: 발열기 160: 가스 센서
170: 펌프

Claims (15)

  1. 가스를 채집하여 저장하는 가스 채집기와;
    상기 가스를 상기 가스 채집기로부터 제공받아 상기 가스에 함유된 이물질을 제거하는 이물질 제거기와;
    상기 이물질 제거기로부터 상기 가스를 제공받아 상기 가스에 함유된 수분을 제거하는 수분 제거기와; 그리고
    상기 수분 제거기로부터 상기 가스를 제공받아 상기 가스에 함유된 특정 성분을 검출하는 검출기를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이물질 제거기는:
    상기 가스 채집기로부터 제공받은 가스로부터 상기 이물질을 걸러내는 필터망과; 그리고 상기 필터망이 내장된 하우징을 포함하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수분 제거기는:
    상기 가스 채집기로부터 상기 가스를 제공받고, 상기 가스 채집기로부터 제 공받은 가스를 응축시켜 상기 가스에 함유된 수분을 제거하는 응축기와;
    상기 응축기로부터 상기 가스를 제공받고, 상기 응축기로부터 제공받은 가스에 함유된 수분을 흡착하여 상기 가스에 잔류된 수분을 제거하는 탈수분 필터와; 그리고
    상기 탈수분 필터로부터 상기 가스를 제공받고, 상기 탈수분 필터로부터 제공받은 가스를 가열하여 상기 가스에 잔류된 수분을 제거하는 발열기를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 응축기는:
    상대적으로 고온으로 설정되고, 전기적 에너지를 제공받는 하판과;
    상기 하판에 비해 상대적으로 저온으로 설정되고, 상기 가스 채집기로부터 제공받은 가스의 흐름 경로를 제공하는 가스관이 내장된 상판을 포함하며;
    상기 가스 채집기로부터 제공받은 가스를 펠티어 효과에 의해 응축시키는 것을 특징으로 하는 가스 검출 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 탈수분 필터는:
    상기 응축기로부터 제공받은 가스에 함유된 수분을 흡착하는 황산나트 륨(Na2SO3)이 채워진 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 발열기는:
    상기 응축기로부터 제공받은 가스의 흐름 경로를 제공하는 가스관이 마련된 상부 히팅 블록과; 그리고
    상기 가스관에서 흐르는 가스에 열을 제공하는 발열선이 마련된 하부 히팅 블록을;
    포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가스 센서는:
    상기 특정 성분을 검출할 수 있는 가스 센서 소자와; 그리고
    상기 가스 센서 소자가 내장되고 전기적 연결 패드가 마련된 하우징을;
    포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 특정 성분은 인간의 특정 질병의 마커 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 특정 질병은 폐암을 포함하고;
    상기 마커 가스는 H2O2, CO, CO2, NO, N2O, C2H6, CH2O, C2H4O, CH3O, CS2, H2S, NH3, COS(Carbonyl Sulfide), 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가스는 캐리어 가스에 실려 상기 이물질 제거기와 상기 수분 제거기와 상기 가스 센서로 흐르는 것을 특징으로 하는 가스 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가스를 상기 이물질 제거기와 상기 수분 제거기와 상기 가스 센서로 펌핑할 수 있는 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 장치.
  12. 인간으로부터 호흡 가스를 채집하고;
    상기 채집된 호흡 가스로부터 이물질을 제거하고;
    상기 이물질이 제거된 호흡 가스로부터 수분을 제거하고; 그리고
    상기 수분이 제거된 호흡 가스에 함유되어 인간의 특정 질병의 마커 가스를 검출하는 것을;
    포함하는 가스 검출 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 수분을 제거하는 것은:
    상기 호흡 가스를 응축하여 상기 수분을 제거하고;
    상기 수분이 제거된 호흡 가스로부터 잔류 수분을 제거하고; 그리고
    상기 잔류 수분이 제거된 호흡 가스를 가열하는 것을;
    포함하는 가스 검출 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 특정 질병은 폐암을 포함하고;
    상기 마커 가스는 H2O2, CO, CO2, NO, N2O, C2H6, CH2O, C2H4O, CH3O, CS2, H2S, NH3, COS(Carbonyl Sulfide), 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 검출 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 호흡 가스를 캐리어 가스에 실려 제공하고; 그리고
    상기 호흡 가스를 펌핑하는 것을;
    더 포함하는 가스 검출 방법.
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