KR20130080339A - 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생물학 무기를 실시간으로 감시, 수집, 탐지, 식별, 후송시료를 공급하기 위한 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치와 그 방법에 관한 것으로서,
생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치는, 대기 부유 입자를 선별 농축하여 총 입자와 생물학 입자의 농도 및 변화량을 분석하여 생물 입자를 감시하는 입자감시기(10)와; 공기 중의 부유입자를 선별 농축하여 액상형태로 포집하는 공기수집기(20)와; 상기 공기수집기(20)에 의해 수집된 시료에 대하여 초음파 파쇄 및 시액 혼합, 형광 반응을 유도하여 생물입자를 미생물과 독소로 분류하는 탐지기(30)와; 상기 공기수집기(20)에 의해 수집된 시료에 대한 항원항체 반응을 이용하여 생물학 무기 종류를 식별하는 식별기(40)와; 통합 S/W가 탑재되어 탐지시스템의 주장비와 부수장비를 운용 제어하는 운용컴퓨터(50)와; 외부 전원을 공급받아 탐지시스템 작동에 필요한 전원을 각부로 분배하며, 측정 데이터를 상기 운용컴퓨터(50)로 송ㆍ수신하기 위한 유선 통신 인터페이스로 네트워크장치를 구비하는 전원분배장치(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치는, 대기 부유 입자를 선별 농축하여 총 입자와 생물학 입자의 농도 및 변화량을 분석하여 생물 입자를 감시하는 입자감시기(10)와; 공기 중의 부유입자를 선별 농축하여 액상형태로 포집하는 공기수집기(20)와; 상기 공기수집기(20)에 의해 수집된 시료에 대하여 초음파 파쇄 및 시액 혼합, 형광 반응을 유도하여 생물입자를 미생물과 독소로 분류하는 탐지기(30)와; 상기 공기수집기(20)에 의해 수집된 시료에 대한 항원항체 반응을 이용하여 생물학 무기 종류를 식별하는 식별기(40)와; 통합 S/W가 탑재되어 탐지시스템의 주장비와 부수장비를 운용 제어하는 운용컴퓨터(50)와; 외부 전원을 공급받아 탐지시스템 작동에 필요한 전원을 각부로 분배하며, 측정 데이터를 상기 운용컴퓨터(50)로 송ㆍ수신하기 위한 유선 통신 인터페이스로 네트워크장치를 구비하는 전원분배장치(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 생물학 무기를 실시간으로 감시, 수집, 탐지, 식별, 후송시료를 공급하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생물학 작용제의 이상징후가 감시되면 자동으로 경보를 발령하고, 시료를 수집하여 최단 시간 내 생물학 무기를 탐지 및 식별할 수 있도록 한 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치와 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 군사용으로 사용되는 생물학 무기는 독성이 높으나 생산시설이 간단하고 저비용으로 개발할 수 있기 때문에, 호전적인 적대세력이나 테러단체 등에서 생물학 무기를 개발하여 공격할 경우 많은 피해가 발생한다. 특히, 생물학 무기로 사용되는 생물들은 인체 감염 후에 스스로 증식하고 잠복기를 거쳐 발병되며, 신종 인플루엔자나 구제역과 같이 기하급수적으로 전염되어 불특정 다수의 생명을 파괴하는 특성이 있으므로, 적의 생물학 무기 공격의 징후가 있거나 생물학 무기 공격이 발생한 경우 이를 조속히 탐지할 필요가 있다.
또 생물학전에 사용되는 세균 등과 같은 생물학 무기들은 수십 ㎞ 전방에서 풍향 및 풍속 등을 고려하여 살포되며, 피해지역에 도착할 때는 농도가 매우 낮아진다. 그러나 생물학 무기는 그 농도가 극히 낮더라도 피해가 줄어드는 것은 아니기 때문에, 이러한 조건하에서 생물학 무기가 살포되었거나 살포된 것으로 의심되는 경우 이들 생물학 무기에 대한 샘플링 및 탐측 작업과 그 분석 작업은 매우 중요하다.
이에 따라 생물학전 또는 생물학 테러 등과 같은 생물학 무기를 이용한 공격에 대비하기 위한 생물학 무기 탐지체계의 개발이 요구되고 있다. 현재 해외에서는 BIDS(Biological Integrated Detection System), JBPDS(Joint Biological Point Detection System) 등과 같은 생물학 무기 탐지시스템을 개발 운용하고 있는데, 국내에는 이러한 생물학 무기를 실시간 탐지/식별할 수 있는 장비가 없는 실정이어서, 생물학 무기가 살포되었을 경우 피해에 무방비로 노출될 수 있다.
게다가 해외에서 개발된 생물학 무기 탐지시스템은 국외 수출이 금지된 품목에 해당할 뿐만 아니라 실시간 탐지 기능이 구비되지 않아 성능이 제한되며 유지 비용이 많이 드는 문제점이 있다. 더욱이 해외에서 개발된 생물학 무기 탐지시스템은 자국의 대기환경을 기초로 하여 개발된 것으로, 감시 알고리즘이 국내의 대기환경을 정확하게 반영하지 않을 경우 오경보가 발령될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 적의 생물학 작용제 공격의 징후가 있거나 공격이 발생한 경우 조속한 시간 내에 생물학 무기 피습 여부를 실시간 감시, 수집, 탐지, 식별할 수 있도록 함과 아울러 생물학 무기에 의한 피습시 후방의 전문실험실로 시료를 신속하게 후송함으로써 생물학 무기 공격으로부터 보호, 제독, 치료수단을 강구하기 할 수 있도록 자동화 및 통합관리가 가능한 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치와 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 대기 부유 입자를 선별 농축하여 총 입자와 생물학 입자의 농도 및 변화량을 분석하여 생물 입자를 감시하는 입자감시기와; 공기 중의 부유입자를 선별 농축하여 액상형태로 포집하는 공기수집기와; 상기 공기수집기에 의해 수집된 시료에 대하여 초음파 파쇄 및 시액 혼합, 형광 반응을 유도하여 생물입자를 미생물과 독소로 분류하는 탐지기와; 상기 공기수집기에 의해 수집된 시료에 대한 항원항체 반응을 이용하여 생물학 무기 종류를 식별하는 식별기와; 통합 S/W가 탑재되어 탐지시스템의 주장비와 부수장비를 운용 제어하는 운용컴퓨터와; 외부 전원을 공급받아 탐지시스템 작동에 필요한 전원을 각부로 분배하며, 측정 데이터를 상기 운용컴퓨터로 송ㆍ수신하기 위한 유선 통신 인터페이스로 네트워크장치를 구비하는 전원분배장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치에 따르면, 기상데이터인 온도, 습도, 풍향, 풍속 등을 측정하고 그 결과값을 상기 운용컴퓨터로 전송하는 기상장비; 및 탐지시스템 운용온도에서 장비가 정상 작동할 수 있도록 케이스 내부 온도를 제어하는 냉난방장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치에 따르면, 상기 입자감시기는 가상 임팩터를 이용하여 대기 중 부유입자로부터 미세입자를 선별/농축하는 건식농축부와, 농축 상태로 유입된 입자에 레이저 빔을 조사하여 발생한 산란광 및 형광을 광학센서에 집중시켜 관측하도록 하는 입자광측부와, 챔버를 오염시키지 않으면서 입자를 레이저빔에 교차시키고 일정 유속으로 입자가 흐를 수 있도록 하는 유량제어부와, 상기 입자광측부의 광학센서에서 발생하는 전기신호를 처리하여 데이터를 생성하고 측정결과를 상기 운용컴퓨터로 전송하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치에 따르면, 상기 공기수집기는 복수의 가상 임팩터로 이루어진 2단 노즐을 이용하여 대기 중 부유입자로부터 미세입자를 선별/농축하는 건식농축부와, 상기 건식농축부에서 농축된 기체 시료를 액체 시료로 농축하는 습식농축부와, 상기 건식농축부의 노즐을 통과 또는 바이패스하는 유량을 각각 제어하는 유량제어부와, 공기수집기를 구성하는 각 구성품을 제어하고 그 동작상태를 운용컴퓨터로 전송하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 하는 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치에 따르면, 상기 건식농축부는 2~10㎛ 크기의 미세입자를 선별하여 농축하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치에 따르면, 상기 탐지기는 상기 공기수집기에서 수집된 시료를 후송용 용기에 주입하는 시료처리부와, 상기 시료에 포함된 생물입자의 세포를 파쇄하는 세포파쇄부가 구비되며 파쇄된 세포 내의 유전자와 단백질 및 생체에너지 물질의 형광과 발광을 동시에 측정하여 세균과 단백질 독소를 탐지하는 습식광측부와, 파쇄된 세포에 혼합되도록 형광 시약 및 발광 시약을 상기 습식광측부에 제공하는 반응시약계와, 상기 습식광측부에서 측정된 형광 및 발광 신호를 운용컴퓨터로 전송하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치에 따르면, 상기 시료처리부에서 시료가 주입된 후송용 용기는 확증 식별을 위해 후방의 전문 실험실로 후송되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치에 따르면, 상기 식별기는 상기 공기수집기에 의해 수집된 시료에 식별완충액을 혼합하여 식별티켓에 주입하는 시료분배부와, 식별티켓의 발색량을 측정하여 작용제 종류를 식별하는 티켓 판독부와, 상기 티켓 판독부의 식별 결과를 상기 운용컴퓨터로 전송하는 신호처리부)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 방법은, 입자감시기를 이용하여 생물학 작용제 공격 징후를 상시 감시하는 단계와; 감시 경보가 발령되면 공기수집기를 통해 대량의 공기를 흡입한 후 농축시켜 액상의 시료를 수집하는 단계와; 수집된 시료에 대한 세포 파쇄와 형광 반응을 통해 미생물과 독소를 분류하여 탐지 경보를 발령하고 시료가 담긴 후송용 용기를 후방의 전문 실험실로 이송하는 단계와; 수집된 시료에 대한 항원 항체 반응을 이용하여 생물학 무기의 종류를 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치 및 그 방법은 실시간으로 생물학 무기를 감시하고, 미세 입자의 시료를 수집하여 탐지, 식별 및 후송시료 생성 등의 작업을 수행하여 신속하게 대응책을 만들게 함으로써, 생물학적 대응 능력을 향상시키고 생물학적 공격이나 위협으로부터 인명피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치 및 그 방법에 따르면, 기상장비를 이용하여 현지의 기상정보를 확인하게 되므로 더욱 정확하게 판단할 수 있고 냉난방장치에 의해 탐지시스템의 각종 장비가 정상적으로 운용되는 효과가 있다.
또한 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치 및 그 방법에 따르면, 입자감시기에서 미세입자를 관측하여 생물입자의 유입여부를 실시간으로 판단하게 되므로 생물학적 공격을 조기에 파악 가능한 효과가 있다.
또 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치 및 그 방법에 따르면, 공기수집기에서 건식농축부를 통해 미세입자를 선별 농축하고 습식농축부를 통해 액상으로 농축하게 되므로, 액체 시료를 빠르게 확보하여 분석할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치 및 그 방법에 따르면, 탐지기에서 형광 시약 및 발광 시약을 이용하여 세균과 단백질 독소의 유무를 판단하게 되므로, 생물학적 공격 여부를 조기에 탐지할 수 있는 효과가 있다.
또 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치 및 그 방법에 따르면, 식별기에서 생물학 작용제의 종류를 식별하여 운용시스템에 제공함으로써 그 대응책을 빠르게 수립할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치 및 그 방법은, 공공기관이나 경기장, 지하철 역사, 버스 터미널, 국제 행사장 등 다양한 장소에서 생물학적 테러에 대한 방호 목적으로 폭넓게 사용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치가 개략적으로 도시된 구성도.
도 2는 본 발명의 요부 구성인 입자감시기의 구성도.
도 3은 본 발명의 요부 구성인 공기수집기의 구성도.
도 4는 본 발명의 요부 구성인 탐지기의 구성도.
도 5는 본 발명의 요부 구성인 식별기의 구성도.
도 6은 본 발명에 의한 생물팍 작용제의 통합 탐지 및 식별 방법에 따른 시스템의 운용프로세스를 나타낸 참고도.
도 2는 본 발명의 요부 구성인 입자감시기의 구성도.
도 3은 본 발명의 요부 구성인 공기수집기의 구성도.
도 4는 본 발명의 요부 구성인 탐지기의 구성도.
도 5는 본 발명의 요부 구성인 식별기의 구성도.
도 6은 본 발명에 의한 생물팍 작용제의 통합 탐지 및 식별 방법에 따른 시스템의 운용프로세스를 나타낸 참고도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치 및 그 방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 대기 부유 입자를 선별 농축하여 총 입자와 생물학 입자의 농도 및 변화량을 분석하여 생물 입자를 감시하는 입자감시기(10)와; 공기 중의 부유입자를 선별 농축하여 액상형태로 포집하는 공기수집기(20)와; 상기 공기수집기(20)에 의해 수집된 시료에 대하여 초음파 파쇄 및 시액 혼합, 형광 반응을 유도하여 생물입자를 미생물과 독소로 분류하는 탐지기(30)와; 상기 공기수집기(20)에 의해 수집된 시료에 대한 항원항체 반응을 이용하여 생물학 무기 종류를 식별하는 식별기(40)와; 노트북 타입의 터치스크린이 가능한 컴퓨터로 통합 S/W가 탑재되어 탐지시스템의 주장비와 부수장비를 운용 제어하는 운용컴퓨터(50)와; 외부 전원을 공급받아 탐지시스템 작동에 필요한 전원을 각부로 분배하며, 측정 데이터를 상기 운용컴퓨터(50)로 송ㆍ수신하기 위한 유선 통신 인터페이스로 네트워크장치를 구비하는 전원분배장치(60)와; 기상데이터인 온도, 습도, 풍향, 풍속 등을 측정하고 그 결과값과 GPS를 통한 위치정보를 상기 운용컴퓨터(50)로 전송하는 기상장비(70); 및 대략 -32∼43℃의 범위에 있는 탐지시스템의 운용온도에서 장비가 정상 작동할 수 있도록 케이스 내부 온도를 제어하는 냉난방장치(80);를 포함하여 이루어진다.
상기 입자감시기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 가상 임팩터를 이용하여 대기 중 부유입자로부터 2~10㎛ 크기의 미세입자를 선별/농축하는 건식농축부(11)와, 농축 상태로 유입된 입자에 레이저 빔을 조사하여 발생한 산란광 및 형광을 광학센서에 집중시켜 관측하도록 하는 입자광측부(12)와, 챔버를 오염시키지 않으면서 입자를 레이저빔에 교차시키고 일정 유속으로 입자가 흐를 수 있도록 하는 유량제어부(13)와, 상기 입자광측부(12)의 광학센서에서 발생하는 전기신호를 처리하여 데이터를 생성하고 측정결과를 상기 운용컴퓨터(50)로 전송하는 신호처리부(14)로 이루어진다.
그리고 상기 공기수집기(20)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 가상 임팩터로 이루어진 2단 노즐을 이용하여 대기 중 부유입자로부터 2~10㎛ 크기의 미세입자를 선별/농축하는 건식농축부(21)와, 상기 건식농축부에서 농축된 기체 시료를 액체 시료로 농축하는 습식농축부(22)와, 상기 건식농축부(21)의 노즐을 통과 또는 바이패스하는 유량을 각각 제어하는 유량제어부(23)와, 상기 공기수집기(20)를 구성하는 각 구성품을 제어하고 그 동작상태를 상기 운용컴퓨터(50)로 전송하는 신호처리부(24)로 이루어진다.
상기 탐지기(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 공기수집기(20)에서 수집된 시료를 후송용 용기에 주입하는 시료처리부(31)와, 상기 시료에 포함된 생물입자의 세포를 파쇄하는 세포파쇄부가 구비되며 파쇄된 세포 내의 유전자와 단백질 및 생체에너지 물질의 형광과 발광을 동시에 측정하여 세균과 단백질 독소를 탐지하는 습식광측부(33)와, 파쇄된 세포에 혼합되도록 형광 시약 및 발광 시약을 상기 습식광측부에 제공하는 반응시약계(32)와, 상기 습식광측부(33)에서 측정된 형광 및 발광 신호를 운용컴퓨터(50)로 전송하는 신호처리부(34)로 이루어진다. 그리고 상기 시료처리부(31)에서 시료가 주입된 후송용 용기는 확증 식별을 위해 후방의 전문 실험실로 후송되는 것이 바람직하다.
또 상기 식별기(40)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 공기수집기(20)에 의해 수집된 시료에 식별완충액을 혼합하여 식별티켓(43)에 주입하는 시료분배부(41)와, 식별티켓(43)의 발색량을 측정하여 작용제 종류를 식별하는 티켓 판독부(42)와, 상기 티켓 판독부(42)의 식별 결과를 상기 운용컴퓨터(50)로 전송하는 신호처리부(44)로 이루어진다.
이상에서 언급된 각 주요 구성들이 조합되어 하나의 탐지시스템을 구성하며, 각 구성의 배치는 서로 간섭되지 않는 범위 내에서 임의로 배치할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 입자감시기(10)를 이용하여 생물학 작용제 공격 징후를 상시 감시하는 단계와; 감시 경보가 발령되면 공기수집기(20)를 통해 대량의 공기를 흡입한 후 농축시켜 액상의 시료를 수집하는 단계와; 수집된 시료에 대한 세포 파쇄와 형광 반응을 통해 미생물과 독소를 분류하여 탐지 경보를 발령하고 시료가 담긴 후송용 용기를 후방의 전문 실험실로 이송하는 단계와; 수집된 시료에 대한 항원 항체 반응을 이용하여 생물학 무기의 종류를 분석하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
상기한 본 발명의 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치와 그 방법은 대기중의 생물입자를 실시간으로 감지하여 생물학 작용제의 유무를 판단하고 생물입자를 수집 및 분석하여 이에 대한 효과적인 대응을 할 수 있도록 한다.
입자감시기(10)는 건식농축부(11)의 가상임팩터를 이용하여 대기 중 부유입자로부터 2~10㎛ 크기의 미세입자를 선별 및 농축하여 입자광측부(12)로 보내게 된다. 상기 입자광측부(12)는 빔 형성 광학계를 통과한 레이저빔을 미세입자에 조사하여 미세입자에서 발생한 산란광 및 형광을 광학센서로 집중시킴으로써, 생물입자와 일반입자를 구분하게 된다. 즉, 형광이 발생한 입자는 생물입자로 분류하고 형광이 발생하지 않은 입자는 일반입자로 분류하는 것이다.
이때, 유량제어부(13)는 상기 입자광측부(12)에서 토출된 유량을 정량적으로 조절하여 배출하게 되는데, 이를 위하여 상기 유량제어부(13)는 챔버를 오염시키지 않으면서 입자를 레이저빔에 교차시키고 일정 유속으로 입자가 흐를 수 있는 구조로 설계한다. 그리고, 신호처리부(14)는 상기 입자광측부(12)의 광학센서에서 발생하는 전기신호를 처리하여 데이터를 생성하고 측정결과를 운용컴퓨터(50)로 전송한다.
상기 운용컴퓨터(50)는 국내 대기환경을 반영한 감시 알고리즘을 이용하여 상기 신호처리부(14)로부터 전송된 측정결과를 화면에 디스플레이함과 아울러 생물학적 공격에 대한 경보 여부를 결정한다. 만약, 생물학적 공격이 있는 것으로 판단되면 공기수집기(20)를 통해 시료를 수집한다.
상기 공기수집기(20)는 건식농축부(21)를 통해 대량의 공기를 흡입하게 도되며, 대기 중 부유입자에 포함된 2~10㎛의 미세입자를 복수의 가상임팩터로 이루어진 2단 노즐을 이용하여 선별/농축하여 습식농축부(22)로 보내게 된다. 상기 습식농축부(22)는 기체 시료를 액상으로 농축하여 액체 시료로 만들게 된다. 그리고, 유량 제어부(23)는 상기 건식농축부(21)의 2단 노즐에 연결된 오리피스를 통해 1단 주유동과 2단 주유동 및 2단 부유동의 유량을 제어한다. 또 상기 공기수집기(20)의 신호처리부(24)는 상기 공기수집기(20)의 구성품을 제어함과 아울러 상기 습식농축부(22)에 의해 액체 시료가 수집되었음을 상기 운용컴퓨터(50)에 알리게 된다.
상기 공기수집기(20)에서 수집된 액체 시료는 탐지기(30)의 시료처리부(31)에 의해 습식광측부(33)의 세포파쇄장치로 이송되거나 후송용 용기에 주입된다. 액체 시료가 주입된 후송용 용기는 상기 탐지기(30)에서 세균 또는 독성 단백질이 액체 시료에 포함된 것으로 판단될 경우, 후방의 전문실험실로 후송되어 액체 시료를 확증 식별할 수 있도록 한다. 상기 세포파쇄장치에 의해 세포가 파쇄되면 반응시약계(32)의 형광 시약 및 발광 시약을 파쇄된 세포에 주입함으로써 세포 내의 유전자, 단백질, 생체에너지물질이 형광 시약 및 발광 시약에 혼합되도록 한다. 이에 따라 상기 습식광측부(22)에서는 형광 신호와 발광 신호를 측정 및 분석하여 세균과 단백질 독소의 유무를 판단하며, 그 결과는 신호처리부에 의해 상기 운용컴퓨터(50)로 전송된다. 물론, 상기 습식광측부(33)에서 세균 또는 단백질 독소가 포함된 것으로 판단되면 상기 운용컴퓨터(50)를 통해 탐지경고를 발생하여야 함은 당연하다.
또 상기 공기수집기(20)에서 수집된 액체 시료는 식별기(40)로도 이송되는데, 상기 식별기(40)는 액체 시료에 대한 항원 항체 반응을 이용하여 생물학 작용제의 종류를 식별하게 된다. 즉, 상기 공기수집기(20)에 수집된 액체 시료는 식별기(40)로 이송되어 시료분배부(41)의 식별완충액과 혼합되고, 이 혼합액을 식별티켓(43)에 주입하여 발색이 이루어지도록 한다. 그리고 티켓판독부(42)에서 상기 식별티켓(43)의 발색량을 측정하여 작용제 종류를 식별하며, 그 결과가 신호처리부(44)를 통해 상기 운용컴퓨터(50)로 전송된다.
상기 운용컴퓨터(50)는 상기 입자감시기(10)로부터 전송된 신호를 이용하여 생물학적 공격에 대한 경보 발령 여부를 결정하며, 상기 탐지기(30)의 탐지 결과에 따라 생물학적 공격 여부를 확인하고, 상기 식별기(40)의 식별 결과를 통해 해당 생물학 작용제를 확인하여 효과적인 대응이 가능하도록 한다.
이때, 전원분배장치(60)는 탐지시스템을 구성하는 각종 구성품에 전원을 분배하고, 네트워크 장치를 이용하여 각 구성품에서의 측정 결과 등을 상기 운용컴퓨터(50)로 전송한다. 냉난방장치(80)는 탐지시스템의 운용온도에서 장비가 정상 작동할 수 있도록 케이스 내부 온도를 제어한다.
그리고 기상장비(70)는 기상데이터인 온도, 습도, 풍향, 풍속을 측정하고 그 결과값을 상기 운용컴퓨터(50)로 전송함과 아울러 GPS에 의해 파악된 위치 정보를 동시에 전송한다. 따라서, 상기 운용컴퓨터(50)에서 기상정보를 고려하여 판단함으로써 좀더 정확한 판단이 이루어지도록 하며 주변 지역에서도 효과적인 대응이 가능하게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
10...입자감시기
11...건식농축부
12...입자광측부
13...유량제어부
14...신호처리부
20...공기수집기
21...건식농축부
22...습식농축부
23...유량제어부
24...신호처리부
30...탐지기
31...시료처리부
32...반응시약계
33...습식광측부
34...신호처리부
40...식별기
41...시료분배부
42...티켓 판독부
43...식별티켓
44...신호처리부
50...운용컴퓨터
60...전원분배장치
70...기상장비
80...냉난방장치
11...건식농축부
12...입자광측부
13...유량제어부
14...신호처리부
20...공기수집기
21...건식농축부
22...습식농축부
23...유량제어부
24...신호처리부
30...탐지기
31...시료처리부
32...반응시약계
33...습식광측부
34...신호처리부
40...식별기
41...시료분배부
42...티켓 판독부
43...식별티켓
44...신호처리부
50...운용컴퓨터
60...전원분배장치
70...기상장비
80...냉난방장치
Claims (9)
- 대기 부유 입자를 선별 농축하여 총 입자와 생물학 입자의 농도 및 변화량을 분석하여 생물 입자를 감시하는 입자감시기(10)와;
공기 중의 부유입자를 선별 농축하여 액상형태로 포집하는 공기수집기(20)와;
상기 공기수집기(20)에 의해 수집된 시료에 대하여 초음파 파쇄 및 시액 혼합, 형광 반응을 유도하여 생물입자를 미생물과 독소로 분류하는 탐지기(30)와;
상기 공기수집기(20)에 의해 수집된 시료에 대한 항원항체 반응을 이용하여 생물학 무기 종류를 식별하는 식별기(40)와;
통합 S/W가 탑재되어 탐지시스템의 주장비와 부수장비를 운용 제어하는 운용컴퓨터(50)와;
외부 전원을 공급받아 탐지시스템 작동에 필요한 전원을 각부로 분배하며, 측정 데이터를 상기 운용컴퓨터(50)로 송ㆍ수신하기 위한 유선 통신 인터페이스로 네트워크장치를 구비하는 전원분배장치(60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치. - 제1항에 있어서,
기상데이터인 온도, 습도, 풍향, 풍속을 측정하고 그 결과값을 상기 운용컴퓨터(50)로 전송하는 기상장비(70); 및 탐지시스템의 운용온도에서 장비가 정상 작동할 수 있도록 케이스 내부 온도를 제어하는 냉난방장치(80);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치. - 제1항에 있어서,
상기 입자감시기(10)는, 가상 임팩터를 이용하여 대기 중 부유입자로부터 미세입자를 선별/농축하는 건식농축부(11)와, 농축 상태로 유입된 입자에 레이저 빔을 조사하여 발생한 산란광 및 형광을 광학센서에 집중시켜 관측하도록 하는 입자광측부(12)와, 챔버를 오염시키지 않으면서 입자를 레이저빔에 교차시키고 일정 유속으로 입자가 흐를 수 있도록 하는 유량제어부(13)와, 상기 입자광측부(12)의 광학센서에서 발생하는 전기신호를 처리하여 데이터를 생성하고 측정결과를 상기 운용컴퓨터(50)로 전송하는 신호처리부(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치. - 제1항에 있어서,
상기 공기수집기(20)는, 복수의 가상 임팩터로 이루어진 2단 노즐을 이용하여 대기 중 부유입자로부터 미세입자를 선별/농축하는 건식농축부(21)와, 상기 건식농축부에서 농축된 기체 시료를 액체 시료로 농축하는 습식농축부(22)와, 상기 건식농축부(21)의 노즐을 통과 또는 바이패스하는 유량을 각각 제어하는 유량제어부(23)와, 상기 공기수집기(20)를 구성하는 각 구성품을 제어하고 그 동작상태를 상기 운용컴퓨터(50)로 전송하는 신호처리부(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 건식농축부(11)(21)는 2~10㎛ 크기의 미세입자를 선별하여 농축하는 것을 특징으로 하는 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치. - 제1항에 있어서,
상기 탐지기(30)는, 상기 공기수집기(20)에서 수집된 시료를 후송용 용기에 주입하는 시료처리부(31)와, 상기 시료에 포함된 생물입자의 세포를 파쇄하는 세포파쇄부가 구비되며 파쇄된 세포 내의 유전자와 단백질 및 생체에너지 물질의 형광과 발광을 동시에 측정하여 세균과 단백질 독소를 탐지하는 습식광측부(33)와, 파쇄된 세포에 혼합되도록 형광 시약 및 발광 시약을 상기 습식광측부(33)에 제공하는 반응시약계(32)와, 상기 습식광측부(33)에서 측정된 형광 및 발광 신호를 운용컴퓨터(50)로 전송하는 신호처리부(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치. - 제6항에 있어서,
상기 시료처리부(31)에서 시료가 주입된 후송용 용기는 확증 식별을 위해 후방의 전문 실험실로 후송되는 것을 특징으로 하는 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치. - 제1항에 있어서,
상기 식별기(40)는, 상기 공기수집기(20)에 의해 수집된 시료에 식별완충액을 혼합하여 식별티켓에 주입하는 시료분배부(41)와, 식별티켓(43)의 발색량을 측정하여 작용제 종류를 식별하는 티켓 판독부(42)와, 상기 티켓 판독부의 식별 결과를 상기 운용컴퓨터로 전송하는 신호처리부(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 장치. - 입자감시기(10)를 이용하여 생물학 작용제 공격 징후를 상시 감시하는 단계와;
감시 경보가 발령되면 공기수집기(20)를 통해 대량의 공기를 흡입한 후 농축시켜 액상의 시료를 수집하는 단계와;
수집된 시료에 대한 세포 파쇄와 형광 반응을 통해 미생물과 독소를 분류하여 탐지 경보를 발령하고 시료가 담긴 후송용 용기를 후방의 전문 실험실로 이송하는 단계와;
수집된 시료에 대한 항원 항체 반응을 이용하여 생물학 무기의 종류를 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학 작용제의 통합 탐지 및 식별 방법.
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