KR20220147896A - 바이오 물질 제거 장치 - Google Patents

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KR20220147896A
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Abstract

본 발명은 바이오 물질 제거 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게, 공기 주입부, 상기 공기 주입부로부터 제1 방향으로 이격되는 제1 처리부, 및 상기 제1 처리부를 사이에 두고, 상기 공기 주입부로부터 이격되는 제2 처리부를 포함하되, 상기 제1 처리부는 상기 공기 주입부로부터 포집된 공기 중의 바이오 물질들을 제거하는 제1 바이오 물질 제거부, 및 상기 바이오 물질들 중 상기 제1 바이오 물질 제거부를 통과한 잔여 바이오 물질들을 분석하는 제1 모니터링부를 포함하고, 상기 제2 처리부는 상기 잔여 바이오 물질들을 제거하는 제2 바이오 물질 제거부, 및 상기 잔여 바이오 물질들 중 적어도 하나의 바이오 물질이 상기 제2 바이오 물질 제거부를 통과했는지를 분석하는 제2 모니터링부를 포함하고, 상기 제1 바이오 물질 제거부는 건식 공기 정화기를 포함하고, 상기 제2 바이오 물질 제거부는 습식 공기 정화기를 포함하고, 상기 제1 모니터링부 및 상기 제2 모니터링부의 각각은 이미지 센서를 포함할 수 있다.

Description

바이오 물질 제거 장치 {Device for removing biomaterial}
본 발명은 실시간 모니터링이 가능한 바이오 물질 제거 장치에 관한 것이다.
최근에 호흡기를 통한 비말에 의해 바이러스 또는 세균 등의 바이오 물질이 전염되는 문제가 발생하고 있다. 이 때, 감염자의 비말(침방울)이 기침을 할 때, 재채기를 할 때, 또는 말을 할 때 입에서 나온 후, 공기 중에 부유하여 비감염자의 눈, 코, 또는 입의 점막을 통해 전염될 수 있다. 이와 같이, 공기를 통하여, 바이러스 또는 세균 등의 바이오 물질이 전염되는 것을 방지하기 위한 바이오 물질의 제거 시스템이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 실시간 모니터링이 가능한, 공기 중의 바이오 물질 제거 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 물질 제거 장치는, 공기 주입부, 상기 공기 주입부로부터 제1 방향으로 이격되는 제1 처리부, 및 상기 제1 처리부를 사이에 두고, 상기 공기 주입부로부터 이격되는 제2 처리부를 포함하되, 상기 제1 처리부는 상기 공기 주입부로부터 포집된 공기 중의 바이오 물질들을 제거하는 제1 바이오 물질 제거부, 및 상기 바이오 물질들 중 상기 제1 바이오 물질 제거부를 통과한 잔여 바이오 물질들을 분석하는 제1 모니터링부를 포함하고, 상기 제2 처리부는 상기 잔여 바이오 물질들을 제거하는 제2 바이오 물질 제거부, 및 상기 잔여 바이오 물질들 중 적어도 하나의 바이오 물질이 상기 제2 바이오 물질 제거부를 통과했는지를 분석하는 제2 모니터링부를 포함하고, 상기 제1 바이오 물질 제거부는 건식 공기 정화기를 포함하고, 상기 제2 바이오 물질 제거부는 습식 공기 정화기를 포함하고, 상기 제1 모니터링부 및 상기 제2 모니터링부의 각각은 이미지 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 건식 공기 정화기의 양 끝단에 배치되는 회전부를 더 포함하되, 상기 회전부의 회전에 의해 상기 건식 공기 정화기는 연속적으로 이동하고, 상기 건식 공기 정화기는 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 건식 공기 정화기는 적층된 복수의 부직포들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 습식 공기 정화기는 용액이 제공되도록 구성된 용기, 상기 용액으로 공기를 주입시키는 공기 주입 배관, 및 상기 용기에 연결되고 상기 잔여 바이오 물질들 중 상기 적어도 하나의 바이오 물질이 제거된 상기 공기를 배출시키는 공기 배출관을 포함하되, 상기 적어도 하나의 바이오 물질은 상기 용액 내에 포집될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 용액 배출부, 및 상기 용기와 상기 용액 배출부 사이에 배치된 펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공기흡입부를 더 포함하고, 상기 용액 배출부는 상기 적어도 하나의 바이오 물질들이 포집된 추출 용액을 상기 제2 모니터링부에 전달하고, 상기 공기 흡입부는 통기 구멍을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 모니터링부는 나노 광학 센서를 더 포함하되, 상기 나노 광학 센서는 기판, 및 상부층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부층은 반도체, 물질 전이금속 디칼코게나이드, 그래핀 및 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride; hBN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부층은 InGaAsP을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판과 상기 상부층의 사이에 배치되는 하부층을 더 포함하되, 상기 하부층은 상기 하부층을 관통하여 상기 기판의 상면의 일부를 노출시키는 복수의 나노 홀들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나노 홀들 각각의 직경 및 주기는 상기 제1 방향으로 가면서 변화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판은 실리콘 산화물을 포함하고, 상기 하부층은 실리콘을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 평면적 관점에서, 상기 상부층은 원 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부층은 상기 상부층을 관통하여 상기 기판의 상면의 일부를 노출시키는 복수의 홀들을 포함하고, 상기 홀들은 상기 상부층의 외곽 둘레에 인접하여 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 모니터링부는 센서 기판을 더 포함하되, 상기 센서 기판은 내부에 진공 공간을 포함하고, 상기 나노 광학 센서는 상기 진공 공간 내에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 모니터링부는 상기 제1 바이오 물질 제거부를 통과한 공기가 주입되는 노즐 및 상기 노즐의 하면 상의 투명 기판을 포함하고, 상기 이미지 센서는 상기 투명 기판의 하면 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 중의 잔여 바이오 물질들은 상기 투명 기판의 상면 상에 부착되고, 상기 이미지 센서는 상기 잔여 바이오 물질들을 촬영할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서는 CMOS(Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공기 주입부 및 상기 제1 처리부 사이의 배관을 더 포함하되, 상기 배관에 의해 상기 공기 주입부와 상기 제1 처리부가 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 처리부에 의해 상기 잔여 바이오 물질들이 제거된 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 공기 중에 비말 형태로 존재하는 바이오 물질들을 다단계의 정화 공정을 통해 제거함으로써 깨끗한 공기를 제공할 수 있고, 이와 동시에 정화된 공기 중에 존재할 수 있는 바이러스 또는 세균 등의 바이오 물질들을 실시간으로 모니터링할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 물질 제거 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 공기 정화기를 설명하기 위한 개략적인 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 모니터링부를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 처리부를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 5a 및 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 모니터링부를 설명하기 위한 개략적인 사시도들이다.
도 5b, 도 6b, 및 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 모니터링부를 설명하기 위한 개략적인 단면도들로, 도 5b는 도 5a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응되고, 도 6b 및 도 6c는 각각 도 6a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 7a 및 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 7b 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 단면도들로, 도 7b는 도 7a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응되고, 도 8b는 도 8a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 9a 및 도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 9b 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 단면도들로, 도 9b는 도 9a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응되고, 도 10b는 도 10a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 11a 및 도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 11b 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 단면도들로, 도 11b는 도 11a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응되고, 도 12b는 도 12a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 13a 및 도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 13b 및 도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 단면도들로, 도 13b는 도 13a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응되고, 도 14b는 도 14a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 15a 및 도 16a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 평면도들이다.
도 15b 및 도 16b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 단면도들로, 도 15b는 도 15a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응되고, 도 16b는 도 16a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 15c는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서로부터 방출된 공명 파장을 측정한 결과이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 어떤 막(또는 층)이 다른 막(또는 층) 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막(또는 층) 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막(또는 층)이 개재될 수도 있다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 물질 제거 장치를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 물질 제거 장치는 공기 주입부(100), 제1 처리부(200), 및 제2 처리부(300)를 포함할 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 물질 제거 장치는 상기 공기 주입부(100)와 상기 제1 처리부(200)의 사이, 및 상기 제1 처리부(200)와 상기 제2 처리부(300)의 사이에 배치되는 배관(210)을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 물질 제거 장치는 상기 제2 처리부(300)에 연결되는 공기 배출부(410)를 더 포함할 수 있다.
상기 공기 주입부(100)는 공기 포집기(110)를 포함할 수 있다. 상기 공기 포집기(110)에 의해, 외부의 공기를 포집하여 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 물질 제거 장치 내로 주입할 수 있다. 이 때, 외부의 공기는 비말 상태로 존재하는 바이오 물질들 (VR)을 포함할 수 있다. 상기 바이오 물질들(VR)은 감염원(infectious agent)을 포함할 수 있고, 예를 들어, 바이러스, 또는 세균 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 공기 포집기(110)는 깔때기 형상을 가질 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 상기 공기 포집기(110)는 공기를 포집할 수 있는 다양한 형상들을 가질 수 있다.
상기 제1 처리부(200)는 상기 공기 주입부(100)로부터 제1 방향(D1)으로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 처리부(200)는 상기 배관(210)을 사이에 두고 상기 공기 주입부(100)와 이격될 수 있다. 상기 배관(210)은 상기 공기 주입부(100)와 상기 제1 처리부(200)를 연결할 수 있다. 즉, 상기 공기 주입부(100)를 통해 포집된 외부의 공기는 상기 배관(210)을 통과하여, 상기 제1 처리부(200)로 주입될 수 있다. 상기 제1 처리부(200)에 의해 외부로부터 주입된 공기 중의 바이오 물질들(VR)이 제거될 수 있다.
상기 제1 처리부(200)는 상기 공기 주입부(100)로부터 포집된 공기 중의 바이오 물질들(VR)을 제거하는 제1 바이오 물질 제거부(240), 및 상기 제1 바이오 물질 제거부(240)를 통과한 공기 중의 잔여 바이오 물질들(VR)을 분석하는 제1 모니터링부(250)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 공기 정화기를 설명하기 위한 개략적인 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1 바이오 물질 제거부(240)는 회전부(220) 및 건식 공기 정화기(230)를 포함할 수 있다. 상기 건식 공기 정화기(230)는 상기 제1 방향(D1)에 교차하는 제2 방향(D2)로 연장될 수 있다. 예를 들어, 상기 건식 공기 정화기(230)는 필터일 수 있다. 상기 회전부(220)는 상기 건식 공기 정화기(230)의 양 끝단에 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 회전부(220)는 롤(roll) 형태일 수 있다. 상기 회전부(220)의 회전에 의해 상기 건식 공기 정화기(230)는 연속적으로 이동할 수 있다. 일 예로, 상기 건식 공기 정화기(230)는 상기 제2 방향(D2)로 이동할 수 있다. 다만, 상기 방향에 대한 설명은 예시적인 것으로, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 건식 공기 정화기(230)는 하나의 부직포(231)를 포함하거나 또는 적층된 복수의 부직포들(231)을 포함할 수 있다. 일 예로, 공기가 상기 제1 방향(D1)으로 이동하는 경우, 상기 제2 방향(D2)으로 이동하는 상기 건식 공기 정화기(230)에 의해 공기 중의 바이오 물질들(VR)이 제거될 수 있다. 구체적으로, 상기 배관(210)을 통과한 공기 중의 바이오 물질들(VR)은 상기 건식 공기 정화기(230)에 흡착될 수 있다. 즉, 상기 배관(210)과 인접한 건식 공기 정화기(230)에 바이오 물질들(VR)이 흡착될 수 있고, 건식 공기 정화기(230) 중 오염된 부분은 상기 제2 방향(D2)을 따라 이동하여 폐기될 수 있다. 건식 공기 정화기(230) 중 새로운(즉, 오염되지 않은) 부분이 다시 상기 배관(210)에 인접하게 이동될 수 있고, 새롭게 상기 배관(210)을 통과한 새로운 공기 중의 바이오 물질들(VR)을 제거할 수 있다. 즉, 상기 건식 공기 정화기(230)는 연속적으로 공기 중의 바이오 물질들(VR)을 제거할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 모니터링부를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 제1 모니터링부(250)는 노즐(280), 투명 기판(260), 및 제1 이미지 센서(270)를 포함할 수 있다.
상기 노즐(280)은 상기 투명 기판(260)의 상면 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 이미지 센서(270)는 상기 투명 기판(260)의 하면 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 기판(260)은 유연한 투명 기판일 수 있고, 소모성 카트리지일 수 있다. 상기 노즐(280)에 의해, 상기 제1 바이오 물질 제거부(240)를 통과한 공기가 상기 투명 기판(260) 상으로 주입될 수 있다. 상기 바이오 물질들(VR) 중 상기 제1 바이오 물질 제거부(240)를 통과한 잔여 바이오 물질들(VR)이 상기 투명 기판(260) 상에 접착될 수 있다. 상기 투명 기판(260)은 롤 형태로 감겨 있어, 일 방향(일 예로, 상기 제1 방향(D1))을 따라 연속적으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 공기는 연속적으로 상기 투명 기판(260) 상에 주입될 수 있고, 상기 잔여 바이오 물질들(VR) 중 적어도 하나가 접착된 투명 기판(260)은 일 방향(일 예로, 상기 제1 방향(D1))을 따라 이동하여 폐기될 수 있다.
상기 제1 이미지 센서(270)는 상기 노즐(280)과 상기 투명 기판(260) 사이에 존재하는 공기를 촬영하여, 공기 중의 비말 형태의 바이오 물질(VR)의 존재 여부를 분석할 수 있다. 상기 제1 이미지 센서(270)에 의해 촬영된 영상을 인공지능 이미지 분석법을 적용한 시스템으로 분석하여, 비말 내부의 바이오 물질 존재 여부를 판별할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 이미지 센서(270)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 제1 처리부(200)를 통과한 공기가 상기 제1 처리부(200)와 상기 제2 처리부(300)의 사이에 배치되는 배관(210)으로 이동하여 상기 제2 처리부(300)로 유입될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 처리부를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 제2 처리부(300)는 상기 제1 처리부(200)를 통과한 공기 중의 잔여 바이오 물질들(VR)을 제거하는 제2 바이오 물질 제거부, 및 상기 제2 바이오 물질 제거부를 통과한 공기 중의 바이오 물질(VR)을 분석하는 제2 모니터링부(370)를 포함할 수 있다.
상기 제2 바이오 물질 제거부는 습식 공기 정화기(340)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 습식 공기 정화기(340)는 용액을 이용하는 공기 정화기일 수 있다. 상기 습식 공기 정화기(340)는 용액이 제공되도록 구성된 용기(310), 상기 용액으로 공기를 주입시키는 공기 주입 배관(311), 상기 용기(310)에 연결되고, 상기 잔여 바이오 물질들(VR) 중 적어도 하나의 바이오 물질(VR)이 제거된 공기를 배출시키는 공기 배출관(312), 용액 배출부(320), 공기 흡입부(325), 및 상기 용기(310)와 상기 용액 배출부(320) 사이에 배치된 펌프(315)를 포함할 수 있다. 상기 습식 공기 정화기(340)는 상기 용액 배출부(320)와 상기 공기 흡입부(325)를 고정하기 위한 지지 기판(321)을 더 포함할 수 있다.
상기 공기 주입 배관(311)을 통해 상기 용액 내로 주입된 공기는 상기 용액 내에서 기포를 형성할 수 있다. 상기 공기 중의 바이오 물질(VR)은 상기 용액 내에 포집될 수 있다. 상세하게는, 상기 잔여 바이오 물질들(VR) 중 적어도 하나의 바이오 물질(VR)은 상기 용액 내에 포집될 수 있다. 이에 따라, 바이오 물질들(VR)이 제거된 공기는 기포로 형성되어, 상기 공기 배출관(312)을 따라 배출될 수 있다. 일 예로, 상기 공기 주입 배관(311)의 최하부는 상기 공기 배출관(312)보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 상기 공기 배출관(312)을 따라 배출된 공기는 상기 공기 배출부(410)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 제1 처리부(200)에 의해 1차적으로 공기 중의 바이오 물질들(VR)이 제거되고, 상기 제2 처리부(300)에 의해 2차적으로 공기 중의 잔여 바이오 물질들(VR)이 제거됨에 따라, 정화된 공기가 상기 공기 배출부(410)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
상기 펌프(315)는 일정량의 용액을 상기 습식 공기 정화기(340)에서 추출할 수 있다. 예를 들어, 상기 펌프(315)는 peristaltic pump일 수 있다. 상기 습식 공기 정화기(340)에서 상기 펌프(315)에 의해 추출된 용액은 상기 용액 배출부(320)로 전달될 수 있다. 이에 따라, 상기 용액 배출부(320)는 상기 적어도 하나의 바이오 물질(VR)을 포함하는 추출 용액을 상기 제2 모니터링부(370)에 전달할 수 있다. 이 때, 추출된 용액의 양은 별도의 급수기(미도시)를 통해 다시 채워질 수 있다.
후술할 센서 기판(330)이 연속적으로 이동함에 따라, 상기 나노 광학 센서(350)에 의해 분석된 상기 적어도 하나의 바이오 물질(VR)을 포함하는 추출 용액은 상기 제2 이미지 센서(360)로 전달될 수 있다. 상기 제2 이미지 센서(360)는 상기 나노 광학 센서(350) 상에 존재하는 바이오 물질(VR)을 촬영하여, 상기 추출 용액 내의 바이오 물질(VR)의 존재 여부를 분석할 수 있다. 보다 상세하게, 상기 제2 이미지 센서(360)에 의해 촬영된 영상을 인공지능 이미지 분석법을 적용한 시스템으로 분석하여, 상기 추출 용액 내의 바이오 물질(VR)의 존재 여부를 판별할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 이미지 센서(360)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서일 수 있다.
도 5a 및 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 모니터링부를 설명하기 위한 개략적인 사시도들이다. 도 5b, 도 6b, 및 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 모니터링부를 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다. 도 5b는 도 5a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응되고, 도 6b 및 도 6c는 각각 도 6a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 4, 도 5a, 및 도 5b를 참조하면, 상기 제2 모니터링부(370)는 센서 기판(330), 나노 광학 센서(350) 및 제2 이미지 센서(360)를 포함할 수 있다. 상기 나노 광학 센서(350)는 상기 센서 기판(330)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 제2 이미지 센서(360)는 상기 센서 기판(330)의 상면 상에 배치될 수 있다.
상기 센서 기판(330)은 상기 센서 기판(330)의 내부에 진공 공간을 포함하는 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 센서 기판(330)은 카트리지 형태일 수 있다. 상기 센서 기판(330)은 롤 형태로 감겨 있어, 일 방향(일 예로, 상기 제1 방향(D1))을 따라 연속적으로 이동할 수 있다.
상기 센서 기판(330)은 상기 센서 기판(330)의 상면 상에 상기 용액 배출부(320)에 의해 구멍을 형성하게 될 제1 영역(331) 및 상기 공기 흡입부(325)에 의해 구멍을 형성하게 될 제2 영역(332)을 포함할 수 있다.
상기 센서 기판(330)의 진공 공간 내에 상기 나노 광학 센서(350)가 배치될 수 있다. 상기 나노 광학 센서(350)는 복수로 제공될 수 있다. 상기 나노 광학 센서(350)의 상면 상에 항체(AB)가 결합될 수 있다. 예를 들어, 항체들(AB)의 각각은 Y자 형상을 가질 수 있다.
도 4, 도 6a, 및 도 6b를 참조하면, 상기 센서 기판(330) 상에 상기 용액 배출부(320) 및 상기 공기 흡입부(325)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 용액 배출부(320)는 바늘 구조물을 포함할 수 있다. 상기 용액 배출부(320)는 상기 센서 기판(330)의 상기 제1 영역(331) 상에 접촉한 후, 압력을 가하여 상기 제1 영역(331)을 뚫고 구멍을 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 센서 기판(330)의 내부로 추출 용액을 주입할 수 있다.
상기 공기 흡입부(325)는 통기 구멍을 포함할 수 있다. 상기 공기 흡입부(325)는 상기 센서 기판(330)의 상기 제2 영역(332) 상에 접촉한 후, 압력을 가하여 상기 제2 영역(332)을 뚫고 구멍을 형성할 수 있다. 이 때, 상기 공기 흡입부(325)는 빈 바늘 구조물로, 통기 구멍을 가질 수 있어, 통기 구멍 역할을 할 수 있다.
도 4, 도 6a, 및 도 6c를 참조하면, 상기 추출 용액이 이동하여 상기 나노 광학 센서(350)를 덮을 수 있다. 상기 항체들(AB)은 상기 센서 기판(330)의 내부를 통해 이동하는 상기 추출 용액 내의 상기 적어도 하나의 바이오 물질(VR)을 포집하도록 구성될 수 있다. 보다 상세하게, 상기 추출 용액 내의 바이오 물질(VR)은 항원-항체 반응을 통해 항체들(AB)과 결합될 수 있다.
이하, 상기 나노 광학 센서(350)에 대한 설명은 하기 도 7a, 도 7b, 도 8a, 도 8b, 도 9a, 도 9b, 도 10a, 도 10b, 도 11a, 도 11b, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14a, 및 도 14b를 참조하여 자세히 설명한다. 다만, 설명의 편의를 위해, 상기 나노 광학 센서(350) 상에 항체(AB)가 생략되어 있다. 일부 실시예에서는, 도시된 바와는 다르게, 상기 나노 광학 센서(350) 상에 항체(AB)가 결합될 수 있다.
도 7a 및 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 평면도들이다. 도 7b 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 단면도들로, 도 7b는 도 7a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응되고, 도 8b는 도 8a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 나노 광학 센서(350)는 기판(351), 상기 기판(351) 상의 하부층(352), 및 상기 하부층(352)의 일부 영역 상의 상부층(355)을 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)의 상면은 상기 제1 방향(D1)으로의 길이가 상기 제2 방향(D2)으로의 길이보다 큰 타원 형상, 직사각형 형상, 또는 마름모 형상을 가질 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
상기 기판(351)은, 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 하부층(352)은, 예를 들어, 실리콘을 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은 2차원 물질을 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은, 예를 들어, 반도체 물질(일 예로, InGaAsP), 전이금속 디칼코게나이드(예를 들어, MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, 또는 WTe2 등), 그래핀 및 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride; hBN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 하부층(352)은, 예를 들어, 포토닉 크리스탈(photonic crystal) 구조를 가질 수 있다. 상기 상부층(355)은, 예를 들어, 연속 준위 속박 상태(bound state in the continuum; BIC) 구조를 가질 수 있다.
상기 하부층(352)은 상기 상기 하부층(352)을 관통하는 복수의 나노 홀들(353)을 포함할 수 있다. 상기 나노 홀들(353)은 상기 상부층(355)의 아래에는 제공되지 않을 수 있다. 즉, 상기 나노 홀들(353)은 상기 상부층(355)과 상기 기판(351)의 상면에 수직한 제3 방향(D3)으로 중첩되지 않을 수 있다. 상기 나노 홀들(353)은 상기 하부층(352)을 관통하여 기판(351)의 상면을 노출시킬 수 있다. 상기 나노 홀들(353)은 상기 제1 방향(D1)을 따라 배열될 수 있고, 상기 제1 방향(D1)으로 서로 이격될 수 있다. 상기 나노 홀들(353) 각각의 직경(353r)은 상기 하부층(352)의 상기 제2 방향(D2)으로의 길이보다 작을 수 있다. 상기 나노 홀들(353) 각각의 직경(353r)은, 예를 들어, 약 100 nm 내지 500 nm 일 수 있다. 상기 나노 홀들(353) 각각의 상면은, 예를 들어, 원 형상 또는 타원 형상을 가질 수 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
상기 나노 홀들(353) 각각의 직경(353r) 및 주기(353p)는 일정하지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 홀들(353) 각각의 직경(353r) 및 주기(353p)는 상기 하부층(352)의 일 단부로부터 상기 하부층(352)의 중앙부까지 상기 제1 방향(D1)으로 가면서 감소할 수 있고, 상기 하부층(352)의 중앙부로부터 상기 일 단부와 마주보는 상기 하부층(352)의 타 단부까지 상기 제1 방향(D1)으로 가면서 다시 증가할 수 있다.
상대적으로 직경(353r)이 작은 나노 홀들(353)이 위치한 상기 나노 광학 센서(350)의 중앙부는 나노 레이저의 공진기 영역에 해당할 수 있다. 상대적으로 직경(353r)이 큰 나노 홀들(353)이 위치한 상기 나노 광학 센서(350)의 양측 단부들은 나노 레이저의 미러 영역들에 해당할 수 있다. 구체적으로, 상기 나노 광학 센서(350)에 빛이 입사되면 상기 나노 광학 센서(350)의 중앙부는 공명을 발생시킬 수 있고, 상기 나노 광학 센서(350)의 양측 단부들은 빛이 흩어지지 않고 광학 구조체(30)의 중앙부에 포획될 수 있도록 빛을 반사할 수 있다.
상기 나노 광학 센서(350)의 중앙부에서 방출되는 공명 파장은 상기 나노 홀들(353)의 배열, 상기 나노 홀들(353) 각각의 직경(353r) 및/또는 주기(353p)에 따라 달라질 수 있다. 또한, 나노 레이저의 양호도(quality factor)는 상기 나노 광학 센서(350)의 크기 및 입사되는 빛의 파장에 따라 달라질 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 추출 용액이 이동하여 상기 추출 용액 내의 상기 적어도 하나의 바이오 물질(VR)이 상기 상부층(355) 상에 포집될 수 있다. 상기 상부층(355) 상에 상기 적어도 하나의 바이오 물질(VR)이 배치됨에 따라, 상기 기판(351), 상기 하부층(352), 또는 상기 상부층(355)의 유효 굴절율이 달라질 수 있다. 이에 따라, 상기 나노 광학 센서(350)로부터 방출되는 공명 파장이 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서(350)로부터 방출된 공명 파장을 측정한 결과를 도 17에 나타내었다. 도 17을 참조하면, 바이오 물질(VR)이 존재하지 않는 비교예(ref)의 공명 파장은 1503.28 nm로 측정되었다. 구의 지름이 70 nm이고, 굴절률(Refractive Index, RI)이 1.455인 바이오 물질(VR)인 구 형태의 바이러스(virus)가 상기 상부층(355) 상에 존재하는 실시예(virus)의 공명 파장은 1502.74 nm로 측정되었다. 이에 따라, 상기 나노 광학 센서(350)로부터 방출된 공명 파장의 변화를 통해, 바이오 물질(VR)의 존재 여부를 분석할 수 있다.
도 9a 및 도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 평면도들이다. 도 9b 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 단면도들로, 도 9b는 도 9a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응되고, 도 10b는 도 10a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 나노 광학 센서(350)는 기판(351), 및 상기 기판(351) 상의 상부층(355)을 포함할 수 있다.
평면적 관점에서, 상기 상부층(355)은 원 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 상부층(355)은 원판 형상일 수 있다. 예를 들어, 상기 상부층(355)은 포토닉 크리스탈 디스크 레이저(photonic crystal disk laser)일 수 있다. 구체적으로, 상기 나노 광학 센서(350)에 빛이 입사되면 상기 나노 광학 센서(350)는 공명을 발생시킬 수 있다.
상기 기판(351)은, 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은 2차원 물질을 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은, 예를 들어, 반도체 물질(일 예로, InGaAsP), 전이금속 디칼코게나이드(예를 들어, MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, 또는 WTe2 등), 그래핀 및 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride; hBN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은, 예를 들어, 연속 준위 속박 상태(bound state in the continuum; BIC) 구조를 가질 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 추출 용액이 이동하여 상기 추출 용액 내의 적어도 하나의 바이오 물질(VR)이 상기 상부층(355) 상에 포집될 수 있다. 상기 상부층(355) 상에 바이오 물질(VR)이 배치됨에 따라, 상기 기판(351) 또는 상기 상부층(355)의 유효 굴절율이 달라질 수 있다. 이에 따라, 상기 나노 광학 센서(350)로부터 방출되는 공명 파장이 달라질 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 나노 광학 센서(350)로부터 방출된 공명 파장의 변화를 통해, 바이오 물질(VR)의 존재 여부를 분석할 수 있다.
도 11a 및 도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 평면도들이다. 도 11b 및 도 12b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 단면도들로, 도 11b는 도 11a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응되고, 도 12b는 도 12a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 나노 광학 센서(350)는 기판(351), 및 상기 기판(351) 상의 상부층(355)을 포함할 수 있다.
상기 상부층(355)은 상기 상부층(355)을 관통하여 상기 기판(351)의 상면의 일부를 노출시키는 홀들(356)을 포함할 수 있다. 상기 홀들(356)은 상기 상부층(355)의 외곽 둘레에 인접하여 배치될 수 있다. 평면적 관점에서, 상기 상부층(355)은 원 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 상부층(355)은 내부에 구멍이 뚫린 원판 형상일 수 있다. 예를 들어, 상기 상부층(355)은 포토닉 크리스탈 디스크 레이저(photonic crystal disk laser)일 수 있다. 구체적으로, 상기 나노 광학 센서(350)에 빛이 입사되면 상기 나노 광학 센서(350)는 공명을 발생시킬 수 있다.
상기 기판(351)은, 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은 2차원 물질을 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은, 예를 들어, 반도체 물질(일 예로, InGaAsP), 전이금속 디칼코게나이드(예를 들어, MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, 또는 WTe2 등), 그래핀 및 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride; hBN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은, 예를 들어, 연속 준위 속박 상태(bound state in the continuum; BIC) 구조를 가질 수 있다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 상기 추출 용액이 이동하여 상기 추출 용액 내의 적어도 하나의 바이오 물질(VR)이 상기 상부층(355) 상에 포집될 수 있다. 상기 상부층(355) 상에 바이오 물질(VR)이 배치됨에 따라, 상기 기판(351) 또는 상기 상부층(355)의 유효 굴절율이 달라질 수 있다. 이에 따라, 상기 나노 광학 센서(350)로부터 방출되는 공명 파장이 달라질 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 나노 광학 센서(350)로부터 방출된 공명 파장의 변화를 통해, 바이오 물질(VR)의 존재 여부를 분석할 수 있다.
도 13a 및 도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 평면도들이다. 도 13b 및 도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 단면도들로, 도 13b는 도 13a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응되고, 도 14b는 도 14a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 나노 광학 센서(350)는 기판(351), 및 상기 기판(351) 상의 중간층(358), 상기 중간층(358) 상의 상부층(355), 및 상기 중간층(358)과 상기 상부층(355) 사이에 배치되는 지지대(357)를 포함할 수 있다.
평면적 관점에서, 상기 상부층(355)은 원 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 상부층(355)은 원판 형상일 수 있다. 예를 들어, 상기 상부층(355)은 포토닉 크리스탈 디스크 레이저(photonic crystal disk laser)일 수 있다. 구체적으로, 상기 나노 광학 센서(350)에 빛이 입사되면 상기 나노 광학 센서(350)는 공명을 발생시킬 수 있다.
상기 지지대(357)는 상기 상부층(355)의 중심과 수직적으로(일 예로, 상기 제3 방향으로) 중첩될 수 있다. 상기 지지대(357)는 원기둥 또는 다각 기둥 형상을 가질 수 있다.
상기 기판(351)은, 예를 들어, 인듐 인화물(InP)을 포함할 수 있다. 상기 중간층(358)은 반도체 물질(일 예로, InGaAs)을 포함할 수 있다. 상기 지지대(357)는, 예를 들어, 인듐 인화물(InP)을 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은 2차원 물질을 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은, 예를 들어, 반도체 물질(일 예로, InGaAsP), 전이금속 디칼코게나이드(예를 들어, MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, 또는 WTe2 등), 그래핀 및 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride; hBN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은, 예를 들어, 연속 준위 속박 상태(bound state in the continuum; BIC) 구조를 가질 수 있다.
도 14a 및 도 14b를 참조하면, 상기 추출 용액이 이동하여 상기 추출 용액 내의 적어도 하나의 바이오 물질(VR)이 상기 상부층(355) 상에 포집될 수 있다. 상기 상부층(355) 상에 바이오 물질(VR)이 배치됨에 따라, 상기 기판(351), 상기 중간층(358), 상기 지지대(357), 또는 상기 상부층(355)의 유효 굴절율이 달라질 수 있다. 이에 따라, 상기 나노 광학 센서(350)로부터 방출되는 공명 파장이 달라질 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 나노 광학 센서(350)로부터 방출된 공명 파장의 변화를 통해, 바이오 물질(VR)의 존재 여부를 분석할 수 있다.
도 15a 및 도 16a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 평면도들이다. 도 15b 및 도 16b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 단면도들로, 도 15b는 도 15a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응되고, 도 16b는 도 16a를 Ⅰ-Ⅰ'선으로 자른 단면에 대응된다. 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 광학 센서를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 15a, 도 15b, 및 도 15c를 참조하면, 나노 광학 센서(350)는 기판(351), 상기 기판(351) 상의 상부층(355), 및 상기 기판(351)과 상기 상부층(355) 사이에 배치되는 지지대(357)을 포함할 수 있다.
상기 상부층(355)은 상기 상부층(355)을 관통하여 상기 기판(351)의 상면의 일부를 노출시키는 홀들(356)을 포함할 수 있다. 상기 홀들(356)은 상기 상부층(355)의 외곽 둘레에 인접하여 배치될 수 있다. 평면적 관점에서, 상기 상부층(355)은 원 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 상부층(355)은 내부에 구멍이 뚫린 원판 형상일 수 있다. 예를 들어, 상기 상부층(355)은 포토닉 크리스탈 디스크 레이저(photonic crystal disk laser)일 수 있다. 구체적으로, 상기 나노 광학 센서(350)에 빛이 입사되면 상기 나노 광학 센서(350)는 공명을 발생시킬 수 있다.
상기 지지대(357)는 상기 상부층(355)의 중심과 수직적으로(일 예로, 상기 제3 방향으로) 중첩될 수 있다. 상기 지지대(357)는 원기둥 또는 다각 기둥 형상을 가질 수 있다.
상기 기판(351)은, 예를 들어, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은 2차원 물질을 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은, 예를 들어, 반도체 물질(일 예로, InGaAsP), 전이금속 디칼코게나이드(예를 들어, MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, 또는 WTe2 등), 그래핀 및 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride; hBN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 상부층(355)은, 예를 들어, 연속 준위 속박 상태(bound state in the continuum; BIC) 구조를 가질 수 있다. 상기 지지대(357)는, 예를 들어, 인듐 인화물(InP)을 포함할 수 있다.
도 16a 및 도 16b를 참조하면, 상기 추출 용액이 이동하여 상기 추출 용액 내의 적어도 하나의 바이오 물질(VR)이 상기 상부층(355) 상에 포집될 수 있다. 상기 상부층(355) 상에 바이오 물질(VR)이 배치됨에 따라, 상기 기판(351), 상기 상부층(355), 또는 상기 지지대(357), 의 유효 굴절율이 달라질 수 있다. 이에 따라, 상기 나노 광학 센서(350)로부터 방출되는 공명 파장이 달라질 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 나노 광학 센서(350)로부터 방출된 공명 파장의 변화를 통해, 바이오 물질(VR)의 존재 여부를 분석할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 공기 주입부;
    상기 공기 주입부로부터 제1 방향으로 이격되는 제1 처리부; 및
    상기 제1 처리부를 사이에 두고, 상기 공기 주입부로부터 이격되는 제2 처리부를 포함하되,
    상기 제1 처리부는 상기 공기 주입부로부터 포집된 공기 중의 바이오 물질들을 제거하는 제1 바이오 물질 제거부, 및 상기 바이오 물질들 중 상기 제1 바이오 물질 제거부를 통과한 잔여 바이오 물질들을 분석하는 제1 모니터링부를 포함하고,
    상기 제2 처리부는 상기 잔여 바이오 물질들을 제거하는 제2 바이오 물질 제거부, 및 상기 잔여 바이오 물질들 중 적어도 하나의 바이오 물질이 상기 제2 바이오 물질 제거부를 통과했는지를 분석하는 제2 모니터링부를 포함하고,
    상기 제1 바이오 물질 제거부는 건식 공기 정화기를 포함하고,
    상기 제2 바이오 물질 제거부는 습식 공기 정화기를 포함하고,
    상기 제1 모니터링부 및 상기 제2 모니터링부의 각각은 이미지 센서를 포함하는 바이오 물질 제거 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 건식 공기 정화기의 양 끝단에 배치되는 회전부를 더 포함하되,
    상기 회전부의 회전에 의해 상기 건식 공기 정화기는 연속적으로 이동하고,
    상기 건식 공기 정화기는 상기 제1 방향에 교차하는 제2 방향으로 연장되는 바이오 물질 제거 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 건식 공기 정화기는 적층된 복수의 부직포들을 포함하는 바이오 물질 제거 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 습식 공기 정화기는 용액이 제공되도록 구성된 용기, 상기 용액으로 공기를 주입시키는 공기 주입 배관, 및 상기 용기에 연결되고 상기 잔여 바이오 물질들 중 상기 적어도 하나의 바이오 물질이 제거된 상기 공기를 배출시키는 공기 배출관을 포함하되,
    상기 적어도 하나의 바이오 물질은 상기 용액 내에 포집되는 바이오 물질 제거 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    용액 배출부, 및 상기 용기와 상기 용액 배출부 사이에 배치된 펌프를 더 포함하는 바이오 물질 제거 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    공기흡입부를 더 포함하고,
    상기 용액 배출부는 상기 적어도 하나의 바이오 물질들이 포집된 추출 용액을 상기 제2 모니터링부에 전달하고,
    상기 공기 흡입부는 통기 구멍을 가지는 바이오 물질 제거 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 모니터링부는 나노 광학 센서를 더 포함하되,
    상기 나노 광학 센서는 기판, 및 상부층을 포함하는 바이오 물질 제거 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 상부층은 반도체, 물질 전이금속 디칼코게나이드, 그래핀 및 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride; hBN) 중 적어도 하나를 포함하는 바이오 물질 제거 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 상부층은 InGaAsP을 포함하는 바이오 물질 제거 장치.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 상부층의 사이에 배치되는 하부층을 더 포함하되,
    상기 하부층은 상기 하부층을 관통하여 상기 기판의 상면의 일부를 노출시키는 복수의 나노 홀들을 포함하는 바이오 물질 제거 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 나노 홀들 각각의 직경 및 주기는 상기 제1 방향으로 가면서 변화하는 바이오 물질 제거 장치.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 기판은 실리콘 산화물을 포함하고,
    상기 하부층은 실리콘을 포함하는 바이오 물질 제거 장치.
  13. 제7 항에 있어서,
    평면적 관점에서, 상기 상부층은 원 형상을 가지는 바이오 물질 제거 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 상부층은 상기 상부층을 관통하여 상기 기판의 상면의 일부를 노출시키는 복수의 홀들을 포함하고,
    상기 홀들은 상기 상부층의 외곽 둘레에 인접하여 배치되는 바이오 물질 제거 장치.
  15. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 모니터링부는 센서 기판을 더 포함하되,
    상기 센서 기판은 내부에 진공 공간을 포함하고,
    상기 나노 광학 센서는 상기 진공 공간 내에 배치되는 바이오 물질 제거 장치.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 모니터링부는 상기 제1 바이오 물질 제거부를 통과한 공기가 주입되는 노즐 및 상기 노즐의 하면 상의 투명 기판을 포함하고,
    상기 이미지 센서는 상기 투명 기판의 하면 상에 배치되는 바이오 물질 제거 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 공기 중의 잔여 바이오 물질들은 상기 투명 기판의 상면 상에 부착되고,
    상기 이미지 센서는 상기 잔여 바이오 물질들을 촬영하는 바이오 물질 제거 장치.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 CMOS(Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서인 바이오 물질 제거 장치.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 공기 주입부 및 상기 제1 처리부 사이의 배관을 더 포함하되,
    상기 배관에 의해 상기 공기 주입부와 상기 제1 처리부가 연결되는 바이오 물질 제거 장치.
  20. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 처리부에 의해 상기 잔여 바이오 물질들이 제거된 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출부를 더 포함하는 바이오 물질 제거 장치.
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