KR20230084955A - Mems 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MEMS 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치에 관한 것으로써, 공기를 냉각하여 1차적으로 수증기를 응결하는 제1 냉각부; 가열하여 물로부터 수증기를 생성하는 가열부; 공기를 냉각하여 2차적으로 수증기를 응결하는 제2 냉각부; 바이러스 에어로졸이 흐르는 유로를 형성하며, 미리 정해진 간격으로 복수개의 격벽이 형성된 내벽; 및 액적화된 바이러스 에어로졸을 포집하는 포집판를 포함하고, 상기 제1 냉각부, 상기 가열부 및 상기 제2 냉각부는 상기 내벽을 따라 배치되고, 상기 바이러스 에어로졸은 상기 유로를 따라 흐르며 상기 응결되는 수증기와 합쳐지며 액적화되는 바이러스 에어로졸 포집 장치를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 MEMS 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치에 관한 것이다.
종래에 공기 중의 부유 바이러스를 확인하는 방법은 공기를 물과 접촉시켜서, 수용액 상으로 바이러스를 포집시킨 후 이를 면역반응이나 DNA를 분석하는 방법으로 확인하거나, 또는 공조기의 필터 상에 흡착된 생체 물질을 분석하는 방법을 사용하여 확인하였다. 그러나, 상기 공기를 물과 접촉시켜서 수용액 상으로 바이러스를 포집시키는 방법이나 상기 공조기의 필터를 이용하는 방법은 많은 양의 바이러스를 포집할 수 있다는 장점이 있지만, 공조 시스템을 가동해야 하기 때문에 시스템 규모가 방대할 수 밖에 없고, 에너지 소비가 많으며 분석이 번거로운 단점이 있다.
종래의 관성력을 기반으로한 바이러스 포집 장치들은 바이러스 에어로졸을 가속시킨 후 포집판에 충돌시켜 포집하는 방식으로 나노미터 급의 작은 크기로 인한 작은 관성력을 가지는 바이러스 에어로졸은 포집될 확률(싸이클론 방식: 5%)이 매우 낮다. 이를 감안해 유속 (150m/s)을 높일 경우, 충돌 시 바이러스가 손상되어 생존률(impactor 방식: 20%)이 낮아진다. 이러한 문제로 분석에 필요한 바이러스 양을 확보하기 위해 유량이 매우 높은 고가/대형 시스템을 구축하거나, 긴 샘플링 시간이 필요하므로 바이러스 에어로졸 포집용으로는 효용성이 떨어진다.
이에, 본 발명은 바이러스 포집 효율과 생존률을 높이기 위해 과포화 증기로 바이러스 에어로졸을 수 마이크로 크기의 액적으로 성장시킨 후 포집하는 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 바이러스 에어로졸 포집 방법에 있어서, 바이러스 에어로졸이 포함된 유체를 냉각하는 제1 냉각 단계; 물이 포함된 액체를 가열하여 상기 유체에 수증기를 공급하는 가열 단계; 상기 유체를 냉각하여 상기 생성된 수증기를 응결시켜 바이러스 에어로졸을 액적화하는 제2 냉각 단계; 및 상기 액적화된 바이러스 에어로졸을 포집판에 충돌시켜 포집하는 포집 단계를 포함하는 바이러스 에어로졸 포집 방법.을 제공한다.
또한, 상기 제1 냉각 단계의 냉각 온도는 상기 유체에 포함된 수증기가 포화되는 온도인 바이러스 에어로졸 포집 방법을 제공한다.
또한, 상기 가열 단계에는 상기 수증기가 과포화되는 바이러스 에어로졸 포집 방법을 제공한다.
또한, 상기 제2 냉각 단계에는 상기 액적화된 바이러스 에어로졸의 크기를 성장시키는 단계를 더 포함하는 바이러스 에어로졸 포집 방법을 제공한다.
또한, 상기 바이러스 에어로졸 포집 방법에는 농축단계를 더 포함하고, 상기 농축단계는 포집된 바이러스 에어로졸에 전기장을 걸어 상기 액적들을 상기 포집판의 한 영역을 향해 이동시키는 단계, 상기 포집판의 한 영역에 모인 바이러스 에어로졸들이 합쳐지며 합체물이 형성되는 단계 및 상기 합체물의 수분을 증발시켜 바이러스를 농축하는 단계를 포함하는 에어로졸 포집 방법을 제공한다.
또한, 상기 바이러스 에어로졸 포집 방법에는 상기 농축된 합체물을 검출부로 이송하는 이송단계를 포함하고, 상기 이송단계는 전기장을 형성하여 상기 농축된 합체물을 검출부로 이송시키는 에어로졸 포집 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예로써, 수증기가 포함된 유체를 냉각하여 포화수증기압을 형성하는 제1 냉각부; 가열을 통해 물이 포함된 액체로부터 수증기를 생성하는 가열부; 유체를 냉각하여 수증기를 응결하는 제2 냉각부; 유체가 흐르는 유로를 형성하며, 미리 정해진 간격으로 다수개의 마이크로 필러가 형성된 내벽; 및 액적화된 바이러스 에어로졸을 포집하는 포집판를 포함하고, 상기 제1 냉각부, 상기 가열부 및 상기 제2 냉각부는 상기 내벽을 따라 배치되고, 상기 바이러스 에어로졸은 상기 유로를 따라 흐르며 상기 응결되는 수증기와 결합되며 액적화되는 바이러스 에어로졸 포집 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1 냉각부, 상기 가열부 및 상기 제2 냉각부는 상기 유로를 따라 순차적으로 배치된 바이러스 에어로졸 포집 장치를 제공한다.
또한, 상기 마이크로 필러는 초친수성(super-hydrophilic) 소재로 코팅 또는 형성된 바이러스 에어로졸 포집 장치를 제공한다.
또한, 상기 다수개의 마이크로 필러들 사이의 이격 거리는 20㎛ 내지 60㎛로 형성된 바이러스 에어로졸 포집 장치를 제공한다.
또한, 상기 마이크로 필러들 사이 공간에는 물이 포함된 액체 성분이 모세관 현상으로 수용된 에어로졸 포집 장치를 제공한다.
또한, 상기 에어로졸 포집 장치에는 물을 포함한 액체가 수용된 레저버(reservoir)가 더 포함된 에어로졸 포집 장치를 제공한다.
또한, 상기 가열부는 수증기가 과포화 상태가 되도록 상기 액체를 가열하여 수증기를 공급하는 바이러스 에어로졸 포집 장치를 제공한다.
또한, 상기 제2 냉각부는 수증기가 포화상태가 되도록 냉각하는 바이러스 에어로졸 포집 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 예로써, 상기 바이러스 에어로졸 포집 장치를 복수의 구역에 설치하여 바이러스를 검출하는 방법을 제공한다.
본 발명은 바이러스 에어로졸을 수 마이크로 크기의 액적으로 성장시켜 포집하므로 액적 내부의 바이러스를 보호할 수 있어 바이러스의 생존률 및 포집 효율이 향상되어 바이러스 검출의 정확도가 향상될 수 있다.
또한, 본 발명은 바이러스를 고농축화된 샘플로 포집하므로 바이러스를 신속하게 검출할 수 있다.
또한, 본 발명은 MEMS 기반 장치로써 장치의 크기가 소형화되어 공간상의 제약없이 여러 지점에 설치 하여 동시에 모니터링 할 수 있어 다양한 실내환경에서의 바이러스 존재 및 분포를 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 MEMS 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 MEMS 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치의 포집부를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3는 본 발명에 따른 MEMS 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치의 농축부 및 이송부를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 MEMS 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치의 포집부 및 레저버를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 MEMS 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치를 여러 지점에 설치하여 바이러스를 검출 하기위한 방법을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 바이러스 에어로졸 포집 방법을 순서대로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 MEMS 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치의 포집부를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3는 본 발명에 따른 MEMS 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치의 농축부 및 이송부를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 MEMS 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치의 포집부 및 레저버를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 MEMS 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치를 여러 지점에 설치하여 바이러스를 검출 하기위한 방법을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 바이러스 에어로졸 포집 방법을 순서대로 나타낸 것이다.
이하 설명하는 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 바이러스 에어로졸 포집 장치 및 방법(10, 20)은 미세한 바이러스 에어로졸을 마이크로 크기의 액적으로 응축 및 성장시켜 포집하기위한 방법에 관한 것으로, 미세전자기계시스템(Microelectromechanical systems, MEMS)에 적용하여 하나의 작은 칩에 집적화하기 위한 기술일 수 있다.
에어로졸은 연기나 안개처럼 기체 중에 고체 또는 액체의 미립자가 부유하고 있는 입자를 의미할 수 있고, 바이러스 에어로졸은 단일 바이러스 또는 먼지 등과 혼합된 바이러스가 에어로졸로 부유하는 형태를 의미하며, 그 크기는 직경 0.001㎛ 내지 5㎛의 입자를 의미할 수 있다.
바이러스 에어로졸은 수증기 등이 포함된 유체와 함께 이동하며, 여기서 유체는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 공기 또는 공기가 포함된 유체일 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 포집부(100)는 일단에 유입부(110), 타단에 유출부(120), 제1 냉각부(130), 가열부(140), 제2 냉각부(150) 및 포집판(170)을 포함할 수 있다.
유입부(110)와 유출부(120) 사이에는 제1 냉각부(130), 가열부(140) 및 제2 냉각부(150)가 유체의 흐름 방향에 따라 순차적으로 배치될 수 있고, 유입부(110)에서 유출부(120)까지 포집부(100)의 내벽 길이 방향을 따라 유체가 흐를 수 있는 유로가 형성될 수 있다. 유체에는 물을 포함한 액체, 수증기 및 바이러스 에어로졸이 포함될 수 있다.
유입부(110)에서 유출부(120)까지 포집부(100) 내벽 양측에는 내벽 길이 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 다수개의 마이크로 필러(160)들이 배열되며, 마이크로 필러(160)는 내벽면에 수직인 방향으로 돌출 형성될 수 있다. 각각의 마이크로 필러(160)들의 사이 공간에는 모세관 현상을 통해 물이 수용될 수 있다. 마이크로 필러(160)들 사이에 수용된 물은 내벽의 길이 방향을 따라 유입부(110)에서 유출부(120)까지 모세관 현상을 통해 이동할 수 있으며, 포집부(100)의 양측 내벽은 물로 도포될 수 있다.
도 4를 참조하여 설명하면, 마이크로 필러(160)들은 내벽에서 미리 정해진 간격으로 서로 이격되어 다수개 배열되며, 상기 미리 정해진 간격은 마이크로 필러들(160) 사이에 모세관 현상을 통해 물이 포함된 액체 성분이 수용될 수 있도록 20㎛ 내지 60㎛, 바람직하게 35㎛ 내지 45㎛ 일 수 있다.
마이크로 필러(160)의 형태는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 원기둥, 사각기둥 등의 형태로 형성될 수 있다.
다수개의 마이크로 필러(160)들은 내벽에 미리 정해진 패턴으로 배열되어 마이크로 필러 어레이(micropiller array)를 형성할 수 있다.
유출부(120)는 유체 진행 방향을 따라 단면이 감소하는 형태로 형성되므로 유체의 유속은 유출부(120)를 지나면서 점점 더 증가될 수 있다. 따라서 유체가 제1 냉각부(130), 가열부(140) 및 제2 냉각부(150)를 지나는 속도보다 유출부(120)에서 유출되는 유체의 유출 속도가 더 높을 수 있다.또한, 유출부(120)는 유출부(120)에서 유출되는 유체를 포집판에 집중시킬 수 있어, 포집판(170)과의 충돌확률을 향상시키며, 포집판(170)에 액적화된 바이러스 에어로졸이 포집되는 효율을 향상시킬 수 있다.
마이크로 필러(160)는 초친수성(super-hydrophilic) 또는 친수성(hydrophilic) 소재로 코팅 또는 형성되므로 마이크로 필러(160)에 접촉하는 물 성분이 포함된 액체는 마이크로 필러(160)와의 접촉각이 0.1°이상 10°미만으로 얇은 막 형태로 마이크로 필러(160) 외면에 부착될 수 있다. 마이크로 필러(160)가 상기의 초친수성 소재 또는 친수성 소재로 코팅되거나 형성되므로 마이크로 필러(160)들 사이 공간에 수용되는 물은 마이크로 필러(160)과 부착력이 향상되어 모세관 현상을 더욱 강하게 형성할 수 있으며, 이를 통해 유입구(110)에서 유출구(120)까지 마이크로 필러(160)들 사이 공간에는 물이 이동하여 수용될 수 있다.
마이크로 필러(160)는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 산화티타늄, 망간산화물 폴리스티렌(MnO2/PS) 나노복합체, 산화아연 폴리스티렌(ZnO/PS), 탄소나노튜브, 실리카 나노, 플루오르화 실란, 플루오로폴리머, 이산화타이타늄 등의 초친수성 소재로 코팅 또는 형성될 수 있다.
제1 냉각부(130)는 유입부(100)와 가열부(140) 사이에 배치되고, 포집부(100)의 유로를 따라 형성된 내벽에 제1 냉각 모듈(131)이 배치될 수 있다. 제1 냉각 모듈(131)은 내벽을 따라 내벽에 배치되어 마이크로 필러(160) 사이의 액체, 제1 냉각부(130)의 유로를 흐르는 공기 및 바이러스 에어로졸을 1차적으로 냉각할 수 있다.
제1 냉각부(130)를 흐르는 공기 및 수증기는 제1 냉각 모듈(131)에 의해 냉각되며, 공기는 포화상태(100% RH)가 될 수 있다.
가열부(140)는 제1 냉각부(130)와 제2 냉각부(150) 사이에 배치되고, 마이크로 필러(160)들 사이 공간에 수용된 물이 포함된 액체 물질을 가열하여 유로에 수증기를 공급하기 위한 곳일 수 있다.
가열부(140)의 내벽에는 가열 모듈(141)이 내벽의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다.
가열 모듈(141)은 마이크로 필러(160)와 마이크로 필러(160) 사이 공간에 수용된 물이 포함된 액체 물질을 가열하여 포집부(100)의 유로에 수증기를 지속적으로 공급하기 위한 곳일 수 있다. 수증기의 지속적인 공급으로 유체는 가열부(140)에서 과포화 상태로 변화될 수 있다. 과포화 상태의 유체에는 수증기가 과잉 포함되므로 바이러스 에어로졸과 수증기의 충돌빈도가 증가하여 바이러스 에어로졸을 응결핵으로 삼아 수증기가 응결될 수 있고, 응결된 수증기는 바이러스 에어로졸과 결합되어 바이러스 에어로졸을 둘러싸게 되며, 이러한 응결 및 결합 과정이 반복되어 바이러스 에어로졸과 수증기 결합체는 액적화되어 직경의 크기가 점점 성장될 수 있다.
가열부(140)에는 온도 센서(142)가 배치되며 가열 모듈(141)이 미리 정해진 온도로 작동하도록 조절할 수 있다.
제2 냉각부(150)는 가열부(140)과 유출부(120) 사이에 배치되고, 가열부(140)를 통과한 바이러스 에어로졸을 다시 한번 액적화하기 위한 곳일 수 있다. 제2 냉각부(150)에서 액적화된 바이러스 에어로졸의 액적의 크기는 직경이 수㎛ 일 수 있다.
제2 냉각부(150)는 가열부(140)를 통과하며 과포화된 수증기를 포화상태(100% RH)가 되도록 2차적으로 냉각할 수 있고, 과포화된 수증기가 포화상태가 되며 발생되는 잉여 수증기는 가열부(140)를 통과하며 액적화된 바이러스 에어로졸을 다시 응결핵으로 삼아 응결되어 액적화된 바이러스 에어로졸의 크기를 더욱 성장시킬 수 있다.
제2 냉각부(150)에는 포집부(100)의 유로를 따라 형성된 내벽에 제2 냉각 모듈(151)이 배치될 수 있다. 제2 냉각 모듈(151)은 유로상에서 제2 냉각부(150)를 지나는 액체, 유체 및 바이러스 에어로졸을 2차적으로 냉각할 수 있다.
제2 냉각부(150)를 흐르는 공기 및 수증기는 제2 냉각 모듈(151)에 의해 냉각되어 응결될 수 있고, 응결과정에서 수증기는 바이러스 에어로졸과 충돌을 통해 바이러스 에어로졸과 결합되어 합쳐지며, 이러한 충돌 과정이 계속적으로 반복되면 액적화된 바이러스 에어로졸의 직경의 크기는 수증기와 결합되며 증가할 수 있다.
액적화된 바이러스 에어로졸은 바이러스를 둘러싼 수분층이 바이러스가 포집판(170)에 충돌하는 경우 완충하여 바이러스를 충돌에 의한 손상으로부터 보호할 수 있어 포집판(170)에서 포집되는 바이러스의 포집 효율을 향상할 수 있다.
포집판(170)은 유체가 흐르는 방향을 따라 유출부(120)의 전방에 배치되며, 구체적으로, 포집판(170)은 유출부(120)로부터 미리 정해진 거리만큼 이격되고, 제2 냉각부(150)를 통과한 바이러스 에어로졸 액적이 유출부(120)로부터 유출되면 마주하는 곳에 배치될 수 있다.
액적화된 바이러스 에어로졸은 유출부(120)로부터 유출되어 포집판(170)에 충돌 및 부착되어 포집판(170)에 포집될 수 있다.
도 3을 참조하여 설명하면, 포집판(170) 후면 중심에는 전극부(171)이 배치되며, 전극부(171)은 (+)전극과 (-)전극이 교대로 배치될 수 있다.
전극부(171)는 전기 습윤(electro-wetting) 현상을 발생시킬 수 있도록 다수개의 바이러스 에어로졸 액적의 표면에 전기장을 걸어주어 액적의 표면장력을 변화시킬 수 있다. 표면장력이 변화된 액적은 포집판(170)과의 접촉각이 변하며 포집판(170)의 중심을 향해 이동하고, 포집판(170)의 중심에 모인 다수개의 액적은 서로 합쳐지며 액적 합체물을 형성할 수 있다.
포집판(170)의 후방에는 제2 가열모듈(172)이 배치될 수 있다.
제2 가열모듈(172)은 포집판(170) 중심에 형성된 액적 합체물을 가열하여 수분을 증발시키며 바이러스의 농도를 농축시킬 수 있다.
수분이 증발된 액적 합체물은 전극부(171)에서 형성한 전기장에 의해 포집판(170)을 지나 검출부로 이송될 수 있다.
바이러스 에어로졸 포집 장치(10)에는 레저버(reservoir)(400)를 더 포함할 수 있다. 레저버(400)는 포집부(100)에서 기체 이동 방향에 대해 유입부(110)의 후방에 배치될 수 있다. 레저버(400)에는 물을 포함한 액체가 수용되며, 내벽에는 다수개의 마이크로 필러(160)가 형성될 수 있다. 레저버(400)에 수용된 물은 내벽에 형성된 마이크로 필러들(160) 사이 공간에서 발생되는 모세관 현상을 통해 포집부(100)로 공급될 수 있다.
바이러스 에어로졸 포집 장치(10)에는 진동 발생장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 진동 발생장치(미도시)는 바이러스 에어로졸과 수증기의 충돌 빈도를 증가시켜 바이러스 에어로졸이 더 신속하게 액적화될 수 있도록 한다.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 바이러스 에어로졸 포집 장치는 MEMS 기반 장치이므로 크기가 작아 공간적인 제약 없이 복수개를 동일한 건물의 실내 여러 구역에 설치 가능하고, 이를 통해 여러 구역에서의 바이러스를 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 바이러스 에어로졸 포집 방법(20)의 구성을 도시한 것이다. 도 6을 참조하여 설명하면, 바이러스 에어로졸 포집 방법(20)에는 제1 냉각 단계(S1), 가열 단계(S2), 제2 냉각 단계(S3) 및 포집 단계(S4)가 포함될 수 있다.
제1 냉각 단계(S1)는 에어로졸 형태로 유입된 바이러스를 포함하는 유체를 냉각하기 위한 단계일 수 있다. 제1 냉각 단계는 냉각은 유체에 포함된 수증기를 냉각하여 포화수증기압이 되도록 하여 상대 습도가 100%인 상태로 만들 수 있다. 여기서 유체는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 공기 또는 공기가 포함된 유체일 수 있다.
가열 단계(S3)는 1차적으로 응축시킨 수증기를 가열하여 수증기를 생성하고, 수증기를 과포화 상태로 만들기 위한 단계일 수 있다. 가열 단계(S3)는 물이 포함된 액체를 가열하여 유체에 수증기를 공급하기 위한 단계일 수 있다. 가열 단계(S3)에서는 바이러스 에어로졸이 과포화된 수증기와 충돌 및 결합하여 액적화될 수 있다.
제2 냉각 단계(S3)는 과포화된 수증기를 냉각하여 응결시키는 단계일 수 있다. 가열 단계(S3)를 거친 유체는 수증기가 과공급되어 과포화된 상태이므로 온도를 냉각하여 포화수증기압이 형성되는 온도가 되는 경우 바이러스 에어로졸의 미세한 입자는 응결핵이 되고, 주변의 수증기는 응결핵인 바이러스 에어로졸과 충돌하며 응결이 되며, 응결된 수증기는 바이러스 에어로졸을 둘러싸며 바이러스 에어로졸을 액적화할 수 있다. 이와 같이 주변 수증기와 바이러스 에어로졸 간의 충돌과 수증기의 응결이 반복적으로 발생되며 액적화된 바이러스 에어로졸은 크기가 성장될 수 있으며, 직경이 수 ㎛인 액적을 형성할 수 있다.
제2 냉각 단계(S3)에는 바이러스 에어로졸과 수증기와의 충돌 횟수를 증가시키기 위해 진동시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 진동은 물리적인 외력에 의한 진동뿐만 아니라 교류 전압에 의해 형성되는 전기장에 의한 진동도 포함될 수 있다.
포집 단계(S4)는 액적화된 바이러스 에어로졸을 포집판(170)에 충돌시켜 포집하기 위한 단계일 수 있다.
바이러스 에어로졸 포집 방법(20)에는 농축 단계(S5) 및 이송 단계(S6)을 더 포함할 수 있다.
농축 단계(S5)는 포집 단계(S6)에서 포집판(170)에 포집된 액적들을 농축하기 위한 단계일 수 있다.
농축 단계(S5)는 포집판(170)을 중심으로 넓게 퍼져있는 액적들에 전기장을 걸어 전기 습윤 현상을 이용하여 포집판(170)의 한 영역으로 모아 합체물을 형성하는 단계 및 포집판 중심에서 형성된 합체물을 가열하여 수분을 증발시키는 단계를 포함할 수 있다.
이송 단계(S7)는 수분이 증발되어 바이러스가 농축된 합체물에 전기장을 걸어 전기 습윤 현상을 이용하여 검출부를 향해 이송하기 위한 단계일 수 있다.
이상 실시예를 통해 본 기술을 설명하였으나, 본 기술은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 기술의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 기술에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
10 : 바이러스 에어로졸 포집 장치
20 : 바이러스 에어로졸 포집 방법
100 : 포집부
110 : 유입부
120 : 유출부
130 : 제1 냉각부
131 : 제1 냉각모듈
140 : 가열부
141 : 제1 가열모듈
142 : 온도센서
150 : 제2 냉각부
160 : 마이크로 필러
170 : 포집판
171 : 전극
172 : 제2 가열모듈
200 : 농축부
300 : 이송부
400 : 레저버
20 : 바이러스 에어로졸 포집 방법
100 : 포집부
110 : 유입부
120 : 유출부
130 : 제1 냉각부
131 : 제1 냉각모듈
140 : 가열부
141 : 제1 가열모듈
142 : 온도센서
150 : 제2 냉각부
160 : 마이크로 필러
170 : 포집판
171 : 전극
172 : 제2 가열모듈
200 : 농축부
300 : 이송부
400 : 레저버
Claims (15)
- 바이러스 에어로졸 포집 방법에 있어서,
바이러스 에어로졸이 포함된 유체를 냉각하는 제1 냉각 단계;
물이 포함된 액체를 가열하여 상기 유체에 수증기를 공급하는 가열 단계;
상기 유체를 냉각하여 상기 생성된 수증기를 응결시켜 바이러스 에어로졸을 액적화하는 제2 냉각 단계; 및
상기 액적화된 바이러스 에어로졸을 포집판에 충돌시켜 포집하는 포집 단계를 포함하는 바이러스 에어로졸 포집 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제1 냉각 단계의 냉각 온도는 상기 유체에 포함된 수증기가 포화되는 온도인 바이러스 에어로졸 포집 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 가열 단계에는 상기 수증기가 과포화되는 바이러스 에어로졸 포집 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2 냉각 단계에는 상기 액적화된 바이러스 에어로졸의 크기를 성장시키는 단계를 더 포함하는 바이러스 에어로졸 포집 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 바이러스 에어로졸 포집 방법에는 농축단계를 더 포함하고,
상기 농축단계는 포집된 바이러스 에어로졸에 전기장을 걸어 상기 액적들을 상기 포집판의 한 영역을 향해 이동시키는 단계,
상기 포집판의 한 영역에 모인 바이러스 에어로졸들이 합쳐지며 합체물이 형성되는 단계 및
상기 합체물의 수분을 증발시켜 바이러스를 농축하는 단계를 포함하는 에어로졸 포집 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 바이러스 에어로졸 포집 방법에는 상기 농축된 합체물을 검출부로 이송하는 이송단계를 포함하고,
상기 이송단계는 전기장을 형성하여 상기 농축된 합체물을 검출부로 이송시키는 에어로졸 포집 방법. - 수증기가 포함된 유체를 냉각하여 포화수증기압을 형성하는 제1 냉각부;
가열을 통해 물이 포함된 액체로부터 수증기를 생성하는 가열부;
유체를 냉각하여 수증기를 응결하는 제2 냉각부;
유체가 흐르는 유로를 형성하며, 미리 정해진 간격으로 다수개의 마이크로 필러가 형성된 내벽; 및
액적화된 바이러스 에어로졸을 포집하는 포집판를 포함하고,
상기 제1 냉각부, 상기 가열부 및 상기 제2 냉각부는 상기 내벽을 따라 배치되고, 상기 바이러스 에어로졸은 상기 유로를 따라 흐르며 상기 응결되는 수증기와 결합되며 액적화되는 바이러스 에어로졸 포집 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 제1 냉각부, 상기 가열부 및 상기 제2 냉각부는 상기 유로를 따라 순차적으로 배치된 바이러스 에어로졸 포집 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 마이크로 필러는 초친수성(super-hydrophilic) 소재로 코팅 또는 형성된 바이러스 에어로졸 포집 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 다수개의 마이크로 필러들 사이의 이격 거리는 20㎛ 내지 60㎛로 형성된 바이러스 에어로졸 포집 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 마이크로 필러들 사이 공간에는 물이 포함된 액체 성분이 모세관 현상으로 수용된 에어로졸 포집 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 에어로졸 포집 장치에는 물을 포함한 액체가 수용된 레저버(reservoir)가 더 포함된 에어로졸 포집 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 가열부는 수증기가 과포화 상태가 되도록 상기 액체를 가열하여 수증기를 공급하는 바이러스 에어로졸 포집 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 제2 냉각부는 수증기가 포화상태가 되도록 냉각하는 바이러스 에어로졸 포집 장치. - 제 7 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바이러스 에어로졸 포집 장치를 복수의 구역에 설치하여 바이러스를 검출하는 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210173150A KR20230084955A (ko) | 2021-12-06 | 2021-12-06 | Mems 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210173150A KR20230084955A (ko) | 2021-12-06 | 2021-12-06 | Mems 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치 및 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230084955A true KR20230084955A (ko) | 2023-06-13 |
Family
ID=86763081
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210173150A KR20230084955A (ko) | 2021-12-06 | 2021-12-06 | Mems 기반 응축 성장식 바이러스 에어로졸 샘플링 장치 및 방법 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230084955A (ko) |
-
2021
- 2021-12-06 KR KR1020210173150A patent/KR20230084955A/ko not_active Application Discontinuation
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