KR100798471B1

KR100798471B1 - 당화혈색소 측정카세트 및 이를 이용한 당화혈색소측정방법

Info

Publication number: KR100798471B1
Application number: KR1020070101116A
Authority: KR
Inventors: 배병우; 이성동; 김민선; 유재현; 김형수; 이기원; 홍주표
Original assignee: 주식회사 인포피아
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2007-10-08
Publication date: 2008-01-28
Also published as: EP3047908A1; WO2009048217A1; EP2047909A2; EP3047907A1; RU2009137974A; JP4904507B2; BRPI0809707B1; EP2047909A3; US20090093012A1; US8846380B2; RU2473084C2; CN101408549B; JP2009092643A; CN101408549A; BRPI0809707A2; EP2047909B1

Abstract

본 발명은 당화혈색소 측정카세트 및 이를 이용한 당화혈색소 측정방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 측정카세트는 제1 시약을 수용하는 제1 수용영역, 제2 시약을 수용하는 제2 수용영역, 혈액샘플이 제1 시약 또는 제2 시약과 반응하는 반응영역 및 혈액샘플 내의 총 혈색소 또는 당화혈색소의 양을 측정하는 측정영역을 포함하고, 반응영역 및 측정영역이 카세트의 회전각 위치에 따라 구분되도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명에 따른 측정카세트는 자동으로 회전되어 당화혈색소 측정시 측정자가 개입을 최소화할 수 있고 나아가 측정시간을 단축할 수 있는 효과가 있다. 나아가 별도의 시약용기를 통해 시약을 주입받을 수 있게 함으로서 측정카세트의 보관 및 유통 문제를 해결할 수 있다.

당화혈색소, 당화혈색소 측정장치, 측정카세트

Description

당화혈색소 측정카세트 및 이를 이용한 당화혈색소 측정방법 {Reaction cassette for measuring glycated hemoglobin and measuring method thereof}

본 발명은 당뇨병 측정장치 및 그와 관련된 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 당화혈색소 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.

최근 의학적 진단, 약물을 통한 치료 분야, 마취제 또는 유해한 화학물질에 대한 분석물질의 농도 측정이 의학적 또는 환경적 분야에서 유용하게 사용되고 있다. 그 중 의학적 진단 및 치료 분야에 사용되는 생체시료 농도 측정은 다양한 질환으로부터 해방되고 싶어하는 인간의 욕구 증가와 맞물려 그 관심이 계속 증가하고 있다. 특히 혈당을 측정할 수 있는 당화혈색소 검사는 한번 측정으로 비교적 장기간의 혈당 평균치를 알 수 있으므로 그에 대한 관심 및 측정이 증가하고 있다.

당화혈색소는 혈색소(Hemoglobin) 중의 하나로 사람의 적혈구(Red Blood Cell)에 들어있다. 혈액 속의 혈당(포도당)이 상승하면 혈액 내의 포도당의 일부가 혈색소에 결합한다. 이렇게 포도당과 결합한 혈색소(Hemoglobin)를 당화혈색소(glycated Hemoglobin)라고 하며, 헤모글로빈 에이원씨(HbA1c)라고도 부른다. 여기서 당화혈색소 검사를 통해 혈당을 측정할 수 있는데 당화혈색소 검사는 식사 시 간과 무관하게 채혈하여 검사할 수 있는 장점을 가진다.

그런데, 기존의 당화혈색소 측정은 병원의 임상병리실에서 측정되는 경우가 대부분이었다. 이 경우 시료전 처리 과정이 필요하며 장비의 부피가 크고 시약 및 소모품이 고가인 문제점이 있었다.

한편 미국등록특허 US6,300,142의 경우 샘플 내에 존재하는 분석물질을 측정하기 위해서 테스트 샘플을 제1 주입구를 통해 제1 반응물에 반응시키고, 순차적으로 제2 주입구를 통해 제2 반응물에 반응시켜 분석물질을 측정하는 장치가 개시되어 있다. 이 경우에 측정이 시간적인 간격을 두고 순차적으로 일어나야 한다. 또한 측정하는 사람이 순차적으로 테스트 샘플을 주입하여 반응하도록 측정단계에 개입해야 한다. 나아가 당화혈색소와 결합된 비드를 일단 걸러 주어야하기 때문에 측정이 복잡하고 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.

즉 이러한 작업은 측정자에게 여러 단계의 직접적인 개입을 요구하므로 측정자는 번거로움을 느낄 수 있다. 또한 측정자의 개입은 측정 과정을 복잡하게 할 수 있고 자연스레 측정시간이 지체되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 측정자의 개입을 최소화하면서 자동으로 당화혈색소를 측정할 수 있는 측정카세트 및 이를 이용한 당화혈색소 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 별도의 시약용기를 통해 시약을 주입받을 수 있게 함으로서 측정카세트 보관 및 유통상의 문제를 해결할 수 있는 측정카세트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 측정자에 의한 조작이나 작업의 개입을 최소화하고 측정시간을 단축하여 당화혈색소를 측정할 수 있는 측정카세트 및 당화혈색소 측정방법을 제안한다.

보다 구체적으로는 본 발명의 일 양상에 따르면 전술한 목적은, 제1 시약을 수용하는 제1 수용영역, 제2 시약을 수용하는 제2 수용영역, 혈액샘플이 제1 시약 또는 제2 시약과 반응하는 반응영역 및 혈액샘플 내의 총 혈색소 또는 당화혈색소의 양을 측정하는 측정영역을 포함하고, 반응영역 및 측정영역이 카세트의 회전각 위치에 따라 구분되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 측정카세트에 의해 달성된다.

이때 측정카세트는 제1 시약 및 제2 시약을 분리수용하고, 측정카세트에 결 합될 때 제1 시약 및 제2 시약을 측정카세트에 부어주는 시약용기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 양상에 따르면 전술한 목적은, 측정카세트가 결합되어 결합된 측정카세트를 확인하는 단계, 혈액샘플과 제1 시약 및 제2 시약이 부어졌음을 확인하는 단계, 혈액샘플 및 제1 시약을 반응시키는 단계, 측정카세트를 회전시켜 제1 시약과 반응한 혈액샘플 혼합물로부터 혈액샘플 내 총 혈색소의 양을 측정하는 단계, 측정카세트가 회전시켜 제2 시약과 반응한 혈액샘플 혼합물로부터 혈액샘플 내 당화혈색소의 양을 측정하는 단계 및 측정된 혈액샘플 내 총 혈색소의 양과 당화혈색소의 양을 기초로 하여 혈액샘플 내 당화혈색소의 양을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정카세트를 이용한 당화혈색소 측정방법에 의해서도 달성된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 측정카세트의 회전각에 따라 혈액샘플이 각 영역들 간으로 이동되어 순차적인 반응들이 이루어져 당화혈색소를 자동으로 측정할 수 있는 당화혈색소 측정카세트 및 방법이 제공된다.

이에 따라 측정자에 의한 조작이나 개입을 최소화하고, 측정시간을 단축할 수 있는 효과가 있다. 즉 회전에 따라 혈액샘플 혼합물이 반응되거나 이동되므로 측정자가 직접 시약과 혈액샘플을 반응시키는 작업을 생략할 수 있다. 따라서 집이나 사무실 등에서 간단한 조작만으로도 편리하게 당화혈색소를 측정할 수 있고 측정시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

나아가 본 발명의 일실시예에 따른 측정카세트는 혈액샘플과 반응하는 시약을 별도의 시약용기를 통해 주입받을 수 있다. 이에 따라 측정카세트 내에 시약이 존재했을 때 발생했던 변질 위험에 따른 유통상 문제 또는 측정카세트 보관 문제 등을 해소할 수 있다. 뿐만 아니라 측정카세트의 크기를 소형화시킬 수 있는 효과가 있다. 나아가 측정자가 당화혈색소의 양을 측정하기 위해서 혈액샘플과 반응하는 복수의 시약을 일정한 시간 간격을 두고 순차적으로 주입할 필요가 없다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 측정자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 측정카세트(10)의 예시도이다.

도 1에 따르면 측정카세트(10)는 혈액 내의 당화혈색소(HbA1c)의 양을 측정하는 데 이용될 수 있다. 이때 측정카세트(10)는 당화혈색소 측정장치(30)에 결합하여, 축을 기준으로 시계 또는 반시계 방향으로 회전 가능한 형태이다.

측정카세트(10)는 당화혈색소 측정장치(30)를 통해 회전되어 회전각 위치에 따라 혈액샘플 혼합물이 측정카세트(10)의 각 영역들 간으로 이동될 수 있다. 따라서 측정카세트(10)가 회전될 때 시약이 혈액샘플과 자동으로 반응하여 반응한 혈액샘플 혼합물이 이동될 수 있다. 이에 따라 일정 시간 간격을 두고 측정자가 직접 복수의 시약과 혈액샘플을 결합하여 반응하게 하는 작업을 없앨 수 있다. 나아가 측정시간을 단축할 수 있다. 여기서 반응이라 함은 화학적인 반응뿐만 아니라 교반 및 세척 등을 포함한 포괄적인 반응을 말한다.

한편 측정카세트(10)의 구성에 대한 상세한 설명은 도 3에서 후술한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시약용기(20)의 외관을 도시한 예시도이다.

본 발명에 따른 측정카세트(10)는 당화혈색소를 측정하기 위해 혈액샘플과 반응하는 적어도 하나의 시약을 필요로 한다. 이때 시약은 시약용기(20)를 통해 보관될 수 있다. 이 경우 시약용기(20)는 별도로 포장되어 판매될 수 있다.

별도의 시약용기(20)는 측정카세트(10)의 상부에 삽입되는 것이 바람직하다. 이에 따라 시약용기(20)가 측정카세트(10)에 삽입되면 시약용기(20) 내에 수용되어 있는 적어도 하나의 시약이 측정카세트(10)에 부어질 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 측정카세트(10) 및 시약용기(20)의 단면도이다.

도 3에 따르면 시약용기(20)는 제1 저장영역(200) 및 제2 저장영역(210)을 포함한다. 나아가 혈액 채취부(220)를 더 포함할 수 있다.

제1 저장영역(200) 및 제2 저장영역(210)은 적어도 하나의 시약을 각각 저장한다. 제1 저장영역(200)은 제1 시약을 저장한다. 이때 제1 시약은 혈액샘플과 반응할 수 있다. 여기서 제1 시약과 반응한 혈액샘플로부터 당화혈색소의 양을 측정할 수 있다. 예를 들면 제1 시약은 혈액샘플을 용혈시키는 용혈액 및 당화혈색소와 선택적으로 반응하는 당화혈색소 결합물질―비드일 수 있다.

우선 용혈액은 계면활성제가 들어있는 완충용액으로서, 예컨대 20 mM 헤페스 완충용액(N-2-Hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethanesulfonic Acid HEPES;pH 8.1)으로 구현될 수 있다. 용혈된 혈액 샘플에는 혈색소(Hemoglobin)와 당화혈색소(glycated Hemoglobin)가 존재한다.

다음 당화혈색소 결합물질은 당화혈색소와 특이적으로 결합할 수 있는 물질이다. 예를 들면 보로닉산(boronic acid, BA), 콘카나발린 A(concanavalin A, Lectin), 항체(antibody) 중 어느 하나일 수 있다.

마지막으로 비드(bead)는 아가로즈(agarose)나 셀룰로즈(cellulose) 또는 세파로즈(sepharose)와 같은 고분자 다당류 지지체, 폴리스티렌(polystyrene), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐톨루엔(polyvinyltolune)과 같은 라텍스(latex) 비드 또는 유리(glass) 비드로 구현될 수 있다. 이때 당화혈색소 결합물질―비드의 입경 크기는 반응 후 당화혈색소와 결합한 당화혈색소 결합물질―비드의 침전 시간과 당화혈색소와 반응하는 정도를 고려하여 선택하는 것 이 바람직하다.

요약하면 제1 시약은 혈액을 용혈시키는 용혈액 및 당화혈색소와 선택적으로 반응하는 당화혈색소 결합물질-비드를 포함할 수 있고, 제1 시약과 반응한 혈액샘플로부터 총 혈색소의 양을 측정하는 것이 바람직하다.

한편 시약용기(20)의 제2 저장영역(210)은 제2 시약을 저장한다. 이때 제2 시약은 제1 시약과 혈액샘플의 혼합물을 세척할 수 있는 세정용액을 포함한 시약일 수 있다.

부연하면 혈액샘플의 적혈구 내에 존재하는 헤모글로빈(Hb)은 대부분 비당화된 일반 헤모글로빈(Ao)이다. 이때 일반 헤모글로빈 중 4~14%만이 글루코즈(glucose)와 반응하여 당화된 헤모글로빈(HbA1c)으로 존재한다. 따라서 제1 시약을 통해 혈액샘플과 반응한 당화혈색소 결합물질-비드는 당화된 헤모글로빈뿐만 아니라 일반 헤모글로빈을 포함한다. 따라서 혈액 속의 당화된 헤모글로빈 측정하기 위해서는 일반 헤모글로빈을 제거해야만 한다. 이를 위해 제2 시약은 일반 헤모글로빈을 세척할 수 있는 세정용액을 포함하여 당화된 헤모글로빈을 측정할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

한편 시약용기(20)는 측정하고자 하는 혈액샘플을 주입할 수 있는 혈액 채취부(220)를 더 포함할 수 있다. 이때 혈액 채취부(220)는 모세관 형태인 것이 바람직하다. 이는 혈액 채취부(220)의 모세관 형태에 따라 측정하고자 하는 혈액샘플이 스며들도록 하기 위함이다. 특히 혈액 채취부(220)는 모세관 현상이 잘 일어나도록 끝 부분의 안지름을 가늘게 제작하는 것이 바람직하다.

요약하면 시약용기(20)를 통해 제1 시약 및 제2 시약을 동시에 주입받을 수 있다. 따라서 측정자가 직접 당화혈색소 측정을 위해 혈액샘플과 반응하는 시약을 일정한 시간 간격에 따라 주입할 필요가 없다. 예를 들면 혈액샘플 내의 총 혈색소의 양을 측정하기 위해 제1 시약을 측정공간에 주입하고, 측정이 끝난 이후 당화혈색소의 양을 측정하기 위해 제2 시약을 추가로 측정공간에 주입할 필요가 없다.

따라서 본 발명의 일실시예에 따른 시약용기(20)를 통해 시약을 동시에 주입받을 수 있다. 여기서 시약을 동시에 주입하는 것이 가능한 이유는 당화혈색소를 측정하는 측정카세트(10)가 자동으로 회전되어 반응물질간의 결합 및 교반을 포함한 반응이 이루어질 수 있기 때문이다.

한편 시약용기(20)는 호일커버 및 호일탭을 더 포함할 수 있다. 호일커버는 수용용기(20)의 제1 저장영역(200) 및 제2 저장영역(210)에 저장되어 있는 제1 시약 및 제2 시약을 밀봉하여 외부와 차단할 수 있다. 여기서 시약용기(20)가 측정카세트(10)에 결합될 때 시약용기(20)의 호일탭이 측정카세트(10)에 걸려 호일커버가 벗겨지는 것이 바람직하다. 이에 따라 시약용기(20)가 결합될 때 호일커버가 벗겨져 제1 시약 및 제2 시약이 측정카세트(10)로 부어질 수 있다.

한편 측정카세트(10)는 제1 수용영역(100), 제2 수용영역(110), 반응영역 및 측정영역(120)을 포함한다. 나아가 측정카세트(10)는 이송 안내부(130), 시료 흡수부(140)를 포함한다.

제1 수용영역(100)은 제1 시약 및 혈액샘플을 수용할 수 있고, 제2 수용영 역(110)은 제2 시약을 수용할 수 있다. 이때 도 2에서 전술한 바와 같이 혈액샘플 내 당화혈색소의 양을 측정할 경우 제1 시약은 용혈액 및 당화혈색소 결합물질-비드일 수 있고, 제2 시약은 세정용액일 수 있다.

여기서 시약용기(20)가 측정카세트(10)에 삽입될 때 시약용기(20)의 호일탭이 벗겨지는 것이 바람직하다. 따라서 시약용기(20) 내에 저장된 제1 시약 및 제2 시약이 각각 측정카세트(10)의 제1 수용영역(100) 및 제2 수용영역(110)으로 부어질 수 있다. 이때 측정카세트(10)는 영역 분리부(150)를 더 포함할 수 있다. 영역 분리부(150)는 제1 시약은 제1 수용영역으로, 제2 시약은 제2 수용영역으로 각각 이동되도록 돕는다.

한편 반응영역은 혈액샘플이 제1 시약 또는 제2 시약과 반응하는 영역이다. 여기서 반응이라 함은 복수의 물질의 화학적 반응뿐만 아니라 세척 또는 결합을 포함한 모든 반응들을 포함할 수 있다.

반응영역은 제1 수용영역(100)과 물리적으로 동일한 영역이다. 즉 제1 시약 및 혈액샘플을 수용하는 제1 수용영역(100)에서 혈액샘플이 제1 시약과 반응한다.또는 측정카세트(10)가 회전되어 제2 시약이 제1 수용영역(100)으로 이동된다. 이때 측정카세트(10)가 다시 회전되고 제2 시약이 측정영역(120)으로 이동되어 제1 시약 및 혈액샘플 혼합물을 세척한다.

측정영역(120)은 반응영역에서 제1 시약 또는 제2 시약과 반응한 혈액샘플 내 혈색소의 양을 측정하는 영역이다. 이때 측정영역(120)은 광반사 특성 측정방식에 따라 혈색소의 양을 측정할 수 있다. 예를 들면 혈색소가 특정 주파수의 광 신호를 특이적으로 흡수하는 특성을 이용한다. 이러한 혈색소의 특성에 의해 빛의 농도나 색조의 비교가 가능하여 혈색소의 농도를 측정할 수 있다.

나아가 측정영역(120)은 광반사 특성 측정을 위해 외부 광센서를 통해 빛이 반사되는 광 윈도우(122)를 더 포함할 수 있다. 이때 외부 광센서는 측정카세트(10)가 삽입되는 당화혈색소 측정장치(30)에 위치하는 것이 바람직하다.

한편 시료 흡수부(140)는 측정이 끝난 혈액샘플 혼합물을 흡수하여 혈액샘플 혼합물이 외부로 흐르는 것을 차단한다. 예를 들면 당화혈색소의 양을 측정하기 위해 시료 흡수부(140)는 측정영역(120) 내에 존재하는 일반혈색소 및 당화혈색소와 결합하는 당화혈색소 결합물질-비드를 제외한 다른 물질들을 흡수할 수 있다. 이때 시료 흡수부(140)는 측정영역(120)의 하부에 위치하는 것이 바람직하다. 시료 흡수부(140)의 일실시예로 흡수 패드 형식일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.

나아가 측정카세트(10)는 측정영역(120) 주변에 제1 차단부(132) 및 제2 차단부(134)를 포함할 수 있다.

제1 차단부(132)는 제2 수용영역(110) 및 측정영역(120)을 상호 분리시키는 차단 역할을 한다. 또한 일정 회전각도 내에서 제2 수용영역(110) 내에 있는 제2 시약이 제1 수용영역(100)으로 이동되는 것을 차단할 수 있다. 제2 차단부(134)는 일정한 회전각도 예를 들면 -15도에서 70도 범위 내에서 측정영역(120) 및 제2 수용영역(110) 내에 위치하는 혈액샘플 혼합물이 각각의 자리에 안정되게 위치할 수 있도록 시약 및 반응물을 인도한다. 또한 일정 회전 범위 내에서 혈액샘플 혼합물 이 다른 영역으로 이동되는 것을 차단한다.

한편 측정카세트(10)가 시약용기(20)를 통해 제1 시약 및 제2 시약을 이송받을 경우 측정카세트(10)는 격벽(미도시), 삽입 유도부(162) 및 시약용기 걸림턱(164)를 더 포함할 수 있다.

격벽(미도시)은 시약용기(20)가 삽입될 때 제1 시약과 혈액샘플 및 제2 시약이 서로 혼합되지 않도록 제1 시약 및 제2 시약을 구획한다. 이 때 영역 분리부(150)는 제1 시약과 혈액샘플은 제1 수용영역(100)으로 이동되고 제2 시약은 제2 수용영역(110)으로 이동될 때 서로를 분리시키고 더 잘 부어지도록 안내한다. 삽입 유도부(162)는 시약용기(20)가 측정카세트(10)에 삽입되도록 인도한다.

한편 시약용기 걸림턱(164)은 시약용기(20)가 결합될 때 시약용기(20)의 호일탭이 걸려서 시약용기(20)를 덮는 호일커버를 벗길 수 있다. 따라서 제1 시약 및 제2 시약이 각각 제1 수용영역 및 제2 수용영역으로 부어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 당화혈색소 측정장치(30)의 구성도이다.

도 4에 따르면 측정카세트(10)는 당화혈색소 측정장치(30)에 삽입될 수 있다. 이때 당화혈색소 측정장치(30)는 일정한 패턴에 따라 측정카세트(10)를 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 이는 자동으로 혈액샘플을 시약과 함께 교반시키거나 이동시켜 측정이 이루어지도록 하기 위함이다.

나아가 당화혈색소 측정장치(30)는 광반사 특성을 이용한 측정방식에 따라 당화혈색소의 양을 측정할 수 있다. 예를 들면 혈액샘플의 당화혈색소의 양을 측 정하고자 할 경우 특정 주파수의 광신호를 특이적으로 흡수하는 혈색소의 특성을 이용한다. 이 때 당화혈색소 측정장치(30)는 포토 다이오드와 같은 발광소자와 수광소자를 이용하여 당화혈색소의 양을 측정하는 것이 바람직하다.

도 4에 따르면 본 발명의 일실시예에 따른 당화혈색소 측정장치(30)는 카세트 수용부(300), 제1 카세트 확인센서(310), 제2 카세트 확인센서(312), 측정센서(314), 구동부(320), 신호 변환부(330) 및 제어부(340)를 포함한다.

카세트 수용부(300)는 측정카세트(10)를 삽입하는 공간을 포함한다. 이때 카세트 수용부(300)는 측정카세트(10)를 시계 또는 반시계 방향으로 회전시킬 때 주변의 간섭을 받지 않을 정도의 충분한 삽입공간을 포함하는 것이 바람직하다.

한편 당화혈색소 측정장치(30)는 제1 카세트 확인센서(310), 제2 카세트 확인센서(312), 측정센서(314) 등의 센서들을 포함한다.

제1 카세트 확인센서(310)는 측정카세트(10) 외부에 위치한 바코드의 형태를 읽어 들인다. 제2 카세트 확인센서(312)는 측정카세트(10)에 제1 시약 및 제2 시약 등의 시약을 포함한 용액 제1 수용영역(100) 및 제2 수용영역(110)에 제대로 부어졌는지를 확인한다. 이 때 발광소자를 통해 광신호를 발광하고 수광소자를 통해 측정카세트(10)를 통과한 광신호를 수신하는 광센서를 이용한 흡광 측정 방식으로 시약의 검출을 확인한다.

부연하면 발광소자는 특정 파장을 갖는 광신호를 발광한다. 예를 들면 당화혈색소의 양을 측정하고자 할 경우 혈액샘플의 혈색소는 특이적으로 흡광을 나타내는 430nm 파장을 갖는 광신호를 발광할 수 있다. 이때 수광소자는 발광소자로부터 방사되어 측정카세트(10)를 통과한 광신호를 수신한다. 따라서 제2 카세트 확인센서(312)를 통해 발광소자에 발광 제어 신호를 출력하고 수광소자로부터 입력되는 광신호를 전기 신호로 변환하여 제1 시약 및 제2 시약이 제대로 부어졌는지를 검출할 수 있다.

측정센서(314)는 측정카세트(10)의 측정영역(120)에 포함된 총 혈색소 및 당화혈색소의 양을 측정한다. 이때 발광소자에 발광 제어 신호를 출력하고 수광소자로부터 입력되는 광신호를 전기 신호로 변환하여 측정카세트(10)에 담겨져 있는 혈색소의 양을 측정할 수 있다.

한편 구동부(320)는 측정카세트(10)에 외력을 발생한다. 예를 들면 구동부(320)는 모터일 수 있다. 이때 외력을 통해 측정카세트(10)는 일정한 규칙에 따라 회전되게 된다. 신호 변환부(330)는 통상적인 A/D 변환기이다.

제어부(340)는 전체 시스템을 제어하는 것으로, 롬과 램과 주변장치가 집적된 마이크로프로세서로 구현되는 것이 바람직하다. 이때 제어부(340)는 측정카세트(10)를 인식하거나 시료용액의 주입을 검출하거나 당화혈색소의 양을 측정할 수 있다.

즉 제1 카세트 확인센서(310)로부터 바코드 영상을 획득하고 신호 변환부(330)를 통해 디지털 신호로 변환된 바코드를 통해 측정카세트(10)의 종류 및 코드정보를 인식할 수 있다. 또한 발광소자로 발광 제어 신호를 출력하게 하고 수광소자로부터 입력되는 광신호를 A/D변환기를 통해 전기 신호로 변환하여 측정카세트(10)에 제1 시약 및 제2 시약이 제대로 주입되는지를 검출할 수 있다. 이와 같 은 방법으로 측정카세트(10)의 측정영역(120)에 포함된 당화혈색소의 양을 측정할 수 있다.

이하 본 발명의 당화혈색소 측정장치(30)의 측정카세트(10)를 이용한 당화혈색소를 측정하는 방법에 대해 도 5 및 도 6a-6d에서 상세히 기술한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 측정카세트(10)를 이용한 당화혈색소 측정방법에 관한 흐름도이다.

도 5에 따르면 당화혈색소 측정장치(30)는 측정카세트(10)가 결합되어 결합된 측정카세트(10) 정보를 인식한다(S100). 이때 당화혈색소 측정장치(30)의 제1 카세트 확인센서(310)를 통해 측정카세트(10) 정보를 인식할 수 있다.

이어서 측정카세트(10) 내의 제1 시약과 혈액샘플 및 제2 시약이 부어졌음을 확인한다(S110). 이때 제2 카세트 확인센서(312)를 통해 이를 확인할 수 있다.

나아가 제1 시약 및 제2 시약은 시약용기(20)를 통해 부어질 수 있다. 여기서 시약용기(20)의 삽입을 통해 제1 시약 및 제2 시약이 주입될 경우 제1 시약 및 제2 시약을 분리하여 수용하는 것이 바람직하다. 이는 제1 시약 및 제2 시약의 용도에 따라 총 혈색소의 양 및 당화혈색소의 양을 각각 측정하기 위함이다. 이에 따라 측정카세트(10) 내에 시약이 존재했을 때 발생할 수 있는 변질 위험에 따른 유통상 문제 또는 측정카세트 보관 문제를 해소할 수 있다. 또한 측정카세트의 크기를 소형화시킬 수 있는 효과가 있다.

나아가 인체로부터 채취한 혈액샘플을 시약용기(20)의 혈액 채취부(220)를 통해 주입받는 것이 바람직하다. 이 경우 측정카세트(10)가 수평 상태에서도 혈액 채치부(220)의 끝 부분이 제1 수용영역(100)의 제1 시약에 완전히 잠길 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이어서 당화혈색소 측정장치(30)는 혈액샘플 및 제1 시약이 반응영역에서 반응하게 한다(S120). 이때 혈액샘플 및 제1시약의 반응을 촉진하도록 측정카세트(10)를 시계 및 반시계 방향으로 흔드는 것이 바람직하다. 이는 혈액 채취부(220) 속에 들어있는 혈액샘플이 제1 시약에 의해 용혈되어 빠져 나오고 동시에 당화혈색소 결합물질-비드와 특이적으로 반응하도록 인도하기 위함이다. 여기서 용혈된 혈액샘플이 당화혈색소 결합물질-비드와 충분히 반응할 수 있도록 일정 시간, 예를 들면 3분의 시간을 소요할 수 있다.

이어서 측정카세트(10)를 회전시키면 반응영역에서 제1 시약과 반응한 혈액샘플 혼합물이 측정영역(120)으로 이동된다(S130). 측정영역(120)으로 이동된 제1 시약 및 혈액샘플의 혼합물로부터 혈액샘플 내의 총 혈색소의 양을 측정한다(S140). 이때 광 센서를 통한 광반사 측정 방식으로 혈액샘플 내의 총 혈색소의 양을 측정하는 것이 바람직하다. 나아가 일반혈색소 및 당화혈색소와 결합한 결합물질-비드를 제외한 나머지 용액들은 시약 고정부(140)를 통해 흡수된다.

이어서 당화혈색소 측정장치(30)가 측정카세트(10)를 회전시키면 제2 시약이 반응영역으로 이동된다(S150). 이때 측정카세트(10)가 회전될 때 측정영역에 있는 혈액샘플 및 제1 시약은 반응영역으로 이동되지 않는다. 이는 일반혈색소 및 당화혈색소와 결합한 결합물질-비드가 젤리 형태이기 때문이다.

그리고 측정카세트(10)를 회전시켜 반응영역의 제2 시약을 측정영역(120)으로 이동시킨다(S160). 이어서 측정영역(120)으로 이동시킨 제2 시약을 통해 혈액샘플 혼합물을 세정시켜 당화혈색소의 양을 측정한다(S170). 여기서 세정용액을 포함하는 제2 시약이 혈액샘플 혼합물을 세척함에 따라 혈액샘플 내에 비특이적으로 존재하는 일반 혈색소(Ao)가 제거된다. 또한 제1 시약과 반응한 혈액샘플 혼합물로부터 총 혈색소의 양을 측정할 때와 마찬가지로 광 센서를 통한 광반사 측정 방식으로 혈액샘플 내의 당화혈색소의 양을 측정하는 것이 바람직하다.

이 후 총 혈색소의 양을 당화혈색소의 양으로 나누어 혈액샘플 내의 당화혈색소의 양을 측정한다(S180). 이 때 당화혈색소 비율은 다음 식에 의해 계산된다.

도 6a-6d는 본 발명의 일실시예에 따른 당화혈색소 측정을 위한 측정카세트(10)의 회전과정의 예시도이다.

우선 도 6a와 같이 별도의 시약용기(20)를 통해 제1 시약 및 제2 시약을 주입받을 경우, 당화혈색소 측정장치(30)는 시약용기(20)를 삽입하여 제1 시약을 제1 수용영역(100)으로, 제2 시약을 제2 수용영역(110)으로 이동시킨다. 이때 인체에서 혈액샘플을 채취하여 시약용기(20)를 통해 혈액샘플을 제1 수용영역(100)으로 이동시킨 후 제1 시약과 반응하게 한다. 특히 제1 시약과 반응이 더 잘 일어나도 록 측정카세트(10)를 시계 및 반시계 방향으로 충분한 시간, 예를 들면 3분 정도 당화혈색소 측정장치(30)를 흔드는 것이 바람직하다.

이 후 도 6b와 같이 당화혈색소 측정장치(30)는 측정카세트(10)를 시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 이때 반응영역에서 제1 시약과 반응한 혈액샘플 혼합물이 측정영역(120)으로 이동된다. 여기서 혈액샘플 혼합물 내의 일반혈색소 및 당화혈색소의 농도를 측정할 수 있다.

이어서 도 6c와 같이 측정카세트(10)를 반시계 방향으로 회전시켜 제2 수용영역(110)에 수용되어 있는 제2 시약을 반응영역으로 이동시켜 잠시 머무르게 한다. 이 후 도 6d와 같이 측정카세트(10)를 반대로 시계 방향으로 회전시키면 반응영역의 제2 시약이 측정영역(120)으로 이동된다. 이때 제2 시약을 통해 일반 혈색소가 제거된 혈액샘플 혼합물로부터 당화혈색소의 양을 측정할 수 있다.

요약하면 도 6a-6d와 같이 당화혈색소 측정장치(30)는 측정카세트(10)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 자동 회전시킨다. 즉 회전에 따라 적어도 하나의 시약이 당화혈색소와 자동으로 반응하게 하거나 이동시킨다. 따라서 측정자가 시간적인 차이간격을 두고 제1 시약과 제2 시약을 순차적으로 주입하는 단계 및 제1 시약과 혈액샘플의 혼합을 위해 교반시키는 단계를 생략할 수 있다. 즉 측정자는 간단한 조작만으로도 혈액샘플 내 분석하고자 하는 반응물의 정확한 농도측정을 할 수 있는 효과가 있다.

한편 도 6a-6d는 본 발명의 일실시예에 따른 측정카세트(10)의 회전과정을 도시한 예시도로서 이 외의 다양한 회전의 구현이 가능하다. 또한 측정카세트(10) 의 각 영역이 전술한 실시예와 비교하여 좌우 대칭되어 위치하는 실시예일 경우 전술한 회전과정과는 반대로 측정카세트(10)를 회전시키는 것이 바람직하다.

한편 당화혈색소 측정장치(30)는 측정카세트(10)의 바코드(170a, 170b)를 통해 측정카세트(10)의 카세트 정보를 인식할 수 있다. 이때 바코드(170a, 170b)는 타사 제품 또는 다른 제품임을 확인하는 오류 체크 기능으로 사용될 수 있다. 여기서 바코드의 형태는 부채꼴 형태일 수 있고 측정카세트(10) 일측에 동일한 방향으로 배치된 눈금패턴과 코드패턴을 포함하는 형태일 수 있다.

이하 도 7 및 도 8에서 본 발명의 일실시예에 따른 다양한 측정카세트(10)의 바코드 형상에 대해 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 측정카세트(10)의 부채꼴 형태의 바코드(170a)의 예시도이다.

도 7에 따르면 바코드(170a)는 부채꼴 형상 안에 일정한 사선으로 된 눈금패턴을 포함하며 측정카세트(10)의 뒷면에 위치할 수 있다. 이때 바코드의 검은 막대 부분인 바(Black bar)는 적은 양의 빛을 반사하지만 하얀 막대부분인 스페이스(White space)는 많은 양의 빛을 반사한다. 따라서 당화혈색소 측정장치(30)는 바코드에 의해 반사된 빛을 수광하여 전기적인 신호로 변환시키면 컴퓨터가 인식하는 0과 1의 비트로 바코드를 변환시킬 수 있는데 이를 통해 바코드의 판독이 가능하다. 따라서 측정카세트(10)의 바코드(170a)를 당화혈색소 측정장치(30)가 판독 하여 측정하고자 하는 측정카세트(10)의 카세트 정보를 인식할 수 있다. 이에 따라 별도의 추가장치 없이도 당화혈색소 측정장치(30)를 이용해서 바코드를 읽어낼 수 있는 효과가 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정카세트(10)의 눈금패턴(172) 및 코드패턴(174)을 포함하는 바코드(170b)의 예시도이다.

도 8에 따르면 눈금패턴(172)은 일정한 간격으로 눈금이 배열된다. 코드패턴(174)은 일반적인 바코드 형상이다. 이때 눈금패턴(172) 및 코드패턴(174)은 측정카세트(10)의 일측에 동일한 방향으로 나란히 배치되는 것이 바람직하다. 측정카세트(10)는 측정장치(30)에 삽입될 때 일정한 속도로 삽입되는 것이 아니라 불규칙한 속도로 삽입된다. 따라서 일정한 샘플링 클럭에 따라 바코드를 읽어 들이면 읽어들이는 바코드 데이터는 판독 구간의 속도에 따라 데이터가 달라지므로 제대로 바코드를 읽어들이기 어렵다. 이를 해결하기 위해 측정카세트(10)를 모터에 의해 정속도로 자동 삽입시키는 방안도 생각할 수 있으나 이는 측정장치(30)를 복잡하게 하고 비용을 상승시킨다.

따라서 본 발명에 따른 측정장치(30)는 2개의 광센서를 구비할 수 있다. 예를 들면 하나는 눈금패턴(172)을 읽어들이는 것이고, 다른 하나는 코드패턴(174)을 읽어들이는 것이다. 눈금패턴(172)은 코드패턴(174)의 기본 구간에 비해 섬세한 패턴으로 되어 있으므로, 이를 통해 측정카세트(10)가 삽입되는 구간별 속도를 측정할 수 있다. 따라서 소정의 눈금이 지나갈 때마다 코드패턴(174)을 읽어들이면 측정카세트(10)가 삽입되는 속도에 상관없이 정확한 코드패턴(174)을 읽어들일 수 있다.

예를 들면 제 1 광센서에서 눈금패턴(172)이 5개 지나가는 것을 검출할 때마다 제 2 광센서는 코드패턴(174)을 읽어들인다. 이에 따라 제 2 광센서는 코드패턴(174)의 길이방향으로 항상 일정한 간격, 즉 물리적인 거리마다 데이터를 획득할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 측정카세트의 예시도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시약용기의 외관을 도시한 예시도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 측정카세트 및 시약용기의 단면도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 당화혈색소 측정장치의 구성도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 측정카세트를 이용한 당화혈색소 측정방법에 관한 흐름도,

도 6a-6d는 본 발명의 일실시예에 따른 당화혈색소 측정을 위한 측정카세트의 회전과정의 예시도,

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 측정카세트의 부채꼴 형태의 바코드의 예시도,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측정카세트의 눈금패턴 및 코드패턴을 포함하는 바코드의 예시도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 측정카세트 20 : 시약용기

30 : 당화혈색소 측정장치 100 : 제1 수용영역

110 : 제2 수용영역 120 : 측정영역

122 : 광 윈도우 130 : 이송 안내부

132 : 제1 차단부 134 : 제2 차단부

140 : 시료 흡수부 150 : 영역 분리부

162 : 삽입 유도부 164 : 시약용기 걸림턱

170a, 107b : 바코드 172 : 눈금패턴

174 : 코드패턴 200 : 제1 저장영역

210 : 제2 저장영역 220 : 혈액 채취부

300 : 카세트 수용부 310 : 제1 카세트 확인센서

312 : 제2 카세트 확인센서 314 : 측정센서

320 : 구동부 330 : 신호 변환부

340 : 제어부

Claims

당화혈색소 측정장치에 사용되는 측정카세트에 있어서, 상기 측정카세트가 :

제1 시약을 수용하는 제1 수용영역;

제2 시약을 수용하는 제2 수용영역;

혈액샘플이 상기 제1 시약 또는 제2 시약과 반응하는 반응영역; 및

상기 혈액샘플 내의 총 혈색소 또는 당화혈색소의 양을 측정하는 측정영역; 을 포함하고,

상기 반응영역 및 측정영역이 카세트의 회전각 위치에 따라 구분되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 1 항에 있어서, 상기 측정카세트는 :

상기 제1 시약 및 제2 시약을 분리수용하고, 상기 측정카세트에 결합될 때 상기 제1 시약 및 제2 시약을 상기 측정카세트에 부어주는 시약용기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 2 항에 있어서, 상기 측정카세트는 :

상기 시약용기가 결합될 때 시약용기의 호일탭이 걸리는 시약용기 걸림턱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 1 항에 있어서, 상기 측정카세트는 :

외부 광센서를 통해 빛이 반사되는 광 윈도우를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 1 항에 있어서, 상기 측정카세트는 :

회전각 위치에 따라 상기 반응영역에서 상기 혈액샘플 혼합물의 이동을 안내하고 제2 시약의 유입을 차단하는 이송 안내부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 1 항에 있어서, 상기 측정카세트는 :

상기 측정영역 하부에 위치하여 측정이 끝난 상기 혈액샘플 혼합물을 흡수하여 상기 혈액샘플 혼합물이 외부로 흐르는 것을 차단하는 시료 흡수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 6 항에 있어서, 상기 시료 흡수부는 :

흡수 패드 형식인 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 수용영역과 반응영역은 :

물리적으로 동일한 영역인 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 1 항에 있어서, 상기 측정영역 및 제2 수용영역은 :

회전각 위치가 동일 범위에 위치하는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 1 항에 있어서, 상기 측정카세트는 :

상기 제1 시약 및 제2 시약이 부어질 때 상기 제1 시약 및 제2 시약을 분리하는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 1 항에 있어서, 상기 혈액샘플 혼합물은 :

상기 측정카세트의 회전각 위치에 따라 중력에 의해 상기 각 영역들간으로 이동되는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 1 항에 있어서, 상기 측정카세트는 :

상기 측정카세트의 카세트 정보가 코딩된 부채꼴 형태의 바코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 1 항에 있어서, 상기 측정카세트는 :

상기 측정카세트 일 측에 동일한 방향으로 배치된 눈금패턴과 코드패턴을 포함하는 바코드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 시약은 :

용혈액 및 상기 당화혈색소와 선택적으로 반응하는 당화혈색소 결합물질-비드를 포함하고,

상기 당화혈색소 결합물질―비드는 상기 비드가 적어도 아가로즈(agarose) 비드, 세파로즈(sepharose) 비드, 라텍스(latex) 비드 또는 유리(glass) 비드 중 어느 하나로 구현되는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
제 14 항에 있어서, 상기 당화혈색소 결합물질―비드는 :

상기 당화혈색소 결합물질이 적어도 보로닉산(boronic acid), 콘카나발린 A(concanavalin A), 항체(antibody) 중 어느 하나로 구현되는 것을 특징으로 하는 측정카세트.
당화혈색소 측정장치에 사용되는 측정카세트를 이용한 당화혈색소 측정방법에 있어서,

상기 측정카세트가 제 1 시약을 수용하는 제 1 수용영역, 제 2 시약을 수용하는 제 2 수용영역, 혈액샘플이 제1 시약 또는 제2 시약과 반응하는 반응영역, 혈액샘플 내의 총 혈색소 또는 당화혈색소의 양을 측정하는 측정영역을 포함하고,

상기 반응영역 및 측정영역이 카세트의 회전각위치에 따라 구분되도록 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 측정방법이 :

a) 상기 측정카세트 정보를 인식하는 단계;

b) 상기 혈액샘플과 제1 시약 및 제2 시약이 부어졌음을 확인하는 단계;

c) 상기 혈액샘플 및 제1 시약을 반응시키는 단계;

d) 상기 측정카세트를 회전시켜 상기 제1 시약과 반응한 혈액샘플 혼합물로부터 상기 혈액샘플 내 총 혈색소의 양을 측정하는 단계;

e) 상기 측정카세트를 회전시켜 상기 제2 시약과 반응한 혈액샘플 혼합물로부터 상기 혈액샘플 내 당화혈색소의 양을 측정하는 단계; 및

f) 상기 측정된 혈액샘플 내 총 혈색소의 양과 당화혈색소의 양을 기초로 하여 상기 혈액샘플 내 당화혈색소의 양을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정방법.
제 16 항에 있어서, 상기 b) 단계는 :

상기 결합된 측정카세트가 상기 측정카세트 상부에 삽입되는 시약용기를 통해 상기 제1 시약 및 제2 시약을 분리 수용하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정방법.
제 16 항에 있어서, 상기 c) 단계는 :

상기 혈액샘플 및 제1 시약의 반응을 촉진하도록 상기 측정카세트를 흔드는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정방법.
제 16 항에 있어서, 상기 d) 단계는 :

d1) 상기 측정카세트를 회전시켜 상기 제1 시약과 반응한 혈액샘플 혼합물을 측정영역으로 이동시키는 단계;

d2) 상기 측정영역으로 이동된 혈액샘플 혼합물로부터 상기 혈액샘플 내 총 혈색소의 양을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정방법.
제 19 항에 있어서, 상기 d2) 단계는 :

광 센서를 통한 광반사 측정 방식으로 상기 혈액샘플 내의 총 혈색소의 양을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정방법.
제 16 항에 있어서, 상기 e) 단계는 :

e1) 상기 측정카세트를 회전시켜 상기 제2 시약을 상기 반응영역으로 이동시키는 단계;

e2) 상기 측정카세트를 회전시켜 상기 반응영역의 제2 시약을 상기 측정영역으로 이동시키는 단계; 및

e3) 상기 측정영역으로 이동된 제2시약을 통해 혈액샘플 혼합물을 세정하여 비특이적으로 존재하는 혈색소를 제거하고 상기 혈액샘플 내 당화혈색소의 양을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정방법.
제 21 항에 있어서, 상기 e1) 단계는 :

상기 측정카세트를 회전시킬 때 상기 측정영역 내의 제1 시약과 반응한 혈액샘플 혼합물은 상기 반응영역으로 이동되지 않는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정방법.
제 21 항에 있어서, 상기 e3) 단계는 :

광 센서를 통한 광반사 측정 방식으로 상기 혈액샘플 내의 당화혈색소의 양을 측정하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정방법.