KR100295507B1 - 입자측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 광원으로부터의 레이저 광선으로 조사된 입자를 포함하는 시료셀로부터의 산란광 강도가 수광소자에 의해 측정되고, 수광소자로부터의 신호를 평가하여 입자의 직경과 그 수를 계측하고, 입지의 크기와 그 수를 시계열적으로 측정하여 나타내는 응집괴의 크기와 수를 시계열적으로 측정하는 입자측정장치를 제공한다. 혈구의 응집능을 측정하는 경우 본 발명은 고감도로 시간 경과에 대응하여 발생하는 응집괴의 크기와 수를 시계열적으로 측정할 수 있고 임상에 있어서 혈전증을 포함하여 각종의 질환 및 치료약의 효과 판정에 유용한 수단을 제공한다.

Description

입자측정장치

제1도는 본 발명에 의한 입자측정장치의 전체 구성을 나타내는 구성도이다.

제2도는 제1도의 수광소자로부터 얻어지는 산란광 강도의 변화를 나타내는 파형도이다.

제3도는 신호처리회로의 상세한 구성을 나타내는 블록회로도이다.

제4a도는 본 발명 장치에 의한 응집반응 측정장치 데이터를 나타낸 설명도이다.

제4b도는 종래 장치에 의한 측정 데이터를 나타낸 설명도이다.

제5a도 및 제5b도는 본 발명 장치에 의한 응집반응 측정 데이터를 표시한 설명도이다.

제5c도는 종래 장치에 의한 측정 데이터를 표시한 설명도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 반도체 레이저 2 : 집광 렌즈

3 : 시료셀 4 : 교반봉

6 : 수광렌즈 7 : 핀홀

8 : 포토다이오드 11 : AD 변환기

12 : 컴퓨터 15 : 연산증폭기

17 : 절대치 회로

[산업상 이용 분야]

본 발명은 입자측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혈소판 등의 혈구의 응집능 또는 응집률을 측정하는 장치에 관한 것이다.

[종래 기술]

혈소판 등의 혈구의 응집능에 의해 형성된 응집괴(凝集塊)의 크기와 그 수를 파악하는 것은, 응집반응을 정확하게 파악하기 위한 것으로 각종 질환에 대한 진단에 필수 불가결한 요소이다.

그를 위해 응집괴를 입자로서 측정하는 혈소판 응집능 측정장치가 알려져 있다. 이 종래의 혈소판 응집능 측정장치는, 혈소판 용액을 용해한 시료셀(sample cuvette)에 레이저 광원으로부터 레이저 광선을 조사하여 다수의 응집괴를 포함하는 넓은 영역으로부터의 투과광 및 산란광을 수광소자에서 전기 신호로 변환하여 그의 강도 변화에 의해 혈소판의 응집능을 측정하고 있다.

[발명이 해결하려는 과제]

종래의 기술에서는 많은 응집괴를 포함하는 넓은 영역으로부터의 투과광 또는 산란광의 강도를 측정하기 해문에, 응집괴의 크기와 수가 응집반응의 양적 변화를 충실하게 나타내는 지표인데도 불구하고 그 양자를 시간 경과에 따라서 측정하는 것이 불가능하다는 문제가 있다. 또한, 응집초기에 있어서, 많은 미응집의 혈소판으로부터의 산란광의 강도가 소수의 응집괴로부터의 산란광 강도에 비해 매우 크기 때문에, 응집 변화를 포착할 수 없고 실제 종래의 혈소판 응집능 측정장치에서는 30 ~ 40%의 혈소판이 응집되어도 그의 변화를 포착하는 것이 불가능하였다.

본 발명의 과제는 상기와 같은 종래 기술의 결점을 해소하고, 응집괴의 크기와 수를 시계열(時系列)(time-series)적으로 측정할 수 있는 입자측정장치를 제공하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따르면 레이저 광원으로부터의 레이저 광선으로 조사된 입자를 포함하는 시료셀로부터의 산란광 강도를 측정하는 것에 의해 입자의 특성을 측정하는 입자측정장치에 있어서, 레이저 광원과 레이저 광원으로부터의 레이저 광선을 콜리메이트(collimate)하여 시료셀에 조사하는 수단과 시료셀로부터의 산란광을 수광하는 수광소자와 수광소자로부터의 신호를 평가하여 입자직경과 그의 수를 계측하는 수단과 상기 입자의 크기와 그 수를 시계열적으로 측정하여 표시하는 수단을 갖는 구성을 채용하였다.

[작용]

이와 같은 구성에 의하면, 입자의 크기와 수를 시계열적으로 측정할 수 있고, 입자의 특성을 다각적으로 측정하는 것이 가능해진다.

바람직한 실시예로는, 계측수단이 입자 직경에 대응한 상한치와 하한치를 갖는 수광소자로부터의 신호를 각 한계치와 비교하여 입자 직경을 식별하는 복수 개의 비교수단과 각 비교수단으로부터의 신호를 계측하는 카운터(counter)로 이루어져 비교수단의 수에 대응한 입자 직경과 그 수가 시계열적으로 계측된다.

또 수광소자가 실질적으로 한 개의 측정입자로부터의 산란광을 수광하도록 구성되어, 이에 의해 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또 복수 개의 수광소자가 설치되어, 그 수광소자에 대응한 산란광이 동시에 측정되며, 그 경우 수광소자 한 쌍으로부터의 출력을 감산하여 유효신호의 비율을 증대시킬 수 있고, 이에 의해 측정시의 S/N 비를 향상시킬 수 있다.

이와 같은 입자측정장치는 바람직하게는 혈소판 응집능 측정장치이다. 그 경우 입자는 혈소판 등의 혈구의 응집능에 의해 형성된 응집괴이고, 혈구의 응집능 혹은 응집률이 측정된다. 이와 같은 혈소판 응집측정장치의 경우, 혈소판 등의 혈구의 응집반응에 있어서, 응집괴의 크기와 수를 시계열적으로 측정할 수 있고 응집반응을 보다 충실하게 관찰할 수 있으며 또한 미약한 응집반응에 있어서 소수의 응집괴도 측정하는 것이 가능해진다.

[실시예]

이하 도면에 나타낸 실시예에 기초하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 실시예에서는 입자측정장치를 혈소판 응집능 측정장치를 예로 하여 설명한다.

제1도에는 이와 같은 혈소판 응집능 측정장치의 구성이 도시되어 있다. 제1도에 있어서, 산란광 강도 측정을 위한 반도체 레이저(40mW) 광원(1)은 구동회로(9)에 의해 구동되어 레이저 광선을 발생한다. 이 레이저 광선은 집광렌즈(2)에 의해 콜리메이트(collimate)되고, 혈소판 등의 혈구 부유액을 포함하는 시료 유리셀(3)에 조사된다. 시료셀(3) 내의 혈구 부유액은 37℃의 일정 온도를 유지하고, 교반봉(stirring bar)(4)과 자기 교반기(magnetic stirrer)(5)에 의해, 1000rpm으로 회전 교반된다.

혈구 부유액으로부터의 산란광은 수광렌즈(6)를 끼운 복수 개의 수광소자인 포토다이오드(8)(8a~8d)에 의해 전기신호로서 측정된다. 각각의 포토다이오드의 앞부분에 통계적으로 응집괴 한 개만이 측정될 수 있는 관찰 영역으로부터의 산란광을 수광하기 위해 핀홀(10×100㎛)(7)이 배치된다. 포토다이오드(8)의 출력은 증폭기(10)에 의해 전류전압변환 증폭 후, AD 변화기(11)에 의해 AD 변환되어 컴퓨터(12)에 입력된다.

컴퓨터(12)에서는 응집괴의 입자 직경에 대응하여 설치된 복수 개의 컴퍼레이터(comparator)에 의해 그 신호 레벨이 식별되고, 상기 컴퍼레이터로부터의 출력신호를 카운터에 의해 계산하는 것에 의해 소정의 입자 직경의 응집괴가 몇 개인가가 측정된다. 그 경우, 응집괴의 일부가 핀홀(7)의 주변부를 통과하는 것에 의해 잘못 계측되는 응집괴의 입자 직경은 통계적 확률론과 표준입자의 측정결과로부터의 식을 이용한 퍼스널 컴퓨터의 측정 소프트에 의해 보정된다.

제2도에는 1개의 포토다이오드(8a~8d)로 측정된 혈소판 응집시의 산란광 강도신호의 변화상태가 도시되어 있다. 응집괴로부터의 산란광은 응집괴의 크기에 상관된 피크신호(13a~13d)로서 측정되어 응집되지 않은 각각의 혈구로부터의 산란광은 백그라운드 신호(14a~14d)로서 측정된다.

그곳에 이 백그라운드 신호의 영향을 없애기 위하여, 제3도에 도시한 바와 같이 2개의 수광소자인 포토다이오드 8a, 8b로부터의 각각의 출력신호가 각각 연산 증폭기(15)에 입력되어 감산된다. 그에 의해 미응집의 혈구로부터의 산란광에 의한 백그라운드 신호가 서로 소멸되어, 16에 나타낸 바와 같이 응집괴만으로부터의 산란광 강도 변화만이 측정된다. 이 백그라운드 신호가 제거된 신호는 절대치 회로(17)에 입력된다. 절대치 회로(17)의 출력은 18에 나타낸 바와 같이 백그라운드없는 피크 신호만큼의 신호로 된다.

이 절대치 회로로부터의 출력 신호는 각각 윈도우 컴퍼레이터(window comparator)(20_1, 20_2, ......., 20_n)에 입력되어, 그 레벨이 식별된다. 각 컴퍼레이터는 응집괴의 입자 직경에 대응한 레벨 비교를 행하기 때문에, 각각의 컴퍼레이터의 출력은 응집괴의 입자 직경에 대응한 신호로 된다. 이 신호가 각각 카운터(21_1, 21_2, .......,, 21_n)에서 카운트되고, 그 입자 직경의 응집괴의 수가 계산된다. 그 계산된 데이터는 연산회로(22)에 입력되고, 후술하는 바와 같이 응집괴의 입자 직경과 그 수를 나타내기 위한 데이터 연산을 행한다. 또, 컴퍼레이터, 카운터, 연산회로는 제1도에 컴퓨터(12)에 의해 실현된다.

또 제3도에는 포토다이오드(8a, 8b)의 출력신호의 처리가 설명되어 있지만, 다른 포토다이오드(8c, 8d)도 동일한 처리가 행해진다. 이와 같은 한 쌍의 수광소자의 응집괴 수의 계측확률을 높이기 위해 복수 개조의 수광소자가 사용될 수 있다.

제4도 및 제5도에서는 본 발명을 채용한 측정장치와 종래의 혈소판 응집능 측정장치에 의해 측정한 혈소판 응집을 나타냈다.

혈소판 응집 야기제인 ADP(Adenosine diphosphate)에 의한 응집반응의 측정 결과에 있어서, 제4a도에는 본 발명을 채용한 측정장치에 의해 얻어진 데이터가, 또 제4b도에는 종래의 혈소판 응집능 측정장치(시판되고 있는 응집측정기(aggregometer))에 의해 얻어진 데이터가 도시되어 있다.

제4b도에 도시한 바와 같이, 종래의 응집능 측정장치에서는 농도 0.3 μM의 이하의 ADP에 의한 응집반응은 측정되지 않는다. 한편 제4a도에 도시한 바와 같이, 본 발명을 채용한 측정장치에서는, 컴퍼레이터(20_1, 20_2, ......., 20_n) 에 의해 입자직경이 각각 응집괴 입도로서 식별되며, 그 식별된 각 카운터에 의해 카운트된 입도의 수가 응집괴 수로서 시계열적으로 시간 경과에 따라 표시되어 있고, 농도 0.3 μM의 ADP 첨가에 의해 다수의 응집괴가 형성되어 있는 것이 관측된다.

본 측정장치에서는 0.03μM의 낮은 농도의 ADP에 의한 응집반응도 측정할 수 있다. 즉, 종래법에 비해 본 발명을 채용한 장치에서는 약 30배의 고감도로 응집 반응의 측정이 가능하다. 더욱 응집괴의 크기의 분포와 수를 시계열적으로 측정할 수 있고, 작은 응집괴로부터 큰 응집괴가 응집반응의 시간 경과에 수반하여 어떻게 형성되어가는가를 관찰할 수 있다.

제5도에서도 동일하게 본 발명을 채용한 측정장치와 종래의 혈소판 응집능 측정장치에 의해 측정된 혈소판 응집을 나타낸다. 혈소판 응집 야기제인 콜라겐에 의한 응집반응의 측정 결과에 있어서, 제5a,b도에는 본 발명을 채용한 측정장치에 의한 데이터가, 또 제5c도에는 종래의 혈소판 응집능 측정장치(aggregometer)에 의한 데이터가 도시되어 있다. 제5c도에 나타낸 바와 같이, 종래의 혈소판 응집능 측정장치에서는 농도 0.7μg/ml의 콜라겐 첨가에 의해 응집반응은 관찰되지 않는다. 한편, 제5a도에 나타낸 바와 같이, 본 발명을 채용한 측정장치에서는 농도 0.7μg/ml의 콜라겐 첨가에 의해 다수의 응집괴가 형성되어 가는 것이 관찰된다.

또 제5b도에 나타낸 바와 같이, 혈소판 응집을 억제하기 위해 사용된 EGTA(ethyleneglycol tetraacetic acid)를 포함하는 무칼슘 이온 용액(calcium-ion-free solution) 중에서는 콜라겐 0.7μg/ml 첨가에 의해 응집괴의 형성이 확실히 억제되고 있는 것이 관찰된다.

[발명의 효과]

이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 레이저 광원으로부터의 레이저 광선이 콜리메이트하여 시료셀에 조사되고, 시료셀로부터의 산란광을 수광하는 수광소자로부터의 신호가 평가되어 입자 직경과 그의 수가 측정되어, 입자의 크기와 그 수가 시계열적으로 표시되기 때문에 혈구의 응집능을 측정하는 경우, 고감도로 또한 시간경과에 따라 생성하는 응집괴의 크기와 수를 시계열적으로 측정할 수 있고, 임상에 있어서 혈전증을 포함한 각종 질환의 진단 및 치료약의 효과 판정에 유용한 수단이 제공된다.

Claims (4)

1. 입자를 포함하는 시료셀로부터 산란된 광의 강도를 측정하여 입자의 특성을 측정하는 장치에 있어서, 레이저 광선을 생성하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원으로부터의 레이저 광선을 상기 시료셀에 조사하기 위하여 상기 레이저 광선을 콜리메이트(collimate)하는 수단; 복수 개의 수광소자를 포함하며, 각각의 수광소자에 수광되는 광을 동시에 측정할 수 있도록, 상기 수광소자가 상기 시료셀로부터의 산란광을 수광하여 출력신호를 생성하는 수광수단; 상기 시료셀 및 수광수단의 사이에 위치하며 선택된 입자로부터 산란된 광을 통과시키는 수단; 입자 직경에 대응하여 상한치 및 하한치를 가지고 상기 수광수단으로부터의 출력신호를 각각의 임계치와 비교함으로써 입자 직경을 식별하도록 각각 작동되는 복수 개의 비교수단 및 각각의 상기 비교수단으로부터의 신호를 계수하도록 연결되는 카운터를 포함하고, 상기 수광수단으로부터의 출력신호를 평가하여 입자들의 직경 및 수를 측정하며, 상기 비교수단의 수에 대응하여 군으로 분류되는 입자 직경들 및 그 수들을 시계열(時系列)(time-series)적으로 측정하는 계측수단; 및 입자의 크기 및 양을 시계열적으로 표시하는 디스플레이 수단을 포함하는 입자측정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 수광소자는 실질적으로 1개의 측정입자로부터의 산란광을 수광하도록 구성되는 입자측정장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수광소자 한쌍으로부터의 출력을 감산하여 유효신호의 비율을 증대시키는 것을 특징으로 하는 입자측정장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입자는 혈소판과 같은 혈구의 응집능에 의해 형성된 응집괴이고, 혈구의 응집능 또는 응집률이 측정되는 것을 특징으로 하는 입자측정장치.