KR100532567B1 - Method and Apparatus to measure blood cell aggregation using vibration - Google Patents

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KR100532567B1 KR10-2003-0052228A KR20030052228A KR100532567B1 KR 100532567 B1 KR100532567 B1 KR 100532567B1 KR 20030052228 A KR20030052228 A KR 20030052228A KR 100532567 B1 KR100532567 B1 KR 100532567B1
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Abstract

본 발명은 혈구에 대한 응집률(aggregation) 측정에 관한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 구성장치에는 샘플 주입구, 미세유동관(micro flow tube), 샘플 저장실, 진동장치, 광원 및 광센서 등이 있다. 본 발명은 극소량의 혈액샘플에 대해 빛을 조사하여 투과된 빛의 양을 이용하여 혈구의 응집률을 측정하는 것으로서, 미세 유동관에 놓인 극소량의 혈액 샘플을 진동생성장치에 의해 일정 시간동안 진동시켜 측정 초기의 응집을 완전 배제한 후에 진동을 정지하고 이 때부터 시간에 따른 빛의 투과량을 측정 분석함으로써 혈구의 응집률 특성을 측정하는 것이다. 본 발명의 특징은 진동을 이용하여 혈구의 응집률을 최소화하는 초기과정을 지녔으며, 매우 짧은 시간내에 극소량의 혈액을 이용하여 혈구의 응집률 측정이 가능하다. 또한 혈액 접촉부의 부품을 일회용으로 구성되어 세척이 필요 없으며 작동이 매우 간편함을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for measuring aggregation of blood cells, wherein the device includes a sample inlet, a micro flow tube, a sample reservoir, a vibrator, a light source, and a light sensor. The present invention is to measure the aggregation rate of blood cells using the amount of light transmitted by irradiating light to a very small amount of blood samples, by measuring a small amount of blood sample placed in the microfluidic tube by vibrating generator for a predetermined time After completely eliminating the initial aggregation, the vibration is stopped and the aggregation rate characteristic of the blood cells is measured by measuring and analyzing the amount of light transmitted over time. The present invention has an initial process of minimizing the aggregation rate of blood cells using vibration, and the aggregation rate of blood cells can be measured using a very small amount of blood in a very short time. In addition, the parts of the blood contact is composed of a disposable, it does not require cleaning and is characterized by very simple operation.

Description

진동을 이용한 혈구 응집률 계측 장치 및 방법 {Method and Apparatus to measure blood cell aggregation using vibration}Apparatus and method for measuring blood cell aggregation rate using vibration {Method and Apparatus to measure blood cell aggregation using vibration}

본 발명은 혈구 응집률 특성 측정에 관한 발명으로서 진동생성장치를 이용하여 혈구의 초기 응집률을 최소화한 후, 광센서를 이용하여 시간에 따라 혈구의 응집률을 측정하는 방식에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring blood cell aggregation rate characteristics, after minimizing initial aggregation rate of blood cells using a vibration generating device, and then measuring the aggregation rate of blood cells with time using an optical sensor.

혈구의 응집률이 혈액의 점도 및 유변 특성에 직접적인 영향 인자로 알려지면서 혈구의 응집률에 대한 측정 기기 개발이 시도되어왔다. 그 중에서도 특히, Clinical Hemorheology and Microcirculation 저널(Vol. 21, pp. 1-11, 2001)에 공시된 LORCA 혈구 유변계는 이중 동심원관 구조의 회전형 쿠엣 (Couette) 유동 조건에서 레이저 빔(Laser beam)을 혈액에 조사하여 역산란(back-scaterring)되어 나오는 빛을 광다이오우드(photodiode) 센서로 획득하여 획득된 광의 세기를 컴퓨터로 처리 분석하여 혈구의 응집률을 측정하는 기술이 발표되었다. 이 때, 측정 전에는 응집률을 최소화하기 위하여 전단률이 최소한 500 (1/s) 이상 5초 동안 유지되는데, 이는 이러한 고전단률 유동장을 통해 혈구의 응집률을 최소화하고자 하는 것이다. 이 때, 이러한 회전 운동을 급작스럽게 정지한 후, 응집률이 시간에 따라 증가되는 것을 역산란된 빛(backscattered light)의 세기로 측정하는 방식이다. 이러한 측정은 시간에 따른 응집률의 변화 추이를 보는 실렉토그램(Syllectogram)으로서 의미가 있지만, 혈액 유동의 실제적 전단률에 대한 응집률을 직접적으로 측정하지 못한다는 점이 단점이다. As the aggregation rate of blood cells is known as a direct influence factor on the viscosity and rheological properties of blood, the development of a measuring device for the aggregation rate of blood cells has been attempted. In particular, the LORCA hemocytometer, published in the Journal of Clinical Hemorheology and Microcirculation (Vol. 21, pp. 1-11, 2001), is a laser beam in a double concentric tubular Couette flow condition. A technique for measuring the aggregation rate of blood cells by analyzing the intensity of light obtained by back-scaterring the light to the blood and obtaining it with a photodiode sensor is processed by a computer. At this time, the shear rate is maintained for at least 500 (1 / s) for 5 seconds to minimize the aggregation rate before measurement, which is intended to minimize the aggregation rate of blood cells through this high shear rate flow field. At this time, after such a sudden stop of the rotational motion, the increase in the aggregation rate with time is measured by the intensity of the backscattered light (backscattered light). This measurement is meaningful as a sig- lectogram (Syllectogram) to see the change in aggregation rate over time, but the disadvantage is that it does not directly measure the aggregation rate with respect to the actual shear rate of blood flow.

또한, Oguz K. Baskurta, , H.J. Meiselmanb, Ercument Kayara 등이 Clinical Hemorheology and Microcirculation 저널 (Vol.19, pp.307-314, 1998) 에 발표한 “Measurement of red blood cell aggregation in a “plate- plate” shearing system by analysis of light transmission” 에서는 두 개의 원형 판 사이에 샘플을 넣고 이래 쪽 원판을 적절한 속도로 회전시켜 응집률을 최소화한 후 회전 운동을 급작스럽게 정지하며 이 때, 응집률이 시간에 따라 증가되는 것을 광원으로부터 조사된 빛이 샘플을 투과된 빛(transmitted light)을 광센서로 수집하여 빛의 세기로 응집률을 측정하는 방식이다. See also Oguz K. Baskurta, H.J. Meiselmanb, Ercument Kayara, et al., Published in the Journal of Clinical Hemorheology and Microcirculation (Vol.19, pp.307-314, 1998), in the “Measurement of red blood cell aggregation in a“ plate-plate ”shearing system by analysis of light transmission”. The sample is placed between two circular plates and the disc is rotated at an appropriate speed to minimize the coagulation rate, and then the rotational motion is stopped suddenly. At this time, the light emitted from the light source shows that the coagulation rate increases with time. It is a method of measuring the cohesion rate by collecting the transmitted light (transmitted light) with an optical sensor.

한편, 한국 특허(출원번호 1020030048126) ‘혈액점도와 혈구응집률을 동시에 측정하는 혈액유변계의 방법과 장치’는 광투과법을 이용하여 유동으로 인한 유동전단률에 따른 혈구응집률을 측정하는 방법 및 장치를 공시하였다. 이는 진공을 이용하여 샘플 시험관에 유체를 모세관을 통하여 저장관으로 이송시키면서 저장 탱크에 가해진 진공압력이 서서히 해제되는 것을 압력센서로 측정하여 이를 점도로 환산하는 점도계를 공개하였다. 또한, 한국특허 (출원번호10-2003-0041026) ‘혈구유변계’는 진공점도계(출원번호 1020030000939)의 작동 원리를 슬릿 형태의 유동저항관에 적용하면서 광원을 조사하여 역산란된 광량을 감지하여 응집률을 측정하는 방식의 혈구응집률 측정 방법 및 장치를 출원하였다.On the other hand, the Korean patent (Application No. 1020030048126) 'Method and apparatus of blood rheology measuring blood viscosity and blood coagulation rate at the same time' method of measuring blood coagulation rate according to the flow shear rate due to flow by using light transmission method And the device was disclosed. This revealed that the vacuum sensor applied to the storage tank is gradually released while the fluid is transferred to the storage tube through the capillary tube to the sample test tube using a vacuum, and a viscometer which converts it into a viscosity is measured by a pressure sensor. In addition, the Korean patent (application number 10-2003-0041026) 'hemocytometer' is applied to the operating principle of the vacuum viscometer (application number 1020030000939) to the slit-type flow resistance tube while irradiating the light source to detect the amount of backscattered light A method and apparatus for measuring hemagglutination rate of a method of measuring aggregation rate have been applied.

이러한, 광 투과식 또는 광 역산란 방식을 이용한 응집률 측정은 이미 공지의 사실이다. 그러나, 상기와 같이 공시된 기술들은 샘플들의 초기 응집률을 최소화하기 위하여 일정 속도이상의 회전 또는 유동을 가하는 방법으로 일정 시간이 소요되면서도 응집률을 완전히 최소화하는데 어려움이 있다. 또한, 기존의 장치는 혈액 샘플을 다루는데 있어 일회용 키트가 가능하지 못해 시험 후 세척과정이 매우 번거로우며 또한 유동을 유발시켜야 하기 때문에 일정량 이상의 혈액 샘플이 소요되는 단점이 있다. The measurement of the aggregation rate using such a light transmission or light backscattering method is already known. However, the disclosed techniques are difficult to completely minimize the aggregation rate even though it takes a certain time by applying a rotation or flow over a certain speed in order to minimize the initial aggregation rate of the samples. In addition, the conventional device has a disadvantage that a certain amount of blood samples are required because it is not possible to use a disposable kit for handling blood samples, so the post-test cleaning process is very cumbersome and induces flow.

본 발명은 위의 사정을 배경으로서 이루어진 것으로, 혈액에 대한 혈구의 응집률을 측정하는 방법 및 장치로서 극소량의 혈액 샘플을 이용해 짧은 시간 내에 혈구의 응집률을 측정할 수 있는 장치 및 측정 방법을 발명하는 기술적 과제를 대상으로 한다. The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and as a method and apparatus for measuring the aggregation rate of blood cells to blood, an apparatus and a measuring method capable of measuring the aggregation rate of blood cells in a short time using a very small amount of blood samples are invented. It aims at technical problem to do.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 혈구의 응집률을 최소화하는 새로운 방법 및 장치를 발명하는 것이다. 또한, 이러한 장치는 구조가 간단하며 작동이 매우 쉽고 생산 단가가 저렴하여 일회용으로 사용될 수 있는 혈구 응집률 측정 키트(kit)를 포함한 장치 및 관련 측정 방법을 발명하는 것을 기술적 과제로 한다. Another technical task of the present invention is to invent a new method and apparatus for minimizing the aggregation rate of blood cells. In addition, such a device has a technical problem of inventing a device and a related measuring method including a blood cell aggregation rate measuring kit that can be used for single use because of its simple structure, very easy operation and low production cost.

이러한 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 기술적 구성에 의하여 혈구의 응집률을 측정하는 방법을 제공함으로써 해결될 수 있다.The technical problem of the present invention can be solved by providing a method for measuring the aggregation rate of blood cells by the following technical configuration.

본 발명은 진동을 이용하여 혈구의 응집률을 최소화한 후, 광원 및 광센서를 이용하여 시간에 따라 혈구 응집률을 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 하나의 혈액 샘플(14)이 주입되어 저장되는 샘플 주입구(11), 주입구와 한 쪽 끝이 연결되어 액체 샘플이 유입되어 미세채널 유동관(12), 미세유동관의 다른 한 쪽 끝과 연결되어 유동관을 통해 빠져 나오는 샘플 액체를 저장하는 샘플저장실(13), 이와 같이 혈액과 접촉되는 부위를 모두 포함한 일회용 부품(10)과 이에 연결되어있으며 진동을 인가하는 진동발생장치(20), 미세유동관 한 쪽 면에 부착되어 광원을 발생하는 장치(31), 빛을 감지하는 장치(32), 광감지 장치에서 측정한 값을 자료 저장, 계산, 처리하는 프로세서(51), 그 계산 결과를 화면에 나타내는 장치(52), 자료를 저장하는 장치(53) 및 자료를 출력하는 출력장치(54) 등으로 구성되는 것에 그 특징이 있다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring blood cell aggregation rate with time using a light source and an optical sensor after minimizing the aggregation rate of blood cells using vibration. In order to achieve this purpose, a sample inlet 11 into which one blood sample 14 is injected and stored is connected to one end of the inlet and a liquid sample is introduced into the microchannel flow tube 12 and the other side of the microfluidic tube. Sample storage chamber 13 for storing the sample liquid coming out through the flow pipe connected to the end, the disposable part 10 including all the parts in contact with the blood and the vibration generating device 20 is connected thereto and applying vibration A device 31 for generating a light source attached to one side of the microfluidic pipe, a light sensing device 32, a processor 51 for storing, calculating and processing data measured by the light sensing device, and the result of the calculation. Is characterized in that it comprises a device 52 for displaying on the screen, a device 53 for storing data, an output device 54 for outputting data, and the like.

이와 같은 본 발명의 혈구유변계의 개략적인 구성도를 도 1에 나타내었다. 한편, 도 2는 제 1도에 도시된 장치의 실시예에 따른 혈액 샘플 접촉부 평면도이며, 도 3은 제1도에 도시된 장치의 실시예에 따른 광투과법을 이용한 혈구 응집률을 측정하는 장치 개략도이다. 이를 참조하여 구체적으로 본 발명의 혈구 응집률 측정계의 작동 원리 및 측정 방법을 설명하면 다음과 같다. Such a schematic diagram of the hemocytometer of the present invention is shown in FIG. 1. 2 is a plan view of a blood sample contact portion according to an embodiment of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an apparatus for measuring blood cell aggregation rate using a light transmission method according to the embodiment of the apparatus shown in FIG. Schematic diagram. Referring to this in detail the operating principle and measuring method of the blood cell aggregation rate measuring system of the present invention will be described.

먼저, 샘플 액체(14)을 샘플 주입구(11)에 주입한다. 이 때, 샘플 주입구에 주입된 일부 액체는 모세관 효과(capillary effect)로 인하여 샘플 저장실에 연결된 유동 미세유동관(12) 및 샘플 저장실(13)에 유입된다. 다음, 압전 재료(piezoelectric material)를 이용한 진동발생장치(20)가 작동하여 진동을 혈액접촉부(10)에 진동을 2~3초 동안 인가하여 측정 전의 혈구의 응집을 최소화한다. 이 과정 동안 미세유동관 하부 면에 부착된 레이저 다이오우드 등의 발광다이오우드(LED) 등과 같은 광원(31)이 혈액 샘플(14)에 조사되고 이 때, 혈액 샘플내의 혈구(blood cells)에 의하여 투과된 빛(transmitted light)이 광원의 맞은 편에 위치한 광다이오우드(PHOTODIODE) 등과 같은 광센서(32)에 감지되고, 이 감지된 빛은 전기적 신호로 변환되어 프로세서(51)에 저장하고 이를 분석 처리하여 혈액 샘플의 응집률 특성으로 환산하며 화면과 같은 출력장치(52)에 값을 표시하게 된다. First, the sample liquid 14 is injected into the sample inlet 11. At this time, some of the liquid injected into the sample inlet flows into the flow microfluidic tube 12 and the sample reservoir 13 connected to the sample reservoir due to the capillary effect. Next, the vibration generating apparatus 20 using the piezoelectric material is operated to apply the vibration to the blood contact portion 10 for 2 to 3 seconds to minimize aggregation of blood cells before measurement. During this process, a light source 31 such as a light emitting diode (LED) such as a laser diode attached to the lower surface of the microfluidic tube is irradiated to the blood sample 14, and at this time, light transmitted by blood cells in the blood sample (transmitted light) is detected by an optical sensor 32, such as a photodiode, which is located opposite the light source, and the detected light is converted into an electrical signal, stored in the processor 51, and analyzed and processed into a blood sample. Converted to the cohesive rate characteristic of the value is displayed on the output device 52, such as a screen.

도 4는 제 3도에의 실시예에 따른 혈구 응집률 측정 결과를 시간에 따라 나타낸 그래프이다. 진동을 인가하기 전에는 혈구가 응집된 상태이어서, 혈구의 표면적비가 상대적으로 낮아 광원으로부터 조사된 빛의 대부분이 투과되는 상태이지만, 이를 진동생성장치(20)에 의하여 진동을 받으면 1~2초 이내에 혈구의 응집이 최소화되면서 혈구의 표면적 비율이 증가하여 투과되는 빛의 양은 점차 지수함수적으로 급격히 감소하며 최소값에 도달한다. 이 때, 진동을 멈추면 시간에 따라 응집률이 증가하게 되면서 투과되는 빛의 양도 다시 증가한다. 이를 광센서(32)로 측정하며 신호 입력 값을 각 시간에 따라 프로세서(51)에 저장하고 이를 분석 처리하여 혈액 샘플의 응집률 특성으로 환산하며 화면과 같은 출력장치(52)에 값을 표시하게 된다. 4 is a graph showing the results of blood cell aggregation rate measurement according to the example of FIG. 3 over time. Before the vibration is applied, the blood cells are agglomerated, so the surface area ratio of the blood cells is relatively low, and most of the light emitted from the light source is transmitted. However, when the vibration is generated by the vibration generating device 20, the blood cells are within 1 to 2 seconds. Minimizing the aggregation of the cells increases the surface area ratio of blood cells, and the amount of light transmitted gradually decreases exponentially and reaches a minimum value. At this time, when the vibration is stopped, the aggregation rate increases with time, and the amount of transmitted light also increases. This is measured by the optical sensor 32 and the signal input value is stored in the processor 51 according to each time and analyzed and converted into the coagulation rate characteristic of the blood sample and the value is displayed on the output device 52 such as a screen. do.

도 5는 제 4도에의 실시예에 따라 시간에 따른 혈구 응집률 측정 결과를 분석하는 일례를 나타낸 것이다. 도 5에 나타난 바와 같이 측정된 혈구응집률의 특성 곡선에 대한 분석은 이미 공지되었으며 이를 정리하면 다음과 같다. FIG. 5 shows an example of analyzing the results of blood cell aggregation rate measurement with time according to the embodiment of FIG. Analysis of the characteristic curve of the hemagglutination rate measured as shown in Figure 5 is already known and summarized as follows.

먼저, 응집률 측정 초기의 값(I0)과 응집이 충분히 이루어졌을 때의 값(Imax) 사이의 측정값 들을 2개의 지수함수 곡선(bi-exponential curve)의 형태로 아래와 같이 근사 시켜 커브피팅(curve-fitting)한다. 이 때, I(t)는 임의의 시간에서의 투과된 광의 세기(intensity)이며, I 0는 초기(t = 0)의 투과된 광의 세기이다. 또한, T fast와 T slow는 윗 식에서 얻은 각각의 시간 상수(time constant)이다. AMP는 초기 값이자 최소 값인 I 0 와 시간이 저차 증가할수록 점근적으로 얻어진 값인 I max의 차(difference)로 정의된다. 즉, AMP = I max - I 0 이다. 또한, I 0 + (1/2) AMP 값에 해당하는 시간을 T 1/2로 정의한다. M 인덱스는 10초 동안의 특성 곡선 하부(A)의 면적이며, 응집률 인덱스(AI)는 A와 B의 합의 면적 대 A의 면적비로서, 즉, AI = A/(A+B) 이다. 이와 같은 파라메터를 이용하여 샘플 액체의 응집 특성을 나타낼 수 있는 것은 공지의 사실이다.First, curve fitting is performed by approximating the measured values between the initial value (I 0 ) of the measurement of the aggregation rate and the value (I max ) when the aggregation is sufficiently performed in the form of two exponential curves as follows. (curve-fitting). In this case, I (t) is the intensity of transmitted light at any time, and I 0 is the intensity of transmitted light at initial (t = 0). In addition, T fast and T slow are the respective time constants obtained from the above equations. AMP is defined as the difference between the initial and minimum values I 0 and I max , which is asymptotically obtained as time goes by. That is, AMP = I max - I 0 . In addition, the time corresponding to the I 0 + (1/2) AMP value is defined as T 1/2 . The M index is the area under the characteristic curve A for 10 seconds and the cohesion index AI is the area ratio of the sum of A and B to the area A, ie AI = A / (A + B). It is known that such a parameter can be used to indicate the cohesive properties of the sample liquid.

도 6은 제1도에 도시된 장치의 실시예에 따라 광 역산란법을 이용한 혈구 응집률을 측정하는 장치 개략도이며 작동 원리는 동일하며 단지, 광원으로부터 조사된 빛이 혈구의 표면에 역산란(Backscatttering)되어 돌아오는 빛을 광센서로 수집하는 방식만이 다른 점이다. 도 6은 제 5도에의 실시예에 따른 혈구 응집률 측정 결과를 시간에 따라 나타낸 그래프이다. 초기에는 진동을 인가하여 응집률이 최소화되어 빛의 역산란량이 상대적으로 큰 반면, 진동이 멈추고 난 후, 시간이 지남에 따라 응집률이 급격히 증가하면서 역산란량이 급격히 감소하는 것을 관찰할 수 있다. 즉, 다수의 혈구(plural blood cells)가 응집된 정도가 달라지면서 광원으로부터 조사된 빛이 혈구의 응집된 정도에 따라 역산란되어 광센서(64)에 감지된 빛의 세기로서 응집률을 측정하게 된다. 이 때, 시간이 흐를수록 혈구의 응집률은 증가하게 되며, 따라서 혈액에 조사된 빛의 대부분은 투과되고 역산란되는 빛은 매우 작아지며 따라서 광센서에 수집된 빛의 세기는 낮은 값을 갖게 된다.  6 is a schematic diagram of a device for measuring hemagglutination rate using the light backscattering method according to the embodiment of the apparatus shown in FIG. 1, and the principle of operation is the same, except that the light emitted from the light source is scattered on the surface of the blood cells ( The only difference is that the light is collected by the back sensor. FIG. 6 is a graph showing blood cell aggregation rate measurement results according to the example of FIG. 5 with time. FIG. Initially, by applying vibration, the aggregation rate is minimized so that the amount of backscattering of light is relatively large. However, after the vibration is stopped, the amount of backscattering decreases rapidly as the aggregation rate increases rapidly with time. That is, as the degree of aggregation of a plurality of blood cells changes, the light emitted from the light source is scattered back according to the degree of aggregation of blood cells, thereby measuring the aggregation rate as the intensity of light detected by the optical sensor 64. do. At this time, the aggregation rate of the blood cells increases with time, so that most of the light irradiated to the blood is transmitted and the light scattered back is very small, and thus the intensity of light collected by the optical sensor has a low value. .

제 2도와 3도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치 구성 중 샘플 액체가 직접적으로 접촉하는 부분은 샘플 저장실(11), 미세유동관(12), 폐샘플 저장실(13) 등은 재질이 실리콘, 석영, 실리카, 유리, 레이저 가공 가능한 폴리머,사출성형 폴리머 및 세라믹 등의 후보 그룹에서 선택되어 일체형으로 제작되어 사용후 폐기할 수 있는 일회용품으로의 제작이 가능하다. 즉, 플라스틱 소재를 모재(substrate)로하여 마이크로 인젝션(micro-injection) 공법을 이용하여 제 3도에 도시된 바와 같은 구조물을 쉽게 가공할 수 있다. 이러한 플라스틱 모재물은 일회용으로 사용하기에 매우 경제적으로 적합하여 혈액과 같이 병원체의 오염 등이 우려되는 경우 측정 후 폐기할 수 있어 매우 편리하다. 이와 유사한 방법으로 LIGA프로세스를 통해 만든 MASK를 이용하여 실리콘, 석영, 실리카, 유리 등의 재질에 대해서도 미세채널 가공이 가능하다. 따라서, 상기 미세유동관의 재질은 실리콘, 석영, 실리카, 유리, 레이저 가공 가능한 폴리머,사출성형 폴리머 및 세라믹 등의 후보 그룹에서 하나를 선택하는 것으로 한다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the portion of the device configuration of the present invention in which the sample liquid is in direct contact includes the sample storage chamber 11, the microfluidic tube 12, the waste sample storage chamber 13, and the like. Quartz, silica, glass, laser processable polymers, injection molding polymers and ceramics can be selected as a single product, which can be manufactured as a single-use disposable product that can be discarded after use. That is, the structure as shown in FIG. 3 can be easily processed using a micro-injection method using a plastic material as a substrate. Such plastic base material is very economically suitable for single use, so it is very convenient to dispose after measurement if there is concern about contamination of pathogens such as blood. Similarly, microchannel processing is possible for materials such as silicon, quartz, silica, and glass using MASK made through the LIGA process. Therefore, the material of the microfluidic pipe is selected from candidate groups such as silicon, quartz, silica, glass, laser processable polymer, injection molding polymer, and ceramic.

제 3도에 도시된 미세유동관(12)은 슬릿 또는 직사각 채널 형태로서 채널이 높이(height)는 사용 목적에 따라 여러 크기가 사용될 수 있지만 일반적으로 10 ~ 400 마이크로 미터 정도이다. 이와 같이 미세 유동관의 단면 형상이 직사각형인 것을 채택하는 이유는 혈액 샘플을 일정한 두께로 분산시킬 수 있으며, 또한 광원으로부터 조사된 빛이 미세유동관의 기하 형상에 의해 굴절되는 것을 방지하기 위한 목적도 포함된다. 즉, 기존에는 슬라이드 유리판에 혈액 샘플을 올리고 이에 커버유리판을 덮은 후 현미경 등으로 관찰하면 커버유리판의 불균일한 압력으로 인해 혈구가 이동하게 된다. 이러한 불필요한 영향을 배제하기 위해서라도 균일한 높이의 채널 내에 혈액 샘플을 충진시켜 검사하는 방식이 매우 편리하다.The microfluidic tube 12 shown in FIG. 3 is in the form of a slit or rectangular channel, and the channel height is generally about 10 to 400 micrometers although various sizes may be used depending on the purpose of use. The reason why the cross-sectional shape of the microfluidic tube is rectangular in this way is that the blood sample can be dispersed to a certain thickness, and the purpose is to prevent the light emitted from the light source from being refracted by the geometry of the microfluidic tube. . That is, in the past, when a blood sample is placed on a slide glass plate and the cover glass plate is covered, the blood cells are moved due to the uneven pressure of the cover glass plate. In order to eliminate such unnecessary effects, it is very convenient to fill and test a blood sample in a channel of uniform height.

제 1도에 도시된 진동생성장치(20)는 혈액접촉부(10)에 적절한 주파수 및 진폭으로 진동을 인가하여 혈구의 응집률을 최소화하는 기능을 한다. 진동생성장치(20)는 일반적으로 가진기(vibrator)를 사용하는데 원하는 동작 특성, 즉 진폭 (도는 변위), 진동수 등에 따라 구동 방식이 기계식, 전자식, 유압식 등이 있다. 그 중에서도 최근에는 압전재료(piezoelectric material)을 응용한 진동방식이 소형 가진기로 적용되면서 폭넓게 사용되고 있다. 본 발명에서도 압전재료에 전기를 가하여 진동을 발생하는 기진기 방식을 채택하였으나, 기타 전자석을 이용한 방식 등도 적용될 수 있다. Vibration generating device 20 shown in Figure 1 serves to minimize the aggregation rate of blood cells by applying vibration to the blood contact portion 10 at an appropriate frequency and amplitude. The vibration generating device 20 generally uses a vibrator, and there are mechanical, electronic, and hydraulic driving methods depending on desired operating characteristics, that is, amplitude (or displacement), frequency, and the like. Among them, in recent years, a vibration method using a piezoelectric material is widely used as a small excitation device. In the present invention, a vibrator method of generating vibration by applying electricity to the piezoelectric material is adopted, but other electromagnet-based methods may also be applied.

제 1도 및 제 3도에 도시된 광원은 광다이오우드(photodiode), Laser diode, Laser 등의 그룹에서 선택적으로 사용될 수 있으며 광센서는 광다이오우드(photodiode) 및 CCD 센서, 그리고 각각의 Array 등의 후보 그룹에서 선택적으로 사용될 수 있다. The light sources shown in FIGS. 1 and 3 can be selectively used in the group of photodiodes, laser diodes, lasers, etc., and the optical sensors are candidates for photodiodes, CCD sensors, and respective arrays. Can optionally be used in groups.

한편,혈액의 혈구 응집 특성은 온도에 따라 달라지는 특성을 지니고 있기 때문에 측정 온도를 제어할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 구성에서도 모재(substrate)의 온도를 가열하거나 냉각시킬 수 있는 water-jacket이 연결된 열교환기에 모재를 삽입하거나 또는 직접 열전소자(thermo-electric component)를 모재에 부착하거나 할로겐램프 등으로 미리 정한 온도로 예열할 수 있는 것을 구성할 수 있다.On the other hand, since the hemagglutination characteristic of blood has a characteristic that varies with temperature, it is necessary to control the measurement temperature. Therefore, even in the configuration of the present invention, the base material is inserted into a heat exchanger connected to a water-jacket capable of heating or cooling the temperature of the substrate, or directly attaches a thermo-electric component to the base material, or a halogen lamp. What can be preheated at predetermined temperature can be comprised.

이상의 구성 및 작용에 의하면 본 발명은 혈액 샘플의 혈구 응집률 초기화 과정에서 진동발생장치를 사용하며, 혈구의 응집률을 매우 짧은 시간 내에 측정하는 효과를 거두게 된다. 특히, 상기 발명된 장치에서 센서는 샘플 액체가 직접적으로 접촉이 되지않고, 샘플 액체가 접촉하는 부분은 모두 일회용 Kit 등으로 제작이 가능하기 때문에 진료현장에서의 실시간 임상 적용에 매우 유리하다. According to the above configuration and operation, the present invention uses a vibration generating device in the blood cell aggregation rate initialization process, the effect of measuring the aggregation rate of blood cells in a very short time. Particularly, in the above-described apparatus, the sensor is not directly in contact with the sample liquid, and all the parts in contact with the sample liquid can be manufactured in a disposable kit or the like, which is very advantageous for real-time clinical application in the treatment field.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다. It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 응집률 계측 장치의 구성을 나타내는 모식도BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram which shows the structure of the aggregation rate measuring apparatus which concerns on this invention.

도 2는 제1도에 도시된 장치의 실시예에 따른 혈액 샘플 접촉부 평면도 2 is a plan view of a blood sample contact according to an embodiment of the apparatus shown in FIG.

도 3은 제1도에 도시된 장치의 실시예에 따른 광 투과법(light transmission)을 이용한 혈구 응집률을 측정하는 장치 개략도 3 is a schematic diagram of an apparatus for measuring blood cell aggregation rate using light transmission according to the embodiment of the apparatus shown in FIG.

도 4는 제3도에 도시된 장치의 실시예에 따른 혈구 응집률 측정 결과를 시간에 따라 나타낸 그래프4 is a graph showing the results of blood cell aggregation rate measurement according to the embodiment of the apparatus shown in FIG.

도 5는 제4도에 도시된 측정 결과 곡선의 혈구 응집률 분석 파라메터를 나타낸 그래프5 is a graph showing hemagglutination analysis parameters of the measurement result curve shown in FIG.

도 6은 제1도에 도시된 장치의 실시예에 따라 광 역산란법(Bakscaterring)을 이용한 혈구 응집률을 측정하는 장치 개략도6 is a schematic diagram of a device for measuring hemagglutination rate using Bakscaterring according to the embodiment of the device shown in FIG.

도 7은 제 6도에의 실시예에 따른 혈구 응집률 측정 결과를 시간에 따라 나타낸 그래프7 is a graph showing the results of blood cell aggregation rate measurement according to the example of FIG. 6 over time;

Claims (9)

생명체의 순환 혈액의 혈구 응집률을 측정하는 장치로서,A device for measuring the blood cell aggregation rate of circulating blood of life, 미세 유동관;Microfluidic tube; 상기 미세 유동관의 한쪽 끝단에 연결되어 액체 샘플이 주입되는 샘플 주입구;A sample inlet connected to one end of the micro flow tube to inject a liquid sample; 상기 미세 유동관의 다른 한쪽 끝단에 연결되어 미세 유동관을 통해 흘러나오는 샘플 액체를 받아 저장하는 샘플 저장실;A sample storage chamber connected to the other end of the microfluidic pipe and storing the sample liquid flowing through the microfluidic pipe; 혈액 샘플이 저장된 상기 미세유동관 및 샘플저장실에 진동을 인가하여 미세유동관에 저장된 혈액 내부의 응집된 혈구덩어리들을 하나씩의 혈구로 분리하여 균일하게 분산시킴으로써 혈구응집률을 초기화시키는 진동생성장치;A vibration generating device for initializing a blood coagulation rate by applying vibration to the microfluidic tube and a sample storage chamber in which a blood sample is stored and separating and uniformly dispersing aggregated blood cells inside the blood stored in the microfluidic tube into single blood cells; 상기 미세유동관 한쪽 면에 위치하는 광원;A light source positioned on one side of the microfluidic tube; 상기 미세유동관 다른 쪽 면에 위치하며 광원으로부터 조사되어 미세유동관 을 투과되어 나오는 빛을 감지하는 광센서;An optical sensor positioned on the other side of the microfluidic tube and sensing light emitted from a light source and passing through the microfluidic tube; 상기 진동생성장치와 광센서와 연결되어 있어, 각각 시간에 따라 진동을 인가하며 또한 시간에 따른 감지된 투과된 빛을 분석 처리하여 혈구 응집률을 계산하는 프로세서;A processor which is connected to the vibration generating device and an optical sensor and applies vibrations according to time and analyzes the transmitted transmitted light according to time to calculate blood cell aggregation rate; 상기 프로세서로부터 계산된 전단력 및 응집률을 나타내주는 출력장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혈구 응집률 측정 장치.Blood cell aggregation rate measuring apparatus comprising an output device for indicating the shear force and the aggregation rate calculated from the processor. 생명체의 순환 혈액의 혈구 응집률을 측정하는 장치로서,A device for measuring the blood cell aggregation rate of circulating blood of life, 미세 유동관;Microfluidic tube; 상기 미세 유동관의 한쪽 끝단에 연결되어 액체 샘플이 주입되는 샘플 주입구;A sample inlet connected to one end of the micro flow tube to inject a liquid sample; 상기 미세 유동관의 다른 한쪽 끝단에 연결되어 미세 유동관을 통해 흘러나오는 샘플 액체를 받아 저장하는 샘플 저장실;A sample storage chamber connected to the other end of the microfluidic pipe and storing the sample liquid flowing through the microfluidic pipe; 혈액 샘플이 저장된 상기 미세유동관 및 샘플저장실에 진동을 인가하여 미세유동관에 저장된 혈액 내부의 응집된 혈구덩어리들을 하나씩의 혈구로 분리하여 균일하게 분산시킴으로써 혈구응집률을 초기화시키는 진동생성장치;A vibration generating device for initializing a blood coagulation rate by applying vibration to the microfluidic tube and a sample storage chamber in which a blood sample is stored and separating and uniformly dispersing aggregated blood cells inside the blood stored in the microfluidic tube into single blood cells; 상기 미세유동관 한쪽 면에 위치하는 광원;A light source positioned on one side of the microfluidic tube; 상기 광원과 같은 쪽 면에 위치하며 광원으로부터 조사된 후 미세유동관의 혈구에 의하여 역산란되어 나오는 빛을 감지하는 광센서;An optical sensor positioned on the same side as the light source and sensing light scattered by the blood cells of the microfluidic tube after being irradiated from the light source; 상기 진동생성장치 및 광센서와 연결되어 있어, 각각 시간에 따라 진동을 인가하며 또한 시간에 따른 감지된 역산란된 빛을 분석 처리하여 혈구 응집률을 계산하는 프로세서;A processor connected to the vibration generating device and an optical sensor to apply vibrations over time and to analyze the detected backscattered light over time to calculate blood cell aggregation rates; 상기 프로세서로부터 계산된 전단력 및 응집률을 나타내주는 출력장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 혈구 응집률 측정 장치.Blood cell aggregation rate measuring apparatus comprising an output device for indicating the shear force and the aggregation rate calculated from the processor. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 미세유동관의 단면 형상이 직사각형인 것을 특징으로 하는 혈구 응집률 측정 장치Blood cell aggregation rate measuring device, characterized in that the cross-sectional shape of the microfluidic tube is rectangular. 삭제delete 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 진동발생장치가 압전재료에 전기를 인가하여 진동이 발생하는 것을 특징으로 구성되는 혈구 응집률 측정 장치 Blood cell aggregation rate measuring device is characterized in that the vibration generating device generates electricity by applying electricity to the piezoelectric material 제 1 항 내지 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 미세유동관의 재질이 실리콘, 석영, 실리카, 유리, 레이저 가공 가능한 폴리머,사출성형 폴리머 및 세라믹 등의 후보 그룹에서 하나를 선택되는 것을 특징으로 하는 혈구 응집률 측정 장치Blood flow cohesion measuring apparatus is characterized in that the material of the microfluidic tube is selected from a candidate group such as silicon, quartz, silica, glass, laser processable polymer, injection molding polymer and ceramic 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 샘플 액체와 직접 접촉하는 부분을 일회용(disposable)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 혈구 응집률 측정 장치Blood cell aggregation rate measuring device, characterized in that the portion in direct contact with the sample liquid is composed of disposable (disposable) 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 광원이 발광다이오우드(LED)로 선택되는 것을 특징으로하는 혈구 응집률 측정 장치Blood cell aggregation rate measuring device, characterized in that the light source is selected as a light emitting diode (LED) 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 광센서는 광다이오우드(photodiode)로 선택되는 것을 특징으로 혈구 응집률 측정 장치.The optical sensor is characterized in that the blood cell aggregation rate is selected as a photodiode (photodiode).
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