KR100552620B1 - 적혈구 지수 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적혈구의 특성을 이용하여 단위 부피당 적혈구의 갯수 및 크기를 측정할 수 있는 적혈구 지수 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 적혈구 지수 측정 장치는 시료를 혼합하는 혼합 장치; 상기 시료의 유속을 제어하는 유속제어 장치; 상기 시료의 적혈구를 배열하는 배열장치; 및 상기 적혈구 지수를 측정하는 디텍터 장치를 포함하여 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 적혈구 지수 측정 장치 및 방법은 간단하고 매우 작은 크기의 시스템이 구현이 가능하고, 일회용 칩을 사용함으로써 오염에 의한 측정 오차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 셀 수뿐만 아니라 셀 사이즈의 측정이 동시에 가능하다는 장점이 있다.
적혈구, 칩
Description
도 1은 본 발명에 의한 적혈구 지수 측정 장치 및 방법의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 적혈구 지수 측정 장치 방법의 평면도.
본 발명은 적혈구 지수 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 적혈구와 항응고제와 같은 시료가 투입되는 시료투입구, 상기 시료를 혼합하는 혼합 장치 및 유속을 제어하는 유속제어 장치 및 상기 시료를 측정하는 디텍터 장치로 구성된 적혈구 지수 측정 장치에 관한 것이다.
통상적으로 백혈구, 혈소판 등과 함께 사람의 혈액을 구성하는 적혈구는 가운데가 막힌 도넛 모양을 하고 있으며, 정상적인 적혈구는 약 6 내지 8㎛ 정도의 폭과 약 1 내지 2㎛ 정도의 두께를 갖지만 매우 유연하기 때문에 모세관과 같은 좁은 필터를 빠른 속도로 통과할 수 있다. 이와 같이, 적혈구가 필터를 통과하는 동 안 변형되는 정도, 형상 및 통과 속도 등의 적혈구에 대한 정보는 혈액학적 질병의 진단에 이용될 수 있다. 예를 들면, 적혈구에 대한 정보는 일반적으로 혈액 속의 단위 부피 당 적혈구의 개수(Red Blood Count, 이하 RBC), 단위 부피 당 헤모글로빈(hemoglobin)의 양, 적혈구의 부피 및 각 적혈구 당 헤모글로빈의 농도 등에 관련된다. 또한 적혈구의 크기를 측정하여 정상 보다 큰 적혈구(12㎛이상의 폭)를 가지고 있어 악성 빈혈등을 일으키는 대적혈구증(Macrocytosis), 정상보다 작은 적혈구를 가지고 있어 철결핍성 빈혈등을 일이키는 소적혈구증(Microcytosis) 등과 같은 여러 병을 진단 할 수 있다.
현재, 많은 연구를 통하여 스트레스 상에서 적혈구의 형상이 변화하는 특성을 말하는 적혈구의 RBC 변형성(deformability)이 암과 같은 질병이 발병된 세포의 괴사 현상과 관련을 갖는다는 사실이 증명되고 있다. 예를 들면, Cohen의 'Influence of tumor burden on red cell deformability by tumor growth'에서는 L1210 백혈병(leukemia) 세포와 루이스 폐암(Lewis lung carcinoma) 세포를 실험용 쥐에 이식한 결과 암세포의 고사와 적혈구의 변형성 감소가 동시에 발생함이 확인되었고, Dintefass의 'Dome aspects of hemorheology of metastasis in malignant melanoma'에는 흑색종에 관하여 혈액의 점도가 증가함과 동시에 적혈구의 변형성이 감소됨을 보고되었으며, Sevick 및 Jain은 'Effect of red blood cell rigidity on tumor blood flow: increase in viscous rigidity during hyperglycemia'을 통하여 적혈구를 인공적으로 단단하게 만들 경우에는 세포 내의 혈류 흐름에 장애가 생기고 혈액의 유량이 감소함을 확인하였다.
또한, 국내에서도 박석원의 '악성종양환자의 혈액 점도와 적혈구 변형성에 관한 연구'에서 적혈구의 필터링 시간을 측정하여 컨트롤 혈액, 요도암 환자의 혈액, 위암 환자의 혈액을 비교한 결과, 적혈구 필터링 시간에 통계적으로 차이가 있음이 확인되었으며, 오도훈의 '은행나무 추출물(Ginkgo biloba extract)이 마우스 적혈구의 변형성에 미치는 영향'을 통해서도 적혈구의 변형성을 측정하기 위하여 필터링 방법을 사용한 결과, 일반적인 쥐의 경우에는 전체 필터링 시간이 평균적으로 약 11.8초가 소요되는 것에 비하여 암에 걸린 쥐의 경우에는 평균 약 33.1초가 걸리는 것으로 확인할 수 있다.
전술한 바와 같이, 적혈구의 변형성은 암과 같은 질병과 깊은 연관을 갖고 있으며, 이러한 적혈구의 변형성의 연구를 통하여 당뇨병이나 말라리아 등과 같은 혈액과 관련되는 질병뿐만 아니라 암의 조기 진단을 가능하게 하는 방법이 연구되고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 적혈구 측정 장치는 매우 고가의 장치가 사용되고, 복잡한 광학계를 이용할 뿐만 아니라, 고전력이 필요하고, 복잡한 전처리가 필요할 뿐만 아니라 적혈구의 크기 정보는 대부분 현미경을 통해 육안으로 확인하여 정확한 정보를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 칩의 구성이 단순하고 일회용으로 사용함으로써, 오염으로 인한 측정 오차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 셀의 숫자와 크기를 동시에 측정가능한 측정 장치 및 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 시료를 혼합하는 혼합 장치; 상기 시료의 유속을 제어하는 유속제어 장치; 상기 시료의 적혈구를 배열하는 배열장치; 및 상기 적혈구 지수를 측정하는 디텍터 장치를 포함하여 이루어진 적혈구 지수 측정 장치에 의해 달성된다.
또한 본 발명의 상기 목적은 상기 시료의 유속을 제어하는 유속제어 단계; 상기 시료의 적혈구를 배열하는 배열 단계; 및 상기 적혈구 지수를 측정하는 측정 단계를 포함하여 이루어진 적혈구 지수 측정 방법에 의해서도 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본발명에 의한 적혈구 측정장치의 구성도이다. 도에서 보는 바와 같이 적혈구 측정장치는 시료가 투입되는 시료투입구(11), 시료를 혼합하는 혼합 장치(12), 시료의 유속을 제어하는 유속제어 장치(13), 시료 배열 장치(14) 및 시료를 측정하는 디텍터 장치(15)로 구성되어 있다.
상기 시료투입구(11)는 염색 용액으로 염색된 적혈구나, 약품으로 처리된 적혈구를 포함하는 시료와 상기 시료가 응고되지 않도록 하는 항응고제 또는 필요한 약품을 포함하는 시료 및 상기 시료들을 희석시키기 위한 용액 등을 투입하기 위한 투입구가 2개 이상 구비되어 있다.
상기 시료투입구에서 소정의 간격에 위치한 혼합 장치(12)는 적혈구, 항응고제 및 약품 등이 완전히 혼합되어 적혈구가 뭉치지 않도록 하기 위해서 원기둥 형태나 구 형태의 격벽(16)이 소정의 간격으로 엇갈리게 설치된다.
상기 유속제어 장치(13)는 상기 시료에서 고체인 적혈구의 이동을 제어함으로써 시료 전체의 유속이나 이동 방향을 조절할 수 있다. 즉, 4 내지 6㎛의 간격을 갖는 긴 통로(17)를 고체인 적혈구가 이동함으로써 시료 전체의 유속이 일정해진다. 상기 유속제어 장치를 빠져 나온 적혈구가 비슷한 비율로 여러 개의 디텍터 장치로 나누어 이동할 수 있도록 하는 분배 가이드(18)를 통과해 적혈구의 갯수나 크기를 측정하는 디텍터 장치로 이동한다.
상기 시료배열 장치(14)는 유속제어 장치의 타측에 연결되어 있다. 상기 시료배열 장치는 상기 분배 가이드와 얇은 연결관(19)으로 연결되어 있는데, 상기 연결관은 10 내지 14㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 상기 연결관에는 적혈구 배열 장치와 소정의 간격차이를 두고 오리피스(Orifice)(20) 구조를 형성함으로써 적혈구가 연결관을 따라 이동하다가 유속의 변화 및 연결관의 직경이 변화함에 따라 하나씩 순차적으로 시료배열 장치로 이동하게 된다. 시료배열 장치에 도착한 적혈구는 2 내지 3㎛의 직경을 가지는 배열통로(21)를 따라 지나감으로써 일정한 직경을 갖는 길죽한 모양으로 적혈구의 형상이 변화함으로써, 적혈구의 갯수와 크기를 측정할 수 있다. 즉, 일정한 속도 및 직경을 갖는 물체가 지나감을 측정하여 그 물 체의 갯수를 구하고, 지나가는 물체의 시작과 끝의 시간차를 측정함으로써 그 부피를 구할 수 있게 된다.
상기 디텍터 장치(15)는 시료배열 장치를 중간에 두고 시료배열 장치의 하부에 발광장치를 설치하고 시료배열 장치의 상부에 수광장치를 설치하거나 반대로 시료배열 장치의 하부에 수광장치를, 상부에 발광장치를 설치하여 적혈구를 디텍트할 수 있다. 상기 디텍터는 포토 디텍터 뿐만 아니라 전기화학적인 측정장치를 이용하여도 무방하다.
도 2는 상기 시료투입구, 혼합 장치, 유속제어 장치 및 시료 배열 장치는 하나의 측정기 몸체로 일회용으로 사용할 수 있도록 카드로 형성하고, 시료를 측정하는 디텍터 장치가 부착된 디텍터 몸체(32)에 탈부착이 가능하도록 한 적혈구 측정 장치이다. 즉, 측정기 몸체(31)를 카드 형태로 만들어서 디텍터 장치가 장착된 장치에 삽입하여 측정하도록 한다. 따라서 측정기 몸체는 아크릴 또는 실리콘 고무와 같이 가격은 낮고 광투명도는 높은 재료를 사용하여 제작하여 일회용으로 사용하고, 디텍터 장치가 부착된 디텍터 몸체는 반영구적으로 사용할 수 있도록 한다.
따라서, 상기 적혈구 측정 장치를 이용하여 적혈구의 크기 및 갯수를 구할 수있다. 즉, 혈액을 전처리하고, 상기 전처리된 혈액 및 약품과 같은 시료를 혼합하는 혼합 단계을 거쳐 상기 시료의 유속을 제어하는 유속제어 단계 및 상기 시료의 적혈구를 배열하는 배열 단계를 지나 상기 적혈구의 크기 및 부피같은 지수를 측정하는 측정 단계로 적혈구의 크기 및 갯수를 측정할 수 있다.
상세히 설명된 본 발명에 의하여 본 발명의 특징부를 포함하는 변화들 및 변 형들이 당해 기술 분야에서 숙련된 보통의 사람들에게 명백히 쉬워질 것임이 자명하다. 본 발명의 그러한 변형들의 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상의 지식을 가진 자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
따라서, 본 발명의 적혈구 지수 측정 장치 및 방법은 간단하고 매우 작은 크기의 시스템이 구현이 가능하고, 일회용 칩을 사용함으로써 오염에 의한 측정 오차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 셀의 숫자 뿐만 아니라 셀 사이즈의 측정이 동시에 가능하다는 효과가 있다.
Claims (6)
- 적혈구 지수 측정 장치에 있어서,시료를 혼합하는 혼합 장치;상기 시료의 유속을 제어하는 유속제어 장치;상기 시료의 적혈구를 일정한 직경으로 통과시키기 위한 배열통로가 구비된 배열장치; 및상기 적혈구 지수로서 상기 적혈구의 크기 및 부피를 측정하는 디텍터 장치를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 적혈구 지수 측정 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 유속제어 장치와 배열장치 사이에 연결관이 장치되어 있음을 특징으로 하는 적혈구 지수 측정 장치.
- 제 2항에 있어서,상기 연결관은 10 내지 12㎛의 오리피스 구조를 갖는 통로임을 특징으로 하는 적혈구 지수 측정 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 유속제어장치는 4 내지 5㎛의 직경을 갖는 통로임을 특징으로 하는 적혈구 지수 측정 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 디텍터는 포토 디텍터 또는 전기화학적 디텍터임을 특징으로 하는 적혈구 지수 측정 장치.
- 시료를 혼합하는 혼합 단계;상기 시료의 유속을 제어하는 유속제어 단계;상기 시료의 적혈구를 일정한 직경으로 통과시키는 단계; 및상기 적혈구 지수로서 상기 적혈구의 크기 및 부피를 측정하는 측정 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 적혈구 지수 측정 방법.
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Patent Citations (4)
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