KR100599856B1 - Apparatus For Measuring Blood Cell Deformability - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세척이 필요없는 일회용 혈액 유동 채널 키트(일회용 키트)를 이용하여 극소량의 혈액 샘플을 이용해 짧은 시간 내에 혈구의 변형 특성을 측정할 수 있는 혈구 변형성 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 본 발명은 혈구 변형성 측정 장치에 있어서, 혈액 샘플이 직접적으로 접촉하며 일회용으로 사용가능한 일회용 키트(20); 상기 일회용 키트의 한쪽 면에 위치하여 광원을 발생하기 위한 광 발생부(10); 및 상기 일회용 키트에 대기압과 다른 압력을 제공하여 상기 혈액 샘플을 유동시키는 한편, 상기 일회용 키트를 통과하는 혈액 샘플의 혈구들에 의하여 회절된 상기 광원의 영상을 획득함으로써 상기 혈구의 변형성을 측정하기 위한 측정부(30)를 포함한다.An object of the present invention is to provide a blood cell deformability measuring apparatus capable of measuring the deforming properties of blood cells in a short time using a small amount of blood samples using a disposable blood flow channel kit (disposable kit) that does not require washing. To this end, the present invention is a blood cell deformability measuring device, the blood sample is in direct contact with the disposable kit 20 that can be used for single use; A light generator 10 positioned on one side of the disposable kit to generate a light source; And providing a pressure different from atmospheric pressure to the disposable kit to flow the blood sample while acquiring an image of the light source diffracted by the blood cells of the blood sample passing through the disposable kit to measure the deformability of the blood cell. It includes a measuring unit 30.

혈액(blood), 혈구(blood cell), 변형성(deformability), 일회용Blood, blood cells, deformability, disposable

Description

혈구 변형성 측정 장치{Apparatus For Measuring Blood Cell Deformability}Apparatus For Measuring Blood Cell Deformability

도 1 은 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치의 일실시예 내부 구성도.1 is an internal configuration of an embodiment of a blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치 중 일회용 키트의 일실시예 외부 구성도.Figure 2 is an embodiment external configuration of a disposable kit of blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention.

도 3 은 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치 중 일회용 키트에 혈액 샘플이 채워진 초기 형태를 나타낸 예시도.Figure 3 is an exemplary view showing the initial form of the blood sample is filled in the disposable kit of the blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치의 일실시예 외부 구성도.Figure 4 is an external configuration of an embodiment of the blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치를 통해 수집된 영상 자료의 다양한 예시도.Figure 5 is a diagram illustrating a variety of image data collected through the blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention.

도 6 은 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치에서 측정된 시간-차압(differential pressure)의 일실시예 그래프.Figure 6 is an embodiment graph of time-differential pressure measured in the apparatus for measuring blood cell deformability according to the present invention.

도 7 은 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치를 통해 분석된 혈구의 변형성을 전단응력(wall shear stress)-변형인덱스(DI)로 나타낸 일실시예 그래프.FIG. 7 is a graph illustrating an example of deformability of blood cells analyzed through a blood cell deformability measuring apparatus according to a wall shear stress-deformation index (DI). FIG.

도 8 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치 중 차압 발생기의 일실시예 외부 구성도.8 is an external configuration diagram of an embodiment of the differential pressure generator of the blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention.

도 9 는 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치의 또 다른 일실시예 내부 구성도.9 is a view showing the internal structure of another embodiment of the blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention.

본 발명은 혈구 변형성 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a blood cell deformability measuring device.

최근, 혈구의 변형성이 혈액의 점도 및 유변 특성에 직접적인 영향 인자로 알려지면서 혈구의 변형성에 대한 측정 장치의 개발이 시도되어 왔다. Recently, development of a measuring device for deformability of blood cells has been attempted as the deformability of blood cells is known as a direct influence factor on the viscosity and rheological properties of blood.

그 중에서도 특히, Clinical Hemorheology and Microcirculation 저널(Vol. 14, pp. 605-618, 1994)에 공시된 LORCA 혈구 유변계는, 이중 동심원관 구조의 회전형 쿠엣(Couette) 유동 조건에서 레이저를 혈구에 조사하여 회절되어 나오는 영상을 CCD 카메라로 획득하여 이를 컴퓨터 프로그램을 통하여 분석하여 혈구의 변형성을 측정하는 장치이다. 이때, 전단력 또는 전단률은 회전 속도에 좌우되기 때문에 광범위한 전단률 및 전단력에 대한 측정을 위해서는 회전 속도를 달리하면서 반복되는 실험 측정이 요구되며, 실험 후 혈액 샘플이 접촉된 부분을 세척해야 하는 불편함이 있다. In particular, the LORCA hemocytometer, published in the Journal of Clinical Hemorheology and Microcirculation (Vol. 14, pp. 605-618, 1994), irradiates the blood cells with lasers under a double concentric tubular rotating Couette flow condition. It is a device that obtains the diffracted image by CCD camera and analyzes it through computer program to measure the deformability of blood cells. At this time, since the shear force or shear rate depends on the rotational speed, repeated experimental measurements with different rotational speeds are required to measure a wide range of shear rates and shear forces. There is this.

또한, Blood Cells, Molecules, and Diseases 저널(Vol. 28, pp. 373-384)에 공시된 혈구변형도 분포 시험기(ARCA)는 회전하는 두 평행 원판(parallel disks) 사이에 희석된 혈액을 주입하고 이때, 회전에 의하여 작용되는 전단력에서의 혈구가 변형된 현상을 직접 현미경과 CCD 카메라를 통하여 영상을 획득한 후, 그 중 초점이 잡힌 영상만을 선별하고 이를 커브피팅 프로그램으로 분석하여 각각의 혈구 들에 대하여 변형성을 분석하여 주어진 전단력 조건에서의 변형성 분포를 얻어내는 장치이다. 이때, 다수의 혈구 영상을 획득하고 영상처리 및 분석하는데 최소한 1~2시간 정도의 상당한 시간이 소요되는 단점이 있으며 혈액 샘플이 접촉한 기기를 세척해야하는 단점을 갖고 있다.In addition, the Blood Cell Strain Distribution Tester (ARCA), published in the Journal of Blood Cells, Molecules, and Diseases (Vol. 28, pp. 373-384), injects diluted blood between two rotating parallel disks. At this time, the image of the blood cells deformed in the shear force applied by the rotation is obtained directly through a microscope and a CCD camera, only the focused image among them are selected and analyzed by the curve fitting program to the respective blood cells It is a device that obtains deformation distribution under given shear force condition by analyzing deformation. At this time, it takes a significant time of at least 1 to 2 hours to acquire a plurality of blood cell images, image processing and analysis, and has the disadvantage of cleaning the device in contact with the blood sample.

한편, 상기와 같이 개발된 혈구 변형성 측정 장치들을 사용하면서 발견된 문제점 중의 하나는, 혈액 샘플이 기기와 직접적으로 접촉되기 때문에 매번 실험할 때 마다 기기를 세척해야 하는 번거로움과 노력을 필요로 한다는 점이다. 또한, 상기와 같은 종래의 장치들은 실험측정을 위한 전문 훈련을 요구하며, 작동과 분석을 위하여 전문적 지식을 필요로 하고 있어 일반 병원 등과 같은 진료현장에서는 사용하기 곤란하다는 문제점이 있다.On the other hand, one of the problems found by using the blood cell deformability measuring device developed as described above is that the blood sample is in direct contact with the device, which requires the trouble and effort of cleaning the device every time the experiment is performed. to be. In addition, the conventional devices as described above require professional training for experimental measurement, and require specialized knowledge for operation and analysis, which makes it difficult to use in a medical field such as a general hospital.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 세척이 필요 없는 일회용 혈액 유동 채널 키트(일회용 키트)를 이용하여 극소량의 혈액 샘플을 이용해 짧은 시간 내에 혈구의 변형 특성을 측정할 수 있는, 혈구 변형성 측정 장치를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to measure the deformation characteristics of blood cells in a short time using a very small amount of blood samples using a disposable blood flow channel kit (disposable kit) that does not require washing. The present invention provides a blood cell deformability measuring apparatus.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 혈구 변형성 측정 장치에 있어서, 혈액 샘플이 직접적으로 접촉하며 일회용으로 사용가능한 일회용 키트(20); 상기 일회용 키트의 한쪽 면에 위치하여 광원을 발생하기 위한 광 발생부(10); 및 상기 일회용 키트에 대기압과 다른 압력을 제공하여 상기 혈액 샘플을 유동시키는 한편, 상기 일회용 키트를 통과하는 혈액 샘플의 혈구들에 의하여 회절된 상기 광원의 영 상을 획득함으로써 상기 혈구의 변형성을 측정하기 위한 측정부(30)를 포함하되, 상기 일회용 키트(20)는, 혈액 샘플이 주입되어 저장되는 샘플 저장실(21); 상기 샘플 저장실과 한 쪽 끝이 연결되어 있으며, 상기 샘플 저장실을 통해 유입된 혈액 샘플이 큰 유동저항을 발생시키며 통과하게 되는 슬릿채널(22); 및 상기 슬릿채널의 다른 한 쪽 끝과 연결되어 있으며, 상기 슬릿채널을 통해 빠져 나온 상기 혈액 샘플을 저장하기 위한 폐샘플 저장실(23)을 포함하고, 상기 측정부(30)는, 연결관 및 밸브(32)를 통해 상기 일회용 키트(20)에 대기압과 다른 압력을 제공하여 상기 혈액 샘플이 유동될 수 있도록 하기 위한 차압 발생기(33); 한 쪽 끝이 상기 차압 발생기 또는 상기 일회용 키트에 연결되어 있어 상기 차압 발생기 또는 상기 일회용 키트내부의 압력을 시간에 따라 연속적으로 측정하기 위한 압력계(34); 상기 슬릿채널을 통과하면서 혈구들에 의하여 회절되어 나온 영상을 투영시키기 위한 스크린(31); 투영된 영상을 획득하기 위한 영상 획득기(35); 상기 압력계 및 영상획득기에서 측정한 값을 이용하여, 시간에 따른 전단력의 변화량을 구하는 한편 상기 전단력에 따른 상기 혈액 샘플의 혈구 변형성을 계산하기 위한 제어기(36), 상기 제어기에서의 계산 결과를 화면 또는 프린터로 출력하기 위한 출력기(37) 및 상기 제어기로 전송되거나 제어기에서 발생된 각종 자료들을 저장하기 위한 저장기(38)를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a blood cell deformability measuring apparatus, comprising: a disposable kit (20) for direct contact with a blood sample and usable for single use; A light generator 10 positioned on one side of the disposable kit to generate a light source; And measuring deformability of the blood cells by providing the disposable kit with a pressure different from atmospheric pressure to flow the blood sample while acquiring an image of the light source diffracted by the blood cells of the blood sample passing through the disposable kit. Including a measuring unit 30, the disposable kit 20, Sample storage chamber 21, the blood sample is injected and stored; A slit channel 22 having one end connected to the sample storage chamber and allowing blood samples introduced through the sample storage chamber to pass with great flow resistance; And a waste sample storage chamber 23 connected to the other end of the slit channel, for storing the blood sample drawn out through the slit channel, wherein the measurement unit 30 includes a connection pipe and a valve. A differential pressure generator 33 for providing a pressure other than atmospheric pressure to the disposable kit 20 through 32 to allow the blood sample to flow; A pressure gauge (34) having one end connected to the differential pressure generator or the disposable kit to continuously measure the pressure in the differential pressure generator or the disposable kit over time; A screen 31 for projecting an image diffracted by blood cells while passing through the slit channel; An image acquirer 35 for obtaining a projected image; The controller 36 for calculating the amount of change in shear force with time while calculating the blood cell deformability according to the shear force, using the values measured by the pressure gauge and the image acquirer, and the calculation result of the controller Or an output 37 for outputting to a printer and a storage 38 for storing various data transmitted to or generated by the controller.

즉, 본 발명은 희석된 혈액 샘플을 일회용 저장용기(일회용 키트)에 채운 후, 혈액 샘플이 상기 일회용 키트의 슬릿채널을 통과할 때 광원을 조사하여 회절되어 나온 영상을 스크린에 투영하고 이를 영상으로 획득한 후, 이를 분석해 혈구 의 변형도 특성을 측정하기 위한 장치로서, 레이저 회절(Laser diffraction) 및 가변 구동압(variable driving pressure)과 연계된 혈구 변형성 측정 장치에 관한 것이다. That is, according to the present invention, after filling the diluted blood sample in a disposable storage container (disposable kit), when the blood sample passes through the slit channel of the disposable kit, the light source is irradiated to project the diffracted image on the screen, which is then converted into an image. After the acquisition, it is analyzed to analyze the characteristics of the blood cell strain, relates to a blood cell deformability measuring device associated with laser diffraction and variable driving pressure.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치의 일실시예 내부 구성도이다.1 is an internal configuration of an embodiment of a blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention.

즉, 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치는 도면에 도시된 바와 같이, 혈액 샘플이 직접적으로 접촉하며 일회용으로 사용될 수 있는 일회용 키트(20), 상기 일회용 키트에 광원을 발생하기 위한 광발생부(10) 및 상기 일회용 키트에 대기압보다 낮은 압력을 제공하는 한편, 상기 일회용 키트를 통과하는 혈액 샘플의 혈구들에 의하여 회절된 상기 광원의 영상을 획득함으로써 상기 혈구의 변형성을 측정하기 위한 측정부(30)를 포함하여 구성되어 있다. That is, the blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention, as shown in the drawings, the blood sample is in direct contact with the disposable kit 20 that can be used for single use, the light generating unit 10 for generating a light source in the disposable kit And measuring unit 30 for measuring the deformability of the blood cells by providing an image of the light source diffracted by the blood cells of the blood sample passing through the disposable kit while providing a pressure lower than atmospheric pressure to the disposable kit. It is configured to include.

이때, 상기 일회용 키트(20)는, 혈액 샘플이 주입되어 저장되는 샘플 저장실(21), 상기 샘플 저장실과 한 쪽 끝이 연결되어 있으며, 상기 샘플 저장실을 통해 유입된 혈액 샘플이 큰 유동저항을 발생시키며 통과하게 되는 슬릿채널(22) 및 상기 슬릿채널의 다른 한 쪽 끝과 연결되어 있으며, 상기 슬릿채널을 통해 빠져 나온 상기 혈액 샘플을 저장하기 위한 폐샘플 저장실(23)을 포함하여 구성되어 있다.In this case, the disposable kit 20 is connected to one end of the sample storage chamber 21 and the sample storage chamber in which the blood sample is injected and stored, and the blood sample introduced through the sample storage chamber generates a large flow resistance. It is connected to the other end of the slit channel 22 and the slit channel to pass through, and comprises a waste sample storage chamber 23 for storing the blood sample exited through the slit channel.

또한, 상기 측정부(30)는, 연결관 및 밸브(32)를 통해 상기 폐샘플 저장실(23)에 대기압보다 낮은 압력을 제공하기 위한 차압 발생기(33), 한 쪽 끝이 상기 차압 발생기 또는 상기 폐샘플 저장실에 연결되어 있어 상기 차압 발생기 또는 상기 폐샘플 저장실의 압력을 시간에 따라 연속적으로 측정하기 위한 압력계(34), 상기 슬릿채널을 통과하면서 혈구들에 의하여 회절되어 나온 영상을 투영시키기 위한 스크린(31), 투영된 영상을 획득하기 위한 영상 획득기(35), 상기 압력계 및 영상획득기에서 측정한 값을 저장, 계산, 처리하기 위한 제어기(36), 상기 제어기에서의 계산 결과를 화면 또는 프린터로 출력하기 위한 출력기(37) 및 상기 제어기로 전송되거나 제어기에서 발생된 각종 정보들을 저장하기 위한 저장기(38)를 포함하여 구성되어 있다.In addition, the measuring unit 30, the differential pressure generator 33 for providing a pressure lower than atmospheric pressure to the waste sample storage chamber 23 through the connecting pipe and the valve 32, one end of the differential pressure generator or the A pressure gauge 34 for continuously measuring the pressure of the differential pressure generator or the waste sample reservoir over time, and a screen for projecting an image diffracted by blood cells while passing through the slit channel. (31), an image obtainer 35 for acquiring the projected image, a controller 36 for storing, calculating, and processing the values measured by the pressure gauge and the image acquirer, and displaying the calculation result in the controller or And an output unit 37 for outputting to a printer and a storage unit 38 for storing various information transmitted to or generated by the controller.

이때, 상기 영상 획득기(35)는, 상기 슬릿채널(22)에서 회절 투과된 영상을 상기 스크린(31)에 투영시킨 후 투영된 영상을 획득할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 슬릿채널(22)에서 회절 투과된 영상을 상기 스크린(31)에 투영하지 않고 직접 획득할 수도 있다.In this case, the image acquirer 35 may acquire an image projected after projecting the image diffracted and transmitted from the slit channel 22 on the screen 31, but is not limited thereto. The image diffracted and transmitted at 22 may be obtained directly without projecting onto the screen 31.

마지막으로, 상기 광 발생부(10)는, 상기 슬릿채널의 한 쪽 면에 위치하여 광원을 발생하는 기능을 수행한다.Finally, the light generator 10 is located on one side of the slit channel to perform a function of generating a light source.

도 2 는 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치 중 일회용 키트의 일실시예 외부 구성도로써, 도 1 에 도시된 일회용 키트(20)의 외부 구성을 나타낸 것이다.2 is an external configuration diagram of an embodiment of a disposable kit of blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention, showing the external configuration of the disposable kit 20 shown in FIG.

즉, 도 2 에 도시된 상기 일회용 키트(20)는, 상기에서 설명한 바와 같이 샘플 저장실(21), 슬릿채널(22), 폐샘플 저장실(23)을 포함하고 있으며, 일체형 또는 조립형으로 구성될 수 있다.That is, the disposable kit 20 illustrated in FIG. 2 includes a sample storage chamber 21, a slit channel 22, and a waste sample storage chamber 23 as described above, and may be configured as an integrated or assembled type. Can be.

특히, 상기 슬릿채널(22)의 두께는 수 마이크로 미터에서 수백 마이크로미터 크기로 제작할 수 있으며, 본 실시예에서는 200 마이크로미터를 사용하는 것으로 설명하겠다.In particular, the thickness of the slit channel 22 can be manufactured from several micrometers to several hundred micrometers in size, in the present embodiment will be described as using 200 micrometers.

또한, 상기 샘플 저장실(21) 및 폐샘플 저장실(23)은 고무 또는 실리콘 등의 마개(24)로 밀폐될 수 있다.In addition, the sample storage chamber 21 and the waste sample storage chamber 23 may be sealed with a stopper 24 such as rubber or silicon.

한편, 상기와 같은 일회용 키트(20)를 이용할 때 소요되는 혈액의 양은 5 마이크로 리터의 극소량으로서, 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치는 상기와 같은 극소량의 혈액을 이용하여 PVP 용액과 같은 고점도 액체에 희석하여 혈구 변형성을 측정할 수 있게 된다. On the other hand, the amount of blood required when using the disposable kit 20 as described above is a very small amount of 5 microliters, blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention using a very small amount of blood as described above in a high viscosity liquid such as PVP solution Dilution allows determination of blood cell deformability.

도 3 은 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치 중 일회용 키트에 혈액 샘플이 채워진 초기 형태를 나타낸 예시도로서, 도 2 에 도시된 일회용 키트의 단면을 나타낸 것이다. 3 is an exemplary view showing an initial form in which a blood sample is filled in a disposable kit of a blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention, showing a cross section of the disposable kit shown in FIG.

즉, 혈액 샘플을 샘플 저장실(21)에 주입하면, 모세관 효과(capillary effect)로 인하여 도면에 도시된 바와 같이 혈액 샘플은 슬릿채널(22)의 중간 부분까지 채워지지만 혈액 샘플의 높은 점도로 인해 더 이상 채워지지 않는다. That is, when the blood sample is injected into the sample reservoir 21, the blood sample is filled up to the middle portion of the slit channel 22 as shown in the drawing due to the capillary effect, but more due to the high viscosity of the blood sample. It is not filled anymore.

이때, 상기 샘플 저장실(21)에 저장되어 있는 혈액 샘플은 폐샘플 저장실(23)에 부가되는 진공 압력에 의하여 샘플 저장실(21)로부터 슬릿 채널(22)을 지나 폐샘플 저장실(23)로 유입되는데, 이때 상기 슬릿채널(22)에서는 큰 유동 저항과 함께 전단력이 혈구에 작용하게 되며, 상기 전단력에 노출된 혈구들은 변형되어져 폐샘플 저장실(23)로 유입된다. At this time, the blood sample stored in the sample storage chamber 21 is introduced into the waste sample storage chamber 23 through the slit channel 22 from the sample storage chamber 21 by the vacuum pressure added to the waste sample storage chamber 23. In this case, in the slit channel 22, the shear force acts on the blood cells with a large flow resistance, and the blood cells exposed to the shear force are deformed and introduced into the lung sample storage chamber 23.

도 4 는 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치의 일실시예 외부 구성도로서, 도 4 를 참조하여 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치의 동작 방법을 설명하면 다음과 같다.4 is an external configuration diagram of an apparatus for measuring blood cell deformability according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, an operation method of the apparatus for measuring blood cell deformability according to the present invention will be described below.

즉, 상기 광 발생부(10)의 레이저, 레이저 다이오우드(LASER DIODE) 또는 발광다이오우드(LED)와 같은 광원이 광학적으로 투명한 슬릿채널(22)에 조사되면, 전단력에 의하여 변형된 혈구들에 의하여 조사된 빛은 회절(diffraction) 간섭되고 이때, 투과되어 나오는 빛은 스크린(31)에 투영되며, 이를 영상 획득기(35)가 획득하게 된다.That is, when a light source such as a laser, a laser diode, or a light emitting diode (LED) of the light generator 10 is irradiated to the optically transparent slit channel 22, it is irradiated by blood cells deformed by shear force. The transmitted light is diffracted and at this time, the transmitted light is projected onto the screen 31, which is obtained by the image acquirer 35.

도 5 는 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치를 통해 수집된 영상 자료의 다양한 예시도로서, 도면에 도시된 바와 같이 전단력이 0에 가까울 때에는 원형 모양이였던 적혈구가, 높은 전단력에 노출된 경우 타원형으로 길게 변형됨을 알 수 있으며, 이를 보다 자세히 설명하면 다음과 같다. FIG. 5 is a diagram illustrating various image data collected by the blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention. As shown in the drawing, red blood cells, which were circular when the shear force was close to zero, were elliptical when exposed to high shear force. It can be seen that the deformation is long, which will be described in more detail as follows.

즉, 슬릿채널(22)을 통해 다수의 혈구(plural blood cells)가 전단 유동장 내부에 존재하는 전단력에 의하여 변형되어 흐를 때, 외부로부터 적절한 파장(wave length)을 갖고 있는 빛(10)을 조사시키면 이 빛은 혈액 샘플을 통과하며 회절 및 간섭을 일으키게 되고, 통과된 빛을 스크린(31)에 투영하면 투영된 이미지는 다수의 혈구들의 변형된 모습이 하나의 통합 영상으로서 나타나게 된다. That is, when a plurality of blood cells (plural blood cells) is deformed by the shear force present in the shear flow field through the slit channel 22, when irradiated with light 10 having an appropriate wavelength (wave length) from the outside This light passes through the blood sample and causes diffraction and interference, and when the passed light is projected onto the screen 31, the projected image causes the deformation of the plurality of blood cells to appear as one integrated image.

특히, 유동의 속도 또는 전단력의 크기에 따라 혈구의 모양이 변화하는데, 본 발명에서는 측정 초기에 높은 차압으로 인하여 유동 속도가 빠르게 유동되며 이 때, 전단력도 크게 작용하여 혈구가 크게 변형되고 이 때의 회절 이미지는 종횡비 가 매우 큰 타원형으로 나타난다. 반면에 유동속도가 점차 감소하면 이에 대응하는 전단력도 감소하게 되며 혈구는 본래의 형상인 원형으로 복원되며 이에 따른 회절 이미지는 원형에 가깝게 된다. In particular, the shape of the blood cells changes according to the speed of the flow or the magnitude of the shear force, in the present invention, the flow velocity is rapidly flowed due to the high differential pressure at the beginning of the measurement, at this time, the shear force also acts largely deforms the blood cells greatly Diffraction images appear as ellipses with very high aspect ratios. On the other hand, as the flow rate gradually decreases, the corresponding shear force also decreases, and the blood cells are restored to their original shape, and thus the diffraction image becomes close to the circle.

한편, 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치는 영상 획득기(35)에 의하여 획득된 영상의 장축과 단축의 길이를 영상처리분석 프로그램에 의하여 분석하여 변형 인덱스(DEFORMATION INDEX, DI)를 결정할 수 있다.Meanwhile, the blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention may determine the deformation index (DEFORMATION INDEX, DI) by analyzing the length of the long axis and the short axis of the image acquired by the image acquirer 35 by an image processing analysis program.

도 6 은 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치에서 측정된 시간-차압(differential pressure)의 일실시예 그래프이다. 6 is an exemplary graph of time-differential pressure measured in the apparatus for measuring blood cell deformability according to the present invention.

즉, 도 6 에 도시된 그래프는 차압 발생기(32)와 연결된 폐샘플 저장실(23)의 압력과 대기압의 압력차를 시간에 따라 측정한 것으로서, 차압 발생기(33)가 폐샘플 저장실(23)에 대기압보다 낮은 압력을 걸어주면, 상기 차압에 의하여 샘플 저장실(21)의 혈액 샘플이 슬릿채널(22)을 통하여 폐샘플 저장실(23)로 유입된다. That is, the graph shown in FIG. 6 measures the pressure difference between the pressure of the waste sample storage chamber 23 connected to the differential pressure generator 32 and the atmospheric pressure over time, and the differential pressure generator 33 measures the waste sample storage chamber 23. When a pressure lower than atmospheric pressure is applied, the blood sample of the sample storage chamber 21 is introduced into the waste sample storage chamber 23 through the slit channel 22 by the differential pressure.

이때, 유입되는 혈액 샘플의 체적에 의하여 폐샘플 저장실(23)의 압력은 초기의 진공압력으로부터 점차 증가하여, 대기압 값으로 점차 접근하며 최종적으로는 두 저장실(21,23)간에 압력 평형을 이루며 측정이 완료된다. 즉, 도 6 을 통해 차압은 지수함수적으로 감소하며 시간이 지날수록 점근적으로 평형압력에 도달함을 알 수 있다. At this time, the pressure of the waste sample storage chamber 23 gradually increases from the initial vacuum pressure due to the volume of the incoming blood sample, gradually approaches the atmospheric pressure value, and finally measures the pressure balance between the two storage chambers 21 and 23. Is complete. That is, it can be seen from FIG. 6 that the differential pressure decreases exponentially and reaches the equilibrium pressure gradually over time.

한편, 혈액샘플의 점도와 초기 차압을 매 실험마다 일정하게 유지하게 되면 동일한 압력-시간 곡선을 얻을 수 있으며, 따라서 별도의 압력 측정 없이도 시간에 따른 압력을 예측할 수도 있다. On the other hand, if the viscosity of the blood sample and the initial differential pressure is kept constant in each experiment, the same pressure-time curve can be obtained, and thus pressure over time can be predicted without a separate pressure measurement.

도 7 은 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치를 통해 분석된 혈구의 변형성을 전단응력(wall shear stress)-변형인덱스(DI)로 나타낸 일실시예 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating an example of deformability of blood cells analyzed by a blood cell deformability measuring apparatus according to a wall shear stress-deformation index (DI).

즉, 도 7 은 상기한 바와 같이 가변 구동 압력이 부가된 조건에서 혈구가 변형되어 흘러가는 영상을 다수 획득하여 이를 영상처리 프로그램으로 분석하여 혈구의 변형성을 각각 분석후 이를 전단응력(wall shear stress)-변형인덱스(DI)로 나타낸 것이다. That is, FIG. 7 obtains a plurality of images in which blood cells are deformed and flows under a variable driving pressure as described above, and analyzes them with an image processing program. It is represented by the deformation index (DI).

이때, 변형인덱스는 회절 영상의 장축길이(A)와 단축길이(B)로서 나타낸 것으로서 아래의 [수학식 1]과 같이 정의된다.At this time, the strain index is represented as the long axis length (A) and the short axis length (B) of the diffraction image is defined as shown in Equation 1 below.

DI = (A-B)/(A+B)DI = (A-B) / (A + B)

즉, 변형인덱스(DI)는 전단력이 작으면 거의 0에 가까운 값, 즉 원형임을 나타내고 전단력이 커질수록 DI값은 증가한다.That is, the deformation index (DI) is a value close to zero, that is, circular if the shear force is small, and the DI value increases as the shear force increases.

한편, 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치의 작동 원리 및 혈구 변형성 측정 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. On the other hand, the operating principle and blood cell deformability measuring method of the blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention will be described in detail.

먼저, 혈액 샘플을 샘플 저장실(21)에 주입한다. 이때, 샘플 저장실(21)에 주입된 일부 혈액 샘플은 모세관 효과(capillary effect)로 인하여 샘플 저장실에 연결된 슬릿채널(22)에 일부 유입되기도 한다. First, a blood sample is injected into the sample reservoir 21. In this case, some blood samples injected into the sample reservoir 21 may be partially introduced into the slit channel 22 connected to the sample reservoir due to a capillary effect.

다음으로, 차압 발생기(33)가 작동하여 대기압과 다른 차압을 형성한다. 즉, 본 실시예에서는 대기압보다 낮은 진공압을 형성한다. 이와 같이 진공압이 형성된 차압 발생기(33)는 밸브 장치(32)에 의하여 폐샘플 저장실(23)과 연결되어, 폐샘플 저장실(23)의 압력을 대기압 이하로 강하시킨다. 이때, 연결관을 통해 상기 차압 발생기(33) 또는 폐샘플 저장실(23)과 연결되어 있는 압력계(34)는 폐샘플 저장실(23)의 진공압력을 계속적으로 측정하게 된다. Next, the differential pressure generator 33 is operated to form a differential pressure different from the atmospheric pressure. That is, in this embodiment, a vacuum pressure lower than atmospheric pressure is formed. The differential pressure generator 33 in which the vacuum pressure is formed in this way is connected to the waste sample storage chamber 23 by the valve device 32 to lower the pressure of the waste sample storage chamber 23 to atmospheric pressure or less. At this time, the pressure gauge 34 connected to the differential pressure generator 33 or the waste sample storage chamber 23 through a connecting pipe continuously measures the vacuum pressure of the waste sample storage chamber 23.

한편, 대기압에 노출된 샘플 저장실(21)과 낮은 압력이 걸려있는 폐샘플 저장실(23)과의 압력 차이에 의하여 발생된 구동력에 의해, 상기 혈액 샘플은 샘플 저장실(21)로부터 슬릿채널(22)을 통해 폐샘플 저장실(23)로 유동하게 된다. On the other hand, due to the driving force generated by the pressure difference between the sample storage chamber 21 exposed to atmospheric pressure and the waste sample storage chamber 23 under low pressure, the blood sample is slit channel 22 from the sample storage chamber 21. Through the flow to the waste sample storage chamber (23).

이때, 밀폐된 폐샘플 저장실(23)의 일정한 내부 체적에 유입되는 혈액 샘플의 체적에 의하여 공기의 체적은 작아지고 이에 따른 공기의 압력은 증가한다. 따라서, 샘플 저장실(21)과 폐샘플 저장실(23)의 압력차는 지수함수적으로 감소하며 시간이 지남에 따라 두 저장실의 압력은 점차 평형을 이루며 최종적으로 혈액 샘플의 흐름은 정지하게 되고 측정 과정은 종료되게 된다. At this time, the volume of air decreases due to the volume of the blood sample flowing into a constant internal volume of the closed waste sample storage chamber 23, and thus the pressure of air increases. Therefore, the pressure difference between the sample storage chamber 21 and the waste sample storage chamber 23 decreases exponentially, and as time passes, the pressure between the two storage chambers is gradually balanced, and finally, the flow of the blood sample stops and the measurement process is Will end.

한편, 측정된 압력은 샘플 저장실(21)과 폐샘플 저장실(23)간의 압력 차로서, 이러한 차압(ΔP)을 통해 이미 공지된 계산식을 이용하여 전단률 및 전단력을 아래의 [수학식 2]를 통해 계산할 수 있다. 즉, 폐샘플 저장실(23)의 체적에 대하여 이상기체 상태방정식을 적용하면 각각의 시간에 해당하는 내부 체적(V)을 계산할 수 있다.Meanwhile, the measured pressure is a pressure difference between the sample storage chamber 21 and the waste sample storage chamber 23, and the shear rate and shear force are calculated using the equation already known through the differential pressure ΔP. Can be calculated. That is, when the ideal gas state equation is applied to the volume of the waste sample storage chamber 23, the internal volume V corresponding to each time can be calculated.

Pwi Vwi = Pw(t) Vw(t)P wi V wi = P w (t) V w (t)

혈액 샘플이 슬릿채널(22)을 통하여 폐샘플 저장실(23)로 이송되면서 밀폐된 폐샘플 저장실(23)의 압력[Pw(t)]은 시간에 따라 점차 증가하게 되고 폐샘플 저장실(23)내부의 공기 체적[Vw(t)]은 감소하게 된다. 이때, Pw(t)는 압력계(34)에 의하여 측정되거나 환산되는 값이므로 결국, 상기 [수학식 2]를 이용하여 매 순간의 폐샘플 저장실(23)의 공기 체적[Vw(t)]을 계산할 수 있다. 상기 [수학식 2]에서 하첨자 i 와 w 는 각각 초기치 및 폐샘플 저장실을 나타낸다. As the blood sample is transferred to the waste sample storage chamber 23 through the slit channel 22, the pressure [P w (t)] of the closed lung sample storage chamber 23 gradually increases with time, and the lung sample storage chamber 23 The internal air volume [V w (t)] decreases. At this time, since P w (t) is a value measured or converted by the pressure gauge 34, the air volume [Vw (t)] of the waste sample storage chamber 23 at each instant is finally determined using Equation 2 above. Can be calculated In Equation 2, the subscripts i and w represent initial values and lung sample storage chambers, respectively.

이때, 상기에서 구한 폐샘플 저장실(23)의 공기의 내부 체적의 감소는 혈액 샘플의 유입 체적증가와 동일하다. In this case, the decrease in the internal volume of air in the waste sample storage chamber 23 obtained above is the same as the inflow volume increase of the blood sample.

ΔV w,air = ΔVliq ΔV w, air = ΔV liq

한편, 시간에 따른 혈액 샘플의 체적변화를 시간에 대해 1차 미분하면 단위시간당 모세관을 통과하는 시험유체의 체적 유량(volume flow rate, Q)이 된다. On the other hand, the first derivative of the volume change of the blood sample over time is the volume flow rate (Q) of the test fluid passing through the capillaries per unit time.

Q = [ΔVliq / Δt ]Q = [ΔV liq / Δt]

이때, 슬릿채널(22)의 양단에 걸린 구동 압력과 유량을 이용하여 주어진 슬릿채널(22)을 직사각 채널로 가정하고 그 채널의 간격, 폭 및 길이를 각각 H, W, L이라 하면, 이에 상응하는 전단률을 계산하는 식은 아래의 [수학식 5]와 같다.In this case, assuming that the given slit channel 22 is a rectangular channel using the driving pressure and the flow rate applied to both ends of the slit channel 22, and the spacing, width, and length of the channel are H, W, and L, respectively, The equation for calculating the shear rate to be is shown in Equation 5 below.

γ= (1/3)[6Q/(WH2)] [ 2 + {d(ln Q)/ d(ln τ)} ]γ = (1/3) [6Q / (WH 2 )] [2 + {d (ln Q) / d (ln τ)}]

상기 [수학식 5]에서 전단응력은 아래의 [수학식 6]과 같이 계산된다.In [Equation 5], the shear stress is calculated as shown in [Equation 6] below.

τ = [ΔP(t) H/L]/[ (1+ 2H/W)]τ = [ΔP (t) H / L] / [(1+ 2H / W)]

상기 [수학식 6]에서, τ 는 벽에서의 전단응력을 나타낸다. In Equation 6, τ represents a shear stress in the wall.

한편, 상기에서 전단력을 체적을 이용하여 계산하는 방식 대신에 다른 방식이 적용될 수 있다. 즉, 혈액 샘플을 준비할 때, 버퍼용액(buffer solution)과 혈액을 약 100대 1, 또는 200대 1로 혼합하는데, 이때 소요되는 혈액의 양은 약 5 마이크로 리터이다. 이와 같이 혈액 샘플의 부피비가 매우 적기 때문에 혈액 샘플의 점도는 버퍼액의 점도와 별 차이가 없게 된다. 따라서, 혈액 샘플의 점도는 이미 알고 있는 버퍼액의 점도로 간주하여도 무방하다. 따라서, 상기에서 설명된 본 발명의 실시예에서는 압력계를 사용하였지만, 혈액 샘플의 점도를 미리 알고 있다는 점을 이용하고, 또한 이미 알고 있는 유동저항관의 기하형상에 대한 재원 및 미리 정해진 진공압력 등을 이용하면 시간에 따른 압력 변화를 미리 계산할 수 있다. 또는 한번의 모의 실험을 통해 시간에 따른 압력을 측정하여 이를 여타의 실험에 적용할 수 있다. 즉, 시간에 따른 압력을 이용하여 전단력을 계산할 수 있다.Meanwhile, another method may be applied instead of the method of calculating the shear force using the volume. In other words, when preparing a blood sample, the buffer solution (buffer solution) and the blood is mixed to about 100 to 1, or 200 to 1, the amount of blood required is about 5 microliters. As such, since the volume ratio of the blood sample is very small, the viscosity of the blood sample is not much different from that of the buffer solution. Therefore, the viscosity of the blood sample may be regarded as the viscosity of the buffer solution already known. Therefore, in the above-described embodiment of the present invention, although a pressure gauge is used, the viscosity of the blood sample is known in advance, and the resources for the geometry of the flow resistance tube and the predetermined vacuum pressure are known. This can be used to precalculate pressure changes over time. Alternatively, one simulation can measure the pressure over time and apply it to other experiments. That is, the shear force can be calculated using the pressure over time.

즉, 본 발명의 실시예 중의 하나로서, 별도의 압력 측정 없이도 사전에 측정된 시간에 따른 압력을 통해 시간에 따른 전단응력을 미리 얻을 수 있다는 것은 본 발명의 특징중의 하나가 될 수 있다. 또한, 상기와 같이 미리 계산되어서 얻은 전단응력에 대해 매 시간마다 측정되는 혈구 변형성만을 실제 측정하여 각 시간에 해당하는 전단력과 변형성을 그래프로 도시할 수 있다. That is, as one of the embodiments of the present invention, it can be one of the features of the present invention that the shear stress over time can be obtained in advance through a pressure measured in advance without a separate pressure measurement. In addition, only the blood cell deformability measured every hour with respect to the shear stress calculated in advance as described above can be measured in real time to show the shear force and the deformability corresponding to each time in a graph.

상기와 같이 구동 차압(driving differential pressure)이 점차 감소하는 과정 동안, 슬릿채널(22)을 흐르는 혈액 샘플 내의 혈구(blood cells)들은 유동에 의해 발생되는 전단력에 의해 변형된 상태로 흐르게 되며, 이때, 레이저 다이오우드와 같은 광원(10)이 광학적으로 투명한 슬릿채널에 조사되며 빛은 슬릿 내부에 흐르고 있는 혈구들에 의하여 회절되거나 간섭을 일으키며 일부의 빛이 슬릿을 통과하고 스크린(31)에 투영된다. During the process of gradually decreasing the driving differential pressure as described above, blood cells in the blood sample flowing through the slit channel 22 flow in a state deformed by the shear force generated by the flow. A light source 10, such as a laser diode, is irradiated onto the optically transparent slit channel, and the light is diffracted or interfered by blood cells flowing inside the slit, and some light passes through the slit and is projected onto the screen 31.

이때, 투영된 영상은 다수의 혈구의 형상에 의하여 회절간섭된 영상으로서 혈구들의 평균 형상을 나타내는 특성을 띄게 되는데, 이를 흔히 레이저 회절법(laser-diffraction technique)이라 하여 광학 분야에서는 오래 전부터 공지된 기법이다. 이때, 압력계(34) 및 영상 획득기(35)로부터 획득된 신호 입력 값은 각 시간에 따라 제어기(36)에서 처리되는 한편, 저장기(38)에 저장된다. In this case, the projected image is an image diffracted by the shape of a plurality of blood cells and exhibits a characteristic representing an average shape of blood cells, which is commonly known as a laser-diffraction technique. to be. At this time, the signal input values obtained from the pressure gauge 34 and the image acquirer 35 are processed by the controller 36 according to each time, and are stored in the storage 38.

이때, 압력은 간단한 수학적 관계식을 통하여 전단응력 및 전단률 등으로 환산되고, 투영 영상의 기하학적 형상은 전용 영상 처리분석 프로그램을 통하여 분석되며, 이를 상기 제어기(36)가 다시 커브피팅(curve-fiting) 프로그램으로 분석하여 타원의 장축과 단축의 종횡비를 분석하여 각각의 변형성 인덱스(DI)를 계산하여 그 결과를 작용하는 전단력에 대하여 그래프 또는 표로 나타내게 된다.At this time, the pressure is converted into shear stress and shear rate through a simple mathematical relationship, and the geometric shape of the projected image is analyzed through a dedicated image processing analysis program, and the controller 36 again curve-fits the curve. The program analyzes the aspect ratios of the major and minor axes of the ellipse, calculates the respective index of deformation (DI), and displays them in graphs or tables for the shear forces acting on the results.

한편, 혈구의 변형성은 온도에 따라 영향을 받을 수 있기 때문에 측정 온도를 일정한 온도로 제어할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 구성에서도 혈액과 접촉하는 일회용 키트(20)를 일정한 온도로 유지시키기 위하여 일회용 키트를 미리 정해진 챔버 내에서 열적 평형을 유지시키며 보관하다가 사용하여야 한다. 또한, 측 정시간 동안, 키트의 온도 변화를 최소화하기 위하여 접촉되는 시스템 부위에 온도를 가열하거나 냉각시킬 수 있어 일정한 온도로 유지할 수 있는 온도제어 Block 또는 water-jacket을 설치할 수 있다. 본 발명의 실시예로는 일회용 키트(20)가 접촉하는 부위에 열전소자(thermo-electric component)를 이용하여 온도를 제어하였다. 또한, 할로겐램프 등으로 본 발명에 따른 장치 주변 공기의 온도를 미리 정한 온도로 예열할 수 있도록 구성할 수도 있다.On the other hand, since deformability of blood cells may be affected by temperature, it is necessary to control the measurement temperature to a constant temperature. Therefore, even in the configuration of the present invention, in order to maintain the disposable kit 20 in contact with blood at a constant temperature, the disposable kit should be used while keeping thermal equilibrium in a predetermined chamber. In addition, during the measurement time, it is possible to install a temperature control block or water-jacket that can be heated or cooled in the system parts in contact with each other in order to minimize the temperature change of the kit. In the embodiment of the present invention, the temperature is controlled by using a thermo-electric component at the site where the disposable kit 20 contacts. It is also possible to configure the halogen lamp or the like to preheat the temperature of the air surrounding the device to a predetermined temperature.

한편, 도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치 구성 중 혈액 샘플이 직접적으로 접촉하는 일회용 키트(20)는 샘플 저장실(21), 슬릿채널(22), 폐샘플 저장실(23) 등을 포함하는 일체형 요소로서, 사용후 폐기 처분할 수 있도록 설계 제작됨으로써 일반 병원과 같은 환경하에서 세척 과정 없이 일련의 측정이 가능하도록 하였다. 이때, 상기와 같은 일회용 키트(20)는 동시에 극소량의 혈액샘플 만으로도 측정이 가능하도록 설계되어야 한다. 이를 위해서 상기 일회용 키트(20)는 널리 알려진 미세구조물 제작기법을 통하여 제작되거나 또는 정밀 사출을 통해 제작될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 광학적으로 투명한 플라스틱 소재를 정밀사출하여 상기 일회용 키트(20)를 제작하였다. 상기와 같은 플라스틱 사출성형물은 일회용으로 사용하기에 매우 경제적으로 적합하여 혈액과 같이 병원체의 오염 등이 우려되는 경우에 있어 측정 후 폐기할 수 있어 매우 편리한 장점을 갖고 있다. On the other hand, as shown in Figure 2, in the device configuration of the present invention, the disposable kit 20 in which the blood sample is in direct contact includes a sample reservoir 21, a slit channel 22, a waste sample reservoir 23, etc. As an integrated element, it is designed and manufactured to be disposed of after use so that a series of measurements can be performed without washing in an environment like a general hospital. At this time, the disposable kit 20 as described above should be designed to be measured with only a very small amount of blood samples at the same time. To this end, the disposable kit 20 may be manufactured through a well-known microstructure fabrication technique or may be manufactured through precision injection. In the embodiment of the present invention, the disposable kit 20 was manufactured by precisely injecting an optically transparent plastic material. Plastic injection molding as described above is very economically suitable for use in a single-use, in the case of contamination of pathogens, such as blood, can be discarded after measurement has a very convenient advantage.

또한, 본 발명에서 사용되는 상기 광 발생부(10)는 점광원 형태를 지니며 혈구에 의해 회절이 일어날수 있는 파장대(wave length range)를 갖는 광원이 필요하다. 즉, 적혈구와 회절을 일으키기에 적합한 파장대로는 350 nm ~ 690 nm 정도로 서, 본 발명의 실시예에서는 650 nm 파장을 갖는 Laser diode를 이용하였다. In addition, the light generating unit 10 used in the present invention needs a light source having a form of a point light source and having a wavelength range (wave length range) that can be diffracted by blood cells. That is, the wavelength band suitable for causing red blood cells and diffraction is about 350 nm to 690 nm. In the embodiment of the present invention, a laser diode having a wavelength of 650 nm is used.

또한, 투영된 영상을 획득하는 영상 획득기(35)로는 CCD 센서 array, CCD 카메라, web 카메라 혹은 비디오 카메라와 같은 영상 획득장치가 사용될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 CCD카메라를 통해 영상을 획득하였다. 한편, CCD 센서 어레이를 사용할 경우, 투영 스크린(31)없이 직접 영상을 획득할 수도 있다.In addition, an image acquisition device 35 for acquiring the projected image may be an image acquisition device such as a CCD sensor array, a CCD camera, a web camera, or a video camera. In an embodiment of the present invention, an image is acquired through a CCD camera. It was. On the other hand, when using a CCD sensor array, it is possible to obtain an image directly without the projection screen 31.

도 8 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치 중 차압 발생기의 일실시예 외부 구성도로서, 도 1 에 도시된 차압 발생기(33)의 일예를 나타낸 것이다. FIG. 8 is an external configuration diagram of the differential pressure generator in the apparatus for measuring blood cell deformability according to the present invention, and shows an example of the differential pressure generator 33 shown in FIG. 1.

즉, 상기 차압 발생기(33)는 직선운동(LM) 가이드(43)와 같은 장치에 스텝 모터(42) 등을 연결하여 상기 스텝모터(42)가 상기 제어기(36)의 제어를 받도록 구성되어 있으며, 상기 직선운동 가이드(43)가 초기 위치에서 일정량만큼 전진 또는 후진 함으로써 피스톤-실린더 장치 또는 주사기와 같은 장치(41) 내부에 대기압보다 높거나 낮은 압력을 형성하게 된다.That is, the differential pressure generator 33 is configured to connect the step motor 42 to a device such as a linear motion (LM) guide 43 so that the step motor 42 is controlled by the controller 36. As the linear guide 43 moves forward or backward by a predetermined amount at an initial position, a pressure higher or lower than atmospheric pressure is formed inside the device 41 such as a piston-cylinder device or a syringe.

도 9 는 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치의 또 다른 일실시예 내부 구성도로서, 가압형 구동방식을 이용한 차압 발생기(33-1)를 포함하는 혈구 변형성 측정 장치를 도시한 것이다.9 is an internal configuration diagram of another embodiment of a blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention, and illustrates a blood cell deformability measuring apparatus including a differential pressure generator 33-1 using a pressurized driving method.

즉, 도 1 내지 도 7 을 참조하여 설명된 본 발명의 구동방식은 차압 구동형으로서 특히 진공 구동방식에 대하여 설명하였지만, 이와는 다른 가압형 구동방식도 가능하다. That is, the driving method of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 7 has been described as a differential pressure driving type, in particular with respect to a vacuum driving method, but other pressurized driving methods are possible.

한편, 상기와 같은 가압형 구동방식을 적용한 본 발명에 따른 혈구 변형성 측정 장치는 도 9 에 도시된 바와 같이, 혈액 샘플이 주입되어 저장되는 샘플 저장 실(21), 상기 샘플 저장실과 한 쪽 끝이 연결되어 있으며, 상기 샘플 저장실을 통해 유입된 혈액 샘플이 큰 유동저항을 발생시키며 통과하게 되는 슬릿채널(22), 상기 슬릿채널의 다른 한 쪽 끝과 연결되어 있으며, 상기 슬릿채널을 통해 빠져 나온 상기 혈액 샘플을 저장하기 위한 폐샘플 저장실(23), 연결관 및 밸브(32)를 통해 상기 샘플 저장실(21)에 대기압보다 높은 압력을 제공하기 위한 차압 발생기(33-1), 한 쪽 끝이 상기 차압 발생기에 연결되어 있으며 상기 차압 발생기의 압력을 시간에 따라 연속적으로 측정하기 위한 압력계(34), 상기 슬릿채널의 한 쪽 면에 부착되어 광원을 발생하기 위한 광 발생부(10), 상기 슬릿채널을 통과하면서 혈구들에 의하여 회절되어 나온 영상을 투영시키기 위한 스크린(31), 투영된 영상을 획득하기 위한 영상 획득기(35), 상기 압력계 및 영상획득기에서 측정한 값을 저장, 계산, 처리하기 위한 제어기(36), 상기 제어기에서의 계산 결과를 화면 또는 프린터로 출력하기 위한 출력기(37) 및 상기 제어기로 전송되거나 제어기에서 발생된 각종 자료들을 저장하기 위한 저장기(38)를 포함하여 구성되어 있다.On the other hand, the blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention applying the pressure-driven driving method as shown in Figure 9, the sample storage chamber 21, the sample storage chamber and one end of the blood sample is injected and stored as shown Connected to the slit channel 22 through which the blood sample introduced through the sample storage chamber generates a large flow resistance, and is connected to the other end of the slit channel, and exits through the slit channel. A differential pressure generator 33-1 for providing a pressure higher than atmospheric pressure to the sample reservoir 21 through a lung sample reservoir 23, a connection tube and a valve 32 for storing blood samples, one end of which is A pressure gauge 34 for continuously measuring pressure of the differential pressure generator over time, and attached to one side of the slit channel to generate a light source The living part 10, a screen 31 for projecting an image diffracted by blood cells while passing through the slit channel, an image acquirer 35 for acquiring the projected image, and a pressure gauge and an image acquirer. A controller 36 for storing, calculating, and processing a value, an output 37 for outputting the calculation result of the controller to a screen or a printer, and a storage for storing various data transmitted to or generated by the controller It is comprised including the group 38.

이때, 상기와 같은 가압형 구동 방식을 이용한 차압 발생기(33-1)를 포함하는 본 발명에 따른 또 다른 혈구 변형성 측정 장치는, 상기 차압 발생기(33-1)가 상기 도 8 에 대한 설명에서 언급한 두 가지 압력 생성 방법 중 대기압보다 높은 압력을 형성하는 방법을 이용하고 있다는 점 및 이로 인해 상기 밸브(32), 차압 발생기(33-1) 및 압력계(34)가 도 1 에 도시된 혈구 변형성 측정 장치와는 달리 샘플 저장실(21)쪽에 연결되어 있다는 차이만 있을 뿐 다른 기능 및 동작은 상기에서 설명된 방법이 동일하게 적용될 수 있다. In this case, in another blood cell deformability measuring apparatus according to the present invention including the differential pressure generator 33-1 using the pressurized driving method as described above, the differential pressure generator 33-1 is referred to in the description of FIG. 8. Of the one or two pressure generation methods, the method of forming a pressure higher than atmospheric pressure is used, and thus, the valve 32, the differential pressure generator 33-1, and the pressure gauge 34 measure the blood cell deformability shown in FIG. Unlike the device, the only difference is that it is connected to the sample storage chamber 21, and other functions and operations may be applied in the same manner as described above.

또한, 상기와 같은 가압형 구동방식의 경우에도 마찬가지로, 차압 발생기(33-1)와 연결된 샘플 저장실(21)의 압력과 대기압의 압력차를 시간에 따라 도시하면 도 6 과 같이 나타난다. 즉, 차압 발생기(33-1)가 샘플 저장실(21)에 대기압보다 높은 압력을 걸어주면, 이런 차압에 의하여 샘플 저장실(21)의 혈액 샘플이 슬릿채널(22)을 통하여 폐샘플 저장실(23)로 유입된다. 이 때, 유입되는 혈액 샘플의 체적에 의하여 밀폐된 폐샘플 저장실(23)의 압력은 초기의 압력에서 점차 증가하면서 최종적으로는 두 저장실간에 압력 평형을 이루며 측정이 완료된다. 즉,도 6 에서 보듯이 차압은 지수함수적으로 감소하며 시간이 지날수록 점근적으로 평형압력에 도달하게 된다.Also, in the case of the pressurized driving method as described above, the pressure difference between the pressure of the sample storage chamber 21 connected to the differential pressure generator 33-1 and the atmospheric pressure is shown as shown in FIG. 6 over time. That is, when the differential pressure generator 33-1 applies a pressure higher than atmospheric pressure to the sample storage chamber 21, the blood sample of the sample storage chamber 21 passes through the slit channel 22 through the slit channel 22 by the differential pressure. Flows into. At this time, the pressure in the closed sample storage chamber 23 sealed by the volume of the incoming blood sample gradually increases from the initial pressure, and finally the pressure is balanced between the two storage chambers, and the measurement is completed. That is, as shown in FIG. 6, the differential pressure decreases exponentially and gradually reaches an equilibrium pressure as time passes.

이상의 본 발명은 상기에서 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.

상기와 같은 본 발명은 매우 짧은 시간 내에 미소량의 혈액을 이용하여 혈구의 변형성 측정이 가능하며, 다수의 혈구들의 변형성 분포 특성을 한 번의 측정을 통해서 얻을 수 있다는 우수한 효과가 있다.The present invention as described above can measure the deformability of blood cells using a small amount of blood in a very short time, there is an excellent effect that the deformable distribution characteristics of a plurality of blood cells can be obtained through one measurement.

또한, 본 발명은 혈액 샘플이 접촉하는 부분은 모두 일회용 키트로 제작 가능하기 때문에 진료현장에서의 실시간 임상 적용에 매우 유리하다는 우수한 효과가 있다.In addition, the present invention has an excellent effect that is very advantageous for real-time clinical application in the treatment field because all the parts in contact with the blood sample can be produced in a disposable kit.

또한, 본 발명은 시간에 따라 가변의 압력을 가하여 다수의 전단력(shear stress)에 대하여 생명체 순환 혈액의 혈구 변형성을 측정할 수 있다는 우수한 효과가 있다.In addition, the present invention has an excellent effect of measuring the blood cell deformability of the circulating blood of the living body with respect to a plurality of shear stress by applying a variable pressure over time.

Claims (11)

혈구 변형성 측정 장치에 있어서,In the blood cell deformability measuring device, 혈액 샘플이 직접적으로 접촉하며 일회용으로 사용가능한 일회용 키트(20);A disposable kit 20, in which the blood sample is in direct contact and usable for single use; 상기 일회용 키트의 한쪽 면에 위치하여 광원을 발생하기 위한 광 발생부(10); 및A light generator 10 positioned on one side of the disposable kit to generate a light source; And 상기 일회용 키트에 대기압과 다른 압력을 제공하여 상기 혈액 샘플을 유동시키는 한편, 상기 일회용 키트를 통과하는 혈액 샘플의 혈구들에 의하여 회절된 상기 광원의 영상을 획득함으로써 상기 혈구의 변형성을 측정하기 위한 측정부(30)를 포함하되,A measurement for measuring the deformability of the blood cells by providing the disposable kit with a pressure different from atmospheric pressure to flow the blood sample while acquiring an image of the light source diffracted by the blood cells of the blood sample passing through the disposable kit Including part 30, 상기 일회용 키트(20)는,The disposable kit 20, 혈액 샘플이 주입되어 저장되는 샘플 저장실(21); 상기 샘플 저장실과 한 쪽 끝이 연결되어 있으며, 상기 샘플 저장실을 통해 유입된 혈액 샘플이 큰 유동저항을 발생시키며 통과하게 되는 슬릿채널(22); 및 상기 슬릿채널의 다른 한 쪽 끝과 연결되어 있으며, 상기 슬릿채널을 통해 빠져 나온 상기 혈액 샘플을 저장하기 위한 폐샘플 저장실(23)을 포함하고,A sample storage chamber 21 into which blood samples are injected and stored; A slit channel 22 having one end connected to the sample storage chamber and allowing blood samples introduced through the sample storage chamber to pass with great flow resistance; And a waste sample storage chamber 23 connected to the other end of the slit channel, for storing the blood sample drawn out through the slit channel. 상기 측정부(30)는,The measuring unit 30, 연결관 및 밸브(32)를 통해 상기 일회용 키트(20)에 대기압과 다른 압력을 제공하여 상기 혈액 샘플이 유동될 수 있도록 하기 위한 차압 발생기(33); 한 쪽 끝이 상기 차압 발생기 또는 상기 일회용 키트에 연결되어 있어 상기 차압 발생기 또는 상기 일회용 키트내부의 압력을 시간에 따라 연속적으로 측정하기 위한 압력계(34); 상기 슬릿채널을 통과하면서 혈구들에 의하여 회절되어 나온 영상을 투영시키기 위한 스크린(31); 투영된 영상을 획득하기 위한 영상 획득기(35); 상기 압력계 및 영상획득기에서 측정한 값을 이용하여, 시간에 따른 전단력의 변화량을 구하는 한편 상기 전단력에 따른 상기 혈액 샘플의 혈구 변형성을 계산하기 위한 제어기(36), 상기 제어기에서의 계산 결과를 화면 또는 프린터로 출력하기 위한 출력기(37) 및 상기 제어기로 전송되거나 제어기에서 발생된 각종 자료들을 저장하기 위한 저장기(38)A differential pressure generator (33) for providing a pressure other than atmospheric pressure to the disposable kit (20) through a connector and valve (32) to allow the blood sample to flow; A pressure gauge (34) having one end connected to the differential pressure generator or the disposable kit to continuously measure the pressure in the differential pressure generator or the disposable kit over time; A screen 31 for projecting an image diffracted by blood cells while passing through the slit channel; An image acquirer 35 for obtaining a projected image; The controller 36 for calculating the amount of change in shear force with time while calculating the blood cell deformability according to the shear force, using the values measured by the pressure gauge and the image acquirer, and the calculation result of the controller Or an output unit 37 for outputting to a printer and a storage unit 38 for storing various data transmitted to or generated by the controller. 를 포함하는 혈구 변형성 측정 장치.Blood cell deformability measuring device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차압 발생기(33)는,The differential pressure generator 33, 연결관 및 밸브(32)를 통해 상기 일회용 키트의 폐샘플 저장실(23)에 대기압 보다 낮은 압력을 제공함으로써 상기 혈액 샘플이 상기 샘플 저장실(21)로부터 슬릿채널(22)을 거쳐 폐샘플 저장실(23)로 유동될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 혈구 변형성 측정 장치. By providing a pressure below atmospheric pressure to the waste sample reservoir 23 of the disposable kit via a connection tube and valve 32, the blood sample passes from the sample reservoir 21 via the slit channel 22 to the waste sample reservoir 23. Blood cell deformability measuring device characterized in that the flow to). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차압 발생기(33)는,The differential pressure generator 33, 연결관 및 밸브(32)를 통해 상기 일회용 키트의 샘플 저장실(21)에 대기압 보다 높은 압력을 제공함으로써 상기 혈액 샘플이 상기 샘플 저장실(21)로부터 슬릿채널(22)을 거쳐 폐샘플 저장실(23)로 유동될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 혈구 변형성 측정 장치. By providing a pressure higher than atmospheric pressure to the sample reservoir 21 of the disposable kit via a connection tube and valve 32, the blood sample passes from the sample reservoir 21 via the slit channel 22 to the waste sample reservoir 23. Blood cell deformability measuring device characterized in that the flow to. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 슬릿채널(22)은 광학적으로 투명하며 단면이 직사각형인 것을 특징으로 하는 혈구 변형성 측정 장치.The slit channel (22) is blood cell deformability measuring apparatus characterized in that the optically transparent and the cross section is rectangular. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 일회용 키트(20)는,The disposable kit 20, 플라스틱 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 혈구 변형성 측정 장치.Blood cell strain measurement device, characterized in that consisting of a plastic material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 일회용 키트(20)는 온도에 따른 영향을 받지 않도록 하기 위하여,In order to prevent the disposable kit 20 from being affected by temperature, 열적 평형 유지가 가능한 챔버 내에 구비되어 있거나, 또는 온도를 가열하거나 냉각시킬 수 있는 장치에 의해 온도가 제어되거나, 또는 주변 공기의 온도가 조절될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 혈구 변형성 측정 장치.A blood cell deformability measuring apparatus provided in a chamber capable of maintaining thermal equilibrium, or configured to be controlled by a device capable of heating or cooling a temperature, or configured to control the temperature of ambient air. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영상 획득기(35)는,The image acquirer 35, 상기 슬릿채널(22)에서 회절 투과된 영상을 상기 스크린(31)에 투영시킨 후 투영된 영상을 획득하는 것을 특징으로하는 혈구 변형성 측정 장치.The apparatus for measuring blood cell deformability, characterized in that for obtaining a projected image after projecting the image diffracted transmitted in the slit channel (22) to the screen (31). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영상 획득기(35)는,The image acquirer 35, 상기 슬릿채널(22)에서 회절 투과된 영상을 상기 스크린(31)에 투영하지 않고 직접 획득하는 것을 특징으로하는 혈구 변형성 측정 장치.The apparatus for measuring blood cell deformability, characterized in that the image diffraction transmitted in the slit channel (22) is directly acquired without projecting onto the screen (31). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영상 획득기(35)는,The image acquirer 35, CCD 카메라, CCD센서 array, 디지털 카메라, web 카메라, 고속 CCD 비디오 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 혈구 변형성 측정 장치.Blood cell deformability measuring apparatus comprising at least one of a CCD camera, a CCD sensor array, a digital camera, a web camera, a high-speed CCD video. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 광 발생부(10)는,The light generator 10, 레이저, 레이저 다이오우드 또는 발광다이오우드(LED) 중 적어도 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 혈구 변형성 측정 장치.Blood cell deformability measuring device, characterized in that composed of at least one of a laser, a laser diode or a light emitting diode (LED). 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어기(36)는,The controller 36, 상기 혈액 샘플에 가하여지는 전단력의 세기를 상기 압력계(34)로부터 측정된 압력값을 이용하여 구하는 것이 아니라, 사전에 측정된 상기 슬릿채널 내부의 시간에 따른 압력을 이용하여 미리 계산하여 두는 한편, 미리 계산되어진 시간에 따른 전단력을 이용하여 각 시간에 따른 혈구 변형성을 계산하는 것을 특징으로 하는 혈구 변형성 측정 장치.The strength of the shear force exerted on the blood sample is not calculated using the pressure value measured from the pressure gauge 34, but is calculated in advance by using the time-dependent pressure measured in the slit channel in advance. Blood cell deformability measuring apparatus characterized in that for calculating the blood cell deformability according to each time using the calculated shear force over time.
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