KR100958447B1 - 자동 점도측정장치 - Google Patents

Abstract

샘플 액체가 저장된 저장 용기로부터 자동으로 액체를 추출하여 점도를 측정하는 점도측정장치는, 베이스 몸체, 상기 베이스 몸체 상의 스테이지에 제공되며 저장 용기로부터 샘플 액체를 추출하여 공급하기 위한 이송 파트, 스테이지에 제공되며 이송 파트로부터 공급된 샘플 액체의 점도를 측정하는 점도측정 파트, 이송 파트 및 점도측정 파트의 작동을 제어하기 위한 제어 파트, 및 점도측정 파트로부터 측정된 결과를 디스플레이하기 위한 디스플레이 파트를 구비한다.

점도 측정, 이중 니들

Description

자동 점도측정장치{DEVICE FOR AUTOMATICALLY MEASURING VISCOSITY OF LIQUID}

본 발명은 자동 점도측정장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 순환 혈액과 같이 샘플 액체를 저장한 저장 용기를 안전하게 보관, 정량 추출 및 점도 측정을 일련의 과정으로 자동 측정하기 위한 자동 점도측정장치에 관한 것이다.

근래의 혈액 점도 측정장치는 신체로부터 얻은 혈액이 유동 저항관(flow restrictor tube)을 통하도록 하고, 유동 저항관 내에서 혈액의 유동 특성을 측정하여 혈액의 점도나 혈구 응집률 등을 측정할 수 있다.

한국등록특허 제747605호에는 이중 수직관/단일 모세관을 이용한 점도 측정장치가 개시되어 있다. 상기 점도 측정장치는 환자의 순환 혈액으로부터 2개의 대향-유동하는 혈액 기둥의 높이 변화를 모니터링하고, 혈액이 유동하는 일정 치수의 모세관 튜브는 전단력, 특히 저전단력 범위에 걸쳐서 혈액 점도를 측정한다. 상기 시스템은 한 쌍의 수직관 튜브, 상기 수직관 튜브 사이에 연결되는 모세관 튜브, 및 혈액저장용기로부터 상기 수직관 튜브로 순환 혈액 유동을 제어하기 위한 밸브 장치를 포함하며, 개별 광학센서는 각각의 상기 수직관 튜브내 혈액 기둥의 높이가 시간에 따라 변화하는 것을모니터링하고, 마이크로프로세서는 모세관 내에서의 혈액 유동을 분석한다.

이렇게 혈액 점도를 측정하기 위한 혈액을 공급하기 위해서, 신체 혈관에 직접 바늘이나 관을 삽입할 수 있으며, 별도의 저장 용기에 혈액을 보관하여 점도 측정장치로 이송할 수가 있다. 대부분의 혈액저장용기는 진공용기이기 때문에 공기나 기타 기체를 이용하여 진공용기에 특정 압력으로 가압하여 혈액을 이송시킬 수도 있다.

도 1은 종래의 공기를 이용하여 혈액을 이송하는 혈액 이송장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 혈액 이송장치는 수작업을 통해서 혈액을 공급하는 것으로서, 상부에 실리콘 패킹(25)이 형성된 저장 용기(20), 실리콘 패킹(25)을 통과하여 저장 용기(20) 내의 혈액(B)까지 연장되는 혈액 니들(30), 같은 실리콘 패킹(25)을 통과하여 저장 용기(20) 내에서 혈액(B) 보다 높게 단부가 위치하는 공기 니들(40), 및 공기 니들(40)을 통해 상기 저장 용기(20)로 공기를 공급하기 위한 주사기(50)를 포함한다.

사용자는 주사기(50)를 이용하여 천천히 공기를 주입하며, 주입된 공기(A)는 공기 니들(40)을 통해 혈액(B) 상에 높은 압력을 형성하고, 압력 증가로 인해 혈액(B)은 혈액 니들(30)을 통해 혈액 점도 측정장치(60)로 공급될 수 있다.

하지만, 사용자는 오직 수작업을 통해서 주사기(50)를 작동해야 하기 때문에 일정한 압력 및 일정한 유량으로 혈액을 공급하기가 어렵다. 또한, 혈액 니 들(30) 및 공기 니들(40)을 각각 별도로 장착하고 높이도 조절해야 하기 때문에 장착이 번거롭고, 특히 2개의 독립된 니들을 사용하기 때문에 혈액 점도 측정을 위한 혈액 이송장치를 자동화하기가 어렵다는 단점이 있다.

또한, 2개의 바늘을 각각 꽂을 때, 니들이 휘어지는 경우도 발생하고, 진공 채혈관인 저장 용기(20)의 마개가 고무이기 때문에 니들(30, 40)을 분리시킬 때 부드럽게 빠지지 않고 갑작스럽게 빠지게 될 수 있으며, 작업자가 아무리 조심스럽게 작업함에도 불구하고 환자의 혈액이 묻은 주사바늘에 찔리는 경우도 빈번하게 발생하여, 혈액에 의한 감염문제가 우려되고 있다.

본 발명은 샘플 액체의 온도 유지 및 니들의 삽입에서부터 액체의 일정량 공급까지 자동으로 수행할 수 있는 자동 점도측정장치를 제공한다.

본 발명은 니들의 장착 및 분리가 용이하며 자동화를 통해서 샘플 액체를 취급할 수 있는 니들 및 그 니들을 포함한 자동 점도측정장치를 제공한다.

본 발명은 니들의 장착 및 분리 과정에서 작업자가 니들에 찔리거나 혈액에 노출되는 경우를 방지할 수 있으며, 안정적이면서 빠른 시간 내에 원하는 작업을 완료할 수 있는 자동 점도측정장치를 제공한다.

본 발명은 자동화된 진행으로 인해 작업자의 실수를 줄이고, 작업자의 숙련도에 대한 의존성을 경감할 수 있으며, 매회 반복되더라도 동일한 조건을 제공할 수 있는 자동 점도측정장치를 제공한다.

본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 샘플 액체가 저장된 저장 용기로부터 자동으로 액체를 추출하여 점도를 측정하는 점도측정장치는, 베이스 몸체, 상기 베이스 몸체 상의 스테이지에 제공되며 저장 용기로부터 샘플 액체를 추출하여 공급하기 위한 이송 파트, 스테이지에 제공되며 이송 파트로부터 공급된 샘플 액체의 점도를 측정하는 점도측정 파트, 이송 파트 및 점도측정 파트의 작동을 제어하기 위한 제어 파트, 및 점도측정 파트로부터 측정된 결과를 디스플레이하기 위한 디스플레이 파트를 구비한다.

이송 파트는 샘플 액체가 저장된 저장 용기로부터 인접한 점도측정 파트로 샘플 액체를 공급하며, 샘플 액체는 일정한 속도 또는 유량으로 점도측정 파트로 공급될 수 있다. 제어 파트에 의해서 저장 용기로부터의 추출, 이송 및 점도 측정이 순차적으로 진행될 수 있으며, 자동화된 과정을 통해서 수행되기 때문에 높은 신뢰성의 측정 결과를 얻을 수가 있다.

또한, 이송 파트에는 혈액과 같은 샘플 액체를 외부로 노출시키지 않거나 항온으로 유지함으로써 보관 및 이송 과정에서 혈액 등의 물성이 변하는 것을 방지할 수 있으며, 점도 측정이 신속하게 진행되어 정확한 측정값을 얻을 수가 있다.

측정 파트로 샘플 액체를 공급하기 위한 자동 이송장치는, 저장 용기를 수용하기 위한 용기 수용부재, 용기 수용부재에 수용된 상기 저장 용기에 인접하게 위치한 니들부 및 상기 니들부를 고정하기 위한 니들고정부를 포함하며, 상기 니들부를 통해 상기 저장 용기 내의 샘플 액체를 점도측정 파트로 공급하는 액체 공급부재, 저장 용기 및 니들부 간의 거리를 조절하기 위한 니들 이송부재, 및 니들부를 통해 저장 용기 내부로 압력 기체를 공급하기 위한 압력기체 공급부재를 포함할 수 있다.

니들 이송부재에 의해서 니들부와 저장 용기 간의 상대적 거리가 조절될 수 있으며, 니들부가 저장 용기에 삽입 또는 분리될 수 있다. 니들 이송부재에 의해서 니들부가 저장 용기 내로 삽입되면, 압력기체 공급부재에 의해서 공기 등의 압력기체가 니들부를 통해 저장 용기 내로 공급되며, 압력기체가 공급됨에 따라 샘플 액체는 다시 니들부를 통해 외부의 점도 측정장치로 공급될 수 있다.

니들부를 통한 샘플 액체의 공급이 완료되면, 압력기체 공급부재는 작동을 중지하고, 니들 이송부재는 니들부를 저장 용기로부터 분리할 수 있다. 니들부 및 저장 용기는 작업자로부터 분리되어 자동으로 점도 측정을 위한 액체를 공급할 수 있으며, 압력기체 공급부재는 스태핑 모터나 정교한 구동 또는 펌핑 장치를 이용하여 일정한 압력 및 유량으로 압력기체를 공급할 수 있다.

또한, 니들부는 기존과 같이 분리된 2개의 니들을 이용하여 각각 압력기체 및 샘플액체를 이송시킬 수 있으나, 후술하는 이중 니들을 사용하여 휘어짐을 예방하고 삽입 및 분리가 용이하도록 할 수가 있다.

예를 들어, 이중 니들은 길게 연장된 중공형의 내부 니들, 내부 니들보다 상대적으로 짧은 길이로 형성되며 내부 니들을 수용하는 외부 니들, 및 양 니들을 고정하기 위한 고정 몸체를 포함할 수 있다. 외부 니들과 내부 니들은 중공형으로 형성되며, 그 사이에는 압력 기체를 위한 유로가 형성될 수 있다. 또한, 고정 몸체에 의해서 내부 니들과 점도측정 파트를 연결하는 유로 및 압력 기체를 위한 유로와 압력기체 공급원을 연결하는 유로가 각각 독립적으로 제공될 수 있다. 이중 니들은 니들 이송부재를 통해서 한번에 저장 용기의 고무 패킹을 통해 삽입될 수 있다. 압력 기체를 위한 유로로 공기와 같은 압력 기체가 공급될 수 있으며, 내부 니들의 단부는 샘플 액체에 담겨진 상태로 있다가 샘플 액체를 외부의 점도측정 파트로 이송할 수 있다.

본 발명의 자동 점도측정장치는 샘플 액체의 온도 유지 및 니들의 삽입에서 부터 액체의 일정량 공급, 액체의 점도 측정까지 자동으로 수행할 수 있다.

또한, 이송 파트에서 니들의 장착 및 분리가 용이하며 자동화를 통해서 샘플 액체를 취급할 수 있기 때문에, 니들의 장착 및 분리 과정에서 작업자가 니들에 찔리거나 혈액에 노출되는 경우를 방지할 수 있으며, 안정적이면서 빠른 시간 내에 원하는 작업을 완료할 수 있다.

본 발명의 자동 점도측정장치는 자동화된 진행으로 인해 작업자의 실수를 줄이고, 작업자의 숙련도에 대한 의존성을 경감할 수 있으며, 매회 반복되더라도 동일한 조건을 액체의 점성을 측정할 수 있도록 보조할 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 점도측정장치의 사시도이며, 도 3은 도 2의 자동 점도측정장치의 일 사용 상태를 설명하기 위한 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 자동 점도측정장치(100)는 베이스 몸체(110), 이송 파트(200), 점도측정 파트(400), 제어 파트(160) 및 디스플레이 파트(140)를 포함한다. 베이스 몸체(110)의 상부에는 스테이지(130)가 형성되며, 스테이지(130)로 이송 파트(200) 및 점도측정 파트(400)가 제공된다. 스테이지(130)는 커버(120)에 의해서 선택적으로 개폐될 수 있으며, 보관 또는 작동 시에는 커버(120)가 닫힌 상태에 있을 수 있으며, 셋팅이나 니들/도구 교체 등이 필요한 경우에는 일시적으로 커버(120)를 열 수가 있다.

제어 파트(160)는 일반적인 개인용 컴퓨터나 기타 컨트롤러 장비를 사용할 수 있으며, 필요한 정보를 입력하기 위해 키보드, 마우스, 유무선 정보 리딩장치 등의 입력 파트(150)가 베이스 몸체(110)에 부설될 수 있다. 디스플레이 파트(140)로는 일반적인 모니터 또는 유사 장비가 사용될 수 있으며, 프린팅 기능을 더 추가할 수도 있다.

사용자는 커버(120)를 열고 저장 용기나 니들, 유동 저항관 등을 교체할 수 있으며, 저장 용기를 수용부재에 장착한 후 커버(120)를 닫고, 점도측정장치(100)를 작동시킬 수가 있다. 경우에 따라서는 커버(120)의 닫힘과 동시에 점도측정장치(100)의 측정 기능이 작동할 수 있으며, 커버(120)도 투명한 재질로 형성되어 내부 진행을 확인하도록 할 수도 있다.

도 4는 도 2의 이송 파트 및 점도측정 파트를 설명하기 위한 정면 사시도이며, 도 5는 도 4의 이송 파트의 배면 사시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 이송장치(200)는 샘플 액체인 혈액이 저장된 진공의 저장 용기(20)로부터 점도측정 파트(400)로 혈액을 자동으로 공급하기 위한 것으로서, 저장 용기(20)을 수용하기 위한 용기 수용부재(220), 압력기체를 저장 용기(20)로 공급하여 혈액을 점도측정 파트(400)로 공급하는 액체 공급부재(240), 니들과 저장 용기(20) 간의 간격을 조절하기 위한 니들 이송부재(230), 및 압력기 체 공급부재(250)를 포함한다. 이들 구성들은 하나의 베이스 플레이트(210) 상에 장착되며, 제어 모듈의 제어에 따라 순차적으로 또는 동시에 작동될 수 있다. 참고로, 점도측정 파트(400)는 유동 저항관을 이용하여 점도를 측정할 수 있지만, 그 외에도 다양한 점도 방법을 이용한 측정장치로 대체될 수 있다.

우선 니들 이송부재(230)가 베이스 플레이트(210) 상에서 상하로 수직 이동 가능하게 장착되며, 상기 니들 이송부재(230) 상에 용기 수용부재(220)가 고정된다. 니들 이송부재(230)가 상하로 이동하면서 저장 용기(20) 내로 액체 공급부재(240)의 이중 니들부(300)가 삽입될 수 있다. 저장 용기(20)는 상부의 실리콘 패킹을 포함하고 이중 니들부(300)의 단부는 뾰족하기 때문에, 이중 니들부(300)는 실리콘 패킹을 통과하여 저장 용기(20) 내부로 진입할 수 있다.

참고로, 본 실시예에서는 용기 수용부재(220)가 니들 이송부재(230)에 장착되어 이동하고 액체 공급부재(240)가 고정되어 있지만, 경우에 따라서는 액체 공급부재가 이동하고 용기 수용부재가 고정될 수 있으며, 또 다른 경우에는 액체 공급부재 및 용기 수용부재 모두 이동하도록 제공될 수도 있다.

압력기체 공급부재(220)는 공기와 같은 압력 기체를 공급하며, 일정한 압력, 일정한 유량 또는 일정한 압력/유량으로 공기를 공급할 수 있다. 압력기체 공급부재(220)는 도시된 바와 같이 주사기 원리를 이용하여 공기를 제공할 수 있고, 다른 원리의 펌핑장비 또는 펌핑수단을 이용하여 공기를 제공할 수 있다. 본 실시예에서 압력기체 공급부재(250)는 주사부(260) 및 주사부(260)의 피스톤을 이동시키기 위한 스태핑 구동부(270)를 포함한다. 주사부(260)의 실린더 몸체(262)는 베 이스 플레이트(210) 상에 고정되며, 피스톤(264)은 스태핑 구동부(270)의 이동 블록(276)을 통해서 상하로 이동하 수 있다.

도 5를 참조하면, 스태핑 구동부(270)는 베이스 플레이트(210)의 정면에서 슬릿을 따라 이동하는 이동 블록(276) 외에도, 스태핑 모터(272) 및 스태핑 모터(272)의 회전에 대응하여 이동 블록(276)을 이동시키기 위한 블록 가이드(274)를 포함한다. 스태핑 모터(272)의 구동에 의해서 이동 블록(276)은 정해진 속도 및 압력으로 이동할 수 있으며, 제어된 속도 및 이동량으로 이동 블록(276)을 통해 피스톤(264)을 가압할 수 있다.

니들 이송부재(230) 역시 모터(232) 및 용기 수용부재(220)를 장착하기 위한 장착 블록(236)를 포함하며, 모터(232)의 구동을 이용해서 장착 블록(236)을 상하로 이동시킬 수 있다. 이 때도 스태핑 구동부(270)와 마찬가지로 로드(rod) 가이드 및 볼 스크류 등이 사용될 수가 있으며, 모터(232)도 스태핑 모터나 리니어 모터 등이 사용될 수 있다.

액체 공급부재(240)는 이중 니들부(300) 및 이중 니들부(300)를 베이스 플레이트(210) 상에 고정하기 위한 니들 고정부(245)를 포함한다. 니들 고정부(245)는 이중 니들부(300)를 착탈 가능하게 고정할 수 있으며, 혈액 점도 측정 시마다 새로운 이중 니들부(300)로 교체할 수가 있다. 도시된 바와 같이, 이중 니들부(300)는 내부 니들과 외부 니들이 동일 축 상에 형성된 이중 구조를 가지며, 이중 구조의 니들들이 동시에 저장 용기(20)의 실리콘 패킹을 통과하여 저장 용기(20)에 삽입 및 분리될 수 있다.

참고로, 본 실시예에서 저장 용기(20)는 혈액을 보관하기 위한 진공 용기로서, 저장 용기(20)에는 혈액의 점도를 측정하는 동안 혈액이 응고되지 않도록 항응고제가 들어있을 수 있으며, 항응고체로는 에틸렌디아민 사초산(EDTA), 헤파린(heparin) 또는 구연산나트륨(sodium citrate) 등이 사용될 수 있다.

도 6은 도 4의 이중 니들부를 설명하기 위한 정면도이고, 도 7은 도 6의 이중 니들부를 설명하기 위한 분해도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 이중 니들부(300)는 내부 니들(310), 외부 니들(320) 및 고정 몸체(330)를 포함한다. 내부 니들(310)은 경사진 방향으로 절단되어 연한 조직으로 침투가 가능한 단부를 가지며, 외부 니들(320) 역시 내부 니들(310)보다 큰 직경으로 형성되고 경사진 방향으로 절단된 단부를 가진다.

고정 몸체(330)는 일반적으로 플라스틱 사출을 통해서 형성되는 것이 가능하며, 외부 니들(320)이나 내부 니들(310)은 제조 시부터 인서트 사출을 통해서 형성될 수 있으며, 다르게는 나중에 고정하는 것도 가능하다. 구체적으로, 고정 몸체(330)는 중간부(332), 내부 니들 고정부(336) 및 외부 니들 고정부(338)를 포함할 수 있다. 중간부(332)는 Ｔ자형의 연결된 통로를 형성한다. Ｔ자형의 통로에서 직선으로 연결된 통로가 수직하게 배치된다고 할 때, 그 통로의 상단에는 내부 니들 고정부(336)가 장착되며, 하단으로 외부 니들 고정부(338)가 장착된다. 내부 니들 고정부(336)는 내부 니들(310)과 인서트 사출 등을 통해서 일체로 형성되며, 내부 니들(310)에 의한 유로(I)는 중간부(332)에 의해서 제공되는 유로와 분리된다. 외부 니들 고정부(338)가 중간부(332)의 하단에 고정되며, 외부 니들(320)로 내부 니들(310)이 통과한다.

외부 니들(320)과 내부 니들(310) 사이로 공기 유입을 위한 유로(Ⅲ)가 형성되며, 중간부(332)에서 측부에 형성된 주입구(334)와 하단에 형성된 배출구는 주사부(260)의 노즐과 저장 용기(20) 내부를 연통하는 유로(Ⅱ)를 형성한다. 호스를 통해 공급되는 공기는 이중 니들부(300)의 압력기체 주입구(334)로 제공되며, 고정 몸체(330) 내부로 공급되는 유로(Ⅱ)를 통해 혈액 저장 용기(20) 내부로 유입될 수 있다.

내부 니들 고정부(336)는 중간부(332)의 상단에서 억지 끼움이나 후크 결합 등을 통해서 고정될 수 있으며, 외부 니들 고정부(338)는 중간부(332)의 하단에서 나사 결합을 통해 고정될 수 있다.

참고로, 상기 이중 니들부(300)는 상기 이송 파트(200)에 장착되어 사용될 수도 있지만, 자동 또는 수동으로 작동하는 다른 점도측정장치에서도 사용될 수가 있으며, 이중 니들부(300)가 동심 구조를 갖기 때문에 저장 용기에 삽입 및 분리하는 것이 매우 용이하다.

다시 도면을 참조하면, 압력기체 공급부재(250)의 피스톤(264)을 움직임으로써, 연통된 유로(Ⅱ, Ⅲ)를 통해 공기를 저장 용기(20)로 이동시킬 수 있다. 공기가 유입됨에 따라 내부의 혈액은 내부 니들(310)을 통해 외부로 배출될 수 있으며, 내부 니들(310)을 통해 상승한 혈액은 고정 몸체(330) 내의 다른 유로(I)를 따라 점도측정 파트(400)로 공급될 수 있다.

도 8은 도 4의 용기 수용부재를 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도 8을 참조하면, 용기 수용부재(220)는 저장 용기(20)를 수용하기 위한 수용구(222), 수용구(222)를 니들 이송부재(230)에 고정하기 위한 홀더(224) 및 수용구(222) 주변으로 약 36~37℃의 온도로 유지하기 위한 항온부(226)를 포함한다. 항온부(226)는 열선이 내장된 실리콘 히터로 제공될 수 있으며, 항온부(226)는 바인딩 클립과 같은 도구를 이용하여 저장 용기(20)의 주변에 제공될 수가 있다. 제어 파트(160)는 이송 파트(200)의 항온부(226)를 통해 수용구(222) 내부 및 저장 용기(20)의 온도를 균일하게 유지할 수 있으며, 점도를 측정하는 동안 혈액의 점도가 온도 변화에 의해서 영향을 받지 않도록 할 수가 있다.

다시 도 4를 참조하면, 혈액이 저장된 저장 용기(20)는 진공 상태로 혈액을 보관하고 있으며, 용기 수용부재(220)에 고정되어 있다. 용기 수용부재(220)는 니들 이송부재(230)에 고정되어 저장 용기(20)와 함께 상하로 수직하게 이동할 수 있으며, 도 9에 도시된 바와 같이, 혈액 저장 용기(20)가 위로 상승하면서 고정된 이중 니들부(300)의 니들들(310, 320)이 실리콘 패킹을 통과하여 혈액 저장 용기(20) 내부로 삽입될 수 있다.

이때 니들 이송부재(230)는 센서(238, 239)를 이용하여 저장 용기(20)의 적절한 위치를 센싱할 수 있으며, 이중 니들부(300)에서 내부 니들(310)은 혈액에 잠기고, 외부 니들(320)은 노출되는 위치까지 저장 용기(20)를 이송시킬 수 있다.

이중 니들부(300)의 위치를 용이하게 제어하기 위해서 내부 니들(310) 또는 외부 니들(320)의 외면에 적정 위치를 표시하기 위한 표시가 형성될 수 있다. 용기 이송부(240)는 표시에 따라 혈액 저장 용기(20)를 더 상승시키거나 하강시킬 수 있 으며, 혈액이 공급되는 도중에도 깊이에 따라 용기의 높이를 조절할 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 베이스 플레이트(210)의 측면에 센서(238, 239)를 장착하고, 센서(238, 239)를 이용하여 용기 수용부재(220) 또는 니들 이송부재(230)의 이동 거리를 측정할 수가 있다.

내부 니들(310)과 외부 니들(320)이 동일 축 상에 위치하기 때문에 혈액 저장 용기(20)가 상승하는 동안에도 니들들(310, 120)이 구부러지거나 꺾이는 경우가 발생하지 않을 수 있으며, 니들들(310, 320)을 삽입 및 분리하는 과정이 매우 간단하고 안전하다.

도면을 참조하면, 베이스 플레이트(210) 상에 항온조(280)를 더 포함할 수 있다. 항온조(280) 역시 점도 측정 대상이 되는 혈액을 저장한 다른 저장 용기를 임시로 보관하기 위한 것으로서, 내부 또는 저장 용기의 온도를 약 36~37℃로 유지하기 위한 발열체를 포함할 수 있으며, 측정 대상이 되는 저장 용기(20)의 혈액 점도를 측정하는 동안 대기 중인 혈액의 점도가 변하지 않도록 유지시킬 수 있다.

항온조(280)에는 4개의 수용구가 형성되어 있지만, 경우에 따라서는 그 수가 변경될 수 있으며, 하나 또는 복수개 등 다양하게 선택될 수 있다. 또한, 항온조(280)는 그 위치도 이송 파트(200)의 베이스 플레이트(210)가 아닌 인접한 다른 위치에 배치될 수도 있다.

도 10은 도 4의 점도측정 파트를 설명하기 위한 정면도이다.

도 4 및 도 10을 참조하면, 점도측정 파트(400)는 하단부가 상호 연결된 2개의 수직 저항관(412, 414), 수직 저항관(412, 414)에 샘플 액체의 공급을 조절하 기 위한 3방(Three-way) 밸브(460), 수직 저항관(412, 414) 또는 그 연결 부위에 제공되는 모세관 영역(430), 및 수직 저항관(412, 414)에 각각 인접하게 장착되어 시간에 따른 샘플 액체의 높이 변화를 측정하기 위한 광학 센서(440, 450)를 포함한다.

수직 저항관(412, 414)은 하단부가 연결된 Ｕ자형 형상으로 제공된 U 튜브(410)로서 1회용으로 공급될 수 있으며, 별개로 제공된 저항관들의 하부가 조립에 의해서 일체로 연결되고 3방 밸브(460)가 일체로 연결된 다른 형상의 관 구조로 제공될 수가 있다. 점도측정 파트(400)에서 수직 저항관(412, 414)은 고정 브라켓(419)을 통해 고정되어 있으며, 혈액을 이용한 점도측정 후 다음 혈액점도 측정을 위해 다른 새로운 저항관으로 교체될 수가 있다.

수직 저항관(412, 414)의 일측에 밸브가 제공될 수 있다. 본 실시예에서 밸브(460)는 이송 파트(200)로부터 공급된 샘플 액체의 유입을 제어하기 위한 것으로서, 액체의 유동 차단이나 유로 변경 등을 수행할 수 있다. 본 실시예에서 3방 밸브(460)는 한 수직 저항관(412)의 하부에 연결되며 이송 파트(200)로부터 공급되는 혈액을 한 수직 저항관(412)에 소정의 높이까지 제공하며, 그 이후 다른 수직 저항관(414)에 다른 소정의 높이까지 제공하고, 양 수직 저항관(412, 414)을 상호 연결할 수가 있다. 또한, 상기 3방 밸브(460)는 점도측정 파트(400)에 내장된 솔레노이드 액츄에이터(465)에 의해서 제어될 수 있는 것으로서, 제어 파트(160)는 솔레노이드 액츄에이터(465)를 통해 3방 밸브(460)를 제어할 수가 있다.

수직 저항관(412, 414)이 장착되는 위치에 대응하여 각각 다수의 광학 센 서(440, 450)가 제공되는데, 예를 들어 이들 광학센서(440, 450)는 LED-CCD 어레이(Array)로 구성될 수 있다. 상기 광학 센서(440, 450)는 수직 저항관(412, 414) 내에서 상승 및 하강을 반복하는 샘플 액체의 수면 변화를 측정하기 위한 것으로서, 시간에 따른 높이 변화나 속도 변화 등을 감지하기 위한 용도로 제공될 수 있다.

본 실시예에서, 점도측정 파트(400)는 하단이 힌지(405)로 연결되어 개폐가 가능한 구조로 제공되며, 수직 저항관(412, 414)의 후방으로 다수의 광학 센서(440, 450)가 수직한 배열로 제공된다. 광학 센서(440, 450)에 대응하여 점도측정 파트(400)의 정면 커버(405)에는 LED-CCD 어레이 센서의 작동을 위한 반사판 또는 레퍼런스 플레이트(442)가 제공되며, 정면 커버(405)가 닫힌 조건에서 즉, 외부에서 들어오는 모든 빛을 완전히 차단한 상태에서 상기 광학 센서(440, 450)의 감도를 더욱 증가시킬 수가 있다. 물론, 이 경우에도 수직 저항관을 중심으로 발광부 및 수광부를 서로 반대측에 위치시킨 광학 센서가 사용될 수도 있다.

이하, 상기 자동 점도측정장치(100)를 이용하여 진공 저장 용기(20)에 저장된 혈액의 점도를 측정하는 과정을 설명한다.

도 11은 본 실시예에 따른 자동 점도측정장치를 이용하여 점도를 측정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 12는 점도측정 파트의 작동과정을 설명하기 위한 정면도들이며, 도 13은 점도측정 파트의 광학 센서를 이용한 결과를 도시한 그래프이다.

도 11을 참조하면, 점도측정 파트(400)의 고정브라켓(419)에 일회용 U 튜 브(410)를 장착하며(S11), 일회용 U 튜브(410)의 정보를 인지한다. 본 실시예에서는 U 튜브(410)의 일단에 RFID 태그(470)가 장착될 수 있으며, 점도측정 파트(400)는 도시되지 않았지만 RFID 리더기를 통해 U 튜브(410)에 관한 정도, 예를 들어, 저항관 및 모세관 사이즈, 길이 등의 정보를 입력 받을 수 있다(S12).

고정브라켓(419)이나 점도측정 파트(400)의 다른 부위에 온도 측정 센서가 있어 U 튜브(410)가 37도 또는 소정의 온도인지 확인할 수 있으며(S13), 측정 조건이 확인되면 혈액 자동 이송파트(200)가 작동을 시작할 수 있다(S14). 3방 밸브(460)는 왼쪽의 수직 저항관(412)을 먼저 연결하며, 혈액을 공급한다(도 12의 (a)참조). 이때 왼쪽의 수직 저항관(412)으로 미리 정해진 소정의 기준 높이(416)까지 혈액을 공급할 수 있다(S15)(도 12의 (b)참조). 여기서 혈액의 높이는 광학 센서(440)를 통해 확인할 수 있다.

왼쪽의 수직 저항관(412)에 혈액을 채운 후, 밸브(460) 동작에 의해서 모세관 영역을 통해서 오른쪽의 수직 저항관(414)으로 혈액을 공급할 수 있다(S16)(도 12의 (b)참조). 오른쪽의 수직 저항관(414)에 채워지는 혈액의 높이 역시 소정의 높이(418)로 제한될 수 있으며, 역시 광학 센서(450)를 이용하여 혈액 높이를 확인할 수 있다(S17)(도 12의 (c)참조).

정해진 높이까지 혈액을 채운 후, 3방 밸브(460)는 이송 파트(200)로부터의 혈액 공급을 차단하고, 좌우 수직 저항관(412, 414)을 연결할 수 있으며, 그 결과 왼쪽 수직 저항관(412)으로부터 오른쪽 수직 저항관(414)으로 혈액이 이동한다(S18)(도 12의 (d)참조).

시간에 따른 좌우 수직 저항관(412, 414)에서의 혈액 높이 변화는 도 13을 통해 확인할 수 있다. 도 13을 참조하면, x축은 시간(second)이고, y축은 광학 센서(440, 450)에서의 픽셀 번호(pixel number)이다. 혈액점도 측정을 위해 가장 중요한 것은 왼쪽 수직저항관(412)에 위치한 광학 센서(LED-CCD Array)(440)가 혈액이 주입될 때 혈액의 높이 변화를 시간에 따라 측정(detect)하고, 그 높이 변화(h(t))를 제어 파트(160)에 전송하는 것이 될 수 있다. 여기서 혈액이 너무 빠른 속도로 들어오면 광학 센서(440)는 높이 변화를 제대로 읽을 수 없는데, 종래에는 사람이 수동적으로 도 1과 같이 주사바늘로 공기를 저장 용기(20)로 밀어 주었기 때문에 문제가 발생하고 있다. 왜냐하면, 아주 숙련된 사람이 아니면 어느 정도의 속도로 천천히 공기를 밀어야 하는지 모르기 때문이며, 조금이라도 빠르게 밀어주면 광학 센서(440)가 높이 변화를 읽을 수 없어서 "작동에러"가 뜨게 되어 혈액점도를 측정할 수 없기 때문이다. 반대로, 너무 천천히 공기를 밀어주면 마찬가지로 "작동에러"가 뜨게 되는데, 그 이유는 전체 혈액점도 계산 알고리즘이 3분 안에 완료되도록 만들어져 있고, 매 0.02초 마다 픽셀의 위치를 측정하고 data를 전송하기 때문에 처음에 왼쪽 수직저항관에 혈액을 너무 천천히 주입하면서 너무 시간을 많이 쓰면 3분 안에 필요한 높이 변화를 끝낼수 없어서 혈액점도측정을 할 수 없기 때문이다.

참고로, 도 13에서 A는 이송 파트(200)로부터 혈액이 왼쪽 수직저항관(412)으로 들어오기 시작하는 지점이며, B는 왼쪽 수직저항관(412)에 미리 설정된 위치(416)까지 혈액이 도달한 순간이다. 여기서 A와 B의 경사는 광학 센서(440)가 정 확한 높이를 측정하도록 하기 위해 너무 커도 안되고 너무 작아도 안된다. 이를 위해, 이송 파트(200)는 제어 파트(160)의 제어를 통해서 최적의 속도로 공기를 진공 저장 용기(20)에 넣어야 하며, 혈액은 광학 센서(440)가 작동하는데 가장 적절한 속도로 왼쪽 수직 저항관(412)으로 주입되어서 "작동에러" 없이 안정된 높이 측정을 가능하게 하여야 한다.

B 지점 이후로, 3방 밸브(460)는 이송 파트(200)를 모세관 영역(430)과 연결하며, 혈액은 저장용기(20)에서 모세관 영역(430)을 통해 오른쪽 수직 저항관(414)으로 이동한다. 그래서 B지점에서 C지점까지는 왼쪽 수직저항관(412)의 높이는 더 이상 변하지 않고 평행선으로 나타난다. 이 동안 오른쪽 수직 저항관(414)에는 아직 혈액이 도착하지 않았기 때문에 높이가 영(zero)으로 나타날 수 있다. C 지점은 오른쪽 수직 저항관(414)에 미리 정해진 소정의 기준 높이(418)까지 혈액이 도착하여, 3방 밸브가 왼쪽 수직저항관과 오른쪽 수직저항관을 연결한 순간이다. 이 순간부터 혈액은 왼쪽 수직저항관으로 부터 모세관 영역(430)을 통해 오른쪽 수직 저항관(414)으로 이동한다. 따라서 왼쪽 수직저항관에서의 혈액의 높이는 점차 감소하고, 반대로 오른쪽 수직 저항관(414)에 있는 혈액의 높이는 점차 증가한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 공기를 이용하여 혈액을 이송하는 혈액 이송장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 점도측정장치의 사시도이다.

도 3은 도 2의 자동 점도측정장치의 일 사용 상태를 설명하기 위한 사시도이다.

도 4는 도 2의 이송 파트 및 점도측정 파트를 설명하기 위한 정면 사시도이다.

도 5는 도 4의 이송 파트의 배면 사시도이다.

도 6은 도 4의 이중 니들부를 설명하기 위한 정면도이다.

도 7은 도 6의 이중 니들부를 설명하기 위한 분해도이다.

도 8은 도 4의 용기 수용부재를 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도 9는 도 4의 이송 파트에서 용기 수용부재가 이동한 상태를 설명하기 위한 정면도이다.

도 10은 도 4의 점도측정 파트를 설명하기 위한 정면도이다.

도 11은 본 실시예에 따른 자동 점도측정장치를 이용하여 점도를 측정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 12는 점도측정 파트의 작동과정을 설명하기 위한 정면도들이다.

도 13은 점도측정 파트의 광학 센서를 이용한 결과를 도시한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100：자동 점도측정장치 120：커버

130：스테이지 140：디스플레이 파트

150：입력 파트 160：제어 파트

200：이송 파트 210：베이스 플레이트

220：용기 수용부재 230：니들 이송부재

240：액체 공급부재 250：압력기체 공급부재

300：이중 니들 310：내부 니들

320：외부 니들 330：고정 몸체

400：점도측정 파트 410：U 튜브

412, 414：수직 저항관 430：모세관 영역

440, 450：광학 센서 460：밸브

Claims (18)

1. 샘플 액체가 저장된 저장 용기로부터 자동으로 액체를 추출하여 점도를 측정하는 점도측정장치에 있어서,

   베이스 몸체;

   상기 베이스 몸체 상의 스테이지에 제공되며, 저장 용기로부터 샘플 액체를 추출하여 공급하기 위한 이송 파트;

   상기 스테이지에 제공되며, 상기 이송 파트로부터 공급된 샘플 액체의 점도를 측정하는 점도측정 파트;

   상기 이송 파트 및 상기 점도측정 파트의 작동을 제어하기 위한 제어 파트; 및

   상기 점도측정 파트로부터 측정된 결과를 디스플레이하기 위한 디스플레이 파트;를 구비하며,

   상기 이송 파트는,

   상기 저장 용기를 수용하기 위한 용기 수용부재;

   상기 용기 수용부재에 수용된 상기 저장 용기에 인접하게 위치한 니들부 및 상기 니들부를 고정하기 위한 니들고정부를 포함하며, 상기 니들부를 통해 상기 저장 용기 내의 샘플 액체를 상기 점도측정 파트로 공급하는 액체 공급부재;

   상기 저장 용기 및 상기 니들부 간의 거리를 조절하기 위한 니들 이송부재; 및

   상기 니들부를 통해 상기 저장 용기 내부로 압력 기체를 공급하기 위한 압력기체 공급부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 용기 수용부재는 상기 저장 용기를 수용하기 위한 수용구 및 상기 수용구 주변으로 상기 수용구 내부를 항온으로 유지하기 위한 항온부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 용기 수용부재는 상기 니들 이송부재 상에 장착되며, 상기 니들 이송부재는 상기 용기 수용부재를 상기 니들부에 접근 또는 후퇴시켜 상기 니들부를 상기 저장 용기에 삽입 또는 분리하는 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 니들부는,

   길게 연장된 중공형의 내부 니들;

   상기 내부 니들을 수용하여 상기 내부 니들과 상기 압력 기체를 위한 유로를 형성하는 외부 니들; 및

   상기 내부 니들과 상기 외부의 점도 측정장치를 연결하는 유로 및 상기 압력 기체를 위한 유로와 상기 압력기체 공급부재를 연결하는 유로를 독립적으로 제공하며, 상기 내부 니들 및 상기 외부 니들을 고정하는 고정 몸체;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 고정 몸체는 Ｔ자형 유로를 형성하는 중간부, 상기 내부 니들의 단부에 연통되도록 연결되며 상기 중간부를 통해 상기 내부 니들이 위치하도록 상기 중간부의 일단에 고정되는 내부 니들 고정부, 및 상기 외부 니들의 단부에 연통되도록 연결되며 상기 내부 니들 고정부에 대향하여 상기 중간부의 다른 일단에 고정되는 외부 니들 고정부를 포함하며,

   상기 외부 니들 고정부가 상기 중간부의 상기 다른 일단에 고정되면서 상기 외부 니들이 상기 내부 니들을 수용하며, 중간부의 타단을 통해서 상기 외부 니들 및 상기 내부 니들 사이에 형성된 상기 압력 기체를 위한 유로로 압력 기체가 공급되는 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 중간부의 상기 다른 단부와 상기 외부 니들 고정부는 나사 결합으로 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 압력기체 공급부재는 주사부 및 상기 주사부의 피스톤을 이동시키기 위한 스태핑 구동부를 포함하며,

   상기 주사부 내의 압력기체는 상기 주사부의 노즐 및 상기 니들부를 통해 상기 용기 수용부재에 수용된 상기 저장 용기로 공급되는 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 이송 파트는 다른 저장 용기를 항온으로 보관하기 위한 항온조를 더 포함하며, 상기 항온조는 적어도 하나의 저장 용기의 보관이 가능한 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 스테이지를 개폐하기 위한 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 저장 용기는 진공 용기인 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
12. 제1항에 있어서,

    상기 저장 용기에는 샘플 액체의 점도를 측정하는 동안 액체의 응고를 방지하기 위한 항응고제가 들어있는 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 항응고제는 에틸렌디아민 사초산(EDTA), 헤파린(heparin) 또는 구연산나트륨(sodium citrate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
14. 제1항에 있어서,

    상기 점도측정 파트는,

    하단부가 상호 연결된 2개의 수직 저항관, 상기 수직 저항관에 샘플 액체를 공급하기 위한 밸브, 상기 수직 저항관 또는 그 연결 부위에 제공되는 모세관 영역, 상기 수직 저항관에 각각 인접하게 장착되어 시간에 따른 샘플 액체의 높이가 시간에 따라 변화하는 것을 측정하기 위한 광학센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 밸브는 3방 밸브로서, 상기 이송 파트로부터 공급되는 샘플 액체를 상기 2개의 수직 저항관에 각각 순차적으로 공급하며, 상기 2개의 수직 저항관에 공급된 샘플 액체의 수위가 일정한 차이를 형성하도록 하고, 상기 이송 파트로부터 상기 수직 저항관으로의 공급을 차단하고 상기 수직 저항관을 상호 연결하여 상대 적으로 높은 수위의 샘플 액체가 낮은 수위의 샘플 액체로 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 점도측정장치.
16. 샘플 액체가 저장된 저장 용기에 일시적으로 고정되며, 외부로부터 공급되는 압력 기체를 이용하여 샘플 액체를 외부의 점도측정 파트로 공급하기 위한 이중 니들 장치에 있어서,

    길게 연장된 중공형의 내부 니들;

    상기 내부 니들을 수용하여 상기 내부 니들과 압력 기체를 위한 유로를 형성하는 외부 니들; 및

    상기 내부 니들과 상기 외부의 점도측정 파트를 연결하는 유로 및 상기 압력 기체를 위한 유로와 압력기체 공급원을 연결하는 유로를 독립적으로 제공하며, 상기 내부 니들 및 상기 외부 니들을 고정하는 고정 몸체;

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 점도측정장치용 이중 니들 장치.
17. 제16항에 있어서,

    상기 고정 몸체는 Ｔ자형 유로를 형성하는 중간부, 상기 내부 니들의 단부에 연통되도록 연결되며 상기 중간부를 통해 상기 내부 니들이 위치하도록 상기 중간부의 일단에 고정되는 내부 니들 고정부, 및 상기 외부 니들의 단부에 연통되도록 연결되며 상기 내부 니들 고정부에 대향하여 상기 중간부의 다른 일단에 고정되는 외부 니들 고정부를 포함하며,

    상기 외부 니들 고정부가 상기 중간부의 상기 다른 일단에 고정되면서 상기 외부 니들이 상기 내부 니들을 수용하며, 중간부의 타단을 통해서 상기 외부 니들 및 상기 내부 니들 사이에 형성된 상기 압력 기체를 위한 유로로 압력 기체가 공급되는 것을 특징으로 하는 점도측정장치용 이중 니들 장치.
18. 제17항에 있어서,

    상기 중간부의 상기 다른 단부와 상기 외부 니들 고정부는 나사 결합으로 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 점도측정장치용 이중 니들 장치.

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