KR101154661B1 - 적혈구의 광열효과를 이용한 헤모글로빈 정량적 측정장치 및 방법 - Google Patents

적혈구의 광열효과를 이용한 헤모글로빈 정량적 측정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미량의 혈액으로 적혈구의 광열효과에 따른 온도변화를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정하기 위한 헤모글로빈 정량적 측정장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은 적혈구를 포함하는 전혈시료에 빛을 조사하는 레이저와, 상기 빛의 조사에 대응하여 변화하는 상기 적혈구의 온도를 검출하는 검출부와, 검출된 온도를 이용하여 상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치를 제공한다.
따라서, 본 발명은 헤모글로빈의 농도에 따른 적혈구의 광열효과의 차이를 마이크로 열 센서를 이용하여 측정하고, 이를 통해 헤모글로빈의 농도를 측정함으로써 미량의 혈액을 이용하여 빠른 시간 내에 정확하게 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있다.
적혈구, 헤모글로빈, 광열효과, 마이크로 열 센서, 정량적, 측정

Description

적혈구의 광열효과를 이용한 헤모글로빈 정량적 측정장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR THE QUANTITATIVE DETERMINATION OF HEMOGLOBIN USING PHOTOTHERMAL EFFECT OF ERYTHROCYTE}
본 발명은 혈액 속에 포함된 헤모글로빈을 정량적적으로 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 헤모글로빈의 농도에 따른 적혈구의 광열효과 차이를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
헤모글로빈은 적혈구에서 발견되는 호흡 분자로서, 폐로부터 체세포로 산소를 운반하고 체세포로부터 폐로 이산화탄소를 운반하는 기능을 갖는다. 헤모글로빈은 분자량이 68,000이고 4개의 폴리펩티드 쇄를 함유한다. 각각의 쇄는 Fe2 +이온에 킬레이팅된 테트라피롤 환으로 이루어진 헴 그룹에 결합된다. 폐에서, 헤모글로빈 분자의 철 원자는 산소 분자에 가역적으로 결합한 다음, 혈액이 순환됨에 따라 체 세포로 운반된다. 당해 산소는 조직에서 헤모글로빈 분자로부터 방출된 다음 산소 비함유 헤모글로빈 분자가 이산화탄소를 흡수하고, 이는 다시 폐로 회귀한 다음 폐에서 방출된다.
헤모글로빈은 적혈구가 될 골수 중의 세포에서 생성된다. 빈혈증 및 겸상 적혈구 질환과 같은 특정 질환이 헤모글로빈의 결핍으로부터 야기된다. 다적혈구증 또는 적혈구 증다증과 같은 기타 질환은 과다한 농도의 적혈구에 기인한다. 그러므로, 이러한 질환들을 진단하거나, 혹은 이러한 질환들을 모니터링하기 위한 방편으로서, 전체 혈액 중의 헤모글로빈의 농도를 측정하기 위한 방법 및 장치가 요구된다.
헤모글로빈을 검측하는 무수한 방법 및 장치가 공지되어 있다. 이들 방법은 혈액의 모든 성분을 포함하는 전혈에 대하여 광학적 측정을 하는 전혈 분석법과, 적혈구 밖으로 헤모글로빈을 용혈시킨 뒤에 측정하는 용혈 분석법을 포함한다. 전혈 분석법의 예로는 다수의 파장을 이용하는 US6,262,798호와 빛의 산란 수준 변화시에 관찰되는 검출기 감도 및 유효 광로 길이의 변경에 대한 보정을 하는 WO 01/53806호가 있다. 또한, 용혈 분석법의 예로는 용혈제와 혼합된 샘플의 광학적 분석을 직접적으로 수행하기 위한 1회용 큐벳을 기재하고 있는 US5,674,457호 등이 있다.
그러나, 상기 전혈 분석법은 용혈과정 없이 분석할 수 있다는 장점을 가지고 있지만, 혈액 내에 존재하는 다른 유형성분들에 의한 혈액의 불균일성에 크게 좌우되고, 빛이 불균일한 혈액 샘플 내의 입자들과 부딪혀서 편향되는 산란각을 가진다 는 문제점이 있다. 또한, 상기 용혈 분석법은 헤모글로빈이 적혈구 밖으로 나온 상태에서 측정하는 것이기 때문에 비교적 정확하지만, 용혈을 위한 고가의 장비와 복잡한 시료 제법을 필요로 할 뿐만 아니라, 용혈제로 사용되는 시약의 흡습성으로 인해 저장 수명이 제한되고, 건조제를 포함하는 밀폐된 포장 내에 분석기구(예를 들어, 큐벳)를 저장할 필요가 있으며, 더욱 까다로운 것은 높은 습도를 갖는 기후에서 상기 큐벳은 포장으로부터 꺼내진 후 수 분내에 사용되어야 하는 문제점이 있었다.
따라서, 종래의 전혈 분석법과 용혈 분석법의 문제점을 극복하면서, 헤모글로빈을 측정하기 위한 신속하고 간단하며 저렴한 방법 및 장치에 대한 필요성은 항시 존재한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전혈시료가 안착되는 마이크로 열 센서를 구비하여, 미량의 혈액으로 적혈구 내부의 헤모글로빈의 양과 광열효과에 따른 온도 변화를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 적혈구의 광열효과 차이를, 측온저항체를 구비하는 마이크로 열 센서를 통하여 측정하고, 이를 통해 헤모글로빈의 농도를 측정하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 마이크로 열 센서와, 상기 마이크로 열 센서로 전류를 공급하고, 상기 마이크로 열 센서를 통해 흐르는 전류량의 변화를 검출하여 상기 마이크로 열 센서의 저항값을 측정하는 전류-전압계를 구비하여, 헤모글로빈의 농도를 빠른 시간 내에 정확하게 측정하여 헤모글로빈 농도에 따른 빈혈 진단에 응용하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은 적혈구를 포함하는 전혈시료에 빛을 조사하는 레이저와, 상기 빛의 조사에 대응하여 변화하는 상기 적혈구의 온도를 검출하는 검출부와, 검출된 온도를 이용하여 상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치를 제공한다.
상기 레이저는 500 내지 1000nm 범위 파장의 빛을 조사할 수 있다.
상기 검출부는 상기 전혈시료가 안착되는 마이크로 열 센서와, 상기 마이크 로 열 센서로 전류를 공급하고, 상기 마이크로 열 센서를 통해 흐르는 전류량의 변화를 검출하여 상기 마이크로 열 센서의 저항값을 측정하는 전류-전압계를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 열 센서는 측온저항체와, 상기 측온저항체와 연결된 도선부를 포함할 수 있다.
상기 측온저항체는 판형 구조를 가질 수 있다.
상기 측온저항체는 적어도 하나의 굴곡부를 가질 수 있다.
상기 측온저항체는 라디에이터(radiator) 형상을 가질 수 있다.
상기 측온저항체는 가로길이와 세로길이가 동일할 수 있다.
상기 측온저항체는 가로길이가 세로길이보다 클 수 있다.
상기 측온저항체는 가로길이가 30㎛ 또는 35㎛이고, 세로길이가 30㎛일 수 있다.
상기 도선부는 각각 2 내지 30㎛ 범위의 선폭을 가질 수 있다.
상기 도선부는 상기 2개 내지 4개의 도선을 가질 수 있다.
상기 도선부는 상기 측온저항체의 양단에 각각 2개의 도선이 접속될 수 있다.
상기 측정부는 상기 전류-전압계로부터 상기 마이크로 열 센서의 저항값을 제공받고, 상기 저항값을 이용하여 상기 적혈구의 온도를 측정할 수 있다.
상기 측정부는 상기 적혈구의 온도와 비교시료의 온도와 비교하고, 그 결과에 따라 상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있다.
상기 측정부는 상기 적혈구의 온도와 상기 비교시료의 온도 비교 결과, 양 온도가 동일 또는 오차 범위 내에 포함된 경우 상기 적혈구 내부의 헤모글로빈의 농도는 상기 비교시료 내부의 헤모글로빈 농도로 측정할 수 있다.
상기 레이저는 CWDPSS(Continuous Wave Diode Pumped Solid State)일 수 있다.
상기 레이저로부터 조사되는 빛을 규칙적인 시간 간격으로 단속하는 광학 초퍼와, 상기 레이저로부터 조사되는 빛의 세기를 측정하는 광학 파워미터와, 상기 레이저로 공급되는 전원을 제어하는 파워 제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은 적혈구를 포함하는 전혈시료에 빛을 조사하여 상기 적혈구의 온도를 검출하는 단계와, 검출된 온도를 이용하여 상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정하는 단계를 포함한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 또 다른 측면에 따른 본 발명은 적혈구를 포함하는 전혈시료를 준비하는 단계와, 상기 전혈시료를 균일한 두께로 유지시키는 단계와, 상기 전혈시료를 안정화시키는 단계와, 상기 전혈시료에 빛을 조사하는 단계와, 상기 적혈구의 온도를 검출하는 단계와, 검출된 온도를 이용하여 상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정하는 단계와, 상기 전혈시료를 냉각시키는 단계를 포함한다.
상기 빛의 파장은 500~1000nm일 수 있다.
상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정하는 단계는 상기 검출된 온도와 비교시료의 온도와 비교하고, 그 결과에 따라 상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있다.
상기 적혈구의 온도와 상기 비교시료의 온도 비교 결과, 양 온도가 동일 또는 오차 범위 내에 포함된 경우 상기 적혈구 내부의 헤모글로빈의 농도는 상기 비교시료 내부의 헤모글로빈 농도로 측정할 수 있다.
상기 전혈시료를 균일한 두께로 유지시키는 단계에서는 상기 전혈시료를 100 내지 150㎛ 범위의 두께로 유지시킬 수 있다.
상기 전혈시료를 균일한 두께로 유지시키는 단계는 상기 전혈시료를 유리덮개로 덮을 수 있다.
본 발명에 따르면, 전혈시료가 안착되는 마이크로 열 센서를 이용하여 헤모글로빈의 농도에 따른 적혈구의 광열효과의 차이를 측정하고, 이를 통해 헤모글로빈의 농도를 측정함으로써 미량의 혈액을 이용하여 빠른 시간 내에 정확하게 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있다.
더 나아가, 본 발명에 따른 적혈구의 광열효과 차이를, 측온저항체를 구비하는 마이크로 열 센서를 통하여 측정하여, 헤모글로빈의 농도를 측정하는 헤모글로빈 정량적 측정장치를 이용하여 헤모글로빈의 정량적을 분석함으로써 혈액의 기본검사인 헤모글로빈 수치 측정에 활용할 수 있으며, 또한 혈색소 결핍으로 인한 질병, 즉 빈혈과 같은 질병을 진단하는데 널리 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 마이크로 열 센서와, 상기 마이크로 열 센서로 전류를 공급하고, 상기 마이크로 열 센서를 통해 흐르는 전류량의 변화를 검출하여 상기 마이크로 열 센서의 저항값을 측정하는 전류-전압계를 구비하여, 헤모글로빈의 농도를 빠른 시간 내에 정확하게 측정하여 헤모글로빈 농도에 따른 빈혈 진단에 응용하는 것이 가능하다.
먼저, 본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 '전혈'이라는 용어는, 헤모글로빈이 포함되어 있는 적혈구를 비롯한 모든 성분이 포함되어 있는 혈액을 의미하는 것으로, 즉, 적혈구와 백혈구, 혈소판 등의 구성성분인 혈구와 수분인 혈장을 포함한다.
또한, 본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 시료 내의 헤모글로빈의 농도에 대하여 반드시 절대적으로 정확한 값을 얻는 것이 아닌 측정으로 해석되어야 한다. 따라서, 헤모글로빈의 농도는 적당한 오차 한계 내에서 결정되며, 이로써 결과는 단지 농도의 범위(order of magnitude)를 나타내지 않으며 반드시 절대값을 나타내는 것도 아니다.
또한, 본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 '적혈구의 광열효과'는 적혈구가 일정 파장의 빛을 흡수하여 발열반응을 일으키는 것을 이용하며, 이는 적혈구 내부의 헤모글로빈 내의 헴단백질(heme protein)이 함유하는 철 이온의 산화환원반응에 기인한다.
또한, 본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 '비교시료'는 전혈시료로서, 헤모글로빈의 농도를 측정하고자 하는 대상 전혈의 헤모글로빈의 농도를 측정하기 위해 본 발명에서 제시하는 헤모글로빈 정량적 측정방법을 통해 기측정된 전혈시료를 의미한다. 예를 들어, 비교시료는 정상인으로부터 채취한 전혈시료이거나 빈혈환자로부터 채취한 전혈시료일 수 있다. 예를 들어, 빈혈환자는 철결핍성 빈혈(hypochromic anemia) 환자이거나 적혈구의 세포농도가 부족하여 발생한 빈혈환 자일 수 있다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 헤모글로빈 정량적 측정장치를 설명하기 위하여 도시한 도면으로서, 도 1의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 헤모글로빈 정량적 측정장치를 도시한 구성도이고, 도 1의 (b)는 헤모글로빈 정량적 측정방법을 도시한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤모글로빈 정량적 측정장치는 적혈구를 포함하는 전혈시료(1)에 빛을 조사하는 레이저(10)와, 레이저(10)로부터 조사되는 빛에 대응하여 변화하는 적혈구의 온도를 검출하는 검출부(20)와, 검출된 온도를 이용하여 상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정하는 측정부(30)를 포함한다.
레이저(10)는 500 내지 1000nm 범위 파장의 빛을 조사한다. 바람직하게는 500 내지 700nm 범위의 파장, 더욱 바람직하게는 532nm 범위의 파장의 빛을 조사한다.
검출부(20)는 전혈시료(1)가 안착되는 마이크로 열 센서(22)와, 마이크로 열 센서(22)로 전류를 공급하고, 마이크로 열 센서(22)를 통해 흐르는 전류량의 변화를 검출하여 마이크로 열 센서(22)의 저항값을 측정하는 전류-전압계(24)를 포함한 다.
마이크로 열 센서(22)는 도 2에 도시된 바와 같이 측온저항체(Platinum Resistance Temperature Detector)(22-1)와, 측온저항체(22-1)와 연결된 도선부(22-2)를 포함한다. 마이크로 열 센서(22)는 백금으로 이루어지며, 2 내지 30㎛ 범위 내의 선폭으로 제작할 수 있다. 예를 들어, 2㎛, 5㎛, 10㎛, 30㎛의 총 4가지 경우로 제작한다.
측온저항체(22-1)는 'Case1'과 같이 판형 구조로 제작하거나, 'Case2', 'Case3'와 같이 적어도 하나의 굴곡부를 갖도록 제작하거나, 'Case4'와 같이 라디에이터(radiator) 형상을 갖도록 제작할 수 있다. 'Case1', 'Case2', 'Case4'에서는 가로길이와 세로길이가 동일하다. 즉, 30㎛(가로)×30㎛(세로)로 제작한다. 'Case3'에서는 가로길이가 세로길이보다 크다. 즉, 35㎛(가로)×30㎛(세로)로 제작한다.
도 2의 (b)에 도시된 각 사례별(Case1~Case4) 온도에 따른 저항값 변동을 살펴보면, 'Case4'가 다른 사례들에 비해 온도에 따른 저항값 변동율이 가능 높은 것을 알 수 있다. 이는 'Case4'가 다른 사례들에 비해 민감도와 선형성이 가능 우수한 것을 의미한다.
도선부(22-2)는 2개 내지 4개의 도선을 가질 수 있다. 바람직하게는 감지특성을 향상시키기 위하여 3개로 제작한다. 더욱 바람직하게는 4개의 도선으로 제작한다. 4개의 도선으로 제작하는 경우, 측온저항체(22-1)의 양단에 각각 2개의 도선이 접속된다. 각 도선의 선폭은 전술한 바와 같이 2㎛, 5㎛, 10㎛로 제작할 수 있 다.
마이크로 열 센서(22)는 전술한 바와 같이 백금을 이용하여 제작한다. 이외에, 전도성을 갖는 금속은 모두 사용할 수 있다. 백금을 증착한 후 식각공정을 실시하여 형성하거나, 감광막 수지 패턴 상에 백금을 증착한 후 상기 감광막 수지 패턴을 제거하는 리프트 오프(lift off) 포토리소그래피 기술을 이용하여 형성할 수도 있다. 마이크로 열 센서(22)의 두께는 제한되지는 않으며, 여기서는 1000Å로 제작하였다.
측정부(30)는 검출부(20)로부터 제공되는 적혈구의 온도를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정한다. 즉, 전류-전압계(24)로부터 마이크로 열 센서(22)의 저항값을 제공받아 적혈구의 온도를 측정하고, 측정된 적혈구의 온도와 기측정된 비교시료의 온도를 비교하며, 그 결과에 따라 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정한다.
도 1과 같이, 본 발명에 따른 헤모글로빈 정량적 측정장치는 레이저(10)로부터 조사되는 빛을 규칙적인 시간 간격으로 단속하는 광학 초퍼(optical chopper, 50)와, 레이저(10)로부터 조사되는 빛의 세기를 측정하는 광학 파워미터(optical power meter, 60)와, 레이저(10)로 공급되는 전원을 제어하는 파워 제어기(40)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 헤모글로빈 정량적 측정방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 헤모글로빈 정량적 측정 방법은, 먼저 측정하고자 하는 전혈시료를 준비하고(S31), 전혈시료를 균일한 두께로 유지시킨 후(S32), 전혈시료를 안정화시킨다(S33). 그런 다음, 전혈시료에 빛을 조사하고(S34), 빛의 조사에 따라 광열효과에 의해 변화하는 적혈구의 온도를 검출한다(35). 그런 다음, 적혈구의 온도를 기측정된 비교시료 내의 적혈구의 온도와 비교하여 헤모글로빈의 농도를 측정한 후(S36), 전혈시료를 일정 온도로 냉각시킨다(S37).
예를 들어, 헤모글로빈 정량적 측정방법은, 도 1에 도시된 바와 같이 전혈시료(1) 10㎕를 측정부(20), 즉 마이크로 어레이(22)의 측온저항체(22-1) 상에 위치시킨 후 100㎛의 유리덮개(2)로 덮는다. 이는, 전혈시료(1)를 균일한 두께 100 내지 150㎛로 유지시키기 위함이다. 이후, 출력가변형 CWDPSS(Continuous Wave Diode Pumped Solid State) 레이저를 이용하여 전혈시료(1)에 532nm 파장의 빛을 조사한다. 이후, 전혈시료(1)의 광열효과에 기인한 온도 변화를 검출하고, 검출된 온도 변화를 이용하여 헤모글로빈의 농도를 측정한다. 측정이 완료된 전혈시료(1)는 냉각시킨다.
이러한 방법으로 측정시간은 총 3분의 시간이 소요되었다. 전혈시료의 안정화, 레이저 조사를 통한 온도 변화 측정, 전혈시료의 냉각에 각각 1분의 시간이 소요되었다. 이렇게 측정된 적혈구의 532nm 파장의 흡수를 통한 광열효과는 도 5와 같다.
도 5는 본 발명에 따른 헤모글로빈 정량적 측정방법을 이용하여 532nm 파장의 빛에 대한 적혈구(Erythrocyte), 백혈구(Leukocyte), 혈장(Blood plasma) 및 세 포배양액(RPMI : Roswell Park Memorial Institute medium)의 광열효과를 도시한 결과도이다.
본 실험에 사용된 전혈시료의 헤모글로빈 농도 및 적혈구 개수는 ADVIA120(SIMENS, Germany)을 이용하여 측정하였으며, 5.32×106cell/㎕의 적혈구 개수 및 16.1g/dL의 헤모글로빈 농도로 측정하였다. 적혈구의 532nm 파장의 빛의 에너지량에 따른 온도 변화는 기타 혈액세포 및 세포배양액과 큰 차이를 보였으며, 적혈구의 각 에너지량에 따른 온도의 변화(△T, 25℃ 기준)는 하기에 나타낸 표 1과 같다.
빛 에너지량(W/cm2) 1.6 3.2 4.8 6.4 8.0 9.6
온도(℃) 10.75 22.40 32.80 43.22 52.63 60.49
또한, 2명의 빈혈환자 전혈시료와 2명의 정상 전혈시료를 이용하여 측정하였다. 각 시료(sample #1~sample #4)에 대한 자세한 사항은 도 6과 같다. 도 6은 각 시료별 적혈구의 헤모글로빈 농도, 적혈구 농도, 세포의 크기, 상태 및 세포의 모양을 도시하였다.
시료1(sample #1)은 철결핍성 빈혈환자이며, 시료2(sample #2)는 적혈구의 농도가 부족하여 발생한 빈혈환자의 시료이다. 이를 이용하여 적혈구의 광열효과를 측정하였으며, 그 결과는 도 7과 같다. 도 7은 빈혈환자의 적혈구의 광열효과 측정실험 결과이다.
각 시료의 광열효과로 인한 온도 변화는 1.6W/cm2, 3.2W/cm2, 4.8W/cm2, 6.4W/cm2, 8.0W/cm2, 9.6W/cm2의 에너지량에 따라 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
빛
에너지량(W/cm2)
1.6
3.2
4.8
6.4
8.0
9.6
시료1(온도(℃)) 2.23 5.33 8.68 12.04 15.41 20.85
시료2(온도(℃)) 3.26 7.13 10.49 14.11 18.26 22.40
시료3(온도(℃)) 6.87 15.15 22.66 29.93 37.74 44.52
시료4(온도(℃)) 8.94 18.00 27.34 36.18 43.48 50.01
상기 표 2에서, 도 7에 도시된 바와 같이 측정결과 헤모글로빈의 농도는, 시료1은 6.8g/dL, 시료2는 8.3g/dL, 시료3은 14.3g/dL, 시료4는 15.8g/dL로 측정되었다.
따라서, 상기 표 2를 이용하면, 전혈시료 내의 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있다.
도 4는 도 3에서 헤모글로빈의 농도 측정단계를 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 도 3에서 전혈시료에 빛을 조사하게 되면, 전혈시료 내에 포함된 적혈구의 광열효과에 기인하여 온도가 발생된다. 이렇게 발생된 온도는 마이크로 열 센서를 통해 검출된다. 도 1에서와 같이, 측정부(30)는 검출된 온도와 비교시료들의 온도를 비교한다(S41). 이때, 비교시료들에 대한 정보, 예를 들어, 적혈구의 농도, 헤모글로빈의 농도, 빛 에너지량에 따른 온도 등에 대한 정보들은 기측정된다. 비교시료들에 대한 정보는 표 2와 같은 형태로 기측정되어 데이터 베이스화 된다.
검출된 적혈구의 온도와 비교시료의 온도를 비교하고, 비교결과 검출된 온도와 비교시료의 온도가 동일하거나, 혹은 오차 범위(±5%) 내에 포함된 경우 비교시료의 헤모글로빈의 농도를 전혈시료의 헤모글로빈의 농도로 추정한다(S42, S43, S44). 즉, 온도 특성이 동일한 경우, 측정하고자 하는 전혈시료는 해당 비교시료와 동일한 헤모글로빈 농도를 갖는 것으로 볼 수 있으며, 이를 통해 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있다.
비교시료들에 대한 정보는 기측정되어 데이터 베이스화되어 있으며, 비교시료들이 많으면 많을수록 측정하고자 하는 전혈시료에 대한 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소는 당업자가 공지된 다양한 구성요소들로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한, 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 헤모글로빈 정량적 측정장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 헤모글로빈 정략적 측정방법을 설명하기 위하여 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 헤모글로빈 정량적 측정방법을 도시한 흐름도.
도 4는 도 3에 도시된 '헤모글로빈의 농도 측정방법'을 도시한 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 헤모글로빈 정량적 측정방법을 이용하여 532nm 파장의 빛에 대한 적혈구(Erythrocyte), 백혈구(Leukocyte), 혈장(Blood plasma) 및 세포배양액(RPMI : Roswell Park Memorial Institute medium)의 광열효과를 도시한 결과도.
도 6은 각 시료별 적혈구의 헤모글로빈 농도, 적혈구 농도, 세포의 크기, 상태 및 세포의 모양을 도시한 도면.
도 7은 빈혈환자의 적혈구의 광열효과 측정실험 결과를 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 레이저
20 : 검출부
30 : 측정부
22 : 마이크로 열 센서
24 : 전류-전압계
40 : 파워 제어기
50 : 광학 초퍼
60 : 광학 파워미터
22-1 : 측온저항체
22-2 : 도선부

Claims (25)

  1. 적혈구를 포함하는 전혈시료에 빛을 조사하는 레이저;
    측온저항체를 구비한 마이크로 열 센서를 이용하여, 상기 빛의 조사에 대응하여 변화하는 상기 적혈구의 온도를 검출하는 검출부; 및
    검출된 온도를 이용하여 상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정하는 측정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저는,
    500 내지 1000nm 범위 파장의 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는,
    마이크로 열 센서로 전류를 공급하고, 상기 마이크로 열 센서를 통해 흐르는 전류량의 변화를 검출하여 상기 마이크로 열 센서의 저항값을 측정하는 전류-전압계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마이크로 열 센서는,
    상기 측온저항체와 연결된 도선부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측온저항체는,
    판형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 측온저항체는,
    적어도 하나의 굴곡부를 갖는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장 치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 측온저항체는,
    라디에이터(radiator) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 측온저항체는,
    가로길이와 세로길이가 동일한 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 측온저항체는,
    가로길이가 세로길이보다 큰 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 측온저항체는,
    가로길이가 30㎛ 또는 35㎛이고, 세로길이가 30㎛인 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 도선부는,
    각각 2 내지 30㎛ 범위의 선폭을 갖는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 도선부는,
    상기 2개 내지 4개의 도선을 갖는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 도선부는,
    상기 측온저항체의 양단에 각각 2개의 도선이 접속된 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 전류-전압계로부터 상기 마이크로 열 센서의 저항값을 제공받고, 상기 저항값을 이용하여 상기 적혈구의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 적혈구의 온도와 비교시료의 온도와 비교하고, 그 결과에 따라 상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 적혈구의 온도와 상기 비교시료의 온도 비교 결과, 양 온도가 동일 또는 오차 범위 내에 포함된 경우 상기 적혈구 내부의 헤모글로빈의 농도는 상기 비교시료 내부의 헤모글로빈 농도로 측정하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 레이저는,
    CWDPSS(Continuous Wave Diode Pumped Solid State)인 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 레이저로부터 조사되는 빛을 규칙적인 시간 간격으로 단속하는 광학 초퍼;
    상기 레이저로부터 조사되는 빛의 세기를 측정하는 광학 파워미터; 및
    상기 레이저로 공급되는 전원을 제어하는 파워 제어기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정장치.
  19. 적혈구를 포함하는 전혈시료에 빛을 조사하고, 상기 적혈구의 온도를, 측온저항체를 구비한 마이크로 열 센서를 이용하여, 검출하는 단계; 및
    검출된 온도를 이용하여 상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정방법.
  20. 측온저항체를 구비한 마이크로 열 센서에, 적혈구를 포함하는 전혈시료를 안착시킴으로써, 전혈시료를 준비하는 단계;
    상기 전혈시료를 균일한 두께로 유지시키는 단계;
    상기 전혈시료를 안정화시키는 단계;
    상기 전혈시료에 빛을 조사하는 단계;
    상기 적혈구의 온도를 검출하는 단계;
    검출된 온도를 이용하여 상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정하는 단계; 및
    상기 전혈시료를 냉각시키는 단계;
    를 포함하는 헤모글로빈 정량적 측정방법.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 빛의 파장은 500~1000nm인 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정방법.
  22. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정하는 단계는,
    상기 검출된 온도와 비교시료의 온도와 비교하고, 그 결과에 따라 상기 적혈구 내의 헤모글로빈의 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 적혈구의 온도와 상기 비교시료의 온도 비교 결과, 양 온도가 동일 또는 오차 범위 내에 포함된 경우 상기 적혈구 내부의 헤모글로빈의 농도는 상기 비교시료 내부의 헤모글로빈 농도로 측정하는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 전혈시료를 균일한 두께로 유지시키는 단계에서는,
    상기 전혈시료를 100 내지 150㎛ 범위의 두께로 유지시키는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정방법.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 전혈시료를 균일한 두께로 유지시키는 단계는,
    상기 전혈시료를 유리덮개로 덮는 것을 특징으로 하는 헤모글로빈 정량적 측정방법.
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