KR101635075B1

KR101635075B1 - 흡광도 측정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101635075B1
Application number: KR1020100011083A
Authority: KR
Inventors: 여영배
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2016-06-30
Also published as: US8823940B2; US20110194114A1; KR20110091309A; US8542362B2; US20130280818A1

Abstract

흡광도 측정 방법 및 장치를 개시한다. 개시된 흡광도 측정 방법은, 검사 대상이 수용되는 검출 챔버와 적어도 하나의 기준 챔버가 마련되는 미세 유동 장치의 검출 챔버의 흡광도 측정 방법에 있어서, 적어도 하나의 기준 챔버를 대상으로 복수의 기준 투과광 강도를 검출하고; 복수의 기준 투과광 강도들의 사이 값을 비선형 근사로 추정하고, 비선형 근사 추정의 결과를 검출 챔버의 흡광도 측정에 이용하여 검출 챔버의 흡광도 오차를 감소시킨다. 이로써, 광원의 발광 강도의 변동에 기인하는 흡광도 오차를 줄일 수 있으며, 보다 신속하게 흡광도를 측정할 수 있다. 특히 광원의 안정화를 위한 대기 시간을 크게 단축시킴으로써 다수의 광원을 번갈아 이용할 때 더욱 신속하게 흡광도를 측정할 수 있다.

Description

흡광도 측정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LIGHT ABSORBANCE}

미세 유동 장치의 검출 챔버에 수용된 검사 대상의 흡광도를 측정하기 위한 흡광도 측정 방법 및 장치가 개시된다.

환경 모니터링, 식품 검사, 의료 진단 분야 등 다양한 응용 분야에서 시료를 분석하여 검사하는 다양한 방법들이 개발되어 있으나, 기존의 검사 방법은 많은 수작업과 다양한 장비들을 필요로 한다. 정해진 프로토콜(protocol)에 의한 검사를 수행하기 위하여, 숙련된 실험자가 수 회의 시약 주입, 혼합, 분리 및 이동, 반응, 원심 분리 등의 다양한 단계를 수작업으로 진행해야 하며, 이러한 수작업에 의한 검사 방법은 검사 결과의 오류를 유발하는 원인이 될 수 있다.

검사를 신속히 수행하기 위해서는 숙련된 임상 병리사가 필요하다. 또한 숙련된 임상 병리사라 하더라도 여러 가지 검사를 동시에 수행하는 데는 많은 어려움이 따른다. 응급 환자의 신속한 응급 조치를 위해서는 신속한 병리학적 검사 결과의 확보가 무엇보다 중요하기 때문에 상황에 따라 필요한 여러 가지 병리학적 검사를 동시에 그리고 신속 정확하게 수행할 수 있는 장치가 요구된다.

여러 가지 병리학적 검사를 동시에 그리고 신속 정확하게 수행할 수 있는 장치의 일 예로서, 디스크형 미세 유동 장치를 들 수 있다. 디스크형 미세 유동 장치에 혈액을 주입하고 회전시키면 원심력에 의하여 혈청 분리가 일어난다. 분리된 혈청을 일정량의 희석액과 혼합하여 역시 디스크형 미세 유동 장치 내의 다수의 반응 챔버로 이동시킨다. 다수의 반응 챔버에는 혈액 검사 항목 별로 서로 다른 시약이 미리 주입되어 있어, 혈청과 반응하여 소정의 색상을 내게 된다. 이 색상의 변화에 따른 흡광도를 검출함으로써 혈액 분석을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예는 흡광도 검출을 위하여 사용되는 광원의 발광 강도의 변동에 기인하는 흡광도 오차를 줄일 수 있는 흡광도 측정 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한 본 발명의 일 실시 예는 신속한 흡광도 검출이 가능한 흡광도 측정 방법 및 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

일 측면에 따른 검사 대상이 수용되는 검출 챔버와 적어도 하나의 기준 챔버가 마련되는 미세 유동 장치의 검출 챔버의 흡광도 측정 방법에 있어서, 적어도 하나의 기준 챔버를 대상으로 복수의 기준 투과광 강도를 검출하고; 복수의 기준 투과광 강도들의 사이 값을 비선형 근사로 추정하고, 비선형 근사 추정의 결과를 검출 챔버의 흡광도 측정에 이용하여 검출 챔버의 흡광도 오차를 감소시킨다.

또한, 상술한 흡광도는 기준 챔버의 기준 투과광 강도와 검출 챔버의 투과광 강도의 비로서 계산된다.

또한, 각각 서로 다른 파장의 광을 조사하는 복수의 광원들과 복수의 광원에 대응하는 복수의 광 검출기들을 적어도 하나의 기준 챔버의 위치와 검출 챔버와 대응하는 위치에 마련하고; 투과광 강도를 검출할 때 복수의 광원들 가운데 하나의 광원만을 점등하고 나머지 광원들은 소등한다.

또한, 상술한 적어도 하나의 기준 챔버가 제 1 기준 챔버와 제 2 기준 챔버로 이루어지고; 제 1 기준 챔버와 제 2 기준 챔버, 다시 제 1 기준 챔버의 순서로 복수의 기준 투과광 강도를 검출하여 그 사이 값을 비선형 근사로 추정한다.

또한, 상술한 복수의 기준 투과광 강도의 검출이 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 미세 유동 장치의 1회전 주기 동안에 이루어진다.

또한, 상술한 복수의 기준 투과광 강도의 검출은, 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 미세 유동 장치의 최초 1회전 주기 동안에 이루어지도록 하여 흡광도 측정 시간을 단축시킨다.

또한, 상술한 복수의 기준 투과광 강도의 검출은, 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 미세 유동 장치의 최초 1회전 주기를 제외한 나머지 회전 주기 가운데 어느 하나의 회전 주기 동안에 이루어지도록 하여 흡광도 측정의 정확도를 높인다.

또한, 상술한 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 복수의 기준 투과광 강도의 검출이 이루어지는 미세 유동 장치의 1회전 주기 동안에 검출 챔버의 투과광 강도를 검출한다.

또한, 상술한 적어도 하나의 기준 챔버가 제 3 기준 챔버와 제 4 기준 챔버, 제 5 기준 챔버로 이루어지고; 제 3 기준 챔버와 제 4 기준 챔버, 제 5 기준 챔버, 다시 제 3 기준 챔버의 순서로 복수의 기준 투과광 강도를 검출하여 그 사이 값을 비선형 근사로 추정한다.

또한, 상술한 복수의 기준 투과광 강도의 검출이 미세 유동 장치의 1회전 주기 동안에 이루어진다.

또한, 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 복수의 기준 투과광 강도의 검출이 이루어지는 미세 유동 장치의 1회전 주기 동안에 검출 챔버의 투과광 강도를 검출한다.

또한, 상술한 적어도 하나의 기준 챔버가 단일의 제 6 기준 챔버로 이루어지고; 단일의 제 6 기준 챔버에 대해 복수의 기준 투과광 강도를 검출하여 그 사이 값을 비선형 근사로 추정한다.

또한, 상술한 복수의 기준 투과광 강도의 검출이 미세 유동 장치의 복수의 회전 주기 동안에 이루어진다.

또한, 상술한 복수의 기준 투과광 강도의 검출은, 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 미세 유동 장치의 최초 1회전 주기를 포함하는 연속하는 복수의 회전 주기 동안에 이루어지도록 하여 흡광도 측정 시간을 단축시킨다.

또한, 상술한 복수의 기준 투과광 강도의 검출은, 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 미세 유동 장치의 최초 1회전 주기를 제외한 나머지 회전 주기 가운데 연속하는 복수의 회전 주기 동안에 이루어지도록 하여 흡광도 측정의 정확도를 높인다.

또한, 상술한 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 복수의 기준 투과광 강도의 검출이 이루어지는 미세 유동 장치의 복수의 회전 주기 동안에 검출 챔버의 투과광 강도를 검출한다.

또 다른 측면에 따른, 흡광도 측정 장치는, 검사 대상이 수용되는 검출 챔버와 적어도 하나의 기준 챔버가 마련되는 미세 유동 장치와; 적어도 하나의 기준 챔버와 검출 챔버에 광을 조사하는 광원과; 광원에 대응되며, 적어도 하나의 기준 챔버와 검출 챔버를 통과한 광의 투과광 강도를 검출하는 광 검출기와; 적어도 하나의 기준 챔버를 대상으로 복수의 기준 투과광 강도를 검출하며, 복수의 기준 투과광 강도들의 사이 값을 비선형 근사로 추정하고, 비선형 근사 추정의 결과를 검출 챔버의 흡광도 측정에 이용하여 검출 챔버의 흡광도 오차를 감소시키는 제어부를 포함한다.

또한, 상술한 제어부는, 기준 챔버의 기준 투과광 강도와 검출 챔버의 투과광 강도의 비로서 흡광도를 계산한다.

또한, 상술한 광원과 광 검출기가 적어도 하나의 기준 챔버의 위치와 검출 챔버와 대응하는 위치에 복수 개 마련되고; 제어부는, 투과광 강도를 검출할 때 복수의 광원들 가운데 하나의 광원만이 점등되고 나머지 광원들은 소등되도록 제어한다.

또한, 상술한 적어도 하나의 기준 챔버가 제 1 기준 챔버와 제 2 기준 챔버로 이루어지고; 제어부는, 제 1 기준 챔버와 제 2 기준 챔버, 다시 제 1 기준 챔버의 순서로 복수의 기준 투과광 강도를 검출하여 그 사이 값을 비선형 근사로 추정한다.

또한, 상술한 제 1 기준 챔버와 제 2 기준 챔버, 검출 챔버가 미세 유동 장치의 동심원 상에 마련된다.

또한, 상술한 적어도 하나의 기준 챔버가 제 3 기준 챔버와 제 4 기준 챔버, 제 5 기준 챔버로 이루어지고; 제어부는, 제 3 기준 챔버와 제 4 기준 챔버, 제 5 기준 챔버, 다시 제 3 기준 챔버의 순서로 복수의 기준 투과광 강도를 검출하여 그 사이 값을 비선형 근사로 추정한다.

또한, 상술한 제 3 기준 챔버와 제 4 기준 챔버, 제 5 기준 챔버가 미세 유동 장치의 동심원 상에 마련된다.

또한, 상술한 제 3 기준 챔버와 제 4 기준 챔버, 제 5 기준 챔버는, 미세 유동 장치 상에 원주 방향을 따라 서로 균등한 간격으로 이격된 위치에 마련된다.

또한, 상술한 제 5 기준 챔버와 제 3 기준 챔버, 검출 챔버가 미세 유동 장치의 동심원 상에 마련된다.

또한, 상술한 적어도 하나의 기준 챔버가 단일의 제 6 기준 챔버로 이루어지고; 제어부는, 단일의 제 6 기준 챔버에 대해 복수의 기준 투과광 강도를 검출하여 그 사이 값을 비선형 근사로 추정한다.

또한, 상술한 제어부는, 미세 유동 장치의 복수의 회전 주기 동안에 복수의 기준 투과광 강도를 검출한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치 및 방법에 따르면, 검출 챔버의 투과광 강도를 측정하는 시점에서의 기준 투과광 강도를 비선형 근사를 통해 추정하고, 이를 이용하여 검출 챔버의 흡광도를 측정함으로써, 광원의 발광 강도의 변동에 기인하는 흡광도 오차를 줄일 수 있으며, 보다 신속하게 흡광도를 측정할 수 있다. 특히 광원의 안정화를 위한 대기 시간을 크게 단축시킴으로써 다수의 광원을 번갈아 이용할 때 더욱 신속하게 흡광도를 측정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치 및 방법에 적용될 수 있는 미세 유동 장치를 나타낸 도면.
도 2a는 본 발명에 따른 흡광도 측정 장치의 일 실시 예의 개략적인 구성도.
도 2b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치를 간략하게 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 흡광도 측정에서의 투과광 강도의 검출 및 비선형 근사 추정 결과를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 흡광도 측정에서의 투과광 강도의 검출 및 비선형 근사 추정 결과를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 흡광도 측정에서의 투과광 강도의 검출 및 비선형 근사 추정 결과를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 흡광도 측정에서의 투과광 강도의 검출 및 비선형 근사 추정 결과를 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시 예를 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치 및 방법에 적용될 수 있는 미세 유동 장치를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 미세 유동 장치(100)에는 유체가 수용될 수 있는 공간과, 유체가 흐를 수 있는 유로를 제공하는 미세 유동 구조물들이 마련되어 있다. 미세 유동 장치(100)의 회전에 따른 원심력의 작용에 의해 미세 유동 구조물 내에서 유체의 이동, 혼합 등이 이루어진다.

미세 유동 장치(100)는 성형이 용이하고, 그 표면이 생물학적으로 비활성인 아크릴, PDMS 등의 플라스틱 소재로 만들어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 화학적, 생물학적 안정성과 광학적 투명성 그리고 기계적 가공성을 갖는 다른 소재를 이용해도 좋다. 미세 유동 장치(100)는 여러 층의 판으로 이루어질 수 있다. 판과 판이 서로 맞닿는 면에 챔버나 채널 등에 해당하는 음각 구조물을 만들고 이들을 접합함으로써 유체를 수용하기 위한 공간과 유체의 통로를 제공할 수 있다. 판과 판의 접합은 접착제나 양면 접착테이프를 이용한 접착이나 초음파 융착, 레이저 용접 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.

도 1을 보면, 미세 유동 장치(100)에는 시료 챔버(10)가 마련된다. 시료 챔버(10)에는 시료(예를 들면 혈액)가 수용된다. 시료 챔버(10)에는 시료를 주입하기 위한 주입구(11)가 마련될 수 있다. 미세 유동 장치(100)에는 둘 이상의 시료 챔버와, 이 시료 챔버로부터 시료를 공급받아 분석 작업을 수행하는 둘 이상의 분석 유닛이 마련될 수 있다. 도 1에 도시된 미세 유동 장치(100)는, 예를 들어, 하나의 시료 챔버(10)로부터 시료를 공급받는 제 1, 제 2 분석 유닛(101)(102)을 구비한다.

제 1, 제 2 분석 유닛(101)(102)은 서로 다른 희석 비율을 요하는 검사 항목을 검사하기 위한 유닛일 수 있다. 일 예로서, 혈액 검사 항목 중에서 ALB(Albumin), AMY(Amylase), BUN(Urea Nitrogen), Ca++(calcium), CHOL(Total Cholesterol), Cl-(Chloride), CRE(Creatinine), GLU(Glucose), GGT(Gamma Glutamyl Transferase), HDL(High-Density Lipoprotein cholesterol), K+(Potassium), LD(Lactate Dehydrogenase), Na+(Sodium), TCO2(Total Carbon dioxide), TP(Total Protein), TRIG(Triglyceride), UA(Uric Acid)은 혈청:희석액 = 1:100의 희석 비율을 필요로 한다. 또, ALT(alanine aminotransferase), ALP(Alkaline Phosphatase), AST(aspartate aminotransferase), CK(Creatine Kinase), D-BIL(Direct Bilirubin), T-BIL(Total Bilirubin)은 혈청:희석액 = 1:20의 희석 비율을 필요로 한다. 따라서, 제 1 분석 유닛(101)은 혈청:희석액 = 1:100의 희석비율을 필요로하는 검사 항목들을 검사하기 위한 유닛일 수 있으며, 제 2 분석 유닛(102)은 혈청:희석액 = 1:20의 희석 비율을 필요로하는 검사 항목들을 검사하기 위한 유닛일 수 있다. 다른 예로서, 제 1, 제 2 분석 유닛(101)(102)은 동일한 희석 비율을 가지는 검사 항목들을 검사하기 위한 것일 수도 있다. 제 1, 제 2 분석 유닛(101)(102)은 실질적으로는 그 구성이 동일하므로, 이하에서는 제 1 분석 유닛(101)의 개략적인 구성을 설명한다.

시료 분배부(30)는 시료 챔버(10)로부터 혈액을 공급받으며, 예를 들면, 검사에 필요한 정량의 혈액을 계량하기 위한 소정의 용적을 가질 수 있다. 시료 분배부(30)는 미세 유동 장치(100)의 회전을 이용하여 혈액을 상청액과 침강물로 분리하는 원심 분리기로서의 작용을 할 수 있다. 이를 위한 일 예로서, 시료 분배부(30)는 반경 방향으로 바깥쪽으로 연장된 채널 형상의 상청액 수집부(31)와, 상청액 수집부(31)의 말단에 위치되어 비중이 큰 침강물을 수집할 수 있는 공간을 제공하는 침강물 수집부(32)를 포함할 수 있다.

제 1 분석 유닛(101)의 시료 분배부(30)는 시료 챔버(10)와 직접 연결되어 상청액을 공급받는다. 제 2 분석 유닛(102)의 시료 분배부(30a)는 시료 이송부(20)에 의하여 시료 분배부(30)와 연결된다. 이에 의하여 상청액은 시료 챔버(10)로부터 시료 분배부(30)로 공급되어 시료 분배부(30)를 채운 후에, 시료 이송부(20)를 통하여 다시 시료 분배부(30a)를 채우게 된다. 시료 분배부(30a)를 채우고 남은 상청액은 과잉 시료 챔버(42)에 수용된다.

상청액 수집부(31)의 일 측에 수집된 상청액은 시료 분배 채널(34)을 통하여 다음 단계의 구조물로 분배된다. 시료 분배 채널(34)에는 상청액의 흐름을 제어하기 위한 밸브(35)가 마련될 수 있다.

밸브(35)로는 다양한 형태의 미세 유동 밸브가 채용될 수 있다. 모세관 밸브와 같이 일정 이상의 압력이 걸리면 수동적으로 개방되는 밸브가 채용될 수도 있고, 작동 신호에 의해 외부로부터 동력 또는 에너지를 받아 능동적으로 작동하는 밸브가 채용될 수도 있다. 본 실시 예의 밸브(35)는 전자기파 에너지를 흡수하기 전에는 유체가 흐를 수 없도록 채널(34)을 폐쇄하고 있는 폐쇄 밸브(normally closed valve)이다.

상시 폐쇄 밸브는 상온에서 고체 상태인 밸브 물질을 포함할 수 있다. 밸브 물질은 고화된 상태로 채널에 존재함으로써 채널을 차단한다. 밸브 물질은 고온에서 용융되어 채널 내의 공간으로 이동하며, 채널을 개방한 채로 다시 응고된다. 외부에서 조사되는 에너지는 예를 들면 전자기파일 수 있으며, 에너지원은 레이저 빔을 조사하는 레이저 광원이거나, 가시광선 또는 적외선을 조사하는 발광 소자(light emitting diode) 또는 제논 램프(Xenon lamp)일 수 있다. 레이저 광원인 경우 적어도 하나의 레이저 다이오드(laser diode)를 포함할 수 있다. 밸브 물질로서는 열가소성 수지, 상온에서 고체 상태인 상전이 물질 등이 채용될 수 있다. 상전이 물질은 왁스(wax), 겔(gel) 또는 열가소성 수지일 수 있다. 밸브 물질에는 전자기파 에너지를 흡수하여 발열하는 다수의 미세 발열 입자가 분산될 수 있다. 미세 발열 입자는 예컨대 레이저광 등에 의하여 전자기파 에너지가 공급되면 온도가 급격히 상승하여 발열하는 성질을 가지며, 밸브 물질 내에 고르게 분산되는 성질을 갖는다. 이러한 성질을 갖도록 미세 발열 입자는 금속 성분을 포함하는 코어(core)와, 소수성(疏水性) 표면 구조를 가질 수 있다. 미세 발열 입자들은 캐리어 오일(carrier oil)에 분산된 상태로 보관될 수 있다. 소수성 표면 구조를 갖는 미세 발열 입자가 고르게 분산될 수 있도록 캐리어 오일도 소수성일 수 있다.

채널(34)은 정량의 상청액을 수용하는 상청액 계량 챔버(50)와 연결된다. 상청액 계량 챔버(50)는 밸브(51)를 통하여 희석 챔버(60)와 연결된다. 밸브(51)로서는 상술한 밸브(35)와 동일한 형태의 미세 유동 밸브가 채용될 수 있다.

희석 챔버(60)는 상청액과 희석액이 소정 비율로 혼합된 시료 희석액을 제공하기 위한 것이다. 희석 챔버(60)에는 검사에 필요한 상청액과 희석액과의 희석 비율을 감안하여 소정 양의 희석액이 수용된다. 상청액 계량 챔버(50)는 희석 비율을 고려하여 정해진 양의 상청액을 수용할 수 있는 용적을 가지도록 설계될 수 있다. 밸브(51)가 폐쇄된 상태를 유지하는 한, 상청액 계량 챔버(50)의 용적을 초과하는 시료가 상청액 계량 챔버(50)로 유입될 수는 없다. 이에 의하여 정량의 상청액만을 희석 챔버(60)로 공급할 수 있다.

희석 챔버(60)의 바깥쪽에는 검출 챔버들(70)이 배치된다. 검출 챔버들(70)은 분배 채널(61)을 통하여 희석 챔버(60)와 연결된다. 분배 채널(61)을 통한 시료 희석액의 분배는 밸브(62)에 의하여 제어될 수 있다. 밸브(63)는 시료 희석액이 용이하게 검출 챔버들(70)로 분배될 수 있도록 에어 벤트 패스를 제공하기 위한 것이다. 밸브(62)(63)로서는 상술한 밸브(35)와 동일한 형태의 미세 유동 밸브가 채용될 수 있다. 검출 챔버들(70)에는 시료 희석액와 각기 다른 종류의 반응을 일으키는 시약들이 수용된다.

미세 유동 장치(100)에는 시료 챔버(10)로부터 시료를 공급받지 않는 기준 유닛(103)이 마련될 수 있다. 기준 챔버(90)는 비어 있을 수 있으며, 증류수 또는 희석액이 수용될 수도 있다. 희석액 또는 증류수는 희석 챔버(80)로부터 기준 챔버(90)로 공급될 수도 있다. 기준 챔버(90)는 흡광도 검출 시의 기준 광강도를 제공하기 위한 것이다. 기준 챔버(90)는 하나 또는 복수일 수 있다.

시약은 액체 상태 또는 동결 건조된 상태로 검출 챔버들(70)에 수용될 수 있다. 또, 동결 건조된 시약이 수용된 카트리지(미도시)가 검출 챔버들(70)에 수용될 수도 있다.

검출 챔버들(70)에서 시료와 희석액이 혼합된 시료 희석액이 시약과 혼합된다. 시약은 시료 희석액에 포함된 특정 물질과 반응하여 소정의 색상을 띠는데, 상술한 흡광도 검출 방법에 의하여 혼합액(검사 대상)의 흡광도를 검출함으로서 시료에 포함된 특정 성분의 존재 여부 및/또는 그 양을 알 수 있다.

도 2a는 본 발명에 따른 흡광도 측정 장치의 일 실시 예의 개략적인 구성도이다. 도 2a에는 미세 유동 장치(100), 회전 구동부(510), 광원(520), 광 검출기(530), 및 제어부(600)가 도시되어 있다.

미세 유동 장치(100)에는 검사 대상이 수용되는 검출 챔버(70)와, 흡광도 검출의 기준 값을 제공하기 위한 기준 챔버(90)가 마련된다. 미세 유동 장치(100)는 예를 들면 디스크 형상일 수 있다. 검출 챔버(70)와 기준 챔버(80)는 미세 유동 장치(100)의 회전 방향으로, 예를 들면, 미세 유동 장치(100)가 원형의 디스크 형상인 경우 그 원주 방향으로 배열된다. 검출 챔버(70)에는 검사 대상이 수용된다. 기준 챔버(90)는 흡광도 측정의 기준을 제공하기 위한 것으로서, 비어 있을 수 있으며, 증류수 등이 채워질 수 있다.

회전 구동부(510)는 미세 유동 장치(100)를 회전시킨다. 회전 구동부(510)는 미세 유동 장치(100)를 회전시킴으로써, 필요에 따라, 시료를 원심 분리하고 또 분리된 상청액을 미세 유동 장치(100) 내의 소정의 위치로 이동시키기 위한 원심력을 제공한다. 또 회전 구동부(510)는 미세 유동 장치(100)를 회전시킴으로써, 검출 챔버(70)와 기준 챔버(90)를 광원(520) 및 광 검출기(530)와 대면시킨다. 회전 구동부(510)는 도면에 전부가 도시되지는 않았으나, 미세 유동 장치(100)의 각위치(angular position)를 제어할 수 있는 모터 드라이브(motor drive) 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 모터 드라이브 장치는 스텝 모터를 이용한 것일 수도 있고, 직류 모터를 이용한 것일 수도 있다.

광원(520)은 소정 파장의 광을 검출 챔버(70)와 기준 챔버(90)에 조사한다. 광원(520)의 종류를 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 광원(520)으로서 발광다이오드(LED: light emitting diode)사 채용될 수 있다.

광 검출기(530)는 검출하고자 하는 물질의 형광, 발광특성 및/또는 흡광특성 등의 광학적 특성을 감지한다. 일 예로서, 광 검출기(530)는 검출 챔버(70)와 기준 챔버(90)를 통과한 광의 투과광 강도에 대응되는 검출 신호를 발생시키는 광 센서일 수 있다.

제어부(600)는 회전 구동부(510), 광원(520), 광 검출기(530)의 작동 타이밍을 제어한다. 제어부(600)는 예를 들어, 회전 구동부(510)의 회전 위상을 검출하고, 이와 동기되어 광원(520)과 광 검출기(530)가 검출 챔버(70) 또는 기준 챔버(90)의 투과광 강도를 측정하도록 제어한다. 일 예로서, 미세 유동 장치(100)에는 기준 위치를 표시하는 마크(미도시)가 마련될 수 있다. 마크, 검출 챔버(70), 및 기준 챔버(90) 사이의 각거리(angular distance)는 미세 유동 장치(100)의 설계 사양이므로, 이미 결정되어 있다. 제어부(600)는 미세 유동 장치(100)의 회전 속도와, 마크, 검출 챔버(70), 기준 챔버(90) 사이의 각거리(angular distance)를 이용하여 광원(520)과 광 검출기(530)가 검출 챔버(70) 또는 기준 챔버(90)와 대면된 시점에 흡광도 검출 동작을 수행하도록 광원(520)과 광 검출기(530)의 동작을 제어할 수 있다.

제어부(600)는 광 검출기(520)의 검출 신호로부터 검출 챔버(70)를 통과한 광의 투과광 강도와 기준 챔버(90)를 통과한 광의 투과광 강도를 결정하고, 이들의 비를 이용하여 검출 챔버(70), 상세하게는 검출 챔버(70)에 수용된 검사 대상의 흡광도를 결정한다. 이를 위하여, 도면으로 도시되지는 않았지만, 제어부(600)는 예를 들어, 투과광 강도에 비례하는 전류 신호 형태의 검출 신호를 전압 신호로 변환하기 위한 전류-전압 변환기와, 변환된 전압 신호를 증폭하는 증폭기, 및 증폭된 전압 신호로부터 투과광 강도를 결정하고 흡광도를 연산하기 위한 연산기를 구비할 수 있다.

검출 챔버(70)와 기준 챔버(90)에 대한 투과광 강도의 측정 동작은 동일한 광원(520) 및 광 검출기(530)에 의하여 수행되기 때문에, 시간적으로 동시에 이루어질 수 없고, 그 사이에는 시간 간격이 존재한다. 이 시간 간격 동안에 광원(520)의 발광 강도가 변하면, 흡광도 검출에 오차가 발생된다. 본 실시 예의 제어부(600)는 광원(520)의 발광 강도의 변동에 기인하는 흡광도 검출 오차를 줄이기 위하여, 기준 챔버(90)의 투과광 강도를 검출 챔버(70)의 투과광 강도를 검출하는 시점의 투과광 강도인 기준 투과광 강도로 근사하고, 이 기준 투과광 강도와 검출 챔버(70)의 투과광 강도의 비를 이용하여 흡광도를 산출한다. 이를 위하여, 본 실시 예의 제어부(600)는, 적어도 하나의 기준 챔버를 대상으로 검출한 적어도 두 개의 투과광 강도 검출 값들의 사이 값을 비선형 근사로 추정하여 검출 챔버의 흡광도 계산에 적용함으로서 검출 챔버의 흡광도 오차를 감소시킨다.

도 2b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치를 간략하게 나타낸 도면이다. 도 2b에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치는 복수의 광원(521-524)과 복수의 광 검출기(531-534)가 상호 대응되게 배치된다. 검출 챔버(70)에서 검출하고자 하는 검사 대상에 따라 흡광도 측정에 사용되는 광의 파장이 달라질 수 있다. 이를 위하여, 복수의 광원(521-524)은 서로 다른 파장의 광을 조사한다. 본 실시 예에서는 4개의 광원과 이에 대응되는 광 검출기를 구비하는 경우에 대하여 설명하나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 필요에 따라서, 예를 들면, 파장이 340nm, 405nm, 450nm, 500nm, 550nm, 570nm, 600nm, 630nm, 660nm, 700nm 인 광을 조사하기 위한 복수의 광원과 이에 대응되는 광 검출기가 마련될 수 있다.

이와 같은 구성을 이용한 흡광도 측정에 있어서, 하나의 광원과 광 검출기, 예를 들면 광원(531)과 광 검출기(531)를 이용하여 흡광도를 측정하는 동안에는 다른 광원(522, 523, 524)은 소등(OFF)상태로 한다. 이는 다른 광원(522, 523, 524)으로부터 유입되는 유광(stray light)에 의하여 흡광도 측정에 오차가 발생되지 않도록 하기 위함이다.

복수의 광원(521-524)은 미세 유동 장치(100)의 원주 방향을 따라 상호 이격되게 배치된다. 복수의 광 검출기(531-534)는 복수의 광원(521-524)과 각각 대응되게 배치된다. 예를 들어, 광원(521)과 광 검출기(531)를 이용한 흡광도 측정이 종료된 직후, 미세 유동 장치(100)의 회전에 의하여 기준 챔버(90)가 광원(521)과 대면된 위치에서 다른 광원(522)과 대면된 위치로 이동되는 시간 간격 동안에, 제어부(600)는 광원(521)을 소등하고, 다른 광원(522)을 점등(ON)시키는 스위칭을 수행하도록 제어할 수 있다. 본 실시 예의 흡광도 측정 방법은 광원을 점등한 직후에도 흡광도 측정이 가능하므로, 매우 신속하게 광원을 교체하면서 흡광도 측정을 수행할 수 있다. 도 2b에는 하나의 기준 챔버(90)만이 도시되어 있으나, 도 1의 설명에서도 언급한 것처럼, 기준 챔버(90)는 복수 개가 마련되어 이용될 수도 있다.

흡광도(A)는 기준 챔버(90)의 광 투과율(Tref)과 검출 챔버(70)의 광 투과율(Tsamp)의 비(ratio)로 정의될 수 있다. 즉, 흡광도(A)는,

로 표현될 수 있다. 광 투과율은 기준 챔버(90)에서의 기준 투과광 강도 및 검출 챔버(70)에서의 검출 투과광 강도를 이용하여 구할 수 있으므로, 흡광도(A)를 측정하기 위해 기준 챔버(90)의 기준 투과광 강도와 검출 챔버(70)의 검출 투과광 강도를 측정하여 광 투과율을 계산하고, 이 광 투과율로부터 흡광도를 계산한다. 광 투과율은 기준 챔버(90) 및 검출 챔버(70) 각각에 조사되는 광원(520)의 발광 강도와 기준 챔버(90)의 기준 투과광 강도 및 검출 챔버(70)의 검출 투과광 강도의 비를 통해 계산한다.그런데, 한 쌍의 광원(520)과 광 검출기(530)를 이용하게 되면 기준 챔버(90)의 기준 투과광 강도와 검출 챔버(70)의 검출 투과광 강도가 동시에 측정될 수는 없다. 기준 챔버(90)의 기준 투과광 강도와 검출 챔버(70)의 검출 투과광 강도를 정확히 측정하기 위해서는 이 두 개의 투과광 강도 검출 시점에서의 광원(520)의 발광 강도가 동일해야 한다. 만약 이 두 개의 투과광 강도 검출 시점에서의 광원(520)의 발광 강도가 다르면 이 차이로 인해 광 투과율에 오차가 유발되어 흡광도 검출 결과를 신뢰할 수 없게 된다.일반적으로 광원(520)은 점등된 시점으로부터 시간이 경과함에 따라, 또 온도에 따라서 그 발광 강도가 변화한다.광원(520)의 발광 강도는 점등된 직후에 빠르게 변화하다가 시간이 흐를수록 일정한 수준으로 안정화된다. 따라서 흡광도 오차를 줄이기 위해서는 광원(520)의 특성에 따라서 수십 초 내지는 수십 분의 안정화 시간이 필요할 수도 있다. 광원(520)의 안정화 이후에도 온도의 변화와 같은 환경적 요인에 의하여 발광 강도가 변할 수 있으며, 이 때문에 흡광도 오차가 발생할 수 있다.

미세 유동 장치(100)의 1회전 주기 동안에 기준 챔버(90)와 검출 챔버(70) 각각의 투과광 강도를 측정할 때, 기준 챔버(90)와 검출 챔버(70)의 각 거리(angular distance)가 멀수록 흡광도 오차는 커진다. 또한, 기준 챔버(90)의 기준 투과광 강도 검출 시점과 검출 챔버(70)의 검출 투과광 강도 검출 시점 사이의 간격이 클수록 흡광도 오차가 더 커질 수 있다.

기준 챔버(90)와 검출 챔버(70) 각각의 투과광 강도 측정 시점의 차이 및 광원(520)의 발광 강도의 변동에 기인하는 흡광도 오차를 줄이기 위한 방법으로서, 기준 챔버(90)의 기준 투과광 강도를 검출 챔버(70)의 검출 투과광 강도의 검출 시점에 대응되는 기준 투과광 강도로 비선형적으로 근사하고, 이 기준 챔버(90)의 비선형 근사 값을 이용하여 검출 챔버(70)의 흡광도를 측정하는 방법을 제안한다. 이와 같은 흡광도 측정 방법에 따르면, 광원(520)의 안정화를 위한 대기 시간을 크게 단축시키면서도 흡광도의 정확도를 더욱 높일 수 있다.

이와 같은 흡광도 측정 방법을 더욱 확장시켜서, 단일의 기준 챔버를 이용하되 여러 회전 주기에 걸쳐서 여러 번 광 강도를 검출하여 비선형 근사 추정하는 것과, 다수의 기준 챔버를 이용하여 단일의 회전 주기에서 여러 번 광 강도를 검출하여 비선형 근사 추정하는 것을 필요에 따라 적절히 선택하면 흡광도의 짧은 검출 시간과 높은 정확도 사이에 적절한 트레이드 오프(trade off)가 가능하다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치를 나타낸 도면으로서, 도 1의 흡광도 측정 장치를 부분적으로 변형 또는 생략하여 간략하게 나타낸 것이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 미세 유동 장치(100) 상의 서로 대칭되는 위치에 제 1 기준 챔버(90a)와 제 2 기준 챔버(90b)로 이루어지는 두 개의 기준 챔버(90a)(90b)가 마련되고, 제 1 기준 챔버(90a)와 제 2 기준 챔버(90b) 사이에 검출 챔버(70a)가 마련된다. 제 1 기준 챔버(90a)와 제 2 기준 챔버(90b)의 위치는 서로 정확하게 대칭일 필요는 없으며, 검출 챔버(70a)의 위치는 제 1 기준 챔버(90a)와 제 2 기준 챔버(90b) 사이의 어느 곳이어도 좋다. 또한 제 1 기준 챔버(90a)와 제 2 기준 챔버(90b), 검출 챔버(70a)는 미세 유동 장치(100)의 동심원 상에 위치하도록 마련하는 것이 바람직하다. 이렇게 되면 광원(520)과 광 검출부(530)를 이동시키지 않고도 회전하는 미세 유동 장치(100)에서 제 1 기준 챔버(90a)와 제 2 기준 챔버(90b), 검출 챔버(70a)의 투과광 강도를 검출할 수 있다. 제어부(600a)는 제 1 기준 챔버(90a)와 제 2 기준 챔버(90b)에서 측정되는 투과광 강도 사이의 비선형 근사 추정을 통해 검출 챔버(70a)의 흡광도를 계산한다.

도 3에 나타낸 제 1 기준 챔버(90a)와 제 2 기준 챔버(90b), 검출 챔버(70a) 각각의 투과광 강도 검출 순서를 살펴보면, 미세 유동 장치(100)의 특정 회전 주기 내에서 제 1 기준 챔버(90a) 및 제 2 기준 챔버(90b)의 투과광 강도를 각각 검출하고, 해당 회전 주기의 종료 시점에서 다시 한 번 제 1 기준 챔버(90a)의 투과광 강도를 검출한다(미세 유동 장치(100)가 반시계 방향으로 회전함). 검출 챔버(70a)의 투과광 강도 검출은 제 2 기준 챔버(90b)의 투과광 강도 검출 후 다시 제 1 기준 챔버(90a)의 투과광 강도를 검출하기 전에 실시한다. 이와 같이 구해진 세 개의 투과광 강도를 비선형 근사하여 두 번에 걸친 제 1 기준 챔버(90a)의 투과광 강도 검출 시점 사이에서의 투과광 강도를 추정하고, 추정된 투과광 세기를 검출 챔버(70a)의 흡광도 계산에 적용함으로써, 제 1 기준 챔버(90a)와 제 2 기준 챔버(90b) 각각에서 검출한 투과광 강도를 적용할 때보다 더 정확한 흡광도의 계산이 이루어질 수 있다.

도 3에서 검출 챔버(70a)가 현재 위치의 맞은 편 즉 검출 챔버(70a')의 위치에 형성될 수도 있으며, 이 경우 검출 챔버(70a')의 검출 투과광 강도의 검출 시점은 도 4의 화살표(70a')의 위치가 된다. 이처럼 기준 챔버(90a)(90b)와 검출 챔버(70a)의 위치에 따라 투과광 강도 특성 곡선에서의 기준 투과광 강도 및 검출 투과광 강도의 검출 시점을 다르게 할 수 있다. 이와 같은 투과광 강도 검출 시점의 가변은 복수의 기준 챔버 및 복수의 검출 챔버를 구비함으로써 구현할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 흡광도 측정에서의 투과광 강도의 검출 및 비선형 근사 추정 결과를 나타낸 도면이다. 도 4에서 흰색 화살표로 나타낸 것이 제 1 기준 챔버(90a) 및 제 2 기준 챔버(90b)의 기준 투과광 강도 검출 시점들이고, 검은색 화살표로 나타낸 것이 검출 챔버(70a)의 검출 투과광 강도 검출 시점이다. 점선으로 나타낸 곡선(402)은 실제의 투과광 강도의 변화를 나타낸 실제 변화 곡선이고, 실선으로 나타낸 곡선(404)은 비선형 근사에 의해 추정된 근사 추정 곡선이다.

도 4에서 알 수 있듯이, 검출 챔버(70a)의 투과광 강도와 제 2 기준 챔버(90b)의 투과광 광도 사이의 차이(ΔI‘)와 검출 챔버(70a)의 투과광 강도와 그 시점에서의 근사 추정된 투과광 강도의 차이(ΔI)를 비교해 보면 ΔI < ΔI‘의 관계가 성립하고, 따라서 근사 추정된 투과광 강도를 이용하여 검출 챔버(70a)의 흡광도를 계산할 때 흡광도의 오차가 크게 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 광원이 충분히 안정되기 전에 흡광도를 측정하더라도 그 오차가 크게 감소하기 때문에 광원이 안정되기까지의 대기 시간을 크게 줄일 수 있어 신속한 흡광도 측정이 가능하다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치를 나타낸 도면으로서, 도 1의 흡광도 측정 장치를 부분적으로 변형 또는 생략하여 간략하게 나타낸 것이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 미세 유동 장치(100) 상에 제 3 기준 챔버(90c)와 제 4 기준 챔버(90d), 제 5 기준 챔버(90e)로 이루어지는 세 개의 기준 챔버(90c)(90d)(90e)가 미세 유동 장치(100)의 원주 방향을 따라 서로 균등한 간격(예를 들면 120°)을 두고 이격되어 마련되고, 제 3 기준 챔버(90c)와 제 5 기준 챔버(90e) 사이에 검출 챔버(70b)가 마련된다. 제 3 기준 챔버(90c)와 제 4 기준 챔버(90d), 제 5 기준 챔버(90e)의 위치는 필요에 따라 서로 균등하지 않은 간격으로 마련해도 좋으며, 검출 챔버(70a)의 위치는 제 3 기준 챔버(90c)와 제 4 기준 챔버(90d) 사이 또는 제 4 기준 챔버(90d)와 제 5 기준 챔버(90e) 사이의 어느 곳이어도 좋다. 또한 제 3 기준 챔버(90c)와 제 4 기준 챔버(90d), 제 5 기준 챔버(90e), 검출 챔버(70b)는 미세 유동 장치(100)의 동심원 상에 위치하도록 마련하는 것이 바람직하다. 이렇게 되면 광원(520)과 광 검출부(530)를 이동시키지 않고도 회전하는 미세 유동 장치(100)에서 제 3 기준 챔버(90c)와 제 4 기준 챔버(90d), 제 5 기준 챔버(90e), 검출 챔버(70b)의 투과광 강도를 검출할 수 있다. 제어부(600b)는 제 3 기준 챔버(90c)와 제 4 기준 챔버(90d), 제 5 기준 챔버(90e)에서 측정되는 투과광 강도의 비선형 근사 추정을 통해 검출 챔버(70b)의 흡광도 계산을 수행한다.

도 3 및 도 4에 나타낸 제 1 실시 예의 경우와 유사하게, 도 5에서 검출 챔버(70b)가 제 3 기준 챔버(90c)와 제 4 기준 챔버(90d) 사이 또는 제 4 기준 챔버(90d)와 제 5 기준 챔버(90e) 사이에 형성될 수도 있으며, 이 경우 검출 챔버(70a')의 검출 투과광 강도의 검출 시점은 도 6의 화살표(70b)가 아닌 다른 시점일 수 있다. 이처럼 기준 챔버(90c)(90d)(90e)와 검출 챔버(70b)의 위치에 따라 투과광 강도 특성 곡선에서의 기준 투과광 강도 및 검출 투과광 강도의 검출 시점을 다르게 할 수 있다. 이와 같은 투과광 강도 검출 시점의 가변은 복수의 기준 챔버 및 복수의 검출 챔버를 구비함으로써 구현할 수 있다.

도 5에 나타낸 제 3 기준 챔버(90c)와 제 4 기준 챔버(90d), 제 5 기준 챔버(90e), 검출 챔버(70b) 각각의 투과광 강도 검출 순서를 살펴보면, 미세 유동 장치(100)의 특정 회전 주기 내에서 제 3 기준 챔버(90c)와 제 4 기준 챔버(90d), 제 5 기준 챔버(90e)의 투과광 강도를 각각 검출하고, 해당 회전 주기의 종료 시점에서 다시 제 3 기준 챔버(90c)의 투과광 강도를 검출한다(미세 유동 장치(100)가 반시계 방향으로 회전함). 검출 챔버(70b)의 투과광 강도 검출은 제 5 기준 챔버(90e)의 투과광 강도 검출 후 다시 제 3 기준 챔버(90c)의 투과광 강도를 검출하기 전에 실시한다. 이와 같이 구해진 네 개의 투과광 강도를 비선형 근사하여 두 번에 걸친 제 3 기준 챔버(90c)의 투과광 강도 검출 시점 사이에서의 투과광 강도를 추정하고, 추정된 투과광 세기를 검출 챔버(70b)의 흡광도 계산에 적용함으로써, 제 3 기준 챔버(90c)와 제 4 기준 챔버(90d), 제 5 기준 챔버(90e) 각각에서 검출한 투과광 강도를 적용할 때보다 더 정확한 흡광도의 계산이 이루어질 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 흡광도 측정에서의 투과광 강도의 검출 및 비선형 근사 추정 결과를 나타낸 도면이다. 도 6에서 흰색 화살표로 나타낸 것이 제 3 기준 챔버(90c)와 제 4 기준 챔버(90d), 제 5 기준 챔버(90e)의 투과광 강도 검출 시점들이고, 검은색 화살표로 나타낸 것이 검출 챔버(70b)의 투과광 강도 검출 시점이다. 점선으로 나타낸 곡선(602)은 실제의 투과광 강도의 변화를 나타낸 실제 변화 곡선이고, 실선으로 나타낸 곡선(604)은 비선형 근사에 의해 추정된 근사 추정 곡선이다.

도 6에서 알 수 있듯이, 검출 챔버(70b)의 투과광 강도와 제 5 기준 챔버(90e)의 투과광 광도 사이의 차이(ΔI‘)와 검출 챔버(70b)의 투과광 강도와 그 시점에서의 근사 추정된 투과광 강도의 차이(ΔI)를 비교해 보면 ΔI < ΔI‘의 관계가 성립하고, 따라서 근사 추정된 투과광 강도를 이용하여 검출 챔버(70b)의 흡광도를 계산할 때 흡광도의 오차가 크게 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 광원이 충분히 안정되기 전에 흡광도를 측정하더라도 그 오차가 크게 감소하기 때문에 광원이 안정되기까지의 대기 시간을 크게 줄일 수 있어 신속한 흡광도 측정이 가능하다.

본 발명의 제 2 실시 예에서는 제 1 실시 예의 경우보다 더 많은 검출 챔버 및 검출 회수가 요구되지만, 앞서 설명한 세 개의 투과광 강도 검출 값들을 이용하여 비선형 근사 추정하는 제 1 실시 예의 경우와 비교할 때, 네 개의 투과광 강도 검출 값들을 이용하여 비선형 근사 추정하는 제 2 실시 예의 경우 근사 추정이 실제와 더 근접할 수 있기 때문에 흡광도의 오차가 상대적으로 더욱 감소하게 된다. 결국 검출 챔버의 수와 검출 회수가 늘어나는 대신 흡광도 검출 결과는 더욱 정확해져서 그 신뢰도를 크게 높일 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치를 나타낸 도면으로서, 도 1의 흡광도 측정 장치를 부분적으로 변형 또는 생략하여 간략하게 나타낸 것이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 미세 유동 장치(100) 상에 단일의 제 6 기준 챔버(90f)가 마련되고, 제 6 기준 챔버(90f)의 맞은 편에 검출 챔버(70c)가 마련된다. 제 6 기준 챔버(90f)와 검출 챔버(70c)의 위치는 반드시 마주보는 위치가 아니어도 좋다. 또한 제 6 기준 챔버(90f)와 검출 챔버(70c)는 미세 유동 장치(100)의 동심원 상에 위치하도록 마련하는 것이 바람직하다. 이렇게 되면 광원(520)과 광 검출부(530)를 이동시키지 않고도 회전하는 미세 유동 장치(100)에서 제 6 기준 챔버(90f)와 검출 챔버(70c)의 투과광 강도를 검출할 수 있다. 제어부(600c)는 제 6 기준 챔버(90f)에서 연속된 복수의 회전 주기마다 측정되는 투과광 강도의 비선형 근사 추정을 통해 검출 챔버(70c)의 흡광도 계산을 수행한다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 미세 유동 장치(100)의 매 회전 주기마다 제 6 기준 챔버(90f)의 투과광 강도를 검출한다(미세 유동 장치(100)가 반시계 방향으로 회전함). 검출 챔버(70c)에서의 투과광 강도 검출은 제 6 기준 챔버(90f)의 마지막 투과광 강도 검출 바로 전에 실시하는데, 필요에 따라 검출 챔버(70c)에서의 투과광 강도 검출 시점을 달리 할 수도 있다. 제 6 기준 챔버(90f)에서의 투과광 강도 검출 회수는 구하고자 하는 흡광도의 정확도에 따라 결정한다. 만약 높은 정확도의 흡광도 검출이 요구되는 경우에는 제 6 기준 챔버(90f)에서의 투과광 강도 검출 회수를 증가시키고, 반대로 높은 정확도의 흡광도 검출이 요구되지 않는 경우에는 제 6 기준 챔버(90f)에서의 투과광 강도 검출 회수를 감소시킨다. 이와 같이 구해진 복수의 투과광 강도를 비선형 근사하여 투과광 강도를 추정하고, 추정된 투과광 세기를 검출 챔버(70b)의 흡광도 계산에 적용함으로써, 제 6 기준 챔버(90f)에서 검출한 투과광 강도를 적용할 때보다 더 정확한 흡광도의 계산이 이루어질 수 있다.

도 3 및 도 4에 나타낸 제 1 실시 예와 도 5 및 도 6에 나타낸 제 2 실시 예의 경우와 유사하게, 도 7에서 검출 챔버(70c)의 위치에 따라 검출 챔버(70c)의 검출 투과광 강도의 검출 시점은 도 8의 화살표(70c)가 아닌 다른 시점일 수 있다. 이처럼 기준 챔버(90f)와 검출 챔버(70c)의 위치에 따라 투과광 강도 특성 곡선에서의 기준 투과광 강도 및 검출 투과광 강도의 검출 시점을 다르게 할 수 있다. 이와 같은 투과광 강도 검출 시점의 가변은 복수의 기준 챔버 및 복수의 검출 챔버를 구비함으로써 구현할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 흡광도 측정에서의 투과광 강도의 검출 및 비선형 근사 추정 결과를 나타낸 도면으로서, 특히 미세 유동 장치(100)의 3회전 주기에 걸쳐 기준 챔버(90f)에서의 투과광 강도를 검출하는 경우를 나타내었다. 도 8에서 흰색 화살표로 나타낸 것이 제 6 기준 챔버(90f)의 세 번의 투과광 강도 검출 시점들이고, 검은색 화살표로 나타낸 것이 검출 챔버(70c)의 투과광 강도 검출 시점이다. 점선으로 나타낸 곡선(802)은 실제의 투과광 강도의 변화를 나타낸 실제 변화 곡선이고, 실선으로 나타낸 곡선(804)은 비선형 근사에 의해 추정된 근사 추정 곡선이다.

도 8에서 알 수 있듯이, 검출 챔버(70b)의 투과광 강도와 제 6 기준 챔버(90e)의 투과광 광도 사이의 차이(ΔI‘)와 검출 챔버(70c)의 투과광 강도와 그 시점에서의 근사 추정된 투과광 강도의 차이(ΔI)를 비교해 보면 ΔI < ΔI‘의 관계가 성립하고, 따라서 근사 추정된 투과광 강도를 이용하여 검출 챔버(70c)의 흡광도를 계산할 때 흡광도의 오차가 크게 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 광원이 충분히 안정되기 전에 흡광도를 측정하더라도 그 오차가 크게 감소하기 때문에 광원이 안정되기까지의 대기 시간을 크게 줄일 수 있어 신속한 흡광도 측정이 가능하다.

앞서 설명한 세 개의 투과광 강도 검출 값들을 이용하여 비선형 근사 추정하는 제 1 실시 예의 경우와 비교할 때, 동일하게 세 개의 투과광 강도 검출 값들을 이용하여 비선형 근사 추정하는 것에서는 동일하지만, 제 3 실시 예의 경우 단일의 기준 챔버만을 사용한다는 점에서 흡광도 검출 장치의 구성이 단순해지고 생산 원가가 낮아진다.

도 9는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 흡광도 측정에서의 투과광 강도의 검출 및 비선형 근사 추정 결과를 나타낸 도면으로서, 특히 광원(520)이 점등된 이후 미세 유동 장치(100)의 두 번째 회전 주기에서 기준 챔버(90f)에서의 투과광 강도를 검출하는 경우를 나타내었다. 도 9에서 흰색 화살표로 나타낸 것(90g)(90h)이 기준 투과광 강도 검출 시점들이고, 검은색 화살표로 나타낸 것(70d)이 검출 투과광 강도 검출 시점이다. 점선으로 나타낸 곡선(902)은 실제의 투과광 강도의 변화를 나타낸 실제 변화 곡선이고, 실선으로 나타낸 곡선(904)은 비선형 근사에 의해 추정된 근사 추정 곡선이다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 미세 유동 장치(100)의 두 번째 회전 주기에서 기준 투과광 강도와 검출 투과광 강도를 검출하고 이를 근사 추정하여 흡광도를 측정하게 되면, 실제 투과광 강도(902)와 근사 추정한 투과광 강도(904) 사이의 차이가 첫 번째 주기에서보다 더욱 감소하게 되어 더욱 정확한 흡광도의 측정이 가능하다. 물론 미세 유동 장치(100)의 회전수가 증가할수록 흡광도 검출에 소요되는 시간은 더 길어지겠지만, 흡광도의 정확도를 높이기 위한 바람직한 방법이라 하겠다. 이처럼 더 나중의 회전 주기에서 기준 투과광 강도와 검출 투과광 강도를 검출함으로써 흡광도의 정확도를 높일 수 있는 것은 도 3 및 도 4에 나타낸 제 1 실시 예와 도 5 및 도 6에 나타낸 제 2 실시 예, 도 7 및 도 8에 나타낸 제 3 실시 예의 경우 광원(320)의 점등 이후 미세 유동 장치(100)의 첫 번째 회전 주기에서 투과광 강도를 검출하는 것을 예로 들었으나, 제 1-3 실시 예의 경우에도 첫 번째 회전 주기를 제외한 나머지 회전 주기 가운데 어느 하나의 회전 주기(바람직하게는 더 나중의 회전 주기)에서 투과광 강도를 검출함으로써 흡광도 측정의 정확도를 높일 수 있음은 모두 동일하다.

상술한 실시 예에서는 혈액 생화학 검사를 위한 미세 유동 장치(100)를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 실시 예에 따른 흡광도 측정 장치 및 측정 방법은 이에 한정되지 않는다. 흡광도 측정에 의하여 검사할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 검사의 대상이 될 수 있음을 당업자라면 알 수 있을 것이다.

Claims

검사 대상이 수용되는 검출 챔버와 적어도 하나의 기준 챔버가 마련되는 미세 유동 장치의 상기 검출 챔버의 흡광도 측정 방법에 있어서,
상기 적어도 하나의 기준 챔버를 대상으로 복수의 기준 투과광 강도를 검출하고;
상기 복수의 기준 투과광 강도들의 사이 값을 비선형 근사로 추정하고, 상기 비선형 근사 추정의 결과를 상기 검출 챔버의 흡광도 측정에 이용하여 상기 검출 챔버의 흡광도 오차를 감소시키는 흡광도 측정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 흡광도는 상기 기준 챔버의 기준 투과광 강도와 상기 검출 챔버의 투과광 강도의 비로서 계산되는 흡광도 측정 방법.
제 1 항에 있어서,
각각 서로 다른 파장의 광을 조사하는 복수의 광원들과 상기 복수의 광원에 대응하는 복수의 광 검출기들을 상기 적어도 하나의 기준 챔버의 위치와 상기 검출 챔버와 대응하는 위치에 마련하고;
상기 투과광 강도를 검출할 때 상기 복수의 광원들 가운데 하나의 광원만을 점등하고 나머지 광원들은 소등하는 흡광도 측정 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기준 챔버가 제 1 기준 챔버와 제 2 기준 챔버로 이루어지고;
상기 제 1 기준 챔버와 상기 제 2 기준 챔버, 다시 상기 제 1 기준 챔버의 순서로 상기 복수의 기준 투과광 강도를 검출하여 그 사이 값을 상기 비선형 근사로 추정하는 흡광도 측정 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 복수의 기준 투과광 강도의 검출이 상기 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 상기 미세 유동 장치의 1회전 주기 동안에 이루어지는 흡광도 측정 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 복수의 기준 투과광 강도의 검출은, 상기 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 상기 미세 유동 장치의 최초 1회전 주기 동안에 이루어지도록 하여 상기 흡광도 측정 시간을 단축시키는 흡광도 측정 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 복수의 기준 투과광 강도의 검출은, 상기 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 상기 미세 유동 장치의 최초 1회전 주기를 제외한 나머지 회전 주기 가운데 어느 하나의 회전 주기 동안에 이루어지도록 하여 상기 흡광도 측정의 정확도를 높이는 흡광도 측정 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 상기 복수의 기준 투과광 강도의 검출이 이루어지는 상기 미세 유동 장치의 1회전 주기 동안에 상기 검출 챔버의 투과광 강도를 검출하는 흡광도 측정 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기준 챔버가 제 3 기준 챔버와 제 4 기준 챔버, 제 5 기준 챔버로 이루어지고;
상기 제 3 기준 챔버와 상기 제 4 기준 챔버, 상기 제 5 기준 챔버, 다시 상기 제 3 기준 챔버의 순서로 상기 복수의 기준 투과광 강도를 검출하여 그 사이 값을 상기 비선형 근사로 추정하는 흡광도 측정 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 복수의 기준 투과광 강도의 검출이 상기 미세 유동 장치의 1회전 주기 동안에 이루어지는 흡광도 측정 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 복수의 기준 투과광 강도의 검출은, 상기 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 상기 미세 유동 장치의 최초 1회전 주기 동안에 이루어지도록 하여 상기 흡광도 측정 시간을 단축시키는 흡광도 측정 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 복수의 기준 투과광 강도의 검출은, 상기 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 상기 미세 유동 장치의 최초 1회전 주기를 제외한 나머지 회전 주기 가운데 어느 하나의 회전 주기 동안에 이루어지도록 하여 상기 흡광도 측정의 정확도를 높이는 흡광도 측정 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 상기 복수의 기준 투과광 강도의 검출이 이루어지는 상기 미세 유동 장치의 1회전 주기 동안에 상기 검출 챔버의 투과광 강도를 검출하는 흡광도 측정 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기준 챔버가 단일의 제 6 기준 챔버로 이루어지고;
상기 단일의 제 6 기준 챔버에 대해 상기 복수의 기준 투과광 강도를 검출하여 그 사이 값을 상기 비선형 근사로 추정하는 흡광도 측정 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 복수의 기준 투과광 강도의 검출이 상기 미세 유동 장치의 복수의 회전 주기 동안에 이루어지는 흡광도 측정 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 복수의 기준 투과광 강도의 검출은, 상기 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 상기 미세 유동 장치의 최초 1회전 주기를 포함하는 연속하는 복수의 회전 주기 동안에 이루어지도록 하여 상기 흡광도 측정 시간을 단축시키는 흡광도 측정 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 복수의 기준 투과광 강도의 검출은, 상기 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 상기 미세 유동 장치의 최초 1회전 주기를 제외한 나머지 회전 주기 가운데 연속하는 복수의 회전 주기 동안에 이루어지도록 하여 상기 흡광도 측정의 정확도를 높이는 흡광도 측정 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 복수의 광원들 가운데 하나의 광원이 점등된 후 상기 복수의 기준 투과광 강도의 검출이 이루어지는 상기 미세 유동 장치의 복수의 회전 주기 동안에 상기 검출 챔버의 투과광 강도를 검출하는 흡광도 측정 방법.
검사 대상이 수용되는 검출 챔버와 적어도 하나의 기준 챔버가 마련되는 미세 유동 장치와;
상기 적어도 하나의 기준 챔버와 상기 검출 챔버에 광을 조사하는 광원과;
상기 광원에 대응되며, 상기 적어도 하나의 기준 챔버와 상기 검출 챔버를 통과한 광의 투과광 강도를 검출하는 광 검출기와;
상기 적어도 하나의 기준 챔버를 대상으로 복수의 기준 투과광 강도를 검출하며, 상기 복수의 기준 투과광 강도들의 사이 값을 비선형 근사로 추정하고, 상기 비선형 근사 추정의 결과를 상기 검출 챔버의 흡광도 측정에 이용하여 상기 검출 챔버의 흡광도 오차를 감소시키는 제어부를 포함하는 흡광도 측정 장치.
제 19 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 기준 챔버의 기준 투과광 강도와 상기 검출 챔버의 투과광 강도의 비로서 상기 흡광도를 계산하는 흡광도 측정 장치.
제 19 항에 있어서,
상기 광원과 상기 광 검출기가 상기 적어도 하나의 기준 챔버의 위치와 상기 검출 챔버와 대응하는 위치에 복수 개 마련되고;
상기 제어부는, 상기 투과광 강도를 검출할 때 상기 복수의 광원들 가운데 하나의 광원만이 점등되고 나머지 광원들은 소등되도록 제어하는 흡광도 측정 장치.
제 21 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기준 챔버가 제 1 기준 챔버와 제 2 기준 챔버로 이루어지고;
상기 제어부는, 상기 제 1 기준 챔버와 상기 제 2 기준 챔버, 다시 상기 제 1 기준 챔버의 순서로 상기 복수의 기준 투과광 강도를 검출하여 그 사이 값을 상기 비선형 근사로 추정하는 흡광도 측정 장치.
제 22 항에 있어서,
상기 제 1 기준 챔버와 상기 제 2 기준 챔버, 상기 검출 챔버가 상기 미세 유동 장치의 동심원 상에 마련되는 흡광도 측정 장치.
제 21 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기준 챔버가 제 3 기준 챔버와 제 4 기준 챔버, 제 5 기준 챔버로 이루어지고;
상기 제어부는, 상기 제 3 기준 챔버와 상기 제 4 기준 챔버, 상기 제 5 기준 챔버, 다시 상기 제 3 기준 챔버의 순서로 상기 복수의 기준 투과광 강도를 검출하여 그 사이 값을 상기 비선형 근사로 추정하는 흡광도 측정 장치.
제 24 항에 있어서,
상기 제 3 기준 챔버와 상기 제 4 기준 챔버, 상기 제 5 기준 챔버가 상기 미세 유동 장치의 동심원 상에 마련되는 흡광도 측정 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 제 3 기준 챔버와 상기 제 4 기준 챔버, 상기 제 5 기준 챔버는, 상기 미세 유동 장치 상에 원주 방향을 따라 서로 균등한 간격으로 이격된 위치에 마련되는 흡광도 측정 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 제 5 기준 챔버와 상기 제 3 기준 챔버, 상기 검출 챔버가 상기 미세 유동 장치의 동심원 상에 마련되는 흡광도 측정 장치.
제 21 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 기준 챔버가 단일의 제 6 기준 챔버로 이루어지고;
상기 제어부는, 상기 단일의 제 6 기준 챔버에 대해 상기 복수의 기준 투과광 강도를 검출하여 그 사이 값을 상기 비선형 근사로 추정하는 흡광도 측정 장치.
제 28 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 미세 유동 장치의 복수의 회전 주기 동안에 상기 복수의 기준 투과광 강도를 검출하는 흡광도 측정 장치.