KR101670971B1 - 생체 측정 시스템 - Google Patents

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Abstract

생체 측정 시스템이 개시된다. 이 생체 측정 시스템은 측정 카트리지, 및 측정 카트리지가 장착되어 측정 카트리지의 시료에 존재하는 분석물질을 측정하는 측정기를 포함한다. 측정 카트리지는 시약용기와 모세관 모듈 및 시약 봉을 포함한다. 시약용기는 액체 시약을 수용하며 상부가 밀봉 필름으로 밀봉된다. 모세관 모듈은 시약용기의 상측에 위치하고, 모세관 현상으로 시료를 채취하는 모세관을 포함하며, 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 모세관이 시약용기로 유입된다.시약 봉은 시약용기의 상측에 위치하고, 건조 시약이 수용되는 복수의 건조 시약 수용부를 포함하며, 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 시약용기로 유입된다.

Description

생체 측정 시스템{Bio measurement system}
본 발명은 생체 측정 기술에 관한 것이다.
국내등록특허공보 제10-1365939호는 생체시료성분 측정을 위한 카트리지 및 생체시료성분 측정 장치에 관한 것으로, 배뇨 중 마이크로알부민 및 크레아티닌의 양을 측정하기 위해서는 능동적으로 유체를 조작하여 원하는 시약 및 시료를 이송하고 혼합할 수 있는 진단 도구에 대해 개시하고 있다.
국내등록특허공보 제10-1365939호 (2014년 2월 24일 공고)
다양한 생체 측정을 용이하게 하는 생체 측정 시스템이 개시된다.
일 양상에 따른 생체 측정 시스템은 측정 카트리지, 및 측정 카트리지가 장착되어 측정 카트리지의 시료에 존재하는 분석물질을 측정하는 측정기를 포함한다. 측정 카트리지는 시약용기와 모세관 모듈 및 시약 봉을 포함한다. 시약용기는 액체 시약을 수용하며 상부가 밀봉 필름으로 밀봉된다. 모세관 모듈은 시약용기의 상측에 위치하고, 모세관 현상으로 시료를 채취하는 모세관을 포함하며, 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 모세관이 시약용기로 유입된다. 시약 봉은 시약용기의 상측에 위치하고, 건조 시약이 수용되는 복수의 건조 시약 수용부를 포함하며, 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 시약용기로 유입된다.
일 양상에 따르면, 측정기는 모세관과 시약 봉 중 적어도 하나가 시약용기에 유입된 상태에서 측정 카트리지가 장착된 회전체를 회전시켜가며 측정 카트리지의 시료에 존재하는 분석물질을 측정할 수 있다.
일 양상에 따르면, 모세관 모듈의 모세관은 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 시약용기로 유입되되 액체 시약과 직접 접촉하지 않을 정도로만 유입되며, 모세관의 시료는 회전체의 회전에 따른 원심력에 의해 모세관으로부터 이탈하여 액체 시약으로 유입될 수 있다.
일 양상에 따르면, 시료의 입자가 시약용기에 공존하는 상태에서 시약 봉의 건조 시약이 액체 시약에 용해되어 반응할 수 있다.
일 양상에 따르면, 복수의 건조 시약 수용부에 수용된 일부 건조 시약은 액체 시약에 직접 접촉하여 용해될 수 있다.
일 양상에 따르면, 복수의 건조 시약 수용부에 수용된 적어도 일부 건조 시약은 회전체의 회전에 의해 이탈하여 액체 시약에 용해될 수 있다.
일 양상에 따르면, 시약 봉의 복수의 건조 시약 수용부 중 적어도 일부는 수직적으로 이격되며, 가해진 압력에 의해 순차적으로 시약용기로 유입되어 건조 시약이 순차적으로 액체 시약에 용해될 수 있다.
일 양상에 따르면, 측정 카트리지의 시약용기는 시료의 입자를 수용하는 입자 수용부를 포함할 수 있다. 입자 수용부는 시약용기의 바닥면 일부가 함몰된 것일 수 있으며, 혹은 입자 수용부는 시약용기의 바닥면에 요철이 형성된 것일 수 있다.
일 양상에 따르면, 시료의 입자가 시약용기에 공존하는 상태는 시료의 입자가 입자 수용부에 수용된 상태일 수 있다.
일 양상에 따르면, 시약 봉은 건조된 단백질분해효소(protease), 및 건조된 Ketoamine oxidase, Fructosyl-amino acid oxidase, Fructosyl-peptide oxidase 중 적어도 하나를 수용할 수 있다.
일 양상에 따르면, 시약 봉은 복수의 건조 시약 수용부를 밀봉하는 시약 봉 밀봉 필름을 더 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 모세관 모듈은 모세관 내의 공기를 배출하기 위한 공기 배출구를 더 포함할 수 있다.
일 양상에 따르면, 모세관 모듈은 공기 배출구와 접한 제 1 시료 인식 전극, 및 제 1 시료 인식 전극과 이격되되, 공기 배출구와 접한 제 2 시료 인식 전극을 포함하되, 제 1 시료 인식 전극과 제 2 시료 인식 전극은 모세관에 유입되어 모세관을 완전히 채운 시료에 의해 전기적으로 연결되며, 측정기는 제 1 시료 인식 전극과 제 2 시료 전극의 전기적 연결을 감지할 수 있다.
한편, 일 양상에 따른 생체 측정 시스템용 측정 카트리지는 액체 시약을 수용하며 상부가 밀봉 필름으로 밀봉된 시약용기와, 시약용기의 상측에 위치하고 모세관 현상으로 시료를 채취하는 모세관을 포함하며 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 모세관이 시약용기로 유입되는 모세관 모듈, 및 시약용기의 상측에 위치하고 건조 시약이 수용되는 복수의 건조 시약 수용부를 포함하며 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 시약용기로 유입되는 시약 봉을 포함할 수 있다.
개시된 발명에 따르면, 시료와 건조 시약 및 액체 시약을 원하는 순서대로 반응시켜 다양한 생체 데이터를 용이하게 측정하는 것이 가능해진다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체 측정 시스템의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 생체 측정 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 측정 카트리지의 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 측정 카트리지의 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 모세관 모듈의 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 모세관 모듈의 단면 사시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 시약 봉의 사시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 시약 봉의 단면 사시도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 측정 카트리지의 동작 설명을 위한 참조도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 측정 카트리지의 사시도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 측정 카트리지의 단면도이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 모세관 모듈의 사시도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 모세관 모듈의 단면 사시도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 시약 봉의 사시도이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 측정 카트리지의 동작 설명을 위한 참조도이다.
도 16은 또다른 실시예에 따른 측정 카트리지의 동작 설명을 위한 참조도이다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 생체 측정 시스템의 블록도이며, 도 2는 측정 카트리지(100)의 회전 설명을 위한 참조도이다. 생체 측정 시스템은 측정 카트리지(100)와 측정기(200)를 포함한다. 측정 카트리지(100)는 시료와 건조 시약 및 액체 시약이 사전에 혼합되지 않도록 각각의 고유 영역에 보유한다. 그리고 측정기(200)에 장착된 상태에서 시료와 건조 시약이 액체 시약으로 유입되어 측정 프로세스가 수행된다. 측정기(200)는 측정 카트리지(100)가 장착부(210)에 장착된 상태에서 발광부(221)와 수광부(222)를 포함하는 광학 모듈(220)을 이용하여 광학적 방식으로 측정을 수행한다. 일 양상에 따르면, 측정기(200)는 측정 카트리지(100)를 회전해가며 측정 프로세스를 수행한다. 이를 위해, 측정기(200)는 회전체(rotor)(230)와 이를 회전시키기 위한 모터(240)를 포함할 수 있다. 그리고 측정 카트리지(100)는 측정기(200)의 장착부(210)에 장착되며, 회전체(230)에 의해 회전된다. 측정기(200)는 모터(240)를 구동시켜 회전체(230)를 회전시킴에 의해 측정 카트리지(100)를 좌우로 회전시킬 수 있으며, 또한 광학 모듈(220)의 광학 측정 공간으로 측정 카트리지(100)를 이동시킬 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 측정 카트리지의 사시도이며, 도 4는 일 실시예에 따른 측정 카트리지의 단면도이다. 측정 카트리지(100)는 시약용기(110)와 모세관 모듈(120)과 시약 봉(130) 및 하우징(140)으로 구성될 수 있다. 시약용기(110)는 투명한 재질의 용기로서, 이는 광학적 측정을 위함이다. 시약용기(110)는 내부에 액체 시약을 수용하는데, 액체 시약의 양은 시약용기(110)의 내부 공간을 다 채우지 않는 정도의 양으로서, 내부 공간 중 상부가 어느 정도 비어있는 공간이 되도록 양이 적절히 정해질 수 있다. 시약용기(110)는 완충용액(buffer) 또는 계면활성제(surfactant) 또는 보존제(preservative)를 포함할 수 있으며, 시료를 희석하는 역할과 건조된 시약을 용해하는 기능 및 시약과 분석물질 간의 반응 또는 결합을 유도하는 매질 역할을 수행한다. 또한 액체 시약에는 항원 또는 항체가 고정화된 입자(particle)가 도입될 수 있다. 이러한 입자로는 라텍스 입자(latex particle), 금(gold) 입자, 은(silver) 입자, 자성을 띄는 자석 입자(magnetic particle)가 사용될 수 있다. 또한 액체 시약에는 효소(enzyme), 효소 기질(substrate), 효소와 반응하는 염료(dye) 등이 추가로 구비될 수 있다
시약용기(110)는 밀봉 필름(111)을 포함한다. 이 밀봉 필름(111)은 시약용기(110)의 개구된 상부를 밀봉하여 액체 시약이 증발하는 것을 방지하는 역할을 한다. 밀봉 필름(111)은 액체가 투과할 수 없으며, 또한 기체 상태인 수증기가 투과할 수 없는 재질이 바람직하다. 또한 밀봉 필름(111)은 모세관 모듈(120)과 시약 봉(130)에 의해 쉽게 파열되는 특성을 갖는다. 밀봉 필름(111)은 접착제, 열 융착, 초음파 융착 등의 방법을 통해 시약용기(110)에 결합될 수 있다. 밀봉 필름(111)으로는 알루미늄 호일(foil)을 사용할 수 있으며, 액체 시약이 알루미늄과 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해 고분자 층이 코팅될 수 있으며, 접착제가 코팅될 수 있다. 또한 플라스틱 필름이 사용 가능하다. 이러한 밀봉 필름 일면에는 측정 카트리지(100)의 정보를 담고 있는 바코드, 문자, 숫자, 도안 등의 정보가 인쇄되어 있을 수 있다.
추가로, 시약용기(110)는 입자를 포집하는 입자 수용부(112)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 입자 수용부(112)는 시약용기(110)의 내부 바닥면에 형성되며, 측정 카트리지(100)의 회전에 따른 원심력에 의해 입자가 침전되어 포집되는 형태를 가진다. 이러한 형태로는 시약용기(110)의 내부 바닥의 일부가 함몰된 형태 또는 요철 구조의 형태를 예로 들 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 입자 수용부(112)는 단지 원심력에 의해 입자가 침전되는 영역을 의미할 수도 있다. 그리고 도면부호 113은 분석물질과 시약 봉(130)으로부터 도입된 시약과 반응 또는 결합하여 생성된 생성물질을 측정하는 측정영역을 의미한다. 일 실시예에 있어서, 시약용기(110)는 이 측정영역(113) 부분만이 투명한 재질로 되어 있을 수도 있다.
모세관 모듈(120)은 시료를 모세관 현상으로 수집하는 모세관(121)을 포함하며, 시약 봉(130)은 시료 내의 분석 물질과 선택적으로 반응 또는 선택적으로 결합하는 건조된 상태의 시약을 구비한다. 그리고 하우징(140)은 모세관 모듈(120)과 시약 봉(130)을 시약용기(110)와 결합시키는 역할을 한다. 모세관 모듈(120)은 하우징(140)에 탈착 가능하며, 시약 봉(130) 또한 하우징(140)에 탈착 가능할 수 있다.
한편, 측정 카트리지(100)의 일면에는 바코드(150)가 형성될 수 있다. 도 3에 예시된 바와 같이, 바코드(150)는 하우징(140)의 일면에 형성될 수 있다. 이 바코드에는 Lot NO., 측정항목, 보관 수명, 보정곡선 정보(calibration) 등이 포함될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 모세관 모듈의 사시도이며, 도 6은 일 실시예에 따른 모세관 모듈의 단면도이다. 모세관 모듈(120)은 모세관 현상(capillary action)을 이용하여 액체 시료를 채취하는 모세관(121), 및 모세관(121)과 일체로 이루어진 몸체(122)를 포함한다. 모세관(121)의 일단은 시료와 최초로 접촉하는 시료 유입부(121-1)이다. 그리고 모세관(121)의 타단에는 시료가 모세관(121)으로 유입되는 과정에서 모세관(121) 내부의 공기를 배출하는 공기 배출구(121-2)가 형성될 수 있다. 시료 유입부(121-1)를 시료와 접촉시키면, 시료는 모세관 현상에 의해 모세관(121)으로 유입된다. 모세관 현상에 의해 시료를 용이하게 유입하기 위해 모세관(121)의 내벽을 계면활성제로 처리하여 친수성(hydrophilic) 성질을 갖도록 할 수 있다.
몸체(122)의 상면에는 모세관(121)의 공기 배출구(121-2)가 노출된다. 몸체(122)가 눌리면 모세관(121) 모듈은 하방으로 이동하며, 모세관(121)이 시약용기(110)의 밀봉 필름(111)을 관통하여 시약용기(110) 내부로 이동한다. 이때 밀봉 필름(111)의 파열 부위는 모세관(121)이 접촉하는 부위만으로 제한됨이 바람직하다. 즉, 몸체(122)에 압력이 가해져 모세관(121)이 밀봉 필름(111)을 관통할 시에 밀봉 필름(111)의 파열 부위가 모세관(121)의 접촉 부위만큼만 되도록 적절한 재질의 필름이 선택될 수 있다. 밀봉 필름(111)의 파열 부위가 모세관(121)의 접촉 부위 만큼으로 최소화되면, 모세관(121)의 외면에 묻어있는 시료가 외면과 접촉하는 밀봉 필름(111)에 의해 걸러질 수 있다. 모세관(121)의 외면에 묻어 있는 시료도 시약용기(110)로 유입될 경우 시약용기(110)로 유입되는 총 시료의 양이 적정량을 넘어서 측정결과에 오차를 발생시킬 수 있는바, 모세관(121)의 외면에 묻어있는 시료를 걸러내면 적정량의 시료만을 시약용기(110)로 유입시켜 측정 오차를 방지할 수 있다.
추가로, 몸체(122)의 상면에는 제 1 시료 인식 전극(122-1)과 제 2 시료 인식 전극(122-2)이 형성될 수 있다. 제 1 시료 인식 전극(122-1)과 제 2 시료 인식 전극(122-2)은 서로 떨어져 있으며, 공기 배출구(121-2)와 접해 있다. 이러한 제 1 시료 인식 전극(122-1)과 제 2 시료 인식 전극(122-2)은 사용자의 실수로 부족한 양의 시료가 채취되어 측정에 사용되는 위험을 방지하기 위함이다. 시료 인식 전극은 은(Ag), 염화은(AgCl), 탄소(carbon), 흑연(graphite), 구리(Cu) 등의 전도성 잉크를 인쇄하여 형성될 수 있으며, 금(Au), ITO(indium Tin Oxide) 등의 전도성 물질을 진공증착(sputtering)하여 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 밀봉 필름(111)을 관통하는 과정에서 제 1 시료 인식 전극(122-1)과 제 2 시료 인식 전극(122-2) 사이의 저항 또는 전도도가 측정된다.
도 7은 일 실시예에 따른 시약 봉의 사시도이며, 도 8은 일 실시예에 따른 시약 봉의 단면 사시도이다. 시약 봉(reagent rod)은 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 시약 봉(130)은 하나 또는 둘 이상의 건조 시약 수용부를 포함한다. 도 8에서는 건조 시약 수용부가 4개인 것으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 각각의 건조 시약 수용부는 계면활성제, 효소(enzyme), 효소 기질(enzyme substrate), 항체(antibody), 항원(antigen), 압타머(aptamer), 발색시약, 발광시약, 형광시약, 항체 또는 항원이 고정된 입자(particle)가 건조된 상태로 구비될 수 있다.
도 8에 예시된 바와 같이, 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)와 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1)는 동일면에 그리고 길이 방향으로 이격되어 형성될 수 있다. 그리고 제 1-2 건조 시약 수용부(131-2)와 제 2-2 건조 시약 수용부(132-2)는 반대면에 그리고 길이 방향으로 이격되어 형성될 수 있다. 시약 봉(130)이 하우징(140)에 결합된 상태로 보았을 때, 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)와 제 1-2 건조 시약 수용부(131-2)는 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1)와 제 2-2 건조 시약 수용부(132-2)보다 하위에 위치에 있다. 따라서 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)와 제 1-2 건조 시약 수용부(131-2)를 하위 건조 시약 수용부(131)로, 그리고 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1)와 제 2-2 건조 시약 수용부(132-2)를 상위 건조 시약 수용부(132)로 구분할 수 있다.
시약 봉(130)은 하위 건조 시약 수용부(131)와 상위 건조 시약 수용부(132) 사이에 용액 차단부(134)를 더 포함할 수 있다. 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 용액 차단부(134)는 시약 봉(130)의 하위 건조 시약 수용부(131)만이 시약용기(110)에 유입된 상태에서 측정 카트리지(100)의 회전에 의해 시약용기(110)의 액체 시약이 유동적으로 움직이더라도 상위 건조 시약 수용부(132)의 건조 시약에 닿지 않도록 하는 역할을 한다. 즉, 시약 봉(130)과 접촉하는 밀봉 필름(111)의 접촉 부위에 틈이 생긴다 하더라도 이를 통해 액체 시약이 상위 건조 시약 수용부(132)에 미치지 않도록 한다.
시약 봉(130)은 파열부(133)를 더 포함할 수 있다. 파열부(133)는 시약 봉(130)의 일단이 뾰족하게 생긴 형상으로써, 하위 건조 시약 수용부(131)와 가까운 위치에 형성된다. 파열부(133)의 역할은 시약용기(110)의 밀봉 필름(111)을 파열시켜 시약 봉(130)이 밀봉 필름(111)을 관통할 수 있도록 하는 것이다. 나아가, 시약 봉(130)은 가이딩부(135)를 더 포함할 수 있다. 가이딩부(135)는 시약 봉(130)이 하우징(140)에 장착된 상태에서 시약 봉(130)의 압력 인가 부위에 압력이 인가되면 시약 봉(130)을 하우징(140)의 내부 가이드를 따라 하부로 이동시키기 위한 가이딩 수단일 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 달리 시약 봉(130)은 다수 개일 수 있으며, 서로 일정 거리 이상 떨어져 하우징(140)에 장착될 수 있다. 이때 시약 봉(130)에는 하나 또는 둘 이상의 건조 시약 수용부가 구비된다.
도 9는 일 실시예에 따른 측정 카트리지의 동작 설명을 위한 참조도이다. 도 9의 (a)는 시약용기(110)의 상측으로부터 모세관 모듈(120)과 시약 봉(130)을 포함한 하우징(140)이 장착된 형태를 나타낸다. 이때, 모세관 모듈(120)의 모세관(121)과 시약 봉(130)은 모두 시약용기(110)의 밀봉 필름(111)보다 상측에 위치한 상태이다. 모세관 모듈(120)의 몸체(122)가 압력에 의해 눌러지면, 도 9의 (b)와 같이 모세관(121)이 밀봉 필름(111)을 관통하여 시약용기(110)로 유입된다. 모세관(121)이 시약용기(110)로 유입된 상태에서 측정 카트리지(100)를 회전시키면 원심력에 의해 모세관(121)에 채워진 시료가 액체 시약으로 유출된다.
도 9의 (b)에서 모세관(121)은 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)에 수용된 액체 시약과 접촉할 수 있을 정도로 유입될 수 있으며, 아니면 접촉되지 않을 정도로만 유입될 수 있다. 이는 인가 압력을 적절히 제어하여 달성될 수 있다. 혹은, 모세관(121)의 유입 정도가 제한되도록 하우징(140)과 모세관 모듈(120) 및 시약용기(110) 중 적어도 하나에 단차가 형성될 수 있다. 그리고 시료 유입부(121-1)와 액체 시약이 직접적으로 접촉되지 않도록 모세관(121)이 시약용기(110)에 유입된 경우에는 액체 시약의 바탕 신호(background signal)를 측정하여 액체 시약의 오염 또는 변질 등을 감지할 수 있다.
한편, 시약 봉(130)의 압력 인가 부위에 압력을 인가하면, 도 9의 (c)와 같이 시약 봉(130)은 시약용기(110)의 밀봉 필름(111)을 관통하여 시약용기(110)로 유입된다. 이때 시약 봉(130)을 누르는 깊이를 조절하면, 도 9의 (c)와 같이 하위 건조 시약 수용부(131)만이 시약용기(110)로 유입될 수 있다. 이 상태에서 측정 카트리지(100)를 좌우로 회전하면 액체 시약의 요동에 의해 하위 건조 시약 수용부(131)에 도입된 건조 시약이 액체 시약에 용해된다. 그리고 하위 건조 시약 수용부(131)와 상위 건조 시약 수용부(132) 사이에 구비된 용액 차단부(134)에 의해 상위 건조 시약 수용부(132)는 액체 시약과의 접촉이 차단된다. 하위 건조 시약 수용부(131)에 도입된 건조 시약이 액체 시약에 용해된 후 그리고 필요한 기능을 수행한 후에 시약 봉(130)의 압력 인가 부위에 압력을 추가로 인가하면, 도 9의 (d)와 같이 상위 건조 시약 수용부(132)가 밀봉 필름(111)을 관통하여 시약용기(110)로 유입된다. 이 상태에서 측정 카트리지(100)를 좌우로 회전하면 액체 시약의 요동에 의해 상위 건조 시약 수용부(132)에 도입된 건조 시약이 액체 시약에 용해된다.
일 예로, 시료에 존재하는 콜레스테롤(cholesterol)을 측정하기 위한 측정 카트리지(100)의 경우, 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)에는 지방단백질(lipoprotein)을 용해하는 계면활성제가 구비되고, 제 1-2 건조 시약 수용부(131-2)에는 과산화수소(H2O2)가 존재하는 조건에서 과산화효소(HRP)와 반응하여 발색하는 염료(dye)가 구비된다. 그리고 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1)에는 콜레스테롤에스터라제(cholesterol esterase), 콜레스테롤 산화효소(cholesterol oxidase), 과산화효소(HRP)가 건조된 상태로 구비될 수 있다. 일 예로, 시료에 존재하는 크레아티닌(creatinine)을 측정하는 경우 반응의 중간산물인 크레아틴(creatine)이 시료에 존재하므로 측정에 오차를 유발한다. 정확한 측정을 위해서는 시료에 존재하는 크레아틴을 제거하는 공정이 필요하다. 이를 위해, 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)에 Creatine amidinohydrolase 효소와 Sarcosine oxidase 및 과산화효소를 구비한다. 그리고 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1)에는 Creatinine amidohydrolase 효소를 구비하고 제 2-2 건조 시약 수용부(132-2)에는 과산화수소 및 과산화효소와 반응하여 발색하는 염료를 구비한다. 도 9의 (c)와 같이, 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)에 도입된 효소들을 먼저 시료가 도입된 액체 시약과 반응하여 시료에 존재하는 크레아틴을 제거한 후, 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1)와 제 2-2 건조 시약 수용부(132-2)에 구비된 Creatinine amidohydrolase와 염료를 액체 시약과 반응시키면 크레아틴에 의한 측정오차를 제거할 수 있다.
한편, 시약 봉(130)의 건조 시약 수용부는 시료에 존재하는 측정물질과 선택적으로 반응하는 효소(enzyme)를 구비할 수 있다. 이러한 요소의 예로는 Glucose oxidase, Glucose dehydrogenase, Horseradish peroxidase , Ascorbate oxidase, Cholesterol esterase, Cholesterol oxidase, Creatine amidinohydrolase, Diaphorase, Glucose-6-phosphate dehydrogenase, Glutamate dehydrogenase, Glycerol kinase, Glycerol dehydrogenase, Hexokinase, D-3-Hydroxybutyrate dehydrogenase, Lactate dehydrogenase, Lipoprotein lipase, Pyruvate oxidase, Alkaline phosphatase , Catalase, Fructosyl-amino acid oxidase , Fructosyl-peptide oxidase , Urease , Protease, ketoamine oxidase, hexokinase(HK), glucose-6-phosphate dehydrogenase(G-6-PDH)를 들 수 있다. 이러한 효소의 종류는 제한되지 않으며, 시료에 존재하는 분석물질과 선택적으로 반응하는 효소는 모두 사용이 가능하다.
또한 건조 시약 수용부는 시료 내의 분석물질과 효소가 반응하여 생성된 생성물질 또는 소모되는 물질을 측정하는 발색 염료, 형광 물질, 발광 물질을 구비할 수 있다. 이러한 반응의 생성 물질 또는 소모 물질은 과산화수소, NADH 일 수 있으며, 이를 측정하는 물질은 Tetrazolium 유도체; 2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H-tetrazolium chloride(INT), 3-(4,5-Dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide(MTT), 3,3′-[3,3′-Dimethoxy-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diyl]-bis[2-(4-nitrophenyl)-5-phenyl-2H-tetrazolium chloride(Nitro-TB), 3,3′-[3,3′-Dimethoxy-(1,1′-biphenyl)-4,4′-diyl]-bis(2,5-diphenyl-2H-tetrazolium chloride)(TB), 2-(4-Iodophenyl)-3-(4-nitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, monosodium salt(WST-1), 2-(4-Iodophenyl)-3-(2,4-dinitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, monosodium salt(WST-3), 2-Benzothiazolyl-3-(4-carboxy-2-methoxyphenyl)-5-[4-(2-sulfoethylcarbamoyl)phenyl]-2H-tetrazolium(WST-4), 2,2′-Dibenzothiazolyl-5,5'-bis[4-di(2-sulfoethyl)carbamoylphenyl]-3,3′-(3,3′-dimethoxy 4,4′-biphenylene)ditetrazolium, disodium salt(WST-5), 과산화수소와 반응하는 4-Aminoantipyrine, N-Ethyl-N-(2-hydroxy-3-sulfopropyl)-3-methoxyaniline, sodium salt, dehydrate(ADOS), N-Ethyl-N-(3-sulfopropyl)-3-methoxyaniline, sodium salt, monohydrate(ADPS), N-Ethyl-N-(3-sulfopropyl)aniline, sodium salt(ALPS), 3,3’-Diaminobenzidine, tetrahydrochloride(DAB), N-Ethyl-N-(2-hydroxy-3-sulfopropyl)-3,5-dimethoxyaniline, sodium salt(DAOS), N-(2-Hydroxy-3-sulfopropyl)-3,5-dimethoxyaniline, sodium salt(HDAOS), N,N-Bis(4-sulfobutyl)-3,5-dimethylaniline, disodium salt(MADB), 3,3′-,5,5′-Tetramethylbenzidine(TMBZ), N,N-Bis(4-sulfobutyl)-3-methylaniline, disodium salt(TODB), N-Ethyl-N-(2-hydroxy-3-sulfopropyl)-3-methylaniline, sodium salt(TOOS), N-Ethyl-N-(3-sulfopropyl)-3-methylaniline, sodium salt(TOPS), Sodium 10-(carboxymethylaminocarbonyl)-3,7-bis(dimethylamino)phenothiazine (DA-67), N-(Carboxymethylaminocarbonyl)-4,4′-bis(dimethylamino)diphenylamine Sodium Salt(DA-64), 4-Hydroxybenzoic acid, N-Ethyl-N-(2-hydroxy-3-sulfopropyl)-3,5-dimethylaniline (MAOS) 등이 사용가능하다.
또한 건조 시약 수용부는 시료 내의 분석물질과 직접 결합하거나 반응하여 발색하는 2,5-dichlorophenyldiazonium tetrafluoroborate(DPD), bromocresol green(BCG), o-Cresolphthalein Complexone, nitroblue tetrazolium(NBT) 등을 구비할 수 있다. 또한 건조 시약 수용부는 다양한 효소의 기질(substrate)인 ρ-Nitrophenyl phosphate, L-Alanine, α-Ketoglutarate, L-Aspartate, L-γ-Glutamyl-3-carboxy-4-nitroanilide, Glycylglycine, L-Lactate 등을 구비할 수 있다. 또한 건조 시약 수용부는 시료 내의 분석물질과 선택적으로 결합하는 항원(antigen), 항체(antibody), 압타머(aptamer)를 구비할 수 있으며, 이들이 고정화된 라텍스 입자(latex particle), 금(gold) 입자, 은(silver) 입자, 자성을 띄는 자석 입자(magnetic particle) 등을 구비할 수 있다. 또한 건조 시약 수용부는 Triton X-100, 담즙산(bile acid), Sodium cholate, Tween 20, Sodium Dodecyl Sulfate(SDS) 등의 계면활성제(surfactant)를 구비 할 수 있다.
일 양상에 따르면, 시약 봉(130)의 건조 시약 수용부(131, 132)는 밀봉될 수 있다. 시약 봉(130)의 건조 시약 수용부(131, 132)에 건조된 상태로 도입된 시약은 빛 또는 습도에 민감하므로, 빛 또는 습기로부터 건조 시약을 보호하기 위해 알루미늄 호일 또는 고분자 필름으로 밀봉할 수 있다. 이러한 밀봉 호일 또는 필름은 건조 시약 수용부(131, 132)가 시약용기(110)에 삽입되기 전에 제거될 수 있다. 또는 밀봉 호일 또는 필름은 건조 시약 수용부(131, 132)가 시약용기(110)에 삽입되는 과정에서 제거될 수 있다. 추가로, 건조 시약 수용부(131, 132)의 습도를 낮게 유지하기 위해 실리카 겔 비즈(silica gel beads), 분자체 비즈(molecular sieve beads) 등의 제습제를 밀봉 필름(111)의 내부에 도입할 수 있다.
이하 측정 카트리지(100)를 이용한 구체적인 측정 프로세스에 대해 설명한다. 전혈 시료(whole blood)에 존재하는 당(gulcose)을 측정하는 경우, 시약 봉(130)의 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)에는 글루코스 산화효소(gulcose oxidase)와 과산화효소(HRP) 및 4-Aminoantipyrine를 건조상태로 도입하고, 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1) 또는 제 1-2 건조 시약 수용부(131-2)에는 N-Ethyl-N-(2-hydroxy-3-sulfopropyl)-3,5-dimethylaniline (MAOS)를 건조상태로 도입한다. 건조된 시약이 구비된 시약 봉(130)은 하우징(140)에 장착된다.
도 2와 같이 회전체(230)에 측정 카트리지(100)를 장착한 후 하우징(140)으로부터 모세관 모듈(120)을 분리하여 혈액 시료를 채취한 후 하우징(140)에 장착한다. 이때 하우징에 장착하는 과정에서 누르는 압력에 의해 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)의 밀봉 필름(111)을 관통하여 시약용기(110)의 내부로 유입되게 하거나, 측정기(200)에 마련된 별도의 누름 장치를 이용하여 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)의 내부로 유입되게 할 수 있다. 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)의 내부로 유입되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 회전하여 원심력으로 모세관(121)에 유입된 전혈 시료를 액체 시약으로 용출시킨다. 혈액이 액체 시약으로 용출되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 좌우로 회전하여 혈액이 액체 시약에 완전히 분산되도록 한다. 분산이 완료되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 회전하여 측정 카트리지(100)를 발광부(221)와 수광부(222)가 구비된 광학 영역으로 이동시킨 후 광학 모듈(220)을 제어하여 적혈구(red blood cell)의 양을 측정한다. 이를 적혈구 측정 단계라 한다.
적혈구 측정이 완료되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 회전하여 적혈구를 액체 시약으로부터 분리시켜 시약용기(110)의 입자 수용부(112)로 포집한다. 액체 시약으로부터 적혈구가 분리되면, 측정기(200)는 측정 카트리지(100)를 광학 영역으로 이동시킨 후 용혈(hemolysis), 탁도(turbidity), 빌리루빈(bilirubin)을 측정한다. 이를 바탕신호(background signal) 측정 단계라 한다. 바탕신호 측정이 완료되면, 시약 봉(130)에 압력을 가하여 하위 건조 시약 수용부(131)와 상위 건조 시약 수용부(132)를 모두 시약용기(110)로 유입시킨 후, 회전체(230)를 좌우로 회전하여 건조 시약을 액체 시약으로 용해한다. 회전체(230)를 좌우로 회전하면 액체 시약의 요동에 의해 건조 시약과 접촉하여 용해되며, 이 과정에서 입자 수용부(112)에 포집된 적혈구가 다시 액체 시약으로 분산될 수 있다. 일정 시간 효소 반응을 유도한 뒤 회전체(230)를 회전하여 액체 시약으로 분산된 적혈구를 다시 입자 수용부(112)로 포집한 후, 측정 카트리지(100)를 광학 영역으로 이동시켜 글루코스에 의해 발색된 염료의 양을 측정한다. 이를 분석신호 측정 단계라 한다. 참고로, 입자 수용부(112)의 구조에 따라 포집된 적혈구가 액체 시약의 요동에 의해 액체 시약으로 분산되지 않는 경우에는 회전체(230)를 회전하여 적혈구를 다시 입자 수용부(112)로 포집하는 과정이 생략될 수 있다.
전혈 시료에 존재하는 글루코스 측정은 전혈 시료에 존재하는 적혈구의 양에 영향을 받을 수 있으며, 또한 전혈 시료의 용혈, 탁도에 영향을 받는다. 따라서 글루코스에 의한 분석신호는 적혈구 측정값 또는 용혈, 탁도 등의 바탕신호 측정값으로 보정이 필요하다.
측정 카트리지(100)를 이용하여 콜레스테롤(cholesterol)을 측정하는 경우, 시약 봉(130)의 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)에는 지방단백질(lipoportein)을 용해하는 Triton X-100, 담즙산(bile acid) 등의 계면활성제가 구비되고, 제 1-2 건조 시약 수용부(131-2)에는 N-Ethyl-N-(2-hydroxy-3-sulfopropyl)-3,5-dimethylaniline (MAOS) 염료가 구비된다. 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1)에는 콜레스테롤 에스터라제(cholesterol esterase), 콜레스테롤 산화효소(cholesterol oxidase), 과산화효소(HRP)가 건조된 상태로 구비되고, 제 2-2 건조 시약 수용부(132-2)에는 4-Aminoantipyrine이 건조 상태로 구비된다. 건조된 시약이 구비된 시약 봉(130)은 하우징(140)에 장착된다.
도 2와 같이 회전체(230)에 측정 카트리지(100)를 장착한 후 하우징(140)으로부터 모세관 모듈(120)을 분리하여 혈액 시료를 채취한 후 하우징(140)에 장착한다. 이때 하우징(140)에 장착하는 과정에서 누르는 압력에 의해 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)의 밀봉 필름(111)을 관통하여 시약용기(110)의 내부로 유입되게 하거나, 측정기(200)에 마련된 별도의 누름 장치를 이용하여 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)의 내부로 유입되게 할 수 있다. 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)의 내부로 유입되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 회전하여 원심력으로 모세관(121)에 유입된 전혈 시료를 액체 시약으로 용출시킨다. 혈액이 액체 시약으로 용출되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 좌우로 회전하여 혈액이 액체 시약에 완전히 분산되도록 한다. 분산이 완료되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 회전하여 측정 카트리지(100)를 광학 영역으로 이동시킨 후 적혈구(red blood cell)의 양을 측정한다. 이를 적혈구 측정 단계라 한다.
적혈구 측정이 완료되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 회전하여 적혈구를 액체 시약으로부터 분리시켜 시약용기(110)의 입자 수용부(112)로 포집한다. 액체 시약으로부터 적혈구가 분리되면, 측정기(200)는 측정 카트리지(100)를 광학 영역으로 이동시킨 후 용혈(hemolysis), 탁도(turbidity), 빌리루빈(bilirubin)을 측정한다. 이를 바탕신호(background signal) 측정 단계라 한다.
바탕신호 측정이 완료되면, 시약 봉(130)에 압력을 가하여 하위 건조 시약 수용부(131)와 상위 건조 시약 수용부(132)를 모두 시약용기(110)로 유입시킨 후, 회전체(230)를 좌우로 회전하여 건조 시약을 액체 시약으로 용해한다. 회전체(230)를 좌우로 회전하면 액체 시약의 요동에 의해 건조 시약과 접촉하여 용해되며, 이 과정에서 입자 수용부(112)에 포집된 적혈구가 다시 액체 시약으로 분산될 경우 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)에 도입된 계면활성제에 의해 용혈이 일어날 수 있다. 적혈구가 용혈되어 헤모글로빈(hemoglobin)이 액체 시약으로 유출되면 회전체(230)의 회전에 의해 입자 수용부(112)로 포집할 수 없으므로, 입자 수용부(112)에 포집된 적혈구는 액체 시약의 요동에 의해 액체 시약으로 분산되면 안 된다. 헤모글로빈의 흡수 스펙트럼(absorption spectrum)은 자외선-가시광선(UV-visible light) 전 영역에 나타나므로 비색법(colorimetry)으로 측정하는 경우 스펙트럼 겹침(spectrum overlap)에 의해 오차가 발생한다. 입자 수용부(112)에 포집된 적혈구의 분산을 방지하기 위해, 입자 수용부(112)는 함몰된 구조를 갖거나 요철 구조를 가질 수 있다. 일정 시간 효소 반응을 유도한 뒤 회전체(230)를 회전하여 측정 카트리지(100)를 광학 영역으로 이동시켜 콜레스테롤에 의해 발색된 염료의 양을 측정한다. 이를 분석신호 측정 단계라 한다. 전혈 시료의 혈청(serum)/혈장(plasma)에 존재하는 콜레스테롤의 양은 적혈구의 부피(hematocrit)에 반비례하므로, 전혈에 존재하는 적혈구의 양을 측정하여 분석신호를 보정해야 한다.
측정 카트리지(100)를 이용하여 당화혈색소(HbA1c)를 측정하는 경우, 액체 시약은 용혈(hemolysis)을 위한 계면활성제를 포함한다. 시약 봉(130)의 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)에는 단백질분해효소(protease)가 구비되고, 제 1-2 건조 시약 수용부(131-2)에는 산화제인 2-(4-Iodophenyl)-3-(2,4-dinitrophenyl)-5-(2,4-disulfophenyl)-2H-tetrazolium, monosodium salt(WST-3)가 구비된다. 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1)에는 Fructosyl-amino acid oxidase 또는 Fructosyl-peptide oxidase가 과산화효소(HRP)와 함께 건조된 상태로 구비되고, 제 2-2 건조 시약 수용부(132-2)에는 Sodium 10-(carboxymethylaminocarbonyl)-3,7-bis(dimethylamino)phenothiazine(DA-67)가 건조 상태로 구비된다. 건조된 시약이 구비된 시약 봉(130)은 하우징(140)에 장착된다.
도 2와 같이 회전체(230)에 측정 카트리지(100)를 장착한 후 하우징(140)으로부터 모세관 모듈(120)을 분리하여 혈액 시료를 채취한 후 하우징(140)에 장착한다. 이때 하우징(140)에 장착하는 과정에서 누르는 압력에 의해 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)의 밀봉 필름(111)을 관통하여 시약용기(110)의 내부로 유입되게 하거나, 측정기(200)에 마련된 별도의 누름 장치를 이용하여 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)의 내부로 유입되게 할 수 있다. 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)의 내부로 유입되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 회전하여 원심력으로 모세관(121)에 유입된 전혈 시료를 액체 시약으로 용출시킨다. 혈액이 액체 시약으로 용출되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 좌우로 회전하여 혈액이 액체 시약에 완전히 분산되도록 한다. 이 과정에서 액체 시약에 존재하는 계면활성제에 의해 용혈이 일어나 헤모글로빈이 액체 시약으로 유출된다.
용혈이 완료되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 회전하여 측정 카트리지(100)를 광학 영역으로 이동시킨 후 헤모글로빈의 양을 측정한다. 헤모글로빈 측정이 완료되면, 시약 봉(130)에 압력을 인가하여 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)와 제 1-2 건조 시약 수용부(131-2)를 시약용기(110)로 유입시킨다. 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)와 제 1-2 건조 시약 수용부(131-2)가 시약용기(110)로 유입되면, 회전체(230)를 좌우로 회전하여 단백질 분해효소와 WST-3을 용해한다. 일정 시간 반응 후 단백질분해효소에 의해 당화 펩타이드(glycated peptide) 또는 당화 아미노산(glycated amino acid)가 당화혈색소(HbA1c)로부터 분해되어 생성되면, 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1)와 제 2-2 건조 시약 수용부(132-2)를 시약용기(110)로 유입시키고 액체 시약과 접촉시킨다. 일정 시간 반응하면 Fructosyl-amino acid oxidase 또는 Fructosyl-peptide oxidase에 의해 과산화수소가 생성되고, 생성된 과산화수소와 과산화효소 및 DA-67과 반응하여 발색이 일어난다. 측정 카트리지(100)를 광학 영역으로 이동시켜 시약용기(110)의 측정영역(113)에 발광 및 수광을 통해 발색을 측정하여 이로부터 당화혈색소를 측정한다.
측정 카트리지(100)를 이용하여 뇨(urine)에 존재하는 마이크로알부민(microalbumine)과 크레아티닌(creatinine)을 하나의 시약용기(110)에서 측정하여 ACR(albumine creatinine ratio)을 측정하는 경우, 마이크로알부민은 면역비탁법(immuno-turbidimetry)으로 측정하고 크레아티닌은 Jaffe 방법으로 측정한다. Jaffe 방법은 알칼리 상태에서 진행되므로, 마이크로알부민을 먼저 측정한 후 크레아티닌을 측정하는 것이 바람직하다. 시약 봉(130)의 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)에 마이크로알부민과 선택적으로 결합하는 항체를 라텍스 입자(latex particle)에 고정하여 도입하고, 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1)에 수산화나트륨(NaOH)을 건조하여 도입하며, 제 2-2 건조 시약 수용부(132-2)에는 피크르산염(sodium picrate)을 건조하여 도입한다. 건조된 시약이 구비된 시약 봉(130)은 하우징에 장착된다.
도 2와 같이 회전체(230)에 측정 카트리지(100)를 장착한 후 하우징(140)으로부터 모세관 모듈(120)을 분리하여 뇨 시료를 채취한 후 하우징(140)에 장착한다. 이때 하우징(140)에 장착하는 과정에서 누르는 압력에 의해 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)의 밀봉 필름(111)을 관통하여 시약용기(110)의 내부로 유입되게 하거나, 측정기(200)에 마련된 별도의 누름 장치를 이용하여 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)의 내부로 유입되게 할 수 있다. 모세관(121)의 시료 유입부(121-1)가 시약용기(110)의 내부로 유입되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 회전하여 원심력으로 모세관(121)에 유입된 뇨 시료를 액체 시약으로 용출시킨다. 뇨 시료가 액체 시약으로 용출되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 좌우로 회전하여 시료가 액체 시약에 완전히 분산되도록 한다.
분산이 완료되면, 측정기(200)는 회전체(230)를 회전하여 측정 카트리지(100)를 광학 영역으로 이동시킨 후에 뇨 시료가 도입된 액체 시료의 색, 탁도 등을 측정한다. 시약 봉(130)에 압력을 가해 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)를 시약용기(110)로 유입한 후 항체가 고정된 라텍스 입자를 액체 시약에 분산시킨다. 분산된 라텍스 입자는 액체 시약에 존재하는 마이크로알부민과 결합하여 면역응집반응(immuno-agglutination)을 유발하므로 액체 시약의 탁도(turbidity)가 증가한다. 일정 시간 반응 후 시약용기(110)를 광학 영역으로 이동시켜 탁도를 측정한다. 마이크로알부민 측정이 완료되면, 시약 봉(130)의 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1)와 제 2-2 건조 시약 수용부(132-2)를 시약용기(110)에 유입한 후 수산화나트륨과 피크르산염을 액체 시약에 용해한다. 수산화나트륨이 액체 시약에 용해되면 pH가 알칼리로 변하며 피크르산과 뇨 시료에 존재하는 크레아티닌이 반응하여 발색된다. 일정 시간 반응 후 시약용기를 광학 영역으로 이동시켜 크레아티닌에 의한 발색을 측정한다.
이하에서는 측정 카트리지(100)의 다른 실시예에 대해 설명한다. 시약용기(110)와 모세관 모듈(120)과 시약 봉(130) 및 하우징(140)으로 구성되는 기본 구조는 동일하므로, 동일부호를 사용하여 설명하되 가급적 중복되는 내용에 대해서는 생략하고 상이한 내용에 대해서만 설명하기로 한다.
도 10은 다른 실시예에 따른 측정 카트리지의 사시도이며, 도 11은 다른 실시예에 따른 측정 카트리지의 단면도이다. 도 10과 도 11에 도시된 바와 같이, 측정 카트리지(100)는 시약용기(110)와 모세관 모듈(120)과 시약 봉(130) 및 하우징(140)을 포함하여 구성된다. 시약용기(110)는 입자가 수용되는 입자 수용부(112)를 포함할 수 있으며, 모세관 모듈(120)과 시약 봉(130)은 하우징(140)에 결합하여 일체로 형성될 수 있다. 도 10과 도 11을 도시된 바와 같이, 모세관 모듈(120)은 하우징(140)의 덮개가 될 수 있다. 그리고 시약 봉(130)은 하우징(140)의 상부 또는 하부를 통해 결합되는 구조일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 하우징(140)의 일면에는 바코드(150)가 형성될 수 있다. 바코드(150)에는 Lot NO., 측정항목, 보관 수명, 보정곡선 정보(calibration) 등이 포함될 수 있다. 측정 카트리지(100)의 다른 점은 모세관 모듈(120)에 압력이 가해졌을 때 모세관(121)과 시약 봉(130)이 함께 시약용기(110)의 밀봉 필름(111)을 관통하여 시약용기(110)로 유입된다는 것이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 모세관 모듈의 사시도이며, 도 13은 다른 실시예에 따른 모세관 모듈의 단면 사시도이다. 도 12와 도 13에 도시된 모세관 모듈(120)은 도 5와 도 6에 도시된 모세관 모듈(120)과 형상만 조금 상이할 뿐 구성은 동일하다. 따라서 중복 설명은 생략한다.
도 14는 다른 실시예에 따른 시약 봉의 사시도이다. 시약 봉(130)은 동일면에 마련된 하위 건조 시약 수용부(131)와 상위 건조 시약 수용부(132)를 포함할 수 있다. 하위 건조 시약 수용부(131)는 제 1-1 건조 시약 수용부(131-1)와 제 1-2 건조 시약 수용부(131-2)를 포함할 수 있으며, 상위 건조 시약 수용부(132)는 제 2-1 건조 시약 수용부(132-1)와 제 2-2 건조 시약 수용부(132-2)를 포함할 수 있다. 시약 봉(130)의 하부는 밀봉 필름(111)을 파열시키는 파열부(133)가 형성되며, 상부에는 제습제를 수용하기 위한 제습제 수용부(136)가 구성될 수 있다. 그리고 시약 봉(130)은 하위 건조 시약 수용부(131)와 상위 건조 시약 수용부(132)의 사이에 용액 차단부(134)를 더 포함할 수 있다.
나아가, 시약 봉(130)은 시약 봉 밀봉 필름(138)을 더 포함할 수 있다. 시약 봉 밀봉 필름(138)은 시약 봉의 적어도 일부를 밀봉하는데, 하위 건조 시약 수용부(131)와 상위 건조 시약 수용부(132)를 포함하여 밀봉한다. 또한 시약 봉 밀봉 필름(138)은 제습제 수용부(136)도 함께 밀봉할 수 있다. 시약 봉 밀봉 필름(138)에 의해 밀봉된 상태에서 건조 시약 수용부(131, 132)의 습도를 낮게 유지하기 위해, 용액 차단부(134) 일부에 공기가 이동할 수 있는 공기 통로(134-1)를 형성할 수 있다. 공기 통로(134-1)를 통해 제습제 수용부(136)와 건조 시약 수용부(131, 132)가 연통된다.
일 양상에 따르면, 시약 봉 밀봉 필름(138)은 시약 봉(130)으로부터 연장될 수 있으며, 연장된 부위의 끝단은 하우징(140)에 부착될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 하우징(140)의 외벽에 부착될 수 있다. 이는 시약 봉(130)이 시약용기(110)에 유입될 시에 시약 봉 밀봉 필름(138)이 자동으로 벗겨지도록 하기 위함이다. 혹은 시약 봉 밀봉 필름(138)의 연장된 부위의 끝단은 시약용기(110)에 부착될 수도 있다. 이 역시 시약 봉(130)이 시약용기(110)에 유입될 시에 시약 봉 밀봉 필름(138)이 자동으로 벗겨지도록 하기 위함이다. 다른 예로, 사용자가 직접 시약 봉 밀봉 필름(138)을 벗겨내어 사용할 수도 있다. 한편, 조립 가이딩부(137)는 시약 봉(130)을 하우징(140)에 조립할 시에 가이딩하는 부분이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 측정 카트리지의 동작 설명을 위한 참조도이다. 도 15의 (a)는 시약용기(110)의 상측으로부터 모세관 모듈(120)과 시약 봉(130)을 포함한 하우징(140)이 장착된 형태를 나타낸다. 이때, 모세관 모듈(120)의 모세관(121)과 시약 봉(130)은 모두 시약용기(110)의 밀봉 필름(111)보다 상측에 위치한 상태이다. 이 상태에서 하우징(140)에 1차 압력을 가하면, 도 9의 (b)와 같이 하우징(140)이 하방으로 이동한다. 따라서 모세관 모듈(120)의 모세관(121)과 시약 봉(130)이 밀봉 필름(111)을 관통하여 시약용기(110)로 유입된다. 도 15의 (b)에서, 누르는 깊이를 조절함으로써 하위 건조 시약 수용부(131) 부위의 시약 봉 밀봉 필름(138)만이 벗겨지도록 할 수 있다. 다음으로, 도 15의 (c)와 같이 하우징(140)에 2차 압력을 가하면 시약 봉(130)은 아래로 더 이동하게 되며, 이에 따라 상위 건조 시약 수용부(132) 부위의 시약 봉 밀봉 필름(138)도 벗겨지게 된다. 즉, 하위 건조 시약 수용부(131)와 상위 건조 시약 수용부(132)가 순차적으로 노출되도록 할 수 있는 것이다. 물론, 누르는 깊이를 조절하여 하위 건조 시약 수용부(131)와 상위 건조 시약 수용부(132)가 한번에 노출되도록 할 수도 있다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 측정 카트리지의 동작 설명을 위한 참조도이다. 도 16의 (a)는 시약용기(110)의 상측으로부터 하우징(140)이 장착된 형태를 나타낸다. 이때, 하우징(140)에는 시약 봉(130)만이 장착되어 있고 모세관 모듈(120)은 장착되어 있지 않은 상태이다. 이 상태에서 하우징(140)에 1차 압력을 가하면, 도 16의 (b)와 같이 하우징(140)이 하방으로 이동한다. 따라서 시약 봉(130)이 밀봉 필름(111)을 관통하여 시약용기(110)로 유입된다. 도 16의 (b)에서, 누르는 깊이를 조절함으로써 하위 건조 시약 수용부(131) 부위의 시약 봉 밀봉 필름(138)만이 벗겨지도록 할 수 있다. 다음으로, 하우징(140)에 모세관 모듈(120)을 장착하면 도 16의 (c)와 같이 모세관 모듈(120)은 밀봉 필름(111)을 관통하여 시약용기(110)로 유입된다. 이 상태에서 하우징(140)에 2차 압력을 가하면, 도 16의 (d)와 같이 시약 봉(130)은 아래로 더 이동하게 되며, 이에 따라 상위 건조 시약 수용부(132) 부위의 시약 봉 밀봉 필름(138)도 벗겨지게 된다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 측정 카트리지 110 : 시약용기
111 : 밀봉 필름 112 : 입자 수용부
120 : 모세관 모듈 121 : 모세관
121-1 : 시료 유입부 121-2 : 공기 배출구
122-1 : 제 1 시료 인식 전극 122-2 : 제 2 시료 인식 전극
130 : 시약 봉 131 : 하위 건조 시약 수용부
132 : 상위 건조 시약 수용부 133 : 파열부
134 : 용액 차단부 140 : 하우징
200 : 측정기

Claims (29)

  1. 삭제
  2. 측정 카트리지; 및
    측정 카트리지가 장착되는 회전체를 포함하며, 회전체를 회전시켜가며 측정 카트리지의 시료에 존재하는 분석물질을 측정하는 측정 프로세스를 수행하는 측정기;를 포함하되,
    측정 카트리지는 :
    액체 시약을 수용하며 상부가 밀봉 필름으로 밀봉된 시약용기와,
    시약용기의 상측에 위치하고, 모세관 현상으로 시료를 채취하는 모세관을 포함하며, 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 모세관이 시약용기로 유입되는 모세관 모듈, 및
    시약용기의 상측에 위치하고, 건조 시약이 수용되는 복수의 건조 시약 수용부를 포함하며, 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 시약용기로 유입되는 시약 봉을 포함하며,
    측정기는 시약용기의 액체시약에 시료가 혼합된 상태에서 회전체를 회전시켜 발생하는 원심력으로 액체시약과 혼합된 시료의 입자를 시약용기 내에서 액체시약과 분리시키는 생체 측정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    모세관 모듈의 모세관은 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 시약용기로 유입되되 액체 시약과 직접 접촉하지 않을 정도로만 유입되는 생체 측정 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    시료의 입자가 시약용기 내에서 액체시약과 분리된 상태에서 시약 봉의 건조 시약이 액체 시약에 용해되어 반응하는 생체 측정 시스템.
  5. 제 2 항에 있어서,
    복수의 건조 시약 수용부에 수용된 일부 건조 시약은 액체 시약에 직접 접촉하여 용해되는 생체 측정 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    복수의 건조 시약 수용부에 수용된 적어도 일부 건조 시약은 회전체의 회전에 의해 이탈하여 액체 시약에 용해되는 생체 측정 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    시약 봉의 복수의 건조 시약 수용부 중 적어도 일부는 수직적으로 이격되며, 가해진 압력에 의해 순차적으로 시약용기로 유입되어 건조 시약이 순차적으로 액체 시약에 용해되는 생체 측정 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서, 측정 카트리지의 시약용기는 :
    액체 시약과 분리된 시료의 입자를 수용하는 입자 수용부를 포함하는 생체 측정 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    입자 수용부는 시약용기의 바닥면 일부가 함몰된 것인 생체 측정 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    입자 수용부는 시약용기의 바닥면에 요철이 형성된 것인 생체 측정 시스템.
  11. 삭제
  12. 제 2 항에 있어서,
    시약 봉은 건조된 단백질분해효소(protease), 및 건조된 Ketoamine oxidase, Fructosyl-amino acid oxidase, Fructosyl-peptide oxidase 중 적어도 하나를 수용하는 생체 측정 시스템.
  13. 제 2 항에 있어서,
    시약 봉은 복수의 건조 시약 수용부를 밀봉하는 시약 봉 밀봉 필름을 더 포함하는 생체 측정 시스템.
  14. 제 2 항에 있어서, 모세관 모듈은 :
    모세관 내의 공기를 배출하기 위한 공기 배출구를 더 포함하는 생체 측정 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 모세관 모듈은 :
    공기 배출구와 접한 제 1 시료 인식 전극, 및
    제 1 시료 인식 전극과 이격되되, 공기 배출구와 접한 제 2 시료 인식 전극을 포함하되, 제 1 시료 인식 전극과 제 2 시료 인식 전극은 모세관에 유입되어 모세관을 완전히 채운 시료에 의해 전기적으로 연결되며,
    측정기는 제 1 시료 인식 전극과 제 2 시료 전극의 전기적 연결을 감지하는 생체 측정 시스템.
  16. 생체 측정 시스템용 측정 카트리지에 있어서,
    액체 시약을 수용하며 상부가 밀봉 필름으로 밀봉된 시약용기;
    시약용기의 상측에 위치하고, 모세관 현상으로 시료를 채취하는 모세관을 포함하며, 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 모세관이 시약용기로 유입되는 모세관 모듈; 및
    시약용기의 상측에 위치하고, 건조 시약이 수용되는 복수의 건조 시약 수용부를 포함하며, 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 시약용기로 유입되는 시약 봉;을 포함하되,
    측정 카트리지는 측정기의 회전체에 장착되며,
    시약용기로 유입된 모세관으로부터 시료가 유출되어 시약용기의 액체시약에 혼합된 상태에서 시료의 입자는 회전체의 회전으로 발생하는 원심력에 의해 액체시약과 분리되되 시약용기 내에 공존하는 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
  17. 제 16 항에 있어서,
    모세관 모듈의 모세관은 가해진 압력에 의해 밀봉 필름에 대한 접촉부위를 파열시켜 시약용기로 유입되되 액체 시약과 직접 접촉하지 않을 정도로만 유입되는 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
  18. 제 16 항에 있어서,
    시료의 입자가 시약용기 내에서 액체시약과 분리되어 공존하는 상태에서 시약 봉의 건조 시약이 액체 시약에 용해되어 반응하는 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
  19. 제 16 항에 있어서,
    복수의 건조 시약 수용부에 수용된 일부 건조 시약은 액체 시약에 직접 접촉하여 용해되는 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
  20. 제 16 항에 있어서,
    복수의 건조 시약 수용부에 수용된 적어도 일부 건조 시약은 회전체의 회전에 의해 이탈하여 액체 시약에 용해되는 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
  21. 제 16 항에 있어서,
    시약 봉의 복수의 건조 시약 수용부 중 적어도 일부는 수직적으로 이격되며, 가해진 압력에 의해 순차적으로 시약용기로 유입되어 건조 시약이 순차적으로 액체 시약에 용해되는 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
  22. 제 16 항에 있어서, 측정 카트리지의 시약용기는 :
    액체 시약과 분리된 시료의 입자를 수용하는 입자 수용부를 포함하는 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
  23. 제 22 항에 있어서,
    입자 수용부는 시약용기의 바닥면 일부가 함몰된 것인 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
  24. 제 22 항에 있어서,
    입자 수용부는 시약용기의 바닥면에 요철이 형성된 것인 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
  25. 삭제
  26. 제 16 항에 있어서,
    시약 봉은 건조된 단백질분해효소(protease), 및 건조된 Ketoamine oxidase, Fructosyl-amino acid oxidase, Fructosyl-peptide oxidase 중 적어도 하나를 수용한 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
  27. 제 16 항에 있어서,
    시약 봉은 복수의 건조 시약 수용부를 밀봉하는 시약 봉 밀봉 필름을 더 포함하는 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
  28. 제 16 항에 있어서, 모세관 모듈은 :
    모세관 내의 공기를 배출하기 위한 공기 배출구를 더 포함하는 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
  29. 제 28 항에 있어서, 모세관 모듈은 :
    공기 배출구와 접한 제 1 시료 인식 전극, 및
    제 1 시료 인식 전극과 이격되되, 공기 배출구와 접한 제 2 시료 인식 전극을 포함하되, 제 1 시료 인식 전극과 제 2 시료 인식 전극은 모세관에 유입되어 모세관을 완전히 채운 시료에 의해 전기적으로 연결되는 생체 측정 시스템용 측정 카트리지.
KR1020140184704A 2014-12-19 2014-12-19 생체 측정 시스템 KR101670971B1 (ko)

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