KR101893219B1 - Body fluid analyzing method and body fluid analyzing system using the same - Google Patents
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Abstract
체액분석 방법 및 이를 이용한 체액분석 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 체액분석 시스템은 특정 파장의 빛을 생성해서 조사하는 발광부, 상기 발광부에서 조사한 빛을 반사하기 위한 반사재 및 체액 샘플을 수용하기 위한 홈을 포함하는 적어도 하나의 샘플 수용부, 상기 발광부에서 조사되어 상기 샘플 수용부에서 반사된 빛을 수집해 이를 전기적 신호로 변환하는 수광부 및 상기 수광부에서 변환된 전기적 신호를 기초로 체액 샘플의 농도를 측정하여 상기 체액 샘플을 분석하는 샘플 분석부를 포함한다. 이에 따라 적은 양의 샘플로도 더욱 정확하게 체액 성분을 분석하여 사용자의 건강 상태를 진단하고, 그 진단 결과를 사용자에게 제공할 수 있게 된다.A body fluid analysis method and a body fluid analysis system using the same are disclosed. The body fluid analysis system according to the present invention comprises at least one sample containing portion including a light emitting portion for generating and irradiating light of a specific wavelength, a reflector for reflecting light irradiated from the light emitting portion, and a groove for receiving a body fluid sample, A sample analyzer for analyzing the body fluid sample by measuring a concentration of the body fluid sample based on the electrical signal converted by the light receiving unit and a light receiving unit irradiating the light emitting unit and collecting light reflected from the sample receiving unit and converting the light into an electrical signal, . Accordingly, the body fluid component can be more accurately analyzed even with a small amount of sample, thereby diagnosing the user's health condition and providing the diagnosis result to the user.
Description
본 발명은 체액분석 방법 및 이를 이용한 체액분석 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정 시약과 반응한 체액 샘플에 조사된 빛의 반사 정도를 계산해 체액 샘플의 특정 지표물질의 농도를 분석할 수 있는 체액분석 방법 및 이를 이용한 체액분석 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a body fluid analysis method and a body fluid analysis system using the body fluid analyzing method, and more particularly, to a body fluid analyzing method and a body fluid analysis system using the body fluid analyzing method, And a body fluid analysis system using the same.
일반적으로 환자의 건강상태는 환자의 체액을 분석해 체액 내에 존재하는 질병과 같은 환자의 건강상태와 관련있는 물질(지표물질)의 양이나 농도를 측정하는 방법으로 진단된다. 이때 지표 물질에 대한 측정은 환자의 체액을 채취하여 지표물질에 대한 항원항체반응과 같은 면역 분석 또는 생화학적 반응을 통해 수행된다. Generally, a patient's health condition is diagnosed by analyzing a body fluid of a patient and measuring the amount or concentration of a substance (indicator substance) related to the health condition of the patient such as a disease present in the body fluid. At this time, the measurement of the indicator substance is carried out through immunoassay or biochemical reaction such as antigen antibody reaction to the indicator substance by collecting body fluid of the patient.
과거에는 이러한 검사에 전문적인 지식이 요구되는 시약이나 장비를 사용했기 때문에 비용이 많이 들고 시간도 많이 소요되었을 뿐만 아니라 병원을 방문해야만 진단을 받을 수 있어 환자에게 큰 제약이 있었다.In the past, the use of reagents or equipment that required expert knowledge in these tests was costly and time consuming, as well as being able to receive a diagnosis only after a visit to the hospital.
또한 기존의 검사방법은 많은 수작업이 필요하며 작업 시 일어나는 오차로 인해 결과값에 오류가 발생하기도 했다.In addition, the conventional inspection method requires a lot of manual work, and errors in the result caused errors in the work.
최근 이러한 검사방법의 단점을 극복한 현장검사(POCT, point-of-care test)가 대두되었다. 현장검사란 환자가 있는 장소에서 체액의 채취와 분석을 바로 수행해 단시간에 환자를 진단하는 검사를 말한다. 현장검사는 간단한 방법으로 환자가 진단할 수 있을 뿐 아니라 추가적인 비용과 시간을 절감할 수 있는 등 다양한 장점이 있어 광범위하게 이용되고 있다.Recently, a point-of-care test (POCT) has emerged that overcomes the disadvantages of this method. On-site inspection refers to a test to diagnose a patient in a short period of time by immediately collecting and analyzing body fluids in a place where the patient is present. On-site testing is widely used because of its various advantages such as simple diagnosis of the patient and additional cost and time saving.
이러한 현장검사 항복으로는 Tnl, BNP, CK-MB, 콜레스테롤(TG,TC,HDL), 글루코스, 간질환 측정(AST,ALT), Creatinin 등의 면역분석, 생화학 분석법 등이 있다. 이러한 바이오센서(biosensor)는 전기화학적인 광학측정방법을 비롯한 다양한 방법이 이용되고 있다. These field inspections include immunoassays such as Tnl, BNP, CK-MB, cholesterol (TG, TC, HDL), glucose, liver disease measurement (AST, ALT) and creatinin, and biochemical analysis. Such a biosensor has been used various methods including an electrochemical optical measurement method.
다만 체액 분석의 편리함을 제공한 현장검사 역시 더욱 정밀한 값을 얻어 분석을 수행하고 사용자에게 그 결과를 보여줄 수 있어야 한다는 과제는 아직 남아 있고, 이에 대한 연구도 계속되고 있다.
However, there is still a problem that the on-site inspection that provides the convenience of body fluid analysis should be able to obtain more precise values and perform the analysis and show the result to the user.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 안출한 것으로 본 발명의 목적은 더욱 정확하게 체액 성분을 분석하여 사용자의 건강 상태를 진단할 수 있는 체액분석 방법 및 이를 이용한 체액분석 시스템을 제공함에 있다. 또한 적은 양의 샘플을 이용해 체액을 분석할 수 있는 체액분석 방법 및 이를 이용한 체액분석 시스템을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a body fluid analysis method and a body fluid analysis system using the same that can diagnose a health state of a user by analyzing body fluid components more accurately. It is another object of the present invention to provide a body fluid analysis method capable of analyzing a body fluid using a small amount of samples and a body fluid analysis system using the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 체액분석 시스템은 특정 파장의 빛을 생성해서 조사하는 발광부; 상기 발광부에서 조사한 빛을 반사하기 위한 반사재 및 체액 샘플을 수용하기 위한 홈을 포함하는 적어도 하나의 샘플 수용부; 상기 발광부에서 조사되어 상기 샘플 수용부에서 반사된 빛을 수집해 이를 전기적 신호로 변환하는 수광부; 및 상기 수광부에서 변환된 전기적 신호를 기초로 체액 샘플의 지표물질의 농도를 측정하여 상기 체액 샘플을 분석하는 샘플 분석부;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a body fluid analysis system including: a light emitting unit for generating and irradiating light of a specific wavelength; At least one sample accommodating portion including a reflector for reflecting light irradiated from the light emitting portion and a groove for receiving a body fluid sample; A light receiving unit for collecting light reflected from the sample accommodating unit irradiated from the light emitting unit and converting the collected light into an electrical signal; And a sample analyzer for analyzing the body fluid sample by measuring the concentration of the indicator substance of the body fluid sample based on the electrical signal converted in the light receiving section.
그리고 상기 샘플 수용부는 투명 재질의 판형 구조를 가질 수 있다.The sample accommodating portion may have a transparent plate-like structure.
또한 상기 샘플 수용부를 고정시키기 위한 기판;을 더 포함하며, 상기 샘플 수용부는 상기 기판에 탈부착 가능할 수 있다.And a substrate for fixing the sample accommodating portion, wherein the sample accommodating portion can be removably attached to the substrate.
또한 상기 발광부는 기설정된 파장의 빛을 발생시키는 LED(light emitting diode)을 포함할 수 있다.The light emitting unit may include a light emitting diode (LED) that emits light having a predetermined wavelength.
그리고 상기 수광부는 포토 다이오드(photodiode)로 구성되며, 상기 반사된 빛의 강도를 전압으로 변환할 수 있다.The light receiving unit is composed of a photodiode, and can convert the intensity of the reflected light into a voltage.
또한 상기 샘플 분석부는, 람베르트-비어 법칙(Lambert-Beer's law) 또는 쿠벨카-뭉크(Kubelka-Munk) 방정식을 이용해 상기 체액 샘플의 몰농도를 계산하여 체액 분석을 수행할 수 있다.The sample analyzer may also perform a body fluid analysis by calculating the molar concentration of the body fluid sample using a Lambert-Beer's law or a Kubelka-Munk equation.
그리고 상기 반사재는 상기 발광부로부터 조사된 빛을 반사시키기 위해 백색 혹은 은색의 멤브레인(membrane)으로 구성될 수 있다.The reflective material may be a white or silver membrane to reflect the light emitted from the light emitting unit.
또한 상기 샘플 수용부는, 상기 수용된 체액 샘플과 색반응을 일으키는 염료(dye)를 포함할 수 있다.The sample receiving portion may also include a dye causing a color reaction with the received bodily fluid sample.
그리고 상기 샘플 수용부는, 상기 홈과 연결되며, 상기 체액 샘플이 이동하기 위한 샘플 주입부; 및 상기 홈 또는 상기 샘플 주입부와 연결되며, 상기 수용된 체액 샘플과 색반응을 일으키는 염료(dye)가 이동하기 위한 염료 주입부;를 더 포함할 수 있다.And the sample accommodating portion is connected to the groove and includes a sample injecting portion for moving the body fluid sample; And a dye injecting unit connected to the groove or the sample injecting unit to transfer a dye causing a color reaction with the received bodily fluid sample.
또한 상기 발광부에서 생성되는 빛은 400nm에서 650nm 사이의 파장을 가질 수 있다.The light generated by the light emitting unit may have a wavelength ranging from 400 nm to 650 nm.
그리고 상기 샘플 분석부에서 분석된 결과를 사용자에게 표시하는 표시부;를 더 포함할 수 있다.And a display unit for displaying a result analyzed by the sample analyzing unit to a user.
한편 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 체액분석 방법은 특정 파장의 빛을 생성해서 체액 샘플에 조사하는 단계; 상기 체액 샘플로부터 반사되어 나오는 빛을 수집하는 단계; 상기 수집된 빛을 전기 신호로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 전기 신호를 기초로 상기 체액 샘플 내의 피분석 물질의 농도를 계산하여 체액 분석을 수행하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a body fluid analysis method comprising: generating light of a specific wavelength and irradiating a body fluid sample; Collecting light reflected from the body fluid sample; Converting the collected light into an electrical signal; And calculating the concentration of the analyte in the body fluid sample based on the converted electrical signal to perform body fluid analysis.
그리고 상기 체액 분석을 수행하는 단계는, 람베르트-비어 법칙(Lambert-Beer's law) 또는 쿠벨카-뭉크(Kubelka-Munk) 방정식을 이용해 상기 체액 샘플의 몰농도를 계산하여 체액 분석을 수행할 수 있다.And performing the body fluid analysis can be performed by calculating the molar concentration of the body fluid sample using the Lambert-Beer's law or the Kubelka-Munk equation .
또한 상기 빛을 수집하는 단계는, 상기 조사하는 단계에서 조사된 빛이, 상기 체액 샘플에 수집된 영역에 마련된 반사 부재에 반사되어 나오는 빛을 수집할 수 있다.In addition, the collecting of the light may include collecting the light reflected by the reflecting member provided in the area collected in the body fluid sample.
그리고 상기 체액 분석을 수행하는 단계에서 수행된 분석 결과를 사용자에게 표시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.And displaying the analysis result performed in the step of performing the body fluid analysis to the user.
또한 상기 빛을 조사하는 단계 이전에, 상기 체액 샘플과 염료(dye)를 색반응시키는 단계;를 수행할 수 있다.And color-reacting the body fluid sample and the dye before the step of irradiating the light.
그리고 상기 체액 분석을 수행하는 단계는, 상기 염료(dye)와 색반응을 일으킨 상기 체액 샘플에 반사되어 나온 빛을 이용해 상기 체액 샘플의 몰농도를 계산해서 상기 체액을 분석할 수 있다.
And performing the body fluid analysis may include analyzing the body fluid by calculating the molar concentration of the body fluid sample using light reflected from the body fluid sample that caused the color reaction with the dye.
상기 본 발명의 구성에 따른 체액분석 방법 및 이를 이용한 체액분석 시스템에 의하면, 기존 용액 상에서 이용하던 투과 측정 방식을 반사 형식으로 적용하여 적은 양의 샘플로도 더욱 정확하게 체액 성분을 분석하여 사용자의 건강 상태를 진단하고, 그 진단 결과를 사용자에게 제공할 수 있게 된다.
According to the bodily fluid analysis method and the bodily fluid analysis system using the bodily fluid analysis method according to the present invention, the permeation measurement method used in the conventional solution is applied as a reflection type so that the bodily fluid component can be more accurately analyzed even with a small amount of sample, And provide the diagnosis result to the user.
도 1은 체액 샘플의 몰농도를 구하는 원리를 대략적으로 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 체액분석 시스템의 구성을 나타내는 도면,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 체액분석 시스템의 동작 과정을 나타내는 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 체액분석 시스템에서 반사재 사용에 따른 효과를 나타내는 그래프,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체액분석 시스템의 구성을 나타내는 도면,
도 6은 체액 샘플과 염료(dye)의 색반응을 설명하기 위한 도면,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체액분석 시스템의 구성을 나타내는 도면, 그리고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 체액분석 방법을 나타내는 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a view for roughly explaining the principle of obtaining a molar concentration of a body fluid sample,
FIG. 2 is a view showing a configuration of a body fluid analysis system according to an embodiment of the present invention,
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating an operation process of a body fluid analysis system according to an embodiment of the present invention;
FIGS. 4A and 4B are graphs showing effects of using a reflective material in a body fluid analysis system according to an embodiment of the present invention,
5 is a view showing a configuration of a body fluid analysis system according to another embodiment of the present invention,
6 is a view for explaining a color reaction of a body fluid sample and a dye,
FIGS. 7A and 7B are views showing a configuration of a body fluid analysis system according to another embodiment of the present invention,
8 is a flow chart illustrating a method for analyzing body fluids according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
도 1은 체액 샘플의 몰농도를 구하는 원리를 대략적으로 설명하기 위한 도면이다. 체액 샘플의 몰농도는 람베르트-비어 법칙(lambert-beer's law)에 의해 구할 수 있다. 다만 람베르트-비어 법칙 이외에 쿠벨카-뭉크(Kubelka-Munk) 방정식을 이용하는 것도 가능하다. 여기서는 람베르트-비어 법칙에 대해서만 간략히 소개하기로 한다. 람베르트-비어 법칙은 아래 수학식 1로 정의된다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a view for roughly explaining the principle of obtaining a molar concentration of a body fluid sample. FIG. The molar concentration of the body fluid sample can be determined by the lambert-beer's law. It is also possible to use the Kubelka-Munk equation in addition to the Lambert-Beer law. Here, we briefly introduce the Lambert-Beer law. The Lambert-Beer law is defined by the following equation (1).
여기서 Io는 입사하는 빛의 강도이고, It는 용액을 투과한 빛의 강도이다. 그리고 ε은 몰흡광계수(molar extinction coefficient)를 나타내며, l은 빛의 투과거리, C는 몰농도(molar concentration)을 나타낸다. 이 법칙은 log(Io/It)가 빛을 흡수하는 물질의 두께, 즉 빛이 투과하는 거리(l)에 비례한다는 람베르트의 법칙과 log(Io/It)가 빛을 흡수하는 물질의 농도(C)에 비례한다는 비어의 법칙(Beer's law)을 합친 것이다Where I o is the intensity of the incident light and I t is the intensity of the light transmitted through the solution. Ε is the molar extinction coefficient, l is the light transmission distance, and C is the molar concentration. This law log (I o / I t) is the thickness of the material to absorb light, that is, that the Lambert proportional to the distance (l) of the light transmitted through the laws and log (I o / I t) absorb light (Beer's law) which is proportional to the concentration of the substance (C)
도 1에서와 같이 발광유닛(10)에서 조사된 빛은 용액(5)이 담긴 큐벳(20)을 통과하여 수광유닛(30)으로 수집된다. 1, the light emitted from the
여기서 발광유닛(10)은 원하는 파장의 빛을 발생시킨다. 발생된 빛이 큐벳(20)을 통과하면 큐벳(20)에 담긴 용액에 빛이 일부 흡수되고 흡수되지 않은 빛은 큐벳(20)을 통과해 수광유닛(30)으로 들어간다.Here, the
발광유닛(10)과 수광유닛(30)에서 각각 생성, 수집한 빛의 강도와 큐벳(20)의 거리는 실험에 의해 알 수 있고, 몰흡광계수 역시 화합물마다 일정하므로 상기 람베르트-비어 법칙에 의해 몰농도(C)를 구할 수 있게 된다.The intensity of the light generated and collected by the
다만 이와 같은 경우에는 빛의 통과 거리가 필요하므로 많은 양의 체액 샘플이 필요하다. 즉 큐벳(20)의 부피를 어느 정도 채울 수 있는 만큼의 체액은 필요하므로 인체에서 적지 않은 양의 피를 뽑아야 하는 불편함이 따른다.However, in such cases, a large amount of body fluid sample is needed because light travel distance is required. That is, since the body fluid necessary to fill the volume of the
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 다른 구조를 이용해 적은 양의 체액으로도 체액 분석이 가능한 체액분석 방법 및 이를 이용한 체액분석 시스템을 제공하고자 한다.In order to solve such problems, the present invention provides a body fluid analysis method capable of analyzing body fluid even with a small amount of body fluid using another structure, and a body fluid analysis system using the same.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 체액분석 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 체액분석 시스템은 발광부(100), 샘플 수용부(110), 수광부(130)를 포함한다. 그리고 샘플 수용부(110)의 하부에는 반사재(120)가 구비된다.2 is a view showing a configuration of a body fluid analysis system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the body fluid analysis system according to an embodiment of the present invention includes a
발광부(100)는 특정 파장의 빛을 생성하여 후술할 샘플 수용부(110)로 조사하는 기능을 갖는다. 구체적으로 발광부(100)는 특정한 파장의 빛을 생성하는 발광유닛으로 구성된다. 즉, LED(light emitting diode)와 같은 발광 유닛이 적용될 수 있다. 특히 발광부(100)는 430nm, 470nm, 565nm, 635nm 등 특정 파장의 빛을 생성할 수 있다. The
샘플 수용부(110)는 체액 샘플 등을 수용하는 기능을 갖는다. 즉 소정의 깊이를 갖는 홈이 구비되어 있어서 체액 샘플을 수용할 수 있게 된다. 그리고 샘플 수용부(110)는 하나의 유닛으로 구성될 수도 있고, 둘 이상의 유닛으로 구성될 수 있다. The
반사재(120)는 발광부(100)에서 조사한 빛을 반사하는 기능을 갖는다. 구체적으로 반사재(120)는 빛의 반사를 용이하게 하기 위해 백색 혹은 은색의 멤브레인(membrane)으로 구성될 수 있다. 그리고 재질은 빛을 흡수하지 않고, 반사할 수 있을 정도의 것이라면 이미 사용되고 있는 어떠한 재질이어도 무방하다. 반사재(120)는 샘플 수용부(110)의 하부에 구비되어 발광부(100)에서 조사되어 체액 샘플을 통과한 빛을 반사한다. The
수광부(130)는 발광부(100)에서 조사되어 샘플 수용부(110) 내의 체액 샘플을 통과한 후 반사재(120)에 의해 반사된 빛을 수집하는 기능을 갖는다. 구체적으로 수광부(130)는 포토 다이오드(photodiode)로 구성될 수 있다. 수광부(130)는 포토 다이오드를 이용해 발광부(100)에서 조사되어 샘플 수용부(110)에서 반사된 빛을 수집하고, 수집한 빛을 전기적 신호로 변환한다. The
한편 도 2에 도시되지는 않았으나, 수광부(130)에서 생성된 전기적 신호는 체액 샘플의 농도를 측정하기 위해 샘플 분석부(미도시)로 보내지며, 샘플 분석부는 체액 샘플의 농도, 즉 체액 내에 특정 성분이 얼마만큼 들어있는지를 분석한다. 이때 상술한 람베르트-비어 법칙이 사용되며, 이와 관련해서는 기존의 방법들을 이용할 수 있다.2, the electrical signal generated by the
구체적으로 샘플 수용부(110)의 홈의 깊이 및 입사각, 반사각을 이용해서 빛의 이동거리를 알 수 있고, 화합물 용액의 몰흡광계수 및 발광부(100)에서 발광된 빛의 세기 역시 미리 알 수 있고, 반사되어 감소된 빛의 세기는 수광부(130)에서 측정이 가능하므로 람베르트-비어 법칙에 의해서 지표물질의 몰농도를 구할 수 있다. 지표물질이란 혈액 내에 포함된 성분 중 농도를 분석하고자 하는 대상 물질을 말한다.The molten extinction coefficient of the compound solution and the intensity of the light emitted from the
여기서 샘플 수용부(110) 내의 체액 샘플은 염료(dye)와 반응하여 농도에 따라 색변화를 일으키며 색변화를 일으킨 체액 샘플은 입광된 빛의 세기를 감소시키며 반사하게 된다. Here, the body fluid sample in the
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 체액분석 시스템의 동작 과정을 나타내는 도면이다.FIGS. 3A and 3B illustrate an operation of a body fluid analysis system according to an embodiment of the present invention.
도 3a에서와 같이 샘플 수용부(110)를 끼워 넣는 기판(140)이 존재할 수 있다. 그리고 기판(140)의 구성 중 샘플 수용부(110)가 고정되는 부분에는 샘플 수용부(110) 하부에 반사재(120)가 붙어 있을 수 있다. As shown in FIG. 3A, a
즉 도 3b에서와 같이 샘플 수용부(110)가 기판(140)에 장착되면 샘플 수용부(110) 하부에 백색 혹은 은색의 멤브레인이 부착되어 있어서, 발광부(100)에서 입사된 빛이 효과적으로 반사되어 수광부(130)에서 수집될 수 있도록 도와준다.3B, when the
여기서 기판(140) 및 샘플 수용부(110)는 투명한 아크릴 재질로 이루어질 수 있지만 어떤 특정한 재질에 한정되지 않는다.Here, the
한편 기판(140) 전체가 반사를 용이하게 할 수 있도록 백색 혹은 은색의 재질로 구성될 수 있고, 이 경우 반사재(120)는 생략될 수 있을 것이다. 즉 기판(140) 자체가 반사재의 기능을 대신할 수 있다.On the other hand, the
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 체액분석 시스템에서 반사재 사용에 따른 효과를 나타내는 그래프이다.4A and 4B are graphs showing the effect of using a reflective material in a body fluid analysis system according to an embodiment of the present invention.
도 4a는 백색 멤브레인으로 구성된 반사재를 이용하지 않은 경우에 있어서 염료(dye)와 색반응을 일으킨 체액 샘플의 색변화에 따른 반사율을 도시한 것이다. 도 4a에 도시된 바와 같이 반사재가 없는 경우에는 색변화에 따라 반사 정도가 불규칙함을 알 수 있다. 따라서 반사재가 없다면 본 발명의 일 실시예에 따른 체액분석 시스템에서와 같이 색변화로 체액 샘플의 몰농도를 구할 수 없게 된다. 여기서 가로축은 색변화를 일으킨 정도, 즉 염료(dye)에 의한 농도변화를 나타내며, 세로축은 입사광에 대한 반사광의 비, 즉 반사율(reflectance(%))을 나타낸다.FIG. 4A shows the reflectance according to the color change of a sample of a body fluid which caused a color reaction with a dye when a reflector composed of a white membrane is not used. As shown in FIG. 4A, when there is no reflective material, the degree of reflection is irregular according to the color change. Thus, without a reflector, the molar concentration of the body fluid sample can not be determined by the color change as in the body fluid analysis system according to an embodiment of the present invention. Here, the abscissa represents the degree of color change, that is, the change of the concentration due to the dye, and the ordinate represents the ratio of the reflected light to the incident light, that is, the reflectance (%).
반면 도 4b는 백색 멤브레인으로 구성된 반사재를 이용한 경우에 있어서 염료(dye)와 색반응을 일으킨 체액 샘플의 색변화에 따른 반사율을 도시한 것이다. 도 4b에 도시된 바와 같이 반사율은 색변화에 따라, 즉, 다이(dye)와 색반응을 일으킨 체액 샘플의 농도 변화에 따라 일정하게 변화한다. 구체적으로 농도가 짙어질 수록 반사율이 낮아지는 경향을 갖는다. On the other hand, FIG. 4B shows the reflectance according to the color change of the body fluid sample causing the color reaction with the dye in the case of using the reflector composed of the white membrane. As shown in FIG. 4B, the reflectance changes uniformly according to the color change, that is, the concentration change of the body fluid sample causing the color reaction with the dye. Specifically, as the concentration increases, the reflectance tends to decrease.
결국 도 4a와 같이 백색 멤브레인으로 구성된 반사재를 이용하지 않은 경우에는 색반응 정도에 따른 반사율의 변화가 불규칙해서 람베르트-비어 법칙을 이용하기 어렵지만, 도 4b와 같이 백색 멤브레인으로 구성된 반사재를 이용한 경우에는 색반응 정도에 따른 반사율의 변화가 일정하기 때문에 람베르트-비어 법칙을 이용해 체액 샘플의 몰농도를 구할 수 있게 된다.4A, it is difficult to use the Lambert-Beer law because of the irregular change of the reflectance depending on the degree of color reaction. However, when a reflector composed of a white membrane is used as shown in FIG. 4B Since the change of the reflectance according to the degree of the color reaction is constant, the molar concentration of the body fluid sample can be obtained by using the Lambert-Beer law.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체액분석 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 구체적으로 도 5는 체액분석 시스템에서 샘플 수용부(110)의 구성을 나타낸다. 5 is a view showing a configuration of a body fluid analysis system according to another embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 5 shows the configuration of the
도 5에 도시된 바와 같이 샘플 수용부(110)는 체액 샘플이 모여들기 위한 홈(116)이 존재한다. 그리고 홈(116)과 연결되어 체액 샘플이 이동하기 위한 샘플 주입부(112)가 있다. 또한 염료(dye)가 존재하는 염료 주입부(114)를 더 포함할 수 있는데, 도 5에서는 염료 주입부(114)가 샘플 주입부(112)와 홈(116) 사이에 존재해서, 체액 샘플이 샘플 주입부(112)로 주입되어 홈(116)까지 흘러가면서 염료와 반응해, 홈(116)에 모여들게 된다.As shown in FIG. 5, the
이러한 샘플 수용부(110)는 투명 재질로 이루어질 수 있다. 한편 도 5에 도시하지는 않았으나, 샘플 수용부(110) 하부에는 반사재(120)가 존재하며, 발광부(100)는 홈(116)에 수용된 체액 샘플에 빛을 조사하고, 상기 반사재(120)에 의해 반사된 빛을 수광부(130)과 수집해서, 전기 신호로 변환하여 체액 샘플 분석을 수행하게 된다.The
한편 도 6은 체액 샘플과 염료(dye)의 색반응을 설명하기 위한 도면이다. 샘플 수용부(110)의 구성은 도 5에서 도시한 구성으로 상정하여 설명하였으나, 도 3a에 도시한 샘플 수용부(110)의 구성이어도 무방하다.On the other hand, FIG. 6 is a diagram for explaining the color reaction of the body fluid sample and the dye. The configuration of the
도 6에 도시된 바와 같이 체액 샘플은 염료(dye)와 반응하게 되면 체액 샘플 내에 존재하는 반응 물질의 농도에 따라 색변화를 일으키게 된다. 예를 들어 체액 내에 존재하는 콜레스테롤의 농도가 0이라면 아무런 색변화를 일으키지 않을 것이다. 다만, 콜레스테롤의 농도가 짙어질수록 색반응을 일으킨 화합물의 색은 더욱 진해진다. 이러한 색반응은 측정하고자 하는 체액성분에 따라 각기 다른 염료가 쓰일 수 있고, 파란색, 빨간색, 녹색 등으로 색이 변하며, 앞서 설명한 바와 같이 체액성분의 농도에 따라 색의 농도가 달라진다. 이는 체액성분과 염료가 화학반응을 일으켜 생성되는 결과물이 색을 나타내기 때문이며, ADOS, ADPS, ALPS, DAOS, HDAOS, MADB, MAOS, TODB, TOOS, TOPS 등과 같은 염료를 사용할 수 있다. 이는 이미 사용되고 있는 염료에 불과하므로 체액성분과 염료의 화학반응식이나 염료의 구체적인 성분과 관련한 설명은 발명의 본질을 흐릴 염려가 있기 때문에 생략하기로 한다.As shown in FIG. 6, when a body fluid sample reacts with a dye, a color change is caused according to the concentration of the reactant present in the body fluid sample. For example, if the concentration of cholesterol present in the body fluid is zero, it will not cause any color change. However, as the concentration of cholesterol increases, the color of the compound causing the color reaction becomes darker. This color reaction can be performed using different dyes depending on the body fluid component to be measured, and the color is changed to blue, red, green, etc., and the concentration of the color varies depending on the concentration of the body fluid component as described above. Dyes such as ADOS, ADPS, ALPS, DAOS, HDAOS, MADB, MAOS, TOB, TOOS, TOPS and the like can be used as the result of the chemical reaction between the body fluid component and the dye. Since this is only a dye that has already been used, explanations relating to the chemical reaction formula of the body fluid component and the dye and the specific components of the dye will be omitted because they may obscure the essence of the invention.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 체액분석 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.7A and 7B are diagrams showing a configuration of a body fluid analysis system according to another embodiment of the present invention.
도 7a는 도 5와 달리 염료 주입부(114)가 별도로 구비되어 있다. 즉 샘플 주입부(112)에서 주입된 체액 샘플은 염료 주입부(114)에서 주입된 염료와 색반응을 일으켜 홈(116)에 수용된다. 홈(116) 하부에는 상술한 바와 같이 조사된 빛을 반사하는 반사재(미도시)가 포함되어 있다. 이에 따라 발광부 및 수광부에 의해서 빛의 세기를 구하여 체액 샘플의 몰농도를 측정할 수 있게 된다.7A is different from FIG. 5 in that a
도 7b는 도 7a와 달리 복수의 홈(116)을 갖는 샘플 수용부를 나타낸다. 복수의 홈(116) 하부에는 도 7b에 도시된 바와 같이 반사재(120)가 포함되어 있어서, 빛을 반사시킨다. 한편 도 7b에서는 샘플 주입부(112)가 하나로 도시되어 있으나, 샘플 주입부(112)는 하나 이상일 수 있음은 물론이다. 도 7b에 도시된 샘플 수용부는 도 7a에서와 같은 염료 주입부(114)가 별도로 추가될 수 있지만, 복수의 홈(116)에 각각 별개의 염료가 구비되어 있을 수도 있다.FIG. 7B shows a sample accommodating portion having a plurality of
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 체액분석 방법을 나타내는 흐름도이다.8 is a flow chart illustrating a method for analyzing body fluids according to an embodiment of the present invention.
우선 특정 파장의 빛을 생성한다(S200). 특정 파장의 빛을 생성하는 주체는 LED일 수 있다. 생성된 빛을 체액 샘플에 조사하여 반사된 빛을 수집한다(S210, S220). 상술한 바와 같이, 체액 샘플에 조사된 빛을 반사하기 위해서 반사재가 구비된다. 또한 반사된 빛을 수집하는 주체는 앞서 설명한 수광부이다.First, light of a specific wavelength is generated (S200). The subject that generates light of a specific wavelength may be an LED. The generated light is irradiated to the body fluid sample to collect the reflected light (S210, S220). As described above, a reflector is provided to reflect the light irradiated to the body fluid sample. Also, the subject that collects the reflected light is the light-receiving unit described above.
이후 수광부는 수집한 빛을 전기 신호로 변환하고, 람베르트-비어 법칙을 이용해 체액 샘플의 농도를 계산한다(S230, S240). 샘플 분석부가 이를 수행(S250)할 수 있고 이는 별개의 구성으로 구비될 수 있다. Thereafter, the light receiving unit converts the collected light into an electric signal, and calculates the concentration of the body fluid sample using the Lambert-Beer law (S230, S240). The sample analysis unit may perform this (S250) and this may be provided in a separate configuration.
도 8에서는 체액을 혈액으로 한정하여 설명하였으나, 혈액 이외의 체액도 도 8의 흐름과 같은 방법으로 분석 가능할 것이다.8, the bodily fluid is limited to blood, but the bodily fluids other than blood may be analyzed by the same method as the flow of Fig.
상기한 바에서, 다양한 실시예에서 설명한 각 구성요소 및/또는 기능은 서로 복합적으로 결합하여 구현될 수 있으며, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
In addition, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
100......................................발광부
110......................................샘플 수용부
120......................................반사재
130......................................수광부100:
110 ...................................... Sample accommodating portion
120 ...................................... Reflector
130 .............................. Receiver
Claims (17)
상기 발광부에서 조사한 빛을 반사하기 위한 반사재 및 체액 샘플을 수용하기 위한 복수의 홈을 포함하는 적어도 하나의 샘플 수용부;
상기 발광부에서 조사되어 상기 샘플 수용부에서 반사된 빛을 수집해 이를 전기적 신호로 변환하는 수광부; 및
상기 수광부에서 변환된 전기적 신호를 기초로 체액 샘플의 지표물질 농도를 측정하여 상기 체액 샘플을 분석하는 샘플 분석부;를 포함하고,
상기 반사재는 상기 발광부로부터 조사된 빛을 반사시키기 위해 백색 혹은 은색의 멤브레인(membrane)으로 구성되고,
상기 샘플 수용부는, 상기 수용된 체액 샘플과 색반응을 일으키는 염료(dye)를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 샘플 수용부는,
상기 복수의 홈과 연결되며, 상기 체액 샘플이 이동하기 위한 샘플 주입부; 및
상기 복수의 홈 또는 상기 샘플 주입부와 연결되며, 상기 수용된 체액 샘플과 색반응을 일으키는 염료(dye)가 이동하기 위한 염료 주입부;를 더 포함하고,
상기 반사재는 상기 복수의 홈 하부에 배치된 것을 특징으로 하는 체액분석 시스템.A light emitting unit for generating and irradiating light of a specific wavelength;
At least one sample receiving portion including a plurality of grooves for receiving a reflector for reflecting light irradiated from the light emitting portion and a body fluid sample;
A light receiving unit for collecting light reflected from the sample accommodating unit irradiated from the light emitting unit and converting the collected light into an electrical signal; And
And a sample analyzer for analyzing the body fluid sample by measuring an indicator substance concentration of the body fluid sample based on the electrical signal converted by the light receiving unit,
The reflector may include a white or silver membrane to reflect the light emitted from the light emitting unit,
Wherein the sample receiving portion comprises a dye causing a color reaction with the received bodily fluid sample,
The sample-
A sample injection unit connected to the plurality of grooves for moving the body fluid sample; And
And a dye injecting unit connected to the plurality of grooves or the sample injecting unit to move a dye causing a color reaction with the received bodily fluid sample,
Wherein the reflector is disposed under the plurality of grooves.
상기 샘플 수용부는 투명 재질의 판형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 체액분석 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the sample accommodating portion has a plate-like structure of a transparent material.
상기 샘플 수용부를 고정시키기 위한 기판;을 더 포함하며,
상기 샘플 수용부는 상기 기판에 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 체액분석 시스템.The method according to claim 1,
And a substrate for fixing the sample accommodating portion,
Wherein the sample accommodating portion is removably attachable to the substrate.
상기 발광부는 기설정된 파장의 빛을 발생시키는 LED(light emitting diode)을 포함하는 것을 특징으로 하는 체액분석 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the light emitting unit includes a light emitting diode (LED) that emits light having a predetermined wavelength.
상기 수광부는 포토 다이오드(photodiode)로 구성되며, 상기 반사된 빛의 강도를 전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 체액분석 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the light receiving unit is composed of a photodiode and converts the intensity of the reflected light into a voltage.
상기 샘플 분석부는,
람베르트-비어 법칙(Lambert-Beer's law)을 이용해 상기 체액 샘플의 몰농도를 계산하여 체액 분석을 수행하는 것을 특징으로 하는 체액분석 시스템.The method according to claim 1,
The sample analyzing unit analyzes,
Characterized in that the body fluid analysis is performed by calculating the molar concentration of the body fluid sample using the Lambert-Beer's law.
상기 발광부에서 생성되는 빛은 400nm에서 650nm 사이의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 체액분석 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the light generated by the light emitting unit has a wavelength ranging from 400 nm to 650 nm.
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