KR102076524B1 - 유체 시료 검사장치 및 유체 시료 검사방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 유체 시료에 포함된 검사 물질의 반응이 종료된 이후 광학 데이터가 일정하지 않은 패턴을 갖는 경우에도 정확한 반응 구간을 찾고 이를 이용하여 검사 물질의 농도를 도출함으로써 검사 결과의 신뢰성을 향상시키는 유체 시료 검사장치 및 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 유체 시료 검사장치는 유체 시료와 시약의 반응 혼합물에 대한 광학 데이터 세트를 산출하는 광학 데이터 산출부; 상기 광학 데이터 세트에 대한 선형성을 판단하는 선형성 판단부; 및 상기 광학 데이터 세트가 선형적이지 않으면 상기 광학 데이터의 일부 구간에 대한 선형성에 기초하여 반응구간을 판단하는 반응구간 판단부를 포함한다.

Description

유체 시료 검사장치 및 유체 시료 검사방법{TEST APPARATUS OF FLUIDIC SAMPLE AND TEST METHOD OF FLUIDIC SAMPLE}
본 발명은 유체 시료를 검사하는 검사장치 및 유체 시료 검사방법에 관한 것이다.
환경 모니터링, 식품 검사, 의료 진단 등 다양한 분야에서 유체 시료를 분석하는 장치 및 방법을 필요로 한다. 최근에는 유체 시료를 신속하게 분석할 수 있는 소형화 및 자동화된 장비가 개발되었다.
유체 시료에 포함된 검사 물질을 검출하기 위해 검사 물질과 특정 물질의 특이적인 반응을 이용할 수 있다. 그리고, 광센서를 이용하여 유체 시료의 광학 데이터를 측정하고, 측정된 광학 데이터의 크기 또는 그 변화량으로부터 검사 물질의 농도를 획득할 수 있다.
검사 물질이 고농도인 경우, 측정된 광학 데이터의 선형성이 전체 구간에서 유지되지 않기 때문에 검사 물질이 고농도인지 여부에 대한 판단이 필요하다. 기존에는 반응이 종료된 이후에는 기울기가 0에 가까운 또 다른 선형 구간이 나타난다는 가정 하에 광학 데이터의 전체 구간에서 일정 시간 간격으로 구분된 그룹 중 첫 번째 그룹과 마지막 그룹의 기울기 비를 이용하여 검사 물질이 고농도인지 여부를 판단하였다.
그러나, 검사 물질의 특이적 반응이 산소의 존재 하에서 일어나는 경우와 같이 반응 종료 이후의 광학 데이터의 패턴이 불규칙한 경우에는 상기 방식을 적용하여 정확한 검사 물질의 농도를 획득하기가 어렵다.
본 발명의 일 측면은 유체 시료에 포함된 검사 물질의 반응이 종료된 이후 광학 데이터가 일정하지 않은 패턴을 갖는 경우에도 정확한 반응 구간을 찾고 이를 이용하여 검사 물질의 농도를 도출함으로써 검사 결과의 신뢰성을 향상시키는 유체 시료 검사장치 및 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 유체 시료 검사장치는 유체 시료와 시약의 반응 혼합물에 대한 광학 데이터 세트를 산출하는 광학 데이터 산출부; 상기 광학 데이터 세트에 대한 선형성을 판단하는 선형성 판단부; 및 상기 광학 데이터 세트가 선형적이지 않으면 상기 광학 데이터의 일부 구간에 대한 선형성에 기초하여 반응구간을 판단하는 반응구간 판단부를 포함한다.
상기 선형성 판단부는, 상기 광학 데이터 세트가 선형적이지 않으면 상기 생체 시료가 고농도인 것으로 판단할 수 있다.
상기 선형성 판단부는, 상기 광학 데이터 세트에 대한 제1상관계수를 산출하고, 상기 제1상관계수를 미리 정의된 제1임계값과 비교할 수 있다.
상기 선형성 판단부는, 상기 제1상관계수가 상기 제1임계값보다 작은 경우 상기 광학 데이터 세트가 선형적이지 않은 것으로 판단할 수 있다.
상기 반응구간 판단부는, 상기 광학 데이터 세트 중 일부 구간을 선택하여 상기 선택된 일부 구간이 선형적이면 반응 구간으로 판단할 수 있다.
상기 반응구간 판단부는, 상기 광학 데이터 세트 중 일부 구간을 선택하여 상기 선택된 일부 구간에 대한 제2상관계수를 산출하고, 상기 제2상관계수가 미리 정의된 제2임계값보다 크면 상기 선택된 일부 구간을 반응 구간으로 판단할 수 있다.
상기 반응구간 판단부는, 상기 선택된 일부 구간이 선형적이면, 상기 광학 데이터 세트 중 상기 반응 구간과 연속적인 적어도 하나의 광학 데이터를 상기 반응 구간에 추가할 수 있다.
상기 반응구간 판단부는, 상기 반응 구간이 선형적이지 않은 것으로 판단될 때까지 또는 상기 광학 데이터 세트 전체 구간의 광학 데이터가 상기 반응 구간에 추가될 때까지 상기 반응 구간에 적어도 하나의 광학 데이터를 추가하여 선형성을 판단할 수 있다.
상기 반응구간 판단부는, 상기 반응 구간이 선형적이지 않으면, 상기 반응 구간으로부터 상기 추가된 적어도 하나의 광학 데이터를 제거하고 최종 반응 구간으로 판단할 수 있다.
상기 반응 혼합물에 광을 조사하고, 상기 반응 혼합물을 투과하거나 상기 반응 혼합물로부터 반사되는 광을 수광하는 검출부를 더 포함하고, 상기 광학 데이터 산출부는, 상기 검출부의 출력값에 기초하여 상기 광학 데이터를 산출할 수 있다.
상기 광학 데이터는, 흡광도, 투과도, 발광도 및 반사도를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나인 것으로 할 수 있다.
상기 최종 반응 구간에서 광학 데이터의 기울기에 기초하여 상기 유체 시료 내에 포함된 표적 물질의 농도를 산출하는 농도 산출부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 유체 시료 검사방법은 유체 시료와 시약의 반응 혼합물에 대한 광학 데이터 세트를 측정하고; 상기 광학 데이터 세트에 대한 선형성을 판단하고; 상기 광학 데이터 세트가 선형적이지 않으면 상기 광학 데이터의 일부 구간에 대한 선형성에 기초하여 반응구간을 판단하는 것을 포함한다.
상기 광학 데이터 세트에 대한 선형성을 판단하는 것은, 상기 광학 데이터 세트에 대한 제1상관계수를 산출하고; 상기 제1상관계수를 미리 정의된 제1임계값과 비교하는 것을 포함할 수 있다.
상기 광학 데이터 세트에 대한 선형성을 판단하는 것은, 상기 제1상관계수가 상기 제1임계값보다 작은 경우 상기 광학 데이터 세트가 선형적이지 않은 것으로 판단할 수 있다.
상기 반응구간을 판단하는 것은, 상기 광학 데이터 세트 중 일부 구간을 선택하여 상기 선택된 일부 구간이 선형적이면 반응 구간으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
상기 반응구간을 판단하는 것은, 상기 광학 데이터 세트 중 일부 구간을 선택하여 상기 선택된 일부 구간에 대한 제2상관계수를 산출하고; 상기 제2상관계수가 미리 정의된 제2임계값보다 크면 상기 선택된 일부 구간을 반응 구간으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
상기 반응구간을 판단하는 것은, 상기 선택된 일부 구간이 선형적이면, 상기 광학 데이터 세트 중 상기 반응 구간과 연속적인 적어도 하나의 광학 데이터를 상기 반응 구간에 추가하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 반응구간을 판단하는 것은, 상기 반응 구간이 선형적이지 않은 것으로 판단될 때까지 또는 상기 광학 데이터 세트 전체 구간의 광학 데이터가 상기 반응 구간에 추가될 때까지 상기 반응 구간에 적어도 하나의 광학 데이터를 추가하여 선형성을 판단하는 것을 포함할 수 있다.
상기 반응구간을 판단하는 것은, 상기 반응 구간이 선형적이지 않으면, 상기 반응 구간으로부터 상기 추가된 적어도 하나의 광학 데이터를 제거하고 최종 반응 구간으로 판단하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 광학 데이터를 측정하는 것은, 상기 반응 혼합물에 광을 조사하고, 상기 반응 혼합물을 투과하거나 상기 반응 혼합물로부터 반사되는 광의 세기를 측정하고; 상기 광의 세기로부터 광학 데이터를 산출하는 것을 포함할 수 있다.
상기 광학 데이터는, 흡광도, 투과도, 발광도 및 반사도를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나인 것으로 할 수 있다.
상기 최종 반응 구간에서 광학 데이터의 기울기에 기초하여 상기 유체 시료 내에 포함된 표적 물질의 농도를 산출하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 유체 시료 검사장치 및 유체 시료 검사방법에 의하면 유체 시료에 포함된 검사 물질의 반응이 종료된 이후 광학 데이터가 일정하지 않은 패턴을 갖는 경우에도 정확한 반응 구간을 찾고 이를 이용하여 검사 물질의 농도를 도출함으로써 검사 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b에는 시간에 따른 광학 데이터의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
도 2a 내지 도 2c에는 반응 종료 후에 불규칙적인 패턴이 나타나는 광학 데이터를 개략적으로 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
도 3a에는 유체 시료의 검사에 사용될 수 있는 유체 시료 카트리지의 외관도가 도시되어 있다.
도 3b에는 도 3a에 도시된 유체 시료 카트리지의 검사부의 구조를 나타낸 분해도가 도시되어 있다.
도 4a 내지 도 4c에는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시료 검사장치의 외관도가 도시되어 있다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시료 검사장치의 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 6에는 선형성 판단부와 반응구간 판단부의 구성이 구체화된 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 7a 내지 도 7c에는 반응구간을 판단하는 과정을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시료 검사 방법에 관한 순서도가 도시되어 있다.
도 9에는 도 8에 도시된 유체 시료 검사 방법에 있어서 선형성 판단을 구체화한 순서도가 도시되어 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하도록 한다.
유체 시료 검사장치는 환경 샘플, 바이오 샘플, 식품 샘플 등 다양한 유체 시료를 검사하는데 사용될 수 있다. 특히, 인체로부터 채취한 바이오 샘플을 검사하는 체외 진단에 유체 시료 검사장치를 사용할 경우, 검사실 외에도 환자, 의사, 간호사, 임상병리사 등의 사용자에 의해 가정, 직장, 외래진료실, 병실, 응급실, 수술실, 중환자실 등의 장소에서 체외 진단을 신속하게 수행할 수 있게 된다.
유체 시료의 검사는 유체 시료 내에 표적 물질의 존부 또는 표적 물질의 농도를 검출하기 위해 수행될 수 있다. 이를 위해, 물질 간의 특이적 반응을 이용할 수 있는바, 표적 물질과 특이적으로 반응하는 물질을 유체 시료와 반응시키고 반응물의 광학 데이터를 측정하여 표적 물질의 존부 또는 그 농도를 검출할 수 있다.
도 1a 및 도 1b에는 시간에 따른 광학 데이터의 변화를 개략적으로 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
도 1a 및 도 1b의 그래프에서 측정된 광학 데이터는 흡광도인 것으로 하고, 특이적 반응의 일 예인 효소와 기질의 반응을 예로 들어 설명한다. 유체 시료 내에 효소가 고농도로 존재하는 경우, 초기 반응이 급격하게 일어나고 기질이 모두 소진되면 반응이 종료된다.
반응물이 흡광도에 영향을 주는 경우에는 도 1a에 도시된 바와 같이 초기에 반응이 급격히 진행됨에 따라 흡광도가 급격히 감소하고, 반응 종료 이후에는 기울기가 거의 0인 패턴을 나타낸다.
반대로, 반응 결과물이 흡광도에 영향을 주는 경우에는 도 1b에 도시된 바와 같이 초기에 반응이 급격히 진행됨에 따라 흡광도가 급격히 증가하고, 반응 종료 이후에는 기울기가 거의 0인 패턴을 나타낸다.
측정된 광학 데이터가 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 패턴을 갖는 경우에는 광학 데이터를 일정 시간 간격으로 나누어 그룹화하고, 첫 번째 그룹과 마지막 그룹의 기울기 비를 이용하여 표적 물질이 고농도인지 여부를 판단할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c에는 반응 종료 후에 불규칙적인 패턴이 나타나는 광학 데이터를 개략적으로 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
표적 물질의 특이적 반응에 영향을 미치는 인자에 변화가 생기는 경우, 반응 종료 이후에 나타나는 광학 데이터의 패턴이 선형적이지 않아 상기 도 1a 및 도 1b에서 설명한 방법을 적용하면 정확한 결과를 얻기 어렵다.
예를 들어, 고농도 효소와 기질의 반응이 유체 분석 카트리지에서 일어나는 경우, 초기 반응이 급격히 일어나고 챔버나 채널 내의 산소가 모두 소진되었다가 챔버나 채널 벽으로 흡수되는 산소로 인해 다시 반응이 일어나면서 실제 반응 구간 이후로 흡광도의 패턴이 불안정하게 나타나는 특징이 있다.
구체적인 예로서, 도 2a에 도시된 바와 같이 반응 종료 이후에 흡광도가 감소하거나, 도 2b에 도시된 바와 같이 반응 종료 이후에 흡광도의 패턴이 꺾어지거나, 도 2c에 도시된 바와 같이 반응 종료 이후에 흡광도가 다시 증가하는 등 예측할 수 없는 불규칙적인 패턴이 나타난다.
이 경우에는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 실제 반응구간을 찾는 것이 용이하지 않다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시료 검사장치는 유체 시료에 고농도의 표적 물질이 포함되는지 여부를 판단하고, 그 판단 결과에 기초하여 실제 반응 구간을 추출함으로써 반응 종료 이후에 광학 데이터가 불규칙한 패턴을 갖는 경우에도 신뢰성 있는 검사 결과를 얻을 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시료 검사장치는 유체 시료 카트리지에 수용된 유체 시료를 검사할 수 있다. 이하 도 3a 및 도 3b를 참조하여 유체 시료 카트리지에 적용될 수 있는 구조의 일 예를 설명하도록 한다.
도 3a에는 유체 시료의 검사에 사용될 수 있는 유체 시료 카트리지의 외관도가 도시되어 있고, 도 3b에는 도 3a에 도시된 유체 시료 카트리지의 검사부의 구조를 나타낸 분해도가 도시되어 있다.
도 3a를 참조하면, 유체 분석 카트리지(100)는 하우징(110)과 유체 시료와 시약이 만나 반응이 일어나는 검사부(120)를 포함한다.
하우징(110)은 검사부(120)를 지지하는 것과 동시에 사용자가 유체 시료 카트리지(100)를 잡을 수 있도록 하는 파지부(112)를 제공한다.
파지부(112)는 유선형의 돌기 형상으로 형성되어 사용자가 검사부(120)나 유체 공급부(111)를 건드리지 않고 안정적으로 유체 분석 카트리지(100)를 잡을 수 있게 한다.
또한, 하우징(110)에는 유체 시료를 공급받는 유체 공급부(111)가 구비된다. 유체 시료 카트리지(100)에 수용될 수 있는 유체 시료 다시 말해, 유체 시료 검사장치에서 검사할 수 있는 유체 시료는 혈액, 조직액, 림프액을 포함하는 체액, 타액, 소변 등의 바이오 샘플이나 수질 관리 또는 토양 관리를 위한 환경 샘플일 수 있으나, 이는 유체 시료의 예시에 불과하고 본 발명의 실시예는 검사 대상인 유체 시료의 종류에 제한을 두지 않는다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 유체 공급부(111)는 공급된 유체 시료가 검사부(120)로 유입되는 공급홀(111a)과 유체의 공급을 보조하는 공급 보조부(111b)를 포함한다.
사용자는 유체 시료를 파이펫(pipet)이나 스포이드 등의 도구를 이용하여 공급홀(111a)에 떨어뜨릴 수 있다. 공급 보조부(111b)는 공급홀(111a)의 주변에, 공급홀(111a) 방향으로 경사가 생기도록 형성되어, 공급홀(111a)의 주변에 떨어진 유체 시료가 공급홀(111a)로 흘러 들어갈 수 있도록 한다.
하우징(110)은 성형이 용이하고 화학적, 생물학적으로 비활성인 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴, 폴리다이메틸실록산(PDMS) 등의 폴리 실록산, 폴리카보네이트(PC), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸열(LDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등의 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올, 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 폴리프로필렌(PP), 아크릴로니트릴 뷰타디엔 스티렌(ABS), 사이클로 올레핀 공중합체(COC) 등의 플라스틱 소재, 유리, 운모, 실리카, 반도체 웨이퍼 등의 다양한 재료가 하우징(110)의 재료로 사용될 수 있다.
유체 시료 카트리지(100)는 하우징(110)의 유체 공급부(111) 측 하부에 검사부(120)가 접합되거나 하우징(110)에 형성된 소정의 홈에 검사부(120)가 끼워지는 방식으로 하우징(110)과 검사부(120)를 결합할 수 있다. 하우징(110)과 검사부(120)의 접합에 사용되는 접착제의 일 예로서 감압성 접착제(Pressure Sensitive Adhesives : PSA)가 있다. PSA는 상온에서 지압 정도의 작은 압력으로 피착제에 단시간 내에 접착이 가능하고 박리 시에는 응집파괴를 일으키지 않으며 피착제 표면에 잔사를 남기지 않는 특성을 갖는다.
공급홀(111a)을 통해 공급된 유체 시료는 공급홀(111a)에 마련된 필터를 통과하여 검사부(120)로 유입된다. 필터는 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌(PE), 폴리술폰(PS), 폴리아릴술폰(PASF) 등의 고분자 멤브레인을 포함할 수 있고, 상기 고분자 멤브레인은 유체 시료의 여과를 위해 다공성 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 혈액을 유체 시료로 하는 경우에는 혈액이 공급홀(111a)을 통해 공급되어 필터를 통과하면, 혈구는 걸러지고 혈장 또는 혈청만 검사부(120)의 공급 유로(122)로 유입될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 유체 시료 카트리지(100)의 검사부(120)는 세 개의 판(120a,120b)이 접합된 구조로 형성될 수 있다. 세 개의 판은 상판(120a), 하판(120b) 및 중간판(120c)으로 나뉠 수 있으며, 상판(120a)과 하판(120b)은 차광잉크를 인쇄하여 검사 챔버(125)로 이동 중인 유체 시료를 외부의 빛으로부터 보호하거나 검사 챔버(125)에서의 광학 특성 측정 시의 오류를 방지할 수 있다.
상판(120a)과 하판(120b)은 필름 형태로 형성될 수 있고, 상판(120a)과 하판(120b)을 형성하는데 사용되는 필름은 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등의 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌(PP) 필름, 폴리염화비닐(PVC) 필름, 폴리비닐 알코올(PVA) 필름, 폴리스틸렌(PS) 필름 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 중에서 선택된 하나일 수 있다.
검사부(120)의 중간판(120c)은 셀룰로오즈 등의 다공질 시트로 형성될 수 있다. 따라서, 중간판(120c)은 그 자체로서 벤트(vent)의 역할을 할 수 있으며, 별도의 구동원 없이도 유체 시료가 검사부(120) 내에서 이동할 수 있도록 한다.
검사부(120)에 기본적으로 형성되는 미세유동 구조물은 필터를 통과한 유체 시료가 유입되는 입구(121), 유입된 유체 시료가 이동하는 공급 유로(122) 및 유체 시료와 시약의 반응이 일어나는 검사 챔버(125)이다.
도 3b에 도시된 바와 같이 검사부(120)가 3중층 구조로 형성되는 경우에는, 상판(120a)에는 유체 시료를 유입하기 위한 입구(121a)가 형성되고 검사 챔버(125)에 대응되는 부분(125a)은 투명하게 처리될 수 있다. 입구(121a)는 뚫려 있고, 검사 챔버(125)에 대응되는 부분(125a)은 막혀 있되 투명한 구조이다.
또한, 하판(120b) 역시 검사 챔버(120)에 대응되는 부분(125b)이 투명하게 처리될 수 있는바, 검사 챔버(125)에 대응되는 부분(125a,125b)을 투명하게 처리하는 것은 검사 챔버(125) 내에서 일어나는 반응에 대해 광학적 특성을 측정하기 위한 것이다.
검사부(120)의 미세유동 구조물은 실질적으로 중간판(120c)에 의해 형성된다. 구체적으로, 중간판(120c)에도 유체 시료를 유입하기 위한 입구(121c)가 형성되며, 상판(120a), 중간판(120c) 및 하판(120b)이 접합되면 상판(120a)의 입구(121a)와 중간판(120c)의 입구(121c)가 겹쳐지면서 검사부(120)의 입구(121)를 형성하게 된다.
중간판(120c)의 영역 중에서 입구(121c)의 반대측 영역에 검사 챔버(125)가 형성되는바, 중간판(120c)의 영역 중 검사 챔버(125)에 대응되는 영역을 원형, 사각형 등의 일정 형상으로 제거함으로써 검사 챔버(125)를 형성할 수 있다. 상판(120a) 및 하판(120b)의 검사 챔버(125)에 대응되는 부분(125a,125b)은 뚫려 있지 않으므로 중간판(120c)에서 일정 영역을 제거하면 유체 시료와 시약을 수용할 수 있는 검사 챔버(125)가 형성될 수 있다. 또는, 중간판(120c)의 제거된 영역에 미세 저장 용기를 배치하여 검사 챔버(125)로 사용할 수도 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 검사 챔버(125)는 다수개 구비될 수 있는바, 각각의 검사 챔버(125)에 서로 다른 종류의 시약을 수용하여 하나의 유체 시료 카트리지(100)를 이용하여 여러 가지 표적 물질을 검출할 수 있다.
검사 챔버(125)에서는 유체 시료의 분석을 위한 다양한 반응이 일어날 수 있는바, 혈액을 유체 시료로 하는 경우에 관한 일 실시예로서, 검사 챔버(125)에 혈액(특히, 혈장) 내의 표적 물질과 특이적으로 반응하는 물질(이하 캡쳐 물질이라 함)을 포함하는 시약을 검사 챔버(125)에 미리 수용하고 표적 물질과 캡쳐 물질의 반응에 따른 흡광도의 변화를 검출함으로써 표적 물질의 농도를 획득할 수 있다.
표적 물질이 효소이고, 캡쳐 물질이 상기 효소와 특이적으로 반응하는 기질인 경우에 표적 물질과 캡쳐 물질의 특이적 반응은 산소의 존재 하에서 일어날 수 있다. 앞서, 검사부(120)의 중간판(120c)은 다공성 물질로 형성되어 검사 챔버(125)나 채널(122)이 그 자체로서 벤트의 역할을 할 수 있다고 하였다. 표적 물질이 고농도인 경우에는 초기 반응이 급격하게 일어나면서 검사 챔버(125) 내의 산소가 모두 소진되었다가 검사 챔버(125)의 벽을 통해 흡수되는 산소로 인해 다시 반응이 일어날 수 있다. 이로 인해 반응 종료 이후에 나타나는 광학 데이터가 불규칙한 패턴을 갖게 된다.
도 4a 내지 도 4c에는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시료 검사장치의 외관도가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시료 검사장치(200)는 상기 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같은 유체 시료 카트리지를 이용하여 광학 데이터를 측정할 수 있는바, 이하 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 유체 시료 검사장치의 외관과 기본적인 검사 동작을 설명하도록 한다.
한편, 본 발명의 실시예는 검사 대상인 유체 시료의 종류에 제한을 두지 않으나 이하 상술할 본 발명의 일 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 유체 시료가 혈액이고, 표적 물질은 효소이며, 상기 효소에 특이적으로 반응하는 기질을 캡쳐 물질로 하여 효소의 농도를 검출하는 것으로 하여 설명하도록 한다.
유체 시료 검사장치(200)는 소량의 혈액만으로도 자동화된 검사 과정을 통하여 혈액 내에 존재하는 표적 물질의 농도를 정확하게 검출할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 유체 시료 검사장치(200)는 유체 시료 카트리지(100)가 장착되는 장착부(210)가 마련되며, 유체 시료 카트리지(100)에는 혈액이 주입되어 검사 챔버(125) 내에서 시약과의 반응이 일어난다. 그리고, 유체 시료 검사장치(200)에는 검사 결과를 표시하는 디스플레이(220)와 검사 결과를 별도의 인쇄물로 출력하는 출력부(230)가 더 구비될 수 있다.
장착부(210)의 도어(212)를 상측으로 슬라이딩하여 개방하면 유체 시료 카트리지(100)를 유체 시료 검사장치(200)에 장착할 수 있는바, 구체적으로는 유체 시료 카트리지(100)의 검사부(120)가 유체 시료 검사장치(200) 내부에 삽입될 수 있도록, 검사부(120)를 소정의 삽입홈(218)에 삽입할 수 있다.
하우징(110)은 유체 시료 검사장치(200)의 외부로 노출되고, 지지대(216)에 의해 지지될 수 있다. 그리고, 가압부(214)가 공급홀(111)을 가압하면 혈액이 검사부(120)로 유입되는 것을 촉진할 수 있다.
유체 시료 카트리지(100)의 장착이 완료되면, 도 4b에 도시된 바와 같이 도어(212)를 폐쇄하고 검사를 시작한다. 도면에 도시되지는 않았으나, 유체 시료 검사장치(200) 내부에는 발광부와 수광부를 포함하는 검출기가 구비된다. 내부에 삽입된 검사 챔버(125)에 광을 조사하고, 검사 챔버(125)를 투과하거나 검사 챔버(125)로부터 반사되는 광을 검출한다. 검출된 광으로부터 광학 데이터를 산출할 수 있는바, 이에 관한 설명은 후술하도록 한다.
검사가 완료되면 디스플레이(220)에 그 결과가 표시된다. 상기 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 검사 챔버(125)는 다수개가 구비될 수 있어 하나의 유체 시료 카트리지(100)로부터 다수의 표적 물질을 검출할 수 있다. 따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이 디스플레이(220)에 다수의 표적 물질에 대한 검사 결과가 표시될 수 있다. 또한, 검사 결과는 도 4c에 도시된 바와 같이 출력부(230)를 통해 인쇄물(235)의 형태로 출력될 수도 있다.
상기 도 4a 내지 도 4c에 도시된 구성은 유체 시료 검사장치(200)의 일 실시예에 불과하고, 유체 시료 검사장치(200)의 외관 및 구성은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시료 검사장치의 제어 블록도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 유체 시료 검사장치(200)는 검사 챔버(125)에 수용된 유체 시료와 시약의 반응 혼합물에 광을 조사하고 투과 또는 반사된 광을 검출하는 검출부(240) 및 검출부(240)의 출력값으로부터 표적 물질의 농도를 획득하는 제어부(250)를 포함한다.
제어부(250)는 검출부(240)의 출력값으로부터 광학 데이터 세트를 산출하는 광학 데이터 산출부(251), 광학 데이터 세트에 대한 선형성을 판단하는 선형성 판단부(252), 광학 데이터 세트가 선형적이지 않으면 광학 데이터의 일부 구간에 대한 선형성에 기초하여 반응구간을 판단하는 반응구간 판단부(253) 및 반응구간에서의 광학 데이터의 변화에 기초하여 표적 물질의 농도를 산출하는 농도 산출부(254)를 포함한다.
검출부(240)는 광을 발생시켜 유체 시료와 시약의 반응 혼합물이 수용된 검사 챔버(125)에 조사하는 발광부와 검사 챔버(125)를 투과하거나 검사 챔버(125) 내에서 반사되어 돌아오는 광을 수광하는 수광부를 포함한다. 발광부와 수광부는 검사 챔버(125)를 사이에 두고 서로 반대편에 배치될 수도 있고, 같은 편에 배치될 수도 있다.
앞서, 유체 시료 검사장치(200)에서 검사하는 유체 시료 즉, 유체 시료 카트리지(100)에 주입되는 유체 시료를 혈액으로, 표적 물질을 효소로, 캡쳐 물질을 상기 효소와 특이적으로 반응하는 기질로 하여 설명한다고 하였다. 예를 들어, 효소는 ALT(Alanine aminotransferase), AST(Aspartate aminotransferase), ALP(Alkaline phosphatase) 및 GGT(Gamma-glutamyl transferase)를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나일 수 있고, 기질은 각각의 효소와 특이적으로 반응하는 물질이기는 하나 반드시 효소와 기질이 1 대 1로 대응되는 것은 아니다. 표적 물질인 효소에 대응되는 적절한 기질을 포함하는 시약을 선택하여 검사 챔버(125)에 수용할 수 있다.
예를 들어, AST를 검출하기 위해서는 아스파틱산(Aspatic acid) 또는 알파-케토글루타릭산(α-ketoglutaric acid)을 기질로 사용할 수 있고, ALT를 검출하기 위해서는 알라닌(Alanine) 또는 알파-케토글루타릭산(α-ketoglutaric acid)을 기질로 사용할 수 있다.
광학 데이터 산출부(251)는 검출부(240)의 출력값으로부터 광학 데이터를 산출한다. 검출부(240)의 출력값은 수광된 광 즉, 투과된 광 또는 반사된 광의 세기일 수 있다. 광학 데이터는 유체 시료와 시약의 반응 혼합물의 광학 특성을 나타내고, 흡광도, 투과도, 발광도 또는 반사도의 형태로 표현될 수 있다. 여기서, 흡광도, 투과도 및 반사도는 반응 혼합물에 빛을 조사하여 반응 혼합물을 투과하거나 반응 혼합물에 반사된 빛을 측정함으로써 얻을 수 있고, 반응 혼합물이 조사된 빛을 흡수, 투과 또는 반사하는 정도를 나타낸다. 발광도는 반응 혼합물에 빛을 조사한 뒤 빛의 조사를 중단하여 반응 혼합물이 발광하는 빛을 측정함으로써 얻을 수 있고, 반응 혼합물이 발광하는 정도를 나타내며, 형광도라고도 한다. 광학 데이터는 반응 시간이 경과함에 따라 변화하며, 이 광학 데이터의 변화는 효소와 기질이 반응하여 생성된 물질의 증가에 의한 것일 수도 있고, 반응물인 효소나 기질의 감소에 의한 것일 수도 있다.
광학 데이터 산출부(251)는 검사 시간 중 복수의 시점에서 검출된 광의 세기에 기초하여 복수의 광학 데이터를 산출하는바, 하나의 표적 물질에 대해 산출되는 복수의 광학 데이터를 하나의 광학 데이터 세트라 하기로 한다.
검출부(240)에서의 광 검출은 검사 시간 내에서 연속적으로 이루어질 수도 있고, 일정한 시간 간격을 두고 특정 시점들에서 이루어질 수도 있다. 전자의 경우는 산출되는 광학 데이터 세트 자체가 후술할 도 7a 내지 도 7c에 도시된 같은 광학 데이터 커브를 나타낼 수 있고, 후자의 경우는 산출된 광학 데이터 세트를 커브 핏팅(curve fitting)하여 외삽함으로써 상기 광학 데이터 커브를 나타낼 수 있다.
선형성 판단부(252)는 광학 데이터 세트의 전체 구간에 대한 선형성을 판단한다. 선형성의 판단은 상관계수를 이용하는바, 이에 관한 설명은 이하 도 6에서 후술하도록 한다.
광학 데이터 세트의 전체 구간이 선형적이라는 것은 효소의 농도가 고농도가 아닌 일반 농도라는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 광학 데이터 세트가 선형적인 것으로 판단되면, 농도 산출부(254)가 광학 데이터 세트의 미리 정해진 구간에 대해 기울기를 획득하고, 획득된 기울기로부터 효소의 농도를 산출한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 관한 설명에 있어서 광학 데이터 세트의 '구간'이라는 것은 검사 시간에 따라 구획되는 것으로 한다.
광학 데이터 세트가 비선형적이라는 것은 효소의 농도가 고농도라는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 광학 데이터 세트가 비선형적인 것으로 판단되면, 반응구간 판단부(253)가 광학 데이터 세트의 전체 구간 중 실제 반응이 일어난 반응 구간을 판단한다. 반응 구간은 광학 데이터 세트의 전체 구간 중 실제 효소와 기질의 반응이 일어난 시간 동안 검출된 광으로부터 산출된 광학 데이터에 대응되는 구간이다. 따라서, 반응 구간에서의 광학 데이터 변화는 효소와 기질의 반응에 의한 것이다.
반응구간 판단부(253)는 먼저 광학 데이터 세트의 일부 구간을 선택하여 선택된 일부 구간에 대한 선형성을 판단한다. 다만, 반응이 일어나는 구간에서도 선형성에서 벗어나는 튀는 데이터가 존재할 수 있다. 따라서, 선택된 일부 구간의 광학 데이터가 n개인 경우(n은 4 이상의 자연수), n-1개 이상의 광학 데이터가 선형성을 가지면 선택된 일부 구간이 선형성을 갖는 것으로 보고 반응 구간으로 판단할 수 있다.
한편, 반응구간 판단부(253)는 광학 데이터 세트의 일부 구간 선택 시에 초기 구간을 제외할 수 있다. 초기 구간은 유체 시료와 시약이 혼합되기 시작하면서 시약이 녹는 구간으로서, 실험, 이론 또는 통계에 기초하여 검사 초기의 일정 시간에 대응되는 구간을 초기 구간으로 설정할 수 있다. 검사의 신뢰성을 위해 초기 구간을 제외한 일부 구간을 선택하되, 선택되는 일부 구간은 초기 구간과 연속적인 구간일 수 있다.
선택된 일부 구간이 선형적이지 않으면, 다시 말해 선택된 일부 구간의 광학 데이터 중 2개 이상의 데이터가 튀는 경우에는 반응이 전반적으로 불안정한 일반 농도의 효소인 것으로 보고 미리 정의된 구간에서 농도를 산출한다.
반응구간 판단부(253)는 선택된 일부 구간이 선형성을 가지면, 광학 데이터를 추가 선택하여 반응 구간에 추가하고, 반응 구간의 선형성을 판단한다. 판단 결과, 반응 구간이 선형적이면 광학 데이터를 다시 추가 선택하여 반응 구간에 추가하고 반응 구간의 선형성을 판단하는 과정을 반복하여 반응 구간을 늘려 간다. 이 때, 반응구간 판단부(253)는 광학 데이터를 하나씩 추가 선택함으로써 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 선택되는 광학 데이터는 반응 구간의 광학 데이터와 연속적인 것일 수 있다.
반응구간 판단부(253)는 반응 구간이 더 이상 선형적이지 않으면, 추가된 광학 데이터를 제거하고 최종 반응 구간으로 판단한다. 여기서, 추가된 광학 데이터가 제거된 시점에서의 반응 구간이 최종 반응 구간으로 판단되다.
반응구간 판단부(253)에서 최종 반응구간을 판단하면, 농도 산출부(254)는 최종 반응구간의 광학 데이터에 기초하여 효소의 농도를 산출한다. 구체적으로, 농도 산출부(254)는 회귀 또는 강건한 추정(robust estimation)을 이용하여 반응구간의 기울기를 구하고, 반응구간의 기울기와 농도를 알고 있는 표준 시료로부터 얻어진 인자를 이용하여 효소의 농도를 산출한다.
이하 도 6 및 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 반응구간을 판단하는 구체적인 동작을 설명하도록 한다.
도 6에는 선형성 판단부와 반응구간 판단부의 구성이 구체화된 제어 블록도가 도시되어 있고, 도 7a 내지 도 7c에는 반응구간을 판단하는 과정을 나타낸 그래프가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 상기 도 5에서 설명한 선형성 판단부(252)는 광학 데이터 세트 전체 구간의 제1상관계수를 산출하는 제1상관계수 산출부(252a)와 제1상관계수를 미리 정의된 제1임계값과 비교하는 제1비교부(252b)를 포함하고, 반응구간 판단부(253)는 광학 데이터 세트의 일부 구간의 제2상관계수를 산출하는 제2상관계수 산출부(253a)와 제2상관계수를 미리 정의된 제2임계값과 비교하는 제2비교부(253b)를 포함한다. 당해 실시예에서는 광학 데이터 세트 전체 구간에 대해 산출되는 상관계수를 제1상관계수라 하고, 광학 데이터 세트 일부 구간에 대해 산출되는 상관계수를 제2상관계수라 한다.
널리 알려진 바와 같이, 상관계수는 두 변수의 선형관계를 나타내는 지표로서, -1에서 +1 사이의 값을 갖는바, 그 절대값이 1에 가까울 수록 선형성이 큰 것으로 볼 수 있다. 제1비교부(252b)와 제2비교부(253b)의 비교 기준이 되는 제1임계값과 제2임계값은 각각 실험, 이론 또는 통계에 의해 적절한 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1임계값은 0.95 내지 0.997의 값으로 설정될 수 있고, 제2임계값은 0.998 내지 0.9995의 값으로 설정될 수 있다.
제1비교부(252b)에서 제1상관계수와 제1임계값을 비교한 결과, 제1상관계수가 제1임계값보다 작은 경우, 광학 데이터 전체 구간이 선형성을 갖지 않는 것으로 또는 효소가 고농도인 것으로 판단하고 반응구간 판단부(253)가 실제 반응이 일어난 반응구간을 판단한다.
구체적인 예로서, 도 7a에 도시된 바와 같이 미리 정의된 시간(ti)에 대응되는 구간을 초기구간으로 설정하고, 초기구간을 제외한 광학 데이터 중 4개의 광학 데이터를 포함하는 일부 구간을 선택한다. 선택되는 일부 구간은 초기구간과 연속적인 구간인 것으로 한다. 당해 예시에서 광학 데이터는 흡광도이다. 제2상관계수 산출부(253a)는 선택된 일부 구간에 대한 제2상관계수를 산출하고, 제2비교부(253b)는 제2상관계수와 제2임계값을 비교한다.
제2상관계수가 제2임계값을 초과하면 선택된 일부구간을 반응구간으로 설정한다. 전술한 바와 같이, 반응 초기에는 광학 데이터가 튈 수도 있으므로, 4개의 광학 데이터에 대해 산출된 제2상관계수가 제2임계값을 초과하지 않으면 제2상관계수 산출부(253a)가 4개의 광학 데이터 중 3개의 광학 데이터에 대해 제2상관계수를 다시 산출하고, 제2비교부(253b)가 3개의 광학 데이터에 대해 산출된 제2상관계수와 제2임계값을 비교한다. 선택된 일부구간의 4개의 광학 데이터 중 3개 이상만 선형성을 가지면 선택된 일부구간을 반응구간으로 판단할 수 있다.
따라서, 반응구간 판단부(253)의 다른 예시에서는, 4개의 광학 데이터 전체에 대해 선형성을 판단하지 않고, 4개의 광학 데이터 중 임의의 광학 데이터 3개에 대해서만 선형성을 판단할 수도 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이 4개의 광학 데이터가 전부 선형성을 갖는 경우에는 도 7b에 도시된 바와 같이 광학 데이터를 추가로 선택하여 반응구간에 포함시킨다. 추가로 선택되는 광학 데이터는 반응 구간과 연속성을 갖는다.
제2상관계수 산출부(253a)는 광학 데이터가 추가된 반응구간 즉, 5개의 광학 데이터에 대한 제2상관계수를 산출하고, 제2비교부(253b)가 제2상관계수를 제2임계값과 비교한다. 제2상관계수가 제2임계값을 초과하면 다시 광학 데이터를 추가로 선택하여 반응구간에 포함시키고, 상기 광학 데이터의 추가, 상관계수의 산출 및 비교를 반복적으로 수행하여 도 7c에 도시된 바와 같이 반응 구간을 늘려 나가면서 최종 반응 구간을 판단한다. 도 7c에 도시된 반응 구간이 최종 반응 구간이 된다.
이하 도 8 및 도 9의 순서도를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시료 검사 방법의 과정을 설명하도록 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시료 검사 방법은 유체 시료 카트리지가 장착된 유체 시료 검사장치에 의해 수행될 수 있다.
도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시료 검사 방법에 관한 순서도가 도시되어 있다.
도 8을 참조하면, 유체 시료와 시약의 반응 혼합물에 대한 광학 데이터 세트를 측정한다(410). 광학 데이터 세트의 측정은 반응 혼합물에 특정 파장의 광을 조사하고, 반응 혼합물을 투과하거나 반응 혼합물로부터 반사되는 광의 세기를 측정하고, 상기 광의 세기로부터 광학 데이터를 산출하는 것을 포함한다. 광학 데이터는 흡광도, 투과도 및 반사도를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나이다.
유체 시료에는 표적 물질이 포함되어 있고, 시약에는 표적 물질과 특이적으로 반응하는 캡쳐 물질이 포함되어 있다. 이하 상술할 실시예에서는 표적 물질이 효소인 것으로 하고, 캡쳐 물질이 상기 효소와 특이적으로 반응하는 기질인 것으로 한다.
측정된 광학 데이터 세트의 전체 구간에 대한 선형성을 판단한다(411). 광학 데이터 세트의 전체 구간이 비선형적이면 유체 시료에 고농도 효소가 포함된 것으로 볼 수 있다.
따라서, 전체 구간의 광학 데이터가 선형적이면(412의 예), 고농도가 아닌 일반 농도의 효소가 포함된 것으로 판단하여 미리 정의된 구간에서 효소의 농도를 산출한다(422).
전체 구간의 광학 데이터가 비선형적이면(412의 아니오), 고농도의 효소가 포함된 것으로 판단하고, 초기 구간 제외한 n개(n은 4 이상의 자연수)의 광학 데이터를 선택한다(413). 여기서, 초기 구간은 유체 시료와 시약이 혼합되어 시약이 녹는 구간이며, 실험, 이론 또는 통계에 따라 미리 설정된 시간에 대응되는 구간을 초기 구간으로 할 수 있다.
선택된 광학 데이터의 선형성을 판단하고(414), n-1개 이상의 데이터가 선형적이면(415의 예), 선택된 n개의 광학 데이터를 포함하는 일부 구간을 반응 구간으로 판단한다(416).
n-1개 이상의 데이터가 선형적이지 않으면(415의 아니오), 유체 시료에 고농도 효소가 포함된 것이 아니라 전반적으로 반응이 불안정한 것으로 보고 미리 정의된 구간에서 효소의 농도를 산출한다(423).
선택된 일부 구간을 반응 구간으로 판단한 경우(416), 광학 데이터를 추가 선택하여 반응 구간에 추가한다(417). 그리고 다시 반응 구간의 선형성을 판단하고(418), 반응 구간이 선형적이면(419의 예), 측정된 광학 데이터 세트 전체에 대해 반응 구간의 판단이 완료됐는지 여부를 판단한다(420). 추가로 선택되는 광학 데이터는 기존의 반응 구간과 연속성을 갖는 것으로 한다.
측정된 광학 데이터 세트 전체에 대해 반응 구간의 판단이 완료됐으면(420의 예), 최종 반응 구간의 광학 데이터를 이용하여 효소의 농도를 산출한다(421).
측정된 광학 데이터 세트 전체에 대해 반응 구간의 판단이 완료되지 않았으면(420의 아니오), 다시 광학 데이터를 추가 선택하여 반응 구간에 추가하고(417), 선형성을 판단(419)하는 일련의 과정을 반복한다.
반응 구간이 선형적이지 않으면(419의 아니오), 추가된 광학 데이터를 반응 구간으로부터 제거하고(423), 최종 반응 구간의 광학 데이터를 이용하여 효소의 농도를 산출한다(421). 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 시료 검사 방법은 반응 구간을 차례로 늘려 나가므로, 마지막으로 추가된 광학 데이터가 제거된 상태에서의 반응 구간이 최종 반응 구간이 된다.
도 9에는 도 8에 도시된 유체 시료 검사 방법에 있어서 선형성 판단을 구체화한 순서도가 도시되어 있다.
도 9를 참조하면, 유체 시료와 시약의 반응 혼합물에 대한 광학 데이터 세트를 측정한다(430).
측정된 광학 데이터 세트의 전체 구간에 대한 제1상관계수를 산출한다(431). 여기서, 제1상관계수는 측정된 광학 데이터 세트의 전체 구간에 대해 산출된 상관계수임을 나타낸다. 상관계수의 산출은 광학 데이터 세트의 선형성을 판단하기 위한 것으로서, 광학 데이터 세트의 전체 구간이 비선형적이면 유체 시료에 고농도 효소가 포함된 것으로 볼 수 있다.
따라서, 제1상관계수가 제1임계값을 초과하면(432의 예), 전체 구간의 광학 데이터가 선형적인 것으로 보고 고농도가 아닌 일반 농도의 효소가 포함된 것으로 판단하여 미리 정의된 구간에서 효소의 농도를 산출한다(442).
제1상관계수가 제1임계값보다 작으면(432의 아니오), 고농도의 효소가 포함된 것으로 판단하고, 초기 구간을 제외한 n개(n은 4 이상의 자연수)의 광학 데이터를 선택한다(433). 여기서, 초기 구간은 유체 시료와 시약이 혼합되어 시약이 녹는 구간이며, 실험, 이론 또는 통계에 따라 미리 설정된 시간에 대응되는 구간을 초기 구간으로 할 수 있다.
선택된 광학 데이터의 선형성을 판단하고(434), n-1개 이상의 데이터가 선형적이면(435의 예), 선택된 n개의 광학 데이터를 포함하는 일부 구간을 반응 구간으로 판단한다(436). n-1개 이상의 데이터가 선형적인지 여부를 판단하는 것 역시 상관계수를 산출하고, 임계값과 비교함으로써 수행될 수 있다.
n-1개 이상의 데이터가 선형적이지 않으면(435의 아니오), 유체 시료에 고농도 효소가 포함된 것이 아니라 전형적으로 반응이 불안정한 것으로 보고 미리 정의된 구간에서 효소의 농도를 산출한다(442).
선택된 일부 구간을 반응 구간으로 판단한 경우(436), 광학 데이터를 추가 선택하여 반응 구간에 추가한다(437). 즉, 반응 구간에 포함시킨다. 그리고 다시 반응 구간의 선형성을 판단하기 위해 제2상관계수를 산출하고(438), 제2상관계수가 제2임계값을 초과하면(439의 예), 반응 구간이 선형적인 것으로 보고 측정된 광학 데이터 세트 전체에 대해 반응 구간의 판단이 완료됐는지 여부를 판단한다(440). 여기서, 제2상관계수는 반응 구간에 대해 산출되는 상관계수를 의미한다.
측정된 광학 데이터 세트 전체에 대해 반응 구간의 판단이 완료됐으면(440의 예), 최종 반응 구간의 광학 데이터를 이용하여 효소의 농도를 산출한다(441).
측정된 광학 데이터 세트 전체에 대해 반응 구간의 판단이 완료되지 않았으면(440의 아니오), 다시 광학 데이터를 추가 선택하여 반응 구간에 추가하고(447), 제2상관계수를 산출하고(438) 비교하는(439) 일련의 과정을 반복한다.
반응 구간이 선형적이지 않으면(439의 아니오), 추가된 광학 데이터를 반응 구간으로부터 제거하고(443), 최종 반응 구간의 광학 데이터를 이용하여 효소의 농도를 산출한다(441).
상술한 실시예에 따른 유체 시료 검사장치 및 유체 시료 검사 방법에 의하면 유체 시료에 포함된 검사 물질의 반응이 종료된 이후 광학 데이터가 일정하지 않은 패턴을 갖는 경우에도 정확한 반응 구간을 찾고 이를 이용하여 검사 물질의 농도를 도출함으로써 검사 결과의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
100 : 유체 시료 카트리지 125 : 검사 챔버
200 : 유체 시료 검사장치 240 : 검출부
250 : 제어부 251 : 광학 데이터 산출부
252 : 선형성 판단부 253 : 반응구간 판단부
254 : 농도 산출부

Claims (23)

  1. 유체 시료와 시약의 반응 혼합물에 대한 광학 데이터 세트를 산출하는 광학 데이터 산출부;
    상기 광학 데이터 세트에 대한 선형성을 판단하는 선형성 판단부;및
    상기 광학 데이터 세트가 선형적이지 않으면 상기 광학 데이터 세트의 일부 구간에 대한 선형성에 기초하여 반응구간을 판단하는 반응구간 판단부를 포함하되,
    상기 반응구간 판단부는 상기 광학 데이터 세트 중 일부 구간을 선택하여 상기 선택된 일부 구간이 선형적이면 반응 구간으로 판단하고, 상기 광학 데이터 세트 중 상기 반응 구간과 연속적인 적어도 하나의 광학 데이터를 상기 반응 구간에 추가하되, 상기 반응 구간이 선형적이지 않은 것으로 판단될 때까지 상기 적어도 하나의 광학 데이터를 상기 반응 구간에 추가하는 유체 시료 검사장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선형성 판단부는,
    상기 광학 데이터 세트가 선형적이지 않으면 상기 유체 시료가 고농도인 것으로 판단하는 유체 시료 검사장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 선형성 판단부는,
    상기 광학 데이터 세트에 대한 제1상관계수를 산출하고,
    상기 제1상관계수를 미리 정의된 제1임계값과 비교하는 유체 시료 검사장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 선형성 판단부는,
    상기 제1상관계수가 상기 제1임계값보다 작은 경우 상기 광학 데이터 세트가 선형적이지 않은 것으로 판단하는 유체 시료 검사장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응구간 판단부는,
    상기 선택된 일부 구간에 대한 제2상관계수를 산출하고,
    상기 제2상관계수가 미리 정의된 제2임계값보다 크면 상기 선택된 일부 구간을 반응 구간으로 판단하는 유체 시료 검사장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응구간 판단부는,
    상기 광학 데이터 세트 전체 구간의 광학 데이터가 상기 반응 구간에 추가될 때까지 상기 반응 구간에 적어도 하나의 광학 데이터를 추가하여 선형성을 판단하는 유체 시료 검사장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 반응구간 판단부는,
    상기 반응 구간이 선형적이지 않으면, 상기 반응 구간으로부터 상기 추가된 적어도 하나의 광학 데이터를 제거하고 최종 반응 구간으로 판단하는 유체 시료 검사장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 혼합물에 광을 조사하고, 상기 반응 혼합물을 투과하거나 상기 반응 혼합물로부터 반사되는 광을 수광하는 검출부를 더 포함하고,
    상기 광학 데이터 산출부는,
    상기 검출부의 출력값에 기초하여 상기 광학 데이터를 산출하는 유체 시료 검사장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광학 데이터는,
    흡광도, 투과도, 발광도 및 반사도를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나인 것으로 하는 유체 시료 검사장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 최종 반응 구간에서 광학 데이터의 기울기에 기초하여 상기 유체 시료 내에 포함된 표적 물질의 농도를 산출하는 농도 산출부를 더 포함하는 유체 시료 검사장치.
  13. 유체 시료와 시약의 반응 혼합물에 대한 광학 데이터 세트를 측정하고;
    상기 광학 데이터 세트에 대한 선형성을 판단하고;
    상기 광학 데이터 세트가 선형적이지 않으면 상기 광학 데이터의 일부 구간에 대한 선형성에 기초하여 반응구간을 판단하되,
    상기 광학 데이터 세트 중 일부 구간을 선택하여 상기 선택된 일부 구간이 선형적이면 반응 구간으로 판단하고, 상기 광학 데이터 세트 중 상기 반응 구간과 연속적인 적어도 하나의 광학 데이터를 상기 반응 구간에 추가하되, 상기 반응 구간이 선형적이지 않은 것으로 판단될 때까지 상기 적어도 하나의 광학 데이터를 상기 반응 구간에 추가하는 것을 포함하는 유체 시료 검사방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광학 데이터 세트에 대한 선형성을 판단하는 것은,
    상기 광학 데이터 세트에 대한 제1상관계수를 산출하고;
    상기 제1상관계수를 미리 정의된 제1임계값과 비교하는 것을 포함하는 유체 시료 검사방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 광학 데이터 세트에 대한 선형성을 판단하는 것은,
    상기 제1상관계수가 상기 제1임계값보다 작은 경우 상기 광학 데이터 세트가 선형적이지 않은 것으로 판단하는 유체 시료 검사방법.
  16. 삭제
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 반응구간을 판단하는 것은,
    상기 광학 데이터 세트 중 일부 구간을 선택하여 상기 선택된 일부 구간에 대한 제2상관계수를 산출하고;
    상기 제2상관계수가 미리 정의된 제2임계값보다 크면 상기 선택된 일부 구간을 반응 구간으로 판단하는 것을 포함하는 유체 시료 검사방법.
  18. 삭제
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 반응구간을 판단하는 것은,
    상기 광학 데이터 세트 전체 구간의 광학 데이터가 상기 반응 구간에 추가될 때까지 상기 반응 구간에 적어도 하나의 광학 데이터를 추가하여 선형성을 판단하는 것을 포함하는 유체 시료 검사방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 반응구간을 판단하는 것은,
    상기 반응 구간이 선형적이지 않으면, 상기 반응 구간으로부터 상기 추가된 적어도 하나의 광학 데이터를 제거하고 최종 반응 구간으로 판단하는 것을 더 포함하는 유체 시료 검사방법.
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 광학 데이터를 측정하는 것은,
    상기 반응 혼합물에 광을 조사하고, 상기 반응 혼합물을 투과하거나 상기 반응 혼합물로부터 반사 또는 발광되는 광의 세기를 측정하고;
    상기 광의 세기로부터 광학 데이터를 산출하는 것을 포함하는 유체 시료 검사방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 광학 데이터는,
    흡광도, 투과도 및 반사도를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나인 것으로 하는 유체 시료 검사방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 최종 반응 구간에서 광학 데이터의 기울기에 기초하여 상기 유체 시료 내에 포함된 표적 물질의 농도를 산출하는 것을 더 포함하는 유체 시료 검사방법.
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