KR102122020B1 - Apparatus for analyzing blood cell, method for analyzing blood cell using the apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 혈구 분석 장치는, 제1 레이저 발생 장치로부터 입사되는 제1 레이저를 제1 경로로 반사시키는 제1 색 선별 거울과, 제1 경로를 따라 배열되는 제1 빔 쉐이퍼로 구성된 제1 광학계; 및 제2 레이저 발생 장치로부터 입사되는 제2 레이저를 제2 경로로 투과시키면서, 제1 레이저에 대한 측방 산란광 중 제2 경로로 진행하는 측방 산란광을 반사시키는 제2 색 선별 거울과, 제2 경로를 따라 배열되는 제2 빔 쉐이퍼로 구성된 제2 광학계를 포함할 수 있다.The blood cell analysis apparatus according to the present invention includes a first optical system composed of a first color sorting mirror reflecting a first laser incident from the first laser generating device in a first path and a first beam shaper arranged along the first path ; And a second color sorting mirror that transmits the second laser incident from the second laser generating device through the second path and reflects the side scattered light traveling in the second path among the side scattered light for the first laser, and the second path. It may include a second optical system composed of a second beam shaper arranged accordingly.
Description
본 발명은 혈구 분석 장치, 이를 이용한 혈구 분석 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 혈액 샘플에 레이저를 조사하여 혈구의 종류를 분석하는 혈구 분석 장치, 이를 이용한 혈구 분석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a blood cell analysis device, a blood cell analysis method using the same, and more particularly, to a blood cell analysis device that analyzes a type of blood cell by irradiating a laser to a blood sample, and a blood cell analysis method using the same.
유세포 분석이나 백혈구 감별 검사(CBC) 등에서는 백혈구 등 다양한 혈액 세포를 분류하여 정상 세포 및 비정상 세포를 분류하는 데 사용하고 있다. 이러한 검사들은 다양한 세포 질환을 검사하는 데 사용되고 있고, 그 정밀도, 즉 다종의 세포를 정확하게 분류하는 것이 매우 중요하다.In flow cytometry or leukocyte differential test (CBC), various blood cells such as white blood cells are classified and used to classify normal cells and abnormal cells. These tests are used to test for various cell diseases, and it is very important to accurately classify multiple cells.
혈액 세포를 분석하는 방법 중 혈액 세포에 레이저를 조사하여 혈액 세포에 의해 산란된 레이저를 측정하여 혈구를 구분하는 기술이 존재한다. 이와 관련하여, 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.Among the methods of analyzing blood cells, there is a technique of classifying blood cells by measuring lasers scattered by blood cells by irradiating a laser to the blood cells. In this regard, it will be described with reference to FIG. 1.
도 1은 레이저를 이용한 혈구 분석 기술을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a blood cell analysis technique using a laser.
도시된 바와 같이, 혈구를 분석하기 위해 혈액 샘플을 미세관 내부로 흐르게 하고, 이 과정에서 레이저를 미세관에 조사하게 되면 레이저가 특정 혈액 세포에 조사되어 전방 산란광(forward scattered light) 및 측방 산란광(side scattered light) 등과 같이 복수의 방향으로 산란되게 된다. As shown in the figure, when a blood sample is flowed into the microtubule to analyze blood cells, and when the laser is irradiated to the microtubule in this process, the laser is irradiated to specific blood cells, such as forward scattered light and lateral scattered light ( side scattered light).
이들 중, 전방 산란광은 세포의 크기에 의해 영향을 받고, 측방 산란광은 세포의 구조에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서, 혈액 세포의 종류, 크기 등에 따라 가변되는 레이저의 산란 각도, 및 세기를 측정함으로써 혈액 세포의 종류를 구분할 수 있다.Among these, it is known that the forward scattered light is affected by the size of the cells, and the lateral scattered light is affected by the structure of the cells. Therefore, the type of blood cells can be distinguished by measuring the scattering angle and intensity of the laser, which varies depending on the type, size, and the like of blood cells.
종래 기술 중에는 이러한 레이저 조사 방식을 이용한 혈구 분석 장치가 개시되어 있으나, 대부분 단일 방향으로 레이저를 조사하기 때문에 동일한 세포라도 레이저 조사 각도에 따라 측정되는 광의 밀도가 달라지게 되어 세포를 정확하게 분류할 수 없다는 문제점이 있다.Among the prior art, a blood cell analysis apparatus using such a laser irradiation method is disclosed, but since most of the cells are irradiated with a laser in a single direction, the density of light measured according to the laser irradiation angle varies, so that the cells cannot be accurately classified. There is this.
또한, 정확한 분석을 위해서는 레이저 및 산란광을 미리 정해진 일정한 형태로 변형시켜야 하는데, 종래의 혈구 분석 장치는 혈액 세포로 입사되는 레이저 광의 형상과 혈액 세포로부터 산란된 레이저 광의 형상을 변형시키기 위해 각각의 광학계를 필요로 하므로, 장치의 복잡성이 증대되고 제작 비용이 상승하는 문제점이 있다.In addition, for accurate analysis, the laser and the scattered light must be transformed into a predetermined predetermined shape, and the conventional blood cell analysis apparatus changes each optical system to modify the shape of the laser light incident on the blood cells and the shape of the laser light scattered from the blood cells. Since it is necessary, there is a problem that the complexity of the device increases and the production cost increases.
본 발명의 일측면은 혈액 샘플에 서로 다른 각도로 복수의 레이저를 조사하되, 혈액 샘플에 대한 어느 하나의 레이저의 입사 경로와 다른 레이저의 산란 경로를 동일하도록 설계하여 광학계의 구조를 단순화시킬 수 있는 혈구 분석 장치, 이를 이용한 혈구 분석 방법을 제공한다.One aspect of the present invention is to irradiate a plurality of lasers at different angles to the blood sample, but it is possible to simplify the structure of the optical system by designing the same as the scattering path of one laser and the incident path of the other laser to the blood sample. A blood cell analysis device and a blood cell analysis method using the same are provided.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 세포가 이동하는 미세관에 레이저를 조사하여 혈액 세포에 의해 산란되는 광을 측정하는 혈구 분석 장치는, 제1 레이저 발생 장치에 의해 생성된 제1 레이저가 상기 미세관에 제1 경로를 따라 조사되도록, 제1 레이저 발생 장치로부터 입사되는 상기 제1 레이저를 제1 경로로 반사시키는 제1 색 선별 거울과, 반사된 상기 제1 레이저가 미리 정해진 단면 형상으로 상기 미세관에 조사되도록, 상기 제1 경로를 따라 배열되는 제1 빔 쉐이퍼로 구성된 제1 광학계 및 제2 레이저 발생 장치에 의해 생성되며, 상기 제1 레이저의 파장보다 높은 파장을 갖는 제2 레이저가 상기 미세관에 제2 경로를 따라 조사되도록, 상기 제2 레이저 발생 장치로부터 입사되는 상기 제2 레이저를 제2 경로로 투과시키면서, 상기 혈액 세포에 조사된 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광 중 상기 제2 경로로 진행하는 측방 산란광을 반사시키는 제2 색 선별 거울과, 투과된 상기 제2 레이저 및 상기 제2 경로로 진행하는 상기 제1 레이저의 측반 산란광이 미리 정해진 단면 형상을 갖도록, 상기 제2 경로를 따라 배열되는 제2 빔 쉐이퍼로 구성된 제2 광학계를 포함한다.In the blood cell analysis apparatus for measuring light scattered by blood cells by irradiating a laser to a microtubule through which blood cells move according to an embodiment of the present invention, the first laser generated by the first laser generator The first color sorting mirror reflecting the first laser incident from the first laser generating device to the first path, and the reflected first laser in a predetermined cross-sectional shape so as to be irradiated along the first path to the customs. The second laser, which is generated by the first optical system and the second laser generating device, which is composed of the first beam shaper arranged along the first path, to be irradiated to the customs, and has a wavelength higher than the wavelength of the first laser, is The second path of the lateral scattered light to the first laser irradiated to the blood cells while transmitting the second laser incident from the second laser generator to the second path to be irradiated along the second path to the customs A second color sorting mirror reflecting the lateral scattered light traveling to and the second laser and the scattered light of the first laser traveling through the second path have a predetermined cross-sectional shape, along the second path And a second optical system composed of second beam shapers arranged.
상기 제1 빔 쉐이퍼 및 상기 제2 빔 쉐이퍼는, 빔 익스펜더(beam expander), 실린더 렌즈(cylinder lens) 및 집속 렌즈(condenser lens)를 포함하되, 상기 미세관으로부터 상기 제1 경로 또는 상기 제2 경로를 따라 상기 빔 익스펜더, 상기 실린더 렌즈 및 상기 집속 렌즈가 순차적으로 배열된 광학계일 수 있다.The first beam shaper and the second beam shaper include a beam expander, a cylinder lens, and a condenser lens, wherein the first path or the second path from the microtubule Accordingly, the beam expander, the cylinder lens, and the focusing lens may be optical systems sequentially arranged.
상기 제1 색 선별 거울은 상기 제1 빔 쉐이퍼의 집속 렌즈로부터 상기 제1 경로 상의 후단에 배치되고, 상기 제2 색 선별 거울은 상기 제2 빔 쉐이퍼의 집속 렌즈로부터 상기 제2 경로 상의 후단에 배치될 수 있다.The first color sorting mirror is disposed at the rear end on the first path from the focusing lens of the first beam shaper, and the second color sorting mirror is disposed at the rear end on the second path from the focusing lens of the second beam shaper. Can be.
상기 미리 정해진 단면 형상은 장축이 상기 미세관의 직경보다 크고, 단축이 상기 혈액 세포의 크기보다 작은 타원형일 수 있다.The predetermined cross-sectional shape may be an ellipse whose major axis is larger than the diameter of the microtube, and its minor axis is smaller than the size of the blood cells.
상기 제1 색선별 거울은, 상기 제1 경로 상에서 중첩된 상기 제1 레이저 및 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광을 분리시키도록, 상기 제1 레이저 발생 장치로부터 입사되는 상기 제1 레이저를 상기 제1 경로로 반사시키면서, 상기 제1 경로를 따라 입사되는 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광은 투과시킬 수 있다.The first color-coded mirror, the first laser incident from the first laser generating device to separate the side scattered light for the first laser and the second laser superimposed on the first path, the first laser While reflecting in the path, lateral scattered light to the second laser incident along the first path can be transmitted.
상기 제2 색선별 거울은, 상기 제2 경로 상에서 중첩된 상기 제2 레이저 및 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광을 분리시키도록, 상기 제2 레이저 발생 장치로부터 상기 제2 경로를 따라 입사되는 상기 제2 레이저를 투과시키면서, 상기 제2 경로를 따라 입사되는 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광은 반사시킬 수 있다.The second color-coded mirror, the second laser is incident on the second path from the second laser generating device, so as to separate the scattered light for the second laser and the first laser superimposed on the
혈구 분석 장치는 상기 제1 경로로부터 연장되는 직선 상에 배치되어, 상기 혈액 세포에 조사된 상기 제1 레이저에 대한 전방 산란광을 측정하는 제1 전방 광 검출기; 상기 제2 경로로부터 연장되는 직선 상에 배치되어, 상기 혈액 세포에 조사된 상기 제2 레이저에 대한 전방 산란광을 측정하는 제2 전방 광 검출기, 상기 혈액 세포에 조사된 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광 중 상기 제2 경로로 진행하는 측방 산란광을 측정하는 제1 측방 광 검출기 및 상기 제1 경로로부터 연장되는 직선 상에 배치되어, 상기 혈액 세포에 조사된 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광 중 상기 제1 경로로 진행하는 측방 산란광을 측정하는 제2 측방 광 검출기를 더 포함할 수 있다.The blood cell analysis device is disposed on a straight line extending from the first path, and includes a first front light detector for measuring front scattered light for the first laser irradiated to the blood cells; A second forward light detector arranged on a straight line extending from the second path to measure forward scattered light for the second laser irradiated to the blood cells, and lateral scattered light for the first laser irradiated to the blood cells The first lateral light detector for measuring lateral scattered light traveling in the second path and a first lateral scattered light disposed on a straight line extending from the first path and irradiating the blood cells to the second laser A second lateral light detector for measuring lateral scattered light traveling through the path may be further included.
상기 제1 측방 광 검출기 및 상기 제2 측방 광 검출기는 광전자 증폭 튜브(Photo-Multiplier Tube, PMT)이고, 상기 제1 전방 광 검출기 및 상기 제2 전방 광 검출기는 광전 다이오드(Photo-diode, PD)일 수 있다.The first side light detector and the second side light detector are photo-multiplier tubes (PMT), and the first front light detector and the second front light detector are photo-diodes (PD). Can be
상기 제1 색 선별 거울과 상기 제2 측방 광 검출기 사이에 배치되어, 상기 혈액 세포에 조사된 상기 제2 레이저에 대한 형광 중 상기 제1 경로로 진행하는 형광을 반사시키는 제3 색 선별 거울 및 상기 제3 색 선별 거울에 의해 반사된 형광을 측정하는 형광 검출기를 더 포함할 수 있다.A third color selection mirror disposed between the first color selection mirror and the second lateral light detector, and reflecting fluorescence traveling in the first path among the fluorescence for the second laser irradiated to the blood cells and the A fluorescence detector measuring fluorescence reflected by the third color selection mirror may be further included.
상기 제3 색 선별 거울은, 상기 제1 경로를 따라 입사되는 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광은 투과시키면서, 상기 제1 경로를 따라 입사되는 상기 제2 레이저에 대한 형광은 반사시킬 수 있다.The third color sorting mirror may transmit lateral scattered light to the second laser incident along the first path and reflect fluorescence from the second laser incident along the first path.
상기 형광 검출기는 광전자 증폭 튜브(Photo-Multiplier Tube, PMT)일 수 있다.The fluorescence detector may be a photo-multiplier tube (PMT).
상기 제1 경로와 상기 제2 경로는 동일한 2차원 평면 상에서 직교하는 경로일 수 있다.The first path and the second path may be orthogonal paths on the same two-dimensional plane.
상기 제1 레이저 발생 장치와 상기 제1 색 선별 거울 사이에 배치되어, 상기 제1 레이저 발생 장치에 의해 생성된 상기 제1 레이저를 반사시켜 상기 제1 색 선별 거울로 입사되도록 하는 적어도 하나의 제1 반사 미러 및 상기 제2 레이저 발생 장치와 상기 제2 색 선별 거울 사이에 배치되어, 상기 제2 레이저 발생 장치에 의해 생성된 상기 제2 레이저를 반사시켜 상기 제2 색 선별 거울로 입사되도록 하는 적어도 하나의 제2 반사 미러를 더 포함할 수 있다.At least one first disposed between the first laser generating device and the first color sorting mirror to reflect the first laser generated by the first laser generating device to be incident on the first color sorting mirror. At least one disposed between the reflection mirror and the second laser generating device and the second color sorting mirror to reflect the second laser generated by the second laser generating device to be incident on the second color selecting mirror. The second reflection mirror of the may further include.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 분석 장치를 이용한 혈구 분석 방법은, 혈액 세포가 이동하는 미세관에 서로 다른 입사 각도를 갖는 제1 레이저 및 제2 레이저를 조사하고, 제1 경로를 따라 조사된 상기 제1 레이저에 대한 전방 산란광 및 측방 산란광을 측정하고, 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광 중 제2 경로를 따라 진행하는 측방 산란광과 동일한 경로를 따라 상기 미세관에 조사되는 상기 제2 레이저에 대한 전방 산란광 및 측방 산란광을 측정하며, 측정된 상기 제1 경로로부터 연장되는 방향으로 진행되는 상기 제1 레이저에 대한 전방 산란광, 상기 제2 경로를 따라 진행되는 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광, 상기 제2 경로로부터 연장되는 방향으로 진행되는 상기 제2 레이저에 대한 전방 산란광 및 상기 제1 경로를 따라 진행되는 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광에 기반하여 상기 혈액 세포의 종류를 분석한다.In addition, in the blood cell analysis method using the blood cell analysis apparatus according to an embodiment of the present invention, the first laser and the second laser having different angles of incidence are irradiated to the microtubule through which blood cells move, and the first path is followed. The second laser irradiated to the microtube along the same path as the side scattered light traveling along the second path among the side scattered light for the first laser, and measuring the front scattered light and the side scattered light for the irradiated first laser Measures the forward scattered light and the lateral scattered light for, the forward scattered light for the first laser running in the direction extending from the measured first path, the lateral scattered light for the first laser traveling along the second path, The type of the blood cells is analyzed based on the forward scattered light for the second laser traveling in the direction extending from the second path and the lateral scattered light for the second laser traveling along the first path.
상기 혈액 세포로 조사된 상기 제2 레이저에 대한 형광 중 상기 제1 경로를 따라 진행하는 형광을 측정하는 것을 더 포함하고, 상기 혈액 세포의 종류를 분석하는 것은, 측정된 상기 제1 레이저에 대한 전방 산란광, 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광, 상기 제2 레이저에 대한 전방 산란광, 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광 및 상기 제2 레이저에 대한 형광 각각의 전압 크기를 기초로 상기 혈액 세포의 종류를 분석하는 것일 수 있다.Further comprising measuring the fluorescence proceeding along the first path among the fluorescence for the second laser irradiated with the blood cells, and analyzing the type of the blood cells, the front for the measured first laser Analyze the type of the blood cells based on the voltage magnitude of scattered light, lateral scattered light for the first laser, forward scattered light for the second laser, lateral scattered light for the second laser, and fluorescence for the second laser It may be.
상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 혈액 샘플로 입사되는 어느 하나의 레이저와, 혈액 샘플에 의해 산란된 다른 레이저의 진행 경로가 동일하도록 설계되어, 하나의 광학계로 서로 다른 레이저의 빔 형태를 동일하게 형성시킬 수 있으며, 서로 다른 각도로 조사되는 레이저에 대한 복수의 산란광에 기반하여 혈구를 분석함으로써, 혈구 분석 결과의 신뢰성을 보장할 수 있다.According to one aspect of the present invention described above, one laser incident on the blood sample and the other lasers scattered by the blood sample are designed to have the same travel path, and the optical beams of different lasers are the same. It can be formed, and by analyzing the blood cells based on a plurality of scattered light for the laser irradiated at different angles, it is possible to ensure the reliability of the blood cell analysis results.
도 1은 레이저 조사를 이용한 혈구 분석 기술을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 분석 장치의 구성들이 도시된 도면이다.
도 3은 도 2의 혈구 분석 장치에 의해 조사된 제1 레이저 및 제2 레이저에 대한 산란광들의 이동 경로가 표시된 도면이다.
도 4는 빔 쉐이퍼에 의해 레이저의 단면 형상이 변화되는 일 예가 도시된 도면이다.
도 5는 미세관으로 조사되는 레이저 단면 형상에 따른 검출 결과가 변화되는 일 예가 도시된 도면이다.
도 6은 측방 광 검출기로 입사되는 측방 산란광의 단면 형상의 일 예가 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈구 분석 장치의 구성들이 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 분석 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 혈구 분석 장치를 이용한 혈구 분석을 위한 신호 측정 결과를 나타내는 그래프이다.1 is a conceptual diagram for explaining a blood cell analysis technique using laser irradiation.
2 is a view showing the configuration of the blood cell analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a movement path of scattered light for the first laser and the second laser irradiated by the blood cell analyzer of FIG. 2.
4 is a view showing an example in which the cross-sectional shape of the laser is changed by the beam shaper.
5 is a diagram illustrating an example in which a detection result is changed according to a shape of a laser cross-section irradiated with a micro tube.
6 is a view showing an example of a cross-sectional shape of the side scattered light incident on the side light detector.
7 is a view showing the configuration of the blood cell analysis apparatus according to another embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a schematic flow of a blood cell analysis method according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are graphs showing signal measurement results for blood cell analysis using the blood cell analysis apparatus according to the present invention according to the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.For a detailed description of the present invention, which will be described later, reference is made to the accompanying drawings that illustrate, by way of example, specific embodiments in which the present invention may be practiced. These examples are described in detail enough to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, the specific shapes, structures, and properties described herein can be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. In addition, it should be understood that the location or placement of individual components within each disclosed embodiment can be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the following detailed description is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if appropriately described, is limited only by the appended claims, along with all ranges equivalent to those claimed. In the drawings, similar reference numerals refer to the same or similar functions throughout several aspects.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 분석 장치가 도시된 도면이다.2 is a view showing a blood cell analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 분석 장치(1)는 미세관(T)에 압력을 인가하여 미세관(T) 내부에서 혈액 샘플이 고속으로 이동되도록 하고, 이동하는 혈액 샘플에 서로 다른 각도로 복수의 레이저를 조사하여, 조사된 레이저에 대한 복수의 산란광을 측정하며, 측정된 산란광들을 분석하여 혈액 샘플에 포함된 혈구의 종류를 구분하는 장치이다.The blood
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 분석 장치(1)는, 복수의 레이저 발생 장치(110, 120), 빔 쉐이퍼(510, 520) 및 색 선별 거울(210, 220)로 구성된 복수의 광학계(710, 720), 복수의 전방 광 검출기(310, 320) 및 복수의 측방 광 검출기(410, 420)를 포함한다.Specifically, the blood
복수의 레이저 발생 장치(110, 120)는 혈액 세포가 이동하는 미세관(T)의 주변에 설치되어, 미세관(T) 내부를 흐르는 혈액 샘플에 레이저를 조사하는 광원 발광 장치이다. The plurality of
본 발명에 따른 혈구 분석 장치(1)는 적어도 두 개의 레이저 발생 장치(110, 120)가 구비되며, 제1 레이저 발생 장치(110)와 제2 레이저 발생 장치(120)는 혈액 샘플에 서로 다른 입사 각도로 레이저를 조사하도록 배치될 수 있다. 도시된 실시예에서는 두 개의 레이저 발생 장치(110, 120)가 구비된 것으로 표현되어 있으나, 측정 환경 및 요구되는 분석 결과의 정밀도 등에 따라 세 개 이상의 레이저 발생 장치가 서로 다른 각도로 레이저를 조사할 수도 있다.The blood
또한, 제1 레이저 발생 장치(110)에서 조사되는 제1 레이저와 제2 레이저 발생 장치(120)에서 조사되는 제2 레이저는 서로 다른 중심 파장을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저 발생 장치(110)는 488nm의 중심 파장을 갖는 제1 레이저를 조사하고, 제2 레이저 발생 장치(120)는 635nm의 중심 파장을 갖는 제2 레이저를 조사할 수 있다. 하지만, 제1 레이저 및 제2 레이저의 중심 파장은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 제1 레이저와 제2 레이저의 중심 파장이 상이하기만 하면 그 수치에는 제한을 두지 않는다.In addition, the first laser irradiated from the
제1 광학계(710) 및 제2 광학계(720)는 제1 경로 및 제2 경로에 설치되어, 설치된 경로로 진행하는 레이저를 투과 또는 반사시키면서, 해당 경로로 진행하는 레이저가 미리 정해진 단면을 갖도록 변형시킬 수 있다.The first
제1 광학계(710)는 제1 빔 쉐이퍼(510) 및 제1 색 선별 거울(210)로 구성되고, 제2 광학계(720)는 제2 빔 쉐이퍼(510) 및 제2 색 선별 거울(220)로 구성되는 광학계이다.The first
복수의 색 선별 거울(dichroic mirror, 210, 220)은 투명한 다층박막(多層薄膜)이 코팅된 평면 거울로, 박막 내의 빛의 간섭효과에 의해 특정 파장 범위의 빛은 반사하면서, 나머지 다른 파장의 빛은 투과시키는 광학 부재이다.A plurality of color sorting mirrors (
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 색 선별 거울(210, 220)은 제1 중심 파장을 갖는 제1 레이저는 반사시키고, 제2 중심 파장을 갖는 제2 레이저는 투과시키는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 제1 레이저 발생 장치(110)가 488nm의 중심 파장을 갖는 제1 레이저를 조사하고, 제2 레이저 발생 장치(120)는 635nm의 중심 파장을 갖는 제2 레이저를 조사하는 경우, 색 선별 거울은 600nm 이상의 대역의 파장만 통과시키는 특성을 갖도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 제1 레이저는 색 선별 거울에 의해 반사되면서, 제2 레이저는 색 선별 거울을 통과할 수 있다.In this case, the color selection mirrors 210 and 220 according to an embodiment of the present invention are characterized in that the first laser having the first center wavelength reflects and the second laser having the second center wavelength transmits. For example, when the
복수의 색 선별 거울(210, 220) 중 제1 색 선별 거울(210)은 제1 레이저 발생 장치(110)가 배치된 위치 주변에 배치되고, 제2 색 선별 거울(220)은 제2 레이저 발생 장치(120)가 배치된 위치 주변에 배치될 수 있다.Among the plurality of color sorting mirrors 210 and 220, the first
제1 색 선별 거울(210)은 제1 레이저 발생 장치(110)로부터 조사되는 제1 레이저를 반사시켜, 제1 레이저가 제1 경로(예컨대, 미세관(T)을 기준으로 12시 방향)를 따라 미세관(T) 내부를 흐르는 혈액 샘플에 조사되도록 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 제1 색 선별 거울(210)은 임의의 방향으로 입사되는 제1 레이저를 제1 경로로 반사시킬 수 있다.The first
제2 색 선별 거울(220)은 제2 레이저 발생 장치(120)로부터 입사되는 제2 레이저를 반사시켜, 제2 레이저가 제2 경로(예컨대, 미세관(T)을 기준으로 3시 방향)를 따라 미세관(T) 내부를 흐르는 혈액 샘플에 조사되도록 할 수 있다.The second
한편, 제1 레이저 발생 장치(110) 및 제2 레이저 발생 장치(120)에는 적어도 하나의 반사 미러(R1, R2)가 설치되어, 제1 레이저 발생 장치(110)로부터 조사되는 제1 레이저 및 제2 레이저 발생 장치(120)로부터 조사되는 제2 레이저가 각각 제1 색 선별 거울(210) 및 제2 색 선별 거울(220)에 미리 정해진 각도(예컨대, 45°)로 입사되도록 할 수 있다. On the other hand, at least one reflective mirror (R1, R2) is installed on the
이와 같이, 색 선별 거울(210, 220)의 배치 위치 및 설치 각도에 따라 제1 레이저 및 제2 레이저가 혈액 세포로 조사되는 각도가 결정될 수 있다. 본 실시예에서, 제1 레이저가 입사되는 제1 경로와 제2 레이저가 입사되는 제2 경로는 2차원 평면 상에서 직교하는 경로를 갖도록, 색 선별 거울(210, 220)의 배치 위치 및 설치 각도가 설정될 수 있다. 하지만, 도시된 제1 경로와 제2 경로가 반드시 직교해야될 필요는 없으며, 색 선별 거울(210, 220)의 배치 위치 및 설치 각도에 따라 제1 경로와 제2 경로가 둔각 또는 예각을 갖도록 설계될 수도 있다.As such, angles at which the first laser and the second laser are irradiated to the blood cells may be determined according to the placement position and the installation angle of the color selection mirrors 210 and 220. In this embodiment, the placement position and installation angle of the color selection mirrors 210 and 220 are such that the first path through which the first laser is incident and the second path through which the second laser is incident have an orthogonal path on a two-dimensional plane. Can be set. However, the illustrated first path and the second path do not necessarily have to be orthogonal, and the first path and the second path are designed to have an obtuse or acute angle according to the arrangement position and installation angle of the color sorting mirrors 210 and 220. It may be.
복수의 빔 쉐이퍼(beam shaper, 510, 520)는 입사되는 레이저를 미리 정해진 형태로 변형시키는 광학계이다. 구체적으로, 빔 쉐이퍼(510, 520)는 빔 익스펜더(beam expander, 511, 521), 실린더 렌즈(cylinder lens, 512, 522) 및 집속 렌즈(condenser lens, 511, 521)로 구성된 광학계이며, 제1 빔 쉐이퍼(510)는 제1 경로 상에 배치되고, 제2 빔 쉐이퍼(520)는 제2 경로 상에 배치될 수 있다.A plurality of beam shapers (beam shaper, 510, 520) is an optical system that transforms the incident laser into a predetermined shape. Specifically, the
구체적으로, 제1 빔 쉐이퍼(510)는 미세관(T)으로부터 제1 경로를 따라 제1 집속 렌즈(511), 제1 실린더 렌즈(512) 및 제1 빔 익스펜더(513)가 순차적으로 배열된 광학계이며, 제2 빔 쉐이퍼(520)는 미세관(T)으로부터 제2 경로를 따라 제2 집속 렌즈(521), 제2 실린더 렌즈(522) 및 제2 빔 익스펜더(523)가 순차적으로 배열된 광학계일 수 있다.Specifically, in the
이때, 제1 색 선별 거울(210)은 제1 빔 익스펜더(513) 후단에 설치되어, 제1 레이저 발생 장치(110)로부터 입사되는 제1 레이저를 제1 경로 상에 설치된 제1 빔 쉐이퍼(510) 쪽으로 반사시켜, 제1 레이저가 제1 빔 익스펜더(513), 제1 실린더 렌즈(512) 및 제1 집속 렌즈(511)를 순차적으로 통과하도록 할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 색 선별 거울(220)은 제2 레이저를 투과시켜 제2 빔 익스펜더(523), 제2 실린더 렌즈(522) 및 제2 집속 렌즈(521)를 순차적으로 통과하도록 할 수 있다.In this case, the first
전방 광 검출기(310, 320) 및 측방 광 검출기(410, 420)는 입사된 빛을 전류로 변환하는 광전 변환 소자이다. 즉, 전방 광 검출기(310, 320) 및 측방 광 검출기(410, 420)는 변환된 전류를 전류 세기에 비례한 전압 출력으로 변환함으로써, 감지된 빛의 특징을 나타낼 수 있다.The front
복수의 전방 광 검출기(310, 320)는 미세관(T)을 흐르는 혈액 세포에 조사된 레이저에 대한 전방 산란광(forward scattered light)을 측정할 수 있다. 또한, 복수의 측방 광 검출기(410, 420)는 혈액 세포에 조사된 레이저에 대한 측방 산란광(side scattered light)을 측정할 수 있다. 이와 관련하여, 도 2를 함께 참조하여 설명하기로 한다.The plurality of forward
도 3은 제1 레이저 및 제2 레이저에 대한 산란광들의 이동 경로가 표시된 도면이다.FIG. 3 is a view showing a movement path of scattered light for the first laser and the second laser.
복수의 전방 광 검출기(310, 320) 중 제1 전방 광 검출기(310)는 혈액 세포에 조사된 제1 레이저에 대한 전방 산란광을 측정하고, 제2 전방 광 검출기(320)는 혈액 세포에 조사된 제2 레이저에 대한 전방 산란광을 측정할 수 있다.Among the plurality of front
이를 위해, 제1 전방 광 검출기(310)는 제1 레이저가 입사된 미세관(T)의 입사면의 반대편으로부터 소정 거리 이격된 위치에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 전방 광 검출기(310)는 제1 경로와 동일하거나 유사한 방향으로 산란되는 전방 산란광이 입사될 수 있도록, 제1 레이저가 혈액 세포로 조사된 경로인 제1 경로로부터 연장되는 직선 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저가 미세관의 12시 방향으로 혈액 세포를 조사하는 경우, 제1 전방 광 검출기(310)는 6시 방향에 배치될 수 있다.To this end, the first front
이와 유사하게, 제2 전방 광 검출기(320)는 제2 레이저가 입사된 미세관(T)의 입사면의 반대편으로부터 소정 거리 이격된 위치에 배치될 수 있으며, 구체적으로 제2 레이저가 혈액 세포로 조사된 경로인 제2 경로로부터 연장되는 직선 상에 배치될 수 있다.Similarly, the second front
한편, 복수의 측방 광 검출기(410, 420) 중 제1 측방 광 검출기(410)는 혈액 세포에 조사된 제1 레이저에 대한 측방 산란광을 측정하고, 제2 측방 광 검출기(420)는 혈액 세포에 조사된 제2 레이저에 대한 측방 산란광을 측정할 수 있다.On the other hand, the first lateral
이때, 제1 측방 광 검출기(410)는 제1 레이저에 대한 모든 방향의 측방 산란광들 중 제2 레이저가 입사되는 경로인 제2 경로로 진행되는 측방 산란광을 측정할 수 있다. In this case, the first
제1 레이저가 혈액 세포로 조사되면, 혈액 세포의 종류에 따라 복수의 방향으로 산란광이 발생하게 된다. 그 중의 일부는 제2 경로를 따라 진행하게 됨에 따라 제2 경로를 따라 진행하는 측방 산란광은 제2 경로 상에 배치된 제2 색 선별 거울(220)로 입사될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 색 선별 거울(220)은 제2 경로를 따라 입사되는 제1 중심 파장을 갖는 제1 레이저에 대한 측방 산란광을 반사시킬 수 있으며, 제1 측방 광 검출기(410)는 제1 레이저에 대한 측방 산란광 중 제2 경로로 진행되는 측방 산란광을 측정할 수 있도록, 제2 색 선별 거울(220)에 의해 반사된 제1 레이저의 측방 산란광의 반사 경로 상에 배치될 수 있다.When the first laser is irradiated with blood cells, scattered light is generated in a plurality of directions depending on the type of blood cells. As some of them progress along the second path, lateral scattered light traveling along the second path may be incident on the second
이와 유사하게, 제2 측방 광 검출기(420)는 제2 레이저에 대한 모든 방향의 측방 산란광들 중 제1 레이저가 입사되는 경로인 제1 경로로 진행되는 측방 산란광을 측정할 수 있다. 이를 위해, 제2 측방 광 검출기(420)는 제1 색 선별 거울(210)에 의해 반사된 제2 레이저의 측방 산란광의 반사 경로 상에 배치될 수 있다.Similarly, the second lateral
여기서, 전방 광 검출기(310, 320)는 광전 다이오드(Photo-diode, PD)이고, 측방 광 검출기(410, 420)는 광전자 증폭 튜브(Photo-Multiplier Tube, PMT)로 마련될 수 있다. Here, the
일반적으로, 레이저는 직진성이 강하기 때문에, 입사 경로로부터 연장되는 직선 상으로 산란되는 전방 산란광은 측정이 용이하다. 하지만, 혈액 세포에 의해 측면으로 산란된 레이저 광인 측방 산란광은 전방 산란광에 비해 비교적 약하다. 따라서, 측방 광 검출기(410, 420)는 약한 빛을 효과적으로 감지할 수 있도록, 감지된 신호를 증폭시키는 트랜스 임피던스(transimpedence)가 구비된 광전자 증폭 튜브로 마련될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전방 광 검출기(310, 320) 및 측방 광 검출기(410, 420) 모두가 광전 다이오드 또는 광전자 증폭 튜브로 마련될 수도 있다.In general, since the laser has a strong linearity, forward scattered light scattered in a straight line extending from the incident path is easy to measure. However, lateral scattered light, which is laser light scattered side by side by blood cells, is relatively weak compared to forward scattered light. Accordingly, the
이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 분석 장치(1)는 종래 기술과는 상이하게 어느 하나의 레이저가 혈액 세포로 조사되는 광 경로와, 다른 레이저에 의해 혈액 세포에서 발생되는 다른 파장의 산란광 경로가 일치되도록 함으로써, 하나의 광학계(제1, 2 빔 쉐이퍼(510, 520))로도 서로 다른 레이저를 동일한 빔 형태로 변형시킬 수 있다. 이와 관련하여, 도 4 내지 도 6을 함께 참조하여 설명하기로 한다.As described above, the blood
도 4는 빔 쉐이퍼에 의해 레이저의 단면 형상이 변화되는 일 예가 도시된 도면이고, 도 5는 미세관으로 조사되는 레이저 단면 형상에 따른 검출 결과가 변화되는 일 예가 도시된 도면이고, 도 6은 레이저 단면 형상의 일 예가 도시된 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which the cross-sectional shape of a laser is changed by a beam shaper, and FIG. 5 is a diagram showing an example in which a detection result is changed according to a laser cross-sectional shape irradiated to a microtube, and FIG. 6 is a laser An example of a cross-sectional shape is shown.
상술한 바와 같이, 제1 레이저 발생 장치(110)로부터 조사된 제1 레이저와, 제2 레이저 발생 장치(120)에 의해 조사된 제2 레이저에 대한 측방 산란광의 일부는 제1 경로를 따라 진행하고, 제2 레이저 발생 장치(120)로부터 조사된 제2 레이저와, 제1 레이저에 대한 측방 산란광의 일부는 제2 경로를 따라 진행할 수 있다. As described above, a part of the side scattered light for the first laser irradiated from the
이에 따라, 제1 경로 상에 배치되는 제1 빔 쉐이퍼(510)는 동일한 경로인 제1 경로를 따라 진행되는 제1 레이저 및 제2 레이저에 대한 측방 산란광이 동일한 빔 형상을 갖도록 할 수 있다. 또한, 제2 빔 쉐이퍼(520)는 동일한 경로인 제2 경로를 따라 진행되는 제2 레이저 및 제1 레이저에 대한 측방 산란광이 동일한 빔 형상을 갖도록 할 수 있다. Accordingly, the
도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 발생 장치(110, 120)에서 생성된 제1 및 제2 레이저는 색 선별 거울(210, 220)에 반사되거나 투과되어 빔 쉐이퍼(510, 520)의 빔 익스펜더(513, 523)으로 조사될 수 있다. 빔 익스펜더(513, 523)를 통과한 레이저는 단면이 확장된 상태로 실린더 렌즈(512, 522)로 입사될 수 있으며, 실린더 렌즈(512, 522)를 통과하면서 세로축(단축) 직경이 축소되는 타원형 형상으로 변형될 수 있다. As illustrated in FIG. 4, the first and second lasers generated by the
이후, 타원형 단면을 갖는 레이저가 집속 렌즈(511, 521)로 입사되면, 단면적이 전체적으로 축소될 수 있다. 구체적으로, 빔 쉐이퍼(510, 520)를 통과한 레이저는 장축이 미세관(T)의 직경보다 크고, 단축이 혈액 세포의 크기보다 작은 타원형 단면을 갖도록 변형될 수 있다.Thereafter, when a laser having an elliptical cross-section is incident on the focusing
즉, 제1 광학계(710)를 통과한 제1 레이저 및 제2 광학계(720)를 통과한 제2 레이저는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같은 단면 형상을 가질 수 있다. That is, the first laser passing through the first
이때, 미세관(T)으로 조사되는 레이저 단면 형상이 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 장축이 미세관(T)의 직경보다 작은 경우, 미세관(T)의 측면으로 흘러가는 혈구 세포에 의해 산란되지 않아 혈구 세포가 검출되지 않을 수 있다. 또한, 미세관(T)으로 조사되는 레이저 단면 형상이 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 단축이 혈구 세포의 크기보다 커지는 경우, 연속적으로 이동하는 두 개의 혈구 세포를 하나의 혈구 세포에 대한 결과로 측정할 수 있어 분석의 정확성이 떨어질 수 있다. 반면, 레이저 단면 형상이 도 5의 (a)에 도시된 바와 같은 형상을 갖는 경우, 미세관(T) 전 영역으로 흐르는 혈구 세포를 탐지할 수 있을 뿐만 아니라, 연속적으로 흐르는 혈구 세포를 개별적인 혈구 세포로 탐지할 수 있는 효과를 가지게 된다.At this time, when the laser cross-sectional shape irradiated to the microtube T is as shown in FIG. Because it is not scattered, blood cells may not be detected. In addition, when the laser cross-sectional shape irradiated to the microtubule T is shorter than the size of the blood cells, as shown in FIG. 5(c), two blood cells that move continuously are linked to one blood cell. As the result can be measured, the accuracy of the analysis may be deteriorated. On the other hand, when the laser cross-sectional shape has a shape as shown in Figure 5 (a), it is possible to not only detect blood cells flowing into the entire region of the microtubule (T), but also continuously flow blood cells into individual blood cells. It has an effect that can be detected.
이와 같이, 레이저 발생 장치(110, 120)에 의해 생성된 레이저는 제1 경로 또는 제2 경로에 배치된 빔 쉐이퍼(510, 520)의 빔 익스펜더(513, 523), 실린더 렌즈(512, 522) 및 집속 렌즈(511, 521)를 순차적으로 통과하면서, 장축이 미세관(T)의 직경보다 크고, 단축이 혈액 세포의 크기보다 작은 타원형 단면을 갖도록 변형된 상태로 미세관(T)에 조사될 수 있다.As described above, the laser generated by the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 분석 장치(1)는 레이저가 미리 정해진 단면 형상을 갖도록, 광학계를 구성하는 구성 요소 간의 거리가 설계될 수 있다. 예를 들어, 미세관(T)과 집속 렌즈(511, 521)간의 거리는 7mm, 집속 렌즈(511, 521)와 실린더 렌즈(512, 522)간의 거리는 23mm, 실린더 렌즈(512, 522)와 빔 익스펜더(513, 523)간의 거리는 25mm, 빔 익스펜더(513, 523)와 색 선별 거울(210, 220)간의 거리가 40mm가 되도록 광학계를 설계하는 경우, 레이저는 상술한 단면 형상을 가질 수 있다. 하지만, 광학계를 구성하는 구성 요소간의 거리는 상술한 예에 한정되는 것은 아니며, 미세관(T)의 직경, 분석하고자 하는 혈액 세포의 종류 등에 따라 구성 요소간의 거리가 변경될 수도 있다.In addition, in the blood
한편, 혈액 세포에 조사된 제1 레이저 및 제2 레이저의 산란광은 미세관(T)으로 조사되는 레이저와 반대되는 방향으로 진행될 수 있다. 즉, 제2 경로를 따라 진행되는 제1 레이저의 측방 산란광은 제2 빔 쉐이퍼(520)를 제2 집속 렌즈(521), 제2 실린더 렌즈(522), 제2 빔 익스펜더(523) 순서로 통과할 수 있으며, 제2 빔 익스펜더(523)를 통과한 제1 레이저의 측방 산란광은 단면이 확장된 상태로 제2 색 선별 거울(220)에 반사되어 제1 측방 광 검출기(410)에 입사될 수 있다. 이때, 제2 색 선별 거울(220)과 제1 측방 광 검출기(410) 사이에는 제1 레이저의 측방 산란광의 단면적을 감소시키는 집속 렌즈(미도시)가 추가적으로 배치될 수 있으며, 이에 따라, 제1 측방 광 검출기(410)는 도 6에 도시된 바와 같은 단면 형상을 갖는 측방 산란광을 감지할 수 있다. 즉, 측방 산란광이 빔 쉐이퍼(510, 520)를 역순으로 통과함에 따라, 최종적인 빔 형상은 도 5에 비해 가로축이 짧고 세로축이 긴 형상을 가질 수 있다.On the other hand, the scattered light of the first laser and the second laser irradiated to the blood cells may proceed in a direction opposite to the laser irradiated to the microtube (T). That is, the lateral scattered light of the first laser traveling along the second path passes through the
이에 따라, 입사부(미세관(T))에서 요구되는 레이저 형성과 측정부(전방 광 검출기(310, 320) 및 측방 광 검출기(410, 420))에서 요구되는 레이저 형상을 하나의 광학계로 만족시킬 수 있다.Accordingly, the laser shape required by the incidence unit (micro tube (T)) and the laser shape required by the measurement unit (front
이 과정에서, 제1 색 선별 거울(210) 및 제2 색 선별 거울(220)은 동일한 경로로 진행되는 서로 다른 파장을 갖는 두 개의 레이저를 분리시킬 수 있다. In this process, the first
즉, 제1 색 선별 거울(210)은 제1 경로상에서 중첩된 제1 레이저 및 제2 레이저에 대한 측방 산란광을 분리시키도록, 제1 레이저 발생 장치(110)로부터 입사되는 제1 레이저를 제1 경로로 반사시키면서, 제1 경로를 따라 입사되는 제2 레이저에 대한 측방 산란광은 투과시킬 수 있다. 또한, 제2 색 선별 거울(210)은 제2 경로상에서 중첩된 제2 레이저 및 제1 레이저에 대한 측방 산란광을 분리시키도록, 제2 레이저 발생 장치(120)로부터 입사되는 제2 레이저를 제2 경로로 투과시키면서, 제2 경로를 따라 입사되는 제1 레이저에 대한 측방 산란광은 반사시킬 수 있다. That is, the first
이에 따라, 제1 경로로부터 연장되는 직선 상에 배치된 제2 측방 광 검출기(420)는 제1 색 선별 거울(210)에 의해 선택적으로 투과된 제2 레이저의 측방 산란광만을 감지할 수 있으며, 제1 측방 광 검출기(410)는 제2 색 선별 거울(220)에 의해 선택적으로 반사되는 제1 레이저의 측방 산란광만을 감지할 수 있어 각각의 측면 산란광에 대한 정확한 특징을 추출할 수 있다.Accordingly, the second
몇몇 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 혈구 분석 장치는 형광을 측정하기 위한 수단이 더 구비될 수 있다. 이와 관련하여, 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.In some other embodiments, the blood cell analysis apparatus according to the present invention may be further provided with a means for measuring fluorescence. In this regard, it will be described with reference to FIG. 4.
도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈구 분석 장치가 도시된 도면이다.7 is a view showing a blood cell analysis apparatus according to another embodiment of the present invention.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈구 분석 장치(2)는 복수의 레이저 발생 장치(110, 120), 복수의 색 선별 거울(210, 220, 230), 복수의 전방 광 검출기(310, 320), 복수의 측방 광 검출기(410, 420), 복수의 빔 쉐이퍼(510, 520) 및 형광 검출기(600)를 포함한다.Specifically, the blood
이때, 제1 레이저 발생 장치(110), 제2 레이저 발생 장치(120), 제1 색 선별 거울(210), 제2 색 선별 거울(220), 제1 전방 광 검출기(310), 제2 전방 광 검출기(320), 제1 측방 광 검출기(410), 제2 측방 광 검출기(420), 제1 빔 쉐이퍼(510) 및 제2 빔 쉐이퍼(520)는 도 1에 도시된 구성들과 동일하므로, 반복되는 설명은 생략하기로 한다.At this time, the first
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈구 분석 장치(2)는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 분석 장치(20)에 제3 색 선별 거울(230) 및 형광 검출기(600)가 더 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.That is, the blood
제3 색 선별 거울(230)은 제1 색 선별 거울(210)과 제2 측방 광 검출기(420) 사이에 배치될 수 있다. 제3 색 선별 거울(230)은 제1 색 선별 거울(210)에서 투과된 제2 레이저의 측방 산란광 중 형광을 반사시킬 수 있다. The third
제1 색 선별 거울(210)에 의해 투과된 제2 레이저에 대한 측방 산란광에는 형광(세포에 의하여 주파수가 변조되는 현상)된 파장이 포함될 수 있다. 이때, 도 1에 도시된 혈구 분석 장치(1)는 형광된 레이저 광이 제2 측방 광 검출기(420)에 함께 검출되는 것을 방지하기 위해, 제2 측방 광 검출기(420) 측에 대역 통과 필터를 구비하여 형광된 레이저를 차단시킬 수 있다.The side scattered light for the second laser transmitted by the first
반면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈구 분석 장치(2)는 제3 색 선별 거울(230)이 더 구비되어, 제3 색 선별 거울(230)에 의해 제1 색 선별 거울(210)을 투과한 일반적인 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광은 투과시키면서, 제1 경로를 따라 입사되는 제2 레이저에 대한 형광은 반사시킬 수 있다.On the other hand, the blood
형광 검출기(600)는 제3 색 선별 거울(230)에 의해 반사된 형광을 측정할 수 있다. 이를 위해, 형광 검출기(600)는 제3 색 선별 거울(230)에 의해 반사된 형광의 반사 경로 상에 배치될 수 있으며, 광전자 증폭 튜브의 형태일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈구 분석 장치(2)는 형광 채널에 대한 측정 정보를 추가적으로 수집할 수 있어 혈구 분석의 정확도가 향상될 수 있다.As such, the blood
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 분석 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다. 8 is a flowchart illustrating a schematic flow of a blood cell analysis method according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 혈구 분석 방법은 본 발명의 실시예들에 따른 혈구 분석 장치(1, 2)에 의해 수행될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 분석 방법은 도 1에 도시된 혈구 분석 장치(1)에 의해 수행되는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.The blood cell analysis method according to the present embodiment may be performed by the blood
혈구 분석 장치(1)는 제1 레이저 발생 장치(110) 및 제2 레이저 발생 장치(120)를 구동시켜 제1 레이저 및 제2 레이저를 미세관(T)에 조사할 수 있다(51).The blood
이때, 제1 레이저 및 제2 레이저는 서로 다른 입사 각도를 가질 수 있으며, 제1 레이저는 제1 색 선별 거울(210)에 의해 반사되어 제1 경로를 따라 입사되고, 제2 레이저는 제2 색 선별 거울(220)에 의해 투과되어 제1 경로와 직교하는 제2 경로를 따라 입사될 수 있다.At this time, the first laser and the second laser may have different incidence angles, the first laser is reflected by the first
혈구 분석 장치(1)는 제1 레이저에 대한 전방 산란광 및 측방 산란광, 제2 레이저에 대한 전방 산란광 및 측방 산란광을 측정할 수 있다(53).The
구체적으로, 혈구 분석 장치(1)에 구비된 제1 전방 광 검출기(310)는 제1 레이저에 대한 전방 산란광을 측정하고, 제2 전방 광 검출기(320)는 제2 레이저에 대한 전방 산란광을 측정하고, 제1 측방 광 검출기(410)는 제1 레이저에 대한 측방 산란광을 측정하며, 제2 측방 광 검출기(420)는 제2 레이저에 대한 측방 산란광을 측정할 수 있다. Specifically, the first front
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈구 분석 장치(1)는 제1 레이저의 입사 경로인 제1 경로를 따라 진행되는 제2 레이저의 측방 산란광을 측정하고, 제2 레이저의 입사 경로인 제2 경로를 따라 진행되는 제1 레이저의 측방 산란광을 측정할 수 있도록 제1 측방 광 검출기(410) 및 제2 측방 광 검출기(420)의 위치가 설계될 수 있다. At this time, the blood
또한, 제1 경로 및 제2 경로 상에서 중첩되는 서로 다른 레이저의 빔 형상을 하나의 광학계를 이용하여 변형시킬 수 있도록, 제1 경로 및 제2 경로 상에 각각의 빔 쉐이퍼(510, 520)가 구비될 수 있다. 이와 동시에, 제1 경로 및 제2 경로 상에서 중첩되는 서로 다른 레이저를 분리시킬 수 있도록, 각각의 경로 상에는 제1 중심 파장을 갖는 레이저는 반사시키면서, 제1 중심 파장보다 큰 제2 중심 파장을 갖는 레이저는 통과시키는 색 선별 거울(210, 220)이 배치될 수 있다.In addition,
이후, 혈구 분석 장치(1)는 측정된 복수의 산란광들에 기반하여 혈액 세포의 종류를 분석할 수 있다(55). 이와 관련하여, 도 9 및 도 10을 함께 참조하여 설명하기로 한다.Thereafter, the
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 혈구 분석 장치(1)를 이용한 혈구 분석을 위한 신호 측정 결과를 나타내는 그래프이다.9 and 10 are graphs showing signal measurement results for blood cell analysis using the blood
도 9는 제1 백혈구 샘플에 대한 신호 측정 결과를 나타내는 그래프이고, 도 10은 제2 백혈구 샘플에 대한 신호 측정 결과를 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing a signal measurement result for a first white blood cell sample, and FIG. 10 is a graph showing a signal measurement result for a second white blood cell sample.
세포를 구성하는 핵 등의 구성 요소에 의하면, 레이저 광이 세포에 조사될 시 그 빛이 분류 대상 세포를 기준으로 투과, 굴절, 반사 또는 형광된다. 이러한 효과를 이용하여 레이저 광의 분포, 즉 제1 레이저 및 제2 레이저의 산란각도 및 광량을 측정하여 기 저장된 기준 정보와 비교함으로써 혈구를 분류하게 된다.According to a component such as a nucleus constituting a cell, when the laser light is irradiated to the cell, the light is transmitted, refracted, reflected or fluorescent based on the cell to be classified. Using this effect, the distribution of laser light, that is, the scattering angle and the amount of light of the first laser and the second laser are measured and compared with pre-stored reference information to classify blood cells.
도시된 도면은 전혈중 적혈구 용해를 통한 백혈구 샘플에 대한 신호 측정 결과로, 각각의 산란광은 서로 다른 크기의 전압 신호로 측정되지만, 측정되는 시점은 거의 유사함을 알 수 있다. 즉, 레이저가 혈액 세포에 조사됨에 따라 원래의 레이저로부터 변형된 레이저가 산란되며, 혈구 분석 장치(1)는 광 검출기를 통해 측정된 전압의 변화량 및 특징에 기반하여 감지된 혈구의 종류를 분석할 수 있다.The illustrated figure is a result of measuring a signal for a white blood cell sample through erythrocyte lysis in whole blood. Each scattered light is measured by a voltage signal having a different size, but it can be seen that the measured time points are almost similar. That is, as the laser is irradiated to the blood cells, the laser transformed from the original laser is scattered, and the
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to embodiments, those skilled in the art understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. Will be able to.
1, 2: 혈구 분석 장치
110: 제1 레이저 발생 장치
120: 제2 레이저 발생 장치
210: 제1 색 선별 거울
220: 제2 색 선별 거울
230: 제3 색 선별 거울
310: 제1 전방 광 검출기
320: 제2 전방 광 검출기
410: 제1 측방 광 검출기
420: 제2 측방 광 검출기
510: 제1 빔 쉐이퍼
520: 제2 빔 쉐이퍼
600: 형광 검출기1, 2: blood cell analysis device
110: first laser generator
120: second laser generating device
210: first color sorting mirror
220: second color sorting mirror
230: third color sorting mirror
310: first front light detector
320: second front light detector
410: first side light detector
420: second side light detector
510: first beam shaper
520: second beam shaper
600: fluorescence detector
Claims (15)
제1 레이저 발생 장치에 의해 생성된 제1 레이저가 상기 미세관에 제1 경로를 따라 조사되도록, 제1 레이저 발생 장치로부터 입사되는 상기 제1 레이저를 제1 경로로 반사시키는 제1 색 선별 거울과, 반사된 상기 제1 레이저가 미리 정해진 단면 형상으로 상기 미세관에 조사되도록, 상기 제1 경로를 따라 배열되는 제1 빔 쉐이퍼로 구성된 제1 광학계; 및
제2 레이저 발생 장치에 의해 생성되며, 상기 제1 레이저의 파장보다 높은 파장을 갖는 제2 레이저가 상기 미세관에 제2 경로를 따라 조사되도록, 상기 제2 레이저 발생 장치로부터 입사되는 상기 제2 레이저를 제2 경로로 투과시키면서, 상기 혈액 세포에 조사된 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광 중 상기 제2 경로로 진행하는 측방 산란광을 반사시키는 제2 색 선별 거울과, 투과된 상기 제2 레이저 및 상기 제2 경로로 진행하는 상기 제1 레이저의 측반 산란광이 미리 정해진 단면 형상을 갖도록, 상기 제2 경로를 따라 배열되는 제2 빔 쉐이퍼로 구성된 제2 광학계를 포함하고,
상기 제1 색선별 거울은,
상기 제1 경로 상에서 중첩된 상기 제1 레이저 및 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광을 분리시키도록, 상기 제1 레이저 발생 장치로부터 입사되는 상기 제1 레이저를 상기 제1 경로로 반사시키면서, 상기 제1 경로를 따라 입사되는 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광은 투과시키는, 혈구 분석 장치.
In the blood cell analysis apparatus for measuring the light scattered by blood cells by irradiating a laser to the microtubule through which blood cells move,
A first color sorting mirror reflecting the first laser incident from the first laser generator to the first path so that the first laser generated by the first laser generator is irradiated along the first path to the microtube. , A first optical system composed of a first beam shaper arranged along the first path so that the reflected first laser is irradiated to the microtube in a predetermined cross-sectional shape; And
The second laser incident from the second laser generator, such that a second laser having a wavelength higher than that of the first laser is irradiated along the second path to the microtube, generated by the second laser generator. A second color selection mirror reflecting lateral scattered light traveling through the second path of the lateral scattered light to the first laser irradiated to the blood cells while transmitting the second path, and the transmitted second laser and the And a second optical system composed of a second beam shaper arranged along the second path such that the scattered light of the first laser traveling in the second path has a predetermined cross-sectional shape,
The first color selection mirror,
The first laser incident from the first laser generator is reflected to the first path while separating lateral scattered light for the first laser and the second laser superimposed on the first path, while the first laser is reflected. A blood cell analysis device that transmits lateral scattered light to the second laser incident along a path.
상기 제1 빔 쉐이퍼 및 상기 제2 빔 쉐이퍼는,
빔 익스펜더(beam expander), 실린더 렌즈(cylinder lens) 및 집속 렌즈(condenser lens)를 포함하되,
상기 미세관으로부터 상기 제1 경로 또는 상기 제2 경로를 따라 상기 빔 익스펜더, 상기 실린더 렌즈 및 상기 집속 렌즈가 순차적으로 배열된 광학계인, 혈구 분석 장치.
According to claim 1,
The first beam shaper and the second beam shaper,
Includes beam expanders, cylinder lenses, and condenser lenses,
A blood cell analysis device, wherein the beam expander, the cylinder lens, and the focusing lens are sequentially arranged along the first path or the second path from the microtube.
상기 제1 색 선별 거울은 상기 제1 빔 쉐이퍼의 집속 렌즈로부터 상기 제1 경로 상의 후단에 배치되고,
상기 제2 색 선별 거울은 상기 제2 빔 쉐이퍼의 집속 렌즈로부터 상기 제2 경로 상의 후단에 배치되는, 혈구 분석 장치.
According to claim 2,
The first color sorting mirror is disposed at a rear end on the first path from the focusing lens of the first beam shaper,
The second color sorting mirror is disposed on the rear end on the second path from the focusing lens of the second beam shaper, a blood cell analysis device.
상기 미리 정해진 단면 형상은 장축이 상기 미세관의 직경보다 크고, 단축이 상기 혈액 세포의 크기보다 작은 타원형인, 혈구 분석 장치.
According to claim 2,
The predetermined cross-sectional shape is a blood cell analysis device, the major axis of which is larger than the diameter of the microtube, and the minor axis is smaller than the size of the blood cells.
상기 제2 색선별 거울은,
상기 제2 경로 상에서 중첩된 상기 제2 레이저 및 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광을 분리시키도록, 상기 제2 레이저 발생 장치로부터 상기 제2 경로를 따라 입사되는 상기 제2 레이저를 투과시키면서, 상기 제2 경로를 따라 입사되는 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광은 반사시키는, 혈구 분석 장치.
According to claim 1,
The second color sorting mirror,
The second laser incident on the second path is transmitted from the second laser generator to transmit the second laser and the second laser superimposed on the second path. 2 A blood cell analysis device that reflects side scattered light to the first laser incident along the path.
상기 제1 경로로부터 연장되는 직선 상에 배치되어, 상기 혈액 세포에 조사된 상기 제1 레이저에 대한 전방 산란광을 측정하는 제1 전방 광 검출기; 상기 제2 경로로부터 연장되는 직선 상에 배치되어, 상기 혈액 세포에 조사된 상기 제2 레이저에 대한 전방 산란광을 측정하는 제2 전방 광 검출기;
상기 혈액 세포에 조사된 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광 중 상기 제2 경로로 진행하는 측방 산란광을 측정하는 제1 측방 광 검출기; 및
상기 제1 경로로부터 연장되는 직선 상에 배치되어, 상기 혈액 세포에 조사된 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광 중 상기 제1 경로로 진행하는 측방 산란광을 측정하는 제2 측방 광 검출기를 더 포함하는, 혈구 분석 장치.
According to claim 1,
A first forward photodetector disposed on a straight line extending from the first path to measure forward scattered light for the first laser irradiated to the blood cells; A second front light detector arranged on a straight line extending from the second path to measure front scattered light for the second laser irradiated to the blood cells;
A first lateral light detector measuring lateral scattered light traveling in the second path among lateral scattered light to the first laser irradiated to the blood cells; And
It is disposed on a straight line extending from the first path, further comprising a second side light detector for measuring the side scattered light traveling to the first path of the side scattered light for the second laser irradiated to the blood cells, Blood cell analysis device.
상기 제1 측방 광 검출기 및 상기 제2 측방 광 검출기는 광전자 증폭 튜브(Photo-Multiplier Tube, PMT)이고,
상기 제1 전방 광 검출기 및 상기 제2 전방 광 검출기는 광전 다이오드(Photo-diode, PD)인, 혈구 분석 장치.
The method of claim 7,
The first side light detector and the second side light detector are photo-multiplier tubes (PMT),
The first anterior photodetector and the second anterior photodetector are photo-diode (PD) devices.
상기 제1 색 선별 거울과 상기 제2 측방 광 검출기 사이에 배치되어, 상기 혈액 세포에 조사된 상기 제2 레이저에 대한 형광 중 상기 제1 경로로 진행하는 형광을 반사시키는 제3 색 선별 거울; 및
상기 제3 색 선별 거울에 의해 반사된 형광을 측정하는 형광 검출기를 더 포함하는, 혈구 분석 장치.
The method of claim 7,
A third color sorting mirror disposed between the first color sorting mirror and the second lateral light detector to reflect fluorescence traveling in the first path among fluorescence on the second laser irradiated to the blood cells; And
And a fluorescence detector for measuring fluorescence reflected by the third color selection mirror.
상기 제3 색 선별 거울은,
상기 제1 경로를 따라 입사되는 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광은 투과시키면서, 상기 제1 경로를 따라 입사되는 상기 제2 레이저에 대한 형광은 반사시키는, 혈구 분석 장치.
The method of claim 9,
The third color selection mirror,
A blood cell analysis device that transmits lateral scattered light to the second laser incident along the first path and reflects fluorescence from the second laser incident along the first path.
상기 형광 검출기는 광전자 증폭 튜브(Photo-Multiplier Tube, PMT)인, 혈구 분석 장치.
The method of claim 9,
The fluorescence detector is a photoelectron amplification tube (Photo-Multiplier Tube, PMT), blood cell analysis device.
상기 제1 경로와 상기 제2 경로는 동일한 2차원 평면 상에서 직교하는 경로인, 혈구 분석 장치.
According to claim 1,
The first path and the second path are orthogonal paths on the same two-dimensional plane, a blood cell analysis apparatus.
상기 제1 레이저 발생 장치와 상기 제1 색 선별 거울 사이에 배치되어, 상기 제1 레이저 발생 장치에 의해 생성된 상기 제1 레이저를 반사시켜 상기 제1 색 선별 거울로 입사되도록 하는 적어도 하나의 제1 반사 미러; 및
상기 제2 레이저 발생 장치와 상기 제2 색 선별 거울 사이에 배치되어, 상기 제2 레이저 발생 장치에 의해 생성된 상기 제2 레이저를 반사시켜 상기 제2 색 선별 거울로 입사되도록 하는 적어도 하나의 제2 반사 미러를 더 포함하는, 혈구 분석 장치.
According to claim 1,
At least one first disposed between the first laser generating device and the first color selection mirror to reflect the first laser generated by the first laser generation device to be incident on the first color selection mirror. Reflective mirrors; And
At least one second disposed between the second laser generating device and the second color selection mirror to reflect the second laser generated by the second laser generation device to be incident on the second color selection mirror. A blood cell analysis device further comprising a reflection mirror.
혈액 세포가 이동하는 미세관에 서로 다른 입사 각도를 갖는 제1 레이저 및 제2 레이저를 조사하고,
제1 경로를 따라 조사된 상기 제1 레이저에 대한 전방 산란광 및 측방 산란광을 측정하고, 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광 중 제2 경로를 따라 진행하는 측방 산란광과 동일한 경로를 따라 상기 미세관에 조사되는 상기 제2 레이저에 대한 전방 산란광 및 측방 산란광을 측정하며,
측정된 상기 제1 경로로부터 연장되는 방향으로 진행되는 상기 제1 레이저에 대한 전방 산란광, 상기 제2 경로를 따라 진행되는 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광, 상기 제2 경로로부터 연장되는 방향으로 진행되는 상기 제2 레이저에 대한 전방 산란광 및 상기 제1 경로를 따라 진행되는 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광에 기반하여 상기 혈액 세포의 종류를 분석하는, 혈구 분석 방법.
In the blood cell analysis method using the blood cell analysis device according to claim 1,
The first laser and the second laser having different angles of incidence are irradiated to the microtubule through which blood cells move,
The forward scattered light and the lateral scattered light for the first laser irradiated along the first path are measured, and the microtube is irradiated along the same path as the lateral scattered light traveling along the second path among the lateral scattered light for the first laser. Measuring the front scattered light and the side scattered light for the second laser,
Measured forward scattering light for the first laser running in a direction extending from the first path, lateral scattering light for the first laser running along the second path, and running in a direction extending from the second path A blood cell analysis method for analyzing the type of the blood cells based on the forward scattered light for the second laser and the lateral scattered light for the second laser traveling along the first path.
상기 혈액 세포로 조사된 상기 제2 레이저에 대한 형광 중 상기 제1 경로를 따라 진행하는 형광을 측정하는 것을 더 포함하고,
상기 혈액 세포의 종류를 분석하는 것은,
측정된 상기 제1 레이저에 대한 전방 산란광, 상기 제1 레이저에 대한 측방 산란광, 상기 제2 레이저에 대한 전방 산란광, 상기 제2 레이저에 대한 측방 산란광 및 상기 제2 레이저에 대한 형광 각각의 전압 크기를 기초로 상기 혈액 세포의 종류를 분석하는, 혈구 분석 방법.
The method of claim 14,
Further comprising measuring the fluorescence proceeding along the first path among the fluorescence for the second laser irradiated with the blood cells,
Analyzing the type of blood cells,
Measure the voltage magnitude of each of the measured forward scattered light for the first laser, lateral scattered light for the first laser, forward scattered light for the second laser, lateral scattered light for the second laser, and fluorescence for the second laser. A blood cell analysis method for analyzing the types of the blood cells based on the basis.
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