KR102168852B1 - Apparatus for Measuring hemoglobin in blood - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 빈혈 등을 체크하기 위해 혈중 헤모글로빈 농도를 측정하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for measuring the concentration of hemoglobin in blood to check for anemia and the like.
헤모글로빈은 적혈구에 존재하는 철-함유 단백질로, 혈액 중 산소의 주요 운반수단이다. 헤모글로빈과 결합한 산소는 특정 조건이 되면 혈장으로 방출되어 조직으로 흡수된다. 헤모글로빈 한 분자는 네 개의 산소분자와 결합하며, 총 결합능에 대한 특정 시점에서 헤모글로빈의 산소 결합정도를 포화도라고 한다. 특정 시점에서 헤모글로빈에 결합한 산소의 양은 헤모글로빈이 접하는 환경의 산소분압에 의해 주로 결정된다. 일반적으로 동맥혈에서 산소 포화도가 높고, 정맥혈에서 낮다. 헤모글로빈 양은 적혈구 일정 부피당 평균 헤모글로빈 농도로 나타내며, 평균적혈구용적, 평균적혈구헤모글로빈, 평균적혈구 헤모글로빈 농도를 적혈구지수라고 한다. Hemoglobin is an iron-containing protein present in red blood cells and is the main transport vehicle of oxygen in the blood. Oxygen bound to hemoglobin is released into plasma and absorbed into tissues under certain conditions. One molecule of hemoglobin binds to four oxygen molecules, and the degree of oxygen binding of hemoglobin at a specific point in time for its total binding capacity is called saturation. The amount of oxygen bound to hemoglobin at a specific point in time is mainly determined by the oxygen partial pressure in the environment in which hemoglobin contacts. In general, oxygen saturation is high in arterial blood and low in venous blood. The amount of hemoglobin is expressed as the average hemoglobin concentration per a certain volume of red blood cells, and the average red blood cell volume, average red blood cell hemoglobin, and average red blood cell hemoglobin concentration are called the red blood cell index.
빈혈은 여러 가지 원인에 의해 발생할 수 있는데 진단 별로 적혈구 지수들 양상이 다르므로 처음 빈혈을 감별 진단하는 데 헤모글로빈 양의 측정이 매우 중요하다. 또한 헤모글로 빈 함량은 철결핍의 민감한 지표이다. 이러한 지표는 철결핍으로 인한 질환의 진단 또는 정맥내 철분요법의 효능을 모니터링하는데 사용될 수 있다Anemia can be caused by a variety of causes. Since the erythrocyte indexes are different for each diagnosis, it is very important to measure the amount of hemoglobin in the differential diagnosis of anemia. In addition, hemoglobin content is a sensitive indicator of iron deficiency. These indicators can be used to diagnose diseases due to iron deficiency or to monitor the efficacy of intravenous iron therapy.
전혈의 헤모글로빈 농도 측정을 위해 간편성으로 인해 주로 손끝, 발뒤꿈치 등에서 모세혈을 채취하여 사용하는데, 이러한 모세혈은 산소와 결합되어 있어서 일반적으로 전체 혈액의 헤모글로빈 농도를 균일하게 대표하지 않을 수도 있다. 따라서, 모세혈을 채취 후 시간이 경과됨에 따라 혈중 산소가 분리되어 정맥혈에 가까운 상태가 될 수도 있어, 채취 후 30초 정도 경과된 모세혈에서 헤모글로빈 농도를 측정해낼수도 있으나 이는 측정 시간이 너무 지연되게 된다.To measure the hemoglobin concentration of whole blood, capillary blood is collected and used mainly from the fingertips and heels due to its simplicity.These capillaries are combined with oxygen, so they may not uniformly represent the hemoglobin concentration of the whole blood. Therefore, as time elapses after capillary blood is collected, oxygen in the blood may be separated and become close to venous blood.Therefore, hemoglobin concentration can be measured in capillary blood 30 seconds after collection, but this may delay the measurement time too much. do.
따라서, 빠른 시간 내에 정확한 수치를 얻기 위해 일반적으로 수 회 채혈하여 측정하거나, 정맥혈을 채취하여 사용하기도 한다. 하지만 정맥혈의 채취는 전문가의 도움을 필요로 하며, 수 회 측정은 사용자에게 많은 불편을 초래하여 측정의 기피로 이어질 수 있으며, 특히 현시측정용(point of care) 혈중 헤모글로빈 측정 장치의 경우 정맥혈 채취는 현실적으로 가능하지 않기 때문에 손끝과 같은 모세혈로부터 정확한 결과를 얻는 것이 중요하다.Therefore, in order to obtain an accurate value within a short time, generally, blood is collected several times and measured, or venous blood is collected and used. However, collection of venous blood requires expert help, and multiple measurements may cause a lot of inconvenience to the user, leading to avoidance of measurement. In particular, in the case of a point of care blood hemoglobin measurement device, venous blood collection is not It is important to obtain accurate results from capillaries such as the fingertips, as this is not practically possible.
본 발명은 모세혈로부터 신속하고 정확한 헤모글로빈의 농도값을 얻을 수 있는 혈중 헤모글로빈 측정 장치를 제공한다. The present invention provides a blood hemoglobin measuring device capable of obtaining a rapid and accurate hemoglobin concentration value from capillary blood.
본 발명은 혈중 헤모글로빈 농도 측정 장치로, 세 개의 상이한 제1 파장 입사광, 제2 파장 입사광 및 제3 파장 입사광을 방출하는 광조사부와, 전혈 시료용의 큐벳을 수용하도록 구성된 큐벳 수용부와, 큐벳 수용부의 큐벳을 통과한 제1 파장 내지 제3 파장의 입사광에 의한 흡광도를 검출하는 광 검출부와, 제1 파장의 입사광 내지 제3 파장의 입사광이 순차적으로 큐벳의 시료에 조사되도록 광조사부 및 큐벳 수용부를 제어하되, 제3 파장 입사광에 의한 흡광도가 소정 시간 간격으로 수회 측정되도록 제어하는 제어부와, 상기 수회 측정된 제3 파장의 흡광도의 변화율로부터 제1 파장의 흡광도 내지 제3 파장의 흡광도의 수렴값을 추정하고, 추정된 제1 파장의 흡광도 내지 제3 파장의 흡광도의 수렴값들로부터 전혈의 혈중 헤모글로빈 농도를 결정하는 계산부를 포함한다.The present invention is a blood hemoglobin concentration measuring apparatus, a light irradiation unit for emitting three different first wavelength incident light, second wavelength incident light, and third wavelength incident light, a cuvette receiving unit configured to receive a cuvette for a whole blood sample, and a cuvette receiving unit A light detection unit that detects absorbance by incident light of a first wavelength to a third wavelength that has passed through a negative cuvette, and a light irradiation unit and a cuvette receiving unit so that incident light of the first wavelength to the third wavelength is sequentially irradiated to the sample of the cuvette. Controlling, but controlling the absorbance by the third wavelength incident light to be measured several times at predetermined time intervals, and the convergence value of the absorbance of the first wavelength to the absorbance of the third wavelength from the rate of change of the absorbance of the third wavelength measured several times. And a calculation unit that estimates and determines a blood hemoglobin concentration of whole blood from convergence values of the absorbance of the first wavelength to the third wavelength.
본 발명에 따른 혈중 헤모글로빈 측정 장치는 채취된 혈액을 대상으로 세 가지 파장의 광원들에 의해 측정된 흡광도를 이용하여 소정 시간이 경과된 이후의 흡광도 추정치를 이용하여 헤모글로빈 농도를 측정해내는 모델을 사용하므로, 모세혈이 채취된 이후 많은 시간이 경과되지 않은 시점에서 정맥혈에서 측정된 것과 같은 헤모글로빈의 농도값을 얻을 수 있다. The apparatus for measuring hemoglobin in blood according to the present invention uses a model that measures the hemoglobin concentration by using the absorbance estimate value after a predetermined period of time has elapsed by using absorbance measured by light sources of three wavelengths for the collected blood. Therefore, it is possible to obtain the same concentration of hemoglobin as measured in venous blood at a time point in which much time has not elapsed after capillary blood is collected.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈중 헤모글로빈 측정 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈중 헤모글로빈 측정 장치의 구현 예를 도시한 도면이다. 도 3은 모아베니(Moaveni)의 몰흡광계수 그래프를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 큐벳 홀더의 구현 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈중 헤모글로빈 측정 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈중 헤모글로빈 계산 과정을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a block diagram of an apparatus for measuring hemoglobin in blood according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an implementation example of an apparatus for measuring hemoglobin in blood according to an embodiment of the present invention. 3 is a diagram showing a graph of the molar absorption coefficient of Moaveni.
4 is a view showing an implementation example of a cuvette holder according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating an operation of measuring hemoglobin in blood according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a process of calculating hemoglobin in blood according to an embodiment of the present invention.
전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시 예들을 통해 구체화된다. 각 실시 예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시 예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. 블록도의 각 블록은 어느 경우에 있어서 물리적인 부품을 표현할 수 있으나 또 다른 경우에 있어서 하나의 물리적인 부품의 기능의 일부 혹은 복수의 물리적인 부품에 걸친 기능의 논리적인 표현일 수 있다. 때로는 블록 혹은 그 일부의 실체는 프로그램 명령어들의 집합(set)일 수 있다. 이러한 블록들은 전부 혹은 일부가 하드웨어, 소프트웨어 혹은 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.The foregoing and additional aspects are embodied through embodiments described with reference to the accompanying drawings. It is understood that the constituent elements of each embodiment can be variously combined within the embodiment unless otherwise stated or contradictory to each other. Each block in the block diagram may represent a physical part in some cases, but may be a part of a function of one physical part or a logical representation of a function across a plurality of physical parts in another case. Sometimes the entity of a block or part of it can be a set of program instructions. All or part of these blocks may be implemented by hardware, software, or a combination thereof.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈중 헤모글로빈 측정 장치의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈중 헤모글로빈 측정 장치의 구현 예를 도시한 도면이고, 도 3은 모아베니(Moaveni)의 몰흡광계수 그래프를 도시한 도면이다.1 is a block diagram of an apparatus for measuring hemoglobin in blood according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an implementation example of an apparatus for measuring hemoglobin in blood according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is (Moaveni) is a diagram showing a graph of the molar absorption coefficient.
본원의 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)의 광 조사부(110)의 광원은 약 400 내지 420 nm 범위의 제1 파장, 약 800 내지 830 nm 범위의 제2 파장 및 약 520 내지 550 nm 범위의 제3 파장의 입사광을 방출한다. 광원으로는 특정 파장의 빛을 방출하는 광원이 사용되거나 또는 넓은 영역에 걸친 파장대를 방출하는 연속광을 필터와 함께 사용될 수 있다. 일 양상에 따라, 특정 파장을 방출하는 광원, 예를 들면 LED(light emitting diode), 레이저 다이오드(laser diode)가 사용되나, 이로 제한되는 것은 아니다. 연속광이 사용되는 경우, 특정 파장용 필터가 함께 사용된다The light source of the
본원에 사용되는 각 파장의 빛은 일체로 구성된 하나의 광원에서 방출되거나 또는 도 1에 도시된 바와 같이, 각 파장의 빛을 방출하는 별개로 구성된 세 개의 광원들(110-1, 110-2, 110-3)에서 방출된다. 본원의 일 양상에 따라, 세 개의 광원들(110-1, 110-2, 110-3)에서 각각 한 종류의 파장의 빛이 방출된다. 한 파장의 빛이 방출되는 동안, 다른 파장의 빛은 꺼진 상태이며, 상기 한 파장의 빛은 소정의 시간 동안 조사되어 혈액시료를 통과하여 투과한 광의 데이터를 수집하고, 그 후 꺼진 상태로 전환되고, 이어 다른 파장의 빛이 동일한 방식으로 조사된다. 이 경우, 광원에서 조사되는 빛의 밝기가 안정화될때까지 광 검출부에서 읽은 데이터는 사용하지 않으며, 시료에 빛이 입사되지 않는 것이 바람직하며, 이는 후술하는 본원의 제어부(160)에 의해 조절된다. As used herein, light of each wavelength is emitted from a single light source that is integrally formed or, as shown in FIG. 1, three separate light sources 110-1, 110-2, and each of which emit light of each wavelength. 110-3). According to an aspect of the present disclosure, light of one type of wavelength is emitted from each of the three light sources 110-1, 110-2, and 110-3. While the light of one wavelength is emitted, the light of the other wavelength is turned off, and the light of the one wavelength is irradiated for a predetermined time to collect data of the light transmitted through the blood sample, and then converted to the off state. Then, light of different wavelengths is irradiated in the same way. In this case, the data read by the light detection unit is not used until the brightness of light irradiated from the light source is stabilized, and it is preferable that the light is not incident on the sample, which is controlled by the
본원에 사용되는 광 조사부(110)의 광원들(110-1, 110-2, 110-3)로부터 조사되는 파장들은 전혈에 포함된 산화헤모글로빈(HbO2) 및 환원헤모글로빈(Hb) 모두에 대해 동일/유사한 흡광도를 나타내는 파장이 사용된다. The wavelengths irradiated from the light sources 110-1, 110-2, 110-3 of the
도 3을 참조하면, 대략 410 nm, 530nm 및 830 nm인 파장의 범위에서 전혈에 포함된 산화헤모글로빈(HbO2) 및 환원헤모글로빈(Hb) 모두에 대해 동일/유사한 흡광도를 나타냄을 알 수 있다. 따라서, 본원의 일 양상에 따라, 제1 파장은 400 내지 420 nm 범위로 하고, 제2 파장은 800 내지 830 nm 범위로 하고, 제3 파장은 520 내지 550 nm 범위로 할 수 있다. Referring to Figure 3, it can be seen that the same/similar absorbances are shown for both oxidized hemoglobin (HbO 2 ) and reduced hemoglobin (Hb) contained in whole blood in a range of wavelengths of approximately 410 nm, 530 nm and 830 nm. Accordingly, according to an aspect of the present disclosure, the first wavelength may be in the range of 400 to 420 nm, the second wavelength may be in the range of 800 to 830 nm, and the third wavelength may be in the range of 520 to 550 nm.
즉, 제1 파장의 경우 산화 및 환원 헤모글로빈 모두에 대하여 강한 흡광도를 나타내는 파장을 사용하며, 제2 파장의 경우, 제1 파장에 의한 흡광도보다 낮은 것으로, 배경값으로 사용될 수 있다. 그리고, 제3 파장의 경우 시간에 따른 변화율을 측정하기 용이한 변화율 계수 추정 대상으로 사용될 수 있다. 상기 범위를 벋어나는 경우, 산화 및 환원 헤모글로빈의 흡수 파장대가 일치하지 않아, 헤모글로빈 농도의 정확한 측정이 어려울 수 있다.That is, in the case of the first wavelength, a wavelength exhibiting strong absorbance for both oxidized and reduced hemoglobin is used, and in the case of the second wavelength, it is lower than the absorbance by the first wavelength, and may be used as a background value. And, in the case of the third wavelength, it can be used as a target for estimating the coefficient of change in which it is easy to measure the rate of change over time. When outside the above range, the absorption wavelength bands of oxidized and reduced hemoglobin do not coincide, so it may be difficult to accurately measure the concentration of hemoglobin.
본원의 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)는 일례로 한 구현예에서 도 2에 기재된 것과 같은 배열로 하우징(1)에 일체로 구비될 수 있는데, 본원의 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)의 하우징(1)에는 일 측면으로부터 오목한 삽입 공간인 큐벳 수용부(30)가 형성되어, 마이크로큐벳(200)을 큐벳 수용부(30)에 수용할 수 있다. 마이크로큐벳(200)은 시료주입부(210)를 포함하며, 헤모글로빈 농도 측정에 사용되는 전혈은 시료주입부(210)로 유입되며, 마이크로큐벳(200)의 시료주입부(210)는 광 조사부(110)에서 조사되는 광원이 통과할 수 있는 광학적 재질로 구성되며, 광이 조사되어 통과할 수 있도록 본원의 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)에 배치된다. 마이크로큐벳(200)은 본원의 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)에 사용시 후술하는 큐벳 홀더(120)에 장착된다The blood
본원에 사용될 수 있는 마이크로큐벳(200)은 일회용이며, 몸체 및 몸체에 형성된 공간으로 구성되는 일체형으로, 즉 공간은 몸체를 이루는 2개의 편평한 판재가 서로 대면하는 내면에 의해 형성되며, 공간의 일부에는 시료주입부(210)가 위치하고, 상기 몸체의 말단에는 공간과 연결되는 모세관 입구가 형성되며, 몸체의 모세관 입구가 형성되지 않은 반대 단부에는 공간과 연결되는 투입구가 형성되어 있는 것이다. 이에 따라, 모세관 입구에 의해 손끝의 혈액을 직접 채취하거나 투입구에 피펫을 이용하여 혈액을 주입한 후 광학적으로 분석할 수 있다. 이러한 유형의 큐벳은 예를 들면 사출성형을 통해 제조되며 투명한 폴리머 물질로 제조될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 큐벳 홀더의 구현 예를 도시한 도면이다. 4 is a view showing an example implementation of the cuvette holder according to the present invention.
다른 실시 예에 따라, 큐벳 홀더(120) 밑에 볼록렌즈(121)가 구비될 수도 있다. 이러한 볼록렌즈(121)는 광 조사부(110)로부터 방사된 후, 큐벳(200)의 전혈 시료를 통과한 빛을 모아주는 기능을 수행한다. According to another embodiment, a
이럴 경우, 광 조사부(110)의 제1 슬릿을 구비하고, 볼록 렌즈(121)의 하단에는 제2 슬릿이 구비될 수 있다. 따라서, 광 조사부(100)로부터 출력된 입사광은 제 1 슬릿을 통과 후, 큐벳 홀더(120) 상의 큐벳(200)의 시료 주입부(210)의 전혈 시료를 투과한다. 시료 주입부(210)의 전혈 시료를 투과한 입사광은 볼록 렌즈(121)에 의해 모아져서 제2 슬릿을 통과하여 광 검출부(130)에 의해 검출된다. 여기서, 제1슬릿은 직경이 약 2mm이고, 제2 슬릿은 직경이 약 3mm로 구현될 수 있다. 이로써, 광 조사부(110)로부터 방출된 입사광인 퍼지지 않고 광 검출부(130)까지 도달하므로 흡광도 측정 성능이 향상될 수 있다. In this case, a first slit of the
본원의 마이크로 큐벳(200)은 이를 수용할 수 있는 큐벳 홀더(120)에 장착되어 사용될 수 있으며, 이 경우, 도 2에 나타난 바와 같이 마이크로큐벳(200)이 장착된 큐벳 홀더(120)가 큐벳 수용부(30)에 수용된다. 큐벳 홀더(120)는 마이크로큐벳(200)의 시료주입부(210)를 광원에 대하여 정확한 위치로 도입하고, 큐벳의 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)으로의 입출을 용이하게 한다. 또한 외부광원이 큐벳으로 진입하는 것을 차폐하여 측정의 정확성을 기하고, 큐벳이 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)에 적절한 속도 즉, 큐벳 시료주입부(210)의 혈액시료에 작용하는 모세관력보다 같거나 적은 힘이 작용하도록 삽입되도록 하여, 큐벳 측정부 위의 시료가 갑작스런 장착 등으로 인해 한 방향으로 쏠리는 현상을 방지한다. The
본원의 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)는 혈액시료를 통과한 제1 파장의 입사광의 흡광도, 제2 파장의 입사광의 흡광도 및 제3 파장의 입사광의 흡광도를 검출하는 검출부(130)를 포함한다. 광 조사부(110)의 광원들(110-1, 110-2, 110-3)에서 조사된 각 파장의 빛이 혈액을 통과하고, 통과된 빛은 검출부(130)에서 검출된다. 시료를 통과하여 투과된 빛은, 제1 파장 빛에 대해 제1 흡광도가 측정되고, 제2 파장의 빛에 대해 제2 흡광도가 측정되고, 제3 파장 빛에 대해 제3 흡광도가 측정되어 검출부(130)에 의해 검출된다. 여기서, 흡광도는 도 3에 도시된 모아베니(Moaveni)의 몰흡광계수의 상용 로그(Log) 값으로 표현될 수 있다. The blood
본 발명의 실시 예에 따라, 후술되는 제어부(160)이 제어에 따라, 제3 흡광도는 소정 시간 범위 내에서 소정 간격으로 소정 횟수 이상 측정되어 후술하는 계산부(140)에 의해 처리된다.According to an embodiment of the present invention, under the control of the
본 발명에 따라, 전술한 광 조사부(110), 큐벳 홀더(120) 및 검출부(130)는 제1 파장, 제2 파장 및 제3 파장 빛에 대한 순차적인 흡광도를 측정하기 위해 기구적으로 다양한 실시 예들로 구현될 수 있다. According to the present invention, the above-described
일 실시 예로, 광 조사부(110)의 광원들(110-1, 110-2, 110-3)이 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)의 하우징(1)의 내부의 일측면의 소정 영역에 순차적으로 고정 배치될 수 있고, 검출부(130)는 큐벳 홀더(120)에서 시료 주입부(210)가 위치하는 부분의 하단에 부착되어 큐벳 홀더(120)와 함께 이동되는 형태로 구현될 수 있다. 이에 따라, 제어부(160)의 제어 신호에 따라, 광원들(110-1, 110-2, 110-3) 각각이 순차적으로 입사광을 방출하는 시점에 시료 주입부(210)가 광원들(110-1, 110-2, 110-3) 각각의 광 조사 위치에 위치되도록 큐벳 홀더(120)의 이동이 제어될 수 있다. As an example, the light sources 110-1, 110-2, 110-3 of the
다른 실시 예로, 검출부(130)가 하우징(1)의 내부의 일측면과 마주보는 타측면에서 큐벳 홀더(120)가 하우징(1)의 내부로 수용된 상태에서의 시료 주입부(210)의 위치에 고정 배치될 수 있고, 광 조사부(110)의 광원들(110-1, 110-2, 110-3)이 하우징(1)의 내부의 일측면에 순차적으로 배치되되 이동가능한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 광원들(110-1, 110-2, 110-3)이 회전되도록 할 수 있다. 이에 따라, 이에 따라, 제어부(160)의 제어 신호에 따라, 광원들(110-1, 110-2, 110-3) 각각이 순차적으로 입사광을 방출하는 시점에 시료 주입부(210)가 광원들(110-1, 110-2, 110-3) 각각의 광 조사 위치에 위치되도록 광원들(110-1, 110-2, 110-3)의 이동이 제어될 수 있다. In another embodiment, the
혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)는 계산부(140)를 포함한다. 본원에 따른 제1 내지 제3 흡광도 측정 결과는 전혈의 헤모글로빈의 농도를 결정하기 위해 처리되고, 이를 위한 처리 과정은 소정의 알고리즘에 의해 수행되어 헤모글로빈의 농도를 계산한다. 이러한 계산부(140)의 상세 구성 및 동작은 도 6을 참조하여 후술하기로 한다. The blood
일 실시예에서 알고리즘은 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)에 프로그램으로 통합되어 흡광도 검출 후 이를 헤모글로빈 농도로 환산하여 측정치를 도 2에 도시된 바와 같은 디스플레이부(10)에 표시되도록 출력할 수 있다.In an embodiment, the algorithm may be integrated into the blood
따라서, 본원의 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)는 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)의 상태 또는 검출결과를 생성하여 출력하는 출력 생성부(150)를 추가로 포함할 수 있다.Accordingly, the blood
출력 생성부(150)는 도2에 도시된 디스플레이부(10) 또는 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)과 연결된 전자장비와 데이터를 교환하는 통신포트(미도시)에 헤모글로빈 농도 및 상태 등을 출력한다. The
여기서 디스플레이(10)에는 예를 들면 헤모글로빈 측정 진행 상태/상황, 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)의 상태, 흡광도, 헤모글로빈의 농도가 표시된다. 그리고, 전자장비란 헤모글로빈 농도 데이터의 보관, 질환 진단에 필요한 정보 제공을 위한 데이터 분석 등을 위한 전자 장비로, 예를 들면 컴퓨터, 프린터, 셀폰, 스마트폰 등을 포함하나, 이로 제한하는 것은 아니다.Here, on the
본원의 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)는 또한 제어부(160)를 포함하여, 전술한 구성 요소들을 제어하여 혈중 헤모글로빈 측정이 이루어지도록 제어하는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 5를 참조하여 후술하기로 한다. The blood
본원의 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)는 일 구현예로, 전술한 도 2에 기재된 것과 같은 배열로 하우징(1)에 일체로 구비될 수 있지만, 다른 구현예에서 본원의 계산부(140) 또는 제어부(160)는 본원 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)의 다른 구성과 일체로 또는 별도로 위치하도록 구성될 수 있다. 또한 상기 계산부(140)와 제어부(160)는 일체로 구성될 수도 있다.The apparatus for measuring hemoglobin in blood of the
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈중 헤모글로빈 측정 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating an operation of measuring hemoglobin in blood according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 제어부(160)는 혈액이 공급된 마이크로 큐벳(200)이 큐벳 홀더(120)에 장착됨에 따라, 광 조사부(110), 큐벳 홀더(120) 및 측정부(130)의 구동을 제어하여 흡광도 측정 동작을 시작한다(S210).5, the
제어부(160)는 제1 광원(110-1)을 구동시켜 제1 파장의 입사광이 시료 주입부(210)에 조사되도록 조절한 후, 측정부(130)를 구동시켜 제1 흡광도를 측정한다(S220). 그런 후, 제2 광원(110-2)을 구동시켜 제1 파장의 입사광이 시료 주입부(210)에 조사되도록 조절한 후, 측정부(130)를 구동시켜 제2 흡광도를 측정한다(S230). 이때, 각 파장의 빛이 시료에 조사되기 전에, 각 파장의 광량이 안정된 후 조사되도록 조절한다. 제1 파장과 제2 파장의 순서가 바뀔 수도 있음은 물론이다.The
다음으로, 제어부(160)는 제3 광원(110-3)을 구동시켜 제3 파장의 입사광이 시료 주입부(210)에 조사되도록 조절한 후, 측정부(130)를 구동시켜 제3 흡광도를 측정한다(S220). 본원이 일 양상에 따라, 제3 흡광도 측정은 소정 시간, 예컨대 10초 내에서 반복 수행될 수 있다. 제3 흡광도는 시간이 경과됨에 따라 서서히 감소되어 일정값에 수렴하게 되므로, 반복 수행에 따라 측정된 제3 흡광도들 간의 차이값, 즉 감소치 또한 서서히 줄어들게 된다. 따라서, 본 발명에서는 감소치가 소정 임계치 이하가 될 경우, 제3 흡광도가 안정값에 접어들었다고 판단하고 측정을 멈추게 된다. Next, the
따라서, 제어부(160)는 감소치가 소정 임계치 이하(S250)가 될 때까지 S240 단계의 제3 흡광도 측정을 반복한다. 그런데, 일 실시 예에 따라, 감소치가 소정 임계치 이하가 되지 않더라도, 소정 시간, 예컨대 10초가 경과되면(S260), 제3 흡광도 측정을 중단한다. 이는 본원의 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)가 신속한 헤모글로빈 측정을 목표로 하고 있기 때문이다. Accordingly, the
그런 후, 제어부(160)는 제1 흡광도 측정치, 제2 흡광도 측정치 및 복수의 제3 흡광도의 측정치들을 후술되는 계산부(140)에 입력시켜 혈중 헤모글로빈 농도 계산되도록 한다(S270). 이에 대해 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.Then, the
그런 후, 제어부(160)는 계산부(140)에 의해 계산된 혈중 헤모글로빈 농도를 출력한다(S280).Then, the
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 혈중 헤모글로빈 계산 과정을 설명하기 위한 순서도이다. 6 is a flowchart illustrating a process of calculating hemoglobin in blood according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 계산부(140)의 제3 흡광도 추정부(141)는 제3 흡광도 수렴값(X3)을 추정한다(S271). 즉, 제3 흡광도 추정부(141)는 측정부(130)에 의해 측정된 복수의 제3 흡광도 측정치들(x1_1, x1_2,.., x1_n) 간의 차이값(x3_n-x3_n-1)들의 시간에 따른 변화율, 즉 제3 흡광도 측정치의 감소율에 따라 제3 흡광도 수렴값(X3)을 추정해낸다(S271). Referring to FIG. 6, the third
그런 후, 제3 흡광도 추정부(141)는 다음의 <수학식 1>과 같이 제3 흡광도 수렴값(X3)과 감소치(x3_n-x3_n-1)가 소정 임계치 이하가 되는 시점의 제3 흡광도 안정값(x3_n) 사이의 다음의 <수학식 1>을 만족하는 제3 변화율 계수(W3)을 추정한다(S273). Then, the third
그런 후, 계산부(140)의 제3 흡광도 추정부(141)는 계산된 제3 변화율 계수 W3를 제1 흡광도 추정부(142) 및 제2 흡광도 추정부(143)에 전달한다. Then, the third
제1 흡광도 추정부(142) 및 제2 흡광도 추정부(143) 각각은 다음과 같은 <수학식 2>에 의해 제1 흡광도 측정치(x1) 및 제2 흡광도 측정치(x2)로부터 제1 흡광도 수렴값(X1) 및 제2 흡광도 수렴값(X2)을 추정해내야 한다.Each of the first
여기서, 제3 변화율 계수 W3와 제1 변화율 계수 W1 및 제1 변화율 계수 W2는 다음의 <수학식 3>과 같은 상관 관계를 갖는다.Here, the third coefficient of change W 3 , the first coefficient of change W 1, and the first coefficient of change W 2 have a correlation as shown in Equation 3 below.
이때, k1 및 k2는 파라미터 저장부(140)에 미리 저장된 상관 파라미터들로써, 이는 혈중 헤모글로빈 농도를 알 수 있는 소정 갯수의 전혈 샘플들에 의한 측정값들로 미리 설정된 파라미터들이다.In this case, k 1 and k 2 are correlation parameters previously stored in the
따라서, 제1 흡광도 추정부(142) 및 제2 흡광도 추정부(143) 각각은 파라미터 저장부(140)에서 상관 파라미터 k1 및 k2를 검출(S275)하여, <수학식 3>을 통해 제1 변화율 계수 W1 및 제2 변화율 계수 W2를 추정해낸다(S277).Therefore, each of the first
그런 후, 제1 흡광도 추정부(142) 및 제2 흡광도 추정부(143) 각각은 추정된 제1 변화율 계수 W1 및 제2 변화율 계수 W2를 <수학식 2>에 입력시켜 제1 흡광도 수렴값(X1) 및 제2 흡광도 수렴값(X2)을 추정한다(S279).Then, each of the first
그러면, 계산부(140)의 헤모글로빈 농도 산출 모델(144)에 의해 다음의 <수학식 4>과 같이 전혈의 혈중 헤모글로빈 농도가 계산될 수 있다. Then, the hemoglobin concentration in the blood of the whole blood may be calculated by the hemoglobin
여기서, a 및 b는 측정장치/파장/큐벳 광경로 등에 의존하는 검정 계수이며, 예를 들면 a은 헤모글로빈 농도에 따른 변별력을 결정하는 상수이고, b는 보정상수이다.Here, a and b are calibration coefficients depending on the measuring device/wavelength/cuvette optical path, etc., for example, a is a constant determining the discrimination power according to the hemoglobin concentration, and b is a correction constant.
이러한 검정 계수는 농도가 알려진 헤모글로빈의 흡광도를 측정하여 초기에 계산될 수 있거나, 또한 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100) 설치 시 또는 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100) 사용 중에 규칙적 간격으로 수행될 수 있다.Such a calibration coefficient may be initially calculated by measuring the absorbance of hemoglobin whose concentration is known, or may be performed at regular intervals when the blood
또한 검정 계수는 본원 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)에 사용되는 큐벳의 제조 배치(batch)에 따른 미세한 규격 차이를 보정하기 위한 것이다. 이러한 규격의 차이는 큐벳 측정 부위의 광경로의 차이, 큐벳을 이루는 판의 두께의 차이로 인해 발생할 수 있다. 이러한 배치별로 상이한 규격은 각 배치별 규격을 칩에 입력시켜 사용할 수 있으며, 이로부터 검정계수를 계산할 수 있다. 또한 검정계수는 본원의 혈중 헤모글로빈 측정 장치(100)에 새로운 배치의 큐벳을 사용할 경우에 같은 헤모글로빈 농도에 대한 큐벳간 측정값의 차이를 보정한다.In addition, the calibration coefficient is for correcting a slight difference in specifications according to a batch of the cuvette used in the blood
이상에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하는 실시 예들을 통해 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로부터 당업자라면 자명하게 도출할 수 있는 다양한 변형 예들을 포괄하도록 해석되어야 한다. 특허청구범위는 이러한 변형 예들을 포괄하도록 의도되었다.In the above, the present invention has been described through embodiments with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto, and it should be interpreted to cover various modified examples that can be apparently derived from those skilled in the art. The claims are intended to cover these variations.
Claims (7)
전혈 시료용의 큐벳을 수용하도록 구성된 큐벳 수용부;
큐벳 수용부의 큐벳을 통과한 제1 파장 내지 제3 파장의 입사광에 의한 흡광도를 검출하는 광 검출부;
제1 파장의 입사광 내지 제3 파장의 입사광이 순차적으로 큐벳의 시료에 조사되도록 광조사부 및 큐벳 수용부를 제어하되, 제3 파장 입사광에 의한 흡광도가 소정 시간 간격으로 수회 측정되도록 제어하는 제어부;
상기 수회 측정된 제3 파장의 흡광도의 변화율로부터 제1 파장의 흡광도 내지 제3 파장의 흡광도의 수렴값을 추정하고, 추정된 제1 파장의 흡광도 내지 제3 파장의 흡광도의 수렴값들로부터 전혈의 혈중 헤모글로빈 농도를 결정하는 계산부;
를 포함하는 혈중 헤모글로빈 농도 측정 장치.
A light irradiation unit that emits three different first wavelength incident light, second wavelength incident light, and third wavelength incident light;
A cuvette receiving portion configured to receive a cuvette for a whole blood sample;
A light detector configured to detect absorbance of incident light having a first wavelength to a third wavelength that has passed through the cuvette of the cuvette receiving portion;
A control unit controlling the light irradiation unit and the cuvette receiving unit to sequentially irradiate the sample of the cuvette with incident light having a first wavelength to a third wavelength, and controlling absorbance by the third wavelength incident light to be measured several times at predetermined time intervals;
The convergence value of the absorbance of the first wavelength to the third wavelength is estimated from the rate of change of the absorbance of the third wavelength measured several times, and the convergence values of the absorbance of the first wavelength to the third wavelength are estimated. A calculation unit that determines the concentration of hemoglobin in blood;
Blood hemoglobin concentration measuring device comprising a.
400 내지 420 nm 범위의 제1 파장 입사광을 출력하는 제1 광원과, 800 내지 830 nm 범위의 제2 파장 입사광을 출력하는 제2 광원과, 520 내지 550 nm 범위의 제3 파장 입사광을 출력하는 제3 광원을 포함하되,
제1 광원 내지 제3 광원이 순차적으로 배치되는 혈중 헤모글로빈 농도 측정 장치.
The method of claim 1, wherein the light irradiation unit
A first light source that outputs incident light with a first wavelength in the range of 400 to 420 nm, a second light source that outputs incident light with a second wavelength in the range of 800 to 830 nm, and a third light source that outputs incident light with a third wavelength in the range of 520 to 550 nm. 3 including a light source,
A device for measuring hemoglobin concentration in blood in which the first to third light sources are sequentially arranged.
제3 광원을 소정 시간 간격으로 소정 시간 내에 반복적으로 구동시켜 광 검출부가 복수의 제3 흡광도 측정치들을 획득하도록 제어하는 혈중 헤모글로빈 농도 측정 장치.
The method of claim 2, wherein the control unit
A blood hemoglobin concentration measuring apparatus for controlling the light detection unit to obtain a plurality of third absorbance measurements by repeatedly driving a third light source within a predetermined time at a predetermined time interval.
제3 흡광도 측정치의 감소치가 소정 임계치 이하가 되는지의 여부에 따라 제3 광원의 구동을 중지하는 혈중 헤모글로빈 농도 측정 장치.
The method of claim 3, wherein the control unit
A blood hemoglobin concentration measuring device for stopping driving of the third light source according to whether or not the decrease value of the third absorbance measurement value becomes equal to or less than a predetermined threshold.
복수의 제3 흡광도 측정치들로부터 추정된 제3 흡광도 변화율에 따라 제3 흡광도 수렴값을 추정하고, 제3 흡광도 수렴값과 제3 흡광도 측정치로부터 제3 흡광도 변화율 계수를 추정하는 제3 흡광도 추정부;
제1 흡광도 변화율 계수와 제3 흡광도 변화율 계수 간의 제1 상관 파라미터와, 제2 흡광도 변화율 계수와 제3 흡광도 변화율 계수 간의 제2 상관 파라미터를 저장하는 파라미터 저장부;
파라미터 저장부에서 검출된 제1 상관 파라미터를 제3 흡광도 변화율 계수를 곱하여 제1 흡광도 변화율 계수를 추정하고, 추정된 제1 흡광도 변화율 계수를 제1 흡광도 측정치에 곱하여 제1 흡광도 수렴값을 산출하는 제1 흡광도 추정부;
파라미터 저장부에서 검출된 제2 상관 파라미터를 제3 흡광도 변화율 계수를 곱하여 제2 흡광도 변화율 계수를 추정하고, 추정된 제2 흡광도 변화율 계수를 제2 흡광도 측정치에 곱하여 제2 흡광도 수렴값을 산출하는 제2 흡광도 추정부;
추정된 제1 흡광도 수렴값, 제2 흡광도 수렴값 및 제3 흡광도 수렴값들로부터 전혈의 혈중 헤모글로빈 농도를 산출하는 헤모글로빈 농도 산출 모델;
을 포함하는 혈중 헤모글로빈 농도 측정 장치.
The method of claim 4, wherein the calculation unit
A third absorbance estimating unit for estimating a third absorbance convergence value according to a third absorbance change rate estimated from the plurality of third absorbance measurements, and estimating a third absorbance change rate coefficient from the third absorbance convergence value and the third absorbance measurement value;
A parameter storage unit for storing a first correlation parameter between the first absorbance change coefficient and the third absorbance change coefficient, and a second correlation parameter between the second absorbance change coefficient and the third absorbance change coefficient;
The first correlation parameter detected in the parameter storage unit is multiplied by the third absorbance change factor to estimate the first absorbance change factor, and the estimated first absorbance change factor is multiplied by the first absorbance measurement value to calculate a first absorbance convergence value. 1 absorbance estimation unit;
The second correlation parameter detected in the parameter storage unit is multiplied by the third absorbance change factor to estimate the second absorbance change rate coefficient, and the estimated second absorbance change rate coefficient is multiplied by the second absorbance measurement value to calculate a second absorbance convergence value. 2 absorbance estimation unit;
A hemoglobin concentration calculation model for calculating a blood hemoglobin concentration of whole blood from the estimated first absorbance convergence value, the second absorbance convergence value, and the third absorbance convergence values;
Blood hemoglobin concentration measuring device comprising a.
큐벳 홀더에서 전혈 시료 위치 하단에 부착되어 큐벳 홀더와 함께 이동되는 혈중 헤모글로빈 농도 측정 장치.
The method of claim 1, wherein the light detection unit
A blood hemoglobin concentration measuring device that is attached to the bottom of the whole blood sample in the cuvette holder and moved together with the cuvette holder.
하우징의 내부의 일측면에 순차적으로 배치되되, 고정된 큐벳 홀더에서 전혈 시료 위치로 이동되는 혈중 헤모글로빈 농도 측정 장치. The method of claim 3, wherein the three light sources
A device for measuring hemoglobin concentration in blood that is sequentially disposed on one side of the housing and is moved from a fixed cuvette holder to a whole blood sample position.
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Citations (2)
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KR20040077865A (en) * | 2001-12-28 | 2004-09-07 | 헤모큐에이비 | Method for quantitative hemoglobin determination in undiluted unhemolyzed whole blood |
KR20130115686A (en) * | 2012-04-13 | 2013-10-22 | 바디텍메드 주식회사 | Device and method for measuring hemoglobin level from whole blood |
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