KR102439474B1 - 물리적·전기적 특성을 이용한 적혈구의 당화 측정과 이를 이용한 당화혈색소 수치 측정 방법 및 이를 수행하는 장치 - Google Patents

물리적·전기적 특성을 이용한 적혈구의 당화 측정과 이를 이용한 당화혈색소 수치 측정 방법 및 이를 수행하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 당화된 A1c형 혈색소의 농도를 측정하는 방법에 관한 것으로 본 발명에 따른 당화혈색소 측정 장치는 채취된 혈액이 유입되는 유입구; 상기 유입구로 유입된 혈액내 적혈구가 개별 단위로 통과하도록 미리 결정된 폭을 갖는 미세 유로; 상기 미세 유로를 통과한 적혈구가 배출되는 배출구; 및 상기 유입구와 배출구 사이의 미세 유로에 접하여 형성된 복수의 전극부를 포함하고, 상기 전극부는 상기 미세 유로를 통과하는 적혈구의 통과 방향에 따라 소정의 간격으로 나열된 복수의 전극을 포함한다. 본 발명에 따르면, 당화된 적혈구의 단단한 정도를 미세한 유로를 통과하는 시간을 통해 산출함으로써 화학적인 측정 장비 없이 보다 손쉽게 판단할 수 있다.

Description

물리적·전기적 특성을 이용한 적혈구의 당화 측정과 이를 이용한 당화혈색소 수치 측정 방법 및 이를 수행하는 장치{Method and device for determining HbA1c levels using mechanical and electrical characteristics of RBCs}
본 발명은 당화된 A1c형 혈색소의 농도를 측정하는 방법에 관한 것이다.
당뇨병의 진단을 위해 일반적으로 수행되는 혈당 검사는 혈액 속에 있는 포도당의 양을 혈당량으로 측정한다. 하지만 혈당량은 일시적인 값으로 식사 전후나 다른 기타 요인에 의해 변경될 수 있다.
이에 반해 당화혈색소 검사는 포도당이 적혈구 속의 헤모글로빈(혈색소)에 결합되어 있는 정도를 수치로 판단하는 것으로 적혈구는 혈액 내 존재하는 동안 혈액 내 당들과 결합하게 되며, 당화혈색소 수치를 측정함으로써 적혈구의 평균 수명인 3개월간의 축적된 혈당 수치를 파악할 수 있다. 따라서 운동 상태나 음식섭취에 영향을 다른 혈당 검사에 비해 상대적으로 덜 받게 된다.
즉, 당화혈색소 수치는 혈당량 보다 안정적인 수치로 당뇨 진단의 기준이 될 수 있으며 높은 당화혈색소 수치는 적혈구를 상대적으로 굳어지게 만들어 혈액 점성 증가로 인한 당뇨합병증의 직접적인 원인이 된다.
그러나 현존하는 당화혈색소 측정 기기는 대부분 병원과 연구실 수준에서 특정 기술과 장비를 활용하여서 측정할 수밖에 없다. 당뇨 수치와 이에 따른 예후를 관리하기 위해서는 당화혈색소의 지속적인 관리가 필요함에도 불구하고, 환자 개인이 스스로 관리할 수 있는 방법은 매우 한정적으로 최근에 개발되고 있는 실정이다. 가정용으로 보급화된 혈당 측정 장치와 같이 최근에는 당화혈색소 역시 병원에 방문하지 않고 직접 가정에서 측정하고자 다양한 방식들이 고안(한국특허등록공보 KR2281500(등록일 2021.07.20))되고 있다. 그러나 이러한 기법들은 모두 생화학적인 방식에 근거하고 있어 기기의 수명이 한정적이거나 보관 방법 등이 까다로우며, 보관상태나 사용자의 숙련도에 따른 측정 정확도가 낮다는 단점이 있다.
본 발명은 당화혈색소 수치를 판단하는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
보다 구체적으로 본 발명은 미세 유로 제작 기술을 활용한 가정용 당화혈색소 측정 장비 개발에 대한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 당화된 적혈구의 물리적 특성 변화를 측정하여 당화 정도를 판단하는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 당화혈색소 측정 장치는 채취된 혈액이 유입되는 유입구; 상기 유입구로 유입된 혈액 내 적혈구가 개별 단위로 통과하도록 미리 결정된 폭을 갖는 미세 유로; 상기 미세 유로를 통과한 적혈구가 배출되는 배출구; 및 상기 유입구와 배출구 사이의 미세 유로에 접하여 형성된 복수의 전극부를 포함하고, 상기 전극부는 상기 미세 유로를 통과하는 적혈구의 통과 방향에 따라 소정의 간격으로 나열된 복수의 전극을 포함한다.
상기 전극부는 상기 유입구 측의 제1 전극부와 상기 배출구 측의 제2 전극부로 구성되며, 상기 제1 전극부 내 적어도 한 쌍의 전극 사이의 임피던스 및 상기 제2 전극부 내 적어도 한 쌍의 전극 사이의 임피던스는 상기 적혈구의 통과에 따라 변하는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 전극부는 각각 3개의 연속된 전극으로 구성되고, 상기 제1 전극부의 연속된 두 전극 사이에 형성되는 제1 임피던스 및 제2 임피던스와, 상기 제2 전극부의 연속된 두 전극 사이에 형성되는 제3 임피던스 및 제4 임피던스의 전기적 평형 상태는 상기 적혈구의 통과에 따라 변하는 것이 바람직하다.
혈액 유입구와 배출구 사이의 전극부와 접하여 형성된 미세 유로 상의 제1 지점에서 상기 혈액내 적혈구가 통과함에 따른 임피던스 값의 변화 시간과 상기 미세 유로의 제2 지점에서 임피던스 값의 변화 시간의 차이를 이용하여 유로 통과 시간을 측정하는 시간 측정부; 및 상기 측정된 시간을 통하여 상기 혈액 내 적혈구의 당화 정도를 판단하는 당화혈색소 수치 산출부를 포함한다.
상기 전극부는 상기 유입구 측의 제1 전극부와 상기 배출구 측의 제2 전극부로 구성되며, 상기 시간 측정부는 상기 제1 전극부의 임피던스 값의 변화 시간과 상기 제2 전극부의 임피던스 값의 변화 시간의 차이로 상기 적혈구의 미세 유로 통과 시간을 산출하는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 전극부는 복수의 전극으로 구성되고, 상기 시간 측정부는 상기 제1 전극부 내 적어도 한 쌍의 전극 사이에 상기 적혈구가 위치함에 따른 임피던스 값의 변화 시간과, 상기 제2 전극부 내 적어도 한 쌍의 전극 사이에 적혈구가 위치함에 따른 임피던스 값의 변화 시간의 차이를 이용하여 상기 미세 유로 통과 시간을 산출하는 것이 바람직하다.
상기 당화혈색소 수치 산출부는 상기 미세 유로 통과 시간과 상기 혈액 내 적혈구의 당화 간의 비례 관계를 이용하여 혈액의 당화 정도를 산출하는 것이 바람직하다.
상기 혈액의 당화 정도를 사용자의 기준 당화혈색소 수치를 이용하여 보정하는 당화혈색소 수치 보정부를 더 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 당화혈색소 측정 방법은 혈액 유입구와 배출구 사이의 전극부와 접하여 형성된 유로 상의 제1 지점에서 상기 혈액내 적혈구가 통과함에 따른 임피던스 값의 변화 시간을 측정하는 단계; 상기 미세 유로의 제2 지점에서 임피던스 값의 변화 시간을 측정하는 단계; 상기 측정된 제1 지점의 제1 임피던스 변화 시간과 상기 제2 지점의 제2 임피던스 변화 시간의 차이를 이용하여 유로 통과 시간을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 유로 통과 시간에 따라 당화혈색소 수치를 산출하는 단계를 포함한다.
상기 제1 지점은 상기 유입구 측의 제1 전극부와 유로가 접하는 구역 상의 적어도 일 위치로 결정되며, 상기 제2 지점은 상기 배출구 측의 제2 전극부와 유로가 접하는 구역 상의 적어도 일 위치로 결정되는 것이 바람직하다.
상기 제1 또는 제2 임피던스 변화 시간은 상기 제1 또는 제2 전극부 내 한 쌍의 전극 사이에 상기 미세 유로를 통과하는 적혈구가 위치함에 따른 임피던스 값의 변화로 측정되는 것이 바람직하다.
상기 당화혈색소 수치를 산출하는 단계는 상기 미세 유로 통과 시간과 상기 혈액 내 적혈구의 당화 간의 비례 관계를 이용하여 혈액의 당화 정도를 산출하는 것이 바람직하다.
상기 산출된 상기 혈액의 당화 정도를 사용자의 기준 당화혈색소 수치를 이용하여 보정하는 단계를 더 포함한다.
상기 제1 및 제2 전극부는 각각 3개의 연속된 전극으로 구성되고, 상기 미세 유로 통과 시간을 측정하는 단계는 상기 제1 전극부의 연속된 두 전극 사이에 형성되는 제1 임피던스 및 제2 임피던스와, 상기 제2 전극부의 연속된 두 전극 사이에 형성되는 제3 임피던스 및 제4 임피던스의 전기적 평형 상태의 변화를 이용하여 임피던스 값의 변화를 측정하고, 상기 임피던스 값의 변화 시간을 이용하여 상기 미세 유로 통과 시간을 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 적혈구의 당화에 따른 적혈구의 물리적 성질 변화를 이용하여 당화 정도 용이하게 측정할 수 있다.
또한, 각각의 개별 적혈구의 단단한 정도를 미세한 유로를 통과하는 시간을 통해 산출함으로써 생화학적 기법의 측정 장비와 비교하여 외부적, 인적 요인에 보다 안정적으로 당화 정도를 판단할 수 있다. .
또한, 본 발명은 간단한 회로 구성을 통해 적혈구의 통과로 발생하는 미세한 전기적 변화를 인식하고 이를 통해 적혈구의 당화 정도를 판단할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 개인의 기준 값을 이용하여 측정된 당화혈색소 수치를 보정함으로써 임상적 진단에 직접적으로 활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 측정 장치의 소형화를 통한 가정용 측정 장치로써 보급화가 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 당화혈색소 수치를 판단하기 위한 장치의 구조를 나타내는 도이다.
도 2는 본 발명에 따른 당화혈색소 수치를 판단하는 장치의 미세 유로 구조 및 원리를 나타내는 도이다.
도 3 내지 5는 본 발명에 따른 적혈구의 물리적 수치를 판단하는 전기적 구조를 나타내는 도이다.
도 6은 본 발명에 따른 당화혈색소 수치를 판단하기 위한 장치의 구조를 나타내는 도이다.
도 7은 본 발명에 따른 당화혈색소 수치를 판단하기 위한 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 8은 본 발명에 따른 당화혈색소 수치를 판단하기 위한 방법의 흐름을 나타내는 도이다.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시 되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
또한, 발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 당화혈색소 수치를 판단하기 위한 장치(100)의 구조를 나타내는 도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 당화혈색소 측정 장치(100)는 혈액이 유입되는 유입구(110), 유입구(110)로 유입된 혈액내 적혈구가 통과하는 미세 유로(130) 및 미세 유로(130)를 통과한 적혈구가 배출되는 배출구(120)로 구성될 수 있다.
본 실시예에서 당화혈색소 측정 장치(100)는 판형의 칩으로 기판 상에 외부로 개방된 유입구(110)와 배출구(120) 사이에서 미세 유로(130)가 구성될 수 있으며 유입구(110)와 배출구(120) 사이의 유로(130)에는 복수의 패터닝된 전극들이 접하며 나열된 전극부(140)가 형성될 수 있다. 유입구(110)는 혈액을 떨어뜨리기 용이하도록 배출구(120)보다 큰 직경으로 구성될 수 있으며 배출구(120) 쪽에는 본체와 결합 시 본체 내 펌프를 통해 유입구(110)로 유입된 혈액이 미세 유로를 따라 배출되도록 유도할 수 있다.
전극부(140)는 유입구(110) 측과 배출구(120) 측 미세 유로에 각각 형성될 수 있으며 각각의 전극부(140)에는 복수의 전극들이 소정 간격에 따라 배치될 수 있다.
구체적으로 전극은 미세 유로 내 혈액의 흐름 방향과 직교하는 형태로 배치될 수 있으며, 흐름 방향에 따라 등간격으로 배열될 수 있다.
본 실시예에서 전극부(140) 내 전극은 3개씩 두 그룹으로 구성될 수 있으며, 동일 그룹 내 3개의 전극 사이에는 전해질로 혈액이 통과하도록 함으로써 전류가 흐를 수 있도록 한다.
본 실시예에 따른 당화혈색소 측정 장치(100)는 혈액 내 적혈구의 미세 유로 통과 시간을 이용하여 당화 정도를 판단하는데, 미세한 적혈구의 통과 시점을 판단하기 위해서 전극 사이의 임피던스 변화를 이용한다. 이에 대해서는 후술하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2를 참조하여, 적혈구의 미세 유로 통과 시간을 통하여 당화 정도를 판단하는 원리에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적혈구의 미세 유로 통과 과정을 예시하는 도이다.
도 2를 참조하면, 혈액 내 적혈구(5)는 일반적인 세포와 같이 탄성을 가지므로 적혈구의 일반적인 크기보다 작은 폭의 통로도 몸체의 직경을 줄임으로써 통과가 가능하다. 이와 같은 원리에 따라, 적혈구는 혈액과 함께 미세한 혈관을 통과하기 위해 본래의 강성(Stiffness)에 따라 형태와 크기를 변경할 수 있는 특징이 있다. 하지만 적혈구는 적혈구 내 혈색소가 혈액 내 당 성분과 결합함으로써 당화되면 물리적 강성이 높아짐으로써 탄성이 줄어들고 보다 단단해지게 된다.
당화된 혈색소의 영향으로 강성이 높아진 적혈구는 동일한 폭의 통로라도 통과하는데 더 많은 시간이 소요되며 본 실시예에 따른 당화혈색소 측정 장치는 통과 시간(△t=t1-t2)과 당화혈색소 수치(HbA1C Level) 간의 비례관계를 이용하여 측정하고자 한다.
나아가 본 실시예에서는 작은 크기의 적혈구가 미세 유로를 통과하는데 걸리는 시간을 보다 정밀하게 측정하기 위해서 추가적으로 전기적인 회로의 구성을 통해 측정되는 파라미터를 이용한다.
이하, 도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 당화혈색소 측정 장치(100)의 구체적인 구성에 대하여 설명하도록 한다.
도 3은 도 1에 따른 장치의 유로(130) 구성을 보다 확대하여 상세히 나타내는 도이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 당화혈색소 측정 장치(100) 내 미세 유로(130)는 유체의 통과 방향과 다른 방향, 바람직하게는 수직하는 방향으로 패터닝된 전극들이 소정의 간격으로 나열될 수 있다.
구체적으로 전극들의 간격은 미세 유로와 접하는 위치에서 동일한 간격으로 형성될 수 있으며, 전극의 폭은 접하는 위치에서 멀어질수록 넓어지도록 하여 보다 회로의 구성을 단순화시킬 수 있다.
본 실시예에서 전극들은 미세 유로 상을 통과하는 유체와 직접적으로 접하게 되면서 전류가 흐를 수 있도록 한다. 이때 전극과 전극 사이에 흐르는 전류는 미세 유로 상의 전해질의 이온 농도에 따라 영향을 받게 되며, 구체적으로 전극과 전극 사이에 적혈구(5)가 위치하게 되는 경우 임피던스 값의 변화가 발생하게 된다. 즉, 본 실시예에 따른 당화혈색소 측정 장치(100)는 적혈구(5)의 미세 유로 통과 시간을 전극부(140)의 임피던스 값의 변화로 측정할 수 있도록 한다.
구체적으로 유로의 통과 시간을 산출하기 위해 적혈구의 미세 유로 통과 시작 시간과 통과 종료 시간을 측정하고 해당 시간의 차이를 이용하여 적혈구의 통과 시간을 산출할 수 있다.
따라서 본 실시예에서 전극부(140)는 유입구(110) 측의 제1 전극부(142)와 배출구(120) 측의 제2 전극부(144)로 구성될 수 있다.
제1 전극부(142)에서 적혈구의 통과 시작 시간을 임피던스 값의 변화로 측정하고, 제2 전극부(144)에서 해당 적혈구의 통과 종료 시간을 임피던스 값의 변화로 측정함으로써 제1 전극부(142)의 임피던스 값의 변화 시간과 제2 전극부(144)의 임피던스 값의 변화 시간의 차이로 적혈구의 유로 통과 시간을 산출하도록 한다.
나아가, 본 실시예에서 각 전극부는 복수의 전극으로 구성될 수 있다. 최소한의 구성으로 유로 통과 시작 시간의 측정을 위한 전극과, 유로 통과 종료 시간의 측정을 위한 전극으로 구성할 수 있으나 보다 많은 전극으로 회로를 구성하여 지나가는 세포의 크기, 종류 등 추가적인 정보를 계측하도록 하는 것도 가능하다.
구체적으로 도 3과 4를 참조하면 제1 및 제2 전극부(142, 144)는 각각 3개의 연속된 전극으로 구성될 수 있다.
즉, 전극부(142, 144) 내 3개의 연속된 전극은 각각 2개의 임피던스 값의 변화를 발생시키며 각각의 임피던스 값(Z1, Z2, Z3, Z4)의 변화가 유입구(110) 측과 배출구(120) 측에서 발생될 수 있다.
도 4를 참고하면, 제1 전극부(142) 내 3개의 전극(142a, 142b, 142c) 사이의 임피던스 값(Z1, Z2)은 적혈구(5)의 통과 순서에 따라 순차적으로 변경될 수 있다.
반대로 도시하지는 않았으나 제2 전극부(144) 내 3개의 전극 역시 적혈구의 통과 순서에 따라 임피던스 값(Z3, Z4)이 순차적으로 변경될 수 있다.
상기 임피던스 값이 순차적으로 변화되는 정도에 따라서 지나가는 세포의 크기 및 종류를 유추할 수 있으며, 이를 통해 더욱 정확한 당화혈색소 수치를 산출할 수도 있다.
나아가, 본 실시예에서 당화혈색소 측정 장치(100)는 이상 제1, 2 전극부의 각 2개의 저항과 당화혈색소 측정 본체(1000) 내부 저항 간의 전기적인 평형 상태의 변화를 이용하여 미세한 임피던스 값의 변화를 보다 민감하게 측정할 수 있도록 한다.
도 5를 참고하면, 도 3에 따른 전극과 유로의 관계를 통해 발생되는 임피던스는 당화혈색소 측정 본체(1000)의 회로 구성에 따라 브리지 구조로 전기적인 평형 상태를 갖도록 구성될 수 있다.
구체적으로 도 3의 미세 유로상의 각 임피던스(Z1, Z2, Z3, Z4)는 휘트스톤 브리지(Wheatstone Bridge) 회로의 각 임피던스에 대응될 수 있다.
브리지 회로는 전극부의 특성과 물리적인 간격 및 회로 구성에 따라 평형 상태를 가질 수 있으며 각각의 임피던스 값은 아래의 수학식과 같은 관계가 성립될 수 있다.
[수학식 1]
Z1*R2=Z2*R1, Z3*R4=Z4*R3
도 5의 회로에서 각 임피던스 값이 수학식 1과 같은 평형 상태에서는 a와 c지점 그리고 A와 C지점 사이에는 전류가 흐르지 않을 수 있으나 상술한 바와 같이 적혈구가 전극과 전극 사이에 위치하는 경우 순간적인 임피던스 값의 변화로 전위차가 발생될 수 있다.
즉, 각 전극 사이의 어느 지점에 적혈구가 위치하게 되는 경우 변경된 임피던스에 따라 전위차가 발생되며 본 실시예에서 a와 c지점 그리고 A와 C지점에 미세 전류가 흐르는 시간 및 크기를 통해 적혈구의 전극 통과 시점을 판단할 수 있다. 이를 통해 미세한 임피던스 값의 변화를 측정할 수 있도록 한다.
구체적으로 제1 전극부(142)의 연속된 두 전극 사이에 형성되는 제1 임피던스 및 제2 임피던스와, 제2 전극부(144)의 연속된 두 전극 사이에 형성되는 제3 임피던스 및 제4 임피던스의 변경을 휘트스톤브리지 회로 내 전기적 평형 상태의 변화를 이용하여 보다 민감하게 측정하고, 변화 시간을 이용하여 미세 유로 통과 시간을 산출할 수 있도록 한다.
도 6을 참고하면 본 실시예에서 당화혈색소 측정 장치(100)는 상술한 형태의 기판으로 구성된 센서 칩으로, 칩과 결합하여 계측된 결과를 출력하기 위한 본체(1000)를 포함할 수 있으며 칩과 측정 장비 일체를 소형화 하는 것도 가능하다.
본체(1000)는 당화혈색소 측정 장치(100) 내 미세 유로(130)와 전극 구성에 전류가 흐르도록 전원을 제공하며 임피던스 값의 변화 시간을 측정하고 측정된 시간 차이를 이용하여 당화혈색소 수치를 산출하여 패널을 통해 출력한다.
구체적으로 도 7을 참조하면 당화혈색소 장치 본체(1000)는 시간 측정부(1100), 당화혈색소 수치 산출부(1200), 당화혈색소 수치 보정부(1300) 및 유속 형성 펌프(1400)로 구성될 수 있다.
시간 측정부(1100)는 혈액 유입구(110)와 배출구(120) 사이의 전극부(140)와 접하여 형성된 미세 유로(130) 상의 제1 지점에서 혈액내 적혈구가 통과함에 따른 임피던스 값의 변화 시간과 미세 유로(130)의 제2 지점에서 임피던스 값의 변화 시간의 차이를 이용하여 미세 유로 통과 시간을 측정할 수 있다.
본 실시예에서 제1 지점은 제1 전극부(142) 상의 일 지점으로 바람직하게는 전극과 전극 사이로 결정될 수 있으며 또는 미세 유로 상의 일정 구역으로 정의되는 것도 가능하다. 제2 지점 역시 제1 지점에 대응하여 제2 전극부(144) 상에서 결정될 수 있다.
시간 측정부(1100)는 제1 전극부(142)의 임피던스 값의 변화 시간과 제2 전극부(144)의 임피던스 값의 변화 시간의 차이로 적혈구의 미세 유로 통과 시간을 산출한다.
구체적으로 시간 측정부(1100)는 제1 전극부(142) 내 적어도 한 쌍의 전극 사이에 적혈구가 위치함에 따른 임피던스 값의 변화 시간과, 제2 전극부(144) 내 적어도 한 쌍의 전극 사이에 적혈구가 위치함에 따른 임피던스 값의 변화 시간의 차이를 이용하여 미세 유로 통과 시간을 산출할 수 있다.
당화혈색소 수치 산출부(1200)는 미세 유로 통과 시간과 혈액 내 적혈구의 당화 간의 상관 관계를 이용하여 혈액의 당화 정도를 산출한다.
각각의 적혈구는 생성된 기간에 따라 혈액 속에서 당 성분을 만나서 결합할 확률이 달라지므로, 개별 적혈구 각각의 당화혈색소 수치는 다를 수 있다.
구체적으로 측정 시점의 개별 적혈구들 각각의 당화혈색소 수치 데이터들은 특정 데이터 분포를 나타낼 수 있으며, 해당 분포의 특성을 나타내는 대표 값은 당화혈색소 수치에 따라 차이가 날 수 있다.
이때, 대표 값의 차이는 미세 유로의 통과 시간과 당화혈색소 수치 사이의 상관관계로 충분히 확보된 임상 데이터를 기반으로 수식으로 유도될 수 있으며 유도된 상관관계 식을 이용하여 시간 측정부(1100)에서 측정된 측정 데이터를 활용하여 당화혈색소 수치 산출부(1200)에서 혈액의 당화 정도를 최종적으로 계산한다.
본 실시예에서 당화혈색소 수치 산출부(1200)는 적혈구의 이동 시간을 적혈구가 들어온 순서에 따라 연속적으로 측정함으로써 한 번에 여러 개의 적혈구가 들어가더라도 개별 적혈구 각각의 통과시간이 측정 되도록 하며 최종적으로 짧은 시간안에 높은 정확도를 갖는 상관관계 식을 산출하고, 당화 정도를 계산할 수 있다.
나아가, 개개인의 특성을 고려하여 보다 정확한 당화혈색소 수치를 판단하기 위하여 사용자가 병원에 방문하여 측정한 기준 당화혈색소 수치를 이용하여 보정하기 위한 당화혈색소 수치 보정부(1300)를 포함할 수 있다. 이때 전극으로 측정되는 세포의 크기나 종류와 같은 추가적인 정보가 이용될 수 있다.
그 외, 도 2의 미세 유로 내에는 유입구(110)에서 배출구(120) 방향으로 혈액 내 적혈구의 이동을 유도하기 위한 구조가 형성됨으로써 유속 형성 펌프(1400)의 역할을 수행하도록 할 수 있다. 혈액과 전해질로 이루어진 혼합 용액은 도 2를 통해 설명한 순서에 따라 유속 형성 펌프(1400)를 통해 유입구(110)에서 배출구(120) 방향으로 이동하게 된다. 이 때, 세포가 이동함에 따라 변화되는 임피던스에 의한 전기적 신호를 측정부(1100)에서 계측하고 해당 계측 값을 이용하여 산출부(1200)에서 당화혈색소 수치를 계산하게 된다.
이하, 도 8을 참고하여 본 실시예에 따른 당화혈색소 측정 장치에서 수행되는 측정 방법에 대하여 설명한다.
도 8을 참고하면, 먼저 혈액 유입구(110)와 배출구(120) 사이의 전극부(140)와 접하여 형성된 미세 유로(130) 상의 제1 지점에서 혈액내 적혈구가 통과함에 따른 임피던스 값의 변화 시간을 측정한다(S100).
이어서 유로의 제2 지점에서 임피던스 값의 변화 시간을 측정한다(S200).
이때 제1 지점은 유입구 측의 제1 전극부(142)와 미세 유로(130)가 접하는 구역 상의 적어도 일 위치로 결정되며, 제2 지점은 배출구 측의 제2 전극부(144)와 미세 유로(130)가 접하는 구역 상의 적어도 일 위치로 결정될 수 있으며, 제1 또는 제2 임피던스 변화 시간은 제1 또는 제2 전극부(142, 144) 내 한 쌍의 전극 사이에 유로를 통과하는 적혈구가 위치함에 따른 임피던스 값의 변화로 측정될 수 있다.
다음, 측정된 제1 지점의 제1 임피던스 변화 시간과 제2 지점의 제2 임피던스 변화 시간의 차이를 이용하여 유로 통과 시간을 측정한다(S300).
다음, 측정된 유로 통과 시간과 혈액 내 적혈구의 당화 간의 비례 관계를 이용하여 혈액의 당화혈색소 수치를 산출한다(S400).
또한 산출된 혈액의 당화혈색소 수치를 사용자의 기준 당화혈색소 수치를 기반으로 보정하여 임상적인 판단에 이용하도록 할 수 있다(S500).
이상 본 발명에 따르면, 적혈구의 당화에 따른 적혈구의 물리적 성질 변화를 이용하여 당화 정도 용이하게 측정할 수 있다.
또한, 각각의 개별 적혈구의 단단한 정도를 미세한 유로를 통과하는 시간을 통해 산출함으로써 생화학적 기법의 측정 장비와 비교하여 외부적, 인적 요인에 보다 안정적으로 당화 정도를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명은 간단한 회로 구성을 통해 적혈구의 통과로 발생하는 미세한 전기적 변화를 인식하고 이를 통해 적혈구의 당화 정도를 판단할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 개인의 기준 값을 이용하여 측정된 당화혈색소 수치를 보정함으로써 임상적 진단에 직접적으로 활용할 수 있다.
나아가, 여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어 모듈 자체로 구현될 수 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리 모듈에 저장되고, 제어 모듈에 의해 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 당화 혈색소 측정 장치에 있어서,
    채취된 혈액이 유입되는 유입구;
    상기 유입구로 유입된 혈액내 적혈구가 개별 단위로 통과하도록 미리 결정된 폭을 갖는 미세 유로;
    상기 미세 유로를 통과한 적혈구가 배출되는 배출구; 및
    상기 유입구와 배출구 사이의 미세 유로에 접하여 형성된 복수의 전극부를 포함하고,
    상기 전극부는 상기 미세 유로를 통과하는 적혈구의 통과 방향에 따라 소정의 간격으로 나열된 복수의 전극을 포함하되,
    상기 복수의 전극은 상기 당화 혈색소 측정 장치가 삽입되는 본체 내부 회로와 브리지 회로를 구성하고, 상기 복수 의 전극 사이의 임피던스와 상기 본체 내부 회로의 저항은 전기적 평형 상태를 이루되,
    상기 전기적 평형 상태는 상기 적혈구의 상기 복수의 전극 사이 통과 시 변하는 것을 특징으로 하는 당화 혈색소 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 유입구 측의 제1 전극부와 상기 배출구 측의 제2 전극부로 구성되며,
    상기 제1 전극부 내 적어도 한 쌍의 전극 사이의 임피던스는 및 상기 제2 전극부 내 적어도 한 쌍의 전극 사이의 임피던스는 상기 적혈구의 통과에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극부는 각각 3개의 연속된 전극으로 구성되고,
    상기 제1 전극부의 연속된 두 전극 사이에 형성되는 제1 임피던스 및 제2 임피던스와 상기 본체 내부 회로의 저항 간 제1 전기적 평형 상태와,
    상기 제2 전극부의 연속된 두 전극 사이에 형성되는 제3 임피던스 및 제4 임피던스와 상기 본체 내부 회로의 저항 간 제2 전기적 평형 상태는 상기 적혈구의 통과에 따라 각각 변하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 장치.
  4. 본체에 삽입되는 칩 상의 혈액 유입구와 배출구 사이의 전극부와 접하여 형성된 미세 유로 상의 상기 유입구 측 제1 지점에서 혈액내 적혈구가 통과함에 따른 임피던스 값의 변화 시간과 상기 미세 유로의 상기 배출구 측 제2 지점에서 임피던스 값의 변화 시간의 차이를 이용하여 상기 적혈구의 미세 유로 통과 시간을 측정하는 시간 측정부; 및
    상기 측정된 시간을 통하여 상기 혈액 내 적혈구의 당화 정도를 판단하는 당화혈색소 수치 산출부를 포함하고,
    상기 전극부는 상기 제1 지점 상의 제1 전극부와 상기 제2 지점 상의 제2 전극부로 구성되며, 상기 미세 유로를 통과하는 적혈구의 통과 방향에 따라 소정의 간격으로 나열된 복수의 전극을 포함하되,
    상기 복수의 전극은 상기 본체 내부 회로와 브리지 회로를 구성하고, 상기 복수의 전극 사이의 임피던스와 상기 본체 내부 회로의 저항은 전기적 평형 상태를 이루되,
    상기 전기적 평형 상태는 상기 적혈구의 상기 복수의 전극 사이 통과 시 변하는 것을 특징으로 하는 당화 혈색소 측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 시간 측정부는 상기 제1 전극부의 임피던스 값의 변화 시간과 상기 제2 전극부의 임피던스 값의 변화 시간의 차이로 상기 적혈구의 미세 유로 통과 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극부는 복수의 전극으로 구성되고,
    상기 시간 측정부는 상기 제1 전극부 내 적어도 한 쌍의 전극 사이에 상기 적혈구가 위치함에 따른 임피던스 값의 변화 시간과, 상기 제2 전극부 내 적어도 한 쌍의 전극 사이에 적혈구가 위치함에 따른 임피던스 값의 변화 시간의 차이를 이용하여 상기 미세 유로 통과 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 당화혈색소 수치 산출부는 상기 미세 유로 통과 시간과 상기 혈액 내 적혈구의 당화 간의 비례 관계를 이용하여 혈액의 당화 정도를 산출하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 혈액의 당화 정도를 사용자의 기준 당화혈색소 수치를 이용하여 보정하는 당화혈색소 수치 보정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극부는 각각 3개의 연속된 전극으로 구성되고,
    상기 시간 측정부는 상기 제1 지점 상의 제1 전극부의 연속된 두 전극 사이에 형성되는 제1 임피던스 및 제2 임피던스와 상기 본체 내부 회로의 저항 간 제1 전기적 평형 상태와, 상기 제2 지점 상의 제2 전극부의 연속된 두 전극 사이에 형성되는 제3 임피던스 및 제4 임피던스와 상기 본체 내부 회로의 저항 간 제2 전기적 평형 상태의 변화를 이용하여 임피던스 값의 변화를 측정하고,
    상기 제1 지점과 상기 제2 지점의 변화 시간 간의 차를 이용하여 상기 미세 유로 통과 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 장치.
  10. 본체 내 삽입된 칩 상의 혈액 유입구와 배출구 사이의 전극부와 접하여 형성된 미세 유로 상의 제1 지점에서 혈액내 적혈구가 통과함에 따른 임피던스 값의 변화 시간을 측정하는 단계;
    상기 미세 유로 상의 제2 지점에서 임피던스 값의 변화 시간을 측정하는 단계;
    상기 측정된 제1 지점의 제1 임피던스 변화 시간과 상기 제2 지점의 제2 임피던스 변화 시간의 차이를 이용하여 유로 통과 시간을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 유로 통과 시간에 따라 당화혈색소 수치를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 전극부는 상기 제1 지점 상의 제1 전극부와 상기 제2 지점 상의 제2 전극부로 구성되며, 상기 미세 유로를 통과하는 적혈구의 통과 방향에 따라 소정의 간격으로 나열된 복수의 전극을 포함하되,
    상기 복수의 전극은 상기 본체 내부 회로와 브리지 회로를 구성하고, 상기 복수의 전극 사이의 임피던스와 상기 본체 내부 회로의 저항은 전기적 평형 상태를 이루되,
    상기 전기적 평형 상태는 상기 적혈구의 상기 복수의 전극 사이 통과 시 변하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 지점은 상기 유입구 측의 제1 전극부와 미세 유로가 접하는 구역 상의 적어도 일 위치로 결정되며,
    상기 제2 지점은 상기 배출구 측의 제2 전극부와 미세 유로가 접하는 구역 상의 적어도 일 위치로 결정되는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 임피던스 변화 시간은 상기 제1 또는 제2 전극부 내 한 쌍의 전극 사이에 상기 미세 유로를 통과하는 적혈구가 위치함에 따른 임피던스 값의 변화로 측정되는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 당화혈색소 수치를 산출하는 단계는 상기 미세 유로 통과 시간과 상기 혈액 내 적혈구의 당화 간의 비례 관계를 이용하여 혈액의 당화 정도를 산출하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 산출된 상기 혈액의 당화 정도를 사용자의 기준 당화혈색소 수치를 이용하여 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극부는 각각 3개의 연속된 전극으로 구성되고,
    상기 시간 측정부는 상기 제1 지점 상의 제1 전극부의 연속된 두 전극 사이에 형성되는 제1 임피던스 및 제2 임피던스와 상기 본체 내부 회로의 저항 간 제1 전기적 평형 상태와, 상기 제2 지점 상의 제2 전극부의 연속된 두 전극 사이에 형성되는 제3 임피던스 및 제4 임피던스와 상기 본체 내부 회로의 저항 간 제2 전기적 평형 상태의 변화를 이용하여 임피던스 값의 변화를 측정하고,
    상기 제1 지점과 상기 제2 지점의 변화 시간 간의 차를 이용하여 상기 미세 유로 통과 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 방법.
  16. 본체 내 삽입된 칩 상의 혈액 유입구와 배출구 사이의 전극부와 접하여 형성된 미세 유로 상의 제1 지점에서 혈액내 적혈구가 통과함에 따른 임피던스 값의 변화 시간을 측정하는 단계;
    상기 미세 유로 상의 제2 지점에서 임피던스 값의 변화 시간을 측정하는 단계;
    상기 측정된 제1 지점의 제1 임피던스 변화 시간과 상기 제2 지점의 제2 임피던스 변화 시간의 차이를 이용하여 유로 통과 시간을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 유로 통과 시간에 따라 당화혈색소 수치를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 전극부는 상기 제1 지점 상의 제1 전극부와 상기 제2 지점 상의 제2 전극부로 구성되며, 상기 미세 유로를 통과하는 적혈구의 통과 방향에 따라 소정의 간격으로 나열된 복수의 전극을 포함하되,
    상기 복수의 전극은 상기 본체 내부 회로와 브리지 회로를 구성하고, 상기 복수의 전극 사이의 임피던스와 상기 본체 내부 회로의 저항은 전기적 평형 상태를 이루되,
    상기 전기적 평형 상태는 상기 적혈구의 상기 복수의 전극 사이 통과 시 변하는 것을 특징으로 하는 당화혈색소 측정 방법을 수행하는 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독가능한 기록 매체.
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