KR102615999B1 - 혈액분석장치 - Google Patents

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Abstract

모세관; 상기 모세관의 측벽 상에 배치되어 상기 모세관 속에 흐르는 혈액을 감지하는 포토센서; 및 상기 모세관의 일단에 결합되어 상기 모세관 속 혈액을 흡수하는 흡수센서를 포함하는 혈액분석장치가 제공된다.

Description

혈액분석장치{Apparatus for blood analysis}
본 발명은 혈액분석장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 바이오 마커를 검출할 수 있는 혈액분석장치에 관한 것이다.
혈액을 분석하면 건강 상태, 질병 유무 등을 알아낼 수 있다. 분석의 대상이 되는 혈액의 바이오 마커(bio-marker)들에는 점도, 헤마토크릿 등의 물리적 특성, 혈당 등의 화학적 특성, 면역물질 등의 생물학적 특성들이 있다. 점도는 유체의 유동에 대한 저항을 나타내는 정도의 표시이다. 혈액의 경우 점도가 일정 범위를 벗어나면 이상이 있는 것으로 간주한다. 헤마토크릿은 전체 혈액에 대한 적혈구의 용적률을 의미한다. 헤마토크릿은 빈혈 등의 진단에 사용될 수 있다. 혈당은 혈액 속에 함유되어 있는 포도당이다. 혈당의 농도를 측정하면 당뇨병 등의 질병 유무를 알 수 있다. 면역물질은 생체 내부환경을 외부인자인 항원으로부터 방어하기 위한 물질이다. 면역물질은 다양한 면역반응을 통해 측정될 수 있다. 이 밖에 신체의 건강을 파악하기 위해 혈액 속 다양한 물리적/화학적/생물학적 특성들을 측정할 필요가 있다.
[특허문헌 1] 한국 등록번호 10-1308655
[특허문헌 2] 한국 공개번호 10-2016-0095679
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 물리적/화학적/생물학적 특성을 한 번에 측정할 수 있는 혈액분석장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다양한 바이오 마커를 정확하고 신속하게 측정하면서도 부피를 줄일 수 있는 혈액분석장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 모세관; 상기 모세관의 측벽 상에 배치되어 상기 모세관 속에 흐르는 혈액을 감지하는 포토센서; 및 상기 모세관의 일단에 결합되어 상기 모세관 속 혈액을 흡수하는 흡수센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 상기 흡수센서가 혈액의 화학적 또는 생물학적 특성을 측정하는 감지물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 제어부; 및 상기 흡수센서의 변화를 감지하는 리더기를 더 포함하고, 상기 리더기는 상기 흡수센서의 변화에 대한 정보를 상기 제어부에 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 상기 포토센서가 상기 모세관 속에 흐르는 혈액의 투과도를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 포토센서로부터 혈액의 투과도에 대한 정보를 받아 상기 모세관 속에 흐르는 혈액의 점도를 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 온도센서를 더 포함하며, 상기 제어부가 상기 온도센서로부터 혈액의 온도에 대한 정보를 받아 혈액의 점도를 보정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 회전가이드; 및 회전지지대를 더 포함하며, 상기 모세관이 상기 회전가이드를 따라 회전할 수 있도록 상기 회전지지대에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 디스플레이부를 더 포함하며, 상기 제어부가 혈액의 점도를 상기 디스플레이부에 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 상기 모세관이 투명한 재질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 상기 모세관의 내면이 EDTA 또는 헤파린으로 표면 처리될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 상기 모세관의 내경이 1mm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 모세관; 제1 포토센서; 제2 포토센서; 및 제어부;를 포함하며, 상기 제1 포토센서 및 제2 포토센서의 각각은 상기 모세관의 측벽 상에 배치되어 상기 모세관 속에 흐르는 혈액의 투과도를 측정하고, 상기 제어부는 상기 제1 포토센서 및 상기 제2 포토센서로부터 상기 혈액의 투과도에 대한 정보를 받아 상기 모세관 속에 흐르는 혈액의 헤마토크릿(HCT)을 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부가 상기 제1 포토센서 및 상기 제2 포토센서로부터 혈액의 투과도에 대한 정보를 받아 상기 모세관 속에 흐르는 혈액의 점도를 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 상기 제1 포토센서가 제1 발광부 및 제1 수광부를 포함하고, 상기 제2 포토센서가 제2 발광부 및 제2 수광부를 포함하며, 상기 제1 발광부 및 제2 발광부는 서로 다른 파장의 전자기파를 방출할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 상기 제1 발광부가 제1 광을 방출하고, 상기 제2 발광부가 제2 광을 방출하며, 상기 제1 광의 파장은 800~1000nm이고, 상기 제2 광의 파장은 500~600nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 혈액분석장치는 흡수제를 더 포함하며, 상기 흡수제가 상기 모세관의 일단에 결합되어 상기 모세관 속 혈액을 흡수할 수 있다.
본 발명의 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 이상에서 언급한 것에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 사항들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 혈액분석장치에 따르면, 혈액의 물리적/화학적/생물학적 특성을 한 번에 측정할 수 있다.
본 발명의 혈액분석장치에 따르면, 혈액의 다양한 바이오 마커를 정확하고 신속하게 측정하면서도 부피를 줄일 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치의 작동원리를 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치의 제어 흐름을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치의 작동 순서를 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치에 혈액이 차 있는 초기 상태를 나타낸 정면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치 속 혈액이 낙하하여 제1 포토센서를 지나는 상태를 나타낸 정면도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치 속 혈액이 낙하하여 제2 포토센서를 지나는 상태를 나타낸 정면도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치 속 혈액이 낙하하여 제3 포토센서를 지나는 상태를 나타낸 정면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치를 나타낸 정면도이다.
본 발명의 기술적 사상의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명 기술적 사상은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예들의 설명을 통해 본 발명의 기술적 사상의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상의 이상적인 예시도인 블록도, 사시도, 및/또는 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시 예들에서 다양한 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시 예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
다양한 바이오 마커들을 측정하기 위해 대형 장비가 필요할 수 있다. 이러한 장비들은 부피가 크고 필요한 시료(혈액)의 양도 많아 불편할 수 있다. 예를 들어, 헤마토크릿의 측정을 위해서는 원심분리기가 필요할 수 있는데, 원심분리기는 무겁고 가격이 비싸 현장에서 용이하게 사용하기 어려울 수 있다. 따라서 시료 채취 후 분석 장비까지 운반하는 데 많은 시간이 소요될 수 있고, 분석할 시료의 수가 많은 경우 시간이 오래 걸리는 단점이 있을 수 있다. 또한 하나의 장비는 하나의 바이오 마커만을 검출할 수 있는바, 복수 개의 바이오 마커를 검출하기 위해서는 복수 개의 장비가 필요하여 불편할 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 혈액 채취 후 현장에서 다양한 바이오 마커를 즉시 분석할 수 있는 분석 장비가 필요할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치의 기계적 작동 과정을 나타낸 정면도이다.
도 1을 참고하면, 혈액분석장치(D)는 모세관(6), 포토센서(8), 흡수센서(9), 몸체(1), 거치대(3), 연결부(5) 및 온도센서(7)를 포함할 수 있다.
모세관(6)은 막대 형상일 수 있다. 모세관(6)은 상하로 전개될 수 있다. 모세관(6)은 내부에 혈액이 유동할 수 있는 통로를 포함할 수 있다. 모세관(6) 내부의 통로는 원형단면을 가질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 모세관(6)은 투명한 재질을 포함할 수 있다. 모세관(6)의 외부에서 모세관(6) 내부를 유동하는 혈액을 관찰할 수 있다. 포토센서(8)는 모세관(6)의 외부에 위치하여도 모세관(6)의 내부를 관찰할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 모세관(6) 내부 통로의 내경은 1mm 이하일 수 있고, 모세관(6)의 길이는 10cm 이하일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 혈액이 모세관 현상에 의해 유동할 수 있는 다른 크기의 내경도 가능하고, 10cm보다 더 긴 길이도 가능하다. 모세관(6)의 내면은 혈액의 응고를 방지할 수 있는 물질로 표면 처리될 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 모세관(6)의 내면은 EDTA(ethylenediaminetetraacetic　acid) 또는 헤파린으로 표면 처리될 수 있다. 모세관(6) 속을 흐르는 혈액의 응고는 방지될 수 있다.
포토센서(8)는 모세관(6)의 측벽 인근에 배치될 수 있다. 포토센서(8)는 모세관(6) 속에서 유동하는 혈액을 감지할 수 있다. 포토센서(8)는 혈액 및/또는 모세관(6)을 향해 전자기파를 방출하고, 혈액 및/또는 모세관(6)을 통과한 전자기파를 감지할 수 있다. 포토센서(8)는 제1 포토센서(81), 제2 포토센서(83) 및 제3 포토센서(85)를 포함할 수 있다.
제1 포토센서(81)는 제1 발광부(811) 및 제1 수광부(813)를 포함할 수 있다. 제1 발광부(811)와 제1 수광부(813)는 모세관(6)을 사이에 두고 마주볼 수 있다. 제1 발광부(811)는 제1 광을 제1 수광부(813)를 향해 방출할 수 있다. 제1 수광부(813)는 제1 발광부(811)가 방출한 제1 광을 감지할 수 있다. 제1 포토센서(81)는 제2 포토센서(83)와 d1만큼 이격 배치될 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 구성은 도 7을 참고하여 후술하도록 한다.
제2 포토센서(83)는 제2 발광부(831) 및 제2 수광부(833)를 포함할 수 있다. 제2 발광부(831)와 제2 수광부(833)는 모세관(6)을 사이에 두고 마주볼 수 있다. 제2 발광부(831)는 제2 광을 제2 수광부(833)를 향해 방출할 수 있다. 제2 수광부(833)는 제2 발광부(831)가 방출한 제2 광을 감지할 수 있다. 제2 포토센서(83)는 제3 포토센서(85)와 d2만큼 이격 배치될 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 구성은 도 6을 참고하여 후술하도록 한다.
제3 포토센서(85)는 제3 발광부(851) 및 제3 수광부(853)를 포함할 수 있다. 제3 발광부(851)와 제3 수광부(853)는 모세관(6)을 사이에 두고 마주볼 수 있다. 제3 발광부(851)는 제3 광을 제3 수광부(853)를 향해 방출할 수 있다. 제3 수광부(853)는 제3 발광부(851)가 방출한 제3 광을 감지할 수 있다.
제1 광의 파장과 제2 광의 파장은 다를 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 제1 광의 파장은 800~1000nm일 수 있다. 제2 광의 파장은 500~600nm일 수 있다. 보다 바람직하게는, 제1 광의 파장은 880nm, 제2 광의 파장은 532nm일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 다른 파장일 수도 있다.
흡수센서(9)는 혈액의 다양한 바이오 마커를 검출할 수 있다. 흡수센서(9)는 종이와 같은 재질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 흡수센서(9)는 스트립센서를 포함할 수 있다. 흡수센서(9)는 모세관(6)의 일단에 결합될 수 있다. 흡수센서(9)는 혈액을 흡수할 수 있다. 흡수센서(9)에는 혈액 속 특정물질과 화학적/생물학적 반응을 일으키는 감지물질이 도포되어 있을 수 있다. 감지물질은 혈액 속 특정물질과 반응을 일으키는 다양한 물질이 될 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 흡수센서(9)에는 혈액 속 혈당과 화학 반응을 일으키는 혈당감지물질이 도포되어 있을 수 있다. 흡수센서(9)에는 혈액 속 면역물질과 생물학적 반응을 일으키는 면역감지물질이 도포되어 있을 수 있다. 면역물질과 면역감지물질을 면역반응을 일으킬 수 있다. 면역반응은 C 반응성 단백 시험(c-reactive protein, CRP)을 포함한 다양한 항원-항체 면역반응을 의미할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 혈액 속 다양한 화학적/생물학적 특성을 감지할 수 있는 다양한 감지물질이 도포될 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 흡수센서(9)에는 다양한 감지물질 중 한 개만이 도포될 수 있다. 흡수센서(9)는 혈액 속 특정물질 중 하나만을 감지할 수 있다. 다른 예시적인 실시 예에서, 흡수센서(9)에는 다양한 감지물질 중 두 개 이상이 도포되어 있을 수 있다. 흡수센서(9)는 다양한 감지물질을 포함하기 위하여 여러 갈래로 나누어질 수 있다. 혹은, 흡수센서(9)의 길이방향을 따라 다양한 감지물질이 차례로 도포될 수 있다. 하나의 흡수센서(9)로 혈액 속 다양한 화학적/생물학적 물질을 한 번에 감지할 수 있다.
흡수센서(9)의 흡수력에 의해 흡수된 혈액이 흡수센서(9)에 도포된 감지물질에 닿으면 화학적 또는 생물학적 반응을 일으킬 수 있다. 흡수센서(9)에서 물질이 도포된 부분의 색은 변할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 혈액 속 혈당과 화학 반응을 일으켜 흡수센서(9)의 색이 변할 수 있다. 혈액 속 면역물질과 생물학적 반응을 일으켜 흡수센서(9)의 색이 변할 수 있다. 그 밖에 혈액 속 다양한 물질과 반응하여 흡수센서(9)의 색이 변할 수 있다.
흡수센서(9)는 혈액 속 다양한 바이오 마커를 검출할 수 있다. 흡수센서(9)는 모세관(6)의 길이 방향으로 연장될 수 있다. 흡수센서(9)의 흡수력은 모세관(6) 속 혈액을 이동시킬 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 혈액분석장치(D)는 흡수센서(9)를 감지하기 위한 리더기를 더 포함할 수 있다. 리더기는 흡수센서(9)에 도포된 감지물질과 혈액 속 특정물질의 반응 여부를 감지할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 리더기는 흡수센서(9)의 색 변화를 감지할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 사용자가 육안으로 흡수센서(9)의 색 등을 확인하여 혈액 속 특정물질의 상태를 감지할 수도 있다.
몸체(1)는 모세관(6) 등을 지지할 수 있다. 몸체(1)는 지지막대(19), 디스플레이부(13), 작동수단(15) 및 충전단자(17)를 포함할 수 있다.
지지막대(19)는 모세관(6)과 포토센서(8)를 지지할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 지지막대(19)는 모세관(6)의 길이 방향으로 연장된 두 개의 막대를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 모세관(6)과 포토센서(8)를 지지하는 다른 형상도 가능하다.
디스플레이부(13)는 포토센서(8)가 측정한 혈액의 바이오마커를 디스플레이할 수 있다. 디스플레이부(13)는 제어부(C, 도 3 참고)로부터 혈액에 대한 정보를 받을 수 있다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하도록 한다.
작동수단(15)은 혈액을 모세관(6)으로 공급하거나, 모세관(6)에 들어 있는 혈액을 방출할 수 있다. 작동수단(15)은 제어부(C)를 제어할 수 있다.
충전단자(17)는 외부전원과 연결될 수 있다. 외부전원은 충전단자(17)를 통해 디스플레이부(13), 제어부(C) 등에 전력을 공급할 수 있다. 충전단자(17)는 몸체(1)의 상단에 위치할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
거치대(3)는 몸체(1)를 포함한 혈액분석장치(D) 전체를 지지할 수 있다. 거치대(3)는 받침대(31), 회전가이드(33) 및 회전지지대(35)를 포함할 수 있다.
받침대(31)는 판 형상일 수 있다. 받침대(31)는 혈액분석장치(D)를 받칠 수 있다. 받침대(31)의 상면에는 회전가이드(33) 및 회전지지대(35)가 결합될 수 있다.
회전가이드(33)는 받침대(31)의 상면에서 위로 연장되는 호 형상일 수 있다. 회전가이드(33)는 슬라이드공(331)을 포함할 수 있다. 슬라이드공(311)은 회전지지대(35)의 일단을 중심으로 하는 호 형상으로 연장되는 구멍일 수 있다. 보다 구체적으로, 슬라이드공(311)은 피봇(51)을 중심으로 하는 호 형상일 수 있다. 슬라이드공(311)에는 슬라이더(53)가 삽입될 수 있다. 슬라이드공(311)과 슬라이더(53)는 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
회전지지대(35)는 받침대(31)의 상면에서 위로 연장될 수 있다. 회전지지대(35)는 연결부(5)의 회전을 지지할 수 있다. 회전지지대(35)의 일단은 연결부(5)의 회전 중심이 될 수 있다.
연결부(5)는 몸체(1)와 거치대(3)를 연결할 수 있다. 연결부(5)는 몸체(1)에 고정될 수 있다. 보다 구체적으로, 연결부(5)는 지지막대(19)에 결합될 수 있다. 연결부(5)는 피봇(51)과 슬라이더(53)를 포함할 수 있다. 피봇(51)에 의해 연결부(5)와 회전지지대(35)는 회전 가능하게 결합될 수 있다. 슬라이더(53)에 의해 연결부(5)와 슬라이드공(331)은 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다. 도 2를 참고하면, 연결부(5)가 피봇(51)을 중심으로 시계방향으로 회전하여 모세관(6)이 오른쪽으로 기울어진 모습을 확인할 수 있다. 연결부(5)의 회전은 슬라이더(53)가 슬라이드공(331)의 일단에 닿을 때까지 계속될 수 있다. 모세관(6)이 받침대(31)와 이루는 각도는 다양하게 변할 수 있다. 모세관(6) 속을 흐르는 혈액의 속도는 다양하게 변할 수 있다.
온도센서(7)는 모세관(6) 속을 유동하는 혈액의 온도를 측정할 수 있다. 온도센서(7)는 측정한 온도에 대한 정보를 제어부(C)에 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치의 제어 흐름을 나타낸 개략도이다.
도 3을 참고하면, 혈액분석장치(D)는 제어부(C)를 더 포함할 수 있다.
제어부(C)는 포토센서(8)로부터 혈액의 투과도에 대한 정보 및 투과도가 변하는 시점에 대한 정보를 받을 수 있다. 제어부(C)는 혈액의 투과도 및 투과도 변화 시점에 대한 정보를 바탕으로, 혈액이 모세관(6)을 통과하는 속도를 계산할 수 있다.
제어부(C)는 제1 포토센서(81)와 제2 포토센서(83)가 측정한 혈액의 투과도에 대한 정보를 바탕으로, 혈액의 헤마토크릿(HCT)을 측정할 수 있다.
제어부(C)는 온도센서(7)로부터 모세관(6) 속 혈액의 온도에 대한 정보를 받을 수 있다. 제어부(C)는 온도센서(7)로부터 받은 혈액의 온도에 대한 정보를 바탕으로, 혈액의 점도를 보정할 수 있다.
제어부(C)는 리더기와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(C)는 리더기로부터 흡수센서(9)의 변화에 대한 정보를 받을 수 있다. 제어부(C)는 흡수센서(9)가 흡수한 혈액 속 특정물질의 유무나 특정물질의 양을 파악할 수 있다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치의 작동 순서를 보다 상세히 나타낸 순서도이고, 도 4 내지 도 8은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치의 작동 원리를 나타낸 정면도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 제어부(C)에는 포토센서(8)의 위치 및 모세관(6)이 지면 또는 받침대(31)와 이루는 각도에 대한 정보가 입력될 수 있다. 모세관(6)에는 혈액(B)이 들어 있을 수 있다. 온도센서(7)는 모세관(6) 속 혈액(B)의 온도를 측정할 수 있다. 제어부(C)는 온도센서(7)로부터 혈액(B)의 온도에 대한 정보를 받을 수 있다. 유체의 점성은 온도에 대한 함수일 수 있다. 혈액(B)의 온도는 제어부(C)가 혈액(B)의 점성을 계산할 때 보다 정확한 값을 얻는데 사용될 수 있다. 모세관(6)의 일단에 흡수센서(9)를 결합시키면, 흡수센서(9)는 혈액(B)을 흡수할 수 있다. 혈액(B)은 흡수센서(9)로 흡수되기 시작할 수 있다. 혈액(B)은 흡수센서(9)의 흡수력과, 혈액(B)에 작용하는 중력과, 모세관(6)의 모세관 현상에 의해 흡수센서(9) 방향으로 낙하할 수 있다.
제1 발광부(811)는 모세관(6) 내의 혈액(B) 쪽으로 제1 광을 방출할 수 있다. 제1 광은 혈액(B)을 통과해 제1 수광부(813)에 의해 감지될 수 있다. 제1 수광부(813)는 혈액(B)의 제1 광에 대한 광흡수율을 감지할 수 있다. 제1 수광부(813)는 혈액(B)의 제1 광에 대한 광흡수율을 제어부(C)로 전달할 수 있다.
제2 발광부(831)는 모세관(6) 내의 혈액(B) 쪽으로 제2 광을 방출할 수 있다. 제2 광은 혈액(B)을 통과해 제2 수광부(833)에 의해 감지될 수 있다. 제2 수광부(833)는 혈액(B)의 제2 광에 대한 광흡수율을 감지할 수 있다. 제2 수광부(833)는 혈액(B)의 제2 광에 대한 광흡수율을 제어부(C)로 전달할 수 있다.
제1 광의 파장과 제2 광의 파장은 다를 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 제1 광의 파장은 800~1000nm일 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 제2 광의 파장은 500~600nm일 수 있다. 제어부(C)는 혈액(B)의 제1 광에 대한 광흡수율과, 제2 광에 대한 광흡수율을 바탕으로 혈액(B)의 헤마토크릿을 계산할 수 있다. 제어부(C)는 계산한 헤마토크릿에 대한 정보를 디스플레이부(13)로 전송할 수 있다. 디스플레이부(13)는 혈액(B)의 헤마토크릿에 대한 정보를 디스플레이할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 예에 따르면, 디스플레이부(13)는 혈액의 헤마토크릿이 정상 범위일 경우와 비정상 범위일 경우를 나누어 디스플레이할 수 있다. 즉, 제어부(C)는 측정된 혈액의 헤마토크릿이 정상 범위일 경우 디스플레이부(13)에 정상을 의미하는 신호를 보내고, 측정된 혈액의 헤마토크릿이 비정상 범위일 경우 디스플레이부(13)에 비정상을 의미하는 신호를 보낼 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 디스플레이부(13)는 그림 등의 아이콘을 이용하여 혈액의 헤마토크릿이 정상 범위인지, 비정상 범위인지 디스플레이할 수 있다. 사용자는 디스플레이부(13)에 디스플레이된 정상/비정상 시그널을 보고 혈액의 건강 상태를 용이하고 신속하게 파악할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 헤마토크릿을 구체적인 수치로 표현하는 것도 가능하다.
도 4 및 도 6을 참고하면, 혈액(B)이 낙하하여 혈액(B)의 상부 경계면이 제1 포토센서(81)를 지날 수 있다. 제1 발광부(811)에서 방출된 제1 광은 혈액(B)을 거치지 아니하고 제1 수광부(813)에 도달할 수 있다. 제1 수광부(813)에 감지된 제1 광의 상태는 변할 수 있다. 제1 수광부(813)에 감지된 제1 광의 상태가 변하는 시점(t1)은 혈액(B)의 상부 경계면이 제1 포토센서(81)를 지나는 시점일 수 있다. 제1 수광부(813)가 감지한 제1 광의 변화에 대한 정보는 제어부(C)로 전송될 수 있다. 제어부(C)는 혈액(B)의 상부 경계면이 제1 포토센서(81)를 지나는 시간(t1)을 저장할 수 있다.
도 4 및 도 7을 참고하면, 혈액(B)이 낙하하여 혈액(B)의 상부 경계면이 제2 포토센서(83)를 지날 수 있다. 제2 발광부(831)에서 방출된 제2 광은 혈액(B)을 거치지 아니하고 제2 수광부(833)에 도달할 수 있다. 제2 수광부(833)에 감지된 제2 광의 상태는 변할 수 있다. 제2 수광부(833)에 감지된 제2 광의 상태가 변하는 시점(t2)은 혈액(B)의 상부 경계면이 제2 포토센서(83)를 지나는 시점일 수 있다. 제2 수광부(833)가 감지한 제2 광의 변화에 대한 정보는 제어부(C)로 전송될 수 있다. 제어부(C)는 혈액(B)의 상부 경계면이 제2 포토센서(83)를 지나는 시간(t2)을 저장할 수 있다.
제어부(C)에는 제1 포토센서(81)와 제2 포토센서(83) 사이의 거리 d1이 입력되어 있을 수 있다. 제어부(C)는 제1 포토센서(81)와 제2 포토센서(83) 사이의 거리 d1과, 혈액(B)의 상부 경계면이 제1 포토센서(81)로부터 제2 포토센서(83)로 이동하는데 걸린 시간(t2-t1)을 이용하여, 혈액(B)의 이동 속도를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 혈액(B)의 이동 속도는 d1을 (t2-t1)로 나눈 값일 수 있다. 계산 결과 도출된 혈액(B)의 이동 속도 값을 v1이라 칭할 수 있다.
도 4 및 도 8을 참고하면, 혈액(B)이 낙하하여 혈액(B)의 상부 경계면이 제3 포토센서(85)를 지날 수 있다. 제3 발광부(851)에서 방출된 제3 광은 혈액(B)을 거치지 아니하고 제3 수광부(853)에 도달할 수 있다. 제3 수광부(853)에 감지된 제3 광의 상태는 변할 수 있다. 제3 수광부(853)에 감지된 제3 광의 상태가 변하는 시점(t3)은 혈액(B)의 상부 경계면이 제3 포토센서(85)를 지나는 시점일 수 있다. 제3 수광부(853)가 감지한 제3 광의 변화에 대한 정보는 제어부(C)로 전송될 수 있다. 제어부(C)는 혈액(B)의 상부 경계면이 제3 포토센서(85)를 지나는 시간(t3)을 저장할 수 있다.
제어부(C)에는 제2 포토센서(83)와 제3 포토센서(85) 사이의 거리 d2가 입력되어 있을 수 있다. 제어부(C)는 제2 포토센서(83)와 제3 포토센서(85) 사이의 거리 d2과, 혈액(B)의 상부 경계면이 제2 포토센서(83)로부터 제3 포토센서(85)로 이동하는데 걸린 시간(t3-t2)을 이용하여, 혈액(B)의 이동 속도를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 혈액(B)의 이동 속도는 d2를 (t3-t2)로 나눈 값일 수 있다. 계산 결과 도출된 혈액(B)의 이동 속도 값을 v2라 칭할 수 있다.
제어부(C)는 세 개의 포토센서(81, 83, 85)를 이용하여 혈액(B)의 이동 속도를 보다 정확히 측정할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 혈액(B)의 이동 속도는 v1과 v2의 평균 값일 수 있다.
제어부(C)는 혈액의 이동 속도(v1, v2 또는 v1과 v2의 평균 값)를 이용하여 혈액(B)의 점도를 계산할 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 제어부(C)는 모세관(6)의 내경, 모세관(6)의 길이, 모세관 현상에 의한 힘, 모세관(6)이 지면 또는 받침대(31)와 이루는 각도, 혈액에 작용하는 중력, 흡수센서(9)의 흡수력으로부터 혈액이 받는 힘을 계산하고, 모세관(6)의 내경 및 혈액의 이동 속도로부터 혈액의 속도 분포를 계산하며, 혈액이 받는 힘과 혈액의 속도 분포를 이용하여 혈액의 점도를 계산할 수 있다. 즉, 모세관(6) 속을 유동하는 혈액의 유량은 모세관(6) 양단의 압력 차에 비례하고 점도에 반비례하므로, 모세관(6)의 내경 및 혈액의 이동 속도로부터 혈액의 유량을 구하고, 모세관(6)의 내경 및 혈액이 받는 힘으로부터 모세관(6) 양단의 압력 차를 구하면, 혈액의 점도를 계산할 수 있다.
제어부(C)는 혈액의 점도를 계산할 때, 보다 정밀한 계산을 위하여 혈액의 온도를 사용할 수 있다. 유체의 점도는 온도에 영향을 받을 수 있다. 혈액의 온도가 달라지면 혈액의 점성이 달라질 수 있다. 점도 측정 시의 혈액 온도가 정상 체온에서의 혈액 온도와 다르면 혈액의 건강 상태를 제대로 판단하지 못할 수 있다. 제어부(C)는 온도센서(7)로부터 혈액의 온도에 대한 정보를 받을 수 있다. 제어부(C)는 측정 시점에서의 혈액의 온도를 이용하여 계산된 혈액의 점도를 정상 체온에서의 혈액의 점도로 보정할 수 있다. 제어부(C)는 혈액의 건강 상태를 제대로 진단할 수 있다.
제어부(C)는 혈액의 점도에 대한 정보를 디스플레이부(13)로 전송할 수 있다. 디스플레이부(13)는 혈액의 점도에 대한 정보를 디스플레이할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시 예에 따르면, 디스플레이부(13)는 혈액의 점도가 정상 범위일 경우와 비정상 범위일 경우를 나누어 디스플레이할 수 있다. 즉, 제어부(C)는 측정된 혈액의 점도가 정상 범위일 경우 디스플레이부(13)에 정상을 의미하는 신호를 보내고, 측정된 혈액의 점도가 비정상 범위일 경우 디스플레이부(13)에 비정상을 의미하는 신호를 보낼 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 디스플레이부(13)는 그림 등의 아이콘을 이용하여 혈액의 점도가 정상 범위인지, 비정상 범위인지 디스플레이할 수 있다. 사용자는 디스플레이부(13)에 디스플레이된 정상/비정상 시그널을 보고 혈액의 건강 상태를 용이하고 신속하게 파악할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 점도를 구체적인 수치로 표현하는 것도 가능하다.
예시적인 실시 예에서, 혈액의 이동 속도가 지나치게 느리거나 빠르면 몸체(1)의 기울기를 변경하여 적합한 속도를 얻을 수 있다. 즉, 혈액의 속도가 너무 빨라 유의미한 측정값을 얻기 힘들다고 판단되면, 도 2에 도시된 바와 같이 몸체(1)를 기울일 수 있다. 모세관(6)도 같이 기울어질 수 있다. 혈액의 속도는 늦춰질 수 있다. 제어부(C)에는 모세관(6)의 기울기에 대한 값이 입력될 수 있다. 제어부(C)는 혈액의 점도 측정 시 모세관(6)의 기울기를 고려할 수 있다. 혈액의 속도가 너무 느려 신속한 측정이 힘들다고 판단되면, 몸체(1)를 수직에 가깝게 세울 수 있다. 모세관(6)도 같이 세워질 수 있다. 혈액의 속도는 빨라질 수 있다. 제어부(C)에는 모세관(6)의 기울기에 대한 값이 입력될 수 있다. 제어부(C)는 혈액의 점도 측정 시 모세관(6)의 기울기를 고려할 수 있다. 모세관(6)의 기울기를 다양하게 변경함에 따라 혈액의 점도 측정 시 적절한 값을 확보할 수 있다. 모세관(6)의 기울기를 다양하게 변경함에 따라 혈액의 점도 측정 시 신속한 작업이 가능할 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참고하면, 모세관(6) 속의 혈액(B)은 흡수센서(9)로 흡수될 수 있다. 흡수센서(9)에는 혈액(B) 속 특정 물질의 유무나, 특정 물질의 양 등을 측정하기 위한 감지물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 흡수센서(9)에는 혈액 속 혈당과 화학 반응을 일으키는 혈당감지물질이 도포되어 있을 수 있다. 흡수센서(9)에는 혈액 속 면역물질과 생물학적 반응을 일으키는 면역감지물질이 도포되어 있을 수 있다. 면역물질과 면역감지물질을 면역반응을 일으킬 수 있다. 면역반응은 C 반응성 단백 시험(c-reactive protein, CRP)을 포함한 다양한 항원-항체 면역반응을 의미할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 혈액 속 다양한 화학적/생물학적 특성을 감지할 수 있는 다양한 감지물질이 도포될 수 있다.
혈액(B)이 흡수센서(9) 상의 감지물질과 만나면 화학적 반응 또는 생물학적 반응을 일으킬 수 있다. 화학적 반응 또는 생물학적 반응으로 인해 흡수센서(9)의 성질이 변할 수 있다. 예시적인 실시 예에서, 흡수센서(9)의 색이 변할 수 있다. 흡수센서(9)의 색 변화를 통해 혈액(B)의 상태를 진단할 수 있다.
제어부(C)는 리더기로부터 흡수센서(9)의 변화에 대한 정보를 받을 수 있다. 제어부(C)는 흡수센서(9)의 변화로부터 혈액 속 특정물질의 유무 또는 특정물질의 양 등을 파악할 수 있다. 제어부(C)는 디스플레이부(13)로 혈액 속 특정물질의 유무 또는 특정물질의 양 등에 대한 정보를 전송할 수 있다. 디스플레이부(13)는 혈액 속 특정물질의 유무 또는 특정물질의 양 등에 대한 정보를 디스플레이할 수 있다. 사용자는 디스플레이부(13)를 보고 혈액의 상태를 신속하고 용이하게 파악할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 전술한 바와 같이 사용자가 흡수센서(9)의 색 변화 등을 직접 감지하여 혈액의 상태를 확인할 수도 있다.
흡수센서(9)는 혈액(B)을 흡수하는 흡수력을 제공할 수 있다. 흡수센서(9)를 사용하면 별도의 펌프 등이 필요하지 아니할 수도 있다. 흡수센서(9)의 가격은 저렴할 수 있다. 흡수센서(9)를 사용하면 혈액분석장치(D)는 저렴해질 수 있다. 흡수센서(9)의 부피는 작을 수 있다. 흡수센서(9)를 사용하면 혈액분석장치(D)의 부피는 작아질 수 있다. 흡수센서(9)를 사용하면 혈액의 점도 및/또는 헤마토크릿의 측정과 기타 화학적/생물학적 특성의 측정을 함께 수행할 수 있다. 흡수센서(9)는 일회용일 수 있다. 혈액(B)의 상태를 한번 측정한 뒤 흡수센서(9)는 버려질 수 있다. 혈액분석장치(D)의 부피를 줄일 수 있으며, 간편하게 보관/사용될 수 있다. 혈액분석장치(D)는 오염으로부터 자유로울 수 있다. 혈액분석장치(D)는 적은 양의 혈액만으로도 다양한 바이도 마커를 정확하게 측정할 수 있다. 혈액분석장치(D)는 저렴한 가격에 공급될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 예시적인 실시 예에 따른 혈액분석장치를 나타낸 정면도이다. 설명의 편의를 위하여, 도 1 내지 도 8을 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 9를 참고하면, 혈액분석장치(D)는 흡수제(9')를 포함할 수 있다. 흡수제(9')는 모세관(6)의 일단에 결합될 수 있다. 흡수제(9')는 도 1 내지 도 8을 참고하여 설명된 흡수센서(9)의 위치에 결합될 수 있다. 흡수제(9')는 다공성 매체일 수 있다. 흡수제(9')는 혈액(B)을 흡수할 수 있다. 흡수제(9')에 의해 모세관(6) 속을 유동하는 혈액(B)의 이동 속도는 조절될 수 있다. 모세관(6) 속의 혈액(B)은 흡수제(9')의 흡수력, 혈액(B)에 작용하는 중력, 모세관(6)의 모세관 현상에 의해 이동할 수 있다.
흡수제(9')를 사용하면 별도의 펌프 등이 필요하지 아니할 수도 있다. 흡수제(9')의 가격은 저렴할 수 있다. 흡수제(9')를 사용하면 혈액분석장치(D)는 저렴해질 수 있다. 흡수제(9')의 부피는 작을 수 있다. 흡수제(9')를 사용하면 혈액분석장치(D)의 부피는 작아질 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
D: 혈액분석장치
1: 몸체
13: 디스플레이부
15: 작동수단
17: 충전단자
19: 지지막대
3: 거치대
31: 받침대
33: 회전가이드
331: 슬라이드공
35: 회전지지대
5: 연결부
51: 피봇
53: 슬라이더
6: 모세관
7: 온도센서
8: 포토센서
81: 제1 포토센서
811: 제1 발광부
813: 제1 수광부
83: 제2 포토센서
831: 제2 발광부
833: 제2 수광부
85: 제3 포토센서
851: 제3 발광부
853: 제3 수광부
9: 흡수센서
9': 흡수제
B: 혈액
C: 제어부

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  12. 모세관;
    제1 포토센서;
    제2 포토센서;
    제어부;
    상기 모세관의 일단에 결합되어 상기 모세관 속 혈액을 흡수하는 흡수센서;
    상기 모세관 내 혈액의 온도에 대한 정보를 측정하는 온도센서;
    회전가이드;
    회전지지대; 및
    슬라이더; 를 포함하며,
    상기 제1 포토센서 및 제2 포토센서의 각각은 상기 모세관의 측벽 상에 배치되어 상기 모세관 속에 흐르는 혈액의 투과도를 측정하고,
    상기 제어부는 상기 제1 포토센서 및 상기 제2 포토센서로부터 상기 혈액의 투과도에 대한 정보를 받아 상기 모세관 속에 흐르는 혈액의 헤마토크릿(HCT) 및 혈액의 점도를 계산하되,
    상기 모세관은 투명한 재질을 포함하고, 상기 모세관의 내면은 EDTA 또는 헤파린으로 표면처리되며,
    상기 제1 포토센서는 제1 발광부 및 제1 수광부를 포함하고,
    상기 제2 포토센서는 제2 발광부 및 제2 수광부를 포함하며,
    상기 제1 발광부는 제1 광을 방출하고,
    상기 제2 발광부는 제2 광을 방출하며,
    상기 제1 광의 파장은 800~1000nm이고,
    상기 제2 광의 파장은 500~600nm이되,
    상기 흡수센서는:
    종이를 포함하는 스트립 센서; 및
    혈액의 화학적 또는 생물학적 특성을 측정하는 복수 개의 감지물질; 을 포함하되,
    상기 복수 개의 감지물질은, 상기 스트립 센서의 길이방향을 따라 차례로 도포되고,
    상기 회전가이드는, 호 형상으로 연장되는 슬라이드공을 제공하며,
    상기 슬라이더의 일측은 상기 슬라이드공에 결합되고, 상기 슬라이더의 타측은 상기 모세관에 결합되어, 상기 모세관은 상기 슬라이더에 의해 회전하는 혈액분석장치.
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