KR20030032812A - 혈액 응고 측정용 마이크로 칩 및 이를 이용한 혈액 응고측정장치 - Google Patents

혈액 응고 측정용 마이크로 칩 및 이를 이용한 혈액 응고측정장치 Download PDF

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김은주
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장준근
김은주
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Abstract

혈액 응고 측정용 마이크로 칩 및 이를 이용한 혈액 응고 측정 장치를 개시한다. 개시된 측정용 마이크로 칩은 기판을 포함한다. 기판에 정상 및 비정상 혈장이 흐르는 정상 및 비정상 혈장 채널이 각기 형성된다. 또한, 기판에 혈액 응고 측정을 위한 시약이 흐르는 시약 채널이 형성된다. 각 혈장 채널과 시약 채널의 일단에는 정상 및 비정상 혈장이 투입되는 혈장 투입구와 시약이 투입되는 시약 투입구가 형성된다. 시약 채널은 2개로 분기되어, 어느 하나는 정상 혈장 채널과 만나고 다른 하나는 비정상 혈장 채널과 만난다. 시약 채널과 각 혈장 채널이 만나는 부위 각각에 포커싱 챔버가 형성되어, 각 포커싱 챔버에서 시약과 정상 및 비정상 혈장이 반응하여 혈액이 응고된다. 흡입판에는 상기 포커싱 챔버들과 채널로 연결된 흡입구가 형성되고, 이 흡입구를 통해 제공되는 흡입력에 의해 시약과 각 혈장이 각 포커싱 챔버로 흐르게 된다. 이러한 구성에 의해, 측정 장치의 소형화가 가능하게 되어, 시약과 혈장의 소모량이 대폭 줄어드는 이점이 있다.

Description

혈액 응고 측정용 마이크로 칩 및 이를 이용한 혈액 응고 측정 장치{MICROCHIP FOR MEASURING BLOOD COAGULATION AND APPARATUS FOR MEASURING BLOOD COAGULATION USING THE SAME}
본 발명은 혈액 응고 측정용 마이크로 칩 및 이를 이용한 혈액 응고 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 미세 채널을 통과하는 혈액의 응고 시간 및 상태를 측정하기 위한 초소형의 마이크로 칩 및 이를 이용한 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 혈액 응고 테스트는 테스트 용액이 액상으로부터 응고된 형태로 변화할 때의 위상 변화 시점을 측정하는 현상을 기초로 하고 있다. 이러한 변화는 효소 트롬빈의 작용에 의해 용해성 혈장 프로틴 피브리노겐이 비용해성 피브린으로 전환하는 것에 기인한다.
한 예로서, 혈액 응고 테스트는 혈우병 환자를 진단하는데 있어서 매우 중요하다. 이러한 혈액 응고 테스트에 사용되는 가장 일반적인 방법은 정상 및 비정상 검사 혈장을 특정 시약과 혼합한 후 응고 시간을 측정하는 것이다. 응고 종말점은 보통 광전기 응고 기계에 의해서 광학적으로, 또는 경사진 튜브에 의해서 물리적으로 측정된다.
그런데, 종래의 혈액 응고 측정 장치는 우선 크기가 너무 크고, 결과적으로 가격이 매우 비싸다는 치명적인 단점이 있다. 크기가 크기 때문에, 시약 소모량이 너무 많다는 문제가 수반된다. 또한, 장치의 크기로 인해서 전력 소비도 높다는 문제도 있다.
특히, 종래의 측정 장치로는 의료 전문가에 의해서만 혈액 응고에 대한 분석이 가능하기 때문에, 대부분의 일반인들은 사용할 수가 없었다.
따라서, 본 발명은 종래의 혈액 응고 측정 장치가 안고 있는 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 크기를 초소형으로 구현하여, 가격을 대폭 낮출 수 있으면서 소비 전력도 저감시킬 수 있는 혈액 응고 측정용 마이크로 칩 및 이를 이용한 혈액 응고 측정 장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 미소한 시약으로도 혈액 응고 측정을 가능하게 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 일반인도 손쉽게 사용하여 혈액 응고 측정을 가능하게 하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 혈액 응고 측정용 마이크로 칩을 나타낸 정면도.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 취한 단면도.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취한 단면도
도 4는 도 1의 마이크로 칩을 이용한 혈액 응고 측정 장치의 구성도.
도 5는 마이크로 칩 내부에서 혈장과 시약의 흐름 관계를 나타낸 동작 설명도.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
100 ; 마이크로 칩110 ; 기판
120 ; 채널판130 ; 흡입판
135 : 흡입채널200 ; 시약 투입구
210 ; 정상 혈장 투입구220 ; 비정상 혈장 투입구
300 ; 시약 채널310 ; 정상 혈장 채널
320 ; 비정상 혈장 채널400 ; 흡입구
410,420 ; 포커싱 챔버500 ; 광원
510 ; 집광 렌즈520 ; 수광 렌즈
530 ; 포토다이오드540 ; 분석기
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 혈액 응고 측정용 마이크로 칩은 기판을 포함한다. 기판에 정상 및 비정상 혈장이 흐르는 정상 및비정상 혈장 채널이 각기 형성된다. 또한, 기판에 혈액 응고 측정을 위한 시약이 흐르는 시약 채널이 형성된다. 각 혈장 채널과 시약 채널의 일단에는 정상 및 비정상 혈장이 투입되는 혈장 투입구와 시약이 투입되는 시약 투입구가 형성된다.
시약 채널은 2개로 분기되어, 어느 하나는 정상 혈장 채널과 만나고 다른 하나는 비정상 혈장 채널과 만난다. 시약 채널과 각 혈장 채널이 만나는 부위 각각에 포커싱 챔버가 형성되어, 각 포커싱 챔버에서 시약과 정상 및 비정상 혈장이 반응하여 혈액이 응고된다. 포커싱 챔버는 채널판에 형성되며, 흡입판이 상기 포커싱 챔버 상에 배치되어 챔버의 상면을 덮는다. 흡입판에는 포커싱 챔버와 연결되는 흡입 채널이 형성되고, 흡입 채널은 흡입판에 형성된 흡입구로 이어져 외부와 통하게 된다. 흡입력이 제공되면서 포커싱 챔버 내의 기체가 흡입구를 통해 외부로 유출되고, 기체의 유출과 동시에 시약과 각 혈장이 각 포커싱 챔버로 유입된다.
상기와 같은 마이크로 칩을 이용해서 혈액 응고를 측정하는 장치는 마이크로 칩의 각 포커싱 챔버로 레이저를 조사하는 광원을 포함한다. 광원과 마이크로 칩 사이에 레이저를 각 포커싱 챔버로 집광하는 집광 렌즈가 배치된다. 집광 렌즈로부터 집광된 레이저는 각 포커싱 챔버내의 혈액에서 산란되고, 이 산란된 레이저가 수광 렌즈를 거쳐서 포토다이오드로 입사된다. 포토다이오드에서 탐지된 광신호가 분석기를 통해 분석됨으로써, 혈액 응고 시간이 측정된다.
상기된 본 발명의 구성에 의하면, 초소형의 마이크로 칩을 이용해서 혈액 응고 측정이 가능하게 되므로, 우선 측정 장치의 가격이 낮아지게 되면서 소비 전력도 줄어들게 된다. 또한, 미세 채널을 이용하므로, 시약의 소모량이 대폭 줄어들게되고, 특히 일반인도 손쉽게 사용할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 혈액 응고 측정용 마이크로 칩 및 이를 이용한 혈액 응고 측정 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 혈액 응고 측정용 마이크로 칩을 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 취한 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취한 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 1의 마이크로 칩을 이용한 혈액 응고 측정 장치의 구성도이며, 도 5는 마이크로 칩 내부에서 혈장과 시약의 흐름 관계를 나타낸 동작 설명도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 칩(100)은 글라스 재질의 기판(110)과, 기판(110)상에 형성된 플라스틱(PDMS) 재질의 채널판(120), 및 채널판(120)상에 형성된 흡입판(130)을 포함한다.
미세 채널들은 채널판(120)에 형성된다. 3개의 투입구(200,210,220)가 채널판(120)에 표면으로부터 형성된다. 본 실시예에서는 중앙 투입구(200)가 시약이 투입되는 지점이고, 좌측 투입구(210)가 정상 혈장이 투입되는 지점이며, 우측 투입구(220)는 비정상, 즉 환자의 혈장이 투입되는 지점이다. 각 투입구(200,210,220)는 동일 횡선상에 일렬로 배치되는 것이 바람직하다.
3개의 채널(300,310,320)이 각 투입구(200,210,220)로부터 아래를 향해 형성되는데, 각 채널(300,310,320)들은 응고 초기 시간의 통일을 위해 동일한 길이로 서로 평행하게 배치되는 것이 바람직하다. 중앙 채널(300)이 시약이 흐르는 채널이고, 좌측 채널(310)이 정상 혈장이 흐르는 채널이며, 우측 채널(320)이 비정상 혈장이 흐르는 채널이다.
각 채널(300,310,320)의 하단은 수평하게 형성된 채널로 서로 연결된다. 즉, 시약 채널(300)은 2개로 분기되어, 각각이 양측 외부를 향해 수평하게 연장된다. 반면에, 정상 혈장 채널(310)은 우측으로 수평하게 연장되고 비정상 혈장 채널(320)은 좌측으로 수평하게 연장된다. 각 채널(310,320,330)은 흡입판(130)의 하부 위치에서 서로 만나게 된다.
각 채널(310,320,330)이 만나는 지점, 즉 시약 채널(300)의 좌측 연장부와 정상 혈장 채널(310)이 만나는 지점과, 시약 채널(300)의 우측 연장부와 비정상 혈장 채널(320)이 만나는 지점 각각에 원형의 포커싱 챔버(410,420)가 형성된다. 포커싱 챔버(410,420)란 명칭대로, 후술되겠지만 혈액 응고의 측정 부위가 양측 포커싱 챔버(410,420)가 된다.
채널판(120)의 상면에 흡입판(130)이 배치되며, 각 포커싱 챔버(410,420)에 대응하여 흡입 채널(135)이 흡입판에 형성된다. 본 실시예에서는 흡입판(130)이 포커싱 챔버(410,420)의 상면을 덮어 포커싱 챔버(410,420)을 밀봉하고, 흡입판(130)의 하면에 형성된 흡입 채널(135)이 기체가 통할 수 있도록 각 포커싱 챔버(410,420)와 흡입구(400)를 연결한다. 흡입판(130)에 형성된 흡입구(400)는 외부의 흡입 장치와 연결될 수 있는 입구를 가지며, 흡입구(400)를 통해서 제공되는 흡입력에 의해 각 투입구(200,210,220)를 통해서 투입된 시약과 각 혈장들이 각 채널(300,310,320)을 통해 포커싱 챔버(410,420)로 흐르게 된다.
흡입구(400)는 흡입판(130)을 관통하여 형성되며, 흡입구(400)의 하단은 각 포커싱 챔버(410)로 연결된 흡입 채널(135)의 일단과 이어진다. 본 실시예에서 흡입구(400)는 시약 채널(300)의 분기점 상부에 위치하지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 흡입판(130)의 상면 또는 측면에 형성되어 흡입 채널(135)을 통해 포커싱 챔버(410,420)로 연결될 수 있다.
흡입구(400)와 연결되는 외부의 흡입 장치는 주사기, 공기 펌프와 같이 기체를 흡입할 수 있는 장치에 의해 간단하게 제공될 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 마이크로 칩(100)을 이용한 혈액 응고 측정 장치를 도 4를 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 레이저를 조사하는 광원(500)이 마이크로 칩(100)의 좌측 수평선상에 배치된다. 레이저를 집광하는 집광렌즈(510)가 광원(500)과 마이크로 칩(100) 사이에 배치되어, 레이저가 집광렌즈(510)에 의해 각 포커싱 챔버(410,420)로 집중 입사된다.
수광 렌즈(520)가 마이크로 칩(100)의 연직 하부에 배치되어, 포커싱 챔버(410,420)에서 산란된 빛이 수광 렌즈(520)로 입사된다. 수광 렌즈(520)의 연직 하부에 배치된 포토다이오드(530)가 수광 렌즈(520)로부터 레이저를 받아들여 감지하게 된다. 포토다이오드(530)에서 감지된 신호에 따라 분석기(540)가 혈액 응고 시간을 산출하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 실시예에 따른 측정 장치로 혈액 응고 시간을 산출하는 방법을 도 4 및 도 4를 참고로 하여 상세히 설명한다.
우선, 시약 투입구(200)에 시약을 투입하고, 정상 혈장 투입구(210)에는 정상 혈장을, 또한 비정상 혈장 투입구(220)에는 환자의 혈장인 비정상 혈장을 투입한다. 여기서, 시약으로는 트롬보플라스틴을 사용한다.
이러한 상태에서, 흡입구(400)에 빈 주사기를 삽입한 후, 주사기를 뒤로 당기면, 흡입력이 전체 채널(310,320,330)로 전달된다. 따라서, 시약과 정상 및 비정상 혈장이 각 채널(310,320,330)을 통해 흐르게 된다.
정상 혈장은 좌측 포커싱 챔버(410)에 저장되고, 비정상 혈장은 우측 포커싱 챔버(420)에 저장된다. 시약은 분기점에서 절반씩 양측으로 분리되어, 좌우측 포커싱 챔버(410,420) 각각에 초기 투입량의 절반씩이 저장된다. 이때, 각 채널(300,310,320)의 길이는 동일하면서 서로 평행하므로, 동일한 시간에 각 포커싱 챔버(410,420)에 도달하게 된다. 따라서, 양측 포커싱 챔버(410,420)에서 혈장과 시약이 반응하는 시점이 동일하게 되므로, 측정 신뢰도가 향상된다.
정상 혈장이 투입된 좌측 포커싱 챔버(410)에서는 혈액 응고가 원래의 시점에서 시작되겠지만, 비정상 혈장이 투입된 우측 포커싱 챔버(420)에서는 좌측의 혈액 응고 시점보다 더 늦게 응고가 시작될 것이다.
이러한 혈액의 응고 변화의 차이가 광학적으로 측정된다. 즉, 광원(500)으로부터 조사된 레이저는 집광 렌즈(510)를 거쳐서 각 포커싱 챔버(410,420)로 집광된다. 레이저는 응고 반응을 일으키고 있는 혈액에 충돌한 후 산란된다. 양측 포커싱 챔버(410,420)의 각 혈액의 응고 정도가 서로 다르므로, 산란도가 달라지게 된다.
산란된 레이저는 수광 렌즈(520)을 거쳐서 포토다이오드(530)로 입사되고,포토다이오드(530)에서 감지된 산란 신호가 분석기(540)을 통해 분석되므로써, 양측 혈액의 응고 시간 차이가 산출된다. 분석기(540)에서 산출된 시간차에 따라 비정상 혈장이 최종적으로 정상이 아닌지가 판정된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 초소형의 마이크로 칩을 이용해서 혈액 응고 측정이 가능하게 되므로, 우선 측정 장치의 가격이 낮아지게 되면서 소비 전력도 줄어들게 된다.
또한, 미세 채널을 이용하므로, 시약의 소모량이 기존보다 대폭 줄어드는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 측정 장치는 전문 지식이 요구되지 않으므로, 일반인도 손쉽게 사용할 수 있는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로 칩 및 이를 이용한 혈액 응고 측정 장치에 대해서 설명 및 도시하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되지 않고 하기의 실용신안등록청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 혈액 응고 측정용 마이크로 칩으로서,
    기판;
    상기 기판에 형성된 시약 투입구;
    상기 시약 투입구에 인접하여 상기 기판에 형성된 정상 혈장 투입구 및 비정상 혈장 투입구;
    일단이 상기 시약 투입구에 이어지고, 타단은 2개로 분기된 시약 채널;
    일단이 상기 정상 및 비정상 혈장 투입구에 각기 연결된 정상 혈장 채널 및 비정상 혈장 채널;
    상기 시약 채널의 한 분기 채널과 상기 정상 혈장 채널이 만나는 지점에 형성되어, 혈액 응고 반응이 정상적으로 일어나는 정상 포커싱 챔버;
    상기 시약 채널의 다른 분기 채널과 상기 비정상 혈장 채널이 만나는 지점에 형성되어, 혈액 응고 반응이 비정상적으로 일어나는 비정상 포커싱 챔버;
    상기 정상 및 비정상 포커싱 챔버에 각각 일단이 연결되는 흡입 채널; 및
    상기 흡입 채널의 타단과 이어져 상기 정상 및 비정상 포커싱 챔버 내에 흡입력을 제공하는 흡입구를 구비하는 혈액 응고 측정용 마이크로 칩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 채널은 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 혈액 응고 측정용 마이크로 칩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 동일한 길이를 갖는 각 채널은 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 혈액 응고 측정용 마이크로 칩.
  4. 정상 및 비정상 혈액 응고 반응이 일어나는 마이크로 칩;
    상기 마이크로 칩으로 레이저를 조사하는 광원;
    상기 광원과 마이크로 칩 사이에 배치되어, 상기 레이저를 마이크로 칩의 응고 반응 부위로 집중시키는 집광 렌즈;
    상기 응고 반응되는 혈액에서 산란된 레이저를 감지하는 포토다이오드;
    상기 포토다이오드와 마이크로 칩 사이에 배치되어, 산란된 레이저를 포토다이오드로 집광하는 수광 렌즈; 및
    상기 포토다이오드에서 감지된 광신호를 분석하여, 정상 혈액 응고 반응과 비정상 혈액 응고 반응간의 시간차를 산출하는 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 응고 측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 마이크로 칩은
    기판;
    상기 기판에 형성된 시약 투입구;
    상기 시약 투입구에 인접하여 상기 기판에 형성된 정상 혈장 투입구 및 비정상 혈장 투입구;
    일단이 상기 시약 투입구에 이어지고, 타단은 2개로 분기된 시약 채널;
    일단이 상기 정상 및 비정상 혈장 투입구에 각기 연결된 정상 혈장 채널 및 비정상 혈장 채널;
    상기 시약 채널의 한 분기 채널과 상기 정상 혈장 채널이 만나는 지점에 형성되어, 혈액 응고 반응이 정상적으로 일어나는 정상 포커싱 챔버;
    상기 시약 채널의 다른 분기 채널과 상기 비정상 혈장 채널이 만나는 지점에 형성되어, 혈액 응고 반응이 비정상적으로 일어나는 비정상 포커싱 챔버;
    상기 정상 및 비정상 포커싱 챔버에 각각 일단이 연결되는 흡입 채널; 및
    상기 흡입 채널의 타단과 이어져 상기 정상 및 비정상 포커싱 챔버 내에 흡입력을 제공하는 흡입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 혈액 응고 측정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 각 채널은 동일한 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 혈액 응고 측정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 동일한 길이를 갖는 각 채널은 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 혈액 응고 측정 장치.
KR1020020030431A 2001-10-17 2002-05-30 혈액 응고 측정용 마이크로 칩 및 이를 이용한 혈액 응고측정장치 KR20030032812A (ko)

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KR1020020030431A KR20030032812A (ko) 2001-10-17 2002-05-30 혈액 응고 측정용 마이크로 칩 및 이를 이용한 혈액 응고측정장치

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