KR20100034917A - 플로트 및 플로트가 삽입된 진단 채널을 갖는 바이오 디스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플로트 및 플로트가 삽입된 진단 채널을 갖는 바이오 디스크에 관한 것으로 특히, 헤마토크릿 또는 백혈구 체적을 정확하게 측정할 수 있는 플로트 및 플로트가 삽입된 진단 채널을 갖는 바이오 디스크에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 바이오 디스크에 있어서, 시료가 주입되는 주입구가 형성된 주입부와; 상기 주입부와 연결되는 주 챔버와; 상기 주 챔버에 삽입되며, 상기 주입부를 통하여 주입된 혈액이 원심분리되어 구분된 백혈구층의 길이 확장을 위한 슬릿을 형성하는 플로트(Float)를 포함하는 적어도 하나 이상의 진단 채널을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바이오, 디스크, 플로트, 백혈구, 혈액.

Description

플로트 및 플로트가 삽입된 진단 채널을 갖는 바이오 디스크{Float and bio disc having diagnostic channel including the float therein}

본 발명은 플로트 및 플로트가 삽입된 진단 채널을 갖는 바이오 디스크에 관한 것으로 특히, 헤마토크릿 또는 백혈구 체적을 정확하게 측정할 수 있는 플로트 및 플로트가 삽입된 진단 채널을 갖는 바이오 디스크에 관한 것이다.

혈액을 원심분리 하면 혈액 구성 물질의 밀도차에 따라 적혈구(erythrocyte), 백혈구(buffy coat), 및 혈장(plasma) 층으로 분리된다.

이렇게 분리된 각각의 층의 체적 비율은 혈액의 상태(환자의 상태)를 파악하는데 중요한 정보를 제공할 수 있으므로 각 층의 체적을 정확하게 측정되어야 한다.

그러나 혈액 내에 백혈구는 전체 혈액의 1% 미만의 체적을 자치하고 있어 그 체적을 정확하게 측정하는 것이 어렵다.

또한, 혈액 검사를 원하는 피검자는 병원에 방문하여야만 혈액을 통한 건강 진단이 가능하며, 이러한 진단에도 많은 시간이 소요하게 된다.

따라서, 보다 간편한 방법으로 혈액을 통한 건강 진단이 가능한 방안이 요구 되고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 헤마토크릿 또는 백혈구 체적을 정확하게 측정할 수 있는 슬릿을 포함하는 플로트 및 플로트가 삽입된 진단 채널을 갖는 바이오 디스크를 제공하고자 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 바이오 디스크에 있어서, 시료가 주입되는 주입구가 형성된 주입부와; 상기 주입부와 연결되는 주 챔버와; 상기 주 챔버에 삽입되며, 상기 주입부를 통하여 주입된 혈액이 원심분리되어 구분된 백혈구층의 길이 확장을 위한 슬릿을 형성하는 플로트를 포함하는 적어도 하나 이상의 진단 채널을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 바이오 디스크의 진단 채널에 삽입되는 플로트에 있어서, 내측에 슬릿을 이루는 두 개의 블록과; 상기 두 개의 블록을 위치를 지지하는 지지부를 포함하여 구성되며, 상기 블록 또는 지지부의 밀도는 혈액 중 백혈구의 밀도와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 진단 채널 내에 삽입되는 슬릿이 형성된 플로트를 이용하여 혈액을 원심분리하면 백혈구층의 길이가 확대되어 헤마토크릿 또는 백혈구 체적을 정확하게 측정할 수 있고, 레이저의 투과가 용이하여 광 드라이브의 광 픽업을 통하여 원심분리된 혈액의 경계면 및 체적의 측정을 용이하게 할 수 있는 효과가 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.

디스크 드라이버에서 구동되는 광학 디스크(Optical disk)는 빠른 속도로 회전이 가능하고, 또한 이러한 디스크의 회전 속도 및 방향을 제어 가능하므로, 디스크에 진단을 위한 혈액 또는 기타 액체를 수용할 수 있는 적당한 채널을 구비한다면, 디스크의 회전에 의한 원심분리 기능을 이용하여 바이오 디스크로서 이용할 수 있다.

이와 같은 바이오 디스크를 이용하는 시스템의 일례는 도 1에서 도시하는 바와 같이, 바이오 디스크(10)를 장입하여 회전시키는 디스크 드라이버(20)와, 이 디스크 드라이버(20)를 제어하는 제어장치(30), 입력장치(41) 및 디스플레이 모니터(40)로 이루어진다.

이때, 이러한 제어장치(30)는 통상의 컴퓨터가 이용될 수 있고, 경우에 따라 디스크 드라이버(20)와 함께, 진단을 위하여 최적화된 특정 장치가 이용될 수도 있 다.

여기서 이용되는 바이오 디스크의 일례는 도 2에서 도시하는 바와 같이, 디스크 본체의 특정 영역에 진단을 위한 액체가 주입되는 진단 채널(11)이 구비된다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 바이오 디스크(10)는, 광이 조사되는 방향을 따라 진단 채널(11)이 구비되는 채널층(12)과, 채널층(12) 위에 형성되는 기록층(13) 및 기록층(13) 위에 형성되는 반사층(14)을 포함한다.

경우에 따라, 도 4에서와 같이, 바이오 디스크(LoD; lab on disk; 10)에는 별도의 기록층이 존재하지 않고, 이러한 기록층의 기능을 겸한 반사층(15)이 구비될 수도 있다.

한편, 도 5와 같은 구조를 갖는 바이오 디스크(10)로 이용이 가능하다. 이러한 바이오 디스크(10)는 진단 채널(11)이 구비되는 채널층(12) 상에 반사층(16) 및 기판(17)이 위치하고, 채널층(12)의 하측에 기록층(18)과 커버층(19)이 위치하게 된다.

이와 같은 바이오 디스크(10)는 CD(compact disc) 시스템은 물론 DVD(Digital Versatile Disc), HD-DVD 및 BD(Blu Disc) 시스템 등에서 사용 가능한 구조를 갖는다.

이러한 바이오 디스크(10)를 이용하는 전체 시스템의 일례는 도 6에서 도시하는 바와 같다.

즉, 바이오 디스크(10)를 이용하는 진단 장치는, 레이저와 같은 발광 소자를 포함하는 픽업(21)과, 이 픽업(21)을 제1방향으로 이동시키는 스태핑 모 터(stepping motor; 22)와, 이 스태핑 모터(22)를 구동시키는 스태핑 모터 구동부(23)가 구성된다.

또한, 바이오 디스크(10)를 회전시키는 스핀들 모터(spindle motor; 24)와, 이 스핀들 모터(24)를 구동시키는 스핀들 모터 구동부(25)와, 픽업(21)에서 반사된 빛을 감지하는 광 센서(26)를 포함하고, 이들 구성을 제어하는 제어부(27)를 포함하여 구성된다.

광 픽업(21)은 바이오 디스크(10)로부터 진단채널 위치정보 및 진단 프로세스 정보를 읽어내고, 이를 제어부(27)에 전송한다. 또한, 픽업(21)은 진단 물질에 레이저를 조사하여 열을 가하거나, 진단 물질의 광 흡수율 또는 반사율 등을 측정하여 생화학 반응의 결과를 검출한다.

제어부(27)는 진단채널 위치정보 및 진단 프로세스 정보에 따라 스태핑 모터(22) 및 스핀들 모터(24)의 구동을 위한 신호를 생성하여 이를 각각 스태핑 모터 구동부(23) 및 스핀들 모터 구동부(25)로 출력한다.

스태핑 모터 구동부(23) 및 스핀들 모터 구동부(25)는 이러한 신호에 근거하여 스태핑 모터(22) 및 스핀들 모터(24)를 구동하여, 픽업(21)의 위치를 정밀 제어하고, 바이오 디스크(10)를 회전시킨다. 여기서, 스태핑 모터(22)는 픽업(21)의 위치를 바이오 디스크의 중심에서 외측을 잇는 경로를 따라 이동시킨다.

도 3과 같은 구조를 갖는 바이오 디스크(10)에서, 광 디스크 드라이버(20)에 구비되는 픽업(21)이 바이오 디스크(10)의 진단 채널(11)이 없는 영역(M)에 레이저를 조사하면 반사층(14)에서 반사되는 레이저의 경로 상에 진단 채널(11)이 존재하 지 않으므로, 반사된 레이저는 기록층(13)의 영향만을 받게 된다. 따라서 광 디스크 드라이버(20)는 기록층(13)에 저장되어있는 데이터를 판독할 수 있다.

한편, 픽업(21)이 진단 채널(11)이 있는 영역(N)에 레이저를 조사하면 반사층(14)에서 반사되는 레이저의 경로 상에 진단 채널(11)이 존재하므로 반사되는 레이저는 기록층(13) 뿐만 아니라 진단 채널(11)의 영향도 받게 된다.

따라서, 반사된 레이저에서 기록층(13)에 의한 영향을 제거하면, 진단 채널(11)에 의한 영향만을 추출할 수 있고, 이를 이용하여 진단 채널(11)을 판독할 수 있다.

기록층(13, 18)에는 진단 물질의 분석을 위한 진단 프로세스 정보와 진단 채널(11)의 위치정보가 기록될 수 있다. 이러한 위치정보와 진단 프로세스 정보는 디스크 드라이버에 내장되는 광 센서(26) 또는 픽업(21)을 이용하여 검출할 수 있다.

도 4와 구조에서는 반사층(15)에 진단 물질의 분석을 위한 진단 프로세스 정보와 진단 채널(11)의 위치정보가 기록될 수 있다.

제어부(27)는 바이오 디스크(10) 상의 진단 채널(11)의 위치정보에 기초하여 픽업(21)의 위치를 판단할 수 있으며, 위치정보에 대응하여 진단 채널에서 검출한 신호를 저장할 수도 있다.

한편, 이와 같은 바이오 디스크(10)에 위치하는 진단 채널(30)의 구체적인 일례는 도 7a에서 도시하는 바와 같이, 주입구(32)가 형성되는 주입부(31)와, 이 주입부(31)에 연결되는 주 챔버(33)를 포함하여 이루어진다.

혈액을 이용하여 진단하기 위하여, 이러한 진단 채널(30)에 주입구(32)를 이용하여 주입부(31)로 혈액(40)을 주입하면, 이 혈액(40)은 주입부(31)에 주입된 상태에서 도 7b와 같이, 주 챔버(33)로 이동하게 된다.

이때, 바이오 디스크(10)를 구동하면 혈액(40)에 바이오 디스크(10)의 원주 방향으로 원심력이 작용하게 되고, 결국 혈액(40)은 도 7c와 같은 상태로 원심분리된다. 즉, 원심분리된 혈액(40)은 밀도 차이에 따라 혈장, 백혈구, 및 적혈구로 분리된다.

따라서, 이와 같은 바이오 디스크(10)의 진단 채널(30)에 혈액을 주입한 후 원심분리하면 혈액(40)은 적혈구층(erythrocyte; 43), 백혈구층(buffy-coat; 42), 및 혈장층(plasma; 41)으로 분리가 되는 것이다.

그런데, 혈액(40)에서 적혈구층(43)의 용적을 측정하여 비교하는 헤마토크릿 테스트에 있어서, 백혈구층(42)은 전체 체적의 1% 정도에 지나지 않아 그 양을 정확하게 측정하기 어렵다.

따라서 이러한 백혈구층(42)의 체적이 확장되어 표시될 수 있도록 진단 채널(30)의 주 챔버(33)에 도 8에서 도시하는 바와 같은 플로트(Float; 50)를 삽입할 수 있다.

이러한 프로트(50)에는 진단 채널(30)의 주입부(31)를 통하여 주입된 혈액(40)이 원심분리되어 구분된 백혈구층(42)의 길이를 확장할 수 있는 슬릿(52)이 형성되어 있다.

이와 같은 슬릿(52)은 이 슬릿(52)의 양측에 위치하는 두 개의 블록(51)에 의하여 형성되며, 이들 블록(51)에는 블록(51) 사이의 슬릿(52) 간격을 유지하기 위한 지지부가 결합되어 있다.

이 블록(51)은 대략 사다리꼴로 이루어질 수 있으며, 슬릿(52)에 대하여 대칭 형상을 이룰 수 있다. 또한, 사다리꼴 형상의 면이 곡면으로 이어질 수 있어, 주 챔버(33) 내의 공간과 플로트(50)의 슬릿(52)은 곡면으로 이어질 수 있다.

이러한 지지부는 광 픽업(21)을 통하여 반사 광량을 검출함으로써 적혈구층(43), 백혈구층(42), 및 혈장층(41)의 경계면 및 체적을 측정할 수 있도록 광이 투과될 수 있도록 할 수 있으며, 따라서 투명 판(53)으로 이루어질 수 있다.

한편, 이러한 지지부는 도 9에서와 같이, 각 블록(51) 사이를 서로 연결하는 브릿지(54)로 이루어질 수도 있다. 이러한 브릿지(54)는 도시된 바와 같이 둘 이상이 이용되어 블록(51) 사이의 슬릿(52) 구조를 유지하도록 할 수 있다.

이와 같이 플로트(50)가 진단 채널(30)에 삽입된 상태에서 혈액의 원심분리가 이루어지면 도 10에서와 같이, 혈장층(41), 백혈구층(42), 및 적혈구층(43)으로 분리가 되며, 이때, 백혈구층(42)은 슬릿(52) 사이에 위치하게 된다.

플로트(50)는 혈액 중 백혈구의 밀도와 통상의 에러의 범위 내에서 실질적으로 동일한 것이 유리하며, 따라서 원심분리 과정에서 백혈구층(42)과 동일한 위치에 위치할 수 있다.

또한, 이러한 플로트(50)의 슬릿(52)의 체적은 전체 주입되는 혈액의 체적의 0.5 내지 2% 내인 것이 유리하며, 이때, 모든 백혈구층(42)이 이 슬릿(52)에 위치할 수 있게된다.

한편, 상술한 바와 같이, 진단 채널(11) 내에 혈장, 백혈구, 및 적혈구와 같은 여러 물질이 구분되어 위치한다면 이와 같은 반사 광량 또는 광 흡수율 차이를 통하여 각 물질의 차이 및 각 물질이 위치하는 경계면의 위치 등을 검출할 수 있다.

즉, 도 11a와 같이, 진단 채널(11)에 위치하는 물질 A에 대하여 Bi1의 광이 입사되어 반사층(15)에서 반사되어 Bo1이라는 반사광이 출력되어 반사 광량이 측정된 후에, 도 11b에서와 같이, 진단 채널(11)의 다른 위치에 있는 물질 B에 대하여 Bi2의 광이 입사되어 반사층(15)에서 반사되어 Bo2라는 반사광이 출력되어 반사 광량이 측정된 경우에 이 두 반사 광량이 다르다면 이 두 물질은 서로 다른 물질로 검출될 수 있다.

또한, 여러 물질이 진단 채널(11) 내에 위치하는 경우에는 이와 같은 과정을 통하여 도 12에서와 같이, 서로 다른 반사 광량을 갖는 물질 A, 물질 B, 물질 C, 및 물질 D가 검출될 수 있으며, 이때의 광 픽업의 위치에 따라 이들 물질이 위치하는 경계면을 알 수 있다. 도면에서 M은 디스크의 중심 위치이고 N은 디스크의 외주 위치를 나타내고 있다.

따라서 이들 물질의 부피비 등을 검출할 수 있는 것이다. 예를 들어, 이 물질들이 원심 분리된 혈액의 각 성분이라면 이와 같은 방법으로 각 물질의 부피비를 검출하여 헤마토크릿 등의 진단에 이용될 수 있다.

즉, 이와 같은 방법으로 광 드라이브의 광 픽업을 이용하여 혈장층(41), 백혈구층(42), 및 적혈구층(43)으로 원심분리된 혈액의 각 성분의 부피비를 측정할 수 있는 것이며, 이때, 상술한 플로트(50)가 삽입된 바이오 디스크를 이용하여 이러한 혈액을 이루는 각 층의 보다 정밀한 부피비를 측정할 수 있는 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.

도 1은 진단 시스템을 나타내는 개략도이다.

도 2는 진단 디스크의 일례를 나타내는 사시도이다.

도 3은 진단 디스크의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 4는 진단 디스크의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도 5는 진단 디스크의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도 6은 진단 시스템을 나타내는 블럭도이다.

도 7a는 진단 디스크의 진단 채널의 주입부에 혈액을 주입한 상태를 나타내는 개략도이다.

도 7b는 혈액이 주 챔버에 위치한 상태를 나타내는 개략도이다.

도 7c는 혈액이 주 챔버 내에서 원심분리된 상태를 나타내는 개략도이다.

도 8은 플로트의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 9는 플로트의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 10은 플로트가 삽입된 진단 채널에서 혈액이 원심분리된 상태를 나타내는 개략도이다.

도 11a 및 도 11b는 서로 다른 물질에 따른 반사율 정보를 얻는 상태를 나타내는 개략도이다.

도 12는 서로 다른 물질에 따라 얻은 반사율 정보를 나타내는 그래프이다.

Claims (12)

1. 바이오 디스크에 있어서,

   시료가 주입되는 주입구가 형성된 주입부와;

   상기 주입부와 연결되는 주 챔버와;

   상기 주 챔버에 삽입되며, 상기 주입부를 통하여 주입된 혈액이 원심분리되어 구분된 백혈구층의 길이 확장을 위한 슬릿을 형성하는 플로트를 포함하는 적어도 하나 이상의 진단 채널을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
2. 제 1항에 있어서, 상기 플로트는,

   상기 슬릿의 간격을 이루는 두 개의 블록과;

   상기 두 개의 블록을 위치를 지지하는 지지부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
3. 제 2항에 있어서, 상기 지지부는, 상기 두 개의 블록의 일측면에 부착된 투명 판인 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
4. 제 2항에 있어서, 상기 지지부는, 상기 두 개의 블록 사이를 서로 연결하는 적어도 하나 이상의 브릿지인 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
5. 제 2항에 있어서, 상기 두 개의 블록은, 상기 슬릿에 대하여 서로 대칭인 형상인 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
6. 제 1항에 있어서, 상기 플로트의 각 블록은 사다리꼴 형상인 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
7. 제 1항에 있어서, 상기 주 챔버와 상기 플로트의 슬릿은 곡면으로 이어지는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
8. 제 1항에 있어서, 상기 플로트의 밀도는 혈액 중 백혈구의 밀도와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
9. 제 1항에 있어서, 상기 슬릿의 체적은, 전체 주입되는 혈액의 체적의 0.5 내지 2%인 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
10. 제 1항에 있어서, 상기 바이오 디스크는,

    상기 진단 채널이 위치하는 진단 채널층과;

    상기 진단 채널 상에 위치하는 기록이 가능한 반사층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
11. 제 1항에 있어서, 상기 바이오 디스크는,

    상기 진단 채널이 위치하는 진단 채널층과;

    상기 진단 채널층의 제1면 상에 위치하는 반사층과;

    상기 반사층 상에 위치하는 기판과;

    상기 진단 채널층의 제2면 상에 위치하는 기록층과;

    상기 기록층 상에 위치하는 커버층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 디스크.
12. 바이오 디스크의 진단 채널에 삽입되는 플로트에 있어서,

    내측에 슬릿을 이루는 두 개의 블록과;

    상기 두 개의 블록을 위치를 지지하는 지지부를 포함하여 구성되며,

    상기 블록 또는 지지부의 밀도는 혈액 중 백혈구의 밀도와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 플로트.

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