KR20110031729A - 혈액 검사용 디스크와 이를 갖는 혈액 검사 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

혈액 검사용 디스크와 이를 갖는 혈액 검사 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

온도 감응성 안료를 이용하여 혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하는 혈액 검사 장치 및 그 제어 방법을 개시한다. 개시된 혈액 검사용 디스크와 이를 갖는 혈액 검사 장치 및 그 측정 방법은 혈액 검사용 디스크에서 혈액, 혈청, 혈장, 객담 등의 분석 물질들을 검사할 때 온도 감응성 안료의 흡광도를 측정하여 시료의 온도를 측정함으로써 항상 일정한 온도에서 검사를 시작할 수 있으므로 분석의 정확성과 재현성의 측면에서 보다 정확한 결과를 얻을 수 있으며, 시료의 온도를 측정하기 위하여 추가적인 장비나 센서가 필요없이 혈액 검사 장치 내부에 있는 광학 측정기를 사용하므로 간편하고 효율적인 온도 측정이 가능하다.

Description

혈액 검사용 디스크와 이를 갖는 혈액 검사 장치 및 그 제어 방법{DISC FOR TESTING BLOOD AND BLOOD TESTER THE SAME AND CONTROL METHOD THEREOF}
온도 감응성 안료를 이용하여 혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하는 혈액 검사 장치 및 그 제어 방법을 개시한다.
일반적으로, 병리학적 검사들은 혈액, 혈청, 혈장, 객담 등의 분석 물질들을 검사하기 위해 많은 수작업과 다양한 장비들을 필요로 한다. 정해진 프로세스에 의한 검사를 수행하기 위해서는 실험자가 수 회의 시약 주입, 혼합, 분리 및 이동, 반응, 원심 분리 등의 다양한 단계를 수작업으로 진행해야 한다.
따라서, 검사를 신속히 수행하기 위해서는 숙련된 임상병리사가 필요하다. 그러나, 숙련된 임상병리사라 하더라도 여러 가지 검사를 동시에 수행하는 데는 많은 어려움이 따른다. 특히 면역분석 검사(immunoassay) 또는 임상화학 검사(clinical chemistry)와 같이 프로세스가 다른 검사들을 수행하기 위해서는 서로 다른 장비를 이용해야 하기 때문에 더욱 그러하다. 또한 응급 환자에 대한 진단에 있어서 빠른 검사 결과는 빠른 응급조치를 위해 대단히 중요하기 때문에 상황에 따라 필요한 여러 가지 병리학적 검사를 동시에, 그리고 빠르고 정확하게 수행할 수 있는 장치가 요구된다.
이러한 장치의 일 예로서, 유체를 가두어 둘 수 있는 챔버와, 유체가 흐를 수 있는 채널과, 유체의 흐름을 조절할 수 있는 밸브를 포함하여 면역분석 검사, 임상화학 검사 또는 유전자 검사 등의 여러 가지 병리학적 검사를 빠르고 정확하게 수행할 수 있는 혈액 검사용 디스크가 개발되었다. 회전 가능한 혈액 검사용 디스크에 혈액을 주입하고, 이 혈액 검사용 디스크를 회전시키면 원심력에 의하여 혈청 분리가 일어난다. 분리된 혈청을 일정량의 희석액과 혼합하여 혈액 검사용 디스크 내의 다수의 반응 챔버로 이동시킨다. 다수의 반응 챔버 내에는 혈액 검사 항목별로 서로 다른 시약이 미리 주입되어 있어 혈청과 반응하여 소정의 색상을 내게 된다. 이 색상의 변화에 따른 흡광도를 측정하여 혈액 분석을 수행한다.
이러한 혈액 검사용 디스크에서 대부분의 시약/시료는 활성 유지와 안정성을 위해 냉장 상태로 보관되므로 실험자가 실험 전에 상온에 꺼내어 두었다가 사용하는 것이 일반적이다. 이때 상온에 보관하는 시간에 따라 시료의 온도에는 차이가 생기게 된다. 시료의 온도는 항원-항체 반응이나 기질 반응, 효소 반응 등에 영향을 미치는 주요한 요인 중의 하나이므로 면역분석 검사나 임상화학 검사의 수행 시에 재현성 있는 결과를 위해서는 일정한 온도에서 검사를 시작하는 것이 중요하다.
혈액 검사용 디스크에서 혈액, 혈청, 혈장, 객담 등의 분석 물질을 검사할 때 온도 감응성 안료를 이용하여 시료의 온도를 측정할 수 있는 혈액 검사 장치 및 그 제어 방법을 개시한다.
또한, 시료의 온도가 검사에 적합한 설정 온도에 도달하면 반응을 시작하도록 조정하여 시료를 연속적/비연속적으로 검사할 때마다 항상 일정한 온도 조건에서 검사가 이루어지도록 하는 혈액 검사 장치 및 그 제어 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 검사용 디스크는, 시약과 시료가 반응하는 반응 챔버를 구비하고, 상기 시료의 온도를 측정하기 위해 온도 감응성 안료가 마련된 것을 특징으로 한다.
온도 감응성 안료는 파우더(powder), 슬러리(slurry), 마스터 배치(master batch), 필름 타입 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
온도 감응성 안료가 필름 타입인 경우, 파우더 또는 액상의 온도 감응성 안료를 필름에 코팅한 다음 혈액 검사용 디스크에 부착하는 것을 특징으로 한다.
온도 감응성 안료가 마스터 배치 타입인 경우, 혈액 검사용 디스크의 원료가 되는 플라스틱 레진에 직접 첨가하여 제작하는 것을 특징으로 한다.
플라스틱 레진은 PE, PP, PS, PMMA, COC, AS, PVC 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
온도 감응성 안료의 색상 변이가 일어나는 온도 구간은 -15℃ ~ 220℃인 것 을 특징으로 한다.
온도 감응성 안료의 농도는 광학 측정 범위에 따라 조정이 가능한 것을 특징으로 한다.
온도 감응성 안료의 색상에 따라서 광학 측정이 가능한 파장은 200 ~ 900 nm인 것을 특징으로 한다.
온도 감응성 안료는 spiropyrans, ethylenic compounds(dixanthylene, bianthrone, xanthylideneanthrone), disulfide(diphenyldisulfide, β-dinaphthyldi-sulfide), polyamide-diacetylene 중 어느 하나의 물질로 구성된 것을 특징으로 한다.
온도 감응성 안료는 red, rose red, orange, yellow, sky blue, fast blue, dark blue, violet, green, black의 기본 색상을 가지며, 색상의 혼합을 통해서 다른 색상으로 제작이 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 검사 장치는, 온도 감응성 안료가 마련된 혈액 검사용 디스크; 온도 감응성 안료의 흡광도를 측정하는 광학 측정기; 및 흡광도에 따라 혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하여 시료 온도가 설정 온도에 도달하였는가 판단하고, 시료 온도가 설정 온도에 도달하면 혈액 검사용 디스크의 검사를 시작하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
혈액 검사용 디스크는 시약과 시료가 반응하는 반응 챔버와, 온도 감응성 안료가 수용되는 안료 챔버를 포함한다.
광학 측정기는 서로 다른 파장의 광을 안료 챔버를 향해 조사하는 복수 개의 광원과, 안료 챔버를 통과하는 광 투과율을 검출하는 복수 개의 광 검출소자를 포함하고, 복수 개의 광원과 복수 개의 광 검출소자는 혈액 검사용 디스크를 사이에 두고 상호 대응되게 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
복수 개의 광원과 복수 개의 광 검출소자는 반응 챔버 및 안료 챔버와 대향하도록 일정한 간격으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
제어부는 광 검출소자에서 검출된 신호에 따라 온도 감응성 안료의 온도를 산출하여 시료의 온도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 검사 장치는, 혈액 검사용 디스크의 정보를 인식하는 인식부를 더 포함하고, 제어부는 혈액 검사용 디스크의 정보에 따라 면역분석 검사 또는 임상화학 검사에 적합한 시료의 온도를 설정하는 것을 특징으로 한다.
제어부는 시료 온도가 설정 온도에 도달하였는가 판단하여 시료 온도가 설정 온도에 도달하면 혈액 검사용 디스크의 검사를 시작하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
제어부는 시료 온도가 설정 온도보다 낮으면 혈액 검사용 디스크를 히팅하여 시료 온도가 설정 온도에 도달하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 검사 장치의 제어 방법은, 온도 감응성 안료가 마련된 혈액 검사용 디스크를 로딩하고; 온도 감응성 안료의 흡광도를 측정하고; 온도 감응성 안료의 흡광도에 따라 혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하고; 및 시료 온도를 설정 온도와 비교하여 시료 온도가 설정 온도에 도달하 면 혈액 검사용 디스크의 검사를 시작하는 것을 특징으로 한다.
온도 감응성 안료의 흡광도를 측정하는 것은, 온도 감응성 안료의 색상이 변화되는 정도를 광학적 투과율을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 한다.
혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하는 것은, 광학적 투과율에 따라 온도 감응성 안료의 온도를 산출하고, 산출된 온도 감응성 안료의 온도에 따라 시료의 온도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 검사 장치의 제어 방법은, 혈액 검사용 디스크의 정보를 인식하고; 혈액 검사용 디스크의 정보에 따라 혈액 검사용 디스크의 검사에 적합한 시료의 온도를 설정하는 것을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 혈액 검사 장치의 제어 방법은, 시료 온도가 상기 설정 온도보다 낮으면 혈액 검사용 디스크를 히팅하는 것을 더 포함한다.
개시된 혈액 검사용 디스크와 이를 갖는 혈액 검사 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 혈액 검사용 디스크에서 혈액, 혈청, 혈장, 객담 등의 분석 물질들을 검사할 때 온도 감응성 안료의 흡광도를 측정하여 시료의 온도를 측정함으로써 항상 일정한 온도에서 검사를 시작할 수 있으므로 온도가 주요한 요인으로 작용하는 검사 항목에 있어서 보다 정확하고 재현성 있는 결과를 얻을 수 있으며, 시료의 온도를 측정하기 위하여 추가적인 장비나 센서가 필요없이 혈액 검사 장치 내부에 있는 광학 측정기를 사용하므로 간편하고 효율적인 온도 측정이 가능하다. 또한 실험자가 용도에 따라 측정하는 파장을 선택하고 검사의 목적에 따라 색상이 변하는 온도 구 간을 선택하여 사용할 수 있으므로 다양하게 적용 가능하다. 또한, 온도 감응성 안료를 파우더(powder), 슬러리(slurry), 마스터 배치(master batch), 필름 타입 중에서 선택하여 사용할 수 있으므로 액체 형태뿐만 아니라 고체 형태로도 응용하여 다양하게 적용 가능하다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료의 동작 특성을 설명하는 도면이다.
도 1에서, 온도 감응성 안료(10; thermochromic pigment)는 온도에 따라 색상이 변하는 가역적인(reversible) 열 감광성 물질로, 전자를 방출하는 도너(11; donor)와 전자를 받아들이는 억셉터(12; acceptor)로 구성된 마이크로 캡슐(microcapsule)이다.
온도 감응성 안료(10)는 전자 도너(11)와 전자 억셉터(12)의 상호 작용에 의해 결정상에서 색상을 내는데, 온도가 상승하면(고온) 전자 도너(11)와 붙어있던 전자 억셉터(12)가 분리되어 색상이 투명해지고(없어지고), 온도가 하강하면 전자 억셉터(12)가 전자 도너(11)와 다시 결합하여 색상을 나타낸다.
온도 감응성 안료(10)는 red, rose red, orange, yellow, sky blue, fast blue, dark blue, violet, green, black의 기본 색상을 가지며, 색상의 혼합을 통해서 다른 색상으로 제작이 가능하다.
온도 감응성 안료(10)를 구성하는 물질로는 spiropyrans, ethylenic compounds(예; dixanthylene, bianthrone, xanthylideneanthrone), disulfide(예; diphenyldisulfide, β-dinaphthyldi-sulfide), polyamide-diacetylene 등이 가능하고, 형태는 파우더(powder)나 슬러리(liquid), 마스터 배치(master batch), 필름 타입으로 적용 가능하다. 마스터 배치를 적용할 수 있는 수지로는 PE, PP, PS, PMMA, COC, AS, PVC 등이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료의 광학 측정 원리를 설명하는 도면이다.
도 2에서, 온도 감응성 안료(10)가 수용된 챔버(20)의 상하부에 광원(31; LED)과 광 검출소자(32; Photodiode)로 이루어진 광학 측정기(30)를 설치하여 온도 감응성 안료(10)의 색상이 변화되는 정도를 광학적 투과율을 이용하여 측정한다.
광원(31)에서 온도 감응성 안료(10)가 수용된 챔버(20)에 광을 조사하면, 챔버(20)를 통과하는 광의 투과율 즉, 흡광도를 광 검출소자(32)에서 측정한다. 광 검출소자(32)에서 측정되는 흡광도는 온도 감응성 안료(10)의 색상이 변화되는 정도에 따라 달라지므로 흡광도 측정을 통하여 온도 감응성 안료(10) 내부의 온도를 측정할 수 있다.
온도 감응성 안료(10)의 색상이 변화되는 정도 즉, 색상 변이가 일어나는 온도의 구간은 -15℃ ~ 220℃로 선택적으로 사용 가능하다.
광원(31)은 온도 감응성 안료(10)의 색상에 따라서 광학 측정이 가능한 파장(200~900 nm)의 광을 온도 감응성 안료(10)가 수용된 챔버(20)를 향해 조사한다. 따라서 온도 감응성 안료(10)의 농도는 광학 측정이 가능한 범위에 따라 조정이 가 능하다.
온도 감응성 안료(10)의 색상과 농도에 따라서 광학 측정이 가능한 파장에서 측정한 흡광도를 실험자가 검사 목적과 시료의 종류에 따라 선택하여 사용할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 630 nm 파장에서 1% blue slurry의 흡광도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3a에서, x축을 온도로 하고 y축을 흡광도로 하였을 때 630 nm 파장에서 1% blue slurry의 온도 감응성 안료(10)는 31℃ ~ 33℃의 온도 구간에서 색상이 투명해지며 흡광도가 감소함을 알 수 있다.
도 3b에서, 31℃ ~ 33℃의 온도 구간에서 측정한 흡광도의 직선을 일차방정식으로 나타내면, y = -0.2667x + 10.012이다.
이때 상관계수(R2)의 값은 0.9985로, 흡광도와 온도의 상관성이 1에 가깝게 일치함을 알 수 있다.
따라서, 630 nm 파장에서 1% blue slurry의 온도 감응성 안료(10)는 31℃ ~ 33℃의 온도 구간에서 측정한 흡광도를 이용하여 시료의 온도가 어느 정도인지 측정할 수 있으므로 검사 목적과 시료의 종류에 따라 실험자가 선택하여 사용할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 630 nm 파장에서 light blue powder의 흡광도를 농도별로 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4a에서, 도 3a와 마찬가지로 x축을 온도로 하고 y축을 흡광도로 하였을 때 630 nm 파장에서 3%, 3/5% light blue powder의 온도 감응성 안료(10)는 26℃ ~ 28℃의 온도 구간에서 색상이 투명해지며 흡광도가 감소함을 알 수 있다.
도 4b에서, 26℃ ~ 28℃의 온도 구간에서 측정한 3% light blue powder의 흡광도의 직선을 일차방정식으로 나타내면 y = -0.2767x + 10.953이고, 3/5% light blue powder의 흡광도의 직선을 일차방정식으로 나타내면 y = -0.4139x + 13.993이다.
이때, 3% light blue powder의 상관계수(R2)의 값은 0.9895이고, 3/5% light blue powder의 상관계수(R2)의 값은 0.9968로, 흡광도와 온도의 상관성이 둘 다 1에 가깝게 일치함을 알 수 있다.
따라서, 630 nm 파장에서 3%, 3/5% light blue powder의 온도 감응성 안료(10)는 26℃ ~ 28℃의 온도 구간에서 측정한 흡광도를 이용하여 시료의 온도가 어느 정도인지 측정할 수 있으므로 검사 목적과 시료의 종류에 따라 실험자가 선택하여 사용할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 450 nm 파장에서 0.25% black powder의 흡광도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5a에서, 도 3a 및 도 4a와 마찬가지로 x축을 온도로 하고 y축을 흡광도로 하였을 때 450 nm 파장에서 0.25% black powder의 온도 감응성 안료(10)는 35℃ ~ 38℃의 온도 구간에서 색상이 투명해지며 흡광도가 감소함을 알 수 있다.
도 5b에서, 35℃ ~ 38℃의 온도 구간에서 측정한 흡광도의 직선을 일차방정식으로 나타내면, y = -0.2938x + 12.773이다.
이때 상관계수(R2)의 값은 0.998로, 흡광도와 온도의 상관성이 1에 가깝게 일치함을 알 수 있다.
따라서, 450 nm 파장에서 0.25% black powder의 온도 감응성 안료(10)는 35℃ ~ 38℃의 온도 구간에서 측정한 흡광도를 이용하여 시료의 온도가 어느 정도인지 측정할 수 있으므로 검사 목적과 시료의 종류에 따라 실험자가 선택하여 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료가 마련된 혈액 검사용 디스크의 일 예를 나타낸 구성도이다.
도 6에서, 혈액 검사용 디스크(100)에는 시약과 시료가 반응하기 위한 반응 챔버(110)와, 온도 감응성 안료(10)가 수용되는 안료 챔버(120)가 마련된다.
반응 챔버(110)는 회전 가능한 혈액 검사용 디스크(100)에 180° 간격으로 두 개가 배치되어 있다. 반응 챔버(110)에는 시약이 미리 주입되어 시료 내에 포함되어 있는 물질들 중 특정한 물질과 반응하여 소정의 색상을 내게 된다. 시약의 종류에 따라 반응 물질의 종류가 다르고 색상도 다르게 변할 수 있다.
안료 챔버(120)는 반응 챔버(110)와 마찬가지로 혈액 검사용 디스크(100)의 상부 표면에서 180° 간격으로 두 개가 배치되어 있다. 안료 챔버(120)에는 각 온도 구간에서 색상이 변하는 온도 감응성 안료(10)가 액상(slurry) 형태로 수용되어 있으며, 이 안료 챔버(120)에 수용되는 온도 감응성 안료(10)는 검사 목적과 시료의 종류에 따라 색상과 농도를 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 다르게 제작할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료가 마련된 혈액 검사용 디스크의 다른 일 예를 나타낸 구성도이다.
도 7에서, 파우더 또는 액상의 온도 감응성 안료(10)를 필름(121)에 코팅한 다음 혈액 검사용 디스크(100)에 고정 부착할 수 있으며, 또한 온도 감응성 안료(10)를 혈액 검사용 디스크(100)의 원료가 되는 플라스틱 레진에 직접 첨가하여 마스터 배치(master batch) 형태로 제작할 수도 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 혈액 검사용 디스크(100)는 면역분석 검사에 사용되는 디스크의 일 예를 개략적으로 나타낸 것으로, 실제 면역분석 검사용 디스크의 경우에는 반응 챔버와 검출 챔버가 따로 구성되어 있고, 반응 챔버는 검출 챔버보다 디스크 안쪽에 위치하여 반응이 종료된 물질이 채널을 통해 검출 챔버로 이송된 후 광학 측정이 이루어지게 된다. 이때 검출 챔버에는 시약이 들어있지 않다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료를 이용하여 혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하는 혈액 검사 장치의 개략적인 구성도이다.
도 8에서, 혈액 검사 장치(200)는 온도 감응성 안료(10)가 마련되고 원심력에 의해 회전 가능한 혈액 검사용 디스크(100), 혈액 검사용 디스크(100)를 회전시키기 위한 회전 구동부(210), 온도 감응성 안료(10)의 흡광도를 측정하기 위한 광학 측정기(220), 광학 측정기(220)에서 측정된 온도 감응성 안료(10)의 흡광도에 따라 시료의 온도를 측정하여 혈액 검사용 디스크(100)의 검사가 일정한 온도에서 시작되도록 제어하는 제어부(250)를 포함한다.
도 8의 도면에서는 반응 챔버(110)와 안료 챔버(120)만이 도시되어 있지만, 혈액 검사용 디스크(100)의 중심부에는 혈액과 같은 시료가 수용되기 위한 시료 챔버와, 희석액 등과 같이 시료와 함께 혼합될 수 있는 또 다른 시약이 수용되기 위한 희석 챔버, 챔버들 사이를 연결하는 다수의 채널들, 다수의 채널을 통한 유체의 흐름을 제어하는 밸브 등이 더 배치될 수 있다. 혈액 검사용 디스크(100)의 자세한 설명은 본 출원인에 의해 선출원된 한국공개특허공보 10-2009-0020086호에 개시되어 있다.
이러한 구조에서 혈액 검사용 디스크(100)가 고속으로 회전하게 되면 원심력에 의해 시료 챔버 내의 시료가 채널을 따라 혈액 검사용 디스크(100)의 외측으로 흐르면서 다른 시약들과 혼합되어 반응 챔버(110)로 유입된다.
혈액 검사용 디스크(100)는 그 형태가 반드시 원판 형태로 한정되는 것은 아니다. 그 자체로서 회전 가능한 온전한 원판 형상뿐만 아니라 회전 가능한 프레임(frame)에 안착되어 회전할 수 있는 부채꼴 등의 형상일 수도 있다. 혈액 검사용 디스크(100)는 성형이 용이하고, 그 표면이 생물학적으로 비활성인 아크릴(PMMA), PDMS, PC 등의 플라스틱 소재로 만들어질 수 있으며, 화학적, 생물학적 안정성과 광학적 투명성 그리고 기계적 가공성을 가지는 소재이면 어떠한 것도 가능하다.
회전 구동부(210)는 혈액 검사용 디스크(100)를 고속으로 회전시켜 시료가 혈액 검사용 디스크(100)의 반응 챔버(110)로 유입되도록 원심력을 제공한다. 또한 혈액 검사용 디스크(100)의 회전에 따라 반응 챔버(110)와 안료 챔버(120)를 광학 측정기(220)와 대면시킨다.
광학 측정기(220)는 반응 챔버(110)와 안료 챔버(120)가 포함되어 있는 혈액 검사용 디스크(100)의 하부에 배치된 복수 개(예를 들면, 10개)의 광원(230; LED)과, 혈액 검사용 디스크(100)의 상부에 배치된 복수 개(예를 들면, 10개)의 광 검출소자(240; Photodiode)로 구성되며, 이 광학 측정기(220)는 기존의 혈액 검사 장치(200)에 마련된 광학 측정 소자를 그대로 사용한다.
복수 개의 광원(230)은 혈액 검사용 디스크(100) 상의 반응 챔버(110)와 안료 챔버(120)와 대향하는 위치에 일정한 간격으로 배치되어 있고, 복수 개의 광 검출소자(240)는 혈액 검사용 디스크(100) 상의 반응 챔버(110)와 안료 챔버(120)와 대향하는 위치에 일정한 간격으로 배치되어 있으며, 복수 개의 광원(230)과 복수 개의 광 검출소자(240)는 상호 대응되게 배치되어 혈액 검사용 디스크(100)가 회전하는 동안 하나의 챔버(110 또는 120)에 대해 서로 다른 10개의 파장을 모두 측정할 수 있는 구조로 되어 있다.
복수 개의 광원(230)은 안료 챔버(120)에 수용되어 있는 온도 감응성 안료(10)의 색상에 따라서 광학 측정이 가능한 파장(200~900 nm)의 광을 온도 감응성 안료(10)가 수용된 안료 챔버(120)에 조사하는 것으로, 실험자가 용도에 따라 측정하는 파장을 선택할 수 있다. 복수 개의 광원(230) 중 하나의 광원(230)을 이용하여 흡광도를 측정하는 동안에는 나머지 광원(230)들을 오프시켜 흡광도 측정에 오차가 발생되지 않도록 한다.
복수 개의 광원(230)에서 온도 감응성 안료(10)가 수용된 안료 챔버(120)에 서로 다른 파장의 광을 조사하면, 안료 챔버(120)를 통과하는 광의 투과율 즉, 흡광도를 복수 개의 광 검출소자(240)에서 측정한다. 복수 개의 광 검출소자(240)에서 측정되는 흡광도는 온도 감응성 안료(10)의 색상이 변화되는 정도에 따라 달라지므로 흡광도 측정을 통하여 온도 감응성 안료(10) 내부의 온도를 측정할 수 있게 된다.
제어부(250)는 회전 구동부(210), 광학 측정기(220)의 동작을 제어하는 것으로, 회전 구동부(210)의 회전 위상을 검출하고 이에 동기하여 광학 측정기(220)에서 반응 챔버(110) 또는 안료 챔버(120)의 흡광도를 측정하도록 제어한다. 일 예로 혈액 검사용 디스크(100)에는 기준 위치를 표시하는 마크가 마련되어 혈액 검사용 디스크(100)의 회전 속도를 이용하여 광학 측정기(220)가 반응 챔버(110) 또는 안료 챔버(120)와 대면되는 위치에서 흡광도를 측정하도록 광학 측정기(220)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(250)는 광학 측정기(220)의 광 검출소자(240)에서 검출된 신호에 따라 안료 챔버(120)를 투과한 온도 감응성 안료(10)의 흡광도를 측정하여 온도 감응성 안료(10)의 내부 온도를 산출하고, 산출된 온도 감응성 안료(10)의 온도에 따라 시료의 온도를 측정한다.
또한, 제어부(250)는 온도 감응성 안료(10)의 흡광도에 따라 측정된 시료의 온도를 가지고 면역분석 검사에 적합한 설정 온도(예를 들어, 37℃)인지를 판단하여 시료의 온도가 면역분석 검사에 적합한 설정 온도보다 낮게 나타났을 경우에는 혈액 검사용 디스크(100)를 히팅하여 면역분석 검사에 적합한 설정 온도에 도달하였을 때 검사를 시작할 수 있도록 제어한다. 제어부(250)에는 면역분석 검사에 적합한 시료의 온도가 미리 설정되어 있어 면역분석 검사를 수행하기 위하여 시료를 냉장고에서 꺼낸 다음 혈액 검사용 디스크(100)의 시료 챔버에 주입하고 혈액 검사용 디스크(100)를 회전시키면 온도 감응성 안료(10)의 흡광도를 측정하여 면역분석 검사에 적합한 설정 온도에 도달했을 경우 면역분석 검사를 시작할 수 있도록 제어하여 항상 일정한 온도 조건에서 검사를 시작할 수 있도록 한다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료를 이용하여 혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하는 혈액 검사 장치의 개략적인 구성도로서, 도 8과 동일한 구성에 대해서는 동일 부호 및 동일 명칭을 병기하여 중복되는 설명을 생략한다.
도 9에서, 혈액 검사 장치(200)는 온도 감응성 안료(10)를 포함하는 회전 가능한 혈액 검사용 디스크(300), 혈액 검사용 디스크(300)를 회전시키기 위한 회전 구동부(210), 온도 감응성 안료(10)의 흡광도를 측정하기 위한 광학 측정기(220), 광학 측정기(220)에서 측정된 온도 감응성 안료(10)의 흡광도에 따라 시료의 온도를 측정하여 혈액 검사용 디스크(300)의 검사가 일정한 온도에서 시작되도록 제어하는 제어부(250)를 포함한다.
도 8의 도면에서는 반응 챔버(110)가 회전 가능한 혈액 검사용 디스크(100)의 상부 표면에서 180° 간격으로 두 개가 배치되어 있지만, 도 9의 도면에서는 혈액 검사용 디스크(300)의 상부 표면에서 동일한 반경 위치에 복수 개(예를 들면, 18개 이상)의 반응 챔버(310)들이 일정한 간격으로 배치되어 있다. 각각의 반응 챔버(310)들에는 검사 항목별로 서로 다른 시약이 미리 주입되어 있다. 반응 챔버(310)에 주입되어 있는 시약들은 시료 내에 포함되어 있는 물질들 중 특정한 물질과 반응하여 색상을 내게 된다. 시약의 종류에 따라 반응 물질의 종류가 다르고 색상도 다르게 변할 수 있다.
도 9에 도시된 혈액 검사용 디스크(300)는 임상화학 검사에 사용되는 디스크의 일 예를 나타낸 것으로, 온도 감응성 안료(10)가 수용되는 안료 챔버(310)는 도 8과 마찬가지로 혈액 검사용 디스크(300)의 상부 표면에서 180° 간격으로 두 개가 배치되어 있다.
따라서, 제어부(250)는 온도 감응성 안료(10)의 흡광도에 따라 측정된 시료의 온도를 가지고 임상화학 검사에 적합한 설정 온도(예를 들어, 25℃, 30℃, 37℃.....)인지를 판단하여 시료의 온도가 임상화학 검사에 적합한 설정 온도보다 낮게 나타났을 경우에는 혈액 검사용 디스크(300)를 히팅하여 임상화학 검사에 적합한 일정 온도가 되었을 때 검사를 시작할 수 있도록 제어한다. 제어부(250)에는 임상화학 검사에 적합한 시료의 온도가 미리 설정되어 있어 임상화학 검사를 수행하기 위하여 시료를 냉장고에서 꺼낸 다음 혈액 검사용 디스크(300)의 시료 챔버에 주입하고 혈액 검사용 디스크(300)를 회전시키면 온도 감응성 안료(10)의 흡광도를 측정하여 임상화학 검사에 적합한 일정 온도에 도달했을 경우 임상화학 검사를 시작할 수 있도록 제어하여 항상 동일한 온도 조건에서 반응을 시작할 수 있도록 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료를 이용하여 혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하는 혈액 검사 장치의 제어 블록도로서, 도 8 및 도 9에 도시한 구성 이외에 인식부(260), 저장부(270) 및 히팅부(280)를 더 포함한다.
인식부(260)는 온도 감응성 안료(10)를 포함하는 혈액 검사용 디스크가 혈액 검사 장치(200) 내부의 트레이에 안착되어 로딩되면, 혈액 검사용 디스크의 정보(예를 들어, 면역분석 검사용 디스크 또는 임상화학 검사용 디스크)를 인식하여 제어부(250)에 전달한다.
저장부(270)는 인식부(260)에서 인식된 혈액 검사용 디스크(100, 300)의 정보에 따라 이에 상응하는 데이터베이스 파일을 제어부(250)에 제공하여 제어부(250)에서 혈액 검사용 디스크(100, 300)의 광학적 반응을 제어하도록 한다. 예를 들면 혈액 검사용 디스크(100, 300)가 면역분석 검사용 디스크인지 임상화학 검사용 디스크인지에 따라 각각의 검사에 적합한 시료의 온도를 제어부(250)에 제공한다.
히팅부(280)는 제어부(250)에서 온도 감응성 안료(10)의 흡광도에 따라 측정된 시료의 온도를 가지고 면역분석 검사 또는 임상화학 검사에 적합한 일정 온도인지를 판단하여 시료의 온도가 낮게 나타났을 경우, 제어부(250)의 제어에 따라 혈액 검사용 디스크(100, 300)를 히팅한다. 히팅부(280)는 혈액 검사용 디스크(100, 300)가 들어가서 안착되는 트레이 부분 위/아래로 위치하고 있어 양면으로 혈액 검사용 디스크(100, 300)를 히팅한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료를 이용하여 핼액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하는 혈액 검사 장치에서 시료 온도를 측정하는 제어 방법을 도시한 동작 순서도이다.
도 11에서, 실험자가 면역분석 검사 또는 임상화학 검사를 수행하기 위해 시료를 냉장고에서 꺼낸 다음 혈액 검사용 디스크(100, 300)의 시료 챔버에 주입하고, 시료가 주입된 혈액 검사용 디스크(100, 300)를 혈액 검사 장치(200)에 트레이에 안착시키면, 인식부(260)에서 혈액 검사용 디스크(100, 300)의 정보(예를 들어, 면역분석 검사용 디스크 또는 임상화학 검사용 디스크)를 인식하여 제어부(250)에 전달한다(400).
따라서, 제어부(250)는 인식부(260)에서 인식된 혈액 검사용 디스크(100, 300)의 정보에 따라 이에 상응하는 데이터베이스 파일을 저장부(270)에서 제공받아 혈액 검사용 디스크(100, 300)의 광학적 반응을 제어한다(402).
이후, 제어부(250)는 데이터베이스 파일 정보(면역분석 검사 또는 임상화학 검사에 적합한 시료의 온도 정보)를 기초로 하여 회전 구동부(210)를 통해 혈액 검사용 디스크(100, 300)를 고속으로 회전시킨다(404).
혈액 검사용 디스크(100, 300)가 고속으로 회전하게 되면, 혈액 검사용 디스크(100, 300)의 상하부에 배치된 광학 측정기(220)에서 온도 감응성 안료(10)가 수용된 안료 챔버(120, 320)를 통과하는 광의 투과율 즉, 흡광도를 측정하여 제어부(250)에 전달한다(406).
광학 측정기(220)에서 측정되는 흡광도는 온도 감응성 안료(10)의 색상이 변 화되는 정도에 따라 달라지므로 흡광도 측정을 통하여 온도 감응성 안료(10) 내부의 온도를 산출할 수 있다.
따라서, 제어부(250)는 혈액 검사용 디스크(100, 300)의 광학적 반응을 제어하기 전에 광학 측정기(220)에서 측정된 온도 감응성 안료(10)의 흡광도에 따라 온도 감응성 안료(10)의 내부 온도를 산출하고, 산출된 온도 감응성 안료(10)의 온도에 따라 시료의 온도를 측정한다(408).
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 온도 감응성 안료(10)의 흡광도는 온도 감응성 안료(10)의 온도와 일치하는 상관 관계를 가지며, 온도 감응성 안료(10)의 온도는 시료의 온도에 대응하므로 온도 감응성 안료(10)의 흡광도를 측정하게 되면 시료의 온도를 측정할 수 있게 된다.
이에 따라, 제어부(250)는 광학 측정기(220)에서 측정된 시료의 온도가 혈액 검사용 디스크(100, 300)의 검사에 적합한 설정 온도에 도달하였는지를 판단한다(410).
단계 410의 판단 결과, 시료의 온도가 설정 온도에 도달하지 않은 경우 제어부(250)는 히팅부(280)를 제어하여 혈액 검사용 디스크(100, 300)를 양면으로 히팅하고(412), 단계 406로 피드백하여 이후의 동작을 진행한다.
한편, 단계 410의 판단 결과, 시료의 온도가 설정 온도에 도달한 경우 제어부(250)는 혈액 검사용 디스크(100, 300)의 면역분석 검사 또는 임상화학 검사를 시작하여 항상 동일한 온도 조건에서 반응을 시작할 수 있도록 한다(414).
이후, 제어부(250)는 혈액 검사용 디스크(100, 300)의 검사 종료인가를 판단 하여(416), 검사 종료이면 혈액 검사용 디스크(100, 300)의 검사를 종료한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료의 동작 특성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료의 광학 측정 원리를 설명하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 630 nm 파장에서 1% blue slurry의 흡광도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 630 nm 파장에서 light blue powder의 흡광도를 농도별로 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 450 nm 파장에서 0.25% black powder의 흡광도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료가 마련된 혈액 검사용 디스크의 일 예를 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료가 마련된 혈액 검사용 디스크의 다른 일 예를 나타낸 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료를 이용하여 혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하는 혈액 검사 장치의 개략적인 구성도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료를 이용하여 혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하는 혈액 검사 장치의 개략적인 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료를 이용하여 혈액 검 사용 디스크의 시료 온도를 측정하는 혈액 검사 장치의 제어 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응성 안료를 이용하여 핼액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하는 혈액 검사 장치에서 시료 온도를 측정하는 제어 방법을 도시한 동작 순서도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 온도 감응성 안료 100 : 혈액 검사용 디스크
110 : 반응 챔버 120 : 안료 챔버
210 : 회전 구동부 220 : 광학 측정기
230 : 광원 240 : 광 검출소자
250 : 제어부 260 : 인식부
270 : 저장부 280 : 히팅부

Claims (23)

  1. 시약과 시료가 반응하는 반응 챔버를 구비하고,
    상기 시료의 온도를 측정하기 위해 온도 감응성 안료가 마련된 혈액 검사용 디스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 감응성 안료는 파우더(powder), 슬러리(slurry), 마스터 배치(master batch), 필름 타입 중 어느 하나인 혈액 검사용 디스크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필름 타입의 경우, 상기 파우더 또는 액상의 온도 감응성 안료를 필름에 코팅한 다음 상기 혈액 검사용 디스크에 부착하는 혈액 검사용 디스크.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 마스터 배치 타입의 경우, 상기 혈액 검사용 디스크의 원료가 되는 플라스틱 레진에 직접 첨가하여 제작하는 혈액 검사용 디스크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 플라스틱 레진은 PE, PP, PS, PMMA, COC, AS, PVC 중 어느 하나인 혈액 검사용 디스크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 온도 감응성 안료의 색상 변이가 일어나는 온도 구간은 -15℃ ~ 220℃인 혈액 검사용 디스크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 온도 감응성 안료의 농도는 광학 측정 범위에 따라 조정이 가능한 혈액 검사용 디스크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 감응성 안료의 색상에 따라서 상기 광학 측정이 가능한 파장은 200 ~ 900 nm인 혈액 검사용 디스크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 온도 감응성 안료는 spiropyrans, ethylenic compounds(dixanthylene, bianthrone, xanthylideneanthrone), disulfide(diphenyldisulfide, β-dinaphthyldi-sulfide), polyamide-diacetylene 중 어느 하나의 물질로 구성된 혈액 검사용 디스크.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 온도 감응성 안료는 red, rose red, orange, yellow, sky blue, fast blue, dark blue, violet, green, black의 기본 색상을 가지며, 색상의 혼합을 통해서 다른 색상으로 제작이 가능한 혈액 검사용 디스크.
  11. 온도 감응성 안료가 마련된 혈액 검사용 디스크;
    상기 온도 감응성 안료의 흡광도를 측정하는 광학 측정기; 및
    상기 흡광도에 따라 상기 혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하여 상기 시료 온도가 설정 온도에 도달하였는가 판단하고, 상기 시료 온도가 설정 온도에 도달하면 상기 혈액 검사용 디스크의 검사를 시작하도록 제어하는 제어부를 포함하는 혈액 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 혈액 검사용 디스크는 시약과 시료가 반응하는 반응 챔버와, 상기 온도 감응성 안료가 수용되는 안료 챔버를 포함하는 혈액 검사 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광학 측정기는 서로 다른 파장의 광을 상기 안료 챔버를 향해 조사하는 복수 개의 광원과, 상기 안료 챔버를 통과하는 광 투과율을 검출하는 복수 개의 광 검출소자를 포함하고,
    상기 복수 개의 광원과 상기 복수 개의 광 검출소자는 상기 혈액 검사용 디스크를 사이에 두고 상호 대응되게 배치되어 있는 혈액 검사 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수 개의 광원과 상기 복수 개의 광 검출소자는 상기 반응 챔버 및 상기 안료 챔버와 대향하도록 일정한 간격으로 배치되어 있는 혈액 검사 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 광 검출소자에서 검출된 신호에 따라 상기 온도 감응성 안료의 온도를 산출하여 상기 시료의 온도를 측정하는 혈액 검사 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 혈액 검사용 디스크의 정보를 인식하는 인식부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 혈액 검사용 디스크의 정보에 따라 면역분석 검사 또는 임상화학 검사에 적합한 상기 시료의 온도를 설정하는 혈액 검사 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 시료 온도가 설정 온도에 도달하였는가 판단하여 상기 시료 온도가 설정 온도에 도달하면 상기 혈액 검사용 디스크의 검사를 시작하도록 제어하는 혈액 검사 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 시료 온도가 상기 설정 온도보다 낮으면 상기 혈액 검사용 디스크를 히팅하여 상기 시료 온도가 상기 설정 온도에 도달하도록 제어하는 혈액 검사 장치.
  19. 온도 감응성 안료가 마련된 혈액 검사용 디스크를 로딩하고;
    상기 온도 감응성 안료의 흡광도를 측정하고;
    상기 온도 감응성 안료의 흡광도에 따라 상기 혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하고; 및
    상기 시료 온도를 설정 온도와 비교하여 상기 시료 온도가 상기 설정 온도에 도달하면 상기 혈액 검사용 디스크의 검사를 시작하는 혈액 검사 장치의 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 온도 감응성 안료의 흡광도를 측정하는 것은,
    상기 온도 감응성 안료의 색상이 변화되는 정도를 광학적 투과율을 이용하여 측정하는 혈액 검사 장치의 제어 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 혈액 검사용 디스크의 시료 온도를 측정하는 것은,
    상기 광학적 투과율에 따라 상기 온도 감응성 안료의 온도를 산출하고, 산출된 상기 온도 감응성 안료의 온도에 따라 상기 시료의 온도를 측정하는 혈액 검사 장치의 제어 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 혈액 검사용 디스크의 정보를 인식하고;
    상기 혈액 검사용 디스크의 정보에 따라 상기 혈액 검사용 디스크의 검사에 적합한 시료의 온도를 설정하는 것을 더 포함하는 혈액 검사 장치의 제어 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 시료 온도가 상기 설정 온도보다 낮으면 상기 혈액 검사용 디스크를 히팅하는 것을 더 포함하는 혈액 검사 장치의 제어 방법.
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