KR20130107146A

KR20130107146A - 측정장치 및 측정방법

Info

Publication number: KR20130107146A
Application number: KR1020120029012A
Authority: KR
Inventors: 이진우; 최재규; 윤영일
Original assignee: 주식회사 세라젬메디시스
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-10-01
Also published as: KR101363200B1

Abstract

본 발명은 측정을 실시하기 위한 시료의 전처리 작업을 자동으로 신속하게 실행할 수 있는 측정장치를 개시한다.
본 발명은 시료준비작업에 필요한 용액이 채워진 다수개의 저장부(12b)가 구비된 상부 하우징(12)에 시료가 투입되는 주입부(13a)가 구비된 하부 하우징(13)이 위치이동 가능하게 결합된 카트리지(10)와, 상기 카트리지(10)가 거치되고 본체(1)의 내부로 상기 카트리지(10)를 인입시키는 트레이(2)와, 상기 카트리지(10)에 투입되는 캐필러리 튜브(11)를 파지한 상태로 수직 방향으로 이동시키는 수직이동수단(30)과, 상기 카트리지(10)의 상기 상부하우징(13)을 수평 방향을 따라 단계적으로 이동시키는 수평이동수단(40)으로 구성됨으로써, 상기 수평이동수단(40)에 의해 단계적으로 위치가 이동되는 상부하우징(12)에 형성된 다수개의 저장부(12b)에 차례로 상기 캐필러리 튜브(11)를 투입하면서 시료 준비단계와 측정단계를 차례로 진행한다.

Description

측정장치 및 측정방법{MEASURING DEVICE AND METHOD}

본 발명은 의료용 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 측정을 실시하기 위한 시료의 전처리 작업을 자동으로 신속하게 실행할 수 있도록 하는 측정장치에 관한 것이다.

카트리지는 당화혈색소 측정장치(Glycosylated hemoglobin assay), 알부민(Microalbumin, U-Albumin), 크레아티닌(Creatinine), C 반응성 단백질(CRP: C-Reactive protein), 디-다이머(D-Dimer)등의 측정장치에 사용되는 측정수단이고, 이러한 카트리지가 사용되는 다양한 측정장치 중, 본 발명에서는 당화혈색소 측정에 사용되는 카트리지와 측정장치를 일예로 들어 설명한다.

당화혈색소(Glycated or Glycosylated hemoglobin)란 산소를 운반하는 적혈구의 혈색소(헤모글로빈) 분자가 혈액 속의 포도당(glucose)과 결합한 것으로 그 비율이 어느 정도인지로 나타낸다. 적혈구는 약 120일의 일정기간이 지나면 새로운 적혈구로 바뀌기 때문에 당화혈색소는 대체로 2~3개월 동안의 장기적인 혈당치를 나타내게 된다.

성인의 적혈구 내 혈색소는 HbA(90%), HbA1(7%), HbA2(2%), HBF(0.5%) 등으로 구성되어 있고, HbA1도 다시 분획하면 HbA1a, HbA1b, HbA1c(90%)로 나눌 수 있다. 일반적으로 당화혈색소라 함은 HbA1c(Hemoglobin A1c)를 의미하며, HbA1c는 혈색소 베타 체인(Hemoglobin β-chain)의 N-말단 바린(N-terminal valine)에 포도당이 케토아민(Ketoamine) 결합을 이룬 것을 말한다.

당화혈색소 측정은 당뇨병 환자의 혈당 관리가 제대로 되고 있는지를 확인하는데 주로 이용되고 있다. 공복 혈당 측정은 공복 상태에서만 가능하고, 측정 수치가 통증이나 감염 등 다른 요인들에 의해 달라질 수 있으나 당화혈색소는 공복 여부에 관계없이 아무 때나 할 수 있고, 측정 결과에 영향을 미칠 수 있는 변수도 거의 없다.

최근에 미국당뇨병학회(ADA: American Diabetes Association)에서는 당뇨병 진단을 위한 당화혈색소 측정을 권고하는 새로운 당뇨병 진단 지침을 발표한 바 있다. 당화혈색소 측정이 전혀 새로운 것은 아니지만 그 동안 표준화가 되지 못한 관계로 당뇨병 진단이 아닌 추적 검사로만 활용되어 왔으나, 지금은 많은 임상 연구가 이루어지면서 측정 결과의 활용도가 높아지고 있다.

당화혈색소 측정법으로는 이온 교환성 크로마토그래피법(ion-exchange chromatography), 전기 영동법(electrophoresis), 고속 액체 크로마토그래피법(HPLC: High-performance Liquid chromatography) 등이 있다.

그런데, 상기와 같은 종래기술들은 병원의 임상병리실에서 측정되는 경우가 대부분이며, 비용이 많이 들고, 분획 수행 시간이 많이 걸리고, 적은 온도 변화도 결과에 영향을 미치는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 종래기술들은 전문적인 기술과 고가의 대형 장비를 사용해야 되기 때문에 일반인이 쉽게 접근하기 어려운 형편이다.

한편, 최근에는 측정 장비에 드는 비용과 불필요한 측정 비용을 줄이고(소형화, 휴대형), 다루기 쉽고 측정 결과를 신속하게 바로 알 수 있는 포인트 오브 케어(Poc: Point of Care) 기술이 각광받고 있다. 예컨대, 응급기관, 외래, 진료소, 댁내 등 환자와 가까운 곳에서 임상 병리 진단을 할 수 있도록 하는 포인트 오브 케어라 한다.

따라서 현대인들의 건강에 대한 관심이 높아지면서 자신의 신체 상태를 쉽고 간편하게 측정하고자 하는 욕구가 증대되고 있는데, 임상 병리 전문가 뿐만 아니라 일반인도 언제, 어디서나 쉽고 편리하게 즉석에서 측정 결과를 확인할 수 있는 의료용 측정장치에 대한 기술이 절실히 요구되고 있다.

그러나 측정장치를 사용하기에 앞서 카트리지에 생체물질을 채취하고, 시약혼합과정, 인큐베이션 과정, 와싱 솔루션을 주입하는 과정, 인입시키는 과정 등의 시료 준비작업은 숙련된 사람 외의 초보자나 일반인이 실시하기에는 어려움이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 비숙련자도 쉽게 시료 준비작업을 진행할 수 있도록 함과 동시에 측정과정을 정확하고 신속하게 진행하여 측정결과의 신뢰성이 향상될 수 있도록 하는 측정장치 및 측정방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 시료 준비작업 중 이물질이 침입되어 측정값의 오차가 생기는 것을 방지할 수 있도록 하는 측정장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 시료 준비작업부터 측정작업까지 일시에 자동으로 실시할 수 있도록 하는 측정장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 측정장치는 시료준비작업에 필요한 용액이 채워진 다수개의 저장부가 구비된 상부 하우징에 시료가 투입되는 주입부가 구비된 하부 하우징이 위치이동 가능하게 결합된 카트리지를 이용하는 측정장치에 있어서, 상기 카트리지가 거치되고 본체의 내부로 상기 카트리지를 인입시키는 트레이; 상기 카트리지에 투입되는 캐필러리 튜브를 파지한 상태로 수직 방향으로 이동시키는 수직이동수단; 및 상기 카트리지의 상기 상부하우징을 수평 방향을 따라 단계적으로 이동시키는 수평이동수단;을 포함하고, 상기 수평이동수단에 의해 단계적으로 위치가 이동되는 상부하우징에 형성된 다수개의 저장부에 차례로 상기 캐필러리 튜브를 투입하면서 시료 준비단계와 측정단계를 차례로 진행한다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 카트리지는 캐필러리 튜브가 일시적으로 안착될 수 있도록 함몰된 튜브 저장부와 생체물질이 투입된 상기 캐필러리 튜브가 일측 개구부로 삽입가능하도록 관통되고, 내부에 시료 준비작업에 필요한 용액이 채워진 상기 저장부가 열을 이루도록 구비된 상부 하우징; 상기 저장부의 양측 개구부를 복개하는 커버 및 상기 저장부의 타측 개구부를 복개한 상태로 상기 상부 하우징에 위치이동 가능하게 장착되고, 시료가 투입되는 주입부가 구비된 하부 하우징;을 포함하여, 상기 적어도 하나의 저장부의 타측 개구부가 상기 주입부와 겹쳐지도록 상기 상부 하우징의 위치가 이동된다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 수직이동수단에는, 상기 캐필러리 튜브를 파지하는 튜브홀딩수단이 장착된다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 튜브홀딩수단은, 상기 캐필러리 튜브의 헤드부가 걸쳐질 수 있도록 일측 끝단면에서부터 절개된 삽입홈이 형성된 홀더; 상기 홀더가 길이방향을 따라 이동가능하게 장착되는 수직이동틀; 및 상기 수직이동틀에 장착되어 상기 홀더를 이동시키는 구동모터;를 포함한다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 수직이동수단은, 상기 수직이동틀이 이동가능하게 장착되는 수직기둥; 상기 수직기둥의 양 끝단부에 장착되는 수직풀리; 상기 수직풀리에 감기고 상기 수직이동틀에 일측이 고정된 수직벨트; 및 일측의 상기 수직풀리를 회전시키는 수직모터;를 포함한다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 수평이동수단은, 상기 본체의 내부에 장착되는 레일; 상기 상부하우징이 삽입되는 홈부가 구비되고 상기 레일에 슬라이딩 가능하게 장착되는 수평이동틀; 및 상기 수평이동틀을 단계별로 위치이동시키는 가동부재;를 포함한다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 가동부재는, 상기 레일의 양 끝단부 측에 각각 장착되는 수평풀리; 상기 수평풀리에 감기고 상기 수평이동틀에 일측이 고정된 수평벨트; 및 일측의 상기 수평풀리를 회전시키는 수평모터;를 포함한다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 수평이동틀에는 상기 하부하우징에 구비되는 주입부에 주입된 시료를 측정하는 광학부가 더 포함된다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 트레이에는 길이방향을 따라 랙기어가 형성되고, 상기 본체의 내부에는 상기 랙기어에 맞물리는 피니언기어가 부착된 트레이모터가 장착된다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 본체의 내부에는 상기 트레이의 이동궤적을 제어할 수 있도록 장착되는 트레이 위치감지센서; 상기 수직이동틀의 이동궤적을 제어할 수 있도록 장착되는 수직 위치감지센서; 및 상기 수평이동틀의 이동궤적을 제어할 수 있도록 장착되는 수평 위치감지센서;를 더 포함한다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 본체에는 정보를 디스플레이하거나 제어명령 입력이 가능하도록 외주면에 형성된 표시부; 및 측정된 정보를 출력하는 프린트부; 및 외부기기의 연결이 가능도록 외부로 노출되는 외부기기 연결부;가 구비된다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 측정장치의 측정방법은 하부하우징의 상단에 광학부를 위치시켜 카트리지의 유무를 판단하는 단계; 하부하우징에 위치이동 가능하게 결합된 상부하우징의 튜브 저장부에 안착된 캐필러리 튜브를 상기 상부 하우징에 형성된 첫번째 저장부로 이동시키는 이동단계; 상기 첫번째 저장부에 캐필러리 튜브를 인입시켜 용액과 시료를 혼합하는 인큐베이션단계; 상기 인큐베이션이 완료된 이후, 상기 캐필러리 튜브로 커버를 찢어 혼학액을 상기 하우하우징의 주입부에 투입하는 투입단계; 투입이 완료된 이후 상기 상부하우징을 이동시켜 상기 주입부 상단부에 두번째 저장부를 위치시킨 이후, 상기 캐필러리 튜브로 커버를 찢어 와싱액을 상기 주입부에 투입하는 와싱단계; 및 상기 광학부가 상기 주입부 상단에 위치하도록 상기 상부하우징을 위치이동시킨 후, 광을 조사하고 분석을 수행하는 측정단계; 를 순차적으로 진행하여 측정을 완료한다.

이와 같이 본 발명에 의한 측정장치는 쉽게 시료 준비작업과 측정작업을 실시할 수 있어 사용성이 향상되는 효과가 있다.

또한 본 발명의 측정장치는 시료 준비작업 및 측정작업을 진행 도중에 이물질이 시료에 유입되는 것이 방지되므로 측정값의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한 본 발명의 측정장치는 시료 준비작업에서부터 측정작업까지 자동으로 실시할 수 있어 사용의 편의성이 증가되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예인 측정장치 및 카트리지를 도시한 사시도,
도 2는 측정장치의 내부 구조를 도시한 부분 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 트레이가 인입된 상태를 도시한 사시도,
도 4 내지 도 12는 측정장치의 측정과정을 도시한 상태도로서,
도 4는 카트리지 확인단계를 도시한 상태도이고,
도 5는 수평이동틀이 이동된 상태를 도시한 상태도이고,
도 6은 캐필러리 튜브가 홀딩된 상태를 도시한 상태도이고,
도 7은 수직이동틀이 상승된 상태를 도시한 상태도이고,
도 8은 캐필러리 튜브가 첫 번째 저장부에 삽입된 상태를 도시한 상태도이고,
도 9는 캐필러리 튜브가 커버를 관통한 상태를 도시한 상태도이고,
도 10은 캐필러리 튜브가 두 번째 저장부 상단부에 위치한 상태를 도시한 상태도이고,
도 11은 캐필러리 튜브가 두 번째 저장부에 삽입되어 커버를 관통한 상태를 도시한 상태도이고,
도 12는 광학부가 측정하는 단계를 도시한 상태도.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 측정장치 및 측정방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예인 측정장치 및 카트리지를 도시한 사시도이고, 도 2는 측정장치의 내부 구조를 도시한 부분 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 트레이가 인입된 상태를 도시한 사시도이다. 또한 도 4 내지 도 12는 측정장치의 측정과정을 도시한 상태도로서, 도 4는 카트리지 확인단계를 도시한 상태도이고, 도 5는 수평이동틀이 이동된 상태를 도시한 상태도이고, 도 6은 캐필러리 튜브가 홀딩된 상태를 도시한 상태도이고, 도 7은 수직이동틀이 상승된 상태를 도시한 상태도이고, 도 8은 캐필러리 튜브가 첫 번째 저장부에 삽입된 상태를 도시한 상태도이고, 도 9는 캐필러리 튜브가 커버를 관통한 상태를 도시한 상태도이고, 도 10은 캐필러리 튜브가 두 번째 저장부 상단부에 위치한 상태를 도시한 상태도이고, 도 11은 캐필러리 튜브가 두 번째 저장부에 삽입되어 커버를 관통한 상태를 도시한 상태도이고, 도 12는 광학부가 측정하는 단계를 도시한 상태도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 측정장치는 본체(1)의 내부에서 외부로 인입 및 인출되는 트레이(2)가 설치되고, 본체(1)의 내부에는 트레이(2) 위에 얹어지는 카트리지(10)의 상부 하우징(12)을 수평방향으로 이동시키는 수평이동수단(40)과, 카트리지(10)에 끼워지는 캐필러리 튜브(11)를 파지하는 튜브홀딩수단(50)과, 홀딩된 캐필러리 튜브(11)를 수직방향으로 이동시키는 수직이동수단(30)으로 구성된다.

본체(1)의 소정의 내부공간이 형성되도록 상부케이스와 하부케이스가 조립되어 구성된다. 본체(1)의 일측 전면에는 트레이(2)가 인입 및 인출될 때 개폐되는 도어가 설치되어 본체(1) 내부로 빛이나 먼지 등이 유입되는 것을 방지한다. 본체(1)의 상측 외주면에는 정보를 디스플레이하거나 제어명령 입력이 가능하도록 표시부(3)와 측정된 정보를 출력하는 프린트부(4)가 형성된다. 표시부(3)는 정보가 디스플레이되는 디스플레이부와 정보를 입력하는 버튼이 별도로 형성될 수도 있으나, 도시된 바와 같이 일반적으로 많이 사용되고 있는 터치패드와 같이 하나의 표시부(3)로 이루어져 정보의 입력이나 디스플레이가 동시에 가능한 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 본체(1)의 외주면 후방부에는 외부기기의 연결이 가능하도록 외부로 노출되는 외부기기 연결부(5)가 형성된다. 외부기기 연결부(5)는 바코드 리더, USB 등의 외부기기 등이 연결 가능한 구조로 이루어진다. 트레이(2)에는 길이방향을 따라 랙기어(2a)가 형성되고, 본체(1)의 내부에는 랙기어(2a)에 맞물리는 피니언기어가 부착된 트레이모터(2b)가 장착된다.

카프리지(10)는 정육면체 형상으로 이루어지고, 하부하우징(13)의 상단면에 상부하우징(12)이 슬라이딩 가능하게 장착된 구조로 이루어진다. 상부 하우징(12)은 캐필러리 튜브(11)가 삽입될 수 있도록 함몰된 튜브저장부(12a)와 시료 준비작업에 필요한 용액이 채워지는 저장부(12b)가 다수개 관통된다. 상부하우징(12)을 관통하는 저장부(12b)의 양 끝단 개구부에는 커버(14)가 장착되어 내부에 용액을 저장한다. 하부하우징(13)에는 시료가 투입되는 주입부(13a)가 형성된다. 주입부(13a)는 상부하우징(12)에 형성된 각각의 저장부(12b)와 순차적으로 겹쳐진 상태를 유지할 수 있다. 커버(14)는 캐필러리 튜브(11)를 가압하면 관통 구멍이 형성될 수 있을 정도의 얇은 막으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 그 재질은 주입되는 시약이나 와싱액에 영향을 미치지 않고, 캐필러리 튜브(11)에 의해 관통구멍이 형성될 수 있다면 어떤 종류의 재질을 사용하여도 무관하다.

첫 번째 저장부(12b)의 내부 공간에는 생체물질과 혼합되어 인큐베이션 과정을 거치는 시약으로 이루어진 제1용액이 주입된다. 두 번째 저장부(12b)의 내부 공간에는 와싱솔루션(Washing solution)을 주입할 수 있도록 와싱액으로 이루어진 제2용액이 주입된다. 이때, 제1용액과 제2용액은 시료 준비단계의 진행 상황에 맞도록 그 종류와 양이 변경될 수 있다. 즉, 제2용액이 와싱액이 아니라 생체물질과 혼합되는 또 다른 종류의 시약으로 이루어질 수도 있다. 본 발명에서는 저장부(12b)가 두 개 형성된 것을 일예로 들어 설명하였으나, 추가되는 저장부가 설치되는 구조로 구성될 수 있고, 추가되는 또 다른 저장부에도 시료 준비단계의 진행상황에 필요한 종류의 시약이나 와싱액이 추가로 주입될 수 있다.

또한, 본 발명에서 제시하는 측정장치는 당화혈색소 뿐만 아니라, 알부민, 크레아티닌, C 반응성 단백질, 디-다이머 등의 측정에도 사용될 수 있다고 언급했는데, 이는 하부 하우징(13)에 구비되는 주입부(13a)에 생체물질(예를 들어 혈액, 소변, 혈장, 장액, 대뇌액, 척수액, 침 등)과 함께 주입되는 시약, 예를 들어 측정 대상인 당화혈색소에 결합하는 물질인 보론산 콘카나발린, 항체 등과 같은 시약을 그 측정 대상에 맞춰서 서로 다르게 하거나, 시약 및 측정 대상에 맞춰서 해당되는 광학 특성(예를 들어 비색법, 발광법, 흡광법, 형광법)을 이용하면 된다.

튜브홀딩수단(50)은 캐필러리 튜브(11)의 헤드부(11a)가 걸쳐질 수 있도록 일측 끝단면에서부터 절개된 삽입홈(51)이 형성된 홀더(52)와, 홀더(52)가 길이방향을 따라 이동가능하게 장착되는 수직이동틀(53)과, 수직이동틀(53)에 장착되어 홀더(52)를 이동시키는 구동모터(54)로 이루어진다. 홀더(52)에 형성된 삽입홈(51)의 폭은 캐필러리 튜브(11)의 두께보다는 크고, 헤드부(11a)의 두께보다는 작게 형성된다. 홀더(52)의 상단면에는 랙기어가 형성되고 구동모터(54)에는 랙기어와 맞물리는 피니언 기어가 형성되어 구동모터(54)의 구동력이 홀더(52)에 전달되는 구조로 구성되는 것이 바람직하다. 랙기어 및 피니언 기어로 구동되는 구조 이외에도, 링크나 와이어 등 구동모터(54)의 동력을 전달하여 홀더(52)를 이동시킬 수 있는 다양한 방법이 사용될 수 있다.

수직이동수단(30)은 본체(1)의 내부에 세워지고 수직이동틀(53)이 이동가능하게 장착되는 수직기둥(31)과, 수직기둥(31)의 양 끝단부에 회전 가능하게 장착되는 수직풀리(32)와, 각각의 수직풀리(32)에 감기고 수직이동틀(53)에 일측이 고정된 수직벨트(33)와, 일측의 수직풀리(32)를 회전시키는 수직모터(34)로 구성된다. 수직기둥(31)에는 레일이 형성되고 그 레일에 수직이동틀(53)이 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 장착된다. 트레이(2)의 이동궤적을 기준으로 직각방향으로 수직기둥(31)이 배열된다.

수평이동수단(40)은 본체(1)의 내부에 장착되고 트레이(2)의 이동궤적에 대해 직각을 이루도록 좌우방향으로 배열되는 레일(41)과, 카트리지(10)의 상부하우징(12)이 삽입되는 홈부(42a)가 구비되고 레일(41)에 슬라이딩 가능하게 장착되는 수평이동틀(42)과 수평이동틀(42)을 단계별로 위치이동시키는 가동부재(43)로 구성된다. 홈부(42a)는 트레이(2)를 따라 이동되는 카트리지(10)의 상부하우징(12)만이 삽입될 수 있도록 형성된다. 즉, 하부하우징(13)에 겹쳐지지 않을 정도의 높이를 유지하고, 트레이(2)를 따라 이동되는 카트리지(10)를 향해 개구된 형상으로 구성된다. 가동부재(43)는 레일(41)의 양 끝단부 측의 주변에 위치하도록 본체(1) 내부에 각각 장착되는 수평풀리(44)와, 수평풀리(44)에 감기고 수평이동틀(42)에 일측이 고정되는 수평벨트(45)와, 일측의 수평풀리(44)를 회전시키는 수평모터(46)로 이루어진다. 수평이동틀(42)에는 시료를 분석하기 위해 광원을 발생시키고 반사광을 받아 측정하는 광학부(47)가 형성된다. 상기 광학부(47)는 적어도 두 가지 색상의 광원과 적어도 하나의 수광부를 포함하여 구성될 수 있으며, 광원으로는 LED가 사용되는 것이 바람직하다.

본체(1)의 내부에는 트레이(2), 수직이동틀(53) 및 수평이동틀(42)의 이동궤적을 제어하는 위치감지센서가 장착된다. 수직이동틀(53) 후방측에서 트레이(2)의 이동궤적에 접하는 위치에는 트레이 위치감지센서(61)가 장착되어 트레이(2)의 이동궤적을 제어한다. 수직이동틀(2)의 이동궤적에는 수직 위치감지센서(62)가 장착되어 수직이동틀(2)의 이동궤적을 제어한다. 수평이동틀(42)의 이동궤적에는 수평 위치감지센서(63)가 장착되어 수평이동틀(42)의 이동궤적을 제어한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 일 실시예인 측정장치가 작동되는 과정은 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같이 본체(1)의 외부로 인출된 트레이(2)의 상단부에 형성된 홈부에 카트리지(10)를 얹는다. 이때 캐필러리 튜브(11)는 카트리지(10)의 튜브저장부(12a)에 꽂은 상태이고, 그 캐필러리 튜브(11)에는 측정하고자 하는 생체물질, 예컨데 혈액의 채취가 완료된 상태이다.

다음으로 도 3에 도시된 바와 같이 트레이(2)가 본체(1)의 내부로 인입되면, 카트리지(10)의 상부하우징(12)이 홈부(42a)에 끼워진다. 트레이 모터(2b)의 회전에 의해 트레이(2)의 삽입이 완료되면 트레이 위치감지센서(61)가 트레이(2)의 삽입을 감지하고 다음 동작을 수행한다.

트레이(2)의 인입이 완료되면 도 4에 도시된 바와 같이 수평모터(46)를 가동시켜 수평이동틀(42)을 도시된 우측 방향으로 이동시킨다. 광학부(47)가 하부하우징(13)과 겹쳐지는 동일선상에 위치까지 이동되면 광학부(47)가 하부하우징(13)을 감지하여 카트리지(10)의 적재여부를 판단한다. 광학부(47)에서 하부하우징(13)이 측정되지 않으면, 카트리지(10)가 적재되지 않은 것으로 판단하고 진행을 중단하고, 하부하우징(13)이 측정되면 카트리지(10)가 적재된 것으로 판단하고 다음 단계를 진행한다.

카트리지(10)의 적재가 확인되면 도 5에 도시된 바와 같이 수평이동모터(46)를 가동시켜 수평이동틀(42)을 도시된 좌측 방향으로 이동시켜 복귀시킨다.

다음으로 도 6에 도시된 바와 같이 수직모터(34)를 회전시켜 수직벨트(33)를 가동시킨다. 수직벨트(33)와 연동되어 수직이동틀(53)이 하강된다. 수직이동틀(53)이 하강되면 홀더(52)의 수직위치는 상부하우징(12)의 튜브저장부(12a)에 안착된 캐필러리 튜브(11)의 헤드부(11a)보다 하단부에 위치하고, 수평위치는 캐필러리 튜브(11)에 접촉되지 않도록 내측으로 이동된 상태에 있다. 그 상태에서 구동모터(54)가 작동되어 홀더(52)가 캐필러리 튜브(11)측으로 이동된다. 홀더(52)가 이동되면서 홀더(52)에 형성된 삽입홈(51)에 캐필러리 튜브(11)가 끼워진다.

캐필러리 튜브(11)의 헤드부(11a)가 홀더(52)의 삽입홈(51)에 걸쳐진 상태에서 도 7에 도시된 바와 같이 수직모터(34)가 상기와 반대방향으로 회동되면 수직벨트(33)에 연동되어 수직이동틀(53)이 상승된다. 수직이동틀(53)이 상승되면 캐필러리 튜브(11)는 튜브 저장부(12a)에서 이탈된다.

캐필러리 튜브(11)가 상승된 상태로 도 8에 도시된 바와 같이 수평모터(46)가 작동되어 수평이동틀(42)을 도시된 좌측 방향으로 일정간격만큼 이동시킨 다음 수직모터(34)가 작동되어 수직이동틀(53)을 하강시킨다. 이때 수평이동틀(42)은 캐필러리 튜브(11)가 첫 번째 저장부(12b)에 삽입될 수 있는 위치, 즉 캐필러리 튜브(11)와 첫 번째 저장부(12b)의 중심에 정렬되는 위치까지 좌측으로 이동된다.

캐필러리 튜브(11)가 하강되면서 상단의 커버(14)를 찢고 첫 번째 저장부(12b)에 삽입되면 내부에 채워진 제1용액과 혼합된다. 이때 원활한 혼합과 캐필러리 튜브(11)로부터의 시료 배출을 위해 수직이동틀(53)이 상하로 조금씩 수차례 반복적으로 이동된다. 제1용액이 저장된 하단의 커버(14)가 찢어지지 않도록 캐필러리 튜브(11)의 끝단이 하단측 커버(14)로부터 일정간격만큼 이격된 위치에서 상승 및 하강할 수 있도록 제어된다. 이러한 수직이동틀(53)의 움직임은 수직위치감지센서(62)에 의해 제어된다. 그리고 캐필러리 튜브(11)의 상하 움직임이 시작 혹은 완료된 이후부터 대략 2분정도의 인큐베이션타임을 갖는다. 인큐베이션타임은 2분이 바람직하여 시료의 특성에 따라 실험자에 의해 조절될 수 있다.

인큐베이션타임이 완료되면 도 9에 도시된 바와 같이 수직모터(34)를 좀 더 작동시켜 수직이동틀(53)을 하강시킨다. 수직이동틀(53)이 추가적으로 하강되면 하강하는 캐필러리 튜브(11)에 의해 하단측의 커버(14)가 뚫린다. 커버(14)가 뚫리면서 시료와 시약(제1용액)이 혼합된 혼합액이 배출되어 하부하우징(13)의 주입부(13a)에 형성된 멤브레인에 투입된다. 이때 혼합액이 완전하게 배출될 수 있도록 추가적으로 수직이동틀(53)을 상하방향으로 수차례 이동시킬 수 있다.

혼합액의 투입이 완료되면 도 10에 도시된 바와 같이 수직이동틀(53)을 상승시킨 다음 수평이동틀(42)을 도시된 좌측방향으로 이동시킨다. 수평이동틀(42)이 이동되면서 캐필러리 튜브(11)와 두 번째 저장부(12b)의 중심선이 동일선상에 위치하게 된다. 이때 수평이동틀(42)의 위치제어는 수평 위치감지센서(63)에 의해 실시된다.

그 상태에서 도 11에 도시된 바와 같이 수직모터(34)와 수직벨트(33)의 작동에 의해 수직이동틀(53)이 하강되면서 캐필러리 튜브(11)는 상단과 하단의 커버(14)를 뚫게 된다. 하단 측 커버(14)가 뚫리면서 두 번째 저장부(12a)에 채워져 있던 제2용액인 와싱액이 주입부(13a)에 주입된다. 와싱액이 주입되면서 와싱단계가 진행되고 주입부(13a)의 멤브레인 필터층에서 와싱이 완료되면 수직이동틀(53)과 함께 캐필러리 튜브(11)가 상승된다.

캐필러리 튜브(11)의 상승이 완료되면 도 12에 도시된 바와 같이 수평이동틀(42)을 도시된 우측방향으로 이동시킨다. 수평위치감지센서(63)의 제어에 의해 수평이동틀(42)은 광학부(47)가 주입부(13a)와 동일선상에 위치하는 지점까지 이동된다. 혹은 도시되진 않았으나, 캐필러리 튜브(11)의 상승이 완료되면 수평이동틀(42) 및 수평이동틀(53)을 이동시켜 광학부(47)와 주입부(13a)를 동일선상에 위치시킬 수도 있다. 캐필러리 튜브(11)를 튜브저장부(12a)에 위치시킴으로써 캐필러리 튜브(11)에 맺혀있는 용액이 기기부품에 떨어져 오염되거나 오동작되는 것을 방지할 수 있다. 주입부(13a)의 상단에 광학부(47)가 위치하면 광이 조사된다. 조사되는 광에 의해 멤브레인 상단에 로딩된 혼합물질에 의해 반사된 빛이 광학부의 수광부에 수집되고, 이 수광량을 기반으로 제어부가 값을 계산하여 분석을 수행하는 것이다.

상기와 같이 주입부(13a)가 외부에 공개되지 않는 상태로 시료 준비작업이 진행되므로 이물질이 주입부(13a)에 주입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있다. 또한 사용자는 캐필러리 튜브(11)에 시료를 주입하고 카트리지(10)의 상부하우징(12)에 형성된 튜브저장부(12a)에 장착시키기만 하면 나머지 시료 준비작업 및 측정작업을 자동으로 수행할 수 있게 된다. 따라서 사용의 편의성이 비약적으로 향상될 뿐만 아니라 비숙련자와 숙련자간 혹은 실험실이나 병원의 오퍼레이터간의 측정 편차를 최소화할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

1 : 본체 2 : 트레이
10 : 카트리지 11 : 캐필러리 튜브
12 : 상부하우징 12a : 튜브저장부
12b : 저장부 13 : 하부하우징
30 : 수직이동수단 31 : 수직기둥
32 : 수직풀리 33 : 수직벨트
34 : 수직모터 40 : 수평이동수단
41 : 레일 42 : 수평이동틀
43 : 가동부재 44 : 수평풀리
45 : 수평벨트 46 : 수평모터
50 : 튜브 홀딩수단 51 : 삽입홈
52 : 홀더 53 : 수직이동틀
54 : 구동모터

Claims

시료준비작업에 필요한 용액이 채워진 다수개의 저장부(12b)가 구비된 상부 하우징(12)에 시료가 투입되는 주입부(13a)가 구비된 하부 하우징(13)이 위치이동 가능하게 결합된 카트리지(10)를 이용하는 측정장치에 있어서,
상기 카트리지(10)가 거치되고 본체(1)의 내부로 상기 카트리지(10)를 인입시키는 트레이(2);
상기 카트리지(10)에 투입되는 캐필러리 튜브(11)를 파지한 상태로 수직 방향으로 이동시키는 수직이동수단(30); 및
상기 카트리지(10)의 상기 상부하우징(13)을 수평 방향을 따라 단계적으로 이동시키는 수평이동수단(40);을 포함하고,
상기 수평이동수단(40)에 의해 단계적으로 위치가 이동되는 상부하우징(12)에 형성된 다수개의 저장부(12b)에 차례로 상기 캐필러리 튜브(11)를 투입하면서 시료 준비단계와 측정단계를 차례로 진행하는 것을 특징으로 하는 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 카트리지(10)는
캐필러리 튜브(11)가 일시적으로 안착될 수 있도록 함몰된 튜브 저장부(12a)와 생체물질이 투입된 상기 캐필러리 튜브(11)가 일측 개구부로 삽입가능하도록 관통되고, 내부에 시료 준비작업에 필요한 용액이 채워진 상기 저장부(12b)가 열을 이루도록 구비된 상부 하우징(12);
상기 저장부(12b)의 양측 개구부를 복개하는 커버(14) 및
상기 저장부(12b)의 타측 개구부를 복개한 상태로 상기 상부 하우징(12)에 위치이동 가능하게 장착되고, 시료가 투입되는 주입부(13a)가 구비된 하부 하우징(13);을 포함하여,
상기 적어도 하나의 저장부(12b)의 타측 개구부가 상기 주입부(13a)와 겹쳐지도록 상기 상부 하우징(12)의 위치가 이동되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 수직이동수단(30)에는,
상기 캐필러리 튜브(11)를 파지하는 튜브홀딩수단(50)이 장착되는 것을 특징으로 측정장치.
제 3항에 있어서, 상기 튜브홀딩수단(50)은,
상기 캐필러리 튜브(11)의 헤드부(11a)가 걸쳐질 수 있도록 일측 끝단면에서부터 절개된 삽입홈(51)이 형성된 홀더(52);
상기 홀더(52)가 길이방향을 따라 이동가능하게 장착되는 수직이동틀(53); 및
상기 수직이동틀(53)에 장착되어 상기 홀더(52)를 이동시키는 구동모터(54);를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정장치.
제 4항에 있어서, 상기 수직이동수단(30)은,
상기 수직이동틀(53)이 이동가능하게 장착되는 수직기둥(31);
상기 수직기둥(31)의 양 끝단부에 장착되는 수직풀리(32);
상기 수직풀리(32)에 감기고 상기 수직이동틀(53)에 일측이 고정된 수직벨트(33); 및
일측의 상기 수직풀리(32)를 회전시키는 수직모터(34);를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 수평이동수단(40)은,
상기 본체(1)의 내부에 장착되는 레일(41);
상기 상부하우징(12)이 삽입되는 홈부(42a)가 구비되고 상기 레일(41)에 슬라이딩 가능하게 장착되는 수평이동틀(42); 및
상기 수평이동틀(42)을 단계별로 위치이동시키는 가동부재(43);를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정장치.
제 6항에 있어서, 상기 가동부재(43)는,
상기 레일(41)의 양 끝단부 측에 각각 장착되는 수평풀리(44);
상기 수평풀리(44)에 감기고 상기 수평이동틀(42)에 일측이 고정된 수평벨트(45); 및
일측의 상기 수평풀리(44)를 회전시키는 수평모터(46);를 포함하는 것을 특징으로 하는 측정장치.
제 6항에 있어서, 상기 수평이동틀(42)에는
상기 하부하우징(13)에 구비되는 주입부(13a)에 주입된 시료를 측정하는 광학부(47)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 트레이(2)에는 길이방향을 따라 랙기어(2a)가 형성되고, 상기 본체(1)의 내부에는 상기 랙기어(2a)에 맞물리는 피니언기어가 부착된 트레이모터(2b)가 장착되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 본체(1)의 내부에는
상기 트레이(2)의 이동궤적을 제어할 수 있도록 장착되는 트레이 위치감지센서(61);
상기 수직이동틀(53)의 이동궤적을 제어할 수 있도록 장착되는 수직 위치감지센서(62); 및
상기 수평이동틀(42)의 이동궤적을 제어할 수 있도록 장착되는 수평 위치감지센서(63);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측정장치.
제 1항에 있어서, 상기 본체(1)에는
정보를 디스플레이하거나 제어명령 입력이 가능하도록 외주면에 형성된 표시부(3); 및
측정된 정보를 출력하는 프린트부(4); 및
외부기기의 연결이 가능도록 외부로 노출되는 외부기기 연결부(5);가 구비되는 것을 특징으로 하는 측정장치.
하부하우징(13)의 상단에 광학부(47)를 위치시켜 카트리지(10)의 유무를 판단하는 단계;
하부하우징(13)에 위치이동 가능하게 결합된 상부하우징(12)의 튜브 저장부(12a)에 안착된 캐필러리 튜브(11)를 상기 상부 하우징(12)에 형성된 첫번째 저장부(12b)로 이동시키는 이동단계;
상기 첫번째 저장부(12b)에 캐필러리 튜브(11)를 인입시켜 용액과 시료를 혼합하는 인큐베이션단계;
상기 인큐베이션이 완료된 이후, 상기 캐필러리 튜브(11)로 커버(14)를 찢어 혼학액을 상기 하우하우징(13)의 주입부(13a)에 투입하는 투입단계;
투입이 완료된 이후 상기 상부하우징(12)을 이동시켜 상기 주입부(13a) 상단부에 두번째 저장부(12b)를 위치시킨 이후, 상기 캐필러리 튜브(11)로 커버(14)를 찢어 와싱액을 상기 주입부(13a)에 투입하는 와싱단계; 및
상기 광학부(47)가 상기 주입부(13a) 상단에 위치하도록 상기 상부하우징(12)을 위치이동시킨 후, 광을 조사하고 분석을 수행하는 측정단계; 를 순차적으로 진행하여 측정을 완료하는 것을 특징으로 하는 측정장치의 측정방법.