KR20150041891A - 유세포 분석장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 세포를 포함한 유체가 흐르는 채널이 형성된 미소유체칩, 미소유체칩의 채널에 인접 배치되며, 채널에 흐르는 세포에 레이저광을 조사하는 광원조사부, 채널에 배치되도록 미소유체칩 상에 집적되어, 레이저광을 흡수한 세포의 광음현상에 의해 발생된 초음파를 검출하는 측정센서부, 측정센서부 및 광원조사부와 연결되어, 광원조사부에서의 레이저광 조사를 제어함과 더불어 측정센서부로부터 검출된 초음파 신호를 통해 각 세포에 대한 분석을 수행하는 프로그램이 마련된 분석처리부를 포함하는 유세포 분석장치를 제공한다.
이와 같은, 유세포 분석장치는, 미소유체칩의 채널 내측으로 분석할 세포가 포함된 유체를 주입한 후, 광원조사부에서 채널 내 세포로 레이저광을 조사하면, 측정센서부에서 세포의 광음현상에 의해 발생되는 초음파를 검출한 후 검출된 신호를 분석처리수단에서 입력받아 각 세포에 대한 분석작업을 수행함으로서, 세포의 손상없이 분석작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

Description

유세포 분석장치{Cell analyzer}
본 발명은 유세포 분석장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 혈액 속의 각종 세포정보들을 실시간으로 분석하는 유세포 분석장치에 관한 것이다.
일반적으로 의료기술의 발전에 의해 인간의 수명이 크게 늘어나고 있지만, 여전히 암은 완전한 진단이나 치료 방법이 크게 발전하지 못하고 있는 상황이며 암으로 인한 사망률은 점점 늘어나고 있는 추세이다.
따라서 최근 암세포 관련 연구가 활발해 지고 있으며 특히 생체 내(In vivo)나 생체 외(In vitro) 상에서의 암세포 검출을 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 근래에는 세포에 광신호를 비추어주고 검출된 광학적 특성에 따라 세포를 식별함으로서 세포의 크기나 모양 또는 구조에 따른 세포를 분류할 수 있게 하는 세포 분석장치가 사용된다.
그러나 정상 세포와 병들거나 문제가 있는 비정상적인 세포는 세포의 크기, 모양 및 구조 등의 광학적 성질에 의해 분류되기보다는 세포의 조성에 따른 특성, 즉, 세포의 강도, 굳기 또는 신축성 등의 역학적 성질에 의해 분류되는 경우가 많은데, 종래의 광학적 성질을 이용한 세포 분석장치는, 이와 같은 광학적 특성 외의 다른 요소에 의한 세포 분류를 적절히 할 수 없다는 문제점이 있다. 더불어, 광학적 특성을 통해 세포를 분류시 세포에 광신호를 비추어줄 때 형광물질의 부착으로 세포 장체의 변형이 발생되는 문제점이 있다.
이러한, 세포 분석장치는 대한민국 공개특허 제2001-0034308호(2001.04.25)에 제시된다.
본 발명은, 세포의 변형없이 용이한 세포 분석을 가능하게 유세포 분석장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 세포를 포함한 유체가 흐르는 채널이 형성된 미소유체칩, 상기 미소유체칩의 채널에 인접 배치되며, 상기 채널에 흐르는 세포에 레이저광을 조사하는 광원조사부, 상기 채널에 배치되도록 상기 미소유체칩 상에 집적되어, 상기 레이저광을 흡수한 상기 세포의 광음현상에 의해 발생된 초음파를 검출하는 측정센서부, 상기 측정센서부 및 상기 광원조사부와 연결되어, 상기 광원조사부에서의 레이저광 조사를 제어함과 더불어 상기 측정센서부로부터 검출된 초음파 신호를 통해 각 상기 세포에 대한 분석을 수행하는 프로그램이 마련된 분석처리부를 포함하는 유세포 분석장치를 제공한다.
또한, 상기 광원조사부는 초음파 영역파장을 갖는 레이저광을 발생시키는 레이저 다이오드 일 수 있다.
또한, 상기 측정센서부는 압전소자 일 수 있다.
또한, 상기 분석처리부는, 상기 광원조사부와 연결되어, 상기 광원조사부의 레이저광 조사를 제어하는 레이저제어회로, 상기 측정센서부와 연결되어, 상기 측정센서부로부터 검출된 초음파 신호를 증폭시키는 증폭기, 상기 레이저제어회로 및 상기 증폭기와 연결되어, 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키는 아날로그디지털변환기, 상기 아날로그디지털변환기와 연결되며, 상기 레이저제어회로의 레이저광을 조사 또는 조사상태에서 중지되게 하는 신호를 전달함과 더불어 상기 아날로그디지털변환기로부터 전달되는 초음파 신호를 입력받는 시스템제어프로세서, 상기 시스템제어프로세서와 연결되며, 각 상기 세포에 대한 분석을 수행하는 프로그램이 마련되어, 상기 시스템제어프로세서로 입력된 상기 초음파 신호를 통해 상기 세포를 분석하는 분석컴퓨터를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유세포 분석장치는, 미소유체칩의 채널 내측으로 분석할 세포가 포함된 유체를 주입한 후, 광원조사부에서 채널 내 세포로 레이저광을 조사하면, 측정센서부에서 세포의 광음현상에 의해 발생되는 초음파를 검출한 후 검출된 신호를 분석처리수단에서 입력받아 각 세포에 대한 분석작업을 수행함으로서, 세포의 손상없이 분석작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유세포 분석장치의 구성단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유세포 분석장치의 구성단면도이다. 도 1을 참조하면, 상기 유세포 분석장치는, 미소유체칩(100), 광원조사부(200), 측정센서부(300), 분석처리부(400)를 구비하고 있다.
상기 미소유체칩(100)은 분석하고자 하는 유체가 유입된 후 배출되게 하는 부분이다. 이러한, 상기 미소유체칩(100)은 평판 형상의 기판(110) 상면에 세포를 포함한 유체가 흐르는 채널(120)이 형성된다. 이러한, 상기 미소유체칩(100)에는 상기 채널(120) 내측으로 상기 유체를 주입하기 위한 주입구(도면미도시)와, 상기 채널(120) 내측의 상기 유체를 상기 채널(120) 외부로 배출시키기 위한 배출구(도면미도시)가 연결 형성될 수 있음은 물론이다.
상기 광원조사부(200)는 상기 미소유체칩(100)의 채널(120) 내측으로 유입된 상기 유체 내 세포에 레이저광을 조사하는 부분이다. 이러한, 상기 광원조사부(200)는 상기 미소유체칩(100)의 채널(120)로부터 일정간격 이격되도록 상기 채널(120) 상방에 배치되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고 상기 채널(120)의 측방이나 상기 미소유체칩(100)의 기판(110)에 고정 배치될 수도 있음은 물론이다. 여기서, 상기 광원조사부(200)에서 조사되는 레이저광은 초음파 영역파장을 가진다. 그리고, 상기 광원조사부(200)는 소형화할 수 있도록 레이저 다이오드 일 수 있다.
상기 측정센서부(300)는 상기 광원조사부(200)에서 조사된 레이저광을 흡수한 상기 세포의 광음현상에 의해 발생된 초음파를 검출하는 부분이다. 이러한, 상기 측정센서부(300)는 상기 채널(120)로 유입된 상기 유체 내 상기 세포의 광음현상에 따른 초음파를 검출할 수 있도록 상기 채널(120) 상에 배치된다. 즉, 상기 측정센서부(300)는 상기 채널(120) 내측에 배치되도록 상기 미소유체칩(100)의 기판(110) 상면에 가로 및 세로방향으로 일정간격 이격된 상태로 복수개가 집적 설치된다. 여기서, 상기 측정센서부(300)는 초음파를 검출할 수 있는 압전소자 일 수 있다.
상기 분석처리수단(400)은 상기 측정센서부(300)에서 검출된 초음파를 통해 상기 유체 내 각 상기 세포에 대한 분석을 수행하는 부분이다. 더불어, 상기 분석처리수단(400)은 사이 광원조사부(200)에서의 레이저광을 조사 또는 조사상태에서 정지되게 하거나 조사강도를 제어하게 된다. 따라서, 상기 분석처리수단(400)에는 상기 측정센서부(300)에서 검출된 초음파 신호를 통해 상기 세포에 대한 분석을 수행하는 프로그램이 설치될 수 있으며, 추가적으로 상기 광원조사부(200)를 통한 레이저광의 조사를 제어하는 프로그램이 설치될 수도 있음은 물론이다. 이러한, 상기 분석처리수단(400)은 상기 측정센서부(300) 및 상기 광원조사부(200)에 각각 케이블이나 회로를 통해 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 분석처리수단(400)은 레이저제어회로(410), 증폭기(420), 아날로그디지털변환기(430), 시스템제어프로세서(440), 분석컴퓨터(450)를 포함한다.
상기 레이저제어회로(410)는 상기 광원조사부(200)의 레이저광 조사 또는 조사상태에서 조사중지되도록 제어하거나 레이저광의 조사강도를 제어하는 신호를 상기 광원조사부(200)로 전달하는 회로이다. 이러한, 상기 레이저제어회로(410)는 광원조사부(200)와 케이블 또는 회로를 통해 전기적으로 연결됨과 동시에 케이블 또는 회로를 통해 시스템제어프로세서(440)와 전기적으로 연결된다.
상기 증폭기(420)는 상기 측정센서부(300)에서 검출된 초음파 신호를 증폭시켜 아날로그디지털변환기(430)로 전달하게 된다. 이러한, 상기 증폭기(420)는 상기 측정센서부(300) 및 아날로그디지털변환기(430)와 케이블 또는 회로를 통해 전기적으로 연결된다.
상기 아날로그디지털변환기(430)는 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키는 부분이다. 즉, 상기 아날로그디지털변환기(430)는 상기 레이저제어회로(410) 및 증폭기(420)와 케이블 또는 회로를 통해 전기적으로 연결됨과 동시에 케이블 또는 회로를 통해 시스템제어프로세서(440)와 연결됨으로서, 상기 증폭기(420)에서 증폭된 아날로그신호를 디지털로 변환시킨 후, 상기 시스템제어프로세서(440)로 전달되게 한다.
상기 시스템제어프로세서(440)는 상기 레이저제어회로(410)의 레이저광 조사 또는 조사상태에서 중지되게 하는 제어신호를 발생되게 함과 더불어 상기 아날로그디지털변환기(430)로부터 전달되는 초음파 신호를 입력받게 된다. 이러한, 상기 시스템제어프로세서(440)는 상기 아날로그디지털변환기(430)와 케이블 또는 회로를 통해 전기적으로 연결됨과 동시에 분석컴퓨터(450)와 연결된다. 이때, 상기 시스템제어프로세서(440)와 상기 분석컴퓨터(450)의 연결은 USB를 통해 상호 연결되거나 무선통신을 통해 연결될 수 있다.
상기 분석컴퓨터(450)는 상기 시스템제어프로세서(440)에 입력된 상기 초음파 신호를 통해 상기 세포를 분석하는 부분이다. 이러한, 상기 분석컴퓨터(450)는 앞서 설명한 상기 시스템제어프로세서(440)를 사용자가 용이하게 조절할 수 있게 하는 역할도 수행한다. 즉, 상기 사용자는 상기 분석컴퓨터(450)를 통해 상기 광원조사부(200)의 레이저광 조사여부 및 강도를 제어할 수 있게 된다. 여기서, 상기 분석컴퓨터(450)는 상기 시스템제어프로세서(440)와 상호 신호를 주고받을 수 있도록 USB와 같은 커넥터로 케이블을 통해 연결되거나 무선통신을 통해 연결될 수 있다. 그리고, 상기 분석컴퓨터(450)에는 상기 시스템제어프로세서(440)를 통해 입력되는 각 상기 세포에 대한 신호를 통해 각각의 상기 세포에 대한 분석을 수행하는 프로그램이 마련될 수 있다. 더불어, 상기 분석컴퓨터(450)에는 사용자로 하여금 상기 시스템제어프로세서(440)를 통해 상기 광원조사부(200)의 레이저광 조사를 제어할 수 있는 프로그램도 설치될 수 있음은 물론이다.
이와 같이 구성되는 일실시예의 상기 유세포 분석장치를 이용한 세포의 분석작업을 설명하면, 먼저 분석하고자 하는 세포가 포함된 유체를 상기 미소유체칩(100)의 채널(120) 내측으로 주입한다. 그리고, 상기 광원조사부(200)에서 상기 채널(120) 내측의 유체로 레이저광을 조사하게 한다. 이때, 상기 광원조사부(200)에서 조사되는 레이저광은 초음파 영역파장을 가지게 되는 바, 상기 레이저광이 상기 유체 내에 입사되면 세포들이 들뜬 상태가 된다. 이러한 상태에서 상기 세포들의 진동 및 충돌에 의해 열이 발생되고 이같은 열의 변화는 상기 채널(120) 내부에서 음파의 형태로 나타나는 광음현상이 발생된다.
이같이, 상기 채널(120)에서 상기 유체 내 각 세포가 광음현상으로 초음파 신호를 발생하게 되면, 상기 측정센서부(300)에서 상기 각 세포의 초음파 신호를 검출하게 된다. 이렇게 상기 측정센서부(300)에서 검출된 초음파 신호는 상기 분석처리수단(400)의 증폭기(420), 아날로그디지털변환기(430), 시스템제어프로세서(440)를 거친 후, 상기 분석컴퓨터(450)로 입력된다.
그러면, 상기 분석컴퓨터(450)는 입력되는 신호에 따라 각각 상기 세포를 분석하는 프로그램을 통해 상기 세포에 대한 분석작업을 수행하여 상기 사용자로 하여금 세포에 대한 분석자료를 출력하여 인지할 수 있게 한다.
이와 같이, 일실시예의 상기 유세포 분석장치는, 상기 미소유체칩(100)의 채널(120) 내측으로 분석할 세포가 포함된 유체를 주입한 후, 상기 광원조사부(200)에서 상기 채널(120) 내 세포로 레이저광을 조사하면, 상기 측정센서부(300)에서 상기 세포의 광음현상에 의해 발생되는 초음파를 검출한 후 검출된 신호를 상기 분석처리수단(400)에서 입력받아 각 상기 세포에 대한 분석작업을 수행함으로서, 세포의 손상없이 분석작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 미소유체칩 200: 광원조사부
300: 측정센서부 400: 분석처리수단

Claims (4)

  1. 세포를 포함한 유체가 흐르는 채널이 형성된 미소유체칩과;
    상기 미소유체칩의 채널에 인접 배치되며, 상기 채널에 흐르는 세포에 레이저광을 조사하는 광원조사부와;
    상기 채널에 배치되도록 상기 미소유체칩 상에 집적되어, 상기 레이저광을 흡수한 상기 세포의 광음현상에 의해 발생된 초음파를 검출하는 측정센서부; 및,
    상기 측정센서부 및 상기 광원조사부와 연결되어, 상기 광원조사부에서의 레이저광 조사를 제어함과 더불어 상기 측정센서부로부터 검출된 초음파 신호를 통해 각 상기 세포에 대한 분석을 수행하는 프로그램이 마련된 분석처리부를 포함하는 유세포 분석장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원조사부는 초음파 영역파장을 갖는 레이저광을 발생시키는 레이저 다이오드 인 유세포 분석장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정센서부는 압전소자 인 유세포 분석장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 분석처리부는,
    상기 광원조사부와 연결되어, 상기 광원조사부의 레이저광 조사를 제어하는 레이저제어회로와,
    상기 측정센서부와 연결되어, 상기 측정센서부로부터 검출된 초음파 신호를 증폭시키는 증폭기와,
    상기 레이저제어회로 및 상기 증폭기와 연결되어, 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키는 아날로그디지털변환기와,
    상기 아날로그디지털변환기와 연결되며, 상기 레이저제어회로의 레이저광을 조사 또는 조사상태에서 중지되게 하는 신호를 전달함과 더불어 상기 아날로그디지털변환기로부터 전달되는 초음파 신호를 입력받는 시스템제어프로세서 및,
    상기 시스템제어프로세서와 연결되며, 각 상기 세포에 대한 분석을 수행하는 프로그램이 마련되어, 상기 시스템제어프로세서로 입력된 상기 초음파 신호를 통해 상기 세포를 분석하는 분석컴퓨터를 포함하는 유세포 분석장치.





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