KR20180054350A

KR20180054350A - 세포 대사 측정 실험 장치 및 세포 대사 측정 방법

Info

Publication number: KR20180054350A
Application number: KR1020160152202A
Authority: KR
Inventors: 이종목; 황의원; 현 김
Original assignee: (주) 동국이노텍
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2018-05-24
Also published as: KR101944352B1

Abstract

본 발명은 세포 대사 측정 실험 장치 및 세포 대사 측정 방법에 관한 것이다. 본 발명은 웰별 측정의 균일도를 달성하고, 실험 장비의 보정 과정을 자동화할 수 있도록 하여 세포 대사 측정 정확도를 높이고 보정에 소요되는 시간을 최소화하며 사용의 편의성을 높여줍니다.

Description

세포 대사 측정 실험 장치 및 세포 대사 측정 방법 {Experimental apparatus for the cellular metabolism measurement and a method measuring cellular metabolism using the same.}

본 발명은 자동화된 실험 장치에 관한 것으로, 특히 세포 대사 측정 실험 장치에 관한 것이다.

세포 대사 측정은 수소 이온 농도, 산소 농도, 이산화탄소 농도 등을 측정하는 것이다. 수소 이온 농도, 산소 농도, 이산화탄소 농도는 세포 대사의 정도를 대변하므로 세포의 활성의 지표로 널리 사용되고 있다. 따라서 세포 대사 측정 실험은 신약 발굴 및 개발, 약동력학 시험, 임성분석 등 바이오신약 산업, 식품산업 등에서 유용하게 사용될 수 있다.

종래의 세포 대사 측정 장치는 광학 검출 방식을 사용하고 있다. 광학 검출 기술은 기존의 전기화학적 방법을 이용한 시스템보다 구성이 간단하고 전자기적 잡음을 일으키지 않으며, 특히 소형으로 제작이 용이한 장점을 갖고 있어 널리 사용되고 있다. 그러나 실험군 및 대조군에 대한 실험 및 다양한 실험 진행을 위해 복수의 마이크로 시험관을 구비하여 사용하는 것이 불가피함에 따라 시험관별 센서막의 도포상태, 시험관별 광센서의 특성 및 설치 편차로 인한 시험관별 세포 대사 측정 편차가 발생하기 때문에 정확한 실험 결과를 얻기 어려운 문제점을 갖는다. 또한 하나의 연구에는 다양한 실험을 수행하는 것이 요구되며 각각의 실험은 상당한 시간을 필요로 하기 때문에 빠른 시간 안에 연구결과를 내기 위해서는 세포 대사 측정 실험 장치를 최대한 효율적으로 활용하는 것은 연구분야에서는 매우 중요한 과제이다.

국내등록특허공보 제10-1155136호

따라서 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 먼저, 웰별 측정의 균일도를 달성하는데 있다.

또한 실험 장비의 보정 과정을 자동화할 수 있도록 하여 보정에 소요되는 시간을 최소화하고 사용의 편의성을 높이는것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 세포 대사 측정 실험 방법을 실행하는 데 동작하는 세포 대사 측정 실험 장치는 X-Y 구동 스테이지 테이블, 마이크로플레이트, 센서 보드, 카트리지, 약물 주입기, 제어부를 포함할 수 있다. 마이크로플레이트는 저면에 센서막을 구비하는 복수의 웰(well)을 포함한다. 센서 보드는 X-Y구동스테이지 테이블 상에 장착되는 발광소자와 수광소자를 포함하는 측정 센서가 센서막에 수직 대응되도록 배열될 수 있다. 카트리지는 약물을 수용하며 복수개일 수 있다. 그리고 약물 주입기는 카트리지의 약물을 웰에 주입하도록 구성되며 복수개일 수 있다. 제어부는 X-Y 구동 스테이지 테이블을 구동하여 상기 마이크로플레이트를 광학적 측정이 이루어지는 측정 위치나 상기 약물 주입기에 대해 상대적으로 이동하도록 장치를 제어하여 세포 대사 측정을 진행할 수 있다. 상기 세포 대사 측정 실험 장치에 의해 실행되는 세포 대사 측정 실험 방법은 초기화 단계와 측정값 결정 단계를 포함할 수 있다. 초기화 단계는 센서 보드의 각각의 소자별 센서 보정 데이터로 센서 보드의 각각의 소자들의 구동 파라미터를 설정하고 센서 보드 각각의 소자들의 구동 파라미터로 각각의 센서 소자들을 구동할 수 있다. 그리고 측정값 결정 단계는 측정된 물리량을, 각각의 웰별로 설정된 측정 특성 데이터에 따라 세포 대사량으로 환산하여 측정값을 결정할 수 있다.

또한 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법에서 측정된 물리량은 센서 보드의 발광소자를 구형파로 구동한 후 센서 보드의 수광소자 센싱 전류가 트리거 레벨에 도달하는 데 걸리는 시간에 관련된 물리량일 수 있다.

또한 초기화 단계는 센서 보정 단계와 측정 특성 결정 단계를 포함할 수 있다. 센서 보정 단계는 표준 용액의 주입 및 측정을 통해 센서 보드의 각각의 소자들의 회로적인 편차와 기구적인 편차를 보정하는 센서 보정 데이터를 결정하여 설정할 수 있다. 측정 특성 결정 단계는 복수의 표준 용액의 주입 및 측정을 통해 웰별 측정 특성을 결정하여 측정 특성 데이터를 설정할 수 있다.

한편, 센서 보정 데이터는 발광소자 구동 파라미터와, 수광소자의 수광 여부를 결정하는 트리거 레벨일 수 있다.

또한 발광소자의 구동 파라미터는 전압 제어 증폭기의 증폭률일 수 있다.

또한 수광소자의 트리거 레벨은 제어부에서 소프트웨어적으로 설정할 수 있다. 또한 측정 특성 결정 단계를 통해 결정한 측정 특성 데이터는 세포 대사 측정 시 참조할 룩업테이블로 저장할 수 있다.

한편, 세포 대사 측정 실험 장치는 X-Y 구동 스테이지 테이블, 마이크로플레이트, 센서보드, 카트리지, 약물 주입기, 및 제어부를 포함할 수 있다. 마이크로플레이트는 저면에 센서막을 구비하는 복수의 웰(well)을 포함하며, X-Y구동스테이지 테이블 상에 장착될 수 있다. 센서보드는 발광소자와 수광소자를 포함하는 측정 센서가 센서막에 수직 대응되도록 배열될 수 있다. 카트리지는 약물을 수용한 복수개일 수 있다. 그리고 약물 주입기는 카트리지의 약물을 웰에 주입하도록 구성되는 복수개일 수 있다. 그리고 제어부는 상기 X-Y 구동 스테이지 테이블을 구동하여 상기 마이크로플레이트를 광학적 측정이 이루어지는 측정 위치나 상기 약물 주입기에 대해 상대적으로 이동하도록 장치를 제어하여 세포 대사 측정의 진행을 제어하되, 초기화 명령어들과 측정값 결정 명령어들을 포함할 수 있다. 초기화 명령어들은 센서 보드의 각각의 소자별로 설정된 센서 보정 데이터로 센서 보드의 각각의 소자들의 구동 파라미터를 설정하고 각각의 소자들의 구동 파라미터로 센서 소자들을 구동할 수 있다. 측정값 결정 명령어들은 측정된 물리량을 웰별로 설정된 측정 특성 데이터에 따라 세포 대사량으로 환산하여 측정값을 결정하는 측정값 결정 명령어들을 포함하는 프로그램이 저장된 기록매체를 액세스하여 프로그램을 실행함으로써 장치를 제어할 수 있다.

또한 측정값 결정 명령어들은 발광소자를 구형파로 구동한 후 수광소자 센싱 전류가 트리거 레벨에 도달하는데 걸리는 시간에 관련된 물리량을 측정하는 물리량 측정 명령어를 포함할 수 있다.

또한 상기 초기화 명령어들은 센서 보정 명령어들과 측정 특성 결정 명령어들을 포함할 수 있다. 센서 보정 명령어들은 표준 용액의 주입 및 측정을 통해 센서 보드의 각각의 소자들의 회로적인 편차와 기구적인 편차를 보정하는 센서 보정 데이터를 결정하여 설정할 수 있다. 측정 특성 결정 명령어들은 복수의 표준 용액의 주입 및 측정을 통해 각각의 웰별 측정 특성을 결정하여 측정특성 데이터를 설정할 수 있다.

한편, 센서 보정 명령어들은 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들을 포함할 수 있다. 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들은 보정 기준값과 측정된 물리량의 차가 기 설정한 기준값 허용 편차 범위 내로 들어오도록, 각각의 발광소자 구동 파라미터 또는 각각의 수광소자의 수광 여부를 결정하는 트리거 레벨을 조정 및 설정할 수 있다.

또한 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들은 증폭률 조정 명령어를 포함할 수 있다. 증폭률 조정 명령어는 발광소자별 구동 파라메터를 전압 제어 증폭기의 증폭률로 하여 발광소자의 구동신호를 조정 및 설정할 수 있다.

또한 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들은 트리거 레벨 조정 명령어를 포함할 수 있다. 트리거 레벨 조정 명령어는 수광소자별 트리거 레벨을 소프트웨어적으로 조정 및 설정할 수 있다.

또한 측정 특성 결정 명령어들이 측정 특성 데이터 저장 명령어를 포함할 수 있다. 측정 특성 데이터 저장 명령어는 결정된 센서 보드의 각각의 소자들의 측정 특성 데이터를 세포 대사 측정 시 참조할 룩업테이블로 저장할 수 있다.

한편, 세포 대사 측정 실험 장치는 광학 부품을 더 포함할 수 있다. 광학 부품은 발광소자 각각의 상부에 위치하여 발광소자 장착 편차로 인한 입사각의 편차를 보완할 수 있다.

또한 세포 대사 측정 실험 장치는 수직상하방향으로 이동가능하고 하방으로 이동하여 마이크로플레이트의 적어도 하나이상의 웰을 밀폐하는 밀폐용 덮개를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 웰별 광학 검출 편차를 보상하기 위한 보정을 수행함으로써 세포 대사 측정 정확도를 높일 수 있다.

세포 대사 측정 실험 장치가 자동으로 작동하도록 구현함으로써 다양한 실험을 수행하는 데 소요되는 시간을 최소화하는 효과가 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 세포 대사 측정 실험 장치의 하우징 내부 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 하우징 내부의 부분 분해 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 마이크로플레이트와 센서 보드를 나타낸 블록도이다.
도 5a는일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 일양상에 따른 웰별 물리량 측정 구간을 도시한 것이다.
도 5b는실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 다른 양상에 따른 웰별 물리량 측정 구간을 도시한 것이다.
도 6은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보정 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 7은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 측정 특성 결정 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
도 8은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보드 소자들과 제어부를 도시한 것이다.
도 9는 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 프로그램의 블록 구성도를 도시한 것이다.
도 10은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 측정값 결정 명령어들의 블록 구성도를 도시한 것이다.
도 11은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 초기화 명령어들의 블록 구성도를 도시한 것이다.
도 12는 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보정 명령어들의 블록 구성도를 도시한 것이다.
도 13은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 일 양상에 따른 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들의 블록 구성도를 도시한 것이다.
도 14는 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 다른 양상에 따른 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들의 블록 구성도를 도시한 것이다.
도 15 는 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 측정 특성 결정 명령어들의 블록 구성도를 도시한 것이다.
도 16은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 마이크로플레이트와 센서 보드 및 렌즈를 나타낸 블록도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 방법 및 장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 세포 대사 측정 실험 장치의 하우징 내부 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 하우징 내부의 부분 분해 사시도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 마이크로플레이트(300)와 센서 보드(500)를 나타낸 블록도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법은 X-Y 구동 스테이지 테이블(400), 마이크로플레이트(300), 센서 보드(500), 카트리지(100), 약물 주입기(200), 제어부(700)를 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치에 의해 실행된다.

세포 대사 측정 실험 장치는 기구와 전자 부품을 둘러싸고 있는 하우징(10)을 포함한다. 그리고 하우징(10)에는 카트리지(100)와 약물 주입기(200)와 마이크로플레이트(300)와 X-Y 구동 스테이지 테이블(400) 및 센서 보드(500) 등의 기구 및 전자 부품들이 포함된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(10)은 전면을 개폐하는 전면 커버(11)를 포함할 수 있다. 카트리지(100)는 복수 개일 수 있다. 아니면 하나이되, 물리적으로 복수의 수용 공간을 갖도록 구획될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 하우징(10) 상부에는 카트리지(100)가 장착되기 위한 하나 이상의 장착 홀(12)이 형성되어 있으며, 이 장착 홀(12)에 약물이 수용된 카트리지(100)가 장착된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 장착 홀(12)은 네 개일 수 있으며, 각각의 장착 홀(12)에 카트리지(100)가 장착될 수 있다. 그리고 하우징(10)은 장착 홀(12)을 덮기 위한 홀 커버(13)를 포함할 수 있다.

카트리지(100) 각각은 약물을 수용하고 복수개일 수 있다. 또한 카트리지(100)는 서로 다른 약물을 수용할 수 있다. 사용자는 카트리지(100)별로 실험에 사용하기 위한 약물들을 선택하여 담을 수 있는데, 약물로는 Oligomycin과, 2, 4-Dintrophenol (2, 4-DNP) 또는 Carbonylcyanide-p-trifluourmethoxyphenylhydrazone (FCCP)과, Rotenone, 및 Antimycin A 등을 예로 들 수 있다. 카트리지(100)들은 약물 주입기(200)들과 배관으로 연결되며, 배관을 통해 약물을 위치 고정된 약물 주입기(200)로 공급한다.

약물 주입기(200)는 카트리지(100)의 약물을 웰에 주입하도록 구성되며 복수개일 수 있다. 즉, 약물 주입기(200)는 마이크로플레이트(300)의 웰에 약물을 주입하기 위한 구성이다. 일 실시예에 있어서, 약물 주입기(200)는 3방 밸브(3-way valve)를 구비한 시린지 펌프(syringe pump)이다. 약물 주입기(200)는 복수 개로서, 카트리지(100)의 수 또는 물리적으로 구획된 수용 공간의 수와 동일하다. 약물 주입기(200)들은 카트리지(100)들과 일대일 대응되게 배관으로 연결된다. 일 실시예에 있어서, 약물 주입기(200)는 3방 밸브(3-way valve)를 구비한 시린지 펌프(syringe pump)이다. 약물 주입기(200)는 카트리지(100)로부터 배관을 통해 약물을 공급받아 보유하며, 보유한 약물을 배출한다.

X-Y 구동 스테이지 테이블(400)은 X-Y 구동 스테이지와 일체를 이루어 X-Y 구동 스테이지의 구동에 따라 X축과 Y축, 즉 수평 상하좌우 방향을 따라 이동 가능한 테이블로서, 상부에는 마이크로플레이트(300)가 놓인다. 따라서 마이크로플레이트(300)는 X축과 Y축을 따라 이동할 수 있는바, X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 이동 제어함에 의해 마이크로플레이트(300)의 특정 웰(310)을 약물 주입기(200)들 중 어느 하나의 하위에 위치시킬 수 있다. 이는 웰(310)마다 원하는 약물을 자동으로 주입할 수 있음을 의미한다. 또한, X-Y 구동 스테이지 테이블(400)의 이동에 따라 자연스럽게 웰(310) 내에서 교반이 이루어질 수 있다. 따라서, 제어부(700)는 교반을 목적으로 X-Y 구동 스테이지 테이블(400을 이동 제어할 수도 있다. 또한 세포 대사 측정 실험 장치가 웰 별로 정해진 약물을 주입한 후에 웰 별로 정해진 시간 동안 웰 내에서 생·화학 반응이 이루어지도록 X-Y 구동 스테이지 테이블(400) 을 대기한 후 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)이 측정 위치에 위치하도록 이동 제어할 수 있다. 혹은 제어부(700)는 미리 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 측정 위치로 이동시킬 수 있다. 일예로 후술할 초기화 단계와 같이 센서 보정 또는 측정 특성을 결정하기 위한 경우 제어부(700)는 미리 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 측정 위치로 이동시킬 수 있다. 제어부(700)는 그리고 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 기준 위치로 이동 제어할 수도 있고, 아니면 측정 위치로 그대로 둘 수도 있다. 그리고 계속하여 웰 별 사용자 정의 프로토콜에 따라 모든 측정이 완료될 때까지 동작을 수행할 수 있다. 웰 별 사용자 정의 프로토콜은 웰 별로 측정 프로세스를 자동으로 수행하기 위한 정보이다. 웰 별 사용자 정의 프로토콜은 사용자가 미리 정의한 웰 별 약물 주입량, 약물 종류, 약물 주입 후 대기시간 정보를 포함할 수 있다. 일 양상에 따르면, 세포 대사 측정 실험 장치는 웰 별 사용자 정의 프로토콜 입력을 지원하는 그래픽 사용자 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 사용자는 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 웰 별 사용자 정의 프로토콜을 설정할 수 있다. 한편, 제어부(700)는 사용자 정의 프로토콜에 따라 제어를 수행하기 전에 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)의 기준 위치 인식을 위한 위치 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(700)는 X-Y 구동 스테이지의 리미트 스위치(limit switch)를 이용하여 기준 위치를 인식한다. 이 같은 위치 인식 기술은 널리 알려져 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.

마이크로플레이트(300)는 센서막을 구비하는 복수의 웰(well)을 포함하며, X-Y구동스테이지 테이블 상에 장착된다. 마이크로플레이트(300)는 일양상에 따라 센서막을 저면에 구비할 수 있다. 마이크로플레이트(300)는 복수의 웰(310)을 포함하는데, 웰 수는 6, 12, 24, 48, 96 등일 수 있다. 각각의 웰(310)은 세포를 수용하며, 용존산소량(dissolved , DO) 검출용 센서막(311)과 pH 검출용 센서막(312)을 모두 포함할 수 있다. DO 검출용 센서막과 pH 검출용 센서막은 형광염료가 코팅된 형광 센서막일 수 있다. DO 검출용 센서막의 형광염료로는 루테늄 복합체(tris (4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) ruthenium (Ⅱ), Ru (dpp)₃ ²⁺)가 이용될 수 있으며, pH 검출용 센서막의 형광염료로는 hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonic acid trisodium salt (HPTS)가 이용될 수 있다. 루테늄 복합체(Rudpp)는 산소 검출용 형광염료 중에서 강한 형광을 발생시키며 양자 수율 및 형광지속시간이 길다. 루테늄 복합체를 이용한 용존산소의 검출은 산소분자에 의한 형광 감쇄 원리를 이용하는데, 여기(excitation) 상태의 형광염료가 바닥상태로 떨어지면서 방출하는 에너지를 산소분자가 흡수하여 결과적으로 방출하는 에너지를 소모시키게 되므로 형광 세기가 감소하게 된다. 감소하는 형광 세기는 산소분자의 농도와 반비례하여 나타난다. 즉, 루테늄 복합체는 480nm의 빛에 의해 여기되고 다시 바닥상태로 전환하면서 510nm 형광을 방출한다. 그리고 pH 검출을 위해 사용되는 HPTS는 강한 형광을 발생시킬 수 있으며, 독성이 없다. 형광을 이용한 pH 검출은 산이나 알칼리에 의해서 형광염료가 양자화 또는 비양자화가 될 때 형광이 발생하는 원리를 이용한다. HPTS는 405nm의 빛이 조사되었을 때 전자를 흡수하여 여기되고 다시 바닥상태로 전환하면서 510nm 형광을 방출한다.

센서 보드(500)는 발광소자와 수광소자를 포함하는 측정 센서가 센서막에 대응되도록 배열된다. 센서 보드(500)는 센서 하우징(20)에 장착되어 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)의 상부에 일체로 마련될 수 있다. 그리고 센서 보드(500) 상에 마이크로플레이트(300)가 위치하게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이 센서 보드(500)는 마이크로플레이트(300)의 웰(310)마다 마련된 DO 검출용 센서막에 대해 일양상에 따라 수직적으로 대응되는 한 쌍의 DO 검출용 발광소자(522)와 수광소자(512)를 포함하며, 또한 웰(310)마다 마련된 pH 검출용 센서막에 대해 수직적으로 대응되는 한 쌍의 pH 검출용 발광소자(521)와 수광소자(511)를 포함할 수 있다. 발광소자로는 LED(light emitting diode)가 사용될 수 있으며, 수광소자로는 포토다이오드(photodiode) 혹은 포토트랜지스터(phototransistor)가 사용될 수 있다. DO 검출용 발광소자(522)가 광을 조사하면 DO 검출용 형광 센서막은 형광을 방출하게 되며, 이에 따라 DO 검출용 수광소자(512)는 방출된 형광을 수신하게 된다. 그리고 pH 검출용 발광소자(521)가 광을 조사하면 pH 검출용 형광 센서막은 형광을 방출하게 되며, 이에 따라 pH 검출용 수광소자(511)는 방출된 형광을 수신하게 된다.

제어부(700)는 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 구동하여 상기 마이크로플레이트(300)를 광학적 측정이 이루어지는 측정 위치나 상기 약물 주입기(200)에 대해 상대적으로 이동하도록 장치를 제어하여 세포 대사 측정을 진행한다. 제어부(700)는 장치 전반을 제어하는 구성으로서, 하나 이상의 프로세서, FPGA(field-programmable gate array), 마이크로 제어 유닛(Micro Control Unit, MCU) 등 중에서 적어도 일부를 포함하여 이루어질 수 있다. 제어부(700)는 단일의 제어기로 구성될 수도 있으나, 복수의 제어기로 구성될 수도 있다. 후자의 경우, 제어부(700)는 주 제어부(700) 및 이와 떨어져 있으나 데이터 송수신이 가능한 보조 제어부(700)로 구성될 수 있다. 제어부(700)는 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 이동 제어할 수 있고, 약물 주입기(200)를 구동 제어할 수 있으며, 광학적 측정을 제어할 수 있다. 또한 마이크로플레이트(300)의 적어도 하나의 웰(310)에 대해 센서 보드(500)의 수광소자를 통해 수신되어 전기적으로 변환된 신호를 분석하여 DO 농도와 pH를 측정할 수 있다. 이 외에도 장치 운용을 위한 여타의 제어 기능을 수행할 수 있다.

일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법은 초기화 단계와 측정값 결정 단계를 포함할 수 있다.

세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 초기화 단계는 센서 보드(500)의 각각의 소자별 센서 보정 데이터로 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터를 설정하고 설정된 각각의 소자들의 구동 파라미터로 각각의 센서 소자들을 구동하는 단계이다. 초기화는 센서 보드(500)의 구동 특성을 재설정 한다는 의미를 갖는다. 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 광학적 특성은 마이크로플레이트(300)의 이동에 의해 또는 시간이 지남에 따라 변하기 쉽다. 따라서 세포 대사 측정 실험 장치는 마이크로플레이트(300)의 웰들에 대한 실제 측정이 이루어지기 전에 기 설정한 조건에 따라 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 광학석 특성 편차를 재보정할 필요가 있다. 일양상에 따른 세포 대사 측정 실험 장치에서 사용자는 초기화 단계를 진행할 조건을 터치스크린 모듈 또는 그 밖에 입력장치를 통해 입력하고 제어부(700)에 설정할 수 있다. 일예로 각 세포 대사 측정 실험의 실행 전마다 초기화 단계를 진행하도록 초기화 단계 진행 조건을 설정할 수 있다. 다른예로 사용자는 세포 대사 측정 실험 장치가 기 설정된 실험 횟수에 도달하게 되면 초기화 단계를 진행하도록 제어부(700)에 초기화 단계 진행 조건을 설정할 수도 있다. 한편, 초기화 단계는 마이크로플레이트(300)의 모든 웰들에 대하여 진행할 수 있다. 또는 초기화 단계는 특정 웰들에 한하여 진행할 수도 있다. 일예로, 센서 보드(500)의 각각의 소자별 센서 특성 변화 정도를 세포 대사 측정 실험 장치가 센서 보정을 진행할 때마다 생성한 센서 보정 데이터들을 기초로 하여 모니터링함으로써 센서 특성 변화의 정도가 기 설정된 기준치를 벗어나는 웰들에 한하여 초기화 단계를 진행할 수 있다.

한편, 센서 보정 데이터는 제어부(700) 또는 사용자가 초기화 단계에서 센서 보드(500)를 구성하는 각각의 소자별로 소정의 과정을 통해 생성하는 데이터이다. 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 출력장치를 통해 웰별로 측정된 물리량을 모니터링할 수 있다. 또한 제어부(700)는 초기화 단계에서 센서 보정 단계를 진행중에 있을 때, 측정된 물리량이 보정 허용 기준 편차를 벗어나는 웰에 대하여 보정이 필요하다는 표시를 출력장치에 출력하도록 할 수 있다. 이 경우, 사용자는 출력장치의 보정이 필요하다는 표시, 일예로 보정 허용 기준 편차를 벗어나는 물리량 수치에 대하여 빨간색으로 표시된 것을 모니터링하고 수동으로 입력장치를 통해 센서 보정 데이터의 값을 설정할 수도 있다. 또한 사용자는 센서 보정 데이터를 설정할 때 소정의 가이드라인을 참조할 수 있다. 소정의 가이드라인은 사전 실험을 거쳐 완성한 센서 보정 데이터 생성을 위한 가이드라인일 수 있다. 사용자는 소정의 가이드라인을 참조하여 수동으로 센서 보정 데이터를 세포 대사 측정 실험 장치의 입력장치, 일예로 터치스크린이나 자판 등을 통해 입력하여 제어부(700)에 센서 보정 데이터가 설정되도록 센서 보드(500)의 각각의 소자의 구동 파라미터들을 조정함으로써 센서 보정 데이터를 생성할 수 있다.

일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 제어부(700)는 일 양상에 따라 센서 보정 데이터를 생성하는 소정의 과정을 소정의 프로그램을 실행하여 진행할 수 있다. 일 양상에 따른 소정의 프로그램은 기 설정된 기준값과 웰 별로 측정한 물리량간의 편차가 기 설정된 기준값 허용 편차의 범위 내로 들어들어올 때까지 센서 보드(500) 각각의 소자들의 구동 파라미터를 조정하도록 프로그래밍 될 수 있다. 또한 소정의 프로그램은 보정 물리량 기준값과 웰 별로 측정한 물리량간의 편차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차의 범위 내로 들어오도록 하는 센서 보드(500) 각각의 소자들의 구동 파라미터를 센서 보드(500) 각각의 소자들의 센서 보정 데이터로써 생성하도록 프로그래밍되있을 수 있다. 그 다음으로 소정의 프로그램은 생성한 센서 보정 데이터를 보정 메모리(911)에 저장하고 저장된 보정 메모리(911)를 센서 보드(500) 각각의 소자들의 구동 파라미터로 설정하도록 프로그래밍되어있을 수 있다. 그 다음으로 소정의 프로그램은 설정된 센서 보드(500) 각각의 소자들의 구동 파라미터에 의해 센서 보드(500) 각각의 소자들이 구동되도록 프로그래밍되어있을 수 있다. 한편, 센서 보드(500) 각각의 소자들의 구동 파라미터는 발광소자의 광학적 특성 또는 수광소자가 감지한 광량에 의해 생성되는 전기적 특성에 관련된 파라미터일 수 있다. 한편, 제어부(700)가 센서 보정 데이터를 생성하고 생성된 센서 보정 데이터로 센서 보드(500)의 각각의 소자의 구동 파라미터를 설정함에 있어, 설정된 각각의 소자의 구동 파라미터가 그 다음 초기화 단계가 이루어지기 전까지 디폴트로써 그 값을 유지하도록 하여 그 이후 물리량 측정 시 디폴트 값으로 센서 보드(500)의 각각의 소자를 구동하도록 소정의 프로그램이 프로그래밍될 수 있다. 이 같은 초기화 단계는 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 센서 보정을 통해 웰 별 광학 검출 편차를 보상할 수 있으므로 측정의 정확도를 높일 수 있다.

한편, 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 측정값 결정 단계는 측정된 물리량을, 각각의 웰별로 설정된 측정 특성 데이터에 따라 세포 대사량으로 환산하여 측정값을 결정하는 단계이다. 세포 대사 측정 실험 장치가 측정하는 물리량은 세포가 대사하는 세포 활성 정도에 대한 지표인 세포 대사량을 반영하는 물리량으로써 실험적으로 측정 가능한 것을 의미한다.

제어부(700)는 소정의 프로그램을 실행함으로써 측정 특성 데이터를 참조하여 측정한 물리량을 세포 대사량으로 환산하고 환산된 세포 대사량을 측정값으로 결정할 수 있다. 소정의 프로그램은 초기화 단계에서 웰별로 측정 특성 데이터 설정하도록 프로그래밍 되어 있을 수 있다. 보다 구체적으로, 소정의 프로그램은 초기화 단계에서 제어부(700)가 웰별로 용존산소나 수소이온과 같은 특정 물질에 대한 웰별 표준 용액을 농도별로 주입하고 그에 따른 물리량을 각각 측정하도록 명령하게끔 프로그래밍 되어있을 수 있다. 또한 소정의 프로그램은 웰별 표준 용액 농도별 측정된 물리량을 웰별로 분석하고 분석 결과를 기초로 하여 측정 특성 데이터로 설정하도록 프로그래밍 되어있을 수 있다. 소정의 프로그램은 설정한 측정 특성 데이터를 보정 메모리(911)에 저장하도록 추가로 프로그래밍되어있을 수 있다.

따라서, 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법에 따른 세포 대사 측정시에, 제어부(700)는 보정 메모리(911)에 저장된 측정 특성 데이터를 참조하여 측정된 물리량을 세포 대사량으로 환산하여 측정값을 결정할 수 있다.

한편, 측정값 결정 단계의 일 양상에 따른 소정의 프로그램은 특정 물질의 표준 용액의 농도들과 그에 대응되는 물리량들의 트렌드를 분석한 결과값을 직선 또는 곡선 함수의 형태로 측정 특성 데이터를 저장하도록 프로그래밍되어있을 수 있다. 또는 측정값 결정 단계의 다른 양상에 따른 소정의 프로그램은 룩업테이블 형태로 측정 특성 데이터를 저장하도록 프로그래밍 되어있을 수도 있다.

한편, 측정 특성 데이터는 용존산소의 농도와 그에 대응되는 물리량의 데이터 집합 또는 pH와 그에 대는 물리량의 데이터 집합일 수 있다.

도 5a는 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 일양상에 따른 웰별 물리량 측정 구간을 도시한 것이고, 도 5b는 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 다른 양상에 따른 웰별 물리량 측정 구간을 도시한 것이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법에 따라 측정된 물리량은 센서 보드(500)의 발광소자를 구동한 후 센서 보드(500)의 수광소자 센싱신호가 트리거 레벨에 도달하는 데 걸리는 시간에 관련된 물리량이다. 본 발명에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법은 광학적 검출 기법을 사용함에 있어 광량을 정확히 측정하는 것이 어렵기 때문에 광량을 반영하는 동시에 측정의 정확도를 높일 수 있는 특정 기준에 근거한 시간에 관련된 물리량을 측정하는 방법을 사용한다.

특정 기준에 근거한 시간에 관련된 물리량은 다양한 양상에 따라 설정될 수 있다. 그 중에서도 도 5a 및 도 5b에 도시된 두 가지 양상을 설명하면 다음과 같다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 그래프의 위쪽에 도시된 그래프의 y축 각각은 각 양상에 따라 센서 보드(500)의 발광소자를 발광소자를 구동하는 신호의 일종인 구동전류 신호(901)의 파형를 나타내는 것이고, 아래쪽에 도시된 그래프의 y축 각각은 각 양상에 따라 발광소자의 발광에 의해 마이크로플레이트(300)의 센서막이 반응하여 발생한 또 다른 빛이 수광소자에 도달함으로써 발생하는 수광소자의 센싱신호의 일종인 센싱전류 신호(902)의 파형을 나타내는 것이다. 그리고 도 5a 및 도 5b에 도시된 각 그래프의 x축은 시간 도메인이다.

먼저, 도 5a에 도시된 특정 기준에 근거한 시간에 관련된 물리량은 발광소자를 구동하는 구형파의 상승 모서리(riging edge)를 시작점으로 하고, 시작점 이후 수광소자 센싱 전류가 수광소자의 수광 여부를 결정하는 트리거 레벨에 처음으로 도달하는 지점을 끝점으로한 기간인 측정 delay 값 1(954)을 의미한다. 시간에 관련된 물리량은 일양상에 따라 제어부(700)가 카운팅하여 측정할 수 있다. 일 양상에 따른 제어부(700)는 마이크로프로세서를 이용하여 시간에 관련된 물리량을 카운팅할 수 있다. 일예로 제어부(700)는 시작점에서 카운팅을 시작하고, 끝점에 도달하면 카운팅을 멈추어 시간에 관련된 물리량을 측정할 수 있다. 일예로 초당 10,000번 카운팅하는 카운터로 측정할 경우, 시작점에서 끝점에 다다를 때까지 카운팅 된 횟수가 총 10번이라면 시간에 관련된 물리량은 0.001초 또는 10회가 될 수 있다.

다음으로, 도 5b에 도시된 특정 기준에 근거한 시간에 관련된 물리량은 발광소자를 구동하는 구형파의 하강 모서리(falling edge)를 시작점으로 하고, 시작점 이후 수광소자 센싱 전류가 수광소자의 수광 여부를 결정하는 트리거 레벨에 두번째로 도달하는, 즉 수광소자의 센싱 전류의 파형이 하강하는 구간에서 트리거 레벨에 도달하는 지점을 끝점으로한 기간인 측정 delay 값 2(955)을 의미한다. 시간에 관련된 물리량은 일양상에 따라 제어부(700)가 카운팅하여 측정할 수 있다. 일 양상에 따른 제어부(700)는 마이크로프로세서를 이용하여 시간에 관련된 물리량을 카운팅할 수 있다. 일예로 제어부(700)는 시작점에서 카운팅을 시작하고, 끝점에 도달하면 카운팅을 멈추어 시간에 관련된 물리량을 측정할 수 있다. 일예로 초당 10,000번 카운팅하는 카운터로 측정할 경우, 시작점에서 끝점에 다다를 때까지 카운팅 된 횟수가 총 10번이라면 시간에 관련된 물리량은 0.001초 또는 10회가 될 수 있다.

특정 기준에 근거한 시간에 관련된 물리량은 도 5a 및 도 5b에 도시된 측정 delay 값 1(954) 또는 측정 delay 값 2(955)의 두 가지 양상을 포함할 수 있다. 또한 도 5a 및 도 5b에 도시된 시작점 1(950) 또는 시작점 2(951)와 끝점 1(952) 또는 끝점 2(953)에서 시작점과 끝점 간의 조합을 달리하는 두가지 양상을 더 포함할수도 있다. 단, 끝점이 시작점을 앞서지 않도록 측정 기준을 정함으로써 그 측정 대상을 설정할 수 있다.

3도 6은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보정 방법의 흐름도를 도시한 것이고, 도 7은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 측정 특성 결정 방법의 흐름도를 도시한 것이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 초기화 단계는 센서 보정 단계와 측정 특성 결정 단계를 포함한다. 센서 보정 단계는 표준 용액의 주입 및 측정을 통해 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 회로적인 편차와 기구적인 편차를 보정하는 센서 보정 데이터를 결정하여 설정하는 단계이다. 또한 측정 특성 결정 단계는 복수의 표준 용액의 주입 및 측정을 통해 웰별 측정 특성을 결정하여 측정 특성 데이터를 설정하는 단계이다.

일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 센서 보정 단계는 도 6에 도시된 센서 보정 방법의 흐름도의 차례를 따라 진행되는 단계일 수 있다. 광학적 검출 기법을 사용하는 본 발명의 세포 대사 측정 실험 장치의 측정 특성 결정 방법은 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로써 용존산소 농도 또는 수소이온농도를 사용할 수 있다. 또한 각각의 지표의 측정을 위한 웰별 한쌍의 발광소자와 수광소자가 별도로 웰 내에 구비되어 있다. 따라서 센서 보정 단계를 진행함에 있어서 세포 대사의 정도를 나타내는 지표의 종류에 따라 해당 센서에 대한 센서 보정 단계를 각각 진행할 수 있다. 한편, 센서 보정 단계를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표의 종류에 따라 구분하여 진행함에 있어서 진행의 순서는 보정의 기능과는 무관하기 때문에, 제어부(700)에 기 설정된 순서에 따라 또는 사용자가 재 지정한 순서에 따라 각각의 센서 보정 단계를 진행할 수 있다. 즉, 용존산소의 표준용액에 대한 세포 보정 단계 및 수소이온농도의 표준용액에 대한 세포 보정 단계를 진행할 경우, 두 종류의 세포 대사 지표에 대한 센서보정은 동시해 진행하지 않고, 일예로 용존산소의 표준용액에 대한 세포 보정을 진행한 다음 수소이온농도의 표준용액에 대한 세포 보정을 진행할 수 있다. 각각의 보정은 도 6에 도시된 센서 보정 방법 흐름도의 순차적 흐름에 따라 표준용액 주입(913)부터 캘리브레이션(921)에 도달할 때까지 진행하는 것일 수 있다.

일예로 용존산소 농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우의 센서 보정 단계를 진행한 후에 수소이온농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우의 센서 보정 단계를 진행할 수 있다. 먼저, 용존산소 농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우 센서 보정 단계를 진행하는 경우를 설명하면 다음과 같다. 도 6에 도시된 센서 보정 방법 흐름도의 순차적 흐름에 따라 먼저, 용존산소 농도의 표준용액을 마이크로플레이트(300)의 복수의 웰들에 주입할 수 있다(913). 용존산소 농도의 표준용액은 용존산소 농도가 17.2%인 수돗물을 사용할 수 있다. 다음으로, 표준용액 주입 후 웰별로 물리량을 측정한다(914). 다음으로, 센서 보정 단계의 웰별 물리량 측정(914)에서 측정한 웰별 물리량들을 소정의 기준에 따른 연산을 통해 보정 물리량 기준값을 산출할 수 있다(913). 보정 물리량 기준값이라 함은, 센서 보정 단계에서 센서 보드(500)의 각각의 소자들을 각각 보정하는 데 기준이 되는 값을 의미한다. 일양상에 따른 보정 물리랑 기준값은 제어부(700)가 웰별 물리량 측정(914)에서 측정한 웰별 물리량들의 평균일 수 있다. 제어부(700)가 웰별 물리량 측정(914)에서 측정한 웰별 물리량들의 평균은 산술평균, 절대평균, 또는 중앙값 등이 될 수 있다. 다음으로, 측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내인지 유무를 확인할 수 있다(916). 보정 물리량 기준값 허용 편차는 여러 양상에 따라 설정될 수 있다. 일예로 물리량 기준값 허용 편차는 보정 물리량 기준값의 x%로 미리 설정해 놓을 수 있다. 이 경우, 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내인지 유무를 확인단계(916)에서는 측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 보정 물리량 기준값의 x% 내로 들어오는 지 유무를 확인한다. 그 다음으로 측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내로 들어온 경우와 그렇지 않은 경우로 나누어 센서 보정 단계의 나머지 단계를 진행할 수 있다.

먼저, 측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내로 들어온 웰의 경우, 물리량 측정시 센서 보드(500)의 각각의 소자별 구동 파라미터로 그 웰의 센서 보정 데이터를 생성한다(918). 그 다음으로, 센서 보드(500) 각각의 소자별 생성한 센서 보정 데이터로 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터를 설정하고 그 다음 초기화 단계를 진행하기 전까지 디폴트 값으로 설정할 수도 있다(919). 그 다음 으로, 설정된 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터로 센서 보드(500)의 각각의 센서 소자들을 구동한다(920). (920)단계가 완료되면 캘래브레이션이 완료된 것으로 볼 수 있다(921).

측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내로 들어오지 않는 웰의 경우, 센서 보드(500)의 소자별 구동 파라미터를 적정하게 조정한 다음 물리량을 측정하는 할 수 있다(917). 그 다음, 측정된 물리량이 보정 물리량 기준값 허용 편차 이내인 지 확인하는 단계(916)로 피드백되어 (916)를 다시 진행한다. 그 다음은 도 6에 도시된 바와 같이 순서도에 따라 앞서 진행될 수 있다.

한편, 측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내로 들어오도록 센서 보드(500) 소자별 구동 파라미터의 조정하는 방법은 일양상에 따라 사용자가 세포 대사 측정 실험 장치의 출력장치를 모니터링하면서 측정된 물리량이 보정 물리량 기준값 허용 편차 이내로 들어올 때까지 사용자가 입력장치에 적당한 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터를 입력하는 방법이다.

또한, 측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내로 들어오도록 센서 보드(500) 소자별 구동 파라미터의 조정하는 방법은 다른 양상에 따라 측정하는 물리량, 또는 센서 보드(500) 소자별 구동 파라미터를 어떤 것으로 설정하였는 지에 따라 달리 프로그래밍된 프로그램을 실행하는 것일 수 있다. 일예로 측정하는 물리량을 도 5에 도시된 상승 모서리 방식의 물리량으로 설정하여 센서 보드(500) 소자별 구동 파라미터를 조정하는 경우를 들 수 있다. 보다 구체적인 예로, 보정 물리량 기준값이 0.005초이고, 3번 웰에서 측정된 물리량이 0.006초이며, 보정 물리량 기준값 허용 편차를 보정 물리량의 10%인 경우를 예로 들 수 있다. 이 경우, 측정된 물리량과 보정 물리량 기준값의 차가 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위를 벗어나므로 도 6에 도시된 조정단계를 진행한다. 일양상에 따른 조정단계는 측정된 물리량이 보정 물리량 기준값보다 크므로 수광소자 센싱 전류의 트리거 레벨을 낮추거나, 발광소자의 구동전류값을 높이는 등의 적정한 조정을 하여 측정된 물리량과 보정 물리량 기준값의 차가 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위내에 들어오도록 기록매체(48)에 프로그래밍한 프로그램을 실행하여 진행할 수 있다.

그 다음으로 수소이온농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우의 센서 보정 단계를 진행할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 수소이온농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우 센서 보정 단계는 용존산소 농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우 센서 보정 단계와 동일한 과정을 밟아 진행한다. 다만, 센서 보정 단계의 1단계에서 수소이온농도의 표준 용액과 용존산소 농도의 표준용액이 다를 수 있다. 또한 본 발명에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 마이크로플레이트(300)의 웰 별로 수직 대응되는 센서 보드(500)의 용존 산소 농도를 측정하는 발광소자와 수광소자의 쌍은 수소이온농도를 측정하는 발광소자와 수광소자의 쌍과 서로 다른 소자들일 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 센서 보정 방법을 수행함에 있어서 측정하고자 하는 서로 다른 종류 물질의 표준용액에 대한 센서 보정 단계를 진행할 때, 서로 다른 센서 보드(500)의 소자들을 사용하여 센서 보정을 할 수 있는 특징을 갖는다.

일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 측정 특성 결정 단계는 도 7에 도시된 측정 특성 결정 방법의 흐름도의 순서를 따라 진행되는 단계일 수 있다. 측정 특성 결정 단계에서는 웰별로 측정 특성 데이터를 설정하는 것을 특징으로 한다. 또한 측정 특성 결정 단계는 초기화 단계의 세포 보정 단계 다음으로 진행되는 단계일 수 있다. 한편, 제어부(700)의 센서 보정 단계의 진행과 마찬가지로 제어부(700)의 측정 특성 결정 단계의 진행은 세포 대사의 정도를 나타내는 지표 물질에 따라 측정 및 조정하는 장치 구성인 웰별 센서 보드(500)의 발광소자와 수광소자 쌍이 다를 수 있기 때문에 일련의 측정 특성 결정 단계의 진행을 세포 대사의 정도를 나타내는 지표 물질에 따라 나누어 진행한다. 제어부(700)는 일양상에 따라 세포 대사의 정도를 나타내는 지표 물질에 대한 측정 특성 결정 단계를 진행함에 있어 세포 대사의 정도를 나타내는 지표 물질에 따른 순서는 사전에 제어부(700)에 설정되어 있는 순서에 따라 진행될 수 있다.

상술한 바와 같이 측정 특성 결정 단계는 초기화단계중 센서 보정 단계를 진행한 다음 진행하는 단계이다. 제어부(700)는 측정 특성 결정 단계를 진행함에 있어 도 7에 도시된 바와 같은 순서도에 따라 진행할 수 있다. 도 7에 도시된 ‘N’값은 제어부(700)에 사전에 설정해 놓는 값으로 센서 보정 단계에서 진행한 표준용액과 다른 농도의 N가지의 표준용액의 ‘N’을 의미한다. 측정 특성 결정 단계의 첫번째 단계가 진행되기 앞서 제어부(700)에는 ‘n’값이 0으로 설정되어있을 수 있다. ‘n’은 세포대사를 나타내는 특정 지표 물질에 대하여 측정 특성 결정용으로 주입하는 서로 다른 농도의 표준용액의 누적횟수를 의미할 수 있다. 측정 특성 결정 단계의 첫번째 단계는 측정 특성 결정용 제 n 특정 물질의 표준용액을 마이크로플레이트(300)의 웰에 주입하는 단계일 수 있다(923). 또한 단계(923)을 진행할 때마다 ‘n’값에 1씩 더하도록 할 수 있다. 다음으로, 제 n 특정 물질의 표준용액 주입 후 웰별 물리량을 측정을 진행할 수 있다(924). 웰별 물리량을 측정할 때(924), 제어부(700)는 센서 보드(500)의 각각의 소자들이 메모리(910)에 저장한 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터의 디폴트 값인 센서 보정 데이터로 구동되도록 하며 이때의 물리량을 측정하도록 할 수 있다. 그 다음으로, 웰별 물리량을 측정에서(924) 측정한 웰별 물리량값을 보정 메모리(911)에 저장할 수 있다(925). 그 다음, 측정 특성 결정용 제 n 특정 물질의 표준용액 의‘n’값이 ‘N’값에 도달했는 지를 확인하는 단계이다. 이 때,‘n’이 ‘N’에 도달했다면 다음 단계로 넘어가고 도달하지 않았다면 측정 특성 결정 단계의 첫번째 단계(923)로 돌아가서 측정 특성 결정 단계의 (923),(924),(925),(926)의 단계를 다시 진행하도록 할 수 있다. ‘n’이 ‘N’에 도달한 경우, 다음 단계로, 보정 메모리(911)에 저장된 측정 특성 결정용 제 1 특정 물질 표준용액부터 제 N 특정 물질 표준용액의 웰별 물리량과 센서 보정 후 웰별 측정된 물리량(929)을 기초로 하여 웰별 측정 특성 데이터를 설정하는 단계를 진행할 수 있다(927). 센서 보정 후 웰별 측정된 물리량(929)은 도 6에 도시된 세포 대사 보정 단계를 단계(921)까지 완료한 경우 측정된 웰별 물리량(917)을 의미할 수 있다. 그 다음으로, 웰별 측정 특성 데이터를 설정(927)에서 설정한 웰별 측정 특성 데이터를 보정 메모리(911)에 저장하는 단계를 진행할 수 있다(928).

일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 센서 보정 데이터는 일 양상에 따라 발광소자 구동 파라미터와, 수광소자의 수광 여부를 결정하는 트리거 레벨일 수 있다. 발광소자 구동 파라미터는, 일양상에 따라 발광소자를 구동하는 발광소자 구동전류 파라미터일 수 있으며, 일예로 전류의 펄스폭일 수 있다. 다른 양상에 따라 발광소자 구동 파라미터는, 발광소자를 구동하는 전류를 조정하는 전압 제어 증폭기의 증폭률일 수도 있다. 그리고 수광소자의 수광여부를 결정하는 트리거 레벨은 웰별 센서막이 발광하여 해당 센서막에 수직 대응되는 센서 보드(500)의 수광소자가 반응함으로써 생성되는 전류의 파형에서 센서막으로부터 수광여부를 판단할 수 있는 척도로써 사용하는 지표이다.

따라서, 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 일양상에 따른 센서 보정 데이터는 상기와 같은 발광소자 구동전류 파라미터 또는 수광소자의 수광 여부를 결정하는 트리거 레벨을 적절히 조정하여 측정된 물리량이 보정하고자 하는 보정 물리량 기준값에 가까워 지도록 기 설정된 허용 편차 이내로 들어올때까지 조정함으로써 생성할 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보드(500) 소자들과 제어부(700)를 도시한 것이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법은 발광소자(906)의 구동 파라미터로 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 사용한다. 전압 제어 증폭기(905)는 공지된 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 발명의 요지를 흐릴 수 있으므로 생략하도록 한다. 발광소자(906)의 구동 파라미터는 일양상에 따라 발광소자(906)의 구동전류 파라미터일 수 있다. 발광소자(906)는 각각의 웰의 센서막에서 측정하고자 하는 특정 물질에 따라 웰별로 수직 대응되는 센서보드상에 위치할 수 있다. 측정하고자 하는 특정 물질로는 일예로 용존 산소 또는 수소이온이 있다. 또한 발광소자(906)는 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)일 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 발광소자(906)가 발광을 하기 위해서 발광소자(906)를 구동하기 위한 전원 공급이 필요하다. 발광소자(906) 구동 전원은 전압 제어 증폭기(905)를 거쳐 발광소자(906)에 공급될 수 있다. 제어부(700)는 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 일 양상에 따라 사용자의 입력을 통해서 제어부(700)에 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률를 설정함으로써 수동으로 조절될 수 있다. 제어부(700)는 다른 양상에 따라 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 변수로 하는 프로그램을 실행함으로써 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 조정할 수 있다.

일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험장치가 사용자가 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 입력장치에 직접 입력하여 발광소자(906) 구동전류 파라미터를 조절하는 경우, 발광소자(906) 구동전류 파라미터 조절값은 측정하는 물리량과 보정 물리량 기준값 허용 편차에 따라 달라질 수 있다. 일예로 도 5에 도시된 센서 보드(500)의 발광소자(906)를 구형파로 구동한 후 센서 보드(500)의 수광소자(907) 센싱 전류가 트리거 레벨에 도달하는 데 걸리는 시간에 관련된 물리량을 측정하는 경우를 들 수 있다. 이 경우, 측정된 물리량과 보정 물리량 기준값과의 차가 보정 물리량 기준값 허용 편차에 벗어나고, 측정된 물리량이 보정 물리량 기준값 보다 큰 경우라면, 사용자는 현 상태보다 높은 값의 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 입력함으로써 물리량을 하향 조정하도록 센서 보정 데이터를 생성 및 설정할 수 있다. 물론, 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률이 외에도 후술할 센서 보드(500)의 소자를 구동하는 다른 파라미터를 함께 적절히 조정함으로써 조정함으로써 센서 보정 데이터를 생성 및 설정할 수도 있다.

한편, 제어부(700)는 마이크로프로세서를 포함하거나 이용하여 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 소정의 디지털신호처리를 통해 조정할 수 있다. 일예로 디지털신호처리는, 제어부(700)가 발광소자(906)의 구동전류 및 측정한 물리량을 마이크로프로세서의 입력신호로 전송하는 과정을 포함할 수 있다. 그리고 디지털신호처리는 마이크로프로세서가 입력신호를 기초로 기 설정된 기준에 따라 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률 또는 트리거 레벨를 높일 지 낮출 지, 그대로 둘 지를 판단하고 각각의 파라미터의 값을 설정하는 과정을 포함할 수 있다. 또한 세포 대사 측정 실험 장치는 제어부(700)가 마이크로프로세서가 처리한 디지털신호처리신호를 디지털아날로그인버터(908)를 거쳐 전압 제어 증폭기(905)의 입력신호로 전송하여 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 조절할 수 있도록 소정의 회로의 구성을 포함할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 수광소자(907)의 트리거 레벨은 제어부(700)에서 소프트웨어적으로 설정할 수 있다. 수광소자(907)는 각각의 웰의 센서막(960)에서 측정하고자 하는 특정 물질에 따라 웰별로 수직 대응되는 센서보드상에 위치할 수 있다. 측정하고자 하는 특정 물질로는 일예로 용존 산소 또는 수소이온이 있다. 수광소자(907)는 포토다이오드 또는 포토트렌지스터일 수 있다. 수광소자(907)는, 발광소자(906)의 발광에 반응하여 발광하는 센서막(960)의 발광을 감지하여 수광소자(907)를 구동함으로써 전류를 생성한다. 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 수광소자(907)의 트리거 레벨을 일 양상에 따라 사용자의 입력을 통해서 제어부(700)에 설정함으로써 조정할 수 있다. 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 제어부(700)는 마이크로프로세서를 이용해 소정의 프로그램을 실행하여 수광소자(907)가 수광하여 생성한 전류를 감지하는 척도인 트리거레벨을 조정 및 설정할 수 있다. 한편, 일양상에 따른 제어부(700)는 수광소자(907) 생성 전류를 증폭하는 증폭기, 그리고 증폭기를 통해 증폭된 전류 파형을 정형하는 파형 정형부를 더 포함할 수 있다. 파형 정형부는 슈미트 트리거일 수 있다. 잘 알려진 바와 같이, 슈미트 트리거는 신호의 전압을 트리거레벨과 비교하여 1과 0으로 정형화한다. 또한 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 일양상에 따라 제어부(700)가 트리거 레벨을 소프트웨어적으로 조정하는 디지털신호처리를 하도록 수광소자(907)의 구동 전류가 디지털신호의 형태로 제어부(700)에 전송되도록 하는 아날로그디지털컨버터(909)를 더 포함할 수 있다. 따라서 제어부(700)는 전송된 디지털신호를 마이크로프로세서에 전송하고 기 설정된 소정의 논리에 따라 디지털신호를 처리함으로써 수광소자(907)의 트리거 레벨을 설정할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(700)는 마이크로프로세서에 수광센서를 통과한 전류 및 측정한 물리량을 마이크로프로세서의 입력신호로 전달하여 마이크로프로세서가 기 설정된 소정의 기준에 따라 수광소자(907)의 트리거 레벨을 조정하도록 할 수 있다.

일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 측정 특성 결정 단계를 통해 결정한 측정 특성 데이터는 일양상에 따라 세포 대사 측정 시 참조할 룩업테이블로 저장한다.

룩업테이블은 일양상에 따라 제어부(700)가 도 7의 6단계를 실행한 결과 생성한 측정 특성 데이터를 가공하지 않은 배열의 형태로 변형하여 생성한 것일 수 있다. 상기 세포 대사 측정 실험 장치의 제어부(700)는 측정한 물리량을 룩업테이블과 대조하여 동일한 값을 갖는 물리량이 있을 경우 그에 대응되는 특정 물질의 농도로 측정값을 결정할 수 있다. 측정된 물리량과 동일한 물리량이 룩업테이블에 존재하지 않는 경우 제어부(700)는 소정의 연산을 거친 보정을 통해 측정된 물리량이 대변하는 특정 물질의 농도를 산출할 수 있다. 일예로 측정된 물리량이가 x2이고 x2가 x2와 가장 인접한 값이고, 룩업테이블상에 데이터가 존재하는 x1과 x3 사이에 있다면, 그 중간 값을 취함으로써 패턴상 (x1+x3)/2 값에 대응하는 y값을 취함으로써 특정 물질의 농도인 측정값을 산출 및 결정할 수 있다.

룩업테이블은 다른 양상에 따라 측정 특성 데이터를 가공하고 가공한 결과 데이터를 배열의 형태로 변형한 것일 수 있다. 즉, 제어부(700)는 세포 대사 측정 실험 장치가 도 7의 측정 특성 결정 단계를 진행한 결과 보정 메모리(911)에 저장한 웰별 측정 특성 데이터로부터, 특정 물질의 농도와 그에 대응되는 물리량의 트렌드을 분석한 결과물로써 배열형태의 룩업테이블을 생성할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 세포 대사 측정 실험 장치의 하우징 내부 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 하우징 내부의 부분 분해 사시도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 마이크로플레이트(300)와 센서 보드(500)를 나타낸 블록도이다. 그리고 도 9는 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 프로그램의 블록 구성도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 X-Y 구동 스테이지 테이블(400), 마이크로플레이트(300), 센서 보드(500), 카트리지(100), 약물 주입기(200), 제어부(700)를 포함한다.

카트리지(100)는 복수 개일 수 있다. 아니면 하나이되, 물리적으로 복수의 수용 공간을 갖도록 구획될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 하우징(10) 상부에는 카트리지(100)가 장착되기 위한 하나 이상의 장착 홀(12)이 형성되어 있으며, 이 장착 홀(12)에 약물이 수용된 카트리지(100)가 장착된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 장착 홀(12)은 네 개일 수 있으며, 각각의 장착 홀(12)에 카트리지(100)가 장착될 수 있다. 그리고 하우징(10)은 장착 홀(12)을 덮기 위한 홀 커버(13)를 포함할 수 있다.

카트리지(100) 각각은 약물을 수용하고 복수개일 수 있다. 또한 카트리지(100)는 서로 다른 약물을 수용할 수 있다. 사용자는 카트리지(100)별로 실험에 사용하기 위한 약물들을 선택하여 담을 수 있는데, 약물로는 Oligomycin과, 2, 4-Dintrophenol(2,4-DNP) 또는 Carbonylcyanide-p-trifluourmethoxyphenylhydrazone (FCCP)과, Rotenone, 및 Antimycin A 등을 예로 들 수 있다. 카트리지(100)들은 약물 주입기(200)들과 배관으로 연결되며, 배관을 통해 약물을 위치 고정된 약물 주입기(200)로 공급한다.

X-Y 구동 스테이지 테이블(400)은 X-Y 구동 스테이지와 일체를 이루어 X-Y 구동 스테이지의 구동에 따라 X축과 Y축, 즉 수평 상하좌우 방향을 따라 이동 가능한 테이블로서, 상부에는 마이크로플레이트(300)가 놓인다. 따라서 마이크로플레이트(300)는 X축과 Y축을 따라 이동할 수 있는바, X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 이동 제어함에 의해 마이크로플레이트(300)의 특정 웰(310)을 약물 주입기(200)들 중 어느 하나의 하위에 위치시킬 수 있다. 이는 웰(310)마다 원하는 약물을 자동으로 주입할 수 있음을 의미한다. 또한, X-Y 구동 스테이지 테이블(400)의 이동에 따라 자연스럽게 웰(310) 내에서 교반이 이루어질 수 있다. 따라서, 제어부(700)는 교반을 목적으로 X-Y 구동 스테이지 테이블(400) 을 이동 제어할 수도 있다. 또한 세포 대사 측정 실험 장치가 웰 별로 정해진 약물을 주입한 후에 웰 별로 정해진 시간 동안 웰 내에서 생·화학 반응이 이루어지도록 X-Y 구동 스테이지 테이블(400) 을 대기한 후 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)이 측정 위치에 위치하도록 이동 제어할 수 있다. 혹은 제어부(700)는 미리 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 측정 위치로 이동시킬 수 있다. 일예로 초기화 단계와 같이 센서 보정 또는 측정 특성을 결정하기 위한 경우 제어부(700)는 미리 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 측정 위치로 이동시킬 수 있다. 그리고 제어부(700)는 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 기준 위치로 이동 제어할 수도 있고, 아니면 측정 위치로 그대로 둘 수도 있다. 그리고 계속하여 웰 별 사용자 정의 프로토콜에 따라 모든 측정이 완료될 때까지 동작을 수행할 수 있다. 웰 별 사용자 정의 프로토콜은 웰 별로 측정 프로세스를 자동으로 수행하기 위한 정보이다. 웰 별 사용자 정의 프로토콜은 사용자가 미리 정의한 웰 별 약물 주입량, 약물 종류, 약물 주입 후 대기시간 정보를 포함할 수 있다. 일 양상에 따르면, 세포 배양 실험 장치는 웰 별 사용자 정의 프로토콜 입력을 지원하는 그래픽 사용자 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 사용자는 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 웰 별 사용자 정의 프로토콜을 설정할 수 있다. 한편, 제어부(700)는 사용자 정의 프로토콜에 따라 제어를 수행하기 전에 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)의 기준 위치 인식을 위한 위치 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(700)는 X-Y 구동 스테이지의 리미트 스위치(limit switch)를 이용하여 기준 위치를 인식한다. 이 같은 위치 인식 기술은 널리 알려져 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.

마이크로플레이트(300)는 센서막을 구비하는 복수의 웰(well)을 포함하며, X-Y구동스테이지 테이블 상에 장착된다. 마이크로플레이트(300)는 일양상에 따라 저면에 센서막을 구비할 수 있다. 마이크로플레이트(300)는 복수의 웰(310)을 포함하는데, 웰 수는 6, 12, 24, 48, 96 등일 수 있다. 각각의 웰(310)은 세포를 수용하며, 용존산소량(dissolved , DO) 검출용 센서막(311)과 pH 검출용 센서막(312)을 모두 포함한다. DO 검출용 센서막과 pH 검출용 센서막은 형광염료가 코팅된 형광 센서막일 수 있다. DO 검출용 센서막의 형광염료로는 루테늄 복합체(tris (4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline) ruthenium (Ⅱ), Ru (dpp)₃ ²⁺)가 이용될 수 있으며, pH 검출용 센서막의 형광염료로는 hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonic acid trisodium salt (HPTS)가 이용될 수 있다.

루테늄 복합체(Rudpp)는 산소 검출용 형광염료 중에서 강한 형광을 발생시키며 양자 수율 및 형광지속시간이 길다. 루테늄 복합체를 이용한 용존산소의 검출은 산소분자에 의한 형광 감쇄 원리를 이용하는데, 여기(excitation) 상태의 형광염료가 바닥상태로 떨어지면서 방출하는 에너지를 산소분자가 흡수하여 결과적으로 방출하는 에너지를 소모시키게 되므로 형광 세기가 감소하게 된다. 감소하는 형광 세기는 산소분자의 농도와 반비례하여 나타난다. 즉, 루테늄 복합체는 480nm의 빛에 의해 여기되고 다시 바닥상태로 전환하면서 510nm 형광을 방출한다. 그리고 pH 검출을 위해 사용되는 HPTS는 강한 형광을 발생시킬 수 있으며, 독성이 없다. 형광을 이용한 pH 검출은 산이나 알칼리에 의해서 형광염료가 양자화 또는 비양자화가 될 때 형광이 발생하는 원리를 이용한다. HPTS는 405nm의 빛이 조사되었을 때 전자를 흡수하여 여기되고 다시 바닥상태로 전환하면서 510nm 형광을 방출한다.

센서 보드(500)는 발광소자(906)와 수광소자를 포함하는 측정 센서가 센서막에 대응되도록 배열된다. 센서 보드(500)는 센서 하우징(20)에 장착되어 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)의 상부에 일체로 마련될 수 있다. 그리고 센서 보드(500) 상에 마이크로플레이트(300)가 위치하게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이 센서 보드(500)는 마이크로플레이트(300)의 웰(310)마다 마련된 DO 검출용 센서막에 대해 일양상에 따라 수직적으로 대응되는 한 쌍의 DO 검출용 발광소자(522)와 수광소자(512)를 포함하며, 또한 웰(310)마다 마련된 pH 검출용 센서막에 대해 수직적으로 대응되는 한 쌍의 pH 검출용 발광소자(521)와 수광소자(511)를 포함할 수 있다. 발광소자로는 LED(light emitting diode)가 사용될 수 있으며, 수광소자로는 포토다이오드(photodiode) 혹은 포토트랜지스터(phototransistor)가 사용될 수 있다. DO 검출용 발광소자(522)가 광을 조사하면 DO 검출용 형광 센서막은 형광을 방출하게 되며, 이에 따라 DO 검출용 수광소자(512)는 방출된 형광을 수신하게 된다. 그리고 pH 검출용 발광소자(521)가 광을 조사하면 pH 검출용 형광 센서막은 형광을 방출하게 되며, 이에 따라 pH 검출용 수광소자(511)는 방출된 형광을 수신하게 된다.

제어부(700)는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 X X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 구동하여 마이크로플레이트(300)를 광학적 측정이 이루어지는 측정 위치나 상기 약물 주입기(200)에 대해 상대적으로 이동하도록 장치를 제어하여 세포 대사 측정의 진행을 제어하되, 센서 보드(500)의 각각의 소자별로 설정된 센서 보정 데이터로 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터를 설정하고 각각의 소자들의 구동 파라미터로 센서 소자들을 구동하는 초기화 명령어들(50)과, 측정된 물리량을 웰별로 설정된 측정 특성 데이터에 따라 세포 대사량으로 환산하여 측정값을 결정하는 측정값 결정 명령어들(51)을 포함하는 프로그램(49)이 저장된 기록매체(48)를 액세스하여 프로그램(49)을 실행함으로써 장치를 제어한다.

도 9에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 일양상에 따라 사용자 입출력부를 통해 제어부(700)에 소정의 명령을 설정할 수 있다.

즉, 제어부(700)는 사용자의 입력에 따라 기록 매체에 저장되어 있는 초기화 명령어들(50) 또는 측정값 결정 명령어들(51)로 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하여 인출하고 실행함으로써 상기 세포 대사 측정 장치의 세포 대사 측정 방법에 따른 초기화 단계 또는 측정값 결정 단계를 진행할 수 있다. 또한 상기 세포 대사 측정 실험 장치는 다른 양상에 따라 사용자의 입력 없이 제어부(700)에 기 설정된 조건에 따라 자동으로 제어부(700)가 초기화 단계 또는 측정값 결정 단계를 진행하도록 할 수 있다. 제어부(700)에 기 설정된 조건이라 함은 보정 메모리(911)에 저장된 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터의 디폴트 값 또는 사용자 정의 프로토콜 메모리(912)에 저장되어 있는 사용자 정의 프로토콜일 수도 있다. 제어부(700)는 기 설정된 조건에 따라 기록 매체에 저장되어 있는 초기화 명령어들(50) 또는 측정값 결정 명령어들(51)로 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하고 초기화 명령어들(50) 또는 측정값 결정 명령어들(51)을 인출 및 실행하여 초기화 단계 또는 측정값 결정 단계를 진행할 수 있다.

한편, 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 초기화 명령어는 센서 보드(500)의 각각의 소자별 센서 보정 데이터로 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터를 설정하고 설정된 각각의 소자들의 구동 파라미터로 각각의 센서 소자들을 구동하는 명령어일 수 있다. 제어부(700)는 초기화 단계를 수행할 때, 기록매체(48)의 프로그램(49)에 저장되어 있는 논리적 흐름에 따라 연결되어 있는 초기화 명령어들(50)에 접근하고 초기화 명령어들(50)을 인출함으로써 초기화 명령어들(50)을 실행함으로써 초기화 단계를 진행할 수 있다. 초기화는 센서 보드(500)의 구동 특성을 재설정 한다는 의미를 갖는다. 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 광학적 특성은 마이크로플레이트(300)의 이동에 의해 또는 시간이 지남에 따라 변하기 쉽다. 따라서 세포 대사 측정 실험 장치는 마이크로플레이트(300)의 웰들에 대한 실제 측정이 이루어지기 전에 기 설정한 조건에 따라 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 광학석 특성 편차를 재보정할 필요가 있다.

일양상에 따른 세포 대사 측정 실험 장치에서 사용자는 터치스크린 모듈 또는 그 밖에 입력장치를 통해 제어부(700)가 초기화 명령어를 실행할 조건을 입력하여 제어부(700)에 명령어 실행 조건을 설정할 수 있다. 일예로 각 세포 대사 측정 실험의 실행 전마다 초기화 명령어를 실행하도록 제어부(700)에 초기화 명령어 실행 조건을 설정할 수 있다. 다른 예로 사용자는 세포 대사 측정 실험 장치가 센서 보드(500)의 각각의 소자들을 보정한 이후 광학적 특성 편차가 다시 기준치 이상 벌어질 수 있는 정도의 횟수에 해당하는 기 설정된 실험 횟수에 도달하게 되면 초기화 명령어를 실행하도록 제어부(700)에 설정할 수도 있다.

한편, 초기화 명령어는 마이크로플레이트(300)의 모든 웰들에 대하여 실행할 수 있다. 또는 세포 대사 측정 실험 장치가 센서 보정을 진행할 때마다 생성한 센서 보정 데이터들을 기초로 하여 센서 보드(500)의 각각의 소자별 센서 특성 변화 정도를 모니터링함으로써 센서 특성 변화의 정도가 기 설정된 기준치 보다 큰 웰들에 한하여 제어부(700)가 초기화 명령어를 실행하도록 할 수도 있다.

한편, 센서 보정 데이터는 제어부(700) 또는 사용자가 초기화 단계에서 센서 보드(500)를 구성하는 각각의 소자별로 소정의 과정을 통해 생성하는 데이터이다. 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 일양상에 따라 소정의 입력장치와 출력장치를 포함할 수 있다. 사용자는 출력장치를 통해 웰별로 측정된 물리량을 모니터링할 수 있다. 또한 사용자는 미리 실시된 실험을 거쳐 생성된 센서 보정 데이터 생성 가이드라인 데이터를 참조하여 수동으로 센서 보정 데이터를 세포 대사 측정 실험 장치의 입력장치, 일예로 터치스크린이나 자판등을 통해 입력함으로써 제어부(700)에 설정되도록하여 센서 보드(500)의 각각의 소자의 구동 파라미터들을 조정함으로써 센서 보정 데이터를 생성할 수 있다.

일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 제어부(700)는 일 양상에 따라 센서 보정 데이터를 생성하는 과정을 기록매체(48)의 소정의 프로그램(49)에 접속하여 하나 이상의 명령어를 실행함으로써 진행할 수 있다. 일예로 기록매체(48)의 소정의 프로그램(49)은 산출한 보정 물리량 기준값과 웰 별로 측정한 물리량간의 편차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차의 범위 내로 들어들어올 때까지 센서 보드(500) 각각의 소자들의 구동 파라미터를 조정하도록 사전에 프로그래밍 되어 있을 수 있다. 센서 보드(500) 각각의 소자들의 구동 파라미터는 발광소자의 광학적 특성 또는 수광소자가 감지한 광량에 의해 생성되는 전기적 특성에 관련된 파라미터일 수 있다.

한편, 제어부(700)는 기록매체(48)의 소정의 프로그램(49)을 실행하여 센서 보정 데이터를 생성한 다음, 센서 보정 데이터를 보정 메모리(911)에 저장할 수 있다. 또한 제어부(700)는 보정 메모리(911)에 저장된 센서 보정 데이터를 센서 보드(500) 각각의 소자들의 구동 파라미터로 설정할 수도 있다. 그리고 제어부(700)는 설정된 센서 보드(500) 각각의 소자들의 구동 파라미터로 센서 보드(500) 각각의 소자들이 구동할 수 있다.

한편, 제어부(700)가 실행하는 기록매체(48)의 소정의 프로그램(49)은 저장된 센서 보정 메모리(911)를 그 다음 초기화 단계가 이루어 지기 전까지는, 센서 보드(500)의 각각의 소자의 구동 파라미터의 디폴트로써 그 값을 유지하도록 하고 물리량 측정 시 센서 보드(500)의 각각의 소자를 상기 디폴트 값인 센서 보정 메모리(911)에 저장된 값으로 구동하도록 사전에 프로그래밍될 수 있다. 이와 같은 초기화 명령어의 실행은 센서 보드(500)의 각각의 소자들을 캘리브레이션을 통해 웰 별 광학 검출 편차를 보상할 수 있으므로 측정의 정확도를 높일 수 있다.

한편, 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 측정값 결정 명령어는 측정된 물리량을, 각각의 웰별로 설정된 측정 특성 데이터를 참조하여 세포 대사량으로 환산하여 측정값을 결정하는 명령어이다. 세포 대사 측정 실험 장치가 측정하는 물리량은 세포가 대사하는 세포 활성 정도에 대한 지표인 세포 대사량을 반영하는 물리량으로써 실험적으로 측정 가능한 것을 의미한다.

한편, 측정값 결정 명령어들(51)은 세포 대사 측정과 관련된 일련의 측정 관련 명령들을 포함할 수도 있다. 일양상에 따른 측정값 결정 명령어들(51)은 약물주입기 이동명령어, 측정 위치 이동명령어, 센서 보정 데이터 적용 명령어, 물리량 측정 관련 명령어, 세포 대사량 측정값 산출 명령어 등을 포함할 수 있다. 약물주입기 이동명령어는 X-Y 구동 스테이지 테이블(400) 을 약물주입기로 이동하는 것과 관련된 명령어일 수 있다. 또한 측정 위치 이동명령어는 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 측정 위치로 이동하는 것과 관련된 명령어일 수 있다. 센서 보정 데이터 적용 명령어는 제어부(700)가 메모리(910)에 엑세스 하여 센서 보정 데이터를 기록매체(48)의 프로그램(49)의 소정의 변수에 적용하는 명령어일 수 있다. 물리량 측정 관련 명령어는 물리량을 측정하는 것과 관련된 명령어일 수 있다. 또한 세포 대사량 측정값 산출 명령어는 측정된 물리량을 설정된 측정 데이터에 따라 세포 대사량으로 환산하여 측정값을 결정하는 것과 관련된 명령어일 수 있다. 일양상에 따른 제어부(700)는 사용자 정의 프로토콜에 따라 상기 명령어들을 순차적으로 진행하도록 구성된 프로그램(49)을 실행함으로써 세포 대사 측정을 수행할 수 있다. 일예로 제어부(700)가 세포 대사 측정 명령을 실행하면, 다음으로 약물주입기 이동명령어를 실행하여 마이크로플레이트(300)의 특정 웰을 사용자 정의 프로토콜에 따른 특정 약물 주입기(200) 위치에 놓이도록하고 약물을 해당 웰에 주입할 수 있다. 그 다음 제어부(700)는 측정 위치 이동명령어를 실행하여, 측정 전 대기시간이 지난 후 측정 위치로 약물주입된 마이크로플레이트(300)를 X-Y구동 스테이지 테이블을 이동한 후 특정 웰에 대한 세포 대사 측정을 수행할 수 있다. 그 다음 제어부(700)는 센서 보정 데이터 적용 명령어를 실행함으로써 기존에 초기화 명령어를 실행하여 보정 메모리(911)에 저장해 놓은 센서 보드(500)의 각각의 소자의 구동 파라미터의 디폴트로 센서보드의 각각의 소자들을 구동하도록할 수 있다. 그 다음 제어부(700)는 물리량 측정 관련 명령어를 실행하여 해당 웰의 물리량을 측정할 수 있다. 마지막으로 제어부(700)는 세포 대사량 측정값 산출 명령어를 실행함으로써 측정한 해당 웰의 물리량을 보정 메모리(911)에 저장되어 있는 측정 특성 데이터를 참조하여 세포 대사량을 산출할 수 있다.

한편, 제어부(700)는 초기화 명령어들(50)로 구성된 기록매체(48)의 소정의 프로그램(49)을 실행하여 웰별로 측정 특성 데이터를 설정하도록 할 수 있다. 보다 구체적으로, 기록매체(48)의 소정의 프로그램(49)은 초기화 명령어들(50)을 실행하여 웰별로 특정 물질의 표준 용액 농도에 따른 물리량을 측정하고 측정 값을 기초로 하여 측정 특성 데이터를 생성하도록 프로그래밍 되어있을 수 있다. 특정 물질은 용존산소이거나 수소이온일 수 있다. 보다 구체적으로, 기록매체(48)의 소정의 프로그램(49)은 웰별로 특정 물질의 표준 용액의 농도들과 그에 대응되는 물리량들의 데이터들의 트렌드를 분석하고 분석 결과를 측정 특성 데이터로 설정하도록 하는 초기화 명령어들(50)로 구성되도록 프로그래밍 되어있을 수 있다. 또한 제어부(700)는 기록매체(48)의 소정의 프로그램(49)의 초기화 명령어들(50)을 실행함으로써 설정한 측정 특성 데이터를 보정 메모리(911)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치가 세포 대사 측정시에, 보정 메모리(911)에 저장된 측정 특성 데이터를 참조하여 측정된 물리량을 세포 대사량으로 환산하여 측정값을 결정할 수 있다.

한편, 측정값 결정 명령어들(51)은 일양상에 따라 특정 물질의 표준 용액의 농도들과 그에 대응되는 물리량들의 트렌드를 분석한 결과값을 직선 또는 곡선 함수의 형태로 측정 특성 데이터를 저장하도록 프로그래밍 되어있을 수 있다. 또는 측정값 결정 명령어들(51)은 다른 양상에 따라 룩업테이블 형태로 측정 특성 데이터를 저장하도록 프로그래밍 되어있을 수도 있다. 한편, 측정 특성 데이터는 용존산소의 농도와 그에 대응되는 물리량의 데이터 집합 또는 pH와 그에 대는 물리량의 데이터 집합일 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 측정값 결정 명령어들(51)의 블록 구성도를 도시한 것이다.

일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 측정값 결정 명령어들(51)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같은 발광소자를 구동한 후 수광소자 센싱 신호가 트리거 레벨에 도달하는데 걸리는 시간에 관련된 물리량을 측정하는 물리량 측정 명령어(52)를 포함한다. 발광소자를 구동하는 신호는 일 양상에 따라 구형파일 수 있다. 또한 수광소자의 센싱 신호는 일양상에 따라 센싱전류일 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 일양상에 따라 사용자 입출력부를 통해 제어부(700)가 소정의 명령을 실행하도록 할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 사용자의 입력에 따라 기록 매체에 저장되어 있는 물리량 측정 명령어(52)로 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하여 물리량 측정 명령어(52)를 인출하고 실행함으로써 물리량 측정을 진행할 수 있다. 또한 상기 세포 대사 측정 실험 장치는 다른 양상에 따라 사용자의 입력 없이 제어부(700)에 기 설정된 조건에 따라 자동으로 제어부(700)가 물리량 측정을 진행하도록 할 수 있다. 제어부(700)에 기 설정된 조건이라 함은 메모리(910)에 저장되어 있는 사용자 지정 프로토콜일 수도 있다. 제어부(700)는 기 설정된 조건에 따라 기록 매체에 저장되어 있는 물리량 측정 명령어(52)로 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하고 인출 및 실행하여 물리량 측정을 진행할 수 있다.

도 11은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 초기화 명령어들(50)의 블록 구성도를 도시한 것이다.

도 11에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 초기화 명령어들(50)은 센서 보정 명령어들(60)과 측정 특성 결정 명령어(90)들을 포함한다. 센서 보정 명령어들(60)은 표준 용액의 주입 및 측정을 통해 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 회로적인 편차와 기구적인 편차를 보정하는 센서 보정 데이터를 결정하여 설정하는 명령어들이다. 측정 특성 결정 명령어(90)들은 복수의 표준 용액의 주입 및 측정을 통해 각각의 웰별 측정 특성을 결정하여 측정특성 데이터를 설정하는 명령어들이다.

도 11에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 일양상에 따라 사용자 입출력부를 통해 제어부(700)가 소정의 명령어들을 실행하도록 제어부(700)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 사용자의 입력에 따라 기록 매체에 저장되어 있는 센서 보정 명령어들(60) 또는 측정 특성 결정 명령어(90)들로 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하여 센서 보정 명령어들(60) 또는 측정 특성 결정 명령어(90)들을 인출하고 실행함으로써 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 센서 보정 단계 또는 측정 특성 결정 단계를 수동으로 진행할 수 있다. 또한 상기 세포 대사 측정 실험 장치는 다른 양상에 따라 사용자의 입력 없이 제어부(700)에 기 설정된 조건에 따라 자동으로 제어부(700)가 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 센서 보정 단계 또는 측정 특성 결정 단계를 진행하도록 할 수 있다. 제어부(700)에 기 설정된 조건이라 함은 일 양상에 따라 사용자 정의 프로토콜 메모리(912) 에 저장되어 있는 사용자 지정 프로토콜일 수도 있다. 제어부(700)는 일예로 기 설정된 조건에 따라 세포 대사 측정 실험을 진행하되 제어부(700)의 사전 설정에 따라 마이크로플레이트(300)의 실험의 진행 전 자동으로 초기화 단계를 진행할 수도 있다. 이에 따라 제어부(700)가 초기화 단계를 진행할 때 기록 매체에 저장되어 있는 센서 보정 명령어들(60) 또는 측정 특성 결정 명령어(90)들로 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하고 센서 보정 명령어들(60) 또는 측정 특성 결정 명령어(90)들을 인출 및 실행하여 상기 센서 보정 단계 또는 측정 특성 결정 단계를 진행할 수 있다.

일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보정 명령어들(60)은 도 6에 도시된 센서 보정 방법의 흐름도의 차례를 따라 진행되는 명령어들일 수 있다. 한편, 광학적 검출 기법을 사용하는 본 발명의 세포 대사 측정 실험 장치의 측정 특성 결정 방법은 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로써 용존산소 농도 또는 수소이온농도를 사용한다. 또한 각각의 지표의 측정을 위한 웰별 한쌍의 발광소자와 수광소자가 별도로 웰 내에 구비되어 있다. 따라서 센서 보정 명령어를 실행함에 있어서 세포 대사의 정도를 나타내는 지표의 종류에 따라 구분하여 각각 진행할 수 있다. 센서 보정 명령어를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표의 종류에 따라 구분하여 진행함에 있어서 전후 순서는 보정의 기능과는 무관하기 때문에, 제어부(700)에 기 설정된 순서에 따라 또는 사용자가 재 지정한 순서에 따라 각각의 센서 보정 단계를 진행할 수 있다. 즉, 두종류의 세포 대사의 정도를 나타내는 지표에 대한 세포 보정 명령어를 실행한다면, 두 종류의 세포 대사 지표에 대한 센서보정은 동시해 진행하지 않고, 일예로 용존산소의 표준용액에 대한 세포 보정을 진행한 다음 수소이온농도의 표준용액에 대한 세포 보정을 진행할 수 있다. 각각의 보정은 도 6에 도시된 센서 보정 방법 흐름도의 순차적 흐름에 따라 표준용액 주입(913)부터 캘리브레이션(921)에 도달할 때까지 진행하는 것일 수 있다. 다른 양상에 따른 센서 보정명령어의 실행은 사용자 지정에 따라 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로써 용존산소 농도와 수소이온농도중에 택일하여 할 수도 있다.

센서 보정 명령어 실행의 일예로 용존산소 농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우의 센서 보정 명령어를 실행한 후에 수소이온농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우의 센서 보정 명령어를 실행하는 것을 들 수있다. 먼저, 용존산소 농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우의 센서 보정 명령어를 실행하는 경우를 설명하면 다음과 같다. 센서 보정 명령어들(60)은 표준용액의 주입 명령어(930), 웰별 물리량 측정 명령어(931), 보정 물리량 기준값 산출 명령어, 센서 보정 필요성 확인 명령어(933), 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 및 물리량 측정 명령어(934), 센서 보정 데이터 생성과 저장 및 구동 명령(935)어 등을 포함할 수 있다. 이들은 도 6에 도시된 센서 보정 방법의 각 단계에 대응되어 설명할 수 있다. 즉, 표준용액의 주입 명령어(930)는 센서 보정 단계의 표준용액 주입 단계에(913), 웰별 물리량 측정 명령어(931)는 단계(914)에, 보정 물리량 기준값 산출 명령어(932) 는 단계(915)에, 센서 보정 필요성 확인 명령어(933)는 단계(916)에, 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 및 물리량 측정 명령어(934)는 단계(917)에, 센서 보정 데이터 생성과 저장 및 구동 명령(935)어는 단계{(918),(919), 및(920)}에 대응될 수 있다. 제어부(700)가 상기 센서 보정 명령어들(60)을 포함한 프로그램(49)을 실행할 때, 각각의 명령어들의 실행 순서는 그에 대응되는 도 6의 센서 보정 방법의 진행 순서와 동일할 수 있다. 즉, 상기 센서 보정 명령어들(60)을 포함한 프로그램(49)을 실행했을 경우, 첫번째로 실행되는 명령어는 표준용액의 주입 명령어(930)이다. 용존산소 농도의 표준용액은 용존산소 농도가 17.2%인 수돗물을 사용할 수 있다. 그 다음 실행할 명령어는 웰별 물리량 측정 명령어(931)이다. 즉, 웰별 물리량 측정 명령어(931)를 실행함으로써 용존산소 농도를 대변하는 물리량을 웰별로 측정한다. 그 다음 실행할 명령어는 보정 물리량 기준값 산출 명령어이다. 보정 물리량 기준값 산출 명령어를 실행함으로써 센서 보정 단계의 웰별 물리량 측정 명령어(931)를 실행결과 측정된 웰별 물리량들을 소정의 기준에 따른 연산을 통해 보정 물리량 기준값을 산출할 수 있다. 보정 물리량 기준값이라 함은, 후술할 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 및 물리량 측정 명령어(934)를 실행할 때 센서 보드(500)의 각각의 소자들을 각각 조정하는 데 이써 참고하며 기준이 되어 목표로 하고자 하는 값을 의미한다. 일양상에 따른 보정 물리랑 기준값은 제어부(700)가 웰별 물리량 측정 명령어(931) 실행으로 측정한 웰별 물리량들의 평균일 수 있다. 이 때 사용하는 평균은 산술평균, 절대평균, 또는 중앙값일 수 있다. 그 다음으로 센서 보정 필요성 확인 명령어(933)의 실행은 측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내인지 유무를 확인하는 작업을 수행할 수 있다. 보정 물리량 기준값 허용 편차는 여러 양상에 따라 설정될 수 있다. 일예로 물리량 기준값 허용 편차는 보정 물리량 기준값의 x%로 미리 설정해 놓을 수 있다. 이 경우, 센서 보정 필요성 확인 명령어(933)의 실행은 측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 보정 물리량 기준값의 x% 내로 들어오는 지 유무를 확인하는 작업을 할 수 있다. 그 다음으로 측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내로 들어온 경우와 그렇지 않은 경우로 나누어 센서 보정 명령어들(60)의 나머지 명령어들을 실행할 수 있다.

먼저, 측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내로 들어온 웰의 경우, 센서 보정 데이터 생성과 저장 및 구동 명령(935)어를 실행한다. 즉, 웰별 물리량 측정 명령어(931)를 실행함으로써 물리량을 측정할 당시의 센서 보드(500)의 각각의 소자별 구동 파라미터를 그 웰의 센서 보정 데이터로 생성할 수 있다. 센서 보정 데이터 생성과 저장 및 구동 명령(935)어의 실행은 이에 이어서 센서 보정 데이터 생성과 저장 및 구동 명령(935)어 센서 보드(500) 각각의 소자별 생성한 센서 보정 데이터로 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터를 설정하고 추후 초기화 단계를 진행하기 전까지는 설정된 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터를 디폴트 값으로 설정할 수 있다. 또한 센서 보정 데이터 생성과 저장 및 구동 명령(935)어의 실행은 설정된 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터로 센서 보드(500)의 각각의 센서 소자들을 구동할 수 있다.

측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내로 들어오지 않는 웰의 경우, 센서 보드(500)의 소자별 구동 파라미터를 적정하게 조정한 다음 물리량을 측정하는 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 및 물리량 측정 명령어(934)를 실행할 수 있다. 그 다음, 측정된 물리량이 보정 물리량 기준값 허용 편차 이내인 지 확인하는 센서 보정 필요성 확인 명령어(933)를 다시 실행하도록 한다. 이와 같이 피드백되어 명령어를 실행한 경우 그 다음 명령어 실행은 도 6에 도시된 바와 같은 순서와 같이 진행하며, 또 다시 측정된 물리량이 보정 물리량 기준값 허용 편차를 벗어난다면 다시 센서 보정 필요성 확인 명령어(933)를 실행하도록 도 6에 도시된 순서도에 따라 상시 서술한 센서 보정 단계 각각에 대응되는 명령어들을 실행할 수 있다.

한편, 측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내로 들어오도록 센서 보드(500) 소자별 구동 파라미터의 조정하는 방법은 일양상에 따라 사용자가. 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 출력장치를 모니터링하여 측정된 물리량이 보정 물리량 기준값 허용 편차 이내로 들어올 때까지 반복하여 입력장치를 통해 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터를 설정 및 조정을 반복하여 진행하는 것이다.

또한, 측정된 물리량과 산출된 보정 물리량 기준값의 차가 기 설정된 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위 이내로 들어오도록 센서 보드(500) 소자별 구동 파라미터의 조정하는 방법은 다른 양상에 따라 측정하는 물리량, 또는 센서 보드(500) 소자별 구동 파라미터를 어떤 것으로 설정하였는 지에 따라 달리 기록매체(48)의 프로그램(49)에 프로그래밍될 수 있다. 일예로 측정하는 물리량을 도 5에 도시된 상승 모서리 방식의 물리량으로 설정하여 센서 보드(500) 소자별 구동 파라미터를 조정할 경우를 들 수 있다. 보다 구체적인 예로, 보정 물리량 기준값이 0.005초이고, 3번 웰에서 측정된 물리량이 0.006초이며, 보정 물리량 기준값 허용 편차를 보정 물리량의 10%인 경우를 예로 들 수 있다. 이 경우, 측정된 물리량과 보정 물리량 기준값의 차가 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위를 벗어나므로 도 6에 도시된 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 및 물리량 측정 명령어(934)를 실행할 수 있다. 일양상에 따른 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 및 물리량 측정 명령어(934) 의 실행은 측정된 물리량이 보정 물리량 기준값보다 크므로 수광소자 센싱 전류의 트리거 레벨을 낮추거나, 발광소자의 구동전류값을 높이는 등의 적정한 조정을 하여 측정된 물리량과 보정 물리량 기준값의 차가 보정 물리량 기준값 허용 편차 범위내에 들어오도록 할 수 있다.

그 다음으로 수소이온농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우의 센서 보정 명령어들(60)을 진행할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 수소이온농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우의 센서 보정 단계는 용존산소 농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우 센서 보정 단계와 동일한 과정을 진행하는 것을 알 수 있다. 달리 표현하면, 본 발명에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 마이크로플레이트(300)의 웰 별로 수직 대응되는 센서 보드(500)의 용존 산소 농도를 측정하는 발광소자와 수광소자의 쌍은 수소이온농도를 측정하는 발광소자와 수광소자의 쌍과 서로 다른 소자들일 수 있다. 또한 수소이온농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우의 센서 보정 명령어의 실행으로 조정 및 구동되는 발광소자와 수광소자의 쌍이 용존산소농도를 세포 대사의 정도를 나타내는 지표로 사용하는 경우의 센서 보정 명령어의 실행으로 조정 및 구동되는 발광소자와 수광소자의 쌍은 다를 수 있다. 또한, 제어부(700)가 표준용액 주입 명령어를 실행할 때 웰에 주입하는 수소이온농도의 표준 용액과 용존산소 농도의 표준용액은 다를 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법의 센서 보정 방법을 수행함에 있어서 측정하고자 하는 서로 다른 종류 물질의 표준용액에 대한 센서 보정 단계를 진행할 때, 서로 다른 센서 보드(500)의 소자들을 사용하여 센서 보정을 할 수 있는 특징을 갖는다.

일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 측정 특성 결정 명령어(90)들은 도 7에 도시된 측정 특성 결정 방법의 흐름도의 차례를 따라 제어부(700)가 실행하는 명령어들일 수 있다. 측정 특성 결정 명령어(90)들의 실행은 웰별로 측정 특성 데이터를 실행하는 것을 특징으로 한다. 측정 특성 결정 명령어(90)들은 초기화 명령어들(50)의 세포 보정 명령어들을 실행하고 난 다음으로 실행하는 명령어들이다. 한편, 제어부(700)의 센서 보정 명령어들(60)의 실행과 마찬가지로 제어부(700)의 측정 특성 결정 명령어(90)들의 실행은 세포 대사의 정도를 나타내는 지표 물질에 따라 측정 및 조정하는 장치 구성인 웰별 센서 보드(500)의 발광소자와 수광소자 쌍이 다를 수 있기 때문에 일련의 측정 특성 결정 명령어(90)들의 실행을 세포 대사의 정도를 나타내는 지표 물질에 따라 나누어 진행한다. 제어부(700)가 세포 대사의 정도를 나타내는 지표 물질에 대한 측정 특성 결정 명령어(90)들을 실행함에 있어 세포 대사의 정도를 나타내는 지표 물질에 따른 순서는 일 양상에 따라 내장된 프로그램(49)에 따른 순서대로 진행될 수 있다.

상술한 바와 같이 측정 특성 결정 명령어(90)들의 실행은 초기화 명령어들(50)의 센서 보정 명령어들(60)을 실행한 다음 실행하는 단계이다. 도 7에 도시된 ‘N’값은 제어부(700)에 사전에 설정해 놓는 값으로 센서 보정 명령어를 실행할 때의 표준용액과 다른 농도의 N가지의 표준용액의 ‘N’을 의미할 수 있다. 측정 특성 결정 단계의 첫번째 단계가 진행되기 앞서 제어부(700)에는 ‘n’값이 0으로 설정되어있을 수 있다. ‘n’은 세포대사를 나타내는 특정 지표 물질에 대하여 측정 특성 결정용으로 주입하는 서로 다른 농도의 표준용액의 누적횟수를 의미할 수 있다. 측정 특성 결정 명령어(90)들은 도 7에 도시된 순서도의 각 단계에 대응되는 명령어들을 포함할 수 있다. 측정 특성 결정 명령어(90)들은 측정 특성 결정용 제 n 표준용액 주입 명령어(940), 웰별 물리량 측정 명령어, 웰별 물리량 저장 명령어(942), 추가 표준용액 주입 및 측정 유무 확인 명령어(943), 웰별 측정 특성 데이터 설정 명령어(944), 웰별 측정 특성 데이터 저장 명령어(945) 등을 포함할 수 있다. 측정 특성 결정용 제 n 표준용액 주입 명령어(940)는 측정 특성 결정 방법의 단계(923), 웰별 물리량 측정 명령어는 측정 특성 결정 방법의 단계(924), 웰별 물리량 저장 명령어(942)는 측정 특성 결정 방법의 단계(925), 추가 표준용액 주입 및 측정 유무 확인 명령어(943)는 측정 특성 결정 방법의 단계(926), 웰별 측정 특성 데이터 설정 명령어(944)는 측정 특성 결정 방법의 단계(927), 웰별 측정 특성 데이터 저장 명령어(945)는 측정 특성 결정 방법의 단계(928) 에 대응될 수 있다. 제어부(700)가 상기 측정 특성 결정 명령어(90)들을 포함한 프로그램을 실행할 때, 각각의 명령어들의 실행 순서는 그에 대응되는 도 7의 측정 특성 결정 방법의 진행 순서와 동일할 수 있다. 즉, 상기 측정 특성 결정 명령어(90)들을 포함한 프로그램(49)을 실행했을 경우, 첫번째로 실행되는 명령어는 측정 특성 결정용 제 n 표준용액 주입 명령어(940)일 수 있다. 제어부(700)는 측정 특성 결정용 제 n 표준용액 주입 명령어(940)의 실행으로 측정 특성 결정용 제 n 특정 물질의 표준용액을 마이크로플레이트(300)의 웰에 주입을 실행하도록 하는 측정 특성 결정용 제 n 특정 물질의 표준용액 주입 명령어이다. 또한 단계(923)을 진행할 때마다 ‘n’값에 1씩 더하도록 할 수 있다. 그 다음 실행할 명령어는 웰별 물리량 측정 명령어1(941)일 수 있다. 제어부(700)는 웰별 물리량 측정 명령어1(941) 실행시, 센서 보드(500)의 각각의 소자들이 보정 메모리(911)에 저장된 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 구동 파라미터의 디폴트 값인 센서 보정 데이터에 따라 구동되도록 할 수 있다. 그 다음 실행할 명령어는 웰별 물리량 저장 명령어(942)로 웰별 물리량 측정 명령어1(941) 에서 측정한 웰별 물리량을 보정 메모리(911)에 저장하는 명령어일 수 있다. 그 다음 실행할 명령어는 추가 표준용액 주입 및 측정 유무 확인 명령어(943)로‘n’이 ‘N’값에 도달했는 지를 확인하는 작업을 하는 명령어일 수 있다. 제어부(700)가 추가 표준용액 주입 및 측정 유무 확인 명령어(943)를 실행시,‘n’이 ‘N’에 도달하는 것으로 판단한다면 측정 특성 결정 명령어(90)들의 다섯번째 명령어를 실행하고, 도달하지 않은 것으로 판단한다면 측정 특성 결정 명령어(90)들의 첫번째 명령어로 회귀하도록 할 수 있다. 따라서 이 경우, 도 7의 측정 특성 결정 방법의 흐름도에 도시된 순서도에 따라 (923),(924),(925),(926)의 단계에 대응하는 상기 기술한 명령어들을 실행하도록 할 수 있다. 제어부(700)가 추가 표준용액 주입 및 측정 유무 확인 명령어(943)를 실행한 결과 ‘n’이 ‘N’에 도달했다고 판단한 경우, 실행할 명령어는 웰별 측정 특성 데이터 설정 명령어(944)이다. 제어부(700)는 웰별 측정 특성 데이터 설정 명령어(944)를 실행함으로써 보정 메모리(911)에 저장된, 측정 특성 결정용 제 1 특정 물질 표준용액부터 제 N 특정 물질 표준용액의 웰별 물리량과 센서 보정 명령어들(60)을 실행하여 얻은 웰별 측정된 물리량을 기초로 하여 웰별 측정 특성 데이터를 설정할 수 있다. 그 다음으로 실행할 명령어는 웰별 측정 특성 데이터 저장 명령어(945)이다. 제어부(700)는 웰별 측정 특성 데이터 저장 명령어(945)를 실행함으로써 웰별 측정 특성 데이터 설정 명령어(944)에서 설정한 웰별 측정 특성 데이터를 보정 메모리(911)에 저장할 수 있다.

한편, 센서 보정 명령어들(60)을 실행할 경우, 장치의 동작에 대해 설명할 수 있다. 먼저, 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 사용자의 입력으로, 또는 제어부(700)에 기 설정된 초기화 단계 실행 단계가 개시되는 시점이 되면 제어부(700)는 기록매체(48)의 소정의 프로그램(49)에 접속하고 일련의 초기화 명령어들(50)을 인출하고 실행할 수 있다. 그 첫번째로, 제어부(700)가 표준용액 주입 명령어를 실행할 수 있다. 이 때, 세포 대사 측정 실험 장치의 제어부(700)는 약물주입기 이동명령어를 실행하여 마이크로플레이트(300)가 상부에 장착된 X-Y 구동 스테이지 테이블(400) 을 약물주입기로 이동할 수 있다. 또한 약물주입기 이동명령어가 포함된 프로그램(49)의 기타 동작 관련 명령어를 실행함으로써 기 설정된 웰에 표준용액을 주입할 수 있다. 이 때, 제어부(700)는 약물 주입에 있어서 센서 보정 단계를 실시하기 위한 표준용액을 수용하고 있는 카트리지(100)와 일대일로 대응되는 약물주입기가 해당 약물을 목표 웰로 주입하도록 약물 주입기(200)를 제어한다. 그 다음 제어부(700)는 기 설정된 약물 주입후 측정전 대기 시간이 지나면 또한 측정 위치 이동명령어를 실행하여 X-Y 구동 스테이지 테이블(400) 을 측정 위치로 이동할 수 있다. 그 다음으로 제어부(700)는 웰별 물리량 측정 명령어1(941) 를 실행하여 기 설정된 웰, 일예로 사용자 지정 웰에 대하여 물리량 측정을 진행할 수 있다. 일 양상에 따라 제어부(700)가 웰별 물리량 측정 명령어1(941) 를 실행하면, 웰별 물리량 측정 명령어1(941) 와 논리적 연결관계에 있을, 수 있는 센서 보정 데이터 적용 명령어도 함께 실행할 수 있다. 제어부(700)는 센서 보정 데이터 적용 명령어를 실행함으로써 제어부(700)가 메모리(910)에 엑세스 하고 센서 보정 데이터를 기록매체(48)의 프로그램(49)의 센서보드를 소정의 변수에 적용하도록 할 수 있다. 이에 따라 제어부(700)는 후술할 물리량 측정 전에 센서 보드(500)를 구동하는 데 또는 물리량을 측정하는 데 기초가 되는 값의 설정을 위한 준비단계를 진행할 수 있다. 제어부(700)는 물리량 측정의 준비단계를 마치면 제어부(700)의 웰별 물리량 측정 명령어1(941) 실행의 나머지 단계를 진행할 수 있다. 즉, 세포 대사 측정 실험 장치는 센서 보정 데이터를 적용하여 측정 대상인 웰에 대해 물리량 측정을 진행할 수 있다. 제어부(700)는 다음으로, 보정 물리량 기준값 산출 명령어를 실행하여 웰별 물리량 측정명령어 실행결과 측정된 물리량들을 기초로 하여 제어부(700)에 내장된 또는 세포 대사 측정 실험 장치에 내장된 마이크로프로세서 또는 기타 연산 장치를 이용하여 보정 물리량 기준값을 산출할 수 있다. 그 다음으로 제어부(700)는 센서 보정 필요성 확인 명령어(933)를 실행하여 측정된 물리량이 보정 물리량 기준값 허용 편차 이내인 지 확인하는 단계를 진행할 수 있다. 센서 보정 필요성 확인 명령어(933)를 실행한 결과 측정된 물리량이 보정 물리량 기준값 허용 편차 이내라면 센서 보정 데이터 생성과 저장 및 구동 명령(935)어를, 아니라면 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 및 물리량 측정 명령어(934)를 실행하도록 할 수 있다. 제어부(700)는 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 및 물리량 측정 명령어(934)를 실행할 때, 기 설정된 기준에 따라 센서 보드(500) 소자의 구동 파라미터의 조정하고 조정 후엔 물리량을 측정한 후 센서 보정 필요성 확인 명령어(933)를 실행하여 센서 보정을 추가로 할 지 유무를 결정할 수 있다. 센서 보정 필요성 확인 명령어(933)를 실행 결과 측정된 물리량이 보정 물리량 기준값 허용 편차 이내라면 센서 보정 데이터 생성과 저장 및 구동 명령(935)어를 실행함으로써, 센서 보드(500) 소자별 구동 파라미터로 센서 보정 데이터를 생성하고 보정 메모리(911)에 저장하며 저장한 센서 보정 데이터로 센서 보드(500) 각각의 소자들을 구동하도록 세팅하여 센서 보정 단계를 마칠 수 있다.

도 12는 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보정 명령어들(60)의 블록 구성도를 도시한 것이다.

도 12에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보정 명령어들(60)은 보정 기준값과 측정된 물리량의 차가 기 설정한 기준값 허용 편차 범위 내로 들어오도록, 각각의 발광소자 구동 파라미터 또는 각각의 수광소자의 수광여부를 결정하는 트리거 레벨을 조정 및 설정하는 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)을 포함한다. 발광소자 구동 파라미터는 일 양상에 따라 발광소자 구동전류 파라미터일 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 일양상에 따라 사용자 입출력부를 통해 제어부(700)가 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)을 실행하도록 제어부(700)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 사용자의 입력에 따라 기록 매체에 저장되어 있는 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)로 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하여 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)의 조정 명령어들을 인출하고 실행함으로써 도 6에 도시된 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보정 단계의 조정 단계의 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)의 조정하여 5단계에서 센서 보정 데이터의 생성을 수동으로 진행할 수 있다. 또한 상기 세포 대사 측정 실험 장치는 다른 양상에 따라 사용자의 입력 없이 제어부(700)에 기 설정된 조건에 따라 자동으로 제어부(700)가 도 6에 도시된 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보정 단계의 조정 단계의 센서 보드(500) 소자별 구동 파라미터의 조정 및 5단계에서 센서 보정 데이터의 생성을 진행할 수도 있다. 제어부(700)에 기 설정된 조건이라 함은 일 양상에 따라 사용자 정의 프로토콜 메모리(912) 에 저장되어 있는 사용자 지정 프로토콜일 수도 있다. 제어부(700)는 일예로 기 설정된 조건에 따라 세포 대사 측정 실험을 진행하되 제어부(700)의 사전 설정에 따라 마이크로플레이트(300)의 실험의 진행 전 자동으로 초기화 단계를 진행할 수도 있다. 이에 따라 제어부(700)가 초기화 단계를 진행할 때 기록 매체에 저장되어 있는 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)로 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하고 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)을 인출 및 실행하여 도 6에 도시된 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보정 단계의 조정 단계의 센서 보드(500) 소자별 구동 파라미터의 조정 및 5단계에서 센서 보정 데이터의 생성을 진행할 수 있다.

한편, 발광소자 구동전류 파라미터는, 일양상에 따라 발광소자를 구동하는 전류의 펄스폭일 수 있다. 다른 양상에 따라 발광소자 구동전류 파라미터는, 발광소자를 구동하는 전류를 조정하는 전압 제어 증폭기의 증폭률일 수도 있다. 그리고 수광소자의 수광여부를 결정하는 트리거 레벨은 웰별 센서막이 발광하여 해당 센서막에 수직 대응되는 센서 보드(500)의 수광소자가 반응함으로써 생성되는 전류의 파형에서 센서막으로부터 수광여부를 판단할 수 있는 척도로써 사용하는 지표이다.

따라서, 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 제어부(700)는 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)에 엑세스 하고 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)을 인출 및 실행함으로써 상기와 같은 발광소자 구동전류 파라미터 또는 수광소자의 수광 여부를 결정하는 트리거 레벨을 적절히 조정하여 측정된 물리량이 보정하고자 하는 보정 물리량 기준값에 가까워 지도록 기 설정된 허용 편차 이내로 들어올때까지 조정할 수 있다. 그 결과, 제어부(700)는 보정 기준값과 측정된 물리량의 차가 기 설정한 기준값 혀용 편차 내가 되었을 때의 각각의 발광소자 구동전류 파라미터 또는 각각의 수광소자의 수광 여부를 결정하는 트리거 레벨을 센서 보정 대이터로 생성할 수 있다.

도 13은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 일 양상에 따른 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)의 블록 구성도를 도시한 것이다.

도 13에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)은 발광소자별 구동 파라메터를 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률로 하여 발광소자의 구동전류를 조정 및 설정하는 증폭률 조정 명령어(80)를 포함한다. 발광소자별 구동 파라메터는 일양상에 따라 발광소자별 구동전류 파라메터일 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 일양상에 따라 사용자 입출력부를 통해 제어부(700)가 증폭률 조정 명령어(80)를 실행하도록 제어부(700)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 사용자의 입력에 따라 제어부(700)가 기록 매체에 저장되어 있는 증폭률 조정 명령어(80)로 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하여 증폭률 조정 명령어(80)를 인출하고 실행함으로써 발광소자의 증폭률을 소정의 기준에 따라 설정하도록 할 수 있다. 소정의 기준은 일양상에 따라 기 설정된 발광소자의 증폭률 조정 가이드라인일 수도 있고, 다른 양상에 따라 숙련된 세포 대사 측정 실험 연구원이 경험상의 노하우일 수도 있다. 세포 대사 측정 실험 장치의 일양상에 따라 입력장치의 하나로써 터치스크린을 포함할 수 있다. 일예로 사용자는 터치스크린에 배열되어 있는 마이크로플레이트(300)의 복수의 웰들 중에 센서 보정하고자 하는 웰을 터치하여 선택할 수 있다. 그 다음 해당 웰의 속성창에서 캘리브레이션 탭을 선택하고, 복수의 조정 파라미터 중에 발광소자의 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 탭을 선택하여, 증폭률 값을 직접 입력하거나 목록에서 목표하는 값을 선택할 수 있다.

한편, 사용자의 증폭률 조정 명령어(80)를 세포 대사 측정 실험 장치의 입력부를 통해 사용할 때, 일양상에 따라 세포 대사 측정 실험 장치는 정지 상태로써 세포 대사 측정과 관련된 동작을 하고 있지 않는 경우일 수 있다. 또한 다른 양상에 따라 세포 대사 측정과 관련된 동작을 하고 있을 때라도, 세포 대사 측정 실험 장치의 입력장치를 통해 장치의 일시 정지 작업을 실행시킨 후 증폭률 조정 명령어(80)를 실행할 수도 있다. 상기 세포 대사 측정 실험 장치는 다른 양상에 따라 사용자의 입력 없이 제어부(700)에 기 설정된 조건에 따라 제어부(700)가 자동으로 발광소자의 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 조정할 수도 있다. 기 설정된 조건이라 함은 일 양상에 따라 사용자 정의 프로토콜 메모리 (912)에 저장되어 있는 사용자 정의 프로토콜일 수도 있다. 제어부(700)는 일예로 기 설정된 조건에 따라 세포 대사 측정 실험을 진행하되 제어부(700)의 사전 설정에 따라 마이크로플레이트(300)의 실험의 진행 전 자동으로 초기화 단계를 진행할 수도 있다. 이에 따라 제어부(700)가 초기화 단계를 진행할 때 기록 매체에 저장되어 있는 증폭률 조정 명령어(80)를 포함하도록 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하고 증폭률 조정 명령어(80)를 인출 및 실행하여 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 조정함으로써 센서 보정 데이터를 생성할 수 있다. 일양상에 따른 증폭률 조정 명령어(80)를 포함하도록 구성된 소정의 프로그램(49)들은 증폭률 조정 명령어(80)를 실행함에 있어, 제어부(700)가 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)를 실행한 후에 증폭률 조정 명령어(80)를 실행하도록 프로그래밍할 수 있다. 다른 양상에 따른 증폭률 조정 명령어(80)를 포함하도록 구성된 소정의 프로그램(49)들은 제어부(700)가 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)를 실행하지 않고 증폭률 조정 명령어(80)만을, 실행하도록 할 수도 있다.

한편, 전압 제어 증폭기(905)는 공지된 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 발명의 요지를 흐릴 수 있으므로 생략하도록 한다. 발광소자는 웰 별 그리고 측정하고자 하는 특정 물질인 일예로 용존 산소 또는 수소이온에 따라 두개 또는 그 이상 해당 웰에 수직 대응되는 센서보드상에 위치할 수 있다. 또한 발광소자는 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)일 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 발광소자(906)가 발광을 하기 위해서 발광소자(906)를 구동하기 위한 전원 공급이 필요하다. 따라서 일양상에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 발광소자(906) 구동 전원이 전압 제어 증폭기(905)를 거쳐 발광소자(906)에 공급되도록 하는 회로의 구성을 포함할 수 있다.

한편, 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험장치의 일 양상에 따라 사용자가 증폭률을 직접 입력하여 제어부(700)가 증폭률 조정 명령어(80)를 실행하도록 발광소자(906)의 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 수동으로 조정할 수 있다. 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험장치는 다른 양상에 따라 제어부(700)가 자동으로 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 변수로 하는 증폭률 조정 명령어(80)를 포함하는 프로그램(49)을 실행함으로써 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 조정할 수 있다.

한편, 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험장치가 사용자의 증폭률 값의 입력을 통해서 제어부(700)가 증폭률 조정 명령어(80)를 실행하여 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 조절하는 경우, 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률 조절값은 측정하는 물리량과 보정 물리량 기준값 허용 편차에 따라 달라질 수 있다. 즉, 일예로 도 5에 도시된 센서 보드(500)의 발광소자(906)를 구형파로 구동한 후 센서 보드(500)의 수광소자 센싱 전류가 트리거 레벨에 도달하는 데 걸리는 시간에 관련된 물리량을 측정하는 경우를 들 수 있다. 이 경우, 측정된 물리량과 보정 물리량 기준값과의 차가 보정 물리량 기준값 허용 편차에 벗어나고, 측정된 물리량이 보정 물리량 기준값 보다 큰 경우라면, 사용자는 현 상태보다 높은 값의 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 입력함으로써 물리량을 하향 조정하도록 센서 보정 데이터를 생성 및 설정할 수 있다. 물론, 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 조정하는 증폭률 조정 명령어(80) 외에도 후술할 센서 보드(500)의 소자를 구동하는 다른 파라미터를 조정하는 다른 명령어들을 함께 적절히 실행함으로써 센서 보정 데이터를 생성 및 설정할 수도 있다.

한편, 제어부(700)는 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 마이크로프로세서를 포함하거나 이용하여 소정의 디지털신호처리를 통해 증폭률 조정 명령어(80)를 실행함으로써 조정할 수 있다. 일예로 제어부(700)가 증폭률 조정 명령어(80)를 실행하면, 디지털신호처리는 마이크로프로세서가 소정의 제어부(700)가 발광소자(906)의 구동전류 및 측정한 물리량을 신호를 처리하기 위한 입력신호로 받아들이고 입력신호를 기초로 기 설정된 기준에 따라 증폭률을 높일 지 낮출 지, 그대로 둘 지를 결정하는 과정일 수 있다. 또한 세포 대사 측정 실험 장치는 제어부(700)가 마이크로프로세서가 처리한 디지털신호처리신호를 디지털아날로그인버터(908)를 거쳐 전압 제어 증폭기(905)의 입력신호로 전송하여 전압 제어 증폭기(905)의 증폭률을 조절할 수 있도록 소정의 회로의 구성을 포함할 수 있다.

도 14는 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 다른 양상에 따른 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)의 블록 구성도를 도시한 것이다.

도 14에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들(70)은 수광소자별 트리거 레벨을 소프트웨어적으로 조정 및 설정하는 트리거 레벨 조정 명령어(81)를 포함할 수 있다.

도 14에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 일양상에 따라 사용자 입출력부를 통해 제어부(700)가 트리거 레벨 조정 명령어(81)를 실행하도록 제어부(700)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 사용자의 입력에 따라 제어부(700)가 기록 매체에 저장되어 있는 트리거 레벨 조정 명령어(81)로 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하여 트리거 레벨 조정 명령어(81)를 인출하고 실행함으로써 수광소자의 트리거 레벨을 소정의 기준에 따라 설정하도록 할 수 있다. 소정의 기준은 일양상에 따라 기 설정된 수광소자의 트리거 레벨 조정 가이드라인일 수도 있고, 다른 양상에 따라 숙련된 세포 대사 측정 실험 연구원이 경험상의 노하우일 수도 있다. 세포 대사 측정 실험 장치의 일양상에 따라 입력장치의 하나로써 터치스크린을 포함할 수 있다. 일예로 사용자는 터치스크린에 배열되어 있는 마이크로플레이트(300)의 복수의 웰들 중에 센서 보정하고자 하는 웰을 터치하여 선택할 수 있다. 그 다음 해당 웰의 속성창에서 캘리브레이션 탭을 선택하고, 복수의 조정 파라미터 중에 수광소자의 트리거 레벨 조정 명령어(81) 탭을 선택하여, 트리거 레벨을 직접 입력하거나 목록에서 목표 값을 선택할 수 있다.

한편, 사용자의 트리거 레벨 조정 명령어(81)를 세포 대사 측정 실험 장치의 입력부를 통해 사용할 때, 일양상에 따라 세포 대사 측정 실험 장치는 정지 상태로써 세포 대사 측정과 관련된 동작을 하고 있지 않는 경우일 수 있다. 또한 다른 양상에 따라 세포 대사 측정과 관련된 동작을 하고 있을 때라도, 세포 대사 측정 실험 장치의 입력장치를 통해 장치의 일시 정지 작업을 실행시킨 후 증폭률 조정 명령어(80)를 실행할 수도 있다. 상기 세포 대사 측정 실험 장치는 다른 양상에 따라 사용자의 입력 없이 제어부(700)에 기 설정된 조건에 따라 제어부(700)가 자동으로 수광소자의 트리거 레벨을 조정할 수도 있다. 기 설정된 조건이라 함은 일 양상에 따라 사용자 정의 프로토콜 메모리(912) 에 저장되어 있는 사용자 정의 프로토콜일 수도 있다. 제어부(700)는 일예로 기 설정된 조건에 따라 세포 대사 측정 실험을 진행하되 제어부(700)의 사전 설정에 따라 마이크로플레이트(300)의 실험의 진행 전 자동으로 초기화 단계를 진행할 수도 있다. 이에 따라 제어부(700)가 초기화 단계를 진행할 때 기록 매체에 저장되어 있는 트리거 레벨 조정 명령어(81)를 포함하도록 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하고 트리거 레벨 조정 명령어(81)를 인출 및 실행하여 수광소자의 수광 유무를 감지하는 척도인 트리거 레벨을 조정함으로써 센서 보정 데이터를 생성할 수 있다. 일양상에 따른 트리거 레벨 조정 명령어(81)를 포함하도록 구성된 소정의 프로그램(49)들은 트리거 레벨 조정 명령어(81)를 실행함에 있어, 제어부(700)가 센서 보드(500) 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어를 실행한 후에 트리거 레벨 조정 명령어(81)를 실행하도록 프로그래밍할 수 있다. 다른 양상에 따른 트리거 레벨 조정 명령어(81)를 포함하도록 구성된 소정의 프로그램(49)들은 제어부(700)가 센서 보드(500) 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어를 실행하지 않고 트리거 레벨 조정 명령어(81)만을 실행하도록 할 수도 있다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이 수광소자(907)의 트리거 레벨은 제어부(700)가 트리거 레벨 조정 명령어(81)를 실행함으로써 소프트웨어적으로 설정할 수 있다. 수광소자(907)는 웰 별 그리고 측정하고자 하는 특정 물질인 일예로 용존 산소 또는 수소이온에 따라 두개 또는 그 이상 해당 웰에 수직 대응되는 센서보드상에 위치할 수 있다. 수광소자(907)는 포토다이오드 또는 포토트렌지스터일 수 있다. 수광소자(907)는, 발광소자(906)의 발광에 반응하여 발광하는 센서막의 발광을 감지하여 수광소자(907)를 구동함으로써 전류를 생성한다. 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험장치는 수광소자(907)의 트리거 레벨을 일 양상에 따라 사용자의 입력을 통해서 제어부(700)에 설정함으로써 조정할 수 있다. 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 일양상에 따라 소정의 프로그램(49)이 내장되어 있는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 따라서 제어부(700)는 수광소자(907)에 의해 생성된 전류를 감지하는 척도인 트리거레벨을 마이크로프로세서를 통해 소프르웨어적으로 조정하거나 설정할 수 있다. 트리거레벨을 마이크로프로세서를 통해 소프르웨어적으로 처리하기 위해 일실시예예 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 수광소자(907)의 구동 전류가 아날로그디지털컨버터(909)를 통과하여 디지털신호를 생성하여 제어부(700)에 전송할 수 있는 회로적인 구성을 포함할 수 있다. 따라서 제어부(700)는 마이크로프로세서의 소정의 프로그램(49)에 따라 전송된 디지털 신호에 대한 수광소자(907)의 트리거 레벨을 설정할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 마이크로프로세서에 수광센서를 통과한 전류 및 측정한 물리량을 마이크로프로세서의 입력신호로 전달하여 마이크로프로세서가 기 설정된 소정의 기준에 따라 수광소자(907)의 트리거 레벨을 조정 및 설정하도록 할 수 있다.

도 15 는 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 측정 특성 결정 명령어(90)들의 블록 구성도를 도시한 것이다.

도 15에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 측정 특성 결정 명령어(90)들은 결정된 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 측정 특성 데이터를 세포 대사 측정 시 참조할 룩업테이블로 저장하는 측정 특성 데이터 저장 명령어(92)를 포함할 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 일양상에 따라 사용자 입출력부를 통해 제어부(700)가 측정 특성 데이터 저장 명령어(92)를 실행하도록 제어부(700)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(700)는 사용자의 입력에 따라 제어부(700)가 기록 매체에 저장되어 있는 측정 특성 데이터 저장 명령어(92)로 구성된 소정의 프로그램(49)들에 접속하여 측정 특성 데이터 저장 명령어(92)를 인출하고 실행함으로써 센서 보드(500)의 각각의 소자들의 측정 특성 데이터를 세포 대사 측정 시 참조할 룩업테이블로 저장할 수 있다. 룩업테이블은 일양상에 따라 측정 특성 데이터를 가공하지 않은 배열의 형태로 변형한 것일 수 있다. 상기 세포 대사 측정 실험 장치의 제어부(700)는 측정한 물리량을 룩업테이블과 대조하여 동일한 값을 갖는 물리량이 있을 경우 그에 대응되는 특정 물질의 농도로 측정값을 결정할 수 있다. 측정된 물리량과 동일한 물리량이 룩업테이블에 존재하지 않는 경우 제어부(700)는 소정의 연산을 거친 보정을 통해 측정된 물리량이 대변하는 특정 물질의 농도를 산출할 수 있다. 일예로 측정된 물리량이가 x2이고 x2가 x2와 가장 인접한 값이고, 룩업테이블상에 데이터가 존재하는 x1과 x3 사이에 있다면, 그 중간 값을 취함으로써 패턴상 (x1+x3)/2 값에 대응하는 y값을 취함으로써 특정 물질의 농도인 측정값을 산출 및 결정할 수 있다.

룩업테이블은 다른 양상에 따라 측정 특성 데이터를 가공하고 가공한 결과 데이터의 배열의 형태로 변형한 것일 수 있다. 즉, 제어부(700)는 세포 대사 측정 실험 장치가 도 7의 측정 특성 결정 단계를 진행한 결과 보정 메모리(911)에 저장한 웰별 측정 특성 데이터로부터, 특정 물질의 농도와 그에 대응되는 물리량의 트렌드을 분석한 결과물로써 배열형태의 룩업테이블을 생성할 수 있다.

도 16은 일 실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 마이크로플레이트(300)와 센서 보드(500) 및 렌즈를 나타낸 블록도이다.

도 16에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 발광소자 각각의 상부에 위치하여 발광소자 장착 편차로 인한 입사각의 편차를 보완하는 광학 부품들을 추가로 포함할 수 있다.

광학 부품들은 일예로 광학 렌즈일 수 있다. 광학 렌즈에는 단일 렌즈 또는 여러개의 렌즈가 결합된 렌즈 어셈블리가 있다. 본 발명에 따른 세포 대사 측정 실험 장치의 렌즈는 단일 렌즈 또는 렌즈 어셈블리를 사용할 수 있다. 일양상에 따른 렌즈는 단색광 조명을 이용하는 콜리메이션(collimation) 및 포커싱(focusing) 용도에 이상적인 평면-볼록 렌즈(900)를 사용할 수 있다. 렌즈의 볼록면은 발광소자의 광원을 향하도록 하여, 발광소자의 광원이 콜리메이션 및 포커싱되어 센서막에 입사하도록 함으로써, 발광소자별 입사각의 편차를 줄일 수 있다. 또한 상기 렌즈는 평면-볼록 렌즈(900) 외에도 광학적 초점 거리 확장용으로 평면-오목 렌즈를 추가로 포함할 수도 있다. 다만, 발광소자의 광원의 마이크로플레이트(300)의 웰의 센서막으로의 입사각의 편차를 최소화할 수 있는 소정의 조합의 렌즈를 발광소자의 상부의 소정의 위치에 장착할 수 있다. 렌즈는 일양상에 따라 플레이트와 같은 설치부재에 장착된 상태로 센서 보드(500)와 마이크로플레이트(300) 사이에 삽입됨으로써 설치될 수 있다. 다만, 상기 플레이트는 발광소자 각각의 상부에 대응되고 발광소자 각각에 대응된 마이크로플레이트(300)의 각각의 웰에 대응되도록 각각의 렌즈를 설치할 수 있는 렌즈 장착 구조를 갖고, 내구성 및 내열성이 있는 소재일 수 있다. 렌즈는 다른 양상에 따라 각각의 렌즈가 센서 보드(500)상 소정의 렌즈 장착 부재를 이용하여 각각의 발광소자 상부에 설치될 수도 있다.

도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 일실시예에 따른 세포 대사 측정 실험 장치는 수직상하방향으로 이동가능하고 하방으로 이동하여 마이크로플레이트(300)의 적어도 하나의 웰을 밀폐하는 밀폐용 덮개(600)를 더 포함할 수 있다. 밀폐용 덮개(600)는 마이크로플레이트(300)의 모든 웰(310)들을 밀폐하기 위한 덮개이다. 밀폐용 덮개(600)는 일 양상에 따라 마이크로플레이트(300)의 모든 웰을 밀폐할 수도 있고, 다른 양상에 따라 마이크로플레이트(300)의 일부를 밀폐할수도 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 밀폐용 덮개(600)의 하부는 마이크로플레이트(300)의 웰(310)들에 대응되게 웰(310)들을 완벽히 밀폐시키기 위해 볼록한 형상으로 이루어지며, 웰(310)들을 밀폐시키기 위한 볼록한 형상의 부위는 고무 재질일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 밀폐용 덮개(600)는 하우징(10) 내부의 일측에 위치할 수 있는데, 그 위치를 DO 농도와 pH를 측정하기 위한 측정 위치라 한다. 일 양상에 따르면, 밀폐용 덮개(600)는 Z축, 즉 수직 방향을 따라 이동 가능하다. 이를 위해, Z-축 구동 모터가 마련되어 있음은 물론이다. 제어부(700)는 Z-축 구동 모터를 구동 제어함에 의해 밀폐용 덮개(600)을 상하로 이동 제어할 수 있다. 제어부(700)는 마이크로플레이트(300)의 적어도 하나의 웰(310)에 대해 광학 측정을 하고자 할 시에 X-Y 구동 스테이지 테이블(400)을 측정 위치로 이동시키고, 밀폐용 덮개(600)를 아래 방향으로 이동시켜 마이크로플레이트(300)를 밀폐한 후, 광학적 측정을 수행한다. 그리고 측정이 완료되면, 밀폐용 덮개(600)를 윗 방향으로 이동시켜 마이크로플레이트(300)에서 분리시킨다. 이 같이 마이크로플레이트(300)를 밀폐시키는 이유는 광학 측정시 웰에 산소가 공급되는 것을 차단하여 정확한 측정을 보장하기 위함이다.

한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 본 발명은 세포 대사 측정 기술 분야에서 산업상으로 이용 가능하다.

10 : 하우징
11 : 전면 커버
12 : 장착 홀
13 : 홀 커버
20: 센서 하우징
30 : 디스플레이 모듈
100 : 카트리지
200 : 약물 주입기
300 : 마이크로플레이트
310: 웰
311 : DO 검출용 센서막
312 : pH 검출용 센서막
320 : 광 차폐판
321 : 필터 홈
330 : 투과 필터
400 : X-Y 구동 스테이지 테이블
500 : 센서 보드
48: 기록매체
49: 프로그램
50: 초기화 명령어들
51 : 측정값 결정 명령어들
52 : 물리량 측정 명령어
60: 센서 보정 명령어들
70: 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들
80: 증폭률 조정 명령어
81: 트리거 레벨 조정 명령어
91: 물리량 측정 명령어
90: 측정 특성 결정 명령어
92: 측정 특성 데이터 저장 명령어
510: 발광부
520: 수광부
511: pH 검출용 수광소자
512: DO 검출용 수광소자
521 : pH 검출용 발광소자
522 DO 검출용 발광소자
600 : 밀폐용 덮개
700 : 제어부
900: 평면-볼록 렌즈
901: 구동전류 신호
902: 센싱전류 신호
905: 전압 제어 증폭기(VCA)
906: 발광소자
907: 수광소자
908:디지털아날로그인버터
909:아날로그디지털컨버터
910: 메모리
911: 보정 메모리
912: 사용자 정의 프로토콜 메모리
930: 표준용액의 주입 명령어
931: 웰별 물리량 측정 명령어
932: 보정 물리량 기준값 산출 명령어
933: 센서 보정 필요성 확인 명령어
934: 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 및 물리량 측정 명령어
935: 센서 보정 데이터 생성과 저장 및 구동 명령
940: 측정 특성 결정용 제 n 표준용액 주입 명령어,
941: 웰별 물리량 측정 명령어,
942: 웰별 물리량 저장 명령어,
943: 추가 표준용액 주입 및 측정 유무 확인 명령어
944: 웰별 측정 특성 데이터 설정 명령어,
945: 웰별 측정 특성 데이터 저장 명령어
950: 시작점 1
951: 시작점 2
952: 끝점 1
953: 끝점 2
954: 측정 delay 값 1
955: 측정 delay 값 2
960: 센서막

Claims

X-Y 구동 스테이지 테이블;
센서막을 구비하는 복수의 웰(well)을 포함하며, X-Y구동스테이지 테이블 상에 장착되는 마이크로플레이트;
발광소자와 수광소자를 포함하는 측정 센서가 센서막에 대응되도록 배열된 센서 보드;
약물을 수용한 복수의 카트리지;
카트리지의 약물을 웰에 주입하도록 구성되는 복수의 약물 주입기; 및
그리고 상기 X-Y 구동 스테이지 테이블을 구동하여 상기 마이크로플레이트를 광학적 측정이 이루어지는 측정 위치나 상기 약물 주입기에 대해 상대적으로 이동하도록 장치를 제어하여 세포 대사 측정을 진행하는 제어부;
를 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치에 의해 실행되는 세포 대사 측정 실험 방법에 있어서, 상기 방법이:
센서 보드의 각각의 소자별 센서 보정 데이터로 센서 보드의 각각의 소자들의 구동 파라미터를 설정하고 센서 보드 각각의 소자들의 구동 파라미터로 각각의 센서 소자들을 구동하는 초기화 단계와;
측정된 물리량을, 각각의 웰별로 설정된 측정 특성 데이터에 따라 세포 대사량으로 환산하여 측정값을 결정하는 측정값 결정 단계;
를 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 측정된 물리량은
센서 보드의 발광소자를 구동한 후 센서 보드의 수광소자 센싱신호가 트리거 레벨에 도달하는 데 걸리는 시간에 관련된 물리량인 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 초기화 단계가,
표준 용액의 주입 및 측정을 통해 센서 보드의 각각의 소자들의 회로적인 편차와 기구적인 편차를 보정하는 센서 보정 데이터를 결정하여 설정하는 센서 보정 단계와;
복수의 표준 용액의 주입 및 측정을 통해 웰별 측정 특성을 결정하여 측정 특성 데이터를 설정하는 측정 특성 결정 단계;
를 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법.
제 1항에 있어서, 센서 보정 데이터가
발광소자 구동 파라미터와, 수광소자의 수광 여부를 결정하는 트리거 레벨인 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법.
제 4항에 있어서, 발광소자의 구동 파라미터는 전압 제어 증폭기의 증폭률인 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법.
제 4항에 있어서, 수광소자의 트리거 레벨은 제어부에서 소프트웨어적으로 설정하는 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법.
제 3항에 있어서, 측정 특성 결정 단계를 통해
결정한 측정 특성 데이터는 세포 대사 측정 시 참조할 룩업테이블로 저장하는 세포 대사 측정 실험 장치의 세포 대사 측정 방법.
X-Y 구동 스테이지 테이블;
센서막을 구비하는 복수의 웰(well)을 포함하며, X-Y구동스테이지 테이블 상에 장착되는 마이크로플레이트;
발광소자와 수광소자를 포함하는 측정 센서가 센서막에 대응되도록 배열된 센서보드;
약물을 수용한 복수의 카트리지;
카트리지의 약물을 웰에 주입하도록 구성되는 복수의 약물 주입기; 및
그리고 상기 X-Y 구동 스테이지 테이블을 구동하여 상기 마이크로플레이트를 광학적 측정이 이루어지는 측정 위치나 상기 약물 주입기에 대해 상대적으로 이동하도록 장치를 제어하여 세포 대사 측정의 진행을 제어하되,
센서 보드의 각각의 소자별로 설정된 센서 보정 데이터로 센서 보드의 각각의 소자들의 구동 파라미터를 설정하고 각각의 소자들의 구동 파라미터로 센서 소자들을 구동하는 초기화 명령어들과, 측정된 물리량을 웰별로 설정된 측정 특성 데이터에 따라 세포 대사량으로 환산하여 측정값을 결정하는 측정값 결정 명령어들을 포함하는 프로그램이 저장된 기록매체를 액세스하여 프로그램을 실행함으로써 장치를 제어하는 제어부;
를 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치.
제 8항에 있어서, 상기 측정값 결정 명령어들이:
발광소자를 구동한 후 수광소자 센싱신호가 트리거 레벨에 도달하는데 걸리는 시간에 관련된 물리량을 측정하는 물리량 측정 명령어를 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치.
제 8항에 있어서, 상기 초기화 명령어들은:
표준 용액의 주입 및 측정을 통해 센서 보드의 각각의 소자들의 회로적인 편차와 기구적인 편차를 보정하는 센서 보정 데이터를 결정하여 설정하는 센서 보정 명령어들;및
복수의 표준 용액 주입 및 측정을 통해 각각의 웰별 측정 특성을 결정하여 측정특성 데이터를 설정하는 측정 특성 결정 명령어들;
을 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치.
제 10항에 있어서, 센서 보정 명령어들은:
보정 기준값과 측정된 물리량의 차가 기 설정한 기준값 허용 편차 범위 내로 들어오도록, 각각의 발광소자 구동 파라미터 또는 각각의 수광소자의 수광 여부를 결정하는 트리거 레벨을 조정 및 설정하는 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들을 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치.
제 11항에 있어서, 센서 보드 소자의 구동 파라미터의 조정 명령어들은:
발광소자별 구동 파라메터를 전압 제어 증폭기의 증폭률로 하여 발광소자의 구동신호를 조정 및 설정하는 증폭률 조정 명령어를 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치.
제 11항에 있어서, 센서 보드 소자의 구동 파라미터 조정 명령어들은:
수광소자별 트리거 레벨을 소프트웨어적으로 조정 및 설정하는 트리거 레벨 조정 명령어;를 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치.
제 10항에 있어서, 측정 특성 결정 명령어들이;
결정된 센서 보드의 각각의 소자들의 측정 특성 데이터를 세포 대사 측정 시 참조할 룩업테이블로 저장하는 측정 특성 데이터 저장 명령어를 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치.
제 8항에 있어서,
발광소자 각각의 상부에 위치하여 발광소자 장착 편차로 인한 입사각의 편차를 보완하는 광학 부품을 추가로 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치.
제 8항에 있어서,
수직상하방향으로 이동가능하고 하방으로 이동하여 마이크로플레이트의 적어도 하나이상의 웰을 밀폐하는 밀폐용 덮개;
를 더 포함하는 세포 대사 측정 실험 장치.