KR20200059671A - Apparatus and method for multiple measurement of blood biophysical property using microfluidic device - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for measurement of multiple blood biophysical properties using a microfluidic device, and a method therefor. The apparatus for measurement of multiple blood biophysical properties using a microfluidic device comprises a microfluidic device in which a channel through which a fluid to be measured passes is formed. The microfluidic device comprises: an injection hole through which the fluid to be measured is injected; a main channel communicating with the injection hole and allowing the fluid to be measured to pass therethrough; an expansion channel communicating with the main channel and having a diameter wider than that of the main channel; a branch channel communicating with the expansion channel and allowing the fluid to be measured to pass therethrough; a first discharge hole through which the fluid to be measured is discharged; a first connection channel separated from the branch channel and communicating with the first discharge hole through which the fluid to be measured is discharged; an expansion chamber communicating with the expansion channel through the branch channel and including micro channels formed therein and separated from each other by a micro gap; a second discharge hole through which the fluid to be measured is discharged; and a second connection channel communicating with the expansion channel and the second discharge hole. A method for measurement of multiple blood biophysical properties using a microfluidic device is configured to measure multiple blood biophysical properties using the apparatus for measurement of multiple blood biophysical properties using a microfluidic device.

Description

미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법 {Apparatus and method for multiple measurement of blood biophysical property using microfluidic device}{Apparatus and method for multiple measurement of blood biophysical property using microfluidic device}

본 발명은 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세유체소자를 기반으로 하여 3개의 혈액 생물성치 - 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿을 동시에 측정할 수 있는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-biological value measuring device and a measuring method of blood using a microfluidic device, and more specifically, based on the microfluidic device, measuring three blood biologic values-red blood cell deformability, red blood cell aggregation, and hematocrit at the same time. It relates to a multi-biological value measuring device and a measuring method for blood using a microfluidic device capable of.

최근에는 고혈압, 당뇨병, 심장질환 등의 심혈관계 질환 환자의 수가 꾸준히 증가하고 있으며, 특히, 동맥경화, 심근경색, 뇌출혈 등의 심혈관계 질환은 사전증상 없이 갑작스레 발병하여 사망 또는 심각한 합병증을 유발하고 있다. 그러나 종래의 생화학적인(Biochemical) 검출방법으로만은 이와 같은 질병의 조기진단이 힘든 문제점이 있다. Recently, the number of cardiovascular disease patients such as hypertension, diabetes, and heart disease is steadily increasing. In particular, cardiovascular diseases such as arteriosclerosis, myocardial infarction, and brain hemorrhage occur suddenly without prior symptoms, causing death or serious complications. have. However, there is a problem in that early diagnosis of such diseases is difficult only with the conventional biochemical detection method.

따라서, 이와 같은 질병에 대해 효과적으로 사전에 대처하기 위하여 생물리적(Biophysical) 진단기술이 개발되고 있다. 최근에는 혈액 생물성치 - 점도, 점탄성, 적혈구 용적률(hematocrit), 변형성, 응집성 등에 관한 많은 연구가 진행되고 있으며, 심혈관계 질환의 위험인자로 알려진 고혈압, 당뇨, 흡연 등의 증상에서 혈액 생물성치가 상대적으로 높은 것으로 나타났다. Therefore, biophysical diagnostic technology has been developed to effectively cope with such diseases. Recently, many studies have been conducted on blood bioactivity-viscosity, viscoelasticity, hematocrit, deformability, cohesiveness, etc., and blood bioactivity is relatively related to symptoms such as hypertension, diabetes, and smoking, which are known as risk factors for cardiovascular diseases. It turned out to be high.

따라서, 혈액 생물성치를 측정하는 것은 선행 증상 없이 발병하는 심혈관계 질환 환자의 조기 진단에 중요한 역할을 하게 되고, 이에 따라 혈액 생물성치를 측정할 수 있는 바이오 센서가 개발되고 있다. 그러나 종래의 바이오 센서는 다음과 같은 문제점이 있다. Therefore, measuring blood bioactivity plays an important role in the early diagnosis of cardiovascular disease patients who develop without prior symptoms, and accordingly, biosensors capable of measuring blood bioactivity have been developed. However, the conventional biosensor has the following problems.

종래에는 혈액 생물성치 중 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿을 측정할 수 있는 바이오 센서가 개발되었다. 그러나 이와 같은 종래의 바이오 센서는 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿을 동시에 측정할 수 없었고, 이에 각각의 혈액 생물성치를 따로 측정해야 하는 문제점이 있다. Conventionally, biosensors capable of measuring red blood cell deformability, red blood cell aggregation, and hematocrit among blood biologic values have been developed. However, such a conventional biosensor could not measure erythrocyte deformability, erythrocyte cohesiveness, and hematocrit at the same time, and there is a problem in that each blood bioactivity must be measured separately.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 더욱 상세하게는 미세유체소자를 기반으로 하여 3개의 혈액 생물성치 - 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿을 동시에 측정할 수 있는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다. The present invention was created to solve the above-mentioned problems, and more specifically, based on the microfluidic device, uses three microbial devices that can simultaneously measure three blood biologic values-red blood cell deformability, red blood cell aggregation, and hematocrit. It relates to a multi-biological value measuring device and a measuring method for blood.

상술한 문제점을 해결하기 위한 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는 상기 측정대상유체가 통과하는 채널이 형성되어 있는 미세유체소자를 포함하며, 상기 미세유체소자는, 상기 측정대상유체가 주입될 수 있는 주입구; 상기 주입구와 연통되며, 상기 측정대상유체가 통과할 수 있는 메인 채널; 상기 메인 채널과 연통되며, 상기 메인 채널의 직경 보다 넓은 직경으로 형성되는 확장 채널; 상기 확장 채널과 연통되며, 상기 측정대상유체가 통과할 수 있는 브랜치 채널; 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 제1배출구; 상기 브랜치 채널에서부터 갈라지면서 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 제1배출구와 연통되는 제1연결 채널; 상기 브랜치 채널을 통해 상기 확장 채널과 연통되며, 내부에 미세한 간격으로 배치되는 마이크로 채널이 형성되어 있는 확장 챔버; 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 제2배출구; 상기 확장 챔버와 연통되면서, 상기 제2배출구와 연통되는 제2연결 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. The apparatus for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device for solving the above-described problem includes a microfluidic device in which a channel through which the measurement target fluid passes is formed, wherein the microfluidic device is the target fluid. Inlet can be injected; A main channel in communication with the inlet and through which the fluid to be measured passes; An expansion channel communicating with the main channel and formed with a diameter larger than the diameter of the main channel; A branch channel in communication with the expansion channel and through which the fluid to be measured passes; A first outlet through which the fluid to be measured can be discharged; A first connection channel that is separated from the branch channel and communicates with a first discharge port through which the fluid to be measured is discharged; An expansion chamber in communication with the expansion channel through the branch channel, and having a micro channel disposed at a fine interval therein; A second outlet through which the fluid to be measured can be discharged; It is characterized in that it comprises a second connection channel in communication with the second outlet, while communicating with the expansion chamber.

상술한 문제점을 해결하기 위한 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는 상기 주입구와 연결되며, 상기 주입구에 상기 측정대상유체를 주입할 수 있는 실린지 펌프를 포함할 수 있다. The apparatus for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device for solving the above-described problem may be connected to the injection port and include a syringe pump capable of injecting the measurement target fluid into the injection port.

상술한 문제점을 해결하기 위한 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치의 상기 실린지 펌프는 주기적으로 운전 및 정지하면서 상기 주입구에 상기 측정대상유체를 주입할 수 있으며, 상기 실린지 펌프는 상기 측정대상유체와 기준유체를 상기 주입구에 주입할 수 있다. The syringe pump of the multi-biological value measuring device for blood using a microfluidic device for solving the above-described problems may be periodically operated and stopped to inject the fluid to be measured into the inlet, and the syringe pump The measurement target fluid and a reference fluid may be injected into the injection port.

상술한 문제점을 해결하기 위한 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치의 상기 제2배출구는 기준유체로 채워지는 튜브와 연결되며, 상기 튜브는 핀치 밸브를 통해 일측이 막혀 있을 수 있다. The second outlet of the multi-biological value measuring device for blood using a microfluidic device for solving the above-described problem is connected to a tube filled with a reference fluid, and the tube may be blocked on one side through a pinch valve.

상술한 문제점을 해결하기 위한 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는 특정관심영역의 이미지 강도를 측정할 수 있는 이미지 취득 장치를 포함할 수 으며, 적혈구 변형성 지수는, 상기 브랜치 채널의 유속(<UB>)과 상기 브랜치 채널의 단면적(AC)을 통해 도출될 수 있다. The apparatus for measuring multi-biological values of blood using a microfluidic device for solving the above-described problem may include an image acquisition device capable of measuring the image intensity of a specific region of interest, and the red blood cell deformability index of the branch channel It can be derived through the flow rate (<U B >) and the cross-sectional area (A C ) of the branch channel.

상술한 문제점을 해결하기 위한 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치의 상기 확장 챔버 내부에 제1특정관심영역을 선정하고, 상기 이미지 취득 장치를 통해 상기 제1특정관심영역의 제1이미지 강도(<IMP>)를 측정하며, 적혈구 응집성 지수는, 상기 제1이미지 강도(<IMP>)를 통해 도출될 수 있으며, 상기 확장 채널 내부에 제2특정관심영역을 선정하고, 상기 이미지 취득 장치를 통해 상기 제2특정관심영역의 제2이미지 강도(<IBC>)를 측정하며, 헤마토크릿 지수는, 상기 제2이미지 강도(<IBC>)를 통해 도출될 수 있다. A first specific region of interest is selected in the expansion chamber of the multi-biological value measuring device for blood using a microfluidic device for solving the above-described problem, and the first of the first specific region of interest is obtained through the image acquisition device. The image intensity (<I MP >) is measured, and the red blood cell cohesiveness index can be derived through the first image intensity (<I MP >), and a second specific region of interest is selected inside the expansion channel, and the The second image intensity (<I BC >) of the second specific region of interest is measured by the image acquisition device, and the hematocrit index can be derived through the second image intensity (<I BC >).

상술한 문제점을 해결하기 위한 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법은, 측정대상유체의 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿를 동시에 측정하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치를 통해 혈액의 다중생물성치를 측정하는 방법으로서, 상기 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는, 상기 측정대상유체가 통과하는 채널이 형성되어 있는 미세유체소자를 포함하며, 상기 미세유체소자는, 상기 측정대상유체가 주입될 수 있는 주입구; 상기 주입구와 연통되며, 상기 측정대상유체가 통과할 수 있는 메인 채널; 상기 메인 채널과 연통되며, 상기 메인 채널의 직경 보다 넓은 직경으로 형성되는 확장 채널; 상기 확장 채널과 연통되며, 상기 측정대상유체가 통과할 수 있는 브랜치 채널; 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 제1배출구; 상기 브랜치 채널에서부터 갈라지면서 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 제1배출구와 연통되는 제1연결 채널; 상기 브랜치 채널을 통해 상기 확장 채널과 연통되며, 내부에 미세한 간격으로 배치되는 마이크로 채널이 형성되어 있는 확장 챔버; 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 제2배출구; 상기 확장 챔버와 연통되면서, 상기 제2배출구와 연통되는 제2연결 채널을 포함하며, 상기 주입구를 통해 상기 미세유체소자에 상기 측정대상유체를 주입하는 주입 단계; 상기 미세유체소자를 상기 측정대상유체로 채우는 채움 단계; 상기 미세유체소자의 지정된 지점의 유속 또는 이미지 강도를 측정하는 측정 단계; 상기 측정 단계를 통해 측정된 유속 또는 이미지 강도를 통해 적혈구 변형성 지수, 적혈구 응집성 지수, 헤마토크릿 지수를 도출하는 도출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다. In order to solve the above-mentioned problem, a method for measuring multi-biological values of blood using a microfluidic device is a device for measuring multi-biological values of blood using a microfluidic device that simultaneously measures red blood cell deformability, red blood cell cohesiveness, and hematocrit of a fluid to be measured. As a method for measuring the multi-biological value of blood through, the apparatus for measuring multi-biological value of blood using the microfluidic device includes a microfluidic device in which a channel through which the measurement target fluid passes is formed, and the microfluidic device The device may include an injection port through which the fluid to be measured is injected; A main channel in communication with the inlet and through which the fluid to be measured passes; An expansion channel communicating with the main channel and formed with a diameter larger than the diameter of the main channel; A branch channel in communication with the expansion channel and through which the fluid to be measured passes; A first outlet through which the fluid to be measured can be discharged; A first connection channel that is separated from the branch channel and communicates with a first discharge port through which the fluid to be measured is discharged; An expansion chamber in communication with the expansion channel through the branch channel, and having a micro channel disposed at a fine interval therein; A second outlet through which the fluid to be measured can be discharged; An injection step of injecting the measurement target fluid into the microfluidic device through the injection port, the second connection channel communicating with the expansion chamber while communicating with the expansion chamber; Filling the microfluidic device with the fluid to be measured; A measurement step of measuring a flow velocity or image intensity at a designated point of the microfluidic device; It characterized in that it comprises a; deriving step of deriving the erythrocyte deformability index, erythrocyte cohesiveness index, hematocrit index through the flow rate or image intensity measured through the measurement step.

상술한 문제점을 해결하기 위한 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법의 상기 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는, 상기 주입구와 연결되며, 상기 주입구에 상기 측정대상유체를 주입할 수 있는 실린지 펌프를 포함할 수 있다. The apparatus for measuring multiple biological properties of blood using the microfluidic device of the method for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device for solving the above-described problem is connected to the inlet, and the target fluid is measured at the inlet It may include a syringe pump capable of injecting.

상술한 문제점을 해결하기 위한 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법의 상기 주입 단계에서는, 상기 실린지 펌프를 주기적으로 운전 및 정지하면서 상기 주입구에 상기 측정대상유체를 주입할 수 있으며, 상기 주입 단계에서는, 상기 측정대상유체와 기준유체를 상기 실린지 펌프를 통해 상기 주입구에 주입하며, 상기 채움 단계에서는, 상기 측정대상유체와 상기 기준유체를 상기 미세유체소자에 채울 수 있다. In the injection step of the method for measuring a multi-biological value of blood using a microfluidic device for solving the above-described problem, the measurement target fluid may be injected into the injection port while periodically operating and stopping the syringe pump, In the injection step, the measurement target fluid and the reference fluid are injected into the injection port through the syringe pump, and in the filling step, the measurement target fluid and the reference fluid may be filled in the microfluidic device.

상술한 문제점을 해결하기 위한 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법의 상기 제2배출구는 기준유체로 채워지는 튜브와 연결되며, 상기 튜브는 핀치 밸브를 통해 일측이 막혀 있을 수 있다. The second outlet of the method for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device for solving the above-described problem is connected to a tube filled with a reference fluid, and the tube may be blocked on one side through a pinch valve.

상술한 문제점을 해결하기 위한 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법의 상기 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는, 특정관심영역의 이미지 강도를 측정할 수 있는 이미지 취득 장치를 포함할 수 있으며, 상기 측정 단계는, 상기 브랜치 채널의 유속(<UB>)을 측정하며, 상기 도출 단계에서 상기 적혈구 변형성 지수는, 상기 브랜치 채널의 유속(<UB>)과 상기 브랜치 채널의 단면적(AC)을 통해 도출될 수 있다. The apparatus for measuring multiple biological properties of blood using the microfluidic device of the method for measuring multiple biological properties of blood using the microfluidic device for solving the above-described problem acquires an image capable of measuring the image intensity of a specific region of interest It may include a device, the measuring step, the flow rate of the branch channel (<U B >) is measured, the red blood cell deformability index in the derivation step, the flow rate of the branch channel (<U B >) and the It can be derived through the cross-sectional area (A C ) of the branch channel.

상술한 문제점을 해결하기 위한 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법의 상기 측정 단계는, 상기 확장 챔버 내부에 제1특정관심영역을 선정하고, 상기 이미지 취득 장치를 통해 상기 제1특정관심영역의 제1이미지 강도(<IMP>)를 측정하며, 상기 도출 단계에서 상기 적혈구 응집성 지수는, 상기 제1이미지 강도(<IMP>)를 통해 도출될 수 있으며, 상기 측정 단계는, 상기 확장 채널 내부에 제2특정관심영역을 선정하고, 상기 이미지 취득 장치를 통해 상기 제2특정관심영역의 제2이미지 강도(<IBC>)를 측정하며, 상기 도출 단계에서 상기 헤마토크릿 지수는, 상기 제2이미지 강도(<IBC>)를 통해 도출될 수 있다. In the measuring step of a method for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device for solving the above-described problem, a first specific region of interest is selected inside the expansion chamber, and the first specific is obtained through the image acquisition device. The first image intensity (<I MP >) of the region of interest is measured, and in the derivation step, the erythrocyte cohesiveness index can be derived through the first image intensity (<I MP >), and the measurement step comprises: A second specific region of interest is selected in the extended channel, and the second image intensity (<I BC >) of the second specific region of interest is measured through the image acquisition device, and the hematocrit index in the deriving step is: It may be derived through the second image intensity (<I BC >).

본 발명은 미세유체소자를 기반으로 하여 3개의 혈액 생물성치 - 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿을 동시에 측정할 수 있는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 적혈구 변형성 및 적혈구 응집성을 동시에 측정 가능하며, 이와 함께 적혈구 변형성 및 적혈구 응집성에 영향을 주는 헤마토크릿을 동시에 측정할 수 있는 장점이 있다. The present invention relates to a device for measuring and measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device capable of simultaneously measuring three blood biologic values-erythrocyte deformability, erythrocyte cohesion, and hematocrit based on a microfluidic device. It is possible to measure both deformability and erythrocyte cohesion at the same time, and also has the advantage of simultaneously measuring hematocrit affecting red blood cell deformability and erythrocyte cohesion.

본 발명은 3개의 혈액 생물성치 - 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿을 동시에 측정함에 따라 적혈구 변형성, 혈장 내의 단백질 기여도 평가, 적혈구 수의 영향성을 동시에 검토할 수 있으며, 이를 통해 순환기 질환별로 혈액 생물성치의 변화 영향성을 효과적으로 평가 가능한 장점이 있다. In the present invention, three blood biologic values-red blood cell deformability, erythrocyte cohesion, and hematocrit are simultaneously measured, and thus, red blood cell deformability, protein contribution in plasma, and the effect of red blood cell number can be simultaneously examined, through which blood bioactivity values for each circulatory disease There is an advantage that can effectively evaluate the impact of the change.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치의 메인 채널의 유속(<UM>), 브랜치 채널의 유속(<UB>), 제1특정관심영역, 제2관심관심영역을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치의 주요 치수를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치에 혈액을 주입하였을 때의 메인 채널의 유속(<UM>), 브랜치 채널의 유속(<UB>), 제1이미지 강도(<IMP>), 제2이미지 강도(<IBC>)와 그에 따라 측정되는 적혈구 변형성 지수(DI), 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN), 헤마토크릿 지수(HiBC)를 나타내는 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법의 순서도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법을 통해 혈액의 적혈구 변형성 지수(DI), 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN), 헤마토크릿 지수(HiBC)를 동시에 측정한 실시 예이다.
1 is a view showing a device for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is the flow rate of the main channel of the apparatus for measuring multi-biological values of blood using the microfluidic device according to an embodiment of the present invention (<U M >), the flow rate of the branch channel (<U B >), the first specific interest This is a diagram showing an area and a second area of interest.
3 is a view showing the main dimensions of a multi-biological value measuring device for blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention.
4 is a flow rate of a main channel (<U M >) and a flow rate of a branch channel (<U B >) when blood is injected into a device for measuring multi-biological values of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention. ), The first image intensity (<I MP >), the second image intensity (<I BC >) and the erythrocyte deformability index (DI), erythrocyte aggregation index (AI N ), and hematocrit index () H iBC ).
5 is a flow chart of a method for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are red blood cell deformability of the blood through multiple biological Toughness Measurement device and measurement of the blood using a microfluidic device according to an embodiment of the invention index (DI), red blood cell cohesion index (RBC aggregation index, AI N ), Hematocrit index (H iBC ) is an example of measuring at the same time.

이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 본 발명의 다양한 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in connection with the accompanying drawings. Various embodiments of the present invention may have various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and related detailed descriptions are described. However, this is not intended to limit the various embodiments of the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications and / or equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the various embodiments of the present invention. In connection with the description of the drawings, similar reference numerals have been used for similar elements.

본 발명의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 발명(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Expressions such as “comprises” or “can include” that may be used in various embodiments of the present invention indicate the existence of a corresponding function, operation, or component that has been invented, and additional one or more functions, operations or The components and the like are not limited. Further, in various embodiments of the present invention, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that there are features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, It should be understood that one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.When it is mentioned that a component is "connected" to another component, the other component may be directly connected to the other component, but another new component between the other component and the other component It should be understood that may exist. On the other hand, when it is mentioned that an element is "directly connected" or "directly connected" to another component, it will be understood that no other new component exists between the one component and the other components. You should be able to.

본 발명의 다양한 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Terms used in various embodiments of the present invention are only used to describe specific specific embodiments, and are not intended to limit various embodiments of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 다양한 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which various embodiments of the present invention pertain.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 다양한 실시 예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and are ideally or excessively formal unless explicitly defined in various embodiments of the present invention. It is not interpreted as meaning.

본 발명은 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 미세유체소자를 기반으로 하여 3개의 혈액 생물성치 - 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿을 동시에 측정할 수 있는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다. The present invention relates to a multi-biological value measuring apparatus and a measuring method for blood using a microfluidic device, and based on the microfluidic device, three blood biologic values-red blood cell deformability, red blood cell cohesion, and hematocrit capable of simultaneously measuring hematocrit It relates to a multi-biological value measuring device and a measuring method for blood using a fluid element. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는 미세유체소자(100)를 포함하며, 상기 미세유체소자(100)는 주입구(110), 메인 채널(120), 확장 채널(130), 브랜치 채널(140), 제1배출구(150), 제1연결 채널(160), 확장 챔버(170), 제2배출구(180), 제2연결 채널(190)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a device for measuring multi-biological values of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention includes a microfluidic device 100, wherein the microfluidic device 100 is an inlet 110, Main channel 120, expansion channel 130, branch channel 140, first outlet 150, first connection channel 160, expansion chamber 170, second outlet 180, second connection channel (190).

본 발명의 실시 예에 따른 측정대상유체는 혈액일 수 있으며, 상기 측정대상유체가 상기 미세유체소자(100)에 주입되면서 채워지고, 상기 미세유체소자(100) 내부의 지정된 지점의 유속 및 이미지 강도를 측정함에 따라 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿이 측정될 수 있다. The fluid to be measured according to an embodiment of the present invention may be blood, and the fluid to be measured is filled while being injected into the microfluidic device 100, and the flow velocity and image intensity of a designated point inside the microfluidic device 100 Red blood cell deformability, red blood cell cohesiveness, and hematocrit may be measured by measuring.

상기 주입구(110)는 상기 미세유체소자(100)에 상기 측정대상유체를 주입할 수 있는 지점으로, 상기 측정대상유체는 상기 주입구(110)를 통해 상기 미세유체소자(100)에 주입된다. The injection port 110 is a point where the target fluid can be injected into the microfluidic device 100, and the target fluid is injected into the microfluidic device 100 through the injection port 110.

도 1을 참조하면, 상기 주입구(110)는 실린지 펌프(210)와 연결될 수 있다. 상기 실린지 펌프(210)는 상기 측정대상유체가 저장될 수 있는 곳으로, 상기 실린지 펌프(210)에 저장되어 있는 상기 측정대상유체는 상기 주입구(110)에 주입된다.Referring to FIG. 1, the injection port 110 may be connected to a syringe pump 210. The syringe pump 210 is a place where the measurement target fluid can be stored, and the measurement target fluid stored in the syringe pump 210 is injected into the injection port 110.

여기서, 상기 실린지 펌프(210)에는 상기 측정대상유체와 함께 기준유체도 저장될 수 있으며, 상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 측정대상유체와 상기 기준유체가 상기 주입구에 주입될 수 있다. 구체적으로, 상기 측정대상유체는 혈액일 수 있으며, 상기 기준유체는 식염수 일 수 있으며, 상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 주입구(110)에 혈액 및 식염수가 주입될 수 있다. (단, 이때 식염수는 일정유량으로 주입된다.)Here, the reference fluid may be stored together with the measurement target fluid in the syringe pump 210, and the measurement target fluid and the reference fluid may be injected into the injection port through the syringe pump 210. Specifically, the fluid to be measured may be blood, the reference fluid may be saline, and blood and saline may be injected into the inlet 110 through the syringe pump 210. (However, the saline solution is injected at a constant flow rate.)

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 미세유체소자(100)를 통해 실험을 진행하기 전에는, 상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 기준유체를 상기 주입구(110)에 주입할 수 있으며, 상기 미세유체소자(100)를 통해 실험을 진행시에는, 상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 측정대상유체를 상기 주입구(110)에 주입할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, prior to the experiment through the microfluidic device 100, the reference fluid may be injected into the inlet 110 through the syringe pump 210, and the microfluidic fluid When an experiment is performed through the device 100, the measurement target fluid may be injected into the injection port 110 through the syringe pump 210.

상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 측정대상유체(또는 상기 기준유체)를 상기 주입구(110) 주입할 때, 상기 실린지 펌프는 주기적으로 운전 및 정지하면서 상기 측정대상유체를 상기 주입구에 주입할 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 실린지 펌프(210)는 상기 측정대상유체를 주입하는 구간(Ton)과 상기 측정대상유체를 주입하지 않는 구간(Toff)을 포함하여 하나의 주기(T)를 형성하면서, 상기 측정대상유체를 상기 주입구(110)에 주입할 수 있다. When the fluid to be measured (or the reference fluid) is injected through the syringe pump 210, the syringe pump periodically operates and stops to inject the fluid to be measured into the injection port. Can be. Referring to FIG. 1, the syringe pump 210 includes a period (T on ) for injecting the object to be measured and a period (T off ) for not injecting the object to be measured (T off ). While forming, the measurement target fluid may be injected into the injection port 110.

본 발명의 하나의 실시 예로 상기 실린지 펌프(210)의 주기(T)는 240s 일 수 있으며, 상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 측정대상유체가 주입하는 구간(Ton)은 210s 일 수 있으며, 상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 측정대상유체가 주입되지 않는 구간(Toff)은 30s 일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 실린지 펌프(210)의 주기(T)는 필요에 따라 변경될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the cycle (T) of the syringe pump 210 may be 240s, and the section (T on ) injected by the fluid to be measured through the syringe pump 210 may be 210s. In addition, a section (T off ) in which the fluid to be measured is not injected through the syringe pump 210 may be 30 s. However, the present invention is not limited thereto, and the cycle T of the syringe pump 210 may be changed as necessary.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 메인 채널(120)은 상기 주입구(110)와 연통되어 있는 것으로, 상기 주입구(110)를 통해 주입된 상기 측정대상유체가 통과될 수 있는 채널이다. 상기 메인 채널(120)을 통과하는 상기 측정대상유체는 유속(<UM>)이 형성될 수 있는데, 상기 메인 채널(120)의 유속은 마이크로-PIV(Particle Image Velocimetry)를 통해 측정될 수 있다. (상기 미세유체소자(100) 내부에서 혈액의 유속은 다양한 유속 측정장치에 의해 측정될 수 있으며, 상기 마이크로-PIV(Particle Image Velocimetry)를 통해 측정될 수 있다.)2 and 3, the main channel 120 is in communication with the injection port 110, and is a channel through which the measurement fluid injected through the injection port 110 can pass. The measurement target fluid passing through the main channel 120 may have a flow velocity (<U M >), and the flow velocity of the main channel 120 may be measured through micro-PIV (Particle Image Velocimetry). . (The flow rate of blood in the microfluidic device 100 may be measured by various flow rate measurement devices, and may be measured through the micro-PIV (Particle Image Velocimetry).)

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 확장 채널(130)은 상기 메인 채널(120)과 연통되는 것으로, 상기 메인 채널(120)의 직경 보다 넓은 직경으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 메인 채널(120)은 관 형상으로 이루어질 수 있는 것이며, 상기 확장 채널(120)은 원형상으로 이루어질 수 있다. 도 3을 참조하면, 상기 확장 채널(120)이 원형상으로 이루어질 때, 상기 확장 채널(130)의 지름은 1500μm로 이루어질 수 있다. 2 and 3, the expansion channel 130 is in communication with the main channel 120 and may be formed to have a larger diameter than the diameter of the main channel 120. Specifically, the main channel 120 may be formed in a tubular shape, and the expansion channel 120 may be formed in a circular shape. Referring to FIG. 3, when the expansion channel 120 is formed in a circular shape, the diameter of the expansion channel 130 may be 1500 μm.

후술하겠지만, 원 형상의 상기 확장 채널(130) 내부에서 특정관심영역을 선정하고, 상기 특정관심영역의 이미지 강도를 측정하여 상기 이미지 강도를 통해 헤마토크릿의 지수를 도출할 수 있게 된다. As will be described later, a specific region of interest is selected from the extension channel 130 in a circular shape, and an image intensity of the specific region of interest is measured to derive an index of hematocrit through the image intensity.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 브랜치 채널(140)은 상기 확장 채널(130)과 연통되는 것으로, 상기 확장 채널(130)을 통과한 상기 측정대상유체가 통과할 수 있는 것이다. 구체적으로, 상기 메인 채널(120)은 상기 주입구(110)와 상기 확장 채널(130)을 연결시키는 채널이며, 상기 브랜치 채널(140)은 상기 확장 채널(130)과 후술할 상기 확장 챔버(170)를 연결하는 것이다. 상기 확장 채널(130)을 통과한 상기 측정대상유체는 상기 브랜치 채널(140)을 통과하여 상기 확장 챔버(170)로 이동하게 된다. 도 3을 참조하면, 상기 브랜치 채널(140)의 지름은 250μm로 이루어질 수 있다. 1 to 3, the branch channel 140 is in communication with the expansion channel 130, and the measurement target fluid passing through the expansion channel 130 can pass through. Specifically, the main channel 120 is a channel connecting the inlet 110 and the expansion channel 130, the branch channel 140 is the expansion channel 130 and the expansion chamber 170 to be described later Is to connect it. The measurement target fluid that has passed through the expansion channel 130 passes through the branch channel 140 and moves to the expansion chamber 170. Referring to FIG. 3, the diameter of the branch channel 140 may be 250 μm.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 제1배출구(150)는 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 지점이며, 상기 제1연결 채널(160)은 상기 브랜치 채널(140)에서부터 갈라지면서 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 상기 제1배출구(150)와 연통되는 것이다. 상기 제1연결 채널(160)은 상기 브랜치 채널(140)에서부터 분기되면서, 상기 제1배출구(150)와 연통되는 것으로, 상기 브랜치 채널(140)을 통과한 상기 측정대상유체는 상기 제1연결 채널(160)을 거쳐 상기 제1배출구(150)로 배출될 수 있다. 1 to 3, the first outlet 150 is a point at which the measurement object fluid can be discharged, and the first connection channel 160 is split from the branch channel 140 and the measurement object It is in communication with the first outlet 150 through which fluid can be discharged. The first connection channel 160 is branched from the branch channel 140 and is in communication with the first outlet 150, and the measurement target fluid passing through the branch channel 140 is the first connection channel. It may be discharged to the first discharge port 150 through (160).

상기 확장 챔버(170)는 상기 브랜치 채널(140)을 통해 상기 확장 채널(130)과 연통되는 것으로, 내부에 미세한 간격으로 배치되는 마이크로 채널(171)이 형성되어 있는 것이다. 상기 확장 챔버(170)는 미세한 간격으로 배치되어 채널 사이에 갭을 갖는 상기 마이크로 채널(171)이 배치되어 있는 것으로, 상기 확장 챔버(170) 내부에서 특정관심영역을 선정하고, 상기 특정관심영역의 이미지 강도를 측정하여 상기 이미지 강도를 통해 적혈구 응집성 지수를 도출할 수 있게 된다. (여기서, 본 발명의 실시 예에 따르면 상기 확장 챔버(170)의 치수는 도 3과 같이 이루어질 수 있다.)The expansion chamber 170 is in communication with the expansion channel 130 through the branch channel 140, and is formed with a micro channel 171 disposed at minute intervals therein. The expansion chamber 170 is disposed at minute intervals, and the micro-channel 171 having a gap between channels is disposed. A specific region of interest is selected within the expansion chamber 170, and the region of the specific region of interest is selected. By measuring the image intensity, it is possible to derive the red blood cell cohesiveness index through the image intensity. (Here, according to an embodiment of the present invention, the dimension of the expansion chamber 170 may be made as shown in FIG. 3)

도 1을 참조하면, 상기 제2배출구(180)는 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 지점이며, 상기 제2연결 채널(190)은 상기 확장 챔버(170)와 상기 제2배출구(180)와 연통되면서, 상기 확장 챔버(170)와 상기 제2배출구(180)를 연결시킬 수 있는 것이다. 상기 확장 챔버(170)를 통과한 상기 측정대상유체는 상기 제2연결 채널(190)을 통과하여 상기 제2배출구(180)로 배출된다. Referring to FIG. 1, the second outlet 180 is a point at which the fluid to be measured can be discharged, and the second connection channel 190 includes the expansion chamber 170 and the second outlet 180. In communication, the expansion chamber 170 and the second outlet 180 may be connected. The fluid to be measured passing through the expansion chamber 170 passes through the second connection channel 190 and is discharged to the second outlet 180.

상기 제2배출구(180)는 상기 확장 챔버(170)의 입구(후술할 제2특정관심영역)에서 적혈구 응집성을 효과적으로 측정하기 위해 기준유체로 채워지는 튜브(220)와 연결될 수 있다. 상기 튜브(220)는 상기 확장 챔버(170)에서 back-and-forth 혈유동을 위해 설치되는 것으로, 이를 위해 상기 튜브(220)를 기준유체로 채운 후, 핀치 밸브(221)를 통해 상기 튜브(220)의 일측을 클램핑 하면서 상기 튜브(220)의 일측을 막는다. 여기서, 상기 기준유체는 식염수일 수 있으며, 필요에 따라서는 다른 유체일 수도 있다. The second outlet 180 may be connected to a tube 220 filled with a reference fluid to effectively measure red blood cell cohesiveness at the entrance of the expansion chamber 170 (second specific region of interest to be described later). The tube 220 is installed for back-and-forth blood flow in the expansion chamber 170, and for this purpose, the tube 220 is filled with a reference fluid, and then the tube (through the pinch valve 221) The one side of the tube 220 is blocked while clamping one side of 220). Here, the reference fluid may be saline, or other fluid, if necessary.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는 특정관심영역의 이미지 강도를 측정할 수 있는 이미지 취득 장치를 더 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는 이미지 취득 장치를 통해 측정된 이미지 강도와 상기 미세유체소자(100) 내부의 혈액 유속을 측정하여, 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿을 동시에 측정할 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따르면 상기 미세유체소자(100) 내부의 혈액 유속은 마이크로-PIV(Particle Image Velocimetry)를 통해 측정될 수 있다. The apparatus for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention may further include an image acquisition device capable of measuring the image intensity of a specific region of interest, and the microstructure according to an embodiment of the present invention The apparatus for measuring multi-biological values of blood using a fluid device measures image intensity measured through an image acquisition device and blood flow rate inside the microfluidic device 100 to simultaneously measure red blood cell deformability, red blood cell cohesiveness, and hematocrit. have. Here, according to an embodiment of the present invention, the blood flow rate inside the microfluidic device 100 may be measured through micro-PIV (Particle Image Velocimetry).

본 발명의 실시 예에 따르면, 적혈구 변형성 지수(DI)는, 상기 브랜치 채널(140)의 유속(<UB>)과 상기 브랜치 채널(140)의 단면적(AC)을 통해 도출될 수 있다. 구체적으로, 상기 적혈구 변형성 지수(DI)는 하기의 수학식 1과 같이 도출될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the red blood cell deformability index (DI) may be derived through a flow rate (<U B >) of the branch channel 140 and a cross-sectional area (A C ) of the branch channel 140. Specifically, the red blood cell deformability index (DI) may be derived as shown in Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, 상기 AC는 상기 브랜치 채널(140)의 단면적을 나타내고, 상기 T는 상기 실린지 펌프(210)의 주기이며, 상기 <UB> 는 상기 브랜치 채널(140)의 유속을 나타낸다. Here, A C denotes the cross-sectional area of the branch channel 140, T denotes the cycle of the syringe pump 210, and <U B > denotes the flow rate of the branch channel 140.

본 발명의 실시 예에 따르면 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN)는 다음과 같이 도출될 수 있다. 상기 확장 챔버(170) 내부에 제1특정관심영역(310)(ROI - 585×60 pixels)을 선정하고, 상기 이미지 취득 장치를 통해 상기 제1특정관심영역(310)의 제1이미지 강도(<IMP>)를 측정한다. 여기서, 상기 제1특정관심영역(310)은 상기 확장 챔버(170) 내부에서 상기 마이크로 채널(171)의 입구 지점으로 도 2의 상기 확장 챔버(170) 내부에 도시된 지점이다. According to an embodiment of the present invention, the red blood cell aggregation index (RBC aggregation index, AI N ) may be derived as follows. A first specific region of interest 310 (ROI-585 × 60 pixels) is selected inside the expansion chamber 170, and the first image intensity of the first specific region of interest 310 through the image acquisition device (< I MP >). Here, the first specific region of interest 310 is a point shown inside the expansion chamber 170 of FIG. 2 as an entrance point of the micro-channel 171 inside the expansion chamber 170.

상기 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN)는 상기 제1이미지 강도(<IMP>)를 통해 도출될 수 있다. 구체적으로, 상기 적혈구 응집성 지수(AIN)는 하기의 수학식 2와 같이 도출될 수 있다. The erythrocyte aggregation index (RBC aggregation index, AI N ) may be derived through the first image intensity (<I MP >). Specifically, the red blood cell cohesiveness index (AI N ) may be derived as shown in Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, 상기 <IMP> 는 상기 제1특정관심영역(310)의 상기 제1이미지 강도이며, to은 상기 실린지 펌프(210)에서 상기 측정대상유체가 주입될 때, 상기 <IMP> 값이 증가 되는 시점이며, ts는 상기 실린지 펌프(210)에서 상기 측정대상유체가 주입되지 않는 구간의 시작 시점을 나타낸다. Here, <I MP > is the first image intensity of the first specific region of interest 310, t o is when the measurement target fluid is injected from the syringe pump 210, the <I MP > It is a time point at which the value is increased, and t s indicates the start time point of a section in which the target fluid is not injected in the syringe pump 210.

본 발명의 실시 예에 따르면 헤마토크릿 지수(HiBC)는 다음과 같이 도출될 수 있다. 상기 확장 채널(130) 내부에 제2특정관심영역(320)(ROI - 220×220 pixels) 선정하고, 상기 이미지 취득 장치를 통해 상기 제2특정관심영역(320)의 제2이미지 강도(<IBC>)를 측정한다. 여기서, 상기 제2특정관심영역(320)은 상기 확장 채널(130) 내부의 지점으로 도 2의 상기 확장 채널(130) 내부에 도시된 지점이다. According to an embodiment of the present invention, the hematocrit index (H iBC ) may be derived as follows. A second specific region of interest 320 (ROI-220 × 220 pixels) is selected inside the extension channel 130, and a second image intensity of the second specific region of interest 320 (<I BC >). Here, the second specific region of interest 320 is a point inside the extension channel 130 as a point inside the extension channel 130 of FIG. 2.

상기 헤마토크릿 지수(HiBC)는 상기 제2이미지 강도(<IBC>)를 통해 도출될 수 있다. 구체적으로, 상기 헤마토크릿 지수(HiBC)는 하기의 수학식 3과 같이 도출될 수 있다. The hematocrit index (H iBC ) may be derived through the second image intensity (<I BC >). Specifically, the hematocrit index (H iBC ) can be derived as shown in Equation 3 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, 상기 <IBC> 는 상기 제2특정관심영역(320)의 상기 제2이미지 강도이며, 상기 T는 상기 실린지 펌프(210)의 주기를 나타낸다. Here, <I BC > is the second image intensity of the second specific region of interest 320, and T is the cycle of the syringe pump 210.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는 상술한 바와 같이 미세유체소자(100)를 통해 상기 적혈구 변형성 지수(DI), 상기 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN), 상기 헤마토크릿 지수(HiBC)를 동시에 측정할 수 있는 것이다. The apparatus for measuring multi-biological values of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention includes the red blood cell deformability index (DI), the red blood cell cohesiveness index (RBC aggregation index) through the microfluidic device 100 as described above. AI N ), the hematocrit index (H iBC ) can be measured at the same time.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 상기 실린지 펌프(210)를 통해 주기(T)를 형성하면서 상기 측정대상유체를 주입하였을 때의, 상기 메인 채널의 유속(<UM>), 상기 브랜치 채널(140)의 유속(<UB>), 상기 제1이미지 강도(<IMP>), 상기 제2이미지 강도(<IBC>)와 그에 따라 측정되는 상기 적혈구 변형성 지수(DI), 상기 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN), 상기 헤마토크릿 지수(HiBC)를 나타내는 것이다. 구체적으로, 상기 측정대상유체가 혈액 (normal RBCs in dextran solution [20 mg/mL], Hct=50%)일 때의 실험 결과이다. 4 is a flow rate (<U M >) of the main channel when injecting the measurement target fluid while forming a cycle T through the syringe pump 210 according to an embodiment of the present invention, the branch The flow rate of channel 140 (<U B >), the first image intensity (<I MP >), the second image intensity (<I BC >) and the red blood cell deformability index (DI) measured accordingly, the Red blood cell aggregation index (RBC aggregation index, AI N ), it represents the hematocrit index (H iBC ). Specifically, it is an experimental result when the fluid to be measured is blood (normal RBCs in dextran solution [20 mg / mL], Hct = 50%).

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법은 주입 단계(S110), 채움 단계(S120), 측정 단계(S130), 도출 단계(S140)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법은 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치를 통해 혈액의 다중생물성치를 측정하는 방법으로, 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치에 대해서는 상술한 바 구체적인 설명은 생략한다. Referring to FIG. 5, a method for measuring multi-biological values of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention includes an injection step (S110), a filling step (S120), a measurement step (S130), and a derivation step (S140). It includes. The method for measuring the multi-biological value of blood using the microfluidic device according to the embodiment of the present invention is the multi-biological value of blood through the apparatus for measuring the multi-biological value of blood using the microfluidic device according to the embodiment of the present invention described above. As a method of measuring, a detailed description of the apparatus for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device is omitted.

상기 주입 단계(S110)는 상기 주입구(110)를 통해 상기 미세유체소자(100)에 상기 측정대상유체를 주입하는 단계이다. 여기서, 상기 측정대상유체는 혈액일 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 주입구(110)는 실린지 펌프(210)와 연결될 수 있다. 상기 실린지 펌프(210)는 상기 측정대상유체가 저장될 수 있는 곳으로, 상기 주입 단계(S110)에서는 상기 실린지 펌프(210)에 저장되어 있는 상기 측정대상유체를 상기 주입구(110)에 주입한다. The injection step (S110) is a step of injecting the fluid to be measured into the microfluidic device 100 through the injection port 110. Here, the fluid to be measured may be blood. Referring to FIG. 1, the injection port 110 may be connected to a syringe pump 210. The syringe pump 210 is a place where the fluid to be measured can be stored, and in the injection step (S110), the fluid to be measured stored in the syringe pump 210 is injected into the injection port 110. do.

여기서, 상기 실린지 펌프(210)에는 상기 측정대상유체와 함께 기준유체도 저장될 수 있으며, 상기 주입 단계(S110)에서는 상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 측정대상유체와 상기 기준유체가 상기 주입구에 주입될 수 있다. 구체적으로, 상기 측정대상유체는 혈액일 수 있으며, 상기 기준유체는 식염수 일 수 있는 것으로, 상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 주입구(110)에 혈액 및 식염수가 주입될 수 있다. (단, 이때 식염수는 일정유량으로 주입된다.) Here, the reference fluid may be stored together with the measurement target fluid in the syringe pump 210, and in the injection step (S110), the measurement target fluid and the reference fluid are through the syringe pump 210. It can be injected into the inlet. Specifically, the fluid to be measured may be blood, and the reference fluid may be saline, and blood and saline may be injected into the inlet 110 through the syringe pump 210. (However, the saline solution is injected at a constant flow rate.)

상기 주입 단계(S110)에서 상기 측정대상유체와 상기 기준유체를 상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 주입구(110)에 주입하면, 상기 채움 단계(S120)에서, 상기 측정대상유체와 상기 기준유체가 상기 미세유체소자(100)에 채워지게 된다. When the measurement target fluid and the reference fluid are injected into the injection port 110 through the syringe pump 210 in the injection step (S110), in the filling step (S120), the measurement target fluid and the reference fluid Is filled in the microfluidic device 100.

상기 주입 단계(S110)에서 상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 측정대상유체(또는 상기 기준유체)를 상기 주입구(110) 주입할 때, 상기 실린지 펌프를 주기적으로 운전 및 정지하면서 상기 측정대상유체를 상기 주입구(110)에 주입할 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 실린지 펌프(210)는 상기 측정대상유체를 주입하는 구간(Ton)과 상기 측정대상유체를 주입하지 않는 구간(Toff)을 포함하는 하나의 주기(T)를 형성하면서, 상기 측정대상유체를 상기 주입구(110)에 주입할 수 있다. When the measurement target fluid (or the reference fluid) is injected into the injection port 110 through the syringe pump 210 in the injection step (S110), the measurement target is periodically operated and stopped. Fluid may be injected into the inlet 110. Referring to FIG. 1, the syringe pump 210 includes one cycle T including a section T on injecting the target fluid and a section T off not injecting the target fluid. While forming, the measurement target fluid may be injected into the injection port 110.

본 발명의 하나의 실시 예로 상기 실린지 펌프(210)의 주기(T)는 240s 일 수 있으며, 상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 측정대상유체가 주입하는 구간(Ton)은 210s 일 수 있으며, 상기 실린지 펌프(210)를 통해 상기 측정대상유체가 주입되지 않은 구간(Toff)은 30s 일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 실린지 펌프(210)의 주기(T)는 필요에 따라 변경될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the cycle (T) of the syringe pump 210 may be 240s, and the section (T on ) injected by the fluid to be measured through the syringe pump 210 may be 210s. In addition, a section (T off ) in which the target fluid is not injected through the syringe pump 210 may be 30 s. However, the present invention is not limited thereto, and the cycle T of the syringe pump 210 may be changed as necessary.

상기 채움 단계(S120)는 상기 미세유체소자(100)를 상기 측정대상유체로 채우는 단계로, 상기 주입 단계(S110)를 통해 주입된 상기 측정대상유체를 통해 상기 미세유체소자(100)를 채운다. The filling step (S120) is a step of filling the microfluidic device 100 with the measurement target fluid, and filling the microfluidic device 100 through the measurement target fluid injected through the injection step (S110).

상기 측정 단계(S130)는 상기 미세유체소자(100)의 지정된 지점의 유속 또는 이미지 강도를 측정하는 단계이며, 상기 도출 단계(S140)는 상기 측정 단계(S130)를 통해 측정된 유속 또는 이미지 강도를 통해 적혈구 변형성 지수, 적혈구 응집성 지수, 헤마토크릿 지수를 도출하는 단계이다. The measuring step (S130) is a step of measuring the flow rate or image intensity of the designated point of the microfluidic device 100, and the deriving step (S140) is the flow rate or image intensity measured through the measuring step (S130). This is the step of deriving the red blood cell deformability index, red blood cell cohesiveness index, and hematocrit index.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는 특정관심영역의 이미지 강도를 측정할 수 있는 이미지 취득 장치와 상기 미세유체소자(100) 내부의 혈액 유속을 측정할 수 있는 마이크로-PIV(Particle Image Velocimetry)를 더 포함할 수 있으며, 상기 측정 단계(S130)에서는 상기 이미지 취득 장치와 상기 마이크로-PIV(Particle Image Velocimetry)를 통해 상기 미세유체소자(100)의 지정된 지점의 유속 또는 이미지 강도를 측정할 수 있다. The apparatus for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention is an image acquisition device capable of measuring the image intensity of a specific region of interest and the blood flow rate inside the microfluidic device 100. It may further include a micro-PIV (Particle Image Velocimetry), and in the measurement step (S130), the designated point of the microfluidic device 100 through the image acquisition device and the Micro-PIV (Particle Image Velocimetry). Can measure the flow velocity or image intensity.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 도출 단계(S140)에서는 상기 측정 단계(S130)를 통해 측정된 유속 또는 이미지 강도를 통해 상기 적혈구 변형성 지수(DI), 상기 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN), 상기 헤마토크릿 지수(HiBC)가 도출된다. The deriving step (S140) in the red blood cell deformability index (DI) via a flow rate or image intensity measured by the measuring step (S130), the red blood cell cohesion index (RBC aggregation index, AI N) in accordance with an embodiment of the present invention , The hematocrit index (H iBC ) is derived.

상기 적혈구 변형성 지수(DI)는, 상기 측정 단계(S130)에서 상기 브랜치 채널의 유속(<UB>)을 측정하고, 상기 도출 단계(S140)에서 상기 브랜치 채널의 유속(<UB>)과 상기 브랜치 채널의 단면적(AC)을 통해 도출될 수 있다. 구체적으로, 상기 도출 단계(S140)에서 상기 적혈구 변형성 지수(DI)는 하기의 수학식 4와 같이 도출될 수 있다. The red blood cell deformability index (DI), said measuring step (S130) the flow rate of the branch channel in the (<U B>) the measurement, the flow rate of the branch channel in the deriving step (S140) (<U B> ) and It can be derived through the cross-sectional area (A C ) of the branch channel. Specifically, in the derivation step (S140), the red blood cell deformability index (DI) may be derived as shown in Equation 4 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, 상기 AC는 상기 브랜치 채널(140)의 단면적을 나타내고, 상기 T는 상기 실린지 펌프(210)의 주기이며, 상기 <UB> 는 상기 브랜치 채널(140)의 유속을 나타낸다. Here, A C denotes the cross-sectional area of the branch channel 140, T denotes the cycle of the syringe pump 210, and <U B > denotes the flow rate of the branch channel 140.

상기 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN)는 상기 측정 단계(S130)에서 상기 확장 챔버(170) 내부에 제1특정관심영역(310)(ROI)을 선정하고, 상기 이미지 취득 장치를 통해 상기 제1특정관심영역(310)의 제1이미지 강도(<IMP>)를 측정하여, 상기 도출 단계(S140)에서 상기 제1이미지 강도(<IMP>)를 통해 도출될 수 있다. 여기서, 상기 제1특정관심영역(310)은 상기 확장 챔버(170) 내부에서 상기 마이크로 채널(171)의 입구 지점으로 도 2의 상기 확장 챔버(170) 내부에 도시된 지점이다. 구체적으로, 상기 도출 단계(S140)에서 상기 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN)는 하기의 수학식 5와 같이 도출될 수 있다. The red blood cell aggregation index (RBC aggregation index, AI N ) selects a first specific region of interest (310) (ROI) inside the expansion chamber 170 in the measurement step (S130), and through the image acquisition device The first image intensity (<I MP >) of the first specific region of interest 310 may be measured, and may be derived through the first image intensity (<I MP >) in the deriving step S140. Here, the first specific region of interest 310 is a point shown inside the expansion chamber 170 of FIG. 2 as an entrance point of the micro-channel 171 inside the expansion chamber 170. Specifically, in the derivation step (S140), the red blood cell aggregation index (RBC aggregation index, AI N ) may be derived as shown in Equation 5 below.

Figure pat00006
Figure pat00006

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, 상기 <IMP> 는 상기 제1특정관심영역(310)의 상기 제1이미지 강도이며, to은 상기 실린지 펌프(210)에서 상기 측정대상유체가 주입될 때, 상기 <IMP> 값이 증가 되는 시점이며, ts는 상기 실린지 펌프(210)에서 상기 측정대상유체가 주입되지 않는 구간의 시작 시점을 나타낸다. Here, <I MP > is the first image intensity of the first specific region of interest 310, t o is when the measurement target fluid is injected from the syringe pump 210, the <I MP > It is a time point at which the value is increased, and t s indicates the start time point of a section in which the target fluid is not injected in the syringe pump 210.

상기 헤마토크릿 지수(HiBC)는 상기 측정 단계(S130)에서 상기 확장 채널(140) 내부에 제2특정관심영역(320)(ROI)을 선정하고, 상기 이미지 취득 장치를 통해 상기 제2특정관심영역(320)의 제2이미지 강도(<IBC>)를 측정하여, 상기 도출 단계(S140)에서 상기 제2이미지 강도(<IBC>)를 통해 도출될 수 있다. 여기서, 상기 제2특정관심영역(320)은 상기 확장 채널(130) 내부의 지점으로, 도 2의 상기 확장 채널(130) 내부에 도시된 지점이다. 구체적으로, 상기 헤마토크릿 지수(HiBC)는 하기의 수학식 6과 같이 도출될 수 있다. The hematocrit index (H iBC ) selects a second specific region of interest 320 (ROI) inside the extended channel 140 in the measurement step (S130), and the second specific region of interest through the image acquisition device. By measuring the second image intensity (<I BC >) of 320, it may be derived through the second image intensity (<I BC >) in the derivation step (S140). Here, the second specific region of interest 320 is a point inside the extension channel 130 and is a point shown inside the extension channel 130 of FIG. 2. Specifically, the hematocrit index (H iBC ) may be derived as in Equation 6 below.

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서, 상기 <IBC> 는 상기 제2특정관심영역(320)의 상기 제2이미지 강도이며, 상기 T는 상기 실린지 펌프(210)의 주기를 나타낸다. Here, <I BC > is the second image intensity of the second specific region of interest 320, and T is the cycle of the syringe pump 210.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법은 상술한 방법을 통해 상기 적혈구 변형성 지수(DI), 상기 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN), 상기 헤마토크릿 지수(HiBC)를 동시에 측정할 수 있는 것이다. The method for measuring multi-biological values of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention includes the erythrocyte modification index (DI), the erythrocyte aggregation index (AI N ), and the hematocrit index through the above-described method. It is possible to measure (H iBC ) simultaneously.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 혈액의 적혈구 변형성 지수(DI), 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN), 헤마토크릿 지수(HiBC)를 동시에 측정한 실시 예이다.6 and Fig. 7 is an embodiment in accordance with an embodiment of the invention measures the blood erythrocyte deformability index (DI), red blood cell cohesion index (RBC aggregation index, AI N) , the hematocrit index (H iBC) at the same time.

도 6은 혈액을 GA (glutaraldehyde) solution 으로 normal RBCs을 고정하고, 이를 혈장 (autologous plasma)에 주입한다. 여기서, 헤마토크릿은 50%로 설정을 했다. 도 6(a)는 GA (glutaraldehyde) solution을 이용하여 적혈구 변형성을 감소 했을때, 적혈구 변형성 지수(DI)의 변화를 보여주고 있다. GA의 농도(CGA)가 증가할수록 RBC의 변형성이 나빠지고, 이로 인하여 <UB>가 현저하게 낮아진다. 이에 적혈구 변형성 지수(DI)는 GA 농도(CGA)의 증가에 따라서, 현저하게 감소하는 경향을 보여주고 있다. GA의 농도(CGA)가 2μL/mL이후에서는 일정한 경향을 보여주고 있다.6, normal RBCs are fixed with GA (glutaraldehyde) solution and injected into plasma (autologous plasma). Here, the hematocrit was set to 50%. 6 (a) shows a change in the red blood cell deformability index (DI) when the red blood cell deformability is reduced using a GA (glutaraldehyde) solution. As the concentration of GA (C GA ) increases, the deformability of RBC deteriorates, and as a result, <U B > is significantly lowered. Accordingly, the red blood cell deformability index (DI) shows a tendency to decrease significantly with increasing GA concentration (C GA ). The concentration of GA (C GA ) after 2 μL / mL shows a certain trend.

도 6(b)는 GA 농도(CGA)에 따른 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN), 헤마토크릿 지수(HiBC)의 변화를 보여주고 있다. 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN)는 GA 농도(CGA)가 증가함에 따라서, 점점 감소하는 경향을 보여주고 있다. 도 6(b)를 살펴보면, 헤마토크릿 지수(HiBC)는 적혈구 변형성 지수(DI)에 영향을 받는다. 이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법은 3가지 혈액 생물성치를 동시에 측정할 수 있는 장점이 있다. FIG. 6 (b) shows changes in the erythrocyte aggregation index (AI N ) and hematocrit index (H iBC ) according to the GA concentration (C GA ). The red blood cell aggregation index (RBC aggregation index, AI N ) shows a tendency to decrease gradually as the GA concentration (C GA ) increases. Referring to FIG. 6 (b), the hematocrit index (H iBC ) is affected by the red blood cell deformability index (DI). As described above, the apparatus for measuring and measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention has an advantage of simultaneously measuring three blood biological properties.

도 7은 혈액에 부분적으로 변형성 나쁜 적혈구가 포함될 때, 이에 대하여 GA 농도(CGA)=2 μL/mL로 경화된 적혈구와 정상적혈구를 부분적으로 혼합하여 혈액 샘플을 준비했다. 여기서, 혼합비율 (ψ)=VH / (VH + VN) 이고, VH는 경화된 적혈구가 포함된 혈액의 부피이며, VN는 정상적혈구가 포함된 혈액의 부피이다.FIG. 7 shows a blood sample prepared by partially mixing red blood cells cured to GA concentration (C GA ) = 2 μL / mL and normal red blood cells when the blood contains partially deformable red blood cells. Here, the mixing ratio (ψ) = V H / (V H + V N ), V H is the volume of the blood containing the cured red blood cells, V N is the volume of the blood containing the normal red blood cells.

도 7(a)를 참조하면, 혼합비율 증가에 따라서 적혈구 변형성 지수(DI)는 현저하게 감소하고 있다. 특히, 10% 이상의 혼합비율에 대해서는 적혈구 변형성 지수(DI)가 현저하게 낮고, 동일한 경향을 보여준다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법을 통해, 적혈구 변형성을 충분히 검출을 할 수가 있다.Referring to FIG. 7 (a), the red blood cell deformability index (DI) is significantly reduced as the mixing ratio increases. In particular, for a mixing ratio of 10% or more, the red blood cell deformability index (DI) is remarkably low and shows the same tendency. That is, it is possible to sufficiently detect red blood cell deformability through an apparatus for measuring and measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention.

도 7(b)는 혼합비율에 따라 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN), 헤마토크릿 지수(HiBC)의 변화를 보여주고 이다. 도 7(b)를 살펴보면, 혼합비율에 따라 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN), 헤마토크릿 지수(HiBC)가 영향을 받는 것을 알 수 있다. 이상의 결과와 같이, 변형성이 나쁜 적혈구의 비율에 따라서 3가지 혈액 생물성치 지수(적혈구 변형성 지수(DI), 적혈구 응집성 지수(RBC aggregation index, AIN), 헤마토크릿 지수(HiBC))가 영향을 받는 것을 알 수 있다. Figure 7 (b) shows the change in the erythrocyte aggregation index (RBC aggregation index, AI N ), hematocrit index (H iBC ) according to the mixing ratio. Referring to FIG. 7 (b), it can be seen that the erythrocyte aggregation index (AI N ) and the hematocrit index (H iBC ) are affected according to the mixing ratio. As shown in the above results, the three blood biomass indexes (RBC deformability index (DI), RBC aggregation index (AI N ), and hematocrit index (H iBC )) are affected by the proportion of erythrocytes with poor deformability. You can see that

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법은 다음과 같은 효과가 있다. The apparatus for measuring and measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention has the following effects.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법은 미세유체소자(100)를 기반으로 하여 적혈구 변형성 및 적혈구 응집성을 동시에 측정 가능하며, 이와 함께 적혈구 변형성 및 적혈구 응집성에 영향을 주는 헤마토크릿을 동시에 측정할 수 있는 장점이 있다. The apparatus for measuring and measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention can simultaneously measure red blood cell deformability and red blood cell cohesiveness based on the microfluidic device 100, together with red blood cell deformability and There is an advantage in that hematocrit affecting red blood cell cohesion can be measured simultaneously.

본 발명의 실시 예에 따른 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치 및 측정방법은 3개의 혈액 생물성치 - 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿을 동시에 측정함에 따라 적혈구 변형성, 혈장 내의 단백질 기여도 평가, 적혈구 수의 영향성을 동시에 검토할 수 있으며, 이를 통해 순환기 질환별로 혈액 생물성치의 변화 영향성을 효과적으로 평가 가능한 장점이 있다. The apparatus for measuring and measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device according to an embodiment of the present invention evaluates three blood biological properties-red blood cell deformability, erythrocyte cohesion, and hematocrit, simultaneously measuring red blood cell deformability and protein contribution in plasma , The effect of the number of red blood cells can be reviewed at the same time, and through this, it is possible to effectively evaluate the effect of changes in blood biologic values for each circulatory disorder.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위를 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다. The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be provided without departing from the scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100...미세유체소자 110...주입구
120...메인 채널 130...확장 채널
140...브랜치 채널 150...제1배출구
160...제1연결 채널 170...확장 챔버
171...마이크로 채널 180...제2배출구
190...제2연결 채널 210...실린지 펌프
220...튜브 221...핀치 밸브
310...제1특정관심영역 320...제2특정관심영역
S110...주입 단계
S120...채움 단계
S130...측정 단계
S140...도출 단계
100 ... fine fluid element 110 ... inlet
120 ... main channel 130 ... extended channel
140 ... branch channel 150 ... first outlet
160 ... first connection channel 170 ... expansion chamber
171 ... micro channel 180 ... second outlet
190 ... second connection channel 210 ... syringe pump
220 ... tube 221 ... pinch valve
310 ... first specific area of interest 320 ... second specific area of interest
S110 ... Injection stage
S120 ... Filling step
S130 ... Measurement step
S140 ... During phase

Claims (18)

측정대상유체의 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿를 동시에 측정하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치로서,
상기 측정대상유체가 통과하는 채널이 형성되어 있는 미세유체소자를 포함하며,
상기 미세유체소자는,
상기 측정대상유체가 주입될 수 있는 주입구;
상기 주입구와 연통되며, 상기 측정대상유체가 통과할 수 있는 메인 채널;
상기 메인 채널과 연통되며, 상기 메인 채널의 직경 보다 넓은 직경으로 형성되는 확장 채널;
상기 확장 채널과 연통되며, 상기 측정대상유체가 통과할 수 있는 브랜치 채널;
상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 제1배출구;
상기 브랜치 채널에서부터 갈라지면서 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 제1배출구와 연통되는 제1연결 채널;
상기 브랜치 채널을 통해 상기 확장 채널과 연통되며, 내부에 미세한 간격으로 배치되는 마이크로 채널이 형성되어 있는 확장 챔버;
상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 제2배출구;
상기 확장 챔버와 연통되면서, 상기 제2배출구와 연통되는 제2연결 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치.
A device for measuring multi-biological values of blood using a microfluidic device that simultaneously measures red blood cell deformability, red blood cell cohesiveness, and hematocrit of a fluid to be measured,
And a microfluidic device in which a channel through which the measurement target fluid passes is formed,
The microfluidic device,
An injection hole into which the measurement target fluid is injected;
A main channel in communication with the inlet and through which the fluid to be measured passes;
An expansion channel communicating with the main channel and formed with a diameter larger than the diameter of the main channel;
A branch channel in communication with the expansion channel and through which the fluid to be measured passes;
A first outlet through which the fluid to be measured can be discharged;
A first connection channel that is separated from the branch channel and communicates with a first discharge port through which the fluid to be measured is discharged;
An expansion chamber in communication with the expansion channel through the branch channel, and having a micro channel disposed at a fine interval therein;
A second outlet through which the fluid to be measured can be discharged;
A device for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device, characterized in that it comprises a second connection channel in communication with the second outlet while communicating with the expansion chamber.
제1항에 있어서,
상기 주입구와 연결되며, 상기 주입구에 상기 측정대상유체를 주입할 수 있는 실린지 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치.
According to claim 1,
It is connected to the inlet, and the multi-biological value measuring device for blood using a microfluidic device, characterized in that it comprises a syringe pump capable of injecting the fluid to be measured into the inlet.
제2항에 있어서,
상기 실린지 펌프는 주기적으로 운전 및 정지하면서 상기 주입구에 상기 측정대상유체를 주입하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치.
According to claim 2,
The syringe pump is a device for measuring multi-biological values of blood using a microfluidic device, characterized in that the fluid to be measured is injected into the inlet while periodically operating and stopping.
제2항에 있어서,
상기 실린지 펌프는 상기 측정대상유체와 기준유체를 상기 주입구에 주입하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치.
According to claim 2,
The syringe pump is a device for measuring multiple biological values of blood using a microfluidic device, characterized in that the measurement target fluid and a reference fluid are injected into the injection port.
제1항에 있어서,
상기 제2배출구는 기준유체로 채워지는 튜브와 연결되며, 상기 튜브는 핀치 밸브를 통해 일측이 막혀 있는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치.
According to claim 1,
The second outlet is connected to a tube filled with a reference fluid, the tube is a multi-biological value measuring device for blood using a microfluidic device, characterized in that one side is blocked through a pinch valve.
제1항에 있어서,
특정관심영역의 이미지 강도를 측정할 수 있는 이미지 취득 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치.
According to claim 1,
Multi-biological value measurement device for blood using a microfluidic device, characterized in that it comprises an image acquisition device capable of measuring the image intensity of a specific region of interest.
제3항에 있어서,
적혈구 변형성 지수는,
상기 브랜치 채널의 유속(<UB>)과 상기 브랜치 채널의 단면적(AC)을 통해 도출되는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치.
According to claim 3,
The red blood cell deformability index,
Multi-biological value measuring device for blood using a microfluidic device, characterized in that derived from the flow rate (<U B >) of the branch channel and the cross-sectional area (A C ) of the branch channel.
제6항에 있어서,
상기 확장 챔버 내부에 제1특정관심영역을 선정하고, 상기 이미지 취득 장치를 통해 상기 제1특정관심영역의 제1이미지 강도(<IMP>)를 측정하며,
적혈구 응집성 지수는,
상기 제1이미지 강도(<IMP>)를 통해 도출되는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치.
The method of claim 6,
A first specific region of interest is selected inside the expansion chamber, and the first image intensity (<I MP >) of the first specific region of interest is measured through the image acquisition device,
The erythrocyte cohesiveness index,
A device for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device, characterized in that it is derived through the first image intensity (<I MP >).
제6항에 있어서,
상기 확장 채널 내부에 제2특정관심영역을 선정하고, 상기 이미지 취득 장치를 통해 상기 제2특정관심영역의 제2이미지 강도(<IBC>)를 측정하며,
헤마토크릿 지수는,
상기 제2이미지 강도(<IBC>)를 통해 도출되는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치.
The method of claim 6,
A second specific region of interest is selected within the extended channel, and the second image intensity (<I BC >) of the second specific region of interest is measured through the image acquisition device,
Hematocrit index,
Multi-biological value measurement device for blood using a microfluidic device, characterized in that derived through the second image intensity (<I BC >).
측정대상유체의 적혈구 변형성, 적혈구 응집성, 헤마토크릿를 동시에 측정하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치를 통해 혈액의 다중생물성치를 측정하는 방법으로서,
상기 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는,
상기 측정대상유체가 통과하는 채널이 형성되어 있는 미세유체소자를 포함하며, 상기 미세유체소자는, 상기 측정대상유체가 주입될 수 있는 주입구; 상기 주입구와 연통되며, 상기 측정대상유체가 통과할 수 있는 메인 채널; 상기 메인 채널과 연통되며, 상기 메인 채널의 직경 보다 넓은 직경으로 형성되는 확장 채널; 상기 확장 채널과 연통되며, 상기 측정대상유체가 통과할 수 있는 브랜치 채널; 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 제1배출구; 상기 브랜치 채널에서부터 갈라지면서 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 제1배출구와 연통되는 제1연결 채널; 상기 브랜치 채널을 통해 상기 확장 채널과 연통되며, 내부에 미세한 간격으로 배치되는 마이크로 채널이 형성되어 있는 확장 챔버; 상기 측정대상유체가 배출될 수 있는 제2배출구; 상기 확장 챔버와 연통되면서, 상기 제2배출구와 연통되는 제2연결 채널을 포함하며,
상기 주입구를 통해 상기 미세유체소자에 상기 측정대상유체를 주입하는 주입 단계;
상기 미세유체소자를 상기 측정대상유체로 채우는 채움 단계;
상기 미세유체소자의 지정된 지점의 유속 또는 이미지 강도를 측정하는 측정 단계;
상기 측정 단계를 통해 측정된 유속 또는 이미지 강도를 통해 적혈구 변형성 지수, 적혈구 응집성 지수, 헤마토크릿 지수를 도출하는 도출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법.
As a method for measuring multi-biological values of blood through a multi-biological value measuring device of blood using a microfluidic device that simultaneously measures red blood cell deformability, erythrocyte cohesiveness, and hematocrit of the fluid to be measured
The apparatus for measuring multiple biological properties of blood using the microfluidic device,
And a microfluidic device in which a channel through which the fluid to be measured passes is formed, wherein the microfluidic device comprises: an injection port through which the fluid to be measured is injected; A main channel in communication with the inlet and through which the fluid to be measured passes; An expansion channel communicating with the main channel and formed with a diameter larger than the diameter of the main channel; A branch channel in communication with the expansion channel and through which the fluid to be measured passes; A first outlet through which the fluid to be measured can be discharged; A first connection channel that is separated from the branch channel and communicates with a first discharge port through which the fluid to be measured is discharged; An expansion chamber in communication with the expansion channel through the branch channel, and having a micro channel disposed at a fine interval therein; A second outlet through which the fluid to be measured can be discharged; While communicating with the expansion chamber, and includes a second connection channel in communication with the second outlet,
An injection step of injecting the target fluid into the microfluidic device through the injection hole;
Filling the microfluidic device with the fluid to be measured;
A measurement step of measuring a flow velocity or image intensity at a designated point of the microfluidic device;
A derivation step of deriving a red blood cell deformability index, a red blood cell cohesiveness index, and a hematocrit index through a flow rate or image intensity measured through the measuring step; a method for measuring multi-biological value of blood using a microfluidic device.
제10항에 있어서,
상기 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는,
상기 주입구와 연결되며, 상기 주입구에 상기 측정대상유체를 주입할 수 있는 실린지 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법.
The method of claim 10,
The apparatus for measuring multiple biological properties of blood using the microfluidic device,
A method for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device, characterized in that it comprises a syringe pump that is connected to the inlet and can inject the fluid to be measured into the inlet.
제11항에 있어서,
상기 주입 단계에서는,
상기 실린지 펌프를 주기적으로 운전 및 정지하면서 상기 주입구에 상기 측정대상유체를 주입하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법.
The method of claim 11,
In the injection step,
A method for measuring a multi-biological value of blood using a microfluidic device, characterized by injecting the measurement target fluid into the injection port while periodically operating and stopping the syringe pump.
제11항에 있어서,
상기 주입 단계에서는,
상기 측정대상유체와 기준유체를 상기 실린지 펌프를 통해 상기 주입구에 주입하며,
상기 채움 단계에서는,
상기 측정대상유체와 상기 기준유체를 상기 미세유체소자에 채우는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법.
The method of claim 11,
In the injection step,
The measurement target fluid and a reference fluid are injected into the injection port through the syringe pump,
In the filling step,
A method for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device, characterized in that the microfluidic device is filled with the target fluid and the reference fluid.
제10항에 있어서,
상기 제2배출구는 기준유체로 채워지는 튜브와 연결되며, 상기 튜브는 핀치 밸브를 통해 일측이 막혀 있는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법.
The method of claim 10,
The second outlet is connected to a tube filled with a reference fluid, the tube is a multi-biological value measurement method of blood using a microfluidic device, characterized in that one side is blocked through a pinch valve.
제10항에 있어서,
상기 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정장치는,
특정관심영역의 이미지 강도를 측정할 수 있는 이미지 취득 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법.
The method of claim 10,
The apparatus for measuring multiple biological properties of blood using the microfluidic device,
A method for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device, comprising an image acquisition device capable of measuring the image intensity of a specific region of interest.
제12항에 있어서,
상기 측정 단계는, 상기 브랜치 채널의 유속(<UB>)을 측정하며,
상기 도출 단계에서 상기 적혈구 변형성 지수는,
상기 브랜치 채널의 유속(<UB>)과 상기 브랜치 채널의 단면적(AC)을 통해 도출되는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법.
The method of claim 12,
The measuring step measures the flow rate (<U B >) of the branch channel,
The red blood cell deformability index in the derivation step,
Method for measuring multi-biological value of blood using a microfluidic device, characterized in that it is derived through the flow rate (<U B >) of the branch channel and the cross-sectional area (A C ) of the branch channel.
제15항에 있어서,
상기 측정 단계는, 상기 확장 챔버 내부에 제1특정관심영역을 선정하고, 상기 이미지 취득 장치를 통해 상기 제1특정관심영역의 제1이미지 강도(<IMP>)를 측정하며,
상기 도출 단계에서 상기 적혈구 응집성 지수는,
상기 제1이미지 강도(<IMP>)를 통해 도출되는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법.
The method of claim 15,
In the measuring step, a first specific region of interest is selected in the expansion chamber, and a first image intensity (<I MP >) of the first specific region of interest is measured through the image acquisition device,
The red blood cell cohesiveness index in the derivation step,
Method for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device, characterized in that it is derived through the first image intensity (<I MP >).
제15항에 있어서,
상기 측정 단계는, 상기 확장 채널 내부에 제2특정관심영역을 선정하고, 상기 이미지 취득 장치를 통해 상기 제2특정관심영역의 제2이미지 강도(<IBC>)를 측정하며,
상기 도출 단계에서 상기 헤마토크릿 지수는,
상기 제2이미지 강도(<IBC>)를 통해 도출되는 것을 특징으로 하는 미세유체소자를 사용하는 혈액의 다중생물성치 측정방법.
The method of claim 15,
In the measuring step, a second specific region of interest is selected in the extended channel, and a second image intensity (<I BC >) of the second specific region of interest is measured through the image acquisition device,
In the deriving step, the hematocrit index,
Method for measuring multiple biological properties of blood using a microfluidic device, characterized in that it is derived through the second image intensity (<I BC >).
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