KR20210103812A - 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치 및 이를 구비한 침샘 종양 진단장치 - Google Patents

침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치 및 이를 구비한 침샘 종양 진단장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치 및 이를 구비한 침샘 종양 진단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휴대가 간편하고, 누구나 쉽게 사용 가능하여 침샘 종양을 간단하게 진달할 수 있는 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치 및 이를 구비한 침샘 종양 진단장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치 및 이를 구비한 침샘 종양 진단장치는 형광신호를 검출하기 위한 구성으로 발광다이오드 및 포토다이오드를 이용하므로 검출장치의 크기를 줄여 휴대성이 용이하고, 누구라도 간편하게 사용할 수 있어 종래와 같이 대형 병원을 방문하여 검사하지 않더라도 간편하고 신속하게 침샘 종양 여부를 확인할 수 있으며, 이를 통해 검사에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

Description

침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치 및 이를 구비한 침샘 종양 진단장치{Fluorescence Signal Measuring Device for Diagnosing Salivary Gland Tumor and Salivary Gland Tumor Diagnosis Device}
본 발명은 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치 및 이를 구비한 침샘 종양 진단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휴대가 간편하고, 누구나 쉽게 사용 가능하여 침샘 종양을 간단하게 진단할 수 있는 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치 및 이를 구비한 침샘 종양 진단장치에 관한 것이다.
구강은 안면의 하부 중앙에 있는 소화기의 입구기관으로서, 통상적으로는 저작, 소화, 미각, 어음의 구성, 호흡 등에 관여하는 구열(口裂)에서부터 인두와 이어지는 구협(口峽)까지의 조직 구조를 총칭한다.
구강에 발생하는 구강 질환은 임의로 토순, 구개열 등의 선천적 기형, 부식, 골절 등의 외상, 치아우식증, 치주병 등의 치과질환, 치육종, 피상낭종, 에나멜 상피종, 치아종, 설암, 구개암, 침샘암 등의 종양으로 구분할 수 있는데, 구강은 치아, 골 및 연조직으로 구성되어 있어 구성과 기능의 다양성을 보이는 동시에 소화기의 입구로서 외부로 노출되어 각종 질병의 발병가능성이 상대적으로 높다.
구강 질환들 중에서 침샘암은 주로 양쪽 귀 아래의 귀밑샘에서 발병하여 턱밑샘이나 혀밑샘 등에 나타나며, 흡연, 음주, 방사선조사, 바이러스감염, 산업화학물질 등에 의해 발생하며, 부어오름, 안면마비, 통증, 감각이상, 프레이증후군(음식을 씹을 때 피부에 발적 및 발한), 침샘누공(맑은침) 등의 증상이 나타난다.
종래의 침샘암에 대한 진단은 영상진단(CT, MRI, 초음파 등), 조직진단(세침흡인 검사로 종괴를 바늘로 찔러 세포를 채취후 현미경 관찰), 광을 이용한 진단 등의 방법으로 할 수 있다. 그러나, 종래와 같은 진단방식은 대형 병원을 방문하여 검사를 하고, 검사 결과를 기다려야만 하는 불편함이 있다.
또한, 기존에는 광 응용 계측을 할 때 광원으로서 레이저를 주로 사용하였다. 레이저는 광원의 단색성은 우수하나 다루기가 어렵고, 고가이므로 이러한 단점들은 광 응용 진단 시스템에 적용하여 상품화하기에 상당한 장애물이었다.
대한민국 공개특허 10-2017-0123924 대한민국 공개특허 10-2018-0006555 대한민국 공개특허 10-2012-0049487
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 휴대성이 용이하고, 누구라도 간편하게 사용할 수 있도록 함으로써 종래와 같이 대형 병원을 방문하여 검사하지 않더라도 간편하고 신속하게 침샘 종양 여부를 확인할 수 있어 시간 및 비용을 절감할 수 있는 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치 및 이를 구비한 침샘 종양 진단장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치는 회로기판과; 상기 회로기판의 일 측 상면에 실장되는 제1포토다이오드와 상기 제1포토다이오드 주변에 설치되는 적어도 하나 이상의 제1발광다이오드를 포함하는 제1다이오드어레이와, 상기 제1다이오드어레이와 일정 거리 이격된 상기 회로기판의 타 측 상면에 실장되는 제2포토다이오드와 상기 제2포토다이오드 주변에 설치되는 적어도 하나 이상의 제2발광다이오드를 포함하는 제2다이오드어레이를 포함하는 센서부와; 상기 회로기판의 상부에 배치되고, 상기 센서부가 위치하는 영역과 대응되는 일정 영역에 상하로 개방된 관통홀이 형성된 윈도우와; 상기 윈도우의 상부에 배치되고, 상기 제1다이오드어레이 및 상기 제2다이오드어레이의 배치 방향과 대응되는 방향을 따라 내측 일정 영역에 상하로 개방된 슬롯부가 형성된 멤브레인트레이와; 상기 멤트레인트레이의 슬롯부에 삽입되고, 침 속의 샘낭암종에서 발현하는 특정 단백질과 항원항체 반응하는 나노파티클 또는 형광물질이 함유되며, 상기 제2다이오드어레이와 대응되는 일부 영역에 침이 묻히는 시료시트와; 상기 멤브레인트레이 및 상기 시료시트의 상부에 배치되고, 외부에서 상기 센서부로 입사되는 외부광을 차단하는 차단커버;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 단백질은 Ki-67, p53, bcl-2, C-kit, EGFR(epidermal growth factor receptor), VEGF(vascular endothelial growth factor), HER-2(human epidermal growth receptor-2), PCNA(proliferating cell nuclear antigen), RUNX3(Runtrelated transcription factor-3) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 침샘 종양 진단장치는 형광신호 검출장치와; 상기 형광신호 검출장치의 상기 제1포토다이오드에서 검출되는 제1광신호와, 상기 제2포토다이오드에서 검출되는 제2광신호를 비교 분석하여 침샘 종양 여부를 판정하는 판정부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치 및 이를 구비한 침샘 종양 진단장치는 형광신호를 검출하기 위한 구성으로 발광다이오드 및 포토다이오드를 이용하므로 검출장치의 크기를 줄여 휴대성이 용이하고, 누구라도 간편하게 사용할 수 있어 종래와 같이 대형 병원을 방문하여 검사하지 않더라도 간편하고 신속하게 침샘 종양 여부를 확인할 수 있으며, 이를 통해 검사에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치의 분리 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치 및 이를 구비한 침샘 종양 진단장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 2에는 본 발명에 따른 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치(100)가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치(100)는 회로기판(10)과, 센서부(20)와, 윈도우(30)와, 멤브레인트레이(40)와, 시료시트(50)와, 차단커버(60)를 구비한다.
회로기판(10)은 일 측의 변이 더 긴 직사각 형상으로 형성되고, 전면에 센서부(20)가 실장되며, 후면에는 과전압억제다이오드(Transient voltage suppression diode), 전류 전압 안정기(Current Volatge Regulator), LED 드라이버, 작동 표시용 LED 등 각종 전장품이 실장된다. 그리고, 회로기판(10)의 길이방향 일 측에는 다른 전자기기와의 접속 및 통신을 위한 UBS to UART Converter가 구비된다.
센서부(20)는 제1다이오드어레이(21)와, 제2다이오드어레이(25)를 구비한다.
제1다이오드어레이(21)는 회로기판(10)의 길이방향 일 측 상면에 실장되는 제1포토다이오드(22)와, 제1포토다이오드(22) 좌우 또는 상하 방향의 주변에 설치되는 적어도 하나 이상의 제1발광다이오드(23)를 포함하여 구성된다. 본 실시 예에서는 2개의 제1발광다이오드(23)를 구비한 것을 적용하였으나, 하나 또는 단독으로 설치될 수도 있다.
제2다이오드어레이(25)는 제1다이오드어레이(21)와 일정 거리 이격된 회로기판(10)의 타 측 상면에 실장되는 제2포토다이오드(26)와, 제2포토다이오드(26) 주변에 설치되는 적어도 하나 이상의 제2발광다이오드(27)를 포함하여 구성된다.
본 실시 예에서 제1다이오드어레이(21)는 비교군으로 설정하고, 제2다이오드어레이(25)는 측정군으로 설정하였으나, 이와 반대로 설정할 수 있음은 물론이다.
윈도우(30)는 회로기판(10)의 상부에 배치 및 고정되는 것으로, 회로기판(10)과 대응되는 형상과 크기를 가지며, 센서부(20)가 위치하는 영역과 대응되는 일정 영역에 센서부(20)가 진입될 수 있도록 상하로 개방된 관통홀(31)이 형성된다. 윈도우(30)는 후술하는 시료시트(50)가 센서부(20)에 접촉되는 것을 방지할 수 있도록 제1다이오드어레이(21) 및 제2다이오드어레이(25)보다 두꺼운 두께를 가진다. 그리고, 관통홀(31) 내부에는 센서부(20)를 보호하기 위한 투명한 소재의 충전재(35)가 충전될 수 있으며, 충전재(35)는 실리콘을 적용할 수 있다.
멤브레인트레이(40)는 윈도우(30)의 상부에 배치 고정되는 것으로, 회로기판(10) 및 윈도우(30)와 대응되는 형상과 크기를 가지며, 제1다이오드어레이(21) 및 제2다이오드어레이(25)와 대응되는 폭 방향 중앙 부분 일정 영역에는 제1다이오드어레이(21) 및 제2다이오드어레이(25)의 배치 방향과 대응되는 길이방향을 따라 연장되고 상하로 개방된 슬롯부(41)가 형성된다. 이 슬롯부(41)에는 후술하는 시료시트(50)가 삽입 및 진입되며, 시료시트(50)의 길이 및 폭에 대응되게 형성된다.
시료시트(50)는 진단대상자의 침이 묻히는 부분으로서, 멤브레인트레이(40)의 슬롯부(41)에 삽입되고, 침 속의 샘낭암종에서 발현하는 특정 단백질과 항원항체 반응하는 나노파티클 또는 형광물질이 함유된다.
시료시트(50)의 나노파티클 및 형광물질과 항원항체 반응하는 단백질은 Ki-67, p53, bcl-2, C-kit, EGFR(epidermal growth factor receptor), VEGF(vascular endothelial growth factor), HER-2(human epidermal growth receptor-2), PCNA(proliferating cell nuclear antigen), RUNX3(Runtrelated transcription factor-3) 중에서 적어도 어느 하나를 포함한다.
이중 C-kit 단백질은 145 ~ 160 kD 의 분자량의 tyrosine kinase 기능을 가지고 있는 경세포막수용체(transmembrane receptor)로서 위장관의 간엽성 종양, 생식세포 및 조혈세포 종양에서 발현되며, 종양의 침윤이나 전이에 관여하고 예후와 관련 있다고 보고되었다. C-kit이 정상 두경부 조직에서는 나타나지 않는 것으로 알려져 있고, 일부 침샘 종양, 특히 샘낭암종에서 높은 빈도로 발현된다.
EGFR 은 170kD 의 경세포막 수용체로서 EGFR의 과발현은 유방암, 폐암, 방광암, 난소암, 전립선암, 두경부암 등 다양한 상피암에서 관찰이 된다. 일반적으로 두경부암에서 EGFR의 과발현이 높은 병기, 임파선 전이, 낮은 생존율, 방사선치료 저항성과 관계가 있다고 알려져 있다.
진단대상자의 침은 제2다이오드어레이(25)와 대응되는 일부 영역에 묻힌다. 본 실시 예에서 제1다이오드어레이(21)를 비교군으로 적용하고 제2다이오드어레이(25)를 측정군으로 적용함에 따라 제2다이오드어레이(25)와 대응되는 시료시트(50)의 일부 영역에 침이 묻히는 것을 적용하였으나, 제1다이오드어레이(21)를 측정군으로 적용하고, 제2다이오드어레이(25)를 비교군으로 적용하는 경우에는 제1다이오드어레이(21)와 대응되는 시료시트(50)의 일부 영역에 침을 묻히는 것이 바람직하다.
차단커버(60)는 멤브레인트레이(40) 및 시료시트(50)의 상부에 배치되는 것으로, 멤브레인트레이(40)와 대응되는 형상과 크기를 갖고, 외부에서 센서부(20)로 입사되는 외부광을 차단할 수 있도록 불투명한 소재로 형성된다.
한편, 도면에 도시되어 있지 않지만, 제1다이오드어레이(21)와 제2다이오드어레이(25) 사이에는 제1발광다이오드(23) 방출되는 빛이 제2포토다이오드(26) 측으로 진행하는 것을 차단하고, 제2발광다이오드(27)에서 방출되는 빛이 제1포토다이오드(22) 측으로 진행하는 것을 차단하는 격벽이 더 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치(100)를 이용하여 형광신호를 검출하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 진단대상자가 시료시트(50)의 특정 영역에 침을 묻힌 뒤, 차단커버(60)를 열어 멤브레인트레이(40)의 슬롯부(41)에 시료시트(50)를 삽입한다. 그리고, 다시 차단커버(60)를 멤브레인트레이(40) 위에 덮어 외부광이 센서부(20)로 입사되는 것을 차단한다.
그리고, 제1발광다이오드(23) 및 제2발광다이오드(27)를 점등시켜 빛이 방출되도록 한다. 제1발광다이오드(23)에서 방출된 후, 시료시트(50)에 반사되는 빛은 제1포토다이오드(22)를 통해 수신되고, 제2발광다이오드(27)에서 방출된 후, 시료시트(50)에서 반사되는 빛은 제2포토다이오드(26)를 통해 수신된다. 이때, 제2포토다이오드(26)에는 시료시트(50)에 묻은 침 속의 단백질과 시료시트(50)에 함유된 나노파티클 또는 형광물질이 항원항체 반응하면서 발생하는 형광신호가 수신된다.
한편, 본 발명에 따른 침샘 종양 진단장치는 앞서 설명한 본 발명에 따른 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치(100); 형광신호 검출장치(100)의 제1포토다이오드(22)에서 검출되는 제1광신호와, 제2포토다이오드(26)에서 검출되는 제2광신호를 비교 분석하여 침샘 종양 여부를 판정하는 판정부;를 구비한다.
판정부는 제1포토다이오드(22)에 수신되는 제1광신호와 제2포토다이오드(26)에서 수신되는 제2광신호의 광량 차이 또는 파장 차이 등을 비교 분석하고, 광량 차이 또는 파장 차이에 따라 종양 여부를 판정한다.
판정부는 회로기판(10) 자체에 설치될 수도 있으나, 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치(100)의 단순화 및 소형화를 위해 형광신호 검출장치(100)와 별개로 구성될 수 있다. 형광신호 검출장치(100)와 별개로 구성될 경우, 판정부는 PC 또는 스마트폰에 프로그램형태로 탑재될 수 있으며, 형광신호 검출장치(100)는 판정부에 제1광신호 및 제2광신호를 전달할 수 있도록 PC 또는 스마트폰에 접속될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치 및 이를 구비한 침샘 종양 진단장치는 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 회로기판
20 : 센서부
21 : 제1다이오드어레이
22 : 제1포토다이오드
23 : 제1발광다이오드
25 : 제2다이오드어레이
26 : 제2포토다이오드
27 : 제2발광다이오드
30 : 윈도우
40 : 멤브레인트레이
50 : 시료시트
60 : 차단커버

Claims (4)

  1. 회로기판과;
    상기 회로기판의 일 측 상면에 실장되는 제1포토다이오드와 상기 제1포토다이오드 주변에 설치되는 적어도 하나 이상의 제1발광다이오드를 포함하는 제1다이오드어레이와, 상기 제1다이오드어레이와 일정 거리 이격된 상기 회로기판의 타 측 상면에 실장되는 제2포토다이오드와 상기 제2포토다이오드 주변에 설치되는 적어도 하나 이상의 제2발광다이오드를 포함하는 제2다이오드어레이를 포함하는 센서부와;
    상기 회로기판의 상부에 배치되고, 상기 센서부가 위치하는 영역과 대응되는 일정 영역에 상하로 개방된 관통홀이 형성된 윈도우와;
    상기 윈도우의 상부에 배치되고, 상기 제1다이오드어레이 및 상기 제2다이오드어레이의 배치 방향과 대응되는 방향을 따라 내측 일정 영역에 상하로 개방된 슬롯부가 형성된 멤브레인트레이와;
    상기 멤트레인트레이의 슬롯부에 삽입되고, 침 속의 샘낭암종에서 발현하는 특정 단백질과 항원항체 반응하는 나노파티클 또는 형광물질이 함유되며, 상기 제2다이오드어레이와 대응되는 일부 영역에 침이 묻히는 시료시트와;
    상기 멤브레인트레이 및 상기 시료시트의 상부에 배치되고, 외부에서 상기 센서부로 입사되는 외부광을 차단하는 차단커버;를 구비하는 것을 특징으로 하는 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단백질은 Ki-67, p53, bcl-2, C-kit, EGFR(epidermal growth factor receptor), VEGF(vascular endothelial growth factor), HER-2(human epidermal growth receptor-2), PCNA(proliferating cell nuclear antigen), RUNX3(Runtrelated transcription factor-3) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 침샘 종양 진단을 위한 휴대용 형광신호 검출장치.
  3. 청구항 제1항에 따른 형광신호 검출장치와;
    상기 제1포토다이오드에서 검출되는 제1광신호와, 상기 제2포토다이오드에서 검출되는 제2광신호를 비교 분석하여 침샘 종양 여부를 판정하는 판정부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 침샘 종양 진단장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단백질은 Ki-67, p53, bcl-2, C-kit, EGFR(epidermal growth factor receptor), VEGF(vascular endothelial growth factor), HER-2(human epidermal growth receptor-2), PCNA(proliferating cell nuclear antigen), RUNX3(Runtrelated transcription factor-3) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 침샘 종양 진단장치.
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KR20170123924A (ko) 2016-04-29 2017-11-09 연세대학교 산학협력단 구강암 발병 확률 예측 방법 및 장치
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