KR880001689B1 - 회전 부재용 가열 시스템 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

회전 부재용 가열 시스템

제1도 : 본 발명의 가열 시스템으로 장치된 원심분리기의 상면도.

제2도 : 제1도에 있어서 직선 2-2를 따라 그려진 단면도.

제3도 : 본 발명의 실시에 사용된 샘플 프로세서 카드(Sample processor card)의 평면도.

제4도 : 제3도에 있어서 직선 4-4를 따라 그려진 단면도.

제5도 : 본 발명의 실시에 사용된 광원 및 감지기 배열의 설명도.

제6도 : 본 발명의 가열 시스템에 사용된 제어 시스템의 구성도.

제7도 : 본 발명의 실시에 사용된 바람직한 샘플프로세서 카드의 입면도.

본 발명은 가열시스템, 특히 빠르게 회전하는 지지체(Substrate)를 복사가열하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 명세서에 참고문헌으로 인용된 명세서이며 본 명세서와 동시에 출원된, 계류중인 특허원 제(15884)및 (15884A)호에는, 완전한 화학시험이 회전하는 원심분리기 상에서 이루어지는, 화학시험을 수행하기 위한 방법 및 장치가 기술되어 있다. 이들 계류중인 특허원에 기술된 것과 같은 원심분리기에는 회전판이 설치되어 있는데, 그위에는 원심력을 일으키는 판과함께 회전하는 하나이상의 샘플프로세서 카드 홀더(holder)가 설치되어 있다. 판상의 이러한 홀더중에서 설치된 샘플프로세서 카드 홀더는 이렇게 발생된 원심력이 홀더에 위치한 샘플 프로세서 카드에 작용할 수 있도록 판과 함께 회전할 수 있다.

이들 계류중인 특허원에 기술된 것과 같은 바람직한 실시양태에 따르면, 샘플프로세서 카드는, 수행될 특정 화학시험에 사용된 시약, 및 카드에 샘플을 공급하기 위한 장치가 갖추어져 있는, 본래 폐쇄된 용기이다. 그러므로, 사용시, 샘플을 카드에 삽입하고 카드를 원심분리기상의 홀더에 위치시킨다. 원심력은, 카드내의 시약용기로부터 시약을 방출시키고 화학 시험의 일부분으로서 반응을 위한 카드를 통해 시약 및 샘플을 이동시킬뿐만 아니라, 바람직한 실시양태에서, 샘플이 시약과 접촉하기 전에 원심분리에 의한 액체-고체 분리를 이루는데 사용된다.

반응의 생성물은, 보통 광학적 장치에 의해 화학반응을 측정하여 화학시험의 결과를 확인하는 쿠베트챔버(cuvette chamber)로 최종적으로 옮겨진다. 상기 특허원에 기술된 바와 같이, 거기에 기술된 방법 및 장치는 혈액의 화학적 성질을 측정하는데 사용하기에 특히 적당하다. 하지만, 정확한 결과를 얻기 위해서 샘플과 시약과의 반응이 수행되는 온도를 조절해야 하기 때문에, 대부분의 경우에 그것들이 비교적 좁은 온도범위내에 있도록 시약 및/또는 샘플을 가열하는 것이 필요하다. 가열조작은, 원심분리기 판이 통상적으로 매 30/1000초 마다 1회전 한다는 사실을 인하여 복잡해지며, 그러므로 빠르게 회전하는 카드에 열을 가하는 것은 어려운 일이다. 더우기, 원심 분리기판은, 때때로 다수의 상이한 카드를 동시에 갖추고 있으며, 각 카드는 다른 출발은 도로부터 선택적으로 가열돼야 한다. 원심분리기 판이, 각각 다른 온도이며, 짧은 시간, 통상적으로 1내지 2분내에 모두 최적 온도가 되도록 해야하는 다수의 카드을 갖추는 드문일이 아니다.

따라서, 본 발명의 목적은, 빠르게 회전하는 요소(element)를 가열하기위한 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명의 더 상세한 목적은, 가열장치와 회전하는 요소사이에 접촉함이 없이, 원심분리기상에 있는 다수의 회전하는 요소 각각을 선택적으로 가열하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 회전하는 화학반응 용기를 선택적으로 가열하여, 그 내용물의 온도를 조절하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이와 같은 목적과 기타 목적 및 이점이 하기에 좀더 상세히 기술되어 있으며, 본 발명을 제한함이 없이 설명을 위해 본 발명의 실시양태가 첨부된 도면에 나타나 있다.

본 발명의 개념은, 가열할 제품(article)위에 에너지를 방사하도록 배치되는, 복사에너지를 방출할 수 있는 스트로브(strobe)광원을 포함하는, 빠르게 회전하는 제품을 가열하기 위한 방법 및 장치에 있다. 제품과 함께 회전하는 온도 감지 장치가 제품위에 배치되어 있으며, 그 온도 감지 장치는 제품 온도의 함수로서 복사 에너지를 반사하도록 되어 있다. 광원은 제품의 회전운동 온도 감지 장치를 비추도록 배치되며, 광 감지기가 온도 감지 장치에 의해 반사된 빛의 변화를 측정한다. 온도 감지장치의 온도가 너무 낮은 경우, 감지기에 연결된 제어회로는, 제품의 회전과 일치하여 에너지를 받는 스트로브 광원이 주기적으로, 예를 들면, 주기적 회전동안 제품이 목적하는 온도로 가열될 때 까지 제품을 비추도록 한다.

본 발명의 실시에 따라, 제품을 효과적으로 가열할 수 있으며 함께 회전하는 다수의 제품을 독립적이고 선택적으로 가열할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

본 발명은, 상술한 계류중인 특허원에 따라 사용된 샘플 프로세서 카드내에 있는 화학시약을 가열하는데 특히 적당하다. 예를 들면, 판과 함께 카드의 각 회전동안 스트로브를 약2/1000초 보다 짧게 펄스(pulse)시킬 수 있다. 온도 감지 장치가 각 카드와 연결되어 있기 때문에, 다른 카드의 온도와는 상관없이, 카드가 목적하는 온도에 이르도록 선택적으로 각 카드를 가열시킬 수 있다.

본 발명을 더 상세하게 설명하기 위한 도면에 있어서, 본 발명의 가열 시스템이 설치된 원심분리기가 제1도 및 제2도에 나타나 있다. 그 원심분리기는, 축12상에서 회전하도록 장치되어 있으며, 적당한 전동장치14, 바람직하게는 고속으로 조작가능한 전기 모터에 의해 작동하는 판 10을포함한다. 계류중인 특허원 제(D 15584 A) 호에 기술된 바와 같은 하나이상의 샘플 프로세서 카드홀더 16이 판10상에 설치되어 있다. 카드 홀더16은 쟁반과 비슷하며 판10에 따라 축18을중심으로 회전하도록 설치되어 있다. 그러므로, 홀더16은, 설명을 용이하게 하기 위해 도면에 나타내지 않은 적당한 전동 장치에 의해 판 10에 따라 회전하거나 인덱스(index)될 수 있다. 중요한 특징은, 카드 홀더 16이, 샘플 프로세서 카드를 수용하기에 적당하며, 샘플프로세서 카드에 작용하는 원심력의 방향이 화학시험 조작동안 필수적인 유체이동 기능을 이루도록 판 10에 따라 회전할 수 있다는 것이다.

또한, 원심분리기는, 도면의 제2도에 가장 상세하게 나타낸 바와같이 반사판22에 의해 둘러싸인 스트로브광원 20으로 장치되어 있다. 스트로브 20은, 도면의 제2도에 나타낸바와 같이 샘플 프로세서 카드 24의 저부를 비추도록 홀더 16아래쪽에 위치할 수 있다.

판 10고 함께 축 12주위를 샘플프로세서 카드 16이 회전하는 동안 렌즈 29을 통해 그 카드의 일부분위에 빛을 발사하도록 배치되는 광원 26이, 회전가능한 판10에 인접하여 설치되어 있다. 좀더 상세하게 후술되어 있는 바와 같이, 렌즈 30을 통해 샘플프로세서 카드 24의 일부분으로부터 반사된 빛을 받도록 배치되는 광 감지기 28이 광원 26에 인접하여 배치되어 있다.

본 발명의 실시에 사용된 대표적인 샘플프로세서 카드는 계류중인 특허원 제(D 15884 A)호에 상세하게 기술되어 있으며 도면의 제3도 및 제4도에도 설명되어 있다. 샘플 프로세서 카드는 분석할 샘플을 도입하는 장치, 시약공급장치 및 카드에 삽입된 유출 샘플을 받는 유출챔버를 포함한다.

샘플은 이렇게 카드내에 도입되며, 카드에 도입된 샘플의 과량이 유출 챔버로 흐르도록 원심력에 의해 카드내에 한정된 여러 챔버를 통해 이동한다. 시약과 샘플에 의해 형성된 반응 생성물에 대한 필요한 측정(보통, 광학적 장치에 의한)을 수행할 수 있도록 반응 생성물이 쿠베트 또는 측정챔버로 이동할 때까지, 시약과 샘플은 방향 F₀또는 F₁으로 작용하는 원심력에 의해 서로 혼합된다. 전술한 계류중인 특허원에 좀더 상세하게 기술되어 있는 쿠베트 챔버 32는, 시약과, 샘플과의 반응 생성물의 광학적 특성이 본 분야에 숙력된 자들에게 익히 공지된 적당한 광학적 기술에 의해 측정되는 챔버이다. 쿠베트 챔버는, 그 위에 온도 감지 장치 40이 고정되어 있는 측벽면 34를 갖고 있다. 온도 감지 장치 40과 쿠베트 챔버 32의 내용물과의 근접으로 인하여, 온도 감지 장치는 쿠베트 챔버 32내의 온도를 유지하게 된다. 측벽면 34가 외벽 36내부에 있기 때문에, 카드 24의 본 발명이 바람직한 실시양태에서는, 온도감지 장치 40에 접근할 수 있는 창 38이 제공된다. 그러므로, 좀더 상세하게 후술되어 있는 바와 같이, 창 38을 통해 온도감지 장치 40을 볼 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시양태에 있어서, 샘플프로세서 카드24는, 창 38이 판10의 회전축 12에 반대방향으로 펼쳐지도록 샘플홀더 16내에 위치시킨다. 전술한 계류중인 특허원에 좀더 상세하게 기술되어 있는 손 조작 단계가 수행된 후, 샘플과 시약의 반응 생성물은 쿠베트 챔버 32의 범위내에 있게되며, 온도 감지 장치 40은 쿠베트챔버 32의 내용물과 거의 같은 온도를 가진다. 제1도에 설명된 광원 26은, 샘플 프로세서 카드의 각 회전운동 온도 감지 장치 40을 비추도록 배치된다. 그 회전동안, 광원은 온도 감지 장치 40이 지나칠때마다 렌즈 29를 통해 광펄스(light pulse)를 방사한다. 온도 감지장치 40은, 바람직하게는 광 반사능이 온도의 함수로서 변하는, 보통 액정(liquid crystal)형태인, 광 감지 요소이다. 그러므로, 쿠베트 챔버 32의 내용물의 온도 측정으로서, 광감지기 28은 렌즈 30을 통해 감지 요소 40에 의해 반사된 빛의 강도를 측정한다.

카드24에 장치된 온도 감지 요소 40에 관련된 광원26과 감지기28과의 위치관계의 상세한 것이 도면의 제5도에 더 상세하게 나타나 있다. 제5도에 나타낸 바와 같은 바람직한 실시양태에 있어서, 광원 26은, 온도 감지요소 40을 떠난 직접 반사된 광이 광 감지기 28로부터 떨어진 통로를 따르도록, 온도 감지 장치 40에 관련된 각도로 배치한다. 제5도에 나타낸 바와 같은 광 감지기 28은, 온도 감지기에 의해 직접 반사된 빛보다는, 온도 감지 요소 40의 반사능의 변화를 광 감지기가 측정하도록, 반사된 광 통로의 밖에 위치시킬수 있다.

발명의 바람직한 실시에 있어서, 광원 26은 광 방사 다이오드(diode) 또는 LED이다. 이러한 LED는, 이들의 오랜 수명, 완전하게 단색인 광원을 방사한다는 사실 및 온도 감지 요소40에 거의 열을 주지 않는 차가운 광원이라는 사실로 인하여 바람직한 것이다. 더우기, 이러한 LED는 극히 짧은 시간, 예를 들면 300/1000초 동안 펄스 시킬 수 있으며, 아주 강렬한 광원을 제공한다. 사실상, 본 발명의 하나의 바람직한 실시양태에 있어서, 적외선 LED가 더 밝은, 최선의 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 다른 방법으로서, 가시광을 방사할 수 있는 LED를 사용할 수도 있다. 또한, 몇몇 감지기는 스펙트럼의 적외선 범위에서 더 민감하다. 감지기 자체는 여러 시판되는 광 감지기 중의 어느것일 수 있으며, 상세한 것은 본 발명의 포함되지 않는다.

제어 시스템은 도면의 제6도에 더 상세하게 기술되어 있다. 거기에 기술되어 있는 바와 같이, 광원 26은 카드상의 온도 감지 요소 40을 비추도록 배치되며, 간접적으로 반사된 빛이 광 감지기 28에 의해 감지된다. 광 감지기 28로부터 나온 출력은, 원심분리기 상의카드의 회전과 동시에 발생된 시그널(signal)을, 중앙 처리장치 44 및, 컴페리터(comparitor)46에 의해 처리되는 디지탈 시그널로 전환하는 아날로그-투-디지탈(analog-to-digtal) 변환기 42로 이동된다. 아날로그-투-디지탈 변환기 42, 중앙처리 장치44 및 컴페리토 46의 상세한 것은 본 발명에 포함되지 않는 한편, 디지탈화된 시그널은, 컴페리터 46에 조작자 임의로 프로그램된, 미리 정해진 온도 또는 한계온도를 나타내는 시그널과 컴페리토에서 비교된다. 온도 감지 요소 40의 반사능이, 온도 감지 요소가 장치되어 있는 카드이 온도가 한계온도 이하임을 나타내는 경우, 컴페리터 46은, 동력 공급 장치 50을 번갈아 제어하며 스트로브 20에 에너지를 주는 트리거(trigger) 48은 작동시키는 시그널을 발생시킨다. 반면, 온도 감지 요소 40에 의해 지시된 카드의 온도가 한계 온도보다 높은 온도인 경우, 시그널이 발생하지 않으며, 그리하여 스트로브는 카드의 회전동안 작동하지 않는다.

본 분야에 의한 숙련된 자들에 의해 감지될 것으로서, 광원 26에 의한 카드상의 온도 감지 요소 40의 조사(照射)는, 회전하는 원심분리기 상에 있는 다수의 카드 각각이 광원 26 및 광 감지기 28에 의해 개별적으로 검사되어 그들 각각의 온도를 측정할 수 있도록, 판의 회전속도와 일치시킨다. 그 증거로서, 중앙처리장치는, 주어진 카드의 온도가 컴페이터에 설정된 한게 온도 이하인 경우, 카드의 온도가 감지기에 의해 감지된 후, 카드가 인접한 스트로브20을 통과함으로써 조사되도록, 원심분리기의 회전속도를 모니터에 프로그램시킬 수 있다. 예를들면, 감지기28이 스트로브 광원의 위치 이전에 75°회전하여 위치하는 경우, 중앙처리 장치는, 한계온도 이하의 온도를 감지한 후, 75°회전 동안 스트로브에 에너지 공급을 지연시켜, 카드가 스트로브20에 가장 가까이 근접할때 스트로브가 에너지를 받도록 할 것이다.

도면의 제6도에 도시된 스트로브 자체는, 크세는에 의해 발사된 자외 방사선을 흡수하도록 자외 선 흡수 코팅54으로 둘러싸인 크세는 스트로브 광원52이 바람직하다. 혈액의 화학적 성질을 측정하는데 사용된 대부분의 화학시약은 자외 방사선의 존재하에서 분해하므로, 광원 상의 코팅이 이러한 분해를 최소화하는 효과적인 방법이다.

본 발명의 하나의 바람직한 실시양태에 따라, 때때로, 스트로브 광원에 의해 발사된 복사에너지의 흡수를 최대화하기 위해 크세는 스트로브 맞은쪽면에 코팅을 함유하는 샘플프로세카드를 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 성과를 이루기 위한 하나의 효과적인 시스템이 도면의 제7도에 설명되어 있다. 그 바람직한 실시양태에서, 종일 라벨58을 카드의 한쪽면에 고착시키기 위해 카드24자체는 접착층56을 갖고 있다. 접착층은, 바람직하게는 광-흡수물질로 이루어지며, 스트로브 광원에 의해 더 충분한 열이 가해지도록 카드에 의해 흡수된 열에너지를 최대화하기 위해 색채가 검은 것이 바람직하다.

특히 하기 청구범위에 한정된 바와 같은 본 발명의 영역을 벗어남이 없이, 구조, 공정 및 용도의 세부에 있어서 여러 변화 및 변형을 가할 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 복사에너지를 방사할 수 있으며 제품(article)상에 에너지를 방사 하도록 배치된 스트로브 장치, 제품회전의 일부분 동안 제품상에 설치된 온도감지 장치(제품 온도의 함수로서 복사에너지를 반사하도록 되어 있다)를 비추도록 배치된 광원, 온도 감지장치로부터 반사된 빛의 변화를 감지하는 광 감지기 장치, 및 광 감지기 장치에 응답하여 스트로브장치에 에너지를 주는 제어장치로 이루어져 있으며, 여기에서 광감지기장치는, 제품상의 온도에 따라 온도 감지 장치에 의해 반사되는 광을 감지하여, 스트로브(stobe)장치에 에너지를 줌으로써 제품을 가열하게되는, 온도감지장치가 장치된 빠르게 회전하는 제품을 가열하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 스트로브 장치가 크세는 스트로브 광원을 포함하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 광원이 광 방사 다이오드(light emiting diode)인 장치.
4. 제1항에 있어서, 온도감지 장치가 액정(liquid crystal)인 장치.
5. 복사에너지를 방사할 수 있으며 샘플 프로세서 카드(samply processor card)상에 에너지를 방사하여 카드를 가열하도록 배치된 스트로브 장치, 카드 회전의 일부분 동안 카드상에 설치된 온도 감지 장치(카드온도의 함수로서 복사에너지를 반사하도록 되어 있다)를 비추도록 배치된 광원, 온도 감지 장치로터 반사된 빛의 변화를 감지하는 광 감지기 장치 및 감지기 장치에 응답하여 스트로브장치에 에너지를 주는 장치로 이루어지며, 여기에서 광감지기 장치는, 카드상의 온도에 따라 온도감지 장치에 의해 반사되는 광을 감지하여, 스트로브 장치에 에너지를 줌으로써 카드를 가열하게되는, 회전 원심분리기 상의 샘플 프로세서 카드를 가열하는 장치.
6. 제5항에 있어서, 스트로브 장치가 크세는 스트로브 광원을 포함하는 장치.
7. 제5항에 있어서, 광원이 광 방사 다이오드인 장치.
8. 제5항에 있어서, 온도 감지장치가 액정인 장치.
9. 제5항에 있어서, 광원이 적외선 반사 다이오드인 장치.
10. 제5항에 있어서, 광원이 가시광을 방사할 수 있는 광 방사 다이오드인 장치.

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