WO2013089433A1 - 디스크형 미세 유체 시스템 및 혈액 상태 확인 방법 - Google Patents

디스크형 미세 유체 시스템 및 혈액 상태 확인 방법 Download PDF

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WO2013089433A1
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blood
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김동성
라문우
박상민
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포항공과대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a disk-type microfluidic system and a blood state checking method, and more particularly, to a disk-type microfluidic system and a blood state checking method for extracting plasma by centrifuging blood.
  • blood separation, plasma extraction, and physical property analysis are performed through equipment or devices for each purpose.
  • Blood is separated into plasma and blood cells through a device such as a centrifuge, and the separated plasma is extracted by pipetting or the like.
  • the physical properties of the blood such as the viscosity (viscosity) and hematocrit (hematocrit) is analyzed by a dedicated device for measuring each property.
  • a series of processes through these dedicated equipments has the advantage of performing each process more accurately, but a large amount of blood is used to check the state of the blood, and the overall blood state is confirmed by the discontinuous processes. There was a disadvantage that the test takes a long time.
  • One embodiment of the present invention to provide a disk-like microfluidic system and a blood state checking method to check the blood state at the same time to extract the plasma by centrifuging blood.
  • the first aspect of the present invention for achieving the above technical problem is the step of supplying blood to the centrifuge vessel of the disk, by rotating the disk to centrifuge the blood into the blood cells and plasma inside the centrifuge vessel, per hour Detecting the actual movement distance of the .blood cells in the centrifuge vessel, and calculating a first graph representing the actual movement distance of the blood cells per hour and a second graph representing the theoretical movement distance of the blood cells per hour, Comparing the first graph with the second graph to It provides a blood state check method comprising the step of calculating the hematocrit of the blood and the viscosity of the plasma.
  • Detecting the actual moving distance of the blood cells may use an image taken inside the centrifugal vessel per hour.
  • the step of detecting the actual moving distance of the blood cells may be performed by analyzing the contrast in the image to calculate a center of mass for the dark area and measuring the shortest distance of the dark area based on the center of gravity. Can be performed.
  • the calculating of the hematocrit of the blood may be performed by calculating the second graph using the following equation, applying r p as the actual moving distance of the blood cells per hour, and calculating the following ⁇ . have.
  • ⁇ is the circumference rate
  • ⁇ ⁇ is the density of the blood cells
  • d p is the diameter of the blood cells
  • r " p is the acceleration of the blood cells
  • p f is the density of the plasma
  • w is The rotation angle of the disk
  • r p is the moving distance of the blood cells
  • r ' p is the moving speed of the blood cells
  • u f is the viscosity of the plasma
  • ⁇ is the blood cell relative to the total volume of blood Occupy the volume ratio.
  • the calculating of the viscosity of the plasma may be performed by calculating the graph 12 using the following equation, applying r p as the actual moving distance of the blood cells per hour, and calculating Uf below. have.
  • ⁇ is the circumference rate
  • d p is the diameter of the blood cells
  • r ′′ p is the acceleration of the blood cells
  • Pf is the density of the plasma
  • w is the density of the disk.
  • Rotational speed r p is the moving distance of the blood cells
  • r ' p is the moving speed of the blood cells
  • u f is the viscosity of the plasma
  • ⁇ is the volume ratio of the blood cells to the total volume of blood to be.
  • a second aspect of the present invention includes a centrifugal container to which blood is supplied, and a disk for rotating and centrifuging the blood into blood cells and plasma in the centrifugal container, located above the disk, and centrifuging per hour.
  • a photographing unit for photographing the inside of the container, and connected to the photographing unit, A first graph representing the actual moving distance of the blood cells per hour and the theoretical movement of the blood cells per hour using the image photographed by the photographing unit to detect the actual moving distance of the blood cells in the centrifuge container Computing a graph showing the distance 2 and comparing the graph 1 and the second graph to provide a disk-like microfluidic system including a control unit for calculating the hematocrit of the blood and the viscosity of the plasma.
  • the controller may calculate the second graph using the following equation, apply ⁇ below as the actual moving distance of the blood cells per hour, and calculate the following ⁇ to calculate the hematocrit of the blood.
  • ⁇ is the circumference rate
  • p p is the density of the blood cells
  • d p is the diameter of the blood cells
  • r " p is the acceleration of the blood cells
  • p f is the density of the plasma
  • w is the The rotation angle of the disk
  • r p is the moving distance of the blood cells
  • r ' p is the moving speed of the blood cells
  • Uf is the viscosity of the plasma
  • ⁇ is the blood cell occupies the total volume of the blood Volume ratio.
  • the controller calculates the graph of the crab 2 using the following equation, applies r p as the actual moving distance of the blood cells per hour, and calculates the u f below to calculate the viscosity of the plasma. have.
  • the disk may further include a plasma vessel connected to the centrifugal vessel, and a microvalve connecting the centrifugal vessel and the plasma vessel.
  • Disc-shaped microfluidic systems and blood status checking methods for centrifuging blood to extract plasma and at the same time checking blood status are provided.
  • FIG. 1 is a view showing a disk-type microfluidic system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the disk shown in FIG. 1.
  • Figure 3 is a photograph showing the extraction of plasma using a disk-like microfluidic system according to a first embodiment of the present invention.
  • 4 and 5 are diagrams for explaining a blood state checking method according to a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 and 3 a disc type microfluidic system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 3.
  • FIG. 1 is a view showing a disk-type microfluidic system according to a first embodiment of the present invention.
  • the disk-type microfluidic system centrifugally separates the blood and checks the state of the blood, and the disk 100, the driving unit 2 00, and the sensor 300. ), The adjusting unit 4 00, the lighting unit 500, the mirror 600, the photographing unit 700, and the control unit 800.
  • FIG. 2 is a view showing the disk shown in FIG. 1.
  • the disk 100 has a circular disk shape and rotates itself based on the central axis C to centrifuge blood supplied from the outside into blood cells and plasma.
  • the disk 100 includes an inlet port 110, a centrifugal container 120, a waste movement channel 130, a waste container 140, a microvalve 150, a plasma container 160, and an air outlet port 170. It can be formed intaglio by mass production methods such as injection molding, hot embossing, UV-molding, casting using MEMS techniques such as photolithography or mold inserts with opposite shapes.
  • the disk 100 may be a metal material, ceramic material, or polymer such as cyclic olefin copolymer (COC), polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), polydimethylsiloxane (PDMS), polytetrafluoroethylene (Teflon), or polyvinylchloride (PVC). It can be formed of materials.
  • COC cyclic olefin copolymer
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PS polystyrene
  • PC polycarbonate
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • Teflon polytetrafluoroethylene
  • PVC polyvinylchloride
  • the inlet 110 is disposed inside the disk 100 adjacent to the central axis C, and is a passage through which blood is supplied.
  • the centrifugal container 120 is connected to the inlet port 110, and is a container in which the blood supplied from the inlet port 110 is located. When the disk 100 rotates, blood is centrifuged into blood cells and plasma inside the centrifuge vessel 120.
  • the waste movement channel 130 is located between the centrifuge vessel 120 and the inlet 110, and the blood flowing from the dilution centrifuge vessel 120 of the disk 100 moves to the waste receiving vessel 140. It is a passage.
  • the waste receiving container 140 is connected to the centrifugal container 120 by the waste moving channel 130 and is a container for receiving the blood overflowing from the centrifugal container 120 when the disk 100 rotates.
  • the microvalve 150 connects between the centrifuge vessel 120 and the plasma vessel 160, and its position is determined in consideration of the hematocrit of blood, so that only the centrifuged plasma passes inside the centrifuge vessel 120. It is a passage. More specifically, the microvalve 150 may be arranged to correspond to the scroll width D, which is 30% to 60% of the total width WD of the centrifuge vessel 120, taking into account 30% to 60% of the general hematocrit. Can be. The microvalve 150 may be opened and closed according to the rotational angular velocity of the disk 100.
  • the microvalve may be formed due to the difference between the first pressure formed around the microvalve 150 by the centrifugal force according to the rotation of the disk 100 and the second pressure formed by the surface tension inside the microvalve 150.
  • 150) opening and closing is controlled. For example, when the first pressure is greater than the second pressure, the microvalve 150 is opened and the plasma moves from the centrifugal vessel 120 to the plasma vessel 160 through the microvalve 150, and the second pressure is 1. If greater than the pressure, the microvalve 150 is closed so that blood does not move from the centrifugal vessel 120 to the plasma vessel 160 via the microvalve 150.
  • the rotational angular velocity of the disk 100 is adjusted so that the second pressure is greater than that of the 11 pressure during centrifugation of blood, and the first pressure when plasma is extracted.
  • the rotational angular velocity of the disk 100 can be adjusted to adjust the closing and opening of the microvalve 150 respectively for centrifugation and plasma extraction.
  • the plasma container 160 is connected to the centrifuge container 120 through the microvalve 150 and is a container for receiving the plasma centrifuged from the blood in the centrifuge container 120.
  • the plasma contained in the plasma container 160 may be moved to and stored in another container through one channel connected with the plasma container 160.
  • the air outlet 170 is connected to each of the centrifugal container 120, the waste container 140 and the plasma container 160, and occupies the inside of each container when fluid such as blood and plasma is supplied to each container. It is a passage through which the air that is present escapes.
  • Figure 3 is a photograph showing the extraction of plasma from the disk of the disk-like microfluidic system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 (a) to (h) are photographs showing the microscopic blood centrifugation and plasma extraction experiments performed over time using the disk 100 of the actually manufactured disk-type microfluidic system.
  • centrifugation of blood BL injected into the centrifugation vessel 120 is performed by centrifugal force induced as the disk 100 rotates.
  • blood BL is clearly divided into blood cells B and plasma L, thereby showing a phenomenon in which blood cells B are precipitated in the outward direction of the center of rotation.
  • no further precipitation occurs.
  • movement of blood or plasma is prevented by the microvalve 150.
  • the microvalve 150 is opened to induce extraction of the centrifuged plasma (L).
  • the plasma L separated from the upper layer of the centrifugation vessel 120 moves to the plasma vessel 160 through the microvalve 150.
  • the driving unit 200 supports the disk 100 and includes a driving means such as a motor to rotate the disk 100.
  • the sensor 300 is located adjacent to the disk 100 and serves to sense the rotation speed of the disk 100.
  • the adjusting unit 400 is connected to the sensor 300 and the driving unit 200, and receives the signal from the sensor 300 sensing the rotational speed of the disk 100 to rotate the disk 100 by the driving unit 200. Serves to regulate.
  • the rotational angular velocity of the disk 100 may be adjusted by the adjusting unit 400.
  • the lighting unit 500 is connected to the control unit 400, and the illumination to the mirror 600 in the form of a flash in synchronization with the number of revolutions of the disk (100).
  • the mirror 600 is located below the disk 100 and reflects the light emitted from the lighting unit 500 in the direction of the disk 100.
  • the photographing unit 700 is positioned above the disc 100 in correspondence with the centrifuge container 120 and the mirror 600 of the disc 100, and centrifugal per hour using illumination in synchronization with the electrolyzed water of the disc 100. Photograph the inside of the separation vessel 120. The photographing unit 700 images the inside of the centrifugal container 120 per hour.
  • the control unit 800 is connected to the photographing unit 700, detects the actual moving distance of the blood cells in the centrifugal vessel 120 per hour using the image taken by the photographing unit 700, the actual movement of the blood cells per hour A first graph representing the distance and a second graph representing the theoretical moving distance of blood cells per hour are calculated and the viscosity of hematocrit and plasma of blood is calculated by comparing the first graph and the second graph. That is, the controller 800 checks the state of blood by calculating the viscosity of hematocrit and plasma of blood centrifuged in the disk 100.
  • the controller 800 calculates a second graph using the following equation, applies r p as the actual moving distance of blood cells per hour, and then calculates ⁇ below to calculate hematocrit of blood.
  • ⁇ is the circumference rate
  • ⁇ is the density of the blood cells
  • d p is the diameter of the blood cells
  • r " p is the acceleration of the blood cells
  • p f is the density of the plasma
  • w is the disk Is the rotational angular velocity of
  • r p is the moving distance of the blood cells
  • r ' p is the moving speed of the blood cells
  • u f is the viscosity of the plasma
  • ⁇ is the volume ratio of the blood cells to the total volume of the blood to be.
  • controller 800 calculates a second graph by using the above equation, applies ⁇ as the actual moving distance of blood cells per hour, and then calculates the u f to calculate the viscosity of the plasma.
  • FIGS. 4 and 5 a blood state checking method according to a second embodiment of the present invention using the disc-shaped microfluidic system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining a blood state checking method according to a second embodiment of the present invention.
  • blood is supplied to the centrifugation vessel 120 of the disk 100.
  • the disk 100 is rotated to centrifuge blood into blood cells and plasma in the centrifuge vessel 120, and the actual moving distance of the blood cells in the centrifuge vessel 120 is detected per hour.
  • Figure 4 is a photograph showing the image taken inside the centrifugal vessel per hour.
  • the contrast of the original image photographed inside the centrifugal container 120 per hour was analyzed.
  • the after-image (the image on the right of each of Figs. 4A, 4B, and 4C) is corrected.
  • the blood cell precipitation portion in the afterimage is changed to white and the background is changed to dark.
  • the center of mass is calculated for the dark area DA, which is the hemocytosis portion of the posterior image, and the shortest distance SL of the dark area DA is measured based on the center of gravity to determine the centrifuge container per hour.
  • the actual moving distance of the blood cells is detected. By doing this for the entire image frame, data can be obtained that shows, over time, the height over which blood cells are deposited. Such detection may be performed by the controller 800.
  • a first graph representing the actual moving distance of the blood cells per hour and a second graph representing the theoretical moving distance of the blood cells per hour are calculated, and the viscosity of hematocrit and plasma of blood is calculated by comparing the first graph and the second graph. do.
  • FIG. 5 is a graph showing a first graph showing an actual moving distance of blood cells per hour and a second graph showing a theoretical moving distance of blood cells per hour.
  • the X axis of FIG. 5 is time (second), and the y axis is a moving distance (m) of blood cells.
  • the first graph G1 which is an experimental graph representing the actual moving distance of blood cells per hour, analyzes an image obtained through the imaging unit 700 of the disc-shaped microfluidic system, as described above. Detect.
  • the second graph G2 which is a theoretical graph representing the theoretical moving distance of blood cells per hour, is calculated using the following equation.
  • ⁇ is the circumference rate
  • ⁇ is the density of the blood cells
  • d p is the diameter of the blood cells
  • r ′′ p is the acceleration of the blood cells
  • p f is the density of the plasma
  • w is the disk Is the rotation angle of
  • ⁇ is the moving distance of the blood cells
  • r ' p is the moving speed of the blood cells
  • u f is the viscosity of the plasma
  • ⁇ is the volume ratio of the blood cells to the total volume of the blood .
  • the equation is based on the dynamic force balance formed by the plurality of spherical particles when a plurality of spherical particles present in a specific fluid is precipitated by centrifugal force.
  • a spherical particle is precipitated by centrifugal force in a specific fluid
  • the motion of the particle is balanced by dynamic force by centrifligal force, buotancy force, and drag force.
  • the viscosity value of the fluid including the plurality of particles is applied instead of the viscosity of the fluid and formulated.
  • a second graph G2 is calculated by iteration based on the above equation. 2 calculates a time to yield a graph (G2), ⁇ , ⁇ ⁇ , d p, p f, w, u f, by applying the theoretical value preset at ⁇ r "p, r 'p , r p.
  • the first graph G1 and the second graph G2 are compared to calculate the hematocrit of the blood and the viscosity of the plasma, respectively.
  • the volume ratio of ⁇ is the hematocrit value of the blood centrifuged in the centrifuge vessel 120 of the actual disk 100.
  • ⁇ is applied as the actual moving distance of blood cells per hour in the graph 1 graph (G1)
  • the hematocrit value of the blood is calculated by calculating ⁇ using the equation.
  • the viscosity of the plasma is determined by the blood cells shown in the first graph (G1).
  • Movement speed will be small as compared with the moving speed of r 'p than the viscosity of blood plasma as early as the theoretical value of the blood cells of the second graph (G2), it will be late higher the viscosity of the blood plasma than the theoretical value.
  • This inference method predicts the actual plasma viscosity value.
  • the viscosity of the plasma may be determined in consideration of the section in which the viscosity of the plasma has the greatest influence in centrifugation of blood. In comparison with the theoretical graph, the faster the particle moving speed in the experimental graph, the smaller the viscosity of the plasma compared to the theoretical value, and later, the higher the viscosity of the plasma. This inference method predicts the actual plasma viscosity value.
  • u f is calculated using the equation to calculate the viscosity of the plasma.
  • the viscosity of hematocrit and plasma of blood which are the main physical properties of blood, can be calculated by comparing the first graph G1, which is an experimental graph showing the trend of blood centrifugation, and the second graph G2, which is a theoretical graph. This can be used as a measure of the state of the blood.

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Abstract

혈액 상태 확인 방법은 혈액을 디스크의 원심분리 용기로 공급하는 단계, 상기 디스크를 회전시켜 상기 원심분리 용기 내부에서 상기 혈액을 혈구 및 혈장으로 원심분리하며, 시간당 상기 원심분리 용기 내부에서 상기 혈구의 실제 이동 거리를 검출하는 단계, 및 상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거리를 나타내는 제1 그래프 및 상기 시간당 상기 혈구의 이론적 이동 거리를 나타내는 제2 그래프를 산출하고, 상기 제1 그래프와 상기 제2 그래프를 비교하여 상기 혈액의 헤마토크릿 및 상기 혈장의 점도를 산출하는 단계를 포함한다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
디스크형 미세 유체 시스템 및 혈액 상태 확인 방법
【기술분야】
본 발명은 디스크형 미세 유체 시스템 및 혈액 상태 확인 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 혈액을 원심분리하여 혈장을 추출하는 디스크형 미세 유체 시스템 및 혈액 상태 확인 방법에 관한 것이다.
【배경기술】
일반적으로 혈액 분리, 혈장 추출， 혈액의 물성 분석 등은 각각의 목적에 맞는 장비 혹은 장치를 통해서 이루어진다. 혈액은 원심분리기와 같은 장치를 통해 혈장 및 혈구로 분리되고， 분리된 혈장은 피펫팅 (pipetting) 등으로 추출된다. 또한 혈액의 점도 (viscosity) 및 헤마토크릿 (hematocrit) 등의 혈액의 물성들은 각 물성을 측정하는 전용 장비를 통해 분석이 이루어진다. 이러한 전용 장비를 통한 일련의 과정들은 각 과정을 보다 정확하게 수행할 수 있는 장점이 있지만， 혈액의 상태를 확인하기 위해 다량의 혈액이 사용될뿐더러， 비연속적인 과정들로 인해 전체적인 혈액의 상태를 확인하기 위한 검사 시간이 오래 걸린다는 단점이 있었다.
【발명의 상세한 설명】
【기술적 과제】
본 발명의 일 실시예는， 혈액을 원심분리하여 혈장을 추출하는 동시에 혈액 상태를 확인하는 디스크형 미세 유체 시스템 및 혈액 상태 확인 방법을 제공하고자 한다.
【기술적 해결방법】
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면은 혈액을 디스크의 원심분리 용기로 공급하는 단계， 상기 디스크를 회전시켜 상기 원심분리 용기 내부에서 상기 혈액을 혈구 및 혈장으로 원심분리하며， 시간당 상기 원심분리 용기 내부에서 상기 .혈구의 실제 이동 거리를 검출하는 단계, 및 상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거리를 나타내는 제 1 그래프 및 상기 시간당 상기 혈구의 이론적 이동 거리를 나타내는 제 2 그래프를 산출하고, 상기 제 1 그래프와 상기 제 2 그래프를 비교하여 상기 혈액의 헤마토크릿 및 상기 혈장의 점도를 산출하는 단계를 포함하는 혈액 상태 확인 방법을 제공한다.
상기 혈구의 실제 이동 거 리를 검출하는 단계는 상기 시 간당 상기 원심분리 용기 내부를 촬영 한 이미지를 이용할 수 있다.
상기 혈구의 실제 이동 거 리를 검출하는 단계는 상기 이 미지에서 명암을 분석하여 암영 역에 대해 무게 중심 (center of mass)을 계산하고, 상기 무게 중심을 기준으로 상기 암영 역의 최단 거 리를 측정하여 수행할 수 있다. 상기 혈액의 헤마토크릿을 산출하는 단계는 하기의 수학식을 이용하여 상기 제 2 그래프를 산출하고, 하기의 rp를 상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거 리로 적용한 후， 하기의 Θ를 산출하여 수행할 수 있다.
Figure imgf000004_0001
상기 수학식 에서 , π는 원주율이고, ρρ는 상기 혈구의 밀도이고, dp는 상기 혈구의 지름이고, r"p는 상기 혈구의 이동가속도이고, pf는 상기 혈장의 밀도이고, w는 상기 디스크의 회 전각속도이고， rp는 상기 혈구의 이동 거리 이고, r'p는 상기 혈구의 이동속도이고, uf는 상기 혈장의 점도이고, Θ는 상기 혈액의 전체 부피에 대해 상기 혈구가 차지하는 부피 비 이다.
상기 혈장의 점도를 산출하는 단계는 하기의 수학식을 이용하여 상기 거 12 그래프를 산출하고， 하기의 rp를 상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거리로 적용한 후, 하기의 Uf를 산출하여 수행할 수 있다.
Figure imgf000004_0002
상기 수학식에서 , ；^는 원주율이고， 는 상기 혈구의 밀도이고， dp는 상기 혈구의 지름이고, r"p는 상기 혈구의 이동가속도이고， Pf는 상기 혈장의 밀도이고, w는 상기 디스크의 회 전각속도이고， rp는 상기 혈구의 이동 거리 이고， r'p는 상기 혈구의 이동속도이고, uf는 상기 혈장의 점도이고, Θ는 상기 혈액의 전체 부피에 대해 상기 혈구가 차지하는 부피 비 이다.
또한 본 발명 의 제 2 측면은 혈액이 공급되는 원심분리 용기를 포함하며 , 회 전하여 상기 원심분리 용기 내부에서 상기 혈액을 혈구 및 혈장으로 원심분리하는 디스크， 상기 디스크 상측에 위치하며， 시간당 상기 원심분리 용기 내부를 촬영하는 촬영부， 및 상기 촬영부와 연결되어 있고, 상기 촬영부가 촬영 한 이미지를 이용하여 상기 시간당 상기 원심분리 용기 내부에서 상기 혈구의 실제 이동 거 리를 검출하며， 상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거 리를 나타내는 제 1 그래프 및 상기 시간당 상기 혈구의 이론적 이동 거 리를 나타내는 게 2 그래프를 산출하고 상기 게 1 그래프와 상기 제 2 그래프를 비교하여 상기 혈액의 헤마토크릿 및 상기 혈장의 점도를 산출하는 제어부를 포함하는 디스크형 미세 유체 시스템올 제공한다.
상기 제어부는 하기의 수학식을 이용하여 상기 제 2 그래프를 산출하고, 하기 의 Γρ를 상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거 리로 적용한 후, 하기의 Θ를 산출하여 상기 혈액의 헤마토크릿을 산출할 수 있다.
Figure imgf000005_0001
상기 수학식에서 , 兀는 원주율이고， pp는 상기 혈구의 밀도이고, dp는 상기 혈구의 지름이고, r"p는 상기 혈구의 이동가속도이고, pf는 상기 혈장의 밀도이고, w는 상기 디스크의 회 전각속도이고， rp는 상기 혈구의 이동 거 리 이고, r'p는 상기 혈구의 이동속도이고, Uf는 상기 혈장의 점도이고, Θ는 상기 혈액의 전체 부피에 대해 상기 혈구가 차지하는 부피 비 이다.
상기 제어부는 하기의 수학식을 이용하여 상기 게 2 그래프를 산출하고， 하기의 rp를 상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거 리로 적용한 후, 하기의 uf를 산출하여 상기 혈장의 점도를 산출할 수 있다.
Ppd ]}
Figure imgf000005_0002
상기 수학식에서 , 7!는 원주율이고， pp는 상기 혈구의 밀도이고, dp는 상기 혈구의 지름이고, r"p는 상기 혈구의 이동가속도이고, pf는 상기 혈장의 밀도이고, w는 상기 디스크의 회 전각속도이고， rp는 상기 혈구의 이동 거 리 이고, r'p는 상기 혈구의 이동속도이고， uf는 상기 혈장의 점도이고, Θ 상기 혈액의 전체 부피에 대해 상기 혈구가 차지하는 부피 비 이다.
상기 디스크는 상기 원심분리 용기와 연결된 혈장 용기 , 및 상기 원심분리 용기와 상기 혈장 용기 사이를 연결하는 미세밸브를 더 포함할 수 있다.
【유리한 효과】
상술한 본 발명 의 과제 해결 수단의 일부 실시 예 중 하나에 의 하면, 혈액을 원심분리하여 혈장을 추출하는 동시에 혈액 상태를 확인하는 디스크형 미세 유체 시스템 및 혈액 상태 확인 방법이 제공된다.
【도면의 간단한 설명】
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스크형 미세 유체 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 디스크를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스크형 미세 유체 시스템을 이용해 혈장을 추출하는 것을 나타낸 사진이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 혈액 상태 확인 방법을 설명하기 위한 도면이다.
【발명의 실시를 위한 형태】
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며， 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한， 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로， 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 일 부분이 다른 부분 "상측에" 있다고 할 때, 이는 일 부분이 다른 부분 "바로 상측에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한， 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서， "〜상측에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며， 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의 미하는 것은 아니다.
이하, 도 1 및 도 3을 참조하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 디스크형 미세 유체 시스템을 설명 한다.
도 1은 본 발명 의 제 1 실시 예에 따른 디스크형 미세 유체 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시 된 바와 같이， 본 발명의 게 1 실시 예에 따른 디스크형 미세 유체 시스템은 혈액을 원심분리하는 동시에 혈액의 상태를 확인하며， 디스크 (100), 구동부 (200)， 센서 (300)， 조절부 (400)， 조명부 (500)， 거울 (600), 촬영부 (700) 및 제어부 (800)를 포함한다.
도 2는 도 1에 도시된 디스크를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 , 디스크 (100)는 원형의 디스크 형 태를 가지며 중심축 (C)을 기준으로 자체 회 전하여 외부로부터 공급된 혈액을 혈구 및 혈장으로 원심분리 한다. 디스크 (100)에는 주입구 (110), 원심분리 용기 (120), 폐물 이동 채널 (130), 폐물 수용 용기 (140), 미세밸브 (150), 혈장 용기 (160) 및 공기 분출구 (170)가 포토리소그래피 (photolithography) 등의 멤스 (MEMS) 기술 또는 반대 형상을 가진 금형 인서트를 이용한 사출 성 형 , 핫 엠보싱， UV-몰딩 , 주조 등의 대량 생산 방법을 통해 음각으로 형성될 수 있다. 디스크 (100)는 금속 재료， 세라믹 재료 또는 COC(cyclic olefin copolymer), PMMA(polymethylmethacrylate), PS(polystyrene), PC(polycarbonate), PDMS(polydimethylsiloxane), Teflon(Polytetrafluoroethylene), PVC(polyvinylchloride) 등의 고분자 재료로 형성 될 수 있다.
주입구 (110)는 중심축 (C)과 이웃하여 디스크 (100) 내부에 배치되며 , 혈액 이 공급되는 통로이다.
원심분리 용기 (120)는 주입구 (110)와 연결되어 있으며 , 주입구 (110)로부터 공급되는 혈액이 위치하는 용기 이다. 디스크 (100)가 회 전하면 원심분리 용기 (120) 내부에서 혈액 이 혈구 및 혈장으로 원심분리된다.
폐물 이동 채널 (130)은 원심분리 용기 (120)와 주입구 (110) 사이에 위 치하며 , 디스크 (100)의 희 전시 원심분리 용기 (120)로부터 넘치는 혈액이 폐물 수용 용기 (140)로 이동하는 통로이다. 폐물 수용 용기 (140)는 폐물 이동 채널 (130)에 의해 원심분리 용기 (120)와 연결되어 있으며, 디스크 (100)의 회전시 원심분리 용기 (120)로부터 넘치는 혈액을 수용하는 용기이다.
미세밸브 (150)는 원심분리 용기 (120)와 혈장 용기 (160) 사이를 연결하며, 혈액의 헤마토크릿을 고려하여 그 위치가 결정됨으로써, 원심분리 용기 (120) 내부에서 원심분리된 혈장만이 통과하는 통로이다. 보다 상세하게 미세밸브 (150)는 일반적인 헤마토크릿의 범위인 30% 내지 60%를 고려하여 원심분리 용기 (120)의 전체폭 (WD)의 30% 내지 60%인 일폭 (D)에 대응하도록 배치될 수 있다. 미세밸브 (150)는 디스크 (100)의 회전각속도에 따라 열고 닫음이 조절될 수 있다. 상세하게， 디스크 (100)의 회전에 따른 원심력에 의해 미세밸브 (150) 주위에 형성되는 제 1 압력과 미세벨브 (150) 내부의 표면장력에 의해 형성되는 제 2 압력 간의 차이로 인해 미세밸브 (150)의 열고 닫음이 조절된다. 일례로 제 1 압력이 제 2 압력보다 큰 경우 미세밸브 (150)는 열려 미세밸브 (150)를 통해 원심분리 용기 (120)로부터 혈장 용기 (160)로 혈장이 이동하며, 제 2 압력이 게 1 압력보다 큰 경우 미세밸브 (150)는 닫혀 미세밸브 (150)를 통해 원심분리 용기 (120)로부터 혈장 용기 (160)로 혈액이 이동하지 않는다. 제 1 압력은 디스크 (100)의 회전각속도에 비례하기 때문에, 디스크 (100)의 회전각속도를 조절하여 혈액의 원심분리시 제 2 압력이 거 11 압력 대비 크도록 조절하고, 혈장 추출시 제 1 압력이 제 2 압력 대비 크도록 조절함으로써, 디스크 (100)의 회전각속도를 조절하여 원심분리 및 혈장 추출 각각에 대웅하여 미세밸브 (150)의 닫음 및 열음 각각을 조절할 수 있다.
혈장 용기 (160)는 미세밸브 (150)를 통해 원심분리 용기 (120)와 연결되어 있으며, 원심분리 용기 (120)에서 혈액으로부터 원심분리된 혈장을 수용하는 용기이다. 혈장 용기 (160)에 수용된 혈장은 혈장 용기 (160)와 연결된 일 채널을 통해 다른 용기로 이동하여 저장될 수 있다.
공기 분출구 (170)는 원심분리 용기 (120), 폐물 수용 용기 (140) 및 혈장 용기 (160) 각각에 연결되어 있으며, 각 용기에 혈액 및 혈장 등의 유체가 공급될 때， 각 용기 내부를 차지하고 있는 공기가 빠져나가는 통로이다.
이하， 도 3을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스크형 미세 유체 시스템의 디스크에서 혈장을 추출하는 것을 설명한다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스크형 미세 유체 시스템의 디스크에서 혈장을 추출하는 것을 나타낸 사진이다.
도 3의 (a) 내지 (h)는 실제로 제작된 디스크형 미세 유체 시스템의 디스크 (100)를 이용하여 수행한 미량의 혈액 원심분리와 혈장 추출 실험 과정을 시간에 따라 나타내는 사진이다. 도 3의 (a) 내지 (e)에서 보여지듯이 디스크 (100)가 회전함에 따라서 유발되는 원심력에 의하여 원심분리 용기 (120)에 주입된 혈액 (BL)의 원심분리가 수행된다. 이 과정에서 도 3의 (b)와 같이 혈액 (BL)은 혈구 (B) 및 혈장 (L)으로 명확히 구분되어 혈구 (B)가 회전 중심의 외곽 방향으로 침전되는 현상을 보이며, 일정 시간 이후에는 도 3의 (e)와 같이 더 이상 침전이 진행되지 않는다. 또한， 혈액 (BL)의 원심분리가 수행되는 동안, 미세밸브 (150)에 의하여 혈액 또는 혈장의 이동을 막아준다.
이 후 디스크 (100)의 회전각속도를 증가시켜 미세밸브 (150)를 열어， 원심분리된 혈장 (L)의 추출을 유도한다. 도 3의 (f) 내지 (h)에서 보여지듯이 원심분리 용기 (120) 상층부에 분리된 혈장 (L)은 미세밸브 (150)를 통해 혈장 용기 (160)로 이동한다. 이로써 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스크형 미세 유체 시스템의 디스크 (100)를 이용해 편리하고 효율적인 방법으로 미량의 혈액을 원심분리하고 혈장을 추출할 수 있음을 확인할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 구동부 (200)는 디스크 (100)를 지지하며, 모터 (moter) 등의 구동 수단을 포함하여 디스크 (100)를 회전시킨다.
센서 (300)는 디스크 (100)와 이웃하여 위치하며, 디스크 (100)의 회전수를 센싱하는 역할을 한다.
조절부 (400)는 센서 (300) 및 구동부 (200)와 연결되어 있으며, 디스크 (100)의 회전수를 센싱한 센서 (300)로부터 신호를 받아 구동부 (200)에 의한 디스크 (100)의 회전을 조절하는 역할을 한다. 조절부 (400)에 의해 디스크 (100)의 회전각속도가조절될 수 있다.
조명부 (500)는 조절부 (400)와 연결되어 있으며， 디스크 (100)의 회전수와 동기되어 섬광 형태로 조명을 거울 (600)로 비춘다.
거울 (600)은 디스크 (100)의 하측에 위치하며, 조명부 (500)로부터 조사된 조명을 디스크 (100) 방향으로 반사한다. 촬영부 (700)는 디스크 (100)의 원심분리 용기 (120) 및 거울 (600)과 대응하여 디스크 (100)의 상측에 위치하며, 디스크 (100)의 희전수와 동기되어 조명을 이용해 시간당 원심분리 용기 (120)의 내부를 촬영한다. 촬영부 (700)는 시간당 원심분리 용기 (120) 내부를 이미지 (image)화한다.
제어부 (800)는 촬영부 (700)와 연결되어 있으며, 촬영부 (700)가 촬영한 이미지를 이용하여 시간당 원심분리 용기 (120) 내부에서 혈구의 실제 이동 거리를 검출하며， 시간당 혈구의 실제 이동 거리를 나타내는 제 1 그래프 및 시간당 혈구의 이론적 이동 거리를 나타내는 제 2 그래프를 산출하고 제 1 그래프와 제 2 그래프를 비교하여 혈액의 헤마토크릿 및 혈장의 점도를 산출한다. 즉， 제어부 (800)는 디스크 (100)에서 원심분리되는 혈액의 헤마토크릿 및 혈장의 점도를 산출하여 혈액의 상태를 확인한다.
제어부 (800)는 하기의 수학식을 이용하여 제 2 그래프를 산출하고， 하기의 rp를 시간당 혈구의 실제 이동 거리로 적용한 후, 하기의 Θ를 산출하여 혈액의 헤마토크릿을 산출한다.
[수학식]
Ppd r"p= ipp-Pf d w2 rp-3ndp r' uf(l+ Θ
Figure imgf000010_0001
]| 상기 수학식에서， π는 원주율이고， ρρ는 상기 혈구의 밀도이고, dp는 상기 혈구의 지름이고, r"p는 상기 혈구의 이동가속도이고， pf는 상기 혈장의 밀도이고， w는 상기 디스크의 회전각속도이고， rp는 상기 혈구의 이동 거리이고， r'p는 상기 혈구의 이동속도이고， uf는 상기 혈장의 점도이고, Θ는 상기 혈액의 전체 부피에 대해 상기 혈구가 차지하는 부피 비이다.
또한, 제어부 (800)는 상기의 수학식을 이용하여 제 2 그래프를 산출하고, 상기의 Γρ를 시간당 혈구의 실제 이동 거리로 적용한 후, 상기의 uf를 산출하여 혈장의 점도를 산출한다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스크형 미세 유체 시스템을 이용한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 혈액 상태 확인 방법을 설명한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 혈액 상태 확인 방법을 설명하기 위한 도면이다. 우선， 혈액을 디스크 (100)의 원심분리 용기 (120)로 공급한다.
다음， 디스크 (100)를 회전시켜 원심분리 용기 (120) 내부에서 혈액을 혈구 및 혈장으로 원심분리하며， 시간당 원심분리 용기 (120) 내부에서 혈구의 실제 이동 거리를 검출한다.
도 4는 시간당 원심분리 용기의 내부를 촬영한 이미지를 나타낸 사진이다.
상세하게, 도 4에 도시된 바와 같이, 시간당 원심분리 용기 (120) 내부를 촬영한 원이미지{도 4의 (a), (b), (c) 각각의 좌측의 이미지 }에서 명암을 분석하여 후이미지{도 4의 (a), (b), (c) 각각의 우측의 이미지 }로 보정한다. 이때, 후이미지에서 혈구 침전 부분은 백색으로 하고 배경은 혹색으로 변경한다. 이후, 후이미지의 혈구 침전 부분인 암영역 (DA)에 대해 무게 중심 (center of mass)을 계산하고, 무게 중심을 기준으로 암영역 (DA)의 최단 거리 (SL)를 측정하여 시간당 원심분리 용기 (120) 내부에서 혈구의 실제 이동 거리를 검출한다. 전체 이미지 프레임에 대해 이와 같은 처리를 해줌으로써 결과적으로 혈구가 침전되는 높이를 시간에 따라서 나타내어주는 데이터를 얻을 수 있다. 이러한 검출은 제어부 (800)가 수행할 수 있다.
다음, 혈액의 헤마토크릿 및 혈장의 점도 각각을 산출한다.
상세하게, 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거리를 나타내는 제 1 그래프 및 시간당 혈구의 이론적 이동 거리를 나타내는 제 2 그래프를 산출하고, 제 1 그래프와 제 2 그래프를 비교하여 혈액의 헤마토크릿 및 혈장의 점도를 산출한다.
이하, 혈액의 헤마토크릿 및 혈장의 점도 각각을 산출하는 방법을 보다 자세히 설명한다.
도 5는 시간당 혈구의 실제 이동 거리를 나타내는 제 1 그래프 및 시간당 혈구의 이론적 이동 거리를 나타내는 제 2 그래프를 나타낸 그래프이다. 도 5의 X축은 시간 (second)이며, y축은 혈구의 이동 거리 (m)이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 시간당 혈구의 실제 이동 거리를 나타내는 실험적 그래프인 제 1 그래프 (G1)는, 상술한 바와 같이， 디스크형 미세 유체 시스템의 촬영부 (700)를 통해 얻어진 이미지를 분석하여 검출한다. 시간당 혈구의 이론적 이동 거리를 나타내는 이론적 그래프인 제 2 그래프 (G2)는 아래의 수학식을 이용해 산출한다.
[수학식]
π ，3 2 , Λ i 3 r 5θ
^Ppdp rp-3ndpr p^ uf(l+Q )exP 3(1.Q)
Figure imgf000012_0001
상기 수학식에서, π는 원주율이고， ρρ는 상기 혈구의 밀도이고, dp는 상기 혈구의 지름이고, r"p는 상기 혈구의 이동가속도이고, pf는 상기 혈장의 밀도이고, w는 상기 디스크의 회전각속도이고， Γρ는 상기 혈구의 이동 거리이고, r'p는 상기 혈구의 이동속도이고, uf는 상기 혈장의 점도이고, Θ는 상기 혈액의 전체 부피에 대해 상기 혈구가 차지하는 부피 비이다.
상기 수학식은 특정 유체에 존재하는 다수의 구형 입자들이 원심력에 의하여 침전될 때, 상기 다수의 구형 입자들이 형성하는 동적 힘 균형 (dynamic force balance)올 바탕으로 이루어졌다. 먼저， 특정 유체에서 하나의 구형 입자가 원심력에 의하여 침전되면, 입자의 운동은 원심력 (centrifligal force), 부력 (buotancy force), 끄는 힘 (drag force)에 의해 동적 힘 균형을 이루고， 혈구를 강체로 가정하여 변형도가 없는 입자로 가정한 후, 다수의 입자가 침전되는 상황을 고려하여, 유체의 점도 대신 다수의 입자를 포함한 유체의 점도 값을 적용하였고 이를 수식화하여 도출하였다.
상기 수학식을 바탕으로 반복계산 (iteration)을 하여 제 2 그래프 (G2)를 산출한다. 제 2 그래프 (G2)를 산출할 때, π, ρρ, dp, pf, w, uf, Θ에 기설정된 이론적 값을 적용하여 r"p,r'p,rp를 산출한다.
제 1 그래프 (G1)와 제 2 그래프 (G2)를 비교하여 혈액의 헤마토크릿 및 혈장의 점도 각각을 산출한다.
우선, 혈액의 헤마토크릿은 게 2 그래프 (G2)를 구할 때， 혈액의 전체 부피에 대해 혈구가 차지하는 부피 비인 θ를 변화시켜서 제 1 그래프 (G1)와 가장 유사한 그래프를 찾으면 그 때의 부피 비인 Θ의 백분율이 실제 디스크 (100)의 원심분리 용기 (120)에서 원심분리된 혈액의 헤마토크릿 값이 된다. 일례로, ^를 계 1 그래프 (G1)의 시간당 혈구의 실제 이동 거리로 적용하면, 수학식을 이용해 Θ를 산출하여 혈액의 헤마토크릿 값을 산출한다. 다음， 혈장의 점도는 제 1 그래프 (G1)에서 나타나는 혈구의 이동속도가 제 2 그래프 (G2)의 혈구의 이동속도인 r'p보다 빠르면 혈장의 점도가 이론 값에 비해 작은 것이고, 늦으면 혈장의 점도가 이론 값에 비해 높은 것이다. 이러한 유추 방법으로 실제 혈장의 점도 값을 예측한다. 일례로, 그래프의 0초 내지 50초 구간은 혈액의 원심분리에 있어서 혈장의 점도가 가장 큰 영향을 미치는 구간임을 고려하여 혈장의 점도를 알아낼 수 있다. 이론적 그래프와 비교하여 실험적 그래프에서 나타나는 입자의 이동속도가 빠르면 혈장의 점도가 이론 값에 비해 작은 것이고, 늦으면 혈장의 점도가 이론 값에 비해 높은 것이다. 이러한 유추 방법으로 실제 혈장의 점도 값올 예측한다. rp를 제 1 그래프 (G1)의 시간당 혈구의 실제 이동 거리로 적용하면， 수학식을 이용해 uf를 산출하여 혈장의 점도를 산출한다. 이와 같이, 혈액 원심분리의 추이를 나타내는 실험적 그래프인 제 1 그래프 (G1)와 이론적 그래프인 제 2 그래프 (G2)를 비교하여 혈액의 주요 물성인 혈액의 헤마토크릿 및 혈장의 점도를 산출할 수 있고， 이를 혈액의 상태를 가늠하는 척도로 이용할 수 있다.
이상과 같이, 본ᅵ 발명의 제 1 실시에에 따른 디스크형 미세 유체 시스템 및 이를 이용한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 혈액 상태 확인 방법은 혈액을 원심분리하여 혈장을 추출하는 동시에 혈액 상태를 확인함으로써, 추가적인 혈액 상태를 확인하기 위한 장비가 필요치 않은 동시에 혈액 상태를 확인하기 위한 추가 시간이 필요치 않다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만， 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

Claims

【청구의 범위】
【청구항 1】
혈액을 디스크의 원심분리 용기로 공급하는 단계;
상기 디스크를 회전시켜 상기 원심분리 용기 내부에서 상기 혈액을 혈구 및 혈장으로 원심분리하며, 시간당 상기 원심분리 용기 내부에서 상기 혈구의 실제 이동 거리를 검출하는 단계; 및
상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거리를 나타내는 제 1 그래프 및 상기 시간당 상기 혈구의 이론적 이동 거리를 나타내는 제 2 그래프를 산출하고, 상기 제 1 그래프와 상기 제 2 그래프를 비교하여 상기 혈액의 헤마토크릿 및 상기 혈장의 점도를 산출하는 단계
를 포함하는 혈액 상태 확인 방법.
【청구항 2】
계 1항에서，
상기 혈구의 실제 이동 거리를 검출하는 단계는 상기 시간당 상기 원심분리 용기 내부를 촬영한 이미지를 이용하는 혈액 상태 확인 방법.
【청구항 3】
제 2항에서,
상기 혈구의 실제 이동 거리를 검출하는 단계는 상기 이미지에서 명암을 분석하여 암영역에 대해 무게 중심 (center of mass)을 계산하고, 상기 무게 중심을 기준으로 상기 암영역의 최단 거리를 측정하여 수행하는 혈액 상태 확인 방법.
【청구항 4】
제 1항에서,
상기 혈액의 헤마토크릿을 산출하는 단계는 하기의 수학식을 이용하여 상기 제 2 그래프를 산출하고, 하기의 rp를 상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거리로 적용한 후, 하기의 Θ를 산출하여 수행하는 혈액 상태 확인 방법:
Figure imgf000014_0001
상기 수학식에서, π는 원주율이고, ρρ는 상기 혈구의 밀도이고, dp는 상기 혈구의 지름이고， r"p는 상기 혈구의 이동가속도이고, pf는 상기 혈장의 밀도이고, w는 상기 디스크의 회 전각속도이고， rp는 상기 혈구의 이동 거 리 이고， r'p는 상기 혈구의 이동속도이고, Uf는 상기 혈장의 점도이고, Θ는 상기 혈액의 전체 부피에 대해 상기 혈구가 차지하는 부피 비 이다.
【청구항 5】
제 1항에서，
상기 혈장의 점도를 산출하는 단계는 하기의 수학식을 이용하여 상기 제 2 그래프를 산출하고, 하기의 rp를 상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거 리로 적용한 후， 하기의 uf를 산출하여 수행하는 혈액 상태 확인 방법 :
^ 2 rp-^ dp r'p
Figure imgf000015_0001
으 ( 1 + Θ 1/3)exp -^ ] } 상기 수학식 에서 , π는 원주율이고, ρρ는 상기 혈구의 밀도이고， dp는 상기 혈구의 지름이고, r"p는 상기 혈구의 이동가속도이고, pf는 상기 혈장의 밀도이고, w는 상기 디스크의 회 전각속도이고， rp는 상기 혈구의 이동 거 리 이고， r'p는 상기 혈구의 이동속도이고, Uf는 상기 혈장의 점도이고， Θ는 상기 혈액의 전체 부피에 대해 상기 혈구가 차지하는 부피 비 이다.
【청구항 6】
혈액 이 공급되는 원심분리 용기를 포함하며 , 회 전하여 상기 원심분리 용기 내부에서 상기 혈액을 혈구 및 혈장으로 원심분리하는 디스크;
상기 디스크 상측에 위치하며 , 시간당 상기 원심분리 용기 내부를 촬영하는 촬영부; 및
상기 촬영부와 연결되어 있고， 상기 촬영부가 촬영 한 이미지를 이용하여 상기 시간당 상기 원심분리 용기 내부에서 상기 혈구의 실제 이동 거리를 검출하며 , 상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거 리를 나타내는 제 1 그래프 및 상기 시간당 상기 혈구의 이론적 이동 거리를 나타내는 제 2 그래프를 산출하고 상기 제 1 그래프와 상기 제 2 그래프를 비교하여 상기 혈액의 헤마토크릿 및 상기 혈장의 점도를 산출하는 제어부
를 포함하는 디스크형 미세 유체 '시스템.
【청구항 7】
제 6항에서, 상기 제어부는,
하기의 수학식을 이용하여 상기 제 2 그래프를 산출하고, 하기의 rp를 상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거리로 적용한 후， 하기의 Θ를 산출하여 상기 혈액의 해마토크릿을 산출하는 디스크형 미세 유체 시스템:
- ^ = -(^-/?/ %^3 ^r {«/(l+e1/3)exp[ ^]| 상기 수학식에서, 71는 원주율이고, pp는 상기 혈구의 밀도이고, dp는 상기 혈구의 지름이고, r"p는 상기 혈구의 이동가속도이고， pf는 상기 혈장의 밀도이고， w는 상기 디스크의 회전각속도이고, Γρ는 상기 혈구의 이동 거리이고, r'p는 상기 혈구의 이동속도이고, Uf는 상기 혈장의 점도이고, Θ는 상기 혈액의 전체 부피에 대해 상기 혈구가 차지하는 부피 비이다.
【청구항 8】
거 16항에서,
상기 제어부는,
하기의 수학식을 이용하여 상기 제 2 그래프를 산출하고， 하기의 rp를 상기 시간당 상기 혈구의 실제 이동 거리로 적용한 후, 하기의 uf를 산출하여 상기 혈장의 점도를 산출하는 디스크형 미세 유체 시스템:
Figure imgf000016_0001
상기 수학식에서, ；^는 원주율이고, pp는 상기 혈구의 밀도이고, dp는 상기 혈구의 지름이고, r"p는 상기 혈구의 이동가속도이고, pf는 상기 혈장의 밀도이고， w는 상기 디스크의 회전각속도이고, rp는 상기 혈구의 이동 거리이고, Γ'ρ는 상기 혈구의 이동속도이고， uf는 상기 혈장의 점도이고, Θ는 상기 혈액의 전체 부피에 대해 상기 혈구가 차지하는 부피 비이다.
【청구항 9】
제 6항에서,
상기 디스크는,
상기 원심분리 용기와 연결된 혈장 용기; 및
상기 원심분리 용기와 상기 혈장 용기 사이를 연결하는 미세밸브 를 더 포함하는 디스크형 미세 유체 시스템.
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