WO2016137188A1 - 혈소판 검사용 칩 - Google Patents

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chambers
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신세현
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고려대학교 산학협력단
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    • B01L2400/049—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics vacuum

Definitions

  • the present invention relates to a chip for testing platelets, and more particularly, through a microchannel flow path design, the platelet in a blood sample is irrelevant regardless of the viscosity of the test subject's blood sample and the value of hematocrit or the function and value of vWF. It relates to a platelet test chip that can be characterized.
  • the platelet function test is mainly used as a congenital platelet dysfunction or preoperative screening test, and is an important test for discriminating hemorrhagic disease caused by congenital or acquired platelet dysfunction, especially in a hemorrhagic disease without platelet count abnormalities.
  • Bleeding time (BT) test is a bleeding time test developed about 100 years ago and has been used as a platelet function screening test to date.
  • the platelet function test which is currently used, is difficult to standardize, has a low clinical usefulness, and requires an invasive method. Accordingly, there is a demand for an objective measurement method for measuring platelet function.
  • the Platelet Function Analyzer (e.g. PFA-100), which is designed to solve the above problems and is used as a technique for measuring platelet function, is used for von Willebrand Factor (vWF, von Willbrand factor) activated at high shear rate.
  • vWF von Willebrand Factor
  • platelets are agglomerated in a long capillary tube and the whole blood flows at high shear rate.
  • ADP adenosine diphosphate
  • Epinephrine epinephrine
  • Such platelet function test must be absolutely dependent on the function of the vWF, the test is dependent on the hematocrit (Hct) and has the disadvantage that the anti-spirin (Aspirin) or anti-clopidogrel test is impossible. In addition, there is a disadvantage that the test cost is increased because the test is required in two steps for the function test of platelets.
  • vWF blood samples must be exposed for a certain period of time at high shear rates.
  • the PFA-100 adopts a method of rapidly flowing blood through a very long capillary tube.
  • this method requires not only a large amount of blood, but also vWF near the capillary wall with the highest shear rate can be easily activated, but vWF located at the center of the tube with the lowest shear rate cannot be activated. This has the disadvantage of causing problems in the repeatability of the test results.
  • a blood sample is installed inside a sample storage chamber and a sample storage chamber accommodated therein, which is stirred by an agitator or agitator to cause shear flow in the blood sample.
  • Parallel channel that separates and flows blood in multiple paths
  • a vacuum device that is connected to each end of the parallel channel to maintain a constant pressure and flows the stirred blood along the parallel channel, and is installed at the rear end of the parallel channel
  • a microchip-based platelet complex function test apparatus including a light source for irradiating light with an image sensor and an image sensor for receiving light transmitted through blood in a parallel channel and converting the light into an electrical signal to measure blood flow rate.
  • the microchip-based platelet complex functional test device is based on testing the function of the platelet by measuring the absolute distance of the blood flow by stirring the blood sample in a plurality of sample channels to flow in multiple parallel channels, Regardless of whether platelets are activated or not, the problem that the blood flow distance varies depending on the viscosity of the subject's blood (Viscosity) or the size of the hematocrit is still not solved. In addition, there is still a problem that the absolute dependence on the function of the vWF has not been solved, and the drug response test of the antiplatelet agent cannot be performed.
  • the distance flowed through the parallel channel may be shortened. This phenomenon may cause an error of determining that platelets are activated.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and through the design of the micro-channel flow path, the blood sample in the blood sample, regardless of the viscosity (Viscosity) and the value of the hematocrit or the function and value of the vWF It is an object of the present invention to provide a platelet test chip capable of testing platelet characteristics and a platelet test apparatus using the same.
  • a plurality of sample chambers each of which stores a blood sample
  • a stirrer installed inside the sample chamber to agitate a blood sample
  • a plurality of lungs provided to correspond to each of the plurality of sample chambers.
  • a microchannel configured to independently connect a sample chamber, the corresponding sample chamber and the lung sample chamber to each other to form a path through which a blood sample in the sample chamber flows toward a corresponding lung sample chamber; At least one clogging induction channel portion formed on the substrate, and microbeads contained in at least one of the plurality of sample chambers and coated with reagents for activating platelets on an outer surface thereof;
  • the microbead is achieved by a platelet test chip, which moves together as the blood sample moves along the microchannel from the sample chamber to induce blockage of the blood sample in the blockage induction channel portion.
  • the blockage induction channel part may be blocked by being introduced into the blockage induction channel part.
  • clogging may be induced by applying a reagent for activating platelets on the inner wall surface of the blocking induction channel part.
  • the reagent applied to the inner wall surface of the clogging induction channel portion collagen (Collagen), fibrinogen (Fibrinogen), adenosine diphosphate (ADP), epinephrine (Epinephrine), arachidonic acid (Arachidonic acid), thromboxane A2, thrombin one or a combination of agonists such as thrombin, iso-thrombin receptor activating peptide (iso-TRAP).
  • an inner diameter of the blockage inducing channel part may be smaller than an inner diameter of the fine channel so that blockage may be induced.
  • the microbead may be made of a magnetic material or magnetizable material, and may be trapped inside the blockage induction channel part by the magnetism of the magnetic part in the process of flowing with the blood sample to interrupt or stop the flow of the blood sample.
  • the reagents coated on the microbeads are collagen, fibrinogen, adenosine diphosphate (ADP), epinephrine, arachidonic acid, arachidonic acid, thromboxane A2, thrombin, It can be any one or combination of agonists such as iso-thrombin receptor activating peptide (iso-TRAP).
  • ADP adenosine diphosphate
  • epinephrine epinephrine
  • arachidonic acid arachidonic acid
  • thromboxane A2 thrombin
  • It can be any one or combination of agonists such as iso-thrombin receptor activating peptide (iso-TRAP).
  • the plurality of sample chambers is divided into a reference sample chamber and at least one control sample chamber; Selecting at least one of a final arrival distance of the blood sample flowing from the reference sample chamber to the corresponding microchannel and the blood sample flowing from the control sample chamber to the corresponding microchannel, a time to reach the final arrival distance, and a flow rate Relative comparisons can determine the properties of platelets.
  • the apparatus may further include an agitation control unit for individually controlling the agitators installed in each of the sample chambers so that the magnitude of the shear force applied to the blood samples in each of the sample chambers is individually controlled.
  • the stirring control unit controls the stirrer inside the reference sample chamber so that a shear force of a size where platelets are not activated is applied to a blood sample inside the reference sample chamber, and a shear force of a size where platelets are activated is controlled by the control sample chamber.
  • Control the agitator inside the control sample chamber to be applied to an internal blood sample;
  • the microbeads respectively accommodated in the reference sample chamber and the control sample chamber may be coated with the same reagent to determine the degree of reaction of platelets according to shear force.
  • control sample chamber is provided in plurality;
  • the stirring control unit controls the stirrer in the reference sample chamber so that shear force of the size of the platelet is not activated is applied to the blood sample inside the reference sample chamber, and the platelet activation level of the platelet can be determined according to the shear force size.
  • Control the stirrer inside each control sample chamber such that shear forces of mutually different magnitude capable of activating are applied to blood samples inside each control sample chamber;
  • the microbeads respectively accommodated in the reference sample chamber and the control sample chamber may be coated with the same reagent to determine the degree of reaction of platelets according to shear force.
  • control sample chamber is provided in plurality;
  • the microbeads are contained only in the control sample chamber, wherein the microbeads contained in each of the control sample chambers are coated with different reagents;
  • the stirring control unit may apply a shear force of a size at which platelets are not activated to the blood sample inside the reference sample chamber and the control sample chamber.
  • an additional chamber formed between the blockage induction channel portion and the sample chamber and provided with calcium ions or adenosine diphosphate (ADP) therein;
  • the calcium ions or the adenosine diphosphate (ADP) may move with the blood sample passing through the addition chamber to promote activation of platelets by the reagent.
  • a plurality of sample chambers each of which stores a blood sample, a stirrer that is provided inside the sample chamber to agitate a blood sample, respectively, corresponding to each of the plurality of sample chambers
  • a plurality of lung sample chambers arranged to connect the sample chambers and the lung sample chambers corresponding to the plurality of lung sample chambers to form paths for the blood samples in the sample chambers to flow toward the corresponding lung sample chambers;
  • the outer surface is coated with a reagent that activates platelets, magnetic or magnetized It comprises a microbead material and provided with possible; Platelets in the blood sample passing through the blockage induction channel portion are activated by the reagent to induce adhesion and aggregation to the microbeads;
  • the microbead is also achieved by a platelet test chip, which induces blockage of a blood sample in a state trapped inside the blockage induction channel part by a magnetic field of the magnetic part.
  • the plurality of sample chambers is divided into a reference sample chamber and at least one control sample chamber;
  • the plurality of blocked induction channel portions are divided into a reference blocked induction channel portion connected to the reference sample chamber and a controlled blocked induction channel portion connected to the control sample chamber; Selecting at least one of a final arrival distance of the blood sample flowing from the reference sample chamber to the corresponding microchannel and the blood sample flowing from the control sample chamber to the corresponding microchannel, a time to reach the final arrival distance, and a flow rate Relative comparisons can determine the properties of platelets.
  • the apparatus may further include an agitation control unit for individually controlling the agitators installed in each of the sample chambers so that the magnitude of the shear force applied to the blood sample inside each of the sample chambers is individually controlled.
  • the stirring control unit controls the stirrer inside the reference sample chamber so that a shear force of a size where platelets are not activated is applied to a blood sample inside the reference sample chamber, and a shear force of a size where platelets are activated is controlled by the control sample chamber.
  • Control the agitator inside the control sample chamber to be applied to an internal blood sample;
  • the microbeads respectively accommodated in the reference sample chamber and the control sample chamber may be coated with the same reagent to determine the degree of reaction of platelets according to shear force.
  • the control sample chamber is provided in plurality;
  • the stirring control unit controls the stirrer in the reference sample chamber so that shear force of the size of the platelet is not activated is applied to the blood sample inside the reference sample chamber, and the platelet activation level of the platelet can be determined according to the shear force size.
  • Control the stirrer inside each control sample chamber such that shear forces of mutually different magnitude capable of activating are applied to blood samples inside each control sample chamber;
  • the microbeads respectively accommodated in the reference blockage induction channel portion and the control blockage induction channel portion may be coated with the same reagent to determine the degree of response of platelets due to shear force.
  • control sample chamber is provided in plurality;
  • the microbeads are only received in the control blockage induction channel portion, wherein the microbeads received in each of the control blockage induction channel portions are coated with different reagents;
  • the stirring control unit may apply a shear force of a size at which platelets are not activated to the blood sample inside the reference sample chamber and the control sample chamber.
  • the microbeads may be provided to correspond to the density of red blood cells, and may be provided to correspond to the size of red blood cells.
  • the size of the microbead may be formed to a size between the size of platelets and the size of white blood cells.
  • microbeads may be coated with a reagent in a state in which a plurality of perforations communicated from the inside to the outside are introduced into the perforations.
  • the above object is, according to another embodiment of the present invention, a plurality of sample chambers each of which is stored a blood sample, a stirrer which is provided inside each of the sample chamber to agitate a blood sample, and each of the plurality of sample chambers
  • a plurality of lung sample chambers corresponding to each other, microchannels that connect the corresponding sample chambers and the lung sample chambers independently to form a path through which blood samples in the sample chambers flow toward the corresponding lung sample chambers;
  • At least one blockage induction channel portion formed on a path of each said microchannel, and microbeads received in at least one of said plurality of sample chambers and coated with an antagonist reagent on an outer surface thereof;
  • the microbead is also achieved by a platelet test chip, which moves together when the blood sample moves along the microchannel from the sample chamber to induce blockage of the blood sample in the blockage induction channel portion.
  • the plurality of sample chambers is divided into a reference sample chamber and at least one control sample chamber;
  • the microbeads are only received in the control sample chamber; Selecting at least one of a final arrival distance of the blood sample flowing from the reference sample chamber to the corresponding microchannel and the blood sample flowing from the control sample chamber to the corresponding microchannel, a time to reach the final arrival distance, and a flow rate Relative comparisons can determine the properties of platelets.
  • the above object is, according to another embodiment of the present invention, a plurality of sample chambers in which a blood sample is accommodated, one outlet chamber spaced apart from the plurality of sample chambers, the outlet chamber and each sample chamber independently connected Including microchannels;
  • the blood sample contained in each of the sample chambers is also achieved by a platelet test chip, which flows simultaneously through the corresponding microchannels to each of the sample chambers by vacuum pressure flowing through one of the outlet chambers.
  • a stirrer is installed inside each of the sample chamber to agitate a blood sample;
  • the apparatus may further include an agitation control unit for individually controlling the agitators installed in each of the sample chambers so that the magnitude of the shear force applied to the blood sample inside each of the sample chambers is individually controlled.
  • a plurality of closed sample chambers corresponding to each of the plurality of sample chambers to connect the respective microchannels and the outlet chamber, and at least one blockage induction channel portion formed on the path of each of the microchannels;
  • the blood samples stirred at mutually different shear rates for the same blood sample flows through the respective microchannels and compares them, thereby the viscosity (Viscosity) of the blood sample of the test subject and This can eliminate measurement errors that can occur due to differences in hematocrit values or vWF functions.
  • various measurements such as the flow distance, flow time, maximum reach of the blood sample, etc. can be combined in one test, thereby reducing the test time and reducing the test cost.
  • microbeads can induce platelet aggregation and adhesion very effectively, significantly reducing the travel time and time of the blood, significantly reducing the time required for detection.
  • a clearing pressure that induces the flow of blood samples in each microchannel is applied to each microchannel through one outlet chamber to maintain a uniform vacuum pressure applied to each microchannel, and images such as a camera By imaging the flow of the blood sample at the same time using the acquisition device, it is possible to accurately test the platelet characteristics.
  • FIG. 1 is a perspective view of a platelet test chip according to the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of a platelet test chip according to the present invention
  • FIG. 3 is an enlarged view of a region A of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a view for explaining a platelet test chip according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 1,
  • FIG. 6 is a view showing the configuration of a platelet test apparatus according to the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of a platelet test chip according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged view of region B of FIG. 7;
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 7.
  • the present invention relates to a platelet test chip, comprising: a plurality of sample chambers each for storing a blood sample, an agitator installed inside the sample chamber to agitate a blood sample, and corresponding to each of the plurality of sample chambers A plurality of lung sample chambers, and microchannels that connect the sample chambers and the lung sample chambers corresponding to each other independently to form a path through which blood samples in the sample chambers flow toward the corresponding lung sample chambers; At least one blockage inducing channel portion formed on a path of the channel, and microbeads contained in at least one of the plurality of sample chambers and coated with reagents for activating platelets on an outer surface thereof; The microbeads are moved together when the blood sample moves along the microchannel from the sample chamber to induce blockage of the blood sample in the blockage inducing channel portion.
  • the platelet test chip 100 according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of sample chambers 111 and 112, microchannels 131 and 132, and an exit chamber 140.
  • the platelet test chip 100 according to the first embodiment of the present invention may include agitators 121 and 122, a plurality of closed sample chambers 141 and 142, clogging induction channel units 151 and 152, and microbeads 170. have.
  • Blood samples are stored in the sample chambers 111 and 112, respectively.
  • Each of the sample chambers 111 and 112 is provided in an approximately circular shape, as shown in FIGS. 1 and 2, but the shape is not limited thereto.
  • the sizes of the sample chambers 111 and 112 may be manufactured in various sizes according to the purpose of use, and the material may be made of an optically transparent material so that the inside can be easily observed from the outside.
  • FIG. 1 and 2 it is an example that two sample chambers (111, 112) are provided, but the number can be provided in three or more of course.
  • 4 is a view for explaining a platelet test chip according to another embodiment of the present invention, the number of sample chambers 111 and 122 and lung sample chambers 141 and 142 may vary, and one sample chamber 111 and 122 may be used. The number of fine channels 131 and 132 connecting the closed sample chambers 141 and 142 may also vary.
  • the plurality of closed sample chambers 141 and 142 are provided to correspond to the number of sample chambers 111 and 112. That is, when two sample chambers 111 and 112 are formed as in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, two closed sample chambers 141 and 142 are provided correspondingly.
  • the closed sample chambers 141 and 142 may be provided in a substantially circular shape like the sample chambers 111 and 112.
  • Corresponding sample chambers 111 and 112 and closed sample chambers 141 and 142 are independently connected by fine channels 131 and 132, respectively. Accordingly, the blood samples contained in each of the sample chambers 111 and 112 flow independently through the respective microchannels 131 and 132 to the corresponding lung sample chambers 141 and 142, respectively, so that the microchannels 131 and 132 are moved to the sample chambers 111 and 112, respectively.
  • the blood sample in the) forms a flow path to the corresponding lung sample chambers (131, 132).
  • the fine channels 131 and 132 may be provided in a zigzag form, but may be provided in various forms such as a straight line, a curved line, or a combination thereof.
  • agitators 121 and 122 are installed inside the respective sample chambers 111 and 112.
  • the agitators 121 and 122 mix the blood samples and the micro beads 170 accommodated in the sample chambers 111 and 112 or apply shear force to the blood samples.
  • the stirrers 121 and 122 are rotatably installed in the sample chambers 111 and 112, and rotate according to the control of the stirring controller 160 (see FIG. 5), which will be described later.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 1 and illustrates an example of the configurations of the stirrers 121 and 122 and the stirring control unit 160 according to the first embodiment of the present invention.
  • the stirring control unit 160 controls the operations of the stirrers 121 and 122.
  • the stirring control unit 160 is provided to control the respective stirrers 121 and 122 individually. That is, when the stirrers 121 and 122 are rotatably installed in the sample chambers 111 and 112, the stirring control unit 160 controls the rotation speeds of the stirrers 121 and 122 differently, thereby allowing the blood contained in each of the sample chambers 111 and 112.
  • the magnitude of shear force applied to the sample can be different. Accordingly, the magnitude of the shear force applied to the blood samples in each of the sample chambers 111 and 112 is different from each other so that the activation or degree of activation of platelets in the blood sample can be individually controlled.
  • the stirring controller 160 rotates the stirrers 121 and 122 by a non-contact method such as magnetic force.
  • a non-contact method such as magnetic force.
  • the magnets M rotatably provided on the lower outer sides of the sample chambers 111 and 112 are arranged, and the stirring controller 160 controls the rotation of the magnets M so that the samples are disposed. Rotation of the agitators 121 and 122 in the chambers 111 and 112 may be controlled.
  • the blocking induction channel portions 151 and 152 are formed on the paths of the respective microchannels 131 and 132, and may be formed in the first half of each of the microchannels 131 and 132. 1 and 2 illustrate that one clogging guide channel portion 151 and 152 is formed in one microchannel 131 and 132, but the number is not limited thereto.
  • the inner diameter of the blockage induction channel portion 151, 152 is provided to be smaller than the inner diameter of the micro-channels (131, 132), for example, to induce blockage of the blood sample.
  • a reagent for activating platelets may be applied to the inner wall surfaces of the blockage inducing channel units 151 and 152 to provide blockage of the blood sample.
  • a reagent for activating platelets collagen, fibrinogen, adenosine diphosphate (ADP), epinephrine, arachidonic acid, thromboxane A2, thrombin, It can be prepared in any one or combination of agonists such as iso-thrombin receptor activating peptide (iso-TRAP).
  • the microbead 170 is accommodated in at least one of the plurality of sample chambers 111 and 112.
  • the microbead 170 is coated with a reagent 171 for activating platelets on the outer surface, as shown in the cross-sectional view shown in the enlarged region of FIG. 3, the microbead according to the first embodiment of the present invention (Reagent 171 coated on 170 is collagen, fibrinogen, adenosine diphosphate (ADP), epinephrine, arachidonic acid, thromboxane A2, thrombin, It can be prepared in any one or combination of agonists such as iso-thrombin receptor activating peptide (iso-TRAP).
  • ADP adenosine diphosphate
  • epinephrine epinephrine
  • arachidonic acid thromboxane A2
  • thrombin thrombin
  • It can be prepared in any one or combination of agonists such as iso-
  • the size of the microbead 170 is provided to correspond to the size and density of the red blood cells, for example, the size is formed between the size of the platelets and the size of the white blood cells.
  • the total amount of the reagent 171 coated on the microbead 170 may be determined within a range that does not affect the change in physical properties of the blood sample, for example, in the range of 2% or less based on hematocrit. Can be determined.
  • the microbeads 170 also move together with the blood samples, from the inside of the sample chambers 111 and 112 to the microbeads 170.
  • the coated reagent 171 acts to activate platelets in the blood sample.
  • the platelets in the blood sample are mixed with the microbeads 170 by the rotation of the stirrers 121 and 122 and are activated by the reagent 171 coated on the surface of the microbeads 170 to allow the microbeads 170 and / or the platelets to each other. Adhesion and aggregation occur in the liver.
  • the blood samples in the sample chambers 111 and 112 are allowed to flow along the microchannels 131 and 132 in a state where the reagents 171 are mixed with the microbeads 170 coated with the rotation of the agitators 121 and 122. do.
  • the blockage guide channel portions 151 and 152 the blockage of the blood sample is induced by the above-described reagent or a narrow path, so that the blockage guide channel portions 151 and 152 are blocked.
  • the flow of the blood sample stops, and the final reach distance, the arrival time to the final reach distance, and the flow rate of the blood sample until the blockage induction channel portions 151 and 152 are blocked. It can be used to analyze the characteristics of platelets.
  • any one of the sample chambers 111 and 112 will be defined as the reference sample chamber 111 and the other will be described as the control sample chamber 112.
  • the reference sample chamber 111 may be one or more and at least one sample chamber 111 and 112 may function as the control sample chamber 112.
  • the blood sample flowing from the reference sample chamber 111 to the corresponding microchannel 131 and the blood sample flowing from the control sample chamber 112 to the corresponding microchannel 132 are the final reach distance to the final reach distance.
  • the characteristics of platelets are measured by comparing at least one of arrival time and flow rate.
  • the stirring controller 160 may control the stirrers 121 and 122 such that different shearing forces are applied to the blood sample accommodated in the reference sample chamber 111 and the blood sample accommodated in the control sample chamber 112.
  • the microbeads 170 accommodated in the reference sample chamber 111 and the control sample chamber 112 are coated with the same reagent so that the degree of reaction of platelets according to the shear force can be discriminated.
  • the stirring control unit 160 controls the stirrer 121 inside the reference sample chamber 111 so that a shear force of a size at which platelets are not activated is applied to the blood sample inside the reference sample chamber 111
  • the stirrer 122 inside the control sample chamber 112 may be controlled such that shear force of a size at which platelets are activated is applied to the blood sample inside the control sample chamber 112.
  • the stirring control unit 160 controls the respective stirrers 121 and 122 so that a shearing force of 0.5 Pa or less is applied to the inside of the reference sample chamber 111 and a shearing force of 8 Pa or more is applied to the inside of the control sample chamber 112. can do.
  • the stirring control unit 160 controls the stirrers 121 and 122 to be applied to all the platelets evenly for a sufficient time when applying the shear force of the size to activate the platelets, that is, when applying the shear force to the control sample chamber 112. Can be.
  • the stirring controller 160 rotates the stirrers 121 and 122 in the control sample chamber 112 for one time selected from 10 to 300 seconds.
  • the platelets of the blood samples inside the reference sample chamber 111 flow along the microchannels 131 and 132 without being activated, and the inside of the control sample chamber 112. Platelets of the blood sample flow along the microchannels 131 and 132 in an activated state.
  • a plurality of control sample chambers 112 are provided, and the control sample chambers are applied to the blood samples inside the respective control sample chambers 112 so that the stirring control unit 160 is capable of activating platelets with different magnitudes.
  • the agitators 121 and 122 inside the 112 may be controlled.
  • the stirring control unit 160 controls the stirrers 121 and 122 inside the reference sample chamber 111 so that shear force of a size at which platelets are not activated is applied to the blood sample inside the reference sample chamber 111.
  • the platelet test chip 100 according to the embodiment shown in (c) or (d) of FIG. 4 may be used.
  • a shear force of 0.5 Pa or less is applied to the blood sample in the reference sample chamber 111
  • a shear force of 3 Pa, 5 Pa, and 8 Pa is applied to the three control sample chambers 112, respectively. It is possible to measure the response of the platelets according to this, it is possible to measure the critical shear force of the current blood sample.
  • the blood samples flowing from the reference sample chamber 111 and the control sample chamber 112 are accommodated in the reference sample chamber 111 and the control sample chamber 112, respectively, so that the degree of response of the platelets according to the shear force can be discriminated.
  • the reagent 171 coated on the microbead 170 may be set in the same manner.
  • the stirring controller 160 applies a shear force of a size at which platelets are not activated, for example, a shear force of 0.5 Pa or less, to blood samples inside the reference sample chamber 111 and the control sample chamber 112.
  • the microbead 170 may be placed only in the control sample chamber 112, and the blood sample may flow in the reference sample chamber 111. Through this, it is possible to determine the degree of reaction of platelets according to the type of reagent.
  • the microbeads 170 coated with different reagents 171 are accommodated in each control sample chamber 112 to provide platelets for the respective reagents 171.
  • the reaction degree of can be confirmed.
  • the outlet chamber 140 is connected to each of the fine channels (131, 132), respectively through the closed sample chamber (141, 142).
  • the vacuum forming apparatus 300 which will be described later, is connected through the outlet chamber 140 to introduce a vacuum pressure into the outlet chamber 140, whereby blood samples inside the plurality of sample chambers 111 and 112 may form the outlet chamber 140. Through the vacuum pressure introduced through it is possible to flow to each of the fine channels (131, 132).
  • the outlet chamber 140 as shown in Figure 1, the inlet is sealed with a rubber stopper (140a) may enable the inflow of the vacuum pressure into the outlet chamber 140.
  • the stopper 140a is made of a rubber material
  • the end of the vacuum forming apparatus 300 is provided in the form of a syringe needle so that the stopper 140a blocks the outlet chamber 140 and the outlet chamber is injected through the needle. 140 may be connected to the inside.
  • the connection structure between the closed structure of the outlet chamber 140 and the vacuum forming apparatus 300 may be implemented by those skilled in the art in various forms in addition to the above-described examples, of course, the technical spirit of the present invention is not limited thereto.
  • the outlet chamber 140 is connected to each of the fine channels 131 and 132.
  • blood samples may flow simultaneously from the respective sample chambers 111 and 112 through the corresponding microchannels 131 and 132 by the vacuum pressure flowing through the one outlet chamber 140.
  • a vacuum pressure for inducing the flow of blood samples in each of the microchannels 131 and 132 is applied to each of the microchannels 131 and 132 through one outlet chamber 140 to each of the microchannels 131 and 132.
  • the platelet test chip 100 may include an inlet chamber 140, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • the inlet chamber 110 is formed to be connected to the plurality of sample chambers 111 and 112. Referring to FIG. 3, the upper portion of the inlet chamber 110 may be opened to the outside to inject a blood sample. In addition, the lower portion of the inlet chamber 110 is in communication with each of the sample chambers 111 and 112, so that blood samples injected into the inlet chamber 110 are equally distributed to the respective sample chambers 111 and 112.
  • the stirrers 121 and 122 have a straight circular rod shape, a tapered circular rod shape thinning in the radial direction from the center, a circular plate shape, and a conical circular plate shape thinning in the radial direction from the center.
  • the stirring control unit 160 applies the shear force of the size activating the platelets, that is, when applying the shear force to the control sample chamber 112
  • the stirring time is at the above-described 10 seconds according to the shape of the stirrer (121, 122) It can vary between 300 seconds.
  • the stirrers 121 and 122 have a round shape
  • platelets may be applied by shearing by rotating about 180 seconds.
  • the stirrers 121 and 122 have a conical circular plate shape
  • the stirrers 121 and 122 may be rotated about 10 seconds because they are very short.
  • the stirrers 121 and 122 are rotated by the non-contact force as described above, not only stirring but also shear flow occurs in the sample chambers 111 and 112 according to the rotation speed of the stirrers 121 and 122.
  • This type of shear flow may be an intermittent shear flow in the case of a straight circular rod shape, and a continuous shear flow in the case of a circular plate shape.
  • the agitators 121 and 122 may be made of a metal material which may be magnetized by magnetic force and may be affected by magnetic force without mechanical connection as described above.
  • the diameters or thicknesses of the agitators 121 and 122 preferably have a cut size of the depths of the sample chambers 111 and 112, and the lengths or diameters of the agitators 121 and 122 are about 80 to 90% of the diameters of the sample chambers 111 and 112. It would be appropriate to have a size.
  • the platelet test chip 100 may include additional chambers formed between the blocking induction channel units 151 and 152 and the sample chambers 111 and 112. 161, 162).
  • calcium ions may be provided in the additional chambers 161 and 162.
  • the calcium ions promote the activation of platelets by the reagent 171 moving along with the blood samples passing through the additional chambers 161 and 162 or the reagent 171 inside the clogging induction channel portion 15 and 152. Accordingly, platelet adhesion and aggregation can be made more smoothly.
  • the microbead 170 has been described as an example in which a reagent for activating platelets is coated.
  • an antagonist reagent may be coated on the microbead 170.
  • the microbeads are received only in the control sample chamber 112, and the blood sample flowing from the reference sample chamber 111 to the microchannel 131 and the blood sample flowing from the control sample chamber 112 to the microchannel 132.
  • the characteristics of platelets can be measured through relative comparison by selecting at least one of the final reach, the arrival time to the final reach, and the flow rate.
  • the reference sample chamber 111 and the control sample chamber ( 112) when measuring the degree of response to the drug using a blood sample of a patient taking an antagonist drug such as a platelet-related drug such as antiplatelet agent, the reference sample chamber 111 and the control sample chamber ( 112, the microbead 170 is included only in the control sample chamber 112 in a state where a shear force of a size at which platelets are not activated is applied to the blood sample inside.
  • an antagonist drug such as an antiplatelet agent that the patient is taking, is acting on the patient, that is, the degree of platelet response to drug administration.
  • the function of platelets is that blood samples from normal or aspirin and clopidogrel takers include antagonist adenosine diphosphate (agonist ADP), prosraglandin E, fibrinogen, and arachidonic acid ( When reacted with a reagent such as arachidonic acid), if the function of the platelet of the subject is normal, the flow path inside the microchannels 131 and 132 will be blocked within a short time and the flow may stop or the flow distance may appear short. On the contrary, if there is an abnormality in platelet function, the blockage time is increased or the moving distance is increased compared to normal.
  • agonist ADP antagonist adenosine diphosphate
  • prosraglandin E prosraglandin E
  • fibrinogen fibrinogen
  • arachidonic acid arachidonic acid
  • the microsamples 170 that is, the reagents 171 are not included in the reference sample chamber 111, but the microbeads 170, that is, the reagents 171, are included in the control sample chamber 112.
  • the results of the two experiments for example, by comparing the flow distance, it is possible to determine the degree of response of the platelets to the drug intake.
  • antagonist reagents such as antiplatelet agents and the like may be antagonists such as aspirin, P2Y1 receptor antagonists and P2Y12 receptor antagonists.
  • the P2Y1 receptor antagonists may include at least one of candidate materials of MRS 2179, MRS 2279, MRS 2500, A2P5P, A3P5P, and A3P5PS.
  • P2Y12 receptor antagonists include clopidogrel, ticklopidine, prasugrel, AR-C67085MX, cangrelor, C1330-7, MRS 2395, and 2-methylthioadenosine-5. It may include at least one of candidate substances of '-monophosphate.
  • the platelet test apparatus includes a platelet test chip 100, a vacuum forming apparatus 300, and a sensing device 200.
  • the platelet test chip 100 is a place where the flow of the blood sample occurs, the configuration is as described above, the description thereof will be omitted.
  • the vacuum forming apparatus 300 applies a vacuum pressure to enable the blood sample to flow in the platelet test chip 100.
  • the vacuum forming apparatus 300 may include a vacuum pump 310, a dead volume chamber 320, a pressure measuring sensor 330, and a valve 340.
  • the vacuum pump 310 is connected with the outlet chamber 140 to generate a vacuum pressure.
  • the end of the vacuum pump 310 that is, the part connected to the outlet chamber 140 is provided in the form of a syringe needle to provide rubber. It may be inserted into the stopper 140a and connected to the inside of the outlet chamber 140.
  • the vacuum pump 310 is provided in the form of a syringe pump.
  • the dead volume chamber 320 is connected in parallel to the vacuum pump 310 and the outlet chamber 140 to maintain a predetermined vacuum pressure for the outlet chamber 140.
  • the valve 340 is installed between the vacuum pump 310 and the outlet chamber 140 to regulate the vacuum pressure applied to the outlet chamber 140.
  • the solenoid valve is applied to the valve 340 as an example.
  • the pressure measuring sensor 330 measures the vacuum pressure applied to the outlet chamber 140.
  • the sensing device 200 detects a flow of a blood sample in the platelet test chip 100.
  • the sensing device 200 is provided as an image acquisition device for acquiring an image, such as a CCD or CMOS, or the arrival detection device 200 for detecting a blood sample passing through a specific position inside the microchannels 131 and 132. Yes.
  • the measurement of the captured image enables measurement of the final reach distance, the arrival time to the final reach distance, the flow rate, and the like of the blood sample.
  • the arrival detecting apparatus 200 it may be applied to detect whether the blood sample reaches a specific position of the distal ends of the microchannels 131 and 132, and measure the arrival time.
  • the arrival of a blood sample may be detected using an LED or a photodiode sensor.
  • the main controller 400 controls the overall function of the platelet test apparatus according to the present invention.
  • a signal such as an image transmitted from the sensing device 200 may be processed to calculate a reach distance, a arrival time, a flow speed, and the like, and to control a vacuum forming apparatus 300 such as a syringe pump.
  • the stirring control unit 160 by giving the command required to the stirring control unit 160 so that the rotational speed of the stirrer (121, 122) is different, the stirring control unit 160 to individually control the stirrer (121, 122) inside each sample chamber (111, 112) To control.
  • Blood samples injected into the inlet chamber 110 are evenly distributed to the respective sample chambers 111 and 112, ie, the reference sample chamber 111 and the control sample chamber 112.
  • the stirring control unit 160 rotates each of the stirrers 121 and 122.
  • the stirrers 121 and 122 in the reference sample chamber 111 control the rotation speed such that shear force of a size at which platelets are not activated is applied, and the stirrers 121 and 122 in the control sample chamber 112 are controlled.
  • the rotational speed is controlled to apply a shear force of a size at which platelets are activated.
  • the valve 340 of the vacuum forming apparatus 300 is opened, and the vacuum pressure is applied to the entrance chamber side by the vacuum pump 310. At this time, the magnitude of the vacuum pressure applied to the outlet chamber 140 may be kept constant by the dead volume chamber 320.
  • the blood sample of the platelet-activated control sample chamber 112 has more platelet adhesion or aggregation in the flow process than the blood sample of the reference sample chamber 111, and in particular, the blockage induction channel part 151, 152. ) And the clogging induction channels 153 and 154 are markedly attached or aggregated.
  • the main controller 400 determines the final reach and final distance of the blood sample.
  • the time to reach the distance, the flow rate, etc. are calculated, and the results of the reference sample chamber 111 and the control sample chamber 112 are compared with each other, so that the degree of shear induced activation of the blood sample and the degree of aggregation or adhesion of the platelets It becomes measurable.
  • Lc, Tc, and Vc are the final reach distance of the blood sample flowing from the control sample chamber 112 to the corresponding microchannel 132, the arrival time to the final reach distance, and the flow rate, respectively.
  • the platelet test chip 100a according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
  • a configuration different from the above-described first embodiment will be described.
  • the microbeads 170 coated with the reagent 171 are not blocked inside the sample chambers 111 and 112, as shown in FIG. It may be accommodated in at least one of the channel portion (151a, 152a).
  • the blockage-inducing channel portion 151a, 152a is provided in a form larger than the inner diameter of the fine channels (131, 132), in FIG.
  • 151a and 152a are formed, and each of the block box guide channel portions 151a and 152a is connected through the blockage guide channel 153a and 154a.
  • the magnetic parts 181 and 182 apply a magnetic field to the blocked induction channel parts 151a and 152a, and the microbeads 170 are made of a material having magnetism or magnetization.
  • the microbead 170 is accommodated in the blocked induction channel portions 151a and 152a by the magnetism of the magnetic portions 181 and 182, and platelets of the blood sample passing through the blocked induction channel portions 151a and 152a. Is activated by the coated reagent 171 to induce adhesion and aggregation between the microbeads 170 and platelets, and the microbeads 170 are blocked by the magnetic fields of the magnetic parts 181 and 182. 152a) may lead to blockage of the blood sample in a trapped state.
  • the measurement examples in the first embodiment applied in the state in which the microbeads 170 are accommodated in the sample chambers 111 and 112 may be applicable even in the state in which the microbeads 170 are accommodated in the clogging induction channel portions 151 and 152.
  • the blockage induction channel portions 151 and 152 have an inner diameter smaller than those of the fine channels 131 and 132, or are provided with a material for activating platelets on the inner surface.
  • the microbead 170 is provided with a magnetic material or a magnetizable material, and the magnetic parts 181 and 182 apply a magnetic field to the blocked induction channel parts 151 and 152, thereby providing the microbeads 170.
  • the microbead 170 has a spherical shape as an example.
  • the micro bead 170 may be provided to form a plurality of perforations communicated from the inside to the outside. That is, the microbead 170 may be provided to have a porous form.
  • the reagent 171 is coated in a state that is also introduced into the perforation, when flowing with the blood sample, the reagent 171 on the outer surface first melts and reacts with platelets, and the reagent inside the perforated melts in the flow process and continues. It may be prepared to react with platelets.
  • detection device 300 vacuum forming device
  • the present invention is applied to the field of functional test of platelets.

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Abstract

본 발명은 혈소판 검사용 칩에 관한 것으로, 혈액 샘플이 각각 저장되는 복수의 샘플 챔버와, 상기 샘플 챔버 내부에 각각 설치되어 혈액 샘플에 전단력을 인가하는 교반기와, 복수의 상기 샘플 챔버 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 폐샘플 챔버와, 상호 대응하는 상기 샘플 챔버와 상기 폐샘플 챔버를 각각 독립적으로 연결하여 상기 샘플 챔버 내의 혈액 샘플이 해당 폐샘플 챔버 측으로 유동하는 경로를 형성하는 미세 채널과, 상기 복수의 샘플 챔버 중 적어도 하나에 수용되고, 외부 표면에 혈소판을 활성화시키는 시약이 코팅된 마이크로 비드를 포함하며; 상기 마이크로 비드는 혈액 샘플이 상기 샘플 챔버로부터 상기 미세 채널을 따라 이동할 때 함께 이동하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 검사 대상자의 혈액 샘플의 점도(Viscosity) 및 헤마토크릿의 수치나 vWF의 기능과 수치와 무관하게 혈액 샘플 내의 혈소판의 특성 검사가 가능하게 되며, 소량의 마이크로비드(헤마토크릿으로 1% 미만) 만으로도 혈소판의 응집과 부착을 매우 효과적으로 유도할 수 있으며, 혈액의 이동거리 및 시간을 혁신적으로 단축시켜 검출에 소요되는 시간을 현저히 감소시킬 수 있다.

Description

혈소판 검사용 칩
본 발명은 혈소판 검사용 칩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 채널의 유로 설계를 통해 검사 대상자의 혈액 샘플의 점도(Viscosity) 및 헤마토크릿의 수치나 vWF의 기능과 수치와 무관하게 혈액 샘플 내의 혈소판의 특성 검사가 가능한 혈소판 검사용 칩에 관한 것이다.
혈소판 기능 검사는 주로 선천성 혈소판 기능 이상이나 수술 전 선별검사로 많이 사용되고 특히, 혈소판의 수적 이상이 없는 출혈성 질환에서 선천성 혹은 후천성 혈소판 기능 이상에 의한 출혈성 질환을 감별하는 데 중요한 검사이다.
최근에는 이러한 혈소판 기능 검사가 심혈관 질환의 치료 및 예방에 사용되는 항혈소판 약제로 인한 출혈성 경향의 증가나 약제의 내성에 대한 검사를 위해서도 많이 이용되고 있는 실정이다.
출혈시간(Bleeding time, BT) 검사는 약 100년 전에 개발된 출혈시간 측정검사로서 현재까지로 혈소판 기능 선별검사로 사용되고 있다. 그러나, 현재 사용되고 있는 혈소판 기능 검사는 표준화가 어렵고 임상적 유용성이 적으며 침습적 방법을 사용해야 하는 문제가 있고, 이에 따라 혈소판 기능을 측정할 수 있는 객관화된 측정법이 요구되고 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안되어 혈소판의 기능을 측정하는 기술로 사용되고 있는 Platelet Function Analyzer(예: PFA-100)의 경우에는, 고전단율에서 활성화된 von Willebrand Factor (vWF, 폰 윌브란트 팩터)에 의하여 혈소판이 응집되는 특성이 있는데, 이를 측정하기 위하여 긴 모세관에 고전단율로 전혈을 유동시킨 후 콜라젠(Collagen)과 함께 아데노신2인산(ADP) 혹은 에피네프린(Epinephrine)이 코팅된 오리피스(Orifice)에 혈소판이 응집되어 오리피스 구멍이 막히는 막힘 시간을 압력 또는 유량 등으로 측정하는 방법이 시행되고 있다.
이와 같은 혈소판 기능 검사를 위해서는 vWF의 기능에 절대적으로 의존하여야 하고 헤마토크릿(Hct)에 의존적인 검사가 이루어지며 항아스피린(Aspirin) 또는 항클로피도그렐(Clopidogrel) 검사가 불가한 단점이 있다. 또한, 혈소판의 기능 검사를 위하여 두 단계에 걸쳐 검사가 필요하여 검사 비용이 높아지는 단점을 가지고 있다.
특히, vWF를 활성화하기 위하여 혈액 샘플이 높은 전단율로 일정시간 이상에 노출되어야 하는데, 이를 위해 PFA-100에서는 상당히 긴 모세관에 빠른 속도로 혈액을 유동시키는 방법을 채택하였다. 그러나, 이러한 방법은 다량의 혈액이 요구될 뿐 아니라, 전단율이 최대가 되는 모세관 벽 근처의 vWF는 쉽게 활성화될 수 있지만 전단율이 최소가 되는 관 중심부에 위치한 vWF는 활성화되지 못하는 문제점을 갖고 있으며 이로 인해 검사결과의 반복성에 문제를 초래할 수 있는 단점을 지니고 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위해, 한국등록특허 제10-1193566호에서는 혈액 샘플이 내부에 수용되는 샘플 저장실, 샘플 저장실의 내부에 설치되어 혈액 샘플 내에 전단유동을 유발시키는 교반기, 교반기에 의해 교반된 혈액을 다수개의 경로로 분리시켜 유동시키는 병렬채널, 병렬채널의 단부에 각각 연결되어 일정한 압력을 유지하며 교반된 혈액을 병렬채널을 따라 유동시키는 진공장치, 및 병렬채널의 후단 측에 설치되어 병렬채널로 광을 조사하는 광원, 병렬채널 내의 혈액을 투과한 광을 수신하여 전기적 신호로 바꾸어 혈액 유량을 측정하는 이미지 센서를 포함하는 마이크로칩 기반 혈소판 복합기능 검사 장치를 제안하고 있다. 이를 통해, 한 번의 검사로 다수의 혈소판 기능에 대한 검사가 가능하고, 검사 시간이 감소하며 검사 비용도 절감되는 효과를 제공하고 있다.
그런데, 마이크로칩 기반 혈소판 복합기능 검사 장치는 하나의 샘플 저장실 내에서 혈액 샘플을 교반하여 다수의 병렬채널로 유동시켜 혈액이 유동한 절대 거리를 측정하여 혈소판의 기능을 검사하는 것을 기본으로 하고 있어, 혈소판의 활성화 여부와 무관하게 검사 대상자의 혈액의 점도(Viscosity) 또는 헤마토크릿의 크기에 따라 혈액의 유동 거리가 달라진다는 문제점은 여전히 해결하지 못하고 있다. 또한, vWF의 기능에 여전히 절대적으로 의존하여야 하는 문제도 해결되지 못하고 있으며 항혈소판제의 약물 반응 검사를 수행할 수 없는 단점이 있다.
예를 들어, 검사 대상자의 혈액의 점도가 높은 경우 병렬채널을 유동한 거리는 짧아질 수 있는데, 자칫 이와 같은 현상을 혈소판이 활성화된 것으로 판단하는 오류를 범할 수 있다.
따라서, 전단력에 의하여 혈소판의 활성화 정도 또는 항혈소판 제제에 따라서 혈소판의 반응 정도를 혈액의 이동거리로 판정하려는 기술에 있어서 불필요하게 영향을 미칠 수 있는 혈액의 점도(Viscosity), 헤마토크릿, vWF 등의 영향을 검사에서 배제시킬 수 있는 새로운 검사 칩이나 검사 장치 그리고 검사방법의 개발이 요구되고 있다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 미세 채널의 유로 설계를 통해 검사 대상자의 혈액 샘플의 점도(Viscosity) 및 헤마토크릿의 수치나 vWF의 기능과 수치와 무관하게 혈액 샘플 내의 혈소판의 특성 검사가 가능한 혈소판 검사용 칩 및 이를 이용한 혈소판 검사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 혈액 샘플이 각각 저장되는 복수의 샘플 챔버와, 상기 샘플 챔버 내부에 각각 설치되어 혈액 샘플을 교반하는 교반기와, 복수의 상기 샘플 챔버 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 폐샘플 챔버와, 상호 대응하는 상기 샘플 챔버와 상기 폐샘플 챔버를 각각 독립적으로 연결하여 상기 샘플 챔버 내의 혈액 샘플이 해당 폐샘플 챔버 측으로 유동하는 경로를 형성하는 미세 채널과, 각각의 상기 미세 채널의 경로 상에 형성되는 적어도 하나의 막힘 유도 채널부와, 복수의 상기 샘플 챔버 중 적어도 하나에 수용되고, 외부 표면에 혈소판을 활성화시키는 시약이 코팅된 마이크로 비드를 포함하고; 상기 마이크로 비드는 혈액 샘플이 상기 샘플 챔버로부터 상기 미세 채널을 따라 이동할 때 함께 이동하여 상기 막힘 유도 채널부에서 혈액 샘플의 막힘이 유도되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 샘플 챔버 내부와 상기 미세 채널 내부에서 상기 마이크로 비드에 혈액 샘플의 혈소판이 부착 및 응집된 후 상기 막힘 유도 채널부 내부로 유입되어 상기 막힘 유도 채널부가 막힐 수 있다.
또한, 상기 막힘 유도 채널부의 내벽면에는 혈소판을 활성화시키는 시약이 도포되어 막힘이 유도될 수 있다.
그리고, 상기 막힘 유도 채널부의 내벽면에 도포되는 시약은 콜라젠(Collagen), 피브리노젠(Fibrinogen), 아데노신2인산(ADP), 에피네프린(Epinephrine), 아라키돈산(Arachidonic acid), 트롬복산 A2, 트롬빈(thrombin), 이소-트롬빈 수용체 활성화 펩티드 (iso-TRAP)과 같은 아고니스트(Agonist) 중 어느 하나 또는 조합일 수 있다.
또한, 상기 막힘 유도 채널부의 내경은 상기 미세 채널의 내경보다 작게 마련되어 막힘이 유도될 수 있다.
그리고, 상기 막힘 유도 채널부에 자장을 인가하는 자성부를 더 포함하며; 상기 마이크로 비드는 자성을 갖거나 자화 가능한 재질로 구성되어, 혈액 샘플과 함께 유동하는 과정에서 상기 자성부의 자성에 의해 상기 막힘 유도 채널부 내부에서 포획되어 혈액샘플의 유동을 방해하거나 멈추게 할 수 있다.
그리고, 상기 마이크로 비드에 코팅되는 시약은 콜라젠(Collagen), 피브리노젠(Fibrinogen), 아데노신2인산(ADP), 에피네프린(Epinephrine), 아라키돈산(Arachidonic acid), 트롬복산 A2, 트롬빈(thrombin), 이소-트롬빈 수용체 활성화 펩티드 (iso-TRAP)과 같은 아고니스트(Agonist) 중 어느 하나 또는 조합일 수 있다.
여기서, 상기 복수의 샘플 챔버는 기준 샘플 챔버와 적어도 하나의 제어 샘플 챔버로 구분되며; 상기 기준 샘플 챔버로부터 해당 미세 채널로 유동하는 혈액 샘플과 상기 제어 샘플 챔버로부터 해당 미세 채널로 유동하는 혈액 샘플의 최종 도달 거리, 상기 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상대적 비교를 통해 혈소판의 특성이 측정될 수 있다.
그리고, 각각의 상기 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되는 전단력의 크기가 개별적으로 제어되도록 각각의 상기 샘플 챔버 내부에 설치된 상기 교반기들을 개별적으로 제어하는 교반 제어부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 교반 제어부는 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력이 상기 기준 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 상기 기준 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하고, 혈소판이 활성화되는 크기의 전단력이 상기 제어 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 상기 제어 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하며; 상기 기준 샘플 챔버와 상기 제어 샘플 챔버 내부에 각각 수용되는 상기 마이크로 비드에는 전단력에 따른 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하도록 동일한 시약이 코팅될 수 있다.
또한, 상기 제어 샘플 챔버는 복수개로 마련되고; 상기 교반 제어부는 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력이 상기 기준 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 상기 기준 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하고, 전단력의 크기에 따른 혈소판의 활성화 정도가 판별 가능하게 혈소판의 활성화가 가능한 상호 상이한 크기의 전단력이 각각의 상기 제어 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 각각의 상기 제어 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하며; 상기 기준 샘플 챔버와 상기 제어 샘플 챔버 내부에 각각 수용되는 상기 마이크로 비드에는 전단력에 따른 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하도록 동일한 시약이 코팅될 수 있다.
여기서, 상기 제어 샘플 챔버는 복수개로 마련되고; 상기 마이크로 비드는 상기 제어 샘플 챔버에만 수용되되, 각각의 상기 제어 샘플 챔버에 수용되는 상기 마이크로 비드는 상호 상이한 시약이 코팅되며; 상기 교반 제어부는 상기 기준 샘플 챔버와 상기 제어 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력을 인가할 수 있다.
그리고, 상기 막힘 유도 채널부와 상기 샘플 챔버 사이에 형성되며, 내부에 칼슘 이온 또는 아데노신2인산(ADP)이 마련된 부가 챔버를 더 포함하며; 상기 칼슘 이온 또는 상기 아데노신2인산(ADP)은 상기 부가 챔버를 통과하는 혈액 샘플과 함께 이동하여 상기 시약에 의한 혈소판의 활성화를 촉진시킬 수 있다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 혈액 샘플이 각각 저장되는 복수의 샘플 챔버와, 상기 샘플 챔버 내부에 각각 설치되어 혈액 샘플을 교반하는 교반기와, 복수의 상기 샘플 챔버 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 폐샘플 챔버와, 상호 대응하는 상기 샘플 챔버와 상기 폐샘플 챔버를 각각 독립적으로 연결하여 상기 샘플 챔버 내의 혈액 샘플이 해당 폐샘플 챔버 측으로 유동하는 경로를 형성하는 미세 채널과, 각각의 상기 미세 채널의 전반부에 형성되며, 유동 면적이 상기 미세 채널보다 넓은 적어도 하나의 막힘 유도 채널부와, 상기 막힘 유도 채널부 내부로 자장을 인가하는 자성부와, 복수의 상기 막힘 유도 채널부 중 적어도 하나의 내부에 수용되고, 외부 표면에 혈소판을 활성화시키는 시약이 코팅되며, 자성을 갖거나 자화 가능한 재질로 마련되는 마이크로 비드를 포함하며; 상기 막힘 유도 채널부를 통과하는 혈액 샘플 내의 혈소판은 상기 시약에 의해 활성화되어 상기 마이크로 비드에 부착 및 응집이 유도되며; 상기 마이크로 비드는 상기 자성부의 자장에 의해 상기 막힘 유도 채널부 내부에 포획된 상태로 혈액 샘플의 막힘을 유도하는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 복수의 샘플 챔버는 기준 샘플 챔버와 적어도 하나의 제어 샘플 챔버로 구분되며; 상기 복수의 막힘 유도 채널부는 상기 기준 샘플 챔버와 연결되는 기준 막힘 유도 채널부와, 상기 제어 샘플 챔버와 연결되는 제어 막힘 유도 채널부로 구분되며; 상기 기준 샘플 챔버로부터 해당 미세 채널로 유동하는 혈액 샘플과 상기 제어 샘플 챔버로부터 해당 미세 채널로 유동하는 혈액 샘플의 최종 도달 거리, 상기 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상대적 비교를 통해 혈소판의 특성이 측정될 수 있다.
또한, 각각의 상기 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되는 전단력의 크기가 개별적으로 제어되도록 각각의 상기 샘플 챔버 내부에 설치된 상기 교반기들을 개별적으로 제어하는 교반 제어부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 교반 제어부는 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력이 상기 기준 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 상기 기준 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하고, 혈소판이 활성화되는 크기의 전단력이 상기 제어 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 상기 제어 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하며; 상기 기준 샘플 챔버와 상기 제어 샘플 챔버 내부에 각각 수용되는 상기 마이크로 비드에는 전단력에 따른 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하도록 동일한 시약이 코팅될 수 있다.
그리고, 상기 제어 샘플 챔버는 복수개로 마련되고; 상기 교반 제어부는 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력이 상기 기준 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 상기 기준 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하고, 전단력의 크기에 따른 혈소판의 활성화 정도가 판별 가능하게 혈소판의 활성화가 가능한 상호 상이한 크기의 전단력이 각각의 상기 제어 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 각각의 상기 제어 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하며; 상기 기준 막힘 유도 채널부와 상기 제어 막힘 유도 채널부 내부에 각각 수용되는 상기 마이크로 비드에는 전단력에 따른 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하도록 동일한 시약이 코팅될 수 있다.
여기서, 상기 제어 샘플 챔버는 복수개로 마련되고; 상기 마이크로 비드는 상기 제어 막힘 유도 채널부에만 수용되되, 각각의 상기 제어 막힘 유도 채널부에 수용되는 상기 마이크로 비드는 상호 상이한 시약이 코팅되며; 상기 교반 제어부는 상기 기준 샘플 챔버와 상기 제어 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력을 인가할 수 있다.
그리고, 상기 마이크로 비드는 적혈구의 밀도에 대응하도록 마련되고, 적혈구의 크기에 대응하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 마이크로 비드의 크기는 혈소판의 크기와 백혈구의 크기 사이의 크기로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 마이크로 비드는 내부로부터 외부로 연통된 복수의 타공이 형성되어 상기 타공 내부로 시약이 유입된 상태로 시약이 코팅될 수 있다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따라, 혈액 샘플이 각각 저장되는 복수의 샘플 챔버와, 상기 샘플 챔버 내부에 각각 설치되어 혈액 샘플을 교반하는 교반기와, 복수의 상기 샘플 챔버 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 폐샘플 챔버와, 상호 대응하는 상기 샘플 챔버와 상기 폐샘플 챔버를 각각 독립적으로 연결하여 상기 샘플 챔버 내의 혈액 샘플이 해당 폐샘플 챔버 측으로 유동하는 경로를 형성하는 미세 채널과, 각각의 상기 미세 채널의 경로 상에 형성되는 적어도 하나의 막힘 유도 채널부와, 복수의 상기 샘플 챔버 중 적어도 하나에 수용되고, 외부 표면에 안타고니스트(antagonist) 시약이 코팅된 마이크로 비드를 포함하고; 상기 마이크로 비드는 혈액 샘플이 상기 샘플 챔버로부터 상기 미세 채널을 따라 이동할 때 함께 이동하여 상기 막힘 유도 채널부에서 혈액 샘플의 막힘이 유도되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 복수의 샘플 챔버는 기준 샘플 챔버와 적어도 하나의 제어 샘플 챔버로 구분되고; 상기 마이크로 비드는 상기 제어 샘플 챔버에만 수용되며; 상기 기준 샘플 챔버로부터 해당 미세 채널로 유동하는 혈액 샘플과 상기 제어 샘플 챔버로부터 해당 미세 채널로 유동하는 혈액 샘플의 최종 도달 거리, 상기 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상대적 비교를 통해 혈소판의 특성이 측정될 수 있다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 혈액 샘플이 수용되는 복수의 샘플 챔버와, 복수의 샘플 챔버로부터 이격된 하나의 출구 챔버와, 상기 출구 챔버와 각각의 샘플 챔버를 독립적으로 연결하는 미세 채널을 포함하며; 각각의 상기 샘플 챔버 내에 수용된 혈액 샘플은 하나의 상기 출구 챔버를 통해 유입되는 진공 압력에 의해 각각의 상기 샘플 챔버로붙 해당 미세 채널을 통해 동시에 유동하는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 샘플 챔버 내부에 각각 설치되어 혈액 샘플을 교반하는 교반기와; 각각의 상기 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되는 전단력의 크기가 개별적으로 제어되도록 각각의 상기 샘플 챔버 내부에 설치된 상기 교반기들을 개별적으로 제어하는 교반 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 복수의 상기 샘플 챔버 각각에 대응하도록 마련되어 각각의 상기 미세 채널과 상기 출구 챔버를 연결하는 복수의 폐샘플 챔버와, 각각의 상기 미세 채널의 경로 상에 형성되는 적어도 하나의 막힘 유도 채널부와, 복수의 상기 샘플 챔버 중 적어도 하나에 수용되고, 외부 표면에 혈소판을 활성화시키는 시약이 코팅된 마이크로 비드를 포함하고; 상기 마이크로 비드는 혈액 샘플이 상기 샘플 챔버로부터 상기 미세 채널을 따라 이동할 때 함께 이동하여 상기 막힘 유도 채널부에서 혈액 샘플의 막힘이 유도될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 의하면, 동일한 혈액 샘플에 대해 상호 상이한 전단율로 교반된 혈액 샘플이 각각의 미세 채널을 통해 유동하여 이들을 비교함으로써, 검사 대상자의 혈액 샘플의 점도(Viscosity) 및 헤마토크릿의 수치나 vWF의 기능의 차이에 따라 발생할 수 있는 측정 오류를 제거할 수 있게 된다.
또한, 혈액 샘플의 유동 거리, 유동 시간, 최대 도달 거리 등과 같은 다양한 측정이 한 번의 검사로 복합적으로 검사 가능하게 되어, 검사 시간이 감소할 뿐만 아니라 검사 비용도 절감하는 효과를 제공하게 된다.
또한, 소량의 마이크로비드(헤마토크릿으로 1% 미만) 만으로도 혈소판의 응집과 부착을 매우 효과적으로 유도할 수 있으며, 혈액의 이동거리 및 시간을 혁신적으로 단축시켜 검출에 소요되는 시간을 현저히 감소시킬 수 있다.
또한, 각각의 미세 채널에서의 혈액 샘플의 유동을 유도하는 진고 압력을 하나의 출구 챔버를 통해 각각의 미세 채널에 인가하여 각각의 미세 채널에 인가되는 진공 압력을 균일하게 유지하고, 카메라와 같은 영상 취득 장치를 이용하여 동일 시점에 혈액 샘플의 유동이 촬영됨으로써, 보도 정확한 혈소판 특성 검사가 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 혈소판 검사용 칩의 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 혈소판 검사용 칩의 평면도이고,
도 3은 도 1의 A 영역을 확대한 도면이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ 선에 따른 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 혈소판 검사 장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩의 사시도이고,
도 8은 도 7의 B 영역을 확대한 도면이고,
도 9는 도 7의 Ⅸ-Ⅸ 선에 따른 단면도이다.
본 발명은 혈소판 검사용 칩에 관한 것으로, 혈액 샘플이 각각 저장되는 복수의 샘플 챔버와, 상기 샘플 챔버 내부에 각각 설치되어 혈액 샘플을 교반하는 교반기와, 복수의 상기 샘플 챔버 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 폐샘플 챔버와, 상호 대응하는 상기 샘플 챔버와 상기 폐샘플 챔버를 각각 독립적으로 연결하여 상기 샘플 챔버 내의 혈액 샘플이 해당 폐샘플 챔버 측으로 유동하는 경로를 형성하는 미세 채널과, 각각의 상기 미세 채널의 경로 상에 형성되는 적어도 하나의 막힘 유도 채널부와, 복수의 상기 샘플 챔버 중 적어도 하나에 수용되고, 외부 표면에 혈소판을 활성화시키는 시약이 코팅된 마이크로 비드를 포함하고; 상기 마이크로 비드는 혈액 샘플이 상기 샘플 챔버로부터 상기 미세 채널을 따라 이동할 때 함께 이동하여 상기 막힘 유도 채널부에서 혈액 샘플의 막힘이 유도되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 따른 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩(100)의 평면도이고, 도 3은 도 1의 A 영역을 확대한 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩(100)은 복수의 샘플 챔버(111,112), 미세 채널(131,132), 출구 챔버(140)를 포함한다. 또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩(100)은 교반기(121,122), 복수의 폐샘플 챔버(141,142), 막힘 유도 채널부(151,152) 및 마이크로 비드(170)를 포함할 수 있다.
복수의 샘플 챔버(111,112)에는 혈액 샘플이 각각 저장된다. 각각의 샘플 챔버(111,112)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 대략 원형의 형태로 마련되는 것을 예로 하고 있으나, 그 형상이 이에 국한되지 않음은 물론이다. 여기서, 샘플 챔버(111,112)의 크기는 사용 목적에 따라 다양한 크기로 제작될 수 있고, 그 재질은 외부에서 내부를 쉽게 관찰 가능하도록 광학적으로 투명한 재질로 마련될 수 있다.
본 발명에서는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 샘플 챔버(111,112)가 2개가 마련되는 것을 예로 하고 있으나, 그 개수가 3개 이상으로 마련될 수 있음은 물론이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩을 설명하기 위한 도면으로, 샘플 챔버(111,122) 및 폐샘플 챔버(141,142)의 개수가 다양해질 수 있고, 하나의 샘플 챔버(111,122)와 폐샘플 챔버(141,142)를 연결하는 미세 채널(131,132)의 개수도 다양하질 수 있을 나타내고 있다.
복수의 폐샘플 챔버(141,142)는 샘플 챔버(111,112)의 개수에 대응하도록 마련된다. 즉, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서와 같이 2개의 샘플 챔버(111,112)가 형성되는 경우, 이에 대응하여 2개의 폐샘플 챔버(141,142)가 마련된다. 여기서, 폐샘플 챔버(141,142)도 샘플 챔버(111,112)와 마찬가지로 대략 원형의 형태로 마련되는 것을 예로 한다.
상호 대응하는 샘플 챔버(111,112)와 폐샘플 챔버(141,142)는 미세 채널(131,132)에 의해 각각 독립적으로 연결된다. 이에 따라, 각각의 샘플 챔버(111,112)에 수용된 혈액 샘플은 각각의 미세 채널(131,132)을 통해 대응하는 폐샘플 챔버(141,142) 측으로 각각 독립적으로 유동하게 되어, 미세 채널(131,132)이 샘플 챔버(111,112) 내의 혈액 샘플이 대응하는 폐샘플 챔버(131,132) 측으로 유동하는 경로를 형성하게 된다.
여기서, 미세 채널(131,132)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 지그재그 형태로 마련되는 것을 예로 하였으나, 직선형, 곡선형, 또는 이들의 조합 등 다양한 형태로 마련될 수 있다.
한편, 각각의 샘플 챔버(111,112) 내부에는 교반기(121,122)가 설치된다. 여기서, 교반기(121,122)는 샘플 챔버(111,112) 내부에 수용된 혈액 샘플과 마이크로 비드(170)를 섞거나 혈액 샘플에 전단력을 인가한다. 본 발명에서는 교반기(121,122)가 샘플 챔버(111,112) 내부에 회전 가능하게 설치되어, 후술할 교반 제어부(160, 도 5 참조) 제어에 따라 회전하는 것을 예로 한다.
도 5는 도 1의 Ⅴ-Ⅴ 선에 따른 단면도로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 교반기(121,122) 및 교반 제어부(160)의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하여 설명하면, 교반 제어부(160)는 교반기(121,122)의 동작을 제어하는데, 본 발명에서는 교반 제어부(160)가 각각의 교반기(121,122)를 개별적으로 제어 가능하게 마련된다. 즉, 교반기(121,122)가 샘플 챔버(111,112) 내부에 회전 가능하게 설치되는 경우, 교반 제어부(160)는 교반기(121,122)의 회전 속도를 서로 다르게 제어함으로써, 각각의 샘플 챔버(111,112)에 수용된 혈액 샘플에 인가되는 전단력의 크기를 서로 다르게 할 수 있다. 이에 따라, 각각의 샘플 챔버(111,112) 내부의 혈액 샘플이 인가되는 전단력의 크기가 서로 달라져 혈액 샘플 내의 혈소판의 활성화 여부나 활성화 정도가 개별적으로 제어 가능하게 된다.
본 발명에서는 교반 제어부(160)가 자력과 같은 비접촉 방식에 의해 교반기(121,122)를 회전시키는 것을 예로 한다. 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 샘플 챔버(111,112)의 하부 외측에 회전 가능하게 마련되는 자석(M)이 배치되도록 하고, 교반 제어부(160)가 자석(M)의 회전을 제어하여 샘플 챔버(111,112) 내부의 교반기(121,122)의 회전을 제어할 수 있다.
한편, 막힘 유도 채널부(151,152)는 각각의 미세 채널(131,132)의 경로 상에 형성되는데, 각각의 미세 채널(131,132)의 전반부에 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 하나의 미세 채널(131,132)에 하나의 막힘 유도 채널부(151,152)가 형성되는 것을 예로 하고 있으나, 그 개수가 이에 국한되지 않음은 물론이다.
본 발명에서는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 막힘 유도 채널부(151,152)의 내경이 미세 채널(131,132)의 내경보다 작게 마련됨으로써, 혈액 샘플의 막힘을 유도하는 것을 예로 한다.
또한, 막힘 유도 채널부(151,152)의 내벽면에는 혈소판을 활성화시키는 시약이 도포됨으로써, 혈액 샘플의 막힘을 유도하도록 마련될 수 있다. 이 때, 혈소판을 활성화시키는 시약으로는 콜라젠(Collagen), 피브리노젠(Fibrinogen), 아데노신2인산(ADP), 에피네프린(Epinephrine), 아라키돈산(Arachidonic acid), 트롬복산 A2, 트롬빈(thrombin), 이소-트롬빈 수용체 활성화 펩티드 (iso-TRAP)과 같은 아고니스트(Agonist) 중 어느 하나 또는 조합으로 마련될 수 있다.
한편, 마이크로 비드(170)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 샘플 챔버(111,112) 중 적어도 한 곳에 수용된다. 여기서, 마이크로 비드(170)는, 도 3의 확대 영역에 도시된 단면도에 나타난 바와 같이, 외부 표면에 혈소판을 활성화시키는 시약(171)이 코팅되는데, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로 비드(170)에 코팅되는 시약(171)은 콜라젠(Collagen), 피브리노젠(Fibrinogen), 아데노신2인산(ADP), 에피네프린(Epinephrine), 아라키돈산(Arachidonic acid), 트롬복산 A2, 트롬빈(thrombin), 이소-트롬빈 수용체 활성화 펩티드 (iso-TRAP)과 같은 아고니스트(Agonist) 중 어느 하나 또는 조합으로 마련될 수 있다.
또한, 마이크로 비드(170)의 크기는 적혈구의 크기와 밀도에 대응하도록 마련되는데, 크기의 경우 혈소판의 크기와 백혈구의 크기 사이의 크기로 형성되는 것을 예로 한다. 또한, 마이크로 비드(170)에 코팅되는 시약(171)의 전체 양은 혈액 샘플의 물성 변화에 영향을 주지 않는 범위 내에서 결정될 수 있는데, 예를 들어 헤마토크릿(Hematocrit)을 기준으로 2% 이하의 범위에서 결정될 수 있다.
이를 통해, 샘플 챔버(111,112) 내부에 수용되는 혈액 샘플이 미세 채널(131,132)을 따라 이동할 때 마이크로 비드(170) 또한 혈액 샘플과 함께 이동하게 되는데, 샘플 챔버(111,112) 내부에서부터 마이크로 비드(170)에 코팅된 시약(171)이 작용하여 혈액 샘플 내의 혈소판을 활성화시키게 된다.
즉, 혈액 샘플 내의 혈소판이 교반기(121,122)의 회전에 의해 마이크로 비드(170)와 섞이면서 마이크로 비드(170)의 표면에 코팅된 시약(171)에 의해 활성화되어 마이크로 비드(170)와, 또는 혈소판 서로 간에 부착 및 응집이 발생하게 된다.
상기와 같은 구성을 통해, 샘플 챔버(111,112) 내의 혈액 샘플은 시약(171)이 코팅된 마이크로 비드(170)와 함께 교반기(121,122)의 회전에 따라 섞인 상태에서 미세 채널(131,132)을 따라 유동하게 된다.
이 때, 마이크로 비드(170)에 코팅된 시약(171)에 혈액 샘플에 녹아 혈액 샘플에 포함된 혈소판을 활성화시키게 되고, 활성화된 혈소판이 마이크로 비드에 부착 및 응집되면서 미세 채널(131,132)을 따라 유동하게 되며, 막힘 유도 채널부(151,152) 내에서 상술한 시약이나 좁은 경로에 의해 혈액 샘플의 막힘이 유도되어 최종적으로 막힘 유도 채널부(151,152)가 막히게 된다.
그리고, 막힘 유도 채널부(151,152)가 막히게 되면 혈액 샘플의 유동이 멈추게 되고, 혈액 샘플이 막힘 유도 채널부(151,152)가 막힐 때까지 유동한 최종 도달 거리, 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도 등을 이용하여 혈소판의 특성을 분석할 수 있게 된다.
이하에서는 샘플 챔버(111,112) 중 어느 하나를 기준 샘플 챔버(111)로 정의하고, 나머지 하나를 제어 샘플 챔버(112)로 정의하여 설명하기로 한다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서는 두 개의 샘플 챔버(111,112)가 마련되어, 어느 하나가 기준 샘플 챔버(111)로 기능하고 나머지 하나가 제어 샘플 챔버(112)로 기능하는 것을 예로 하고 있으나, 샘플 챔버(111,112)가 3개 이상으로 구비되는 경우, 기준 샘플 챔버(111)이 하나 또는 그 이상이 되고 적어도 하나의 샘플 챔버(111,112)가 제어 샘플 챔버(112)로 기능할 수 있다.
본 발명에서는 기준 샘플 챔버(111)로부터 해당 미세 채널(131)로 유동하는 혈액 샘플과 제어 샘플 챔버(112)로부터 해당 미세 채널(132)로 유동하는 혈액 샘플의 최종 도달 거리, 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도 중 적어도 어느 하나의 비교를 통해 혈소판의 특성을 측정하게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 혈소판 검사용 칩(100)을 이용한 혈소판의 특성 검사의 예에 대해 상세히 설명한다.
일 예로, 교반 제어부(160)가 기준 샘플 챔버(111)에 수용된 혈액 샘플과 제어 샘플 챔버(112)에 수용된 혈액 샘플에 상호 상이한 전단력이 인가되도록 해당 교반기(121,122)를 제어할 수 있다. 이 때, 기준 샘플 챔버(111)과 제어 샘플 챔버(112) 내부에 각각 수용되는 마이크로 비드(170)에는 전단력에 따른 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하게 동일한 시약이 코팅된다.
보다 구체적으로 설명하면, 교반 제어부(160)는 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력이 기준 샘플 챔버(111) 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 기준 샘플 챔버(111) 내부의 교반기(121)를 제어하고, 혈소판이 활성화되는 크기의 전단력이 제어 샘플 챔버(112) 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 제어 샘플 챔버(112) 내부의 교반기(122)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 교반 제어부(160)는 기준 샘플 챔버(111) 내부에 0.5 Pa 이하의 전단력이 인가되고, 제어 샘플 챔버(112) 내부에 8 Pa 이상의 전단력이 인가되도록 각각의 교반기(121,122)를 제어할 수 있다.
여기서, 교반 제어부(160)는 혈소판을 활성화시키는 크기의 전단력을 인가할 때, 즉 제어 샘플 챔버(112)에 전단력을 인가할 때, 모든 혈소판에 골고루 충분한 시간 동안 인가되도록 교반기(121,122)를 제어할 수 있다. 본 발명에서는 교반 제어부(160)가 10초에서 300초 사이에서 선택된 어느 한 시간 동안 제어 샘플 챔버(112) 내의 교반기(121,122)를 회전시키는 것을 예로 한다.
상기와 같은 교반기(121,122)의 개별적인 제어에 따라, 기준 샘플 챔버(111) 내부의 혈액 샘플의 혈소판은 활성화되지 않은 상태로 미세 채널(131,132)을 따라 유동하게 되고, 제어 샘플 챔버(112) 내부의 혈액 샘플의 혈소판은 활성화된 상태로 미세 채널(131,132)을 따라 유동하게 된다.
따라서, 제어 샘플 챔버(112)로부터 해당 미세 채널(131)로 유동하는 혈액 샘플의 경우 활성화된 혈소판의 부착이나 응집에 따라, 기준 샘플 챔버(111)로부터 해당 미세 채널(131,132)로 유동하는 혈액 샘플과 비교할 때, 최종 도달 거리, 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도 등에서 차이가 나며, 이를 비교함으로써, 혈액 샘플의 전단 유도 활성화 정도, 혈소판의 응집 또는 부착 정도의 측정이 가능하게 된다.
상기와 같은 구성에 따라, 동일한 혈액 샘플에 대해 인가되는 전단력을 달리하여 동일한 혈액 샘플에 대해 다른 전단율이 적용되어 이를 비교하여 혈소판의 특성을 검사함으로써, 혈액 샘플 자체의 이동 거리나 이동 속도의 절대값이 검사 대상 혈액의 점도(Viscosity)에 따라 달라져서 발생하는 측정의 오류를 제거할 수 있게 된다.
다른 예로, 제어 샘플 챔버(112)가 복수개로 마련하고, 교반 제어부(160)가 혈소판의 활성화가 가능한 상호 상이한 크기의 전단력이 각각의 제어 샘플 챔버(112) 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 제어 샘플 챔버(112) 내부의 교반기(121,122)를 제어할 수 있다. 이 때, 교반 제어부(160)는 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력이 기준 샘플 챔버(111) 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 기준 샘플 챔버(111) 내부의 상기 교반기(121,122)를 제어하게 된다.
이와 같은 실시예의 경우, 도 4의 (c)나 (d)에 도시된 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩(100)이 사용 가능할 것이다. 일 예로, 기준 샘플 챔버(111) 내의 혈액 샘플에는 0.5 Pa 이하의 전단력을 인가하고, 3개의 제어 샘플 챔버(112)에는 각각 3 Pa, 5 Pa, 8 Pa의 전단력을 인가하여, 전단력의 크기에 따른 혈소판의 반응 정도를 측정할 수 있게 되는데, 이를 통해 현재의 혈액 샘플의 임계 전단력의 측정이 가능하게 된다.
여기서, 기준 샘플 챔버(111)와 제어 샘플 챔버(112)로부터 유동하는 혈액 샘플에는 전단력에 따른 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하게, 기준 샘플 챔버(111)와 제어 샘플 챔버(112)에 각각 수용되는 마이크로 비드(170)에 코팅되는 시약(171)이 동일하게 설정할 수 있다. 여기서, 시약(171)은 상술한 바와 같이, 콜라젠(Collagen), 피브리노젠(Fibrinogen), 아데노신2인산(ADP), 에피네프린(Epinephrine), 아라키돈산(Arachidonic acid), 트롬복산 A2, 트롬빈(thrombin), 이소-트롬빈 수용체 활성화 펩티드 (iso-TRAP)과 같은 아고니스트(Agonist) 중 어느 하나 또는 조합일 수 있다.
또 다른 예로, 교반 제어부(160)가 기준 샘플 챔버(111)와 제어 샘플 챔버(112) 내부의 혈액 샘플에 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력, 예를 들어 0.5 Pa 이하의 전단력을 인가한 상태에서, 기준 샘플 챔버(111)에는 마이크로 비드(170)를 넣지 않고, 제어 샘플 챔버(112)에만 마이크로 비드(170)를 넣어 혈액 샘플을 유동시킬 수 있다. 이를 통해 시약의 종류에 따른 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하게 된다.
여기서, 제어 샘플 챔버(112)가 복수개로 마련되는 경우, 각각의 제어 샘플 챔버(112)에 서로 다른 시약(171)이 코팅된 마이크로 비드(170)를 수용시켜 각각의 시약(171)에 대한 혈소판의 반응 정도를 확인할 수 있게 된다.
한편, 출구 챔버(140)는 각각의 미세 채널(131,132)과 연결되는데, 각각의 폐샘플 챔버(141,142)를 통해 연결된다. 그리고, 출구 챔버(140)를 통해 후술할 진공 형성 장치(300)가 연결되어 출구 챔버(140)로 진공 압력을 유입함으로써, 복수의 샘플 챔버(111,112) 내부의 혈액 샘플이 출구 챔버(140)를 통해 유입되는 진공 압력에 의해 각각의 미세 채널(131,132)로 유동할 수 있게 된다.
여기서, 출구 챔버(140)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 고무 재질의 마개(140a)로 그 입구가 밀폐되어 출구 챔버(140)로의 진공 압력의 유입이 가능하게 할 수 있다. 이 때, 마개(140a)가 고무 재질로 마련되는 경우, 진공 형성 장치(300)의 끝단이 주사기 바늘 형태로 마련되어 마개(140a)가 출구 챔버(140)를 막은 상태에서 바늘의 주입을 통해 출구 챔버(140) 내부로 연결이 가능할 수 있다. 이외에도, 출구 챔버(140)의 밀폐 구조와 진공 형성 장치(300)와의 연결 구조는 당업자라면 상술한 예 외에 다양한 형태로 구현할 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 사상이 이에 국한되지 않음은 물론이다.
본 발명의 제1 실시예에서는 출구 챔버(140)가 각각의 미세 채널(131,132)와 연결되는 것을 예로 한다. 이를 통해, 하나의 출구 챔버(140)를 통해 유입되는 진공 압력에 의해 각각의 샘플 챔버(111,112)로부터 해당 미세 채널(131,132)을 통해 동시에 혈액 샘플이 유동 가능하게 된다. 이에 따라, 각각의 미세 채널(131,132)에서의 혈액 샘플의 유동을 유도하는 진공 압력을 하나의 출구 챔버(140)를 통해 각각의 미세 채널(131,132)에 인가하여 각각의 미세 채널(131,132)에 인가되는 진공 압력을 균일하게 유지하고, 카메라와 같은 영상 취득 장치를 이용하여 동일 시점에 혈액 샘플의 유동이 촬영됨으로써, 보도 정확한 혈소판 특성 검사가 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩(100)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 입구 챔버(140)를 포함할 수 있다.
입구 챔버(110)는 복수의 샘플 챔버(111,112)와 연결되도록 형성된다. 도 3을 참조하여 설명하면, 입구 챔버(110)의 상부는 외부로 개방되어 혈액 샘플이 주입될 수 있다. 그리고, 입구 챔버(110)의 하부는 각각의 샘플 챔버(111,112)와 연통되어 있어, 입구 챔버(110)로 주입된 혈액 샘플은 각각의 샘플 챔버(111,112)에 균등하게 분배된다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 교반기(121,122)는 일자형 원형봉 형상, 중심으로부터 반경 방향으로 얇아지는 테이퍼진 원형봉 형상, 원형판 형상, 중심으로부터 반경 방향으로 얇아지는 원추형 원형판 형상 등으로 마련될 수 있다. 여기서, 교반 제어부(160)가 혈소판을 활성화시키는 크기의 전단력을 인가할 때, 즉 제어 샘플 챔버(112)에 전단력을 인가할 때, 교반 시간은 교반기(121,122)의 형상에 따라 상술한 10초에서 300초 사이에서 달라질 수 있다. 일례로, 교반기(121,122)가 원봉형 형상인 경우 180초 정도로 회전시켜 전단력을 혈소판이 인가할 수 있다. 반면, 교반기(121,122)가 원추형 원형판 형상일 경우, 매우 짧아서 10초 정도로 회전시킬 수도 있다.
여기서, 교반기(121,122)가 상술한 바와 같이 비접촉 방식의 힘을 받아 회전하게 되면, 샘플 챔버(111,112) 내부에는 교반 뿐만 아니라 교반기(121,122)의 회전수에 따른 전단 유동이 발생하게 된다. 이러한 전단 유동의 형태는 일자형 원형봉 형상일 경우 간헐적인 전단 유동이, 원형판 형상일 경우 연속적인 전단 유동이 발생할 수 있다. 이 때, 교반기(121,122)는 상술한 바와 같이 자력에 의해 자화되어 기계적인 연결없이 자력의 영향을 받을 수 있는 금속 재질로 제작될 수 있다.
그리고, 교반기(121,122)의 직경 또는 두께는 샘플 챔버(111,112)의 깊이의 절단 크기 내외를 갖는 것이 바람직하며, 교반기(121,122)의 길이 또는 지름은 샘플 챔버(111,112) 직경의 80 내지 90% 수준의 크기를 갖는 것이 적절할 것이다.
다시, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩(100)은 막힘 유도 채널부(151,152)와 샘플 챔버(111,112) 사이에 형성되는 부가 챔버(161,162)를 포함할 수 있다.
여기서, 부가 챔버(161,162)의 내부에는 칼슘 이온이 마련될 수 있다. 이 때, 칼슘 이온은 부가 챔버(161,162)를 통과하는 혈액 샘플과 함께 이동하는 시약(171) 또는 막힘 유도 채널부(15,152) 내부의 시약(171)에 의핸 혈소판의 활성화를 촉진시키게 된다. 이에 따라, 혈소판의 부착 및 응집이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 전술한 제1 실시예에서는 마이크로 비드(170)에 혈소판을 활성화시키는 시약이 코팅되는 것을 예로 하여 설명하였다. 이외에도, 본 발명의 제1 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩(100)에서는 마이크로 비드(170)에 안타고니스트(antagonist) 시약이 코팅될 수 있다.
그리고, 제어 샘플 챔버(112)에만 마이크로 비드를 수용시키고, 기준 샘플 챔버(111)로부터 미세 채널(131)로 유동하는 혈액 샘플과 제어 샘플 챔버(112)로부터 미세 채널(132)로 유동하는 혈액 샘플의 최종 도달 거리, 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상대적 비교를 통해 혈소판의 특성이 측정할 수 있다.
예를 들어, 혈소판 관련 약물, 예컨대 항혈소판제 등과 같은 안타고니스트(antagonist) 약물을 복용하고 있는 환자의 혈액 샘플을 이용하여 약물에 대한 반응 정도를 측정할 때, 기준 샘플 챔버(111)와 제어 샘플 챔버(112) 내부의 혈액 샘플에 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력을 인가한 상태에서, 제어 샘플 챔버(112)에만 마이크로 비드(170)를 포함시켜 시키게 된다.
이와 같은 구성을 통해, 환자가 복용하고 있는 항혈소판제 등과 같은 안타고니스트(antagonist) 약물이 환자에게 어떻게 작용하고 있는지, 즉 약물 복용에 대한 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하게 된다.
보다 구체적으로 설명하면, 혈소판의 기능은 정상인 혹은 아스피린 및 클로피도그렐(clopidogrel) 복용자의 혈액 샘플이 안타고니스트 아데노신2인산(agonist ADP), 프로스라글랜딘 E(ProsraglandinE), 피브리노겐(Fibrinogen), 아라키도닉산(Arachidonic acid) 등의 시약과 반응하게 되면, 대상자의 혈소판의 기능이 정상이라면 짧은 시간 내에 미세 채널(131,132) 내부의 유로가 막혀 유동이 정지하거나 유동 거리가 짧게 나타날 것이다. 반대로 혈소판의 기능에 이상이 있는 경우 정상에 비해 막힘 시간이 늘어나게 되거나 이동거리가 증가하게 된다.
따라서, 상술한 바와 같이, 기준 샘플 챔버(111)에는 마이크로 비드(170), 즉 시약(171)을 포함시키지 않고 제어 샘플 챔버(112)에는 마이크로 비드(170), 즉 시약(171)을 포함시켜 실험하게 되면, 두 실험 결과, 예를 들어 유동 거리의 비교를 통해 약물 복용에 대한 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하게 된다.
여기서, 항혈소판제 등과 같은 안타고니스트(antagonist) 시약은 아스피린, P2Y1 리셉터 안타고니스트(Receptor antagonists) 및 P2Y12 리셉터 안타고니스트(Receptor antagonists)와 같은 안타고니스트(Antagonists)일 수 있다. 여기서, P2Y1 리셉터 안타고니스트(Receptor antagonists)로는 MRS 2179, MRS 2279, MRS 2500, A2P5P, A3P5P, 및 A3P5PS의 후보 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, P2Y12 리셉터 안타고니스트(Receptor antagonists)로는 클로피도그렐(clopidogrel), 티클로피딘(ticlopidine), 프라수그렐(prasugrel), AR-C67085MX, 칸그렐러(cangrelor), C1330-7, MRS 2395, 및 2-methylthioadenosine-5'-monophosphate의 후보 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 6을 참조하여 상기와 같은 혈소판 검사용 칩(100)을 이용한 혈소판 검사 장치의 구성에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 혈소판 검사 장치는 혈소판 검사용 칩(100), 진공 형성 장치(300) 및 감지 장치(200)를 포함한다. 여기서, 혈소판 검사용 칩(100)은 혈액 샘플의 유동이 발생하는 곳으로, 그 구성은 상술한 바와 같은 바, 그 설명은 생략한다.
진공 형성 장치(300)는 혈소판 검사용 칩(100) 내에서 혈액 샘플이 유동 가능하게 진공 압력을 인가한다. 본 발명에 따른 진공 형성 장치(300)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 진공 펌프(310), 데드볼륨 챔버(320), 압력 측정 센서(330) 및 밸브(340)를 포함할 수 있다.
진공 펌프(310)는 출구 챔버(140)와 연결되어 진공 압력을 생성한다. 상술한 바와 같이, 출구 챔버(140)가 고무 마개(140a)로 폐쇄 상태를 유지하는 경우, 진공 펌프(310) 측의 말단, 즉 출구 챔버(140)와 연결되는 부분은 주사기 바늘 형태로 마련되어 고무 마개(140a)에 삽입되어 출구 챔버(140) 내부와 연결될 수 있다. 본 발명에서는 진공 펌프(310)가 시린지 펌프 형태로 마련되는 것을 예로 한다.
데드볼륨 챔버(320)는 진공 펌프(310) 및 출구 챔버(140)에 대해 병렬로 연결되어 출구 챔버(140)에 대해 기 설정된 진공 압력을 유지시킨다. 그리고, 밸브(340)는 진공 펌프(310)와 출구 챔버(140) 사이에 설치되어 출구 챔버(140)로 인가되는 진공 압력을 단속하게 된다. 본 발명에서는 밸브(340)로 솔레노이드 밸브가 적용되는 것을 예로 한다. 그리고, 압력 측정 센서(330)는 출구 챔버(140)에 인가되는 진공 압력을 측정하게 된다.
감지 장치(200)는 혈소판 검사용 칩(100) 내에서의 혈액 샘플의 유동을 감지한다. 본 발명에서는 감지 장치(200)가 CCD나 CMOS와 같이 영상을 획득하는 영상 획득 장치나, 미세 채널(131,132) 내부의 특정 위치를 통과하는 혈액 샘플을 감지하는 도달 감지 장치(200)로 마련되는 것을 예로 한다.
영상 획득 장치의 경우 촬영된 영상의 처리를 통해, 혈액 샘플의 최종 도달 거리, 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도 등의 측정이 가능하게 된다. 도달 감지 장치(200)의 경우, 미세 채널(131,132)의 말단부의 특정 위치에 혈액 샘플이 도달하는지 여부를 감지하여, 도달 시간 등을 측정하는데 적용될 수 있다. 일 예로, LED나 포토 다이오드 센서 등을 이용하여 혈액 샘플의 도달 여부를 감지할 수 있다.
메인 제어부(400)는 본 발명에 따른 혈소판 검사 장치의 전체 기능을 제어한다. 예를 들어, 감지 장치(200)로부터 전달되는 영상 등의 신호를 처리하여 도달 거리, 도달 시간, 유동 속도 등을 산출하고, 시린지 펌프 등의 진공 형성 장치(300)를 제어하게 된다.
그리고, 실험 조건에 따라, 교반기(121,122)의 회전 속도가 달라지도록 교반 제어부(160)에 필요한 명령을 하달함으로써, 교반 제어부(160)가 각각의 샘플 챔버(111,112) 내부의 교반기(121,122)를 개별적으로 제어하게 된다.
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따른 혈소판 검사 장치를 이용하여 혈액 내의 혈소판의 기능을 검사하는 과정의 예를 전단력을 달리하는 실험의 예로 설명한다.
먼저, 검사 대상자의 혈액을 채취하여 입구 챔버(110)로 혈액 샘플을 주입한다. 이 때, 출구 챔버(140)는 폐쇄된 상태이고 진공 형성 장치(300)가 동작하지 않는 상태가 유지된다.
입구 챔버(110)로 주입된 혈액 샘플은 각각의 샘플 챔버(111,112), 즉 기준 샘플 챔버(111)과 제어 샘플 챔버(112)로 균등하게 분배된다. 그리고, 기준 샘플 챔버(111)과 제어 샘플 챔버(112)로의 혈액 샘플의 분배가 완료되면, 교반 제어부(160)가 각각의 교반기(121,122)를 회전시키게 된다. 일 예로, 상술한 바와 같이, 기준 샘플 챔버(111) 내의 교반기(121,122)는 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력이 인가되도록 그 회전 속도를 제어하고, 제어 샘플 챔버(112) 내의 교반기(121,122)는 혈소판이 활성화되는 크기의 전단력이 인가되도록 회전 속도를 제어하게 된다.
교반기(121,122)의 교반에 의해 혈액 샘플의 교반이 완료되면, 진공 형성 장치(300)의 밸브(340)가 개방되고, 진공 펌프(310)에 의해 출입 챔버 측으로 진공 압력이 인가된다. 이 때 출구 챔버(140)로 인가되는 진공 압력의 크기는 데드볼륨 챔버(320)에 의해 일정하게 유지될 수 있다.
출구 챔버(140)를 통해 진공 압력이 인가되면, 기준 샘플 챔버(111)과 제어 샘플 챔버(112)에 수용된 혈액 샘플들은 각각 연결된 미세 채널(131,132)을 따라 유동하게 된다. 이 경우, 혈소판이 활성화된 제어 샘플 챔버(112)의 혈액 샘플은 유동 과정에서 혈소판의 부착이나 응집이 상대적으로 기준 샘플 챔버(111)의 혈액 샘플보다 많이 나타나게 되며, 특히, 막힘 유도 채널부(151,152)와 막힘 유도 채널(153,154)을 통과할 때 부착이나 응집 현상이 현저하기 나타나게 된다.
상기의 과정을 통해 혈액 샘플의 유동이 종료되면, 감지 장치(200), 예컨대 영상 획득 장치에 의해 획득된 유동 과정에서의 영상에 기초하여, 메인 제어부(400)가 혈액 샘플의 최종 도달 거리, 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도 등을 산출하게 되며, 기준 샘플 챔버(111)과 제어 샘플 챔버(112)의 결과를 상호 비교하여, 혈액 샘플의 전단 유도 활성화 정도, 혈소판의 응집 또는 부착 정도가 측정 가능하게 된다.
일 예로, 혈소판의 특성 중 혈소판 응집률(PA)은 수학식 PA = (Lc/Lr)×100, PA = (Vc/Vr)×100, PA = (Tr/Tc)×100 중 어느 하나에 의해 산출될 수 있다. 여기서, Lc, Tc, Vc는 각각 제어 샘플 챔버(112)로부터 해당 미세 채널(132)로 유동하는 혈액 샘플의 최종 도달 거리, 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도이고, Lr, Tr, Vr는 각각 기준 샘플 챔버(111)로부터 해당 미세 채널(131)로 유동하는 혈액 샘플의 최종 도달 거리, 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도이다.
그리고, 혈소판의 특성 중 혈소판 역제율(PI)은 수학식 PI=(1-(Lc/Lr))×100, PI = (1-(Vc/Vr))×100, PI = (1-(Tr/Tc))×100 중 어느 하나에 의해 산출될 수 있다. 즉, 혈소판 역제율(PI)=1-혈소판 응집률(PA)의 식을 통해 산출 가능하다.
이하에서는, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩(100a)에 대해 설명한다. 여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩(100)을 설명하는데 있어, 전술한 제1 실시예와 상이한 구성을 위주로 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 혈소판 검사용 칩(100a)에서 시약(171)이 코팅되는 마이크로 비드(170)는, 샘플 챔버(111,112) 내부가 아닌, 도 8에 도시된 바와 같이, 막힘 유도 채널부(151a,152a) 중 적어도 하나에 수용될 수 있다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 막힘 유도 채널부(151a,152a)는 미세 채널(131,132)의 내경 보다 큰 형태로 마련되는데, 도 7에서는 하나의 마세 채널에 두 개의 막힘 유도 채널부(151a,152a)가 형성되고, 각각의 막함 유도 채널부(151a,152a)가 막힘 유도 채널(153a,154a)를 통해 연결되는 것을 예로 하고 있다.
그리고, 자성부(181,182)가 막힘 유도 채널부(151a,152a) 내부에 자장을 인가하고, 마이크로 비드(170)가 자성을 갖거나 자화 가능한 재질로 마련된다.
이를 통해, 마이크로 비드(170)는 자성부(181,182)의 자성에 의해 막힘 유도 채널부(151a,152a) 내부에 수용되는 상태로, 막힘 유도 채널부(151a,152a)를 통과하는 혈액 샘플의 혈소판을 코팅된 시약(171)에 의해 활성화시켜, 마이크로 비드(170)나 혈소판 상호간에 부착 및 응집을 유도되고, 마이크로 비드(170)는 자성부(181,182)의 자장에 의해 막힘 유도 채널부(151a,152a) 내부에 포획된 상태로 혈액 샘플의 막힘을 유도하게 된다.
여기서, 샘플 챔버(111,112)에 마이크로 비드(170)가 수용된 상태에서 적용된 제1 실시예에서의 측정 예들은 막힘 유도 채널부(151,152)에 마이크로 비드(170)가 수용된 상태에서도 적용 가능함은 물론이다. 이 때, 기준 샘플 챔버(111)와 제어 샘플 챔버(112)에 각각 적용되는 구성은 기준 샘플 챔버(111)와 연결되는 기준 막힘 유도 채널부(151a)와, 제어 샘플 챔버(112)에 연결되는 제어 막힘 유도 채널부(152a)에 각각 적용된다.
전술한 제1 실시예에서는 막힘 유도 채널부(151,152)가 내경이 미세 채널(131,132)보다 작은 형태로 마련되거나, 내표면에 혈소판을 활성화시키는 재질로 마련되는 것을 예로 하였다. 이외에도, 제2 실시예에서와 같이, 마이크로 비드(170)가 자성을 갖거나 자화 가능한 재질로 마련되고, 자성부(181,182)가 막힘 유도 채널부(151,152)에 자장을 인가함으로써, 마이크로 비드(170)가 자성부의 자장에 의해 막힘 유도 채널부(151,152)에 포획되어 혈액 샘플의 유동이 방해되거나 멈추는 상태에서 혈소판의 응집 및 부착을 유도하여 막힘 유도 채널부(151,152)이 막히도록 마련될 수 있다.
또한, 전술한 실시예들에서는 마이크로 비드(170)가 구 형태를 갖는 것을 예로 하고 있다. 이외에, 마이크로 비드(170)는 내부로부터 외부로 연통된 복수의 타공이 형성되도록 마련될 수 있다. 즉, 마이크로 비드(170)가 다공성의 형태를 갖도록 마련될 수 있다.
이 때, 시약(171)은 타공 내부에도 유입된 상태로 코팅되어, 혈액 샘플과 함께 유동할 때 외부 표면의 시약(171)이 먼저 녹아 혈소판과 반응하고 유동 과정에서 타공 내부의 시약이 녹아 나와 지속적으로 혈소판과 반응하도록 마련될 수 있다.
본 실시예는 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 명세서에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하다.
[부호의 설명]
100,100a : 혈소판 검사용 칩 110 : 입구 챔버
111,112 : 기준 샘플 챔버 121,122 : 교반기
131,132 : 미세 채널 140 : 출구 챔버
141,142 : 폐샘플 챔버 151,152 : 막힘 유도 채널부
153a,154a : 막힘 유도 채널 160 : 교반 제어부
161,162 : 부가 챔버 170 : 마이크로 비드
171 : 시료 181,182 : 자성부
200 : 감지 장치 300 : 진공 형성 장치
310 : 진공 펌프 320 : 데드볼륨 챔버
330 : 압력 측정 센서 340 : 밸브
400 : 메인 제어부
본 발명은 혈소판의 기능 검사 분야에 적용된다.

Claims (27)

  1. 혈액 샘플이 각각 저장되는 복수의 샘플 챔버와,
    상기 샘플 챔버 내부에 각각 설치되어 혈액 샘플을 교반하는 교반기와,
    복수의 상기 샘플 챔버 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 폐샘플 챔버와,
    상호 대응하는 상기 샘플 챔버와 상기 폐샘플 챔버를 각각 독립적으로 연결하여 상기 샘플 챔버 내의 혈액 샘플이 해당 폐샘플 챔버 측으로 유동하는 경로를 형성하는 미세 채널과,
    각각의 상기 미세 채널의 경로 상에 형성되는 적어도 하나의 막힘 유도 채널부와,
    복수의 상기 샘플 챔버 중 적어도 하나에 수용되고, 외부 표면에 혈소판을 활성화시키는 시약이 코팅된 마이크로 비드를 포함하고;
    상기 마이크로 비드는 혈액 샘플이 상기 샘플 챔버로부터 상기 미세 채널을 따라 이동할 때 함께 이동하여 상기 막힘 유도 채널부에서 혈액 샘플의 막힘이 유도되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샘플 챔버 내부와 상기 미세 채널 내부에서 상기 마이크로 비드에 혈액 샘플의 혈소판이 부착 및 응집된 후 상기 막힘 유도 채널부 내부로 유입되어 상기 막힘 유도 채널부가 막히는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 막힘 유도 채널부의 내벽면에는 혈소판을 활성화시키는 시약이 도포되어 막힘이 유도되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 막힘 유도 채널부의 내벽면에 도포되는 시약은 콜라젠(Collagen), 피브리노젠(Fibrinogen), 아데노신2인산(ADP), 에피네프린(Epinephrine), 아라키돈산(Arachidonic acid), 트롬복산 A2, 트롬빈(thrombin), 이소-트롬빈 수용체 활성화 펩티드 (iso-TRAP)과 같은 아고니스트(Agonist) 중 어느 하나 또는 조합인 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 막힘 유도 채널부의 내경은 상기 미세 채널의 내경보다 작게 마련되어 막힘이 유도되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 막힘 유도 채널부에 자장을 인가하는 자성부를 더 포함하며;
    상기 마이크로 비드는 자성을 갖거나 자화 가능한 재질로 구성되어, 혈액 샘플과 함께 유동하는 과정에서 상기 자성부의 자성에 의해 상기 막힘 유도 채널부 내부에서 포획되어 혈액샘플의 유동을 방해하거나 멈추게 하는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 마이크로 비드에 코팅되는 시약은 콜라젠(Collagen), 피브리노젠(Fibrinogen), 아데노신2인산(ADP), 에피네프린(Epinephrine), 아라키돈산(Arachidonic acid), 트롬복산 A2, 트롬빈(thrombin), 이소-트롬빈 수용체 활성화 펩티드 (iso-TRAP)과 같은 아고니스트(Agonist) 중 어느 하나 또는 조합인 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 샘플 챔버는 기준 샘플 챔버와 적어도 하나의 제어 샘플 챔버로 구분되며;
    상기 기준 샘플 챔버로부터 해당 미세 채널로 유동하는 혈액 샘플과 상기 제어 샘플 챔버로부터 해당 미세 채널로 유동하는 혈액 샘플의 최종 도달 거리, 상기 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상대적 비교를 통해 혈소판의 특성이 측정되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  9. 제8항에 있어서,
    각각의 상기 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되는 전단력의 크기가 개별적으로 제어되도록 각각의 상기 샘플 챔버 내부에 설치된 상기 교반기들을 개별적으로 제어하는 교반 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 교반 제어부는
    혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력이 상기 기준 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 상기 기준 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하고,
    혈소판이 활성화되는 크기의 전단력이 상기 제어 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 상기 제어 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하며;
    상기 기준 샘플 챔버와 상기 제어 샘플 챔버 내부에 각각 수용되는 상기 마이크로 비드에는 전단력에 따른 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하도록 동일한 시약이 코팅되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어 샘플 챔버는 복수개로 마련되고;
    상기 교반 제어부는
    혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력이 상기 기준 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 상기 기준 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하고,
    전단력의 크기에 따른 혈소판의 활성화 정도가 판별 가능하게 혈소판의 활성화가 가능한 상호 상이한 크기의 전단력이 각각의 상기 제어 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 각각의 상기 제어 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하며;
    상기 기준 샘플 챔버와 상기 제어 샘플 챔버 내부에 각각 수용되는 상기 마이크로 비드에는 전단력에 따른 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하도록 동일한 시약이 코팅되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어 샘플 챔버는 복수개로 마련되고;
    상기 마이크로 비드는 상기 제어 샘플 챔버에만 수용되되, 각각의 상기 제어 샘플 챔버에 수용되는 상기 마이크로 비드는 상호 상이한 시약이 코팅되며;
    상기 교반 제어부는 상기 기준 샘플 챔버와 상기 제어 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력을 인가하는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 막힘 유도 채널부와 상기 샘플 챔버 사이에 형성되며, 내부에 칼슘 이온 또는 아데노신2인산(ADP)이 마련된 부가 챔버를 더 포함하며;
    상기 칼슘 이온 또는 상기 아데노신2인산(ADP)은 상기 부가 챔버를 통과하는 혈액 샘플과 함께 이동하여 상기 시약에 의한 혈소판의 활성화를 촉진시키는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  14. 혈액 샘플이 각각 저장되는 복수의 샘플 챔버와,
    상기 샘플 챔버 내부에 각각 설치되어 혈액 샘플을 교반하는 교반기와,
    복수의 상기 샘플 챔버 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 폐샘플 챔버와,
    상호 대응하는 상기 샘플 챔버와 상기 폐샘플 챔버를 각각 독립적으로 연결하여 상기 샘플 챔버 내의 혈액 샘플이 해당 폐샘플 챔버 측으로 유동하는 경로를 형성하는 미세 채널과,
    각각의 상기 미세 채널의 전반부에 형성되며, 유동 면적이 상기 미세 채널보다 넓은 적어도 하나의 막힘 유도 채널부와,
    상기 막힘 유도 채널부 내부로 자장을 인가하는 자성부와,
    복수의 상기 막힘 유도 채널부 중 적어도 하나의 내부에 수용되고, 외부 표면에 혈소판을 활성화시키는 시약이 코팅되며, 자성을 갖거나 자화 가능한 재질로 마련되는 마이크로 비드를 포함하며;
    상기 막힘 유도 채널부를 통과하는 혈액 샘플 내의 혈소판은 상기 시약에 의해 활성화되어 상기 마이크로 비드에 부착 및 응집이 유도되며;
    상기 마이크로 비드는 상기 자성부의 자장에 의해 상기 막힘 유도 채널부 내부에 포획된 상태로 혈액 샘플의 막힘을 유도하는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 샘플 챔버는 기준 샘플 챔버와 적어도 하나의 제어 샘플 챔버로 구분되며;
    상기 복수의 막힘 유도 채널부는 상기 기준 샘플 챔버와 연결되는 기준 막힘 유도 채널부와, 상기 제어 샘플 챔버와 연결되는 제어 막힘 유도 채널부로 구분되며;
    상기 기준 샘플 챔버로부터 해당 미세 채널로 유동하는 혈액 샘플과 상기 제어 샘플 챔버로부터 해당 미세 채널로 유동하는 혈액 샘플의 최종 도달 거리, 상기 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상대적 비교를 통해 혈소판의 특성이 측정되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  16. 제15항에 있어서,
    각각의 상기 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되는 전단력의 크기가 개별적으로 제어되도록 각각의 상기 샘플 챔버 내부에 설치된 상기 교반기들을 개별적으로 제어하는 교반 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 교반 제어부는
    혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력이 상기 기준 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 상기 기준 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하고,
    혈소판이 활성화되는 크기의 전단력이 상기 제어 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 상기 제어 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하며;
    상기 기준 샘플 챔버와 상기 제어 샘플 챔버 내부에 각각 수용되는 상기 마이크로 비드에는 전단력에 따른 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하도록 동일한 시약이 코팅되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제어 샘플 챔버는 복수개로 마련되고;
    상기 교반 제어부는
    혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력이 상기 기준 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 상기 기준 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하고,
    전단력의 크기에 따른 혈소판의 활성화 정도가 판별 가능하게 혈소판의 활성화가 가능한 상호 상이한 크기의 전단력이 각각의 상기 제어 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되도록 각각의 상기 제어 샘플 챔버 내부의 상기 교반기를 제어하며;
    상기 기준 막힘 유도 채널부와 상기 제어 막힘 유도 채널부 내부에 각각 수용되는 상기 마이크로 비드에는 전단력에 따른 혈소판의 반응 정도가 판별 가능하도록 동일한 시약이 코팅되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제어 샘플 챔버는 복수개로 마련되고;
    상기 마이크로 비드는 상기 제어 막힘 유도 채널부에만 수용되되, 각각의 상기 제어 막힘 유도 채널부에 수용되는 상기 마이크로 비드는 상호 상이한 시약이 코팅되며;
    상기 교반 제어부는 상기 기준 샘플 챔버와 상기 제어 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 혈소판이 활성화되지 않는 크기의 전단력을 인가하는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 비드는
    적혈구의 밀도에 대응하도록 마련되고,
    적혈구의 크기에 대응하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  21. 제10항에 있어서,
    상기 마이크로 비드의 크기는 혈소판의 크기와 백혈구의 크기 사이의 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 비드는 내부로부터 외부로 연통된 복수의 타공이 형성되어 상기 타공 내부로 시약이 유입된 상태로 시약이 코팅되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  23. 혈액 샘플이 각각 저장되는 복수의 샘플 챔버와,
    상기 샘플 챔버 내부에 각각 설치되어 혈액 샘플을 교반하는 교반기와,
    복수의 상기 샘플 챔버 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 폐샘플 챔버와,
    상호 대응하는 상기 샘플 챔버와 상기 폐샘플 챔버를 각각 독립적으로 연결하여 상기 샘플 챔버 내의 혈액 샘플이 해당 폐샘플 챔버 측으로 유동하는 경로를 형성하는 미세 채널과,
    각각의 상기 미세 채널의 경로 상에 형성되는 적어도 하나의 막힘 유도 채널부와,
    복수의 상기 샘플 챔버 중 적어도 하나에 수용되고, 외부 표면에 안타고니스트(antagonist) 시약이 코팅된 마이크로 비드를 포함하고;
    상기 마이크로 비드는 혈액 샘플이 상기 샘플 챔버로부터 상기 미세 채널을 따라 이동할 때 함께 이동하여 상기 막힘 유도 채널부에서 혈액 샘플의 막힘이 유도되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 복수의 샘플 챔버는 기준 샘플 챔버와 적어도 하나의 제어 샘플 챔버로 구분되고;
    상기 마이크로 비드는 상기 제어 샘플 챔버에만 수용되며;
    상기 기준 샘플 챔버로부터 해당 미세 채널로 유동하는 혈액 샘플과 상기 제어 샘플 챔버로부터 해당 미세 채널로 유동하는 혈액 샘플의 최종 도달 거리, 상기 최종 도달 거리까지의 도달 시간, 유동 속도 중 적어도 어느 하나를 선택하여 상대적 비교를 통해 혈소판의 특성이 측정되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  25. 혈액 샘플이 수용되는 복수의 샘플 챔버와,
    복수의 샘플 챔버로부터 이격된 하나의 출구 챔버와,
    상기 출구 챔버와 각각의 샘플 챔버를 독립적으로 연결하는 미세 채널을 포함하며;
    각각의 상기 샘플 챔버 내에 수용된 혈액 샘플은 하나의 상기 출구 챔버를 통해 유입되는 진공 압력에 의해 각각의 상기 샘플 챔버로붙 해당 미세 채널을 통해 동시에 유동하는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 샘플 챔버 내부에 각각 설치되어 혈액 샘플을 교반하는 교반기와;
    각각의 상기 샘플 챔버 내부의 혈액 샘플에 인가되는 전단력의 크기가 개별적으로 제어되도록 각각의 상기 샘플 챔버 내부에 설치된 상기 교반기들을 개별적으로 제어하는 교반 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
  27. 제25항에 있어서.
    복수의 상기 샘플 챔버 각각에 대응하도록 마련되어 각각의 상기 미세 채널과 상기 출구 챔버를 연결하는 복수의 폐샘플 챔버와와,
    각각의 상기 미세 채널의 경로 상에 형성되는 적어도 하나의 막힘 유도 채널부와,
    복수의 상기 샘플 챔버 중 적어도 하나에 수용되고, 외부 표면에 혈소판을 활성화시키는 시약이 코팅된 마이크로 비드를 포함하고;
    상기 마이크로 비드는 혈액 샘플이 상기 샘플 챔버로부터 상기 미세 채널을 따라 이동할 때 함께 이동하여 상기 막힘 유도 채널부에서 혈액 샘플의 막힘이 유도되는 것을 특징으로 하는 혈소판 검사용 칩.
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