WO2017175914A1 - 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치 및 그 확장형 시스템 - Google Patents

원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치 및 그 확장형 시스템 Download PDF

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WO2017175914A1
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circular
cartridge
unit
axis
tip
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PCT/KR2016/005621
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김경호
도재필
정재원
하정억
신상택
이석원
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주식회사 아이센스
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    • G01N2035/0491—Position sensing, encoding; closed-loop control

Definitions

  • the present invention relates to a modular automatic analysis device having a circular cartridge, by using the circular cartridge to separate the whole blood into red blood cells and plasma, without the need for individual input of the tester, improve the accuracy of the measurement, design
  • the present invention relates to a modular automatic analysis device having a circular type cartridge which can be miniaturized, optimized and modularly coupled and expandable, so that diagnosis of various items and various diseases can be made in the shortest time.
  • a labeled antibody or a labeled antigen expressed by fluorescent dye or the like that specifically binds to an antibody or antigen that specifically binds to a test substance prepared as a reagent and the test substance and immunology in the sample After binding by a typical reaction, B / F separation is performed, and a test target substance such as hormones in a biological substance is measured with a high sensitivity by a heterogenous measurement for detecting a labeled antibody or a labeled antigen.
  • B / F separation means to separate the binding component (Bind; B) to be analyzed and the free component (Free) to be not analyzed.
  • cancer and heart disease may need to be tested at the same time or thyroid screening may require simultaneous measurement of biochemical and immunological parameters for accuracy.
  • the conventional automatic analysis device has a linear cartridge structure after the measurement in the serum immunoassay device, the biochemical automatic analysis device, the measurement of the sample once again, or after the measurement in the biochemical automated analysis device It was necessary to perform the measurement of the sample once again in the serum immunoassay device.
  • inspection results obtained by one automatic analysis device are often insufficient for precise results.
  • the immunological device for diagnosing the cardiovascular system has the function of diagnosing 6 channels at the same time, but there is a disadvantage in that the device cannot be used during the test, and if the emergency patient is hospitalized at the same time, the test needs to be conducted separately. . Therefore, as an automatic analysis device used in an emergency environment, a multi-channel analysis function capable of individual driving is required.
  • the immunoassay device measures the concentration of a specific biomarker protein in human plasma or serum. If the plasma or serum is directly used as a measurement sample, it is not necessary to correct the measurement concentration. The concentration should be calibrated using.
  • the conventional automatic analyzers are mostly used to separate whole blood into erythrocytes and plasma, or the red blood cell numbers of the subjects must be input to the automatic analyzer, which is not only cumbersome, but in some cases, the accuracy of the test is inferior.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to separate the whole blood into erythrocytes and plasma in an automatic analysis device using a circular type cartridge, thereby eliminating the need for an individual input by an examiner and improving the accuracy of measurement. It is possible to increase the size, reduce the size of the entire system even though the design is compact and optimized by modular combination, and has a round type cartridge that can be diagnosed in the shortest time for various items or diseases. It is to provide a modular automatic analysis device.
  • Modular automatic analysis device having a circular cartridge is a main frame, an X-axis transfer unit for reciprocating in the X-axis direction with respect to the main body frame, reciprocating transfer in the X-axis direction by the X-axis transfer unit
  • a circular type cartridge accommodating housing which is installed with respect to the X-axis conveying part, one rotary driving part installed in the circular type cartridge accommodating housing and capable of high speed rotation for step rotation or centrifugal separation at a predetermined interval, and rotates with respect to the rotary driving part.
  • a circular type cartridge installed on an upper surface of the circular type cartridge accommodating housing so as to be operably connected, the circular type cartridge having wells spaced at predetermined intervals in the circumferential direction of the main body on the disc, a tip lifting part for picking up and lowering the tip, and reaction in the well Measured unit for measuring, the tip lifting unit and having the measuring unit
  • a Z-axis driving unit configured to reciprocate in the Z-axis direction with respect to the main body frame; And it characterized in that it comprises a control unit (C) for controlling the automatic immunoassay device.
  • the circular cartridge to separate the whole blood into red blood cells and plasma in the automatic analysis device, there is no need for the individual input of the tester, it is possible to increase the accuracy of the measurement, and the design is compact and Although optimized and modularly expandable in combination, it is possible to reduce the size of the entire system and to provide a modular automatic analysis device with a circular cartridge that can be diagnosed in the shortest time for various items or diseases. Can be.
  • FIG. 1 is a perspective view of a modular automatic analysis device having a circular type cartridge according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1 for explaining the reciprocating drive in the X-axis direction of the circular cartridge housing housing and replacement of the circular cartridge.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of portion B of FIG. 2 for explaining the configuration of a circular type cartridge accommodating housing.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line I-I of FIG.
  • FIG. 5 is a plan view of a portion A of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a perspective view showing an extended type of the modular automatic analysis device having a circular type cartridge according to an embodiment of the present invention.
  • ⁇ means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software. Can be.
  • the modular automatic analysis device 1 having a circular type cartridge is the main frame 10 and the X axis relative to the main frame 10
  • a rotary drive part 40 installed in the circular type cartridge accommodating housing 30 and an upper surface of the circular type cartridge accommodating housing 30 so as to be rotatably connected to the rotary driving part 40.
  • a circular type cartridge 50 having wells 53 spaced apart at predetermined intervals in the circumferential direction with respect to the main body 51;
  • a tip lifter 60 for picking up and lowering the tip 61;
  • a measuring unit 70 for measuring a reaction in the well 53;
  • a magnetron 80 for generating microwaves to form a reaction in the well 53, the tip lifting part 60 and the measuring unit 70, and having a Z axis direction with respect to the body frame 10.
  • Z-axis drive unit 90 for reciprocating driving and a control unit (C) for controlling the automatic immunoassay device (1).
  • the body frame 10 is an L-shaped open structure, and the X-axis moving rail 21 mounted below the circular type cartridge accommodating housing 30 is movable.
  • Fixed base rail 23 of the X-axis driving unit 20 and the base portion 11 extending in the X-axis direction provided with an auxiliary roller 25 for assisting the movement of the X-axis moving rail 21 )
  • a sidewall portion 13 extending in the Z-axis direction with respect to the base portion 11.
  • the X-axis driving unit 20 freely moves the X-axis moving rail 21 along the fixed guide rail 23 with respect to the base portion 11 of the main body frame 10 in the X-axis direction. It is movable to take out the circular cartridge receiving housing 30, it is easy to install and replace the circular cartridge 50, the repair of other equipment can be easy.
  • the circular type cartridge accommodating housing 30 has a hollow inside and rotates the circular type cartridge 50 and the circular type cartridge 50 at a predetermined rotation speed, and simultaneously rotates the circular type cartridge 50.
  • Fan unit 100 causing forced convection in the lower portion and the fan unit 100 is installed around the fan unit 100 to supply a predetermined heat source so that the well 53 under the circular cartridge 50 is in a predetermined temperature atmosphere.
  • An accommodation part 31 in which the heater unit 200 is accommodated, and a partition wall part 33 installed in the circular type cartridge accommodating housing 30 so that the accommodation part 31 may serve as a predetermined chamber may be provided. It may include.
  • the partition 33 has a power line connecting hole 33a through which a power line for supplying power to the heater unit 200 passes, and a through hole 33b through which the rotating shaft 41 of the rotary drive unit 40 passes. And, it may be provided with a mounting hole (33c) for fixing the fixing means (not shown) for fixing the rotary drive unit 40.
  • the fan unit 100 is a disk-shaped circular type cartridge support 110 which is installed facing the lower portion of the circular type cartridge 50 in order to support the circular type cartridge 50 to be rotatable and replaceable, and A plurality of wings 130 with a predetermined interval below the circular cartridge support 110, and through the center of the circular cartridge support 110, coupled to the central hole (50a) of the circular cartridge 50 And a cartridge holder 150 connected to the rotary shaft 41 of the rotary driver 40 to transmit the rotational force of the rotary driver 40 to the circular cartridge 50 and the wing 130. can do.
  • the rotary drive unit 40 is coupled to the rotary shaft 41 and the rotary shaft 41, so that each well 53 of the circular cartridge 50 is rotated step by step under the control of the control unit (C) It may include one motor 43 to be disposed below the tip 61, or to rotate at a high speed so as to centrifuge the sample sample in the well 53.
  • the motor 43 may use a step motor, a spindle motor, a BLDC motor, etc. to simultaneously perform step rotation and high speed rotation.
  • the heater unit 200 may be a heater coil that generates heat when power is applied.
  • the plurality of wing parts 130 mounted below the circular type cartridge support part 110 with respect to the inner space of the accommodating part 31 are rotated by the motor 43. Forced convection of the internal air can be caused to keep the temperature fast and constant like in a chamber.
  • a position sensor 300 may be disposed to recognize the position by taking the position information of each well 53.
  • each well 53 of the circular type cartridge 50 has a position indicator 403 in addition to the barcode 401 for providing reagent information of each well 53. It may be provided.
  • the control unit C is linked with the position sensor 300 to read the position display unit 403 displayed on each cell 53 of the circular type cartridge 50 when the rotation driving unit 40 rotates the step. It can be controlled to rotate step by step up to each cell 53.
  • the whole blood sample is contained in the well 53, and the centrifugation well 55 in which centrifugation is performed is predetermined in the centrifugal direction so that the whole blood sample can separate plasma and blood cells without contaminating other wells or devices by centrifugation. It may be configured to be inclined at an angle.
  • the tip 61 may be coupled to the tip elevating unit 60 in a variety of ways, and can be attached to and detachable from the magnetic particles in the well 53 with respect to the tip 61. May be
  • the measuring unit 70 is an automatic analysis device according to an embodiment of the present invention, it is made to detect the reaction using the chemiluminescence enzyme immunoassay (CLEIA) method, the tip 61 is the tip lowering By driving the steel part 60, the antibody labeled with a predetermined indicator is mixed with the sample to form an immunocomplex, and after removing the unbound antibody, a chemiluminescent substrate is added to the immunocomplex.
  • CLIA chemiluminescence enzyme immunoassay
  • the magnetron 80 serves to generate and irradiate microwaves in order to add a chemiluminescent substrate to the immunocomplex, and the measuring unit 70 may include an optical amplifier for measuring the emission.
  • the Z-axis driving unit 90 includes a driving motor 91 for providing Z-axis driving power, and a slide unit for sliding the tip raising / lowering driving unit 70 in the Z-axis direction when the driving motor 91 is operated. 93, a hydraulic pressure providing unit 95 for providing hydraulic pressure for pipetting the tip 71 attached to the tip elevating driving unit 70, the tip elevating driving unit 70, the hydraulic providing unit ( 95), the magnetron 80 and the Z-axis plate 97 for fixing and holding the measuring unit 70 may be provided.
  • the circular cartridge 50 is loaded into the automatic analyzer 1 by the X-axis driving unit 20.
  • the rotary drive unit 40 for step rotation and the Z-axis drive unit 90 for driving the tip lifting unit 60 and the like can be quickly analyzed within 15 seconds. have.
  • a belt-shaped Y-axis feeder for sharing the tip elevating unit 60 and the measuring unit 70 with an adjacent automatic analyzer 1 You can also add (not shown) to move in the Y-axis direction.
  • an automatic immunoassay method using a modular automated assay device 1 having a round cartridge is according to an embodiment of the present invention.
  • the wells 53 of the circular cartridge 50 may store various solutions or a tip 61 may be placed thereon.
  • a sample is stored in a well 53a and a tip 61 is placed, and a sample containing a bead solution containing magnetic particles is stored in a well 53b.
  • the first reagent for binding the magnetic particles to a specific component in the sample is mixed with the sample, and in the fourth well 53d, the sample and the antibody react.
  • No. 5, No. 7 to No. 9 (53e, 53g to 53i) stores the wash solution so that B / F separation is performed by washing, and No. 6 well (53f) contains a label that causes luminescence by electrochemical reaction.
  • a second reagent that labels and binds to a specific component in the sample is stored, and a buffer solution containing a substance that attracts electrochemiluminescence of the label is stored in well 105353, and in well 11k 53k. Receiving the waste liquid, the reaction product is stored in the 12 wells (53l) The measurement can be made by the unit 70 according to the reaction program of the controller.
  • the circular cartridge 50 contains a sample, a buffer solution, a washing solution, and various reagents, and the circular cartridge 50 is drawn out from the automatic analyzer 1 in the X-axis direction. It is attached to the accommodating part 31 of 30, and the said circular type cartridge accommodating housing 30 is restored to an original position, and the said circular type cartridge 50 is loaded in the said automatic analyzer 1.
  • the first well 53a is disposed below the tip elevating unit 60 by the step rotation of the rotation driving unit 40, and the tip elevating unit 60 drives the Z axis of the Z axis driving unit 90. It lowers by, and the tip 61 is mounted to the tip lifting portion 60.
  • the rotary drive unit 40 may be rotated at a high speed for a predetermined time to perform centrifugal separation on the whole blood contained in the first well 53a to be separated into blood cells / plasma.
  • the operator does not need to perform centrifugation in advance outside the automatic analysis device 1, or input separately red blood cell volume ratio for calibration, whether it is whole blood or plasma.
  • a heat source is applied through the heater unit 200 by the control unit c, and the fan unit 200 connected to the rotation shaft 41 of the rotation driving unit 40 is driven to accommodate the accommodation unit. (31) It circulates through the air to keep it at a constant temperature like a chamber.
  • the tip 61 is lowered by the tip elevating unit 60 to the first well 53a, pipetting plasma, and elevating by the tip elevating unit 60.
  • the tip elevating unit 60 descends to store the plasma in the second well 53b as a sample. I can make it
  • the rotary drive unit 40 drives the elevating driving of the tip elevating unit 60 by the step elevating unit 60 in the third well 53c from the third well 53c by the step rotation. Can be mixed by.
  • the rotary drive unit 40 performs an immune response by irradiating microwaves by the magnetron 80 in the fourth well 53d by step rotation, and using the washing solution contained in the fifth well 53e.
  • the tip 61 may be driven up and down by driving the tip elevating unit 60 to clean the B / F.
  • a labeling substance that emits light by an electrochemical reaction is caused to combine with a specific component in a sample, and a label reaction is generated. Proceed with the test.
  • the reactant is generated in the 12th well 53 ⁇
  • the fluorescence is detected by the measuring unit 70, and the tip 61 is separated from the tip elevating unit 60 and placed in the first well 53a, and then the circular type cartridge (50) can be unloaded.
  • centrifugal separation is possible using the circular cartridge 50 to separate the blood cells / plasma of whole blood.
  • the user can obtain accurate results without entering a separate red blood cell volume ratio.
  • the placement of such wells 53 can be changed as appropriate depending on the immunoassay environment.
  • the tip 61 is inserted into the immunoassay operation such as stirring and attachment, and thus the driving of the tip 61 may be controlled in various ways. .
  • the modular automatic analyzer 1 having a circular cartridge has a circular cartridge accommodating housing 30 in an outer housing 1a having an input 400.
  • One may be used to be withdrawable, at least two circular type cartridge accommodating housings 30 may be installed to be used independently of one external housing 3a and 5a, and the measuring unit 80 and the tip may be used. It may be installed to share the equipment attached to the Z-axis drive unit 90, such as the elevating unit 70, the magnetron 80, a plurality of adjacent housings (5a) having at least two circular type cartridge housing 30 May be installed.
  • Modular automatic analysis device (1) having a circular type cartridge according to an embodiment of the present invention can be easily expanded by its modular design to cope with various market conditions, can be easily A / S.
  • Modular automatic analysis device 1 having a circular type cartridge according to an embodiment of the present invention is driven separately, it may be advantageous for emergency treatment in the case of multiple installations.
  • Modular automatic analysis device (1) having a circular type cartridge according to an embodiment of the present invention is advantageous for emergencies with an analysis time of less than 15 minutes, each can be centrifuged in the automatic analysis device (1) whole blood Analytical correlation between blood cells can be improved to improve measurement accuracy.
  • Modular automatic analysis device (1) having a circular cartridge according to an embodiment of the present invention can be seen to improve the space utilization by the compact size using the circular cartridge (50).

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치는 본체프레임, 상기 본체프레임에 대해서 X축 방향으로 왕복이송하는 X축 이송부, 상기 X축 이송부에 의해 X축 방향으로 왕복이송가능하게 상기 X축 이송부에 대해 설치되는 원형타입 카트리지 수용 하우징, 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징 내에 설치되어 일정간격으로 스텝회전 또는 원심분리를 위한 고속회전이 가능한 하나의 회전구동부, 상기 회전구동부에 대해 회전구동가능하게 접속되도록 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징 상면에 설치되고, 디스크상 본체의 원주방향으로 소정간격 이격배치된 웰을 갖는 원형타입 카트리지, 팁을 픽업하여 승하강하는 팁 승하강부, 상기 웰 내 반응을 측정하기 위한 측정부유닛, 상기 팁 승하강부와 상기 측정부유닛를 구비하며, 상기 본체프레임에 대해 Z축방향으로 왕복 구동시키기 위한 Z축 구동부; 및 자동 면역분석장치를 제어하는 제어부(C)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치 및 그 확장형 시스템
본 발명은 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치에 관한 것으로, 원형타입 카트리지를 이용하여 전혈을 적혈구와 혈장으로 분리하여 이용함으로써 검사자의 개별 입력이 필요없고, 측정의 정확도를 높일 수 있고, 디자인이 소형화 및 최적화되어 모듈식으로 결합 확장가능하여, 여러가지 항목이나 여러가지 질병에 대해서 최단 시간에 진단이 이루어질 수 있는 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치에 관한 것이다.
혈액 샘플이나 뇨 샘플 등의 생체 샘플 중의 성분을 측정하는 자동분석장치는 종래 효소 등의 생화학적인 항목을 측정하는 것이 주류였다. 그러나, 근래에는 호르몬이나 종양 마커 등의 면역학적 항목의 측정도 증가하고 있다. 생화학적 자동 분석장치에서는 일반적으로 혈액 샘플 중의 생화학적 반응에 의하여 반응액의 흡광도가 변화하는 것을 이용하여, 투과광, 산란광에 의하여 검사대상물질을 측정한다.
한편, 면역학적 항목용의 혈청 면역분석장치에서는, 시약으로서 준비되는 각 검사대상물질에 특이적으로 결합하는 항체나 항원에 형광색소 등으로 표시한 표식항체 또는 표식항원을 샘플 중의 검사대상물질과 면역학적인 반응에 의하여 결합시킨 후, B/F 분리를 수행하고, 표식항체 또는 표식항원을 검출하는 헤테로지니어스한 측정에 의하여, 고감도로 생체 물질 중의 호르몬 등의 검사대상물질을 측정한다.
여기서, B/F분리란 분석대상이 되는 결합 성분(Bind;B))과 분석대상이 되지 않는 프리 성분(Free;F)을 분리하는 것을 의미한다.
최근 들어 동일 검체에 대하여 생화학적 항목의 측정과 동시에 다수의 면역학적 항목의 측정이 필요한 경우가 증가하고 있다.
예를 들어, 암과 심장 질환에 대해서 동시에 검사할 필요가 있거나, 갑상선 검사를 하는데 있어서 정확도를 위하여 생화학적 항목의 측정과 면역학적 항목의 측정이 동시에 필요한 경우가 있다.
그런데, 종래의 자동분석장치는 선형의 카트리지 구조로 혈청면역학분석장치에서의 측정이 끝난 후에, 생화학자동분석장치에서, 다시 한번 검체의 측정을 수행하거나, 또는 생화학자동분석장치에서의 측정이 끝난 후에 혈청면역분석장치에서 다시 한번 검체의 측정을 수행할 필요가 있었다.
또한, 정밀한 결과를 위하여 1대의 자동분석 장치에 의해 얻어지는 검사결과만으로는 불충분한 경우가 많다.
특히 현재 심혈관을 진단하는 면역장비의 경우, 6개 채널을 동시에 진단할 수 있는 기능은 있으나 테스트 중에 장비를 사용할 수 없는 단점이 있으며, 응급 환자가 동시에 입원하였을 경우 테스트를 개별적으로 동시에 진행할 필요가 있다. 따라서, 응급환경에서 사용되는 자동 분석장치로서 개별 구동이 가능한 다채널 분석 기능이 필요하다.
그런데, 이 경우 종래의 자동 분석장치를 여러 대 사용할 경우 전체 사이즈가 너무 큰 문제점이 있다.
또한, 면역측정장비는 사람의 혈장이나 혈청내의 특정 바이오마커 단백질의 농도를 측정하는데, 측정시료로 혈장이나 혈청을 직접 사용하는 경우 측정 농도를 보정할 필요가 없으나 전혈을 사용하는 경우 시료의 적혈구 용적율을 이용하여 측정 농도를 보정해야 한다.
따라서, 기존 대부분의 장비는 외부에서 별도로 측정한 적혈구용적율이나 시료의 종류(전혈/혈장/혈청)을 장비에 입력해야 한다.
즉, 종래의 자동 분석장치들은 대부분 미리 전혈을 적혈구와 혈장으로 분리하여 사용하던지, 피검자의 적혈구 수치를 자동 분석 장치에 입력하여야 하기 때문에 번거로울 뿐만 아니라 경우에 따라서는 검사의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해소하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 원형타입 카트리지를 이용하여 자동 분석장치 내에서 전혈을 적혈구와 혈장으로 분리하여 이용함으로써 검사자의 개별 입력이 필요없고, 측정의 정확도를 높일 수 있고, 디자인이 소형화 및 최적화되어 모듈식으로 여러 대가 결합 확장가능하더라도 전체 시스템의 사이즈를 줄일 수 있고, 여러 가지 항목이나 여러 가지 질병에 대해서 최단 시간에 진단이 이루어질 수 있는 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치는 본체프레임, 상기 본체프레임에 대해서 X축 방향으로 왕복이송하는 X축 이송부, 상기 X축 이송부에 의해 X축 방향으로 왕복이송가능하게 상기 X축 이송부에 대해 설치되는 원형타입 카트리지 수용 하우징, 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징 내에 설치되어 일정간격으로 스텝회전 또는 원심분리를 위한 고속회전이 가능한 하나의 회전구동부, 상기 회전구동부에 대해 회전구동가능하게 접속되도록 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징 상면에 설치되고, 디스크상 본체의 원주방향으로 소정간격 이격배치된 웰을 갖는 원형타입 카트리지, 팁을 픽업하여 승하강하는 팁 승하강부, 상기 웰 내 반응을 측정하기 위한 측정부유닛, 상기 팁 승하강부와 상기 측정부유닛를 구비하며, 상기 본체프레임에 대해 Z축방향으로 왕복 구동시키기 위한 Z축 구동부; 및 자동 면역분석장치를 제어하는 제어부(C)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 원형타입 카트리지를 이용하여 자동 분석장치 내에서 전혈을 적혈구와 혈장으로 분리하여 이용함으로써 검사자의 개별 입력이 필요 없고, 측정의 정확도를 높일 수 있고, 디자인이 소형화 및 최적화되어 모듈식으로 여러 대가 결합 확장 가능하더라도 전체 시스템의 사이즈를 줄일 수 있고, 여러 가지 항목이나 여러 가지 질병에 대해서 최단 시간에 진단이 이루어질 수 있는 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치의 사시도이다.
도 2는 원형타입 카트리지 수용 하우징의 X축방향으로의 왕복구동 및 원형타입 카트리지의 교체를 설명하기 위한 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 원형타입 카트리지 수용 하우징의 구성을 설명하기 위한 도 2의 B부 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 I-I선을 따라 취한 단면도이다.
도 5는 도 1의 A부 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치의 확장형을 나타내는 사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1내지 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치(1)는 본체프레임(10)과, 상기 본체프레임(10)에 대해서 X축 방향으로 왕복이송하는 X축 이송부(20)와, 상기 X축 이송부(20)에 의해 X축 방향으로 왕복이송가능하게 상기 X축 이송부(20)에 대해 설치되는 원형타입 카트리지 수용 하우징(30)과, 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징(30) 내에 설치되는 회전구동부(40)와, 상기 회전구동부(40)에 대해 회전구동가능하게 접속되도록 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징(30) 상면에 설치되고, 디스크상 본체(51)에 대해 원주방향으로 소정간격 이격배치된 웰(53)을 갖는 원형타입 카트리지(50); 팁(61)을 픽업하여 승하강하는 팁 승하강부(60)와; 상기 웰(53) 내 반응을 측정하기 위한 측정부유닛(70)과; 상기 웰(53) 내 반응을 형성하도록 극초단파를 생성하는 마그네트론(80)과, 상기 팁 승하강부(60)와 상기 측정부유닛(70)를 구비하며, 상기 본체프레임(10)에 대해 Z축방향으로 왕복 구동시키기 위한 Z축 구동부(90)와, 자동 면역분석장치(1)를 제어하는 제어부(C)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 자동면역분석장치(1)에 있어서, 상기 본체프레임(10)은 L자형 개방구조로, 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징(30)의 하부에 달린 X축 이동레일(21)이 이동가능하게 결합되도록 상기 X축 구동부(20)의 고정형 가이드 레일(23)과, 상기 X축 이동레일(21)의 이동을 보조하기 위한 보조롤러(25)가 설치된 X축방향으로 연장된 베이스부(11)와, 상기 베이스부(11)에 대해 Z축방향으로 연장된 측벽부(13)로 이루어진다.
상기 X축 구동부(20)는 전술한 바와 같이, 상기 본체프레임(10)의 베이스부(11)에 대해서 상기 고정형 가이드 레일(23)를 따라서 상기 X축 이동레일(21)이 자유롭게 X축 방향으로 이동가능하여 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징(30)을 인출하여 상기 원형타입 카트리지(50)의 장착 및 교체가 용이하고, 기타 장비의 수리가 용이할 수 있다.
상기 원형타입 카트리지 수용 하우징(30)은 내부가 빈 중공형으로 상기 원형타입 카트리지(50)와, 상기 원형타입 카트리지(50)를 소정의 회전속도로 회전시키며, 동시에 회전하여 상기 원형타입 카트리지(50) 하부에 강제 대류를 일으키는 팬 유닛(100)과, 상기 팬 유닛(100) 주위에 설치되어 상기 원형타입 카트리지(50) 하부의 웰(53)이 소정온도 분위기가 되도록 소정의 열원을 공급하기 위한 히터유닛(200)이 수용되는 수용부(31)와, 상기 수용부(31)가 소정의 챔버 역할을 할 수 있도록 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징(30)의 내부에 설치되는 격벽부(33)를 포함할 수 있다.
상기 격벽부(33)에는 상기 히터유닛(200)에 전원을 공급하기 위한 전력선이 통과하는 전력선연결홀(33a)과, 상기 회전구동부(40)의 회전축(41)이 관통하는 관통홀(33b)과, 상기 회전구동부(40)를 고정하기 위한 고정수단(도시안함)이 절치되는 장착홀(33c)을 구비할 수 있다.
상기 팬유닛(100)는 상기 원형타입 카트리지(50)를 교체 가능하면서도 회전구동가능하게 지지하기 위하여 상기 원형타입 카트리지(50)의 하부에 대면 설치되는 원반상의 원형타입 카트리지 지지부(110)와, 상기 원형타입 카트리지 지지부(110) 하부에 소정 간격을 두고 달린 복수개의 날개부(130)와, 상기 원형타입 카트리지 지지부(110) 중심을 관통하여 상기 원형타입 카트리지(50)의 중앙홀(50a)에 결합되고, 상기 회전구동부(40)의 회전축(41)에 연결되어 상기 회전구동부(40)의 회전력을 상기 원형타입 카트리지(50) 및 상기 날개부(130)에 전달하기 위한 카트리지홀더(150)를 포함할 수 있다.
상기 회전구동부(40)는 상기 회전축(41)과, 상기 회전축(41)에 결합되어, 상기 원형타입 카트리지(50)의 각각의 웰(53)이 제어부(C)의 제어에 따라 스텝 회전하여 상기 팁(61) 하부에 배치되게 하거나, 상기 웰(53)중 시료 샘플을 원심분리할 수 있도록 고속 회전하는 하나의 모터(43)를 포함할 수 있다.
상기 모터(43)는 스텝 회전과 고속 회전을 동시에 할 수 있도록 스텝모터, 스핀들 모터, BLDC 모터 등을 이용할 수 있다.
상기 히터유닛(200)은 전원이 인가되면 발열하는 히터코일일 수 있다.
상기 히터유닛(200)에 열원이 인가되면, 상기 수용부(31) 내부 공간에 대해 상기 원형타입 카트리지 지지부(110) 하부에 달린 복수개의 날개부(130)가 상기 모터(43)의 회전에 의해 내부 공기의 강제 대류를 일으켜 챔버 안처럼 온도를 빠르고 일정하게 유지하게 할 수 있다.
상기 원형타입 카트리지(50)의 각각의 웰(53) 위치에서 시약을 반응시키기 위해 각각의 웰(53) 위치정보를 취하여 위치를 인식하기 위한 위치센서(300)가 배치될 수 있다.
또한, 상기 위치센서(300)에 대응하여, 상기 원형타입 카트리지(50)의 각각의 웰(53)에는 각각의 웰(53)의 시약 정보를 제공하는 바코드(401)외에 위치표시부(403)를 구비될 수 있다.
상기 제어부(C)는 상기 회전구동부(40)가 상기 스텝 회전시 상기 원형타입 카트리지(50)의 각 셀(53) 상에 표시된 위치표시부(403)를 판독하는 위치센서(300)와 연동하여 정확한 각 셀(53)까지 스텝 회전하도록 제어할 수 있다.
상기 웰(53)중에서 전혈시료가 담기며, 원심분리가 이루어지는 원심분리웰(55)은 원심분리에 의하여 전혈 시료가 다른 웰이나 장치를 오염시키지 않고 혈장과 혈구를 분리할 수 있도록 원심방향으로 소정각도로 경사지게 구성될 수 있다.
상기 팁(61)은 상기 팁 승하강부(60)에 대해서 다양한 방법으로 착탁가능하게 결합되어 있을 수 있으며, 상기 팁(61)에 대해 상기 웰(53) 중의 자성입자가 부착 및 탈착될 수 있도록 제어될 수도 있다.
상기 측정부유닛(70)은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 분석장치에 있어서, 화학발광효소면역측정(CLEIA)법을 이용하여 반응을 검출하도록 이루어지는데, 상기 팁(61)은 상기 팁 승하강부(60)의 구동에 의하여, 소정의 표시자로 표지한 항체를 검체와 함께 혼합시켜 면역복합체를 형성하고, 결합하지 않은 항체를 제거한 후 면역복합체에 화학발광기질을 첨가하는 역할을 한다.
상기 면역복합체를 상기 화학발광기질에서 잠시 배양시키면 효소반응에의해 발광이 검출된다.
상기 마그네트론(80)은 상기 면역복합체에 대해서 화학발광기질을 첨가하기 위하여 극초단파를 생성 조사하는 역할을 하며, 상기 측정부 유닛(70)은 상기 발광을 측정하는 광증폭소자를 포함할 수 있다.
상기 Z축 구동부(90)는 Z축 구동 동력을 제공하기 위한 구동모터(91)와, 상기 구동모터(91) 작동시 상기 팁 승하강구동부(70)를 Z축방향으로 슬라이드 이동시키기 위한 슬라이드부(93)와, 상기 팁 승하강구동부(70)에 달린 팁(71)의 피펫팅을 위한 유압을 제공하기 위한 유압제공부(95)와, 상기 팁 승하강구동부(70), 유압제공부(95), 상기 마그네트론(80), 상기 측정부 유닛(70)을 고정 지지하기 위한 Z축 플레이트(97)를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치(1)는 이와 같이, 상기 X축 구동부(20)에 의해서 상기 원형타입 카트리지(50)가 자동분석장치(1)내에 로딩되면, 상기 원형타입 카트리지(50)를 스텝회전시키는 회전구동부(40)와, 상기 팁 승하강부(60) 등을 구동하는 상기 Z축 구동부(90)의 작동으로 15초 이내에 빠른 분석을 실시할 수 있다.
상기 원형 카트리지(50)에 대해서 원심분리가 이루어지고 있을 때, 상기 팁 승하강부(60)와 상기 측정부유닛(70)을 인접한 자동분석장치(1)에서 공유하기 위하여 벨트형태의Y축방향 이송부(도시안함)를 추가하여 Y축 방향으로 이동시켜 사용할 수도 있을 것이다.
이제 도 5를 참조하여, 간단히, 본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치(1)를 이용한 자동 면역분석방법에 대해서 간단히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치(1)에 있어서, 상기 원형타입 카트리지(50)의 웰(53)에는 다양한 용액들이 저장되거나 팁(61)이 놓여질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 1번 웰(53a)에는 시료가 저장되고 팁(61)이 놓여지며, 2번 웰(53b)에는 자성체 입자를 포함하는 비즈 용액을 넣은 검체가 저장되고, 3번 웰(53c)에는 자성체 입자를 시료 중의 특정 성분에 결합시키는 제1시약을 가져 상기 검체와의 혼합이 이루어지며, 4번 웰(53d)에서는 상기 검체와 항체의 반응이 이루어지며, 5번, 7번 내지 9번(53e, 53g~53i)에는 세척액이 저장되어 세척에 의해서 B/F분리가 이루어지도록 하며, 6번 웰(53f)에는 전기 화학적 반응에 의해 발광을 일으키는 표지물질을 라벨하고 시료 중의 특정 성분과 결합하는 제2 시약이 저장되고, 10번 웰(53j)에는 표지물질의 전기적인 화학 발광을 유인하는 물질을 포함하는 완충용액이 저장되며, 11번 웰(53k)에는 폐액을 수용하며, 12번 웰(53l)에서 반응 생성물이 저장되어 측정부 유닛(70)에 의해서 제어부의 반응 프로그램에 따라서 측정이 이루어질 수 있다.
이와 같이 원형타입 카트리지(50)에 시료, 완충용액, 세척액, 및 여러 시약들이 담겨지고, 상기 원형타입 카트리지(50)가 자동 분석장치(1)로부터X축방향으로 인출된 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징(30)의 수용부(31)에 장착되고, 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징(30)이 원위치로 복위되어 상기 원형타입 카트리지(50)가 상기 자동 분석장치(1)내에 로딩된다.
상기 회전구동부(40)의 스텝 회전에 의하여 상기 1번 웰(53a)이 상기 팁 승하강부(60)의 하부에 배치되고 상기 팁 승하강부(60)가 상기 Z축 구동부(90)의 Z축 구동에 의하여 하강하고, 상기 팁(61)이 상기 팁 승하강부(60)에 장착된다.
상기 회전구동부(40)가 일정 시간 고속 회전하여 상기 1번 웰(53a)에 담긴 전혈에 대해 원심분리를 수행하여 혈구/혈장으로 분리할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 작업자가 자동 분석장치(1) 외부에서 미리 원심분리를 수행하거나, 전혈인지, 혈장인지, 보정을 위한 적혈구 용적률 등을 별도로 입력할 필요가 없다.
이 때, 상기 제어부(c)에 의해 상기 히터유닛(200)을 통해 열원이 인가되고, 상기 회전구동부(40)의 회전축(41)에 연결되어 있는 상기 팬유닛(200)이 구동되어 상기 수용부(31) 내부를 공기 순환시켜 챔버처럼 일정 온도로 빠르게 유지하게 한다.
상기 팁 승하강부(60)에 의해 상기 팁(61)이 상기 1번 웰(53a)로 내려와 혈장을 피펫팅(pipetting)하고, 상기 팁 승하강부(60)에 의해서 승강된 후, 상기 회전구동부(40)의 스텝회전에 의하여 상기 2번 웰(53b)이 상기 팁 승하강부(60) 하부에 배치되면, 상기 팁 승하강부(60)가 내려와 검체로서 상기 혈장을 상기 2번 웰(53b)에 저장시킬 수 있다
상기 회전구동부(40)는 스텝회전에 의하여 3번 웰(53c)에서 상기 3번 웰(53c)내 시료와 상기 2번 웰(53b)의 혈장을 상기 팁 승하강부(60)의 승하강 구동에 의해서 혼합할 수 있다.
상기 회전구동부(40)는 스텝회전에 의하여 상기4번 웰(53d)에서 상기 마그네트론(80)에 의해서 극초단파를 조사하여 면역 반응을 수행하고, 상기 5번 웰(53e)에 담긴 세척액을 이용하여 상기 팁(61)을 상기 팁 승하강부(60)의 구동에 의해서 상하 구동시켜서 B/F 분리를 위하여 세척할 수 있다.
상기 6번 웰(53f)에서 전기 화학적 반응에 의해서 발광을 일으키는 표지물질을 시료 중의 특정성분과 결합하는 라벨 반응을 일으키게 하고, 제어부(C)의 프로토콜에 의해 세척, 자성입자를 이용한 반응 단계에 맞춰 테스트를 진행한다.
상기 12번 웰(53ㅣ)에서 반응물질이 생성되면, 상기 회전구동부(90)를 이용하여 7번 웰(53g)의 위치, 즉 상기 측정부 유닛(70)의 하부에 상기 12번 웰(53l)이 배치되도록 하고, 상기 측정부 유닛(70)에 의해서 형광을 검출하고, 상기 팁(61)을 상기 팁 승하강부(60)로부터 분리하여 1번 웰(53a)에 배치시킨 후 상기 원형타입 카트리지(50)를 언로딩할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 이용한 모듈식 자동 분석장치(1)에 의하면, 원형타입의 카트리지(50)를 이용하여 원심분리가 가능하여 전혈의 혈구/혈장을 분리하여 사용자가 별도의 적혈구 용적률을 입력하지 않고 정확한 결과를 얻을 수 있다,
물론, 이러한 웰(53)의 배치는 면역분석 환경에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 이와 같이, 각 웰(53)에 용액이 저장된 후, 팁(61)을 삽입함으로써 교반 및 부착 등의 면역분석작업을 진행하는 바, 이러한 팁(61)의 구동은 여러 가지 방법으로 제어될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치(1)는 입력부(400)를 갖는 외장 하우징(1a)내에 원형타입 카트리지 수용 하우징(30) 1개가 인출가능하도록 사용될 수도 있고, 적어도 2대의 원형타입 카트리지 수용 하우징(30)이 하나의 외장 하우징(3a, 5a)에 대해서 독립적으로 사용가능하도록 설치될 수도 있으며, 측정부유닛(80), 팁 승하강부(70), 마그네트론(80) 등 Z축 구동부(90)에 달린 장비를 공유하도록 설치될 수도 있고, 적어도 2 대의 원형타입 카트리지 수용 하우징(30)을 갖는 외장 하우징(5a)이 복수대가 인접하여 설치될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치(1)는 그 모듈식 디자인으로 그 확장이 용이하여 다양한 시장 상황에 대응할 수 있고, 손쉽게 A/S할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치(1)는 개별 구동하며, 여러 대 설치된 경우에 응급 처리에 유리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치(1)는 분석시간이 15분 이내로 응급 상황에 유리하며, 각각 자동 분석장치(1)내에서 원심분리를 할 수 있어서 전혈/혈구간의 분석 상관도를 향상하여 측정 정밀도를 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치(1)는 원형타입 카트리지(50)를 사용하여 컴팩트한 크기에 의하여 공간 활용도를 향상시킴을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 본체프레임;
    상기 본체프레임에 대해서 X축 방향으로 왕복이송하는 X축 이송부;
    상기 X축 이송부에 의해 X축 방향으로 왕복이송가능하게 상기 X축 이송부에 대해 설치되는 원형타입 카트리지 수용 하우징;
    상기 원형타입 카트리지 수용 하우징 내에 설치되어 일정간격으로 스텝회전 또는 원심분리를 위한 고속회전이 가능한 하나의 회전구동부;
    상기 회전구동부에 대해 회전구동가능하게 접속되도록 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징 상면에 설치되고, 디스크상 본체의 원주방향으로 소정간격 이격배치된 웰을 갖는 원형타입 카트리지;
    팁을 픽업하여 승하강하는 팁 승하강부;
    상기 웰 내 반응을 측정하기 위한 측정부유닛;
    상기 팁 승하강부와 상기 측정부유닛를 구비하며, 상기 본체프레임에 대해 Z축방향으로 왕복 구동시키기 위한 Z축 구동부; 및
    자동 면역분석장치를 제어하는 제어부(C)를 포함하는 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 회전구동부가 상기 스텝 회전시 상기 원형타입 카트리지의 각 셀 상에 표시된 위치표시부를 판독하는 위치센서와 연동하도록 제어하는 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체프레임은 L자형 개방구조로 상기 X축 구동부가 장착된 베이스부와 상기 Z축 구동부가 달린 측벽부를 가지며, 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징이 상기 X축 구동부에 의해서 X축 방향으로 상기 베이스부 외부로 인출가능한 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 원형타입 카트리지 수용 하우징은 내부가 빈 중공형으로, 상면에 상기 원형타입 카트리지가 설치되며, 상기 원형타입 카트리지 하부에 강제 대류를 일으키는 팬 유닛과, 상기 팬 유닛 주위에 설치되어 상기 원형타입 카트리지 하부의 웰이 소정온도 분위기가 되도록 소정의 열원을 공급하기 위한 히터유닛과, 상기 원형타입 카트리지 및 상기 팬유닛을 동시에 구동하는 상기 회전구동부를 포함하는 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 팬유닛은 상기 원형타입 카트리지의 하부에 대면 설치되는 원반상의 원형타입 카트리지 지지부와, 상기 원형타입 카트리지 지지부 하부에 소정 간격을 두고 달린 복수개의 날개부와, 상기 원형타입 카트리지 지지부 중심을 관통하여 상기 원형타입 카트리지의 중앙홀에 결합되고, 상기 회전구동부의 회전축에 연결되는 카트리지홀더를 포함하는 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 원형타입 카트리지의 적어도 1개의 웰은 원심분리가 가능하게 소정각도로 경사배치되는 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치가 적어도 2 이상 하나의 외장 하우징내에 배치되며, 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징 적어도 2 이상이 각각 외장 하우징으로부터 독립적으로 인출가능한 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치 확장형 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치는 하나의 외장 하우징 내에 상기 Z축 구동부, 상기 측정부 유닛, 상기 팁 승하강구동부에 대하여 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징를 적어도 2 이상 구비하며, 상기 원형타입 카트리지 수용 하우징 적어도 2 이상이 각각 외장 하우징으로부터 독립적으로 인출가능한 원형타입 카트리지를 갖는 모듈식 자동 분석장치 확장형 시스템.
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