WO2017191890A1 - 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a platelet test apparatus using a blockage phenomenon, and more particularly, a platelet test apparatus using a blockage phenomenon that can test the characteristics of platelets using a phenomenon in which a flow path is blocked by adsorption and aggregation of activated platelets. It is about.
  • the platelet test is mainly used for congenital platelet dysfunction or preoperative screening, and is particularly important for distinguishing hemorrhagic disease caused by congenital or acquired platelet dysfunction in the absence of 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 test currently in use is difficult to standardize, has a low clinical usefulness, and requires an invasive method. Accordingly, there is a need 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 test must be absolutely dependent on the function of vWF, the test is dependent on hematocrit (Hct), and there is a disadvantage that 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.
  • the blood sample is stored in the sample chamber, the stirrer, which is installed inside the sample storage chamber to cause shear flow in the blood sample, the stirrer Parallel channel for separating and flowing the agitated blood by a plurality of paths, a vacuum apparatus for maintaining a constant pressure connected to the ends of the parallel channel, respectively, and flowing the stirred blood along the parallel channel, and at the rear end side of the parallel channel.
  • a microchip-based platelet complex functional test apparatus including a light source installed to illuminate light in parallel channels, an image sensor that receives light transmitted through blood in parallel channels and converts the light into an electrical signal to measure blood flow rate.
  • the microchip-based platelet complex function test apparatus disclosed in the Korean patent is generally, as shown in Figure 1, the chip form to form a channel through which blood flows by attaching the upper plate to the lower plate is formed channel pattern Although the height h of the channel itself is fine, there is a problem in that the height of the channel cannot be uniformly produced even by a small error occurring in the manufacturing process.
  • Such a problem causes a problem that the same result, that is, the same stopping distance does not occur, even in the functional test of platelets having the same blood sample or the same characteristics, thereby acting as a cause of lowering the reliability of the platelet test.
  • platelets are attached to the micro-pillar 12 (see Fig. 1) or beads 54 are formed in the channel, as shown in Figure 1
  • the channel is clogged because platelets are not adsorbed and the number of platelets passes between the top of the microfiller 12 or the bead 54 (see 'A' region in FIG. 1) or between the microfiller 12 or the bead 54. Not only does it take a lot of blood, but it is difficult to expect a substantial blockage itself.
  • the present invention has been made in order to solve the above problems, platelet function using the clogging phenomenon in the platelet test device, using a blockage phenomenon that can cause a substantial blockage phenomenon with only a small amount of blood samples
  • the purpose is to provide.
  • the present invention is a platelet test apparatus using a clogging phenomenon that can improve the reliability of the platelet test by maintaining the gap between the flow channel of the platelets, in particular, the gap in the region where the platelet adhesion and aggregation occurs clogging for each device to improve reliability
  • a clogging phenomenon that can improve the reliability of the platelet test by maintaining the gap between the flow channel of the platelets, in particular, the gap in the region where the platelet adhesion and aggregation occurs clogging for each device to improve reliability
  • the microbead packing part includes a packing conduit forming part of a flow path of the sample solution, and a plurality of microbeads accommodated in close contact with the packing conduit to form voids therebetween; It is achieved by a platelet test apparatus using the blockage phenomenon, characterized in that the function of the platelets can be inspected by the blockage of the pores by the platelets in the blood sample flowing from the sample chamber through the microfluidic tube.
  • the pore size is determined depending on the size of the microbeads;
  • the pores may be provided with a size that allows red blood cells in the blood sample to pass through, but platelets are attached and aggregated to the microbeads to cause clogging of the pores.
  • the size of the microbead may be provided such that the size of the pore is 3 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • microbead may be coated with a blockage promoting material for promoting adhesion of platelets.
  • the clogging promoting substance is collagen (Collagen), fibrinogen (Fibrinogen), adenosine diphosphate (ADP), epinephrine (Epinephrine), arachidonic acid (Arachidonic acid), thromboxane A2, thrombin (thrombin), iso-thrombin Agonists such as receptor activating peptides (iso-TRAPs) or combinations thereof.
  • platelets in the blood sample may be introduced into the microbead packing unit in an activated state in the sample chamber.
  • the apparatus may further include a stirrer rotatably installed in the sample chamber to apply shear force to the blood sample to activate platelets in the blood sample.
  • a platelet activation reagent for activating platelets in the blood sample may be provided in the sample chamber to activate platelets in the sample chamber.
  • the flow distance of the blood sample and the blood that have passed through the microbead packing according to at least one of whether the pores are blocked, the degree of clogging of the pores, and the time at which the pores are blocked, depending on the degree of activation of platelets in the blood sample.
  • the activation level of platelets may be determined by any one of the time at which the flow of the sample stops.
  • the sample chamber, the micro flow tube and the micro bead packing unit are provided in plural numbers; Each of the sample chamber, the microfluidic pipe, and the microbead packing unit may form one test channel to form a plurality of test channels.
  • one of the plurality of inspection channels forms a control channel and the remaining inspection channels form a sample channel; Platelets flowing into the microbead packing part of the control channel may be introduced into an inactivated state, and platelets flowing into the microbead packing part of the sample channel may be introduced into an activated state.
  • the apparatus may further include a stirrer rotatably installed in the sample chamber of the sample channel to apply shear force to the blood sample so that platelets in the blood sample are activated.
  • a platelet activation reagent for activating platelets in the blood sample may be provided in the sample chamber to activate platelets in the sample chamber.
  • the platelet activating reagents are calcium ion and adenosine diphosphate (ADP), epinephrine (Epinephrine), arachidonic acid (Arachidonic acid), thromboxane A2, thrombin (Thrombin), iso-thrombin receptor activating peptide (Iso-TRAP) It can include any one or a combination.
  • the microbead packing unit may further include a mesh unit installed at a rear end of the packing conduit in the flow direction of the blood sample to prevent loss of the microbeads.
  • At least one region of the surface of the microbead may have a porous shape.
  • microbeads adjacent to each other may be maintained in a mutually fused state through a heat fusion process.
  • the apparatus may further include a negative pressure inflow chamber connected to an opposite side of the sample chamber of the microfluidic pipe and into which an external negative pressure flows so that the blood sample flows through the microfluidic pipe.
  • a flow distance of the blood sample in the sample channel, a flow distance of the blood sample in the control channel, a stop time of the blood sample in the sample channel, a stop time of the blood sample in the control channel, within the sample channel The difference between the flow distance of the blood sample and the flow distance of the blood sample in the control channel, the flow distance of the blood sample in the control channel, the flow distance of the blood sample in the sample channel and of the blood sample in the control channel.
  • the ratio between the flow distance, the difference between the stop time of the blood sample in the sample channel and the stop time of the blood sample in the control channel, and the stop time of the blood sample in the sample channel and the stop of the blood sample in the control channel Of platelets based on at least one of the ratio between time The degree of activation can be determined.
  • the inner diameter of the packing conduit may be provided the same as the inner diameter of the microfluidic pipe.
  • the length in the flow direction of the fine bead packing portion may be 1mm ⁇ 2mm.
  • a platelet test apparatus using the blockage phenomenon that can produce a substantial blockage with only a small amount of blood samples in the test for platelet function using the blockage phenomenon.
  • FIG. 1 is a view for explaining a conventional microchip-based platelet complex functional test device
  • FIG. 2 is a view showing the configuration of a platelet test apparatus using a clogging phenomenon according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view showing an example of the configuration of the micro-bead packing portion of the platelet test apparatus using a clogging phenomenon according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a view for explaining the size of the microbeads and the size of the pores in the platelet test apparatus using a clogging phenomenon according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view showing the configuration of a platelet test apparatus using a clogging phenomenon according to an embodiment of the present invention.
  • 110, 110a, 110b sample chamber 120, 120a, 120b: fine flow tube
  • 140, 140a, 140b pressure inlet chamber 150, 150a, 150b: agitator
  • the present invention relates to a platelet test apparatus using a target clogging phenomenon, comprising: a sample chamber in which a blood sample is stored, a microfluidic tube in communication with the sample chamber, and a flow of the blood sample, and a flow path of the blood sample in the microfluidic tube It includes a fine bead packing portion installed on;
  • the microbead packing part includes a packing conduit forming part of a flow path of the sample solution, and a plurality of microbeads accommodated in close contact with the packing conduit to form voids therebetween;
  • the function of platelets may be inspected by clogging of the pores by platelets in the blood sample flowing from the sample chamber through the microfluidic tube.
  • the platelet test apparatus 100 includes a sample chamber 110, a microfluidic tube 120, and a microbead packing unit 130.
  • the sample chamber 110 contains a blood sample. 2 illustrates an example in which the sample chamber 110 is provided in a substantially circular shape, but the structure or shape thereof is not limited thereto.
  • the size of the sample chamber 110 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.
  • the blood sample accommodated in the sample chamber 110 is whole blood, and platelet-rich plasma from which red blood cells and leukocytes are removed may be transferred to the blood sample.
  • micro flow tube 120 One side of the micro flow tube 120 is connected to the sample chamber 110, and the blood sample in the sample chamber 110 flows through the micro flow tube 120 connected to the sample chamber 110.
  • the micro flow tube 120 may be provided with various materials such as rubber, plastic, or glass.
  • the other side of the microfluidic pipe 120 is connected to the pressure inlet chamber 140 as an example.
  • a negative pressure applying device is connected to the pressure inflow chamber 140 so that a negative pressure for inducing the flow of a blood sample through the microfluidic pipe 120 may be applied through the pressure inflow chamber 140 from the negative pressure applying device.
  • the fine bead packing unit 130 is installed on the flow path of the blood sample of the micro flow tube 120.
  • the fine bead packing unit 130 may be inserted in the position shown in FIG. 2 inside the tube of the micro flow tube 120 and installed on the flow path.
  • the microbead packing part 130 may be installed on the flow path of the blood sample.
  • the fine bead packing portion 130 according to the embodiment of the present invention, as shown in Figures 3 and 4, the packing conduit 131 and the fine bead 132.
  • the packing conduit 131 forms part of the flow path of the blood sample. As described above, when the fine bead packing portion 130 is inserted into the micro flow tube 120 to form a part of the flow path, the packing conduit 131 is in a state in which the micro beads 132 are packed therein. It may be inserted into the micro flow tube 120.
  • both sides of the packing conduit 131 are respectively inserted into the microfluidic pipe 120 to form a part of the flow path. can do.
  • the packing conduit 131 may be made of various materials such as rubber or plastic.
  • the inner diameter of the packing conduit 131 is provided to match the inner diameter of the microfluidic pipe 120. Accordingly, it is possible to minimize the change in flow caused by the mismatch between the inner diameter of the micro flow tube 120 and the packing conduit 131, and to increase the reliability of the clogging time of the fine bead packing portion 130 to be described later through the same inner diameter configuration. Will be.
  • the meaning that the inner diameter of the packing conduit 131 and the inner diameter of the microfluidic pipe 120 are 'same' does not mean that the numerical values coincide with each other. It also includes the degree of difference.
  • the microbeads 132 are accommodated to be in close contact with each other inside the packing conduit 131. Through the close contact of the microbeads 132, three-dimensional voids are formed between the microbeads 132.
  • the material of the fine beads 132 may be made of various materials such as glass, plastic.
  • the fine bead packing portion 130 may include a mesh portion 133 is installed at the rear end of the packing conduit 131 in the flow direction of the blood sample to prevent the loss of the fine bead 132.
  • the mesh unit 133 is provided in a mesh form, but the shape of the mesh unit 133 is not limited thereto.
  • the mesh portion 133 may also be provided at the front end of the packing conduit 131.
  • the size of the gap of the mesh portion 133 is preferably provided to have a size that does not affect the inspection without the fine bead 132 coming out.
  • the microbeads 132 adjacent to each other may be maintained in a mutually fused state through a heat fusion process so as to prevent loss of the microbeads 132. That is, when the microbeads 132 are thermally fused in the state where the microbeads 132 are packed in the manufacturing process of the microbeads packing part 130, the contact portions of the adjacent microbeads 132 are fused to each other, thereby the microbeads are fused. In the packing conduit 131 of the packing unit 130, it is possible to prevent the microbeads 132 from being individually lost, and the entire microbeads 132 are connected as one to prevent the loss of the entire microbeads 132. It becomes possible. At this time, the coating of the clogging promoting material, which will be described later, coated on the fine beads 132 may be performed after the heat fusion process.
  • FIG. 5A illustrates an example of voids formed by three microbeads 132.
  • the length a of one side of the triangle is the same as the diameter of the microbead (132).
  • an equilateral triangle T2 is formed, and the length of one side of the equilateral triangle T2 becomes a / 2.
  • 5B is an enlarged view of an equilateral triangle T2 portion. Referring to FIG. 5B, when the centers of the sides of the equilateral triangle T2 are connected, an equilateral triangle T3 is formed, and the length of one side of the equilateral triangle T3 becomes a / 4.
  • the length L of the voids formed by the close contact of the three fine beads 132 can be calculated by the height of the equilateral triangle T3 and the diameter of the circle in the equilateral triangle T3, and the diameter of the circle is enlarged to the height r of the right triangle shown in enlargement. The calculation is possible.
  • the size of the pores is determined depending on the size of the microbeads 132, so that the size of the microbeads 132 is determined to form a pore having a desired size.
  • the pores are provided with a size that allows red blood cells in the blood sample to pass through, and the platelets are attached and aggregated to the microbeads 132 so that the pores may be clogged.
  • the lower limit of the pore size is determined as the size that red blood cells can pass through so that the pores are not blocked by the red blood cells, and the upper limit of the pore size is attached to the microbeads 132 around the pores or the pores are blocked by aggregation of platelets.
  • the size can be set.
  • the size of the fine beads 132 is provided such that the size of the pores is 3 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the microbeads packing part 130 is configured to have a size of the microbeads 132 as 400 ⁇ m so that the pore size is 133 ⁇ m, and a blood sample is sampled.
  • Experiments were made to flow from the chamber 110 through the microfluidic pipe 120.
  • the size of the voids to 133 ⁇ m or more, a problem that occurs in the conventional chip-type inspection device, that is, the problem that clogging does not appear.
  • the size of the voids according to an embodiment of the present invention is preferably provided to be 3 ⁇ m to 40 ⁇ m as described above.
  • the length in the flow direction of the fine bead packing portion 130 may affect the clogging time of the fine bead packing portion 130, in the embodiment of the present invention set the length of the fine bead packing portion to 1mm ⁇ 2mm For example.
  • the white blood cells in the blood sample is relatively large in size compared to the platelets or red blood cells, but the number thereof is relatively small, it was confirmed through experiments that the clogging phenomenon of the entire fine bead packing 130 by the white blood cells does not occur. Therefore, the present invention does not consider the size of white blood cells in determining the size of the pores.
  • the clogging promoting material for promoting the adhesion of platelets to the fine beads 132 is an example.
  • Clog-promoting agents include collagen, fibrinogen, adenosine diphosphate (ADP), epinephrine, arachidonic acid, thromboxane A2, thrombin, and iso-thrombin receptor activation
  • ADP adenosine diphosphate
  • epinephrine epinephrine
  • arachidonic acid epinephrine
  • thromboxane A2 thrombin
  • iso-thrombin receptor activation any one or combination of agonists such as a peptide (iso-TRAP) is applied.
  • the platelet in the blood sample is introduced into the micro-bead packing portion 130 in an activated state in the sample chamber 110 as an example.
  • Activation of platelets in the sample chamber 110 may be performed through physical, chemical, or a combination thereof.
  • the platelet test apparatus 100 may include an agitator 150 rotatably installed in the sample chamber 110, as shown in FIG. 2.
  • the stirrer 150 may be provided with a magnetic material or a magnetizable material to be rotated inside the sample chamber 110 by a magnetic material rotating outside the sample chamber 110.
  • a shear force may be applied to the blood sample to activate platelets.
  • the stirrer 150 may rotate at a speed of, for example, 2500rpm so that shear force of a size capable of activating platelets is applied.
  • the platelet test apparatus 100 can be applied to the platelet function test.
  • a platelet activation reagent for activating platelets in a blood sample may be provided inside the sample chamber 110.
  • Platelet activating reagent may be injected with a blood sample or coated on the inner wall of the sample chamber 110 to react with platelets.
  • platelet activating reagents include calcium ions, adenosine diphosphate (ADP), epinephrine (Epinephrine), arachidonic acid, Arachidonic acid, thromboxane A2, thrombin, and iso-thrombin receptor activating peptide (Iso-TRAP). As an example, any one or a combination is applied.
  • This chemical method can be used to determine whether platelets are activated after reaction with platelet activating reagents, enabling drug response testing in patients taking antiplatelet drugs such as aspirin, clopidogrel, and liprolo. do.
  • antiplatelet drugs such as aspirin, clopidogrel, and liprolo. do.
  • the stirrer 150 installed in the sample chamber 110 is operated, the rotational or shearing force of the platelet activating reagent and the platelet may be controlled without applying platelets.
  • the blood sample flowing from the sample chamber 110 through the microfluidic pipe 120 passes through the pores between the microbeads 132 of the microbead packing part 130 during the flow process.
  • Blockage of pores by platelets, ie, activated platelets, in a blood sample enables the function of platelets to be examined.
  • the platelet test the flow distance of the blood sample passed through the micro-bead packing portion 130 according to at least one of whether the pores are blocked, the degree of clogging, the time the pores are blocked according to the degree of activation of platelets in the blood sample and
  • the degree of activation of platelets can be determined by any one of the times when the flow of the blood sample stops.
  • the microbead packing 130 is blocked more quickly, and the flow stops while the blood sample flows relatively short, and the flow stops. It can also be shortened.
  • the flow length of the microbead packing unit 130 is further increased or not blocked, so that the flow distance becomes relatively long. This difference makes platelet testing possible.
  • the size of the pores can be adjusted according to the diameter of the fine bead 132, it is possible to form a void that can substantially block the phenomenon A positive blood sample can also be tested.
  • the platelet test apparatus 200 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6.
  • the sample chamber (110a, 110b), the micro-fluid pipe (120a, 120b) and the fine bead packing portion (130a, 130b) are provided in plural, one sample chamber (110a, 110b),
  • the micro flow tubes 120a and 120b and the fine bead packing parts 130a and 130b form one inspection channel to form a plurality of inspection channels.
  • the platelet test apparatus 200 includes a plurality of test channels. In the embodiment shown in FIG. 6, two test channels are formed.
  • one of the plurality of test channels may form the control channels 110a, 120a, 130a, 140a, and 150a
  • the other test channels may form the sample channels 110b, 120b, 130b, 140b, and 150b.
  • the platelets flowing into the fine bead packing portion 110a of the control channels 110a, 120a, 130a, 140a, and 150a are introduced into the non-activated state, and the sample channels 110b, 120b, 130b, 140b, and 150b are not activated.
  • the platelets introduced into the fine bead packing portion 130b may be provided to flow into the activated state.
  • the activation of platelets is applicable to the above-described physical and / or chemical methods
  • the agitator 150b is installed inside the sample chamber 110b of the sample channels 110b, 120b, 130b, 140b, and 150b to activate platelets. Possible shear forces may be applied or platelet activating reagents may be provided internally.
  • the stirrer 150a is also installed in the sample chamber 110a of the control channels 110a, 120a, 130a, 140a and 150a, but the samples of the control channels 110a, 120a, 130a, 140a and 150a are illustrated.
  • the stirrer 150a in the chamber 110a may be provided to rotate to such an extent that the platelets are not activated to perform a stirring function of the blood sample.
  • the control channel By comparing the flow distance of the blood sample between the 110a, 120a, 130a, 140a, 150a and the sample channels 110b, 120b, 130b, 140b, 150b and the stop time of the flow of the blood sample, the platelet test in the blood sample is made possible. do.
  • blood viscosity, hematocrit, hemagglutination, erythrocyte deformability, and platelet counts vary from person to person, and the error that may occur in the determination of absolute stop time or flow distance by one test channel is determined.
  • the difference between the flow distance of the blood sample in the control channels 110a, 120a, 130a, 140a, 150a and the flow distance of the blood sample in the sample channels 110b, 120b, 130b, 140b, 150b, or the control channels 110a, 120a More accurate platelet activation that compensates for individual differences using the difference between the stop time of the blood sample in 130a, 140a, 150a and the stop time of the blood sample in sample channels 110b, 120b, 130b, 140b, 150b. Can be judged.
  • the degree of activation can be determined using the ratio between the stop time of the blood sample in the 120a, 130a, 140a, 150a and the stop time of the blood sample in the sample channels 110b, 120b, 130b, 140b, 150b.
  • the flow distance or stop time of the blood sample in the sample channels 110b, 120b, 130b, 140b, 150b, or the flow distance or stop time of the blood sample in the control channels 110a, 120a, 130a, 140a, 150a may be individually It can be used to test the properties of platelets.
  • one sample chamber 110a, 110b is provided for each test channel, that is, the control channel 110a, 120a, 130a, 140a, 150a and the sample channel 110b, 120b. , 130b, 140b, 150b).
  • a plurality of micro flow tubes and micro bead packing portions branched from one sample chamber may be provided to form an inspection channel, respectively.
  • pressure inlet chambers 140a and 140b are provided corresponding to respective inspection channels.
  • one sound pressure is applied through the communication unit 141 communicating with the pressure inflow chambers 140a and 140b so that one sound pressure applying device may apply the same sound pressure to each of the pressure inflow chambers 140a and 140b.
  • the device may be arranged to apply sound pressure.
  • the end of each micro flow tube may be provided to be connected to one pressure inlet chamber and the negative pressure is supplied to the pressure inlet chamber.
  • the microbeads 132 have a spherical shape, but at least one region of the microbeads 132 may be provided to have a porous shape so that the platelets may be smoothly attached.
  • the present invention can be applied to the field of functional test of platelets in blood.

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Abstract

본 발명은 표적 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치에 관한 것으로, 혈액 샘플이 저장되는 샘플 챔버와, 상기 샘플 챔버와 연통되어 상기 혈액 샘플이 유동하는 미세 유동관과, 상기 미세 유동관의 상기 혈액 샘플의 유동 경로 상에 설치되는 미세구슬 패킹부를 포함하며; 상기 미세구슬 패킹부는 상기 시료 용액의 유동 경로의 일부를 형성하는 패킹 도관과, 상호 간의 사이에 공극이 형성되도록 상기 패킹 도관 내에 상호 밀착되도록 수용되는 복수의 미세구슬을 포함하며; 상기 샘플 챔버로부터 상기 미세 유동관을 통해 유동하는 상기 혈액 샘플 내의 혈소판에 의한 상기 공극의 막힘 현상에 의해 혈소판의 기능이 검사 가능한 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 막힘 현상을 이용하여 혈소판 기능을 검사하는데 있어, 적은 양의 혈액 샘플 만으로 실질적인 막힘 현상을 발생시킬 수 있다. 또한, 혈소판의 유동하는 채널의 간격, 특히 혈소판의 부착 및 응집이 발생하여 막히는 영역 내의 간극이 장치마다 일정하게 유지되도록 하여 혈소판 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치
본 발명은 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 활성화된 혈소판의 흡착 및 응집 현상에 의해 유로가 막히는 현상을 이용하여 혈소판의 특성을 검사할 수 있는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치에 관한 것이다.
혈소판 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 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 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 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, 본원 출원인은 한국등록특허 제10-1193566호를 통해 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 제안한 바 있다. 이를 통해, 한 번의 검사로 다수의 혈소판 기능에 대한 검사가 가능하고, 검사 시간이 감소하며 검사 비용도 절감되는 효과를 제공하고 있다.
그런데, 상기 한국등록특허에 개시된 마이크로칩 기반 혈소판 복합기능 검사 장치는 일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 채널 패턴이 형성되는 하부판에 상부판을 부착하여 혈액이 유동하는 채널을 형성하는 칩 형태를 갖는데, 채널의 높이(h) 자체가 미세하여 제작 과정에서 발생하는 작은 오차에 의해서도 채널의 높이를 균일하게 제작하지 못하는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점은 동일한 혈액 샘플이나 동일한 특성을 갖는 혈소판의 기능 검사에 있어서도 동일한 결과, 즉 동일한 멈춤 거리가 발생하지 않는 문제점을 야기시켜 혈소판 검사의 신뢰성을 저하시키는 원인으로 작용하게 된다.
또한, 상기 한국등록특허에 개시된 마이크로칩 기반 혈소판 복합기능 검사 장치에서 혈소판이 부착되는 마이크로 필러(12, 도 1 참조)나 구슬(54)을 채널 내부에 형성하고 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 혈소판이 흡착되지 않고 마이크로 필러(12)나 구슬(54)의 상부(도 1의 'A' 영역 참조)나 마이크로 필러(12)나 구슬(54) 사이로 통과해버리는 혈소판의 수가 많아 채널이 막히는데 실질적으로 많은 혈액이 소요될 뿐만 아니라 실질적인 막힘 현상 자체를 기대하기 어려운 단점이 있다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 막힘 현상을 이용하여 혈소판 기능을 검사하는데 있어, 적은 양의 혈액 샘플 만으로 실질적인 막힘 현상을 발생시킬 수 있는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 혈소판의 유동하는 채널의 간격, 특히 혈소판의 부착 및 응집이 발생하여 막히는 영역 내의 간극이 장치마다 일정하게 유지되도록 하여 혈소판 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치에 있어서, 혈액 샘플이 저장되는 샘플 챔버와, 상기 샘플 챔버와 연통되어 상기 혈액 샘플이 유동하는 미세 유동관과, 상기 미세 유동관의 상기 혈액 샘플의 유동 경로 상에 설치되는 미세구슬 패킹부를 포함하며; 상기 미세구슬 패킹부는 상기 시료 용액의 유동 경로의 일부를 형성하는 패킹 도관과, 상호 간의 사이에 공극이 형성되도록 상기 패킹 도관 내에 상호 밀착되도록 수용되는 복수의 미세구슬을 포함하며; 상기 샘플 챔버로부터 상기 미세 유동관을 통해 유동하는 상기 혈액 샘플 내의 혈소판에 의한 상기 공극의 막힘 현상에 의해 혈소판의 기능이 검사 가능한 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 공극의 크기는 상기 미세구슬의 크기에 종속하여 결정되며; 상기 공극은 상기 혈액 샘플 내의 적혈구가 통과 가능하되 상기 미세구슬에 혈소판이 부착 및 응집되어 상기 공극의 막힘 현상이 발생 가능한 크기로 마련될 수 있다.
그리고, 상기 미세구슬의 크기는 상기 공극의 크기가 3㎛ 내지 40㎛가 되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 미세구슬에는 혈소판의 부착을 촉진하는 막힘 촉진 물질이 코팅될 수 있다.
여기서, 상기 막힘 촉진 물질은 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 조합을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 혈액 샘플 내의 혈소판은 상기 샘플 챔버 내에서 활성화된 상태로 상기 미세구슬 패킹부로 유입될 수 있다.
여기서, 상기 샘플 챔버 내부에 회전 가능하게 설치되어, 상기 혈액 샘플 내의 혈소판이 활성화되도록 상기 혈액 샘플에 전단력을 인가하는 교반기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 샘플 챔버 내부에는 상기 혈액 샘플 내의 혈소판을 활성화시키기 위한 혈소판 활성화 시약이 마련되어 상기 샘플 챔버 내에서 혈소판이 활성화될 수 있다.
그리고, 상기 혈액 샘플 내의 혈소판의 활성화 정도에 따라 상기 공극의 막힘 여부, 상기 공극의 막힘 정도, 상기 공극이 막히는 시간 중 적어도 하나에 따라 상기 미세구슬 패킹부를 통과한 상기 혈액 샘플의 유동 거리와 상기 혈액 샘플의 유동이 멈춘 시간 중 어느 하나의 의해 혈소판의 활성화 정도가 판단 가능할 수 있다.
그리고, 상기 샘플 챔버, 상기 미세 유동관 및 상기 미세구슬 패킹부는 복수개씩 마련되고; 하나씩의 상기 샘플 챔버, 상기 미세 유동관 및 상기 미세구슬 패킹부가 하나의 검사 채널을 형성하여 복수의 상기 검사 채널이 형성될 수 있다.
또한, 복수의 상기 검사 채널 중 하나는 제어 채널을 형성하고, 나머지의 상기 검사 채널은 샘플 채널을 형성하며; 상기 제어 채널의 상기 미세구슬 패킹부로 유입되는 혈소판은 활성화되지 않은 상태로 유입되고, 상기 샘플 채널의 상기 미세구슬 패킹부로 유입되는 혈소판은 활성화된 상태로 유입될 수 있다.
그리고, 상기 샘플 채널의 상기 샘플 챔버 내부에 회전 가능하게 설치되어, 상기 혈액 샘플 내의 혈소판이 활성화되도록 상기 혈액 샘플에 전단력을 인가하는 교반기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 샘플 챔버 내부에는 상기 혈액 샘플 내의 혈소판을 활성화시키기 위한 혈소판 활성화 시약이 마련되어 상기 샘플 챔버 내에서 혈소판이 활성화될 수 있다.
여기서, 상기 혈소판 활성화 시약은 칼슘 이온 및 아데노신2인산(ADP), 에피네프린(Epinephrine), 아라키돈산(Arachidonic acid), 트롬복산 A2, 트롬빈(Thrombin), 이소-트롬빈 수용체 활성화 펩티드(Iso-TRAP) 중 어느 하나 또는 조합을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 미세구슬 패킹부는 상기 패킹 도관의 상기 혈액 샘플의 유동 방향으로의 후단에 설치되어 상기 미세구슬의 유실을 방지하는 메쉬부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 미세구슬의 표면 중 적어도 일 영역은 다공성 형태를 가질 수 있다.
또한, 상호 인접한 상기 미세구슬은 열융착 공정을 통해 상호 융착된 상태로 유지될 수 있다.
그리고, 상기 미세 유동관의 상기 샘플 챔버의 반대측에 연결되고, 상기 미세 유동관을 통해 상기 혈액 샘플이 유동하도록 외부의 음압이 유입되는 음압 유입 챔버를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 샘플 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리, 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리, 상기 샘플 채널 내의 상기 혈액 샘플의 멈춤 시간, 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 멈춤 시간, 상기 샘플 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리와 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리 간의 차이, 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리, 상기 샘플 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리와 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리 간의 비율, 상기 샘플 채널 내의 상기 혈액 샘플의 멈춤 시간과 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 멈춤 시간 간의 차이, 및 상기 샘플 채널 내의 상기 혈액 샘플의 멈춤 시간과 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 멈춤 시간 간의 비율 중 적어도 하나에 기초하여 혈소판의 활성화 정도가 판단 가능하다.
또한, 상기 패킹 도관의 내경은 상기 미세 유동관의 내경과 동일하게 마련될 수 있다.
그리고, 상기 미세구슬 패킹부의 유동 방향으로의 길이는 1mm ~ 2mm일 수 있다.
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따르면, 막힘 현상을 이용하여 혈소판 기능을 검사하는데 있어, 적은 양의 혈액 샘플 만으로 실질적인 막힘 현상을 발생시킬 수 있는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치가 제공된다.
또한, 혈소판의 유동하는 채널의 간격, 특히 혈소판의 부착 및 응집이 발생하여 막히는 영역 내의 간극이 장치마다 일정하게 유지되도록 하여 혈소판 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 마이크로칩 기반 혈소판 복합기능 검사 장치를 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치의 미세구슬 패킹부의 구성의 예를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선에 따른 단면을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치에서 미세구슬의 크기와 공극의 크기를 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
[부호의 설명]
100,200 : 혈소판 검사 장치
110,110a,110b : 샘플 챔버 120,120a,120b : 미세 유동관
130,130a,130b : 미세구슬 패킹부 131 : 패킹 도관
132 : 미세구슬 133 : 메쉬부
140,140a,140b : 압력 유입 챔버 150,150a,150b : 교반기
본 발명은 표적 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치에 관한 것으로, 혈액 샘플이 저장되는 샘플 챔버와, 상기 샘플 챔버와 연통되어 상기 혈액 샘플이 유동하는 미세 유동관과, 상기 미세 유동관의 상기 혈액 샘플의 유동 경로 상에 설치되는 미세구슬 패킹부를 포함하며; 상기 미세구슬 패킹부는 상기 시료 용액의 유동 경로의 일부를 형성하는 패킹 도관과, 상호 간의 사이에 공극이 형성되도록 상기 패킹 도관 내에 상호 밀착되도록 수용되는 복수의 미세구슬을 포함하며; 상기 샘플 챔버로부터 상기 미세 유동관을 통해 유동하는 상기 혈액 샘플 내의 혈소판에 의한 상기 공극의 막힘 현상에 의해 혈소판의 기능이 검사 가능한 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2는 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 혈소판 검사 장치(100)는 샘플 챔버(110), 미세 유동관(120) 및 미세구슬 패킹부(130)를 포함한다.
샘플 챔버(110)에는 혈액 샘플이 수용된다. 도 2에서는 샘플 챔버(110)가 대략 원형 형태로 마련되는 것을 예로 하는데, 그 구조나 형상이 이에 국한되지 않음은 물론이다. 여기서, 샘플 챔버(110)의 크기는 그 사용 목적에 따라 다양한 크기로 제작될 수 있고, 그 재질은 외부에서 내부를 쉽게 관찰 가능하도록 광학적으로 투명한 재질로 마련될 수 있다.
본 발명에서는 샘플 챔버(110)에 수용되는 혈액 샘플은 전혈인 것을 예로 하는데, 적혈구와 백혈구가 제거된 혈소판 풍부 혈장이 혈액 샘플로 이동될 수 있음은 물론이다.
미세 유동관(120)은 일측이 샘플 챔버(110)와 연결되는데, 샘플 챔버(110)에 연결된 미세 유동관(120)을 통해 샘플 챔버(110) 내의 혈액 샘플이 유동하게 된다. 여기서, 미세 유동관(120)은 고무 재질, 플라스틱 재질, 또는 유리 재질 등 다양한 재질로 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 미세 유동관(120)의 타측이 압력 유입 챔버(140)와 연결되는 것을 예로 한다. 그리고, 압력 유입 챔버(140)에는 음압 인가 장치가 연결되어 미세 유동관(120)을 통한 혈액 샘플의 유동을 유도하기 위한 음압이 음압 인가 장치로부터 압력 유입 챔버(140)를 통해 인가될 수 있다.
미세구슬 패킹부(130)는 미세 유동관(120)의 혈액 샘플의 유동 경로 상에 설치된다. 일 예로, 미세구슬 패킹부(130)는 미세 유동관(120)의 관 내부에, 도 2에 도시된 위치에 삽입되어 유동 경로 상에 설치될 수 있다. 다른 예로, 미세구슬 패킹부(130)의 양측 가장자리 영역에 각각 미세 유동관(120)을 삽입하여 연결함으로써, 미세구슬 패킹부(130)가 혈액 샘플의 유동 경로 상에 설치될 수 있다. 이러한 구성을 통해, 샘플 챔버(110)에 수용된 혈액 샘플은 미세 유동관(120)의 전단으로 유동하다가 미세구슬 패킹부(130)를 거쳐 다시 미세 유동관(120)을 따라 유동하게 된다.
이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 혈소판 검사 장치(100)의 미세구슬 패킹부(130)의 구성의 예에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 미세구슬 패킹부(130)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 패킹 도관(131) 및 미세구슬(132)을 포함한다.
패킹 도관(131)은 혈액 샘플의 유동 경로의 일부를 형성한다. 상술한 바와 같이, 미세구슬 패킹부(130)가 미세 유동관(120) 내부에 삽입되어 유동 경로의 일부를 형성하는 경우, 패킹 도관(131)이 그 내부에 미세구슬(132)이 패킹된 상태로 미세 유동관(120) 내부에 삽입될 수 있다.
또한, 미세구슬 패킹부(130)의 양측에 미세 유동관(120)이 연결되는 형태를 갖는 경우, 패킹 도관(131)의 양측이 각각 미세 유동관(120)에 삽입되는 형태로 유동 경로의 일부를 형성할 수 있다. 여기서, 패킹 도관(131)은 고무 재질 또는 플라스틱 재질과 같이 다양한 재질로 제작될 수 있다.
여기서, 패킹 도관(131)의 내경은 미세 유동관(120)의 내경과 일치하도록 마련되는 것을 예로 한다. 이에 따라, 미세 유동관(120)과 패킹 도관(131)의 내경의 불일치로 인해 발생하는 유동의 변화를 최소화하고 동일한 내경 구성을 통해 후술할 미세구슬 패킹부(130)의 막힘 시간의 신뢰성을 높일 수 있게 된다. 여기서, 패킹 도관(131)의 내경과 미세 유동관(120)의 내경이 '동일'하다는 의미가 수치적으로 일치하는 것만을 의미하는 것은 아니며, 오차 등에 의해 수치적으로 불일치하더라도 당업자가 동일하다고 판단할 수 있는 정도의 차이도 포함한다.
미세구슬(132)은 패킹 도관(131) 내부에 상호 밀착되도록 수용되는데, 미세구슬(132)의 밀착을 통해 미세구슬(132) 사이에는 3차원적인 공극이 형성된다. 여기서, 미세구슬(132)의 재질은 유리 재질, 플라스틱 재질 등 다양한 재질로 제작될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 미세구슬 패킹부(130)는 패킹 도관(131)의 혈액 샘플의 유동 방향으로의 후단에 설치되어 미세구슬(132)의 유실을 방지하는 메쉬부(133)를 포함할 수 있다. 도 3에서는 메쉬부(133)이 메쉬 형태로 마련되는 것을 예로 하고 있으나, 미세구슬(132)의 유실을 방지할 수 있으면 그 형태가 이에 국한되지 않음은 물론이다. 또한, 메쉬부(133)는 패킹 도관(131)의 전단에도 마련될 수 있다. 여기서, 메쉬부(133)의 공극의 크기는 미세구슬(132)이 빠져나기지 않으면서도 검사에 영향을 미치지 않는 크기로 마련되는 것이 바람직하다.
다른 실시예로, 미세구슬(132)의 유실이 방지되도록 상호 인접한 미세구슬(132)이 열융착 공정을 통해 상호 융착된 상태로 유지될 수 있다. 즉, 미세구슬 패킹부(130)의 제조 과정에서 미세구슬(132)이 패킹된 상태에서 미세구슬(132)을 열융착하게 되면, 상호 인접한 미세구슬(132)의 접촉 부위가 융착됨으로써, 미세구슬 패킹부(130)의 패킹 도관(131) 내에서 미세구슬(132)이 개별적으로 유실되는 것을 방지할 수 있고, 전체 미세구슬(132)이 하나로 연결되어 전체 미세구슬(132)의 유실도 방지할 수 있게 된다. 이 때, 미세구슬(132)에 코팅되는 후술할 막힘 촉진 물질의 코팅은 열 융착 공정 이후에 진행될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 공극의 크기는 미세구슬(132)의 크기에 종속하여 결정된다. 도 5를 참조하여 설명하면, 도 5의 (a)는 3개의 미세구슬(132)에 의해 형성된 공극의 예를 나타낸 것이다. 3개의 미세구술의 중심을 연결하면, 하나의 정삼각형 T1이 형성되는데, 이 삼각형의 한 변의 길이 a는 미세구슬(132)의 직경과 동일하다. 그리고, 정삼각형 T1의 각 변의 중심을 연결하면 정삼각형 T2가 형성되는데, 정삼각형 T2의 한 변의 길이는 a/2가 된다.
도 5의 (b)는 정삼각형 T2 부분을 확대한 도면이다. 도 5의 (b)를 참조하여 설명하면, 정삼각형 T2의 각 변의 중심을 연결하면 정삼각형 T3가 형성되는데, 정삼각형 T3의 한 변의 길이는 a/4가 된다.
여기서, 3개의 미세구슬(132)의 밀착에 의해 형성된 공극의 길이 L은 정삼각형 T3의 높이와 정삼각형 T3 내의 원의 직경에 의해 산출이 가능하고, 원의 직경은 확대 도시된 직각 삼각형의 높이 r에 의해 산출이 가능하다.
이와 같이, 공극의 크기는 미세구슬(132)의 크기에 종속하여 결정되는 바, 원하는 크기의 공극이 형성되도록 미세구슬(132)의 크기를 결정하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 공극이 혈액 샘플 내의 적혈구가 통과 가능한 크기로 마련되되, 미세구슬(132)에 혈소판이 부착 및 응집하여 공극의 막힘 현상이 발생 가능한 크기로 마련되는 것을 예로 한다.
즉, 공극 크기의 하한은 적혈구에 의해 공극이 막히지 않도록 적혈구가 통과 가능한 크기로 결정되고, 공극 크기의 상한은 혈소판이 공극 주변의 미세구슬(132)에 부착되거나 혈소판끼리의 응집을 통해 공극이 막힐 수 있는 크기로 설정된다. 본 발명에서는 미세구슬(132)의 크기가 상기 공극의 크기가 3㎛ 내지 40㎛가 되도록 마련되는 것을 예로 한다.
본 발명에 따른 혈소판 검사 장치(100)를 이용한 실험 과정에서 미세구슬(132)의 크기를 400㎛로 하여 공극의 크기를 133㎛가 되도록 미세구슬 패킹부(130)를 구성한 후, 혈액 샘플을 샘플 챔버(110)로부터 미세 유동관(120)을 통해 유동하도록 실험해 보았다. 결과적으로 설명하면, 공극의 크기를 133㎛ 이상으로 하는 경우, 종래의 칩 형태의 검사 장치에서 발생하는 문제점, 즉, 막힘 현상이 발생하지 않는 문제점이 나타났다.
이는 공극의 크기가 커 공극 사이로 통과해버리는 혈소판이 발생하게 되고, 미세구슬(132)에 혈소판이 부착되고 서로 흡착되더라도 공극의 크기로 인해 공극의 막힘 현상이 발생하지 않는 것으로 분석되었으며, 이는 기존의 칩 형태의 검사 장치가 갖는 문제점을 해소하지 못한다는 사실이 확인되었다.
또한, 공극의 크기가 3㎛일 때부터 40㎛ 사이에서 공극의 막힘 현상이 발생하는지 여부를 실험을 통해 확인하였으며, 미세구슬(132)에 전술한 막힘 촉진 물질의 코팅에 따라 40㎛ 크기의 공극에서도 본 발명에 따른 혈소판 검사 장치(100)를 이용하여 혈소판 검사가 가능함을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 공극의 크기는 상술한 바와 같이, 3㎛ 내지 40㎛가 되도록 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 미세구슬 패킹부(130)의 유동 방향으로의 길이는 미세구슬 패킹부(130)의 막힘 시간에 영향을 미칠 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 미세구슬 패킹부의 길이를 1mm~2mm로 설정하는 것을 예로 한다.
한편, 혈액 샘플 내의 백혈구는 혈소판이나 적혈구에 비해 그 크기가 상대적으로 크나 그 수가 상대적으로 적어 백혈구에 의한 미세구슬 패킹부(130) 전체의 막힘 현상은 발생하지 않는 것으로 실험을 통해 확인하였다. 따라서, 본 발명에서는 공극의 크기를 결정하는데 있어 백혈구의 크기는 고려하지 않는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 미세구슬(132)에 혈소판의 부착을 촉진하는 막힘 촉진 물질이 코팅되는 것을 예로 한다. 막힘 촉진 물질로는 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 조합이 적용되는 것을 예로 한다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 혈액 샘플 내의 혈소판이 샘플 챔버(110) 내에서 활성화된 상태로 미세구슬 패킹부(130)로 유입되는 것을 예로 한다. 샘플 챔버(110) 내에서의 혈소판의 활성화는 물리적인 방법, 화학적인 방법, 또는 이들의 조합을 통해 수행될 수 있다.
일 예로, 본 발명의 실시예에 따른 혈소판 검사 장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 샘플 챔버(110) 내에 회전 가능하게 설치되는 교반기(150)를 포함할 수 있다. 교반기(150)는 자성을 갖거나 자화 가능한 재질로 마련되어 샘플 챔버(110) 외부에서 회전하는 자성체에 의해 샘플 챔버(110) 내부에서 회전하도록 마련될 수 있다. 이를 통해, 샘플 챔버(110) 내부에서 교반기(150)가 회전하게 되면, 혈액 샘플에 전단력이 인가되어 혈소판이 활성화될 수 있다. 여기서, 교반기(150)는 혈소판의 활성화가 가능한 크기의 전단력이 인가되도록 예를 들어 2500rpm의 속도로 회전할 수 있다.
이를 통해, 샘플 챔버(110)에서 교반기(150)에 의한 혈소판의 활성화 여부가 미세구슬 패킹부(130)에서의 막힘 현상, 즉 미세구슬 패킹부(130)에서 막힘 현상이 일어나기까지 혈액 샘플의 유동 거리나 막힘 현상이 일어나는 시간을 측정하여 혈소판의 활성화 여부나 활성화 정도를 측정할 수 있어, 본 발명에 따른 혈소판 검사 장치(100)가 혈소판 기능 검사에 적용 가능하게 된다.
화학적인 방법으로, 샘플 챔버(110)의 내부에는 혈액 샘플 내의 혈소판을 활성화시키는 혈소판 활성화 시약이 마련될 수 있다. 혈소판 활성화 시약은 혈액 샘플과 함께 주입되거나 샘플 챔버(110)의 내벽면에 코팅되어 혈소판과 반응할 수 있다. 본 발명에서는 혈소판 활성화 시약으로 칼슘 이온, 아데노신2인산(ADP), 에피네프린(Epinephrine), 아라키돈산(Arachidonic acid), 트롬복산 A2, 트롬빈(Thrombin), 이소-트롬빈 수용체 활성화 펩티드(Iso-TRAP) 중 어느 하나 또는 조합이 적용되는 것을 예로 한다.
이와 같은 화학적인 방법을 통해, 혈소판 활성화 시약과의 반응 후 혈소판이 활성화되는지 여부를 확인할 수 있어, 항혈소판 약물, 예를 들어 아스피린, 클로피도그렐, 리오프로 등을 복용하는 환자의 약물 반응 검사가 가능하게 된다. 이 경우, 샘플 챔버(110)에 설치된 교반기(150)가 작동하더라도 혈소판을 활성화시키지 않고 단지 혈소판 활성화 시약과 혈소판을 혼합할 수 있는 정도의 회전 또는 전단력이 인가되도록 제어될 수 있다.
상기와 같은 구성을 통해, 샘플 챔버(110)로부터 미세 유동관(120)을 통해 유동하는 혈액 샘플은 유동 과정에서 미세구슬 패킹부(130)의 미세구슬(132)들 사이의 공극을 통과하게 되는데, 혈액 샘플 내의 혈소판, 즉 활성화된 혈소판에 의한 공극의 막힘 현상에 의해 혈소판의 기능이 검사 가능하게 된다.
여기서, 혈소판 검사는, 혈액 샘플 내의 혈소판의 활성화 정도에 따라 공극의 막힘 여부, 공극의 막힘 정도, 공극이 막히는 시간 중 적어도 하나에 따라 미세구슬 패킹부(130)를 통과한 혈액 샘플의 유동 거리와 혈액 샘플의 유동이 멈춘 시간 중 어느 하나에 의해 혈소판의 활성화 정도가 판단 가능하게 된다.
일 예로, 동일한 공극 사이즈에서 혈소판의 활성화가 왕성한 사람의 혈액 샘플의 경우, 미세구슬 패킹부(130)가 보다 빨리 막혀 혈액 샘플이 상대적으로 짧게 유동한 상태에서 유동이 멈추게 되며, 또한 유동이 멈추는 시간 또한 짧아질 수 있다. 반면, 동일한 공극 사이즈에서 혈소판의 기능이 저하된 사람의 혈액 샘플의 경우, 미세구슬 패킹부(130)가 막히는 시간이 더 소요되거나 막히지 않아 유동 거리가 상대적으로 길어지게 된다. 이와 같은 차이로 인해 혈소판 검사가 가능하게 된다.
또한, 혈소판의 응집 및 부착에 의해 막히는 영역을 미세구슬(132)들의 밀착에 의한 공극으로 형성하여 공극의 크기를 일정하게 유지함으로써, 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 칩 형태의 검사장치에서 채널을 형성하는 것보다 보다 쉽게 막힘 현상이 발생하는 유로를 제작 가능하게 된다.
또한, 미세구슬(132)에 의해 형성되는 공극을 이용함으로써, 공극의 크기를 미세구슬(132)의 직경에 따라 조절 가능하게 되고, 실질적으로 막힘 현상이 발생할 수 있는 공극의 형성이 가능하게 되어 적은 양의 혈액 샘플로도 검사가 가능하게 된다.
이하에서는, 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈소판 검사 장치(200)에 대해 설명한다. 여기서, 6에 도시된 실시예에서는 샘플 챔버(110a,110b), 미세 유동관(120a,120b) 및 미세구슬 패킹부(130a,130b)가 복수개씩 마련되고, 하나씩의 샘플 챔버(110a,110b), 미세 유동관(120a,120b) 및 미세구슬 패킹부(130a,130b)가 하나의 검사 채널을 형성하여 복수의 검사 채널이 형성되는 것을 예로 한다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 혈소판 검사 장치(200)는 복수의 검사 채널을 포함하는데, 도 6에 도시된 실시예에서는 2개의 검사 채널이 형성되는 것을 예로 하고 있다.
여기서, 복수의 검사 채널 중 하나는 제어 채널(110a,120a,130a,140a,150a)을 형성하고, 나머지 검사 채널은 샘플 채널(110b,120b,130b,140b,150b)을 형성할 수 있다. 이 때, 제어 채널(110a,120a,130a,140a,150a)의 미세구슬 패킹부(110a)로 유입되는 혈소판은 활성화되지 않은 상태로 유입되고, 샘플 채널(110b,120b,130b,140b,150b)의 미세구슬 패킹부(130b)로 유입되는 혈소판은 활성화된 상태로 유입되도록 마련될 수 있다. 여기서, 혈소판의 활성화는 상술한 물리적 및/또는 화학적 방법이 적용 가능한 바, 샘플 채널(110b,120b,130b,140b,150b)의 샘플 챔버(110b) 내부에 교반기(150b)를 설치하여 혈소판의 활성화 가능한 전단력을 인가하거나, 혈소판 활성화 시약을 내부에 마련할 수 있다.
도 6에서는 제어 채널(110a,120a,130a,140a,150a)의 샘플 챔버(110a)에도 교반기(150a)가 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 제어 채널(110a,120a,130a,140a,150a)의 샘플 챔버(110a) 내의 교반기(150a)는 혈소판이 활성화되지 않는 정도로 회전하도록 마련하여, 혈액 샘플의 교반 기능을 수행하도록 마련될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따라, 제어 채널(110a,120a,130a,140a,150a)과 샘플 채널(110b,120b,130b,140b,150b) 두 곳에서 동시에 혈액 샘플의 유동이 발생하도록 하고, 제어 채널(110a,120a,130a,140a,150a)과 샘플 채널(110b,120b,130b,140b,150b) 간의 혈액 샘플의 유동 거리와 혈액 샘플의 유동이 멈춤 시간을 비교함으로써, 혈액 샘플 내의 혈소판 검사가 가능하게 된다.
보다 구체적으로 설명하면, 혈액 점도, 헤마토크릿, 적혈구 응집, 적혈구 변형능 정도, 혈소판의 수치 등은 개인에 따라 차이가 있어, 하나의 검사 채널에 의한 절대적인 멈춤 시간이나 유동 거리의 판단에서 발생할 수 있는 오류를 제어 채널(110a,120a,130a,140a,150a) 내의 혈액 샘플의 유동 거리와 샘플 채널(110b,120b,130b,140b,150b) 내의 혈액 샘플의 유동 거리 간의 차이 또는, 제어 채널(110a,120a,130a,140a,150a) 내의 혈액 샘플의 멈춤 시간과 샘플 채널(110b,120b,130b,140b,150b) 내의 혈액 샘플의 멈춤 시간 간의 차이를 이용하여 개인에 따른 차이를 보상한 보다 정확한 혈소판의 활성화 정도의 판단이 가능하게 된다.
또한, 제어 채널(110a,120a,130a,140a,150a) 내의 혈액 샘플의 유동 거리와 샘플 채널(110b,120b,130b,140b,150b) 내의 혈액 샘플의 유동 거리 간의 비율 또는, 제어 채널(110a,120a,130a,140a,150a) 내의 혈액 샘플의 멈춤 시간과 샘플 채널(110b,120b,130b,140b,150b) 내의 혈액 샘플의 멈춤 시간 간의 비율을 이용하여 활성화 정도의 판단이 가능하다.
이외에도, 샘플 채널(110b,120b,130b,140b,150b) 내의 혈액 샘플의 유동 거리나 멈춤 시간, 또는 제어 채널(110a,120a,130a,140a,150a) 내의 혈액 샘플의 유동 거리나 멈춤 시간이 개별적으로 혈소판의 특성 검사에 활용될 수 있다.
전술한 실시예에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나씩의 샘플 챔버(110a,110b)가 각각의 검사 채널, 즉 제어 채널(110a,120a,130a,140a,150a) 및 샘플 채널(110b,120b,130b,140b,150b)을 구성하는 것을 예로 하였다. 이외에도 하나의 샘플 챔버에서 분기된 복수의 미세 유동관 및 미세구슬 패킹부가 각각 검사 채널을 형성하도록 마련될 수 있음은 물론이다.
도 6에 도시된 실시예에서는 압력 유입 챔버(140a,140b)가 각각의 검사 채널에 대응하여 마련되는 것을 예로 도시하고 있다. 이 때, 하나의 음압 인가 장치가 각각의 압력 유입 챔버(140a,140b) 내부에 동일한 음압을 인가할 수 있도록 압력 유입 챔버(140a,140b)를 연통하는 연통부(141)를 통해 하나의 음압 인가 장치가 음압을 인가하도록 마련될 수 있다. 또한, 각각의 미세 유동관의 말단이 하나의 압력 유입 챔버에 연결되고 해당 압력 유입 챔버로 음압이 공급되도록 마련될 수 있음은 물론이다.
전술한 실시예들에서는 미세구슬(132)가 구형의 형태를 갖는 것을 예로 하였으나, 혈소판의 부착이 원활해질 수 있도록 미세구슬(132)의 적어도 일 영역이 다공성 형태를 갖도록 마련될 수 있다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
본 발명은 혈액 내의 혈소판의 기능 검사 분야에 적용될 수 있다.

Claims (21)

  1. 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치에 있어서,
    혈액 샘플이 저장되는 샘플 챔버와,
    상기 샘플 챔버와 연통되어 상기 혈액 샘플이 유동하는 미세 유동관과,
    상기 미세 유동관의 상기 혈액 샘플의 유동 경로 상에 설치되는 미세구슬 패킹부를 포함하며;
    상기 미세구슬 패킹부는
    상기 시료 용액의 유동 경로의 일부를 형성하는 패킹 도관과,
    상호 간의 사이에 공극이 형성되도록 상기 패킹 도관 내에 상호 밀착되도록 수용되는 복수의 미세구슬을 포함하며;
    상기 샘플 챔버로부터 상기 미세 유동관을 통해 유동하는 상기 혈액 샘플 내의 혈소판에 의한 상기 공극의 막힘 현상에 의해 혈소판의 기능이 검사 가능한 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공극의 크기는 상기 미세구슬의 크기에 종속하여 결정되며;
    상기 공극은 상기 혈액 샘플 내의 적혈구가 통과 가능하되 상기 미세구슬에 혈소판이 부착 및 응집되어 상기 공극의 막힘 현상이 발생 가능한 크기로 마련되는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미세구슬의 크기는 상기 공극의 크기가 3㎛ 내지 40㎛가 되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미세구슬에는 혈소판의 부착을 촉진하는 막힘 촉진 물질이 코팅되는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 막힘 촉진 물질은 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 조합을 포함하는 것을 특징으로 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 혈액 샘플 내의 혈소판은 상기 샘플 챔버 내에서 활성화된 상태로 상기 미세구슬 패킹부로 유입되는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 샘플 챔버 내부에 회전 가능하게 설치되어, 상기 혈액 샘플 내의 혈소판이 활성화되도록 상기 혈액 샘플에 전단력을 인가하는 교반기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 샘플 챔버 내부에는 상기 혈액 샘플 내의 혈소판을 활성화시키기 위한 혈소판 활성화 시약이 마련되어 상기 샘플 챔버 내에서 혈소판이 활성화되는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 혈액 샘플 내의 혈소판의 활성화 정도에 따라 상기 공극의 막힘 여부, 상기 공극의 막힘 정도, 상기 공극이 막히는 시간 중 적어도 하나에 따라 상기 미세구슬 패킹부를 통과한 상기 혈액 샘플의 유동 거리와 상기 혈액 샘플의 유동의 멈춘 시간 중 어느 하나의 의해 혈소판의 활성화 정도가 판단 가능한 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 미세 유동관 및 상기 미세구슬 패킹부는 복수개씩 마련되고;
    하나씩의 상기 미세 유동관 및 상기 미세구슬 패킹부가 하나의 검사 채널을 형성하여 복수의 상기 검사 채널이 형성되는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    복수의 상기 검사 채널 중 하나는 제어 채널을 형성하고, 나머지의 상기 검사 채널은 샘플 채널을 형성하며;
    상기 제어 채널의 상기 미세구슬 패킹부로 유입되는 혈소판은 활성화되지 않은 상태로 유입되고, 상기 샘플 채널의 상기 미세구슬 패킹부로 유입되는 혈소판은 활성화된 상태로 유입되는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 샘플 채널의 상기 샘플 챔버 내부에 회전 가능하게 설치되어, 상기 혈액 샘플 내의 혈소판이 활성화되도록 상기 혈액 샘플에 전단력을 인가하는 교반기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 샘플 챔버 내부에는 상기 혈액 샘플 내의 혈소판을 활성화시키기 위한 혈소판 활성화 시약이 마련되어 상기 샘플 챔버 내에서 혈소판이 활성화되는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  14. 제8항 또는 제13항에 있어서,
    상기 혈소판 활성화 시약은 칼슘 이온 및 아데노신2인산(ADP), 에피네프린(Epinephrine), 아라키돈산(Arachidonic acid), 트롬복산 A2, 트롬빈(Thrombin), 이소-트롬빈 수용체 활성화 펩티드(Iso-TRAP) 중 어느 하나 또는 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 미세구슬 패킹부는
    상기 패킹 도관의 상기 혈액 샘플의 유동 방향으로의 후단에에 설치되어 상기 미세구슬의 유실을 방지하는 메쉬부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 미세구슬의 표면 중 적어도 일 영역은 다공성 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상호 인접한 상기 미세구슬은 열융착 공정을 통해 상호 융착된 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 미세 유동관의 상기 샘플 챔버의 반대측에 연결되고, 상기 미세 유동관을 통해 상기 혈액 샘플이 유동하도록 외부의 음압이 유입되는 음압 유입 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 샘플 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리, 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리, 상기 샘플 채널 내의 상기 혈액 샘플의 멈춤 시간, 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 멈춤 시간, 상기 샘플 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리와 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리 간의 차이, 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리, 상기 샘플 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리와 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 유동 거리 간의 비율, 상기 샘플 채널 내의 상기 혈액 샘플의 멈춤 시간과 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 멈춤 시간 간의 차이, 및 상기 샘플 채널 내의 상기 혈액 샘플의 멈춤 시간과 상기 제어 채널 내의 상기 혈액 샘플의 멈춤 시간 간의 비율 중 적어도 하나에 기초하여 혈소판의 활성화 정도가 판단 가능한 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 패킹 도관의 내경은 상기 미세 유동관의 내경과 동일하게 마련되는 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 미세구슬 패킹부의 유동 방향으로의 길이는 1mm ~ 2mm인 것을 특징으로 하는 막힘 현상을 이용한 혈소판 검사 장치.
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