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KR20210070081A - 혈액분석장치 - Google Patents

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KR20210070081A
KR20210070081A KR1020190160111A KR20190160111A KR20210070081A KR 20210070081 A KR20210070081 A KR 20210070081A KR 1020190160111 A KR1020190160111 A KR 1020190160111A KR 20190160111 A KR20190160111 A KR 20190160111A KR 20210070081 A KR20210070081 A KR 20210070081A
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blood
centrifuge
chip
centrifugation
plasma
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KR1020190160111A
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김희찬
이정찬
신동아
신희안
Original Assignee
서울대학교산학협력단
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Publication date
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Abstract

본 발명은 혈액분석장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 혈액을 원심 분리하고 원심 분리된 혈액을 통해서 혈액 구성 성분의 농도를 측정하는 혈액분석장치에 관한 것이다. 아울러, 본 발명은 비색분석법을 적용한 혈액분석장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 혈액을 수용하는 원심분리칩; 상기 원심분리칩을 수용하고, 상기 원심분리칩을 회전시켜 상기 혈액을 원심분리하는 원심분리부; 상기 원심분리칩에서 원심 분리된 혈액을 촬영하여 이미지를 획득하도록 구비되는 카메라 모듈; 그리고 상기 원심분리부와 카메라 모듈의 구동을 제어하고, 상기 카메라 모듈에서 획득된 이미지의 분석을 통해서 혈액 내 구성성분의 농도를 산출하는 제어부를 포함하는 혈액분석장치가 제공될 수 있다.

Description

혈액분석장치{blood analysis device}
본 발명은 혈액분석장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 혈액을 원심 분리하고 원심 분리된 혈액을 통해서 혈액 구성 성분의 농도를 측정하는 혈액분석장치에 관한 것이다. 아울러, 본 발명은 비색분석법을 적용한 혈액분석장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.
기계순환보조장치는 환자의 혈액을 혈액 펌프와 같은 기계적인 장치로 순환시켜주는 시스템을 말하며, 대표적으로 체외막산소화장치, 심폐우회술장치, 혈액투석기가 있다. 이 장치들은 혈액을 순환시켜주는 펌프와 체외 순환 회로로 구성되어 있으며, 펌프의 유량조절기를 통해 순환이 제어되는 시스템을 갖고 있다. 이런 기계순환보조장치의 경우 연동식 펌프 혹은 원심 펌프의 기계적인 펌프 운동으로 인해 혈액이 순환하게 된다. 하지만, 이런 기계순환보조장치의 경우 펌프가 작동할 때 적절한 속도가 공급되지 않거나 혈전이 발생할 경우, 혹은 펌프 내부에서의 국소적인 압력 변화가 크게 발생할 경우, 적혈구가 파괴되는 용혈 현상과 같은 혈류역학적 문제가 발생할 수 있는 위험이 있다.
용혈 현상은 적혈구가 손상되어 헤모글로빈이 혈장으로 용해되는 현상을 말하며, 혈장 속 용해된 헤모글로빈 수치를 측정함으로써 용혈 정도를 진단할 수 있다. 이 현상이 기계순환보조장치의 보조를 받는 환자에게 발생할 경우, 혈액의 산소 운반 기능이 급격하게 감소하면서 환자의 사망을 초래할 수 있다. 따라서, 이와 같은 문제를 방지하기 위해 환자의 혈장 속 헤모글로빈 수치를 주기적으로 관찰해주어야 하며, 용혈이 발생하였을 경우 빠르게 체외 순환 회로를 교체해주거나 수혈 등의 조치가 이루어져야 한다.
마찬가지로, 순환 보조를 받는 환자들의 경우 혈장 헤모글로빈 이외에 혈액학적 지표들 역시 지속적으로 관찰해주어야 한다. 대표적인 지표로는 헤모글로빈과 헤마토크릿 수치가 있으며, 헤모글로빈은 순환계에서 98% 비율로 산소 운반을 담당하고 있는 단백질로 환자의 산소 운반 능력을 나타내는 지표이다. 또한, 헤마토크릿의 경우 기계순환보조를 받는 환자에게 나타날 수 있는 당뇨병이나 정맥 혈전증, 복막염 등의 혈장 총량에 관련된 질환 및 탈수 증상을 나타내는 중요한 지표이다. 따라서, 헤모글로빈과 헤마토크릿 수치가 적정 범위를 벗어날 경우 다양한 심혈관 및 내분비 장애를 유발하는 등 환자에게 치명적인 영향을 줄 수 있기 때문에 대한 주기적인 모니터링이 필수적이다.
전혈 속의 헤모글로빈의 농도 방법은 비침습적인 방법과 침습적인 방법으로 나눌 수 있고, 침습적인 방법은 광학적인 분석법과 용혈 분석법으로 나눌 수 있다.
침습적인 방법 중 용혈 분석법의 경우 용혈을 발생시키기 위해 복잡한 시료 제법을 사용해야 되는 문제점이 있다. 또한, 시약의 수명이 제한되기 때문에 수 분 이내에 사용되어야 하는 문제점이 있으며, 이런 용혈 유발 시약의 경우 독성을 가지고 있기 때문에 잠재적 위험을 내포하고 있다.
그리고, 이러한 방법의 경우 적혈구에서 헤모글로빈을 유리시켜 혈장 속의 헤모글로빈과 섞이기 때문에, 혈장 속 헤모글로빈을 측정하려면 전혈 헤모글로빈과 혈장 헤모글로빈을 각각 측정해야 한다는 단점을 가지고 있다.
침습적 방법 중 광학적인 방법과 비침습적 방법의 경우 두 가지 다 광학적인 방법으로 헤모글로빈이 특정 빛의 파장을 흡수하는 흡광도로 측정을 하는 방법을 사용하는데, 이 경우 빛의 산란 및 흡광 정도가 혈액 속 여러 단백질에 의해서 영향을 받기 때문에 그에 대한 보정이 필요하다는 문제점이 있다. 또한, 침습적 용혈 측정 방법과 마찬가지로 헤모글로빈이 흡수한 흡광도가 적혈구에 포함된 헤모글로빈에서 발생한 것인지, 혈장에 유리된 헤모글로빈인지 구분하는 것이 불가능하기 때문에 용혈 정도와 헤모글로빈 농도에 대한 정보를 각각 주는 것이 불가능하다는 단점을 가지고 있다.
그러므로, 체외순환회로를 적용하고 있는 환자들의 혈장 헤모글로빈을 용이하고 정확하게 측정하여 용혈 정도의 판단을 신속하게 수행할 수 있는 혈액분석장치가 제공될 필요가 있다.
또한, 헤모글로빈 수치나 헤마토크릿의 수치를 용이하고 정확하게 측정하여, 수혈이 필요한 환자들에게 신속하게 수혈이 가능하도록 하는 혈액분석장치가 제공될 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 혈장 헤모글로빈과 헤마토크릿을 동시에 측정하여 출력할 수 있는 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다. 특히 비색 분석을 통해서 정확한 농도를 측정할 수 있는 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 혈액의 원심 분리와 원심 분리된 혈액을 통해서 혈액을 분석하는 것을 하나의 장치를 통해서 수행할 수 있는 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다. 특히, 전처리 시약의 사용을 배제함으로써 안전하고 사용이 편리한 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 원심 분리된 혈액을 촬영하여 이미지를 생성하는 카메라 모듈을 내장하고, 원심분리 시점과 상기 카메라 모듈을 통한 이미지 생성 시점을 순차적으로 제어하여 원스탑 혈액 분석이 가능한 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 혈장 헤모글로빈 농도 측정 시검정색 마커 영역을 적용하여 고정된 기준값에 대한 채도차 값을 보정함으로써, 혈장 헤모글로빈의 농도를 측정함으로써, 빛의 변화에 대한 오차를 미연에 방지할 수 있는 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 조작이 용이하고 농도 측정 과정이나 출력 결과에 대해서 사용자가 직관적으로 파악할 수 있도록, 사용자인터페이스를 포함하는 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 원심분리된 혈액의 혈장 영역의 색차가 급격하게 변하는 영역을 기준으로 서로 다른 혈장 헤모글로빈 농도 수식 또는 테이블을 마련하여, 보다 정확한 혈장 헤모글로빈 농도를 측정할 수 있는 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 혈액을 수용하는 원심분리칩; 상기 원심분리칩을 수용하고, 상기 원심분리칩을 회전시켜 상기 혈액을 원심분리하는 원심분리부; 상기 원심분리칩에서 원심 분리된 혈액을 촬영하여 이미지를 획득하도록 구비되는 카메라 모듈; 그리고 상기 원심분리부와 카메라 모듈의 구동을 제어하고, 상기 카메라 모듈에서 획득된 이미지의 분석을 통해서 혈액 내 구성성분의 농도를 산출하는 프로세서를 포함하는 혈액분석장치가 제공될 수 있다.
상기 원심분리부는, 상기 원심분리칩이 장착되는 원심분리판; 상기 원심분리판과 결합되어, 상기 원심분리판에 장착된 원심분리칩을 커버하는 원심분리칩 커버; 그리고 상기 원심분리판을 회전시키는 모터를 포함할 수 있다.
상기 원심분리칩 커버는 상기 원심분리판에 대해서 회전 가능하게 힌지 결합됨이 바람직하다.
원심분리칩 커버는 상기 원심분리칩을 상부에서 고정하는 기능을 수행한다. 따라서, 상기 힌지는 원심분리칩 커버의 일측에 구비되고 상기 원심분리칩 커버를 고정시키는 고정부는 원심분리칩 커버의 타측에 구비된다.
원심분리칩 커버의 고정부를 원심분리판에서 분리하면, 힌지에 의해서 원심분리칩 커버가 회전함으로써 원심분리칩의 착탈이 가능하게 된다.
상기 원심분리칩 커버에는, 상기 원심분리칩 커버가 상기 원심분리칩을 커버하는 경우, 상기 원심분리칩을 상기 원심분리칩 커버 외부로 가시적으로 노출시키는 채널이 형성됨이 바람직하다.
상기 원심분리판에는 상기 원심분리칩이 장착되는 장착부가 형성될 수 있다. 상기 장착부는, 상기 원심분리칩 커버가 열린 경우 외부로 노출될 수 있다.
상기 장착부에는 원심분리칩의 위치를 고정하기 위한 위치결정돌기 내지는 위치결정홈이 형성됨이 바람직하다. 상기 위치결정돌기 내지는 위치결정홈은 원심분리칩의 좌우에 형성될 수 있다. 특히 혈액이 최초로 수용되는 부분의 좌우에 형성될 수 있다.
상기 위치결정돌기 내지는 위치결정홈에 대응하여, 상기 원심분리칩에는 위치결정홈 내지는 위치결정돌기가 형성됨이 바람직하다. 양자의 형합에 의해서 원심분리칩이 원심분리부와 일체로 회전될 수 있다.
상기 혈액분석장치는, 상기 원심분리부를 수용하고, 개구부 및 내부에 차폐 공간을 갖는 하우징; 그리고 상기 차폐 공간을 선택적으로 차폐 개폐하도록 상기 개구부를 구비되는 하우징 커버를 포함함이 바람직하다.
사용자는 하우징 커버를 통해서 상기 개구부를 열고, 상기 차폐 공간으로 원심분리칩을 장착할 수 있다. 상기 원심분리칩 장착을 종료하면, 사용자는 하우징 커버를 통해서 상기 개구부를 닫을 수 있다. 이때, 상기 원심분리칩이 장착된 공간은 실질적으로 외부로부터 빛이 유입되지 않는 차폐 공간임이 바람직하다.
상기 카메라 모듈은, 상기 차폐 공간 내부에서 상기 채널을 통해 상기 원심분리칩을 촬영하도록 상기 하우징 커버의 내측에 구비됨이 바람직하다. 일례로, 상기 하우징 커버의 하면에 구비되어 상기 원심분리칩의 수직 상부에서 상기 원심분리칩을 촬영하도록 함이 바람직하다.
상기 차폐 공간 내부에서 원심분리부 주변에 빛을 공급하는 광원부를 포함이 바람직하다. 상기 광원부는 복수 개의 위치에 복수 개 구비될 수 있으며, LED 조명일 수 있다.
차폐 공간에서 조명이 제공됨으로써 보다 선명하고 명확한 이미지의 생성이 가능하게 된다.
상기 원심분리부를 통한 원심분리 후, 상기 원심분리판의 정위치 고정을 위해, 상기 원심분리판 및 상기 하우징 중 적어도 어느 하나에 자석이 구비될 수 있다. 물론 양쪽에 구비될 수 있다. 상기 자석은 영구자석임이 바람직하며, 영구자석 및 자성체 사이의 자력 또는 영구자석 및 영구자석 사이의 자력에 의해서 원심분리판은 원심 분리 후 항상 일정한 위치 및 자세에서 고정될 수 있다. 따라서, 항상 일정한 초점을 갖고 일정한 품질의 이미지가 생성될 수 있다. 이는, 이미지 생성 과정이 매우 단순하고 기계적으로 수행될 수 있음을 의미한다.
상기 하우징의 외부 일면에 사용자 인터페이스가 구비될 수 있다. 상기 사용자 인터페이스는 하우징의 전면 또는 상면에 위치하여 사용자의 접근이 용이하도록 할 수 있다.
상기 사용자 인터페이스와 상기 하우징 커버는 상기 하우징의 동일면에 형성될 수 있다. 따라서, 사용자가 하우징 커버를 열고 원심분리칩을 장착한 후 곧바로 상기 사용자 인터페이스를 통해서 원심 분리를 용이하게 수행할 수 있다. 즉, 사용자의 동선이 매우 간소화되고 편리하게 된다.
상기 사용자인터페이스는, 산출된 혈액 내 구성성분의 농도를 표시하는 디스플레이; 그리고 사용자가 상기 혈액분석장치의 작동 조작을 하도록 구비되는 조작부를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이는 상기 조작부가 메뉴 형태로 표시되는 터치 디스플레이일 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 획득된 이미지에서 혈장 영역의 색 정보를 통해서 혈장 헤모글로빈의 농도를 출력하는 것이 바람직하다.
상기 혈장 영역의 색 정보는, 비교 대상이 되는 검정 마커 영역과 상기 혈장 영역의 채도 차이로 산출되는 채도차 값을 포함하며, 상기 프로세서는 산출된 채도차 값에 대응하는 혈장 헤모글로빈의 농도를 출력하는 것이 바람직하다.
따라서, 생성되는 이미지에서 검정 마커 영역도 포함됨이 바람직하다. 이를 위해서, 원심분리판(110) 또는 원심분리칩 커버(120)에는 마커(125)가 구비됨이 바람직하다. 상기 마커(125)는 검정색을 갖도록 형성되어, 생성되는 이미지에서 채도차값을 계산하기 위한 기준을 형성하게 된다.
상기 채도차 값의 대역 중 색차의 급변 영역에서의 산출 오차를 감소시키기 위해서, 임계 채도차 값 전후에서 채도차 값과 혈장 헤모글로빈의 농도의 대응 수식 또는 대응 테이블은 서로 구분되어 마련됨이 바람직하다. 하나의 수식 또는 대응 테이블을 사용하는 경우 색차의 급변 영역에서 산출 오차가 크게 발생될 수 있다. 따라서, 이를 구분함으로써 색차의 급변 영역에서 산출 오차를 현저히 줄일 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 획득된 이미지에서 혈장 영역과 적혈구 영역의 비율을 산출하고, 상기 비율을 통해서 헤모글로빈의 농도와 헤마토크릿 수치를 출력하는 것이 바람직하다.
상기 프로세서는, 상기 획득된 이미지에서 혈장 영역의 색 정보를 통해서 혈장 헤모글로빈의 농도의 출력하는 과정과 상기 획득된 이미지에서 헤모글로빈의 농도와 헤마토크릿 수치를 출력하는 과정을 병렬적으로 수행할 수 있다. 따라서, 순차적으로 수행하는 것보다 매우 효율적이고 빠르게 결과를 출력할 수 있다.
전술한 목적을 구현하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 원심분리부를 구동하여 혈액을 수용하는 원심분리칩을 회전시켜 혈액을 혈장 영역과 적혈구 영역으로 원심분리하는 원심분리단계; 카메라 모듈을 구동하여 원심분리된 혈액에서 혈장 영역과 적혈구 영역에 대한 이미지를 획득하는 이미지생성단계; 상기 획득된 이미지를 분석하는 이미지분석단계; 그리고 상기 이미지분석단계에서 분석된 결과를 토대로 혈액 내 구성성분의 농도를 출력하는 출력단계를 포함하는 혈액분석장치의 제어방법이 제공될 수 있다.
상기 원심분리단계는, 기설정 RPM과 기설정 시간 동안 상기 원심분리칩을 회전시키는 단계; 그리고 원심분리칩을 수용하는 원심분리판가 자성에 의해 기설정된 위치에서 정지하도록, 상기 원심분리칩을 기설정 시간 동안 감속시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이미지분석단계는, 상기 혈장 영역과 적혈구 영역을 분할하는 단계; 상기 혈장 영역을 통해서 혈장 헤모글로빈 농도를 측정하는 제1측정단계; 그리고 상기 혈장 영역과 적혈구 영역을 포함하는 전체 영역에 대한 상기 적혈구 영역의 비율을 통해서 헤모글로빈 농도와 헤마토크릿 수치를 측정하는 제2측정단계를 포함할 수 있다.
상기 제1측정단계와 제2측정단계는 동시에 그리고 병렬적으로 수행됨이 바람직하다. 따라서, 혈장 헤모글로빈 농도, 헤모글로빈 농도 그리고 헤마토크릿 농도의 출력이 거의 동시에 또는 매우 빠른 시간 간격을 두고 수행될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치를 통해서, 매우 신속하면서도 간단하게 혈액을 분석하여 혈액 내 구성성분의 농도를 비교적 정확하게 측정할 수 있다. 따라서, 신속한 혈액 분석이 필요한 장소에서 짧은 시간에 간단하게 혈액 분석을 할 수 있게 된다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 혈장 헤모글로빈과 헤마토크릿 수치를 동시에 측정하여 출력할 수 있는 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다. 특히 비색 분석을 통해서 정확한 농도를 측정할 수 있는 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 혈액의 원심 분리와 원심 분리된 혈액을 통해서 혈액을 분석하는 것을 하나의 장치를 통해서 수행할 수 있는 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공할 수 있다. 특히, 전처리 시약의 사용을 배제함으로써 안전하고 사용이 편리한 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 원심 분리된 혈액을 촬영하여 이미지를 생성하는 카메라 모듈을 내장하고, 원심분리 시점과 상기 카메라 모듈을 통한 이미지 생성 시점을 순차적으로 제어하여 원스탑 혈액 분석이 가능한 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 검정색 마커 영역을 적용하여 고정된 기준값에 대한 채도차 값을 통하여 혈장 헤모글로빈의 농도를 측정함으로써, 빛의 변화에 대한 오차를 미연에 방지할 수 있는 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 조작이 용이하고 농도 측정 과정이나 출력 결과에 대해서 사용자가 직관적으로 파악할 수 있도록, 사용자인터페이스를 포함하는 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예를 통하여, 원심분리된 혈액의 혈장 영역의 색차가 급격하게 변하는 영역을 기준으로 서로 다른 혈장 헤모글로빈 농도 수식 또는 테이블을 마련하여, 보다 정확한 혈장 헤모글로빈 농도를 측정할 수 있는 혈액분석장치 및 이의 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명에서는 비색분석법을 적용하여 혈장 헤모글로빈과 전혈 헤모글로빈 농도를 동시에 측정할 수 있는 장치를 제시한다. 본 발명에서의 장치는 단순히 혈장의 색깔을 통해 혈장 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있기 때문에 위 4. 에서 언급한 것처럼 기존의 측정 장치에서 요구되는 전처리 시약을 사용해야 되는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 원심 분리를 통해 혈장과 혈구들이 분리되기 때문에 적혈구에 부착된 헤모글로빈과 혈장 헤모글로빈 농도를 동시에 측정하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위와 상세한 설명의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치의 원심분리부의 평면도,
도 2는 도 1에 도시된 원심분리부의 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 원심분리부의 전면도 및 원심분리칩의 사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치의 구성 블럭도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치의 제어 플로우,
도 6은 혈장 헤모글로빈이 낮은 영역에서의 교정 그래프,
도 7은 혈장 헤모글로빈이 높은 영역에서의 교정 그래프,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치의 평면도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치의 부분 사시도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 실시예를 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있으나, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 한정되지 않고, 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 각 실시예는 독립적으로 실시되거나 함께 실시될 수 있으며, 발명의 목적에 부합하게 일부 구성요소는 제외될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 원심분리구성과 혈장의 색정보를 획득하기 위한 카메라모듈이 내장된 혈액분석장치로서, 원심분리구성을 이용하여 혈액을 분리하고, 카메라모듈을 이용하여 분리된 혈장의 색깔을 획득함으로써, 혈장헤모글로빈(Plasma free hemoglobin, PFHb) 농도, 헤모글로빈(Hemoglobin, Hb)의 농도, 헤마토크릿(Hematocrit, Hct) 수치 등을 동시에 측정할 수 있는 혈액분석장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 다른 혈액분석장치를 통해서, 단순히 혈장의 색깔을 통해 혈장 헤모글로빈의 농도를 측정할 수 있기 때문에, 기존의 측정 장치에서 요구되는 전처리 시약을 사용해야 되는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 원심 분리를 통해 혈장과 혈구들이 분리되기 때문에 적혈구에 부착된 헤모글로빈과 혈장 헤모글로빈 농도를 동시에 측정하는 것이 가능하다.
헤마토크릿은 혈액(전혈)에서 적혈구가 차지하고 있는 용적의 비중을 백분율(%)로 표시한 것을 의미한다. 혈액은 혈장과 혈청으로 이루어지며, 혈청은 적혈구, 백혈구, 혈소판으로 이루어진다. 따라서, 원심 분리가 수행된 전혈에 대한 이미지 통해서, 전체 용액에 대한 활색부분의 비율을 구하여 헤마토크릿의 수치 또한 측정하는 것이 가능하게 된다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치에 대해서 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 혈액분석장치의 원심분리부와 원심분리칩을 개략적으로 도시하고 있다.
원심분리칩(10)은 혈액을 수용하도록 구비된다. 상기 원심분리칩(10)은 바디(11)와 상기 바디(11)에 형성된 혈액 수용부(12)를 포함한다. 상기 혈액수용부(12)는 혈액이 투입되는 투입부(13)와 투입부(13)에서 연장되는 분리부(14)를 포함한다. 투입부(13)에 원심 분리를 수행하기 위한 혈액이 투입되면, 원심 분리 후 혈액은 모두 분리부(14)로 이동하게 된다. 즉, 분리부(14)에서 원심 분리된 혈액이 수용되게 된다.
상기 투입부(13)는 원심분리칩(10)의 회전 중심에 구비되며, 분리부(14)는 투입부에서 반경 방향으로 연장되어 형성된다. 그리고, 상기 투입부(13)는 원형 단면을 갖고 상기 분리부(14)는 채널 형상을 갖는다. 즉, 분리부(14)는 폭보다 길이가 긴 형상으로 형성된다. 상기 투입부(12a)에 대략 35μl의 혈액이 투여되고, 분리부(12b)로 혈액이 원심분리되면서 연속적으로 흐르면서, 분리부(14)에서 혈액은 혈장(plasma)층, 백혈구(leukocytes) 및 혈소판(platelets)층 그리고 적혈구(erythrocytes)층으로 분리될 수 있다.
상기 원심분리칩(10)의 바디(11)는 'T'자 형상을 가질 수 있다. 바디(11)의 가로 연장 부분의 중심에 투입부(13)가 구비되며, 바디(11)의 세로 연장 부분에 분리부(14)가 구비될 수 있다. 바디(11)의 가로 연장 부분의 양쪽에는 위치고정홈(15) 또는 위치고정돌기가 구비될 수 있다. 물론, 바디(11)의 위치고정홈(15) 또는 위치고정돌기와 대응되는 위치고정돌기(112) 또는 위치고정홈은 원심분리판(110)에 구비될 것이다. 도 3에는 원심분리칩에 위치고정홈(15)이 형성되고, 원심분리판(110)에 상기 위치고정홈(15)에 삽입되는 위치고정돌기(112)가 도시되어 있다.
상기 원심분리칩(10)의 투입부(13)는 상기 원심분리판(110)을 회전시키는 모터(130)의 회전축(131)과 동심을 이루게 된다.
원심분리부(100)는 원심분리칩(10)을 수용하고 원심분리칩(10)을 회전시키기 위한 구성이다.
원심분리부(100)는 원심분리칩(10)이 장착되는 원심분리판(110), 상기 원심분리판(110)과 결합되어 상기 원심분리판에 장착된 원심분리칩(10)을 커버하는 원심분리칩 커버(120) 그리고 원심분리판을 회전시키는 모터(130)를 포함할 수 있다.
상기 원심분리부(100)는 모터를 수용하는 모터 장착부 내지는 모터 홀더(140)를 포함할 수 있다. 상기 모터(130)에 의해서 상기 원심분리판(110)은 원심분리칩(10)과 일체로 회전을 하게 된다. 이때 발생된 원심력에 의해서 혈액이 원심 분리될 수 있다.
원심분리판(110)에는 원심분리칩(10)이 장착되는 칩장착부(111)가 형성되며, 상기 칩장착부(111)에 상기 원심분리칩(10)이 안착된다. 상기 칩장착부(111)에는 원심분리칩(10)의 위치고정홈(15)에 삽입되기 위한 위치고정돌기(112)가 형성된다. 따라서, 홈과 돌기의 결합이 회전 중심에 대해서 180도 간격으로 두 개 형성되므로, 원심분리칩(10)은 원심분리판(110)과 일체로 회전하게 된다.
상기 칩장착부(111)에 장착된 원심분리칩(10)은 원심분리칩 커버(120)에 의해서 덮히게 된다. 즉, 원심분리칩을 상부에서 고정시키는 기능을 원심분리칩 커버(120)에서 수행한다.
원심분리칩 커버(120)는 원심분리판(110)에 힌지(122) 결합되어, 칩장착부(111)를 선택적으로 개폐하도록 구비될 수 있다. 사용자는 원심분리칩 커버(120)를 열고 원심분리칩을 장착한 후, 원심분리칩 커버를 닫고 원심분리칩 커버(120)는 원심분리판(110)에 고정시키게 된다. 따라서, 안정적으로 원심분리칩이 고정될 수 있고, 원심분리가 효과적으로 수행될 수 있다.
한편, 원심분리칩 커버(120)에는 채널(121)이 형성될 수 있다. 상기 원심분리칩 커버(120)가 상기 원심분리칩(10)을 덮은 상태에서, 상기 채널(121)을 통해 상기 원심분리칩(10)의 분리부(14)가 외부로 노출되게 된다. 특히 분리부(14) 전체와 투입부(13) 일부가 채널(121)을 통해 외부로 노출될 수 있다.
물론, 이러한 채널(121)은 개구부일 수도 있으며, 투명재질의 아크릴이나 유리 등에 의해서 가시광선이 관통될 수 있도록 형성될 수도 있다. 다시 말하면, 채널(121)은 원심분리된 혈액을 원심분리부 외부로 가시적으로 노출시키기 위해 구비될 수 있다. 따라서, 원심분리부 외부에서 원심분리된 혈액을 촬영할 수 있게 된다.
이상에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치에서의 원심분리부(100)에 대해서 간략하게 설명하였다. 이하에서는, 상기 원심분리부(100)를 포함한 혈액분석장치 전체 시스템의 구성에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치는 기본적으로 두 개의 시스템으로 구분될 수 있다. 즉, 원심분리시스템(100)과 메인컨트롤시스템(200)으로 구분될 수 있다. 여기서, 원심분리시스템(100)은 원심분리부라 할 수 있고, 원심분리부의 작동을 제어하는 메인 컨트롤 시스템을 제어부(200)라 할 수 있다. 원심분리부(100)는 전술한 바와 같이 원심분리판(110)와 모터(130)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치는 원심 분리된 혈액을 촬영하여 이미지를 생성할 수 있다. 그리고 생성된 이미지를 통해서 혈액 내 구성성분의 농도를 산출하여 출력할 수 있다.
이를 위해서, 원심분리부(100)는 카메라 모듈(160)을 포함할 수 있다. 원심 분리가 종료하면 상기 카메라 모듈(160)에서 원심 분리된 혈액을 촬영하여 이미지를 생성하게 된다. 이때, 명확한 이미지 생성 및 균일한 이미지 생성을 위해서 원심분리부(100)는 조명부, 발광부 내지는 광원부(150)를 포함할 수 있다. 상기 발광부는 원심분리칩 부분을 밝게 하고, 충분한 빛이 제공된 상태에서 카메라 모듈(160)에서 원심 분리된 혈액을 촬영하여 이미지를 생성하게 된다. 상기 발광부는 복수 개 구비될 수 있으며, 복수 개 위치에 구비될 수 있다.
제어부(200)는 기본적으로 전체 혈액분석장치의 작동을 제어하는 메인 프로세서(210)를 포함할 수 있다. 상기 메인 프로세서(210)의 작동을 위해 다양한 소프트웨어가 설치될 수 있다. 일례로, 라즈베리 파이 소프트웨어가 설치될 수 있다.
상기 메인 프로세서(210)는 카메라 모듈(160)의 작동을 제어하고, 상기 발광부(150)의 작동을 제어할 수 있다. 상기 메인 프로세서(210)는 직접 모터(130)의 작동을 제어할 수도 있다. 그러나, 보다 정밀한 모터의 제어를 위해서, 상기 제어부(200)는 별도의 모터 드라이버(220)가 구비될 수 있다. 상기 메인 프로세서(210)가 상기 모터 드라이버(220)의 구동을 제어하여, 모터의 RPM 모터의 작동 시간을 정확하게 제어할 수 있다.
한편, 제어부(200)는 사용자 인터페이스(230)를 포함할 수 있다. 상기 사용자 인터페이스(230)는, 사용자가 상기 혈액분석장치를 작동시키기 위해 구비되며, 또한 혈액분석 결과를 표시하기 위해 구비될 수 있다. 이에 대한 상세한 사항은 후술한다.
이하에서는 도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치의 제어 플로우에 대해서 상세히 설명한다.
제어 플로우는 원심분리과정(S100)과 이미지분석과정(S200)을 포함한다. 원심분리과정(S100)에서 원심분리된 혈액에 대한 이미지를 생성하고, 이미지분석과정에서 이미지를 분석하여 혈액 내 구성성분의 농도를 측정하게 된다. 이미지분석과정(S200)은 혈장 헤모글로빈 측정과정(S70)과 헤모글로빈 및 헤마토크릿 측정과정(S80)을 포함하게 된다. 이러한 과정을 거쳐 최종적으로 사용자 인터페이스에 분석/측정 결과를 나타내게 된다.
구체적으로, 사용자는 먼저 혈액 샘플링(S10)을 통해서 분석하고자 하는 혈액을 준비한다. 그리고, 준비된 혈액 35μl를 원심분리칩(10)에 투입하고, 원심분리칩을 고정(S20)시키게 된다.
사용자가 원심분리칩의 장착을 종료하고, 사용자 인터페이스를 통해서 작동 입력 내지는 시작 입력을 하면, 원심분리부가 작동을 하여 원심 분리가 수행(S30)된다. 일례로, 200G로 원심분리판가 회전을 3분간하여 혈액을 혈구와 혈장으로 분리시킨다. 대략 8000RPM으로 원심분리칩이 회전하여 원심 분리될 수 있다.
이후, 원심분리판가 천천히 감속하게 되어 정지하게 된다. 이때, 혈액분석장치의 하우징과 원심분리판에 구비되는 자석들 사이에 자성 결합을 통해서, 원심분리판이 정위치에서 고정(S50)될 수 있다.
원심분리칩이 정위치에서 고정되면, 카메라 모듈(160)이 원심 분리된 혈액이 있는 채널을 촬영하여 이미지가 생성될 수 있다. 혈액 투입, 원심분리 그리고 이미지 획득까지를 원심 분리 과정(S100)이라 할 수 있다.
원심 분리 과정(S100)이 종료되면, 라즈베리파이에 내장된 신규 이미지 분석 프로그램을 통해 혈액 구성성분의 농도를 산출할 수 있다. 혈장 헤모글로빈 측정(S70)과 헤모글로빈 및 헤마토크릿 분석(S80)을 동시에 병렬적으로 수행될 수 있다. 즉, 원심 분리 과정 후 이미지 분석 과정(S200)이 수행되어 혈액 내 구성성분의 농도를 산출하여 출력(S90)하게 된다.
구체적으로, 이미지 분석 과정은 생성된 이미지에서 관심 영역(ROI, region of interest)을 분할하는 단계(S60)를 수행한 후, 혈장 헤모글로빈 산출 과정(S70, 제1과정)과 헤모글로빈 및 헤마토크릿 산출 과정(S80, 제2과정)이 수행될 수 있다. 제1과정과 제2과정은 동시에 병렬적으로 수행될 수 있다.
일례로, 생성된 이미지는 도 1에 도시된 A 영역에 대응될 수 있다. 즉, A 영역을 촬영하여 이미지를 생성할 수 있다. 상기 이미지는 마커(125)를 포함할 수 있다. 즉, 원심분리된 혈액뿐만 아니라 인근의 검정색 마커(125)가 이미지 내에 포함되도록 촬영될 수 있다.
이미지 분석을 통해서 혈장 헤모글로빈 농도를 측정하기 위해서는 교정이 필요하다. 다시 말하면 혈액분석장치에서 출력하는 혈장 헤모글로빈 농도를 교정할 필요가 있다. 이하에서는 교정(calibration)에 대해서 상세히 설명한다.
먼저, 50ml의 혈액을 채혈하여 높은 용혈을 유발시킨 후 원심 분리를 시켜준 후 혈장 용액만 채취할 수 있다. 그리고 채취된 혈장 용액 즉 용혈이 심한 혈장을 적절하게 희석한다. 일례로, 임상적으로 체외 순환 시스템에서 요구되는 혈장 헤모글로빈 측정 범위에 맞춰 혈장 용액을 희석할 수 있다. 희석 비율(1:N)을 달리하여 복수 개의 희석 용액을 준비한다. 일례로, 희석 비율이 1:10부터 1:100까지 총 10개의 희석 용액을 준비할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치를 통해서 색 정보를 획득한다. 즉, 서로 다른 희석 비율로 준비된 복수 개의 혈장 용액 각각에 대해서 색 정보를 획득하며 교정 곡선을 획득한다. 이때, 획득된 교정 곡선은 도 6 및 도 7에 도시되어 있다.
용혈이 심한 혈장의 혈장 헤모글로빈의 최초 농도를 알면, 희석된 혈장 용액 각각의 혈장 헤모글로빈 농도를 알 수 있다. 왜냐하면 희석 비율이 높아질 수록 혈장 헤모글로빈 농도는 낮아지기 때문이다.
따라서, 혈장 용액 각각에서 혈장 헤모글로빈 농도와 색차값을 구하여 도 6 및 도 7과 같은 교정 곡선 내지는 교정 식을 구할 수 있게 된다.
구체적으로, 색차가 급격하게 변하는 영역을 기준으로 혈장 헤모글로빈이 높은 영역과 낮은 영역을 구분하여 교정 곡선 및 교정식을 획득하였다. 즉, ΔC 가 -2.5를 기준으로 PFHB 낮은 영역은 ΔC가 -2.5보다 큰 영역 그리고 PFHB 높은 영역은 ΔC가 -2.5보다 큰 영역으로 구분하였다.
특히, 교정 곡선을 통해서 선형적인 교정식을 획득할 수 있고, 상기 교정식은 서로 구분된 색차 영역에서 서로 다르게 나타날 수 있다. 따라서, 색차가 급격하게 변하는 영역이 존재함에도 불구하고 전체 색차 영역에서 매우 효과적이고 정확하게 혈장 헤모글로빈 농도를 측정할 수 있다. 즉, 교정 곡선이 아닌 선형적인 교정식을 통해서 색차값에 대한 혈장 헤모글로빈 농도를 선형적으로 측정할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 혈장 헤모글로빈 농도의 산출 알고리즘을 명확하고 단순화할 수 있다. 이는 색차값 전 영역에 대해서 매칭되는 룩업 테이블을 작성할 필요가 없음을 의미한다.
한편, 색차값은 혈장의 색을 항상 일정한 비교 대상과 비교할 수 있도록 검정색 마커 영역과 혈장 영역의 채도의 차를 통해 나타낼 수 있다. 즉, 관심영역 분할(S60)을 통해 혈장 영역에 대한 이미지를 획득한 후, 색차계를 이용하여 검정 마커에서 색정보(L.a.b.)을 획득(S71)하고 혈장 영역에서의 색정보(L.a.b.)를 획득(S72)한다. 그리고, 검정 마커에서의 색정보와 혈장 영역에서의 색정보의 차이, 즉 채도차값(ΔC)를 계산(S73)한다. 혈장 헤모글로빈의 농도의 단위는 mg/dl로 나타낼 수 있다.
계산된 채도값을 도 6 또는 도 7에 도시된 교정 곡선 또는 교정식에 반영하여, 혈장 헤모글로빈 농도값을 산출(S74)하게 된다. 산출된 농도값은 분석 결과로서 스크린에 표시(S90)될 수 있다.
여기서, 상기 검정 마커의 기능이 매우 중요하다고 할 수 있다. 왜냐하면, 기준색값이 변하는 경우 채도값이 달라지기 때문이다. 따라서, 변하지 않는 기준이 설정될 필요가 있으며, 이를 검정 마커를 통해서 구현할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 마커(125)는 원심분리판(110) 또는 원심분리칩 커버(120)에 구비될 수 있다. 그리고, 카메라 모듈은 원심분리된 혈액뿐만 아니라 마커(125)를 함께 촬영하여 이미지로 포함시킬 필요가 있다. 촬영되는 영역(A)에 혈장 영역(B), 적혈구 영역(C) 그리고 마커(125)가 모두 포함될 필요가 있다.
따라서, 채도차의 기준이 되는 마커가 항상 동일하게 촬영될 수 있으므로, 촬영 환경의 변화에도 불구하고, 항상 일정한 기준을 설정할 수 있다. 그러므로, 촬영 시간의 변화, 발광부에서의 광량의 변화 등 환경의 변화에도 불구하고 정확한 채도차를 산출할 수 있다. 이는 결과적으로 정확한 혈장 헤모글로빈 농도를 도출할 수 있음을 의미하게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치의 신뢰성을 검증할 필요가 있다.
총 12 개의 혈액 샘플을 채취하여, 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치를 통해 혈장 헤모글로빈을 측정함으로써 유도된 교정식 내지는 교정 그래프를 검증하였다.
실제 혈장 헤모글로빈 농도와 교정식을 통해 산출된 혈장 헤모글로빈 농도의 차이는 12 개의 혈액 샘플 전체에서 평균 3.2%의 차이가 나타남을 알 수 있었다. 12 개의 샘플에서 최소 오차는 0.4%이며 최대 오차는 8.7%로 나타남을 알 수 있었다.
따라서, 즉각적이고 간단한 방법으로 매우 효과적이고 정확한 혈장 헤모글로빈 농도를 측정할 수 있음을 알 수 있다.
이하에서는 헤모글로빈 및 헤마토크릿 측정 과정(S80)에 대해서 상세히 설명한다.
원심 분리 후 촬영된 이미지로부터 헤모글로빈 농도 및 헤마토크릿 수치를 측정할 수 있다.
먼저, 촬영된 이미지로부터 적혈구 영역(C)만 분할(S81)할 수 있다. 일례로, 이미지 분석 방법 중의 하나의 RGB 역치를 통해 적혈구 영역을 분할할 수 있다.
분할된 영역에서 적혈구 영역(C)의 최고점과 최저점의 거리(L1)을 계산(S82)하게 된다. 즉, 도 1에 도시된 A 영역 이미지 중에서 C 영역을 분할한 후, C 영역의 거리를 계산하게 된다.
그리고, 분할된 적혈구 영역의 최저점에서부터 혈장 최고점까지 거리(L2)를 계산(S83)하게 된다.
L1과 L2 값이 산출되면, L1 : L2 비율을 통해서 헤마토크릿 수치와 헤모글로빈 농도를 산출할 수 있다.
헤마토크릿 수치는 전체 혈액 중 적혈구가 차지하는 부피 비율을 의미하므로, 헤마토크릿 수치는 L1/L2(%)로 산출될 수 있다. 그리고 헤모글로빈 농도는 헤마토크릿 수치를 3으로 나눈 값이라 할 수 있다. 그리고, 헤모글로빈 농도의 단위는 g/dl로 나타낼 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치의 신뢰성을 검증할 필요가 있다.
총 12 개의 혈액 샘플을 채취하여, 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치를 통해 헤마토크릿 수치와 헤모글로빈 농도를 측정함으로써 산출된 결과를 검증하였다.
본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치를 통해 산출된 헤마토크릿 수치와 헤모글로빈 농도의 차이는, 12 개의 혈액 샘플 전체에서 각각 평균 5.64%와 5.46%의 차이가 나타남을 알 수 있었다. 12 개의 샘플에서 최소 오차는 각각 1.0%과 0.33%이며 최대 오차는 각각 10.28%와 10.31%로 나타남을 알 수 있었다.
따라서, 즉각적이고 간단한 방법으로 매우 효과적이고 정확한 헤마토크릿 수치와 헤모글로빈 농도를 측정할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 혈액분석장치는 하나의 몸체를 갖는 기기로 제공될 수 있다. 이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여, 혈액분석장치(1)의 구조에 대해서 상세히 설명한다.
도시된 바와 같이, 혈액분석장치(1)는 외형을 형성하는 하우징(2)을 포함할 수 있다. 상기 하우징(2)은 내부에 원심분리부(100)를 수용하게 된다.
구체적으로, 하우징(2)은 캐비닛 형태로 형성될 수 있다. 상기 하우징(2)은 개구부 및 원심분리공간(차폐공간)을 갖는다. 즉, 하우징(2)의 일측에 하우징 내부로 통하는 개구부와 원심분리가 수행되는 공간(3)이 형성될 수 있다.
상기 개구부를 개폐하기 위한 하우징 커버(4)가 구비될 수 있다. 상기 하우징 커버는 하우징에 힌지 결합되어 있어서, 사용자가 용이하게 하우징 커버(4)를 개폐할 수 있다.
상기 원심분리공간(3)은 하우징 내부에 위치하며, 따라서 원심분리칩(10)이 수용되는 원심분리판(110) 또한 원심분리공간(3)에 위치하게 된다.
사용자는 하우징 커버(4)를 연 후 원심분리칩 커버(120)를 열어서 원심분리칩(10)을 장착할 수 있다. 이후, 반대 순서로 원심분리칩 커버와 하우징 커버를 닫게 된다.
상기 원심분리공간(3)은 원심분리가 수행되는 공간이며 아울러 촬영이 수행되는 공간이라 할 수 있다. 따라서, 원심분리공간은 암실을 형성하도록 구비될 수 있다. 즉, 원심분리공간의 내벽들 그리고 하우징 커버(4)의 하면은 모두 검정색으로 형성됨이 바람직하다. 따라서, 외부 빛이 원심분리공간으로 침투되는 것을 차단하여 보다 명확하고 고정적인 이미지를 생성할 수 있다.
특히, 원심분리공간(3) 내부에 적어도 하나의 발광부가 구비될 수 있다. 원심분리공간 측벽이 4개로 이루어진 경우, 적어도 마주보는 측벽에 각각 발광부(150)가 구비될 수 있다.
한편, 원심분리 후 혈액을 촬영하기 위한 카메라 모듈(160)은 하우징 커버(4)의 하면에 위치될 수 있다. 즉, 수직 촬영이 가능하게 된다.
카메라 모듈(160)의 위치는 항상 고정되며, 아울러 촬영 시의 원심분리칩의 위치도 항상 고정될 수 있다. 전술한 바와 같이 영구자석들을 이용함으로써 항상 정위치에서 원심분리칩의 촬영이 수행될 수 있다.
그러므로, 편차없이 안정적이고 균일한 이미지를 생성하는 것이 가능하게 된다. 그리고 색차의 기준이 되는 마커가 원심분리공간 내부에 구비됨으로써, 오차를 현저히 줄일 수 있는 혈액분석장치가 제공될 수 있다.
사용자 인터페이스(230)는 사용자에게 정보를 표시하는 표시부(디스플레이)와 사용자가 입력하는 입력부(조작부)를 포함할 수 있다.
디스플레이는 산출된 혈액 내 구성성분의 농도를 표시하도록 구비되고, 조작부는 사용자가 상기 혈액분석장치의 작동 조작을 하도록 구비될 수 있다.
디스플레이부와 조작부를 일체로 하여 터치디스플레이가 적용될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 사용자 인터페이스(230)는 복수의 영역으로 구분될 수 있다.
먼저, 촬영된 이미지를 표시하는 이미지 영역(231)이 구비될 수 있다. 이미지 영역에서는 원심분리된 혈액을 촬영한 이미지가 표시될 수 있다. 대략적으로, 사용자가 원심분리가 원활히 수행되었음을 이러한 이미지를 통해서 미리 알 수 있다.
사용자가 원심 분리 준비를 완료하고, 원심 분리 및 혈액분석 시작을 입력하는 시작 입력부(236)가 구비될 수 있으며, 원심 분리 및/또는 혈액분석을 강제로 종료하기 위한 종료 입력부(237)가 구비될 수 있다.
사용자가 시작 입력부를 선택하면, 원심 분리가 수행되고 이미지를 획득할 수 있다. 이후, 획득된 이미지는 이미지 영역(231)에 표시될 수 있다.
그리고, 사용자 인터페이스(230)은 경과 표시부(232)를 포함할 수 있다. 즉, 바(bar) 형상으로 진행 결과를 직관적으로 표시하도록 구비될 수 있다. 이러한 경과 표시부(232)를 통해서 원심분리의 경과, 이미지 생성 경과 그리고 혈액구성성분 측정 경과를 직관적으로 알 수 있다.
경과 표시부(232)에서 모든 경과의 종료가 표시되면, 측정 결과가 출력 영역(233, 234, 235)에 표시될 수 있다.
혈장 헤모글로빈의 농도를 표시하는 제1표시영역(233), 헤모글로빈의 농도를 표시하는 제2표시영역(234) 그리고 헤마토크릿 수치를 표시하는 제3표시영역(235)가 구비될 수 있다. 각각의 영역에서 출력하는 농도의 단위 그리고 출력하는 대상의 명칭이 기재되어 있음이 바람직하다.
상기 사용자 인터페이스(230)는 하우징(2)의 상면(2a, 2b)에 형성될 수 있다. 상기 하우징 커버(4)는 원심분리칩의 수직 장착 및 분리 그리고 수직 촬영을 용이하게 하기 위하여 하우징의 수평 상면(2a)에 형성될 수 있다. 물론, 사용자 인터페이스(230)도 하우징의 수평 상면에 형성되며 상기 하우징 커버의 일측에 구비될 수도 있다.
그러나, 사용자가 하우징의 전방에서 사용자 인터페이스를 용이하게 직시할 수 있도록, 사용자 인터페이스(230)는 하우징(2)의 경사 상면(2b)에 형성됨이 바람직할 것이다.
그러므로, 사용자는 사용자 인터페이스에 용이하게 접근할 수 있고 사용자 인터페이스를 용이하게 직시할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스를 터치디스플레이로 구현할 수 있으므로, 조작 및 정보 표시가 직관적으로 수행될 수 있다.
1 : 혈액분석장치 2 : 하우징
3 : 원심분리공간(개구부) 4 : 하우징 커버
10 : 원심분리칩 100 : 원심분리부
110 : 원심분리판 120 : 원심분리칩 커버
121 : 채널 125 : 마커 130 : 모터 140 : 모터 홀더

Claims (20)

  1. 혈액을 수용하는 원심분리칩;
    상기 원심분리칩을 수용하고, 상기 원심분리칩을 회전시켜 상기 혈액을 원심분리하는 원심분리부;
    상기 원심분리칩에서 원심 분리된 혈액을 촬영하여 이미지를 획득하도록 구비되는 카메라 모듈; 그리고
    상기 원심분리부와 카메라 모듈의 구동을 제어하고, 상기 카메라 모듈에서 획득된 이미지의 분석을 통해서 혈액 내 구성성분의 농도를 산출하는 제어부를 포함하는 혈액분석장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원심분리부는,
    상기 원심분리칩이 장착되는 원심분리판;
    상기 원심분리판과 결합되어, 상기 원심분리판에 장착된 원심분리칩을 커버하는 원심분리칩 커버; 그리고
    상기 원심분리판을 회전시키는 모터를 포함함을 특징으로 하는 혈액분석장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 원심분리칩 커버는 상기 원심분리판에 대해서 회전 가능하게 힌지 결합됨을 특징으로 하는 분석장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 원심분리칩 커버에는, 상기 원심분리칩 커버가 상기 원심분리칩을 커버하는 경우, 상기 원심분리칩을 상기 원심분리칩 커버 외부로 가시적으로 노출시키는 채널이 형성됨을 특징으로 하는 혈액분석장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 원심분리칩 커버에는, 상기 채널 인근에 구비되고 상기 채널과 함께 촬영되는 검정 마커가 구비됨을 특징으로 하는 혈액분석장치
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 원심분리부를 수용하고, 개구부 및 내부에 차폐 공간을 갖는 하우징; 그리고
    상기 차폐 공간을 선택적으로 차폐 개폐하도록 상기 개구부를 구비되는 하우징 커버를 포함하는 혈액분석장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 카메라 모듈은, 상기 차폐 공간 내부에서 상기 채널을 통해 상기 원심분리칩을 촬영하도록 상기 하우징 커버의 내측에 구비됨을 특징으로 하는 혈액분석장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 차폐 공간 내부에서 원심분리부 주변에 빛을 공급하는 광원부를 포함함을 특징으로 하는 혈액분석장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 원심분리부를 통한 원심분리 후, 상기 원심분리판의 정위치 고정을 위해, 상기 원심분리판 및 상기 하우징 중 적어도 어느 하나에 구비되는 자석을 포함하는 혈액분석장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 하우징의 외부 일면에 구비되는 사용자 인터페이스를 포함하고,
    상기 사용자 인터페이스는,
    산출된 혈액 내 구성성분의 농도를 표시하는 디스플레이; 그리고
    사용자가 상기 혈액분석장치의 작동 조작을 하도록 구비되는 조작부를 포함함을 특징으로 하는 혈액분석장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 상기 조작부가 메뉴 형태로 표시되는 터치디스플레이임을 특징으로 하는 혈액분석장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 획득된 이미지에서 혈장 영역의 색 정보를 통해서 혈장 헤모글로빈의 농도를 출력하는 것을 특징으로 하는 혈액분석장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 혈장 영역의 색 정보는, 비교 대상이 되는 검정 마커 영역과 상기 혈장 영역의 채도 차이로 산출되는 채도차 값을 포함하며,
    상기 제어부는 산출된 채도차 값에 대응하는 혈장 헤모글로빈의 농도를 출력하는 것을 특징으로 하는 혈액분석장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 채도차 값의 대역 중 색차의 급변 영역에서의 산출 오차를 감소시키기 위해서, 임계 채도차 값 전후에서 채도차 값과 혈장 헤모글로빈의 농도의 대응 수식 또는 대응 테이블은 서로 구분되어 마련됨을 특징으로 하는 혈액분석장치.
  15. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 획득된 이미지에서 혈장 영역과 적혈구 영역을 포함하는 전체 영역에 대한 상기 적혈구 영역의 비율을 산출하고, 상기 비율을 통해서 헤모글로빈의 농도와 헤마토크릿 수치를 출력하는 것을 특징으로 하는 혈액분석장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 획득된 이미지에서 혈장 영역의 색 정보를 통해서 혈장 헤모글로빈의 농도의 출력하는 과정과 상기 획득된 이미지에서 헤모글로빈의 농도와 헤마토크릿 농도를 출력하는 과정을 병렬적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 혈액분석장치.
  17. 원심분리부를 구동하여 혈액을 수용하는 원심분리칩을 회전시켜 혈액을 혈장 영역과 적혈구 영역으로 원심분리하는 원심분리단계;
    카메라 모듈을 구동하여 원심분리된 혈액에서 혈장 영역과 적혈구 영역에 대한 이미지를 획득하는 이미지생성단계;
    상기 획득된 이미지를 분석하는 이미지분석단계; 그리고
    상기 이미지분석단계에서 분석된 결과를 토대로 혈액 내 구성성분의 농도를 출력하는 출력단계를 포함하는 혈액분석장치의 제어방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 원심분리단계는,
    기설정 RPM과 기설정 시간 동안 상기 원심분리칩을 회전시키는 단계; 그리고
    원심분리칩을 수용하는 원심분리판가 자성에 의해 기설정된 위치에서 정지하도록, 상기 원심분리칩을 기설정 시간 동안 감속시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 혈액분석장치의 제어방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 이미지분석단계는,
    상기 혈장 영역과 적혈구 영역을 분할하는 단계;
    상기 혈장 영역을 통해서 혈장 헤모글로빈 농도를 측정하는 제1측정단계; 그리고
    상기 혈장 영역과 적혈구 영역을 포함하는 전체 영역에 대한 상기 적혈구 영역의 비율을 통해서 헤모글로빈 농도와 헤마토크릿 수치를 측정하는 제2측정단계를 포함함을 특징으로 하는 혈액분석장치의 제어방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제1측정단계와 제2측정단계는 동시에 그리고 병렬적으로 수행됨을 특징으로 하는 혈액분석장치의 제어방법.
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