KR20190114187A

KR20190114187A - 검사장치 및 검사장치의 제어방법

Info

Publication number: KR20190114187A
Application number: KR1020180036502A
Authority: KR
Inventors: 김귀현; 박성하; 엄현주
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-10-10
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: KR102453637B1

Abstract

　　개시된 실시예는 검사장치 및 검사장치의 제어방법에 관한 것으로, 개시된 실시예의 검사장치는 샘플에 포함된 표적 물질과 방해 물질에 대한 광학 특성값을 측정하는 측정부, 표적 물질과 방해 물질에 대한 광학 특성값에 기초하여 표적 물질과 방해 물질의 농도를 산출하고, 산출된 표적 물질과 방해 물질의 농도 및 표적 물질의 반응 속도에 기초하여 샘플의 측정 시간을 결정하는 제어부를 포함한다.
개시된 실시예에 의하면, 표적 물질과 방해 물질의 농도가 고농도인 경우에도 별도의 희석 없이 표적 물질의 농도를 측정하는 것이 가능하다. 또한, 표적 물질과 방해 물질의 농도가 낮은 경우에는 불필요하게 검사 시간을 늘릴 필요가 없다.

Description

검사장치 및 검사장치의 제어방법{TEST APPARATUS, AND METHOD FOR CONTOTOLLING THEREOF}

개시된 발명은 검사장치 및 검사장치의 제어방법에 관한 것이다.

환경 모니터링, 식품 검사, 의료 진단 등 다양한 분야에서 검체를 검사하는 장치 및 방법을 필요로 한다. 기존에는 정해진 프로토콜에 의한 검사를 수행하기 위하여 숙련된 실험자가 수 회의 시약 주입, 혼합, 분리 및 이동, 반응, 원심 분리 등의 다양한 단계를 수작업으로 진행해야 했고, 이러한 작업은 검사 결과의 오류를 유발하는 원인이 되었다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 검사 물질을 신속하게 분석할 수 있는 소형화 및 자동화된 장비가 개발되었다. 특히, 휴대가 가능한 카트리지는 장소에 구애받지 않고 신속하게 샘플을 분석할 수 있으므로 그 구조 및 기능을 개선하면 더 다양한 분야에서 더 다양한 기능을 수행할 수 있다. 최근에는, 소형화 및 자동화된 샘플을 분석하는 장치를 통해 정밀한 분석방법에 관한 연구가 진행 중이다.

특히, 샘플에는 표적 물질 외에도 다양한 물질이 존재하고 이들 물질이 방해 물질로 작용하여 표적 물질의 검출을 위한 반응이 저해되거나, 과잉 반응이 일어날 수 도 있다. 이에 따라 검사를 진행하고 희석을 한 이후에 재검사를 진행하는 경우가 있었다. 이러한 경우 카트리지를 2회 소모하고 검사 측정시간이 증가하였으며, 희석에 따른 오류가 발생할 수 있었다.

개시된 발명의 일 측면은 표적 물질의 농도가 높은 경우에도 희석 없이 1회의 검사를 진행할 수 있는 검사 장치 및 그 제어방법을 제공한다.

일 실시예에 따른 검사장치는 샘플에 포함된 표적 물질과 방해 물질에 대한 광학 특성값을 측정하는 측정부, 및 상기 표적 물질과 상기 방해 물질에 대한 광학 특성값에 기초하여 상기 표적 물질과 상기 방해 물질의 농도를 산출하고, 상기 산출된 표적 물질과 상기 방해 물질의 농도 및 상기 표적 물질의 반응 속도에 기초하여 상기 샘플의 측정 시간을 결정하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 표적 물질의 농도가 제1농도보다 작고, 상기 방해 물질의 농도가 제2농도보다 작으면 제1시간 동안 상기 샘플에 대한 검사를 진행할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 표적 물질의 농도가 제1농도 이상인 경우에는 상기 방해 물질의 농도가 제3농도 이상인지의 여부와 상기 표적 물질의 반응 그래프의 기울기와 상기 반응 그래프의 직선성을 고려하여 상기 샘플에 대한 검사 시간을 결정할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 방해 물질의 농도가 제2농도 이상 제3농도 이하이고 상기 표적 물질의 반응 그래프의 기울기가 0.08이하이며, 상기 반응 그래프의 직선성이 0.999 이하이면, 제2시간동안 상기 샘플에 대한 검사를 진행할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 방해 물질의 농도가 제3농도보다 크거나, 상기 표적 물질의 반응 그래프의 기울기가 0.08보다 크거나, 상기 반응 그래프의 직선성이 0.999보다 큰 경우 중 적어도 하나를 만족하면, 제3시간동안 상기 샘플에 대한 검사를 진행할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 표적 물질의 반응 그래프의 기울기를 반응 시간이 400 내지 480초에 측정할 수 있다.

상기 제어부가 검사를 진행하는 상기 제1시간은 5 내지 7분일 수 있다.

상기 제어부가 검사를 진행하는 상기 제2시간은 8 내지 10분일 수 있다.

상기 제어부가 검사를 진행하는 상기 제2시간은 11 내지 13분일 수 있다.

상기 측정부는, 상기 샘플이 수용되는 제1수용부와, 시약이 수용되는 제2수용부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 표적 물질의 농도는 상기 제1수용부의 광학 특성값과 상기 제2수용부의 광학 특성값의 차이를 이용하여 측정할 수 있다.

상기 샘플은 혈액을 포함하고, 상기 표적 물질은 크레아티닌(Creatinine)이며, 상기 방해 물질은 크레아틴(Creatine)일 수 있다.

개시된 다른 일 실시예에 따른 검사장치의 제어방법은 샘플에 포함된 표적 물질과 방해 물질에 대한 광학 특성값을 측정하고, 상기 표적 물질과 상기 방해 물질에 대한 측정된 광학 특성값에 기초하여 상기 표적 물질과 상기 방해 물질의 농도를 산출하고, 상기 산출된 표적 물질과 방해 물질의 농도 및 상기 표적 물질의 반응 속도에 기초하여 상기 샘플의 검사 시간을 결정하는 것을 포함한다.

상기 샘플의 검사 시간을 결정하는 것은, 상기 표적 물질의 농도가 제1농도보다 작고, 상기 방해 물질의 농도가 제2농도보다 작으면 상기 샘플의 검사 시간을 제1시간으로 결정할 수 있다.

상기 샘플의 검사 시간을 결정하는 것은, 상기 샘플의 농도가 제1농도보다 크고, 상기 방해 물질의 농도가 제2농도 이상 제3농도 이하이고 상기 표적 물질의 반응 시간 400 내지 480 초에서의 반응 그래프의 기울기가 0.08 이하이며, 상기 반응 그래프의 직선성이 0.999 이하이면, 상기 샘플의 검사 시간을 제2시간으로 결정할 수 있다.

상기 샘플의 검사 시간을 결정하는 것은, 상기 방해 물질의 농도가 제3농도보다 크거나, 상기 표적 물질의 반응 시간 400 내지 460초에서의 반응 그래프의 기울기가 0.08보다 크거나, 상기 반응 그래프의 직선성이 0.999보다 큰 경우 중 적어도 하나를 만족하면, 상기 샘플의 검사 시간을 제3시간으로 결정할 수 있다.

상기 제1시간은 5 내지 7분인 것을 포함할 수 있다.

상기 제2시간은 8 내지 10분인 것을 포함할 수 있다.

상기 제3시간은 11 내지 13분인 것을 포함할 수 있다.

상기 샘플은 혈액을 포함하고,상기 표적 물질은 크레아티닌(Creatinine)이며, 상기 방해 물질은 크레아틴(Creatine)일 수 있다.

　개시된 실시예에 따른 검사장치 및 이의 제어방법에 따르면 표적 물질의 농도가 높은 경우에도 1회의 검사로 정확한 표적 물질의 값을 측정할 수 있다.

도 1은 개시된 일 실시예에 따른 카트리지가 결합되는 검사장치를 도시한 도면이다.
도 2는 개시된 일 실시예에 따른 카트리지 및 카트리지가 결합되는 검사장치의 장착부재를 분해하여 도시한 도면이다.
도 3은 개시된 일 실시예에 따른 카트리지와 검사장치의 장착부재가 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 개시된 일 실시예에 따른 카트리지를 도시한 도면이다.
도 5는 개시된 일 실시예에 따른 카트리지의 검사 유닛을 분해하여 도시한 도면이다.
도 6은 개시된 일 실시예에 따른 도 4의 카트리지의 검사유닛을 AA'방향으로 절개하여 도시한 단면도이다.
도 7은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 검사장치의 제어블록도이다.
도 8은 개시된 일 실시예에 따른 표적 물질의 측정 메커니즘을 도시한 도면이다.
도 9는 개시된 일 실시예에 따른 표적 물질의 반응이 정상적으로 측정된 경우의 반응 곡선이다.
도 10은 표적 물질의 반응이 비정상적으로 측정된 경우의 반응 곡선이다.
도 11은 개시된 일 실시예에 따른 검사장치의 동작 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 종래의 검사장치에 의한 검사 결과의 상관성을 나타낸 그래프이다.
도 13은 개시된 일 실시예에 따른 검사장치에 의한 검사 결과의 상관성을 나타낸 그래프이다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 개시된 일 실시예에 따른 카트리지가 결합되는 검사장치를 도시한 도면이며, 도 2는 개시된 일 실시예에 따른 카트리지 및 카트리지가 결합되는 검사장치의 장착부재를 분해하여 도시한 도면이다. 도 3은 개시된 일 실시예에 따른 카트리지와 검사장치의 장착부재가 결합된 상태를 도시한 도면이며, 도 4는 개시된 일 실시예에 따른 카트리지를 도시한 도면이다. 도 5는 개시된 일 실시예에 따른 카트리지의 검사 유닛을 분해하여 도시한 도면이다. 또한, 도 6은 개시된 일 실시예에 따른 도 4의 카트리지의 검사유닛을 AA'방향으로 절개하여 도시한 단면도이며, 도 7은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 검사장치의 제어블록도이다. 이하에서는 설명의 중복을 방지하기 위해 도 1 내지 도 7을 함께 설명하도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 개시된 일 실시예에 따른 카트리지(40)가 결합되는 검사장치(1)는 외관을 형성하는 하우징(10) 및 하우징(10)의 전방에 구비된 도어 모듈(20)을 포함한다.

도어 모듈(20)은 디스플레이부(21), 도어(22) 및 도어 프레임(23)을 포함할 수 있다. 디스플레이부(21) 및 도어(22)는 도어 프레임(23)의 전방에 배치될 수 있다. 디스플레이부(21)는 도 1에 도시된 바와 같이, 도어(22)의 상부에 위치할 수 있으나, 이외에도 사용자에게 시각적으로 각종 정보를 제공할 수 있는 위치라면 어디에든 위치할 수 있다.

한편, 도어(22)는 슬라이딩 가능하게 구비될 수 있고, 슬라이딩하여 개방되면 도어(22)는 디스플레이부(21)의 후방에 위치하도록 구비될 수 있다.

디스플레이부(21)에는 샘플에 관한 분석정보로써, 샘플 내 표적 물질의 농도 등과 같이 샘플과 관련된 다양한 정보가 표시될 수 있다. 또한, 디스플레이부(21)가 터치 스크린 타입으로 구현된 경우, 디스플레이부(21)는 사용자로부터 각종 정보, 명령 등을 입력받을 수 있다.

한편, 도어 프레임(23)에는 각종 시약을 수용하는 카트리지(40)가 장착될 수 있는 장착부재(32)가 구비될 수 있다. 사용자는 도어(22)를 상측으로 슬라이딩하여 개방시킨 후, 카트리지(40)를 장착부재(32)에 장착시킨 다음, 도어(22)를 하측으로 슬라이딩 하여 닫은 후에 분석 동작을 수행시킬 수 있다.

카트리지(40)에는 샘플이 주입되어 검사 유닛(45)에서 시약과 반응이 일어난다. 카트리지(40)는 장착부재(32)에 삽입되고, 가압부재(31)가 카트리지(40)를 가압하여 카트리지(40) 내의 샘플이 검사 유닛(45)으로 유입된다.

또한, 검사장치(1)에는 디스플레이부(21)와는 별도로 분석 결과를 별도의 인쇄물로 출력하는 출력부(11)가 더 마련될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 디스플레이부(21)를 통해 검사 결과를 확인할 뿐만 아니라, 출력부(11)를 통해 검사 결과를 출력할 수도 있다.

한편, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 카트리지(40)는 검사장치(1)의 장착부재(32)에 삽입될 수 있다. 장착부재(32)는 카트리지(40)가 안착되는 안착부(32c)와 장착부재(32)를 검사장치(1) 내에서 지지하기 위한 지지부(32f)를 포함할 수 있다.

지지부(32f)는 장착부재(32)의 바디(32e)의 양측으로 연장되도록 마련되며, 바디(32e)의 가운데에 안착부(32c)가 마련될 수 있다. 안착부(32c)의 후방에는 슬릿(32d)이 마련될 수 있으며, 이는 검사 유닛(45)의 샘플의 검사 결과 측정 시에 발생하는 오류를 방지하기 위함이다.

장착부재(32)는 카트리지(40)와 접촉하는 접촉부(32a, 32b)를 포함하며, 카트리지(40)의 검사 유닛(45)은 접촉부(32a, 32b)에 상응하는 형상의 함몰부(45a)를 포함할 수 있다. 이에, 함몰부(45a)와 접촉부(32a, 32b)가 접촉할 수 있다. 이 때, 함몰부(45a)는 두 개 마련되고, 이에 대응하여 접촉부(32a, 32b)도 두 개가 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 카트리지(40)는 외관을 형성하는 하우징(41)과 샘플과 시약이 만나 반응이 일어나는 검사 유닛(45)을 포함한다.

하우징(41)은 카트리지(40)를 지지하는 것과 동시에 사용자가 카트리지(40)를 파지할 수 있는 형태로 구현될 수 있다. 일 실시예로, 하우징(41)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자가 잡는 부분의 형상이 유선형의 돌기 형상으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 안정적으로 카트리지(40)를 잡을 수 있다. 다만, 하우징(41)의 형태가 도면에 도시된 형태로 한정되는 것은 아니고, 다양한 형태로 구현될 수 있으며 이에 대한 제한은 없다.

또한, 카트리지(40)에는 샘플을 공급받는 샘플 공급부(42)가 마련될 수 있다. 샘플 공급부(42)는 샘플이 검사 유닛(45)으로 유입되는 공급홀(42b)과 샘플의 공급을 보조하는 공급 보조부(42a)를 포함할 수 있다.

샘플 공급부(42)에는 검사장치(1)에서 검사할 수 있는 샘플이 공급될 수 있다. 여기서, 샘플은 혈액, 조직액, 림프액을 포함하는 체액, 타액, 소변 등의 바이오 샘플이나 수질 관리 또는 토양 관리를 위한 환경 샘플을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 한편, 샘플은 희석되거나 희석되지 않은 샘플을 사용할 수도 있으며, 이에 대한 제한은 없다.

공급홀(42b)은 도 2에 도시된 바와 같이 원형의 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 다각형의 형상으로 형성되는 것도 가능하다. 사용자는 파이펫(pipet)이나 스포이드 등의 도구를 이용하여 검체 공급부(42)에 검체를 떨어뜨릴 수 있다.

공급 보조부(42a)는 공급홀(42b)의 주변에 공급홀(42b)의 방향으로 경사가 생기도록 형성되어, 공급홀(42b)의 주변에 떨어진 샘플이 공급홀(42b)로 흘러 들어갈 수 있도록 한다. 구체적으로, 사용자가 샘플을 공급홀(42b) 안에 정확하게 떨어뜨리지 못하여 일부가 공급홀(42b)의 주변에 떨어지는 경우, 주변에 떨어진 샘플은 공급 보조부(42a)의 경사에 의해 공급홀(42b)로 유입될 수 있다.

또한, 공급 보조부(42a)는 샘플의 공급을 보조하는 것뿐만 아니라, 잘못 공급된 샘플에 의한 카트리지(40)의 오염도 방지할 수 있다. 구체적으로, 샘플이 공급홀(42b) 안으로 정확하게 유입되지 못하더라도, 공급홀(42b) 주변의 공급 보조부(42a)가 검사 유닛(45)이나 파지부 쪽으로 샘플이 흘러가는 것을 막아주므로, 샘플에 의한 카트리지(40)의 오염을 방지할 수 있고 더불어 인체에 유해할 수 있는 샘플이 사용자와 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

도면에 도시된 바에 따르면 샘플 공급부(42)는 공급홀(42b)을 하나만 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니며 공급홀을 복수 개 포함하는 것도 가능하다. 공급홀을 복수 개 구비하는 경우에는 하나의 카트리지(40)에서 서로 다른 복수의 샘플에 대해 동시에 검사를 진행할 수 있다. 여기서, 서로 다른 복수의 샘플의 종류는 동일하나 그 출처가 다른 것일 수도 있고, 종류와 출처가 모두 다른 것일 수도 있으며, 종류와 출처가 모두 동일하나 상태가 다른 것일 수도 있다.

전술한 바와 같이, 하우징(41)은 특정 기능을 구현하는 형상을 가지고 샘플과 접촉하는 경우가 있으므로, 성형이 용이하고 화학적, 생물학적으로 비활성인 재질로 형성될 수 있다.

예를 들어, 하우징(41)은 폴리메탈메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴, 폴리다이메틸실록산(PDMS) 등의 폴리실록산, 폴리카보네이트(PC), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등의 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올, 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 폴리프로필렌(PP), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 사이클로 올레핀 공중합체(COC) 등의 플라스틱 소재, 유리, 운모, 실리카, 반도체 웨이퍼 등의 다양한 재료로 만들어질 수 있다.

다만, 전술한 물질은 하우징(41)의 재료로 사용될 수 있는 물질의 예시에 불과하며, 전술한 물질만으로 하우징(41)이 구현되는 것으로 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따른 하우징(41)은 화학적, 생물학적 안정성과 기계적 가공성을 가진느 소재이면 어는 것을 통해서도 구현 가능하다.

한편, 카트리지(40)에는 검사 유닛(45)이 결합 또는 접합되도록 마련될 수 있다. 샘플 공급부(42)를 통해 주입된 샘플은 검사 유닛(45)으로 유입되어 시약과 반응이 일어남에 따라 검사가 수행될 수 있다. 검사 유닛(45)은 복수 개의 수용부(45b)를 포함하며, 수용부(45b)에는 샘플과 반응하는 시약이 수용될 수 있다.

이 때, 복수 개의 수용부(45b)에는 다양한 종류의 시약이 수용될 수 있다. 예를 들어, 수용부(45b)에는 샘플 내 표적 물질의 농도를 검출하는데 이용되는 시약이 수용될 수 있다. 일 예로, 시약에는 샘플 내 표적 물질의 농도에 따라 다른 광학적 특성을 보이는 발색제가 포함되어 있어, 검사장치(1)는 수광부(52)를 통해 광학적 특성을 검출하고, 검출 결과를 기초로 표적 물질의 농도를 계산할 수 있다.

이하에서 설명되는 표적 물질은 샘플에 포함된 분석 대상 물질을 의미한다. 예를 들어, 표적 물질은 단백질, 효소, 이온 등과 같이 샘플에 포함되어 있는 물질을 의미하며 제한은 없다. 일 실시예로, 샘플이 사람의 혈액인 경우, 표적 물질은 나트륨(Na), 칼륨(K) 등 혈액 내 존재하는 다양한 물질 중 하나일 수 있으며 이에 대한 제한은 없다. 개시된 발명의 일 실시예에 따르면, 표적 물질로 크레아티닌(Creatinine)이 사용될 수 있다. 이하에서는 카트리지(40)의 검사 유닛(45)의 구조에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.

도 5를 참조하면 일 실시예에 따른 카트리지(40)의 검사 유닛(45)은 세 개의 판(46, 47, 48)이 접합된 구조로 형성될 수 있다. 세 개의 판(46, 47, 48)은 상판(46), 중판(47), 하판(48)으로 나뉠 수 있다. 상판(46)과 하판(47)은 차광잉크를 인쇄하여 수용부(45b)로 이동 중인 샘플을 외부의 빛으로부터 보호하거나 수용부(45b)에서 광학 특성 측정 시 발생될 수 있는 오류를 방지할 수 있다. 상판(46), 하판(48)은 각각 10㎛ 내지 300㎛의 두께를 가질 수 있다. 중판(47)의 경우 50㎛ 내지 300㎛의 두께를 가질 수 있다.

검사 유닛(45)의 상판(46)과 하판(48)을 형성하는데 사용되는 필름은 초저밀로 폴리에틸렌(VLDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등의 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌(PP) 필름, 폴리염화비닐(PVC) 필름, 폴리비닐 알코올(PVA) 필름, 폴리스틸렌(PS) 필름 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 중에서 선택될 수 있다. 그러나 전술한 필름은 예시에 불과하며 이외에도 화학적, 생물학적으로 비활성이고 기계적 가공성이 있는 재질의 필름이면 검사 유닛(45)의 상판(46)과 하판(48)을 형성하는 필름이 될 수 있으며 이에 대한 제한은 없다.

검사 유닛(45)의 중판(47)은 상판(46) 및 하판(48)과 달리 다공질 시트로 형성될 수 있다. 중판(47)으로 사용될 수 있는 다공질 시트의 예로는 셀룰로오즈 아세테이트(Cellulose acetate), 나일로(Nylon 6.6, Nylon 6.10), 폴리이서설폰(Polyethersulfone) 중 하나 이상이 사용될 수 있다. 중판(47)은 다공질 시트로 마련되기 때문에 그 자체로서 벤트(vent)의 역할을 하며, 별도의 구동원 없이도 샘플이 검사 유닛(45) 내에서 이동할 수 있도록 한다, 또한, 샘플이 친수성인 경우에는 중판(47)의 내부로 샘플이 스며드는 것을 방지하기 위하여 중판(47)은 소수성 용액으로 코팅될 수 있다.

상판(46)에는 샘플이 유입되는 유입부(46a)가 형성되고 수용부(45b)에 대응되는 영역(46b)은 투명하게 처리될 수 있다. 하판(48) 또한 수용부(45b)에 대응되는 영역(48a)은 투명하게 처리될 수 있으며, 이는 수용부(45b) 내에서 일어나는 반응에 따른 광학적 특성의 일 예로써, 흡광도(optical density)를 측정하기 위함이다. 여기서, 흡광도는 광학 밀도라기도 하나, 이하에서는 설명의 편의상 흡광도라 하기로 한다.

중판(47)에도 샘플이 유입되기 위한 유입부(47a)가 형성되며, 상판(46)의 유입부(46a)와 중판(47)의 유입부(47a)가 겹쳐져 검사 유닛(45)의 유입부(44)가 형성된다, 또한, 중판(47)에는 유입부(47a)와 수용부(45b)를 연결하는 유로(47c)가 형성될 수 있다.

검사 유닛(45)에서는 샘플 분석을 위한 다양한 반응이 일어날 수 있으며, 혈액을 샘플로 사용하는 경우에는 수용부(45b)에 혈액(특히 혈장)의 특정 성분과 반응하여 발색 또는 변색하는 시약을 수용부(45b)에 수용시켜 수용부(45b) 내에서 발현되는 색을 광학적으로 검출하여 수치화할 수 있다. 전술한 수치를 통해 혈액 내의 특정 성분의 존재 여부, 특정 성분의 비율, 또는 농도 등을 확인할 수 있다.

카트리지(40)는 하우징(41)의 하부에 검사 유닛(45)이 접합되는 방식으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 검사 유닛(45)은 공급홀(42b)이 마련되는 샘플 공급부(42)의 하측에 접합될 수 있다.

하우징(41)과 검사 유닛(45)의 접합에는 감압성 접착제(Pressure Sensitice Adhesive: PSA)가 사용될 수 있으며, 감압성 접착제는 상온에서 지압 정도의 작은 압력으로 피착제에 단시간 내에 접착이 가능하고 박리 시에는 응집 파괴를 일으키지 않으며 피착제 표면에 잔사를 남기지 않는 특성을 갖는다. 다만, 하우징(41)과 검사 유닛(45)은 감압성 접착제에 의해서만 접착되는 것은 아니고, 감압성 접착제 외에 다른 양면 접착제에 의해 접합되거나 홈에 끼워지는 방식으로 접합되는 것도 가능하다.

공급홀(42b)을 통해 유입된 샘플은 필터링부(43)를 통과하여 검사 유닛(45)으로 유입된다. 필터링부(43)는 하우징(41)의 공급홀(42b)에 끼워질 수 있다.

필터링부(43)는 샘플 내에 포함된 일정 크기 이상의 물질을 여과시키도록 다수의 기공을 포함하는 다공성 멤브레인을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터링부(43)는 두 층의 필터를 포함할 수도 있다. 일 실시예로, 첫번째 필터는 유리섬유(glass fiber), 부직포, 종이필터(absorbent filter) 등으로 이루어질 수 있고, 두번째 필터는 폴리카보네이트(PC), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에틸렌(PE), 폴리술폰(PS), 폴리아크릴술폰(PASF) 등으로 이루어질 수 있다.

한편, 필터링부(43)가 이중층으로 이루어지는 경우에는 상층의 필터를 통과한 샘플에 대해 하층의 필터에서 한 번 더 여과를 수행할 수 있다. 또한, 필터링부()의 기공 크기보다 큰 입자가 한꺼번에 다량으로 유입될 경우 필터링부(43)가 찢어지거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며 필터링부(43)는 삼중층이나 그 이상의 층을 포함하도록 마련될 수도 있다. 이러한 경우 샘플에 대한 여과 기능이 더 강화되고, 필터링부(43)의 안정성 역시 더 향상된다. 각각의 필터링부(43)는 양면 접착제 등의 접착물질(미도시)에 의해 공정될 수 있다.

검사 유닛(45)에는 필터링부(43)를 통과한 샘플이 유입되는 유입부(44), 유입된 샘플이 이동하는 유로(47c) 및 샘플과 시약의 반응이 일어나는 수용부(45b)가 마련될 수 있다. 제2수용부와 제1수용부의 흡광도의 차이를 이용하여 표적 물질의 농도를 검출할 수 있다.

한편, 상판(46)과 중판(47)과 하판(48)은 양면 테이프(49)에 의해 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 중판(47)의 상면과 하면에 양면 테이프(49)가 부착되어 상판(46)과 중판(47)과 하판(48)이 결합될 수 있다.

카트리지(40)의 수용부(45b)는 서로 간에 격리된 복수 개가 마련될 수 있다. 예를 들어, 수용부(45b)는 제1수용부, 제2수용부, 제3수용부를 포함할 수 있으나, 수용부의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 개시된 발명의 일 실시예에 따르면, 제1수용부에는 표적 물질을 포함하는 샘플이 수용될 수 있으며, 제2수용부에는 시약이 수용될 수 있다.

도 7은 개시된 발명의 일 실시예에 따른 검사장치의 제어블록도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 검사장치(1)는 특정 파장에서의 광학 특성값을 측정하는 측정부(50)와, 검사장치(1)의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(60)를 포함한다. 또한, 측정된 광학 특성값을 이용하여 샘플에 포함된 표적 물질의 농도를 산출하는 데이터 처리부(70)를 포함할 수 있다.

측정부(50)는 광을 발생시켜 조사하는 발광부(51)와 샘플을 투과하거나 샘플에 반사된 광을 검출하는 수광부(52)를 포함할 수 있다.

일 예로, 발광부(51)는 LED(Light-Emitting Diode)를 포함할 수 있고, 이외에 반도체 레이저, He-Ne 레이저, 할로겐 램프 등 다양한 종류의 광원으로 구현될 수 있다. 또한, 측정부(50)는 특정 파장의 빛을 조사하기 위한 필터 등의 추가적인 장치를 더 포함할 수도 있다.

300nm 내지 800nm 대역의 파장 중 원하는 파장을 갖는 광이 광원을 통해 조사될 수 있는 바, 표적 물질과 방해 물질의 종류 및 농도 측정에 적용되는 방법에 따라 적절한 파장이 선택될 수 있다.

수광부(52)는 샘플을 투과한 광을 검출하고, 검출된 광을 그 강도에 대응되는 전기적 신호로 변환한다. 이를 위해, 수광부(52)는 포토다이오드와 같은 수광 소자를 포함할 수 있다.

제어부(60)는 검사장치(1)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 측정부(50)에서 조사되는 광의 파장을 제어하거나, 측정부(50)의 위치를 샘플이 수용된 수용부(45b)에 대응되는 위치로 제어할 수 있다. 개시된 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(60)는 샘플의 검사 시간을 제어할 수 있다.

또한, 데이터 처리부(70)가 수광부(52)로부터 출력된 값을 이용하여 측정된 항목의 농도를 측정하거나, 특정 질병에 대한 진단을 수행하는 경우에는 그 결과가 사용자에게 제공될 수 있도록 제어할 수도 있다.

데이터 처리부(70)와 제어부(60)는 전술할 동작 및 후술할 동작에 관한 프로그램이 저장된 메모리 및 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키는 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 메모리와 프로세서가 데이터 처리부(70)와 제어부(60)에 각각 할당되는 것도 가능하고, 데이터 처리부(70)와 제어부(60)가 메모리와 프로세서를 공유하는 것도 가능하다.

도 8은 개시된 일 실시예에 따른 표적 물질의 측정 메커니즘을 도시한 도면이다. 도 9는 개시된 일 실시예에 따른 표적 물질의 반응이 정상적으로 측정된 경우의 반응 곡선이며, 도 10은 표적 물질의 반응이 비정상적으로 측정된 경우의 반응곡선이다. 도 11은 개시된 일 실시예에 따른 검사장치의 동작 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 도 12는 종래의 검사장치에 의한 검사 결과의 상관성을 나타낸 그래프이며, 도 13은 개시된 일 실시예에 따른 검사장치에 의한 검사 결과의 상관성을 나타낸 그래프이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 개시된 발명의 일 실시예에 따르면 샘플로는 혈액이 이용될 수 있으며, 표적 물질은 크레아티닌(Creatinine)이며, 방해 물질은 크레아틴(Creatine)일 수 있다.

R1은 검사장치(1)의 측정 대상 물질인 샘플에서 일어나는 반응이며, R2는 시약에서 일어나는 반응이다. 표적 물질의 농도는 시약 내의 표적 물질의 흡광도와 샘플 내의 표적 물질의 흡광도의 차이를 이용하여 산출한다. 표적 물질인 크레아티닌과 방해 물질은 크레아틴은 서로 가역 반응을 일으키기 때문에, 표적 물질이나 방해 물질의 농도가 높은 경우에는 표적 물질의 농도가 잘못 측정될 수 있었다. 이에 종래에는 샘플을 희석하여 재검사를 진행하였으나, 이러한 경우 검사 시에 에러가 발생할 수 있었다.

도 9a, 도 9b와 도 9c는 creatinine과 creatine이 정상적으로 반응이 진행된 경우의 반응 곡선이다. 도 9a, 도 9b와 도 9c에서는 creatinine의 반응 곡선의 기울기가 시간이 지날수록 완만해지는 것을 확인할 수 있다.

도 10a와 도 10b는 creatinine과 creatine이 비정상적으로 반응이 진행된 경우의 반응 곡선이다. 도 10a와 도 10b의 경우 creatinine의 반응 곡선의 기울기가 시간이 지나도 완만해지지 않고 기울기가 커지거나 동일하게 유지되는 것을 확인할 수 있다. 이는 시간이 지나도 creatinine의 농도가 높게 측정되고 있다는 것을 의미한다.

표적 물질이나 방해 물질의 농도가 높은 경우에는 표적 물질과 반응 물질 간에 가역반응이 계속적으로 일어날 수 있기 때문에 검사 시간을 늘릴 필요가 있다. 다만, 검사 시간을 일괄적으로 늘리는 경우에는 표적 물질과 방해 물질의 농도가 낮은 경우에 불필요하게 검사시간을 일괄적으로 늘리게 되어 검사시간이 길어질 수 있다. 이를 방지하기 위하여 개시된 발명의 일 실시예는 표적 물질과 방해 물질의 농도, 표적 물질의 반응 속도에 기초하여 샘플의 측정시간을 결정한다.

도 11은 개시된 일 실시예에 따른 검사장치의 동작 흐름을 설명하기 위한 도면으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 표적 물질 및 방해 물질의 농도를 산출한다(100). 표적 물질과 방해 물질의 농도 측정은 검사 장치(1)의 측정부(50)에서 진행된다. 측정부(50)는 표적 물질과 방해 물질의 농도를 광원에서 조사된 광이 샘플을 투과하여 검출된 흡광도를 수치화하여 측정할 수 있다.

표적 물질의 농도가 제1농도보다 작고(200) 방해 물질의 농도가 제2농도보다 작은 경우(300)에는 제1시간동안 샘플의 검사를 진행한다(400). 이러한 경우 표적 물질의 농도와 방해 물질의 농도가 모두 일정 농도 이하인 경우로, 검사가 정상적으로 진행되었다는 것을 의미한다. 이 때 제1농도는 5mg/dL일 수 있다. 또한, 제2농도는 5mg/dL일 수 있다. 제1시간은 5 내지 7분일 수 있다. 즉, 표적 물질의 농도가 5mg/dL보다 작고 방해 물질의 농도가 5mg/dL보다 작은 경우에는 5 내지 7분만에 검사가 완료될 수 있다.

한편, 표적 물질의 농도가 제1농도 이상인 경우에는 방해 물질의 농도가 제3농도 이상인지의 여부와 표적 물질의 반응 그래프의 기울기와 반응 그래프의 직선성을 고려하여 샘플에 대한 검사 시간을 결정할 수 있다.

구체적으로, 방해 물질의 농도가 제2농도 이상이고 제3농도 이하이고, 표적 물질의 반응 그래프의 기울기가 0.08 이하이고 표적 물질의 반응 그래프의 직선성이 0.999 이하인 경우(310)에는 제2시간동안 샘플의 검사를 진행한다(410). 이 때, 표적 물질의 농도는 제1농도보다 클 수 있다. 표적 물질의 반응 그래프의 기울기는 반응 시간 400 내지 480초에서의 기울기를 의미한다. 샘플 내의 표적 물질이 고농도인 경우에는 반응이 완료되지 않아 반응 그래프의 직선성이 0.999보다 크게 나타나게 되기 때문에 직선성 또한 검사시간 판단의 척도가 될 수 있다.

제2시간은 제1시간보다 크다. 이러한 경우 표적 물질의 농도가 제1농도 이상이거나 방해 물질의 농도가 제2농도 이상이기 때문에 검사 시간을 제1시간보다 늘리는 것이다.

이 때 제1농도는 5mg/dL일 수 있다. 또한, 제2농도는 5mg/dL일 수 있다. 또한, 제3농도는 16mg/dL일 수 있다. 제2시간은 8 내지 10분일 수 있다.

즉, 표적 물질의 농도가 5mg/dL보다 크고 방해 물질의 농도가 5mg/dL 이상이고 16mg/dL 이하이고 표적 물질의 반응 시간 400 내지 480초에서의 반응 그래프의 기울기가 0.08 이하이며, 반응 그래프의 직선성이 0.999 이하인 경우에는 8 내지 10분만에 검사가 완료될 수 있다.

한편, 방해 물질의 농도가 제3농도보다 크거나, 표적 물질의 반응 그래프의 기울기가 0.08보다 크거나, 반응 그래프의 직선성이 0.999보다 큰 경우 중 적어도 하나를 만족하면, 제3시간 동안 샘플의 검사를 진행한다(420).

이 때, 표적 물질의 농도는 제1농도보다 클 수 있다. 표적 물질의 반응 그래프의 기울기는 반응 시간 400 내지 480초에서의 기울기를 의미한다. 샘플 내의 표적 물질이 고농도인 경우에는 반응이 완료되지 않아 반응 그래프의 직선성이 0.999보다 크게 나타나게 되기 때문에 직선성 또한 검사시간 판단의 척도가 될 수 있다.

제3시간은 제2시간보다 크다. 이러한 경우 표적 물질의 농도가 제1농도 이상이거나 방해 물질의 농도가 제3농도보다 크기 때문에 검사 시간을 제2시간보다 늘리는 것이다.

이 때 제1농도는 5mg/dL일 수 있다. 또한, 제2농도는 5mg/dL일 수 있다. 또한, 제3농도는 16mg/dL일 수 있다. 제3시간은 11 내지 13분일 수 있다.

즉, 표적 물질의 농도가 5mg/dL보다 크고 방해 물질의 농도가 16mg/dL보다 크거나, 표적 물질의 반응 시간 400 내지 480초에서의 반응 그래프의 기울기가 0.08 보다 크거나, 반응 그래프의 직선성이 0.999 보다 큰 경우에는 11 내지 13분만에 검사가 완료될 수 있다.

다만, 방해 물질의 농도가 지나치게 고농도인 경우에는 제3시간분이 지나도 검사가 완료될 수 없으며, 이러한 경우에는 에러 메시지가 디스플레이부(21)에 표시된다. 보다 구체적으로, 방해 물질의 농도가 32mg/dL인 경우에는 제3시간인 11 내지 13분동안 검사를 진행해도 정확한 표적 물질의 농도를 측정할 수 없다.

도 12는 종래의 검사장치에 의한 검사 결과의 상관성을 나타낸 그래프이며, 도 12에 도시된 바와 같이, 종래에는 크레아틴의 농도가 높은 경우에는 상관관계 라인을 벗어난 이상값을 보이는 것을 확인할 수 있다.

도 13은 개시된 일 실시예에 따른 검사장치에 의한 검사 결과의 상관성을 나타낸 그래프이며, 도 13에 도시된 바와 같이, 개시된 발명의 일 실시예에 따르면 크레아틴의 농도가 높은 경우에도 상관관계 라인을 벗어나지 않고 검사가 진행되는 것을 확인할 수 있다.

이와 같이, 개시된 발명의 일 실시예에 따르면, 표적 물질과 방해 물질의 농도가 고농도인 경우에도 별도의 희석 없이 검사를 진행할 수 있다. 또한, 표적 물질과 방해 물질의 농도, 표적 물질의 반응 속도를 고려하여 측정 시간을 결정하기 때문에 표적 물질과 방해 물질의 농도가 낮은 경우에 불필요하게 측정시간이 길어지는 것을 방지할 수 있다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥 상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 명세서 전체에서 사용되는 "~부(unit)", "~ 기", "~블록(block)", "~부재(member)", "~모듈(module)" 등의 용어는 적어도 어느 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어를 의미할 수 있다. 그러나 "~부(unit)", "~ 기", "~블록(block)", "~부재(member)", "~모듈(module)" 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, "~부(unit)", "~ 기", "~블록(block)", "~부재(member)", "~모듈(module)" 등은 접근할 수 있는 저장매체에 저장되고 하나 또는 그 이상의 프로세서에 의하여 수행되는 구성일 수 있다.

이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

　1: 검사장치 10: 하우징
20: 도어모듈 21: 디스플레이부
22: 도어 23: 도어프레임
31: 가압부재 32: 장착부재
40: 카트리지 50: 측정부
60: 제어부 70: 데이터 처리부

Claims

샘플에 포함된 표적 물질과 방해 물질에 대한 광학 특성값을 측정하는 측정부; 및
상기 표적 물질과 상기 방해 물질에 대한 광학 특성값에 기초하여 상기 표적 물질과 상기 방해 물질의 농도를 산출하고, 상기 산출된 표적 물질과 상기 방해 물질의 농도 및 상기 표적 물질의 반응 속도에 기초하여 상기 샘플의 측정 시간을 결정하는 제어부;
를 포함하는 검사장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 표적 물질의 농도가 제1농도보다 작고, 상기 방해 물질의 농도가 제2농도보다 작으면 제1시간 동안 상기 샘플에 대한 검사를 진행하는 검사장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 표적 물질의 농도가 제1농도 이상인 경우에는 상기 방해 물질의 농도가 제3농도 이상인지의 여부와 상기 표적 물질의 반응 그래프의 기울기와 상기 반응 그래프의 직선성을 고려하여 상기 샘플에 대한 검사 시간을 결정하는 검사장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 방해 물질의 농도가 제2농도 이상 제3농도 이하이고 상기 표적 물질의 반응 그래프의 기울기가 0.08이하이며, 상기 반응 그래프의 직선성이 0.999 이하이면, 제2시간동안 상기 샘플에 대한 검사를 진행하는 검사장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 방해 물질의 농도가 제3농도보다 크거나, 상기 표적 물질의 반응 그래프의 기울기가 0.08보다 크거나, 상기 반응 그래프의 직선성이 0.999보다 큰 경우 중 적어도 하나를 만족하면, 제3시간동안 상기 샘플에 대한 검사를 진행하는 검사장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 표적 물질의 반응 그래프의 기울기를 반응 시간이 400 내지 480초에 측정하는 검사장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부가 검사를 진행하는 상기 제1시간은 5 내지 7분인 검사장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부가 검사를 진행하는 상기 제2시간은 8 내지 10분인 검사장치.
제5항에 있어서,
상기 제어부가 검사를 진행하는 상기 제3시간은 11 내지 13분인 검사장치.
제1항에 있어서,
상기 측정부는,
상기 샘플이 수용되는 제1수용부와, 시약이 수용되는 제2수용부를 포함하는 검사장치.
제10항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 표적 물질의 농도는 상기 제1수용부의 광학 특성값과 상기 제2수용부의 광학 특성값의 차이를 이용하여 측정하는 검사장치.
제1항에 있어서,
상기 샘플은 혈액을 포함하고,
상기 표적 물질은 크레아티닌(Creatinine)이며, 상기 방해 물질은 크레아틴(Creatine)인 검사장치.
샘플에 포함된 표적 물질과 방해 물질에 대한 광학 특성값을 측정하고;
상기 표적 물질과 상기 방해 물질에 대한 측정된 광학 특성값에 기초하여 상기 표적 물질과 상기 방해 물질의 농도를 산출하고;
상기 산출된 표적 물질과 방해 물질의 농도 및 상기 표적 물질의 반응 속도에 기초하여 상기 샘플의 검사 시간을 결정하는 것을 포함하는 검사 장치의 제어방법.
제13항에 있어서,
상기 샘플의 검사 시간을 결정하는 것은,
상기 표적 물질의 농도가 제1농도보다 작고, 상기 방해 물질의 농도가 제2농도보다 작으면 상기 샘플의 검사 시간을 제1시간으로 결정하는 것을 포함하는 검사장치의 제어방법.
제13항에 있어서,
상기 샘플의 검사 시간을 결정하는 것은,
상기 샘플의 농도가 제1농도보다 크고, 상기 방해 물질의 농도가 제2농도 이상 제3농도 이하이고 상기 표적 물질의 반응 시간 400 내지 480 초에서의 반응 그래프의 기울기가 0.08 이하이며, 상기 반응 그래프의 직선성이 0.999 이하이면, 상기 샘플의 검사 시간을 제2시간으로 결정하는 것을 포함하는 검사 장치의 제어방법.
제13항에 있어서,
상기 샘플의 검사 시간을 결정하는 것은,
상기 방해 물질의 농도가 제3농도보다 크거나, 상기 표적 물질의 반응 시간 400 내지 460초에서의 반응 그래프의 기울기가 0.08보다 크거나, 상기 반응 그래프의 직선성이 0.999보다 큰 경우 중 적어도 하나를 만족하면, 상기 샘플의 검사 시간을 제3시간으로 결정하는 것을 포함하는 검사 장치의 제어방법.
제14항에 있어서,
상기 제1시간은 5 내지 7분인 것을 포함하는 검사장치의 제어방법.
제15항에 있어서,
상기 제2시간은 8 내지 10분인 것을 포함하는 검사장치의 제어방법.
제16항에 있어서,
상기 제3시간은 11 내지 13분인 것을 포함하는 검사장치의 제어방법.
제13항에 있어서,
상기 샘플은 혈액을 포함하고,
상기 표적 물질은 크레아티닌(Creatinine)이며, 상기 방해 물질은 크레아틴(Creatine)인 검사장치.