KR101177353B1 - 진단 장치 및 이를 이용한 진단 방법 - Google Patents
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Abstract
진단 장치가 제공된다. 이 진단 장치는 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양 및 효소의 활성 정도를 각각 측정하기 위한 제 1 측정부 및 제 2 측정부를 갖는 미세유체 칩을 포함한다. 미세유체 칩의 제 2 측정부는 혈액 시료 내의 효소의 활성 정도를 전기화학 측정법을 이용하여 분석한다.
Description
본 발명은 진단 장치 및 이를 이용한 진단 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양 및 효소의 활성 정도를 동시에 측정할 수 있는 진단 장치 및 이를 이용한 진단 방법에 관한 것이다.
혈액 내 특정 효소의 양을 측정하고자 할 때, 일반적으로 육안으로 판독하거나, 광학적 방법 또는 전기화학적 방법 등을 이용한다. 이들 중에서 전기화학적 방법의 경우, 혈액 시료에 존재하는 산화되기 쉬운 아스코르브산(ascorbic acid), 아세토아미노펜(acetoaminophen) 또는/및 요산(uric acid) 등과 같은 다양한 방해 종들에 의해 큰 영향을 받을 수 있다. 특히, 적혈구 용적률(hematocrit)에 의해서도 심각한 측정 오차를 유발하여 잘못된 판단을 초래하게 된다.
종래의 혈액 내 적혈구 용적률로부터 영향을 감소시키는 방법으로는 적혈구 용적률을 결정하는 적혈구 내부의 물질에서 얻어낸 전기적 신호를 이용하여 기존에 신호 감소량을 보상해주는 방법, 스크린 프린팅(screen printing) 기술을 이용하여 전극 표면에 고정화된 시약 또는 혈액 분리 일체형 기능을 갖는 감응막을 사용하는 방법, 분석 물질과 반응하는 효소 물질을 박막형으로 제조하여 적혈구 및 단백질 등이 전극 표면에 흡착되는 것을 차단하는 방법, 적용 전위를 두 번 인가하여 나온 결과를 수학적으로 처리하여 교정하는 방법 등과 같은 다양한 방법들이 제안되어 왔다.
포도당-6-인산 탈수소 효소(Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase : G6PD)는 인간의 생화학적인 반응에서 중요한 기능을 수행한다. 이는 5탄당 인산 회로(pentose phosphate cycle)의 일부로써, 세포에 미치는 활성 산소의 산화적인 공격을 최소화하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
포도당-6-인산 탈수소 효소는 인간의 모든 세포에 존재하지만, 그 중에서도 산소 수송자의 역할을 하며, 특히, 산화적 공격에 많이 노출되어 있는 적혈구에 높은 농도로 존재한다. 이러한 포도당-6-인산 탈수소 효소의 작용 시스템은 바람직하지 않은 산화적 영향에 대한 방어 능력에 있어 높은 효율성을 보인다. 하지만, 산화적 공격에 대한 방어 기작 역할을 하는 포도당-6-인산 탈수소 효소가 결핍되면 인간에게 투여되는 항말라리아 약물(antimalarial agent) 중 퀴닌(quinine) 계열과 같은 강력한 산화제로 쓰이는 약물에 의한 부작용은 심각한 위험을 초래하는 것으로 알려져 있다.
종래의 포도당-6-인산 탈수소 효소의 활성 정도를 측정하기 위해 사용하는 방법에는 효소 반응을 통한 측방 유동 키트(lateral flow kit), 또는 유동체 시스템(fluid system)의 형광 물질 분석법을 기반으로 한 진단 키트가 있다. 그러나 이러한 방법들은 고가의 진단 장비가 필요하거나, 시각적인 판별에 의한 진단으로 보인자 환자에 대한 판별에는 어려움이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양을 측정하는 동시에 혈액 시료 내의 효소의 활성 정도를 측정하여 헤모글로빈의 양에 대한 효소의 활성을 확인할 수 있는 진단 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양을 측정하는 동시에 혈액 시료 내의 효소의 활성 정도를 측정하여 헤모글로빈의 양에 대한 효소의 활성을 확인할 수 있는 진단 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 진단 장치를 제공한다. 이 진단 장치는 혈액 시료 내 헤모글로빈의 양 및 효소의 활성 정도를 각각 측정하기 위한 제 1 측정부 및 제 2 측정부를 갖는 미세유체 칩을 포함할 수 있다.
미세유체 칩의 제 1 측정부는 혈액 시료 내 헤모글로빈의 양을 광도 측정법, 전기화학 측정법 또는 비색 측정법을 이용하여 측정할 수 있다. 미세유체 칩의 제 1 측정부는 광도 측정법, 전기화학 측정법 또는 비색 측정법 중에서 선택된 복수의 측정법들로 측정하기 위해 복수로 제공될 수 있다.
미세유체 칩의 제 2 측정부는 전극 및 전자 전달 매개체를 포함할 수 있다. 미세유체 칩의 제 2 측정부는 혈액 시료 내의 효소의 활성 정도를 전기화학 측정법을 이용하여 측정할 수 있다. 효소는 포도당-6-인산 탈수소 효소일 수 있다.
미세유체 칩이 장착되는 장착부 및 장착부와의 회로적 연결을 위한 소켓부를 더 포함할 수 있다.
미세유체 칩의 제 1 및 제 2 측정부들에서 각각 측정된 측정값을 분석하기 위한 제 1 및 제 2 분석부들을 더 포함할 수 있다.
미세유체 칩의 제 1 및 제 2 측정부들에서 측정된 측정값들을 증폭하기 위한 증폭기를 더 포함할 수 있다.
미세유체 칩의 제 1 및 제 2 측정부들에서 측정된 측정값들을 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기를 더 포함할 수 있다.
미세유체 칩의 제 1 및 제 2 분석부들의 분석값들을 영상으로 전환하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
미세유체 칩, 소켓부, 제 1 및 제 2 분석부들, 및 표시부를 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.
미세유체 칩은 혈액 시료를 투입하기 위한 시료 투입구, 혈액 시료를 용해물로 전환하기 위한 시료 용해부, 용해물이 제 1 및 제 2 측정부들로 이동하기 위한 분기된 유로, 및 제 1 및 제 2 측정부들과 각각의 전기적 연결을 위한 배선들을 포함할 수 있다.
시료 용해부는 제 1 및 제 2 측정부들에 포함되고, 그리고 분기된 유로는 시료 투입구와 직접 연결될 수 있다.
시료 용해부는 세제를 포함할 수 있다. 세제는 비누, 술폰산염, 황산염, 인산염, 아인산염, 알킬 클리코시드, 담즙산, 글루카미드, 폴리옥시에틸렌, 단순 분산제, 복잡 분산제 또는 쌍성 이온제를 포함할 수 있다.
시료 용해부는 세제를 포함하는 매트릭스를 더 포함할 수 있다. 시료 용해부가 매트릭스를 포함할 경우, 시료 용해부는 분기된 유로에 의해 제 1 및 제 2 측정부들로부터 이격될 수 있다. 매트릭스는 니트로셀룰로오스 막, 소수성 패드 또는 친수성 패드를 포함할 수 있다.
상기한 다른 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 진단 방법을 제공한다. 이 방법은 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양 및 효소의 활성 정도를 각각 측정하기 위한 제 1 측정부 및 제 2 측정부를 갖는 미세유체 칩에 혈액 시료를 투입하는 단계, 혈액 시료를 용해하여 용해물로 전환하는 단계, 용해물을 제 1 및 제 2 측정부들로 이동시키는 단계 및 제 1 및 제 2 측정부들로부터 각각 헤모글로빈의 양 및 효소의 활성 정도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
미세유체 칩의 제 1 측정부는 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양을 광도 측정법, 전기화학 측정법 또는 비색 측정법을 이용하여 측정할 수 있다. 미세유체 칩의 제 1 측정부는 복수로 제공되어 광도 측정법, 전기화학 측정법 또는 비색 측정법 중에서 선택된 복수의 측정법들로 측정할 수 있다.
미세유체 칩의 제 2 측정부는 혈액 시료 내의 효소의 활성 정도를 전기화학 측정법을 이용하여 측정할 수 있다. 효소는 포도당-6-인산 탈수소 효소일 수 있다.
혈액 시료를 용해하는 것은 세제를 이용하는 것일 수 있다. 세제는 비누, 술폰산염, 황산염, 인산염, 아인산염, 알킬 클리코시드, 담즙산, 글루카미드, 폴리옥시에틸렌, 단순 분산제, 복잡 분산제 또는 쌍성 이온제를 포함할 수 있다.
미세유체 칩의 제 1 및 제 2 측정부들에서 측정된 측정값들을 증폭하는 단계, 및 증폭된 측정값들을 디지털 신호로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
미세유체 칩의 제 1 및 제 2 측정부들에서 측정된 측정값들을 영상으로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양을 측정하는 동시에 혈액 시료 내의 효소의 활성 정도를 측정함으로써, 헤모글로빈의 양에 대한 효소의 활성을 확인하여 혈액 시료의 적혈구 용적률 차이에 의해 발생할 수 있는 결과에 대한 판단의 오류를 방지할 수 있다. 이에 따라, 신속하고 정확한 질환 진단을 할 수 있는 진단 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양을 측정하는 동시에 혈액 시료 내의 효소의 활성 정도를 측정함으로써, 헤모글로빈의 양에 대한 효소의 활성을 확인하여 혈액 시료의 적혈구 용적률 차이에 의해 발생할 수 있는 결과에 대한 판단의 오류를 방지할 수 있다. 이에 따라, 신속하고 정확한 질환 진단을 할 수 있는 진단 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성 블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치를 이용하여 헤모글로빈의 정량과 혈액 내 효소의 활성을 동시에 측정하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치에 사용되는 미세유체 칩을 설명하기 위한 개략적인 평면도;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치를 이용하여 혈액 시료 내의 효소의 활성을 측정하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치를 이용하여 헤모글로빈의 정량과 혈액 내 효소의 활성을 동시에 측정하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치에 사용되는 미세유체 칩을 설명하기 위한 개략적인 평면도;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치를 이용하여 혈액 시료 내의 효소의 활성을 측정하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성 블록도이다.
도 1을 참조하면, 진단 장치(100)는 장착부(loading part, 110), 소켓부(socket part, 115), 제 1 및 제 2 분석부들(120, 130), 제어부(control part, 140) 및 표시부(display part, 150)를 포함한다.
장착부(110)는 미세유체 칩(microfluidic chip, 도 3의 200 참조)이 진단 장치(100)에 장착될 수 있는 통로를 제공하고, 그리고 소켓부(115)는 장착부(110)와 회로적 연결을 가져, 진단 장치(100)가 미세유체 칩의 제 1 및 제 2 측정부들(도 3의 220, 230 참조)에서 측정된 측정값들을 읽고, 그리고 이들을 분석할 수 있게 하는 역할을 한다.
미세유체 칩은 제 1 및 제 2 측정부들을 갖는다. 미세유체 칩의 제 1 측정부는 혈액 시료 내의 헤모글로빈(hemoglobin)의 양을 측정하기 위한 것이다. 미세유체 칩의 제 2 측정부는 혈액 시료 내의 효소의 활성 정도를 측정하기 위한 것이다. 미세유체 칩의 제 1 측정부는 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양을 광도 측정법(photometry), 전기화학 측정법(voltammetry) 또는 비색 측정법(colorimetry)을 이용하여 측정할 수 있다. 미세유체 칩의 제 2 측정부는 혈액 시료 내의 효소의 활성 정도를 전기화학 측정법을 이용하여 측정할 수 있다. 미세유체 칩의 제 2 측정부에서는 포도당-6-인산 탈수소 효소의 활성 정도가 측정될 수 있다. 미세유체 칩에 대한 자세한 설명은 도 3에서 다시 설명된다.
제 1 및 제 2 분석부들(120, 130)은 각각 미세유체 칩의 제 1 및 제 2 측정부들에서 측정된 측정값을 분석한다. 즉, 제 1 분석부(120)은 미세유체 칩의 제 1 측정부에서 측정된 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양에 대한 측정값을 분석하고, 그리고 제 2 분석부(130)은 미세유체 칩의 제 2 측정부에서 측정된 혈액 시료 내의 효소의 활성 정도에 대한 측정값을 분석한다. 제 1 및 제 2 분석부들(120, 130)은 미세유체 칩의 제 1 및 제 2 측정부들에서 측정된 측정값들을 증폭하기 위한 증폭기(amplifier, 도 2의 145 참조)를 포함할 수 있으며, 그리고 증폭된 측정값들을 디지털(digital) 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Converter : ADC, 도 2의 147 참조)를 포함할 수 있다.
표시부(150)는 제 1 및 제 2 분석부들(120, 130)에서 분석된 분석값들을 영상으로 전환한다. 표시부(150)는 제 1 및 제 2 분석부들(120, 130)에 의해 분석된 분석값들을 영상으로 보여주기 때문에, 혈액시료 내의 헤모글로빈의 양 및 효소의 활성 정도가 육안으로 확인될 수 있다.
제어부(140)는 소켓부(115), 제 1 및 제 2 분석부들(120, 130) 및 표시부(150)과 전기적으로 연결되어 이들을 제어한다. 즉, 진단 장치(100)의 장착부(110)에 장착된 미세유체 칩도 소켓부(115)를 통해 제어부(140)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 미세유체 칩의 제 1 및 제 2 측정부들에서 측정된 측정값들이 제 1 및 제 2 분석부들(120, 130)로 전송되고, 제 1 및 제 2 분석부들(120, 130)에서 분석된 분석값들이 표시부(150)를 통해 표시될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치를 이용하여 헤모글로빈의 정량과 혈액 내 효소의 활성을 동시에 측정하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 진단 장치(도 1의 100 참조)에 장착된 미세유체 칩(도 3의 200 참조)에 혈액 시료들 투입한다. 미세유체 칩에 투입된 혈액 시료는 용해되어 용해물(lysate)로 전환된다. 용해물은 미세유체 칩의 제 1 및 제 2 측정부들(220, 230)으로 이동된다. 용해물은 미세유체 칩의 제 1 및 제 2 측정부들(220, 230)에서 각각의 생물학적 반응을 일으킨다.
미세유체 칩의 제 1 측정부(220)에서 일어나는 생물학적 반응을 통해 용해물 내의 헤모글로빈의 양이 측정될 수 있다. 미세유체 칩의 제 2 측정부(230)에서 일어나는 생물학적 반응을 통해 용해물 내의 효소의 활성 정도가 측정될 수 있다. 미세유체 칩의 제 1 측정부(220)에서 일어나는 생물학적 반응은 광도 측정법, 전기화학 측정법 또는 비색 측정법으로 측정할 수 있다. 미세유체 칩의 제 1 측정부(220)는 복수로 제공되어 광도 측정법, 전기화학 측정법 또는 비색 측정법 중에서 선택된 복수의 측정법들로 측정할 수 있다. 미세유체 칩의 제 2 측정부(230)에서 일어나는 생물학적 반응은 전기화학 측정법로 측정할 수 있다. 미세유체 칩의 제 2 측정부(230)에서는 포도당-6-인산 탈수소 효소의 활성 정도가 측정될 수 있다. 미세유체 칩에 대한 자세한 설명은 도 3에서 다시 설명된다.
미세유체 칩의 제 1 및 제 2 측정부들(220, 230)에서 측정된 용해물 내의 헤모글로빈의 양 및 효소의 활성 정도 각각에 대한 측정값은 증폭기(145)를 통해 증폭된다. 증폭된 측정값은 아날로그-디지털 변환기(147)를 통해 디지털 신호로 변환된다. 디지털 신호로 전환된 측정값이 표시부(150)에 의해 영상으로 전환되고, 그리고 육안으로 확인할 수 있도록 표시부(150)에 표시된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치에 사용되는 미세유체 칩을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3을 참조하면, 미세유체 칩(200)은 유체 형태의 생체 시료, 즉 혈액 시료의 이동, 정지, 속도 변화, 시험 용액 등과 같은 다른 유체와의 혼합, 분리 및 교체 등과 같은 다양한 동작들이 가능할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 칩(200)은 기판 몸체의 내부에 시료 투입구(210), 시료 용해부(212), 유로(214), 제 1 및 제 2 측정부들(220, 230) 및 배선들(235)을 포함할 수 있다.
시료 투입구(210)는 미세유체 칩(200)으로 혈액 시료를 투입하기 위한 통로 역할을 하는 동시에, 투입된 혈액 시료를 시료 용해부(212)로 이송하는 유로 역할을 할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 칩(200)은 모세관력(capillary force)을 이용하여 혈액 시료를 이송시킬 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 칩(100)은 모세관력 외의 다른 다양한 방법들을 이용하여 혈액 시료를 이송시킬 수도 있다.
시료 용해부(212)는 투입된 혈액 시료를 용해물로 전환할 수 있다. 시료 용해부(212)는 혈액 시료를 용해물로 전환하기 위한 세제(detergent)를 포함할 수 있다. 세제는 계면활성제(surfactant), 세정제(washing) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 계면활성제는 비누(soap), 술폰산염(sulfonate), 황산염(sulfate), 인산염(phosphate), 아인산염(phosphite) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 세정제는 알킬 클리코시드(alkyl grycoside), 담즙산(bile acid), 글루카미드(glucamide), 폴리옥시에틸렌(polyoxyethylene), 단순 분산제(monodisperse), 복잡 분산제(polydisperse), 쌍성 이온제(zwittergent) 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
시료 용해부(212)는 세제를 포함하는 매트릭스(matrix)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 매트릭스는 다공성의 막(membrane), 펄프(pulp), 스펀지(sponge) 등과 같은 액체를 통과시킬 수 있는 물질에 대해서 통칭하기 위해 사용된다. 즉, 시료 용해부(212)는 세제를 포함하도록 처리된 매트릭스를 포함할 수 있다. 매트릭스는 니트로셀룰로오스 막(nitrocellulose membrane), 소수성 패드(hydrophobic pad), 친수성 패드(hydrophilic pad) 또는 이들의 조합 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 시료 용해부(212)에 포함된 세제의 종류 또는/및 농도에 따라 매트릭스가 사용되지 않을 수도 있다. 매트릭스가 사용되지 않을 경우, 시료 용해부(212)는 제 1 및 제 2 측정부들(220, 230)에 포함되고, 그리고 분기된 유로(214)는 시료 투입구(210)와 직접 연결될 수 있다.
유로(214)는 용해물을 제 1 및 제 2 측정부들(220, 230)으로 이송할 수 있다. 제 1 및 제 2 측정부들(220, 230)로 각각 용해물을 이송해야 하기 때문에, 유로(214)는 Y자형 분기 유로일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 칩(200)은 모세관력을 이용하여 용해물을 이송시킬 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 칩(200)은 모세관력 외의 다른 다양한 방법들을 이용하여 용해물을 이송시킬 수도 있다.
제 1 및 제 2 측정부들(220, 230)은 이송된 용해물에 대해 생물학적 반응을 일으키는 역할을 할 수 있다. 제 1 측정부(220)에서는 생물학적 반응을 통해 용해물 내의 헤모글로빈의 양이 측정될 수 있다. 제 2 측정부(230)에서는 생물학적 반응을 통해 용해물 내의 효소의 활성 정도가 측정될 수 있다. 제 1 측정부(220)에서 일어나는 생물학적 반응은 광도 측정법, 전기화학 측정법 또는 비색 측정법으로 측정할 수 있다. 도시되지 않았지만, 제 1 측정부(220)는 광도 측정법, 전기화학 측정법 또는 비색 측정법 중에서 선택된 복수의 측정법들로 측정하기 위해 복수로 제공될 수 있다. 제 2 측정부(230)에서 일어나는 생물학적 반응은 전기화학 측정법로 측정할 수 있다. 제 2 측정부(230)에서는 포도당-6-인산 탈수소 효소의 활성 정도가 측정될 수 있다.
배선들(235)은 제 1 및 제 2 측정부들과 각각의 전기적 연결을 위한 것일 수 있다. 즉, 배선들(235)은 제 1 측정부용 배선들(235a) 및 제 2 측정부용 배선들(235b)로 구성될 수 있다. 제 1 측정부(220)에서의 생물학적 반응이 전기화학 측정법으로 측정되지 않을 경우, 제 1 측정부(220)와의 전기적 연결을 위한 제 1 측정부용 배선들(235a)은 생략될 수 있다. 배선들(235)의 형태는 도시된 것과 다른 다양한 형태들을 가질 수 있다.
제 2 측정부(230)는 용해물 내의 효소의 활성 정도를 전기화학 측정법으로 측정하기 때문에, 전극(도 4의 Electrode 참조) 및 전자 전달 매개체(electron transport medium, 도 4의 Electron transport medium 참조)를 포함할 수 있다. 즉, 제 2 측정부(230)은 제 2 측정부용 배선들(235b)을 통해 전류가 인가된 전극, 용해물 내의 효소 및 전자 전달 매개체에 의한 전기화학 현상으로 생물학적 반응을 인식할 수 있다. 따라서, 제 1 측정부(220)에서의 생물학적 반응을 측정하여 용해물 내의 헤모글로빈의 양을 정량하고, 그리고 제 2 측정부(230)에서의 생물학적 반응을 측정하여 용해물 내의 효소의 활성 정도를 측정함으로써, 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양에 대한 효소의 활성을 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치를 이용하여 혈액 시료 내의 효소의 활성을 측정하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 4를 참조하면, 혈액 시료 내의 포도당-6-인산(glucose-6-phosphate)은 포도당-6-인산 탈수소 효소에 의해 탈수소 반응을 일으켜 미세유체 칩(도 3의 200 참조)의 제 2 측정부(230)에서 인산-6-글루코노락톤(6-phosphogluconolacton)을 생성한다. 탈수소 반응에 의해 미세유체 칩의 제 2 측정부에는 산화형 니코틴아미드 아데닌 디뉴틀레오티드 인산(Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate +: NADP+) 및 환원형 니코틴아미드 아데닌 디뉴틀레오티드 인산(Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate H: NADPH)이 생성되고, NADPH가 NADP+가 되는 과정에서 생성되는 전자들(e-)이 미세유체 칩의 제 2 측정부에 포함된 전자 전달 매개체(electron transport medium)를 통해 전극(electrode)으로 흐르게 된다. 즉, 포도당-6-인산 탈수소 효소의 활성 정도에 따라, 미세유체 칩의 제 2 측정부에 포함된 전극으로 주입되는 전자들(e-)의 양이 달라진다. 이에 따라, 미세유체 칩의 제 2 측정부에 포함된 전극에 주입되는 전자들(e-)의 양을 측정함으로써, 혈액 시료 내의 포도당-6-인산 탈수소 효소의 활성 정도를 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 진단 장치는 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양을 측정하는 동시에 혈액 시료 내의 효소의 활성 정도를 측정함으로써, 헤모글로빈의 양에 대한 효소의 활성을 확인하여 혈액 시료의 적혈구 용적률 차이에 의해 발생할 수 있는 결과에 대한 판단의 오류를 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 진단 장치는 신속하고 정확한 질환 진단을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 진단 방법은 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양을 측정하는 동시에 혈액 시료 내의 효소의 활성 정도를 측정함으로써, 헤모글로빈의 양에 대한 효소의 활성을 확인하여 혈액 시료의 적혈구 용적률 차이에 의해 발생할 수 있는 결과에 대한 판단의 오류를 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 진단 방법은 신속하고 정확한 질환 진단을 추구할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 진단 장치
110 : 장착부
115 : 소켓부
120 : 제 1 분석부
130 : 제 2 분석부
140 : 제어부
145 : 증폭기
147 : 아날로그-디지털 변환기
150 : 표시부
200 : 미세유체 칩
210 : 시료 투입구
212 : 시료 용해부
214 : 유로
220 : 제 1 측정부
230 : 제 2 측정부
235 : 배선
235a : 제 1 측정부용 배선
235b : 제 2 측정부용 배선
110 : 장착부
115 : 소켓부
120 : 제 1 분석부
130 : 제 2 분석부
140 : 제어부
145 : 증폭기
147 : 아날로그-디지털 변환기
150 : 표시부
200 : 미세유체 칩
210 : 시료 투입구
212 : 시료 용해부
214 : 유로
220 : 제 1 측정부
230 : 제 2 측정부
235 : 배선
235a : 제 1 측정부용 배선
235b : 제 2 측정부용 배선
Claims (28)
- 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양 및 효소의 활성 정도를 각각 측정하기 위한 제 1 측정부 및 제 2 측정부를 갖는 미세유체 칩을 포함하되,
상기 미세유체 칩은:
상기 혈액 시료를 투입하기 위한 시료 투입구;
상기 혈액 시료를 용해물로 전환하기 위한 시료 용해부;
상기 용해물이 상기 제 1 및 제 2 측정부들로 이동하기 위한 분기된 유로; 및
상기 제 1 및 제 2 측정부들과 각각의 전기적 연결을 위한 배선들을 포함하고,
상기 시료 용해부는 세제를 포함하는 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 1 측정부는 상기 혈액 시료 내의 상기 헤모글로빈의 양을 광도 측정법, 전기화학 측정법 또는 비색 측정법을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 1 측정부는 상기 광도 측정법, 상기 전기화학 측정법 또는 상기 비색 측정법 중에서 선택된 복수의 측정법들로 측정하기 위해 복수로 제공되는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 2 측정부는 전극 및 전자 전달 매개체를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 4항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 2 측정부는 상기 혈액 시료 내의 상기 효소의 활성 정도를 전기화학 측정법을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 5항에 있어서,
상기 효소는 포도당-6-인산 탈수소 효소인 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 미세유체 칩이 장착되는 장착부; 및
상기 장착부와의 회로적 연결을 위한 소켓부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 7항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 1 및 제 2 측정부들에서 각각 측정된 측정값을 분석하기 위한 제 1 및 제 2 분석부들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 1 및 제 2 측정부들에서 측정된 측정값들을 증폭하기 위한 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 1 및 제 2 측정부들에서 측정된 측정값들을 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 8항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 1 및 제 2 분석부들의 분석값들을 영상으로 전환하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 11항에 있어서,
상기 미세유체 칩, 상기 소켓부, 상기 제 1 및 제 2 분석부들, 및 상기 표시부를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 세제는 비누, 술폰산염, 황산염, 인산염, 아인산염, 알킬 클리코시드, 담즙산, 글루카미드, 폴리옥시에틸렌, 단순 분산제, 복잡 분산제, 쌍성 이온제 또는 이들의 조합 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 시료 용해부가 상기 매트릭스를 포함할 경우,
상기 시료 용해부는 상기 분기된 유로에 의해 상기 제 1 및 제 2 측정부들로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 매트릭스는 니트로셀룰로오스 막, 소수성 패드, 친수성 패드 또는 이들의 조합 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 혈액 시료 내의 헤모글로빈의 양 및 효소의 활성 정도를 각각 측정하기 위한 제 1 측정부 및 제 2 측정부를 갖는 미세유체 칩에 상기 혈액 시료를 투입하는 단계;
세제를 포함하는 매트릭스를 이용하여 상기 혈액 시료를 용해하여 용해물로 전환하는 단계;
상기 용해물을 상기 제 1 및 제 2 측정부들로 이동시키는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 측정부들로부터 각각 상기 헤모글로빈의 양 및 상기 효소의 활성 정도를 측정하는 단계를 포함하는 진단 방법. - 제 20항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 1 측정부는 상기 혈액 시료 내의 상기 헤모글로빈의 양을 광도 측정법, 전기화학 측정법 또는 비색 측정법을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 진단 방법. - 제 21항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 1 측정부는 복수로 제공되어 상기 광도 측정법, 상기 전기화학 측정법 또는 상기 비색 측정법 중에서 선택된 복수의 측정법들로 측정하는 것을 특징으로 하는 진단 방법. - 제 20항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 2 측정부는 상기 혈액 시료 내의 상기 효소의 활성 정도를 전기화학 측정법을 이용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 진단 방법. - 제 23항에 있어서,
상기 효소는 포도당-6-인산 탈수소 효소인 것을 특징으로 하는 진단 방법. - 제 20항에 있어서,
상기 매트릭스는 니트로셀룰로오스 막, 소수성 패드, 친수성 패드 또는 이들의 조합 중에서 선택된 적어도 하나를 포함상기 혈액 시료를 용해하는 것은 세제를 이용하는 것을 특징으로 하는 진단 방법. - 제 20항에 있어서,
상기 세제는 비누, 술폰산염, 황산염, 인산염, 아인산염, 알킬 클리코시드, 담즙산, 글루카미드, 폴리옥시에틸렌, 단순 분산제, 복잡 분산제, 쌍성 이온제 또는 이들의 조합 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 방법. - 제 20항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 1 및 제 2 측정부들에서 측정된 측정값들을 증폭하는 단계; 및
상기 증폭된 측정값들을 디지털 신호로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 방법. - 제 20항에 있어서,
상기 미세유체 칩의 상기 제 1 및 제 2 측정부들에서 측정된 측정값들을 영상으로 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 방법.
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