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KR20170122147A - 주사기 조립체 및 주사기 조립체 사용 방법 - Google Patents

주사기 조립체 및 주사기 조립체 사용 방법 Download PDF

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KR20170122147A
KR20170122147A KR1020170053643A KR20170053643A KR20170122147A KR 20170122147 A KR20170122147 A KR 20170122147A KR 1020170053643 A KR1020170053643 A KR 1020170053643A KR 20170053643 A KR20170053643 A KR 20170053643A KR 20170122147 A KR20170122147 A KR 20170122147A
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syringe
guide tube
syringe assembly
sample
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타이 치-생
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타이겐 바이오싸이언스 코포레이션
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Abstract

본 발명은 주사기 조립체 및 주사기 조립체를 사용하여 주사하는 방법에 관한 것이다. 주사기 조립체는 초음파 구성 요소(an ultrasonic element), 가이드 튜브 및 주사기로 구성된다. 초음파 구성 요소는 초음파 신호를 발생시키고 초음파 신호의 반사를 수신하기 위해 사용된다. 가이드 튜브는 제1 접속 단자 및 제2 접속 단자를 포함한다. 주사기 및 가이드 튜브는 제2 접속 단자에 의해 서로 연결된다. 본 발명에 따른 주사기 조립체는 샘플링(sampling), 액상 높이 검출(liquid level detection), 막힘 현상(clog) 검출 및 액상 용적(liquid volume) 검출을 수행 할 수 있다.

Description

주사기 조립체 및 주사기 조립체 사용 방법{SYRINGE ASSEMBLY AND METHOD OF USING THE SAME}
본 발명은 주사기 조립체 및 주사기 조립체 사용 방법에 관한 것이며, 특히, 생체 의학 산업의 자동 샘플링 장비에 적용된다.
생체 의학 실험실에서, 보통 용적 판정 피펫(a volumetric pipette)은 액상 시료를 정량적으로 샘플링하고 전달하기 위해 채택된다. 그러나 시료(specimen) 간의 교차 오염(cross-contamination)을 막기 위해 용적 판정 피펫은 일회용 샘플링 헤드(a disposable sampling head, 이른바 "팁(tip)")로 덮여 있다. 기본적으로, 샘플링 헤드는 한 번만 사용할 수 있다. 용적 판정 피펫 원리는 작동시 시료가 진공 방식을 통해 샘플링 헤드로 들어가는 것이고, 마찬가지로, 시료는 진공 방식을 통해 발생된 추력(thrust force)에 의해 샘플링 헤드로부터 배출된다. 일반적으로, 샘플링 헤드의 본체는 그것의 아래쪽에 가늘어진 개구부(tapered opening)로 보이는 원통형 형상이다.
생체 의학 실험실에서 샘플링된 액상 시료는, 예를 들면, 단백질, 탄수화물, 지방, 혈액 세포(blood cell), 세포 및 미생물(microorganism)을 다량으로 포함하는 혈청(serum), 혈장(plasma) 및 전혈(whole blood)을 포함하며, 액상 시료(liquid specimen)는 입자 및/또는 교질 물질(colloid substances)을 함유하는 점성액(viscous liquid)에 속한다. 따라서, 정밀-정확한(accurately-and-correctly) 정량의 샘플링(quantitative sampling)에서 샘플링 헤드의 가늘어진 개구부의 작동 방법은 일정 수준의 어려움이 존재한다. 수동 작업 시, 작업자는 흡인/배출된 시료의 용적이 정확한지 아닌지를 육안으로 즉시 관찰함으로써, 입자 및/또는 교질의 물질로부터 "막힘 현상(clog)"을 방지할 수 있거나, "막힘 현상(clog)"이 발생할 때 용적 판정 피펫을 오염시키는 것을 방지하기 위해 즉시 흡인/배출을 중지시킬 수 있다.
기본적으로 시료의 흡인/배출의 정밀성 및 정확성은 매우 중요하다. 시료의 흡인/배출의 정확성이 보장될 수 없다면, 가-부정적(false negatives) 또는 가-긍정적(false positives) 판단을 내릴 수도 있으므로, 그것에 의해 실험 결과를 잘못 판단할 수 있다.
종래의 기술에서, 자동화 장치는 다음과 같이, 1. 액상 높이 검출, 2. 막힘 현상 검출, 및 3. 용적 검출과 같은 몇 가지의 문제를 갖는다.
액상 높이 검출을 위한 용적 판정 피펫은 액면(liquid surface)의 위치에 따라 흡인/배출에 대한 시료의 액상 높이를 검출할 수 있다. 이는, 샘플링 헤드가 시료의 액면 아래로 들어가는 것을 방지할 수 있으며, 너무 많은 시료가 담겨 잔재(carry-over) 및 교차 오염 물질이 발생할 수 있다.
막힘 현상 검출을 위해, 용적 피펫이 제시간에 감지되지 않고 샘플링 헤드의 가늘어진 개구부가 차단될 때 흡인을 계속하는 방식에서, 샘플링 헤드의 내부 압력이 비정상적을 야기할 것이다. 샘플링 헤드에 막힘 현상이 흡인될 때의 압력으로 인해 용적 판정 피펫의 내부로 시료가 유입될 수 있어, 용적 판정 피펫을 오염시키게 되어 추후 샘플링 작업 시에 영향을 미치게 된다.
용적 검출을 위해, 각각 샘플링된 시료의 용적을 검출하는 것이 중요하므로 특히 자동화 장치에서의 사용을 위해서는 흡인된 시료를 고정 시켜 주어야 한다.
하지만, 자동화 장치에서 작업자의 검사 없이도 상기의 3개의 기술적 문제를 해결하고, 시료의 흡인/배출의 정밀성 및 정확성을 보장하는 것이 시급하다.
전기적 전도성 픽업 헤드(an electrically conductive pick-up head)와 함께 용적 판정 피펫에 대한 정전용량형 감지 부재(a capacitive sensing element)를 갖춘 미국 특허 제5,648,727호를 참조하면, 전도성 헤드(conductible head)가 전도성 시료의 액상 높이에 근접하게 될 때, 정전 용량(capacitance)의 차에 따라 전류가 발생되며, 액상 높이는 전류를 계산하는 것에 기초하여 얻어진다. 그러나 이러한 방법은 비전도성 시료(a non-conductive specimen) 또는 거품 시료(a foamed specimen)에 대한 오류를 측정하는 문제가 있다.
압력차(pressure difference)의 검출을 위한 센서를 제공하는 미국 특허 제8,287,806호를 참조하면, 시료가 흡인 헤드(suction head)로 들어갈 때, 흡인 헤드 내부의 공기가 압력 변화를 일으키도록 압축 되어진다. 또한, 압력차를 계산하여 흡인 헤드 내의 시료의 용적은 알 수 있다. 그러나 이 방법은 완전 기밀성(a complete air-tightness)이 요구되며, 또한 더 높은 비용을 필요로 하는 것을 의미한다. 동시에, 공기 누설 시에는 오류 측정이 불가피하다
미국 특허 제8,100,007호를 참조하면, 상기 특허의 방법은 먼저, 시료의 액면 높이를 검출하는 단계, 그리고 시료를 흡인하도록 시료의 액면 높이가 검출될 때, 시료의 액면으로 흡인 헤드를 하강시키는 단계를 포함한다. 흡인된 시료의 용적 판정 및 막힘 현상 판정이 시료의 흡인 과정 중에는 동시에 수행될 수 없다는 단점이 있다. 자동화 장치의 경우, 그러한 단점은 정량적 피펫 및/또는 다른 오염물의 오염에 대한 몇 가지 기술적 문제를 야기할 것이다.
그러나 종래의 기술은 상기 언급된 기술적 문제의 해결책을 제시하기는 하나, 상기 언급된 기술적 문제를 동시에 해결할 효과적 방법은 없다.
앞서 언급된 종래 기술에 대한 기술적 문제 해결을 위해, 본 발명의 목적은 주사기 조립체를 제공하는 것이다. 본 발명은 샘플링(sampling), 막힘 현상(clog) 검출, 액면(liquid surface) 검출 및 액상 용적(liquid volume) 검출을 수행하며, 가이드 튜브(a guide tube)에 의해 초음파 구성 요소(an ultrasonic element) 및 주사기가 각각 동시에 연결된다.
상기의 목적 달성을 위해, 본 발명은 주사기 조립체를 제공하는데, 이는 초음파 구성 요소, 가이드 튜브 및 주사기를 포함한다.
초음파 구성 요소는 초음파 신호를 생성하여 반사된 초음파 신호를 수신하기 위해 사용된다. 가이드 튜브는 제1 및 제2 접속 단자(a first and second connecting terminal)로 구성된다. 가이드 튜브는 제1 접속 단자를 통해 초음파 구성 요소와 연결된다. 주사기는 제2 접속 단자를 통해 가이드 튜브와 연결된다.
바람직한 실시예로, 가이드 튜브에 샘플링 헤드(팁(tip))를 배치하기 위해 제3 접속 단자를 더 포함한다.
바람직한 실시예로, 제1 접속 단자 및 제2 접속 단자가 동축(coaxially)으로 배치된다.
바람직한 실시예로, 제1, 제2 및 제3 접속 단자가 서로 연결된다.
바람직한 실시에로, 파형 수렴 홀(a waveform convergence hole)은 제1 접속 단자와 제3 접속 단자 사이에 있다.
상기 목적 달성을 위해 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 주사 방법을 제공한다. 먼저, 주사기 조립체를 피검액체(to-be-tested liquid)로 투입하는 단계, 주사기 조립체에 배치된 초음파 구성 요소가 주사기 조립체의 샘플링 헤드 내의 액체의 높이를 검출하기 위한 신호를 연속적으로 생성하는 단계, 주사기 조립체의 주사기가 샘플링 헤드 내로 피검액체를 흡인(suction)하는 흡인 과정(a suction procedure)을 수행하는 단계, 액상 높이(liquid level) 및 흡인 과정이 동시에 비교되는 단계, 및 액상 높이가 흡인 과정과 일치하지 않는다고 측정될 때, 흡인 과정이 즉시 중단되는 단계를 포함한다.
바람직한 실시예로, 주사기 조립체에 가이드 튜브가 더 포함되고, 이는 제1 및 제2 접속 단자를 포함한다. 가이드 튜브는 제1 접속 단자를 통해 초음파 구성 요소와 연결되며, 주사기는 제2 접속 단자를 통해 가이드 튜브와 연결된다.
바람직한 실시예로, 가이드 튜브는 샘플링 헤드를 배치하기 위해 제3 접속 단자를 더 포함한다.
바람직한 실시예로, 제1, 제2 및 제3 접속 단자는 서로 연결된다.
바람직한 실시예로, 파형 수렴 홀(waveform convergence hole)은 제1 접속 단자와 제3 접속 단자 사이에 위치되어 있다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명은 각각 초음파 구성 요소 및 주사기와 동시에 연결된 가이드 튜브에 의해 시료 샘플링, 막힘 현상 검출, 액면 검출 및 액상 용적 검출을 동시에 한다.
도 1은 본 발명에 따른 주사기 조립체의 분해도이다.
도 2는 도1의 가이드 튜브의 평면도이다.
도 3은 도2의 가이드 튜브 A-A' 일점 쇄선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 주사 방법의 흐름도이다.
실시예에 대한 하기의 설명은 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 참조하여 예시로 주어진다. "위(up)", "아래(down)", "전(front)", "후(back)", "좌(left)", "우(right)", "내부(inside)", "외부(outside)", "측면(side)", 등과 같은 용어, 즉, 방향성에 대한 용어의 사용은 본 발명을 기술하고 이해하는 데 사용되며, 본 발명을 제한하지는 않는다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 도 1은 본 발명에 따른 주사기 조립체(100, a syringe assembly)의 분해도를 나타낸다. 도 2는 도 1의 가이드 튜브(120, a guide tube)의 평면도이다. 도 3은 도 2의 가이드 튜브(120)의 A-A' 일점 쇄선에 따른 단면도이다. 주사기 조립체(100)는 초음파 구성 요소(110, an ultrasonic element), 가이드 튜브(120), 주사기(130) 및 샘플링 헤드(140, a sampling head)로 구성된다.
초음파 구성 요소(110)는 초음파 신호를 발생시키며, 초음파 반사 신호를 수신하기 위해 사용된다. 구체적으로는, 초음파 신호에 의해 피검액체(to-be tested liquid)의 액면(liquid surface) 높이를 검출할 수 있다. 따라서, 피검액체의 용적은 액면의 높이에 따른 계산에 의해 도출될 수 있다. 가이드 튜브(120)는 제1, 제2 및 제3 접속 단자(121, 122, 123)로 구성된다. 상세하게는, 주사기(130)가 압력차에 의해 샘플링 헤드(140)에 시료를 흡인한다. 가이드 튜브(120)는 제1 접속 단자(121)를 통해 초음파 구성 요소(110)와 연결된다. 주사기(130)는 제2 접속 단자(122)를 통해 가이드 튜브(120)와 연결된다. 제3 접속 단자(123)는 거기에 샘플링 헤드(140)를 배치하기 위해 사용된다.
바람직하게는, 자동화 장치에서 주사기(130)는 컴퓨터의 명령에 따라 시료의 흡인/배출을 자동으로 수행한다.
바람직하게는, 제1 접속 단자(121) 및 초음파 구성 요소(110)는 나사, 래치(latch) 등에 의해 고정될 수 있다. 제2 접속 단자(122) 및 주사기(130)는 고무 구조(a rubber structure)에 의해 서로 연결될 수 있다.
실제로, 제1 접속 단자(121) 및 제2 접속 단자(122)는, 샘플링 헤드(140) 내에서 시료의 액면의 높이를 좀 더 정확하게 측정하기 위해 샘플링 헤드(140) 내의 시료의 액면에 초음파 구성 요소(110)의 초음파 신호를 생성하도록 동축(coaxially) 상에 배치된다.
구체적으로는, 제1, 제2 및 제3 접속 단자(121, 122, 123)가 서로 연결된다. 이는, 제1 및 제3 접속 단자(121, 123)가 제1 접속 단자 및 제3 접속 단자 사이의 초음파 신호를 서로 연결하고 있기 때문이다. 그리고 제2 및 제3 접속 단자(122, 123)는 주사기(130)에서 발생된 압력차(a pressure difference)에 의해 시료를 흡인하기 위해 서로 연결되어 있다. 또한, 제1 및 제3 접속 단자(121, 123) 사이에 위치되고 파형 수렴 홀(124)은 시료의 액면 높이를 검출하기에 훨씬 더 적합한 초음파 신호의 파형을 만들 수 있다.
실제로, 주사기 조립체(100)는 자동화 장치(도시되지 않음)에 배치되며, 주사기(130)가 샘플링 헤드(140)의 내부로 시료를 흡인하기 시작하고, 그리고 그 사이에 초음파 구성 요소(110)는 샘플링 헤드(140) 내에서 시료의 액상 높이를 검출하기 위한 초음파 신호를 계속 내보낸다. 주사기(130) 및 초음파 구성 요소(110) 모두는 각각 자동화 장치에 연결되므로, 자동화 장치는 막힘 현상이 발생했는지의 여부를 추가로 판정하기 위해, (액상 높이의 계산을 기초하여) 샘플링 헤드(140) 내의 시료의 용적과 주사기(130)에 의해 흡인된 시료의 용적이 일치하는지의 여부를 판정할 수 있다. 본 발명은 동시에 시료의 흡인과 시료의 액상 높이를 측정하는 것에 의해 시료를 흡인함으로써 동시에 막힘 현상 측정의 기술적 효과를 달성한다.
도 4는 본 발명의 흐름도이다. 본 발명에서 사용되는 구성 요소들은 도 1 내지 도 3에 언급되어 있다. 먼저, 주사기 조립체(100)를 피검액체로 투입하는 단계(S01), 주사기 조립체(100)의 초음파 구성 요소(110)가 주사기 조립체(100)의 샘플링 헤드(140) 내에 위치한 액상 높이를 검출하기 위한 신호를 연속적으로 생성하는 단계(S02), 주사기 조립체(100)의 주사기(130)가 샘플링 헤드(140)로 피검액체를 흡인하기 위하여 흡인 과정에 수행되는 단계(S03), 액상 높이 및 흡인 과정이 서로 동시에 비교되는 단계(S04), 액상 높이가 흡인 과정과 일치하지 않는다고 측정될 때, 흡인 과정이 즉시 중단되는 단계(S05)로 구성된다.
구체적으로, 흡인 과정은 흡인될 시료의 양(예를 들어, 용적)을 설정하고 흡인 과정(즉, 샘플링 작업)을 수행하도록 주사기(130)를 구동시키는 자동화 장치를 포함하며, 마찬가지로, 액면과 흡인 과정은 자동화 장치에 의해 서로 동시에 비교된다. 액상 높이가 흡인 과정과 일치하지 않으면, 설정된 시료의 양이 샘플링 헤드(140) 내의 시료의 수치와 일치하지 않는다는 것을 의미한다 예를 들어, 주사기(130)에 의해 흡인된 2cc의 액상 높이와 샘플링 헤드(140) 내의 단지 1.95cc인 액상 높이를 비교하여, 막힘 현상 문제가 발생하면 흡인 과정이 중단되어야 하고, 그때 막힘 현상 문제가 수동으로 해결될 수 있거나 자동화 장치가 후속 절차를 수행할 것이다.
상기 내용은 단지 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 원리를 이탈하는 것 없이 변경 및 개선이 이루어질 수 있음과, 변경 및 개선은 본 발명의 범위를 가진 것으로 간주 된다는 것을 인식해야 한다.
상기에 설명한 것처럼, 본 발명은 그것의 바람직한 실시예와 함께 설명되었지만, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 다양한 변경, 추가 및 대체가 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 청구 범위를 참조하여 정의되는 것으로 의도되어 있다.

Claims (10)

  1. 주사기 조립체는,
    초음파 신호를 생성하고 초음파 신호의 반사를 수신하는 초음파 구성 요소(an ultrasonic element),
    제1 접속 단자 및 제2 접속 단자를 포함하고, 제1 접속 단자를 통해 초음파 구성 요소와 연결하는 가이드 튜브, 및
    제2 접속 단자를 통해 가이드 튜브와 연결하는 주사기를 포함하는 주사기 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 튜브에 샘플링 헤드(sampling head)를 배치시키기 위해 제3 접속 단자를 더 포함하는 주사기 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접속 단자 및 제2 접속 단자가 동축으로 배치되는 주사기 조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 접속 단자, 제2 접속 단자 및 제3 접속 단자가 서로 연결되는 주사기 조립체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 파형 수렴 홀(waveform convergence hole)이 제1 접속 단자 및 제3 접속 단자 사이에 위치되는 주사기 조립체.
  6. 주사 방법은,
    피검액체(to-be-tested liquid)로 주사기 조립체를 투입하고,
    주사기 조립체의 샘플링 헤드 내에서 액상 높이를 검출하기 위해 주사기 조립체의 초음파 구성 요소에 의해 신호를 연속으로 생성하고,
    주사기 조립체의 주사기에 의해 흡인 과정을 수행하고, 샘플링 헤드 내로 피검액체를 흡인하고, 및
    흡인 과정과 액상 높이를 동시에 비교하는 것을 포함하고,
    액상 높이가 흡인 과정과 일치하지 않는다고 측정될 때 흡인 과정이 즉각 중단되는 것을 특징으로하는 주사 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주사기 조립체는 제1 접속 단자 및 제2 접속 단자를 포함하는 가이드 튜브를 더 포함하며, 상기 가이드 튜브는 제1 접속 단자를 통해 초음파 구성 요소와 연결되고, 그리고 주사기는 제2 접속 단자를 통해 가이드 튜브와 연결되는 주사 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가이드 튜브에 샘플링 헤드를 배치하기 위해 제3 접속 단자를 추가로 구성하는 주사 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 접속 단자, 제2 접속 단자 및 제3 접속 단자가 서로 연결되는 주사 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 파형 수렴 홀이 제1 접속 단자와 제3 접속 단자 사이에 위치하고 있는 주사 방법.
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