WO2022092586A1 - 항생제 감수성 검사 장치, 이의 항생제 감수성 검사 방법 및 이를 포함하는 시스템 - Google Patents

항생제 감수성 검사 장치, 이의 항생제 감수성 검사 방법 및 이를 포함하는 시스템 Download PDF

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region
substrate
antibiotic
channel
susceptibility testing
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최정일
황순재
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주식회사 퀀타매트릭스
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    • B01L2400/0409—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces centrifugal forces

Definitions

  • the present invention relates to an antibiotic susceptibility testing apparatus, a method for testing the antibiotic susceptibility thereof, and a system including the same, and more particularly, by using a centrifugal force to concentrate a mixture of antibiotics and a small amount of bacterial fluid into a concentrated area in a concentrated state to test for antibiotic susceptibility It relates to an antibiotic susceptibility test apparatus capable of performing the following, and an antibiotic susceptibility test method thereof, and a system including the same.
  • Infectious diseases are diseases caused by pathogens that take many lives every year. Antibiotics were developed for the treatment of infections, and the lives of many infected patients could be saved through antibiotics, but on the other hand, antibiotic-resistant strains increased due to the indiscriminate use of antibiotics.
  • AST antimicrobial susceptibility test
  • the technical problem to be achieved by the present invention is an antibiotic susceptibility test apparatus capable of conducting an antibiotic susceptibility test by concentrating a mixture of antibiotics and a small amount of bacterial fluid in a concentrated state in a concentrated state using centrifugal force, its antibiotic susceptibility test method, and its method comprising the same to provide a system.
  • Antibiotic susceptibility testing apparatus includes a substrate and a driving unit for rotating the substrate, the substrate, through the first injection hole and the first injection hole formed to penetrate the upper surface of the substrate A first for forming a path in the substrate through which the injected antibiotic, bacterial liquid, or a mixture thereof can move, and concentrating the mixed solution in a concentrated state by centrifugal force applied as the substrate rotates by the driving unit It may include a channel in which the region is formed.
  • the channel may have a second region including a section whose width becomes narrower toward the first region in order to concentrate the mixed solution into the first region.
  • the second region may further include a section in which the width becomes narrower toward the opposite side of the first region, and the reverse flow of the introduced mixed solution may be prevented by the narrowing section.
  • the width of the first region may be the same as the width of one end of the second region and may be formed to have a uniform width.
  • the width of the first region may be wider than the width of one end of the second region and may be formed to have a uniform width.
  • the second region may further include a section protruding to the opposite side of the first region.
  • the channel is a third region including a section whose width becomes narrower toward the second region so that the mixed solution can be transferred to the second region when the centrifugal force applied is equal to or greater than a reference value. can be formed.
  • a fourth area for concentrating bacteria different from the bacteria concentrated in the first area may be formed.
  • the channel may include a fifth region connecting the first region and the fourth region.
  • the width of the fifth region may be formed to be relatively narrower than the widths of the first region and the fourth region.
  • the width of the fifth region may be set so that bacteria of different sizes can be concentrated in the first region and the fourth region.
  • the antibiotic susceptibility testing apparatus may further include a second injection hole formed to penetrate the upper surface of the substrate.
  • the second injection hole may be formed at a position closer to the rotation axis of the substrate than the first injection hole into which the antibiotic is injected, so that the bacterial solution may be injected.
  • a groove may be formed in the bottom surface of the channel at a position corresponding to the first injection hole.
  • a groove may be formed in the bottom surface of the channel at a position corresponding to the first region.
  • the antibiotic susceptibility test method comprises the steps of injecting and drying an antibiotic into a channel formed on the inside of a substrate, injecting a bacterial solution into the channel and mixing it with the dried antibiotic, and rotating the substrate to the antibiotic and applying a centrifugal force to the mixed solution of the bacterial solution, thereby concentrating the mixed solution in the concentration region of the channel.
  • Antibiotic susceptibility testing system includes a substrate, a driving unit for rotating the substrate, an image acquisition unit for acquiring an image of the concentrated region of the substrate, and an image analysis unit for analyzing the image acquired from the image acquisition unit and, in the substrate, an injection hole formed to penetrate the upper surface of the substrate and a path through which antibiotics, bacteria solution, or a mixture thereof injected through the injection hole can move is formed in the substrate, and the driving unit and a channel in which the concentration region is formed to concentrate the mixed solution in a concentrated state by centrifugal force applied as the substrate rotates.
  • Methods and apparatuses according to an embodiment of the present invention conduct an antibiotic susceptibility test by concentrating a mixture of antibiotic and bacterial fluid in a concentrated state using centrifugal force to conduct an antibiotic susceptibility test with only a small amount or minimal concentration of bacterial fluid. It has the advantage of being able to
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an antibiotic susceptibility testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the antibiotic susceptibility testing apparatus of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an embodiment of the channel of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a diagram illustrating another embodiment of the channel of FIG. 2 .
  • FIG. 5 is a diagram illustrating another embodiment of the channel of FIG. 2 .
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another embodiment of the channel of FIG. 2 .
  • FIG. 7 is a view showing an antibiotic susceptibility test method using the antibiotic susceptibility test apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram of an antibiotic susceptibility test system according to an embodiment of the present invention.
  • a component when referred to as “connected” or “connected” with another component, the component may be directly connected or directly connected to the other component, but in particular It should be understood that, unless there is a description to the contrary, it may be connected or connected through another element in the middle.
  • ⁇ unit means a unit that processes at least one function or operation, which is a processor, a micro Processor (Micro Processor), Micro Controller (Micro Controller), CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit), APU (Accelerate Processor Unit), DSP (Drive Signal Processor), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), etc.
  • a micro Processor Micro Processor
  • Micro Controller Micro Controller
  • CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • APU Accelerate Processor Unit
  • DSP Drive Signal Processor
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • each constituent unit in the present specification is merely a classification for each main function that each constituent unit is responsible for. That is, two or more components to be described below may be combined into one component, or one component may be divided into two or more for each more subdivided function.
  • each of the constituent units to be described below may additionally perform some or all of the functions of other constituent units in addition to the main function it is responsible for. Of course, it can also be performed by being dedicated to it.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an antibiotic susceptibility testing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a plan view of the antibiotic susceptibility testing apparatus of FIG. 1 .
  • the antibiotic susceptibility testing apparatus 10 may include a substrate 100 and a driving unit 200 .
  • the substrate 100 may include channels 300 that form a path through which the antibiotic, the fungal solution, or a mixture thereof injected through the injection hole 310 can move.
  • the substrate 100 may be formed of a transparent material so that the degree of growth of the strain in the bacterial solution mixed with the antibiotic can be checked from the outside.
  • the substrate 100 may be a pre-processed substrate such as O 2 plasma treatment for improving hydrophilicity or gamma radiation treatment for sterilization.
  • the substrate 100 may be formed in a circular shape.
  • the driving unit 200 may apply a rotational force to the substrate 100 to rotate the substrate 100 based on the rotation axis AX-R located at the rotation center 305 of the substrate 100 .
  • the driving unit 200 may include components for applying a rotational force, such as a power source, a motor, or a gear, to the substrate 100 .
  • the mixed solution of the antibiotic and the bacterial solution injected into the channels 300 is concentrated at the ends of each of the channels 300 by centrifugal force applied as the substrate 100 rotates by the driving unit 200 , and the channels 300 ) At each end, a concentration region may be formed so that the mixed solution can be concentrated in a concentrated state.
  • the channels 300 may be symmetrically disposed with respect to the rotation center 305 of the substrate 100 , and the mixture of antibiotics and bacteria liquid is concentrated at the farthest from the rotation center 305 . You can configure a focus area to focus on.
  • the width d of the concentration region may be set according to the concentration of the bacterial solution used in the antibiotic susceptibility test apparatus 10 .
  • the lower the concentration of the bacterial solution used in the antibiotic sensitivity test apparatus 10 the narrower the width (d) of the concentration region may be formed.
  • channels 300 A detailed structure of the channels 300 will be described later with reference to FIGS. 3 to 6 .
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an embodiment of the channel of FIG. 2 .
  • a plan view of the channel 300A is shown, and a cross-sectional view of the substrate 100 on which the channel 300A is formed is shown below.
  • the channel 300A is formed inside the substrate 100 and may include a first region 320A to a fourth region 350A.
  • a first injection hole 310 and a second injection hole 311 are formed in the first region 320A.
  • the first injection hole 310 is formed to penetrate the upper surface of the substrate 100 so that antibiotics may be injected.
  • the second injection hole 311 is formed to pass through the upper surface of the substrate 100 so that the fungicide may be injected.
  • the second injection hole 311 may be formed at a position closer to the rotation axis of the substrate 100 (the left side in FIG. 3 ) than the first injection hole 310 .
  • the first injection hole 310 and the second injection hole 311 may be implemented as one.
  • the antibiotic and the bacterial solution may be injected into the channel 300A through the same injection hole.
  • the wall BR of one side of the channel 300A may be formed at a position closer to the rotation axis of the substrate 100 (left in FIG. 3 ) than the second injection hole 311 .
  • a first groove 101 may be formed in a position corresponding to the first injection hole 310 on the bottom surface of the channel 300A.
  • the antibiotic when the antibiotic is injected through the first injection hole 310 , the antibiotic may be maintained in a state of being introduced into the first groove 101 . Thereafter, the antibiotic may be dried while being introduced into the first groove 101 .
  • the bacterial solution injected through the second injection hole 311 may be mixed with the dried antibiotic while moving in a direction away from the rotation axis in the substrate 100 (right in FIG. 3 ) by centrifugal force.
  • the second region 330A includes a section in which the width becomes narrower toward the third region 340A so that the mixed solution of the antibiotic and the bacterial solution can be delivered to the third region 340A when the centrifugal force applied is equal to or greater than the reference value. can do.
  • the end of the second region 330A on the side of the third region 340A has a fine width, so that it can move to the third region 340A when the centrifugal force applied is equal to or greater than a reference value.
  • the third region 340A may include a section in which the width becomes narrower toward the fourth region 350A in order to concentrate the mixed solution of antibiotic and bacterial liquid into the fourth region 350A according to centrifugal force.
  • the third region 340A may include a section whose width becomes narrower toward the opposite side of the fourth region 350A. In this case, the reverse flow of the mixed solution of the introduced antibiotic and the bacterial solution can be prevented by the narrowing section.
  • the fourth region 350A is a region in which the mixed solution of the antibiotic and the bacterial solution is finally concentrated and concentrated by the centrifugal force. By observing the degree to which bacteria increase in the mixed solution in the fourth region 350A, an antibiotic susceptibility test may be performed.
  • the second groove 102 may be formed in a position corresponding to the fourth region 350A on the bottom surface of the channel 300A.
  • the mixed solution of the antibiotic and the bacterial solution is finally concentrated by centrifugal force and concentrated toward the fourth region 350A, and in the fourth region 350A, the mixed solution is maintained in a state of being introduced into the first groove 101 by gravity.
  • the width of the fourth region 350A may be the same as the width of the third region 340A and may be formed to have a uniform width.
  • the bottom surface of the channel 300A may be inclined in a direction away from the rotation axis of the substrate 100 . In this case, the channel 300A may more effectively deliver the mixed solution of the antibiotic and the bacterial solution to the fourth region 350A.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating another embodiment of the channel of FIG. 2 .
  • a plan view of the channel 300B is shown, and a cross-sectional view of the substrate 100 on which the channel 300B is formed is shown below.
  • the channel 300B of FIG. 4 is compared with the channel 300A of FIG. 3 , except that one wall BR′ of the channel 300A is positioned relatively adjacent to the second injection hole 311 . It is substantially the same as channel 300A of 3.
  • the channel 300B since one wall BR' of the channel 300A is adjacent to the second injection hole 311, the antibiotic injected through the first injection hole 310 and the second injection hole ( 311), the injected fungal liquid may be more effectively transferred to the fourth region 350B.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating another embodiment of the channel of FIG. 2 .
  • the third region 340C is the opposite side of the fourth region 350C, that is, the section RG- protruding toward the second region 330C. PR) may be further included.
  • the fourth region 350C of the channel 300C may be formed to have a wider and uniform width than the width of one end of the third region 340C.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another embodiment of the channel of FIG. 2 .
  • another embodiment 300D of a channel may include a first region 320D to a sixth region 370D.
  • the channel 300D of FIG. 6 is a sixth area 370D for concentrating bacteria different from those concentrated in the fourth area 350D when a plurality of types of bacteria are included in the mixed solution of the antibiotic and the bacterial solution.
  • the channel 300D may include a fifth region 360D that connects between the fourth region 350D and the sixth region 370D.
  • the width of the fifth region 360D may be formed to be relatively narrower than the widths of the fourth region 350D and the sixth region 370D.
  • the width of the fifth region 360D may be formed so that bacteria of different sizes can be concentrated in the fourth region 350D and the sixth region 370D.
  • the magnitude of the centrifugal force applied is different according to the size of the different bacteria, and the width of the fifth region 360D may be set to a level of resistance enough to prevent the movement of bacteria receiving relatively little centrifugal force. .
  • FIG. 7 is a view showing an antibiotic susceptibility test method using the antibiotic susceptibility test apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the antibiotic is injected into the channel formed inside the substrate through the injection hole formed on the upper surface of the substrate in the first step (STEP1) and dried. there is.
  • the antibiotic may be dried while being introduced into the groove formed on the lower surface of the channel.
  • a bacterial solution may be injected into the dried antibiotic in the second step (STEP2) and mixed with the dried antibiotic.
  • the substrate can be rotated by the driving unit in the third step (STEP3), and accordingly, centrifugal force is applied to the mixed solution of the antibiotic and the bacterial solution to concentrate the mixed solution in the concentration area of the channel.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram of an antibiotic susceptibility test system according to an embodiment of the present invention.
  • the antibiotic susceptibility testing system 1000 includes a channel-formed substrate 100 , a driving unit 200 , a thin film 400 , an image acquisition unit 500 , and an image processing unit 600 . may include
  • the thin film 400 may be covered on the upper portion of the substrate 100 .
  • the thin film 400 seals the upper portion of the substrate 100 to prevent antibiotics and bacteria from escaping to the outside of the substrate 100 while the substrate 100 is rotated.
  • the thin film 400 may function as an image background from which the image acquisition unit 500 may acquire a clear image of the fungus.
  • the image acquisition unit 500 may acquire an image of a mixed solution of an antibiotic and a bacterial solution concentrated in a concentrated state in the concentration region of the substrate 100 .
  • the image acquisition unit 500 may be implemented in various forms capable of acquiring images, such as a microscope (eg, an optical microscope, a small microscope, etc.), a camera of a smartphone, and the like.
  • a microscope eg, an optical microscope, a small microscope, etc.
  • a camera of a smartphone e.g., a smartphone, and the like.
  • the image processing unit 600 may perform an antibiotic susceptibility test by processing the image of the bacteria acquired by the image acquisition unit 500 and acquiring data on changes in the amount of bacteria over time. For example, the image processing unit 600 may evaluate the antibiotic resistance of the corresponding bacteria according to the degree of increase in the amount of the bacteria over time.

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 장치는 기판 및 상기 기판을 회전시키는 구동부를 포함하며, 상기 기판은, 상기 기판의 상면을 관통하도록 형성되는 제1주입 홀 및 상기 제1주입 홀을 통해 주입된 항생제, 균액, 또는 이들의 혼합액이 이동할 수 있는 경로를 상기 기판의 내부에 형성하며, 상기 구동부에 의하여 상기 기판이 회전함에 따라 가해지는 원심력에 의하여 상기 혼합액을 농축된 상태로 집중시키는 제1영역이 형성된 채널을 포함할 수 있다.

Description

항생제 감수성 검사 장치, 이의 항생제 감수성 검사 방법 및 이를 포함하는 시스템
본 발명은 항생제 감수성 검사 장치, 이의 항생제 감수성 검사 방법 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원심력을 이용하여 항생제와 소량의 균액의 혼합액을 농축된 상태로 집중 영역으로 집중시켜 항생제 감수성 검사를 진행할 수 있는 항생제 감수성 검사 장치, 및 이의 항생제 감수성 검사 방법, 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
감염증은 매해 수많은 사람들의 생명을 앗아가고 있는 질병으로 병원균에 의해서 생기는 질병이다. 감염증의 치료를 위하여 항생제가 개발되었고, 항생제를 통하여 많은 감염증 환자의 생명을 살릴 수 있었지만, 한편으로는 항생제의 무분별한 사용으로 인해 항생제 내성 균주가 증가하게 되었다.
내성 균주가 증가함에 따라, 감염증 환자를 치료하기 위해서는 우선적으로 감염된 균주가 어떤 항생제에 대해서 내성을 가지고 있는지 확인해야 할 필요성이 생겼다. 균주에 대한 항생제 내성을 확인하는 검사를 항생제 감수성 검사(Antimicrobial Susceptibility Test(AST))라고 하며, 항생제 감수성 검사의 기본 원리는 항생제가 있는 상태에서 검사 균주가 성장하는지 여부를 확인하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 원심력을 이용하여 항생제와 소량의 균액의 혼합액을 농축된 상태로 집중 영역으로 집중시켜 항생제 감수성 검사를 진행할 수 있는 항생제 감수성 검사 장치, 이의 항생제 감수성 검사 방법 및 이를 포함하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 장치는 기판 및 상기 기판을 회전시키는 구동부를 포함하며, 상기 기판은, 상기 기판의 상면을 관통하도록 형성되는 제1주입 홀 및 상기 제1주입 홀을 통해 주입된 항생제, 균액, 또는 이들의 혼합액이 이동할 수 있는 경로를 상기 기판의 내부에 형성하며, 상기 구동부에 의하여 상기 기판이 회전함에 따라 가해지는 원심력에 의하여 상기 혼합액을 농축된 상태로 집중시키는 제1영역이 형성된 채널을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 채널은, 상기 혼합액을 상기 제1영역으로 집중시키기 위하여 상기 제1영역 측으로 갈수록 폭이 좁아지는 구간을 포함하는 제2영역이 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제2영역은, 상기 제1영역의 반대 측으로 갈수록 폭이 좁아지는 구간을 더 포함하며, 상기 폭이 좁아지는 구간에 의하여 유입된 상기 혼합액의 역류가 방지될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1영역의 폭은, 상기 제2영역의 일단의 폭과 동일하고 균일한 폭으로 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제1영역의 폭은, 상기 제2영역의 일단의 폭보다 넓고 균일한 폭으로 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제2영역은, 상기 제1영역의 반대 측으로 돌출된 구간을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 채널은, 가해지는 상기 원심력이 기준 수치 이상이 될 때 상기 혼합액을 상기 제2영역으로 전달시킬 수 있도록, 상기 제2영역 측으로 갈수록 폭이 좁아지는 구간을 포함하는 제3영역이 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 채널은, 상기 혼합액에 복수의 종류의 균들이 포함되는 경우에, 상기 제1영역에 집중되는 균과 서로 다른 균을 집중시키기 위한 제4영역이 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 채널은, 상기 제1영역과 상기 제4영역의 사이를 잇는 제5영역을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제5영역의 폭은, 상기 제1영역과 상기 제4영역의 폭보다 상대적으로 좁게 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제5영역의 폭은, 상기 제1영역과 상기 제4영역에 서로 다른 크기의 균들이 집중될 수 있도록 설정될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 항생제 감수성 검사 장치는, 상기 기판의 상면을 관통하도록 형성되는 제2주입 홀을 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제2주입 홀은, 상기 항생제가 주입되는 상기 제1주입 홀보다 상기 기판의 회전 축에 더 가까운 위치에 형성되어 상기 균액이 주입될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 채널의 바닥면에는 상기 제1주입 홀에 상응하는 위치에 홈이 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 채널의 바닥면에는 상기 제1영역에 상응하는 위치에 홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 방법은 기판의 내부에 형성된 채널로 항생제를 주입하고 건조시키는 단계, 균액을 상기 채널로 주입하여 건조된 상기 항생제와 혼합하는 단계 및 상기 기판을 회전시켜 상기 항생제와 상기 균액의 혼합액에 원심력을 가함으로써 상기 혼합액을 상기 채널의 집중 영역에 집중시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 시스템은 기판, 상기 기판을 회전시키는 구동부, 상기 기판의 집중 영역의 이미지를 획득하는 이미지 획득부 및 상기 이미지 획득부에서 획득한 이미지를 분석하는 이미지 분석부를 포함하며, 상기 기판은, 상기 기판의 상면을 관통하도록 형성되는 주입 홀 및 상기 주입 홀을 통해 주입된 항생제, 균액, 또는 이들의 혼합액이 이동할 수 있는 경로를 상기 기판의 내부에 형성하며, 상기 구동부에 의하여 상기 기판이 회전함에 따라 가해지는 원심력에 의하여 상기 혼합액을 농축된 상태로 집중시키는 상기 집중 영역이 형성된 채널을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법과 장치들은 원심력을 이용하여 항생제와 균액의 혼합액을 농축된 상태로 집중 영역으로 집중시켜 항생제 감수성 검사를 진행함으로써, 소량 또는 극소 농도의 균액만으로도 항생제 감수성 검사를 수행할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 항생제 감수성 검사 장치의 평면도이다.
도 3은 도 2의 채널의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 채널의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 채널의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 6는 도 2의 채널의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 장치를 이용한 항생제 감수성 검사 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 시스템의 개념도이다.
본 발명의 기술적 사상은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 기술적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 기술적 사상을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 프로세서(Processor), 마이크로 프로세서(Micro Processer), 마이크로 컨트롤러(Micro Controller), CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit), APU(Accelerate Processor Unit), DSP(Drive Signal Processor), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등과 같은 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있으며, 적어도 하나의 기능이나 동작의 처리에 필요한 데이터를 저장하는 메모리(memory)와 결합되는 형태로 구현될 수도 있다.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 장치의 단면도이다. 도 2는 도 1의 항생제 감수성 검사 장치의 평면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 항생제 감수성 검사 장치(10)는 기판(100)과 구동부(200)를 포함할 수 있다.
기판(100)에는 주입 홀(310)을 통하여 주입된 항생제, 균액, 또는 이들의 혼합액이 이동할 수 있는 경로를 형성하는 채널들(300)이 포함될 수 있다.
실시 예에 따라, 기판(100)은 항생제와 혼합된 균액에서 균주가 성장하는 정도를 외부에서 확인할 수 있도록 투명한 재질로 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 기판(100)은 친수성 향상을 위한 O2 플라즈마 처리 또는 살균을 위한 감마 방사선 처리 등 사전 처리된 기판일 수 있다.
실시 예에 따라, 기판(100)은 원형으로 형성될 수 있다.
구동부(200)는 기판(100)의 회전 중심(305)에 위치한 회전 축(AX-R)을 기준으로 기판(100)을 회전시키는 회전력을 기판(100)에 가할 수 있다.
실시 예에 따라, 구동부(200)는 전원, 모터, 기어 등의 회전력을 기판(100)에 가하기 위한 구성들을 포함할 수 있다.
채널들(300)에 주입된 항생제와 균액의 혼합액은, 구동부(200)에 의하여 기판(100)이 회전함에 따라 가해지는 원심력에 의하여 채널들(300) 각각의 끝단에 집중되며, 채널들(300) 각각의 끝단에는 상기 혼합액이 농축된 상태로 집중될 수 있도록 하는 집중 영역이 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 채널들(300)은 기판(100)의 회전 중심(305)을 기준으로 대칭적으로 배치될 수 있으며, 회전 중심(305)으로부터 가장 먼 곳에 항생제와 균액의 혼합액을 농축된 상태로 집중시키기 위한 집중 영역을 구성할 수 있다.
집중 영역의 폭(d)은 항생제 감수성 검사 장치(10)에 사용되는 균액의 농도에 따라 설정될 수 있다. 예컨대, 항생제 감수성 검사 장치(10)에 사용되는 균액의 농도가 낮을수록 집중 영역의 폭(d)도 좁게 형성될 수 있다.
채널들(300)의 세부적인 구조는 도 3 내지 도 6을 통하여 후술하도록 한다.
도 3은 도 2의 채널의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3의 위에는 채널(300A)의 평면도, 아래에는 채널(300A)이 형성된 기판(100)의 단면도가 도시된다.
채널(300A)은 기판(100)의 내부이 형성되며, 제1영역(320A) 내지 제4영역(350A)을 포함할 수 있다.
제1영역(320A)에는 제1주입 홀(310)과 제2주입 홀(311)이 형성된다.
실시 예에 따라, 제1주입 홀(310)은 기판(100)의 상면을 관통하도록 형성되어 항생제가 주입될 수 있다.
실시 예에 따라, 제2주입 홀(311)은 기판(100)의 상면을 관통하도록 형성되어 균액이 주입될 수 있다.
실시 예에 따라, 제2주입 홀(311)은 제1주입 홀(310)보다 기판(100)에서 회전 축에 더 가까운 위치(도 3에서 좌측)에 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 제1주입 홀(310)과 제2주입 홀(311)은 하나로 구현될 수도 있다. 이 경우, 항생제와 균액은 동일한 주입 홀을 통하여 채널(300A)로 주입될 수 있다.
실시 예에 따라, 채널(300A)의 일측 벽(BR)은 제2주입 홀(311)보다도 기판(100)에서 회전 축에 가까운 위치(도 3에서 좌측)에 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 채널(300A)의 바닥면에는 제1주입 홀(310)에 상응하는 위치에 제1홈(101)이 형성될 수 있다. 이 경우, 제1주입 홀(310)을 통하여 항생제가 주입되면, 항생제는 제1홈(101)으로 유입된 상태로 유지될 수 있다. 이후, 항생제는 제1홈(101)에 유입된 상태로 건조될 수 있다. 제2주입 홀(311)을 통하여 주입된 균액은 원심력에 의하여 기판(100)에서 회전 축으로부터 먼 방향(도 3에서 우측)으로 이동하면서 건조된 항생제와 혼합될 수 있다.
제2영역(330A)은 가해지는 원심력이 기준 수치 이상이 될 때 항생제와 균액의 혼합액을 제3영역(340A)으로 전달시킬 수 있도록, 제3영역(340A) 측으로 갈수록 폭이 좁아지는 구간을 포함할 수 있다.
제2영역(330A)의 제3영역(340A)측 끝단은 미세한 폭을 가져, 가해지는 원심력이 기준 수치 이상이 될 때 제3영역(340A)으로 이동할 수 있도록 한다.
제3영역(340A)은 원심력에 따라 항생제와 균액의 혼합액을 제4영역(350A)으로 집중시키기 위하여 제4영역(350A)으로 갈수록 폭이 좁아지는 구간을 포함할 수 있다.
또한, 제3영역(340A)은 제4영역(350A)의 반대 측으로 갈수록 폭이 좁아지는 구간을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 폭이 좁아지는 구간에 의하여 유입된 항생제와 균액의 혼합액의 역류가 방지될 수 있다.
제4영역(350A)은 원심력에 의하여 항생제와 균액의 혼합액이 최종적으로 농축되어 집중되는 영역이다. 제4영역(350A)에서의 혼합액 내에서 균이 증가하는 정도를 관찰함으로써, 항생제 감수성 검사가 수행될 수 있다.
실시 예에 따라, 채널(300A)의 바닥면에는 제4영역(350A)에 상응하는 위치에 제2홈(102)이 형성될 수 있다. 이 경우, 항생제와 균액의 혼합액이 원심력에 의하여 최종적으로 농축되어 제4영역(350A) 측으로 집중되며, 제4영역(350A)에서는 중력에 의하여 혼합액이 제1홈(101)으로 유입된 상태로 유지될 수 있다.
실시 예에 따라, 제4영역(350A)의 폭은 제3영역(340A)의 폭과 동일하고 균일한 폭으로 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 채널(300A)의 바닥면은 기판(100)의 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 경사가 형성될 수 있다. 이 경우, 채널(300A)은 항생제와 균액의 혼합액을 더욱 효과적으로 제4영역(350A)으로 전달시킬 수 있다.
도 4는 도 2의 채널의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 4의 위에는 채널(300B)의 평면도, 아래에는 채널(300B)이 형성된 기판(100)의 단면도가 도시된다.
도 4의 채널(300B)은 도 3의 채널(300A)에 비하여, 채널(300A)의 일측 벽(BR')이 제2주입 홀(311)에 상대적으로 인접하는 위치에 있는 것을 제외하면, 도 3의 채널(300A)과 실질적으로 동일하다.
채널(300B)의 경우, 채널(300A)의 일측 벽(BR')이 제2주입 홀(311)에 인접하기 때문에, 제1주입 홀(310)을 통하여 주입된 항생제와, 제2주입 홀(311)을 통하여 주입된 균액을 더욱 효과적으로 제4영역(350B)으로 전달할 수 있다.
도 5는 도 2의 채널의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 채널의 또 다른 실시 예(300C)에서는 제3영역(340C)은 제4영역(350C)의 반대 측, 즉 제2영역(330C) 측으로 돌출된 구간(RG-PR)을 더 포함할 수 있다.
채널(300C)의 제4영역(350C)은 제3영역(340C)의 일단의 폭보다 더 넓고 균일한 폭으로 형성될 수 있다.
도 6는 도 2의 채널의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 채널의 또 다른 실시 예(300D)은 제1영역(320D) 내지 제6영역(370D)을 포함할 수 있다.
도 6의 채널(300D)은 항생제와 균액의 혼합액에 복수의 종류의 균들이 포함되는 경우에, 제4영역(350D)에 집중되는 균과 서로 다른 균을 집중시키기 위한 제6영역(370D)을 포함할 수 있다.
채널(300D)은 제4영역(350D)과 제6영역(370D)의 사이를 잇는 제5영역(360D)을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 제5영역(360D)의 폭은 제4영역(350D)과 제6영역(370D)의 폭보다 상대적으로 좁게 형성될 수 있다.
실시 예에 따라, 제5영역(360D)의 폭은 제4영역(350D)과 제6영역(370D)에 서로 다른 크기의 균들이 집중될 수 있도록 형성될 수 있다. 서로 다른 균의 크기에 따라 가해지는 원심력의 크기가 다르며, 제5영역(360D)의 폭은 원심력을 상대적으로 적게 받는 균의 이동을 막을 정도의 저항을 가할 수 있는 수준의 폭으로 설정될 수 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 장치를 이용한 항생제 감수성 검사 방법을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 방법은 제1단계(STEP1)에서 기판 상면에 형성된 주입 홀을 통해 기판의 내부에 형성된 채널로 항생제를 주입하고 건조시킬 수 있다.
이 때, 항생제는 채널 하면에 형성된 홈에 유입된 채로 건조될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 방법은 제2단계(STEP2)에서 건조된 항생제 측으로 균액을 주입하여 건조된 상기 항생제와 혼합시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 방법은 제3단계(STEP3)에서 구동부에 의하여 기판을 회전시킬 수 있으며, 이에 따라 항생제와 균액의 혼합액에 원심력을 가함으로써 혼합액을 채널의 집중 영역에 집중시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항생제 감수성 검사 시스템의 개념도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 항생제 감수성 검사 시스템(1000)은 채널이 형성된 기판(100), 구동부(200), 박막 필름(400), 이미지 획득부(500), 및 이미지 처리부(600)를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 기판(100)의 상부에는 박막 필름(400)이 덮힐 수 있다. 박막 필름(400)은 기판(100)의 상부를 밀폐시킴으로써 기판(100)이 회전하면서 항생제와 균액이 기판(100)의 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 박막 필름(400)은 이미지 획득부(500)가 균에 대한 선명한 이미지를 획득할 수 있는 이미지 배경으로써 기능할 수 있다.
이미지 획득부(500)는 기판(100)의 집중 영역에 농축된 상태로 집중된 항생제와 균액의 혼합액의 이미지를 획득할 수 있다.
실시 예에 따라, 이미지 획득부(500)는 현미경(예컨대, 광학 현미경, 소형 현미경 등), 스마트폰의 카메라 등 이미지를 획득할 수 있는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이미지 처리부(600)는 이미지 획득부(500)에 의해 획득된 균에 대한 이미지를 처리하여, 시간에 따른 균의 량의 변화에 대한 데이터를 획득함으로써 항생제 감수성 검사를 수행할 수 있다. 예컨대, 이미지 처리부(600)는 시간에 따른 균의 량의 증가의 정도에 따라 해당 균의 항생제 내성을 평가할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (17)

  1. 기판; 및
    상기 기판을 회전시키는 구동부를 포함하며,
    상기 기판은,
    상기 기판의 상면을 관통하도록 형성되는 제1주입 홀; 및
    상기 제1주입 홀을 통해 주입된 항생제, 균액, 또는 이들의 혼합액이 이동할 수 있는 경로를 상기 기판의 내부에 형성하며, 상기 구동부에 의하여 상기 기판이 회전함에 따라 가해지는 원심력에 의하여 상기 혼합액을 농축된 상태로 집중시키는 제1영역이 형성된 채널을 포함하는, 항생제 감수성 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널은,
    상기 혼합액을 상기 제1영역으로 집중시키기 위하여 상기 제1영역 측으로 갈수록 폭이 좁아지는 구간을 포함하는 제2영역이 형성되는, 항생제 감수성 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2영역은,
    상기 제1영역의 반대 측으로 갈수록 폭이 좁아지는 구간을 더 포함하며, 상기 폭이 좁아지는 구간에 의하여 유입된 상기 혼합액의 역류가 방지되는, 항생제 감수성 검사 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1영역의 폭은,
    상기 제2영역의 일단의 폭과 동일하고 균일한 폭으로 형성되는, 항생제 감수성 검사 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1영역의 폭은,
    상기 제2영역의 일단의 폭보다 넓고 균일한 폭으로 형성되는, 항생제 감수성 검사 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2영역은,
    상기 제1영역의 반대 측으로 돌출된 구간을 더 포함하는, 항생제 감수성 검사 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 채널은,
    가해지는 상기 원심력이 기준 수치 이상이 될 때 상기 혼합액을 상기 제2영역으로 전달시킬 수 있도록, 상기 제2영역 측으로 갈수록 폭이 좁아지는 구간을 포함하는 제3영역이 형성되는, 항생제 감수성 검사 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 채널은,
    상기 혼합액에 복수의 종류의 균들이 포함되는 경우에, 상기 제1영역에 집중되는 균과 서로 다른 균을 집중시키기 위한 제4영역이 형성되는, 항생제 감수성 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 채널은,
    상기 제1영역과 상기 제4영역의 사이를 잇는 제5영역을 포함하는, 항생제 감수성 검사 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제5영역의 폭은,
    상기 제1영역과 상기 제4영역의 폭보다 상대적으로 좁게 형성되는, 항생제 감수성 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제5영역의 폭은,
    상기 제1영역과 상기 제4영역에 서로 다른 크기의 균들이 집중될 수 있도록 설정되는, 항생제 감수성 검사 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 항생제 감수성 검사 장치는,
    상기 기판의 상면을 관통하도록 형성되는 제2주입 홀을 더 포함하는, 항생제 감수성 검사 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2주입 홀은,
    상기 항생제가 주입되는 상기 제1주입 홀보다 상기 기판의 회전 축에 더 가까운 위치에 형성되어 상기 균액이 주입되는, 항생제 감수성 검사 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 채널의 바닥면에는 상기 제1주입 홀에 상응하는 위치에 홈이 형성되는, 항생제 감수성 검사 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 채널의 바닥면에는 상기 제1영역에 상응하는 위치에 홈이 형성되는, 항생제 감수성 검사 장치.
  16. 기판의 내부에 형성된 채널로 항생제를 주입하고 건조시키는 단계;
    균액을 상기 채널로 주입하여 건조된 상기 항생제와 혼합하는 단계; 및
    상기 기판을 회전시켜 상기 항생제와 상기 균액의 혼합액에 원심력을 가함으로써 상기 혼합액을 상기 채널의 집중 영역에 집중시키는 단계를 포함하는, 항생제 감수성 검사 방법.
  17. 기판;
    상기 기판을 회전시키는 구동부;
    상기 기판의 집중 영역의 이미지를 획득하는 이미지 획득부; 및
    상기 이미지 획득부에서 획득한 이미지를 분석하는 이미지 분석부를 포함하며,
    상기 기판은,
    상기 기판의 상면을 관통하도록 형성되는 주입 홀; 및
    상기 주입 홀을 통해 주입된 항생제, 균액, 또는 이들의 혼합액이 이동할 수 있는 경로를 상기 기판의 내부에 형성하며, 상기 구동부에 의하여 상기 기판이 회전함에 따라 가해지는 원심력에 의하여 상기 혼합액을 농축된 상태로 집중시키는 상기 집중 영역이 형성된 채널을 포함하는, 항생제 감수성 검사 시스템.
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