KR101519897B1 - 모세관 구조물을 구비한 측방유동 분석용 카트리지 - Google Patents

Abstract

본원은 모세관 구조물을 구비한 측방유동 분석용 카트리지에 관한 것이다. 본원에 따른 카트리지는 모세관 현상을 이용한 시료 로딩 방식을 채용하여, 간편한 시료로딩은 물론, 투입되는 시료의 부피에 상관없이 재현성있는 결과를 얻을 수 어 정확성, 재현성 및 편리성이 향상된다.

Description

모세관 구조물을 구비한 측방유동 분석용 카트리지 {Cartridge with capillary structure for lateral flow analysis}

본 발명은 생물학적 시료 분석용 스트립과 함께 사용되는 카트리지에 관한 것이다.

혈액 또는 뇨와 같은 생물학적 시료에 함유된 핵산 또는 단백질과 같은 미량의 물질을 정성 또는 정량 측정함으로써 이루어지는 진단 방법과 진단 기구의 개발이 지난 30여 년간 빠르게 진행되었고, 현재도 빠른 속도로 발전하고 있다. 1950년대 방사선 동위원소를 이용한 방사능면역분석법(RIA)이 처음으로 도입된 이래 효소면역분석법(ELISA)이 70년대와 80년대에 개발되고 발전되었다.

단백질 검출의 경우는 항원 항체 간의 반응을 이용한 면역학적 방법, 예를 들면 ELISA(Enzyme-linked immunosorbent assay), 면역크로마토그래피 방법이 개발되어 제품으로 사용되고 있으나, 시료의 처리 및 분석에 많은 시간이 소요된다.

또한, 핵산(Nucleic acid) 검출에서는 특정한 핵산 서열의 존재 여부에 대한 분석이 중요하다. 이러한 분석에서 현재 많이 사용되고 있는 방법 중의 하나는 중합효소 연쇄반응을 이용해 특정 서열만을 선택적으로 증폭한 후 겔 전기영동, 서던블롯 및 노던블롯과 같은 교잡(hybridization) 방식을 이용하는 것이다. 그러나 이러한 방법은 작업에 오랜 시간이 소요되며 민감도가 떨어짐은 물론 교잡반응 시간, 교잡의 온도, 교잡에 사용되는 조성물의 조성 등과 같은 외부 조건에 따라 결과에 영향을 받으며 더욱이 정확한 시험 결과를 얻기 위해서는 최적의 조건을 찾기 위한 반복된 실험 및 특별히 잘 훈련된 전문가를 필요로 하는 등의 문제가 있다.

특히 핵산의 검출로 특정 질병의 유무와 같은 정확성을 요하는 판단에 있어서는 신속하면서도 재현성 있고 민감성과 특이성이 높은 방법의 개발이 요구된다. 예를 들면, 특정 핵산의 검출이 질병의 진단 및 치료와 같은 의약분야, 예를 들면 특정 암의 진단 예컨대 자궁경부암과 같은 암의 진단에서 중요하게 대두되는 바, 기존의 방법을 대신할 수 있는 민감하고, 신속한 핵산 검출 시스템의 개발이 요구된다.

최근 개발된 단백질 또는 핵산을 검출하는 대표적 방법이 크로마토그래피 방법을 기본으로 하는 측방유동분석법(lateral flow assay)이다. 이러한 측방유동분석법은 임신진단, 암진단, 기타 특정 단백질 또는 유전자의 존재여부 또는 미생물탐지 등 다양한 분야에 널리 사용되고 있다.

한국 특허 제1115014호는 핵산검출용 크로마토그래피 시스템에 관한 것으로, 지지대, 전개용 매질, 샘플 패드 및 흡수 패드를 포함하는 스트립을 개시한다. 샘플 패드에 정량의 시료가 로딩되면, 크로마토그래피 원리에 의해 시료는 전개용 매질을 따라 측방으로 이동하고, 시료 중의 특정 성분은 전개용 매질에 고정된 포획자에 결합을 하고, 나머지는 흡수 패드로 이동되는 원리이다. 이와 같은 종래의 스트립은 시료를 샘플 패드에 직접 로딩하는 방식으로, 로딩되는 시료의 정확한 양이 결과의 재현성에 매우 중요하다. 샘플패드에 직접 로딩하는 방식은 시료 량의 변경이 용이하지 않다. 따라서 실험자는 마이크로리터 단위로 정확하게 계량한 시료를 샘플 패드에 로딩해야 하는 불편이 있었으며, 투입할 때마다 투입되는 시료 량이 달라질 수 있고, 이로 인해 측정 결과의 오류가 발생될 수 있는 문제점이 있으며, 시료의 양을 변경하고자 할 경우, 이로 인해 스트립의 구성 및 카트리지의 변경이 불가피 하여 이에 대한 개선이 요구된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 편리하고 효율적인 시료로딩이 가능한 측방유동 분석용 카트리지를 제공하고자 한다.

일 양태에서 본원은 측방유동 분석용 카트리지를 제공한다. 일 구현예에서 ㄹ본원에 따른 카트리지는 베이스 부재; 및 상기 베이스 부재와 채결되는 커버 부재를 포함하고, 상기 베이스 부재는, 상기 측방유동 분석에 사용되는 스트립을 수용하는 스트립 수용부, 및 상기 스트립 수용부의 일 말단으로부터 연장되는 위치에 형성된 시료용 웰을 포함하고, 상기 커버 부재는 상기 베이스 부재와 채결시, 상기 스트립 수용부와 대응되는 부분에 형성된 측정창 및 상기 시료용 웰과 대응되는 부분에 형성된 시료투입구를 포함하고, 상기 베이스 부재 또는 상기 커버 부재, 또는 상기 베이스 부재 및 상기 커버 부재는 모세관 구조물을 포함하며, 상기 커버 부재에 형성된 모세관 구조물은 상기 커버 부재의 상기 시료투입구와 인접한 하면에 형성되고, 상기 베이스 부재에 형성된 모세관 구조물은 상기 시료용 웰에 형성될 수 있다.

본원에 따른 일 구현예에서, 모세관 구조물은 상기 모세관 구조물에서 연장되는 연장부를 추가로 포함한다. 본원에 따른 다른 구현예에서 모세관 구조물의 일말단에 공기홈이 형성되며, 일 구현예에서 공기홈은 상기 스트립 수용부에 수용되는 스트립의 너비와 적어도 같은 길이일 수 있다. 본원에 따른 모세관 구조물은 상기 모세관 구조물에서 연장되는 연장부를 추가로 포함하며, 상기 공기홈은 상기 모세관 구조물 및 상기 연장부 사이에 형성된다.

본원에 따른 일 구현예에서, 모세관 구조물에는 모세관 현상을 유발할 수 있는 하나 이상의 모세관 구조가 형성되어 있다. 본원에 따른 일 구현예에서 모세관 구조물이 상기 커버 부재 및 상기 베이스 부재에 모두 형성되는 경우, 상기 커버 부재와 상기 베이스 부재를 채결시, 상기 각 모세관 구조물에 형성된 상기 각 모세관 구조는 서로 교차하도록 형성된다.

본원에 따른 일 구현예에서 모세관 구조물은 모세관 현상을 유발할 수 있는 한 다양한 형태 및/또는 구조를 취할 수 있으며, 예를 들면 삼각형, 반원형 또는 사각형 형상일 수 있다.

본원에 따른 일 구현예에서 모세관 구조물이 상기 베이스 부재 또는 상기 커버 부재 중 하나에만 형성되는 경우, 상기 모세관 구조물이 형성되지 않는 베이스 부재 또는 커버 부재에는 상기 모세관 구조물의 형상을 수용할 수 있는 구조가 형성된다.

본원에 따른 다른 구현예에서, 모세관 구조물은 상기 커버 부재에 형성되며, 상기 모세관 구조물은 삼각형의 형상으로, 상기 베이스 부재에는 상기 삼각형 형상을 수용할 수 있는 경사면이 상기 스트립 수용부와 인접하는 부위의 시료용 웰에 형성된다.

본원에 따른 다른 구현예예서 상기 모세관 구조물은 상기 베이스 부재에 형성되며, 상기 모세관 구조물은 삼각형의 형상으로, 상기 커버 부재에는 상기 삼각형 형상을 수용할 수 있는 경사면이 상기 커버 부재에 형성된다.

본원에 따른 일 구현예에서 본원의 카트리지에 포함되는 베이스 부재와 상기 커버 부재는 체결수단을 추가로 포함한다.

본원에 따른 일 구현예에서 본원의 카트리지에 포함되는 커버 부재는 상기 측청창의 폭이 상기 스트립 수용부에 수용되는 스트립의 너비보다 작을 경우 공기창을 추가로 포함하며, 상기 공기창은 상기 시료투입구 방향의, 상기 측정창의 일 말단과 인접한 부위에 형성된다.

본원에 따른 일 구현예에서, 본원의 측방유동 분석용 카트리지는 상기 측정창을 개폐 할 수 있는 측정창 덮개를 추가로 포함한다.

본원에 따른 측방유동 분석용 카트리지는 모세관 현상을 이용한 시료 로딩 방식을 채용하여, 편리성이 현저히 개선되었다.

또한 모세관 현상을 통한 시료 로딩으로, 시료용 웰에 투입되는 시료의 양을 수 마이크로리터 단위까지 정확하게 계량하지 않고도, 일정한 양이 스트립의 샘플 패드로 로딩되어 사용자에 의한 측정 오류를 줄일 수 있어 재현성있는 결과를 얻을 수 있음은 물론 투입되는 시료 량의 변경도 용이하게 할 수 있어, 편리성은 물론 스트립의 구성 및 카트리지의 변경을 할 필요가 없어 또한 경제적이다.

도 1a는 본원의 일 구현예에 따른 측방유동 스트립을 포함하는, 측방유동 분석용 카트리지의 분해사시도로, 커버부재의 하면에는 삼각형 형상의 모세관 구조물 및 베이스 부재에는 이에 대응되는 구조가 형성되어 있다.
도 1b는 본원의 다른 일 구현예에 따른 측방유동 스트립을 포함하는, 측방유동 분석용 카트리지의 분해사시도로, 커버부재의 하면에는 사각형 형상의 모세관 구조물 및 베이스 부재에는 이에 대응되는 구조가 형성되어 있다.
도 1c는 본원의 다른 일 구현예에 따른 측방유동 스트립을 포함하는, 측방유동 분석용 카트리지의 분해사시도로, 커버부재의 하면에는 반원 형상의 모세관 구조물 및 베이스 부재에는 이에 대응되는 구조가 형성되어 있다.
도 1d는 본원의 다른 일 구현예에 따른 측방유동 스트립을 포함하는, 측방유동 분석용 카트리지의 분해사시도로, 커버 부재 및 베이스 부재에 각각 삼각형 형상의 모세관 구조물이 형성되어 있다.
도 2는 본원의 다른 구현예에 따른 측방유동 스트립을 포함하는, 측방유동 분석용 카트리지의 분해사시도로, 커버부재의 양 측면에 공기 홈이 형성되어 있다.
도 3a는 본원의 다른 구현예에 따른 측방유동 스트립을 포함하는, 측방유동 분석용 카트리지의 분해사시도로, 커버부재에 형성된 모세관 구조물의 각 모세관을 형성하는 간격이 평행하지 않은 것을 나타낸다.
도 3b는 본원의 다른 구현예에 따른 측방유동 스트립을 포함하는, 측방유동 분석용 카트리지의 분해사시도로, 커버부재에 형성된 모세관 구조물의 각 모세관을 형성하는 간격이 평행하지 않은 것을 나타낸다.
도 4a는 베이스 부재 및 커버 부재가 채결된 상태의 외관 사시도이다.
도 4b 내지 도 4e는 도 4a의 A-A선의 단면도 및 그 일부를 확대한 것으로.
도 4b 는 도 4c와 비교하여, 전자는 베이스부재 내면의 스트립이 장착되는 부분의 시료용 웰 바닥과 높이가 높고, 후자는 그 높이가 같은 것을 나타낸다.
도 4d는 도 4e와 비교하여, 전자는 베이스부재 내면의 스트립이 장착되는 부분의 시료용 웰 바닥과 높이가 높고, 후자는 그 높이가 같은 것을 나타낸다.
도 5는 본원의 일 구현예에 따른 측방 유동 스트립의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 측방유동 분석용 카트리지에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

여기서, 본원의 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 붙이고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 측방유동 스트립을 포함하는, 측방유동 분석용 카트리지의 분해사시도로, 다양한 형상의 모세관 구조가 커버부재 및/또는 베이스 부재에 형성되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본원의 측방유동 분석용 카트리지는 베이스 부재 (10); 및 상기 베이스 부재와 채결되는 커버 부재 (30)를 포함하고, 상기 베이스 부재는, 상기 측방유동 분석에 사용되는 스트립을 수용하는 스트립 수용부 (18), 및 상기 스트립 수용부의 일 말단으로부터 연장되는 위치에 형성된 시료용 웰 (12)을 포함하고, 상기 커버 부재는 상기 베이스 부재와 채결시, 상기 스트립 수용부와 대응되는 부분에 형성된 측정창 (34) 및 상기 시료용 웰과 대응되는 부분에 형성된 시료투입구 (32)를 포함하고, 상기 베이스 부재 또는 상기 커버 부재, 또는 상기 베이스 부재 및 상기 커버 부재는 모세관 구조물 (35, 36)을 포함하며, 상기 커버 부재에 형성된 모세관 구조물은 상기 커버 부재의 상기 시료투입구와 인접한 하면에 형성되고, 상기 베이스 부재에 형성된 모세관 구조물은 상기 시료용 웰에 형성된다.

본원에 따른 모세관 구조물 (35, 36)은 본원에 따른 커버부재 (30) 하면 및/또는 베이스 부재 (10)의 상면에 형성될 수 있다. 본원에 따른 일 구현예에서는 커버 부재 (30)에 형성되며, 이 경우 시료투입구와 인접한 하면에 돌출되어 형성되며, 베이스 부재 (10)와 상기 커버 부재 (30)가 체결된 상태에서 상기 시료용 웰(12)과 대응되는 위치에 형성된다. 본원에 따른 다른 구현예에서는 베이스 부재 (10)에 형성되며, 이 경우, 스트립수용부 (18)와 인접한 시료용 웰 (12)에 형성된다. 본원에 따른 다른 구현예에서는 모세관 구조물은 커버 부재 및 베이스 부재 모두에 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 각 모세관 구조물은, 상기 커버 부재와 상기 베이스 부재를 채결시, 후술하는 모세관 구조가 서로 교차할 수 있도록 형성된다 (도 1d 참조).

또한 본원에 따른 모세관 구조물은 다양한 형상, 예를 들면 사각형, 삼각형 또는 반원형의 형태를 취할 수 있다. 본원에 따른 커버 부재 또는 베이스 부재의 하나에만 모세관 구조물이 형성되는 경우, 모세관 구조물이 형성되지 않는 베이스 부재 또는 커버 부재의 대응하는 부분에는, 모세관 구조물을 수용할 수 있는 구조가 형성되어 있다. 즉 모세관 구조물이 삼각형인 경우, 모세관 구조물이 형성되지 않은 대응하는 부분에는 이를 수용할 수 있는 경사면 (14, 15)이 형성되어 있고 (도 1a, 2, 3b, 4d 참조), 모세관 구조물이 사각형인 경우, 대응하는 부분에는 이를 수용할 수 있는 직각 구조가 형성되어 있고 (도 1b 참조), 모세관 구조물이 반원인 경우, 대응하는 부분에는 이를 수용할 수 있는 곡면이 형성되어 있다 (도 1c 참조). 상기 베이스 부재와 커버 부재를 채결 시, 상기 모세관 구조물 및 모세관 구조물이 형성되지 않은 부재에 형성된, 상기 모세관 구조물을 수용할 수 있는 구조는 모세관 현상으로 인해 시료용 웰에 도입된 시료가 후술하는 측방유동 스트립의 샘플패드로 이동 할 수 있도록 밀착되어지게 위치한다. 모세관 구조물이 베이스부재에 형성되는 경우, 모세관 구조물이 위치하는 시료용 웰은 오른쪽 내림 경사면 형상을 취하여, 시료 투입시 중력에 의한 모세관 구조물로의 시료유입이 가능한다 (도 4d, 4e 참조). 이 경우 상기 모세관 구조물의 형상, 예를 들면 내림 경사면을 수용할 수 있는 구조 (14)가 커버 부재의 상응하는 위치에 형성되어 있으며, 상기 구조 (14)는 상기 모세관 구조물 (36)의 형상, 예를 들면 경사면과의 밀착 정도에 따라 모세관 구조물을 통한 샘플패드로의 시료 유입량을 조절하는 역할을 할 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본원에 따른 모세관 구조물 (35, 36)에는 모세관 현상을 유발할 수 있는 하나 이상의, 모세관 구조가 형성되어 있으며, 각 모세관 구조는 모세관 현상을 유발할 수 있도록 이격되어 있으며, 모세관 현상을 유발할 수 있는 한, 각 모세관 구조간 간격은 평행 (도 1 내지 도 2 참조) 하거나 또는 평행하지 않을 수 있다 (도 3 참조).

본원에 따른 모세관 구조물은 베이스 부재와 커버 부재를 채결시, 시료용 웰에 로딩된 시료와 그 전부 또는 일부가 접촉하며, 시료에 접촉시 모세관 현상에 의해 모세관 구조물을 통한 시료의 이동이 시작된다. 따라서 이러한 현상을 유도할 수 있는 다양한 형태 또는 구조가 모세관 구조물로 채용될 수 있다. 일 구현예에서는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 구조를 갖거나 또는 모세관 구조물의 하면이 시료용 웰과 통하는 하나 이상의 채널구조 또는 관통하는 관형상 구조(미도시)를 포함하나, 이로 제한하는 것은 아니다.

도 2, 도 3 및 도 4a를 참조하면, 본원에 따른 카트리지는 공기 홈 (40)을 포함할 수 있다. 공기 홈은 커버 부재 또는 베이스 부재, 또는 커버 부재 및 베이스 부재에 형성될 수 있으며, 모세관 구조물이 끝나는 위치에 형성될 수 있으며, 후술하는 연장부 (37)를 포함하는 경우, 모세관 구조물과 연장부의 사이에 형성될 수 있다. 공기 홈 (40)은 베이스 부재와 커버 부재를 채결 시, 모세관 구조물이 샘플패드의 일부분과 접촉하면서 모세관 구조물내 밀폐된 공간이 형성될 수 있기 때문에, 이로 공기가 유입되도록 하여 모세관 현상이 원활하게 일어나도록 하기 위함이다 (도 4b 참조).

나아가 본원에 따른 모세관 구조물은 이로부터 연장되는 위치에 형성된 모세관 구조물 연장부 (37)를 추가로 포함할 수 있으며, 연장부는 모세관 현상에 따른 시료의 흐름을 후술하는 스트립의 샘플패드로 유도하는 가이드로 작용할 수 있다. 또한 모세관 구조물 연장부 (37)는 공기유입 확보를 위한 지지대로서 작용할 수 있다. 구체적으로 베이스 부재와 커버 부재를 채결 시, 모세관 구조물과 샘플패드가 접촉하는 부위에서 샘플패드가 모세관 구조물에 의해 눌려 모세관 구조물내에 밀폐된 공간이 형성되어, 모세관 현상을 방해하는 결과가 초래될 수 있으며, 모세관 연장부 (37)는 이를 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 따라서 이러한 기능을 수행하는 한 모세관 구조물 연장부 (37)는 다양한 크기 및 형태를 취할 수 있으며, 일 구현예에서는 모세관 연장부 (37)는 모세관 구조물 (36)로부터 일정 간격을 두고, 또는 연결되어, 모세관 구조물의 높이와 동일 또는 이보다 낮게, 모세관 구조물에 형성된 모세관 구조와 나란한 방향으로 형성된다.

본원에 따른 커버부재 (30)는 베이스 부재(10)와 체결시 상기 베이스 부재 상단을 덮거나 또는 대향하며, 상기 커버 부재에 형성된 시료투입구(32)는 베이스 부재와 체결된 상태에서, 시료용 웰 (12)에 대향하여 또는 연직하여 위치하도록 형성된다. 또한 상기 커버부재에 위치한 측정창 (34)은 베이스 부재와 체결된 상태에서, 스트립 수용부 (18)에 수용된 스트립의 전개용 매질(22) 부분을 관찰 할 수 있는 위치에 형성된다.

본원의 카트리지는 공기 창 (38)을 추가로 포함할 수 있다. 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 공기창은 샘플패드에 흡수된 액체와 커버부재의 밀착으로 인해 모세관 흐름이 방해받는 것을 방지하기 위한 것이다. 측정창이 스트립의 폭과 동일한 정도로 형성될 경우에는 공기창은 생략될 수도 있다. 공기창은 시료의 흐름에 존재하는 공기의 배출에 적절한 위치에 형성될 수 있으며, 일 구현예에서는 상기 시료투입구와 측정창 사이, 특히 스트립 수용부에 수용되는 스트립의 샘플패드와 대응되는, 커버부재 상의 위치 및 측정창 사이에 위치할 수 있다.

도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 본원에 따른 시료용 웰(12)은 상기 베이스 부재와 상기 커버 부재가 체결된 상태에서, 상기 시료투입구(32)와 대향하도록 또는 연직하도록 위치하며, 본원의 일 구현예에서는 시료를 담기 위해 돌출댐(13)을 추가로 구비한다. 본원의 또 다른 구현예에서 상기 시료용 웰은 상기 스트립 수용부 방향으로 향하는 오름 경사면 (15)과 돌출댐(13)을 구비하며, 상기 돌출댐은 상기 오름 경사면(15)이 위치하지 않는 부위에 형성되어 시료 용액이 흘러나가는 것을 방지한다. 상기 오름 경사면의 각도는 상기 커버 부재로부터 돌출하여 형성된 모세관 구조물을 수용하여 모세관 현상을 일으킬 수 있도록 형성된다.

시료용 웰 (12)의 크기 및 모양은 다양할 수 있으며, 예를 들면 사용되는 시료의 종류 및/또는 양, 모세관 구조물의 크기를 고려하여 제작될 수 있고, 본원에 따른 커버 부재에 구비된 모세관 구조물의 적어도 말단이 시료와 접촉할 수 있는 용량의 시료를 담을 수 있어야 한다. 본원의 한 구현예에서 시료용 웰은 시료 약 50 내지 300 마이크로리터 용량을 담을 수 있는 크기로 제작될 수 있다.

한 구현예에서 본원의 시료용 웰은 바닥이 수평면이거나 또는 경사진 형태를 가질 수 있다.

도 1, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면 베이스 부재(10)와 커버 부재(30)를 체결하면 요철형상의 돌기(16)가 서로 맞물려 닫히게 되어(interlocking), 실질적으로 워터프루프(waterproof), 에어로솔프루프(aerosol proof) 실(seal)이 된다.

본원에 따른 상기 베이스 부재와 상기 커버 부재 각각의 일 단부는 서로 체결가능하게 구비된 걸림턱(17)을 추가로 포함할 수 있다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면 시료투입구(32)는 시료용 웰 (12)과 대응하는 위치에 형성되고, 시료투입구(32)를 통해 시료용 웰 (12)로 시료 (300)가 로딩되면, 로딩된 시료는 시료용 웰(12)에 위치하게 된다. 모세관 구조물의 적어도 일부 또는 전부가 시료와 접촉하고 모세관력에 의해 시료의 이동이 개시된다 (도 4b의 화살표 부분 참조). 이때 베이스부재 내면의 스트립이 장착되는 부분은 시료용 웰의 바닥과 높이가 같거나 높을 수 있다 (도 4b 내지 도 4d 참조).

모세관 현상을 이용한 본원에 따른 시료 로딩 방식은 종전과 같이 샘플용 패드에 직접 시료를 로딩하는 방식이 아니라, 시료용 웰에 시료를 로딩함에 따라 로딩되는 시료 (300)의 부피를 종래와 같이 1 마이크로리터 단위까지 정확하게 계량할 필요가 없어 정확한 정량의 부재로 인한 오차를 줄일 수 있음은 물론 필요한 경우 로딩되는 시료 량의 변경도 용이하게 할 수 있어 측정결과의 재현성은 물론 사용자에게도 편리성이 도모된다.

본원에 따른 측정창 (34)은 스트립 수용부에 장착된 스트립에서 측방유동분석 결과로 발생하는 반응 결과 예를 들면 항원-항체 결합여부를 측정/확인하는 창(window)으로, 따라서, 측정창 (34)은 스트립 수용부와 대응하는 커버 부재에 형성된다.

본원의 한 구현예에서 본원의 측방유동 분석용 카트리지는 측정창 덮개 (미도시)를 추가로 포함할 수 있다. 본원의 측정창 덮개는 스트립 수용부에 위치한 스트립을 보호하는 역할을 한다. 예를 들면 운송 중 손상방지, 사용자의 실수로 인한 스트립에 시료 투입 방지, 외부 기온차로 발생하는 내부의 습막현상 방지, 스크래치 또는 오염으로부터 스트립을 보호할 수 있다.

측정창 덮개는 커버 부재 (30)에 부착되어 있으며, 개폐가능한 방식으로 사용하지 않을 경우에는 측정창 (34)을 덮고 있는 상태이나, 측방 유동 분석 후, 반응 결과 측정을 위해 판독기에 본원의 카트리지를 삽입하면 슬라이딩 방식으로 열리는 반자동의 구조일 수 있거나, 또는 손으로 개폐가능한 구조일 수 있다.

본원의 측방유동용 분석카트리지는 화학적으로 안정한 합성수지 및 이들의 조합으로 만들어 질 수 있다. 예를 들면 이로 제한하는 것은 아니나 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이드, 폴리아미드, 폴리에스터, 폴리염화비닐, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐리덴, 폴리테트라플루오르메틸린, 폴리에테르이미드와 같은 열경화성 및 열가소성의 다양한 플라스틱 및 이들의 조합을 사용하여 공지된 성형방법을 이용하여 제조될 수 있다. 단 반드시 이로 제한되는 것은 아니고, 본원 카트리지의 목적에 적합한 재질이면 어느 것이나 가능하다.

또한 본원의 카트리지는 공지된 다양한 성형 방법 예를 들면 이로 제한하는 것은 아니나 재질의 종류에 따라 사출, 회전, 압출 및/또는 캘린더 방법을 이용해서 제조될 수 있다. 본원의 한 구현예에서 본원의 카트리지는 커버 부재 및 베이스 부재는 ABS 수지(Acrylonitrile, Butadiene, Styrene), 투명한 재질이 필요한 경우 아크릴을 사출 성형하여 제조된다. 당업자라면 본원 카트리지를 제조하기 위해, 공지된 다양한 물질 및 성형방법으로부터 본원의 목적에 맞는 재료 및 성형방법을 선택할 수 있을 것이다. 또한 상기 합성수지 이외에 본원의 목적에 맞는 카트리지를 제조하기 위한 다양한 첨가제, 예를 들면 충전제, 가소제, 안정제, 착색제, 정전기 방지제 등이 필요에 따라 사용될 수 있다.

본원의 측방유동 분석용 카트리지는 직사각형 형태로 제조될 수 있고 이러한 직사각형 형태의 카트리지를 수용할 수 있는 다양한 측정 장비(판독기)에서 사용될 수 있으며, 크기도 이에 맞추어 다양하게 제작될 수 있다. 본원의 카트리지가 사용될 수 있는 장비는 예를 들면 이로 제한하는 것은 아니나 i-Chroma (바디텍메드 주식회사, 한국)나 RAMP 시스템(Response Biomedical사, 캐나다)을 들 수 있으며, 측방유동방법을 사용하는 모든 측정기에 맞추어 제작될 수 있다.

측방유동용 분석 카트리지에서 측정될 수 있는 정보는 이로 제한하는 것은 아니나 hsCRP(high sensitivity C-reactive protein), MicroCRP, HbA1c (당화혈색소), microalbumin, PSA(prostate specific antigen), AFP(Alpha-fetoprotein), cTnI (Cardiac Troponin I) 등이 있다.

본원에 따른 카트리지는 측방유동 분석에 사용되는 것으로 이를 위해 스트립이 채용된다. 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 측방유동 스트립의 사시도이다. 도 6에 나타난 바와 같이, 본원의 일 실시예에 따른 측방유동 분석용 스트립(20)은 지지대(28), 전개용 매질 (22), 샘플 패드 (26) 및 흡수 패드(24)를 포함하며, 상기 전개용 매질, 상기 흡수 패드, 및 상기 샘플 패드는 상기 지지대 상에 위치하며, 상기 샘플 패드 및 상기 흡수 패드는 상기 지지대의 양 단부에 각 각 위치되어 있으며, 상기 전개용 매질은 그 양 단부가 각 각 상기 흡수 패드의 한 단부 및 상기 샘플 패드의 한 단부와 접해 있도록 상기 샘플 패드 및 상기 흡수 패드의 사이에 위치한다.

도 1을 참조하면, 전개용 매질, 상기 흡수 패드 및 샘플 패드는 지지대 상에 위치한다. 본원의 스트립이 사용되는 측방유동 분석(lateral flow assay)은 시료(300)에 포함된 목표 분석물(analyte), 예를 들면 특정 핵산 또는 단백질을 정량 또는 정성적으로 측정하는 방법으로, 예를 들면 일정한 서열의 핵산에 교잡하는 올리고뉴클레오타이드 또는 특정 항체 및/또는 항원이 특정 위치에 결합되어 있는 나이트로셀룰로스 막(전개용 매질)을 이용하여 크로마토그래피 방법으로 분석물을 이동시켜 서열 특이적 교잡반응 또는 항원 항체 반응을 통해 시료 중의 특정 핵산 또는 단백질을 검출하는 방법이다.

본원에서 사용된 용어 "시료"는 분석물을 포함하는 분석대상 화합물 또는 조성물을 가리키며, 본 발명에서 사용될 수 있는 시료는 전개용 매질을 이동할 수 있어야 하므로 액체상 또는 액체와 유사한 유동성 있는 물질이다.

본원에서 사용된 용어 "분석물"은 시료 중의 분석 대상 화합물로, 표적자라고도 하며 핵산을 포함하는 것이다. 또한 본원에서 용어 "핵산"은 지놈 DNA, cDNA 및 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 화학합성 DNA 및 RNA를 포함한다. 또한 상기 핵산은 단일가닥 또는 이중가닥을 포함하며, 지놈 DNA, cDNA 및 올리고뉴클레오타이드 및 RNA는 당업계의 공지된 방법에 따라 제조 또는 합성할 수 있다.

본원의 스트립을 구성하는 지지대(28)는 스트립의 다른 구성요소를 지지하고 있으며, 지지대가 생략되는 경우에는 전개용 매질 즉 크로마토그래피 매질(22) 자체가 지지대가 될 수 있다. 지지대는 보통 수불용성, 비다공성 및 경직성이고, 보통은 지지대 위에서 시료를 전개하는 다른 구성성분 즉 샘플 패드, 전개용 매질, 흡수 패드의 길이와 너비가 동일하나 이 보다 크거나 또는 작을 수 있다.

본원의 스트립을 구성하는 샘플 패드(26)는 스트립의 한 단부에 위치하며, 샘플 패드의 일 말단 또는 한 단부는 전개용 매질의 한 단부와 접해있다. 원칙적으로 샘플 패드는 분석물이 함유된 시료를 접수하는 역할을 하며 핵산과 최소한의 결합능을 가지며 시료의 성분들이 크로마토그래피 매질을 통해 용이하게 이동할 수 있도록 한다.

본원에 따른 샘플 패드는 측방 유동 분석용 카트리지를 구성하는 베이스 부재와 커버 부재가 체결된 상태에서, 그 일 말단이 후술하는 커버 부재의 모세관 구조물의 일부 및/또는 모세관 구조물 연장부와 접촉하게 된다. 이 경우 본원에 따른 모세관 구조물은 시료와 최소한 모세관 현상이 일어나기에 충분할 정도로만 접하면 된다. 시료와 접촉시 모세관 현상으로 인해 모세관 구조물에 시료가 흡수되고 시료의 흐름(flow)이 시작된다. 즉 모세관 구조물에 진입한 시료는 상기 모세관 구조물 및 연장부 (존재하는 경우)를 따라 이동하고 샘플패드로 흡수되고, 샘플패드에 흡수된 시료는 전개용 매질을 따라 이동하고 흡수 패드에 흡수되어 이동이 종료된다. 이 과정에서 시료 중의 분석물은 전개용 매질에 결합되어 있는 특정 핵산 또는 항체 또는 항원과 결합하고, 결합하지 않은 분석물은 시료와 함께 계속 이동하여 흡수 패드에 흡수된다.

종래에 따른 시료 투입은 시료를 샘플패드에 직접 로딩하는 방식으로 실험자에 따른 오차 또는 동일 실험자라도 실험시 발생할 수 있는 오차에 따라 시료의 양에 변화가 있을 경우 중력에 의해 동일한 시간 내에 발생하는 흐름(flow)의 양에 변화가 있어, 재현성 있는 결과를 얻기가 어렵다. 또한 이 경우 시료는 시료 투입구를 통하여 샘플패드에 로딩되기 때문에, 시료 투입구의 크기에 따라 투입될 수 있는 시료의 양에 한정이 있어, 시료 량을 증가가 요구되는 경우, 시료 량을 자유롭게 늘릴 수 없어 스트립이 장착되는 카트리지를 변경해야하는 불편함이 있다.

반면 본원에 따른 방식은 종래와 달리, 시료가 스트립(20)의 샘플 패드에 직접 로딩되지 않고, 시료용 웰 (12)에 로딩된 시료는 모세관 현상을 이용하여 샘플패드에 흡수된다.

본원에 따른 모세관 구조물을 이용한 시료 로딩 방식은 모세관 구조물의 흡수 성능에 의존하여 시료를 샘플패드로 이동시키기 때문에 편리성이 증대될 뿐아니라, 시료 웰에 투입되는 시료의 양을 1 마이크로리터 단위까지 정확하게 계량하지 않고도, 일정한 양이 샘플 패드로 로딩되어 시료용 웰에 로딩되는 시료가 최소한의 부피만 만족 한다면 사용자 오류의 측정을 줄일 수 있어 재현성있는 결과를 얻을 수 있음은 물론 투입되는 시료 량의 변경도 용이하게 할 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

10: 베이스 부재 12: 시료용 웰
13: 돌출댐 14, 15: 경사면, 시료류량 조절부
16: 요철형상 돌기 17a, 17b: 걸림턱
18: 스트립 수용부 20: 스트립
22: 전개용 매질 24: 흡수 패드
26: 샘플패드 28: 지지대
30: 커버 부재 32: 시료 투입구
34: 측정창 35, 36: 모세관 구조물
37: 모세관 구조물 연장부 38: 공기 창
40: 공기 홈 300: 시료

Claims (14)

1. 측방유동 분석용 카트리지로서, 상기 카트리지는
   베이스 부재; 및
   상기 베이스 부재와 채결되는 커버 부재를 포함하고,
   상기 베이스 부재는, 상기 측방유동 분석에 사용되는 스트립을 수용하는 스트립 수용부, 및 상기 스트립 수용부의 일 말단으로부터 연장되는 위치에 형성된 시료용 웰을 포함하고,
   상기 커버 부재는 상기 베이스 부재와 채결시, 상기 스트립 수용부와 대응되는 부분에 형성된 측정창 및 상기 시료용 웰과 대응되는 부분에 형성된 시료투입구를 포함하고,
   상기 베이스 부재 또는 상기 커버 부재, 또는 상기 베이스 부재 및 상기 커버 부재는 모세관 구조물을 포함하며, 상기 커버 부재에 형성된 모세관 구조물은 상기 커버 부재의 상기 시료투입구와 인접한 하면에 형성되고, 상기 베이스 부재에 형성된 모세관 구조물은 상기 시료용 웰에 형성되며, 상기 모세관 구조물에는 모세관 현상을 유발할 수 있는 하나 이상의 모세관 구조가 형성되며,
   상기 모세관 구조물이 상기 베이스 부재 또는 상기 커버 부재 중 하나에만 형성되는 경우, 상기 모세관 구조물이 형성되지 않는 베이스 부재 또는 커버 부재에는 상기 모세관 구조물의 형상을 수용할 수 있는 구조가 형성되며,
   상기 모세관 구조물이 상기 커버 부재 및 상기 베이스 부재에 모두 형성되는 경우, 상기 커버 부재와 상기 베이스 부재를 채결시, 상기 각 모세관 구조물에 형성된 상기 각 모세관 구조는 서로 교차하도록 형성되는 것인, 측방유동 분석용 카트리지.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 모세관 구조물은 상기 모세관 구조물에서 연장되는 연장부를 추가로 포함하는 것인, 측방유동 분석용 카트리지.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 모세관 구조물의 일말단에 공기홈이 형성되는 것인, 측방유동 분석용 카트리지.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 모세관 구조물은 상기 모세관 구조물에서 연장되는 연장부를 추가로 포함하며, 상기 공기홈은 상기 모세관 구조물 및 상기 연장부 사이에 형성되는 것인, 측방유동 분석용 카트리지.
   
5. 제 3 항에 있어서, 상기 공기홈은 상기 스트립 수용부에 수용되는 스트립의 너비와 적어도 같은 길이인, 측방유동 분석용 카트리지.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 모세관 구조물은 삼각형, 반원형 또는 사각형 형상인, 측방유동 분석용 카트리지.
   
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 모세관 구조물은 상기 커버 부재에 형성되며, 상기 모세관 구조물은 삼각형의 형상으로, 상기 베이스 부재에는 상기 삼각형 형상을 수용할 수 있는 경사면이 상기 스트립 수용부와 인접하는 부위의 시료용 웰에 형성되는 것인, 측방유동 분석용 카트리지.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 모세관 구조물은 상기 베이스 부재에 형성되며, 상기 모세관 구조물은 삼각형의 형상으로, 상기 커버 부재에는 상기 삼각형 형상을 수용할 수 있는 경사면이 상기 커버 부재에 형성되는 것인, 측방유동 분석용 카트리지.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 부재와 상기 커버 부재는 체결수단을 추가로 포함하는 것인, 측방유동 분석용 카트리지.
    
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버 부재는 상기 측정창의 폭이 상기 스트립 수용부에 수용되는 스트립의 너비보다 작을 경우 공기창을 추가로 포함하며, 상기 공기창은 상기 시료투입구 방향의, 상기 측정창의 일 말단과 인접한 부위에 형성되는 것인, 측방 유동 분석용 카트리지.
    
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 측방유동 분석용 카트리지는 상기 측정창을 개폐 할 수 있는 측정창 덮개를 추가로 포함하는, 측방유동 분석 카트리지.

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