KR200230956Y1 - 진단용 바이오칩 셋 - Google Patents

Abstract

본 고안은 미지의 시료 내에 함유된 표적 물질과 바이오칩 상의 탐침 물질이 일정시간동안 반응할 수 있도록, 상기 바이오칩 상에 시료 푸울을 형성하면서 동시에 상기 표적 물질의 농도를 측정할 수 있는 진단용 바이오칩 셋에 관한 것이다.

본 고안의 진단용 바이오칩 셋은, 탐침 물질이 미세배열된 바이오칩과; 상기 바이오칩 상에 얹혀지며, 상기 탐침 물질 위에서 시료 푸울을 형성하는 다수의 웰이 형성된 웰 플레이트와; 상기 탐침 물질 위로 분주된 다른 농도의 시료가 섞이지 않도록, 상기 바이오칩과 웰 플레이트를 내부에 수납하여 밀착시키는 카세트로 이루어진다.

Description

진단용 바이오칩 셋{Bio chip set for diagnosis}

본 고안은 미지의 시료 내에 함유된 표적물질과 바이오칩 상의 탐침 물질이 일정시간동안 반응할 수 있도록, 상기 바이오칩 상에 시료 푸울을 형성함과 동시에 상기 표적 물질의 농도를 측정할 수 있는 진단용 바이오칩 셋에 관한 것이다.

단백질칩과 DNA칩으로 대표되는 바이오칩은 유전자나 DNA조각 혹은 특정 단백질 등을 기판(substrate)상에 미세배열(micro array)하여 이루어지는데, 이 칩들을 이용하여 생화학물질에 대한 분석 실험을 하는 경우, 특히 단백질간의 반응특이성에 기초한 단백질칩으로 분석실험을 하는 경우, 짧은 시간내에 대량의 시료를 분석할 수 있다는 장점이 있다.

이 때문에, 최근 들어 바이오칩의 핵심기술에 대한 연구의 필요성이 확대되는 추세에 있다.

특히, 단백질칩에 대한 연구가 진단의학분야에서 매우 활발히 진행되고 있는데, 그 이유는 인류를 포함한 모든 생명체에서 일어나는 생물학적 활동이 근본적으로는 DNA정보에 의해 지배되지만 실제생활에서 체험되는 질병의 발현은 DNA보다 한 단계 위인 단백질 레벨에서 일어나기 때문이다.

상기 바이오칩과 관련된 핵심기술분야는, 일반적으로, 탐침물질과 표적물질간의 기능 및 작용에 대한 인식기술분야와 데이터 처리기술분야, 기판상에 특정 물질을 고정시키는 고정화기술분야, 그리고 상기 특정 물질을 기판상에 미세배열하는 집적화기술분야의 4대부문으로 나눌 수 있다.

하지만, 아직은 바이오칩에 대한 연구가 초기단계에 머물러 있어서 생화학물질의 분석실험에 사용할 수 있는 기구 및 장비가 거의 없는 상태이다.

이러한 실험기자재의 불비 때문에, 바이오칩을 이용한 분석 실험에 의해서는 단지 미지의 시료 내에 표적 물질이 존재하는 지의 여부만 판가름 할 수 있을 뿐이다. 물론, SPR(surface plasmon resonance)법을 이용하여 표적 물질의 농도를 측정할 수도 있기는 하지만, 상기 방법을 이용할 경우, 분석시간이 길어지고 또한 분석비용도 높아져 경제적으로 큰 부담을 느끼게 된다.

더욱이, 탐침 물질이 집적된 바이오칩 상에 시료를 가두어 둘만한 구조가 종래에는 없었기 때문에, 상기 탐침 물질 위로 시료를 분주하여 반응시키는 도중, 시료가 말라 버려 더 이상 반응이 진행되지 않는다는 단점이 있었다.

본 고안은, 바이오칩 분야의 기술발전에 일조코자 안출된 것으로서, 미지의 시료 내에 함유된 표적물질과 바이오칩 상의 탐침 물질이 일정시간동안 반응할 수 있도록, 상기 바이오칩 상에 시료 푸울을 형성함과 동시에 상기 표적물질의 농도를 측정할 수 있는 진단용 바이오칩 셋을 제공함에 목적이 있다.

도1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 진단용 바이오칩 셋의 분해 사시도이다.

도2는 도1에 나타낸 진단용 바이오칩 셋의 사용상태도중 단면도이다.

[도면 부호의 설명]

100...케이스, 130...삽입구,

170...시료주입구, 200...바이오칩,

250...도트, 300...웰 플레이트,

350...웰, 400...받침판,

500...조절볼트, 600...카세트,

700...푸울.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 제공되는 본 고안의 진단용 바이오칩 셋은, 탐침 물질이 미세배열된 바이오칩과; 상기 바이오칩 상에 얹혀지며, 상기 탐침 물질 위에서 시료 푸울을 형성하는 다수의 웰이 형성된 웰 플레이트와; 상기 탐침 물질 위로 분주된 다른 농도의 시료가 섞이지 않도록 상기 바이오칩과 웰 플레이트를 내부에 수납하여 밀착시키는 카세트로 이루어져 있다.

이러한 구성에 따르면, 상기 웰 플레이트와 바이오칩이 카세트 안으로 수납되어 밀착되므로, 다수의 웰이 형성된 웰 플레이트를 통해, 상기 바이오칩 상에 농도가 다른 시료들을 각각 분주하더라도, 분주된 시료들이 섞이지 않는다.

따라서, 상기 시료 내에 함유된 표적 물질과 탐침 물질간의 반응을 농도별로측정할 수 있고, 이로부터 표준농도곡선을 도식화 할 수 있다. 더욱이, 상기 웰의 내주면과 바이오칩의 표면 사이에 시료 푸울이 형성되므로, 일정시간동안 탐침 물질과 표적 물질을 충분히 반응시킬 수 있다.

또한, 본 고안에서 채용하고 있는 상기 카세트는, 바이오칩과 웰 플레이트를 내부에 수납하기 위한 삽입구가 적어도 어느 일측 측벽에 형성되고, 또한 상기 바이오칩 상에 시료를 분주하기 위한 시료주입구가 상부벽에 형성되는 케이스와; 상기 바이오칩과 웰 플레이트를 케이스 내에서 밀착·고정시키는 밀착수단으로 구성되며, 바람직하게는 상기 바이오칩의 저면을 지지하는 받침판이 상기 밀착수단에 연동 가능한 형태로 상기 케이스에 내장된 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 따르면, 상기 케이스의 적어도 어느 일측 측벽에 형성된 삽입구를 통해 바이오칩과 웰 플레이트가 카세트 안으로 용이하게 수납되어지며, 상기 카세트 안으로 수납된 바이오칩과 웰 플레이트는 카세트에 제공되어 있는 밀착수단에 의해서 상기 케이스의 상부벽 쪽으로 상승하여 긴밀히 밀착되게 된다. 이때, 바람직하게는 상기 케이스 내에 받침판이 내장되어 있어서, 밀착과정에서 발생될 수 있는 상기 바이오칩의 파손이 받침판에 의해 방지되고 있다.

따라서, 표적 물질이 다른 농도로 함유되어 있는 시료들을 웰 내에 분주하더라도 서로 섞이는 일이 없게 된다. 또한, 케이스의 상부벽에 형성된 시료주입구는 웰마다 다른 농도의 시료가 분주될 수 있게 허용하므로, 멀티플 피펫 등을 이용하게 되면 시료의 자동 분주가 가능하게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 진단용바이오칩 셋의 구성 및 작용에 대해서 설명한다.

먼저, 본 실시예의 구성을 설명하기에 앞서 용어 몇가지를 정의한다.

본 명세서상에서 사용되는 용어중, '탐침 물질'과 '표적 물질'이란 항원-항체, 결합 단백질-리간드, 리간드-수용체, 효소-기질, DNA-DNA, 센스-안티센스 등과 같이, 상호간의 반응에 특이성이 존재하는 대응물인 것으로 정의한다. 따라서, 탐침 물질로서 항체가 이용되는 경우에는 항원이 표적물질로 된다.

또한, '분주'란 표적 물질이 서로 다른 농도로 함유되어 있는 미지의 시료를 멀티플 피펫 등의 주입기를 이용하여, 바이오칩 상에 미세 배열된 탐침 물질 위에 뿌려 넣거나 흘려 넣는 활동인 것으로 정의한다. 여기서, 상기 주입기는 피펫이나 멀티플 피펫(multiple pipette) 또는 실린지(syringe)일 수 있다.

또한, '미세배열(micro array)'이란 결합분자(linker molecule)로 표면 처리된 기판(substrate)상에, 예를 들면 탐침 물질이 극미량 분주되어 도트(dot) 형태로 고정된 것으로서, 상기 기판상에서 인접되게 형성된 도트들이 서로에 대해 종횡으로 일정간격을 두고 배열된 것으로 정의한다.

도1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 진단용 바이오칩 셋의 분해 사시도이고, 도2는 진단용 바이오칩 셋의 사용상태도중 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예의 진단용 바이오칩 셋은, 크게 바이오칩(200)과, 상기 바이오칩 상에 얹혀지는 웰 플레이트(300)와, 상기 바이오칩과 웰 플레이 트를 밀착시키는 카세트(600)로 이루어져 있다.

상기 바이오칩(200)은 예를 들면 넓이가 2.5㎝(가로길이)×7.5㎝(세로길이) 인 유리제 기판의 표면을 탐침 물질과 이온결합 하는 결합분자(linker molecule)로 표면처리 한 다음, 그 위에 각각 8nL/spot씩 탐침 물질을 분주하여 제작한다.

본 실시예의 경우, 상기 바이오칩의 기판(substrate)소재로서 유리가 사용되고 있지만 집적시킬 탐침 물질의 성질에 따라 폴리스티렌이나 PVC, 폴리프로필렌과 같은 합성수지가 이용될 수도 있다. 여기서, 상기 결합분자는 기판 표면에 집적되는 탐침 물질의 배향성과 안정성을 상승시키기 위해 사용되었다.

도면에서, 상기 바이오칩의 표면에 도트(250) 형태로 고정되는 탐침 물질들은 12(행)×4(열)의 매트릭스를 형성하고 있다. 이 중에서, 부호 C₁∼C₆이 병기된 매트릭스 상부 6행에 집적된 탐침 물질의 도트는 표준농도곡선을 도식화 하기 위한 용도로 제공되고 있으며, 부호 S₁∼S₆이 병기된 매트릭스 하부 6행에 집적된 탐침 물질의 도트는미지의 시료와 반응시키기 위한 용도로 제공되고 있다. 여기서, 부호 M₁∼M₆은 해당 열에 집적된 탐침 물질의 종류가 무엇인지를 지시하는 표지자로서, 예를 들면 M₁은 골대사에 관련된 BAP(Bone-specific Alkaline Phosphatase) 단일클론항체이고, M₂는 OP(Osteopontin) 단일클론항체 임을 지시한다.

도시된 웰 플레이트(300)는, 예를 들면 체적이 2.5㎝×7.5㎝×0.3㎝(가로길이×세로길이×높이)인 실리콘러버 재질의 탄성판에 상기 바이오칩 상의 매트릭스 행 수와 동일한 개수 만큼의 웰(350)을 형성하여 제작한다. 여기서, 상기 웰 플레이트의 소재로는 상술한 실린콘 러버 뿐 아니라, 상기 바이오칩과의 밀착율이 우수한 소재라면 무엇이라도 사용 가능하다. 또한, 상기 웰은 도트 수만큼 제공될 수도 있다. 본 실시예에서, 상기 웰은, 탐침 물질이 매트릭스 형태로 미세배열된 바이오칩 상에 시료를 분주하여 반응시킬 때 상기 시료가 다른 농도의 인접 시료와 섞이지 않게 하는 역할을 수행함과 동시에 상기 탐침 물질 상에 시료 푸울(700)을 형성하는 역할을 하게 된다.

이상에서 상술한 바이오칩(200)과 웰 플레이트(300)는 다양한 크기로 제작할 수 있으며, 또 웰(350)과 매트릭스의 행×열 수도 필요에 따라 늘리거나 줄일 수 있다.

상기 바이오칩(200)과 웰 플레이트(300)를 밀착시키는 카세트(600)는, 도면에 도시된 바와 같이, 크게 케이스(100)와 받침판(400), 그리고 밀착수단으로 이루어져 있다.

도시된 케이스의 적어도 어느 일측 측벽에는 상기 바이오칩과 웰 플레이트의 수납을 허용하는 삽입구(130)가 형성되어 있으며, 상부벽에 시료주입구(170)가 형성되어 있다.

본 실시예에서, 상기 삽입구는 케이스의 우측벽(도면상에서 오른쪽에 나타낸 벽)에만 형성되어 있는데, 상기 우측벽과 마주하는 좌측벽에도 삽입구가 형성될 수 있다. 상기 삽입구(130)가 우측벽에만 형성되는 경우, 삽입구를 통해 카세트 내부로 진입되는 상기 바이오칩과 웰 플레이트의 진입측 단면이 좌측벽 내면에 닿는 순간, 상기 바이오칩 상에 도트 형태로 고정된 탐침 물질과 웰 플레이트의 웰이 자동으로 위치 정렬되는 장점이 있다. 이에 반해서, 좌우 측벽에 모두 삽입구가 형성되는 경우에는 표준 길이보다 더 긴 바이오칩이 수납될 수 있기 때문에, 상기 바이오칩 상에 형성된 매트릭스의 길이가 표준보다 조금 더 긴 것도 분석실험을 할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 실시예에서는 상기 시료주입구(170)가 상부벽의 길이방향을 따라 슬릿 형태로 형성되어 있는데, 상기 슬릿의 개수는 도시된 것처럼 2개일 수도 있지만 1개 또는 3개 이상일 수도 있다. 즉, 상기 슬릿은, 케이스(100) 내에 수납되는 웰 플레이트 상의 각 웰(350) 내에 시료를 주입할 수 있다면, 상부벽의 어느 위치에 어떤 형태로든 형성되기만 하면 되는 것이다.

따라서, 상기 시료주입구(170)는 슬릿이 아닌 다른 형태, 예를 들면 사각구멍이나 원형구멍의 형태로 제공될 수도 있다. 물론, 웰 플레이트의 가장자리 부분을 지지할 수 있는 정도만 남긴 채 상기 상부벽의 대부분을 제거하여 어느 위치에서라도 시료 주입이 가능하게 할 수 있지만, 도시된 것처럼 상부벽의 일부에만 슬릿을 형성하는 경우, 바이오칩 상에 분주된 시료가 충분히 반응을 하기도 전에 말라 버리는 것을 방지할 수 있으므로 더욱 바람직하다.

도면에서, 상기 케이스 내부로 수납된 바이오칩(200)과 웰 플레이트(300)는 밀착수단에 의해 서로 밀착된다.

바람직하게는, 상기 밀착수단과 연동되는 받침판(400)에 의해서 밀착된다.

본 실시예에서는 상기 받침판의 카세트 내 위치를 조절하는 밀착수단으로서 조절볼트(500)가 제공되고 있는데, 이 조절볼트는 케이스(100)에 내장된 받침판의사방 모서리 부분을 지지함과 동시에 회전 동작에 의해 케이스 내부로 나사부분이 출입할 수 있도록, 상기 케이스의 하부벽 네 모서리 부분에 나사식으로 체결된다.

따라서, 상기 조절볼트를 죄거나 풀면, 사방 모서리부분이 상기 조절볼트의 상면에 얹혀져 지지되고 있는 받침판의 내부 위치가 변하게 됨으로, 바이오칩과 웰 플레이트의 적층두께가 다른 경우에도 이들을 견고하게 밀착·고정시킬 수 있다.

한편, 상기 받침판의 저면에 랙을 설치함과 동시에 케이스의 측벽에 피니언 축을 회전 가능한 상태로 지지시킨 경우에도 상기 받침판의 케이스내 위치를 조절할 수 있으며, 이 외의 다른 방식, 예를 들면 슬로프를 이용한 위치조절방식에 의해서도 상기 받침판의 위치조절이 가능하다.

또한, 상기 케이스의 상부벽 내면이나 바이오칩의 표면 또는 웰 플레이트의 표면에 로드 셀 등을 설치하므로써, 과도한 밀착으로 인해서 이들 부품이 파손되는 것을 방지할 수도 있을 것이다.

따라서, 본 고안의 진단용 바이오칩 셋은, 본 실시예의 구성에 한정되지 않고 당업자에 의한 용이한 변형까지도 포함하는 것으로 해석되어져야 한다.

이상과 같이 구성되는 본 고안의 진단용 바이오칩 셋에 따르면, 케이스의 적어도 어느 일측 측벽에 형성된 삽입구를 통해 바이오칩과 웰 플레이트가 카세트 안으로 용이하게 수납되며, 또한 상기 카세트 안으로 수납된 바이오칩과 웰 플레이트는 카세트에 제공되어 있는 밀착수단과 받침판의 작용에 의해서 케이스의 상부벽 쪽으로 상승하여 긴밀히 밀착되게 된다.

따라서, 다수의 웰이 형성된 웰 플레이트를 통해, 상기 바이오칩 상에 고정된 탐침 물질 위로 농도가 다른 시료들을 각각 분주하더라도, 분주된 시료들이 섞이지 않는다.

그러므로, 상기 시료 내에 함유된 표적 물질과 탐침 물질간의 반응을 농도별로 측정할 수 있고, 이로부터 표준농도곡선을 도식화 할 수 있다.

또한, 상기 웰의 내주면과 바이오칩의 표면 사이에서 분주한 시료가 푸울을 형성하게 되므로, 일정시간동안 탐침 물질과 표적 물질을 충분히 반응시킬 수 있다.

또한, 케이스의 상부벽에 형성된 시료주입구는 웰마다 다른 농도의 시료가 분주될 수 있게 허용하므로, 멀티플 피펫 등을 이용하게 되면 시료의 자동 분주가 가능하게 된다.

Claims (3)

1. 탐침 물질이 미세배열된 바이오칩과;

   상기 바이오칩 상에 얹혀지며, 상기 탐침 물질 위에서 시료 푸울을 형성하는 다수의 웰이 형성된 웰 플레이트와;

   상기 탐침 물질 위로 분주된 다른 농도의 시료가 섞이지 않게 상기 바이오칩과 웰 플레이트를 수납하여 밀착시키는 카세트로 이루어지는 진단용 바이오칩 셋.
2. 제1항에 있어서,

   상기 카세트는,

   바이오칩과 웰 플레이트의 수납을 허용하는 삽입구가 적어도 어느 일측 측벽에 형성되고 또한 상기 바이오칩 상에 고정된 탐침 물질 위로의 시료 분주를 허용하는 시료주입구가 상부벽에 형성되는 케이스와;

   상기 바이오칩과 웰 플레이트를 케이스 내에서 밀착·고정시키는 밀착수단으로 구성됨을 특징으로 하는 진단용 바이오칩 셋.
3. 제2항에 있어서,

   상기 바이오칩을 지지하는 받침판이 상기 케이스에 내장된 것을 특징으로 하는 진단용 바이오칩 셋.