KR100662021B1 - 바이오 카트리지 - Google Patents

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KR100662021B1
KR100662021B1 KR1020050134914A KR20050134914A KR100662021B1 KR 100662021 B1 KR100662021 B1 KR 100662021B1 KR 1020050134914 A KR1020050134914 A KR 1020050134914A KR 20050134914 A KR20050134914 A KR 20050134914A KR 100662021 B1 KR100662021 B1 KR 100662021B1
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유재현
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Abstract

본 발명은 테스트 샘플 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오 카트리지(bio cartridge)에 관한 것으로, 본 발명에 따른 바이오 카트리지는, 테스트 샘플 내에 존재하는 제1 분석물질을 측정하기 위한 제1 측정공간; 테스트 샘플 내에 존재하는 제2 분석물질을 측정하기 위한 제2 측정공간; 제1 측정공간에 주입된 테스트 샘플과 제2 측정공간에 주입된 테스트 샘플이 서로 섞이지 않도록 제1 측정공간과 제2 측정공간을 분리하는 분리공간; 테스트 샘플이 제1 측정공간을 거쳐 제2 측정공간에 도달하며 도달된 테스트 샘플이 역류하지 않도록 제1 측정공간과 제2 측정공간 사이에 모세관으로 형성된 샘플 통로; 제1 측정공간 및 제2 측정공간에 테스트 샘플이 채워질 때 기포가 생기지 않도록 공기를 빼주는 공기 배출구; 및 제1 측정공간 및 제2 측정공간 중 적어도 하나의 측정공간에서 테스트 샘플과 소정의 반응층을 섞어주는 교반부를 포함하며, 제1 측정공간 및 제2 측정공간 중 적어도 하나의 측정공간의 내벽에는 제1 분석물질 또는 제2 분석물질과 반응하는 반응 시료가 도포된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 측정자의 개입을 최소화하면서 2 가지 이상의 분석물질을 동시에 측정할 수 있다.

Description

바이오 카트리지{Bio cartridge}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 카트리지의 입체도,
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 카트리지의 정면도, 좌우측면도, 평면도 및 바이오 카트리지의 작동을 설명하기 위한 참고도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 카트리지의 측정실험결과를 도시한 그래프,
도 4a 내지 4d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 카트리지의 정면도, 좌우측면도, 및 바이오 카트리지의 작동을 설명하기 위한 참고도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 카트리지의 측정실험결과를 도시한 그래프,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오 카트리지의 정면도 및 바이오 카트리지의 작동을 설명하기 위한 참고도,
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 카트리지의 정면도, 좌우측면도, 평면도 및 바이오 카트리지의 작동을 설명하기 위한 참고도,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오 카트리지의 측정실험결과를 도시한 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 제1 측정공간 2: 샘플 통로
3: 분리공간 4: 제2 측정공간
5, 8: 교반부 6: 공기배출구
7: 샘플 주입부 9: 마그네틱 비드
10: 제1 반응 시료 20: 제2 반응 시료
90, 91, 92: 전자석
본 발명은 바이오 카트리지(cartridge)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 테스트 샘플 내에 존재하는 2가지 이상의 분석물질을 광학적으로 검출하는 바이오 카트리지에 관한 것이다.
테스트 샘플 내에 존재하는 2가지 이상의 분석물질을 측정하기 위해서 테스트 샘플을 순차적으로 반응물에 섞어서 반응에 의해 생성되는 물질로부터 측정신호를 얻는 방법이 사용된다. 이를 위해 순차적으로 복수의 반응물을 첨가하고 이를 혼합하여 반응시키며 일정 시간 경과 후에 생성물질을 측정하는 등 측정을 위해 일련의 과정을 거쳐야 한다. 이러한 일련의 과정을 간편하게 수행할 수 있도록 하나의 카트리지에 측정에 필요한 반응물을 모두 구비한 바이오 카트리지가 개발되어 있다.
특히, 미국등록특허 US5,162,237의 경우 바이오 카트리지 내부의 반응 채널 에 커버로 차단된 반응물이 흘러나와 한 코너에서 시료와 측정이 이루어진 후, 다음에 다른 코너에서 시료가 같이 반응이 일어난다. 따라서, 측정이 시간적인 간격을 두고 순차적으로 일어나야 하며, 실험 순서에 따라 커버를 잡아당겨 반응물이 테스트 샘플로 흘러들어 가도록 측정하는 사람이 측정단계에 개입해야 한다.
또한, 미국등록특허 US6,300,142의 경우에도 샘플 내에 존재하는 2가지 이상의 분석물질을 측정하기 위해서 테스트 샘플을 제1 주입구를 통해 제1 반응물에 반응시키고, 순차적으로 제2 주입구를 통해 제2 반응물에 반응시켜 2가지 분석물질을 측정하는 장치가 개시되어 있다. 이 경우에도 측정이 시간적인 간격을 두고 순차적으로 일어나야 하며, 측정하는 사람이 순차적으로 테스트 샘플을 주입하여 반응하도록 측정단계에 개입해야 한다.
즉, 전술한 어느 경우든 측정이 시간적 간격을 두고 순차적으로 이루어지도록 설계되어 동시에 2가지 이상의 분석물질을 측정하지 못한다는 문제점이 있다. 또한, 순차적인 순서에 따라 반응물에 테스트 샘플을 섞는 과정에 반드시 측정하는 사람이 개입하여야 하는 불편함이 따른다.
따라서, 전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 측정자의 개입을 최소화하면서 2 가지 이상의 분석물질을 동시에 측정할 수 있는 바이오 카트리지를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따라 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 바이오 카트리지의 제작 방법 및 이를 이용한 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라 전술한 기술적 과제는, 테스트 샘플 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오 카트리지에 있어서, 테스트 샘플 내에 존재하는 제1 분석물질을 측정하기 위한 제1 측정공간; 테스트 샘플 내에 존재하는 제2 분석물질을 측정하기 위한 제2 측정공간; 제1 측정공간에 주입된 테스트 샘플과 제2 측정공간에 주입된 테스트 샘플이 서로 섞이지 않도록 제1 측정공간과 제2 측정공간을 분리하는 분리공간; 테스트 샘플이 제1 측정공간을 거쳐 제2 측정공간에 도달하며 도달된 테스트 샘플이 역류하지 않도록 제1 측정공간과 제2 측정공간 사이에 모세관으로 형성된 샘플 통로; 제1 측정공간 및 제2 측정공간에 테스트 샘플이 채워질 때 기포가 생기지 않도록 공기를 빼주는 공기 배출구; 및 제1 측정공간 및 제2 측정공간 중 적어도 하나에 테스트 샘플과 소정의 반응 시료를 섞어주는 교반부를 포함하며, 제1 측정공간 및 제2 측정공간 중 적어도 하나의 측정공간의 내벽에는 제1 분석물질 또는 제2 분석물질과 반응하는 반응 시료가 도포된 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지에 의해 달성된다.
이 때, 교반부는 측정기기의 양측에 설치된 전자석을 이용하여 좌우로 반복운동 하도록 교반판으로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면 전술한 기술적 과제는, 테스트 샘플 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오 카트리지에 있어서, 테스트 샘플 내에 존재하는 제1 분석물질 및 제2 분석물질을 측정하기 위한 제1 측정공간; 테스트 샘플 내에 존재하는 제2 분석물질을 측정하기 위한 제2 측정공간; 제1 측정공간에 주입 된 테스트 샘플과 제2 측정공간에 주입된 테스트 샘플이 서로 섞이지 않도록 제1 측정공간과 제2 측정공간을 분리하는 분리공간; 테스트 샘플이 제1 측정공간을 거쳐 제2 측정공간에 도달하며 도달된 테스트 샘플이 역류하지 않도록 제1 측정공간 및 제2 측정공간 사이에 모세관으로 형성된 샘플 통로; 제1 측정공간과 제2 측정공간에 테스트 샘플이 채워질 때 기포가 생기지 않도록 공기를 빼주는 공기 배출구; 및 제2 측정공간에 테스트 샘플과 소정의 반응 시료를 섞어주는 교반부를 포함하며, 제2 측정공간의 내벽에는 제2 분석물질과 반응하는 반응물을 도포한 복수의 마그네틱 비드(magnetic bead)가 포함된 반응 시료가 도포된 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지에 의해 달성된다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면 전술한 기술적 과제는, 테스트 샘플 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오 카트리지를 제작하는 방법에 있어서, (a1) 반응층을 측정공간의 내벽에 고정시키는 고정화 용액을 제조하는 단계; (b1) 고정화 용액에 제2 분석물질과 반응하는 반응 시료를 섞어 제2 측정공간의 내벽에 도포하는 단계; (c1) 반응 시료가 도포된 제2 측정공간이 포함된 바이오 카트리지의 일부분을 건조하여 반응 시료를 건조시키는 단계; 및 (d1) 바이오카트리지의 일부분과 나머지 부분을 결합하여 바이오 카트리지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지 제작방법에 의해 달성된다.
한편, 본 발명의 또 다른 분야에 따르면 전술한 기술적 과제는, 바이오 카트리지를 이용하여 테스트 샘플 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 방법에 있어서, (a2) 혈액을 희석용액에 분주하여 일정 횟수 섞은 테스트 샘플을 바이오 카트리지 에 주입하는 단계; (b2) 측정기기를 작동하여 제1 측정공간에서 반응 시료와 반응 없이 테스트 샘플만을 광학 측정하여 제1 분석물질을 정량 측정하는 단계; (c2) 측정기기를 작동하여 교반부가 좌우로 움직여 반응 시료와 테스트 샘플을 섞는 단계; (d2) 반응 시료와 테스트 샘플의 반응에 필요한 일정 시간이 경과된 후 광학 측정 방법을 이용하여 제2 분석물질을 정량 측정하는 단계; 및 (e2) 제1 분석물질의 정량 측정값과 제2 분석물질의 정량 측정값을 환산하여 분석물질의 측정값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석물질 측정 방법에 의해 달성된다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 카트리지의 입체도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 바이오 카트리지는 제1 측정공간(1), 샘플 통로(2), 분리공간(3), 제2 측정공간(4), 교반부(5), 공기배출구(6), 및 샘플 주입구(7)를 구비한다. 본 발명에 따른 바이오 카트리지는 제1 측정공간에 주입된 테스트 샘플과 제2 측정공간에 주입된 테스트 샘플이 섞이지 않도록 분리공간(3)을 통해 서로 분리되어 있어, 한 번에 2 가지 이상의 분석물질을 측정할 수 있다. 샘플 주입구(7)를 통해 테스트 샘플을 주입하면 샘플 통로(2)를 통해 제1 측정공간 및 제2 측정공간에 테스트 샘플이 채워진다.
본 발명에 따른 바이오 카트리지(bio cartridge)는 소량의 테스트 샘플로 한 번에 측정할 수 있는 크기를 가진다. 또한, 바이오 카트리지는 분석물질을 분광법으로 측정하므로 투명한 재질의 폴리바이닐크로라이드(polyvinylchloride, PVP) 및 폴리카보네이트(polycarbonate, PC)를 바이오 카트리지의 앞뒷면에 증착시켜 만들어진다.
보다 구체적으로, 제1 측정공간(1)은 테스트 샘플 내에 포함된 제1 분석물질을 측정하기 위한 측정공간이며 제2 측정공간(4)은 테스트 샘플 내에 포함된 제2 분석물질을 측정하기 위한 공간으로서, 양자는 분리공간(3)에 의해 서로 분리되어 있다. 제1 측정공간 또는 제2 측정공간의 내벽에는 테스트 샘플 내의 제1 분석물질 또는 제2 분석물질을 측정하기 위하여 반응 시료(도시하지 않음)가 도포된다. 샘플 통로(2)는, 테스트 샘플이 제1 측정공간을 거쳐 제2 측정공간에 도달하도록 하는 통로로서, 제2 측정공간에 도달한 테스트 샘플이 제1 측정공간으로 역류하지 못하도록 제1 측정공간과 제2 측정공간 사이에 모세관으로 형성된다. 이에 따라 제1 측정공간에 주입된 테스트 샘플과 제2 측정공간에 주입된 테스트 샘플이 서로 섞이지 않으며 각 측정공간에서 각각 다른 분석물질을 측정할 수 있다.
또한, 교반부(5)는 교반판으로 구성되어 측정기기 양 쪽에 설치된 전자석의 자성을 이용하여 좌우로 움직이도록 설계되어 있다. 측정기기의 전자석의 자성을 반복하여 바꿔줌으로써 제1 측정공간에 도포된 반응 시료와 주입된 테스트 샘플을 고루 혼합한다. 공기배출구(6)는 샘플 주입구(7)를 통해 주입된 테스트 샘플이 제1 측정공간 및 제2 측정공간에 채워짐에 따라 공기를 빼주는 역할을 한다.
한편, 측정기기(도시하지 않음)에는 제1 측정공간 및 제2 측정공간의 각 위치에 발광부와 수광부가 각각 구비되어 테스트 샘플 내에 존재하는 제1 분석물질 및 제2 분석물질을 각각 측정한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예로서 라텍스 비드를 이용하여 총 헤모글로빈(total hemoglobin, tHb)과 당화혈색소(hemoglobin A1c, HbA1c)를 측정하는 경우를 예로 들어 바이오 카트리지의 상세 구조와 그 제작 방법 및 측정 방법을 설명한다.
당화혈색소는 총 헤모글로빈 중 글루코스와 결합한 헤모글로빈의 비율로 측정된다. 따라서, 총 헤모글로빈(tHb)과 당화혈색소(HbA1c)의 측정이 동시에 이루어져야 한다. 당화혈색소는 라텍스 비드(latex bead)에 당화혈색소 항체(anti-HbA1c antibody)가 결합된 라텍스-당화혈색소 항체(latex-HbA1c ab)를 이용하여 라텍스 면역응집방해법(latex immunoagglutination inhibition)을 통해 측정된다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예(제1 실시예)에 따른 바이오 카트리지의 정면도, 도 2b 및 도 2c는 바이오 카트리지의 좌우측면도, 도 2d는 바이오 카트리지의 평면도이며, 도 2e는 바이오 카트리지의 작동을 설명하기 위한 참고도이다.
도 2a 내지 도 2e를 참조하면, 제1 측정공간(1)에서는 총 헤모글로빈이 정량 측정되고 제2 측정공간(4)에서는 당화혈색소가 정량 측정된다. 먼저 샘플 주입구(7)를 통해 테스트 샘플을 주입하면 제1 측정공간(1)에 테스트 샘플이 채워지고 또 한 샘플 통로(3)를 통해 제2 측정공간(4)에도 테스트 샘플이 채워진다. 이때, 샘플 통로(3)는 모세관으로 형성되어 제2 측정공간(4)에 도달한 테스트 샘플이 제1 측정공간으로 역류하지 않도록 한다. 또한 공기 배출구(6)를 통해 테스트 샘플의 주입에 따라 카트리지 내부에 남아 있던 공기가 빠져나가게 된다.
한편, 제1 측정공간(1)의 경우 반응이 일어나기 전의 총 헤모글로빈을 측정하므로 그 내벽에 별도의 반응 시료를 도포하지 않는 반면, 제2 측정공간(4)의 경우 테스트 샘플이 라텍스-당화혈색소 항체(latex-HbA1c ab)와 반응이 일어나도록 그 내벽에 제1 반응 시료(10) 및 제2 반응 시료(20)가 도포되어 건조되어 있다. 측정기기를 작동하여 전자석(90 및 91)의 자성에 변화를 주면 교반판으로 된 교반부(5)가 좌우로 운동하게 되어 테스트 샘플과 제1 반응 시료 및 제2 반응 시료를 고루 섞어 반응이 잘 일어나도록 한다.
반응에 필요한 일정시간이 경과된 후 측정기기(도시하지 않음)에 구비된 제1 측정공간 위치의 발광부 및 수광부와 제2 측정공간 위치의 발광부 및 수광부를 통해 분광법을 이용하여 총 헤모글로빈과 당화혈색소를 각각 정량 측정할 수 있다.
이하, 전술한 구조를 가지는 카트리지의 제작방법을 구체적으로 살펴본다.
(1) 먼저 pH8.1의 100 mM만큼의 헤페스 완충용액(N-2-Hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethanesulfonic Acid HEPES)에, 0.1 % 프로클린150(proclin150), 0.05% 폴리바이닐피롤리돈(polyvinylpyrolidone, PVP), 0.1% 트라이톤x-100(TritonX-100) 을 첨가하여 시료고정화 용액을 만든다.
(2) 만들어진 시료고정화 용액에 0.5%의 라텍스-당화혈색소 항체(latex- HbA1c ab)를 섞은 후 그 용액 10 ul를 바이오 카트리지의 제1 반응 시료(10) 부분에 방울모양으로 적하(滴下)한다.
(3) 또한 상기 (1) 단계에서 만들어진 반응물 고정화 용액에 40 ng이 되도록 응집인자(agglutinator)를 녹인 후 그 용액 10 ul을 바이오 카트리지의 제2 반응 시료(20) 부분에 방울모양으로 적하한다.
(4) 제1 반응 시료 및 제2 반응 시료가 적하된 바이오 카트리지의 측면 부분(도 2c 참조)을 건조하여 반응 시료가 완전히 건조된 후 바이오 카트리지의 측면 부분을 나머지 부분과 융착하여 바이오 카트리지를 제작한다.
한편, 본 실시예에 따른 바이오 카트리지를 이용하여 분석물질을 측정하는 방법을 구체적으로 살펴본다.
(1) 0.025% 라우릴황산염 나트륨(sodiumlaurylsulfate, SLS), 0.05% 트라이톤x-100(TritonX-100), 0.05% 폴리에틸렌글라이콜(polyethylene glycol, PEG), 및 0.1% 프로클린150(proclin150)을 포함하는 50 mM 헤페스 완충용액(HEPES, pH 8.1) 1 ml를 튜브에 담아 희석용액으로 준비한다.
(2) 손가락에서 채취한 혈액을 희석용액에 분주하여 상하로 3회 섞은 테스트 샘플을 바이오 카트리지에 붓는다.
(3) 측정기기를 작동시켜 제1 측정공간에서는 별도의 반응 없이 희석된 테스트 샘플만으로 측정파장 531 nm에서 비색 측정하여 총 헤모글로빈을 정량 측정한다.
(4) 측정기기를 다시 작동시켜 교반판으로 된 교반부(5)가 좌우로 움직여 제2 측정공간 내의 테스트 샘플을 제1 반응 시료 및 제2 반응 시료와 고루 섞는다.
(5) 약 8분 후 제2 측정공간의 테스트 샘플과 반응 시료의 혼탁 정도를 라텍스 면역응집억제법(latex immunoagglutination inhibition method)을 이용하여 측정파장 531 nm에서 측정함으로써, 당화혈색소를 정량 측정한다.
(6) 제1 측정공간에서 측정한 총 헤모글로빈 정량 측정값과, 제2 측정공간에서 측정한 당화혈색소 정량 측정값을 환산하여 당화혈색소 비율(%)을 계산한다. 당화혈색소 비율은 다음 식에 의해 계산된다.
당화혈색소 비율(%) = 당화혈색소 / 총 헤모글로빈 X 100
이상에서 상술한 본 실시예에 따른 바이오 카트리지의 측정방법을 이용하여 측정 실험한 결과가 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있다. 도 3a는 제1 측정공간에서 측정된 총 헤모글로빈의 정량 측정 결과를, 도 3b는 제2 측정공간에서 측정된 당화혈색소의 정량 측정 결과를 나타낸다. 각 정량 측정값을 수학식 1에 따라 계산하여 당화혈색소 비율(%)을 구할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예(제2 실시예)로서 각각 다른 효소반응을 이용하여 동시에 2가지의 분석물질을 측정하는 방법을 설명한다. 특히, 각각 다른 효소반응을 이용하여 혈액 내의 총 콜레스테롤 및 글루코스를 측정하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 카트리지의 정면도, 도 4b 및 도 4c는 바이오 카트리지의 좌우측면도, 도 4d는 바이오 카트리지의 작동을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 제1 측정공간(1A)에서는 혈액 내의 콜레스테롤이 정량 측정되고 제2 측정공간(4A)에서는 혈액 내의 글루코스가 정량 측정된다. 먼저 샘플 주입구(7A)를 통해 테스트 샘플을 주입하면 제1 측정공간(1A)에 테스트 샘플이 채워지고 또한 샘플 통로(3A)를 통해 제2 측정공간(4A)에도 테스트 샘플이 채워진다. 이때, 샘플 통로(3A)는 모세관으로 형성되어 제2 측정공간(4A)에 도달한 테스트 샘플이 제1 측정공간으로 역류하지 않도록 하며, 공기 배출구(6A)를 통해 테스트 샘플의 주입에 따라 카트리지 내부에 남아 있던 공기가 빠져나가게 된다.
한편, 제1 측정공간(1A)의 내벽에는 콜레스테롤을 측정하기 위한 효소를 포함하는 제1 반응층(10A)이 도포되고, 제2 측정공간(4A)의 내벽에는 글루코스를 측정하기 위한 효소를 포함하는 제2 반응층(20A)이 도포되어 있다. 또한, 제1 교반부(8A)와 제2 교반부(5A)가 각각 제1 측정공간 및 제2 측정공간에 각각 구비되어 테스트 샘플과 각각의 반응층이 고루 섞이도록 한다. 반응에 필요한 일정시간이 경과된 후 측정기기(도시하지 않음)에 구비된 제1 측정공간 위치의 발광부 및 수광부와 제2 측정공간 위치의 발광부 및 수광부를 통해 분광법을 이용하여 콜레스테롤과 글루코스를 각각 정량 측정할 수 있다.
이하, 전술한 구조를 가지는 카트리지의 제작방법을 구체적으로 살펴본다.
(1) 50 mM 인산 완충용액(KH2PO4, pH 7.1)에 0.1 % 프로클린150(proclin150), 0.05% 폴리바이닐피롤리돈(polyvinylpyrolidone, PVP), 0.1% 트라이톤x-100(TritonX-100)을 첨가하여 시료고정화 용액을 만든다.
(2) 만들어진 시료고정화 용액에 40 u/ml 콜레스테롤가수분해효소(cholesterol esterase, CHE), 20 u/ml 콜레스테롤 산화효소(cholesterol oxidase, COD), 40 u/ml 과산화효소(peroxidase, POD), 10 mM 아미노안티피리딘(aminoantipyridine, 4-AAP)을 녹인 후 그 용액 10 ul을 카트리지의 제1 반응 시료(10A) 부분에 방울모양으로 적하한다.
(3) 전술한 (1) 단계에서 만들어진 시료고정화 용액에 1,800 u/ml 글루코스산화효소(glucose oxidase, GOx), 40 u/ml 과산화효소(peroxidase, POD), 240 u/ml 변형효소(mutarotase, MUT), 10 mM 아미노안티피리딘(aminoantipyridine, 4-AAP)을 녹인 후 그 용액 10 ul을 바이오 카트리지의 제2 반응 시료(20A) 부분에 방울모양으로 적하한다.
(4) 제1 반응 시료 및 제2 반응 시료가 적하된 바이오 카트리지의 측면 부분(도 4c 참조)을 건조하여 반응층이 완전히 건조된 후 바이오 카트리지의 측면 부분을 나머지 부분과 융착하여 바이오 카트리지를 제작한다.
한편, 본 실시예에 따른 바이오 카트리지를 이용하여 분석물질을 측정하는 방법을 구체적으로 살펴본다.
(1) 0.05% 트라이톤x-100(TritonX-100)과 50 mg/ml 페놀(phenol)이 첨가된 50 mM KH2PO4 완충 용액(pH 7.1) 1 ml를 튜브에 담아 희석용액으로 준비한다.
(2) 손가락에서 채취한 2 ul 혈액을 희석용액에 분주하여 상하로 3회 섞은 테스트 샘플을 바이오 카트리지에 붓는다.
(3) 측정기기를 작동시키면 교반판으로 된 제1 교반부(8A) 및 제2 교반부(5A)가 좌우로 움직이며 테스트 샘플과 각각의 반응 시료를 고루 섞는다.
(4) 약 5분 후 제1 측정공간과 제2 측정공간에 각각 자색의 키논형 색소(quinoneimin)를 측정 파장 500 nm에서 비색 측정한다.
(5) 제1 측정공간에서는 혈액 내에 포함된 총 콜레스테롤이 정량 측정되고, 동시에 제2 측정공간에서는 혈액 내에 포함된 글루코스가 정량 측정된다.
이상에서 상술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 카트리지의 측정방법을 이용하여 제1 측정공간에서는 총 콜레스테롤을 정량 측정하고, 제2 측정공간에서는 글루코스를 정량 측정할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예(제3 실시예)로서 글루코스 측정 시에 결과에 영향을 미치는 헤모글로빈의 양을 측정함으로서 글루코스 측정값을 보정하기 위하여 2가지의 분석물질을 측정하는 방법을 설명한다. 즉, 혈액 내의 총 헤모글로빈 및 글루코스를 측정하는 경우를 예로 들어 설명한다.
이 때 사용되는 카트리지의 구조는 도 2a 내지 도 2d에 도시된 구조를 그대로 사용할 수 있다.
다시 도 2a 내지 도 2e를 참조하면, 제1 측정공간(1)에서는 혈액 내의 총 헤모글로빈이 정량 측정되고 제2 측정공간(4)에서는 혈액 내의 글루코스가 정량 측정된다. 먼저 샘플 주입구(7)를 통해 테스트 샘플을 주입하면 제1 측정공간(1)에 테스트 샘플이 채워지고 또한 샘플 통로(3)를 통해 제2 측정공간(4)에도 테스트 샘플이 채워진다. 이때, 샘플 통로(3)는 모세관으로 형성되어 제2 측정공간(4)에 도달한 테스트 샘플이 제1 측정공간으로 역류하지 않도록 하며, 공기 배출구(6)를 통해 테스트 샘플의 주입에 따라 카트리지 내부에 남아 있던 공기가 빠져나가게 된다.
한편, 제1 측정공간(1)의 경우 반응이 일어나기 전의 총 헤모글로빈을 측정하므로 그 내벽에 별도의 반응 시료를 도포하지 않는 반면, 제2 측정공간(4)의 내벽에는 글루코스를 측정하기 위한 효소를 포함하는 제2 반응층(20)이 도포되어 있다. 또한, 교반부(5)가 제2 측정공간에 구비되어 테스트 샘플과 반응층이 고루 섞이도록 한다. 반응에 필요한 일정시간이 경과된 후 측정기기(도시하지 않음)에 구비된 제1 측정공간 위치의 발광부 및 수광부와 제2 측정공간 위치의 발광부 및 수광부를 통해 분광법을 이용하여 총 헤모글로빈과 글루코스를 각각 정량 측정할 수 있다.
이하, 전술한 구조를 가지는 카트리지의 제작방법을 구체적으로 살펴본다.
(1) 50 mM 인산 완충용액(KH2PO4, pH 7.1)에 50 mM 알지닌(arginin), 50mM 트레할로즈(Trehalose), 0.1 % 프로클린150(proclin150), 0.05% 폴리바이닐피롤리돈(polyvinylpyrolidone, PVP), 0.1% 트라이톤x-100(TritonX-100)을 첨가하여 시료고 정화 용액을 만든다.
(2) 전술한 (1) 단계에서 만들어진 시료고정화 용액에 1,800 u/ml 글루코스산화효소(glucose oxidase, GOx), 40 u/ml 과산화효소(peroxidase, POD), 240 u/ml 변형효소(mutarotase, MUT), 10 mM 아미노안티피리딘(aminoantipyridine, 4-AAP), 50 mg/ml 에틸톨루이디노프로펜인황산((3-(N-ethyl-m-toluidino)propanesulfonic acid, TOPS) 을 녹인 후 그 용액 10 ul을 바이오 카트리지의 제2 반응 시료(20) 부분에 방울모양으로 적하한다.
(4) 제2 반응 시료가 적하된 바이오 카트리지의 측면 부분(도 2c 참조)을 건조하여 반응층이 완전히 건조된 후 바이오 카트리지의 측면 부분을 나머지 부분과 융착하여 바이오 카트리지를 제작한다.
한편, 본 실시예에 따른 바이오 카트리지를 이용하여 분석물질을 측정하는 방법을 구체적으로 살펴본다.
(1) 0.05% 트라이톤x-100(TritonX-100)이 첨가된 50 mM KH2PO4 완충 용액(pH 7.1) 1 ml를 튜브에 담아 희석용액으로 준비한다.
(2) 손가락에서 채취한 혈액을 희석용액에 분주하여 상하로 3회 섞은 테스트 샘플을 바이오 카트리지에 붓는다.
(3) 측정기기를 작동시켜 제1 측정공간에서는 별도의 반응 없이 희석된 테스트 샘플만으로 측정파장 531 nm에서 비색 측정하여 총 헤모글로빈을 정량 측정한다.
(4) 측정기기를 작동시키면 교반판으로 된 교반부(5)가 좌우로 움직이며 테스트 샘플과 반응 시료를 고루 섞는다.
(5) 약 3분 후 제2 측정공간에 각각 자색의 키논형 색소(quinoneimin)를 측정 파장 530 nm에서 비색 측정한다.
(6) 제1 측정공간에서 측정한 총 헤모글로빈 정량 측정값과, 제2 측정공간에서 측정한 글루코스 정량 측정값을 환산하여 글루코스 값을(mg/dl)을 계산한다. 글루코스 값은 다음 식에 의해 계산된다.
글루코스 값(mg/dl) = 글루코스 + ??총 헤모글로빈
여기서, ??는 글루코스 값을 보정하기 위한 상수를 나타낸다.
이상에서 상술한 본 발명의 다른 실시예(제3 실시예)에 따른 바이오 카트리지의 측정방법을 이용하여 측정 실험한 결과가 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다. 도 5a는 제1 측정공간에서 측정된 총 헤모글로빈의 정량 측정 결과로 정량 측정값을 수학식 2에 따라 계산하여 글루코스 값(mg/dl)을 구할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 또 다른 실시예(제4 실시예)로서 마그네틱 비드를 이용하여 총 헤모글로빈과 당화혈색소를 동시에 측정하는 경우를 예로 들어 설명한다. 마그네틱 비드에 보로닉산(boronic acid, BA)이 결합되어 있으며, 보로닉산과 당화혈색소의 말단 부분인 시스다이올(cis-diol)의 결합방법을 이용하여 보로네이 트 친화 결합(boronate affinity binding)을 통해 측정된다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 카트리지의 정면도, 도 6b는 바이오 카트리지의 작동을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 제1 측정공간(1B)에서는 혈액 내의 총 헤모글로빈과 당화혈색소가 동시에 측정되고 제2 측정공간(2B)에서는 혈액 내의 총 헤모글로빈이 정량 측정된다. 먼저 샘플 주입구(7A)를 통해 테스트 샘플을 주입하면 제1 측정공간(1B)에 테스트 샘플이 채워지고 또한 샘플 통로(3B)를 통해 제2 측정공간(4B)에도 테스트 샘플이 채워진다.
한편, 제1 측정공간(1B)의 경우 별도의 반응 시료를 도포하지 않으나, 제2 측정공간(4B)의 경우 보로닉산(boronic acid, BA)이 결합된 복수의 마그네틱 비드(magnetic bead)(9B)들을 포함하는 반응 시료(10B)를 제2 측정공간의 내벽에 도포한다. 측정기기가 작동하면 바이오 카트리지의 좌우측면에 설치된 전자석(90B 및 91B)의 자성을 변화시켜 테스트 샘플과 반응 시료(10B)에 포함된 복수의 마그네틱 비드들(9B)을 좌우로 고루 섞이도록 한다. 이 때 테스트 샘플 내에 포함된 당화혈색소의 말단 부분인 시스다이올(cis-diol)이 마그네틱 비드(9B)들에 결합된 보로닉산(BA)과 결합 반응을 일으킨다. 반응에 필요한 시간이 경과하면 바이오 카트리지의 바닥면 쪽으로 설치된 전자석(92B)을 자화시켜 마그네틱 비드들(9B)이 바이오 카트리지의 바닥 부분으로 제거되도록 한다. 측정기기(도시하지 않음)에 구비된 제1 측정공간 위치의 발광부 및 수광부와 제2 측정공간 위치의 발광부 및 수광부를 통해 분광법을 이용하여 총 헤모글로빈과 당화혈색소를 각각 정량 측정할 수 있다. 이에 따라, 제1 측정공간에서는 혈액 내의 총 헤모글로빈과 당화혈색소를 동시에 측정하며, 제2 측정공간에서는 반응 후의 총 헤모글로빈을 측정할 수 있다.
이하, 전술한 구조를 가지는 카트리지의 제작방법을 구체적으로 살펴본다.
(1) 먼저, 20 mM 헤페스 완충용액(N-2-Hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethane
sulfonic Acid HEPES, pH 8.1)에 0.1 % 프로클린150(proclin150), 1.0 % 폴리바이닐피롤리돈(polyvinylpyrolidone, PVP), 0.1% 트라이톤x-100(TritonX-100) 을 첨가하여 시료고정화 용액을 만든다.
(2) 만들어진 시료고정화 용액에 6% magnetic-aminopenylboronic acid(APBA) 반응물을 섞은 후 그 용액 50 ul을 제2 측정공간의 내벽에 적하한다.
(3) 반응물이 적하된 바이오 카트리지의 측면 부분을 건조하여 마그네틱 비드가 포함된 반응 시료가 완전히 건조된 후 바이오 카트리지의 측면 부분을 나머지 부분과 융착하여 바이오 카트리지를 제작한다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오 카트리지를 이용하여 분석물질을 측정하는 방법을 구체적으로 살펴본다.
(1) 0.1% 사포닌(saponin), 0.05% 폴리에틸렌글라이콜(polyethylene glycol, PEG), 0.1% 프로클린150(proclin150)이 포함된 20 mM 헤페스 완충용액(HEPES, pH 8.1) 1 ml를 튜브에 담아 희석용액으로 준비한다.
(2) 손가락에서 채취한 1 ul 혈액을 희석용액에 분주 하여 상하로 3회 섞은 테스트 샘플을 카트리지에 붓는다.
(3) 측정기기를 작동시켜 제1 측정공간에서는 반응 시료 없이 희석된 테스트 샘플만으로 측정파장 440 nm에서 비색 측정하여 총 헤모글로빈과 당화혈색소를 동시에 정량 측정한다.
(4) 측정기기를 작동시켜 교반판으로 된 교반부(5B)를 좌우로 움직이며 제2 측정공간의 테스트 샘플과 복수의 마그네틱 비드들(9B)이 포함된 반응 시료(10B)를 고루 섞는다.
(5) 약 8분 후 카트리지 바닥면 쪽의 전자석(92B)을 자화시켜 제2 측정공간에 존재하는 당화혈색소와 결합된 magnetic-APBA, 즉 마그네틱 비드들(9B)을 카트리지의 바닥부분으로 제거한다.
(6) 제2 측정공간에 남은 용액을 440 nm에서 비색 측정하여 총 헤모글로빈을 정량 측정한다.
(7) 제1 측정공간에서는 측정된 총 헤모글로빈 정량 측정값(제1 측정값)과 제2 측정공간에서 측정된 총 헤모글로빈에서 당화혈색소를 제거한 정량 측정값(제2 측정값)을 환산하여 당화혈색소 비율(%)을 계산한다. 당화혈색소 비율은 다음 식에 의해 계산된다.
당화혈색소 비율(%) = (제1 측정값 - 제2 측정값)/ 제2 측정값 X 100
이상에서 상술한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오 카트리지의 측정방법을 이용하여 측정 실험한 결과가 도 7에 도시되어 있다. 도 7은 제1 측정값 및 제2 측정값을 이용하여 계산한 당화혈색소 비율을 도시한다.
이하에서는, 본 발명의 또 다른 실시예(제5 실시예)로서 아가로즈 비드(agarose bead)를 이용하여 총 헤모글로빈과 당화혈색소를 동시에 측정하는 경우를 예로 들어 설명한다. 아가로즈 비드에 보로닉산(boronic acid, BA)이 결합되어 있으며, 보로닉산과 당화혈색소의 말단 부분인 시스다이올(cis-diol)의 결합방법을 이용하여 보로네이트 친화 결합(boronate affinity binding)을 통해 측정되며, 아가로즈 비드의 무게로 인하여 중력만으로 침전 가능하다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예(제5 실시예)에 따른 바이오 카트리지의 정면도, 도 7b 및 도 7c는 바이오 카트리지의 좌우측면도, 도 7d는 바이오 카트리지의 평면도이며, 도 7e는 바이오 카트리지의 작동을 설명하기 위한 참고도이다.
도 7a 내지 도 7e를 참조하면, 제1 측정공간(1C)에서는 혈액 내의 총 헤모글로빈과 당화혈색소가 동시에 측정되고 제2 측정공간(2C)에서는 혈액 내의 총 헤모글로빈이 정량 측정된다. 먼저 샘플 주입구(7C)를 통해 테스트 샘플을 주입하면 제1 측정공간(1C)에 테스트 샘플이 채워지고 또한 샘플 통로(3C)를 통해 제2 측정공간(4C)에도 테스트 샘플이 채워진다.
한편, 제1 측정공간(1C)의 경우 별도의 반응 시료를 도포하지 않으나, 제2 측정공간(4C)의 경우 보로닉산(boronic acid, BA)이 결합된 복수의 아가로즈 비드(agarose bead)(9B)들을 포함하는 반응 시료(10C)를 제2 측정공간의 내벽에 도포한다. 측정기기가 작동하면 바이오 카트리지의 좌우측면에 설치된 전자석(90C 및 91C)의 자성을 변화시켜 테스트 샘플과 반응 시료(10C)에 포함된 복수의 아가로즈 비드들(9C)을 좌우로 고루 섞이도록 한다. 이 때 테스트 샘플 내에 포함된 당화혈색소의 말단부분인 시스다이올(cis-diol)이 아가로즈 비드(9C)들에 결합된 보로닉산(BA)과 결합 반응을 일으킨다. 반응에 필요한 시간이 경과하면 바이오 카트리지의 바닥면으로 당화혈색소와 결합된 아가로즈 비드가 중력에 의하여 바이오 카트리지의 바닥 부분으로 제거된다.
특히, 도 7a 및 도 7e에 도시된 바와 같이 카트리지의 바닥면을 평면으로 하는 대신 뾰족한 구조로 변형함으로써 아가로즈 비드들이 쉽게 침전되도록 할 수 있다. 카트리지의 바닥을 뾰족한 구조로 변형하는 것은 전술한 실시예들에서도 공히 적용할 수 있다.
측정기기(도시하지 않음)에 구비된 제1 측정공간 위치의 발광부 및 수광부와 제2 측정공간 위치의 발광부 및 수광부를 통해 분광법을 이용하여 총 헤모글로빈과 당화혈색소를 각각 정량 측정할 수 있다. 이에 따라, 제1 측정공간에서는 혈액 내의 총 헤모글로빈과 당화혈색소를 동시에 측정하며, 제2 측정공간에서는 반응 후의 총 헤모글로빈을 측정할 수 있다.
이하, 전술한 구조를 가지는 카트리지의 제작방법을 구체적으로 살펴본다.
(1) 먼저, 20 mM 헤페스 완충용액(N-2-Hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethane
sulfonic Acid HEPES, pH 8.1)에 0.1 % 프로클린150(proclin150), 1.0 % 폴리바이닐피롤리돈(polyvinylpyrolidone, PVP), 1.0 % 폴리에틸렌글라이콜(polyethylene glycol, PEG), 0.1% 트라이톤x-100(TritonX-100) 을 첨가하여 시료 고정화 용액을 만든다.
(2) 만들어진 시료고정화 용액에 6% agarose-aminophenylboronic acid(APBA )반응물을 섞은 후 그 용액 50 ul을 제2 측정공간의 내벽에 적하한다.
(3) 반응물이 적하된 바이오 카트리지의 측면 부분을 건조하여 마그네틱 비드가 포함된 반응 시료가 완전히 건조된 후 바이오 카트리지의 측면 부분을 나머지 부분과 융착하여 바이오 카트리지를 제작한다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 바이오 카트리지를 이용하여 분석물질을 측정하는 방법을 구체적으로 살펴본다.
(1) 0.1% 사포닌(saponin), 0.05% 폴리에틸렌글라이콜(polyethylene glycol, PEG), 0.1% 프로클린150(proclin150)이 포함된 20 mM 헤페스 완충용액(HEPES, pH 8.1) 1 ml를 튜브에 담아 희석용액으로 준비한다.
(2) 손가락에서 채취한 혈액을 희석용액에 분주 하여 상하로 3회 섞은 테스트 샘플을 카트리지에 붓는다.
(3) 측정기기를 작동시켜 제1 측정공간에서는 반응 시료 없이 희석된 테스트 샘플만으로 측정파장 440 nm에서 비색 측정하여 총 헤모글로빈과 당화혈색소를 동시에 정량 측정한다.
(4) 측정기기를 작동시켜 교반판으로 된 교반부(5B)를 좌우로 움직이며 제2 측정공간의 테스트 샘플과 복수의 아가로즈 비드들(9B)이 포함된 반응 시료(10B)를 고루 섞는다.
(5) 약 5분 후 교반판의 동작을 멈추어 테스트 샘플에 존재하는 당화혈색소와 결합된 agarose-APBA, 즉 아가로즈 비드들(9B)이 카트리지의 바닥부분으로 가라앉도록 기다린다.
(6) 제2 측정공간에 남은 용액을 440 nm에서 비색 측정하여 총 헤모글로빈을 정량 측정한다.
(7) 제1 측정공간에서는 측정된 총 헤모글로빈 정량 측정값(제1 측정값)과 제2 측정공간에서 측정된 총 헤모글로빈에서 당화혈색소를 제거한 정량 측정값(제2 측정값)을 환산하여 당화혈색소 비율(%)을 계산한다. 당화혈색소 비율은 다음 식에 의해 계산된다.
당화혈색소 비율(%) = (제1 측정값 - 제2 측정값)/ 제2 측정값 X 100
이상에서 아가로즈 비드를 이용한 측정방법을 예로 설명하였으나, 이러한 실시예는 아가로즈 비드에 한정되는 것은 아니며, 중력에 의해 침전가능한 직경 30 ~ 600 um 의 비드(bead)들에 동일한 방법이 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 측정자의 개입을 최소화하면서 2 가지 이상의 분석물질을 동시에 측정할 수 있는 바이오 카트리지가 제공된다. 또한, 바이오 카트리지의 제작 방법 및 이를 이용한 측정 방법이 제공된다.
즉, 제1 측정공간과 제2 측정공간을 분리공간 및 모세관으로 형성된 샘플 통로를 이용하여 분리함으로써, 각 측정공간에 주입된 테스트 샘플이 섞이지 않도록 하여 각각 다른 분석물질을 측정할 수 있다. 또한, 제1 측정공간 또는 제2 측정공간에 교반판으로 된 교반부를 구비하여 측정기기의 전자석의 자성을 변화시킴으로써 테스트 샘플과 반응물이 고루 섞이도록 하여 정확한 측정이 가능하게 한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (26)

  1. 테스트 샘플 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오 카트리지에 있어서,
    상기 테스트 샘플 내에 존재하는 제1 분석물질을 측정하기 위한 제1 측정공간;
    상기 테스트 샘플 내에 존재하는 제2 분석물질을 측정하기 위한 제2 측정공간;
    상기 제1 측정공간에 주입된 테스트 샘플과 상기 제2 측정공간에 주입된 테 스트 샘플이 서로 섞이지 않도록 상기 제1 측정공간과 상기 제2 측정공간을 분리하는 분리공간;
    상기 테스트 샘플이 제1 측정공간을 거쳐 제2 측정공간에 도달하며 상기 도달된 테스트 샘플이 역류하지 않도록 상기 제1 측정공간과 상기 제2 측정공간 사이에 모세관으로 형성된 샘플 통로;
    상기 제1 측정공간 및 상기 제2 측정공간에 상기 테스트 샘플이 채워질 때 기포가 생기지 않도록 공기를 빼주는 공기 배출구; 및
    상기 제1 측정공간 및 상기 제2 측정공간 중 적어도 하나의 측정공간에서 상기 테스트 샘플과 소정의 반응 시료를 섞어주는 교반부를 포함하며,
    상기 제1 측정공간 및 상기 제2 측정공간 중 적어도 하나의 측정공간의 내벽에는 상기 제1 분석물질 또는 상기 제2 분석물질과 반응하는 반응시료가 도포된 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교반부는 측정기기의 양측에 설치된 전자석을 이용하여 좌우로 반복운동 하도록 교반판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분석물질은 총 헤모글로빈이고 상기 제1 측정공간은 총 헤모글로빈을 정량 측정하는 측정공간이며, 상기 제2 분석물질은 글루코스와 결합한 당화혈색 소이고 상기 제2 측정공간은 상기 당화혈색소를 정량 측정하는 측정공간인 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반응 시료는 라텍스 비드(latex bead)에 당화혈색소 항체(anti-HbA1c antibody)가 결합된 latex-HbA1c ab를 포함하며, 라텍스 면역응집억제법(latex immunoagglutination method)을 이용하여 상기 당화혈색소를 정량 측정하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 측정공간에서 측정된 총 헤모글로빈 정량 측정값 및 상기 제2 측정공간에서 측정된 당화혈색소 정량 측정값을 환산하여 당화혈색소 비율을 계산하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분석물질은 총 콜레스테롤이고 상기 제1 측정공간은 총 콜레스테롤을 정량 측정하는 측정공간이며, 상기 제2 분석물질은 글루코스이며 상기 제2 측정공간은 글루코스를 정량 측정하는 측정공간인 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 측정공간의 내벽에 도포된 제1 반응 시료는 콜레스테롤가수분해효소 및 콜레스테롤산화효소를 포함하며,
    상기 제2 측정공간의 내벽에 도포된 제2 반응 시료는 글루코스산화효소를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 반응 시료와 상기 테스트 샘플의 효소반응을 이용하여 총 콜레스테롤을 정량 측정하고, 상기 제2 반응 시료와 상기 테스트 샘플의 효소반응을 이용하여 글루코스를 정량 측정하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분석물질은 총 헤모글로빈이고 상기 제1 측정공간은 총 헤모글로빈을 정량 측정하는 측정공간이며, 상기 제2 분석물질은 글루코스이며 상기 제2 측정공간은 글루코스를 정량 측정하는 측정공간인 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 측정공간의 내벽에 도포된 제2 반응 시료는 글루코스산화효소를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 반응 시료와 상기 테스트 샘플의 효소반응을 이용하여 글루코스를 정량 측정하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 측정공간에서 측정된 총 헤모글로빈 정량 측정값 및 상기 제2 측정공간에서 측정된 글루코스 정량 측정값을 환산하여 실제 글루코스 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  13. 테스트 샘플 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오 카트리지에 있어서,
    상기 테스트 샘플 내에 존재하는 제1 분석물질 및 제2 분석물질을 측정하기 위한 제1 측정공간;
    상기 테스트 샘플 내에 존재하는 제2 분석물질을 측정하기 위한 제2 측정공간;
    상기 제1 측정공간에 주입된 테스트 샘플과 상기 제2 측정공간에 주입된 테스트 샘플이 서로 섞이지 않도록 상기 제1 측정공간과 상기 제2 측정공간을 분리하는 분리공간;
    상기 테스트 샘플이 제1 측정공간을 거쳐 제2 측정공간에 도달하며 상기 도달된 테스트 샘플이 역류하지 않도록 상기 제1 측정공간 및 상기 제2 측정공간 사 이에 모세관으로 형성된 샘플 통로;
    상기 제1 측정공간과 상기 제2 측정공간에 상기 테스트 샘플이 채워질 때 기포가 생기지 않도록 공기를 빼주는 공기 배출구; 및
    상기 제2 측정공간에 상기 테스트 샘플과 소정의 반응 시료를 섞어주는 교반부를 포함하며,
    상기 제2 측정공간의 내벽에는 상기 제2 분석물질과 반응하는 반응물을 도포한 복수의 마그네틱 비드(magnetic bead)가 포함된 반응 시료가 도포된 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 분석물질은 총 헤모글로빈이고 상기 제2 분석물질은 당화혈색소이며, 상기 제1 측정공간은 총 헤모글로빈 및 당화혈색소를 동시에 정량 측정하는 측정공간이고, 상기 제2 측정공간은 총 헤모글로빈을 정량 측정하는 측정공간인 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 반응물은 당화혈색소와 결합할 수 있는 보로닉산(boronic acid, BA), 콘카나발린 A(concanavalin A, Lectin), 항체(antibody)를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 반응물이 도포된 복수의 마그네틱 비드는 소정의 반응시간 후에 전자석을 이용하여 제2 측정공간의 바닥부분으로 제거되는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 측정공간의 바닥부분은 평면 또는 뾰족한 면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1 측정공간에서 측정된 총 헤모글로빈 및 당화혈색소 정량 측정값과 상기 제2 측정공간에서 측정된 총 헤모글로빈 정량 측정값을 환산하여 당화혈색소의 비율을 계산하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  19. 테스트 샘플 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오 카트리지에 있어서,
    상기 테스트 샘플 내에 존재하는 제1 분석물질 및 제2 분석물질을 측정하기 위한 제1 측정공간;
    상기 테스트 샘플 내에 존재하는 제2 분석물질을 측정하기 위한 제2 측정공간;
    상기 제1 측정공간에 주입된 테스트 샘플과 상기 제2 측정공간에 주입된 테 스트 샘플이 서로 섞이지 않도록 상기 제1 측정공간과 상기 제2 측정공간을 분리하는 분리공간;
    상기 테스트 샘플이 제1 측정공간을 거쳐 제2 측정공간에 도달하며 상기 도달된 테스트 샘플이 역류하지 않도록 상기 제1 측정공간 및 상기 제2 측정공간 사이에 모세관으로 형성된 샘플 통로;
    상기 제1 측정공간과 상기 제2 측정공간에 상기 테스트 샘플이 채워질 때 기포가 생기지 않도록 공기를 빼주는 공기 배출구; 및
    상기 제2 측정공간에 상기 테스트 샘플과 소정의 반응 시료를 섞어주는 교반부를 포함하며,
    상기 제2 측정공간의 내벽에는 상기 제2 분석물질과 반응하는 반응물을 도포한 복수의 직경 30 ~ 600 um 의 비드(bead)가 포함된 반응 시료가 도포된 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 분석물질은 총 헤모글로빈이고 상기 제2 분석물질은 당화혈색소이며, 상기 제1 측정공간은 총 헤모글로빈 및 당화혈색소를 동시에 정량 측정하는 측정공간이고, 상기 제2 측정공간은 총 헤모글로빈을 정량 측정하는 측정공간인 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 반응물은 보로닉산(boronic acid, BA), 콘카나발린 A(concanavalin A, Lectin), 항체(antibody)를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 반응물이 도포된 복수의 아가로즈 비드는 소정의 반응시간 후에 중력을 받아 제2 측정공간의 바닥부분으로 가라앉는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제2 측정공간의 바닥부분은 평면 또는 뾰족한 면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 제1 측정공간에서 측정된 총 헤모글로빈 및 당화혈색소 정량 측정값과 상기 제2 측정공간에서 측정된 총 헤모글로빈 정량 측정값을 환산하여 당화혈색소의 비율을 계산하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지.
  25. 테스트 샘플 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 바이오 카트리지를 제작하는 방법에 있어서,
    상기 바이오 카트리지는, 상기 테스트 샘플 내에 존재하는 제1 분석물질을 측정하기 위한 제1 측정공간; 상기 테스트 샘플 내에 존재하는 제2 분석물질을 측 정하기 위한 제2 측정공간; 상기 제1 측정공간에 주입된 테스트 샘플과 상기 제2 측정공간에 주입된 테스트 샘플이 서로 섞이지 않도록 상기 제1 측정공간과 상기 제2 측정공간을 분리하는 분리공간; 상기 테스트 샘플이 제1 측정공간을 거쳐 제2 측정공간에 도달하고 상기 도달된 테스트 샘플이 역류하지 않도록 상기 제1 측정공간 및 상기 제2 측정공간 사이에 모세관으로 형성된 샘플 통로; 상기 제1 측정공간과 상기 제2 측정공간에 상기 테스트 샘플이 채워질 때 기포가 생기지 않도록 공기를 빼주는 공기 배출구; 및 상기 제1 측정공간 및 상기 제2 측정공간 중 적어도 하나에 상기 테스트 샘플과 소정의 반응 시료를 섞어주는 교반부를 포함하며,
    상기 바이오 카트리지 제작방법은,
    (a1) 상기 반응 시료를 측정공간의 내벽에 고정시키는 고정화 용액을 제조하는 단계;
    (b1) 상기 고정화 용액에 상기 제2 분석물질과 반응하는 반응 시료를 섞어 상기 제2 측정공간의 내벽에 도포하는 단계;
    (c1) 상기 반응 시료가 도포된 제2 측정공간이 포함된 바이오 카트리지의 일부분을 건조하여 상기 반응 시료를 건조시키는 단계; 및
    (d1) 상기 바이오카트리지의 일부분과 나머지 부분을 결합하여 바이오 카트리지를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 카트리지 제작방법.
  26. 바이오 카트리지를 이용하여 테스트 샘플 내에 존재하는 분석물질을 측정하는 방법에 있어서,
    상기 바이오 카트리지는, 상기 테스트 샘플 내에 존재하는 제1 분석물질을 측정하기 위한 제1 측정공간; 상기 테스트 샘플 내에 존재하는 제2 분석물질을 측정하기 위한 제2 측정공간; 상기 제1 측정공간에 주입된 테스트 샘플과 상기 제2 측정공간에 주입된 테스트 샘플이 서로 섞이지 않도록 상기 제1 측정공간과 상기 제2 측정공간을 분리하는 분리공간; 상기 테스트 샘플이 제1 측정공간을 거쳐 제2 측정공간에 도달하며 상기 도달된 테스트 샘플이 역류하지 않도록 상기 제1 측정공간 및 상기 제2 측정공간 사이에 모세관으로 형성된 샘플 통로; 상기 제1 측정공간과 상기 제2 측정공간에 상기 테스트 샘플이 채워질 때 기포가 생기지 않도록 공기를 빼주는 공기 배출구; 및 상기 제1 측정공간 및 상기 제2 측정공간 중 적어도 하나에 상기 테스트 샘플과 소정의 반응 시료를 섞어주는 교반부를 포함하며,
    상기 분석물질 측정 방법은,
    (a2) 혈액을 희석용액에 분주하여 일정 횟수 섞은 상기 테스트 샘플을 상기 바이오 카트리지에 주입하는 단계;
    (b2) 측정기기를 작동하여 상기 제1 측정공간에서 상기 반응 시료와의 반응 없이 상기 테스트 샘플만을 광학 측정하여 제1 분석물질을 정량 측정하는 단계;
    (c2) 상기 측정기기를 작동하여 상기 교반부가 좌우로 움직여 상기 반응 시료와 상기 테스트 샘플을 섞는 단계;
    (d2) 상기 반응 시료와 상기 테스트 샘플의 반응에 필요한 일정 시간이 경과된 후 광학 측정 방법을 이용하여 상기 제2 분석물질을 정량 측정하는 단계; 및
    (e2) 상기 제1 분석물질의 정량 측정값과 상기 제2 분석물질의 정량 측정값 을 환산하여 상기 분석물질의 측정값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석물질 측정 방법.
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