KR100749939B1 - 검출항체 자동주입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이오센서 측정 시스템을 구성하는 부분장치로써 바이오센서 분석작업시 검출항체 및 세척용액의 자동 정량 주입기능을 담당하는 검출항체 자동주입장치에 관한 것으로 분석작업시에 사용한 후 오염된 바이오센서를 용이하게 교체 가능하도록 하는 바이오센서모듈과; 상기 바이오센서모듈에 시료와 형광표지물질이 부착된 검출용 2차항체를 순차적으로 일정부피만큼 주입하는 마이크로펌프와 시료저장용기를 갖는 바이오센서측정블록과; 상기 마이크로펌프의 작동순서와 작동횟수를 제어하여 적정량의 공급 시약량을 조절하도록 하는 제어기를 포함하는 것임.

바이오센서, 시약, 자동주입장치, 마이크로펌프, PBS용액, 검출항체

Description

검출항체 자동주입장치{Detection Antibody Immobilization Automation Device}

도 1은 본 발명 검출항체 자동주입장치를 이용한 바이오센서 측정시스템 구성도.

도 2는 본 발명 실시예로서 검출항체 자동주입장치의 개략 구성도.

도 3은 본 발명 실시예의 바이오센서가 삽입된 센서홀더의 구성도.

도 4는 본 발명 교체형 센서모듈의 구성도.

도 5는 본 발명 실시예의 바이오센서 측정블록의 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 바이오센서 모듈 110 : 센서홀더

111 : 삽입구 112 : 시약주입구

113 : 시약배출구 120 : 바이오센서측정블록

121 : 마이크로펌프A 122 : 마이크로펌프B

123 :시료저장용기(PBS용액) 124 : 시료저장용기(검출항체)

130 : 바이오센서 131 : 분자식별부

140 : 제어부 150 : 검출기

160 : 컴퓨터 170 : 폐기물저장용기

180 : 분석결과

본 발명은 바이오센서 측정 시스템을 구성하는 부분장치로써 바이오센서 분석작업시 검출항체 및 세척용액의 자동 정량 주입기능을 담당하는 검출항체 자동주입장치에 관한 것이다.

바이오센서는 생물학적 요소로 이루어진 감지물질을 이용한 것으로 최근 들어 이러한 바이오센서가 의료용을 포함한 여러 산업분야에서 높은 활용 가능성을 보여주고 있으며, 특히 식품 및 농축산물 안전성 분야에서도 식중독균의 신속검출기술 개발을 가능케 할 기술로서 많은 기대를 받고 있다.

이러한 바이오센서는 감지물질로부터 얻어진 신호와 그 변환방법에 따라 광학식, 전기화학식, 압전식 등 여러 가지로 분류되는데, 이러한 여러 종류의 바이오센서 중에서 광학식의 한 종류인 광섬유 바이오센서는 낮은 검출한계, 재사용가능성, 그리고 광통신 관련 전자 및 광학부품의 지속적인 발전에 따른 성능향상 등으로 많은 분야에 걸쳐 활용되고 있다.

광섬유 바이오센서는 빛이 투과할 수 있고, 끝 쪽으로 가늘어 지는 광섬유를 통해 여기 레이저광을 보내고, 센서 표면의 형광염료가 부착된 항체가 일으키는 형 광을 받아들인다.

레이저광의 일부가 광섬유의 표면으로 300 나노미터의 높이까지 투사되면서 생성된 에버네슨트파(Evanescent Wave)에 의해 발생된 형광은 광섬유 표면에 가까이 붙어있는 형광표지자의 양과 관련이 있는 것으로 이와 같은 검출원리에 의하여 식중독균 등을 검출하게 되는 것이다.

바이오센서 측정시스템의 개략적인 작동원리는 식중독균과 같은 분석대상물이 들어있는 시료를 바이오센서에 주입하면 검출대상물이 바이오센서 표면에 고정화된 포획항체 층에 결합되어 부착되고, 연이어 주입된 형광물질이 결합되어 있는 검출항체가 분석대상물에 추가로 부착되게 된다.

그 다음 바이오센서에 레이저광을 가하면 검출항체의 형광물질이 형광을 일으키게 된다.

이 형광신호의 크기는 분석대상물의 양에 비례하며, 발생하는 형광은 형광신호 검출기에 의해 측정되어 컴퓨터로 전달되어 추후 분석된다.

이와 같은 바이오센서의 측정과정에서 하나의 바이오센서를 이용하여 시료 하나를 분석할 때에는 서로 다른 시약을 여러 번에 걸쳐 일정한 양만큼 일정시간의 간격을 두고 주입 및 배출시켜 주어야 한다.

바이오센서는 센서홀더에 삽입되어 분석에 이용하게 되는데 이러한 분석을 위해서는 센서홀더의 시약 주입구를 통하여 일정량의 세척액, 시약, 검출항체 등을 순서에 따라 넣어 주어야 하는데 기존의 분석방법에 있어서는 상기한 일련의 주입과정을 주사기를 이용한 실험자의 수작업에 의존하여 시행하였다.

이와 같은 바이오센서 분석작업은 정밀한 분석을 위해서 매우 어려운 작업을 수행하여야 하므로 매우 숙련된 실험자의 고난도 작업이 요구되며, 실험자의 부주의로 인한 부정확한 시약의 사용시 이에 따른 분석 오류를 발생하는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 개선하기 위한 본 발명은 상기한 바이오센서 측정과정에서 필요한 검출항체 및 시약 주입에 필요한 여러 과정을 자동화하여 불필요한 노력과 부정확한 시약의 사용을 방지하도록 하는 검출항체 자동주입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 분석작업시에 사용한 후 오염된 바이오센서를 용이하게 교체 가능하도록 하는 바이오센서모듈과; 상기 바이오센서모듈에 시료와 형광표지물질이 부착된 검출용 2차항체를 순차적으로 일정부피만큼 주입하는 솔레노이드 작동형 마이크로펌프와 시료저장용기를 갖는 바이오센서측정블록과; 상기 솔레노이드 작동형 마이크로펌프의 작동순서와 작동횟수를 제어하여 적정량의 공급 시약량을 조절하도록 하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서 상기 바이오센서모듈은 일측부에 시료제작이 완료된 바이오센서의 끝단부를 삽입하는 삽입구와 상기 삽입구의 타측에 시약을 주입하도록 하 는 시약주입구와 상기 시약주입구를 통하여 주입된 시약을 배출하는 시약배출구와 시료가 새지 않도록 고무 실링이 부착되어 바이오센서 렌즈부를 고정시키는 바이오센서 덮개를 갖는 센서홀더와; 상기 센서홀더의 삽입구에 삽입되는 것으로서 광섬유의 외부 크래딩(clading)을 제거하여 표면에 분석대상물을 고정화시키도록 하는 분자식별부를 갖는 바이오센서와 시료의 유로를 형성하는 실리콘 튜브를 포함한다.

본 발명에 있어서 상기 바이오센서측정블록은 세척용 인산완충용액(PBS)을 저장하여 공급하는 10ml 인산완충용액(PBS)저장용기와; 상기 인산완충용액(PBS)저장용기에 저장된 인산완충용액(PBS)을 상기 센서홀더에 바이오센서를 장착한 후 내부세척용액을 주입하도록 하는 솔레노이드 작동형 제1마이크로펌프와; 검출항체를 저장하여 공급하는 10ml 검출항체 저장용기와; 상기 검출항체 저장용기에 저장된 형광표지자가 부착된 검출항체를 상기 센서홀더에 주입하도록 하는 솔레노이드 작동형 제2마이크로펌프와 상기 제1마이크로펌프와 제2마이크로펌프의 배출구를 연결하는 Y형 커넥터와 바이오센서모듈을 신속하게 연결하는 유로신속연결장치를 포함한다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 검출항체 자동주입장치를 이용한 바이오센서 측정시스템 구성도로서 분석대상물이 함유되어 있는 시료(123)(124) 200㎕를 바이오센서가 삽입된 센서홀더(110)를 포함하는 바이오센서모듈(100) 내부에 주입한 후 검출기(150)에 의해 검출된 신호를 컴퓨터(160)에 의해 분석하여 분석결과(180)을 얻도록 하는 것이다.

즉, 상기 바이오센서 측정시스템의 개략적인 작동원리는 식중독균과 같은 분석대상물이 들어있는 시료를 바이오센서에 주입하면 검출대상물이 바이오센서 표면에 부착되고, 연이어 주입된 형광물질이 결합되어 있는 검출항체가 분석대상물에 추가로 부착되게 된다.

그 다음 바이오센서에 레이저광을 가하면 검출항체의 형광물질이 형광을 일으키게 된다.

이 형광신호의 크기는 분석대상물의 양에 비례하며, 발생하는 형광은 형광신호 검출기(150)에 의해 측정되어 컴퓨터(160)로 전달되어 추후 분석(180)된다.

도 2는 본 발명 실시예로서 검출항체 자동주입장치의 개략 구성도이고, 도 3은 본 발명 실시예의 바이오센서가 삽입된 센서홀더의 구성도이며, 도 4는 본 발명 교체형 센서모듈의 구성도이다.

본 발명의 검출항체 자동주입장치는 바이오센서모듈(100)과 바이오센서측정블록(120) 및 제어기(140)으로 구성된다.

상기 바이오센서모듈(100)은 센서홀더(110)와 바이오센서(130)으로 구성되어 있다.

상기 센서홀더(110)는 바이오센서에 의한 분석작업시에 사용한 후 오염된 바이오센서(130)를 용이하게 교체 가능하도록 하는 것으로서 일측부에 시료제작이 완료된 바이오센서(130)의 끝단부를 삽입하는 삽입구(111)가 구비되어 있으며, 상기 삽입구(111)의 타측에 시약을 주입하도록 하는 시약주입구(112)와 상기 시약주입구(112)를 통하여 주입된 시약을 배출하는 시약배출구(113)를 갖는다.

상기 바이오센서(130)는 상기 센서홀더(110)의 삽입구(111)에 삽입되는 것으로서 광섬유의 외부 크래딩(clading)을 제거하여 표면에 분석대상물을 고정화시키도록 하는 분자식별부(131)를 갖는다.

도 5는 본 발명 실시예의 바이오센서 측정블록의 구성도로서 상기 바이오센서측정블록(120)은 상기 바이오센서모듈(100)에 시료와 형광표지물질이 부착된 검출용 2차항체를 순차적으로 일정부피만큼 주입하는 마이크로펌프(121)(122)와 시료저장용기(123)(124)를 갖는다.

상기 바이오센서측정블록(120)은 세척용 인산완충용액(PBS)을 저장하여 공급하는 인산완충용액(PBS)저장용기(123)와; 상기 인산완충용액(PBS)저장용기(123)에 저장된 인산완충용액(PBS)을 상기 센서홀더(110)에 바이오센서(130)를 장착한 후 내부세척용액을 주입하도록 하는 마이크로펌프A(121)가 구비되어 있다.

또한 상기 바이오센서측정블록(120)은 검출항체를 저장하여 공급하는 검출항체 저장용기(124)와; 상기 검출항체 저장용기(124)에 저장된 형광표지자가 부착된 검출항체를 상기 센서홀더(110)에 주입하도록 하는 마이크로펌프B(122)를 포함한다.

본 발명에 있어서 상기 제어기(140)는 상기 마이크로펌프A,B(121)(122)의 작동순서와 작동횟수를 제어하여 적정량의 공급 시약량을 조절하도록 하는 것으로 본 발명 자동주입장치의 주요구성요소이다.

상기 제어부는 마이크로펌프 드라이버, PCMCIA 카드형 A/D 변환기로 이루어지며, Labview 프로그램을 이용하여 펌프의 작동순서와 작동횟수를 제어하고 이를 통해 공급 시약량을 조절한다.

퍼스널 컴퓨터(160)에 의한 기기 제어를 통하여 필요에 따라 손쉽게 시약 공급량과 공급된 시약과 바이오센서의 반응시간을 조절할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의한 바이오센서 시험용 검출항체 자동주입장치가 담당하는 시약주입 과정은 다음과 같다.

1. 바이오센서(130)을 센서홀더(110)의 삽입구(111)에 삽입 장착 후 내부세척용액인 인산완충용액(PBS)을 인산완충용액(PBS)저장용기(123)로 부터 200㎕를 주입하고 배출하는 작업을 3회 반복하여 실시하는데, 이때 상기 정확한 양의 주입과 배출작업은 제어기(140)에 의해 제어되는 마이크로펌프A(121)의 구동에 의해 작업이 이루어진다.

2. 일정시간(약 5분내지 10분)의 시료배양 후 바이오센서(130)의 세척을 위해 인산완충용액(PBS)을 인산완충용액(PBS)저장용기(123)로 부터 200㎕를 주입하고 배출하는 작업을 3회 반복하여 실시한다.

3. 형광표지자가 부착된 검출항체를 검출항체 저장용기(124)로 부터 마이크로펌프B(122)에 의해 센서홀더(110)에 약 200㎕를 주입한 후 일정시간(약 5분내지 10분)동안 배양 후 배출한다.

4. 바이오센서(130)에 부착되지 않은 검출항체의 세척을 위해 내부세척용액인 인산완충용액(PBS)용액을 200㎕ 주입 및 배출동작을 3회 반복하여 실시한다.

본 발명은 검출항체 자동주입장치는 상기의 작업시 정밀하게 제어하여 보다 정확한 양의 시약을 투입하도록 하는 것으로 일련의 작업을 자동화하여 보다 정밀 한 분석작업이 가능하도록 하는 것이다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은 바이오센서 측정과정에서 필요한 검출항체 및 시약 주입에 필요한 여러 과정을 자동화하여 정밀한 양과 정확한 시간을 맞추어 자동화되어 작업을 수행하도록 함으로써 불필요한 노력과 부정확한 시약의 사용을 방지하도록 하며, 바이오센서 검출신호의 변인 제거와 비교적 값이 비싼 항체를 낭비하지 않고 실험조건에 맞추어 정량씩 공급하여 주입하도록 함으로서 보다 경제적으로 실험을 수행하도록 하는 것으로서 매우 유용한 기술인 것이다.

Claims (3)

1. 분석작업시에 사용한 후 오염된 바이오센서를 용이하게 교체 가능하도록 하는 바이오센서모듈(100)과;

   상기 바이오센서모듈(100)에 시료와 형광표지물질이 부착된 검출용 2차항체를 순차적으로 일정부피만큼 주입하는 마이크로펌프(121)(122)와 시료저장용기(123)(124)를 갖는 바이오센서측정블록(120)과;

   상기 마이크로펌프(121)(122)의 작동순서와 작동횟수를 제어하여 적정량의 공급 시약량을 조절하도록 하는 제어기(140)를 포함하는 검출항체 자동주입장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 바이오센서모듈(100)은

   일측부에 시료제작이 완료된 바이오센서(130)의 끝단부를 삽입하는 삽입구(111)와 상기 삽입구(111)의 타측에 시약을 주입하도록 하는 시약주입구(112)와 상기 시약주입구(112)를 통하여 주입된 시약을 배출하는 시약배출구(113)와 시료가 새지 않도록 고무 실링이 부착되어 바이오센서 렌즈부를 고정시키는 바이오센서 덮개를 갖는 센서홀더(110)와;

   상기 센서홀더(110)의 삽입구(111)에 삽입되는 것으로서 광섬유의 외부 크래딩(clading)을 제거하여 표면에 분석대상물을 고정화시키도록 하는 분자식별 부(131)를 갖는 바이오센서(130)와;

   시료의 유로를 형성하는 실리콘튜브를 포함하는 검출항체 자동 주입장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 바이오센서측정블록(120)은

   세척용 인산완충용액(PBS)을 저장하여 공급하는 인산완충용액(PBS)저장용기(123)와;

   상기 인산완충용액(PBS)저장용기(123)에 저장된 인산완충용액(PBS)을 상기 센서홀더(110)에 바이오센서(130)를 장착한 후 내부세척용액을 주입하도록 하는 제1마이크로펌프(121)와;

   검출항체를 저장하여 공급하는 검출항체 저장용기(124)와;

   상기 검출항체 저장용기(124)에 저장된 형광표지자가 부착된 검출항체를 상기 센서홀더(110)에 주입하도록 하는 제2마이크로펌프(122)와;

   상기 제1마이크로펌프와 제2마이크로펌프의 배출구를 연결하는 Y형 커넥터와 바이오센서모듈을 신속하게 연결하는 유로신속연결장치를 포함하는 검출항체 자동 주입장치.

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