KR101018090B1 - 생체 물질 검출 장치 및 생체 물질 계측 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생체 물질 검출 장치 및 생체 물질 계측 시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 일 측면은, 내부에 유체를 주입할 수 있도록 두께 방향으로 형성된 유체 주입부를 구비하는 상부 디스크와, 상기 상부 디스크와 적층 배치되며 외부로 유체를 배출할 수 있도록 두께 방향으로 형성된 유체 배출부를 구비하는 하부 디스크와, 상기 상부 디스크 및 하부 디스크에 각각 형성되며, 생체 물질을 포획할 수 있는 물질이 표면에 코팅된 구형의 마이크로 비드를 구비하는 검출부 및 상기 상부 디스크와 하부 디스크 사이에 유체가 흐를 수 있도록 상기 상부 디스크 및 하부 디스크의 가장 자리에 형성된 비아홀을 포함하는 생체 물질 검출 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 특이 세포 검출 성능이 우수하며, 양산성이 우수하도록 바이오 칩 구조를 갖는 생체 물질 검출 장치 및 이에 포획된 생체 물질을 용이하고 정밀하게 계측할 수 있는 계측 시스템을 얻을 수 있다.
세포, 순환 종양 세포, CTC, 혈액, 검출, 계측, 디스크

Description

생체 물질 검출 장치 및 생체 물질 계측 시스템 {DEVICE AND MEASURING SYSTEM FOR DETECTING BIO MOLECULE}
본 발명은 생체 물질 검출 장치 및 생물 물질 계측 시스템에 관한 것으로서, 특히, 특이 세포 검출 성능이 우수하며, 양산성이 우수하도록 바이오 칩 구조를 갖는 생체 물질 검출 장치 및 생체 물질 계측 시스템에 관한 것이다.
최근, 혈액 내의 표적 분자들(DNA, RNA 등), 특이 단백질, 휘귀 세포(Rare Cell) 등을 검출하기 위한 방법이나 이를 위한 장치에 대한 수요가 바이오 의료 산업 분아에서 점차 높아지고 있다. 예를 들어, 순환성 종양 세포(Circulating Tumor Cell, CTC)의 경우, 혈액 내에서 비중이 10억분의 1 수준의 작은 양이 존재하며, 암과 같은 질병의 사전 진단을 위해서는 CTC의 존재 여부를 정밀하게 검출할 수 있는 기술이 요구된다. 그러나, CTC와 같은 희귀 세포의 경우, 혈액 내에 극히 낮은 농도로 존재하기 때문에 정확하고 빠른 시간에 검출 및 계수하기가 매우 어려우며, 이에 따라, 당 기술 분야에서는 희귀 세포를 검출하는 다양한 방법들이 연구되고 있다.
본 발명의 일 목적은 특이 세포 검출 성능이 우수하며, 양산성이 우수하도록 바이오 칩 구조를 갖는 생체 물질 검출 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 생체 물질 검출 장치를 정밀하게 계측할 수 있는 생체 물질 계측 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 측면은,
내부에 유체를 주입할 수 있도록 두께 방향으로 형성된 유체 주입부를 구비하는 상부 디스크와, 상기 상부 디스크와 적층 배치되며 외부로 유체를 배출할 수 있도록 두께 방향으로 형성된 유체 배출부를 구비하는 하부 디스크와, 상기 상부 디스크 및 하부 디스크에 각각 형성되며, 생체 물질을 포획할 수 있는 물질이 표면에 코팅된 구형의 마이크로 비드를 구비하는 검출부 및 상기 상부 디스크와 하부 디스크 사이에 유체가 흐를 수 있도록 상기 상부 디스크 및 하부 디스크의 가장 자리에 형성된 비아홀을 포함하는 생체 물질 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 마이크로 비드는 복수 개로서 직경이 서로 다른 것을 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 검출부는 상기 복수의 마이크로 비드 중 서로 동일한 직경을 갖는 것끼리 모여서 형성된 복수 개의 영역으로 구분될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 영역은 상기 상부 디스크의 경우, 상기 상부 디스크의 중앙에 인접한 것일수록 그 안에 구비된 상기 마이크로 비드의 직경이 클 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 영역은 상기 하부 디스크의 경우, 상기 하부 디스크의 중앙에 인접한 것일수록 그 안에 구비된 상기 마이크로 비드의 직경이 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 검출부는 복수 개 구비되며, 서로 이격되어 배치된 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 복수의 검출부는 시계 또는 반시계 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 생체 물질을 포획할 수 있는 물질은 항원, 항체 및 도전성 폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 물질을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 마이크로 비드는 복수 개로서 행과 열을 이루며 매트릭스 구조로 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 마이크로 비드는 복수 개로서 인접한 것끼리 서로 접하도록 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 마이크로 비드는 상기 상부 및 하부 디스크 의 외부에 광학적으로 노출된 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 마이크로 비드는 광 투광성 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 마이크로 비드의 직경은 5㎛ 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 상기 마이크로 비드의 직경은 5 ~ 200㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 유체 주입부 및 유체 배출부는 상기 상부 및 하부 디스크의 두께 방향으로 서로 마주보도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 상부 디스크 및 하부 디스크는 투명 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
두께 방향으로 형성된 유체 주입부를 구비하는 상부 디스크와, 상기 상부 디스크와 적층 배치되며 두께 방향으로 형성된 유체 배출부를 구비하는 하부 디스크와, 상기 상부 디스크 및 하부 디스크에 각각 형성되며 생체 물질을 포획할 수 있는 물질이 표면에 코팅된 구형의 마이크로 비드를 구비하는 검출부 및 상기 상부 디스크와 하부 디스크 사이에 유체가 흐를 수 있도록 상기 상부 디스크 및 하부 디스크의 가장 자리에 형성된 비아홀을 포함하는 생체 물질 검출 장치 및 상기 생체 검출 장치에 포획된 생체 물질을 계측하기 위한 광학 장치를 구비하는 계측부를 포함하는 생체 물질 계측 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 생체 물질은 형광 물질과 결합되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광학 장치는 상기 검출 영역의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 배치된 CCD 카메라 및 렌즈를 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 CCD 카메라에 의해 촬영된 상기 검출 영역에 대한 영상은 격자 형태로 분할되어 연상처리장치에 저장될 수 있다.
또한, 상기 생체 물질 검출 장치를 수용하며, 일 방향 및 이와 수직한 타 방향으로 이동이 가능한 스테이지를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광학 장치는 상기 검출 영역의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 배치된 레이저 다이오드 및 수광부를 구비하는 광 픽업 장치일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광 픽업 장치는 일 방향으로 이동이 가능하며,상기 생체 물질 검출 장치를 수용하되 상기 생체 물질 검출 장치를 회전 운동 시킬 수 있는 스테이지를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 특이 세포 검출 성능이 우수하며, 양산성이 우수하도록 바이오 칩 구조를 갖는 생체 물질 검출 장치 및 이에 포획된 생체 물질을 용이하고 정밀하게 계측할 수 있는 계측 시스템을 얻을 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 생체 물질 검출 장치를 사용할 경우, 3차원 유체 흐름을 유도하여 검출력을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 실시 형태에 따른 생체 물질 검출 장치를 나타내는 사시도 및 분해사시도이다. 도 3(a) 및 도 3(b)는 도 1의 생체 물질 검출 장치에서 각각 상부 디스크 및 하부 디스크를 나타내는 평면도이다. 본 실시 형태에 따른 생체 물질 검출 장치(300)는 몸체부(301), 마이크로 비드(Micro-Bead, 도 4의 302), 유체 주입부 및 유체 배출부(303, 304)를 구비하는 구조이며, 유체 주입부(303)로부터 주입된 혈액 등과 같은 유체에 포함된 생체 물질 중 특정 물질이 검출 영역을 구성하는 마이크로 비드(302)에 의해 포획된 후 나머지 유체가 유체 배 출부(304)를 통해 빠져나가게 된다. 상기 몸체부(301)는 컴팩트 디스크 형태의 상부 디스크(301a) 및 하부 디스크(301b)가 서로 적층된 구조이며, 각각 그 내부에 검출부(306, 307)를 구비한다. 상기 몸체부(301)가 디스크 구조를 가짐에 따라 상기 생체 물질 검출 장치(300)는 계측 시에 취급이 용이한 바이오 칩(Bio-Chip) 형태로 사용될 수 있다.
도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하면, 상기 유체 주입부(303) 통해 주입된 혈액은 상기 상부 디스크(301a)의 검출부(306)와 상기 하부 디스크(301b)의 검출부(307)를 차례로 거친 후 상기 유체 배출부(304)를 통해 배출되며, 후술할 바와 같이, 상기 검출부(306, 307)에 포획된 생체 물질을 계측할 수 있다. 도 3(a) 및 도 3(b)에서, 혈액의 흐름을 화살표로 나타내었다. 포획된 생체 물질의 계측을 위하여 상기 상부 디스크(301a) 및 하부 디스크(301b)는 외부에 광학적으로 노출되도록 투명 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 혈액이 상부 디스크(301a) 및 하부 디스크(301b)를 차례로 거치는 3차원 흐름을 가짐에 따라, 검출을 원하는 생체 물질의 검출 영역이 증가될 수 있으며, 이를 위해, 상기 상부 디스크(301a) 및 하부 디스크(301b)의 가장자리에는 상기 상부 디스크(301a)와 하부 디스크(301b) 사이에 유체가 흐르도록 비아홀(305)이 구비된다.
상기 유체 주입부 및 유체 배출부(303, 304)는 생체 물질 검출 장치(300)에 있어서, 혈액 등과 같은 유체의 주입 통로 및 배출 통로로 기능하기 위한 유로 구 조일 수 있다. 또한, 상술한 바 있는 혈액의 3차원 흐름을 유도하기 위하여 상기 유체 주입부 및 유체 배출부(303, 304)는 각각 상기 상부 디스크(301a) 및 하부 디스크(301b)의 두께 방향으로 서로 마주보도록 형성될 수 있다. 다만, 실시 형태에 따라 상기 유체 주입부 및 유체 배출부(303, 304)의 위치는 적절히 바뀔 수 있다.
상기 상부 디스크(301a) 및 하부 디스크(301b)에는 각각 검출부(306, 307)가 마련되어 혈액이 흐르는 동안 특정 생체 물질을 검출한다. 이 경우, 효율적인 검출과 계측의 편의 등을 고려하여 상기 검출부(306, 307)는 복수의 섹션으로 분리된 구조일 수 있다. 즉, 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 상기 검출부(306, 307)는 각각 상기 상부 디스크(301a) 및 하부 디스크(301b)에 복수 개 구비되면서 시계 또는 반시계 방향으로 이격된 배치 구조를 가질 수 있다.
상기 검출부(306, 307)는 생체 물질의 포획을 위하여 마이크로 비드를 구비한다. 도 4는 본 발명에서 채용된 검출부를 보다 상세히 나타낸 평면도이며, 도 5 및 도 6은 각각 본 발명에서 채용된 마이크로 비드에 생체 물질이 검출되는 양상을 나타내는 상부 평면도 및 사시도이다. 도 4의 경우, 상부 디스크의 검출부(306)를 나타내며, 유체 주입부로부터 제공된 유체는 마이크로 비드(302)를 거친 후 비아홀(305)을 통해 하부 디스크에 도달할 수 있다. 이하, 상부 디스크를 기준으로 설명하나 이러한 설명은 하부 디스크에도 마찬가지로 적용될 수 있을 것이다.
상기 마이크로 비드(302)는 구 형상을 가지며, 혈액 등과 같은 유체의 흐름을 막는 장애물 역할을 한다. 본 실시 형태의 경우, 상기 마이크로 비드(302)는 따로 제조되어 상기 상부 디스크(301a) 내부에 충전되는 방식으로 검출 영역을 형성할 수 있으며, 상기 상부 디스크(301a) 내부를 식각 등의 방식으로 일부 제거하여 장애물을 만드는 방식이 아니다. 이와 같이, 식각 공정을 거치지 않음으로써 바이오 칩 제조에 있어서 양산성이 향상될 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 혈액이 상기 검출 영역을 통과할 경우, 마이크로 비드(102)의 표면에 특정 생체 물질(C), 예컨대, 표적 분자들(DNA, RNA 등), 특이 단백질, CTC와 같은 휘귀 세포가 포획될 수 있다. 이를 위하여 상기 마이크로 비드(302)의 표면은 항원/항체 결합이 가능하도록 적절한 물질이 코팅된다. 구체적으로, 상기 마이크로 비드(302)의 표면은 검출하고자 하는 생체 물질의 종류에 따라 적절한 물질, 예컨대, 항원이나 항체를 선택하여 코팅될 수 있으며, 이러한 물질 외에 도전성 폴리머로 코팅될 수도 있다.
검출하려는 생체 물질이 CTC인 경우, 상기 마이크로 비드(302)의 표면은 포획 수단으로서 CTC와 특이적으로 반응하는 생체 물질 또는 화학 물질로 코팅될 수 있다. 대표적인 예로서, CTC 표면의 EpCAM (Epithelial Cell Adhesion Molecule)과 특이적으로 항원-항체 결합을 이루는 anti-EpCAM 또는 이와 동등하거나 그 이상의 결합력을 갖는 DNA 혹은 RNA 구조의 압타머(Aptamer)를 사용할 수 있다. EpCAM 외에도 CTC 표면에 발현되어 있으며 기타 유핵세포 (백혈구 등)와 구별되는 특정 단백질과 특이적으로 결합할 수 있는 생체 또는 화학물질이 사용 가능하다. 이러한 생체 물질 또는 화학 물질의 효율적인 코팅을 위하여 마이크로 비드(302) 표면에 아민기(-NH2), 카르복실기(-COOH), 티올기(-SH) 등의 작용기가 일정한 간격으로 위치하도록 할 수 있으며, 이와 같은 작용기는 항체 등의 생체물질 및 DNA 등의 압타머 물질과 간단한 반응, 예컨대, 아미드(amid) 결합, 디설피드(disulfide) 결합 등으로 강력한 공유결합을 형성하여 비드 표면에 포획 수단을 단단하게 붙이는 역할을 한다. 이 경우, 상기 작용기의 간격을 조절하여 검출 효율을 높일 수 있다.
한편, 상기 마이크로 비드(302)는 도 4에 도시된 것과 같이, 검출부(306) 내에 행과 열을 이루며 매트릭스 구조이며, 나아가, 서로 인접한 것끼리 접촉하여 배열될 수 있다. 이러한 배열 구조에 의해 검출부(306) 내에 많은 수의 마이크로 비드(302)가 구비되어 검출력을 향상시킬 수 있다. 이 경우, 서로 인접한 구가 접촉하고 있다고 하더라도, 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 접촉된 영역의 상부 및 하부에는 충분히 큰 영역이 확보되어 생체 물질(C)이 통과될 수 있다.
또한, 구의 경우, 원기둥이나 다각기둥 등의 다른 구조물에 비하여 유체와 접촉하는 면적이 넓기 때문에, 마이크로 비드(302)의 채용에 의해 생체 물질(C)의 검출력이 향상될 수 있다. 이 경우, 상기 마이크로 비드(302)가 상부 디스크(301a) 에 그대로 위치한 상태에서 구면에 붙어있는 모든 생체 물질(C)을 육안 또는 현미경으로 관찰하기 위해서는 상기 마이크로 비드(302)는 투명한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 투명 물질의 예로는 폴리머, 실리카, 글래스 등의 물질을 들 수 있으며, 이는 투광성 외에 항체 등을 코팅하기 적합한지의 특성도 고려된 것이다.
상기 마이크로 비드(302)가 구 형상을 가짐으로써 갖는 장점 중에 다른 하나는 전단 응력 감소에 의한 생체 물질의 포획 가능성이 증가할 수 있다는 것이다. 즉, 일반적으로, 흐르는 유체와 접촉하는 장애물은 구 형상을 가질 경우, 원기둥이나 다각기둥 등의 형상일 경우보다 유체와 접촉하는 영역에서의 전단 응력(shear stress)이 낮아지게 된다. 이러한 전단 응력의 감소에 의해 마이크로 비드(302)에 이미 포획된 CTC 등의 세포가 유체의 흐름에 의해 떨어져 다시 유체에 합류될 가능성을 줄일 수 있으며, 이에 따라, 원하는 생체 물질(C)의 검출 가능성 향상을 기대할 수 있다.
한편, 상기 마이크로 비드(302)는 그 크기에 특별한 제약 없이 검출하고자 하는 생체 물질의 크기에 따라 다양하게 정해질 수 있다. 다만, 상기 마이크로 비드(302)의 크기가 작을 경우, 동일한 크기의 검출 영역에 다수의 마이크로 비드(302)가 구비될 수 있으므로 세포 포획 능력이 향상될 수 있다. 그러나, 직경이 지나치게 작을 경우에는 혈액이 통과할 수 있는 영역의 크기도 작아져, 상대적으로 크기가 큰 CTC 등의 희귀 세포 자체가 통과되지 못할 수 있으므로, 상기 마이크로 비드(302)의 직경은 약 5㎛ 이상, 보다 구체적으로, 5 ~ 200㎛의 범위에서 결정하는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 생체 물질 검출 장치의 검출부를 나타내는 평면도이다. 본 실시 형태의 경우, 이전 실시 형태와 다른 점은 하나의 검출부(406) 내에서 마이크로 비드(402a, 402b)의 직경이 다양화될 수 있다는 것이다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 검출 영역에는 직경이 상대적으로 큰 마이크로 비드(402a)와 이보다 직경이 작은 마이크로 비드(402b)가 구비되어 서로 다른 직경을 갖는 마이크로 비드(402a, 402b)가 모여서 이루어진 2개의 영역으로 나뉠 수 있다. 이 경우, 상기 유체 주입부(403)에 가까운 영역, 즉, 중앙 영역에 가까운 영역일수록 마이크로 비드(202a)의 크기가 크게 배치할 수 있으며, 이와 반대 방식의 배치도 가능하다. 따로 도시하지는 않았으나, 하부 디스크에 포함된 검출부의 경우에는 이와 반대 양상으로 마이크로 비드가 배치될 수 있다. 또한, 서로 다른 직경의 마이크로 비드를 구비하는 3개 이상의 영역으로 나뉠 수도 있을 것이다. 본 실시 형태와 같이, 마이크로 비드(402a, 402b)의 직경을 다양화하고 이를 유체의 흐름에 따라 단계적으로 배치함으로써 다양한 크기의 생체 물질을 단계적으로 필터링(filtering)할 수 있는 장점을 제공한다.
상술한 구조를 갖는 생체 물질 검출 장치는 육안이나 현미경으로 간편하게 계측될 수도 있으나, 광학 장치에 의해 보다 정밀하게 계측될 수 있다. 도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 다른 측면에서 얻어질 수 있는 생체 물질 계측 시스템을 나타낸다. 도 10은 도 9에서 광 픽업 장치를 상세히 나타낸 단면도이다. 우선, 도 8에 도시된 바와 같이, 생체 물질 계측 시스템(500)은 시료에 해당하는 생체 물질 검출 장치(300), 스테이지(501), CCD 카메라(502), 대물 렌즈(503), 연산처리장치(504) 및 컨트롤러(505)를 구비하는 구조이다.
상기 생체 물질 검출 장치(300)는 도 1의 실시 형태에 따른 구조, 즉, 바이오 칩(Bio-Chip) 형태로서, 혈액 등을 통과시켜 소정의 생체 물질이 포획된 시료의 상태에 해당한다. 이 경우, 검출력 향상을 위해 상기 생체 물질과 형광 물질을 결합되도록 할 수 있으며, 이러한 형광 물질의 결합은 당 기술 분야에서 공지된 방법을 사용할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 스테이지(501)는 상기 생체 물질 검출 장치(300)를 상면에 수용하며, 좌우 및 상하로 이동될 수 있다. 이러한 이동에 따라, 검출하고자 하는 영역을 격자 모양으로 분할한 후 각각을 하나의 이미지로 저장하며, 이렇게 저장된 이미지 중 형광을 띄는 것을 계수할 수 있다. 이러한 과정은 CCD 카메라(502)와 연결된 연산처리장치(504)에 의해 수행되며, 상기 스테이지(501)의 이동은 상기 연산처리장치(504)와 연결된 컨트롤러(505)에 의해 조절될 수 있다. 이 경우, 실시 형태에 따라서는 스테이지(501) 대신 CCD 카메라(502)가 이동될 수도 있을 것이다.
또한, 도 9 및 도 10을 참조하면, 다른 실시 형태에 따른 생체 물질 계측 시스템(600)은 광 픽업 장치(A)를 이용한다. 즉, 상기 생체 물질 계측 시스템(600)은 생체 물질 검출 장치(300), 레이저 다이오드와 같은 광원(601), 시준 렌즈(602), 빔 스플리터(603), 대물 렌즈(604), 색선별 필터(Dichroic Filter, 605), 센서 렌즈(606) 및 수광부(607)를 갖추어 구성된다. 이 경우, 디스크 타입의 상기 생체 물질 검출 장치(300)를 수용하며 이를 회전 운동시키는 스테이지(미도시)가 구비될 수 있으며, 이와 더불어, 상기 광 픽업 장치(A)가 일 방향 직선 운동을 하면서 상기 생체 물질 검출 장치(300)의 전체 영역에서 형광 물질의 개수를 계수하는 방식으로 원하는 생체 물질의 양을 알아낼 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 실시 형태에 따른 생체 물질 검출 장치를 나타내는 사시도 및 분해사시도이다. 도 3(a) 및 도 3(b)는 도 1의 생체 물질 검출 장치에서 각각 상부 디스크 및 하부 디스크를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에서 채용된 검출부를 보다 상세히 나타낸 평면도이며, 도 5 및 도 6은 각각 본 발명에서 채용된 마이크로 비드에 생체 물질이 검출되는 양상을 나타내는 상부 평면도 및 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 생체 물질 검출 장치의 검출부를 나타내는 평면도이다.
도 8 및 도 9는 각각 본 발명의 다른 측면에서 얻어질 수 있는 생체 물질 계측 시스템을 나타낸다. 도 10은 도 9에서 광 픽업 장치를 상세히 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
301a: 상부 디스크 301b: 하부 디스크
302, 402: 마이크로 비드 303: 유체 주입부
304: 유체 배출부 305, 405: 비아홀
306, 307: 검출부 501: 스테이지
502: CCD 카메라 503: 대물 렌즈
504: 연산처리장치 505: 컨트롤러
601: 광원 602: 시준 렌즈
603: 빔 스플리터 604: 대물 렌즈
605: 색선별 필터 606: 센서 렌즈
607: 수광부

Claims (23)

  1. 내부에 유체를 주입할 수 있도록 두께 방향으로 형성된 유체 주입부를 구비하는 상부 디스크;
    상기 상부 디스크와 적층 배치되며 외부로 유체를 배출할 수 있도록 두께 방향으로 형성된 유체 배출부를 구비하는 하부 디스크;
    상기 상부 디스크 및 하부 디스크 내부에 각각 형성되어 상부 디스크의 유체 주입부 또는 하부 디스크의 유체 배출부에 유체가 흐를 수 있도록 연결되며, 생체 물질을 포획할 수 있는 물질이 표면에 코팅된 구형의 마이크로 비드를 구비하는 검출부; 및
    상기 상부 디스크와 하부 디스크 사이에서, 상부 디스크 내부에 형성된 검출부와 하부 디스크 내부에 형성된 검출부에 유체가 흐를 수 있도록 연결되며, 상기 상부 디스크 및 하부 디스크의 가장 자리에 형성된 비아홀;
    을 포함하는 생체 물질 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 비드는 복수 개로서 직경이 서로 다른 것을 구비하는 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 복수의 마이크로 비드 중 서로 동일한 직경을 갖는 것끼리 모여서 형성된 복수 개의 영역으로 구분되는 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수 개의 영역은 상기 상부 디스크의 경우, 상기 상부 디스크의 중앙에 인접한 것일수록 그 안에 구비된 상기 마이크로 비드의 직경이 큰 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수 개의 영역은 상기 하부 디스크의 경우, 상기 하부 디스크의 중앙에 인접한 것일수록 그 안에 구비된 상기 마이크로 비드의 직경이 작은 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는 복수 개 구비되며, 서로 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 검출부는 시계 또는 반시계 방향으로 서로 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 생체 물질을 포획할 수 있는 물질은 항원, 항체 및 도전성 폴리머로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 물질을 구비하는 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 비드는 복수 개로서 행과 열을 이루며 매트릭스 구조로 배열된 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 마이크로 비드는 복수 개로서 인접한 것끼리 서로 접하도록 배열된 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 비드는 상기 상부 및 하부 디스크의 외부에 광학적으로 노출된 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 비드는 광 투광성 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 비드의 직경은 5㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 비드의 직경은 5 ~ 200㎛인 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 유체 주입부 및 유체 배출부는 상기 상부 및 하부 디스크의 두께 방향으로 서로 마주보도록 형성된 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 상부 디스크 및 하부 디스크는 투명 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 생체 물질 검출 장치.
  17. 두께 방향으로 형성된 유체 주입부를 구비하는 상부 디스크와, 상기 상부 디스크와 적층 배치되며 두께 방향으로 형성된 유체 배출부를 구비하는 하부 디스크와, 상기 상부 디스크 및 하부 디스크 내부에 각각 형성되어 상부 디스크의 유체 주입부 또는 하부 디스크의 유체 배출부에 유체가 흐를 수 있도록 연결되며, 생체 물질을 포획할 수 있는 물질이 표면에 코팅된 구형의 마이크로 비드를 구비하는 검출부 및 상기 상부 디스크와 하부 디스크 사이에서, 상부 디스크 내부에 형성된 검출부와 하부 디스크 내부에 형성된 검출부에 유체가 흐를 수 있도록 연결되며, 상기 상부 디스크 및 하부 디스크의 가장 자리에 형성된 비아홀을 포함하는 생체 물질 검출 장치; 및
    상기 생체 검출 장치에 포획된 생체 물질을 계측하기 위한 광학 장치를 구비하는 계측부;
    를 포함하는 생체 물질 계측 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 생체 물질은 형광 물질과 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 생체 물질 계측 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 광학 장치는 상기 검출 영역의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 배치된 CCD 카메라 및 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 생체 물질 계측 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 CCD 카메라에 의해 촬영된 상기 검출 영역에 대한 영상은 격자 형태로 분할되어 연상처리장치에 저장되는 것을 특징으로 하는 생체 물질 계측 시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 생체 물질 검출 장치를 수용하며, 일 방향 및 이와 수직한 타 방향으로 이동이 가능한 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 물질 계측 시스템.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 광학 장치는 상기 검출 영역의 상부 및 하부 중 적어도 하나에 배치된 레이저 다이오드 및 수광부를 구비하는 광 픽업 장치인 것을 특징으로 하는 생체 물질 계측 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 광 픽업 장치는 일 방향으로 이동이 가능하며,
    상기 생체 물질 검출 장치를 수용하되 상기 생체 물질 검출 장치를 회전 운동 시킬 수 있는 스테이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 물질 계측 시스템.
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