KR101096924B1 - 단방향 유동 검정장치 - Google Patents

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Abstract

도포된 샘플을 단방향 유동 장치의 분석 막으로 보내는 진단용 검정 장치가 개시되어 있다. 상기 검정 장치는, 테스트 스트립의 일단부 상에, 조립된 재료의 층들에 의해 형성된 샘플 수용부를 갖는다. 샘플 수용부는, 샘플을 포함하고, 제어된 방법에 따라 특정적으로 샘플을 분석 막으로 보낸다. 추가 특징은, 판독기 장치에 의해 액세스하는 것을 허용하기 위해 테스트 스트립이 C자형의 개구를 가로지르는 C자형의 하우징의 구성을 포함한다. 바람직한 방법은, 전자기 판독기 장치에 의하여 탐지 및 측정을 하기 위하여 타깃 분석물을 표지하는데 초상자성 입자를 사용한다.
측방 유동 장치, 검정 장치, 테스트 스트립, 샘플 수용부, 분석 막, 초상자성 입자, 하우징, 판독기

Description

단방향 유동 검정장치{DIRECTED-FLOW ASSAY DEVICE}
본 발명은, 면역 검정(immunoassays), 수용체 기반 검정(assays), 세포 기반 검정 및 분자 기반 검정, 및 이를 구비한 액체공급장치(liquid delivery device)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 액체공급부재를 포함한 분석 검정 또는 테스트 장치에 관한 것이고, 관심의 대상이 되는 분석물을 탐지하기 위한 시약을 포함할 수 있다.
다양한 크로마토그래프 및 미시유체 면역 검정 기술(chromatographic and microfluidic immunoassay techniques)이 오랜 기간 동안 사용되어 왔다. 예를 들면, 류머티즘성 관절염에 관련된 인자를 탐지하기 위한 면역-기반 라텍스 응집반응 테스트(immune-based latex agglutination tests)는 일찍이 1956년에 사용되었다(싱어(Singer)등, Am.J.Med 22:888-892(1956)). 이러한 크로마토그래프 및 유체 시스템으로 수행될 수 있는 테스트는, 때때로 항원과 대응 항체 사이의 특정한 상호 작용에 따라 좌우되는 면역 검정을 포함하고 있다. 그러므로 면역 검정은, 임상적으로 중요한 분자의 존재 또는 정량, 또는 이들 모두를 테스트하기 위한 중요하고 도 편리한 수단으로서 고려되어 왔다.
분석물, 특히 생물학적 분야의 분석물을 탐지하는데 사용되는 많은 분석 시스템 중에는 크로마토그래프 및 유체 검정 시스템이 있다. 이러한 시스템으로 빈번하게 검정되는 분석물 중에는, (1) 임신의 마커(marker)로서 빈번하게 검정되는 인간 융모성생식선 자극(human chorionic gonadotropin: hCG)과 같은 호르몬; (2) 항원, 특히 연쇄 구균 바이러스, 간염 바이러스, 및 지아르디아(giardia)와 같은 박테리아, 바이러스, 및 원생동물 병원균 특이성의 항원; (3) 항체, 특히 병원균, 예컨대 박테리아, 또는 HIV(Human Immunodeficiency Virus)와 같은 바이러스의 감염으로 야기된 항체; (4) 다른 단백질, 예컨대 대장암(colon cancer)과 같은 소화기(gastrointestinal) 질환의 조기 지시자(indicator)로서 배설물 잠혈(occult blood)의 측정에서 빈번하게 검정되는 헤모글로빈과 같은 단백질; (5) 효소, 예컨대 생리학적 작용 및 조직 손상의 지시자로서 빈번하게 검정되는 아스파르테이트 아미노트랜스파라제(aspartate aminotransferase), 락테이트 디하이드로게나제(lactate dehydrogenase, 탈수소효소), 알칼리성 포스파타제(alkaline phosphatase), 및 글루타메이트 디하이드로게나제(glutamate dehydrogenase)와 같은 효소; (6) 항생제, 안정제 및 항경련제와 같은 치료용 약제와, 코카인(cocain), 헤로인(heroin) 및 마리화나(marijuana)와 같은 불법 악용 약제 모두를 포함하는 약제; (7) 비타민(vitamins); (8) 핵산 물질이 있다.
이러한 크로마토그래프 시스템은, 의사 및 의료 전문가들에 의해 신속한 인오피스 진단(rapid in-office diagnosis)을 위한 용도로 자주 사용된다. 그러므로 그것들은, 통상 "POC(point of care)" 장치로 호칭된다. 또한 이들 테스트는, 다양한 컨디션 및 질환의 치료용 모니터링을 위한 용도로 사용될 수 있다. 또한 그것들은, 환자들 스스로 가정에서 컨디션 및 질환을 모니터링하기 위하여 사용하고, 과학자들이 이식 유전자 식물 및 환경 오염물을 테스트하기 위한 분야에서 사용하고, 전장(battle field) 상황에 있는 군인들이 생물학전 무기 탐지를 위하여 사용하고, 수의사 및 응급처치 기술자가 신속한 테스트를 위해 사용하는 등, 그 사용이 증가하고 있다.
가장 일반적인 면역 검정과 결합하여 사용되는 크로마토그래프 및 유체 기술은, 면역 크로마토그래피(immunochromatography)의 원리를 포함하고 있다. 일반적으로, 이 기술은, 검정하고자 하는 분자에 특정한 면역 단백질에 링크되어 있는 표지(label) 또는 지시자(indicator) 입자를 사용한다. 표지 및 항체/항원은, 전체적으로, 공액(conjugate)으로 호칭되는데, 이것은 그 다음에 표본(specimen)과 혼합된다. 분석물 분자가 표본에 존재한다면, 공액은 분석물 분자에 명확하게 결합한다. 표지 특징(aspect)은, 검정하고자 하는 분자가 존재하는, 탐지할 수 있는 표시를 제공한다. 사용되는 특정 반응은, 검정 대상 분자 및 테스트하고자 하는 샘플의 특성에 따라 변화된다. 이러한 결정은, 관심의 대상이 되는 분자에 따라 쉽게 이루어진다.
면역크로마토그래프 및 유체 검정법은, 탐지하고자 하는 항원-항체 복합체의 특성 및 복합체를 생성하는데 필요한 반응 순서에 따라 주요한 2가지 카테고리, 즉 "샌드위치형(sandwich)" 및 "경합형(competitive)"으로 구분된다. 항원을 탐지하는 경우, 샌드위치형 면역 크로마토그래프 방법은, 검정하고자 하는 분석물을 포함할 수 있는 샘플을 분석물에 대한 항체와 혼합하는 단계가 필요하다. 이들 항체는, 유동성이 있으며, 통상 염색된 라텍스(latex), 콜로이드 금속 졸(sol) 또는 방사성 동위원소와 같은 표지(label) 또는 시약에 링크된다. 이러한 혼합물은, 그 다음에 밴드(band) 또는 포획 구역(capture zone)을 포함한 크로마토그래프 매질에 도포된다. 이러한 밴드 또는 포획 구역은, 관심의 대상이 되는 분석물에 대한 비유동성 항체를 포함하고 있다. 또한 크로마토그래프 매질은, 딥스틱(dipstick)을 닮은 스트립(strip)의 형태로 이루어질 수 있다. 검정대상 분자의 복합체 및 표지 항체(labeled antibody)가 크로마토그래프 매질 상의 비유동성 항체의 영역에 도달할 때, 결합이 발생하며, 상기 결합된 표지 항체들이 상기 영역에 위치하게 된다. 이는, 검정하고자 하는 분자가 존재한다는 것을 나타낸다. 이러한 기술은, 정성적 결과(qualitative result)를 얻는데 사용될 수 있다. 테스트 스트립 상에서 수행되는 샌드위치형 면역 검정의 예는, 그럽(Grubb)등의 미국특허 제4,168,146호, 톰(Tom)등의 미국특허 제4,366,241호, 챈들러(Chandler)의 미국특허 제6,017,767호 및 제5,998,220호, 및 피아시오(Piasio) 등의 미국특허 제4,305,924호에 기술되어 있다.
경합형 또는 간접 면역 검정법에서, 비유동성 성분은 전형적으로, 제어된 양으로 존재하고, 유동성 성분은 알려지지 않은 양으로 존재한다. 상기 유동성 성분의 알려지지 않은 양은, 면역화학적 반응 특성에 간섭하지 않는 측정 가능한 구성물의 부가에 의해 표식(tag)이 행해진 알려진 양의 동일 성분으로 보충된다. 상기 표식은, 방사성 동위원소, 발색단(chromophore), 입자, 프루오르포어(fluorophor) 또는 효소로 구성될 수 있다. 고체 상태에 면역 화학적으로 결합된, 표식이 행해진 재료의 양은, 동일한 결합 부위에 대해 경합하는 용액 내의 표식이 행해지지 않은 성분의 양에 따라 좌우될 것이다. 알려지지 않은 성분이 많이 존재할수록, 결합된 표식이 행해지지 않은 성분의 양은 적어질 것이다. 따라서 상대적인 결정이 실시될 수 있다.
면역 크로마토그래프 검정법에 더하여 효소-기반 크로마토그래프 검정법이 사용되어 왔다. 이들 효소-기반 검정법은, 항원-항체 반응 대신에 효소-촉매 반응을 포함하고 있다. 효소-촉매 반응은, 탐지 가능한 생성물을 빈번하게 생성한다.
유용하기는 하지만, 테스트 스트립을 이용한, 현재 통용되고 있는 크로마토그래프 기술은, 많은 단점을 가지고 있다. 몇몇 샘플, 예를 들면 배설물 샘플은, 크로마토그래프 매질의 세공(pore)을 흐리게 할 수 있거나 착색할 수 있는 특정 물질을 포함하여, 표지 시약의 탐지를 크게 방해한다. 예를 들면, 혈액은, 명백하게도, 테스트에서 색상 생성을 흐리게 하는 셀 및 착색된 성분을 포함하므로 판독하는 것이 불가능하지 않더라도, 판독하기 어렵게 한다. 또한 혈액세포는, 상기 매질의 세공을 막는 경향이 있다. 또한 습식 크로마토그래프 매질은, 크로마토그래프 매질로부터의 정반사(specular reflection) 때문에 때때로 판독하기가 어렵다. 크로마토그래프 기술에는 측방유동의 물리적 특성, 스트립을 따르는 유체 전방 이동, 및 색상 생성 세기 및 위치를 포함한 여러 가지 다른 단점이 있다.
유체공학 및 면역 크로마토그래피에 현재 통용되는 장치 및 기술의 다른 문제는, 샘플 제조 및 폐기물 생성이 원인이다. HIV 및 간염과 같은, 감염된 혈액 및 혈액 분획(blood fraction)에 의해 확산되는 유행성 전염병의 증가로 인하여 이러한 문제가 악화되기만 한다. 현재 시판되는 측방유동장치의 형태는, 그 구성요소들의 많은 부분이 단지 크로마토그래프 막을 기계적으로 지지하는 데에 사용되기만 하며, 밀봉되어 있지 않다. 그러므로 처리가 어려우며, 값비싸고, 추정되는 생물학적 위험 때문에 위험 가능성이 있다. 부주의로 인하여 폐기물과 접촉될 수도 있는 작업자 또는 사람은 자신이 전염되지 않도록 조심하여야 한다.
특히 측방유동기술 및 미시유체시스템에서, 공지된 장치들의 하나의 공통점은, 다양한 구성을 가질 수 있는, 캐리어(carrier) 내에 고정된 테스트 스트립 상의 1개 이상의 광학적 판독 라인에 의해 또는 장치의 윈도우(window)를 통하여 검정이 시각적으로 판독된다는 점이다. 간략하게 상기한 바와 같이, 공지된 광학적 탐지 검정들에는 몇 가지 한계 또는 단점이 있다. 그것들이 광학적이기 때문에, 단지 표면 변화(전형적으로 착색)만이 탐지될 수 있다. 게다가 이들 테스트는, 샘플 용액이 단지 무색인 경우에 적합하다. 또한 타깃(target) 분석물은, 샘플 용액 내에 있을 수 있지만, 검정의 포획 구역에서 단지 비교적 소량만이 포획될 정도로 농도가 낮은 샘플 용액 내에 있을 수 있다. 이것은, 흐릿하거나 비광학적 탐지 판독을 제공할 수도 있고, 그릇된 부정적인 판독(false negative reading)이 이루어질 수 있다. 정량 평가는, 단지 탐지 라인의 색 강도(color intensity)를 기반으로 하는 평가이다. 종래 기술의 검정은, 광학적으로 판독되기 때문에, 노출 및 광유발성 열화(light-caused degradation)에 의해 오염되기 쉽다. 그러므로 종래 기술의 검정은, 제한된 기록저장수명(archival shelf life)을 갖고 있다.
통상적으로 테스트 스트립의 일단은, 일반적으로 소정 타입의 유체인, 관심의 대상이 되는 특정 타깃 분석물을 테스트하는 샘플에 노출되어 있다. 유체가 모세관 또는 크로마토그래프 매질을 통과하여 이동함으로써 표지를 가진 분석물이 포획되어 비유동화되는 반면에 나머지 유체가 검정의 말단부에서 매질에 흡수된다. 광학적 판독 측방유체 장치 및 방법의 예는, 미국특허 제5,591,645호, 제5,798,273호, 제5,622,871호, 제5,602,040호, 제5,714,389호, 제5,879,951호, 제4,632,901호, 및 제5,958,790호에 개시되어 있다.
또한 기존의 많은 장치는, 테스트 스트립과 직접적인 유체 전달 상태에 있는 액체 샘플 도포(application) 부재를 구비하고 있다.
전형적으로, 이러한 부재는, 장치 자체 내에 포함될 수 있거나, 액체 샘플에 더욱 용이하게 진입되도록 장치로부터 돌출할 수 있는 흡수성 재료로 형성된다. 흡수성 액체 샘플 도포 부재는, 장치를 통과하는 유체의 유량을 제어하고자 한다. 문제는, 액체 샘플이 직접 테스트 스트립에 도포된다면, 테스트 스트립을 쉽게 넘쳐서 검정을 쓸모없게 할 수 있다는 점이다. 또한 도포 부재는, 일반적으로, 관리될 것으로 예상되는 비교적 많은 양의 액체 때문에 테스트 스트립 자체와 다른 재질로 형성된다.
다른 장치는, 모세관형 검정 형태를 채용함으로써 테스트 스트립으로 흐르는 유체 유량을 제어하고자 한다. 모세관형 검정의 예는, 미국특허 제4,883,760호 및 제5,474,902호에서 확인될 수 있다. 하지만 이들 검정은, 현장검사(point-of-care) 상황에서 사용하기에 적절한 크기가 아니다.
측방유동 면역 검정 이외의 생물학적 시스템은, 더욱 상세하게는 초상자성 철산화물 함유 폴리머 비드(bead)로 호칭될 수 있는 자기 입자 또는 마이크로비드(microbead)를 사용하여 왔다. 이들 비드는, 테스트하고 그 다음에 전형적으로 자기적으로 격리하거나 분리하는 샘플의 타깃 분석물과 결합한다. 일단 격리가 일어났다면, 직접 광학적으로, 또는 카메라에 의해 특정 이미지를 관찰하는 것을 포함한 추가적인 테스트가 실시될 수 있다. 이들 시스템의 예는, 미국특허 제3,981,776호, 제5,395,498호, 제5,476,796호, 제5,817,526호, 및 제5,922,284호에서 확인될 수 있다.
액상의 타깃 분자를 탐지하는 또 다른 장치는, 미국특허 제5,981,297호에 개시되어 있는데, 이 장치에서는 자기화 입자가 사용되며, 자장센서의 출력이, 테스트하는 샘플의 타깃 분자의 존재 및 농도를 나타낸다. 물리력을 사용하여 자기적으로 감지하는 다른 예는, 미국특허 제5,445,970호, 제5,981,297호, 및 제5,925,573호에 개시되어 있다. 하지만 이들 장치에서는, 검정 장치가 배치되는 갭(gap)이, 비교적 두꺼운 검정 장치를 수용할 정도로 충분히 넓어야만 하기 때문에, 자석이 비교적 큰 힘을 필요로 한다.
따라서 종래 기술의 장치의 문제점을 해소하며, 표준화되고, 신뢰성 있고, 재현성 있는 결과를 제공하는 탐지 영역을 가지며, 또한 시간에 따른 저장의 기록인 방법으로 유체 샘플을 도포하는 테스트 장치를 구비하는 것이 유리하다. 본 발명은 이러한 요구를 충족하고, 관련 이점도 제공한다.
본 발명은, 일반적으로, 면역 검정, 셀 기반 검정 및 분자 기반 검정에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 마이크로채널(micro-channel)에 의해 분석 막으로부터 분리된 샘플 수용부를 구비한 단방향 유동 검정에 관한 것이다. 바람직한 실시예에서, 이들 검정은, 탐지하고자 하는 분석물을 위한 표지로서 초상자성 입자를 사용한다. 표지 처리된 입자와 분석물의 결합 복합체가, 테스트 스트립 상의 예정된 구역 또는 영역에 포획되고, 그 다음에, 표지 처리된 분석물의 존재 및 양이 자기 수단에 의해 탐지될 수 있다. 또한 몇몇 실시예에서, 예를 들면, 분석물이 통상의 광학 수단에 의해 탐지될 수 있다는 점이 고려된다. 광학적 탐지에 필요한 특정 시약 및 공액은 오랜 기간 동안 사용되어 와서 공지되어 있다.
일 실시예에서, 상기 장치는, 제1단부와 제2단부를 가진 검정 지지 부재와, 지지 부재와 인접하며 평행하게 설치된 다공성 분석 막을 구비한다. 분석 막은, 제1단부와 제2단부, 및 제1단부와 제2단부 사이에 개재된 1개 이상의 포획 영역을 갖고, 1개 이상의 포획 영역은, 분석 막의 제1단부에서부터 분석 막의 제2단부 쪽으로 이동하는 표지 분석물을 포획하도록 형성되어 있다.
또한 바람직하게는, 상기 장치는, 바람직하게는 채널을 통하여 연결되거나, 테스트 스트립 자체와 유체 전달 상태에 있는 샘플 수용부를 구비한다. 이들 실시예에서, 샘플 도포 부재 또는 샘플 패드는 반드시 필요하지는 않다. 샘플 수용부는, 소망하는 양의 유체를 유지하기에 적절한 크기와 구조를 갖고, 테스트 스트립과 직접적인 유체 전달 상태에 있다. 샘플 수용부는, 분석하고자 하는 샘플을 상기 장치에 진입시키기 위하여 지지 부재의 일단부에 배치되어 있다. 샘플 수용부는, 유체 밀봉 재료와, 유체 밀봉 재료에 인접하여 배치된 채널층을 구비한다. 채널층은, 개구가 채널에 유체 전달을 제공하고, 채널이 다공성 분석 막에 유체 전달을 제공하도록, 그 내부에 개구 및 채널을 갖고 있다. 친수성 재료는, 채널층 상에 배치되고, 그 내부에 채널층의 개구에 대응하는 개구를 갖는다. 가스켓 부재는, 친수성 재료 상에 배치되고, 그 내부에 샘플 수용부에 유체 유입을 허용하는 개구를 갖는다. 가스켓 부재는, 검정장치와, 주위의 하우징 사이의 밀봉을 제공한다.
본 발명의 추가적인 실시예는, 분석 막을, 지지 부재에 대향하는 면 상에서 덮는 보호막을 구비할 수 있다. 보호막은, 광학적으로 불투명할 수 있다. 다른 실시예에서, 보호막은, 다공성 분석 막과 일체로 형성되어 있다. 한편 보호막은 다공성 막의 표면 처리에 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예는, 테스트 스트립의 사용 상태를 나타내기 위하여 포획 영역을 통과한 자기 공액(magnetic conjugate)을 수집하기 위한 제어 영역을 다공성 막에 더 구비할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 1개 이상의 자기 검정 영역이 보호막 상에 인쇄될 수 있다. 검정 영역은 라인, 또는 1개 점 등의 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는, 지지 부재를 지지하는 하부 하우징부를 구비한다. 이 하우징은, 판독기 장치에 의해 테스트 스트립에 액세스가 제공되는 한, 다른 많은 형상이 여기에 고려되더라도, 바람직하게는 C자형이다. 또한 상부 하우징부는 이들 실시예에서 존재할 수 있다. 이러한 상부 하우징부는, 바람직하게는, 면역 검정 테스트 스트립이 C자형의 개구 또는 암(arm)에 걸치도록, 하부 하우징부에 대해 상보적인 구성을 가지며, 하부 하우징부에 꼭 맞게 설치된다.
본 발명은, 여기에 기술된 장치를 사용한 여러 방법을 더 제공한다. 예를 들면, 샘플의 타깃 분석물을 측방 유동 면역 검정 정량 탐지하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 샘플의 소망하는 타깃 분석물과 결합하도록 형성된 초상자성 공액 입자를 연결하는 단계를 포함한다. 타깃 분석물과 초상자성 입자의 복합체는 검정의 일단부에 도포되고, 샘플 수용부를 통하여 측방 유동 테스트 스트립의 다공성 막으로 전달된다. 분석물과 초상자성 입자의 복합체가 모세관 작용에 의해 다공성 막을 통과한다. 그 다음에, 포획 영역의 표지 처리된 분석물의 양을 자기 검정 판독기 장치에 의해 판독한다.
본 발명은, 공지된 측방 유동 장치에 비하여 개선된 감도를 갖고 있다. 그것은, 매우 빠른(수분 이내의) 분석 측정을 제공한다. 종래 기술의 공지된 착색 입자 또는 다른 광학적 지시자에 비하여 자기 입자를 사용하는 데는 많은 이점이 있다. 이들 이점은, 적어도 4개 차수(order)의 크기에 걸쳐 넓은 범위에 존재하는 자기 재료의 양에 관하여 정량적인 자기 탐지의 선형성을 포함한다. 또한 자기 입자가 안정하기 때문에 시간 안정성이 우수하며, 이에 따라, 필요할 경우, 개발된 검정을 보관하거나 다시 테스트할 수 있게 한다. 게다가 자기 입자는, 생물학적 시스템과 환경에 대해 불활성이다. 그래서 자기 입자는, 안정하게 유지될 뿐 아니라, 환경적으로도 생물학적으로도 안전하다. 게다가 자기 입자는, 이미 진단학 산업계 전반의 다른 기술에 폭넓게 사용되어서 용이하게 구할 수 있다. 자기 탐지의 다른 이점은, 자기 입자가 초상자성이기 때문에 단지 자장에 노출될 때에만 자성을 띤다는 점이다. 이것은, 수집과정(aggregating)을 거치지 않고 용액 내에서 자유롭게 다룰 수 있게 한다.
종래 기술의 광학적 측방유동 장치에 비하여 또 다른 중요한 이점은, 본 발명을 이용하면, 한 번의 용적 측정으로 테스트 스트립의 포획 구역에서의 분석물의 총량이 단일 질량(mass)으로서 측정된다는 점이다. 자장의 투자율은 탐지기의 활성 영역 내에 포함된 어떠한 분석물도 측정될 수 있을 정도이다. 이것은, 테스트 스트립의 표면이나 표면 근처에서의 리포터-분석물 상호작용만이 탐지 가능한 광학 감지 기술과는 대조된다. 본 발명에서, 자기 신호의 세기는, 테스트 스트립의 표면에 대한 근접거리에 관계없이, 포함되어 있는 철의 질량에 비례하여 증가한다. 이러한 자기 탐지의 고유한 선형성은, 높은 감도, 정확도, 및 동역학적 범위에 기여한다. 게다가 초상자성 입자는, 물리적으로, 크기에 관하여 콜로이드형 골드(colloidal gold)와 유사하고, 폭넓은 범위의 측방유동 검정에 용이하게 적용될 수 있다. 형광성 라텍스 입자뿐만 아니라 콜로이드형 골드가, 전형적으로, 종래 기술의 광학 감지 면역학적 검정에 사용된다는 것을 주목하여야 한다.
대부분의 측방유동 장치에서, 전형적으로, 다공성 막의 일단부에 샘플 진입 영역이 있다. 이것은, 통상적으로, 샘플 패드 및 공액 패드로 구성된다. 종래 기술에서, 공액 패드는, 자유 이동성 착색 입자, 전형적으로는 콜로이드형 골드로 형성된 골드 졸(sol), 또는 형광성 라텍스 입자의 소스(source)이다. 본 발명의 여러 실시예에서는, 샘플 패드 또는 공액 패드가 없다. 이동성 입자는, 유체 채널을 통하여 진입되는 샘플로부터 타깃 분석물을 표지 처리하는 초상자성 입자이다. 바람직한 실시예에서, 샘플은, 장치에 적용되기 전에, 초상자성 입자와 혼합된다. 이러한 구성에서는 여러 가지 기능적인 이점이 있다. 예를 들면, 용액 내에서의 입자의 반응속도론은, 반응이, 더 빠르고, 더욱 완전한 배양을 제공하고, 완료한다는 것을 보장한다. 반면에 반응은, 다공성 막 상의 파면(wave)에서 진행할 때, 저속이 되기 쉬워 반응이 종료점에 빠르게 도달하지 못할 하거나 전혀 종료점에 도달하지 못할 가능성이 존재한다.
결합된 자기 입자 표지 및 타깃 분석물과 함께 샘플이 모세관 작용에 의해 다공성 막을 따라 이동하여 포획 영역 또는 포획 구역으로 호칭되는 예정된 위치에서 포획된다. 다중화할 수 있게 하기 위하여 1개 보다 더 많은 포획 구역이 있을 수 있다. 본 발명에서 사용되는 바와 같이, "다중화" 용어는, 동일한 테스트 스트립에서 동시에 1개보다 더 많은 종류의 분석물을 테스트하는 것을 의미한다. 여분의 분석물 및 반송액은, 포획 구역을 통하여 다공성 막의 타단부로 계속 이동하여, 때때로 제어 라인, 또는 포획 구역과 분리된 구역을 형성한다. 추가적인 특징은, 전형적으로, 위킹 패드(wicking pad)가, 다공성 막의 전체 길이에 걸쳐 다공성 막의 일단부에서의 진입으로부터 유동이 일어나게 함으로써 모세관 작용을 강화하도록 다공성 막의 먼 단부에 설치된다는 점이다.
광학적 탐지를 사용하지 않는 실시예에서, 다공성 막의 상부면은, 투명하지 않은 또 다른 보호 시트 또는 막으로 덮여질 수 있다. 그것은, 완전히 불투명할 수 있다. 또한 이러한 상부면 시트는, 완전한 정확도를 보증하기 위하여 각 테스트에 대해 자기 탐지기가 검정될 수 있도록, 검정 목적에 사용되는 미리 인쇄된 기준을 포함할 수 있다. 보호 시트는, 몇몇 경우에 별개의 부재가 아니라, 단지 보호 시트 또는 면으로서 기능하도록 적절하게 처리된 막의 상부면일 수 있다.
이하, 본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은, 첨부된 도면과 함께 바람직한 실시예의 상세한 설명에 의해 더욱 명확해질 것이다. 유사한 부분에 유사한 참조부호가 부여된다.
도 1은, 본 발명에 따른 단방향 유동 검정 장치의 분해사시도이다.
도 2는, 도 1의 조립된 테스트 스트립의 종단면도이다.
도 3은, 도 1의 장치의 하부 하우징부의 사시도이다.
도 4는, 도 1의 장치의 상부 하우징부의 내부 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 완전 조립된 장치의 사시도이다.
이하, 바람직한 실시예의 상세한 설명에서, 바람직한 실시예의 일부분을 형성하고, 예시로서 본 발명의 특정한 실시예를 나타내는 첨부된 도면을 참조한다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 다른 실시예를 사용할 수 있고, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 절차적인 변경뿐만 아니라 구조적인 변경을 할 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 단방향 유동 검정장치(10)는, 지지 부재(11)와 인접하며 평행하게 설치된 다공성 분석 막(14)을 가진 면역 검정 테스트 스트립(12)을 구비하고 있다. 접착층(13)(도 2)이, 분석 막(14)을 지지 부재(11)에 고정시킨다. 분석 막은, 제1단부와 제2단부를 갖고 있다.
초상자성 입자(미도시)는, 샘플 제조 시에 상기 장치의 외부에 존재할 수 있다. 이들 입자는, 샘플의 타깃 분석물과 결합하도록 형성된다. 분석 막은, 분석 막의 제1단부와 제2단부 사이에 개재하는 포획 영역을 갖고 있다. 포획 영역은, 일반적으로, 도 1에 도시된 제어 및 탐지 영역(28)을 갖고 있다. 포획 영역은, 분석 막의 제1단부에서부터 분석 막의 제2단부 쪽으로 이동하는 표지 분석물(labeled analytes)을 포획하도록 형성되어 있다. 추가 영역은, 필요하다면, 예를 들면, 검정(calibration)을 위하여, 존재할 수 있다. 예를 들면, 보호 막(24) 상의 검정 스트립(25)(도 1 및 도 2) 참조. 이것은, 동등하게도, 도 5의 점(27)과 같은 점일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 그것은, 라인 또는 점일 수 있다.
본 발명의 일 특징은, 스트립(12)의 일단부에, 분석하고자 하는 샘플을 진입 시키기 위한 샘플 수용부(30)가 있다는 점이다. 종래의 장치에서, 샘플 수용부는, 만약에 이왕 있다면, 일반적으로, 장치의 하우징부에 의해 형성된다. 본 발명에서, 샘플 수용부는, 일반적으로 스트립 상에 배치되고, 도포된 재료의 층으로 형성되거나 조립되어 있다.
샘플 수용부는, 지지 부재 상에 배치되는, 저부면 상의 유체 밀봉 재료(15)로 형성되어 있다. 바람직하게는, 유체 밀봉 재료(15)는 친수성이다. 층(18)은, 유체 밀봉 재료 상에 배치되고, 그 내부에 형성된 채널(16)과 개구(19)를 갖고 있다. 채널(16)은, 유체를 상기 장치의 포획 영역 쪽으로 보내도록 상기 스트립을 따라 길이방향으로 연장한다. 일반적으로, 채널은, 측면 외부로 유체가 누수되지 않거나, 그렇게 하지 않는다면, 혈액과 같은, 보다 점성이 많은 샘플에서 발생할 수 있는 것과 같은 막힘이나 응집을 나타내지 않은 채 충분한 유체 유동을 허용하기 위하여, 충분한 크기와 구조로 만들어진다. 도 1이 개구(19)보다 다소 더 좁은 채널(16)을 도시하더라도, 채널(16)이 개구(19)와 동일한 폭이거나 개구(19)보다 훨씬 더 넓을 수 있음이 고려된다. 한편 채널(16)은, 샘플 수용부에 근접한 개구의 폭보다 샘플 수용부에서 먼 단부에 더 넓은 개구를 가질 수 있다. 이러한 차이는, 샘플의 응고 또는 응집이 문제가 되는 경우에 매우 유용할 수 있다.
일단 층으로 만들어졌다면, 샘플 수용부가 형성된다. 샘플 수용부가 채널에 유체 전달을 제공하고, 채널이 분석 막에 유체 전달을 제공한다. 다음에, 친수성 재료(20)가 층(18) 상에 배치되고, 친수성 재료는 그 내부에 개구(19)에 대응하는 개구를 갖거나, 채널(16)을 덮고 있다. 가스켓 부재(22)는, 친수성 재료(20) 상에 배치되고, 그 내부에, 샘플 수용부에 유체 유입을 허용하도록 개구(19)에 대응하는 개구를 갖고 있다. 가스켓 부재는, 검정과 주위의 하우징 사이에 유체 밀봉을 제공한다.
여기에 기술된 여러 실시예에서, 하우징은, 지지 부재(11)를 지지하는 하부 하우징부(8)로 구성되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 또한 하부 하우징은, 바람직하게는, 자기 판독기 장치 내에서의 적절한 배치를 위한 사이드 탭(side tabs)(6)을 갖고 있다. 하부 하우징부(8)는 일반적으로, C자형으로 형성되고, 개방측에는 참조부호 46이 부여되어 있다. 도 4는, 상부 하우징부(42)의 저면부를 나타낸다. 저면부는, 구조에 있어서 하부 하우징부에 상보적이다. 그러므로 또한 저면부는 C자형 구조이다. 상부 하우징부는, 테스트 스트립(12)이 도 5의 조립된 장치에 도시된 바와 같이, C자형의 개구(46)를 가로지르도록, 하부 하우징부에 꼭 맞게 설치된다. 따라서 자기 판독기 장치는, 상부면 및 하부면으로부터 동시에 테스트 스트립(12)을 액세스할 수 있다. 도 2는, 조립된 테스트 스트립(12)의 종단면도를 나타낸다. 위킹 패드(wicking pad)(26)는, 보호막(24)뿐만 아니라 일단부 상에 존재하고, 분석 막(14)을 덮는다.
테스트 스트립(12)이, 조립된 하우징부의 개구(46)를 가로지르고, 자기 판독기 장치의 갭에 배치되기 때문에, 하우징부에 관하여 테스트 스트립의 굽힘(flexing) 또는 이동을 방지하도록, 테스트 스트립이 하우징부 내에 적절하게 고정되어야만 하는 것이 중요하다. 또한 제어라인, 인덱스(index)라인, 및 결과라인의 상대적 위치가 유지되어야만 하는 것이 중요하다. 따라서 본 발명의 실시예는, 이들 효과를 제어하도록 파지(gripping) 및 장력조정 특징을 갖고 있다.
도 3을 참조하면, 하부 하우징부(8)가 사시도로 도시되어 있다. 이 사시도에서 도시되지 않았더라도, 테스트 스트립(12)이 트라프(trough)(56)에 넣어져 있다. 바람직하게는, 트라프의 폭은, 결합 또는 원하지 않는 측방 이동 없이 테스트 스트립의 폭을 수용할 것이다. 교차 채널(58)이 트라프(56)의 저면에 존재한다. 바람직하게는, 트라프의 일단부에, 근접 이격된 2개의 그러한 교차 채널이 있고, 트라프의 타단부에 1개의 교차 채널이 있다. 또한 트라프의 일단부에서, 경사형 교차 채널(59)이 있다. 이들 채널은, 조립되었을 때, 상부 하우징부(42)의 저면부 상에 대응하는 형상을 수용하도록 형성되어 있다. 따라서 그 조립체는, 테스트 스트립에 파지 및 장력조정 요소를 제공한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상부 하우징부(42)의 저면부는, 페그(peg)(64)를 구비하고, 2개의 페그가 장치의 일단부에 있고, 1개의 페그가 장치의 타단부에 있다. 또한 장치의 일단부에 텐셔너(tensioner)(62)가 있다. 하향경사면과 스캘럽형(scalloped) 또는 릿지형(ridged) 돌출 가장자리부를 구비한 텐셔너(62)가 도시되어 있다. 이러한 가장자리부는, 테스트 스트립과 접촉하여 테스트 스트립의 변형이나 파괴를 초래하지 않고 적절한 장력도(degree of tension)를 제공한다. 상기 구성은, 예로서 도시되어 있고, 텐셔서는 동일한 효과를 가진 다른 형상을 가질 수 있다.
상기 장치의 다른 특징은, 자장에 관하여 테스트 스트립의 이동을 방지하고자 지향하는 것이다. 예를 들면, 하부 하우징부(8)는, 상부 하우징부(42) 상에 고 정 핀(65)을 수용하기 위한 고정 홀(54)을 갖고 있다. 비교적 큰 직경의 홀과 핀은, 일단 조립된 하우징 구성요소의 소망하지 않는 휨이나 비틀림을 방지하도록 부품들을 고정시킨다. 또한 도 3에서, 하부 하우징부의 조립 홀(53)이 바람직하게는 압축 피트(fit)와 함께 상부 하우징부 내에 조립 핀(67)을 수용하도록 형성되어 있다는 것을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 도 5는, 완전 조립된 장치의 실시예를 나타낸다. 개구(46)를 가로지르는 테스트 스트립(12)이 도시되어 있다. 상부 하우징부(42) 상의 바코드 표지 영역(47)은, 자기 판독기 장치가 검정에 사용하는 정보, 즉 측정 및 위치 정보를 제공한다. 또한 그것은, 특정한 테스트 또는 테스트하는 샘플의 특성에 관한 정보를 제공한다.
상기한 설명이, 일반적으로, 단방향 유동 면역 검정에서 타깃 분석물을 정량적 탐지하는 것에 관한 것이지만, 본 발명이 수용체 검정, 셀 검정, 또는 분자 검정에 동등하게 사용될 수 있음을 알아야 한다.
본 발명의 많은 특징과 이점은, 상술한 설명에서, 본 발명의 구조와 작용의 상세한 설명과 함께 언급되었더라도, 명세서는 단지 예시적일 뿐이고, 첨부된 청구범위가 나타내는 용어의 폭넓고도 일반적인 의미에 의해 충분히 나타나는 본 발명의 원리 내에서, 특히 부품의 형상, 크기, 및 배치에 관하여 상세하게 변경을 할 수 있다.

Claims (14)

  1. 샘플의 타깃 분석물을 정량적으로 탐지하기 위한 단방향 유동 검정 장치로서, 상기 장치는,
    제1단부와 제2단부를 갖는 검정 지지 부재;
    상기 지지 부재와 인접하며, 평행하게 설치된 다공성 분석 막으로서, 상기 분석 막은, 제1단부와 제2단부, 및 그 제1단부와 제2단부 사이에 개재된 1개 이상의 포획 영역을 갖고, 상기 1개 이상의 포획 영역은, 상기 분석 막의 상기 제1단부에서부터 상기 분석 막의 상기 제2단부 쪽으로 이동하는 표지 분석물을 포획하도록 형성된 다공성 분석 막; 및
    분석하고자 하는 샘플을 상기 장치에 진입시키기 위한 상기 지지 부재의 일단부에 배치된 샘플 수용부를 포함하며,
    상기 샘플 수용부는,
    상기 지지 부재 상의 유체 밀봉 재료;
    상기 밀봉 재료 상에 배치된 채널층으로서, 상기 채널층은 개구와 채널을 구비하고, 상기 개구는 상기 채널에 유체 전달을 제공하고, 상기 채널은 상기 다공성 분석 막에 유체 전달을 제공하는 채널층;
    상기 채널층 상에 배치된 친수성 재료로서, 상기 친수성 재료는 그 내부에 상기 채널층의 상기 개구에 대응하는 개구를 갖는 친수성 재료; 및
    상기 친수성 재료 상에 배치되고, 그 내부에 상기 샘플 수용부에 유체 유입을 허용하는 개구를 가지며, 상기 검정 장치의 유체 밀봉을 제공하는 가스켓 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 단방향 유동 검정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분석 막을 상기 지지 부재에 대향하는 면 상에서 덮는 보호막을 더 포함하고, 상기 보호막은 광학적으로 불투명한 것을 특징으로 하는 단방향 유동 검정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 보호막은 상기 다공성 분석 막과 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 단방향 유동 검정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 테스트 스트립의 사용 상태를 나타내기 위하여, 상기 다공성 분석 막에 상기 포획 영역을 통과한 공액을 수집하기 위한 제어 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단방향 유동 검정 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 보호막 상에 인쇄된 1개 이상의 자기 검정 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단방향 유동 검정 장치.
  6. 삭제
  7. 샘플의 타깃 분석물을 정량적으로 탐지하기 위한 분석 장치로서,
    상기 분석 장치는,
    제1단부와 제2단부를 갖는 검정 지지 부재; 상기 지지 부재와 인접하며 평행하게 설치된 다공성 분석 막으로서, 상기 분석 막은, 제1단부와 제2단부, 및 상기 분석 막의 상기 제1단부와 제2단부 사이에 개재된 상기 분석막 내의 포획 영역을 갖고, 상기 포획 영역은, 상기 분석 막의 상기 제1단부에서부터 상기 분석 막의 상기 제2단부 쪽으로 이동하는 표지 분석물을 포획하도록 형성된 다공성 분석 막; 분석하고자 하는 샘플을 테스트 스트립에 진입시키기 위한, 상기 지지 부재의 일단부에 배치된 샘플 수용부로서, 상기 샘플 수용부는, 상기 지지 부재 상의 유체 밀봉 재료; 상기 밀봉 재료 상에 배치된 채널층으로서, 상기 채널층은 개구와 채널을 구비하고, 상기 개구는 상기 채널에 유체 전달을 제공하고, 상기 채널은 상기 다공성 분석 막에 유체 전달을 제공하는 채널층; 상기 채널층 상에 배치된 친수성 재료로서, 상기 친수성 재료는 그 내부에 상기 채널층의 상기 개구에 대응하는 개구를 갖는 친수성 재료; 및 상기 친수성 재료 상에 배치되고, 그 내부에 상기 샘플 수용부에 유체 유입을 허용하는 개구를 갖는 가스켓 부재를 포함하는 샘플 수용부를 포함하는 테스트 스트립;
    상기 지지 부재를 지지하기 위한 하부 하우징부로서, C자형으로 형성된 하부 하우징부; 및
    상기 하부 하우징부에 대해 상보적인 구성인 상부 하우징부로서, 상기 테스트 스트립이 C자형 개구를 가로지르도록 상기 하부 하우징부에 꼭 맞게 설치되고, 상기 가스켓 부재는 상기 샘플 수용부와 상기 하우징 사이에 유체 밀봉을 제공하는, 상부 하우징부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 분석 막을 상기 지지 부재에 대향하는 면 상에서 덮는 보호막을 더 포함하고, 상기 보호막은 광학적으로 불투명한 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 보호막은 상기 다공성 분석 막과 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 테스트 스트립의 사용 상태를 나타내기 위하여, 상기 다공성 분석 막에 상기 포획 영역을 통과한 공액을 수집하기 위한 제어 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 보호막 상에 인쇄된 1개 이상의 자기 검정 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 하부 하우징부는, 상기 샘플 수용부와 함께 상기 지지 부재와 분석 막을 수용하도록 형성된 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 검정 지지 부재와 상기 채널층 사이에 유체 밀봉 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 장치.
  14. 단방향 유동 면역 검정, 수용체 검정, 셀 검정, 또는 분자 검정에 의하여 샘플의 타깃 분석물을 정량적으로 탐지하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은,
    초상자성 입자와 상기 샘플을 연결하는 단계로서, 샘플의 타깃 분석물과 결합하도록 초상자성 입자를 처리하고, 상기 연결 단계는 공액을 형성하는 단계;
    테스트 스트립 상에 배치된 샘플 수용부에 의해 테스트 스트립의 다공성 막 의 일단부에 상기 공액을 도포하는 단계로서, 상기 테스트 스트립은 포획 영역을 갖는 단계;
    상기 공액이 모세관 작용에 의해 다공성 막을 이동함에 따라 다공성 막의 포획 영역에서 공액을 포획하는 단계; 및
    자기 검정 판독기 장치에 의해 포획 영역의 표지 분석물의 양을 판독하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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