KR101178014B1 - 액체를 시험하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체 샘플 중의 특정 분석물을 검출하기 위한 분석 방법을 개시한다. 상기 방법은 다음 단계를 포함한다. 먼저, 기판을 제공한다. 상기 기판은 그 상면 상에 오목하게 제공된 채널을 갖는다. 상기 채널은 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 포함하며, 이들 3개 영역은 순차적으로 연결되어 있다. 제2 및 제3 영역 각각은 반응 물질을 함유하며 그 저부에 형성된 니트로셀룰로오스층을 포함한다. 상기 제3 영역의 니트로셀룰로오스층은 고정 체적의 유체 샘플을 흡수할 수 있다. 둘째, 유체 샘플을 제1 영역으로 인가하고 제2 영역에 의해 이송한 다음 제3 영역으로 이송한다. 마지막으로, 반응물질이 유체 샘플 중의 특정 분석물과 반응하여 검출을 위한 신호를 생성한다.

Description

액체를 시험하는 방법{A METHOD FOR TESTING A LIQUID}

본 발명은 액체를 시험하는 방법, 및 더욱 자세하게는 생화학적 에세이 및 면역학적 에세이에 적용되는 액체를 시험하는 방법에 관한 것이다.

생화학적 또는 면역학적 에세이에 사용되는 통상의 분석 스트립은 통상 채널 또는 미세유체 채널이 제공된 기판 또는 베이스보드(baseboard)를 갖는다. 이러한 채널은 전형적으로 비흡수성 물질과 경계를 이루고 있고, 또 분석할 유체 샘플의 점도는, 그 샘플이 주로 단백질 또는 탄수화물로 구성되기 때문에, 보통 높고, 유체 샘플의 일부는 상기 채널의 표면에 부착되는 경향이 있어 반응하지 않을 것이다. 이러한 상황이 생긴다면 분석할 유체 샘플의 폐기를 초래할 뿐만 아니라 정량 분석의 정확성에 나쁜 영향을 주게 될 것이다.

또한, 통상적인 분석 스트립은 미세유체 채널에 의해 유체 샘플의 유동을 용이하게 하여서 유체 샘플은 이러한 채널의 구조에 의해 발휘되는 모세관 힘을 통하여 유체 샘플이 반응 영역으로 이송될 것이다. 유체 샘플을 이송하기 위한 다른 방법은 유체 샘플이 상기 채널에 도입되는 시점에 압력 수단과 같은 구동력을 인가하는 것을 포함하므로 유체 샘플은 채널을 통하여 반응 영역으로 추진된다. 그러나, 상술한 방법 중의 하나는 유체 샘플이 상기 채널에 도입된 후에 공기 기포를 유발하는 경향이 있다. 이들 기포는 대형이건 소형이건 상기 채널을 차단하고 또 부정확한 분석 결과를 초래할 것이다.

또한, 현재의 기판 상에서 채널 또는 미세유체 채널의 제조 방법은 마이크로머시닝(micromachining) 또는 LIGA("Lithogeraphie GalVanoformung Abformung" 또는 영어로는 "Lithography Electroforming Micro Molding")와 같은 고가의 다이 제조 방법을 이용하여 성형, 사출 성형 또는 임프린팅을 포함하며, 이는 성형기의 초기 마모 또는 인열과 관련되어 분석 스트립 제조에서 전체 비용을 증가시킨다.

발명의 요약

상술한 단점을 극복하기 위하여, 본 발명은 유체 샘플 중의 특정 분석물을 검출하기 위하여 이용된 액체를 시험하는 방법을 제공한다. 이 방법은 다음 단계를 포함한다:

(1) 적어도 1개의 채널을 갖도록 오목하게 형성된 상면을 갖는 기판을 제공한다. 상기 채널은 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 포함하며, 또 이들 3개 영역은 순차적으로 연결되어 있다. 제2 및 제3 영역 각각은 그의 저부에 형성된 니트로셀룰로오스층을 갖는다. 니트로셀룰로오스층은 중공 매트릭스 구조를 갖는다. 제2 영역은 유체 샘플을 이송하도록 되어 있고 또 제3 영역은 유체 샘플이 반응하도록 되어 있다. 제2 영역의 니트로셀룰로오스층은 제3 영역의 니트로셀룰로오스층의 평균 두께보다 크지 않는 평균 두께를 갖는다. 제3 영역의 니트로셀룰로오스층은 고정 체적의 유체 샘플을 흡수할 수 있다. 또한, 반응 물질은 니트로셀룰로오스층의 중공 매트릭스 구조에서 형성된다;

(2) 기판의 제1 영역으로 유체 샘플을 인가하여서, 유체 샘플은 제2 영역에 의해 이송된 다음 제3 영역으로 이송된다;

(3) 제3 영역의 니트로셀룰로오스층에 의해 고정 체적의 유체 샘플을 흡수한다; 및

(4) 제3 영역 중의 반응 물질과 유체 샘플 중의 특정 분석물이 반응하게 하여 신호를 생성한다.

따라서, 본 발명의 주요 목적은 유체 샘플 중의 특정 분석물을 검출하기 위하여 적용되는 액체를 시험하는 방법을 제공하는 것으로, 상기 방법은 흡수성 니트로셀룰로오스층을 갖는 채널을 갖도록 형성된 기판을 제공하는 것을 포함한다. 상기 니트로셀룰로오스는 일정한 체적 흡수능을 가지므로, 니트로셀룰로오스 층의 체적을 제어하는 것을 통하여 실시할 정량 분석을 허용한다.

본 발명의 다른 목적은 유체 샘플 중의 특정 분석물을 검출하기 위하여 적용되는 액체를 시험하는 방법을 제공하는 것으로, 이 방법은 유체 샘플이 중공 매트릭스를 통하여 흐를 때 유체 샘플 중의 공기 기포를 파괴할 수 있을 뿐만 아니라 기포가 기판의 채널 또는 미세유체 채널을 차단하지 않도록 방지하는 중공 매트릭스 구조의 니트로셀룰로오스층을 갖는 채널을 갖도록 형성된 기판을 제공하는 것을 포함한다. 따라서, 정량 에세이의 정확한 결과가 확실하게 될 수 있다.

본 발명 및 바람직한 사용 양태, 본 발명의 다른 목적 및 이점은 첨부한 도면을 참조하여 예시된 구체예의 상세한 설명을 참조한다면 아주 잘 이해될 것이다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 유체 샘플 중의 특정 분석물을 검출하기 위하여 적용된 액체를 시험하는 방법의 플로우 차트이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 구체예에 따르면 유체 샘플 중의 특정 분석물을 검출하기 위하여 적용된 액체를 시험하는 방법에 제공된 기판의 개략적 투시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 유체 샘플 중의 특정 분석물을 검출하기 위하여 적용된 액체를 시험하기 위한 방법에 제공된 기판의 개략적 단면도이다.

발명의 상세한 설명

본 발명은 유체 샘플 중의 특정 분석물을 검출하기 위해 적용된 액체를 시험하는 방법을 개시하며, 이때 이용된 물리적 및 화학적 원리뿐만 아니라 해결 적용 수법은 당업자에게 잘 알려져 있다. 따라서, 이러한 원리와 수법의 상세한 기재는 간소화를 위해 여기서 생략한다. 또한, 이하의 상세한 설명에 지칭된 도면은 실제 규모에 관한 것이 아니며 그럴 필요도 없는데 이는 본 발명의 특징을 개략적으로 설명하기 위한 것이기 때문이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 유체 샘플 중의 특정 분석물을 검출하기 위해 적용된 액체를 시험하는 방법은 다음 단계를 포함한다.

단계 1에서, 기판(10)을 제공한다. 도 2를 참조하면, 기판(10)은 적어도 1개의 채널(11)을 갖도록 오목하게 제공된 상면(100)을 갖는다. 상기 채널(11)은 제1 영역(111), 제2 영역(112) 및 제3 영역(113)을 포함한다. 이들 3개 영역(111, 112, 113)은 순차적으로 연결되어 있다. 기판(10)은 바람직하게는 생체적합성 물질로 제조된다. 도 2의 A-A선을 따라 취한 기판(10)의 단면도인 도 3을 참조하면, 각각 중공 매트릭스 구조를 갖는 니트로셀룰로오스층(1121, 1131)은 제2 및 제3 영역(112, 113)의 저부에 각각 형성된다. 제2 영역(112)은 유체 샘플을 이송하도록 되어 있고 또 제3 영역(113)은 유체 샘플이 반응하는 곳이다. 니트로셀룰로오스층(1121)은 니트로셀룰로오스층(1131)의 평균 두께 Db보다 크지 않은 평균 두께 Da를 갖는다. 니트로셀룰로오스는 일정한 체적 흡수능을 갖기 때문에, 니트로셀룰로오스층(1131)은 일정한 체적의 유체 샘플을 흡수할 수 있다. 또한, 니트로셀룰로오스층(1121, 1131)의 중공 매트릭스 구조는 검출될 유체 샘플 중의 분석물의 분류로부터 그 조성이 다양한 반응 물질을 함유한다.

단계 2에서, 유체 샘플은 기판(10)의 제1 영역(111)으로 적용되므로, 유체 샘플은 제2 영역(112)에 의해 이송된 다음 제3 영역(113)으로 이송된다.

단계 3에서, 제3 영역(113)의 니트로셀룰로오스층(1131)은 고정 체적의 유체 샘플을 흡수한다.

단계 4에서, 제3 영역(113) 중의 반응물질은 유체 샘플 중의 특정 분석물과 반응하여 검출을 위한 신호를 생성한다. 이 신호는 발광 신호, 형광 신호, 광흡수성 신호 또는 전기적 신호일 수 있다.

또한, 상기 채널과 유체 샘플 사이에 발휘된 모세관 효과의 영향을 감소시키기 위하여, 본 발명에 개시된 상기 채널(11)의 구조는 통상의 마이크로채널의 구조와 유사하지 않다. 바람직하게는, 제2 영역(112)의 폭 Wa 및 제3 영역(113)의 폭 Wb는 모두 적어도 0.3 mm이다.

니트로셀룰로오스층(1121, 1131)은 다음 방식으로 형성된다. 먼저, 니트로셀룰로오스 분말을 에스테르와 케톤을 함유하는 유기 용매와 혼합하여 니트로셀룰로오스 용액을 형성한다. 이어 상기 니트로셀룰로오스 용액을 캐스팅(casting) 공정으로 제2 및 제3 영역(112, 113)의 저부에 붓는다. 건조 후, 니트로셀룰로오스층(1121)은 제2 영역(112)의 저부에 형성되고 또 니트로셀룰로오스층(1131)은 제3 영역(113)의 저부에 형성된다. 캐스팅 공정의 더 우수한 결과를 위하여, 상기 채널(11)은 바람직하게는 3 ㎛ 내지 50㎛ 범위의 표면 조도를 갖는다.

더 우수한 구조의 중공 매트릭스를 얻기 위하여, 니트로셀룰로오스 분말을 에스테르 및 케톤을 함유하는 유기 용매와 바람직하게는 체적비 1:9로 혼합한다. 니트로셀룰로오스는 일정한 체적 흡수능을 갖기 때문에, 니트로셀룰로오스 용액의 필요 체적은 캐스팅되기 전에 흡착하고 분석할 유체 샘플의 소망하는 부피로부터 유도될 수 있다. 그 결과, 분석 스트립(1)의 유체 샘플의 소망하는 체적은 고정되므로, 생성된 분석 스트립(1)은 소 부피의 에세이용으로 적합하다.

니트로셀룰로오스층(1121, 1131) 중의 반응 물질은 2개의 하기 방식으로 형성될 수 있고, 그 중 하나는 이미 형성된 니트로셀룰로오스층에 형성되고 또 다른 하나는 니트로셀룰로오스층과 동시에 형성된다.

상기 반응물질은 이하의 방식으로 이미 형성된 니트로셀룰로오스층에서 형성된다. 반응물질을 함유하는 반응 용액을 이미 형성되어 있는 니트로셀룰로오스층(1121, 1131)에 주입한다. 이어 반응 용액을 공기 건조 방법 또는 동결 건조에 의해 건조시켜 반응 물질은 분말 형태로 니트로셀룰로오스층(1121, 1131)에 남겨진다.

그러나, 니트로셀룰로오스층과 동시에 반응물질을 형성하는 다른 방식으로는, 반응 물질을 함유하는 반응 용액은, 먼저 생성한 혼합물이 제2 및 제3 영역(112, 113)의 저부에 캐스팅하기 전에, 니트로셀룰로오스 분말 및 에스테르 및 케톤을 함유하는 유기 용매를 포함하는 니트로셀룰로오스 용액과 혼합하므로, 공기 건조 또는 동결건조에 의해 건조된 후, 니트로셀룰로오스 용액은 건조되어 니트로셀룰로오스층(1121, 1131)을 형성하는 반면에, 반응 물질은 분말 형태로 잔존한다.

본 발명의 액체를 시험하는 방법은 생화학적 에세이 또는 면역학적 에세이에 적용될 수 있다. 검출될 분석물이 상이하므로, 상이한 에세이가 필요하며, 또 상이한 에세이는 상이한 신호를 생성한다. 예컨대, 생화학적 에세이는 검출을 위한 특정 신호를 생성하기 위하여 분석할 유체 샘플 중의 분석물과 화학 시약 사이의 반응을 촉진하기 위한 효소를 사용할 수 있다. 따라서, 생화학적 에세이를 실시하기 위하여, 반응 물질은 적합한 효소 및 상응하는 화학 시약을 함유한다. 한편, α-피토단백질과 같은 특정 단백질이 시편에 존재하는지 여부를 검출하려는 경우, 표적 단백질에 대하여 특이성을 갖는 항체 및 표적 단백질에 대한 항체의 인식에 적합한 상응하는 화학 시약를 사용하는 것이 필요할 것이므로, 검출을 위한 신호를 생성할 것이다. 따라서, 면역학적 검출을 실시하기 위하여, 반응 물질은 항체와 같은 면역학적 시약 및 상응하는 화학 시약을 함유한다. 따라서, 본 발명에 제공된 기판(10)은 요, 혈액 및 기타 유체 시편과 같은 다양한 생물학적 시편에서 다양한 화합물을 검출하기 위해 적용가능하다.

상기 기재된 본 발명의 바람직한 구체예는 3개 영역을 갖는 채널이 형성된 기판을 이용한다. 그러나, 본 발명에 따른 액체를 시험하는 방법은 제1, 제2 및 제3 영역 이후에 순차적으로 또한 배열된, 상기 채널 중의 과량의 유체 샘플을 수용하기 위한 제4 영역(도시되지 않음)을 갖는 채널이 형성된 기판을 사용하여 실시할 수 있다. 상기 제4 영역은 반응 물질을 함유하는 니트로셀룰로오스층을 구비하고 있으며, 또 상기 니트로셀룰로오스층의 구조 및 형성방법, 니트로셀룰로오스 층을 형성하는 니트로셀룰로오스 용액의 성분 및 바람직한 체적비율, 및 반응물질의 조성물은 상술한 바람직한 구체예에 개시된 것과 모두 유사하므로, 여기서는 반복하지 않는다.

상기 기재는 본 발명의 바람직한 구체예를 설명하기 위하여 제시된 것이고 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 또한, 여기에 개시된 내용은 당업자에게 의해 용이하게 이해되고 실시될 수 있으므로, 본 발명의 정신에서 벗어나지 않는 모든 동등한 변화 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 포함되어야 한다.

10: 기판 11: 채널 100: 상면
111: 제1 영역 112: 제2 영역 113: 제3 영역
1121, 1131: 니트로셀룰로오스층

Claims (36)

1. 순차적으로 연결된 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 포함하는 적어도 1개의 채널을 갖도록 오목하게 형성된 상면을 갖는 기판을 제공하는 단계;
   상기 제1 영역으로 유체 샘플을 인가하여 상기 유체 샘플이 상기 제2 영역에 의해 이송된 다음 상기 제3 영역으로 이송되는 단계;
   상기 제3 영역의 니트로셀룰로오스층에 의해 고정 체적의 상기 유체 샘플을 흡수하는 단계; 및
   제3 영역 중의 반응 물질과 상기 유체 샘플 중의 특정 분석물을 반응하게 하여 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
   상기 제2 영역 및 상기 제3 영역은 각각 중공 매트릭스 구조를 갖는 니트로셀룰로오스층에 의해 각각 형성된 그의 저부를 갖고,
   상기 제2 영역은 상기 유체 샘플을 이송하도록 되어 있고 상기 제3 영역은 상기 유체 샘플이 반응하는 곳이며,
   상기 제2 영역의 니트로셀룰로오스층은 상기 제3 영역의 니트로셀룰로오스층의 평균 두께보다 크지 않는 평균 두께를 갖고, 상기 제3 영역의 니트로셀룰로오스층은 고정 체적의 유체 샘플을 흡수할 수 있으며,
   상기 반응 물질은 니트로셀룰로오스층의 중공 매트릭스 구조에서 형성되는, 유체 샘플 중의 특정 분석물을 검출하기 위하여 적용된 액체를 시험하는 방법.
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