KR101252940B1 - 조합적 시험용 스트립 - Google Patents

Abstract

기판을 포함하는 조합적 시험용 스트립이 개시되어 있다. 생화학적 에세이용 제1 채널 및 면역학적 에세이용 제2 채널은 기판의 상면에 오목하게 제공되어 있다. 양쪽 에세이의 결과는 센서에 의해 검출한다. 각 채널은 유체 샘플을 수용하기 위한 제1 영역, 유체 샘플을 전달하기 위한 제2 영역 및 유체 샘플이 반응하는 제3 영역을 포함한다. 이들 3개 영역은 연속적으로 연결되어 있다. 중공 매트릭스 형태를 갖는 니트로셀룰로오스 층은 양쪽 채널의 제2 및 제3 영역 각각의 저부에서 형성된다. 제2 영역의 니트로셀룰로오스 층 각각은 각 제3 영역의 니트로셀룰로오스 층의 평균 두께보다 크지 않은 평균 두께를 갖는다. 반응물질은 중공 매트릭스 형태로 형성된다. 제1 및 제2 채널의 제3 영역은 센서 및 조합적 시험용 스트립의 상대적 이동 통로를 형성하는 라인 상에 배치된다.

Description

조합적 시험용 스트립{Combinatory testing strip}

본 발명은 시험용 스트립에 관한 것이고, 더욱 자세하게는 생물학적 및 면역학적 에세이용 시험용 스트립에 관한 것이다.

시험용 스트립은 생화학적 시험 및 면역학적 시험에 통상적으로 사용된다. 전형적인 시험용 스트립은 채널 또는 마이크로채널에 의해 형성되고 또 친수성/소수성 표면 처리에 의해 가공된 기판 또는 베이스(base)를 포함한다. 채널은 비흡수성 물질에 의해 경계를 이루고, 또 시험할 유체 샘플은 예를 들어, 단백질 또는 탄수화물을 함유하는 점성 조성물이기 때문에, 채널 속을 흐르는 유체 샘플은 채널의 표면에 부착되는 경향이 있어 충분히 반응할 수 없다. 따라서, 시험 결과에서 에러(error)를 초래하지 않더라도 유체 샘플은 소비된다.

또한, 통상의 시험용 스트립은 유체 전달을 용이하게 하기 위한 마이크로채널을 구비하고 있고, 상기 마이크로채널은 유체 샘플을 채널을 통하여 반응/검출 영역으로 이끄는 모세관 작용을 유발한다. 다르게는, 유체 샘플은 예를 들어 가압 수단 또는 진공- 또는 부압 생성 수단에 의해 제공된 구동력에 의해 채널에 도입될 수 있으므로, 상기 채널을 통하여 유체 샘플을 추진시킨다. 유체 전달을 촉진하는 다른 방법은 유체 샘플이 반응/검출 영역에 도달하기 전에 연속적으로 통과하는 1 이상의 마이크로액츄에이터(micro-actuators) 또는 마이크로밸브를 구비한 채널을 제공하는 것이다. 그러나, 상술한 어떤 방법에서도, 샘플이 채널에 도입된 후에 시험될 유체 샘플에서 다양한 크기의 공기 기포가 생성되거나 또는 상기 유체 샘플에 연행되는 경향이 있다. 이들 기포는, 채널 차단을 유발할 때, 시험 에러를 초래할 수 있거나 또는 심지어 시험 실패를 초래할 수 있다. 또한, 마이크로액츄에이터 또는 마이크로밸브의 설치는 전체적 디자인의 어려움 및 시험용 스트립의 비용을 상승시킨다.

게다가, 통상의 시험용 스트립을 제조하는 동안, 채널 또는 미세유체-채널은 금형의 조기 마모 및 인열(tear)과 결합된 미세기계가공 또는 LIGA ("Lithographie GalVanoformung Abformung" 또는 영어로는 "Lithography Electroforming Micro Molding"의 약어)과 같은 고가의 다이(die) 제조 공정을 이용한 미량주사 형성법 또는 임프린팅(imprinting)법에 의해 기판 위에 흔히 형성되며, 이러한 시험용 스트립 제조에는 전체적 비용 증가를 초래한다.

또한, 반응 물질 또는 시약이 에세이의 유형에 따라 다양함은 알려져 있다. 그러나, 통상의 시험용 스트립은 전형적으로 1개 에세이 유형에만 적용가능한 반응 물질을 포함한다. 따라서, 1 이상의 시험용 스트립 만을 사용하여 동일 유체 샘플에 다수의 에세이를 실시할 수 있지만, 이러한 시험은 불편하고 시간 소모적으로 된다.

발명의 요약

상술한 단점을 극복하기 위하여, 본 발명은 생화학적 에세이 및 면역학적 에세이를 동시에 실시할 수 있고 센서에 의해 검출될 수 있는 조합적 시험용 스트립을 제공한다. 상기 조합적 시험용 스트립은 생화학적 에세이용 제1 채널 및 면역학적 에세이용 제2 채널을 오목하게 구비한 상면을 갖는 기판을 필수적으로 포함한다. 제1 및 제2 채널 각각은 유체 샘플을 수용하기 위한 제1 영역, 유체 샘플을 전달하기 위한 제2 영역 및 유체 샘플이 반응하는 제3 영역을 포함한다. 이들 3개 영역은 연속적으로 연결되어 있다. 상기 조합적 시험용 스트립은 중공 매트릭스 형태를 갖는 니트로셀룰로오스 층이 2개 채널의 제2 및 제3 영역의 각 저부에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 제2 영역의 니트로셀룰로오스 층 각각은 제3 영역의 니트로셀룰로오스 층의 평균 두께보다 크지 않은 평균 두께를 포함한다. 반응물질은 니트로셀룰로오스 층의 중공 매트릭스로 형성된다. 그밖에, 제1 및 제2 채널의 제3 영역은 센서와 조합적 시험용 스트립의 상대적 이동 통로를 형성하는 라인 위에 배치된다.

따라서, 본 발명의 주요 목적은 유체 샘플에서 생화학적 에세이 및 면역학적 에세이를 동시에 실시할 수 있는 조합적 시험용 스트립을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 채널의 저부에서 얇은 흡수성 니트로셀룰로오스 층을 갖는 조합적 시험용 스트립을 제공하는 것이다. 얇은 흡수성 니트로셀룰로오스 층은 샘플 전달 및/또는 분리 작용을 한다. 따라서 상기 채널은 전통적인 미세유체 채널과 대조적으로 더 적은 샘플의 잔류량을 가지며, 또 1개 시험으로 다성분 분석 검출에 필요한 저 부피의 샘플이 실현된다.

본 발명의 또 다른 목적은 일정한 체적 흡수 성능을 갖는 흡수성 니트로셀룰로오스 층을 포함하므로 니트로셀룰로오스 층의 체적을 제어하는 것을 통하여 실시될 정량적 에세이를 허용하는 조합적 시험용 스트립을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 유체 샘플이 중공 매트릭스를 통하여 흐를 때 유체 샘플 중의 공기 기포를 파괴 및 제거할 수 있을 뿐만 아니라 상기 기포들이 기판의 채널 또는 미세유체 채널을 차단하지 않게 방지할 수 있는 중공 매트릭스 구조를 갖는 니트로셀룰로오스 층에 의해 형성된 조합적 시험용 스트립을 제공하는 것이다. 따라서, 정량적 에세이의 정확한 결과를 확실히 얻을 수 있다.

본 발명뿐만 아니라 그의 바람직한 사용 모드, 목적 및 이점은 첨부한 도면을 참조한 상세한 구체예를 설명한 이하 내용으로부터 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 조합적 시험용 스트립의 개략적 투시도이고;
도 2는 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 조합적 시험용 스트립의 상면도이며;
도 3은 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 조합적 시험용 스트립의 제1 채널의 개략적 단면도이고; 및
도 4는 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 조합적 시험용 스트립의 제2 채널의 개략적 단면도이다.

발명의 상세한 설명

본 발명은 물리적 및 화학적 원리뿐만 아니라 관련된 용액 캐스팅 수법이 당업자에게 잘 공지되어 있는 조합적 시험용 스트립을 개시한다. 따라서, 이러한 원리 및 수법의 자세한 설명은 간단히 하기 위해 생략한다. 또한, 하기 상세한 설명에서 언급된 도면은 실측한 것이 아니며 그럴 필요도 없는데 이는 본 발명의 특징을 개략적으로만 설명하기 위한 것이기 때문이다.

본 발명의 바람직한 구체예에 대하여 도 1을 참조한다. 조합적 시험용 스트립(1)은 생화학적 에세이 및 면역학적 에세이를 동시에 실시하기 위해 적용할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 조합적 시험용 스트립(1)은 필수적으로 기판(10) 및 지지체(19)를 포함한다. 기판(10)은 생화학적 에세이를 위한 제1 채널(11) 및 면역학적 에세이를 위한 제2 채널(12)이 오목하게 제공된 상면(100)을 갖는다. 제1 채널(11)은 제1 영역(111), 제2 영역(112) 및 제3 영역(113)을 포함한다. 이들 3개 영역(111, 112, 113)은 연속적으로 연결되어 있다. 제2 채널(12)은 제1 영역(121), 제2 영역(122) 및 제3 영역(123)을 포함하고 또 이들 3개 영역(121, 122, 123)은 역시 연속적으로 연결되어 있다. 제2 채널(12)의 제1 채널(11) 및 제1 영역(121)의 제1 영역(111)은 유체 샘플을 수용하기 위하여 각각 서로에 대하여 연결된다. 유체 샘플은 내부 연결된 제1 영역(111, 121)에 도입된 다음 제2 영역(112, 122)에 의해 제3 영역(113, 123)으로 개별적으로 각각 전달된다. 제1 채널(11)을 흐르는 유체 샘플이 제3 영역(113)에 도달하면, 유체 샘플 중의 분석물질은 생화학적 반응을 거쳐서 검출을 위한 신호를 생성할 것이다. 유사하게, 제2 채널(12)을 흐르는 유체 샘플의 일부가 제3 영역(123)에 도달하면, 유체 샘플 중의 분석물질은 면역학적 반응을 거쳐 검출을 위한 다른 신호를 생성할 것이다. 기판(10)은 바람직하게는 생화학적 물질로 제조된다.

도 2는 본 발명의 조합적 시험용 스트립(1)의 상면도를 도시한다. 에세이에 의해 생성된 신호 검출을 용이하게 하기 위하여, 제1 채널(11)의 제3 영역(113) 및 제2 채널(12)의 제3 영역(123)은 상대적 이동 통로(3)를 형성하는 라인(14) 상에 배치되어서, 제1 채널(11)의 제3 영역(113) 및 제2 채널(12)의 제3 영역(123)으로부터 생성된 신호를 검출하기 위해서는 상대적 이동 통로(3)를 따라 센서(2)(예를 들어, 광학 센서, 동위원소 검출기, 또는 전극) 만이 이동해야 한다. 상기 라인(14)은 바람직하지만, 비제한적으로 기판(10)의 종축이다. 라인(14)의 유형은 곡선, 호상, 또는 센서(2)가 그를 따라 이동하는 상대적 이동 통로(3)를 형성하는 임의 형태일 수 있다. 반면에, 시험용 스트립(1)이 고정 센서를 갖는 리더(reader)와 함께 사용되면, 라인(14)은 시험용 스트립(1)이 리더로 전달되는 상대적 이동 통로(3)와 평행할 수 있다. 검출할 때, 센서 및 시험용 스트립(1)의 하나는 이동하는 반면에 나머지 하나는 이동하지 않는다.

도 1의 A-A선을 따라 취한 제1 채널(11)의 단면도인 도 3을 참조하면, 제1 채널(11)은 제2 영역(112) 및 제3 영역(113)의 저부에 배치된 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131)을 포함한다. 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131) 각각은 중공 매트릭스 형태를 갖는다. 상기 니트로셀룰로오스 층(1121)은 니트로셀룰로오스 층의 평균 두께 Db보다 작은 평균 두께 Da를 포함한다. 또한, 반응물질은 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131)의 중공 매트릭스 형태로 형성된다. 반응 물질의 조성물은 분석물질의 종류 및 에세이 분류에 따라 다양하다. 또한, 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131)의 다공성 중공 매트릭스 형태는 제1 영역(111)으로부터 얻은 유체 샘플을 흡수하는 역할을 하여, 유체 샘플의 분석물질이 니트로셀룰로오스 층(1131)에 함유된 반응 물질과 반응되게 한다.

도 1의 B-B 선을 따라 취한 제2 채널(12)의 단면도에 대한 도 4를 참조한다. 제2 채널(12)은 제2 및 제3 영역(122, 123)의 저부에 각각 형성된 니트로셀룰로오스 층(1221, 1231)를 갖는 제1 채널(11)과 유사하다. 니트로셀룰로오스 층(1221, 1231) 각각은 중공 매트릭스 형태를 갖는다. 또한, 제1 채널(11)의 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131)과 유사하게, 니트로셀룰로오스 층(1221, 1231)의 중공 매트릭스 형태는 또한 반응물질을 함유하고 또 제1 영역(121)으로부터 오는 유체 샘플을 흡수하기 위하여 다공성이므로, 유체 샘플의 분석물질이 니트로셀룰로오스 층(1231)에 함유된 반응물질과 반응하게 한다.

제1 및 제2 채널(11, 12) 모두에는 흡수성 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131, 1221, 1231)이 제공되어 있기 때문에, 유체 샘플은 제1 및 제2 채널(11, 12)의 표면에 부착되지 않을 것이다. 또한, 유체 샘플이 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131, 1221, 1231)의 중공 매트릭스 형태를 통하여 흐르면, 유체 샘플 중의 공기 기포는 파괴되고 또 제1 및 제2 채널(11, 12)을 막지 않도록 하기 위해 제거된다.

부가적으로, 채널 및 유체 샘플 사이에 발휘되는 모세관 효과의 영향을 줄이기 위하여, 본 발명에 개시된 제1 및 제2 채널(11, 12)의 구조는 통상의 마이크로채널의 구조와 유사하지 않다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 채널(11)의 제2 영역(112)은 폭(Wa)을 갖고, 제1 채널(11)의 제3 영역(113)은 폭(Wb)을 가지며, 제2 채널(12)의 제2 영역(122)은 폭(Wc)를 갖고 또 제2 채널(12)의 제3 영역(123)은 폭(Wd)을 갖는다. 모든 폭(Wa, Wb, Wc 및 Wd)은 바람직하게는 적어도 0.3 mm이다.

니트로셀룰로오스 층(1121, 1131, 1221, 1231)은 이하의 방식으로 형성된다. 먼저, 니트로셀룰로오스 분말을 에스테르 및 케톤을 함유하는 유기 용매와 혼합하여 니트로셀룰로오스 용액을 형성한다. 이어 상기 니트로셀룰로오스 용액을 캐스팅 공정으로 제1 채널(11)의 제2 및 제3 영역(112, 113)의 저부 및 제2 채널(12)의 제2 및 제3 영역(122, 123)의 저부에 붓는다. 건조 후, 니트로셀룰로오스 층(1121)은 제1 채널(11)의 제2 영역(112)의 저부에 형성되고, 니트로셀룰로오스 층(1131)은 제1 채널(11)의 제3 영역(113)의 저부에 형성되며, 니트로셀룰로오스 층(1221)은 제2 채널(12)의 제2 영역(122)의 저부에 형성되고 또 니트로셀룰로오스 층(1231)은 제2 채널(12)의 제3 영역(123)의 저부에 형성된다. 캐스팅 공정의 더 좋은 결과를 위하여, 제1 및 제2 채널(11, 12)은 바람직하게는 3㎛ 내지 50 ㎛ 범위의 표면 조도를 갖는다.

바람직하게는, 상기 니트로셀룰로오스 분말은 더 우수한 구조를 갖는 중공 매트릭스용의 경우 에스테르 및 케톤을 체적비 1:9로 함유하는 유기 용매와 혼합한다. 니트로셀룰로오스의 각 체적 단위는 일정한 흡수 성능을 갖기 때문에, 니트로셀룰로오스 용액의 필요한 체적은 캐스팅 공정을 시작하기 전에 흡수될 유체 샘플의 소망하는 체적으로부터 유도될 수 있다. 그 결과, 조합적 시험용 스트립(1)의 유체 샘플의 필요한 체적은 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131, 1221, 1231)의 형성 후에 고정으로 설정될 것이므로, 생성한 조합적 시험용 스트립(1)은 적은 체적의 에세이용으로 적합하다.

니트로셀룰로오스 층(1121, 1131, 1221, 1231) 중의 반응물질은 하나는 이미 형성된 니트로셀룰로오스 층에서 형성되고 또 나머지 하나는 니트로셀룰로오스 층과 동시에 형성하는 2개 방식에 의해 형성될 수 있다.

반응 물질은 다음 방식으로 이미 형성된 니트로셀룰로오스 층에서 형성된다. 먼저, 반응 물질을 함유하는 반응 용액을 이미 형성되어 있었던 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131, 1221, 1231)에 주입한다. 이 반응 용액을 공기 건조 방법 또는 동결건조 방법에 의해 건조시켜 반응 물질을 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131, 1221, 1231)에 분말 형태로 남긴다.

니트로셀룰로오스 층과 동시에 반응 물질을 형성하기 위하여, 반응 물질을 함유하는 반응 용액은 먼저 니트로셀룰로오스 분말을 포함하는 니트로셀룰로오스 용액 및 에스테르 및 케톤을 함유하는 유기 용매와 혼합하여, 공기 건조 방법 또는 동결건조 방법 이후에 니트로셀룰로오스 용액을 건조시켜 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131, 1221, 1231)을 형성하는 한편, 반응 물질은 분말 형태로 남긴다.

앞서 언급한 바와 같이, 제1 채널(11)은 생화학적 에세이를 하기 위한 것이고 또 제2 채널(12)은 면역학적 에세이를 하기 위한 것이다. 생리학적 유체의 상이한 분석물질을 검출하는 것은 상이한 에세이를 필요로 하고, 또 에세이의 상이한 카테고리는 상이한 종류의 반응 물질을 필요로 하므로, 상이한 카테고리의 신호를 초래한다. 따라서, 제1 채널(11)의 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131)에서 형성된 반응물질은 제2 채널(12)의 니트로셀룰로오스 층(1221, 1231)에서 형성된 반응물질의 조성과는 상이한 조성을 가질 것이다. 예를 들어 생화학적 정량적 에세이는 생물학적 유체 샘플 및 화학적 조명 시약 중의 분석물질의 효소 반응을 통하여 흔히 실시되며, 적합한 효소에 의해 촉진되어 검출용의 특정 파장을 갖는 광학적 신호를 생성한다. 따라서, 제1 채널(11)의 니트로셀룰로오스 층(1121, 1131) 내의 반응 물질은 효소 및 상응하는 필요한 화학 시약을 함유한다. 반면에, α-피토단백질과 같은 생리학적 유체 샘플 중에서 특정 단백질을 정량적 검출하기에 이르면, 시험용 에세이는 흔히 검출가능한 신호를 생성하기 위하여 표적 단백질 및 기타 상응하는 화학 시약을 특이적으로 인지할 수 있는 항체를 이용한다. 따라서, 제2 채널(12)의 니트로셀룰로오스 층(1221, 1231) 중의 반응 물질은 필요한 항체 및 상응하는 화학 시약을 함유할 것이다.

또한, 본 발명의 바람직한 모드로서, 제2 채널(12)은 또한 저부 역시 과량의 유체 샘플을 수용하기 위한 니트로셀룰로오스 층에 의해 형성되는 제4 영역(도시되지 않음)을 더 포함한다. 또한 도 4에 도시된 바와 같이, 니트로셀룰로오스 층(1221)은 니트로셀룰로오스 층(1231)의 평균 두께(Dd)와 바람직하게는 동일한 평균 두께를 포함한다.

상기 기재는 본 발명의 바람직한 구체예를 설명하기 위해 제시되며 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 또한, 본 발명에 개시된 내용은 당업자들이 잘 이해하고 당업자에 의해 용이하게 실시될 수 있고, 본 발명의 정신에서 벗어나지 않는 모든 등가적 변화 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 포함되어야 한다.

Claims (16)

1. 생화학적 에세이 및 면역에세이를 동시에 실시하고 센서에 의해 검출하기 위한 조합적 시험용 스트립으로서,
   생화학적 에세이용 제1 채널 및 면역학적 에세이용 제2 채널이 오목하게 구비된 상면을 갖는 기판을 포함하고, 상기 제 1 및 제2 채널 각각은 유체 샘플을 수용하기 위한 연속적으로 연결되어 있는 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역을 갖고, 상기 조합적 시험용 스트립은,
   상기 제2 및 제3 영역 각각의 저부에 중공 매트릭스 형태를 갖는 얇은 흡수성의 니트로셀룰로오스 층을 포함하되,
   상기 니트로셀룰로오스 층은 니트로셀룰로오스 용액을 상기 제2 및 제3 영역의 저부에 캐스팅한 다음 건조 공정을 실시하는 것에 의해 형성되고, 상기 니트로셀룰로오스 용액은 니트로셀룰로오스 분말을 에스테르 및 케톤을 함유하는 용매와 1:9의 체적비로 혼합하는 것에 의해 형성되며,
   상기 제2 영역은 유체 샘플을 전달하기 위한 것이며, 상기 제3 영역은 유체 샘플이 반응하기 위한 것이며,
   상기 제2 영역의 니트로셀룰로오스 층은 상기 제3 영역의 니트로셀룰로오스 층의 평균 두께보다 작은 평균 두께를 가지고, 상기 제2 영역 및 제3 영역은 각각 적어도 0.3㎜의 폭을 가지며,
   반응물질은 중공 매트릭스 형태의 상기 니트로셀룰로오스 층에서 형성되고, 상기 중공 매트릭스 형태의 반응물질은 분말 형태이며,
   상기 제1 및 제2 채널의 제3 영역은 센서와 조합적 시험용 스트립의 상대적 이동 통로를 형성하는 라인 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 조합적 시험용 스트립.
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