KR101314221B1 - 호흡기 질환 진단용 진단 키트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진단 키트를 사용하여 호흡기 질환을 진단함에 있어서, 샘플에 대한 전처리 과정이 진단 키트 내에서 이루어질 수 있도록 하여, 샘플 채취로부터 진단 결과를 확인하는 모든 단계가 진단 키트 내에서 자동적으로 이루어지는 호흡기 질환용 진단 키트에 관한 것이다.
본 발명의 호흡기 질환용 진단 키트는 장소에 구애됨이 없이 어디서나 현장진단이 가능하며, 일반인도 용이하게 정확한 진단 결과를 얻을 수 있는 특징을 갖는다.
호흡기, 질환, 진단, 키트, 바이러스

Description

호흡기 질환 진단용 진단 키트{Diagnostic kit for respiratory disease}
본 발명은 호흡기 질환 진단용 진단 키트에 관한 것이다.
현재, 가장 많이 사용되고 있는 의료용 진단 키트로는 임신 진단 키트와 혈당을 측정하는 혈당 측정용 키트를 들 수 있다. 이러한 일회용 진단 키트에는 임신 여부 또는 혈당을 측정을 하기 위해서 기본적으로 두 가지 기술이 적용되고 있다. 첫 번째 기술은 모세관 현상을 이용하여 혈액이나 소변을 액체 형태로 센싱 부분까지 이동시키는 기술이다. 두 번째 기술은 진단 또는 측정이 가능한 부분까지 도달한 혈액이나 소변 등을 반응시켜서, 그 결과를 각종 발색제, 예를 들면, 형광체, 염료, 나노입자 등을 이용하여 육안으로 식별이 가능하게 하거나, 전기화학적인 방법을 이용하여 전극에서 발생하는 미세 전류나 전압의 변화로 나타내는 기술이다.
한편, 신종 플루 등의 유행성 호흡기 질환을 진단하기 위한 진단 키트의 경우에는 진단 키트를 사용하기 전에 별도로 객담이나 콧물 등의 체액을 면봉 등으로 채취하여 전처리 하는 과정을 거쳐야 사용이 가능하다.
의료용 진단 키트를 사용하기 전에 샘플에 대한 별도의 전처리 과정이 필요하다면, 진단 키트의 가장 큰 장점인 현장 진단이 어려워진다. 또한, 그러한 경우, 일반인에게는 진단 키트를 사용하는 것뿐만 아니라, 정확한 진단 결과를 얻는 것도 용이하지 않다.
따라서, 본 발명은 진단 키트를 사용하여 호흡기 질환을 진단함에 있어서, 샘플에 대한 전처리 과정이 진단 키트 내에서 이루어질 수 있도록 하여, 샘플 채취로부터 진단 결과를 확인하는 모든 단계가 진단 키트 내에서 자동적으로 이루어지는 호흡기 질환용 진단 키트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은,
기판, 호기 채취부, 마이크로 플루이딕 채널 및 반응부를 포함하는 호흡기 질환 진단용 키트로서,
상기 호기 채취부는 기판 상에 위치하며, 호기에 포함된 물질을 액상으로 채취하기 위한 다공성 마이크로 비드를 포함하며;
상기 마이크로 플루이딕 채널은 호기 채취부에 연결되어, 모아진 액상을 반응부에 전달하며;
상기 반응부는, 마이크로 플루이딕 채널을 통하여 전달된 액상이 접촉될 수 있도록 반응부의 내벽 또는 바닥에 건조된 상태로 고정된 바이러스의 외부막(Lipid bilayer) 분해 물질과, 상기 분해 물질에 의하여 노출된 바이러스의 단백질과 결합할 수 있는 항체-표지물질 컨쥬게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 질환 진단용 키트를 제공한다.
본 발명의 호흡기 질환용 진단 키트는, 샘플에 대한 별도의 전처리 과정 없이, 샘플 채취로부터 진단 결과를 확인하는 모든 단계가 진단 키트 내에서 자동적으로 이루어진다. 따라서, 본 발명의 호흡기 질환용 진단 키트는 장소에 구애됨이 없이 어디서나 현장진단이 가능하며, 일반인도 용이하게 정확한 진단 결과를 얻을 수 있어서 매우 편리하다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도1 및 도2에 예시된 바와 같이, 본 발명은,
기판(100), 호기 채취부(200), 마이크로 플루이딕 채널(300) 및 반응부(400)를 포함하는 호흡기 질환 진단용 키트로서,
상기 호기 채취부(200)는 기판(100) 상에 위치하며, 호기에 포함된 물질을 액상으로 채취하기 위한 다공성 마이크로 비드(210)를 포함하며;
상기 마이크로 플루이딕 채널(300)은 호기 채취부(200)에 연결되어, 모아진 액상을 반응부(400)에 전달하며;
상기 반응부(400)는, 마이크로 플루이딕 채널(300)을 통하여 전달된 액상이 접촉될 수 있도록 반응부의 내벽 또는 바닥에 건조된 상태로 고정된 바이러스의 외부막(Lipid bilayer) 분해 물질(410)과, 상기 분해 물질에 의하여 노출된 바이러스의 단백질(항원)과 결합할 수 있는 항체-표지물질 컨쥬게이트(450)를 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 질환 진단용 키트에 관한 것이다.
본 발명에서, 상기 기판(100)의 소재는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것을 이용할 수 있다. 대표적인 예로 플라스틱 기판을 들 수 있다.
본 발명에서, 상기 호기 채취부(200)에 포함되는 상기 다공성 마이크로 비드(210)는 피검자가 내 뿜는 호기에 포함된 물질을 액상으로 채취하는 역할을 한다. 상기 다공성 마이크로 비드(210)는 수 마이크로에서 수백 마이크로 미터에 이르는 다양한 크기의 기공을 포함하며, 비드 표면은 친수성을 갖는 것이 바람직하다. 상기 다공성 마이크로 비드 표면이 친수성을 갖도록 하기 위하여, 비드 표면을 친수성 고분자 물질로 코팅 처리할 수 있는데, 상기 친수성 고분자 물질의 대표적 인 예로는 카제인(casein), 우혈청알부민(BSA) 같은 단백질을 들 수 있다.
상기 호기 채취부(200)는 호기로부터 채취된 액상이 호기 채취부(200)와 마이크로 플루이딕 채널(300)이 연결되는 부분으로 모아질 수 있는 바닥 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상기 다공성 마이크로 비드(210)는 플라스틱 계열의 고분자로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에테르설폰(PES), 시클로 올레핀 코폴리머(COC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리(메틸 2-메틸프로페노에이트) 등과 Al2O3, SiO2 등의 산화물 재료로 구성될 수 있으며, 폴리머 계열과 산화물 계열의 복합체로 이루어 질 수도 있다.
본 발명에서, 상기 마이크로 플루이딕 채널(300)은 모세관 현상에 의해 호기 채취부(200)에 모아진 액상을 반응부(400)에 전달하는 역할을 하며, 상기 기판의 소재와 동일한 소재로 형성될 수 있으며, 기판 내에 음각된 형태로 형성될 수도 있다.
상기 마이크로 플루이딕 채널(300)은, 호기 채취부(200)에 모아진 액상을 단 시간에 효과적으로 반응부(400)에 전달하기 위하여 다수개로 형성될 수 있으며, 채널 내부 표면은 친수성을 갖는 것이 바람직하다. 상기 마이크로 플루이딕 채널 내부가 친수성을 갖도록 하기 위하여, 채널 내부 표면을 친수성 고분자 물질로 코팅 처리할 수 있는데, 상기 친수성 고분자 물질의 대표적인 예로는 카제 인(casein), 우혈청알부민(BSA) 같은 단백질을 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 반응부(400)에 포함되는 바이러스의 외부막(Lipid bilayer) 분해 물질은 마이크로 플루이딕 채널(300)을 통하여 전달되는 호기로부터 채취된 액상이 잘 접촉될 수 있도록 반응부의 내벽 또는 바닥에 건조된 상태로 고정(410)된다. 상기 접촉에 의해서 액상 내의 바이러스의 외부막(Lipid bilayer)이 자동으로 분해되므로, 별도의 전처리 과정이 필요 없게 된다.
상기 바이러스의 외부막(Lipid bilayer) 분해 물질로는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이 제한 없이 사용될 수 있으며, 대표적인 예로는, 계면 활성제(detergent) 계통의 물질을 들 수 있다. 이러한 계면활성제 계통의 물질로서 시판되는 것으로는 Triton X-100, Tween 20 등이 있다.
종래의 진단 키트를 사용하여 호흡기 질환을 진단하는 방법은, 객담이나 콧물등의 체액을 면봉 등으로 채취하여 바이러스의 외부막(Lipid bilayer)을 분해시키는 과정을 진단 키트 외부에서 별도로 수행하고, 그 결과물(외부막이 분해된 바이러스의 단백질)을 진단 키트에 적용하여 호흡기 질환을 진단하는 방식으로 이루어졌다. 따라서, 바이러스의 외부막(Lipid bilayer)을 분해시키는 과정을 수행할 수 있는 장비가 별도로 필요하였으며, 이러한 장비가 준비되기 어려운 장소에서의 현장진단은 거의 불가능하였다. 또한, 장비가 준비되어 있다고 해도 일반인이 그러한 과정을 통하여 정확한 데이터를 얻는 것은 기대하기 어려웠다.
본 발명의 진단 키트는 상기와 같이 별도로 행해지던 바이러스의 외부 막(Lipid bilayer)을 분해시키는 과정을 진단 키트 내에서 이루어지도록 하여 호흡기 질환의 현장진단을 가능하게 하며, 일반인도 쉽고 정확하게 호흡기 질환을 진단할 수 있게 하는 특징을 갖는다.
상기와 같이 바이러스의 외부막(Lipid bilayer)을 분해시키면, 바이러스의 단백질(항원)이 외부로 노출되어 상기 반응부(400)에 미리 고정된 항체-표지물질 컨쥬게이트(450)에 포함된 항체(430)에 포획된다. 상기에서 바이러스의 단백질은 뉴클레오캡시드 단백질(NP)일 수 있으며, 상기 항체(430)는 뉴클레오캡시드 단백질(NP) 항체일 수 있다.
상기에서 표지물질(440)은 육안으로 확인이 가능하도록 발색 기능을 갖는 나노입자, 형광체, 전기적 신호를 발생할 수 있는 금속나노입자 등이 사용될 수 있다.
상기에서 발색 기능을 갖는 대표적인 나노입자로는 금나노입자를 들 수 있다.
본 발명의 진단 키트는 상기 반응부(400)에, 바이러스의 단백질(항원)과 결합된 항체-표지물질 컨쥬게이트(450)를 용이하게 확인할 수 있도록 고정된 2차 항체를 더 포함할 수 있다. 상기 2차 항체는 1줄의 직선 또는 2줄의 직선 등 일정한 모양을 갖도록 반응부의 바닥에 고정될 수 있다.
상기에서 2차 항체는 상기 바이러스의 단백질과 항체-표지물질 컨쥬게이 트(450)의 결합체에 포함된 단백질(항원)과 결합되어 상기 결합체를 고정하는 역할을 한다.
또한, 본 발명의 진단 키트에는 상기 반응부(400)에 전기적인 신호를 발생하기 위한 한쌍의 전극이 더 구비될 수도 있다.
본 발명의 진단 키트는 표지물질(440)의 크기와 개수 또는 재료를 변경하거나, 항체(430)의 반응성을 조절함으로써 환자의 호기에 포함된 저농도의 바이러스도 검출 할 수 있도록 감도를 향상시키는 것이 가능하다.
본 발명의 진단 키트는 일반적인 진단 키트 형태 외에 일회용 마스크에도 장착하여 호흡기 질환을 진단할 수 있으므로 매우 편리하다. 또한, 본 발명의 진단 키트에 RFID(Radio-Frequency IDentification) 칩이 장착되면, 전국적인 검사 결과를 모니터링 할 수 있어 예방 및 방역에 중요한 자료로도 활용될 수도 있을 것으로 예상된다. 상기 RFID칩으로는 플렉시블한 폴리머 소자나 소형의 초박형 반도체 소자가 사용될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 호흡기 질환용 진단 키트를 사용하여 호흡기 질환을 진단하는 방법을 예를 들어 설명한다.
먼저, 본 발명의 호흡기 질환용 진단 키트의 호기 채취부(200)의 호기홀(220)로 호기를 일정시간 동안(예, 10~20분) 불어 넣는다. 상기 과정에 의해서 호기 채취부로 진입한 호기 속에 포함된 성분은 다공성 마이크로 비드(210)의 마이 크로 크기의 기공에 의하여 액상으로 채취된다. 이렇게 채취된 액상은 호기 채취부의 한 곳으로 모이고, 상기 채취된 액상은 다수의 마이크로 플루이딕 채널(300)을 통하여 반응부(400)로 전달된다. 반응부(400)로 전달된 액상은 먼저, 반응부의 내벽 또는 바닥에 건조된 상태로 고정된 바이러스의 외부막(Lipid bilayer) 분해 물질(410)과 접촉하면서 액상에 바이러스가 포함된 경우, 바이러스의 외부막(Lipid bilayer)을 분해시킨다. 상기 외부막(Lipid bilayer) 분해 물질(410)과 접촉된 액상은 반응부(400) 내의 항체-표지물질 컨쥬게이트(450)가 고정된 곳(420)으로 이동하며, 이때, 채취된 액상 속에 바이러스의 단백질(항원)이 포함된 경우, 그러한 단백질(항원)과 상기 컨쥬게이트(450)에 포함된 항체(430)가 결합된다. 이 때, 상기 표지물질이 발색 기능을 갖는 나노입자이거나 형광물질이면, 단백질(항원)과 컨쥬게이트(450)의 결합체 다수개가 응집되면서 육안으로 식별가능한 색을 나타내게 된다.
이 경우에, 상기 결합체를 고정할 수 있는 2차 항체가 반응부(400) 내에 일정한 모양(예, 1줄의 직선 또는 2줄의 직선)으로 고정되어 있으면, 상기 결합체가 2차 항체와 결합되어 일정한 모양의 발색을 나타내게 된다.
또한, 표지물질이 금속나노입자인 경우에는 반응부에 구비된 전극에 의해 발생된 전기 신호를 검출하여 바이러스의 존재를 판단할 수도 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련되어 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능 하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
도 1은 본 발명의 호흡기 진단용 진단 키트의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 호흡기 진단용 진단 키트의 구조를 나타내는 단면도이다.
*도면 부호의 설명*
100: 기판 200: 호기 채취부
210: 다공성 마이크로 비드 220: 호기홀
300: 마이크로 플루이딕 채널 400: 반응부
410: 바이러스의 외부막(Lipid bilayer) 분해 물질 고정부
420: 항체-표지물질 컨쥬게이트 고정부
430: 항체 440: 표지물질
450: 항체-표지물질 컨쥬게이트

Claims (10)

  1. 기판, 호기 채취부, 마이크로 플루이딕 채널 및 반응부를 포함하는 호흡기 질환 진단용 키트로서,
    상기 호기 채취부는 기판 상에 위치하며, 호기에 포함된 물질을 액상으로 채취하기 위한 다공성 마이크로 비드를 포함하며;
    상기 마이크로 플루이딕 채널은 호기 채취부에 연결되어, 모아진 액상을 반응부에 전달하며;
    상기 반응부는, 마이크로 플루이딕 채널을 통하여 전달된 액상이 접촉될 수 있도록 반응부의 내벽 또는 바닥에 건조된 상태로 고정된 바이러스의 외부막(Lipid bilayer) 분해 물질과, 상기 분해 물질에 의하여 노출된 바이러스의 뉴클레오캡시드 단백질과 결합할 수 있는 항체-표지물질 컨쥬게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 질환 진단용 키트.
  2. 청구항1에 있어서, 상기 다공성 마이크로 비드는 수 마이크로에서 수백 마이크로 미터 크기의 기공을 포함하며, 비드 표면이 친수성을 갖는 것을 특징으로 하는 호흡기 질환 진단용 키트.
  3. 청구항2에 있어서, 상기 다공성 마이크로 비드는 친수성을 가질 수 있도록 카제인(casein) 및 우혈청알부민(BSA)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 단백질을 사용하여 표면 처리된 것임을 특징으로 하는 호흡기 질환 진단용 키트.
  4. 청구항2에 있어서, 상기 다공성 마이크로 비드는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에테르설폰(PES), 시클로 올레핀 코폴리머(COC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리(메틸 2-메틸프로페노에이트), Al2O3 및 SiO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 성분으로 구성된 것임을 특징으로 하는 호흡기 질환 진단용 키트.
  5. 청구항1에 있어서, 상기 마이크로 플루이딕 채널은 채널 내부가 친수성을 갖는 것임을 특징으로 하는 호흡기 질환 진단용 키트.
  6. 청구항1에 있어서, 상기 바이러스의 외부막(Lipid bilayer) 분해 물질은 Triton X-100 및 Tween 20으로 이루어진 군으로부터 선택되는 계면 활성제(detergent) 계통의 물질인 것임을 특징으로 하는 호흡기 질환 진단용 키트.
  7. 삭제
  8. 청구항1에 있어서, 상기 항체-표지물질 컨쥬게이트에서 표지물질은 육안으로 확인이 가능하도록 발색 기능을 갖는 나노입자, 형광체 및 전기적 신호를 발생 할 수 있는 금속나노입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것임을 특징으로 하는 호흡기 질환 진단용 키트.
  9. 청구항8에 있어서, 상기 발색 기능을 갖는 나노입자가 금나노입자인 것을 특징으로 하는 호흡기 질환 진단용 키트.
  10. 청구항1에 있어서, 상기 반응부는 바이러스의 단백질과 항체-표지물질 컨쥬게이트의 결합체를 고정할 수 있도록 미리 고정된 2차 항체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 질환 진단용 키트.
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