KR101514694B1 - 검체 내 분석물을 검출하기 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (a) 광(light)을 발생시키는 광원을 포함하는 n개열로 배열(arrangement)되는 광원부; (b) (i) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사(illumination)되며 상기 분석물과 반응하는 물질을 포함하는 검사구역, (ⅱ) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사되며 대조물질을 포함하는 대조구역을 포함하는 2개 이상의 반응 스트립; 상기 검사구역과 대조구역은 상기 n개열의 광원부의 광원으로부터 광이 조사되고; 그리고 (c) 상기 반응 스트립의 검사구역 및 대조구역 각각으로부터 방사(emitting)되는 광을 검출하며, 상기 검사구역 및 대조구역에 상응(corresponding)하는 수광원을 포함하는 n-1개, n개 또는 n+1개의 자연수 열로 배열되는 수광부를 포함하는 검체 내 분석물을 검출하기 위한 디바이스에 관한 것이다.

Description

검체 내 분석물을 검출하기 위한 디바이스 및 방법{Devices and Methods for Detecting Analytes in Samples}

본 발명은 검체 내 분석물을 검출하기 위한 디바이스 및 분석 방법에 관한 것이다.

광학적 방법에 의한 물질 분석은 흡광(absorbance), 형광(fluorescence), 인광(phosphorescence), 화학발광(chemiluminesence), 반사율(reflectance), 혼탁도(turbidity), 굴절률(refraction), 산란(scattering) 등과 같은 원리를 이용하며, 이러한 광학적 원리를 적용한 생체 물질 분석을 위해서 많은 경우 방사선 물질, 효소, 형광물질, 화학발광물질, 금 나노입자, 카본 블랙, 라텍스 입자, 양자점 등과 같은 표지체를 사용한다. 표지체에 의해 나타나는 광학적 현상의 검출은 그 방법에 따라 육안에 의해서도 반응 여부를 판정할 수 있으며, 보다 정량적인 결과를 얻기 위해서는 분석 장치를 사용해야 한다. 생체 물질의 광학적 측정에 있어서 생체 물질의 농도에 따라서 신호(signal)의 세기가 다르게 나타나는데, 이러한 신호는 대부분 잡음(noise)에 대한 기준을 설정하여 측정하며, 이와 같이 신호 대비 잡음비(signal-to-noise)가 효율적으로 측정이 되어야 정확도를 높일 수 있다. 신호 대비 잡음비의 측정을 위해서는 반응이 일어나기 전의 초기값 보정(initial calibration)이나 배경 보정(background calibration)과 같은 방법을 단독 혹은 혼합하여 사용하는 것이 일반적이다.

상기와 같은 원리를 이용하는 생체물질의 분석방법으로는 방사선면역분석법(radioimmunoassay), 효소면역분석법(enzyme-linked immunosorbent assay), 입자응집분석법(particle agglutination assay), 화학발광 면역분석법(chemiluminescent immunoassay), 실시간 중합효소 반응(real-time polymerase chain reaction), 유세포분석법(flow cytometry), 면역크로마토그래피법(immunochromatography) 등이 있으며, 물질의 분석에 국한되는 것이 아니고 질병 검사나 진단 등에 이용되고 있다. 이와 같은 물질 분석 방법은 크게 용액 상(solution phase)에서만 반응이 진행되는 동종 분석법(homogeneous assay)과 고형상(solid phase)으로 분석물질이나 표지체가 분리되는 이종 분석법(heterogeneous assay)으로 구분할 수 있다. 이종 분석법에 사용되는 고형상으로는 폴리스티렌 재질의 플라스틱 플레이트나 미세입자(microparticle), 니트로셀룰로스와 같은 막(membrane), 자성 입자(magnetic particle), 유리 슬라이드(glass slide) 등이 있다.

면역크로마토그래피는 고형상으로 다공성 막과 표지체로 금 나노입자나 라텍스 입자 등을 사용하여 반응을 전개시킨 후 표지체가 항원-항체 반응에 의해 검사선에 축적되는 방식으로 반응을 측정한다. 이러한 면역크로마토그래피는 조작이 용이하고 표지체에 따라서는 육안으로 쉽게 관찰할 수 있기 때문에 임신이나 배란의 자가측정, 약물 남용 검사, 당화혈색소 검사, 심혈관 질환 검사, 감염성 질환 검사 등 매우 다양하게 사용되고 있다. 면역크로마토그래피는 항원-항체 반응을 검사하는 검사구역 이외에도 반응이 올바르게 일어났는지를 검증할 수 있는 대조구역으로 구성되는데, 검체의 양이 적거나 반응이 제대로 일어나지 않으면 대조구역에 신호가 나타나지 않을 수 있고, 검체 내의 분석물질의 농도가 높은 경우 프로존 현상(prozone phenomenon)에 의해 대조구역 신호가 감소하거나 나타나지 않을 수 있다. 면역크로마토그래피와 관련된 기술은 미국등록특허 US 5,073,484, US 5,591,645, US 5,559,041, US 6,485,982 등 여러 문헌에 공지되어 있다. 다공성 막을 사용하는 면역크로마토그래피 이외에 플라스틱 표면을 미세가공하여 모세관 현상에 의해 용액이 이동할 수 있도록 일정한 구조를 만드는 미세유체역학(microfluidics) 방식도 현장에서 간단하게 검체를 분석할 수 있는 방법이다. 이와 관련된 예는 미국등록특허 US 6,767,510, US 8,025,854 등 여러 문헌에 기술되어 있다.

한편, 표지체로 금 나노입자나 라텍스 입자 등을 사용하는 경우 육안으로도 반응을 확인할 수 있다. 그러나, 육안 검사의 경우 정량적인 결과를 얻지 못하고 측정자의 주관에 의해 검사 결과가 달라질 수 있으며, 검사자의 오류에 의한 이상 반응 검출이나 정확한 검사 시간 측정 등이 어렵기 때문에 이를 분석할 수 있는 장치에 대한 요구에 따라 여러 기술 및 제품이 개발되고 있다.

이러한 분석 장치 및 분석 방법의 예로는 CCD(Charge-Coupled Device)나 CMOS(Complementary metaloxidesemiconductor)와 같은 이미지 소자가 포함된 분석장치를 이용하여 반응 디바이스의 이미지를 캡쳐한 후 신호와 잡음을 분석하는 분석장치 및 분석방법이 있으며, 이미 많은 제품들이 상용화 되어있다. 그러나 이러한 분석장치 및 분석방법은 양질의 화질 확보를 위해 반응 디바이스와 촬상 장치 사이에 일정한 거리가 필요하여 초소형화가 어렵고, 이미지 소자 및 이미지 분석을 위해 상대적으로 전력 소모가 많고 비싼 부품을 사용해야 한다는 단점이 있다.

다른 예로는 반응 디바이스의 반응을 측정하는데 있어 광원과 수광부가 이동하며 스캐닝하거나, 광원과 수광부가 고정된 방식으로 신호와 잡음을 측정하는 분석장치 및 분석방법이 있다. 광원과 수광부가 반응 디바이스를 스캐닝하는 방식은 하나의 광원과 하나의 수광부를 사용할 수 있기 때문에 광원이나 수광부의 편차에 의한 오차를 줄일 수 있다는 장점이 있으나, 반응 디바이스나 광학부를 이동시키기 위한 구동 장치가 필요하여 초소형화가 쉽지 않고, 반응의 결과를 스캐닝한 그래프로부터 배경잡음을 계산해야 하기 때문에 그 과정이 복잡하고 어렵다는 단점이 있다. 이에 반해 광원과 수광부 및 반응 디바이스가 고정된 방식은 초소형화가 가능하고 측정이 간단하다는 장점이 있으나, 검사 구역이나 대조 구역과 배경잡음을 측정할 수 있는 광원과 수광부의 구성이 용이하지 않고, 광원과 수광부의 부품 편차를 해결해야 정확한 검사가 가능할 수 있다는 단점이 있다.

그러나 이러한 검사 디바이스 및 분석 장치는 주로 하나의 스트립을 포함하는 반응 디바이스에 대해 이루어지고 있다. 예를 들어 대한민국 등록특허 KR 10-0,875,996, 미국 등록특허 US 6,235,241, US 7,317,532, US7,499,170, 미국 특허출원 US2-12/0038820은 모두 하나의 스트립을 포함하는 검사 디바이스에 대한 검사 방법 및 분석 장치에 대해 기술하고 있고, 2개 이상의 스트립을 포함하는 검사 디바이스에 대한 검사 방법이나 분석 장치에 대해서는 제시하지 못하고 있다.

미국 등록특허 US 5,580,794와 US 5,837,546은 하나의 분석 장치로 두 개의 스트립이 포함되는 검사 디바이스를 측정하는 방법에 대해 기술되고 있으나, 광학배열이나 반응 디바이스의 구성으로 볼 때 3개 이상의 스트립에 대해서는 적용이 어렵다는 단점이 있다.

미국 등록특허 US 7,879,624는 두 개의 반응 디바이스의 반응을 검출하는 분석 장치와 분석방법에 대해 기술하고 있으나, 세 개 이상의 반응 디바이스를 측정하기 위한 분석 장치 및 분석 방법이 언급되어 있지 않으며, 광원이 스트립 위쪽에 배치하여 검사구역이나 대조구역의 수만큼 필요하다는 단점이 있다.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.

본 발명자들은 검체 내 다양한 분석물을 분석 또는 검출하는 디바이스에서 발생한 반응 신호를 광원과 수광부가 고정된 방식으로 측정하는 초소형 분석 장치 및 분석 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 광원부와 수광부를 반응 스트립의 측면에 배치하여 광원부 또는 수광부가 하나 또는 두 개의 반응 스트립에 상응하는 배열로 구성하여 2개 이상의 반응 스트립 상에서 나타나는 반응을 효과적으로 분석할 수 있는 방법을 규명함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 검체 내 분석물을 검출하기 위한 디바이스를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 검체 내 분석물의 분석 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 검체 내 분석물(analyte)을 검출하기 위한 디바이스를 제공한다:

(a) 광(light)을 발생시키는 광원을 포함하는 n개열로 배열되는 광원부;

(b) (i) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사(illumination)되며 상기 분석물과 반응하는 물질을 포함하는 검사구역, (ⅱ) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사되며 대조물질을 포함하는 대조구역을 포함하는 2개 이상의 반응 스트립; 상기 검사구역과 대조구역은 상기 n개열의 광원부의 광원으로부터 광이 조사되고; 그리고

(c) 상기 반응 스트립의 검사구역 및 대조구역 각각으로부터 방사(emitting)되는 광을 검출하며, 상기 검사구역 및 대조구역에 상응(corresponding)하는 수광원을 포함하는 n-1개, n개 또는 n+1개의 자연수 열로 배열(arrangement)되는 수광부.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 검체 내 분석물의 분석 방법을 제공한다:

(a) 상기 본 발명의 디바이스에 검체를 적용하는 단계;

(b) 상기 디바이스의 n-1개, n개 또는 n+1개의 자연수 열로 배열되는 수광부에서 검출된 광으로부터 상기 검사구역과 대조구역의 최종 측정값을 결정하는 단계; 및

(c) 상기 최종 측정값으로부터 상기 검체 내 상기 분석물의 존재 여부 또는 양을 결정하는 단계.

본 발명자들은 검체 내 다양한 분석물을 분석 또는 검출하는 디바이스에서 발생한 반응 신호를 광원과 수광부가 고정된 방식으로 측정하는 초소형 분석 장치 및 분석 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 광원부와 수광부를 반응 스트립의 측면에 배치하여 광원부 또는 수광부가 하나 또는 두 개의 반응 스트립에 상응하는 배열로 구성하여 2개 이상의 반응 스트립 상에서 나타나는 반응을 효과적으로 분석할 수 있는 방법을 규명하였다.

본 발명의 디바이스는 n개열로 배열되는 광원부, 검사구역 및 대조구역을 포함하는 반응 스트립, 그리고 수광원을 포함하는 n-1개, n개 또는 n+1개열로 배열되는 수광부를 포함한다. 수광부는 1 이상의 자연수 개의 열로 배열된다.

광원부는 광을 발생시키는 광원을 포함한다. 본 발명에 따르면, 광원부 광원은 당업계에 공지된 다양한 광원을 포함하며, 예를 들어 LED(light emitting diode) 및 레이저가 광원으로 이용될 수 있다.

본 발명의 광원부에 포함되는 광원은 일렬로 배열되고 각각의 광원은 이격된 위치에 있으며 반응 스트립의 검사구역 및 대조구역에 상응된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 광원부로부터 나오는 광은 한 개 또는 두 개의 반응 스트립에 조사된다.

본 발명에서의 검사구역은 검체 내 존재하는 분석물과 반응하는 물질을 포함한다. 분석물과의 반응은 다양한 종류의 반응을 포함하며, 일 구현예에 따르면 분석물과의 반응은 결합(binding)이다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 검사구역의 상기 분석물과 반응하는 물질은 분석물과 결합하는 포획제이다. 본 발명에 이용되는 포획제의 예는 단백질, 유전자, 지질, 탄수화물, 비타민 또는 약물이거나 이들을 접합시킨 물질이다. 일 구현예에 따르면, 포획제는 검사구역에 고정화 되어 있으며, 이러한 고정화는 흡착, 소수성 상호작용, 수소결합, 이온결합 및/또는 공유결합의 방법으로 이루어진다.

본 발명에 이용되는 포획제의 구체적인 예는 항체, 수용체(receptor), 스트렙타비딘(또는 아비딘), 압타머(aptamer), 렉틴, DNA, RNA, 리간드, 조효소(coenzyme), 무기이온, 효소보조인자(cofactor), 당, 지질 또는 기질(substrate)이다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 검사구역에 포함되는 분석물과 반응하는 물질이 포획제인 경우, 본 발명의 디바이스는 분석물에 결합하는 검출제를 추가적으로 포함한다. 예를 들어, 상기 포획제가 포획항체인 경우 상기 검출제는 검출항체이다. 면역크로마토그래피를 이용하는 래피드 키트에서, 상기 검출제는 접합패드(conjugated pad)에 포함된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 검출제는 검체 내 분석물이 존재하는 경우, 이 분석물의 존재를 나타내는(indicating) 광학적 시그널을 발생시킬 수 있는 표지체(label)가 결합되어 있다. 표지체는 당업계에 공지된 다양한 표지체를 포함하며, 예를 들어 효소(예컨대, 알칼린 포스파타아제, β-갈락토시다아제, 호스래디쉬 퍼옥시다아제, β-글루코시다아제 및 사이토크롬 P₄₅₀), 금입자(예컨대, 금 나노입자), 은입자(예컨대, 은 나노입자), 형광 물질[예컨대, 플루오레세인(fluorescein), FITC(fluoresein Isothiocyanate), 로다민 6G(rhodamine6G), 로다민 B(rhodamine B), TAMRA(6-carboxy-tetramethyl-rhodamine), Cy-3, Cy-5, Texas Red, Alexa Fluor, DAPI(4,6-diamidino-2-phenylindole) 및 Coumarin], 형광 염료나 색소를 포함하는 라텍스 입자, 화학발광물질 및 색소(예컨대, 치자색소, 에오신, 페놀 레드, 브로모페놀 블루, m-크레졸 퍼플 및 브로모크레졸 퍼플)를 포함한다.

본 발명에서의 대조구역은 본 발명에서 반응이 제대로 일어나는지를 확인하는 구역이다. 대조구역은 다양하게 구축될 수 있으며, 예를 들어 분석물을 샌드위치 면역분석 방식으로 검출하는 경우, 표지-검출항체(예컨대, 금입자-검출항체 복합체)에 결합능을 가지는 항체로 대조구역을 구축할 수 있다. 검체 내 분석물의 존재 유무를 불문하고, 본 발명의 디바이스를 이용하여 본 발명의 방법을 실시하면, 대조구역에서 반응이 일어나며, 만일 이러한 반응이 일어나지 않으면, 검사구역에서의 결과가 오류로 판정된다.

본 발명이 검출제를 이용하는 경우, 상기 대조구역에 포함되는 대조물질은 상기 검출제에 결합하는 물질이다. 예를 들어, 상기 검출제가 검출항체인 경우, 상기 대조물질은 검출항체에 결합능을 갖는 항체이다.

상기 검사구역 및 대조구역을 포함하는 반응 스트립은 니트로셀룰로스와 같은 다공성 막, 셀룰로스 종이, 유리섬유, 플라스틱 및 유리 등 다양한 재질로 제작할 수 있다. 반응 스트립에서 검체 및 검출제의 흐름과 반응은 크로마토그래피, 모세관 현상, 혼합 교반 및 확산 등 다양한 방식으로 수행할 수 있다.

본 발명의 디바이스를 구성하는 n-1개, n개 또는 n+1개의 자연수 열로 배열되는 수광부는 반응 스트립의 검사구역 및 대조구역 각각으로부터 방사되는 광을 검출하며, 검사구역 및 대조구역 각각에 상응하는 수광원이 일렬로 배열되어 있다. 즉, 검사구역 및 대조구역 각각으로부터 방사되는 광을 각각의 수광원이 검출하게 된다.

본 발명의 가장 큰 특징은 반응 스트립 측면에 광원부 또는 수광부가 배치되고 광원부 또는 수광부가 하나 또는 두 개의 반응 스트립에 상응하여 배열된다는 것인데, 이러한 구조(configuration)적 특징 때문에, 하기의 다양한 기술적 이점이 발생하게 된다.

수광부로 이용 가능한 것은, 예컨대, 포토다이오드(photodiode), 포토트랜지스터(phototransister) 및 포토레지스터(photoresistor)를 포함한다.

본 발명의 디바이스는 2개 이상의 반응 스트립을 포함하므로 멀티플렉스 검출용 디바이스로 이용될 수 있다. 한편, 본 발명의 작동방식에 대한 설명을 위하여, 본 발명의 디바이스가 2개의 반응 스트립을 포함하는 경우를 가정하면, 반응 스트립은 각각 1개의 검사구역 및 대조구역을 포함한다. 이 경우, 광원부는 이격된 반응 스트립 사이에 위치하여 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립의 검사영역 또는 대조구역에 광을 조사하고, 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립의 검사영역 또는 대조구역으로부터 방사되는 광은 각각 제1수광부 및 제2수광부에서 검출된다(참조: 도 1). 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립의 검사영역, 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립의 대조구역은 각각 광원을 공유한다.

또한, 수광부가 이격된 반응 스트립 사이에 위치할 수 있다. 이 경우, 이격된 반응 스트립 바깥쪽에 제1광원부 및 제2광원부가 위치하여 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립의 검사영역 또는 대조구역에 각각 광을 조사하고, 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립의 검사영역 또는 대조구역으로부터 방사되는 광은 수광부에서 검출된다(참조: 도 1). 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립의 검사영역, 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립의 대조구역은 각각 수광원을 공유한다. 상술한 바와 같이, 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립이 수광원을 공유하는 경우, 각 반응 스트립의 반응은 시간차를 두고 실시된다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 1초 이하의 시간차를 두고 반응이 실시된다.

본 발명의 디바이스는 2개 이상의 반응 스트립을 포함하고 반응 스트립 측면에 n개열로 배열되는 광원부 및 n-1개, n개 또는 n+1개의 자연수 열로 배열되는 수광부를 포함하도록 하여 다양한 방식으로 제작될 수 있다(참조: 도 2).

본 발명의 디바이스의 장점 중 하나는, 2개 이상의 반응 스트립을 포함하고 있어 검체 내 다양한 분석물을 각각의 반응 스트립으로부터 검출하거나 다양한 검체로부터 하나의 분석물을 검출할 수 있는 멀티플렉스 검출용으로 잘 구축이 될 수 있다는 것이다.

본 발명은 분석물에 대한 정성 또는 정량 검출용으로 이용될 수 있다.

본 발명은 검체 내 복수의 분석물을 검출하기 위한 멀티플렉스 검출용으로 잘 적용된다.

본 발명에서 이용될 수 있는 검체의 예는 혈액, 혈장, 혈청, 소변, 림프액, 골수액, 타액, 우유, 안구액, 정액, 뇌 추출물, 척수액, 관절액, 흉선액, 복수, 양막액, 세포 조직액, 완충액, 수돗물, 오수, 하수, 또는 지하수이다.

본 발명에서 분석대상이 되는 분석물은 단백질, 펩타이드, 뉴클레오타이드 서열, 유전자, 지질, 탄수화물, 비타민, 약물, 유기 화합물, 무기물 및 액상화 된 기체를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 디바이스는 상술한 광원부, 반응 스트립 및 수광부 이외에, 측정 제어 및 계산을 위해 마이크로콘트롤러[microcontroller, 예컨대 CPU(central processing unit), 플래쉬 메모리, ADC(analog-to-digital converter) 및 비교기(comparator) 포함], 전압 조절기 및/또는 디스플레이(예컨대, LCD)를 추가적으로 포함한다. 일 구현예에 따르면, 본 발명의 디바이스는 디텍터 스위치, 배터리 및/또는 직렬프로그래밍 연결부를 추가적으로 포함한다.

본 발명은, 질병의 진단 및 예측, 건강관리, 친자확인, 체질 확인, 발효공학, 생명공학, 식품의 안전성 검사, 환경 분석, 화장품 분석 및 화합물 분석 등 다양한 분야에 이용될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:

(a) 본 발명의 가장 큰 특징은 반응 스트립 측면에 광원부 또는 수광부가 배치되고 광원부 또는 수광부가 하나 또는 두 개의 반응 스트립에 상응하여 배열된다는 것이다.

(b) 본 발명에 따르면, 검체 내 다양한 분석물을 각각의 반응 스트립으로부터 검출하거나 다양한 검체로부터 하나의 분석물을 빠르게 측정할 수 있다.

(c) 본 발명에 따르면, 검체 내 분석물을 정성 또는 정량적으로 분석할 수 있다.

(d) 본 발명은, 검체 내 2종 이상의 분석물을 분석하기 위한 멀티플렉스 검출(검사구역이 2개 이상)에서도 우수한 작동성을 나타낼 수 있다.

도 1은 본 발명의 디바이스의 구체적인 구현예에 대한 개략도이다.
1, 2: 반응스트립, 11: 검사구역, 12: 대조구역, 21: 제1광원부, 22: 제2광원부, 31: 제1수광부, 32: 제2수광부.
도 2 및 3은 본 발명의 반응 디바이스의 구체적인 구현예로 2개, 3개, 4개, 5개의 반응 스트립에 대한 광원부 및 수광부 배열을 나타낸 것이다.
1, 2, 3, 4, 5 : 반응스트립, 21, 22, 23 : 광원부, 31, 32, 33 : 수광부.
도 4는 본 발명의 반응 디바이스의 구체적인 구현예로 5개의 반응 스트립이 조립된 디바이스에 대한 개략도이다.
40 : 반응스트립 하우징 상판, 41 : 반응스트립의 검사 창, 42 : 검체 점적부, 50 : 반응스트립 하우징 하판, 51 : 반응스트립 하우징 고정부.
도 5는 본 발명의 반응 디바이스의 구체적인 구현예로 5개의 반응 스트립을 검사하기 위한 기구부의 개략도이다.
61, 62, 63 : 수광부에 상응하는 기구부 창, 71, 72, 73 : 광원부에 상응하는 기구부 창, 81 : 기구부 상부, 82 : 기구부 하부, 83 : 기구부 로커, 84 : 스프링, 85 : 스트립 하우징 고정부.
도 6은 본 발명의 반응 디바이스의 구체적인 구현예로 5개의 반응 스트립을 검사하기 위한 전자부의 개략도이다.
1, 2, 3, 4, 5 : 반응스트립, 101 : Tact 스위치, 102 : 리셋 스위치, 103 : USB 포트, 104 : 배터리 스프링, 111, 112, 113 : PD, 121, 122, 123 : LED.
도 7은 본 발명의 반응 디바이스의 구체적인 구현예로 5개의 반응 스트립을 측정 디바이스에 장착한 개략도이다.
40 : 반응스트립 하우징 상판, 201 : 시작 스위치, 202 : 분리 버튼, 203 : LCD 디스플레이.
도 8은 본 발명의 구체적인 구현예로 향정신성약물의 검사를 수행한 결과이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

실시예

본 발명의 구체적인 실시예는 다음과 같다:

본 발명의 가장 큰 특징은, 2개 이상의 반응 스트립을 검사하는데 있어 광원부와 수광부를 반응 스트립 측면에 하나의 열로 배열하고, 광원부 또는 수광부를 두 개의 반응 스트립에 상응시키는 것이다. 도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이 두 개의 반응스트립을 검사하는 반응디바이스의 광원부(21, 22) 혹은 수광부(31, 32)는 두 개의 반응 스트립(1, 2)에 상응하는 배열을 가지게 되는데, 광원부가 두 개의 스트립에 상응하는 배열일 경우 수광부는 2개의 열로, 수광부가 두 개의 스트립에 상응하는 배열일 경우 광원부가 2개의 열로 배열하게 된다.

이러한 광원부와 수광부의 배열은 2개 이상의 반응스트립에 대해 적용가능하다는 장점이 있다(도 2, 3).

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면 5개의 반응스트립은 도 4에 나타난 바와 같이 스트립 하우징 상부(40)와 하부(50)에 조립되고, 하우징 하부에 고정부 (51)를 만들어 광학적 측정기기에 장착할 때 고정시킬 수 있다. 또한 검사 창(41)을 통해 반응 스트립의 검사구역과 대조구역을 광원부와 수광부가 반응을 측정할 수 있고, 검체 점적부(42)에는 검체를 점적하게 된다.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면 도 5에 나타난 바와 같이 수광부에 상응하는 기구부 창(61, 62, 63)과 광원부에 상응하는 기구부 창(71, 72, 73)을 통해 광원부에서 나온 빛이 스트립을 거쳐 수광부에서 검출하게 된다. 기구부는 기구부 상부(81), 하부(82)로 구성되며, 스트립이 삽입될 때 스트립 및 기구부를 고정시키는 로커(locker)(83)와 스트립 하우징이 쉽게 분리될 수 있도록 도와주는 스프링(84)이 포함된다. 또한 스트립 하우징 고정부 (51)는 스트립 하우징 삽입 시 기구부 하부의 고정부(85)에 결합하여 고정된다.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면 도 6에 나타난 바와 같이 수광부(111, 112, 113)와 광원부(121, 122, 123)를 배열할 수 있으며, 광원부와 수광부의 광학 배열은 미국등록특허 US 7,317,532, 미국등록특허 US 5,580,794와 US 5,837,546, 대한민국 출원특허 10-2013-0033971 등으로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 디바이스는 상술한 광원부, 반응 스트립 및 수광부 이외에, Tact 스위치(101), 리셋 스위치(102), USB 포트(103)를 추가적으로 포함한다.

본 발명의 구체적인 구현예에 따르면 도 7에 나타난 바와 같이 반응의 측정은 시작 버튼(201)을 눌러서 측정된 후 반응의 결과는 LCD(203) 디스플레이로 나타나며, 반응이 종료된 후 분리 버튼(202)을 누르면 스트립 하우징이 배출된다.

본 발명의 반응 스트립은 백색의 고정체를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 니트로셀룰로스 막(Millipore)을 사용하여 향정신성약물인 AMP(Amphetamine), COC(Cocaine), MOP(Morphine), THC(Tetrahydrocannabinol), MDMA(3, 4-Methylenedioxymethamphetamine)의 5종에 대한 검사스트립을 제조하였다. 5개의 검사 스트립에 대해 BSA(Bovine Serum Albumin)가 접합되어 있는 AMP-BSA, COC-BSA, MOP-BSA, THC-BSA, MDMA-BSA을 Arista Biologicals Inc.로부터 구입하여 니트로셀룰로오스 막의 검사선에 고정하였고, 대조선에 염소 항-마우스 IgG(Arista Biologicals)를 고정하였다. 각각의 향정신성약물에 대한 항체와 콜로이드 골드 접합체(Arista Biologicals)를 사용하며, 접합체 패드(Millipore)에 점적하여 건조시킨다. 검체 패드(Millipore), 접합체 패드, 니트로셀룰로오스 막, 흡수 패드(Millipore)를 서로 중첩시킨 후 4 mm 길이로 자르고, 하우징에 조립시킨 후 검체를 하우징의 검체 점적부에 첨가하면 검사가 진행된다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 향정신성약물 검사는 경쟁면역(Competitive Immunoassay) 방식으로 실시한다. 즉, 검체 내에 약물이 일정 농도 이상 존재할 경우 항체-콜로이드 골드 접합체에 결합하여 니트로셀룰로스 막에 고정된 약물-BSA 접합체와 결합하는 것을 경쟁적으로 저해하여 붉은색 골드 콜로이드 신호가 나타나지 않게 된다. 검체 내에 약물이 없는 경우 항체-콜로이드 골드 접합체는 니트로셀룰로오스 막에 고정된 약물-BSA 접합체에 결합하여 붉은 색의 골드 콜로이드 신호가 나타난다. 이러한 신호는 측정기기의 수광부에서 붉은 색의 골드 콜로이드 신호를 인식하여 음성 및 양성을 나타낼 수 있다.

도 8의 좌측 그림은 음성 소변을 검사한 결과로 반응스트립의 검사선에는 붉은 색의 콜로이드 골드 신호가 나타나고 측정기기에는 모두 음성 (-)로 표시되었다. 우측 그림은 음성 소변에 AMP 1,000 ng/ml, COC 300 ng/ml, MOP 300 ng/ml, MDMA 500 ng/ml, THC 50 ng/ml이 되도록 첨가한 후 검사한 결과로 반응스트립의 검사선에는 붉은 색이 나타나지 않고, 측정기기에는 모두 양성 (+)으로 표시되었다.

Claims (8)

1. 다음을 포함하는 검체 내 분석물을 검출하기 위한 디바이스:
   (a) 광(light)을 발생시키는 광원을 포함하는 n개열로 배열(arrangement)되는 광원부;
   (b) (i) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사(illumination)되며 상기 분석물과 반응하는 물질을 포함하는 1개의 검사구역, (ⅱ) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사되며 대조물질을 포함하는 1개의 대조구역을 포함하는 2개 이상의 반응 스트립; 상기 검사구역과 대조구역은 상기 n개열의 광원부의 광원으로부터 광이 조사되, 상기 2개 이상의 반응스트립은 이격되어 위치하며 상기 이격된 반응스트립의 측면에 상기 검사구역 및 대조구역에 상응하는 상기 광원부 또는 수광부가 배열되며, 상기 2개 이상의 반응스트립은 각각 검체점적부를 포함하고, 대조구역을 공유하지 않으며; 그리고
   (c) 상기 반응 스트립의 검사구역 및 대조구역 각각으로부터 방사(emitting)되는 광을 검출하며, 상기 검사구역 및 대조구역에 상응(corresponding)하는 수광원을 포함하는 n-1개, n개 또는 n+1개의 자연수 열로 배열되는 수광부.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 검체는 혈액, 혈장, 혈청, 소변, 림프액, 골수액, 타액, 우유, 안구액, 정액, 뇌 추출물, 척수액, 관절액, 흉선액, 복수, 양막액, 세포 조직액, 완충액, 수돗물, 오수, 하수, 또는 지하수인 것을 특징으로 하는 디바이스.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 검사구역의 상기 분석물과 반응하는 물질은 분석물과 결합하는 포획제인 것을 특징으로 하는 디바이스.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 포획제는 항체, 수용체(receptor), 스트렙타비딘, 아비딘, 압타머(aptamer), 렉틴, DNA, RNA, 리간드, 조효소(coenzyme), 무기이온, 효소보조인자(cofactor), 당 및 지질로 구성된 군으로부터 선택되는 포획제인 것을 특징으로 하는 디바이스.
   
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 디바이스는 분석물에 대한 정성 또는 정량 검출용 디바이스인 것을 특징으로 하는 디바이스.
   
7. 제 1 항에 있어서, 상기 디바이스는 검체 내 복수의 분석물을 검출하기 위한 멀티플렉스 검출용 디바이스인 것을 특징으로 하는 디바이스.
   
8. 삭제

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