KR101562946B1 - 검체 내 분석물을 검출하기 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 광(light)을 발생시키는 광원을 포함하는 n개의 광원부; (b) (i) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사(illumination)되며 상기 분석물과 반응하는 물질을 포함하는 검사구역, (ⅱ) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사되며 대조물질을 포함하는 대조구역, 및 (ⅲ) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사되는 배경구역을 포함하는 반응 스트립; 상기 검사구역과 배경구역은 동일한 하나의 광이 조사되고, 상기 대조구역과 배경구역은 동일한 하나의 광이 조사되어, 상기 검사구역 및 대조구역은 상기 배경구역을 공유하며; 상기 검사구역과 배경구역에 조사되는 광과 상기 대조구역과 배경구역에 조사되는 광은 동일하거나 또는 상이할 수 있고; 그리고 (c) 상기 반응 스트립의 검사구역, 대조구역 및 배경구역 각각으로부터 방사(emitting)되는 광을 검출하며, 최소 n+1개의 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.
미국 등록특허 US 5,580,794와 US 5,837,546은 LED(light-emitting diode) 광원과 수광부에 의해 스트립 상에서 반응을 반사율로 검출하는 일회용 분석 장치에 대해 기술하고 있다. 그러나 상기 특허에서는 배경잡음을 측정할 수 있는 광학배열과 방법이 제시되지 않아 초기값 보정만으로 결과값을 계산할 수밖에 없다. 이러한 경우 헤모글로빈이나 빌리루빈과 같은 색상을 띠는 검체 내의 방해 물질에 의해 잘못된 결과를 초래할 수 있는 가능성이 있기 때문에 적용할 수 있는 범위가 한정될 수밖에 없다.
미국 등록특허 US 6,235,241은 LED 광원과 수광부에 의해 스트립 상에서 반응을 투과율로 검출하는 분석 장치에 대해 기술하고 있으나, 광원과 배경잡음을 효과적으로 보정할 수 있는 방법을 제시하지 못하고 있고, 투과율을 이용할 경우 한 평면 상의 인쇄회로기판(PCB, Printed circuit board) 에 적용할 수 없어 복잡해지는 단점이 있다.
미국 등록특허 US 7,317,532는 LED 광원과 수광부에 의해 스트립 상에서 반응을 반사율로 검출하는 광학 배열에 대해 기술하고 있다. 즉, 3개의 일렬로 배열된 LED 광원 중 가운데 LED 광원이 대조 구역과 검사구역 사이의 배경구역에 조사된 후 대조구역과 검사구역에 대응되는 2개의 수광부에서 검출되며, 대조구역과 검사구역에 대응되는 LED 광원이 스트립에 조사되어 그 결과를 수광부에 보낸 후, 신호와 잡음을 보정하여 계산하는 방식으로 구성된다. 그러나 이러한 광학 배열은 배경구역에 대응되는 수광부를 사용하지 않고 검사구역과 대조구역의 수광부를 사용하였기 때문에 정확한 보정에 한계가 있다.
미국 등록특허 US 7,499,170은 하나의 LED 광원과 2개의 수광부에 의해 스트립 상에서 배경구역을 설정하여 반응을 반사율로 검출하는 분석 장치에 대해 기술하고 있으나, 대조구역이 포함되지 않았고 하나의 검사구역에서만 신호를 검출할 수 있기 때문에 검사 오류를 검출하거나 다양한 검사를 하는데 있어 적용하기 어렵고, 단지 하나의 검사 구역에만 적용이 가능하다는 단점이 있다.
상기에서 언급한 분석 장치 및 방법들은 그 밖에도 광원 간의 광량 세기와 수광부를 동등한 조건으로 보정하여 편차를 줄일 수 있는 방법이 없다는 단점을 가지고 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 분석물을 분석 또는 검출하는 디바이스에서 일어난 반응의 신호를 광원부와 수광부가 고정된 방식으로 측정하는 초소형 분석 장치 및 분석 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 검사구역과 대조구역 및 배경구역으로 공간적으로 구분되어 반응이 광학적으로 나타나는 검사 디바이스를 n 개의 광원부 및 최소 n+1 개의 수광부로 구축한 분석 장치를 통하여 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 n개의 광원부;
(b) (i) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사(illumination)되며 상기 분석물과 반응하는 물질을 포함하는 검사구역, (ⅱ) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사되며 대조물질을 포함하는 대조구역, 및 (ⅲ) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사되는 배경구역을 포함하는 반응 스트립; 상기 검사구역과 배경구역은 동일한 하나의 광이 조사되고, 상기 대조구역과 배경구역은 동일한 하나의 광이 조사되어, 상기 검사구역 및 대조구역은 상기 배경구역을 공유하며; 상기 검사구역과 배경구역에 조사되는 광과 상기 대조구역과 배경구역에 조사되는 광은 동일하거나 또는 상이할 수 있고; 그리고
(c) 상기 반응 스트립의 검사구역, 대조구역 및 배경구역 각각으로부터 방사(emitting)되는 광을 검출하며, 상기 검사구역, 대조구역 및 배경구역 각각에 상응(corresponding)하여 배열(arrangement)되어 있는 최소 n+1개의 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 최소 n+1개의 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 분석물을 분석 또는 검출하는 디바이스에서 일어난 반응의 신호를 광원부와 수광부가 고정된 방식으로 측정하는 초소형 분석 장치 및 분석 방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 검사구역과 대조구역 및 배경구역으로 공간적으로 구분되어 반응이 광학적으로 나타나는 검사 디바이스를 n 개의 광원부 및 최소 n+1 개의 수광부로 구축한 분석 장치를 통하여 효과적으로 분석할 수 있는 방법을 규명하였다.
본 발명의 디바이스는 n개의 광원부, 검사구역, 대조구역과 배경구역을 포함하는 반응 스트립, 그리고 최소 n+1개의 수광부를 포함한다. n은 1 이상의 정수이다.
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 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.
본 발명의 일 구현예에 따르면,본 발명에서의 배경구역은 검사구역과 대조구역의 배경 환경(즉, 검사구역과 대조구역에서 반응에 이용되는 물질을 제외한 환경)과 동일한 환경을 갖는다. 예를 들어, 검사구역과 대조구역이 백색의 니트로셀룰로스 막 상에 구성된 경우, 배경구역은 백색의 니트로셀룰로스 막 상에 구성되며 별도의 처리를 하지 않고 그대로 사용하거나, 니트로셀룰로스 막 전체를 비특이 반응이나 용액 전개를 위해 특별히 고안된 용액에 적신 후 건조시켜 사용할 수 있다. 본 발명의 구체적인 실시예에 따르면, 배경구역은 광원부의 광 흡수를 최소화하기 위해 백색을 사용한다.
본 발명에 따르면, 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사되는 배경구역을 포함하는 반응 스트립; 상기 검사구역과 배경구역은 동일한 하나의 광이 조사되고, 상기 대조구역과 배경구역은 동일한 하나의 광이 조사되어, 상기 검사구역 및 대조구역은 상기 배경구역을 공유하며; 상기 검사구역과 배경구역에 조사되는 광과 상기 대조구역과 배경구역에 조사되는 광은 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 검사구역과 배경구역에 조사되는 광과 상기 대조구역과 배경구역에 조사되는 광은 동일하다. 본 명세서에서 용어 “동일한 광”은 하나의 광원부의 광원에서 나오는 광뿐만 아니라 광학적 특성(예컨대, 파장)이 동일한 광을 포괄하는 의미를 갖는다.
상기 검사구역, 배경구역 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 최소 n+1개의 수광부는 반응 스트립의 검사구역, 대조구역 및 배경구역 각각으로부터 방사되는 광을 검출하며, 검사구역, 대조구역 및 배경구역 각각에 상응하여 배열되어 있다. 즉, 검사구역, 대조구역 및 배경구역 각각으로부터 방사되는 광을 각각의 수광부가 검출하게 된다.
본 발명의 가장 큰 특징은 n개의 광원부 및 최소 n+1개의 수광부를 이용한다는 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 검사구역으로 복수개로 한 멀티플렉스 검출용으로 잘 구축이 될 수 있다. 한편, 본 발명의 작동방식에 대한 설명을 위하여, 본 발명이 1종의 분석물을 검출하는 경우 즉 모노플렉스 검출용으로 구축이 된 경우를 가정하면, 반응 스트립은 각각 1개의 검사구역, 대조구역 및 배경구역을 포함한다. 이 경우, 광원부는 제1광원부 및 제2광원부를 포함하고, 수광부는 제1수광부, 제2수광부 및 제3수광부를 포함하고, 제1광원부로부터의 광은 검사구역과 배경구역을 조사하며, 제2광원부로부터의 광은 배경구역과 대조구역을 조사하고, 검사구역, 배경구역 및 대조구역으로부터 방사되는 광은 각각 제1수광부, 제2수광부 및 제3수광부에서 검출된다(참조: 도 1). 이러한 방식에 의해, 검사구역 및 대조구역은 배경구역을 공유하게 되며, 결국 배경 보정과 배경 노이즈를 제거할 수 있게 된다.
본 발명의 디바이스의 장점 중 하나는, 검사구역으로 복수개로 한 멀티플렉스 검출용으로 잘 구축이 될 수 있다는 것이다. 본 발명의 일 구현예에 따르면,본 발명의 디바이스에서 검사구역, 배경구역 또는 검사구역과 배경구역은 2개 이상이다. 멀티플렉스 검출용 디바이스의 경우에서도 1개의 대조구역을 이용하여 충분히 실시할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면,상기 2개 이상의 검사구역 중에서 1개의 검사구역과 대조구역은 배경구역을 공유한다.
복수개의 검사구역을 포함하는 본 발명의 디바이스는, 배경구역을 공유한다는 원칙에서 벗어나지 않는 한, 다양한 방식으로 제작될 수 있다(참조: 도 3 및 도 4).
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 디바이스는 4개의 광원부, 2개의 검사구역, 2개의 배경구역, 1개의 대조구역, 5개의 수광부로 구성될 수 있다. 제1검사구역과 제2검사구역은 제1배경구역을 공유하며, 제2검사구역과 대조구역은 제2배경구역을 공유한다.
또 다른 예로서, 도 4의 본 발명의 디바이스는 3개의 광원부, 2개의 검사구역, 1개의 배경구역, 1개의 대조구역, 4개의 수광부로 구성될 수 있다. 제2검사구역과 대조구역은 배경구역을 공유한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 디바이스는 상기 검사구역과 대조구역에서 반응이 발생하기 전, 상기 수광부에서 검출되는 값(초기값)을 이용하여 상기 배경구역에 상응하는 수광부에서 검출되는 값을 동일한 값으로 보정하고, 상기 배경구역의 반응전 보정값과 상기 검사구역과 대조구역에 상응하는 수광부에서 검출되는 값들을 이용하여 상기 검사구역과 대조구역의 반응전 보정값을 얻는 프로세서를 추가적으로 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 검사구역과 대조구역에서 반응이 발생한 후, 상기 배경구역의 반응전 보정값 또는 반응후 보정값과 상기 검사구역과 대조구역에 상응하는 수광부에서 반응후 검출되는 값들을 이용하여 상기 검사구역과 대조구역의 반응후 보정값을 얻는 과정을 추가적으로 실시한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 프로세서는 상기 검사구역과 대조구역의 반응전 보정값 및 반응후 보정값을 이용한 방정식(equation)의 값을 상기 검사구역과 대조구역의 최종 측정값으로 결정하는 과정을 추가적으로 실시한다.
최종 측정값을 얻는데 사용하는 방정식은 임의로 정할 수 있으며, 간단한 방정식의 예는, “검사구역의 최종 측정값 = 검사구역의 반응전 보정값 - 검사구역의 반응후 보정값”, “검사구역의 최종 측정값 = 검사구역의 반응전 보정값 / 검사구역의 반응후 보정값”, “대조구역의 최종 측정값 = 대조구역의 반응전 보정값 - 대조구역의 반응후 보정값”, 또는 “대조구역의 최종 측정값 = 대조구역의 반응전 보정값 / 대조구역의 반응후 보정값”이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 프로세서는 최종 측정값을 소정(predetermined) 컷오프 값과 비교하여 상기 검체 내 분석물의 존재 여부를 정성적으로 결정하는 과정을 추가적으로 실시한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면,상기 프로세서는 최종 측정값을 미리 계산된 정량곡선에 대입하여 상기 검체 내 분석물을 정량적으로 분석하는 과정을 추가적으로 실시한다.
본 발명에서의 보정 방법과 정성적 및 정량적 분석 방법을 하기의 실시예에 상세하게 설명되어 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 광원부는 광분배기를 추가적으로 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광분배기를 사용할 경우 하나의 광원부가 검사구역, 대조구역 및 배경구역을 동등한 조건에서 조사할 수 있다. 본 발명에 있어서, 대체적으로 광원부의 개수가 n개인 경우, 수광부 개수는 n+1개이다. 한편, 본 발명에서 광분배기를 이용하는 경우, 광원부의 개수가 n개인 경우, 수광부 개수는 n+1개 초과이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 디바이스는 상술한 광원부, 반응 스트립 및 수광부 이외에, 측정 제어 및 계산을 위한 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 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 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 n 개의 광원부 및 최소 n+1 개의 수광부를 이용하는 것이다.
(b) 본 발명에 따르면, 배경 노이즈를 효과적으로 보정하여 정확하게 분석물을 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: 검사구역, 3: 대조구역, 4: 배경구역, 10: 반응 스트립, 11: 제1광원부, 12: 제2광원부, 21:제1수광부, 24: 제2수광부, 23: 제3수광부, 31:검사선, 33: 대조선.
도 2는 광분배기를 이용하는 본 발명의 디바이스의 다른 구현예에 대한 개략도이다. 1: 검사구역, 3: 대조구역, 4: 배경구역, 10: 반응 스트립, 11: 광원부 , 21:제1수광부, 24: 제2수광부, 23: 제3수광부, 31:검사선, 33: 대조선, 40: 광분배기.
도 3은 2개의 검사구역, 2개의 배경구역 및 1개의 대조구역을 갖는 본 발명의 디바이스의 구현예에 대한 개략도이다. 1: 제1검사구역, 2: 제2검사구역, 3: 대조구역, 5: 제1배경구역, 4: 제2배경구역, 10: 반응 스트립, 11: 제1광원부, 12: 제2광원부, 13: 제3광원부, 14: 제4광원부, 21: 제1수광부, 25: 제2수광부, 22: 제3수광부, 24: 제4수광부, 23: 제5수광부, 31,32: 검사선, 33: 대조선.
도 4는 2개의 검사구역, 1개의 배경구역 및 1개의 대조구역을 갖는 본 발명의 디바이스의 구현예에 대한 개략도이다. 1: 제1검사구역, 2: 제2검사구역, 3: 대조구역, 4: 배경구역, 10: 반응 스트립, 11: 제1광원부, 12: 제2광원부, 13: 제3광원부, 21: 제1수광부, 22: 제2수광부, 24: 제3수광부, 23: 제4수광부, 31,32: 검사선, 33: 대조선.
도 5는 본 발명의 디바이스의 어셈블리의 구체적인 구현예에 대한 개략도이다. 2개의 광원부가 각각 검사구역과 대조구역에 대응하여 그 상부에 위치한다. 10: 반응 스트립, 11: 제1광원부, 12: 제2광원부, 21:제1수광부, 24: 제2수광부, 23: 제3수광부, 31:검사선, 33: 대조선, 50: 기구부, 51, 52: 격벽
도 6은 본 발명의 디바이스의 어셈블리의 다른 구현예에 대한 개략도이다. 3개의 광원부가 각각 검사구역, 배경구역 및 대조구역에 대응하여 그 상부에 위치한다. 10: 반응 스트립, 11: 제1광원부, 12: 제2광원부, 21: 제1수광부, 24: 제2수광부, 23: 제3수광부, 31:검사선, 33: 대조선, 50: 기구부, 51, 52: 격벽
도 7은 본 발명의 디바이스의 구체적인 구현예에 따른 구성 및 회로에 관한 개략도이다. 61, 62: LED, 71, 73, 74: 광 트랜지스터(Phototransistor), 101: 디텍터 스위치(detector Switch), 102: 시작 스위치 (Start Switch), 103: LCD(Liquid Crystal Display), 106: 전압 조절기(regulator), 107: 코인 배터리, 108: 마이크로콘트롤러 (Microcntroller), 109: 직렬프로그래밍 연결부(Serial Programming Connector)
도 8은 본 발명의 디바이스의 구체적인 구현예에 따른 PCB (printed circuit board)의 개략도로 상부 (A)에는 LCD와 시작 스위치가, 하부 (B)에는 마이크로콘트롤러, 배터리, 광원부 및 수광부가 위치한다. 100: PCB, 102: 시작 스위치(Start Switch), 103: LCD (Liquid Crystal Display), 106: 전압 조절기(Regulator), 107: 코인 배터리, 108: 마이크로콘트롤러 (Microcontroller), 109: 직렬 프로그래밍 연결부
도 9는 본 발명의 디바이스의 구체적인 구현예에 따른 반응 스트립 하우징이 기구부에 삽입된 형태의 PCB 상부 (A) 및 하부 (B)의 개략도로 기구부는 PCB의 하부에 위치한다. 100: PCB, 102: 시작 스위치(Start Switch), 103: LCD(Liquid Crystal Display), 106: 전압 조절기 (Regulator), 107: 코인 배터리, 108: 마이크로콘트롤러(Microcontroller), 109: 직렬 프로그래밍 연결부, 114, 115: 기구부, 200: 반응 스트립 하우징, 205: 검체 점적부
도 10은 본 발명의 디바이스의 구체적인 구현예에 따른 반응 스트립 하우징 (A)과 스트립 하우징이 삽입된 측정기기 (B)에 대한 개략도이다. 200: 반응 스트립 하우징, 201: 검사선, 203: 배경구역, 204: 대조선, 205: 검체 점적부, 300: 측정기기 하우징, 302: 시작 버튼, 303: LCD, 304: 분리 버튼
도 11은 본 발명의 디바이스의 구체적인 구현예에 따라 황체형성호르몬 (LH : Luteinizing hormone) 검사 스트립을 이용하여 측정한 결과를 나타낸 도이다.
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, 수광부(21, 22, 23, 24, 25)가 광원부(11, 12, 13, 14) 보다 하나 이상 더 배열되는 것이다. 즉, n 개의 광원부(11, 12, 13, 14)가 사용되면 수광부(21, 22, 23, 24, 25)는 최소한 n+1개 이상으로 구성된다. 본 발명의 디바이스의 구성 방식에 따라, 하나의 광원부는 검사구역과 배경구역 또는 대조구역과 배경구역(도 1 및 도 3) 또는 2개의 검사구역(도 4)을 동등한 조건에서 조사한다.
광분배기(40)를 사용할 경우 하나의 광원이 검사구역(1), 대조구역(3) 및 배경구역(4)을 동등한 조건에서 조사할 수 있다(도 2).
수광부(21, 22, 23, 24, 25)는 광원부(11, 12, 13, 14)에서 조사된 광에 대한 광학적 반응을 검출하기 위해 검사구역(1, 2)과 대조구역(3)에 1:1로 상응하도록 배열되며, 적어도 하나 이상의 배경구역(4, 5)에 1:1로 상응하도록 배열되어야 한다.
본 발명에서 디바이스의 검사구역(1, 2), 대조구역(3) 및 배경구역(4, 5)은 n 개의 광원부(11, 12, 13, 14)와 n+1개 이상의 수광부(21, 22, 23, 24, 25)의 초기값 보정을 통해 표준화 될 수 있다. 즉, 반응이 일어나기 전의 디바이스에 광원이 동등한 조건에서 검사구역(1, 2), 대조구역(3) 및 배경구역(4, 5) 조합에 대해 조사하면 각 구역에 1:1로 상응하는 수광부(21, 22, 23, 24, 25)가 광을 검출하게 되는데, 두 개의 구역은 하나의 광원에서 동등한 조건으로 조사되고, 각 광원부(11, 12, 13, 14)는 공통된 구역을 공유하고 있기 때문에 표준화가 가능하다.
도 1은 이러한 분석 방법에 대한 예시로, 하나의 검사선(31)과 하나의 대조선(33)으로 구성된 면역크로마토그래피 스트립(10) 상에서 검사구역(1), 대조구역(3) 및 배경구역(4)을 두 개의 광원부(11, 12)가 동등한 조건으로 조사하여 3 개의 수광부(21, 23, 24)가 검출하게 된다. 이 때, 제1광원부(11)는 검사구역(1)과 배경구역(4)을 조사하고, 검사구역(1)에 대한 제1수광부(21)와 배경구역(4)에 대한 제2수광부(24)가 검출하게 된다. 제2광원부(12)는 대조구역(3)과 배경구역(4)에 조사되어 제2수광부(23)와 제3수광부(24)가 검출하게 된다.
도 7은 본 발명의 디바이스의 구체적인 구현예에 따른 광원부와 수광부를 이용한 디바이스의 구성 및 회로에 관한 개략도이고, 도 8은 본 발명의 디바이스의 구체적인 구현예에 따른 PCB (printed circuit board)의 상부와 하부의 개략도이고, 도 9는 본 발명의 디바이스의 구체적인 구현예에 따른 반응 스트립 하우징이 기구부에 삽입된 형태의 PCB의 개략도이며, 도 10은 본 발명의 디바이스의 구체적인 구현예에 따른 반응 스트립 하우징과 스트립 하우징이 삽입된 측정기기에 대한 개략도이다. 본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, PCB (100)에는 광원부 (61, 62), 수광부 (71, 73, 74), 마이크로콘트롤러 (108), 배터리 (107), LCD (103), 스위치 (101, 103) 등 구성품이 위치하게 된다. 광원부는 적색, 녹색, 청색, 혹은 삼색 등 다양한 종류를 사용할 수 있는데, 본 발명의 구체적인 구현예에 따르면 녹색 LED (Light-Emitting Diode)를 사용하였다. 수광부로는 포토트랜지스터 (phototransister)나 포토 다이오드 (Photo diode)를 사용할 수 있으며, 본 발명의 구체적인 구현예에 따르면 포토트랜지스터 (phototransister)를 사용하였다. 광원부의 빛이 검사 디바이스에 조사되어 반사된 후 수광부에서 신호를 받으며, 신호의 계산 및 반응의 제어는 마이크로콘트롤러(108)를 통해 이루어진다. 본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 마이크로콘트롤러는 저전력의 구현이 가능하며, 연산을 위한 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit), 아날로그-디지털 변환기(ADC: Analog-Digital Converter), 아날로그 비교기 (Comparator), 플래시 메모리 (Flash Memory), LCD 드라이버, 직렬통신인터페이스(Serial Communication Interface) 등으로 구성된다. 본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 전압 조절기(106)를 사용하여 전압을 일정하게 유지함으로써 보다 안정적인 결과를 얻을 수 있다. 본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 반응 디바이스(200)가 측정기기에 삽입되면 디텍터 스위치 (101)가 눌러져서 회로가 연결되어 배터리(107)로부터 전원이 공급되어 LCD (103)가 켜지게 된다. LCD는 다양한 문자나 도형을 사용하여 구성할 수 있으며, 검사의 진행, 결과 오류를 표시할 수 있다. 광원부와 수광부의 작동은 택트 스위치에 의해 전원이 들어오면 다양한 방법으로 적용할 수 있는데, 본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 시작 버튼(302)를 눌러서 시작 스위치(103)가 켜진 후 작동된다. 본 발명의 구체적인 구현예에 따르면, 직렬 프로그래밍 연결부(109)를 통해 컴퓨터와 같은 외부 기기와 연결되어 반응을 분석할 수 있다. 측정이 끝난 검사 디바이스는 분리버튼(304)을 누르면 분리된다.
반응이 일어나기 전의 디바이스 스트립은 백색의 니트로셀룰로스 막으로 서로 동등한 조건에서 광선을 조사받게 되는데, 제1광원부(11) 및 제2광원부(12)는 서로 공통된 배경구역(4)에 조사되기 때문에, 두 측정값에 대해 여러 가지 방식에 의해 표준화할 수 있다. 이와 같이 대조구역(3)에 대한 표준화 방식을 적용하여 제1수광부(21)와 제3수광부(23)에 대한 값들도 표준화 할 수 있기 때문에 각각의 광원과 수광부는 서로 별개의 부품을 사용하였으나, 반응 전에 모두 표준화하여 초기값 보정을 할 수 있다.
반응이 일어난 후 검사구역(1)의 검사선(31)은 표지체에 의해 신호의 세기가 정해지며, 대조선(33)은 반응이 제대로 수행되었는지에 따라 표지체에 의한 신호가 나타나게 된다. 반응이 일어난 후의 스트립은 서로 동등한 상태가 아니며, 반응이 일어나기 전에 측정된 초기값 보정으로부터 반응이 일어난 후에 측정된 값을 여러 가지 방식을 통해 정량화할 수 있다.
본 발명에서는 보정하는 방법의 일례로 설명하면 다음과 같다.
아래 표 1과 같이 도 1의 디바이스를 이용하여 얻은 측정값을 정의한 후 초기값 보정 및 배경 보정 등은 다음과 같이 수행할 수 있다:
광원부 수광부 반응 전 수광부 측정값 반응 후 수광부 측정값
보정 전 보정 후 보정 전 보정 후
11 21 T0 T'0 Tt T't
24 BT0 BT'0 BTt BT't
12 23 C0 C'0 Ct C't
24 BC0 BC'0 BCt BC't
(a) 반응이 일어나기 전, 초기값 보정에 대한 상수(a)를 반영하면 BC0와 BT0를 동일한 값으로 보정함으로써 광원부를 보정할 수 있고, 이렇게 보정된 광원부에 대하여 상수 (b)와 (c)를 반영하면 수광부를 모두 보정할 수 있다. 이에 따라 검사구역(1)과 대조구역(3)에서의 측정값을 계산하면 다음과 같다.
a = BC0/BT0, b = BT0/T0, c = BC0/C0
BT'0 = BT0 × a, T'0 = T0 × a × b, C'0 = C0 × c
(b) 반응이 일어난 후, 광원부 및 수광부 보정 상수 (a, b, c)를 반영하여 검사구역(1)과 대조구역(3)에서의 측정값을 계산하면 다음과 같다.
BT't = BTt × a, T't = Tt × a × b, C't = Ct × c
(c) 보정된 값들은 반응이 일어나기 전과 일어난 후의 차이를 이용하거나 비율을 이용하여 검사구역(1)의 최종 측정값(TI)과 대조구역(3)의 최종 측정값(CI)을 다음과 같이 계산할 수 있다.
TI = T'0 - T't CI = C'0 - C't
또는
TI = T't/T'0 CI = C't/C'0
본 발명에서는 보정하는 방법의 다른 일례로 설명하면 다음과 같다.
상기 표 1과 같이 도 1의 디바이스를 이용하여 얻은 측정값을 정의한 후 초기값 보정 및 배경 보정 등은 다음과 같이 수행할 수 있다:
(a) 반응이 일어나기 전, BC0와 BT0를 평균하여 동일한 값으로 보정함으로써 광원부를 보정할 수 있고, 이렇게 보정된 광원부에 대하여 수광부를 보정할 수 있다. 이에 따라 검사구역(1)과 대조구역(3)에서의 측정값을 계산하면 다음과 같다.
BT'0 = CT'0 = (BT0 + BC0)/2
T'0 = T0 × BT'0/BT0, C'0 = C0 × BC'0/BC0
(b) 반응이 일어난 후, 광원부 및 수광부를 보정하여 검사구역(1)과 대조구역(3)에서의 측정값을 계산하면 다음과 같다.
BT't = CT't = (BTt + BCt)/2
T't = Tt × BT't/BTt, C't = Ct × BC't/BCt
(c) 보정된 값들은 반응이 일어나기 전과 일어난 후의 차이를 이용하거나 비율을 이용하여 검사구역(1)의 최종 측정값(TI)과 대조구역(3)의 최종 측정값(CI)을 다음과 같이 계산할 수 있다.
TI = T'0 - T't CI = C'0 - C't
또는
TI = T't/T'0 CI = C't/C'0
상기와 같이 계산되는 측정값은 미리 정해진 컷오프(cutoff) 수치에 따라 정성 분석에 활용되거나, 미리 계산된 정량 곡선에 대입하여 정량값을 계산할 수 있다. 이 때 대조구역에서 측정된 값은 반응을 검증하거나 프로존 현상(prozone phenomenon)을 분석하는데 활용할 수 있고, 반응 스트립의 편차를 줄이기 위해 특정 값을 입력한 후 그 값에 따라 검사구역의 값을 보정하는데 사용될 수 있다.
도 11은 본 발명에 따라 제작된 황체형성호르몬 (LH : luteinizing hormone) 검사 스트립을 이용하여 측정한 결과를 나타낸 것이다. 황체형성호르몬(LH) 검사스트립은 니트로셀룰로스 막(Millipore)의 검사선에 염소 항-alpha-LH 항체(Arista Biologicals)를, 대조선에 염소 항-마우스 IgG (Arista Biologicals)를 고정하여 제조한다. 배경구역은 백색의 니트로셀룰로스 막으로 구성되며 별도의 처리를 하지 않고 그대로 사용하거나, 니트로셀룰로스 막 전체를 비특이 반응이나 용액 전개를 위해 특별히 고안된 용액에 적신 후 건조시켜 사용할 수 있다. 본 발명의 구체적인 실현예에 따르면 배경구역은 광원부의 빛 흡수를 최소화하기 위해 백색을 사용하는 것이 바람직하다. 황체형성호르몬을 검출하기 위해 마우스 항-beta LH 콜로이드 골드 접합체(Arista Biologicals)를 사용하며, 접합체 패드(Millipore)에 점적하여 건조시킨다. 검체 패드 (Millipore), 접합체 패드, 니트로셀룰로스 막, 흡수 패드 (Millipore)를 서로 중첩시킨 후 4 mm 길이로 자르고, 하우징에 조립시킨 후 검체를 하우징의 검체 점적부에 첨가하면 검사가 진행된다. 도 11의 두 번째 이미지는, 검사선 및 대조선에 모두 반응이 발생된 것으로서, 검체 내 LH가 컷오프 이상으로 존재함을 나타낸다. 도 11의 네 번째 이미지는, 대조선에만 반응이 발생된 것으로서, 검체 내 LH가 컷오프 이하로 존재함을 나타낸다. 검사 결과는 광원부의 빛이 스트립의 검사구역, 대조구역 및 배경구역에 조사된 후 반사되어 수광부에 의해 검출되는데, 미리 설정한 컷오프 수치에 따라 양성인 경우 YES(도 11의 첫 번째 이미지), 음성인 경우 NO(도 11의 세 번째 이미지)가 LCD에 표시된다.
본 발명에서는 각 측정값들을 보정하였기 때문에, 대조선과 검사선의 상대적인 발색 차이를 이용하여 컷오프를 미리 설정하지 않고 결과를 판정할 수 있다. 즉, 검사구역(1)의 최종 측정값(TI)과 대조구역(3)의 최종 측정값(CI)을 비교하는 방식으로 컷오프를 미리 설정하지 않고 CI값의 비율로 설정하는 것이다. 예를 들면 컷오프를 CI의 90%로 설정하면 TI가 컷오프 이상이면 양성으로, 컷오프 미만이면 음성으로 판정하도록 설정할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 대조구역, 검사구역 및 배경구역이 동등한 조건으로 광 조사를 받고, 각 구역에는 수광부가 상응해야 하며, 수광부는 항상 광원 보다 하나 이상 더 많이 배열되게 된다. 이러한 방법을 사용하면, 도 3과 도 4에 예시된 바와 같이 두 개 이상의 검사구역으로 구성된 디바이스도 보정을 통해 정확하게 분석물을 측정할 수 있도록 한다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (16)

  1. 다음을 포함하는 검체 내 분석물을 검출하기 위한 디바이스:
    (a) 광(light)을 발생시키는 광원을 포함하는 n개의 광원부;
    (b) (i) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사(illumination)되며 상기 분석물과 반응하는 물질을 포함하는 검사구역, (ⅱ) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사되며 대조물질을 포함하는 대조구역, 및 (ⅲ) 상기 광원부로부터 나오는 광이 조사되는 배경구역을 포함하는 반응 스트립; 상기 검사구역과 배경구역은 동일한 하나의 광이 조사되고, 상기 대조구역과 배경구역은 동일한 하나의 광이 조사되어, 상기 검사구역 및 대조구역은 상기 배경구역을 공유하며; 상기 검사구역과 배경구역에 조사되는 광과 상기 대조구역과 배경구역에 조사되는 광은 동일하거나 또는 상이할 수 있고; 상기 검사구역, 대조구역 및 배경구역은 동일한 반응 스트립 상에 배치되며; 그리고
    (c) 상기 반응 스트립의 검사구역, 대조구역 및 배경구역 각각으로부터 방사(emitting)되는 광을 검출하며, 상기 검사구역, 대조구역 및 배경구역 각각에 상응(corresponding)하여 배열(arrangement)되어 있는 최소 n+1개의 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. 제 1 항에 있어서, 상기 검사구역, 배경구역 또는 검사구역과 배경구역은 2개 이상인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 2개 이상의 검사구역 중에서 1개의 검사구역과 상기 대조구역은 상기 배경구역을 공유하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 디바이스는 상기 검사구역과 대조구역에서 반응이 발생하기 전, 상기 수광부에서 검출되는 값(초기값)을 이용하여 상기 배경구역에 상응하는 수광부에서 검출되는 값을 동일한 값으로 보정하고, 상기 배경구역의 반응전 보정값과 상기 검사구역과 대조구역에 상응하는 수광부에서 검출되는 값들을 이용하여 상기 검사구역과 대조구역의 반응전 보정값을 얻는 프로세서를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 검사구역과 대조구역에서 반응이 발생한 후, 상기 배경구역의 반응전 보정값 또는 반응후 보정값과 상기 검사구역과 대조구역에 상응하는 수광부에서 반응후 검출되는 값들을 이용하여 상기 검사구역과 대조구역의 반응후 보정값을 얻는 과정을 추가적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 검사구역과 대조구역의 반응전 보정값 및 반응후 보정값을 이용한 방정식(equation)의 값을 상기 검사구역과 대조구역의 최종 측정값으로 결정하는 과정을 추가적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 프로세서는 최종 측정값을 소정(predetermined) 컷오프 값과 비교하여 상기 검체 내 분석물의 존재 여부를 정성적으로 결정하는 과정을 추가적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 프로세서는 최종 측정값을 미리 계산된 정량곡선에 대입하여 상기 검체 내 분석물을 정량적으로 분석하는 과정을 추가적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 광원부는 광분배기를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 디바이스는 분석물에 대한 정성 또는 정량 검출용 디바이스인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  14. 제 5 항에 있어서, 상기 디바이스는 검체 내 복수의 분석물을 검출하기 위한 멀티플렉스 검출용 디바이스인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 검사구역과 배경구역에 조사되는 광과 상기 대조구역과 배경구역에 조사되는 광은 동일한 광인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  16. 다음의 단계를 포함하는 검체 내 분석물의 분석 방법:
    (a) 상기 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 디바이스에 검체를 적용하는 단계;
    (b) 상기 디바이스의 최소 n+1개의 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.
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