KR101746498B1 - 표적물질 검출카트리지 분석장치 및 이를 이용한 표적물질 검출카트리지 분석방법 - Google Patents

표적물질 검출카트리지 분석장치 및 이를 이용한 표적물질 검출카트리지 분석방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 표적물질 검출카트리지 분석장치는 상부가 개방되고 제1액상물질을 수용하는 제1저장챔버와, 상기 제1저장챔버의 상부에 위치하여 상기 제1저장챔버와 연결되고 상부와 하부가 개방되고 제2액상물질이 수용되는 제2저장챔버, 상기 제1저장챔버의 상부 및 상기 제2저장챔버의 하부 사이에 배치되고, 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제1분리막, 상기 제2저장챔버의 상부에서 상기 제2저장챔버를 통과하여 상기 제1분리막에 구멍을 낼 수 있는 천공체 및 상기 제1저장챔버에 대향하도록 배치되고 제1저장챔버에서 발생하는 화학발광을 감지하고 광도를 측정하는 수광센서를 포함하되, 상기 제2액상물질이 상기 천공체에 의해 천공된 상기 제1분리막의 구멍을 통하여 상기 제1저장챔버로 유입되어 상기 제1액상물질과 혼합될 수 있는 섹션을 적어도 하나 구비하는 표적물질 검출카트리지를 수용하고, 상기 표적물질 검출카트리지로부터 외부 빛을 차단하는 하우징; 상기 하우징의 일면에 마련되고 상기 표적물질 검출카트리지를 수납할 수 있는 수납함; 상기 하우징 내부에 위치하고 상기 표적물질 검출카트리지를 수납한 수납함이 닫히면 상기 표적물질 검출카트리지의 천공체를 밀어 상기 제1분리막에 구멍을 뚫게하는 푸쉬부; 상기 푸쉬부를 아래로 밀어주는 모터; 및 상기 모터의 구동을 제어하고, 상기 수광센서에 의해 측정된 광도 데이터를 수신하고 결과를 산출하는 제어부를 포함한다.

Description

표적물질 검출카트리지 분석장치 및 이를 이용한 표적물질 검출카트리지 분석방법{Apparatus for analyzing cartridge detecting target material and Method using thereof}
본 발명은 표적물질 검출카트리지 분석장치 및 분석방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피검물 카트리지에서 발생하는 신호를 분석할 수 있는 표적물질 검출카트리지 분석장치 및 분석방법에 관한 것이다.
본 연구는 산업통상자원부 광역경제권연계협력사업(2013년 부정맥 질환 진단/치료기기 개발 및 상용화 지원사업, 과제번호 R0002625)의 지원을 받아 수행하였습니다.
최근에, 검출하고자 하는 성분들의 농도를 사용 현장에서 직접 측정하고 이 결과를 즉시 반영하고자 하는 현장진단에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히, 사람의 질병을 빠르고 간단하게 진단, 분석할 수 있는 진단카트리지, 바이오칩 등에 대한 구체화된 요구가 우리 일상과 의료현장 등에서 증대되고 있다.
이에 발맞추어 생체 시료를 손쉽고 빠르게 진단 분석하기 위한 피검체 검출카트리지의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 다만 피검체 검출카트리지의 경우 외부환경이나 조건에 따라 편차가 큰 신호를 발생하므로, 신뢰성 있는 결과를 얻기 위하여 신호를 보정하여 분석할 수 있는 분석장치 또는 분석방법의 필요성이 대두되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 외부환경이나 조건에 따라 다른 신호값을 발생하는 피검체 검출카트리지의 신호값을 보정하여 신뢰도 높은 결과를 도출할 수 있는 표적물질 검출카트리지 분석장치 및 이를 이용한 표적물질 검출카트리지 분석방법을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 표적물질 검출카트리지 분석장치는 상부가 개방되고 제1액상물질을 수용하는 제1저장챔버와, 상기 제1저장챔버의 상부에 위치하여 상기 제1저장챔버와 연결되고 상부와 하부가 개방되고 제2액상물질이 수용되는 제2저장챔버, 상기 제1저장챔버의 상부 및 상기 제2저장챔버의 하부 사이에 배치되고, 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제1분리막, 상기 제2저장챔버의 상부에서 상기 제2저장챔버를 통과하여 상기 제1분리막에 구멍을 낼 수 있는 천공체 및 상기 제1저장챔버에 대향하도록 배치되고 제1저장챔버에서 발생하는 화학발광을 감지하고 광도를 측정하는 수광센서를 포함하되, 상기 제2액상물질이 상기 천공체에 의해 천공된 상기 제1분리막의 구멍을 통하여 상기 제1저장챔버로 유입되어 상기 제1액상물질과 혼합될 수 있는 섹션을 적어도 하나 구비하는 표적물질 검출카트리지를 수용하고, 상기 표적물질 검출카트리지로부터 외부 빛을 차단하는 하우징; 상기 하우징의 일면에 마련되고 상기 표적물질 검출카트리지를 수납할 수 있는 수납함; 상기 하우징 내부에 위치하고 상기 표적물질 검출카트리지를 수납한 수납함이 닫히면 상기 표적물질 검출카트리지의 천공체를 밀어 상기 제1분리막에 구멍을 뚫게하는 푸쉬부; 상기 푸쉬부를 아래로 밀어주는 모터; 및 상기 모터의 구동을 제어하고, 상기 수광센서에 의해 측정된 광도 데이터를 수신하고 결과를 산출하는 제어부를 포함한다.
상기 수납함은 서랍형태로 상기 하우징으로부터 개폐될 수 있다.
상기 푸쉬부는 플레이트 및 상기 플레이트에 상기 천공체에 대응하는 위치에 마련된 푸쉬바를 포함하여 상기 모터의 구동에 의해 상기 플레이트가 눌려지고 상기 푸쉬바가 상기 천공체를 밀 수 있다.
상기 푸쉬바를 감싸고 있는 용수철을 더 포함하여, 상기 플레이트를 미는 힘이 줄어들면 상기 푸쉬바가 원위치로 복원될 수 있다.
상기 표적물질 검출카트리지는 상기 제2저장챔버 상부에 위치하여 상기 제2저장챔버와 연결되고 상면과 하면이 개방되고, 제3액상물질이 수용되는 제3저장챔버; 및 상기 제2저장챔버의 상부 및 상기 제3저장챔버의 하부 사이에 위치하고, 상기 제2액상물질과 상기 제3액상물질을 서로 분리하는 제2분리막을 더 포함하고, 상기 푸쉬부는 상기 천공체를 밀어 상기 제1분리막 및 제2분리막에 구멍을 뚫을 수 있다.
상기 표적물질 검출카트리지 분석장치는 조건에 따른 기준시료의 상기 화학발광의 광도 데이터를 저장하는 데이터베이스를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 데이터베이스와 연동하여 표적물질을 포함하는 시료의 측정된 광도를 조건에 맞게 보정하여 산출할 수 있다.
일면에 상기 제어부가 산출한 결과를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 표적물질 검출카트리지 분석방법은 상부가 개방되고 제1액상물질을 수용하는 제1저장챔버와, 상기 제1저장챔버의 상부에 위치하여 상기 제1저장챔버와 연결되고 상부와 하부가 개방되고 제2액상물질이 수용되는 제2저장챔버, 상기 제1저장챔버의 상부 및 상기 제2저장챔버의 하부 사이에 배치되고, 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제1분리막, 상기 제2저장챔버의 상부에서 상기 제2저장챔버를 통과하여 상기 제1분리막에 구멍을 낼 수 있는 천공체 및 상기 제1저장챔버에 대향하도록 배치되고 제1저장챔버에서 발생하는 화학발광을 감지하고 광도를 측정하는 수광센서를 포함하되, 상기 제2액상물질이 상기 천공체에 의해 천공된 상기 제1분리막의 구멍을 통하여 상기 제1저장챔버로 유입되어 상기 제1액상물질과 혼합될 수 있는 섹션을 적어도 하나 구비하는 표적물질 검출카트리지를 표적물질 검출카트리지 분석장치의 수납함에 수납하는 과정; 상기 수납함이 닫히면 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 모터의 구동에 의해 푸쉬부가 상기 표적물질 검출카트리지의 천공체를 밀어 상기 제1분리막에 구멍을 뚫는 과정; 상기 제2액상물질이 상기 제1분리막의 구멍을 통해 상기 제1액상물질과 혼합되어 혼합물이 생성되면, 상기 혼합물의 화학발광의 광도를 상기 표적물질 검출카트리지의 수광센서가 측정하는 과정; 및 상기 수광센서가 측정한 광도 데이터를 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 제어부가 전달받아 분석하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표적물질 검출카트리지 분석방법은 상부가 개방되고 제1액상물질을 수용하는 제1저장챔버와, 상기 제1저장챔버의 상부에 위치하여 상기 제1저장챔버와 연결되고 상면과 하면이 개방되고 다른 제1액상물질이 수용되는 제2저장챔버, 상기 제2저장챔버의 상부에 위치하여 상기 제2저장챔버와 연결되고 상면과 하면이 개방되고 제3액상물질이 수용되는 제3저장챔버, 상기 제1저장챔버의 상부 및 상기 제2저장챔버의 하면 사이에 배치되고, 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제1분리막, 상기 제2저장챔버의 상부 및 상기 제3저장챔버의 하면 사이에 배치되고, 상기 제2액상물질과 상기 제3액상물질을 서로 분리하는 제2분리막, 상기 제3저장챔버의 상면에서 상기 제2분리막 및 상기 제1분리막에 구멍을 낼 수 있는 천공체 및 상기 제1저장챔버에 대향하도록 배치되고 제1저장챔버에서 발생하는 화학발광을 감지하는 수광센서를 포함하는 섹션을 적어도 하나 구비하는 표적물질 검출카트리지에 제1액상물질을 상기 제1저장챔버에 마련하고, 제2액상물질을 상기 제2저장챔버에 마련하고, 제3액상물질을 상기 제3저장챔버에 마련하여 표적물질 검출카트리지를 표적물질 검출카트리지 분석장치의 수납함에 수납하는 과정; 상기 수납함이 닫히면 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 모터의 구동에 의해 푸쉬부가 상기 표적물질 검출카트리지의 천공체를 밀어 상기 제2분리막에 구멍을 뚫는 과정; 상기 제3액상물질이 상기 제2분리막의 구멍을 통해 상기 제2액상물질과 혼합되어 제1혼합물이 생성되면, 상기 푸쉬부가 상기 표적물질 검출카트리지의 천공체를 밀어 상기 제1분리막에 구멍을 뚫는 과정; 상기 제1혼합물이 상기 제1분리막의 구멍을 통해 상기 제1저장챔버 내에서 상기 제1액상물질과 혼합되어 제2혼합물이 생성되면, 상기 제2혼합물에서 발생하는 화학발광의 광도를 상기 표적물질 검출카트리지의 수광센서가 측정하는 과정; 및 상기 수광센서가 측정한 광도 데이터를 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 제어부가 전달받아 분석하는 과정을 포함한다.
상기 수광센서가 측정한 광도 데이터를 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 제어부가 전달받아 분석하는 과정은, 상기 제어부가 상기 수광센서가 측정한 기준시료의 광도를 데이터베이스에 미리 저장된 기준시료의 광도 데이터와 비교하여 측정당시의 조건을 특정하고, 표적물질이 포함된 시료의 측정된 광도 데이터를 상기 측정당시의 조건에 맞게 보정하여 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 외부환경이나 조건에 따라 다른 신호값을 발생하는 피검체 검출카트리지의 신호값을 보정하여 신뢰도 높은 결과를 도출할 수 있는 표적물질 검출카트리지 분석장치 및 이를 이용한 표적물질 검출카트리지 분석방법을 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일측면에 따른 표적물질 검출카트리지 분석장치의 사시도.
도 3은 수납함에 수납되는 표적물질 검출카트리지의 사시도이고, 도 4는 표적물질 검출카트리지의 작용기전을 나타내는 개략단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표적물질 검출카트리지 분석장치 하우징 내부 에 마련된 푸시부를 나타내는 개략도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적물질 검출카트리지 분석장치의 개방된 하우징의 상면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표적물질 검출카트리지 분석장치의 개방된 하우징의 후면도.
도 8은 본 발명의 다른 측면에 따른 표적물질 검출카트리지 분석방법의 순서도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적물질 검출카트리지 분석방법의 순서도.
도 10은 조건에 따라 변화하는 피검체 검출카트리지의 화학발광 광량변화 그래프.
이하, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게
설명하고 자 한다. 본문에서 달리 명시하지 않는 한, 도면의 유사한 참조번호들은
유사한 구성요소들을 나타낸다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에서 상술하는 예
시적인 실시 예들은 한정을 위한 것이 아니며, 다른 실시 예들이 이용될 수 있으며, 여기서 개시되는 기술의 사상이나 범주를 벗어나지 않는 한 다른 변경들도 가능하다. 당업자는 본 개시의 구성요소들, 즉 여기서 일반적으로 기술되고, 도면에 기재되는 구성요소들을 다양하게 다른 구성으로 배열, 구성, 결합, 도안할 수 있으며, 이것들의 모두는 명백하게 고안되어지며, 본 개시의 일부를 형성하고 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막), 영역 및 형상을 명확하게 표현하기 위하여 구성요소의 폭, 길이, 두께 또는 형상 등은 과장되어 표현될 수도 있다.
일 구성요소가 다른 구성요소 "에 배치" 이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 배치되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결”이라고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에” 와 “바로 ~사이에” 등도 마찬가지로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용된 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석 될 수 없다.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일측면에 따른 표적물질 검출카트리지 분석장치의 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 표적물질 검출카트리지 분석장치는 수납함(20), 하우징(10), 표시부(30)를 포함한다.
수납함(20)은 표적물질 검출카트리지 분석장치의 하우징(10)의 일면, 바람직하게는 하우징(10)의 정면에 마련되어 후술할 하우징(10)으로부터 서랍처럼 열거나 닫을 수 있는 구조이다. 수납함(20)은 후술할 표적물질 검출카트리지를 내부에 수납하여 본 발명의 표적물질 검출카트리지 분석장치가 표적물질 검출카트리지를 분석할 수 있는 공간을 마련하고 있다. 수납함(20)은 여닫이가 쉽도록 손잡이(22)를 마련할 수 있다.
도 3은 수납함(20)에 수납되는 표적물질 검출카트리지의 사시도이고, 도 4는 표적물질 검출카트리지의 작용기전을 나타내는 개략단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 표적물질 검출카트리지는 제1저장챔버(110), 제2저장챔버(120), 제3저장챔버(130), 제1분리막(150a), 제2분리막(150b), 천공체(140)를 포함한다.
제3저장챔버(130)는 제2저장챔버(120)와 연결되고, 상단 및 하단이 개방되며, 후술할 제2분리막(150b)을 통해 제3액상물질(80)이 수용된다. 일례로, 제3저장챔버(130)는 도 4에서 도시된 바와 같이, 제2저장챔버(120)에 끼워지는 방식으로 연결될 수 있다. 이 과정에서 제3저장챔버(130)는 제2저장챔버(120)에 나사결합 방식으로 연결될 수도 있다. 이 때 제3저장챔버(130)의 하단은 제2저장챔버(120)과 나사결합방식으로 연결되는 과정에서 제2분리막(150b)과 밀착되면서 동시에 제2저장챔버(120)의 상단과도 밀착되어 제2액상물질(70)이 제2저장챔버(120)에 기밀성 있게 수용될 수 있다.
제2분리막(150b)은 제3저장챔버(130)의 하단과 제2저장챔버(120)의 상단 사이에 배치되며, 제3액상물질(80)과 제2액상물질(70)을 서로 격리한다. 이를 통하여 미리 제2저장챔버(120)에 진단에 필요한 정량이 제공된 제2액상물질(70)을 다른 물질과 격리할 수 있다. 한편, 본 명세서에서 개시하는 피검체 검출카트리지의 사용자는 피검체의 검출이 필요한 시점에 제2분리막(150b)의 제거 또는 파괴를 통하여 제3액상물질(80) 및 제2액상물질(70)을 혼합하여 제1액상혼합물질을 생성할 수 있다.
제2저장챔버(120)는 제3저장챔버(130) 및 제1저장챔버(110)와 연결되고, 상단 및 하단이
개방된 구조로, 후술할 제1 분리막(150a)을 이용해 제2액상물질(70)이 수용된다. 한편, 제2저장챔버(120)는 도 4에서 실시예로서 도시한 바와 같이, 천공체(140)를 이용하여 제3액상물질(80) 및 제2액상물질(70)의 액상혼합물질인 제1액상혼합물질이 제1액상물질(60)과의 혼합과정에서 제1저장챔버(110)로 용이하게 주입되도록 하기 위하여 제2저장챔버(120)의 하단은 아래로 갈수록 그 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다.
제1분리막(150a)은 제2저장챔버(120)의 하단 및 제1저장챔버(110)의 상단 사이에 배치되며, 제2액상물질(70)과 제1액상물질(60)을 서로 격리한다. 이를 통하여 미리 제1저장챔버(110)에 진단에 필요한 정량이 제공된 제1액상물질(60)을 다른 물질과 격리할 수 있다. 한편, 본 명세서에서 개시하는 피검체 검출카트리지의 사용자는 피검체의 검출이 필요한 시점에 제1분리막(150a)의 제거 또는 파괴를 통하여 제1액상혼합물질을 제1액상물질(60)과 혼합하여 제2액상혼합물질을 생성할 수 있다. 이 과정에서 발생되는 빛, 열 또는 전기신호를 측정함으로써 제3액상물질(80)의 피검체를 검출할 수 있다.
제1저장챔버(110)는 상단이 개방되며, 제1액상물질(10)이 수용된다. 제1저장챔버(110)는 도 3에서 도시된 바와 같이, 지지부(160)에 적어도 1개가 형성될 수 있다. 제1저장챔버(110)는 제1액상물질(10), 제2액상물질(20) 및 제3액상물질(30)의 혼합이 일어나 제2액상혼합물질을 생성하는 장소의 역할을 한다.
제1액상물질(60)은 진단 분석 대상의 종류, 방식 등에 따라 미리 설정된 필요한 정량이 제1저장챔버(110)에 공급되어 수용될 수 있다. 일례로, 제1액상물질(60)에는 제3액상물질(80)을 진단하여 분석할 수 있는 감지물질이 포함되어 있을 수 있다. 제3액상물질(80)에는 진단을 위한 피검물이 포함되어 있을 수 있다. 상기 피검물은 예로서 표적물질이 들어 있는 다양한 종류의 액상 물질로 물, 콧물, 침, 소변, 혈액 등일 수 있으며, 상기 표적물질은 상기 피검물에 포함된 나트륨(Na), 칼륨(K), 혈당, 특이 단백질, 독성물질, 각종 바이오 마커 등일 수 있다. 제2액상물질(70)에는 촉매 등의 반응촉진제 또는 앱타머 등의 반응매개제 등이 포함되어 있을 수 있다. 상기 반응촉진제는 상기 액상혼합물질을 생성하는 과정에서 제1액상물질(60) 및 제3액상물질(80)의 반응을 촉진시켜주는 기능을 수행할 수 있다. 상기 반응매개제는 상기 액상혼합물질을 생성하는 과정에서 제1액상물질(60)과 제3액상물질(80)간의 직접적인 반응이 어려울 경우 이를 매개하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 제3액상물질(80)은 먼저 상기 반응매개제와 결합을 하고, 제3액상물질(80)과 결합한 상기 반응매개제가 제1액상물질(60)과 반응하도록 도와주는 기능을 수행한다. 일반적으로 상기 반응매개제로서 다양한 앱타머 등이 사용되고 있다. 일례로, 상기 앱타머와 제3액상물질(80)이 반응하는 과정에서 제3액상물질(80)에 포함된 표적물질과 상기 앱타머가 결합될 수 있다. 이때, 상기 표적물질과 상기 앱타머와의 결합과정에서 상기 앱타머에서 전기적 에너지의 변위, 화학 극성의 변위 등이 발생할 수 있다. 이후, 상기 앱타머와 제1액상물질(10)의 반응과정에서 빛, 열 또는 전기신호가 발생할 수 있다. 다시 말하면, 제1액상물질(60), 제2액상물질(70) 및 제3액상물질(80)의 종류에 따라 상기 액상혼합물질의 혼합과정에서 빛, 열 또는 전기신호가 발생할 수 있다. 제1저장챔버(110)에 인접하여 배치되는 센서(170)는 이를 감지할 수 있다. 센서(170)로부터 감지된 신호와 메모리 등 저장장치(미도시)에 미리 저장된 기준값을 비교할 수 있다. 이를 통하여 본 명세서에서 개시하는 샘플분석용 카트리지는 제3액상물질(80)을 진단하여 분석할 수 있다. 일례로, 센서(170)는 제1액상물질(60), 제2액상물질(70) 및 제3액상물질(80)의 혼합과정에서 발생하는 빛을 감지하여 제3액상물질(80)을 진단하여 분석할 수 있다. 이 경우, 제1저장챔버(110)는 광투과성의 소재로 제작될 수 있다.
천공체(140)는 제3저장챔버(130)의 내부를 통과하면서 제2분리막(150b)을 천공하고, 제2저장챔버(120)의 내부를 통과하면서 제1분리막(150a)을 관통한다. 이 과정에서 제3액상물질(80)은 천공체(140)에 의해 천공된 제2분리막(150b)의 구멍을 통하여 제2저장챔버(120)로 유입되어 제2액상물질(70)과 혼합되어 제1액상혼합물질이 생성되고, 제1액상혼합물질은 천공체(140)에 의해 관통된 제1분리막(150a)을 경유하여 제1저장챔버(110)로 유입되어 제1액상물질(60)과 혼합되어, 제2액상혼합물질이 생성될 수 있다. 일례로, 천공체(140)는 제1저장챔버(110)로 이동하는 방향을 기준으로 그 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 특히, 천공체(140)의 끝단은 뾰족한 형상을 가질 수 있으며, 이를 통하여 제2분리막(150b) 및 제1분리막(150a)을 효과적으로 뚫을 수 있다.
한편 도 3 및 도 4에는 제1저장챔버, 제2저장챔버(120) 및 제3저장챔버(130)를 포함하는 피검체 검출카트리지가 도시되어 있으나 제2저장챔버(120)를 생략하고 제1저장챔버 및 제3저장챔버(130)를 포함하는 피검체 검출카트리지도 적용할 수 있다. 이 경우, 제3저장챔버(130)에는 상기 피검물과 상기 반응촉진제 또는 상기 반응매개제가 혼합된 액상물질이 수용될 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 하우징(10)은 본 발명의 표적물질 검출카트리지 분석장치의 부피 대부분을 차지하는 부분이다. 하우징(10)은 내부에 위치한 표적물질 검출카트리지에 외부 빛이 입사되지 않도록 암실처럼 빛을 완전히 차단하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 측면에 따른 피검체 검출카트리지 분석장치의 하우징(10)의 내부 에 마련된 푸쉬부를 나타내는 개략도이다. 도 6은 본 발명의 일 측면에 따른 피검체 검출카트리지 분석장치의 개방된 하우징(10)의 상면도이다. 도 7은 본 발명의 일 측면에 따른 피검체 검출카트리지 분석장치의 개방된 하우징(10)의 후면도이다. 도 5 내지 도 7을 참조하면, 푸쉬부(45)는 모터(41), 로터(46), 플레이트(44), 푸쉬바(42)를 포함하고 있다. 모터(41)는 모터(41)와 연결된 로터(46)를 회전하게 하는 구동주체이다. 로터(46)는 모터(41)와 연결되어 회전하는 부분으로 형상은 타원형이나 물방울 모양 등 장축과 단축이 있는 구조가 바람직하다. 표적물질 검출카트리지가 내장된 수납함(20)이 닫히면 로터(46)가 회전하면서 로터(46)의 장축이 아래로 향하며 회전할 때 로터(46)의 장축부분이 플레이트(44)를 아래로 밀어준다. 그리하여 플레이트(44)에 연결되어 있는 적어도 하나의 푸쉬바(42)가 아래로 내려가 표적물질 검출카트리지의 각 섹션에 구비되는 천공체(140)를 미는 구조일 수 있다. 푸쉬바(42)의 위치는 표적물질 검출카트리지의 천공체(140)와 대응하는 위치에 마련되어 있다. 푸쉬바(42)에는 용수철(43)이 구비되어 로터(46)의 회전에 의해 플레이트(44)가 눌려지면 푸쉬바(42)가 아래로 내려갔다가 플레이트(44)를 누르는 힘이 줄어들면 용수철(43)의 복원력에 의해 푸쉬바(42)가 다시 원위치로 복귀할 수도 있다.
제어부(50)는 푸쉬부(45)의 모터(41)의 구동을 제어하고, 수광센서에 의해 측정된 광도 데이터를 수신하고 결과를 산출하는 부분이다. 제어부(50)에 의해 산출된 결과는 표시부(30)에 나타낼 수 있다. 도 1 및 도 2에는 표시부(30)가 표적물질 검출카트리지 분석장치의 상면에 마련되어 있으나, 이에 국한되지 않고 타면에 마련되어 있는 것도 가능하다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 측면에 따른 표적물질 검출카트리지 분석방법의 흐름을 나타내는 순서도이다. 도 8을 참조하면, 먼저 피검물 검출 카트리지를 표적물질 검출카트리지 분석장치의 수납함(20)에 수납한다(S300). 피검물 검출카트리지의 구조는 위에서 도 3 및 도 4를 이용하여 설명하였으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음, 수납함(20)이 닫히면 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 모터(41)의 구동에 의해 푸쉬부(45)가 상기 표적물질 검출카트리지의 천공체(140)를 밀어 상기 제2분리막(150b)에 구멍을 뚫는다(S310). 모터(41)와 연결된 로터(46)가 회전하면서 플레이트(44)를 아래로 밀어준다. 그리하여 플레이트(44)에 연결되어 있는 적어도 하나의 푸쉬바(42)가 아래로 내려가 표적물질 검출카트리지의 각 섹션에 구비되는 천공체(140)를 밀게 된다. 푸쉬바(42)의 위치는 표적물질 검출카트리지의 천공체(140)와 대응하는 위치에 마련되어 있다.
제2분리막(150b)에 구멍이 뚫리면, 제3저장챔버(130)에 담겨있는 제3액상물질(80)이 구멍을 통해 제2저장챔버(120)에 흘러내리면서 제2저장챔버(120)에 저장되어 있는 제2액상물질(70)과 혼합된다.
다음, 상기 푸쉬부(45)가 상기 표적물질 검출카트리지의 천공체(140)를 밀어 상기 제1분리막(150a)에 구멍을 뚫는다(S315). 상기 제3액상물질(80)과 상기 제2액상물질(70)의 혼합물이 상기 제1분리막(150a)의 구멍을 통해 상기 제1저장챔버 내에서 상기 제1액상물질(60)과 혼합된다.
제3액상물질(80)과 제2액상물질(70)의 혼합물이 다시 제1액상물질(60)과 혼합되면 제1액상물질(60)에 포함된 발광물질에 의해 화학발광을 하게된다.
다음, 화학발광의 광도를 상기 표적물질 검출카트리지의 수광센서가 측정한다(S320).
다음, 수광센서가 측정한 화학발광의 광도 데이터를 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 제어부(50)가 전달받아 분석한다(S330).
이 과정에서 화학발광의 광도는 동일한 농도의 시료의 경우에도 온도나 습도 등 측정 환경 또는 조건에 따라 달라질 수 있다. 또한, 화학발광의 광도는 측정에 사용되는 센서(170)가 동일하다고 하더라도 센서(170)가 사용되는 환경조건, 즉, 온도, 습도 등에 따라 정적인 특성 및 동적인 특성이 변화될 수 있다. 또한, 제조과정 등에 따라 특성이 변화될 수 있어 주변환경의 변화에 따른 감도오차(sensitivity error), 감도변동(sensitivity drift), 오프셋(offset) 발생, 영점 변동(zero or null drift) 등과 같은 오차의 교정이 필요하다. 이에 기준시료의 광도를 먼저 측정하여 표준치를 산출하고, 피검물이 있는 시료의 광도를 측정하여 보정된 값으로 화학발광의 광도 데이터를 산출한 다음 제어부(50)를 통하여 분석할 필요가 있다. 보다 구체적으로 말하면, 먼저, 기준시료의 측정 및 피검물의 측정에 사용되는 각각의 센서(170)의 오차를 파악하여 이를 교정한다. 이후, 측정 환경 또는 조건 별로 광도를 미리 알고 있는 기준시료에 대하여 광도를 측정한다. 이후, 기준시료에 대하여 측정한 광도를 데이터베이스에 미리 저장된 기준시료의 화학발광 광도 데이터와 비교하여 센서(170)의 오프셋을 특정한다. 이후, 표적물질이 포함된 시료에 대한 측정을 통하여 얻어진 광도에 센서(170)의 상기 오프셋을 반영하여 상기 측정 당시의 조건에 맞게 표적물질이 포함된 시료의 측정된 광도를 보정하여 산출한다. 이후, 보정하여 산출된 표적물질이 포함된 시료의 측정된 광도를 데이터베이스에 미리 저장된 표적물질의 화학발광 광도 데이터와 비교하여 표적물질의 농도를 분석할 수 있다. 정리하면, 수광센서(170)가 측정한 광도 데이터를 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 제어부(50)가 전달받아 분석하는 과정은 다음과 같다. 제어부(50)는 수광센서(170)가 측정한 기준시료의 광도를 데이터베이스에 미리 저장된 기준시료의 화학발광 광도 데이터와 비교하여 측정 당시의 조건을 특정한다. 이 과정에서 오프셋을 산출할 수 있다. 이후 표적물질이 포함된 시료의 측정된 광도를 상기 측정 당시의 조건에 맞게, 즉 산출된 오프셋을 반영하여 표적물질이 포함된 시료의 측정된 광도를 보정하여 보정된 광도를 산출한다. 산출된 보정된 광도를 기준으로 시료의 농도를 분석할 수 있다.
도 10은 조건에 따라 변화하는 피검체 검출카트리지의 화학발광 광량변화를 나타내는 그래프로서, 외부조건의 변화에 따른 기준시료와 표적물질이 들어있는 시료의 광량의 차이는 데이터베이스(미도시)에 저장되어 있거나 수식으로 특정될 수 있다. 기준시료와 표적물질이 들어있는 시료의 화학발광의 광도 측정은 복수의 섹션이 구비되어 있는 표적물질 검출카트리지의 각각의 섹션에 각각의 시료를 준비하여 동시에 측정할 수 있다. 또는 단일 섹션으로 된 표적물질 검출 카트리지 복수 개에 기준시료와 표적물질이 들어있는 시료를 따로 따로 담고, 먼저 기준시료의 화학발광의 광도를 측정하고, 다음 표적물질이 들어있는 시료의 화학발광 광도를 측정할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표적물질 검출카트리지 분석방법의 흐름도를 나타낸다. 본 실시예에서는 도 8에서 설명한 피검물 검출카트리지에서 제2저장챔버가 생략되고 제1저장챔버와 제3저장챔버가 서로 연결된 구조이다. 따라서 도 8을 이용한 설명과 대동소이하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기로부터, 본 개시의 다양한 실시 예들이 예시를 위해 기술되었으며, 아울러 본 개시의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 가능한 다양한 변형 예들이 존재함을 이해할 수 있을 것이다. 그리고 개시되고 있는 상기 다양한 실시 예들은 본 개시된 사상을 한정하기 위한 것이 아니며, 진정한 사상 및 범주는 하기의 청구항으로부터 제시될 것이다.

Claims (10)

  1. 상부가 개방되고 제1액상물질을 수용하는 제1저장챔버와, 상기 제1저장챔버의 상부에 위치하여 상기 제1저장챔버와 연결되고 상부와 하부가 개방되고 제2액상물질이 수용되는 제2저장챔버, 상기 제1저장챔버의 상부 및 상기 제2저장챔버의 하부 사이에 배치되고, 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제1분리막, 상기 제2저장챔버의 상부에서 상기 제2저장챔버를 통과하여 상기 제1분리막에 구멍을 낼 수 있는 천공체 및 상기 제1저장챔버에 대향하도록 배치되고 제1저장챔버에서 발생하는 화학발광을 감지하고 광도를 측정하는 수광센서를 포함하되, 상기 제2액상물질이 상기 천공체에 의해 천공된 상기 제1분리막의 구멍을 통하여 상기 제1저장챔버로 유입되어 상기 제1액상물질과 혼합될 수 있는 섹션을 적어도 하나 구비하는 표적물질 검출카트리지를 수용하고, 상기 표적물질 검출카트리지로부터 외부 빛을 차단하는 하우징;
    상기 하우징의 일면에 마련되고 상기 표적물질 검출카트리지를 수납할 수 있는 수납함;
    상기 하우징 내부에 위치하고 상기 표적물질 검출카트리지를 수납한 수납함이 닫히면 상기 표적물질 검출카트리지의 천공체를 밀어 상기 제1분리막에 구멍을 뚫게하는 푸쉬부;
    상기 푸쉬부를 아래로 밀어주는 모터; 및
    상기 모터의 구동을 제어하고, 상기 수광센서에 의해 측정된 화학발광의 광도 데이터를 수신하고 결과를 산출하는 제어부를 포함하며,
    상기 푸쉬부는
    플레이트;
    장축과 단축을 가지며, 상기 모터와 연결되어 회전하는 로터;
    상기 플레이트에 상기 천공체에 대응하는 위치에 마련된 푸쉬바; 및
    상기 푸쉬바를 감싸고 있는 용수철을 포함하되,
    상기 모터의 구동에 의해 회전하는 상기 로터에 의해 상기 플레이트가 눌려지면 상기 푸쉬바가 상기 천공체를 밀며, 상기 로터가 상기 플레이트를 미는 힘이 줄어들면 상기 용수철의 복원력에 의하여 상기 푸쉬바가 원위치로 복원되는 것을 특징으로 하는 표적물질 검출카트리지 분석장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수납함은 서랍형태로 상기 하우징으로부터 개폐될 수 있는 것을 특징으로 하는 표적물질 검출카트리지 분석장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 표적물질 검출카트리지는
    상기 제2저장챔버 상부에 위치하여 상기 제2저장챔버와 연결되고 상면과 하면이 개방되고, 제3액상물질이 수용되는 제3저장챔버; 및
    상기 제2저장챔버의 상부 및 상기 제3저장챔버의 하부 사이에 위치하고, 상기 제2액상물질과 상기 제3액상물질을 서로 분리하는 제2분리막을 더 포함하고,
    상기 푸쉬부는 상기 천공체를 밀어 상기 제1분리막 및 제2분리막에 구멍을 뚫게 하는 것을 특징으로 하는 표적물질 검출카트리지 분석장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표적물질 검출카트리지 분석장치는 조건에 따른 기준시료의 상기 화학발광의 광도 데이터를 저장하는 데이터베이스를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 데이터베이스와 연동하여 표적물질을 포함하는 시료의 측정된 광도를 조건에 맞게 보정하여 산출하는 것을 특징으로 하는 표적물질 검출카트리지 분석장치.
  7. 제1항에 있어서,
    일면에 상기 제어부가 산출한 결과를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표적물질 검출카트리지 분석장치.
  8. 상부가 개방되고 제1액상물질을 수용하는 제1저장챔버와, 상기 제1저장챔버의 상부에 위치하여 상기 제1저장챔버와 연결되고 상부와 하부가 개방되고 제2액상물질이 수용되는 제2저장챔버, 상기 제1저장챔버의 상부 및 상기 제2저장챔버의 하부 사이에 배치되고, 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제1분리막, 상기 제2저장챔버의 상부에서 상기 제2저장챔버를 통과하여 상기 제1분리막에 구멍을 낼 수 있는 천공체 및 상기 제1저장챔버에 대향하도록 배치되고 제1저장챔버에서 발생하는 화학발광을 감지하고 광도를 측정하는 수광센서를 포함하되, 상기 제2액상물질이 상기 천공체에 의해 천공된 상기 제1분리막의 구멍을 통하여 상기 제1저장챔버로 유입되어 상기 제1액상물질과 혼합될 수 있는 섹션을 적어도 하나 구비하는 표적물질 검출카트리지를 표적물질 검출카트리지 분석장치의 수납함에 수납하는 과정;
    상기 수납함이 닫히면 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 모터의 구동에 의해 푸쉬부가 상기 표적물질 검출카트리지의 천공체를 밀어 상기 제1분리막에 구멍을 뚫는 과정;
    상기 제2액상물질이 상기 제1분리막의 구멍을 통해 상기 제1액상물질과 혼합되어 혼합물이 생성되면, 상기 혼합물의 화학발광의 광도를 상기 표적물질 검출카트리지의 수광센서가 측정하는 과정; 및
    상기 수광센서가 측정한 광도 데이터를 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 제어부가 전달받아 분석하는 과정을 포함하되,
    상기 푸쉬부는
    플레이트;
    장축과 단축을 가지며, 상기 모터와 연결되어 회전하는 로터;
    상기 플레이트에 상기 천공체에 대응하는 위치에 마련된 푸쉬바; 및
    상기 푸쉬바를 감싸고 있는 용수철을 포함하며,
    상기 제1분리막에 구멍을 뚫는 상기 과정은,
    상기 모터의 구동에 의해 회전하는 상기 로터에 의해 상기 플레이트가 눌려지면 상기 푸쉬바가 상기 천공체를 밀어 상기 제1분리막에 구멍을 뚫으며, 상기 로터가 상기 플레이트를 미는 힘이 줄어들면 상기 용수철의 복원력에 의하여 상기 푸쉬바가 원위치로 복원되는 과정을 통하여 수행되는 표적물질 검출카트리지 분석방법.
  9. 상부가 개방되고 제1액상물질을 수용하는 제1저장챔버와, 상기 제1저장챔버의 상부에 위치하여 상기 제1저장챔버와 연결되고 상면과 하면이 개방되고 제2액상물질이 수용되는 제2저장챔버, 상기 제2저장챔버의 상부에 위치하여 상기 제2저장챔버와 연결되고 상면과 하면이 개방되고 제3액상물질이 수용되는 제3저장챔버, 상기 제1저장챔버의 상부 및 상기 제2저장챔버의 하면 사이에 배치되고, 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제1분리막, 상기 제2저장챔버의 상부 및 상기 제3저장챔버의 하면 사이에 배치되고, 상기 제2액상물질과 상기 제3액상물질을 서로 분리하는 제2분리막, 상기 제3저장챔버의 상면에서 상기 제2분리막 및 상기 제1분리막에 구멍을 낼 수 있는 천공체 및 상기 제1저장챔버에 대향하도록 배치되고 제1저장챔버에서 발생하는 화학발광을 감지하는 수광센서를 포함하는 섹션을 적어도 하나 구비하는 표적물질 검출카트리지에 제1액상물질을 상기 제1저장챔버에 마련하고, 제2액상물질을 상기 제2저장챔버에 마련하고, 제3액상물질을 상기 제3저장챔버에 마련하여 표적물질 검출카트리지를 표적물질 검출카트리지 분석장치의 수납함에 수납하는 과정;
    상기 수납함이 닫히면 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 모터의 구동에 의해 푸쉬부가 상기 표적물질 검출카트리지의 천공체를 밀어 상기 제2분리막에 구멍을 뚫는 과정;
    상기 제3액상물질이 상기 제2분리막의 구멍을 통해 상기 제2액상물질과 혼합되어 제1혼합물이 생성되면, 상기 푸쉬부가 상기 표적물질 검출카트리지의 천공체를 밀어 상기 제1분리막에 구멍을 뚫는 과정;
    상기 제1혼합물이 상기 제1분리막의 구멍을 통해 상기 제1저장챔버 내에서 상기 제1액상물질과 혼합되어 제2혼합물이 생성되면, 상기 제2혼합물에서 발생하는 화학발광의 광도를 상기 표적물질 검출카트리지의 수광센서가 측정하는 과정; 및
    상기 수광센서가 측정한 광도 데이터를 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 제어부가 전달받아 분석하는 과정을 포함하되,
    상기 푸쉬부는
    플레이트;
    장축과 단축을 가지며, 상기 모터와 연결되어 회전하는 로터;
    상기 플레이트에 상기 천공체에 대응하는 위치에 마련된 푸쉬바; 및
    상기 푸쉬바를 감싸고 있는 용수철을 포함하며,
    상기 제1분리막에 구멍을 뚫는 상기 과정 및 상기 제2분리막에 구멍을 뚫는 상기 과정은,
    상기 모터의 구동에 의해 회전하는 상기 로터에 의해 상기 플레이트가 눌려지면 상기 푸쉬바가 상기 천공체를 밀어 순차적으로 상기 제2분리막과 상기 제1분리막에 구멍을 뚫으며, 상기 로터가 상기 플레이트를 미는 힘이 줄어들면 상기 용수철의 복원력에 의하여 상기 푸쉬바가 원위치로 복원되는 과정을 통하여 수행되는 표적물질 검출카트리지 분석방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 수광센서가 측정한 광도 데이터를 상기 표적물질 검출카트리지 분석장치의 제어부가 전달받아 분석하는 과정은,
    상기 제어부가 상기 수광센서가 측정한 기준시료의 광도를 데이터베이스에 미리 저장된 기준시료의 화학발광 광도 데이터와 비교하여 측정당시의 조건을 특정하고, 표적물질이 포함된 시료의 측정된 광도를 상기 측정당시의 조건에 맞게 보정하여 산출하는 것을 특징으로 하는 표적물질 검출카트리지 분석방법.
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