KR101829537B1 - 배양 대상물의 배출 가스를 분석하기 위한 키트 및 배양기 - Google Patents
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Abstract
배양 대상물의 배출 가스를 분석하기 위한 키트 및 배양기, 그리고 착용자의 배출 가스를 분석하기 위한 마스크를 제공한다. 본 발명에 따른 배양기는, 배양 대상물로부터 배출되는 가스를 분석할 수 있는 배양기로서 상기 배양 대상물이 배양되는 복수의 배양 셀을 포함하는 배양기 본체 상기 배양기 본체의 상측을 커버하는 배양기 커버 및 상기 배양기 커버의 내측면의 적어도 한 곳에 구비되며, 상기 가스와의 반응 시 변색하는 가스 분석용 시약 코팅을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은, 가스를 정량분석하는 기술분야에 대한 발명으로, 보다 구체적으로는 세포와 조직 같은 배양 대상물에서 배출되는 가스를 분석하기 위한 키트 및 배양기, 그리고 착용자의 날숨 내 대상 가스를 분석하기 위한 마스크에 관한 것이다.
일반적으로 생체 내 신호 전달 물질은 세포 간 신호 전달에 있어 전달자 역할을 한다. 가스 형태의 신호 전달물질로 알려져 있는 일산화질소(NO), 일산화탄소(CO) 및 황화수소(H2S)는 일반 신호 전달 물질과 다르게, 막 수용체의 유무에 상관없이 세포막을 자유롭게 투과하면서 세포간의 신호전달, 혈관 항상성 유지, 감염에 대한 저항 등의 생리적 기능을 수행할 수 있다. 이러한 세포 간 신호전달에 이상이 생기는 경우 질환이 발병할 위험이 존재한다.
일 예로, 황화수소(H2S)는 암이나 알츠하이머 질환의 발병에 관여하는 주요 신호 전달 물질이며 이러한 황화수소의 변화량을 측정함으로써 암이나 알츠하이머 질환의 발병 위험을 예측할 수 있다.
하지만, 황화수소는 생체 내에서 쉽게 확산되는 가스물질이므로, 현재의 분자생물학적 연구기법으로는 직접적인 정량화가 어려워 대부분의 경우 단백질의 발현을 측정하는 간접적인 방법을 이용하기 때문에 황화수소 자체의 직접적인 변화 양상을 정확히 파악하기 어렵다.
현재 황화수소를 측정하는 방법들은 다음과 같다.
첫째로, 메틸렌 블루를 이용하는 방법이다. 분석을 원하는 세포 또는 조직을 산성 조건하에 두어 황화수소를 발생하게 만들고, 황화수소와 아세트산아연(Zn(CH3CO2)2)을 반응시켜 황화아연(ZnS)을 생성한다. 형성된 황화아연(ZnS)을 Fe3+조건 하에서 페닐렌디아민(C6H4(NH2)2)과 반응시켜 메틸렌 블루를 만들고, 이를 분광학적으로 정량분석한다. 하지만, 이 방법에서 사용하는 페닐렌디아민은 독성이 있고 불안정한 시약일 뿐만 아니라, 산성 조건하에서 황화합물을 추가로 배출하여 황화수소량이 과측정되어 정확도가 높지 않다. 또한, 세포 또는 조직의 배양 시간이 오래 소요되며 여러 단계의 반응을 거쳐 번거롭다는 단점이 존재한다.
둘째로, 크로마토그래피를 이용하는 방법이다. 크로마토그래피는 혈청과 조직 내 황화수소량을 측정할 수 있지만, 생체 시료 내에서 실시간으로 측정할 수 없고, 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)는 고가의 장비이며 측정 시간이 오래 소요되어 시료들 내에서 원치 않은 반응이 야기될 수 있다.
셋째로, 전기화학적 센서를 이용하는 방법이다. 이 경우, 높은 선택성과 빠른 반응시간 등의 장점을 가지나, 전문 측정장비가 필요하고 오랜 안정화 시간이 요구된다는 단점이 있다.
넷째로, 황화수소에 특이적으로 결합하는 형광 염료를 이용하여 이미징하여 살아있는 세포에서 황화수소를 측정하는 방법이 있으나, 특수 형광염료를 필요로 할 뿐만 아니라 고가의 이미징 장비와 전문인력이 필요하고 오랜 시간이 걸린다는 단점이 있다.
본 발명은 배양 대상물의 배출 가스를 분석하기 위한 키트 및 배양기, 그리고 착용자의 배출 가스를 분석하기 위한 마스크를 제공하고자 한다.
본 발명은, 배양 대상물의 배출 가스를 분석하기 위한 키트 및 배양기, 그리고 착용자의 배출 가스를 분석하기 위한 마스크를 제공한다.
본 발명은, 배양 대상물로부터 배출되는 가스를 분석할 수 있는 키트 배양기(100)로서, 상기 배양 대상물이 배양되는 복수의 배양 셀(11)을 포함하는 배양기 본체(10) 상기 배양기 본체(10)의 상측을 커버하는 키트 배양기 커버(20) 및 상기 배양기 커버(20)의 내측면에 구비되며, 상기 가스와의 반응 시 변색하는 가스 분석용 시약 코팅(31)을 포함하는 배양기 (100)를 제공한다.
상기 배양기 커버(20)의 내측면은 상기 복수의 배양 셀(11)에 대응하는 복수의 분석 셀(30)을 포함하며, 상기 복수의 분석 셀(30) 중 적어도 하나에는 상기 가스 분석용 시약 코팅(31)이 구비될 수 있다.
상기 복수의 분석 셀(30) 각각은 상기 배양 셀(11)의 상측 가장자리(12)를 밀봉하는 원형 돌기(32)에 의해 구획될 수 있다.
상기 가스 분석용 시약 코팅(31)은 상기 가스의 농도에 따라 다른 색으로 변색할 수 있다.
상기 가스는 황화수소(H2S), 일산화질소(NO) 및 일산화탄소(CO) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 가스가 황화수소(H2S)인 경우 상기 가스 분석용 시약 코팅(31)은 질산은(AgNO3) 용액에 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)을 혼합한 물질인 것이 바람직하다.
상기 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 상기 나피온(Nafion)의 혼합 비율은 9:1인 것이 바람직하다.
상기 질산은(AgNO3) 용액의 농도는 0.05M 내지 0.1M 인 것이 바람직하다.
상기 배양 대상물은 S-Adenosyl methionine 처리한 C6 glioma 세포일 수 있다.
또한 본 발명은, 배양기 내의 배양 대상물로부터 배출되는 가스를 분석하기 위한 키트로서, 상기 배양기의 상면을 커버하는 내측면을 가진 시트 형태의 키트 몸체(50) 및 상기 내측면에 구비되며, 상기 가스와의 반응 시 변색하는 가스 분석용 시약 코팅(51)을 포함하는 시트 타입 가스 분석 키트(200)를 제공한다.
상기 내측면은 상기 배양기의 복수의 배양 셀에 대응하는 복수의 분석 셀(50)을 포함하며, 상기 복수의 분석 셀(50) 중 적어도 하나에는 상기 가스 분석용 시약 코팅(51)이 구비될 수 있다.
상기 키트 몸체(40)는 종이 재질로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 키트 몸체(40)에는 빨간색, 초록색 및 파란색을 띄는 표준색 물질(53)이 더 코팅될 수 있다.
상기 복수의 분석 셀(50)의 가장자리는 왁스 재질의 물질(52)이 코팅되고, 상기 왁스 재질의 물질(52) 안쪽에 상기 가스 분석용 시약 코팅(51)이 구비될 수 있다.
상기 가스는 황화수소(H2S), 일산화질소(NO) 및 일산화탄소(CO) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 가스가 황화수소(H2S)인 경우, 상기 가스 분석용 시약 코팅은 질산은(AgNO3) 용액에 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)을 혼합한 물질인 것이 바람직하다.
상기 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 상기 나피온(Nafion)의 혼합 비율은 7:3인 것이 바람직하다.
상기 질산은(AgNO3) 용액의 농도는 0.2M 인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 배양 대상물로부터 배출되는 가스를 분석할 수 있는 배양기(300)로서, 상기 배양 대상물이 배양되는 복수의 배양 셀(11)을 포함하는 배양기 본체(10) 상기 배양기 본체(10)의 상측을 커버하는 배양기 커버(20) 및 상기 시트 타입 가스 분석 키트(200)를 포함하는 배양기(300)를 제공한다.
상기 가스는 황화수소(H2S), 일산화질소(NO) 및 일산화탄소(CO) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 가스가 황화수소(H2S)인 경우, 상기 가스 분석용 시약 코팅(51)은 질산은(AgNO3) 용액에 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)을 혼합한 물질인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 사용자의 안면에 착용되는 마스크 본체(60) 및 상기 사용자의 날숨에 포함된 분석 대상 가스의 분석을 위해 상기 마스크 본체(60)에 구비되는 시트 타입 가스 분석 키트(70)를 포함하며, 상기 시트 타입 가스 분석 키트(70)의 일 측면에는 상기 가스와의 반응 시 변색하는 가스 분석용 시약 코팅(71)이 구비된 마스크(400)를 제공한다.
상기 시트 타입 가스 분석 키트(70)는 상기 마스크 본체(60)에 분리 가능하게 설치될 수 있다.
상기 시트 타입 분석 키트(70)는 상기 시트 타입 분석 키트(70)를 관통하는 통공(72a)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 이용되는 가스 분석 시약 코팅은 황화수소 농도에 따라 다르게 변색하므로 육안 또는 리더기를 통해 황화수소의 정량분석이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면 시트 타입 가스 분석 키트에는 빨간색, 초록색 및 파란색을 띄는 표준색 물질이 코팅되어 비색정량의 기준을 제공함으로써, 별도의 분석장치 없이 스캐너 및 스마트폰 앱 등을 이용한 황화수소의 정량분석이 가능하다.
본 발명을 통해 살아있는 세포가 배출하는 황화수소량을 정량분석하여 암이나 알츠하이머 질환의 발병 위험을 예측가능하다.
또한, 본 발명은 마스크 형태로 구비되어 날숨에 포함된 황화수소량을 정량분석하여 비침습적으로 암이나 알츠하이머 질환의 발병 위험을 예측가능하다.
또한, 본 발명에 이용되는 가스 분석 시약 코팅은 황화수소에만 선택적 반응하기 때문에 황을 포함하는 다른 물질과 반응하지 않아 황화수소 측정의 정확도 및 신뢰도가 높다.
도 1은 본 발명에 따른 배양기 제1 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 배양기의 배양기 커버의 사시도이다.
도 3은 도 1의 배양기의 배양기 본체의 사시도이다.
도 4는 도 1의 배양기의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 5는 가스 분석 시약 코팅에 포함된 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)의 혼합 비율을 변화시켜 측정한 흡광도의 그래프를 나타낸 도면이다.
도 6, 7은 도 1의 배양기에 구비되는 가스 분석 시약 코팅에 포함된 질산은 용액의 농도를 변화시켜 측정한 흡광도의 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8은 가스 분석 시약 물질의 황화수소 반응 선택성을 실험한 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1의 배양기를 이용하여 황화수소 농도에 따른 흡광도를 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 C6 glioma 세포에 황화수소 생성을 촉진하는 물질을 첨가시킨 후 황화수소량을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 C6 glioma 세포 수를 변화하여 황화수소량을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 배양기 제2 실시예의 사시도이다
도 13은 도 12의 배양기에 포함된 시트 타입 분석 키트의 사시도이다.
도 14는 도 12의 배양기의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 15는 도 13의 시트 타입 분석 키트에 구비되는 가스 분석 시약 코팅에 포함된 질산은 용액의 농도를 변화시켜 측정한 흡광도의 그래프를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 13의 시트 타입 분석 키트에 구비되는 가스 분석 시약 코팅에 포함된 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)의 혼합 비율을 변화시켜 황화수소의 농도에 따라 반응시킨 결과를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 마스크의 마스크 본체와 시트 타입 가스 분석 키트가 분리되어 있는 도면이다.
도 18은 도 17의 마스크 본체와 시트 타입 가스 분석 키트가 장착되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 배양기의 배양기 커버의 사시도이다.
도 3은 도 1의 배양기의 배양기 본체의 사시도이다.
도 4는 도 1의 배양기의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 5는 가스 분석 시약 코팅에 포함된 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)의 혼합 비율을 변화시켜 측정한 흡광도의 그래프를 나타낸 도면이다.
도 6, 7은 도 1의 배양기에 구비되는 가스 분석 시약 코팅에 포함된 질산은 용액의 농도를 변화시켜 측정한 흡광도의 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8은 가스 분석 시약 물질의 황화수소 반응 선택성을 실험한 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1의 배양기를 이용하여 황화수소 농도에 따른 흡광도를 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 10은 C6 glioma 세포에 황화수소 생성을 촉진하는 물질을 첨가시킨 후 황화수소량을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 C6 glioma 세포 수를 변화하여 황화수소량을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 배양기 제2 실시예의 사시도이다
도 13은 도 12의 배양기에 포함된 시트 타입 분석 키트의 사시도이다.
도 14는 도 12의 배양기의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 15는 도 13의 시트 타입 분석 키트에 구비되는 가스 분석 시약 코팅에 포함된 질산은 용액의 농도를 변화시켜 측정한 흡광도의 그래프를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 13의 시트 타입 분석 키트에 구비되는 가스 분석 시약 코팅에 포함된 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)의 혼합 비율을 변화시켜 황화수소의 농도에 따라 반응시킨 결과를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 마스크의 마스크 본체와 시트 타입 가스 분석 키트가 분리되어 있는 도면이다.
도 18은 도 17의 마스크 본체와 시트 타입 가스 분석 키트가 장착되는 모습을 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
1. 배양기의 제1
실시예
먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 배양기(100)의 제1 실시예에 대해 설명한다.
도 1는 본 발명에 따른 배양기 제1 실시예의 사시도이고, 도 2는 도 1의 배양기(100)의 배양기 커버(20)의 사시도이며, 도 3은 도 1의 배양기(100)의 배양기 본체(10)의 사시도이고, 도 4는 도 1의 배양기(100)의 A-A'선에 따른 단면도이다.
제1 실시예 배양기(100)는 배양 대상물이 배양되는 배양기 본체(10), 배양기 본체(10)의 상측을 커버하는 배양기 커버(20), 배양기 커버(20)의 내측면에 구비되는 가스 분석용 시약 코팅(31)을 포함한다.
상기 배양기 본체(10)는 배양 대상물이 배양되는 복수의 배양 셀(11)을 포함하며, 배양 대상물은 살아있는 세포 또는 조직인 것이 바람직하다. 배양 대상물은 배양 셀(11) 내에서 배양되면서 황화수소(H2S), 일산화질소(NO) 및 일산화탄소(CO) 가스를 배출한다.
상기 배양기 커버(20)는 배양기 본체(10)의 상측을 커버하며, 배양기 커버(20) 내측면에는 가스 분석용 시약 코팅(31)이 구비된다.
가스 분석용 시약 코팅(31)은 상기 가스와의 반응 시 변색하며, 가스 농도에 따라 각기 다른 색으로 변색한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 분석용 시약 코팅(31)이 가스 농도에 따라 다른 색으로 변색함에 따라, 육안 관찰 및 흡광도를 측정하는 기기를 이용하여 배양 대상물이 배출하는 가스의 정량적 분석이 가능하다.
배양기 커버(20)는 복수의 분석 셀(30)을 포함할 수 있다. 분석 셀(30) 각각은 배양 셀(11) 각각에 대응되는 부분이며, 원형 돌기(32)에 의해 구획되고, 그 내부에는 가스 분석용 시약 코팅(31)이 구비된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 원형 돌기(32)는 배양기 커버(20)의 내측면으로부터 돌출된 구조로 형성되며, 배양기 커버(20)가 배양기 본체(10)를 커버하는 경우, 원형 돌기(32) 각각은 배양 셀(11) 상측 가장자리를 밀봉하여 전체적으로 배양 셀(11) 각각을 커버하게 된다. 배양기 커버(20)의 내측면이 원형 돌기(32)를 포함하고 있어, 배양 셀(11)에 배양되는 배양 대상물이 배출하는 가스가 배양 셀(11)에 대응되는 분석 셀(30)의 가스 분석용 시약 코팅(31)과만 반응할 수 있다.
배양기(100)는 배양 대상물이 배출하는 가스를 분석할 수 있다. 이 때, 분석대상 가스가 황화수소(H2S)인 경우, 가스 분석용 시약 코팅(31)은 질산은(AgNO3) 용액을 포함하는 것이 바람직하다.
질산은 용액을 포함하는 가스 분석용 시약 코팅(31)이 황화수소와의 반응 시 색 변화하는 원리에 대해 먼저 설명한다. 질산은 용액의 Ag+와 황화수소(H2S)가 반응하는 경우 Ag2S가 생성되며, 이 Ag2S가 색을 띄기 때문에 육안으로 색 변화를 관찰할 수 있다. 이를 화학식으로 표현하면 아래와 같다.
H2S + 2Ag+ → 2H+ + Ag2S
가스 분석용 시약 코팅은 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)을 더 포함할 수 있다.
폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)의 비율을 조절하는 경우 황화수소와의 반응 시 색 변화의 정도가 다르게 나타나게 된다.
색 변화가 클수록 육안 또는 스캐너, 스마트폰 앱을 이용한 황화수소의 정량분석이 용이해지므로, 황화수소와의 반응 시 색 변화가 크게 되는 혼합 최적화비율을 찾기 위해 실험을 실시하였다. 도 5는 그 결과를 나타낸 도면이다.
실험은 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)의 비율을 1:9, 3:7, 5:5, 7:3, 9:1로 하여 100μM Na2S 용액에서 흡광도 분석을 실시하였다. 실험결과, 도 5에 나타난 것처럼 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)의 비율은 9:1인 경우 흡광도가 가장 높게 측정되었다. 흡광도가 높게 측정된다는 것은 황화수소와 반응한 후 변색하는 정도가 크게 되어, 육안 또는 스캐너 및 스마트폰 앱을 이용하여 선명하게 구별이 가능하다는 것을 의미한다. 이와 같은 실험을 통해 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)의 비율은 9:1인 것이 바람직함이 확인되었다.
가스 분석용 시약 코팅(31)은 황화수소의 농도에 따라 다르게 색 변색하는 것이 바람직하다. 황화수소의 농도에 따라 다르게 변색함으로써, 육안 또는 스캐너, 스마트폰 앱을 이용한 황화수소의 정량분석이 용이해지므로, 황화수소 농도에 따라 변색하는 질산은 용액의 최적 농도를 찾기 위해 실험을 실시하였다. 도 6 및 도 7은 그 결과를 나타낸 도면이다.
실험은 질산은 용액의 농도를 다르게 하여 Na2S 용액의 농도를 변화시킴에 따른 흡광도 변화량을 측정하였다. 구체적으로, 0μM 내지 100μM Na2S 용액과 함께 0.01M, 0.025M, 0.05M, 0.1M, 0.2M, 0.4M 질산은 용액을 사용하여 흡광도 분석을 실시하였다.
도 6 및 도 7에 나타난 것처럼, 0.01M, 0.025M의 질산은 용액을 사용한 것과는 달리 0.05M, 0.1M, 0.2M, 0.4M 질산은 용액을 사용할 경우 Na2S 용액의 농도가 증가함에 따라 흡광도가 비례하여 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 실험을 통해 가스 분석용 시약 코팅(31)의 질산은 용액은 0.05M 내지 0.4M 농도를 갖는 것이 바람직함이 확인되었다. 하지만, 농도가 높은 질산은 용액을 사용하기 위해서 질산은이 많이 투여되기 때문에 제조 단가가 상승하므로, 0.05M 내지 0.1M 농도의 질산은 용액을 사용하는 것이 더욱 바람직함을 충분히 예상가능 할 수 있을 것이다.
가스 분석용 시약 코팅(31)은 배양 대상물이 배출하는 가스의 정량분석을 위한 것이므로, 분석 대상 가스에 대해서만 선택적 반응하는 것이 바람직하다. 황화수소를 예로 들면, 황화수소가 아닌 황을 포함하는 물질과 반응하는 경우, 황화수소의 정량분석의 정확도가 떨어지기 때문에 황화수소에 대해서만 반응하는 반응 선택성을 가지는 것이 필수적이다.
이러한, 가스 분석용 시약 코팅(31)의 황화수소에의 반응 선택성을 확인하기 위해 실험을 실시하였다. 도 8은 그 결과를 나타낸 도면이다.
구체적으로, 황화수소(H2S) 이외에 S를 함유하는 다른 물질에 의해서도 가스 분석용 시약 물질(31)이 반응하는지 알아보기 위해 GHS(glutathione), Cys(Cysteine), DTT(Dithiothreitol)를 대조군으로 하여 실험을 실시하였다.
도 8에 나타난 것처럼, 황화수소를 배출하는 용액인 Na2S의 경우 농도가 증가할수록 흡광도 또한 비례하여 증가함을 확인할 수 있었으나, 그 외의 GHS, Cys, DTT는 농도가 증가하여도 흡광도 변화가 없음을 확인할 수 있었다.
실험을 통해, 가스 분석용 시약 코팅(31)은 황화수소(H2S)에 대해서만 선택적 반응할 수 있음을 확인할 수 있었다.
상기 실험들을 통해, 제1 실시예 배양기(100)에 구비되는 가스 분석용 시약 코팅(31)은 황화수소와의 반응을 통해 변색함으로써, 육안 또는 스마트폰 앱 등을 통해 배양 대상물이 배출하는 황화수소를 정량적으로 분석하는 것이 가능함을 확인하였다.
제1 실시예 배양기(100)의 성능을 테스트하기 위해 실험을 실시하였다.
구체적으로, 배양기(100)를 이용하여 세포 배양 조건(섭씨 37도, CO2 Incubator)에서 황화수소 공급물질인 Na2S에서 방출된 황화수소 농도에 따라 변화하는 흡광도를 분석하는 실험을 실시하였다. 도 9는 그 결과를 나타낸 도면이다.
황화수소 농도가 증가함에 따라 흡광도 또한 증가함을 확인할 수 있고, 이를 함수로 나타내면 y=0.0169x-0.0122임을 확인할 수 있었다. 이와 같은 실험을 통해, 배양기(100)는 황화수소 농도 1μM 당 0.0169의 흡광도의 차이를 보이는 성능을 가짐을 확인할 수 있었다.
추가적으로, 살아있는 세포 또는 조직에서 배출되는 황화수소량을 측정하기 위해 실험을 실시하였다. 도 10은 그 결과를 나타낸 도면이다.
2 X 105 세포수를 가진 C6 glioma 세포군에 황화수소 생성을 촉진하는 물질인 SAM(S-Adenosyl methionine), Cystein, H-Cystein을 처리하여, C6 glioma 세포가 배출하는 황화수소량을 측정하였다.(2.5 mM SAM, 10 mM cysteine, 0.5mM homo-cystein 처리)
도 10에 나타난 것처럼, 황화수소 생성을 촉진시키는 물질을 처리한 경우 처리하지 않은 대조군과 비교하여 황화수소 배출량이 증가함을 확인할 수 있었다.
또한, C6 glioma cell 세포수를 증가시켜 10만, 20만, 40만 세포수를 가진 C6 glioma 세포군에서 배출되는 황화수소량을 측정하는 실험을 실시하였다. 도 11은 그 결과를 나타낸 도면이다.
도 11에 나타난 것처럼, 세포수가 증가할수록 황화수소 배출량이 늘어남을 확인할 수 있었다.
2. 배양기의 제2
실시예
이하에서는, 도 12 내지 도 14를 참조하여 배양기의 제2 실시예에 대해 자세히 설명한다.
도 12는 본 발명에 따른 배양기 제2 실시예의 사시도이고, 도 13은 도 12의 배양기(300)에 포함된 시트 타입 분석 키트(200)의 사시도이며, 도 14는 도 12의 배양기(300)의 B-B'선에 따른 단면도이다.
제2 실시예 배양기(300)는 배양기 본체(10)와 배양기 커버(20) 및 시트 타입 분석 키트(200)를 포함한다.
배양기 본체(10)는 배양 대상물이 배양되는 복수의 배양 셀(11)을 포함하며, 배양기 커버(20)는 상기 배양기 본체(10)의 상측을 커버한다. 배양기 본체(10) 및 배양기 커버(20)는 제1 실시예 배양기(100)에 포함된 배양기 본체(10) 및 배양기 커버(20)와 동일한 것을 사용할 수 있다. 배양기 본체(10) 및 배양기 커버(20)에 대한 자세한 설명은 제1 실시예 배양기(100)를 설명하면서 전술하였으므로 생략하기로 한다.
시트 타입 분석 키트(200)는 시트 형태로 형성되며, 배양기 본체(10)와 배양기 커버(20) 사이에 배치되어 복수의 배양 셀(11)에서 배양되는 배양 대상물이 배출하는 가스를 검출하는 부분이다.
시트 타입 가스 분석 키트(200)는 시트 형태의 키트 몸체(40)와 가스 분석용 시약 물질(51)을 포함한다.
키트 몸체(40)는 배양기의 상면을 커버하는 내측면을 포함한다. 내측면에는 가스와의 반응 시 변색하는 가스 분석용 시약 코팅(51)이 구비된다. 키트 몸체(40)는 배양기(300)의 복수의 배양 셀(11)에 대응하는 복수의 분석 셀(50)을 포함하며, 복수의 분석 셀(50) 내부에 가스 분석용 시약 코팅(51)이 구비된다. 분석 셀(50)이 배양 셀(11)에 대응됨에 따라, 도 12에 나타난 것처럼 배양기 커버(20)가 배양기 본체(10)를 커버하는 경우, 배양 셀(11)에 배양되는 배양 대상물이 배출하는 가스가 배양 셀(11)에 대응되는 분석 셀(50)의 가스 분석용 시약 코팅(51)과만 반응할 수 있다.
도 13을 참조하면, 키트 몸체(40)에는 빨간색, 초록색 및 파란색을 띄는 표준색 물질(53)이 더 코팅된다. 모든 색은 삼원색인 빨간색, 초록색 및 파란색을 혼합하여 나타낼 수 있으므로, 키트 몸체(40)에 빨간색, 초록색 및 파란색을 띄는 표준색 물질(53)이 코팅됨으로써 가스 분석용 시약 코팅(51)이 가스와 반응하여 변색하는 경우, 그 변화한 색을 빨간색, 초록색 및 파란색의 비율로 정량화하는 것이 가능하다. 가스의 농도에 따라 가스 분석용 시약 코팅(51) 또한 다른 색으로 변색하므로, 각각의 분석 셀(50)은 배양 대상물의 종류, 상태에 따라 다른 색으로 표시된다. 각 분석 셀(50)이 표시하는 색을 분석함으로써 배양 대상물이 배출하는 가스의 정량 분석이 가능하다. 이러한 분석은 카메라, 스캐너 및 스마트폰의 앱을 통해 수행될 수 있고, 별도의 분석장비 없이 분석이 가능하므로 비용 면에서도 경제적이다. 분석 방법에 대한 자세한 설명은 본 발명의 주요한 특징이 아니므로 생략하기로 한다.
도 13을 다시 참조하면, 복수의 분석 셀(50) 가장자리는 왁스 재질의 물질(52)이 코팅되고, 왁스 재질의 물질(52)의 안쪽에 가스 분석용 시약 코팅(51)이 구비된다. 왁스 재질의 물질(52)에 의해 복수의 분석 셀(50) 각각이 구획된다. 왁스 재질의 물질(52)이 코팅됨으로써, 왁스 재질의 물질(52) 안쪽에 코팅된 가스 분석용 시약 코팅51)이 왁스 재질의 물질(52) 바깥으로 새어나가지 않도록 한다.
키트 몸체(40)는 종이 재질로 이루어진 것이 바람직하다. 키트 몸체(40)가 종이 재질로 이루어져 제조 단가가 절감되며, 왁스프린터 및 잉크젯 프린터 등으로 왁스 재질의 물질(52)을 정밀하게 코팅할 수 있다.
제2 실시예 배양기(300) 또한 배양 셀(11) 내에 배양되는 배양 대상물이 배출하는 가스를 분석할 수 있다. 분석대상 가스가 황화수소(H2S)인 경우, 가스 분석용 시약 코팅(51)은 질산은(AgNO3) 용액과 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)을 혼합한 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 가스 분석용 시약 코팅(51)이 상기 구성을 포함하고 있어, 황화수소 농도에 따라 다른 색으로 변색하므로 육안 또는 스마트폰 앱을 이용하여 황화수소의 정량분석이 가능하다.
가스 분석용 시약 코팅(51)은 황화수소의 농도에 따라 다르게 색 변색하는 것이 바람직하다. 황화수소의 농도에 따라 다르게 변색함으로써, 육안 또는 스캐너, 스마트폰 앱을 이용한 황화수소의 정량분석이 용이해지므로, 황화수소 농도에 따라 변색하는 질산은 용액의 농도를 찾기 위해 실험을 실시하였다. 도 15는 그 결과를 나타낸 도면이다.
실험은 질산은 용액의 농도를 다르게 하여 Na2S 용액의 농도를 변화시킴에 따른 흡광도 변화량을 측정하였다. 구체적으로, 0μM 내지 100μM Na2S 용액과 함께 0.5M, 1M, 2M 농도의 질산은 용액을 사용하여 흡광도 분석을 실시하였다.
질산은 용액을 2M 농도로 하였을 때 Na2S 용액의 농도가 증가함에 따라 흡광도가 비례하여 증가하는 것을 확인할 수 있다. 실험을 통해, 2M 농도의 질산은 용액을 사용하는 것이 바람직함이 확인되었다. 또한, 살아있는 세포 또는 조직에서 배출되는 황화수소량으로 추정되는 0~50 μM Na2S 농도 영역에서 2M 농도의 질산은 용액을 사용하는 것이 가장 높은 반응성을 나타내는 것을 확인하였다.
이와 같은 실험을 통해, 제2 실시예 배양기(300)에 이용되는 가스 분석용 시약 코팅(51)의 질산은 용액의 바람직한 농도는 0.2M인 것이 확인되었다.
또한, 가스 분석용 시약 코팅(51)에 포함된 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)의 비율을 조절하는 경우 황화수소와의 반응 시 색 변화의 정도가 다르게 나타나게 된다.
색 변화가 클수록 육안 또는 스캐너, 스마트폰 앱을 이용한 황화수소의 정량분석이 용이해지므로, 황화수소와의 반응 시 색 변화가 크게 되는 혼합 최적화비율을 찾기 위해 실험을 실시하였다. 도 16은 그 결과를 나타낸 도면이다.
실험은 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)의 비율을 5:5, 7:3, 9:1로 하여 Na2S 용액의 농도에 따른 색 변화를 관찰하였다. 실험결과, 도 16에 나타난 것처럼 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)의 비율은 7:3인 경우 Na2S 용액의 낮은 농도에서의 색 변화가 가장 뚜렷하고, 전체적으로 균일하게 색 변화가 관찰되었다. 이와 같은 실험을 통해 가스 분석용 시약 코팅(51)에 포함된 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)의 비율은 7:3인 것이 바람직함이 확인되었다.
3. 마스크의 설명
도 17 및 도 18을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마스크(400)에 대해 설명한다.
도 17은 본 발명에 따른 마스크(400)의 마스크 본체(60)와 시트 타입 가스 분석 키트(70)가 분리되어 있는 도면이고, 도 18은 도 17의 마스크 본체(60)와 시트 타입 가스 분석 키트(70)가 장착되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 마스크(400)는 마스크 본체(60)와 시트 타입 분석 키트(70)를 포함한다.
마스크 본체(60)는 사용자의 안면에 착용되는 부분이다. 마스크 본체(60)에는 사용자의 귀에 착용되어 마스크 본체(60)를 사용자의 안면에 고정하는 끈이 구비된다.
또한, 마스크 본체(60)에는 시트 타입 가스 분석 키트(70)가 구비된다.
시트 타입 가스 분석 키트(70)는 일 측면에 가스와 반응 시 변색하는 가스 분석용 시약 코팅(71)이 구비되며 시트 형태로 구성된 키트 몸체(72)를 포함한다. 사용자의 날숨에는 황화수소 가스가 포함되어 있으므로 사용자가 숨을 내뱉는 경우, 키트 몸체(72)에 구비된 가스 분석용 시약 코팅(71)은 날숨에 포함된 황화수소와 반응하여 변색하게 된다. 황화수소 가스의 농도에 따라 가스 분석용 시약 코팅(71) 또한 다르게 변색하므로, 색 변화를 관찰하여 날숨에 포함된 황화수소를 정량분석할 수 있다.
황화수소를 분석하기 위한 가스 분석용 시약 코팅(71)은 질산은(AgNO3) 용액과 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)을 혼합한 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 가스 분석용 시약 코팅(51)이 상기 구성을 포함하고 있어, 황화수소 농도에 따라 다른 색으로 변색하므로 육안 또는 스마트폰 앱을 이용하여 황화수소의 정량분석이 가능하다. 이에 관한 설명은 전술하였으므로, 생략하기로 한다.
상기 시트 타입 가스 분석 키트(70)는 마스크 본체(60)에 분리 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 도 18에 나타난 것처럼, 시트 타입 가스 분석 키트(70)가 분리 가능하게 설치되어, 가스 정량분석의 편리성이 증대된다.
키트 몸체(72)는 키트 몸체(72)를 관통하는 통공(72a)가 형성되는 것이 바람직하다. 키트 몸체(72)에 다수의 통공(72a)이 형성되어 사용자가 마스크(400)를 착용한채 호흡하더라도 공기의 흐름을 막지 않아 불편함을 느끼지 않게 된다.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10 : 배양기 본체
11 : 배양 셀
20 : 배양기 커버
30, 50 : 분석 셀
31, 51, 71 : 가스 분석용 시약 코팅
32 : 원형 돌기
40, 72 : 키트 몸체
52 : 왁스 재질의 물질
53 : 표준색 물질
60 : 마스크 본체
61 : 수납부
70, 200 : 시트 타입 분석 키트
72a : 통공
100, 300 : 배양기
400 : 마스크
11 : 배양 셀
20 : 배양기 커버
30, 50 : 분석 셀
31, 51, 71 : 가스 분석용 시약 코팅
32 : 원형 돌기
40, 72 : 키트 몸체
52 : 왁스 재질의 물질
53 : 표준색 물질
60 : 마스크 본체
61 : 수납부
70, 200 : 시트 타입 분석 키트
72a : 통공
100, 300 : 배양기
400 : 마스크
Claims (24)
- 배양 대상물로부터 배출되는 황화수소(H2S) 가스를 분석할 수 있는 배양기(100)로서,
상기 배양 대상물이 배양되는 복수의 배양 셀(11)을 포함하는 배양기 본체(10);
상기 배양기 본체(10)의 상측을 커버하는 배양기 커버(20); 및
상기 배양기 커버(20)의 내측면에 구비되며, 상기 가스와의 반응 시 변색하는 가스 분석용 시약 코팅(31);을 포함하며,
상기 가스 분석용 시약 코팅(31)은 질산은(AgNO3) 용액에 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)을 혼합한 물질인,
배양기(100). - 제1항에 있어서,
상기 배양기 커버(20)의 내측면은 상기 복수의 배양 셀(11)에 대응하는 복수의 분석 셀(30)을 포함하며, 상기 복수의 분석 셀(30) 중 적어도 하나에는 상기 가스 분석용 시약 코팅(31)이 구비된,
배양기(100). - 제2항에 있어서,
상기 복수의 분석 셀(30) 각각은 상기 배양 셀(11)의 상측 가장자리(12)를 밀봉하는 원형 돌기(32)에 의해 구획되는,
배양기(100). - 제1항에 있어서,
상기 가스 분석용 시약 코팅(31)은,
상기 가스의 농도에 따라 다른 색으로 변색하는,
배양기(100). - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 상기 나피온(Nafion)의 혼합 비율은 9:1인,
배양기(100). - 제1항에 있어서,
상기 질산은(AgNO3) 용액의 농도는 0.05M 내지 0.1M 인,
배양기(100). - 제1항에 있어서,
상기 배양 대상물은 S-Adenosyl methionine 처리한 C6 glioma 세포인,
배양기(100). - 배양기 내의 배양 대상물로부터 배출되는 가스를 분석하기 위한 키트로서,
상기 배양기의 상면을 커버하는 내측면을 가진 시트 형태의 키트 몸체(40); 및
상기 내측면에 구비되며, 상기 가스와의 반응 시 변색하는 가스 분석용 시약 코팅(51);을 포함하고,
상기 내측면은 상기 배양기의 복수의 배양 셀에 대응하는 복수의 분석 셀(50)을 포함하며, 상기 복수의 분석 셀(50) 중 적어도 하나에는 상기 가스 분석 시약 코팅(51)이 구비되고,
상기 복수의 분석 셀(50)의 가장자리는 왁스 재질의 물질(52)이 코팅되고,
상기 왁스 재질의 물질(52)의 안쪽에 상기 가스 분석용 시약 코팅(51)이 구비되는,
시트 타입 가스 분석 키트(200). - 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 키트 몸체(40)는 종이 재질로 이루어진,
시트 타입 가스 분석 키트(200). - 제10항에 있어서,
상기 키트 몸체(40)에는 빨간색, 초록색 및 파란색을 띄는 표준색 물질(53)이 더 코팅된,
시트 타입 가스 분석 키트(200). - 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 가스는 황화수소(H2S), 일산화질소(NO) 및 일산화탄소(CO) 중 어느 하나인 것인,
시트 타입 가스 분석 키트(200). - 제15항에 있어서,
상기 가스가 황화수소(H2S)인 경우,
상기 가스 분석용 시약 코팅(51)은 질산은(AgNO3) 용액에 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)을 혼합한 물질인,
시트 타입 가스 분석 키트(200). - 제16항에 있어서,
상기 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 상기 나피온(Nafion)의 혼합 비율은 7:3인,
시트 타입 가스 분석 키트(200). - 제16항에 있어서,
상기 질산은(AgNO3) 용액의 농도는 0.2M 인,
시트 타입 가스 분석 키트(200) - 배양 대상물로부터 배출되는 가스를 분석할 수 있는 배양기(300)로서,
상기 배양 대상물이 배양되는 복수의 배양 셀(11)을 포함하는 배양기 본체(10);
상기 배양기 본체(10)의 상측을 커버하는 배양기 커버(20); 및
제10항, 제12항, 제13항 및 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 시트 타입 가스 분석 키트로서, 상기 배양기 본체(10)와 상기 배양기 커버(20) 사이에 배치되는 시트 타입 가스 분석 키트를 포함하는,
배양기(300). - 제19항에 있어서,
상기 가스는 황화수소(H2S), 일산화질소(NO) 및 일산화탄소(CO) 중 어느 하나인 것인,
배양기(300). - 제20항에 있어서,
상기 가스가 황화수소(H2S)인 경우,
상기 가스 분석용 시약 코팅(51)은 질산은(AgNO3) 용액에 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone) 및 나피온(Nafion)을 혼합한 물질인,
배양기(300). - 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020160078697A KR101829537B1 (ko) | 2016-06-23 | 2016-06-23 | 배양 대상물의 배출 가스를 분석하기 위한 키트 및 배양기 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160078697A KR101829537B1 (ko) | 2016-06-23 | 2016-06-23 | 배양 대상물의 배출 가스를 분석하기 위한 키트 및 배양기 |
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| KR20180000779A KR20180000779A (ko) | 2018-01-04 |
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ID=60784838
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|---|---|---|---|
| KR1020160078697A KR101829537B1 (ko) | 2016-06-23 | 2016-06-23 | 배양 대상물의 배출 가스를 분석하기 위한 키트 및 배양기 |
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| JPH08211049A (ja) * | 1995-02-07 | 1996-08-20 | Hideo Ueda | 呼気中アンモニア測定方法及び装置 |
| AU2006330913B2 (en) * | 2005-12-21 | 2011-10-27 | Meso Scale Technologies, Llc | Assay modules having assay reagents and methods of making and using same |
| KR101025082B1 (ko) * | 2009-04-08 | 2011-03-25 | 현대중공업 주식회사 | 염분 측정용 칼라 스트립 제조방법 |
| US20120088693A1 (en) * | 2010-09-10 | 2012-04-12 | Moo-Yeal Lee | Microarray cell chip |
-
2016
- 2016-06-23 KR KR1020160078697A patent/KR101829537B1/ko active IP Right Grant
- 2016-11-11 WO PCT/KR2016/012971 patent/WO2017222118A1/ko active Application Filing
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180000779A (ko) | 2018-01-04 |
| WO2017222118A1 (ko) | 2017-12-28 |
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