KR101877365B1 - 공기 중 유해물질을 포집하기 위한 페이퍼 기반의 키트 - Google Patents

공기 중 유해물질을 포집하기 위한 페이퍼 기반의 키트 Download PDF

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Abstract

대기 오염 측정을 위한 검출 키트가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 검출 키트는, 상기 검출 키트를 형성하고 모세관 유동이 가능한 물질로 구성된 키트 바디, 상기 키트 바디의 일단에 형성되어 샘플을 흡수하는 흡수 패드, 대기 중의 오염물질을 포집하는 대기 포집 패드, 및 상기 대기 포집 패드에서 포집된 오염 물질을 상기 샘플의 모세관 유동을 통해 전달 받아, 기 삽입된 신호발생물질을 이용하여 검출하는 검출 패드를 포함한다.

Description

공기 중 유해물질을 포집하기 위한 페이퍼 기반의 키트{A kit based on the paper for collecting dust particles in air}
본 발명은 공기 중 유해물질을 포집, 검출하는 키트에 관한 것이다. 보다 상세하게는 페이퍼 기반의 측방 유동 흐름과 공기를 흡입하는 진공 펌프가 결합된 공기 중 유해물질 포집, 검출 키트에 관한 것이다.
최근 대기 오염이 심각한 사회문제로 대두되면서, 대기의 오염정도를 판단하고자 하는 사회적 요구가 높아지고 있다. 이에 대응하여 관계 기관들이 대기 오염정도(예를 들면 오존 농도 또는 미세 먼지 농도)를 검출 장치를 통해 판단하고 이를 알려주고 있으나, 기존의 공기 중 유해물질(미생물, 화학물질, 중금속)을 포집 및 검출하는 장치는 휴대하기 어려운 크기가 대부분이었으며, 유해물질을 포집하고, 이를 분석하여 대기 중의 유해물질 포함 정보를 판단하는데 상당한 시간이 소요되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에서는 면역크로마토그래피 분석법을 응용하여 기존 보다 상대적으로 빠른 시간내에 대기 오염을 확인할 수 있는 검출 키트를 제안한다.
본 발명의 일 실시 예는, 소형화되어 휴대가 간편하고, 빠른 검출 결과를 획득할 수 있으며, 일회용으로 관리가 용이한 대기 오염 검출 키트를 제안한다.
특히, 본 발명의 일 실시 예는 복수의 서로 다른 오염 물질은 한번에 검출할 수 있는 대기 오염 검출 키트를 제안한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 검출 키트는, 상기 검출 키트를 형성하고 모세관 유동이 가능한 물질로 구성된 키트 바디, 상기 키트 바디의 일단에 형성되어 샘플을 흡수하는 흡수 패드, 대기 중의 오염물질을 포집하는 대기 포집 패드, 및 상기 대기 포집 패드에서 포집된 오염 물질을 상기 샘플의 모세관 유동을 통해 전달 받아, 기 삽입된 신호발생물질을 이용하여 검출하는 검출 패드를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 대기 오염 검출 키트는 소형화되어 휴대가 간편하고, 빠른 검출 결과를 획득할 수 있으며, 일회용으로 상대적으로 관리가 용이할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시 예에 따른 대기 오염 검출 키트는 복수의 서로 다른 오염 물질은 한번에 검출할 수 있다.
도 1은 일반적인 면역크로마토그래피 분석 스트립를 나타낸다.
도 2는 면역크로마토그래피를 이용한 검출 과정을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 대기 중 오염물질 포집 및 검출 키트를 나타낸다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 구체적인 실시예로 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상에 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 대기 오염물질 검출 키트는 기본적으로 면역크로마토그래피 분석법을 응용한다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 대기 오염물질 검출 키트는 오염 물질을 검출하는 리셉터를 포함하고, 샘플을 따라 이동하는 오염물질을 검출하는바, 이하 일반적인 면역크로마토그래피 분석법 및 그를 이용하는 장치에 대해 설명한다.
면역크로마토그래피 분석법은 항원-항체가 결합하는 면역반응을 이용하여 질병을 진단하는 검사법이다. 구체적으로 생물학적 물질 또는 화학적 물질이 서로 특이 적으로 부착하는 성질을 이용하여 분석 물질을 단시간에 정성 및 정량적으로 검사할 수 있는 방법이다. 면역크로마토그래피 분석 기구는 분석 스트립 또는 분석 스트립을 플라스틱 하우징 내부에 장착해 조립한 형태의 면역분석 키트가 일반적으로 사용된다.
도 1은 일반적인 면역크로마토그래피 분석 스트립를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 면역크로마토그래피 분석에 사용되는 분석 스트립은 접착성 플라스틱 지지체(60), 상에 검체 패드(40), 컨쥬게이트 패드(30), 신호검출 패드(20) 및 흡수 패드(50)을 포함한다.
검체 패드(40)는 액상 검체(또는 분석시료)를 흡수하고 액상 검체의 균일한 유동을 보장한다.
컨쥬게이트 패드(30)는 액상 검체에 포함된 분석 대상 물질과 특이적으로 결합하는 유동성 컨쥬게이트를 포함하고 있으며, 검체 패드(40)를 통해 도입된 액상 검체가 컨쥬게이트 패드(30)를 통과하면서 분석물질과 유동성 컨쥬게이트 사이의 특이적 결합이 이루어진다.
신호검출 패드(20)는 통상 검출 영역(detection zone)(21)과 대조영역(control zone)(22)을 포함한다. 검출영역(21)은 액상 검체에 분석물질이 존재하는지 여부를 확인하기 위한 영역이며, 대조영역(22)은 액상 검체가 검출영역(21)을 정상적으로 통과하였는지 여부를 확인하기 위한 영역이다.
신호검출 패드(20)의 상부에 흡수 패드(50)가 위치한다. 흡수 패드(50)는 신호검출 패드(20)를 통과한 액상 검체를 흡수하며, 분석 스트립에서의 액상 검체의 모세관 유동을 돕는다.
도 2는 면역크로마토그래피를 이용한 검출 과정을 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, 면역크로마토그래피를 이용한 검출 방법에는 샘플(1), 분석대상물질(2), 나노입자(3) 및 항체(4)가 이용된다.
먼저, 분석대상물질이 잘 이동할 수 있도록 분석대상물질을 포함하는 액상의 샘플이 샘플 패드에 흡수된다.
그리고 분석대상물질을 포함하는 액상 샘플이 모세관 유동에 따라 이동하면서 분석대상물질 검출을 위한 항원이 위치한 지점에 도착한다. 그리고 항원에 해당하는 분석대상물질과 항체가 특이적으로 결합하고, 결합결과를 사용자가 시각적으로 확인할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 대기 중 오염물질 포집 및 검출 키트를 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 키트(100)는 샘플 패드(110), 키트 바디(120), 대기 포집 패드(130), 검출 패드(140). 흡수 패드(150)을 포함한다.
샘플 패드(110)는 액상의 샘플을 흡수한다. 샘플 패드(110)는 샘플을 잘 흡수하는 물질일 수 있다. 샘플 패드(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 흡수 패드(150)의 반대 끝단에 위치할 수 있다.
키트 바디(120)는 본 발명의 일 실시 예예 따른 검출 키트의 바디를 구성한다. 구체적으로, 키트 바디(120)에 샘플 패드(110), 대기 포집 패드(130), 검출 패드(140), 및 흡수 패드(150)가 각각 마련될 수 있다. 이때, 키트 바디는 액상의 샘플이 이송되는 통로 역할을 수행함과 동시에 원하는 화학, 생물학적 반응 결과를 확인할 수 있는 수평 프름이 가능한 멤브레인 현태의 모든 재질을 포함한다.
일 실시 예에서 키트 바디(120)는 니트로셀룰로오스, 나일론, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 PVDF(Polyvinylidene fluoride) 중 어느 하나일 수 있다.
이때, 키트 바디(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 검출 패드(140)를 포함할 수 있다. 도 3에는 3갈래로 키트 바디가 나뉘어지고 3개의 검출 패드(140)를 포함하는 것이 도시되어 있으나, 이는 일 실시 예일 뿐이다.
이때, 복수의 검출 패드를 키트 바디에 마련하기 위하여 키트 바디(120)에 스크린 프린팅이 적용될 수 있다. 구체적으로 소수성 잉크가 키트 바디 위에 프린팅 된다. 스크린 프린팅은 당업계에서 널리 알려진 방법으로 적용될 수 있다.
여기에서, 소수성 잉크는 주입되는 액상의 샘플과 혼합되지 않아 샘플의 흐름을 유도하는 채널의 역할을 수행할 수 있는 성분이면 그 종류가 제한되지 않는다. 예를 들면, 소수성 잉크는 실버페이스트, 카본페이스트, 백금페이스트, 세라믹 페이스트 또는 왁스일 수 있다. 스크린 프린팅을 통하여 원하는 형태로 채널을 인쇄한 후, 이를 건조시키면 샘플의 이동을 가능하게 하는 다중 채널을 형성할 수 있다.
이때, 소수성 잉크는 유기 용매를 추가적으로 더 포함할 수 있다. 키트 바디의 일 실시 예인 멤브레인이 유기 용매에 녹는 성질이 있기 때문에 적절한 유기 용매와 함께 소수성 잉크가 프린팅 되는 경우 잉크의 소수성 성질이 증가하여 프린팅 패턴 주위로 시료가 퍼지는 것을 막을 수 있다.
결과적으로 스크린 프린팅을 통해 키트 바디(120)에 복수의 채널을 형성할 수 있다. 그리고 각각의 채널마다 서로 다른 리셉터를 포함하는 검출 패드가 마련될 수 있다.
스크린 프린팅의 패턴을 형성하는 방법은 당업계에 널리 알려진 방법으로 수행할 수 있다.
대기 포집 패드(130)은 대기 중의 각종 물질을 흡수/포집할 수 있다. 이때, 대기 포집 패드(130)는 대기 중의 물질이 잘 흡착되는 물질일 수 있다.
더하여, 대기 포집 패드(130)는 진공 펌프(200)가 결합되어 있을 수 있다. 대기의 흐름만으로 대기를 포집하는 경우, 포집되는 대기 중의 오염물질의 양 수준이 낮을 수 있다. 낮은 농도의 오염물질만으로 검출을 시도하는 경우, 정확한 분석 결과를 얻지 못할 가능성이 높다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 대기 포집 패드(130)는 진공 펌프와 연결되어 좁은 지역에 높은 밀도로 대기 중의 물질을 포집 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 검출 키트는 대기 중에 포함된 분석대상물질로 마이크로 유기체, 화학 물질 또는 중금속을 검출할 수 있다. 더하여, 당업계에 알려진 검출 방법으로 검출될 수 있는 모든 물질을 검출할 수 있다.
한편, 검출 패드에 삽입될 수 있는 신호발생물질은 금속 나노입자, 퀀텀닷(quantum dot) 나노입자, 자기 나노입자, 효소, 효소 기질, 효소반응 생성물질, 흡광물질 또는 발광물질을 포함할 수 있다.
신호발생물질이 금속 나노입자일 경우에는 리셉터와 대기 중 분석대상물질의 선택적 반응에 의한 금속 나노입자의 색변화를 통해 분석대상물질을 검출할 수 있다. 그리고 키트 바디(120)의 일 실시 예인 멤브레인상에서 리셉터에 선택적으로 결합된 분석대상물질과 금속 나노입자의 결합체의 흡광도, 전기 전도도를 측정하여 분석대상물질을 정량적으로 분석할 수 있다. 이때, 금속 나노입자는 예를 들어 금 나노 입자, 은 나노입자, 구리 나노입자일 수 있다.
신호발생물질이 효소, 효소 기질 또는 효소반응 생성물질인 경우에는 리셉터와 분석대상물질의 선택적인 반응에 의해 분석대상물질 또는 리셉터와 효소, 효소 기질 또는 효소반응 생성물질이 반응하여 산화환원반응과 같은 효소 반응을 일으키게 된다. 이때, 효소 반응에 의한 생성물의 흡광, 형광, 발광을 측정하여 분석대상물질을 검출할 수 있다. 이때 효소는 예를들면, 글루코스 옥시다아제, 글루코스 탈수소효소, 알칼리 포스파타제, 퍼옥시다제일 수 있다. 효소 기질은 예를 들어, 글루코스, 과산화수소일 수 있다.
이외에도 신호물질로서 당업계에 공지된 흡광물질, 형광물질 또는 발광물질을 사용할 수 있으며, 구체적인 종류를 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.
흡수 패드(150)는 전개된 샘플을 흡수한다. 샘플 패드(110) 또는 흡수 패드(150)는 액상 시료를 흡수할 수 있는 재료라면 그 종류가 제한되지 않는다. 예를 들면 셀룰로오스, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 또는 유리 섬유가 샘플 패드(110) 또는 흡수 패드(150)를 구성할 수 있다.
결론적으로, 샘플 패드(110)가 흡수한 액상의 샘플이 모세관 유동을 통해 이동하면서, 대기 포집 패드(130)를 통과한다. 그리고 샘플은 대기 포집 패드(130)에 포집된 오염물질을 검출 패드(140)까지 이동시킨다. 그리고 각각의 오염물질은 각 오염물질을 검출하기 위해 마련된 검출 패드(140)에서 각각의 방법을 통해 검출된다. 이때, 소형화된 검출 키트(100)에서 대기 오염 물질을 효과적으로 포집하기 위해 대기 포집 패드(130)는 진공 펌프와 연결될 수 있다.
이때, 본 발명의 또 다른 실시 예에서, 대기 포집 패드(130)가 회전 가능한 구조일 수 있다. 구체적으로, 대기 포집 패드(130)가 원형의 회전 가능한 형상을 가질 수 있다. 이때, 대기 포집 패드는 도 3에 도시된 검출 패드의 수평 방향을 축으로 회전하면서 대기 중 오염 물질을 포집할 수 있다. 이때, 대기 포집 패드의 회전과 진공 펌프가 같이 이용될 수 있다. 대기 포집 패드가 회전하면서 대기 오염 물질의 포집 레벨을 높일 수 있다.
이때, 본 발명의 또 다른 실시 예에서 검출 키트(100)가 대기 포집 패드(130)와 키트 바디(120)를 연결하는 탄성 물질을 더 포함할 수 있다. 탄성 물질은 대기 포집 패드(130)를 외부 힘으로 당기는 경우 대기 포집 패드(130)를 원래 위치로 되돌려놓을 수 있다. 이때, 대기 포집 패드(130)가 빠르게 원래 위치로 돌아가면서 포집되는 대기 오염 물질의 레벨을 높일 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에서는 구체적인 구성 요소등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (4)

  1. 대기 중의 오염물질을 포집하여 검출하기 위한 검출 키트에 있어서,
    상기 검출 키트를 형성하고 모세관 유동이 가능한 물질로 구성된 키트 바디;
    상기 키트 바디의 일단에 형성되어 샘플을 흡수하는 흡수 패드;
    대기 중의 오염물질을 포집하는 대기 포집 패드; 및
    상기 대기 포집 패드와 연결되어 대기 포집 패드의 오염물질 포집 밀도를 높이는 펌프;
    상기 대기 포집 패드에서 포집된 오염 물질을 상기 샘플의 모세관 유동을 통해 전달 받아, 기 삽입된 신호발생물질을 이용하여 검출하는 검출 패드를 포함하고,
    상기 검출 패드는 복수의 서로 다른 신호 발생물질을 포함하고 독립적으로 구성된 복수의 검출 패드를 포함하는
    검출 키트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검출 패드에서 검출할 수 있는 분석대상물질은 마이크로 유기체, 화학 물질 또는 중금속 중 적어도 어느 하나인
    검출 키트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 키트 바디는 스크린 프린팅을 통해 형성된 샘플을 이송하기 위한 복수의 채널을 포함하는
    검출 키트.
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