KR101948408B1 - 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트 - Google Patents
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Abstract
본 실시예들은 샘플 패드에 샘플을 주입하고, 샘플 패드에 농축 키트를 부착하여 분석물을 농축하고, 샘플 패드에 복합 패드를 연결하여 분석물을 복합 패드로 이동시킴으로써, 농도가 낮은 바이오 마커를 검출할 수 있는 측방 유동 분석 방법을 제공한다.
Description
본 실시예가 속하는 기술 분야는 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
현대 의학은 단순하게 수명을 연장하는 것이 아니라, 건강하게 오래 사는 건강수명의 연장을 실현하는 것을 목적으로 한다. 따라서 미래의학은 치료의학 중심이 아니라, 예방의학(Preventive Medicine), 예측의학(Predictive Medicine), 맞춤의학(Personalized Medicine)의 3P를 구현하는 것으로 패러다임이 변화하고 있다. 이를 구체적으로 실현하기 위해서는 질병의 조기발견 및 조기 치료 등이 매우 중요한 수단이 되고 있으며, 이를 위한 수단으로서 바이오마커(Biomarker)에 대한 연구가 매우 활발하게 이루어지고 있다.
바이오마커는 정상이나 병적인 상태를 구분할 수 있거나 치료반응을 예측할 수 있고 객관적으로 측정할 수 있는 표지자를 말한다. 바이오마커에는 핵산(DNA, RNA), 단백질, 지방질, 대사물질 등과 그 패턴의 변화 등이 이용되고 있다. 즉, 당뇨병의 진단을 위한 혈중 포도당 같은 간단한 물질부터 글리벡의 치료 타겟인 만성골수성백혈병의 BCR-ABL 유전자 융합 같은 유전자 등이 모두 바이오마커에 해당하며 임상에서 실제적으로 사용하는 바이오마커이다.
핵산 또는 단백질을 분석하여 질병의 발현 및 진행 정도를 파악할 수 있다. 단백질 분석을 위한 기술 및 소자들은 나노 기술을 이용함으로써 소자의 제작이 어렵고 비교적 고가이어서 보급화 되기 어려운 문제점이 있다. 또한, 단백질 분석 장치에 고감도의 센서가 필요하거나 적은 양의 샘플로는 정확한 분석이 어렵다는 단점이 있다. 핵산 또는 단백질을 검출하는 대표적인 방법은 크로마토그래피 방식을 이용한 측방 유동 분석 방법이다. 이러한 측방 유동 분석 방법은 임신 진단 등 다양한 분야에 사용되고 있다.
임신 진단 키트는 융모선 성선자극호르몬(HCG)에 결합하는 단일 클론 항체를 이용한다. HCG에만 반응하는 단일 클론 항체인 HCG 항체에 발색 물질을 부착한다. 소변 속의 HCG가 임신 진단 키트의 HCG 항체와 결합한 후 이동하다가 임신 표시 창에서는 HCG 복합체 및 HCG에 결합하는 항체가 결합하여 붉은색 띠가 나타나고, 검사 종료 창에서는 발색 물질을 부착된 HCG 항체 및 HCG 항체에 결합하는 항체가 결합하여 붉은 색 띠가 나타난다.
HCG는 보통 농도가 높아서 감지가 용이하나, 다른 바이오마커들은 농도가 낮아서 검출이 곤란한 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 샘플 패드에 샘플을 주입하고, 샘플 패드에 농축 키트를 부착하여 분석물을 농축하고, 샘플 패드에 복합 패드를 연결하여 분석물을 복합 패드로 이동시킴으로써, 농도가 낮은 바이오 마커를 검출하는 데 발명의 주된 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 샘플 내의 분석물을 측정하는 측방 유동 분석 스트립을 이용한 측방 유동 분석 방법에 있어서, 샘플 패드에 상기 샘플을 주입하는 단계, 상기 샘플 패드에 농축 키트를 부착하여 상기 분석물을 농축하는 단계, 및 상기 샘플 패드에 복합 패드 또는 테스트 패드를 연결하여 상기 분석물을 상기 복합 패드 또는 상기 테스트 패드로 이동시키는 단계를 포함하는 측방 유동 분석 방법을 제공한다.
샘플 패드에 상기 샘플을 주입하는 단계 이전에, 상기 샘플 패드로부터 상기 복합 패드를 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 분석물을 농축하는 단계는 상기 농축 키트에 전계를 인가하여 상기 분석물을 농축할 수 있다.
상기 분석물을 농축하는 단계 이후에, (i) 상기 농축 키트에 인가된 상기 전계를 제거하는 단계, (ii) 상기 샘플 패드에 상기 복합 패드를 연결하는 단계, 또는 (iii) 이들을 조합한 단계를 추가할 수 있다.
상기 샘플 패드에 상기 복합 패드 또는 상기 테스트 패드를 연결하기 전에, 상기 샘플 패드로부터 상기 농축 키트를 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 샘플 내의 분석물을 측정하는 측방 유동 분석 스트립에 있어서, 지지대, 상기 지지대에 연결되어, 상기 샘플을 수용하는 샘플 패드, 및 상기 지지대에 연결되어, 상기 분석물을 포획하는 포획자를 포함하는 테스트 패드를 포함하며, 상기 샘플 패드 및 상기 테스트 패드 간의 상기 분석물의 유동 경로가 차단된 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 측방 유동 분석 스트립을 제공한다.
상기 샘플 패드는 농축 키트를 포함하고, 상기 농축 키트는 적어도 하나의 선택적 이온 투과막 및 상기 적어도 하나의 선택적 이온 투과막에 연결된 전극을 포함할 수 있다.
상기 선택적 이온 투과막의 개수는 복수이고, 상기 복수의 선택적 이온 투과막들이 상기 측방 유동 분석 스트립의 유동 방향에 따라 분리되어 위치할 수 있다.
측방 유동 분석 스트립은 상기 복수의 선택적 이온 투과막들 간의 간격을 조절하고, 상기 간격을 표시하는 간격 조절부를 추가로 포함할 수 있다.
상기 농축 키트는 상기 전극에 연결된 전원을 추가로 포함할 수 있다.
상기 전원의 크기를 조절하고, 상기 조절된 전원의 크기를 표시하는 전원 조절부를 추가로 포함할 수 있다.
측방 유동 분석 스트립은 (i) 상기 샘플 패드 및 상기 테스트 패드 간에 상기 분석물의 유동 경로를 형성하지 않는 제1 상태에서 (ii) 상기 샘플 패드 및 상기 테스트 패드 간에 상기 분석물의 유동 경로를 형성하는 제2 상태로 전환될 수 있다.
측방 유동 분석 스트립은 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 전환하는 상태 전환부를 추가로 포함하며, 상기 상태 전환부는 누름(Push), 슬라이드(Slide), 회전(Turn), 시소(Seesaw), 차단막 제거 또는 이들의 조합으로 동작될 수 있다.
상기 상태 전환부는 상기 샘플 패드로부터 상기 농축 키트를 분리시킬 수 있다.
상기 테스트 패드에 연결되며, 상기 분석물과 결합하여 복합체를 형성하는 탐지자 및 표시자를 결합시킨 결합체를 포함하는 복합 패드를 추가로 포함할 수 있다.
상기 복합 패드 및 상기 상태 전환부가 일체로 형성될 수 있다.
샘플 패드에 상기 샘플을 주입하는 단계 이전에, 상기 샘플 패드로부터 상기 복합 패드를 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 분석물을 농축하는 단계는 상기 농축 키트에 전계를 인가하여 상기 분석물을 농축할 수 있다.
상기 분석물을 농축하는 단계 이후에, (i) 상기 농축 키트에 인가된 상기 전계를 제거하는 단계, (ii) 상기 샘플 패드에 상기 복합 패드를 연결하는 단계, 또는 (iii) 이들을 조합한 단계를 추가할 수 있다.
상기 샘플 패드에 상기 복합 패드 또는 상기 테스트 패드를 연결하기 전에, 상기 샘플 패드로부터 상기 농축 키트를 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 샘플 내의 분석물을 측정하는 측방 유동 분석 스트립에 있어서, 지지대, 상기 지지대에 연결되어, 상기 샘플을 수용하는 샘플 패드, 및 상기 지지대에 연결되어, 상기 분석물을 포획하는 포획자를 포함하는 테스트 패드를 포함하며, 상기 샘플 패드 및 상기 테스트 패드 간의 상기 분석물의 유동 경로가 차단된 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 측방 유동 분석 스트립을 제공한다.
상기 샘플 패드는 농축 키트를 포함하고, 상기 농축 키트는 적어도 하나의 선택적 이온 투과막 및 상기 적어도 하나의 선택적 이온 투과막에 연결된 전극을 포함할 수 있다.
상기 선택적 이온 투과막의 개수는 복수이고, 상기 복수의 선택적 이온 투과막들이 상기 측방 유동 분석 스트립의 유동 방향에 따라 분리되어 위치할 수 있다.
측방 유동 분석 스트립은 상기 복수의 선택적 이온 투과막들 간의 간격을 조절하고, 상기 간격을 표시하는 간격 조절부를 추가로 포함할 수 있다.
상기 농축 키트는 상기 전극에 연결된 전원을 추가로 포함할 수 있다.
상기 전원의 크기를 조절하고, 상기 조절된 전원의 크기를 표시하는 전원 조절부를 추가로 포함할 수 있다.
측방 유동 분석 스트립은 (i) 상기 샘플 패드 및 상기 테스트 패드 간에 상기 분석물의 유동 경로를 형성하지 않는 제1 상태에서 (ii) 상기 샘플 패드 및 상기 테스트 패드 간에 상기 분석물의 유동 경로를 형성하는 제2 상태로 전환될 수 있다.
측방 유동 분석 스트립은 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 전환하는 상태 전환부를 추가로 포함하며, 상기 상태 전환부는 누름(Push), 슬라이드(Slide), 회전(Turn), 시소(Seesaw), 차단막 제거 또는 이들의 조합으로 동작될 수 있다.
상기 상태 전환부는 상기 샘플 패드로부터 상기 농축 키트를 분리시킬 수 있다.
상기 테스트 패드에 연결되며, 상기 분석물과 결합하여 복합체를 형성하는 탐지자 및 표시자를 결합시킨 결합체를 포함하는 복합 패드를 추가로 포함할 수 있다.
상기 복합 패드 및 상기 상태 전환부가 일체로 형성될 수 있다.
상기 테스트 패드는, (i) 상기 복합체를 포획하는 제1 포획자를 포함하는 검출 영역 및/또는 (ii) 상기 복합체를 형성하지 못한 상기 결합체 또는 상기 탐지자를 포획하는 제2 포획자를 포함하는 대조 영역을 포함할 수 있다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 샘플 내의 분석물을 측정하는 측방 유동 분석 스트립에 있어서, 지지대, 상기 지지대에 연결되어, 상기 샘플을 수용하는 샘플 패드, 상기 지지대에 연결되어, 상기 분석물을 포획하는 포획자를 포함하는 테스트 패드, 상기 측방 유동 분석 스트립을 수용하는 케이스, 및 상기 지지대, 상기 샘플 패드, 상기 테스트 패드, 또는 상기 케이스에 연결되며 상기 샘플 패드 및 상기 테스트 패드 간의 상기 분석물의 유동 경로를 차단 또는 연결하는 상태 전환부를 포함하는 측방 유동 분석 스트립을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 샘플 패드에 샘플을 주입하고, 샘플 패드에 농축 키트를 부착하여 분석물을 농축하고, 샘플 패드에 복합 패드를 연결하여 분석물을 복합 패드로 이동시킴으로써, 농도가 낮은 바이오 마커를 검출할 수 있는 효과가 있다.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립을 예시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 측방 유동 분석 스트립들을 예시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 측방 유동 분석 스트립의 상태 전환부를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트의 하나의 투과막 및 두 개의 투과막을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트의 하나의 투과막 및 두 개의 투과막에 의한 형광 발현도를 예시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에 상이한 전압을 인가하여 농축한 결과를 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에서 인가 전압을 고정하고, 전계에 따른 형광 발현도를 예시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에서 전계를 고정하고, 간격에 따른 형광 발현도를 예시한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에 소스미터 및 배터리를 이용하여 분석물을 농축한 결과를 예시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립을 이용한 측방 유동 분석 방법을 예시한 도면이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립의 복합 패드에서 농축된 분석물이 이동하는 것을 예시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립의 테스트 패드에서 농축된 분석물 및 농축되지 않은 분석물의 검출 결과를 예시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 측방 유동 분석 스트립들을 예시한 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 측방 유동 분석 스트립의 상태 전환부를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트의 하나의 투과막 및 두 개의 투과막을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트의 하나의 투과막 및 두 개의 투과막에 의한 형광 발현도를 예시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에 상이한 전압을 인가하여 농축한 결과를 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에서 인가 전압을 고정하고, 전계에 따른 형광 발현도를 예시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에서 전계를 고정하고, 간격에 따른 형광 발현도를 예시한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에 소스미터 및 배터리를 이용하여 분석물을 농축한 결과를 예시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립을 이용한 측방 유동 분석 방법을 예시한 도면이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립의 복합 패드에서 농축된 분석물이 이동하는 것을 예시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립의 테스트 패드에서 농축된 분석물 및 농축되지 않은 분석물의 검출 결과를 예시한 도면이다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립을 예시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 측방 유동 분석 스트립(100)은 샘플 패드(120), 농축 키트(13), 복합 패드(150), 테스트 패드(160), 및 흡수 패드(170)를 포함한다.
지지대(110)에 샘플 패드(120), 테스트 패드(160), 및 흡수 패드(170)에 고정될 수 있고, 테스트 패드(160)가 지지대(110) 역할을 할 수도 있다. 샘플 패드(120)는 검출하려는 샘플을 주입하는 패드이다. 복합 패드(150)는 발색 물질에 결합된 탐지자를 포함하는 패드이다. 탐지자는 샘플 내의 분석물과 결합한다. 테스트 패드(160)는 검출 영역(162) 및 대조 영역(164)을 포함하며, 샘플 내에 분석물이 존재하는지 여부를 표시하고, 샘플이 이동하는지 여부를 표시한다. 흡수 패드(170)는 모세관 현상을 이용하여 샘플을 흡수하는 패드이다. 패드들은 모세관 현상에 반응하는 다공성 매질로 구현될 수 있다. 매질은 측방 유동에 사용될 수 있는 셀룰로스, 나이트로셀룰로스, 폴리에테르설폰, 폴리비닐리딘, 플루오라이드, 나일론, 및 폴리테트라플루오로에틸렌 등을 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 매질은 단독 또는 다른 물질과 조합하여 사용될 수 있다.
측방 유동 분석 스트립(100)은 농도가 낮은 바이오마커를 농축하기 위한 농축 키트(13)를 포함한다. 농축 키트(13)는 선택적 이온 투과막(130) 및 전원부(140)를 포함한다. 샘플을 농축시키기 위한 선택적 이온 투과막은 나피온(Nafion), 폴리스티렌 설포네이트(Polystyrene Sulfonate, PSS) 또는 폴리아릴아민 하이드로클로라이드(Polyallylamine Hydrochloride, PAH) 등으로 구현될 수 있다.
선택적 이온 투과막(130)은 전원에 연결된다. 선택적 이온 투과막(130)에는 외부 전원과 연결될 수 있도록 박막 전극이 구비될 수도 있다. 두 개의 선택적 이온 투과막(130)에는 와이어를 통해서 음전극, 양전극 또는 그라운드가 연결되어 양단에 전위차가 발생된다.
선택적 이온 투과막(130)은 샘플 패드(120)에 패턴 형성되거나 접착테이프 등을 이용하여 샘플 패드(120)에 부착될 수 있다. 샘플 패드(120)는 채널과 같은 역할을 하게 된다. 선택적 이온투과막이 패턴 형성된 채널은 양성자(Proton)를 선택하여 투과시키는 일종의 나노 필터의 역할을 수행한다. 예를 들면, 선택적 이온투과막이 나피온(Nafion)인 경우 나피온의 화학 구조 중 SO3- 로 인해서 H+ 이온이 호핑(Hopping) 및 이동 메커니즘(Vehicle Mechanism)에 의하여 선택적으로 빠르게 투과되도록 한다. 따라서, 나피온과 같은 선택적 이온 투과물질을 통해서 채널의 특정 영역에는 분석하고자 하는 단백질 물질들을 매우 빠른 시간에 효율적으로 농축할 수 있게 된다.
샘플패드, 즉, 채널은 수동 모세관력(Passive Capillary Force)을 형성할 수 있는 다른 종류의 물질로도 다공성 멤브레인이 구현될 수 있다. 또한, 이하에서 선택적 이온 투과막(130)이 2개의 패턴된 경우를 예로 들어 설명하지만, 경우에 따라 일직선 상에 더 많은 수가 패턴되어 부착될 수도 있음을 미리 밝혀 둔다.
이때 양단에 배치된 선택적 이온 투과막(130)에 전원이 인가되어 전압차가 발생하면, 전압차에 따른 전계에 의해 유체 내에 존재하는 이온들이 각 이온의 전기적 성질과 반대인 전극 쪽으로 이끌리게 된다. 이와 같이 이온들이 전기적 성질에 따라 채널 내에서 움직이면서 점성력에 의해 유체 입자들을 같이 이끌고 가게 된다. 전체적인 유체의 유동이 발생하게 되며, 이와 같은 유체의 이동현상을 전기삼투(Electro-Osmosis Flow, EOF)라고 하고, 이온의 움직임을 전기영동(electrophoresis, EP)이라 한다.
이러한 전기영동(Capillary Electrophoresis) 및 전기삼투(Electro-Osmosis)의 특성은 선택적 이온 투과막으로 구현된 채널 근처에서 그 특성이 달라져, 이온 농도 분극(Ion Concentration Polarization, ICP)이 발생한다. 따라서, 채널의 반응 영역에서 음극 쪽에는 이온 결핍(Depletion)이 발생하고, 양극 쪽에서는 이온 농축(Enrichment)이 발생하게 된다. 이때, 결핍된 낮은 이온농도와 그에 따른 높은 전계에 의해 결핍 영역(Depletion Zone)이 전하(Charge)를 띈 분석물에 대해 일종의 전기적 장벽(Electric Barrier)으로 작용을 하게 된다. 그 결과 분석물은 결핍 영역을 통과하지 못하고 그 앞에 농축된다. 분석물이 채널 내의 결핍 영역 앞에 매우 빠른 시간에 농축된다. 이온 농도 분극에 의한 결핍 영역의 크기는 시료의 이온 농도 분극이 진행됨에 따라 확장되므로, 분석물은 채널의 가운데 영역에 농축 영역을 형성한다.
측방 유동 분석 방법은 항체-항원 반응에 국한되지 않는 것으로, 본 명세서에서 언급되는 결합부위(리간드)는 다양한 분석물에 있어서 단백질 리간드 (Ligand), 핵산(DNA 또는 RNA) 분자 서열의 결합 부위 등을 포함하고, 특이적 결합물질은 결합부위에 선택적, 특이적으로 결합할 수 있는 단백질, 바이러스 파아지, 핵산분자 앱타머(Aptamer), 합텐(Hapten, DNP) 등을 포함하는 생체분자를 모두 포함하는 것으로, 나아가 기재 사항에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는 샘플 패드로부터 이격된 브릿지 패드를 설명하기로 한다. 도 2a 내지 도 2c에서는 샘플 패드로부터 이격된 브릿지 패드가 도시되어 있다.
도 2a를 참조하면, 샘플 내의 분석물을 측정하는 측방 유동 분석 스트립은 지지대(210a), 샘플 패드(220a), 브릿지 패드(250a), 및 테스트 패드(260a)를 포함한다. 측방 유동 분석 스트립은 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
샘플 패드(220a)는 지지대(210a)에 연결되며, 샘플을 수용한다.
샘플 패드(220a)는 농축 키트를 포함하고, 농축 키트는 선택적 이온 투과막(230a) 및 선택적 이온 투과막(230a)에 연결된 전극을 포함한다. 선택적 이온 투과막(230a)에 전원을 인가하면, 샘플 패드(220a)의 가운데에 농축 영역(222a)이 형성된다.
테스트 패드(260a)는 지지대(210a)에 연결되며, 분석물을 포획하는 포획자를 포함한다.
흡수 패드(270a)는 테스트 패드(260a)에 연결되어, 모세관 현상에 의해 샘플을 흡수한다. 흡수 패드(270a)의 형상, 재질 등에 따라 샘플의 이동 속도가 상이하게 된다. 흡수 패드(270a)는 길이 또는 흡수 용량을 조절하여 제작된다.
브릿지 패드(250a)는 샘플 패드(220a)에 접촉되지 않도록 샘플 패드(220a)로부터 소정의 거리로 이격되어 형성된다. 도 2a를 참조하면, 브릿지 패드(250a)는 테스트 패드(260a)에 연결될 수 있다. 도 2b를 참조하면, 브릿지 패드(250b)는 지지대(210b)에 연결될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 샘플 내의 분석물을 측정하는 측방 유동 분석 스트립은 지지대(210c), 샘플 패드(220c), 브릿지 패드(250c), 테스트 패드(260c), 및 케이스(215)를 포함한다.
케이스(215)는 측방 유동 분석 스트립을 수용하도록 형성된다.
브릿지 패드(250c)는 샘플 패드(220c)로부터 소정의 거리로 이격되어 형성된다. 브릿지 패드(250c)는 케이스(215)에 연결될 수 있다.
브릿지 패드(250c)는 케이스(215) 등에 부착될 수 있으며, 특정한 부착 방법에 의해 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 브릿지 패드(250c)를 케이스(215)에 부착시키고 케이스(215)에 압력을 가하는 경우에, 브릿지 패드(250c)는 측방 유동 분석 스트립에 접촉될 수 있도록 제조될 수 있다.
이하에서는 샘플 패드에 접촉한 브릿지 패드를 설명하기로 한다. 도 2d 내지 도 2g에서는 샘플 패드에 접촉한 브릿지 패드가 도시되어 있다.
도 2d를 참조하면, 브릿지 패드(250d)는 제1 상태에서 제2 상태로 전환된다. 제1 상태는 샘플 패드에 접촉되지 않은 상태이고, 제2 상태는 샘플 패드에 접촉하여 샘플 패드(220d) 및 테스트 패드(260d) 간에 분석물의 유동 경로를 형성한 상태이다. 브릿지 패드(250d)는 샘플 패드(220d)의 농축 영역(222d)에 접촉될 수 있다. 농축된 분석물은 브릿지 패드(250d)를 거쳐 테스트 패드(260d)로 이동한다.
테스트 패드(260a)는 지지대(210a)에 연결되며, 농축된 분석물을 포획하는 포획자(262d)를 포함한다.
브릿지 패드(250d)가 제1 상태에서 제2 상태로 전환되기 전에, 샘플 패드(220d)로부터 전극(230d)이 제거될 수 있다. 이는 도 2e에 도시되어 있다.
도 2f를 참조하면, 측방 유동 분석 스트립은 복합 패드(255f)를 포함한다.
복합 패드(255f)는 테스트 패드(260f)에 연결되며, 분석물과 결합하여 복합체를 형성하는 탐지자 및 표시자를 결합시킨 결합체를 포함한다.
표시자는 육안 또는 센서를 이용하여 감지할 수 있도록 신호를 발생시키는 물질이다. 표시자는 발색 물질일 수 있으며, 예컨대, 금 나노 파티클일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 구현되는 설계에 따라 적합한 물질이 사용될 수 있음은 물론이다.
복합 패드(255f) 및 브릿지 패드(250f)는 일체로 형성될 수 있으며, 이는 도 2g에 도시되어 있다.
테스트 패드(260f)는 검출 영역(262f) 및 대조 영역(264f) 중 적어도 하나를 포함한다. 검출 영역(262f)은 복합체를 포획하는 제1 포획자를 포함한다. 즉, 검출 영역(262f)은 샘플에 분석물이 존재하는 여부를 검출한다. 대조 영역(264f)은 복합체를 형성하지 못한 결합체 또는 탐지자를 포획하는 제2 포획자를 포함한다. 즉, 대조 영역(264f)은 분석물의 존재 유무에 관계없이 샘플이 이동했는지 여부를 확인한다.
복합 패드(255f)에서 복합체를 형성하거나 테스트 패드(260f)에서 포획하는 반응은 물리적 반응, 화학적 반응, 생물학적 반응, 또는 이들의 조합에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 항원-항체 반응일 수 있다.
복합 패드(255f)에서는 표시자-탐지자 결합체가 위치하고, 분석물이 복합 패드(255f)를 통과하면서 표시자-탐지자-분석물 복합체를 형성한다. 이동한 표시자-탐지자-분석물 복합체는 검출 영역(262f)에서 제1 포획자에 의해 포획된다.
측방 유동 분석 스트립은 브릿지 패드를 제1 상태에서 제2 상태로 전환하는 상태 전환부를 추가로 포함한다. 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 측방 유동 분석 스트립의 상태 전환부를 예시한 도면이다.
상태 전환부는 분석물을 농축할 때 복합 패드를 분리하거나, 분석물을 검출할 때 복합 패드를 연결하는 구조로 형성된다. 상태 전환부는 샘플 패드로부터 농축 키트를 분리시킬 수 있다. 또는 상태 전환부는 샘플 패드에 농축 키트를 연결시킬 수 있다.
상태 전환부는 누름(Push), 슬라이드(Slide), 회전(Turn), 시소(Seesaw), 또는 이들의 조합으로 동작된다. 도 3에서는 누름 방식으로 동작하는 상태 전환부가 예시적으로 도시되어 있고, 도 4에서는 슬라이드 방식으로 동작하는 상태 전환부가 예시적으로 도시되어 있고, 도 5에서는 시소 방식으로 동작하는 상태 전환부가 예시적으로 도시되어 있다.
이하에서는 도 6 내지 도 13을 참조하여, 측방 유동 분석 스트립의 농축 키트의 선택적 이온 투과막 및 전극에 따른 실험 결과를 설명하기로 한다.
농축 키트는 선택적 이온 투과막 및 전극을 포함한다. 선택적 이온 투과막의 개수는 복수일 수 있다. 복수의 선택적 이온 투과막들이 측방 유동 분석 스트립의 유동 방향에 따라 분리되어 위치한다.
도 6은 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트의 싱글 투과막 및 듀얼 투과막에 의해 농축된 분석물을 예시한 도면이고, 도 7은 하나의 투과막 및 두 개의 투과막에 의한 형광 발현도를 예시한 도면이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 하나의 투과막, 즉, 싱글 나피온을 사용한 농축 키트와 달리, 두 개의 투과막, 즉, 듀얼 나피온을 사용한 농축 키트는 특정 시간 이후에도 농축이 진행됨을 쉽게 파악할 수 있다. 예컨대, 8분 이후에도 듀얼 나피온을 사용한 농축 키트는 목표치만큼 분석물을 농축한다.
농축 키트는 전극에 연결된 전원을 추가로 포함할 수 있다. 측방 유동 분석 스트립은 전원의 크기를 조절하고, 조절된 전원의 크기를 표시하는 전원 조절부를 추가로 포함할 수 있다.
도 8 및 도 9는 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에 상이한 전압을 인가하여 농축한 결과를 예시한 도면이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 높은 전압을 사용한 농축 키트는 낮은 전압을 사용한 농축 키트보다 농축률이 높음을 쉽게 파악할 수 있고, 일정 전압 이상에서는 분석물의 농축량이 증가하지 않음을 파악할 수 있다. 예컨대, 30 V를 사용한 농축 키트 및 50 V를 사용한 농축 키트 간에 농축량이 유사하다. 게다가, 상용전지 9 V를 사용한 농축 키트를 이용하더라도 목표치만큼 분석물을 농축할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에서 인가 전압을 고정하고, 전계에 따른 형광 발현도를 예시한 도면이다. 도 10을 참조하면, 설정된 전계의 범위 내에서 특정 전계를 인가한 농축 키트에서 최대 농축률을 가짐을 파악할 수 있다. 예컨대, 18 V/cm를 사용한 농축 키트가 가장 높은 농축률을 갖는다.
측방 유동 분석 스트립은 복수의 선택적 이온 투과막들 간의 간격을 조절하고, 간격을 표시하는 간격 조절부를 추가로 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에서 전계를 고정하고, 간격에 따른 형광 발현도를 예시한 도면이다. 도 11을 참조하면, 설정된 간격의 범위 내에서 특정 간격으로 설정된 농축 키트에서 최대 농축률을 가짐을 파악할 수 있다. 예컨대, 5 mm로 설정된 농축 키트가 가장 높은 농축률을 갖는다.
본 실시예들에 의하면, 전압, 전계, 간격 등에 관한 매칭표를 구성하여, 분석물에 따라 적절하게 농축량을 조절할 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립용 농축 키트에 소스미터 및 배터리를 이용하여 분석물을 농축한 결과를 예시한 도면이다. 도 12 및 도 13를 참조하면, 상용 배터리를 사용하더라도 농축 키트가 분석물을 농축하는 데 문제가 없음을 파악할 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립을 이용한 측방 유동 분석 방법을 예시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 측방 유동 분석 스트립을 준비한다. 복합 패드(Conjugated Pad)를 제거한다. 샘플 패드에 검출과 농축할 샘플을 주입한다. 농축 키트를 샘플 패드에 부착한다. 농축 키트에 전계를 인가하여 샘플을 농축한다. 전계를 끄고, 복합 패드를 연결한다. 모세관 현상에 의하여 농축된 샘플이 복합 패드로 전달되고, 나노 파티클에 있는 수용체와 샘플이 반응한다. 나노파티클과 반응된 샘플이 테스트 패드로 전달되고, 테스트 라인과 컨트롤 라인의 수용체와 반응한다. 마지막으로 테스트 라인과 컨트롤 라인을 분석하는 단계로 진행된다.
샘플 내의 분석물을 측정하는 측방 유동 분석 스트립을 이용한 측방 유동 분석 방법은 샘플 패드에 상기 샘플을 주입하는 단계, 샘플 패드에 농축 키트를 부착하여 상기 분석물을 농축하는 단계, 및 샘플 패드에 복합 패드를 연결하여 분석물을 복합 패드로 이동시키는 단계를 포함한다.
측방 유동 분석 방법은 샘플 패드에 샘플을 주입하는 단계 이전에, 샘플 패드로부터 복합 패드를 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 복합 패드를 미리 분리하지 않으면, 농축을 진행하면서 분석물(샘플)이 검출 영역(테스트 라인)으로 이동하거나, 복합 패드에 있는 나노 파티클들이 대조 영역(컨트롤 라인)으로 이동할 수 있다. 즉, 농축 단계에서 미리 검출되므로, 테스트 자체의 신뢰성에 문제가 생기기 때문이다.
분석물을 농축하는 단계는, 농축 키트에 전계를 인가하여 분석물을 농축한다. 전계가 높아질수록 농축률은 높아질 수 있으나, 높은 전계에 의하여 분석물이 망가질 수 있고, 수용체와 분석물의 결합이 원활하게 일어나지 못할 수 도 있다. 또한 높은 전계에 의하여 수용체와 나노파티클간의 결합이 끊어질 수도 있다.
분석물을 농축하는 단계 이후에, 농축 키트에 인가된 전계를 제거하고, 샘플 패드에 복합 패드를 연결한다.
측방 유동 분석 방법은 샘플 패드에 상기 복합 패드를 연결하기 전에, 샘플 패드로부터 농축 키트를 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
측방 유동 분석 방법은 샘플 패드에 레저버(Reservoi)를 형성하여 완전 습윤 상태(Fully Wet Condition)를 유지할 수 있다. 일정량 이상의 샘플이 제공되거나 샘플의 증발로 인한 농도변화를 차단하고 농축률을 증대시킬 수 있다.
측방 유동 분석 방법은 농축을 진행할 때, 전압을 인가하여 두 개의 네피온의 전계를 인가한다.
측방 유동 분석 방법은 전압을 고정하고, 두 개의 네피온의 간격을 조절하여 전계를 조절할 수 있다. 이때 간격이 좁아지면 질수록 전계가 높아져 농축비가 높아질 수 있으나, 두 개의 네피온 사이에 존재하는 샘플의 절대적 농축양의 한계로 농축률에 한계를 가질 수 있다. 따라서 전계에 따른 최적 농축양의 조절이 필요하다.
측방 유동 분석 방법은 수용체(탐지자)의 주변에는 전계를 인가하지 않는다. 수용체(탐지자)는 수용체가 존재하는 곳에 전계를 인가할 경우 수용체가 망가지거나, 고정되어 있는 수용체가 떨어질 수 있다. 검출 영역 및 대조 영역이 있는 테스트 패드 부분에서의 ICP 현상은 Electric potential로 인한 Ab-Ag 결합을 파괴시켜서 직접적으로 사용할 수 없다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립의 복합 패드에서 농축된 분석물이 이동하는 것을 예시한 도면이다. 도 15 및 도 16을 참조하면, 농축된 물질들이 복합 패드에서 이동함을 파악할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 측방 유동 분석 스트립의 테스트 패드에서 농축된 분석물 및 농축되지 않은 분석물의 검출 결과를 예시한 도면이다.
농축 키트가 없는 일반 스트립에서는 테스트 라인이 나타나지 않지만, 본 실시예에 따른 농축 키트가 포함된 스트립에서는 테스트 라인이 나타남을 파악할 수 있다. 점선 그래프는 일반 스트립에 관한 데이터이고, 막대 그래프는 본 실시예에 따른 농축 키트가 포함된 스트립에 관한 데이터이다.
본 실시예들에서는 분석물인 바이오마커를 이온 농도 분극(Ion Concentration Polarization, ICP)을 통해 분리하고 분석물을 몇 배 이상 농축함으로써, 일반 스트립에서 검출되지 않는 바이오마커를 검출할 수 있는 효과가 있다.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 측방 유동 분석 스트립 110: 지지대
120: 샘플 패드 13: 농축 키트
130: 선택적 이온 투과막 140: 전원부
150: 복합 패드 160: 테스트 패드
162: 검출 영역 164: 대조 영역
170: 흡수 패드
120: 샘플 패드 13: 농축 키트
130: 선택적 이온 투과막 140: 전원부
150: 복합 패드 160: 테스트 패드
162: 검출 영역 164: 대조 영역
170: 흡수 패드
Claims (19)
- 샘플 내의 분석물을 측정하는 측방 유동 분석 스트립을 이용한 측방 유동 분석 방법에 있어서,
샘플 패드에 상기 샘플을 주입하는 단계;
상기 샘플 패드에 두개 이상의 선택적 이온 투과막을 포함하는 농축 키트를 부착하여 상기 분석물을 농축하는 단계; 및
상기 샘플 패드에 복합 패드 또는 테스트 패드를 연결하여 상기 분석물을 상기 복합 패드 또는 상기 테스트 패드로 이동시키는 단계
를 포함하는 측방 유동 분석 방법. - 제1항에 있어서,
상기 샘플 패드에 상기 샘플을 주입하는 단계 이전에, 상기 샘플 패드로부터 상기 복합 패드를 분리하는 단계를 추가로 포함하는 측방 유동 분석 방법. - 제1항에 있어서,
상기 분석물을 농축하는 단계는,
상기 농축 키트에 전계를 인가하여 상기 분석물을 농축하는 것을 특징으로 하는 측방 유동 분석 방법. - 제3항에 있어서,
상기 분석물을 농축하는 단계 이후에, (i) 상기 농축 키트에 인가된 상기 전계를 제거하는 단계, (ii) 상기 샘플 패드에 상기 복합 패드를 연결하는 단계, 또는 (iii) 이들을 조합한 단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 측방 유동 분석 방법. - 제1항에 있어서,
상기 샘플 패드에 상기 복합 패드 또는 상기 테스트 패드를 연결하기 전에, 상기 샘플 패드로부터 상기 농축 키트를 분리하는 단계를 추가로 포함하는 측방 유동 분석 방법. - 샘플 내의 분석물을 측정하는 측방 유동 분석 스트립에 있어서,
지지대;
상기 지지대에 연결되어, 상기 샘플을 수용하는 샘플 패드;
상기 샘플패드에 포함되며, 복수의 선택적 이온 투과막 및 상기 복수의 선택적 이온 투과막에 연결된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 농축 키트; 및
상기 지지대에 연결되어, 상기 분석물을 포획하는 포획자를 포함하는 테스트 패드를 포함하며,
상기 샘플 패드 및 상기 테스트 패드 간의 상기 분석물의 유동 경로가 차단된 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 측방 유동 분석 스트립. - 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 복수의 선택적 이온 투과막들이 상기 측방 유동 분석 스트립의 유동 방향에 따라 분리되어 위치하는 것을 특징으로 하는 측방 유동 분석 스트립. - 제8항에 있어서,
상기 복수의 선택적 이온 투과막들 간의 간격을 조절하고, 상기 간격을 표시하는 간격 조절부를 추가로 포함하는 측방 유동 분석 스트립. - 제6항에 있어서,
상기 농축 키트는 상기 전극에 연결된 전원을 추가로 포함하는 측방 유동 분석 스트립. - 제10항에 있어서,
상기 전원의 크기를 조절하고, 상기 조절된 전원의 크기를 표시하는 전원 조절부를 추가로 포함하는 측방 유동 분석 스트립. - 제6항에 있어서,
(i) 상기 샘플 패드 및 상기 테스트 패드 간에 상기 분석물의 유동 경로를 형성하지 않는 제1 상태에서 (ii) 상기 샘플 패드 및 상기 테스트 패드 간에 상기 분석물의 유동 경로를 형성하는 제2 상태로 전환되는 것을 특징으로 하는 측방 유동 분석 스트립. - 제12항에 있어서,
상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 전환하는 상태 전환부를 추가로 포함하며,
상기 상태 전환부는 누름(Push), 슬라이드(Slide), 회전(Turn), 시소(Seesaw), 차단막 제거 또는 이들의 조합으로 동작되는 것을 특징으로 하는 측방 유동 분석 스트립. - 제13항에 있어서,
상기 상태 전환부는 상기 샘플 패드로부터 상기 농축 키트를 분리시키는 것을 특징으로 하는 측방 유동 분석 스트립. - 제13항에 있어서,
상기 테스트 패드에 연결되며, 상기 분석물과 결합하여 복합체를 형성하는 탐지자 및 표시자를 결합시킨 결합체를 포함하는 복합 패드를 추가로 포함하는 측방 유동 분석 스트립. - 제15항에 있어서,
상기 복합 패드 및 상기 상태 전환부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 측방 유동 분석 스트립. - 제15항에 있어서,
상기 테스트 패드는, (i) 상기 복합체를 포획하는 제1 포획자를 포함하는 검출 영역 및 (ii) 상기 복합체를 형성하지 못한 상기 결합체 또는 상기 탐지자를 포획하는 제2 포획자를 포함하는 대조 영역 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 측방 유동 분석 스트립. - 제6항에 있어서,
상기 테스트 패드에 연결되어, 모세관 현상에 의해 상기 샘플을 흡수하는 흡수 패드를 추가로 포함하는 측방 유동 분석 스트립. - 샘플 내의 분석물을 측정하는 측방 유동 분석 스트립에 있어서,
지지대;
상기 지지대에 연결되어, 상기 샘플을 수용하는 샘플 패드;
상기 샘플패드에 포함되며, 복수의 선택적 이온 투과막 및 상기 복수의 선택적 이온 투과막에 연결된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 농축 키트;
상기 지지대에 연결되어, 상기 분석물을 포획하는 포획자를 포함하는 테스트 패드;
상기 측방 유동 분석 스트립을 수용하는 케이스; 및
상기 지지대, 상기 샘플 패드, 상기 테스트 패드, 또는 상기 케이스에 연결되며 상기 샘플 패드 및 상기 테스트 패드 간의 상기 분석물의 유동 경로를 차단 또는 연결하는 상태 전환부를 포함하는 측방 유동 분석 스트립.
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