KR102019818B1 - 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제한된 부피 안에서 용해성 재료를 이용하여 액상 기반 현장 검출반응 장치 내에서의 생체 분자간 반응에 필요한 반응 잠복 시간(reaction incubation time)을 수동적으로 제어하여 사용자의 개입을 최소화하는 생화학 검출장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치는, 프로브(70)가 상부에 배치되어 있는 기판(60); 상기 기판(60) 상에 배치되며 제 2 개방부(50)를 포함하고 있고 상기 제 2 개방부(50)의 개방 공간에 상기 프로브가 위치하는, 용해성 재료층(40); 상기 용해성 재료층(40) 상에 배치되며 상기 제 2 개방부(50)보다 큰 개방 공간을 갖는 제 1 개방부(20)를 포함하는, 흡수성 재료층(10); 상기 흡수성 재료층(10)의 상기 제 1 개방부의 내면 및 상기 용해성 재료층의 노출된 상면에 배치된 불용성 재료층(30)을 포함한다.

Description

반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치 및 이의 제조 방법 {DEVICE FOR BIOCHEMICAL DETECTION WITH REGULATION OF REACTION INCUBATION TIME}
본 발명은 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치에 관한 것이고, 또한 이러한 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 그리고 본 발명은 이러한 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치를 포함한 센서에 관한 것이다.
휴대형 현장 검출 장치로서 사용자의 개입을 최소화하여 간편하게 사용하기 위한 미세유체소자 기반의 휴대형 장치가 개발되어왔다. 통상적으로 타겟 검출과정은 ‘검출영역에 샘플 주입-반응대기-샘플 제거-세척-검출'과 같다. 사용자가 각 단계를 거치면서 전체적인 검출 동작에 개입을 하게 되면 사용자에 따른 조작오류 등의 발생으로 현장 검출 장치의 결과 신뢰도의 낮아지게 되기 때문에 장치 내재적인 수동성 메커니즘에 의한 자동화를 통하여 사용자 개입의 최소화 달성에 대한 필요성이 대두되었다.
종래의 휴대형 현장 검출 장치로서 사용자가 액상 검체를 떨어뜨리기만 하면 수동 흡입되어 추가적 개입 없이 정성적 검출 결과를 육안으로 매우 간편하게 확인 가능한 다공성 종이 구조체 기반의 면역크로마토그래피 래피드 테스트 스트립이 대중적이나, 보다 높은 검출 감도를 가지고 보다 정확한 양적 분석이 가능한 장치 개발을 위한 노력으로 소량의 시약과 샘플을 정밀하게 다루어 정량적 분석이 편리한 미세유체 소자 기반의 장치들이 연구되고 있으나 장치 구동에 있어서 완전자동화 검출반응장치의 경우 장치의 복잡성에 따른 문제점을 개선하고자 검출반응 시간의 수동적 제어를 통한 사용자 개입 최소화 측면에서 더 많은 연구가 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 휴대형 현장 검출반응 장치의 하나로서, 장치 내재적인 수동성 메커니즘에 의한 생화학적 반응시간의 수동적 조절을 통하여 사용자의 개입을 최소화하면서 사용자에 따른 영향을 줄이어 일정하고 정확한 검출결과를 얻는 장치를 발명하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치는, 프로브가 상부에 배치되어 있는 기판; 상기 기판 상에 배치되며 제 2 개방부를 포함하고 있고 상기 제 2 개방부의 개방 공간에 상기 프로브가 위치하는, 용해성 재료층; 상기 용해성 재료층 상에 배치되며 상기 제 2 개방부보다 큰 개방 공간을 갖는 제 1 개방부를 포함하는, 흡수성 재료층; 상기 흡수성 재료층의 상기 제 1 개방부의 내면 및 상기 용해성 재료층의 노출된 상면에 배치된 불용성 재료층을 포함하고, 상기 제 1 개방부 및 제 2 개방부의 공간에 의해 반응 공간이 형성되고, 상기 반응 공간으로 액상 샘플이 투입되면 액상 샘플에 의해 상기 용해성 재료층이 용해되어 일정 시간 이후 액상 샘플은 흡수성 재료층으로 이동하게 되고 반응 잠복 시간(reaction incubation time)이 종료된다.
상기 흡수성 재료층 위에 배치된 덮개를 추가로 포함할 수 있다.
상기 덮개는, 주입구; 및 상기 주입구로부터 상기 반응 공간으로 연결된 주입 유로를 포함한다.
세척이 필요한 경우, 상기 주입구를 통해 세척액이 주입되고 상기 주입 유로를 통해 세척액이 반응 공간에 도달하여 프로브를 세척한다.
상기 제 1 개방부의 지름은 상기 제 2 개방부의 지름보다 크고, 상기 제 1 개방부의 지름과 상기 제 2 개방부의 지름의 크기 차이를 조절함에 의해 반응 잠복 시간의 조절이 가능하다.
상기 용해성 재료층의 용해 속도에 따라 반응 잠복 시간의 조절이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치의 제조 방법은, 흡수성 재료층을 준비하는 단계; 상기 흡수성 재료층에 제 1 개방부를 형성하는 단계; 상기 흡수성 재료층 아래에 용해성 재료층을 붙이는 단계; 상기 흡수성 재료층의 제 1 개방부의 내면 및 상기 용해성 재료층의 노출된 상면에 불용성 재료층을 접착시키는 단계; 상기 제 1 개방부보다 작은 개방 공간을 갖는 제 2 개방부를 상기 용해성 재료층과 상기 불용성 재료층을 관통하여 형성하는 단계; 및 상기 제 2 개방부에 프로브가 위치하도록 상부에 프로브가 부착된 기판을 상기 용해성 재료층 아래에 접착시키는 단계를 포함하고, 상기 제 1 개방부 및 제 2 개방부의 공간에 의해 반응 공간이 형성되고, 상기 반응 공간으로 액상 샘플이 투입되면 액상 샘플에 의해 상기 용해성 재료층이 용해되어 일정 시간 이후 액상 샘플은 흡수 재료층으로 이동하게 되고 반응이 종료된다.
상기 흡수성 재료층 위에 덮개를 배치하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 덮개는, 주입구; 및 상기 주입구로부터 상기 반응 공간으로 연결된 주입 유로를 포함한다.
세척이 필요한 경우, 상기 주입구를 통해 세척액이 주입되고 상기 주입 유로를 통해 세척액이 반응 공간에 도달하여 프로브를 세척한다.
상기 제 1 개방부의 지름은 상기 제 2 개방부의 지름보다 크고, 상기 제 1 개방부의 지름과 상기 제 2 개방부의 지름의 크기 차이를 조절함에 의해 반응 잠복 시간의 조절이 가능하다.
상기 용해성 재료층의 용해 속도에 따라 반응 잠복 시간의 조절이 가능하다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치는 휴대용 센서에 이용될 수 있다.
본 발명은 사용자 개입이 최소화된 휴대형 현장 검출반응 장치를 다루며, 호환성이 높아 휴대형 바이오센서 플랫폼 제작에 두루 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치를 제조하는 방법에 대한 순서도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치를 제조하는 방법에 대한 개략도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 장치에 액상 샘플을 주입한 경우 시간에 따른 내부의 변화를 도시한다.
도 5는 본 발명의 장치에서 개방부들의 크기를 조절함에 따른 반응 대기 종료 시간의 변화를 도시한다.
도 6은 본 발명의 장치에서 세척이 필요한 경우에 대한 실시예의 모습을 도시한다.
도 7은 본 발명의 장치에 대한 활용 검증을 나타내는 실시예이다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 제한된 부피 안에서 용해성 재료층을 이용하여 액상 기반 현장 검출반응 장치 내에서의 생체 분자간 반응에 필요한 반응 잠복 시간(reaction incubation time)을 수동적으로 제어하여 사용자의 개입을 최소화하는 생화학 검출장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 한정된 부피의 반응 공간에서 액상 샘플에 의하여 일정시간 후 공간 내 용해성 재료층의 용해 및 붕해에 의하여 외력 없이 수동적으로 샘플의 제거가 이루어지는 방법으로 기존의 '검출영역에 샘플 주입-반응대기-샘플 제거-세척-검출' 순서에서 '검출영역에 샘플 주입-반응대기-세척-검출' 순서로 한 단계 사용자의 개입을 줄일 수 있게 하였다. 추가적으로 용해 및 붕해된 용해성 재료층 내 형성된 미세유로와 검출 공간 바깥쪽에 위치한 흡수성 재료층를 통하여 미량의 세척 용액으로도 편도의 전단 흐름이 생성돼 포획 프로브가 고정된 검출 공간 바닥면의 즉각적인 세척이 가능하며, 향후 세척이 필요하지 않은 검출방법 채택 시 사용자 개입이 한 단계 더 줄게 되는 더욱 간단한 검출 구동을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치는, 프로브(70)가 상부에 배치되어 있는 기판(60); 상기 기판(60) 상에 배치되며 제 2 개방부(50)를 포함하고 있고 상기 제 2 개방부(50)의 개방 공간에 상기 프로브가 위치하는, 용해성 재료층(40); 상기 용해성 재료층(40) 상에 배치되며 상기 제 2 개방부(50)보다 큰 개방 공간을 갖는 제 1 개방부(20)를 포함하는, 흡수성 재료층(10); 상기 흡수성 재료층(10)의 상기 제 1 개방부의 내면 및 상기 용해성 재료층의 노출된 상면에 배치된 불용성 재료층(30)을 포함한다.
기판(60)에는 그 상부에 프로브(70)가 배치되어 있다. 이러한 프로브는 포획 프로브로서 후술하는 것처럼 검출 프로브와 복합체를 이룰 수 있다. 기판의 크기는 흡수성 재료층의 크기와 사이즈가 동일한 것이 이용되는 것이 바람직하다.
용해성 재료층(40)은 기판(60) 위에 배치되며 제 2 개방부(50)를 포함하고 있다. 이러한 제 2 개방부의 공간에 기판 상에 배치된 프로브(70)가 위치함으로써 프로브가 반응 공간(80)에 배치될 수 있게 된다.
용해성 재료층은 액상 샘플에 의해 시간에 따라 점차 용해 및 붕해되는 물질로 이용되며, 이러한 용해성 재료층의 용해 및 붕해에 의해 흡수성 재료층이 액상 샘플에 노출될 수 있게 되고, 이에 의해 수동적으로 액상 샘플은 흡수성 재료층으로 이동하게 되어 반응 대기 시간(반응 잠복 시간)이 종료된다. 이 경우 용해성 재료층의 용해 속도에 따라 반응 잠복 시간의 조절이 가능하게 된다. 따라서 반응 대상 물질에 따라 용해성 재료층의 재료를 달리함으로써 반응 잠복 시간의 조절이 가능하게 된다.
흡수성 재료층(10)은 흡수 패드와 같은 것으로서 용해성 재료층(40) 상에 배치되며 용해성 재료층의 제 2 개방부(50)보다 큰 개방 공간을 갖는 제 1 개방부(20)를 포함한다. 이러한 제 1 개방부의 공간과 제 2 개방부의 공간에 의해 반응 공간(80)이 형성되게 된다.
흡수성 재료층은 액상 샘플이나 세척액을 흡수하는 층으로서, 용해성 재료층의 용해에 의해 이러한 용해가 흡수성 재료층에 도달하게 되면 액상 샘플이 흡수성 재료층으로 이동하게 된다.
흡수성 재료층의 제 1 개방부(20)의 지름은 제 2 개방부(50)의 지름보다 크며, 이러한 크기의 차이에 의해 반응 잠복 시간의 조절이 가능하게 된다. 예를 들어 제 1 개방부의 지름을 C1이라고 하고, 제 2 개방부의 지름을 C2라고 하면 C1>C2의 관계를 이루며, 두 지름 차이의 변화는 프로브-타겟; 이온, 저분자, 단백질, 박테리아, 세포 등의 맞춤형 반등 대기 시간 조절에 이용될 수 있다. 이 부분은 도 5와 함께 뒤에서 추가적으로 설명하도록 하겠다.
불용성 재료층(30)은 불용성 용기층이라고도 불리며, 이는 도 1과 같이 제 2 개방부의 내면 및 용해성 재료층의 노출된 상면에 배치된다. 불용성 재료층은 액상 샘플에 의해 용해되지 아니하는 재료로 이루어진다.
본 발명의 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치는, 반응 공간으로 액상 샘플이 투입되면 액상 샘플에 의해 용해성 재료층이 용해되어 일정 시간 이후 액상 샘플은 흡수성 재료층으로 이동하게 되고 반응 잠복 시간(reaction incubation time)이 종료되게 된다.
한편, 흡수성 재료층 위에는 덮개(90)가 추가적으로 배치될 수 있다. 덮개의 크기는 흡수성 재료층의 크기와 동일한 것이 바람직하다.
이러한 덮개는 주입구 및 주입구로부터 반응 공간으로 연결된 주입 유로를 포함한다. 세척이 필요한 경우, 상기 주입구를 통해 세척액이 주입되고 상기 주입 유로를 통해 세척액이 반응 공간에 도달하여 프로브를 세척하고, 세척액은 용해성 재료층 내에 용해 및 붕해에 의해 형성된 미세 유로를 통해 편도로 흡수성 재료층으로 이동하게 된다. 이 경우 무세척 검출 방법이 채택되었을 경우 바로 신호 검출단계로 이행이 가능하며, 세척 단계가 필요할 경우 수 마이크로리터의 소량의 세척액을 중심부에 전달하면 바깥쪽 흡수성 재료층으로 편도로만 이동하기 때문에 매우 편리한 세척을 실행 한 후 신호 검출단계로 넘어갈 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치에 대해 설명하였으며, 이하에서는 이러한 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치의 제조 방법에 대해 설명하도록 하겠다. 동일한 부분에 대해서는 반복 설명을 생략하도록 하겠다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치를 제조하는 방법에 대한 순서도를 도시한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치를 제조하는 방법에 대한 개략도를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치의 제조 방법은, 흡수성 재료층을 준비하는 단계(S 210); 상기 흡수성 재료층에 제 1 개방부를 형성하는 단계(S 220); 상기 흡수성 재료층 아래에 용해성 재료층을 붙이는 단계(S 230); 상기 흡수성 재료층의 제 1 개방부의 내면 및 상기 용해성 재료층의 노출된 상면에 불용성 재료층을 접착시키는 단계(S 240); 상기 제 1 개방부보다 작은 개방 공간을 갖는 제 2 개방부를 상기 용해성 재료층과 상기 불용성 재료층을 관통하여 형성하는 단계(S 250); 및 상기 제 2 개방부에 프로브가 위치하도록 상부에 프로브가 부착된 기판을 상기 용해성 재료층 아래에 접착시키는 단계(S 260)를 포함한다.
S 210 단계에서는 흡수성 재료층을 준비하게 된다. 흡수성 재료층은 흡수 패드가 이용될 수 있으며 일반적으로 두께는 2mm 이하이고, 길이가 2-3cm의 정사각형 형태가 이용될 수 있다. 물론 모양이나 형태는 샘플이나 기타 다른 조건에 따라 다양하게 변화 가능한 부분이다. 흡수성 재료층의 재질로는 종이, 면, 패브릭 등의 다공성 멤브레인을 사용한다.
S 220 단계에서는 흡수성 재료층에 제 1 개방부를 형성하게 된다. 이러한 제 1 개방부는 도 3에서와 같이 원형 절삭되며 제 1 개방부의 지름(C1)은 1cm 미만일 수 있으며, 이는 샘플의 양이나 사용 목적에 따라 자유롭게 변경이 가능한 부분이다.
S 230 단계에서는 흡수성 재료층 아래에 용해성 재료층을 부착하게 된다. 용해성 재료층은 두께가 0.5mm 이하일 수 있으며, 이 부분은 조건에 따라 자유롭게 변경이 가능한 부분이다. 용해성 재료층의 재질로는 poly vynil alcohol(PVA), hydroxypropyl cellulose, pollulan 등의 수용성 폴리머 필름 기반의 양면 접착 테이프가 사용된다.
S 240 단계에서는 흡수성 재료층의 제 1 개방부의 내면 및 용해성 재료층의 노출된 상면에 불용성 재료층을 접착하게 된다. 이러한 불용성 재료층(30)은 불용성 용기층이라고도 불리며, 불용성 재료층의 재질로는 올레핀 분자구조의 왁스, ethyl cellulose 등 소수성 탄화수소복합체 기반의 필름이 사용된다.
S 250 단계에서는 제 1 개방부보다 작은 개방 공간을 갖는 제 2 개방부를 용해성 재료층과 불용성 재료층을 관통하여 형성하게 된다. 이 모습은 도 3의 도면 부호 50에서 자세히 볼 수 있다. 도 3에서와 같이 원형 절삭을 통해 제 2 개방부를 형성하고, 이러한 제 2 개방부의 지름(C2)은 제 1 개방부의 지름(C1)보다 작다. 이러한 크기의 조절에 의해 반응 잠복 시간의 조절이 가능하다.
S 260 단계에서는 제 2 개방부에 프로브가 위치하도록 상부에 프로브가 부착된 기판을 상기 용해성 재료층 아래에 접착시킨다.
이와 같은 단계를 거쳐 제 1 개방부 및 제 2 개방부의 공간에 의해 형성된 반응 공간으로 액상 샘플이 투입되면 액상 샘플에 의해 용해성 재료층이 용해되어 일정 시간 이후 액상 샘플은 흡수 재료층으로 이동하게 되고 반응이 종료된다.
또한, S 270 단계에서는 흡수성 재료층 위에 덮개를 배치하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 덮개는 도 3에서 도시된 것처럼, 주입구; 및 주입구로부터 상기 반응 공간으로 연결된 주입 유로를 포함한다. 이에 의해 세척이 필요한 경우, 주입구를 통해 세척액이 주입되고 주입 유로를 통해 세척액이 반응 공간에 도달하여 프로브를 세척할 수 있게 된다.
이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 내용을 추가적으로 설명하도록 하겠다.
사각형 형태의 흡수 패드(흡수성 재료층)를 준비하고 그 중심부를 원형으로 C1 지름 크기(1cm 미만의 크기)로 절삭하였다. 이후 그 아랫면에 용해성 재료층 역할을 하는 폴리비닐알콜(PVA) 기반의 수용성 양면 테이프를 0.5mm이하의 두께로 부착하였다. 반대면에는 불용성 재료층(불용성 용기층) 역할을 하는 올레핀 필름을 접착하였다. 다시 용해성 재료층 및 불용성 재료층의 중심부를 원형으로 C2 지름 크기(C1보다 작은 크기)로 원형 절삭하였다. 이후 타겟 물질을 포획하기 위한 프로브가 고정된 기판을 중앙에 정렬하여 용해성 재료층의 하부에 부착시켜서 프로브가 C2 지름 크기의 절삭부를 통해 노출되도록 하였다. 이에 의해 반응 공간이 장치의 중앙부에 위치하게 된다. 또한, 이 공간의 중심 쪽으로 주입 유로와 주입구가 포함된 덮개를 정렬하여 설치하였다. 완성된 최종 모습은 도 1과 같다. 본 발명은 검출 프로브가 고정되는 기판 층을 분리 설계하여 신호증폭 재료 혹은 구조가 집적된 기판도 유체제어층과 집적이 용이하다는 장점이 있다.
샘플을 투입할 경우 반응공간 내 흐름이 정지된 상태에서 기판과 불용성 용기층 사이에 위치한 용해성 재료층이 액상 샘플에 의해 시간에 따라 점차 용해 및 붕해되는데, 용해 및 붕해의 진행이 일단 원형 바깥쪽에 위치한 흡수패드에 접촉 시 수동적으로 액상 샘플은 흡수패드 쪽으로 이동하게 되고 즉각적으로 반응대기 시간은 종결된다.
본 검출반응 장치에 무세척 검출방법이 채택되었을 경우 바로 신호 검출단계로 진행이 가능하며, 세척단계가 필요할 경우 수 마이크로리터의 소량의 세척액을 중심부에 떨어뜨리면 용해 및 붕해된 용해성 재료층 내 형성된 미세유로를 통하여 편도로 세척액이 바깥쪽 흡수패드로 이동하기 때문에 매우 편리한 세척을 실행 한 후 신호 검출단계로 넘어갈 수 있다. 본 발명의 장치에서 검출타겟분자의 반응 후 형광이미징 또는 비색법 등에 의한 신호 검출방법을 적용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 장치에 액상 샘플을 주입한 경우 시간에 따른 내부의 변화를 도시한다. 본 발명 장치에 액상 샘플(100)을 주입하게 되면 t시점에서 점차 용해성 재료층의 용해 및 붕해(120)가 일어나 바깥쪽의 흡수패드(10) 쪽으로 진행되며, 결국 그 진행이 흡수패드와 만나게 될 때 즉각적으로 액상 샘플이 흡수패드로 수동적 흡입(130)이 일어난다. 타겟과 형광체 결합 검출 프로브(110)가 포획 프로브(70)와 만나 복합체(140)를 형성하는 반응대기 시간이 tfinish시간만큼 주어짐을 확인하였다.
도 5는 본 발명의 장치에서 개방부들의 크기를 조절함에 따른 반응 대기 종료 시간의 변화를 도시한다. 도 5에서 보는 것처럼, 두 개의 개방부들의 지름 C1, C2을 달리하여 반응대기 종료 시간(tfinish)을 원하는 조건에 맞추어 선택 및 최적화할 수 있음을 확인하였다.
도 6은 본 발명의 장치에서 세척이 필요한 경우에 대한 실시예의 모습을 도시한다. 도 6에서 도시된 것처럼, 세척이 필요한 검출방법 채택 시에 매우 간편한 세척의 실현이 가능하다. 반응 잠복(대기) 시간 종료 후에 세척액(150)을 첨가하면 용해 및 붕해된 용해성 재료층(120) 내에 형성된 미세유로를 통하여 세척액이 편도로 흡수패드 쪽으로 흡입되어 생성되는 전단 흐름(160)이 미반응된 형광체 결합 검출 프로브를 세척해낸다.
도 7은 본 발명의 장치에 대한 활용 검증을 나타내는 실시예이다. 중금속 수은 이온의 포획 프로브가 센서 기판에 고정된 반응공간에 적색 형광 양자점 결합 검출 프로브와 수은 이온을 혼합하여 주입하였고 본 발명 원리에 따라 약 30분 뒤 반응대기 시간이 수동적으로 끝남으로써 세척 후 형광이미지를 촬영하여 검출신호를 확인했다.
본 발명은 사용자 개입이 최소화된 휴대형 현장 검출반응 장치를 다루며, 호환성이 높아 휴대형 바이오센서 플랫폼 제작에 두루 적용이 가능하다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 프로브가 상부에 배치되어 있는 기판;
    상기 기판 상에 배치되며 제 2 개방부를 포함하고 있고 상기 제 2 개방부의 개방 공간에 상기 프로브가 위치하는, 용해성 재료층;
    상기 용해성 재료층 상에 배치되며 상기 제 2 개방부보다 큰 개방 공간을 갖는 제 1 개방부를 포함하는, 흡수성 재료층;
    상기 흡수성 재료층의 상기 제 1 개방부의 내면 및 상기 용해성 재료층의 노출된 상면에 배치된 불용성 재료층을 포함하고,
    상기 제 1 개방부 및 제 2 개방부의 공간에 의해 반응 공간이 형성되고, 상기 반응 공간으로 액상 샘플이 투입되면 액상 샘플에 의해 상기 용해성 재료층이 용해되어 일정 시간 이후 액상 샘플은 흡수성 재료층으로 이동하게 되고 반응 잠복 시간(reaction incubation time)이 종료되는,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수성 재료층 위에 배치된 덮개를 추가로 포함하는,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 덮개는,
    주입구; 및
    상기 주입구로부터 상기 반응 공간으로 연결된 주입 유로를 포함하는,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    세척이 필요한 경우, 상기 주입구를 통해 세척액이 주입되고 상기 주입 유로를 통해 세척액이 반응 공간에 도달하여 프로브를 세척하는,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 개방부의 지름은 상기 제 2 개방부의 지름보다 큰,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 개방부의 지름과 상기 제 2 개방부의 지름의 크기 차이를 조절함에 의해 반응 잠복 시간의 조절이 가능한,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 용해성 재료층의 용해 속도에 따라 반응 잠복 시간의 조절이 가능한,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치.
  8. 흡수성 재료층을 준비하는 단계;
    상기 흡수성 재료층에 제 1 개방부를 형성하는 단계;
    상기 흡수성 재료층 아래에 용해성 재료층을 붙이는 단계;
    상기 흡수성 재료층의 제 1 개방부의 내면 및 상기 용해성 재료층의 노출된 상면에 불용성 재료층을 접착시키는 단계;
    상기 제 1 개방부보다 작은 개방 공간을 갖는 제 2 개방부를 상기 용해성 재료층과 상기 불용성 재료층을 관통하여 형성하는 단계; 및
    상기 제 2 개방부에 프로브가 위치하도록 상부에 프로브가 부착된 기판을 상기 용해성 재료층 아래에 접착시키는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 개방부 및 제 2 개방부의 공간에 의해 반응 공간이 형성되고, 상기 반응 공간으로 액상 샘플이 투입되면 액상 샘플에 의해 상기 용해성 재료층이 용해되어 일정 시간 이후 액상 샘플은 흡수 재료층으로 이동하게 되고 반응이 종료되는,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 흡수성 재료층 위에 덮개를 배치하는 단계를 추가로 포함하는,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 덮개는,
    주입구; 및
    상기 주입구로부터 상기 반응 공간으로 연결된 주입 유로를 포함하는,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    세척이 필요한 경우, 상기 주입구를 통해 세척액이 주입되고 상기 주입 유로를 통해 세척액이 반응 공간에 도달하여 프로브를 세척하는,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치의 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 개방부의 지름은 상기 제 2 개방부의 지름보다 큰,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 개방부의 지름과 상기 제 2 개방부의 지름의 크기 차이를 조절함에 의해 반응 잠복 시간의 조절이 가능한,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치의 제조 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 용해성 재료층의 용해 속도에 따라 반응 잠복 시간의 조절이 가능한,
    반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치의 제조 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 반응 잠복 시간 조절형 생화학 검출 장치를 포함한, 휴대용 센서.
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