KR102065001B1 - 투광성 면역 검사 장치 및 방법 - Google Patents

투광성 면역 검사 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

투광성 면역 검사 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 투광성 면역 검사 장치는, 액상의 검체가 적하되는 샘플 패드, 적하된 상기 검체를 측방 유동 방식으로 이동하는 제1 다공성 도관, 투명한 재질의 상판 및 하판 사이에서, 기 도포된 반응 물질과 상기 검체가 결합하여 검출 가능한 신호를 발생하는 면역 결합 반응부, 상기 면역 결합 반응부를 지난 상기 검체를 측방 유동 방식으로 이동하는 제2 다공성 도관, 그리고 상기 제2 다공성 도관으로부터 전달된 상기 검체를 흡수하는 흡수 패드를 포함한다.

Description

투광성 면역 검사 장치 및 방법{TRANSPARENT IMMUNOASSAY APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 액상의 검체에 포함된 특정 항원 또는 항체를 검출하는 장치에 관한 것으로, 특히 광투광성 영역에서 항원-항체 결합에 의해 발생하는 신호를 판독하는 투광성 면역 검사 장치에 관한 것이다.
혈액, 타액, 점액 및 소변 등 액상의 생체 유래 검체에 포함된 특정 항원이나 항체의 존재를 알아내기 위한 목적으로 다양한 면역학적 방법이 사용되고 있다. 효소결합 면역흡수 분석법인 ELISA(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)는 검체와 항체를 결합하여, 색의 농도에 따라 항체의 양을 측정하는 방법이다. ELISA 원리를 이용한 검사는 감도가 매우 높으며, 다종 및 다수의 시료에 대해 검사를 수행할 수 있다. 그러나 ELISA는 검사 과정이 복잡하여 일정 수준 이상의 기술적 훈련을 받은 전문가에 의해서만 진행될 수 있다.
반면, 측방유동을 이용한 신속 반응 검사인 래피드 키트(rapid kit)는 일반적으로 ELISA에 비해서 감도가 다소 떨어진다. 그러나 비전문가인 일반인들도 쉽게 사용이 가능하며, 오늘날 래피드 키트는 임신 진단, 당뇨병 및 혈압 등의 진단을 비롯한 광범위한 생체 정보 제공 및 질환 감염 판단 등에 활용되고 있다.
래피드 키트는 일반적으로 플라스틱 하우징(housing) 내부에 유기물질 유래의 섬유질 필터를 적층하여 배치한다. 이때, 검출 대상에 따라 래피드 키트에 사용되는 항체, 완충 용액 및 표지 물질 등 생화학적 구성 요소가 상이할 수 있다. 그리고 래피드 키트를 이용한 면역 검사에서, 검출 대상의 존재 유무는 육안으로 관측된다.
래피드 키트는 주로 금 나노 입자(gold nanoparticle)를 표지 물질로 채택하며, 금 나노 입자가 특정 지역에 모일 경우 육안으로 관측할 수 있다는 점을 이용한다. 이때, 기존의 래피드 키트는 면역결합반응 자체를 불투명한 다공성 매질에서 수행한다. 이로 인하여 투광량 기반의 정량 분석이 불가능하므로, 지금까지 주로 육안 검사에만 의존해왔다.
따라서, 기존의 육안 검사와 병행하여, 래피트 키트의 미세하고 정량적인 결과를 분석할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.
한국 등록 특허 제10-1211593호, 2013년 01월 07일 공고(명칭: 신속 면역크로마토그라피법에 의한 Ｈ9형 조류인플루엔자 바이러스 진단 키트 및 이를 이용하여 Ｈ9형 조류인플루엔자를 진단하는 방법)
본 발명의 목적은 면역결합 반응의 결과를 육안으로 용이하게 판독할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 면역결합 반응의 결과에 상응하는 투광량을 측정하여, 정량적으로 분석할 수 있도록 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투광성 면역 검사 장치는 액상의 검체가 적하되는 샘플 패드, 적하된 상기 검체를 측방 유동 방식으로 이동하는 제1 다공성 도관, 투명한 재질의 상판 및 하판 사이에서, 기 도포된 반응 물질과 상기 검체가 결합하여 검출 가능한 신호를 발생하는 면역 결합 반응부, 상기 면역 결합 반응부를 지난 상기 검체를 측방 유동 방식으로 이동하는 제2 다공성 도관, 그리고 상기 제2 다공성 도관으로부터 전달된 상기 검체를 흡수하는 흡수 패드를 포함한다.
이때, 상기 면역 결합 반응부는, 상기 상판 및 상기 하판 중 적어도 어느 하나의 일면에, 상기 검체와 반응하는 반응 물질이 도포되어 있을 수 있다.
이때, 상기 검체에 포함된 검출 대상과 상기 반응 물질의 결합으로 발생된 상기 신호의 투광량은, 상기 검체에 상응하는 검사 결과로 판독될 수 있다.
이때, 상기 면역 결합 반응부는, 일측에 구비된 광원부 및 타측에 구비된 광검출부 중 적어도 어느 하나를 이용하여, 발생된 상기 신호를 판독할 수 있다.
이때, 상기 샘플 패드에는 상기 검체에 포함된 검출 대상에 상응하는 항체가 도포되어 있으며, 상기 검체에 포함된 상기 검출 대상은, 상기 샘플 패드에 도포된 항체와 결합하여 상기 측방 유동 방식으로 이동할 수 있다.
이때, 상기 기 도포된 반응 물질은, 일반 항체, 금 나노 입자가 부착된 항체 및 효소가 부착된 항체 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
이때, 상기 기 도포된 반응 물질이 상기 효소가 부착된 항체인 경우, 상기 제1 다공성 도관에 주입된 상기 효소에 상응하는 기질은, 상기 효소가 부착된 항체와 효소 반응하여 상기 검출 가능한 신호를 발생할 수 있다.
이때, 상기 면역 결합 반응부는, 상기 상판 및 상기 하판 중 적어도 어느 하나에, 친수성 막 및 소수성 막 중 적어도 어느 하나가 형성되어 있을 수 있다.
이때, 상기 면역 결합 반응부는, 상기 상판 및 상기 하판 중 적어도 어느 하나에, 상기 반응 물질과 상기 검체가 결합한 물질 이외의 물질의 흡착을 방지하는 블로킹 막이 형성되어 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치에 의해 수행되는 면역 검사 방법은 액상의 검체를 수용하는 단계, 제1 다공성 도관을 통하여, 상기 검체를 측방 유동 방식으로 이동시키는 단계, 투명한 재질의 상판 및 하판 사이에서, 기 도포된 반응 물질과 상기 검체를 접촉시키는 단계, 상기 반응 물질과 상기 검체의 접촉으로 발생된 신호를 검출하는 단계, 제2 다공성 도관을 통하여, 상기 검체를 측방 유동 방식으로 이동시키는 단계, 그리고 상기 제2 다공성 도관으로부터 전달된 상기 검체를 흡수하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 반응 물질은, 상기 검체와 반응하며, 상기 상판 및 상기 하판 중 적어도 어느 하나의 일면에 도포된 것일 수 있다.
이때, 상기 신호를 검출하는 단계는, 상기 검체에 포함된 검출 대상과 상기 반응 물질의 결합으로 발생된 상기 신호의 투광량을 기반으로 상기 검체에 상응하는 검사 결과를 판독할 수 있다.
이때, 상기 신호를 검출하는 단계는, 상기 투광성 면역 검사 장치의 일측에 구비된 광원부 및 타측에 구비된 광검출부 중 적어도 어느 하나를 이용하여, 발생된 상기 신호를 판독할 수 있다.
이때, 상기 검체를 수용하는 단계는, 상기 검체에 포함된 검출 대상에 상응하는 항체가 도포된 샘플 패드를 통하여 상기 검체를 수용하고, 상기 제1 다공성 도관을 통하여, 상기 검체를 이동시키는 단계는, 상기 검출 대상과 상기 샘플 패드에 도포된 상기 항체가 결합된 형태의 상기 검체를 이동시킬 수 있다.
이때, 상기 기 도포된 반응 물질은, 일반 항체, 금 나노 입자가 부착된 항체 및 효소가 부착된 항체 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
이때, 상기 신호를 검출하는 단계는, 상기 기 도포된 반응 물질이 상기 효소가 부착된 항체인 경우, 상기 제1 다공성 도관에 주입된 상기 효소에 상응하는 기질과 상기 효소가 부착된 항체가 효소 반응하여 발생된 상기 신호를 검출할 수 있다.
이때, 상기 상판 및 상기 하판 중 적어도 어느 하나에는, 친수성 막 및 소수성 막 중 적어도 어느 하나가 형성되어 있을 수 있다.
이때, 상기 상판 및 상기 하판 중 적어도 어느 하나에는, 상기 반응 물질과 상기 검체가 결합한 물질 이외의 물질의 흡착을 방지하는 블로킹 막이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, 면역결합 반응의 결과를 육안으로 용이하게 판독할 수 있도록 할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 면역결합 반응의 결과에 상응하는 투광량을 측정하여, 정량적으로 분석할 수 있도록 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치의 면역 결합 반응부의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치에 적하된 검체의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 다른 투광성 면역 검사 장치의 면역 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 투광성 면역 검사 장치(100)는 샘플 패드(110), 제1 다공성 도관(120), 면역 결합 반응부(130), 제2 다공성 도관(140) 및 흡수 패드(150)를 포함한다.
투광성 면역 검사 장치(100)는 측방 유동을 이용한 래피드 키트의 형태로 구현될 수 있으며, 일반적인 래피드 키트의 사용 방법을 따르되, 육안 감지가 수행되는 면역 결합 반응부(130)가 투명하게 제작된다.
그리고 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치(100)는 면역 결합 반응부(130)에 입사된 빛이 검체와 반응 물질의 결합으로 생성된 면역 결합물, 면역 결합물에 접합된 금 나노 입자 및 면역 결합물에 접합된 효소의 반응 산물 중 어느 하나에 의해 흡수 또는 차단되어, 빛이 입사되는 면의 반대편에서 일부만 감지되는 것을 기본 매커니즘으로 사용한다.
투광성 면역 검사 장치(100)는 도 1과 같이 샘플 패드(110), 제1 다공성 도관(120), 면역 결합 반응부(130), 제2 다공성 도관(140) 및 흡수 패드(150)가 순차적으로 배치되는 형태일 수 있고, 각각의 일측단부는 다른 모듈과 중첩되게 배치될 수 있다.
그리고 샘플 패드(110)에는 액상의 검체가 주입되고, 주입된 검체는 제1 다공성 도관(120)을 통해 스며들어 면역 결합 반응부(130)로 이동하며, 면역 결합 반응부(130)에서는 검체 및 반응 물질의 반응으로 인한 신호가 발생되고, 반응 후의 검체는 제2 다공성 도관(140)을 통하여 흡수 패드(150)에 흡수된다.
또한, 샘플 패드(110), 제1 다공성 도관(120), 면역 결합 반응부(130), 제2 다공성 도관(140) 및 흡수 패드(150)는 물리적 지지대 역할로 하우징(housing) 처리되어 투광성 면역 검사 장치(100)가 구현될 수 있다. 이때, 폴리스타이렌(polystyrene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 싸이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer) 등으로 하우징 처리될 수 있다.
그리고 샘플 패드(110), 제1 다공성 도관(120), 면역 결합 반응부(130)의 상판 및 하판, 제2 다공성 도관(140) 및 흡수 패드(150)는 화학적 접착제, 물리적 접착제, 압력 및 하우징 처리 등에 의해 서로 부착된 형태로 구현될 수 있다.
이하에서는 투광성 면역 검사 장치(100)의 각 구성 요소에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 샘플 패드(110)에는 액상의 검체가 적하된다. 여기서 액상의 검체는 혈액, 타액, 점액, 소변 중 어느 하나를 의미할 수 있다. 그리고 샘플 패드(110)에 적하된 액상의 검체는 모세관력 등에 의해 제1 다공성 도관(120)으로 이동된다.
또한, 샘플 패드(110)에는 검체에 포함된 검출 대상에 상응하는 항체가 도포되어 있을 수 있다. 샘플 패드(110)에 검출 대상에 상응하는 항체가 도포되어 있는 경우, 검체에 포함된 검출 대상은 샘플 패드(110)에 도포된 항체와 결합하여 측방 유동 방식으로 이동할 수 있다. 또한, 샘플 패드(110)에는 계면활성제, 염류, 완충제, 블로킹(blocking) 물질 등이 도포되어 있을 수 있다.
그리고 샘플 패드(110)의 전체 또는 일부 영역은 제1 다공성 도관(120)과 중첩되도록 배치될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 샘플 패드(110)는 제1 다공성 도관(120)의 일측단부 상에 배치될 수 있다.
샘플 패드(110)는 종이, 유기고분자 및 유리 섬유 중 어느 하나의 재질로 구성될 수 있으며, 단순 망상의 조직이거나, 유리섬유(glass fiber), 셀룰로스(cellulose) 필터, 폴리에스테르(polyester) 일 수 있다. 샘플 패드(110)의 재질은 이에 한정되지 않고, 규격 역시 도 1에 도시된 것으로 한정되지 않는다.
그리고 제1 다공성 도관(120)은 샘플 패드(110)로부터 전달된 검체를 측방 유동 방식으로 이동시킨다. 샘플 패드(110)에 검출 대상에 상응하는 항체가 도포된 경우, 검출 대상과 항체가 결합된 형태가 제1 다공성 도관(120)을 통하여 이동될 수 있다.
또한, 제1 다공성 도관(120)에는 효소에 상응하는 기질이 주입될 수 있다. 면역 결합 반응부(130)에 반응 물질이 도포되어 있고, 도포된 반응 물질이 효소가 부착된 항체인 경우, 제1 다공성 도관(120)에는 효소에 상응하는 기질이 주입될 수 있다.
제1 다공성 도관(120)의 일측은 샘플 패드(110)와 중첩되도록 배치될 수 있으며, 제1 다공성 도관(120)의 타측은 면역 결합 반응부(130)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
그리고 제1 다공성 도관(120)은 종이, 유기고분자 및 유리 섬유 중 어느 하나의 재질로 구성될 수 있으며, 특히, 나이트로셀룰로스(nicrocellulose), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride), 나일론(nylon), 폴리에테르술폰(polyethersulfone) 등으로 구현될 수 있다. 제1 다공성 도관(120)의 재질은 이에 한정되지 않고, 규격 역시 도 1에 도시된 것으로 한정되지 않는다.
다음으로 면역 결합 반응부(130)는 투명한 재질의 상판 및 하판을 구비하며, 면역 결합 반응부(130)는 기 도포된 반응 물질과 검체가 결합하여 검출 가능한 신호를 발생하는 영역이다.
종래 기술에 따른 래피드 키트(rapid kit)의 면역 결합 반응부는 불투명한 재질로 제작되었다. 불투명 재질 상에서 발생하는 신호에 광을 조사할 경우, 조사된 광은 신호 영역에 반사되면서 분산이 발생하고, 이로 인하여 일부만 감지된다. 따라서 종래 기술에 따른 불투명한 재질의 면역 결합 반응부는 감도가 매우 낮다. 따라서, 배뇨에 포함된 크레아티닌(creatinine)이나 알부민(albumin) 등과 같이, 검출 대상의 농도가 매우 높을 경우에만, 입사 및 반사를 사용한 흡광도 측정이 가능했다.
반면, 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치(100)의 면역 결합 반응부(130)는 투명한 재질의 상판 및 하판 사이에서 반응 물질과 검체의 결합에 따른 신호가 발생한다. 이를 통하여, 광 투과 과정에서의 흡광을 측정할 수 있으며, 반응 결과의 정량적 분석이 가능하다.
면역 결합 반응부(130)의 상판 및 하판은 유기 고분자, 유리, 투광성 무기 광물질 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 상판 및 하판은 동일한 물질로 구성되거나, 서로 상이한 물질로 구성될 수 있다.
이때, 상판 및 하판을 구성하는 투광성 유기 고분자는 폴리스타이렌(polystyrene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 및 그 변이체, 싸이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer) 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나일 수 있으며, 투광성 유기 고분자의 종류는 이에 한정되지 않는다.
면역 결합 반응부(130)는 투명한 재질의 상판 및 하판을 접합하여 형성될 수 있으며, 화학적 접착제, 테이프 등을 사용하여 상판 및 하판이 접합될 수 있다. 또한, 외부 하우징(housing)에 의한 물리적 접합으로 면역 결합 반응부(130)가 형성될 수도 있으며, 접합 방법은 이에 한정되지 않는다.
그리고 면역 결합 반응부(130)에 기 도포된 반응 물질은, 면역 결합 반응부(130)의 상판 및 하판 중 적어도 어느 하나의 일면에는 도포된 것일 수 있다. 그리고 면역 결합 반응부(130)에 기 도포된 반응 물질은 검체와 결합하여 검출 가능한 신호를 발생한다.
그리고 면역 결합 반응부(130)에서 반응 물질이 도포되는 영역 이외의 영역은 블로킹 처리되어 블로킹 막이 형성될 수 있다. 또한, 면역 결합 반응부(130)의 상판 및 하판 중 적어도 어느 하나의 일면에는 친수성 및 소수성을 조절하기 위한 친수성 막 및 소수성 막 중 적어도 어느 하나가 형성될 수 있다.
또한, 면역 결합 반응부(130)의 일측에는 광원부가 구비될 수 있으며, 타측에는 광 검출부가 구비될 수 있다. 이때, 광원부 및 광 검출부는 면역 결합 반응부(130)를 중심으로 상호 대칭되는 위치에 구비될 수 있다. 예를 들어, 광원부가 면역 결합 반응부(130)의 상부에 위치하는 경우, 광 검출부는 면역 결합 반응부(130)의 하부에 위치할 수 있다.
광원부는 면역 결합 반응부(130)에 정해진 파장의 광량을 조사하기 위하여 특정한 광원이 투광성 면역 검사 장치(100)의 외부에 설치될 수 있으며, 광원의 종류는 한정되지 않는다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치(100)는 광원부 및 광 검출부를 구비하여, 면역 결합 반응에 의한 신호를 정량적으로 분석할 수 있다. 종래의 면역 검사 장치들은 사용자의 육안으로 면역 결합 반응에 의한 신호를 판독하였다. 그러나 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치(100)는 광원부 및 광검출부를 이용하여 정량적으로 신호를 판독할 수 있다.
또한, 면역 결합 반응부(130)의 상판 및 하판 중 적어도 어느 하나에는 친수성 막 및 소수성 막 중 적어도 어느 하나가 형성될 수 있다. 그리고 면역 결합 반응부(130)는 상판 및 하판 중 적어도 어느 하나에 반응 물질과 검체가 결합한 물질 이외의 물질의 흡착을 방지하는 블로킹 막이 형성될 수도 있다.
면역 결합 반응부(130)의 일측단부는 제1 다공성 도관(120)의 일측과 중첩되도록 배치될 수 있으며, 면역 결합 반응부(130)의 타측단부는 제2 다공성 도관(140)의 일측과 중첩되도록 배치될 수 있다. 특히, 도 1이 도시된 바와 같이 제1 다공성 도관(120)의 일측 및 제2 다공성 도관의 일측은 면역 결합 반응부(130)의 상판과 하판 사이에 중첩되도록 배치될 수 있다.
그리고 제2 다공성 도관(140)은 면역 결합 반응부(130)를 지난 검체를 측방 유동 방식으로 이동시킨다.
제2 다공성 도관(140)은 종이, 유기고분자 및 유리 섬유 중 어느 하나의 재질로 구성될 수 있으며, 나이트로셀룰로스(nicrocellulose), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride), 나일론(nylon), 폴리에테르술폰(polyethersulfone) 등으로 구현될 수 있다. 제2 다공성 도관(140)의 재질은 이에 한정되지 않고, 규격 역시 도 1에 도시된 것으로 한정되지 않는다. 또한, 제2 다공성 도관(140)의 재질 및 규격은 제1 다공성 도관(120)의 재질 및 규격과 동일하거나, 상이할 수 있다.
제2 다공성 도관(140)의 일측단부는 면역 결합 반응부(130)와 중첩되도록 배치될 수 있고, 제2 다공성 도관(140)의 타측단부는 흡수 패드(150)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
마지막으로, 흡수 패드(150)는 제2 다공성 도관(140)으로부터 전달된 검체를 최종적으로 흡수한다. 흡수 패드(150)는 과량의 검체를 흡수하거나, 반응이 종료된 검체를 흡수한다.
흡수 패드(150)에는 계면활성제, 염류, 완충제, 블로킹(blocking) 물질 등이 기 도포되어 있을 수 있다. 그리고 흡수 패드(150)는 셀룰로스(cellulose) 필터일 수 있다.
흡수 패드(150)는 종이, 유기고분자 및 유리 섬유 중 어느 하나의 재질로 구성될 수 있으며, 흡수 패드(150)의 재질은 이에 한정되지 않고, 규격 역시 도 1에 도시된 것으로 한정되지 않는다. 또한, 흡수 패드(150)의 재질 및 규격은 샘플 패드(110)의 재질 및 규격과 동일하거나, 상이할 수 있다.
그리고 흡수 패드(150)는 제2 다공성 도관(140)의 일측단부와 중첩되도록 배치될 수 있으며, 특히, 흡수 패드(150)는 흡수 패드(150)의 전체가 제2 다공성 도관(140)과 중첩되도록 제2 다공성 도관(140)의 일측단부 상에 배치될 수 있다.
투광성 면역 검사 장치(100)의 샘플 패드(110), 제1 다공성 도관(120), 제2 다공성 도관(140) 및 흡수 패드(150)의 재질, 너비, 길이, 두께 등의 물리적 규격은 검체 및 검출 대상의 특성을 고려하여 선택될 수 있으며, 본 발명에서는 이를 구체적으로 한정하지 않는다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 투광성 면역 검사 장치(100)는 샘플 패드(110), 제1 다공성 도관(120), 면역 결합 반응부(130), 제2 다공성 도관(140) 및 흡수 패드(150)가 순차적으로 배치될 수 있다.
특히 도 2와 같이, 샘플 패드(110)는 제1 다공성 도관(120)의 일측단부 상에 위치할 수 있으며, 샘플 패드(110)의 일부 또는 전체가 제1 다공성 도관(120)과 중첩될 수 있다. 그리고 제1 다공성 도관(120)의 일측단부는 샘플 패드(110)와 중첩되고, 타측단부는 면역 결합 반응부(130)와 중첩될 수 있다.
제1 다공성 도관(120)은 면역 결합 반응부(130)의 상판 및 하판 사이에 배치되어, 제1 다공성 도관(120)의 일부와 면역 결합 반응부(130)의 일부는 상호 중첩될 수 있다.
그리고 제2 다공성 도관(120)의 일측단부는 면역 결합 반응부(130)와 중첩되고, 타측단부는 흡수 패드(150)와 중첩될 수 있으며, 제2 다공성 도관(120)으 면역 결합 반응부(130)의 상판 및 하판 사이에 배치될 수 있다.
또한, 제2 다공성 도관(120)의 타측단부는 흡수 패드(150)의 일부 또는 전체와 중첩될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 흡수 패드(150)가 제2 다공성 도관(120) 상에 배치되는 형태로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치의 면역 결합 반응부의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3과 같이, 투광성 면역 검사 장치(100)의 면역 결합 반응부(130)는 제1 다공성 도관(120) 및 제2 다공성 도관(140) 사이에 배치된다. 그리고 면역 결합 반응부(130)의 일측단부는 제1 다공성 도관(120)과 중첩되고, 면역 결합 반응부(130)의 타측단부는 제2 다공성 도관(140)과 중첩될 수 있다.
면역 결합 반응부(130)는 투명한 재질의 상판(131) 및 투명한 재질의 하판(135)을 구비하며, 상판(131) 및 하판(135)은 투광성 유기 고분자, 유리, 투광성 무기 광물질 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 또한, 상판(131) 및 하판(135)은 동일한 물질로 구성되거나, 서로 상이한 물질로 구성될 수 있다.
특히, 상판(131) 및 하판(135)은 유기성 고분자, 무기성 고분자, 유리 및 실리콘 화합물 등으로 이루어진 멤브레인 형태로 구현될 수 있으며, 여기서 실리콘 화합물은 실리콘나이트라이드, 실리콘옥사이드일 수 있다.
면역 결합 반응부(130)를 구성하는 투광성 유기 고분자는 폴리스타이렌(polystyrene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 및 그 변이체, 싸이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer) 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나일 수 있으며, 투광성 유기 고분자의 종류는 이에 한정되지 않는다.
그리고 면역 결합 반응부(130)의 상판(131) 및 하판(135) 중 적어도 어느 하나의 일면에 검체와 반응하는 반응 물질(133)이 도포될 수 있다. 도 3에서는 상판(131)의 일면에 반응 물질(133)이 도포되는 것으로 도시하였으나 이에 한정하지 않고, 하판(135)의 일면에 반응 물질(133)이 도포되거나, 상판(131) 및 하판(135) 각각의 일면에 반응 물질(133)이 도포될 수 있다.
반응 물질(133)은 검출하려는 항원인 검출 대상에 상응하는 항체일 수 있으며, 항체의 종류, 농도 및 양은 검출 대상에 따라 상이할 수 있다. 이때, 항체는 검체로부터 검출 대상을 모두 포집할 수 있을 만큼의 충분한 양이 면역 결합 반응부(130)에 도포될 수 있다.
예를 들어, 항체는 식염수 등의 매질에 0.1mg/ml 내지 1mg/ml의 농도로 함유되어 면역 결합 반응부(130)에 도포될 수 있으며, 항체를 포함하는 용액은 항체의 활성이 유지되도록 매질의 일부가 남아있을 정도로 건조될 수 있다. 또한, 면역 결합 반응부(130)의 상판(131) 및 하판(135)의 재료 및 특성에 따라 반응 물질(133)인 항체의 양이 조절될 수 있다.
반응 물질(133)은 면역 결합 반응부(130)에 스포팅(spotting), 스탬핑(stamping) 및 소프트 리소그래피(soft lithography) 등의 다양한 방법으로 도포될 수 있으며, 반응 물질이 면역 결합 반응부(130)에 도포되는 방법은 이에 한정되지 않는다.
또한, 반응 물질(133)은 검체의 검출 대상과 비공유결합적인 정전기적 흡착으로 부착될 수 있으며, 단백질 A(protein A), 단백질 G(protein G), 단백질 A/G(protein A/G) 등을 사용한 특이적 반응을 사용하여 부착될 수도 있다. 그리고 다이설파이드 브릿지(disulfide bridge) 형성 등의 공유 결합으로 검출 대상에 부착될 수도 있으며, 항체인 반응 물질(133)의 부착 방법은 이에 한정되지 않는다.
면역 결합 반응부(130)의 상판(131) 및 하판(135) 중 적어도 어느 하나의 일면에는 친수성 및 소수성을 조절하기 위한 친수성 막 및 소수성 막이 형성될 수 있다. 그리고 친수성 막 및 소수성 막은 화학적, 생화학적, 물리적 표면 처리에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 막은 오존, 폴리라이신(polylysine), 미세식각 등으로 구현될 수 있으며, 막의 형성 방법은 이에 한정되지 않는다.
또한, 면역 결합 반응부(130)의 상판(131) 및 하판(135) 중 적어도 어느 하나의 일면은 블로킹 처리되어, 블로킹 막이 형성될 수도 있다. 이때, 블로킹 막은 상판(131) 및 하판(135)에서 반응 물질(133)이 도포되는 영역 이외의 영역에 형성될 수 있다.
블로킹 막은 반응 물질과 검체가 결합한 물질 이외의 물질의 흡착을 방지하기 위한 막을 의미한다. 이때, 블로킹 막은 알부민이나 카제인 등과 같은 단백질 또는 단백질을 분해한 펩타이드로 구성될 수 있다.
그리고 블로킹 처리는 면역 결합 반응부(130)의 상판(131) 및 하판(135) 중 적어도 어느 하나의 안쪽 면에 약 1%의 농도의 알부민이나 카제인 등과 같은 블로킹 용액을 1분이상 처리하고, 과량의 블로킹 용액을 제거하기 위하여 PBS(phosphate-buffered saline) 등의 세척액으로 세척하는 과정으로 처리될 수 있다. 이때, 블로킹 용액의 종류 및 세척액의 종류는 이에 한정되지 않는다.
이하에서는 도 4 내지 도 7을 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치에 적하된 검체의 이동에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치에 적하된 검체의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제1 다공성 도관(120)에서 측방 유동 방식으로 전달된 검체(200)는 투명한 재질의 상판(131) 및 하판(135) 사이로 이동한다. 제1 다공성 도관(120)의 말단부에 도달한 액상의 검체(200)는 상판(131)과 하판(135) 사이의 간극을 채우며 제2 다공성 도관(140)으로 스며들며 이동한다.
그리고 도 4 내지 도 7과 같이 검체(200)가 이동함에 따라, 상판(131)의 일면에 도포된 반응 물질(133)은 검체(200)에 포함된 검출 대상에 부착되어 제2 다공성 도관(140)으로 이송된다. 또한, 제2 다공성 도관(140)에 도달한 액상의 검체(200)는 측방 유동을 지속하여, 흡수 패드(150)까지 도달한다.
투광성 면역 검사 장치(100)에서 액상의 검체(200)가 이동되는 과정은 상판(131) 및 하판(135) 중 적어도 어느 하나에 친수성 막을 구비하여 속도가 조절될 수 있다.
이하에서는 도 8을 통하여 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치의 면역 검사 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 다른 투광성 면역 검사 장치의 면역 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 투광성 면역 검사 장치(100)의 샘플 패드는 검체를 수용한다(S810).
투광성 면역 검사 장치(100)의 샘플 패드는 혈액, 타액, 점액 및 소변 등의 액상의 검체를 수용한다. 검체 내에 포함된 특정 물질과 부착되는 항체가 샘플 패드에 기 도포되어 있을 수 있으며, 샘플 패드 내에 항체가 도포되어 있는 경우, 샘플 패드 내에 기 도포된 항체는 검체 내의 특정 물질에 부착되어 제1 다공성 도관으로 이동된다.
이때, 샘플 패드에 기 도포된 항체는 일반 항체, 금 나노 입자가 부착된 항체 및 효소가 부착된 항체 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 개별 특정 물질을 검출하기 위한 항체의 종류는 이에 한정되지 않는다.
그리고 투광성 면역 검사 장치(100)의 제1 다공성 도관은 측방 유동 방식으로 검체를 이동시킨다(S820).
샘플 패드에서 수용된 검체는 제1 다공성 도관을 통하여 면역 결합 반응부로 이동된다. 이때, 검체는 모세관 현상에서 발생하는 유체의 흐름에 따라 이동될 수 있다.
다음으로 투광성 면역 검사 장치(100)의 면역 결합 반응부는 반응 물질과 검체를 접촉시킨다(S830).
검체가 제1 다공성 도관을 통하여 면역 결합 반응부로 이송되면, 액상의 검체는 면역 결합 반응부의 상판 및 하판 사이의 간극을 채우며, 제2 다공성 도관으로 이동한다.
그리고 면역 결합 반응부에 도포된 반응 물질에 의하여, 검체 내에 포함된 검출 대상이 면역 결합 반응부에 부착된다. 여기서, 반응 물질은 일반 항체, 금 나노 입자가 부착된 항체 및 효소가 부착된 항체 중 어느 하나 일 수 있다.
그리고 샘플 패드에 항체가 기 도포된 경우, 면역 결합 반응부에는 일반 항체, 금 나노 입자 및 효소 중 어느 하나가 부착된 검출 대상이 부착될 수도 있다.
또한, 투광성 면역 검사 장치(100)는 반응 물질과 검체의 반응에 의한 신호를 검출한다(S840).
반응 물질로 금 나노 입자가 부착된 항체를 사용된 경우, 투광성 면역 검사 장치(100)는 면역 결합 반응부의 상판 및 하판 중 어느 하나의 위치에서 광을 조사하고, 동시에 반대편에서 수광하여 투광량을 측정할 수 있다.
그리고 효소가 부착된 항체를 반응 물질로 사용한 경우, 투광성 면역 검사 장치(100)는 제1 다공성 도관을 통하여 추가적으로 효소의 기질을 주입할 수 있다. 그리고 효소 반응의 결과물로 생성되는 물질은 특정 파장의 물질일 수 있으며, 빛을 차단하는 암막 물질일 수 있다.
효소 반응의 결과물에 상응하는 신호를 검출하기 위하여, 투광성 면역 검사 장치(100)는 면역 결합 반응부의 상판 및 하판 중 어느 하나의 위치에 광을 조사하고, 반대편에서 수광하여 신호를 검출할 수 있다. 이때, 특정 파장의 광원을 사용하여 광을 조사할 수 있으며, 기질의 종류에 따라 상이한 파장의 광원을 사용할 수 있다.
S840 단계에서 투광성 면역 검사 장치(100)는 기존의 육안 검사를 수행할 수도 있으며, 육안 검사와 투광량 측정을 병행하여 신호를 검출할 수도 있다. 이때, 투광량을 측정하는 광학 장치를 사용할 경우, 보다 미세하고, 정량적인 결과를 검출할 수 있다.
종래의 래피드 키트는 면역 결합 반응 자체를 불투명한 다공성 매질에서 수행하여, 투광량 기반의 정량이 불가능하므로 주로 육안 검사의 의존하였다. 주로 소변검사에서 활용되던 광학 측정 기반의 정량법은 빛의 반사를 활용하는 것으로, 검출하고자 하는 물질의 양이 매우 많은 경우에만 가능한 방법이었다.
그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치(100)는 투명한 면역 결합 반응부를 이용하여, 항원 및 항체가 결합한 복합체 또는 복합체에서 발생하는 기질 반응물을 투광량 기반으로 검출할 수 있다.
그리고 투광성 면역 검사 장치(100)의 제2 다공성 도관은 측방 유동 방식으로 검체를 이동시키고(S850), 흡수 패드는 검체를 흡수한다(S860).
이때, 검체의 흐름 정도 및 속도는 투광성 면역 검사 장치(100)의 제2 다공성 도관 및 흡수 패드의 재질, 두께, 너비, 길이 등에 의해 조절될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 투광성 면역 검사 장치(100)는 화학적 반응을 투명한 영역에서 발생시키고, 화학적 반응의 결과를 광학 측정 장치를 이용하여 투광량 기반으로 검출하는 기술에 적용될 수 있다. 또한, 피크르산(picric acid)을 사용하여 소변에 포함된 크레아티닌(creatinine)을 검출하는 기술에도 적용될 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 투광성 면역 검사 장치 및 면역 검사 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 투광성 면역 검사 장치
110: 샘플 패드
120: 제1 다공성 도관
130: 면역 결합 반응부
131: 상판
133: 반응 물질
135: 하판
140: 제2 다공성 도관
150: 흡수 패드
200: 검체

Claims (18)

  1. 액상의 검체가 적하되는 샘플 패드,
    적하된 상기 검체를 측방 유동 방식으로 이동하는 제1 다공성 도관,
    투명한 재질의 상판 및 하판 사이에서, 기 도포된 반응 물질과 상기 검체가 결합하여 검출 가능한 신호를 발생하는 면역 결합 반응부,
    상기 면역 결합 반응부를 지난 상기 검체를 측방 유동 방식으로 이동하는 제2 다공성 도관, 그리고
    상기 제2 다공성 도관으로부터 전달된 상기 검체를 흡수하는 흡수 패드를 포함하고,
    상기 발생된 신호에 대응하는 투광량이 측정되는 것을 특징으로 하는 투광성 면역 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 면역 결합 반응부는,
    상기 상판 및 상기 하판 중 적어도 어느 하나의 일면에, 상기 검체와 반응하는 반응 물질이 도포된 것을 특징으로 하는 투광성 면역 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검체에 포함된 검출 대상과 상기 반응 물질의 결합으로 발생된 상기 신호의 투광량은,
    상기 검체에 상응하는 검사 결과로 판독되는 것을 특징으로 하는 투광성 면역 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 면역 결합 반응부는,
    일측에 구비된 광원부 및 타측에 구비된 광검출부 중 적어도 어느 하나를 이용하여, 발생된 상기 신호를 판독하는 것을 특징으로 하는 투광성 면역 검사 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 샘플 패드에는 상기 검체에 포함된 검출 대상에 상응하는 항체가 도포되어 있으며,
    상기 검체에 포함된 상기 검출 대상은, 상기 샘플 패드에 도포된 항체와 결합하여 상기 측방 유동 방식으로 이동하는 것을 특징으로 하는 투광성 면역 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기 도포된 반응 물질은,
    일반 항체, 금 나노 입자가 부착된 항체 및 효소가 부착된 항체 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 투광성 면역 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기 도포된 반응 물질이 상기 효소가 부착된 항체인 경우, 상기 제1 다공성 도관에 주입된 상기 효소에 상응하는 기질은, 상기 효소가 부착된 항체와 효소 반응하여 상기 검출 가능한 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 투광성 면역 검사 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 면역 결합 반응부는,
    상기 상판 및 상기 하판 중 적어도 어느 하나에, 친수성 막 및 소수성 막 중 적어도 어느 하나가 형성된 것을 특징으로 하는 투광성 면역 검사 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 면역 결합 반응부는,
    상기 상판 및 상기 하판 중 적어도 어느 하나에, 상기 반응 물질과 상기 검체가 결합한 물질 이외의 물질의 흡착을 방지하는 블로킹 막이 형성된 것을 특징으로 하는 투광성 면역 검사 장치.
  10. 투광성 면역 검사 장치에 의해 수행되는 면역 검사 방법에 있어서,
    액상의 검체를 수용하는 단계,
    제1 다공성 도관을 통하여, 상기 검체를 측방 유동 방식으로 이동시키는 단계,
    투명한 재질의 상판 및 하판 사이에서, 기 도포된 반응 물질과 상기 검체를 접촉시키는 단계,
    상기 반응 물질과 상기 검체의 접촉으로 발생된 신호를 검출하는 단계,
    제2 다공성 도관을 통하여, 상기 검체를 측방 유동 방식으로 이동시키는 단계, 그리고
    상기 제2 다공성 도관으로부터 전달된 상기 검체를 흡수하는 단계를 포함하고,
    상기 발생된 신호에 대응하는 투광량이 측정되는 것을 특징으로 하는 면역 검사 방법
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