KR102127484B1 - 전기화학발광 면역분석 시스템과, 그 관류 셀 구성요소 - Google Patents

전기화학발광 면역분석 시스템과, 그 관류 셀 구성요소 Download PDF

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Abstract

전기화학발광 면역분석 시스템과, 그 관류 셀 유닛(1). 전기화학발광 반응은 관류 셀 구성요소(1) 내에서 시험될 액체에서 일어나고, 관류 셀 구성요소(1)는 작업 전극(12), 상대 전극(11) 및 기준 전극(13)을 포함하고, 작업 전극(12)과 상대 전극(11)은 수직방향으로 제공되고, 2개의 전극 사이에는 액체 흐름 경로가 있다. 전기화학발광 반응이 일어나면 그리고 시약이 시험을 위해 작업 전극(12) 상에 고르게 분포되면, 시약을 제어하기가 편리하고, 관류 셀이 세정된 후에, 액체 흐름 경로가 차단되지 않음으로써, 세정 효과가 더 양호해지므로, 열악한 세정에 의해 야기되는 전극 노화를 회피할 수 있고, 관류 셀 구성요소(1)의 반복된 사용을 위해 유익하고, 측정 결과에 대한 정확도를 크게 개선한다. 기준 전극(13)이 액체 흐름 경로와 연통하는 연결면 상에는 다공성 구조체가 제공되고, 그 다공성 구조체는 기준 전극(13)이 양호한 전도성을 갖게 하고, 기준 전극(13)이 쉽게 노화되는 것을 방지하고, 기준 전극(13)의 기능을 보장하는 전제 하에서 관류 셀 구성요소(1)의 내구성을 개선한다.

Description

전기화학발광 면역분석 시스템과, 그 관류 셀 구성요소
본 출원은 2015년 10월 29일자로 "전기화학발광 면역분석 시스템과, 그 관류 셀 구성요소"라는 명칭으로 중국특허청에 출원된 중국특허출원 201510717595.7호를 우선권으로 하고, 그 개시내용은 본원에 참고로 편입된다.
본 발명은 의료 장치 기술분야, 구체적으로 전기화학발광 면역분석 시스템과, 그 관류 셀 유닛에 관한 것이다.
전기화학발광(electrochemiluminescence: ECL)은 일정한 전압이 전극에 인가된 후에, 전극 표면 상의 반응 생성물에 의해 생성되거나 또는 전극 표면 상의 반응 생성물과 시스템 내의 일부 성분 사이에서의 화학 반응을 지칭한다. 반응 공정은 3가지 스테이지, 즉 전기화학 반응 공정, 화학발광 및 순환 공정을 구비한다.
전기화학발광 면역분석 기술은 전기화학발광(ECL) 및 면역분석의 조합이다. 마커의 발광 원리는 규칙적인 화학발광(CL)의 원리와는 상이하다. 이는 전극 포면 상의 전기화학 반응에 의해 개시되는 특정한 화학발광 반응의 유형으로서, 실제로 2가지 공정, 즉 전기화학 및 화학발광을 구비한다. ECL과 CL 간의 차이는, ECL이 전기에 의해 개시되는 발광 반응인 한편, CL은 혼합된 성분에 의해 개시되는 발광 반응이라는 점이다.
ECL은 모든 면역분석에서 이용될 수 있을 뿐만 아니라, DNA/RNA 프로브 검출에도 이용될 수 있다. 이는 방사 면역분석법(radio immunoassay: RIA), 효소 면역분석법(enzyme immunoassay: EIA), 형광 면역분석법(fluorescence immunoassay: FIA), 화학발광 면역분석법(chemiluminescence immunoassay) 이후의 새로운 세대로 분류되는 면역분석 기술이다. ECL 기술은 많은 유형의 면역 반응의 원리에 적합하고, 그 독특한 이점은 호르몬, 갑상선 기능, 종양 표지자, 심근 표지자, 빈혈증, 전염병 등과 같은 100 이상의 항목을 위해, 그 플랫폼에 의존하는 많은 양의 검출 시약에 대한 발전을 가능하게 한다.
현재, 전기화학발광 반응이 발생하는 종래의 전자화학발광 검출기의 용기는 주로 3가지 타입, 즉 반응 셀, 인쇄된 전극의 반응 컵 및 흐름 셀을 구비한다.
우선, 전기화학 반응이 반응 셀 내에서 일어나는 전기화학발광 검출기에 대하여, 반응 셀은 쉽게 세정 및 재사용되지 못한다. 게다가, 검출기의 반응 전극, 상대 전극 및 기준 전극은 보통 원주형이므로, 적은 양의 분석시험으로 실험실 조사에 적합하지만, 대규모의 임상 분석시험에는 적합하지 않다.
둘째로, 3개의 전극이 반응 컵 내에 인쇄되는 전기화학발광 검출기에 대하여, 전기화학발광 반응은 반응 컵 내의 3개의 전극 상에서 일어난다. 반응 컵은 한번을 위해서만 이용될 수 있고, 전극 재료의 상대적으로 높은 가격으로 인해, 1회용의 비용이 과도하게 높다. 더욱이, 기준 전극은 기준값으로 가장 잘 기능하도록 사용 전과 사용 동안에 액체 내에 침지되어야 한다. 인쇄 전극의 반응 컵은 기준 전극이 건조공기에 노출되게 하여, 산화 또는 노화되기 쉽다.
마지막으로, 흐름 셀 설치된 종래의 전기화학발광 검출기에 대하여, 흐름 셀의 작업 전극은 전극 팬(electrode pan)의 중앙에 배치되고, 상대 전극은 그 외주에서 작업 전극을 둘러싼다. 이들 2가지의 전극은 동일한 수평방향 평면 상에 배치된다. 이러한 구조를 갖는 흐름 셀을 세정할 때, 작업 전극과 상대 전극 사이의 갭 주위에서 세정액이 순환할 필요가 있다. 그 세정은 수행하기 어렵고, 세정 결과는 양호하지 않으므로, 2가지의 전극이 쉽게 노화되어, 측정 결과의 정확도에 영향을 미치고 흐름 셀의 사용 수명을 감소시킨다.
상기한 관류 셀의 단점을 고려하여, 재사용가능한 흐름 셀을 제공하기 위한 긴급한 수요가 있고, 그 전극은 쉽게 노화되지 않고, 이는 정확한 측정 결과를 갖는다.
상기한 기술적 문제점을 해결하기 위해, 본 개시내용의 제1 목적은 전기화학발광 면역분석 시스템(electrochemiluminescence immunoassay system)을 위한 관류 셀 유닛(flow-through cell unit)을 제공하는 것이다. 상기 관류 셀 유닛에서, 상대 전극 및 작업 전극은 서로 포개지게 배치되어, 관류 셀을 세정하기 편리하고, 사각(dead angle)이 없어, 열악한 세정에 의해 야기되는 전극 노화를 회피하므로, 측정 결과에 대한 정확도를 크게 개선한다.
본 개시내용의 제2 목적은 관류 셀 유닛을 포함하는 전기화학발광 면역분석 시스템을 제공하는 것이다.
본 개시내용의 제1 목적을 성취하기 위해, 본 개시내용은 검액(test liquid)이 전기화학발광 반응을 받는, 전기화학발광 면역분석 시스템을 위한 관류 셀 유닛으로서, 작업 전극 및 상대 전극을 포함하고, 상기 작업 전극 및 상기 상대 전극은 서로 포개지게 배치되는, 관류 셀 유닛을 제공한다.
본 개시내용에서, 상기 작업 전극 및 상기 상대 전극은 서로 포개지게 배치된다. 상기 관류 셀 유닛이 세정되면, 2개의 전극 주위에서 세정액이 순환할 필요가 없어, 사각 없이 세정하기에 편리하므로, 양호한 세정 결과를 성취하고, 열악한 세정에 의해 야기되는 전극 노화를 회피하고, 측정 결과에 대한 정확도를 크게 개선한다.
선택적으로, 상기 상대 전극은 상기 작업 전극 위에 배치된 2개의 니들 전극을 포함하고, 상기 작업 전극은 시트 전극이다.
선택적으로, 상기 상대 전극 및 상기 작업 전극은 상기 관류 셀 유닛 내에 베치되고, 상기 관류 셀 유닛은 관류하는 액체를 위한 액체 흐름 경로를 갖는다.
상기 관류 셀 유닛은, 상기 관류 셀 유닛의 일측부 상에 배치된 기준 전극을 더 포함하고, 상기 작업 전극, 상기 상대 전극 및 상기 기준 전극은 그들 사이에서 액체 흐름 경로를 통해 유체 연통하고, 상기 기준 전극은 상기 액체 흐름 경로와 유체 연통하는 제3 작업 섹션을 포함하고, 상기 액체 흐름 경로와의 연통 측부는 다공성 구조체를 구비한다.
선택적으로, 상기 관류 셀 유닛은 서로 맞춰지는 상측 플레이트 및 하측 플레이트에 의해 형성되고, 상기 상측 플레이트는 투명 재료로 제조되고, 상기 상대 전극은 상기 상측 플레이트에 고정되고, 상기 작업 전극은 상기 하측 플레이트에 고정된다.
선택적으로, 상기 상측 플레이트와 상기 하측 플레이트 사이에는 제1 관통 구멍을 갖는 개스킷이 제공되고, 상기 제1 관통 구멍, 상기 하측 플레이트 및 상기 상측 플레이트는 반응 챔버를 형성하고, 상기 반응 챔버 아래의 상기 하측 플레이트 내에는 액체 입구 및 액체 출구가 제공되고, 상기 검액은 상기 반응 챔버 내에서 전기화학발광 반응을 받는다.
선택적으로, 상기 상측 플레이트, 상기 개스킷 및 상기 하측 플레이트 내에는, 서로 연통하는 나사 구멍이 제공된다.
선택적으로, 상기 상대 전극은 제1 작업 섹션을 포함하고, 상기 작업 전극은 제2 작업 섹션을 포함하고, 상기 제1 작업 섹션 및 상기 제2 작업 섹션은 반응 회로를 형성한다.
선택적으로, 상기 제1 작업 섹션의 적어도 하나의 단부는 상기 상측 플레이트로의 방향을 따라 만곡하여 제1 후크를 형성하고, 상기 제1 후크와 맞춰지는 제1 후크 그루브는 상기 상측 플레이트 내에 제공되고, 상기 제1 후크는 상기 제1 후크 그루브에 클립 결합된다.
상기 제2 작업 섹션의 적어도 하나의 단부는 상기 하측 플레이트로의 방향을 따라 만곡하여 제2 후크를 형성하고, 상기 제2 후크와 맞춰지는 제2 관통 구멍은 상기 하측 플레이트 내에 제공되고, 상기 제2 후크는 상기 제2 관통 구멍에 클립 결합된다.
본 개시내용의 제2 목적을 성취하기 위해, 본 개시내용은 관류 셀 유닛과, 상기 관류 셀 유닛을 검출하는 검출 유닛을 포함하는 전기화학발광 면역분석 시스템으로서, 상기 관류 셀 유닛의 작동을 제어하는 제어 유닛과, 상기 관류 셀 유닛 및 상기 제어 유닛을 고정하는 고정 플레이트를 더 포함하고, 상기 관류 셀 유닛은 전술한 관류 셀 유닛인, 전기화학발광 면역분석 시스템을 제공한다.
선택적으로, 상기 제어 유닛은 회전 아암 및 스텝퍼 모터를 포함하고; 상기 회전 아암의 일단부는 상기 회전 아암의 회전을 제어하도록 상기 스텝퍼 모터에 힌지 결합되고; 그리고 상기 회전 아암의 타단부는 검액 내의 자기 비드를 상기 작업 전극으로 끌어당기기 위한 자석에 연결된다.
도 1은 관류 셀 유닛의 구조도,
도 2는 도 1의 정면도,
도 3은 도 1의 저면도,
도 4는 상측 플레이트 제거 후의 도 1의 구조도,
도 5는 도 1의 기준 전극에 대한 단면도,
도 6은 A-A 방향으로의 도 2의 단면도,
도 7은 B-B 방향으로의 도 2의 단면도,
도 8은 본 개시내용에 의해 제공되는 전기화학발광 면역분석 시스템의 구조도
도 9는 도 8의 정면도.
당업자가 본 개시내용의 기술적 해결책을 더 잘 이해하도록 돕기 위해, 본 개시내용은 하기의 첨부한 도면 및 예와 함께 더욱 기술된다.
도 1 내지 도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면, 도 1은 관류 셀 유닛의 구조도이고; 도 2는 도 1의 정면도이고; 도 3은 도 1의 저면도이고; 도 4는 상측 플레이트 제거 후의 도 1의 구조도이고; 도 6은 A-A 방향으로의 도 2의 단면도이고; 도 7은 B-B 방향으로의 도 2의 단면도이다.
일 특정례에서, 본 개시내용은 전기화학발광 면역분석 시스템을 위한 관류 셀 유닛(1)을 제공한다. 자기 비드 코팅된 항체-항원-발광 약제를 함유하는 검액은 관류 셀 유닛(1) 내에서 전기화학발광 반응을 받는다. 관류 셀 유닛은 작업 전극(12) 및 상대 전극(11)을 포함하고, 작업 전극(12) 및 상대 전극(11)은 서로 포개지게 배치된다. 더욱이, 관류 셀 유닛(1)은 작업 전극(12) 및 상대 전극(11)과 함께, 3중 전극 시스템을 구성하는 기준 전극(13)을 포함한다. 작업 전극(12) 및 상대 전극(11)은 반응 회로를 형성하고, 작업 전극(12) 및 기준 전극(13)은 검출 회로를 형성한다.
본 예에서, 작업 전극(12) 및 상대 전극(11)은 서로 포개지게 배치된다. 관류 셀 유닛이 세정될 때, 2개의 전극 주위에서 세정액이 순환할 필요가 없어, 세정하기 편리하고, 사각이 없어, 세정 효과가 양호하므로, 열악한 세정에 의해 야기되는 전극 노화를 회피하고, 관류 셀 유닛의 사용 수명을 연장하고, 측정 결과에 대한 정확도를 크게 개선한다. 한편, 서로 포개지게 배치된 작업 전극(12) 및 상대 전극(11)은 관류 셀 유닛 내의 구성요소가 견고하게 배치되게 하여, 바닥 공간을 절약하고 제조 비용을 감소시킨다.
구체적으로, 도 4에 도시한 바와 같이, 상대 전극(11)은 시트 전극인 작업 전극(12) 위에 배치된 2개의 니들 전극을 포함한다. 작동시에, 2개의 니들 전극은 전압을 동시에 인가하여 전기화학발광 반응을 위한 캐소드를 함께 형성하고, 작업 전극(12)과 반응 회로를 형성하므로, 작업 전극(12)의 전류가 연속적이어서, 작업 전극(12) 상의 전기화학발광 반응의 발생 및 반복을 보장하는 한편, 작업 전극(12) 상에서의 반응에 영향을 가하지 않는다.
본 예에서, 작업 전극(12)은 매끄러운 표면을 갖는 장방형 시트 전극이다. 자기 비드 코팅된 항체-항원-발광 약제를 함유하는 검액이 관류하면, 작업 전극(12)의 표면에 더 많은 검액이 부착되어 고르게 분포될 수 있다. 전기화학발광 반응이 일어나면, 전기화학발광 반응의 효율이 개선된다. 반응 후에 검출이 수행되면, 고르게 분포된 분해물질이 쉽게 제어되어, 측정 결과에 대한 정확도를 개선한다.
그와 동시에, 상대 전극(11)은 그 상부 상의 광전자 증배관에 연결하는 니들 전극이고, 그를 통해 작업 전극(12)에서 생성된 광양자가 측정된다. 따라서, 니들 형상의 상대 전극(11)은 작업 전극(12)과 광전자 증배관 튜브 사이의 광 경로에 대한 차단을 회피하여, 측정 정확도를 보장할 수 있다. 더욱이, 상대 전극(11)이 충분히 큰 영역을 갖는 것을 보장하기 위해, 상대 전극(11)은 함께 작동하는 2개의 니들 전극을 포함한다.
더욱이, 상대 전극(11)과 작업 전극(12)은 관류 셀 내에 배치되어, 관류하는 액체를 위한 액체 흐름 경로를 갖는다. 기준 전극(13)은 관류 셀의 일측부 상에 배치되고, 작업 전극(12), 상대 전극(11) 및 기준 전극(13)은 그들 사이에서 액체 흐름 경로를 통해 연통하고, 기준 전극(13)은 액체 흐름 경로와 유체 연통하는 제3 작업 섹션(132)을 포함하고, 액체 흐름 경로와의 연통 측부는 다공성 구조체를 구비하여, 신호 접속 가능성의 전제 하에서 액체 경로 내의 산염기 성분을 갖는 액체가 기준 전극(13)을 부식시키는 것을 방지한다.
제3 작업 섹션(132)은 기준 전극의 하우징(131) 내에 보유된다. 더욱이, 염화칼륨 또는 염화나트륨과 같은 전도성 용액은 기준 전극의 하우징(131) 내에 수용된다. 장기간 사용에 의해 야기되는 제3 작업 섹션(132)의 산화를 방지하기 위해, 제3 작업 섹션(132)은 장기간 동안 전도성 용액 내에 침지될 필요가 있다. 따라서, 기준 전극의 하우징(131) 내에 더 적은 전도성 용액이 있는 경우 제3 작업 섹션이 전도성 용액 내에 침지될 수 있음을 보장하기 위해, 제3 작업 섹션(132)은 (도 5에 도시한 바와 같이) 나선형 형상이 되도록 설계되거나, 또는 파형, 삼각형 또는 다른 형상의 단면을 갖는 전극이 제공됨으로써, 제3 작업 섹션(132)의 산화가 효과적으로 방지되므로, 분석시험 동안에 기준값을 안정되고 신뢰성 있게 하고, 측정 결과에 대한 정확도를 더욱 개선시키고 관류 셀 유닛의 사용 수명을 증대시킨다.
실제로, 작업 전극(12), 상대 전극(11) 및 기준 전극(13)의 구조는 상기한 바에 제한되지 않는다. 또한, 작업 전극(12)의 단면은 원 또는 다각형과 같은 임의의 다른 기하학적 형상일 수 있다. 상대 전극(11)의 단면은 시트 또는 나선형과 같은 임의의 다른 기하학적 형상일 수 있고, 기준 전극(13)의 제3 작업 섹션(132)은 당해기술에서의 종래의 니들 전극일 수 있다. 그러나, 신호 수집에 영향을 미치지 않고 전기화학발광 반응의 효율을 개선시키고, 전극 산화를 방지할 목적에 근거하여, 작업 전극(12), 상대 전극(11) 및 기준 전극(13)의 구조는 예에서의 구조가 선호된다.
더욱이, 작업 전극(12), 상대 전극(11) 및 기준 전극(13)은 금, 백금, 흑연, 은, 염화은 등과 같은 물질로 이루어질 수 있다. 백금이 상대적으로 양호한 연장 가능성을 가지고 다양한 형상으로 처리될 수 있기 때문에, 전극 구조의 적응성을 개선시키기 위해, 백금 전극이 예에서 선호된다. 제3 작업 섹션(132)과 액체 흐름 경로 사이의 연결 표면에서의 다공성 구조체는 다공성 세라믹 등과 같은 종래의 다공성 구조체일 수 있다.
또한, 도 1 내지 6에 도시한 바와 같이, 관류 셀 유닛(1)은, 서로 맞춰져서 관류 셀 유닛을 형성하는 상측 플레이트(14) 및 하측 플레이트(15)를 포함한다. 여기서, 상측 플레이트(14)는 투명한 광학 유리로 제조되고, 그를 통해 전기화학발광 반응에 의해 방출되는 광이 전송된다. 그와 동시에, 상대 전극(11)은 상측 플레이트(14)에 고정되고, 작업 전극(12)은 하측 플레이트(15)에 고정된다. 작업 전극(12)과 상대 전극(11) 사이에는 수직방향 갭이 있어, 작업 전극(12)과 상대 전극(11) 사이에 액체 흐름 경로를 형성한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 관류 셀 유닛(1)은 작업 전극(12)의 표면 상에 설정된 개스킷(16)을 더 포함하고, 그 상에 제1 관통 구멍(161)이 제공된다. 제1 관통 구멍(161), 하측 플레이트(15) 및 상측 플레이트(14)는 반응 챔버를 형성하여, 개스킷(16)에 의해 밀봉되므로, 액체 누설을 방지한다. 그와 동시에, 제1 관통 구멍(161)은 2개의 작은 단부 및 큰 중간부의 단면을 갖는 스핀들 형상이다. 더욱이, 스핀들 형상의 제1 관통 구멍(161)의 2개의 단부에는 액체 입구 및 액체 출구가 각각 배치되고, 스핀들 형상의 반응 챔버를 통해 검액 및 린스액이 흐른다.
예에서, 스핀들 형상의 반응 챔버는, 반응 챔버 내에서 검액 및 린스액이 흐를 때, 유체가 소용돌이 없이 거의 직선으로 흐르도록 작은 용적을 갖는다. 따라서, 반응 동안에 검액이 작업 전극(12) 및 상대 전극(11)과 충분히 접촉하여, 반응이 매끄럽게 처리되는데 도움을 준다. 더 중요하게, 전극이 린싱을 받으면, 린스액은 액체 입구로부터 흘러들어 액체 출구로 매끄럽게 흘러나간다. 세정액은 반응 챔버 내에서 거의 직선으로 흘러 사각 없이 린싱되므로, 전극이 노화되는 것을 효과적으로 방지한다.
개스킷(16)의 제1 관통 구멍(161)은 2개의 작은 단부 및 큰 중간부의 단면을 갖는 스핀들 형상의 구조에 제한되지 않고, 또한 유체 흐름방향을 따라 균일한 단면적을 갖는 장방형 구조일 수도 있다. 그러나, 제1 관통 구멍(161)이 스핀들 형상일 때, 액체 입구 및 액체 출구의 단면적이 다른 부분에 비해 더 작으므로, 액체 입구 및 액체 출구에서의 유량이 증가하여, 검액 및 린스액이 반응 챔버 내외로 신속하게 흐르게 한다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 상측 플레이트(14), 개스킷(16) 및 하측 플레이트(15)는 볼트와 연동하는 몇 개의 나사 구멍을 갖는다. 여기서, 몇 개의 볼트는 상측 플레이트(14), 개스킷(16) 및 하측 플레이트(15)와 함께 결합하여 관류 셀 유닛(1)을 형성한다. 몇 개의 다른 볼트는 관류 셀 유닛(1)과, 그 관류 셀 유닛(1) 위에 위치된 검출 유닛(3)을 함께 결합한다. 검출 유닛(3)은 상측 플레이트(14)를 통과하는 광을 측정한다.
더욱이, 도 4에 도시한 바와 같이, 개스킷(16)의 중간부는 스핀들 형상의 구조이며, 그 중간에는 스핀들 형상의 제1 관통 구멍(161)이 제공된다. 제1 관통 구멍(161)의 외주벽은 외측방향으로 돌출하여, 나사 구멍이 제공되는 복수의 아크 구조체(162)를 형성한다. 도 1에 도시한 예에서, 상측 플레이트(14), 개스킷(16) 및 하측 플레이트(15) 상에 설정된 4개의 나사 구멍이 있다. 여기서, 2개는 상측 플레이트(14), 개스킷(16) 및 하측 플레이트(15)를 결합하는데 이용되고, 다른 2개는 관류 셀 유닛(1)을 검출 유닛(3)과 결합하는데 이용된다. 실제로, 나사 구멍의 개수 및 위치는 이에 제한되지 않지만, 필요에 따라 설정될 수 있고, 여기에 제한되지 않는다.
더욱이, 개스킷(16)의 형상은 이에 제한되지 않으며, 상측 플레이트(14) 및 하측 플레이트(15)와 맞춰지는 둥근형일 수 있다. 여기서, 스핀들 형상의 제1 관통 구멍(161)은 둥근 구조체의 중앙에 제공되고, 몇 개의 나사 구멍은 제1 관통 구멍(161)의 2개의 측부 상에 제공된다. 그러나, 예에서 개스킷(16)은 최소의 재료를 필요로 하고, 더 중요하게, 개스킷(16)에 의해 광흡수를 최대한으로 감소시키므로, 측정 결과에 대한 정확도를 개선한다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 상대 전극(11)은 제1 작업 섹션(111)을 포함하고, 작업 전극(12)은 제2 작업 섹션(122)을 포함하고, 제1 작업 섹션(111)과 제2 작업 섹션(122)은 반응 회로를 형성한다. 더욱이, 제2 작업 섹션(122)의 영역은 제1 관통 구멍(161)의 영역보다 더 작다. 이와 같이 설정하면, 관류 셀 유닛(1) 내의 구성요소의 사이즈를 더 작게 하여, 장치를 소형화하는데 도움을 준다.
한편, 제1 작업 섹션(111)은 상측 플레이트(14)로의 방향을 따라 연장되는 제1 후크(112)에 연결된다. 그와 대응하게, 제1 후크(112)에 맞춰지는 제1 후크 그루브는 상측 플레이트(14) 상에 설정된다. 제1 후크(112)가 제1 후크 그루브에 클립 결합되어 상대 전극(11)은 상측 플레이트(14)에 고정된다.
특히, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 작업 섹션(111)의 2개의 단부는 상측 플레이트(14)로의 방향을 따라 만곡하여 2개의 제1 후크(112)를 형성한다. 제1 후크(112)와 맞춰지는 2개의 제1 후크 그루브는 상측 플레이트(14) 상에 설정된다. 제1 후크(112)는 역 "L" 타입의 후크이고, 그에 대응하게 제1 후크 그루브는 역 "L" 타입의 후크에 맞춰지는 역 "L" 타입의 후크 그루브이다.
상대 전극(11)이 2개의 니들 전극이고, 그 재료가 통상적으로 백금이기 때문에, 다양한 형상으로 만곡 및 폴딩될 수 있다. 상대 전극(11)이 상측 플레이트(14)에 고정될 때, 2개의 단부는 역 "L" 타입의 후크를 형성하도록 만곡되어, 상대 전극(11)이 상측 플레이트(14)에 확고하게 고정되게 하므로, 전기화학발광 반응에 대한 안정성을 보장한다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 상측 플레이트(14) 및 하측 플레이트(15)의 외주부에는 그루브(17)가 제공된다. 2개의 제1 후크 그루브는 상측 플레이트(14)의 상부면으로 상측방향으로 연장되고, 2개의 제1 후크 그루브 중 어느 하나가 그루브(17)로 연장됨으로써, 상대 전극(11)의 일단부는 그루브(17)로 연장되고, 그를 통해 상대 전극(11)은 전압을 상대 전극(11)에 인가하는 외측 전원과 접촉한다.
도 4 및 도 6에 도시한 예에서, 작업 전극(12)은 개스킷(16)의 제1 관통 구멍(161)에 수직이다. 제2 작업 섹션(122)은 하측 플레이트(15)의 방향을 하측방향으로 만곡하여 제2 후크(121)를 형성한다. 그에 대응하게, 제2 후크(121)와 맞춰지는 제2 관통 구멍(151)은 하측 플레이트(15) 상에 제공되고, 제2 후크(121)는 제2 관통 구멍(151)에 클립 결합됨으로써, 작업 전극(12)이 하측 플레이트(15)의 상부면에 고정된다. 더욱이, 제2 관통 구멍(151)을 통해, 제2 후크(121)는 전압을 작업 전극(12)에 인가하는 외측 전원과 접촉한다.
제1 후크(112)와 제2 후크(121)의 형상은 이에 제한되지 않고, 상대 전극(11)과 상측 플레이트(14)뿐만 아니라, 상대 전극(11)과 하측 플레이트(15) 사이에 연결을 구현하는 한, 당해기술에서 임의의 다른 종래 형상일 수 있다. 실제로, 상대 전극(11)과 상측 플레이트(14)뿐만 아니라, 상대 전극(11)과 하측 플레이트(15) 사이의 연결은 클립 결합에 제한되지 않고, 당해기술에서 임의의 다른 연결일 수 있다. 이에 따라, 2개의 후크에 대한 연결 타입, 형상 및 위치에 대한 제한이 없다.
더욱이, 예에서의 기준 전극의 하우징(131) 및 하측 플레이트(15)는 전극을 보호하는 방식성 피크 재료(anticorrosive peek material)로 제조된다.
도 8 및 9를 계속하여 참조하면, 도 8은 본 개시내용에 의해 제공되는 전기화학발광 면역분석 시스템의 구조도이고; 도 9는 도 8의 정면도이다.
도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 본 개시내용은 관류 셀 유닛(1)과, 상기 관류 셀 유닛(1)을 검출하는 검출 유닛(3)을 포함하는 전기화학발광 면역분석 시스템으로서, 관류 셀 유닛(1)의 작동을 제어하는 제어 유닛(2)과, 관류 셀 유닛(1) 및 제어 유닛(2)을 고정하는 고정 플레이트(4)를 더 포함하고, 관류 셀 유닛(1)은 상술한 예 중 어느 하나의 관류 셀 유닛(1)인, 전기화학발광 면역분석 시스템을 제공한다. 관류 셀 유닛(1)이 상술한 기술적 효과를 갖기 때문에, 관류 셀 유닛(1)을 포함하는 전기화학발광 면역분석 시스템도 동일한 기술적 효과를 가지며, 여기서 반복되지 않는다.
여기서, 도 7 및 8에 도시한 바와 같이, 제어 유닛은 회전 아암(21)을 포함하고, 회전 아암(21)의 일단부는 힌지를 통해 스텝퍼 모터(22)에 연결되고, 회전 아암(21)의 타단부는 자석(23)에 연결된다. 그에 대응하게, 관류 셀 유닛(1)의 하측 플레이트의 하부에는 그루브가 제공된다. 회전 아암(21)이 스텝퍼 모터(22)의 제어 하에서 그루브로 회전하면, 자석(23)은 작업 전극(12) 아래에서 그루브 내로 이동하여 작업 전극(12)에 부착되도록 검액 내의 자기 비드를 조작함으로써, 전기화학발광 반응을 개시한다. 더욱이, 충분한 자기 비드가 작업 전극(12)에 부착되는 것을 보장하기 위해, 자석(23)은 영구자석이다.
실제로, 제어 유닛(2)이 회전 아암(21)의 제어를 통해 스텝퍼 모터(22)에 의해 구현될 필요가 없는 한편, 당해기술에서 종래의 크랭크 연결-로드 메커니즘일 수도 있다. 그러나, 예에서 제어 유닛(2)은 스텝퍼 모터(22)를 통해 회전 아암(21)의 운동 궤적을 엄격하게 제어할 수 있으므로, 장치의 정확도를 개선한다.
전기화학발광 면역분석 시스템이 작동할 때, 우선, 회전 아암(21)은 제어 유닛(2)의 스텝퍼 모터(22)의 제어 하에서 작업 전극(12) 아래로 회전되고; 회전 아암(21) 상의 자석(23)에 의해 시트 작업 전극(12)의 표면에는 검액이 부착되고; 표지자, 즉 루테늄으로 묶인 복합물이 자기장 하에서 자유로운 표지자로부터 분리된다. 한편, TPA or DBAE (디부틸아미노-에탄올)을 함유하는 용액이 첨가되고, ECL 반응을 시작하도록 전압이 인가된다. 발광성 기재 피리딘 루테늄 (II) 및 TPA는 전자를 잃고, 작업 전극(12)의 표면 상에서 피리딘 루테늄 (III) 및 양이온 여기 상태 TPA+로 산화된다. 그와 동시에, 양이온 여기 상태 TPA+는 하나의 양성자를 제거하고 강한 환원성으로 TPA가 여기된다. 강한 환원성을 갖는 피리딘 루테늄 (III) 및 강한 환원성을 갖는 여기 상태 TPA는 산화-환원 반응을 받아서, 피리딘 루테늄 (III)은 여기된 피리딘 루테늄 (II)으로 환원된다. 여기된 피리딘 루테늄 (II)은 발광 메커니즘에서 붕괴하여, 620nm 양성자를 방출함으로써 에너지를 해리하고, 기저 상태의 발광성 기재 피리딘 루테늄 (II)이 된다.
이러한 공정은 전극의 표면 상에서 반복하여 많은 양성자를 생성한다. 검출 유닛(3) 내의 광전자 증배관 튜브에 의해 광 강도가 측정된 다음, 컴퓨터에 의해 증폭 및 분석된다. 여기서, 광 강도는 피리딘 루테늄의 농도에 선형으로 관련되고, 검액 내의 항원의 농도는 작업 전극(12) 상의 피리딘 루테늄에 의해 방출되는 광 강도에 근거하여 전환된다. DBAE 반응 시스템의 원리는 상술한 TPA 반응 시스템의 원리와 동일하다.
전술한 바에서, 본 개시내용에 의해 제공되는 전기화학발광 면역분석 시스템과, 그 관류 셀 유닛이 상세하게 기술되어 있다. 본 개시내용의 원리 및 실시 방식을 기술하는데 특정례가 본원에 이용되고, 예에 대한 설명은 단지 본 개시내용의 방법 및 핵심 사상을 이해하는데 도움을 주도록 의도된다. 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않고서 본 개시내용에 대한 각종 개선 및 변경이 당업자에 의해 이루어질 수 있고, 이러한 개선 및 변경은 본 발명의 청구범위의 보호범위 내에 있다.
1: 관류 셀 유닛
11: 상대 전극
111: 제1 작업 섹션
112: 제1 후크
12: 작업 전극
121: 제2 후크
122: 제2 작업 섹션
13: 기준 전극
131: 기준 전극의 하우징
132: 제3 작업 섹션
14: 상측 플레이트
15: 하측 플레이트
151: 제2 관통 구멍
16: 개스킷
161: 제1 관통 구멍
162: 아크 구조체
17: 그루브
2: 제어 유닛
21: 회전 아암
22: 스텝퍼 모터
23: 자석
3: 검출 유닛
4: 고정 플레이트

Claims (10)

  1. 검액(test liquid)이 전기화학발광 반응을 받는, 전기화학발광 면역분석 시스템(electrochemiluminescence immunoassay system)의 관류 셀 유닛(flow-through cell unit)에 있어서,
    작업 전극(12) 및 상대 전극(11)을 포함하고,
    상기 작업 전극(12) 및 상기 상대 전극(11)은 서로 포개지게 배치되고,
    상기 상대 전극(11) 및 상기 작업 전극(12)은 관류하는 액체를 위한 액체 흐름 경로를 갖는 상기 관류 셀 내에 배치되고,
    상기 관류 셀의 일측부 상에 배치된 기준 전극(13)을 더 포함하고, 상기 작업 전극(12), 상기 상대 전극(11) 및 상기 기준 전극(13)은 그들 사이의 액체 흐름 경로를 통해 유체 연통하고, 상기 기준 전극(13)은 상기 액체 흐름 경로와 유체 연통하는 제3 작업 섹션(132)을 포함하고, 상기 액체 흐름 경로와의 연통 측부는 다공성 구조체를 구비하고,
    상기 관류 셀 유닛은 서로 맞춰지는 상측 플레이트(14) 및 하측 플레이트(15)에 의해 형성되고, 상기 상측 플레이트(14)는 투명 재료로 제조되고, 상기 상대 전극(11)은 상기 상측 플레이트(14)에 고정되고, 상기 작업 전극(12)은 상기 하측 플레이트(15)에 고정되고,
    상기 상측 플레이트(14)와 상기 하측 플레이트(15) 사이에는 제1 관통 구멍(161)을 갖는 개스킷(16)이 제공되고, 상기 제1 관통 구멍(161), 상기 하측 플레이트(15) 및 상기 상측 플레이트(14)는 반응 챔버를 형성하고, 상기 반응 챔버 아래의 상기 하측 플레이트(15) 내에는 액체 입구 및 액체 출구가 제공되고, 상기 검액은 상기 반응 챔버 내에서 전기화학발광 반응을 받고,
    상기 상대 전극(11)은 제1 작업 섹션(111)을 포함하고, 상기 작업 전극(12)은 제2 작업 섹션(122)을 포함하고, 상기 제1 작업 섹션(111) 및 상기 제2 작업 섹션(122)은 반응 회로를 형성하는,
    관류 셀 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상대 전극(11)은 상기 작업 전극(12) 위에 배치된 2개의 니들 전극을 포함하고, 상기 작업 전극(12)은 시트 전극인,
    관류 셀 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상측 플레이트(14), 상기 개스킷(16) 및 상기 하측 플레이트(15) 내에는, 서로 연통하는 나사 구멍이 제공되는,
    관류 셀 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 작업 섹션(111)의 적어도 하나의 단부는 상기 상측 플레이트(14)로의 방향을 따라 만곡하여 제1 후크(112)를 형성하고, 상기 제1 후크(112)와 맞춰지는 제1 후크 그루브는 상기 상측 플레이트(14) 내에 제공되고, 상기 제1 후크(112)는 상기 제1 후크 그루브에 클립 결합되고,
    상기 제2 작업 섹션(122)의 적어도 하나의 단부는 상기 하측 플레이트(15)로의 방향을 따라 만곡하여 제2 후크(121)를 형성하고, 상기 제2 후크(121)와 맞춰지는 제2 관통 구멍(151)은 상기 하측 플레이트(15) 상에 제공되고, 상기 제2 후크(121)는 상기 제2 관통 구멍(151)에 클립 결합되는,
    관류 셀 유닛.
  5. 관류 셀 유닛(1)과, 상기 관류 셀 유닛(1)을 검출하는 검출 유닛(3)을 포함하는 전기화학발광 면역분석 시스템에 있어서,
    상기 관류 셀 유닛(1)의 작동을 제어하는 제어 유닛(2)과, 상기 관류 셀 유닛(1) 및 상기 제어 유닛(2)을 고정하는 고정 플레이트(4)를 더 포함하고,
    상기 관류 셀 유닛(1)은 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 관류 셀 유닛(1)인,
    전기화학발광 면역분석 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 유닛(2)은 회전 아암(21) 및 스텝퍼 모터(22)를 포함하고,
    상기 회전 아암(21)의 일단부는 상기 회전 아암(21)의 회전을 제어하도록 상기 스텝퍼 모터(22)에 힌지 결합되고,
    상기 회전 아암(21)의 타단부는 검액 내의 자기 비드를 상기 작업 전극(12)으로 끌어당기도록 제어하는 자석(23)에 연결되는,
    전기화학발광 면역분석 시스템.
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