KR102156569B1 - 타액의 다중 바이오마커 측정을 위한 전자동 측면유동면역분석 키트 및 측정기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 측면유동면역분석(Lateral Flow Immuno Assay, 이하 LFA) 키트, 즉 LFA 키트와 측정기기를 포함하는, 타액으로부터 다중 바이오마커 측정을 위한 전자동 측면유동면역분석 스트립 자동 분석 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 측면유동면역분석 스트립 자동 분석 장치는 LFA 스트립 반응 판정에 있어서 타켓물질 농도별 시료를 이용하여 각 농도별 컨트롤 라인과 테스트라인의 발색 비율에 대한 데이터가 저장되어 있고, 타켓물질의 농도를 모르는 시료와 LFA 스트립의 반응으로 컨트롤 라인과 테스트 라인의 발색 비율이 카메라를 통해 촬영되어 이미지 프로세싱을 통해 산출이 되면 기존의 데이터와 비교하여 시료내의 타켓물질의 농도가 계산되어 표시되어, 신속성, 고재현성 및 고감도 분석이 가능하다.

Description

타액의 다중 바이오마커 측정을 위한 전자동 측면유동면역분석 키트 및 측정기기{Fully automatic multiplex lateral flow assay kit and analysis equipment for test of multiple biomarkers from saliva}

본 발명은 측면유동면역분석 스트립 자동 분석 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 타액의 다중 바이오마커를 측정하기 위한 측면유동면역분석 스트립 자동 분석 장치 및 이것을 이용하여 타액으로부터 다중 바이오마커를 검출하는 방법에 관한 것이다.

측면유동 면역분석법(Lateral Flow Immuno Assay; LFA)은 나노입자를 이용한 샌드위치 면역분석 기술과 멤브레인을 이용한 시료 유동을 통해 미지 시료 내 검체(표적물질)을 검출할 수 있는 분석기술이다.

측면유동 면역분석법에 이용되는 진단 스트립은 접착성 플라스틱 재료로 만들어지는 길쭉한 직사각형 형태의 지지체와, 이 지지체 상에 일측에서 타측으로 대략 순차적으로 배치되는, 샘플 패드, 컨쥬게이트 패드, 검출 패드 및 흡수 패드를 포함하여 이루어진다.

측면유동 면역분석법은 검체를 판독함에 있어 분석 원리가 간단하고 분석 시간이 짧으며 생산 단가가 저렴하여 다양한 의료/환경 분야의 진단, 혹은 비의학적 자가 수행 검사를 목적으로 사용한다.

특히, 측면유동 면역분석법은 저렴하며 휴대 및 빠른 검출이 용이하고 전문적인 기술 없이 일반인들이 쉽게 이용할 수 있으므로, 현장 분석에 널리 이용되고 있다.

측면유동 면역분석법은 크게 표적물질에 대한 1차, 2차 항체를 이용하는 샌드위치 어세이(Sandwich assay) 방식과 단일 항체만을 이용하는 경쟁 어세이(Competitive assay) 방식이 있다.

샌드위치 어세이 방식의 측면유동 면역분석법을 이용한 대표적인 사례는, 등록특허 제10-0930517호의 "소의 임신 진단용 키트 및 이를 이용한 임신 진단방법" 등과 같은 융모막성 성선 자극 호르몬(human chorionic gonadotropin, hCG)을 소변으로부터 채취하여 임신 여부를 검지하는 임신 진단 키트이다.

샌드위치 어세이 방식의 측면유동분석법은 샘플 패드에 주입된 hCG가 컨쥬게이트 패드에 고정된 금 나노입자-항체 결합체와 결합하면서 모세관현상에 의해 멤브레인(검출 패드)을 따라 흐른다.

이때, 검출 영역에 고정된 2차 항체가 결합함에 따라서 검출 지표(프로브)인 금 나노입자가 발색을 하게 되면 결과를 확인할 수 있다.

샌드위치 어세이 방식의 측면유동 면역분석법은 표적물질과 면역복합체를 형성한 금 나노입자의 발색에 의해 육안으로 검출인자 평가를 수행한다.

경쟁 어세이 방식의 측면유동 면역분석법은 주로 저분자 물질을 검출할 때 이용되는데 대표적인 사례로는 마약 검사 키트가 있다.

경쟁 어세이 방식의 측면유동분석법은 샘플 패드에 주입된 표적 물질이 컨쥬게이트 패드에 고정된 금 나노입자-항체 결합체와 결합하면서 모세관현상에 의해 멤브레인(검출 패드)을 따라 흐른다.

이때, 표적 물질이 결합된 금 나노입자-항체 결합체는 검출 영역에 고정된 표적물질-단백질 복합체에 결합할 수 없고 이에 따라서 검출 지표(프로브)인 금 나노입자가 검출선에 모이지 못하게 되어 발색이 음성 시료의 경우에 비해 약해진다.

경쟁 어세이 방식의 측면유동 면역분석법은 표적물질과 면역복합체를 형성한 금 나노입자가 검출선에 결합하지 못하게 됨으로서 발색이 약해지거나 발색이 없게 됨을 육안으로 확인하여 검출인자 평가를 수행한다.

검출 물질의 정밀한 진단 및 검출을 위해서는 분석 기술 개선을 통한 고감도 분석 구현 및 정량분석이 가능한 리딩 시스템이 요구된다.

그러나 측면유동 면역분석법은 육안 식별 평가에 의존함에 따라 분석 민감도가 우수하지 않고, 정량분석이 어려운 문제점이 있다.

또한 종래의 측면유동 면역분석법은 측정할 수 있는 감도가 낮아 더 높은 감도를 요구하는 시료의 경우 측정의 어려움이 있다.

또한, 정량분석을 요구하는 시료의 경우 분석 기술의 적용이 불가하다.

등록특허 제10-0930517호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 측면유동면역분석 스트립을 한 면만 활용하는 것이 아니고 더 많은 검출 스트립을 장착할 수 있고, 내부의 회전장치와 검출 장치를 이용하여 다수의 검출물질을 보다 정확하고 편리하게 검출할 수 있는, 전자동 측면유동면역분석 키트 및 측정기기를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 LFA 스트립 반응 판정에 있어서 타켓물질 농도별 시료를 이용하여 각 농도별 컨트롤 라인과 테스트라인의 발색 비율에 대한 데이터가 저장되어 있고, 타켓물질의 농도를 모르는 시료와 LFA 스트립의 반응으로 컨트롤 라인과 테스트 라인의 발색 비율이 카메라를 통해 촬영되어 이미지 프로세싱을 통해 산출이 되면 기존의 데이터와 비교하여 시료 내의 타켓 물질의 농도가 계산되어 표시되는, 전자동 측면유동면역분석 키트 및 측정기기를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 타액의 다중 바이오마커 측정을 위한 전자동 측면유동면역분석 키트 및 측정기기를 이용하여, 숙련도에 관계없이 손쉽게 표적물질을 검출하고 분석하며, 일련의 검출 및 분석 공정을 자동적으로 수행하여 분석의 효율성을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 측정대상자의 구강 내에서 타액을 포함한 시료가 채취되는 채취용 솜과, 상기 채취용 솜이 장착되는 하단부와 측정기기의 고정쇠에 결합되는 상단부를 가지는 로드를 포함하는 시료 채취부; 상기 채취용 솜과 상기 로드가 삽입되는 내부 공간을 구비하며 상하 방향으로 복수의 반응면을 가진 다각 기둥 형상의 본체와, 상기 복수의 반응면 하부측에 각각 복수로 구비된 측면유동면역분석(Lateral Flow Immuno Assay, 이하 LFA)용 스트립과, 상기 본체의 하부를 수용하며 상기 로드의 하강으로 수축된 상기 채취용 솜으로부터 배출된 상기 시료가 반응할 반응용액이 수용된 반응용기를 포함하는 LFA 카트리지; 및 상기 시료가 용출된 상기 반응용액과 상기 LFA용 스트립이 반응하도록, 상기 로드의 하단부와 상기 반응용기에 형성되는 마개를 포함하는 반응 유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타액의 다중 바이오마커를 측정하기 위한 측면유동면역분석 키트를 제공한다.

여기서, 상기 시료 채취부는, 상기 로드의 상단부에 구비되어 상기 측정기기의 고정쇠에 결합되는 결합홈이 함몰 형성된 상면을 가지는 손잡이와, 상기 로드의 하부측 외주면으로부터 연장되어 상기 채취용 솜이 상부측으로 이탈하는 것을 규제하는 이탈방지편과, 상기 로드의 하단부 외주면을 따라 형성되며 상기 마개와 탈착 결합되는 수나사산을 더 포함하며, 상기 채취용 솜은 상기 수나사산이 형성된 상기 로드의 하단부에 관통 결합되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 반응 유도부는, 상기 본체의 하부측에 내장되고 상기 반응용액이 수용된 용액캡슐과, 상기 마개를 구성하는 것으로, 상기 채취용 솜의 하면과 접촉하는 상면을 가지며 상기 로드의 하단부에 결합되고, 상기 용액캡슐의 상부를 밀봉하는 상부 캡과, 상기 마개를 구성하는 것으로, 상기 용액캡슐의 하면에 배치되며, 상기 로드의 하강 및 상승에 따라 상기 상부 캡을 관통한 상기 로드의 하단부와 맞물려 상기 용액캡슐의 하면을 개방시키는 하부 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 다각 기둥 형상의 본체와, 상기 본체의 하부를 수용하며 반응용액이 수용된 반응용기를 포함하는 측면유동면역분석(Lateral Flow Immuno Assay, 이하 LFA) 카트리지를 수용 가능한 내부 공간이 구비된 측정 하우징; 측정대상자의 구강 내에서 타액을 포함한 시료가 채취되는 채취용 솜이 장착되는 하단부를 가지는 로드의 상단부와 탈착 결합되는 고정쇠와, 상기 고정쇠가 구비된 하면을 가지는 조인트 헤드와, 상기 LFA 카트리지가 안착되도록 상기 측정 하우징에 정, 역회전 가능하게 내장되는 도킹 스테이션을 포함하며, 상기 조인트 헤드와 상기 도킹 스테이션을 정, 역회전시키거나, 상기 조인트 헤드를 상승 또는 하강시키는 구동력을 발생시키는 구동 전달부; 상기 측정 하우징의 일측에 장착되어 상기 본체의 상하 방향으로 구비된 복수의 반응면 하부측에 구비되는 LFA용 스트립에 반응한 상기 반응용액에 의하여 형성되는 테스트 라인을 촬영하는 카메라; 및 상기 카메라로 촬영된 상기 테스트 라인으로부터 기저장된 반응 판정 데이터와 비교 분석함으로써 상기 시료 내의 표적물질의 농도를 계산하는 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기를 제공한다.

여기서, 상기 구동 전달부는, 상기 측정 하우징의 상부측에 구비되고, 상기 조인트 헤드와 연결되어 상기 조인트 헤드를 회전시키는 제1 모터와, 상기 조인트 헤드와 연결되어 상기 조인트 헤드를 상승 또는 하강시키는 제2 모터와, 상기 측정 하우징의 일측에 구비되고, 상기 도킹 스테이션과 연결되어 상기 도킹 스테이션에 안착된 다각 기둥 형상의 상기 본체를 일정 각도만큼 회전시키고 정지시키는 구동력을 발생시키는 제3 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 일정 각도는, 다각 기둥 형상인 상기 본체의 n개의 반응면이 상기 측정 하우징에 구비된 카메라와 마주보도록 360/n도 만큼 회전하고 정지하는 패턴을 n-1회 또는 n회 반복하며, 상기 n은 3 이상인 양의 정수인 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명은, 로드의 하단부에 장착된 채취용 솜으로 측정대상자의 구강 내에서 타액을 포함한 시료를 채취하는 제1 단계; 측정 하우징에 안착된 측면유동면역분석(Lateral Flow Immuno Assay, 이하 LFA) 카트리지 내부로 상기 로드를 밀어넣어 상기 채취용 솜을 수축시키면서, 상기 LFA 카트리지 내의 반응용액에 상기 시료를 용출시키는 제2 단계; 상기 시료가 용출된 상기 반응용액이 상기 LFA 카트리지의 다각 기둥 형상읜 본체에 구비된 복수의 반응면에 각각 형성된 복수의 LFA용 스트립과 반응되도록, 제1 시간 경과후 상기 로드를 상기 LFA 카트리지 내로 더욱 하강시키는 제3 단계; 상기 제1 시간보다 큰 제2 시간 경과후 상기 복수의 반응면이 상기 측정 하우징에 구비된 카메라와 마주보도록 상기 LFA 카트리지를 회전하고 정지시켜 상기 LFA용 스트립의 컨트롤 라인과 테스트 라인을 상기 카메라로 촬영하는 제4 단계; 및 상기 카메라로 촬영된 영상을 이미지 프로세서가 상기 컨트롤 라인과 상기 테스트 라인과의 발색 비를 기저장된 반응 판정 데이터와 비교 분석함으로써 상기 시료내의 표적물질의 농도를 계산하고, 계산 결과값을 상기 측정 하우징의 일측에 형성된 디스플레이 패널을 통해 출력하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기를 이용한 표적물질의 검출 방법을 제공한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.

우선, 본 발명은 종래기술과 기존의 제품과 달리 LFA용 스트립을 단일 면만 활용하지 않고, 다각 기둥 형상인 본체의 반응면마다 검출 스트립을 구비하여 더 많은 검출 스트립을 장착할 수 있으므로, 더욱 다양한 표적물질의 검출이 가능하다는 장점을 가진다.

그리고, 본 발명은 측정 하우징 내부에 구비되어 LFA 카트리지와 시료 채취부를 회전시키고 승강시키는 구동 전달부와 표적물질의 농도를 계산하는 처리부를 통하여 종래기술과 기존의 제품에 비하여 더욱 다양하고 많은 표적물질의 검출을 더욱 더 정확하고 신속하며 편리하게 검출할 수 있다는 장점을 가진다.

그리고, 본 발명에 따른 측정기기는 LFA용 스트립의 반응 판정에 있어서 표적물질의 농도별 시료를 이용하여 각 농도별 컨트롤 라인과 테스트 라인의 발색 비율에 대한 데이터가 저장되어 있고, 타켓물질의 농도를 모르는 시료와 LFA 스트립의 반응으로 컨트롤 라인과 테스트 라인의 발색 비율을 카메라로 촬영하여 이미지 프로세서의 처리에 의하여 기존의 데이터와 비교하면, 시료 내의 표적물질의 농도를 계산하고 바로 디스플레이 패널을 통해 표시할 수 있으므로, 신속성, 고재현성 및 고감도 분석이 가능하다는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LFA 키트와, 이것으로 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기의 전체적인 구조를 모식적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LFA 키트의 구조를 모식적으로 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LFA 키트의 구조를 모식적으로 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기의 전체적인 구조를 모식적으로 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면유동면역분석 키트로 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기를 이용한 표적물질의 검출 방법을 순차적으로 도시한 블록선도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 측면유동면역분석 키트로 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기를 이용한 표적물질의 검출 방법을 순차적으로 도시한 개념도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

우선, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LFA 키트와, 이것으로 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기의 전체적인 구조를 모식적으로 도시한 개념도이다.

그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LFA 키트(100)의 구조를 모식적으로 도시한 개념도이다.

그리고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LFA 키트(100)의 구조를 모식적으로 도시한 개념도이다.

그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기(200)의 전체적인 구조를 모식적으로 도시한 개념도이다.

또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 측면유동면역분석 키트로 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기를 이용한 표적물질의 검출 방법을 순차적으로 도시한 블록선도이다.

아울러, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 측면유동면역분석 키트로 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기를 이용한 표적물질의 검출 방법을 순차적으로 도시한 개념도이다.

본 발명은 도시된 바와 같이 측면유동면역분석(Lateral Flow Immuno Assay, 이하 LFA) 키트, 즉 LFA 키트(100)와 측정기기(200)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

LFA 키트(100)는 도 1과 함께 도 2 및 도 3을 참조하여 살펴보면, 크게 시료 채취부(110)와 LFA 카트리지(120)와 반응 유도부(130)를 포함하는 구조임을 파악할 수 있다.

우선, 시료 채취부(110)는 측정대상자의 구강 내에서 타액을 포함한 시료가 채취되는 채취용 솜(111)과, 채취용 솜(111)이 장착되는 하단부와 측정기기의 고정쇠(250)에 결합되는 상단부를 가지는 로드(112)를 포함하는 것이다.

LFA 카트리지(120)는 채취용 솜(111)과 로드(112)가 삽입되는 내부 공간을 구비하며 상하 방향으로 복수의 반응면(121r)을 가진 다각 기둥 형상의 본체(121)와, 복수의 반응면(121r) 하부측에 각각 복수로 구비된 LFA용 스트립(122)과, 본체(121)의 하부를 수용하며 로드(112)의 하강으로 수축된 채취용 솜(111)으로부터 배출된 시료가 반응할 반응용액이 수용된 반응용기(123)를 포함하는 것이다.

반응 유도부(130)는 시료가 용출된 반응용액과 LFA용 스트립(122)이 반응하도록, 로드(112)의 하단부와 반응용기(123)에 형성되는 마개(131)를 포함하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.

우선, 본체(121)는 삼각 기둥, 사각 기둥, 육각 기둥 등 측정 가능한 표적물질의 종류에 따라 반응면(121r)의 갯수를 가감하여 제작된 다각 기둥 형상으로 제공될 수 있을 것이다.

아울러, 반응용기(123)는 LFA용 스트립(122)이 장착된 복수의 반응면(121r)과 마주보는 내측면을 가질 수 있다.

즉, 채취된 시료가 녹아있는 반응용액인 타액용 버퍼(buffer for saliva)가 반응 유도부(130)를 통하여 본체(121)의 하단부로부터 흘러나와 LFA용 스트립(122)과 반응하기 위하여 반응용기(123)의 내측면은 반응면(121r)과 마주보도록, 다시말해 반응용기(123)에 본체(121)의 하부측이 수용되는 것이 바람직하다.

한편, 시료 채취부(110)는, 로드(112)의 상단부에 구비되어 측정기기의 고정쇠(250)에 결합되는 결합홈(113g)이 함몰 형성된 상면을 가지는 손잡이(113)를 더 구비할 수 있다.

그리고, 시료 채취부(110)는, 로드(112)의 하부측 외주면으로부터 연장되어 채취용 솜(111)이 상부측으로 이탈하는 것을 규제하는 이탈방지편(114)을 더 구비할 수 있다.

또한, 시료 채취부(110)는, 로드(112)의 하단부 외주면을 따라 형성되며 마개(131)와 탈착 결합되는 수나사산(115)을 더 구비할 수도 있다.

여기서, 채취용 솜(111)은 수나사산(115)이 형성된 로드(112)의 하단부에 관통 결합되는 것도 파악 가능하다.

이때, 채취용 솜(111)의 상면은 이탈방지편(114)의 하면과 접촉하며, 로드(112)의 하단부는 반응 유도부(130)의 마개(131)와 탈착 결합되도록 채취용 솜(111)의 하면으로부터 노출되는 것이 바람직하다.

한편, 반응 유도부(130)는, 도 2(b)와 같이 본체(121)의 하부측에 내장되고 반응용액이 수용된 용액캡슐(132)과, 상, 하부 캡(131u, 131d)을 더 포함하는 구조의 실시예를 적용할 수 있을 것이다.

상부 캡(131u)은 마개(131)를 구성하는 것으로, 채취용 솜(111)의 하면과 접촉하는 상면을 가지며 로드(112)의 하단부에 결합되고, 용액캡슐(132)의 상부를 밀봉하는 것이다.

하부 캡(131d)은 마개(131)를 구성하는 것으로, 용액캡슐(132)의 하면에 배치되며, 로드(112)의 하강 및 상승에 따라 상부 캡(131u)을 관통한 로드(112)의 하단부와 맞물려 용액캡슐(132)의 하면을 개방시키는 것이다.

한편, LFA 카트리지(120)는, 도 3과 같이 본체(121)의 중심을 관통하며 손잡이(113)의 외측면 형상과 대응하는 내측면을 가지는 가이드 채널(124)을 더 구비할 수도 있다.

여기서, 가이드 채널(124)과 로드(112) 및 하부 캡(131d)의 중심은, 도 3의 일점 쇄선과 같이 일직선상에 배치되는 것이 로드(112)의 하단부와 하부 캡(131d)의 정확한 위치 결합을 위하여 필요하다.

즉, 상부 캡(131u)은 기본적으로 수나사산(115)에 의하여 로드(112)와 상시 고정된 상태이며, 타액을 포함한 시료를 채취할 때 로드(112)의 하단부로부터 돌려 빼내어 분리하고 폐기하는 1회용의 것이라 할 수 있다.

아울러, 하부 캡(131d)은 탄성이 있는 고무, 합성고무, 합성수지와 같은 소재로 이루어져 수나사산(115)과 맞물려 결합된 후 로드(112)가 상승함에 따라 용액캡슐(132)의 하면으로부터 분리되어 반응용액이 반응용기(123)로 흘러나오게 하는 것이다.

또한, 반응 유도부(130)는, 하부 캡(131d)의 상면 중심에 형성되며, 회전하여 하강하면서 수나사산(115)과 결합하는 암나사산이 형성된 내주면을 가지는 체결홈(이하 미도시)을 더 구비할 수도 있다.

다시말해, 로드(112)의 하단부 수나사산(115)은 볼트 형태로 이루어져 있으며, 로드(112)가 용액캡슐(132)의 내부로 하강하여 하부 캡(131d)의 상면까지 이동한 후, 계속 회전하여 하강을 지속하게 되면 하부 캡(131d)의 체결홈과 맞물려 결합하게 된다.

이후, 로드(112)가 더 이상 나사 회전이 되지 않는 위치, 즉 하사점까지 로드(112)의 하단부가 이동하였을 경우에는 후술할 측정기기가 자동적으로 로드(112)를 상승시킴에 따라 하부 캡(131d)은 용액캡슐(132)의 하면을 개방시키게 되고, 시료가 용출된 반응용액은 반응용기(123) 내부로 흘러나가게 된다.

이때, 채취용 솜(111)은 나사 회전에 따라 하부 캡(131d)에 고정되는 과정에서 수축하게 되므로, 타액을 포함한 시료가 효과적으로 반응용액측으로 용출되고, 전술한 하사점까지 도달하여 다시 자동 상승하는 과정에서 후술할 측정기기는 로드(112)를 몇차례 상승과 하강을 반복한 후 상승을 지속하게 된다.

이렇게 로드(112)가 상승과 하강을 반복함으로써 반응용액이 시료와 더욱 균일하게 혼합되면서 LFA용 스트립(122)과 확실하게 반응이 이루어질 수 있게 유도할 것이다.

한편, 측정기기(200)는, 다시 도 1과 함께 도 4를 참조하여 살펴보면, 다각 기둥 형상의 본체(121)와, 본체(121)의 하부를 수용하며 반응용액이 수용된 반응용기(123)를 포함하는 LFA 카트리지(120)를 수용 가능한 내부 공간이 구비된 측정 하우징(210)을 포함할 수 있다.

측정 하우징(210)에는 현재 분석 진행 상황을 표시할 수 있는 인디케이터(211)가 더 구비될 수도 있을 것이다.

인디케이터(211)는 예를 들면 ‘Mixing’ ‘Binding’ ‘Analyzing’ ‘Finishing’ 등 단계별로 측정자가 현재 진행 상황을 파악할 수 있게 해당 부분이 LED로 바 형상으로 점등되게 하는 등 다양한 응용 및 변형 설계가 가능함은 물론이다.

한편, 측정 하우징(210)에는 안정적인 전력의 공급을 위하여 외부 전원 또는 다양한 전력원과의 연결을 위한 유선충전단자(212)를 더 구비할 수도 있을 것이다.

그리고, 측정기기(200)는, 조인트 헤드(260)와 도킹 스테이션(270)을 정, 역회전시키거나, 조인트 헤드(260)를 상승 또는 하강시키는 구동력을 발생시키는 구동 전달부(220)를 포함할 수 있다.

조인트 헤드(260)는, 로드(112)의 상단부와 탈착 결합되는 고정쇠(250)가 구비된 하면을 가지는 것이다.

도킹 스테이션(270)은 LFA 카트리지(120)가 안착되도록 측정 하우징(210)에 정, 역회전 가능하게 내장되는 것이다.

또한, 측정기기(200)는, 측정 하우징(210)의 일측에 장착되어 본체(121)의 상하 방향으로 구비된 복수의 반응면(121r) 하부측에 구비되는 LFA용 스트립(122)에 반응한 반응용액에 의하여 형성되는 테스트 라인(301)을 촬영하는 카메라(230)를 포함할 수 있다.

카메라(230)는 깨끗하고 선명한 영상을 얻을 수 있도록 플래시와 같은 광원(231)을 더 구비할 수도 있음은 물론이다.

상기 카메라(230)는 CMOS 또는 CCD 카메라일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

아울러, 측정기기(200)는, 카메라(230)로 촬영된 테스트 라인(301)으로부터 기저장된 반응 판정 데이터와 비교 분석함으로써 시료내의 표적물질의 농도를 계산하는 처리부(240)를 포함할 수도 있다.

한편, 측정기기(200)는, 측정 하우징(210)의 일측에 구비되고, 구동 전달부(220)와 카메라(230) 및 처리부(240)와 전기적으로 연결되어 기저장된 반응 판정 데이터와 테스트 라인(301)의 발색 비를 구하는 이미지 프로세서(281)를 포함하는 컨트롤러(280)를 더 구비할 수도 있다.

그리고, 측정기기(200)는, 측정 하우징(210)의 일측에 구비되고, 컨트롤러(280)와 전기적으로 연결되며 전원의 온오프 및 컨트롤러(280)의 가동을 제어하는 스타트 스위치(282)를 더 구비할 수도 있다.

또한, 측정기기(200)는, 측정 하우징(210)의 일측에 구비되고, 스타트 스위치(282) 및 컨트롤러(280)와 전기적으로 연결되며 이미지 프로세서(281)를 통한 분석 결과를 출력하는 디스플레이 패널(290)을 더 구비할 수도 있을 것이다.

한편, 구동 전달부(220)는, 측정 하우징(210)의 상부측에 구비되고, 조인트 헤드(260)와 연결되어 조인트 헤드(260)를 회전시키는 제1 모터(221)와, 조인트 헤드(260)와 연결되어 조인트 헤드(260)를 상승 또는 하강시키는 제2 모터(222)를 포함할 수 있다.

또한, 구동 전달부(220)는, 측정 하우징(210)의 일측에 구비되고, 도킹 스테이션(270)과 연결되어 도킹 스테이션(270)에 안착된 다각 기둥 형상의 본체(121)를 일정 각도만큼 회전시키고 정지시키는 구동력을 발생시키는 제3 모터(223)를 포함할 수도 있다.

여기서, 제2 모터(222)에 의한 로드(112)의 상승과 하강의 반복 동작은, 전술한 바와 같은 반응 유도부(130)의 하부 캡(131d)이 로드(112)의 하단부와 결합되어 용액캡슐(132) 내의 반응용액이 시료와 더욱 균일하게 혼합되어 LFA용 스트립(122)과 확실하게 반응하기 위한 것이다.

전술한 일정 각도는, 다각 기둥 형상인 본체(121)의 n개의 반응면(121r)이 측정 하우징(210)에 구비된 카메라(230)와 마주보도록 360/n 도 만큼 회전하고 정지하는 패턴을 n-1회 또는 n회 반복할 수 있다.

여기서, n은 3 이상인 양의 정수이다.

예를들어, 본체(121)가 사각 기둥 형상일 경우 4개의 반응면(121r)이 카메라(230)와 마주보도록 360/4, 즉 90도만큼 회전하고 정지하는 패턴을 3회 또는 4회 반복할 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 측면유동면역분석 키트로 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기를 이용한 표적물질의 검출 방법에 관하여 도 5 및 도 6을 참조하여 살펴보기로 한다.

참고로, 도 5 및 도 6에서 표시되지 않은 도면부호는 도 1 내지 도 4를 참조한다.

우선, 로드(112)의 하단부에 장착된 채취용 솜(111)으로 측정대상자의 구강 내에서 타액을 포함한 시료를 채취한다(S1: 제1 단계).

다음으로, 측정 하우징(210)에 안착된 LFA 카트리지(120) 내부로 로드(112)를 도 6(a)와 같이 밀어넣어 채취용 솜(111)을 도 6(b)와 같이 수축시키면서, LFA 카트리지(120) 내의 반응용액에 시료를 용출시킨다(S2: 제2 단계).

이후, 시료가 용출된 반응용액이 LFA 카트리지(120)의 다각 기둥 형상의 본체(121)에 구비된 복수의 반응면(121r)에 각각 형성된 복수의 LFA용 스트립(122)과 반응되도록, 제1 시간 경과후 로드(112)를 도 6(b)와 같이 LFA 카트리지(120) 내로 더욱 하강시킨다(S3: 제3 단계).

계속하여, 제1 시간보다 큰 제2 시간 경과후 복수의 반응면(121r)이 측정 하우징(210)에 구비된 카메라(230)와 마주보도록 LFA 카트리지(120)를 회전하고 정지시켜 LFA용 스트립(122)의 컨트롤 라인(302)과 테스트 라인(301)을 카메라(230)로 촬영한다(S4: 제4 단계).

그리고, 카메라(230)로 촬영된 영상을 이미지 프로세서(281)가 컨트롤 라인(302)과 테스트 라인(301)과의 발색 비를 기저장된 반응 판정 데이터와 비교 분석함으로써 시료내의 표적물질의 농도를 계산하고, 계산 결과값을 측정 하우징(210)의 일측에 형성된 디스플레이 패널(290)을 통해 출력한다(S5: 제5 단계).

여기서, 표적물질의 종류나 분석 상황에 따라 가변적이지만, 제1 시간은 0.1초 내지 5분이며, 제2 시간은 1초 내지 15분 내에서 적절히 조절될 수 있을 것이다.

이때, 제3 단계(S3)는, 고정쇠(250)와 결합홈(113g)으로 연결된 손잡이(113)를 제2 모터(222)가 도 6(c)와 같이 상승 또는 하강시킴으로써 타액에 포함된 시료와 반응용액의 반응을 촉진시키는 작업을 추가적으로 실시할 수도 있음은 물론이다.

본 발명에 따른 LFA(Lateral Flow Immuno Assay) 스트립 자동 분석 장치는 타액 채취용 면봉과 반응용매를 포함한 LFA 키트, 측정 및 분석 기기 및 유선 충전기를 포함한다.

본 발명에 따른 LFA(Lateral Flow Immuno Assay) 스트립 자동 분석 장치는 LFA 스트립 반응 판정에 있어서 타켓물질 농도별 시료를 이용하여 각 농도별 컨트롤 라인과 테스트라인의 발색 비율에 대한 데이터가 저장되어 있고, 타켓물질의 농도를 모르는 시료와 LFA 스트립의 반응으로 컨트롤 라인과 테스트 라인의 발색 비율이 카메라(예를 들면, CMOS 또는 CCD 카메라)를 통해 촬영되어 이미지 프로세싱을 통해 산출이 되면 기존의 데이터와 비교하여 시료내의 타켓물질의 농도가 계산되어 표시된다.

본 발명에 따른 LFA(Lateral Flow Immuno Assay) 스트립 자동 분석 장치는 1) 타액 채취용 면봉과 LFA 키트와 일체형이고, 2) 타액 채취 후 면봉을 LFA 키트에 삽입하고 측정기기에 장착하고 "Start" 버튼만 누르면 전자동으로 반응 및 분석이 시행되고 결과까지 확인되며, 3) 면봉에 묻은 타액이 효과적으로 용출되어 반응용매에 혼합될 수 있고, 4) 사각면으로 구성되어 각 면 마다 바이오마커 4개씩 분석 가능하여 최대 16종의 바이오마커 결과를 확인할 수 있으며, 5) 측정기기는 유/무선 충전이 가능하고 기기고장이 없는 한 지속적으로 사용이 가능하고 분석키트는 소모품이고, 6) 측정기기 하단은 회전모터가 있고 상단은 회전모터와 수직모터로 구성되며, 7) 측정기기 앞면에는 카메라(예를 들면, CMOS 또는 CCD 카메라)와 플래쉬가 장착되어 있으며, 8) 측정기기 뒷면은 분석결과 확인창과 진행사항을 확인할 수 있는 계기판이 있는 특징을 가지고 있다.

이하 본 발명의 한가지 실시예를 설명한다.

본 명세서에 기재된 실시예는 예시적인 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것이 아니다.

< 실시예 1> LFA (Lateral Flow Immuno Assay) 스트립 자동 분석 장치의 제조

LFA 스트립 카트리지는 사각면으로서 각 면마다 LFA 스트립 2개씩 장착하도록 구성하였다. LFA 스트립 카트리지는 내부에는 시료를 채취용 면봉이 들어갈 수 있게 되어 있고, 시료를 채취한 면봉을 위에서 아래로 삽입하면 내부에 막으로 둘러싸여 보관되어 있는 반응용액 용기의 상층막이 뚫려 시료가 채취된 면봉에 붙어 있던 시료가 반응용액에 녹게 되고, 일정시간 후 면봉의 손잡이를 위에서 아래로 한번 더 밀어넣어 주면 반응용액 용기 하층부의 막이 뚫려 시료가 녹아져 있는 반응 용액이 카트리지 하단 용기로 흘러나와 장착된 LFA 스트립과 반응하도록 제작되었다.

시료 채취부는 손잡이가 있고, 끝이 뾰쪽한 형태의 면봉 구조로 구성하였다. 시료 채취부는 카트리지 안에 내장되어 있는 반응용액 용기의 상층부 막과 하층부 막을 쉽게 뚫을 수 있도록 뾰족한 형태로 제작되었다.

분석용 카메라는 LFA 스트립의 컨트롤 라인과 테스트라인의 발색을 촬영하기 위한 광원과 CCD 카메라로 구성하였다.

키트 장착부 및 회전 구동부는 LFA 스트립 카트리지 장착부와 카트리지가 회전할 수 있는 회전부로 구성하였다. 키트 장착부 및 회전 구동부는 사각면 각 면마다 위치하는 LFA 스트립을 카메라가 촬영할 수 있도록 시료와 LFA 스트립 반응 후 일정 시간 경과 후에 자동으로 한 면씩 돌아가도록 제작되었다.

제어부는 CCD 카메라와 광원, 회전부, LCD 창, 전원 및 진행 indicator를 제어하는 보드로 구성하였다. 제어부는 컨트롤 라인과 테스트 라인의 발색 비를 구하는 이미지 프로세싱이 가능하도록 제작되었다.

전원부 및 관측부는 전원버튼, LCD창 및 진행 indicator로 구성하였다.

< 실시예 2> LFA (Lateral Flow Immuno Assay) 스트립 자동 분석 장치의 작동

장치의 전원 스위치를 켠 후, 시료 채취용 면봉을 이용하여 시료를 채취한 후 면봉을 카트리지에 밀어 넣은 다음, 시작 버튼을 눌렀다.

면봉이 용매 용기 내로 이동하고 상하운동을 몇 회 이뤄지고, 면봉이 회전하면서 아래마개와 고정이 되고 동시에 면봉이 쪼그라들면서 타액이 보다 강하게 용출되며, 아래 고정마개와 고정이 완료되면 면봉이 위로 이동하고 하단부에 구멍이 생겨 혼합용액이 반응용기로 흘러나왔다.

LFA 키트 스트립에 용액이 묻고 반응이 이뤄지고 멤브레인에 반응결과가 줄로 나타나며, 반응이 완료되면 기기의 카메라가 멤브레인을 찍어 영상을 얻는데 한 면 촬영이 끝나면 몸체가 90도 회전하여 다음 한 면을 촬영하고 총 4개면을 촬영한 다음, 각 면에서 나온 줄의 결과를 분석하여 결과창에 반응결과를 표시하였다. 이때, 촬영된 영상을 이미지 프로세서가 컨트롤 라인과 테스트 라인의 발색 비율을 수치화하고 기존 컨트롤 라인/테스트 라인 발색 비와 비교하여 시료 내 타켓 물질의 농도를 구하여, 타켓농도가 LCD 창에 나타나면서 작동이 종료되었다.

이상과 같이 본 발명은 다양한 표적물질의 검출이 가능한 타액의 다중 바이오마커 측정을 위한 전자동 측면유동면역분석 키트 및 측정기기를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.

100...LFA 키트
110...시료 채취부
111...채취용 솜
112...로드
113...손잡이
113g...결합홈
114...이탈방지편
115...수나사산
120...LFA 카트리지
121...본체
121r...반응면
122...LFA용 스트립
123...반응용기
124...가이드 채널
130...반응 유도부
131...마개
131d...하부 캡
131u...상부 캡
132...용액캡슐
200...측정기기
210...측정 하우징
211...인디케이터
212...유선충전단자
220...구동 전달부
221...제1 모터
222...제2 모터
223...제3 모터
230...카메라
231...광원
240....처리부
250...고정쇠
260...조인트 헤드
270...도킹 스테이션
280...컨트롤러
281...이미지 프로세서
282...스타트 스위치
290...디스플레이 패널
301...테스트 라인
302...컨트롤 라인
S1...제1 단계
S2...제2 단계
S3...제3 단계
S4...제4 단계
S5...제5 단계

Claims (7)

1. 측정대상자의 구강 내에서 타액을 포함한 시료가 채취되는 채취용 솜과, 상기 채취용 솜이 장착되는 하단부와 측정기기의 고정쇠에 결합되는 상단부를 가지는 로드를 포함하는 시료 채취부;
   상기 채취용 솜과 상기 로드가 삽입되는 내부 공간을 구비하며 상하 방향으로 복수의 반응면을 가진 다각 기둥 형상의 본체와, 상기 복수의 반응면 하부측에 각각 복수로 구비된 측면유동면역분석(Lateral Flow Immuno Assay, 이하 LFA)용 스트립과, 상기 본체의 하부를 수용하며 상기 로드의 하강으로 수축된 상기 채취용 솜으로부터 배출된 상기 시료가 반응할 반응용액이 수용된 반응용기를 포함하는 LFA 카트리지; 및
   상기 시료가 용출된 상기 반응용액과 상기 LFA용 스트립이 반응하도록, 상기 로드의 하단부와 상기 반응용기에 형성되는 마개를 포함하는 반응 유도부를 포함하고,
   여기서
   상기 반응 유도부는,
   상기 본체의 하부측에 내장되고 상기 반응용액이 수용된 용액캡슐과,
   상기 마개를 구성하는 것으로, 상기 채취용 솜의 하면과 접촉하는 상면을 가지며 상기 로드의 하단부에 결합되고, 상기 용액캡슐의 상부를 밀봉하는 상부 캡과,
   상기 마개를 구성하는 것으로, 상기 용액캡슐의 하면에 배치되며, 상기 로드의 하강 및 상승에 따라 상기 상부 캡을 관통한 상기 로드의 하단부와 맞물려 상기 용액캡슐의 하면을 개방시키는 하부 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타액의 다중 바이오마커를 측정하기 위한 측면유동면역분석 키트.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 시료 채취부는,
   상기 로드의 상단부에 구비되어 상기 측정기기의 고정쇠에 결합되는 결합홈이 함몰 형성된 상면을 가지는 손잡이와,
   상기 로드의 하부측 외주면으로부터 연장되어 상기 채취용 솜이 상부측으로 이탈하는 것을 규제하는 이탈방지편과,
   상기 로드의 하단부 외주면을 따라 형성되며 상기 마개와 탈착 결합되는 수나사산을 더 포함하며,
   상기 채취용 솜은 상기 수나사산이 형성된 상기 로드의 하단부에 관통 결합되는 것을 특징으로 하는 타액의 다중 바이오마커를 측정하기 위한 측면유동면역분석 키트.
   
3. 삭제
4. 다각 기둥 형상의 본체와, 상기 본체의 하부를 수용하며 반응용액이 수용된 반응용기를 포함하는 측면유동면역분석(Lateral Flow Immuno Assay, 이하 LFA) 카트리지를 수용 가능한 내부 공간이 구비된 측정 하우징;
   측정대상자의 구강 내에서 타액을 포함한 시료가 채취되는 채취용 솜이 장착되는 하단부를 가지는 로드의 상단부와 탈착 결합되는 고정쇠와, 상기 고정쇠가 구비된 하면을 가지는 조인트 헤드와, 상기 LFA 카트리지가 안착되도록 상기 측정 하우징에 정, 역회전 가능하게 내장되는 도킹 스테이션을 포함하며, 상기 조인트 헤드와 상기 도킹 스테이션을 정, 역회전시키거나, 상기 조인트 헤드를 상승 또는 하강시키는 구동력을 발생시키는 구동 전달부;
   상기 측정 하우징의 일측에 장착되어 상기 본체의 상하 방향으로 구비된 복수의 반응면 하부측에 구비되는 LFA용 스트립에 반응한 상기 반응용액에 의하여 형성되는 테스트 라인을 촬영하는 카메라; 및
   상기 카메라로 촬영된 상기 테스트 라인으로부터 기저장된 반응 판정 데이터와 비교 분석함으로써 상기 시료내의 표적물질의 농도를 계산하는 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 측면유동면역분석 키트로 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 구동 전달부는,
   상기 측정 하우징의 상부측에 구비되고, 상기 조인트 헤드와 연결되어 상기 조인트 헤드를 회전시키는 제1 모터와,
   상기 조인트 헤드와 연결되어 상기 조인트 헤드를 상승 또는 하강시키는 제2 모터와,
   상기 측정 하우징의 일측에 구비되고, 상기 도킹 스테이션과 연결되어 상기 도킹 스테이션에 안착된 다각 기둥 형상의 상기 본체를 일정 각도만큼 회전시키고 정지시키는 구동력을 발생시키는 제3 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 측면유동면역분석 키트로 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 일정 각도는,
   다각 기둥 형상인 상기 본체의 n개의 반응면이 상기 측정 하우징에 구비된 카메라와 마주보도록 360/n 도 만큼 회전하고 정지하는 패턴을 n-1회 또는 n회 반복하며,
   상기 n은 3 이상인 양의 정수인 것을 특징으로 하는 측면유동면역분석 키트로 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기.
   
7. 로드의 하단부에 장착된 채취용 솜으로 측정대상자의 구강 내에서 타액을 포함한 시료를 채취하는 제1 단계;
   측정 하우징에 안착된 측면유동면역분석(Lateral Flow Immuno Assay, 이하 LFA) 카트리지 내부로 상기 로드를 밀어넣어 상기 채취용 솜을 수축시키면서, 상기 LFA 카트리지 내의 반응용액에 상기 시료를 용출시키는 제2 단계;
   상기 시료가 용출된 상기 반응용액이 상기 LFA 카트리지의 다각 기둥 형상의 본체에 구비된 복수의 반응면에 각각 형성된 복수의 LFA용 스트립과 반응되도록, 제1 시간 경과후 상기 로드를 상기 LFA 카트리지 내로 더욱 하강시키는 제3 단계;
   상기 제1 시간보다 큰 제2 시간 경과후 상기 복수의 반응면이 상기 측정 하우징에 구비된 카메라와 마주보도록 상기 LFA 카트리지를 회전하고 정지시켜 상기 LFA용 스트립의 컨트롤 라인과 테스트 라인을 상기 카메라로 촬영하는 제4 단계; 및
   상기 카메라로 촬영된 영상을 이미지 프로세서가 상기 컨트롤 라인과 상기 테스트 라인과의 발색 비를 기저장된 반응 판정 데이터와 비교 분석함으로써 상기 시료내의 표적물질의 농도를 계산하고, 계산 결과값을 상기 측정 하우징의 일측에 형성된 디스플레이 패널을 통해 출력하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
   청구항 1의 측면유동면역분석 키트로 타액의 다중 바이오마커를 측정하는 전자동 측정기기를 이용한 표적물질의 검출 방법.
   

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