KR102504262B1 - 바이오 센싱장치를 이용한 유해물질 센싱방법 - Google Patents

바이오 센싱장치를 이용한 유해물질 센싱방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비색 반응을 이용한 바이오 센싱장치 및 이를 이용한 유해물질 센싱방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명의 바이오 센싱장치는, 일측 주입구로 주입되는 피검물과 1차 반응하기 위한 제1 물질이 구비되어 1차 반응물이 생성되는 1차 반응챔버; 상기 피검물과 제1 물질이 반응하여 형성된 1차 반응물과 반응하기 위한 제2 물질이 구비되어 2차 반응물이 생성되는 2차 반응챔버; 상기 1차 및 2차 반응챔버 사이를 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브; 상기 1차 반응물과 제2 물질이 반응하여 형성된 2차 반응물의 색상이 확인되도록 2차 반응물을 수용하는 검출부;를 포함한다.
이로써, 피검물과 제1,2 물질이 시간적 단절 없이 연쇄적으로 반응할 수 있으므로 현장에서 신속한 유해물질 검출이 가능한 효과가 있다.

Description

바이오 센싱장치를 이용한 유해물질 센싱방법{Bio-Sensing Device using Colorimetric Reaction and A Method }
본 발명은 각종 현장에서 다양한 유해물질을 간편하고 신속하게 검출할 수 있도록 제안된 바이오 센싱장치를 이용한 유해물질 센싱방법에 관한 것으로, 바람직하게는 변환기능 링커 기반의 금속 나노입자의 응집 반응에 적용될 수 있는 바이오 센싱장치를 이용한 유해물질 센싱방법에 관한 것이다.
과학 기술의 발달로 기본적 삶의 수준이 향상됨에 따라 인류는 의식주와 같은 1차원적 욕구에서 더 나아가 건강이나 환경과 같은 삶의 질과 관련된 이슈를 더욱 중시하게 되었다. 이러한 이유로 식품, 의약품, 주거, 산업 현장, 방위 분야에 걸쳐 삶의 질을 저해시키는 유해물질에 대한 관심이 증가되고 있다.
주거나 산업 현장에서는 공기의 질이 중요한 요소이고, 기체는 특성상 현장에서 즉각적인 시료 채취가 가능하므로 정확한 유해물질의 평가가 가능하나, 식품이나 의약품의 경우에는 체내로 흡수되는 특성상 위생 및 안전성 검증이 더욱 요구되고, 소비자의 관심 또한 높아 신뢰도와 정확도 확보가 중요함에도, 시료의 양이 제한적이고, 정확한 시료 채취에 어려움이 있어 즉각적인 유해물질의 검출이 어려운 실정이다.
즉, 식품이나 의약품의 경우에는 대부분의 경우 각종 현장에서 샘플을 채취한 후 실험실에 전달되어 고가 장비를 이용하여 검사를 수행함에 따라 경제적, 시간적 손실이 야기되는 문제점이 있었다.
예컨데, 종래에는 식품 안전성 신속진단을 위하여 중합효소 연쇄반응법이나, 효소 면역측정법, ATP 생물발광법 등이 사용되고 있으나, 고도의 전처리 과정이 요구됨에 따라 전문 인력과 고가의 기술 장비가 요구되고, 이로 인해 검출 기간이 장기화되었다. 또한, 다른 방법들의 경우에도 진단 기법의 정확도와 상용화 정도가 미비하여 현실적이지 못한 한계가 있는 실정이다.
한편, 본 발명의 출원인은 학술 간행물에 "Development of a portable lab-on-a-valve device for making primary diagnoses based on goldnanoparticle aggregation induced by a switchable linker"(2020. 10. 발행, The Royal Society of Chemistry, 2020)를 게재한 바 있다. 상기 간행물은 금 나노입자 응집에 의한 비색 반응을 이용하여 각종 유해물질을 신속하고 정확하게 검출하는 방법을 소개하고 있다.
그러나, 현장에서 시료 채취와 함께 신속하고 정확한 유해물질의 검출을 위해서는 간단하게 사용할 수 있고, 휴대가 편리한 유해물질 검출장치의 개발이 병행되어야 하나 아직 비색 반응을 효과적으로 수행하기 위한 현실화된 검출장치가 제안된 바 없는 실정이다.
최근에는 비색 반응을 목적으로 하는 검출키트가 제안된 바는 있으나, 다수의 부속으로 구성됨에 따라 이를 조립 설치하기가 어렵고, 휴대가 불편하며, 일반인이 접근하기 어려워 대중화되지 못하는 한계가 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 휴대가 편리하여 장소에 구애됨이 없이 신속한 유해물질 검출이 가능하며, 사용자가 육안으로 즉각적으로 검출 결과를 확인할 수 있고, 추가적인 조립이나 분해가 최소화되도록 일체화되어 사용이 편리하며, 유지 관리가 용이하여 복수 회에 걸쳐 사용이 가능한 바이오 센싱장치를 이용한 유해물질 센싱방법를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비색 반응을 이용한 바이오 센싱장치는, 비색 반응을 이용한 바이오 센싱장치에 관한 것으로, 키트 바디(100)의 일측 주입구(11)로 주입되는 피검물과 1차 반응하기 위한 제1 물질이 구비되어 1차 반응물이 생성되는 1차 반응챔버(10); 상기 피검물과 제1 물질이 반응하여 형성된 1차 반응물과 반응하기 위한 제2 물질이 구비되어 2차 반응물이 생성되는 2차 반응챔버(20); 상기 1차 및 2차 반응챔버(10)(20) 사이의 이동을 위한 빈 공간을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브(30); 및 상기 1차 반응물과 제2 물질이 반응하여 형성된 2차 반응물의 색상이 확인되도록 2차 반응물을 수용하는 검출부(50);를 포함하며, 상기 키트 바디(100)에는 피검물이 주입되는 일측에서 타측으로 물질의 연속적인 이동이 가능하도록 상기 1차 반응챔버(10), 비색 반응을 이용한 개폐밸브(30) 및 2차 반응챔버(20)가 순차적으로 형성되며, 상기 1차 반응챔버(10)의 일측에는 주입구(11)를 개폐하도록 선택적으로 캡(12)이 결합됨으로써, 상기 개폐밸브(30)는 개방시에는 1차 반응물이 2차 반응챔버(20)로 이동되도록 하며, 폐쇄시에는 1차 또는 2차 반응물이 생성되도록 1차 반응챔버(10)와 2차 반응챔버(20)에 소정의 유동이 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 1차 반응챔버(10)에 구비되는 제1 물질은 유해물질과 선택적으로 결합하여 응집을 유도하는 변환기능 링커이고, 상기 제2 반응챔버(20)에 구비되는 제2 물질은 상기 변환기능 링커에 결합되는 유해물질의 정도에 따라 응집 능력에 영향을 받는 금 나노입자인 것이 바람직하다.
삭제
그리고, 상기 2차 반응챔버(20)의 타측에는 여과부(40)가 분리 가능하게 결합될 수 있다.
한편, 본 발명의 바이오 센싱장치(SD)를 이용한 유해물질 센싱방법(M)은, 제1 물질이 구비된 1차 반응챔버(10)에 피검물을 주입하는 단계(S10); 상기 개폐밸브(30)를 폐쇄하고, 주입구(11)의 외측에 선택적으로 착탈되는 캡(12)을 덮은 상태로 소정의 유동을 가함으로써 상기 1차 반응챔버(10)의 내부에서 유동하는 제1 물질과 피검물을 반응시켜 1차 반응물을 형성하는 단계(S20); 상기 개폐밸브(30)를 개방하여 제2 물질이 구비된 2차 반응챔버(20)로 1차 반응물이 이동하는 단계(S30); 상기 개폐밸브(30)를 폐쇄한 상태로 소정의 유동을 가함으로써 상기 2차 반응챔버(20)의 내부에서 유동하는 제2 물질과 1차 반응물을 반응시켜 2차 반응물을 형성하는 단계(S40); 및 상기 검출부(50)에 수용된 2차 반응물의 색상을 확인하는 단계(S60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 2차 반응챔버(20)의 타측에는 여과부(40)가 분리 가능하게 결합되어 상기 여과부(40)로 2차 반응물을 여과하는 단계(S50);를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 S50 단계는, 상기 개폐밸브(30)를 개방하는 단계(S51); 및 2차 반응물이 상기 여과부(40)를 통과하도록 일방향으로 압력을 형성하는 단계(S52);를 포함할 수 있다.
본 발명의 바이오 센싱장치(SD)를 이용한 유해물질 센싱방법(M)에 의하면, 비색 반응을 구현하기 위한 부속으로서 1차 반응챔버, 개폐밸브 및 2차 반응챔버가 연속적으로 배치되어 피검물과 제1,2 물질이 시간적 단절 없이 연쇄적으로 반응할 수 있으므로 신속한 유해물질 검출이 가능한 효과가 있다.
또한, 검출 결과의 정확도를 저해할 수 있는 외부 이물질의 유입 가능성을 원천적으로 차단하여 오차 없이 높은 정확도의 검출 결과를 기대할 수 있다.
나아가, 하나의 키트 바디에 대부분의 부속들을 일체로 구비됨으로써 휴대가 편리하므로 장소에 구애됨이 없이 신속한 유해물질 검출이 가능한 이점이 있으며, 추가적인 조립이나 분해를 최소화하여 사용이 편리하다.
뿐만 아니라, 상기 검출부는 여과물의 색상이 확인되도록 구비되어 사용자가 육안으로 즉각적으로 검출 결과를 확인할 수 있다.
그리고 키트 바디에서 여과부와 검출부를 선택적으로 분리 가능하게 제작함으로써 유지 관리가 용이하여 복수 회에 걸쳐 사용이 가능하고, 재활용이 어려운 여과부나 검출부만을 교체할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센싱장치의 전체적인 형상을 도시한 사시도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센싱장치를 분해한 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센싱장치의 전체적인 형상을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 개폐밸브가 (a) 개방된 상태와 (b) 폐쇄된 상태를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금 나노입자 응집에 의한 비색 반응을 설명하기 위한 개념도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유해물질 센싱방법을 시계열적으로 도시한 블록도.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시에는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 바이오 센싱장치(SD)는 시료에서 채취한 피검물을 주입하여 제1 물질과 1차 반응시켜 1차 반응물을 형성하고, 추가적으로 1차 반응물을 제2 물질과 2차 반응시켜 2차 반응물을 형성한 후, 비색 반응에 따른 검출 결과를 확인할 수 있도록 제안된 것으로, 사전에 제1 물질과 제2 물질이 센싱장치(SD)에 구비되도록 제작하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 바이오 센싱장치(SD)는 도 1a 및 도 1b의 결합된 상태의 사시도에 도시된 바와 같이 전체적으로 키트 바디(100)에 의하여 일체화된 상태로 휴대 및 보관이 용이하도록 제작되는 것이 바람직하며, 도 3의 단면도에 도시된 바와 같이 상기 키드 바디(100)에 순차적으로 1차 반응챔버(10), 개폐밸브(30) 및 2차 반응챔버(20)가 형성될 수 있다.
상기 1차 반응챔버(10)는 제1 물질이 구비되는 공간부이며, 이와 동시에 시료로부터 채취되어 주입되는 피검물과 1차 반응하기 위한 공간부로서도 기능한다. 상기 1차 반응챔버(10)의 일측에는 피검물이 주입될 수 있도록 주입구(11)가 형성될 수 있으며, 상기 주입구는 캡(12)에 의하여 선택적으로 개방되도록 형성될 수 있다. 상기 캡(12)는 주입구(11)를 개폐할 수 있는 다양한 방식으로 착탈 가능하게 구비될 수 있다. 또한, 상기 주입구(11)는 도면에 도시된 형상과는 달리 키트 바디(100)의 상부나 측부에 형성되는 것도 가능하다.
한편, 상기 2차 반응챔버(20)는 제2 물질이 구비되는 공간부이며, 이와 동시에 상기 1차 반응챔버(10)에서 제1 물질과 피검물이 1차 반응하여 형성된 1차 반응물이 상기 제2 물질과 2차 반응하기 위한 공간부로서도 기능한다. 상기 2차 반응챔버(20)는 1차 반응챔버(10)의 타측에 형성되며, 상기 1차 반응챔버(10)와 2차 반응챔버(20)의 사이에는 1차 반응물이 2차 반응챔버(20)로 이동되는 것을 선택적으로 제어할 수 있도록 사이 공간을 개폐하기 위한 개폐밸브(30)가 구비된다.
상기 개폐밸브(30)는 1차 반응챔버(10)와 2차 반응챔버(20) 사이의 공간을 개폐할 수 있는 다양한 방식으로 제작될 수 있다.
일 실시예로, 상기 개폐밸브(30)는 실린더 홀(31a)이 관통 형성된 밸브체(31)가 회전 가능하도록 구비되어 상기 밸브체(31)의 회전에 따라 1차 및 2차 반응챔버(10)(20) 사이가 선택적으로 연통되도록 형성될 수 있다. 다른 실시예로는 비록 도면에 도시하지 않았으나, 상기 개폐밸브(30)는 상하로 이동 가능한 로드형 구조로 제작되어 상기 1차 및 2차 반응챔버(10)(20) 사이 공간이 개폐될 수 있도록 제작할 수도 있다.
한편, 상기 2차 반응챔버(20)에서 1차 반응물과 제2 물질이 반응하여 형성된 2차 반응물을 여과하도록 여과부(40)가 구비될 수 있다. 상기 여과부(40)는 필터지(41)를 구비한 필터 바디(42)가 일체로 형성될 수 있다. 상기 필터지(41)는 여과하고자 하는 2차 반응물의 성질에 따라 다양한 종류로 제작될 수 있으며, 기공의 크기도 선택적으로 채택될 수 있다.
상기 여과부(40)의 필터 바디(42)는 2차 반응물이 유입되는 2차 반응챔버(20)측 방향으로 유입관(43)이 일체로 형성되고, 필터지(41)를 통과한 여과물이 배출되는 후술할 검출부(50)측 방향으로 배출관(44)이 일체로 형성되어 급격한 압력 변화에도 자연스러운 이동이 이루어지도록 가이드 기능을 수행할 수 있다.
한편, 상기 검출부(50)는 2차 반응물이나 여과물의 색상이 확인되도록 이를 수용하는 것으로, 상기 검출부(50)는 투명 용기(51)로 제작될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 비색 반응을 이용한 바이오 센싱장치(SD)에 의하면, 비색 반응을 구현하기 위한 부속으로서 1차 반응챔버(10), 개폐밸브(30) 및 2차 반응챔버(20)가 일측에서 타측으로 연속적으로 배치되어 피검물과 제1,2 물질이 시간적 단절 없이 연쇄적으로 반응할 수 있으므로 신속한 유해물질 검출이 가능한 효과가 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 상술한 바와 같이 키트 바디(100)가 형성되고, 상기 키트 바디(100)에 피검물이 주입되는 일측에서 타측으로 물질의 연속적인 이동이 가능하도록 상기 1차 반응챔버(10), 개폐밸브(30) 및 2차 반응챔버(20)가 순차적으로 형성될 수 있다.
상기 키트 바디(100)는 바이오 센싱장치(SD)의 세부 부속들을 전체적으로 감싸도록 형성되는 것이 바람직하며, 외부에서 육안으로 관찰이 필요한 검출부(50)를 제외하면, 상기 1차 반응챔버(10), 개폐밸브(30) 및 2차 반응챔버(20)는 키트 바디(100)의 내부에 형성될 수 있으므로 검출 결과의 정확도를 저해할 수 있는 외부 이물질의 유입 가능성을 원천적으로 차단하여 오차 없이 높은 정확도의 검출 결과를 기대할 수 있다.
또한, 상기 키트 바디(100)에 대부분의 부속들이 일체로 구비되므로 휴대가 편리하여 장소에 구애됨이 없이 신속한 유해물질 검출이 가능한 이점이 발휘되며, 추가적인 조립이나 분해를 최소화하여 사용이 편리하다.
일 실시예로, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 키트 바디(100)는 상호 분리 체결이 가능한 한 쌍의 반체(100a)(100b)로 구성되고, 상기 한 쌍의 반체(100a)(100b)에는 일측에서 타측으로 1차 반응챔버 홈부(110a)(110b), 개폐밸브 홈부(130a)(130b) 및 2차 반응챔버 홈부(120a)(120b)가 순차적으로 형성될 수 있다.
즉, 상기 한 쌍의 반체(100a)(100b)가 분리 가능하게 구비되는 경우에는 유지 관리의 편리성이 확보될 수 있으며, 반체(100a)(100b)의 결합에 의하여 상기 1차 반응챔버 홈부(110a)(110b)는 1차 반응챔버(10)를 형성하고, 상기 2차 반응챔버 홈부(120a)(120b)는 2차 반응챔버(20)를 형성할 수 있다. 다만, 상기 홈부에는 별도의 내피가 추가적으로 구비되어 1차 및 2차 반응챔버(10)(20)가 형성될 수도 있다.
또한, 실시형태에 따라서는 상기 여과부(40)는 필터지(41)를 구비한 필터 바디(42)가 일체로 형성되어 상기 여과부(40)가 착탈 가능하도록 구비될 수 있다. 이로써, 상기 여과부(40)는 반복적인 사용에 의하여 기능이 저하되고, 주기적인 교체가 요구되므로 수명이 다한 여과부(40)를 교체할 수 있도록 별도의 필터 바디(42)를 지니도록 제작되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 검출부(50)는 육안으로 여과물의 색상이 확인되도록 투명 용기(51)로 형성되어 키트 바디(100)의 외측으로 노출되도록 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 검출부(50)도 주기적인 교체가 요구되므로 수명이 다한 검출부(50)를 교체할 수 있다.
실시형태에 따라서는 체결 헤드(52)에 투명 용기가 나사 결합되도록 제작할 수 있으며, 상기 체결 헤드(52)의 내측으로 여과부(40)의 배출구(44)가 관통하도록 제작하거나, 배출구(44)의 외주면에 스토퍼(44a)를 형성하여 체결헤드(52)로부터 분리되지 않도록 제작함으로써 여과부(40)와 검출부(50)의 밀실한 결합구조를 기대할 수 있다.
또한, 상기 여과부(40)와 검출부(50)는 동시에 분리 및 체결이 가능하도록 형성될 수 있으며, 이를 위하여 상기 여과부(40)와 검출부(50)는 일체화된 구조로 제작될 수도 있다.
한편, 상술한 바와 같이 상기 개폐밸브(30)는 밸브체(31)가 회전 가능하도록 구비되고, 상기 밸브체(31)에는 실린더 홀(31a)이 관통 형성되는 실시 형태에서는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 밸브체(31)에 레버(200)가 연결되고, 상기 레버(200)가 키트 바디(100)의 외측으로 노출되도록 형성됨으로써 상기 레버(200)의 회전에 따라 1차 및 2차 반응챔버(10)(20) 사이가 선택적으로 개폐되도록 제작될 수 있다.
도 4의 (a)는 밸브체(31)가 1차 및 2차 반응챔버(10)(20) 사이를 개방시킨 상태를 도시한 것이며, 도 4의 (b)는 밸브체(31)가 1차 및 2차 반응챔버(10)(20) 사이를 폐쇄시킨 상태를 도시한 것이다.
한편, 상기 밸브체(31)는 라운형 표면을 지니도록 형성되어 회전 용이성이 확보되도록 함이 바람직하며, 일측과 타측에 각각 형성된 1차 반응챔버(10)와 2차 반응챔버(20) 사이에는 각각 지지 플랜지(32)가 구비되어 상기 밸브체(31)의 회전에 새지 않도록 밀실한 구조를 형성할 수 있다.
이를 위하여 상기 지지 플랜지(32)도 상기 밸브체(31)의 라운형 표면에 대응되는 형상으로 제작됨이 바람직하다. 또한, 상기 지지 플랜지(32)는 탄성 소재로 제작될 수 있으나, 탄성 소재의 실링체를 추가적으로 구비하여 새는 현상을 방지하는 것이 바람직하다.
이하에서는 대표적인 실시예로서, 상기 제1 물질은 '변환기능 링커', 제2 물질은 '금 나노입자'이며, 검출하고자 하는 유해물질이 '살모넬라균(항원)'인 경우를 바탕으로 본 발명의 비색 반응을 이용한 바이오 센싱장치(SD)의 작동 원리에 대하여 설명한다.
상기 변환기능 링커는 유해물질을 선택적으로 결합하여 응집을 유도하는 링커이며, 상기 금 나노입자는 변환기능 링커에 의하여 응집이 유도되면서도, 상기 변환기능 링커에 결합되는 유해물질의 정도에 따라 응집 능력에 영향을 받는 특성이 있다.
도 5의 (a)는 변환기능 링커의 형상을 도시한 모식도로서, 항체(Antibody)에 바이오틴(Biotin)이 결합된 구조로서, 우측 상단과 같이 상기 바이오틴이 금 나노입자에 구비된 스트랩타비딘(Streptavidin)과 반응을 통해서 금 나노입자의 응집을 유도할 수 있으며, 다만 우측 하단과 같이 항원(Antigen)이 존재하는 경우에는 항원-항체 반응이 일어나므로, 금 나노입자의 응집을 유도하는데 제한이 발생하게 된다.
도 5의 (b)는 변환기능 링커의 의하여 발생될 수 있는 대조군(Control)과 시험군(Target) 반응을 도시한 모식도이다. 좌측의 대조군에서는 변환기능 링커가 바이오틴-스트랩타비딘 반응을 형성함으로써 금 나노입자의 응집이 유도된 상태를 도시하고 있고, 우측의 시험군에서는 변환기능 링커가 항원-항체 반응을 형성함으로써 금 나노입자의 응집이 제한적으로 유도된 상태를 도시하고 있다.
이러한 원리를 본 발명의 바이오 센싱장치(SD)에 적용하면, 상기 제1 물질인 변환기능 링커는 1차 반응챔버(10)에 구비되고, 제2 물질인 금 나노입자는 2차 반응챔버(20)에 구비된다. 최초 개폐밸브(30)는 폐쇄된 상태이므로 변환기능 링커와 금 나노입자는 상호 반응됨이 없이 분리된 상태로 보관된다.
이후, 주입구(11)를 통하여 변환기능 링커가 구비된 1차 반응챔버(10)에 피검물이 주입된 상태로 캡(12)를 덮고, 소정의 유동(교반)을 가하면 상기 1차 반응챔버(10)에서 1차 반응이 일어나게 되며, 결과로 형성된 1차 반응물은 개폐밸브(30)의 개방과 함께 2차 반응챔버(20)로 이동된다.
한편, 1차 반응물이 2차 반응챔버(20)로 완전히 이동하면, 다시 개폐밸브(30)를 폐쇄한 상태로 소정의 유동(교반)을 가함으로써, 상기 2차 반응챔버(20)에 구비된 금 나노입자와 2차 반응하여 2차 반응물이 형성된다.
실시형태에 따라서는 이후에 개폐밸브(30)를 개방하여 2차 반응물이 여과부(40)의 필터지(41)를 통과할 수 있도록 소정의 압력을 가하여 이동을 유도할 수 있으며, 일 실시예로 상기 주입구(11)에 시린지 등을 결합하여 압력을 제공할 수 있다. 상기 여과부(40)를 통과한 여과물은 검출부(50)의 투명 용기(51)에 수용된다.
이때, 상기 피검물에 항원이 없거나 기준치 이하로 존재하는 경우에는 금 나노입자의 응집이 유도되어 색상이 청색을 띄게 되고, 기준치 이상으로 존재하는 경우에는 금 나노입자의 응집이 제한적으로 유도됨으로써 응집된 금 나노입자가 색상이 붉은색을 띄게 된다. 이로써 채취한 피검물에 유해물질이 존재하는지 여부를 육안으로 쉽게 관찰할 수 있으므로 현장에서 신속하고, 정확한 유해물질의 검출이 가능해진다.
이하에서는 본 발명의 바이오 센싱장치(SD)를 이용한 유해물질 센싱방법(M)에 대하여 상술한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유해물질 센싱방법(M)을 시계열적으로 도시한 블록도이다.
먼저, 제1 물질이 구비된 1차 반응챔버(10)에 피검물을 주입한다(S10). 상기 1차 반응챔버(10)의 일측에는 외측으로 연통되는 주입구(11)가 형성되므로 채취된 피검물을 주입할 수 있다. 피검물은 공지의 다양한 주입수단을 이용하여 1차 반응챔버(10)로 주입될 수 있다.
이후, 상기 1차 반응챔버(10)에서 제1 물질과 피검물을 반응시켜 1차 반응물을 형성한다(S20). 최초 개폐밸브(30)는 폐쇄된 상태이므로 주입구(11)의 외측에 선택적으로 착탈되는 캡(12)을 덮은 상태로 소정의 유동을 가하여 1차 반응을 진행하는 것이 바람직하다.
1차 반응물이 완성되면 상기 개폐밸브(30)를 개방하여 제2 물질이 구비된 2차 반응챔버(20)로 1차 반응물을 이동시킨다(S30). 이때, 상기 1차 반응챔버(10)와 2차 반응챔버(20) 사이에는 1차 반응물이 자연스럽게 이동할 수 있도록 소정의 경사(구배)가 형성될 수 있으며, 다른 실시예로 경사진 받침구를 키트 바디(100)에 결속하여 자연스럽게 1차 반응물이 경사를 따라 이동할 수 있도록 구현하는 것도 가능하다.
이후, 상기 개폐밸브(30)를 폐쇄하여 제2 물질과 1차 반응물을 반응시켜 2차 반응물을 형성한다(S40). 마찬가지로 소정의 유동을 가하여 2차 반응을 진행하는 것이 바람직하다.
실시형태에 따라서는 2차 반응물이 완성되면 상기 여과부(40)로 2차 반응물을 여과할 수 있다(S50). 상기 S50 단계는 상기 개폐밸브(30)를 개방하는 단계(S51)와, 2차 반응물이 상기 여과부(40)를 통과하도록 일방향으로 압력을 형성하는 단계(S52)를 포함할 수 있다.
즉, 2차 반응물이 여과부(40)의 필터지(41)를 통과할 수 있도록 소정의 압력을 가하여 이동을 유도하는 것이 바람직하며, 일 실시예로 상기 주입구(11)에 시린지 등을 결합하여 압력을 제공할 수 있다.
이후, 상기 여과부(40)를 통과하여 검출부(50)에 수용된 여과물이나 2차 반응물의 색상을 확인한다(S60). 이로써, 본 발명의 바이오 센싱장치를 이용한 유해물질 센싱방법(M)에 의하면 피검물에 포함된 유해물질의 정도를 현장에서 신속하고 정확하게 검출할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 비색 반응을 이용한 바이오 센싱장치(SD)를 이용한 유해물질 센싱방법(M)의 실시예를 중심으로 설명 기술하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다고 할 것이다.
나아가, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지된 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다. 그리고, 사용된 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관계 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
SD: 바이오 센싱장치 100: 키트 바디
10: 1차 반응챔버 11: 주입구
12: 캡 20: 2차 반응챔버
30: 개폐밸브 31: 밸브체
31a: 실린더 홀 32: 지지 플랜지
40: 여과부 41: 필터지
42: 필터 바디 43: 유입관
44: 배출관 50: 검출부
51: 투명 용기 52: 체결 헤드
200: 레버
M: 유해물질 센싱방법

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 키트 바디(100)의 일측 주입구(11)로 주입되는 피검물과 1차 반응하기 위한 제1 물질이 구비되어 1차 반응물이 생성되는 1차 반응챔버(10); 상기 피검물과 제1 물질이 반응하여 형성된 1차 반응물과 반응하기 위한 제2 물질이 구비되어 2차 반응물이 생성되는 2차 반응챔버(20); 상기 1차 및 2차 반응챔버(10)(20) 사이의 이동을 위한 빈 공간을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐밸브(30); 및 상기 1차 반응물과 제2 물질이 반응하여 형성된 2차 반응물의 색상이 확인되도록 2차 반응물을 수용하는 검출부(50);를 포함하며, 상기 키트 바디(100)에는 피검물이 주입되는 일측에서 타측으로 물질의 연속적인 이동이 가능하도록 상기 1차 반응챔버(10), 비색 반응을 이용한 개폐밸브(30) 및 2차 반응챔버(20)가 순차적으로 형성되며, 상기 1차 반응챔버(10)의 일측에는 주입구(11)를 개폐하도록 선택적으로 캡(12)이 결합됨으로써, 상기 개폐밸브(30)는 개방시에는 1차 반응물이 2차 반응챔버(20)로 이동되도록 하며, 폐쇄시에는 1차 또는 2차 반응물이 생성되도록 1차 반응챔버(10)와 2차 반응챔버(20)에 소정의 유동이 가능하게 하는 비색 반응을 이용한 바이오 센싱장치(SD)를 이용한 유해물질 센싱방법(M)에 관한 것으로,
    제1 물질이 구비된 1차 반응챔버(10)에 피검물을 주입하는 단계(S10);
    상기 개폐밸브(30)를 폐쇄하고, 주입구(11)의 외측에 선택적으로 착탈되는 캡(12)을 덮은 상태로 소정의 유동을 가함으로써 상기 1차 반응챔버(10)의 내부에서 유동하는 제1 물질과 피검물을 반응시켜 1차 반응물을 형성하는 단계(S20);
    상기 개폐밸브(30)를 개방하여 제2 물질이 구비된 2차 반응챔버(20)로 1차 반응물이 이동하는 단계(S30);
    상기 개폐밸브(30)를 폐쇄한 상태로 소정의 유동을 가함으로써 상기 2차 반응챔버(20)의 내부에서 유동하는 제2 물질과 1차 반응물을 반응시켜 2차 반응물을 형성하는 단계(S40); 및
    상기 검출부(50)에 수용된 2차 반응물의 색상을 확인하는 단계(S60);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비색 반응을 이용한 유해물질 센싱방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 2차 반응챔버(20)의 타측에는 여과부(40)가 분리 가능하게 결합되어 상기 여과부(40)로 2차 반응물을 여과하는 단계(S50);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비색 반응을 이용한 유해물질 센싱방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 S50 단계는,
    상기 개폐밸브(30)를 개방하는 단계(S51); 및
    2차 반응물이 상기 여과부(40)를 통과하도록 일방향으로 압력을 형성하는 단계(S52);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비색 반응을 이용한 유해물질 센싱방법.

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