KR20020042630A - 바이오센서 및 혈액 성분 분석 방법 - Google Patents

바이오센서 및 혈액 성분 분석 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 바이오센서 및 혈액 성분 분석 방법은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 단층 또는 복수층의 다공질성 재료로 구성되고 시약 유지 부위를 가지며 크로마토그래피를 이용하는 바이오센서에 있어서, 시약 유지 부위 중 적어도 일부 또는 시약 유지 부위보다도 크로마토 상류측의 적어도 일부에 세포 수축제를 담지하도록 한 것이다.
이와 같은 구성의 바이오센서 및 혈액 성분 분석 방법으로는, 전혈을 검체로하여도, 비용이 들지 않으며 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있다.

Description

바이오센서 및 혈액 성분 분석 방법{BIOSENSOR AND BLOOD COMPONENT ANALYZING METHOD}
사람의 건강 상태를 진단하는 수단으로서, 혈액의 생화학적 검사는 널리 실시되고 있다. 그리고, 혈액 중의 구성 성분인 대사 산물, 단백질, 지질, 전해질, 효소, 항원, 항체 등의 종류나 농도는 전혈(全血)인 상태로 측정하기 어려우며, 통상 전혈을 원심 분리하여 얻어지는 혈장 또는 혈청을 검체로 하여 측정되고 있다.
그런데, 원심 분리에는 노력과 시간이 들어, 특히 소수의 검체를 긴급히 처리하고자 할 때나 현장 검사 등에는 원심 분리기를 필요로 하는 원심법은 적절하지 않다. 또한, 원심 분리하여 얻어지는 혈청량 또는 혈장량은 채혈에 의해 얻어진 혈액량에 비해 소량이다.
따라서, 전혈을 검체로 하여도 혈구 등의 세포 성분의 영향을 받지 않는 혈액 성분 분석 방법으로서, 예컨대 일본 특허공개 공보 제 82-53661호 및 일본 특허공개 공보 제 96-54387호에 개시되어 있는, 평균 직경이 0.2 내지 5㎛이고 밀도가 0.l 내지 0.5g/㎤인 유리 섬유 여과지를 이용함으로써 혈액을 배어 나오게 하여 혈장이나 혈청을 분리하는 혈구 분리 방법을 이용하는 혈액 성분 분석 방법이나, 일본 특허공개 공보 제 97-196908호에 개시되어 있는, 아미노산 또는 무기염의 수용액을 전혈에 혼합한 후에 혈구 성분을 여과함으로써, 혈구에 의해 여과 재료의 기공이 막히는 것을 회피하고, 보다 소량의 혈액을 이용하여 보다 다량의 혈장 또는 혈청 성분을 얻는 혈액 조정 방법을 이용한 혈액 성분 분석 방법이 검토되어 왔다.
또한, 일본 특허공개 공보 제 97-72904호에 개시되어 있는, 시험편상에 담지된 계면활성제에 의해 혈액을 용혈시킨 후에 전개 용액을 이용하여 시험편상에 검체 용액를 전개해가는 방법이 검토되어 왔다.
그러나, 소정 밀도의 유리 섬유 여과지를 이용하는 방법은 확실히 혈구 분리 효율은 향상하지만, 거의 완전하게 혈구를 분리하는 데 상당한 시간이 필요하기 때문에 신속하게 측정할 수 없다는 문제나, 검사에 필요한 검체량을 얻는 데 대량의 혈액이 필요하게 될 뿐만 아니라, 혈액의 점도나 헤마토크릿(hematocrit)값에 개인차가 있기 때문에 그 분리능에 개체 차이가 발생하여 측정 정밀도가 대단히 낮다는 문제가 있었다. 또한, 특별한 여과지가 필요하게 되므로 비용이 든다는 문제도 있었다.
또한, 전혈에 일정 농도의 무기염 또는 아미노산의 수용액을 첨가한 후에 혈구 성분을 여과하는 방법은, 원심 분리에 의한 혈구 분리의 작업은 생략되었지만, 미리 혈액에 첨가액을 가하여 처리하는 작업이 번거롭기 때문에, 간이성이 부족할 뿐만 아니라 측정에 시간이 필요하다는 문제가 있었다.
또한, 혈액을 미리 용혈시키는 방법에 있어서, 용혈이란 계면활성제나 사포닌 등의 용혈제를 이용하고 혈구의 세포막에 있는 지질 이중층을 파괴하여 혈구 세포를 분쇄하는 것이 기본 원리인데, 극미량의 혈액이면 용혈된 후에 전개 용액을 첨가함으로써 크로마토 디바이스상을 전개해 나가는 것도 가능하지만, 전개 용액을 이용하지 않는 경우, 세포편이 전개층의 기공을 막아 버리기 때문에, 전개 용액 없이 채혈된 혈액 검체를 전개하는 것은 불가능하다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 성립된 것으로, 전혈을 검체로 하여도 비용이 들지 않으며 미리 혈액에 어떤 처리를 실시할 필요성이나 검체 용액를 전개하기 위한 전개 용액의 필요성이 없는, 간편하며 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있는 원스텝(one step)의 바이오센서 및 혈액 성분 분석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 요약
본 발명(청구의 범위 제 1 항)에 따른 바이오센서에 의하면, 단층 또는 복수층의 다공질성 재료로 구성되고 시약 유지 부위를 가지며 크로마토그래피를 이용 는 바이오센서에 있어서, 상기 시약 유지 부위의 적어도 일부 또는 상기 시약 유지 부위보다도 크로마토 상류측의 적어도 일부에 세포 수축제를 담지한 것이다.
이러한 구성의 바이오센서로는 첨가된 액체 시료 중의 세포 성분이 세포 수축제와 접촉함으로써 수축되고, 크로마토 담체상을 세포 성분이 효율적으로, 또한 전개 용액을 가하지 않더라도 충분히 침투할 수 있어, 크로마토 하류측에 흐르는 액체량이 증가하게 되고, 전혈이나 세균 용액을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 분석을 수행할 수 있다. 또한, 여기서 나타내는 세포 수축이란, 세포의 막 평형의 성질을 이용하여 세포막을 통과할 수 있는 물질의 고농도 상태 하에서 세포의 침투압의 작용에 의해 세포를 수축시킨 상태를 나타내고, 세포 수축제로는 침투압의 작용에 의해 세포를 수축시키는 효과가 있는 물질인 것이 바람직하다.
이 발명(청구의 범위 제 2 항)은, 청구의 범위 제 1 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 첨가하는 액체 시료가 전혈인 것으로 하였다.
이러한 구성의 바이오센서로는 미리 전혈 속의 혈구 성분을 제거하는 작업을 할 필요가 없어져, 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 3 항)은, 청구의 범위 제 1 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 첨가하는 액체 시료가 세균을 포함하는 용액인 것으로 하였다.
이러한 구성의 바이오센서로는 미리 세균 용액 속의 세포 성분을 제거하거나 파쇄하는 작업을 할 필요가 없어져, 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 4 항)은, 청구의 범위 제 1 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 세포 수축제가 무기염인 것으로 하였다.
이러한 구성의 바이오센서로는 첨가된 액체 시료 속의 세포 성분이 무기염과 접촉함으로써 수축되고, 크로마토 담체상을 세포 성분이 효율적으로, 또한 전개 용액을 가하지 않더라도 충분히 침투할 수 있어, 크로마토 하류측에 흐르는 액체량이 증가하게 되고, 전혈이나 세균 용액을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 5 항)은, 청구의 범위 제 1 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 세포 수축제가 아미노산인 것으로 하였다.
이러한 구성의 바이오센서로는 첨가된 액체 시료 속의 세포 성분이 아미노산과 접촉함으로써 수축되고, 크로마토 담체상을 세포 성분이 효율적으로, 또한 전개 용액을 가하지 않더라도 충분히 침투할 수 있어, 크로마토 하류측에 흐르는 액체량이 증가하게 되고, 전혈이나 세균 용액을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 6 항)은, 청구의 범위 제 1 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 세포 수축제가 당류인 것으로 하였다.
이러한 구성의 바이오센서로는 첨가된 액체 시료 속의 세포 성분이 당류와 접촉함으로써 수축되고, 크로마토 담체상을 세포 성분이 효율적으로, 또한 전개 용액을 가하지 않더라도 충분히 침투할 수 있어, 크로마토 하류측에 흐르는 액체량이 증가하게 되고, 전혈이나 세균 용액을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 7 항)은, 청구의 범위 제 1 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 세포 수축제를 담지한 담체를 자연 건조 또는 풍건(風乾)에 의해 건조시킨 것으로 하였다.
이러한 구성의 바이오센서로는 세포 수축제의 변성 등이 적어져서 효율적으로 세포 성분을 수축시킬 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 8 항)은, 청구의 범위 제 1 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 세포 수축제를 담지한 담체를 동결 건조에 의해 건조시킨 것으로 하였다.
이러한 구성의 바이오센서로는 세포 수축제의 결정이 고와져서 용해하기 쉬운 상태로 되어, 단시간에 세포 성분을 수축시킬 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 9 항)은, 청구의 범위 제 1 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 세포 수축제를 담지한 담체를 열 건조에 의해 건조시킨 것으로 하였다.
이러한 구성의 바이오센서로는 단시간에 세포 수축제의 건조가 가능하게 되며, 제조 공정의 간이화가 가능해진다.
이 발명(청구의 범위 제 10 항)은, 청구의 범위 제 1 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 바이오센서가 원스텝의 면역 크로마토그래피 시험편인 것으로 하였다.
이러한 구성의 바이오센서로는 전혈 등의 세포 성분을 포함하는 액체 시료를 미리 전처리할 필요성이 없고, 면역 반응을 이용함으로써 측정 대상에 대한 항체혹은 항원을 입수하여 넓은 분야에서의 측정 대상을 측정할 수 있고, 전혈 등의 세포 성분을 포함하는 액체 시료를 이용한 경우에 있어서 간이 신속한 측정이 가능해진다. 또한, 여기서 나타내는 원스텝이란, 그 측정 조작에 있어서 전혈 등 세포 성분을 포함하는 액체 시료의 전처리를 필요로 하지 않고, 시험편에 액체 시료를 점착하기만 함으로써, 액체 시료 점착의 전후에 시험편상에 액체 시료와는 다른 전개 용액을 이용하거나 B/F 분리를 목적으로 한 세정 조작을 하는 등을 필요로 하지 않는 조작을 나타내며, 면역 크로마토그래피 시험편이란 크로마토 전개하는 담체상에서 항원 항체 반응을 이용하여 액체 시료속의 피검 물질을 검출하는 센서를 나타낸다.
이 발명(청구의 범위 제 11 항)은, 청구의 범위 제 1 항에 기재된 바이오센서에 있어서, 상기 바이오센서가 건식 분석 요소인 것으로 하였다.
이러한 구성의 바이오센서로는 바이오센서 전체가 건조 담체이므로 운반이 용이할 뿐만 아니라, 보존 환경이나 보존 상태를 엄밀하게 할 필요성이 없어 취급이 용이하고, 보존 조건을 선택하지 않는 장기 보존이 가능한 바이오센서를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 여기서 나타내는 건식 분석 요소란 바이오센서를 구성하는 모든 부재 및 담지된 시약이 건조 상태인 것을 나타낸다.
본 발명(청구의 범위 제 12 항)에 따른 혈액 성분 분석 방법에 의하면, 단층 또는 복수층의 다공질성 재료로 구성되고 시약 유지 부위를 가지며 크로마토그래피를 이용하는 바이오센서를 사용하는 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 시약 유지 부위 중 적어도 일부 또는 상기 시약 유지 부위보다도 크로마토 상류측의 적어도 일부의, 세포 수축제를 담지한 영역에서 세포 성분을 수축시키고, 수축된 세포 성분을 분리하는 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 전개 용액을 가하지 않더라도 충분히 침투하는 것이 가능해져, 크로마토 하류측에 흐르는 액체량이 증가하게 되고, 전혈을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 13 항)은, 청구의 범위 제 12 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 첨가하는 혈액 시료가 전혈인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 미리 전혈 중의 혈구 성분을 제거하는 작업을 할 필요가 없어져, 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 14 항)은, 청구의 범위 제 12 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제가 무기염인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 전개 용액을 가하지 않더라도 충분히 침투하는 것이 가능해져, 크로마토 하류측에 흐르는 액체량이 증가하게 되고, 전혈을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 15 항)은, 청구의 범위 제 12 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제가 아미노산인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 전개 용액을 가하지 않더라도 충분히 침투하는 것이 가능해져, 크로마토 하류측에 흐르는 액체량이 증가하게 되고, 전혈을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 16 항)은, 청구의 범위 제 12 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제가 당류인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 전개 용액을 가하지 않더라도 충분히 침투하는 것이 가능해져, 크로마토 하류측에 흐르는 액체량이 증가하게 되고, 전혈을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 17 항)은, 청구의 범위 제 12 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제를 담지한 담체를 자연 건조 또는 풍건에 의해서 건조시킨 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 세포 수축제를 담지한 담체를 안정된 상태로 건조할 수 있기 때문에, 건조 중인 세포 수축제의 변성 등을 억제할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 18 항)은, 청구의 범위 제 12 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제를 담지한 담체를 동결 건조에 의해 건조시킨 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 세포 수축제의 결정이 고와져서 용해하기 쉬운 상태로 되어, 단시간에 세포 성분을 수축시킬 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 19 항)은, 청구의 범위 제 12 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제를 담지한 담체를 열 건조에 의해 건조시킨 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 세포 수축제를 담지한 담체의 건조 시간이 짧아지고 단시간에 세포 수축제의 건조가 가능해져, 제조 공정의 간이화가 가능해진다.
이 발명(청구의 범위 제 20 항)은, 청구의 범위 제 12 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제의 농도가 0.05 내지 0.3M인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 세포 성분을 적절한 크기로 수축시킬 수 있어, 이 결과 세포 성분 분리 효율이 향상한다는 효과가 있다.
이 발명(청구의 범위 제 21 항)은, 청구의 범위 제 12 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 바이오센서가 원스텝의 면역 크로마토그래피 시험편인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 전혈의 세포 성분을 제거하기 위해서 미리 원심 분리 등의 전처리를 할 필요성이 없고, 면역 반응을 이용함으로써 측정 대상에 대한 항체 혹은 항원을 입수하여 넓은 분야에서의 측정 대상을 측정할 수 있고, 전혈을 이용한 경우에도 미량의 혈액량으로 간이 신속한 측정이 가능하다.
이 발명(청구의 범위 제 22 항)은, 청구의 범위 제 12 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 바이오센서가 건식 분석 요소인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 바이오센서 전체가 건조 담체이므로 운반이 용이할 뿐만 아니라, 보존 환경이나 보존 상태를 엄밀하게 할 필요성이 없고, 취급이 용이한 혈액 성분 분석 방법을 제공할 수 있다.
본 발명(청구의 범위 제 23 항)에 따른 혈액 성분 분석 방법에 의하면, 단층 또는 복수층의 다공질성 재료로 구성되고 시약 유지 부위를 가지며 크로마토 그래피를 이용하는 바이오센서를 사용하는 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 시약 유지 부위 중 적어도 일부 또는 상기 시약 유지 부위보다도 크로마토 상류측의 적어도 일부의, 세포 수축제를 담지한 영역에서 세포 성분을 수축시키고, 수축된 세포 성분이 혼재하는 상태로 크로마토 전개하는 것이다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 크로마토 담체상을 기공의 막힘 없이 효율적으로, 또한 전개 용액을 가하지 않더라도 충분히 침투하는 것이 가능해져, 크로마토 하류측에 흐르는 액체량이 증가하게 되고, 전혈을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 24 항)은, 청구의 범위 제 23 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 첨가하는 혈액 시료가 전혈인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 미리 전혈 속의 혈구 성분을 제거하는 작업을 할 필요가 없어져 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 25 항)은, 청구의 범위 제 23 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제가 무기염인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 크로마토 담체상을 기공의 막힘 없이 효율적으로, 또한 전개 용액을 가하지 않더라도 충분히 침투하는 것이 가능해져, 크로마토 하류측에 흐르는 액체량이 증가하게 되고, 전혈을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 26 항)은, 청구의 범위 제 23 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제가 아미노산인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 크로마토 담체상을 기공의 막힘 없이 효율적으로, 또한 전개 용액을 가하지 않더라도 충분히 침투하는 것이 가능해져, 크로마토 하류측에 흐르는 액체량이 증가하게 되고, 전혈을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 27 항)은, 청구의 범위 제 23 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제가 당류인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 크로마토 담체상을 기공의 막힘 없이 효율적으로, 또한 전개 용액을 가하지 않더라도 충분히 침투하는 것이 가능해져, 크로마토 하류측에 흐르는 액체량이 증가하게 되고, 전혈을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수있다.
이 발명(청구의 범위 제 28 항)은, 청구의 범위 제 23 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제를 담지한 담체를 자연 건조 또는 풍건에 의해 건조시킨 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 세포 수축제를 담지한 담체를 안정된 상태로 건조할 수 있기 때문에, 건조 중인 세포 수축제의 변성 등을 억제할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 29 항)은, 청구의 범위 제 23 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제를 담지한 담체를 동결 건조에 의해 건조시킨 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 세포 수축제의 결정이 고와져서 용해하기 쉬운 상태로 되어, 단시간에 세포 성분을 수축시킬 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 30 항)은, 청구의 범위 제 23 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제를 담지한 담체를 열 건조에 의해 건조시킨 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 세포 수축제를 담지한 담체의 건조 시간이 짧아져, 건조 중인 세포 수축제의 변성 등을 억제할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 31 항)은, 청구의 범위 제 23 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 세포 수축제의 농도가 0.1 내지 5.0M인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 세포 성분을 적절한 크기로 수축시킬 수 있어, 이 결과 전혈을 담체상에서 기공의 막힘 없이 침투시킬 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 32 항)은, 청구의 범위 제 23 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 바이오센서가 원스텝의 면역 크로마토그래피 시험편인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는 전혈의 세포 성분을 제거하기 위해서 미리 원심 분리 등의 전처리를 할 필요성이 없고, 면역 반응을 이용함으로써, 측정 대상에 대한 항체 혹은 항원을 입수하여 넓은 분야에서의 측정 대상을 측정할 수 있고, 전혈 등의 세포 성분을 포함하는 액체 시료를 이용한 경우에 있어서, 간이 신속한 측정이 가능한 혈액 성분 분석 방법을 제공할 수 있다.
이 발명(청구의 범위 제 33 항)은, 청구의 범위 제 23 항에 기재된 혈액 성분 분석 방법에 있어서, 상기 바이오센서가 건식 분석 요소인 것으로 하였다.
이러한 구성의 혈액 성분 분석 방법으로는, 바이오센서 전체가 건조 담체이므로 운반이 용이할 뿐만 아니라, 보존 환경이나 보존 상태를 엄밀하게 할 필요성이 없고, 취급이 용이한 혈액 성분 분석 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 혈액 성분을 분석하는 바이오센서 및 혈액 성분 분석 방법에 관한 것으로, 특히 혈구 등의 세포 성분의 영향을 감소시켜, 미량의 검체량으로 간편하면서 신속하게 고정밀도의 측정이 가능한 바이오센서 및 혈액 성분 분석 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 의한 크로마토그래피를 이용한 횡형 바이오센서를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 의한 횡형 바이오센서의 시료 첨가부를 생략하여, 수축제 유지 부위가 시료 첨가부를 겸하도록 한 것을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 2에 의한 크로마토그래피를 이용한 종형 바이오센서를 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 2에 의한 종형 바이오센서를 시료 첨가부측으로부터 본 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 2에 의한 종형 바이오센서를 급수부측으로부터 본 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 2에 의한 종형 바이오센서의 시료 첨가부를 생략하여, 수축제 유지 부위가 시료 첨가부를 겸하도록 한 것을 도시하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 2에 의한 종형 바이오센서의 시료 첨가부를 생략하여, 수축제 유지 부위가 시료 첨가부를 겸하도록 한 것을 수축제 유지 부위측으로부터 본 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 2에 의한 종형 바이오센서의 시료 첨가부를 생략하여, 수축제 유지 부위가 시료 첨가부를 겸하도록 한 것을 급수부측으로부터 본 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 1에 의한 횡형 바이오센서의, 수축제 농도의 변화에 의한 반응층상의 용액 침투 속도를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 2에 의한 종형 바이오센서의, 수축제 농도의 변화에 의한 반응층으로의 혈구 부착률을 나타내는 도면이다.
이하에 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 여기서 나타내는 실시형태는 어디까지나 일례이고, 반드시 이 실시형태에 한정되는 것이 아니다.
(실시형태 1)
도 1은 본 실시형태 1에 의한 크로마토그래피를 이용한 횡형 바이오센서를 도시하는 도면이다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태 1에 의한 바이오센서는 흡수성이 큰 부직포나 유리 섬유 여과지 등으로 구성되는 액체 시료를 첨가 또는 도포하기 위한 시료 첨가부(2)와, 세포 성분을 수축시키는 기능이 있는 세포 수축제가 부직포나 유리 섬유 여과지 등에 용해 가능하게 유지된 수축제 유지 부위(8)와, 분석 대상물과 어떤 반응을 하는 표지 시약이 부직포나 유리 섬유 여과지 등에 용해 가능하게 유지된 표지 시약 유지 부위(3)와, 니트로셀룰로스 등으로 구성되는 반응층(4)과, 반응층(4)의 영역상에 특이적 단백질이 고정화된 특이적 단백질 고정화부(5)와, 액체 시료를 최종적으로 흡수하는 급수부(6)가, 플라스틱 등으로 구성되는 담체 지지체(1)의 상부에 형성되어 있다.
수축제 유지 부위(8)가 유지하는 세포 수축제는, 예컨대 무기염, 아미노산 및 당류 등이다. 또한, 여기서 무기염이란 염화나트륨이나 염화칼륨, 인산나트륨 등, 염을 포함하는 무기 화합물을 나타낸다. 또한, 여기서 아미노산이란 글리신이나 글루타민 등 동일 분자 내에 카복실기와 아미노기를 갖는 화합물을 나타내고,프롤린이나 히드록실프롤린과 같은 이미노산도 포함한다. 또한, 여기서 당류란 글루코스, 수크로스, 트레할로스 등의 당질이나 글루시톨 등의 당알코올을 나타낸다.
또한, 분석 대상물과 표지 시약의 어떤 반응이란 항원 항체 반응과 같은 리간드와 리셉터와의 특이적 결합 반응, 또는 효소 반응 등의 임의의 특이적 반응을 나타낸다.
또한, 표지 시약 유지 부위(3)가 유지하는 표지 시약은 금 콜로이드 등의 금속졸이나, 비금속졸, 염료졸, 착색 입자, 색소, 효소, 단백질 등을 나타낸다.
다음으로, 본 실시형태 1에 의한 바이오센서를 이용한 혈액 성분 분석 방법에 관해서 설명한다.
우선, 전혈이나 세균 용액 등의 세포 성분을 포함하는 액체 시료가 시료 첨가부(2)에 첨가되고, 이 첨가된 액체 시료가 수축제 유지 부위(8)에 달하면, 수축제 유지 부위(8)에 유지되어 있는 수축제가 액체 시료의 침투에 의해 용해되어 세포 성분을 수축시킨다.
이에 따라, 액체 시료는 세포 성분이 혼재 상태에서도 기공 막힘을 일으키지 않고 크로마토 하류측에 침투해 간다.
이어서, 수축된 세포 성분이 혼재한 액체 시료가 표지 시약 유지 부위(3)에 달하면, 표지 시약 유지 부위(3)에 유지된 표지 시약이 액체 시료의 침투에 의해 용해되어 반응층(4)에 침투한다.
그리고, 반응층(4)의 영역상의 특이적 단백질 고정화부(5)에서 표지 시약 유지 부위(3)로부터 용출된 표지 시약과의 반응이 실행되고, 이 때, 액체 시료 속에분석 대상물이 존재하면 특이적 단백질 고정화부(5)에 어떤 정색(呈色) 반응을 볼 수 있다.
최종적으로, 액체 시료는 급수부(6)에 흡수되어 반응은 종료한다.
이와 같이, 본 실시형태 1에 의한 바이오센서 및 혈액 성분 분석 방법에 의하면, 수축제 유지 부위에 유지된 세포 수축제가 액체 시료 속의 세포 성분을 수축시켰기 때문에, 세포 성분이 혼재한 상태라도 액체 시료가 기공 막힘을 일으키는 일 없이 크로마토 하류측에 침투하게 되어, 전혈이나 세균 용액을 검체로 하여도 미리 검체를 전처리하지 않고 전개하는 것이 가능하고, 검체 용액을 크로마토 하류 방향으로 전개하기 위한 전개 용액을 필요로 하지 않아도 좋기 때문에, 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 실행할 수 있다.
또한, 상기 실시형태 1에 의한 바이오센서는 그 시료 첨가부를 생략하고, 반응층에 직접 시료를 첨가하는 구성으로 하여도 좋다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 의한 횡형 바이오센서의 시료 첨가부를 생략하여, 수축제 유지 부위가 시료 첨가부를 겸하도록 한 것을 도시하는 도면이다.
도 2에 도시되는 바와 같이 수축제 유지 부위가 시료 첨가부를 겸하도록 함으로써, 부재수 및 공정수를 감소시킬 수가 있다.
또한, 상기 실시형태 1에 의한 바이오센서는 복수의 부재로 구성되는 것으로 했지만, 이에 한정되는 것이 아니라, 수축제를 용해 가능하게 유지한 수축제 유지 영역과, 표지 시약을 용해 가능하게 유지한 표지 시약 유지 영역과, 특이적 단백질이 고정화된 특이적 단백질 고정화부를, 니트로셀룰로스 등의 다공질성 재료로 구성된 반응층에 형성한 단층의 부재로 구성하여도 좋다.
또한, 본 발명의 바이오센서는 건식 분석 요소이어도 무방하다. 여기서 나타내는 건식 분석 요소란, 바이오센서를 구성하는 모든 부재 및 담지된 시약이 건조 상태인 것을 나타낸다. 이와 같이 시험편을 건조 상태로 함으로써, 바이오센서 전체가 건조 담체이므로 운반이 용이할 뿐만 아니라, 보존 환경이나 보존 상태를 엄밀하게 할 필요성이 없고, 취급이 용이하며 보존 조건을 선택하지 않는 장기 보존이 가능하다.
또한, 본 발명의 바이오센서는 원스텝의 면역 크로마토그래피 시험편을 갖는 것이어도 무방하다. 여기서 나타내는 원스텝이란, 그 측정조작에 있어서, 전혈 등 세포 성분을 포함하는 액체 시료의 전처리를 필요로 하지 않고, 시험편에 액체 시료를 점착하기만 함으로써 액체 시료 점착의 전후에 시험편상에 액체 시료와는 다른 전개 용액을 이용하거나, 세정 조작을 하는 등을 필요로 하지 않는 조작을 나타내고, 면역 크로마토그래피 시험편이란 크로마토 전개하는 담체상에서 항원 항체 반응을 이용하여 액체 시료 속의 피검 물질을 검출하는 센서를 나타낸다. 이와 같이 시험편을 원스텝의 면역 크로마토그래피 시험편으로 함으로써, 전혈 등의 세포 성분을 포함하는 액체 시료를 미리 전처리할 필요성이 없고, 면역 반응을 이용함으로써 측정 대상에 대한 항체 혹은 항원을 입수하여 넓은 분야에서의 측정 대상을 측정할 수 있고, 전혈 등의 세포 성분을 포함하는 액체 시료를 이용한 경우에 있어서, 간이 신속한 측정이 가능해진다.
(실시형태 2)
도 3은 본 발명의 실시형태 2에 의한 크로마토그래피를 이용한 종형 바이오센서를 도시하는 분해 사시도이다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 본 실시형태 2에 의한 바이오센서는 흡수성이 큰 부직포나 유리 섬유 여과지 등으로 구성되는, 액체 시료를 첨가 또는 도포하기 위한 시료 첨가부(12)와, 세포 성분을 수축시키는 기능이 있는 세포 수축제가 부직포나 유리 섬유 여과지 등에 용해 가능하게 유지된 수축제 유지 부위(18)와, 분석 대상물과 어떤 반응을 하는 표지 시약이 부직포나 유리 섬유 여과지 등에 용해 가능하게 유지된 표지 시약 유지 부위(13)와, 니트로셀룰로스 등으로 구성되는 반응층(14)과, 반응층(14)의 영역상에 특이적 단백질이 고정화된 특이적 단백질 고정화부(15)와, 액체 시료를 최종적으로 흡수하는 급수부(16)와, 반응층(14)상의 결과를 보기 위한 결과 확인 창(19)이 적층되도록 구성되어 있다.
수축제 유지 부위(18)가 유지하는 세포 수축제는, 예컨대 무기염, 아미노산 및 당류 등이다. 또한, 여기서 무기염이란, 염화나트륨이나 염화칼륨, 인산나트륨 등, 염을 포함하는 무기 화합물을 나타낸다. 또한, 여기서 아미노산이란 글리신이나 글루타민 등 동일 분자 내에 카복실기와 아미노기를 갖는 화합물을 나타내고, 프롤린이나 히드록실프롤린과 같은 이미노산도 포함한다. 또한, 여기서 당류란 글루코스, 수크로스, 트레할로스 등의 당질이나 글루시톨 등의 당알코올을 나타낸다.
또한, 분석 대상물과 표지 시약의 어떤 반응이란 항원 항체 반응과 같은 리간드와 리셉터의 특이적 결합 반응 또는 효소 반응 등의 임의의 특이적 반응을 나타낸다.
또한, 표지 시약 유지 부위(13)가 유지하는 표지 시약은 금 콜로이드 등의 금속졸이나 비금속졸, 염료졸, 착색 입자, 색소, 효소, 단백질 등을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시형태 2에 의한 종형 바이오센서를 시료 첨가부측으로부터 본 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시형태 2에 의한 종형 바이오센서를 급수부측으로부터 본 사시도이다.
다음으로, 본 실시형태 2에 의한 바이오센서를 이용한 혈액 성분 분석 방법에 관해서 설명한다.
우선, 전혈이나 세균 용액 등의 세포 성분을 포함하는 액체 시료가 시료 첨가부(12)에 첨가되고, 이 첨가된 액체 시료가 수축제 유지 부위(18)에 달하면, 수축제 유지 부위(18)에 유지되어 있는 수축제가 액체 시료의 침투에 의해 용해되어 세포 성분을 수축시킨다.
이어서, 수축된 세포 성분이 혼재한 액체 시료가 표지 시약 유지 부위(13)에 달하면, 상기 표지 시약 유지 부위(13)에 유지된 표지 시약이 액체 시료의 침투에 의해 용해되고, 수축된 세포 성분은 표지 시약 유지 부위(13)의 부직포나 유리 섬유 여과지의 섬유에 얽혀 분리된다. 이에 의해 액체 성분은 빠르게 반응층(14)에 침투한다.
그리고, 반응층(14) 영역상의 특이적 단백질 고정화부(15)에서 표지 시약 유지 부위(13)로부터 용출된 표지 시약과의 반응이 실행되고, 이 때 액체 시료 속에 분석 대상물이 존재하면 특이적 단백질 고정화부(15)에서 어떤 정색 반응을 볼 수 있다.
최종적으로, 액체 시료는 급수부(16)에 흡수되어 반응은 종료한다.
이와 같이, 본 실시형태 2에 의한 바이오센서 및 혈액 성분 분석 방법에 의하면, 수축제 유지 부위에 유지된 세포 수축제가 액체 시료 속의 세포 성분을 수축시켰기 때문에, 하부에 적층되어 있는 부재의 섬유에 얽혀 분리되고, 액체 시료 속의 액체 성분이 빠르게 반응층에 침투하게 되어, 전혈이나 세균 용액을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있다.
또한, 상기 실시형태 2에 의한 바이오센서는 그 시료 첨가부를 생략하고, 반응층에 직접 시료를 첨가하는 구성으로 하여도 좋다.
도 6은 본 발명의 실시형태 2에 의한 종형 바이오센서의 시료 첨가부를 생략하여, 수축제 유지 부위가 시료 첨가부를 겸하도록 한 것을 도시하는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시형태 2에 의한 종형 바이오센서의 시료 첨가부를 생략하여, 수축제 유지 부위가 시료 첨가부를 겸하도록 한 것을 수축제 유지 부위측으로부터 본 사시도이며, 도 8은 본 발명의 실시형태 2에 의한 종형 바이오센서의 시료 첨가부를 생략하여, 수축제 유지 부위가 시료 첨가부를 겸하도록 한 것을 급수부측으로부터 본 사시도이다.
도 6 내지 도 8에 도시되는 바와 같이 수축제 유지 부위가 시료 첨가부를 겸하도록 함으로써, 부재수 및 공정수를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 실시형태 1 및 2에 의한 바이오센서에는 니트로셀룰로스나 부직포 혹은 유리 섬유 여과지와 같은 임의의 다공질성 담체로 구성된 크로마토그래피재료가 이용되고 있고, 일반적으로 이와 같은 재료로 구성되는 바이오센서는, 예컨대 항원 항체 반응과 같은 임의의 특이적 반응에 의한 측정 원리를 이용하여, 어떤 특정 물질을 분석 검출하고, 정성 또는 정량하는 기능을 가지고 있다. 여기서, 상기 실시형태 1 및 2에서는 표지물을 이용한 항원 항체 반응을 예로서 설명했지만, 이에 한정되는 것이 아니라, 효소와 같이 반응의 전후에 있어서 어떤 변화가 생기는 것이면 무엇을 이용해도 무방하다.
또한, 본 발명의 바이오센서는 건식 분석 요소이어도 좋다. 여기서 나타내는 건식 분석 요소란 바이오센서를 구성하는 모든 부재 및 담지된 시약이 건조 상태인 것을 나타낸다. 이와 같이 시험편을 건조 상태로 함으로써, 바이오센서 전체가 건조 담체이므로 운반이 용이할 뿐만 아니라, 보존 환경이나 보존 상태를 엄밀하게 할 필요성이 없고, 취급이 용이하며 보존 조건을 선택하지 않는 장기 보존이 가능하다.
또한, 본 발명의 바이오센서는 원스텝의 면역 크로마토그래피 시험편을 갖는 것이어도 좋다. 여기서 나타내는 원스텝이란, 그 측정 조작에 있어서, 전혈 등 세포 성분을 포함하는 액체 시료의 전처리를 필요로 하지 않고, 시험편에 액체 시료를 점착하기만 함으로써, 액체 시료 점착의 전후에 시험편상에 액체 시료와는 다른 전개 용액을 이용하거나 세정 조작을 하는 등을 필요로 하지 않는 조작을 나타내고, 면역 크로마토그래피 시험편이란 크로마토 전개하는 담체상에서 항원 항체 반응을 이용하여 액체 시료 속의 피검 물질을 검출하는 센서를 나타낸다. 이와 같이 시험편을 원스텝의 면역 크로마토그래피 시험편으로 함으로써, 전혈 등의 세포 성분을 포함하는 액체 시료를 미리 전처리할 필요성이 없고, 면역 반응을 이용함으로써 측정 대상에 대한 항체 혹은 항원을 입수하여 넓은 분야에서의 측정 대상을 측정할 수 있고, 전혈 등의 세포 성분을 포함하는 액체 시료를 이용한 경우에 있어서, 간이 신속한 측정이 가능해진다.
이하의 실시예에 의해, 본 발명을 실시하는 방법을 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예에 어떤 제약도 받지 않는다.
실시예 1
(크로마토그래피를 이용한 횡형 바이오센서에 의한 전혈 속의 hCG의 정성)
니트로셀룰로스막 속에 항 hCG-β항체 고정화 라인, 및 항 hCC-α항체와 금 콜로이드와의 복합체의 넓은 밴드를 포함하는 면역 바이오센서를 제조하였다. 이 바이오센서는 도 l에 도시되는 바와 같은 형상의 횡형 바이오센서이며, 다음과 같이 하여 제조하였다.
a) 바이오센서의 조제
인산 완충 용액으로 희석하여 농도 조정을 한 항 hCG-β항체 용액을 준비하였다. 이 항체 용액을 용액 토출 장치를 이용하여 니트로셀룰로스막상에 도포하였다. 이에 따라, 니트로셀룰로스막상에 검출용 항체 고정화 라인을 얻을 수 있었다. 이 니트로셀룰로스막을 건조시킨 후, 1% 스킴밀크를 함유하는 Tris-HC1 완충 용액 속에 침지시켜 30분간 서서히 흔들었다. 30분 후, Tris-HCl 완충 용액조로막을 이동시켜, 10분간 서서히 흔든 후에, 별도의 Tris-HCl 완충 용액조에서 다시 10분간 서서히 흔들어 막을 세정하였다. 2회 세정을 한 후에, 막을 액조로부터 꺼내어 실온에서 건조시켰다.
금 콜로이드는 O.01% 염화금산의 환류 중인 10O℃ 용액에 1% 구연산 용액을 가함으로써 조제하였다. 환류를 30분간 계속한 후에, 실온 방치로 냉각하였다. 0.2M의 탄산칼륨 용액에 의해, pH 9로 조제한 상기 금 콜로이드 용액에 항 hCG-α 항체를 가하여 수분간 교반한 후에, pH 9의 10% BSA(소혈청 알부민) 용액을 최종 1%로 되는 양만큼 더하여 교반함으로써, 항체-금 콜로이드 복합체(표지 항체)를 조제하였다. 상기 표지 항체 용액을 4℃, 200OOG로 50분간 원심 분리함으로써 표지 항체를 단리하고, 그것을 세정 완충액(1% BSA·인산 완충액) 속에 현탁한 후에, 상기 원심 분리를 하여 표지 항체를 세정 단리하였다. 이 표지 항체를 세정 완충액으로 현탁하고, 0.8㎛의 필터로 여과한 후에 당초의 금 콜로이드 용액량의 1O분의 1로 조제하여 4℃에서 저장하였다.
상기 표지 항체 용액을 용액 토출 장치에 세팅하고, 항 hCG-β항체 고정화 건조막상의 항체 고정화 위치로부터 떨어진 위치에 도포한 후에 막을 건조시켰다. 이에 의해, 고정화막상에 표지 시약 유지 부위를 얻을 수 있었다.
0.15M로 조제된 염화칼륨 수용액을 부직포에 대하여 단위 면적당 O.lml로 점착한 후에 액체 질소로 즉시 동결하여 동결 건조를 하였다. 이에 의해, 염화칼륨이 함침된 수축제 유지 부재를 얻을 수 있었다.
이렇게 해서 조제된 표지 시약 유지 부위를 포함하는 항체 고정화막을 담체지지체상에 부착시키고, 수축제 유지 부재와 시료 첨가부로서 부직포를, 유리 섬유 여과지를 급수부로서 덧붙이고 0.5㎝ 폭의 세편(細片)으로 절단하여 바이오센서를 제작하였다.
b) 시료의 조제
항응고제로서 헤파린을 가한 사람의 혈액을 헤마토크릿값이 45%가 되도록 조제하였다. 이 혈액에 기지(旣知) 농도의 hCG 용액을 가함으로써, 여러가지 기지 농도의 hCG 용액을 조제하였다.
c) 바이오센서상의 정색 상황의 측정
바이오센서상의 시료 첨가부에 hCG를 포함하는 전혈을 150㎕ 정도 첨가하고, 흡수부 방향으로 전개 처리하여, 항원 항체 반응을 시켜 항체 고정화부에서의 정색 반응을 수행하였다. 이 바이오센서로의 시료 첨가로부터 5분 후의 정색 상황를 육안으로 확인하였다. 또한, 바이오센서상의 반응층 2㎝를 크로마토 하류측까지 침투하기 위해 필요한 시간을 측정하였다.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 의한 횡형 바이오센서의, 수축제 농도의 변화에 의한 반응층상의 용액 침투 속도를 나타내는 도면이다. 구체적으로는 KCl 농도를 0.0lM, 0.lM, 0.15M, 5M로 변경하고, 각각의 농도의 KCl 용액이 담지된 수축제 유지 부위(3)를 센서에 내장시키고, 헤마토크릿값이 45%인 혈액을 첨가했을 때 혈액이 반응층을 2㎝ 침투하는 데 필요한 시간을 나타내는데, KCl을 전혀 포함하지 않는 경우에는 침투에 약 1시간이 필요하지만, KCl 농도가 0.0lM, 0.lM, 0.15M로 증대하면 침투 시간은 단축된다는 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터, 본 실시예 1에 의한 횡형 바이오센서에 마련된 세포 수축제를 유지하는 영역은 반응층상의 침투 속도의 단축에 크게 관여하고 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 세포 수축제의 농도를 0.lM 내지 0.5M로 설정함으로써, 세포 성분을 적절한 크기로 수축시킬 수 있어, 이 결과 전혈을 담체상에서 기공 막힘 없이 신속하게 침투시킬 수 있다.
또한, 본 실시예 1에서는 세포 수축제를 담지하는 담체(본 실시예 1에서는 염화칼륨 수용액)를 동결 건조에 의해 건조시켰기 때문에, 세포 수축제의 결정이 고와져서 용해하기 쉬운 상태로 되어 단시간에 세포 성분을 수축시킬 수 있다.
또한, 본 실시예 1에서는 세포 수축제를 담지한 담체를 동결 건조에 의해 건조시켰지만 이에 한정되는 것이 아니고, 자연 건조 또는 풍건에 의해서 건조시켜도 무방하다. 이에 따라, 세포 수축제의 변성 등이 적어져 효율적으로 세포 성분을 수축시킬 수 있다. 또한, 세포 수축제를 담지한 담체를 열 건조에 의해 건조시켜도 좋다. 이에 따라, 단시간에 세포 수축제의 건조가 가능해져 제조 공정의 간이화가 가능해진다.
또한, 본 실시예 1에 의한 바이오센서에는 니트로셀룰로스나 유리 섬유 여과지와 같은 임의의 다공질성 담체로 구성된 크로마토그래피 재료가 이용되고 있고, 일반적으로 이러한 재료로 구성되는 바이오센서는, 예컨대 항원 항체 반응과 같은 임의의 특이적 측정 원리를 이용하여, 어떤 특정 물질을 분석 검출하며 정성 또는 정량하는 기능을 가지고 있다. 여기서, 본 실시예 1에서는 표지물을 이용한 항원항체 반응을 예로 설명했지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 효소와 같이 반응의 전후에 있어서 어떤 변화가 생기는 것이면 무엇을 이용해도 무방하다.
또한, 시료 첨가부로서 부직포를, 유리 섬유 여과지를 급수부로서 한 복수의 다공질성 담체로 구성된 시험편을 예로 들었지만, 부직포와 유리 섬유 여과지를 제거하고, 다공질 담체상에 고정화된 항체 고정화부와 표지 시약이 용출 가능하도록 유지된 표지 시약 유지 부위, 세포 수축제가 용출 가능하도록 유지된 수축제 유지 부위가 구비된 단층의 구성을 취해도 무방하다.
실시예 2
(크로마토그래피를 이용한 종형 바이오센서를 사용한 전혈 속의 hCG의 정성)
항 hCG-β항체 고정화 영역을 포함하는 니트로셀룰로스막과 항 hCG-α항체와 금 콜로이드와의 복합체로 구성되는 표지물을 포함하는 표지 시약 유지 부위와, 첨가된 혈액 속의 혈구를 수축시키는 혈구 수축제를 포함하는 수축제 유지 부위로 구성되는 바이오센서를 제조하였다. 이 바이오센서는 도 3에 도시되는 바와 같은 형상의 종형 바이오센서이다. 이 바이오센서는 다음과 같이 하여 제조하였다.
a) 바이오센서의 조제
시료 첨가부로서 유리 섬유 여과지 GAl00(어드밴테크 제품)를 준비하였다.
수축제 유지 부위는 NaCl 수용액을 제작하고, 이 수용액을 유리 섬유 여과지 GAl00(어드밴테크 제품)에 140㎕ 점착하고, 즉시 액체 질소로 동결 후 동결 건조시켰다. 이에 따라, 수축제 유지 부위가 조제되었다.
금 콜로이드는 O.01% 염화금산의 환류 중인 100℃ 용액에 1% 구연산 용액을가함으로써 조제하였다. 환류를 30분간 계속한 후에, 냉각하였다. 0.2M의 탄산칼륨 용액에 의해 pH 9로 조제한 상기 금 콜로이드 용액에 항 hCG-α항체를 가하여 수분간 교반한 후에 pH 9의 10% BSA(소혈청 알부민) 용액을 최종 1%가 되는 양만큼 더하여 교반함으로써, 항체 금 콜로이드 복합체(표지 항체)를 조제하였다. 상기 표지 항체 용액을 4℃, 20000G에서 50분간 원심 분리함으로써 표지 항체를 단리하고, 그것을 세정 완충액(1% BSA·인산 완충액) 속에 현탁한 후에, 상기 원심 분리를 하여 표지 항체를 세정 단리하였다. 이 표지 항체를 세정 완충액으로 현탁하고, 0.8㎛의 필터로 여과한 후에 당초의 금 콜로이드 용액량의 10분의 1로 조제하여 4℃에서 저장하였다.
이 금 콜로이드 용액을 유리 섬유 여과지 GAl00(어드밴테크 제품)에 140㎕ 점착하고, 즉시 액체 질소로 동결 후 동결 건조시켰다. 이에 따라, 표지 시약 유지 부위가 조제되었다.
인산 완충 용액으로 희석하여 농도 조정을 한 항 hCG-β항체 용액을 준비하였다. 이 항체 용액을 용액 토출 장치를 이용하여 니트로셀룰로스막상에 도포하였다. 이에 따라, 니트로셀룰로스막상에 검출용 항체 고정화 영역이 얻어졌다. 이 니트로셀룰로스막을 건조시킨 후, 1% BSA·0.5% 스킴밀크를 함유하는 Tris-HCl 완충 용액 속에 침지시켜 30분간 서서히 흔들었다. 30분 후, Tris-HCl 완충 용액조에 막을 이동시켜, 10분간 서서히 흔든 후에, 별도의 Tris-HCl 완충 용액조에서 다시 10분간 서서히 흔들어 막을 세정하였다. 2회 세정한 후에, 막을 액조로부터 꺼내어 실온에서 건조시키고, 특이적 단백질 고정화부를 갖는 반응층으로 하였다.
급수부는 반응층상의 결과를 판정할 수 있도록 결과 확인 창을 마련한 유리 섬유 여과지 GA200(어드밴테크 제품)을 준비하였다.
이렇게 해서 조제된 각 부재를 도 3에 도시된 바와 같이 적층하여, 케이스를 씌워서 바이오센서로 하였다.
b) 시료의 조제
항응고제로서 헤파린을 가한 사람의 혈액을 헤마토크릿값이 45%가 되도록 조제하였다. 이 혈액에 기지 농도의 hCG 용액을 가함으로써, 각종 기지 농도의 hCG 용액을 조제하였다.
c) 측정
상기한 바와 같이 조립한 분석 장치의 시료 첨가부에 hCG를 포함하는 혈액을 200㎕ 첨가하고, 적층된 바이오센서의 하부 방향으로 전개 처리하여, 항원 항체 반응을 시켜 항체 고정화부에서의 정색 반응을 수행하였다. 이 바이오센서로의 시료 첨가로부터 3분 후의 정색 상황을 바이오센서 하부에 있는 결과 확인 창으로부터 육안으로 확인하였다. 또한 측정이 종료된 바이오센서를 분해하여, 반응층으로의 혈구 부착 상황을 확인하였다.
도 10은 본 발명의 실시예 2에 의한 종형 바이오센서의 수축제 농도의 변화에 의한 반응층으로의 혈구 부착률을 나타내는 도면이다. 구체적으로는, NaCl 농도를 50mM, 150mM, 200mM, 250mM, 300mM, 350mM로 변경하고, 각각의 농도의 NaCl 용액이 담지된 수축제 유지 부위를 센서에 내장하여, 헤마토크릿값이 45%인 혈액을 첨가했을 때 반응층에 혈구가 도달한 회수의 확률을 나타내고 있고, NaCl을 전혀포함하지 않는 경우에는 100%의 비율로 반응층으로의 혈구의 부착을 볼 수 있지만, NaC1농도가 50mM로부터 증대함에 따라, 반응층으로의 혈구 부착률은 서서히 저하하여 350mM에서는 혈구는 전혀 부착되지 않게 된다는 것을 알 수 있다.
이상의 결과로부터, 본 실시예 2에 의한 종형 바이오센서에 마련된 세포 수축제를 유지하는 영역은 검체 속의 세포 성분의 분리 효율 향상에 크게 기여하고 있다는 것을 알 수 있다.
또, 세포 수축제의 농도를 0.05M 내지 0.3M로 설정함으로써, 세포 성분을 적절한 크기로 수축시킬 수 있어, 이 결과 세포 성분 분리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예 2에서는 세포 수축제를 담지하는 담체(본 실시예 2에서는 염화나트륨 수용액)를 동결 건조에 의해 건조시켰기 때문에, 세포 수축제의 결정이 고와져서 용해하기 쉬운 상태로 되어, 단시간에 세포 성분을 수축시킬 수 있다.
또한, 본 실시예 2에서는 세포 수축제를 담지한 담체를 동결 건조에 의해 건조시켰지만 이에 한정되는 것이 아니고, 자연 건조 또는 풍건에 의해 건조시켜도 좋다. 이에 따라, 세포 수축제의 변성 등이 적어져서 효율적으로 세포 성분을 수축시킬 수 있다. 또한, 세포 수축제를 담지한 담체를 열 건조에 의해 건조시켜도 무방하다. 이에 따라, 단시간에 세포 수축제의 건조가 가능해져 제조 공정의 간이화가 가능해진다.
또한, 본 실시예 2에 의한 바이오센서는 금 콜로이드를 표지물로 이용하고 있지만, 고정화 항체에 효소를 표지해 두고, 효소 반응에 의한 정색 반응이 생길 수 있는 시약을 표지 시약으로서 이용하도록 하여도 무방하다.
또한, 본 실시예 2에 의한 바이오센서에는 니트로셀룰로스나 유리 섬유 여과지와 같은 임의의 다공질성 담체로 구성된 크로마토그래피 재료가 이용되고 있고, 일반적으로 이러한 재료로 구성되는 바이오센서는 예컨대 항원 항체 반응과 같은 임의의 특이적 측정 원리를 이용하여, 어떤 특정 물질을 분석 검출하며 정성 또는 정량하는 기능을 갖고 있다. 여기서, 본 실시예 2에서는 표지물을 이용한 항원 항체 반응을 예로서 설명하였지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 효소와 같이 반응의 전후에 있어서 어떤 변화가 생기는 것이면 무엇을 이용해도 무방하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바이오센서 및 혈액 성분 분석 방법은, 전혈을 검체로 하여도 비용이 들지 않고 미리 혈액에 어떤 처리를 실시할 필요성이나 검체 용액을 전개하기 위한 전개 용액의 필요성이 없는, 간편하면서 신속하게 높은 정밀도의 혈액 성분 분석을 수행할 수 있는 것으로, 특히 원스텝의 바이오센서 및 혈액 성분의 분석 방법에 적합하다.

Claims (33)

  1. 단층 또는 복수층의 다공질성 재료로 구성되고 시약 유지 부위를 가지며 크로마토그래피를 이용하는 바이오센서로서,
    상기 시약 유지 부위 중 적어도 일부 또는 상기 시약 유지 부위보다도 크로마토 상류측의 적어도 일부에 세포 수축제를 담지한 것
    을 특징으로 하는 바이오센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    첨가하는 액체 시료가 전혈인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    첨가하는 액체 시료가 세균을 포함하는 용액인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    세포 수축제가 무기염인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    세포 수축제가 아미노산인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    세포 수축제가 당류인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    세포 수축제를 담지한 담체를 자연 건조 또는 풍건(風乾)에 의해서 건조시킨 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    세포 수축제를 담지한 담체를 동결 건조에 의해 건조시킨 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  9. 제 1 항에 있어서,
    세포 수축제를 담지한 담체를 열 건조에 의해 건조시킨 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  10. 제 1 항에 있어서,
    원스텝(one step)의 면역 크로마토그래피 시험편인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  11. 제 1 항에 있어서,
    건식 분석 요소인 것을 특징으로 하는 바이오센서.
  12. 단층 또는 복수층의 다공질성 재료로 구성되고 시약 유지 부위를 가지며 크로마토그래피를 이용하는 바이오센서를 사용하는 혈액 성분 분석 방법으로서,
    상기 시약 유지 부위 중 적어도 일부 또는 상기 시약 유지 부위보다도 크로마토 상류측의 적어도 일부의, 세포 수축제를 담지한 영역에서 세포 성분을 수축시키고, 수축된 세포 성분을 분리하는 것
    을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    첨가하는 혈액 시료가 전혈인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    세포 수축제가 무기염인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    세포 수축제가 아미노산인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    세포 수축제가 당류인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    세포 수축제를 담지한 담체를 자연 건조 또는 풍건에 의해 건조시킨 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    세포 수축제를 담지한 담체를 동결 건조에 의해 건조시킨 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    세포 수축제를 담지한 담체를 열 건조에 의해 건조시킨 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  20. 제 12 항에 있어서,
    세포 수축제의 농도가 0.05 내지 0.3M인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  21. 제 12 항에 있어서,
    바이오센서가 원스텝의 면역 크로마토그래피 시험편인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  22. 제 12 항에 있어서,
    바이오센서가 건식 분석 요소인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  23. 단층 또는 복수층의 다공질성 재료로 구성되고 시약 유지 부위를 가지며 크로마토그래피를 이용하는 바이오센서를 사용하는 혈액 성분 분석 방법으로서,
    상기 시약 유지 부위 중 적어도 일부 또는 상기 시약 유지 부위보다도 크로마토 상류측의 적어도 일부의, 세포 수축제를 담지한 영역에서 세포 성분을 수축시키거나 혹은 수축시키면서, 수축된 세포 성분이 혼재하는 상태로 크로마토 전개하는 것
    을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    첨가하는 혈액 시료가 전혈인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    세포 수축제가 무기염인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    세포 수축제가 아미노산인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  27. 제 23 항에 있어서,
    세포 수축제가 당류인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  28. 제 23 항에 있어서,
    세포 수축제를 담지한 담체를 자연 건조 또는 풍건에 의해 건조시킨 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  29. 제 23 항에 있어서,
    세포 수축제를 담지한 담체를 동결 건조에 의해 건조시킨 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  30. 제 23 항에 있어서,
    세포 수축제를 담지한 담체를 열 건조에 의해 건조시킨 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  31. 제 23 항에 있어서,
    세포 수축제의 농도가 0.1 내지 5.0M인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  32. 제 23 항에 있어서,
    바이오센서가 원스텝의 면역 크로마토그래피 시험편인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
  33. 제 23 항에 있어서,
    바이오센서가 건식 분석 요소인 것을 특징으로 하는 혈액 성분 분석 방법.
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