KR20040071750A - 래터럴 플로우식 분석 시험을 하기 위한 판독 장치, 방법및 시스템 - Google Patents

래터럴 플로우식 분석 시험을 하기 위한 판독 장치, 방법및 시스템 Download PDF

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KR20040071750A
KR20040071750A KR10-2004-7009947A KR20047009947A KR20040071750A KR 20040071750 A KR20040071750 A KR 20040071750A KR 20047009947 A KR20047009947 A KR 20047009947A KR 20040071750 A KR20040071750 A KR 20040071750A
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케일러로잔마리
양디페이
나츠마이클유진
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

판독 장치(65)와 막 검사 스트립(76)을 포함하는, 래터럴 플로우식 분석 시험을 행하기 위한 광학용 반사 키트가 개시된다. 판독 장치(65)는 휴대형이다. 분석 시험은 체액 상에 행하여져 관심의 대상이 되는 어떤 호르몬, 글루코오스 또는 다른 체액의 존재를 고감도로 검출할 수 있다. 막 검사 스트립(76)은 검출될 검사 유체 또는 분석 대상 물질을 함유하는 검사 샘플을 수용할 수 있다. 막 검사 스트립은 판독 장치(65)의 수용 포트 내로 직접 삽입될 수 있다. 막 검사 스트립(76) 위에 위치 설정된 빛 흡수 부재(80)에 의해 수용 포트를 미광으로부터 차폐하여, 감도를 향상시키고 미광 또는 주변광이 판독 장치(65)로 진입하는 것을 감소시킨다. 판독 장치(65)는 반사된 전자기 방사선(93)의 강도를 검출할 수 있는 하나 이상의 센서(92)를 또한 포함한다.

Description

래터럴 플로우식 분석 시험을 하기 위한 판독 장치, 방법 및 시스템 {READING DEVICE, METHOD, AND SYSTEM FOR CONDUCTING LATERAL FLOW ASSAYS}
막 이용 검사 장치들, 특히 진단용 의약품에 사용되는 장치들은, 검사 용액 내의 관심의 대상이 되는 분석 대상 물질(analyte)의 정성적인 또는 정량적인 결과를 제공하기 위한 여러 내부 및 외부의 교정용 표준기(calibrator)를 사용한다. 막 이용(membrane-based) 시험 장치 중 하나의 형태가 래터럴 플로우식 분석 시험기(lateral flow assay)이다.
대체로, 래터럴 플로우식 분석 시험기는, 관심의 대상인 분석 대상 물질을 함유하는 것으로 짐작되는 샘플이 막 이용 스트립의 하나의 단부 가까이에 위치되는 막 이용 검사 장치이다. 샘플은 액체의 상태로 모세관 작용에 의해 막 스트립을 횡단하여 막 스트립의 반대 단부로 운반된다. 막 스트립을 횡단하는 동안, 검사 샘플 내의 분석 대상 물질은, 만약 존재한다면, 하나 이상의 "포획" 시약("capture" reagent)과 충돌하여 검출 가능한 신호를 생성한다.
임신 검사기 등과 같은 가정용 분석 시험 장치는 오늘날 많이 알려져 있다. 가정용 분석 시험 장치는 개인의 건강과 복지를 증진시키기 위한 목적의, 인체 내의 생리적 변화를 검출하기 위한 것일 수 있다. 소비자들이 건강을 보다 의식하게 됨에 따라, 호르몬 수준 등과 같은 소비자 자신의 신체 기능을 모니터할 수 있다는것은 매우 큰 이점이 된다.
인체 내의 생리적 변화를 나타내는 분석 시험에는 여러 가지가 있다. 또한, 분석 시험 스트립 또는 검사 샘플을 판독함으로써 작동하는 많은 상이한 분석 시험 장치가 있다. 몇몇의 장치에서는 형광 물질의 발광을 사용하며, 다른 장치에서는 빛 반사율을 사용한다.
캣(Catt) 등에게 허여된 미국 특허 제6,235,241 B1호("캣 특허(the Catt patent)")는 분석 시험 장치와 함께 사용되는 분석 시험 결과 판독기에 관한 것이다. 캣 특허에 도시된 것과 유사한 상업적으로 이용 가능한 장치가 유니패스 클리어 플랜 이지퍼틸리티 모니터(UNIPATH CLEAR PLAN EasyFertility Monitor)로 알려져 있다. 이 장치는 본 명세서의 도1에 도시되며, 하우징(25) 상의 수용기(23)에 끼워 맞추어지는 분리 가능한 파지형 커버(22)가 있는 임신 모니터링 장치(21)를 포함한다. 체액은 검사 스트립(24)에 인가되고, 검사 스트립(24)은 수용기(23) 내로 위치되어 검사 스트립(24) 위에 있는 창(26)을 통하여 비춰지는 빛을 받아들일 수 있다. 그런 후에, 반사되는 빛의 수준을 분석하여 결과를 얻는다.
상술한 임신 모니터링 장치와 관련된 하나의 문제는 많은 경우에 있어서 고도의 감도를 제공하지 못하는 데 있다. 즉, 어떤 분석 대상 물질은 의료 상의 목적으로 모니터되어야 하고, 분석 대상 물질의 정도를 정확하고 정밀하게 검출하기 위한 고도의 감도 또는 정교한 도구를 요하지 않는다. 현재에 이용 가능한 많은 가정용 판독 장치들은 낮은 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)를 갖고, 이는 부분적으로는, 관측 창으로 과도한 양의 불필요한 미광 또는 주변광이 입사되어 유발될 수 있는 것이다. 반사계 치료법(reflectance-based regime)을 사용한 정밀 측정에 있어서, 떠도는 주변광의 양을 감소키시거나 제거하는 것이 고도의 감도를 얻는 데에 중요하다. 따라서 신호 대 잡음비를 최대화하고 이와 같은 판독 장치의 감도를 증가시키는 것이 매우 바람직하다.
또 다른 가정용 판독 장치는 미국 46250 인디애나주의 인디애나폴리스에 소재한 뵈링거 만하임 다이그노스틱스(Boehringer Mannheim Diagnostics)에 의하여 제조되고 유통되는 애큐체크블러드 글루코오스 미터(ACCUCHECKBlood Glucose Meter)로 알려져 있다. 애큐체크장치는 혈중 혈당 수준을 검사하기 위한, 가정용으로 설계된 반사계 도구이다. 이 도구는 래터럴 플로우식 분석 시험기를 사용하지 않는다. 대신, 사용자는 검사 패드 상에 한 방울의 혈액을 위치시키도록 지시된다. 도구의 반사율 센서부는 분리 가능한 홀더와 두 개의 직사각형 창을 내장한다.
래터럴 플로우식 분석 시험 검사 스트립을 위해 설계된 감도식 판독 장치(sensitive reading device)가 산업 분야에 필요하다. 과도한 주변광과 미광이 없는 상태에서 검사 스트립을 빠르게 위치시켜 판독된 내용 또는 결과를 수용하기 위한 효율적이고 믿을 수 있는 수단을 제공하는 판독 장치가 필요하다. 호르몬 등을 검출하는 고감도의 판독 장치를 제공하는 것이 필요하다. 높은 효율로 빛이 전달되고 반사되는 창을 구비한 판독 장치가 유용하다.
본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 최상의 모드로 도시된 본 발명이 전체로써, 합법적으로 본 명세서에 개시된다. 하기의 도면에 의하여 본 발명을 도시한다.
도1은 상술한 클리어 플랜 이지퍼틸리티 모니터(CLEAR PLAN EASYFertility Monitor)의 사시도이다.
도2는 빛 차단 구조부와 수용 포트를 도시하는 본 발명에 따른 판독 장치의 일 실시예의 사시도이다.
도3은 세부를 나타내기 위해 수용 포트(45)를 상방향으로 분해한 판독 장치의 사시도이다.
도3a는 수용 포트의 상부 판과 압력 판의 상호작용을 도시하는 상부 판의 하부도이다.
도4는 도2의 선2-2를 따라 취해진, 본 발명에 따른 일 실시예의 수용 포트의 단면도이다.
도5는 판독 장치의 상부 표면에 채널을 구비하여 막 검사 스트립을 수용하도록 구성된 본 발명에 따른 판독 장치의 다른 실시예를 도시한다.
도5a는 도5의 선 5a-5a에 따라 취한 판독 장치의 막 스트립 수용부의 단면도이다.
도5b는 마이크로컨트롤러, LCD 디스플레이 등을 포함하는 판독 장치의 컴퓨터 레이아웃(layout for the electronics)의 설계를 도시한다.
도6은 하나 이상의 노치와 상호 체결되는 너브(nub)를 포함하는 특정 용도의 막 스트립을 도시하는, 상술한 도5의 실시예의 막 스트립 수용부의 보다 자세한 도면이다.
도7은 도6의 선7-7을 따라 취한 도6에 도시된 구조부의 단면도이다
본 발명에서, 래터럴 플로우식 분석 시험을 위한 판독 장치와 분석 시험을하기 위한 시스템이 제공된다. 판독 장치는 막 스트립으로부터 분석 시험 결과를 검출하도록 구성되며, 그 결과는 막 구조에 걸친 검출 영역 내에 있는 검출 가능한 분석 대상 물질을 결합시킴에 의하여 나타난다. 분석 시험 판독 장치는 하우징과, 하우징 내의 수용 포트를 포함한다. 수용 포트는 빛 차단 구조부를 포함할 수 있으며, 하우징의 외부로부터 막 스트립을 직접 수용한다. 즉, 막 스트립은 수용 포트 내로 삽입된다. 수용 포트는 판독 장치 내로 입사되는 미광 또는 주변광을 최소화하도록 구성될 수 있다.
전자기 방사원과 반사된 전자기 방사선의 강도를 검출할 수 있는 하나 이상의 센서를 포함하는 판독 기구가 또한 제공될 수 있다. 방사원과 센서는 판독 기구 내에 위치 설정되어, 막 스트립이 수용 포트 내로 수용되는 경우 방사선이 센서와 충돌하기 전에 막 스트립 상의 검출 영역과 충돌되도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 래터럴 플로우식 분석 시험 판독 장치와 다공성의 액체 투과막 스트립을 포함하는 검사 키트가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 검사 액체 내에 존재하는 분석 대상 물질의 양을 검출하기 위한 래터럴 플로우식 분석 시험을 하기 위한 시스템이 제공될 수 있다. 시스템은 검출 신호를 발생하도록 구성된 프로브(probe)와 검사 액체를 유동시키도록(mobilize) 설계된 막 스트립을 포함할 수 있다. 막 스트립은 검출 영역을 포함한다. 또한, 수용 포트와, 판독기 내로의 미광을 최소화하기 위해 구성된 빛 차단 구조부가 있는 상술한 판독 장치가 사용된다. 본 발명에 의해 증대된 감도의 분석 시험 결과가 달성될 수 있다.
본 발명의 실시예를 하나 이상의 예를 들어 후술하기로 한다. 각각의 예는 본 발명을 설명하기 위해 제공되는 것이고, 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 사실, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 범주와 기술 사상을 벗어나지 않고 본 발명에 대한 여러 변경 및 변형이 가능함이 명백할 것이다. 가령, 일 실시예의 부분으로써 도시되거나 기술된 구조부는 다른 실시예에 사용되어 또 다른 실시예가 될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위와 그 균등물의 범위 내에 포함되는 이와 같은 변경 및 변형을 포함하도록 의도된다.
본 발명의 광학용 반사율 계측기 또는 판독 장치가 제공된다. 판독 장치는 정량 결과를 제공하도록 래터럴 플로우식 분석 시험기와 함께 사용될 수 있다. 계측 장치는 향상된 감도와 증가된 정확성을 제공하도록 설계될 수 있다. 본 발명의 방법 및 시스템은 막 분석 시험 스트립의 광학상의(visual) 시험을 지시하는 보다 정확하고 감도 높은 대체안으로 기능할 수 있다.
본 발명의 판독 장치는 본 명세서에서 보다 기술되는 발광 다이오드("LED") 또는 레이저와 같은 광원, 광선 변조기, 거울, 렌즈, 광 다이오드, 샘플 홀더 및 여러 광학용 구성품을 포함하는 여러 구성품을 포함할 수 있다. 어느 경우에서나샘플 홀더는 막 검사 스트립을 용이하게 삽입하도록 제공되며, 최소량의 주변광 또는 미광을 통과하도록 하여 결과적으로 소음 정도를 감소시킨다. 판독 장치는 보다 높은 강도로 개선된 신호 대 잡음비를 갖도록 제공된다. 샘플 홀더는, 스프링이 장착된 부재를 구비한 기계적인 설계부를 포함할 수 있다. 몇몇의 응용예에서, 기준 판독을 제공할 수 있는 제1 멈춤 위치부와, 검출 범위 또는 검출 영역의 실제의 샘플들을 판독하도록 사용될 수 있는 제2 멈춤 위치부의 적어도 두 개의 상이한 멈춤 위치부가 동일한 막 검사 스트립에 제공된다.
본 발명의 일 실시예가 도2에 또한 도시되며, 판독 장치(40)는 막 스트립(41)이 수용 포트(45) 내로 수용됨으로써 결과를 제공한다. 빛 차단 구조부(28)가 또한 도시된다. 막 스트립(41) 상의 검출 영역(42)은 기초 기준선 또는 교정 판독이 되는 기준 영역(43)으로부터 일정 거리가 떨어져 위치된다. 특정 실시예에서, 검출 영역(42)은 외측으로 구비되고 기준 영역(43)이 내측으로 구비되는 것으로 도시되나, 이들 각각의 영역은 도2에 도시된 것과 반대로 위치될 수 있다.
판독 장치(40)는 하우징 외부(44), 온/오프 스위치(49) 및 하우징 내부(도2에 도시 않음)를 포함할 수 있다. 도2에는 LCD 디스플레이(60)가 도시된다.
도3에서, 빛 차단 구조부(28)가 판독 장치(40)의 하우징 외부(44)로부터 상향으로 분해된 구성품과 함께 도시된다. 상부 판(50)이 또한 도시된다. 도3에 도시된 장치는 도2에 도시된 장치와 대응되며, 본질적으로 동일한 실시예이다. 수용 포트(45)는 하부 판(56)에 의해 그 하부 에지부가, 상부 판(50)에 의해 그 상부 에지부가 경계지어진다. 수용 포트(45) 내에는 압력 판(51)이 있고, 그 밑으로 막 스트립(41)이 삽입된다. 압력 판(51)은 막 스트립(41)(도3에 도시 않음)과 탄성 결합하는 스프링(52)에 의하여 지지된다. 막 스트립(41)은 도3에 원으로 도시되는 개구부(54) 위로 지지된다. 그러나 개구부는 여러 상이한 형상과 크기, 그리고 가장 바람직하게는, 검사될 막 스트립(41) 상에 있는 관심의 대상이 되는 영역의 크기 및/또는 형상에 근접할 수 있다. 채널(53)은, 검사될 막 스트립(41)이 통과하는 도관을 형성한다. 나사(55a 내지 55d)는 상부 판(50)을 하우징(44) 상에 아래로 지지시킨다.
도3a에서, 리세스부(58)가 보이는 상부 판(50)의 하부면이 도시된다. 리세스부(58)에는 스프링(52)에 의해 스프링 결합으로 지지되는 압력 판(51)이 있다. 또한 막 스트립(41)(도2 참조)의 위 또는 상부 표면 상에 있는 빛 흡수 부재(57)가 도시된다. 빛 흡수 부재(57)는, 센서 하우징 내의 내부 반사의 효과를 제거하도록 교정 도구를 허용하는 개구부(54)와 접촉되는 저반사율 표본(low reflectance specimen)으로서 작용한다. 실제로, 이와 같은 교정은 처음 동력이 도구에 인가되는 때에 마이크로 프로세서에 의해 자동적으로 수행된다. 또한 빛 흡수 부재(57)는 막 스트립(41)을 따라 끝까지 전달되는 모든 빛을 흡수하여, 이와 같은 빛이 센서(92)(도5a 참조)를 향하여 다시 하향으로 반사되지 않도록 할 수 있다. 이와 같은 방식으로 판독 장치(40)의 감도와 신호 대 잡음비가 최대화된다.
빛 흡수 부재(57)는 검은 색 또는 어두운 색의 플로킹(flockings), 플라스틱, 금속, 펠트 등의 재료와 같은, 빛을 흡수할 수 있는 재료의 대부분의 형태를포함할 수 있다. 예컨대, 사진 예술에 사용되는 빛을 흡수하는 것으로 알려진 재료들이 사용될 수 있다. 이와 같은 재료들은 가요성 및/또는 유연성(conformable)이거나, 팰트로 이루어질 수 있다. 빛 흡수 부재(57)에 있어서 바람직한 특정 크기 또는 형태가 있는 것은 아니나, 빛 흡수 부재(57)가 그 아래에 있는 막 스트립(41)이 그 하부면으로부터의 빛과 충돌하는 면적을 완전히 포함하는 것이 중요하다. 빛 흡수 부재(57)의 하나의 선택적인 형상부는 팰트 또는 쌀 수 있는 재료를 사용하여 검사 스트립에 끼워 맞춰지도록 가요성 또는 유연성 있는 형태를 구비하는 것이다.
도4는 도2의 선4-4에 따라 취한 수용 포트(45)가 있는 빛 차단 구조부(28)의 단면도를 도시한다. 수용 포트(45)는 상부 판(50)과 하부 판(56) 사이에 끼워 맞춰지는 압력 판(51)을 포함한다. 막 스트립(41)은 압력 판(51) 아래에 삽입되어, 막 스트립(41)의 검출 영역(42)이 빛의 경로부(59)의 바로 위에 위치될 수 있다. 빛은 발광 다이오드(LED)와 같은 광원(도4에 도시 않음)에 의해 발생되며, 도4에 도시된 바와 같이 화살표(59a)를 따라 상향으로 진행하여 막 스트립(41)으로부터 화살표(59b)를 따라 아래로 반사된다.
도2 내지 도4에 도시된 판독 장치의 내부의 빛 발산 및 검출 구성품은 도5 및 도5a 에 도시된 것과 본질적으로 동일하다.
막 스트립(41)의 바로 아래에 위치된 빛 개구부의 크기가 막 스트립(41) 상의 검출 영역(42)의 크기에 근접하는 것은 판독 장치(40)의 감도에 중요하다. 다른 응용예에서, 개구부(도4에 도시 않음)는 검출 영역(42)보다 약간 클 수 있다.어느 경우에, 개구부는 검출 영역(42)의 영역보다 약 1.3배 또는 1.8배까지 클 수 있다. 그러나, 개구부가 막 스트립(41) 상의 검출 영역(42)의 크기에 가깝게 일치할수록, 판독 장치(40)에 의하여 달성될 수 있는 신호 대 잡음비가 높아지며, 판독 장치(40)의 감도가 더 좋아진다. 또한, 막 스트립(41)은 막 스트립(41) 상의 다른 위치에 기준 영역(43)을 더 포함할 수 있다. 기준 영역(43)은 판독 장치(40)의 기준 판독 또는 교정을 하도록 빛의 경로부(59) 위에 위치될 수 있다. 그런 후에, 두 번째 단계로, 검출 영역(42)은 샘플 판독을 하도록 빛의 경로부(59) 위에 위치될 수 있다. 단면으로 도시된, 빛 흡수 부재(57) 위의 스프링(52)은 막 스트립(41)의 바로 위에 끼워 맞춰진다. 빛 흡수 부재(57)는 외부로부터 수용 포트(45)로 불필요하게 유입된 빛을 흡수할 수 있다. 또한, 빛 흡수 부재(57)는 빛의 경로부(59)를 통해 진행되거나, 막 스트립(41)을 따라 끝까지 전달된 빛을 흡수할 수 있다. 이는 미광의 하향 반사를 막아 감도를 향상시킨다.
본 발명의 하나의 다른 실시예가 도5에 도시된다. 빛 차단 구조부(81)가 LCD 디스플레이(74) 아래에 구비된다. 빛 차단 구조부는 상부 판(72)에 의해 위에서, 하부 판(78)에 의해 아래에서 고정된다. 판독 장치(65)는 상부가 후드(66)에 의하여 경계지어진 수용 포트(64)를 구비하는 하우징(73)을 포함한다. 수용 포트(64)는 도5에 도시된 바와 같이 수직으로 뻗어 있는 채널(68)의 부분으로 구성된다. 개구부(69)(도5에서는 직사각형의 형태이다)는 채널(68)의 하부에 위치된다. 제1 노치(70)와 제2 노치(71)는 도5a에 도시될 너브(77)를 구비한 막 스트립을 수용하기 위한 위치점으로 제공된다. 나사(67a, 67b)는 후드(66)를 상부판(72) 상에 아래로 지지한다. 후드(66)의 기능은 개구부(69) 가까이에 충돌되는 주변광의 양을 줄이고, 판독 장치(65)의 감도를 증가시키며, 신호 대 잡음비로 얻어지는 결과를 향상시키는 것이다. 온/오프 스위치(75)는 하우징(73)의 우측 가까이에 도시된다.
도5a는 도5의 선5a-5a를 따라 취한 본 발명에 사용된 판독 장치(65)의 기본적인 내부 구조를 도시하는 기본 개략도이다. 나사(67a, 67b)는 상부 판(72)을 하부 판(78)에 아래로 지지하며, 후드(66)를 판(72)에 지지하도록 또한 기능한다. 본 단면도에서, 막 스트립(76) 위에 위치 설정된 광 흡수 부재(80)를 볼 수 있다. 너브(77)는 제1 노치(70)에 끼워 맞추어지며, 막 스트립(76)이 적절한 위치에 위치 맞춤되어 발광 다이오드(LED)(90)로부터의 빛(91)을 수용하도록 한다. 빛(91)은 막 스트립(76)으로 이동하여, 그런 후에 빛 경로부(93)를 따라 센서(92)로 하향 반사된다. 몇몇의 응용예에서 센서(92)는 다이오드이다. 하우징(73)이 또한 도시되며, 도5a에 도시되지 않은 다른 구성품을 포함할 수 있다.
판독 장치(65)의 개략적인 기본 다이어그램이 도5b에 도시된다. 도5b에서, 16 캐릭터를 구비한 LCD 디스플레이(74)가 도5b의 우측에 도시된다. LCD 디스플레이(74)는 마이크로 컨트롤러(95)에 접속된다. 마이크로 컨트롤러(95)는 판독 장치(65)의 작동을 지시하며, 도5b의 좌측 하부에 도시된 바와 같이 발광 다이오드(LED)(90)의 빛 에너지 출력을 조절한다.
마찬가지로, 광 다이오드(92)는 빛 에너지를 받아들여, 이와 같은 에너지를 신호로 변환하여 전치 증폭기(79)로, 그런 후에 마이크로 컨트롤러(95)로 전송한다. 마침내, 분석 시험의 데이터 출력 또는 결과는, 도5에 도시된 LCD 디스플레이(74)로 조사(illuminate)된다.
조사 방사의 파장은 검출기(광 다이오드)에 의해 검출 가능한 반응도(대체로 실리콘 광 다이오드에 있어서 400㎚ 내지 1000㎚)를 나타내는 파장의 범위 이내에 있도록 선택되어야 한다. 또한, 조사 방사의 파장은 래터럴 플로우식 분석 시험의 표지(label)로 사용되는 검출 가능한 재료의 최대 흡수 파장과 가깝도록 선택되어야 한다.
분석 시험에서 표지 또는 프로브로 사용되는 검출 가능한 재료는, 대체로 가시 범위 또는 가시 범위와 가까운 범위에서의 빛과 흡수에 의한 상호작용을 하는 것으로 인식된다. 예컨대, 프로브가 응집된 경우 육안상 파란색으로 나타나는 물질이라면, 이상적인 전자기 방사는 노란색일 것이다. 금속과 금 졸을 포함하는 입자 지시 표지, 비금속 원자 졸(예컨대, 셀레늄 또는 탄소) 및 착색된 라텍스(폴리스티렌) 입자는 적절한 예로서, 본 명세서에서 보다 기술된다.
발광 다이오드(90)로 대표되는 광원은 전체가 상업적으로 이용 가능한 구성품으로 구성될 수 있다. 적절한 예는 상업적으로 이용 가능한 LED이며, 바람직하게는 검출 영역(42)에 응집된 검출 가능한 재료에 의하여 강하게 흡수되는 빛의 적절한 파장을 제공하도록 선택된다. 필요하다면, 차례로 전류가 흐르는 LED의 어레이가 사용될 수 있다.
도6은, 도5에 도시된 본 발명에 따른 일 실시예의, 상부 판(72)의 보다 상세한 도면이다. 도시된 바와 같이, 너브(77)를 구비한 막 스트립(76)이 제1노치(70)에 위치 맞춤된다. 본 발명의 몇몇의 실시예에서, 너브(77)가 제1 노치(70)에 위치 맞춤되어 막 스트립(76) 상의 기준 영역(83)을 판독하도록 된다. 일단 기준 판독 또는 교정 판독이 된 후에, 막 스트립(76)은 들어 올려지고 위치가 바뀌어 너브(77)가 제2 노치(71)와 합체될 수 있다. 검출 영역(82)은 막 스트립(76) 상에 있는 것으로 도시된다. 그런 후에 검출 영역(82)은 검사 샘플의 판독을 위해 개구부(도6에 개구부는 도시 않음) 위로 위치된다. 도6에는 그 안으로 막 스트립(76)이 위치되는 채널(68)이 도시된다.
도7은 도6의 선7-7을 따라 취해진 단면을 도시한다. 나사(67a, 67b)는 후드(66)와 상부 판(72)을 하부 판(78)에 지지시킨다. 막 스트립(76)은 채널(68)에 제공되어 너브(77)가 제1 노치(70)에 끼워 맞춰지도록 한다. 빛 흡수 부재(80)는 도7에서 막 스트립(76) 위로 위치 설정된다. 빛 흡수 부재(80)는 검은색 또는 어두운 색의 플로킹, 팰트, 플라스틱, 금속 또는 다른 재료와 같은 빛을 흡수할 수 있는 재료의 거의 모든 형태를 포함하여, 구성품(57)을 위하여 기술된 재료들을 포함할 수 있다.
본 발명의 막 사용 장치는 막, 샘플 패드, 접합 패드(conjugate pad), 위킹 패드(wicking pad) 또는 이들의 조합을 포함하여 수 개의 구성품을 포함한다. 막은 일반적으로 적어도 두 개의 영역, 즉 하나 이상의 검출 영역과 하나 이상의 제어 또는 기준 영역을 포함한다. 샘플 패드는 접합 패드의 하나의 단부와 접촉된다.
분석 시험 장치의 하나의 설계는 샘플 패드, 접합 패드, 검출 영역과 패드를갖고, 일반적으로 하나의 단부에서 다른 단부의 순서로 제공되는 액체 샘플 흐름 방향부를 포함한다. 대체로, 위킹 패드는 모세관 작용을 촉진시키고, 유체가 막 스트립을 통해 한 방향으로 흐르도록 돕는다. 패드는 분석 대상 물질을 함유하는 액체를, 막의 하나의 단부에서 막의 다른 단부로 막을 따라 "당긴다(pull)".
본 발명에 사용되는 프로브는 비드(bead) 또는 입자를 포함할 수 있다. 이와 같은 비드 또는 입자는 본 명세서에서 보다 기술되듯이, 라텍스 또는 어느 적절한 재료를 포함할 수 있다. 몇몇의 응용예에서는 단순 입자가 사용될 수 있고, 다른 응용예에서는 포획 시약 및/또는 항체가 입자의 외부 표면 상에 접합된 입자가 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 입자는 금속 졸, 금 또는 은 입자와 같은 빛 흡수 재료를 포함할 수 있다. 금 나노 입자(nano particle)는 몇몇의 응용예에서 적절한 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 하나의 응용예로, 검사 액체 내에 존재하는 분석 대상 물질의 양을 검출하기 위한 래터럴 플로우식 분석 시험을 하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 검출 가능한 신호를 발생시킬 수 있는 프로브와 분석대상 물질의 접합 복합체를 사용하는 것을 포함한다. 또한 프로브와 분석 대상 물질의 접합물을 모두 함유하는 검사 액체를 유동시키기 위하여 막 스트립이 제공되고 구성된다. 막 스트립은 검출 영역을 포함하며, 제1 포획 시약은 검출 영역 상에 증착(deposit)된다. 제1 포획 시약은 검출 영역 상에 고정되며, 프로브 분석 대상 물질 접합물에 부착되어 프로브 분석 대상 물질 접합물을 고정시키도록 구성되며, 따라서 검출 영역 내에서 샌드위치 복합체를 형성한다.
검출 선은 고정된 제2 포획 시약(예컨대, 항체 또는 다른 접합종)을 저장할 있을 수 있고, 이는 포획선 상에 제어 프로브 복합체(예컨대, 고정형 종)를 형성하도록 결합시켜 고정되지 않은 프로브를 고정시키도록 기능한다. 현저한 수의 프로브가 이와 같은 방식으로 고정되면, 막 스트립 상에 하나 이상의 검출 선에 눈에 띄게 구별되는 선이 나타난다. 제어선은 소정의 양의 제2 포획 시약과 함께 매설될 수 있다.
어느 경우에, 샘플 내에 존재하는 분석 대상 물질의 양을 계산하기 위해 표준기 또는 제어선(또는 영역)의 강도의 표지, 또는 다른 기준 표준기와, 막 스트립의 검출 선이 비교된다. 이 비교하는 단계는 본 명세서에서 보다 기술되며, 판독 장치에 의하여 수행된다.
분석 시험기에 사용된 막 스트립은, 니트로 셀룰로오스와 함께 사용되면 대체로 좋은 결과를 제공하는 셀룰로오스 에스테르(cellulose ester)일 수 있으나, 본 발명의 막 스트립은 이와 같은 화합물에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 치료약, 약 남용, 호르몬, 비타민, (항체의 모든 분류를 포함하는) 포도당 단백질, 펩타이드, 스테로이드, 박테리아 도는 박테리아 감염, 진균류, 바이러스, 기생충, 기생충에 의한 성분 또는 생산물, 모든 형태의 알레르겐, 모든 형태의 항원, 정상 또는 악성 세포에 의한 생산물 또는 성분 등을 포함하는 넓은 범위의 분석 대상 물질을 검출하도록 구성될 수 있다.
다음의 분석 대상 물질들, T. sub. 4, T. sub. 3, 디곡신, hCG, 인슐린, 테오필린, 황체 형성 호르몬, 화농성 연쇄상 구균(Streptococcus pyogenes)(A 군),단순 포진 I 및 Ⅱ, 거대 세포 바이러스, 클라미디아와 본 기술분야에 알려진 것과 같은 여러 질병 상태를 일으키거나 질병 상태와 관련된 유기체는, 본 발명을 사용하여 검사될 수 있는 분석 대상 물질의 예이다.
미국 특허 제4,366,241호(톰 등에게 허여됨)의 제19행 내지 제26행에서 단백질, 혈액 응고 인자, 호르몬, 마이크로 유기체, 의약제 및 비타민을 포함하는 면역 쌍(immunologic pair)의 구성요소인, 관심의 대상이 되는 여러 잠재적인 분석 대상 물질이 열거된다. 이들 모두는 본 발명의 분석 대상 물질과 같이 분석 대상 물질로 사용되기에 적합하다.
검출될 수 있는, 다른 바람직한 리간드 또는 분석 대상 물질의 예는 다음의, 인골 알칼린 포스파테이스 항원(human bone alkaline phosphatase antigen)(HBAPAg), 인체 융모성 성선자극호르몬(Human Chorionic Gonadotropin)(hCG), 인체 황체형성 호르몬(human luteinizing hormone)(hLH), 인체 여포 자극 호르몬(follicle-stimulating hormone)(hFSH), 크레아틴 포스포키나아제 MB 이소엔자임(creatine phosphokinase MB isoenzyme), 페리틴, 암태아성 항원(CEA), 전립선특이항원(PSA), CA-549(유방암 항원), 간염 B 표면 항원(HBsAg), 간염 B 표면 항체(HBcAb), 간염 B 핵 항원(HBcAg), 간염 B 핵 항체(HBcAb), 간염 A 바이러스 항체, gp 120, p66, p41, p31, p24 또는 p17과 같은 인체 면역 결핍 바이러스 HIV I, HIV Ⅱ의 p41 항원과 상기 리간드 중 어느 것에 대한 각각의 안티 리간드(antiligand)(바람직하게는, 단일 클론 항체)를 포함한다. HIV 항원은 본 명세서에 참고 자료로 합체되는 미국특허 제5,120,662호와 겔더블러드(Gelderblood)등의 바이롤러지(Virology) 156, 1987, pp.171-176에 보다 충분히 기술된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "프로브"라는 용어는 대체로 래터럴 플로우식 분석 시험에서 분석 대상 물질을 검출 면적 또는 영역으로 운반할 수 있는 구조부를 일컫으며, 입자 또는 마이크로 입자의 형태이거나 그렇지 않을 수 있다. 또한 본 명세서에 사용된 "프로브-접합물"이라는 용어는, 래터럴 플로우식 분석 시험에서 프로브-접합물 복합체를 형성하기 위해 분석 대상 물질을 운반할 수 있는 종을 일컫으며, 이는 막 스트립의 검출 영역에서 제1 포획 시약과 결합하여 검출 영역에서 "샌드위치 복합체"가 된다.
본 명세서에 사용된 "마이크로 입자"라는 용어는 프로브의 특정 형태를 보다 구체적으로 가리키는 것이며, 흡착과 같이 공유 결합이거나 비공유 결합에 의해 항체가 고정될 수 있는 어느 비드 또는 프로브를 포함할 수 있다. 정량적인 분석 시험에 사용되는 몇몇의 입자의 추가적인 요건은, 입자가 신호를 내거나 대개는 빛을 흡수하여 입자가 위치된 영역이 나머지 막의 신호와 상이한 신호를 갖도록 하는 것이다.
선택적으로, 금속 입자 또는 금속이 본 발명의 프로브로 사용될 수 있다. 이들 입자는 영국의 카디프에 소재한 브리티시 바이오셀 인터내셔널(British Biocell International)과 같은 회사의 직경이 실질적으로 균일한 마이크로스피어로 상업적으로 이용 가능하다.
본 명세서에 사용된 "막" 또는 "막 스트립"이라는 어구는 검사 액체, 바람직하게는 검사 수용액 내에 있는 관심의 대상이 되는 분석 대상 물질의 응집물을 검출하기 위해 막과 하나 이상의 시약을 사용하는 검사 장치 또는 스트립을 의미한다. 막 장치와 합체되는 적어도 하나의 시약은 관심의 대상이 되는 분석 대상 물질의 결합 상대자(binding partner)이다.
본 발명에 사용되는 라텍스 마이크로 입자는 인디애나주의 카르멜에 소재한 뱅스 래보러터리(Bangs Laboratories) 또는 미시건주의 미드랜드에 소재한 다우 케미털 코.(Dow Chemical Co.) 등으로부터 직경이 실질적으로 균등한 중합체 마이크로스피어(이하, "중합체 마이크로스피어")로 상업적으로 이용 가능하다. 결합 상대자를 흡수할 수 있거나 결합 상대자에 공유 결합하여 고정될 수 있는 어느 중합 마이크로스피어가 본 발명에 사용될 수 있으나, 중합 마이크로스피어는 일반적으로 폴리스티렌, 부타디엔 스티렌, 스티렌아크릭-비닐 터폴리머, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 스티렌-말레익 언하이드라이드 코폴리머, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐피리딘, 폴리디비닐벤젠, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 아크릴로니트릴, 비닐클로라이드-아크릴레이트 등 또는 이들의 알데히드, 카르복실, 마이노, 하이드록실 또는 하이드라자이드 유도체를 포함하는 군의 하나 이상의 요소로 구성된다.
폴리스티렌과 같은 비유도체화 중합 마이크로스피어는 소수성이며, 대부분의 단백질과 항체를 포함하는 소수성 분자를 소극적으로 흡수한다. 소수성 입자에 있는 단백질 또는 폴리펩티드를 흡수하기 위한 기술은 본 명세서에 참고 자료로 합체된, 칸타레로(Cantarero) 등에 의한 "폴리스티렌에 있어서의 단백질의 흡수 특성과 고체상의 면역 분석법에 있어서의 이들의 의의(The Absorption Characteristics ofProteins for Polystyrene and Their Significance in Solid Phase Immunoassays", 어날리티컬 바이오케미스트리(Analytical Biochemistry) 105, pp. 375-382(1980)와, 뱅스(Bangs)에 의한 "라텍스 면역 분석법(Latex Immunoassays)" J. 클린. 면역 분석법 13, pp. 127-131(1980)의 간행물에 제공된다.
중합 마이크로스피어 상의 분자를 흡수하기 위한 여러 방법이 일반적인 용어로, Amer. Assoc. Clin. Chem.의 41회 국제 미팅 1989의 워크숍에서 소개된 뱅스, L.B.의 "유니폼 라텍스 입자"에 기술되어 인디애나주의 인디애나폴리스에 소재한 세라젠 다이그노스틱스 인크.(Seragen Diagnostics Inc.)에서 출판된 형식으로 판매되며, 본 명세서에 참고 자료로 합체된 갤로웨이(Galloway), R. J.의 "마이크로입자 검사와 면역 분석법의 개발"에 기술되어 인디애나주에 소재한 세라딘 인크.(Seradyn Inc.)에서 출판된 형식으로 판매된다.
검사 용액은 식물 또는 동물, 바람직하게는 포유류, 보다 바람직하게는 인간으로부터 추출된, 희석된, 또는 응축된 생물학적 유체의 구성 성분일 수 있다. 특히 바람직한 생물학적 유체는, 세럼, 플라즈마, 소변, 복수(ascite) 유체, 복막(peritoneal) 유체, 양수, 활액(synovial fluid), 뇌척수액(cerebrospinal fluid)등과 이들의 응축 또는 희석물이다.
본 발명의 실시에 있어서, 교정과 샘플 검사는 본질적으로 정확히 동일한 조건에서 동시에 행해질 수 있으며, 따라서 매우 믿을 수 있는 정량 결과와 증가된 감도를 제공한다.
본 발명은 반 정량 검출(semi-quantitative detection)을 위하여 또한 사용될 수 있다. 복합(multi) 제어선이 신호 강도의 범위를 제공함에 따라, 검출 선의 신호 강도는 제어선과 비교(예컨대, 시각적으로)될 수 있다. 검출 선이 해당되는 강도 범위에 기초하여 분석 대상 물질의 가능한 응축 범위가 결정된다. 프로브는 어느 신호 발생 종이 있는 표지 라텍스 비드이거나, 추가적으로 항체와 접합된 표지 라텍스 비드일 수 있다.
본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 논의가 예시적인 실시예에 대한 기술이고, 예시적인 구조로 구현되는 본 발명의 보다 넓은 태양을 제한하도록 의도된 것이 아니라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은 하기의 청구범위에서 예를 들어 나타내기로 한다.

Claims (25)

  1. 래터럴 플로우식 분석 시험 막 스트립을 따라 있는 검출 영역 내에서 검출 가능한 분석 대상 물질이 결합되어 나타나는, 막 스트립으로부터의 분석 시험 결과를 검출하도록 구성된 개선된 래터럴 플로우식 분석 시험 판독 장치이며,
    (a) 외부와 내부를 갖는 하우징과,
    (b) 하우징의 외부로부터 판독 하우징의 내부로 직접 막 스트립을 수용하고, 빛 차단 구조부를 구비한 하우징 내의 수용 포트와,
    (c) (ⅰ) 전자기 방사원과, (ⅱ) 전자기 방사선의 강도를 검출할 수 있는 하나 이상의 센서를 포함하는 판독 기구를 포함하고,
    전자기 방사원과 센서는 막 스트립이 수용 포트 내로 수용되고 빛 차단 구조부에 둘러싸인 경우, 전자기 방사선이 막 스트립 상의 검출 영역과 충돌한 후에 센서와 충돌하도록 판독 기구 내에 위치 설정되는 판독 장치.
  2. 제1항에 있어서, 수용 포트는 막 스트립을 지탱하는 압력 판을 포함하는 판독 장치.
  3. 제2항에 있어서, 압력 판은 스프링이 장착되어 있는 판독 장치.
  4. 제1항에 있어서, 빛 흡수 부재는 미광을 흡수하도록 수용 포트 내에 구비되는 판독 장치.
  5. 제4항에 있어서, 빛 흡수 부재는 수용 포트 내의 막 스트립과 인접 위치된 흡수 패드를 포함하는 판독 장치.
  6. 제1항에 있어서, 전자기 방사선은 개구부를 통해 진행한 후에 수용 포트로 진입하는 판독 장치.
  7. 제6항에 있어서, 개구부는 긴 형태의 판독 장치.
  8. 제6항에 있어서, 개구부는 원형인 판독 장치.
  9. 제6항에 있어서, 개구부의 면적은 막 스트립 상에 있는 검출 영역의 면적의 약 1.8배 이하이도록 크기 설정된 판독 장치.
  10. 제1항에 있어서, 수용 포트는 기준 판독을 위한 제1 멈춤 위치부와, 샘플 판독을 위한 제2 멈춤 위치부를 포함하는 판독 장치.
  11. 제6항에 있어서, 개구부의 면적은 막 스트립 상에 있는 각각의 영역의 면적의 약 1.3배 이하이도록 크기 설정된 판독 장치.
  12. 제1항의 래터럴 플로우식 분석 시험 판독 장치를 포함하는 검사 키트이며,
    전자기 방사선이 전달될 수 있는 두께를 갖는 다공성의 액체 투과막 스트립을 포함하는 분석 시험 장치를 가지며,
    분석 시험 결과는 검출 가능한 분석 대상 물질이 상기 검출 영역에 고정된 결합제와 직접 또는 간접적으로 특이 결합되어 나타나는 검사 키트.
  13. 제12항에 있어서, 판독 기구는,
    a) 막 스트립의 검출 영역과, b) 막 스트립의 교정 영역으로부터 반사된 전자기 방사선을 센서로 측정하고, (a)와 (b)의 측정값 사이를 비교함으로써 부분적으로 분석 시험 결과를 결정하는 검사 키트.
  14. 검사 용액 내에 존재하는 분석 대상 물질의 양을 검출하기 위한 래터럴 플로우식 분석 시험을 하기 위한 시스템이며,
    (a) 검출 가능한 신호를 발생시킬 수 있는 프로브-분석 대상 물질의 접합물과,
    (b) 제1 포획 시약이 증착된 검출 영역을 포함하며, 제1 포획 시약은 프로브-분석 대상 물질 접합물에 부착되어 상기 프로브-분석 대상 물질의 접합물을 고정시켜 검출 영역 내에서 샌드위치 복합체를 형성하도록 구성된 막 스트립과,
    (c) 막 스트립으로부터의 분석 시험 결과를 검출하도록 구성되며, 외부와 내부를 갖는 하우징과, 판독 하우징의 외부로부터 판독 하우징의 내부로 직접 막 스트립을 수용하고 판독기 내로의 미광의 입사를 최소화하기 위한 빛 차단 구조부를 구비한 하우징 내의 수용 포트를 포함하며, 전자기 방사원과 센서는 막 스트립이 수용 포트 내로 수용되는 경우, 전자기 방사선이 막 스트립 상의 검출 영역과 충돌한 후에 센서와 충돌하도록 판독 기구 내에 위치 설정된 판독 기구를 포함하는 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 수용 포트는 막 스트립을 지탱하는 압력 판을 포함하는 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 압력 판은 스프링이 장착되어 있는 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 빛 흡수 부재는 미광을 흡수하도록 수용 포트 내에 구비되는 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 빛 흡수 부재는 가요성과 유연성이 있는 팰트 재료를 포함하는 시스템.
  19. 제14항에 있어서, 전자기 방사선은 개구부를 통해 진행한 후에 수용 포트로 진입하는 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 개구부는 긴 형태의 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 개구부는 원형인 시스템.
  22. 제19항에 있어서, 개구부의 면적은 막 스트립 상에 있는 검출 영역의 면적의 약 1.8배 이하이도록 크기 설정된 시스템.
  23. 제19항에 있어서, 개구부의 면적은 막 스트립 상에 있는 검출 영역의 면적의 약 1.3배 이하이도록 크기 설정된 시스템.
  24. 제19항에 있어서, 개구부의 면적은 막 스트립 상에 있는 검출 영역의 면적과 대략 동일하도록 크기 설정된 시스템.
  25. 검사 용액 내에 존재하는 분석 대상 물질의 양을 검출하는 래터럴 플로우식 분석 시험을 하기 위한 방법이며,
    (a) 검출 가능한 신호를 발생시키는 프로브-접합물을 막 스트립 상에 제공하는 단계와,
    (b) 막 스트립 상에 분석 대상 물질을 제공하는 단계와,
    (c) 프로브-분석 대상 물질 접합물 복합체를 형성하기 위해 프로브-접합물을분석 대상 물질에 부착시키는 단계와,
    (d) 프로브-분석 대상 물질 접합물 복합체에 부착되어 검출 영역 내에서 샌드위치 복합체를 형성함에 의하여 상기 프로브-분석 대상 물질 접합 복합물을 고정시키도록 구성되고 고정된 제1 포획 시약을 검출 영역에 제공하는 단계와,
    (e) 외부와 내부를 갖는 하우징과, 빛 차단 구조부를 구비하고 판독 하우징의 외부로부터 판독 하우징의 내부로 직접 막을 수용하도록 하우징 내에 끼워 맞춰진 수용 포트를 포함하고, 막 스트립으로부터 분석 시험 결과를 검출하도록 구성된 판독 장치를 제공하는 단계와,
    (f) 감도를 증가시키기 위해 막의 검출 영역에 도달한 주변광을 막는 단계를 포함하고,
    (g) 막 스트립은 프로브와, 프로브-분석 대상 물질 접합물 복합체를 함유하는 검사 액체를 유동시키도록 구성되며 검출 영역을 포함하고,
    (h) 전자기 방사원과 센서는, 막 스트립이 수용 포트 내로 수용된 경우, 전자기 방사선이 막 스트립 상의 검출 영역에 충돌한 후에 센서로 이동하도록 위치 설정된 방법.
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