KR20140071062A

KR20140071062A - 카트리지형 당화혈색소 검출 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140071062A
Application number: KR1020120138978A
Authority: KR
Inventors: 양용주; 송승연; 김무섭; 구윤희
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-06-11
Also published as: KR101995253B1

Abstract

본 발명은 카트리지형 당화혈색소(HbA1c) 검출 장치 및 방법에 대한 것으로, 특히 당화혈색소 검출에 필요한 반응액이나 반응물질 등을 독립적으로 구현한 것을 특징으로 하여, 반응액 간에 연속적인 구동 프로세스를 거치지 않으면서, 채널 내에 용액이 잔류하지 않고 유체가 혼합 또는 범람 되지 않도록 함으로써, 혈색소 및 당화혈색소의 함량을 더욱 정확하게 측정할 수 있는 것이다. 즉, 본 발명은 반응액이나 시료 등의 각 유체를 개별적으로 각각 제어하는 것을 통하여, 카트리지의 각 반응액을 공통된 채널에서 종속적으로 구동함으로써 발생되는 오류와 혈액 내 다른 간섭물질의 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

카트리지형 당화혈색소 검출 장치 및 방법{A device and a method for measuring a level of HbA1c of cartridge type}

본 발명은 당화혈색소를 측정하는 장치 및 방법에 대한 것으로, 특히 카트리지 내에서 당화혈색소 검출에 필요한 반응액이나 반응물질 등을 독립적으로 구현하는 것이고, 더욱 상세하게는 반응액 간에 연속적인 구동 프로세스를 거치지 않으면서, 채널 내에 용액이 잔류하지 않고 유체가 혼합 또는 범람 되지 않도록 함으로써, 혈색소 및 당화혈색소의 함량을 더욱 정확하게 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

일반적인 1형 또는 2형의 당뇨환자는 혈당(Blood Glucose)을 주기적으로 검사하여, 저혈당과 고혈당으로부터 오는 저혈당 쇼크, 고혈당혈액산증 등의 급성합병증을 미리 방지하여야 한다. 그 외에 장기간 고혈당에 노출됨으로써 발생할 수 있는 만성혈관합병증을 미리 진단하거나, 지속적인 관리를 함으로써, 당뇨망막증으로인한 실명이나 당뇨성 신증으로 인한 혈액투석 및 인공신장 이식 등의 합병증을 예방하여야 한다.

최근 들어, 이러한 혈관합병증과 당화혈색소(HbA1c, Glycated Hemoglobin)의 상관관계가 규명되면서, 주기적으로 당화혈색소를 측정하여 당뇨관리의 지표로 이용함은 물론, 2010년 미국당뇨학회(ADA, American Diabetes Associates)는 당뇨진단의 지표로서 당뇨로 의심되는 환자에게 필수적으로 검사할 것을 권장하고 있는 추세이다. 당화혈색소는 혈액의 적혈구중 가장 많은 부분을 차지하는 단백질인 혈색소가 오랜기간동안 혈당에 노출됨으로써, 혈색소의 Valine기에 당기가 비가역적으로 결합된 형태를 말한다. 혈액의 적혈구는 생애주기가 90일~120일정도 되기 때문에, 당화혈색소는 3개월간의 혈당관리가 얼마나 이루어졌는지를 대표할 수 있는 지표이다.

일반적으로, 당화혈색소는 전체 혈색소내에서 Valine기에 당기가 결합된 당화혈색소의 백분위 퍼센트로 표현되고 있으므로, 전체 혈색소 농도와 당화혈색소 농도를 각기 측정하여 백분위로 계산하여야 한다.

이러한 당화혈색소 측정이 중요시되고 있지만, 아직까지 1차 의료기관에서는 정확한 대형 의료기기를 사용하기에는 측정빈도가 부족하고, 간편한 현장진료형 (Point of Care Testing) 기기가 필요하다. 하지만, 현재 시판되고 있는 POCT형 기기는 사용편의성 측면을 강조하다보니 혈색소 분리가 없는 측정기기의 경우 정확도가 많이 떨어진다. 또한, 비교적 정확도가 높은 기기는 일회용 카트리지 내에 고가의 형광물질이나 Phenyle기의 Dye를 사용해서 광학방식으로 당화혈색소 농도를 측정하기 때문에, 카트리지가 고가화되고, 이에 따라 현장진료용으로써 일선에서 활용하기에는 부적합한 실정이다.

또한, 기존의 카트리지형 당화혈색소 검출 장치에서는, 일부 반응액이나 워셔액 등을 카트리지 외부에서 펌프로 공급하기 때문에 별도의 장치를 구비해야 하는 불편함이 있고, 반응액 등을 저장하는 다수의 저장부가 하나의 공통된 채널에 연결되어 있어서 각 반응액 간에 연속적인 또는 종속적인 구동 프로세스를 거쳐야 한다. 즉, 카트리지의 채널 내에 하나의 반응액을 흘려보낸 후, 이에 맞추어 다음 반응액을 흘려보내는 시간이나 양을 엄격하게 조절해야 하는 제어의 어려움이 있고, 그렇지 않은 경우 반응액 등이 채널 내에 잔류하거나 유체가 혼합 또는 범람되며, 간섭물질에 의한 영향으로, 측정된 혈색소 및 당화혈색소의 함량이 크게 달라지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반응액 간에 연속적인 구동 프로세스를 거치지 않으면서, 채널 내에 용액이 잔류하지 않고 유체가 혼합 또는 범람 되지 않도록 함으로써, 혈색소 및 당화혈색소의 함량을 더욱 정확하게 측정하는 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 카트리지의 각 반응액을 공통된 채널에서 종속적으로 구동함으로써 발생되는 오류와 혈액 내 다른 간섭물질의 영향을 최소화할 수 있는 당화혈색소 측정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카트리지형 당화혈색소 검출 장치는, 시료에 포함된 혈색소(헤모글로빈, Hb)와 결합가능한 금속이온을 포함하는 금속이온 저장부; 상기 금속이온과 반응한 시료를 금속이온에 결합된 혈색소와 상기 금속이온에 결합되지 않은 물질로 분리하는 멤브레인(membrane)을 포함하는 멤브레인 저장부; 상기 금속이온에 결합된 혈색소를 금속이온과 혈색소로 분리하는 버퍼액을 포함하는 버퍼액 저장부; 상기 금속이온이 분리된 혈색소와 반응하여, 상기 반응한 혈색소를 메틸화 혈색소(Met Hb)로 변환시키는 변환물질을 포함하는 변환물질 저장부; 상기 변환물질 저장부에 존재하는 메틸화 혈색소의 흡광도를 측정하여, 혈색소 양을 측정하는 흡광도 측정수단; 상기 금속이온이 분리된 혈색소와 혼합되는 산화효소를 포함하는 산화효소 저장부; 상기 금속이온이 분리된 혈색소 및 산화효소가 혼합된 혼합액과 반응하여, 상기 혈색소 및 산화효소의 당과 결합 가능한 당결합수단이 고정화되어 있는 전극부; 상기 전극부에 결합되어 있는 혈색소 및 산화효소와 반응하여 전기신호를 발생시키는 신호발생물질을 포함하고 있는 신호발생물질 저장부; 상기 전극부에서 발생하는 전기신호를 측정하여, 당화혈색소(HbA1c) 양을 측정하는 전기신호 측정수단;을 포함한다.

여기서, 본 발명은 상기 혈색소를 포함하는 시료의 잉여액이 담겨질 수 있는 제1 폐용액 저장부;를 더 포함하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 멤브레인 저장부와 연통되고, 상기 금속이온에 결합되지 않은 물질이 이동되어 저장되는 제2 폐용액 저장부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 금속이온과 결합한 혈색소를 포함하는 시료를 워싱하기 위한 제1 워싱액 저장부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변환물질 저장부에 포함된 변환물질은 고형화되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 금속이온이 분리된 혈색소를 포함하는 시료를 워싱하기 위한 제2 워싱액 저장부;를 더 포함하는 것이 가능하다.

또한, 상기 전극부와 연통되고, 상기 당결합수단과 결합하지 않은 물질이 이동되어 저장되는 제3 폐용액 저장부;를 더 포함할 수도 있다.

또한, 본 발명은 상기 금속이온 저장부, 멤브레인 저장부, 버퍼액 저장부, 변환물질 저장부, 산화효소 저장부, 전극부 및 신호발생물질 저장부로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상에 또는 하나 이상으로부터 유체를 이송하는 유체 이송 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유체 이송 수단은 유체가 로딩되는 유체 로딩(loading)부와 상기 유체를 로딩시키기 위한 시린지(syringe)부를 포함하는 것이 가능하다.

또한, 상기 유체 이송 수단은 상기 금속이온 저장부, 멤브레인 저장부, 버퍼액 저장부, 변환물질 저장부, 산화효소 저장부, 전극부 및 신호발생물질 저장부 각각에 대응되는 위치를 감지하는 위치 감지 수단을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 위치 감지 수단에 따라 상기 유체 이송 수단을 자동으로 이동시키는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 실시형태는, 혈색소(헤모글로빈, Hb)와 결합가능한 금속이온을 포함하는 금속이온 저장부에 시료를 주입하는 단계; 상기 금속이온과 반응시킨 시료를, 금속이온에 결합된 혈색소와 금속이온에 결합되지 않은 물질로 분리하는 멤브레인(membrane)을 포함하는 멤브레인 저장부에 주입하는 단계; 금속이온에 결합된 혈색소를 금속이온과 혈색소로 분리하는 버퍼액을 포함하는 버퍼액 저장부로부터 상기 버퍼액을 유입하여 상기 멤브레인 저장부에 주입하는 단계; 상기 버퍼액에 의해 금속이온이 분리된 혈색소를, 메틸화 혈색소(Met Hb)로 변환시키는 변환물질을 포함하는 변환물질 저장부에 주입하는 단계; 상기 변환물질 저장부에 존재하는 메틸화 혈색소의 흡광도를 측정하여, 혈색소 양을 측정하는 흡광도 측정단계; 상기 버퍼액에 의해 금속이온이 분리된 혈색소를, 산화효소를 포함하는 산화효소 저장부에 주입하는 단계; 상기 금속이온이 분리된 혈색소 및 산화효소가 혼합된 혼합액을, 상기 혈색소 및 산화효소의 당과 결합 가능한 당결합수단이 고정화되어 있는 전극부에 주입하는 단계; 혈색소 및 산화효소와 반응하여 전기신호를 발생시키는 신호발생물질을 포함하고 있는 신호발생물질 저장부로부터 상기 신호발생물질을 유입하여 상기 전극부에 주입하는 단계; 상기 전극부에서 발생하는 전기신호를 측정하여, 당화혈색소(HbA1c) 양을 측정하는 전기신호 측정단계;를 포함하는 당화혈색소 검출 방법인 것도 가능하다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

이러한 본 발명은 당화혈색소 검출에 필요한 반응액이나 반응물질 등을 독립적으로 구현한 것을 특징으로 하여, 반응액 간에 연속적인 구동 프로세스를 거치지 않으면서, 채널 내에 용액이 잔류하지 않고 유체가 혼합 또는 범람 되지 않도록 함으로써, 혈색소 및 당화혈색소의 함량을 더욱 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 반응액이나 시료 등의 각 유체를 개별적으로 각각 제어하는 것을 통하여, 카트리지의 각 반응액을 공통된 채널에서 종속적으로 구동함으로써 발생되는 오류와 혈액 내 다른 간섭물질의 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 카트리지형 당화혈색소 검출 장치의 구성을 나타내는 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따라 혈색소에 금속이온이 결합된 상태의 일례를 설명하기 위한 모식도이고,
도 3은 본 발명에 따른 멤브레인에서 금속이온이 결합된 혈색소가 분리되는 것의 일례를 설명하기 위한 개념도이고,
도 4는 본 발명에 따른 유체 이송 수단의 구성 일례를 나타내는 사시도이고,
도 5는 본 발명에 따른 유체 이송 수단이 위치 감지 수단을 통하여 카트리지의 각 저장부로 이동하는 상태의 일례를 설명하기 위한 모식도이고,
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시형태에 따른 당화혈색소 검출 방법의 과정을 나타내는 흐름도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 광학방식으로 혈색소 함량을 측정한 결과를 나타내는 그래프이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 전기화학방식으로 당화혈색소 함량을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 따른 카트리지형 당화혈색소 검출 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.

본 발명에 따른 카트리지형 당화혈색소 검출 장치는, 당화혈색소 농도를 측정하기 위한 것으로, 이를 위하여 혈액 또는 혈구와 같은 시료 안에 포함된 전체 혈색소 양과 그 안에 포함된 당화혈색소 양을 구분하여 측정하는 것이며, 특히 마이크로 유체형태 또는 스트립 형태의 카트리지 구조를 가지는 POCT 형 소형화 장치인 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 따른 당화혈색소 검출 장치는, 기본적으로 금속이온 저장부(10), 멤브레인 저장부(20), 버퍼액 저장부(30), 변환물질 저장부(40), 흡광도 측정수단(도시하지 않음), 산화효소 저장부(50), 전극부(60), 신호발생물질 저장부(70) 및 전기신호 측정수단(도시하지 않음)을 포함하여 이루어진다. 그리고, 폐용액 저장부(80)와 워싱액 저장부(90)를 더 포함할 수 있으며, 유체 이송 수단(100)을 더 포함하는 것이 가능하다.

상기한 각각의 저장부들은, 도 1에 나타난 바와 같이, 카트리지 내부 또는 외부에 포함된 공간(space)이거나 홈(groove) 또는 홀(hole) 형태를 가질 수 있고, 각각의 저장부(폐용액 저장부(80) 일부 제외)들은 서로 연통되지 않도록 별도의 독립된 공간으로 구분되어 있는 것이 바람직하며, 일부 저장부는 그 내부로 유체를 유출입시킬 수 있는 구멍이나 주입구를 가지는 것이 가능하다. 그래서, 상기 각 저장부에 포함된 반응액 등의 이동은 별도의 유체 이송 수단(100)에 의하여 수동으로 또는 자동으로 이루어질 수 있다. 본 발명은 이와 같이 카트리지 내에서 당화혈색소 검출에 필요한 반응액이나 반응물질 등을 독립적으로 구현한 것이 특징이고, 이를 통하여 당화혈색소 농도를 더욱 정확하게 측정하고자 한다.

이를 위한 본 발명의 각 저장부에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 상기 금속이온 저장부(10)는 시료에 포함된 혈색소(헤모글로빈, Hb)와 결합가능한 금속이온을 포함하는 것이다. 즉, 상기 금속이온은 혈색소와 결합 가능한 수단으로써, 혈색소(및 당화혈색소)의 포르피린(Porphyrin)과 결합가능한 +2가의 금속이온일 수 있고, 그 중에서도 혈색소와의 결합력이 우수한 구리(Cu) 또는 아연(Zn) 이온인 것이 바람직하다. 이러한 금속이온은 금속이온 저장부(10)에서 고체상으로 존재하거나 내부에 일시적으로 고정화되어 있을 수 있으며, 바람직하게는 시료와의 용이한 반응을 위하여 액상으로 존재하는 것이 더욱 바람직하다. 그래서, 상기 금속이온 저장부(10)로 시료가 유입되면, 그 안에 포함되어 있는 금속이온은 상기 시료 안에 있는 혈색소와 결합할 수 있는 것이다.

여기서, 도 2는 본 발명에 따라 혈색소에 금속이온이 결합된 상태의 일례를 설명하기 위한 모식도이고, 더욱 상세하게는 혈색소의 포르피린(Porphyrin)에서 철이 제거된 상태를 나타내는 화학구조식이다. 이를 참조하여 금속이온이 혈색소와 결합되는 것을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 즉, 혈색소의 포르피린은 본질적으로 도 2의 왼쪽에 나타난 바와 같이, 그 가운데에 철(Fe) 원자를 포함하는데, 본 발명은 상기 철(Fe) 원자 대신에 금속이온이 상기 포르피린과 결합되도록 함으로써, 금속이온에 의해 혈색소를 결합시킬 수 있다. 이를 위하여 본 발명에 따른 금속이온 저장부(10)는 혈색소의 포르피린에서 철(Fe) 원자를 절단하는 절단물질을 더 포함할 수 있고, 상기 절단물질은 글라이신(Glysin) 및 염화마그네슘(MgCl₂)을 포함하는 것일 수 있다. 그래서, 상기 절단물질에 의해 포르피린으로부터 철(Fe) 원자를 제거하고, 상기 철(Fe) 원자가 제거된 Free Base Porphyrin 에 본 발명에 따른 금속이온이 결합될 수 있는 것이다.

상기 멤브레인 저장부(20)는 상기 금속이온과 반응한 시료를 금속이온에 결합된 혈색소와 상기 금속이온에 결합되지 않은 물질로 분리하는 멤브레인(membrane)을 포함하는 것이다. 즉, 상기 멤브레인은 금속이온에 의해 혈색소만을 분리하여 수집하고, 시료 안에 포함된 혈색소 이외의 다른 간섭물질(예를 들어, 혈장, 단백질, 지질, 전해질 등)들을 걸러내는 기능을 한다. 상기 멤브레인은 금속이온과 응집된 혈색소를 걸러내기 위하여, 막의 재질 및 기공 크기(Pore size)가 바람직하게 선정되어야 하고, 이때 상기 막(super micro polysulfone 재질로써, PALL 社의 제품)은 혈색소와 반응할 수 있는 베이스(Base)의 표면적을 증대시킬 수 있는 기능도 가지는 것이 더욱 적합하다.

도 3은 본 발명에 따른 멤브레인(21)에서 금속이온(11)이 결합된 혈색소가 분리되는 것의 일례를 설명하기 위한 개념도이며, 여기에 나타난 바와 같이, 상기 멤브레인(21)은 금속이온(11)에 의해 결합된 혈색소는 통과시키지 않고, 상기 금속이온(11)에 의해 결합되지 않은 다른 당화알부민(Glycated Albumin)고 같은 당화단백질과 당지질 및 글루코스(glucose) 등을 시료에서 제거함으로써, 정확도를 향상시킬 수 있다. 상기 금속이온 저장부(10)로 유입된 혈액 시료에는 혈색소(및/또는 금속이온과 결합된 혈색소) 뿐만 아니라 다른 간섭물질 등이 포함되어 있는데, 이러한 시료가 상기 멤브레인 저장부(20)로 이송되어 여기서 혈색소만이 모여지게 될 수 있다.

상기 버퍼액 저장부(30)는 상기 금속이온에 결합된 혈색소를 금속이온과 혈색소로 분리하는 버퍼액(buffer solution)을 포함하는 것이다. 즉, 상기 버퍼액은 금속이온이 결합된 혈색소와 반응하여, 상기 혈색소로부터 금속이온을 분리시킬 수 있는 것이며, 그 중에서도 인산완충용액(Phosphate Buffered Saline : PBS)인 것이 가장 효과적이다. 본 발명은 이와 같이 상기 버퍼액을 통하여 혈색소와 금속이온을 분리시켜서, 상기 금속이온에 의해 혈색소 양 측정에 오류가 발생하는 것을 차단함으로써, 정확도를 더욱 높이고자 하는 것이다. 이러한 버퍼액은 버퍼액 저장부(30)로부터 상기 멤브레인 저장부(20)로 이송되어 그 안에 모여진 혈색소(더욱 정확하게는, 금속이온이 결합된 혈색소)와 반응할 수 있고, 또는 멤브레인 저장부(20)에 모여진 상기 혈색소가 버퍼액 저장부(30)로 이송되어 버퍼액과 반응하는 것도 가능하다.

상기 변환물질 저장부(40)는 상기 금속이온이 분리된 혈색소와 반응하여, 상기 반응한 혈색소를 메틸화 혈색소(Met Hb)로 변환시키는 변환물질을 포함하는 것이다. 즉, 상기 변환물질은 다양한 형태의 혈색소를 메틸화 혈색소로 변환시키는 물질로써, 용혈된 혈색소의 산화혈색소, 일산화탄소형 혈색소 등의 형태를 모두 Met 혈색소로 변환시킬 수 있고, 예를 들어 Cyanide, Sodium Azide, Sodium Dodocyl Sulfate 등을 포함하는 반응액인 것도 가능하다. 나아가, 이것들의 안정성을 위하여, 상기 변환물질은 계면활성제(Surfactant)를 더 포함할 수 있고, 고형화된 고체상으로 존재하면 제품의 안정성을 더욱 높일 수 있으며, 혈색소와의 반응시에는 액상으로 변화되는 것도 바람직하다. 본 발명은 이와 같은 변환물질을 통하여, 다양한 형태의 모든 혈색소를 측정 대상으로 할 수 있는바, 더욱 더 정확한 혈색소 양 검출이 가능하다. 이러한 변환물질은 변환물질 저장부(40)로부터 상기 멤브레인 저장부(20)(또는 버퍼액 저장부(30))로 이송되어 그 안에 존재하는 혈색소(더욱 정확하게는, 금속이온이 분리된 혈색소)와 반응할 수 있고, 바람직하게는 상기 멤브레인 저장부(20)(또는 버퍼액 저장부(30))에 모여진 상기 혈색소가 변환물질 저장부(40)로 이송되어 변환물질과 반응하는 것도 가능하다.

상기 흡광도 측정수단(도시하지 않음)은 상기 변환물질 저장부(40)(또는 멤브레인 저장부(20)나 버퍼액 저장부(30))에 존재하는 메틸화 혈색소의 흡광도를 측정하여, 혈색소 양을 측정하는 것이다. 즉, 상기 변환물질과 반응하여 메틸화된 혈색소가 위치하는 바로 그 자리에서, 다파장대의 광원을 이용한 흡광도 측정이 가능하다. 상기 메틸화된 혈색소는 상기 변환물질 저장부(40) 또는 멤브레인 저장부(20)나 버퍼액 저장부(30))에 존재할 수 있는바, 본 발명에 따른 흡광도 측정수단은 상기 각 저장부(20, 30, 40)에 대응되는 위치에 구비되는 것이 바람직하고, 일례로서 상기 저장부(20, 30, 40)를 모두 포함하는 영역에 걸쳐서 구비될 수도 있다.

예를 들어, 용혈된 혈구의 혈색소(Hb)는 상기한 바와 같이 포르피린 구조를 가지고 있는데, 이는 413, 540, 575nm 영역에서 특징적인 흡광도를 나타낸다. 이들 흡광도 값을 이용하여 전체 혈색소의 양 또는 농도를 검출할 수 있으며, 보다 정확한 혈색소 검출을 위해서는, 포르피린 특성 파장대역인 413, 540, 575nm 에서의 흡광도 외에 기준 파장대역인 800nm대역의 흡광도를 함께 이용하여, 선형관계식을 통하여 전체혈색소의 신호(S_total Hb) 를 토대로 더욱 정확한 혈색소 농도를 계산할 수도 있다. 또한, 전체 혈색소 검출의 정확도 향상을 위하여, LED의 Relative radiant intensity(RRI)가 0.5 이상인 파장을 신호원으로 조사하면, 약 50nm 구간 이상의 데이터를 CCD로 수신하여 Multivariate linear regression(Partial least square regression, PLSR)을 적용할 수 있다. 본 발명은 이러한 흡광도 측정수단을 이용하여, 당화혈색소 농도 계산에서 필수적인 전체 혈색소 양을 흡광도를 통해서 검출할 수 있다.

상기 산화효소 저장부(50)는 상기 금속이온이 분리된 혈색소와 혼합되는 산화효소를 포함하는 것이다. 즉, 상기 산화효소는 혈색소 중에서 당이 결합된 당화혈색소를 측정하기 위한 물질로써, 예를 들어 글루코스 산화효소(glucose oxidase : GOx)일 수 있다. 이러한 산화효소는 상기 당화혈색소를 포함하는 혈색소와 단지 혼합된 상태로 존재하고, 후술하는 신호발생물질과 전극부(60)에서 반응함으로써, 전기신호를 발생시켜 전기화학적인 방법에 의해 상기 당화혈색소 양을 측정하는 것을 가능하게 한다. 상기 산화효소 저장부(50)에는 이러한 산화효소가 미리 포함되어 있고, 상기 버퍼액과 반응하여 금속이온이 분리된 혈색소가 여기에 주입됨으로써, 상기 산화효소와 상기 금속이온이 분리된 혈색소의 혼합이 이루어질 수 있다. 본 발명은 이와 같이 산화효소가 별도의 산화효소 저장부(50)에 포함되어있고, 상기 산화효소와 반응하는 혈색소는 금속이온이 분리된 혈색소인 것을 특징으로 한다. 상기 금속이온이 분리된 혈색소는 당화혈색소 측정을 위하여 다른 간섭물질에 의한 영향을 최소화해 주고, 상기 변환물질에 의해 메틸화되기 전의 혈색소이기 때문에 혈색소 양 측정 이전 또는 그와 함께 당화혈색소 측정을 위한 반응을 개시할 수 있어서 바람직하다.

상기 전극부(60)는 상기 금속이온이 분리된 혈색소 및 산화효소가 혼합된 혼합액과 반응하여, 상기 혈색소 및 산화효소의 당과 결합 가능한 당결합수단이 고정화되어 있는 것이다. 즉, 상기 전극부(60)는 전기화학적인 방법으로 당화혈색소 양을 측정하기 위한 것으로, 그 내부에는 미리 당결합수단(또는 당화혈색소결합수단)이 고정화되어 있다. 상기 당결합수단은 혈색소 중에서도 당화혈색소 및 산화효소의 당을 인식 또는 결합하는 보로닉산(Boronic Acid)이거나 당화혈색소(HbA1c)의 항체(antibody)일 수 있고, Cys-FPBA 이나 Dend-BA의 자가조립박막(Self assembly monolayer:SAM)인 것이 바람직하다. HbA1c와 GOx는 모두 당단백질(glycoprotein)이기 때문에 별다른 전처리가 없이 보로닉산이 수식화된 표면에 시스-디올 인터랙션(cis-diol interaction)으로 고정화가 가능하다. 이와 같이, 상기 전극부(60)에는 당결합수단이 고정화되어 있고, 여기에 상기 금속이온이 분리된 혈색소 및 산화효소가 혼합된 혼합액이 유입되면, 상기 당결합수단이 상기 혈색소 중의 당화혈색소 및 산화효소와 결합하여, 전기신호를 발생시킬 준비를 한다.

상기 신호발생물질 저장부(70)는 상기 전극부에 결합되어 있는 혈색소 및 산화효소와 반응하여 전기신호를 발생시키는 신호발생물질을 포함하고 있는 것이다. 즉, 상기 신호발생물질은 전극부에서 당화혈색소의 양에 따라 다른 전기신호를 발생시키는 것으로, 예를 들어 페로쎈(Ferrocene)과 글루코스(glucose)일 수 있다. 상기 글루코스는 상기한 산화효소(GOx)와 반응하는 것이고, 상기 페로쎈은 이 과정에서 전기신호를 발생하는 것으로써, 페로시안화물(Ferro Cyanide) 및/또는 페리시안화물(Ferri Cyanide)인 것도 가능하다. 이러한 본 발명은 당화혈색소와 산화효소의 경쟁적 결합 어세이(competitive binding assay)를 이용하여, 상기 당화혈색소의 양을 측정하는 것이며, 당화혈색소의 농도가 높아 표면에 많이 고정화될수록 표면에 남아있는 보로닉산의 잔기가 적어지므로, 산화효소가 고정화되는 양 또한 적어서 신호는 감소하게 되는 것이다. 여기서, 상기 신호발생물질은 사염화금산(HAuCl₄) 및 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD; Nicotinamide Adenine Dinucleotide)을 포함하는 전도성증가물질을 더 포함할 수 있고, SDS(Sodium Dodecyl sulfate)를 보조물질로 더 포함하는 것도 가능하다.

상기 전기신호 측정수단(도시하지 않음)은 상기 전극부(60)에서 발생하는 전기신호를 측정하여, 당화혈색소(HbA1c) 양을 측정하는 것이다. 즉, 상기 전기신호 측정수단은 전극부(60)에서 당화혈색소의 양에 따라 다르게 발생하는 전기신호를 수신하여, 전기화학적인 방법에 의해 당화혈색소 양을 측정하는 것이다. 예를 들어, 당화혈색소 검출 신호는 연속형 순환 전압전류(Cyclic Voltametry) 기법에 의해 산화환원 곡선을 획득할 수 있다. 이 곡선 내 특정 전압(voltage)에서 획득한 전류 값을 이용하여 전체 혈색소 농도 대비 백분위 값을 계산함으로써, 당화혈색소 퍼센트지 값을 획득할 수 있다. 이외에도, 크로노암페로메트리 (chronoamperometry) 및 차등 부분 전압전류(Differential Partial Voltametry) 방식 등의 전기화학 검출법을 이용하여, 당화혈색소의 전기화학적 신호를 검출하여 당화혈색소의 양을 정량적으로 획득할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명은 혈색소(당화혈색소 포함) 고유의 포피린 흡광도 신호와 산화효소에 의한 전기화학적 신호를 별도로 구분해서 함께 측정함으로써, 당화혈색소 농도를 더욱 정확하게 계산할 수 있다. 또한, 본 발명은 혈액에서 혈색소(특히, 금속이온이 제거된 혈색소)만을 분리하여 검출의 정확성을 향상시킬 수 있고, 전기화학적 신호검출에 따른 소형화 및 저가의 시스템을 가능하게 한 것이다.

나아가, 이러한 본 발명은 당화혈색소 검출에 필요한 반응액이나 반응물질 등을 독립적으로 구현한 것을 특징으로 하여, 반응액 간에 연속적인 구동 프로세스를 거치지 않으면서, 채널 내에 용액이 잔류하지 않고 유체가 혼합 또는 범람 되지 않도록 함으로써, 혈색소 및 당화혈색소의 함량을 더욱 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 반응액이나 시료 등의 각 유체를 개별적으로 각각 제어하는 것을 통하여, 카트리지의 각 반응액을 공통된 채널에서 종속적으로 구동함으로써 발생되는 오류와 혈액 내 다른 간섭물질의 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 4는 본 발명에 따른 유체 이송 수단의 구성 일례를 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 유체 이송 수단이 위치 감지 수단을 통하여 카트리지의 각 저장부로 이동하는 상태의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 별도의 유체 이송 수단(100)을 통하여, 상기 각 저장부에 포함된 반응액 등을 이동시킬 수 있다. 상기 유체 이송 수단(100)이 일반적인 주사기인 경우 사용자는 이를 이용하여 반응액을 수동으로 이동시킬 수 있고, 상기 유체 이송 수단(100)이 별도의 자동이동수단에 장착되는 경우에는 미리 설정해 둔 이동경로를 따라 자동으로 이동할 수도 있다.

상기 유체 이송 수단(100)은, 도 4에 나타난 바와 같이, 유체가 로딩되는 유체 로딩부(120)와 상기 유체를 로딩시키기 위한 시린지부(110)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 유체 로딩부(120)는 가느다란 관으로 이루어져서 미세압력에 의해 혈액, 시료, 반응액 등의 유체를 그 내부로 유입시킬 수 있고, 상기 시린지부(110)의 압력에 의해 유입된 유체를 외부로 유출시키는 것도 가능하다. 상기 유체 로딩부(120)와 시린지부(110) 사이에는 유체가 이송되는 구동관이 더 포함될 수도 있다. 또한, 상기 유체 로딩부(120)에는 최초 혈액 시료가 유입되기 전에, 상기 혈액 시료를 용혈시키는 용혈액이 미리 포함되어 있을 수 있다.

그래서, 상기 유체 이송 수단(100)은 상기 금속이온 저장부, 멤브레인 저장부, 버퍼액 저장부, 변환물질 저장부, 산화효소 저장부, 전극부 및 신호발생물질 저장부로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상에 또는 하나 이상으로부터 유체를 이송하는 것일 수 있다. 또한, 상기 금속이온 저장부, 멤브레인 저장부, 버퍼액 저장부, 변환물질 저장부, 산화효소 저장부, 전극부 및 신호발생물질 저장부로 이루어진 군에서 선택된 하나의 저장부에서 다른 저장부로 유체를 이송하는 것도 가능하다. 각 저장부로 이송하는 경로는 후술하는 검출방법에서 상세하게 설명한다.

또한, 상기 유체 이송 수단(100)은 상기 금속이온 저장부, 멤브레인 저장부, 버퍼액 저장부, 변환물질 저장부, 산화효소 저장부, 전극부 및 신호발생물질 저장부 각각에 대응되는 위치를 감지하는 위치 감지 수단(130)을 더 포함할 수 있다. 상기 위치 감지 수단(130)은 x축, y축 및/또는 z축을 각각 감지하는 LED, 포토다이오드 및/또는 초음파 센서 등을 포함한다. 그래서, 도 5에 나타난 바와 같이, 카트리지 상의 특정 위치 또는 각 저장부 주변에 위치하는 눈금(calibration)을 인식하고, 그것과 신호를 교환하면서 정해진 경로를 따라 자동으로 이동할 수 있는 것이 가능하다.

이를 위하여, 본 발명은 상기 위치 감지 수단(130)으로부터 수신한 신호에 따라 상기 유체 이송 수단(100)을 자동으로 이동시키는 제어부(도시하지 않음)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시형태에 따른 당화혈색소 검출 방법의 과정을 나타내는 흐름도이다.

본 발명에 따른 당화혈색소 검출 방법은 상기한 바와 같은 카트리지형 당화혈색소 검출 장치를 이용하여 수행될 수 있다.

본 발명은 혈구내의 혈색소 중에서 당화혈색소의 농도비를 검출하는 것으로서, 먼저 혈액 내 50%가량 차지하고 있는 적혈구를 용혈시키는 것이 바람직하다. 용혈시키는 방법으로는, 혈액 내 저당액(Hypo-osmolarity) 혹은 고당액(Hyer-osmolarity)의 삼투압 불균형을 이용하는 방법이나, 또는 Hypo-tonic또는 Hyper-tonic의 pH 조절을 이용하는 방법이나, 또는 고전단력(High Shear Stress)의 유동장 또는 진동장에 의한 Mechanical Stress를 이용하여 혈구의 세포막을 파손하는 방법이나, 또는 48℃ 이상의 온도의 Thermal stress를 이용하여 용혈시킬 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 유체 이송 수단에 전혈(1~5㎕)을 주입하면, 상기 유체 이송 수단의 용혈액이 포함된 관에서 용혈이 이루어지고, 혈구가 혈장과 분리된 시료를 준비할 수 있다(S1).

그런 다음, 본 발명은 혈색소(헤모글로빈, Hb)와 결합가능한 금속이온을 포함하는 금속이온 저장부(10)에 시료를 주입하는 단계(S10)를 포함한다. 상기 금속이온 저장부(10)는 상기한 바와 같다. 즉, 상기 유체 이송 수단을 이용하여 시료를 금속이온 저장부(10)에 주입함으로써, 상기 시료를 금속이온과 반응시키는 것이다. 이러한 반응에 의해 상기 금속이온 저장부(10) 내에는 금속이온이 결합된 혈색소를 포함하는 시료가 포함되어 있을 수 있다.

여기서, 상기 유체 이송 수단에는 상기 금속이온 저장부(10)에 주입하고 남은 시료가 포함되어 있을 수 있고, 본 발명의 방법은 이렇게 남은 잉여액을 별도의 폐용액 저장부(80)에 버리는 단계를 더 포함할 수 있으며, 본 발명의 장치는 상기 잉여액이 담겨질 수 있는 제1 폐용액 저장부(81)를 더 포함하는 것이 가능하다. 이를 통하여, 남은 잉여액을 본 발명의 카트리지에 함께 담을 수 있고, 일괄적인 폐용액 처리가 가능하다.

이어서, 본 발명은 상기 금속이온과 반응시킨 시료를, 금속이온에 결합된 혈색소와 금속이온에 결합되지 않은 물질로 분리하는 멤브레인(membrane)을 포함하는 멤브레인 저장부(20)에 주입하는 단계(S20)를 거친다. 즉, 상기 금속이온 저장부(10)에 저장된 시료를 유체 이송 수단을 통하여 멤브레인 저장부(20)로 이송하는 것이다. 그러면, 상기 멤브레인 저장부(20)에 포함된 멤브레인(21)에 의하여, 상기 시료는 금속이온에 결합된 혈색소와 금속이온에 결합되지 않은 물질로 분리된다.

여기서, 상기 금속이온에 결합되지 않은 물질은 상기 멤브레인 저장부(20)의 외부로 배출되는 것이 바람직한데, 본 발명의 방법은 상기 금속이온에 결합되지 않은 물질이 별도의 폐용액 저장부(80)로 이송되는 단계를 더 포함할 수 있고, 이에 따라 본 발명의 장치는 상기 멤브레인 저장부(20)와 연통되고, 상기 금속이온에 결합되지 않은 물질이 이동되어 저장되는 제2 폐용액 저장부(82)를 더 포함하는 것이 가능하다. 상기 시료를 멤브레인 저장부(20)로 주입하면, 상기 금속이온에 결합되지 않은 물질은 멤브레인을 관통하여, 상기 제2 폐용액 저장부(82)로 자연스럽게 이동될 것이다. 이를 통하여, 혈색소 측정에 불필요하거나 방해가 되는 간섭물질을 제거함으로써 검출의 정확도를 향상시키고, 상기 간섭물질을 본 발명의 카트리지에 함께 담을 수 있으며, 일괄적인 폐용액 처리가 가능하다.

또한, 상기 유체 이송 수단에는 멤브레인 저장부(20)에 주입하고 남은 시료(금속이온과 결합한 혈색소를 포함하는 시료)가 포함되어 있을 수 있고, 본 발명의 방법은 워싱액 저장부(90)를 이용하여 상기 시료를 워싱하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 본 발명의 장치는 상기 시료를 워싱하기 위한 제1 워싱액 저장부(91)를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명은 상기 시료를 주입한 유체 이송 수단을 상기 제1 워싱액 저장부(91)로 이동시켜 1회 이상 석션(suction)하는 과정을 통해, 상기 유체 이송 수단 내부를 깨끗하게 할 수 있고, 이에 따라 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있다.

계속해서, 본 발명의 방법은 금속이온에 결합된 혈색소를 금속이온과 혈색소로 분리하는 버퍼액을 포함하는 버퍼액 저장부(30)로부터 상기 버퍼액을 유입하여 상기 멤브레인 저장부(20)에 주입하는 단계(S30)를 거친다. 즉, 상기 버퍼액 저장부(30)에 저장된 버퍼액을 유체 이송 수단을 통하여 상기 멤브레인 저장부(20)로 이송하는 것이다. 그러면, 상기 버퍼액에 의하여 금속이온에 결합된 혈색소는 금속이온과 혈색소로 분리된다.

그 후, 본 발명은 상기 버퍼액에 의해 금속이온이 분리된 혈색소를, 메틸화 혈색소(Met Hb)로 변환시키는 변환물질을 포함하는 변환물질 저장부(40)에 주입하는 단계(S40)를 거친다. 즉, 상기 멤브레인 저장부(20)에 저장된 혈색소(금속이온이 분리된 혈색소)를 유체 이송 수단을 통하여 상기 변환물질 저장부(40)로 이송하는 것이다. 그러면, 상기 변환물질에 의하여 상기 혈색소는 메틸화 혈색소로 변환된다.

그런 다음, 본 발명은 상기 변환물질 저장부(40)에 존재하는 메틸화 혈색소의 흡광도를 측정하여, 혈색소 양을 측정하는 흡광도 측정단계(S50)를 포함한다. 즉, 흡광도 측정수단을 이용하여 상기 메틸화 혈색소가 존재하는 변환물질 저장부(40) 등에서 전체 혈색소 양을 측정할 수 있다.

이어서, 본 발명은 상기 버퍼액에 의해 금속이온이 분리된 혈색소를, 산화효소를 포함하는 산화효소 저장부(50)에 주입하는 단계(S60)를 거친다. 이 단계는 상기 금속이온이 분리된 혈색소를 변환물질 저장부(40)에 주입하는 단계(S40) 이전, 동시 또는 그 이후에 이루어질 수도 있다. 동일한 혈색소를 이송하는 것이기 때문에, 연속적으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 그래서, 상기 산화효소 저장부(50)에는 상기 금속이온이 분리된 혈색소와 산화효소의 혼합액이 포함되어 있을 수 있다.

여기서, 상기 금속이온이 분리된 혈색소를 이송한 유체 이송 수단에는 변환물질 저장부(40) 및 산화효소 저장부(50)에 주입하고 남은 시료가 포함되어 있을 수 있고, 본 발명의 방법은 워싱액 저장부(90)를 이용하여 상기 시료를 워싱하는 단계(S45)를 더 포함할 수 있으며, 본 발명의 장치는 상기 시료를 워싱하기 위한 제2 워싱액 저장부(92)를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명은 상기 시료를 주입한 유체 이송 수단을 상기 제2 워싱액 저장부(91)로 이동시켜 1회 이상 석션(suction)하는 과정을 통해, 상기 유체 이송 수단 내부를 깨끗하게 할 수 있고, 이에 따라 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있다.

다시, 본 발명은 상기 금속이온이 분리된 혈색소 및 산화효소가 혼합된 혼합액을, 상기 혈색소 및 산화효소의 당과 결합 가능한 당결합수단이 고정화되어 있는 전극부(60)에 주입하는 단계(S70)를 거친다. 즉, 상기 산화효소 저장부(50)에 저장된 혼합액(금속이온이 분리된 혈색소와 산화효소의 혼합액)을 유체 이송 수단을 통하여 상기 전극부(60)로 이송하는 것이다. 그러면, 상기 혈색소와 산화효소는 상기 당결합수단에 결합될 수 있다.

여기서, 상기 당결합수단에 결합되지 않은 물질은 상기 전극부(60) 외부로 배출되는 것이 바람직한데, 본 발명의 방법은 상기 당결합수단에 결합되지 않은 물질이 별도의 폐용액 저장부(80)로 이송되는 단계를 더 포함할 수 있고, 이에 따라 본 발명의 장치는 상기 전극부(60)와 연통되고, 상기 당결합수단과 결합하지 않은 물질이 이동되어 저장되는 제3 폐용액 저장부(83)를 더 포함하는 것이 가능하다. 상기 혼합액을 전극부(60)로 주입하면, 상기 당결합수단과 결합되지 못하는 물질은 상기 제3 폐용액 저장부(83)로 자연스럽게 이동되어 배출될 것이다. 이를 통하여, 혈색소 측정에 불필요하거나 방해가 되는 간섭물질을 제거함으로써 검출의 정확도를 향상시키고, 상기 간섭물질을 본 발명의 카트리지에 함께 담을 수 있으며, 일괄적인 폐용액 처리가 가능하다.

그런 다음, 본 발명은 혈색소 및 산화효소와 반응하여 전기신호를 발생시키는 신호발생물질을 포함하고 있는 신호발생물질 저장부(70)로부터 상기 신호발생물질을 유입하여 상기 전극부(60)에 주입하는 단계(S80)를 거친다. 즉, 상기 신호발생물질 저장부(70)에 저장된 신호발생물질을 유체 이송 수단을 통하여 상기 전극부(60)로 이송하는 것이다. 그러면, 상기 신호발생물질에 의하여 전극부(60)에서는 당화혈색소의 양에 따라 다른 신호가 발생할 수 있다. 이 때, 상기 신호발생물질은 상기 혈색소 및 산화효소의 양보다 많은 양, 바람직하게는 2~4배 많은 양으로 주입하는 것이 바람직한데, 이는 충분한 전기화학 반응이 이루어지게 할 수 있고, 비 결합된 물질(GOx, Hb)과 간섭물질(SAM 구성 잔여물)을 워싱액 및/또는 전자전달매개체로 이용할 수 있기 때문이다.

나아가, 본 발명은 상기 전극부(60)에서 발생하는 전기신호를 측정하여, 당화혈색소(HbA1c) 양을 측정하는 전기신호 측정단계(S90)를 거친다. 즉, 전기신호 측정수단을 이용하여 상기 전극부(60)에서 발생하는 전기신호로부터 당화혈색소의 양을 측정할 수 있고, 이에 따라 당화혈색소 농도를 계산하는 것도 가능하다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 광학방식으로 혈색소 함량을 측정한 결과를 나타내는 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 전기화학방식으로 당화혈색소 함량을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.

즉, 도 7은 광학방식에 의한 광학신호를 통하여 측정된 전체 혈색소 값인데, 혈색소 농도에 따라 광학신호가 상이함을 알 수 있다.

또한, 도 8은 전기화학방식으로 순환 전압전류(Cyclic Voltametry) 방식을 적용하여, scan rate 5mV/s로 스위핑(sweeping) 하였을 때, 당화혈색소 농도에 따른 전류값을 측정한 결과이다. 특정 전압(Voltage)에서 획득된 전류값으로 당화혈색소 값을 산출하고, 상기 광학신호에 의해 측정된 전체 혈색소 값을 이용하여, 전체혈색소 농도 대비 백분위 값을 계산함으로써, 당화혈색소 퍼센트 값을 획득할 수 있었다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

10 : 금속이온 저장부
11 : 금속이온
20 : 멤브레인 저장부
21 : 멤브레인
30 : 버퍼액 저장부
40 : 변환물질 저장부
50 : 산화효소 저장부
60 : 전극부
70 : 신호발생물질 저장부
80 : 폐용액 저장부
81 : 제1 폐용액 저장부
82 : 제2 폐용액 저장부
83 : 제3 폐용액 저장부
90 : 워싱액 저장부
91 : 제1 워싱액 저장부
92 : 제2 워싱액 저장부
100 : 유체 이송 수단
110 : 시린지부
120 : 유체 로딩부
130 : 위치 감지 수단

Claims

시료에 포함된 혈색소(헤모글로빈, Hb)와 결합가능한 금속이온을 포함하는 금속이온 저장부;
상기 금속이온과 반응한 시료를 금속이온에 결합된 혈색소와 상기 금속이온에 결합되지 않은 물질로 분리하는 멤브레인(membrane)을 포함하는 멤브레인 저장부;
상기 금속이온에 결합된 혈색소를 금속이온과 혈색소로 분리하는 버퍼액을 포함하는 버퍼액 저장부;
상기 금속이온이 분리된 혈색소와 반응하여, 상기 반응한 혈색소를 메틸화 혈색소(Met Hb)로 변환시키는 변환물질을 포함하는 변환물질 저장부;
상기 변환물질 저장부에 존재하는 메틸화 혈색소의 흡광도를 측정하여, 혈색소 양을 측정하는 흡광도 측정수단;
상기 금속이온이 분리된 혈색소와 혼합되는 산화효소를 포함하는 산화효소 저장부;
상기 금속이온이 분리된 혈색소 및 산화효소가 혼합된 혼합액과 반응하여, 상기 혈색소 및 산화효소의 당과 결합 가능한 당결합수단이 고정화되어 있는 전극부;
상기 전극부에 결합되어 있는 혈색소 및 산화효소와 반응하여 전기신호를 발생시키는 신호발생물질을 포함하고 있는 신호발생물질 저장부;
상기 전극부에서 발생하는 전기신호를 측정하여, 당화혈색소(HbA1c) 양을 측정하는 전기신호 측정수단;을 포함하는 카트리지형 당화혈색소 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 혈색소를 포함하는 시료의 잉여액이 담겨질 수 있는 제1 폐용액 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지형 당화혈색소 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 멤브레인 저장부와 연통되고, 상기 금속이온에 결합되지 않은 물질이 이동되어 저장되는 제2 폐용액 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지형 당화혈색소 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 금속이온과 결합한 혈색소를 포함하는 시료를 워싱하기 위한 제1 워싱액 저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지형 당화혈색소 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 변환물질 저장부에 포함된 변환물질은 고형화되어 있는 것을 특징으로 하는 카트리지형 당화혈색소 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 금속이온이 분리된 혈색소를 포함하는 시료를 워싱하기 위한 제2 워싱액 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지형 당화혈색소 검출 장치.
제1항에 있어서,
상기 전극부와 연통되고, 상기 당결합수단과 결합하지 않은 물질이 이동되어 저장되는 제3 폐용액 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지형 당화혈색소 검출 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금속이온 저장부, 멤브레인 저장부, 버퍼액 저장부, 변환물질 저장부, 산화효소 저장부, 전극부 및 신호발생물질 저장부로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상에 또는 하나 이상으로부터 유체를 이송하는 유체 이송 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지형 당화혈색소 검출 장치.
제8항에 있어서,
상기 유체 이송 수단은 유체가 로딩되는 유체 로딩(loading)부와 상기 유체를 로딩시키기 위한 시린지(syringe)부를 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지형 당화혈색소 검출 장치.
제9항에 있어서,
상기 유체 이송 수단은 상기 금속이온 저장부, 멤브레인 저장부, 버퍼액 저장부, 변환물질 저장부, 산화효소 저장부, 전극부 및 신호발생물질 저장부 각각에 대응되는 위치를 감지하는 위치 감지 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지형 당화혈색소 검출 장치.
제10항에 있어서,
상기 위치 감지 수단에 따라 상기 유체 이송 수단을 자동으로 이동시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지형 당화혈색소 검출 장치.
혈색소(헤모글로빈, Hb)와 결합가능한 금속이온을 포함하는 금속이온 저장부에 시료를 주입하는 단계;
상기 금속이온과 반응시킨 시료를, 금속이온에 결합된 혈색소와 금속이온에 결합되지 않은 물질로 분리하는 멤브레인(membrane)을 포함하는 멤브레인 저장부에 주입하는 단계;
금속이온에 결합된 혈색소를 금속이온과 혈색소로 분리하는 버퍼액을 포함하는 버퍼액 저장부로부터 상기 버퍼액을 유입하여 상기 멤브레인 저장부에 주입하는 단계;
상기 버퍼액에 의해 금속이온이 분리된 혈색소를, 메틸화 혈색소(Met Hb)로 변환시키는 변환물질을 포함하는 변환물질 저장부에 주입하는 단계;
상기 변환물질 저장부에 존재하는 메틸화 혈색소의 흡광도를 측정하여, 혈색소 양을 측정하는 흡광도 측정단계;
상기 버퍼액에 의해 금속이온이 분리된 혈색소를, 산화효소를 포함하는 산화효소 저장부에 주입하는 단계;
상기 금속이온이 분리된 혈색소 및 산화효소가 혼합된 혼합액을, 상기 혈색소 및 산화효소의 당과 결합 가능한 당결합수단이 고정화되어 있는 전극부에 주입하는 단계;
혈색소 및 산화효소와 반응하여 전기신호를 발생시키는 신호발생물질을 포함하고 있는 신호발생물질 저장부로부터 상기 신호발생물질을 유입하여 상기 전극부에 주입하는 단계;
상기 전극부에서 발생하는 전기신호를 측정하여, 당화혈색소(HbA1c) 양을 측정하는 전기신호 측정단계;를 포함하는 당화혈색소 검출 방법.