KR20160148139A - 체액 분석 장치 및 이를 이용하는 체액 분석 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 체액 분석 장치 및 이를 이용하는 체액 분석 방법에 관한 것이다.
본 발명은 분석 대상 체액을 수용하고, 상기 분석 대상 체액 내의 제1 목적 항원과 반응하는 제1 항체가 부착된 입자가 포함된 채널 반응 영역과, 제2 목적 항원과 반응하는 제2 항체가 부착된 입자가 포함된 제2채널 반응 영역을 포함하는 시편;을 포함하되, 상기 입자는 단독으로 존재할 때와 항원의 주위로 결집하였을 때 특정 파장에서 미 산란에 의해 산란광에 차이가 발생하고, 상기 시편은 체액의 특정 성분의 지수를 검지하는 검지자를 더 포함하는 체액 분석 장치와 이를 이용한 체액 분석 방법이다.
본 발명은 분석 대상 체액을 수용하고, 상기 분석 대상 체액 내의 제1 목적 항원과 반응하는 제1 항체가 부착된 입자가 포함된 채널 반응 영역과, 제2 목적 항원과 반응하는 제2 항체가 부착된 입자가 포함된 제2채널 반응 영역을 포함하는 시편;을 포함하되, 상기 입자는 단독으로 존재할 때와 항원의 주위로 결집하였을 때 특정 파장에서 미 산란에 의해 산란광에 차이가 발생하고, 상기 시편은 체액의 특정 성분의 지수를 검지하는 검지자를 더 포함하는 체액 분석 장치와 이를 이용한 체액 분석 방법이다.
Description
본 발명은 체액 분석 장치 및 이를 이용하는 체액 분석 방법에 관한 것이다.
현재, 체액에 함유된 성분들은 건강과 관련된 표시자(indicator)로서 종종 활용되고 있다. 일 예로서, 피 속에 함유된 당 성분은 당뇨병인지 여부를 판별하는데 중요한 표시자의 역할을 할 수 있다. 특히, 만성적인 질환을 앓고 있는 경우, 상기 체액에 함유된 구성성분들을 주기적으로 모니터링 함으로써, 건강 상태를 체크할 수 있다.
한편, 체액은 각종 미생물과 같은 감염성분을 포함할 수 있으며, 이러한 체액에 포함된 감염성분을 분석함으로써, 건강 상태를 진단할 수도 있다. 감염성분을 검진하는 종래의 면역학적 검증법(immnunoassay)의 경우, 미생물 감염이 의심되는 체액을 수집하고, 이를 배양하여 콜로니(colony)를 만든 후에, 배양된 콜로니를 생물학적 또는 생화학적 관찰법을 이용하여 분석하는 순서로 진행된다. 하지만, 상기 면역학적 검증법은, 콜로니 제조에 있어서, 배양 가능한 미생물의 종류가 알려져 있는 미생물 중 1% 미만일 정도에 그치고 있으며, 또한, 배양에 걸리는 시간이 적어도 2~3일, 길면 일주일 이상일 수 있어 체액 내의 감염성분에 대한 실시간 단위 검출 및 분석이 어려운 문제가 있다.
따라서, 종래의 생물학적 또는 생화학적 관찰법에 들이는 노력을 감소시키면서, 검출 효율을 높일 수 있는 체액의 구성성분에 대한 분석 기술이 요청되어 왔다.
또한 각각의 구성성분에 대해 별도로 각각 진단하거나 검사하는 방식은 많은 시간과 노력이 소요되므로, 이를 일거에 할 수 있는 분석 기술이 요청된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 간단하게 체액의 구성성분들을 일거에 진단함으로써 신속하게 체액의 구성성분들을 진단할 수 있으며, 사용자의 조작 편의성을 구비하는 체액 분석 장치 및 체액 분석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 제1 목적 항원과 반응하는 제1 항체가 부착된 입자를 포함하는 제1채널 반응 영역과, 제2 목적 항원과 반응하는 제2 항체가 부착된 입자를 포함하는 제2 채널 반응 영역을 포함하는 시편을 준비하고, 분석 대상 체액을 상기 시편에 제공하며, 상기 제1 및 제2시편에 소정 피크 파장을 가지는 광을 조사한 후 상기 분석 대상 체액을 거쳐서 방출되는 광을 검출하여 제1 목적 항원과 제2 목적 항원을 분석하는 체액 분석 방법을 제공한다.
또한 본 발명은, 목적 항원과 반응하는 항체가 부착된 입자를 포함하는 채널 반응 영역과, 체액의 특정 성분의 지수를 검지하는 검지자를 포함하는 시편을 준비하고, 분석 대상 체액을 상기 시편에 제공하며, 상기 시편에 소정 피크 파장을 가지는 광을 조사한 후 상기 분석 대상 체액을 거쳐서 방출되는 광을 검출하여 목적 항원을 분석하고 특정 성분의 지수를 검지자를 통해 확인하는 체액 분석 방법을 제공한다.
또한 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 분석 대상 체액을 수용하고, 상기 분석 대상 체액 내의 제1 목적 항원과 반응하는 제1 항체가 부착된 입자가 포함된 채널 반응 영역과, 제2 목적 항원과 반응하는 제2 항체가 부착된 입자가 포함된 제2채널 반응 영역을 포함하는 시편; 상기 시편에 소정 피크 파장을 가지는 광을 조사하는 광원; 및 상기 조사되는 광에 대응하여 상기 시편을 거쳐 방출되는 광을 수신하는 광검출기;를 포함한다.
또한 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 분석 대상 체액을 수용하고, 상기 분석 대상 체액 내의 목적 항원과 반응하는 항체가 부착된 입자가 포함된 채널 반응 영역과, 체액의 특정 성분의 지수를 검지하는 검지자를 포함하는 시편; 상기 시편에 소정 피크 파장을 가지는 광을 조사하는 광원; 및 상기 조사되는 광에 대응하여 상기 시편을 거쳐 방출되는 광을 수신하는 광검출기;를 포함한다.
본 발명은 체액 내에 있는 복수의 구성성분을 일거에 간단하고 신속하게 진단할 수 있다.
본 발명은 상기 광의 광원으로 발광 다이오드를 사용함으로써, 미 산란에 가장 적합한 파장에 집중된 광을 조사할 수 있어 미 산란 결과 품질이 높아 진단 성능이 뛰어나다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 체액 분석 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따르는 체액 분석 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 체액 분석 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 체액 분석 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 체액 분석 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따르는 체액 분석 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따르는 체액 분석 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 체액 분석 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 체액 분석 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 체액 분석 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따르는 체액 분석 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시 예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다.
본 명세서에서 일 요소가 다른 요소 '위' 또는 '아래'에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 '위' 또는 '아래'에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 본 명세서에서, '상부' 또는 '하부' 라는 용어는 관찰자의 시점에서 설정된 상대적인 개념으로, 관찰자의 시점이 달라지면, '상부' 가 '하부'를 의미할 수도 있고, '하부'가 '상부'를 의미할 수도 있다.
복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다. 또, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명발명의 일 실시 예에 따르는 체액 분석 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 먼저 목적 항원과 반응하는 항체가 부착된 입자를 포함하는 시편을 준비한다(110 단계). 일 실시 예에 있어서, 상기 시편을 준비하는 단계는 다음과 같은 순서로 진행될 수 있다.
1. 상기 목적 항원과 반응하는 상기 항체를 준비한다. 일 예로서, 상기 목적 항원은 체액 내에 존재하여 각종 병변을 일으키는 감염성분일 수 있다. 일 예로서, 상기 목적 항원은 살모넬라균과 같은 병원균일 수 있다.
2. 이어서, 소정의 항체와 접착 가능하며 또한, 소정의 크기를 가지는 입자를 준비한다. 상기 입자는 일 예로서, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 라텍스 등의 폴리머 소재로 제조될 수 있다. 상기 입자는 일 예로서, 수 nm 내지 수 ㎛의 직경을 가질 수 있다.
3. 이어서, 상기 입자와 상기 항체를 용매 내에서 혼합시킨다. 상기 혼합 과정에서, 상기 항체가 상기 입자에 접착될 수 있다. 상기 항체 내의 항원 수용부는 상기 입자와의 접합부 반대쪽에 배치되어, 외부 항원과의 항원-항체 반응을 이룰 수 있다.
4. 또한, 일 실시 예에 있어서, 상기 시편은 베이스 기판으로부터 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 먼저, 분석 대상 체액을 수용하는 채널을 구비하는 베이스 기판을 준비한다. 상기 채널은 상기 베이스 기판 내에 분석 대상 체액과의 친수성을 가지는 영역일 수 있다. 상기 채널을 제외한 영역에는 일 예로서, 레지스트 패턴으로 장벽을 형성할 수 있다. 이어서, 상기 채널의 적어도 일부분 상에 상기 입자를 배치시킨다. 상기 입자는 상기 채널 상에 분산되도록 상기 채널 상에 배치될 수 있다.
다음으로 분석 대상 체액을 상기 시편에 제공한다(120 단계). 상기 분석 대상 체액은 일 예로서, 피, 소변, 정액, 침, 땀 등을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 분석 대상 체액은 소정의 수집 용기 속에 예비적으로 수용될 수 있다. 이어서, 상기 입자를 포함하는 시편을 상기 수집 용기 속에 침지시킴으로써, 상기 분석 대상 체액을 상기 시편에 제공할 수 있다. 이때, 상기 분석 대상 체액은 상기 채널 상의 상기 입자와 접촉할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 상기 분석 대상 체액을 주사기에 담아 상기 시편의 상기 채널 영역에 직접 공급할 수도 있다. 이 경우, 상기 분석 대상 체액은 상기 입자가 배치된 상기 채널의 적어도 일부분에 선택적으로 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 분석 대상 체액이 상기 입자와 접촉할 때, 상기 분석 대상 체액 내의 목적 항원은 상기 입자에 부착된 항체와 반응할 수 있다. 상기 항원과 상기 항체 사이의 반응이 진행될 때, 상기 입자의 분포 상태가 변화할 수 있다. 구체적으로, 항원-항체 반응에 의해 상기 항원과 상기 항체가 결합함으로써, 상기 항원의 주위로 상기 항체가 결합된 복수의 상기 입자들이 결집될 수 있다. 상기 반응 양상에 관련하여서는 하기의 도 2c와 관련되어 상술하기로 한다.
다음으로, 상기 시편에 광을 조사한다(130 단계). 일 예로서, 상기 광은 가시광선, 적외선 또는 자외선일 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 광은 자외선 발광다이오드에 의해 제공되는 자외선일 수 있다. 이 경우, 상기 자외선은 일 예로서, 약 200 내지 400 nm의 파장을 가질 수 있다. 상기 광은 다양한 파장을 가지도록 변조되면서 상기 시편에 조사되거나, 또는, 광학적으로 편광된 상태로 상기 시편에 조사될 수 있다. 상기 광은 상기 입자에 대하여 다양한 각도로 조사되도록, 광원이 소정의 범위 내의 각도로 상기 입자를 스캔하면서 상기 광을 상기 입자로 조사할 수도 있다.
다음으로 상기 분석 대상 체액을 거쳐서 방출되는 광을 광검출기를 이용하여 수신한다(140 단계). 상기 광검출기가 수신하는 상기 광은 입사되는 광에 대해 상기 입자가 관여함으로써 발생될 수 있다. 일 예로서, 상기 광검출기가 수신하는 상기 광은 상기 입자에 의한 산란광, 상기 입자에 결합된 형광물질에 의한 형광, 또는 상기 입자에 의한 반사광일 수 있다. 또한, 상기 광검출기는 상술한 산란광, 형광 및 반사광 중 둘 이상의 결합을 수신할 수도 있다. 상기 광검출기가 수신하는 다양한 광을 토대로, 상기 입자에 의한 입사광의 흡수도가 산출될 수 있다.
상기 광검출기는 일 예로서, 광다이오드, 이미지 센서 등을 포함할 수 있다. 상기 광검출기는 상기 광원에 대응하여 다양한 각도에서 상기 광을 수신할 수 있도록 복수개가 배치될 수 있다. 또는 상기 광검출기는 상기 광원에 대응하여, 다양한 각도에서 상기 광을 수신할 수 있도록, 상기 시편 주위를 스캔할 수 있다.
순서도에 도시되지는 않았지만, 상기 광검출기에 의해 수신되는 상기 광의 정보를 토대로, 상기 분석 대상 체액 내의 상기 목적 항원의 존부 및 밀도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 분석 대상 체액 내의 상기 목적 항원과 상기 입자 상의 상기 항체 사이의 반응이 활발할수록, 상기 항원의 주위로 복수의 상기 입자가 결집될 수 있다. 서로 결집된 입자들은 집합체로서의 직경이 증가될 수 있다. 이때, 상기 광원으로부터 광이 조사될 때, 상기 결집된 입자들에 의한 광의 산란은 상기 입자들이 개별적으로 존재할 때의 광의 산란과 비교할 때, 산란 특성이 서로 다르도록 변화될 수 있다. 즉, 일 예로서, 증가된 직경에 대응하도록 산란광의 강도는 증가할 수 있다. 따라서, 상기 산란광의 강도를 측정함으로써, 상기 항원과 상기 항체의 반응 정도를 예측할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따르는 체액 분석 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다. 구체적으로 도 2a는 본 발명의 실시 예에 따르는 항체가 부착된 입자를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따르는 입자를 포함하는 시편을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따르는 반응 기작을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따르는 산란광 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2a를 참조하면, 목적 항원과 반응할 수 있는 항체(220)가 부착된 입자(210)가 마련된다. 일 예로서, 상기 목적 항원은 분석 대상 체액 내에 존재하여 각종 병변을 일으키는 감염성분일 수 있다. 일 예로서, 상기 목적 항원은 요로감염증을 유발하는 병원균(Escherichia coli)일 수 있다. 입자(210)는 항체(220)와 접착가능한 폴리머 재질로 이루어질 수 있다. 상기 폴리머 재질은 일 예로서, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 라텍스 등의 소재를 포함할 수 있다. 상기 입자는 일 예로서, 수 nm 내지 수 ㎛의 직경을 가질 수 있다. 입자(210)에 항체(220)를 부착시키는 방법은 도 1의 110 단계를 수행함으로써 달성할 수 있다. 항체(220)의 항원 수용부(222)는 입자(210)와의 접합부 반대쪽에 배치되어, 외부 항원과의 항원-항체 반응을 이룰 수 있다. 도시된 바와 같이, 하나의 입자(210) 내에는 복수개의 항체(222)가 부착될 수 있다. 도시된 항체(222)의 개수는 편의상 3개로 표현된 것일 뿐 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2b를 참조하면, 시편(200)은 베이스 기판 상에 채널 영역(230)과 장벽 영역(240)을 구비한다. 채널 영역(230)은 분석 대상 체액이 수용되는 부분으로서, 도 2a의 항체(222)를 구비하는 복수의 입자(210)가 입자군(B) 영역에 분산되어 배치된다. 채널 영역(230)은 상기 분석 대상 체액에 대한 친수성과 상기 복수의 입자(210)에 대한 부착성을 구비하는 재질로 이루어질 수 있다. 장벽 영역(240)은 채널 영역(230)을 둘러싸도록 배치되어 채널 영역(230) 내부의 분석 대상 체액이 외부로 이탈되지 않도록 한다. 일 예로서, 채널 영역(230)은 종이 재질로 이루어질 수 있고, 장벽 영역(240)은 레지스트 재질로 이루어질 수 있다.
도 2b를 참조하면, 시편(200)은, 분석 대상 체액이 수집된 수집 용기로부터 체액을 제공받는 채널 입구(231)를 구비할 수 있다. 채널 입구(211)를 상기 수집 용기에 담금으로써, 상기 체액이 채널을 따라 확산되어 입자(210)가 분포하는 채널 반응 영역(232)으로 이동한다. 이 때 채널 입구(231)에서 채널 반응 영역(232)으로 이동하는 길목에 계면활성제(S)가 구비될 수 있다. 계면활성제는 병원균 등을 분해하여 항원을 방출하는 효과를 가진다. 이렇게 항원이 방출되면 항원-항체 반응이 더욱 잘 일어나게 된다.
채널 반응 영역(232)에서 항원-항체 반응이 이루어지며, 외부 광원으로부터 조사되는 광에 의한 입자(210)의 분석 대상 영역이 된다.
채널 반응 영역(232)의 상부에는 흡수 패드(233)가 배치되어 과도하게 확산되는 체액을 흡수하는 역할을 수행한다. 흡수 패드(233) 상에는 제1검지자(260)와 제2검지자(270)이 마련되며, 이는 흡수 패드(233)에 흡수된 체액에 의해 반응할 수 있다. 검지자의 개수는 이에 한정되지 아니하며, 다양한 지수, 가령 pH, 빌리루빈, 글루코오스, Ca, Na, P 등을 검지할 수 있다.
도 2b에서는 시편(200)을 상기 수집 용기 내에 담금으로써, 상기 분석 대상 체액을 수행하는 경우의 시편(200)의 형상을 도시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상술한 바와 같이, 채널 영역(230)이 분석 대상 체액과 항체(222)를 구비하는 복수의 입자(210)를 수용할 수 있는 조건을 만족한다면, 다른 다양한 변형예도 가능하다.
또 다른 예로서, 상기 분석 대상 체액을 주사기를 이용하여 시편(200)의 채널 반응 영역(232)에 제공할 수 있다. 이 경우, 시편(200)에서, 채널 입구(231)는 생략될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 입자(210)가 분포하는 채널 반응 영역(232)에 분석 대상 체액이 제공되면, 상기 분석 대상 체액 내의 목적 항원(250)이 입자(210)에 부착된 항체(220)와 반응하게 된다. 이때, 하나의 목적 항원(250)은 복수의 항체(220)와 반응할 수 있다. 편의상 도면에서는, 하나의 목적 항원(250)이 3개의 항체(220)의 항원 수용부(222)와 결합하는 모습을 나타내고 있다. 이와 같은 항원-항체 반응으로 인하여, 항체(220)가 부착된 3개의 입자(210)는 목적 항원(250) 주변으로 결집된다. 이와 같이, 결집된 복수의 입자들은 소정의 반경(R2)을 가지는 일종의 집합체로서 거동할 수 있다. 이때, 집합체로서의 반경(R2)는 개별적으로 존재하는 입자(210)의 반경(R1)보다 크다.
도 2d의 그래프는, 상기 시편에 광을 조사한 후 상기 시편을 거쳐서 검출되는 산란광을 시편에 대한 전위산란각도(forward scattering angle)를 따라 측정한 결과이다. 도 2d의 제1 그래프(21)는 분석 대상 체액 내에 목적 항원이 존재하지 않는 경우의 그래프이며, 제2 그래프(22)는 분석 대상 체액 내에 목적 항원이 존재하는 경우의 그래프이다. 구체적인 일 실시 예로서, 입자의 크기가 약 920 nm 이며, 시편에 조사되는 광의 파장이 약 650 nm 인 경우의 실험 결과이다. 제2 그래프(22)의 경우에서, 목적 항원 주변으로 입자가 결집되는 양상은 도 2c에 도시되는 바와 같이, 하나의 목적 항원의 주변에 3개의 입자가 결집되는 형태를 따를 수 있다.
이렇게 측정되는 산란광은 미 산란(Mie scattering)에 의해 산란되는 광일 수 있다. 미 산란은 대체로 둥근 모양의 알갱이에 의한 전자파 산란으로서, 입자의 크기가 입사광의 파장과 거의 같거나 큰 경우에 일어나는 산란을 의미할 수 있다. 따라서, 입사하는 광의 파장에 대응하는 소정의 크기를 가진 입자만이 미 산란을 발생시킬 수 있다. 일 예로서, 입사하는 광의 파장이 자외선 영역으로 감소할수록, 미 산란을 발생시키는 입자 크기는 감소할 수 있다. 도 2d의 제1 그래프(21)는 단일 입자(210)에 의한 미 산란광의 측정결과이며, 제2 그래프(22)는 3개의 단일 입자(210)가 결집된 집합체에 의한 미 산란광의 측정결과일 수 있다.
상기 그래프를 참조하면, 제1 그래프(21)와 제2 그래프(22)가 상기 전위산란각도 약 40° 내지 약 58° 사이에서, 미산란된 광의 강도값이 서로 차별되는 경향을 보여주는 것을 알 수 있다. 약 45°부근에서, 제1 그래프(21)와 제2 그래프(22)를 서로 식별가능하도록 하는 미산란 강도값이 측정되는 것을 관찰할 수 있다. 이와 같이, 산란광 측정 결과를 통해, 분석 대상 체액 내에 목적 항원의 존재 여부 및 밀도를 확인할 수 있다. 가령 미산란 강도값의 차이가 확연한 경우에는 목적 항원의 밀도가 높고, 미산란 강도값의 차이가 약한 경우에는 목적 항원의 밀도가 낮다고 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따르는 체액 분석용 시편으로서, 도 3a와 도 3b는 서로 다른 항원(150, 350) 및 이에 대응하는 항체(120, 320)의 응집에 의해 항체가 부착된 입자(210)가 목적 항원(150, 350) 주변으로 결집된 상태를 나타낸 도면이고, 도 3c는 복수 개, 가령 2개의 채널 반응 영역(132-1, 132-2)을 포함하는 시편을 나타낸 도면이다.
도 3a와 도 3b를 참조하면, 여기서 서로 다른 항원은 하나의 질병의 원인이 되는 세균일 수 있다. 가령 요로감염증의 주요 원인이 되는 2대 세균(Escherichia coli, Staphylococcus saprophyticus)이 각각 제1 목적 항원(150)과 제2 목적 항원(350)일 수 있다. 마찬가지로 이에 대응하는 항체는 제1 목적 항원(150)에 대응하는 제1항원 수용부(122)를 포함하는 제1항체(120)이고, 제2 목적 항원(350)에 대응하는 제2항원 수용부(322)를 포함하는 제2항체(320)일 수 있다. 따라서 제1 목적 항원은 제1항체와만 결합하며, 제2 목적 항원은 제2항체와만 결합하게 된다.
도 3c에 도시된 시편(100)을 참조하면, 도 2b의 시편(200)과 대비하여 복수 개의 채널, 구체적으로 2개의 채널 반응 영역(132-1, 132-2)가 채널입구(131)와 흡수패드(133)를 공유하며 형성됨에 차이가 있다. 제1채널 반응 영역(132-1)과 제2채널 반응 영역(132-2) 사이에는 장벽 영역이 형성되어 있다. 도시하지는 아니하였으나 각각의 채널 반응 영역에는 입자군(B) 영역과 계면활성제(S) 영역이 개별적으로 존재한다.
각각의 채널 반응 영역에서 입자군(B) 영역은 채널 입구(131)에 대해 서로 동일한 거리만큼 떨어진 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 이는 시료의 균일성과 광 정보 획득시 편리성과 균일성을 확보하는데 유리하기 때문이다.
이러한 시편(100)의 채널 입구(131)에 시료가 되는 분석 대상 체액을 공급하면 체액은 계면활성제에 의해 항원이 분리되며 흡수 패드(133) 쪽으로 확산되어 나가고, 입자군(B) 영역에서 목적 항원이 있을 경우 항원-항체 반응을 하게 된다. 가령 분석 대상 체액에 제1항원만 있는 경우에는 제1 채널 반응 영역(132-1)에서만 제1항원-제1항체 반응이 일어나고, 분석 대상 체액에 제1항원과 제2항원이 모두 있는 경우에는 제1 채널 반응 영역(132-1)에서 제1항원-제1항체 반응이 일어나고 제2채널 반응 영역(132-2)에서 제2항원-제2항체 반응이 일어나며, 목적 항원이 없는 경우에는 아무런 변화가 일어나지 않게 된다. 여기서, 광 측정의 편의성을 위해 제1 채널 반응 영역에서 항원-항체 반응이 일어나지 않았을 때와 제2 채널 반응 영역에서 항원-항체 반응이 일어나지 않았을 때의 산란 특성이 동일하도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 체액은 흡수 패드(133)에 다다라 검지자(260, 270)에 반응할 수 있다.
제1 채널 반응 영역에서만 반응이 일어난 경우에는 광정보도 역시 제1채널 반응 영역 쪽에서만 변화가 생기고, 두 채널 반응 영역 모두에 반응이 일어난 경우에는 모든 채널 반응 영역의 광정보에 모두 변화가 생기며, 반응이 일어나지 않은 경우에는 광정보에 변화가 발생하지 않는다.
따라서, 가령, 기 저장된 광정보(제1 채널 반응 영역에서 항원-항체 반응이 일어나지 않았을 때와 제2 채널 반응 영역에서 항원-항체 반응이 일어나지 않았을 때의 광정보)와 현재 측정되는 광정보를 대비하여, 차이가 없으면 두 항원 모두 체액에 존재하지 않고, 제1 채널 쪽에만 변화가 있으면 제1항원이 있음을 확인할 수 있고, 제2채널 쪽에만 변화가 있으면 제2항원이 있음을 확인할 수 있으며, 변화의 정도에 따라 각 항원의 농도 역시 가늠할 수 있다.
그러므로 이러한 시편을 사용하면, 하나의 질병에 대한 서로 다른 원인인 복수의 항원을 동시에 검출하는 것이 가능하고, 더불어 체액의 각종 지수를 일거에 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 체액 분석용 시편으로서, 도 4a는 항체가 부착되지 않은 입자(210)만 마련된 경우, 항원이 있더라도 반응이 일어나지 않는 상태를 나타낸 도면이고, 도 4b는 복수 개, 가령 3개의 채널 반응 영역(332-1, 332-2, 332-3)을 포함하는 시편을 나타낸 도면이다.
도 4와 관련한 실시예에서는 아무런 항체가 부착되지 않은 입자(210)들을 기준 입자군으로 더 구비하는 점에서 도 3과 관련한 실시예와 차이가 있다. 즉 도 4b의 시편(300)은 3개의 채널 반응 영역{그 사이에는 장벽 영역(340)이 형성되어 있음}이 형성되고 그 중 하나(332-3)에는 아무런 항체가 부착되지 않은 입자(210)들이 마련되는 점에서 도 3의 실시예와 차이가 있다.
이 때, 항원-항체 반응이 일어나기 전, 제1채널 반응 영역(332-1)의 제1항체-입자들에 의한 산란광 특성과, 제2채널 반응 영역(332-2)의 제2항체-입자들에 의한 산란광 특성과 제3채널 반응 영역(332-3)의 입자들에 의한 산란광 특성을 서로 동일하게 맞추는 것이 바람직하다.
따라서, 가령, 상기 시편(300)에 체액을 제공한 후 광을 시편에 조사하여, 제3채널 반응 영역의 광정보와 비교한 결과, 제1 채널 쪽의 광정보에만 변화가 있으면 제1항원이 있음을 확인할 수 있고, 제2채널 쪽에만 변화가 있으면 제2항원이 있음을 확인할 수 있으며, 변화의 정도에 따라 각 항원의 농도 역시 가늠할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 체액 분석 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 체액 분석 장치(400)는 시편(410), 시편(410)에 광을 조사하는 광원(420), 및 시편(410)을 거쳐 방출되는 광을 수신하는 광검출기(430)을 포함한다.
시편(410)은 분석 대상 체액을 수용하고, 상기 분석 대상 체액 내의 목적 항원과 반응하는 항체가 부착된 입자를 포함한다. 시편(410)은 일 예로서, 도 1, 도 2a 내지 도 2d, 도 3a 내지 도 3c, 도 4a 내지 도 4b와 관련하여 상술한 실시 예에서의 시편(100, 200, 300)과 실질적으로 동일하다.
광원(420)은 가시광선, 적외선 및 자외선 영역의 파장을 가지는 광을 시편(410)에 제공할 수 있다. 구체적인 일 실시 예에서, 광원(420)은 약 200 내지 400 nm의 파장을 가지는 자외선을 제공할 수 있다. 자외선은 가시광선 및 자외선과 대비하여 파장이 짧고 제공하는 에너지가 크다. 따라서, 산란광 분석에 있어서, 미 산란을 일으키는 입자의 크기를 감소시킬 수 있어, 채널 반응 영역에 배치되는 입자의 밀도를 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 자외선을 사용할 경우, 실험 시에 자연환경 속에 있는 가시광선 및 적외선과 식별하기가 용이하여, 보다 낮은 노이즈를 발생시키는 장점이 있다.
광원(420)은 발생되는 광이 다양한 파장을 가지도록 변조시키거나, 상기 광을 편광된 상태로 변화시킬 수 있다. 광원(420)은 시편(410)에 다양한 각도로 상기 광을 조사할 수 있도록, 소정의 범위 내의 각도로 시편(410)을 스캔하면서 광을 조사할 수 있다.
광검출기(420)는 일 예로서, 일 예로서, 광다이오드, 이미지 센서 등을 포함할 수 있다. 상기 광검출기는 상기 광원에 대응하여 다양한 각도에서 상기 광을 수신할 수 있도록 복수개가 배치될 수 있다. 또는 상기 광검출기는 상기 광원에 대응하여, 다양한 각도에서 상기 광을 수신할 수 있도록, 상기 시편 주위를 스캔할 수 있다. 적어도 광검출기는 항원 항체 반응 전후의 미 산란의 차이에 의해 측정되는 산란광의 세기가 크게 달라지는 위치에 설치되거나 그 위치에서 광을 검출한다.
도시되지는 않았지만, 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 상기 광검출기에 의해 수신되는 상기 광의 정보를 토대로, 상기 분석 대상 체액 내의 상기 목적 항원의 존부 및 밀도를 산출하는 프로세서를 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따르는 체액 분석 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 체액 분석 장치(500)는 시편(510), 및 광원(521)과 카메라 장치(522)를 구비하는 스마트 단말 장치(520)를 포함한다. 여기서, 스마트 단말 장치(520)는 내부에 중앙 연산 장치를 구비하는 장치를 의미하며, 일 예로서, 상용의 스마트폰을 포함할 수 있다. 시편(510)은 도 5와 관련하여 상술한 시편(410)과 실질적으로 동일하다. 스마트 단말 장치(520)는 가시광선, 자외선 및 적외선 중 적어도 하나를 방출할 수 있는 광원(521)을 구비할 수 있다. 광원(521)은 일 예로서, 가시광, 자외선 또는 적외선 발광다이오드 일 수 있다.
스마트 단말 장치(520)는 광다이오드 및 이미지 센서를 구비하는 카메라 장치(522)를 포함할 수 있다. 상기 광다이오드는 시편(510)이 관여하는 산란광, 반사광, 및 형광을 감지할 수 있다.
스마트 단말 장치(520)에 있어서, 애플리케이션 프로그램에 의해 상기 광원(521)에 의한 시편(510)으로의 광 조사 동작이 제어될 수 있다. 또한, 애플리케이션 프로그램에 의해 상기 카메라(522)에 의한 광의 수신 동작이 제어될 수 있다. 수신된 상기 광의 정보는 스마트 단말 장치(520) 내의 연산 장치에 의해 가공되어, 최종적으로 분석 대상 체액 내의 목적 항원의 존재 여부 및 밀도를 확인할 수 있다
스마트 단말 장치(520)는 상기 분석 대상 체액의 분석 결과를 내부에 저장하기 위한 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 스마트 단말 장치(520)는 상기 분석 결과를 송신 또는 수신할 수 있는 통신 장치를 구비할 수 있다. 상기 통신 장치는 유선 또는 무선을 이용하여 서버와 같은 저장 장치 또는 타단말 장치와 연결될 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 출원의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원에 개시된 실시예들을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 200 300: 시편
210: 입자
120 220 320: 항체
122 222 322: 항원 수용부
130 230 330: 채널 영역
131 231 331: 채널 입구
132 232 332: 채널 반응 영역
133 233 333: 흡수 패드
140 240 340: 장벽 영역
150 250 350: 목적 항원
260: 제1검지자(발색시약지)
270: 제2검지자(발색시약지)
400 500: 체액 분석 장치
410 510: 시편
420 : 광원
430: 광검출기
520: 스마트 단말 장치
521: 광원
522: 카메라 장치
B: 입자군
S: 계면활성제
210: 입자
120 220 320: 항체
122 222 322: 항원 수용부
130 230 330: 채널 영역
131 231 331: 채널 입구
132 232 332: 채널 반응 영역
133 233 333: 흡수 패드
140 240 340: 장벽 영역
150 250 350: 목적 항원
260: 제1검지자(발색시약지)
270: 제2검지자(발색시약지)
400 500: 체액 분석 장치
410 510: 시편
420 : 광원
430: 광검출기
520: 스마트 단말 장치
521: 광원
522: 카메라 장치
B: 입자군
S: 계면활성제
Claims (14)
- 제1 목적 항원과 반응하는 제1 항체가 부착된 입자를 포함하는 제1채널 반응 영역과, 제2 목적 항원과 반응하는 제2 항체가 부착된 입자를 포함하는 제2 채널 반응 영역을 포함하는 시편을 준비하는 단계;
분석 대상 체액을 상기 시편에 제공하는 단계; 및
상기 제1 및 제2시편에 소정 피크 파장을 가지는 광을 조사한 후 상기 분석 대상 체액을 거쳐서 방출되는 광을 검출하여 제1 목적 항원과 제2 목적 항원을 분석하는 체액 분석 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 시편은 체액의 특정 성분의 지수를 검지하는 검지자를 더 포함하는 체액 분석 방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 시편을 준비하는 단계는
상기 목적 항원과 반응하는 상기 항체를 준비하는 단계;
상기 항체와 접착 가능하며, 소정 크기를 가지는 폴리머 재질의 입자를 준비하는 단계; 및
상기 입자와 상기 항체를 용매 내에서 혼합시키는 단계를 포함하는
체액 분석 방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
분석 대상 체액을 상기 시편에 제공하는 단계는
상기 분석 대상 체액 내의 항원과 상기 입자에 부착된 상기 항체 사이의 반응을 발생시키고,
상기 항원과 상기 항체 사이의 반응은 상기 입자의 분포 상태를 변화시키거나 상기 항원의 주위로 복수의 입자를 결집시키는 체액 분석 방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 광의 피크파장과 상기 입자의 크기는,
상기 항원 항체 반응 전의 입자의 개별 반경에 의한 미 산란에 의한 산란광의 양상과, 상기 항원 항체 반응 후의 입자의 집합체 반경에 의한 미 산란에 의한 산란광의 양상의 차이가 크도록 선택되는 체액 분석 방법.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 시편은 항체가 부착되지 않은 입자를 포함하는 제3채널 반응 영역을 더 포함하고,
상기 시편에 소정 피크 파장을 가지는 광을 조사한 후 상기 제3채널 반응 영역을 거쳐서 방출되는 광 정보와 다른 채널 반응 영역을 거쳐서 방출되는 광 정보를 각각 비교하여 목적 항원을 분석하는 체액 분석 방법.
- 청구항 2에 있어서,
상기 검지자는 pH, 빌리루빈, 글루코오스, Ca, Na, P 중 적어도 어느 하나를 검지하는 체액 분석 방법.
- 분석 대상 체액을 수용하고, 상기 분석 대상 체액 내의 제1 목적 항원과 반응하는 제1 항체가 부착된 입자가 포함된 채널 반응 영역과, 제2 목적 항원과 반응하는 제2 항체가 부착된 입자가 포함된 제2채널 반응 영역을 포함하는 시편;을 포함하되,
상기 입자는 단독으로 존재할 때와 항원의 주위로 결집하였을 때 특정 파장에서 미 산란에 의해 산란광에 차이가 발생하는 체액 분석 장치.
- 청구항 8에 있어서,
상기 시편은 체액의 특정 성분의 지수를 검지하는 검지자를 더 포함하는 체액 분석 장치.
- 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 시편은 항체가 부착되지 않은 입자를 포함하는 제3채널 반응 영역을 더 포함하는 체액 분석 장치.
- 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
상기 시편에 광을 조사하는 광원; 및
상기 조사되는 광에 대응하여 상기 시편을 거쳐 방출되는 광을 수신하는 광검출기;를 더 포함하는 체액 분석 장치.
- 청구항 11에 있어서,
상기 광검출기는 상기 입자에 조사되는 광의 산란광을 수신하며,
항원 항체 반응 전후의 미 산란의 차이에 의해 측정되는 산란광의 세기가 크게 달라지는 위치에 설치되는 체액 분석 장치.
- 청구항 11에 있어서,
상기 광원은 자외선 발광 다이오드인 체액 분석 장치.
- 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 체액이 상기 채널 반응 영역에 이르는 길목에 계면활성제가 마련되는 체액 분석 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150084559A KR20160148139A (ko) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | 체액 분석 장치 및 이를 이용하는 체액 분석 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150084559A KR20160148139A (ko) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | 체액 분석 장치 및 이를 이용하는 체액 분석 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160148139A true KR20160148139A (ko) | 2016-12-26 |
Family
ID=57733655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150084559A KR20160148139A (ko) | 2015-06-15 | 2015-06-15 | 체액 분석 장치 및 이를 이용하는 체액 분석 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20160148139A (ko) |
-
2015
- 2015-06-15 KR KR1020150084559A patent/KR20160148139A/ko unknown
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