KR20170015863A - 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지 및 이를 이용한 분석물 검출방법 - Google Patents

화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지 및 이를 이용한 분석물 검출방법 Download PDF

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Abstract

화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지 및 이를 이용한 분석물 검출방법이 개시된다. 일 실시 예에 있어서, 상기 분석물 검출카트리지는 일단이 개방되며 제1액상물질이 수용되는 제1저장챔버, 상기 제1저장챔버와 연결되고 일단 및 타단이 개방되며 개방된 상기 일단 및 상기 타단을 연결하는 제1채널이 내부에 형성되며 제2액상물질이 수용되는 제2저장챔버, 상기 제1저장챔버의 상기 일단 및 상기 제2저장챔버의 상기 타단 사이에 배치되며 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제1분리막 및 상기 제2저장챔버의 상기 제1채널을 따라 이동하여 상기 제1분리막을 관통하는 관통체를 포함한다. 상기 제1액상물질은 페닐글리옥살(phenylglyoxal), 페닐글리옥살 유도체(phenylglyoxal derivative) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함한다. 상기 제2액상물질은 구아닌(guanine)을 포함한다. 상기 제2액상물질은 상기 관통체에 의해 관통된 상기 제1분리막을 경유하여 상기 제1저장챔버로 유입되어 상기 제1액상물질과 혼합되며, 혼합된 상기 구아닌과 상기 제1액상물질이 반응하여 빛을 생성한다.
다른 실시 예에 있어서, 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지가 개시된다. 상기 분석물 검출카트리지는 일단이 개방되며 제1액상물질이 수용되는 제1저장챔버, 상기 제1저장챔버와 연결되고 일단 및 타단이 개방되며 개방된 상기 일단 및 상기 타단을 연결하는 제2채널이 내부에 형성되며 제3액상물질이 수용되는 제3저장챔버, 상기 제1저장챔버의 상기 일단 및 상기 제3저장챔버의 상기 타단 사이에 배치되며 상기 제1액상물질과 상기 제3액상물질을 서로 분리하는 제2분리막, 상기 제3저장챔버와 연결되고 일단 및 타단이 개방되며 개방된 상기 일단 및 상기 타단을 연결하는 제1채널이 내부에 형성되며 제2액상물질이 수용되는 제2저장챔버, 상기 제2저장챔버의 상기 타단 및 상기 제3저장챔버의 상기 일단 사이에 배치되며 상기 제3액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제3분리막 및 상기 제1채널을 따라 이동하여 상기 제3분리막을 관통하고 상기 제2채널을 따라 이동하여 제2분리막을 관통하는 관통체를 포함한다. 상기 제1액상물질은 페닐글리옥살, 페닐글리옥살 유도체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함한다. 상기 제2액상물질은 구아닌을 포함한다. 상기 제3액상물질은 tetra-n-methyl ammonium phosphate, tetra-n-ethyl ammonium phosphate, tetra-n-propyl ammonium phosphate(TPA), tetra-n-butyl ammonium phosphate 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함한다. 상기 제2액상물질은 상기 관통체에 의해 관통된 상기 제3분리막을 경유하여 상기 제3저장챔버로 유입되어 상기 제3액상물질과 혼합되며, 혼합된 상기 제2액상물질 및 상기 제3액상물질은 상기 관통체에 의하여 상기 제2분리막을 경유하여 상기 제1저장챔버로 유입되어 상기 제1액상물질과 혼합된다. 혼합된 상기 구아닌과 상기 제1액상물질이 반응하여 빛을 생성하며, 상기 제3액상물질은 상기 구아닌과 상기 제1액상물질의 반응 속도 또는 반응 패턴을 변화시키다.
또 다른 실시 예에 있어서, 화학발광을 이용한 분석물 검출방법이 개시된다. 상기 분석물 검출방법은 페닐글리옥살, 페닐글리옥살 유도체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나가 포함된 제1액상물질을 준비하는 과정, 구아닌이 포함된 제2액상물질을 준비하는 과정, 제1분리막을 이용하여 상기 제1액상물질 및 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 과정, 관통체를 사용하여 상기 제1분리막을 관통하여 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 혼합하는 제1혼합과정 및 발광측정기를 통하여 상기 제1혼합과정에서 발생하는 빛을 측정하는 과정을 포함한다. 상기 빛은 상기 구아닌이 상기 제1액상물질과 반응하는 과정에서 생성된다.

Description

화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지 및 이를 이용한 분석물 검출방법 {cartridge and method for analytes detection using chemiluminescence}
본 명세서는 대체로 분석물 검출카트리지 및 분석물 검출방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지 및 이를 이용한 분석물 검출방법에 관한 것이다.
본 연구는 산업통상자원부 광역경제권연계협력사업(2013년 부정맥 질환 진단/치료기기 개발 및 상용화 지원사업, 과제번호 R0002625)의 지원을 받아 수행하였습니다.
최근에, 검출하고자 하는 성분들의 농도를 사용 현장에서 직접 측정하고 이 결과를 즉시 반영하고자 하는 현장진단에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히, 사람의 질병을 빠르고 간단하게 진단, 분석할 수 있는 진단카트리지, 바이오칩 등에 대한 구체화된 요구가 우리 일상과 의료현장 등에서 증대되고 있다.
이에 발맞추어 생체 시료를 손쉽고 빠르게 진단 분석하기 위한 바이오칩 또는 진단카트리지의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 바이오칩은 크게 두 가지 방식으로 나누어 볼 수 있다. 먼저, 생체시료만을 투입하는 방식과 여러 반응액을 순차적으로 투입하는 방식이 그것이다. 생체시료만 투입하는 방식은 단순하다는 장점을 가지기는 하나 복잡한 화학적 반응의 필요한 진단 분석에는 적용이 어렵다는 단점을 가진다. 여러 반응액을 순차적으로 투입하는 방식은 복잡한 화학적 반응이 가능하여 여러 종류의 분석에 활용이 가능하다는 장점이 있으나, 반응액의 저장과 공급을 위한 추가 장치가 필요하다는 단점이 있다. 이에 여러 종류의 분석에 활용이 가능하며, 반응액의 저장과 공급에 최소한의 추가장치가 요구되는 바이오칩 또는 진단카트리지의 개발이 요구된다.
본 명세서에서 개시하는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지 및 이를 이용한 분석물 검출방법은 샘플분석에 필요한 시약들을 카트리지에 미리 넣어 제공한다. 따라서 사용자는 진단을 원하는 샘플만을 주입하면 되므로 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지는 사용자에게 현장진단에 적합한 분석물 검출방법을 제공할 수 있다. 관련 선행기술로는 한국 공개특허공보 제10-2013-0080784호, 제 10-2009-0108428호가 있다.
일 실시 예에 있어서, 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지가 개시(disclosure)된다. 상기 분석물 검출카트리지는 일단이 개방되며 제1액상물질이 수용되는 제1저장챔버, 상기 제1저장챔버와 연결되고 일단 및 타단이 개방되며 개방된 상기 일단 및 상기 타단을 연결하는 제1채널이 내부에 형성되며 제2액상물질이 수용되는 제2저장챔버, 상기 제1저장챔버의 상기 일단 및 상기 제2저장챔버의 상기 타단 사이에 배치되며 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제1분리막 및 상기 제2저장챔버의 상기 제1채널을 따라 이동하여 상기 제1분리막을 관통하는 관통체를 포함한다. 상기 제1액상물질은 페닐글리옥살(phenylglyoxal), 페닐글리옥살 유도체(phenylglyoxal derivative) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함한다. 상기 제2액상물질은 구아닌(guanine)을 포함한다. 상기 제2액상물질은 상기 관통체에 의해 관통된 상기 제1분리막을 경유하여 상기 제1저장챔버로 유입되어 상기 제1액상물질과 혼합되며,
혼합된 상기 구아닌과 상기 제1액상물질이 반응하여 빛을 생성한다.
다른 실시 예에 있어서, 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지가 개시된다. 상기 분석물 검출카트리지는 일단이 개방되며 제1액상물질이 수용되는 제1저장챔버, 상기 제1저장챔버와 연결되고 일단 및 타단이 개방되며 개방된 상기 일단 및 상기 타단을 연결하는 제2채널이 내부에 형성되며 제3액상물질이 수용되는 제3저장챔버, 상기 제1저장챔버의 상기 일단 및 상기 제3저장챔버의 상기 타단 사이에 배치되며 상기 제1액상물질과 상기 제3액상물질을 서로 분리하는 제2분리막, 상기 제3저장챔버와 연결되고 일단 및 타단이 개방되며 개방된 상기 일단 및 상기 타단을 연결하는 제1채널이 내부에 형성되며 제2액상물질이 수용되는 제2저장챔버, 상기 제2저장챔버의 상기 타단 및 상기 제3저장챔버의 상기 일단 사이에 배치되며 상기 제3액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제3분리막 및 상기 제1채널을 따라 이동하여 상기 제3분리막을 관통하고 상기 제2채널을 따라 이동하여 제2분리막을 관통하는 관통체를 포함한다. 상기 제1액상물질은 페닐글리옥살, 페닐글리옥살 유도체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함한다. 상기 제2액상물질은 구아닌을 포함한다. 상기 제3액상물질은 tetra-n-methyl ammonium phosphate, tetra-n-ethyl ammonium phosphate, tetra-n-propyl ammonium phosphate(TPA), tetra-n-butyl ammonium phosphate 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함한다. 상기 제2액상물질은 상기 관통체에 의해 관통된 상기 제3분리막을 경유하여 상기 제3저장챔버로 유입되어 상기 제3액상물질과 혼합되며, 혼합된 상기 제2액상물질 및 상기 제3액상물질은 상기 관통체에 의하여 상기 제2분리막을 경유하여 상기 제1저장챔버로 유입되어 상기 제1액상물질과 혼합된다. 혼합된 상기 구아닌과 상기 제1액상물질이 반응하여 빛을 생성하며, 상기 제3액상물질은 상기 구아닌과 상기 제1액상물질의 반응 속도 또는 반응 패턴을 변화시키다.
또 다른 실시 예에 있어서, 화학발광을 이용한 분석물 검출방법이 개시된다. 상기 분석물 검출방법은 페닐글리옥살, 페닐글리옥살 유도체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나가 포함된 제1액상물질을 준비하는 과정, 구아닌이 포함된 제2액상물질을 준비하는 과정, 제1분리막을 이용하여 상기 제1액상물질 및 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 과정, 관통체를 사용하여 상기 제1분리막을 관통하여 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 혼합하는 제1혼합과정 및 발광측정기를 통하여 상기 제1혼합과정에서 발생하는 빛을 측정하는 과정을 포함한다. 상기 빛은 상기 구아닌이 상기 제1액상물질과 반응하는 과정에서 생성된다.
전술한 내용은 이후 보다 자세하게 기술되는 사항에 대해 간략화된 형태로 선택적인 개념만을 제공한다. 본 내용은 특허 청구 범위의 주요 특징 또는 필수적 특징을 한정하거나, 특허청구범위의 범위를 제한할 의도로 제공되는 것은 아니다.
도 1은 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 다른 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 내지 도 7은 다른 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지의 구성요소 및 결합과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 화학발광을 이용한 분석물 검출방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고 자 한다. 본문에서 달리 명시하지 않는 한, 도면의 유사한 참조번호들은 유사한 구성요소들을 나타낸다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에서 상술하는 예시적인 실시 예들은 한정을 위한 것이 아니며, 다른 실시 예들이 이용될 수 있으며, 여기서 개시되는 기술의 사상이나 범주를 벗어나지 않는 한 다른 변경들도 가능하다. 당업자는 본 개시의 구성요소들, 즉 여기서 일반적으로 기술되고, 도면에 기재되는 구성요소들을 다양하게 다른 구성으로 배열, 구성, 결합, 도안할 수 있으며, 이것들의 모두는 명백하게 고안되어지며, 본 개시의 일부를 형성하고 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막), 영역 및 형상을 명확하게 표현하기 위하여 구성요소의 폭, 길이, 두께 또는 형상 등은 과장되어 표현될 수도 있다.
일 구성요소가 다른 구성요소 "에 배치" 이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 배치되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결”이라고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 “~사이에” 와 “바로 ~사이에” 등도 마찬가지로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 과정들에 있어 식별부호(예를 들어, 310, 320, 330, ...)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들의 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용된 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석 될 수 없다.
도 1은 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 분석물 검출카트리지(100)는 제1저장챔버(110), 제2저장챔버(120), 제1분리막(130) 및 관통체(140)를 포함한다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 분석물 검출카트리지(100)는 선택적으로(optionally) 탄성체(150)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 분석물 검출카트리지(100)는 선택적으로 지지부(160)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 분석물 검출카트리지(100)는 선택적으로 센서(170)를 더 포함할 수 있다.
제1저장챔버(110)는 일단이 개방되며, 제1액상물질(10)이 수용된다. 제1액상물질(10)은 페닐글리옥살(phenylglyoxal), 페닐글리옥살 유도체(phenylglyoxal derivative) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함한다. 일례로, 상기 페닐글리옥살 유도체로서 acetyl, oxy, methoxy, C1-C6 linear alkyl 또는 C1-C6 branched alkyl가 페닐 고리(phenyl ring)에 치환기로서 결합된 것이 사용될 수 있다. 다른 예로, 상기 페닐글리옥살 유도체로서 phenylglyoxal, 3--methoxyphenylglyoxal, 4-methoxyphenylglyoxal, 3,4-dimethoxyphenylglyoxal, 3,5-dimethoxyphenylglyoxal, 3,4,5-trimethoxyphenylglyoxal(TMPG) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나가 사용될 수도 있다. 제1저장챔버(110)는 제1액상물질(10) 및 제2액상물질(20)의 혼합이 일어나는 장소의 역할을 한다. 제1액상물질(10)은 진단 분석 대상의 종류, 방식 등에 따라 미리 설정된 필요한 정량이 제1저장챔버(110)에 공급되어 수용될 수 있다. 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지(100)는 화학발광을 이용하여 분석물을 진단, 분석한다. 이를 위해, 제1저장챔버(110)의 적어도 일부는 광투과성 재질로 구성될 수 있다.
제2저장챔버(120)는 제1저장챔버(110)와 연결되고, 일단 및 타단이 개방되며, 개방된 상기 일단 및 상기 타단을 연결하는 제1채널이 내부에 형성되며, 제2액상물질(20)이 수용된다. 한편, 필요한 경우 제2액상물질(20)에는 분석물이 미리 포함될 수 있다. 제2액상물질(20)은 구아닌을 포함한다. 일례로, 제2액상물질(20)은 구아닌을 포함하는 DNA 또는 RNA 배열(sequence)일 수 있다. 제2액상물질(20)에는 분석물이 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 구아닌을 포함하는 DNA 또는 RNA 배열은 상기 분석물과 결합할 수 있는 앱타머(aptamer)일 수 있다. 앱타머는 관심있는 리간드(ligand), 즉 분석물에 결합할 수 있도록 디자인된 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotide)를 말한다. 상기 분석물은 단백질, 미생물, 바이러스, 유기물, 무기물, 화학물질 등일 수 있다. 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지는 상기 분석물로서 예시된 것 들 중에 원하는 대상을 선택하여 분석이 가능하다. 이 경우, 선택된 분석물과 결합할 수 있는 적절한 앱타머를 선택하면 된다. 한편, 제2저장챔버(120)는 관통체(140)를 통한 제2액상물질(20) 및 제1액상물질(10)의 혼합과정에서 제2액상물질(20)이 제1저장챔버(110)로 용이하게 주입되도록 하기 위하여 제2저장챔버(120)의 상기 타단은 제1저장챔버(110) 방향으로 갈수록 그 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다.
제1분리막(130)은 제1저장챔버(110)의 상기 일단 및 제2저장챔버(120)의 상기 타단 사이에 배치되며, 제1액상물질(10)과 제2액상물질(20)을 서로 분리한다. 이를 통하여 미리 제1저장챔버(110)에 진단에 필요한 정량이 제공된 제1액상물질(10)을 외부와 안전하게 격리 또는 분리할 수 있다. 다시 말하면, 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지의 사용자는 진단이 필요한 시점에 제1분리막(130)의 제거 또는 파괴를 통하여 제1액상물질(10) 및 제2액상물질(20)을 혼합할 수 있다. 제1액상물질(10) 및 제2액상물질(20)은 혼합과정에서 빛을 생성한다. 상기 빛은 구아닌과 페닐글리옥살 또는 구아닌과 페닐글리옥살 유도체의 반응과정에서 생성된다. 센서(170)는 상기 빛을 측정함으로써 상기 분석물을 진단 분석할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 제1저장챔버(110) 및 제2저장챔버(120)는 나사결합방식으로 서로 연결될 수 있다. 이때 제2저장챔버(120)의 상기 타단은 상기 나사결합방식으로 연결되는 과정에서 제1분리막(130)과 밀착되면서 제1저장챔버(110)의 상기 일단과 밀착되어 제1액상물질(10)이 제1저장챔버(110)에 기밀성 있게 수용되도록 할 수 있다.
관통체(140)는 제2저장챔버(120)의 상기 제1채널을 따라 이동하여 제1분리막(130)을 관통한다. 이 과정에서, 제2액상물질(20)은 관통체(140)에 의해 관통된 제1분리막(130)을 경유하여 제1저장챔버(110)로 유입되어 제1액상물질(10)과 혼합될 수 있다. 일례로, 관통체(140)는 상기 제1채널을 따라 이동하는 방향을 기준으로 그 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 특히, 관통체(140)의 끝단은 뾰족한 형상을 가질 수 있으며, 이를 통하여 제1분리막(130)를 효과적으로 뚫을 수 있다.
탄성체(150)는 관통체(140)의 외주면에 배치될 수 있다. 탄성체(150)는 관통체(140)가 상기 제1채널을 따라 이동하는 과정에서 상기 제1채널의 내측면과 밀착되면서 상기 제1채널을 따라 이동하여 제2액상물질(20)이 제1분리막(130)을 경유하여 제1저장챔버(110)로 유입되도록 압력을 제공할 수 있다. 일반적으로 사용하는 주사기의 피스톤 끝단에 배치되는 탄성소재의 고무가 제공하는 역할과 실질적으로 동일한 역할을 수행한다고 생각하면 된다. 이를 통하여, 제2저장챔버(120)에 수용된 제2액상물질(20)은 안정적으로 제1저장챔버(110)에 제공될 수 있다. 도 5에는 관통체(140)의 상기 외주면에 배치된 탄성체(150)이 예로서 표현되어 있다.
지지부(160)에는 제1저장챔버(110) 및 제2저장챔버(120)가 결합될 수 있다. 즉, 제1저장챔버(110)와 제2저장챔버(120)는 지지부(160)를 경유하여 서로 연결될 수 있다. 다시 말하면, 지지부(160)는 관통홀(162)을 포함하고, 제1저장챔버(110)의 상기 일단 및 제2저장챔버(120)의 상기 타단은 관통홀(162)을 사이에 두고 서로 대향하여 배치될 수 있다. 이 경우, 제1분리막(130)은 관통홀(162)이 형성된 지지부(160)의 일면에 배치되어 제1액상물질(10)과 제2액상물질(20)을 서로 분리할 수 있다. 또한, 지지부(160)는 도 3에 도시된 바와 같이, 통기구(164)를 포함할 수 있다. 통기구(164)는 탄성체(150)가 배치된 관통체(140)가 제2저장챔버(120)의 상기 제1채널을 따라 이동하여 제1분리막(130)을 관통하는 과정에서 탄성체(150)가 제공하는 상기 압력의 배출통로의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 일단만 개방된 제1저장챔버(110)에 탄성체(150)가 배치된 관통체(140)로부터 상기 압력을 제공할 경우, 반발력에 의하여 많은 힘이 요구된다. 지지대(160)에 통기구(164)를 형성함으로써 적은 힘으로도 상기 압력을 효과적으로 제공할 수 있다. 센서(170)는 제1액상물질(10)과 제2액상물질(20)의 혼합과정에서 발생하는 빛을 감지하여 제2액상물질(20)을 진단하여 분석할 수 있다. 이 경우, 상기 빛을 외부와 격리된 상태로 정확하게 측정하기 위하여 상기 지지부는 광차단성 소재로 제작될 수 있다.
센서(170)는 제1저장챔버(110)에 대향하도록 지지부(160)에 배치될 수 있다. 예로서, 센서(170)는 도 3의 (a)에서 도시한 분석물 검출카트리지(200)에서 표현된 센서안착부(170a)에 배치될 수 있다. 제1액상물질(10) 및 제2액상물질(20)은 혼합과정에서 빛을 생성한다. 센서(170)는 이를 감지할 수 있다. 센서(170)로부터 감지된 신호와 메모리 등 저장장치(미도시)에 미리 저장된 기준값을 비교할 수 있다. 이를 통하여 상기 분석물을 진단할 수 있다. 다시 말하면, 제2액상물질(20)에 포함된 구아닌은 제1액상물질(10)에 포함된 페닐글리옥살 또는 페닐글리옥살 유도체와 반응하여 빛을 생성한다. 반응에 활용되는 구아닌 및 페닐글리옥살 또는 구아닌 및 페닐글리옥살 유도체의 양에 따라 빛의 세기, 방출되는 빛의 패턴, 빛의 라이프 타임 등이 달라지게 된다. 반응대상물의 종류, 반응 당시 반응대상물의 농도, 온도 등에 따라 미리 센서(170)로부터 측정된 빛의 세기, 빛의 패턴, 빛의 라이프 타임 등을 포함하는 데이터는 상기 저장장치에 저장되어 상기 기준값으로 활용될 수 있다. 일례로, 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지(100)의 사용자는 분석물이 포함된 사람의 침, 혈액, 분비물 등을 적정량 채취한 후 이를 미리 그 양이 정해져 준비된 구아닌을 포함하는 액상물질과 혼합하여 제2액상물질(20)을 준비할 수 있다. 이 경우, 구아닌은 상기 분석물과 결합할 수 있는 DNA 또는 RNA 배열에 포함되는 구아닌으로 가정한다. 즉, 구아닌은 앱타머에 포함된 구아닌으로 가정한다. 이후, 준비된 제2액상물질(20)을 관통체(140)를 사용하여 제1액상물질(10)과 혼합시킬 수 있다. 이 경우, 제1액상물질(10)과 제2액상물질(20)의 반응에 의하여 빛이 생성된다. 제2액상물질(20)에 상기 분석물이 포함될 경우, 상기 분석물은 상기 앱타머 중 적어도 일부와 결합하게 된다. 상기 분석물과 결합한 상기 앱타머 중 상기 적어도 일부의 구아닌은 제1액상물질(10)과 반응하지 못하거나 반응하더라도 반응 과정에서 약한 세기의 빛을 생성한다. 따라서, 상기 분석물이 없는 상태에서 미리 측정되어 저장된 상기 기준값과 상기 분석물이 포함된 상태에서 측정되는 빛의 세기, 방출되는 빛의 패턴, 빛의 라이프 타임 등을 비교함으로써 상기 분석물을 진단할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지(100)의 상기 사용자는 적정량 준비된 촉매물질을 이들과 혼합하여 제2액상물질(20)을 준비할 수도 있다. 상기 촉매는 예로서 tetra-n-methyl ammonium phosphate, tetra-n-ethyl ammonium phosphate, tetra-n-propyl ammonium phosphate(TPA), tetra-n-butyl ammonium phosphate 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 촉매는 상기 구아닌과 제1액상물질(10), 즉, 상기 구아닌과 페닐글리옥살, 페닐글리옥살 유도체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 상기 적어도 어느 하나의 반응 속도 또는 반응 패턴을 변화시키는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지(100)의 상기 사용자는 상기 DNA 또는 RNA 배열에 형광표지를 결합할 수 있다. 구아닌 및 페닐글리옥살 또는 구아닌 및 페닐글리옥살 유도체 간의 반응 과정에서 생성되는 중간에너지(energy intermediate)와 상기 DNA 또는 RNA 배열에 결합된 상기 형광표지 간에 발생하는 CRET(chemiluminescent resonance energy transfer)에 의해 제1액상물질(10) 및 제2액상물질(20) 간의 반응시에 생성되는 빛의 세기, 방출되는 빛의 패턴, 빛의 라이프 타임 등이 달라질 수 있다. 형광표지의 선택을 통하여 생성되는 상기 빛의 세기, 방출되는 빛의 패턴, 빛의 라이프 타임 등의 조정이 가능하다. 상기 형광표지는 예로서 pacific blue, fluorescein, 6-FAM, Cy 3, Cy 3.5, Cy 5, Cy 5.5, HEX, TET, VIC, NED, JOE, ROX, Texas Red, Phodamine Green, Rhodamine Red, TEX 615 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다.
이를 통하여 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지(100)는 분석물의 존재 여부에 따라 서로 다르게 생성되는 빛의 세기, 빛의 패턴, 빛의 라이프 타임 등을 측정하여 기준값과 비교함으로써 상기 분석물을 진단할 수 있다.
도 2는 다른 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지를 설명하기 위한 도면이다. 도 3 내지 도 7은 다른 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지의 구성요소 및 결합과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 분석물 검출카트리지(200)는 제1저장챔버(210), 제2저장챔버(220), 제3저장챔버(230), 제2분리막(240), 제3분리막(250) 및 관통체(140)를 포함한다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 분석물 검출카트리지(200)는 선택적으로(optionally) 탄성체(150)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 분석물 검출카트리지(200)는 선택적으로 지지부(160)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 분석물 검출카트리지(200)는 선택적으로 센서(170)를 더 포함할 수 있다.
제1저장챔버(210)는 일단이 개방되며, 제1액상물질(10)이 수용된다. 제1액상물질(10)은 페닐글리옥살(phenylglyoxal), 페닐글리옥살 유도체(phenylglyoxal derivative) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함한다. 제1저장챔버(210)는 도 3 및 도 4에서 예로서 표현한 바와 같이, 지지부(160)에 다수 개 형성될 수 있다. 제1저장챔버(210)는 제1액상물질(10), 제2액상물질(20) 및 제3액상물질(30)의 혼합이 일어나는 장소의 역할을 한다. 제1액상물질(10)은 진단 분석 대상의 종류, 방식 등에 따라 미리 설정된 필요한 정량이 제1저장챔버(210)에 공급되어 수용될 수 있다. 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지(100)는 화학발광을 이용하여 분석물을 진단, 분석한다. 이를 위해, 제1저장챔버(110)의 적어도 일부는 광투과성 재질로 구성될 수 있다.
제2액상물질(20)은 구아닌을 포함한다. 일례로, 제2액상물질(20)은 구아닌을 포함하는 DNA 또는 RNA 배열(sequence)일 수 있다. 제2액상물질(20)에는 분석물이 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 구아닌을 포함하는 DNA 또는 RNA 배열은 상기 분석물과 결합할 수 있는 앱타머(aptamer)일 수 있다. 앱타머는 관심있는 리간드(ligand), 즉 분석물에 결합할 수 있도록 디자인된 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotide)를 말한다. 상기 분석물은 단백질, 미생물, 바이러스, 유기물, 무기물, 화학물질 등일 수 있다. 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지는 상기 분석물로서 예시된 것 들 중에 원하는 대상을 선택하여 분석이 가능하다. 이 경우, 선택된 분석물과 결합할 수 있는 적절한 앱타머를 선택하면 된다. 한편, 필요한 경우 제2액상물질(20)에는 분석물이 미리 포함될 수 있다.
제3액상물질(30)에는 촉매 등의 반응촉진제 등이 포함되어 있을 수 있다. 상기 반응촉진제는 제1액상물질(10) 및 제2액상물질(20)의 반응을 촉진시켜주는 기능을 수행할 수 있다. 상기 반응매개제는 상기 액상혼합물질을 생성하는 과정에서 제1액상물질(10)과 제2액상물질(20)간의 직접적인 반응이 어려울 경우 이를 매개하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 제2액상물질(20)은 먼저 상기 반응매개제와 결합을 하고, 제2액상물질(20)과 결합한 상기 반응매개제가 제1액상물질(10)과 반응하도록 도와주는 기능을 수행할 수 있다. 촉매는 예로서 tetra-n-methyl ammonium phosphate, tetra-n-ethyl ammonium phosphate, tetra-n-propyl ammonium phosphate(TPA), tetra-n-butyl ammonium phosphate 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. 상기 촉매는 상기 구아닌과 제1액상물질(10), 즉, 상기 구아닌과 페닐글리옥살, 페닐글리옥살 유도체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 상기 적어도 어느 하나의 반응 속도 또는 반응 패턴을 변화시키는 기능을 수행할 수 있다.
제1액상물질(10) 및 제2액상물질(20)은 혼합과정에서 빛을 생성한다. 상기 빛은 구아닌과 페닐글리옥살 또는 구아닌과 페닐글리옥살 유도체의 반응과정에서 생성된다. 센서(170)는 상기 빛을 측정함으로써 상기 분석물을 진단 분석할 수 있다. 제1저장챔버(210)에 인접하여 배치되는 센서(170)는 이를 감지할 수 있다. 센서(170)로부터 감지된 신호와 메모리 등 저장장치(미도시)에 미리 저장된 기준값을 비교할 수 있다. 이를 통하여 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지는 제2액상물질(20)을 진단하여 분석할 수 있다. 일례로, 센서(170)는 제1액상물질(10), 제2액상물질(20) 및 제3액상물질(30)의 혼합과정에서 발생하는 빛을 감지하여 제2액상물질(20)을 진단하여 분석할 수 있다. 이 경우, 제1저장챔버(210)는 광투과성의 소재로 제작될 수 있다.
제3저장챔버(230)는 제1저장챔버(210)와 연결되고, 일단 및 타단이 개방되며, 개방된 상기 일단 및 상기 타단을 연결하는 제2채널이 내부에 형성되며, 제3액상물질(30)이 수용된다. 한편, 제3저장챔버(230)는 도 4의 (b)에서 예로서 도시한 바와 같이, 관통체(140)를 통한 제2액상물질(20), 제3액상물질(30) 및 제1액상물질(10)의 혼합과정에서 혼합된 제2액상물질(20) 및 제3액상물질(30)이 제1저장챔버(210)로 용이하게 주입되도록 하기 위하여 제3저장챔버(230)의 상기 타단은 제1저장챔버(210) 방향으로 갈수록 그 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다.
제2분리막(240)은 제1저장챔버(210)의 상기 일단 및 제3저장챔버(230)의 상기 타단 사이에 배치되며, 제1액상물질(10)과 제3액상물질(30)을 서로 분리한다. 이를 통하여 미리 제1저장챔버(210)에 진단에 필요한 정량이 제공된 제1액상물질(10)을 외부와 안전하게 격리 또는 분리할 수 있다. 다시 말하면, 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지의 사용자는 진단이 필요한 시점에 제2분리막(240)의 제거 또는 파괴를 통하여 제1액상물질(10) 및 제2액상물질(20)과 혼합된 제3액상물질(30)을 혼합하여 액상혼합물질을 생성할 수 있다. 이 과정에서 발생되는 빛을 측정함으로써 제2액상물질(20)을 진단 분석할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제1저장챔버(210) 및 제3저장챔버(230)는 나사결합방식으로 서로 연결될 수 있다. 이때 제3저장챔버(230)의 상기 타단은 상기 나사결합방식으로 연결되는 과정에서 제2분리막(240)과 밀착되면서 제1저장챔버(210)의 상기 일단과 밀착되어 제1액상물질(10)이 제1저장챔버(210)에 기밀성 있게 수용되도록 할 수 있다.
제2저장챔버(220)는 제3저장챔버(230)와 연결되고, 일단 및 타단이 개방되며, 개방된 상기 일단 및 상기 타단을 연결하는 제1채널이 내부에 형성되며, 제2액상물질(20)이 수용된다. 일례로, 제2저장챔버(220)는 도 6에서 도시된 바와 같이, 제3저장챔버(230)에 끼워지는 방식으로 연결될 수 있다. 이 과정에서 제2저장챔버(220)는 제3저장챔버(230)에 나사결합 방식으로 연결될 수도 있다.
제3분리막(250)은 제2저장챔버(220)의 상기 타단 및 제3저장챔버(230)의 상기 일단 사이에 배치되며, 제3액상물질(30)과 제2액상물질(20)을 서로 분리한다. 이를 통하여 미리 제3저장챔버(230)에 진단에 필요한 정량이 제공된 제3액상물질(30)을 외부와 안전하게 격리 또는 분리할 수 있다. 다시 말하면, 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지의 사용자는 진단이 필요한 시점에 제3분리막(250)의 제거 또는 파괴를 통하여 제1액상물질(10) 및 제2액상물질(20)과 혼합된 제3액상물질(30)을 혼합하여 액상혼합물질을 생성할 수 있다. 이 과정에서 발생되는 빛을 측정함으로써 제2액상물질(20)을 진단 분석할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제2저장챔버(220) 및 제3저장챔버(230)는 나사결합방식으로 서로 연결될 수 있다. 이때 제2저장챔버(220)의 상기 타단은 상기 나사결합방식으로 연결되는 과정에서 제3분리막(250)과 밀착되면서 제3저장챔버(230)의 상기 일단과 밀착되어 제3액상물질(30)이 제3저장챔버(230)에 기밀성 있게 수용되도록 할 수 있다.
관통체(140)는 제2저장챔버(220)의 상기 제1채널을 따라 이동하여 제3분리막(250)을 관통하고, 제2채널을 따라 이동하여 제2분리막(240)을 관통한다. 이 과정에서 제2액상물질(20)은 관통체(140)에 의해 관통된 제3분리막(250)을 경유하여 제3저장챔버(230)로 유입되어 제3액상물질(30)과 혼합되고, 혼합된 제2액상물질(20) 및 제3액상물질(30)이 관통체(140)에 의해 관통된 제2분리막(240)을 경유하여 제1저장챔버(210)로 유입되어 제1액상물질(10)과 혼합되며, 이를 통하여 상기 액상혼합물질이 생성될 수 있다. 일례로, 관통체(140)는 상기 제1채널을 따라 이동하는 방향을 기준으로 그 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 특히, 관통체(140)의 끝단은 뾰족한 형상을 가질 수 있으며, 이를 통하여 제3분리막(250) 및 제2분리막(240)을 효과적으로 뚫을 수 있다. 도 7의 (a)에는 제2저장챔버(220)을 관통한 관통체(140)가 예로서 표현되어 있다. 도 7의 (b)에는 제2저장챔버(220)와 제3저장챔버(230)을 관통하는 관통체(140)가 예로서 표현되어 있다.
지지부(160)에는 제1저장챔버(210) 및 제3저장챔버(230)가 결합될 수 있다. 즉, 제1저장챔버(210)와 제3저장챔버(230)는 지지부(160)를 경유하여 서로 연결될 수 있다. 다시 말하면, 지지부(160)는 관통홀(162)을 포함하고, 제1저장챔버(210)의 상기 일단 및 제3저장챔버(230)의 상기 타단은 관통홀(162)을 사이에 두고 서로 대향하여 배치될 수 있다. 이 경우, 제2분리막(240)은 관통홀(162)이 형성된 지지부(160)의 일면에 배치되어 제1액상물질(10)과 제3액상물질(30)을 서로 분리할 수 있다. 또한, 지지부(160)는 도 3에 도시된 바와 같이, 통기구(164)를 포함할 수 있다. 통기구(164)는 탄성체(150)가 배치된 관통체(140)가 제3저장챔버(230)의 상기 제2채널을 따라 이동하여 제2분리막(240)을 관통하는 과정에서 탄성체(150)가 제공하는 상기 압력의 배출통로의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 일단만 개방된 제1저장챔버(210)에 탄성체(150)가 배치된 관통체(140)로부터 상기 압력을 제공할 경우, 반발력에 의하여 많은 힘이 요구된다. 지지대(160)에 통기구(164)를 형성함으로써 적은 힘으로도 상기 압력을 효과적으로 제공할 수 있다. 일례로, 센서(170)는 제1액상물질(10), 제2액상물질(20) 및 제3액상물질(30)의 혼합과정에서 발생하는 빛을 감지하여 제2액상물질(20)을 진단하여 분석할 수 있다. 이 경우, 제1저장챔버(210)는 광투과성의 소재로 제작될 수 있다. 또한, 지지부(160)에는 도 3에서 도시된 바와 같은 가이드부(166)가 형성될 수 있다. 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지(200)에 많은 수의 분석대상시료인 제2액상물질(20)이 수용된 경우 이를 진단기계로 분석을 진행할 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 가이드부(166)의 안내에 따라 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지(200)는 상기 진단기계에 용이하게 장착될 수 있다. 도면에는 가이드부(166)로서 지지부(160)의 측면에 홈의 형상으로 형성된 가이드부(166)가 예로서 표현되어 있다. 분석물 검출카트리지(200)는 상기 진단기계에 용이하게 장착할 수 있는 한, 가이드부(166)의 형상에는 제한이 없다.
센서(170)는 제1저장챔버(210)에 대향하도록 지지부(160)에 배치될 수 있다. 제1액상물질(10), 제2액상물질(20) 및 제3액상물질(30)의 종류에 따라 상기 액상혼합물질의 혼합과정에서 빛이 발생할 수 있다. 센서(170)는 이를 감지할 수 있다. 센서(170)로부터 감지된 신호와 메모리 등 저장장치(미도시)에 미리 저장된 기준값을 비교할 수 있다. 이를 통하여 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지는 제2액상물질(20)을 진단하여 분석할 수 있다. 일례로, 센서(170)는 제1액상물질(10), 제2액상물질(20) 및 제3액상물질(30)의 혼합과정에서 발생하는 빛을 감지하여 제2액상물질(20)을 진단하여 분석할 수 있다. 이 경우, 지지부(160)는 광차단성의 소재로 제작될 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 화학발광을 이용한 분석물 검출방법을 설명하는 흐름도이다. 도 8을 참조하면, 화학발광을 이용한 분석물 검출방법(300)은 먼저, 페닐글리옥살, 페닐글리옥살 유도체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나가 포함된 제1액상물질을 준비한다(310). 일례로, 상기 페닐글리옥살 유도체는 acetyl, oxy, methoxy, C1-C6 linear alkyl 또는 C1-C6 branched alkyl가 페닐 고리(phenyl ring)에 치환기로서 결합된 것들을 포함한다. 다른 예로, 상기 페닐글리옥살 유도체는 phenylglyoxal, 3--methoxyphenylglyoxal, 4-methoxyphenylglyoxal, 3,4-dimethoxyphenylglyoxal, 3,5-dimethoxyphenylglyoxal, 3,4,5-trimethoxyphenylglyoxal(TMPG) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
다음으로, 구아닌이 포함된 제2액상물질을 준비한다(320). 일례로, 상기 제2액상물질은 상기 구아닌을 포함하는 DNA 또는 RNA 배열을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2액상물질은 분석물을 포함하며, 상기 DNA 또는 RNA 배열은 상기 분석물과 결합할 수 있다. 이 때, 상기 분석물과 상기 DNA 또는 RNA 배열의 결합에 따라 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질의 반응 시에 생성되는 상기 빛의 세기가 감소할 수 있다. 이를 센서가 감지하여 상기 분석물을 진단 분석할 수 있다. 한편, 상기 DNA 또는 RNA 배열은 형광표지와 결합될 수 있다. 상기 형광표지는 pacific blue, fluorescein, 6-FAM, Cy 3, Cy 3.5, Cy 5, Cy 5.5, HEX, TET, VIC, NED, JOE, ROX, Texas Red, Phodamine Green, Rhodamine Red, TEX 615 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 형광표지의 기능에 대해서는 앞서 상술한 바, 이에 대한 상세한 설명은 설명의 편의상 생략하기로 한다.
다음으로, 제1분리막을 이용하여 상기 제1액상물질 및 상기 제2액상물질을 서로 분리한다(330). 다음으로, 관통체를 사용하여 상기 제1분리막을 관통하여 상기 제1액상물질 및 상기 제2액상물질을 서로 혼합하는 제1혼합과정을 진행한다(340). 다음으로, 발광측정기를 통하여 상기 제1혼합과정에서 발생하는 빛을 측정하는 과정을 진행한다(350). 상기 발광측정기를 통하여 측정되는 상기 빛은 상기 구아닌이 상기 제1액상물질과 반응하는 과정에서 생성된다. 측정된 상기 빛은 앞서 도 1 내지 도 7고 관련하여 상술한 바와 같이 기준값과 비교하여 상기 분석물을 진단 검사한다.
몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 화학발광을 이용한 분석물 검출방법(300)은 선택적으로(optionally) 제1혼합과정(340) 이전에 수행되며, 상기 제1혼합과정 이전에 수행되며, 촉매가 포함된 제3액상물질을 준비하는 과정 및 상기 제2액상물질 및 상기 제3액상물질을 혼합하는 제2혼합과정을 더 포함할 수 있다. 상기 촉매는 tetra-n-methyl ammonium phosphate, tetra-n-ethyl ammonium phosphate, tetra-n-propyl ammonium phosphate(TPA), tetra-n-butyl ammonium phosphate 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 촉매는 상기 제1액상물질 및 상기 제2액상물질의 반응 속도 또는 반응 패턴을 변화시킬 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 제2혼합과정은 제2분리막을 이용하여 상기 제2액상물질 및 상기 제3액상물질을 서로 분리하는 과정 및 상기 관통체를 사용하여 상기 제2분리막을 관통하여 상기 제2액상물질과 상기 제3액상물질을 서로 혼합하는 제2혼합과정을 포함할 수 있다. 이를 통하여 화학발광에 활용되는 액상물질들 중 반응의 순서가 중요한 액상물질들을 반응의 순서에 맞게 순차적으로 반응시킬 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 앞서 상술한 바, 이하 설명의 편의상 생략하기로 한다.
본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지(100, 200)는 도면을 활용하여 상술한 바와 같이, 여러 종류의 분석에 활용이 가능하며, 반응액의 저장과 공급에 최소한의 추가장치가 요구되는 진단카트리지를 제안하고 있다. 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지는 미리 분석에 필요한 정량의 액상물질을 적어도 1회 적층하여 제공할 수 있다. 또한, 외부와 분리된 상태에서 상기 액상물질을 제공할 수 있다. 이를 통하여 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지(100, 200)는 생체시료만을 투입하는 단순한 진단 분석 이외에도 반응 순서 및 복잡한 화학적 반응이 필요한 진단 분석에도 활용이 가능하다. 본 명세서에서는 분석물 검출카트리지와 관련하여 2개의 저장챔버, 3개의 저장챔버를 가지는 분석물 검출카트리지를 예로서 설명하고 있다. 감지샘플의 종류에 따라 저장챔버의 수가 늘어날 수 있다. 도 2 내지 도 7에서는 3개의 저장챔버를 예로 들어 설명하고 있다. 예를 들면, 제2저장챔버(220)와 제3저장챔버(230) 사이에 추가적으로 제4저장챔버를 더 도입할 수 있다. 이 경우, 제4저장챔버에는 구아닌을 포함하는 액상물질을 배치하고, 제2저장챔버에는 분석물을 배치할 수 있다. 이를 통하여 화학발광과정이 순차적으로 일어나도록 하는 분석물 검출카트리지를 제공할 수 있다. 이외 추가적인 챔버의 도입과 관련한 상세한 내용은 본 명세서에서 개시한 내용으로부터 충분히 유추가능하므로 설명의 편의상 생략하고자 한다. 이러한 설명의 본 명세서에서 개시하는 분석물 검출카트리지의 권리범위를 제한할 의도가 아님은 분명히 밝혀둔다.
상기로부터, 본 개시의 다양한 실시 예들이 예시를 위해 기술되었으며, 아울러 본 개시의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 가능한 다양한 변형 예들이 존재함을 이해할 수 있을 것이다. 그리고 개시되고 있는 상기 다양한 실시 예들은 본 개시된 사상을 한정하기 위한 것이 아니며, 진정한 사상 및 범주는 하기의 청구항으로부터 제시될 것이다.

Claims (17)

  1. 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지에 있어서,
    상기 검출카트리지는
    일단이 개방되며, 제1액상물질이 수용되는 제1저장챔버;
    상기 제1저장챔버와 연결되고, 일단 및 타단이 개방되며, 개방된 상기 일단 및 상기 타단을 연결하는 제1채널이 내부에 형성되며, 제2액상물질이 수용되는 제2저장챔버;
    상기 제1저장챔버의 상기 일단 및 상기 제2저장챔버의 상기 타단 사이에 배치되며, 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제1분리막; 및
    상기 제2저장챔버의 상기 제1채널을 따라 이동하여 상기 제1분리막을 관통하는 관통체를 포함하되,
    상기 제1액상물질은 페닐글리옥살, 페닐글리옥살 유도체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 제2액상물질은 분석물 및 구아닌을 포함하며,
    상기 제2액상물질은 상기 관통체에 의해 관통된 상기 제1분리막을 경유하여 상기 제1저장챔버로 유입되어 상기 제1액상물질과 혼합되며,
    혼합된 상기 구아닌과 상기 제1액상물질이 반응하여 빛을 생성하는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지.
  2. 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지에 있어서,
    상기 검출카트리지는
    일단이 개방되며, 제1액상물질이 수용되는 제1저장챔버;
    상기 제1저장챔버와 연결되고, 일단 및 타단이 개방되며, 개방된 상기 일단 및 상기 타단을 연결하는 제2채널이 내부에 형성되며, 제3액상물질이 수용되는 제3저장챔버;
    상기 제1저장챔버의 상기 일단 및 상기 제3저장챔버의 상기 타단 사이에 배치되며, 상기 제1액상물질과 상기 제3액상물질을 서로 분리하는 제2분리막;
    상기 제3저장챔버와 연결되고, 일단 및 타단이 개방되며, 개방된 상기 일단 및 상기 타단을 연결하는 제1채널이 내부에 형성되며, 제2액상물질이 수용되는 제2저장챔버;
    상기 제2저장챔버의 상기 타단 및 상기 제3저장챔버의 상기 일단 사이에 배치되며, 상기 제3액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 제3분리막; 및
    상기 제1채널을 따라 이동하여 상기 제3분리막을 관통하고, 상기 제2채널을 따라 이동하여 제2분리막을 관통하는 관통체를 포함하되,
    상기 제1액상물질은 페닐글리옥살, 페닐글리옥살 유도체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 제2액상물질은 분석물 및 구아닌을 포함하며,
    상기 제3액상물질은 tetra-n-methyl ammonium phosphate, tetra-n-ethyl ammonium phosphate, tetra-n-propyl ammonium phosphate(TPA), tetra-n-butyl ammonium phosphate 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 제2액상물질은 상기 관통체에 의해 관통된 상기 제3분리막을 경유하여 상기 제3저장챔버로 유입되어 상기 제3액상물질과 혼합되며,
    혼합된 상기 제2액상물질 및 상기 제3액상물질은 상기 관통체에 의하여 상기 제2분리막을 경유하여 상기 제1저장챔버로 유입되어 상기 제1액상물질과 혼합되며,
    혼합된 상기 구아닌과 페닐글리옥살, 페닐글리옥살 유도체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 상기 적어도 어느 하나는 반응하여 빛을 생성하며, 상기 제3액상물질은 상기 구아닌과 페닐글리옥살, 페닐글리옥살 유도체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 상기 적어도 어느 하나의 반응 속도 또는 반응 패턴을 변화시키는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관통체의 외주면에 배치되는 탄성체를 더 포함하되,
    상기 탄성체는 상기 관통체가 상기 제1채널을 따라 이동하는 과정에서 상기 제1채널의 내측면과 밀착되면서 상기 제1채널을 따라 이동하여 상기 제2액상물질이 상기 제1분리막을 경유하여 상기 제1저장챔버로 유입되도록 압력을 제공하는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1저장챔버 및 상기 제2저장챔버가 결합되는 지지부를 더 포함하며,
    상기 제1저장챔버 및 상기 제2저장챔버는 상기 지지부를 통하여 서로 연결되며,
    상기 지지부는 외부와 상기 제1저장챔버를 연결하는 통기구를 포함하되,
    상기 지지부는 관통홀을 포함하고, 상기 제1저장챔버의 상기 일단 및 상기 제2저장챔버의 상기 타단은 상기 관통홀을 사이에 두고 서로 대향하여 배치되며,
    상기 제1분리막은 상기 관통홀이 형성된 상기 지지부의 일면에 배치되어 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하며,
    상기 통기구는 상기 탄성체가 제공하는 상기 압력의 배출통로의 기능을 하는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1저장챔버 및 상기 제2저장챔버가 결합되는 지지부를 더 포함하며,
    상기 제1저장챔버 및 상기 제2저장챔버는 상기 지지부를 통하여 서로 연결되되,
    상기 지지부는 관통홀을 포함하고, 상기 제1저장챔버의 상기 일단 및 상기 제2저장챔버의 상기 타단은 상기 관통홀을 사이에 두고 서로 대향하여 배치되며,
    상기 제1분리막은 상기 관통홀이 형성된 상기 지지부의 일면에 배치되어 상기 제1액상물질과 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1저장챔버에 대향하도록 상기 지지부에 배치되는 센서를 더 포함하되,
    상기 센서와 대향하는 상기 제1저장챔버의 부분는 광투과성 소재로 제조되며,
    상기 센서는 상기 제1액상물질 및 상기 제2액상물질의 혼합과정에 생성되는 빛을 수신하는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통체는 상기 제1채널을 따라 이동하는 방향을 기준으로 그 폭이 좁아지는 형상을 가지는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지.
  8. 제1항, 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1저장챔버 및 상기 제2저장챔버는 나사결합방식으로 서로 연결되며, 상기 제2저장챔버의 상기 타단은 상기 나사결합방식으로 연결되는 과정에서 상기 제1분리막과 밀착되면서 상기 제1저장챔버의 상기 일단과 밀착되어 상기 제1액상물질이 상기 제1저장챔버에 기밀성 있게 수용되도록 하는 화학발광을 이용한 분석물 검출카트리지.
  9. 페닐글리옥살, 페닐글리옥살 유도체 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나가 포함된 제1액상물질을 준비하는 과정;
    구아닌이 포함된 제2액상물질을 준비하는 과정;
    제1분리막을 이용하여 상기 제1액상물질 및 상기 제2액상물질을 서로 분리하는 과정;
    관통체를 사용하여 상기 제1분리막을 관통하여 상기 제1액상물질 및 상기 제2액상물질을 서로 혼합하는 제1혼합과정; 및
    발광측정기를 통하여 상기 제1혼합과정에서 발생하는 빛을 측정하는 과정을 포함하되,
    상기 빛은 상기 구아닌이 상기 제1액상물질과 반응하는 과정에서 생성되는 화학발광을 이용한 분석물 검출방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2액상물질은 상기 구아닌을 포함하는 DNA 또는 RNA 배열을 포함하는 화학발광을 이용한 분석물 검출방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2액상물질은 분석물을 포함하며, 상기 DNA 또는 RNA 배열은 상기 분석물과 결합할 수 있으며,
    상기 분석물과 상기 DNA 또는 RNA 배열의 결합에 따라 상기 빛의 세기가 감소하는 화학발광을 이용한 분석물 검출방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 DNA 또는 RNA 배열은 형광표지와 결합되는 화학발광을 이용한 분석물 검출방법
  13. 제12항에 있어서,
    상기 형광표지는 pacific blue, fluorescein, 6-FAM, Cy 3, Cy 3.5, Cy 5, Cy 5.5, HEX, TET, VIC, NED, JOE, ROX, Texas Red, Phodamine Green, Rhodamine Red, TEX 615 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 화학발광을 이용한 분석물 검출방법.
  14. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1혼합과정 이전에 수행되며,
    촉매가 포함된 제3액상물질을 준비하는 과정; 및
    상기 제2액상물질 및 상기 제3액상물질을 혼합하는 제2혼합과정을 더 포함하되,
    상기 촉매는 tetra-n-methyl ammonium phosphate, tetra-n-ethyl ammonium phosphate, tetra-n-propyl ammonium phosphate(TPA), tetra-n-butyl ammonium phosphate 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 촉매는 상기 제1액상물질 및 상기 제2액상물질의 반응 속도 또는 반응 패턴을 변화시키는 화학발광을 이용한 분석물 검출방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2혼합과정은
    제2분리막을 이용하여 상기 제2액상물질 및 상기 제3액상물질을 서로 분리하는 과정; 및
    상기 관통체를 사용하여 상기 제2분리막을 관통하여 상기 제2액상물질 및 상기 제3액상물질을 서로 혼합하는 제2혼합과정을 포함하는 화학발광을 이용한 분석물 검출방법.
  16. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페닐글리옥살 유도체는 acetyl, oxy, methoxy, C1-C6 linear alkyl 또는 C1-C6 branched alkyl가 페닐 고리(phenyl ring)에 치환기로서 결합된 것을 포함하는 화학발광을 이용한 분석물 검출방법.
  17. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 페닐글리옥살 유도체는 phenylglyoxal, 3--methoxyphenylglyoxal, 4-methoxyphenylglyoxal, 3,4-dimethoxyphenylglyoxal, 3,5-dimethoxyphenylglyoxal, 3,4,5-trimethoxyphenylglyoxal(TMPG) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 화학발광을 이용한 분석물 검출방법.
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