KR20170050399A - 자동 면역 검사 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

자동 면역 검사 시스템 및 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 자동 면역 검사 시스템은, 다수의 웰들이 마련된 웰-플레이트, 웰-플레이트의 위치를 조정하는 지지대, 다수의 측정 프로브들이 설치된 거치대 및 거치대에 의해 이송된 다수의 측정 프로브들에 설치된 멤브레인에 고정된 물질에 마이크로 웨이브를 조사하는 마이크로 웨이브 발생 장치를 포함한다. 이에 의해, 마이크로 웨이브를 이용하여 전기화학 방식의 자동 면역 검사/분석 시간을 획기적으로 단축(전처리 시간: 90분) 시킬 수 있게 된다.

Description

자동 면역 검사 시스템 및 방법{Auto Immune Inspection System and method}

본 발명은 면역 검사 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기화학 방식의 면역 검사 시스템 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 기존의 샌드위치 방식을 이용한 ELISA 방법을 나타낸 도면이다. 이 방법에서 전처리 과정은 고정화 및 세척 작업 등을 조합할 때 약 21 시간 정도라는 매우 긴 시간이 소요된다.

또한, 이 방법은 측정을 위해 흡광 분석이 가능한 광학계가 필수적으로 요구되어, 별도의 광학계가 필요하며 측정 및 검출에 맞는 준비 작업이 사전에 필요하다.

전기화학 방식 외에 전기화학 발광 방식의 자동 면역 검사 방법도 있다. 이 방법도 샌드위치 방식을 이용하며, 전기화학 발광을 위하여 Ru 입자를 사용하고 미세 전류를 측정하기 위한 PMT 모듈이 필요하다.

하지만, 혈중 황체화 호르몬, 난포자극 호르몬, 에스트라디올 등 성호르몬은 혈액 내 극미량이 존재하여 이 방법으로 검출하기 상당히 어렵다는 문제가 존재한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 마이크로 웨이브를 이용하여 전처리 과정을 획기적으로 단축시킬 수 있는 전기화학 방식의 자동 면역 검사 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 극미량의 혈중 호르몬을 검출할 수 있는 전기화학 발공 방식의 자동 면역 검사 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 자동 면역 검사 시스템은, 다수의 웰들이 마련된 웰-플레이트; 상기 웰-플레이트의 위치를 조정하는 지지대; 다수의 측정 프로브들이 설치된 거치대; 및 상기 거치대에 의해 이송된 다수의 측정 프로브들에 설치된 멤브레인에 고정된 물질에 마이크로 웨이브를 조사하는 마이크로 웨이브 발생 장치;를 포함한다.

그리고, 상기 지지대는, 검사 과정이 진행됨에 따라 상기 웰-플레이트를 제1 방향으로 이동시켜, 상기 다수의 측정 프로브들을 해당 웰들에 위치시킬 수 있다.

또한, 상기 지지대는, 상기 웰-플레이트를 상기 제2 방향으로 이동시켜, 상기 다수의 측정 프로브들을 해당 웰들에 담글 수 있다.

그리고, 상기 거치대는, 상기 다수의 측정 프로브들을 상기 마이크로 웨이브 발생 장치를 내부에 이송시키고, 외부로 인출시킬 수 있다.

또한, 상기 거치대는, 상기 멤브레인에 고정된 항체와 타겟 단백질의 반응과 상기 타겟 단백질과 효소 복합체의 반응 시에, 상기 다수의 측정 프로브들을 상기 마이크로 웨이브 발생 장치를 내부에 이송시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 자동 면역 검사 방법은, 다수의 웰들이 마련된 웰-플레이트의 위치를 조정하는 단계; 다수의 웰들이 마련된 웰-플레이트의 높이를 조정하여, 다수의 측정 프로브들에 설치된 멤브레인들에 고정된 물질들을 해당 웰들에 담그는 단계; 및 상기 다수의 측정 프로브들을 마이크로 웨이브 발생 장치의 내부로 이송시켜, 상기 멤브레인들에 고정된 물질들을 마이크로 웨이브에 노출시키는 단계;를 포함한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 마이크로 웨이브를 이용하여 전기화학 방식의 자동 면역 검사/분석 시간을 획기적으로 단축(전처리 시간: 90분) 시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 전기화학 발광 방식의 자동 면역 검사에 있어서, 혈액 내 극미량으로 존재하는 호르몬, 단백질 등에 대한 미세 검사가 가능해지며, 혈액 샘플에 대한 전처리 자동화로 검사 시간의 단축 및 편의성 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 기존의 샌드위치 방식을 이용한 ELISA 방법을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 면역 검사 시스템을 도시한 도면,
도 3은 측정 프로브의 구조를 나타낸 도면,
도 4는 웰-플레이트의 구조를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 면역 검사 방법의 설명에 제공되는 도면,
도 6은 도 5에 도시된 자동 면역 검사를 위한 진단 카트리지와 진단장치의 구성을 도시한 도면,
도 7은 측정 웰로 기능하는 여덟 번째 웰의 작동 메커니즘을 나타낸 도면, 그리고,
도 8은 측정 웰과 진단 장치의 기능적 구조를 나타낸 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 면역 검사 시스템을 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 자동 면역 검사 시스템은, 효소-기질 반응에서 산화 전류를 유도시켜 이를 측정함으로써 항원을 정량화하는 전기화학 방식의 면역 검사 시스템이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 자동 면역 검사 시스템은, 마이크로 웨이브를 사용하여 전처리 과정에 소요되는 시간을 획기적으로 단축시킨다. 구체적으로, 항원 또는 항체 고정화 대기 시간을 마이크로 웨이브를 이용하여 10초 대로 감소시킨다.

이와 같은 기능을 수행하는 본 발명의 실시예에 따른 전기 화학 방식의 자동 면역 검사 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 웰-플레이트(110), 웰-플레이트 지지대(115), 다수의 측정 프로브(120), 프로브 거치대(130) 및 마이크로 웨이브 발생 장치(140)를 포함한다.

측정 프로브(120)는 프로브 거치대(130)에 다수 개가 설치되며, 설치 개수는 측정 대상의 개수에 따라 결정된다. 도 2에는 8개로 도시되어 있지만, 그 이하의 개수는 물론, 그 이상의 개수로 구현하는 것이 가능하다.

측정 프로브(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 링 타입 프로브로 구현할 수 있지만, 그 밖의 다른 타입으로 구현하는 것을 배제하지 않는다. 측정 프로브(120)는 마이크로 웨이브에 의해 변형되지 않는 재질로 구성한다.

측정 프로브(120)에는 멤브레인(125)이 고정된다. 측정 프로브(120)에 고정되기 전에, 멤브레인(125)에는 타겟 항체가 고정된다.

도 4의 상부에는 웰-플레이트(110)의 평면도를, 도 4의 하부에는 웰-플레이트(110)의 측면도를, 각각 도시하였다.

도 4에 도시된 웰-플레이트(110)는 8×12 개의 웰들이 마련되어 있다. 첫 번째 열의 웰들에는 버퍼 용액(buffer Ssolution)이, 두 번째 열의 웰들에는 타겟 단백질이, 세 번째 열의 웰들에는 효소 복합체로, 'detection Ab+2ndary Ab with ALP'가, 네 번째 내지 여섯 번째 열의 웰들에는 세척 완충액(washing buffer)가, 일곱 번째 열의 웰들에는 기질 버퍼가, 각각 담겨 있다. 여덟 번째 내지 열 두 번째 열은 예비 영역이다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 웰-플레이트(110)는 전후(①) 및 상하(②)로 이동될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 자동 면역 검사 시스템은, 웰-플레이트(110)를 이와 같이 이동시키기 위한 지지대(115)를 구비한다.

프로브 거치대(130)는 좌우(③)로 이동하여, 프로브 거치대(130)에 설치된 다수의 측정 프로브(120)를 마이크로 웨이브 발생 장치(140)의 내부로 이송시키거나, 마이크로 웨이브 발생 장치(140)의 외부로 배출시킨다.

프로브 거치대(130)는 레일 이동 방식으로 다수의 측정 프로브(120)를 이동시킬 수 있음은 물론, 그 밖의 다른 기구적 수단을 이용하여 다수의 측정 프로브(120)를 이동시킬 수 있다.

마이크로 웨이브 발생 장치(140)는 마이크로 웨이브를 발생시켜, 인입된 다수의 측정 프로브(120)에 마이크로 웨이브를 인가/조사한다.

이하에서는, 도 2에 도시된 면역 측정 시스템에 의해 측정이 이루어지는 과정에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 웰-플레이트(110)의 전후 위치를 조정하여, 측정 프로브(120)가 첫 번째 열의 웰에 위치하도록 한다. 첫 번째 열의 웰에는, 버퍼 용액으로, 100mM ammonium acetate 1x PBS가 담겨 있다.

다음, 웰-플레이트(110)의 위치를 위(上)로 이동시켜, 측정 프로브(120)에 고정된 멤브레인(125)이 버퍼 용액에 담기도록 한다.

이후, 웰-플레이트(110)의 위치를 아래(下)로 이동시킨 후 전후 위치를 조정하여, 측정 프로브(120)가 두 번째 열의 웰에 위치하도록 한다. 두 번째 열의 웰에는, 타겟 단백질이 담겨 있다.

다음, 웰-플레이트(110)의 위치를 위로 이동시켜, 측정 프로브(120)의 멤브레인(125)에 고정된 항체와 타겟 단백질을 반응시킨다.

그리고, 웰-플레이트(110)의 위치를 아래(下)로 이동시킨 후 측정 프로브(120)를 마이크로 웨이브 발생 장치(140)의 내부로 이송시켜, 마이크로 웨이브에 노출시켜 반응을 촉진 시킨다(10초).

다음, 측정 프로브(120)를 마이크로 웨이브 발생 장치(140)의 외부로 인출한 후 웰-플레이트(110)의 전후 위치를 조정하여, 측정 프로브(120)가 세 번째 열의 웰에 위치하도록 한다. 세 번째 열의 웰에는, detection Ab+2ndary Ab with ALP 효소 복합체가 담겨 있다.

이후, 웰-플레이트(110)의 위치를 위로 이동시켜, 멤브레인(125)에 고정된 항체에 결합된 타겟 단백질이 효소 복합체와 반응하도록 유도한다.

그리고, 웰-플레이트(110)의 위치를 아래로 이동시킨 후 측정 프로브(120)를 마이크로 웨이브 발생 장치(140)의 내부로 이송시켜, 마이크로 웨이브에 노출시켜 반응을 촉진 시킨다(10초).

이후, 웰-플레이트(110)의 네 번째 내지 여섯 번째 열의 웰에서, 멤브레인(125)이 순차적으로 세척되도록 웰-플레이트(110)의 전후 및 상하 위치 조절을 수행한다.

다음, 웰-플레이트(110)의 위치를 아래로 이동시킨 후 전후 위치를 조정하여, 측정 프로브(120)가 일곱 번째 열의 웰에 위치하도록 한다. 일곱 번째 열의 웰에는, 기질 용액이 담겨 있다.

이후, 웰-플레이트(110)의 위치를 아래로 이동시켜, 멤브레인(125)이 기질 용액 내에 잠기도록 하여 효소-기질 반응을 유도하고, Au 전극, pt 전극, Ag/AgCl 전극을 이용하여 DPV(Differential Pulse Voltammetry) 측정을 수행한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 면역 검사 방법의 설명에 제공되는 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 자동 면역 검사 방법은, 전기화학 발광(Electrochemiluminescent) 방식을 이용하며, 전처리 방식을 자동화하고, 검출의 정밀도, 광대역 측정과 편의성을 향상시킨다.

특히, 혈중 황체화 호르몬, 난포자극 호르몬, 에스트라디올 등 성호르몬은 혈액 내 극미량이 존재하여 기존의 방법으로는 검출이 상당히 어려운데, 이와 같은 혈액 중 극미량 호르몬 검출에 적합하다.

자동 면역 검사를 위해, 먼저 항체가 고정된 멤브레인을 혈액에 담근 후 첫 번째 웰의 dilution buffer에 담근다.

이후, 세 번째 웰의 reconstitution buffer에 담근 후, 두 번째 웰의 Ab+Ru 에 담궈 incubation을 수행한다. 두 번째 웰은 자동 면역 검사 시스템에서의 heater로 기능한다.

다음, 혈액에 다시 담근 후 첫 번째 웰의 dilution buffer에 담그고, 다시 두 번째 웰로 옮겨 incubation을 수행한다 후, 여덟 번째 웰로 이동하여 incubation을 수행한다.

자석이 붙고 액체가 흡입된 후 세 번째 웰로 이동하고, 네 번째 웰에서 세척한 후 다시 여덟 번째 웰로 이동시킨다. 이에, 다시 자석이 붙고 액체가 흡입된 후 네 번째 웰로 이동하고, 다섯 번째 웰과 여섯 번째 웰에서 세척을 수행한다.

다음, 일곱 번째 웰에 담궈 기질과 반응한 후, 여덟 번째 웰로 이동하여, 전기화학 발광 방식으로 측정을 수행한다.

도 6에는 도 5에 도시된 자동 면역 검사를 위한 진단 카트리지와 진단장치의 구성을 도시하였고, 도 7에는 측정 웰로 기능하는 여덟 번째 웰의 작동 메커니즘을 나타내었다. 또한, 도 8에는 측정 웰과 진단 장치의 기능적 구조를 나타내었다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

110 : 웰-플레이트
115 : 웰-플레이트 지지대
120 : 다수의 측정 프로브
125 : 멤브레인
130 : 프로브 거치대
140 : 마이크로 웨이브 발생 장치

Claims (6)

1. 다수의 웰들이 마련된 웰-플레이트;
   상기 웰-플레이트의 위치를 조정하는 지지대;
   다수의 측정 프로브들이 설치된 거치대; 및
   상기 거치대에 의해 이송된 다수의 측정 프로브들에 설치된 멤브레인에 고정된 물질에 마이크로 웨이브를 조사하는 마이크로 웨이브 발생 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 면역 검사 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지대는,
   검사 과정이 진행됨에 따라 상기 웰-플레이트를 제1 방향으로 이동시켜, 상기 다수의 측정 프로브들을 해당 웰들에 위치시키는 것을 특징으로 하는 자동 면역 검사 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 지지대는,
   상기 웰-플레이트를 상기 제2 방향으로 이동시켜, 상기 다수의 측정 프로브들을 해당 웰들에 담그는 것을 특징으로 하는 자동 면역 검사 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 거치대는,
   상기 다수의 측정 프로브들을 상기 마이크로 웨이브 발생 장치를 내부에 이송시키고, 외부로 인출시키는 것을 특징으로 하는 자동 면역 검사 시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 거치대는,
   상기 멤브레인에 고정된 항체와 타겟 단백질의 반응과 상기 타겟 단백질과 효소 복합체의 반응 시에, 상기 다수의 측정 프로브들을 상기 마이크로 웨이브 발생 장치를 내부에 이송시키는 것을 특징으로 하는 자동 면역 검사 시스템.
   
6. 다수의 웰들이 마련된 웰-플레이트의 위치를 조정하는 단계;
   다수의 웰들이 마련된 웰-플레이트의 높이를 조정하여, 다수의 측정 프로브들에 설치된 멤브레인들에 고정된 물질들을 해당 웰들에 담그는 단계; 및
   상기 다수의 측정 프로브들을 마이크로 웨이브 발생 장치의 내부로 이송시켜, 상기 멤브레인들에 고정된 물질들을 마이크로 웨이브에 노출시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 면역 검사 방법.
   

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