KR20190005054A - 미세 분할 영역을 가진 진단키트 및 진단키트를 이용한 진단방법 - Google Patents

Abstract

면역 크로마토크래피 기술을 이용한 신속진단키트로서, 기판 위에 일 측으로부터 샘플 패드, 결합 패드(conjugate pad), 검출 패드, 흡수 패드(absorbent pad)가 차례로 연결된 형태를 가지는 신속진단키트에 있어서, 검출패드의 테스트 영역에는 동일한 포착물질(항원)을 포함하는 복수의 미세분할 영역이 행렬형태로 설치됨을 특징으로 하는 신속진단키트 및 이를 이용한 진단 방법이 개시된다.
본 발명에 따르면 진단 키트 내의 검출 위치를 이루는 검출 패드의 테스트 영역에서 항원이 존재하는 영역인 할로우를 다수의 미세분할 영역으로 분할하여 그 개수를 크게 늘리고 행렬 방식으로 배열하고, 각 미세분할 영역을 거친 검출광을 처리하여 각 미세분할 영역별로 결과를 얻어 전체적 진단의 정확성과 안정성을 높일 수 있고, 특히, 검출 대상물의 농도나 빈도가 낮은 초기 단계의 질병과 관련된 검진의 정확성을 높일 수 있고, 검출대상물이 농도나 빈도 차이가 크지 않은 복수 검체의 차이 정도를 보다 부각시켜 명확하게 구분할 수 있다.

Description

진단키트 및 진단키트를 이용한 진단방법{DIAGNOSTIC METHOD USING DIAGNOSTIC KIT AND DIAGNOSTIC KIT}

본 발명은 진단키트 및 이를 이용한 진단방법에 관한 것이다.

측방유동 검사 혹은 면역 크로마토크래피 기술을 이용한 신속진단키트가 많이 개발되어 사용되고 있다.

면역 크로마토그래피 기술이란 피검출 물질을 특징적으로 인식하는 리간드를 결합시킨 불용성 담체 입자를 사용하여, 이 담체 입자가 피검출 물질을 포착하고, 섬유 구조를 가지는 시험편(멤브레인) 내를 모세관 현상을 이용하여 이동하고, 시험편 내의 소정의 위치(테스트 라인)에 고정설치된, 피검출 물질에 특이적으로 결합하는 포착 물질과 결합함으로써 시험편 내의 소정의 위치에, 응집된 불용성 담체 입자가 집적되는 것을 이용하여 육안으로 혹은 검사장치에 의해 불용성 담체 입자의 집적 유무를 검출하고, 피검출 물질의 유무를 분석하는 면역학적 기술의 하나이다.

이러한 면역 크로마토그래피 기술은 그 간편함에 의해 실험실용이 아닌 현장진단용인 POCT(Point Of Care Test)의 체외 진단용 의약품으로 널리 이용되고 있다.

피검출 물질을 특이적으로 인식하는 리간드를 표식하는 대상 입자로서 금 콜로이드, 백금_금 콜로이드, 착색 폴리스틸렌 입자 등의 불용성 담체 입자를 사용하고, 각종 입자의 색상 등 인식되는 특성을 이용하여 육안이나 검사장치로 입자의 집적 유무를 검출하는 경우가 많았다.

또한, 검출을 쉽게 하기 위해 형광을 발하는 미립자를 사용함으로써 면역학적 응집반응에 의한 간편성을 살린 체로 감도를 향상시키는 방법이 이용되기도 하였고, 이런 경우, 형광 검출을 위한 전용 장치가 필수적으로 사용되었다.

한편, 면역 크로마토그래피를 이용하는 신속 진단 키트는 형태를 유지시키기 위한 기판(플라스틱 지지체) 위에 일 측으로부터 샘플 패드, 결합 패드(conjugate pad), 멤브레인(검출 패드), 흡수 패드(absorbent pad)가 차례로 연결된 형태를 주로 사용하게 된다.

이런 키트에서 샘플 패드에 검사대상과 관련된 검체 혹은 피검출 물질(가령 항원)을 포함하는 검체(시료)를 투입하면 샘플 패드와 연결된 결합 패드에서는 항원에 특이성을 가지는 리간드를 결합시킨 불용성 담체 입자가 존재하여 항원과 결합한 상태로 모세관 현상에 의해 다공질 섬유체인 멤브레인을 통해 이동하고, 멤브레인에는 항원과 특이적으로 결합하는 포착 물질, 가령 항체 띠(test line)가 고정 설치되어 측방유동하던 리간드 혹은 불용성 담체 입자가 이 포착 물질 띠에서 집적되어 육안이나 검출장치에서 검출하기 쉬운 형태의 색깔이나 반사도를 나타내게 된다.

멤브레인에는 테스트 라인 외에도 대조선(콘트롤 라인:control line)이 함께 형성되어 검체가 적정하고 의미가 있는 대상물인지, 가령 인체의 타액이나 혈액, 소변 여부를 확인할 수 있도록 하는 역할을 한다. 이때, 멤브레인은 측방 유동이 쉽게 이루어질 수 있는 물질로 대개 다공질 니트로셀룰로오스 재질을 사용한다.

그런데, 테스트 라인을 지나는 검체에 의한, 실질적 의미로 항원에 의한, 테스트 라인의 변화는 쉽게 검출 가능한 것일 수도 있지만 면밀하게 확인해야 할 필요가 있는 경우도 많이 있다.

이런 변이는 신속 진단 키트를 이루는 각종 구성부의 불균일성이나 검체 내에서의 항원의 양, 테스트 라인을 이루는 물질의 특성 등에 기인하는 것일 수 있고, 각 구성부분이나 테스트 라인을 만드는 물질의 비용으로 인하여 충분한 양과 질을 확보하지 못하기 때문일 수도 있다.

한편, 이런 확인 작업을 보다 정밀하게 하기 위해 오퍼레이터의 육안에 의한 수동 작업을 광학적 수단을 가진 자동 장치를 이용한 자동작업으로 바꾸는 경우가 많이 발생하고 있다.

자동작업에 의한 키트의 진단 결과 검사는 멤브레인 영역을 스캔하면서 설치된 테스트 라인에서의 진단 결과의 영상을 포함하는 광학 신호 혹은 이를 전환한 전기 신호를 획득하고, 이 신호를 분석하는 것에 의해 이루어질 수 있다.

한편, 테스트 라인 영역 내에서도 포착물질 또는 항체를 모든 영역에 둔 것이 아니고 통상적으로, 특정한 크기의 사각형 영역인 할로우(hollow) 혹은 창(window) 내에 두고, 검체가 검출패드(멤브레인)을 통과하여 이동한 후 필요한 시간을 두고 이 할로우 영역을 검사하여 진단, 판독을 하게 된다.

또한, 통상적으로 검출 대상물이 단일한 경우, 단순히 테스트 라인 영역에는 하나의 할로우 패턴을 형성하고 반사형 키트의 경우 이 창에서의 반사도를 투과형 키트인 경우 이 창에서의 흡광도 혹은 투과도를 검사하여 진단을 할 수 있다.

그런데, 이렇게 설치되는 할로우는 가령 가로세로 1mm 정도의 할로우 영역에 포착물질을 분포시켜 형성한 경우, 이상적으로는 포착물질 혹은 항체가 영역 내에 고르게 분포하고, 리간드를 포함한 검체 물질도 균질한 상태로 균일한 분포와 속도를 가지고 키트 내의 검출패드 영역을 통과하고, 불용성 담채 입자도 이 영역에 고르게 집적되는 것으로 예정하지만 현실적으로 여러 가지 키트 제조상의 변이요소가 있고, 검체 자체의 상태도 완전히 균질한 것은 아니어서 다소 불균일하고 불규칙적인 검사 결과를 나타낼 수 있다.

그리고, 특별한 불규칙성이 없어도 질병 진단을 위한 검체의 검출 대상물 자체의 농도 혹은 절대량이 부족한 질병 초기나 희석으로 인한 농도 저하기 있는 경우 비교적 넓은 영역을 차지하는 할로우 전체에 대한 총괄적 상태를 검사하여 할로우의 전체적인 측면에서 미세한 변화를 감지하는 것은 매우 어렵게 된다.

그러므로, 진단 키트를 사용하는 경우에 넓은 영역에 걸쳐 형성된 단일 할로우에 나타난 결과에 대해 어떻게 판단하고 진단할 것인가가 하나의 문제가 될 수 있다. 특히 정량적 진단의 경우, 결과를 정확하고 정밀하게 검출하는 것이 필요한데, 여러 가지 변이요소들을 가진 상태에서 할로우의 전체적인 상태 변화를 포착하고 정확하고 정량적인 결과를 도출하여 진단을 하는 것은 쉽지 않다는 문제가 있다.

도1 내지 도3은 이러한 단일의 넓은 영역의 할로우를 진단기나 육안으로 전체적으로 검사할 때의 문제점을 좀 더 구체적으로 도시하고 있다.

도1의 단일한 할로우 패턴(hollow pattern) 소자에서는 각각 360개와 400개의 바이오 물질이 존재하나 정량적으로 카운트하기 전에는 두 가지 검출치의 차이를 육안으로 구분하기가 불가능하다.

또한, 도2와 같이 투명 기판 상에 1mm×1mm 크기의 정사각형 할로우 패턴을 형성하여 기판의 투명부분의 표면에 침전된 발색 침전물의 양을 흡광도 측정법으로 분석할 경우 이 투명 패턴으로 투과된 단일파장 빛의 초기 세기가 1mW이고 반응 후, 투명 할로우 패턴 표면에 어떤 위치에 10㎛×10㎛의 침전물이 생성되어 그 부분에 해당하는 면적만큼의 입사광이 완전히 차단되었다면 반응 후의 투과된 광세기는 0.9999mW에 해당할 것이다. 따라서, 일반적으로 사용되는 광감지기와 미터기의 장비상 분해능이 0.1~0.2%인 것을 감안할 때 이러한 광세기의 변화는 잡음수준이므로 감지가 불가능할 것이다.

그리고, 도3의 (a)는 HPV DNA칩의 스폿(spot)을 단순 확대한 영상(image)이고 (b)는 HPV 칩의 원래의 스폿 영상(original spot image)이라 할 때, HPV DNA 칩상에서 검출 영상 중 하나의 스폿 이미지를 확대한 (a) 영상으로 검출 신호 한계치 주변에서는 스폿 영역 내부의 광량 변화를 구별하기 어렵다.

공개특허공보 제10-2015-0020804호 등록특허공보 제10-0640153호

본 발명의 목적은, 면역 크로마토그래피 기술 혹은 측방유동 검사 기술을 이용한 신속진단키트(이하 단순히 진단키트로 약칭하기도 함)로서 검체의 검출대상물 확인을 보다 용이하고 정확하게 할 수 있는 검출패드(멤브레인) 내의 포착물질(항체) 설치 영역 혹은 할로우의 배열을 가지는 진단키트 및 이 키트를 이용하여 진단 정확도를 높일 수 있는 진단방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 현재의 진단 키트 내의 검출 위치를 이루는 검출패드의 테스트 영역 내의 할로우의 갯수 및 배열을 재구성하여 진단의 정확성, 안정성을 높일 수 있는 진단키트 및 진단방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 특히 진단을 위한 검체의 검출 대상물 자체의 농도가 매우 낮거나 혹은 절대량이 부족한 질병 초기나, 반응액에 의한 희석으로 인한 농도 저하가 큰 경우에도 진단의 정확성을 높일 수 있는 진단키트 및 이를 이용하는 진단방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 정량적 진단의 경우 그 결과를 정확하고 정밀하게 검출할 수 있고, 여러 가지 변이요소들을 가진 상태에서 복수 검체 사이의 작은 상태 변화도 정확하게 포착하고 정량적인 결과를 도출하기에 용이한 진단키트 및 이를 이용하는 진단방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 신속 진단키트는, 면역 크로마토크래피 기술을 이용한 신속진단키트로서, 기판 위에 일 측으로부터 샘플 패드, 결합 패드(conjugate pad), 검출 패드, 흡수 패드(absorbent pad)가 차례로 연결된 형태를 가지고, 검출패드의 테스트 영역에는 동일한 포착물질(항원)을 포함하는 복수의 미세분할 영역이 행렬형태로 설치됨을 특징으로 한다.

일실시예의 신속진단키트에서 미세분할 영역의 크기는 가령, 가로세로 각각이 1마이크로미터 이상 100마이크로미터 이하이고, 미세분할 영역 사이의 간격은 가로세로 각각의 방향으로 동일한 일정 거리씩 이격된 것일 수 있다.

일실시예의 신속진단키트에서 테스트 영역은 액상물질인 검체가 투과하기 좋은 다공성 재질의 광투과성의 (투명 혹은 반투명의) (니트로셀룰로오즈) 멤브레인 위에 광투과성의 기판을 접촉시켜 형성한 것이고, 광투과성 기판의 멤브레인 접촉면에는 미세분할 영역마다 항원(포착물질) 층이 설치되어 이루어진 것일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 진단방법은 상기 신속 진단키트를 이용한 진단방법으로서, 광원의 광은 진단키트의 테스트 영역에 있는 미세분할 영역을 모두 통과하면서 광디텍터에서 미세분할 영역 각각의 흡광도 혹은 광투과도를 측정하여 검체에서 검출 대상물(항원)이 존재하는가를 진단하는 것을 특징으로 한다.

일실시예의 진단방법은 레이저광으로 테스트 영역 내에서 미세분할 영역 각각에 대해 상대적으로 이동하는 스캔을 통해 순차적으로 미세분할 영역 각각에 대한 흡광도 혹은 광투과도를 측정하는 방식으로 이루어질 수 있다.

일실시예의 진단방법은 광이 동시에 미세분할 영역 전부나 적어도 복수 개를 통과하고, 광디텍터는 복수의 화소의 평면적 조합으로 이루어진 촬상소자이며, 광이 동시에 통과한 미세분할 영역들 각각의 흡광도 혹은 광투과도는 촬상소자에 의한 화상에서 미세분할 영역 각각에 대응하는 화상영역(개별화소 혹은 화소집단)의 총괄적 밝기를 화상분석프로그램을 내장한 컴퓨터로 분석함으로써 구분 측정하는 방식으로 이루어질 수 있다.

일실시예의 진단방법은 광디텍터의 감지신호를 필터로 여과하여 일정 이상의 크기를 가진 신호만을 상기 미세분할 영역에서 검출 대상물이 검출된 것으로 판별하는 방식으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면 진단키트 내의 검출 위치를 이루는 검출 패드의 테스트 영역에서 항원이 존재하는 영역인 할로우를 다수의 미세분할 영역으로 분할하여 그 개수를 크게 늘리고 행렬 방식으로 배열하고, 각 미세분할 영역을 거친 검출광을 처리하여 각 미세분할 영역별로 결과를 얻어 전체적 진단의 정확성과 안정성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 특히, 검출 대상물의 농도나 빈도가 낮은 초기 단계의 질병과 관련된 검진의 정확성을 높일 수 있고, 검출대상물이 농도나 빈도 차이가 크지 않은 복수 검체의 차이 정도를 보다 부각시켜 명확하게 구분할 수 있다.

도1 내지 도3은 종래의 상대적인 대면적 할로우 패턴을 총괄적으로 검사하는 경우에서 오는 문제점을 나타내기 위한 사진들,
도4 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 따라 단일의 대영역 할로우 패턴을 미세영역 분할 패턴으로 대체한 경우에서 오는 이점을 나타내기 위한 사진들,
도7은 투과방식 진단키트의 전체적 구성을 나타내는 부분파단 사시도,
도8은 도7과 같은 진단 키트에서 사용할 수 있는 패드 어셈블리 부분과 그 부분의 테스트 영역에 있는 미세분할 할로우 배열을 함께 나타낸 도면,
도9는 본 발명의 다른 실시예의 테스트 영역에서 검출패드에 부착, 설치되는 투명 기판에 미세분할 할로우 배열이 형성되어 있는 상태를 나타내는 사진,
도10은 도7과 같은 진단 키트로 검체를 투입하고 그 결과를 확인하기 위해 테스트 영역의 할로우 패턴의 흡광도 혹은 광투과도를 리더기에서 검출하는 기본 구성을 개념적으로 도시한 구성개념도,
도11은 테스트 영역에서 도9와 같은 할로우 배열을 가진 기판을 검출패드에 밀착 결합시킨 상태를 나타내는 측단면도,
도12의 좌측 부분은 본 발명의 진단 키트의 테스트 영역에 설치된 미세분할 할로우 배열과 리더기에서 조사광이 미세분할 영역 각각을 비추면서 지나가는 스캔 경로 형태를 나타내고, 우측 부분은 그러한 스캔이 이루어질 때 광디텍터에 의해 검출되는 전압의 크기 변화를 나타내는 그래프,(단, 여기서 어두운 부분에서는 그래프의 피크가 낮게 나타나고 흡광도가 높은 부분이나 투과가 되지 않는 부분은 그래프의 크기가 높게 나타나는 설정을 가진 경우이다.)
도13은 진단 키트에서 검체를 샘플 패드에 주입하지 않고 초기 상태에서 광으로 미세분할 영역들을 스캔할 때 광디텍터를 통해 검출한 흡광도 변화 그래프,
도14는 검체를 샘플 패드에 주입하여 항원이 여러 미세분할 영역의 일부에서 항체와 작용하여 부분적으로 응집된 상태에서 미세분할 영역들을 스캔하고 광디텍터를 통해 흡광도를 검출한 결과를 나타내는 그래프,
도15의 좌측 도면은 각 미세분할 영역의 광디텍터로 검출한 결과를 화상으로 구성한 것이며, 도15의 우측 도면은 좌측 도면 상태의 화상을 각 미세분할 영역에 해당하는 화면 부분을 다른 부분과 구분, 분할하여 각 부분에서 콘트라스트를 증가하는 작업 및 필터링을 통해 밝기를 조절하여 항원 항체 응집 반응이 일어난 정도를 보다 명확하게 나타낸 화면이다.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명에서 하나의 넓은 포착물질 영역 혹은 할로우를 형성하는 것에 비해 면적상으로 훨씨 작고, 갯수로는 훨씬 많은 포착물질의 미세분할 영역 혹은 할로우 배열을 형성하는 것의 몇 가지 이점을 도1 내지 도3과 도4 내지 도6을 비교하면서 설명하면 다음과 같다.

종래의 도1과 비교하여 볼 때 도4와 같은 도면에서는 미세영역분할 소자에서는 각 20여개와 40여개의 스팟이 존재하여 약 20개의 스팟 차이가 존재하는데, 육안으로도 두 개의 차이를 확실하게 구분할 수 있으며, 분할소자영역을 보다 더 세분하게 나눌 경우에는 분별력이 훨씬 높은 정밀한 검출이 가능해진다.

또한, 종래의 도2와 비교하여 볼 때, 도5에서는 1mmx1mm의 hollow 소자를 100x100의 어레이를 가진 미세 영역으로 분할한 10㎛ 크기의 소자를 이용할 경우에는 이보다 작은 5㎛ 크기의 침전물에 대해서도 침전물에 의한 투과광의 면적변화는 1/4, 즉 25%의 광량변화로서 충분히 검지가 가능하게 될 수 있다.

그리고, 종래의 도3과 비교하여 볼 때, 하나의 총괄적 화상에서 명암의 분포가 명확하지 않고 뭉?그려 불명확하게 표현되던 형상이 도6에서와 같이, 스폿 내부 영역의 각각의 미세 분할된 패턴(grid) 영역에서의 국소 처리한 영상에서 볼 수 있듯이 미세 분할된 패턴 상에서의 광량변화는 쉽게 찾아질 수 있다.

본 발명에서는 이와 같이 종래의 단일의 넓은 할로우에서의 총괄적인 흡광도 측정방식의 감도 문제를 해결하기 위하여, 가령, 가로세로 1mm 크기의 할로우 패턴을 투과하는 빛의 세기를 하나의 포토다이오드 등으로 측정하는 대신, 투명한 할로우 패턴 전 면적을 단순히 다수의 단위 영역으로 분할하거나, 테스트 영역에 다수의 미세분할 영역(할로우)들이 행렬을 형성하는 패턴으로 만들고, 각각의 미세분할 영역의 투과 광세기를 검출, 분석, 진단하는 방식을 이용하게 된다.

광검출에는 광디텍터로 DVD 신호검출방식으로 많이 사용하는 광픽업 헤드를 이용할 수 있다. 이때, 패턴 전 면적을 단위 화소로 분할 측정하기 위해서 광픽업 헤드를 사용하는데, 헤드가 읽을 수 있는 최소 단위는 직경 1~2㎛의 스팟이므로, 이를 단위 화소로 하여 패턴 전 면적을 스캔하여 각 화소의 광세기를 기록하는 방식을 이용할 수 있다. 단위 화소 크기가 1㎛일 경우 1mm×1mm 크기의 할로우 패턴을 스캔하면 100만개의 화소에 대한 광세기 값을 얻게 되며 이들의 분포를 분석함으로써 테스트 영역의 투명 패턴 표면에 흡착된 침전물의 농도를 고감도로 측정할 수 있게 된다.

도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 진단키트 구조를 나타내며, 도8의 사진은 이런 진단키트에 채용될 수 있는 패드 어셈블리 및 이 패드 어셈블리 내의 테스트 영역 혹은 검출 패드 영역을 병행하여 나타낸다.

먼저, 진단 키트는 케이스(20) 내부에서 패드 전체의 형태를 유지시키기 위한 플라스틱 플레이트(11) 위에 한 쪽에서 다른 쪽으로 샘플 패드(13), 연결 패드(15), 검출패드(17) 및 흡수 패드(19)를 차례로 일부씩 겹치도록 설치하여 이루어진다. 이런 구성은 기존의 통상적인 진단 키트와 동일한 형태이며, 그 기능도 동일하게 이루어진다.

액상 검체는 화살표 B와 같은 방향으로 이동하게 되는데, 케이스(20)에 형성된 홀을 통해 샘플 패드(13)에 투입되고, 화살표 방향을 따라 전체 패드를 통해 흡수 패드(19) 방향으로 측방으로 이동하게 된다. 샘플 패드에 액상 검체 외에 측방 이동을 위한 반응액이 함께 투입될 수 있다.

단, 검출패드(17)에는 샘플 패드(13)에서 흡수 패드(19) 방향으로 테스트 영역(171)과 콘트롤 라인(173)이 형성되어 있다. 테스트 영역에는 본 발명의 특징을 이루는 다수의 미세분할 영역(171a)이 2차원 배열을 이루고 있다.

각각의 미세분할 영역(171a)은 가로세로 각각 1 내지 100마이크로미터 범위 이내에 있도록 형성되며, 돗트, 정사각형, 직사각형 등의 여러 형태를 가질 수 있다.

이런 미세분할 영역(171a)의 배열을 형성하기 위해 검출패드(17)를 이루는 반투과성 니트로셀루로즈 멤브레인 표면에 직접 포착물질(항체)를 묻히는 방법을 사용할 수도 있지만 미세분할 영역(171a)의 크기가 작고 미세분할 영역 사이의 간격이 작은 경우, 포착물질을 묻힐 때 검출패드(17)에서 번져 정확한 영역 및 정확한 배열을 형성하지 못할 수 있으므로 도11에 도시되듯이 테스트 영역(17)을 형성하는 유리기판이나 투명한 플라스틱 기판에 포착물질 방울을 떨어뜨려 미세분할 영역의 행렬을 형성하고, 건조시킨 상태에서 그 표면이 검출패드(17) 멤브레인 표면에 밀착시켜 생성할 수 있다.

또한, 도9에 나타나는 것과 같이 기판에 먼저 후막 인쇄를 통해 격자 라인에 해당하는 불투명 영역을 형성하고, 그 사이의 투명 부분에 포착물질 방울을 떨어뜨리거나 묻혀 미세분할 영역 배열 혹은 할로우 패턴을 형성하고, 마찬가지로 검출패드와 밀착시켜 사용할 수 있다.

도10은 도7과 같은 진단 키트에 검체를 투입한 후 그 결과를 리더기에서 검출하는 기본 구성을 개념적으로 도시한 것이다.

여기서는 생략되었지만 테스트 영역의 할로우 패턴 아래쪽에는 패드 어셈블리 전체의 틀을 잡아주는 투명 기판(11)이 있을 수 있고, 할로우 패턴이 별도의 투명 유리나 합성수지 기판에 포착물질 스폿을 형성하여 만든 것이라면 이에 밀착되는 검출패드(17)가 겹쳐지게 된다. 키트의 아래쪽에서 케이스에 형성된 홀을 통해 레이저나 기타 광원(210)의 광이 위쪽으로 투사되어 테스트 영역에서 패드 어셈블리를 통과하여 계속 위로 투사된다. 그 광경로에서 특히 레이저광과 같은 집속광이 아닌 경우 광집속을 위한 대물렌즈(221)가 있고, 패드 어셉블리를 통과한 지점에서 광디텍터인 포토다이오드(230) 이전 위치에 센서렌즈(233)가 놓일 수 있다.

광원과 여러 렌즈로 이루어진 광학계 및 광디텍터는 진단키트의 테스트 영역에 대해 상대적으로 이동하면서 미세분할 영역에 대한 결과 검출 및 진단이 이루어질 수 있다. 이런 상대적 이동을 위하여 스텝모터나 구동실린더 기타 액츄에이터가 사용될 수 있고, 평면적 이동을 위해서는 통상 서로 직교하는 방향으로 움직이는 것을 담당하는 두 개의 액츄에이터가 사용될 수 있다.

이러한 이동 가운데 각각의 미세분할 영역에서의 검출결과를 확인하기 위해서는 도12의 왼쪽 부분에 나타난 것과 같은 스캐닝 형태가 이루어질 수 있다. 이런 이동을 위해 도7의 화살표 B방향의 전후방 이동을 미세분할 영역들 사이의 간격만큼 진행하고, 그 상태에서 도7의 화살표 C 방향으로 이동을 역시 미세분할 영역들 사이의 그 방향 간격만큼 진행하는 스탭앤드리피트(step and repeat)방식 진행을 하고, 각 미세분할 영역에서는 정지된 상태에서 흡광도나 투광도를 측정할 수도 있지만, 검사의 신속성을 위해 특정 위치에서 머무르지 않고 도12의 화살표와 같이 정해진 경로를 연속적으로 이동하는 것이 이루어질 수 있다.

도12의 실선 화살표와 같이 미세분할 영역 행렬의 한 열에 대해 스캔이 이루어지면서 포토디텍터로 검출한 광량에 따라 전압 형태로 검출된 그래프가 도12의 왼쪽 부분이다. 여기서도 어두운 부분에서 높은 전압을 나타내고 있으므로 가운데 다섯 개의 저점이 한 열에 있는 투명한 5개의 미세분할 영역의 투광도 혹은 흡광도에 해당하게 된다.

도13은 도12의 왼쪽에 있는 그래프와 같이 미세분할 영역을 스캔할 때 나타나는 그래프이며, 단, 검체를 투입하기 전의 진단 키트의 미세분할 영역을 스캔한 결과를 나타낸다. 따라서, 모든 미세분할 영역은 항원 항체 반응에 의한 불투명 담채 물질 집적이 이루어지지 않아 투명 상태를 유지하고, 그래프상으로 일정하게 낮은 레벨을 유지하고 있다.

도14는 검체를 투입한 후의 진단 키트의 미세분할 영역을 스캔한 결과의 한 형태를 나타낸다. 미세분할 영역들 가운데 일부는 항원 항체 반응에 의한 불투명 담채 물질 집적되고 따라서 광원에서 조사되어 투과하는 광의 일부를 막게 되고, 따라서, 일부 영역(D)이 불투명 상태가 되어 그래프상으로 낮은 레벨 가운데 일부 높아진 변동을 나타내고 있다.

도15의 좌측 도면은 각 미세분할 영역의 광디텍터로 검출한 결과를 화상으로 재구성한 것이며, 우측 도면은 좌측 도면 상태의 화상을 각 미세분할 영역에 해당하는 화면 부분을 다른 부분과 구분, 분할하여 각 부분에서 콘트라스트를 증가하는 작업 및 필터링을 통해 밝기를 조절하여 항원 항체 응집 반응이 일어난 정도를 보다 명확하게 나타낸 화면이다.

이때, 광디텍터로서 CCD나 COMS와 같은 촬상소자를 사용하는 광디텍터를 사용하고, 이들 촬상소자는 많은 화소를 가지는 것을 고려하면, 광디텍터가 광량을 검출하고, 이를 전압 형태로 바꾸고, 이를 스캔 위치을 고려하여 조합하고 재구성하는 것 없이 다양한 모니터 디스플레이에 연결하여 바로 좌측 화상을 형성할 수 있고, 화상 영역을 컴퓨터에 내장된 화상분석 및 가공 프로그램을 이용하여 각 미세분할 영역마다 구분하고, 각 영역마다. 콘트라스트를 확대하는 영상 프로세싱 가공을 통해 우측 화상을 형성하는 것도 가능하다.

또한, 광디텍터의 신호를 처리함에 있어서 본 발명의 진단방법은 광디텍터의 감지신호를 필터로 여과하여 일정 이상의 크기, 가령 실험적으로 설정된 노이즈 크기 및 문턱 전압을 고려하여 정한 크기를 가진 신호만을 상기 미세분할 영역에서 검출 대상물이 검출된 유의미한 신호로 판별하는 방식으로 이루어질 수 있다.

이러한 본 발명에서는 통상 투과형 진단 키트를 주로 예시하고 있지만 반사형 진단키트를 완전히 배재하는 것은 아니며, 각 미세분할 영역의 투광도나 흡광도 대신에 반사도를 통해 항원항체 반응에 의한 응집이 있었는지, 응집의 정도가 어떤지를 확인할 수 있을 것이다.

한편, 미세분할 영역은 종래의 큰 미세분할 영역 내에서 별도의 서로 구분되는 포착물질 설치 영역을 만들어 형성할 수도 있고, 이런 경우, 미세분할 영역 사이에는 통상 불투명한 간격 영역이 존재하게 된다. 그러나, 본 발명 방법에 의하면 별도의 간격 영역 없이 가상의 종횡선을 설정하여 큰 할로우 영역을 미세분할 할로우 영역으로 형성하는 것도 가능하며, 이런 경우, 주로 광디텍터로 다수 화소를 가지는 촬상소자를 사용하고 촬영된 영상을 영상 프로세싱 방법으로 구분하는 방식으로 미세분할 영역을 소프트웨어적으로 형성하는 것도 생각할 수 있다.

본 발명의 신속진단키트에서 미세분할 영역의 크기는 통상의 레이저 스폿의 크기를 고려하여 한번 지나면서 하나의 미세분할 영역을 커버할 수 있는 크기로 하는 것이 테스트 영역을 검사하면서 일방의 전후로 반복적 스캔을 하지 않을 수 있다는 점에서 바람직하다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체적 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한　것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (8)

1. 면역 크로마토크래피 기술을 이용한 신속진단키트로서,
   기판 위에 일 측으로부터 샘플 패드, 결합 패드(conjugate pad), 검출 패드, 흡수 패드(absorbent pad)가 차례로 연결된 형태를 가지며,
   상기 검출패드의 테스트 영역에는 동일한 포착물질(항원)을 포함하는 복수의 미세분할 영역이 행렬형태로 설치됨을 특징으로 하는 신속진단키트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 미세분할 영역의 크기는 가로세로 각각이 1마이크로미터 이상 100마이크로미터 이하이고 상기 미세분할 영역 사이의 간격은 가로세로 각각의 방향으로 동일한 일정 거리씩 이격된 것을 특징으로 하는 신속진단키트.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 테스트 영역은 액상물질이 투과하기 좋은 다공성 재질의 광투과성의 (투명 혹은 반투명의) (니트로셀룰로오즈) 멤브레인 위에 광투과성의 기판을 접촉시켜 형성한 것이고, 상기 광투과성 기판의 멤브레인 접촉면에는 상기 미세분할 영역마다 항원(포착물질) 층이 설치되어 이루어진 것임을 특징으로 하는 신속진단키트.
4. 신속진단키트를 이용한 진단방법으로서,
   광원의 광은 상기 신속진단키트에서 상기 테스트 영역의 상기 미세분할 영역을 모두 통과하면서 광디텍터에서 상기 미세분할 영역 각각의 흡광도 혹은 광투과도를 측정하여 검체에서 검출 대상물(항원)이 존재하는가를 진단하는 것을 특징으로 하는 신속진단키트를 이용한 진단방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 광은 레이저광으로서 상기 테스트 영역 내에서 상기 미세분할 영역 각각에 대해 상대적으로 이동하는 스캔을 통해 순차적으로 상기 미세분할 영역 각각에 대한 흡광도 혹은 광투과도를 측정하는 것을 특징으로 하는 신속진단키트를 이용한 진단방법.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 광은 동시에 상기 미세분할 영역 전부나 적어도 복수 개를 통과하고, 상기 광디텍터는 복수의 화소의 평면적 조합으로 이루어진 촬상소자이며, 상기 광이 동시에 통과한 미세분할 영역들 각각의 흡광도 혹은 광투과도는 상기 촬상소자에 의한 화상에서 상기 미세분할 영역 각각에 대응하는 화소 영역(개별화소 혹은 화소집단)의 총괄적 밝기를 화상분석프로그램을 내장한 컴퓨터로 분석함으로써 구분 측정할 수 있도록 이루어진 것임을 특징으로 하는 신속진단키트를 이용한 진단방법.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 광디텍터의 감지신호를 필터로 여과하여 일정 이상의 크기를 가진 신호만을 상기 미세분할 영역에서 검출 대상물이 검출된 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 신속진단키트를 이용한 진단 방법.
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 광디텍터의 감지신호를 바탕으로 만들어진 화상을 미세분할 영역에 대응되는 영역으로 구분하고, 구분된 각 영역마다 상기 화상의 콘트라스트를 증가 확대하여 나타내는 과정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신속진단키트를 이용한 진단방법.

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