KR20190033883A - Apparatus and method for sample analysis - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시료 분석 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 혈액 샘플 내 박테리아의 존재 여부 및 박테리아의 항생제 감수성 검사를 수행할 수 있는 시료 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sample analyzer and method, and more particularly, to a sample analyzer and method capable of performing the presence of bacteria in a blood sample and the antibiotic susceptibility test of bacteria.
박테리아 감염으로 인해 패혈증이 발생하는데, 현재 임상에서 사용되는 방법으로는, 증상 발현 이후 패혈증을 진단하는 데까지 혈액배양을 위해 하루 정도 시간이 소요되고, 진단 이후 적절한 항생제 투여를 위해 다양한 항생제 농도에 따른 박테리아의 항생제 감수성 검사를 실시하는 데 약 하루가 더 소요된다.Bacterial infection causes sepsis. Currently, the method used in clinical practice is one day for blood cultivation to diagnose sepsis after the onset of symptoms. For the appropriate antibiotic administration after diagnosis, It takes about one more day to perform an antibiotic susceptibility test.
이와 같이 패혈증 증상 발현 이후 항생제 투여까지 약 40시간 정도가 소모되는데, 1시간이 늦어질 때마다 환자의 생존율은 10% 정도 감소한다. 따라서 이 시간을 단축하기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다.Thus, after the manifestation of sepsis, antibiotics are consumed for about 40 hours, and the patient's survival rate is reduced by about 10% every one hour. Therefore, a lot of studies are being conducted to shorten this time.
예를 들어, 2004년 10월 14일에 출원된 KR10-2014-0138535에는 '다양한 종류의 항생제 및 농도에서 반응하는 미생물 세포의 모양 및 성장 변화 분석을 이용한 신속한 항균제 감수성 검사 방법 및 이를 위한 자동화된 세포 이미지 분석 시스템'에 대하여 개시되어 있다.For example, KR10-2014-0138535, filed on October 14, 2004, describes a rapid antimicrobial susceptibility testing method using the analysis of the shape and growth change of microbial cells reacting with various kinds of antibiotics and concentrations, Image analysis system '.
일 실시예에 따른 목적은 빠른 시간 내에 저비용으로 혈액 샘플 내 박테리아의 존재 여부 및 박테리아의 항생제 감수성 검사를 수행할 수 있어, 질병 진단을 신속하게 수행할 수 있는 시료 분석 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a sample analyzing apparatus and method capable of rapidly diagnosing disease by rapidly testing the presence of bacteria in a blood sample and an antibiotic susceptibility test of bacteria in a short period of time.
일 실시예에 따른 목적은 환자로부터 혈액 샘플 채취 후에 혈액 배양 단계를 별도로 거치지 않고, 박테리아의 존재 유무를 1시간 내에 판단할 수 있으며, 총 4시간 내에 다양한 항생제의 다양한 농도에 대한 감수성 검사를 수행할 수 있는 시료 분석 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The objective of one embodiment is to determine the presence or absence of bacteria in one hour without taking a blood culture step after taking a blood sample from a patient and to perform a sensitivity test for various concentrations of various antibiotics within a total of 4 hours And a method for analyzing a sample.
일 실시예에 따른 목적은 나노 다공성막을 이용하여 혈액 샘플로부터 박테리아를 신속하게 검출할 수 있는 시료 분석 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of an embodiment is to provide a sample analyzing apparatus and method capable of rapidly detecting bacteria from a blood sample using a nanoporous membrane.
일 실시예에 따른 목적은 박테리아가 시료로부터 분리된 후 위치 고정된 상태에서 배양액에 의해 배양되고, 배양액 내에서 박테리아와 근접하게 렌즈 유닛을 위치시킴으로써 선명한 이미지를 획득할 수 있는 시료 분석 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of an embodiment is to provide a sample analyzing apparatus and method capable of acquiring a clear image by locating a lens unit in proximity to a bacteria in a culture liquid, the sample being cultured by a culture medium in a fixed position after the bacteria are separated from the sample .
일 실시예에 따른 목적은 박테리아와 배양액이 혼합된 박테리아 샘플이 위치 고정된 상태에서 항생제와 반응하고, 항생제가 포함된 배양액 내에서 박테리아와 근접하게 렌즈 유닛을 위치시킴으로써 선명한 이미지를 획득할 수 있는 시료 분석 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide a method and an apparatus for obtaining a clear image by positioning a lens unit in proximity to a bacteria in a culture solution containing an antibiotic and reacting the bacterial sample mixed with the culture medium with the antibiotic in a fixed position, And to provide an analysis apparatus and method.
일 실시예에 따른 목적은 웰 유닛 내에 용이하게 제거 가능한 하이드로젤층을 형성함으로써, 혈액 샘플 내 박테리아의 존재 여부를 검출한 후에 용이하게 미생물 세포 샘플을 분주시킬 수 있는 시료 분석 장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of an embodiment is to provide a sample analyzing apparatus and method capable of easily dividing a microbial cell sample after detecting the presence of bacteria in a blood sample by forming a hydrogel layer easily removable in a well unit .
일 실시예에 따른 목적은 패혈증 진단 및 적절한 항생제 투여를 위한 검사에 활용될 수 있고, 결핵균의 항생제 감수성 검사에도 활용될 수 있어 패혈증 또는 결핵에 의한 환자의 사망률을 감소시킬 수 있는 시료 분석 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The object of the present invention is to provide a sample analyzer and method capable of reducing the mortality rate of patients suffering from sepsis or tuberculosis because they can be used for diagnosis of sepsis and for testing for appropriate antibiotic administration and also for testing antibiotic susceptibility of Mycobacterium tuberculosis .
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 시료 분석 장치는, 개방된 상단을 통해 검출 대상이 포함된 시료가 주입되고 하단에 상기 검출 대상을 상기 시료로부터 분리시키는 다공성막이 구비되는 웰 유닛; 상기 웰 유닛에 연결되어 상기 다공성막의 상하부 간의 압력차를 발생시키는 압력 조절부; 및 상기 웰 유닛 상에 배치되어 상기 검출 대상에 대한 이미지를 획득하는 이미지 획득부;를 포함하고, 상기 다공성막의 상하부 간의 압력차에 의해 상기 시료가 상기 다공성막을 통해 배출되어 상기 다공성막의 상부에 검출 대상이 위치되고, 상기 다공성막의 상부에 생성된 하이드로젤층에 의해 상기 검출 대상의 위치가 고정된 상태에서 상기 이미지 획득부에 의해 상기 검출 대상에 대한 이미지가 획득될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a sample analyzer comprising: a well unit having a porous membrane for injecting a sample containing an object to be detected through an opened upper end thereof and separating the object to be detected from the sample at a lower end thereof; A pressure regulator connected to the well unit to generate a pressure difference between upper and lower portions of the porous membrane; And an image acquisition unit disposed on the well unit to acquire an image of the detection target, wherein the sample is discharged through the porous membrane by a pressure difference between upper and lower portions of the porous membrane, And the image of the detection target can be obtained by the image obtaining unit in a state where the position of the detection target is fixed by the hydrogel layer formed on the top of the porous film.
일 측에 의하면, 상기 웰 유닛은 제1 웰 유닛 및 제2 웰 유닛을 포함하고, 상기 검출 대상은 상기 제1 웰 유닛 내에서 상기 하이드로젤층이 제거된 후에 상기 제2 웰 유닛에 분주될 수 있다.According to one aspect, the well unit includes a first well unit and a second well unit, and the detection object may be dispensed into the second well unit after the hydrogel layer is removed in the first well unit .
일 측에 의하면, 상기 다공성막의 구멍 크기는 상기 검출 대상의 크기 또는 상기 이미지 획득부의 조사광의 파장에 해당하는 회절한계보다 작게 마련될 수 있다.According to one aspect, the hole size of the porous film may be smaller than the diffraction limit corresponding to the size of the detection target or the wavelength of the irradiation light of the image obtaining unit.
일 측에 의하면, 상기 웰 유닛은, 상기 다공성막을 지지하는 다공성 지지막;을 더 포함하고, 상기 다공성 지지막의 구멍 크기는 상기 다공성막의 구멍 크기보다 크게 마련될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the well unit further includes a porous support membrane supporting the porous membrane, and the pore size of the porous support membrane may be larger than the pore size of the porous membrane.
일 측에 의하면, 상기 이미지 획득부는, 일단이 상기 웰 유닛의 개방된 상단을 통해 삽입되어 상기 시료 내에 배치되는 렌즈 유닛; 및 상기 웰 유닛의 상부에서 상기 렌즈 유닛의 타단과 광학적으로 연결되는 현미경 유닛을 포함하고, 상기 렌즈 유닛에 의해 상기 검출 대상에 대한 이미지가 릴레이되어 상기 현미경 유닛에 전달되고, 상기 현미경 유닛에서 상기 검출 대상에 대한 이미지를 분석할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the image obtaining unit includes: a lens unit having one end inserted through an open upper end of the well unit and disposed in the sample; And a microscope unit optically connected to the other end of the lens unit at an upper portion of the well unit, wherein an image for the detection object is relayed to the microscope unit by the lens unit, You can analyze the image of the object.
일 측에 의하면, 상기 이미지 획득부는 상기 제1 웰 유닛의 상부에서 상기 현미경 유닛과 상기 렌즈 유닛을 통해 광을 조사함으로써 광조사와 이미지 획득의 개구수(numerical aperture)를 동일하게 하여 상기 검출 대상에 대한 이미지 해상도를 향상시킬 수 있다.According to one aspect of the present invention, the image acquiring unit irradiates light through the microscope unit and the lens unit at an upper part of the first well unit to make the numerical aperture of the light irradiation and the image acquisition the same, The image resolution can be improved.
일 측에 의하면, 상기 이미지 획득부는, 상기 렌즈 유닛 또는 상기 현미경 유닛을 상기 웰 유닛 상에서 이동시키는 구동 유닛;을 더 포함하고, 상기 웰 유닛은 어레이 형태로 마련되고, 상기 구동 유닛에 의해 상기 렌즈 유닛 및 상기 현미경 유닛이 상기 어레이 형태의 웰 유닛 상에서 함께 이동할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the image acquisition unit further includes a drive unit for moving the lens unit or the microscope unit on the well unit, wherein the well unit is provided in an array form, And the microscope unit may move together on the array type of well unit.
일 측에 의하면, 상기 이미지 획득부는, 상기 렌즈 유닛 또는 상기 현미경 유닛을 상기 웰 유닛 상에서 이동시키는 구동 유닛;을 더 포함하고, 상기 웰 유닛 및 상기 렌즈 유닛은 어레이 형태로 마련되고, 상기 구동 유닛에 의해 상기 어레이 형태의 렌즈 유닛이 상기 웰 유닛 내에 삽입된 후에, 상기 현미경 유닛이 상기 어레이 형태의 렌즈 유닛 상에서 스캔할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the image obtaining unit further includes a drive unit for moving the lens unit or the microscope unit on the well unit, wherein the well unit and the lens unit are provided in an array form, After the array type lens unit is inserted into the well unit, the microscope unit can scan on the array type lens unit.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 시료 분석 방법은, 미생물 세포가 포함된 시료를 하단에 다공성막이 구비된 제1 웰 유닛 내 주입하는 단계; 상기 다공성막에 의해 상기 미생물 세포를 상기 시료로부터 분리시키는 단계; 상기 제1 웰 유닛의 다공성막 상에 하이드로젤층을 생성하여 상기 미생물 세포의 위치를 고정시키는 단계; 상기 제1 웰 유닛 내에 상기 미생물 세포를 배양시키기 위한 배양액을 주입하는 단계; 제1 세포 이미지를 획득하는 단계; 및 상기 제1 세포 이미지를 분석하는 단계;를 포함하고, 상기 미생물 세포가 상기 하이드로젤층에 의해 위치 고정된 상태에서 상기 배양액에 의해 배양되고, 상기 제1 세포 이미지를 획득하는 단계에서, 상기 제1 세포 이미지는 시간차를 두고 복수 개의 이미지로 획득되고, 상기 복수 개의 이미지의 비교를 통해 상기 미생물 세포의 분열 여부 또는 존재 여부가 결정될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of analyzing a sample, comprising: injecting a sample containing microbial cells into a first well unit having a porous membrane at a lower end; Separating the microbial cells from the sample by the porous membrane; Generating a hydrogel layer on the porous membrane of the first well unit to fix the location of the microbial cells; Injecting a culture solution for culturing the microbial cells in the first well unit; Obtaining a first cell image; And analyzing the first cell image, wherein in the step of obtaining the first cell image, the microorganism cells are cultured by the culture medium in a state where the microorganism cells are fixed by the hydrogel layer, The cell image may be acquired with a plurality of images at different time intervals, and the presence or absence of the microbial cells may be determined through comparison of the plurality of images.
일 측에 의하면, 상기 제1 세포 이미지를 분석하는 단계에서 상기 시료 내 미생물 세포가 존재하는 것으로 결정되면, 상기 제1 웰 유닛 내에 생성된 하이드로젤층을 제거하여 상기 미생물 세포의 위치 고정을 해제하는 단계; 상기 다공성막에 의해 상기 미생물 세포를 하이드로젤 및 배양액으로부터 분리시키는 단계; 상기 제1 웰 유닛 내에 상기 배양액을 주입하는 단계; 상기 미생물 세포 및 상기 배양액의 혼합물을 하단에 다공성막이 구비된 제2 웰 유닛에 분주시키는 단계; 상기 다공성막에 의해 상기 미생물 세포를 상기 미생물 세포 및 상기 배양액의 혼합물로부터 분리시키는 단계; 상기 제2 웰 유닛의 다공성막 상에 하이드로젤층을 생성하여 상기 미생물 세포의 위치를 고정시키는 단계; 상기 제2 웰 유닛 내에 항생제를 주입하는 단계; 제2 세포에 대한 이미지를 획득하는 단계; 및 상기 제2 세포에 대한 이미지를 분석하는 단계;를 포함하고, 상기 미생물 세포는 고정된 위치에서 상기 배양액 및 상기 항생제에 의해 분열 또는 사멸하고, 상기 제2 세포에 대한 이미지로부터 상기 미생물 세포의 항생제에 대한 감수성이 결정될 수 있다.According to one aspect of the present invention, in the step of analyzing the first cell image, when it is determined that the microbial cells in the sample are present, removing the hydrogel layer generated in the first well unit to release the position fixation of the microbial cells ; Separating the microbial cells from the hydrogel and the culture liquid by the porous membrane; Injecting the culture medium into the first well unit; Dividing the mixture of the microbial cells and the culture liquid into a second well unit having a porous membrane at the bottom; Separating the microbial cells from the mixture of the microbial cells and the culture medium by the porous membrane; Generating a hydrogel layer on the porous membrane of the second well unit to fix the location of the microbial cells; Injecting an antibiotic into the second well unit; Obtaining an image for a second cell; And analyzing an image of the second cell, wherein the microbial cell is cleaved or killed by the culture medium and the antibiotic at a fixed position, and the antibiotic of the microbial cell Can be determined.
일 측에 의하면, 상기 제1 세포 이미지를 획득하는 단계는, 상기 제1 웰 유닛 내에 렌즈 유닛을 위치시키는 단계; 및 상기 렌즈 유닛에 현미경 유닛을 광학적으로 연결하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 웰 유닛 내에 렌즈 유닛을 위치시키는 단계에서, 상기 렌즈 유닛의 일단은 상기 다공성막 및 상기 현미경 유닛 사이에서 상기 배양액 내에 배치될 수 있다.According to one aspect, the step of acquiring the first cell image comprises: positioning a lens unit in the first well unit; And optically connecting the microscope unit to the lens unit, wherein in the step of positioning the lens unit in the first well unit, one end of the lens unit is positioned between the porous membrane and the microscope unit, .
일 측에 의하면, 상기 제1 웰 유닛 내에 렌즈 유닛을 위치시키는 단계 전에, 상기 렌즈 유닛을 소독하는 단계;를 더 포함하고, 상기 렌즈 유닛은 자외선 조사, 용액에 의한 세척, 초음파 세척 또는 가열에 의해 소독될 수 있다.According to one aspect, the method further comprises disinfecting the lens unit before positioning the lens unit in the first well unit, wherein the lens unit is irradiated by ultraviolet light irradiation, cleaning by solution, ultrasonic cleaning or heating It can be disinfected.
일 측에 의하면, 상기 제1 세포 이미지를 분석하는 단계는, 상기 미생물 세포에 대하여 특이적인 염색을 하는 단계;를 포함하고, 상기 특이적인 염색은 그람 염색, 세포막에 특이적인 염색, 세포액에 특이적인 염색 또는 DNA 서열에 특이적인 염색을 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the step of analyzing the first cell image includes a step of performing specific staining on the microbial cells, wherein the specific staining is carried out by using a staining method such as Gram stain, specific membrane staining, And may include staining or specific staining for DNA sequences.
일 측에 의하면, 상기 다공성막에 의해 상기 미생물 세포를 상기 시료로부터 분리시키는 단계는, 상기 다공성막의 상하부 간의 압력차를 발생시키는 단계;를 포함하고, 상기 다공성막의 상하부 간의 압력차에 의해 상기 미생물 세포가 상기 다공성막의 상부에 위치되고 상기 시료는 상기 다공성막을 통해 배출될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the step of separating the microbial cells from the sample by the porous membrane includes generating a pressure difference between the upper and lower portions of the porous membrane. The pressure difference between the upper and lower portions of the porous membrane causes the microbial cells Is positioned on top of the porous membrane and the sample can be discharged through the porous membrane.
일 측에 의하면, 상기 다공성막에 의해 상기 미생물 세포를 상기 시료로부터 분리시키는 단계는, 상기 제1 웰 유닛 내에 버퍼 용액을 주입하는 단계;를 더 포함하고, 상기 다공성막의 상하부 간의 압력차에 의해 상기 버퍼 용액이 상기 다공성막을 통하여 배출될 수 있다.According to one aspect of the present invention, separating the microbial cells from the sample by the porous membrane further comprises injecting a buffer solution into the first well unit, wherein the step of separating the microbial cells from the sample by the pressure difference between the upper and lower portions of the porous membrane The buffer solution can be discharged through the porous membrane.
일 측에 의하면, 상기 제1 웰 유닛 내에 하이드로젤층을 생성하여 상기 미생물 세포의 위치를 고정시키는 단계는, 상기 제1 웰 유닛 내에 알지네이트 용액을 주입하는 단계; 및 상기 제1 웰 유닛 내에 칼슘 용액을 주입하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 웰 유닛 내에 생성된 하이드로젤층을 제거하여 상기 미생물 세포의 위치 고정을 해제하는 단계는, 상기 제1 웰 유닛 내에 1가 양이온 용액을 주입하는 단계;를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the step of generating a hydrogel layer in the first well unit to fix the position of the microbial cells includes: injecting an alginate solution into the first well unit; And injecting a calcium solution into the first well unit, wherein the step of releasing the position of the microbial cells by removing the hydrogel layer produced in the first well unit comprises: And injecting a cationic solution.
일 측에 의하면, 상기 제1 웰 유닛 내에 하이드로젤층을 생성하여 상기 미생물 세포의 위치를 고정시키는 단계는, 상기 제1 웰 유닛 내에 Poly-N-이소프로필 아크릴 아미드(poly NIPAM)를 주입하는 단계; 및 상기 Poly-N-이소프로필 아크릴 아미드가 가교되도록 상기 제1 웰 유닛에 열을 가하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 웰 유닛 내에 생성된 하이드로젤층을 제거하여 상기 미생물 세포의 위치 고정을 해제하는 단계는, 상기 제1 웰 유닛의 온도를 낮추는 단계;를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the step of generating a hydrogel layer in the first well unit to fix the position of the microbial cell includes: injecting poly-N-isopropylacrylamide (poly NIPAM) into the first well unit; And heating the first well unit to crosslink the poly-N-isopropylacrylamide, wherein the hydrogel layer generated in the first well unit is removed to release the fixing of the microbial cells The step of lowering the temperature of the first well unit may include the step of lowering the temperature of the first well unit.
일 실시예에 따른 시료 분석 장치 및 방법에 의하면, 빠른 시간 내에 저비용으로 혈액 샘플 내 박테리아의 존재 여부 및 박테리아의 항생제 감수성 검사를 수행할 수 있어, 질병 진단을 신속하게 수행할 수 있다.According to the apparatus and method for analyzing a sample according to one embodiment, the presence of bacteria in a blood sample and the antibiotic susceptibility test of a bacteria can be performed quickly and at low cost, and the diagnosis of diseases can be performed quickly.
일 실시예에 따른 시료 분석 장치 및 방법에 의하면, 환자로부터 혈액 샘플 채취 후에 혈액 배양 단계를 별도로 거치지 않고, 박테리아의 존재 유무를 1시간 내에 판단할 수 있으며, 총 4시간 내에 다양한 항생제의 다양한 농도에 대한 감수성 검사를 수행할 수 있다.According to the apparatus and method for analyzing a sample according to an embodiment, it is possible to determine the presence or absence of a bacterium within one hour without taking a blood culture step after collecting a blood sample from the patient, A susceptibility test can be performed.
일 실시예에 따른 시료 분석 장치 및 방법에 의하면, 나노 다공성막을 이용하여 혈액 샘플로부터 박테리아를 신속하게 검출할 수 있다.According to the apparatus and method for analyzing a sample according to an embodiment, bacteria can be rapidly detected from a blood sample using a nanoporous membrane.
일 실시예에 따른 시료 분석 장치 및 방법에 의하면, 박테리아가 시료로부터 분리된 후 위치 고정된 상태에서 배양액에 의해 배양되고, 배양액 내에서 박테리아와 근접하게 렌즈 유닛을 위치시킴으로써 선명한 이미지를 획득할 수 있다.According to the sample analyzing apparatus and method according to one embodiment, a clear image can be obtained by placing the lens unit in close proximity to the bacteria in the culture liquid, after the bacteria are separated from the sample, .
일 실시예에 따른 시료 분석 장치 및 방법에 의하면, 박테리아와 배양액이 혼합된 박테리아 샘플이 위치 고정된 상태에서 항생제와 반응하고, 항생제가 포함된 배양액 내에서 박테리아와 근접하게 렌즈 유닛을 위치시킴으로써 선명한 이미지를 획득할 수 있다.According to the sample analyzing apparatus and method according to the embodiment, the bacteria sample mixed with the bacteria and the culture solution react with the antibiotic in a fixed position, and the lens unit is positioned close to the bacteria in the culture solution containing the antibiotic, Can be obtained.
일 실시예에 따른 시료 분석 장치 및 방법에 의하면, 웰 유닛 내에 용이하게 제거 가능한 하이드로젤층을 형성함으로써, 혈액 샘플 내 박테리아의 존재 여부를 검출한 후에 용이하게 미생물 세포 샘플을 분주시킬 수 있다.According to the apparatus and method for analyzing a sample according to an embodiment, the microorganism cell sample can be easily dispensed after the presence of bacteria in the blood sample is detected by forming a hydrogel layer easily removable in the well unit.
일 실시예에 따른 시료 분석 장치 및 방법에 의하면, 패혈증 진단 및 적절한 항생제 투여를 위한 검사에 활용될 수 있고, 결핵균의 항생제 감수성 검사에도 활용될 수 있어 패혈증 또는 결핵에 의한 환자의 사망률을 감소시킬 수 있다.According to the sample analyzing apparatus and method according to one embodiment, it can be used for the diagnosis of sepsis and the test for appropriate antibiotic administration, and it can be used for the test for antibiotic sensitivity of Mycobacterium tuberculosis, thereby reducing the mortality rate of patients suffering from sepsis or tuberculosis have.
도 1은 일 실시예에 따른 시료 분석 장치의 구성을 도시한다.
도 2는 제1 웰 유닛을 도시한다.
도 3은 렌즈 유닛의 광학 설계 모습을 도시한다.
도 4(a) 내지 (c)는 어레이 형태의 웰 유닛 및 렌즈 유닛과 현미경 유닛에 의해 스캐닝되는 모습을 도시한다.
도 5 및 6은 일 실시예에 따른 시료 분석 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 혈액 샘플 내 박테리아의 존재 여부를 검출하는 모습을 도시한다.1 shows a configuration of a sample analyzing apparatus according to an embodiment.
Figure 2 shows the first well unit.
Fig. 3 shows an optical design view of the lens unit.
Figs. 4 (a) to 4 (c) show an array type well unit and a state in which it is scanned by a lens unit and a microscope unit.
5 and 6 are flowcharts illustrating a sample analysis method according to an embodiment.
FIG. 7 shows the detection of the presence of bacteria in a blood sample.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference symbols as possible even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the best of an understanding clear.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be " connected, " " coupled, " or " connected. &Quot;
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The components included in any one embodiment and the components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, the description of any one embodiment may be applied to other embodiments, and a detailed description thereof will be omitted in the overlapping scope.
도 1은 일 실시예에 따른 시료 분석 장치의 구성을 도시하고, 도 2는 제1 웰 유닛을 도시하고, 도 3은 렌즈 유닛의 광학 설계 모습을 도시하고, 도 4(a) 내지 (c)는 어레이 형태의 웰 유닛 및 렌즈 유닛과 현미경 유닛에 의해 스캐닝되는 모습을 도시한다.Fig. 1 shows a configuration of a sample analyzing apparatus according to an embodiment, Fig. 2 shows a first well unit, Fig. 3 shows an optical design view of a lens unit, Figs. 4 (a) Shows an array type well unit and a state in which it is scanned by the lens unit and the microscope unit.
도 1을 참조하여, 일 실시예에 따른 시료 분석 장치(10)는 제1 웰 유닛(100), 압력 조절부(200), 이미지 획득부(300) 및 제2 웰 유닛(400)을 포함할 수 있다.1, a
이때, 일 실시예에 따른 시료 분석 장치(10)는 시료 내 검출 대상의 존재 여부를 검출하고, 검출 대상의 기능을 검사하기 위한 것으로서, 이하에서는 시료가 혈액 샘플이고 검출 대상이 박테리아와 같은 미생물 세포인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.Hereinafter, the
특히, 도 2를 참조하여, 제1 웰 유닛(100)은 개방된 상단 및 다공성막(102)이 장착된 하단을 구비할 수 있다.2, the
이때, 개방된 상단을 통해 박테리아가 포함된 혈액 샘플이 주입될 수 있다. 예를 들어, 혈액 샘플은 환자의 혈액 샘플에서 혈구 세포를 제거하고, 박테리아는 포함하고 있는 혈장(plasma)이 될 수 있다.At this time, a blood sample containing the bacteria can be injected through the open top. For example, a blood sample can be a plasma that removes blood cells from a blood sample of a patient and contains the bacteria.
상기 다공성막(102)에 구비된 구멍 크기는 10nm 내지 1um로 마련될 수 있으며, 예를 들어 1-2um 수준인 박테리아의 크기보다 작게 마련될 수 있다.The
또한, 이미지 분석을 위해 조사하는 조명광의 파장에 의한 회절한계(diffraction limit)보다 작게 마련될 수 있다. 구멍 크기가 회절한계보다 작아지면 각 구멍을 통해 산란되는 빛을 줄일 수 있어 선명한 이미지를 획득하는 데 도움이 될 수 있다.Further, it may be provided to be smaller than the diffraction limit due to the wavelength of the illumination light to be irradiated for image analysis. If the hole size is smaller than the diffraction limit, the light scattering through each hole can be reduced, which can help obtain clear images.
제1 웰 유닛(100)의 개방된 상단을 통해 박테리아가 포함된 혈장이 주입되는 경우 다공성막(102)을 통해 혈장은 배출되는 반면, 박테리아는 다공성막(102)의 상측에 유지되어, 혈장으로부터 박테리아가 분리될 수 있다.When plasma containing bacteria is injected through the open upper end of the
또한, 제1 웰 유닛(100)은 다공성 지지막(104)을 더 포함할 수 있다.Further, the
상기 다공성 지지막(104)는 다공성막(102)의 기계적 안정성을 높이기 위한 것으로서, 다공성막(102)의 하측에 배치되어 다공성막(102)을 지지할 수 있다.The
이때, 다공성 지지막(104)에 구비된 구멍의 크기는 다공성막(102)에 구비된 구멍의 크기보다 크게 마련될 수 있다. 이에 의해 다공성막(102)에서 박테리아와 분리된 혈장이 다공성 지지막(104)에 구비된 구멍을 통해서 원활하게 배출될 수 있다.At this time, the size of the holes provided in the
상기 다공성 지지막(104)의 배치 및 구조는 다양하게 마련될 수 있으며, 다공성막(102)을 효과적으로 지지할 수 있고, 다공성막(102)에서 박테리아와 분리된 혈장이 다공성 지지막(104)에 구비된 구멍을 통해서 원활하게 배출될 수 있다면 어느 것이든지 가능하다.The arrangement and structure of the
전술된 제1 웰 유닛(100)에는 압력 조절부(200)가 연결될 수 있다.The
상기 압력 조절부(200)는 제1 웰 유닛(100)에서 다공성막(102)의 상하부 간의 압력차를 발생시키기 위한 것으로서, 구체적으로 도시되지는 않았으나, 제1 웰 유닛(100)의 하단에 연결되어 제1 웰 유닛(100)에 대하여 음압이 걸리게 할 수 있다.The
이러한 압력 조절부(200)의 석션 기능을 통해 혈장 샘플이 다공성막(102)을 통해서 배출되어, 다공성막(102)의 상부에는 혈장 샘플 내 포함된 박테리아가 위치되고 다공성막(102)의 하부에는 박테리아가 제거된 혈장 샘플이 배출될 수 있다.Plasma samples are discharged through the
이때, 압력 조절부(200)에 의해 가해지는 압력이 너무 강하게 되면, 박테리아가 파괴되어 다공성막(102)을 통하여 배출될 수 있으므로, 압력 조절부(200)는 제1 웰 유닛(100)에 박테리아가 파괴되지 정도의 압력을 가하는 것이 바람직할 수 있다.At this time, if the pressure applied by the
이와 같이 제1 웰 유닛(100)은 다공성막(102) 및 압력 조절부(200)를 이용함으로써, 일반적인 원심분리기(centrifuge)를 사용하지 않고도, 혈장으로부터 박테리아를 용이하게 분리시킬 수 있다.As described above, the
한편, 전술된 제1 웰 유닛(100) 상에는 이미지 획득부(300)가 배치되어, 박테리아에 대한 이미지를 획득할 수 있다.On the other hand, on the
상기 이미지 획득부(300)는 이미지 분석을 통해서 박테리아의 존재 및 분열 여부를 검출하기 위한 것으로서, 렌즈 유닛(310), 현미경 유닛(320) 및 구동 유닛(330)을 포함할 수 있다.The
상기 렌즈 유닛(310)은 비교적 짧은 working distance를 갖는 릴레이 렌즈(relay lens), 예를 들어, GRIN lens 형태의 rod lens로 마련될 수 있으며, 다공성막(102) 상의 박테리아 이미지를 릴레이시켜 현미경 유닛(320)으로 전달할 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이 광학 설계될 수 있다.The
이때, 렌즈 유닛(310)의 공기 중 (현미경 유닛(320)의 대물렌즈 측) working distance는 0.97mm보다 작고, 물속 (제1 웰 유닛(100) 내부) working distance는1.3mm보다 작게 마련될 수 있다.At this time, the working distance of the
또한, 렌즈 유닛(310)의 일단은 제1 웰 유닛(100)의 개방된 상단을 통해서 삽입되어 현미경 유닛(320)의 대물렌즈와 다공성막(102) 사이에 위치될 수 있다.Also, one end of the
이때, 렌즈 유닛(310)은 다공성막(102)에 인접하게 배치될 수 있으며, 제1 웰 유닛(100) 내에 배양액이 주입되는 경우, 렌즈 유닛(310)을 배양액 내에 직접 담금으로써 다공성막(102) 상의 박테리아에 대한 선명한 이미지를 획득할 수 있다.In this case, the
일반적으로 다공성막(102)은 투명하지 않기 때문에 제1 웰 유닛(100)의 하부에서 이미지를 획득하기 어렵고, 현미경 유닛(320)에 구비된 대물렌즈의 초점거리가 짧기 때문에 제1 웰 유닛(100)의 상부에서 선명한 이미지를 획득하기가 어려울 수 있다.Since the
따라서 렌즈 유닛(310)이 릴레이 렌즈로 마련되어 제1 웰 유닛(100) 내에서 다공성막(102)과 현미경 유닛(320)에 구비된 대물렌즈 사이에 위치됨으로써 렌즈 유닛(310)을 통해 획득된 다공성막(102) 상의 박테리아에 대한 선명한 이미지가 현미경 유닛(320)에 전달될 수 있다.The
또한, 렌즈 유닛(310)이 제1 웰 유닛(100)의 개방된 상단을 통해서 삽입되기 전에, 제1 웰 유닛(100)의 다공성막(102) 상에 하이드로젤층을 생성하여 다공성막(102) 상에 분리된 박테리아의 위치를 고정하고 제1 웰 유닛(100) 내에 배양액을 주입하여 박테리아를 배양하여, 렌즈 유닛(310)과 일정한 거리에 박테리아가 위치되게 함으로써 auto focusing 등과 같은 이미지 획득 작업이 더욱 수월하게 될 수 있다.It is also possible to generate a hydrogel layer on the
전술된 렌즈 유닛(310)에는 현미경 유닛(320)이 광학적으로 연결될 수 있다.The
구체적으로, 현미경 유닛(320)은 제1 웰 유닛(100)의 상부에서 렌즈 유닛(310)의 타단과 광학적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 유닛(310)의 타단과 현미경 유닛(320)의 대물렌즈가 서로 인접하게 배치되어, 렌즈 유닛(310)에 의해 릴레이된 다공성막(102) 상의 박테리아 이미지가 대물렌즈에 전달될 수 있다.Specifically, the
또한, 현미경 유닛(320)은 렌즈 유닛(310)에 의해 릴레이된 다공성막(102) 상의 박테리아 이미지를 분석할 수 있다. 예를 들어, 현미경 유닛(320)은 다공성막(102) 상의 박테리아 이미지를 분석함으로써 박테리아에 대한 이미지를 획득하여 박테리아의 존재 및 분열 여부를 검출할 수 있다.In addition, the
이때, 현미경 유닛(320)은 렌즈 유닛(310)을 통해서 시간차를 두고 복수 개의 이미지를 획득하고, 복수 개의 이미지의 비교를 통하여 박테리아의 존재 여부 또는 박테리아의 분열 여부를 검출할 수 있다.At this time, the
게다가, 제1 웰 유닛(100)의 상부에서 현미경 유닛(320) 및 렌즈 유닛(310)을 통해 광을 조사함으로써 광조사와 이미지 획득의 개구수(numerical aperture)를 동일하게 하여 박테리아에 대한 이미지 해상도를 향상시킬 수 있다.In addition, by irradiating light through the
한편, 렌즈 유닛(310) 또는 현미경 유닛(320)에는 구동 유닛(330)이 연결될 수 있다.The driving
상기 구동 유닛(330)은 예를 들어 XY 또는 XYZ축 구동 스테이지로 마련될 수 있으며, 렌즈 유닛(310) 또는 현미경 유닛(320)을 제1 웰 유닛(100) 상에서 이동시킬 수 있다.The driving
구체적으로, 구동 유닛(330)은 렌즈 유닛(310)을 제1 웰 유닛(100) 내에 삽입시킨 후에, 현미경 유닛(320)을 렌즈 유닛(310)에 광학적으로 연결시킬 수 있다.Specifically, the
특히, 도 4(a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 제1 웰 유닛(100) 및 렌즈 유닛(310)이 어레이 형태로 마련된 경우, 구동 유닛(330)에 의해 어레이 형태의 렌즈 유닛(310)이 어레이 형태의 제1 웰 유닛(100)(예를 들어, 96 well plate) 내에 삽입된 후에, 구동 유닛(330)에 의해 현미경 유닛(320)이 어레이 형태의 렌즈 유닛(310) 상에서 이동되면서 렌즈 유닛(310)에 의해 획득된 이미지를 스캐닝할 수 있다.4 (a) to 4 (c), when the
또는, 제1 웰 유닛(100)이 어레이 형태(예를 들어, 96 well plate)로 마련된 경우, 구동 유닛(330)에 의해 렌즈 유닛(310) 및 현미경 유닛(320)이 어레이 형태의 제1 웰 유닛(100) 상에서 함께 이동할 수 있다.Alternatively, when the
예를 들어, 렌즈 유닛(310) 및 현미경 유닛(320)이 어레이 형태의 제1 웰 유닛(100) 중 하나에서 제1 이미지를 획득한 후에, 어레이 형태의 제1 웰 유닛(100) 외부에 위치한 또는 어레이 형태의 제1 웰 유닛(100) 중 다른 하나에 위치한 세척부로 이동해 렌즈 유닛(310)을 세척하고, 어레이 형태의 제1 웰 유닛(100) 중 다른 하나로 이동한 후에, 제2 이미지를 획득할 수 있다. For example, after the
다시, 도 1을 참조하여, 제2 웰 유닛(400)은 제1 웰 유닛(100)과 유사한 구성을 구비할 수 있다.Referring again to FIG. 1, the
구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 웰 유닛(400) 또한 제1 유닛(100)과 마찬가지로 다공성막을 구비하고 하단으로 용액을 배출시켜 박테리아만 다공성막에 위치시킨 후 하이드로젤층을 생성하여 박테리아의 위치를 고정하고 항생제를 처리하여 이미지 분석을 수행할 수 있다.2, the
상기 제2 웰 유닛(400)은 개방된 상단을 구비하고, 개방된 상단을 통해서 제1 웰 유닛(100)으로부터 분주된 박테리아 샘플(예를 들어, 박테리아 및 배양액의 혼합물)이 내부에 수용될 수 있다.The
구체적으로, 이미지 획득부(300)에 의해 제1 웰 유닛(100)에 위치한 다공성막 상의 이미지 또는 박테리아에 대한 이미지를 획득한 후에, 제1 웰 유닛(100) 내에 형성된 하이드로젤층을 제거한다. 그리고 제1 웰 유닛(100) 하단에 음압을 가해 박테리아는 다공성막을 통과하지 못하는 상태에서 녹은 하이드로젤을 배출시키고 다시 배양액을 주입하여 박테리아가 배양액 내에 회수되게 한 후에, 박테리아 및 배양액이 혼합된 박테리아 샘플이 제1 웰 유닛(100)으로부터 제2 웰 유닛(400)에 분주될 수 있다. Specifically, after the
전술된 바와 같이 제2 웰 유닛(400)에서 박테리아의 항생제 감수성 검사를 수행하기 위해서, 제2 웰 유닛(400) 내에는 박테리아와 반응하여 박테리아를 사멸시킬 수 있는 항생제가 주입될 수 있고, 박테리아와 항생제가 반응한 후에 전술된 이미지 획득부(300)가 제2 웰 유닛(400) 내에 배치되어 박테리아에 대한 이미지를 획득할 수 있다.In order to perform the antibiotic susceptibility test of the bacteria in the
이때, 제2 웰 유닛(400) 내에 항생제가 주입되기 전에, 제2 웰 유닛(400)의 다공성막 상에 하이드로젤층을 생성하여 박테리아의 위치를 고정시킬 수 있다.At this time, before the antibiotic is injected into the
한편, 제2 웰 유닛(400)에 항생제를 주입하고 일정 시간 경과 후에, 렌즈 유닛(310)의 일단이 제2 웰 유닛(400)의 개방된 상단을 통해 삽입되어 다공성막 상에 배치되고, 제2 웰 유닛(400)의 상부에서 렌즈 유닛(310)의 타단과 현미경 유닛(320)이 광학적으로 연결될 수 있다. 그런 다음, 렌즈 유닛(310)에 의해 박테리아 샘플의 이미지 또는 다공성막 상의 이미지가 릴레이되어 현미경 유닛(320)에 전달되고, 현미경 유닛(320)에서 박테리아 샘플의 이미지 또는 다공성막 상의 이미지가 분석될 수 있다.On the other hand, after the antibiotic is injected into the
이때, 제2 웰 유닛(400)이 어레이 형태(예를 들어, 96 well plate)로 마련된 경우, 구동 유닛(330)에 의해 렌즈 유닛(310) 및 현미경 유닛(320)이 어레이 형태의 제2 웰 유닛(400) 상에서 함께 이동할 수 있다.In this case, when the
예를 들어, 렌즈 유닛(310) 및 현미경 유닛(320)이 어레이 형태의 제2 웰 유닛(400) 중 하나에서 제1 이미지를 획득한 후에, 어레이 형태의 제2 웰 유닛(400) 외부에 위치한 또는 어레이 형태의 제2 웰 유닛(400) 중 다른 하나에 위치한 세척부로 이동해 렌즈 유닛(310)을 세척하고, 어레이 형태의 제2 웰 유닛(400) 중 다른 하나로 이동한 후에, 제2 이미지를 획득할 수 있다.For example, after the
또는, 도 4(a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 제2 웰 유닛(400) 및 렌즈 유닛(310)이 어레이 형태로 마련된 경우, 구동 유닛(330)에 의해 어레이 형태의 렌즈 유닛(310)이 어레이 형태의 제2 웰 유닛(400) 내에 삽입된 후에, 현미경 유닛(320)이 어레이 형태의 렌즈 유닛(310) 상에서 스캐닝함으로써 현미경 유닛(320)에서 제2 웰 유닛(400)의 다공성막 상의 박테리아 샘플의 이미지가 분석될 수 있다.4 (a) to 4 (c), when the
이때, 현미경 유닛(320)은 렌즈 유닛(310)을 통해서 시간차를 두고 복수 개의 이미지를 획득하고, 복수 개의 이미지의 비교를 통하여 박테리아 및 항생제의 반응 결과 또는 박테리아의 항생제 감수성 검사 결과를 도출할 수 있다.At this time, the
특히, 제2 웰 유닛(400)이 어레이 형태(예를 들어, 96 well plate)로 마련된 경우, 각각의 제2 웰 유닛(400)에 서로 다른 항생제가 서로 다른 농도로 주입될 수 있으므로, 여러 가지 항생제의 여러 가지 농도에 따른 박테리아의 항생제 감수성 검사를 수행할 수 있다.Particularly, when the
또한, 제2 웰 유닛(400)에 다공성막이 구비됨으로써, 박테리아를 다공성막 상에 하이드로젤로 고정하고 배양하면서 분열을 관찰함으로써 박테리아의 수가 충분히 늘어나기 전에 조기에 판단할 수 있으므로, 박테리아의 항생제 감수성 검사를 신속하게 수행할 수 있다.Further, since the porous membrane is provided in the
이상 일 실시예에 따른 시료 분석 장치에 대하여 설명되었으며, 이하에서 일 실시예에 따른 시료 분석 방법에 대하여 설명된다.A sample analyzing apparatus according to one embodiment has been described, and a sample analyzing method according to one embodiment will be described below.
도 5 및 6은 일 실시예에 따른 시료 분석 방법을 나타내는 순서도이고, 도 7은 혈액 샘플 내 박테리아의 존재 여부를 검출하는 모습을 도시한다.FIGS. 5 and 6 are flowcharts showing a sample analysis method according to an embodiment, and FIG. 7 shows a state in which the presence of bacteria in a blood sample is detected.
도 5 내지 7을 참조하여, 일 실시예에 따른 시료 분석 방법이 다음과 같이 수행될 수 있다.5 to 7, a sample analysis method according to an embodiment can be performed as follows.
우선, 도 5 및 7을 참조하여, 미생물 세포(B)가 포함된 시료(A)를 하단에 다공성막(102)이 구비된 제1 웰 유닛(100) 내 주입한다(S10).First, referring to FIGS. 5 and 7, a sample A containing microbial cells B is injected into a
이때, 미생물 세포(B)는 박테리아가 될 수 있으며, 시료(A)는 혈액 샘플, 특히 혈액 샘플에서 혈구 세포를 제거하고, 박테리아는 포함하고 있는 혈장(plasma)이 될 수 있다.At this time, the microbial cells (B) can be bacteria, and the sample (A) can be a plasma that removes a hemocyte from a blood sample, particularly a blood sample, and contains bacteria.
그런 다음, 다공성막(102)에 의해 미생물 세포(B)를 시료(A)로부터 분리시킨다(S20).Then, the microbial cells (B) are separated from the sample (A) by the porous membrane (S20).
구체적으로, 다공성막(102)의 상하부 간에 압력차를 발생시킴으로써, 다공성막(102)의 상하부 간의 압력차에 의해서 미생물 세포(B)가 다공성막(102)의 상부에 위치되고, 시료(A), 특히 미생물 세포(B)가 제거된 시료(A)는 다공성막(102)을 통해 배출될 수 있다.Specifically, by generating a pressure difference between the upper and lower portions of the
예를 들어, 다공성막(102)의 상하부 간에 압력차는 전술된 압력 조절부를 통해서 유도될 수 있다.For example, the pressure difference between the upper and lower portions of the
또는, 제1 웰 유닛(100) 내에 버퍼 용액을 주입하여(S22), 다공성막(102)의 상하부 간의 압력차를 발생시켜서(S24) 버퍼 용액이 다공성막(102)을 통하여 배출되게 할 수 있다. 이때, 버퍼 용액이 다공성막(102)을 통해서 배출되면서, 미생물 세포(B)가 제거된 시료(A) 또한 다공성막(102)을 통해 배출될 수 있다.Alternatively, the buffer solution may be injected into the first well unit 100 (S22), and the pressure difference between the upper and lower portions of the
이와 같이 시료(A)로부터 미생물 세포(B)가 분리된 후에, 제1 웰 유닛(100)의 다공성막(102) 상에 박막 형태의 하이드로젤층(H)을 생성하여 미생물 세포(B)의 위치를 고정시킨다(S30).After the microbial cells (B) are separated from the sample (A), a hydrogel layer (H) in the form of a thin film is formed on the porous membrane (102) of the first well unit (100) (S30).
이때, 하이드로젤층(H)은 다양한 방식으로 생성될 수 있다.At this time, the hydrogel layer (H) can be produced in various ways.
첫째, 하이드로젤층(H)은 아가로스로 마련될 수 있으며, 제1 웰 유닛(100) 내에 아가로스를 주입함으로써 다공성막(102)의 상부에 미생물 세포(B)의 위치가 고정될 수 있다.First, the hydrogel layer H may be provided in an agarose, and the position of the microbial cells B may be fixed to the upper portion of the
둘째, 하이드로젤층(H)은 칼슘 알지네이트(calcium alginate)로 될 수 있다.Second, the hydrogel layer (H) may be calcium alginate.
구체적으로, 칼슘 알지네이트를 가교시키기 위해서, 제1 웰 유닛(100) 내에 알지네이트(alginate) 용액을 주입하고, 제1 웰 유닛(100) 내에 칼슘 용액 또는 칼슘이 포함된 용액을 순차적으로 주입할 수 있다. 또는, 제1 웰 유닛(100) 내에 칼슘 용액 또는 칼슘이 포함된 용액을 주입하고, 제1 웰 유닛(100) 내에 알지네이트(alginate) 용액을 순차적으로 주입할 수 있다.Specifically, in order to crosslink the calcium alginate, an alginate solution is injected into the
이때, 칼슘이 포함된 용액은 CaCl2이 될 수 있다.At this time, the solution containing calcium may be CaCl 2 .
셋째, 하이드로젤층(H)은 Poly-N-이소프로필 아크릴 아미드(poly NIPAM)로 마련될 수 있다.Third, the hydrogel layer (H) may be prepared from poly-N-isopropyl acrylamide (poly NIPAM).
구체적으로, Poly-N-이소프로필 아크릴 아미드(poly NIPAM)를 가교시키기 위해서, 제1 유닛(100) 내에 Poly-N-이소프로필 아크릴 아미드(poly NIPAM)를 주입하고, 제1 웰 유닛(100)에 열을 가한다. 예를 들어, 제1 웰 유닛(100)의 온도를 특이점 이상으로 유지시킴으로써 Poly-N-이소프로필 아크릴 아미드(poly NIPAM)로 마련된 하이드로젤층(H)을 생성할 수 있다.Specifically, Poly-N-isopropylacrylamide (poly NIPAM) is injected into the
이와 같이 다양한 방법으로 제1 웰 유닛(100)에 하이드로젤층(H)을 생성한 후에, 제1 웰 유닛(100) 내에 미생물 세포(B)를 배양시키기 위한 배양액(미도시)을 주입한다(S40).After the hydrogel layer H is formed in the
이때, 미생물 세포(B)의 위치가 하이드로젤층(H)에 의해 고정된 상태에서 배양액이 주입되므로, 미생물 세포(B)는 고정된 위치에서 배양될 수 있다.At this time, since the culture solution is injected while the position of the microbial cells (B) is fixed by the hydrogel layer (H), the microbial cells (B) can be cultured in a fixed position.
그런 다음, 이미지 획득부(300)에 의해 제1 세포 이미지(I1)를 획득한다(S50).Then, the first cell image I 1 is obtained by the image obtaining unit 300 (S50).
구체적으로, 제1 세포 이미지(I1)를 획득하기 위해서, 렌즈 유닛(310)을 소독하고(S52), 제1 웰 유닛(100) 내에 렌즈 유닛(310)을 위치시키고(S54), 렌즈 유닛(310)에 현미경 유닛(320)을 광학적으로 연결한다(S56).Specifically, the first cell to obtain the image (I 1), to position the
이때, 렌즈 유닛(310)의 일단은 다공성막(102) 및 현미경 유닛(320) 사이에서 배양액 내에 배치될 수 있다.At this time, one end of the
이와 같이 렌즈 유닛(310)이 배양액 내에 직접 삽입되고, 미생물 세포(B)와 렌즈 유닛(310) 사이의 거리가 일정하게 유지됨으로써, 도 7에 비교된 바와 같이 보다 선명한 이미지를 획득할 수 있다.As described above, the
또한, 렌즈 유닛(310)의 소독은 자외선 조사, 용액(알코올 또는 물)에 의한 세척, 초음파 세척 또는 가열 등과 같이 다양한 방법으로 수행될 수 있다.Disinfection of the
상기 렌즈 유닛(310) 및 현미경 유닛(320)에 의해서 제1 세포 이미지(I1)는 시간차를 두고 복수 개의 이미지로 획득될 수 있다.The first cell image I 1 may be acquired as a plurality of images with a time difference by the
이와 같이 획득된 제1 세포 이미지(I1)를 분석한다(S60).The first cell image I 1 thus obtained is analyzed (S60).
구체적으로, 렌즈 유닛(310) 및 현미경 유닛(320)에 의해서 시간차를 두고 획득된 복수 개의 제1 세포 이미지(I1)를 비교 분석함으로써 미생물 세포(B)의 분열 여부 또는 존재 여부가 결정될 수 있다.Specifically, the presence or absence of fragmentation of the microbial cells (B) can be determined by comparing and analyzing a plurality of first cell images (I 1 ) obtained with a time difference by the lens unit (310) and the microscope unit .
이때, 제1 세포 이미지(I1)의 분석을 보다 효과적으로 수행하기 위해 미생물 세포(B)에 대해서 특이적인 염색이 수행될 수 있다(S62).At this time, specific staining for the microbial cells (B) can be performed to more effectively perform the analysis of the first cell image (I 1 ) (S 62).
예를 들어, 미생물 세포(B)에 대한 특이적인 염색은 그람 염색, 미생물 세포(B)의 세포막에 특이적인 형광 염색, 미생물 세포(B)의 세포액에 특이적인 형광 염색, 미생물 세포(B)의 DNA 서열에 특이적인 형광 염색 등을 포함할 수 있다.For example, specific staining for microbial cells (B) can be performed by Gram stain, fluorescent staining specific to the cell membrane of the microbial cells (B), fluorescent staining specific to the cell fluid of the microbial cells (B) Fluorescent staining specific to the DNA sequence, and the like.
여기에서는 제1 세포 이미지(I1)를 분석하는 단계에서 미생물 세포(B)에 대한 특이적인 염색을 수행하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 미생물 세포(B)에 대한 특이적인 염색이 하이드로젤층(H)을 형성하기 전 단계, 제1 세포 이미지(I1)를 획득하는 단계 중에 또는 전에 수행될 수 있음은 당연하다.Herein, the case where specific staining for the microbial cells (B) is performed in the step of analyzing the first cell image (I 1 ) has been described as an example. However, the specific staining for the microbial cells (B) ), It may be performed before or during the step of obtaining the first cell image (I 1 ).
이와 같이 제1 세포 이미지(I1)의 분석을 통해서 시료 내 미생물 세포(B)의 존재 여부 또는 분열 여부가 판단된다(S70).The presence or absence of the microbial cells (B) in the sample is determined through analysis of the first cell image (I 1 ) (S 70).
도 6을 참조하여, 제1 세포 이미지(I1)의 분석을 통해서 시료 내 미생물 세포(B)의 존재 또는 분열이 결정되면, 제1 웰 유닛(100) 내에 생성된 하이드로젤층(H)을 제거하여 미생물 세포(B)의 위치 고정을 해제한다(S80).6, when the presence or division of the microbial cells B in the sample is determined through analysis of the first cell image I 1 , the hydrogel layer H generated in the
이때 존재가 확인된 미생물 세포(B)의 개체수를 충분히 하기 위하여 일정 분열 시간이 더 지난 뒤에 헤이드로젤층(H) 제거가 수행될 수 있다.At this time, the Hayward gel layer (H) removal may be performed after a certain period of time has elapsed in order to obtain a sufficient number of microbial cells (B) in which the existence is confirmed.
제1 웰 유닛(100) 내에 생성된 하이드로젤층(H)을 제거하여 미생물 세포(B)의 위치 고정을 해제하는 방법은 다양하게 구현될 수 있다.The method of releasing the position fixation of the microbial cells B by removing the hydrogel layer H generated in the
첫째, 하이드로젤층(H)이 칼슘 알지네이트로 마련된 경우, 제1 웰 유닛(100) 내에 1가 양이온 용액을 주입함으로써 하이드로젤층(H)을 제거할 수 있다.First, when the hydrogel layer (H) is formed of calcium alginate, the hydrogel layer (H) can be removed by injecting a monovalent cation solution into the first well unit (100).
예를 들어, 1가 양이온 용액은 탄산나트륨(sodium carbonate)으로 될 수 있다.For example, the monovalent cation solution can be sodium carbonate.
둘째, 하이드로젤층(H)이 Poly-N-이소프로필 아크릴 아미드(poly NIPAM)로 마련되는 경우, 제1 웰 유닛(100)의 온도를 낮춤으로써 하이드로젤층(H)을 제거할 수 있다.Secondly, when the hydrogel layer (H) is provided by poly-N-isopropyl acrylamide (poly NIPAM), the hydrogel layer (H) can be removed by lowering the temperature of the first well unit (100).
구체적으로, Poly-N-이소프로필 아크릴 아미드(poly NIPAM)를 가교시키기 위해서 제1 웰 유닛(100)의 온도를 특이점 이상으로 유지시켰다면, 제1 웰 유닛(100)의 온도를 특이점 이하의 온도로 낮추면 Poly-N-이소프로필 아크릴 아미드(poly NIPAM)의 가교를 녹일 수 있다.Specifically, if the temperature of the
이와 같이 하이드로젤층(H)이 제거되면 미생물 세포(B)의 고정 상태가 해제되고, 미생물 세포(B)가 배양액 또는 버퍼용액과 혼합될 수 있는 상태가 된다.When the hydrogel layer H is thus removed, the fixed state of the microbial cells B is released and the microbial cells B can be mixed with the culture solution or the buffer solution.
구체적으로, 미생물 세포(B)의 존재 여부 또는 분열 여부를 검출하는 과정에서는, 제1 웰 유닛(100) 내에서 다공성막(102)에 의해 미생물 세포(B)가 시료(A)로부터 분리된 상태에서 하이드로젤층(H)에 의해 미생물 세포(B)가 배양액 또는 버퍼용액과 혼합될 수 없는 상태이었으나, 하이드로젤층(H)이 제거됨으로써 제1 웰 유닛(100)의 개방된 상단을 통해서 미생물 세포(B)가 배양액 또는 버퍼용액과 혼합된 상태로 제2 웰 유닛에 분주될 수 있다.Specifically, in the process of detecting the presence or the division of the microbial cells B, the microbial cells B are separated from the sample A by the
전술된 바와 같이, 제1 웰 유닛(100) 내에 생성된 하이드로젤층(H)을 제거하여 미생물 세포(B)의 위치 고정을 해제한 다음, 제1 웰 유닛(100) 내에 구비된 다공성막(102)에 의해 미생물 세포(B)를 하이드로젤 및 배양액으로부터 분리시킨다(S90).The hydrogel layer H generated in the
구체적으로, 다공성막(102)의 상하부 간에 압력차를 발생시킴으로써, 다공성막(102)의 상하부 간의 압력차에 의해서 미생물 세포(B)가 다공성막(102)의 상부에 위치되고, 제1 웰 유닛(100) 내에 수용된 하이드로젤 및 배양액은 다공성막(102)을 통해 배출될 수 있다.Specifically, by generating a pressure difference between the upper and lower portions of the
그런 다음, 제1 웰 유닛(100) 내에 배양액을 추가로 주입하고(S100), 미생물 세포 및 배양액의 혼합물을 하단에 다공성막이 구비된 제2 웰 유닛(도 1의 400)에 분주시킨다(S110).Then, a culture solution is further injected into the first well unit 100 (S100), and a mixture of the microbial cells and the culture solution is dispensed into a second well unit (400 of FIG. 1) provided with a porous membrane at the lower end (S110) .
이어서, 다공성막에 의해 미생물 세포를 미생물 세포 및 배양액의 혼합물로부터 분리시킨다(S120).Subsequently, the microbial cells are separated from the mixture of the microbial cells and the culture medium by the porous membrane (S120).
전술된 바와 같이, 압력 조절부에 의해 다공성막의 상하부 간에 압력차를 발생시킴으로써, 다공성막의 상하부 간의 압력차에 의해서 미생물 세포(B)가 다공성막의 상부에 위치되고, 미생물 세포(B)가 제거된 배양액이 다공성막을 통해 배출될 수 있다.As described above, by generating a pressure difference between the upper and lower portions of the porous membrane by the pressure regulating portion, the microbial cells (B) are positioned on the upper part of the porous membrane by the pressure difference between the upper and lower portions of the porous membrane, Can be discharged through the porous membrane.
또는, 제2 웰 유닛 내에 버퍼 용액을 주입하여, 다공성막의 상하부 간의 압력차를 발생시켜서 버퍼 용액이 다공성막을 통하여 배출되게 할 수 있다. 이때, 버퍼 용액이 다공성막을 통해서 배출되면서, 미생물 세포(B)가 제거된 배양액 또한 다공성막을 통해 배출될 수 있다.Alternatively, the buffer solution may be injected into the second well unit to generate a pressure difference between the upper and lower portions of the porous membrane so that the buffer solution is discharged through the porous membrane. At this time, as the buffer solution is discharged through the porous membrane, the culture solution from which the microbial cells (B) have been removed can also be discharged through the porous membrane.
그런 다음, 제2 웰 유닛의 다공성막 상에 박막 형태의 하이드로젤층을 생성하여 미생물 세포의 위치를 고정시킨다(S130). 이때, 제2 웰 유닛 내에 하이드로젤층은 전술된 바와 같이 다양한 방식으로 생성될 수 있다. 하이드로젤층의 생성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Then, a hydrogel layer in the form of a thin film is formed on the porous membrane of the second well unit to fix the position of the microbial cells (S130). At this time, the hydrogel layer in the second well unit can be produced in various ways as described above. A detailed description of the production of the hydrogel layer will be omitted.
그런 다음, 제2 웰 유닛 내에 항생제를 주입한다(S140).Then, the antibiotic is injected into the second well unit (S140).
이때, 제2 웰 유닛이 어레이 형태로 마련되는 경우, 각각의 제2 웰 유닛에 서로 다른 항생제가 서로 다른 농도로 주입될 수 있다. 이에 의해 여러 가지 항생제의 여러 가지 농도에 따른 미생물 세포의 항생제 감수성 검사를 수행할 수 있다.At this time, when the second well units are provided in an array form, different antibiotics may be injected into the respective second well units at different concentrations. Thus, antimicrobial susceptibility testing of microbial cells can be performed according to various concentrations of various antibiotics.
이후, 이미지 획득부(300)에 의해 제2 세포에 대한 이미지를 획득하고(S150), 제2 세포에 대한 이미지를 분석한다(S160).Thereafter, an image of the second cell is obtained by the image obtaining unit 300 (S150), and an image of the second cell is analyzed (S160).
구체적으로, 이미지 획득부(300)에 의해 제2 세포에 대한 이미지를 획득하는 단계는(S140), 이미지 획득부(300)에 의해 제1 세포에 대한 이미지를 획득하는 단계(S50)와 유사하다.Specifically, the step of obtaining the image for the second cell by the image obtaining unit 300 (S140) is similar to the step (S50) of obtaining the image for the first cell by the
구체적으로, 제2 세포 이미지를 획득하기 위해서, 렌즈 유닛(310)을 소독하고, 제2 웰 유닛 내에 렌즈 유닛(310)을 위치시키고, 렌즈 유닛(310)에 현미경 유닛(320)을 광학적으로 연결한다.Specifically, in order to acquire a second cell image, the
또한, 렌즈 유닛(310)의 소독은 자외선 조사, 용액(알코올 또는 물)에 의한 세척, 초음파 세척 또는 가열 등과 같이 다양한 방법으로 수행될 수 있다.Disinfection of the
예를 들어, 렌즈 유닛(310) 및 현미경 유닛(320)에 의해서 제2 세포 이미지는 시간차를 두고 복수 개의 이미지로 획득될 수 있다.For example, by the
이와 같이 획득된 복수 개의 제2 세포 이미지를 비교 분석하여 분열 또는 사멸 여부를 확인함으로써 미생물 세포(B)의 항생제에 대한 감수성이 결정될 수 있다.The susceptibility of the microbial cells (B) to antibiotics can be determined by comparing and analyzing the plurality of second cell images obtained as described above and confirming whether or not they are cleaved or killed.
그러나, 미생물 세포(B)의 항생제에 대한 감수성 검사를 위한 제2 세포 이미지의 획득 및 분석 방법은 이에 국한되지 아니하며 다양한 방법으로 될 수 있음은 당연하며, 예를 들어, 렌즈 유닛(310) 및 현미경 유닛(320)에 의해서 하나의 제2 세포 이미지를 획득하고, 하나의 제2 세포 이미지를 정밀 분석함으로써 미생물 세포(B)의 항생제에 대한 감수성을 결정할 수 있다.However, the method for acquiring and analyzing the second cell image for the susceptibility test of the microbial cell (B) to the antibiotic is not limited to this, and may be variously performed. For example, the
이때, 제2 세포 이미지의 분석을 보다 효과적으로 수행하기 위해 미생물 세포(B)에 대해서 특이적인 염색이 수행될 수 있다.At this time, specific staining for the microbial cells (B) can be performed to more effectively perform analysis of the second cell image.
예를 들어, 미생물 세포(B)에 대한 특이적인 염색은 그람 염색, 미생물 세포(B)의 세포막에 특이적인 형광 염색, 미생물 세포(B)의 세포액에 특이적인 형광 염색, 미생물 세포(B)의 DNA 서열에 특이적인 형광 염색 등을 포함할 수 있다.For example, specific staining for microbial cells (B) can be performed by Gram stain, fluorescent staining specific to the cell membrane of the microbial cells (B), fluorescent staining specific to the cell fluid of the microbial cells (B) Fluorescent staining specific to the DNA sequence, and the like.
여기에서는 제2 세포 이미지를 분석하는 단계에서 미생물 세포(B)에 대한 특이적인 염색을 수행하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 미생물 세포(B)에 대한 특이적인 염색이 하이드로젤층(H)을 형성하기 전 단계, 제2 세포 이미지를 획득하는 단계 중에 또는 전에 수행될 수 있음은 당연하다.Herein, the case of performing the specific staining for the microbial cells (B) in the step of analyzing the second cell image is described as an example, but the specific staining for the microbial cells (B) forms the hydrogel layer (H) It is of course possible to perform this before or during the previous step, the second cell image acquisition step.
전술된 바와 같이 일 실시예에 따른 시료 분석 장치 및 방법은, 웰 유닛 내의 다공성막 상에 용이하게 제거 가능한 하이드로젤층을 형성함으로써, 혈액 샘플 내 박테리아의 존재 여부를 검출한 후에 용이하게 박테리아 샘플을 분주시킬 수 있고, 환자로부터 혈액 샘플 채취 후에 혈액 배양 단계를 별도로 거치지 않고, 박테리아의 존재 유무를 1시간 내에 판단할 수 있으며, 총 4시간 내에 다양한 항생제의 다양한 농도에 대한 감수성 검사를 수행할 수 있다.As described above, the apparatus and method for analyzing a sample according to an embodiment can easily detect the presence or absence of bacteria in a blood sample by forming a hydrogel layer easily removable on a porous membrane in a well unit, The presence or absence of the bacteria can be judged within one hour without taking a blood culture step after taking a blood sample from the patient and the sensitivity test for various concentrations of various antibiotics can be performed within a total of 4 hours.
더 나아가, 일 실시예에 따른 시료 분석 장치 및 방법은, 패혈증 진단 및 적절한 항생제 투여를 위한 검사에 활용될 수 있고, 결핵균의 항생제 감수성 검사에도 활용될 수 있어 패혈증 또는 결핵에 의한 환자의 사망률을 감소시킬 수 있다.Furthermore, the apparatus and method for analyzing a sample according to one embodiment can be used for diagnosing sepsis and for testing for appropriate antibiotic administration, and also for testing antibiotic susceptibility of Mycobacterium tuberculosis, thereby decreasing the mortality rate of patients suffering from sepsis or tuberculosis .
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Although the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the claims set forth below, fall within the scope of the present invention.
10: 시료 분석 장치
100: 제1 웰 유닛
200: 압력 조절부
300: 이미지 획득부
400: 제2 웰 유닛10: sample analyzer
100: first well unit
200: Pressure regulator
300: image acquiring unit
400: second well unit
Claims (17)
상기 웰 유닛 에 연결되어 상기 다공성막의 상하부 간의 압력차를 발생시키는 압력 조절부; 및
상기 웰 유닛 상에 배치되어 상기 검출 대상에 대한 이미지를 획득하는 이미지 획득부;
를 포함하고,
상기 다공성막의 상하부 간의 압력차에 의해 상기 시료가 상기 다공성막을 통해 배출되어 상기 다공성막의 상부에 검출 대상이 위치되고,
상기 다공성막의 상부에 생성된 하이드로젤층에 의해 상기 검출 대상의 위치가 고정된 상태에서 상기 이미지 획득부에 의해 상기 검출 대상에 대한 이미지가 획득되는 시료 분석 장치.
A well unit having a porous membrane for injecting a sample containing an object to be detected through an opened upper end thereof and separating the object from the sample at a lower end thereof;
A pressure regulator connected to the well unit to generate a pressure difference between upper and lower portions of the porous membrane; And
An image obtaining unit disposed on the well unit to obtain an image of the detection target;
Lt; / RTI >
The sample is discharged through the porous membrane due to the pressure difference between the upper and lower portions of the porous membrane, the detection target is positioned on the porous membrane,
Wherein an image of the detection target is obtained by the image acquisition unit in a state where the position of the detection target is fixed by the hydrogel layer formed on the porous film.
상기 웰 유닛은 제1 웰 유닛 및 제2 웰 유닛을 포함하고,
상기 검출 대상은 상기 제1 웰 유닛 내에서 상기 하이드로젤층이 제거된 후에 상기 제2 웰 유닛에 분주되는 시료 분석 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the well unit includes a first well unit and a second well unit,
Wherein the detection object is dispensed into the second well unit after the hydrogel layer is removed in the first well unit.
상기 다공성막의 구멍 크기는 상기 검출 대상의 크기 또는 상기 이미지 획득부의 조사광의 파장에 해당하는 회절한계보다 작게 마련되는 시료 분석 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the hole size of the porous film is set to be smaller than the diffraction limit corresponding to the size of the detection object or the wavelength of the irradiation light of the image obtaining portion.
상기 웰 유닛은,
상기 다공성막을 지지하는 다공성 지지막;
을 더 포함하고,
상기 다공성 지지막의 구멍 크기는 상기 다공성막의 구멍 크기보다 크게 마련되는 시료 분석 장치.
The method of claim 3,
The well unit includes:
A porous support membrane for supporting the porous membrane;
Further comprising:
Wherein the pore size of the porous support membrane is larger than the pore size of the porous membrane.
상기 이미지 획득부는,
일단이 상기 웰 유닛의 개방된 상단을 통해 삽입되어 상기 다공성막 상에 배치되는 렌즈 유닛; 및
상기 웰 유닛의 상부에서 상기 렌즈 유닛의 타단과 광학적으로 연결되는 현미경 유닛;
을 포함하고,
상기 렌즈 유닛에 의해 상기 검출 대상에 대한 이미지가 릴레이되어 상기 현미경 유닛에 전달되고, 상기 현미경 유닛에서 상기 검출 대상에 대한 이미지를 분석하는 시료 분석 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the image obtaining unit comprises:
A lens unit having one end inserted through an open top of the well unit and disposed on the porous film; And
A microscope unit optically connected to the other end of the lens unit at an upper portion of the well unit;
/ RTI >
Wherein the image of the object to be detected is relayed to the microscope unit by the lens unit, and the microscope unit analyzes the image of the object to be detected.
상기 이미지 획득부는 상기 제1 웰 유닛의 상부에서 상기 현미경 유닛과 상기 렌즈 유닛을 통해 광을 조사함으로써 광조사와 이미지 획득의 개구수(numerical aperture)를 동일하게 하여 상기 검출 대상에 대한 이미지 해상도를 향상시키는 시료 분석 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the image acquiring unit irradiates light through the microscope unit and the lens unit at an upper portion of the first well unit to equalize a numerical aperture of light irradiation and image acquisition to improve an image resolution of the detection target A sample analyzing device.
상기 이미지 획득부는,
상기 렌즈 유닛 또는 상기 현미경 유닛을 상기 웰 유닛 상에서 이동시키는 구동 유닛;
을 더 포함하고,
상기 웰 유닛은 어레이 형태로 마련되고,
상기 구동 유닛에 의해 상기 렌즈 유닛 및 상기 현미경 유닛이 상기 어레이 형태의 웰 유닛 상에서 함께 이동하는 시료 분석 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the image obtaining unit comprises:
A drive unit for moving the lens unit or the microscope unit on the well unit;
Further comprising:
The well unit is provided in an array form,
And the lens unit and the microscope unit are moved together on the array type well unit by the drive unit.
상기 이미지 획득부는,
상기 렌즈 유닛 또는 상기 현미경 유닛을 상기 웰 유닛 상에서 이동시키는 구동 유닛;
을 더 포함하고,
상기 웰 유닛 및 상기 렌즈 유닛은 어레이 형태로 마련되고,
상기 구동 유닛에 의해 상기 어레이 형태의 렌즈 유닛이 상기 웰 유닛 내에 삽입된 후에, 상기 현미경 유닛이 상기 어레이 형태의 렌즈 유닛 상에서 스캔하는 시료 분석 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the image obtaining unit comprises:
A drive unit for moving the lens unit or the microscope unit on the well unit;
Further comprising:
Wherein the well unit and the lens unit are provided in an array form,
And the microscope unit scans on the array type lens unit after the array type lens unit is inserted into the well unit by the drive unit.
상기 다공성막에 의해 상기 미생물 세포를 상기 시료로부터 분리시키는 단계;
상기 제1 웰 유닛의 다공성막 상에 하이드로젤층을 생성하여 상기 미생물 세포의 위치를 고정시키는 단계;
상기 제1 웰 유닛 내에 상기 미생물 세포를 배양시키기 위한 배양액을 주입하는 단계;
제1 세포 이미지를 획득하는 단계; 및
상기 제1 세포 이미지를 분석하는 단계;
를 포함하고,
상기 미생물 세포가 상기 하이드로젤층에 의해 위치 고정된 상태에서 상기 배양액에 의해 배양되고,
상기 제1 세포 이미지를 획득하는 단계에서,
상기 제1 세포 이미지는 시간차를 두고 복수 개의 이미지로 획득되고, 상기 복수 개의 이미지의 비교를 통해 상기 미생물 세포의 분열 여부 또는 존재 여부가 결정되는 시료 분석 방법.
Injecting a sample containing microbial cells into a first well unit having a porous membrane at the bottom;
Separating the microbial cells from the sample by the porous membrane;
Generating a hydrogel layer on the porous membrane of the first well unit to fix the location of the microbial cells;
Injecting a culture solution for culturing the microbial cells in the first well unit;
Obtaining a first cell image; And
Analyzing the first cell image;
Lt; / RTI >
The microorganism cells are cultured by the culture medium in a state where the microorganism cells are fixed by the hydrogel layer,
In obtaining the first cell image,
Wherein the first cell image is obtained as a plurality of images with a time difference, and the presence or absence of fragmentation of the microbial cells is determined through comparison of the plurality of images.
상기 제1 세포 이미지를 분석하는 단계에서 상기 시료 내 미생물 세포가 존재하는 것으로 결정되면,
상기 제1 웰 유닛 내에 생성된 하이드로젤층을 제거하여 상기 미생물 세포의 위치 고정을 해제하는 단계;
상기 다공성막에 의해 상기 미생물 세포를 하이드로젤 및 배양액으로부터 분리시키는 단계;
상기 제1 웰 유닛 내에 배양액을 추가 주입하는 단계;
상기 미생물 세포 및 상기 배양액의 혼합물을 하단에 다공성막이 구비된 제2 웰 유닛에 분주시키는 단계;
상기 다공성막에 의해 상기 미생물 세포를 상기 미생물 세포 및 상기 배양액의 혼합물로부터 분리시키는 단계;
상기 제2 웰 유닛의 다공성막 상에 하이드로젤층을 생성하여 상기 미생물 세포의 위치를 고정시키는 단계;
상기 제2 웰 유닛 내에 항생제를 주입하는 단계;
제2 세포에 대한 이미지를 획득하는 단계; 및
상기 제2 세포에 대한 이미지를 분석하는 단계;
를 포함하고,
상기 미생물 세포는 고정된 위치에서 상기 배양액 및 상기 항생제에 의해 분열 또는 사멸하고, 상기 제2 세포에 대한 이미지로부터 상기 미생물 세포의 항생제에 대한 감수성이 결정되는 시료 분석 방법.
10. The method of claim 9,
If it is determined that the microbial cells in the sample are present in the analysis of the first cell image,
Removing the hydrogel layer generated in the first well unit to release the position fixation of the microbial cells;
Separating the microbial cells from the hydrogel and the culture liquid by the porous membrane;
Further injecting a culture medium into the first well unit;
Dividing the mixture of the microbial cells and the culture liquid into a second well unit having a porous membrane at the bottom;
Separating the microbial cells from the mixture of the microbial cells and the culture medium by the porous membrane;
Generating a hydrogel layer on the porous membrane of the second well unit to fix the location of the microbial cells;
Injecting an antibiotic into the second well unit;
Obtaining an image for a second cell; And
Analyzing an image for the second cell;
Lt; / RTI >
Wherein the microbial cells are cleaved or killed by the culture medium and the antibiotic at a fixed position, and the susceptibility of the microbial cells to the antibiotic is determined from the image of the second cell.
상기 제1 세포 이미지를 획득하는 단계는,
상기 제1 웰 유닛 내에 렌즈 유닛을 위치시키는 단계; 및
상기 렌즈 유닛에 현미경 유닛을 광학적으로 연결하는 단계;
를 포함하고,
상기 제1 웰 유닛 내에 렌즈 유닛을 위치시키는 단계에서,
상기 렌즈 유닛의 일단은 상기 다공성막 및 상기 현미경 유닛 사이에서 상기 배양액 내에 배치되는 시료 분석 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein acquiring the first cell image comprises:
Positioning a lens unit in the first well unit; And
Optically connecting the microscope unit to the lens unit;
Lt; / RTI >
In the step of positioning the lens unit in the first well unit,
Wherein one end of the lens unit is disposed in the culture medium between the porous membrane and the microscope unit.
상기 제1 웰 유닛 내에 렌즈 유닛을 위치시키는 단계 전에,
상기 렌즈 유닛을 소독하는 단계;
를 더 포함하고,
상기 렌즈 유닛은 자외선 조사, 용액에 의한 세척, 초음파 세척 또는 가열에 의해 소독되는 시료 분석 방법.
12. The method of claim 11,
Before the step of positioning the lens unit in the first well unit,
Disinfecting the lens unit;
Further comprising:
Wherein the lens unit is sterilized by ultraviolet irradiation, cleaning with a solution, ultrasonic cleaning or heating.
상기 제1 세포 이미지를 분석하는 단계는,
상기 미생물 세포에 대하여 특이적인 염색을 하는 단계;
를 포함하고,
상기 특이적인 염색은 그람 염색, 세포막에 특이적인 염색, 세포액에 특이적인 염색 또는 DNA 서열에 특이적인 염색을 포함하는 시료 분석 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein analyzing the first cell image comprises:
Performing specific staining on the microbial cells;
Lt; / RTI >
Wherein said specific staining comprises Gram stain, cell membrane specific staining, cell liquor specific staining, or DNA sequence specific staining.
상기 다공성막에 의해 상기 미생물 세포를 상기 시료로부터 분리시키는 단계는,
상기 다공성막의 상하부 간의 압력차를 발생시키는 단계;
를 포함하고,
상기 다공성막의 상하부 간의 압력차에 의해 상기 미생물 세포가 상기 다공성막의 상부에 위치되고 상기 시료는 상기 다공성막을 통해 배출되는 시료 분석 방법.
10. The method of claim 9,
Separating the microbial cells from the sample by the porous membrane,
Generating a pressure difference between the upper and lower portions of the porous membrane;
Lt; / RTI >
Wherein the microbial cells are positioned on top of the porous membrane by the pressure difference between the upper and lower portions of the porous membrane, and the sample is discharged through the porous membrane.
상기 다공성막에 의해 상기 미생물 세포를 상기 시료로부터 분리시키는 단계는,
상기 제1 웰 유닛 내에 버퍼 용액을 주입하는 단계;
를 더 포함하고,
상기 다공성막의 상하부 간의 압력차에 의해 상기 버퍼 용액이 상기 다공성막을 통하여 배출되는 시료 분석 방법.
15. The method of claim 14,
Separating the microbial cells from the sample by the porous membrane,
Injecting a buffer solution into the first well unit;
Further comprising:
Wherein the buffer solution is discharged through the porous membrane by a pressure difference between upper and lower portions of the porous membrane.
상기 제1 웰 유닛 내에 하이드로젤층을 생성하여 상기 미생물 세포의 위치를 고정시키는 단계는,
상기 제1 웰 유닛 내에 알지네이트 용액을 주입하는 단계; 및
상기 제1 웰 유닛 내에 칼슘 용액을 주입하는 단계;
를 포함하고,
상기 제1 웰 유닛 내에 생성된 하이드로젤층을 제거하여 상기 미생물 세포의 위치 고정을 해제하는 단계는,
상기 제1 웰 유닛 내에 1가 양이온 용액을 주입하는 단계;
를 포함하는 시료 분석 방법.
11. The method of claim 10,
The step of generating a hydrogel layer in the first well unit to fix the position of the microorganism cells comprises:
Injecting an alginate solution into the first well unit; And
Injecting a calcium solution into the first well unit;
Lt; / RTI >
The step of removing the hydrogel layer generated in the first well unit to release the position fixation of the microbial cells comprises:
Injecting a monovalent cation solution into the first well unit;
/ RTI >
상기 제1 웰 유닛 내에 하이드로젤층을 생성하여 상기 미생물 세포의 위치를 고정시키는 단계는,
상기 제1 웰 유닛 내에 Poly-N-이소프로필 아크릴 아미드(poly NIPAM)를 주입하는 단계; 및
상기 Poly-N-이소프로필 아크릴 아미드가 가교되도록 상기 제1 웰 유닛에 열을 가하는 단계;
를 포함하고,
상기 제1 웰 유닛 내에 생성된 하이드로젤층을 제거하여 상기 미생물 세포의 위치 고정을 해제하는 단계는,
상기 제1 웰 유닛의 온도를 낮추는 단계;
를 포함하는 시료 분석 방법.11. The method of claim 10,
The step of generating a hydrogel layer in the first well unit to fix the position of the microorganism cells comprises:
Injecting Poly-N-isopropylacrylamide (poly NIPAM) into the first well unit; And
Heating the first well unit to crosslink the poly-N-isopropylacrylamide;
Lt; / RTI >
The step of removing the hydrogel layer generated in the first well unit to release the position fixation of the microbial cells comprises:
Lowering the temperature of the first well unit;
/ RTI >
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