KR20220112960A - 부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법 - Google Patents

부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220112960A
KR20220112960A KR1020210016538A KR20210016538A KR20220112960A KR 20220112960 A KR20220112960 A KR 20220112960A KR 1020210016538 A KR1020210016538 A KR 1020210016538A KR 20210016538 A KR20210016538 A KR 20210016538A KR 20220112960 A KR20220112960 A KR 20220112960A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sample
gas
analyte
reaction chamber
pipette
Prior art date
Application number
KR1020210016538A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102555254B1 (ko
Inventor
최석정
Original Assignee
강릉원주대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강릉원주대학교산학협력단 filed Critical 강릉원주대학교산학협력단
Priority to KR1020210016538A priority Critical patent/KR102555254B1/ko
Publication of KR20220112960A publication Critical patent/KR20220112960A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102555254B1 publication Critical patent/KR102555254B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502707—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the manufacture of the container or its components
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/497—Physical analysis of biological material of gaseous biological material, e.g. breath
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0684—Venting, avoiding backpressure, avoid gas bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/16—Reagents, handling or storing thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0478—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/021—Pipettes, i.e. with only one conduit for withdrawing and redistributing liquids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/38—Diluting, dispersing or mixing samples

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

본 출원은 부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법에 관한 것이다. 본 출원의 부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법에 의하면 칩의 구조가 단순해지고, 사용이 편리하며, 기기를 사용하지 않고도 박테리아, 단백질, 핵산, 또는 저분자 물질과 같은 분석물질을 현장에서 간편하게 정량적으로 검사할 수 있다.

Description

부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법{VOLUMETRIC CHIP AND METHOD FOR DETECTING ANALYTE USING THE SAME}
본 출원은 부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법에 관한 것이다.
기체 발생 반응(gas-generating reaction)은, 반응 챔버(reaction chamber)에 연결된 튜빙(tubing) 또는 채널(channel)을 통해 거리마커(distance marker)가 이동하는 거리를 눈으로 측정함으로써 기체의 부피를 정량적으로 평가할 수 있다. 이로 인해, 기체 발생 반응은 기기를 사용하지 않는 현장검사(point-of-care testing, POCT)를 위한 좋은 도구가 될 수 있다. 이러한 기체 발생 반응의 대표적인 예로는 카탈라아제(catalase) 또는 백금나노입자(platinum nanoparticle)와 같은 기체 발생 촉매(gas-generating catalyst)들에 의해 다음과 같이 과산화수소(H2O2)로부터 산소(O2)가 발생하는 반응을 예로 들 수 있다.
[화학식 1]
2H2O2 → 2H2O + O2
이러한 기체 발생 반응을 이용하여 박테리아, 단백질, 핵산, 또는 저분자 물질을 검출하기 위해 다양한 부피측정 칩(volumetric chip)들이 개발되었다.
이러한 부피측정 칩들은 대개 두 가지 조건을 갖추고 있다. 첫 번째는 밀폐 조건에서 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질, 또는 기체 발생 촉매가 결합된 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질과, 기체 발생 기질(gas-generating substrate)이 포함된 기질 용액이 혼합되어야 한다. 이때, 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질은 기체 발생 촉매 활성을 갖기 위해 기체 발생 촉매와 결합되어 사용된다. 기체 발생 반응에서는 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질, 또는 기체 발생 촉매가 결합된 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질과, 기질 용액이 혼합되는 즉시 산소가 발생하여 공기 중으로 확산되기 때문에 이 둘을 혼합한 후에 밀폐하면 정확한 측정이 어려워진다.
이러한 문제를 해결하기 위해 두 개의 층으로 구성된 부피측정 칩을 슬라이딩시킴으로써 두 용액이 혼합되게 하는 방법, 칩을 흔들어서 두 용액이 혼합되게 하는 방법, 촉매를 결합한 자성입자를 과산화수소가 저장된 챔버로 이동시키는 방법 등이 개발되었다. 그러나 이러한 방법들은 칩의 구조를 복잡하게 만들거나, 사용이 불편하거나, 분석 방법의 신뢰도를 확보하기 어려운 문제점이 있다.
두 번째는 발생한 기체 부피를 정량적으로 측정하기 위한 거리 마커(distance marker)가 필요하다는 점이다. 지금까지 개발된 부피측정 칩들은 거리 마커로 잉크(염료 용액)를 사용하는데 정확한 측정을 위해서는 이 잉크가 정해진 위치에 있어야 한다. 이를 위해 염료가 이동할 채널과 반응 챔버 사이에 염료를 보관하기 위한 별도의 염료 챔버를 설치하는 방법을 사용하였다. 그러나 이 염료 챔버는 채널과 연결되어 있기 때문에 칩에 충격이 가해지면 채널을 따라 이동하게 되고 결국 정확한 측정을 할 수 없게 된다. 따라서 대개 칩을 사용하기 전에 먼저 염료를 주입하여 준비한 후 분석물질을 주입하는 방법을 이용함으로써, 분석과정을 진행하는 불편함이 있었다.
또한, 이런 문제를 해결하기 위해 두 개의 층으로 구성된 부피측정 칩을 슬라이딩시킴으로써 채널이 연결되게 하는 방법이 개발되었다. 그러나, 칩의 구조가 복잡해지고 여전히 사용이 불편한 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법이 요구되고 있다.
본 출원의 과제는 기체 발생 반응을 이용하여, 칩의 구조가 단순해지고, 사용이 편리하며, 기기를 사용하지 않고도 박테리아, 단백질, 핵산, 또는 저분자 물질과 같은 분석물질을 현장에서 간편하게 정량적으로 검사할 수 있는 부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩은 시료를 공급하는 피펫의 삽입이 가능한 피펫 삽입구; 기체 발생 기질 및 계면활성제를 포함하는 기질 용액을 저장하고, 상기 기질 용액과 상기 피펫 삽입구로부터 공급된 시료를 반응시키기 위한 반응 챔버; 및 상기 반응 챔버에 연결된 제 1 단부 및 상기 제 1 단부와 반대편에 위치하고 외부로 개방되어 있는 제 2 단부를 포함하는 채널을 포함한다.
상기 시료는 제 1 시료, 제 2 시료 또는 제 3 시료를 포함하고, 상기 제 1 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질로 이루어지며, 상기 제 2 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질, 수용체가 고정된 포획입자 및 수용체에 기체 발생 촉매가 연결된 표지화 수용체를 포함하고, 상기 제 3 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질, 수용체가 고정된 포획입자 및 정제된 분석물질에 기체 발생 촉매가 연결된 표지화 표준물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질은 효소, 금속 입자 또는 금속 산화물 입자일 수 있다.
또한, 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질은 세포, 단백질, 탄수화물, 핵산, 호르몬, 의약품 또는 독소일 수 있다.또한, 상기 기체 발생 촉매는 카탈라아제(catalase) 또는 백금 나노입자일 수 있다.
또한, 상기 피펫은 플런저를 더 포함하고, 상기 플런저를 누르면 상기 반응 챔버로 시료를 공급할 수 있다.
또한, 상기 피펫으로부터 시료를 공급하면 상기 시료와 기질 용액이 반응하여 거품을 발생시키고, 발생된 거품이 거리마커로 사용될 수 있다.
또한, 상기 피펫 삽입구는 상기 피펫 삽입 시 밀폐될 수 있다.
또한, 상기 기체 발생 기질은 과산화수소(H2O2)일 수 있다.
또한, 상기 계면활성제는 트리톤(Triton) X-100, Brij-35, 트윈(Tween)-20, NP-40, 옥틸 글루코사이드(Octyl Glucoside), 소듐 도데실 설페이트(Sodium dodecyl sulfate), 소듐 디옥시콜레이트(Sodium deoxycholate), 3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate(CHAPS) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
또한, 상기 기질 용액은 염료를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 단부는 상기 반응 챔버의 상단 측면에 연결될 수 있다.
또한, 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩은 시료를 공급하는 피펫의 삽입이 가능한 피펫 삽입구; 기체 발생 기질을 포함하는 기질 용액을 저장하는 기질 챔버; 상기 피펫 삽입구로부터 공급된 시료를 저장하고, 상기 기질 챔버로부터 상기 기질 용액이 공급되며, 상기 시료와 상기 기질 챔버로부터 공급된 기질 용액을 반응시키기 위한 반응 챔버; 및 상기 반응 챔버에 연결된 제 3 단부 및 상기 제 3 단부와 반대편에 위치하고 상기 기질 챔버에 연결된 제 4 단부를 포함하는 채널을 포함한다.
또한, 상기 시료는 제 1 시료, 제 2 시료 또는 제 3 시료를 포함하고, 상기 제 1 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질로 이루어지며, 상기 제 2 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질, 수용체가 고정된 포획입자 및 수용체에 기체 발생 촉매가 연결된 표지화 수용체를 포함하고, 상기 제 3 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질, 수용체가 고정된 포획입자 및 정제된 분석물질에 기체 발생 촉매가 연결된 표지화 표준물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질은 효소, 금속 입자 또는 금속 산화물 입자일 수 있다.
또한, 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질은 세포, 단백질, 탄수화물, 핵산, 호르몬, 의약품 또는 독소일 수 있다.
또한, 상기 분석물질은 기체 발생 촉매는 카탈라아제(catalase) 또는 백금 나노입자일 수 있다.
또한, 상기 피펫은 플런저를 더 포함하고, 상기 플런저를 누르면 상기 반응 챔버로 시료를 공급하며, 상기 플런저를 다시 놓아주면 상기 반응 챔버에 음의 압력이 작용하여 상기 기질 챔버에 저장된 기질 용액이 상기 채널을 통해 반응 챔버로 이동할 수 있다.
또한, 상기 기질 용액은 일부가 반응 챔버로 이동하고, 일부가 채널에 존재하여 거리마커로 사용될 수 있다.
또한, 상기 피펫 삽입구는 상기 피펫 삽입 시 밀폐될 수 있다.
또한, 상기 기체 발생 기질은 과산화수소(H2O2)일 수 있다.
또한, 상기 기질 용액은 염료를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 3 단부는 상기 반응 챔버의 상단 측면에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 4 단부는 상기 기질 챔버의 하단 측면에 연결될 수 있다.
또한, 상기 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩은 진동을 가하는 바이브레이터를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 출원의 일 실시예에 따른 분석물질 검출방법은 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 분석물질을 검출하는 방법에 관한 것으로, 피펫 삽입구로 피펫을 삽입하여 기체 발생 기질 및 계면활성제를 포함하는 기질 용액을 저장하는 반응 챔버에 시료를 공급하는 단계; 및 상기 시료와 기질 용액이 반응하여 거품을 발생시키고, 발생된 거품을 거리마커로 사용하여 상기 거리마커가 채널을 이동한 거리를 측정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 피펫에 더 포함된 플런저를 누르면 상기 반응 챔버로 시료를 공급할 수 있다.
또한, 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 분석물질 검출방법은 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 분석물질을 검출하는 방법에 관한 것으로, 피펫 삽입구로 피펫을 삽입하여 반응 챔버에 시료를 공급하는 단계; 기질 챔버에 저장된 기질 용액의 일부를 반응 챔버로 이동시켜 상기 시료와 반응시키고, 상기 반응 챔버로 이동하지 않은 기질 용액의 일부를 채널에 존재하도록 기질 용액을 이동시키는 단계; 및 상기 채널에 존재하는 기질 용액을 거리마커로 사용하여 상기 거리마커가 상기 채널을 이동한 거리를 측정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 피펫에 더 포함된 플런저를 누르면 상기 반응 챔버로 시료를 공급하며, 상기 플런저를 다시 놓아주면 상기 반응 챔버에 음의 압력이 작용하여 상기 기질 챔버에 저장된 기질 용액이 상기 채널을 통해 반응 챔버로 이동할 수 있다.
또한, 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 분석물질 검출방법에서 공급하는 단계, 이동시키는 단계 및 측정하는 단계는 부피측정 칩에 진동을 가하는 상태에서 수행될 수 있다.
본 출원의 부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법에 의하면 칩의 구조가 단순해지고, 사용이 편리하며, 기기를 사용하지 않고도 박테리아, 단백질, 핵산, 또는 저분자 물질과 같은 분석물질을 현장에서 간편하게 정량적으로 검사할 수 있다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 분석물질 검출방법을 설명하기 위하여 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 분석물질 검출방법을 설명하기 위하여 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 기체 발생 촉매인 카탈라아제의 검출 한계를 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 기체 발생 촉매인 카탈라아제의 검출 한계를 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 분석물질인 살모넬라균의 검출 성능을 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 분석물질인 살모넬라균의 검출 성능을 확인한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 출원의 부피측정 칩을 설명하며, 첨부된 도면은 예시적인 것으로, 본 출원의 부피측정 칩이 첨부된 도면에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 예시적인 부피측정 칩(100)은 분석물질을 검출하기 위해 기체 발생 촉매 활성을 측정하는 수단으로, 피펫 삽입구(110), 반응 챔버(120) 및 채널(130)을 포함한다. 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩에 의하면, 칩의 구조가 단순해지고, 사용이 편리하며, 기기를 사용하지 않고도 박테리아, 단백질, 핵산, 또는 저분자 물질과 같은 분석물질을 현장에서 간편하게 정량적으로 검사할 수 있다.
상기 피펫 삽입구는 시료(11)를 공급하는 피펫(111)이 삽입되는 구멍으로서, 상기 반응 챔버 상에 위치할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 피펫 삽입구는 상기 반응 챔버의 상부에 위치할 수 있다. 상기 피펫 삽입구는 전술한 위치에 위치함으로써, 측면이나 하부에 삽입하는 것보다 편리할 수 있고, 피펫에서 공급되는 시료가 중력에 의해 하부로 쉽게 방출될 수 있다.
상기 피펫은 상기에서 기술한 바와 같이, 피펫 삽입구로 삽입이 가능하고, 시료를 구비하는 피펫 챔버(1111)를 포함한다. 본 명세서에서 용어 피펫 챔버는 피펫 팁과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 시료는 제 1 시료, 제 2 시료 또는 제 3 시료를 포함할 수 있다.
상기 제 1 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질로 이루어질 수 있다. 상기 제 1 시료는 상기 분석물질이 기체 발생 촉매 활성을 가지고 있으므로, 상기 기체 발생 촉매 활성을 직접 측정하여 상기 분석물질을 검출할 수 있다.
예를 들어, 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질은 효소, 금속 입자 또는 금속 산화물 입자일 수 있다.
또한, 상기 제 2 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질, 수용체가 고정된 포획입자 및 기체 발생 촉매가 연결된 수용체, 즉 표지화 수용체를 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 제 2 시료는 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질에 포획입자와 표지화 수용체를 결합시켜 포획입자-분석물질-표지화 수용체 복합체를 형성시키고, 복합체에 결합하지 않은 표지화 수용체를 제거한 후, 상기 복합체에 결합한 기체 발생 촉매의 기체 발생 촉매 활성을 측정하여 상기 분석물질을 검출할 수 있다.
또한, 상기 제 3 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질, 수용체가 고정된 포획입자 및 정제된 분석물질에 기체 발생 촉매가 연결된 표지화 표준물질(labeled standard)을 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 제 3 시료는 상기 포획입자에 분석물질과 표지화 표준물질을 경쟁적으로 결합시키고, 결합하지 않은 표지화 표준물질을 제거한 후, 상기 포획입자에 결합한 기체 발생 촉매의 기체 발생 촉매 활성을 측정하여 상기 분석물질을 검출할 수 있다.
예를 들어, 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질은 세포, 단백질, 탄수화물, 핵산, 호르몬, 의약품 또는 독소일 수 있다.
또한, 상기 수용체로는 항체, 올리고뉴클레오타이드 또는 분석물질에 특이적으로 결합할 수 있는 어떤 물질이라도 사용할 수 있다.
또한, 상기 기체 발생 촉매는 카탈라아제(catalase) 또는 백금 나노입자일 수 있다. 기체 발생 촉매로 전술한 종류를 사용함으로써, 후술하는 기체 발생 기질과 반응하여 거품을 발생시킬 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 2 시료의 분석물질로서 박테리아를 검출하는 경우, 수용체로서 항체를 고정시킨 자성입자를 포획입자로 사용하고, 기체 발생 촉매와 항체를 고정시킨 실리카입자를 표지화 수용체로 사용할 수 있다. 상기 포획입자와 표지화 수용체를 박테리아에 더하여 결합시킴으로써 포획입자-박테리아-표지화 수용체 복합체를 형성할 수 있다. 이후, 세척과정을 통해 상기 포획입자-박테리아-표지화 수용체 복합체에 결합하지 않은 표지화 수용체를 제거한 후, 부피측정 칩에서 상기 복합체에 결합한 기체 발생 촉매의 기체 발생 촉매 활성을 측정함으로써 박테리아를 검출할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 제 2 시료의 분석물질로서 핵산을 검출하는 경우, 자성입자에 수용체로서 제 1 올리고뉴클레오타이드가 고정된 포획입자와, 제 2 올리고뉴클레오타이드에 기체 발생 촉매가 연결된 표지화 수용체를 더하여 결합시킴으로써 포획입자-핵산-표지화 수용체 복합체를 형성할 수 있다. 이후, 세척과정을 통해 상기 포획입자-핵산-표지화 수용체 복합체에 결합하지 않은 표지화 수용체를 제거한 후, 부피측정 칩에서 상기 복합체에 결합한 기체 발생 촉매의 기체 발생 촉매 활성을 측정함으로써 핵산을 검출할 수 있다.
또 다른 하나의 예시에서, 상기 제 3 시료의 분석물질로서 호르몬을 검출하는 경우, 자성입자에 수용체로서 항체가 고정된 포획입자와, 정제된 호르몬에 기체 발생 촉매가 연결된 표지화 표준물질(labeled standard)을 더하여 경쟁적으로 결합시킴으로써 호르몬-포획입자-표지화 표준물질 복합체를 형성할 수 있다. 상기 복합체는 분석물질의 농도에 반비례하여 표지화 표준물질이 결합한다. 이후, 세척과정을 통해 상기 포획입자에 결합하지 않은 표지화 표준물질을 제거한 후, 부피측정 칩에서 포획입자에 결합한 기체 발생 촉매의 기체 발생 촉매 활성을 측정함으로써 호르몬을 검출할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 일 실시예에 따른 부피 측정 칩에 포함된 상기 피펫은 플런저(1112)를 더 포함하고, 상기 플런저를 누르면 상기 반응 챔버로 시료를 공급할 수 있다.
상기 피펫으로부터 반응 챔버로 시료를 공급하면 시료와 후술하는 기질 용액(12)이 반응하여 거품을 발생하고, 이를 통해 발생된 거품이 거리마커로 사용될 수 있다. 이를 통해, 기기를 사용하지 않고도 박테리아, 단백질, 핵산, 또는 저분자 물질과 같은 분석물질을 현장에서 간편하게 정량적으로 검사할 수 있다.
이때, 피펫 삽입구는 상기 피펫 삽입 시 밀폐될 수 있다. 이를 통해 기체가 외부로 빠져나가는 것을 억제할 수 있다.
상기 반응 챔버는 기질 용액과 상기 피펫 삽입구로부터 공급된 시료를 반응시키기 위한 공간으로서, 기체 발생 기질 및 계면활성제를 포함하는 기질 용액을 저장한다.
상기 기체 발생 기질은 기체의 발생에 필요한 시약으로서, 예를 들어, 과산화수소(H2O2)가 사용될 수 있다. 이를 통해, 상기 기체 발생 기질은 상기 시료와 반응하여 거품을 발생할 수 있다.
또한, 상기 계면활성제로는 트리톤(Triton) X-100, Brij-35, 트윈(Tween)-20, NP-40, 옥틸 글루코사이드(Octyl Glucoside), 소듐 도데실 설페이트(Sodium dodecyl sulfate), 소듐 디옥시콜레이트(Sodium deoxycholate), 3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate(CHAPS) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 계면활성제로 전술한 종류를 사용함으로써, 기체가 발생될 때 거품이 생성되도록 할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 기질 용액은 염료를 더 포함할 수 있다. 상기 염료로는 메틸렌 블루(methylene blue), 페놀 레드(phenol red), 크리스탈 바이올렛(violet), 콘고 레드(congo red) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 기질 용액에 전술한 염료를 더 포함함으로써, 거품을 더 쉽게 관찰할 수 있다.
상기 채널은 상기 반응 챔버로부터 발생된 거품을 이동시키기 위한 공간으로서, 상기 반응 챔버에 연결된 제 1 단부 및 상기 제 1 단부와 반대편에 위치하고 외부로 개방되어 있는 제 2 단부를 포함한다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 단부는 상기 반응 챔버의 상단 측면에 연결될 수 있다. 거품은 위쪽으로 발생하기 때문에, 상기 제 1 단부는 상기 반응 챔버의 전술한 위치에 연결됨으로써, 거품이 채널을 통해 쉽게 빠져나가도록 할 수 있다.
도 2는 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 예시적인 부피측정 칩(200)은 피펫 삽입구(210), 기질 챔버(220), 반응 챔버(230) 및 채널(240)을 포함한다. 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩에 의하면, 칩의 구조가 단순해지고, 사용이 편리하며, 기기를 사용하지 않고도 박테리아, 단백질, 핵산, 또는 저분자 물질과 같은 분석물질을 현장에서 간편하게 정량적으로 검사할 수 있다.
상기 피펫 삽입구는 시료(21)를 공급하는 피펫(211)이 삽입되는 구멍으로서, 상기 반응 챔버 상부에 위치할 수 있다. 상기 피펫 삽입구에 대한 구체적인 설명은 상기 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩에서 기술한 내용과 동일하므로, 이를 생략하기로 한다.
하나의 예시에서, 상기 시료는 제 1 시료, 제 2 시료 또는 제 3 시료를 포함할 수 있다.
상기 제 1 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질로 이루어질 수 있다. 상기 제 2 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질, 수용체가 고정된 포획입자 및 기체 발생 촉매가 연결된 수용체, 즉 표지화 수용체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 3 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질, 수용체가 고정된 포획입자 및 정제된 분석물질에 기체 발생 촉매가 연결된 표지화 표준물질(labeled standard)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 시료, 제 2 시료 및 제 3 시료에 대한 구체적인 설명은 상기 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩에서 기술한 내용과 동일하므로, 이를 생략하기로 한다.
예를 들어, 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질은 세포, 단백질, 탄수화물, 핵산, 호르몬, 의약품 또는 독소일 수 있다.
또한, 상기 수용체로는 항체, 올리고뉴클레오타이드 또는 분석물질에 특이적으로 결합할 수 있는 어떤 물질이라도 사용할 수 있다.
또한, 상기 기체 발생 촉매는 카탈라아제(catalase) 또는 백금 나노입자일 수 있다. 기체 발생 촉매로 전술한 종류를 사용함으로써, 후술하는 기체 발생 기질과 반응하여 거품을 발생시킬 수 있다.
상기 피펫은 상기에서 기술한 바와 같이, 피펫 삽입구로 삽입이 가능하고, 시료를 구비하는 피펫 챔버(2111)를 포함한다. 본 명세서에서 용어 피펫 챔버는 피펫 팁과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피 측정 칩에 포함된 상기 피펫은 플런저(2112)를 더 포함하고, 상기 플런저를 누르면 상기 반응 챔버로 시료를 공급하며, 상기 플런저를 다시 놓아주면 상기 반응 챔버에 음의 압력이 작용하여 상기 기질 챔버에 저장된 기질 용액(22)이 상기 채널을 통해 반응 챔버로 이동할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 기질 용액은 일부가 반응 챔버로 이동하고, 일부가 채널에 존재하여 거리마커로 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 반응 챔버로 이동한 기질 용액의 일부는 시료와 반응하여 기체를 발생시키는 역할을 하고, 상기 채널에 존재하는 기질 용액의 일부는 거리마커로써 역할을 수행할 수 있다. 이를 통해, 기기를 사용하지 않고도 박테리아, 단백질, 핵산, 또는 저분자 물질과 같은 분석물질을 현장에서 간편하게 정량적으로 검사할 수 있다.
이때, 피펫 삽입구는 상기 피펫 삽입 시 밀폐될 수 있다. 이를 통해 기체가 외부로 빠져나가는 것을 억제할 수 있다.
상기 기질 챔버는 기질 용액을 저장하는 공간으로서, 기체 발생 기질을 포함하는 기질 용액을 저장한다.
상기 기체 발생 기질은 기체의 발생에 필요한 시약으로서, 예를 들어, 과산화수소(H2O2)가 사용될 수 있다. 이를 통해, 상기 기체 발생 기질은 상기 시료와 반응하여 기체, 구체적으로 산소를 발생시킬 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 기질 용액은 염료를 더 포함할 수 있다. 상기 염료에 대한 구체적인 설명은 상기 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩에서 기술한 내용과 동일하므로, 이를 생략하기로 한다.
본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩은 통기 구멍(250)을 더 포함할 수 있다. 상기 통기 구멍은 상기 기질 챔버의 상부에 위치할 수 있다. 상기 통기 구멍은 전술한 위치에 위치함으로써, 상기 반응 챔버에 음의 압력을 가할 시 기질 용액이 반응 챔버로 흡입되도록 할 수 있다.
상기 반응 챔버는 상기 시료와 상기 기질 챔버로부터 공급된 기질 용액을 반응시키기 위한 공간으로서, 상기 피펫 삽입구로부터 공급된 시료를 저장하고, 상기 기질 챔버로부터 상기 기질 용액이 공급된다.
상기 채널은 반응 챔버로부터 발생된 기체를 이동시키기 위한 공간으로서, 상기 반응 챔버에 연결된 제 3 단부 및 상기 제 3 단부와 반대편에 위치하고 상기 기질 챔버에 연결된 제 4 단부를 포함한다.
하나의 예시에서, 상기 제 3 단부는 상기 반응 챔버의 상단 측면에 연결될 수 있다. 반응 결과 발생한 기체가 위쪽으로 빠져나가기 때문에, 상기 제 3 단부는 상기 반응 챔버의 전술한 위치에 연결됨으로써, 채널의 거리마커를 밀어내는데 더욱 유리할 수 있다.
또 하나의 예시에서, 상기 제 4 단부는 상기 기질 챔버의 하단 측면에 연결될 수 있다. 상기 제 4 단부는 상기 기질 챔버의 전술한 위치에 연결됨으로써, 반응 챔버에 음의 압력을 가하여 기질 챔버에 있는 기질 용액을 반응 챔버 쪽으로 흡입할 수 있다.
또한, 상기 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩은 진동을 가하는 바이브레이터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 바이브레이터는 상기 반응 챔버에 공급되는 시료 및 기질 용액의 반응 속도를 향상시키기 위한 도구로서, 상기 피펫 삽입구, 기질 챔버, 반응 챔버 및 채널을 모두 감싸는 커버 형태로 포함될 수 있다.
본 출원은 또한, 분석물질 검출방법에 관한 것이다. 상기 분석물질 검출방법은 상기 부피측정 칩을 이용하여 분석물질을 검출할 수 있다. 따라서, 후술하는 분석물질 검출방법에 대한 구체적인 설명은 상기 부피측정 칩에서 기술한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 분석물질 검출방법을 설명하기 위하여 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 일 실시예에 따른 분석물질 검출방법은 공급하는 단계(a) 및 측정하는 단계(b)를 포함한다. 이와 같이 피펫 삽입구에 피펫을 삽입하여 밀폐시킨 상태에서 거품 발생을 이용해 분석물질을 검출할 수 있기 때문에, 상기 분석물질 검출방법에 의하면, 칩의 구조가 단순해지고, 사용이 편리하며, 기기를 사용하지 않고도 박테리아, 단백질, 핵산, 또는 저분자 물질과 같은 분석물질을 현장에서 간편하게 정량적으로 검사할 수 있다.
상기 공급하는 단계는 시료(31)를 반응 챔버(320)로 공급하기 위한 단계로서, 피펫 삽입구(310)로 피펫(311)을 삽입하여 기체 발생 기질 및 계면활성제를 포함하는 기질 용액을 저장하는 반응 챔버에 상기 시료를 공급하여 수행된다. 상기 공급하는 단계에 대한 구체적인 설명은 상기 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩에서 기술한 바와 동일하므로 이를 생략하기로 한다.
하나의 예시에서, 상기 피펫에 더 포함된 플런저(3112)를 누르면 상기 반응 챔버로 시료를 공급할 수 있다. 이를 통해, 상기 시료가 반응 챔버에 존재하는 기질 용액(32)과 반응하여 거품을 발생시킬 수 있다.
상기 측정하는 단계는 거리마커(34)가 채널(330)을 이동한 거리(d)를 이용하여 분석물질을 검출하기 위한 단계로서, 상기 시료와 기질 용액이 반응하여 거품을 발생시키고, 발생된 거품을 거리마커로 사용하여 상기 거리마커가 채널을 이동한 거리를 측정함으로써 수행된다. 이를 통해 기기를 사용하지 않고도 박테리아, 단백질, 핵산, 또는 저분자 물질과 같은 분석물질을 현장에서 간편하게 정량적으로 검사할 수 있다. 상기 측정하는 단계에 대한 구체적인 설명은 상기 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩에서 기술한 바와 동일하므로 이를 생략하기로 한다.
도 4는 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 분석물질 검출방법을 설명하기 위하여 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 분석물질 검출방법은 공급하는 단계(a), 이동시키는 단계(b) 및 측정하는 단계(c)를 포함한다. 이와 같이 피펫 삽입구에 피펫을 삽입하여 밀폐시킨 상태에서 기체 발생을 이용해 분석물질을 검출할 수 있기 때문에, 상기 분석물질 검출방법에 의하면, 칩의 구조가 단순해지고, 사용이 편리하며, 기기를 사용하지 않고도 박테리아, 단백질, 핵산, 또는 저분자 물질과 같은 분석물질을 현장에서 간편하게 정량적으로 검사할 수 있다.
상기 공급하는 단계는 시료(41)를 반응 챔버(430)로 공급하기 위한 단계로서, 피펫 삽입구(410)로 피펫(411)을 삽입하여 수행된다. 상기 공급하는 단계에 대한 구체적인 설명은 상기 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩에서 기술한 바와 동일하므로 이를 생략하기로 한다.
하나의 예시에서, 상기 피펫에 더 포함된 플런저(4112)를 누르면 상기 반응 챔버로 시료(41)를 공급하며, 상기 플런저를 다시 놓아주면 상기 반응 챔버에 음의 압력이 작용하여 상기 기질 챔버(420)에 저장된 기질 용액(42)이 채널(440)을 통해 반응 챔버로 이동할 수 있다. 이를 통해, 상기 시료 및 기질 용액이 반응 챔버에서 반응하여 기체를 발생할 수 있다.
상기 이동시키는 단계는 기질 챔버에 저장된 기질 용액을 이동시키기 위한 단계로서, 기질 챔버에 저장된 상기 기질 용액의 일부를 반응 챔버로 이동시켜 상기 시료와 반응시키고, 상기 반응 챔버로 이동하지 않은 기질 용액의 일부를 채널에 존재하도록 기질 용액을 이동시켜 수행된다. 이로 인해, 시료와 반응하는 기질 용액이 기체를 발생하고, 채널에 존재하는 기질 용액이 거리마커로 사용될 수 있다.
상기 측정하는 단계는 거리마커가 이동한 거리(d)를 이용하여 분석물질을 검출하기 위한 단계로서, 상기 채널에 존재하는 기질 용액의 일부를 거리마커로 사용하여 상기 거리마커가 채널을 이동한 거리를 측정하여 수행된다. 이를 통해 기기를 사용하지 않고도 박테리아, 단백질, 핵산, 또는 저분자 물질과 같은 분석물질을 현장에서 간편하게 정량적으로 검사할 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 분석물질 검출방법에서, 상기 공급하는 단계, 이동시키는 단계 및 측정하는 단계는 부피측정 칩에 진동을 가하는 상태에서 수행될 수 있다. 상기 전술한 단계들은 진동을 가하는 상태에서 수행됨으로써, 기체 발생 속도를 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일 실시예 및 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 기체 발생 촉매인 카탈라아제의 최저 검출 한계를 확인하였다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 기체 발생 촉매인 카탈라아제의 검출 한계를 확인한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 기체 발생 촉매인 카탈라아제의 검출 한계를 확인한 결과, 카탈라아제 양에 비례하여 거품이 많이 발생하였으며, 그 결과 채널에서 거품의 이동속도가 빨라지는 것을 관찰할 수 있었다. 이의 최저 검출한계는 0.045 unit으로 나타났다. 이 방법에서는 진동을 가하지 않아도 거품이 잘 발생하기 때문에 별도의 바이브레이터를 사용하지 않고 부피측정 칩만으로 고감도 분석이 가능하다는 것을 확인하였다.
도 6은 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 기체 발생 촉매인 카탈라아제의 검출 한계를 확인한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 기체 발생 촉매인 카탈라아제의 검출 한계를 확인한 결과, 카탈라아제 양에 비례하여 거리 마커의 이동 속도가 빨라지는 것을 관찰할 수 있었다. 반응시간을 10분으로 했을 때는 최저 0.2 unit까지 검출할 수 있었지만 반응시간을 30분으로 늘리면 최저 0.05 unit까지도 검출할 수 있었다.
또한, 본 출원의 일 실시예 및 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 분석물질로 살모넬라균의 검출 성능을 확인하였다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 분석물질인 살모넬라균의 검출 성능을 확인한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 분석물질인 살모넬라균의 검출 성능을 확인한 결과, 시료에 들어있는 살모넬라균의 수에 비례하여 이동 속도가 빨라졌으며 최저 검출 한계는 4 CFU였다. 또한, 구조가 단순하고, 이를 이용한 분석물질 검출방법도 간단하지만 매우 높은 감도로 신속하게 분석물질을 검출할 수 있다는 것을 나타내었다. 뿐만 아니라 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩에서는 압력이 아닌 거품의 생성에 의해 부피가 증가하여 거리마커가 밀려가는 장점이 있는 것을 확인하였다.
도 8은 본 출원의 다른 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 분석물질인 살모넬라균의 검출 성능을 확인한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 일 실시예에 따른 부피측정 칩을 이용하여 분석물질인 살모넬라균의 검출 성능을 확인한 결과, 시료에 들어있는 살모넬라균의 수에 비례하여 이동 속도가 빨라졌으며 최저 검출 한계는 10 CFU였다. 또한, 구조가 단순하고, 이를 이용한 분석물질 검출방법도 간단하지만 매우 높은 감도로 신속하게 분석물질을 검출할 수 있다는 것을 나타내었다.
11, 21, 31, 41: 시료
12, 22, 32, 42: 기질 용액
100, 200: 부피측정 칩
110, 210, 310, 410: 피펫 삽입구
111, 211, 311, 411: 피펫
1111, 2111: 피펫 챔버
1112, 2112, 3112, 4112: 플런저
120, 230, 320, 430: 반응 챔버
130, 240, 330, 440: 채널
220, 420: 기질챔버
250, 450: 통기 구멍
33: 거품
34: 거리마커
d: 거리

Claims (30)

  1. 시료를 공급하는 피펫의 삽입이 가능한 피펫 삽입구;
    기체 발생 기질 및 계면활성제를 포함하는 기질 용액을 저장하고, 상기 기질 용액과 상기 피펫 삽입구로부터 공급된 시료를 반응시키기 위한 반응 챔버; 및
    상기 반응 챔버에 연결된 제 1 단부 및 상기 제 1 단부와 반대편에 위치하며 외부로 개방되어 있는 제 2 단부를 포함하는 채널을 포함하는 부피측정 칩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시료는 제 1 시료, 제 2 시료 또는 제 3 시료를 포함하고, 상기 제 1 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질로 이루어지며, 상기 제 2 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질, 수용체가 고정된 포획입자 및 수용체에 기체 발생 촉매가 연결된 표지화 수용체를 포함하고, 상기 제 3 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질, 수용체가 고정된 포획입자 및 정제된 분석물질에 기체 발생 촉매가 연결된 표지화 표준물질을 포함하는 부피측정 칩.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질은 효소, 금속 입자 또는 금속 산화물 입자인 부피측정 칩.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질은 세포, 단백질, 탄수화물, 핵산, 호르몬, 의약품 또는 독소인 부피측정 칩.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 기체 발생 촉매는 카탈라아제(catalase) 또는 백금 나노입자인 부피측정 칩.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 피펫은 플런저를 더 포함하고, 상기 플런저를 누르면 상기 반응 챔버로 시료를 공급하는 부피측정 칩.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 피펫으로부터 시료를 공급하면 상기 시료와 기질 용액이 반응하여 거품을 발생시키고, 발생된 거품이 거리마커로 사용되는 부피측정 칩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 피펫 삽입구는 상기 피펫 삽입 시 밀폐되는 부피측정 칩.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 기체 발생 기질은 과산화수소(H2O2)인 부피측정 칩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 계면활성제는 트리톤(Triton) X-100, Brij-35, 트윈(Tween)-20, NP-40, 옥틸 글루코사이드(Octyl Glucoside), 소듐 도데실 설페이트(Sodium dodecyl sulfate), 소듐 디옥시콜레이트(Sodium deoxycholate), 3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonate(CHAPS) 또는 이들의 혼합물인 부피측정 칩.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 기질 용액은 염료를 더 포함하는 부피측정 칩.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 단부는 상기 반응 챔버의 상단 측면에 연결되는 부피측정 칩.
  13. 시료를 공급하는 피펫의 삽입이 가능한 피펫 삽입구;
    기체 발생 기질을 포함하는 기질 용액을 저장하는 기질 챔버;
    상기 피펫 삽입구로부터 공급된 시료를 저장하고, 상기 기질 챔버로부터 상기 기질 용액이 공급되며, 상기 시료와 상기 기질 챔버로부터 공급된 기질 용액을 반응시키기 위한 반응 챔버; 및
    상기 반응 챔버에 연결된 제 3 단부 및 상기 제 3 단부와 반대편에 위치하고 상기 기질 챔버에 연결된 제 4 단부를 포함하는 채널을 포함하는 부피측정 칩.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 시료는 제 1 시료, 제 2 시료 또는 제 3 시료를 포함하고, 상기 제 1 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질로 이루어지며, 상기 제 2 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질, 수용체가 고정된 포획입자 및 수용체에 기체 발생 촉매가 연결된 표지화 수용체를 포함하고, 상기 제 3 시료는 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질, 수용체가 고정된 포획입자 및 정제된 분석물질에 기체 발생 촉매가 연결된 표지화 표준물질을 포함하는 부피측정 칩.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖는 분석물질은 효소, 금속 입자 또는 금속 산화물 입자인 부피측정 칩.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 기체 발생 촉매 활성을 갖지 않는 분석물질은 세포, 단백질, 탄수화물, 핵산, 호르몬, 의약품 또는 독소인 부피측정 칩.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 기체 발생 촉매는 카탈라아제(catalase) 또는 백금 나노입자인 부피측정 칩.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 피펫은 플런저를 더 포함하고, 상기 플런저를 누르면 상기 반응 챔버로 시료를 공급하며, 상기 플런저를 다시 놓아주면 상기 반응 챔버에 음의 압력이 작용하여 상기 기질 챔버에 저장된 기질 용액이 상기 채널을 통해 반응 챔버로 이동하는 부피측정 칩.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 기질 용액은 일부가 반응 챔버로 이동하고, 일부가 채널에 존재하여 거리마커로 사용되는 부피측정 칩.
  20. 제 13 항에 있어서, 상기 피펫 삽입구는 상기 피펫 삽입 시 밀폐되는 부피측정 칩.
  21. 제 13 항에 있어서, 상기 기체 발생 기질은 과산화수소(H2O2)인 부피측정 칩.
  22. 제 13 항에 있어서, 상기 기질 용액은 염료를 더 포함하는 부피측정 칩.
  23. 제 13 항에 있어서, 상기 제 3 단부는 상기 반응 챔버의 상단 측면에 연결되는 부피측정 칩.
  24. 제 13 항에 있어서, 상기 제 4 단부는 상기 기질 챔버의 하단 측면에 연결되는 부피측정 칩.
  25. 제 13 항에 있어서, 진동을 가하는 바이브레이터를 더 포함하는 부피측정 칩.
  26. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 부피측정 칩을 이용하여 분석물질을 검출하는 방법에 관한 것으로,
    피펫 삽입구로 피펫을 삽입하여 기체 발생 기질 및 계면활성제를 포함하는 기질 용액을 저장하는 반응 챔버에 시료를 공급하는 단계; 및
    상기 시료와 기질 용액이 반응하여 거품을 발생시키고, 발생된 거품을 거리마커로 사용하여 상기 거리마커가 채널을 이동한 거리를 측정하는 단계를 포함하는 분석물질 검출방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 피펫에 더 포함된 플런저를 누르면 상기 반응 챔버로 시료를 공급하는 분석물질 검출방법.
  28. 제 13 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 따른 부피측정 칩을 이용하여 분석물질을 검출하는 방법에 관한 것으로,
    피펫 삽입구로 피펫을 삽입하여 반응 챔버에 시료를 공급하는 단계;
    기질 챔버에 저장된 기질 용액의 일부를 반응 챔버로 이동시켜 상기 시료와 반응시키고, 상기 반응 챔버로 이동하지 않은 기질 용액의 일부를 채널에 존재하도록 기질 용액을 이동시키는 단계; 및
    상기 채널에 존재하는 기질 용액을 거리마커로 사용하여 상기 거리마커가 상기 채널을 이동한 거리를 측정하는 단계를 포함하는 분석물질 검출방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 피펫에 더 포함된 플런저를 누르면 상기 반응 챔버로 시료를 공급하며, 상기 플런저를 다시 놓아주면 상기 반응 챔버에 음의 압력이 작용하여 상기 기질 챔버에 저장된 기질 용액이 상기 채널을 통해 반응 챔버로 이동하는 분석물질 검출방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 공급하는 단계, 이동시키는 단계 및 측정하는 단계는 부피측정 칩에 진동을 가하는 상태에서 수행되는 분석물질 검출방법.
KR1020210016538A 2021-02-05 2021-02-05 부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법 KR102555254B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210016538A KR102555254B1 (ko) 2021-02-05 2021-02-05 부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210016538A KR102555254B1 (ko) 2021-02-05 2021-02-05 부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220112960A true KR20220112960A (ko) 2022-08-12
KR102555254B1 KR102555254B1 (ko) 2023-07-13

Family

ID=82803996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210016538A KR102555254B1 (ko) 2021-02-05 2021-02-05 부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102555254B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030157503A1 (en) * 2003-04-04 2003-08-21 Mcgarry Mark W Compositions and methods for performing biological reactions
KR20200144459A (ko) * 2019-06-17 2020-12-29 강릉원주대학교산학협력단 분석물질 검출장치 및 이를 이용한 검출방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030157503A1 (en) * 2003-04-04 2003-08-21 Mcgarry Mark W Compositions and methods for performing biological reactions
KR20200144459A (ko) * 2019-06-17 2020-12-29 강릉원주대학교산학협력단 분석물질 검출장치 및 이를 이용한 검출방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Song, Y. et al. Multiplexed volumetric bar-chart chip for point-of-care diagnostics. Nat. Commun. 3, 1283-1289 (2012).

Also Published As

Publication number Publication date
KR102555254B1 (ko) 2023-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3984748B2 (ja) 化学分析装置と化学分析システム
JP4111179B2 (ja) 化学分析装置と化学分析システム
CA2478608C (en) Apparatus and methods for analyte measurement and immunoassay
JP3042544B2 (ja) 試験条片保持具とその使用方法
US5935864A (en) Method and kit for collecting samples of liquid specimens for analytical testing
CA2320053C (en) Capillary fill device with improved fluid delivery
EP0977032A4 (en) LIQUID SAMPLE ANALYSIS INSTRUMENT
US11198123B2 (en) Cartridge device with bypass channel for mitigating drift of fluid samples
US11020741B2 (en) Field portable, handheld, recirculating surface acoustic wave and method for operating the same
AU2016295622B2 (en) Fluidic system for performing assays
US7318359B2 (en) Sampling means and system for testing a sample liquid
WO2014014911A1 (en) Point of care testing assay system using novel microfluidics
JP5425757B2 (ja) 液体サンプルを処理するための装置
US20040002161A1 (en) Analytical test cartridge; and, methods
KR20220112960A (ko) 부피측정 칩 및 이를 이용한 분석물질 검출방법
JP2008513787A (ja) 生物学的試験ストリップ
CN108348196A (zh) 无试剂测试条系统和方法
JPS5861459A (ja) クレアチンとクレアチニンの分析装置
KR102244375B1 (ko) 입자와 용액의 동시 이동에 의한 분석물질을 검출하는 장치 및 이를 이용한 검출방법
KR101546826B1 (ko) 혈액 샘플 분석 카트리지 및 카트리지 리더기
US20230398534A1 (en) Diagnostic cartridge capable of automatic solution supply and multiple detection
CA2932577C (en) Gas evacuation system for nanofluidic biosensor
KR20210055406A (ko) 시료 분석 카트리지
KR100988458B1 (ko) 차별적 항체 또는 기질을 이용하는 준정량 면역학적 감지장치
KR20110121846A (ko) 체액분석 카트리지 및 체액분석 카트리지용 전극구조체

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant