WO2021137387A1 - 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립 - Google Patents

정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립 Download PDF

Info

Publication number
WO2021137387A1
WO2021137387A1 PCT/KR2020/012327 KR2020012327W WO2021137387A1 WO 2021137387 A1 WO2021137387 A1 WO 2021137387A1 KR 2020012327 W KR2020012327 W KR 2020012327W WO 2021137387 A1 WO2021137387 A1 WO 2021137387A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pad
immunoassay
capacitive sensor
reaction region
biological sample
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/012327
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김희준
Original Assignee
프리시젼바이오 주식회사
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 프리시젼바이오 주식회사 filed Critical 프리시젼바이오 주식회사
Publication of WO2021137387A1 publication Critical patent/WO2021137387A1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54373—Apparatus specially adapted for solid-phase testing involving physiochemical end-point determination, e.g. wave-guides, FETS, gratings
    • 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
    • B01L3/5023—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures with a sample being transported to, and subsequently stored in an absorbent for analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/226—Construction of measuring vessels; Electrodes therefor
    • 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
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • 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
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • G01N33/54386—Analytical elements
    • G01N33/54387—Immunochromatographic test strips
    • 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
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/558—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor using diffusion or migration of antigen or antibody
    • 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
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0825—Test strips

Definitions

  • the present invention relates to an immunoassay test strip using a capacitive sensor. More specifically, the immunoassay diagnosis is performed in a manner that detects a change in capacitance that occurs as a target substance is captured in the reaction region, thereby eliminating the need to use a separate light source device to detect the substance captured in the reaction region. Accordingly, the overall size of the immunoassay diagnostic device can be miniaturized as well as the structure of the capacitive sensor capable of further improving detection accuracy by preventing detection errors caused by external environments during light detection. It relates to an immunoassay test strip using
  • the test method used for disease diagnosis is mainly based on color development and fluorescence by enzymatic reaction, but recently, a method using an immunoassay using an immune reaction between an antigen and an antibody is also used.
  • Such an immunoassay method mainly uses a labeled biosensor that can label an antibody with a radioactive isotope or a fluorescent substance to determine the presence or absence of an antigen, and quantify it by the intensity of radiation or fluorescence.
  • Conventional immunoassay methods include a method of measuring a signal obtained by labeling an antigen or antibody with a radioactive material, a luminescent material, or a fluorescent material, an Enzyme Linked Immunosorbent Assay (ELISA) that combines a light label with an enzyme catalytic reaction, and Western blotting.
  • ELISA Enzyme Linked Immunosorbent Assay
  • Optical measurement methods such as Western blotting have been used the most. These methods have disadvantages in that they require complicated procedures that can be mainly performed by skilled researchers mainly in laboratories, the apparatus for analysis is an expensive, large-scale apparatus, and the analysis time is long.
  • Antibodies which are the target substances of the immune sensor, exist in very low concentrations in biological samples such as whole blood, serum, and urine, so the immune sensor is more sensitive than biosensor technology that detects other substances. In terms of detection limit, it should have high-sensitivity signaling technology. In addition, since the structure of antibodies, protein antigens, and the like, is easily changed by changes in the external environment, the recognition site of the antigen or antibody is easily altered to lose its intrinsic biorecognition function.
  • a sensor surface suitable for a biomaterial that can maintain the activity of these biomaterials a biomaterial immobilization technology that can increase the detection limit, and a biometric response as a quantified signal It is necessary to secure a measuring method that converts.
  • a rapid diagnostic test kit for immunoassay is a test tool for point-of-care in which a diagnostic test can be performed using a biological sample such as blood, urine, saliva, and the like.
  • a biological sample such as blood, urine, saliva, and the like.
  • rapid diagnostic test kits include a pregnancy diagnostic kit, an AIDS diagnostic kit, and the like.
  • Such a diagnostic device must establish a method capable of detecting a predetermined biological material (protein, DNA, antigen, etc.) for diagnosis.
  • a predetermined biological material protein, DNA, antigen, etc.
  • a conventional method for detecting biomaterials there are a fluorescent labeling method using an organic dye or the like, and a reflected light labeling method using a reflected light material or the like.
  • the immunoassay diagnostic apparatus operates on the same principle of operation as a fluorescent method or a reflected light method, and uses a test strip capable of adsorbing and supplying a biological sample through capillary action. Since the biological sample flows laterally in the test strip in the longitudinal direction due to capillary action, this method is also referred to as a lateral flow immunoassay.
  • FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating the structure of a general immunoassay test strip
  • FIG. 2 is a view for explaining the immunoassay diagnostic principle of a general immunoassay test strip.
  • the test strip 10 includes a sample pad 11 , a probe pad 12 , a membrane 13 , and an adsorption pad 14 sequentially arranged in a longitudinal direction.
  • a biological sample BT is supplied to the sample pad 11 , and the supplied biological sample BT flows from the sample pad 11 to the probe pad 12 , the membrane 13 , and the adsorption pad 14 by capillary action. flow sequentially.
  • a detection reagent P is applied to the probe pad 12 so as to bind to a target analyte T (antigen, etc.) in the biological sample BT, and the detection reagent P is a target analyte (
  • the probe material (R) is formed in a fixed form by binding to the biomaterial (S1) capable of binding to T).
  • the target analyte T and the detection reactant P are combined in the probe pad 12 to form the detection biological binding body M.
  • a reaction region 15 to which a capture material S2 is applied is formed in the membrane 13 to capture the bio-binding compound M for detection, and in the reaction region 15, the detection bio-binding compound M and the capture material S2 are formed. ) are combined to form a biocomplex (V) for detection.
  • the reaction region 15 is formed in the form of a line transverse to the membrane 13 in the width direction, and the membrane 13 has a separate control line 16 for determining the validity of the test in addition to the reaction region 15 . can be formed.
  • the adsorption pad 14 is made of a porous material to enable adsorption movement of the biological sample BT.
  • fluorescence or reflected light is generated by the probe material (R) included in the biocomposite (V) for detection, and fluorescence or reflected light is generated depending on the type of the probe material (R).
  • the fluorescence immunoassay diagnostic device uses ultraviolet light as the type of test light to generate fluorescence in the detection biocomplex to detect fluorescence
  • the reflected light type immunoassay diagnostic device uses white light as the test light type. , by reflecting the inspection light from the detection biocomplex to detect the reflected light. It is possible to diagnose whether there is a specific disease factor by analyzing the detection intensity of the detected fluorescence or reflected light.
  • the immunoassay diagnostic apparatus needs to irradiate a specific test light to the reaction region 15 regardless of the fluorescent method or the reflected light method, a light source irradiating the examination light and a light receiving sensor receiving the light generated in the reaction area , an optical system having a complex structure such as a plurality of lens modules for guiding the optical path was absolutely necessary, and accordingly, the size of the equipment is enlarged and the structure is complicated, and there are problems such as there is a limit to the miniaturization of the equipment, and also In the detection process, there is a problem such as a decrease in detection accuracy due to the influence of an external environment or the like.
  • the present invention was invented to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to perform immunoassay diagnosis in a manner that detects a change in capacitance that occurs as a target material is captured in a reaction region, thereby There is no need to use a separate light source equipment for detection of the captured material in the present invention, and thus the overall size of the immunoassay diagnostic device can be miniaturized and the structure can be simplified.
  • Another object of the present invention is to accurately detect even a small amount of target analytes in a biological sample by applying a probe material that functions as an indicator as a material with high capacitance, and to accurately detect the number of target analytes according to the number of target analytes.
  • An object of the present invention is to provide an immunoassay test strip using a capacitive sensor that can perform an analysis task for a specific disease factor in a more diverse way because the change value of the dose is clear.
  • the present invention provides a strip pad with a biological sample supplied to one end and adsorbed and flowed toward the other end, and a reaction region is formed on one side to capture a target analyte in the biological sample; and a capacitive sensor coupled to one surface of the strip pad to detect a change in capacitance generated according to the capture of the target analyte in the reaction region, wherein the change in capacitance detected through the capacitive sensor
  • a capacitive sensor coupled to one surface of the strip pad to detect a change in capacitance generated according to the capture of the target analyte in the reaction region, wherein the change in capacitance detected through the capacitive sensor
  • the strip pad may include: a sample pad to which a biological sample is supplied; and a membrane in which the biological sample is connected to the sample pad to flow by adsorption from the sample pad by capillary action, the membrane is formed elongated in one direction, and the reaction region is formed on one side.
  • the strip pad further includes a probe pad disposed between the sample pad and the membrane, and the biological sample supplied to the sample pad sequentially flows from the sample pad through the probe pad to the membrane, and A detection reagent may be applied to the probe pad to bind to a target analyte in the biological sample, and the target analyte in a state in which the detection reagent is bound may be captured in the reaction region of the membrane.
  • a capture material is applied to the reaction region of the membrane to capture the target analyte to which the detection reagent is bound, and the detection reagent applied to the probe pad has a material having a relatively larger capacitance than the capture material. can be applied.
  • the detection reactant is formed in a structure in which a separate probe material is fixedly bound to a biological material capable of binding to the target analyte, and the probe material is applied as a material having a relatively larger capacitance than the capture material.
  • the probe material of the detection reactant may be applied as a material having a relatively higher capacitance than the target analyte and the biological sample.
  • the capacitive sensor may be arranged to contact at least a partial region of the membrane including the reaction region.
  • the present invention it is necessary to use a separate light source device to detect the substance captured in the reaction region by performing immunoassay diagnosis in a manner that detects a change in capacitance that occurs as a target substance is captured in the reaction region. Therefore, the overall size of the immunoassay diagnostic device can be miniaturized and the structure can be simplified, and the detection accuracy can be further improved by preventing a detection error caused by an external environment during light detection. have.
  • the probe material that functions as an indicator as a material with high capacitance, even if the number of target analytes exists in a small amount in the biological sample, it can be accurately detected, and the change in capacitance according to the number of target analytes Since this is clear, there is an effect that analysis work for specific disease factors can be performed in more various ways.
  • FIG. 1 is a diagram conceptually showing the structure of a test strip for general immunoassay
  • FIG. 2 is a view for explaining the immunoassay diagnostic principle of a general immunoassay test strip
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the structure of a test strip for immunoassay using a capacitive sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the structure of a test strip for immunoassay using a capacitive sensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view conceptually illustrating a reaction state appearing in a reaction region of a test strip according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a diagram exemplarily illustrating a change in capacitance of a reaction region of a test strip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the structure of a test strip for immunoassay using a capacitive sensor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view showing immunity using a capacitive sensor according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating a reaction state appearing in a reaction region of a test strip according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is an embodiment of the present invention It is a diagram exemplarily illustrating a change in capacitance of a reaction region of a test strip according to an example.
  • test strip for immunoassay using a capacitive sensor enables immunoassay diagnostic work using a capacitance change value rather than a photodetection method using a general optical device, and the strip pad ( 100 ) and a capacitive sensor 200 .
  • the strip pad 100 is formed such that the biological sample BT is supplied to one end and adsorbed and flows toward the other end, and a reaction region 110 is provided on one side to capture the target analyte T in the biological sample BT. is formed
  • the capacitive sensor 200 is coupled to one surface of the strip pad 100 to detect a change in capacitance generated by the capture of the target analyte T in the reaction region 110 .
  • the capacitive sensor 200 is a sensor that measures the capacitance of an external contact in contact with the sensor contact surface, and is widely used in the industry like a capacitive fingerprint recognition sensor, so the structure of the capacitive sensor 200 is Detailed description will be omitted.
  • the test strip for immunoassay when a target analyte (T), which is a specific disease factor, is present in the biological sample (BT) on the strip pad 100 , the target analyte T is transferred to the reaction region 110 . Since it is captured in , the capacitance detected in the reaction region 110 by the captured material increases, and by detecting this increase in capacitance through the capacitive sensor 200 , a specific disease factor in the biological sample BT can be diagnosed as being present.
  • T target analyte
  • BT biological sample
  • the strip pad 100 is a sample pad 101 to which the biological sample BT is supplied, and the biological sample BT is capillary from the sample pad 101 as shown in (a) of FIG. 3 .
  • It may be configured to include a membrane 103 connected to the sample pad 101 so as to flow by adsorption and formed to be elongated in one direction, and the reaction region 110 described above is formed on one side.
  • a capture material S2 is applied to the reaction region 110 of the membrane 103 to capture the target analyte T in the biological sample BT.
  • the reaction region 110 is formed in a line shape in a direction crossing the membrane 103 in the width direction, and a plurality of reaction regions 110 may be formed to be spaced apart from each other as needed.
  • a control line 120 having the same line shape may be formed in a region downstream of the reaction region 110 , and a capture material S2 is applied to the control line 120 to capture the target analyte T, This allows us to judge the validity of the test.
  • an adsorption pad 104 made of a porous material is disposed at an end of the membrane 103 opposite to the sample pad 101 to induce an adsorption flow of the biological sample BT.
  • the capacitive sensor 200 is formed in a flat plate shape and is disposed to contact a partial area of the upper surface of the membrane 103 including the reaction area 110 to detect the capacitance in the contact area. Since both the biological sample BT and the capture material S2 are biological materials, when they come into contact with the capacitive sensor 200 , their capacitance is detected to a significant level, and the capture material S2 and the target are located in the reaction region 110 . When the analyte T or the like is concentrated, the capacitance in the reaction region 110 is further increased.
  • the supplied biological sample BT is sequentially transferred from the sample pad 101 to the membrane 103 and the adsorption pad 104 by capillary action. move The target analyte T (eg, antigen) in the biological sample BT while the biological sample BT flows through the membrane 103 to the adsorption pad 104 is shown in FIG. 3B . As described above, it is captured by the capture material S2 of the reaction region 110 .
  • T target analyte
  • the target analyte T When the target analyte T is captured by the capture material S2 in the reaction region 110 , the target analyte T is additionally present in the reaction region 110 in addition to the capture material S2, so the reaction region ( 110), the concentration of the capture material (S2) and the target analyte (T) increases, and when a plurality of the target analytes (T) are included in the biological sample (BT), more target analytes (T) is concentrated and the density further increases. In this case, the stacking height may be increased by concentration of multiple materials. Accordingly, in the reaction region 110 , the density of the material in contact with the capacitive sensor 200 is high, so that the capacitance detected by the capacitive sensor 200 increases.
  • the capacitance detected by the capacitive sensor 200 increases compared to the case where only the initial capture material S2 is present in the reaction region 110 . It is possible to diagnose whether there is a specific disease factor by determining whether an increase in the electrical signal value due to the capacitance is greater than or equal to a reference value.
  • the probe pad 102 disposed between the sample pad 101 and the membrane 103 of the strip pad 100 is further added.
  • the biological sample BT supplied to the sample pad 101 sequentially flows from the sample pad 101 to the membrane 103 through the probe pad 102 .
  • the probe pad 102 is coated with a detection reactant P so as to be able to bind to the target analyte T in the biological sample BT.
  • the detection reactant (P) is formed in a structure in which a separate probe material (R) is fixedly bonded to the biological material (S1) capable of binding to the target analyte (T).
  • a capture material S2 capable of capturing the target analyte T is applied to the reaction region 110 of the membrane 103 .
  • a separate probe material R is fixedly bound to a biological material S1 capable of binding to a target analyte T, and in this case, the biological material S1 is ,
  • nucleic acid including DNA or RNA, amino acid, fat, glycoprotein, antibody, or a combination material thereof may be applied.
  • the capture material S2 may also be applied with the same material as the biological material S1.
  • the detection reactant (P) is a gas phase condensation method (gas phase condensation method), high frequency plasma chemical synthesis method (high frequency plasma chemical synthesis method), chemical precipitation method (conventional chemical precipitation), hydrothermal synthesis method (hydrothermal synthesis method), Electric dispersion re-action method, combustion synthesis method, sol-gel synthesis method, thermochemical synthesis method, microfludizer process , microemulson technology, high energy mechanical milling, or a combination thereof.
  • the biological sample BT when the biological sample BT is supplied to the sample pad 101 , the supplied biological sample BT is transferred from the sample pad 101 to the probe pad 102 , the membrane 103 , and the adsorption pad by capillary action. flow sequentially to (104).
  • the target analyte T in the biological sample BT is combined with the detection reactant P
  • the detection bio-conjugate (M) is formed.
  • the target analyte T bound to the detection reactant P that is, the detection bio-binding body M
  • the binder (M) and the capture material (S2) are combined to form a biocomplex (V) for detection.
  • the capture material S2 is disposed in the reaction region 110 as shown in FIG. 5A .
  • the capacitance signal detected by the capacitance sensor 200 as shown in FIG. 6A shows a relatively low V1 value.
  • the target analyte (T) When the target analyte (T) is present in the biological sample (BT), the target analyte (T) combined with the detection reactant (P), that is, the detection biological binding body (M) is generated, as shown in FIG. ), it is captured by the capture material S2 in the reaction region 110 and forms a biocomposite V for detection. As the number of target analytes (T) increases, more biocomposites (V) for detection are formed in the reaction region (110). As described above, the number of biocomposites (V) for detection in the reaction region (110) increases as a result of the electrostatic charge.
  • the capacitive signal detected by the capacitive sensor 200 increases, indicating a relatively high V2 value. It is possible to diagnose whether there is a specific disease factor by determining whether an increase in the electrical signal value according to the capacitance is greater than or equal to a reference value.
  • a material having a relatively larger capacitance than the capture material S2 for the detection reactant P applied to the probe pad 102 may be applied. More specifically, the probe material R of the detection reactant P may be applied as a material having a relatively larger capacitance than the capture material S2. In addition, the probe material R may be applied as a material having a higher capacitance than the target analyte T and the biological sample BT.
  • a database of the capacitance of each material is established through various experiments that measure the capacitance of a plurality of materials that can be applied as a probe material, and , referring to this, it is possible to select a probe material (R) applicable to diagnosis of a specific disease.
  • databases on capacitances of the target analyte (T), the biological sample (BT), the biological material (S1), and the capture material (S2) must also be established through various capacitance experiments. Test strips with applicable specifications are produced according to the type of target analyte (T) corresponding to a specific disease factor, and the test strip is applied to perform immunodiagnostic work when diagnosing a specific disease factor. can be configured.
  • the probe material R is applied as a material having a relatively large capacitance, when the detection biocomposite V including the probe material R is formed in the reaction region 110 , the probe material R Accordingly, the capacitance signal detected by the capacitive sensor 200 in the reaction region 110 increases. In this case, the increase in the capacitance signal will be larger according to the number of probe materials R.
  • the probe material R when the probe material R is applied as a material having a large capacitance, even if the number of target analytes T in the biological sample BT is relatively small compared to FIG. 3 , the probe material R Since the capacitance signal value is relatively significantly increased, the presence or absence of the target analyte T may be more accurately detected.
  • the static electricity generated by the capture of the detection reactant P (including the probe material R) bound to the target analyte T in the reaction region 110 is detected.
  • the capacitive sensor 200 By detecting the change in capacitance using the capacitive sensor 200, it is possible to diagnose specific disease factors in a way that detects an electrical signal rather than a light detection method using a light source device, unlike the prior art, Accordingly, it is possible not only to miniaturize the entire diagnostic apparatus, but also to enable more accurate diagnosis.

Abstract

본 발명은 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립에 관한 것으로, 반응 영역에서 타겟 물질이 포획됨에 따라 발생하는 정전 용량의 변화를 검출하는 방식으로 면역 분석 진단을 수행하도록 함으로써, 반응 영역에서 포획된 물질의 검출을 위해 별도의 광원 장비를 사용할 필요가 없고, 이에 따라 면역 분석 진단 장치의 전체 크기를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 구조 또한 단순화할 수 있고, 광 검출시 외부 환경에 의해 발생하는 검출 오류를 방지하여 검출 정확도를 더욱 향상시킬 수 있는 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립을 제공한다.

Description

정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립
본 발명은 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립에 관한 것이다. 보다 상세하게는 반응 영역에서 타겟 물질이 포획됨에 따라 발생하는 정전 용량의 변화를 검출하는 방식으로 면역 분석 진단을 수행하도록 함으로써, 반응 영역에서 포획된 물질의 검출을 위해 별도의 광원 장비를 사용할 필요가 없고, 이에 따라 면역 분석 진단 장치의 전체 크기를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 구조 또한 단순화할 수 있고, 광 검출시 외부 환경에 의해 발생하는 검출 오류를 방지하여 검출 정확도를 더욱 향상시킬 수 있는 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립에 관한 것이다.
질병 진단에 사용되는 검사 방법은 주로 효소 반응에 의한 발색, 형광 등에 기반을 두고 있으나, 최근 항원과 항체 사이의 면역 반응을 이용한 면역검사(Immunoassay)를 이용하는 방법도 사용되고 있다. 이러한 면역검사 방법은 주로 항체에 방사성 동위 원소나 형광 물질 등으로 표지를 해서 항원의 유무를 판별하고, 방사선이나 형광 등의 세기에 의해 정량화할 수 있는 표지식 바이오센서(biosensor)를 이용한다.
기존의 면역분석법은 항원이나 항체에 방사선 물질, 발광 물질 또는 형광 물질을 표지하여 얻어지는 신호를 측정하는 방법과, 효소의 촉매 반응에 광 표지를 결합한 엘리사(Enzyme Linked Immunosorbent Assay : ELISA), 웨스턴 블로팅(Western blotting) 등과 같은 광학적 측정 방법이 가장 많이 이용되었다. 이러한 방법들은 주로 실험실 위주의 숙련된 연구원에 의해 수행될 수 있는 복잡한 절차가 필요하고, 분석을 위한 장치가 고가의 대형 장치이며, 분석 시간이 오래 소요되는 단점이 있다.
면역 센서의 목적 물질인 항체 등은 전혈(whole blood), 혈청(serum), 소변(urine) 등과 같은 생체시료에서 매우 낮은 농도로 존재하기 때문에, 면역 센서는 여타 물질을 검출하는 바이오센서 기술보다 센서의 검출 한도 면에서 훨씬 뛰어난 고감도의 신호화 기술을 갖추어야 한다. 또한, 항체나 단백항원 등과 단백질은 외부 환경의 변화에 의해 쉽게 구조가 변화되기 때문에, 항원이나 항체의 인식 부위가 변질하여 고유의 생체 인식 기능을 잃어버리기 쉽다. 고체 형태에서 분석을 해야하는 면역 센서의 여건상 이러한 생체물질들의 활성을 유지할 수 있는 생체 물질에 적합한 센서 표면의 제작, 검출 한계를 높일 수 있는 생체물질의 고정화 기술, 그리고 생체 인식반응을 정량화된 신호로 전환하는 측정 방법의 확보가 필요하다.
면역분석용 신속 진단 검사 키트(rapid diagnostic test kit for immunoassay)는 혈액, 소변, 타액 등과 같은 생체시료를 이용하여 진단검사가 가능한 현장검사(point-of-care)를 위한 검사 도구이다. 이러한 신속 진단 검사 키트의 예로서 임신 진단 키트, 에이즈 진단 키트 등이 있다.
이러한 진단 장치는 진단을 위해 소정의 생체물질(단백질, DNA, 항원 등)을 검출할 수 있는 방법을 확립해야 한다. 종래의 생체물질 검출 방법으로, 유기 염료 등을 이용하는 형광 표지 방법과, 반사광 물질 등을 이용하는 반사광 표지 방법이 있다.
이러한 면역 분석 진단 장치는 형광 방식이나 반사광 방식이나 동일한 작동 원리로 작동하며, 생체 시료를 모세관 현상을 통해 흡착 공급할 수 있는 검사 스트립을 이용한다. 생체 시료가 모세관 현상에 의해 검사 스트립 내에서 길이 방향으로 측방 유동하므로, 이러한 방식을 측방 유동 면역 분석법이라고도 한다.
도 1은 일반적인 면역 분석용 검사 스트립의 구조를 개념적으로 도시한 도면이고, 도 2는 일반적인 면역 분석용 검사 스트립의 면역 분석 진단 원리를 설명하기 위한 도면이다.
검사 스트립(10)은 일반적으로 샘플 패드(11)와, 프로브 패드(12)와, 멤브레인(13)과, 흡착 패드(14)가 길이 방향을 따라 순차적으로 배치된다. 샘플 패드(11)에는 생체 시료(BT)가 공급되고, 공급된 생체 시료(BT)는 모세관 현상에 의해 샘플 패드(11)로부터 프로브 패드(12), 멤브레인(13), 흡착 패드(14)로 순차적으로 유동한다. 프로브 패드(12)에는 생체 시료(BT) 중의 타겟 분석체(T)(항원 등)와 결합할 수 있도록 탐지용 반응체(P)가 도포되며, 탐지용 반응체(P)는 타겟 분석체(T)와 결합할 수 있는 생체 물질(S1)에 프로브 물질(R)이 결합 고정된 형태로 형성된다. 이에 따라 생체 시료(BT)가 유동하는 과정에서 프로브 패드(12)에서는 타겟 분석체(T)와 탐지용 반응체(P)가 결합하여 탐지용 생체 결합체(M)가 형성된다. 멤브레인(13)에는 탐지용 생체 결합체(M)를 포획하도록 포획 물질(S2)이 도포되는 반응 영역(15)이 형성되며, 반응 영역(15)에서는 탐지용 생체 결합체(M)와 포획 물질(S2)이 결합되어 탐지용 생체 복합체(V)가 형성된다. 반응 영역(15)은 멤브레인(13)을 폭 방향으로 가로지르는 방향의 라인 형태로 형성되며, 멤브레인(13)에는 이러한 반응 영역(15) 이외에 테스트의 유효성을 판단하기 위한 별도의 컨트롤 라인(16)이 형성될 수 있다. 흡착 패드(14)는 생체 시료(BT)의 흡착 이동이 가능하도록 다공성 물질로 구성된다.
이러한 검사 스트립(10)에서 생체 시료(BT)의 유동 과정이 완료된 이후, 검사 스트립(10)의 반응 영역(15)에 광학 장비(20)를 이용하여 검사광을 조사하면, 반응 영역(15)의 탐지용 생체 복합체(V)에서 형광이 발생되거나 또는 검사광이 반사되어 반사광이 발생되며, 이러한 형광 또는 반사광을 검출하여 특정 질환 인자에 대한 진단을 수행하게 된다. 이때, 탐지용 생체 복합체(V)에 포함된 프로브 물질(R)에 의해 형광 또는 반사광이 발생하며, 프로브 물질(R)의 종류에 따라 형광이 발생하거나 반사광이 발생한다.
이러한 구조에 따라 형광 방식 면역 분석 진단 장치에서는 검사광 종류로 자외선 광을 사용함으로써, 탐지용 생체 복합체에서 형광을 발생시켜 형광을 검출하고, 반사광 방식 면역 분석 진단 장치에서는 검사광 종류로 백색광을 사용함으로써, 탐지용 생체 복합체로부터 검사광을 반사시켜 반사광을 검출한다. 검출된 형광 또는 반사광의 검출 강도 등을 분석하여 특정 질환 인자가 있는지 진단할 수 있다.
따라서, 이와 같은 면역 분석 진단 장치는 형광 방식 및 반사광 방식을 불문하고 반응 영역(15)에 대해 특정 검사광을 조사해야 하므로, 검사광을 조사하는 광원, 반응 영역에서 발생된 광을 수광하는 수광 센서, 광 경로를 가이드하기 위한 복수개의 렌즈 모듈 등 복잡한 구조의 광학계가 반드시 필요하였으며, 이에 따라 장비의 크기가 대형화되고 구조가 복잡하며, 장비를 소형화하는데 한계가 있는 등의 문제가 있으며, 또한, 광 검출 과정에서 외부 환경 등의 영향으로 인해 검출 정확도가 저하되는 등의 문제가 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 반응 영역에서 타겟 물질이 포획됨에 따라 발생하는 정전 용량의 변화를 검출하는 방식으로 면역 분석 진단을 수행하도록 함으로써, 반응 영역에서 포획된 물질의 검출을 위해 별도의 광원 장비를 사용할 필요가 없고, 이에 따라 면역 분석 진단 장치의 전체 크기를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 구조 또한 단순화할 수 있고, 광 검출시 외부 환경에 의해 발생하는 검출 오류를 방지하여 검출 정확도를 더욱 향상시킬 수 있는 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 표시자로서 기능하는 프로브 물질을 정전 용량이 높은 물질로 적용함으로써, 생체 시료에 타겟 분석체의 개수가 소량 존재하더라도 이를 정확하게 검출할 수 있고, 타겟 분석체의 개수에 따른 정전 용량의 변화값이 명확하여 특정 질환 인자에 대한 분석 작업을 더욱 다양한 방식으로 수행할 수 있는 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립을 제공하는 것이다.
본 발명은, 일단부에 생체 시료가 공급되어 타단부를 향해 흡착 유동하도록 형성되며, 일측에는 생체 시료 중의 타겟 분석체를 포획하도록 반응 영역이 형성되는 스트립 패드; 및 상기 스트립 패드의 일면에 결합되어 상기 반응 영역에서 상기 타겟 분석체의 포획에 따라 발생하는 정전 용량 변화값을 검출하는 정전 용량 센서를 포함하고, 상기 정전 용량 센서를 통해 검출된 정전 용량 변화값을 통해 면역 분석 진단이 수행되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립을 제공한다.
이때, 상기 스트립 패드는, 생체 시료가 공급되는 샘플 패드; 및 생체 시료가 상기 샘플 패드로부터 모세관 현상에 의해 흡착 유동하도록 상기 샘플 패드에 연결되어 일방향으로 길게 형성되며 상기 반응 영역이 일측에 형성되는 멤브레인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스트립 패드는 상기 샘플 패드와 상기 멤브레인 사이에 배치되는 프로브 패드를 더 포함하고, 상기 샘플 패드에 공급되는 생체 시료는 상기 샘플 패드로부터 상기 프로브 패드를 거쳐 상기 멤브레인으로 순차적으로 유동하며, 상기 프로브 패드에는 생체 시료 중의 타겟 분석체와 결합할 수 있도록 탐지용 반응체가 도포되고, 상기 멤브레인의 반응 영역에서는 상기 탐지용 반응체가 결합된 상태의 타겟 분석체가 포획될 수 있다.
또한, 상기 멤브레인의 반응 영역에는 상기 탐지용 반응체가 결합된 타겟 분석체를 포획하도록 포획 물질이 도포되고, 상기 프로브 패드에 도포된 탐지용 반응체는 상기 포획 물질보다 상대적으로 정전 용량이 큰 물질이 적용될 수 있다.
또한, 상기 탐지용 반응체는 상기 타겟 분석체와 결합할 수 있는 생체 물질에 별도의 프로브 물질이 고정 결합된 구조로 형성되며, 상기 프로브 물질은 상기 포획 물질보다 상대적으로 정전 용량이 큰 물질로 적용될 수 있다.
또한, 상기 탐지용 반응체의 프로브 물질은 상기 타겟 분석체 및 생체 시료보다 상대적으로 정전 용량이 큰 물질로 적용될 수 있다.
또한, 상기 정전 용량 센서는 상기 반응 영역을 포함하는 상기 멤브레인의 적어도 일부 영역과 접촉하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 반응 영역에서 타겟 물질이 포획됨에 따라 발생하는 정전 용량의 변화를 검출하는 방식으로 면역 분석 진단을 수행하도록 함으로써, 반응 영역에서 포획된 물질의 검출을 위해 별도의 광원 장비를 사용할 필요가 없고, 이에 따라 면역 분석 진단 장치의 전체 크기를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 구조 또한 단순화할 수 있고, 광 검출시 외부 환경에 의해 발생하는 검출 오류를 방지하여 검출 정확도를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 표시자로서 기능하는 프로브 물질을 정전 용량이 높은 물질로 적용함으로써, 생체 시료에 타겟 분석체의 개수가 소량 존재하더라도 이를 정확하게 검출할 수 있고, 타겟 분석체의 개수에 따른 정전 용량의 변화값이 명확하여 특이 질환 인자에 대한 분석 작업을 더욱 다양한 방식으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 면역 분석용 검사 스트립의 구조를 개념적으로 도시한 도면,
도 2는 일반적인 면역 분석용 검사 스트립의 면역 분석 진단 원리를 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립의 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 스트립의 반응 영역에서 나타나는 반응 상태를 개념적으로 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 스트립의 반응 영역에 대한 정전 용량 변화값을 예시적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 스트립의 반응 영역에서 나타나는 반응 상태를 개념적으로 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 스트립의 반응 영역에 대한 정전 용량 변화값을 예시적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립은 일반적인 광학 장비를 이용한 광 검출 방식이 아니라 정전 용량 변화값을 이용하여 면역 분석 진단 작업을 수행 가능하게 하는 것으로, 스트립 패드(100)와, 정전 용량 센서(200)를 포함하여 구성된다.
스트립 패드(100)는 일단부에 생체 시료(BT)가 공급되어 타단부를 향해 흡착 유동하도록 형성되며, 일측에는 생체 시료(BT) 중의 타겟 분석체(T)를 포획하도록 반응 영역(110)이 형성된다.
정전 용량 센서(200)는 스트립 패드(100)의 일면에 결합되어 반응 영역(110)에서 타겟 분석체(T)의 포획에 따라 발생하는 정전 용량 변화값을 검출한다. 이러한 정전 용량 센서(200)는 센서 접촉면에 접촉하는 외부 접촉체에 대한 정전 용량을 측정하는 센서로서, 정전 용량 방식 지문 인식 센서와 같이 산업계에서 널리 사용되고 있으므로, 정전 용량 센서(200)의 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명에 따른 면역 분석용 검사 스트립은 스트립 패드(100)에 생체 시료(BT)에 특정 질환 인자인 타겟 분석체(T)가 존재하면, 타겟 분석체(T)가 반응 영역(110)에 포획되므로, 이러한 포획된 물질에 의해 반응 영역(110)에서 검출되는 정전 용량이 증가하게 되고, 정전 용량 센서(200)를 통해 이러한 정전 용량 증가를 검출함으로써, 생체 시료(BT)에 특정 질환 인자가 존재하는 것으로 진단할 수 있다.
이러한 구조에 따라 반응 영역(110)에서 포획된 물질을 검출하기 위해 별도의 광원 장비를 사용할 필요가 없어 면역 분석 진단 장치의 전체 크기를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 구조 또한 단순화할 수 있고, 광 검출시 외부 환경에 의해 발생하는 검출 오류를 방지하여 검출 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.
좀더 자세히 살펴보면, 스트립 패드(100)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 생체 시료(BT)가 공급되는 샘플 패드(101)와, 생체 시료(BT)가 샘플 패드(101)로부터 모세관 현상에 의해 흡착 유동하도록 샘플 패드(101)에 연결되어 일방향으로 길게 형성되며 전술한 반응 영역(110)이 일측에 형성되는 멤브레인(103)을 포함하여 구성될 수 있다. 멤브레인(103)의 반응 영역(110)에는 생체 시료(BT) 중의 타겟 분석체(T)를 포획하도록 포획 물질(S2)이 도포된다. 반응 영역(110)은 멤브레인(103)을 폭 방향으로 가로지르는 방향의 라인 형태로 형성되며, 필요에 따라 서로 이격되게 복수개 형성될 수 있다. 또한, 반응 영역(110)의 하류 영역에는 동일한 라인 형태의 컨트롤 라인(120)이 형성될 수 있으며, 컨트롤 라인(120)에도 타겟 분석체(T)를 포획하도록 포획 물질(S2)이 도포되고, 이를 통해 테스트의 유효성을 판단할 수 있다. 한편, 샘플 패드(101)와 반대편에 위치한 멤브레인(103)의 끝단부에는 생체 시료(BT)의 흡착 유동을 유도하도록 다공성 물질의 흡착 패드(104)가 배치된다.
정전 용량 센서(200)는 평판 형태로 형성되며, 반응 영역(110)을 포함하는 멤브레인(103)의 상면 일부 영역과 접촉하도록 배치되어 접촉 영역에서의 정전 용량을 검출한다. 생체 시료(BT) 및 포획 물질(S2)은 모두 생체 물질이므로, 정전 용량 센서(200)에 접촉하는 경우 그 정전 용량이 상당 수준으로 검출되며, 반응 영역(110)에 포획 물질(S2) 및 타겟 분석체(T) 등이 집중되면, 반응 영역(110)에서의 정전 용량은 더욱 증가하게 된다.
이러한 구조에 따라 샘플 패드(101)에 생체 시료(BT)가 공급되면, 공급된 생체 시료(BT)는 샘플 패드(101)로부터 모세관 현상에 의해 멤브레인(103), 흡착 패드(104)로 순차적으로 유동한다. 생체 시료(BT)가 멤브레인(103)을 통해 흡착 패드(104)로 유동하는 과정에서 생체 시료(BT) 중의 타겟 분석체(T)(예를 들면, 항원)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 반응 영역(110)의 포획 물질(S2)에 포획된다.
반응 영역(110)에서 타겟 분석체(T)가 포획 물질(S2)에 포획되면, 반응 영역(110)에는 포획 물질(S2) 이외에도 타겟 분석체(T)가 추가로 존재하게 되므로, 반응 영역(110)에 포획 물질(S2) 및 타겟 분석체(T)가 집중되어 밀도가 증가하게 되고, 타겟 분석체(T)가 생체 시료(BT)에 다수 포함된 경우에는 더 많은 타겟 분석체(T)가 집중되어 밀도가 더욱 증가한다. 이 경우, 다수 물질의 집중에 의해 적층 높이가 증가할 수도 있다. 이에 따라 반응 영역(110)에서는 정전 용량 센서(200)에 접촉하는 물질의 밀도가 높아 정전 용량 센서(200)에 의해 검출되는 정전 용량이 증가하게 된다. 즉, 반응 영역(110)에 최초 포획 물질(S2)만 존재하는 경우보다 타겟 분석체(T)가 포획된 경우에 정전 용량 센서(200)에 의해 검출되는 정전 용량이 증가하게 된다. 이러한 정전 용량에 의한 전기 신호값의 증가량이 기준치 이상인지 여부를 판단하여 특이 질환 인자가 있는지 여부를 진단할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립은 스트립 패드(100)의 샘플 패드(101)와 멤브레인(103) 사이에 배치되는 프로브 패드(102)를 더 포함한다. 샘플 패드(101)에 공급되는 생체 시료(BT)는 샘플 패드(101)로부터 프로브 패드(102)를 거쳐 멤브레인(103)으로 순차적으로 유동한다.
프로브 패드(102)에는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 생체 시료(BT) 중의 타겟 분석체(T)와 결합할 수 있도록 탐지용 반응체(P)가 도포된다. 탐지용 반응체(P)는 타겟 분석체(T)와 결합할 수 있는 생체 물질(S1)에 별도의 프로브 물질(R)이 고정 결합된 구조로 형성된다. 멤브레인(103)의 반응 영역(110)에는 도 3에서 설명한 바와 같이 타겟 분석체(T)를 포획할 수 있는 포획 물질(S2)이 도포된다.
좀더 구체적으로는, 탐지용 반응체(P)는 타겟 분석체(T)와 결합할 수 있는 생체 물질(S1)에 별도의 프로브 물질(R)이 고정 결합되는데, 이때, 생체 물질(S1)은, 예를 들어, DNA 또는 RNA를 포함하는 핵산(nucleic acid), 아미노산(amino acid), 지방(fat), 당단백질 (glycoprotein), 항체(antibody), 또는 이들의 조합 물질이 적용될 수 있다. 포획 물질(S2) 또한 생체 물질(S1)과 동일한 물질로 적용될 수 있다.
한편, 탐지용 반응체(P)는 기상 응축법(gas phase condensation method), 고주파 플라즈마 화학적 합성법(high frequency plasma chemical synthesis method), 화학 침전법(conventional chemical precipitation), 수열 합성법(hydrothermal synthesis method), 전기적 분산 반응법(electric dispersion re-action method), 연소 합성법(combustive synthesis method), 졸-겔 합성법(sol-gel synthesis method), 열화학 합성법(thermochemical synthesis method), 마이크로플루다이저 공정(microfludizer process), 마이크로에멀션 기술(microemulson technology), 고에너지 기계적 밀링(high energy mechanical milling), 또는 이들의 조합을 통해 형성될 수 있다.
이러한 구조에 따라 샘플 패드(101)에 생체 시료(BT)가 공급되면, 공급된 생체 시료(BT)는 샘플 패드(101)로부터 모세관 현상에 의해 프로브 패드(102), 멤브레인(103), 흡착 패드(104)로 순차적으로 유동한다. 생체 시료(BT)가 유동하는 과정에서, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 프로브 패드(102)에서는 생체 시료(BT) 중의 타겟 분석체(T)가 탐지용 반응체(P)와 결합하여 탐지용 생체 결합체(M)가 형성된다. 멤브레인(103)의 반응 영역(110)에서는 탐지용 반응체(P)와 결합된 타겟 분석체(T), 즉, 탐지용 생체 결합체(M)가 포획 물질(S2)에 포획되고, 탐지용 생체 결합체(M)와 포획 물질(S2)이 결합되어 탐지용 생체 복합체(V)를 형성한다.
생체 시료(BT)에 타겟 분석체(T)가 존재하지 않거나 또는 생체 시료(BT)가 흡착 유동하지 않은 상태에서는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 반응 영역(110)에 포획 물질(S2)만 존재하므로, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 정전 용량 센서(200)에 의해 검출된 정전 용량 신호는 상대적으로 낮은 V1 값을 나타낸다.
생체 시료(BT)에 타겟 분석체(T)가 존재하면, 탐지용 반응체(P)와 결합된 타겟 분석체(T), 즉, 탐지용 생체 결합체(M)가 생성되어 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 반응 영역(110)에서 포획 물질(S2)에 포획되고 탐지용 생체 복합체(V)를 형성한다. 타겟 분석체(T)가 많을수록 반응 영역(110)에서 더 많은 탐지용 생체 복합체(V)가 형성되므로, 전술한 바와 같이 반응 영역(110)에서 탐지용 생체 복합체(V)의 개수가 증가하여 정전 용량 센서(200)에 접촉하는 물질의 개수가 많아 정전 용량 센서(200)에 의해 검출되는 정전 용량 신호가 증가하여 상대적으로 높은 V2 값을 나타낸다. 이러한 정전 용량에 따른 전기 신호값의 증가량이 기준치 이상인지 여부를 판단하여 특이 질환 인자가 있는지 여부를 진단할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에서는 프로브 패드(102)에 도포된 탐지용 반응체(P)가 포획 물질(S2)보다 상대적으로 정전 용량이 큰 물질이 적용될 수 있다. 좀더 구체적으로는, 탐지용 반응체(P)의 프로브 물질(R)이 포획 물질(S2)보다 상대적으로 정전 용량이 큰 물질로 적용될 수 있다. 또한, 프로브 물질(R)은 타겟 분석체(T) 및 생체 시료(BT)보다 정전 용량이 더 큰 물질로 적용될 수 있다.
프로브 물질(R)에 대해 상대적으로 정전 용량이 큰 물질로 적용하기 위해서는 프로브 물질로 적용할 수 있는 다수개 물질에 대한 정전 용량을 측정하는 다양한 실험을 통해 각 물질의 정전 용량에 대한 데이터베이스를 확립하고, 이를 참고로, 특정 질환 진단에 적용 가능한 프로브 물질(R)을 선정할 수 있다. 물론, 타겟 분석체(T), 생체 시료(BT), 생체 물질(S1) 및 포획 물질(S2) 등의 정전 용량에 대한 데이터베이스 또한 다양한 정전 용량 실험을 통해 확립되어 있어야 할 것이다. 실질적으로 특정 질환 인자에 대응하는 타겟 분석체(T)의 종류에 따라 적용 가능한 스펙을 갖는 검사 스트립이 제작되어 있고, 특정 질환 인자에 대한 면역 진단시 해당 검사 스트립을 적용하여 면역 진단 작업을 수행하도록 구성될 수 있다.
이와 같이 프로브 물질(R)이 상대적으로 정전 용량이 큰 물질로 적용되기 때문에, 프로브 물질(R)을 포함하는 탐지용 생체 복합체(V)가 반응 영역(110)에 형성되면, 프로브 물질(R)에 의해 반응 영역(110)에서 정전 용량 센서(200)에 의해 검출되는 정전 용량 신호가 증가한다. 이 경우, 프로브 물질(R)의 개수에 따라 정전 용량 신호의 증가폭이 더욱 커질 것이다.
따라서, 프로브 물질(R)을 정전 용량이 큰 물질로 적용하게 되면, 생체 시료(BT)에 타겟 분석체(T)의 개수가 도 3과 비교하여 상대적으로 작더라도, 프로브 물질(R)에 의해 정전 용량 신호값이 상대적으로 크게 증가하므로, 해당 타겟 분석체(T)의 존재 여부를 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 면역 분석용 검사 스트립은 반응 영역(110)에 타겟 분석체(T)와 결합한 탐지용 반응체(P)(프로브 물질(R) 포함)가 포획됨으로써 발생하는 정전 용량의 변화값을 정전 용량 센서(200)를 이용하여 검출함으로써, 종래 기술과 달리 광원 장비 등을 이용한 광 검출 방식이 아니라 전기적 신호를 검출하는 방식으로 특이 질환 인자에 대한 진단을 수행할 수 있고, 이에 따라 전체 진단 장치를 소형화할 수 있을 뿐만 아니라 더욱 정확한 진단을 가능하게 할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 일단부에 생체 시료가 공급되어 타단부를 향해 흡착 유동하도록 형성되며, 일측에는 생체 시료 중의 타겟 분석체를 포획하도록 반응 영역이 형성되는 스트립 패드; 및
    상기 스트립 패드의 일면에 결합되어 상기 반응 영역에서 상기 타겟 분석체의 포획에 따라 발생하는 정전 용량 변화값을 검출하는 정전 용량 센서
    를 포함하고, 상기 정전 용량 센서를 통해 검출된 정전 용량 변화값을 통해 면역 분석 진단이 수행되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트립 패드는
    생체 시료가 공급되는 샘플 패드; 및
    생체 시료가 상기 샘플 패드로부터 모세관 현상에 의해 흡착 유동하도록 상기 샘플 패드에 연결되어 일방향으로 길게 형성되며 상기 반응 영역이 일측에 형성되는 멤브레인
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스트립 패드는
    상기 샘플 패드와 상기 멤브레인 사이에 배치되는 프로브 패드를 더 포함하고,
    상기 샘플 패드에 공급되는 생체 시료는 상기 샘플 패드로부터 상기 프로브 패드를 거쳐 상기 멤브레인으로 순차적으로 유동하며,
    상기 프로브 패드에는 생체 시료 중의 타겟 분석체와 결합할 수 있도록 탐지용 반응체가 도포되고, 상기 멤브레인의 반응 영역에서는 상기 탐지용 반응체가 결합된 상태의 타겟 분석체가 포획되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 멤브레인의 반응 영역에는 상기 탐지용 반응체가 결합된 타겟 분석체를 포획하도록 포획 물질이 도포되고,
    상기 프로브 패드에 도포된 탐지용 반응체는 상기 포획 물질보다 상대적으로 정전 용량이 큰 물질이 적용되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탐지용 반응체는 상기 타겟 분석체와 결합할 수 있는 생체 물질에 별도의 프로브 물질이 고정 결합된 구조로 형성되며, 상기 프로브 물질은 상기 포획 물질보다 상대적으로 정전 용량이 큰 물질로 적용되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 탐지용 반응체의 프로브 물질은 상기 타겟 분석체 및 생체 시료보다 상대적으로 정전 용량이 큰 물질로 적용되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전 용량 센서는 상기 반응 영역을 포함하는 상기 멤브레인의 적어도 일부 영역과 접촉하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석용 검사 스트립.
PCT/KR2020/012327 2019-12-31 2020-09-11 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립 WO2021137387A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190179320A KR102352618B1 (ko) 2019-12-31 2019-12-31 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립
KR10-2019-0179320 2019-12-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021137387A1 true WO2021137387A1 (ko) 2021-07-08

Family

ID=76686797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/012327 WO2021137387A1 (ko) 2019-12-31 2020-09-11 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102352618B1 (ko)
WO (1) WO2021137387A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014504722A (ja) * 2010-12-31 2014-02-24 シラグ・ゲーエムベーハー・インターナショナル 高精度分析物測定用システム及び方法
KR20150053386A (ko) * 2013-11-08 2015-05-18 전자부품연구원 전기화학발광용 lfa형 진단 스트립, 이것의 리더기 및 이것을 이용한 측정방법
US20160356770A1 (en) * 2013-04-25 2016-12-08 Hasenkam Aps Strip for monitoring analyte concentrations
US20190018010A1 (en) * 2013-03-24 2019-01-17 Biomedomics, Inc. Nanotube based lateral flow device for biomarker detection
KR20190085684A (ko) * 2018-01-11 2019-07-19 강원대학교산학협력단 표면 개질된 금 나노입자를 이용한 측방유동 분석-기반 바이오센서

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE9703314D0 (sv) 1997-09-15 1997-09-15 Sangtec Medical Ab Capacity affinity sensor
KR20100104394A (ko) 2009-03-17 2010-09-29 엘지이노텍 주식회사 면역진단키트 및 이를 이용한 진단방법
US20100326824A1 (en) * 2009-06-24 2010-12-30 Lifescan, Inc. Analyte test strip with combination electrode contact and meter identification feature

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014504722A (ja) * 2010-12-31 2014-02-24 シラグ・ゲーエムベーハー・インターナショナル 高精度分析物測定用システム及び方法
US20190018010A1 (en) * 2013-03-24 2019-01-17 Biomedomics, Inc. Nanotube based lateral flow device for biomarker detection
US20160356770A1 (en) * 2013-04-25 2016-12-08 Hasenkam Aps Strip for monitoring analyte concentrations
KR20150053386A (ko) * 2013-11-08 2015-05-18 전자부품연구원 전기화학발광용 lfa형 진단 스트립, 이것의 리더기 및 이것을 이용한 측정방법
KR20190085684A (ko) * 2018-01-11 2019-07-19 강원대학교산학협력단 표면 개질된 금 나노입자를 이용한 측방유동 분석-기반 바이오센서

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210085833A (ko) 2021-07-08
KR102352618B1 (ko) 2022-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100885074B1 (ko) 미세유로형 센서 복합 구조물
EP2795328B1 (en) Integrated test device for optical and electrochemical assays
JP4918591B2 (ja) 指向性フロー・アッセイ装置
US20090215158A1 (en) Micro Flow Channel Chip
US10408842B2 (en) Subcellular western blotting of single cells
CN109061190B (zh) 基于纸芯片的多通道生物传感器阵列制备及免疫检测应用
CN101526520B (zh) 一种生物样品的检测方法及装置
WO2015072724A1 (ko) 광범위한 농도범위의 생체물질 농도 측정이 가능한 면역크로마토그래피 스트립 센서
JP5703460B2 (ja) タンパク質含有量の測定方法
RU2397178C1 (ru) Диагностическая тест-система в формате иммуночипа и способ серологической дифференциальной диагностики сифилиса
JP3693680B2 (ja) 磁性粒子を使用するアッセイ
KR20190117350A (ko) 측방 유동 분석 스트립
US20210373014A1 (en) An integrated microfluidic electrode array system for enzyme-linked immuno-sorbent assay (easy-elisa) for point-of-care detection of molecular and cellular biomarkers
KR101916608B1 (ko) 생화학-면역 하이브리드 바이오센서 및 이를 포함하는 센서시스템
FI113297B (fi) Menetelmä ja laitteisto analyyttien kvalitatiiviseksi ja kvantitatiiviseksi osoittamiseksi
Fagúndez et al. An electrochemical biosensor for rapid detection of anti-dsDNA antibodies in absolute scale
KR101514694B1 (ko) 검체 내 분석물을 검출하기 위한 디바이스 및 방법
WO2021137387A1 (ko) 정전 용량 센서를 이용한 면역 분석 검사 스트립
US7851202B2 (en) Biosensor and method for operating the latter
WO2020231158A2 (ko) 다중 면역 분석용 검사 스트립 및 이를 이용한 다중 면역 분석 장치
KR102273587B1 (ko) 이동식 슬릿을 이용한 면역 분석 진단 장치
KR102347135B1 (ko) 시분해 형광분석을 이용한 노로바이러스 측방 유동 분석장치 및 이를 이용한 측정방법
KR20180119398A (ko) 바이오마커 검출용 전기화학센서 및 이를 이용한 바이오마커의 검출방법
WO2020138764A1 (ko) 형광 방식 면역 분석 진단 장치용 기준 카세트
US20240069024A1 (en) Diagnostic assay methods using assay device having microreactor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20910033

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20910033

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1