체외진단용 분석장치의 카트리지{A CARTRIDGE OF ASSAY APPARATUS FOR IN VITRO DIAGNOSIS}
본 발명은 체외진단 테스트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적어도 하나의 분석 시약이 구비되고, 사용자의 취급을 최소화하여 편의성을 향상시킴과 동시에 테스트의 정확도를 높일 수 있는 체외진단용 분석장치의 카트리지에 관한 것이다.
과거에는 의료의 중심이 치료였다면 현재는 예방에 그 초점이 맞춰지면서 체외진단산업이 주목받고 있다. 체외진단이란 혈액이나 땀, 소변과 같은 체액의 샘플에서 특정 성분을 측정, 분석하여 이상 징후나 질병의 감염 여부를 확인하는 것을 말한다. 이러한 체외진단은 전문적인 질병 확인을 비롯해 임신진단이나 수혈에 사용되는 혈액의 안전성을 확인하는 데에도 널리 활용되고 있다. 일반적으로 체외진단용 분석장치로는 당화혈색소(Glycosylated hemoglobin, HbA1c), 알부민(u-Albumin, ACR), 크레아티닌(Creatinine), C 반응성 단백질(C-Reactive Protein, CRP), 디-다이머(D-Dimer) 등을 측정, 분석하는 장치들이 있다. 종래의 제외진단용 분석장치는 주로 고가의 크기가 큰 장비들이 주를 이뤘지만, 현장진단(point of care, PoC)용의 소형화된 저가형 장비들이 개발되면서 점차 다양한 제품들이 앞다투어 시장에 출시되어 경쟁하고 있는 상태이다. 한편 체외진단을 위해서는 분석 혹은 검사하려는 샘플에 대한 시료 준비 작업(Preparation)이 이뤄지는데 대부분의 분석장치들이 이를 지원하지 않고 취급하는 사용자의 몫으로 남겨두어 사용자의 전문적인 취급을 요하고 있는 실정이다. 또한 사용자의 부주의나 작업환경, 사용자간 편차로 인해 분석결과가 달라질 수 있어 정확성을 요구하는 체외진단용 분석장치에 약점으로 작용되어 왔다. 이러한 문제점을 인지한 선도업체들이 사용자의 취급을 최소화하고 필요한 작업을 모두 기기에서 지원하는 자동화된 분석장치들을 개발하고 있는데, 이러한 자동화된 분석장치들에는 모두 각각의 장치에 적절하게 적용될 수 있는 카트리지(Cartridge)가 적용되고 있다.
본 발명은 사용자의 취급을 최소화하여 편의성을 향상시킴과 동시에 테스트의 정확도 및 신뢰성을 높일 수 있는 체외진단용 분석장치의 카트리지를 제공한다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 체외진단용 분석장치의 카트리지는, 적어도 두 개의 시약을 저장하는 시약저장부가 탑재되고, 일측에 시료가 주입되는 시료주입구를 구비하고, 일측 상단에 멤브레인을 구비한 멤브레인 하우징이 상기 시료주입구와 상기 멤브레인이 정렬되게 탑재되도록 형성된 제1몸체; 및 상부에 홀이 구비되고 이 상부홀이 하부의 캐필러리와 연통되게 구성되는 적어도 두 개의 캐필러리부가 안착되도록 형성되고, 하단에 천공수단이 형성된 제2몸체;를 포함하여 구성되고, 상기 제2몸체는 상기 제1몸체 상단의 제1위치에 하부의 제2위치로 이동 가능하게 결합되고, 상기 시약저장부는 상단이 차폐수단에 의해 차폐되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 상기 제2몸체는 가압에 의해 상기 제1몸체 상단에서 하부의 제2위치로 이동하여, 상기 천공수단으로 상기 차폐수단을 천공하고, 상기 캐필러리부의 캐필러리가 상기 시약저장부에 저장된 시약에 잠기도록 하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 상기 시약은 분석 대상물과 반응하는 적어도 하나의 반응 시약과 적어도 하나의 세척액을 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 상기 반응 시약은 혈액 성분 중 당화혈색소와 보론산 친화력으로 반응하는 XC-DAPOL-CPBA인 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 상기 캐필러리부는 상부홀에 가해지는 가압 또는 감압에 의해 하부 캐필러리로 채취한 샘플과 상기 시약저장부에 저장된 반응 시약을 혼합하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 상기 반응 시약과 혼합된 샘플은 상기 시료주입구를 통해 상기 멤브레인으로 주입되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 상기 멤브레인은 상기 샘플 중 대상 분석물의 성분과 상기 반응 시약 물질이 결합한 반응 물질을 필터링하고, 잔여 성분들만을 여과시키도록 하는 포어 사이즈를 갖는 여과층과, 상기 잔여 성분의 여과 속도를 상승시키는 흡수층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 상기 세척액은 상기 시료주입구를 통해 상기 멤브레인으로 주입되어, 상기 멤브레인 상에 상기 반응 물질만을 남기고 나머지 잔여 성분을 하부로 씻어 내리는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 체외진단용 분석장치의 카트리지는 샘플 채취만을 사용자가 수동으로 진행하도록 함으로써 비숙련자도 손쉽게 시료 준비 작업을 할 수 있도록 편의성을 향상시키는 효과가 있다. 또한 본 발명은 샘플 채취를 제외한 시료 준비작업의 전 과정을 분석장치 내에서 자동으로 진행될 수 있는 구조를 제공함으로써, 시료 준비 작업에서 이물질이 유입되는 것을 방지하고, 항상 동일한 시간의 동작과 시료의 정량 로딩을 보장하여 분석의 신뢰성 및 정확도를 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 체외진단용 분석장치의 카트리지의 구조를 나타내는 분해사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 체외진단용 분석장치의 카트리지의 측단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 체외진단용 분석장치의 카트리지의 다른 측단면도.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 서로 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위를 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. 또한, 하기 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 체외진단용 분석장치의 카트리지의 전체 구조를 나타내는 분해사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 체외진단용 분석장치의 카트리지의 측단면도로서, 카트리지의 동작 구조를 나타낸다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 카트리지(100)는 하부의 제1몸체(200) 및 상부의 제2몸체(300)를 포함한다. 상기 제1몸체(200)는 적어도 두 개의 시약저장부(210)가 탑재되는 공간(220)이 직육면체에 각각의 개구가 뚫린 형태로 구비되고, 시료주입구(232)가 구비된 피측정부(230)에는 멤브레인(242)을 구비한 멤브레인 하우징(240)이 탑재된다. 상기 피측정부(230)는 상기 육면체 하부와 연장되어 일측이 더 돌출되는 바 형태로 형성된다. 상기 시약저장부(210)는 적어도 하나의 반응시약과 적어도 하나의 세척액을 저장할 수 있는 육면체의 용기 형태로 구성된다. 상기 시약저장부(210)는 상기 카트리지(100)가 사용되는 대상 분석물에 따라 적어도 두 개의 파트(212, 214) 혹은 적어도 세 개의 파트(212, 214, 216)로 구성될 수 있다. 물론 대상 분석물에 따라 그 파트가 4개 혹은 5개가 될 수도 있음은 당업자에겐 자명할 것이다. 상기 반응시약은 액체상태 혹은 고체상태일 수 있다. 상기 반응시약이 고체상태일 경우, 상기 시약저장부는 용혈제를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 시약저장부(210)는 상기 제1몸체(200)의 하부 혹은 상부를 통해 탑재되어 후크와 같은 고정수단에 의해 고정될 수 있다. 또한 상기 시약저장부(210)는 그 상단이 포일(foil)과 같은 차폐수단(250)에 의해 실링(sealing)될 수 있다. 상기 차폐수단(250)은 천공이 용이하도록 얇은 막으로 형성되고, 빛을 투과시키지 않는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히 상기 차폐수단(250)은 포일이 아니더라도 상기 시약저장부(210)에 저장되는 용액에 영향을 미치지 않는 어떠한 재질로 이루어지더라도 무관하다. 상기 멤브레인 하우징(240)에는 멤브레인(242)이 구비되고, 상기 멤브레인(242)은 대상 분석물과 상기 반응시약의 결합에 의해 형성되는 반응물질을 필터링할 수 있다. 이를 위해 상기 멤브레인(242)은 샘플 중 대상 분석물의 성분과 상기 반응시약 물질이 결합한 반응 물질을 필터링하고, 잔여 성분들만을 여과시키도록 하는 포어 사이즈(pore size)를 갖는 여과층과, 상기 잔여 성분의 여과 속도를 상승시키는 흡수층을 포함하여 구성될 수 있다. 또한 상기 멤브레인(242)은 대상 분석물에 따라 해당 항체와 결합하는 항원을 포함할 수 있다. 상기 제2몸체(300)는 적어도 두 개의 캐필러리부(310)를 캐필러리부(310)가 안착되도록 형성된 탑재공간(350)에 탑재할 수 있다. 상기 캐필러리부(310)는 상부에 홀(320)이 구비되고 이 상부홀(320)이 하부의 캐필러리(330)와 연통되게 구성되어 캐필러리(330)를 통해 액체를 흡입하고 배출할 수 있다. 예컨대 상기 상부홀(320)은 튜브연동 펌프(peristaltic pump)와 같은 분석장치의 압력적용 수단(미도시)에 연결되어, 압력적용 수단에 의한 감압 혹은 가압에 의해 상기 캐필러리(330)를 통해 액체를 흡입 혹은 배출할 수 있다. 또한 상기 캐필러리부(310)는 상기 시약저장부(210)의 파트 수에 맞게 적어도 두 개의 파트(312, 314) 혹은 적어도 세 개의 파트(312, 314, 316)로 구성될 수 있다. 상기 제2몸체(300)는 하단부에 돌출된 천공수단(340)을 구비한다. 도 2에서와 같이, 상기 제2몸체(300)는 상기 제1몸체(200)와 제1위치(H1)에서 체결되어 고정되는데, 상부에 힘이 가해지면 도 3에서와 같이 제2위치(H2)로 이동하여 하단부에 돌출된 천공수단(340)으로 상기 제1몸체(200)에 고정된 상기 시약저장부(210)의 상단 차폐수단(250)을 천공할 수 있다. 한편, 상부에 힘이 가해지는 방식이 아니라 후크와 같은 고정수단을 해제하는 방식이나 이와 동등한 수준의 방식으로 상기 제2몸체(300)를 제2위치로 이동시킬 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 본 발명에 따른 체외진단용 분석장치의 카트리지는 당화혈색소(Glycosylated hemoglobin, HbA1c), 알부민(u-Albumin, ACR), 크레아티닌(Creatinine), C 반응성 단백질(C-Reactive Protein, CRP), 디-다이머(D-Dimer) 등의 대상 분석물들 중 적어도 하나의 대상 분석물을 측정, 분석하는 장치 혹은 이와 동등한 수준의 장치에 적용될 수 있다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 체외진단용 분석장치의 카트리지를 이용하여 당화혈색소를 측정, 분석하기 위한 시료 준비 과정을 설명한다. 이때, 상기 제1몸체(200)의 제1시약저장부(212)에는 XC-DAPOL-CPBA라는 보론산 친화력을 이용하여 혈액의 당화혈색소와 반응하는 반응시약이 저장되고, 제2시약저장부(214)에는 세척액인 와싱솔루션(Washing solution)이 저장된다. 한편 제3시약저장부(216)는 비워두거나 카트리지(100)에서 해당 파트가 제거될 수 있다. 이와 마찬가지로 해당 파트와 매칭되는 제1캐필러리부(312) 및 제2캐필러리부(314)는 제2몸체(300)의 해당 위치에 탑재되고, 제3캐필러리부(316)는 제2몸체(300)에 탑재되더라도 사용되지 않거나, 카트리지(100)에서 해당 파트가 제거될 수 있다. 먼저 사용자에 의해 제1캐필러리부(312)에 혈액 샘플이 공급되어 상기 제2몸체(300)에 안착된 후, 상기 카트리지(100)를 분석장치에 인입시킨다. 상기 카트리지(100)가 분석장치에 인입된 후, 이후의 모든 과정은 분석장치의 구동 파트 및 측정 파트에 의해 수행된다. 상기 카트리지(100)가 분석장치에 인입되면, 상기 제2몸체(300)가 하부로 이동하여 상기 천공수단(340)이 상기 시약저장부(210)의 차폐수단(250)을 천공한다. 이에 따라 상기 캐필러리부(310)의 하단 캐필러리(330)가 상기 시약저장부(210)에 저장된 용액에 잠기고, 상기 제1캐필러리(312)의 상부홀(320)을 통해 가압이 가해지면 캐필러리(330)에 저장된 혈액 샘플이 배출되어, 상기 제1시약저장부(212)에 저장된 반응 시약(XC-DAPOL-CPBA)과 혼합된다. 또한 상기 제1캐필러리(312)의 상부홀(320)을 통해 감압이 가해지면 상기 제1시약저장부(212)에서 반응시약과 혈액 샘플이 혼합된 반응액이 상기 캐필러리(330)를 통해 흡입된다. 혈액 샘플의 완전한 배출과 반응 시약과의 완전한 혼합 반응을 위해 상기 가압 및 감압이 수차례 반복된다. 또한 안정적인 혼합 반응을 위해 소정시간 동안 대기하는데, 대기 시간은 1분 내지 2분인 것이 바람직하다. 이때 혈액 샘플 중에서 당화혈색소가 상기 반응 시약(XC-DAPOL-CPBA)과 결합하고 당화혈색소를 제외한 나머지 성분은 결합하지 않게 된다. 반응 시약도 당화혈색소와 결합한 일정량을 제외한 나머지 반응 시약은 그대로 남게 된다. 혼합이 완료되면 감압을 가하여 소정의 반응액을 흡입하고, 상기 제1몸체(200)의 시료주입구(242)에 주입시킨다. 주입되는 반응액은 10 내지 30㎕인 것이 바람직하다. 그러면 혈액 샘플 중에서 상기 반응 시약과 결합한 당화혈색소가 멤브레인 상에 잔류하게 되는데, 미처 빠져나가지 못한 나머지 성분과 함께 잔류하게 된다. 이후 제2캐필러리부(314)를 통해 상기 제2시약저장부(214)에 저장된 와싱솔루션을 일정량 흡입하여 상기 시료주입구(242)에 주입시키면, 와싱솔루션이 상기 멤브레인(242) 상에 잔류한 나머지 성분을 멤브레인 하층으로 씻겨 내려가게 하고, 멤브레인(242) 상에는 혈액 샘플 중에서 상기 반응 시약과 결합한 당화혈색소 성분만 남게 된다. 주입되는 와싱솔루션은 10 내지 30㎕인 것이 바람직하다. 이후, 상기 멤브레인(242)을 광학적으로 분석하면 당화혈색소 측정, 분석이 완료된다. 예컨대 멤브레인(242)에 LED와 같은 광원으로 특정 색상, 특정 파장의 광을 조사하고 디텍터로 반사광의 광량을 검출하여 계산한다던가, 반사광 혹은 멤브레인(242)을 카메라 모듈로 촬영하여 이미징 처리를 통해 당화혈색소 값을 분석할 수 있다.
100: 카트리지 200: 제1몸체부
210: 시약저장부 220: 시약저장부 탑재공간
230: 피측정부 232: 시료주입구
240: 멤브레인 하우징 242: 멤브레인
250: 차폐수단 300: 제2몸체부
310: 캐필러리부 320: 상부홀
330: 캐필러리 340: 천공수단
350: 캐필러리부 탑재공간 |
