JP2020512525A - 流体検査カートリッジと、これを含む流体検査装置および検査装置の制御方法 - Google Patents

流体検査カートリッジと、これを含む流体検査装置および検査装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

開示された実施例は、流体検査カートリッジと、流体検査装置およびその制御方法に関し、開示された実施例の流体検査装置は、ハウジングと、ハウジング内に挿入されて、流体サンプルの検査を進めるために内部に流体サンプルが収容される少なくとも一つのチャンバーを含む流体検査カートリッジと、少なくとも一つのチャンバーに対して光を発散して光学的感度を利用して流体サンプル内の第１物質の濃度を検出する検出部とを含み、流体分析カートリッジは、第１物質に対して特異的結合をする第２物質が結合した非金属粒子を含む乾燥試薬を収容する少なくとも一つのチャンバーを含む。開示された実施例によれば、より広い範囲の波長で検査を進めることができ、流体サンプルが流体検査カートリッジに注入されて反応し、別途の移動なしに反応の検出が可能であるので、検査の誤差が低減することができる。

Description

開示された発明は、流体検査カートリッジと、これを含む流体検査装置および検査装置の制御方法に関する。
環境モニタリング、食品検査、医療診断など多様な分野において検体を検査する装置および方法を必要とする。既存には、定められたプロトコルによる検査を行うために熟練した実験者が数回の試薬注入、混合、分離および移動、反応、遠心分離などの多様な段階を手作業で進めなければならず、このような作業は、検査結果のエラーを誘発する原因になった。
このような問題点を改善するために、検査物質を迅速に分析できる小型化および自動化した装備が開発された。特に、携帯が可能な流体検査カートリッジは、場所にこだわらず、迅速に流体サンプルを分析することができるので、その構造および機能を改善する場合、さらに多様な分野においてさらに多様な機能を行うことができる。最近には、小型化および自動化した流体サンプルを分析する装置を用いて精密な分析方法に関する研究が進行中にある。
流体サンプルの分析は、流体サンプル内の標的物質の光学的感度を測定することで行われ得る。このような場合、流体サンプルの反応を測定するための試薬によって測定波長に制限があったり、試薬が波長変動に敏感であるので、検査が制限されることがあった。
開示された発明の一態様は、より広い範囲の波長で流体サンプルの検査を進めることができる流体検査カートリッジ、流体検査装置およびその制御方法を提供する。
一実施例による流体検査装置は、ハウジングと、前記ハウジング内に挿入されて、流体サンプルの検査を進めるために内部に流体サンプルが収容される少なくとも一つのチャンバーを含む流体検査カートリッジと、前記少なくとも一つのチャンバーに対して光を発散して光学的感度を利用して前記流体サンプル内の第１物質の濃度を検出する検出部とを含み、前記流体分析カートリッジは、前記第１物質に対して特異的結合をする第２物質が結合した非金属粒子を含む乾燥試薬を収容する少なくとも一つのチャンバーを含む。
前記非金属粒子は、単位体と複合体のうち少なくとも一つからなり得る。
前記非金属粒子は、ナノサイズの粒子であり、炭素ナノ粒子（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）、セラミックナノ粒子（ｃｅｒａｍｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）、重合体ナノ粒子（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）よりなる群から選択された１種以上であり得る。
前記セラミックナノ粒子は、ガラス、シリカナノ粒子よりなる群から選択された１種以上であり得る。
前記重合体ナノ粒子は、ポリメチルメタクリル酸（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、セルロース（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ラテックス（ｌａｔｅｘ）、ヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）、アガロース（ａｇａｒｏｓｅ）よりなる群から選択された１種以上であり得る。
前記第１物質は、抗原、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴサッカライド（ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）、ペプチド（ｐｅｐｔｉｄｅ）、低分子（ｓｍａｌｌ ｍｏｌｅｃｕｌｅ）、蛋白質よりなる群から選択された１種以上を含むことができる。
前記第２物質は、抗体、オリゴヌクレオチド（ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ）、蛋白質よりなる群から選択された１種以上であり得る。
前記乾燥試薬は、前記流体サンプルと前記乾燥試薬との反応増大のための活性剤をさらに含むことができる。
前記少なくとも一つのチャンバーは、第１チャンバーと第２チャンバーを含み、前記第１チャンバーには、第１乾燥試薬が収容され、前記第２チャンバーには、第２乾燥試薬が収容され得る。
前記ハウジングの内側に装着されて、前記流体検査カートリッジの少なくとも一部分を加圧して前記流体サンプルを前記少なくとも一つのチャンバーに移動させる加圧部材をさらに含むことができる。
前記検出部は、前記少なくとも一つのチャンバーに対して光を照射する発光部と、前記少なくとも一つのチャンバーを透過した光を受光する受光部とを含むことができる。
前記発光部は、白色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、紫外線ＬＥＤ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｒａｙｓ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、青色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、緑色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、黄色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、赤色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、赤外線ＬＥＤ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒａｙ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）よりなる群から選択された１種以上であり得る。
開示された他の一実施例による流体検査カートリッジは、流体サンプルが流入する流入部と、前記流入部から前記流体サンプルを収容して検査が進行される検査ユニットとを含み、前記検査ユニットは、前記流体サンプル内の第１物質に対して特異的結合をする第２物質が結合した非金属粒子を含む乾燥試薬を収容する少なくとも一つのチャンバーを含む。
前記非金属粒子は、単位体と複合体のうち少なくとも一つからなり得る。
前記非金属粒子は、ナノサイズの粒子であり、炭素ナノ粒子（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）、セラミックナノ粒子（ｃｅｒａｍｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）、重合体ナノ粒子（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）よりなる群から選択された１種以上であり得る。
前記セラミックナノ粒子は、ガラス、シリカナノ粒子よりなる群から選択された１種以上であり得る。
前記重合体ナノ粒子は、ポリメチルメタクリル酸（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、セルロース（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ラテックス（ｌａｔｅｘ）、ヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）、アガロース（ａｇａｒｏｓｅ）よりなる群から選択された１種以上であり得る。
前記流体サンプル内の第１物質は、抗原、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴサッカライド（ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）、ペプチド（ｐｅｐｔｉｄｅ）、低分子（ｓｍａｌｌ ｍｏｌｅｃｕｌｅ）、蛋白質よりなる群から選択された１種以上を含むことができる。
前記第２物質は、抗体、オリゴヌクレオチド（ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ）、蛋白質よりなる群から選択された１種以上であり得る。
開示されたさらに他の一実施例による流体検査装置の制御方法は、流体サンプルを収容して検査を進める流体検査カートリッジと、前記流体検査カートリッジの反応を検出する検出部とを含む流体検査装置の制御方法において、流体検査カートリッジをハウジング内に装着する段階と、前記ハウジング内の加圧部材が前記流体検査カートリッジを加圧して前記流体検査カートリッジ内の前記流体サンプルが前記流体検査カートリッジの少なくとも一つのチャンバーに移動する段階と、前記少なくとも一つのチャンバーに移動した流体サンプルが前記少なくとも一つのチャンバー内の前記流体サンプル内の第１物質と特異的結合をする第２物質が結合した非金属粒子を含む乾燥試薬と反応する段階と、前記検出部が前記流体検査カートリッジの反応を光学的感度を用いて測定する段階とを含む。
前記少なくとも一つのチャンバーは、第１チャンバーと第２チャンバーを含み、前記第１チャンバーには、第１乾燥試薬が収容され、前記第２チャンバーには、第２乾燥試薬が収容されて、一つの流体サンプルに対して複数の光学的感度を測定することができる。
前記検出部が前記流体検査カートリッジの反応を光学的感度を用いて測定する段階は、発光部が前記流体検査カートリッジに光を照射し、受光部が前記流体検査カートリッジを通過した光を受光して光学的感度を測定することができる。
開示された実施例による流体検査カートリッジと、流体検査装置およびその制御方法によれば、より広い範囲の波長で検査を進めることができる。
また、流体サンプルが流体検査カートリッジに注入されて反応し、別途の移動なしに反応の検出が可能であるので、検査の誤差を低減することができる。
開示された一実施例による流体検査カートリッジが結合する流体検査装置を示す図である。 開示された一実施例による流体検査カートリッジおよび流体検査カートリッジが結合する流体検査装置の装着部材を分解して示す図である。 開示された一実施例による流体検査カートリッジと流体検査装置の装着部材が結合した状態を示す図である。 開示された一実施例による流体検査カートリッジを示す図である。 開示された一実施例による流体検査カートリッジの検査ユニットを分解して示す図である。 開示された一実施例による図４の流体検査カートリッジの検査ユニットをＡＡ’方向に切開して示す断面図である。 開示された一実施例による流体検査装置の制御ブロック図である。 開示された一実施例による流体サンプルと乾燥試薬の反応過程を概略的に示す図である。 開示された一実施例による流体サンプルと乾燥試薬のチャンバー内における反応を概略的に示す図である。 乾燥試薬の非金属粒子が炭素ナノ粒子である場合の流体サンプルの濃度別の吸光度を測定したグラフである。 乾燥試薬の非金属粒子が炭素ナノ粒子である場合の流体サンプルの濃度別の吸光度を測定したグラフである。 乾燥試薬の非金属粒子が炭素ナノ粒子である場合の流体サンプルの濃度別の吸光度を測定したグラフである。 乾燥試薬の非金属粒子が炭素ナノ粒子である場合の流体サンプルの濃度別の吸光度を測定したグラフである。 乾燥試薬の非金属粒子がセルロースである場合の流体サンプルの濃度別の吸光度を測定したグラフである。 乾燥試薬の非金属粒子がセルロースである場合の流体サンプルの濃度別の吸光度を測定したグラフである。 開示された発明の実施例による非金属粒子の多様な形態を示す図である。 開示された発明の実施例による非金属粒子の多様な形態を示す図である。 開示された発明の実施例による非金属粒子の多様な形態を示す図である。 開示された発明の実施例による非金属粒子の多様な形態を示す図である。 開示された発明の実施例による非金属粒子の多様な形態を示す図である。 開示された一実施例による流体検査装置の制御方法を示すフローチャートである。
以下では、本発明による実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１は、開示された一実施例による流体検査カートリッジが結合する流体検査装置を示す図であり、図２は、開示された一実施例による流体検査カートリッジおよび流体検査カートリッジが結合する流体検査装置の装着部材を分解して示す図である。図３は、開示された一実施例による流体検査カートリッジと流体検査装置の装着部材が結合した状態を示す図であり、図４は、開示された一実施例による流体検査カートリッジを示す図である。図５は、開示された一実施例による流体検査カートリッジの検査ユニットを分解して示す図である。また、図６は、開示された一実施例による図４の流体検査カートリッジの検査ユニットをＡＡ’方向に切開して示す断面図であり、図７は、開示された発明の一実施例による流体検査装置の制御ブロック図である。以下では、説明の重複を防止するために図１〜図７を共に説明することとする。
図１に示されたように、開示された一実施例による流体検査カートリッジ４０が結合する流体検査装置１は、外観を形成するハウジング１０と、ハウジング１０の前方に設けられたドアモジュール２０とを含む。
ドアモジュール２０は、ディスプレイ部２１、ドア２２およびドアフレーム２３を含むことができる。ディスプレイ部２１およびドア２２は、ドアフレーム２３の前方に配置され得る。ディスプレイ部２１は、図１に示されたように、ドア２２の上部に位置することができるが、その他にも、ユーザに視覚的に各種情報を提供できる位置であれば、どこでも位置することができる。
一方、ドア２２は、スライディング可能に設けられ、スライディングして開放されると、ドア２２は、ディスプレイ部２１の後方に位置するように設けられる。
ディスプレイ部２１には、流体サンプルに関する分析情報であって、流体サンプル内の第１物質の濃度などのように流体サンプルに関連した多様な情報が表示され得る。また、ディスプレイ部２１がタッチスクリーンタイプで具現された場合、ディスプレイ部２１は、ユーザから各種情報、命令などを入力され得る。
一方、ドアフレーム２３には、各種試薬を収容する流体検査カートリッジ４０が装着され得る装着部材３２が設けられる。ユーザは、ドア２２を上側にスライドして開放させた後、流体検査カートリッジ４０を装着部材３２に装着させた後、ドア２２を下側にスライドして閉じた後に分析動作を行うことができる。
流体検査カートリッジ４０には、流体サンプル１１１が注入されて検査ユニット４５で試薬と反応が起こる。流体検査カートリッジ４０は、装着部材３２に挿入され、加圧部材３１が流体検査カートリッジ４０を加圧して流体検査カートリッジ４０内の流体サンプル１１１が検査ユニット４５に流入する。
また、流体検査装置１には、ディスプレイ部２１とは別に分析結果を別途の印刷物として出力する出力部１１がさらに設けられる。これに伴って、ユーザは、ディスプレイ部２１を介して検査結果を確認するだけでなく、出力部１１を介して検査結果を出力することもできる。
一方、図２〜図４を参照すると、流体検査カートリッジ４０は、流体検査装置１の装着部材３２に挿入され得る。装着部材３２は、流体検査カートリッジ４０が保持される保持部３２ｃと、装着部材３２を流体検査装置１内で支持するための支持部３２ｆとを含むことができる。
支持部３２ｆは、装着部材３２のボディー３２ｅの両側に延びるように設けられ、ボディー３２ｅの中間に保持部３２ｃが設けられる。保持部３２ｃの後方には、スリット３２ｄが設けられ、これは、検査ユニット４５の流体サンプルの検査結果の測定時に発生するエラーを防止するためである。
装着部材３２は、流体検査カートリッジ４０と接触する接触部３２ａ、３２ｂを含み、流体検査カートリッジ４０の検査ユニット４５は、接触部３２ａ、３２ｂに相当する形状の陥没部４５ａを含むことができる。これにより、陥没部４５ａと接触部３２ａ、３２ｂが接触することができる。この際、陥没部４５ａは、二つ設けられ、これに対応して接触部３２ａ、３２ｂも二つが設けられるが、これに限定されるものではない。
一方、流体検査カートリッジ４０は、外観を形成するハウジング４１と、流体サンプルと試薬が会って反応が起こる検査ユニット４５とを含む。
ハウジング４１は、流体検査カートリッジ４０を支持すると同時に、ユーザが流体検査カートリッジ４０を把持できる形態で具現され得る。一実施例において、ハウジング４１は、図２および図３に示されたように、ユーザが把持する部分の形状が有線型の突起形状で具現され得る。これに伴って、ユーザは、安定的に流体検査カートリッジ４０を把持することができる。ただし、ハウジング４１の形態が図示された形態に限定されるものではなく、多様な形態で具現され得、これに対する制限はない。
また、流体検査カートリッジ４０には、流体サンプル１１１を供給されるサンプル供給部４２が設けられる。サンプル供給部４２は、流体サンプル１１１が検査ユニット４５に流入する供給ホール４２ｂと、サンプルの供給を補助する供給補助部４２ａとを含むことができる。
サンプル供給部４２には、流体検査装置１で検査できる流体サンプル１１１が供給され得る。ここで、流体サンプルは、血液、組織液、リンパ液を含む体液、唾液、尿などのバイオサンプルや水質管理または土壌管理のための環境サンプルが挙げられるが、これに制限されるものではない。一方、サンプルは、希釈されるかまたは希釈されないサンプルを使用してもよく、これに対する制限はない。流体サンプル１１１内には、標的物質に該当する第１物質１１０が含まれる。第１物質１１０は、抗体、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴサッカライド（ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）、ペプチド（ｐｅｐｔｉｄｅ）、低分子（ｓｍａｌｌ ｍｏｌｅｃｕｌｅ）、蛋白質よりなる群から選択された１種以上を含むことができる。
供給ホール４２ｂは、図２に示されたように円形の形状で形成され得るが、これに限定されるものではなく、多角形の形状で形成されることも可能である。ユーザは、ピペット（ｐｉｐｅｔ）やスポイトなどのツールを利用してサンプル供給部４２に流体サンプルを滴下することができる。
供給補助部４２ａは、供給ホール４２ｂの周辺に供給ホール４２ｂの方向に傾斜ができるように形成されて、供給ホール４２ｂの周辺に滴下した流体サンプル１１１が供給ホール４２ｂに流れて行くことができるようにする。具体的に、ユーザが流体サンプル１１１を供給ホール４２ｂ内に正確に滴下せず、一部が供給ホール４２ｂの周辺に滴下する場合、周辺に滴下した流体サンプル１１１は、供給補助部４２ａの傾斜によって供給ホール４２ｂに流入することができる。
また、供給補助部４２ａは、流体サンプル１１１の供給を補助することだけでなく、間違って供給された流体サンプル１１１による流体検査カートリッジ４０の汚染をも防止することができる。具体的に、流体サンプル１１１が供給ホール４２ｂ内に正確に流入しないとしても、供給ホール４２ｂ周辺の供給補助部４２ａが検査ユニット４５や把持部側に流体サンプル１１１が流れるのを防止するので、流体サンプル１１１による流体検査カートリッジ４０の汚染を防止することができ、且つ、人体に有害になり得る流体サンプル１１１がユーザと接触するのを防止することができる。
図示されたように、サンプル供給部４２は、供給ホール４２ｂを一つだけ含むが、これに制限されるものではなく、供給ホールを複数個含むことも可能である。供給ホールを複数個具備する場合には、一つの流体検査カートリッジ４０で異なる複数の流体サンプルに対して同時に検査を進めることができる。ここで、異なる複数の流体サンプルの種類は、同一であるが、その出処が異なるものであってもよく、種類と出処が全部異なるものであってもよく、種類と出処が全部同一であるが、状態が異なるものであってもよい。
前述したように、ハウジング４１は、特定の機能を具現する形状を有し、流体サンプルと接触する場合があるので、成形が容易であり、化学的、生物学的に不活性の材質で形成され得る。
例えば、ハウジング４１は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のポリシロキサン、ポリカーボネート（ＰＣ）、線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等のポリエチレン、ポリビニルアルコール、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、シクロオレフィン共重合体（ＣＯＣ）等のプラスチック素材、ガラス、雲母、シリカ、半導体ウェハーなどの多様な材料で形成され得る。
ただし、前述した物質は、ハウジング４１の材料に使用され得る物質の例示に過ぎず、前述した物質だけでハウジング４１が具現されるものに限定されるわけではない。実施例によるハウジング４１は、化学的、生物学的安定性と機械的加工性を有する素材であれば、いずれのものを使用しても具現可能である。
一方、流体検査カートリッジ４０には、検査ユニット４５が結合または接合されるように設けられる。サンプル供給部４２を介して注入された流体サンプル１１１は、検査ユニット４５に流入して乾燥試薬１０３と反応が起こるに伴い、検査が行われ得る。検査ユニット４５は、複数個のチャンバー４５ｂを含み、チャンバー４５ｂには、流体サンプル１１１内の第１物質１１０と反応する乾燥試薬１０３が収容され得る。開示された発明の一実施例によれば、チャンバー４５ｂ内の試薬は、乾燥試薬１０３が使用できる。これについては、後述する。
この際、複数個のチャンバー４５ｂには、多様な種類の試薬が収容され得る。例えば、チャンバー４５ｂには、流体サンプル１１１内第１物質１１０の濃度を検出するのに用いられる試薬が収容され得る。一例として、試薬には、流体サンプル１１１内第１物質１１０の濃度によって異なる光学的特性を示す発色剤が含まれていて、流体検査装置１は、受光部５２を介して光学的特性を検出し、検出結果に基づいて第１物質１１０の濃度を計算することができる。
以下で説明される第１物質１１０は、流体サンプル１１１に含まれた標的物質であって、分析対象物質を意味する。例えば、第１物質１１０は、抗体、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴサッカライド（ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）、ペプチド（ｐｅｐｔｉｄｅ）、低分子（ｓｍａｌｌ ｍｏｌｅｃｕｌｅ）、蛋白質よりなる群から選択された１種以上であり得る。以下では、流体検査カートリッジ４０の検査ユニット４５の構造についてより具体的に調べる。
図５を参照すると、一実施例による流体検査カートリッジ４０の検査ユニット４５は、３個の板４６、４７、４８が接合された構造で形成され得る。３個の板４６、４７、４８は、上板４６、中間板４７、下板４８に分けられる。上板４６と下板４７は、遮光インクを印刷して、チャンバー４５ｂに移動中の流体サンプル１１１を外部の光から保護したり、チャンバー４５ｂで光学特性の測定時に発生し得るエラーを防止することができる。上板４６、下板４８は、それぞれ１０μｍ〜３００μｍの厚さを有し得る。中間板４７の場合、５０μｍ〜３００μｍの厚さを有し得る。
検査ユニット４５の上板４６と下板４８を形成するのに使用されるフィルムは、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等のポリエチレンフィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）フィルム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルム、ポリスチレン（ＰＳ）フィルムおよびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの中から選択され得る。しかし、前述したフィルムは、例示に過ぎず、その他にも、化学的、生物学的に不活性であり、機械的加工性がある材質のフィルムであれば、検査ユニット４５の上板４６と下板４８を形成するフィルムになり得、これに対する制限はない。
検査ユニット４５の中間板４７は、上板４６および下板４８とは異なって、多孔質シートで形成され得る。中間板４７に使用できる多孔質シートの例としては、セルロースアセテート（Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ）、ナイロン（Ｎｙｌｏｎ ６．６、Ｎｙｌｏｎ ６．１０）、ポリエテールスルホン（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）のうち一つ以上が使用できる。中間板４７は、多孔質シートで形成されるので、それ自体でベント（ｖｅｎｔ）の役割をし、別途の駆動源なしに流体サンプル１１１が検査ユニット４５内で移動できるようにする、また、サンプルが親水性である場合には、中間板４７の内部に流体サンプル１１１が染み込むのを防止するために、中間板４７は、疎水性溶液でコートされ得る。
上板４６には、流体サンプル１１１が流入する流入部４６ａが形成され、チャンバー４５ｂに対応する領域４６ｂは、透明に処理され得る。下板４８も、チャンバー４５ｂに対応する領域４８ａは、透明に処理され得、これは、チャンバー４５ｂ内で起こる反応による光学的特性の一例であって、吸光度（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ）を測定するためである。ここで、吸光度は、光学密度とも言うが、以下では、説明の便宜上、吸光度と言うこととする。
中間板４７にも流体サンプル１１１が流入するための流入部４７ａが形成され、上板４６の流入部４６ａと中間板４７の流入部４７ａが重なって検査ユニット４５の流入部４４が形成される。また、中間板４７には、流入部４７ａとチャンバー４５ｂを連結する流路４７ｃが形成され得る。
検査ユニット４５では、流体サンプル１１１の分析のための多様な反応が起こり得、血液を流体サンプル１１１として使用する場合には、チャンバー４５ｂに血液（特に血しょう）の特定成分と反応して発色または変色する試薬をチャンバー４５ｂに収容させて、チャンバー４５ｂ内で発現する色を光学的に検出して数値化することができる。前述した数値を通じて血液内の特定成分の存在有無、特定成分の比率、または濃度などを確認することができる。
流体検査カートリッジ４０は、ハウジング４１の下部に検査ユニット４５が接合される方式で形成され得る。より具体的に、検査ユニット４５は、供給ホール４２ｂが設けられるサンプル供給部４２の下側に接合され得る。
ハウジング４１と検査ユニット４５の接合には、感圧性接着剤（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｃｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ：ＰＳＡ）が使用でき、感圧性接着剤は、常温で指圧程度の小さい圧力で被着剤に短時間内に接着が可能であり、剥離時には、凝集破壊を起こさず、被着剤の表面に残渣を残さない特性を有する。ただし、ハウジング４１と検査ユニット４５は、感圧性接着剤のみにより接着されるものではなく、感圧性接着剤の他に他の両面接着剤により接合されたり、溝に嵌入する方式で接合されることも可能である。
供給ホール４２ｂを介して流入した流体サンプル１１１は、フィルタリング部４３を通過して検査ユニット４５に流入する。フィルタリング部４３は、ハウジング４１の供給ホール４２ｂに嵌入し得る。
フィルタリング部４３は、流体サンプル１１１内に含まれた一定のサイズ以上の物質を濾過させるように多数の気孔を含む多孔性メンブレインを少なくとも一つ以上含むことができる。例えば、フィルタリング部４３は、二層のフィルターを含むこともできる。一実施例において、一番目のフィルターは、ガラス繊維（ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）、不織布、紙フィルター（ａｂｓｏｒｂｅｎｔ ｆｉｌｔｅｒ）等からなり得、二番目のフィルターは、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスルホン（ＰＳ）、ポリアクリルスルホン（ＰＡＳＦ）等からなり得る。
一方、フィルタリング部４３が二重層からなる場合には、上層のフィルターを通過したサンプルに対して下層のフィルターでもう一度濾過を行うことができる。また、フィルタリング部４３の気孔のサイズより大きい粒子が一度に多量に流入する場合、フィルタリング部４３が裂けたり、損傷するのを防止することができる。しかし、これに制限されるものではなく、フィルタリング部４３は、三重層やそれ以上の層を含むように設けられてもよい。このような場合、流体サンプルに対する濾過機能がさらに強化され、フィルタリング部４３の安定性もやはりさらに向上する。それぞれのフィルタリング部４３は、両面接着剤などの接着物質（不図示）により共晶され得る。
検査ユニット４５には、フィルタリング部４３を通過した流体サンプル１１１が流入する流入部４４と、流入した流体サンプル１１１が移動する流路４７ｃおよび流体サンプル１１１と試薬の反応が起こるチャンバー４５ｂが設けられる。第２チャンバーと第１チャンバーの光学的感度差異を利用して第１物質１１０の濃度を検出することができる。ここで、光学的感度としては、吸光度、発光度、蛍光感度が用いられる。
一方、上板４６と中間板４７と下板４８は、両面テープ４９により結合し得る。より具体的に、中間板４７の表面と下面に両面テープ４９が付着して上板４６と中間板４７と下板４８が結合し得る。
流体検査カートリッジ４０のチャンバー４５ｂは、相互間に隔離された複数個が設けられる。例えば、チャンバー４５ｂは、第１チャンバー、第２チャンバー、第３チャンバーを含むことができるが、チャンバーの個数がこれに限定されるものではない。開示された発明の一実施例によれば、チャンバー４５ｂ内には、第２物質１０２を含む乾燥試薬１０３が設けられる。流体サンプル１１１内の第１物質１１０と乾燥試薬内１０３の第２物質１０２が反応して凝集が起こり得る。このような凝集反応を定量的に算出するために検出部５０でチャンバー４５ｂ内の光学的感度を測定して、第１物質１１０の濃度を測定することができる。また、開示された発明の他の一実施例によれば、第１チャンバーには、第１乾燥試薬が収容され、第２チャンバーには、第２乾燥試薬が収容され得る。この際、第１乾燥試薬は、低濃度の第１物質を測定するのに適合し、第２乾燥試薬は、高濃度の第１物質を測定するのに適合することができる。このようにそれぞれ異なるチャンバーに異なる試薬を収容して、一つの流体サンプルが注入されて、２個以上の反応度を測定することが可能である。これについては、後述する。
図７は、開示された発明の一実施例による検査装置の制御ブロック図である。
図７に示されたように、流体検査装置１は、チャンバー４５ｂ上で収容された乾燥試薬１０３内の第２物質１０２と流体サンプル１１１内の第１物質１１０との反応による光学的感度を検出するための検出部５０と、流体検査装置１の全般的な動作を制御するのに必要な制御データ、プログラムなどが保存されたメモリー部７０と、流体検査装置１の全般的な動作を制御する制御部６０と、流体サンプル１１１に関する分析結果を出力する出力部８０と、各種情報を視覚的に表示するディスプレイ部２１とを含むことができる。出力部８０およびディスプレイ部２１に関する具体的な説明は、前述したので、以下では、他の構成要素についてそれぞれ説明することとする。
検出部５０は、光学的感度を検出することができ、制御部６０は、後述するように、検出結果に基づいて第１物質１１０の濃度値のように対象体の診断に用いられる各種分析値を計算することができる。
検出部５０は、光を放出する発光部５１と、光を受光する受光部５２とを含むことができる。発光部５１は、白色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、紫外線ＬＥＤ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｒａｙｓ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、青色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、緑色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、黄色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、赤色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、赤外線ＬＥＤ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒａｙ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）よりなる群から選択された１種以上であり得る。すなわち、光を放出する既知の多様な種類のセンサー、装置を用いて具現され得、制限はない。
受光部５２は、チャンバー４５ｂ上での光を集光または検出することができる。例えば、受光部５２は、チャンバー４５ｂ上での光を検出して電気エネルギーに変換するフォトダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）等を用いて具現され得るが、これに限定されるものではない。
発光部５１と受光部５２は、チャンバー４５ｂを中心に対向する位置に設けられる。これに伴って、受光部５２は、チャンバー４５ｂ上で乾燥試薬１０３と流体サンプル１１１間の反応による光学的特性を検出することができる。例えば、開示された一実施例によれば、チャンバー４５ｂ内には、乾燥試薬１０３があらかじめ収容され得る。乾燥試薬１０３は、乾燥した固体状態でチャンバー４５ｂ上の一面に装着され得る。発光部５１は、上板４６に設けられた領域４６ｎに隣接するように設けられて、チャンバー４５ｂに光を放出することができる。これに対応して、受光部５２は、下板４８に設けられた領域４８ａに隣接するように設けられて、チャンバー４５ｂ上での光を検出または集光することができる。
受光部５２がフォトダイオードを用いて具現された場合、受光部５２で出力される電気エネルギーのサイズは、第１物質１１０の濃度によって同じかまたは異なっていてもよい。制御部６０は、受光部５２で出力される電気エネルギーに基づいて第１物質１１０の光学的感度を計算することができる。
流体検査装置１には、メモリー部７０が設けられる。
メモリー部７０は、メモリータイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリー（例えばＳＤまたはＸＤメモリーなど）、ラム（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ロム（ＲＯＭ、Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気メモリー、磁気ディスク、光ディスクのうち少なくとも一つのタイプの保存媒体を用いて具現され得る。ただし、これに限定されるものではなく、任意の他の形態で具現され得る。
メモリー部７０には、流体検査装置１の全般的な動作を制御するのに用いられる制御データ、制御プログラムなどが保存され得る。これに伴って、制御部６０は、メモリー部７０に保存されたデータを利用して流体検査装置１の全般的な動作を制御することができる。
メモリー部７０には、第１物質１１０の光学信号値を補正する方法が保存され得る。また、メモリー部７０には、乾燥試薬１０３の特性情報に関するデータが保存され得る。
一方、メモリー部７０には、ユーザーインターフェースに関するデータが保存され得る。ここで、ユーザーインターフェースは、ユーザが流体検査装置１に関する各種設定命令、制御命令などを容易に入力できるだけでなく、メモリー部７０に保存されたプログラムなどを容易に制御でき、流体検査装置１を用いた分析結果などのような多様な情報を容易に把握できるように構成された環境を意味する。例えば、ユーザーインターフェースは、ユーザと流体検査装置１間の各種情報、命令の交換動作がより便利に行われ得るようにディスプレイ部２１上に表示される画面をグラフィックで具現したグラフィックユーザーインターフェースであり得る。この際、ユーザーインターフェースを介して各種情報を提供する方法と、各種設定命令、制御命令などを入力されるアイコンなどの表示方法および配置方法などは、アルゴリズムまたはプログラムで具現されて、メモリー部７０に保存され得る。これに伴って、制御部６０は、メモリー部７０に保存されたデータを利用してユーザーインターフェースを生成して、ディスプレイ部２１上に表示することができる。または、前述したアルゴリズム、プログラムなどは、外部装置に保存され得る。これに伴って、制御部６０は、通信網を介して外部装置がアルゴリズム、プログラムを用いて導き出したユーザーインターフェースに関するデータを伝達されて、これをディスプレイ部２１上に表示されるように具現することもできる。
一方、メモリー部７０に保存されたデータは、アップデートされ得る。例えば、メモリー部７０に保存されたユーザーインターフェース、第１物質１１０の光学信号値を補正する方法、または乾燥試薬の特性情報に関するデータなどは、有線通信網または無線通信網を介してアップデートされ得、制限はない。この際、メモリー部７０に保存されたデータは、ユーザの制御命令によってアップデートされたりまたはあらかじめ設定された周期によって自動にアップデートされることもできるなど、制限はない。
メモリー部７０および制御部６０は、別個で具現されたりまたは流体検査装置１に内蔵されたシステムオンチップ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｎ Ｃｈｉｐ、ＳＯＣ）に集積される形態で具現されることもできるなど、制限はない。
流体検査装置１には、制御部６０が設けられる。制御部６０は、プロセッサ等のように各種演算処理が可能な装置を介して具現され得る。制御部６０は、制御信号を介して流体検査装置１の構成要素の全般的な動作を制御することができる。
例えば、ユーザから分析結果に関する出力命令を入力された場合、制御部６０は、制御信号を介して出力部８０が分析結果を出力するように制御することができる。さらに他の例として、制御部６０は、制御信号を介して流体サンプルに関する分析結果をディスプレイ部２１上に表示することができる。
また、制御部６０は、検出部５０を介して検出した流体サンプル１１１の光学的特性を利用して流体サンプル１１１内第１物質１１０に対する分析を行うことができる。
制御部６０は、光学的感度に基づいて標的物質である第１物質１１０の濃度値を決定することができる。すなわち、制御部６０は、吸光度、発光度または蛍光感度を考慮して第１物質１１０の濃度値を決定することができる。例えば、乾燥試薬１０３によって第１物質１１０の濃度が高くなるほど光学的感度が高くなるかまたは低くなることができる。制御部６０は、メモリー部７０に保存されたデータを利用してチャンバー４５ｂ上の光学的感度から第１物質１１０の濃度値を導き出すことができる。
制御部６０は、ユーザーインターフェースをディスプレイ部２１上に表示することができる。ここで、ユーザーインターフェースは、ユーザが流体検査装置１の構成要素およびプログラムなどの制御をより容易に行うことができ、多様な情報を容易に把握できるように構成された環境を意味する。ユーザーインターフェースは、ユーザと流体検査装置１間の各種情報、命令の交換動作がより便利に行われるようにディスプレイ部２１上に表示される画面をグラフィックで具現したグラフィックユーザーインターフェースであり得る。
例えば、グラフィックユーザーインターフェースは、ディスプレイ部２１を介して表示される画面上で一部の領域には、ユーザから各種制御命令を容易に入力されるためのアイコン、ボタンなどが表示され、また、他の一部の領域には、少なくとも一つのウィジェット、ポップアップメッセージ等を介して各種情報が表示されるように具現され得る。
図８は、開示された一実施例による流体サンプルと乾燥試薬の反応過程を概略的に示す図である。
図８に示されたように、乾燥試薬１０３は、非金属粒子１０１と、標的物質である第１物質１１０に対して特異的結合をする第２物質１０２とを含む。
非金属粒子１０１に第２物質１０２が結合し、流体サンプル１１１が投入されれば、流体サンプル１１１内の第１物質１１０と第２物質１０２が結合して凝集反応を起こす。
非金属粒子１０１は、単位体と複合体のうち少なくとも一つからなり得る。非金属粒子１０１は、光学的特性を有し得る。より具体的に、非金属粒子１０１は、吸光または発光特性を有し得る。非金属粒子１０１の内部または表面に吸光物質、発光物質または蛍光物質のような発色物質を標識させて光学的特性を有し得る。
また、非金属粒子１０１は、ナノサイズの粒子であり得る。開示された一実施例によれば、非金属粒子１０１の直径は、１ｎｍ以上であり得る。また、非金属粒子１０１としては、炭素ナノ粒子（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）、セラミックナノ粒子（ｃｅｒａｍｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）、重合体ナノ粒子（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）よりなる群から選択された１種以上であり得る。
セラミックナノ粒子は、ガラス、シリカナノ粒子よりなる群から選択された１種以上であり得る。
重合体ナノ粒子は、ポリメチルメタクリル酸（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、セルロース（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ラテックス（ｌａｔｅｘ）、ヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）、アガロース（ａｇａｒｏｓｅ）よりなる群から選択された１種以上であり得る。
第１物質１１０は、流体サンプル１１１内の標的物質であって、流体検査装置１が濃度を測定しようとする物質である。第１物質１１０は、抗原、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴサッカライド（ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）、ペプチド（ｐｅｐｔｉｄｅ）、低分子（ｓｍａｌｌ ｍｏｌｅｃｕｌｅ）、蛋白質よりなる群から選択された１種以上を含むことができる。
第２物質１０２は、乾燥試薬１０３を構成する物質である。第２物質１０２は、非金属粒子１０１に結合して乾燥試薬１０３を構成する。第２物質１０２は、第１物質１１０に対して特異的結合をする物質を意味する。第２物質１０２は、抗体、オリゴヌクレオチド（ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ）、蛋白質よりなる群から選択された１種以上であり得る。
一例として、第１物質１１０が抗原であり、第２物質１０２が抗体である場合、抗原と抗体は、互いに特異的反応を起こすので、第１物質１１０と第２物質１０２が凝集する。このような凝集度を流体検査装置１の検出部５０が測定して第１物質１１０の濃度を把握することができる。
図９は、開示された一実施例による流体サンプルと乾燥試薬のチャンバー内における反応を概略的に示す図である。
図９に示されたように、少なくとも一つのチャンバー４５ｂの少なくとも一面には、乾燥試薬１０３が挿入され得る。図９に図示によれば、チャンバー４５ｂの上部に位置する第１付着面とチャンバー４５ｂの下部に位置する第２付着面を含むことができるが、これに限定されるものではなく、一面にのみ乾燥試薬が塗布されることも可能である。すなわち、第１付着面と第２付着面の両方に乾燥試薬が塗布されることも可能であり、第１付着面と第２付着面のうちいずれか一つの付着面のみに対して乾燥試薬が塗布されることも可能である。
乾燥試薬１０３は、流体サンプル１１１内の第１物質１１０の濃度を測定するのに用いられ、乾燥した固体状態でチャンバー４５ｂ内に挿入され得る。流路４７ｃを介して流体サンプル１１１が注入されるに伴って、乾燥試薬１０３は、流体サンプル１１１と接触して液体に変化しつつ、流体サンプル１１１と混ざる。これにより、チャンバー４５ｂ内では、一つの混合溶液１１２のみが存在する。
図９に示された参照符号１０４は、チャンバー４５ｂ内で流体サンプル１１１と乾燥試薬１０３の反応を緩衝するためのバッファーを含む化学物質混合物を意味する。
この際．乾燥試薬１０３は、緩衝効果のためのバッファーと、流体サンプル１１１内に存在する標的物質である第１物質１１０を測定するための多様な物質を含むことができる。
乾燥試薬１０３は、緩衝効果のためのバッファー類と安定剤を含むことができる。安定剤は、乾燥試薬１０３の製造のために乾燥を進めるとき、蛋白質の分解（ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）を防止するためである。安定剤としては、スクロース（ｓｕｃｒｏｓｅ）、トレハルロース（ｔｒｅｈａｌｏｓｅ）、Ｄ−ソルビトール（ｓｏｒｂｉｔｏｌ）等が使用できる。
また、乾燥試薬１０３は、乾燥試薬１０３の加工性のために可塑剤（ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ）、ビニル類、重合体化学物質を含むことができる。これは、乾燥試薬１０３のチャンバー４５ｂ内の挿入を円滑にするためである。
また、乾燥試薬１０３は、活性剤を含むことができる。活性剤は、第１物質１１０と第２物質１０２の特異的結合による凝集反応の活性道（ド）を増大させるために添加され得る。活性剤としては、エンハンサー（ｅｎｈａｎｃｅｒ）、界面活性剤などが使用できる。また、乾燥試薬１０３には、流体サンプル１１１内第１物質１１０の濃度によって異なる光学的特性を示す発色剤が含まれ得る。
また、乾燥試薬１０３には、流体サンプル１１１の光学的特性をより正確に検出するためにＰＨを適正に維持するための物質が含まれ得る。流体サンプル１１１のＰＨが特定の範囲を外れる場合、光学的感度を測定しにくいことがあるので、乾燥試薬１０３には、流体サンプル１１１のＰＨを緩衝させるための物質が含まれ得る。
また、乾燥試薬１０３には、内部標準物質が含まれ得る。内部標準物質は、第１物質を含んでいて、流体サンプル１１１との混合過程により溶解して第１物質が出る物質に該当する。例えば、流体サンプル内に存在する物質のうちナトリウム（Ｎａ）が標的物質である第１物質に該当する場合、内部標準物質として塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が選択され得る。流体サンプル１１１がチャンバー４５ｂに流入すれば、内部標準物質は、流体サンプル１１１と混ざるに伴って、固体状態から液体状態に変化しつつ、Ｎａ＋、Ｃｌ−のイオン状態で溶解し得る。内部標準物質は、溶解するに伴って、チャンバー４５ｂ上におれる第１物質の濃度を変化させることができる。
チャンバー別に収容される乾燥試薬１０３は、同じかまたは異なっていてもよい。これに伴って、ユーザは、測定しようとする第１物質１１０と関連した乾燥試薬１０３が収容された流体検査カートリッジ４０を選択してドアフレーム３２に装着させて、第１物質１１０の濃度を容易に把握することができる。
一方、第１チャンバーに収容される第１乾燥試薬と第２チャンバーに収容される第２乾燥試薬に含まれる内部標準物質の濃度は、同じかまたは異なっているようにあらかじめ設定され得る。例えば、第１チャンバーには、内部標準物質が含まれていない、すなわち内部標準物質の濃度が０である乾燥試薬が収容され得る。また、第２チャンバーには、あらかじめ設定された濃度の内部標準物質が含まれた乾燥試薬が挿入され得る。これに伴って、測定される第１物質の濃度、吸光度、発光度、蛍光度などは、チャンバー別に同じかまたは異なっていてもよい。以下では、第１物質の濃度、吸光度、発光度、蛍光度などのように流体サンプルの光学的特性を利用して導き出し可能な値を総称して、第１物質の光学信号値という。
また、開示された発明の一実施例によれば、第１チャンバーには、低濃度の第１物質の測定に適合した乾燥試薬が収容され得、第２チャンバーには、高濃度の第１物質の測定に適合した乾燥試薬が収容され得る。この際、低濃度の第１物質の測定に適合した乾燥試薬は、高濃度の第１物質と結合しない抗体を含むことができる。これに伴って、低濃度の第１物質に対する弁別力を増加させることができる。これとは反対に、高濃度の第１物質の測定に適合した乾燥試薬は、低濃度の第１物質と結合しない抗体を含むことができる。これに伴って、高濃度の第１物質に対する弁別力を増加させることができる。
チャンバー４５ｂ別に注入された内部標準物質の濃度は、あらかじめ設定され得る。例えば、流体検査カートリッジ４０は、チャンバー４５ｂ別に注入される乾燥試薬１０３があらかじめ設定されて生産され得、注入された乾燥試薬１０３に関する情報は、流体検査カートリッジ４０上に付着した識別情報にマッピングされ得る。ここで、識別情報は、ＱＲコード（登録商標）、バーコードなどのように流体検査カートリッジ４０を識別できる情報であって、チャンバー４５ｂ上に注入された乾燥試薬１０３の特性情報がマッピングされて保存され得る。乾燥試薬１０３の特性情報は、第１物質１１０の光学信号値の変化程度による第１物質１１０の濃度値の変化程度に対する情報を含むことができる。また、乾燥試薬１０３の特性情報は、注入された内部標準物質の濃度、流体サンプルと反応するに伴って排出される第１物質１１０の濃度に関する情報などを含むことができる。
制御部６０は、識別情報からチャンバー４５ｂ間の第１物質１１０の濃度の差異を把握でき、検出部５０を用いた検出結果からチャンバー４５ｂ間の第１物質１１０の光学信号値の変化程度を計算することができる。これに伴って、制御部６０は、識別情報にマッピングされた第１物質１１０の濃度差対比光学信号値の変化程度と比較して、第１物質１１０の濃度に関する補正値を決定することができる。
図９に示されたように、開示された発明の一実施例は、乾燥試薬１０３がチャンバー４５ｂ内に挿入され、流体サンプル１１１が流路４７ｃを介してチャンバー４５ｂに流入して反応が行われる。従来、試薬と流体サンプルをそれぞれ試薬が収容された容器と流体サンプルが収容された容器から他の容器に移して入れて反応を行ったので、試薬と流体サンプルを移動させる過程で汚染が発生する可能性が大きかった。開示された発明の一実施例によれば、このような汚染が発生するのを防止することができ、検査結果のエラーが発生するのを防止することができる。
図１０は、乾燥試薬の非金属粒子が炭素ナノ粒子である場合の流体サンプルの濃度別の吸光度を測定したグラフである。
より具体的に、図１０は、炭素ナノ粒子に第２物質を接合させて乾燥させた乾燥試薬に第１物質１１０を反応させて吸光度を測定したグラフである。ここで、第２物質１０２として使用された物質は、抗体であり、より具体的に、Ｃ−ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｒｏｔｅｉｎ（ＣＲＰ）抗体が使用された。第１物質１１０として使用された物質は、抗原であり、より具体的に、Ｃ−ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｒｏｔｅｉｎ（ＣＲＰ）抗原が使用された。
図１０ａは、第１波長帯域で測定された第１物質の濃度別の吸光度を示すグラフであり、図１０ｂは、第２波長帯域で測定された第１物質の濃度別の吸光度を示すグラフであり、図１０ｃは、第３波長帯域で測定された第１物質の濃度ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの濃度別の吸光度を示すグラフであり、図１０ｄは、第４波長帯域で測定された第１物質の濃度別の吸光度を示すグラフである。開示された発明の一実施例によれば、第１〜第４波長帯域は、４００〜８１０ｎｍに該当する領域のうち少なくとも一部分であり得る。また、第１〜第４波長帯域は、重なっていてもよい。
図１０ａ〜図１０ｄのｘ軸は、時間を意味し、ｙ軸は、吸光度を意味する。ｙ軸の最大値は、０．３〜１．２であり得る。
図１０ａ〜図１０ｄから確認できるように、非金属粒子１０１として炭素ナノ粒子を使用した場合にも、全波長で第１物質の濃度によって区分が可能な吸光度を測定し得ることを確認することができる。
図１１は、乾燥試薬の非金属粒子がセルロースである場合の流体サンプルの濃度別の吸光度を測定したグラフである。
より具体的に、図１１は、セルロース粒子に第２物質を接合させて乾燥させた乾燥試薬に第１物質を反応させて吸光度を測定したグラフである。ここで、第２物質１０２として使用された物質は、抗体であり、より具体的に、Ｃ−ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｒｏｔｅｉｎ（ＣＲＰ）抗体が使用された。第１物質１１０として使用された物質は、抗原であり、より具体的に、Ｃ−ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｒｏｔｅｉｎ（ＣＲＰ）抗原が使用された。
図１１ａは、第５波長帯域で測定された第１物質の濃度別の吸光度を示すグラフであり、図１１ｂは、第６波長帯域で測定された第１物質の濃度ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’、ｆ’、ｇ’の濃度別の吸光度を示すグラフである。開示された発明の一実施例によれば、第５および第６波長帯域は、４００〜８１０ｎｍに該当する領域のうち少なくとも一部分であり得る。また、第５および第６波長帯域は、重なっていてもよい。
図１１ａおよび図１１ｂのｘ軸は、時間を意味し、ｙ軸は、吸光度を意味する。ｙ軸の最大値は、５〜９であり得る。
図１１ａおよび図１１ｂから分かるように、非金属粒子１０１としてセルロース粒子を使用した場合にも、全波長で第１物質１１０の濃度によって区分が可能な吸光度を測定し得ることを確認することができる。
図１０および図１１に示されたように、乾燥試薬１０３の粒子を非金属粒子１０１として使用する場合、非金属粒子１０１が可視光全波長に対する吸収が可能であるので、多様な波長を選択して第１物質１１０の吸光度を検出することができる。従来、選択できる波長の幅が狭かったため、波長が変動する場合に検査結果にエラーが発生する場合が多かった。しかし、開示された発明の実施例によれば、非金属粒子が全波長に対する吸収が可能であるので、波長変動が検査結果に影響を及ぼす可能性が少ない。
図１２は、開示された発明の実施例による非金属粒子の多様な形態を示す図である。
図１２のように開示された発明の実施例による非金属粒子は、多様な形態を有し得る。図１２ａに示された非金属粒子１０１ａは、単一な球形態である。図１２ｂに示された非金属粒子１０１ｂは、対称形の２個の球が当接した形態である。図１２ｃに示された非金属粒子１０１ｃは、非対称型の図形が当接した形態である。図１２ｄの非金属粒子１０１ｄは、デンドリマー（ｄｅｎｄｒｉｍｅｒ）形態である。デンドリマー形態は、規則的枝構造を有している分子形態を意味する。図１２ｅに示された非金属粒子１０１ｅは、複数の球が集まって一つの球を構成する形態を有する。このように非金属粒子１０１は、多様な形態を有し得、図１２に示された形態に制限されない。すなわち、非金属粒子は、図１２に示された形態の他に、多角形で形成されることも可能であり、不均一な形態を有することも可能である。
図１３は、開示された一実施例による流体検査装置の制御方法を示すフローチャートである。
図１３に示されたように、流体検査装置の制御方法は、流体検査カートリッジをハウジングに装着する段階（Ｓ２００）と、ハウジング内の加圧部材が流体検査カートリッジを加圧して流体検査カートリッジ内の流体サンプルが流体検査カートリッジの少なくとも一つのチャンバーに移動する段階（Ｓ２１０）と、少なくとも一つのチャンバーに移動した流体サンプルが少なくとも一つのチャンバー内の流体サンプル内の第１物質と特異的結合をする第２物質が結合した非金属粒子を含む乾燥試薬と反応する段階（Ｓ２２０）と、検出部が流体検査カートリッジの反応を光学的感度を用いて測定する段階（Ｓ２３０）とを含む。
検出部が流体検査カートリッジの反応を光学的感度を用いて測定する段階（Ｓ２３０）は、発光部が流体検査カートリッジに光を照射し、受光部が流体検査カートリッジを通過した光を受光して、光学的感度を測定する方式で行われ得る。検出部が測定した流体検査カートリッジの光学的感度を用いて流体サンプル内の標的物質である第１物質の濃度を測定することができる。光学的感度は、吸光度、発光度、蛍光感度のうち少なくとも一つを含むことができる。
また、流体検査カートリッジの少なくとも一つのチャンバーは、第１チャンバーと第２チャンバーを含み、第１チャンバーには、第１乾燥試薬が収容され、第２チャンバーには、第２乾燥試薬が収容され得る。第１乾燥試薬の第２物質と第２乾燥試薬の第２物質の濃度が異なり得るので、一つの流体サンプルに対して複数の光学的感度を測定することができ、これに伴って、一つの流体サンプルに対して濃度を測定できる区間が広くなり得る。
本明細書に記載された実施例と図面に示された構成は、開示された発明の好ましい一例に過ぎず、本出願の出願時点において本明細書の実施例と図面を代替できる多様な変形例がありえる。
また、本明細書で使用した用語は、実施例を説明するために使用されたものであり、開示された発明を制限および／または限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書で、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除しない。
また、本明細書で使用した「第１」、「第２」等のように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するのに使用できるが、前記構成要素は、前記用語により限定されず、前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけで使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱することなく、第１構成要素は、第２構成要素と命名され得、同様に、第２構成要素も第１構成要素と命名され得る。「および／または」という用語は、複数の関連した記載された項目の組合せまたは複数の関連した記載された項目のうちいずれかの項目を含む。
また、本明細書全体で使用される「〜部（ｕｎｉｔ）」、「〜器」、「〜ブロック（ｂｌｏｃｋ）」、「〜部材（ｍｅｍｂｅｒ）」、「〜モジュール（ｍｏｄｕｌｅ）」などの用語は、少なくともいずれか一つの機能や動作を処理する単位を意味する。例えば、ソフトウェア、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣのようなハードウェアを意味する。しかし、「〜部（ｕｎｉｔ）」、「〜器」、「〜ブロック（ｂｌｏｃｋ）」、「〜部材（ｍｅｍｂｅｒ）」、「〜モジュール（ｍｏｄｕｌｅ）」などがソフトウェアまたはハードウェアに限定される意味ではなく、「〜部（ｕｎｉｔ）」、「〜器」、「〜ブロック（ｂｌｏｃｋ）」、「〜部材（ｍｅｍｂｅｒ）」、「〜モジュール（ｍｏｄｕｌｅ）」等は、接近できる保存媒体に保存され、一つまたはそれ以上のプロセッサにより行われる構成であり得る。
以上では、特定の実施例について図示し説明した。しかし、上記した実施例にのみ限定されず、発明の属する技術分野における通常の知識を有する者なら以下の請求範囲に記載された発明の技術的思想の要旨を逸脱することなく、いくらでも多様に変更実施することができる。
１ 流体検査装置
１０ ハウジング
１１ 出力部
２０ ドアモジュール
２１ ディスプレイ部
２２ ドア
２３ ドアフレーム
３１ 加圧部材
３２ 装着部材
３２ａ、３２ｂ 接触部
３２ｃ 保持部
３２ｄ スリット
３２ｅ ボディー
３２ｆ 支持部
４０ 流体検査カートリッジ
４１ ハウジング
４２ サンプル供給部
４２ａ 供給補助部
４２ｂ 供給ホール
４３ フィルタリング部
４４ 流入部
４５ 検査ユニット
４５ａ 陥没部
４５ｂ チャンバー
４６ 上板
４６ａ 流入部
４６ｂ 領域
４７ 中間板
４７ａ 流入部
４７ｃ 流路
４８ 下板
４８ａ 領域
４９ 両面テープ
１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ 非金属粒子
１０２ 第２物質
１０３ 乾燥試薬
１０４ 化学物質混合物
１１０ 第１物質
１１１ 流体サンプル

Claims (15)

  1. ハウジングと；
    前記ハウジング内に挿入されて、流体サンプルの検査を進めるために内部に流体サンプルが収容される少なくとも一つのチャンバーを含む流体検査カートリッジと；
    前記少なくとも一つのチャンバーに対して光を発散して光学的感度を利用して前記流体サンプル内の第１物質の濃度を検出する検出部と；を含み、
    前記流体分析カートリッジは、前記第１物質に対して特異的結合をする第２物質が結合した非金属粒子を含む乾燥試薬を収容する少なくとも一つのチャンバーを含む流体検査装置。
  2. 前記非金属粒子は、単位体と複合体のうち少なくとも一つからなる、請求項１に記載の流体検査装置。
  3. 前記非金属粒子は、ナノサイズの粒子であり、炭素ナノ粒子（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）、セラミックナノ粒子（ｃｅｒａｍｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）、重合体ナノ粒子（ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）よりなる群から選択された１種以上である、請求項１に記載の流体検査装置。
  4. 前記セラミックナノ粒子は、ガラス、シリカナノ粒子よりなる群から選択された１種以上である、請求項３に記載の流体検査装置。
  5. 前記重合体ナノ粒子は、ポリメチルメタクリル酸（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、セルロース（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ラテックス（ｌａｔｅｘ）、ヒドロゲル（ｈｙｄｒｏｇｅｌ）、アガロース（ａｇａｒｏｓｅ）よりなる群から選択された１種以上である、請求項３に記載の流体検査装置。
  6. 前記第１物質は、抗原、ＤＮＡ、ＲＮＡ、オリゴサッカライド（ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）、ペプチド（ｐｅｐｔｉｄｅ）、低分子（ｓｍａｌｌ ｍｏｌｅｃｕｌｅ）、蛋白質よりなる群から選択された１種以上を含む、請求項１に記載の流体検査装置。
  7. 前記第２物質は、抗体、オリゴヌクレオチド（ｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ）、蛋白質よりなる群から選択された１種以上である、請求項１に記載の流体検査装置。
  8. 前記乾燥試薬は、前記流体サンプルと前記乾燥試薬との反応増大のための活性剤をさらに含む、請求項１に記載の流体検査装置。
  9. 前記少なくとも一つのチャンバーは、第１チャンバーと第２チャンバーを含み、前記第１チャンバーには、第１乾燥試薬が収容され、前記第２チャンバーには、第２乾燥試薬が収容される、請求項１に記載の流体検査装置。
  10. 前記ハウジングの内側に装着されて、前記流体検査カートリッジの少なくとも一部分を加圧して前記流体サンプルを前記少なくとも一つのチャンバーに移動させる加圧部材をさらに含む、請求項１に記載の流体検査装置。
  11. 前記検出部は、前記少なくとも一つのチャンバーに対して光を照射する発光部と、前記少なくとも一つのチャンバーを透過した光を受光する受光部とを含む、請求項１に記載の流体検査装置。
  12. 前記発光部は、白色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、紫外線ＬＥＤ（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｒａｙｓ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、青色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、緑色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、黄色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、赤色ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、赤外線ＬＥＤ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒａｙ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）よりなる群から選択された１種以上である、請求項１１に記載の流体検査装置。
  13. 流体サンプルを収容して検査を進める流体検査カートリッジと、前記流体検査カートリッジの反応を検出する検出部とを含む流体検査装置の制御方法において、
    流体検査カートリッジをハウジング内に装着する段階と；
    前記ハウジング内の加圧部材が前記流体検査カートリッジを加圧して前記流体検査カートリッジ内の前記流体サンプルが前記流体検査カートリッジの少なくとも一つのチャンバーに移動する段階と：
    前記少なくとも一つのチャンバーに移動した流体サンプルが前記少なくとも一つのチャンバー内の前記流体サンプル内の第１物質と特異的結合をする第２物質が結合した非金属粒子を含む乾燥試薬と反応する段階と；
    前記検出部が前記流体検査カートリッジの反応を光学的感度を用いて測定する段階と；
    を含む流体検査装置の制御方法。
  14. 前記少なくとも一つのチャンバーは、第１チャンバーと第２チャンバーを含み、前記第１チャンバーには、第１乾燥試薬が収容され、前記第２チャンバーには、第２乾燥試薬が収容されて、一つの流体サンプルに対して複数の光学的感度を測定する、請求項１３に記載の流体検査装置の制御方法。
  15. 前記検出部が前記流体検査カートリッジの反応を光学的感度を用いて測定する段階は、
    発光部が前記流体検査カートリッジに光を照射し、受光部が前記流体検査カートリッジを通過した光を受光して光学的感度を測定する、請求項１３に記載の流体検査装置の制御方法。
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