KR102321031B1 - Liquid Immunoassay Device using Magnetic Beads - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액상 면역반응 분석장치에 관한 것으로서, 특히 세척 과정에서 자성 비드의 손실을 최소화하는 액상 면역반응 분석장치에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid immune response assay device, and more particularly, to a liquid immune response assay device that minimizes loss of magnetic beads during washing.
의학과 생명공학 분야 및 각종 관련 기술의 발전과 더불어, 소변 및 혈액 등과 같은 소정의 생물학적 시료에서 혈구, 유전자, 단백질, 항원, 병원균 등과 같은 다양한 분자 지표를 검출하는 검사가 널리 시행되고 있다. 검사 과정은 일반적으로 시료를 채취한 후, 채취된 시료를 목적하는 지표에 적합한 소정의 시약과 반응시킨 후, 일어나는 변화를 분석 및 관찰함으로써 이루어진다. 이를 통해 시료에 포함된 다양한 분자 지표에 대한 정성 및/또는 정량 분석이 가능하고, 이를 근거로 질환의 진단, 진행 상태, 또는 예후 등에 관한 정보를 얻을 수 있다.With the development of medicine and biotechnology and various related technologies, tests for detecting various molecular indicators such as blood cells, genes, proteins, antigens, and pathogens in predetermined biological samples such as urine and blood have been widely practiced. The test process is generally performed by taking a sample, reacting the sample with a predetermined reagent suitable for a target indicator, and then analyzing and observing the change occurring. Through this, it is possible to perform qualitative and/or quantitative analysis of various molecular indicators included in the sample, and based on this, information on diagnosis, progression, or prognosis of a disease can be obtained.
이러한 검사 과정에서 널리 사용되는 기술 중 하나가 항원/항체 간의 특이적 결합에 기반한 EIA(Enzyme Immuno Assay)로도 불리는 면역반응 기술이다. 여기에는 분석물의 검출을 위해 사용되는 기질의 종류에 따라서, 발색 반응을 흡광도로 측정하는 색변화측정 방법(chromogenic, 또는 colorimetric), 화학발광법 및 형광을 이용한 방법 등이 있다. 또한 분석 방식에 따라 효소결합 면역흡착 분석법(Enzyme Linked Immunosorbent Assay)라고도 불리는 샌드위치 방식의 면역반응 또는 경쟁적 방식의 면역반응이 포함된다.One of the widely used techniques in the testing process is an immune response technique, also called Enzyme Immuno Assay (EIA), based on specific binding between antigens/antibodies. Here, depending on the type of substrate used for the detection of the analyte, there are a color change measurement method (chromogenic, or colorimetric) for measuring a color reaction by absorbance, a method using chemiluminescence, and fluorescence. In addition, depending on the assay method, a sandwich-type immune response or a competitive immune response, also called an enzyme-linked immunosorbent assay, is included.
이런 분석에서는 사용되는 방식과 상관없이 높은 특이성의 고감도의 검출을 위해서는 비특이적 반응물의 제거가 바람직하다. 즉, 검사 과정에서 시약과 시료의 반응 후, 반응 결과물의 정확한 검출을 위해서는 반응 결과물의 정제 또는 분리(purification)가 필요하다. 하지만, 많은 경우, 반응 결과의 검출을 위해서는 나이트로셀룰로스와 같은 막의 사용을 필요로 하거나, 2차원의 평판 플레이트가 사용된다. 그러나 이러한 막 또는 플레이트의 사용은 반응면적의 제한은 물론, 비특이적 반응물의 제거를 어렵게 한다.Regardless of the method used in such assays, removal of non-specific reactants is desirable for high-sensitivity detection with high specificity. That is, after the reagent and the sample are reacted in the test process, in order to accurately detect the reaction product, it is necessary to purify or purify the reaction product. However, in many cases, the use of a membrane such as nitrocellulose is required for detection of reaction results, or a two-dimensional flat plate is used. However, the use of such a membrane or plate makes it difficult to limit the reaction area and to remove non-specific reactants.
비특이적 반응물을 가장 효과적으로 제거하는 방법은 물리적 세척 또는 정제 방법이다. 그 중에 자성 입자를 이용한 세척법을 이용하여 비특이적 반응물을 제거하는 것이 바람직하다. 이러한 자성 입자를 이용한 세척방식은 별도의 분리 및 세척을 위한 장치가 필요하며, 자성 입자의 분산 및 포집을 반복 수행하여 비 특이적 반응물을 제거할 수 있다. 그러나 자성 입자의 분산 및 포집을 반복하는 방식은 장시간의 세척과정이 필요하고, 많은 자성 비드가 손실되는 단점이 있다. The most effective method for removing non-specific reactants is physical washing or purification. Among them, it is preferable to remove non-specific reactants by using a washing method using magnetic particles. The washing method using such magnetic particles requires a separate device for separation and washing, and it is possible to remove non-specific reactants by repeatedly performing dispersion and collection of magnetic particles. However, the method of repeating dispersion and collection of magnetic particles requires a long washing process and has disadvantages in that many magnetic beads are lost.
따라서 본 발명은 자성 비드를 유실하지 않으면서 단시간 내에 효과적으로 비특이적 반응물을 제거할 수 있는 자동화된 액상 면역반응 분석장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an automated liquid-phase immune response assay device capable of effectively removing non-specific reactants within a short period of time without losing magnetic beads.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 자성 비드를 이용한 액상 면역반응 분석장치에 있어서, 이동 바디와, 상기 이동 바디에 고정되고, 하부에 세척컵을 고정할 수 있으며, 내부에 상하로 관통된 중공을 구비하는 스트로암과, 상기 스트로암의 중공에 위치하여 상하로 이동 가능하고, 말단에 영구자석이 부착된 자성빔과, 상기 이동 바디에 고정되며 상기 자성빔을 구동시키는 구동 모터와, 상기 구동 모터의 구동력을 상기 자성빔에 전달하는 경로에 설치된 탄성부재를 포함한다. One aspect of the present invention for achieving the above object is in a liquid immunoreaction analysis device using magnetic beads, a movable body, fixed to the movable body, and a washing cup can be fixed to the lower portion, and the inside is vertically movable. A straw arm having a penetrating hollow, a magnetic beam positioned in the hollow of the straw arm and movable up and down, a permanent magnet attached to an end thereof, and a driving motor fixed to the movable body and driving the magnetic beam; and an elastic member installed in a path for transmitting the driving force of the driving motor to the magnetic beam.
바람직하게는, 상기 탄성부재는 스프링 또는 폴리머이다. Preferably, the elastic member is a spring or a polymer.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 자성 비드의 포집과 분산을 반복 수행하기 위한 자동 세척 및 분석장치를 이용한 면역반응 분석과정에서 효과적인 자성 비드 복합체의 포집 및 분산이 가능하다. 또한, 본 발명에 의하면 자성 비드 포집 후 다음 단계로 이동하기 위한 구동에서 포집된 자성 비드 복합체가 세척용액과 함께 유실되는 것을 최소화 할 수 있다. 따라서 면역 반응의 재현성이 높아지고, 변동계수가 감소된다.According to the present invention as described above, it is possible to effectively collect and disperse the magnetic bead complex in the immunoreaction analysis process using an automatic washing and analysis device for repeatedly performing the collection and dispersion of magnetic beads. In addition, according to the present invention, it is possible to minimize the loss of the collected magnetic bead complex together with the washing solution in the driving to move to the next step after collecting the magnetic beads. Therefore, the reproducibility of the immune response is increased and the coefficient of variation is reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 면역반응 분석장치의 구성도이다.
도 2는 자성 비드를 이용한 샌드위치 면역반응의 과정을 설명하는 도면이다.
도 3은 자성 비드를 이용한 경쟁적 면역반응의 과정을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 큐베트의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분주컵의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 세척컵의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분주컵과 세척컵이 장착된 큐베트의 상태를 설명하는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 면역반응 분석장치에서 하우징을 생략한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 면역반응 분석장치의 홀더의 구성도이다.
도 11은 도 10에 도시된 홀더에 큐베트가 탑재된 형태를 설명하는 도면이다.
도 12는 도 10에 도시된 홀더의 하부를 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 면역반응 분석장치의 리무버 모듈의 구성도이다.
도 14는 도 8에 도시된 액상 면역반응 분석장치에서 후방 프레임을 생략한 도면이다.
도 15와 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜서 모듈의 구성도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스펜서 모듈의 개념도이다.
도 18은 도 17에 도시된 A 부분의 상세도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 면역반응 분석방법의 전체적인 흐름도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 세척 과정의 흐름도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 분주 과정의 흐름도이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스펜서 모듈의 부분 단면도이다.
도 23은 도 22에 도시된 디스펜서 모듈에서의 세척컵과 영구자석 사이의 위치관계를 설명하는 도면이다.
도 24는 영구자석으로부터의 거리와 자속밀도 사이의 관계를 설명하는 도면이다.1 is a block diagram of a liquid immune response analyzer according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating the process of a sandwich immune reaction using magnetic beads.
3 is a diagram illustrating the process of a competitive immune response using magnetic beads.
4 is a view showing the structure of a cuvette according to an embodiment of the present invention.
5 is a configuration diagram of a dispensing cup according to an embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram of a washing cup according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the state of the cuvette in which the dispensing cup and the washing cup are mounted according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are views in which the housing is omitted from the liquid immune response analyzer according to an embodiment of the present invention.
10 is a block diagram of the holder of the liquid immune response analyzer according to an embodiment of the present invention.
11 is a view for explaining a form in which the cuvette is mounted on the holder shown in FIG. 10 .
12 is a view for explaining a lower portion of the holder shown in FIG.
13 is a block diagram of a remover module of the liquid immune response analyzer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a view in which the rear frame is omitted from the liquid immune response analyzer shown in FIG. 8 .
15 and 16 are block diagrams of a dispenser module according to an embodiment of the present invention.
17 is a conceptual diagram of a dispenser module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a detailed view of part A shown in FIG. 17 .
19 is an overall flowchart of a liquid-phase immune response analysis method according to an embodiment of the present invention.
20 is a flowchart of a cleaning process according to an embodiment of the present invention.
21 is a flowchart of a sample dispensing process according to an embodiment of the present invention.
22 is a partial cross-sectional view of a dispenser module according to another embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a view for explaining a positional relationship between a cleaning cup and a permanent magnet in the dispenser module shown in FIG. 22 .
24 is a view for explaining the relationship between the distance from the permanent magnet and the magnetic flux density.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. These examples are illustrative for explaining the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 면역반응 분석장치(1)의 구성도이다. 도시된 바와 같이, 액상 면역반응 분석장치(1)는 하우징(100)에 디스플레이부(110)와 인입출구(120)가 구비된다. 1 is a block diagram of a liquid
도 2는 효소 면역 측정법(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay : ELISA) 중에서 자성 비드를 이용한 샌드위치 면역반응의 과정을 설명하는 도면이고, 도 3은 자성 비드를 이용한 경쟁적 면역반응의 과정을 설명하는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating the process of a sandwich immune reaction using magnetic beads in Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA), and FIG. 3 is a diagram illustrating the process of a competitive immune reaction using magnetic beads.
샌드위치 면역반응(Sandwich immunoassay)이란 캡쳐 항체와 디텍터 항체를 샌드위치 결합하는 형태의 면역반응을 말하는데, 디텍터 항체에 효소를 화학적으로 결합시켜 기질과의 정량적 반응을 유도한다. 이때, 캡쳐 항체는 자성 비드에 화학적 또는 물리적으로 결합되어 있으며 디텍터 항체는 효소와 결합되어 있는 컨쥬게이트를 이용한다. 이러한 자성 비드를 이용한 샌드위치 반응은 크게 2 가지 형태로 나눌 수 있는데, 세척을 몇 단계로 하느냐에 따라 1 스텝(1 step assay) 또는 2 스텝 반응(2 step assay)로 나누어 진다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 시료와 캡쳐 항체를 먼저 반응시키고, 세척 한 후에 디텍터 항체를 반응시키는 방법을 2 스텝 반응이라 하며, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 구분 없이 캡쳐 항체와 디텍터 항체를 동시에 반응시키는 방법을 1 스텝 반응이라 한다.Sandwich immunoassay refers to an immune reaction in which a capture antibody and a detector antibody are sandwiched together. An enzyme is chemically bound to the detector antibody to induce a quantitative reaction with the substrate. In this case, the capture antibody is chemically or physically bound to the magnetic beads, and the detector antibody uses a conjugate bound to the enzyme. The sandwich reaction using such magnetic beads can be roughly divided into two types, and it is divided into a one-step assay or a two-step assay depending on the number of steps of washing. As shown in Fig. 2(a), the method of reacting the sample with the capture antibody first, washing and then reacting the detector antibody is called a two-step reaction, and as shown in Fig. 2(b), capture without distinction A method of simultaneously reacting an antibody and a detector antibody is called a one-step reaction.
샌드위치 면역반응과 함께 소량의 단백질 분자를 검출하는데 많이 이용되는 경쟁반응(Competition assay) 또한 2 가지 방법으로 나누어 진다. 자성 비드에 경쟁 단백질 또는 항체를 컨쥬게이션 하느냐에 따라 간접적 경쟁반응 또는 직접적 경쟁반응으로 나누어 지며, 면역반응의 단계 구분에 따라 1 스텝, 2 스텝 반응으로 나누어 진다. 도 3(a)는 1 스텝으로 수행되는 간접 경쟁반응을 설명하고, 도 3(b)는 2 스텝으로 수행되는 직접 경쟁반응을 설명한다. Along with the sandwich immune response, the competition assay, which is often used to detect small amounts of protein molecules, is also divided into two methods. Depending on whether a competitive protein or antibody is conjugated to magnetic beads, it is divided into an indirect competitive reaction or a direct competitive reaction, and it is divided into one-step and two-step reactions according to the stage of the immune reaction. FIG. 3(a) illustrates an indirect competitive reaction performed in one step, and FIG. 3(b) illustrates a direct competitive reaction performed in two steps.
본 발명에 따른 일 실시예에서는 반응 결과물의 검출에 형광 신호가 사용된다. 이 경우, 예를 들면 ALP(Alkaline phosphatase)와 MUP(4-Methylumbelliferyl phosphate)와 같은 효소-기질 반응을 이용한다. 효소의 한 종류인 ALP는 탈인산화 반응을 일으키는 대표적인 효소이다. 4-MUP는 ALP 함께 반응하여, 효소 가수분해에 의해 탈인산화가 비가역적으로 진행되며, 결과적으로 발생되는 4-MU(4-Methylumbelliferone)는 360 nm 파장에 여기되어 450 nm 파장을 방출하는 형광 특성을 가지게 되고, 이러한 형광 신호 세기를 검출하여, 이를 시료 중의 분석물의 농도를 결정하는데 사용한다.In an embodiment according to the present invention, a fluorescence signal is used to detect a reaction product. In this case, for example, an enzyme-substrate reaction such as Alkaline phosphatase (ALP) and 4-Methylumbelliferyl phosphate (MUP) is used. ALP, a type of enzyme, is a representative enzyme that causes dephosphorylation. 4-MUP reacts with ALP, and dephosphorylation proceeds irreversibly by enzymatic hydrolysis. As a result, 4-MU (4-Methylumbelliferone) is excited at 360 nm wavelength and emits 450 nm wavelength , and by detecting the intensity of the fluorescence signal, it is used to determine the concentration of the analyte in the sample.
본 발명에 따른 다른 실시예에서는 반응 결과물의 검출에 색변화(colorimetric methods)가 사용된다. 색변화 분석은 반응 결과물이 특정 가시광선 파장에서 광을 흡수하는 가시색(visible color)의 변화를 검출하는 것으로, 반응 결과물의 신호를 흡광도를 검출하여, 이를 시료 중의 분석물의 농도를 결정하는데 사용한다. 예를 들면 대표적인 효소 및 기질의 예는 퍼옥시다제와 이의 기질인 TMB(3,3’,5,5’ tetramethylbenzidine), DAB(3,3’,4,4’diaminobenzidine) 및 4CN(4-chloro-1-naphthol), ABTS(2,2’-azinodi[3-ethyl-benzthiazoline]sulfonate, 및 OPD(o-phenylenediamine)을 들 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니다. 예를 들면 TMB 를 기질로 사용하는 경우 파란색이 생성되며, 이는 650nm 파장의 광으로 검출될 수 있고, ABTS는 청녹색이 생성되며 이는 405 내지 410nm 의 광으로 검출될 수 있다. 또 다른 효소 기질의 예로는 ALP 와 이의 기질인 BCIP/NBT(5-bromo-4-chloro-3-indolylphosphate/nitroblue tetrazolium) 및 p-NPP(p-nitro-phenylphosphate)를 들 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니다. 이는 짙은 노란색을 생성하며, 이는 405 내지 410nm 파장의 광으로 검출될 수 있다.In another embodiment according to the present invention, colorimetric methods are used to detect the reaction product. Color change analysis is to detect a change in visible color in which the reaction product absorbs light at a specific visible light wavelength, detects the absorbance of the signal of the reaction product, and uses it to determine the concentration of the analyte in the sample . For example, representative examples of enzymes and substrates include peroxidase and its substrates TMB (3,3',5,5' tetramethylbenzidine), DAB (3,3',4,4'diaminobenzidine), and 4CN (4-chloro -1-naphthol), ABTS (2,2'-azinodi[3-ethyl-benzthiazoline]sulfonate, and OPD (o-phenylenediamine)), but are not limited thereto. For example, In this case, blue is produced, which can be detected with light of a wavelength of 650 nm, ABTS produces blue-green, which can be detected with light of 405 to 410 nm Another example of an enzyme substrate is ALP and its substrate BCIP/NBT (5-bromo-4-chloro-3-indolylphosphate/nitroblue tetrazolium) and p-NPP (p-nitro-phenylphosphate), but are not limited thereto. It produces a deep yellow color, which has a wavelength of 405 to 410 nm. can be detected with the light of
다른 실시예에서, 반응 결과물의 검출에 화학발광(chemiluminescent)이 사용된다. 화학 발광은 화학반응에 의해 생성된 여기 전자가 기저 상태로 되돌아가면서 방출되는 광이다. 광원이 필요없으며, 시간당 상대적 광량 RLU(relative light unit)으로 측정하여, 이를 시료 중의 분석물의 농도를 결정하는데 사용한다. 예를 들면 효소 및 기질의 예는 퍼옥시다제 및 이의 기질로 루미놀, 폴리페놀(예를 들면 파이로갤롤, 퍼퍼로갤린, 갤릭산, 및 엄벨리페론 등을 포함) 및 아크리딘에스테르 또는 루시페린(이를 사용하는 경우, bioluminescence 라고 칭함)을 들 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니다. 또 따른 효소 및 기질의 예는 ALP 와 AMPPD(3-(2'-spiroadamantyl)-4-methoxy-4-(3″-phosphoryloxy)-phenyl-1,2-dioxetane)를 들 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니다.In another embodiment, chemiluminescent is used to detect the reaction product. Chemiluminescence is light emitted when excited electrons generated by a chemical reaction return to their ground state. It does not require a light source, and is measured in relative light units (RLU) per hour, which is used to determine the concentration of an analyte in a sample. For example, examples of enzymes and substrates include peroxidase and its substrates, luminol, polyphenols (including, for example, pyrogallol, perperogalin, gallic acid, and umbelliferone, etc.) and acridine esters or luciferin. (When it is used, it is called bioluminescence), but is not limited thereto. Further examples of enzymes and substrates include ALP and AMPPD (3-(2'-spiroadamantyl)-4-methoxy-4-(3″-phosphoryloxy)-phenyl-1,2-dioxetane), but are not limited thereto. it is not
이러한 분석에서는 특히 높은 특이성의 고감도의 검출이 필요하고, 이를 위해 비특이적 또는 미반응물의 제거가 요구된다. 즉, 검사 과정에서 시약과 시료의 반응 후, 반응 결과물의 정확한 검출을 위해서는 반응 결과물의 정제 또는 분리(purification)가 필요하며, 본 발명에 따른 장치는 이러한 미반응물의 효과적 제거에 최적화된 장치이다.In such an assay, particularly high specificity and high sensitivity detection is required, and for this purpose, removal of non-specific or unreacted substances is required. That is, after the reagent and the sample are reacted in the test process, purification or purification of the reaction product is required for accurate detection of the reaction product, and the device according to the present invention is optimized for the effective removal of such unreacted materials.
구체적으로, 본 실시예에 따른 장치는 미반응물을 자성을 이용한 물리적 세척을 통해 제거한 후 특이적 반응의 결과물 만을 영구자석을 이용하여 자성 비드 형태로 분리하여 농축시키고, 이 반응 결과물에 효소가 부착된 감지제(detector)를 선택적으로 결합시키고, 최종적으로 효소와 기질을 반응시켜 이로부터 나오는 반응 결과물의 신호를 검출하는데 최적화된 장치이다.Specifically, in the device according to this embodiment, after removing unreacted substances through physical washing using magnetism, only the result of a specific reaction is separated and concentrated in the form of magnetic beads using a permanent magnet, and the enzyme is attached to the result of the reaction. It is an optimized device for selectively binding a detector and finally reacting an enzyme with a substrate to detect the signal of the reaction product from it.
본 실시예에 따른 장치에 사용되는 상기와 같은 반응은 장치에 장착된 큐베트내에서 액체 상태에서 수행된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 큐베트에서의 상기와 같은 반응의 수행 및 반응 결과물의 검출을 위해 반응에 수행되는 여러 가지 파라미터의 특성을 고려하여 최적화된 반응 단계의 수행에 최적화된 것이다.The above reaction used in the apparatus according to the present embodiment is carried out in a liquid state in a cuvette mounted on the apparatus. The apparatus according to an embodiment of the present invention is optimized for performing the reaction step optimized in consideration of the characteristics of various parameters performed in the reaction to perform the above reaction in the cuvette and to detect the reaction product.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 큐베트(10)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 분주컵(20)의 구성도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 세척컵(30)의 구성도이다. 4 is a view showing the structure of the
본 실시예에 따른 자동화된 액상 면역반응 분석장치(1)에 사용되는 큐베트(10)는 시료 중에 포함된 분석물의 검출을 위한 반응에 사용되는 것으로, 큐베트에서 시료와 시약의 반응이 수행되고, 반응 결과물이 생성되고, 상기 반응 결과물이 세척된다.The
큐베트(10)는 전후 방향으로 연장된 길다란 형상을 가질 수 있다. 또한, 큐베트(10)는 하나 이상의 끼움 홀과, 복수 개의 챔버를 포함할 수 있다. 이러한 챔버는 또한 웰로 언급될 수 있다.The
끼움 홀은 검사가 시작될 때까지, 또는 검사 과정 중에 세척컵(30)과 분주컵(20)이 끼워져 대기하는 곳으로서, 세척컵 끼움 홀(21) 및 분주컵 끼움 홀(31)이 각각 마련된다.The fitting hole is a place where the
상기 챔버는 시료 충진 챔버(12), 완충액 및 희석용 챔버(13a, 13b, 13c 및 13d), 반응 챔버(14), 세척 챔버(15), 및 검출 챔버(16)를 순서대로 포함하여 구성될 수 있다. 상기 챔버는 시약의 변성 또는 오염 등을 막기위해 소정의 밀봉막(미도시)에 의해서 밀봉되어 있을 수 있다. The chamber may be configured to sequentially include a
시료 충진 챔버(12)는 각종 시료, 예를 들면 분석대상이 되는 생물학적 시료가 충진되도록 마련되며, 앞서 언급한 바와 같이 세척컵 끼움 홀(21) 및 분주컵 끼움 홀(31)의 전방 또는 후방에 형성될 수 있다.The
완충액(또는 버퍼라고도 칭함) 및 희석 챔버(13a, 13b, 13c 및 13d)는 반응에 필요한 자성 비드(magnetic bead : MB) 버퍼, 검출버퍼, 시료 희석 버퍼가 충진(13a, 13b, 13c) 되고, 시료를 희석(13d) 할 수 있도록 시료 충진 챔버(12) 또는 의 세척컵 끼움 홀(21) 및 분주컵 끼움 홀(31)의 후방에 위의 순서대로 마련된다.The buffer (also referred to as buffer) and the
반응 챔버(14)는 시료와 시약 간의 반응이 수행되도록 마련되며, 완충액 및 희석용 챔버의 후방에 형성된다.The
세척 챔버(15)는 반응 챔버에서의 반응 후에, 반응 결과물의 세척이 이루어질 수 있는 챔버로 복수개를 포함할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 세 개(15a, 15b 및 15c)를 포함한다.The washing chamber 15 may include a plurality of chambers in which the reaction product can be washed after the reaction in the reaction chamber, and in an embodiment of the present invention, it includes three (15a, 15b, and 15c).
검출 챔버(16)는 시료와 시약이 반응하여 생성된 반응 결과물의 검출이 수행되는 곳으로, 세척 챔버(15)에서의 세척 후의 반응 결과물에서 분석물의 존재를 검출할 수 있도록 마련된다. 검출 챔버(16)는 세척 챔버(15)의 후방에 형성되며, 형광 신호의 검출을 위해 광 투과성을 갖게 구성될 수 있다.The
본 실시예에서 큐베트(10)는 바코드 또는 QR 코드(미도시)를 추가로 포함할 수 있으며, 이는 본 발명에 자동화된 액상 면역분석장치(1)에 삽입되는 후술하는 칩과 연동되어 사용된다. 본 발명에서 바코드는 UPC-A, UPC-E, EAN, Code 3 of 9, Interleaved 2 of 5, Code 128, UCC/EAN-128, Codabar, PostNet, Pharmacode, or PDF-417 를 포함하나 이로 제한하는 것은 아니며, 또는 1D 바코드 또는 2D 바코드를 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다. 바코드 또는 QR 코드는 시료의 종류에 따른 분석물의 종류 등을 부호화 한 것이다.In this embodiment, the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분주컵(20)과 세척컵(30)이 장착된 큐베트(10)의 상태를 설명한다. 7 illustrates the state of the
분주컵(20)은 시료 및/또는 상술한 챔버간, 즉 하나의 챔버에 서 다른챔버로 시약의 분배 또는 분주를 위해 후술하는 채취 암(556)과 체결되어 사용되는, 일회용 마이크로팁(예를 들면, 2-1000μl 용량의 마이크로파이펫 팁)을 포함하여 구성될 수 있다. 분주컵(20)은 관 형상을 가지고, 그 끝단으로 갈수록 그 직경이 점점 작아져 그 끝단부는 뾰족한 형상을 가질 수 있다. 위와 같은 분주컵(20)은 별도의 시약공급 장치 및 오염을 세척하는 수단을 구비하지 않는 장비와 사용될 수 있어, 장비의 작동이 간소화 된다.The dispensing
본 실시예에 따른 장치에 사용되는 복수개의 큐베트는 각각의 큐베트 별로 분주컵 및 세척컵을 각각 장착할 수 있도록 구성되어 있어, 다른 큐베트에 사용되는 팁과 구분되어 사용될 수 있어, 오염을 방지할 수 있다. 기존의 금속재질의 주사바늘을 사용하는 자동화 장비의 경우, 오염을 방지하기 위하여, 이를 세척하기 위한 장치를 구비하여야 하기 때문에, 별도의 장치 구성으로 부피가 커지고, 이를 세척하기 위한 별도의 과정이 필요하며, 검사 비용이 증가하는 문제점이 있다.The plurality of cuvettes used in the device according to the present embodiment are configured so that a dispensing cup and a washing cup can be respectively mounted for each cuvette, so that they can be used separately from tips used in other cuvettes to prevent contamination can do. In the case of automatic equipment using an existing metal needle, in order to prevent contamination, a device for washing it must be provided, so the volume is increased with a separate device configuration, and a separate process for washing it is required And there is a problem in that the inspection cost increases.
분주컵(20)은 큐베트(10)의 분주컵 끼움 홀(21)에 끼워져 안착되어 있다가 검사 과정이 시작되면 후술하는 채취 암(556)에 체결되어 펌프 유닛(506)과 더불어 챔버 간의 시료 또는 시약의 분배 또는 분주를 위해 흡입 또는 배출하는 역할을 한다. 또한 검사 과정 중에, 제1 큐베트에서 반응이 일어나는 동안에, 제2 또는 제3 큐베트에서의 반응을 수행하기 위해, 제1 큐베트에서 사용하는 분주컵을 임시로 끼움 홀(21)에 보관할 수 있어, 중간에 팁을 교체하지 않고, 검사가 종료될 때까지 하나의 큐베트에는 한 개의 팁만을 사용할 수 있어, 간편하면서도, 반응 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다. 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 작동 과정에서 보다 상세히 설명된다.The dispensing
세척컵(30)은 소정의 높이와 폭을 갖고 관 형상을 갖되 하단이 밀폐되어 있는 부재로서, 상부에 소정의 깊이와 내경을 갖는 투입 홀이 형성되어 있다. 세척컵(30)은 자성을 전달할 수 있도록 비 자성 재질로 구성되며, 세척암에 대해 고정하는 것 및 세척암으로부터 분리시키는 것이 용이하도록 유연한 재질로 구성될 수 있다. 세척컵(30) 또한, 큐베트(10)의 세척컵 끼움 홀(21)에 끼워져 안착되어 있다가 검사 과정이 시작되면 스트로암(554)에 체결되어 후술하는 바와 같이 세척을 수행하게 된다. 또한 검사 과정 중에, 제1 큐베트에서 반응이 일어나는 동안에, 제2 또는 제3 큐베트에서의 반응을 수행하기 위해, 제1 큐베트에서 사용하는 세척컵을 끼움 홀(31)에 보관할 수 있어, 하나의 큐베트에는 한 개의 팁만을 사용할 수 있어, 간편하면서도, 반응 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다. 이는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 작동 과정에서 보다 상세히 설명된다.The
본 실시예에 따른 큐베트는 3 개가 사용되며, 세 종류의 분석을 수행하기에 최적화된 것이다. 예를 들면 동일한 생물학적 시료에서 세 가지 종류의 다른 분석물 예를 들면 갑상선 진단을 위한 FT4(Free thyroxine), TSH(Thyroid stimulating hormone) 및 T3(triiodothyronine), 그리고 기형아 검사를 위한 hCG(chorionic gonadotropin), E3(Estriol) 및 AFP(Alpha Feto Protein)를 들 수 있다.Three cuvettes according to the present embodiment are used, and are optimized to perform three types of analysis. For example, in the same biological sample, three different analytes, such as free thyroxine (FT4), thyroid stimulating hormone (TSH) and triiodothyronine (T3) for thyroid diagnosis, and chorionic gonadotropin (hCG) for teratogenicity testing, E3 (Estriol) and AFP (Alpha Feto Protein) are mentioned.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 면역반응 분석장치(1)를 하우징(100)을 생략하고 다른 방향에서 바라본 구성도이다. 도시된 바와 같이, 액상 면역분석장치(1)는 하우징(100), 프레임(200), 큐베트 모듈(300), 광학 판독 모듈(400), 및 디스펜서 모듈(500)을 포함한다.8 and 9 are block diagrams of the liquid
하우징(100)은 자동화된 액상 면역분석장치(1)의 전체 외장을 이루는 것으로서, 그 내부로 이물질의 유입을 차단하는 역할을 함께 수행한다. 하우징(100)에는 조작을 위한 각종 입력부, 및 출력을 위한 디스플레이부(110)가 구비될 수 있다. 또한, 하우징(100)에는 큐베트(10)가 삽입되는 인입출구(120)가 구비된다. 인입출구(120)를 통해 큐베트(10)가 하우징(100)의 내부로 들어가면 하우징(100)을 통해 큐베트(10)에 포함된 챔버에 이물질이 유입되는 것이 차단되므로 보다 정확한 시료 검사를 수행할 수 있다.The
프레임(200)은 하우징(100) 내에 마련되어 큐베트 모듈(300), 광학 판독 모듈(400), 디스펜서 모듈(500) 등이 고정되도록 할 수 있다. 프레임(200)은 하부 프레임(210), 제1 사이드 프레임(220), 제2 사이드 프레임(230), 및 후방 프레임(240)을 포함한다.The
하부 프레임(210)은 자동화된 액상 면역분석장치(1)의 아래 부분에 배치된다. 하부 프레임(210)은 소정의 면적을 갖는 플레이트 형태의 구조를 가질 수 있다. 후방 프레임(240)은 장치의 후방에 위치하며 소정의 제어 장치 등이 고정될 수 있도록 마련될 수 있다.The
제1 사이드 프레임(220)과 제2 사이드 프레임(230)은 상기 하부 프레임(210)의 좌, 우에 각각 배치되며, 소정의 높이를 갖고 세워지게 구성될 수 있다. 아울러, 제1 사이드 프레임(220)과 제2 사이드 프레임(230)은 각각 홀더(310)의 전후 방향 변위를 안내하는 가이드 공간(222, 232)을 가질 수 있다.The
큐베트 모듈(300)은 하우징(100) 내에 구비되며, 큐베트(10)가 수납되고 수납된 큐베트(10)를 전후 방향으로 이동시키는 장치이다. 큐베트 모듈(300)은 홀더(310), 홀더 구동부(320), 홀더 안내부(330), 및 리무버 모듈(340)을 포함한다.The
홀더 구동부(320)는 홀더의 위치를 조정할 수 있다. 본 실시예에서는 홀더 구동부(320)를 홀더(310)에 대해서 전후 방향의 힘을 가하는 부재로 구성할 수 있다. 홀더 구동부(320)는, 홀더(310)가 고정되는 이동식 바디(322), 구동 모터, 및 상기 구동 모터의 동력을 이동식 바디(322)에 전달하는 소정의 전달 부재를 포함할 수 있다. 구동 모터로는 서보 모터, 스텝 모터, DC 모터 등을 사용할 수 있다.The
홀더 안내부(330)는 홀더(310)의 전후 방향 변위를 안내하도록 구비된다. 홀더 안내부(330)는 전후 방향으로 연장되는 소정의 안내 레일, 및 상기 안내 레일에 연결되어 안내 레일을 따라서 전후로 이동 가능하며 상기 이동식 바디(322)에 연결되는 소정의 가이드부를 포함하여 구성될 수 있다.The
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더(310)의 구성도이고, 도 11은 도 10에 도시된 홀더(310)에 큐베트(10)가 탑재된 형태를 설명하는 도면이며, 도 12는 도 10에 도시된 홀더(310)의 하부를 설명하는 도면이다. 10 is a block diagram of a
홀더(310)는 큐베트(10)가 안착될 수 있는 부재이다. 예컨대, 홀더(310)는 상기 하부 프레임(210) 상에 배치되되 하우징(100)의 인입출구(120)의 후방에 배치될 수 있다. 따라서 인입출구(120)를 통해 큐베트(10)를 홀더(310)에 끼워 밀어 넣을 수 있다. 홀더(310)는 하나 이상의 상기 큐베트(10)가 각각 삽입되어 장착될 수 있도록, 슬롯 형태의 장착 채널(312)을 가질 수 있다. 상기 장착 채널(312)은 전후 방향으로 길게 연장되며 전방으로 개방된 구성을 가질 수 있다.The
장착 채널(312)의 후방 단부에는 검사 홀(314)이 형성된다. 검사 홀(314)은 상하 방향으로 관통되게 구성된 부분이다. 따라서, 홀더(310)의 장착 채널(312) 내에 큐베트(10)가 수납되어 장착되면 홀더(310)의 후방 일 부분의 하부는 상기 검사 홀(314)을 통해 아래 방향으로 노출된다. 구체적으로, 큐베트(10)의 후방에 배치된 검출 챔버(16)의 하부가 상기 검사 홀(314)을 통해 아래 방향으로 노출될 수 있다.An
또한, 장착 채널(312)은 상기 홀더(310)에 복수 개 형성되어, 상기 각각의 장착 채널(312)에 큐베트(10)가 삽입되고 복수 개의 큐베트(10)에 대한 검사가 이루어질 수 있다. 이때, 하나의 홀더(310)에 복수 개의 상기 장착 채널(312)이 서로 측방향으로 나란하게 배열되는 배치를 가질 수 있다.In addition, a plurality of mounting
홀더(310)의 하부는 열판(316) 및 열판 전원부(318)를 구비한다. 이는 반응이 진행되는 동안 큐베트 및 큐베트에 포함된 반응물을 일정한 온도로 유지되도록 자동으로 제어하기 위함이며, 이는 온도에 민감하게 반응하는 생체시료의 특성에 따라, 검사의 정밀성 및 정확성을 보장한다.A lower portion of the
열판(316)은 홀더(310)를 가열하여 대류에 의해 큐베트(10)와 큐베트 및 이 내부에 포함된 시료 및 반응물을 일정한 온도로 가온 및 특정 온도로 유지하는 기능을 한다. 온도는 내장된 프로그램에 의해 자동으로 제어 된다. 자동 제어를 위해 온도 센서가 채용되며, 본 발명의 일 실시예에서는 홀더, 열판, 및 장치 내부에 온도 센서가 사용된다. 장치의 온도 센서는 장치 내부의 온도는 광학계에 영향을 미치기 때문에, 장치 내부의 온도 제어에 사용된다. 열판의 온도 센서는 열판의 온도 제어, 홀더의 온도 센서는 홀더의 온도를 측정하여 열판을 피드백 방식으로 제어한다.The
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 리무버 모듈(340)의 구성도이다. 13 is a block diagram of a
리무버 모듈(340)은 면역 검사 중 분주컵과 세척컵의 사용 후, 면역 반응시간(인큐베이션) 동안 다른 큐베트에서 시약을 분주/믹싱하기 위해, 또는 각 큐베트에서 반응이 종료된 후, 상기 팁을 제거하기 위한 부재이다.The
리무버 모듈(340)은, 제2 사이드 프레임(230)에 고정될 수 있는 소정의 구동 장치(342), 및 구동 장치(342)에 의해서 변위될 수 있는 소정의 리무버 플레이트(350)를 포함하여 구성될 수 있다. 구동 장치(342)와 리무버 플레이트(350)는 소정의 샤프트(344)에 의해서 연결될 수 있다.The
리무버 플레이트(350)는 도 8에 도시된 바와 같이 홀더(310)와 디스펜서 모듈(500)의 사이에 오도록 위치되어 있다. 도 13을 참조하면, 리무버 플레이트(350)는 플레이트 바디(352)를 갖고, 상기 플레이트 바디(352)에는 3개의 리무버 홀(354a, 354b, 및 355)이 일렬로 형성된 리무버 라인이 형성되어 있다. 리무버 라인은 홀더(310)에 형성된 장착 채널(312)의 수에 상응하는 개수가 형성된다. 리무버 라인의 두 개의 리무버 홀(354a, 354b)은 서로 연결되어 있는 방식으로 형성되어 있고, 홀더(310)와 디스펜서 모듈(500)의 사이에 오도록 위치되어 각각 후술하는 펀칭 암(552) 및 스트로암(554)이 통과한다. 리무버 라인의 단독으로 형성되어 있는 한 개의 리무버 홀(355)은 채취 암(556)이 통과한다. The
리무버 홀(354a, 354b, 355)의 각각에는 일 측으로 함몰된 함몰부(356)를 가질 수 있다. 따라서, 채취 암(556)에 채결된 분주컵(20), 스트로암(554)에 채결된 세척컵(30)이 상기 상응하는 리무버 홀(354a, 354b, 355)내에 위치한 상태에서 상기 채취 암(556)이 상기 함몰부(356)에 위치하도록 리무버 플레이트(350)가 좌측 수평방향으로 변위하고, 이때 상기 분주컵(20)의 상단의 일부는 상기 플레이트의 상기 함몰부 아래에 위치하게 되고, 상기 채취 암 또는 상기 스트로암이 상방향으로 이동하면, 상기 채취 암(556)에 채결된 분주컵(20) 또는 상기 스트로암(554)에 채결된 세척컵(30)의 상단 일부에 힘이 가해져, 각각의 암으로부터 제거될 수 있다. Each of the
리무버 홀(355)은 분주컵(20) 또는 세척컵(30)의 상단의 면적보다 넓어서, 분주컵을 장착한 채취 암 또는 세척컵을 장착한 스트로암이 리무버 홀을 통과할 수 있도록 한다. 함몰부(356)는 채취 암 또는 스트로암의 반경보다 커서 채취 암 또는 스트로암이 함몰부에 안착될 수 있는 것이 바람직하다. 함몰부(356)는 분주컵 또는 세척컵의 상단이 돌출된 부분에 걸릴 수 있도록 분주컵 또는 세척컵 상단의 면적 보다 작게 형성하는 것이 바람직하나 분주컵 또는 세척컵을 채취 암 또는 스트로암과 분리할 수 있으면 형상은 크게 무관하다.The
본 실시예에 따른 장치에 사용되는 큐베트(10)에서 일어나는 반응은 시작부터 검출할 때까지 최소 2 회 이상의 인큐베이션 과정을 필요로 한다. 본 실시예에 따른 장치에 리무버 모듈(340)이 구비됨으로써 다음에 설명하는 바와 같이, 하나의 큐베트에서는 한 개씩의 분주컵 및 세척컵만 사용하면서도, 인큐베이션 시간 동안 다른 장차 채널(312)에 장착된 다른 큐베트에서의 반응 준비를 할 수 있는 장점이 있다.The reaction occurring in the
구체적으로, 제1 장착 채널(312)에 장착된 큐베트에서 면역 반응이 일어나도록 하는 제1 인큐베이션 시간 동안에, 제2 장착 채널에 구비된 큐베트에 시약을 분주/혼합하기 위해, 제1 채널에 사용되었던 분주컵(20) 및 세척컵(30)을 제1 큐베트의 상응하는 위치(21 및 32)에 임시로 보관하고, 상기 제1 인큐베이션 시간 경과 후에 상기 임시 보관 중인 분주컵(20) 및 세척컵(30)을 재사용할 수 있다. 즉, 리무버 모듈(340)이 없을 경우, 제1 장착 채널에서 일단 사용된 분주컵(20) 또는 세척컵(30)은 재사용하지 못하고, 버린 후 제1 인큐베이션의 경과 후에, 새롭게 장착하여 다음 과정을 수행하여야 하므로, 장착 채널에 구비된 큐베트 한 개당, 최소 2 개씩의 분주컵(20) 및 세척컵(30)이 필요하게 된다. 그러나, 본 발명은, 리무버 모듈(340)이 구비됨으로써, 각 큐베트 당 한 개씩의 분주컵(20)과 세척컵(30)만으로도 검사 과정을 수행할 수 있는 장점이 있다.Specifically, during the first incubation time to allow an immune response to occur in the cuvette mounted on the first mounting
도 10에 도시된 바와 같이, 면역반응 분석장치(1)는 표준 블록(360)을 포함할 수 있다. 표준 블록(360)은 홀더(310)에 고정되어 홀더(310)와 함께 일체로 변위하며, 홀더(310)의 후방에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 표준 블록(360)은 상기 검사 홀(314) 중 적어도 하나의 검사 홀(314)의 후방에 위치할 수 있다.As shown in FIG. 10 , the
표준 블록(360)은 상하 방향으로 관통된 소정의 광학 홀(362)을 가지며, 상기 광학 홀(362)에는 광학적으로 검출되거나, 또는 포착될 수 있는 소정의 광학 수단이 구비될 수 있다.The
본 실시예에서 표준 블록(360)은 광학 수단을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서 표준 블록(360)에 포함된 광학 수단은 소정의 형광 값을 갖는 형광 측정 표준 물질을 탑재한다. 형광 측정 표준 물질은 반응 결과물에 검출되는 형광의 종류의 맞추어 적절한 여기 및 방출 파장을 갖는 물질이 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 여기(excitation) 파장이 360nm 이고, 방출(emission) 파장이 450 nm 인 4-Methylumbelliferone sodium salt 가 사용되나, 이로 제한되는 것은 아니다.The
본 발명의 다른 실시예에서 표준 블록(360)에 포함된 광학 수단은 가시색(visible color)의 흡광도 측정 표준 물질을 탑재한다. 흡광도 측정 표준 물질은 반응 결과물에 검출되는 가시색의 흡광도 영역에 맞추어 적절한 것이 선택될 수 있으며 본 발명의 일 실시예에서는 유리(glass plate), 플라스틱(plastic plate), 겔(gel), 적절한 액상 용액 등이 사용되나, 이로 제한되는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the optical means included in the
이는 광학 분석에서 반응 종료 후에 반응 결과물의 형광 또는 흡광도 값을 측정할 때, 표준 블록(360)에 탑재된 표준 형광 또는 흡광도를 먼저 스캔하고 반응 결과물의 신호값을 측정하여 이를 비율로 표시한다. 이는 기기간의 편차를 없애기 위한 것으로 표준 물질을 이용하여 측정값과의 비를 계산하고, 이 비는 마스터 칼리브레이션 그래프로 내장되어 있는 데이터와 대조하여 시료 중의 분석물의 농도를 정확하게 계산한다.In optical analysis, when measuring the fluorescence or absorbance value of the reaction product after completion of the reaction, the standard fluorescence or absorbance mounted on the
형광 또는 흡광도 신호를 측정하는 경우, 장비간의 형광 값의 절대치는 상이한 것이 일반적이다. 따라서 형광 절대값으로 농도를 계산할 경우, 장비에 의한 오차가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예와 같이 표준 블록의 표준 물질을 이용하여 측정값 과의 비를 이용하는 경우 장비간 측정값의 오차를 줄이고 정확도 및 재현성이 향상된다.In the case of measuring fluorescence or absorbance signals, it is common that the absolute values of fluorescence values differ between instruments. Therefore, when the concentration is calculated using the absolute value of fluorescence, there is a problem in that an error may occur due to the equipment. Therefore, when using the ratio of the measured value using the standard material of the standard block as in an embodiment of the present invention, the error of the measured value between devices is reduced, and the accuracy and reproducibility are improved.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치는 표준 블록(360)을 포함하지 않을 수 있거나, 또는 표준 블록(360)을 포함하더라도, 이를 사용하지 않을 수 있다. 예를 들면, 반응 결과물에서 검출되는 신호가 화학발광인 경우에는 표준 블록을 포함하지 않거나, 표준 블록을 포함해도, 이는 사용되지 않을 수 있다. 이 경우, PMT, Avalanche photodiode 와 같은 광 디텍더를 포함하며, 또한 상대적 광량을 측정하기 위해, 정해진 일정시간 동안의 빛의 양을 측정하기 위한 수단으로 하드웨어 또는 소프트웨어 적으로 구현된 셔터를 구비할 수 있으며, 이를 통해 장치간 검출 신호의 편차를 비교하여 이를 보정할 수 있다.A device according to another embodiment of the present invention may not include the
도 14는 도 8에 도시된 액상 면역반응 분석장치(1)에서 후방 프레임을 생략한 도면이다. 14 is a view in which the rear frame is omitted from the liquid
홀더 구동부(320)가 작동하면 홀더(310)가 전후 방향으로 변위할 수 있다. 이때, 홀더(310)가 후방으로 일정 거리만큼 이동하면 홀더(310)에 고정된 표준 블록(360)은 광학 판독기(410) 상에 위치하게 된다. 따라서, 표준 블록(360)의 형광 신호를 광학 판독기(410)가 포착할 수 있다.When the
홀더(310)가 후방으로 끝까지 이동하면, 홀더(310)의 후방 하부는 광학 판독 모듈(400)상에 위치한다. 따라서, 홀더(310)의 장착 채널(312)에 큐베트(10)가 장착된 상태로 홀더(310)가 후방으로 끝까지 이동하면 큐베트(10)의 후방에 배치된 검출 챔버(16)의 하부가 상기 검사 홀(314)을 통해서 광학 판독 모듈(400)에 노출될 수 있다.When the
홀더(310)의 변위는 홀더 안내부(330)에 의해서 안내되므로 요동 없이 안정적으로 이루어질 수 있다. 특히, 풀리-벨트 타입의 홀더 구동부(320)가 마련됨에 따라서, 이동시 발생되는 마찰에 따른 진동 및 이물질을 방지할 수 있으므로, 기어 타입에 비해서 보다 정확한 검사가 이루어질 수 있다.Since the displacement of the
광학 판독 모듈(400)은 큐베트(10) 내의 반응 결과물의 신호를 측정하기 위해 광학 분석을 수행한다. 광학 판독 모듈(400)은 광학 판독기(410), 판독기 구동부(420), 및 판독기 안내부(430)를 포함한다. 광학 판독 모듈(400)에 의한 광학 분석은 반응 결과물의 형광 신호, 가시색 또는 화학발광의 측정을 포함하며, 상기 각 신호에 대한 정의를 앞서 언급한 바를 참조할 수 있다.The
광학 판독기(410)는 홀더(310)가 후단으로 이동하였을 때, 홀더(310)의 아래에 위치하는 배치를 갖는다. 따라서, 큐베트(10)가 홀더(310) 내에 수납된 상태로 홀더(310)가 후방으로 이동하면 큐베트(10)의 검출 챔버(16)가 광학 판독기(410) 상에 위치하게 된다. 따라서 검출 챔버(16) 내의 반응 결과물에 대한 형광값에 대한 측정이 광학 판독기(410)에 의해 이루어질 수 있다.The
광학 판독기(410)는 큐베트(10)의 검출 챔버(16)의 반응 결과물의 신호를 판독하여 시료 중에 포함된 특정 대상 분석물을 정성 및/또는 정량적으로 분석할 수 있도록 한다.The
본 실시예에서 광학 판독기(410)는 형광 신호를 검출한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 분석물의 검출에 사용된 형광 물질의 종류에 맞춰 특정 파장의 빛을 조사하고 방출된 빛을 판독 할 수 있도록 구성된다. In this embodiment, the
광학 판독기(410) 내에는 출력이 조절될 수 있는 상기 형광 신호의 측정을 위해 형광 물질을 충분히 여기 시킬 수 있는 광원(610), 즉 소정의 발광 소자가 구비될 수 있다. 이러한 발광 소자의 예로는 Xenon 램프, UV 레이저 또는 LED(Light Emitting Diode)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 LED 가 사용된다. LED는 Xenon 램프, UV 레이저 등과 비교하여 비용이 저렴하고 장비의 소형화도 가능하게 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 LED 의 사용시, 온도와 전원부의 안정화를 위해 피드백 회로를 내장하고 있으며, 또한 2 개의 핀홀을 사용하여 확산형 LED 를 평행광화 시킨다. In the
특히 앞서 언급한 바와 같이 형광값의 측정 전에 표준 블록(360)에 광을 조사하여, 포착되는 형광의 광량을 통해 게인(gain)을 자동으로 조절하여 발광 소자의 출력이 일정 값이 되도록 조절할 수 있어, 정확한 농도의 계산이 가능하다.In particular, as mentioned above, by irradiating light to the
광학 판독기(410)는 2 가지 이상의 광원을 가질 수 있고, 각각의 광원은 서로 상이한 파장을 갖는 광을 생성할 수 있다. 아울러, 서로 상이한 파장의 형광을 각기 측정할 수 있다. 따라서 진단 시험 방법에 대한 응용 범위가 넓어지며 보다 감도가 우수해질 수 있다. The
광학 판독기(410)는 바코드 스캐너 기능을 가질 수 있으며, 따라서 큐베트(10)에 소정의 바코드가 마련된 경우 해당 바코드를 통해 소정의 신호, 정보 교환 등을 수행하도록 할 수 있다.The
본 발명의 또 다른 실시예에서, 광학 판독 모듈의 광학 판독기(410)는 반응 결과물의 가시색의 흡광도 측정을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 분석물의 검출에 사용된 물질의 종류에 맞춰 반응 결과물에 빛을 조사해서 흡광도를 측정할 수 있다. 한편, 광학 판독기(410) 내에는 출력이 조절될 수 있는, 상기 가시색의 흡광도 측정에 적절한 흡광 파장 영역대를 방출할 수 있는 광원을 포함한다. 이러한 발광 소자의 예로는 백색광원과 같은 흡광 파장대를 포함하는 램프, LED, 레이저 등을 포함할 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니다.In another embodiment of the present invention, the
본 발명의 또 다른 실시예에서, 광학 판독기(410)는 반응 결과물의 화학발광 신호 측정을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 분석물의 검출에 사용된 화학발광 물질의 종류에 맞추어 방출되는 빛을 검출할 수 있도록 구성되며, 빛의 발광 세기를 시간대별로 측정하기 때문에, 빛의 포집을 위한 렌즈와 광검출기로 구성되어 있다. In another embodiment of the present invention,
판독기 구동부(420)는, 하우징(100)의 내부에 구비되며, 광학 판독기(410)를 이동시켜서 복수의 큐베트(10) 중 어느 하나의 큐베트(10)에 상기 광학 판독기(410)가 위치하도록 하여 해당 큐베트(10)의 시료 검사를 수행하도록 할 수 있다. 즉, 판독기 구동부(420)는 광학 판독기(410)의 위치를 홀더(310)의 검사 홀(314)에 맞추어 이동할 수 있다.The
판독기 구동부(420)는 광학 판독기(410)를 좌우로 이동시킬 수 있도록 하는 소정의 구동 모터(422), 피동 풀리(424), 및 피동 풀리(424)와 광학 판독기(410)를 연결하는 소정의 브라켓을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 구동 모터의 작동에 따라서 광학 판독기(410)가 이동할 수 있다.The
판독기 안내부(430)는 광학 판독기(410)의 좌우 방향 변위를 안내하도록 구비된다. 판독기 안내부(430)는 소정의 안내 레일과, 안내 레일을 따라서 안내되며 광학 판독기에 고정되는 소정의 가이드부를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 광학 판독기의 좌우 방향 이동이 일 방향으로 정확하게 안내될 수 있다.The
앞서 설명한 바와 같이, 이때, 홀더(310)가 후방으로 일정 거리만큼 이동하면 홀더(310)의 후방 하부의 표준 블록(360)은 광학 판독 모듈(400)의 광학 판독기(410)상에 위치한다. 따라서, 먼저 광학 판독 모듈(400)은 표준 블록(360)에서 포착된 형광 신호를 표준 형광으로 감지하게 된다. As described above, at this time, when the
이어서, 홀더(310)의 장착 채널(312)에 큐베트(10)가 장착된 상태로 홀더(310)가 후방으로 끝까지 이동하면 큐베트(10)의 후방에 배치된 검출 챔버(16)의 하부가 상기 검사 홀(314)을 통해서 광학 판독기(410)에 노출되어 광학 측정이 이루어질 수 있다. Subsequently, when the
이때, 앞서와 같이 표준 블록(360)에 의해서 포착된 형광 신호와 검출 챔버(16)에서 포착되는 형광 신호의 비율로 표시된다. 광학 판독 모듈(400)은 상기와 같은 비율을 마스터 캘리브레이션 그래프로 내장된 데이터와 대조하여 시료 중 분석물의 농도 계산을 가능하게 하는 소정의 알고리즘, 및 소정의 반복 측정 알고리즘을 가질 수 있다.At this time, it is expressed as a ratio of the fluorescence signal captured by the
상기와 같이, 표준 블록(360)에 탑재된 표준 형광의 형광값과, 시료의 형광값을 비교하는 형태로 측정이 이루어짐에 따라서, 정확한 측정이 이루어질 수 있다. 즉, 일반적인 종래 기술에 의하면 장비에 따라서 형광값의 차이가 존재하며, 이러한 차이를 줄이기 위해 대부분 QC 단계에서 기기간의 차이를 줄이는 캘리브레이션 과정을 거칠 필요가 있었다. 그러나 이러한 과정에도 불구하고 기기 또는 시약의 변화로 인해서, 이러한 차이를 완전히 해소하기는 어렵다. 그러나, 본 발명에서는 표준 블록(360)에 탑재된 표준 형광이 레퍼런스로 작용함으로써, 위와 같은 문제가 해결될 수 있다.As described above, as the measurement is performed in the form of comparing the fluorescence value of the standard fluorescence loaded on the
도 15와 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜서 모듈(500)을 분리하여 다른 방향에서 바라본 구성도이다. 디스펜서 모듈(500)은 시료, 시약 및/ 또는 반응 물질을 분배, 분주하고 세척하기 위해 구비되는 모듈이다. 도시된 바와 같이, 디스펜서 모듈(500)은 구동 유닛(502), 디스펜서유닛(504), 및 펌프 유닛(506)을 포함한다.15 and 16 are diagrams of the
구동 유닛(502)은 디스펜서유닛(504)을 좌우 수평으로 이동시키는 역할을 한다. 따라서, 디스펜서유닛(504)은 구동 유닛(502)에 의해서 수평 이동되어, 디스펜서유닛(504)을 구동 유닛의 아래에 병렬로 나란하게 위치한 복수개의 큐베트(10) 중 어느 하나의 큐베트(10) 상의 특정 챔버에 위치할 수 있게 된다. 구동 유닛(502)은, 고정 바디(510), 및 좌우 수평 구동부(520)를 포함하여 구성될 수 있다.The driving
고정 바디(510)는 소정의 면적을 갖고 좌우 방향으로 길게 연장될 수 있다. 고정 바디(510)는 좌우 방향으로 연장된 프론트 바디(512)와, 프론트 바디(512)의 일 측에 마련되어 펌프 유닛(506)이 고정되는 사이드 바디(514)를 포함할 수 있다.The fixed
좌우 구동부(520)는 고정 바디(510)에 배치되며, 후술하는 디스펜서유닛(504)을 좌우 수평으로 이동시키는 구동 수단이다. 좌우 구동부(520)는 동력을 발생시키는 소정의 구동 모터와, 상기 구동 모터에 의해서 좌우로 변위할 수 있는 소정의 이동 브라켓을 포함할 수 있다. 또한, 상기 이동 브라켓의 변위를 안내할 수 있는 소정의 안내 수단(530)을 구비할 수 있다. 그 외에, 동력을 전달하는 소정의 피동 풀리 부재를 포함할 수 있다.The left and right driving
디스펜서유닛(504)은 도시된 바와 같이, 좌우 이동 바디(540), 상하 이동 바디(542), 상하 구동부(544), 암 유닛(550)을 포함하여 구성될 수 있다.As illustrated, the
좌우 이동 바디(540)는 좌우 구동부(520)에 연결된다. 앞서 설명한 바와 같이, 좌우 구동부(520)가 소정의 이동 브라켓을 포함하며, 상기 좌우 이동 바디(540)가 상기 이동 브라켓에 연결되어 좌우 수평으로 변위할 수 있다.The left and right moving
상하 이동 바디(542)는 좌우 이동 바디(540)의 전방에 배치된다. 상하 이동 바디는 상하 구동부(544)에 의해서 상하로 변위할 수 있다.The vertical moving
상하 구동부(544)는 좌우 이동 바디(540)에 배치되며, 상하 이동 바디(542)를 상하 방향으로 이동시키는 구동 수단이다. 상하 구동부(544) 또한, 동력을 발생시키는 소정의 구동 모터와, 상기 구동 모터에 의해서 좌우로 변위할 수 있는 소정의 이동 브라켓을 포함할 수 있다. 또한, 상기 이동 브라켓의 상하 방향 변위를 안내할 수 있는 소정의 안내 수단(546)을 구비할 수 있다. 그 외에, 동력을 전달하는 소정의 피동 풀리 부재를 포함할 수 있다.The
암 유닛(550)은 상하 구동부(544)에 의해서 상하 이동할 수 있으며, 동시에 구동 유닛(502)에 의해서 좌우 이동할 수 있는 부재이다. 암 유닛(550)은 상하 이동 바디(542)에 연결되며 서로 수평방향으로 각각 이격된 위치에서 아래 방향으로 연장되는 펀칭 암(552), 채취 암(556), 및 스트로암(554)을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 암 유닛(550)은 펀칭 암(552), 채취 암(556), 및 스트로암(554)이 일체로 구성되는 일체형 모듈을 구성할 수 있다. 펀칭 암(552)은 하단에 펀칭 팁(553)이 구비되며, 큐베트(10)의 밀봉 커버를 뚫어 개방시키는 부재로, 큐베트(10)의 해당 챔버를 덮고 있는 밀봉 부위를 뚫는다. 스트로암(554)은 상하 방향으로 관통되어 상하 중공(555)을 갖는다. 스트로암(554)은 상기 세척컵(30)의 투입 홀 내에 투입되어 끼워질 수 있는 외경을 갖는다. 채취 암(556)은 하단에 분주컵(20)이 고정될 수 있도록 마련된다. 채취 암(556)은 상기 분주컵(20) 내에 투입되어 끼워질 수 있는 외경을 가질 수 있다. 바람직하게는, 펀칭 암(552), 스트로암(554), 채취 암(556)은 전후 방향으로 일렬로 배치된다.The
세척 유닛(560)은 구동 모터(562)와 자성빔(564)을 포함하여 구성된다.The
구동 모터(562)는 상하 이동 바디(542)에 고정되며, 자성빔(564)에 연결되어, 자성빔(564)을 상하 방향으로 변위시킬 수 있다. 한편, 반드시 구동 모터(562)에 한정하는 것이 아니며, 자성빔(564)을 상하 변위시킬 수 있는 소정의 구동 장치가 마련되면 충분하다.The driving
자성빔(564)은 상하 방향으로 연장된 바 형태로 구성되며, 상기 스트로암(554)의 상하 중공(555) 내에 배치된다. 자성빔(564)은 자성을 가지며, 구동 모터(562)에 의해서 상하 방향으로 변위할 수 있어, 자성을 이용한 미반응 물질을 분리하는 맥-익스트랙션(Mag-eXtraction)을 가능하게 한다. The
펌프 유닛(506)은 구동 유닛(502)의 사이드 바디(514)에 고정된다. 펌프 유닛(506)은 소정의 배관(미도시)을 통해서 디스펜서유닛(504)의 채취 암(556)에 연결되어, 분주컵(20)이 채취 암(556)에 연결된 상태로 큐베트(10)의 챔버에 삽입되면 흡입력 또는 배출력을 제공하는 역할을 한다. 구체적으로, 큐베트 모듈(300)에 의해서 큐베트(10)가 특정 지점에 위치하고, 구동 유닛(502)에 의해서 큐베트(10)의 챔버 상에 분주컵(20)이 위치한 상태에서 분주컵(20)이 챔버 내로 투입되면 분주컵(20)에 대해서 흡입력, 또는 배출력을 제공할 수 있다. 바람직하게는, 펌프 유닛(506)은 회전식 미소 단계 제어가 가능한 모터(570)를 구비하여, 분주컵(20)에 대해서 시료, 시약 또는 반응 결과물의 흡입 또는 배출시 그 양을 정확하게 조절하도록 구성될 수 있다.The
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스펜서 모듈의 개념도이다. 17 is a conceptual diagram of a dispenser module according to another embodiment of the present invention.
디스펜서 모듈은 이동 바디(541), 이동 바디 구동부(543), 제어부(600)를 포함한다. 제어부(600)는 이동 바디 구동부(543)를 제어하여 이동 바디(541)를 원하는 위치로 이동시킬 수 있다.The dispenser module includes a moving
이동 바디(541)에는 펀칭 암(552), 스트로암(554), 채취 암(556)이 고정되어 있다. 따라서 이동 바디의 이동에 의해 펀칭 암, 스트로암, 채취 암이 일체로 이동하게 된다.A punching
펀칭 암(552)의 하부에는 펀칭 팁(553)이 구비되어 있다. 펀칭 암이 하부의 큐베트의 밀봉을 뚫을 때, 펀칭 암과 이동 바디(541)에 함께 고정되어 일체로 이동하는 스트로암과 채취 암이 하부의 큐베트와 간섭하지 않아야 한다. 즉, 이동 바디 하부로부터 펀칭 암(552)의 하부까지의 길이(B)는 스트로암과 채취 암의 길이(A)보다 길어야 한다. 펀칭 암이 큐베트의 밀봉을 뚫기 위해 최대로 하강하여도 스트로암과 채취 암이 큐베트에 닿지 않도록 적당한 길이를 설정할 수 있다.A punching
세척컵(30)을 장착한 스트로암(554) 또는 분주컵(20)을 장착한 채취 암(556)이 큐베트와 작업하는 경우 펀칭 암(552)이 하부의 큐베트와 간섭하지 않아야 한다. 따라서 이동 바디 하부로부터 펀칭 암(552)의 하부까지의 길이(B)는 스트로암에 장착된 세척컵의 끝부분 또는 채취 암에 장착된 분주컵의 끝부분까지의 길이(C)보다 짧아야 한다. 즉, 세척컵 및 분주컵의 높이는 펀칭 암의 길이와 큐베트 내의 각 챔버의 깊이를 더한 것보다 커야 한다. 각 팁은 각 암과의 장착위치 및 각 챔버에서의 원활한 동작 거리를 감안하여 적당한 길이로 설정할 수 있다.When the
채취 암(556)은 하부에 분주컵(20)을 고정하여 장착할 수 있다. 채취 암의 내부에는 상하로 관통된 채취 중공(557)을 구비한다. 채취 암의 중공은 배관(507)을 통해서 펌프 유닛(506)에 연결된다. 펌프 유닛(506)은 배관 및 채취 암의 중공을 통해서 분주컵에 흡입력 및 배출력을 제공할 수 있다.The
스트로암(554)은 하부에 세척컵(30)을 고정하여 장착할 수 있다. 스트로암의 내부에는 상하로 관통된 상하 중공(555)을 구비한다. 스트로암의 중공에는 상하로 이동 가능한 자성빔(564)이 위치한다. 자성빔을 상하로 이동시키기 위하여 구동 모터(562)를 구비한다. 이동 바디에 고정된 스트로암에 대하여 자성빔이 상대적인 운동을 할 수 있도록, 구동 모터(562)를 이동 바디에 고정하는 것이 바람직하다. The
구동 모터와 자성빔의 연결은 볼스크류 등을 이용한 리니어 액츄에이터, 기어 결합을 이용한 감속기, 래크와 피니언 등을 사용하여 연결할 수 있다.The drive motor and the magnetic beam can be connected using a linear actuator using a ball screw, etc., a reducer using a gear combination, a rack and a pinion, and the like.
도 18은 도 17에 도시된 "A" 부분의 상세도이다. FIG. 18 is a detailed view of part “A” shown in FIG. 17 .
스트로암(554)의 상하 중공(555)안에 자성빔(564)이 배치된다. 자성빔(564)은 구동 모터(562)와 연결되는 부분의 반대쪽 단부인 하부에 영구자석(565)을 구비할 수 있다. 영구자석(565)은 부착되는 자성빔과 동일한 형상의 단면적을 가지는 것이 바람직하다. 자성빔이 실린더 형상이면 동일한 지름을 가진 원통형 영구자석을 사용할 수 있다. 자성빔(564)이 구동 모터(562)에 의해서 하강하면 스트로암(554)에 끼워진 세척컵(30) 내부에 영구자석이 배치되도록 할 수 있다. A
영구자석(565)은 큐베트의 챔버 사이즈를 고려할 때, 지름은 2 mm 내지 8 mm 인 것이 바람직하다. 영구자석의 길이는 5 mm 이상이면 자성 비드를 포집할 수 있으나, 1분 이내에 측정에 필요한 자성 비드를 포집하기 위해서는 10 mm 이상을 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30mm 이상을 사용하는 경우 40초 이내에 충분한 자성 비드를 포집할 수 있다. 그 영구자석의 모양은 원형, 사각형, 타원형 등 여러가지 모양을 목적이 따라 선택하여 사용할 수 있다.The
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 면역반응 분석방법의 전체적인 흐름도이다.19 is an overall flowchart of a liquid-phase immune response analysis method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 면역반응 분석장치(1)의 홀더(310)의 장착 채널(312) 내에 큐베트(10)를 수납시킨다(S710). 이때 분주컵(20) 및 세척컵(30)을 상기 큐베트에 형성된 분주컵 끼움 홀(21) 및 세척컵 끼움 홀(31)에 장착한다(S720). 분주컵(20) 및 세척컵(30)을 큐베트(10)를 장착 채널(312)에 수납하기 전 또는 후에 할 수 있다. 이어 장치의 시작 명령에 의해 홀더(310)가 후방으로 이동한다(S730).First, the
이어서, 디스펜서 모듈(500)이 작동하여 큐베트(10)의 밀봉 막(미도시)을 펀칭하여 오픈시킨다(S740). 펀칭 과정에서는 펀칭 암(552)이 사용된다. 이러한 펀칭 과정을 설명하면, 먼저 구동 유닛에 의해서 펀칭 암(552)이 큐베트(10) 상에 위치하게 되며, 이어서, 상하 구동부(544)에 의해서 펀칭 암(552)이 상하 이동하여 큐베트(10)의 밀봉 막을 펀칭하게 된다. 이 과정에서 큐베트 모듈(300)이 작동하여 큐베트(10)가 전방, 또는 후방으로 이동함으로써 큐베트(10)에 마련된 복수의 챔버에 대한 펀칭이 이루어질 수 있다.Next, the
이어서, 펀칭이 완료되면 큐베트(10)에 고정된 분주컵(20) 상에 채취 암(556)이 위치하도록 큐베트 모듈(300) 및 디스펜서 모듈(500)이 작동한다. 이어서, 채취 암(556)이 하강하여 채취 암(556)의 하부에 분주컵(20)을 끼워 고정한다(S750). 이후, 분주컵(20)을 이용하여 시료 및/또는 시약의 분배, 분주가 이루어진다(S760). Then, when punching is completed, the
이 때, 분주 과정을 자세히 살펴보면 다음과 같다. 먼저 채취 암이 고정된 이동 바디(541)를 이동시켜 분주컵을 시료 용액에 투입한다. 그리고 채취 암의 중공에 연결된 펌프 유닛(506)을 작동시켜 분주컵(20)에 흡입력을 인가하여 시료 챔버로부터 시료를 채취한다. 다음으로 이동 바디 구동부(543)를 구동시켜 이동 바디에 고정된 채취 암을 반응 챔버로 이동시킨다. 이때, 채취 암에 부착된 분주컵 안의 시료도 반응 챔버로 이동된다. 즉, 채취된 시료를 반응 챔버로 이동시킬 수 있다. 그 다음에, 펌프 유닛(506)을 작동시켜 분주컵(20)에 배출력을 인가하여 반응 챔버에 시료를 배출하여 분주를 마친다.At this time, a detailed look at the dispensing process is as follows. First, the dispensing cup is put into the sample solution by moving the moving
이 과정에서는 앞서 펀칭 과정과 같이, 큐베트 모듈(300)에 의한 큐베트(10)의 전방, 또는 후방 이동과 상하 구동부(544)에 의한 분주컵(20)의 상방, 및 하방 이동이 이루어질 수 있다. 동시에, 펌프 유닛(506)이 작동하여 분주컵(20)에 의한 분배, 분주가 이루어지도록 한다. 아울러, 펌프 유닛(506)에 의한 작동으로 분배, 분주 과정에서 시료 및/또는 시약의 혼합이 이루어지고, 큐베트의 반응 챔버(14)에서 목적하는 반응이 일어날 수 있게 한다. In this process, as in the punching process above, the forward or backward movement of the
이와 같이 큐베트(10)에서 일어나는 반응 과정은 복수의 단계를 포함하며, 큐베트 한 개당 최소 2 회의 인큐베이션 시간을 필요로 한다(S770). 인큐베이션은 반응 챔버에 분주된 시료를 일정한 온도로 유지하도록, 시료가 장착되어 있는 홀더(310)의 열판(316)에 전원을 인가하여 수행할 수 있다.As such, the reaction process occurring in the
따라서 제1 인큐베이션 시간 동안에, 제2 큐베트의 반응을 시작하기 위해, 제1 큐베트에 사용된 분주컵(20)은 리무버 플레이트(350에 의해 제거되어 제1 큐베트의 분주컵 끼움 홀(21)에 위치하게 된다. 제1 인큐베이션 시간 완료 후, 제1 큐베트의 다음 단계의 반응을 위해 재사용된다. Therefore, during the first incubation time, in order to start the reaction of the second cuvette, the dispensing
인큐베이션이 완료된 시료는 세척 공정을 거친다(S780). 세척이 끝나 불순물이 제거된 자성 비드를 포함하는 시료는 검출 챔버로 이동하여 광학 검사 과정을 거쳐서 분석에 사용된다(S790).The incubated sample undergoes a washing process (S780). After washing, the sample including the magnetic beads from which impurities have been removed is moved to a detection chamber and used for analysis through an optical inspection process (S790).
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 세척 과정의 흐름도이다. 세척 과정은 자성 비드를 포집하는 단계와, 포집된 자성 비드를 세척 용액으로 이동하여 투입하는 단계와, 불순물을 제거하는 단계를 포함한다.20 is a flowchart of a cleaning process according to an embodiment of the present invention. The washing process includes collecting the magnetic beads, moving the collected magnetic beads into a washing solution and introducing the collected magnetic beads, and removing impurities.
먼저, 자성빔이 삽입된 세척컵을 자성 비드가 포함된 시료 용액에 투입하여 세척컵의 표면에 시료 용액 내의 자성 비드를 포집한다(S820 내지 S845). 다음으로, 자성 비드가 표면에 포집된 세척컵을 자성빔이 삽입된 상태로 세척 용액으로 이동하여 세척 용액 내에 투입한다(S850). 그리고 자성빔에 연결된 구동 모터를 구동하여 자성빔을 위로 이동시키고 상기 세척컵을 위 아래로 수회 이동시켜 상기 세척컵에 포집된 자성 비드를 상기 세척 용액 내에서 분산시킨다(S860). 그 후에, 자성빔을 세척컵에 삽입하여 상기 세척 용액 내의 자성 비드를 다시 포집한다(S870). 정해진 세척 횟수보다 적은 경우 자성 비드가 포집된 세척컵을 새로운 세척 챔버로 이동하여, 정해진 세척 횟수가 될 때까지 상기 과정을 반복할 수 있다(S880). 세척이 완료된 경우, 검출 챔버로 이동하여 광학 측정을 실시할 수 있다(S890).First, the washing cup into which the magnetic beam is inserted is put into the sample solution containing the magnetic beads to collect the magnetic beads in the sample solution on the surface of the washing cup (S820 to S845). Next, the washing cup in which the magnetic beads are collected on the surface is moved to the washing solution with the magnetic beam inserted and put into the washing solution (S850). Then, the magnetic beam is moved upward by driving a driving motor connected to the magnetic beam, and the washing cup is moved up and down several times to disperse the magnetic beads collected in the washing cup in the washing solution (S860). Thereafter, the magnetic beam is inserted into the cleaning cup to collect the magnetic beads in the cleaning solution again (S870). If the number of washing is less than the predetermined number of washing, the washing cup in which the magnetic beads are collected may be moved to a new washing chamber, and the above process may be repeated until the predetermined washing number is reached (S880). When the cleaning is completed, it may move to the detection chamber to perform optical measurement (S890).
세척 과정은 다양한 방법으로 실시할 수 있으며, 그리고 세척컵의 위치는 고정한 상태로 자성빔에 연결된 구동 모터를 구동하여 자성빔을 위 아래로 수회 이동시켜 세척컵에 포집된 자성 비드를 세척 용액 내에서 분산 포집이 반복되도록 하여 자성 비드가 결합되지 않은 불순물을 제거할 수도 있다.The cleaning process can be carried out in various ways, and the magnetic beads collected in the cleaning cup are removed from the cleaning solution by driving the driving motor connected to the magnetic beam while the position of the cleaning cup is fixed and moving the magnetic beam up and down several times. It is also possible to remove impurities to which the magnetic beads are not bound by repeating the dispersion collection.
한편, 시료 용액 내의 자성 비드를 포집하는 단계는 다음과 같이 구분할 수 있다. 우선, 내부에 상하로 관통된 중공을 구비하는 스트로암(554)의 하부에 세척컵(30)을 고정한다(S820). 그리고 스트로암이 고정된 이동 바디(541)를 하강시켜 상기 세척컵을 자성 비드가 포함된 시료 용액에 투입한다(S830). 다음으로, 이동 바디에 고정된 구동 모터(562)를 구동시켜 상기 스트로암의 중공에 위치하는 자성빔(564)을 하부의 세척컵 내로 삽입시킨다(S840). 그 후에, 이동 바디 구동부(543)는 상기 스트로암이 고정된 이동 바디와 상기 자성빔을 일체로 이동시켜, 자성 비드가 포함된 시료 용액 내에서 자성빔이 삽입된 세척컵을 이동시킬 수 있다(S845).On the other hand, the step of collecting the magnetic beads in the sample solution can be divided as follows. First, the
이상의 과정을 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같다. 시료 및 시약의 분배, 분주 및 반응이 완료되면 분주컵(20)이 리무버 플레이트(350에 의해 채취 암(556)으로부터 제거된다(S810). 이어서 스트로암(554)에 세척컵(30)이 끼워진다(S820). 상기 세척컵(30)은 반응 챔버(14) 내로 투입되며(S830), 이어서, 세척컵(30) 내에 자성빔(564)이 투입되어 반응 챔버(14) 내의 자성 비드가 세척컵(30)의 표면에 포집된다(S840). 이때 자성 비드와 결합된 반응물질이 함께 포집되게 된다. 자성 비드를 좀더 효율적으로 포집하기 위해, 세척컵과 자성빔을 시료 용액 내에서 함께 이동할 수 있다(S845). 이 상태로 세척컵(30)을 이동시켜 세척 챔버(15) 내로 옮긴 후(S850), 구동 모터(562)에 의해서 자성빔(564)이 상승하여 자성빔(564)이 세척컵(30)으로부터 이격되면 세척컵(30)에 포집되어 있던 자성 비드가 세척 챔버(15) 내에 분산되게 된다(S860). 이 때 세척컵을 상하로 수회 이동시켜 세척컵에 포집되었던 자성 비드를 세척 용액에 잘 분산되도록 할 수 있다. 다시 자성빔(564)이 하강하여 자성빔(564)이 세척컵(30)쪽으로 이동하면 자성 비드는 다시 세척컵(30)에 포집 된다(S870). 자성빔의 상승 하강은 미리 정해진 세척 횟수 만큼 실시한다(S880). 자성빔의 상승 하강에 따라 세척 챔버에서 자성 비드의 왕복 운동에 따라 자성이 없는 불순물이 제거될 수 있다. 샘플의 세척이 끝나면, 반응 결과물을 검출 챔버(16)로 이동한다(S890).A more detailed look at the above process is as follows. When dispensing, dispensing, and reaction of the sample and reagent are completed, the dispensing
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 분주 과정의 흐름도이다. 21 is a flowchart of a sample dispensing process according to an embodiment of the present invention.
먼저, 바코드를 인식한 후, 펀칭 암(552)으로 큐베트(10)의 밀봉을 각각 펀칭하여 개방시킨다. 이어서, 채취 암(556)에 분주컵(20)이 끼워져 고정된다. 이어서, 제1 세척 챔버(15a)에서 소정 부피의 세척액을 채취하고, MB 버퍼 챔버(13a)에 분주한다(S1010). First, after recognizing the barcode, each seal of the
이어서, 희석버퍼 챔버(13c)에서 소정의 희석액을 채취하고, 샘플 챔버(12)에 분주하여(S1020), 믹싱 과정(3회)을 수행한다. 이어서, 희석된 소정 부피의 샘플을 채취하여, 반응 챔버(14)에 분주한다(S1030). 이어서, 검출 버퍼가 충진된 챔버(13b)를 믹싱한 후 소정 부피의 용액을 채취하여 반응 챔버(14)에 분주하고(S1040) 믹싱(3회)한다. 이어서, 특정 온도에서 소정의 시간 동안 제1 인큐베이션 과정을 거친다(S1050). 이어서, MB 버퍼 챔버(13a)를 믹싱한 후, MB 챔버(13a) 내의 소정 부피의 용액을 채취하여 반응 챔버(14)에 분주하고(S1060) 믹싱하고, 이어서, 리무버 모듈(340)을 이용하여 분주컵(20)을 제거하여(S1070) 반응이 수행되는 큐베트의 분주컵 끼움 홀(21)에 위치시킨다. 아울러, 특정 온도에서 소정의 시간 동안 제2 인큐베이션 과정을 거친다(S1080).Then, a predetermined dilution solution is collected from the
이어서, 제2 인큐베이션 시간 경과 후에 세척 과정을 거치게 된다(S1090). 세척 과정은, 먼저 스트로암(554)에 세척컵(30)을 끼우고, 자성빔(564)을 스트로암(554) 내에 투입하여 반응 챔버(14) 내에 소정의 시간동안 투입하고, 이어서 제1 세척 챔버(15a)내에 투입시킨 후 자성빔(564)을 위 아래로 수회 움직여 세척을 수행한다. 이어서, 다시 자성빔(564)을 스트로암(554) 내에 투입시키고 제2 세척 챔버(15b) 내에 투입시킨 후 자성빔(564)을 위 아래로 수회 움직여 세척을 수행한다. 이어서, 다시 자성빔(564)을 스트로암(554) 내에 투입시키고 검출 챔버(16) 내에 투입시킨 후 세척컵(30)을 제거한다.Then, after the lapse of the second incubation time, a washing process is performed (S1090). In the washing process, first, the
이어서, 소정의 시간 동안 제3 인큐베이션 과정을 거친 후, 광학 측정 과정을 수행한다. 광학 측정으로 도출된 결과(농도 등)은 디스플레이 및 프린터로 출력될 수 있다. Then, after a third incubation process for a predetermined time, an optical measurement process is performed. Results (concentration, etc.) derived from optical measurement can be output to a display or a printer.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디스펜서 모듈의 부분 단면도이다. 도 22에 도시된 바와 같이, 이동 바디(541)에 구동모터(562)와 스트로암(554)이 설치된다. 구동모터(562)의 구동력은 운동 변환 부재(2504), 연결 부재(2501), 소켓 부재(2505)를 경유하여 자성빔(564)으로 전달된다. 22 is a partial cross-sectional view of a dispenser module according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 22 , a driving
구동모터(562)의 구동력은 샤프트(2502)의 회전 운동으로 나타난다. 샤프트(2502)의 회전 운동은 운동 변환 부재(2504)에 의해 직선 운동으로 변환된다. 운동 변환 부재(2504)는 샤프트(2502)에 나사 결합되어 있고, 연결 부재(2501)에 회전할 수 없도록 고정되어 있다. 따라서 샤프트(2502)가 회전하면 운동 변환 부재(2504)와 연결 부재(2501)는 샤프트(2502)의 회전 방향에 따라 상승 또는 하강한다. 운동 변환 부재는 캠, 크랭크 등의 방식으로 구현될 수도 있으나, 나사 결합 방식이 구성이 간단하고 콤팩트해서 유리하다. The driving force of the driving
연결 부재(2501)에는 소켓 부재(2505)가 고정된다. 소켓 부재(2505)는 장착부(2506)와 캡(2507)과 스프링(2508)을 구비한다. 장착부(2506)는 하방으로 형성된 구멍(2509)을 갖는다. 구멍(2509)에는 스프링(2508)이 장착되고, 캡(2507)은 구멍(2509)에서 슬라이딩하면서 상방이 스프링(2508)을 압착하도록 설치된다. 자성빔(564)은 캡(2507)의 하방에 나사 결합되므로써 소켓 부재(2505)에 고정된다. A
구동모터(562)에 전원이 인가되어 샤프트(2502)가 회전하면 회전 방향에 따라 운동 변환 부재(2504)는 상승 또는 하강하게 된다. 운동 변환 부재(2504)는 연결 부재(2501)에 고정되어 있으므로, 운동 변환 부재(2504)의 상승 또는 하강에 따라 연결 부재(2501)도 상승 또는 하강한다. 소켓 부재(2505)는 연결 부재(2501)에 고정되어 있으므로, 연결 부재(2501)의 상승 또는 하강에 따라 소켓 부재(2505)도 상승 또는 하강하게 된다. 소켓 부재(2505)의 상승 또는 하강에 따라 소켓 부재(2505)에 장착된 자성빔(564)도 상승 또는 하강하게 된다. 이동 바디(541)에 구동모터(562)와 스트로암(554)이 설치되어 있으므로, 자성빔(564)은 스트로암(554)의 내부에 형성된 중공(555)에서 상승 또는 하강한다. 자성빔(564)의 말단에는 영구자석(도시되지 않음)이 부착되어 있고, 스트로암(554)의 말단에는 세척컵(30)이 연결되어 있다. 따라서 구동모터(562)의 샤프트(2502)가 회전하면 샤프트(2502)의 회전 방향에 따라 영구자석은 세척컵(30)의 내부에서 상승 또는 하강한다.When power is applied to the driving
스프링(2508)은 캡(2507)을 경유하여 세척컵(30)의 방향으로 자성빔(564)을 푸쉬하므로 자성빔(564)의 말단에 부착된 영구자석은 세척컵(30)에 밀착된다. 구동모터(562)의 회전만으로 영구자석을 세척컵(30)에 밀착시킬 수 있으나, 구동모터(562)에 대한 제어가 정밀하지 않아 자성빔(564)이 과도하게 하강하게 되면 세척컵(30)이 스트로암(554)로부터 이탈하게 되므로 그 동안의 분석 과정을 모두 망치게 될 위험이 있다. Since the
본 실시예에서 스프링(2508)은 자성빔(564)을 장착하는 소켓 부재(2505)에 위치하지만, 구동모터(562)의 구동력이 자성빔(564)으로 전달되는 경로의 다른 곳에 위치할 수 있다. 또한, 스프링(2508) 대신에 탄성을 갖는 폴리머가 사용될 수 있다. In this embodiment, the
도 23은 도 22에 도시된 디스펜서 모듈에서의 세척컵(30)과 자성빔(564)의 말단에 부착된 영구자석 사이의 위치관계를 설명하는 도면이다. 도 23(a)는 스프링(2508)에 의해 영구자석이 세척컵(30)에 간격(gap) 없이 밀착된 상태를 도시하고, 도 23(b)는 탄성체 없이 구동모터(562)의 회전만으로 자성빔(564)을 하강시킬 때 영구자석과 세척컵(30) 사이에 간격이 있음을 도시한다. 23 is a view for explaining the positional relationship between the cleaning
도 24는 영구자석으로부터의 거리와 자속밀도 사이의 관계를 설명하는 도면이다. 자속밀도는 거리의 제곱에 반비례한다. 도 23(a)에 도시된 바와 같이 세척컵(30)에 영구자석이 간격 없이 밀착하게 되면 도 23(b)에 비해 세척컵(30)의 하단부에서 자속밀도가 일정하면서도 큰 값을 가지므로 자성 비드도 자속밀도에 비례하여 일정하면서 많은 양이 세척컵(30)의 하단부에 부착된다. 24 is a view for explaining the relationship between the distance from the permanent magnet and the magnetic flux density. The magnetic flux density is inversely proportional to the square of the distance. As shown in FIG. 23(a), when the permanent magnet is in close contact with the
본 발명에 의하면 자성 비드 포집 후 다음 단계로 이동하기 위한 구동에서 포집된 자성 비드 복합체가 세척용액과 함께 유실되는 것을 최소화 할 수 있다. 따라서 면역 반응의 재현성(reproducibility)이 높아지고, 변동계수(Coefficient of variation : CV)가 감소된다.According to the present invention, it is possible to minimize the loss of the collected magnetic bead complex together with the washing solution in the driving to move to the next step after collecting the magnetic beads. Accordingly, the reproducibility of the immune response is increased, and the coefficient of variation (CV) is reduced.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the
Claims (2)
이동 바디와,
상기 이동 바디에 고정되고, 하부에 세척컵을 고정할 수 있으며, 내부에 상하로 관통된 중공을 구비하는 스트로암과,
상기 스트로암의 중공에 위치하여 상하로 이동 가능하고, 말단에 영구자석이 부착된 자성빔과,
상기 이동 바디에 고정되며 상기 자성빔을 구동시키는 구동 모터와,
상기 구동 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 운동 변환 부재와,
상기 운동 변환 부재에 연결되어 직선 운동을 하는 소켓 부재를 포함하고,
상기 소켓 부재는 구멍을 갖는 장착부와, 상기 장착부의 구멍에 장착되는 탄성부재와, 하방에 상기 자성빔이 결합되는 캡을 구비하고,
상기 캡은 상기 장착부의 구멍에서 슬라이딩하면서 상방이 상기 탄성부재를 압착하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 면역반응 분석장치.
In the liquid immunoreaction analysis device using magnetic beads,
mobile body,
A straw arm fixed to the movable body, capable of fixing a washing cup at a lower portion, and having a hollow penetrating up and down therein;
a magnetic beam positioned in the hollow of the straw arm, movable up and down, and having a permanent magnet attached to the end;
a driving motor fixed to the moving body and driving the magnetic beam;
a motion converting member for converting the rotational motion of the drive motor into a linear motion;
and a socket member connected to the motion conversion member to perform a linear motion,
The socket member includes a mounting portion having a hole, an elastic member mounted in the hole of the mounting portion, and a cap to which the magnetic beam is coupled to a lower portion,
The cap is an immune response analysis device, characterized in that the upper side is installed so as to compress the elastic member while sliding in the hole of the mounting portion.
상기 탄성부재는 스프링 또는 폴리머인 것을 특징으로 하는 면역반응 분석장치.
According to claim 1,
The elastic member is an immune response analysis device, characterized in that the spring or polymer.
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