KR102406596B1 - 패치를 이용하는 ctc 진단 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원의 일 양상에 따르면, 미세 공동(micro-cavity)을 형성하는 그물 구조의 겔 상으로 제공되는 패치를 이용하여, 검체에 포함되어 있는 암세포에 대한 진단을 수행하는 방법에 있어서, 플레이트에 상기 검체를 위치시키는 단계; 및 암(cancer)을 검출하기 위해 이용되는 시약을 저장하는 상기 패치를 이용하여, 상기 패치에 저장된 시약을 상기 플레이트에 제공하는 단계;를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.

Description

패치를 이용하는 CTC 진단 방법 및 장치{CIRCULATING TUMOR CELL DIAGNOSIS METHOD USING THE PATCH AND DEVICE USING THE SAME}
본 출원은, 패치를 이용하는 CTC 진단 방법 및 장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는, 혈액에 부유하는 암세포를 검출하여 암 진단을 수행하기 위한, 패치를 이용하는 CTC 진단 방법 및 장치에 관한 것이다.
CTC 검사(circulating tumor cell diagnosis, 혈중 순환 암세포 검사)는, 혈액 속에 부유하는 혈중 순환 암세포를 검출하기 위한 것으로, 혈액을 대상으로 한 다양한 진단 방법이 이용될 수 있다.
기존의 암 진단의 경우, 진단 대상자의 조직의 일부를 절취한 생검을 이용하여 다양한 진단을 수행하였다. 일반적으로 수술을 통해 획득되는 생검은, 진단 대상자로 하여금 암 검사에 대한 거부감을 유발하는 원인이 되기도 하였다. 이러한 복잡한 절차와 심리적인 부담은, 암의 조기 단계의 발견을 더욱 어렵게 하는 문제가 있었다.
CTC 검사는, 비침습 검사로, 진단 대상자의 채혈로 채취된 혈액을 이용하여 암 진단을 수행할 수 있다. 따라서, 수술과 같은 절차 없이도 간단한 암 진단이 가능할 수 있다. 뿐만 아니라, CTC 검사는, 암전이 여부의 예측이 가능하다는 이점이 있어, 보다 활발하게 연구가 진행되고 있는 실정이다.
기존의 CTC 검사는, 혈액을 대상으로 일반적인 면역 진단을 수행하여, 암 발병 여부를 확인하였다. 일 예로, 혈액에 항체를 투입하여 진단하고자 하는 항원을 검출하는 과정에서, 결합되지 않은 항체나 기타 검출에 방해되는 요소들을 제거하기 위해 다량의 워싱 용액을 부어 플레이트 등을 헹구는 워싱 처리가 필수적으로 요구되었다. 이에 따라, 다량의 워싱 용액이 낭비되고, 워싱에 의해 항체와 항원의 결합이 다시 분리되는 등의 문제가 있었다.
따라서, CTC 검사는, 진단에 사용되는 시약의 양을 최소화하면서 진단의 정확도를 향상시키기 위한 수단이 요구된다.
본 발명의 일 과제는 물질을 저장할 수 있는 패치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 물질의 반응 공간을 제공할 수 있는 패치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 물질을 전달할 수 있는 패치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 물질을 흡수할 수 있는 패치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 환경을 제공할 수 있는 패치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 과제는 패치를 이용하는 CTC 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 출원의 일 양상에 따르면, 미세 공동(micro-cavity)을 형성하는 그물 구조의 겔 상으로 제공되는 패치를 이용하여, 검체에 포함되어 있는 암세포에 대한 진단을 수행하는 방법에 있어서, 플레이트에 상기 검체를 위치시키는 단계; 및 암(cancer)을 검출하기 위해 이용되는 시약을 저장하는 상기 패치를 이용하여, 상기 패치에 저장된 시약을 상기 플레이트에 제공하는 단계;를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 다른 양상에 따르면, 미세 공동(micro-cavity)을 형성하는 그물 구조의 겔 상으로 제공되는 패치를 이용하여, 검체에 포함되어 있는 암세포에 대한 진단을 수행하는 방법에 있어서, 플레이트에 상기 검체를 위치시키는 단계; 암(cancer)을 검출하기 위해 이용되는 제1 시약을 저장하는 제1 패치를 이용하여, 상기 플레이트에 상기 제1 패치에 저장된 시약을 제공하는 단계; 및 상기 암을 검출하기 위해 이용되는 제2 시약을 저장하는 제2 패치를 이용하여, 상기 플레이트에 상기 제2 패치에 저장된 시약을 제공하는 단계;를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 또 다른 양상에 따르면, 미세 공동(micro-cavity)을 형성하는 그물 구조의 겔 상으로 제공되어, 암을 검출하기 위해 이용되는 시약을 저장하는 패치를 이용하여, 검체에 포함되어 있는 암세포에 대한 진단을 수행하는 진단 장치에 있어서, 상기 패치에 저장된 시약을 상기 검체로 제공하기 위하여, 상기 검체가 제공되는 영역과 상기 패치를 상대 이동 시키는 상대이동조절부; 및 상기 암 진단을 위해, 상기 검체의 이미지를 획득하는 이미지획득부;를 포함하는 진단 장치가 제공될 수 있다.
본 발명에 의하면 물질의 저장, 전달, 흡수를 용이하게 수행할 수 있다.
본 발명에 의하면 물질의 반응 영역을 제공하거나, 타겟 영역에 소정의 환경을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면 패치를 이용하여 물질의 전달 및 흡수가 적절히 조절되어, 진단에 사용되는 시약의 양이 현저히 줄어들 수 있다.
본 발명에 의하면 복수의 진단 방법을 수행하여 보다 정확한 진단 결과를 획득할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 출원에 따른 패치의 일 예를 상세히 도시한 것이다.
도 2는 본 출원에 따른 패치의 일 예를 상세히 도시한 것이다.
도 3은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 반응 공간을 제공하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 4는 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 반응 공간을 제공하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 5는 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 전달하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 6은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 전달하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 7은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 전달하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 8은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 전달하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 9는 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 전달하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 10은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 전달하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 11은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 전달하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 12는 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 전달하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 13은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 전달하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 14는 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 흡수하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 15는 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 흡수하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 16은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 흡수하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 17은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 흡수하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 18은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 흡수하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 19는 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 흡수하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 20은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 흡수하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 21은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 흡수하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 22는 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 물질을 흡수하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 23은 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 환경을 제공하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 24는 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 환경을 제공하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 25는 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 환경을 제공하는 것에 대하여 도시한 것이다.
도 26은 본 출원에 따른 패치의 일 실시예로서, 물질의 흡수 및 전달을 수행하는 경우를 도시한 것이다.
도 27은 본 출원에 따른 패치의 일 실시예로서, 물질의 흡수 및 전달을 수행하는 경우를 도시한 것이다.
도 28은 본 출원에 따른 패치의 일 실시예로서, 물질의 흡수 및 전달을 수행하는 경우를 도시한 것이다.
도 29는 본 출원에 따른 패치의 일 실시예로서, 물질의 흡수 및 전달을 수행하는 경우를 도시한 것이다.
도 30은 본 출원에 따른 패치의 일 실시예로서, 물질의 흡수 및 전달을 수행하는 경우를 도시한 것이다.
도 31은 본 출원에 따른 패치의 일 실시예로서, 물질의 흡수, 전달 및 환경의 제공을 수행하는 경우를 도시한 것이다.
도 32는 본 출원에 따른 패치의 일 실시예로서, 물질의 흡수, 전달 및 환경의 제공을 수행하는 경우를 도시한 것이다.
도 33은 본 출원에 따른 패치의 일 실시예로서, 복수의 패치의 일 구현예를 도시한 것이다.
도 34는 본 출원에 따른 패치의 일 실시예로서, 복수의 패치 및 복수의 타겟 영역을 가지는 플레이트의 일 구현예를 도시한 것이다.
도 35는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 염색법을 이용하여 형태 진단을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 36은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 복수의 염색 시료를 이용한 염색법을 이용하여, 형태 진단을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 37은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, DAPI 염색법을 이용하여 형태 진단을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 38은 본 출원의 일 실시예에 따른 암 진단에 있어서, 면역 진단을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 39는 본 출원의 일 실시예에 따른 암 진단에 있어서, 면역 진단이 수행되는 경우, 기질-효소 반응을 이용하여 암을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 40은 본 출원의 일 실시예에 따른 암 진단에 있어서, 면역 진단이 수행되는 경우, 기질-효소 반응을 이용하여 암을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 41은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 면역 진단이 수행되는 경우, 형광 물질을 이용하여 암을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 42는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 복수 종류의 항체를 이용하여 면역 진단을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 43은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 1차 항체 및 2차 항체를 이용하여 면역 진단을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 44는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 플레이트에 도포되어 있는 제1 항체 및 검체에 제공되는 제2 항체를 이용하여 면역 진단을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 45는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 세포 배양이 수행되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 46은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체에 포함된 세포가 증식하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 47은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체에 포함된 세포가 증식하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 48은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, PCR 공정이 수행되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 49는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, PCR 공정을 수행하는 경우, 패치를 이용하여 검체에 포함된 세포의 세포막을 분해하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 50은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, PCR 공정이 수행되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 51은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 52는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 53은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 54는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 55는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 56은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 57은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 58은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 59는 본 출원의 일 실시예에 따른 진단 장치의 블록 구성도 이다.
도 60은 본 출원의 일 실시예에 따른 상대적위치조절부의 상대 이동 동작에 의하여 진단 장치의 구조가 이동되는 일 예를 나타내는 개념도이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 출원의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 출원이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 출원의 범위는 본 출원의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 출원에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 출원을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 출원의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 출원이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 출원에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 출원의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
본 출원의 일 양상에 따르면, 미세 공동(micro-cavity)을 형성하는 그물 구조의 겔 상으로 제공되는 패치를 이용하여, 검체에 포함되어 있는 암세포에 대한 진단을 수행하는 방법에 있어서, 플레이트에 상기 검체를 위치시키는 단계; 및 암(cancer)을 검출하기 위해 이용되는 시약을 저장하는 상기 패치를 이용하여, 상기 패치에 저장된 시약을 상기 플레이트에 제공하는 단계;를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 플레이트에 상기 검체를 위치시키는 단계는, 상기 검체를 상기 플레이트에 모노레이어로 제공하는 단계를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 검체는, 혈액인 것을 특징으로 하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 플레이트에 상기 검체를 위치시키는 단계는, 상기 검체를 상기 플레이트에 고정하는 단계를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 패치에 저장된 시약은, 상기 암세포에 특이적으로 반응하는 항체를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 암세포에 결합된 항체를 확인하기 위해, 상기 플레이트에 기질을 제공하는 단계를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 플레이트에는, 상기 암세포에 특이적으로 반응하는 항체가 도포되어 있는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 패치에 저장된 시약은, 상기 암세포를 염색하기 위해, 세포의 염색에 이용되는 염색 시약을 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 염색 시약은, 상기 세포의 세포핵, 상기 세포의 세포질 및 상기 세포에 분포하는 DNA 중 적어도 하나를 타겟하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 염색 시약의 반응 환경을 조성하기 위해, 상기 검체의 온도를 조절하는 단계를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 패치에 저장된 시약은, 상기 암세포를 배양하여 상기 암을 진단하기 위해, 세포의 배양에 이용되는 영양 시약을 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 패치에 저장된 시약을 제공하는 단계는, 상기 패치와 상기 플레이트가 접촉하는 단계를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 암세포에 대한 진단을 위해, 상기 검체가 위치된 상기 플레이트의 이미지를 획득하는 단계;를 더 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 검체가 위치된 상기 플레이트의 이미지는 형광 이미지인 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 패치에 저장된 시약은, 상기 암세포의 DNA를 추출하기 위해, 세포의 세포막 제거에 이용되는 시약을 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 다른 양상에 따르면, 미세 공동(micro-cavity)을 형성하는 그물 구조의 겔 상으로 제공되는 패치를 이용하여, 검체에 포함되어 있는 암세포에 대한 진단을 수행하는 방법에 있어서, 플레이트에 상기 검체를 위치시키는 단계; 암(cancer)을 검출하기 위해 이용되는 제1 시약을 저장하는 제1 패치를 이용하여, 상기 플레이트에 상기 제1 패치에 저장된 시약을 제공하는 단계; 및 상기 암을 검출하기 위해 이용되는 제2 시약을 저장하는 제2 패치를 이용하여, 상기 플레이트에 상기 제2 패치에 저장된 시약을 제공하는 단계;를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 제1 패치에 저장된 시약을 제공하는 단계는, 상기 제2 패치에 저장된 시약을 제공하는 단계 이전에 수행되는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 제1 시약은, 상기 암세포에 특이적으로 반응하는 항체를 포함하고, 상기 제2 시약은, 상기 암세포에 특이적으로 반응하는 항체에 결합하는 항체를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 제1 시약은, 상기 암세포에 특이적으로 반응하는 항체를 포함하고, 상기 제2 시약은, 상기 암세포를 배양하여 상기 암을 진단하기 위해, 세포의 배양에 이용되는 영양 시약을 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 제1 시약은, 상기 암세포에 특이적으로 반응하는 항체를 포함하고,
상기 제2 시약은, 상기 암세포를 염색하기 위해, 세포의 염색에 이용되는 염색 시약을 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 제1 시약은, 상기 암세포에 특이적으로 반응하는 항체를 포함하고, 상기 제2 시약은, 백혈구에 특이적으로 반응하는 항체를 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 제1 패치에 저장된 시약이 제공되는 단계와 상기 제2 패치에 저장된 시약이 제공되는 단계 사이에, 상기 검체에 대한 이미지가 획득되는 단계; 를 더 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 제1 시약은, 상기 암세포의 DNA를 추출하기 위해, 세포의 세포막 제거에 이용되는 시약을 포함하고, 상기 제2 시약은, 중합 효소 연쇄 반응에 이용되는 시약을 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
상기 중합 효소 연쇄 반응을 유발하기 위해, 상기 검체의 온도를 조절하는 단계;를 더 포함하는 진단 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 또 다른 양상에 따르면, 미세 공동(micro-cavity)을 형성하는 그물 구조의 겔 상으로 제공되어, 암을 검출하기 위해 이용되는 시약을 저장하는 패치를 이용하여, 검체에 포함되어 있는 암세포에 대한 진단을 수행하는 진단 장치에 있어서, 상기 패치에 저장된 시약을 상기 검체로 제공하기 위하여, 상기 검체가 제공되는 영역과 상기 패치를 상대 이동 시키는 상대이동조절부; 및 상기 암 진단을 위해, 상기 검체의 이미지를 획득하는 이미지획득부;를 포함하는 진단 장치가 제공될 수 있다.
상기 검체의 온도를 조절하는 온도조절부;를 더 포함하는 진단 장치가 제공될 수 있다.
1. 패치
1.1 패치의 의의
본 출원에서는, 액상의 물질을 취급(manage)하기 위한 패치에 대하여 개시한다.
상기 액상의 물질은 유동(flow)할 수 있는 물질로 액체 상태에 있는 물질을 의미할 수 있다.
상기 액상의 물질은 유동성(liquidity)을 가지는 단일 성분의 물질일 수 있다. 또는, 상기 액상의 물질은 복수 성분의 물질을 포함하는 혼합물일 수 있다.
상기 액상의 물질이 단일 성분의 물질일 때, 상기 액상의 물질은 단일 원소로 구성된 물질이거나 복수의 화학 원소를 포함하는 화합물일 수 있다.
상기 액상의 물질이 혼합물일 때, 상기 복수 성분의 물질 중 일부는 용매로서 기능하고, 다른 일부는 용질로서 기능할 수 있다. 즉, 상기 혼합물은 용액일 수 있다.
한편, 상기 혼합물을 구성하는 복수 성분의 물질은 균일하게 분포할 수 있다. 　혹은, 상기 복수 성분의 물질을 포함하는 혼합물은 균일하게 혼합된 혼합물일 수 있다.
상기 복수 성분의 물질은 용매와 상기 용매에 용해되지 아니하고 균일하게 분포하는 물질을 포함할 수 있다.
한편, 상기 복수 성분의 물질 중 일부는 불균일하게 분포할 수 있다. 상기 불균일하게 분포하는 물질은 상기 용매에 불균일하게 분포하는 입자 성분(particle component)을 포함하는 경우도 가능하다. 이때, 상기 불균일하게 분포하는 입자 성분은 고체상(solid phase) 일 수 있다.
예컨대, 상기 패치를 이용하여 취급할 수 있는 물질은, 1) 단일 성분의 액체, 2) 용액 또는 3) 콜로이드의 상태일 수 있고, 경우에 따라 4) 고체 입자가 다른 액상의 물질 내에 불균일하게 분포되어 있는 상태일 수도 있다.
이하에서는, 본 출원에 따르는 패치에 대해 보다 상세히 설명한다.
1.2 패치의 일반적인 성격
1.2.1 구성
도 1 내지 도 2는 본 출원에 따른 패치의 일 예를 도시한 도면들이다. 이하에서는, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 출원에 따른 패치에 대하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 출원에 따르는 패치(PA)는, 그물 구조체(NS)와 액상의 물질을 포함할 수 있다. 　
여기서, 액상의 물질은, 베이스 물질(BS)과 첨가 물질(AS)로 나누어 고려될 수 있다.
또한, 상기 패치(PA)는 겔 상(gel type) 일 수 있다. 상기 패치(PA)는 콜로이드 분자가 결합하여 그물 조직이 형성된 겔 상의 구조체로 구현될 수 있다.
본 출원에 따르는 패치(PA)는 상기 액상의 물질(SB)을 취급하기 위한 구조로서 3차원의 그물 구조체(NS)를 포함할 수 있다. 그물 구조체(NS)는 연속적으로 분포하는 고체 구조일 수 있다. 상기 그물 구조체(NS)는, 다수의 미세 스레드(thread)가 얽힌 망상의 그물 구조를 가질 수 있다. 그러나, 상기 그물 구조체(NS)는, 다수의 미세 스레드가 얽힌 망상의 형태에 한정되지 아니하고, 다수의 미세 구조가 연결되어 형성된 임의의 3차원의 매트릭스 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 그물 구조체(NS)는 미세 공동(micro-cavity)을 다수 포함하는 골격체일 수 있다. 다시 말해, 상기 그물 구조체(NS)는 다수의 미세 공동(MC)을 형성할 수 있다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 다른 패치의 구조를 도시한다. 도 2를 참조하면, 상기 패치(PA)의 그물 구조체는, 해면 구조(SS)를 가질 수 있다. 　이 때, 상기 해면 구조(SS)의 그물 구조체는 다수의 미세 구멍(MH)을 포함할 수 있다. 이하에서는, 상기 미세 구멍과 미세 공동(MC)은 서로 혼용되어 사용될 수 있으며, 별다른 언급이 없는 한, 미세 공동(MC)은 미세 구멍(MH)의 개념을 포함하는 것으로 정의한다.
더불어, 그물 구조체(NS)는, 규칙적이거나 불규칙적인 패턴을 가질 수 있다. 나아가, 그물 구조체(NS)는, 규칙적인 패턴을 가지는 영역과 불규칙적인 패턴을 가지는 영역을 모두 포함할 수 있다.
상기 그물 구조체(NS)의 조밀도(density)는 소정 범위 내의 값을 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB)의 형태가 상기 패치(PA)에 대응되는 형태로 유지되는 한도 내에서 상기 소정 범위가 정해질 수 있다. 상기 조밀도는 상기 그물 구조체(NS)의 촘촘한 정도 내지 상기 패치에서 상기 그물 구조체(NS)가 차지하는 질량비, 부피비 등으로 정의될 수 있다.
본 출원에 따르는 패치는, 3차원의 그물 구조를 가짐으로써, 상기 액상의 물질(SB)을 취급할 수 있다. 　
본 출원에 따르는 패치(PA)는 액상의 물질(SB)을 포함할 수 있고, 상기 패치(PA)에 포함된 액상의 물질(SB)은 상기 패치(PA)의 상기 그물 구조체(NS)의 형태에 의해 상기 액상의 물질(SB)의 유동성이 제한될 수 있다.
상기 액상의 물질(SB)은 상기 그물 구조체(NS) 내에서 자유로이 유동할 수 있다. 다시 말해, 상기 액상의 물질(SB)은, 상기 그물 구조체(NS)가 형성하는 다수의 미세 공동에 위치된다. 서로 이웃하는 미세 공동들 사이에서 상기 액상의 물질(SB)들의 교류가 발생할 수 있다. 이때, 상기 액상의 물질(SB)은, 상기 그물 조직을 형성하는 프레임 구조체에 침투되어있는 형태로 존재할 수 있다. 이와 같은 경우 상기 프레임 구조체에 상기 액상의 물질(SB)이 침투할 수 있는 나노 사이즈의 구멍(pore)이 형성되어 있을 수 있다.
나아가, 상기 패치(PA)에 포획되는 액상의 물질(SB)의 분자량 내지 입자의 크기에 의존하여 상기 그물 구조의 프레임 구조체로의 상기 액상의 물질(SB)의 투입 여부가 결정될 수 있다. 상대적으로 분자량이 큰 물질이 상기 미세 공동에 포획 되고, 상대적으로 분자량이 작은 물질이 상기 미세 공동 및/또는 상기 그물 구조체(NS)의 상기 프레임 구조체에 투입되어 포획될 수 있다.
본 명세서에서는 "포획(capture)"되었다는 용어를, 상기 액상의 물질(SB)이 상기 그물 구조체(NS)가 형성하는 다수의 미세 공동 및/또는 상기 나노 사이즈의 구멍에 위치된 상태를 의미하는 것으로 정의할 수 있다. 또한, 상기 액상의 물질(SB)이 상기 패치(PA)에 포획된 상태는, 상술한 바와 같이, 상기 액상의 물질(SB)은 상기 미세 공동 및/또는 상기 나노 사이즈의 구멍 사이에서 유동할 수 있는 상태를 포함하는 것으로 정의한다.
상기 액상의 물질(SB)은 아래와 같이, 베이스 물질(BS)과 첨가 물질(AS)로 나누어 고려될 수 있다.
상기 베이스 물질(BS)은, 유동성을 가지는 액상의 물질(SB)일 수 있다.
상기 첨가 물질(AS)은 상기 베이스 물질(BS)에 혼합되어 유동성을 가지는 물질일 수 있다. 다시 말해, 상기 베이스 물질(BS)은 용매일 수 있다. 상기 첨가 물질(AS)은 상기 용매에 용해되는 용질 혹은 상기 용매에 녹지 않는 입자일 수 있다.
상기 베이스 물질(BS)은, 상기 그물 구조체(NS)가 형성하는 매트릭스 내부에서 유동할 수 있는 물질일 수 있다. 한편, 베이스 물질(BS)은 그물 구조체(NS)에 균일하게 분포할 수 있고, 그물 구조체(NS)의 일부 영역에 한하여 분포할 수도 있다. 상기 베이스 물질(BS)은, 단일 성분을 가지는 액체일 수 있다.
상기 첨가 물질(AS)은, 베이스 물질(BS)과 섞이거나 베이스 물질(BS)에 녹는 물질일 수 있다. 예컨대, 첨가 물질(AS)은, 베이스 물질(BS)을 용매로 하여 용질로서 기능할 수 있다. 상기 첨가 물질(AS)은, 베이스 물질(BS)에 균일하게 분포될 수 있다.
상기 첨가 물질(AS)은, 상기 베이스 물질(BS)에 녹지 않는 미소 입자일 수 있다. 예컨대, 첨가 물질(AS)은, 콜로이드 분자, 미생물 등의 미소 입자를 포함할 수 있다.
상기 첨가 물질(AS)은, 그물 구조체(NS)가 형성하는 미세 공동들보다 큰 입자를 포함할 수 있다. 만약 상기 미세 공동들의 크기가 상기 첨가 물질(AS)에 포함된 입자의 크기 보다 더 작은 경우, 상기 첨가 물질(AS)의 유동성은 제한될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 첨가 물질(AS)은, 상기 패치(PA)에 선택적으로 포함되는 성분을 포함할 수 있다.
한편, 상기 첨가 물질(AS)은, 상술한 베이스 물질(BS)과의 관계에서, 반드시 양적으로 열세하거나, 기능적으로 열위에 있는 물질을 의미하는 것은 아니다.
이하에서, 상기 패치(PA)에 포획된 상기 액상의 물질(SB)의 특성은 상기 패치(PA)의 특성으로 간주될 수 있다. 즉, 상기 패치(PA)의 특성(characteristics)은 상기 패치(PA)에 포획된 물질의 특성에 의존할 수 있다.
1.2.2 특성 (characteristic)
본 출원에 따르는 패치(PA)는 상술한 바와 같이 그물 구조체(NS)를 포함할 수 있다. 상기 패치(PA)는 상기 그물 구조체(NS)에 의해 상기 액상의 물질(SB)을 취급할 수 있다. 상기 패치(PA)는, 상기 패치(PA) 내에 포획되어 있는 액상의 물질(SB)이 그 고유의 특성을 적어도 일부 유지하도록 할 수 있다.
일 예로, 상기 액상의 물질(SB)이 분포하는 상기 패치(PA)의 영역에서 물질의 확산이 일어날 수 있고, 표면장력 등의 힘이 작용할 수 있다.
상기 패치(PA)는 물질의 열운동, 밀도 또는 농도 차이에 의하여 대상 물질이 확산되도록 하는 액체 환경을 제공할 수 있다. 일반적으로 '확산'이라 함은 농도의 차이에 의해 물질을 이루고 있는 입자들이 농도가 높은 쪽에서 농도가 낮은 쪽으로 퍼져 나가는 것을 의미하는 것이다. 이러한 확산 현상은 기본적으로 분자의 운동 (기체나 액체 내에서의 병진 운동, 고체 내 에서의 진동 운동 등)에 의해 발생되는 결과적인 현상으로 이해될 수 있다. 본 출원에 있어서, '확산'이라 함은 농도 혹은 밀도의 차이에 의해 입자들이 농도가 높은 곳에서 농도가 낮은 곳으로 퍼져 나가는 현상을 일컫는 것에 더하여, 농도가 서로 균일한 상태에서도 발생하게 되는 분자의 불규칙 운동에 의한 입자들의 이동 현상까지도 일컫는 것으로 한다. 또한, 입자의 '불규칙 운동'이라는 표현도, 특별한 언급이 없는 한, '확산'과 동일한 의미로 사용하기로 한다. 상기 확산되는 대상 물질은 상기 액상의 물질(SB)에 용해되는 용질일 수 있고, 상기 용질은 고체, 액체 혹은 기체 상태로 제공될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 패치(PA)에 의해 포획되는 액상의 물질(SB) 중 불균일하게 분포하는 물질은 상기 패치(PA)에 의해 제공되는 공간에서 확산될 수 있다. 다시 말해, 첨가 물질(AS)은 상기 패치(PA)에 의해 정의되는 공간에서 확산할 수 있다.
상기 패치(PA)가 취급하는 액상의 물질(SB) 중 불균일하게 분포하는 물질 또는 상기 첨가 물질(AS)은 상기 패치(PA)의 상기 그물 구조체(NS)에 의하여 제공되는 미세 공동들 내에서 확산할 수 있다. 또한, 상기 불균일하게 분포하는 물질 또는 상기 첨가 물질(AS)이 확산할 수 있는 영역은 상기 패치(PA)와 다른 물질이 접촉되거나 연결됨으로써 변경될 수 있다.
또한, 상기 불균일하게 분포하는 물질 또는 상기 첨가 물질(AS)가 상기 패치(PA) 내에서 혹은 상기 패치(PA)와 연결된 외부 영역 내에서 확산한 결과, 상기 물질 또는 상기 첨가 물질(AS)의 농도가 균일하게 된 후에도, 상기 물질 또는 상기 첨가 물질(AS)은 상기 패치(PA)의 내부 및/또는 상기 패치(PA)와 연결된 외부 영역 내에서 분자의 불규칙 운동에 의해 끊임없이 이동할 수 있다.
상기 패치(PA)는 친수성 또는 소수성의 성질을 띠도록 구현될 수 있다. 다시 말해, 상기 패치(PA)의 상기 그물 구조체(NS)는 친수성 또는 소수성의 성질을 가질 수 있다.
상기 그물 구조체(NS)와 상기 액상의 물질(SB)의 성질이 유사한 경우, 상기 그물 구조체(NS)는 상기 액상의 물질(SB)을 보다 효과적으로 취급할 수 있다.
상기 베이스 물질(BS)의 성질은 극성을 띠는 친수성이거나, 극성을 띠지 않는 소수성의 물질일 수 있다. 또한, 상기 첨가 물질(AS)의 성질은 친수성이거나, 소수성일 수 있다.
상기 액상의 물질(SB)의 성질은 상기 베이스 물질(BS) 및/또는 상기 첨가 물질(AS)과 관련될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 물질(BS)과 상기 첨가 물질(AS)이 모두 친수성인 경우, 상기 액상의 물질(SB)은 친수성일 수 있고, 상기 베이스 물질(BS)과 상기 첨가 물질(AS) 모두 소수성인 경우, 상기 액상의 물질(SB)은 소수성일 수 있다. 상기 베이스 물질(BS)과 상기 첨가 물질(AS)의 극성이 서로 다른 경우, 상기 액상의 물질(SB)은 친수성일 수도 있고, 소수성일 수도 있다.
상기 그물 구조체(NS)의 극성과 상기 액상의 물질(SB)의 극성이 모두 친수성이거나 혹은 소수성인 경우, 상기 그물 구조체(NS)와 상기 액상의 물질(SB) 사이에는 인력이 작용할 수 있다. 상기 그물 구조체(NS)와 상기 액상의 물질(SB)의 극성이 서로 반대인 경우, 예를 들어, 상기 그물 구조체(NS)의 극성이 소수성이고 상기 액상의 물질(SB)이 친수성을 띠고 있는 경우, 상기 그물 구조체(NS)와 상기 액상의 물질(SB) 사이에는 척력이 작용할 수 있다.
상술한 성질에 기초하여, 상기 패치(PA)는 단독으로, 복수로, 혹은 다른 매체(medium)와 함께 목적하는 반응을 유도하기 위하여 이용될 수 있다. 이하에서는, 상기 패치(PA)의 기능적인 측면에 대하여 기술한다.
다만, 이하에서는, 설명의 편의를 위하여, 상기 패치(PA)는 친수성의 용액이 포함될 수 있는 겔 상인 것으로 가정한다. 다시 말해, 상기 패치(PA)의 그물 구조체(NS)는, 특별한 언급이 없는 경우, 친수성의 성질을 갖는 것으로 가정하고 설명한다.
그러나, 본 출원의 권리 범위가 친수성의 성질을 가지는 겔 상의 패치(PA)로 한정하여 해석하여서는 안되고, 소수성의 성질을 띄는 용액을 포함하는 겔 상의 패치(PA) 이외에도, 용매가 제거된 겔 상의 패치(PA) 및 본 출원에 따르는 기능을 구현하는 것이 가능하다면 졸 상의 패치(PA)에까지 권리 범위가 미칠 수 있음은 물론이다.
2. 패치의 기능
본 출원에 따르는 패치는, 상술한 특성에 기인하여, 몇몇 유용한 기능을 가질 수 있다. 다시 말해, 상기 패치는 액상의 물질(SB)을 점유함으로써, 상기 액상의 물질(SB)의 거동에 관여할 수 있다.
이에 따라, 이하에서는 상기 패치(PA)와의 관계에서 상기 물질의 거동 양태에 따라, 상기 패치(PA)가 형성하는 소정의 영역에서 상기 물질의 상태가 정의되는 레저버 기능 및 상기 패치(PA)의 외부 영역을 포함하여 상기 물질의 상태가 정의되는 채널링 기능으로 나누어 살펴본다.
2.1 레저버(Reservoir)
2.1.1 의의
본 출원에 따른 패치(PA)는, 상술한 바와 같이 상기 액상의 물질(SB)을 포획할 수 있다. 다시 말해, 상기 패치(PA)는 레저버의 기능을 수행할 수 있다.
상기 패치(PA)는 상기 그물 구조체(NS)를 통해 상기 그물 구조체(NS)에 형성되는 다수의 미세 공동에 액상의 물질(SB)을 포획(capture)할 수 있다. 상기 액상의 물질(SB)은 상기 패치(PA)의 3차원 그물 구조체(NS)에 의해 형성되는 미세 공동들의 적어도 일부를 점유하거나, 상기 그물 구조체(NS)에 형성된 나노 사이즈의 구멍(pore) 등에 침투할 수 있다.
상기 패치(PA)에 위치된 액상의 물질(SB)은, 상기 복수의 미세 공동에 분포한다고 하더라도, 액체의 성질을 잃지 아니한다. 즉, 액상의 물질(SB)은 패치(PA)에서도 유동성을 가지고, 상기 패치(PA)에 분포된 액상의 물질(SB)에서는 물질의 확산이 일어날 수 있으며, 상기 물질에 적절한 용질이 용해될 수 있다.
이하, 패치(PA)의 레저버 기능에 대하여 보다 상세히 기술한다.
2.1.2 저장(contain)
본 출원에서 패치(PA)는, 상술한 특성에 의하여, 대상 물질을 포획할 수 있다. 상기 패치(PA)는 외부 환경의 변화에 대하여 일정 범위 내에서 저항성을 가질 수 있다. 이를 통해, 상기 패치(PA)는 상기 물질을 포획된 상태로 유지할 수 있다. 상기 포획의 대상이 되는 액상의 물질(SB)은 상기 3차원의 그물 구조체(NS)를 점유할 수 있다. 　
이하, 상기와 같은 패치(PA)의 기능을 편의상, 저장이라고 한다.
다만, 상기 패치(PA)가 상기 액상 물질을 저장한다는 말의 의미는, 상기 그물 구조에 의해 형성되는 공간에 상기 액상 물질이 저장되는 것 및/또는 상기 그물 구조체(NS)를 구성하는 프레임 구조체에 상기 액상 물질이 저장되는 것을 모두 아우르는 것으로 정의한다.
상기 패치(PA)는 액상의 물질(SB)을 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 패치(PA)의 그물 구조체(NS)와 상기 액상의 물질(SB)과의 관계에서 작용하는 인력에 의해, 상기 패치(PA)는 액상의 물질(SB)을 저장할 수 있다. 상기 액상의 물질(SB)은 일정 세기 이상의 인력으로 상기 그물 구조체(NS)와 결합하여 저장될 수 있다.
상기 패치(PA)에 저장되는 액상의 물질(SB)의 성질은 상기 패치(PA)의 성질에 따라 구분될 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 패치(PA)가 친수성의 성질을 띠는 경우, 일반적으로 극성을 가지는 친수성의 액상의 물질(SB)과 결합하여, 상기 친수성의 액상의 물질(SB)을 상기 3차원 미세 공동들에 저장할 수 있다. 혹은, 상기 패치(PA)가 소수성의 성질을 띠는 경우, 소수성의 액상의 물질(SB)을 상기 3차원 그물 구조체(NS)의 미세 공동에 저장할 수 있다.
또한, 상기 패치(PA)에 저장될 수 있는 물질의 양은, 상기 패치(PA)의 부피에 일정 비율 비례할 수 있다. 다시 말해, 즉, 상기 패치(PA)에 저장되는 물질의 양은 상기 패치(PA)의 형태에 기여하는 지지체로서 3차원의 그물 구조체(NS)의 양에 일정 비율 비례할 수 있다. 다만, 저장할 수 있는 상기 물질의 양과 상기 패치(PA)의 부피 관계는 일정한 비례 상수를 가지는 것은 아니며, 상기 그물 구조의 설계 혹은 제조 방식에 따라 저장할 수 있는 상기 물질의 양과 상기 패치(PA)의 부피 관계는 달라질 수 있다.
상기 패치(PA)에 저장된 물질의 양은 시간의 흐름에 따라 증발, 탈락 등에 의하여　감소할 수 있다. 또한, 상기 패치(PA)에 물질을 추가적으로 투입하여 상기 패치(PA)에 저장된　물질의 함유량을 증가 또는 유지 시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 패치(PA)에는 수분의 증발을 억제하기 위한 수분 보존제 등이 첨가되어 있을 수 있다.
상기 패치(PA)는, 상기 액상의 물질(SB)의 보관에 용이한 형태로 구현될 수 있다. 이는, 상기 물질이 습도, 광량, 온도 등 환경의 영향을 받는 경우에, 상기 물질의 변성을 최소화하기 위하여 상기 패치(PA)가 구현될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, 상기 패치(PA)가 박테리아 등과 같은 외부의 요인에 의해 변성되는 것을 방지하기 위하여, 상기 패치(PA)는 박테리아 억제제 등으로 처리될 수 있다.
한편, 상기 패치(PA)에는 복수의 성분을 가지는 액상의 물질(SB)이 저장될 수 있다. 이 때, 복수 성분의 물질은, 기준 시점 이전에 상기 패치(PA)에 함께 위치되거나, 일차로 투입되는 물질이 상기 패치(PA)에 우선 저장되고 일정 시간 지난 이후에 상기 패치(PA)에 이차 물질이 저장되는 것도 가능하다. 예컨대 패치(PA)에 두 가지 성분의 액상의 물질(SB)이 저장되는 경우, 상기 패치(PA)의 제조시 두 가지 성분이 상기 패치(PA)에 저장되거나, 상기 패치(PA)의 제조시에는 한 가지 성분만이 상기 패치(PA)에 저장되고 추후 나머지 하나가 저장되거나, 상기 패치(PA)의 제작 이후 두 가지의 성분이 순차로 저장될 수 있을 것이다.
또한, 상기 패치(PA) 내에 저장 되어 있는 물질은, 전술한 바와 같이, 기본적으로 유동성을 나타낼 수 있으며, 또한 상기 패치(PA) 내에서 분자 운동에 의한 불규칙 운동 내지 확산 운동을 할 수 있다.
2.1.3 반응 공간(space)을 제공
도 3 및 도 4는 본 출원에 따른 패치의 기능 중 일 예로서 반응 공간을 제공하는 것에 대하여 도시한 도면들이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원에 따른 패치(PA)는 공간을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 다시 말해, 상기 패치(PA)는 상기 그물 구조체(NS)에 의해 형성된 공간 및/또는 상기 그물 구조체(NS)를 구성하는 공간을 통해 상기 액상의 물질(SB)이 이동할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
상기 패치(PA)는, 입자의 확산 및/또는 입자의 불규칙 운동 이외의 활동(이하, 확산 이외의 활동이라 함)을 위한 공간을 제공할 수 있다. 확산 이외의 활동이란, 화학적인 반응을 의미할 수 있으나 이에 한정되지 아니하고 물리적인 상태 변화를 의미할 수도 있다. 보다 상세하게는, 확산 이외의 활동이란, 상기 활동 전후로 상기 물질의 화학적 조성이 변화하는 화학 반응, 상기 물질에 포함된 성분들 간의 특이적 결합 반응, 상기 물질에 포함되고 불균일하게 분포하는 용질 또는 입자의 균일화, 상기 물질에 포함된 일부 성분의 응집 또는 상기 물질 일부의 생물학적인 활동을 포함할 수 있다.
한편, 상기 활동에 복수의 물질이 관여하는 경우, 복수의 물질은 기준 시점 이전에 상기 패치(PA)에 함께 위치될 수 있다. 상기 복수의 물질은, 순차로 투입될 수 있다.
상기 패치(PA)의 환경 조건을 변경함으로써, 상기 패치(PA)의 상기 확산 이외의 활동을 위한 공간을 제공하는 기능의 효율을 증진할 수 있다. 예를 들어, 상기 패치(PA)의 온도 조건을 변화시키거나 전기적인 조건을 부가하여 상기 활동을 촉진하거나 활동의 개시를 유도할 수 있다.
도 3 및 도 4에 따르면, 상기 패치(PA)에 위치된 제1 물질(SB1) 및 제2 물질(SB2)은 상기 패치(PA) 내부에서 반응하여 제3 물질(SB3)으로 변형되거나, 상기 제3 물질(SB3)을 생성할 수 있다.
2.2 Channel(채널)
2.2.1 의의
상기 패치(PA)와 외부 영역의 사이에서 물질의 이동이 발생할 수 있다. 또한, 상기 패치(PA)로부터 상기 패치(PA)의 외부 영역으로 물질이 이동되거나, 상기 외부 영역으로부터 상기 패치(PA)로 물질이 이동될 수 있다.
상기 패치(PA)는 물질의 이동 경로를 형성하거나 물질의 이동에 관여할 수 있다. 보다 상세하게는, 패치(PA)는, 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB)의 이동에 관여하거나, 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB)을 통해 외부 물질의 이동에 관여할 수 있다. 상기 패치(PA)로부터 상기 베이스 물질(BS) 또는 상기 첨가 물질(AS)이 빠져나가거나, 외부 영역으로부터 상기 패치(PA)로 외부 물질이 유입될 수 있다.
상기 패치(PA)는, 물질의 이동 통로의 기능을 제공할 수 있다. 즉, 상기 패치(PA)는 물질의 이동에 관여하여 물질 이동의 채널 기능을 제공할 수 있다. 상기 패치(PA)는, 상기 액상의 물질(SB)이 갖는 고유한 성질에 기인하여 물질 이동의 통로(channel)를 제공할 수 있다.
상기 패치(PA)는, 상기 외부 영역과 연결되었는지 여부에 따라, 상기 외부 영역과의 사이에서 상기 액상의 물질(SB)의 이동이 가능한 상태 또는 상기 외부 영역과의 사이에서 상기 액상의 물질(SB)의 이동이 불가능한 상태를 가질 수 있다. 또한, 상기 패치(PA)와 상기 외부 영역 사이의 채널링(channeling)이 개시되면 상기 패치(PA)는 특유한 기능들을 가질 수 있다.
이하에서는, 상기 물질의 이동이 가능한 상태와 상기 물질의 이동이 불가능한 상태에 대하여 먼저 설명하고, 상기 패치(PA)가 특유한 기능들을 수행함에 있어서, 상기 패치(PA)와 상기 외부 영역의 연결 여부와 연계하여 상세히 기술한다.
기본적으로, 상기 패치(PA)와 상기 외부 영역 사이에서, 상기 액상의 물질(SB)의 이동이 발생하는 기본적인 이유는 물질의 불규칙 운동 및/또는 확산에 기인한다. 다만, 상기 패치(PA)와 상기 외부 영역 사이에서 물질의 이동을 제어하기 위하여, 외부 환경 요인을 제어하는 것(예를 들어, 온도 조건의 제어, 전기적 조건의 제어 등)이 가능한 것은 이미 설명한 바 있다.
2.2.2 이동 가능한 상태(movable state)
상기 물질이 이동 가능한 상태에서는 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB) 및/또는 상기 외부 영역에 위치된 물질 간의 유동이 발생할 수 있다. 상기 물질이 이동 가능한 상태에서는 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB) 및 상기 외부 영역 사이에서 물질의 이동(move)이 발생할 수 있다.
예를 들어, 상기 물질이 이동 가능한 상태에서는 상기 액상의 물질(SB) 또는 상기 액상의 물질(SB)의 일부 성분이 상기 외부 영역으로 확산하거나 또는 불규칙 운동에 의하여 이동할 수 있다. 또는, 상기 물질이 이동 가능한 상태에서는 상기 외부 영역에 위치된 외부 물질 또는 상기 외부 물질의 일부 성분이 상기 패치(PA)의 액상의 물질(SB)로 확산하거나 또는 불규칙 운동에 의하여 이동할 수 있다.
상기 물질이 이동 가능한 상태는 접촉을 통해 유발될 수 있다. 상기 접촉이란, 상기 패치(PA)에 포획된 상기 액상의 물질(SB)이 상기 외부 영역과 연결되는 것을 의미할 수 있다. 상기 접촉이란, 상기 액상의 물질(SB)의 유동 영역이 상기 외부 영역과 적어도 일부 중첩되는 것을 의미할 수 있다. 상기 접촉이란, 상기 외부 물질이 상기 패치(PA)의 적어도 일부와 연결되는 것을 의미할 수 있다. 상기 물질이 이동 가능한 상태는, 상기 포획된 액상의 물질(SB)이 유동 가능한 범위가 확장되는 것으로 이해될 수 있다. 다시 말해, 상기 물질이 이동 가능한 상태에서는, 상기 액상이 물질의 유동 가능한 범위가 상기 포획된 액상의 물질(SB)의 상기 외부 영역의 적어도 일부를 포함하도록 확장될 수 있다. 예컨대, 상기 액상의 물질(SB)이 상기 외부 영역과 접촉된 경우, 상기 포획된 액상의 물질(SB)이 유동 가능한 범위는 상기 접촉된 외부 영역의 적어도 일부를 포함하도록 확장될 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 외부 영역이 외부 플레이트인 경우, 상기 액상의 물질(SB)이 유동 가능한 영역이 상기 외부 플레이트의 상기 액상의 물질(SB)과 접촉하는 영역을 포함하도록 확장될 수 있다.
2.2.3 이동 불가능한 상태(immovable state)
상기 물질이 이동 불가능한 상태에서는 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB) 및 상기 외부 영역 사이에서 물질의 이동(move)이 발생하지 않을 수 있다. 다만, 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB) 및 상기 외부 영역에 위치된 외부 물질 각각에서는 물질의 이동이 발생할 수 있음은 물론이다.
상기 물질이 이동 불가능한 상태는, 상기 접촉이 해제되는 상태일 수 있다. 다시 말해, 상기 패치(PA)가 상기 외부 영역의 접촉이 해제된 상태에서는 상기 패치(PA)에 잔존하는 액상의 물질(SB)과 상기 외부 영역 또는 상기 외부 물질에서는 물질의 이동이 가능하지 않게 된다.
보다 구체적으로, 상기 접촉이 해제된 상태는 상기 패치(PA)에 포획된 상기 액상의 물질(SB)이 상기 외부 영역과 연결되지 않은 상태를 의미할 수 있다. 상기 접촉이 해제된 상태는 상기 액상의 물질(SB)이 상기 외부 영역에 위치된 외부 물질과 연결되지 않은 상태를 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 물질의 이동이 불가능한 상태는 상기 패치(PA)와 외부 영역이 분리됨으로써 유발될 수 있다.
본 명세서에서 정의된 '이동 가능한 상태'는 '이동 불가능한 상태'와 구별되는 의미를 가지나, 시간의 흐름, 환경의 변화 등에 의하여 상태 간의 전이가 발생할 수 있다. 다시 말해, 상기 패치(PA)가 이동 가능한 상태이었다가 이동 불가능한 상태가 될 수 있고, 이동 불가능한 상태였다가 이동 가능한 상태가 될 수 있으며, 상기 패치(PA)가 이동 가능한 상태이었다가 이동 불가능한 상태가 된 후 다시 이동 가능한 상태가 되는 것 역시 가능하다.
2.2.4 기능의 구분
2.2.4.1 전달
본 출원에서, 패치(PA)는, 상술한 특성에 기인하여, 상기 패치(PA)에 점유된 액상의 물질(SB) 중 적어도 일부를 목적하는 외부 영역으로 전달할 수 있다. 상기 물질의 전달은 일정 조건이 만족됨에 따라 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB)의 일부가 상기 패치(PA)로부터 분리(separate)되는 것을 의미할 수 있다. 상기 액상의 물질(SB)이 일부 분리되는 것은, 일부 물질이 상기 패치(PA)의 영향이 미치는 영역으로부터 추출되거나(extracted) 방사(emitted)되거나 해방(released)되는 것을 의미할 수 있다. 이는, 상술한 패치(PA)의 채널 기능의 하위 개념으로서, 상기 패치(PA)에 위치한 물질의 상기 패치(PA) 외부로의 전달(delivery)을 정의한 것으로 이해될 수 있다.
상기 목적하는 외부 영역은 다른 패치(PA), 건조된 영역, 또는 액체 영역 일 수 있다.
상기 전달이 발생하기 위한 상기 일정 조건은, 온도 변화, 압력 변화, 전기적 특성 변화, 물리적 상태 변화 등 환경 조건으로 정해질 수 있다. 예컨대, 상기 패치(PA)가 상기 패치(PA)의 그물 구조체(NS)보다 상기 액상의 물질(SB)과 결합력이 강한 물체와 접촉한 경우 상기 액상의 물질(SB)은 상기 접촉한 물체와 화학적으로 결합할 수 있게 되고, 결과적으로 상기 액상의 물질(SB)의 적어도 일부가 상기 물체로 전달될 수 있다.
이하, 상기와 같은 패치(PA)의 기능을 편의상, 전달이라 한다.
상기 전달은, 상기 패치(PA)와 상기 외부 영역 사이에서 상기 액상의 물질(SB)이 이동 가능(movable) 상태 및 상기 패치(PA)와 상기 외부 영역 사이에서 상기 액상의 물질(SB)이 이동 불가능한 상태를 거쳐(via/through) 발생할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 액상의 물질(SB)이 상기 이동 가능한 상태가 되면, 상기 패치(PA)와 상기 외부 영역 사이에서 확산할 수 있으며 또는 불규칙 운동에 의해 상기 외부 영역으로 이동할 수 있다. 다시 말해, 상기 액상의 물질(SB)에 포함된 베이스 용액 및/또는 첨가 물질(AS)은 상기 패치(PA)에서 상기 외부 영역으로 이동할 수 있다. 상기 액상의 물질(SB)이 상기 이동 불가능한 상태에서는, 상기 패치(PA)와 상기 외부 영역 사이에서 이동이 불가능해 진다. 다시 말해, 상기 액상의 물질(SB)의 확산 및/또는 불규칙 운동으로 인해 상기 패치(PA)에서 상기 외부 영역으로 이동되었던 물질 중 일부는, 상기 이동 가능 상태에서 상기 이동 불가능한 상태로의 전환으로 인해, 다시 상기 패치(PA)로 이동할 수 없게 된다. 그로 인해, 상기 액상의 물질(SB) 중 일부는 상기 외부 영역으로 일부 전달될 수 있다.
상기 전달은, 상기 액상의 물질(SB) 및 상기 그물 구조체(NS) 간의 인력과 상기 액상의 물질(SB) 및 상기 외부 영역 또는 상기 외부 물질 간의 인력의 차이에 따라 수행될 수 있다. 상기 인력은 극성의 유사성 또는 특이적 결합관계로부터 기인할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 액상의 물질(SB)이 친수성이고, 상기 패치(PA)의 그물 구조체(NS)에 비해 상기 외부 영역 또는 상기 외부 물질이 더 친수성이 강한 경우, 상기 이동 가능한 상태 및 상기 이동 불가능한 상태를 거쳐 상기 패치(PA)에 포획되어 있던 액상의 물질(SB)의 적어도 일부는 상기 외부 영역으로 전달될 수 있다.
상기 액상의 물질(SB)의 전달은 선택적으로도 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 액상의 물질(SB)에 포함된 일부 성분과 상기 외부 물질 사이에 특이적 결합관계가 존재하는 경우, 상기 물질이 이동 가능한 상태 및 상기 물질의 이동이 불가능한 상태를 거쳐 상기 일부 성분의 선택적 전달이 발생될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 패치(PA)가 평판 형태의 외부 플레이트(PL)로 물질을 전달하는 경우를 상정하면, 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB) 중 일부(예를 들어, 용질의 일부)와 특이적으로 결합하는 물질이 상기 외부 플레이트(PL)에 도포되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 패치(PA)는 상기 이동 가능 상태 및 상기 이동 불가능 상태를 거쳐, 상기 외부 플레이트(PL)에 도포된 물질과 특이적으로 결합하는 용질의 일부를 상기 패치(PA)에서 상기 플레이트(PL)로 선택적으로 전달할 수 있다.
이하, 상기 물질이 이동되는 다른 영역의 몇 가지 예시에 따라, 상기 패치(PA)의 기능으로서 전달에 대하여 설명한다. 다만, 구체적인 설명을 함에 있어 상기 액상의 물질(SB)의 "방출" 및 상기 액상의 물질(SB)의 "전달"의 개념이 혼용될 수 있다.
여기에서는, 상기 패치(PA)에서 별도의 외부 플레이트(PL)로 액상의 물질(SB)이 전달되는 경우를 설명한다. 예컨대, 상기 패치(PA)에서 슬라이드 글라스와 같은 플레이트(PL)로 물질이 이동되는 경우를 고려할 수 있다.
상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)가 접촉됨에 따라 상기 패치(PA)에 포획되어 있던 상기 액상의 물질(SB)은 적어도 일부 상기 플레이트(PL)로 확산되어 이동하거나 또는 불규칙 운동에 의하여 이동할 수 있다. 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉이 분리되면, 상기 패치(PA)로부터 상기 플레이트(PL)로 이동되었던 일부 물질(즉, 상기 액상의 물질(SB) 중 일부)이 상기 패치(PA)로 다시 이동할 수 없게 된다. 그 결과, 상기 패치(PA)로부터 상기 플레이트(PL)로 상기 일부 물질이 전달될 수 있다. 이 때, 상기 전달되는 일부 물질은, 상기 첨가 물질(AS)일 수 있다. 상기 접촉과 분리에 의해 상기 패치(PA) 내의 물질이 '전달'되기 위해서는, 상기 물질과 상기 플레이트(PL) 사이에 작용하는 인력 및/또는 결합력이 존재하여야 하고, 그 인력 및/또는 결합력이 상기 물질과 상기 패치(PA) 사이에서 작용하는 인력 보다 더 커야 한다. 따라서, 전술한 '전달 조건'이 만족되지 않는 경우, 상기 패치(PA) 및 상기 플레이트(PL) 사이에서의 물질의 전달은 발생하지 않을 수도 있다.
또한, 상기 패치(PA)에 온도 또는 전기적인 조건을 제공하여 물질의 전달을 제어할 수 있다.
상기 패치(PA)에서 상기 플레이트(PL)로의 물질 이동은, 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉 면적에 의존할 수 있다. 예를 들어, 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)가 접촉하는 면적에 따라 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 물질 이동 효율이 증감될 수 있다.
상기 패치(PA)가 복수의 성분을 포함하는 경우에, 일부 성분만이 선택적으로 상기 외부 플레이트(PL)로 이동될 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 외부 플레이트(PL)에는 상기 복수의 성분 중 일부 성분과 특이적으로 결합하는 물질이 고정되어 있을 수 있다. 이 때, 상기 외부 플레이트(PL)에 고정된 물질은 액체 혹은 고체 상태일 수 있고, 상기 별도의 영역에 고정되어 있을 수 있다. 이 경우, 상기 패치(PA)와 상기 별도의 영역의 접촉 등으로 상기 복수의 성분 중 일부 물질이 상기 플레이트(PL)로 이동하여 특이적 결합을 형성하고, 상기 패치(PA)가 상기 플레이트(PL)로부터 분리되는 경우, 일부 성분만이 상기 플레이트(PL)로 선택적으로 방출될 수 있다.
도 5 내지 7은 본 출원에 따른 패치(PA)의 기능 중 물질의 전달의 일 예로서, 상기 패치(PA)로부터 외부 플레이트(PL)로의 물질의 전달을 도시한다. 도 5 내지 7에 따르면, 상기 패치(PA)는 외부 플레이트(PL)와 접촉함으로써 상기 패치(PA)에 저장된 물질의 일부를 상기 플레이트(PL)로 전달할 수 있다. 이때, 상기 물질을 전달하는 것은, 상기 플레이트와 접촉함으로써 상기 물질의 이동이 가능해질 수 있다. 이 때 상기 플레이트와 상기 패치(PA)가 접촉하는 접촉면 인근에 수막(WF) 이 형성될 수 있으며, 상기 형성된 수막(WF)을 통하여 상기 물질의 이동이 가능하게 될 수 있다.
여기에서는, 상기 패치(PA)로부터 유동성을 가지는 물질(SL)로 상기 액상의 물질(SB)이 전달되는 경우를 설명한다. 여기서, 유동성을 가지는 물질(SL)이라 함은, 별도의 저장 공간에 담겨 있거나 흐르는 상태의 액상의 물질 일 수 있다.
상기 패치(PA)와 상기 유동성이 있는 물질이 접촉(예를 들어, 용액에 패치(PA)를 투입)됨에 따라 상기 패치(PA)에 포획되어 있던 액상의 물질(SB)은 적어도 일부 상기 유동성을 가지는 물질(SL)로 확산되어 이동하거나 또는 불규칙 운동에 의하여 이동할 수 있다. 상기 패치(PA)와 상기 유동성이 있는 물질이 분리되면, 상기 패치(PA)로부터 상기 유동성이 있는 물질로 이동되었던 상기 액상의 물질(SB) 중 일부가 상기 패치(PA)로 다시 이동할 수 없게 됨으로써, 상기 패치(PA)에 있던 일부 물질이 상기 유동성이 있는 물질로 전달될 수 있다.
상기 패치(PA)와 상기 유동성을 가지는 물질(SL) 사이의 물질 이동은, 상기 패치(PA)와 상기 유동성을 가지는 물질(SL)의 접촉 면적에 의존할 수 있다. 예를 들어, 상기 패치(PA)와 상기 유동성을 가지는 물질(SL)이 접촉하는 면적(예컨대, 상기 패치(PA)가 용액 등에 투입되는 깊이)에 따라, 상기 패치(PA)와 상기 유동성을 가지는 물질(SL)의 물질 이동 효율이 증감될 수 있다.
또한, 상기 패치(PA)와 상기 유동성을 가지는 물질(SL) 사이의 물질 이동은 상기 패치(PA)와 상기 유동성이 있는 물질의 물리적인 분리를 통해 제어될 수 있다.
상기 액상의 물질(SB) 중 상기 첨가 물질(AS)의 분포 농도가 상기 유동성이 있는 물질에서의 상기 첨가 물질(AS)의 분포 농도와 상이하여, 상기 패치(PA)로부터 상기 유동성이 있는 물질로 상기 첨가 물질(AS)이 전달될 수도 있다.
다만, 상기 패치(PA)가 상기 유동성을 가지는 물질(SL)로 상기 액상의 물질(SB)을 전달함에 있어서, 상기 패치(PA)와 상기 유동성을 가지는 물질(SL) 사이의 물리적 분리가 필수적인 것은 아니다. 예컨대, 상기 패치(PA)로부터 상기 유동성을 가지는 액체로의 물질 이동의 원인이 되는 힘(driving force / causal force)이 기준값 이하로 작아지거나 사라지게 되는 경우에, 물질의 이동이 중단될 수 있다.
상기 패치(PA)와 상기 유동성을 가지는 물질(SL) 사이에서의 '전달'에 있어서, 전술한 상기 패치(PA)와 상기 유동성을 가지는 물질(SL) 사이에서의 '전달 조건'은 요구되지 않을 수도 있다. 이는 유동성을 가지는 물질(SL)로 이미 이동한 물질들은 상기 유동성을 가지는 물질(SL) 내에서 확산 및/또는 불규칙 운동에 의하여 이동하게 되며, 상기 이동에 의해 상기 이동한 물질과 상기 패치(PA) 사이의 거리가 일정 거리 이상 멀어지게 되면 상기 물질은 상기 유동성을 가지는 물질(SL)로 전달된 것으로 이해할 수 있다. 이는 플레이트(PL)의 경우, 상기 접촉에 의해 확장되는 이동 가능한 범위가 매우 제한적인 범위이기 때문에, 상기 플레이트(PL)로 이동한 물질들과 상기 패치(PA) 사이에서의 인력이 유의미하게 작용할 수 있게 되지만, 상기 유동성을 가지는 물질과 상기 패치(PA)의 관계에 있어서는, 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉에 의해 확장되는 이동 가능한 범위가 상대적으로 훨씬 넓은 범위이기 때문에, 상기 유동성을 가지는 물질(SL)로 이동한 물질들과 상기 패치(PA) 사이에서의 인력이 무의미해지기 때문이다.
도 8 내지 10은 본 출원에 따른 패치(PA)의 기능 중 물질의 전달의 일 예로서, 상기 패치(PA)로부터 유동성이 있는 물질로의 물질의 전달을 도시한다. 도 8 내지 10에 따르면, 상기 패치(PA)는 외부의 유동성이 있는 물질로 상기 패치(PA)에 저장된 물질의 일부를 전달할 수 있다. 상기 저장된 물질의 일부를 전달하는 것은 상기 패치(PA)가 상기 유동성이 있는 물질에 투입되거나 접촉하여, 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB)과 상기 유동성이 있는 물질이 서로 물질의 이동이 가능한 상태를 가지게 됨으로써 이루어질 수 있다.
여기에서는, 상기 패치(PA)로부터 다른 패치(PA)로 물질이 이동하는 경우를 상정한다. 상기 패치(PA)와 상기 다른 패치(PA)가 접촉하는 접촉 영역에서는 상기 패치(PA)에 제공된 상기 액상의 물질(SB)이 적어도 일부 상기 다른 패치(PA)로 이동할 수 있다.
상기 접촉 영역에서는, 상기 각각의 패치(PA)에 제공된 액상의 물질(SB)들이 서로 다른 패치(PA)(the other patch)로 확산되어 이동할 수 있다. 이때, 상기 물질의 이동으로 인해, 상기 각각의 패치(PA)에 제공된 액상의 물질(SB)의 농도가 달라질 수 있다. 본 실시예에 있어서도, 상술한 바와 같이, 상기 패치(PA)와 다른 패치(PA)는 분리될 수 있고, 이 때, 상기 패치(PA)의 액상의 물질(SB) 중 일부가 다른 패치(PA)로 전달될 수 있다.
상기 패치(PA)와 다른 패치(PA) 사이의 물질 이동은 물리적인 상태 변화를 포함하는 환경 조건의 변화에 의해 수행될 수 있다.
상기 패치(PA)와 상기 다른 패치(PA)(another patch) 사이의 물질 이동은, 상기 패치(PA)와 상기 다른 패치(PA)의 접촉 면적에 의존할 수 있다. 예를 들어, 상기 패치(PA)와 상기 다른 패치(PA)가 접촉하는 면적에 따라, 상기 패치(PA)와 상기 다른 패치(PA) 사이의 물질 이동 효율이 증감될 수 있다.
도 11 내지 13은 본 출원에 따른 패치(PA)의 기능 중 물질의 전달의 일 예로서, 상기 패치(PA1)로부터 다른 패치(PA2)로의 물질의 전달을 도시한다. 도 11 내지 13에 따르면, 상기 패치(PA1)는 다른 패치(PA2)로 상기 패치(PA1)에 저장된 물질의 일부를 전달할 수 있다. 상기 물질의 일부를 전달하는 것은 상기 패치(PA1)가 상기 다른 패치(PA2)와 접촉하여, 상기 패치(PA1)에 포획된 액상의 물질(SB)과 상기 다른 패치(PA2)에 포획된 물질이 서로 교류가 가능한 상태를 가지게 됨으로써 이루어질 수 있다.
2.2.4.2 흡수
설명에 앞서, 본 출원에 따른 패치(PA)의 기능 중 ‘흡수’는 상술한 ‘전달’과, 일부 실시예에서 유사하게 취급될 수 있다. 예컨대, 물질의 농도 차에 기인한 물질의 이동을 상정하는 경우, 상기 액상의 물질(SB)의 농도, 특히 상기 첨가 물질(AS)의 농도를 달리하여, 이동되는 물질의 이동 방향을 제어할 수 있다는 점에서 공통되는 측면을 가질 수 있다. 또한, 상기 패치(PA)의 물리적 접촉의 분리를 통한 물질의 이동 제어 및 선택적 흡수 등에서도 마찬가지로 공통될 수 있으며, 이는 본 출원이 속하는 분야의 당업자들에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 출원에 따르는 패치(PA)는, 상술한 특성에 의하여, 외부 물질을 포획할 수 있다. 상기 패치(PA)는, 상기 패치(PA)에 의해 정의되는 영역의 외부에 존재하는 외부 물질을 상기 패치(PA)의 영향이 작용하는 영역으로 인입(pull)할 수 있다. 인입된 상기 외부 물질은 상기 패치(PA)의 상기 액상의 물질(SB)과 같이 포획될 수 있다. 상기 외부 물질을 인입하는 것은, 상기 패치(PA)에 기포획된 액상의 물질(SB)과 상기 외부 물질간의 인력으로부터 기인할 수 있다. 혹은, 상기 외부 물질을 인입하는 것은, 상기 그물 구조체(NS)의 상기 액상의 물질(SB)에 점유되지 아니한 영역과 상기 외부 물질간의 인력으로부터 기인할 수 있다. 상기 외부 물질의 인입은, 상기 표면 장력의 힘으로부터 기인할 수 있다.
이하, 상기와 같은 패치(PA)의 기능을 편의상, 흡수라 한다. 상기 흡수는 상술한 패치(PA)의 채널 기능의 하위 개념으로서, 외부 물질의 상기 패치(PA)로의 이동을 정의한 것으로 이해될 수 있다.
상기 흡수는, 상기 패치(PA)가 상기 물질의 이동이 가능한 상태 및 물질의 이동이 불가능한 상태를 거쳐(via/through) 발생할 수 있다.
상기 패치(PA)가 흡수할 수 있는 물질은 액체, 혹은 고체 상태일 수 있다. 예를 들어, 상기 패치(PA)가 고체 상태의 물질이 포함된 외부 물질과 접촉하는 경우, 상기 패치(PA)에 위치하는 액상의 물질(SB)과 상기 외부 물질에 포함된 고체 상태의 물질과의 인력으로 상기 물질의 흡수가 수행될 수 있다. 다른 예로, 상기 패치(PA)가 액상의 외부 물질과 접촉하는 경우, 상기 패치(PA)에 위치하는 액상의 물질(SB)과 액상의 외부 물질의 결합으로 수행될 수 있다.
상기 패치(PA)로 흡수된 상기 외부 물질은, 상기 패치(PA)를 이루는 그물 구조체(NS)의 미세 공동을 통해 상기 패치(PA)의 내부로 이동하거나, 상기 패치(PA)의 표면에 분포할 수 있다. 상기 외부 물질의 분포 위치는 상기 외부 물질의 분자량 내지는 입자의 크기로부터 정해질 수 있다.
상기 흡수가 이루어지는 동안 상기 패치(PA)의 형상이 변형될 수 있다. 예컨대, 상기 패치(PA)의 부피, 색상 등이 변화할 수 있다. 한편, 상기 패치(PA)에 흡수가 수행되는 동안, 상기 패치(PA)의 흡수 환경에 온도 변화, 물리적 상태 변경 등의 외부 조건을 부가하여 상기 패치(PA)의 흡수를 활성화하거나 늦출 수 있다.
이하, 흡수가 일어나는 경우, 상기 패치(PA)로 흡수되는 물질을 제공하는 외부 영역의 몇 가지 예시에 따라, 상기 패치(PA)의 기능으로서 흡수에 대하여 설명한다.
이하에서는, 상기 패치(PA)가 별도의 외부 플레이트(PL)로부터 외부 물질을 흡수하는 경우를 상정한다. 여기에서, 별도의 외부 기판은, 상기 외부 물질을 흡수하지 아니하되 상기 외부 물질이 위치될 수 있는 플레이트(PL) 등을 예시할 수 있다.
상기 외부 플레이트(PL)에는 물질이 도포되어 있을 수 있다. 특히, 상기 플레이트(PL)에는 분말 형태로 물질이 도포되어 있을 수도 있다. 상기 플레이트(PL)에 도포되어 있는 물질은 단일 성분이거나 복수 성분의 혼합물일 수 있다
상기 플레이트(PL)는, 평판 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 플레이트(PL)는, 상기 물질의 저장성 향상 등을 위하여 형태가 변형될 수 있다. 예를 들어, 웰(well)을 형성하여 저장성을 향상시키거나, 음각 또는 양각으로 플레이트(PL)의 표면을 변형하거나 패터닝된 플레이트(PL)를 이용하여 상기 패치(PA)와의 접촉성을 향상시킬 수도 있다.
본 출원에 따르는 패치(PA)가 상기 플레이트(PL)로부터 물질을 흡수하는 것은, 상기 플레이트(PL)와 상기 패치(PA)의 접촉에 의할 수 있다. 이때, 상기 플레이트(PL)와 상기 패치(PA)간의 접촉면 인근의 접촉 영역에서는, 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB) 및/또는 상기 플레이트(PL)에 도포된 물질로 인한 수막(WF)이 형성될 수 있다. 상기 접촉 영역에 수막(WF, aquaplane)이 형성되면, 상기 플레이트(PL)에 도포되어 있던 물질이 상기 수막(WF)에 포획될 수 있다. 　상기 수막(WF)에 포획된 물질은 상기 패치(PA) 내에서 자유로이 유동할 수 있다.
상기 패치(PA)가 상기 플레이트(PL)와 일정 거리 이상 이격되어 분리된 경우에, 상기 수막(WF)이 상기 패치(PA)에 딸려 이동함으로써 상기 플레이트(PL)에 도포되어 있던 물질이 상기 패치(PA)로 흡수될 수 있다. 상기 플레이트(PL)에 도포되어 있던 물질은, 상기 패치(PA)가 상기 플레이트(PL)와 일정 거리 이상 이격됨에 따라, 상기 패치(PA)로 흡수될 수 있다. 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)가 이격되어 분리되면, 상기 패치(PA)에 제공된 액상의 물질(SB)은 상기 플레이트(PL)로 이동되지 않거나, 미미한 정도의 양만이 상기 패치(PA)로 흡수될 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 도포되어 있는 물질의 전부 또는 일부는 상기 패치(PA)에 포획되어 있는 물질의 전부 또는 일부와 특이적으로 반응할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 패치(PA)가 상기 별도의 플레이트(PL)로부터 물질을 흡수하는 것은, 선택적으로 수행될 수 있다. 특히, 상기 패치(PA)에 포획되어 있는 물질의 일부에 대하여 상기 플레이트(PL)보다 상기 패치(PA)가 더 강한 인력을 가지는 경우에 그러할 수 있다.
일 예로, 상기 플레이트(PL)에 일부 물질이 고정되어 있을 수도 있다. 다시 말해, 상기 플레이트(PL)에 일부 물질은 고정되어 있고 일부 물질은 고정되지 않았거나 유동성을 가지고 도포될 수 있다. 이때, 상기 패치(PA)와 플레이트(PL)가 접촉 및 분리되면, 상기 플레이트(PL)에 도포된 물질 중 고정된 일부 물질을 제외한 물질만이 선택적으로 상기 패치(PA)에 흡수될 수 있다. 이와 달리, 고정 여부와 관계없이 상기 플레이트(PL)에 위치된 물질과 상기 패치(PA)에 포획된 물질의 극성에 기인하여 선택적 흡수가 일어나는 것도 가능하다.
다른 일 예로, 상기 패치(PA)에 포획된 상기 액상의 물질(SB)이 상기 플레이트(PL)에 도포된 물질의 적어도 일부와 특이적으로 결합하는 경우에, 상기 패치(PA)가 상기 플레이트(PL)에 도포되어 있는 물질과 접촉하였다가 분리되는 경우, 상기 플레이트(PL)에 도포된 물질 중 상기 특이적으로 결합하는 적어도 일부만이 상기 패치(PA)로 흡수될 수 있다.
또 다른 일 예로, 상기 플레이트(PL)에 도포된 물질 중 일부는 상기 플레이트(PL)에 미리 고정된 물질과 특이적으로 반응할 수 있다. 이러한 경우에, 상기 플레이트(PL)에 도포된 물질 중 상기 플레이트(PL)에 미리 고정된 물질과 특이적으로 반응하는 물질을 제외한 나머지만을 상기 패치(PA)로 흡수될 수 있다.
도14 내지 16은 본 출원에 따른 패치(PA)의 기능 중 물질의 흡수의 일 예로서, 상기 패치(PA)가 외부 플레이트(PL)로부터 물질을 흡수하는 것을 도시한다. 도 14 내지 16에 따르면, 상기 패치(PA)는 외부 플레이트(PL)로부터 상기 외부 플레이트(PL)에 위치된 물질의 일부를 흡수할 수 있다. 상기 물질을 흡수하는 것은, 상기 패치(PA)가 상기 외부 플레이트(PL)에 접촉함으로써 상기 외부 플레이트(PL)와 상기 패치(PA)의 접촉 영역 인근에 수막(WF)이 형성되고, 상기 수막(WF)을 통하여 상기 물질이 상기 패치(PA)로 이동 가능하게 됨으로써 이루어질 수 있다.
여기에서는, 유동성을 가지는 물질(SL)로부터 상기 패치(PA)로 물질이 흡수되는 경우를 상정한다. 유동성을 가지는 물질(SL)이라 함은, 별도의 저장 공간에 담겨 있거나 흐르는 상태의 액상의 외부 물질일 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 유동성을 가지는 물질(SL)과 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB)이 상호 유동할 수 있는 환경을 가지게 됨으로써, 상기 유동성을 가지는 물질(SL)의 일부 또는 전부가 상기 패치(PA)로 흡수될 수 있다. 이때, 상기 상호 유동할 수 있는 환경은 상기 패치(PA)가 상기 유동성을 가지는 물질(SL)과 적어도 일부 접촉함으로써 형성될 수 있다. 　
상기 패치(PA)가 상기 유동성을 가지는 물질(SL)과 접촉됨으로써 상기 패치(PA)는 상기 유동성을 가지는 물질(SL)과 물질의 이동이 가능한 상태가 될 수 있다. 상기 패치(PA)가 상기 유동성을 가지는 물질(SL)로부터 분리되면 상기 유동성을 가지는 물질(SL)의 적어도 일부는 상기 패치(PA)로 흡수될 수 있다.
상기 유동성을 가지는 물질(SL)로부터 상기 패치(PA)로 물질이 흡수되는 것은, 상기 패치(PA)에 포획된 물질과 상기 유동성을 가지는 물질(SL)의 농도 차이에 의존할 수 있다. 다시 말해, 상기 유동성을 가지는 물질(SL)이 소정의 첨가 물질(AS)에 대하여 가지는 농도보다, 상기 패치(PA)에 포획된 상기 액상의 물질(SB)이 상기 소정의 첨가 물질(AS)에 대하여 가지는 농도가 낮은 경우, 상기 패치(PA)로 상기 소정의 첨가 물질(AS)이 흡수될 수 있다.
한편, 유동성을 가지는 물질(SL)로부터 상기 패치(PA)로 물질이 흡수되는 경우, 상술한 바와 같이 접촉된 상태에서 농도 차이에 의존하는 외에도, 전기적인 요인을 부가하거나, 물리적 조건을 변경하여 상기 패치(PA)의 흡수를 제어할 수 있다. 나아가, 상기 패치(PA)에 포획된 물질과 흡수 대상이 되는 물질이 직접적으로 접촉되지 아니하고, 매개체를 통하여 간접적으로 접촉되어 물질의 흡수가 수행될 수도 있을 것이다.
도17 내지 19는 본 출원에 따른 패치(PA)의 기능 중 물질의 흡수의 일 예로서, 상기 패치(PA)가 유동성을 가지는 물질(SL)로부터 물질을 흡수하는 것을 도시한다. 도17 내지 19에 따르면, 상기 패치(PA)는 상기 유동성을 가지는 물질(SL) 일부를 흡수할 수 있다. 상기 물질을 흡수하는 것은, 상기 패치(PA)가 상기 유동성을 가지는 물질(SL)에 투입되거나 상기 유동성을 가지는 물질(SL)과 접촉함으로써 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB)과 상기 유동성을 가지는 물질(SL)이 서로 이동 가능하게 됨으로써 이루어질 수 있다.
여기에서는, 상기 패치(PA)가 다른 패치(PA)로부터 외부 물질을 흡수하는 경우를 상정한다.
상기 패치(PA)가 상기 다른 패치(PA)로부터 외부 물질을 흡수하는 것은, 상기 흡수되는 외부 물질과 상기 패치(PA)에 기 포획된 물질 및 상기 흡수되는 외부 물질과 상기 패치(PA)로 흡수되지 않는 상기 외부 물질 사이의 결합력의 차이에 의해서, 이루어 질 수 있다. 예를 들어, 상기 흡수되는 물질이 친수성을 띠고, 상기 패치(PA)가 친수성을 띠며 상기 흡수되는 물질과 상기 패치(PA)의 인력이 이 상기 다른 패치(PA)와 상기 흡수되는 물질 사이의 인력에 비해 강한 경우(즉, 상기 패치(PA)가 상기 다른 패치(PA)에 비해 강한 친수성의 성질을 갖는 경우), 상기 패치(PA)와 상기 다른 패치(PA)가 접촉된 후 분리될 때 상기 외부 물질은 상기 패치(PA)로 적어도 일부 흡수될 수 있다.
도 20 내지 22는 본 출원에 따른 패치(PA)의 기능 중 물질의 흡수의 일 예로서, 상기 패치(PA3)가 다른 패치(PA4)로부터 물질을 흡수하는 것을 도시한다. 도 20 내지 22에 따르면, 상기 패치(PA3)는 상기 다른 패치(PA4)에 위치하여 있던 물질을 일부 흡수할 수 있다. 상기 물질을 흡수하는 것은, 상기 패치(PA3)가 다른 패치(PA4)와 접촉함으로써 상기 패치(PA3)에 포획된 액상의 물질(SB)과 상기 다른 패치(PA4)에 포획된 액상의 물질(SB)이 서로 교류할 수 있게 됨으로써 이루어질 수 있다.
한편, 패치(PA)를 구성하는 3차원 그물 구조체(NS)의 프레임 구조체의 상기 패치(PA) 전체 부피에 대한 비율에 따라, 상기 패치(PA)의 상기 흡수되는 외부 물질에 대한 결합력이 변화할 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 구조체가 상기 패치(PA) 전체에서 차지하는 부피 비율이 증가함에 따라 상기 구조체에 포획되는 물질의 양이 줄어들 수 있다. 이 경우 상기 패치(PA)에 포획된 물질과 상기 타겟 물질과의 접촉 면적이 감소하는 등의 이유로 상기 패치(PA)와 상기 타겟 물질과의 결합력이 감소할 수 있다.
이와 관련하여, 상기 패치(PA)의 제작 단계에서 그물 구조체(NS)를 이루는 재료의 비율을 조절하여 상기 패치(PA)의 극성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 아가로스를 이용하여 제작된 패치(PA)의 경우, 상기 아가로스의 농도를 제어하여, 상기 흡수의 정도를 조절할 수 있다.
상기 별도의 영역이 상기 패치(PA)로부터 제공되는 물질에 대하여 상기 패치(PA)에 비하여 약한 결합력을 가지고, 상기 패치(PA)와 상기 다른 패치(PA)가 접촉되었다가 분리되는 경우, 상기 흡수되는 외부 물질은 상기 패치(PA)와 함께 상기 다른 패치(PA)로부터 분리될 수 있다.
2.2.4.3 환경의 제공
본 출원에 따른 패치(PA)는, 상술한 특성에 의하여, 목적하는 영역의 환경 조건을 조절하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 패치(PA)는 목적하는 영역에 상기 패치(PA)로부터 기인하는 환경을 제공할 수 있다.
상기 패치(PA)로부터 기인하는 환경 조건은, 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB)에 의존할 수 있다. 상기 패치(PA)는, 상기 패치(PA)에 수용된 물질의 특성으로부터 혹은 상기 패치(PA)에 수용된 물질의 특성에 대응되도록, 외부 영역에 위치된 물질에 목적하는 환경을 조성할 수 있다.
상기 환경을 조절하는 것은, 목적하는 영역의 환경 조건을 변경하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 목적하는 영역의 환경 조건을 변경하는 것은, 상기 패치(PA)의 영향이 미치는 영역이 상기 목적하는 영역의 적어도 일부를 포함하도록 확장되는 형태 또는 상기 패치(PA)의 환경을 상기 목적하는 영역과 공유하는 형태로 구현될 수 있다.
이하, 상기와 같은 패치(PA)의 기능을 편의상, 환경의 제공이라 한다.
패치(PA)에 의한 상기 환경의 제공은, 상기 패치(PA)가 상기 환경을 제공하고자 하는 외부 영역과 물질의 이동이 가능한 상태에서 수행될 수 있다. 상기 패치(PA)에 의한 상기 환경의 제공은 접촉으로 인해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 패치(PA)가 목적하는 영역(예를 들어, 외부 물질, 플레이트(PL) 등)과 접촉하면, 상기 패치(PA)에 의해 상기 목적하는 영역에 특정 환경을 제공할 수 있다.
상기 패치(PA)는, 적절한 pH, 삼투압, 습도, 농도, 온도 등의 환경을 제공하여, 타겟 영역(TA)의 환경을 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 패치(PA)는 타겟 영역(TA) 또는 타겟 물질에 유동성(liquidity)을 부여할 수 있다. 이러한 유동성의 부여는 상기 패치(PA)에 포획된 물질의 일부 이동으로 발생할 수 있다. 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB) 내지 베이스 물질(BS)을 통해 상기 타겟 영역(TA)에 습윤(wetting/moist) 환경을 제공할 수 있다.
상기 패치(PA)에 의하여 제공되는 환경 요인들은 목적에 따라 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 패치(PA)는 상기 목적하는 영역에 항상성을 제공할 수 있다. 다른 예로, 환경의 제공 결과, 상기 목적하는 영역의 환경 조건이 상기 패치(PA)에 포획된 물질에 적응될 수 있다.
상기 패치(PA)에 의한 환경의 제공은 상기 패치(PA)에 포함되어 있는 액상의 물질(SB)이 확산되는 결과일 수 있다. 즉, 상기 패치(PA)와 상기 목적하는 영역이 접촉하면, 접촉으로 인하여 형성되는 접촉 영역을 통하여 물질의 이동이 가능해 질 수 있다. 이와 관련하여, 상기 물질의 확산 방향에 따라 삼투압에 의한 환경 변화, 이온 농도에 따른 환경 변화, 습윤 환경의 제공 및 PH의 변화 등이 구현될 수 있다.
도 23 내지 25는 본 출원에 따른 패치(PA)의 기능 중 환경의 제공의 일 예로서, 상기 패치(PA)가 외부 플레이트(PL)에 소정의 환경을 제공하는 것을 도시한다. 도 23 내지 25에 따르면, 상기 패치(PA)는 제4 물질(SB4) 및 제 5 물질(SB5)이 위치된 외부 플레이트(PL)에 소정의 환경을 제공할 수 있다. 예컨대, 상기 패치(PA)는 상기 플레이트(PL)에 상기 제4 물질(SB4) 및 상기 제5 물질(SB5)이 반응하여 제6 물질(SB6)을 형성하기 위한 소정의 환경을 제공할 수 있다. 상기 환경을 제공하는 것은, 상기 패치(PA)가 상기 플레이트(PL)와 접촉함으로써 접촉 영역 인근에 수막(WF)이 형성되고 상기 형성된 수막(WF)에 상기 제4 물질(SB4) 및 제5 물질(SB5)이 포획되게 됨으로써 이루어질 수 있다.
3. 패치의 적용
본 출원에 따른 패치(PA)는, 상술한 패치(PA)의 기능을 적절히 적용하여 다양한 기능을 수행하도록 구현될 수 있다.
이하에서는 몇몇 실시예를 개시함으로써, 본 출원의 기술적 사상에 대하여 설명하기로 한다. 다만, 본 출원에 의해 개시되는 패치(PA)의 기능이 적용되거나 응용되는 기술적 범위는 당업자의 용이 도출 범위 내에서 확장되어 해석되어야 할 것이고, 본 명세서에 기재되어 있는 실시예에 의해 한정되어 본 출원의 권리범위가 해석되어서는 안될 것이다.
3.1 In-patch
상기 패치(PA)는 물질의 반응 영역을 제공할 수 있다. 다시 말해, 패치(PA)의 영향이 미치는 공간 영역의 적어도 일부에서 물질의 반응이 발생할 수 있다. 이때, 물질의 반응은, 상기 패치(PA)에 포획되어 있는 액상의 물질(SB)간, 및/또는 포획되어 있는 액상의 물질(SB)과 상기 패치(PA)의 외부로부터 제공되는 물질간의 반응일 수 있다. 물질의 반응 영역을 제공하는 것은, 물질의 반응을 활성화 내지 촉진하는 것일 수 있다.
이 때, 상기 패치(PA)에 포획되어 있는 액상의 물질(SB)이라 함은, 상기 패치(PA)의 제작 당시에 투입된 물질, 상기 패치(PA)에 제작 이후 투입되어 상기 패치(PA)가 저장하고 있는 물질 및 일시적으로 상기 패치(PA)에 포획된 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 패치(PA)에서의 반응이 활성화되는 시점에 상기 패치(PA)에 포획되어 있는 물질이라면, 어떠한 형태로 상기 패치(PA)에 포획되었는지 여부는 불문하고, 상기 패치(PA)에서 반응할 수 있다. 나아가, 상기 패치(PA)의 제작 이후 투입되는 물질이 반응 개시자로 작용하는 것도 가능하다.
상기 패치(PA)에 포획되어 있는 액상의 물질(SB)이 관련된 반응의 반응 영역의 제공은, 상술한 2.1.3 (즉, 반응 공간의 제공) 목차의 실시예적 하위 개념일 수 있다. 또는, 상술한 2.1.3 목차 및 2.2.4.2 (즉, 흡수) 목차의 결합된 기능을 수행하는 멀티 개념일 수 있다. 또한, 이에 한정되지 않고, 2이상의 기능이 병합된 형태로 구현될 수도 있다.
3.1.1 제1 실시예
이하에서는, 상기 패치(PA)의 흡수 기능 및 반응 공간의 제공 기능(이하, 제공 기능이라 함)이 하나의 패치(PA)에 의해 수행되는 것을 상정하여 설명한다. 이 때, 상기 흡수 기능 및 상기 제공 기능은 동시에 수행되는 기능 일 수 있고, 서로 별개의 시점에 수행되는 기능 일 수 있으며, 서로 순차적으로 수행되어 하나의 또 다른 기능을 수행할 수 도 있다. 한편, 상기 패치(PA)가 상기 흡수 및 제공 기능뿐 아니라 추가적으로 다른 기능을 더 포함하는 것도 본 실시예에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
상기 패치(PA)는, 상술한 바와 같이, 물질을 포획하는 기능을 수행할 수 있고, 상기 물질은 포획되어 있는 경우에도 유동성이 있을 수 있다. 상기 액상의 물질(SB)의 일부 성분의 분포가 불균일 하다면 상기 불균일한 성분은 확산할 수 있다. 상기 액상의 물질(SB)의 성분들이 균일하게 분포하는 경우에도 상기 액상의 물질(SB)은 입자의 불규칙 운동에 의해 일정 수준의 이동성이 있는 상태일 수 있다. 이 때, 상기 패치(PA) 내부에서는 물질 간의 반응, 예컨대 물질간의 특이적 결합 등이 일어날 수 있다.
예를 들어, 상기 패치(PA)에서는, 포획되어 있는 물질간의 반응 이외에도, 상기 패치(PA)에 새로 포획된 유동성이 있는 물질 및 상기 패치(PA)에 포획되어 있던 물질이 서로 특이적 결합을 하는 형태의 반응도 가능할 수 있다.
상기 유동성이 있는 물질 및 상기 포획되어 있던 물질 간의 반응은 상기 유동성이 있는 물질이 제공되어 있던 임의의 공간과 분리되어 수행되는 것도 가능하다. 예를 들어, 상기 패치(PA)가 임의의 공간으로부터 상기 유동성이 있는 물질을 흡수하고 난 후, 상기 패치(PA)가 상기 임의의 공간으로부터 분리되어, 상기 흡수된 물질과 상기 패치(PA)에 포획되어있던 물질의 반응이 상기 패치(PA)에서 발생될 수 있다.
또한, 상기 패치(PA)는 유동성이 있는 물질에 대해 흡수 기능을 수행함으로써, 포획되어 있는 물질의 반응이 일어나도록 할 수 있다. 다시 말해, 상기 패치(PA)의 상기 유동성이 있는 물질의 흡수를 트리거로 하여 상기 흡수된 물질과 상기 패치(PA)에 포획되어 있던 물질의 반응이 일어날 수 있다. 상기 반응은 상기 패치(PA)에 의해 정의 되는 공간 내부에서 수행될 수 있다.
또한, 상기 패치(PA) 내부에서 일어나는 반응으로 인해, 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB)의 조성이 변경될 수 있다. 이는, 특히 상기 패치(PA) 내부에 포획되어 있는 물질이 화합물인 경우, 반응 전후로 화학적 조성이 변경될 수 있다. 혹은, 물질의 상기 패치(PA)에서의 위치에 따른 조성 분포가 변경될 수도 있다. 이는, 확산에 의한 것이거나 다른 물질에 대하여 특이적 인력을 가지는 입자에 의한 것으로 예시될 수 있다.
상기 패치(PA) 내부의 반응으로 인해 상기 액상의 물질(SB)의 조성이　변경되면, 상기 패치(PA)와 상기 패치(PA) 외부의 물질(접촉된 물질이 있는 경우, 해당 접촉된 물질) 사이의 농도 차이에 의해 상기 패치(PA)로 일부 물질이 흡수되거나, 상기 패치(PA)로부터 상기 외부의 물질로 상기 물질이 방출될 수 있다.
3.1.2 제2 실시예
이하에서는, 상기 패치(PA)의 저장 기능 및 물질의 반응 공간을 제공하는 기능이 적어도 일정 시간 함께 수행되는 실시예를 설명한다. 보다 상세하게는, 상기 패치(PA)에 저장된 액상의 물질(SB)의 적어도 일부가 반응하기 위한 공간을 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 패치(PA)는 물질을 저장할 수 있고, 저장된 물질의 반응 공간을 제공할 수 있다. 이때, 상기 패치(PA)에 의하여 제공되는 반응 공간은, 상기 패치(PA)의 상기 그물 구조체(NS)가 형성하는 상기 미세 공동 내지는 상기 패치(PA)의 표면 영역일 수 있다. 특히, 상기 패치(PA)에 저장된 물질 및 상기 패치(PA)의 표면에 도포된 물질이 반응하는 경우, 상기 반응 공간은 상기 패치(PA)의 표면 영역일 수 있다.
상기 패치(PA)에 의하여 제공되는 반응 공간은, 특정한 환경 조건을 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 패치(PA)는, 상기 패치(PA)에 위치된 액상의 물질(SB)에서의 반응이 진행되는 동안, 상기 반응의 환경 조건을 조절할 수 있다. 예컨대, 패치(PA)는, 완충 용액의 기능을 수행할 수 있다.
상기 패치(PA)는 그물 구조를 통하여 물질을 저장함으로써, 별도의 저장 용기를 필요로 하지 않는다. 또한, 상기 패치(PA)의 반응 공간이 상기 패치(PA)의 표면인 경우, 상기 패치(PA)의 표면을 통하여 용이하게 관찰될 수 있다. 이를 위해, 상기 패치(PA)의 형태는 관찰이 용이한 형태로 변형 설계될 수 있다.
상기 패치(PA)에 저장된 액상의 물질(SB)은 변성되거나, 다른 종류의 물질과 반응할 수 있다. 상기 패치(PA)에 저장된 액상의 물질(SB)은, 시간의 흐름에 따라 조성이 변경될 수 있다.
한편, 상기 반응은, 화학식이 변경되는 화학적 반응이거나, 물리적 상태변화 혹은 생물학적 반응을 의미할 수 있다. 이때, 상기 패치(PA)에 저장된 액상의 물질(SB)은 단일 성분의 물질이거나 복수의 성분을 포함하는 혼합물일 수 있다.
3.2 channeling
이하에서는, 물질의 이동 경로를 제공하는 기능을 수행하는 패치(PA)에 대하여 설명한다. 보다 구체적으로, 상기 패치(PA)는 상술한 바와 같이 유동성이 있는 물질 등을 포획할 수 있고, 흡수할 수 있으며, 방출할 수 있고, 및/또는 저장할 수 있다. 상술한 패치(PA)의 기능 각각 내지 조합으로서, 물질의 이동 경로를 제공하는 기능을 수행하는 패치(PA)의 다양한 실시예를 구현할 수 있다. 다만, 보다 구체적인 이해를 위해 몇몇 실시예를 개시하기로 한다.
3.2.1 제3 실시예
상기 패치(PA)는, 상술한 패치(PA)의 기능 중 2.2.4.1(즉, 전달에 대한 목차) 및 2.2.4.2(즉, 흡수에 대한 목차)을 수행할 수 있도록 구현될 수 있다. 이 때, 상기 흡수 기능 및 상기 전달 기능은 함께 제공될 수 있고, 순차적으로 제공될 수 있다.
상기 패치(PA)는 상기 흡수 및 상기 전달 기능을 함께 수행하여, 물질의 이동 경로를 제공할 수 있다. 특히, 외부 물질을 흡수하여 외부 영역으로 전달함으로써 상기 외부 물질의 이동 경로를 제공할 수 있다.
상기 패치(PA)가 외부 물질의 이동 경로를 제공하는 것은, 상기 외부 물질을 흡수하고, 상기 외부 물질을 방출하는 것으로 수행될 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 패치(PA)는 외부 물질과 접촉하여 상기 외부 물질을 흡수하고 상기 외부 영역과 접촉하여 상기 외부 영역으로 상기 외부 물질을 전달할 수 있다. 이 때, 상기 패치(PA)가 상기 외부 물질을 포획하고 상기 외부 영역으로 전달하는 것은 상술한 흡수 및 전달과 유사한 과정으로 진행될 수 있다.
상기 패치(PA)에 흡수되고 전달되는 외부 물질은 액체 상이거나 고체 상일 수 있다.
이를 통해, 상기 패치(PA)는 외부 물질로부터 일부 물질이 상기 다른 외부 물질로 전달되도록 할 수 있다. 상기 패치(PA)와 외부 물질 및 다른 외부 물질은 동시에 접촉되어 있을 수 있다. 상기 패치(PA)와 상기 외부 물질 및 다른 외부 물질은 서로 다른 시점에 상기 패치(PA)에 접촉될 수 있다.
상기 패치(PA)와 상기 외부 물질 및 다른 외부 물질이 서로 다른 시점에 접촉될 수 있다. 상기 각 외부 물질이 서로 다른 시점에 접촉되는 경우, 상기 패치(PA)와 상기 외부 물질이 먼저 접촉되고, 상기 외부 물질과 상기 패치(PA)가 분리된 이후, 상기 패치(PA)와 상기 다른 외부 물질이 접촉될 수 있다. 이때, 상기 패치(PA)는 상기 외부 물질로부터 포획된 물질을 일시적으로 저장하고 있을 수 있다.
상기 패치(PA)는 물질의 이동 경로를 제공함과 동시에 시간의 지연을 부가적으로 제공할 수 있다. 또한, 상기 패치(PA)는 다른 외부 물질로의 물질의 전달량 및 전달 속도를 적절하게 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 이러한 일련의 과정은, 상기 패치(PA)를 기준으로 하여 일 방향으로 진행될 수 있다. 구체적인 예시로서, 상기 패치(PA)의 일 면을 통하여 물질의 흡수가 이루어지고, 상기 패치(PA)의 내부 공간에서 환경을 제공할 수 있으며, 상기 일 측면과 마주보는 다른 면을 통하여 물질이 방출될 수 있다.
3.2.2 제4 실시예
상기 패치(PA)는, 상술한 패치(PA)의 기능 중 물질을 흡수하고 방출함과 동시에 물질의 반응 공간을 제공할 수 있다. 이 때, 상기 물질의 흡수, 방출 및 반응 공간의 제공은 동시에 혹은 순차적으로 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 패치(PA)는, 외부 물질을 흡수 및 방출하는 과정을 수행함에 있어, 상기 흡수된 외부 물질에 적어도 일부 시간 동안 반응 공간을 제공할 수 있다. 상기 패치(PA)는, 상기 흡수된 외부 물질을 포함하는 상기 패치(PA)에 포획된 액상의 물질(SB)에 적어도 일부 시간 동안 특정 환경을 제공할 수 있다.
상기 패치(PA)에 포획되어 있던 액상의 물질(SB)과 상기 패치(PA)에 포획된 외부 물질은 상기 패치(PA) 내부에서 반응할 수 있다. 상기 패치(PA)에 흡수된 외부 물질은 상기 패치(PA)가 제공하는 환경의 영향을 받을 수 있다. 상기 패치(PA)로부터 방출되는 물질은 상기 반응을 통해서 생성된 물질을 적어도 일부 포함할 수 있다. 상기 외부 물질은 상기 패치(PA)로부터 조성, 특성 등이 변경되어 방출될 수 있다.
상기 흡수된 물질은 상기 패치(PA)로부터 방출될 수 있다. 상기 외부 물질이 상기 패치(PA)에 흡수되고 상기 패치(PA)로부터 방출되는 것은 상기 패치(PA)를 통과하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 패치(PA)를 통과한 상기 외부 물질은 상기 패치(PA) 내부에서의 반응 내지 상기 패치(PA)가 제공하는 환경의 영향으로 동일성을 상실할 수 있다.
상술한 외부 물질의 흡수, 물질의 반응 및 물질의 전달 과정은, 일방향으로 진행될 수 있다. 다시 말해, 상기 패치(PA)의 일 위치에서는 물질의 흡수가 수행되고, 다른 일 위치에서는 환경의 제공이 수행되고, 또 다른 일 위치에서는 물질의 방출이 수행될 수 있다.
도 26 내지 28은 본 출원에 따른 패치(PA)의 일 실시예로서, 두 플레이트(PL) 사이에서 물질의 이동 경로를 제공하는 것을 도시한다. 도26 내지 28에 따르면, 상기 패치(PA)는 제7 물질(SB7)이 도포된 플레이트(PL1)과 제8 물질(SB8)이 도포된 플레이트(PL2)사이에서 물질의 이동 경로를 제공할 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 제7 물질(SB7)이 상기 제8 물질과 결합성을 가지고, 상기 제8 물질은 플레이트(PL2)에 고정되어 있는 경우, 상기 패치(PA)가 상기 플레이트(PL1, PL2)들과 접촉함으로써 상기 제7 물질(SB7)이 상기 패치(PA)를 통해 이동하여 상기 제8 물질(SB8)과 결합할 수 있다. 상기 제7 물질(SB7) 및 상기 제8 물질(SB8)이 상기 패치(PA)와 연결되는 것은, 상기 패치(PA)가 각 플레이트들(PL1, PL2)과 접촉함으로써 형성되는 수막(WF)에 의할 수 있다.
도 29 및 도 30은 본 출원에 따른 패치(PA)의 일 실시예로서, 두 패치 사이에서 물질의 이동 경로를 제공하는 것을 도시한다. 도 29 및 도 30에 따르면, 상기 이동 경로를 제공하는 패치(PA6)는 이동 대상 물질을 저장하는 패치(PA5) 및 이동 대상 물질을 전달받는 패치(PA7)와 접촉하고 있을 수 있다. 상기 이동 경로를 제공하는 패치(PA6)가 이동 대상 물질을 저장하는 패치(PA5)및 이동 대상 물질을 전달받는 패치(PA7)와 접촉함으로써 상기 이동 대상 물질이 상기 이동 대상 물질을 전달받는 패치(PA7)로 이동될 수 있다. 각 패치 사이에서 물질이 이동하는 것은, 각 패치들 간의 접촉 영역 인근에 형성되는 수막(WF)을 통하여 이루어질 수 있다.
도 31 및 도 32는 본 출원에 따른 패치의 일 실시예로서, 두 패치 사이에서 물질의 이동 경로를 제공하는 것을 도시한다. 도 29 및 도 30에 따르면, 상기 이동 경로를 제공하는 패치(PA9)는 제9 물질(SB9)을 저장하는 패치(PA8) 및 물질을 전달받는 패치(PA10)와 접촉하고 있을 수 있다. 상기 이동 경로를 제공하는 패치(PA9)가 제9 물질(SB9)을 저장하는 패치(PA8)와 접촉함으로써 상기 제9 물질(SB9)을 흡수할 수 있다. 상기 흡수된 제9 물질(SB9)은 상기 이동 경로를 제공하는 패치(PA9)에 저장되어 있던 제10 물질(SB10)과 반응하여 제11 물질을 형성할 수 있다. 상기 제11 물질(SB11)은 상기 이동 경로를 제공하는 패치(PA9)로부터 상기 물질을 전달받는 패치(PA10)로 전달될 수 있다. 각 패치(PA) 사이에서 물질이 이동하는 것은, 각 패치(PA)들 간의 접촉 영역 인근에 형성되는 수막(WF)을 통하여 이루어질 수 있다.
3.3 multi patch
패치(PA)는, 단독으로 사용될 수 있을 뿐 아니라, 복수의 패치(PA)가 함께 사용될 수 있다. 이때, 복수의 패치(PA)가 함께 사용될 수 있다고 함은, 동시에 사용되는 경우뿐 아니라 순차적으로 사용되는 경우도 포함한다.
상기 복수의 패치(PA)가 동시에 사용되는 경우, 각각의 패치(PA)는 서로 다른 기능을 수행할 수 있다. 상기 복수의 패치(PA)의 각각의 패치(PA)는 동일한 물질을 저장할 수 있으나, 서로 다른 물질을 저장할 수도 있다.
상기 복수의 패치(PA)가 동시에 사용되는 경우, 각 패치(PA)는 서로 접촉되지 아니하여 패치(PA)간 물질의 이동은 일어나지 않을 수 있고, 또는 각 패치(PA)에 저장된 물질의 상호 교류가 가능한 상태에서 목적하는 기능을 수행하는 것도 가능하다.
함께 사용되는 복수의 패치(PA)는 서로 유사한 형상 내지는 동일한 규격으로 제작될 수 있으나, 서로 다른 형상을 가지는 복수의 패치(PA)의 경우에도 함께 사용될 수 있다. 또한, 복수의 패치(PA)를 구성하는 각 패치(PA)는, 그물 구조체(NS)의 조밀도가 서로 다르거나, 그물 구조체(NS)를 이루는 성분이 상이하게 제작될 수도 있다.
3.3.1 복수 패치 접촉
복수의 패치(PA)를 이용하는 경우, 하나의 타겟 영역(TA)에 복수의 패치(PA)가 접촉할 수 있다. 상기 복수의 패치(PA)는 하나의 타겟 영역(TA)에 접촉하여 목적하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 복수의 패치(PA)는 타겟 영역(TA)이 복수인 경우에, 서로 다른 타겟 영역(TA)에 접촉될 수 있다. 상기 복수의 패치(PA)는 타겟 영역(TA)이 복수인 경우에 각각 대응되는 타겟 영역(TA)에 접촉하여 목적하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 복수의 패치(PA)는 상기 타겟 영역(TA)에 도포되어 있는 물질과 접촉될 수 있다. 이때, 타겟 영역(TA)에 도포된 물질은 고정되어 있거나 유동성을 가질 수 있다.
상기 목적하는 기능은, 물질의 전달 내지 흡수 기능일 수 있다. 다만, 반드시 각 패치(PA)가 동일한 물질을 전달하거나 동일한 물질을 흡수하여야 하는 것은 아니고, 각 패치(PA)가 서로 다른 물질을 타겟 영역(TA)에 전달하거나, 타겟 영역(TA)에 위치된 물질로부터 서로 다른 성분을 흡수할 수 있다.
상기 목적하는 기능은, 상기 복수의 패치(PA)를 구성하는 각 패치(PA)마다 서로 다를 수 있다. 예컨대, 일 패치(PA)는 타겟 영역(TA)에 물질을 전달하는 기능을 수행하고, 다른 패치(PA)는 타겟 영역(TA)으로부터 물질을 흡수하는 기능을 수행하는 것도 가능하다.
상기 복수의 패치(PA)는 서로 다른 물질을 포함하고, 상기 서로 다른 물질은 하나의 타겟 영역(TA)에 전달되어 목적하는 반응을 유도하기 위하여 이용될 수 있다. 상기 목적하는 반응이 일어나기 위해서 복수 성분의 물질이 요구되는 경우에, 복수에 패치(PA)에 상기 복수 성분의 물질을 각각 저장하여, 타겟 영역(TA)에 전달할 수 있다. 이러한 복수의 패치(PA)의 이용은, 반응에 필요한 물질이 단일 패치(PA)에 저장되는 등의 이유로 혼합되는 경우, 목적하는 반응에 필요한 물질의 성질이 상실되거나 변질되는 경우에 특히 유용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 패치(PA)가 서로 다른 성분의 물질을 포함하고 상기 서로 다른 성분의 물질은 각기 다른 특이적 결합 관계를 가지는 경우에, 상기 서로 다른 성분의 물질을 상기 타겟 영역(TA)에 전달할 수 있다. 상기 복수의 패치(PA)는, 상기 서로 다른 성분의 물질을 전달함으로써 상기 타겟 영역(TA)에 도포된 물질로부터 복수의 특이적 결합을 검출하기 위하여 이용될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 복수의 패치(PA)가 서로 동일한 성분의 물질을 포함하되, 각 패치(PA)는 상기 동일한 성분의 물질에 대하여 다른 농도를 가질 수 있다. 상기 서로 동일한 성분의 물질을 포함하는 복수의 패치(PA)는 타겟 영역(TA)에 접촉되어 상기 복수의 패치(PA)에 포함된 물질의 농도에 따른 영향을 판단하기 위하여 이용될 수 있다.
한편, 상기와 같이 복수의 패치(PA)를 이용하는 경우에, 패치(PA)의 묶음을 보다 효율적인 형태로 변형하여 이용할 수 있다. 다시 말해, 사용되는 복수의 패치(PA)의 구성을, 실시하는 때마다 달리하여 이용할 수 있다. 즉, 복수의 패치(PA)를 카트리지 형태로 제작하여 이용할 수 있다. 이때, 이용되는 각 패치(PA)의 형태를 적절히 규격화 하여 제작할 수도 있다.
상기 카트리지 형태의 복수의 패치(PA)는, 복수 종류의 물질을 각각 저장하는 패치(PA)를 제작하여, 필요에 따라 취사 선택하여 이용하고자 하는 경우에 적합할 수 있다.
특히, 복수 종류의 물질을 이용하여, 타겟 영역(TA)으로부터 각 물질의 특이적 반응을 검출하고자 하는 경우에, 검출을 실시하는 때마다 검출하고자 하는 특이적 반응의 조합을 달리 구성하여 실시할 수 있을 것이다.
도 33은 본 출원에 따른 패치(PA)의 일 실시예로서, 복수의 패치(PA)가 함께 사용되는 것을 도시한다. 도 33에 따르면, 본 출원의 일 실시예에 따른 복수의 패치(PA)는 플레이트(PL)에 위치하는 타겟 영역(TA)에 동시에 접촉될 수 있다. 상기 복수의 패치(PA)를 구성하는 각 패치(PA)들은 규격화된 형태를 가질 수 있다. 상기 복수의 패치(PA)는 제1 패치 및 제2 패치를 포함하고 제1 패치에 저장된 물질은 제2 패치에 저장된 물질과 다를 수 있다.
도 34는 복수의 패치(PA)가 함께 사용되고, 상기 플레이트(PL)는 복수의 타겟 영역(TA)을 포함하는 것을 도시한다. 도 34에 따르면, 본 출원의 일 실시예에 따른 복수의 패치(PA)는 플레이트(PL)에 위치하는 복수의 타겟 영역(TA)에 동시에 접촉될 수 있다. 상기 복수의 패치(PA)는 제1 패치(PA) 및 제2 패치(PA)를 포함하고, 상기 복수의 타겟 영역(TA)은 제1 타겟 영역 및 제2 타겟 영역을 포함하고, 상기 제1 패치는 상기 제1 타겟 영역에 접촉되고 상기 제2 패치는 제2 타겟 영역에 접촉 될 수 있다.
3.3.2 제5 실시예
상기 복수의 패치(PA)는 복수의 기능을 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이 각각의 패치(PA)가 복수의 기능을 동시에 수행 할 수 있음은 물론, 각각의 패치(PA)가 서로 다른 기능을 동시에 수행할 수도 있다. 다만, 위의 경우에 한정하지 아니하고, 각 기능이 복수의 패치(PA)에서 조합되어 수행되는 것도 가능하다.
먼저, 각각의 패치(PA)가 복수의 기능을 동시에 수행하는 경우로서, 각각의 패치(PA)가 물질의 저장 및 방출을 모두 수행할 수 있다. 일 예로, 각각의 패치(PA)가 서로 다른 물질을 저장하고, 타겟 영역(TA)에 각각의 저장된 물질을 방출할 수 있다. 이 경우, 각각의 저장된 물질은 동시에 혹은 순차로 방출될 수 있다.
다음으로, 각각의 패치(PA)가 서로 다른 기능을 동시에 수행하는 경우로서, 각각의 패치(PA)가 물질의 저장 및 방출을 나누어 수행할 수도 있다. 이 경우, 각각의 패치(PA)들 중 일부만이 타겟 영역(TA)과 접촉하고, 상기 타겟 영역(TA)으로 물질을 방출할 수 있다.
3.3.3 제6 실시예
복수의 패치(PA)가 이용되는 경우에, 상술한 바와 같이 복수의 패치(PA)는 복수의 기능을 수행할 수 있다. 먼저, 각각의 패치(PA)가 동시에 물질의 저장, 방출 및 흡수를 동시에 수행할 수 있다. 혹은, 각각의 패치(PA)가 물질의 저장, 방출 및 흡수를 나누어 수행하는 것도 가능하다. 그러나, 이에 한정하지 아니하고, 각 기능이 복수의 패치(PA)에서 조합되어 수행되는 것도 가능하다.
일 예로, 복수의 패치(PA) 중 적어도 일부는 물질을 저장하고, 저장된 물질을 타겟 영역(TA)에 방출할 수 있다. 이때, 복수의 패치(PA) 중 다른 적어도 일부는 상기 타겟 영역(TA)으로부터 물질을 흡수할 수 있다. 상기 복수의 패치(PA) 중 일부는 상기 타겟 영역(TA)에 위치된 물질과 특이적으로 결합하는 물질을 방출할 수 있다. 이때, 상기 타겟 영역(TA)에 위치된 물질 중 상기 특이적 결합을 형성하지 아니한 물질을 다른 패치(PA)를 이용하여 흡수함으로써 특이적 결합의 검출을 수행할 수 있을 것이다.
3.3.4 제7 실시예
복수의 패치(PA)가 이용되는 경우에, 각각의 패치(PA)가 동시에 물질의 저장, 방출 및 환경의 제공을 동시에 수행할 수 있다. 혹은, 각각의 패치(PA)가 물질의 저장, 방출 및 환경의 제공을 나누어 수행할 수 있다. 다만, 이에 한정하지 아니하고, 각 기능이 복수의 패치(PA)에서 조합되어 수행되는 것도 가능하다.
일 예로, 복수의 패치(PA) 중 일 패치(PA)는 저장된 물질을 타겟 영역(TA)으로 방출할 수 있다. 이때, 다른 패치(PA)는 상기 타겟 영역(TA)에 환경을 제공할 수 있다. 여기서, 환경을 제공하는 것은, 상기 다른 패치(PA)에 저장된 물질의 환경 조건을 상기 타겟 영역(TA)에 전달하는 형태로 구현될 수 있다. 보다 상세하게는, 일 패치(PA)에 의해 타겟 영역(TA)에 반응 물질이 제공되고, 상기 다른 패치(PA)는 상기 타겟 영역(TA)에 접촉하여 완충 환경을 제공할 수 있다.
다른 예로, 복수의 패치(PA)는 서로 접촉되어 있을 수 있다. 이때, 적어도 하나의 패치(PA)는 물질을 저장하고, 환경을 제공하는 다른 패치(PA)로, 저장된 물질을 방출할 수 있다. 본 실시예에서, 환경을 제공하는 패치(PA)는 물질을 방출하고 서로 접촉하지 아니하는 적어도 하나의 패치(PA)와 각각 접촉하고, 각각의 패치(PA)로부터 물질을 흡수할 수 있다.
4. Circulating Tumor Cell diagnosis
4.1 CTC (Circulating Tumor Cell)
본 출원에 따른 패치(PA)는 암 진단에 이용될 수 있다. 특히, 상기 패치(PA)는 CTC 검사에 이용될 수 있다.
상기 암세포(CE)는 정상 세포(CE)를 파괴하고, 혈관이나 림프관을 통해 전이되는 것으로 알려져 있다. 상기 혈관과 림프관은 인체에 위치하는 장기들과 연결되어 있다. 상기 암세포(CE)는, 혈액 또는 림프액의 흐름에 따라 이격되어 있는 조직(예를 들어, 림프절, 간, 폐)으로 이동하여, 새로운 암조직을 형성한다.
이와 관련하여, CTC 검사는 진단 대상자의 혈액 속에 부유하는 암세포(CE)(이하, 혈중 순환 암세포(CE))를 대상으로 수행된다. 상기 혈중 순환 암세포(CE)는, 전술한 혈액이나 림프액을 따라 이동하는 암세포(CE)를 의미하는 것이다.
CTC 검사는, CT나 영상 검사에서 암세포(CE)가 감지되지 않는 경우에도, 암 세포(CE)를 검출할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 전이된 암조직이 아직 영상 감지가 가능할 정도의 크기로 형성되지 않은 경우에도, CTC 검사를 이용하면, 전이를 위해 혈액을 통해 이동하는 암세포(CE)를 검출할 수 있다.
또한, CTC 검사는, 생검의 채취없이, 혈액을 이용하여 간단하게 암을 진단할 수 있다는 장점이 있다. 암은, 완치 이후에도 지속적인 모니터링이 필요한 질병이라는 점과 관련하여, 간단한 절차를 통한 암 진단은 매우 중요한 이점에 해당한다.
이하에서는, 패치(PA)를 이용한 혈중 순환 암세포(CE)의 검출 방법에 대한 다양한 실시예를 설명하기에 앞서, 상기 혈중 순환 암세포(CE)를 진단하는 방법에 대해서 먼저 설명한다.
4.2 진단방법
혈중 순환 암세포(CE)를 검출하여 암을 진단하기 위해서는, 세포(CE)를 검출하기 위해 수행되는 일반적인 진단 방법이 적용될 수 있다.
일 예로, 상기 혈중 순환 암세포(CE)에 대한 형상(morphology)을 검출하는 방법이 있다. 상기 혈액에 분포하는 세포(CE)를 확인하고, 세포(CE)의 크기 및 형태를 고려하여, 암세포(CE)의 유무 및 암세포(CE) 위험군의 선별이 진행될 수 있다.
또한, 보다 정확한 암세포(CE) 검출을 위해, 상기 혈액내 분포하는 세포(CE)에 대한 염색이 추가적으로 진행될 수도 있다. 일 예로, 상기 혈액내 분포하는 세포(CE)에 대한 세포질 염색이 진행되거나, 상기 세포(CE)의 세포핵 염색이 진행될 수 있다.
다른 예로, 상기 혈중 순환 암세포(CE)에 대한 면역 진단을 수행하는 방법이 있다. 상기 암세포(CE)에 대한 종양표지자를 이용하여, 상기 혈액 속의 암세포(CE) 유무에 대한 검출이 수행될 수 있다. 상기 종양표지자는, 상피 세포(CE)나 암세포(CE)에 특이적으로 반응하는 항체(AB)일 수 있다.
또 다른 예로, 상기 혈중 순환 암세포(CE)에 대한 배양(culture)을 수행하는 방법이 있다.
일반적으로 세포(CE)는 임의의 시점에 세포(CE)분열을 중단하고 자멸(apoptosis)하는 반면, 암세포(CE)는 무한으로 증식하는 특징을 갖는다. 또한, 상기 암세포(CE)는, 일반적인 세포(CE)에 비해, 분열 속도가 빠른 것으로 알려져 있다.
이러한 차이점에 기인하여, 혈액을 배양하여 혈액 속의 암세포(CE)를 검출할 수 있다. 보다 구체적으로, 혈액에 포함된 세포(CE)의 분열 속도 및 분열 종료 시점을 확인함으로써, 암세포(CE)를 검출할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 혈중 순환 암세포(CE)로부터 DNA를 추출하고, 추출된 DNA를 이용하여 PCR 공정을 진행하는 방법이 있다.
암 조직에서 발현되는 DNA의 염기 서열이 반영된 프라이머 이용하여 표적 DNA를 증폭하고, 추출된 DNA의 증폭 여부를 상기 표지자등으로 확인함으로써, 암진단이 수행될 수 있다. 경우에 따라, 상기 DNA를 이용한 암 검출은, 상기 검체(SA)에 발현된 암의 종류를 검진하기 위해 이용되기도 한다.
5. 진단의 수행
5.1 검체(SA)의 준비
5.1.1 검체(SA)의 제공
본 출원에 따른 암 진단은, 혈중 순환 암세포(CE)의 검출을 위해, 혈액을 대상으로 하여 수행될 수 있다. 필수적인 것은 아니지만, 암환자의 혈액에서 발견되는 혈중 순환 암세포(CE)의 평균적인 비율을 고려하여, 유효한 암 진단을 위해 약 60?ml 정도의 혈액이 이용될 수 있다.
상기 검체(SA)는 플레이트(PL)에 제공될 수 있다. 또한, 필요에 따라, 상기 검체(SA)는 상기 플레이트(PL)에 모노 레이어(Single layer)로 제공될 수 있다. 상기 검체(SA)를 모노레이어로 제공하기 위하여, 상기 플레이트(PL)에 상기 검체(SA)를 도말하거나 상기 검체(SA)의 유출 속도 및 유출 위치를 조절하여 프린팅하는 방법이 이용될 수 있다.
상기 검체(SA)가 모노레이어로 제공되면, 상기 검체(SA)에 포함되어 있는 일부 세포(CE)(예를 들어, 백혈구, 적혈구)는 2차원 어레이로 배열될 수 있다.
상기 검체(SA)가 플레이트(PL)에 모노 레이어로 제공되면, 상기 검체(SA)가 플레이트(PL)에 스포이드를 이용해 토출되거나 멀티 레이어로 제공된 경우에 비해, 중첩 배열된 세포(CE)가 감소될 수 있다. 그 결과, 검체(SA)를 모노 레이어로 제공하면, 검체(SA)에 포함된 암세포(CE)의 셀카운팅(cell-counting) 결과가 보다 더 정확해지는 효과가 발생될 수 있다.
플레이트(PL)에 제공된 검체(SA)는 고정될 수 있다. 일 예로, 상기 플레이트(PL)에 도말되어 있는 검체(SA)는 상기 플레이트(PL)에 고정될 수 있다. 다른 예로, 상기 플레이트(PL)에 프린팅되어 있는 검체(SA)는 상기 플레이트(PL)에 고정될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 스포이드를 이용해 토출된 검체(SA)는 상기 플레이트(PL)에 고정될 수 있다.
상기 검체(SA)가 플레이트(PL)에 고정되는 것은, 상기 검체(SA)에 기준 강도의 힘이 가해질 때까지 상기 검체(SA)가 상기 플레이트(PL)에 머무를 수 있도록 저항력이 생긴 상태를 의미한다. 그 결과, 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)가 접촉되거나 분리되는 경우에도, 상기 검체(SA)가 상기 패치(PA)로 흡수되지 않을 수 있다.
상기 검체(SA)를 상기 플레이트(PL)에 고정시키는 방법은, 본 출원이 속하는 기술분야에서 사용되는 어떠한 방법이든 무방하다. 일 예로, 상기 검체(SA)를 상기 플레이트(PL)에 고정시키기 위해, 상기 검체(SA)에 메탄올을 제공하고 휘발시키는 방법이 사용될 수 있다.
본 출원에 따른 암진단은, 상기 혈액으로부터 추출한 DNA 샘플을 대상으로 하여 수행될 수 있다. 상기 추출된 DNA는, 상기 혈액 속에 부유하는 혈중 순환 암세포(CE)의 세포막을 분해하여 획득한 DNA를 포함할 수 있다.
이와 관련하여, DNA 추출을 위해, 세포막을 분해하는 라이소자임(lysozyme)이 포함된 라이시스 패치(PA)가 이용될 수 있는데, 이하에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 출원에 따른 암진단은 혈액 속에 부유하는 암세포(CE)의 DNA(이하, CtDNA)를 검출하기 위해 수행될 수도 있다.
상기 CtDNA는 파열되어 사멸한 암세포(CE)로부터 방출될 수 있다. 혈액으로 방출된 CtDNA 중 일부는, 증식이 빠르고 크기가 큰 특성에 의해, 대식세포에 의해 제거되지 못하고 혈액 속에 표류하게 된다. 혈액에 표류하는 CtDNA는, 혈액에 대한 DNA 검출을 통해, 암진단에 이용될 수 있다.
혈액 속에 부유하는 암세포(CE)의 DNA를 검출하는 것은, 추출된 DNA 샘플로부터 암세포(CE)의 DNA를 검출하는 것과, DNA를 이용하여 암 진단을 수행한다는 점이 동일하다. 따라서, 전술한 혈액 속에 부유하는 암세포(CE)의 DNA를 검출은, 추출된 DNA 샘플로부터 암세포(CE)의 DNA를 검출과 유사하게 진행될 수 있다.
이하에서는, 혈중 순환 암세포(CE)를 검출하기 위해, 혈액을 대상으로 암 진단을 수행하는 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 설명함에 있어, 상기 검체(SA)가 플레이트(PL)에 제공되는 경우를 상정하여 설명하기로 한다.
또한, 암 진단을 위해 DNA를 검출하는 것을 설명함에 있어, 상기 혈액을 전처리 하여 혈중 순환 암세포(CE)의 DNA를 검출하는 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 상기 CtDNA를 검출하기 위해 혈액에 부유하는 DNA를 검출하는 방법은, 상기 혈액을 전처리 하여 DNA를 검출하는 방법을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
5.1.2 Cell filtering(셀 필터링)
본 출원에 따른 암진단은, 필터링을 거친 검체(SA)를 대상으로 수행될 수 있다. 상기 암진단을 수행함에 있어, 암세포(CE)의 크기, 밀도 또는 특이적 마커 등을 이용하여 선별 절차를 거치는 필터링 절차가 추가적으로 진행될 수 있다.
상기 필터링은, 본 출원에 따른 암진단에서 검출하고자 하는 혈중 순환 암세포(CE)가 혈액에 매우 소량의 비중으로 분포하는 것을 고려할 때, 암세포(CE) 위험군의 선별을 통해 검출 효율을 높일 수 있다는 이점이 있을 수 있다.
다만, 전술한 설명은, 필요에 따라 필터링 절차를 거친 검체(SA)를 대상으로 하여 본 출원에 따른 암진단이 수행될 수 있다는 것을 명확히 하는 것이고, 필터링 절차가 필수적으로 수행되어야 한다는 것을 의미하는 것은 아니다.
이하에서는, 본 출원에 따른 암 진단을 수행함에 있어 이용될 수 있는 패치(PA)에 대해서 설명한다.
5.2 패치의 준비
5.2.1 Morphology
본 출원에 따른 암 진단을 위해, 혈액에 포함된 세포(CE)의 형태를 분석함에 있어서, 상기 패치(PA)가 이용될 수 있다. 상기 패치(PA)는, 플레이트(PL)와의 접촉에 기인하여, 플레이트(PL)로 상기 패치(PA)에 저장된 물질이 이동하도록 할 수 있다.
상기 검체(SA)에 대한 형태를 분석하여, 암진단을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 혈액에 포함된 세포(CE)의 크기 및 핵의 모양을 확인함으로써, 암 진단을 수행할 수 있다.
다만, 보다 정확한 형태 분석을 위해, 암 세포(CE)를 염색할 수 있다.
상기 패치는 염색 시료를 저장할 수 있다. 여기서, 염색 시료는, 혈액 검사의 목적이나 수행하고자 하는 염색법에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 상기 염색 시료의 대표적인 예로는 아세트산카민, 메틸렌블루, 에오신, 산성 훅신, 사프라닌, 야누스그린 B, 헤모톡실린, 김자액, 라이트액, 라이트-김자액 등과 같은 로마노스키 염색법(Romanowsky stain)에 이용되는 염색액, 리슈먼 염색액, 그램 염색액, 카르볼푹신, 지엘(Ziehl)액 등이 있을 수 있다.
물론, 본 발명에서 염색 시료가 상술한 예시들에 의해 한정되는 것은 아니며, 이외에도 혈액을 염색하는 다양한 물질이 염색 시료로 이용될 수 있다. 일 예로, 상기 염색 시료는 형광을 띄는 DAPI일 수 있다.
상기 패치(PA)는, 단일의 염색 시료를 저장할 수 있다. 또는, 상기 패치(PA)는, 두 가지 이상의 염색 시료를 함께 저장할 수 있다. 이와 관련하여, 복수 종류의 염색 시료를 이용하는 염색법에 있어서, 상기 복수 종류의 염색 시료 중 일부만을 저장할 수도 있다.
상기 패치(PA)는, 워싱 용액을 저장할 수 있다. 일 예로, 상기 워싱 용액은 tween-20이 첨가된 TBS 또는 PBS가 있을 수 있다. 상기 워싱 용액을 저장한 패치(PA)는, 상기 플레이트(PL)에 접촉하였다가 분리됨으로써, 상기 플레이트(PL)에 있는 물질을 흡수할 수 있다.
상기 패치(PA)는, 버퍼 용액을 저장할 수 있다. 상기 패치(PA)는 상기 플레이트(PL)에 접촉하여 환경을 제공하는 기능을 수행할 수 있고, 상기 플레이트(PL)에 위치된 검체(SA)에는, 상기 염색에 적절한 환경이 조성될 수 있다. 상기 버퍼 용액은 염색법 별 지적 pH를 가지는 용액이 이용될 수 있다.
5.2.2 Immunochemistry
본 출원에 따른 암 진단을 위해, 혈액에 대한 면역 진단을 수행함에 있어서, 상기 패치(PA)가 이용될 수 있다. 상기 패치(PA)는, 플레이트(PL)와의 접촉에 기인하여, 플레이트(PL)로 상기 패치(PA)에 저장된 물질이 이동하도록 할 수 있다.
상기 패치(PA)는, 항원을 저장할 수 있다. 상기 패치(PA)는, 항원을 포함하는 생체 시료(즉, 검체(SA))를 저장할 수 있다.
상기 패치(PA)는, 항체(AB)를 저장할 수 있다. 일 예로, 상기 항체(AB)가 검출하고자 하는 항원은, 상기 암세포(CE) 표면에 분포한다고 알려져 있는 EpCAM 또는 cytokeratin일 수 있다.
간접법에 의하면, 상기 패치(PA)에 저장되는 항체(AB)는 1차 항체(AB) 혹은 2차 항체(AB)일 수 있다. 상기 패치(PA)는 1차 항체(AB)를 저장하고 있거나, 2차 항체(AB)를 저장하고 있을 수 있고, 또는 상기 1차 항체(AB)와 상기 2차 항체(AB)를 함께 저장하고 있을 수 있다.
상기 패치(PA)는, 기질(SU)을 저장할 수 있다. 상기 기질(SU)은 효소에 의해 촉매되는 반응을 수행할 수 있고, 이용되는 효소 및 검출 방식에 따라 이용되는 기질(SU)이 변경될 수 있다. 일 예로, 상기 기질(SU)은 ABTS(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid), TMB(3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine) 등일 수 있다.
상기 패치(PA)는, 워싱 용액을 저장할 수 있다. 이미 전술한바 있듯이, 상기 워싱 용액을 저장한 패치(PA)는, 상기 플레이트(PL)에 접촉하였다가 분리됨으로써, 상기 플레이트(PL)에 있는 물질을 흡수할 수 있다. 이 때, 상기 플레이트(PL)에 고정되어 있는 검체(SA) 및 상기 검체(SA)와 결합된 몇몇 물질은 흡수되지 않을 수 있다.
상기 패치(PA)는, 버퍼 용액을 저장할 수 있다. 상기 패치(PA)는 상기 플레이트(PL)에 접촉하여 환경을 제공하는 기능을 수행할 수 있고, 상기 플레이트(PL)에 위치된 검체(SA)에는 상기 면역 진단의 각 단계에 적절한 환경이 조성될 수 있다. 상기 버퍼 용액의 일 예로, 화학 발광의 검출시 과산화수소수 버퍼(peroxide buffer)가 이용될 수 있다.
상기 워싱 용액을 저장한 패치(PA)(이하, 워싱 패치(PA)) 및 상기 버퍼 용액을 저장한 패치(PA)(이하, 버퍼 패치(PA))는 형태 진단에서 이용되는 워싱 패치(PA) 및 버퍼 패치(PA)와 일부 유사할 수 있다.
5.2.3 Culture
본 출원에 따른 암 진단을 위해, 세포(CE)를 배양하는 방법을 수행함에 있어, 패치(PA)가 이용될 수 있다. 상기 패치(PA)는, 플레이트(PL)와의 접촉에 기인하여, 플레이트(PL)로 상기 패치(PA)에 저장된 물질이 이동하도록 할 수 있다.
상기 패치(PA)는, 영양 시료(NT)를 저장(이하, 영양 패치(PA))할 수 있다. 상기 영양 시료(NT)는 세포(CE)의 배양을 위해 필요한 성분일 수 있다. 일 예로, 상기 패치(PA)는 아미노산, 비타민, 미량원소 등이 저장되어 있을 수 있다. 다른 예로, 상기 패치(PA)는 단백질, 펩타이드, 호르몬, 미네랄 등이 저장되어 있을 수 있다.
상기 패치(PA)는, 워싱 용액을 저장할 수 있다. 이미 전술한바 있듯이, 상기 워싱 용액을 저장한 패치(PA)는, 상기 플레이트(PL)에 접촉하였다가 분리됨으로써, 상기 플레이트(PL)에 있는 물질을 흡수할 수 있다.
상기 패치(PA)는, 버퍼 용액을 저장할 수 있다. 상기 패치(PA)는, 상기 플레이트(PL)에 접촉하여 환경을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 다시 말해, 상기 패치(PA)의 접촉에 의해, 상기 플레이트(PL)에 위치된 검체(SA)에는 상기 세포 배양에 적합한 환경이 조성될 수 있다. 일 예로, 세포(CE)가 배양됨에 따라 변경되는 검체의 pH 조성을 조절하기 위해, 상기 패치(PA)가 이용될 수 있다.
상기 워싱 용액을 저장한 패치(PA)(이하, 워싱 패치(PA)) 및 상기 버퍼 용액을 저장한 패치(PA)(이하, 버퍼 패치(PA))는 형태 진단 및 면역진단에서 이용되는 워싱 패치(PA) 및 버퍼 패치(PA)와 일부 유사할 수 있다.
5.2.4 PCR(중합 효소 연쇄 반응)
본 출원에 따른 암 진단을 위해, DNA를 증폭하는 PCR 방법을 수행함에 있어서, 패치(PA)가 이용될 수 있다. 상기 패치(PA)는, 플레이트(PL)와의 접촉에 기인하여, 플레이트(PL)로 상기 패치(PA)에 저장된 물질이 이동하도록 할 수 있다.
상기 패치(PA)는, 라이소자임을 저장할 수 있다. 상기 패치(PA)는, 상기 플레이트(PL)에 접촉함으로써, 상기 패치(PA)에 저장된 라이소자임을 상기 검체(SA)로 이동 하도록 할 수 있고, 그 결과, 상기 검체(SA)에 포함된 혈중 순환 암세포(CE)의 세포막을 파괴할 수 있다.
상기 혈중 순환 암세포(CE)의 세포막이 파괴되면, 상기 암세포(CE) 내부의 DNA가 상기 검체로 유출될 수 있다. 따라서, 상기 패치(PA)는, 상기 혈중 순환 암세포(CE)의 DNA가 플레이트(PL)로 유출되도록 할 수 있다.
상기 패치(PA)는, 프라이머를 저장할 수 있다. 상기 프라이머는, 암 환자의 미리 알려진 일부 서열에 대응되도록 제작될 수 있다. 상기 프라이머가 상기 패치(PA)로부터 상기 플레이트(PL)로 이동하고, 어닐링(annealing) 단계에서, 상기 검체(SA)에 포함된 DNA의 일부 서열과 상기 프라이머가 결합할 수 있다.
상기 패치(PA)는, dNTP를 저장할 수 있다. 상기 dNTP는 상기 패치(PA)로부터 상기 플레이트(PL)로 이동하고, 중합 반응(extension) 단계에서, 상기 검체(SA)의 표적 DNA와 상기 dNTP가 결합할 수 있다.
상기 패치(PA)는, DNA 중합 효소를 저장할 수 있다. 상기 DNA 중합 효소는, 상기 프라이머와 결합된 DNA와 상기 dNTP가 결합하도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 DNA 중합 효소는 taq polymerase일 수 있다.
상기 패치(PA)는, 버퍼 용액을 저장할 수 있다. 상기 패치(PA)는 상기 플레이트(PL)에 접촉하여 환경을 제공하는 기능을 수행할 수 있고, 상기 플레이트(PL)에 위치된 검체(SA)에는 상기 PCR의 각 단계에 적절한 환경이 조성될 수 있다.
상기 버퍼 용액을 저장한 패치(PA)(이하, 버퍼 패치(PA))는 형태 진단, 면역 진단 및 세포 배양 진단 에서 이용되는 버퍼 패치(PA)와 일부 유사할 수 있다.
상기 패치(PA)는, 조효소를 저장할 수 있다. 상기 조효소는 상기 DNA 중합 효소에 따라 변경될 수 있다. 일 예로, 상기 DNA 중합 효소가 taq polymerase인 경우, 상기 조효소는 MgCl2일 수 있다. 상기 패치(PA)는 상기 플레이트(PL)에 접촉하여, 상기 DNA 중합 효소의 활성화를 위한 환경을 제공할 수 있다.
이하에서는, 본 출원에 따른 암진단을 위해 수행되는 몇몇 진단 방법에 대하여 기술한다.
5.3 진단 방법
5.3.1 Morphology
본 출원에 따른 암 진단에 있어서, 패치(PA) 및 플레이트(PL)를 이용한 형태 진단이 수행될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 암세포(CE)는 일반 세포(CE)와 상이한 핵의 모양을 갖는 점을 고려하여, 상기 암 세포(CE)의 핵의 형상을 통해 암을 진단할 수 있다. 또는, 상기 암세포(CE)의 크기가 일반 세포(CE)의 크기에 비해 큰 점을 고려하여, 상기 암세포(CE)의 외형을 통해 암을 진단할 수 있다.
상기 형태 분석을 수행하는 암진단의 경우, 상기 검체(SA)를 도말하고, 이미지를 촬영하여, 촬영된 상기 검체(SA)의 이미지를 분석함으로써, 수행될 수 있다. 다만, 보다 정확한 진단을 위해, 상기 검체(SA)에 대한 염색을 수행할 수 있다.
이하에서는, 상기 검체(SA)에 대한 염색을 수행하는 방법에 대해 간략히 설명한다.
상기 패치(PA) 및 플레이트(PL)를 이용한 형태 진단은, 염색에 의해 수행될 수 있다. 상기 플레이트(PL)에 제공된 검체(SA)를 고정시키고, 염색약을 제공할 수 있다. 상기 염색약의 제공은, 염색 시료를 저장하는 패치(PA)(이하, 염색 패치(PA))에 의해 수행될 수 있다.
상기 패치(PA)에 포함된 염색 시료가 검체로 이동하면, 검체에 포함된 세포(CE)의 세포질이나 핵은 염색될 수 있다. 또는, 상기 패치(PA)에 포함된 염색 시료가 혈액으로 이동하면, 검체에 포함된 세포(CE)의 내부에 위치하는 DNA가 염색될 수도 있다.
보다 구체적으로, 핵 염색 시료를 포함하는 패치(PA)는 혈액에 포함된 세포(CE)의 핵을 염색 시킬 수 있다. 상기 핵 염색 시료로는 주로 염기성 염색 시료가 이용되며, 그 대표적인 예로는 메틸렌 블루(methylene blue), 톨루이딘 블루(toluidine blue), 헤마톡실린(hymatoxylin) 등이 있다.
세포질 염색 시료를 포함하는 패치(PA)는 혈액에 포함된 세포(CE)의 세포질이나 세포(CE)의 바깥 구조를 염색 시킬 수 있다. 상기 세포질 염색 시료로는 주로 산성 염색 시료가 이용되며, 그 대표적인 예로는 에오신(eosin), 산성 훅신(acid fuchsin), 오렌지 G(oreng G) 등이 있다.
나아가, 상기 혈액에 포함된 세포(CE)내의 DNA를 염색 시켜, 염색된 세포(CE)의 형상 및/또는 핵의 위치를 확인할 수 있다. 이를 위해, 상기 패치(PA)는 막 투과성이 있는 DAPI를 저장할 수 있다. 상기 DAPI는 세포막을 투과하여 세포막 내에 분포하는 DNA와 결합(binding)함으로써, 상기 세포(CE)를 염색할 수 있다.
상기 염색 시료가 상기 검체(SA)에 제공된 이후, 상기 검체(SA)에 버퍼 용액을 제공함으로써, 염색에 필요한 적절한 환경을 조성할 수 있다. 상기 버퍼 용액의 제공은, 상기 버퍼 용액을 저장하는 버퍼 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다. 이는, 상기 검체(SA)에 대한 염색 효율 증진을 위함일 수 있다.
상기 염색 시료가 상기 검체(SA)에 제공된 이후, 상기 검체(SA)에 워싱 용액을 제공함으로써, 염색 이후 불 필요한 염색약을 제거할 수 있다. 상기 워싱 용액의 제공은, 상기 워싱 용액을 저장하는 워싱 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다. 이는, 상기 검체(SA)에 대한 보다 선명한 이미지를 획득하기 위함일 수 있다.
염색된 혈액을 이용한 형태 진단은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 일 예로, 염색된 혈액에 관한 이미지를 촬상하고, 촬상된 이미지를 분석함으로써 수행될 수 있다. 상기 이미지에 대한 분석은, 촬영된 이미지의 암세포(CE) 위험군의 개수를 세고, 암 세포(CE)의 형(type)을 분석하여 분류하는 과정이 수행될 수 있다.
여기서, 플레이트(PL)는 가능한한 광원으로부터 출광되는 빛이 잘 투과되는 재질로 준비되는 것이 바람직 할 수 있다. 또 광원은 백색광을 출광하거나 또는 특정 대역의 파장을 출광할 수 있다.
5.3.2 Immunochemistry
본 출원에 따른 암진단에 있어서, 패치(PA) 및 플레이트(PL)를 이용한 면역 진단이 수행될 수 있다. 이하에서 설명하는 항체(AB)는, 특별한 언급이 없는 한, 혈중 순환 암세포(CE)의 표면에 부착되어 있는 단백질에 대해 특이적으로 결합할 수 있다.
상기 패치(PA) 및 플레이트(PL)를 이용한 면역 진단은, 직접법에 따라 수행될 수 있다. 상기 플레이트(PL)에 제공된 검체(SA)(혹은 항원)를 고정시키고, 검출하고자 하는 항원에 특이적으로 결합하는 항체(AB)를 제공할 수 있다. 이는, 전술한 항체(AB)를 저장한 패치(PA)(이하, 항체 패치(PA))에 의해 수행될 수 있다. 상기 항체(AB)에는 식별을 위한 표지자(label)가 부착되어 있을 수 있다. 상기 항체(AB)가 제공된 이후, 상기 플레이트(PL)에 제공된 항원과 결합되지 않는 항체(AB)는 제거하기 위한 절차가 수행될 수 있다. 이는, 전술한 워싱 용액을 저장한 패치(PA)(이하, 워싱 패치(PA))에 의해 수행될 수 있다.
상기 패치(PA) 및 플레이트(PL)를 이용한 면역 진단은, 간접법에 따라 수행될 수 있다. 상기 플레이트(PL)에 제공된 검체(SA)(혹은 항원)를 고정시키고, 검출하고자 하는 항원에 특이적으로 결합하는 1차 항체(AB)를 제공할 수 있다. 이는, 전술한 항체 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다. 상기 1차 항체(AB)에는 식별을 위한 표지자가 부착되어 있지 않을 수 있다. 상기 1차 항체(AB)가 제공된 이후, 상기 1차 항체(AB)에 특이적으로 결합하는 2차 항체(AB)가 상기 플레이트(PL)에 제공될 수 있다. 이는, 전술한 항체 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다. 상기 2차 항체(AB)에는 식별을 위한 표지자가 부착되어 있을 수 있다. 상기 2차 항체(AB)가 제공된 이후, 상기 플레이트(PL)에 제공된 항원과 결합되지 않는 1차 항체(AB) 및 상기 1차 항체(AB)에 결합되지 않은 2차 항체(AB)가 제거되는 절차가 수행될 수 있다. 이는, 전술한 워싱 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다.
상기 패치(PA) 및 플레이트(PL)를 이용한 면역 진단은, 샌드위치법에 따라 수행될 수 있다. 상기 플레이트(PL)에 검출하고자하는 항원에 특이적으로 결합하는 항체(AB)가 제공되어 있을 수 있다. 상기 항체(AB)가 제공되어 있는 플레이트(PL)에 검체(SA)가 제공될 수 있다. 상기 검체(SA)가 제공된 이후, 상기 항원에 특이적으로 결합하는 항체(AB)가 상기 플레이트(PL)에 제공될 수 있다. 이는, 전술한 항체 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다. 상기 항체(AB)가 제공된 이후, 상기 플레이트(PL)에 제공된 항원과 결합되지 않는 항체(AB)가 제거되는 절차가 수행될 수 있다. 이는, 전술한 워싱 용액을 저장한 패치(PA)(이하, 워싱 패치(PA))에 의해 수행될 수 있다. 상기 항체(AB)에는 식별을 위한 표지자가 부착되어 있을 수 있다.
면역 진단 방법을 통한 암 검출은, 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 효소-기질(SU) 반응을 통한 발색을 검출하거나, 형광 표지자의 형광을 검출할 수 있고, 화학적 반응을 통한 빛을 검출할 수도 있다.
이하에서는, 대표적으로 효소-기질(SU) 반응을 이용하거나 형광 표지자를 이용하는 방법에 대해서 보다 상세히 설명한다.
일 예로, 상기 효소-기질(SU) 반응을 통한 발색을 검출하여, 검체(SA)의 항원 유무에 대해 확인할 수 있다. 전술한 직접법에서의 항체(AB) 또는 간접법에서의 2차 항체(AB)는, 표지자로서 효소가 부착되어 있을 수 있다. 상기 항체(AB)가 검체(SA)에 제공되고 나면, 상기 검체(SA)에 기질(SU)이 제공될 수 있다. 이는, 기질(SU)을 포함하는 패치(PA)(이하, 기질 패치(PA))에 의해 수행될 수 있다. 상기 항체(AB)에 부착된 효소는 기질(SU)의 화학 반응을 촉매하여 생성물을 발생시킬 수 있다. 상기 발생되는 생성물에 의해, 상기 검체에서는 발색이 검출될 수 있다.
상기 발생되는 생성물에 의해 발색이 검출되는 경우, 상기 발색을 측정함으로써, 상기 항체(AB)와 항원의 특이적 결합을 정량적으로 측정할 수 있다. 상기 발색을 측정하는 것은, 광원으로부터 방출되어 상기 플레이트(PL)를 통과한 광을 검출하는 방식으로 수행될 수 있다. 다시 말해, 발색을 측정하는 것은 흡광을 측정하는 방식으로 수행될 수 있다. 상기 발색을 측정하는 경우 분광 광도계(spectrophotometer)를 이용할 수 있다. 이때, 바람직하게는, 상기 플레이트(PL)는 투명하고 평평한 것이 사용될 수 있다.
다른 예로, 상기 형광 표지자를 통해 형광을 검출하여, 검체(SA)의 항원 유무에 대해 확인할 수 있다. 전술한 직접법에서의 항체(AB) 또는 간접법에서의 2차 항체(AB)는, 표지자로서 형광 물질이 부착되어 있을 수 있다.
형광 검출 방식이 이용되는 경우, 검체(SA)의 형광을 측정하여, 상기 항체(AB)와 항원의 특이적 결합을 정량적으로 측정할 수 있다. 상기 형광을 측정하는 것은, 상기 플레이트(PL)에 광을 입사하고, 상기 플레이트(PL)로부터 방출되는 형광을 측정하는 방식으로 수행될 수 있다. 상기 형광을 측정하는 경우, 필터가 부착된 형광 측정기(fluorometer)가 이용될 수 있다. 상기 형광을 측정하는 경우, 바람직하게는, 상기 플레이트(PL)는 불투명한 검정색이거나 불투명한 백색인 것이 사용될 수 있다.
전술한 발색 또는 형광은 이미지를 통해 검출될 수 있다. 상기 이미지는 부분별로 촬영될 수 있고, 촬영된 이미지는 하나로 취합될 수 있다. 상기 이미지로부터 타겟 항원/항체(AB)의 분포 위치, 세포(CE)의 형상, 타겟 단백질의 분포 등을 확인할 수 있다.
5.3.3 Culture
본 출원에 따른 암진단에 있어서, 패치(PA) 및 플레이트(PL)를 이용하여 세포(CE)의 배양을 수행할 수 있다. 이하에서 설명하는 영양 패치(PA)는, 암세포(CE)의 배양에 요구되는 영양 성분을 저장하고 있을 수 있다.
상기 패치(PA) 및 플레이트(PL)를 이용한 세포(CE) 배양에서는, 상기 검체(SA)가 플레이트(PL)에 제공되고, 상기 영양 시료(NT)가 상기 검체(SA)에 제공될 수 있다. 상기 검체(SA)에 상기 영양 시료(NT)가 제공되는 것은, 전술한 영양 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다.
상기 검체(SA)에 영양 시료가 제공된 이후 일정 시간이 경과하면, 상기 검체에 포함된 세포(CE)는 증식할 수 있다.
증식된 세포(CE)에 대한 분석은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 일 예로, 일정 시간 동안 세포(CE) 배양이 완료된 검체(SA)에 대한 이미지를 획득하여, 상기 이미지를 분석할 수 있다. 다른 예로, 세포(CE) 배양이 진행 중인 검체(SA)에 대한 이미지를 획득하여, 상기 이미지를 분석할 수 있다.
상기 이미지에 대한 분석은, 세포(CE)의 분열 속도 및 세포(CE)의 분열 종료 시기를 고려하여 수행될 수 있다. 다시 말해, 암세포(CE)의 분열 속도가 일반 세포(CE)의 분열 속도보다 빠른 점과, 일반 세포(CE)의 분열은 임의의 시점에 종료되는 반면, 암세포(CE)는 무한 증식이 가능한 점을 고려하여, 상대적으로 빠른 속도로 분열하면서 계속적으로 분열을 하는 세포(CE)를 확인하여, 암 발병 여부를 확인할 수 있다.
여기서도, 플레이트(PL)는 가능한한 광원으로부터 출광되는 빛이 잘 투과되는 재질로 준비되는 것이 바람직 할 수 있다.
5.3.4 PCR
본 출원에 따른 암진단에 있어서, 패치(PA) 및 플레이트(PL)를 이용하여 PCR을 수행할 수 있다. 이하에서 설명하는 프라이머는 암환자의 DNA 서열에 대응되도록 제작될 수 있다.
상기 패치(PA) 및 플레이트(PL)를 이용한 PCR은, 플레이트(PL)에 제공된 검체(SA)를 대상으로 수행될 수 있다. 상기 검체(SA)는, 혈액으로부터 DNA를 추출한 샘플일 수 있다. 상기 DNA 샘플은, 샘플에 포함된 2가닥의 DNA가 분리되는 온도(이하, 열변성 온도)로, 가열될 수 있다.
가열된 DNA 샘플에는 프라이머가 제공될 수 있다. 상기 프라이머의 제공은, 프라이머를 포함하는 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다. 상기 프라이머가 제공된 DNA 샘플은, 프라이머가 DNA에 결합될 수 있는 온도(이하, 어닐링 온도)로 조절될 수 있다. 상기 프라이머에는, 식별을 위한 표지자가 부착되어 있을 수 있다.
상기 DNA에 프라이머가 결합한 이후, 상기 샘플에는 dNTP, DNA 중합효소, 완충용액 및 조효소가 제공될 수 있다. 이는, dNTP를 저장하는 패치(PA), DNA 중합효소를 저장하는 패치(PA), 완충용액을 저장하는 패치(PA) 및 조효소를 저장하는 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다. 또는, 전술한 dNTP, DNA 중합효소, 완충용액 및 조효소 중 적어도 2이상을 저장하는 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다. 상기 샘플의 온도가, 프라이머와 결합된 DNA가 연장될 수 있는 온도(이하, 중합 반응 온도)로 조절되면, 상기 프라이머가 결합된 DNA는 연장될 수 있다.
PCR 공정을 통한 암진단은, 다양한 방식을 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 형광 표지자의 형광을 검출할 수 있고, 전기 영동법을 이용할 수도 있다. 또한, 상기 검체(SA)에 대한 분석 시점에 따라, PCR 공정이 완료된 검체(SA)를 대상으로 표적 DNA 검출을 진행할 수 있고, 또는, PCR 공정이 진행되는 도중의 검체(SA)를 대상으로 표적 DNA 검출을 진행할 수 있다.
전술한 프라이머에 부착된 식별 표지자는 형광 물질일 수 있다. 또한, 상기 형광 물질은, 형광이 소모될 때까지 형광을 발하는 물질일 수 있고, 또는, 상기 프라이머와 상기 DNA가 결합된 경우에 형광을 발하도록 설계된 물질일 수 있다.
형광 표지자를 이용한 검출 방식에 대해서는 이미 면역 진단을 설명하며 상세히 설명한 바 있어, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단은 형태 진단, 면역 진단, 배양 경과 진단 및 DNA 진단(즉, PCR 검사)을 통해 수행될 수 있다.
이하에서는, 이해를 돕기 위해, 각 진단 방법 마다 패치(PA)를 이용하여 암진단을 수행하는 방법에 대해 몇몇 실시예를 들어 구체적으로 설명하기로 한다.
6. 패치를 이용한 진단 공정에 대한 실시예
6.1 Morphology
도 35는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 염색법을 이용하여 형태 진단을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 본 출원의 일 실시예에 따른 형태 진단은 플레이트(PL)에 검체(SA)를 제공하는 단계(S1100), 플레이트(PL)에 염색 시료를 제공하는 단계(S1200) 및 염색된 검체(SA)에 대한 이미지를 촬영하는 단계(S1300)를 통해 수행될 수 있다. 이는, 단순 염색법을 통한 형태 진단 수행에 해당될 수 있다.
본 출원에 따른 암진단을 위한 형태 진단에서는, 이미 전술한 바 있듯이, 암세포(CE)의 핵 및/또는 세포질을 염색할 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 검체(SA)를 제공(S1100)하는 것은 상기 검체(SA)를 플레이트(PL)에 위치 시키는 것을 의미할 수 있다. 일 예로, 상기 검체(SA)는 상기 플레이트(PL)에 도말되거나 프린팅될 수 있다. 또한, 상기 검체(SA)는 상기 플레이트(PL)에 고정될 수 있다. 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉 또는 분리에 의해 상기 검체(SA)가 상기 패치(PA)로 흡수되지 않도록, 상기 검체(SA)는 일정 저항력을 가지며 상기 플레이트(PL)에 고정될 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 염색 시료를 제공(S1200)하기 위해서는, 염색 패치(PA)가 이용될 수 있다. 상기 패치(PA)에는, 단일한 염색 시료가 저장되어 있을 수 있다.
상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉으로 상기 패치(PA)에 저장되어 있던 염색 시약은 상기 플레이트(PL)로 이동할 수 있게 된다. 상기 플레이트(PL)에 염색 시료를 제공하기 위해, 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)는 접촉할 수 있다. 또한, 상기 패치(PA)와 플레이트(PL)는 접촉한 뒤 분리될 수 있다.
본 단계에서는, 필요에 따라, 상기 검체(SA)에 소정의 환경을 구현하기 위해, 상기 버퍼 패치(PA)를 이용하는 것도 가능하다.
또한, 본 단계에서는, 상기 검체(SA)에 제공되어 있는 불 필요한 염색 시약을 제거하기 위해, 워싱이 수행될 수 있다. 상기 워싱은, 워싱 용액을 저장하는 워싱 패치(PA)에 의해서 수행될 수 있다.
염색 시료의 제공 이후, 상기 플레이트(PL)에 위치하는 염색된 검체(SA)에 대한 이미지를 촬영(S1300)할 수 있다. 상기 검체(SA)에 대한 이미지가 촬영되면, 상기 이미지에 대한 분석을 수행할 수 있다.
상기 이미지를 분석하여, 상기 혈액에 포함되어 있는 세포(CE)의 크기 및 형태를 비교할 수 있다. 상기 암세포(CE)는 일반적인 세포(CE)에 비해 크기가 크고 형태가 상이하여, 이미지 분석을 통해 암세포(CE)를 검출하고, 상기 암세포(CE)의 수를 셀 수 있다.
도 36은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 복수의 염색 시료를 이용한 염색법을 이용하여, 형태 진단을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
상기 플레이트(PL)에 염색 시료를 제공(S1200)하는 단계에서는, 적어도 둘 이상의 염색 시료를 전달할 수 있다. 이 때, 상기 적어도 둘 이상의 염색 시료를 검체(SA)에 전달하기 위해서는 복수의 염색 시료 중 하나를 각각 저장하는 복수의 염색 패치(PA)를 이용하여 수행될 수 있다.
다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 두 개의 염색 시료를 이용하여 검체를 염색하기 위하여 두 개의 염색 패치(PA), 즉 제1 염색 패치(PA)와 제2 염색 패치(PA)를 이용하는 것을 기준으로 설명한다.
그러나, 본 실시예에서 염색 패치(PA)의 개수가 두 개로 제한되는 것은 아니며, 세 개 이상을 이용하는 것도 가능하다. 이하의 설명에서 세 개 이상의 염색 패치(PA)를 이용하는 변형예는 당업자에게 발명적 사고 없이 응용 가능하므로 본 실시예에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
상기 플레이트(PL)에 염색 시료를 제공하는 단계(S1200)는, 플레이트(PL)에 제1 염색 시료를 제공(S1210)하는 단계 및 플레이트(PL)에 제2 염색 시료를 제공(S1220)하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 염색 시료와 제2 염색 시료는 혈액 내의 서로 다른 타겟 물질을 염색 시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 염색 시료는 핵을 염색 시키는 염기성 염색 시료 및 세포질을 염색 시키는 산성 염색 시료 중 어느 하나이고, 제2 염색 시료는 다른 하나일 수 있다. 또는 그 반대일 수도 있다. 구체적으로는, 제1 염색 시료는 메틸렌 블루이고, 제2 염색 시료는 에오신일 수 있다. 물론, 제1 염색 시료와 제2 염색 시료의 종류가 상술한 예로 인해 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
상기 제1 염색 패치(PA)가 플레이트(PL)와 접촉하면, 상기 제1 염색 시료가 상기 플레이트(PL)로 이동할 수 있다. 따라서, 상기 제1 염색 시료를 저장하는 염색 패치(PA)는 상기 검체(SA)에 포함된 제1 타겟 물질을 염색 시킬 수 있다. 상기 제2 염색 패치(PA)가 플레이트(PL)와 접촉하면, 상기 제2 염색 시료가 상기 플레이트(PL)로 이동할 수 있다. 따라서, 상기 제2 염색 시료를 저장하는 염색 패치(PA)는 상기 검체(SA)에 포함된 제2 타겟 물질을 염색 시킬 수 있다. 여기서, 제1 타겟 물질은 세포(CE)핵 및 세포질 중 어느 하나이고, 제2 타겟 물질은 세포(CE)핵과 세포질 중 다른 하나일 수 있다.
도 37은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, DAPI 염색법을 이용하여 형태 진단을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
상기 플레이트(PL)에 염색 시료를 제공하는 단계(S1240)에서는, 형광 염색 시료가 상기 플레이트(PL)에 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 염색 시료는, DAPI(4',6-diamidino-2-phenylindole)일 수 있다.
상기 염색 시료를 저장하는 패치(PA)는 상기 플레이트(PL)에 접촉할 수 있고, 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉에 의해 상기 패치(PA)에 저장된 염색 시료가 상기 플레이트(PL)로 이동할 수 있게 된다.
상기 염색 시료는, 세포막을 투과하여 세포(CE) 내부로 유입될 수 있다. 상기 세포막이 파괴된 경우 DAPI에 의한 염색 효율이 보다 더 증진될 수는 있으나, DAPI염색법의 경우 상기 세포막이 있는 경우에도 염색 시료가 상기 세포(CE) 내부로 유입될 수 있다.
필요에 따라, 상기 검체(SA)의 pH값이 조절될 수 있다. 상기 검체(SA)의 pH는, 버퍼 용액을 저장하는 버퍼 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다.
또한, 상기 검체(SA)의 온도는 조절될 수 있다. 바람직하게는, 상기 검체(SA)에 상기 염색 시료가 제공된 이후, 상기 검체(SA)의 온도가 약 37로 15분 정도 유지하여, 상기 검체(SA)에 충분한 반응 시간을 제공할 수 있다.
염색된 검체(SA)에 대한 이미지를 촬영(S1300)할 수 있다. 다만, 본 실시예에서는, 이용되는 염색 시약이 형광 시약임을 고려할 때, 형광 이미지가 촬영될 수 있다. 따라서, 상기 형광 이미지의 촬영을 위해, 임의의 파장대의 빛이 상기 검체(SA)에 제공되어야 할 수 있다.
상기 DAPI 염색법을 이용한 형광 이미지는 해상도가 높아, 보다 정확한 암 진단을 수행하는데 이점이 있을 수 있다.
6.2 Immunochemistry
도 38은 본 출원의 일 실시예에 따른 암 진단에 있어서, 면역 진단을 수행하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 본 출원의 일 실시예에 따른 면역 진단 방법은 플레이트(PL)에 검체(SA)를 제공하는 단계(S2100), 플레이트(PL)에 항체(AB)를 제공하는 단계(S2200) 및 항원에 특이적으로 결합한 항체(AB)를 확인하는 단계(S2300)를 통해 수행될 수 있다. 이는, 직접법을 통한 면역 진단 수행에 해당될 수 있다.
본 출원에 따른 암진단을 위한 면역 진단 수행에서는, 이미 전술한 바 있듯이, 상기 EpCAM 또는 cytokeratin에 특이적으로 결합하는 항체(AB)가 이용될 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 검체(SA)를 제공(S2100)하는 단계는, 전술한 상기 S1100단계과 유사하게 진행될 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 항체(AB)를 제공(S2200)하기 위해, 항체 패치(PA)가 이용될 수 있다. 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉으로, 상기 패치(PA)에 저장되어 있던 항체(AB)는 상기 플레이트(PL)로 이동할 수 있게 된다. 상기 항체(AB)는 상기 플레이트(PL)에 제공되어 있는 검체(SA)에 포함된 항원과 특이적으로 결합할 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 항체(AB)가 제공되면, 항원에 특이적으로 결합한 항체(AB)를 확인(S2300)할 수 있다. 본 단계 이전에, 필요에 따라, 상기 검체(SA)에 결합하지 못한 항체(AB)를 제거하기 위해 워싱 패치(PA)가 이용될 수 있다.
상기 항원에 특이적으로 결합한 항체(AB)는 다양한 방법을 통해 확인될 수 있다.
일 예로, 기질(SU)-효소 반응을 이용하여, 상기 항원에 특이적으로 결합한 항체(AB)가 확인될 수 있다.
도 39 및 도 40은 본 출원의 일 실시예에 따른 암 진단에 있어서, 면역 진단이 수행되는 경우, 기질(SU)-효소 반응을 이용하여 암을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
패치(PA)에 의해 항체(AB)가 제공된 경우, 상기 항체(AB)에는 효소가 결합되어 있을 수 있다. 상기 항체(AB)에 결합된 표지자는 효소일 수 있다. 상기 패치(PA)에 의해 항체(AB)가 제공된 검체(SA)는, 상기 패치(PA)에 의해 제공된 일부 항체(AB)와 결합된 상태일 수 있다.
상기 검체(SA)에는 기질 패치(PA)가 제공될 수 있다. 상기 검체(SA)에 상기 기질 패치(PA)가 제공되는 경우, 상기 검체에 결합된 항체(AB)에 부착된 효소와 상기 기질(SU)은 반응할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기질에 의해 촉매되는 반응으로 인해 생성물이 생성될 수 있다. 상기 생성물의 생성 유무를 통해, 상기 검체(SA)에 상기 혈중 순환 암세포(CE)의 유무를 확인할 수 있다.
이 때, 상기 기질 패치(PA)는 상기 효소와 상기 기질(SU)이 반응할 수 있는 반응 공간을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 이와 관련해서는, 전술한 패치(PA)의 기능에서 상세히 설명한 바 있다.
다른 예로, 형광 물질을 이용하여, 상기 항원에 특이적으로 결합한 항체(AB)가 확인될 수 있다.
도 41은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 면역 진단이 수행되는 경우, 형광 물질을 이용하여 암을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
패치(PA)에 의해 항체(AB)가 제공된 경우, 상기 항체(AB)에는 형광 물질이 결합되어 있을 수 있다. 상기 항체(AB)에 결합된 표지자는 형광 물질일 수 있다. 상기 패치(PA)에 의해 항체(AB)가 제공된 검체(SA)는, 상기 패치(PA)에 의해 제공된 일부 항체(AB)가 결합된 상태일 수 있다.
상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉은 해제될 수 있다. 이는, 상기 패치(PA)에 저장되어 있는 항체(AB)(즉, 아직 검체(SA)와 결합하지 못한 항체(AB))에 의해 형광이 발색되는 것을 방지하기 위함일 수 있다.
상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉이 해제되고 나면, 상기 검체(SA)와 결합된 항체(AB)에 부착되어 있는 형광 물질의 발광 유무에 따라, 상기 검체(SA)의 암세포(CE) 유무에 대해 확인할 수 있다.
전술한 형광 물질을 이용하여 상기 항원에 특이적으로 결합하는 항체(AB)를 확인하는 경우, 상기 검체(SA)의 형광 이미지를 촬영하여 상기 항체(AB)가 부착된 위치를 확인할 수 있다. 상기 항체(AB)가 부착된 위치를 분석하여 혈액에 분포하는 암세포(CE)를 셀카운팅(cell-counting)할 수 있다.
시간의 흐름에 따라 상기 검체(SA)에 대한 복수개의 이미지가 획득될 수 있다. 상기 복수개의 이미지 중 이전 촬영 이미지와 이후 촬영 이미지의 변화 비교를 통해, 다수의 타겟(target)에 대한 진단을 수행할 수 있다.
도 42는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 복수 종류의 항체(AB)를 이용하여 면역 진단을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
일 예로, 플레이트(PL)에 검체(SA)가 제공(S2100)되면, 상기 검체(SA)에 백혈구에 특이적으로 결합하는 제3 항체(AB)(예를 들어, CD45)를 제공(S2250)할 수 있다. 상기 제3 항체(AB)의 제공은, 제3 항체(AB)가 저장된 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다.
상기 제3 항체(AB)가 상기 검체(SA)에 제공되고 나면, 상기 제3 항체(AB)에 특이적으로 결합하는 항원을 확인(S2350)할 수 있다. 즉, 상기 제3 항체(AB)의 제공 이후 상기 검체(SA)에 대한 이미지를 획득하고, 상기 이미지를 분석하여 상기 검체(SA)에 포함되어 있는 백혈구의 수를 셀 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 암세포(CE)에 대한 제4 항체(AB)가 제공(S2260)될 수 있다. 상기 제4 항체(AB)의 제공은, 제4 항체(AB)가 저장된 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다.
상기 제4 항체(AB)가 상기 검체(SA)에 제공되고 나면, 상기 제4 항체(AB)에 특이적으로 결합하는 항원을 확인(S2360)할 수 있다. 즉, 상기 제4 항체(AB)의 제공 이후 상기 검체(SA)에 대한 이미지를 획득하고, 이미지를 분석할 수 있다. 상기 이미지에 대하여, 현재 획득된 이미지에서 형광이 표시된 위치를 확인한 후 이전 획득된 이미지에서 형광이 표시된 위치를 고려하여 분석함으로써, 상기 검체(SA)에 포함된 암세포(CE)의 수를 셀 수 있다.
도 43은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 1차 항체(AB) 및 2차 항체(AB)를 이용하여 면역 진단을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이는, 간접법을 통한 면역 진단 수행에 해당될 수 있다.
전술한 실시예의 변형예에 있어서, 상기 플레이트(PL)에 항체(AB)를 제공하는 단계(S2200)은, 플레이트(PL)에 제1 항체(AB)를 제공하는 단계(S2210) 및 플레이트(PL)에 제2 항체(AB)를 제공하는 단계(S2220)을 포함할 수 있다.
상기 제1 항체(AB)는 암세포(CE)에 특이적으로 결합하는 항체(AB)일 수 있다. 상기 제2 항체(AB)는 상기 제1 항체(AB)에 특이적으로 결합하는 항체(AB)일 수 있다. 이때, 제1 항체(AB)와 제2 항체(AB)의 특이적 결합은, 에피토프(epitope) 특이적 결합이 아닌 종 특이적 결합일 수 있다. 제1 항체(AB)와 제2 항체(AB)를 이용하는 면역 진단 방법은, 특이적 항체(AB) 제작의 편리를 위해 이용될 수 있다.
상기 제1 항체(AB)는, 상기 제1 항체(AB)를 저장하는 패치(PA)에 의해 제공될 수 있다. 상기 제2 항체(AB)는, 상기 제2 항체(AB)를 저장하는 패치(PA)에 의해 제공될 수 있다. 또는, 상기 제1 항체(AB) 및 상기 제2 항체(AB)는, 상기 제1 항체(AB) 및 상기 제2 항체(AB)를 모두 저장하는 패치(PA)에 의해 제공될 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 제1 항체(AB)를 제공하기 위해, 상기 제1 항체(AB)를 저장하는 패치(PA)는 상기 플레이트(PL)와 접촉할 수 있다. 상기 플레이트(PL)에 제2 항체(AB)를 제공하기 위해, 상기 제2 항체(AB)를 저장하는 패치(PA)는 상기 플레이트(PL)와 접촉할 수 있다.
또는, 상기 플레이트(PL)에 제1 항체(AB) 및 제2 항체(AB)를 제공하기 위해, 상기 제1 항체(AB) 및 상기 제2 항체(AB)를 저장하는 패치(PA)는 상기 플레이트(PL)와 접촉할 수 있다. 상기 플레이트(PL)에 제1 항체(AB) 및 제2 항체(AB)를 제공하기 위해, 상기 제1 항체(AB)를 저장하는 패치(PA)는 플레이트(PL)와 접촉하고, 상기 제2 항체(AB)를 저장하는 패치(PA)는 상기 제1 항체(AB)와 접촉 할 수 있다.
상기 항체(AB)가 상기 플레이트(PL)에 제공되는 단계 이후에, 필요에 따라, 상기 검체(SA)에 결합하지 못한, 패치(PA)에 의해 제공된 항체(AB)를 제거하기 위해 워싱 패치(PA)가 이용될 수 있다.
도 44는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 플레이트(PL)에 도포되어 있는 제1 항체(AB) 및 검체(SA)에 제공되는 제2 항체(AB)를 이용하여 면역 진단을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이는, 샌드위치법을 통한 면역 진단 수행에 해당될 수 있다.
통상의 방법에 의해, 플레이트(PL)에 제1 항체(AB)를 위치(S2020)하도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 항체를 상기 플레이트에 도포하고 동결 건조하는 방법이 적용될 수 있다. 상기 제1 항체(AB)는 암세포(CE)에 특이적으로 결합하는 항체(AB)일 수 있다.
상기 제1 항체(AB)는 상기 플레이트(PL)에 고정될 수 있다. 상기 제1 항체(AB)를 고정시키는 것은, 상기 항체(AB)를 건조하거나, 코팅 버퍼 용액을 이용하는 방법을 통해 수행될 수 있다. 또는, 상기 플레이트(PL)에 상기 항체(AB)를 고정하는 것은, 상기 플레이트(PL)에 박막을 형성하는 것일 수 있다. 상기 박막은 미리 제조되어 상기 플레이트(PL)에 부착됨으로써 수행될 수 있다.
상기 제1 항체(AB)가 위치하는 플레이트(PL)에 검체(SA)를 제공(S2100)할 수 있다. 상기 플레이트(PL)에 상기 검체(SA)를 제공하는 것은, 상기 혈액을 도포하는 것일 수 있다. 또한, 상기 혈액의 도포는, 상기 플레이트(PL)에 고정된 항체(AB)와의 반응 면적을 고려하여, 얇게 도포될 수 있다. 바람직하게는, 상기 혈액은 모노 레이어로 도포될 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 제2 항체(AB)가 제공(S2200)될 수 있다. 상기 제2 항체(AB)는 백혈구에 특이적으로 결합하는 항체(AB)일 수 있다. 또는, 상기 제2 항체(AB)는 암세포(CE)에 특이적으로 결합하는 항체(AB)일 수 있다. 이 때, 상기 제2 항체(AB)는 상기 제1 항체(AB)와 다를 수 있다.
상기 제2 항체(AB)는, 전술한 직접법 또는 간접법에 의하여 수행될 수 있다. 다시 말해, 상기 플레이트(PL)에 상기 제2 항체(AB)를 제공하는 것은, 검출하고자 하는 항원과 특이적으로 결합하는 항체(AB)를 제공하는 것일 수 있고, 검출하고자 하는 항원과 특이적으로 결합하는 1차 항체(AB) 및 상기 1차 항체(AB)와 특이적으로 결합하는 제2 항체(AB)를 제공하는 것일 수 있다.
전술한, 제1 항체(AB) 및/또는 제2 항체(AB)는 패치(PA)에 의해 제공될 수 있다. 이 때, 전술한 직접법 또는 간접법에 따른 면역 진단 방법이 적용될 수 있다.
전술한 상기 검체(SA)가 상기 플레이트(PL)에 제공된 단계 및/또는 상기 항체(AB)가 상기 플레이트(PL)에 제공된 단계 이후에, 필요에 따라, 상기 검체(SA)에 결합하지 못한, 패치(PA)에 의해 제공된 항체(AB)를 제거하기 위해 워싱 패치(PA)가 이용될 수 있다.
6.3 Culture
도 45는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 세포(CE) 배양이 수행되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
본 출원의 일 실시예에 따른 세포(CE) 배양 공정은, 플레이트(PL)에 검체(SA)를 제공하는 단계(S3100), 플레이트(PL)에 영양 시료(NT)를 제공하는 단계(S3200) 및 검체(SA)에 대한 이미지를 촬영하는 단계(S3300)를 포함할 수 있다. 이는, 검체(SA)에 포함된 혈중 순환 암세포(CE)를 검출하기 위함일 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 검체(SA)를 제공(S3100)하는 단계는, 전술한 상기 S1100단계과 유사하게 진행될 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 위치된 검체(SA)에는, 영양 시료(NT)가 제공(S3200)될 수 있다. 상기 영양 시료(NT)는, 암세포(CE)를 배양하는데 이용되는 시약 중 적어도 일부를 저장한 패치(PA)에 의해 제공될 수 있다.
상기 패치(PA)는, 전술한 바와 같이, 아미노산, 비타민, 미량원소 등이 저장되어 있을 수 있다. 또는, 상기 패치(PA)는, 다른 예로, 단백질, 펩타이드, 호르몬, 미네랄 등이 저장되어 있을 수 있다.
상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉으로, 상기 패치(PA)에 저장되어 있던 영양 시료(NT)는 상기 플레이트(PL)로 이동할 수 있게 된다. 상기 영양 시료(NT)가 제공되면, 상기 플레이트(PL)에 위치된 검체(SA)에 포함된 세포(CE)는 증식할 수 있다.
필요에 따라, 본 단계에서, 상기 플레이트(PL)에 워싱 처리가 수행될 수 있다. 이는, 전술한 워싱 패치(PA)에 의해 수행되는 절차일 수 있다.
증식된 세포(CE)의 분석을 위해, 상기 검체(SA)에 대한 이미지가 촬영(3300)될 수 있다. 전술한 바와 같이, 세포(CE) 배양이 완료된 검체(SA) 또는 세포(CE) 배양이 진행 중인 검체(SA)에 대한 이미지가 획득될 수 있다.
상기 세포(CE)에 대한 복수의 이미지가 획득될 수 있다. 상기 검체(SA)의 이미지는 세포(CE)의 배양이 시작되기 이전에 한번 획득되고, 목적하는 시점에 적어도 한번 이상 획득될 수 있다. 세포(CE)의 배양이 시작되기 이전에 이미지가 획득하는 것은, 이미지의 분석에 있어, 세포 배양 이전의 이미지를 이용하여 세포(CE) 증식 비율을 추정하기 위함일 수 있다.
도 46 및 도 47은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체에 포함된 세포(CE)가 증식하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 46을 참조하면, 본 출원의 일 실시예에 따른 세포(CE) 배양에 있어서, 검체(SA)는 플레이트(PL)에 도포될 수 있다. 상기 도포된 검체(SA)에는 일부 세포(CE)가 포함되어 있을 수 있다. 상기 영양 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉으로, 상기 영양 패치(PA)에 저장되어 있던 영양 시료(NT)가 상기 플레이트(PL)로 이동하는 것이 가능해진다.
상기 영양 패치(PA)에 저장되어 있던 영양 시료(NT)가 상기 플레이트(PL)에 도포된 검체(SA)에 제공되면, 상기 검체(SA)에 포함된 세포(CE)는 증식할 수 있다.
도 47에 도시된 바와 같이, 세포(CE)의 증식 속도는 일부 다를 수 있다. 일반 세포(CE)의 분열 속도에 비해, 암세포(CE)의 분열 속도가 빠를 수 있다. 이를 비교하여, 상기 검체(SA)에 포함된 암세포(CE)가 검출될 수 있다. 이는, 많이 분열된 세포(CE)를 암세포(CE)로 추정하는 방식일 수 있다.
6.4 PCR
도 48은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, PCR 공정이 수행되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 본 출원의 일 실시예에 따른 PCR 공정은, 플레이트(PL)에 검체(SA)를 제공하는 단계(S4100), 플레이트(PL)에 시약을 제공하는 단계(S4200), 검체(SA)의 온도를 조절하는 단계(S4300) 및 검체(SA)를 분석하는 단계(S4400)를 포함할 수 있다. 이는, 상기 검체(SA)에 포함된 혈중 순환 암세포(CE)의 DNA를 검출하기 위함일 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 검체(SA)를 제공(S4100)하는 단계는, 전술한 상기 S1100단계과 유사하게 진행될 수 있다. 다만, 상기 혈액으로부터 DNA를 추출하기 위한 전처리 공정이 완료된 검체(SA)가 사용될 수 있다.
상기 검체(SA)가 제공된 플레이트(PL)에는, 시약이 제공(S4200)될 수 있다. 상기 시약은 상기 PCR 공정에 이용되는 복수의 시약 중 적어도 일부의 시약을 저장한 패치(PA)에 의해 제공될 수 있다.
상기 패치(PA)는, dNTP를 저장하는 패치(PA)일 수 있고, 프라이머를 저장하는 패치(PA)일 수 있으며, DNA 중합효소를 저장하는 패치(PA)일 수 있다. 또한, 상기 패치(PA)는 완충 용액을 저장하는 패치(PA)일 수 있고, 조효소를 저장하는 패치(PA)일 수 있다. 또는, 상기 패치(PA)는, 전술한 dNTP, 프라이머, DNA 중합효소, 완충용액 및 조효소 중 2이상의 시약을 저장하는 패치(PA)일 수 있다.
상기 패치(PA)에 포함된 시약이 상기 플레이트(PL)에 제공되기 위해, 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)는 접촉할 수 있다. 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉에 의해, 상기 패치(PA)에 저장되어 있던 시약은 상기 플레이트(PL)로 이동할 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 복수의 패치(PA)를 이용하여 시약을 제공하는 경우, 상기 복수의 패치(PA)를 순차적으로 상기 플레이트(PL)에 접촉시키거나, 상기 복수의 패치(PA) 중 일 패치(PA)를 상기 플레이트(PL)에 접촉시키고, 상기 일 패치(PA)와 다른 패치(PA)를 상기 일 패치(PA)에 접촉시킬 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 시약이 제공되면, 상기 검체(SA)의 온도가 조절(S4300)될 수 있다. 상기 검체(SA)의 온도는, 상기 플레이트(PL)의 온도를 가열하거나, 냉각시키거나, 목적 온도로 유지함으로써, 조절될 수 있다. 상기 검체(SA)의 온도는 상기 패치(PA)의 온도를 가열하거나, 냉각시키거나, 목적 온도로 유지함으로써, 조절될 수 있다. 상기 검체(SA)의 온도는, 상기 패치(PA) 및 플레이트(PL)의 온도를 가열하거나, 냉각시키거나, 목적 온도를 유지함으로써, 조절될 수 있다.
상기 검체(SA)의 온도는, 전술한 열변성 온도, 어닐링 온도 및 중합 반응 온도로 조절될 수 있다. 상기 검체(SA)의 온도의 조절에 의해, 상기 검체(SA)에 포함된 DNA는 이중 나선 구조가 분리될 수 있고, 분리된 DNA에 프라이머가 결합할 수 있으며, 프라이머가 결합된 DNA에 dNTP가 결합하여 DNA가 연장될 수 있다.
상기 검체(SA)의 온도가 조절(S4300)되면, 상기 검체(SA)를 분석(S4400)할 수 있다. 여기서, 상기 검체(SA)를 분석하는 것은, 상기 프라이머에 부착되어 있는 형광 물질을 검출하는 것일 수 있다. 또는, 상기 검체(SA)를 분석하는 것은, 상기 검체(SA)에 대한 이미지를 촬영하는 것일 수 있다.
상기 분석은, 상기 검체(SA)에 대한 PCR 공정이 완료되고 난 후 수행될 수 있다. 이는, 상기 검체(SA)에 대한 DNA 증폭이 완료된 상태에서의 분석으로, 보다 정확한 데이터를 획득할 수 있다.
상기 분석은, 상기 검체(SA)에 대한 PCR 공정이 진행되는 도중 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 검체(SA)에 대한 분석은 상기 PCR 공정이 진행되는 동안 계속적으로 수행될 수 있고, 상기 PCR 공정의 1싸이클(예를 들어, 열변성 단계, 어닐링 단계 및 중합 반응 단계가 순차적으로 진행)을 기준으로, 임의의 시점에 각 싸이클마다 반복적으로 수행될 수 있다. 이러한 형태의 분석은, 시간의 흐름에 따른 DNA의 증폭량을 비교하여, 실시간으로 표적 DNA에 대한 정량적인 분석이 가능하도록 한다.
도 49는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, PCR 공정을 수행하는 경우, 패치(PA)를 이용하여 검체(SA)에 포함된 세포(CE)의 세포막을 분해하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 실시예의 변형예에 있어서, 플레이트(PL)에 시약을 제공하는 단계(S4120) 및 플레이트(PL)에 위치한 검체(SA)를 고정하는 단계(S4140)는, 전술한 플레이트(PL)에 검체(SA)를 제공하는 단계(S4100) 이후에 추가적으로 더 수행될 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 검체(SA)가 제공(S4100)되고 나면, 상기 플레이트(PL)에 시약을 제공(S4120)할 수 있다. 상기 검체(SA)는 전처리를 거치지 않은 혈액일 수 있다. 상기 시약은, 상기 혈액에 부유하는 혈중 순환 암세포(CE)의 세포막을 형해화 시키기 위한 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 시약은 세포(CE)의 막을 파괴하는 라이소자임일 수 있다. 상기 시약은, 상기 패치(PA)에 의해 제공될 수 있다. 상기 패치(PA)에는, 상기 시약이 저장되어 있을 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 시약이 제공(S4120)되고 나면, 상기 플레이트(PL)에 위치한 검체(SA)를 고정(S4140)할 수 있다. 상기 플레이트(PL)에 위치한 검체(SA)는, 상기 혈액 및 혈액에 포함되어 있던 세포(CE)의 DNA일 수 있다. 또한, 상기 검체(SA)는 상기 세포(CE)의 세포막의 일부가 부유하는 상태일 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 검체(SA)를 고정(S4140)한 이후, 상기 검체(SA)에 대한 PCR 공정이 진행될 수 있다. 이후 진행되는 PCR 공정은, 본 명세서에 개시되어 있는 PCR 공정 방법이든, 통상의 기술자가 수행하는 PCR 공정 방법이든 무관하게 수행될 수 있다.
도 50은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, PCR 공정이 수행되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 본 실시예에서는, 상기 플레이트(PL)에 제공되는 시약은, 복수의 패치(PA)에 의한 것으로 가정하여 설명한다.
상기 플레이트(PL)에 검체(SA)가 제공(S4100)되면, 상기 검체(SA)의 온도를 열변성 온도로 조절(S4310)할 수 있다. 상기 검체(SA)의 온도는, 전술한 바와 같이, 상기 플레이트(PL) 및/또는 패치(PA)의 온도를 조절함으로써, 조절될 수 있다. 상기 검체(SA)의 온도가 열변성 온도로 일정 시간 유지되면, 상기 검체(SA)에 포함된 DNA는 이중 나선 구조가 분리될 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 어닐링 시약을 제공(S4310)할 수 있다. 여기서 어닐링 시약이라 함은, 어닐링 단계에서 이용되는 시약 중 적어도 일부일 수 있다. 예를 들어, 상기 어닐링 시약은 프라이머일 수 있다.
상기 어닐링 시약은, 패치(PA)에 의해 제공될 수 있다. 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉에 의해, 상기 패치(PA)에 저장되어 있는 시약이 상기 플레이트(PL)로 이동 가능하게 될 수 있고, 이에 따라, 상기 패치(PA)에 의해 상기 플레이트(PL)로 시약이 제공될 수 있다.
상기 패치(PA)는, 어닐링 시약을 저장하고 있을 수 있다. 일 예로, 상기 패치(PA)는 프라이머를 저장하고 있을 수 있다. 이 때, 상기 프라이머는, 암환자의 DNA에서 공통적으로 포함되어 있는 서열에 대응되도록 제작될 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 어닐링 시약이 제공(S4310)되면, 상기 플레이트(PL)에 위치한 검체(SA)로 역시 상기 시약이 제공될 수 있다.
상기 검체(SA)의 온도가 어닐링 온도로 조절(S4320)될 수 있다. 상기 어닐링 온도로 상기 검체(SA)의 온도가 조절되기 위해서는, 전술한 바와 같이, 상기 플레이트(PL) 및/또는 패치(PA)의 온도가 조절될 수 있다.
상기 검체(SA)의 온도가 어닐링 온도로 조절되기 위해서 온도가 조절되는 대상은, 상기 검체(SA)의 온도가 중합 반응 온도로 조절되기 위해서 온도가 조절되는 대상과 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 검체(SA)의 온도를 열변성 온도로 조절하기 위해, 상기 플레이트(PL)를 가열했다고 하더라도, 상기 검체(SA)의 온도를 어닐링 온도로 조절하기 위해, 상기 패치(PA)를 냉각하여 상기 플레이트(PL)에 접촉시킬 수도 있다.
상기 검체(SA)의 온도가 어닐링 온도로 조절(S4320)되면, 상기 검체(SA)에 포함된 DNA는 상기 어닐링 시약과 반응 할 수 있다. 예를 들어, 상기 검체(SA)에 포함된 DNA는 상기 프라이머와 결합할 수 있다.
상기 검체(SA)의 온도가 어닐링 온도로 일정 시간 유지된 이후, 상기 플레이트(PL)에 중합 반응 시약이 제공(S4220)될 수 있다. 여기서 중합 반응 시약이라 함은, 중합 반응 단계에서 이용되는 시약의 일부일 수 있다. 예를 들어, 상기 어닐링 시약은, dNTP, DNA 중합효소, 완충용액 및 조효소일 수 있다.
상기 중합 반응 시약은, 상기 패치(PA)에 의해 제공될 수 있다.
일 예로, 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)의 접촉에 의해, 상기 패치(PA)에 저장되어 있는 시약이 상기 플레이트(PL)로 이동 가능하게 될 수 있고, 이에 따라, 상기 패치(PA)에 의해 상기 플레이트(PL)로 시약이 제공될 수 있다.
다른 예로, 상기 패치(PA)는, 상기 플레이트(PL)와 이미 접촉되어 있는 다른 패치(PA)에 접촉함으로써, 상기 패치(PA)에 저장되어 있는 시약이 상기 다른 패치(PA)로 이동 가능하게 될 수 있다. 이에 따라, 상기 다른 패치(PA)와 접촉한 플레이트(PL)에 시약이 제공될 수 있다.
상기 패치(PA)는, 중합 반응 시약을 저장하고 있을 수 있다. 일 예로, 상기 패치(PA)는 dNTP, DNA 중합 효소, 완충용액 및 조효소를 저장하고 있을 수 있다.
상기 검체(SA)의 온도는 중합 반응 온도로 조절(S4330)될 수 있다. 상기 검체(SA)의 온도는, 상기 패치(PA) 및/또는 플레이트(PL)의 온도를 조절함으로써, 조절될 수 있다. 상기 검체(SA)의 온도가 중합 반응 온도로 조절되면, 상기 검체(SA)는 상기 중합 반응 시약과 반응할 수 있다. 예를 들어, 상기 프라이머와 결합된 DNA는 연장될 수 있다.
7. Multi test
7.1 의의
암은, 아직까지 완전한 치료제가 개발되지 않은 불치병으로, 암 초기, 암 중기 및 암 말기 사이의 생존율은 굉장한 차이를 보인다. 따라서, 암 진단에 있어서 발병 여부의 정확한 진단은 중대한 요소에 해당한다.
이와 관련하여, 본 출원에 따른 암진단은, 진단의 정확성을 위해, 하나의 검체(SA)를 대상으로 복수의 진단을 수행할 수 있다.
이하에서는, 상기 검체(SA)에 대한 복수의 진단 공정이 진행되는 실시예와, 그 효과에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
7.2 Multi test에 대한 실시예
7.2.1 제1 실시예
도 51은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체(SA)에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 출원의 일 실시예에 따른 암 진단은, 검체(SA)의 형태 분석을 수행(S5100)하고, 검체(SA)의 배양 경과를 분석(S5200)하는 방법을 통해 수행될 수 있다.
상기 검체(SA)에 대한 형태 분석에는, 전술한 형태 분석에 대한 실시예들이 적용될 수 있다.
상기 검체(SA)에 대한 배양 경과 분석에는, 전술한 배양 경과 분석에 대한 실시예들이 적용될 수 있다.
검체(SA)에 대해 형태 분석을 수행한다는 것의 의미는, 검체(SA)에 포함된 세포(CE)의 형태(morphology)를 분석한다는 것이다. 상기 검체(SA)에 포함된 세포(CE)의 형태를 분석하여, 암세포(CE)로 추정되는 세포(CE)를 확인할 수 있다.
필요에 따라, 상기 검체(SA)에 대한 염색을 진행할 수 있으나, 본 실시예에서 설명되는 형태 분석에서는 염색되지 않은 검체(SA)에 대한 이미지를 촬영하는 것으로 가정하여 설명한다.
상기 검체(SA)에 대한 형태 분석 후 배양 경과 분석을 진행한다는 것의 의미는, 형태 분석이 진행된 검체(SA)에 대한 배양을 진행하는 것이다.
상기 배양 분석은, 상기 검체(SA)의 배양을 통해 암세포(CE)로 의심되는 세포(CE)를 확인할 수 있다. 이 때, 상기 검체(SA)의 형태 분석을 통해 암세포(CE) 위험군으로 확인된 세포(CE)의 위치를 파악하고, 해당 위치에서의 세포(CE)의 배양 경과를 확인할 수도 있다.
상기 검체(SA)에 대한 배양 경과 분석은, 상기 검체(SA)에 포함된 세포(CE)의 계속적인 분열 여부에 대한 확인을 수행하는 것일 수 있다. 다시 말해, 상기 암세포(CE)의 무한 증식의 특징에 기인하여, 계속적으로 세포(CE) 분열이 진행되는 암세포(CE)를 검출하는 것이다.
이하, 보다 구체적인 예를 들어, 본 실시예에 따른 암 진단 방법에 대해 설명한다.
도 52는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체(SA)에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
상기 플레이트(PL)에 검체(SA)가 제공(S5110)되면, 상기 검체(SA)에 대한 이미지를 촬영(S5120)할 수 있다.
상기 S5110 단계는, 상기 S1100 단계와 유사하게 진행될 수 있다. 상기 S5120 단계는, 상기 S1300 단계와 유사할 수 있다.
상기 플레이트(PL)에는, 이미 전술한 바 있듯이, 상기 검체(SA)가 모노 레이어로 도포되어 있을 수 있다. 상기 검체(SA)는 염색되지 않은 상태일 수 있다. 이는, 필수적인 것은 아니지만, 이후 수행될 배양 경과 분석에서, 불필요한 시료(예를 들어, 염색 시료)가 제공된 검체(SA)를 배양하게 되는 것을 저지하기 위함일 수 있다.
또한, 필요에 따라, 본 실시예에서 플레이트에 제공된 검체(SA)는, 고정되어 있지 않을 수 있다. 이는, 고정 과정에서 세포(CE)의 막이 파괴되는 것을 방지 하기 위함일 수 있다.
상기 검체(SA)에 대한 이미지는 분석될 수 있다. 상기 검체(SA)의 이미지를 통해, 혈중 순환 암세포(CE)로 추정되는 세포(CE)를 확인하고, 해당 세포(CE)에 대한 정밀 분석을 시도할 수 있다.
상기 정밀 분석은, 상기 해당 세포(CE)에 대한 배양 경과 분석을 진행하는 방법을 통해 수행될 수 있다.
상기 검체(SA)에는 영양이 제공(S5210)될 수 있다. 상기 영양은, 패치(PA)와 검체(SA)의 접촉에 의해 제공될 수 있다. 상기 패치(PA)는, 전술한 바와 같이 영양 시료(NT)가 저장되어 있는 영양패치(PA)일 수 있다.
상기 검체(SA)에 영양이 제공되면, 상기 검체(SA)에 대한 이미지가 촬영(S5220)될 수 있다.
상기 S5210단계는, 상기 S3200 단계와 유사하게 진행될 수 있다. 상기 S5220 단계는, 상기 S3300 단계와 유사하게 진행될 수 있다.
상기 검체(SA)에 대한 이미지는, 상기 검체(SA)에 영양이 제공되는 동안, 실시간으로 촬영될 수 있다. 이 경우, 상기 실시간으로 촬영되는 이미지는, 상기 세포(CE)의 즉각적인 변화를 관찰할 수 있다는 점에서 이점이 있다.
또는, 상기 검체(SA)에 대한 이미지는, 상기 검체(SA)에 영양이 제공되고 임의의 시간이 경과된 후에, 촬영될 수 있다. 상기 검체(SA)에 대한 이미지는, 전술한 형태 분석을 위한 이미지와 비교할 수 있다. 예를 들어, 특정 세포(CE)의 크기 변화 및 특정 세포(CE)의 다른 세포(CE)와의 상대적인 배양 속도 차이를 분석하여, 상기 검체(SA)에 포함된 암세포(CE)를 검출할 수 있다.
7.2.2 제2 실시예
도 53는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체(SA)에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 출원의 일 실시예에 따른 암진단은, 검체(SA)의 면역 진단 분석을 수행(S6100)하고, 검체(SA)의 배양 경과 분석(S6200)하는 방법을 통해 수행될 수 있다.
상기 검체(SA)에 대한 면역 진단 분석에는, 전술한 면역 진단 분석에 대한 실시예들이 적용될 수 있다.
상기 검체(SA)에 대한 배양 경과 분석에는, 전술한 배양 경과 분석에 대한 실시예들이 적용될 수 있다.
검체(SA)에 대해 면역 진단 분석을 수행한다는 것의 의미는, 상기 검체(SA)에 포함된 세포(CE)의 면역계를 분석한다는 것이다. 상기 검체(SA)에 포함된 세포(CE)의 표면에 분포하는 단백질에 대한 항체(AB)를 이용하여, 상기 세포(CE)의 특성(예를 들어, 암세포(CE) 여부)를 분석하는 것이다.
경우에 따라, 상기 항체(AB)와 항원의 결합에 의해 세포(CE) 표면 단백질에 결합된 항체(AB)를 이용하여, 상기 세포(CE)의 형태를 분석하는 것도 가능하다. 이는, 상기 항체(AB)에 결합된 표지자에 의해 개략적인 상기 세포(CE)의 외형을 추정하는 방법에 해당한다.
검체(SA)에 대해 배양 경과 분석을 수행한다는 것은, 전술한 면역 진단 분석이 수행된 검체(SA)에 대한 배양을 진행하는 것이다. 검체(SA)에 대한 배양 경과 분석은 이미 전술한 바 있어, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하, 보다 구체적인 예를 들어, 본 실시예에 따른 암 진단 방법에 대해 설명한다.
도 54는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체(SA)에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
상기 플레이트(PL)에 검체(SA)가 제공(S6110)되면, 플레이트(PL)에 항체(AB)가 제공(S6120)될 수 있다. 상기 플레이트(PL)에 제공되는 항체(AB)는, 상기 검체(SA)에 포함되어 있는 항원에 특이적으로 결합할 수 있다. 상기 패치(PA)에는, 상기 항체(AB)가 저장되어 있을 수 있다. 상기 항체(AB)는 패치(PA)에 의해 플레이트(PL)에 제공될 수 있다.
상기 항체(AB)의 제공은, 전술한 직접법, 간접법 및 샌드위치법 중 어느 방법에 의하여 수행되든 무관하다.
상기 플레이트(PL)에 항체(AB)가 제공되고 나면, 항원에 특이적으로 결합한 항체(AB)를 확인(S6130)할 수 있다. 일 예로, 상기 항체(AB)에 형광 물질이 부착되어 있다면, 상기 검체(SA)의 형광을 검출할 수 있다. 다른 예로, 상기 항체(AB)에 효소가 부착되어 있다면, 상기 검체(SA)에 기질(SU)을 제공하여, 상기 검체(SA)의 발색을 검출할 수 있다. 전술한 방법을 통해, 상기 검체(SA)에 포함된 항원에 특이적으로 결합한 항체(AB)의 유무를 확인할 수 있고, 이를 통해, 암 발병 여부가 확인될 수 있다.
상기 S6110 단계는 전술한 S2100 단계와, 상기 S6120 단계는 S2200 단계와, S6130 단계는 S2300 단계와 유사하게 진행될 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 제공된 검체(SA)에 영양을 제공하는 단계(S6210) 및 상기 검체(SA)에 대한 이미지를 촬영하는 단계(S6220)은, 전술한 S5210 단계 및 S5220 단계와 유사하게 진행될 수 있어, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
7.2.3 제3 실시예
도 55는 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체(SA)에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
검체(SA)에 대한 배양 경과 분석이 진행된 이후, 상기 검체(SA)에 대한 형태 분석, 상기 검체(SA)에 대한 면역 진단 분석 및 상기 검체(SA)에 대한 DNA 분석 중 어느 하나의 단계가 진행될 수 있다.
상기 배양 경과 분석이 진행되면, 상기 검체(SA)에 포함된 세포(CE)가 증식할 수 있다. 따라서, 상기 배양 경과 분석이 진행된 후 다른 방법을 통한 암진단이 수행되는 경우, 증식된 세포(CE)를 포함하는 검체(SA)에 대한 분석이 가능해져, 보다 정확한 암진단이 가능할 수 있다.
이하에서는, 이해를 돕기 위해, 검체(SA)에 대한 배양 경과 분석이 진행(S7100)된 이후, 상기 검체(SA)에 대한 면역 진단 분석(S7200)이 수행되는 것을 일 예를 들어 설명하기로 한다.
도 56은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체(SA)에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
상기 플레이트(PL)에 검체(SA)가 제공(S7110)되면, 상기 플레이트(PL)에 영양 시료(NT)를 제공(S7120)할 수 있다. 상기 영양 시료(NT)의 제공은 패치(PA)에 의해 수행될 수 있다. 상기 패치(PA)는, 상기 영양 시료(NT)를 저장하고 있을 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 제공되는 영양 시료(NT)는, 상기 플레이트(PL)에 위치된 검체(SA)에 역시 제공되어, 상기 검체(SA)에 포함되어 있는 세포(CE)가 증식할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
추가적으로, 상기 검체(SA)의 pH 및/또는 염농도를 적절하게 조절하기 위해, 버퍼 패치(PA)가 이용될 수 있다. 상기 버퍼 패치(PA)는, 상기 플레이트(PL)에 접촉하거나 상기 영양 패치(PA)에 접촉될 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 영양 시료(NT)가 임의의 시간 동안 공급되고 나면, 상기 검체(SA)에 대한 이미지를 촬영(S7130)하고 분석할 수 있다.
또는, 상기 플레이트(PL)에 영양 시료(NT)가 공급되는 동안, 상기 검체(SA)에 대한 이미지를 촬영(S7130)하여, 실시간으로 상기 검체(SA)에 포함된 세포(CE)를 분석할 수 있다.
또는, 상기 검체(SA)에 대한 이미지를 촬영하지 않을 수 있다. 즉, 상기 검체(SA)에 대한 배양 경과 분석은, 상기 검체(SA)에 대한 이미지를 획득하기 위한 절차가 아닌, 이후 수행되는 다양한 진단에 사용되는 검체(SA)의 세포(CE)를 증식시키기 위한 절차일 수 있다. 이를 통해, 증식된 세포(CE)를 이용하여 다양한 진단을 수행함으로써, 혈액에 분포하는 혈중 순환 암세포(CE)의 검출 효율이 증가할 수 있다.
상기 플레이트(PL)에 항체(AB)를 제공하는 단계(S7210) 및 상기 항원에 특이적으로 결합한 항체(AB)를 확인하는 단계(S7220)은, 전술한 S6120 단계 및 S6130 단계와 유사하게 진행될 수 있어, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
7.2.4 제4 실시예
도 57은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체(SA)에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 출원의 일 실시예에 따른 암진단은, 검체(SA)의 면역 진단 분석을 수행(S8100)하고, 검체(SA)의 형태 분석을 진행(S8200)하는 방법을 통해 수행될 수 있다.
상기 검체(SA)에 대한 면역 진단 분석에는, 전술한 면역 진단 분석에 대한 실시예들이 적용될 수 있다.
상기 검체(SA)에 대한 형태 분석에는, 이미 전술한 바와 같이, 형태 분석에 대한 실시예들이 적용될 수 있다.
상기 검체(SA)에 대해 형태 분석을 먼저 진행하고, 상기 검체(SA)에 대한 면역 진단 분석을 진행할 수 있다. 또는, 본 실시예에서와 마찬가지로, 상기 검체(SA)에 대한 면역 진단 분석을 먼저 진행하고, 상기 검체(SA)에 대한 형태 분석을 진행할 수 있다.
검체(SA)에 대한 형태 분석이 수행될 때, 상기 검체(SA)에 대한 염색이 수행되는 경우, 상기 검체(SA)에 포함된 세포(CE)가 일부 파괴될 수 있다. 이는, 상기 염색약에 의해 상기 세포(CE)가 괴사될 수 있는것과 관련되어 있다. 따라서, 상기 형태 분석시 상기 검체(SA)에 대한 염색을 진행하는 경우, 상기 검체(SA)에 대한 면역 진단 분석을 먼저 수행하면, 상기 검체(SA)에 대해 보다 정확한 검진이 가능할 것으로 이해된다.
상기 검체(SA)에 대한 면역 진단 분석(S8100)은, 전술한 직접법, 간접법 및 샌드위치법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 검체(SA)에 대한 형태 분석(S8200)은, 전술한 염색되지 않은 검체(SA)에 대한 이미지 획득, 단순 염색, 로마노프스키 및 DAPI 염색 중 어느 하나의 방법에 의해 염색된 검체(SA)에 대한 이미지 획득을 이용하여 수행될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 본 출원에서 개시하고 있지 않은 염색법을 이용한 염색의 경우에도, 전술한 형태 분석에서 이용될 수 있다.
지금까지는, 본 출원에 따른 암진단을 수행함에 있어, 상기 검체(SA)에 대한 복수 종류의 진단이 수행되는 실시예에 대해서 설명하였다.
다만, 전술한 실시예는 바람직하게 실시될 수 있는 몇몇 실시예에 대해 설명한 것이지, 본 출원의 권리범위에 이에 한정됨을 의미하는 것은 아니다.
또한, 설명의 편의를 위해서 두 종류의 진단이 순차적으로 수행되는 실시예에 대해서 설명하였지만, 3이상의 종류의 진단을 이용하여 암진단을 수행하는 경우에도, 본 출원의 기술분야에 속하는 기술자에 의해 쉽게 실시될 수 있을 것이다.
8. Multi-region
본 출원에 따른 암진단에 있어서, 하나의 검체(SA)에 대해 복수 종류의 진단 방법이 적용되는 경우, 상기 복수 종류의 진단 방법은 동시에 수행될 수 있다.
도 58은 본 출원의 일 실시예에 따른 암진단에 있어서, 검체(SA)에 대한 복수 종류의 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
상기 플레이트(PL)에는 복수의 패치(PA)가 접촉할 수 있다. 상기 복수의 패치(PA)에는 서로 다른 시약이 저장되어 있을 수 있다.
일 예로, 상기 복수의 패치(PA)는, 제1 패치(PA), 제2 패치(PA) 및 제3 패치(PA)를 포함할 수 있다.
상기 제1 패치(PA)는, 염색 시료를 저장하고 있을 수 있다. 상기 염색 시료는, 상기 검체(SA)에 포함된 세포(CE)의 세포핵 및/또는 세포질을 염색하기 위한 시료일 수 있다.
상기 제2 패치(PA)는, 항체(AB)를 저장하고 있을 수 있다. 상기 항체(AB)는, 상기 검체(SA)에 포함된 암세포(CE)에 특이적으로 반응하는 항체(AB)일 수 있다.
상기 제3 패치(PA)는, 영양 시료(NT)를 저장하고 있을 수 있다. 상기 영양 시료(NT)는, 상기 검체(SA)에 포함된 세포(CE)가 분열을 통해 증식되는데 이용되는 시료일 수 있다.
상기 제1 패치(PA)는 상기 플레이트(PL)의 제1 영역에 접촉할 수 있다. 상기 제2 패치(PA)는 상기 플레이트(PL)의 제2 영역에 접촉할 수 있다. 상기 제3 패치(PA)는 상기 플레이트(PL)의 제3 영역에 접촉할 수 있다. 그 결과, 상기 제1 영역에 위치한 검체(SA)에 포함된 세포(CE)는 염색될 수 있고, 상기 제2 패치(PA)에 위치한 검체(SA)에 포함된 세포(CE) 표면에는 일부 항체(AB)가 결합될 수 있으며, 상기 제3 패치(PA)에 위치한 검체(SA)에 포함된 세포(CE)는 증식할 수 있다.
상기 플레이트(PL)의 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역에 대한 이미지가 획득될 수 있다. 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역의 이미지는 각각 촬영되거나, 하나의 프레임으로 촬영될 수 있다. 또는, 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역의 이미지는 일부씩 촬영되어 취합되는 형태로 획득될 수도 있다.
Multi-region에서 개시된 복수 종류의 진단 방법 및 Multi test에 개시된 복수 종류의 진단 방법은 서로 조합될 수 있다. 일 예로, 상기 검체(SA)가 제공된 영역에 대한 세포(CE) 배양 분석이 진행된 이후, 상기 세포(CE) 배양 분석이 진행된 검체(SA)의 영역을 분할하여, 분할된 영역에서 복수 종류의 진단이 진행될 수 있다.
9. 진단장치
도 59는 본 출원의 일 실시예에 따른 진단 장치의 블록 구성도 이다.
본 출원에 따르는 진단 장치는 상대적위치조절부(100), 온도조절부(200) 및 이미지획득부(300)로 구성될 수 있다. 본 출원에 따른 진단 장치는 더 많은 구성요소를 포함하거나 더 적은 구성요소를 포함할 수 있다.
상기 상대적위치조절부(100)는 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)를 상대 이동 시키는 기능을 수행할 수 있다. 상기 상대적위치조절부(100)는 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)를 수평방향 및/또는 수직방향으로 상대 이동 시킬 수 있다.
상기 수평 방향은 상기 플레이트(PL)와 상기 패치(PA)가 접촉하는 일면과 평행하는 방향을 의미할 수 있다. 상기 수직 방향은 상기 플레이트(PL)와 상기 패치(PA)가 접촉하는 일면과 수직하는 방향을 의미할 수 있다.
도 60은 본 출원의 일 실시예에 따른 상대적위치조절부(100)의 상대 이동 동작에 의하여 진단 장치의 구조가 이동되는 일 예를 나타내는 개념도이다.
도 60(a)를 참조하면, 상기 상대적위치조절부(100)는, 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)를 수평방향으로 상대 이동 시켜, 상기 플레이트(PL) 상의 상기 패치(PA)의 상대적 위치를 변경시킬 수 있다.
또한, 상대적위치조절부(100)는, 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)를 수평방향으로 상대 이동 시켜, 상기 검체(SA)에 접촉가능하도록 배치되는 패치(PA)를 변경하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 검체(SA)에 접촉가능하도록 위치되는 패치(PA)를 변경하는 것은, 상기 검체(SA)에 다른 패치(PA)로부터 제공되는 액상의 물질이 전달되는 것이 가능하도록 할 수 있다.
도 60(b)를 참조하면, 상기 상대적위치조절부(100)는, 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)를 수직방향으로 상대 이동 시켜, 상기 플레이트(PL)와 상기 검체(SA)의 접촉 여부를 제어할 수 있다. 상기 패치(PA)와 상기 검체(SA)를 접촉시키는 것은 상기 패치(PA)에 포획된 물질이 상기 검체(SA)로 전달되는데 관여할 수 있다.
상기 상대적위치조절부(100)는 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)를 수평 방향으로 상대 이동 시키기 위한 동력원 및 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)를 수직 방향으로 상대 이동 시키기 위한 동력원을 별도로 구비할 수 있다. 또는 상기 상대적위치조절부(100)는 단일 동력원을 이용하여 상기 패치(PA)와 상기 플레이트(PL)를 수평 및/또는 수직 방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 온도조절부(200)는 온도를 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 온도조절부(200)는 상기 플레이트(PL) 및/또는 상기 패치(PA)의 가열 또는 냉각을 수행할 수 있다. 또한, 상기 온도조절부(200)는 상기 검체(SA)의 온도를 조절하고 항온을 유지하는 기능을 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 온도조절부(200)는 상기 검체(SA)를 상술한 열변성온도, 어닐링온도 및/또는 중합반응온도로 조절하기 위해 이용될 수 있다.
상기 온도조절부(200)는 발열반응 및 흡열반응을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 온도조절부(200)는 발열소자를 포함할 수 있고, 또는, 열전소자를 포함할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 발열이 가능한 물질이라면 제한없이 온도조절부(200)로 이용될 수 있다.
또한, 필요에 따라, 상기 온도조절부(200)는 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 온도 센서는 온도 조절 대상의 현재 온도를 확인하기 위해 이용될 수 있다.
상기 이미지획득부(300)는 상기 검체(SA)의 이미지를 획득하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 이미지의 획득은 상기 플레이트(PL)의 일부 또는 전체의 이미지를 획득하는 방법, 상기 패치(PA)의 일부 또는 전체의 이미지를 획득하는 방법, 또는 상기 검체(SA)의 이미지를 직접 획득하는 방법을 통해 수행될 수 있다.
상기 이미지획득부(300)는 이미지를 획득하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지획득부(300)는 CMOS, CCD 등의 이미지 센서와 같이 이미지를 생성하는 이미지 생성 수단, 상기 검체(SA)를 투과하는 광선을 생성할 수 있는 소정의 광선 발생 수단, 및/또는 상기 검체(SA)를 투과한 광선을 결상시키는 광학계 등을 포함할 수 있다.
상기 이미지획득부(300)는 플레이트(PL)에 도말된 검체(SA)를 직접 촬상할 수 있다. 여기서, 상기 이미지획득부(300)는 광원에서부터 조사되어 검체(SA)가 도말된 플레이트(PL)를 투과한 광을 입사받아 검체(SA)의 이미지를 획득할 수 있다.
일 예로, 상기 이미지획득부(300)는 슬라이드 글래스의 검체(SA)가 도말된 면(이하 '전면'이라고 함) 상에 배치되고 광원은 슬라이드 글래스의 전면의 반대면, 즉 배면에 배치될 수 있다. 이러한 배치에 따라 이미지획득부(300)는 슬라이드 글래스의 배면 측에서 광원으로부터 조사되어 슬라이드 글래스를 통과한 빛을 입사받아 검체(SA)의 이미지를 획득할 수 있다.
다른 예로, 상기 이미지획득부(300)는 슬라이드 글래스의 배면 상에 배치되고 광원은 슬라이드 글래스의 전면에 배치될 수 있다. 이러한 배치에 따라 이미지획득부(300)는 슬라이드 글래스의 전면 측에서 광원으로부터 조사되어 슬라이드 글래스를 통과한 빛을 입사받아 검체(SA)의 이미지를 획득할 수 있다.
상기 이미지획득부(300)는 검체(SA)의 정량적 및/또는 정성적 분석을 위해 형광을 검출하거나 형광 이미지를 획득할 수도 있다.
상기 이미지획득부(300)로부터 생성되는 이미지는 다양한 배율을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 이미지는 상기 검체(SA)에 대한 확대된 배율의 이미지일 수 있고, 정 배율의 이미지일 수 있으며, 필요에 따라 축소된 배율의 이미지 일수도 있을 것이다.
또한, 이미지획득부(300)는 상기 검체(SA)가 위치된 플레이트(PL)를 이동시키거나, 상기 이미지획득부(300)의 구성요소를 이동시키는 동력부재를 포함함으로써 상기 검체(SA)에 대한 이미지를 획득할 수도 있다.
본 출원을 따르는 진단장치는, 지금까지 설명한 PCR 공정을 수행할 수 있다. 따로 세부적인 내용을 중복하여 기재하지 않더라도 본 출원의 기술분야에 속하는 당업자에게 용이하게 이해될 수 있을 것이라 판단되어, 기계적 측면에서의 공정 과정의 기재를 생략한다.
이상의 설명은 본 출원의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 이상에서 설명한 본 출원의 실시예들은 서로 별개로 또는 조합되어 구현되는 것도 가능하다.
따라서, 본 출원에 개시된 실시 예들은 본 출원의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 출원의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 출원의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 출원의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
PA : 패치 PL : 플레이트
SL : 유동성을 가지는 물질 WF : 수막
SB : 액상의 물질 CE : 세포
SA : 샘플 SU : 기질
AB : 항체 NT : 영양 시료

Claims (16)

  1. 미세 공동(micro-cavity)을 형성하는 그물 구조의 겔 상으로 제공되는 패치를 이용하여, 검체에 포함되어 있는 암세포를 검출하는 방법에 있어서,
    플레이트에 상기 검체를 위치시키는 단계;
    암(cancer)을 검출하기 위해 이용되는 시약을 저장하는 상기 패치를 상기 플레이트와 접촉시키는 단계; 및
    상기 패치를 상기 플레이트로부터 분리하는 단계;를 포함하고,
    상기 패치는 검체가 위치된 상기 플레이트와 접촉하여 상기 저장된 시약의 일부를 상기 플레이트로 전달하고, 상기 플레이트로 전달된 시약 중 결합을 형성하지 아니한 잉여 시약은 상기 패치가 상기 플레이트로부터 분리될 때 상기 패치에 흡수되어 분리되고,
    상기 검체는 림프액인 것인, 검출 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 암(cancer)을 검출하기 위해 이용되는 시약은, 상기 암세포를 염색하기 위해, 세포의 염색에 이용되는 염색 시약인 것인, 검출 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 염색 시약은 아세트산카민, 메틸렌블루, 에오신, 산성 훅신, 사프라닌, 야누스그린 B, 헤모톡실린, 김자액, 라이트액, 라이트-김자액, 리슈먼 염색액, 그램 염색액, 카르볼푹신, 지엘(Ziehl)액, 및 DAPI로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것인, 검출 방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 방법은 상기 염색 시약의 반응 환경을 조성하기 위해, 상기 검체의 온도를 조절하는 단계;를 더 포함하는 것인, 검출 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 암(cancer)을 검출하기 위해 이용되는 시약은, 상기 암세포에 특이적으로 반응하는 항체 또는 상기 암세포에 특이적으로 반응하는 항체에 결합하는 항체인 것인, 검출 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 암세포에 특이적으로 반응하는 항체는, 암세포 표면에 분포하는 EpCAM 또는 cytokeratin에 특이적으로 반응하는 항체인 것인, 검출 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 암(cancer)을 검출하기 위해 이용되는 시약은, 상기 암세포에 결합된 항체를 확인하기 위한 기질인 것인, 검출 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 암(cancer)을 검출하기 위해 이용되는 시약은, 상기 암세포를 배양하여 상기 암을 진단하기 위해, 세포의 배양에 이용되는 영양 시약인 것인, 검출 방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 세포의 배양에 이용되는 영양 시약은 단백질, 펩타이드, 아미노산, 비타민, 호르몬, 및 미네랄로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것인, 검출 방법.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 암(cancer)을 검출하기 위해 이용되는 시약은, 상기 암세포의 DNA를 추출하기 위해, 세포의 세포막 제거에 이용되는 시약인 것인, 검출 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 세포의 세포막 제거에 이용되는 시약은 라이소자임인 것인, 검출 방법.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 암(cancer)을 검출하기 위해 이용되는 시약은, 중합 효소 연쇄 반응에 이용되는 시약인 것인, 검출 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 중합 효소 연쇄 반응에 이용되는 시약은 프라이머, dNTP, DNA 중합 효소, 조효소, 및 완충용액으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것인, 검출 방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 방법은 상기 중합 효소 연쇄 반응을 유발하기 위해, 상기 검체의 온도를 조절하는 단계;를 더 포함하는 것인, 검출 방법.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 방법은 상기 암세포에 대한 진단을 위해, 상기 검체가 위치된 상기 플레이트의 이미지를 획득하는 단계;를 더 포함하는 것인, 검출 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 검체가 위치된 상기 플레이트의 이미지는 형광 이미지인, 검출 방법.

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