KR20030069486A - Apparatus for optical analysis of test strip - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 진단 테스트 스트립의 광학적 분석장치에 관한 것으로서, 상세하게는, 테스트 스트립에 형성된 밴드의 위치 및 폭 등의 정보를 보다 간단한 구조를 통해 정확하게 파악하고 분석할 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical analysis apparatus for a diagnostic test strip, and more particularly, to an apparatus for accurately identifying and analyzing information such as the position and width of a band formed on a test strip through a simpler structure.
테스트 스트립의 분석장치는 혈액, 소변, 타액 기타 체액과 같은 액상의 시료로부터 특정 성분의 포함 여부를 분석하기 위한 것으로서, 셀룰로즈(cellulose) 멤브레인과 같은 다공성 지지체에 시약이 고정된 밴드를 만들고 시료와 반응시킨 후, 시각에 의해, 또는 정량적 분석을 위해 별도로 마련된 장치에 의해 분석하는 것이다.The test strip's analyzer is designed to analyze the inclusion of specific components from liquid samples such as blood, urine, saliva, and other body fluids.The test strip is made of a band of reagents fixed on a porous support such as a cellulose membrane and reacts with the sample. After the analysis, the analysis is performed by visual observation or by a device separately provided for quantitative analysis.
테스트 스트립은 항원-항체 결합과 같은 생체분자의 특이적 결합능력과 다공성 지지체를 결합한 기술로, 항체나 항원과 같은 제1시약이 섬유질 또는 다공성 멤브레인과 같은 지지체의 일부에 밴드형태로 흡착되거나 공유결합에 의해 고정된 구성을 취한다.The test strip combines the specific binding capacity of biomolecules such as antigen-antibody binding and the porous support. A first reagent such as an antibody or antigen is adsorbed or covalently bound to a part of the support such as a fibrous or porous membrane. Take a fixed configuration.
예컨데, 경쟁반응의 경우, 시료는 표지된(labeled) 분석물질로 이루어진 제2시약과 혼합되고 이 혼합물은 다공성 지지체에 넣어진다. 모세관 현상에 의해 혼합물은 이동을 개시하고, 제1시약이 고정된 부분에 이르러 시료와 제2시약이 경쟁적으로 결합반응을 일으키게 되며, 결합한 표지된 제2시약은 시약 내의 분석물질의 양과 반비례하게 된다. 초과되어 반응하지 않은 물질은 세척되어 제거되고, 표지물질은 육안으로 또는 기기를 이용한 측정을 통해 분석된다.For example, in a competitive reaction, the sample is mixed with a second reagent consisting of a labeled analyte and the mixture is placed in a porous support. The capillary action causes the mixture to begin to move, reaching the portion where the first reagent is immobilized, causing the sample and the second reagent to compete competitively, and the bound labeled second reagent is inversely proportional to the amount of analyte in the reagent. . Excess unreacted material is washed off and the label is analyzed visually or by means of instrumentation.
샌드위치형 반응의 경우, 시료 내의 항원과 표지된 항체가 제1반응을 일으키고, 지지체를 따라 모세관 현상으로 이동되어 고정된 포획항체 영역에 도달하면 2차반응을 일으켜, 항원-항체 복합체가 포획되어 고정된 항체 영역에 포획되는 표지된 항체의 양은 시료 내의 항원 농도에 비례하게 된다.In the case of the sandwich reaction, the antigen in the sample and the labeled antibody cause the first reaction, and then move to the capillary phenomenon along the support to cause the secondary reaction when reaching the fixed capture antibody region, whereby the antigen-antibody complex is captured and fixed. The amount of labeled antibody captured in the antibody region thus obtained is proportional to the antigen concentration in the sample.
또한, 표지된 시약은 시료와 섞어 주입되지 않고 다공성 지지체 물질에 주입되어 있다가, 시료의 주입에 따라 적셔져 이동가능하게 될 수도 있는데, 이러한 경우, 시료의 주입 자체 만으로 분석이 이루어질 수 있는 것이다.In addition, the labeled reagent may be injected into the porous support material without being mixed with the sample, but may be wetted and moved in accordance with the injection of the sample. In this case, the analysis may be performed only by the injection of the sample.
결합 여부를 관찰하기 위한 표지물질에는 통상적으로 금 콜로이드와 같은 금속 졸(sol), 염료 졸(sol), 또는 착색된 라텍스(latex) 등이 사용되며, 효소를 표지물질로 사용하여 산화환원반응으로 색깔을 나타나게 할 수도 있다.As a label for observing binding, a metal sol such as a gold colloid, a dye sol, or a colored latex is usually used, and a redox reaction is performed using an enzyme as a label. You can also make the color appear.
테스트 스트립의 밴드의 두께는 통상 1mm 정도이고, 길이는 너비 전체에 걸쳐 형성되므로 4 ~ 5 mm 정도로서 스트립의 길이 방향에 대하여 수직방향으로 길게 형성된다.The thickness of the band of the test strip is usually about 1 mm, and the length is formed over the entire width, so that it is about 4 to 5 mm long to be perpendicular to the length direction of the strip.
테스트 스트립의 제조시 또는 진단시 다른 문제가 있는지 여부를 확인하기 위하여, 또는 착색된 색깔의 선명도를 비교하여 반정량적으로 분석하기 위하여, 시료에 의한 밴드 외에 또 다른 테스트 밴드가 추가되어 하나의 테스트 스트립에 2개의 밴드가 형성되는 것이 일반적인데, 대표적인 예로 임신진단에 사용되는 HCG(human chorionic gonadotropin) 테스트 스트립이 그것이다.In order to check whether there are any other problems in the manufacture or diagnosis of the test strip, or to semi-quantitatively analyze the contrast of the colored colour, another test band is added in addition to the band by the sample so that one test strip It is common for two bands to form in the human chorionic gonadotropin (HCG) test strip.
나아가, 컨펌(confirm) 테스트 등에 사용되는 스트립의 경우와 같이, 밴드가8 ~ 9 개 정도까지 형성되는 경우도 있다.Furthermore, as in the case of strips used for confirmation tests, up to 8 to 9 bands may be formed.
그런데, 상기와 같은 테스트 스트립을 육안으로 분석하는 경우에는 단지 그 반응성의 유무 정도 밖에 확인할 수 없으므로, 보다 정량적인 분석이 요구되는 경우, 이를 가능케 하기 위한 별도의 장치에 관한 발명이 절실하게 요청되어 왔다.However, when the above test strips are visually analyzed, only the presence or absence of reactivity can be confirmed. Therefore, when more quantitative analysis is required, an invention regarding a separate device for enabling this has been urgently requested. .
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 간단한 구조에 의해 테스트 스트립의 정량적 분석을 가능케 하는, 보다 진일보된 구조의 광학적 분석장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical analysis device having a more advanced structure, which solves the above problems and enables quantitative analysis of a test strip by a simple structure.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 광학적 분석장치를 도시한 것으로서,1 to 4 show an optical analysis device according to the present invention,
도 1은 테스트 스트립이 장착되지 않은 상태를 도시한 평면도.1 is a plan view showing the test strip is not mounted.
도 2는 테스트 스트립이 장착된 상태를 도시한 평면도.2 is a plan view showing a state in which a test strip is mounted.
도 3은 광헤드부를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing the optical head portion.
도 4는 광헤드부를 도시한 사시도.4 is a perspective view illustrating the optical head unit;
도 5는 본 발명에 의한 광학적 분석장치를 사용한 분석결과를 나타낸 그래프.5 is a graph showing the analysis results using the optical analysis device according to the present invention.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
10 : 장착부11 : 테스트 스트립10 mounting part 11: test strip
20 : 광헤드부21 : 광다이오드20: optical head portion 21: photodiode
22 : 슬릿23 : 포토다이오드22: slit 23: photodiode
30 : 구동부30: drive unit
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 테스트 스트립이 장착되는 장착부와; 상기 테스트 스트립에 광을 조사하는 광다이오드와, 그 광의 조사구인 슬릿과, 그 슬릿의 일측에 설치된 포토다이오드를 구비한 광헤드부와; 상기 광헤드부를 상기 장착부에 장착된 테스트 스트립의 길이방향으로 왕복구동시키는 구동부와; 상기 포토다이오드로부터 전달된 신호를 분석하는 분석부를; 포함하는 테스트 스트립의 광학적 분석장치를 제시한다.The present invention is a mounting portion to which the test strip is mounted, in order to achieve the object as described above; An optical head unit including a photodiode for irradiating light to the test strip, a slit serving as the light irradiation port, and a photodiode provided on one side of the slit; A drive unit for reciprocating the optical head unit in a longitudinal direction of a test strip mounted to the mounting unit; An analyzer for analyzing a signal transmitted from the photodiode; An optical analysis apparatus of a test strip is included.
또한, 상기 슬릿은 상기 테스트 스트립의 길이방향에 대하여 직각방향으로 긴 변을 갖는 장방형 구조를 취하는 것이 바람직하다.In addition, the slit preferably has a rectangular structure having a long side in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the test strip.
또한, 상기 포토다이오드의 광입사면은 상기 테스트 스트립의 광조사면에 대하여 소정각도 기울어진 것이 바람직하다.In addition, the light incident surface of the photodiode is preferably inclined at a predetermined angle with respect to the light irradiation surface of the test strip.
또한, 상기 구동부는 구동모터와; 상기 구동모터의 구동에 의해 회전하는 구동기어와; 상기 구동기어의 회전구동을 상기 광헤드부의 직선구동으로 전향시키는 전향수단과; 상기 광헤드부의 직선구동을 안내하는 안내축을; 포함하여 구성된 것이 바람직하다.The driving unit may include a driving motor; A drive gear rotating by driving of the drive motor; Redirecting means for redirecting the rotational drive of the drive gear to the linear drive of the optical head portion; A guide shaft for guiding linear driving of the optical head portion; It is preferable to comprise.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시례에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 광학적 분석장치를 도시한 것으로서, 도 1은 테스트 스트립이 장착되지 않은 상태를 도시한 평면도, 도 2는 테스트 스트립이 장착된 상태를 도시한 평면도, 도 3은 광헤드부를 도시한 단면도, 도 4는 광헤드부를 도시한 사시도이다.1 to 4 show an optical analysis apparatus according to the present invention, FIG. 1 is a plan view showing a state in which a test strip is not mounted, FIG. 2 is a plan view showing a state in which a test strip is mounted, and FIG. Sectional drawing which shows an optical head part, FIG. 4 is a perspective view which shows an optical head part.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 테스트 스트립의 광학적 분석장치는 테스트 스트립(11)이 장착되는 장착부(10)와; 테스트 스트립에 광을 조사하는 광다이오드(21)와, 그 광의 조사구로서 테스트 스트립(11)의 길이방향에 대하여 직각방향으로 긴 변을 갖는 장방형 슬릿(22)과, 그 슬릿(22)의 일측에 설치된 포토다이오드(23)를 구비한 광헤드부(20)와; 광헤드부(20)를 장착부(10)에 장착된 테스트 스트립(11)의 길이방향으로 왕복구동시키는 구동부(30)와; 포토다이오드(23)로부터 전달된 신호를 분석하는 분석부(미도시)를; 포함하여 구성된다,As shown, the optical analysis device of the test strip according to the present invention includes a mounting portion 10 on which the test strip 11 is mounted; A photodiode 21 for irradiating light to the test strip, a rectangular slit 22 having a long side in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the test strip 11 as an irradiation hole of the light, and one side of the slit 22 An optical head portion 20 having a photodiode 23 mounted to the optical head portion 20; A drive unit 30 for reciprocating the optical head unit 20 in the longitudinal direction of the test strip 11 mounted to the mounting unit 10; An analysis unit (not shown) for analyzing a signal transmitted from the photodiode 23; Is configured to include,
즉, 일반적으로 CD나 DVD의 재생기록장치에 사용되는 디스크 드라이브에 있어서, 디스크의 신호를 광학적 방식 또는 전자기 방식으로 재생 또는 기록하기 위하여, 집속렌즈 등의 광학계가 형성된 광헤드부가 소정의 구동수단에 의해 디스크의 내주부와 외주부 사이를 왕복구동하는 구조를 테스트 스트립의 분석장치로서 응용한 것이다.In other words, in a disc drive generally used in a CD or DVD reproducing and recording apparatus, an optical head portion having an optical system such as a focusing lens is provided to a predetermined driving means in order to reproduce or record a disc signal in an optical or electromagnetic manner. The reciprocating drive between the inner circumference and the outer circumference of the disk is applied as an analysis device for a test strip.
광헤드부(20)로부터 테스트 스트립(11)에 광을 조사하면서 스캔하여 산란된 광을 포토다이오드(photodiode)로 검출하여 발색된 밴드의 흡광을 통한 산란광의 감쇄를 측정함으로써, 테스트 스트립의 정량적 분석이 가능하게 된다.Scanning while irradiating the test strip 11 from the optical head section 20 with light to detect scattered light with a photodiode to measure the attenuation of the scattered light through absorption of the colored band, thereby quantitative analysis of the test strip This becomes possible.
일반적인 라운드 형태의 광다이오드(21)에서 발생되는 광은 조사과정에서 분산되는 것이고, 광다이오드(21)와 테스트 스트립(11) 사이의 거리는 소정 이격될 필요가 있으므로, 별도의 구조없이 광다이오드(21)로부터 테스트 스트립(11)에 직접 광을 조사할 경우, 조사되는 광의 투영면의 면적이 넓어져 밴드를 구분하기 힘들게 되고, 백그라운드의 투영면이 커지게 된다.Light generated in the general round-shaped photodiode 21 is dispersed during the irradiation process, and the distance between the photodiode 21 and the test strip 11 needs to be spaced a predetermined distance, and thus the photodiode 21 without a separate structure. When light is directly irradiated to the test strip 11 from (), the area of the projected surface of the irradiated light becomes wider, making it difficult to distinguish the band, and the projected surface of the background becomes large.
따라서, 집속된 광이 테스트 스트립(11)에 조사되도록 하는 것이 요구되는데, 별도의 집속렌즈 등을 사용하는 것 보다는, 단지 광조사구를 좁게 하는 슬릿구조를 취하는 것이 바람직하다.Therefore, it is required to cause the focused light to be irradiated to the test strip 11, and it is preferable to take a slit structure that narrows the light irradiation port rather than using a separate focusing lens or the like.
또한, 테스트 스트립(11)의 밴드(110)는 폭 방향으로 길게 형성되어 있으므로, 광헤드(20)부로부터 조사되는 광의 투영면도 테스트 스트립(11)의 폭 방향으로 긴 형상을 취하는 것이 바람직하다. 따라서, 광다이오드(21)의 광조사구인 슬릿(22)은 테스트 스트립(11)의 길이방향에 대하여 직각방향으로 긴 변을 갖는 장방형 구조를 취하도록 하는 것이 바람직하다.In addition, since the band 110 of the test strip 11 is formed long in the width direction, it is preferable that the projection surface of the light irradiated from the optical head 20 portion also has a long shape in the width direction of the test strip 11. Therefore, it is preferable that the slit 22, which is the light irradiation port of the photodiode 21, has a rectangular structure having a long side in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the test strip 11.
본 발명에 의한 분석장치는 광을 집속하기 위하여 집속렌즈를 사용하는 등 별도의 구성없이 단지 광조사구를 좁게 형성하여 슬릿(22)을 통해 광이 원하는 단면형상을 갖도록 집속시키는 간단한 구조를 취한다. 다만, 광다이오드(21)에서 발생된 광은 슬릿(22)을 통과하면서 광손실을 일으키므로, 테스트 스트립(11)에 조사되는 광량이 측정에 충분할 정도로 크게 하기 위해서는 고휘도의 광다이오드를 사용하는 것이 유리하다.The analysis apparatus according to the present invention takes a simple structure in which a light irradiation port is narrowly formed to focus light through a slit 22 to have a desired cross-sectional shape without a separate configuration such as using a focusing lens to focus light. However, since light generated by the photodiode 21 passes through the slit 22 and causes light loss, it is preferable to use a photodiode having a high brightness in order to make the amount of light irradiated to the test strip 11 large enough for measurement. It is advantageous.
슬릿(22)으로부터 테스트 스트립(11)에 조사되어 산란되는 광을 측정하기 위해서는, 포토다이오드(23)의 광입사면은 테스트 스트립(11)의 광조사면에 대하여 소정각도 기울어진 것이 바람직하다.In order to measure the light emitted from the slit 22 to the test strip 11 and scattered, it is preferable that the light incident surface of the photodiode 23 is inclined at a predetermined angle with respect to the light irradiation surface of the test strip 11.
상기 구동부(30)는 구동모터(31)와; 구동모터(31)의 구동에 의해 회전하는 구동기어(32)와; 구동기어(32)의 회전구동을 광헤드부(20)의 직선구동으로 전향시키는 전향수단(33)과; 광헤드부(20)의 직선구동을 안내하는 안내축(34)을; 포함하여 구성된다.The drive unit 30 and the drive motor 31; A drive gear 32 rotating by the drive of the drive motor 31; Redirecting means 33 for redirecting the rotational drive of the drive gear 32 to the linear drive of the optical head portion 20; A guide shaft 34 for guiding linear driving of the optical head portion 20; It is configured to include.
이하, 본 발명의 작용에 관하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
광다이오드(21)에서 조사된 광은 슬릿(22)을 통과하여 테스트 스트립(11)에 수직하게 조사된 후, 산란되어 포토다이오드(23)의 투영면에 도달하고, 광을 포착한 포토다이오드(23)는 분석부(미도시)로 전류신호를 전송한다.The light irradiated from the photodiode 21 passes through the slit 22 and is irradiated perpendicularly to the test strip 11, then scattered to reach the projection surface of the photodiode 23, and captures the light. ) Transmits a current signal to an analyzer (not shown).
포토다이오드(23)에서 전송되는 전류신호는 단전원 OP-Amp(operational amplifier)에 의해 증폭되고 ADC(analog digital converter)에 의해 디지털 신호로 변환된다. ADC는 ADS1252를 사용하는데 이는 시리얼 방식으로 신호를 내보내는 델타 시그마(delta sigma) 방식으로서, 높은 해상도와 낮은 노이즈, 저가격이라는 장점을 가진다. ADC의 해상도는 24bit로 4MHz 클럭에 대하여 초당 약 1만번의 샘플링을 할 수 있는데, 한 위치에 대하여 100번의 디지털 신호를 얻어서 합산하여 분석부로 전송한다. 분석부에서는 전달된 스트립의 각 위치에 대한 디지털 신호를 스무딩(smoothing)을 통한 시그널 처리를 거친 뒤 테스트 밴드와 시료에 의한 밴드의 피크의 높이를 비교하여 분석한다.The current signal transmitted from the photodiode 23 is amplified by a single power OP-Amp (operational amplifier) and converted into a digital signal by an analog digital converter (ADC). The ADC uses the ADS1252, a delta sigma method that emits signals in a serial manner, with the advantages of high resolution, low noise, and low cost. The resolution of the ADC is 24bit, which can sample about 10,000 times per second for a 4MHz clock. It obtains 100 digital signals for one location, adds them up, and sends them to the analyzer. The analysis unit analyzes the digital signal for each position of the transmitted strip by signal processing through smoothing and then compares the heights of the peaks of the test band and the band by the sample.
도 5는 본 발명에 의한 광학적 분석장치를 사용하여 컨펌 테스트용 스트립의 3개의 밴드에 대하여 10번에 걸쳐 스캔한 데이터를 겹쳐서 나타낸 그래프이다. 스트립의 착색에는 4-chloro-1-naphtol의 HRP(horse radish peroxidase) 효소의 반응이 사용되었고, 광다이오드는 3mm 지름의 라운드형으로 520nm ~ 530nm 의 빛을 내는 녹색 고휘도 다이오드가 사용되었다. 3개의 밴드에 의한 피크의 센터 위치에 대한 상대표준편차는 왼쪽부터 순서대로 0.11%, 0.10%, 0.03%, 피크의 높이는 0.27%, 0.61%, 0.16% 정도로서 정량적 분석이 가능하였다.FIG. 5 is a graph showing data superimposed over 10 times for three bands of a confirm test strip using an optical analysis apparatus according to the present invention. For the coloring of the strip, the reaction of HRP (horse radish peroxidase) enzyme of 4-chloro-1-naphtol was used. The photodiode was a 3mm diameter round type green high-brightness diode emitting light of 520nm to 530nm. The relative standard deviations of the center positions of the peaks by the three bands were 0.11%, 0.10%, 0.03%, and the peak heights were about 0.27%, 0.61%, and 0.16% in order from the left.
본 발명은 간단한 구조에 의해 테스트 스트립의 정량적 분석을 가능케 하는, 보다 진일보된 구조의 광학적 분석장치를 제공한다.The present invention provides a more advanced optical analysis apparatus that enables quantitative analysis of test strips by a simple structure.
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- 2002-02-20 KR KR1020020009129A patent/KR20030069486A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |