WO2018143680A1 - 자동화된 액상 면역반응 분석 장치 - Google Patents

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cuvette
module
arm
holder
optical
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최의열
주후돈
김형훈
조주현
임욱빈
오영진
임윤태
정지운
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바디텍메드(주)
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Definitions

  • the present application relates to an assay system or apparatus for detecting specific components included in a biological sample through an Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA) liquid phase immunoassay.
  • ELISA Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay
  • EIA Enzyme Immuno Assay
  • the present invention is a device optimized for the integrated performance of the reaction of the sample and reagent, the purification / purification of the reaction result and the detection / reading / analysis of the reaction result using a liquid-based enzyme-linked immunoassay or We want to provide a system.
  • An automated liquid immunoassay device for use with a cuvette having a plurality of chambers (or wells) containing reagents for detection of analytes in a biological sample,
  • a cuvette module mounted and movable with a cuvette
  • An optical reading module for optically analyzing a reaction product of the sample and a reagent
  • a dispenser module disposed on the cuvette module and configured to dispense and wash samples and reagents between the plurality of chambers of the cuvette.
  • the cuvette module The cuvette module,
  • a holder configured to be displaceable and having a mounting channel for receiving the cuvet, a remover module positioned above the holder and removing a dispensing tip connected to the dispenser module, and a standard fixed to the holder and moving integrally with the holder And a standard block having optical holes penetrated in the up and down direction, in which the predetermined optical means is embedded, and the holder comprises one or more inspection holes in which at least a portion of the mounting channel is opened downward. So that the cuvette stored in the mounting channel is exposed to the optical reading module,
  • the dispenser module The dispenser module,
  • a driving unit a dispenser unit connected to one side of the driving unit and movable in a horizontal direction between one side and the other side of the driving unit, and a pump unit fixed to the other side of the driving unit, wherein the dispenser unit And a magnetic beam, and an arm unit, wherein the magnetic beam has a vertical position fixed, and the arm unit has a vertical moving body and a lower arm configured to be detachably fitted with a predetermined dispensing tip.
  • a punching arm capable of punching and opening the sealing membrane of the bet, and a straw arm having a vertical hollow formed in a vertical direction and having a cup-shaped cleaning tip made of a non-magnetic material at a lower end thereof to be detachably fitted thereto;
  • a harvesting arm, a punching arm and a straw arm are connected to the vertically moving body and are vertically displaced together with the vertically moving body, and the magnetic Is injected into the upper and lower hollows of the straw arm and is relatively displaced in the vertical direction with respect to the straw arm.
  • the sampling arm is connected to the pump unit to dispense the inter-chamber sample and reagent of the cuvette, and to the optical reading module.
  • the optical analysis by the present invention provides an automated liquid immunoassay device comprising detection of a fluorescence signal, visible color or chemiluminescent signal.
  • the holder moves in the front-rear direction
  • the standard block is fixed to the rear end of the holder to displace integrally with the holder
  • the optical reading module is disposed on the front-rearward movement path of the holder.
  • the holder further includes a hot plate at the bottom of the holder to maintain a constant temperature of the cuvette mounted thereto.
  • the hot plate keeps the temperature of the reaction carried out in the cuvette constant at the desired temperature, so that the reaction can occur efficiently.
  • the optical reading module may or may not include a light source, located below the holder to scan or capture the signal of the standard block through the optical hole, the optical hole in the cuvette through the inspection hole. Scan or capture the signal of the reaction product.
  • the signal of the standard block can be used for accurate detection of the analyte by correcting the deviation between devices.
  • the optical readout module comprises a light source capable of sufficiently exciting the fluorescent material of the reaction result for measurement of the fluorescence signal
  • the predetermined optical means included in the standard block is a fluorescent standard material
  • the standard signal detected in the block and the signal detected in the reaction product may be fluorescent signals.
  • the optical analysis includes comparing the standard signal detected in the standard block with the fluorescence signal detected in the reaction result to correct the detection signal deviation between the plurality of devices.
  • the optical readout module comprises a light source that can emit an absorption wavelength range suitable for absorbance measurement of visible color
  • the predetermined optical means included in the standard block is an absorbance measurement standard material.
  • the standard signal detected in the standard block and the signal detected in the reaction product may be color signals in the visible region.
  • the optical analysis may include correcting the detection signal deviation between the plurality of devices by comparing the standard signal detected in the standard block and the signal detected in the reaction product.
  • the optical module does not include a light source
  • the signal sensed in the reaction product may be a chemiluminescent signal
  • no standard block is used. That is, the optical analysis by the optical reading module includes detection of a chemiluminescent signal of a reaction product, in which case the optical reading module does not include a light source, and the optical analysis by the optical reading module is the standard. Do not use blocks.
  • the present application provides a device that is not equipped with a standard block in the holder.
  • the remover module includes a remover plate having a plurality of holes penetrated up and down and configured to be displaceable in left and right directions, wherein the collecting arm, the punching arm and the straw arm are configured to move the plurality of holes of the remover plate. Position it so you can pass from top to bottom.
  • the holder comprises one to six, in particular three mounting channels, and three different samples, or three different tests on the same sample, are possible.
  • a set of dispensing tips and cleaning tips can be used for each cuvette without having to replace the tip in the middle of the reaction, and for this purpose, the cuvettes have a dispensing tip fitting hole and a cleaning tip Include fitting holes.
  • the cuvette includes a fitting hole in which the dispensing tip and the cleaning tip are seated, and a chamber, in which the chamber is filled with a sample filling chamber in which a sample to be tested is filled, a reagent necessary for testing a sample.
  • the sample filling chamber may be in front of the dispensing tip fitting hole and the cleaning tip fitting hole. In this case, after the cuvette is introduced into the apparatus according to the present application, convenience is increased when the biological sample to be tested is filled in the cuvette.
  • the punching arm, the harvesting arm, and the straw arm of the arm unit included in the dispenser module of the apparatus according to the present invention are connected to the vertically moving body and are displaced in the vertical direction integrally with the vertically moving body while the two arrangement chambers as described above. Can accommodate all cuvettes with
  • the present disclosure provides a device capable of detecting a chemiluminescent signal, which does not include a standard block in the above-described device.
  • the device according to the invention can be configured with or without a standard block.
  • the device is an automated liquid immunoassay device capable of detecting a chemiluminescent signal for use with a cuvette having a plurality of chambers containing reagents for detection of an analyte in a biological sample.
  • a cuvette module mounted and movable with a cuvette
  • An optical reading module for optically analyzing a reaction product of the sample and a reagent
  • a dispenser module disposed on the cuvette module and configured to dispense and wash samples and reagents between the plurality of chambers of the cuvette.
  • the cuvette module The cuvette module,
  • a remover module configured to be displaceable and having a mounting channel for receiving the cuvette, and a remover module positioned above the holder and for dispensing a dispensing tip connected to the dispenser module, wherein the holder includes at least a portion of the mounting channel. Having one or more inspection holes open downward to expose the cuvette received in the mounting channel to the optical reading module,
  • the dispenser module The dispenser module,
  • a driving unit a dispenser unit connected to one side of the driving unit and movable in a horizontal direction between one side and the other side of the driving unit, and a pump unit fixed to the other side of the driving unit, wherein the dispenser unit And a magnetic beam, and an arm unit, wherein the magnetic beam has a vertical position fixed, and the arm unit has a vertical moving body and a lower arm configured to be detachably fitted with a predetermined dispensing tip.
  • a punching arm capable of punching and opening the sealing membrane of the bet, and a straw arm having a vertical hollow formed in a vertical direction and having a cup-shaped cleaning tip made of a non-magnetic material at a lower end thereof to be detachably fitted thereto;
  • a harvesting arm, a punching arm and a straw arm are connected to the vertically moving body and are vertically displaced together with the vertically moving body, and the magnetic Is placed in the vertical hollow part of the straw cancer is the relative displacement in the vertical direction with respect to the straw cancer, the harvesting arm is connected with the pump unit and dispensing a sample and reagents between chambers of the queue Corbett,
  • the optical reading module does not include a light source, and the optical analysis by the optical reading module detects a chemiluminescent signal of the reaction product.
  • the holder moves in the front-rear direction
  • the optical reading module may be disposed on the front-rearward movement path of the holder.
  • the optical reading module may be positioned below the holder to optically analyze the reaction product in the cuvette through the inspection hole.
  • the holder may further include a hot plate at the bottom of the holder to maintain a constant temperature of the cuvette mounted thereto.
  • the apparatus includes a remover plate having a plurality of holes penetrated up and down and configured to be displaceable from side to side, wherein the harvesting arm, the punching arm and the straw arm move the plurality of holes from the top of the remover plate downwards. Positioned to pass through.
  • the mounting channel in which the cuvette of the holder is accommodated may comprise one to six, in particular three.
  • the cuvette may include a dispensing tip fitting hole and a washing tip fitting hole in which the dispensing tip and the washing tip are seated; And a sample filling chamber, a buffer and dilution chamber, a reaction chamber, a washing chamber in which washing is performed, and a detection chamber in which fluorescence signal detection of a reaction result is performed.
  • the cuvette is capable of detecting a sample filling chamber, a dispensing tip and a dispensing tip fitting hole and a washing tip fitting hole on which the washing tip is seated, a buffer and dilution chamber, a reaction chamber, a washing chamber in which washing is performed, and a fluorescence signal of a reaction resultant. It includes the detection chamber made in order.
  • the present disclosure is directed to a method for analyzing a particular analyte included in a biological sample characterized by using the device described herein, which may include steps according to the methods of operation described herein.
  • the dispensing and reaction of samples and reagents, and the purification of the reaction product through the washing module using magnetic beads (purification) is performed integrally, the liquid sample
  • the reaction product can be detected / read with high sensitivity and high specificity compared to the existing methods.
  • the test for the detection and reading / analysis of the reaction product is carried out accurately and quickly under one integrated system, thereby reducing the test time, the accuracy of the test and The reproducibility can be improved, as well as the steps and costs involved in the inspection.
  • the automated liquid immunoassay device has a holder having a plurality of mounting channels such that a plurality of cuvettes are coupled to one holder, and multiple diagnosis and analysis can be simultaneously performed in one system. Therefore, various tests and diagnosis / analysis are performed quickly for accurate diagnosis at the place for examination and treatment, thereby saving time, cost and manpower.
  • the housing included in the automated liquid immunoassay device according to the present application can block the inflow of foreign substances to perform a more accurate sample test.
  • the optical reader is provided on the left and right movement paths of the cuvet together with the driving unit providing up and down and left and right movement forces, the sample inspection can be performed quickly and simply.
  • the pump unit included in the automated liquid immunoassay device according to the present application through the dispensing tip can accurately control the amount of the sample, reagent or reaction product upon inhalation or discharge.
  • the front and rear drive unit of the pulley-belt type included in the automated liquid immunoassay device according to the present application can prevent vibrations and foreign substances due to friction generated when moving left and right, unlike the gear type, so that more accurate inspection can be made.
  • the arm unit provided in the automated liquid immunofluorescence spectrometer according to the present application is provided with an integrated module integrally configured to dispense pump (Pump dispenser), puncher driving, washing and When the dispensing tip and the cleaning tip are separated, one drive motor can control the up and down position. Therefore, unlike when each module is separately configured with each drive motor, the size can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • the apparatus according to the present invention when a plurality of cuvettes is used, a set of dispensing tips and cleaning tips can be used without having to replace the tip in the middle of the reaction for each cuvette, the tip is easily by the remover module Can be removed.
  • the device according to the present invention may include a standard block, to reduce the deviation of the signal value between the devices.
  • FIG. 1 is a photograph of the appearance of a device actually manufactured according to an embodiment according to the present disclosure.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing the process of sandwich immune response using magnetic beads used in the device according to an embodiment of the present application.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing the process of a competitive immune response using magnetic beads used in the device according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 4 is a view showing the structure of a cuvette according to one embodiment of the present application used in the device according to one embodiment of the present application.
  • FIG. 5 is a view showing a dispensing tip and a washing tip respectively used in conjunction with a cuvette according to one embodiment of the present application used in an apparatus according to one embodiment of the present application.
  • FIG. 6 is a view showing a form of a cuvette equipped with a dispensing tip and a washing tip used in the apparatus according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 7 is a view showing the appearance of an apparatus according to an embodiment of the present application.
  • 10 and 11 is a view showing a cuvette mounted in the holder and the holder of the device according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 12 illustrates a structure of a remover module of an apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a rear view of the inside of the apparatus according to an embodiment of the present application.
  • 14 and 15 is a view showing the structure of the dispenser module in the automated liquid immunoassay device according to the present invention.
  • 16A and 16B are diagrams of fluorescence optics and chemiluminescent optics, respectively, that may be employed in an apparatus according to one embodiment of the present disclosure.
  • the spatially relative term herein refers to the orientation when looking at the front of the device according to the invention.
  • the reaction product or the reaction product is purified, and then the analyte contained therein is quantified or qualitatively.
  • the detection result is read in the automated liquid immunoassay device 1 according to the present invention.
  • sample refers to a composition that is expected to include an analyte, and a sample that can be used in the present invention is a liquid phase or a fluid similar to liquid.
  • the sample is a biological sample, it may be a body derived body components such as whole blood, plasma, serum, urine, saliva, manure and cell extracts.
  • analyte is a compound to be analyzed in a sample, also referred to as a target, or indicator, including but not limited to a nucleic acid material such as a protein component or gene, such as an antigen.
  • a "reagent” is a substance used in admixture with a sample for quantitative or qualitative analysis of an analyte contained in a sample, and depends on the type of specific analyte, for example, reaction buffer or buffer, dilution buffer, detection It may include, but is not limited to, certain antibodies, enzymes or substrates that react with buffers, wash buffers, or various substances in a sample, such as antigens, and the like.
  • FIG. 1 shows the appearance of a device 1 fabricated in one embodiment according to the invention.
  • the automated liquid immunoassay device 1 is included in a biological sample or the like through an immunoassay (ELISA) based reaction based on specific binding between an antigen / antibody, for example, a reaction as shown in FIGS. 2 and 3.
  • ELISA immunoassay
  • the present invention relates to a device optimized for physical washing, in which specific components or analytes are detected, as well as using magnetic beads prior to detection of analytes, to separate unreacted substances from the reaction product.
  • Sandwich immunoassay refers to an immune reaction in which a capture antibody and a detector antibody are sandwich-bound, and chemically binds an enzyme to a detector antibody to induce a quantitative reaction with a substrate.
  • the capture antibody is chemically or physically bound to the magnetic beads, and the detector antibody uses a conjugate bound to the enzyme.
  • the sandwich reaction using the magnetic beads can be largely divided into two types, depending on how many steps the washing is divided into a one step (1 step assay) or a two step reaction (2 step assay).
  • the sample and the capture antibody are first reacted, washed and then the detector antibody is reacted as a two step reaction, and the method of simultaneously reacting the capture antibody and the detector antibody without distinction is called a one step reaction (FIG. 2).
  • the competition assay which is widely used to detect small amounts of protein molecules, is also divided into two methods. Depending on the conjugation of competition proteins or antibodies to the magnetic beads, it is divided into an indirect competition reaction or a direct competition reaction, and is divided into one step and two step reactions according to the stage of the immune response. For example, FIG. 3 shows one form of indirect competition and direct competition among competing reactions.
  • a fluorescence signal is used for detection of the reaction product.
  • enzyme-substrate reactions such as Alkaline phosphatase (ALP) and 4-Methylumbelliferyl phosphate (MUP) are used.
  • ALP a type of enzyme, is a representative enzyme that causes dephosphorylation.
  • 4-MUP reacts with ALP, and dephosphorylation proceeds irreversibly by enzymatic hydrolysis.
  • the resulting 4-MU (4-Methylumbelliferone) is excited at 360 nm and emits 450 nm. This fluorescence signal intensity is detected and used to determine the concentration of the analyte in the sample.
  • colorimetric methods are used for detection of the reaction product.
  • Color change analysis detects changes in the visible color at which the reaction product absorbs light at a particular visible wavelength, and the signal of the reaction product is used to detect absorbance and determine the concentration of the analyte in the sample. .
  • Examples of representative enzymes and substrates are, for example, peroxidase and its substrate TMB (3,3 ', 5,5' tetramethylbenzidine), DAB (3, 3 ', 4,4'diaminobenzidine) and 4CN (4-chloro -1-naphthol), ABTS (2,2'-azino-di [3-ethyl-benzthiazoline] sulfonate, and OPD (o-phenylenediamine), including but not limited to TMB as a substrate.
  • TMB peroxidase and its substrate
  • DAB 3, 3 ', 4,4'diaminobenzidine
  • 4CN 4-chloro -1-naphthol
  • ABTS 2,2'-azino-di [3-ethyl-benzthiazoline] sulfonate
  • OPD o-phenylenediamine
  • ABTS When used, blue is produced, which can be detected with light at a wavelength of 650 nm, ABTS can be produced with bluish green, which can be detected with light between 405 and 410 nm
  • enzyme substrates are ALP and its substrate BCIP / NBT (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-phosphate / nitroblue tetrazolium) and p-NPP (p-nitro-phenylphosphate), but are not limited to this, which produces a dark yellow color. It can be detected with light of 405 to 410nm wavelength.
  • chemiluminescent is used for detection of the reaction product.
  • Chemiluminescence is light emitted as the excitation electrons generated by a chemical reaction return to the ground state. No light source is required, measured in time-relative relative light units (RLUs), and used to determine the concentration of the analyte in the sample.
  • RLUs time-relative relative light units
  • enzymes and substrates include, for example, luminol, polyphenols (including, for example, pyrogallol, perperrogline, gallic acid, and umbeliferon, etc.) and acridine esters or luciferin as peroxidases and substrates thereof. (Also referred to as bioluminescence when used), but is not limited thereto.
  • enzymes and substrates examples include, but are not limited to, ALP and AMPPD (3- (2'-spiroadamantyl) -4-methoxy-4- (3 ′′ -phosphoryloxy) -phenyl-1,2-dioxetane). It is not.
  • Such assays require particularly high sensitivity detection of high specificity, which requires the removal of non-specific or un-reactants. That is, after the reaction of the reagents and the sample in the inspection process, purification or purification of the reaction product is required for accurate detection of the reaction product, and the apparatus according to the present invention is optimized for effectively removing the unreacted material.
  • the device according to the present invention is to remove the non-reactant through physical washing with magnetic, and then only the result of the specific reaction is separated and concentrated in the form of magnetic beads using permanent magnets,
  • the device is optimized for selectively binding an enzyme-attached detector and finally reacting the enzyme with a substrate to detect a signal from the reaction product.
  • Such reactions used in the device according to the invention are carried out in a liquid state in a cuvette mounted on the device.
  • the device according to the invention is optimized for the performance of the reaction step optimized in view of the characteristics of the various parameters carried out in the reaction for the performance of such a reaction in cuvette and the detection of the reaction product.
  • FIG. 4 is a view showing the structure of the cuvette 10 used in the automated liquid immunoassay device according to the present invention
  • Figure 5 is a dispensing tip 20 used in the automated liquid immunoassay device according to the invention
  • 6 is a view showing a washing tip 30
  • Figure 6 is a dispensing tip 20 and magnetic or washing tip 30 is mounted on the cuvette 10 used in the automated liquid immunoassay device according to the present invention The figure which shows.
  • the cuvette 10 used in the automated liquid immunoassay device 1 according to the present invention is used for a reaction for detecting an analyte contained in a sample, and the reaction of the sample and the reagent is performed in the cuvette, and the reaction The result is produced and the reaction result is washed.
  • the cuvette 10 used in the automated liquid immunoassay device 1 according to the present invention may have a long shape extending in the front-back direction, as shown in FIGS. 4 and 6.
  • the cuvette 10 may include one or more fitting holes and a plurality of chambers. Such chambers may also be referred to as wells.
  • the fitting hole is a place where the cleaning tip 30 and the dispensing tip 20 as shown in FIG. 5 are inserted and waited until the inspection starts or during the inspection process, and the cleaning tip fitting hole 21 and the dispensing tip fitting hole are provided. 31 are provided respectively.
  • the chamber may include a sample filling chamber 12, buffer and dilution chambers 13a, 13b, 13c and 13d, a reaction chamber 14, a cleaning chamber 15, and a detection chamber 16 in this order. Can be.
  • a cleaning tip fitting hole 21 and a dispensing tip fitting hole 31 are provided next to the sample filling chamber 12 in the chamber, as shown in FIGS. 4 and 6, followed by a buffer and dilution chamber. 13a, 13b, 13c, and 13d, the reaction chamber 14, the cleaning chamber 15, and the detection chamber 16 may be sequentially included.
  • 13a and 13b of the dilution chamber may consist of detachable tubes.
  • 13a and 13b can be stored separately from the cuvette and mounted before use.
  • only 13a and 13b can be separated, and a specific reagent can be added thereto and then mounted in a cuvette, thereby increasing convenience.
  • the chamber may be sealed by a predetermined sealing membrane (not shown) to prevent denaturation or contamination of reagents.
  • the sample filling chamber 12 is provided to fill, for example, various samples, for example, biological samples to be analyzed, and as described above, the front or rear of the cleaning tip fitting hole 21 and the dispensing tip fitting hole 31. Can be formed on.
  • the buffer also referred to as buffer
  • the dilution chambers 13a, 13b, 13c and 13d are filled with magnetic bead (MB) buffer, detection buffer, and sample dilution buffer necessary for the reaction (13a, 13b, 13c), and the sample
  • MB magnetic bead
  • detection buffer detection buffer
  • sample dilution buffer necessary for the reaction
  • sample filling chamber 12 or the cleaning tip fitting hole 21 and the dispensing tip fitting hole 31 are provided in the above order.
  • the reaction chamber 14 is provided to perform a reaction between the sample and the reagent and is formed at the rear of the buffer and dilution chamber.
  • the cleaning chamber 15 may include a plurality of chambers in which the reaction products may be washed after the reaction in the reaction chamber, and in one embodiment, three may include 15a, 15b and 15c.
  • the detection chamber 16 is a place where detection of a reaction product generated by reacting a sample and a reagent is performed.
  • the detection chamber 16 is provided to detect the presence of an analyte in the reaction product after the washing in the cleaning chamber 15.
  • the detection chamber 16 is formed at the rear of the cleaning chamber 15, and may be configured to have a light transmittance for detecting a fluorescent signal.
  • the cuvette 10 may further include a barcode or QR code (not shown), which is used in conjunction with a chip described below inserted into the automated liquid immunoassay device 1 according to the present invention.
  • the barcode includes, but is not limited to, UPC-A, UPC-E, EAN, Code 3 of 9, Interleaved 2 of 5, Code 128, UCC / EAN-128, Codabar, PostNet, Pharmacode, or PDF-417. Or, but not limited to, 1D barcodes or 2D barcodes.
  • the barcode or QR code is a type of analyte that is coded according to the type of sample.
  • the cuvette 10 used in the automated liquid immunoassay device 1 according to the present invention is equipped with a dispensing tip 20 and a washing tip 30.
  • Dispensing tip 20 is a disposable microtip (e.g., used in conjunction with a sampling arm 556 described below for dispensing or dispensing reagents between a sample and / or the aforementioned chambers, ie from one chamber to another). 2-1000 ⁇ l of micropipette tip).
  • the dispensing tip 20 has a tubular shape, the diameter of the dispensing tip 20 gradually decreases toward the end thereof, and the end portion thereof may have a pointed shape.
  • Dispensing tip 20 as described above can be used with equipment that does not have a separate reagent supply device and means for cleaning the contamination, the operation of the equipment is simplified.
  • the plurality of cuvettes used in the apparatus according to the present invention is configured to be equipped with a dispensing tip and a cleaning tip for each cuvette, and can be used separately from the tips used in other cuvettes, thereby preventing contamination. have.
  • the automated equipment using the conventional metal needles in order to prevent contamination, it is necessary to have a device for cleaning them, so that the volume is increased by a separate device configuration, and a separate process for cleaning them is required. And there is a problem that the inspection cost increases.
  • the dispensing tip 20 is fitted into the dispensing tip fitting hole 21 of the cuvette 10, and when the inspection process starts, the dispensing tip 20 is fastened to a sampling arm 556 which will be described later, and the chamber together with the pump unit 506. It serves as aspiration or discharge for the distribution or dispensing of samples or reagents in the liver.
  • the dispensing tip used in the first cuvette may be temporarily stored in the fitting hole 21 to perform the reaction in the second or third cuvette while the reaction occurs in the first cuvette. Therefore, without changing the tip in the middle, only one tip can be used in one cuvette until the test is finished, there is an advantage that can reduce the reaction time, while being simple. This is explained in more detail in the course of the operation of the device.
  • the cleaning tip 30 is a member having a predetermined height and width and having a tubular shape, and a lower end thereof is sealed, and an injection hole having a predetermined depth and an inner diameter is formed at an upper portion thereof.
  • the cleaning tip 30 is made of a non-magnetic material to transfer the magnetic, and may be made of a flexible material to facilitate fixing to the cleaning arm and detaching from the cleaning arm.
  • the cleaning tip 30 is also inserted into the cleaning tip fitting hole 21 of the cuvette 10, and when the inspection process starts, the cleaning tip 30 is fastened to the straw arm 554 to perform cleaning as described below.
  • three cuvettes in accordance with the present application are used and optimized to perform three types of analysis.
  • three different analytes from the same biological sample such as FT4 (Free thyroxine) for thyroid diagnosis, Thyroid stimulating hormone (TSH) and triiodothyronine (T3), and chorionic gonadotropin (hCG) for the examination of birth defects, E3 (Estriol) and AFP (Alpha Feto Protein) are mentioned.
  • FIG 7 is a view showing an automated liquid immunoassay device 1 according to the present invention
  • Figures 8 and 9 omit the housing 10 in the automated liquid immunoassay device 1 according to the present invention different from each other It is a figure shown in the direction.
  • Automated liquid immunoassay device 1 is an automated liquid immunoassay device 1 for testing a sample by inserting a cuvette 10, the housing 100, the frame 200 ), The cuvette module 300, the optical reading module 400, and the dispenser module 500.
  • the housing 100 forms the entire exterior of the automated liquid immunoassay device 1 and serves to block the inflow of foreign substances into the inside.
  • the housing 100 may be provided with various input units for manipulation and a display unit 110 for output.
  • the housing 100 is provided with an inlet and outlet 120 into which the cuvette 10 is inserted. When the cuvette 10 enters the inside of the housing 100 through the inlet and outlet 120, foreign matters are blocked from entering the chamber included in the cuvette 10 through the housing 100, thereby performing a more accurate sample inspection. can do.
  • the frame 200 may be provided in the housing 100 to fix the cuvette module 300, the optical reading module 400, the dispenser module 500, and the like.
  • the frame 200 may include a lower frame 210, a first side frame 220, a second side frame 230, and a rear frame 240.
  • the lower frame 210 is disposed below the automated liquid immunoassay device 1.
  • the lower frame 210 may have a plate shape having a predetermined area.
  • the first side frame 220 and the second side frame 230 may be disposed at left and right sides of the lower frame 210, respectively, and may be configured to have a predetermined height.
  • the first side frame 220 and the second side frame 230 may have guide spaces 222 and 232 for guiding forward and backward displacement of the holder 310, respectively.
  • the rear frame 240 is located at the rear of the device, and may be provided to fix a predetermined control device or the like.
  • 10A, 10B, and 11 are diagrams showing the holder 310 and the cuvet 10 mounted in the holder 310 of the automated liquid immunoassay device according to the present invention.
  • 12 is a view showing the structure of the remover module 340 in the automated liquid immunoassay device according to the present invention.
  • Figure 13 is a rear view of the interior of the automated liquid immunoassay device according to the present invention.
  • the cuvette module 300 will be described below.
  • the cuvette module 300 is provided in the housing 100 and is a device for moving the cuvette 10 in which the cuvette 10 is accommodated and moved in the front-rear direction.
  • the cuvette module 300 may include a holder 310, a holder driving part 320, a holder guide part 330, and a remover module 340.
  • Holder 310 is a member on which the cuvette 10 can be seated.
  • the holder 310 may be disposed on the lower frame 210 but may be disposed at the rear of the inlet and outlet 120 of the housing 100. Therefore, the cuvet 10 may be pushed into the holder 310 through the inlet and outlet 120.
  • the holder 310 may have a mounting channel 312 in the form of a slot so that one or more of the cuvette 10 may be inserted and mounted.
  • the mounting channel 312 may extend in the front-rear direction and have a configuration that is open forward.
  • An inspection hole 314 is formed at the rear end of the mounting channel 312.
  • the inspection hole 314 is a portion configured to penetrate in the vertical direction. Therefore, when the cuvette 10 is received and mounted in the mounting channel 312 of the holder 310, the lower portion of the rear portion of the holder 310 is exposed downward through the inspection hole 314. Specifically, the lower portion of the detection chamber 16 disposed behind the cuvette 10 may be exposed downward through the inspection hole 314.
  • a plurality of mounting channels 312 may be formed in the holder 310, and a cuvette 10 may be inserted into each of the mounting channels 312 and a plurality of cuvets 10 may be inspected. have.
  • a plurality of the mounting channels 312 may be arranged side by side in parallel to each other in one holder (310).
  • the lower part of the holder 310 includes a hot plate 316 and a hot plate power source 318. This is to automatically control the cuvette and the reactants contained in the cuvette to maintain a constant temperature during the reaction, which ensures the precision and accuracy of the test, depending on the characteristics of the biological sample sensitive to temperature. .
  • the hot plate 316 heats the holder 310 to serve to keep the cuvette 10 and the cuvette and the samples and reactants contained therein at a constant temperature and maintain a specific temperature by convection.
  • the temperature is automatically controlled by a built-in program. Temperature sensors are employed for automatic control, and in one embodiment, temperature sensors are used inside the holder, hot plate, and device.
  • the temperature sensor of the device is used for temperature control inside the device because the temperature inside the device affects the optical system.
  • the temperature sensor of the hot plate controls the temperature of the hot plate, and the temperature sensor of the holder measures the temperature of the holder to control the hot plate in a feedback manner.
  • the holder driving part 320 is a member that exerts force in the front-rear direction on the holder 310.
  • the holder driving unit 320 may include a movable body 322 to which the holder 310 is fixed, a driving motor, and a predetermined transmission member transferring power of the driving motor to the movable body 322.
  • the holder guide part 330 is provided to guide the front and rear displacement of the holder 310.
  • the holder guide part 330 may include a predetermined guide rail extending in the front and rear direction, and a predetermined guide part connected to the guide rail to move back and forth along the guide rail and connected to the movable body 322. have.
  • the remover module 340 is used for dispensing / mixing reagents in another cuvette during the immune response time (incubation) after use of the dispensing tip and the washing tip during the immunoassay, or after the reaction has ended in each cuvette, It is a member for removing.
  • the remover module 340 includes a predetermined driving device 342 that can be fixed to the second side frame 230, and a predetermined remover plate 350 that can be displaced by the driving device 342. Can be configured.
  • the driving device 342 and the remover plate 350 may be connected by a predetermined shaft 344.
  • the remover plate 350 is positioned between the holder 310 and the dispenser module 500 as shown in FIG. 8.
  • the remover plate 350 has a plate body 352, and a remover line having three remover holes 354a, 354b, and 355 formed in a line is formed in the plate body 352.
  • the number of remover lines corresponds to the number of mounting channels 312 formed in the holder 310.
  • the two remover holes 354a and 354b of the remover line are formed in such a manner as to be connected to each other, and are located between the holder 310 and the dispenser module 500 and are described below with punching arms 552 and straw arms, respectively. 554 passes.
  • the collection arm 556 passes through one remover hole 355 formed alone of the remover line.
  • Each remover hole 354a, 354b, and 355 may have a depression 356 recessed to one side. Accordingly, the dispensing arm 20 with the dispensing tip 20 and the washing tip 30 with the straw arm 554 located within the corresponding remover holes 354a, 354b, 355.
  • the remover plate 350 is displaced in the horizontal direction to the left so that the 556 is located in the depression 356, wherein a part of the upper end of the dispensing tip 20 is positioned below the depression of the plate.
  • the reaction that takes place in cuvette 10 used in the device according to the invention requires at least two incubation processes from start to detection.
  • the remover module 340 provided in the apparatus according to the present application, as described below, one cuvette uses only one dispensing tip and a cleaning tip, while another cue mounted on another future channel 312 during the incubation time. There is an advantage in preparing the reaction in the bet.
  • Dispensing tips 20 and cleaning tips 30 that have been used are temporarily stored in corresponding positions 21 and 32 of the first cuvette, and after the first incubation time elapses, the temporary dispensing tips 20 and The cleaning tip 30 can be reused. That is, when the remover module 340 is not present, the dispensing tip 20 or the washing tip 30 once used in the first mounting channel cannot be reused, and after the first incubation has elapsed after discarding, the new process is performed to perform the following process.
  • the apparatus according to the present disclosure may include standard block 360.
  • the standard block 360 is fixed to the holder 310 and integrally displaces with the holder 310, and may be located behind the holder 310.
  • the standard block 360 may be located behind the inspection hole 314 of at least one of the inspection holes 314.
  • the standard block 360 has a predetermined optical hole 362 penetrated in the vertical direction, the optical hole 362 may be provided with a predetermined optical means that can be optically detected or captured.
  • standard block 360 comprises optical means.
  • the optical means included in standard block 360 carries a fluorescence measurement standard material having a predetermined fluorescence value.
  • a fluorescence measurement standard material a material having an appropriate excitation and emission wavelength according to the type of fluorescence detected in the reaction product may be used.
  • 4-Methylumbelliferone sodium salt with an excitation wavelength of 360 nm and an emission wavelength of 450 nm is used, but is not limited thereto.
  • the optical means included in standard block 360 carries an absorbance measurement standard material of visible color.
  • the absorbance standard may be selected according to the visible absorbance region detected in the reaction product.
  • glass plates, plastic plates, gels, and appropriate liquid solutions may be used. However, it is not limited thereto.
  • the standard fluorescence or absorbance mounted on the standard block 360 is first scanned and the signal value of the reaction result is measured and displayed as a ratio. This is done to eliminate instrumental deviations, using standard materials to calculate the ratio to the measured value, which is then accurately compared to the data contained in the master calibration graph to accurately calculate the concentration of the analyte in the sample.
  • an apparatus may not include standard block 360, or even if it includes standard block 360.
  • the signal detected in the reaction product is chemiluminescent, it may not include a standard block, or even if it includes a standard block, it may not be used.
  • an optical detector such as PMT or Avalanche photodiode may be included, and a shutter implemented by hardware or software may be provided as a means for measuring the amount of light for a predetermined time to measure a relative amount of light. Through this, the deviation of the detection signal between devices can be compared and corrected.
  • the holder driving unit 320 When the holder driving unit 320 is operated, the holder 310 may be displaced in the front-rear direction. In this case, when the holder 310 moves backward by a predetermined distance, the standard block 360 fixed to the holder 310 is positioned on the optical reader 410 which will be described later. Accordingly, the optical reader 410 may capture the fluorescent signal of the standard block 360.
  • the rear lower portion of the holder 310 is located on the optical reading module 400 described later. Therefore, when the holder 310 is moved backwards to the end while the cuvet 10 is mounted on the mounting channel 312 of the holder 310, the lower portion of the detection chamber 16 disposed behind the cuvet 10 is disposed. May be exposed to the optical reading module 400 through the inspection hole 314.
  • the displacement of the holder 310 is guided by the holder guide part 330, it can be made stably without swinging.
  • the holder driving unit 320 of the pulley-belt type is provided, vibration and foreign substances due to friction generated during movement can be prevented, so that a more accurate inspection can be made than the gear type.
  • optical reading module 400 will be described in detail.
  • the optical reading module 400 is provided for measuring the signal of the reaction product in the cuvette 10.
  • the optical reading module 400 may comprise an optical reader 410, a reader driver 420, and a reader guide 430.
  • Optical analysis by the optical reading module 400 is performed. Such optical analysis includes the measurement of the fluorescence signal, visible color or chemiluminescence of the reaction product, and reference may be made to the definitions for each of the above mentioned signals.
  • the optical reader 410 has an arrangement located below the holder 310 when the holder 310 is moved to the rear end. Accordingly, when the holder 310 moves backward with the cuvette 10 stored in the holder 310, the detection chamber 16 of the cuvette 10 is positioned on the optical reader 410. Thus, the measurement of the fluorescence value for the reaction product in the detection chamber 16 can be made by the optical reader 410.
  • the optical reader 410 reads the signal of the reaction product of the detection chamber 16 of the cuvette 10 to enable qualitative and / or quantitative analysis of the specific analyte contained in the sample.
  • the optical reader 410 of the optical reading module detects the fluorescent signal.
  • the type of fluorescent material used for the detection of the analyte according to the present invention is configured to irradiate light of a specific wavelength and to read the emitted light, for example, may include a configuration as shown in Figure 16a.
  • the optical reader 410 may be provided with a light source, that is, a predetermined light emitting element, capable of sufficiently exciting the fluorescent material for measuring the fluorescent signal whose output can be adjusted. Examples of such light emitting devices include Xenon lamps, UV lasers or Light Emitting Diodes (LEDs). In one embodiment of the present application an LED is used.
  • LEDs are inexpensive compared to Xenon lamps, UV lasers, etc., and allow for miniaturization of equipment.
  • a feedback circuit is built in to stabilize the temperature and the power supply, and two pinholes are used to parallelize the diffused LED.
  • the standard block 360 may be irradiated with light before measurement of the fluorescence value, and the gain may be automatically adjusted through the amount of fluorescence captured to adjust the output of the light emitting device to a predetermined value. Accurate concentration calculation is possible.
  • the optical reader 410 may have two or more light sources, and each light source may generate light having a different wavelength from each other. In addition, fluorescence of different wavelengths can be measured respectively. Therefore, the range of application for the diagnostic test method can be extended and the sensitivity can be improved.
  • the optical reader 410 may have a barcode scanner function, and thus, when a predetermined barcode is provided in the cuvette 10, the optical reader 410 may perform a predetermined signal, information exchange, or the like through the corresponding barcode.
  • the optical reader 410 of the optical reading module includes absorbance measurements of the visible color of the reaction product.
  • the absorbance may be measured by irradiating light on the reaction product according to the type of material used for detection of the analyte according to the present application.
  • the optical reader 410 includes a light source capable of emitting an absorbing wavelength range suitable for measuring the absorbance of the visible color, in which the output can be adjusted. Examples of such a light emitting device may include, but are not limited to, lamps, LEDs, lasers, and the like, which include absorption bands such as white light sources.
  • optical reader 410 includes chemiluminescent signal measurements of the reaction product. It is configured to detect the light emitted according to the type of chemiluminescent material used for the detection of the analyte according to the present application, and is composed of a lens and a photon detector for collecting light because the light emission intensity is measured by time zone. have.
  • the optical reader 410 does not include a light emitting device or a light source, and instead includes an optical detector such as PMT or Avalanche photodiode.
  • to measure the relative amount of light as a means for measuring the amount of light for a predetermined period of time may be provided with a hardware or software implemented shutter, and through this to compare the deviation of the detection signal between the devices to compensate for this can do.
  • the reader driver 420 is provided inside the housing 100, and moves the optical reader 410 to position the optical reader 410 in any one of the plurality of cuvettes 10. By doing so, a sample test of the cuvet 10 may be performed.
  • the reader driver 420 connects a predetermined drive motor 422, driven pulley 424, and driven pulley 424 with the optical reader 410 to move the optical reader 410 left and right. It may be configured to include a predetermined bracket. Thus, the optical reader 410 may move in accordance with the operation of the drive motor.
  • the reader guide part 430 is provided to guide the left and right displacement of the optical reader 410.
  • the reader guide portion 430 may include a predetermined guide rail and a predetermined guide portion guided along the guide rail and fixed to the optical reader. Thus, the lateral movement of the optical reader can be accurately guided in one direction.
  • the optical reading module 400 first detects the fluorescence signal captured by the standard block 360 as standard fluorescence. Subsequently, when the holder 310 moves backwards to the end while the cuvet 10 is mounted on the mounting channel 312 of the holder 310, the lower portion of the detection chamber 16 disposed behind the cuvet 10 is disposed. May be exposed to the optical reader 410 through the inspection hole 314 to make optical measurements.
  • the optical reading module 400 may have a predetermined algorithm and a predetermined iterative measurement algorithm that allow the calculation of the concentration of the analyte in the sample by comparing the above ratio with the data embedded in the master calibration graph.
  • the standard fluorescence mounted in the standard block 360 serves as a reference, thereby solving the above problem.
  • dispenser module 500 will be described. 14 and 15 are separately shown in different directions showing the structure of the dispenser module 500 in the automated liquid immunoassay device 1 according to the present invention.
  • the dispenser module 500 is a module provided for dispensing, dispensing and washing samples, reagents and / or reactants.
  • the dispenser module 500 includes a drive unit 502, a dispenser unit 504, and a pump unit 506.
  • the driving unit 502 serves to move the dispenser unit 504 horizontally and horizontally.
  • the dispenser unit 504 is horizontally moved by the drive unit 502, so that the dispenser unit 504 is placed in parallel with each other below the drive unit in the cuvette 10 of any one of the plurality of cuvettes 10 It can be located in a specific chamber on the).
  • the driving unit 502 may include a fixed body 510 and a left and right horizontal driving unit 520.
  • the fixed body 510 may have a predetermined area and may extend in the left and right directions.
  • the fixed body 510 may include a front body 512 extending in the left and right directions, and a side body 514 provided at one side of the front body 512 to which the pump unit 506 is fixed.
  • the left and right driving units 520 are disposed in the fixed body 510 and are driving means for moving the dispenser unit 504 to be described laterally horizontally.
  • the left and right driving units 520 may include a predetermined driving motor for generating power and a predetermined moving bracket which may be displaced left and right by the driving motor.
  • it may be provided with a predetermined guide means 530 that can guide the displacement of the moving bracket.
  • it may include a predetermined driven pulley member for transmitting power.
  • the dispenser unit 504 may include a left and right moving body 540, a vertical moving body 542, a vertical driving unit 544, and an arm unit 550.
  • the left and right moving bodies 540 are connected to the left and right driving units 520.
  • the left and right driving unit 520 may include a predetermined moving bracket, and the left and right moving body 540 may be connected to the moving bracket to displace horizontally and horizontally.
  • the vertical moving body 542 is disposed in front of the left and right moving body 540.
  • the vertical movement body may be vertically displaced by the vertical driving unit 544.
  • the vertical driving unit 544 is disposed on the left and right moving bodies 540 and is driving means for moving the vertical moving bodies 542 in the vertical direction.
  • the vertical drive unit 544 may also include a predetermined driving motor for generating power, and a predetermined moving bracket which may be displaced left and right by the driving motor.
  • a predetermined guide means 546 that can guide the vertical displacement of the movement bracket.
  • it may include a predetermined driven pulley member for transmitting power.
  • the arm unit 550 may move up and down by the vertical driving unit 544, and may be moved left and right by the driving unit 502 at the same time.
  • the arm unit 550 includes a punching arm 552, a collecting arm 556, and a straw arm 554, which are connected to the vertical moving body 542 and extend downward in a horizontally spaced position from each other. Can be configured. Accordingly, the arm unit 550 may constitute an integrated module in which the punching arm 552, the collecting arm 556, and the straw arm 554 are integrally formed.
  • the punching arm 552 is provided with a punching tip 553 at the bottom, and is a member for opening the sealing cover of the cuvette 10, and punches the sealing portion covering the chamber of the cuvette 10.
  • the straw arm 554 is provided to have a vertical hollow 555 penetrating in the vertical direction.
  • the straw arm 554 has an outer diameter that can be inserted into and fitted into the input hole of the cleaning tip 30.
  • Sampling arm 556 is provided so that the dispensing tip 20 is fixed to the bottom. Collection arm 556 may have an outer diameter that can be inserted into the dispensing tip (20).
  • the punching arm 552, straw arm 554, collecting arm 556 may be arranged in a line in the front and rear direction.
  • the cleaning unit 560 includes a servo motor and a magnetic beam 562.
  • the servo motor 562 is fixed to the vertical movement body 542 and is connected to the magnetic beam 562 to displace the magnetic beam 564 in the vertical direction.
  • it is not necessarily limited to the servo motor 562, and it is sufficient if a predetermined drive device capable of vertically displacing the magnetic beam 564 is provided.
  • the magnetic beam 564 is formed in a bar shape extending in the vertical direction, it is disposed in the vertical hollow 555 of the straw arm 554.
  • the magnetic beam 554 is magnetic and can be displaced in the vertical direction by the servo motor 552, thereby enabling Mag-eXtraction to separate the unreacted material using the magnetic.
  • the pump unit 506 is fixed to the side body 514 of the drive unit 502.
  • the pump unit 506 is connected to the collecting arm 556 of the dispenser unit 504 through a predetermined pipe (not shown), and the cuvet 10 with the dispensing tip 20 connected to the collecting arm 556.
  • the cuvette 10 is positioned at a specific point by the cuvette module 300, and the dispensing tip 20 is positioned on the chamber of the cuvette 10 by the driving unit 502.
  • the suction tip or the discharge force may be provided to the dispensing tip 20.
  • the pump unit 506 has a motor 570 capable of rotating minute step control, and is configured to precisely adjust the amount upon dispensing or discharging the sample, reagent or reaction result with respect to the dispensing tip 20. Can be.
  • the cuvette 10 is received in a mounting channel 312 of the holder 310 of the device 1.
  • the dispensing tip 20 and the cleaning member 30 are mounted in the dispensing tip fitting hole 21 and the cleaning member fitting hole 31 formed in the cuvette.
  • the dispensing tip 20 and the cleaning member 30 may be before or after the cuvette 10 is received in the mounting channel 312.
  • the holder 310 is then moved backward by the start command of the device.
  • the dispenser module 500 then operates to punch open the sealing film (not shown) of the cuvette 10.
  • a punching arm 552 is used. Referring to this punching process, first, the punching arm 552 is positioned on the cuvette 10 by the driving unit, and then the punching arm 552 is moved up and down by the vertical driving unit 550 so that the cuvette ( 10) the sealing film is punched out.
  • the cuvette module 300 may be operated to move the front and rear of the cuvette 10, thereby punching a plurality of chambers provided in the cuvette 10.
  • the cuvette module 300 and the dispenser module 500 operate so that the collecting arm 556 is positioned on the dispensing tip 20 fixed to the cuvette 10. Subsequently, the collecting arm 556 descends to fit the dispensing tip 20 to the collecting arm 556. Thereafter, the dispensing tip 20 is used to dispense and dispense the sample and / or reagent.
  • the front or rear movement of the cuvette 10 by the cuvette module 300 and the up and down movement of the dispensing tip 20 by the vertical driving unit 544 are performed.
  • pump unit 506 is operated to allow dispensing and dispensing by dispensing tip 20.
  • the pump unit 506 allows for the mixing of samples and / or reagents during dispensing, dispensing, and the desired reaction in the reaction chamber 14 of the cuvette.
  • the reaction process occurring in the cuvette 10 includes a plurality of steps, and requires at least two incubation times per cuvette.
  • the dispensing tip 20 used in the first cuvette is removed by the remover plate 350 to remove the dispensing tip fitting hole of the first cuvette. 21). After completion of the first incubation time, it is reused for reaction of the next step of the first cuvette.
  • the dispensing tip 20 is removed from the collecting arm 556 by the remover plate 350.
  • the cleaning tip 30 is then fitted to the straw arm 554.
  • the cleaning tip 30 is introduced into the reaction chamber 14, and then a magnetic beam 564 is introduced into the cleaning tip 30 to collect magnetic beads in the reaction chamber 14 on the surface of the cleaning tip 30. do.
  • the reactants combined with the magnetic beads are collected together.
  • the magnetic beam 564 is raised by the servo motor 562 so that the magnetic beam 564 is spaced apart from the cleaning tip 30. Magnetic beads collected in the tip 30 are dispersed in the cleaning chamber 15.
  • separation of the dispensing tip 20 and the cleaning tip 30 may be made by the remover module 340. That is, after placing the dispensing tip 20 or the washing tip 30 in the remover hole 354 of the remover plate 350, the remover plate 350 is moved to recess the dispensing tip and the washing tip 356. When the collecting arm or the straw arm is moved upward, the tip tops mounted on the collecting arm and the straw arm are partially caught by the depression 356 so that the dispensing tip 20 or the cleaning tip 30 is removed. It may be separated from harvesting arm 556 or straw arm 554.
  • separation of the dispensing tip 20 and the cleaning tip 30 may be made in the following order.
  • the remover plate 350 is positioned between the holder 310 and the dispenser module 500. First, the remover hole 354 of the remover plate 350 is positioned on the cleaning tip fitting hole 21 and the dispensing tip fitting hole 31. Subsequently, after dispensing the dispensing tip 20 and the dispensing tip 30 in the dispensing tip fitting hole 21 and the dispensing tip fitting hole 31, the remover plate 350 is dispensed by the dispensing tip 20, or washing. Abut on tip 30.
  • the dispenser module 500 is raised so that the dispensing tip 20 and the washing tip 30 are caught by the remover plate 350, so that the dispensing tip 20 and the washing tip 30 are taken out of the collecting arm. 556, and from the straw arm 554 so as to remain in the cleaning tip fitting hole 21 and the dispensing tip fitting hole 31, respectively.
  • the separated dispensing tip 20 and the washing tip 30 remain in the washing tip fitting hole 21 and the dispensing tip fitting hole 31, respectively, and thus the dispensing tip 20 and the washing tip 30.
  • the optical reading module 400 is operated to perform optical inspection.
  • the optical reader 410 is located below the detection chamber 16.
  • the detection chamber 16 is light transmissive so that the optical reader 410 may perform optical inspection on the reactant therein.
  • the optical reader 410 Prior to this, the optical reader 410 first reads the fluorescence signal of the standard block 360 located behind the holder 310, and then reads the signal of the detection chamber 16. As mentioned above, the signal captured in the standard block 360 can be used as the standard fluorescence value to correct the deviation between the devices.
  • the device according to the present application may further include a chip inserting unit 130 which is provided in the housing and the chip containing the analysis information is inserted.
  • the chip inserted into the chip inserting portion is linked with the barcode of the cuvette.
  • the barcode of the cuvette includes analyte material (item) and lot information of the cuvette, and is linked to the chip.
  • the chip contains the master calibration curve required for calculating the concentration of the analyte and information for driving the device according to the type of analyte in the sample, so that the optimum inspection can be carried out in accordance with the various types of analytes in conjunction with the bar code.
  • the device can be driven. This makes it easy to test a variety of analytes with one device, and also improves the reproducibility and reliability of the test.
  • the barcode retrieves information through a barcode scanner that scans it.
  • the cuvette 10 used in the inspection made in accordance with the present invention may have a structure as shown in FIG. Specifically, the sample filling chamber 12, the MB buffer chamber 13a, the chamber 13b filled with a detection buffer such as alkaline phosphatase (ALP), the dilution buffer chamber 13c, and the dilution chamber 13d. And a washing chamber 15 and a detecting chamber 16 including a buffer and dilution chamber 13, a reaction chamber 14, a first washing chamber 15a, and a second washing chamber 15b, including the buffer and dilution chamber 13. have.
  • ALP alkaline phosphatase
  • the sealing of the cuvette 10 is punched out by the punching arm 552, respectively. Subsequently, the dispensing tip 20 is fitted and fixed to the collection arm 556. Subsequently, a predetermined volume of washing liquid is taken out of the first washing chamber 15a and dispensed into the MB buffer chamber 13a.
  • a predetermined dilution liquid is taken out of the dilution buffer chamber 13c, dispensed into the sample chamber 12, and a mixing process (three times) is performed.
  • a predetermined volume of diluted sample is taken and dispensed into the reaction chamber 14.
  • a predetermined volume of solution is taken out and dispensed into the reaction chamber 14 and mixed (3 times). Then, the first incubation process for a predetermined time at a specific temperature.
  • a predetermined volume of the solution in the MB chamber 13a is collected and dispensed into the reaction chamber 14 and mixed, followed by dispensing tip (using the remover module 340). 20) is removed and placed in the dispensing tip fitting hole 21 of the cuvette in which the reaction is performed.
  • the second incubation process for a predetermined time at a specific temperature.
  • a washing process is performed after the second incubation time has elapsed.
  • the cleaning process first inserts the cleaning tip 30 into the straw arm 554, and then inserts the magnetic beam 564 into the straw arm 554 into the reaction chamber 14 for a predetermined time, followed by a first After entering the cleaning chamber 15a, the magnetic beam 564 is moved up and down several times to perform cleaning. Subsequently, the magnetic beam 564 is again introduced into the straw arm 554 and the second cleaning chamber 15b, and then the magnetic beam 564 is moved up and down several times to perform the cleaning. Then, the magnetic beam 564 is again introduced into the straw arm 554 and into the detection chamber 16 and then the cleaning tip 30 is removed.
  • the optical measurement process is performed.
  • Results (density, etc.) derived from optical measurements can be output to a display and a printer.
  • the reaction in another cuvette can be performed while the incubation is in progress.
  • the steps in the first cuvette may be initiated so that the first incubation is performed, during which the first incubation in the second cuvette is started.
  • the first incubation of the third cuvette is started.
  • the first incubation of the first cuvette is then ended and the process of the next step is started to allow the second incubation to be performed, during the second incubation time in the first cuvette.
  • the second and third incubations are performed sequentially so as to start a corresponding second incubation, respectively. Subsequently, after the second incubation of the first cuvette is finished, the third incubation is performed, and the third and third incubations are sequentially performed to start the corresponding third incubation. Proceeding in this way can save up to about 50% of the time compared to running each reaction independently in three cuvettes. For example, each of the three reactions, which take 20 minutes, takes about 60 minutes, but when using the apparatus according to the present application, a total of 30 minutes is required.
  • the fluorescent signals are sequentially ordered in the detection chamber in the first, second and third cuvettes. Detect.
  • the present application relates to a method for detecting an analyte in a biological sample using the device according to the invention comprising the process as described above.
  • the dispensing and reaction of the sample, the purification of the reaction product through the cleaning module using magnetic beads (purification), the reaction using the liquid sample optical system The result can be detected / read with high sensitivity and high specificity compared to existing methods.
  • the test for the detection and reading / analysis of the reaction result is accurate and rapid reduction of the test time, improved accuracy and reproducibility of the test under one integrated system Of course, it is possible to reduce the steps and costs involved in the entire inspection.
  • the arm unit 550 included in the automated liquid immunofluorescence spectrometer 1 includes a punching arm 552, a sampling arm 556, and a straw arm 554 as an integrated module. Consists of. Therefore, the pump dispenser (Pump dispenser), puncher driving, washing and dispensing the tip 20 and the cleaning tip 30 when the drive motor is possible to control the up and down position. Therefore, unlike when each module is separately configured with each drive motor, the size can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
  • the arm unit 550 is composed of an integrated module, each arm is connected to one of the up and down drive unit 550, but is designed as a structure that does not interfere with each other between the driving. By using the arm unit 550 composed of an integrated module in this way it can bring a great effect on the size and overall manufacturing cost of the equipment.
  • the pump unit 506 included in the apparatus according to the present invention employs a motor capable of rotating micro-step control, so that the amount of the sample, reagent, or reaction product is separated, inhaled or discharged for dispensing through a dispensing tip. It can be adjusted accurately.
  • the device according to the present invention by having a remover module 350, it is possible to easily separate the dispensing tip 20, the cleaning tip 30 is completed from the dispenser module 500.
  • the dispensing tip 20 and the cleaning tip 30 may be reused after separation.
  • the apparatus according to the present disclosure may include a standard block 360, so that inspection through a ratio with standard fluorescence using standard fluorescence may be made.
  • the device according to the present invention is an automated immunoassay with the convenience of the reagents are prepared in one piece, no separate reagent preparation, it is possible to perform a plurality of for example three different tests at the same time. In the conventional case, the same test can only be performed simultaneously.
  • it adopts an integrated module that can perform punching, reagent dispensing, dispensing, and washing, and a system that can minimize the deviation of the optical system and the equipment by using standard fluorescence.
  • the reaction temperature of the reagent can be controlled constantly.
  • the dispensing tip and cleaning tip can be remounted on the cuvette, eliminating the need for a separate trash to discard the tip.
  • Equipment using consumable dispensing dispensing tips and cleaning tips may be disposed of after dispensing dispensing tips. Because of contamination, it cannot be used for other reagent tests.
  • the apparatus of the present invention also needs to replace the dispensing tip to prepare for the reaction of another reagent during one cuvette reagent reaction. At this time, the tip used was seated in cuvette 1, and the preparation process is performed using the dispensing tips of cuvette 2,3. After that, the dispensing tip of cuvette 1 is replaced again to prepare for the second incubation process. If the dispensing tip used in the first incubation has been discarded, a new tip should be employed in preparation for the second incubation.
  • the other cartridge is dispensed and mixed, and then the tip of the original cartridge can be used again to perform the following process, thereby limiting the consumption of the dispensing dispensing tip and the cleaning tip to one.
  • the dispensing tip does not need to be prepared inside the device, which is advantageous in terms of space, and enables the design of a more compact device.

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Abstract

생물학적 시료 중 분석물의 검출에 필요한 시약을 포함하는 복수개의 챔버를 구비하는 큐베트와 사용되는 자동화된 액상 면역분석 장치에 있어서, 큐베트가 장착되어 이동 가능한 큐베트 모듈; 상기 시료와 시약과의 반응 결과물을 광학 분석하는 광학 판독 모듈; 및 상기 큐베트 모듈 위에 배치되며 상기 큐베트의 복수개의 챔버간 시료 및 시약의 분주 및 세척을 수행하는 디스펜서 모듈을 포함하는, 자동화된 액상 면역분석 장치에 관한 것이다.

Description

자동화된 액상 면역반응 분석 장치
본원은 ELISA (Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay) 액상 면역분석을 통해 생물학적 시료에 포함된 특정 성분을 검출하는 분석 시스템 또는 장치에 관한 것이다.
의학과 생명공학 분야 및 각종 관련 기술의 발전과 더불어, 소변 및 혈액 등과 같은 소정의 생물학적 시료에서 혈구, 유전자, 단백질, 항원, 병원균 등과 같은 다양한 분자 지표를 검출하는 검사가 널리 시행되고 있다. 검사과정은 일반적으로 시료를 채취한 후, 채취된 시료를 목적하는 지표에 적합한 소정의 시약과 반응시킨 후, 일어나는 변화를 분석 및 관찰함으로써 이루어진다. 이를 통해 시료에 포함된 다양한 분자 지표에 대한 정성 및/또는 정량 분석이 가능하고, 이를 근거로 질환의 진단, 진행 상태, 또는 예후 등에 관한 정보를 얻을 수 있다.
이러한 검사과정에서 널리 사용되는 기술 중 하나가 항원/항체 간의 특이적 결합에 기반한 EIA (Enzyme Immuno Assay)로도 불리는 면역반응 기술이다. 여기에는 분석물의 검출을 위해 사용되는 기질의 종류에 따라서, 발색 반응을 흡광도로 측정하는 색변화측정 방법(chromogenic, 또는 colorimetric), 화학발광법 및 형광을 이용한 방법 등이 있다. 또한 분석 방식에 따라 효소결합 면역흡착 분석법 (Enzyme Linked Immunosorbent Assay)라고도 불리는 샌드위치 방식의 면역반응 또는 경쟁적 방식의 면역반응이 포함된다.
이런 분석에서는 사용되는 방식과 상관없이 높은 특이성의 고감도의 검출을 위해서는 비-특이적 반응물의 제거가 바람직하다. 즉, 검사과정에서 시약과 시료의 반응 후, 반응 결과물의 정확한 검출을 위해서는 반응 결과물의 정제 또는 분리(purification)가 필요하다. 하지만, 많은 경우, 반응결과의 검출을 위해서는 나이트로셀룰로스와 같은 막의 사용을 필요로 하거나, 2차원의 평판 플레이트가 사용된다. 그러나 이러한 막 또는 플레이트의 사용은 반응면적의 제한은 물론, 비-특이적 반응물의 제거를 어렵게 한다.
비-특이적 반응물을 가장 효과적으로 제거하는 방법은 물리적 세척 또는 정제 방법이다. 이에, 정량의 시료와 시약의 반응, 반응 결과물의 물리적 정제와 검출 및 판독/분석을 위한 복수 개의 검사가 하나의 통합적 시스템 하에서 정확하고 신속하게 이루어질 수 있는 장치/시스템의 개발이 필요한 실정이다.
본원은 복수개의 시료에 대하여, 액상 기반의 효소결합 면역분석법을 이용한 시료와 시약의 반응, 반응 결과물의 정제/분리(purification) 및 반응결과물의 검출/판독/분석의 통합적인 수행에 최적화된 장치 또는 시스템을 제공하고자 한다.
생물학적 시료 중 분석물의 검출에 필요한 시약을 포함하는 복수개의 챔버(또는 웰)를 구비하는 큐베트와 사용되는 자동화된 액상 면역분석 장치에 있어서,
큐베트가 장착되어 이동 가능한 큐베트 모듈;
상기 시료와 시약과의 반응 결과물을 광학 분석하는 광학 판독 모듈; 및
상기 큐베트 모듈 위에 배치되며 상기 큐베트의 복수개의 챔버간 시료 및 시약의 분주 및 세척을 수행하는 디스펜서 모듈;을 포함하며,
상기 큐베트 모듈은,
변위 가능하게 구성되며 상기 큐베트가 수납되는 장착 채널을 갖는 홀더, 상기 홀더 상부에 위치하며 상기 디스펜서 모듈에 연결된 분주 팁을 제거하는 리무버 모듈, 및 상기 홀더에 고정되어 상기 홀더와 일체로 이동하는 표준 블록을 포함하며, 상기 표준 블록은 상하 방향으로 관통된 광학 홀을 갖고, 상기 홀 내에 소정의 광학 수단이 내장되며, 상기 홀더는 상기 장착 채널의 적어도 일 부분이 하방향으로 개방된 하나 이상의 검사 홀을 가져서 상기 장착 채널에 수납된 큐베트가 상기 광학 판독 모듈에 노출되도록 하며,
상기 디스펜서 모듈은,
구동 유닛, 상기 구동 유닛의 일 측에 연결되며 상기 구동 유닛의 일 측과 타 측 사이에서 수평 방향으로 이동 가능한 디스펜서 유닛, 및 상기 구동 유닛의 타 측에 고정되는 펌프 유닛을 포함하며, 상기 디스펜서 유닛은 자성 빔, 및 암 유닛을 포함하며, 상기 자성 빔은 상하 위치가 고정되고, 상기 암 유닛은 상하 이동 바디, 하단이 소정의 분주 팁이 탈착 가능하게 끼워질 수 있게 구성되는 채취 암, 상기 큐베트의 밀봉 막을 펀칭하여 오픈시킬 수 있는 펀칭 암, 및 상하 방향으로 형성된 상하 중공을 갖고 하단에 비 자성 재질로 구성된 컵 형태의 세척 팁이 탈착 가능하게 끼워질 수 있게 구성된 스트로 암을 포함하며, 상기 채취 암, 펀칭 암 및 스트로 암은 상기 상하 이동 바디에 연결되어 상기 상하 이동 바디와 함께 일체로 상하 변위하며, 상기 자성 빔은 상기 스트로 암의 상하 중공 내에 투입되며 상기 스트로 암에 대해서 상하 방향으로 상대 변위되며, 상기 채취 암은 상기 펌프 유닛과 연결되어 상기 큐베트의 챔버간 시료 및 시약을 분주하고, 상기 광학 판독 모듈에 의한 상기 광학 분석은 형광신호, 가시색 또는 화학발광 신호의 검출을 포함하는 것인, 자동화된 액상 면역분석 장치를 제공한다.
특히 상기 홀더는 전후 방향으로 이동하며, 상기 표준 블록은 상기 홀더의 후단에 고정되어 상기 홀더와 함께 일체로 변위하며, 상기 광학 판독 모듈은 상기 홀더의 전후 방향 이동 경로 상에 배치된다.
특히 상기 홀더는 이에 장착된 큐베트의 온도를 일정하게 유지해주는 열판을 상기 홀더의 하부에 추가로 포함한다. 열판은 상기 큐베트에서 수행되는 반응의 온도를 목적하는 온도로 일정하게 유지하여, 반응이 효율적으로 일어날 수 있도록 한다.
특히, 상기 광학 판독 모듈은 광원을 포함하거나 포함하지 않을 수 있으며, 상기 홀더의 아래에 위치하여 상기 광학 홀을 통해 상기 표준 블록의 신호를 스캐닝 또는 포착하고, 상기 검사 홀을 통해 상기 큐베트 내의 상기 반응 결과물의 신호를 스캐닝 또는 포착한다. 표준 블록의 신호는 장치간 편차를 보정하여, 분석물의 정확한 검출에 사용될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 광학 판독 모듈은 형광 신호의 측정을 위해 반응 결과물의 형광 물질을 충분히 여기 시킬 수 있는 광원을 포함하며, 상기 표준 블록에 포함된 소정의 광학 수단은 형광 표준 물질이며, 상기 표준 블록에서 감지되는 표준 신호와 반응 결과물에서 감지되는 신호는 형광 신호일 수 있다. 이 경우, 상기 광학 분석은, 상기 표준 블록에서 감지되는 표준 신호와 상기 반응 결과물에서 검출된 형광 신호를 비교하여 복수 장치간 검출 신호 편차를 보정하는 것을 포함한다.
다른 구현예에서, 상기 광학 판독 모듈은 가시색의 흡광도 측정에 적절한 흡광 파장 영역대를 방출할 수 있는 광원을 광원을 포함하며, 표준 블록에 포함된 소정의 광학 수단은 흡광도 측정 표준 물질이며, 상기 표준 블록에서 감지되는 표준 신호와 반응 결과물에서 감지되는 신호는 가시광선 영역의 색 신호일 수 있다. 이 경우, 상기 광학 분석은, 상기 표준 블록에서 감지되는 표준 신호와 상기 반응 결과물에서 검출된 신호를 비교하여 복수 장치간 검출 신호 편차를 보정하는 것을 포함한다.
또 다른 구현예에서, 상기 광학 모듈은 광원을 포함하지 않으며, 상기 반응 결과물에서 감지되는 신호는 화학발광 신호일 수 있으며, 표준 블록은 사용되지 않는다. 즉, 상기 광학 판독 모듈에 의한 상기 광학 분석은 반응 결과물의 화학발광 신호의 검출을 포함하며, 이 경우, 상기 광학 판독 모듈은 광원을 포함하지 않으며, 상기 광학 판독 모듈에 의한 상기 광학 분석은 상기 표준 블록을 사용하지 않는다. 이런 측면에서 다른 양태에서 본원은 홀더에 표준 블록이 구비되지 않은 장치를 제공한다.
특히 상기 리무버 모듈은 상하로 관통된 복수 개의 홀을 갖고 좌우 또는 측방향으로 변위 가능하게 구성된 리무버 플레이트를 포함하며, 상기 채취 암, 상기 펀칭 암 및 상기 스트로 암은 상기 복수 개의 홀을 상기 리무버 플레이트의 위에서 아래로 통과할 수 있도록 위치한다.
특히, 상기 홀더에는 1개 내지 6개, 특히 3개의 장착 채널이 포함되며, 세 종류의 다른 시료, 또는 동일한 시료에 대한 세 가지 종류의 다른 검사가 가능하다.
특히, 복수개의 큐베트가 사용되는 경우, 각 큐베트 별로 반응 중간에 팁을 교체할 필요없이 한 세트의 분주 팁 및 세척 팁이 사용될 수 있고, 이를 위해 상기 큐베트에는 분주 팁 끼움 홀 및 세척 팁 끼움 홀을 포함한다.
특히, 상기 큐베트는, 상기 분주 팁 및 상기 세척 팁이 안착되는 끼움 홀, 및 챔버를 순서대로 포함하되, 상기 챔버는, 검사 대상 시료가 충진되는 시료 충진 챔버, 시료의 검사에 필요한 시약의 충진되고, 시료가 희석되는 완충액 및 희석 챔버, 시료와 시약간의 반응이 일어나는 반응 챔버, 세척액이 충진되며 세척이 이루어지는 세척 챔버, 및 반응 결과물의 판독, 즉 반응 결과물의 형광 신호 스캐닝이 이루어지는 검출 챔버를 순서대로 포함한다. 선택적으로는 사용자의 편리성을 위해, 상기 시료 충진 챔버는 상기 분주 팁 끼움 홀 및 세척 팁 끼움 홀의 앞에 올 수 있다. 이 경우, 큐베트를 본원에 따른 장치에 인입한 후에, 검사 대상 생물학적 시료를 상기 큐베트에 충진할 때 편리성이 증대된다.
본원에 따른 장치의 디스펜서 모듈에 포함된 암 유닛의 펀칭 암, 채취 암, 및 스트로 암은 상하 이동 바디에 연결되어 상기 상하 이동 바디와 함께 일체로 상하 방향으로 변위하면서 위와 같은 두 가지의 배열의 챔버를 갖는 큐베트를 모두 수용할 수 있다.
다른 양태에서 본원은 화학발광 신호의 검출이 가능한 것으로, 상술한 장치에서 표준 블록을 포함하지 않는 장치를 제공한다.
이런 측면에서 본원에 따른 장치는 표준블록을 포함거나 또는 포함하지 않도록 구성될 수 있다.
상기 장치는 생물학적 시료 중 분석물의 검출에 필요한 시약을 포함하는 복수개의 챔버를 구비하는 큐베트와 사용되는 화학발광 신호의 검출이 가능한 자동화된 액상 면역분석 장치에 있어서,
큐베트가 장착되어 이동 가능한 큐베트 모듈;
상기 시료와 시약과의 반응 결과물을 광학 분석하는 광학 판독 모듈; 및
상기 큐베트 모듈 위에 배치되며 상기 큐베트의 복수개의 챔버간 시료 및 시약의 분주 및 세척을 수행하는 디스펜서 모듈;을 포함하며,
상기 큐베트 모듈은,
변위 가능하게 구성되며 상기 큐베트가 수납되는 장착 채널을 갖는 홀더 및 상기 홀더 상부에 위치하며 상기 디스펜서 모듈에 연결된 분주 팁을 제거하는 리무버 모듈을 포함하며, 상기 홀더는 상기 장착 채널의 적어도 일 부분이 하방향으로 개방된 하나 이상의 검사 홀을 가져서 상기 장착 채널에 수납된 큐베트가 상기 광학 판독 모듈에 노출되도록 하며,
상기 디스펜서 모듈은,
구동 유닛, 상기 구동 유닛의 일 측에 연결되며 상기 구동 유닛의 일 측과 타 측 사이에서 수평 방향으로 이동 가능한 디스펜서 유닛, 및 상기 구동 유닛의 타 측에 고정되는 펌프 유닛을 포함하며, 상기 디스펜서 유닛은 자성 빔, 및 암 유닛을 포함하며, 상기 자성 빔은 상하 위치가 고정되고, 상기 암 유닛은 상하 이동 바디, 하단이 소정의 분주 팁이 탈착 가능하게 끼워질 수 있게 구성되는 채취 암, 상기 큐베트의 밀봉 막을 펀칭하여 오픈시킬 수 있는 펀칭 암, 및 상하 방향으로 형성된 상하 중공을 갖고 하단에 비 자성 재질로 구성된 컵 형태의 세척 팁이 탈착 가능하게 끼워질 수 있게 구성된 스트로 암을 포함하며, 상기 채취 암, 펀칭 암 및 스트로 암은 상기 상하 이동 바디에 연결되어 상기 상하 이동 바디와 함께 일체로 상하 변위하며, 상기 자성 빔은 상기 스트로 암의 상하 중공 내에 투입되며 상기 스트로 암에 대해서 상하 방향으로 상대 변위되며, 상기 채취 암은 상기 펌프 유닛과 연결되어 상기 큐베트의 챔버간 시료 및 시약을 분주하고,
상기 광학 판독 모듈은 광원을 포함하지 않으며, 상기 광학 판독 모듈에 의한 광학 분석은 상기 반응 결과물의 화학발광 신호를 검출한다.
특히, 상기 홀더는 전후 방향으로 이동하며, 상기 광학 판독 모듈은, 상기 홀더의 전후 방향 이동 경로 상에 배치될 수 있다.
특히 상기 광학 판독 모듈은,상기 홀더의 아래에 위치하여 상기 검사 홀을 통해 상기 큐베트 내의 상기 반응 결과물을 광학 분석할 수 있다.
특히 상기 홀더는 이에 장착된 큐베트의 온도를 일정하게 유지해주는 열판을 상기 홀더의 하부에 추가로 포함할 수 있다.
특히, 상기 장치는 상하로 관통된 복수 개의 홀을 갖고 좌우로 변위 가능하게 구성된 리무버 플레이트를 포함하며, 상기 채취 암, 상기 펀칭 암 및 상기 스트로 암은 상기 복수 개의 홀을 상기 리무버 플레이트의 위에서 아래로 통과하도록 위치한다.
특히, 상기 홀더의 상기 큐베트가 수납되는 장착 채널은 1개 내지 6개, 특히 3개를 포함하여 구성될 수 있다.
특히, 상기 큐베트는 상기 분주 팁 및 상기 세척 팁이 안착되는 분주 팁 끼움 홀 및 세척 팁 끼움 홀; 및 시료 충진 챔버, 완충액 및 희석 챔버, 반응 챔버, 세척이 이루어지는 세척 챔버, 및 반응 결과물의 형광 신호 검출이 이루어지는 검출 챔버를 순서대로 포함할 수 있다.
특히, 상기 큐베트는 시료 충진 챔버, 분주 팁 및 상기 세척 팁이 안착되는 분주 팁 끼움 홀 및 세척 팁 끼움 홀, 완충액 및 희석 챔버, 반응 챔버, 세척이 이루어지는 세척 챔버, 및 반응 결과물의 형광 신호 검출이 이루어지는 검출 챔버를 순서대로 포함한다.
다른 양태에서 본원은 본원에 기술된 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 생물학적 시료 중에 포함된 특정 분석물을 분석하는 방법에 관한 것으로, 본원 명세서에 기재된 작동방법에 따른 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자동화된 액상 면역 형광분석 장치에 의하면, 시료 및 시약의 분주와 반응, 그리고 자성비드(Magnetic Beads)를 이용한 세척모듈을 통한 반응결과물의 분리(purification)가 통합적으로 수행되며, 액상시료 광학계를 이용하여 반응 결과물을 기존의 방법들에 비해 고감도, 고특이성으로 검출/판독이 가능하다.
특히, 본 발명에 따르면, 시료의 분배, 시약과 시료의 반응 후, 반응 결과물의 검출 및 판독/분석을 위한 검사가 하나의 통합적 시스템 하에서 정확하고 신속하게 수행되어, 검사 시간 단축, 검사의 정확도 및 재현성 향상은 물론, 검사 전반에 포함되는 단계 및 투입되는 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본원에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치는 복수 개의 장착 채널을 갖는 홀더를 가져서 복수 개의 큐베트가 하나의 홀더에 결합되고, 한 시스템 내에서 동시에 다중 진단 및 분석이 이루어질 수 있다. 따라서, 검사 및 치료를 위한 장소에서 정확한 진단을 위해 신속하게 여러 가지 검사 및 진단/분석이 이루어지며 이에 의해 시간, 비용 및 인력 절감이 이루어질 수 있다.
본원에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치에 포함되는 하우징은 이물질의 유입을 차단하여 보다 정확한 시료 검사를 수행할 수 있다. 이와 함께, 상하 및 좌우 이동력을 제공하는 구동 유닛과 더불어 큐베트의 좌우 이동 경로 상에 광학판독기를 제공하므로, 신속하고 간단한 동작으로 시료 검사를 수행할 수 있다.
또한, 본원에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치에 포함되는 펌프 유닛은, 분주 팁을 통해 시료, 시약 또는 반응 결과물의 흡입 또는 배출시 그 양을 정확하게 조절할 수 있다.
또한, 본원에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치에 포함되는 풀리-벨트 타입의 전후 구동부는 기어 타입과 달리 좌우 이동시 발생되는 마찰에 따른 진동 및 이물질을 방지할 수 있어 보다 정확한 검사가 이루어질 수 있다.
또한, 본원에 따른 자동화된 액상 면역 형광분석 장치에 구비된 암 유닛에는, 펀칭 암, 채취 암, 스트로 암이 일체로 구비되 일체형 모듈로 구성되어 펌프의 분주 (Pump dispenser), 펀처 구동, 세척 및 분주 팁과 세척 팁의 분리 시 구동 모터 하나로 상하 방향 위치 제어가 가능하다. 따라서, 각각의 모듈을 별개로 각 구동 모터로 구성했을 때와 달리, 크기를 간소화 할 수 있으며 제작 비용을 절감할 수 있다.
아울러, 본원에 따른 장치는 복수개의 큐베트가 사용되는 경우, 각 큐베트 별로 반응 중간에 팁을 교체할 필요없이 한 세트의 분주 팁 및 세척 팁이 사용될 수 있고, 팁은 리무버 모듈에 의해 용이하게 제거될 수 있다.
또한, 본원에 따른 장치는 표준 블록을 포함하여, 장치간 신호 값의 편차를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본원에 따른 일 구현예에 따라 실제 제작된 장치의 외관 사진이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 장치에 사용되는 자성 비드를 이용한 샌드위치 면역반응의 과정을 보여주는 모식도이다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 장치에 사용되는 자성 비드를 이용한 경쟁적 면역반응의 과정을 보여주는 모식도이다.
도 4는 본원의 일 구현예에 따른 장치에 사용되는 본원의 일 구현예에 따른 큐베트의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본원의 일 구현예에 따른 장치에 사용되는 본원의 일 구현예에 따른 큐베트와 채결되어 사용되는 분주 팁 및 세척 팁을 각각 나타낸 도면이다.
도 6은 본원의 일 구현예에 따른 장치에 사용되는 분주 팁과 세척 팁이 장착된 큐베트의 일 형태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본원의 일 구현예에 따른 장치의 외관을 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 본원의 일 구현예에 따른 장치에서 하우징을 생략한 도면이다.
도 10 및 도 11은 본원의 일 구현예에 따른 장치의 홀더 및 홀더 내에 큐베트가 탑재된 형태를 나타낸 도면이다.
도 12는 본원의 일 구현예에 따른 장치의 리무버 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 13은 본원의 일 구현예에 따른 장치 내부의 후방을 나타낸 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치에서 디스펜서 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 각각 본원의 일 구현예에 따른 장치에 채용될 수 있는 형광 광학계 및 화학 발광 광학계의 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 예시적인 것으로 어떤 식으로든 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래", "후면", "위", "상부" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 부재 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용 시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 부재를 뒤집을 경우, 다른 부재의 "아래(below)" 또는 "아래"로 기술된 부재는 다른 부재의 "위"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 부재는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다. 예컨대 "좌우 방향"은 "상하 방향"으로도 해석될 수 있으며 이에 한정하지 아니한다.
본 명세서에서는 공간적으로 상대적인 용어는 본원에 따른 장치의 정면을 바라보는 경우의 배향이다.
본 명세서에서는 본 발명의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 본 발명을 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
이하에서는 우선, 본 명세서에서 사용되는 용어 및 본 장치와 함께 사용되는 화학적 반응의 원리에 대해서 설명한다.
본 명세서에서 "검출" 후술하는 시료 중에 포함된 분석물의 존재 여부 또는 그 양을 결정하기 위해, 시약과 시료의 반응 후에 반응 결과물 또는 그 반응 결과물을 정제한 후, 이에 포함된 분석물을 정량 또는 정성 분석하는 것으로, 상기 검출결과는 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치(1)에서 판독된다.
본 명세서에서 "검사"는 검출, 분석 및 판독을 모두 포괄하는 용어로 사용된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "시료"는 분석물을 포함할 것으로 기대되는 조성물을 가리키며, 본 발명에서 사용될 수 있는 시료는 액체상 또는 액체와 유사한 유동성 있는 물질이다. 본 발명에 따른 일 구현예에서 시료는 생물학적 시료로, 전혈, 혈장, 혈청, 뇨, 타액, 분뇨 및 세포 추출물과 같은 생체 유래 체성분일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "분석물"은 시료 중의 분석 대상 화합물로, 표적자, 또는 지표라고도 하며, 항원과 같은 단백질 성분 또는 유전자와 같은 핵산 물질을 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다.
본 명세서에서 "시약"은 시료에 포함된 분석물의 정량 또는 정성 분석을 위해 시료와 혼합되어 사용되는 물질로서, 구체적 분석물의 종류에 따라 상이하며, 예를 들면, 반응 완충액 또는 버퍼, 희석 버퍼, 검출 버퍼, 세척 버퍼, 또는 시료 내의 다양한 물질 예를 들면 항원 등과 반응을 일으키는 소정의 항체, 효소 또는 기질을 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
도 1은 본원에 따른 일 구현예에서 제작된 장치(1)의 외관을 도시한다.
본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치(1)는 항원/항체 간의 특이적 결합에 기반한 면역분석법(ELISA) 기반의 반응, 예를 들면 도 2 및 도 3과 같은 반응을 통해 생물학적 시료 등에 포함된 특정 성분 또는 분석물의 검출은 물론, 분석물의 검출 전에 자성비드를 이용하여, 미-반응 물질을 반응 결과물에서 분리해내는 물리적 세척에 최적화된 장치에 관한 것이다.
도 2 및 도 3은 분석물을 분석하는 다양한 방식의 ELISA 분석 과정을 도시한 것이다. 샌드위치 면역반응(Sandwich immunoassay)이란 캡쳐 항체와 디텍터 항체를 샌드위치 결합하는 형태의 면역반응을 말하는데, 디텍터 항체에 효소를 화학적으로 결합시켜 기질과의 정량적 반응을 유도한다. 이때, 캡쳐 항체는 자성비드에 화학적 또는 물리적으로 결합되어 있으며 디텍터 항체는 효소와 결합되어 있는 컨쥬게이트를 이용한다. 이러한 자성비드를 이용한 샌드위치 반응은 크게 2가지 형태로 나눌 수 있는데, 세척을 몇 단계로 하느냐에 따라 1 스텝(1 step assay) 또는 2 스텝 반응(2 step assay)으로 나누어진다. 시료와 캡쳐 항체를 먼저 반응을 시키고, 세척한 후, 디텍터 항체를 반응시키는 방법을 2 스텝 반응이라 하며, 구분 없이 캡쳐 항체와 디텍터 항체를 동시에 반응시키는 방법을 1 스텝 반응이라 한다 (도 2).
샌드위치 면역반응과 함께 소량의 단백질 분자를 검출하는데 많이 이용되는 경쟁반응(Competition assay) 또한 2가지 방법으로 나누어진다. 자성비드에 경쟁 단백질 또는 항체를 컨쥬게이션 하느냐에 따라 간접적 경쟁반응 또는 직접적 경쟁반응으로 나누어지며, 면역반응의 단계 구분에 따라 1 스텝, 2 스텝 반응으로 나누어진다. 예컨대, 도 3은 경쟁반응 중 간접 경쟁반응과 직접 경쟁반응의 한 형태를 보여 주고 있다.
본원에 따른 일 구현예에서는 반응 결과물의 검출에는 형광 신호가 사용된다. 이 경우, 예를 들면 ALP(Alkaline phosphatase)와 MUP(4-Methylumbelliferyl phosphate)와 같은 효소-기질 반응을 이용한다. 효소의 한 종류인 ALP는 탈인산화 반응을 일으키는 대표적인 효소이다. 4-MUP는 ALP 함께 반응하여, 효소 가수분해에 의해 탈인산화가 비가역적으로 진행되며, 결과적으로 발생되는 4-MU(4-Methylumbelliferone)는 360 nm 파장에 여기되어 450 nm 파장을 방출하는 형광 특성을 가지게 되고, 이러한 형광 신호 세기를 검출하여, 이를 시료 중의 분석물의 농도를 결정하는데 사용한다.
본원에 따른 다른 구현예에서는 반응 결과물의 검출에는 색변화(colorimetric methods)가 사용된다. 색변화 분석은 반응 결과물이 특정 가시광선 파장에서 광을 흡수하는 가시색(visible color)의 변화를 검출하는 것으로, 반응 결과물의 신호를 흡광도를 검출하여, 이를 시료 중의 분석물의 농도를 결정하는데 사용한다. 예를 들면 대표적인 효소 및 기질의 예는 퍼옥시다제와 이의 기질인TMB (3,3’,5,5’ tetramethylbenzidine), DAB (3, 3’,4,4’diaminobenzidine) 및 4CN (4-chloro-1-naphthol), ABTS(2,2’-azino-di[3-ethyl-benzthiazoline]sulfonate, 및 OPD(o-phenylenediamine)을 들 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니다. 예를 들면 TMB를 기질로 사용하는 경우 파란색이 생성되며, 이는650nm 파장의 광으로 검출될 수 있고, ABTS는 청녹색이 생성되며 이는 405 내지 410nm의 광으로 검출될 수 있다. 또 다른 효소 기질의 예로는 ALP와 이의 기질인 BCIP/NBT(5-bromo-4-chloro-3-indolyl-phosphate/nitroblue tetrazolium) 및 p-NPP (p-nitro-phenylphosphate)를 들 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니다. 이는 짙은 노란색을 생성하며, 이는 405 내지 410nm 파장의 광으로 검출될 수 있다.
본원의 또 다른 구현예에서, 반응 결과물의 검출에는 화학발광(chemiluminescent)이 사용된다. 화학 발광은 화학반응에 의해 생성된 여기 전자가 기저 상태로 되돌아가면서 방출되는 광이다. 광원이 필요없으며, 시간단 상대적 광량 RLU(relative light unit)으로 측정하여, 이를 시료 중의 분석물의 농도를 결정하는데 사용한다. 예를 들면 효소 및 기질의 예는 퍼옥시다제 및 이의 기질로 루미놀, 폴리페놀(예를 들면 파이로갤롤, 퍼퍼로갤린, 갤릭산, 및 엄벨리페론 등을 포함) 및 아크리딘 에스테르 또는 루시페린(이를 사용하는 경우, bioluminescence라고 칭함)을 들 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니다. 또 따른 효소 및 기질의 예는 ALP 와 AMPPD (3-(2'-spiroadamantyl)-4-methoxy-4-(3″-phosphoryloxy)-phenyl-1,2-dioxetane)를 들 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니다.
이러한 분석에서는 특히 높은 특이성의 고감도의 검출이 필요하고, 이를 위해 비-특이적 또는 미-반응물의 제거가 요구된다. 즉, 검사과정에서 시약과 시료의 반응 후, 반응 결과물의 정확한 검출을 위해서는 반응 결과물의 정제 또는 분리(purification)가 필요하며, 본원에 따른 장치는 이러한 미 반응물의 효과적 제거에 최적화된 장치이다.
구체적으로, 일 구현예에서, 본원에 따른 장치는 미-반응물을 자성을 이용한 물리적 세척을 통해 제거한 후 특이적 반응의 결과물만을 영구자석을 이용하여 자성비드 형태로 분리하여 농축시키고, 이 반응 결과물에 효소가 부착된 감지제(detector)를 선택적으로 결합시키고, 최종적으로 효소와 기질을 반응시켜 이로부터 나오는 반응 결과물의 신호를 검출하는데 최적화된 장치이다.
본원에 따른 장치에 사용되는 상기와 같은 반응은 장치에 장착된 큐베트내에서 액체 상태에서 수행된다. 본원에 따른 장치는 큐베트에서의 상기와 같은 반응의 수행 및 반응 결과물의 검출을 위해 반응에 수행되는 여러 가지 파라미터의 특성을 고려하여 최적화된 반응 단계의 수행에 최적화된 것이다.
우선 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치(1)에 사용되는 큐베트(10)에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치에 사용되는 큐베트(10)의 구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치에 사용되는 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)을 각각 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치에 사용되는 큐베트(10)에 분주 팁(20)와 자성 또는 세척 팁(30)이 장착된 상태를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치(1)에 사용되는 큐베트(10)는 시료 중에 포함된 분석물의 검출을 위한 반응에 사용되는 것으로, 큐베트에서 시료와 시약의 반응이 수행되고, 반응 결과물이 생성되고, 상기 반응 결과물이 세척된다.
본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치(1)에 사용되는 큐베트(10)는, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전후 방향으로 연장된 길다란 형상을 가질 수 있다. 또한, 큐베트(10)는 하나 이상의 끼움 홀과, 복수 개의 챔버를 포함할 수 있다. 이러한 챔버는 또한 웰로 언급될 수 있다.
끼움 홀은 검사가 시작될 때까지, 또는 검사 과정 중에 도 5에 개시된 것과 같은 세척 팁(30), 및 분주 팁(20)이 끼워져 대기하는 곳으로서, 세척 팁 끼움 홀(21) 및 분주 팁 끼움 홀(31)이 각각 마련된다.
상기 챔버는 시료 충진 챔버(12), 완충액 및 희석용 챔버(13a, 13b, 13c 및 13d), 반응 챔버(14), 세척 챔버(15), 및 검출 챔버(16)를 순서대로 포함하여 구성될 수 있다.
대안적으로 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 챔버에서 시료 충진 챔버(12) 다음에 세척 팁 끼움 홀(21) 및 분주 팁 끼움 홀(31)이 마련되고, 이어, 완충액 및 희석용 챔버(13a, 13b, 13c 및 13d), 반응 챔버(14), 세척 챔버(15), 및 검출 챔버(16)를 순서대로 포함하여 구성될 수 있다.
대안적으로 희석용 챔버 중 13a 및 13b는 분리 가능한 튜브로 구성될 수 있다. 이 경우 13a 및 13b를 큐베트와 별개로 보관 후 사용 전에 장착할 수 있다. 또다른 경우에는 13a 및 13b 만을 분리하여, 여기에 특정 시약을 추가한 후 큐베트에 장착할 수 있어, 편리성이 증대된다.
또한, 상기 챔버는 시약의 변성 또는 오염 등을 막기 위해 소정의 밀봉 막(미도시)에 의해서 밀봉되어 있을 수 있다.
시료 충진 챔버(12)는 예컨대, 각종 시료 예를 들면 분석대상이 되는 생물학적 시료가 충진되도록 마련되며, 앞서 언급한 바와 같이 세척 팁 끼움 홀(21) 및 분주 팁 끼움 홀(31)의 전방 또는 후방에 형성될 수 있다.
완충액(또는 버퍼라고도 칭함) 및 희석 챔버(13a, 13b, 13c 및 13d)는 반응에 필요한 자성(magnetic bead, MB) 버퍼, 검출버퍼, 시료 희석 버퍼가 충진(13a, 13b, 13c) 되고, 시료를 희석(13d) 할 수 있도록 시료 충진 챔버(12) 또는 의 세척 팁 끼움 홀(21) 및 분주 팁 끼움 홀(31) 후방에 위의 순서대로 마련된다.
반응 챔버(14)는 시료와 시약 간의 반응이 수행되도록 마련되며, 완충액 및 희석용 챔버의 후방에 형성된다.
세척 챔버(15)는 반응 챔버에서의 반응 후에, 반응 결과물의 세척이 이루어질 수 있는 챔버로 복수 개를 포함할 수 있으며, 일 구현예에서는 세 개(15a, 15b 및 15c)를 포함한다.
검출 챔버(16)는 시료와 시약이 반응하여 생성된 반응 결과물의 검출이 수행되는 곳으로, 세척 챔버(15)에서의 세척 후의 반응 결과물에서 분석물의 존재를 검출할 수 있도록 마련된다. 검출 챔버(16)는 세척 챔버(15)의 후방에 형성되며, 형광 신호의 검출을 위해 광 투과성을 갖게 구성될 수 있다.
일 구현예에서 큐베트(10)는 바코드 또는 QR 코드(미도시)를 추가로 포함할 수 있으며, 이는 본 발명에 자동화된 액상 면역분석 장치(1)에 삽입되는 후술하는 칩과 연동되어 사용된다. 본 발명에서 바코드는 UPC-A, UPC-E, EAN, Code 3 of 9, Interleaved 2 of 5, Code 128, UCC/EAN-128, Codabar, PostNet, Pharmacode, or PDF-417를 포함하나 이로 제한하는 것은 아니며, 또는 1D 바코드 또는 2D 바코드를 포함하나 이로 제한하는 것은 아니다. 바코드 또는 QR 코드는 시료의 종류에 따른 분석물의 종류 등을 부호화 한 것이다.
본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치(1)에 사용되는 큐베트(10)에는 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)이 장착된다.
분주 팁(20)은 시료 및/또는 상술한 챔버간, 즉 하나의 챔버에서 다른 챔버로 시약의 분배 또는 분주를 위해 후술하는 채취 암(556)과 체결되어 사용되는, 일회용 마이크로팁(예를 들면 2-1000μl 용량의 마이크로파이펫 팁)을 포함하여 구성될 수 있다. 분주 팁(20)는 관 형상을 가지고, 그 끝단으로 갈수록 그 직경이 점점 작아져 그 끝단부는 뾰족한 형상을 가질 수 있다.
위와 같은 분주 팁(20)는 별도의 시약공급 장치 및 오염을 세척하는 수단을 구비하지 않는 장비와 사용될 수 있어, 장비의 작동이 간소화 된다.
본원에 따른 장치에 사용되는 복수개의 큐베트는 각각의 큐베트 별로 분주 팁 및 세척 팁을 각각 장착할 수 있도록 구성되어 있어, 다른 큐베트에 사용되는 팁과 구분되어 사용될 수 있어, 오염을 방지할 수 있다. 기존의 금속재질의 주사바늘을 사용하는 자동화 장비의 경우, 오염을 방지하기 위하여, 이를 세척하기 위한 장치를 구비하여야 하기 때문에, 별도의 장치 구성으로 부피가 커지고, 이를 세척하기 위한 별도의 과정이 필요하며, 검사 비용이 증가하는 문제점이 있다.
특히, 분주 팁(20)은 큐베트(10)의 분주 팁 끼움 홀(21)에 끼워져 안착되어 있다가 검사 과정이 시작되면 후술하는 채취 암(556)에 체결되어 펌프 유닛(506)과 더불어 챔버간의 시료 또는 시약의 분배 또는 분주를 위해 흡입 또는 배출하는 역할을 한다. 또한 검사 과정 중에, 제1 큐베트에서 반응이 일어나는 동안에, 제2 또는 제3 큐베트에서의 반응을 수행하기 위해, 제1 큐베트에서 사용하는 분주 팁을 임시로 끼움 홀(21)에 보관할 수 있어, 중간에 팁을 교체하지 않고, 검사가 종료될 때까지 하나의 큐베트에는 한 개의 팁만을 사용할 수 있어, 간편하면서도, 반응 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다. 이는 본원 장치의 작동 과정에서 보다 상세히 설명된다.
세척 팁(30)은 소정의 높이와 폭을 갖고 관 형상을 갖되 하단이 밀폐되어 있는 부재로서, 상부에 소정의 깊이와 내경을 갖는 투입 홀이 형성되어 있다. 세척 팁(30)은 자성을 전달할 수 있도록 비 자성 재질로 구성되며, 세척 암에 대해 고정하는 것 및 세척 암으로부터 분리시키는 것이 용이하도록 유연한 재질로 구성될 수 있다. 세척 팁(30) 또한, 큐베트(10)의 세척 팁 끼움 홀(21)에 끼워져 안착되어 있다가 검사 과정이 시작되면 스트로 암(554)에 체결되어 후술하는 바와 같이 세척을 수행하게 된다. 또한 검사 과정 중에, 제1 큐베트에서 반응이 일어나는 동안에, 제2 또는 제3 큐베트에서의 반응을 수행하기 위해, 제1 큐베트에서 사용하는 세척 팁을 끼움 홀(31)에 보관할 수 있어, 하나의 큐베트에는 한 개의 팁만을 사용할 수 있어, 간편하면서도, 반응 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다. 이는 본원 장치의 작동 과정에서 보다 상세히 설명된다.
일 구현예에서 본원에 따른 큐베트는 3개가 사용되며, 세 종류의 분석을 수행하기에 최적화된 것이다. 예를 들면 동일한 생물학적 시료에서 세 가지 종류의 다른 분석물 예를 들면 갑상선 진단을 위한 FT4 (Free thyroxine), TSH (Thyroid stimulating hormone) 및 T3 (triiodothyronine), 그리고 기형아 검사를 위한 hCG (chorionic gonadotropin), E3 (Estriol) 및 AFP (Alpha Feto Protein)를 들 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치(1)에 대해서 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치(1)를 나타낸 도면이며, 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치(1)에서 하우징(10)을 생략하여 서로 다른 방향에서 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치(1)은, 큐베트(10)를 삽입하여 시료를 검사하는 자동화된 액상 면역분석 장치(1)로서, 하우징(100), 프레임(200), 큐베트 모듈(300), 광학 판독 모듈(400), 및 디스펜서 모듈(500)을 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(100)은, 자동화된 액상 면역분석 장치(1)의 전체 외장을 이루는 것으로, 그 내부로 이물질의 유입을 차단하는 역할을 함께 수행한다.
하우징(100)에는 조작을 위한 각종 입력부, 및 출력을 위한 디스플레이부(110)가 구비될 수 있다. 또한, 하우징(100)에는 큐베트(10)가 삽입되는 인입출구(120)가 구비된다. 인입출구(120)를 통해 큐베트(10)가 하우징(100)의 내부로 들어가면 하우징(100)을 통해 큐베트(10)에 포함된 챔버에 이물질이 유입되는 것이 차단되므로 보다 정확한 시료 검사를 수행할 수 있다.
프레임(200)은 하우징(100) 내에 마련되어 상기 큐베트 모듈(300), 광학 판독 모듈(400), 및 디스펜서 모듈(500) 등이 고정되도록 할 수 있다. 프레임(200)은, 하부 프레임(210), 제1 사이드 프레임(220), 제2 사이드 프레임(230), 및 후방 프레임(240)을 포함하여 구성될 수 있다.
하부 프레임(210)은 자동화된 액상 면역분석 장치(1)의 아래 부분에 배치된다. 하부 프레임(210)은 소정의 면적을 갖는 플레이트 형태의 구조를 가질 수 있다.
제1 사이드 프레임(220)과 제2 사이드 프레임(230)은 상기 하부 프레임(210)의 좌, 우에 각각 배치되며, 소정의 높이를 갖고 세워지게 구성될 수 있다. 아울러, 제1 사이드 프레임(220)과 제2 사이드 프레임(230)은 각각 홀더(310)의 전후 방향 변위를 안내하는 가이드 공간(222, 232)을 가질 수 있다.
후방 프레임(240)은 장치의 후방에 위치하며, 소정의 제어 장치 등이 고정될 수 있도록 마련될 수 있다.
도 10a, 도 10b 및 도 11은 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치의 홀더(310) 및 홀더(310) 내에 큐베트(10)가 탑재된 형태를 나타낸 도면이다. 도 12는 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치에서 리무버 모듈(340)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 13은 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치의 내부의 후방을 나타낸 도면이다.
이하 큐베트 모듈(300)에 대해서 설명한다.
큐베트 모듈(300)은 하우징(100) 내에 구비되며, 큐베트(10)가 수납되고 수납된 큐베트(10)를 전후 방향으로 이동시키는 장치이다.
큐베트 모듈(300)은, 홀더(310), 홀더구동부(320), 및 홀더안내부(330), 및 리무버 모듈(340)을 포함하여 구성될 수 있다.
홀더(310)는 큐베트(10)가 안착될 수 있는 부재이다. 예컨대, 홀더(310)는 상기 하부 프레임(210) 상에 배치되되 하우징(100)의 인입출구(120)의 후방에 배치될 수 있다. 따라서 인입출구(120)를 통해 큐베트(10)를 홀더(310)에 끼워 밀어 넣을 수 있다.
한편, 상기 홀더(310)는 하나 이상의 상기 큐베트(10)가 각각 삽입되어 장착될 수 있도록, 슬롯 형태의 장착 채널(312)을 가질 수 있다. 상기 장착 채널(312)은 전후 방향으로 길게 연장되며 전방으로 개방된 구성을 가질 수 있다.
장착 채널(312)의 후방 단부에는 검사 홀(314)이 형성된다. 검사 홀(314)은 상하 방향으로 관통되게 구성된 부분이다. 따라서, 홀더(310)의 장착 채널(312) 내에 큐베트(10)가 수납되어 장착되면 홀더(310)의 후방 일 부분의 하부는 상기 검사 홀(314)을 통해 하방향으로 노출된다. 구체적으로, 큐베트(10)의 후방에 배치된 검출 챔버(16)의 하부가 상기 검사 홀(314)을 통해 하방향으로 노출될 수 있다.
또한, 상기 장착 채널(312)은 상기 홀더(310)에 복수 개 형성되어, 상기 각각의 장착 채널(312)에 큐베트(10)가 삽입되고 복수 개의 큐베트(10)에 대한 검사가 이루어질 수 있다. 이때, 하나의 홀더(310)에 복수 개의 상기 장착 채널(312)이 서로 측방향으로 나란하게 배열되는 배치를 가질 수 있다.
홀더(310)의 하부는 열판(316) 및 열판 전원부(318)을 구비한다. 이는 반응이 진행되는 동안 큐베트 및 큐베트에 포함된 반응물을 일정한 온도로 유지되도록 자동으로 제어하기 위함이며, 이는 온도에 민감하게 반응하는 생체시료의 특성에 따라, 검사의 정밀성 및 정확성을 보장한다.
열판(316)은 홀더(310)를 가열하여 대류에 의해 큐베트(10)와 큐베트 및 이 내부에 포함된 시료 및 반응물을 일정한 온도로 가온 및 특정 온도로 유지하는 기능을 한다. 온도는 내장된 프로그램에 의해 자동으로 제어된다. 자동 제어를 위해 온도 센서가 채용되며, 일 구현예에서는 홀더, 열판, 및 장치 내부에 온도 센서가 사용된다. 장치의 온도 센서는 장치 내부의 온도는 광학계에 영향을 미치기 때문에, 장치 내부의 온도 제어에 사용된다. 열판의 온도 센서는 열판의 온도 제어, 홀더의 온도 센서는 홀더의 온도를 측정하여 열판을 피드백 방식으로 제어한다.
홀더구동부(320)는 홀더(310)에 대해서 전후 방향의 힘을 가하는 부재이다. 홀더구동부(320)는, 홀더(310)가 고정되는 이동식 바디(322), 구동 모터, 및 상기 구동 모터의 동력을 이동식 바디(322)에 전달하는 소정의 전달 부재를 포함할 수 있다.
홀더안내부(330)는 홀더(310)의 전후 방향 변위를 안내하도록 구비된다. 홀더안내부(330)는 전후 방향으로 연장되는 소정의 안내 레일, 및 상기 안내 레일에 연결되어 안내 레일을 따라서 전후로 이동 가능하며 상기 이동식 바디(322)에 연결되는 소정의 가이드부를 포함하여 구성될 수 있다.
리무버 모듈(340)은 면역 검사 중 분주 팁과 세척 팁의 사용 후, 면역 반응시간(인큐베이션) 동안 다른 큐베트에서 시약을 분주/믹싱하기 위해, 또는 각 큐베트에서 반응이 종료된 후, 상기 팁을 제거하기 위한 부재이다.
리무버 모듈(340)은, 제2 사이드 프레임(230)에 고정될 수 있는 소정의 구동 장치(342), 및 상기 구동 장치(342)에 의해서 변위될 수 있는 소정의 리무버 플레이트(350)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 구동 장치(342)와 리무버 플레이트(350)는 소정의 샤프트(344)에 의해서 연결될 수 있다.
리무버 플레이트(350)는 도 8에 도시된 바와 같이 홀더(310)와 디스펜서 모듈(500)의 사이에 오도록 위치되어 있다. 리무버 플레이트(350)는 플레이트 바디(352)를 갖고, 상기 플레이트 바디(352)에는 세 개의 리무버 홀(354a, 354b, 및 355)이 일렬로 형성된 리무버 라인이 형성되어 있다. 리무버 라인은 홀더(310)에 형성된 장착 채널(312)의 수에 상응하는 개수가 형성된다. 리무버 라인의 두 개의 리무버 홀(354a, 354b)은 서로 연결되어 있는 방식으로 형성되어 있고, 홀더(310)와 디스펜서 모듈(500)의 사이에 오도록 위치되어 각각 후술하는 펀칭 암(552) 및 스트로 암(554)이 통과한다. 리무버 라인의 단독으로 형성되어 있는 한 개의 리무버 홀(355)은 채취 암(556)이 통과한다. 각 리무버 홀(354a, 354b, 355)에는 일 측으로 함몰된 함몰부(356)를 가질 수 있다. 따라서, 채취 암(556)에 채결된 분주 팁(20), 스트로 암(554)에 채결된 세척 팁(30)이 상기 상응하는 리무버 홀(354a, 354b, 355)내에 위치한 상태에서 상기 채취 암(556)이 상기 함몰부(356)에 위치하도록 리무버 플레이트(350)가 좌측 수평방향으로 변위하고, 이때 상기 분주 팁(20)의 상단의 일부는 상기 플레이트의 상기 함몰부 아래에 위치하게 되고, 상기 채취 암 또는 상기 스트로 암이 상방향으로 이동하면, 상기 채취 암(556)에 채결된 분주 팁(20) 또는 상기 스트로 암(554)에 채결된 세척 팁(30)의 상단 일부에 힘이 가해져, 각각의 암으로부터 제거될 수 있다.
본원에 따른 장치에 사용되는 큐베트(10)에서 일어나는 반응은 시작부터 검출할 때까지 최소 2회 이상의 인큐베이션 과정을 필요로 한다. 본원에 따른 장치에 리무버 모듈(340)이 구비됨으로써 다음에 설명하는 바와 같이, 하나의 큐베트에서는 한 개씩의 분주 팁 및 세척 팁만 사용하면서도, 인큐베이션 시간 동안 다른 장차 채널(312)에 장착된 다른 큐베트에서의 반응 준비를 할 수 있는 장점이 있다.
구체적으로, 제1 장착 채널(312)에 장착된 큐베트에서 면역 반응이 일어나도록 하는 제1 인큐베이션 시간 동안에, 제2 장착 채널에 구비된 큐베트에 시약을 분주/혼합하기 위해, 제1 채널에 사용되었던 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)을 제1 큐베트의 상응하는 위치(21 및 32)에 임시로 보관하고, 상기 제1 인큐베이션 시간 경과 후에 상기 임시 보관 중인 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)을 재사용할 수 있다. 즉, 리무버 모듈(340)이 없을 경우, 제1 장착 채널에서 일단 사용된 분주 팁(20) 또는 세척 팁(30)은 재사용하지 못하고, 버린 후 제1 인큐베이션 경과 후에, 새롭게 장착하여 다음 과정을 수행하여야 하므로, 장착 채널에 구비된 큐베트 한 개당, 최소 2개씩의 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)이 필요하게 된다. 그러나, 본 발명은, 리무버 모듈(340)이 구비됨으로써, 각 큐베트 당 한 개씩의 분주 팁(20)와 세척 팁(30)만으로도 검사 과정을 수행할 수 있는 장점이 있다.
본원에 따른 장치는 표준 블록(360)을 포함할 수 있다. 표준 블록(360)은 홀더(310)에 고정되어 홀더(310)와 함께 일체로 변위하며, 홀더(310)의 후방에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 표준 블록(360)은 상기 검사 홀(314) 중 적어도 하나의 검사 홀(314)의 후방에 위치할 수 있다.
표준 블록(360)은 상하 방향으로 관통된 소정의 광학 홀(362)을 가지며, 상기 광학 홀(362)에는 광학적으로 검출되거나, 또는 포착될 수 있는 소정의 광학 수단이 구비될 수 있다.
일 구현예에서 표준 블록(360)은 광학 수단을 포함한다.
일 구현예에서 표준 블록(360)에 포함된 광학 수단은 소정의 형광 값을 갖는 형광 측정 표준 물질을 탑재한다. 형광 측정 표준 물질은 반응 결과물에 검출되는 형광의 종류의 맞추어 적절한 여기 및 방출 파장을 갖는 물질이 사용될 수 있다. 일 구현예에서는 여기(excitation) 파장이 360nm이고, 방출(emission) 파장이 450 nm인 4-Methylumbelliferone sodium salt가 사용되나, 이로 제한되는 것은 아니다.
다른 구현예에서 표준 블록(360)에 포함된 광학 수단은 가시색(visible color)의 흡광도 측정 표준 물질을 탑재한다. 흡광도 측정 표준 물질은 반응 결과물에 검출되는 가시색의 흡광도 영역에 맞추어 적절한 것이 선택될 수 있으며 일 구현예에서는 유리(glass plate), 플라스틱(plastic plate), 겔(gel), 적절한 액상 용액 등이 사용되나, 이로 제한되는 것은 아니다.
이는 광학 분석에서 반응 종료 후에 반응 결과물의 형광 또는 흡광도 값을 측정할때, 상기 표준 블록(360)에 탑재된 표준 형광 또는 흡광도를 먼저 스캔하고 반응 결과물의 신호값을 측정하여 이를 비율로 표시한다. 이는 기기 간의 편차를 없애기 위한 것으로 표준 물질을 이용하여 측정값과의 비를 계산하고, 이 비는 마스터 칼리브레이션 그래프로 내장되어 있는 데이터와 대조하여 시료 중의 분석물의 농도를 정확하게 계산한다.
형광 또는 흡광도 신호를 측정하는 경우, 장비간의 형광 값의 절대치는 상이한 것이 일반적이다. 따라서 형광 절대값으로 농도를 계산할 경우, 장비에 의한 오차가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 따라서 본원과 같이 표준 블록의 표준 물질을 이용하여 측정값과의 비를 이용하는 경우 장비 간 측정값의 오차를 줄이고 정확도 및 재현성이 향상된다.
또 다른 구현예에서 본원에 따른 장치는 표준 블록(360)을 포함하지 않을 수 있거나, 또는 표준 블록(360)을 포함하더라도, 이를 사용하지 않을 수 있다. 예를 들면, 반응 결과물에서 검출되는 신호가 화학발광인 경우에는 표준 블록을 포함하지 않거나, 표준 블록을 포함해도, 이는 사용되지 않을 수 있다. 이 경우, PMT, Avalanche photodiode와 같은 광 디텍더를 포함하며, 또한 상대적 광량을 측정하기 위해, 정해진 일정시간 동안의 빛의 양을 측정하기 위한 수단으로 하드웨어 또는 소프트웨어 적으로 구현된 셔터를 구비할 수 있으며, 이를 통해 장치간 검출 신호의 편차를 비교하여 이를 보정할 수 있다.
홀더구동부(320)가 작동하면 홀더(310)가 전후 방향으로 변위할 수 있다. 이때, 홀더(310)가 후방으로 일정 거리만큼 이동하면 홀더(310)에 고정된 표준 블록(360)은 후술하는 광학 판독기(410) 상에 위치하게 된다. 따라서, 상기 표준 블록(360)의 형광 신호를 광학 판독기(410)가 포착할 수 있다.
또한, 홀더(310)가 후방으로 끝까지 이동하면, 홀더(310)의 후방 하부는 후술하는 광학 판독 모듈(400)상에 위치한다. 따라서, 홀더(310)의 장착 채널(312)에 큐베트(10)가 장착된 상태로 홀더(310)가 후방으로 끝까지 이동하면 큐베트(10)의 후방에 배치된 검출 챔버(16)의 하부가 상기 검사 홀(314)을 통해서 광학 판독 모듈(400)에 노출될 수 있다.
홀더(310)의 변위는 홀더안내부(330)에 의해서 안내되므로 요동 없이 안정적으로 이루어질 수 있다. 특히, 풀리-벨트 타입의 홀더구동부(320)가 마련됨에 따라서, 이동시 발생되는 마찰에 따른 진동 및 이물질을 방지할 수 있으므로, 기어 타입에 비해서 보다 정확한 검사가 이루어질 수 있다.
이하, 광학 판독 모듈(400)에 대해 상세히 설명한다.
광학 판독 모듈(400)은 큐베트(10) 내의 반응 결과물의 신호를 측정하기 위해 마련된다. 바람직하게는, 광학 판독 모듈(400)은 광학 판독기(410), 판독기 구동부(420), 및 판독기 안내부(430)를 포함하여 구성될 수 있다.
광학 판독 모듈(400)에 의한 광학 분석을 수행한다. 이러한 광학 분석은 반응 결과물의 형광 신호, 가시색 또는 화학발광의 측정을 포함하며, 상기 각 신호에 대한 정의를 앞서 언급한 바를 참조할 수 있다.
광학 판독기(410)는 홀더(310)가 후단으로 이동하였을 때, 홀더(310)의 아래에 위치하는 배치를 갖는다. 따라서, 큐베트(10)가 홀더(310) 내에 수납된 상태로 홀더(310)가 후방으로 이동하면 큐베트(10)의 검출 챔버(16)가 광학 판독기(410) 상에 위치하게 된다. 따라서 검출 챔버(16) 내의 반응 결과물에 대한 형광값에 대한 측정이 광학 판독기(410)에 의해 이루어질 수 있다.
광학 판독기(410)는 큐베트(10)의 검출 챔버(16)의 반응 결과물의 신호를 판독하여 시료 중에 포함된 특정 대상 분석물을 정성 및/또는 정량적으로 분석할 수 있도록 한다.
일 구현예에서 광학 판독 모듈의 광학 판독기(410)는 형광 신호를 검출한다. 본원에 따른 분석물의 검출에 사용된 형광 물질의 종류에 맞춰 특정 파장의 빛을 조사하고 방출된 빛을 판독할 수 있도록 구성되며, 예를 들면 도 16a와 같은 구성을 포함할 수 있다. 광학 판독기(410) 내에는 출력이 조절될 수 있는 상기 형광 신호의 측정을 위해 형광 물질을 충분히 여기 시킬 수 있는 광원, 즉 소정의 발광 소자가 구비될 수 있다. 이러한 발광 소자의 예로는 Xenon 램프, UV 레이저 또는 LED(Light Emitting Diode)를 포함한다. 본원의 일 구현예에서는 LED가 사용된다. LED는 Xenon 램프, UV 레이저 등과 비교하여 비용이 저렴하고 장비의 소형화도 가능하게 한다. 본원에서는 LED의 사용시, 온도와 전원부의 안정화를 위해 피드백 회로를 내장하고 있으며, 또한 2개의 핀홀을 사용하여 확산형 LED를 평행광화 시킨다. 특히 앞서 언급한 바와 같이 형광값의 측정 전에 표준 블록(360)에 광을 조사하여, 포착되는 형광의 광량을 통해 게인(gain)을 자동으로 조절하여 발광 소자의 출력이 일정 값이 되도록 조절할 수 있어, 정확한 농도의 계산이 가능하다.
한편, 상기 광학 판독기(410)는 2가지 이상의 광원을 가질 수 있고, 각각의 광원은 서로 상이한 파장을 갖는 광을 생성할 수 있다. 아울러, 서로 상이한 파장의 형광을 각기 측정할 수 있다. 따라서 진단 시험 방법에 대한 응용 범위가 넓어지며 보다 감도가 우수해질 수 있다. 아울러, 상기 광학 판독기(410)는 바코드 스캐너 기능을 가질 수 있으며, 따라서 큐베트(10)에 소정의 바코드가 마련된 경우 해당 바코드를 통해 소정의 신호, 정보 교환 등을 수행하도록 할 수 있다.
또 다른 구현예에서, 광학 판독 모듈의 광학 판독기(410)는 반응 결과물의 가시색의 흡광도 측정을 포함한다. 본원에 따른 분석물의 검출에 사용된 물질의 종류에 맞춰 반응 결과물에 빛을 조사해서 흡광도를 측정할 수 있다. 한편, 광학 판독기(410) 내에는 출력이 조절될 수 있는, 상기 가시색의 흡광도 측정에 적절한 흡광 파장 영역대를 방출할 수 있는 광원을 포함한다. 이러한 발광 소자의 예로는 백색광원과 같은 흡광 파장대를 포함하는 램프, LED, 레이저 등을 포함할 수 있으나, 이로 제한하는 것은 아니다.
또 다른 구현예에서, 광학 판독기(410)는 반응 결과물의 화학발광 신호 측정을 포함한다. 본원에 따른 분석물의 검출에 사용된 화학발광 물질의 종류에 맞추어 방출되는 빛을 검출할 수 있도록 구성되며, 빛의 발광 세기를 시간대별로 측정하기 때문에, 빛의 포집을 위한 렌즈와 포톤 디텍터로 구성되어 있다. 예를 들면 도 16b와 같은 구성을 포함할 수 있다. 이 때 광학 판독기(410) 내에는 발광소자 또는 광원을 포함하지 않으며, 대신에 PMT, Avalanche photodiode와 같은 광 디텍더를 포함한다. 또한 상대적 광량을 측정하기 위해, 정해진 일정시간 동안의 빛의 양을 측정하기 위한 수단으로 하드웨어 또는 소프트웨어적으로 구현된 셔터를 구비할 수 있으며, 또한 이를 통해 장치간 검출 신호의 편차를 비교하여 이를 보정할 수 있다.
판독기 구동부(420)는, 하우징(100)의 내부에 구비되며, 광학 판독기(410)를 이동시켜서 복수의 큐베트(10) 중 어느 하나의 큐베트(10)에 상기 광학 판독기(410)가 위치하도록 하여 해당 큐베트(10)의 시료 검사를 수행하도록 할 수 있다.
예컨대, 판독기 구동부(420)는 광학 판독기(410)를 좌우로 이동시킬 수 있도록 하는 소정의 구동 모터(422), 피동 풀리(424), 및 피동 풀리(424)와 광학 판독기(410)를 연결하는 소정의 브라켓을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 구동 모터의 작동에 따라서 광학 판독기(410)가 이동할 수 있다.
판독기안내부(430)는 광학 판독기(410)의 좌우 방향 변위를 안내하도록 구비된다. 판독기안내부(430)는 소정의 안내 레일과, 안내 레일을 따라서 안내되며 광학 판독기에 고정되는 소정의 가이드부를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 광학 판독기의 좌우 방향 이동이 일 방향으로 정확하게 안내될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 이때, 홀더(310)가 후방으로 일정 거리만큼 이동하면 홀더(310)의 후방 하부의 표준 블록(360)은 광학 판독 모듈(400)의 광학 판독기(410)상에 위치한다. 따라서, 먼저 광학 판독 모듈(400)은 표준 블록(360)에서 포착된 형광 신호를 표준 형광으로 감지하게 된다. 이어서, 홀더(310)의 장착 채널(312)에 큐베트(10)가 장착된 상태로 홀더(310)가 후방으로 끝까지 이동하면 큐베트(10)의 후방에 배치된 검출 챔버(16)의 하부가 상기 검사 홀(314)을 통해서 광학 판독기(410)에 노출되어 광학 측정이 이루어질 수 있다. 이때, 앞서와 같이 표준 블록(360)에 의해서 포착된 형광 신호와 검출 챔버(16)에서 포착되는 형광 신호의 비율로 표시된다. 광학 판독 모듈(400)은 상기와 같은 비율을 마스터 캘리브레이션 그래프로 내장된 데이터와 대조하여 시료 중 분석물의 농도 계산을 가능하게 하는 소정의 알고리즘, 및 소정의 반복 측정 알고리즘을 가질 수 있다.
상기와 같이, 표준 블록(360)에 탑재된 표준 형광의 형광값과, 시료의 형광값을 비교하는 형태로 측정이 이루어짐에 따라서, 정확한 측정이 이루어질 수 있다. 즉, 일반적인 종래 기술에 의하면 장비에 따라서 형광값의 차이가 존재하며, 이러한 차이를 줄이기 위해 대부분 QC 단계에서 기기간의 차이를 줄이는 캘리브레이션 과정을 거칠 필요가 있었다. 그러나 이러한 과정에도 불구하고 기기 또는 시약의 변화로 인해서, 이러한 차이를 완전히 해소하기는 어렵다. 그러나, 본 발명에서는 표준 블록(360)에 탑재된 표준 형광이 레퍼런스로 작용함으로써, 위와 같은 문제가 해결될 수 있다.
이하에서는 디스펜서 모듈(500)에 대해서 설명한다. 도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치(1)에서 디스펜서 모듈(500)의 구조를 나타낸 각각 다른 방향에서 분리하여 나타낸 도면이다.
디스펜서 모듈(500)은 시료, 시약 및/또는 반응 물질을 분배, 분주하고 세척하기 위해 구비되는 모듈이다.
디스펜서 모듈(500)은 구동 유닛(502), 디스펜서유닛(504), 및 펌프 유닛(506)을 포함한다.
먼저, 구동 유닛(502)에 대해서 설명한다.
구동 유닛(502)은 디스펜서유닛(504)을 좌우 수평으로 이동시키는 역할을 한다. 따라서, 디스펜서유닛(504)은 구동 유닛(502)에 의해서 수평 이동되어, 디스펜서유닛(504)을 구동 유닛의 아래에 병렬로 나란하게 위치한 복수개의 큐베트(10) 중 어느 하나의 큐베트(10) 상의 특정 챔버에 위치할 수 있게 된다.
구동 유닛(502)은, 고정 바디(510), 및 좌우 수평 구동부(520)를 포함하여 구성될 수 있다.
고정 바디(510)는 소정의 면적을 갖고 좌우 방향으로 길게 연장될 수 있다. 고정 바디(510)는 좌우 방향으로 연장된 프론트 바디(512)와, 프론트 바디(512)의 일 측에 마련되어 펌프 유닛(506)이 고정되는 사이드 바디(514)를 포함할 수 있다.
좌우 구동부(520)는 고정 바디(510)에 배치되며, 후술하는 디스펜서유닛(504)를 좌우 수평으로 이동시키는 구동 수단이다. 좌우 구동부(520)는 동력을 발생시키는 소정의 구동 모터와, 상기 구동 모터에 의해서 좌우로 변위할 수 있는 소정의 이동 브라켓을 포함할 수 있다. 또한, 상기 이동 브라켓의 변위를 안내할 수 있는 소정의 안내 수단(530)을 구비할 수 있다. 그 외에, 동력을 전달하는 소정의 피동 풀리 부재를 포함할 수 있다.
다음으로, 디스펜서유닛(504)에 대해서 설명한다. 디스펜서유닛(504)은 좌우 이동 바디(540), 상하 이동 바디(542), 상하 구동부(544), 암 유닛(550)을 포함하여 구성될 수 있다.
좌우 이동 바디(540)는 좌우 구동부(520)에 연결된다. 앞서 설명한 바와 같이, 좌우 구동부(520)가 소정의 이동 브라켓을 포함하며, 상기 좌우 이동 바디(540)가 상기 이동 브라켓에 연결되어 좌우 수평으로 변위할 수 있다.
상하 이동 바디(542)는 좌우 이동 바디(540)의 전방에 배치된다. 상하 이동 바디는 상하 구동부(544)에 의해서 상하로 변위할 수 있다.
상하 구동부(544)는 좌우 이동 바디(540)에 배치되며, 상하 이동 바디(542)를 상하 방향으로 이동시키는 구동 수단이다. 상하 구동부(544) 또한, 동력을 발생시키는 소정의 구동 모터와, 상기 구동 모터에 의해서 좌우로 변위할 수 있는 소정의 이동 브라켓을 포함할 수 있다. 또한, 상기 이동 브라켓의 상하 방향 변위를 안내할 수 있는 소정의 안내 수단(546)을 구비할 수 있다. 그 외에, 동력을 전달하는 소정의 피동 풀리 부재를 포함할 수 있다.
암 유닛(550)은 상기 상하 구동부(544)에 의해서 상하 이동할 수 있으며, 동시에 구동 유닛(502)에 의해서 좌우 이동할 수 있는 부재이다. 암 유닛(550)은 상하 이동 바디(542)에 연결되며 서로 수평방향으로 각각 이격된 위치에서 하방향으로 연장되는 펀칭 암(552), 채취 암(556), 및 스트로 암(554)을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 암 유닛(550)은 펀칭 암(552), 채취 암(556), 및 스트로 암(554)이 일체로 구성되는 일체형 모듈을 구성할 수 있다.
펀칭 암(552)은 하단에 펀칭 팁(553)이 구비되며, 큐베트(10)의 밀봉 커버를 뚫어 개방시키는 부재로, 큐베트(10)의 해당 챔버를 덮고 있는 밀봉 부위를 뚫는다.
스트로 암(554)은 상하 방향으로 관통되어 상하 중공(555)을 갖게 구비된다. 스트로 암(554)은 상기 세척 팁(30)의 투입 홀 내에 투입되어 끼워질 수 있는 외경을 갖는다.
채취 암(556)은 하단에 분주 팁(20)가 고정될 수 있도록 마련된다. 채취 암(556)은 상기 분주 팁(20) 내에 투입되어 끼워질 수 있는 외경을 가질 수 있다.
바람직하게는, 펀칭 암(552), 스트로 암(554), 채취 암(556)은 전후 방향으로 일렬로 배치될 수 있다.
세척 유닛(560)은 서보 모터, 및 자성 빔(562)을 포함하여 구성된다.
서보 모터(562)는 상하 이동 바디(542)에 고정되며, 자성 빔(562)에 연결되어, 자성 빔(564)를 상하 방향으로 변위시킬 수 있다. 한편, 반드시 서보 모터(562)에 한정하는 것이 아니며, 자성 빔(564)을 상하 변위시킬 수 있는 소정의 구동 장치가 마련되면 충분하다.
자성 빔(564)은 상하 방향으로 연장된 바 형태로 구성되며, 상기 스트로 암(554)의 상하 중공(555) 내에 배치된다. 자성 빔(554)은 자성을 가지며, 서보 모터(552)에 의해서 상하 방향으로 변위할 수 있어, 자성을 이용한 미-반응 물질을 분리하는 맥-익스트랙션(Mag-eXtraction)을 가능하게 한다.
펌프 유닛(506)은 구동 유닛(502)의 사이드 바디(514)에 고정된다. 펌프 유닛(506)은 소정의 배관(미도시)을 통해서 디스펜서유닛(504)의 채취 암(556)에 연결되어, 분주 팁(20)가 채취 암(556)에 연결된 상태로 큐베트(10)의 챔버에 삽입되면 흡입력 또는 배출력을 제공하는 역할을 한다. 구체적으로, 큐베트 모듈(300)에 의해서 큐베트(10)가 특정 지점에 위치하고, 구동 유닛(502)에 의해서 큐베트(10)의 챔버 상에 분주 팁(20)가 위치한 상태에서 분주 팁(20)가 챔버 내로 투입되면 분주 팁(20)에 대해서 흡입력, 또는 배출력을 제공할 수 있다. 바람직하게는, 펌프 유닛(506)은 회전식 미소 단계 제어가 가능한 모터(570)를 구비하여, 분주 팁(20)에 대해서 시료, 시약 또는 반응 결과물의 흡입 또는 배출시 그 양을 정확하게 조절하도록 구성될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 자동화된 액상 면역분석 장치(1)의 작동에 대해서 설명한다.
먼저, 장치(1)의 홀더(310)의 장착 채널(312) 내에 큐베트(10)를 수납시킨다. 이때 분주 팁(20) 및 세척부재(30)를 상기 큐베트에 형성된 분주 팁 끼움 홀(21) 및 세척부재 끼움 홀(31)에 장착한다. 분주 팁(20) 및 세척부재(30)를 큐베트(10)를 장착 채널(312)에 수납하기 전 또는 후에 할 수 있다. 이어 장치의 시작 명령에 의해 홀더(310)가 후방으로 이동한다.
이어서, 디스펜서 모듈(500)이 작동하여 큐베트(10)의 밀봉 막(미도시)을 펀칭하여 오픈시킨다. 펀칭 과정에서는 펀칭 암(552)이 사용된다. 이러한 펀칭 과정을 설명하면, 먼저 구동 유닛에 의해서 펀칭 암(552)이 큐베트(10) 상에 위치하게 되며, 이어서, 상하 구동부(550)에 의해서 펀칭 암(552)이 상하 이동하여 큐베트(10)의 밀봉 막을 펀칭하게 된다. 이 과정에서 큐베트 모듈(300)이 작동하여 큐베트(10)가 전방, 또는 후방으로 이동함으로써 큐베트(10)에 마련된 복수의 챔버에 대한 펀칭이 이루어질 수 있다.
이어서, 펀칭이 완료되면 큐베트(10)에 고정된 분주 팁(20) 상에 채취 암(556)이 위치하도록 큐베트 모듈(300) 및 디스펜서 모듈(500)이 작동한다. 이어서, 채취 암(556)이 하강하여 채취 암(556)에 분주 팁(20)가 끼워진다. 이후, 분주 팁(20)를 이용하여 시료 및/또는 시약의 분배, 분주가 이루어진다. 이 과정에서는 앞서 펀칭 과정과 같이, 큐베트 모듈(300)에 의한 큐베트(10)의 전방, 또는 후방 이동과 상하 구동부(544)에 의한 분주 팁(20)의 상방, 및 하방 이동이 이루어진다. 동시에, 펌프 유닛(506)이 작동하여 분주 팁(20)에 의한 분배, 분주가 이루어지도록 한다. 아울러, 펌프 유닛(506)에 의한 작동으로 분배, 분주 과정에서 시료 및/또는 시약의 혼합이 이루어지고, 큐베트의 반응 챔버(14)에서 목적하는 반응이 일어날 수 있게 한다. 이와 같이 큐베트(10)에서 일어나는 반응 과정은 복수의 단계를 포함하며, 큐베트 한 개당 최소 2회의 인큐베이션 시간을 필요로 한다. 따라서 제1 인큐베이션 시간 동안에, 제2 큐베트의 반응을 시작하기 위해, 제1 큐베트에 사용된 분주 팁(20)는 리무버 플레이트(350)에 의해 제거되어 제1 큐베트의 분주 팁 끼움 홀(21)에 위치하게 된다. 제1 인큐베이션 시간 완료 후, 제1 큐베트의 다음 단계의 반응을 위해 재사용된다.
위와 같이 시료 및 시약의 분배, 분주 및 반응이 완료되면 분주 팁(20)가 리무버 플레이트(350)에 의해 채취 암(556)으로부터 제거된다. 이어서 스트로 암(554)에 세척 팁(30)이 끼워진다. 상기 세척 팁(30)은 반응 챔버(14) 내로 투입되며, 이어서, 세척 팁(30) 내에 자성 빔(564)이 투입되어 반응 챔버(14) 내의 자성 비드가 세척 팁(30)의 표면에 포집된다. 이때 자성 비드와 결합된 반응물질이 함께 포집되게 된다. 이 상태로 세척 팁(30)을 이동시켜 세척 챔버(15) 내로 옮긴 후, 서보 모터(562)에 의해서 자성 빔(564)이 상승하여 자성 빔(564)이 세척 팁(30)으로부터 이격되면 세척 팁(30)에 포집되어 있던 자성 비드가 세척 챔버(15) 내에 분산되게 된다.
한편, 위와 같은 과정에서, 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)의 분리는 리무버 모듈(340)에 의해서 이루어질 수 있다. 즉, 리무버 플레이트(350)의 리무버 홀(354)에 분주 팁(20) 또는 세척 팁(30)을 위치시킨 후, 리무버 플레이트(350)를 이동시켜 상기 분주 팁 및 세척 팁을 함몰부(356)로 이동시켜, 채취 암 또는 스트로 암을 위로 이동시키면, 상기 채취 암 및 스트로 암에 장착된 팁 상단이 일부가 상기 함몰부(356)에 걸려, 상기 분주 팁(20) 또는 세척 팁(30)이 채취 암(556) 또는 스트로 암(554)으로부터 분리될 수 있다.
구체적으로, 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)의 분리는, 아래와 같은 순서로 이루어질 수 있다. 리무버 플레이트(350)는 홀더(310)와 디스펜서 모듈(500)의 사이에 오도록 위치되어 있다. 먼저, 세척 팁 끼움 홀(21), 및 분주 팁 끼움 홀(31) 상에 상기 리무버 플레이트(350)의 리무버 홀(354)이 위치하도록 한다. 이어서, 상기 세척 팁 끼움 홀(21), 및 분주 팁 끼움 홀(31) 내에 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)을 위치시킨 후에, 리무버 플레이트(350)가 분주 팁(20), 또는 세척 팁(30) 상에 맞닿도록 한다. 이 상태에서 디스펜서 모듈(500)이 상승하도록 하여, 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)이 상기 리무버 플레이트(350)에 걸려져서, 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)이 채취 암(556), 및 스트로 암(554)으로부터 분리되어 각각 세척 팁 끼움 홀(21), 및 분주 팁 끼움 홀(31) 내에 남겨지도록 한다. 이때, 따라서, 분리된 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)은 세척 팁 끼움 홀(21), 및 분주 팁 끼움 홀(31)에 각각 남아 있게 되므로, 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)을 분리 후에, 동일한 큐베트에서의 다음 단계 반응을 위해 재사용될 수 있다.
이어서, 반응 결과물이 검출 챔버(16) 내로 이동되면, 광학 판독 모듈(400)이 작동하여 광학 검사를 실시한다. 이때, 광학 판독기(410)는 검출 챔버(16) 아래에 위치한다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 검출 챔버(16)는 광투과성을 가져서, 내부의 반응물에 대해 광학 판독기(410)가 광학 검사를 실시할 수 있다.
이에 앞서서, 광학 판독기(410)는 홀더(310)의 후방에 위치한 표준 블록(360)의 형광 신호를 먼저 판독한 후에, 검출 챔버(16)의 신호를 판독한다. 앞서 언급한 바와 같이 표준 블록(360)에서 포착된 신호를 표준 형광 값으로 사용해서 장비간 편차를 보정할 수 있다.
또한 본원에 따른 장치는 하우징에 구비되며 분석 정보가 담긴 칩이 삽입되는 칩 삽입부 (130)를 더 포함할 수 있다. 상기 칩 삽입부에 삽입되는 칩은 큐베트의 바코드와 연동된다. 큐베트의 바코드에는 분석대상 물질(아이템) 및 큐베트의 롯트(lot) 정보를 포함하며, 상기 칩과 연동된다. 칩은 분석물의 농도계산에 필요한 마스터 캘리브레이션 커브 및 시료 중의 분석물의 종류에 따라 장치를 구동시키는 정보를 포함하고 있어, 상기 바코드와 연동되어 다수의 다양한 분석물의 종류에 맞추어, 최적의 검사가 진행될 수 있도록 장치를 구동할 수 있다. 이로 인해 하나의 장치로 다양한 분석물을 용이하게 검사할 수 있으며, 검사의 재현성 및 신뢰성 또한 향상될 수 있다. 상기 바코드는 이를 스캔하는 바코드 스캐너를 통해 정보를 불러들인다.
본 발명에 따른 검사 과정을 순서대로 설명하면 아래와 같다.
여기서는, 도 6과 같은 구조의 큐베트(10)를 사용하는 경우를 예를 들어 설명한다. 본 발명에 따라서 이루어지는 검사에서 사용되는 큐베트(10)는, 도 6과 같은 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 시료 충진 챔버(12), MB 버퍼 챔버(13a), ALP(Alkaline phosphatase)와 같은 검출 버퍼(detection buffer)가 충진된 챔버(13b), 희석버퍼 챔버(13c), 희석 챔버(13d)를 포함하는 완충액 및 희석 챔버(13), 반응 챔버(14), 제1 세척 챔버(15a), 및 제2 세척 챔버(15b)를 포함하는 세척 챔버(15) 및 검출 챔버(16)를 가질 수 있다.
먼저, 바코드를 인식한 후, 펀칭 암(552)으로 큐베트(10)의 밀봉을 각각 펀칭하여 개방시킨다. 이어서, 채취 암(556)에 분주 팁(20)가 끼워져 고정된다. 이어서, 제1 세척 챔버(15a)에서 소정 부피의 세척액을 채취하고, MB 버퍼 챔버(13a)에 분주한다.
이어서, 희석버퍼 챔버(13c)에서 소정의 희석액을 채취하고, 샘플 챔버(12)에 분주하여, 믹싱 과정(3회)을 수행한다. 이어서, 희석된 소정 부피의 샘플을 채취하여, 반응 챔버(14)에 분주한다. 이어서, 검출 버퍼가 충진된 챔버(13b)챔버를 믹싱한 후 소정 부피의 용액을 채취하여 반응 챔버(14)에 분주하고 믹싱(3회)한다. 이어서, 특정 온도에서 소정의 시간 동안 제1 인큐베이션 과정을 거친다. 이어서, MB 버퍼 챔버(13a)을 믹싱한 후, MB 챔버(13a) 내의 소정 부피의 용액을 채취하여 반응 챔버(14)에 분주하고 믹싱하고, 이어서, 리무버 모듈(340)을 이용하여 분주 팁(20)를 제거하여 반응이 수행되는 큐베트의 분주 팁 끼움 홀(21)에 위치시킨다. 아울러, 특정 온도에서 소정의 시간 동안 제2 인큐베이션 과정을 거친다.
이어서, 제2 인큐베이션 시간 경과 후에 세척 과정을 거치게 된다. 세척 과정은, 먼저 스트로 암(554)에 세척 팁(30)을 끼우고, 자성 빔(564)을 스트로 암(554) 내에 투입하여 반응 챔버(14) 내에 소정의 시간 동안 투입하고, 이어서 제1 세척 챔버(15a)내에 투입시킨 후 자성 빔(564)을 위 아래로 수회 움직여 세척을 수행한다. 이어서, 다시 자성 빔(564)을 스트로 암(554) 내에 투입시키고 제2 세척 챔버(15b) 내에 투입시킨 후 자성 빔(564)을 위 아래로 수회 움직여 세척을 수행한다. 이어서, 다시 자성 빔(564)을 스트로 암(554) 내에 투입시키고 검출 챔버(16) 내에 투입시킨 후 세척 팁(30)을 제거한다.
이어서, 소정의 시간 동안 제3 인큐베이션 과정을 거친 후, 광학 측정 과정을 수행한다. 광학 측정으로 도출된 결과(농도 등)는 디스플레이 및 프린터로 출력될 수 있다. 아울러, 인큐베이션이 진행되는 동안에 다른 큐베트에서의 반응을 수행할 수 있다. 예를 들면 본원에 따른 장치가 세 개의 큐베트를 포함하는 경우, 제1 큐베트에서의 단계를 시작해서 제1 인큐베이션이 수행되도록 하고, 이 동안 제2 큐베트에서의 제1 인큐베이션 시작되도록 수행하고, 이어 제3 큐베트의 제1 인큐베이션이 시작되도록 수행한다. 이어 제1 큐베트의 제1 인큐베이션이 종료되고, 다음 단계의 과정을 시작해서 제2 인큐베이션이 수행되도록 하며, 제1 큐베트에서 제2 인큐베이션 시간 동안. 제2 및 제3 큐베트에서 각각 상응하는 제2 인큐베이션이 시작되도록 순차적으로 수행한다. 이어 제1 큐베트의 제2 인큐베이션이 종료된 후에, 제3 인큐베이션이 수행되도록 하며, 제2 및 제3 큐베트에서 각각 상응하는 제3 인큐베이션이 시작되도록 순차적으로 수행한다. 이런 방식으로 진행을 하는 경우, 세 개의 큐베트에서 각각의 반응을 독립적으로 수행하는 것과 비교하여 최대 약 50%의 시간을 절약할 수 있다. 예를 들면 20분이 소요되는 세 가지 반응을 각각 수행하는 경우, 약 60분이 소요되나, 본원에 따른 장치를 사용하는 경우, 총 30분이 소요된다.
상기와 같은 방식으로 진행되어, 제1, 제2 및 제3 큐베트에서의 세척과정까지의 모든 과정이 종료된 후에, 제1, 제2 및 제3 큐베트에 검출 챔버에서 형광신호를 순서대로 검출한다.
이런 측면에서 본원은 상술한 바와 같은 과정을 포함하는 본원에 따른 장치를 이용한 생물학적 시료 중 분석물의 검출 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동화된 액상 면역 형광분석 장치(1)에 의하면, 시료의 분주와 반응, 자성비드(Magnetic Beads)를 이용한 세척모듈을 통한 반응결과물의 분리(purification), 액상시료 광학계를 이용하여 반응결과물을 기존의 방법들에 비해 고감도, 고특이성으로 검출/판독이 가능하다. 특히, 본 발명에 따르면, 시료의 분배, 시약과 시료의 반응 후, 반응 결과물의 검출 및 판독/분석을 위한 검사가 하나의 통합적 시스템 하에서 정확하고 신속하게 검사 시간 단축, 검사의 정확도 및 재현성 향상은 물론, 검사 전반에 포함되는 단계 및 투입되는 비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 본원에 따른 자동화된 액상 면역 형광분석 장치(1)에 구비된 암 유닛(550)에는, 펀칭 암(552), 채취 암(556), 스트로 암(554)이 일체로 구비되 일체형 모듈로 구성되어 있다. 따라서, 펌프의 분주 (Pump dispenser), 펀처구동, 세척 및 분주 팁(20)과 세척 팁(30)의 분리 시 구동 모터 하나로 상하 방향 위치 제어가 가능하다. 따라서, 각각의 모듈을 별개로 각 구동 모터로 구성했을 때와 달리, 크기를 간소화 할 수 있으며 제작 비용을 절감할 수 있다. 아울러, 암 유닛(550)은 일체형 모듈로 구성되어 각각의 암은 하나의 상하 구동부(550)에 연결되고 작동하나, 구동간 서로 간섭이 없는 구조로 고안되었다. 이와 같이 일체형 모듈로 구성된 암 유닛(550)을 사용함으로써 장비 전체의 크기 및 제작 비용절감에 큰 효과를 가져다 줄 수 있다.
또한, 본원에 따른 장치에 포함되는 펌프 유닛(506)은, 회전식 미소 단계 제어가 가능한 모터를 채용하여, 분주 팁을 통해 시료, 시약 또는 반응 결과물의 분리, 분주를 위한 흡입 또는 배출시 그 양을 정확하게 조절할 수 있다.
아울러, 본원에 따른 장치는 리무버 모듈(350)을 구비함으로써, 사용이 완료된 분주 팁(20), 세척 팁(30)을 디스펜서 모듈(500)로부터 쉽게 분리할 수 있다. 아울러, 리무버 모듈(340)에 의해서 상기 분리가 이루어짐에 따라서, 분주 팁(20) 및 세척 팁(30)이 분리 후 재사용될 수 있다.
또한, 본원에 따른 장치는 표준 블록(360)을 포함하여, 표준 형광을 이용하여 표준 형광과의 비율을 통한 검사가 이루어질 수 있다.
정리하면, 본원에 따라 장치는 시약이 일체형으로 준비되어, 별도의 시약 준비가 필요없는 편의성을 갖춘 자동화 면역검사기로, 복수 예를 들면 3가지 서로 다른 검사를 동시에 수행할 수 있다. 기존의 경우, 동일한 검사를 동시에 할 수 있을 뿐이다. 또한 펀칭, 시약 분배 및 분주, 세척을 모두 수행할 수 있는 통합 모듈을 채용하고, 표준형광을 이용하여, 광학계 및 기기의 편차를 최소화 할 수 있는 시스템 채용하였다. 또한 시약의 반응 온도를 일정하게 제어해 줄 수 있다. 또한 소모품인 분주팁, 세척팁을 큐베트위에 재안착 시킬수 있어, 팁을 버리기 위한 별도의 공간(Trash)가 필요없다. 소모성의 분주팁, 세척팁을 사용하는 기기의 경우, 분주팁 사용 후 버리는 형태로 구성된다. 오염 때문에, 다른 시약 검사에는 사용할 수 없기 때문이다. 또한 본원의 장치는 1 큐베트의 시약 반응 동안 다른 시약의 반응 준비를 위해 분주팁을 교체할 필요가 있다. 이때, 사용하던 팁을 큐베트 1에 안착 시키고, 큐베트 2,3의 분주팁을 사용하여 준비 과정을 수행한다. 그 후, 큐베트 1의 분주팁을 다시 재장착하여 2차 인큐베이션 과정을 준비한다. 만약, 1차 인큐베이션 때 사용하였던 분주팁을 버렸다면, 2차 인큐베이션 준비때 새로운 팁을 채용해야 한다. 본 기기는 카트리지 위에 안착시킨 후 다른 카트리지 분주, 혼합 후, 원 카트리지의 팁을 다시 사용하여 다음 과정을 수행할 수 있어, 소모용 분주팁 및 세척팁의 소요를 1개로 한정할 수 있다. 또한, 분주팁을 기기 내부에 준비할 필요가 없어, 공간적으로 잇점이 있으며, 보다 컴팩트한 기기의 설계가 가능하다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
[부호의 설명]
10: 큐베트
12: 시료 충진 챔버
13: 완충액 및 희석 챔버
14: 반응 챔버
15: 세척 챔버
16: 검출 챔버
20: 분주 팁
21: 분주 팁 끼움 홀
30: 세척 팁
31: 세척 팁 끼움 홀
100: 하우징
110: 디스플레이부
120: 인입출구
130: 칩 삽입부
200: 프레임
210: 하부 프레임
220: 제1 사이드 프레임
230: 제2 사이드 프레임
240: 후방 프레임
300: 큐베트 모듈
310: 홀더
312: 장착 채널
314: 검사 홀
316: 홀더 열판
318: 열판 전원부
320: 홀더구동부
330: 홀더안내부
340: 리무버 모듈
342: 구동 장치
350: 리무버 플레이트
352: 플레이트 바디
354, 355: 리무버 홀
356: 함몰부
360: 표준 블록
362: 광학 홀
400: 광학 판독 모듈
410: 광학 판독기
420: 판독기 구동부
430: 판독기 안내부
500: 디스펜서 모듈
502: 구동 유닛
504: 디스펜서유닛
506: 펌프 유닛
510: 고정 바디
512: 프론트 바디
514: 사이드 바디
520: 좌우 구동부
530: 안내 수단
540: 좌우 이동 바디
542: 상하 이동 바디
544: 상하 구동부
550: 암 유닛
552: 펀칭 암
553: 펀칭 팁
554: 스트로 암
555: 상하 중공
556: 채취 암
560: 세척 유닛
562: 서보 모터
564: 자성 빔
570: 모터

Claims (13)

  1. 생물학적 시료 중 분석물의 검출에 필요한 시약을 포함하는 복수개의 챔버를 구비하는 큐베트와 사용되는 자동화된 액상 면역분석 장치에 있어서,
    큐베트가 장착되어 이동 가능한 큐베트 모듈;
    상기 시료와 시약과의 반응 결과물을 광학 분석하는 광학 판독 모듈; 및
    상기 큐베트 모듈 위에 배치되며 상기 큐베트의 복수개의 챔버간 시료 및 시약의 분주 및 세척을 수행하는 디스펜서 모듈;을 포함하며,
    상기 큐베트 모듈은,
    변위 가능하게 구성되며 상기 큐베트가 수납되는 장착 채널을 갖는 홀더, 상기 홀더 상부에 위치하며 상기 디스펜서 모듈에 연결된 분주 팁을 제거하는 리무버 모듈, 및 상기 홀더에 고정되어 상기 홀더와 일체로 이동하는 표준 블록을 포함하며, 상기 표준 블록은 상하 방향으로 관통된 광학 홀을 갖고, 상기 홀 내에 소정의 광학 수단이 내장되며, 상기 홀더는 상기 장착 채널의 적어도 일 부분이 하방향으로 개방된 하나 이상의 검사 홀을 가져서 상기 장착 채널에 수납된 큐베트가 상기 광학 판독 모듈에 노출되도록 하며,
    상기 디스펜서 모듈은,
    구동 유닛, 상기 구동 유닛의 일 측에 연결되며 상기 구동 유닛의 일 측과 타 측 사이에서 수평 방향으로 이동 가능한 디스펜서 유닛, 및 상기 구동 유닛의 타 측에 고정되는 펌프 유닛을 포함하며, 상기 디스펜서 유닛은 자성 빔, 및 암 유닛을 포함하며, 상기 자성 빔은 상하 위치가 고정되고, 상기 암 유닛은 상하 이동 바디, 하단이 소정의 분주 팁이 탈착 가능하게 끼워질 수 있게 구성되는 채취 암, 상기 큐베트의 밀봉 막을 펀칭하여 오픈시킬 수 있는 펀칭 암, 및 상하 방향으로 형성된 상하 중공을 갖고 하단에 비 자성 재질로 구성된 컵 형태의 세척 팁이 탈착 가능하게 끼워질 수 있게 구성된 스트로 암을 포함하며, 상기 채취 암, 펀칭 암 및 스트로 암은 상기 상하 이동 바디에 연결되어 상기 상하 이동 바디와 함께 일체로 상하 변위하며, 상기 자성 빔은 상기 스트로 암의 상하 중공 내에 투입되며 상기 스트로 암에 대해서 상하 방향으로 상대 변위되며, 상기 채취 암은 상기 펌프 유닛과 연결되어 상기 큐베트의 챔버간 시료 및 시약을 분주하고,
    상기 광학 판독 모듈에 의한 상기 광학 분석은 형광신호, 가시색 또는 화학발광 신호의 검출을 포함하는 것인, 자동화된 액상 면역분석 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀더는 전후 방향으로 이동하며, 상기 표준 블록은 상기 홀더의 후단에 고정되어 상기 홀더와 함께 일체로 변위하며,
    상기 광학 판독 모듈은,
    상기 홀더의 전후 방향 이동 경로 상에 배치되는 자동화된 액상 면역분석 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 판독 모듈은,
    상기 홀더의 아래에 위치하여 상기 광학 홀을 통해 상기 표준 블록의 신호를 포착하며,
    상기 검사 홀을 통해 상기 큐베트 내의 상기 반응 결과물을 광학 분석하는 자동화된 액상 면역분석 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀더는 이에 장착된 큐베트의 온도를 일정하게 유지해주는 열판을 상기 홀더의 하부에 추가로 포함하는 것인, 자동화된 액상 면역분석 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리무버 모듈은,
    상하로 관통된 복수 개의 홀을 갖고 좌우로 변위 가능하게 구성된 리무버 플레이트를 포함하며,
    상기 채취 암, 상기 펀칭 암 및 상기 스트로 암은 상기 복수 개의 홀을 상기 리무버 플레이트의 위에서 아래로 통과하도록 위치하는 것인, 자동화된 액상 면역분석 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 판독 모듈에 의한 상기 광학 분석은 반응 결과물의 형광신호 검출을 포함하며, 이 경우, 상기 광학 판독 모듈은 상기 형광 신호의 측정을 위해 형광 물질을 충분히 여기 시킬 수 있는 광원을 포함하며, 상기 표준 블록에 포함된 소정의 광학 수단은 형광 측정 표준 물질이며, 상기 광학 분석은, 상기 표준 블록에서 감지되는 표준 신호와 상기 반응 결과물에서 검출된 형광 신호를 비교하여 복수 장치간 검출 신호 편차를 보정하는 것을 포함하는 것인, 자동화된 액상 면역분석 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 판독 모듈에 의한 상기 광학 분석은 반응 결과물의 가시광선 영역의 가시색 검출을 포함하며, 이 경우, 상기 광학 판독 모듈은 상기 가시색 의 흡광도 측정에 적절한 흡광 파장 영역대를 방출할 수 있는 광원을 포함하며, 상기 표준 블록에 포함된 소정의 광학 수단은 가시색 흡광도 측정 표준 물질이며, 상기 광학 분석은, 상기 표준 블록에서 감지되는 표준 신호와 상기 반응 결과물에서 검출된 신호를 비교하여 복수 장치간 검출 신호 편차를 보정하는 것을 포함하는 것인, 자동화된 액상 면역분석 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 판독 모듈에 의한 상기 광학 분석은 반응 결과물의 화학발광 신호의 검출을 포함하며, 이 경우, 상기 광학 판독 모듈은 광원을 포함하지 않으며, 상기 광학 판독 모듈에 의한 상기 광학 분석은 상기 표준 블록을 사용하지 않는 것인, 자동화된 액상 면역분석 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀더의 상기 큐베트가 수납되는 장착 채널은 1개 내지 6개인, 자동화된 액상 면역분석 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀더의 상기 큐베트가 수납되는 장착 채널은 3개인, 자동화된 액상 면역분석 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 큐베트는,
    상기 분주 팁 및 상기 세척 팁이 안착되는 분주 팁 끼움 홀 및 세척 팁 끼움 홀; 및 시료 충진 챔버, 완충액 및 희석 챔버, 반응 챔버, 세척이 이루어지는 세척 챔버, 및 반응 결과물의 형광 신호 검출이 이루어지는 검출 챔버를 순서대로 포함하는, 자동화된 액상 면역분석 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 큐베트는,
    시료 충진 챔버, 분주 팁 및 상기 세척 팁이 안착되는 분주 팁 끼움 홀 및 세척 팁 끼움 홀, 완충액 및 희석 챔버, 반응 챔버, 세척이 이루어지는 세척 챔버, 및 반응 결과물의 형광 신호 검출이 이루어지는 검출 챔버를 순서대로 포함하는, 자동화된 액상 면역분석 장치.
  13. 생물학적 시료 중 분석물의 검출에 필요한 시약을 포함하는 복수개의 챔버를 구비하는 큐베트와 사용되는 자동화된 액상 면역분석 장치에 있어서,
    큐베트가 장착되어 이동 가능한 큐베트 모듈;
    상기 시료와 시약과의 반응 결과물을 광학 분석하는 광학 판독 모듈; 및
    상기 큐베트 모듈 위에 배치되며 상기 큐베트의 복수개의 챔버간 시료 및 시약의 분주 및 세척을 수행하는 디스펜서 모듈;을 포함하며,
    상기 큐베트 모듈은,
    변위 가능하게 구성되며 상기 큐베트가 수납되는 장착 채널을 갖는 홀더 및 상기 홀더 상부에 위치하며 상기 디스펜서 모듈에 연결된 분주 팁을 제거하는 리무버 모듈을 포함하며, 상기 홀더는 상기 장착 채널의 적어도 일 부분이 하방향으로 개방된 하나 이상의 검사 홀을 가져서 상기 장착 채널에 수납된 큐베트가 상기 광학 판독 모듈에 노출되도록 하며,
    상기 디스펜서 모듈은,
    구동 유닛, 상기 구동 유닛의 일 측에 연결되며 상기 구동 유닛의 일 측과 타 측 사이에서 수평 방향으로 이동 가능한 디스펜서 유닛, 및 상기 구동 유닛의 타 측에 고정되는 펌프 유닛을 포함하며, 상기 디스펜서 유닛은 자성 빔, 및 암 유닛을 포함하며, 상기 자성 빔은 상하 위치가 고정되고, 상기 암 유닛은 상하 이동 바디, 하단이 소정의 분주 팁이 탈착 가능하게 끼워질 수 있게 구성되는 채취 암, 상기 큐베트의 밀봉 막을 펀칭하여 오픈시킬 수 있는 펀칭 암, 및 상하 방향으로 형성된 상하 중공을 갖고 하단에 비 자성 재질로 구성된 컵 형태의 세척 팁이 탈착 가능하게 끼워질 수 있게 구성된 스트로 암을 포함하며, 상기 채취 암, 펀칭 암 및 스트로 암은 상기 상하 이동 바디에 연결되어 상기 상하 이동 바디와 함께 일체로 상하 변위하며, 상기 자성 빔은 상기 스트로 암의 상하 중공 내에 투입되며 상기 스트로 암에 대해서 상하 방향으로 상대 변위되며, 상기 채취 암은 상기 펌프 유닛과 연결되어 상기 큐베트의 챔버간 시료 및 시약을 분주하고,
    상기 광학 판독 모듈은 광원을 포함하지 않으며, 상기 광학 판독 모듈에 의한 광학 분석은 상기 반응 결과물의 화학발광 신호를 검출하는 것인, 자동화된 액상 면역분석 장치.
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