KR20240079319A - sensor and system for detecting analytes in urine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 측방 유동 방식의 스트립을 이용한 분석물 검출 센서 및 검출 시스템에 관한 것으로서, RGB 3색광을 이용한 색변화 검출 방식 및 측정방법 설정을 제어하여 다양한 색상 변화를 통해 민감도를 향상시키고, 정확한 결과값을 제공할 수 있다.The present invention relates to an analyte detection sensor and detection system using a lateral flow strip, which improves sensitivity through various color changes by controlling the color change detection method and measurement method settings using RGB three-color light, and provides accurate results. can be provided.
Description
본 발명은 소변 내 분석물 검출을 위한 화학 발색 검출 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical color detection sensor for detecting analytes in urine.
체내외 분비물을 대상으로 생리적, 화학적 검사를 통하여 환자의 상태를 진단하고 모니터링할 수 있는 진단 키트들이 다양하게 개발되고 있다. 특히 소변 검사는 소변 검체를 사용하여 이용 편의성이 높고, 간편하며 자가 소변 분석기를 통해 수십여가지의 질환을 쉽게 예측할 수 있기 때문에 헬스케어 분야에서 생체 측정 자가 검진장치로서 부각되고 있다. A variety of diagnostic kits are being developed that can diagnose and monitor a patient's condition through physiological and chemical tests targeting internal and external secretions. In particular, urine testing is emerging as a biometric self-examination device in the healthcare field because it is convenient and simple to use using a urine sample and can easily predict dozens of diseases through a self-urine analyzer.
종래 딥스틱 방식은 샘플을 발색 패드에 직접 떨어뜨려 육안으로 확인하거나, 리더기를 이용하여 발색 세기를 판정한다. 샘플을 발색 패드에 직접 떨어뜨리는 종래 방식은 샘플량에 따라 발색이 나타나는 시기와 판독시간이 일정하지 않기 때문에 정확한 진단이 쉽지 않다. 또한 샘플을 발색 패드에 떨어뜨리는 사용방법은 기기의 오염 등이 발생하여 광원, 광센서 등의 성능 저하와 그에 따른 정확한 결과 분석의 어려움으로 이어질 수 있다.In the conventional dipstick method, the sample is dropped directly onto the coloring pad and checked with the naked eye, or the coloring intensity is determined using a reader. In the conventional method of dropping a sample directly onto a color development pad, accurate diagnosis is not easy because the timing of color development and reading time are not constant depending on the sample amount. In addition, the method of dropping the sample onto the coloring pad may cause contamination of the device, which may lead to deterioration in the performance of the light source and optical sensor, and thus difficulty in accurately analyzing the results.
따라서 샘플로 인한 기기 오염의 우려가 없고, 사용자간 판독의 편차가 적은 검출 방법 또는 검출 센서의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a detection method or detection sensor that has no risk of contamination of the device due to samples and has less variation in readings between users.
본 발명은 상기 기술적 요구에 부응하고자 안출된 것으로서, 검체를 동일한 양으로 테스트하여 검체 양에 의해 생기는 판독 오류를 개선할 수 있는 분석물 검출 센서 및 검출 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was developed to meet the above technical requirements, and its purpose is to provide an analyte detection sensor and detection system that can improve reading errors caused by the amount of sample by testing the same amount of sample.
또한 본 발명은 분석물에 의한 발색 패드의 색상 변화를 광센서 인식 값의 threshold값을 통해 측정시기를 산출함으로써 사용자간 편차를 해소할 수 있고 정확도 및 민감도를 향상시키는 분석물 검출 센서 및 검출 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides an analyte detection sensor and detection system that can resolve differences between users and improve accuracy and sensitivity by calculating the measurement time through the threshold value of the optical sensor recognition value for the color change of the coloring pad due to the analyte. The purpose is to provide
아울러 본 발명은 측방 유동 방식을 이용한 화학 발색 센서 및 면역화학적 센서를 결합함으로써 1회의 검체 점적으로 2종 이상의 분석물을 동시 측정 가능한 분석물 검출 센서 및 검출 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the purpose of the present invention is to provide an analyte detection sensor and detection system capable of simultaneously measuring two or more analytes with a single sample drop by combining a chemical chromogenic sensor and an immunochemical sensor using a lateral flow method.
상기 기술적 과제 해결을 위하여, 본 발명은 분석물 검출 센서로서, 검체가 유입되는 검체 점적부(10); 상기 검체 점적부와 연결되며, 유입된 검체의 유동에 의해 상기 검체에 포함된 제1분석물을 검출하는 제1반응 스트립(20); 및 상기 검체 점적부와 연결되며, 유입된 검체의 유동에 의해 상기 검체에 포함된 제2분석물을 검출하는 제2반응 스트립(30);을 포함하고, 상기 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립은 이격되어 배치되고, 동일한 카세트에 수용된 분석물 검출 센서(100)을 제공할 수 있다.In order to solve the above technical problem, the present invention is an analyte detection sensor, including a sample dropper (10) into which a sample is introduced; A first reaction strip (20) connected to the sample dropper and detecting the first analyte contained in the sample by the flow of the sample introduced; And a second reaction strip (30) connected to the sample dropper and detecting the second analyte contained in the sample by the flow of the introduced sample, including the first reaction strip and the second reaction strip. It is possible to provide an analyte detection sensor 100 that is arranged to be spaced apart and accommodated in the same cassette.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제1반응 스트립은 지지체, 검체 패드, 발색 패드 및 흡습 패드를 포함하는 측방 유동(Lateral Flow) 검정 스트립으로서, 화학 발색을 통해 분석물을 검출할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first reaction strip is a lateral flow assay strip including a support, a sample pad, a color development pad, and a moisture absorption pad, and can detect an analyte through chemical color development.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 제2반응 스트립은 검체 패드, 접합체 패드, 신호 패드 및 흡습 패드를 포함하는 측방 유동(Lateral Flow) 검정 스트립으로서, 면역화학적 반응을 통해 분석물을 검출할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second reaction strip is a lateral flow assay strip including a specimen pad, a conjugate pad, a signal pad, and a moisture absorption pad, and is capable of detecting an analyte through an immunochemical reaction. there is.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 발색 패드는 RGB 광원에 노출되는 검출 영역을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the coloring pad may include a detection area exposed to an RGB light source.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 검체는 혈액, 혈장, 혈청, 소변, 림프액, 골수액, 타액, 안구액, 정액, 뇌 추출 물, 척수액, 관절액, 흉선액, 복수, 양막액, 세포 조직액일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the specimen is blood, plasma, serum, urine, lymph fluid, bone marrow fluid, saliva, ocular fluid, semen, brain extract, spinal fluid, synovial fluid, thymic fluid, ascites, amniotic fluid, and tissue fluid. It can be.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 분석물은 단백질, 유전자, 지질, 탄수화물, 아미노산, 핵산, 단당류, 비타민, 호르몬, 및 체내 대사산물에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the analyte may be one or two or more selected from proteins, genes, lipids, carbohydrates, amino acids, nucleic acids, monosaccharides, vitamins, hormones, and body metabolites.
또한 본 발명은 상술한 분석물 검출 센서(100); 상기 분석물 검출 센서 내 발색 패드에 광원을 조사하는 광원부(200); 및 상기 발색 패드에서 반사된 빛을 수광하는 광센서부(300);를 포함하는 분석물 검출 시스템(1000)을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 광센서부는 발색 패드의 색상 변화를 RGB 신호값으로 측정하며, 상기 RGB 신호값의 threshold값을 색상 변화의 측정 시작시점으로 설정하여, 소정의 시간 경과 후의 발색 양상을 통해 제1분석물을 정량하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the present invention includes the above-described analyte detection sensor 100; A light source unit 200 that irradiates a light source to a coloring pad within the analyte detection sensor; An analyte detection system 1000 including a light sensor unit 300 that receives light reflected from the chromogenic pad can be provided. In one embodiment of the present invention, the optical sensor unit measures the color change of the color development pad as an RGB signal value, sets the threshold value of the RGB signal value as the starting point of measurement of the color change, and develops color after a predetermined time. It may be characterized by quantifying the first analyte through the aspect.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 광원부는 카메라 모듈을 포함하는 휴대용 단말기일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the light source unit may be a portable terminal including a camera module.
또한 본 발명은 (S100) 분석물 검출 센서에 검체를 적용하여 제1반응 스트립의 발색 및 제2반응 스트립의 면역화학 반응을 유도하는 단계; (S200) 상기 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립을 포함하는 분석물 검출 센서에 광원을 조사하는 단계; 및 (S300) 상기 반응 스트립에 대응하는 광 정보를 획득하는 단계;를 포함하는 분석물 검출 및 정량 측정 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention includes the steps of (S100) applying a sample to an analyte detection sensor to induce color development in the first reaction strip and immunochemical reaction in the second reaction strip; (S200) irradiating a light source to an analyte detection sensor including the first reaction strip and the second reaction strip; and (S300) acquiring optical information corresponding to the reaction strip.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 획득된 광 정보는 제1반응 스트립의 발색 패드의 색상 변화에 따른 RGB 신호값일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the obtained light information may be an RGB signal value according to a change in color of the color pad of the first reaction strip.
본 발명의 일 구현예에 있어서, (S400) 상기 RGB 신호값의 threshold값을 색상 변화의 측정 시작시점으로 설정하여, 소정의 시간 경과 후의 발색 양상을 통해 제1분석물을 정량하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, (S400) setting the threshold value of the RGB signal value as the starting point of measurement of color change and quantifying the first analyte through the color development pattern after a predetermined time has elapsed; It can be included.
본 발명에 따르면 RGB 3색광을 이용한 결과 값의 조합으로 다양한 색상 변화를 검출할 수 있어 정확도 및 민감도가 향상될 수 있다. According to the present invention, various color changes can be detected by combining the result values using RGB three-color light, thereby improving accuracy and sensitivity.
본 발명에 따르면 색상 변화에 따라 광센서 인식값의 threshold값을 설정함으로써, 측정 시작시간을 정확하게 설정할 수 있다. 이를 통해 정확한 결과값을 도출할 수 있으므로 정확도 및 민감도가 향상될 수 있다.According to the present invention, the measurement start time can be accurately set by setting the threshold value of the optical sensor recognition value according to the color change. This can lead to accurate results, improving accuracy and sensitivity.
본 발명에 따르면 샘플을 발색 패드에 직접 떨어뜨리는 방식이 아닌 발색 패드를 따라 흡수되면서 패드의 검출물과의 화학 반응에 따라 발색이 나타나는 방식으로서 광학계의 오염을 방지할 수 있다.According to the present invention, contamination of the optical system can be prevented by not dropping the sample directly on the coloring pad, but by absorbing the sample along the coloring pad and developing color according to a chemical reaction with the detectable object on the pad.
본 발명에 따르면 화학 발색 센서 및 면역 화학적 센서를 결합함으로써 1회의 검체 점적으로 이종의 분석물에 대한 동시 분석이 가능하다. According to the present invention, simultaneous analysis of heterogeneous analytes is possible with a single sample drop by combining a chemical chromogenic sensor and an immunochemical sensor.
도 1은 종래 딥스틱 (Dipstick) 방식에 의한 분석물 검출 결과를 나타낸 것으로서, 동일 검체임에도 (a)는 검체의 양에 따라 발색 차이가 나타나고, (b)는 반응 시간에 따라 발색 차이가 나타남을 보여준다.
도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 화학 발색 검출을 위한 제1반응 스트립의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명 일 실시예에 따라 발색 패드 제조 후, 카세트에 조립하여 크레아티닌을 표기된 농도별로 전개한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명 일 실시예에 따라 크레아티닌의 정량 분석을 위한 전개 시간별 (60s, 90s, 120s) RGB 신호 곡선 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명 일 실시예에 따라 크레아티닌 농도 90 ㎎/dL인 두 가지 검체의 RGB 신호 곡선 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명 일 실시예에 따른 분석물 검출 시스템(1000)의 구성을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분석물 검출 센서(100)의 구성을 나타낸 모식도이다.Figure 1 shows the results of analyte detection using a conventional dipstick method. Even though it is the same sample, (a) shows a difference in color development depending on the amount of sample, and (b) shows a difference in color development depending on the reaction time. It shows.
Figure 2 is a schematic diagram showing the structure of a first reaction strip for detecting chemical color development according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the results of manufacturing a coloring pad according to an embodiment of the present invention, assembling it in a cassette, and developing creatinine at the indicated concentrations.
Figure 4 shows RGB signal curve results for each development time (60s, 90s, 120s) for quantitative analysis of creatinine according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows the RGB signal curve results of two samples with a creatinine concentration of 90 mg/dL according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 shows the configuration of an analyte detection system 1000 according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a schematic diagram showing the configuration of the analyte detection sensor 100 according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 분석물 검출 센서 및 검출 시스템에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the attached drawings, the analyte detection sensor and detection system according to the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.At this time, if there is no other definition in the technical and scientific terms used, they have the meaning commonly understood by those skilled in the art to which this invention pertains, and the gist of the present invention is summarized in the following description and attached drawings. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure are omitted.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예 또는 도면에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관련없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다. 도면은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것으로서, 본 발명은 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수 있으며, 도면은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.The present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments or drawings described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description have been omitted, and similar reference numerals have been assigned to similar parts throughout the specification. The drawings are provided as examples to enable the idea of the present invention to be sufficiently conveyed to those skilled in the art to which the present invention pertains, and the present invention is not limited to the presented drawings and may be embodied in other forms. The drawings may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly dictates otherwise.
또한, 본 명세서의 용어, "포함한다"는 "구비한다", "함유한다", "가진다" 또는 "특징으로 한다" 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.In addition, the term “comprises” in this specification is an open description that has the equivalent meaning to expressions such as “comprising,” “contains,” “has,” or “characterized by” and is not additionally listed. No element, material or process is excluded.
또한, 본 명세서에 기재된 "부" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Additionally, terms such as “unit” used in this specification refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software.
본 명세서의 용어 "광원"은 인위적 광을 발산하는 모든 디바이스를 포함하며, 예를 들어, 전구, LED(light emitting diode), 레이저를 포함한다. 이때 광원으로부터 발산되는 조사(illumination)를 집중시키거나 분산시키기 위한 리플렉터를 추가적으로 포함할 수 있다. The term “light source” herein includes any device that emits artificial light, and includes, for example, light bulbs, light emitting diodes (LEDs), and lasers. At this time, a reflector may be additionally included to focus or disperse illumination emitted from the light source.
본 발명은 분석물 검출 센서 및 검출 시스템에 관한 것으로서, 비제한적인 일 구현예는 소변 내 크레아티닌의 검출 및 정량 분석으로 실시될 수 있다.The present invention relates to an analyte detection sensor and detection system, and a non-limiting example may be implemented by detection and quantitative analysis of creatinine in urine.
소변 내 분석물 검출을 위한 Dipping 테스트 방식은 소변의 농도, 소변의 양, 및 반응 시간 등 여러 조건에 의해 영향을 받을 수 있고, 이러한 이유로 육안 관찰 또는 기기를 통해 측정값을 도출하는 과정에서도 사용자에 따라 판독 오류를 야기할 수 있다.The dipping test method for detecting analytes in urine can be affected by various conditions such as urine concentration, urine volume, and reaction time. For this reason, the user must be careful even in the process of deriving measurement values through visual observation or devices. This may cause reading errors.
본 발명은 상기 사용자에 따른 소변의 농도, 소변의 양 및 반응 시간이 달라지는 문제로 인해 발생할 수 있는 판독 오류를 해결할 수 있고, 소변의 농도 및 소변의 양이 다른 경우에도 동일한 양에 대한 측정값을 도출할 수 있으며, 측정 시간에 대한 객관적인 기준 설정을 통해 정확도 및 민감도 높은 결과값을 제공하는 분석물 검출 센서 및 검출 시스템을 제공할 수 있다. 본 발명에 의한 경우 고가의 장비가 불필요하며, 사용 방법이 쉬운 이점이 있다.The present invention can solve the reading error that may occur due to the problem that the urine concentration, urine amount, and reaction time vary depending on the user, and can provide a measurement value for the same amount even when the urine concentration and urine amount are different. It is possible to provide an analyte detection sensor and detection system that provides results with high accuracy and sensitivity by setting objective standards for measurement time. The present invention has the advantage that expensive equipment is not required and it is easy to use.
구체적으로 본 발명은 검체가 유입되는 검체 점적부(10); 상기 검체 점적부와 연결되며, 유입된 검체의 유동에 의해 상기 검체에 포함된 제1분석물을 검출하는 제1반응 스트립(20); 및 상기 검체 점적부와 연결되며, 유입된 검체의 유동에 의해 상기 검체에 포함된 제2분석물을 검출하는 제2반응 스트립(30);을 포함하고, 상기 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립은 이격되어 배치되고, 동일한 카세트에 수용된, 분석물 검출 센서(100)를 제공할 수 있다.Specifically, the present invention includes a sample dropper 10 into which a sample flows; A first reaction strip (20) connected to the sample dropper and detecting the first analyte contained in the sample by the flow of the sample introduced; And a second reaction strip (30) connected to the sample dropper and detecting the second analyte contained in the sample by the flow of the introduced sample, including the first reaction strip and the second reaction strip. may provide an analyte detection sensor 100 that is arranged to be spaced apart and accommodated in the same cassette.
제1반응 스트립은 지지체, 검체 패드, 발색 패드 및 흡습 패드를 포함하는 측방 유동(Lateral Flow) 검정 스트립으로서, 화학 발색을 통해 분석물을 검출할 수 있다. 이때 발색 패드는 광원에 노출되는 검출 영역을 포함할 수 있다. 광원은 전구, LED 또는 레이저 등일 수 있고, 검출 영역으로부터 수광된 색상은 RGB, HSB, CMYK, CIELab, 또는 CIEXYZ와 같은 색공간을 사용하여 표시될 수 있다. 구체적으로는 RGB 좌표로 표시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The first reaction strip is a lateral flow assay strip including a support, sample pad, color development pad, and moisture absorption pad, and can detect analytes through chemical color development. At this time, the color development pad may include a detection area exposed to the light source. The light source may be a light bulb, LED, or laser, and the color received from the detection area may be displayed using a color space such as RGB, HSB, CMYK, CIELab, or CIEXYZ. Specifically, it may be displayed in RGB coordinates, but is not limited thereto.
제2반응 스트립은 검체 패드, 접합체 패드, 신호 패드 및 흡습 패드를 포함하는 측방 유동(Lateral Flow) 검정 스트립으로서, 면역화학적 반응을 통해 분석물을 검출할 수 있다. 이 기술분야에 알려진 공지의 면역크로마토그래피 방식에 의하므로 상세한 설명은 생략한다.The second reaction strip is a lateral flow assay strip including a sample pad, conjugate pad, signal pad, and moisture absorption pad, and can detect analytes through immunochemical reaction. Since it is based on a known immunochromatographic method known in the art, detailed description is omitted.
본 발명의 검출 센서를 이용할 수 있는 검체는 혈액, 혈장, 혈청, 소변, 림프액, 골수액, 타액, 안구액, 정액, 뇌 추출 물, 척수액, 관절액, 흉선액, 복수, 양막액, 또는 세포 조직액일 수 있다. 구체적으로 소변일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Specimens that can be used with the detection sensor of the present invention include blood, plasma, serum, urine, lymph fluid, bone marrow fluid, saliva, ocular fluid, semen, brain extract, spinal fluid, joint fluid, thymic fluid, ascites, amniotic fluid, or cell tissue fluid. It can be. Specifically, it may be urine, but is not limited thereto.
이들 검체로부터 타겟이 되는 분석물은 단백질, 유전자, 지질, 탄수화물, 아미노산, 핵산, 단당류, 비타민, 호르몬, 및 체내 대사산물에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. The analytes targeted from these samples may be one or two or more selected from proteins, genes, lipids, carbohydrates, amino acids, nucleic acids, monosaccharides, vitamins, hormones, and body metabolites.
일 예에 있어서, 분석물은 크레아티닌일 수 있다. 크레아티닌은 크레아틴의 탈수물로서, 내인성 단백대사의 최종산물이다. 주로 근육에서 생성되는 노폐물로, 대부분 신장을 통해 배출되므로 신장 기능을 평가하는 지표가 될 수 있다. 구체적으로 신장 기능 장애가 있는 경우 크레아티닌 농도는 증가되므로, 신장 기능 장애를 진단하기 위하여 크레아티닌의 정확한 정량 분석은 매우 중요하다. In one example, the analyte can be creatinine. Creatinine is a dehydrated product of creatine and is the end product of endogenous protein metabolism. It is a waste product mainly produced in muscles and is mostly discharged through the kidneys, so it can be an indicator to evaluate kidney function. Specifically, when there is renal dysfunction, the creatinine concentration increases, so accurate quantitative analysis of creatinine is very important to diagnose renal dysfunction.
본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 크레아티닌은 3,5-디니트로 벤조산과 반응하여 크레아티닌 복합체를 생성하여, 정색 반응을 유도할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the creatinine reacts with 3,5-dinitro benzoic acid to produce a creatinine complex, thereby inducing a color reaction.
이하 도면을 참조하여, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Below, with reference to the drawings, the present invention will be described in detail.
도 1은 종래 딥핑 테스트에 의한 소변 내 크레아티닌의 정량 시험 결과를 나타낸 것이다. (a)는 동일한 농도의 검체에 대해 동일 시간동안 측정한 발색 변화를 나타낸 것이나, 검체의 양에 따라 상이한 색상 변화를 나타냄을 확인할 수 있다. (b)는 동일한 농도 및 동일한 양의 검체에 대해 반응 시간을 달리하여 측정한 발색 변화를 나타낸 것이나, 반응 시간에 따른 발색의 차이를 확인할 수 있다. 이와 같이, 종래 딥핑 테스트의 경우 실제 사용하는 소변 검체의 특성이나 테스트에 사용하는 검체 양, 반응 시간 등 여러 조건에 따라 영향을 받기 때문에 사용자에 따라 판독 오류가 야기될 가능성이 매우 크다.Figure 1 shows the results of a quantitative test of creatinine in urine by a conventional dipping test. (a) shows the color change measured over the same time period for a sample of the same concentration, but it can be seen that different color changes occur depending on the amount of sample. (b) shows the change in color development measured at different reaction times for the same concentration and same amount of sample, but the difference in color development depending on the reaction time can be confirmed. As such, in the case of the conventional dipping test, there is a very high possibility that reading errors will occur depending on the user because it is affected by various conditions such as the characteristics of the urine sample actually used, the amount of sample used in the test, and the reaction time.
도 2는 본 발명을 구성하는 제1반응 스트립의 구성을 나타낸 모식도이다. 검체가 검체 점적부에 적용되면, 검체 패드를 따라 이동하여, 발색 패드에 도달하여, 분석물이 검출체와 반응하여 정색 반응을 유도할 수 있다.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of the first reaction strip constituting the present invention. When the sample is applied to the sample dropper, it moves along the sample pad and reaches the color development pad, where the analyte can react with the detection object to induce a color reaction.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레아티닌 정량을 위한 측방 유동 방식의 발색 패드를 포함하는 제1반응 스트립을 나타낸 것이다. 화학 발색 용액을 제조하고, 패드를 상기 용액에 1차 함침 후, 60 내지 75 ℃에서 건조시키고, 다시 2차 함침 후 건조시켜 발색 패드를 제조할 수 있다. Figure 3 shows a first reaction strip including a lateral flow type color development pad for creatinine quantification according to an embodiment of the present invention. A color developing pad can be manufactured by preparing a chemical color development solution, first impregnating the pad with the solution, drying the pad at 60 to 75° C., and then second impregnating the pad and then drying the pad.
발색 패드를 포함하는 반응 스트립을 카세트에 조립하여, 크레아티닌을 표기된 농도별로 전개시킨 결과 농도에 비례하여 패드 발색이 나타났다. 이는 10 내지 500 ㎎/dL범위에서 색상 변화를 나타냄을 관찰할 수 있다. The reaction strip containing the coloring pad was assembled in a cassette, and creatinine was developed at the indicated concentration. As a result, the color of the pad appeared in proportion to the concentration. It can be observed that a color change occurs in the range of 10 to 500 mg/dL.
도 4는 상기 발색 패드에 LED를 조사하여 시간에 따른 색상 변화를 RGB 값으로 나타낸 곡선으로서, RGB 광원을 조사하여 얻은 PTR response값이 시간에 따라 증가하는 양상을 보이는 표준 곡선을 얻을 수 있음을 관찰할 수 있다. 이는 반응시간을 달리 하여도 검체 농도에 따른 정량적 결과값을 수득할 수 있음을 의미할 수 있다.Figure 4 is a curve showing the color change over time in RGB values by irradiating the LED to the color development pad. It is observed that a standard curve showing the increase in the PTR response value obtained by irradiating the RGB light source can be obtained with time. can do. This may mean that quantitative results according to sample concentration can be obtained even if the reaction time is different.
또한 본 발명은 상술한 분석물 검출 센서; 상기 분석물 검출 센서 내 발색 패드에 광원을 조사하는 광원부; 및 상기 발색 패드에서 반사된 빛을 수광하는 광센서부;를 포함하는 분석물 검출 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the present invention includes the above-described analyte detection sensor; a light source unit that irradiates a light source to a coloring pad within the analyte detection sensor; and an optical sensor unit that receives light reflected from the coloring pad.
검체를 적용한 분석물 검출 센서에 대해 내부 또는 외부 광원을 조사하고, 반사된 광을 수광하여 광센서 인식값의 threshold값을 설정함으로써 최종 발색된 상태를 측정하는 시기를 결정할 수 있다. 비제한적인 일 예로서, 광원부는 카메라 모듈을 포함하는 휴대용 단말기일 수 있다. By irradiating an internal or external light source to the analyte detection sensor to which the sample is applied, receiving the reflected light, and setting the threshold value of the optical sensor recognition value, it is possible to determine when to measure the final colored state. As a non-limiting example, the light source may be a portable terminal including a camera module.
일 예에 있어서, 광센서부는 발색 패드의 색상 변화를 RGB 신호값으로 측정하며, 상기 RGB 신호값의 threshold값을 색상 변화의 측정 시작시점으로 설정하여, 소정의 시간 경과 후의 발색 양상을 통해 제1분석물을 정량할 수 있다. 이때 상기 검체 상태에 따라 전개 속도가 달라지므로 상기 소정의 시간은 검체에 따라 달라질 수 있다. 본 발명은 상기 RGB 신호값의 곡선을 통해, 검체별 최종 측정시기를 산출할 수 있어, 정확한 판독이 가능하다.In one example, the optical sensor unit measures the color change of the color development pad as an RGB signal value, sets the threshold value of the RGB signal value as the starting point of measurement of the color change, and determines the first signal through the color development pattern after a predetermined time. Analytes can be quantified. At this time, since the development speed varies depending on the state of the sample, the predetermined time may vary depending on the sample. The present invention can calculate the final measurement time for each sample through the curve of the RGB signal values, enabling accurate reading.
발색 패드에 나타난 색상은 RGB, HSB, CMYK, CIELab, 또는 CIEXYZ와 같은 색공간을 사용하여 표시할 수 있다. 구체적으로 상기 색공간상의 좌표 값 결과에 대한 상관성을 고려하여, 단일 광에 의한 결과 값 또는 조합된 결과 값을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 RGB광으로부터 선택된 2개 이상, 또는 3개의 조합된 결과값을 사용하는 것이 더 바람직하다.Colors displayed on the color pad can be displayed using color spaces such as RGB, HSB, CMYK, CIELab, or CIEXYZ. Specifically, considering the correlation between the coordinate value results in the color space, the result value from a single light or a combined result value can be used. More specifically, it is more preferable to use a combination of two or more, or three results selected from RGB light.
도 5를 참고하여, 동일 농도의 두 가지 검체에 대한 RGB 곡선을 비교하여 보면, 발색 패드의 색상 변화에 따른 광센서 인식 값의 threshold값을 설정함으로써, 이로부터 최종 측정시간을 산출할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 10% 의 색상 변화로부터 n초 후, 20%의 색상 변화로부터 n초 후, 또는 30%의 색상 변화로부터 n초 후 등으로, threshold값을 나타내는 시점으로부터 n초 경과 후 최종 발색 상태를 확인할 수 있다.Referring to Figure 5, by comparing the RGB curves for two samples of the same concentration, the final measurement time can be calculated from this by setting the threshold value of the optical sensor recognition value according to the color change of the coloring pad. Specifically, for example, n seconds after a 10% color change, n seconds after a 20% color change, or n seconds after a 30% color change, etc., n seconds after the threshold value is indicated. You can check the color development status.
또한 측정값의 기울기 분석을 통해 정확한 정량을 위한 측정시점을 확인할 수 있다. 구체적으로 기설정 기울기값에 도달한 시점을 기준으로 측정시간을 설정할 수 있고, 이 경우 검체의 종류에 따라 전개 속도를 고려할 수 있어, 판독의 정확성을 현저히 향상시킬 수 있다. Additionally, the measurement point for accurate quantification can be confirmed through slope analysis of the measured value. Specifically, the measurement time can be set based on the point in time when the preset slope value is reached, and in this case, the development speed can be considered depending on the type of sample, thereby significantly improving the accuracy of reading.
아울러 본 발명은 상술한 검출 센서 및 검출 시스템을 활용한 분석물 검출 및 정량 측정 방법을 제공할 수 있다. 구체적으로 이들 단계는 (S100) 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 분석물 검출 센서에 검체를 적용하여 제1반응 스트립의 발색 및 제2반응 스트립의 면역화학 반응을 유도하는 단계; (S200) 상기 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립을 포함하는 분석물 검출 센서에 광원을 조사하는 단계; 및 (S300) 상기 반응 스트립에 대응하는 광 정보를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method for detecting and quantitatively measuring an analyte using the above-described detection sensor and detection system. Specifically, these steps include (S100) applying a sample to the analyte detection sensor according to any one of claims 1 to 6 to induce color development in the first reaction strip and immunochemical reaction in the second reaction strip; (S200) irradiating a light source to an analyte detection sensor including the first reaction strip and the second reaction strip; and (S300) acquiring light information corresponding to the reaction strip.
(S300) 단계에서 획득된 광 정보는 제1반응 스트립의 발색 패드의 색상 변화에 따른 RGB 신호값일 수 있다.The light information obtained in step (S300) may be an RGB signal value according to the color change of the coloring pad of the first reaction strip.
(S400) 상기 RGB 신호값의 threshold값을 색상 변화의 측정 시작시점으로 설정하여, 소정의 시간 경과 후의 발색 양상을 통해 제1분석물을 정량하는 단계;를 더 포함할 수 있다.(S400) Setting the threshold value of the RGB signal value as the starting point of measurement of color change, and quantifying the first analyte through the color development pattern after a predetermined time has elapsed, may be further included.
발색 변화에 따라 R, G, B 광원의 intensity의 변화를 관찰하여, 색상에 따라 적합한 광원을 선택하고, PTR(proton transfer reaction) 측정값을 통해 정량 분석이 가능한 것이다. 발색 패드에 나타난 색상은 색공간상의 좌표 값 결과에 대한 상관성을 고려하여, 단일 광에 의한 결과 값, 또는 조합된 결과 값을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 RGB광으로부터 선택된 2개 이상, 또는 3개의 조합된 결과값을 사용하는 것이 더 바람직하다. 이때, 관찰된 색상 변화에 따라 R, G, B 각각을 적절한 비율로 조합한 광원-광센서 측정값을 계산함으로써, 정량 분석의 효율을 높일 수 있어 좋다. 구체적으로 예를 들어, Red, Green, Blue를 각각 1:1:1의 비율로 조합한 표준 곡선 또는 1:0.5:0.5의 비율로 조합한 표준 곡선이 도출될 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 색상에 따라 조합 비율을 조절할 수 있다. By observing changes in the intensity of R, G, and B light sources according to color changes, an appropriate light source can be selected according to color, and quantitative analysis can be performed through PTR (proton transfer reaction) measurements. The color displayed on the color pad can be the result of a single light or a combined result, taking into account the correlation between the coordinate value results in the color space. More specifically, it is more preferable to use a combination of two or more, or three results selected from RGB light. At this time, it is good to increase the efficiency of quantitative analysis by calculating the light source-light sensor measurement value combining R, G, and B in an appropriate ratio according to the observed color change. Specifically, for example, a standard curve combining Red, Green, and Blue at a ratio of 1:1:1 or a standard curve combining at a ratio of 1:0.5:0.5 may be derived, but is not limited to this, and the color The combination ratio can be adjusted depending on.
구체적으로 상기 측정 시간 설정은 RGB 분포 곡선을 고려하여, A% 이상 발색 시 측정을 시작, 상기 시점으로부터 n초 후, 측정 결과를 도출하는 것이 검체 점적 후 일률적으로 n초 경과 후 결과를 확인하는 방식보다 검체의 특성을 반영한 유연성 있는 분석으로서, 정확한 판독 결과를 수득할 수 있다.Specifically, the measurement time setting considers the RGB distribution curve, starts measurement when more than A% color develops, and derives measurement results n seconds after the point in time. The method is to check the results uniformly after n seconds after dropping the sample. As a flexible analysis that reflects the characteristics of the sample, accurate reading results can be obtained.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명은 화학 발색 센서 및 면역화학적 센서를 동시에 구현하는 다중 분석물 검출 센서로 기능할 수 있다. 구체적으로 소변 내 알부민의 정량 분석을 위한 일 실시예에서, 크레아티닌을 이용한 소변 농도 보정으로 알부민값의 정량 분석이 용이하다.As shown in Figure 7, the present invention can function as a multi-analyte detection sensor that simultaneously implements a chemical chromogenic sensor and an immunochemical sensor. Specifically, in one embodiment for quantitative analysis of albumin in urine, quantitative analysis of albumin value is easy by correcting urine concentration using creatinine.
이상 설명한 것은 본 발명에 의한 분석물 검출 센서 및 검출 시스템을 실시하기 위한 실시예에 불과하며, 이에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.What has been described above is only an example for implementing the analyte detection sensor and detection system according to the present invention, and is not limited thereto, and the invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone skilled in the art will say that the technical idea of the present invention is to the extent that various modifications can be made.
1000: 분석물 검출 시스템
100: 분석물 검출 센서
200: 광원부
300: 광센서부
10: 검체 점적부
20: 제1반응 스트립
30: 제2반응 스트립1000: Analyte detection system
100: Analyte detection sensor
200: Light source unit
300: Optical sensor unit
10: Sample dropper
20: First reaction strip
30: second reaction strip
Claims (12)
검체가 유입되는 검체 점적부;
상기 검체 점적부와 연결되며, 유입된 검체의 유동에 의해 상기 검체에 포함된 제1분석물을 검출하는 제1반응 스트립; 및
상기 검체 점적부와 연결되며, 유입된 검체의 유동에 의해 상기 검체에 포함된 제2분석물을 검출하는 제2반응 스트립;을 포함하고,
상기 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립은 이격되어 배치되고, 동일한 카세트에 수용된 분석물 검출 센서.As an analyte detection sensor,
A specimen dropper into which the specimen flows;
A first reaction strip connected to the sample dropper and detecting the first analyte contained in the sample by the flow of the sample introduced; and
A second reaction strip connected to the sample dropper and detecting the second analyte contained in the sample by the flow of the sample introduced,
The first reaction strip and the second reaction strip are arranged to be spaced apart, and the analyte detection sensor is accommodated in the same cassette.
상기 제1반응 스트립은 지지체, 검체 패드, 발색 패드 및 흡습 패드를 포함하는 측방 유동(Lateral Flow) 검정 스트립으로서, 화학 발색을 통해 분석물을 검출하는, 분석물 검출 센서.According to clause 1,
The first reaction strip is a lateral flow assay strip including a support, a sample pad, a color development pad, and a moisture absorption pad, and is an analyte detection sensor that detects an analyte through chemical color development.
상기 제2반응 스트립은 검체 패드, 접합체 패드, 신호 패드 및 흡습 패드를 포함하는 측방 유동(Lateral Flow) 검정 스트립으로서, 면역화학적 반응을 통해 분석물을 검출하는, 분석물 검출 센서.According to clause 1,
The second reaction strip is a lateral flow assay strip including a sample pad, a conjugate pad, a signal pad, and a moisture absorption pad, and is an analyte detection sensor that detects an analyte through an immunochemical reaction.
상기 발색 패드는 RGB 광원에 노출되는 검출 영역을 포함하는, 분석물 검출 센서.According to clause 2,
The chromatic pad includes a detection area exposed to an RGB light source.
상기 검체는 혈액, 혈장, 혈청, 소변, 림프액, 골수액, 타액, 안구액, 정액, 뇌 추출 물, 척수액, 관절액, 흉선액, 복수, 양막액, 세포 조직액인, 분석물 검출 센서.According to clause 1,
The sample is blood, plasma, serum, urine, lymph fluid, bone marrow fluid, saliva, ocular fluid, semen, brain extract, spinal fluid, joint fluid, thymic fluid, ascites, amniotic fluid, and cell tissue fluid. An analyte detection sensor.
상기 분석물은 단백질, 유전자, 지질, 탄수화물, 아미노산, 핵산, 단당류, 비타민, 호르몬, 및 체내 대사산물에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인, 분석물 검출 센서.According to clause 1,
The analyte is one or two or more selected from proteins, genes, lipids, carbohydrates, amino acids, nucleic acids, monosaccharides, vitamins, hormones, and body metabolites.
상기 분석물 검출 센서 내 발색 패드에 광원을 조사하는 광원부; 및
상기 발색 패드에서 반사된 빛을 수광하는 광센서부;를 포함하는 분석물 검출 시스템.An analyte detection sensor according to any one of claims 1 to 6;
a light source unit that irradiates a light source to a coloring pad within the analyte detection sensor; and
An analyte detection system comprising: an optical sensor unit that receives light reflected from the chromogenic pad.
상기 광센서부는 발색 패드의 색상 변화를 RGB 신호값으로 측정하며, 상기 RGB 신호값의 threshold값을 색상 변화의 측정 시작시점으로 설정하여, 소정의 시간 경과 후의 발색 양상을 통해 제1분석물을 정량하는 것을 특징으로 하는, 분석물 검출 시스템. According to clause 7,
The optical sensor unit measures the color change of the color development pad as an RGB signal value, sets the threshold value of the RGB signal value as the starting point of measurement of the color change, and quantifies the first analyte through the color development pattern after a predetermined time. An analyte detection system, characterized in that.
상기 광원부는 카메라 모듈을 포함하는 휴대용 단말기인, 분석물 검출 시스템. According to clause 7,
An analyte detection system wherein the light source unit is a portable terminal including a camera module.
(S200) 상기 제1반응 스트립 및 제2반응 스트립을 포함하는 분석물 검출 센서에 광원을 조사하는 단계; 및
(S300) 상기 반응 스트립에 대응하는 광 정보를 획득하는 단계;를 포함하는 분석물 검출 및 정량 측정 방법.(S100) applying a sample to the analyte detection sensor according to any one of claims 1 to 6 to induce color development in the first reaction strip and immunochemical reaction in the second reaction strip;
(S200) irradiating a light source to an analyte detection sensor including the first reaction strip and the second reaction strip; and
(S300) acquiring optical information corresponding to the reaction strip. Analyte detection and quantitative measurement method comprising a.
상기 획득된 광 정보는 제1반응 스트립의 발색 패드의 색상 변화에 따른 RGB 신호값인, 분석물 검출 및 정량 측정 방법.According to clause 10,
The obtained light information is an RGB signal value according to the color change of the coloring pad of the first reaction strip.
(S400) 상기 RGB 신호값의 threshold값을 색상 변화의 측정 시작시점으로 설정하여, 소정의 시간 경과 후의 발색 양상을 통해 제1분석물을 정량하는 단계;를 더 포함하는 분석물 검출 및 정량 측정 방법.According to claim 11,
(S400) setting the threshold value of the RGB signal value as the starting point of measurement of color change, and quantifying the first analyte through the color development pattern after a predetermined time has elapsed; Analyte detection and quantitative measurement method further comprising a. .
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