KR20230137040A - COVID diagnostic kit for detecting COVID antigen - Google Patents
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- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
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Abstract
Description
본 발명은 COVID 진단 키트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부장치와 전기적으로 연결 가능한 접속모듈과 접속모듈에 탈부착 가능한 센싱모듈을 구성요소로 하는 진단키트를 통해 전기 화학적으로 COVID 항원을 정량화하여 체외 진단을 가능하게 하는 COVID 진단 키트에 관한 것이다.The present invention relates to a COVID diagnostic kit, and more specifically, in vitro diagnosis by electrochemically quantifying COVID antigens through a diagnostic kit composed of a connection module that can be electrically connected to an external device and a sensing module that is detachable from the connection module. It is about a COVID diagnostic kit that makes it possible.
최근 특정 분자를 진단하는 바이오센서에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 혈중 내 특정 분자를 진단하는 바이오센서에 관한 기술 개발은 미비한 실정이다. Recently, research on biosensors for diagnosing specific molecules has been actively conducted, but technology development on biosensors for diagnosing specific molecules in the blood is insufficient.
혈중 내 특정 분자들은 다른 혈중 분자들 간의 간섭현상이 크고 비특이적 결합이 많으며, 존재하는 농도가 극히 낮기 때문에 혈중 내 특정 분자를 진단하는 바이오 센서를 개발하기 어려운 문제점이 있다. Certain molecules in the blood have a large interference phenomenon with other molecules in the blood, have many non-specific bonds, and exist at extremely low concentrations, making it difficult to develop biosensors that diagnose specific molecules in the blood.
한편, 최근 COVID 감염이 급격하게 증가하고 있으나, COVID 질환을 측정하기 위한 표적 물질은 혈중 내에 극소량이 존재하기 때문에 그 측정이 어렵다.Meanwhile, COVID infections have recently increased rapidly, but it is difficult to measure the target substance for measuring COVID disease because it exists in very small amounts in the blood.
COVID는 대부분 증상 발현 후 항원 검사를 하는데, 증상 발현 이후 감염의 진전이 급속히 빠르게 진행되므로, 빠르고 정확한 항원의 측정으로 환자의 감염 여부를 신속히 결정하는 것이 필수적이다. For COVID, antigen tests are mostly performed after symptom onset. Since the infection progresses rapidly after symptom onset, it is essential to quickly determine whether the patient is infected through rapid and accurate antigen measurement.
따라서 COVID 질환 환자는 빠른 감염 및 전염이 가능한 고위험군 잠재적 위험성을 가진 환자이기 때문에 빠르고 간단한 측정이 필요하며, 이에 빠르고 간단하게 측정할 수 있는 COVID 항원 진단키트의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, since COVID disease patients are a high-risk group capable of rapid infection and transmission, quick and simple measurement is necessary, and the development of a COVID antigen diagnostic kit that can measure quickly and simply is necessary.
일 양상은 외부장치와 전기적으로 연결 가능한 접속모듈; 및 내부로 유입된 분석 시료로부터 COVID 항원을 감지하고, 상기 감지된 COVID 항원과 반응하여 발생된 전기적인 신호를 상기 접속모듈에 전송하도록 구성되는 센싱모듈을 포함하는 진단 키트에 있어서, 상기 센싱모듈에는, 상기 분석 시료로부터 상기 COVID 항원을 감지하고, 상기 COVID 항원과 반응하여 상기 전기적인 신호를 발생시키는 센서가 구비되며, 상기 센서는, 기판; 및 상기 기판의 일면에 마련되고, 상기 COVID 항원과 반응하여 전기 화학적 신호를 발생시키는 복수개의 전극을 포함하고, 상기 센싱모듈은 상기 접속모듈에 탈부착 가능한 것인, COVID 진단을 위한 진단 키트를 제공하는 것이다.One aspect includes a connection module that can be electrically connected to an external device; And a diagnostic kit comprising a sensing module configured to detect a COVID antigen from an analysis sample introduced therein and transmit an electrical signal generated in response to the detected COVID antigen to the connection module, wherein the sensing module includes: , a sensor is provided that detects the COVID antigen from the analysis sample and reacts with the COVID antigen to generate the electrical signal, the sensor comprising: a substrate; and a plurality of electrodes provided on one side of the substrate and reacting with the COVID antigen to generate an electrochemical signal, wherein the sensing module is attachable and detachable from the connection module. will be.
다른 양상은 청구항 1의 진단키트의 전극에 분석 시료를 적용하는 단계; 상기 분석 시료를 적용한 전극에 COVID 항원과 결합될 수 있는 프로브를 적용하는 단계; 상기 프로브를 적용한 전극에 전자 전달 활성화 물질을 적용하는 단계; 및 전류를 측정하는 단계를 포함하는, COVID 진단을 위한 정보를 제공하는 방법을 제공하는 것이다.Another aspect includes applying an analysis sample to the electrode of the diagnostic kit of claim 1; Applying a probe capable of binding to a COVID antigen to the electrode to which the analysis sample is applied; Applying an electron transport activating material to the electrode to which the probe is applied; and measuring the current.
일 양상은 외부장치와 전기적으로 연결 가능한 접속모듈; 및 내부로 유입된 분석 시료로부터 COVID 항원을 감지하고, 상기 감지된 COVID 항원과 반응하여 발생된 전기적인 신호를 상기 접속모듈에 전송하도록 구성되는 센싱모듈을 포함하는 진단 키트에 있어서, 상기 센싱모듈에는, 상기 분석 시료로부터 상기 COVID 항원을 감지하고, 상기 COVID 항원과 반응하여 상기 전기적인 신호를 발생시키는 센서가 구비되며, 상기 센서는, 기판; 및 상기 기판의 일면에 마련되고, 상기 COVID 항원과 반응하여 전기 화학적 신호를 발생시키는 복수개의 전극을 포함하고, 상기 센싱모듈은 상기 접속모듈에 탈부착 가능한 것인, COVID 진단을 위한 진단 키트를 제공한다.One aspect includes a connection module that can be electrically connected to an external device; And a diagnostic kit comprising a sensing module configured to detect a COVID antigen from an analysis sample introduced therein and transmit an electrical signal generated in response to the detected COVID antigen to the connection module, wherein the sensing module includes: , a sensor is provided that detects the COVID antigen from the analysis sample and reacts with the COVID antigen to generate the electrical signal, the sensor comprising: a substrate; and a plurality of electrodes provided on one side of the substrate and reacting with the COVID antigen to generate an electrochemical signal, wherein the sensing module is attachable and detachable from the connection module. .
일 구체예에 있어서, 상기 센서는 상기 전극 상부에 복수 개의 홈으로 이루어진 마이크로웰 또는 나노웰 구조를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the sensor may include a microwell or nanowell structure consisting of a plurality of grooves on the upper part of the electrode.
일 구체예에 있어서, 상기 COVID 진단을 위한 진단 키트의 상기 분석 시료는 개체로부터 분리된 생물학적 시료인 것일 수 있다.In one embodiment, the analysis sample of the diagnostic kit for diagnosing COVID may be a biological sample isolated from an individual.
일 구체예에 있어서, 상기 COVID 진단을 위한 진단 키트의 상기 센서에는 상기 COVID 항원과 반응하여 COVID 항원을 감지할 수 있는 물질이 코팅되지 않은 것일 수 있다.In one embodiment, the sensor of the diagnostic kit for diagnosing COVID may not be coated with a material that can detect the COVID antigen by reacting with the COVID antigen.
일 구체예에 있어서, 상기 COVID 진단을 위한 진단 키트의 상기 전기 화학적 신호는 상기 COVID 항원에 결합될 수 있는 프로브 및 전자 전달 활성화 물질을 더 추가함으로써 발생하는 것일 수 있다.In one embodiment, the electrochemical signal of the diagnostic kit for diagnosing COVID may be generated by further adding a probe capable of binding to the COVID antigen and an electron transfer activating material.
일 구체예에 있어서, 상기 COVID 진단을 위한 진단 키트의 상기 COVID 항원에 결합될 수 있는 프로브는 COVID 항체인 것일 수 있다.In one embodiment, the probe capable of binding to the COVID antigen in the diagnostic kit for diagnosing COVID may be a COVID antibody.
일 구체예에 있어서, 상기 COVID 진단을 위한 진단 키트의 상기 전극은 작업 전극(working electrode), 대 전극(counter electrode) 또는 기준 전극(reference electrode)인 것일 수 있다.In one embodiment, the electrode of the diagnostic kit for diagnosing COVID may be a working electrode, a counter electrode, or a reference electrode.
일 구체예에 있어서, 상기 COVID 진단을 위한 진단 키트의 상기 마이크로웰 또는 나노웰은 직경이 50 nm 내지 50 ㎛인 것일 수 있다.In one embodiment, the microwell or nanowell of the diagnostic kit for diagnosing COVID may have a diameter of 50 nm to 50 ㎛.
일 구체예에 있어서, 상기 COVID 진단을 위한 진단 키트의 상기 접속모듈과 상기 센싱모듈은 자성을 통해 서로 탈부착 가능하게 결합되며, 면접촉을 통해 서로 전기적으로 연결되는 것일 수 있다.In one embodiment, the connection module and the sensing module of the diagnostic kit for diagnosing COVID are detachably coupled to each other through magnetism, and may be electrically connected to each other through surface contact.
일 구체예에 있어서, 상기 COVID 진단을 위한 진단 키트의 상기 센싱모듈은 한 개 이상이며, 한 개 이상의 상기 센싱모듈은 하나의 상기 접속모듈에 탈부착 가능한 것일 수 있다.In one embodiment, the diagnostic kit for diagnosing COVID has one or more sensing modules, and one or more sensing modules may be attachable to or detachable from one connection module.
다른 양상은 청구항 1의 진단키트의 전극에 분석 시료를 적용하는 단계; 상기 분석 시료를 적용한 전극에 COVID 항원과 결합될 수 있는 프로브를 적용하는 단계; 상기 프로브를 적용한 전극에 전자 전달 활성화 물질을 적용하는 단계; 및 전류를 측정하는 단계를 포함하는, COVID 진단을 위한 정보를 제공하는 방법을 제공한다.Another aspect includes applying an analysis sample to the electrode of the diagnostic kit of claim 1; Applying a probe capable of binding to a COVID antigen to the electrode to which the analysis sample is applied; Applying an electron transport activating material to the electrode to which the probe is applied; and measuring the current.
일 구체예에 있어서, 상기 COVID 진단을 위한 정보를 제공하는 방법의 상기 분석 시료는 개체로부터 분리된 생물학적 시료인 것일 수 있다.In one embodiment, the analysis sample in the method for providing information for COVID diagnosis may be a biological sample isolated from an individual.
본 발명은 COVID 진단 키트에 관한 것으로, 전기 화학적 분석법을 수행하며, 이를 통해 혈중 극소량의 COVID 항원을 정량화하여 체외 진단이 가능한 장점이 있다. The present invention relates to a COVID diagnostic kit, which performs an electrochemical analysis method and has the advantage of enabling in vitro diagnosis by quantifying a very small amount of COVID antigen in the blood.
또한, 본 발명은 마이크로웰 또는 나노웰 구조를 통해 분석 시료를 삽입함에 따라 분해능을 향상시킬 수 있는 장점이 있으며, 본 발명은 외부장치와 전기적으로 연결되는 접속모듈과, 접속모듈에 탈착 가능한 센싱모듈로 구성되므로, 센싱모듈의 교체를 통해 다양한 종류의 검사를 수행 가능하고, 접속모듈이 외부장치에 결합된 상태에서 센싱모듈만 교체 가능하여 연속적으로 신속한 검사를 수행할 수 있는 장점이 있다. In addition, the present invention has the advantage of improving resolution by inserting an analysis sample through a microwell or nanowell structure, and the present invention includes a connection module that is electrically connected to an external device, and a sensing module that is detachable from the connection module. Since it is composed of, various types of inspections can be performed by replacing the sensing module, and only the sensing module can be replaced while the connection module is coupled to an external device, which has the advantage of being able to perform continuous and rapid inspection.
또한, 본 발명은 센서에 COVID 항원과 반응하여 COVID 항원을 감지할 수 있는 물질이 코팅되어 있지 않아도 극소량의 COVID 항원을 검출할 수 있는 효과가 있어, 용이하고 경제적으로 제작할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of being able to detect a very small amount of COVID antigen even if the sensor is not coated with a material that can detect COVID antigen by reacting with COVID antigen, and can be manufactured easily and economically.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 키트가 외부장치에 연결된 상태를 나타내는 사용상태도이다:
도 1a는 스마트폰 혹은 태블릿 형태의 외부장치와 키트가 연결된 상태를 나타낸 사용상태도이고; 및 도 2b는 PC 형태의 외부장치와 키트가 연결된 상태를 나타낸 사용상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 마이크로웰 또는 나노웰 구조가 형성된 키트를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 키트가 분해된 상태를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3의 VI-VI 선 단면도이다.
도 5는 도 3의 “A”부분을 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 키트가 분해된 상태를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 6의 “B”부분을 확대한 확대도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 키트가 분해된 상태를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 8의 “C”부분이 결합되는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 키트가 분해된 상태를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 11은 서로 다른 두 가지 전기 화학적 분석 방법을 나타낸 도면이다:
도 11a는 label-free 방식의 전기 화학적 분석 방법을 나타내는 도면이고; 및 도 11b는 본 발명의 실시 예에 따른 프로브와 전자 전달 활성화 물질을 이용하는 전기 화학적 분석 방법을 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실험 예에 따른 COVID 항원을 측정한 결과 그래프이다.
도 13은 일 실험 예에 따른 COVID 항원을 측정한 결과 그래프이다.
도 14는 일 실험 예에 따른 COVID 항원을 측정한 결과 그래프이다.
도 15는 일 실험 예에 따른 COVID 항원을 측정한 결과 그래프이다.Figure 1 is a usage diagram showing a state in which a kit according to an embodiment of the present invention is connected to an external device:
Figure 1a is a usage diagram showing a state in which the kit is connected to an external device in the form of a smartphone or tablet; and Figure 2b is a usage diagram showing a state in which the kit is connected to an external device in the form of a PC.
Figure 2 is a perspective view showing a kit in which a microwell or nanowell structure is formed according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a plan view showing the kit according to an embodiment of the present invention in a disassembled state.
Figure 4 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of Figure 3.
Figure 5 is a side view showing part “A” of Figure 3.
Figure 6 is a plan view schematically showing the disassembled state of the kit according to another embodiment of the present invention.
Figure 7 is an enlarged view of part “B” of Figure 6.
Figure 8 is a plan view schematically showing the disassembled state of the kit according to another embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram schematically showing the process of combining part “C” of Figure 8.
Figure 10 is a side view schematically showing the disassembled state of the kit according to another embodiment of the present invention.
Figure 11 is a diagram showing two different electrochemical analysis methods:
Figure 11a is a diagram showing a label-free electrochemical analysis method; and FIG. 11B is a diagram showing an electrochemical analysis method using a probe and an electron transport activating material according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a graph showing the results of measuring COVID antigens according to an experimental example.
Figure 13 is a graph showing the results of measuring COVID antigens according to an experimental example.
Figure 14 is a graph showing the results of measuring COVID antigens according to an experimental example.
Figure 15 is a graph showing the results of measuring COVID antigens according to an experimental example.
본 명세서는 본 발명의 권리범위를 명확히 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 원리를 설명하고, 실시 예들을 개시한다. 개시된 실시 예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.This specification clarifies the scope of rights of the present invention, explains the principles of the present invention, and discloses embodiments so that those skilled in the art can practice the present invention. The disclosed embodiments may be implemented in various forms.
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 발명(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Expressions such as “includes” or “may include” that may be used in various embodiments of the present invention refer to the existence of the corresponding function, operation, or component that has been disclosed, and one or more additional functions, operations, or components. There are no restrictions on components, etc. In addition, in various embodiments of the present invention, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification. It should be understood that this does not exclude in advance the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but these components are not limited by the above-mentioned terms. The above-mentioned terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어, 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected or coupled" to another component, the component may be directly connected or coupled to the other component, but there is no connection between the component and the other component. It should be understood that other new components may exist. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly coupled" to another component, it will be understood that no new components exist between the component and the other component. You should be able to.
한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Meanwhile, a “module” or “unit” for a component used in this specification performs at least one function or operation. And, the “module” or “unit” may perform a function or operation by hardware, software, or a combination of hardware and software. Additionally, a plurality of “modules” or a plurality of “units” excluding a “module” or “unit” that must be performed on specific hardware or performed on at least one processor may be integrated into at least one module. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.In addition, when describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof is abbreviated or omitted.
본 발명은 COVID 진단 키트에 관한 것으로, 외부장치와 전기적으로 연결 가능한 접속모듈과 접속모듈에 탈부착 가능한 센싱모듈을 사용함에 따라 센싱 부분의 교체가 가능한 키트에 관한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직할 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다. The present invention relates to a COVID diagnostic kit, and to a kit in which the sensing part can be replaced by using a connection module that can be electrically connected to an external device and a sensing module that is detachable from the connection module. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로웰 또는 나노웰 구조를 사용하는 키트(10)는 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)를 사용하여 분해능을 향상시키며, 키트(10)에서 발생된 전기적 신호를 측정 및 분석 가능한 소프트웨어가 설치된 외부장치(20)와 전기적으로 연결되도록 구성된다. Referring to FIG. 1, the kit 10 using a microwell or nanowell structure according to an embodiment of the present invention improves resolution by using the microwell or nanowell structure 220, and the kit 10 generates It is configured to be electrically connected to an external device 20 installed with software capable of measuring and analyzing the electrical signals.
구체적으로, 상기 키트(10)는 도 1a와 같이 스마트폰 혹은 태블릿 형태의 외부장치(20)와 전기적으로 연결되거나, 도 1b와 같이 PC 형태의 외부장치(20)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 외부장치(20)는 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 키트(10)와 전기적으로 연결 가능한 다양한 형태로 변경되어 사용될 수 있다. Specifically, the kit 10 may be electrically connected to an external device 20 in the form of a smartphone or tablet, as shown in FIG. 1A, or may be electrically connected to an external device 20 in the form of a PC, as shown in FIG. 1B. However, the external device 20 is not limited to this, and may be used in various forms that can be electrically connected to the kit 10.
상기 외부장치(20)에는 후술할 상기 키트(10)의 접속모듈(100)과 전기적으로 연결 가능하도록 상기 접속모듈(100)에 마련된 제1접속단자(110)와 결합 가능한 단자부(미도시)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 외부장치(20)에는 상기 키트(10)와 연결시 상기 키트(10)의 산화 환원 반응에 따른 전위를 측정 및 분석하여 COVID 항원에 대한 정성 및 정량 분석이 가능할 수 있는 프로그램 혹은 어플리케이션 등이 설치될 수 있다. 이를 통해, 상기 외부장치(20)는 상기 키트(10)에서 발생되는 신호를 수집 및 분석하고, 이를 통해 각종 질병 또는 질환 등을 검출하거나, 이들의 변화를 측정하여 디스플레이 할 수 있다.The external device 20 has a terminal portion (not shown) that can be coupled to the first connection terminal 110 provided in the connection module 100 so as to be electrically connected to the connection module 100 of the kit 10, which will be described later. It can be provided. In addition, the external device 20 includes a program or application that can perform qualitative and quantitative analysis of COVID antigens by measuring and analyzing the potential according to the redox reaction of the kit 10 when connected to the kit 10. This can be installed. Through this, the external device 20 can collect and analyze signals generated from the kit 10, and through this, various diseases or conditions can be detected, or changes in these can be measured and displayed.
또한, 상기 외부장치(20)는 유선 또는 무선통신을 통해 인터넷에 연결되어 상기 키트(10)를 통해 측정된 데이터를 사용자 단말 혹은 의료기관의 서버에 전송할 수 있다. 전송된 데이터를 통해, 검사대상자 또는 의료기관에서는 실시간으로 건강 상태를 모니터링 할 수 있다.Additionally, the external device 20 can be connected to the Internet through wired or wireless communication and transmit data measured through the kit 10 to a user terminal or a server of a medical institution. Through the transmitted data, test subjects or medical institutions can monitor their health status in real time.
가령, 예시적으로, 상기 외부장치(20)는 키트(10)가 결합되어 상기 키트(10)와 전기적으로 연결되는 입력부(미도시), 입력부를 통하여 전송된 신호(데이터)를 저장, 분석 및 진단하는 제어부(미도시), 제어부로부터 전송받은 데이터를 외부에서 식별 가능한 형태로 출력하는 디스플레이부(미도시), 제어부로부터 전송받은 데이터를 선택된 사용자 단말 및 의료기관 서버로 전송하는 통신부(미도시) 및 입력부, 제어부, 디스플레이부 및 통신부에 전원을 공급하는 전원공급부(미도시) 등을 포함할 수 있다.For example, as an example, the external device 20 stores, analyzes, and stores signals (data) transmitted through an input unit (not shown), which is coupled to the kit 10 and is electrically connected to the kit 10. A control unit (not shown) that diagnoses, a display unit (not shown) that outputs the data received from the control unit in an externally identifiable form, a communication unit (not shown) that transmits the data received from the control unit to the selected user terminal and medical institution server, and It may include a power supply unit (not shown) that supplies power to the input unit, control unit, display unit, and communication unit.
본 발명의 실시 예에 따른 키트는, 접속모듈(100), 센싱모듈(200), 센서(210)를 포함한다. 이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다. A kit according to an embodiment of the present invention includes a connection module 100, a sensing module 200, and a sensor 210. Below, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 접속모듈(100)은 상기 외부장치(20)와 전기적으로 연결 가능한 것이다. 이를 위해, 상기 접속모듈(100)은 제1접속단자(110), 제2접속단자(120), 컨트롤러(130), 본체(140)를 포함한다. Referring to Figures 2 and 3, the connection module 100 can be electrically connected to the external device 20. For this purpose, the connection module 100 includes a first connection terminal 110, a second connection terminal 120, a controller 130, and a main body 140.
상기 제1접속단자(110)는 상기 외부장치(20)에 결합되어 상기 외부장치(20)와 전기적으로 연결 가능한 것이다. 상기 제1접속단자(110)는 상기 외부장치(20)와 전기적으로 연결될 수 있다면 다양한 구성이 사용될 수 있다. The first connection terminal 110 is coupled to the external device 20 and can be electrically connected to the external device 20. The first connection terminal 110 can be of various configurations as long as it can be electrically connected to the external device 20.
상기 제1접속단자(110)는 상기 외부장치(20)에 마련된 상기 단자부에 결합되어 상기 외부장치(20)와 전기적인 접속을 수행할 수 있도록 상기 외부장치(20)의 단자부에 대응되는 형태로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 제1접속단자(110)는 USB, 마이크로 USB 혹은 핀(PIN)의 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 외부장치(20)에 전기적으로 연결될 수 있다면 다양한 구성이 사용될 수 있다. The first connection terminal 110 is coupled to the terminal provided on the external device 20 and has a shape corresponding to the terminal of the external device 20 to enable electrical connection with the external device 20. It can be done. Specifically, the first connection terminal 110 may be provided in the form of USB, micro USB, or PIN, but is not limited thereto, and can be configured in various configurations if it can be electrically connected to the external device 20. can be used
상기 제2접속단자(120)는 후술할 상기 센싱모듈(200)에 결합되어 상기 센싱모듈(200)과 전기적으로 연결 가능한 것이다. 상기 제2접속단자(120)는 마이크로 USB 혹은 핀(PIN)의 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 센싱모듈(200)과 전기적으로 연결될 수 있다면 다양한 구성이 사용될 수 있다. The second connection terminal 120 is coupled to the sensing module 200, which will be described later, and can be electrically connected to the sensing module 200. The second connection terminal 120 may be provided in the form of a micro USB or PIN, but is not limited thereto, and various configurations may be used as long as it can be electrically connected to the sensing module 200.
상기 컨트롤러(130)는 상기 제1접속단자(110) 및 상기 제2접속단자(120)와 전기적으로 연결되고, 상기 제1접속단자(110)와 상기 제2접속단자(120) 사이에서 신호(데이터)의 전송을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 컨트롤러(130)는 전선을 통하여 상기 제1접속단자(110) 및 상기 제2접속단자(120)와 전기적으로 연결할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1접속단자(110)와 상기 제2접속단자(120)를 전기적으로 연결할 수 있다면 다양한 구성이 사용될 수 있다. The controller 130 is electrically connected to the first connection terminal 110 and the second connection terminal 120, and generates a signal ( may be configured to control transmission of data). The controller 130 may be electrically connected to the first connection terminal 110 and the second connection terminal 120 through a wire, but is not limited to this. As long as the second connection terminal 120 can be electrically connected, various configurations can be used.
상기 본체(140)는 상기 제1접속단자(110), 상기 제2접속단자(120), 상기 컨트롤러(130)가 설치되는 하부체와, 상기 하부체에 결합되어 상기 제1접속단자(110), 상기 제2접속단자(120), 상기 컨트롤러(130)의 상부를 보호하는 상부체를 포함할 수 있다. The main body 140 has a lower body on which the first connection terminal 110, the second connection terminal 120, and the controller 130 are installed, and is coupled to the lower body to connect the first connection terminal 110. , It may include an upper body that protects the second connection terminal 120 and the upper part of the controller 130.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 센싱모듈(200)은 내부로 유입된 분석 시료로부터 COVID 항원을 감지하고, 상기 감지된 COVID 항원과 반응하여 발생된 전기적인 신호를 상기 접속모듈(100)에 전송하도록 구성되면서, 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)가 구비된 것이다. Referring to Figures 2 and 3, the sensing module 200 detects COVID antigens from the analysis sample introduced therein, and transmits an electrical signal generated in response to the detected COVID antigens to the connection module 100. It is configured to transmit and is provided with a microwell or nanowell structure 220.
상기 분석 시료는 개체로부터 분리된 생물학적 시료를 의미할 수 있으며, 혈액, 혈장, 혈청, 소변, 점액, 타액, 눈물, 객담, 척수액, 흉수, 유두 흡인물, 림프액, 기도액, 장액, 비뇨생식관액, 모유, 림프계 체액, 정액, 뇌척수액, 기관계내 체액, 복수, 낭성 종양 체액, 양수액 또는 이들의 조합을 의미할 수 있다. 다만, 상기 분석 시료는 이에 한정되는 것은 아니며, 생물학적 시료라면 다양한 물질이 될 수 있다. 또한 상기 생물학적 시료는 온전한(intact) 단백질을 포함할 수 있다. 온전한 단백질은 별도의 단백질의 변형 없이 생물학적 시료로부터 분리된 단백질일 수 있다. 온전한 단백질은, 예를 들어 단백질 분해 효소에 의한 단백질 분해 없이, 생물학적 시료로부터 분리된 단백질일 수 있다.The analysis sample may refer to a biological sample isolated from an individual, including blood, plasma, serum, urine, mucus, saliva, tears, sputum, spinal fluid, pleural fluid, nipple aspirate, lymphatic fluid, airway fluid, serous fluid, and urogenital fluid. , breast milk, lymphatic fluid, semen, cerebrospinal fluid, fluid within an organ system, ascites, cystic tumor fluid, amniotic fluid, or a combination thereof. However, the analysis sample is not limited to this, and may be a variety of biological samples. Additionally, the biological sample may contain intact proteins. An intact protein may be a protein isolated from a biological sample without any modification of the protein. An intact protein may be a protein that has been isolated from a biological sample without protein digestion, for example by proteolytic enzymes.
상기 센싱모듈(200)에는, 상기 분석 시료로부터 상기 COVID 항원을 감지하고, 상기 COVID 항원과 반응하여 상기 전기적인 신호를 발생시키는 센서(210)가 구비될 수 있으며, 상기 센서(210)는, 기판(211)과 복수 개의 전극(212)과 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)를 포함한다. The sensing module 200 may be provided with a sensor 210 that detects the COVID antigen from the analysis sample and reacts with the COVID antigen to generate the electrical signal. The sensor 210 may be provided with a substrate. It includes (211) a plurality of electrodes (212) and a microwell or nanowell structure (220).
상기 센서(210)에는 분석 시료에 포함된 COVID 항원과 반응하여 COVID 항원을 감지하는 감지 물질(예컨대, 항체 등)이 코팅되지 않은 것일 수 있다. 따라서, COVID 항원을 감지하는 감지 물질(예컨대, 1차 항체) 및 COVID 항원에 결합될 수 있는 프로브(예컨대, 2차 항체)를 모두 사용하여 COVID 항원을 검출할 필요가 없기 때문에 키트 제작, 검출 절차 등의 과정에서 시간 및 돈을 절약할 수 있는 효과가 있다. 상기 센서 상에 항체와 같은 감지 물질이 코팅되어 있지 않더라도 상기 센서를 이용하여 극소량의 COVID 항원을 검출할 수 있는 효과가 있다.The sensor 210 may not be coated with a sensing material (eg, antibody, etc.) that detects the COVID antigen by reacting with the COVID antigen contained in the analysis sample. Therefore, it is not necessary to detect COVID antigens using both a sensing agent that detects the COVID antigen (e.g., primary antibody) and a probe that can bind to the COVID antigen (e.g., secondary antibody), making kit preparation, and detection procedures. This has the effect of saving time and money in the process. Even if a sensing material such as an antibody is not coated on the sensor, there is an effect of detecting a very small amount of COVID antigen using the sensor.
상기 센서(210)는, 분석 시료와 접촉하게 될 경우, 분석 시료에 포함된 COVID 항원과 상호 반응하여 전기적인 신호를 발생시킨다. When the sensor 210 comes into contact with an analysis sample, it interacts with the COVID antigen contained in the analysis sample to generate an electrical signal.
이에 따라 상기 키트(10)와 연결된 외부장치(20)는 상기 키트(10)에서 발생되는 전기적인 신호를 분석하여 COVID 항원의 존재 또는 농도 등을 검출할 수 있다. 다만, 상기 센서(210)는 이에 한정되는 것은 아니며, 분석 시료의 이동, 정지, 여과, 정화, 반응 및 혼합이 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.Accordingly, the external device 20 connected to the kit 10 can detect the presence or concentration of COVID antigens by analyzing the electrical signal generated by the kit 10. However, the sensor 210 is not limited to this, and may be configured to move, stop, filter, purify, react, and mix the analysis sample.
상기 전기 화학적 신호는 상기 COVID 항원에 결합될 수 있는 프로브 및 전자 전달 활성화 물질을 더 추가함으로써 발생하는 것일 수 있다.The electrochemical signal may be generated by adding a probe capable of binding to the COVID antigen and an electron transfer activating material.
상기 COVID 항원은 COVID 바이러스 표면 단백질 (S 단백질)의 RBD(receptorbinding domains) 또는 NTD(N - terminal domain)일 수 있다. 상기 COVID 항원에 결합될 수 있는 프로브는 항체일 수 있으며, IgM 또는 IgG일 수 있다. The COVID antigen may be the receptorbinding domains (RBD) or the N-terminal domain (NTD) of the COVID virus surface protein (S protein). The probe capable of binding to the COVID antigen may be an antibody, IgM or IgG.
본 명세서에서 용어 “COVID”는 코로나 19 바이러스(COVID 19, Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus-2 or SARS-CoV-2)를 의미하는 것일 수 있다. As used herein, the term “COVID” may refer to the COVID-19 virus (COVID 19, Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus-2 or SARS-CoV-2).
본 발명의 실시 예에 따른 진단키트는 단백질 응집 반응을 기반으로 다수의 항원-항체 반응, 또는 DNA, RNA 상호보완 결합에 따라 전류 및 임피던스의 변화량을 측정하는 전기 화학적 분석 방법을 이용하여 분석 시료 중 COVID 항원을 판별할 수 있는 것으로, 다양한 전기 화학적 분석방법이 사용될 수 있다. The diagnostic kit according to an embodiment of the present invention uses an electrochemical analysis method to measure the amount of change in current and impedance according to multiple antigen-antibody reactions or complementary binding of DNA and RNA based on protein aggregation reaction. Various electrochemical analysis methods can be used to identify COVID antigens.
본 발명의 실시 예에 따른 진단키트는 순환전압전류법(cyclic voltammetry), SWQ(Square wave voltammetry) 등 다양한 전기 화학적 방법으로 분석 시료 중 COVID 항원을 판별할 수 있다. The diagnostic kit according to an embodiment of the present invention can determine COVID antigens in an analysis sample using various electrochemical methods such as cyclic voltammetry and square wave voltammetry (SWQ).
다만, 본 발명의 실시 예에 따른 진단키트에서 사용되는 전기 화학적 분석 방법은 빠르고 간단한 진단을 위해 다음과 같은 방법이 사용될 수 있다. However, the electrochemical analysis method used in the diagnostic kit according to an embodiment of the present invention can be used as follows for quick and simple diagnosis.
본 발명의 실시 예에 따른 전기 화학적 분석 방법은, 상기 COVID 항원에 결합되는 프로브와, 상기 프로브에 결합되면서 산화, 환원 반응을 일으켜 전류를 발생키는 전자 전달 활성화 물질을 상기 마이크로웰 또는 나노웰에 삽입함으로써 수행될 수 있다. The electrochemical analysis method according to an embodiment of the present invention includes a probe that binds to the COVID antigen, and an electron transfer activating material that causes oxidation and reduction reactions while binding to the probe to generate current in the microwell or nanowell. This can be done by inserting.
다음으로, 상기 전극(212)에 지정된 전압을 인가하여 전류 값을 읽는 방법으로 상기 COVID 항원을 판별할 수 있다. Next, the COVID antigen can be determined by applying a designated voltage to the electrode 212 and reading the current value.
상기 전자 전달 활성화 물질은 상기 프로브와 산화, 환원 반응하여 전류를 발생시키는 물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 전자 전달 활성화 물질은 페로센(Ferrocene), 메틸렌 블루(Methylene blue) 또는 철산염(Ferrate)일 수 있다. 다만, 상기 전자 전달 활성화 물질은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 프로브와 산화, 환원 반응하여 전류를 발생시키는 물질이라면 다양한 물질일 수 있다. The electron transfer activating material may be a material that generates current through oxidation or reduction reactions with the probe. Specifically, the electron transfer activating material may be ferrocene, methylene blue, or ferrate. However, the electron transfer activating material is not limited to this, and may be a variety of materials as long as they generate current through oxidation or reduction reactions with the probe.
도 11을 참조하면, 종래의 전기 화학적 분석방법은 label-free 방법으로, 전극에 표적 물질을 감지할 수 있는 물질을 고정하고 표적 물질을 삽입한 이후, 교류 전압을 주면서 임피던스를 측정하는 방법이다. Referring to FIG. 11, the conventional electrochemical analysis method is a label-free method in which a material capable of detecting a target material is fixed to an electrode, the target material is inserted, and the impedance is measured while applying an alternating voltage.
이와 같은 방법은 시료 처리 방법이 간단하나, 임피던스를 해석해야 함에 따라 복잡한 해석 방식에 의해 분석 시간이 오래 소요되며, 교류 전압을 인가하여야 하기 때문에 고가의 장비가 필요한 문제점이 있다.This method has a simple sample processing method, but as the impedance must be analyzed, it requires a long analysis time due to a complex analysis method, and requires expensive equipment because alternating voltage must be applied.
그러나 본 발명의 실시 예에 따른 전기 화학적 분석 방법은, 상기 프로브와 상기 전자 전달 활성화 물질을 사용하면서 지정된 전압만을 상기 전극(212)에 인가한 이후 전류 값을 읽는 방법으로 표적 물질을 판별함에 따라, 분석시간이 짧으면서 저가의 포터블한 장비로 제작 가능한 장점이 있다. However, the electrochemical analysis method according to an embodiment of the present invention determines the target material by applying only a specified voltage to the electrode 212 and then reading the current value while using the probe and the electron transfer activating material, It has the advantage of having a short analysis time and being able to be manufactured with low-cost, portable equipment.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 진단키트의 상기 마이크로웰 또는 나노웰에는 형광 물질이 처리된 파티클이 삽입될 수도 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 진단키트는 전기 화학 분석 방법과 광학적 분석 방법을 동시에 하나의 전극에서 구현할 수 있다. Additionally, particles treated with a fluorescent material may be inserted into the microwell or nanowell of the diagnostic kit according to an embodiment of the present invention. Accordingly, the diagnostic kit according to an embodiment of the present invention can simultaneously implement an electrochemical analysis method and an optical analysis method on one electrode.
하나의 상기 마이크로웰 또는 나노웰에서는 하나의 상기 파티클이 반응하는 것일 수 있다. 즉, 상기 마이크로웰 또는 나노웰과 상기 파티클은 1:1 반응하는 것일 수 있다. One particle may react in one microwell or nanowell. That is, the microwell or nanowell and the particle may react 1:1.
종래의 마이크로웰 또는 나노웰 구조가 형성되어 있지 않은 전극에 형광 물질이 처리된 파티클을 삽입하면, 단백질의 응집반응에 의해 민감도가 떨어지는 문제점이 있다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따른 진단키트는 상기 마이크로웰 또는 나노웰 구조를 형성하여, 형광 물질이 처리된 상기 파티클을 삽입함에 따라 단백질의 응집반응을 줄이면서 민감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다. When particles treated with a fluorescent material are inserted into an electrode that does not have a conventional microwell or nanowell structure, there is a problem that sensitivity is reduced due to protein aggregation. However, the diagnostic kit according to an embodiment of the present invention has the advantage of improving sensitivity while reducing protein aggregation by forming the microwell or nanowell structure and inserting the particle treated with a fluorescent material.
특히, 본 발명의 실시 예에 따른 진단키트는, 하나의 상기 파티클이 하나의 상기 마이크로웰 또는 나노웰에 삽입되면서 1:1 반응됨에 따라 단백질의 응집 반응을 줄이면서 민감도를 향상시킬 수 있게 된다. In particular, the diagnostic kit according to an embodiment of the present invention can improve sensitivity while reducing protein aggregation reaction as one particle is inserted into one microwell or nanowell and reacts 1:1.
하나의 상기 파티클이 하나의 상기 마이크로웰 또는 나노웰에 삽입되면서 1:1 반응하기 위해, 상기 파티클의 크기는 상기 마이크로웰 또는 나노웰의 직경의 1/2 보다 크며, 상기 마이크로웰 또는 나노웰의 직경보다 작은 것이 바람직하다. In order for one particle to react 1:1 when inserted into one microwell or nanowell, the size of the particle is larger than 1/2 the diameter of the microwell or nanowell, and the size of the particle is larger than 1/2 of the diameter of the microwell or nanowell. It is preferable to be smaller than the diameter.
상기 파티클의 크기가 상기 마이크로웰 또는 나노웰의 사이즈의 1/2 보다 작은 경우, 하나의 상기 마이크로웰 또는 나노웰에 2개 이상의 상기 파티클이 삽입되면서 1:1 반응이 되지 않을 수 있기 때문에, 상기 파티클의 크기는 상기 마이크로웰 또는 나노웰의 사이즈의 1/2 보다 큰 것이 바람직하다. If the size of the particle is smaller than 1/2 of the size of the microwell or nanowell, a 1:1 reaction may not occur when two or more particles are inserted into one microwell or nanowell. The size of the particles is preferably larger than 1/2 of the size of the microwell or nanowell.
또한, 상기 파티클의 크기가 상기 마이크로웰 또는 나노웰 사이즈 보다 큰 경우, 상기 파티클이 상기 마이크로웰 또는 나노웰에 삽입될 수 없으므로, 상기 파티클의 크기는 상기 마이크로웰 또는 나노웰 사이즈 보다 작은 것이 바람직하다. 이와 같이 상기 파티클의 크기를 조절함에 따라 상기 마이크로웰 또는 나노웰과 상기 파티클을 1:1 반응시킬 수 있게 된다. Additionally, if the size of the particle is larger than the microwell or nanowell size, the particle cannot be inserted into the microwell or nanowell, so it is preferable that the particle size is smaller than the microwell or nanowell size. . In this way, by adjusting the size of the particle, it is possible to cause a 1:1 reaction between the microwell or nanowell and the particle.
상기 센서(210)에 구비된 상기 기판(211)은 미리 지정된 크기를 가질 수 있는 것으로, 상기 기판(211)은 2 x 2 mm의 크기를 가질 수 있다. 그러나 상기 기판(211)의 크기는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 크기로 변경될 수 있다.The substrate 211 provided in the sensor 210 may have a predetermined size, and the substrate 211 may have a size of 2 x 2 mm. However, the size of the substrate 211 is not necessarily limited to this, and may be changed to various sizes.
또한, 상기 기판(211)은 신축성을 가지며, 절곡 가능한 재질로 마련될 수 있다. 가령, 상기 기판(211)은 폴리우레탄(Poly urethane, PU) 계, 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 계, NOA(Noland Optical Adhesive) 계, 에폭시(Epoxy) 계, 폴리에틸렌 테레프타레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리메칠메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리에틸렌 나프타레이트(Polyethylene naphthalate, PEN) 및 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC) 중 적어도 하나의 재질로 이루어질 수 있다.Additionally, the substrate 211 may be made of a material that has elasticity and can be bent. For example, the substrate 211 may be made of polyurethane (PU), polydimethylsiloxane (PDMS), NOA (Noland Optical Adhesive), epoxy, or polyethylene terephthalate. PET), polymethyl methacrylate (PMMA), polyimide (PI), polystyrene (PS), polyethylene naphthalate (PEN), and polycarbonate (PC) It can be made of material.
다만, 상기 기판(211)의 재질은 반드시 이에 제한되는 것이 아니며, COVID 항원과의 반응에 따른 전위차가 발생하는 전극들이 배치될 수 있고, 유연성을 가지는 다양한 소재로 변경되어 적용될 수 있다.However, the material of the substrate 211 is not necessarily limited to this, and electrodes that generate a potential difference according to reaction with COVID antigens may be disposed, and various flexible materials may be used.
상기 전극(212)은 복수 개가 구비될 수 있는 것으로, 상기 전극(212)은 상기 기판(211)의 일면에 구비되고, 분석 시료에 포함된 COVID 항원과 반응하여 전기 화학적 신호를 발생시킬 수 있는 것이다. The electrode 212 may be provided in plural pieces. The electrode 212 is provided on one side of the substrate 211 and can generate an electrochemical signal by reacting with the COVID antigen contained in the analysis sample. .
상기 전극은 작업 전극(working electrode), 대 전극(counter electrode) 또는 기준 전극(reference electrode)인 것일 수 있다.The electrode may be a working electrode, a counter electrode, or a reference electrode.
복수 개의 상기 전극(212)은 COVID 항원과 산화 또는 환원 반응하는 제1전극(212a), 상기 제1전극(212a)의 반응에 대향하여 COVID 항원과 산화 또는 환원 반응하는 제2전극(212b), 및 상기 제1전극(212a)과 제2전극(212b) 사이에 일정한 작동전압이 유지되도록 구성되는 제3전극(212c)을 포함할 수 있다.The plurality of electrodes 212 includes a first electrode 212a that oxidizes or reduces a COVID antigen, a second electrode 212b that oxidizes or reduces a COVID antigen in opposition to the reaction of the first electrode 212a, and a third electrode 212c configured to maintain a constant operating voltage between the first electrode 212a and the second electrode 212b.
복수 개의 상기 전극(212)은 절연성 상기 기판(211) 위에 스크린 프린팅 방식을 통해 형성될 수 있다. 상기 제2전극(212b) 및 상기 제3전극(212c)은 상기 제1전극(212a)의 주위를 둘러싸도록 배치될 수 있다. The plurality of electrodes 212 may be formed on the insulating substrate 211 through a screen printing method. The second electrode 212b and the third electrode 212c may be arranged to surround the first electrode 212a.
상기 제1전극(212a)과 상기 제2전극(212b)은 상기 기판(211) 상에서 서로 일정한 거리로 이격된 상태로 배치될 수 있다. 상기 제1전극(212a)은 원형의 형태를 갖고, 상기 제2전극(212b)은 상기 제1전극(212a)의 일부분을 감싸도록 반원의 형태를 가질 수 있다. 다만, 상기 제1 전극(212a) 및 상기 제2전극(212b)의 배치 형태, 및 이들 전극 각각의 모양은 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 변경될 수 있다. The first electrode 212a and the second electrode 212b may be disposed on the substrate 211 to be spaced apart from each other at a certain distance. The first electrode 212a may have a circular shape, and the second electrode 212b may have a semicircular shape to surround a portion of the first electrode 212a. However, the arrangement of the first electrode 212a and the second electrode 212b and the shape of each electrode are not limited thereto and may be changed as needed.
상기 제1전극(212a)은 상기 기판(211) 상에서 COVID 항원 또는 COVID 항원을 포함하는 분석 시료와의 반응에 의해 산화 또는 환원 반응을 수행하는 작업 전극(working electrode)을 의미할 수 있다. The first electrode 212a may refer to a working electrode that performs an oxidation or reduction reaction by reaction with the COVID antigen or an analysis sample containing the COVID antigen on the substrate 211.
상기 제1전극(212a) 상에는 COVID 항원에 특이적으로 결합하는 바이오 리셉터(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 제1전극(212a) 상에는 도전층이 증착된 필라(pillar)가 배치되고, 필라에는 항체, 항원, 앱타머 등의 바이오 리셉터가 배치될 수 있다. 상기 제1전극(212a) 상에는 COVID 항원과 반응하여 전기 화학적 신호를 유도하는 물질이 더 배치될 수도 있다.A bioreceptor (not shown) that specifically binds to the COVID antigen may be placed on the first electrode 212a. A pillar on which a conductive layer is deposited is disposed on the first electrode 212a, and bioreceptors such as antibodies, antigens, and aptamers may be disposed on the pillar. A material that induces an electrochemical signal by reacting with COVID antigens may be further disposed on the first electrode 212a.
상기 제1전극(212a)과 상기 제2전극(212b)에 배치된 필라 및 바이오 리셉터를 통하여, COVID 항원과의 반응 면적이 넓어지게 되고, 이를 통해 상기 키트(10)는 소량의 COVID 항원에 대해서도 민감도 높은 정성 및 정량 분석 결과를 제공할 수 있다. 여기서, 필라는 나노 크기를 가지는 폴리머 구조물일 수 있다.Through the pillars and bio-receptors disposed on the first electrode 212a and the second electrode 212b, the reaction area with COVID antigens is expanded, and through this, the kit 10 can be used even against a small amount of COVID antigens. It can provide highly sensitive qualitative and quantitative analysis results. Here, the pillar may be a nano-sized polymer structure.
필라는, 폴리우레탄, 폴리디메틸실록산, NOA(Norland Optical Adhesives), 에폭시, 폴리에틸렌 테레프타레이트, 폴리메칠메타크릴레이트, 폴리이미드, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 나프타레이트, 폴리카보네이트 및 이들의 조합 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.The pillar may be made of at least one of polyurethane, polydimethylsiloxane, NOA (Norland Optical Adhesives), epoxy, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyimide, polystyrene, polyethylene naphthalate, polycarbonate, and combinations thereof. there is.
또한, 필라는 폴리우레탄과 NOA(예컨대, NOA 68)의 조합으로 이루어질 수도 있다. 그러나, 필라는 이에 제한되는 것은 아니며, 유연성을 갖는 한 보다 다양한 고분자로 이루어질 수 있다.Additionally, the pillar may be made of a combination of polyurethane and NOA (eg, NOA 68). However, the pillar is not limited to this and can be made of a variety of polymers as long as it has flexibility.
그리고, 필라에 증착된 도전층은 도전성 물질로 구성된 레이어를 의미할 수 있다. 도전층은 Ni, Zn, Pd, Ag, Cd, Pt, Ga, In 및 Au 중 적어도 하나로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.And, the conductive layer deposited on the pillar may refer to a layer composed of a conductive material. The conductive layer may be made of at least one of Ni, Zn, Pd, Ag, Cd, Pt, Ga, In, and Au, but is not limited thereto.
상기 제2전극(212b)은 기판(211) 상에서 상기 제1전극(212a)에 대향하는 대 전극(counter electrode)을 의미할 수 있다. 따라서, COVID 항원과의 반응에 의해 상기 제1전극(212a)에서 산화 반응이 일어난다면, 상기 제2전극(212b)에서는 환원 반응이 일어날 수 있다. 상기 제2전극(212b) 상에는 도전층이 증착된 상술한 필라가 배치될 수 있다.The second electrode 212b may refer to a counter electrode facing the first electrode 212a on the substrate 211. Therefore, if an oxidation reaction occurs in the first electrode (212a) due to reaction with the COVID antigen, a reduction reaction may occur in the second electrode (212b). The above-described pillar on which a conductive layer is deposited may be disposed on the second electrode 212b.
상기 제3전극(212c)은 COVID 항원과의 접촉 시에도 전위가 안정적으로 유지되는 기준 전극(reference electrode)을 의미할 수 있다. 상기 제3전극(212c) 상에는 COVID 항원과의 접촉시에도 일정한 전위를 유지할 수 있는 반응층이 마련될 수 있다. The third electrode 212c may refer to a reference electrode whose potential is maintained stably even when in contact with a COVID antigen. A reactive layer that can maintain a constant potential even when in contact with COVID antigen may be provided on the third electrode 212c.
반응층은 Ag/AgCl, Ag, Hg2SO4, Ag/Ag+, Hg/Hg2SO4, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg2Cl2, Ag/Ag2SO4, Cu/CuSO4, KCl 포화된 칼로멜 반전지(SCE) 및 염다리 백금의 전위차가 미리 알려진 물질로 이루어질 수 있다.The reaction layer is Ag/AgCl, Ag, Hg2SO4, Ag/Ag+, Hg/Hg2SO4, RE-6H, Hg/HgO, Hg/Hg2Cl2, Ag/Ag2SO4, Cu/CuSO4, KCl saturated calomel half cell (SCE) and salt bridge. Platinum can be made of a material whose potential difference is known in advance.
도 2를 참조하면, 상기 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)는 상기 전극(212) 상부에 구비되는 것으로, 복수 개의 홈으로 이루어진 것이다. 상기 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)는 상기 센싱모듈(200)에 상기 분석 시료가 삽입되는 입구부에 구비될 수 있는 것으로, 상기 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)를 사용함에 따라 분해능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. Referring to FIG. 2, the microwell or nanowell structure 220 is provided on the electrode 212 and consists of a plurality of grooves. The microwell or nanowell structure 220 can be provided at the inlet where the analysis sample is inserted into the sensing module 200, and resolution is improved by using the microwell or nanowell structure 220. There is an advantage to being able to do it.
구체적으로, 상기 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)는 작업 전극(working electrode) 상부에 구비될 수 있는 것으로, 상기 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)는 작업 전극으로 이루어진 상기 제1전극(212a) 상부에 구비될 수 있다.Specifically, the microwell or nanowell structure 220 may be provided on a working electrode, and the microwell or nanowell structure 220 may be provided on the first electrode 212a consisting of a working electrode. It may be provided at the top.
또한, 상기 마이크로웰 또는 나노웰은 직경이 50 nm 내지 50 ㎛인 것일 수 있다. 본 명세서에서 용어 “나노웰”은 웰의 직경이 나노미터(nm) 단위인 웰을 의미하는 것일 수 있고, “마이크로웰”은 웰의 직경이 마이크로미터(㎛) 단위인 웰을 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 나노웰은 직경이 50 nm 내지 1000 nm, 50 nm 내지 900 nm, 50 nm 내지 600 nm, 50 nm 내지 500 nm, 100 nm 내지 1000 nm, 100 nm 내지 900 nm, 100 nm 내지 600 nm, 100 nm 내지 500 nm, 200 nm 내지 1000 nm, 200 nm 내지 900 nm, 200 nm 내지 600 nm, 200 nm 내지 500 nm, 300 nm 내지 1000 nm, 300 nm 내지 900 nm 또는 300 nm 내지 500 nm일 수 있고, 마이크로웰은 직경이 1 ㎛ 내지 50 ㎛, 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 1 ㎛ 내지 20 ㎛, 5 ㎛ 내지 50 ㎛, 5 ㎛ 내지 30 ㎛, 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 10 ㎛ 내지 50 ㎛, 10 ㎛ 내지 30 ㎛, 20 ㎛ 내지 50 ㎛ 또는 30 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다.Additionally, the microwell or nanowell may have a diameter of 50 nm to 50 ㎛. As used herein, the term “nanowell” may refer to a well with a well diameter in nanometers (nm), and the term “microwell” may refer to a well with a well diameter in micrometers (㎛). there is. Specifically, nanowells have a diameter of 50 nm to 1000 nm, 50 nm to 900 nm, 50 nm to 600 nm, 50 nm to 500 nm, 100 nm to 1000 nm, 100 nm to 900 nm, 100 nm to 600 nm, may be 100 nm to 500 nm, 200 nm to 1000 nm, 200 nm to 900 nm, 200 nm to 600 nm, 200 nm to 500 nm, 300 nm to 1000 nm, 300 nm to 900 nm or 300 nm to 500 nm; , microwells have a diameter of 1 ㎛ to 50 ㎛, 1 ㎛ to 30 ㎛, 1 ㎛ to 20 ㎛, 5 ㎛ to 50 ㎛, 5 ㎛ to 30 ㎛, 5 ㎛ to 20 ㎛, 10 ㎛ to 50 ㎛, 10 ㎛ It may be from 30 μm to 30 μm, from 20 μm to 50 μm, or from 30 μm to 50 μm.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 센싱모듈(200)은, 접속패드(230), 접속포트(240), 하우징(250), 본딩 와이어(260)를 더 포함할 수 있다. The sensing module 200 according to an embodiment of the present invention may further include a connection pad 230, a connection port 240, a housing 250, and a bonding wire 260.
상기 접속패드(230)는 단수 또는 복수 개가 구비될 수 있는 것으로, 상기 본딩 와이어(260)를 통해 상기 센서(210)와 전기적으로 연결될 수 있는 것이다. 도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 센서(210)의 저면에는 복수 개의 상기 접속패드(230)와 상기 센서(210)에 구비된 복수 개의 전극(212)을 서로 전기적으로 연결하는 연결패드(213)가 더 마련될 수도 있다. The connection pad 230 may be provided singly or in plural pieces, and may be electrically connected to the sensor 210 through the bonding wire 260. 3 and 5, on the bottom of the sensor 210, a plurality of connection pads 230 and a plurality of electrodes 212 provided on the sensor 210 are electrically connected to each other. ) may be provided further.
상기 센서(210)의 저면에 부착된 상기 연결패드(213)의 일면은 상기 센서(210)에 구비된 복수 개의 전극(212)과 전기적으로 연결되는 것으로, 상기 연결패드(213)의 타면은 상기 본딩 와이어(260)를 통하여 복수의 상기 접속패드(230)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 복수 개의 상기 접속패드(230) 및 상기 연결패드(213)는 동박형태로 구비되고, 복수 개의 상기 접속패드(230)의 표면에는 금박이 더 코팅될 수 있다. One side of the connection pad 213 attached to the bottom of the sensor 210 is electrically connected to the plurality of electrodes 212 provided on the sensor 210, and the other side of the connection pad 213 is It may be electrically connected to the plurality of connection pads 230 through a bonding wire 260. Specifically, the plurality of connection pads 230 and the connection pad 213 are provided in the form of copper foil, and the surfaces of the plurality of connection pads 230 may be further coated with gold foil.
또한, 상기 연결패드(213)와 상기 센서(210)는 전도성 물질(미도시)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있으며, 전도성 물질은 양면 접착 카본 테이프 등이 사용될 수 있다. 다만, 전도성 물질은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 연결패드(213)와 상기 센서(210)를 전기적으로 연결할 수 있다면 다양한 물질이 사용될 수 있음은 물론이다. Additionally, the connection pad 213 and the sensor 210 may be electrically connected to each other through a conductive material (not shown), and the conductive material may be double-sided adhesive carbon tape or the like. However, the conductive material is not limited to this, and of course, various materials can be used as long as the connection pad 213 and the sensor 210 can be electrically connected.
상기 본딩 와이어(260)는 금(Au)으로 구성되며, 상기 본딩 와이어(260)의 일단은 상기 센서(210)에 부착된 상기 연결패드(213)에 본딩되어 상기 센서(210)에 구비된 복수 개의 상기 전극(212)과 전기적으로 연결되고, 상기 본딩 와이어(260)의 타단은 복수 개의 상기 접속패드(230)에 본딩되어 복수 개의 상기 접속패드(230)와 전기적으로 연결될 수 있다.The bonding wire 260 is made of gold (Au), and one end of the bonding wire 260 is bonded to the connection pad 213 attached to the sensor 210 and is provided in the sensor 210. It is electrically connected to the electrodes 212, and the other end of the bonding wire 260 is bonded to the plurality of connection pads 230 to be electrically connected to the plurality of connection pads 230.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 접속포트(240)는 복수 개의 상기 접속패드(230)와 전기적으로 연결되고, 상기 접속모듈(100)에 결합되어 상기 접속모듈(100)과 전기적으로 연결될 수 있는 것이다. Referring to Figures 2 and 3, the connection port 240 is electrically connected to the plurality of connection pads 230, and can be coupled to the connection module 100 to be electrically connected to the connection module 100. There is.
상기 접속포트(240)는 전선(261)을 통하여 복수 개의 상기 접속패드(230)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 접속모듈(100)에 결합 시 복수 개의 상기 접속패드(230)를 통해 상기 센서(210)에 전원을 공급하고, 상기 센서(210)에서 발생된 전기신호를 상기 접속모듈(100)로 전송할 수 있다. 상기 접속포트(240)는 상기 접속모듈(100)에 구비된 상기 제2접속단자(120)에 대응되는 형태로 구비될 수 있다. The connection port 240 may be electrically connected to the plurality of connection pads 230 through a wire 261, and when coupled to the connection module 100, the sensor ( Power can be supplied to 210) and the electrical signal generated by the sensor 210 can be transmitted to the connection module 100. The connection port 240 may be provided in a form corresponding to the second connection terminal 120 provided in the connection module 100.
상기 하우징(250)은 상기 센서(210), 복수 개의 상기 접속패드(230), 상기 접속포트(240)가 설치되는 것으로, 상기 하우징(250)은 상기 센서(210), 복수 개의 상기 접속패드(230), 상기 접속포트(240)의 둘레를 감싸 상기 센서(210), 복수 개의 상기 접속패드(230), 상기 접속포트(240)를 외부로부터 보호하도록 구성될 수 있다. The housing 250 is installed with the sensor 210, a plurality of connection pads 230, and the connection port 240. The housing 250 includes the sensor 210 and a plurality of connection pads ( 230), may be configured to surround the circumference of the connection port 240 to protect the sensor 210, the plurality of connection pads 230, and the connection port 240 from the outside.
상기 하우징(250)은 외부에서 제공된 분석 시료를 상기 센서(210)의 상기 전극(212)으로 안내하는 채널(253)이 구비된 제1부재(251)와 상기 제1부재(251)에 대향 배치되어 상기 제1부재(251)에 결합되고, 상기 센서(210), 복수 개의 상기 접속패드(230), 상기 접속포트(240)가 안착되는 제2부재(252)를 포함한다. The housing 250 is disposed opposite to a first member 251 provided with a channel 253 that guides an externally provided analysis sample to the electrode 212 of the sensor 210. It is coupled to the first member 251 and includes a second member 252 on which the sensor 210, the plurality of connection pads 230, and the connection port 240 are seated.
상기 채널(253)은 상기 제1부재(251)를 관통하여 형성된 구멍으로, 상기 채널(253)은 외부에서 제공된 분석 시료를 상기 센서(210)의 상기 전극(212)으로 안내하기 위한 경사면(254)을 포함한다. 상기 경사면(254)은 상기 채널(253)의 둘레를 따라 구비될 수 있는 것으로, 외부에서 제공된 분석 시료는 상기 경사면(254)을 따라 이동하여 안정적으로 상기 센서(210)의 상기 전극(212)로 도달할 수 있게 된다. The channel 253 is a hole formed through the first member 251, and the channel 253 is an inclined surface 254 for guiding an analysis sample provided from the outside to the electrode 212 of the sensor 210. ) includes. The inclined surface 254 may be provided along the circumference of the channel 253, and the analysis sample provided from the outside moves along the inclined surface 254 and stably flows to the electrode 212 of the sensor 210. can be reached.
여기서, 도 4를 참조하면, 상기 채널(253)에는 상기 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)가 구비될 수 있다. 상기 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)는 상기 제1전극(212a)-작업 전극(working electrode)의 상부에 구비될 수 있는 것으로, 상기 채널(253)은 상기 제1전극(212a)-작업 전극(working electrode)의 상부에 구비될 수 있다. Here, referring to FIG. 4, the channel 253 may be provided with the microwell or nanowell structure 220. The microwell or nanowell structure 220 may be provided on the first electrode 212a - the working electrode, and the channel 253 is the first electrode 212a - the working electrode. It may be provided on top of the (working electrode).
따라서, 상기 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)는 상기 채널(253)에 구비되는 것이 바람직하며, 상기 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)는 상기 채널(253)에 결합되면서 지지될 수 있게 된다. 상기 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)를 상기 채널(253)에 구비함에 따라, 분석된 시료를 상기 채널(253)을 통해 상기 전극(212)으로 이동시킬 때 분해능을 향상시킬 수 있게 된다. Therefore, the microwell or nanowell structure 220 is preferably provided in the channel 253, and the microwell or nanowell structure 220 can be supported while coupled to the channel 253. By providing the microwell or nanowell structure 220 in the channel 253, resolution can be improved when the analyzed sample is moved to the electrode 212 through the channel 253.
상기 제1부재(251)는 상기 제2부재(252)에 결합되어, 상기 제2부재(252)에 배치된 상기 센서(210) 및 상기 접속포트(240)를 덮어 이들을 외부로부터 보호할 수 있다. 또한, 상기 제1부재(251)는 상기 센서(210) 및 상기 접속포트(240)를 소정의 힘으로 가압하여 이들을 견고하게 지지할 수도 있다. 또한, 상기 제1부재(251)는 상기 제2부재(252)와의 결합을 통하여 상기 채널(253)을 통해 상기 센서(210)로 제공된 분석 시료가 상기 하우징(250)의 외부로 누수되는 것을 방지할 수 있다. The first member 251 is coupled to the second member 252 and covers the sensor 210 and the connection port 240 disposed on the second member 252 to protect them from the outside. . Additionally, the first member 251 may firmly support the sensor 210 and the connection port 240 by pressing them with a predetermined force. In addition, the first member 251 prevents the analysis sample provided to the sensor 210 through the channel 253 from leaking to the outside of the housing 250 through combination with the second member 252. can do.
도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 제1부재(251)와 상기 제2부재(252) 사이에는, 상기 센서(210), 복수 개의 상기 접속패드(230), 상기 접속포트(240)를 수용하고, 본딩 와이어(260)를 보호하는 수용공간(250a)이 구비될 수 있다. 상기 수용공간(250a)은 상기 제1부재(251)와 상기 제2부재(252)의 내측에 각각 음각 패턴의 형태로 구비될 수 있다. Referring to Figures 3 and 5, between the first member 251 and the second member 252, the sensor 210, a plurality of connection pads 230, and the connection port 240 are accommodated. And, an accommodation space 250a that protects the bonding wire 260 may be provided. The receiving space 250a may be provided in the form of an engraved pattern inside the first member 251 and the second member 252, respectively.
도 4를 참조하면, 상기 제2부재(252)에는, 상기 제1부재(251)와 결합되고, 상기 제1부재(251)를 지지하는 적어도 하나의 결합돌기(252a)가 마련되고, 상기 제1부재(251)에는 상기 결합돌기(252a)에 대응되는 적어도 하나의 결합홈(251a)이 구비될 수 있다. Referring to FIG. 4, the second member 252 is coupled to the first member 251 and is provided with at least one coupling protrusion 252a to support the first member 251, and the second member 252 is coupled to the first member 251. One member 251 may be provided with at least one coupling groove 251a corresponding to the coupling protrusion 252a.
상기 결합돌기(252a)와 상기 결합홈(251a)을 결합하면, 상기 채널(253)의 중심과 상기 센서(210)의 중심이 자연스럽게 정해진 위치에 정렬될 수 있다. 상기 결합홈(251a)의 내측에는, 상기 결합돌기(252a)가 상기 결합홈(251a)에 삽입될 경우 상기 결합돌기(252a)와 상기 결합홈(251a) 사이를 기밀하는 고무 또는 실리콘 재질의 실러가 더 구비될 수 있다. When the coupling protrusion 252a and the coupling groove 251a are combined, the center of the channel 253 and the center of the sensor 210 can be naturally aligned at a predetermined position. Inside the coupling groove (251a), when the coupling protrusion (252a) is inserted into the coupling groove (251a), a sealer made of rubber or silicone is placed to airtightly between the coupling protrusion (252a) and the coupling groove (251a). may be further provided.
도 4를 참조하면, 상기 제2부재(252)에는 상기 센서(210)가 안착되어 지지되는 안착홈(252b)과 상기 센서(210)의 외측으로 흘러내린 분석 시료가 저장되는 수거홈(252c)이 더 구비될 수 있다. 상기 센서(210)와 상기 수거홈(252c) 사이에는 상기 센서(210)의 외측으로 흐르는 분석 시료를 상기 수거홈(252c) 측으로 안내하는 시료 안내면(252d)이 더 마련될 수 있으며, 상기 시료 안내면(252d)은 경사진 형태로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 4, the second member 252 includes a seating groove 252b in which the sensor 210 is seated and supported, and a collection groove 252c in which the analysis sample flowing down to the outside of the sensor 210 is stored. This can be further provided. A sample guide surface 252d may be further provided between the sensor 210 and the collection groove 252c to guide the analysis sample flowing outside the sensor 210 toward the collection groove 252c, and the sample guide surface 252d may be further provided. (252d) may have an inclined shape.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 하우징(250)은 분석 시료의 흐름 상태, 분석 시료의 누수 여부, 상기 채널(253)과 상기 센서(210)의 정렬상태, 상기 본딩 와이어(260)를 통한 상기 센서(210)와 복수 개의 상기 접속패드(230)의 연결상태 및 복수 개의 상기 접속패드(230)와 상기 접속포트(240)의 전기적 연결상태 등을 외부에서 관찰하기 용이하도록, 투명한 재질로 마련될 수 있다. Referring to Figures 2 and 3, the housing 250 is configured to control the flow state of the analysis sample, whether the analysis sample is leaking, the alignment state of the channel 253 and the sensor 210, and the bonding wire 260. The connection state of the sensor 210 and the plurality of connection pads 230 and the electrical connection state of the plurality of connection pads 230 and the connection port 240 are made of a transparent material to facilitate observation from the outside. It can be.
가령, 상기 하우징(250)은 폴리메칠메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 시클릭올레핀코폴리머(Cyclic olefine copolymer), 폴리에틸렌술폰(Polyethylene sulfone) 및 폴리스티렌 중 적어도 하나의 재질로 마련되거나, 이들 중 적어도 둘 이상이 조합된 재질로 마련될 수 있다. 그러나 상기 하우징(250)의 재질은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 실리콘 기반의 유기폴리머인 폴리디메틸실록산 재질로 구성될 수도 있다.For example, the housing 250 is made of at least one of polymethyl methacrylate, polycarbonate, cyclic olefine copolymer, polyethylene sulfone, and polystyrene, or at least two of these. It can be prepared from these combined materials. However, the material of the housing 250 is not necessarily limited to this, and may be made of polydimethylsiloxane, a silicon-based organic polymer.
본 발명의 실시 예에 따른 마이크로웰 또는 나노웰 구조를 사용하는 키트는 다음과 같이 변형되어 사용될 수도 있다. A kit using a microwell or nanowell structure according to an embodiment of the present invention may be modified and used as follows.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 키트의 상기 센싱모듈(200)은 복수 개가 구비될 수 있으며, 복수 개의 상기 센싱모듈(200)은 상기 접속모듈(100)에 탈부착 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 상기 접속모듈(100)은 복수 개의 상기 센싱모듈(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. Referring to FIG. 6, a plurality of the sensing modules 200 of the kit according to an embodiment of the present invention may be provided, and the plurality of the sensing modules 200 may be detachably coupled to the connection module 100. You can. That is, the connection module 100 may be electrically connected to a plurality of the sensing modules 200.
이를 위해, 상기 접속모듈(100)은 상기 외부장치(20)와 결합 가능한 상기 제1접속단자(110)와 상기 센싱모듈(200)에 결합 가능한 제2접속단자(120)를 포함하면서, 상기 제2접속단자(120)는 복수 개가 구비될 수 있다. 복수 개의 상기 센싱모듈(200)은 복수 개의 상기 제2접속단자(120)에 선택적으로 결합될 수 있다. To this end, the connection module 100 includes a first connection terminal 110 that can be coupled to the external device 20 and a second connection terminal 120 that can be coupled to the sensing module 200. A plurality of second connection terminals 120 may be provided. The plurality of sensing modules 200 may be selectively coupled to the plurality of second connection terminals 120.
이와 같이 상기 센싱모듈(200)을 복수 개 구비하면서 상기 제2접속단자(120)를 복수 개 구비하면, 서로 다른 COVID 항원을 감지하여 다수의 검사를 한 번에 수행할 수 있는 장점이 있다. In this way, if a plurality of the sensing modules 200 are provided and a plurality of the second connection terminals 120 are provided, there is an advantage that multiple tests can be performed at once by detecting different COVID antigens.
여기서, 복수 개의 상기 센싱모듈(200)이 복수 개의 상기 제2접속단자(120)에 모두 연결되어 전기적 신호를 발생하는 경우, 상기 컨트롤러(130)는 복수 개의 상기 제2접속단자(120)를 통해 전기적 신호가 전달된 순서를 기억한 뒤, 순차적으로 해당 제2접속단자(120)에 연결된 상기 센싱모듈(200)의 전기적 신호를 수신하여 상기 제1접속단자(110)로 전송할 수 있다. Here, when the plurality of sensing modules 200 are all connected to the plurality of second connection terminals 120 to generate an electrical signal, the controller 130 connects the plurality of the second connection terminals 120 through the plurality of second connection terminals 120. After remembering the order in which the electrical signals are transmitted, the electrical signals of the sensing module 200 connected to the corresponding second connection terminal 120 can be sequentially received and transmitted to the first connection terminal 110.
상기 접속모듈(100)은 복수 개의 상기 제2접속단자(120)와 상기 컨트롤러(130) 사이에서 복수 개의 상기 제2접속단자(120)와 상기 컨트롤러(130)의 접속을 제어하는 전원부(150)를 더 포함할 수 있다. The connection module 100 includes a power supply unit 150 that controls the connection between the plurality of second connection terminals 120 and the controller 130. may further include.
상기 전원부(150)는 복수 개가 구비될 수 있으며, 복수 개의 상기 제2접속단자(120)와 개별적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 전원부(150)는 각각의 상기 컨트롤러(130)와 연결될 수 있다. There may be a plurality of power units 150 and may be individually connected to a plurality of second connection terminals 120. Additionally, the power unit 150 may be connected to each of the controllers 130.
상기 전원부(150)는 사용자의 조작을 통해 ON/OFF 제어되도록 구성될 수 있는 것으로, 사용자의 조작을 통하여 상기 전원부(150)가 ON 상태로 제어된 경우에만, 상기 제2접속단자(120)에 연결된 상기 센싱모듈(200)의 전기적 신호가 상기 컨트롤러(130)로 전송될 수 있다. The power unit 150 can be configured to be controlled ON/OFF through user manipulation, and is connected to the second connection terminal 120 only when the power unit 150 is controlled to the ON state through user manipulation. Electrical signals from the connected sensing module 200 may be transmitted to the controller 130.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 접속모듈(100)은 상기 제1접속단자(110)의 둘레에 설치되면서 상기 제1접속단자(110)가 미리 설정된 각도만큼 회전 가능하게 하는 각도 조절부(160)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 6 and 7, the connection module 100 is installed around the first connection terminal 110 and includes an angle adjusting unit that allows the first connection terminal 110 to rotate by a preset angle. 160) may further be included.
상기 각도 조절부(160)는 상기 제1접속단자(110)에 결합되어 상기 제1접속단자(110)와 함께 회전하도록 구성되는 회전부재(161)와 상기 본체(140)에 설치되고 내측에 상기 회전부재(161)가 수용되어 상기 회전부재(161)의 회전을 가이드하는 안내부재(162)를 포함할 수 있다. The angle adjusting unit 160 is installed on the main body 140 and a rotating member 161 that is coupled to the first connection terminal 110 and configured to rotate together with the first connection terminal 110, and is installed on the inside of the main body 140. The rotating member 161 may include a guide member 162 that is accommodated and guides the rotation of the rotating member 161.
상기 회전부재(161)의 외주면에는 서로 이격 배치된 복수 개의 돌기(161a)가 마련되고, 안내부재(162)의 내주면에는 복수 개의 상기 돌기(161a)에 대응되는 복수 개의 홈(162a)이 마련될 수 있다. 따라서, 사용자는 상기 제1접속단자(110)가 상기 외부장치(20)에 결합된 상태에서 상기 본체(140)를 회전시켜 복수 개의 상기 제2접속단자(120)를 소정의 위치로 배치시킬 수 있다.A plurality of protrusions 161a spaced apart from each other are provided on the outer peripheral surface of the rotating member 161, and a plurality of grooves 162a corresponding to the plurality of protrusions 161a are provided on the inner peripheral surface of the guide member 162. You can. Accordingly, the user can rotate the main body 140 while the first connection terminal 110 is coupled to the external device 20 to place the plurality of second connection terminals 120 at a predetermined position. there is.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 접속모듈(100)과 상기 센싱모듈(200)은 자성을 통해 서로 탈부착 가능하게 결합될 수 있으며, 면접촉을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. Referring to Figure 8, according to an embodiment of the present invention, the connection module 100 and the sensing module 200 can be detachably coupled to each other through magnetism and can be electrically connected to each other through surface contact. .
이를 위해, 상기 접속모듈(100)에는 제1결합부재(170)가 구비되며, 상기 센싱모듈(200)에는 제1결합부재(170)와 결합 가능한 제2결합부재(270)가 구비될 수 있다. For this purpose, the connection module 100 may be provided with a first coupling member 170, and the sensing module 200 may be provided with a second coupling member 270 capable of being coupled to the first coupling member 170. .
도 9를 참조하면, 상기 제1결합부재(170)는 상기 접속모듈(100)의 일 단부로부터 돌출되는 결합돌기(171)와 상기 결합돌기(171)의 단부에 수용된 제1자성체(172)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9, the first coupling member 170 includes a coupling protrusion 171 protruding from one end of the connection module 100 and a first magnetic body 172 accommodated at the end of the coupling protrusion 171. It can be included.
상기 결합돌기(171)는 돌출방향을 따라 외경의 크기가 점차 감소하는 웨지(wedge) 구조로 형성될 수 있다. 이를 통해 상기 접속모듈(100)과 상기 센싱모듈(200)의 결합 시, 상기 결합돌기(171)의 경사진 외주면이 상기 센싱모듈(200)에 구비된 상기 제2결합부재(270)의 결합홈(271)의 내주면에 안내되어 용이하게 결합될 수 있다. The coupling protrusion 171 may be formed in a wedge structure whose outer diameter gradually decreases along the protruding direction. Through this, when the connection module 100 and the sensing module 200 are coupled, the inclined outer peripheral surface of the coupling protrusion 171 forms a coupling groove of the second coupling member 270 provided on the sensing module 200. It can be guided to the inner peripheral surface of (271) and easily combined.
상기 제2결합부재(270)는 상기 접속모듈(100)의 일 단부와 마주하는 상기 센싱모듈(200)의 타 단부에 오목하게 형성되는 상기 결합홈(271)과 상기 결합홈(271)의 내측에 수용되어 상기 제1자성체(172)와 자력을 통해 결합 가능한 제2자성체(272)를 포함할 수 있다. The second coupling member 270 is formed concavely at the other end of the sensing module 200 facing one end of the connection module 100 and the inner side of the coupling groove 271. It may include a second magnetic material 272 that is accommodated in and can be coupled to the first magnetic material 172 through magnetic force.
상기 접속모듈(100)과 상기 센싱모듈(200)은 상기 결합돌기(171)와 상기 결합홈(271)의 구조적인 결합을 통하여 1차적으로 결합되고, 상기 제1자성체(172)와 상기 제2자성체(272)의 자성을 이용한 결합을 통해 2차적으로 결합됨에 따라 서로 안정적으로 고정될 수 있다. The connection module 100 and the sensing module 200 are primarily coupled through structural coupling of the coupling protrusion 171 and the coupling groove 271, and the first magnetic body 172 and the second magnetic material 172 As they are secondaryly coupled through coupling using the magnetism of the magnetic material 272, they can be stably fixed to each other.
도 8을 참조하면, 상기 센싱모듈(200)에는 상기 제2자성체(272)의 자기력이 상기 센싱모듈(200)의 다른 부분에 영향을 미치지 않도록, 상기 제2자성체(272)의 자기력을 차폐시키도록 구성되는 차폐 구조물(280)이 구비될 수 있다. Referring to FIG. 8, the sensing module 200 is provided with a device to shield the magnetic force of the second magnetic material 272 so that the magnetic force of the second magnetic material 272 does not affect other parts of the sensing module 200. A shielding structure 280 configured to be provided may be provided.
상기 차폐 구조물(280)은 상기 하우징(250)의 내측에 마련되고, 상기 제2결합부재(270)의 상기 결합홈(271)과 상기 제2자성체(272)의 둘레를 감싸는 형태로 구비될 수 있다. 상기 차폐 구조물(280)은 상기 하우징(250)과 동일한 재질로 형성되되, 자기력을 차폐시킬 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. The shielding structure 280 may be provided inside the housing 250 and may be provided in a form surrounding the coupling groove 271 of the second coupling member 270 and the circumference of the second magnetic material 272. there is. The shielding structure 280 may be made of the same material as the housing 250, but may be made of a material capable of shielding magnetic force.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 접속모듈(100)과 상기 센싱모듈(200)은 면접촉 결합을 통하여 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 도 8을 참조하면, 상기 센싱모듈(200)의 상기 접속포트(240)와 연결되는 상기 접속모듈(100)의 상기 제2접속단자(120)는 면접촉을 통해 서로 전기적으로 연결 가능한 평판형의 단자 형태로 구비될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the connection module 100 and the sensing module 200 may be electrically connected to each other through surface contact coupling. Referring to FIG. 8, the second connection terminal 120 of the connection module 100 connected to the connection port 240 of the sensing module 200 is a flat plate type that can be electrically connected to each other through surface contact. It may be provided in the form of a terminal.
상기 접속모듈(100)의 상기 제1결합부재(170)와 상기 센싱모듈(200)의 상기 제2결합부재(270)가 서로 결합되면, 상기 접속포트(240)와 상기 제2접속단자(120)는 면접촉되는 것만으로 서로 전기적으로 연결될 수 있다. When the first coupling member 170 of the connection module 100 and the second coupling member 270 of the sensing module 200 are coupled to each other, the connection port 240 and the second connection terminal 120 ) can be electrically connected to each other simply by being touched.
이를 통해 상기 접속모듈(100)과 상기 센싱모듈(200)의 결합 및 분리가 더욱 용이해지며, 탈부착 식에도 상기 접속포트(240)와 상기 제2접속단자(120)가 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다. This makes it easier to combine and separate the connection module 100 and the sensing module 200, and prevents the connection port 240 and the second connection terminal 120 from being damaged even in a detachable type. There will be.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 센싱모듈(200)의 단부에는, 훼손 유무를 통해 상기 센싱모듈(200)의 사용여부를 확인 가능한 식별필름이 부착될 수 있다. 상기 센싱모듈(200)의 단부에는 상기 접속모듈(100)의 단부에 마련된 웨지형상의 가압돌기(미도시)와 결합 가능한 수용홈(미도시)이 마련되고, 수용홈의 입구에는 상기 센싱모듈(200)의 단부에 부착되어 수용홈의 입구를 차단하도록 구성되는 박막형태의 상기 식별필름이 부착될 수 있다. An identification film may be attached to the end of the sensing module 200 according to an embodiment of the present invention, enabling confirmation of whether the sensing module 200 is being used through damage. At the end of the sensing module 200, a receiving groove (not shown) is provided that can be combined with a wedge-shaped pressing protrusion (not shown) provided at the end of the connection module 100, and at the entrance of the receiving groove, the sensing module ( The identification film in the form of a thin film that is attached to the end of 200) and is configured to block the entrance of the receiving groove may be attached.
상기 식별필름은 상기 센싱모듈(200)과 상기 접속모듈(100)의 결합 시 수용홈으로 삽입되는 상기 접속모듈(100)의 가압돌기에 의해 소정의 힘으로 가압되어 파손되도록 구성될 수 있다. 따라서, 사용자는 상기 센싱모듈(200)의 단부에 마련된 식별필름의 훼손유무를 확인하여 상기 센싱모듈(200)의 사용여부를 파악할 수 있다. 다만, 센싱모듈(200)의 사용여부를 확인 가능한 구성은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 변경되어 적용될 수 있다.The identification film may be configured to be damaged by being pressed with a predetermined force by the pressing protrusion of the connection module 100 inserted into the receiving groove when the sensing module 200 and the connection module 100 are coupled. Accordingly, the user can determine whether the sensing module 200 is being used by checking whether the identification film provided at the end of the sensing module 200 is damaged. However, the configuration that can check whether the sensing module 200 is being used is not necessarily limited to this, and may be changed and applied in various forms.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 센싱모듈(200)은 분석 시료로부터 COVID 항원을 감지하도록 구성되는 복수 개의 센싱부를 포함할 수 있다. 복수 개의 상기 센싱부는 상기 접속포트(240)와 전기적으로 연결되는 것으로, 상기 하우징(250) 내부에 설치될 수 있다. Referring to FIG. 10, the sensing module 200 according to an embodiment of the present invention may include a plurality of sensing units configured to detect COVID antigens from an analysis sample. The plurality of sensing units are electrically connected to the connection port 240 and may be installed inside the housing 250.
복수 개의 상기 센싱부 각각에는 상기 센서(210)를 포함하며, 복수 개의 상기 센싱부는 격벽(214)을 통해 서로 분리되되, 상기 접속모듈(100)과 전기적으로 결합 가능한 상기 접속포트(240)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있는 것이다. Each of the plurality of sensing units includes the sensor 210, and the plurality of sensing units are separated from each other through a partition wall 214, and are connected through the connection port 240 that can be electrically coupled to the connection module 100. They can be electrically connected to each other.
복수 개의 상기 센싱부는 제1센싱부(210a)와 제2센싱부(210b)를 포함할 수 있다. 상기 제1센싱부(210a)와 상기 제2센싱부(210b)는 상기 하우징(250) 내에 구비된 상기 격벽(214)을 통하여 서로 독립된 공간에 배치될 수 있다. The plurality of sensing units may include a first sensing unit 210a and a second sensing unit 210b. The first sensing unit 210a and the second sensing unit 210b may be arranged in spaces independent of each other through the partition wall 214 provided in the housing 250.
상기 제1센싱부(210a)와 상기 제2센싱부(210b)는 각각 접촉된 분석 시료로부터 COVID 항원을 감지하고, COVID 항원과 반응하여 전기적인 신호를 발생시키는 상기 센서(210) 및 상기 본딩 와이어(260)를 통하여 상기 센서(210)와 전기적으로 연결되고, 상기 전선(261)을 통하여 상기 접속포트(240)와 전기적으로 연결되는 상기 접속패드(230)를 포함할 수 있다.The first sensing unit 210a and the second sensing unit 210b each detect COVID antigens from the contacted analysis sample, and the sensor 210 and the bonding wire react with the COVID antigens to generate an electrical signal. It may include the connection pad 230 that is electrically connected to the sensor 210 through 260 and to the connection port 240 through the wire 261.
또한, 상기 제1센싱부(210a)와 상기 제2센싱부(210b)는 상기 채널(253)이 각각 구비될 수 있으며, 각각의 상기 채널(253)에는 상기 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)가 구비될 수 있다. In addition, the first sensing unit 210a and the second sensing unit 210b may each be provided with the channel 253, and each channel 253 may include the microwell or nanowell structure 220. may be provided.
또한, 상기 제1센싱부(210a)와 상기 제2센싱부(210b) 각각에는 상기 접속패드(230)와 상기 접속포트(240) 사이에서 상기 접속패드(230)와 상기 접속포트(240)의 접속을 제어하는 전원부(290)가 더 구비될 수 있다. In addition, each of the first sensing unit 210a and the second sensing unit 210b has a connection between the connection pad 230 and the connection port 240. A power supply unit 290 that controls connection may be further provided.
상기 전원부(290)는 상기 접속패드(230)와 상기 접속포트(240)에 전기적으로 연결되고, 사용자의 조작을 통해 ON/OFF 제어되도록 구성될 수 있다. 따라서, 사용자의 조작을 통하여 상기 전원부(290)가 ON 상태로 제어된 경우에만, 상기 접속패드(230)와 연결된 상기 센서(210)의 전기적 신호가 상기 접속포트(240)로 전송될 수 있다. The power unit 290 is electrically connected to the connection pad 230 and the connection port 240, and may be configured to be controlled ON/OFF through user manipulation. Accordingly, only when the power unit 290 is controlled to the ON state through user manipulation, the electrical signal of the sensor 210 connected to the connection pad 230 can be transmitted to the connection port 240.
본 발명의 실시 예에 따른 마이크로웰 또는 나노웰 구조를 사용하는 키트는 상기 제1센싱부(210a)와 상기 제2센싱부(210b)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 2개 이상의 센싱부가 구비될 수도 있다. The kit using a microwell or nanowell structure according to an embodiment of the present invention has been described as including the first sensing unit 210a and the second sensing unit 210b, but is not limited thereto, and includes two The above sensing unit may be provided.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로웰 또는 나노웰 구조를 사용하는 키트는 다음과 같은 효과가 있다. The kit using the microwell or nanowell structure according to the above-described embodiment of the present invention has the following effects.
본 발명의 실시 예에 따른 마이크로웰 또는 나노웰 구조를 사용하는 키트(10)는 USB 또는 핀 형태로 마련된 접속단자를 통해 외부장치(20)와 전기적으로 연결되도록 구성되므로, 다양한 장치에 적용 가능하여, 비용을 절감할 수 있음은 물론, 실생활에서도 쉽게 사용 가능하여 편의성 및 제품의 활용성이 증대될 수 있다.The kit 10 using a microwell or nanowell structure according to an embodiment of the present invention is configured to be electrically connected to the external device 20 through a connection terminal provided in the form of a USB or pin, so it can be applied to various devices. , not only can costs be reduced, but it can also be easily used in real life, increasing convenience and usability of the product.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로웰 또는 나노웰 구조를 사용하는 키트(10)는 외부장치(20)와 전기적으로 연결되는 접속모듈(100)과, 접속모듈(100)에 탈착 가능한 센싱모듈(200)로 구성되므로, 센싱모듈(200)의 교체를 통해 다양한 종류의 검사를 수행 가능하고, 접속모듈(100)이 외부장치(20)에 결합된 상태에서 센싱모듈(200)만 교체 가능하여 연속적으로 신속한 검사를 수행할 수 있다.In addition, the kit 10 using a microwell or nanowell structure according to an embodiment of the present invention includes a connection module 100 that is electrically connected to the external device 20, and a sensing module that is detachable from the connection module 100. Since it is composed of (200), various types of tests can be performed by replacing the sensing module 200, and only the sensing module 200 can be replaced while the connection module 100 is coupled to the external device 20. Rapid testing can be performed continuously.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로웰 또는 나노웰 구조를 사용하는 키트(10)는 접속모듈(100)을 매개로 센싱모듈(200)과 외부장치(20)가 서로 전기적으로 연결되도록 구성되므로, 키트(10)를 외부장치(20)에 결합하거나 분리할 경우에도 센싱부위가 외부장치(20)에 의해 손상되는 것이 방지된다.In addition, the kit 10 using a microwell or nanowell structure according to an embodiment of the present invention is configured so that the sensing module 200 and the external device 20 are electrically connected to each other through the connection module 100. , Even when the kit 10 is coupled to or separated from the external device 20, the sensing area is prevented from being damaged by the external device 20.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로웰 또는 나노웰 구조를 사용하는 키트(10)에 적용되는 기판(211)에 마련되는 전극의 형상이 개선됨으로써, 종래 대비 더 많은 수량의 센서(210)의 제작이 가능하게 되어, 제조비용이 절감될 수 있다. In addition, by improving the shape of the electrode provided on the substrate 211 applied to the kit 10 using a microwell or nanowell structure according to an embodiment of the present invention, a larger quantity of sensors 210 can be installed than before. Manufacturing becomes possible, and manufacturing costs can be reduced.
구체적으로, 기판(211)에 마련되는 전극의 형상이 개선됨으로써, 센서(210)를 2 x 2 mm 크기로 제작 가능하게 되고. 따라서 기존에 8인치 웨이퍼를 이용하여 제작 가능한 센서(210)의 수량이 적게는 1000개에서 많게는 2만개까지 크게 증가하였다. 센서(210)를 제외한 타 부분은 제조 단가가 저렴한 PCB 공정을 이용하여 제조비용을 더욱 절감할 수 있다.Specifically, by improving the shape of the electrode provided on the substrate 211, the sensor 210 can be manufactured in a size of 2 x 2 mm. Accordingly, the number of sensors 210 that can be manufactured using an existing 8-inch wafer has increased significantly from as few as 1,000 to as many as 20,000. Except for the sensor 210, manufacturing costs can be further reduced by using a PCB process with a low manufacturing cost.
이와 함께, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로웰 또는 나노웰 구조를 사용하는 키트(10)는 마이크로웰 또는 나노웰 구조(220)를 통해 분석 시료를 삽입함에 따라 분해능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, the kit 10 using a microwell or nanowell structure according to an embodiment of the present invention has the advantage of improving resolution by inserting an analysis sample through the microwell or nanowell structure 220. .
실시예 1. COVID 항원 측정Example 1. COVID antigen measurement
1-1. 실험재료1-1. experiment material
부속품으로 나노웰 전극(USB Type)(㈜마라나노텍코리아 제조), 포터블 전기화학 측정기(㈜마라나노텍코리아 제조), 밀리사이즈 전극(USB Type)(㈜마라나노텍코리아 제조), 마이크로웰 전극(USB Type)(㈜마라나노텍코리아 제조)을 사용하였고, 시약은 DTSSP(THERMO에서 구입), Detection antibody(biotin conjugate)(abclon에서 구입), Detection antibody(HRP conjugate)(abclon에서 구입), COVID S 단백질(abclon에서 구입), 1xPBS(Dubellco에서 구입), 1xPBS 중 0.05% Tween 20, DI water, potassium ferricyanide(Sigma aldrich에서 구입), Bovine serum albumin(BSA)(Thermo에서 구입)을 사용하였다.Accessories include nanowell electrode (USB Type) (manufactured by Mara Nanotech Korea Co., Ltd.), portable electrochemical meter (manufactured by Mara Nanotech Korea Co., Ltd.), millisize electrode (USB Type) (manufactured by Mara Nanotech Korea Co., Ltd.), and microwell electrode (USB Type). ) (manufactured by Marananotech Korea Co., Ltd.) was used, and the reagents were DTSSP (purchased from THERMO), Detection antibody (biotin conjugate) (purchased from abclon), Detection antibody (HRP conjugate) (purchased from abclon), and COVID S protein (purchased from abclon). (purchased from), 1xPBS (purchased from Dubellco), 0.05% Tween 20 in 1xPBS, DI water, potassium ferricyanide (purchased from Sigma Aldrich), and bovine serum albumin (BSA) (purchased from Thermo) were used.
1-2. COVID 항원 측정 단계1-2. COVID antigen measurement steps
COVID를 진단하기 위해 다음과 같이 COVID 항원을 측정하였다. To diagnose COVID, COVID antigens were measured as follows.
구체적으로, (1) 전극 세척 및 초기화 검증 단계, (2) Self assembled monolayer(SAM) 처리단계, (3) 항원 고정화 단계, (4) Detection antibody 고정화 단계, (5) 세척 단계, (6) 전기 신호 측정 단계를 거쳐 측정하였다.Specifically, (1) electrode cleaning and initialization verification step, (2) self assembled monolayer (SAM) processing step, (3) antigen immobilization step, (4) detection antibody immobilization step, (5) washing step, (6) electrolysis. It was measured through a signal measurement step.
먼저, (1) 전극 세척 및 초기화 검증 단계는 구체적으로 하기와 같이 수행하였다. First, (1) the electrode cleaning and initialization verification steps were specifically performed as follows.
먼저 실험할 전극을 측정할 농도에 따른 개수를 준비하였다. 하나의 농도 분석시 하나의 전극이 사용된다. 실험 전, 비교 분석을 위해 Bare 전극의 CV, SWV, CA 측정을 해 놓았다. ㈜마라나노텍코리아가 제조한 나노웰 전극(USB type) 및 나노웰 전극 (8 채널)을 사용하였다. First, the number of electrodes to be tested was prepared according to the concentration to be measured. One electrode is used for one concentration analysis. Before the experiment, the CV, SWV, and CA of the bare electrode were measured for comparative analysis. Nanowell electrodes (USB type) and nanowell electrodes (8 channels) manufactured by Marananotech Korea Co., Ltd. were used.
실험 시작 전에 10 mM의 ferricyadnide 용액을 1xPBS 용액에 만들어 상온에 보관하였다. 분자량은 329.26 이므로 농도에 따라 제조 후 50 ml 튜브에 보관하여 상온 랙에 끼워서 보관하였다. 만들어진 용액은 사용 전 이물질이 없는지 체크하고 14 일마다 새로운 용액을 만들어서 사용하였다. Before starting the experiment, a 10 mM ferricyadnide solution was prepared in 1xPBS solution and stored at room temperature. The molecular weight was 329.26, so it was prepared according to concentration and stored in a 50 ml tube in a room temperature rack. The prepared solution was checked for any foreign substances before use, and a new solution was prepared and used every 14 days.
그 다음, 전극을 MP101에 끼우고 10 mM의 ferricyanide 용액을 30ul 떨어뜨린 후 하기 표 1과 같은 조건을 걸어주었다.Next, the electrode was inserted into MP101, 30ul of 10mM ferricyanide solution was added, and the conditions shown in Table 1 below were applied.
상기와 같은 조건을 걸어 도출된 전류의 크기와 산화환원 전류 모양을 측정 후 합격/불량률을 판단하였다. 그 후 사용한 전극은 DI WATER를 3초간 흘려주어서 세척 후 펌프로 잔여물질을 날려서 실험 준비를 하였다.After measuring the magnitude of the current and the shape of the redox current derived under the above conditions, the pass/fail rate was determined. Afterwards, the used electrode was cleaned by running DI WATER on it for 3 seconds and the remaining material was blown away with a pump to prepare for the experiment.
다음으로 (2) Self assembled monolayer(SAM) 처리단계는 하기와 같이 수행하였다. 본 단계는 배양성(orientation) 및 밀도의 향상을 위한 것이다.Next, (2) Self assembled monolayer (SAM) processing step was performed as follows. This step is for improving orientation and density.
먼저, 10 mM의 DTSSP 를 DI water에 녹여서 EP TUBE에 용액을 만들었다. DTSSP는 습기 및 빛에 민감한 물질이므로 냉장고에서 바로 꺼내서 무게를 잰 후 용액을 만들고 사용이 끝나면 바로 냉장 보관하였다.First, 10 mM DTSSP was dissolved in DI water to create a solution in EP TUBE. Since DTSSP is a material sensitive to moisture and light, it was immediately taken out of the refrigerator, weighed, made into a solution, and immediately refrigerated after use.
전극당 30 ul의 DTSSP가 들어가므로 개수에 맞게 준비하고 (예를 들어, 10 개의 전극이라면 300 ul), DTSSP 30 ul를 전극 부위를 다 덮도록 전극위에 떨어뜨리고 상온에서 60분 동안 인큐베이션 시켰다. 이 때, 전극위의 DTSSP가 마르지 않게 워터배스(water bath)를 사용하거나 보관함에 물을 넣은 휴지를 넣어서 습도를 유지하였다. 또한 분주 시 피펫으로 전극 표면 상부를 건드리지 않도록 하였다. Since 30 ul of DTSSP is required per electrode, prepare according to the number (for example, 300 ul for 10 electrodes), and 30 ul of DTSSP was dropped on the electrode to cover the entire electrode area and incubated at room temperature for 60 minutes. At this time, to prevent the DTSSP on the electrode from drying out, humidity was maintained by using a water bath or by placing water-filled tissues in the storage box. Also, when dispensing, avoid touching the upper part of the electrode surface with the pipette.
다음으로 (3) 항원 고정화 단계를 하기와 같이 수행하였다.Next, (3) the antigen immobilization step was performed as follows.
양성 표준 물질로 5% BSA 용액에 희석된 COVID S 단백질을 전극위에 분주하여 30분 동안 인큐베이션 시켰다. 이때도 상기 (2)단계와 같이 습도를 유지시켰다. 또한 분주 시 피펫으로 전극 표면 상부를 건드리지 않도록 하였다. 음성 표준 물질로는 5% BSA 용액만을 사용하였다. 일정시간 지난 후 면봉으로 롤링(rolling)하여 용액을 제거하였다.As a positive standard, COVID S protein diluted in 5% BSA solution was dispensed onto the electrode and incubated for 30 minutes. At this time, the humidity was maintained as in step (2) above. Also, when dispensing, avoid touching the upper part of the electrode surface with the pipette. Only 5% BSA solution was used as a negative standard material. After a certain period of time, the solution was removed by rolling with a cotton swab.
다음으로 (4) detection antibody 고정화 단계를 하기와 같이 수행하였다.Next, (4) the detection antibody immobilization step was performed as follows.
detection antibody로 HRP(Horseradish peroxidase) 표지 항체를 사용하였다. detection antibody를 농도 1 ug/ml로 하여 전극위에 분주하여 30분 동안 인큐베이션 시켰다. 이때도 상기 (2)단계와 같이 습도를 유지시켰다. 또한 분주 시 피펫으로 전극 표면 상부를 건드리지 않도록 하였고, HRP 표지 항체는 빛에 민감하므로 은박지로 싸서 인큐베이션 시켰다. 일정시간 지난 후 면봉으로 롤링시켜 용액을 제거하였다.HRP (Horseradish peroxidase) labeled antibody was used as a detection antibody. The detection antibody was dispensed onto the electrode at a concentration of 1 ug/ml and incubated for 30 minutes. At this time, the humidity was maintained as in step (2) above. Also, when dispensing, the upper part of the electrode surface was avoided with the pipette, and since HRP-labeled antibodies are sensitive to light, they were wrapped in silver foil and incubated. After a certain period of time, the solution was removed by rolling with a cotton swab.
다음으로 (5) 세척 단계는 하기와 같이 수행하였다.Next, the (5) washing step was performed as follows.
1xPBST 50ul을 5초 동안 전극 위에 분주하여 잔여물을 씻어냈다. 일정시간 지난 후 면봉으로 롤링 또는 흡수(absorption)시켜 용액을 제거하였다.50ul of 1xPBST was dispensed onto the electrode for 5 seconds to wash away the residue. After a certain period of time, the solution was removed by rolling or absorption with a cotton swab.
마지막으로 (6) 전기 신호 측정 단계를 하기와 같이 수행하였다.Finally, step (6) measuring electrical signals was performed as follows.
시약으로 OPD(o-phenylenediamine) 또는 TMB(3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine)를 사용하였다. 사용된 OPD의 경우 타블렛 형식으로 되어있고 A(OPD, 은색, 작은 타블렛)와 B(Buffer with urea H2O2, 금색, 큰 타블렛) 두가지로 나누어져 있으며 냉장보관 되어있다. 먼저 B 타블렛을 DI water 20 ml에 녹이고 다 녹으면 A를 넣어서 용액을 만들었다. OPD를 반응이 끝난 전극위에 30ul 떨어뜨리고 5분동안 반응시켰다. 또한, TMB의 경우 원액을 사용하였고 동일하게 반응이 끝난 전극위에 30ul 떨어뜨리고 5분동안 반응시켰다.OPD (o-phenylenediamine) or TMB (3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine) was used as a reagent. The OPD used is in tablet form and is divided into two types: A (OPD, silver, small tablet) and B (Buffer with urea H2O2, gold, large tablet) and stored in a refrigerator. First, tablet B was dissolved in 20 ml of DI water, and when it was completely dissolved, A was added to create a solution. 30ul of OPD was dropped on the reacted electrode and reacted for 5 minutes. Additionally, in the case of TMB, a stock solution was used and 30ul was dropped on the electrode where the reaction was completed and reacted for 5 minutes.
하기 표 2와 같은 전기 화학 조건으로 OPD 또는 TMB가 올려져 있는 전극을 mp101에 꽂고 전류를 측정하였다. The electrode on which OPD or TMB was placed was inserted into mp101 under the electrochemical conditions shown in Table 2 below, and the current was measured.
실험예 1. Experimental Example 1.
상기 (3) 항원 고정화 단계에서 양성 표준 물질 및 음성 표준 물질은 25 ul을 사용하고, 일정시간 지난 후 면봉으로 롤링하여 용액을 제거하였다. (4) Detection antibody 고정화 단계에서 Detection antibody를 0.5 또는 25 ul을 사용하였다. (5) 세척 단계에서 면봉으로 흡수하여 용액을 제거하였다. 이외의 다른 방법은 모두 상기 실시예 1-2와 동일하게 진행하였다. In the antigen immobilization step (3), 25 ul of positive and negative standard materials were used, and after a certain period of time, the solution was removed by rolling with a cotton swab. (4) In the detection antibody immobilization step, 0.5 or 25 ul of detection antibody was used. (5) In the washing step, the solution was removed by absorbing it with a cotton swab. All other methods were carried out in the same manner as Example 1-2 above.
측정 결과는 도 12에 나타내었다.The measurement results are shown in Figure 12.
실험예 2. Experimental Example 2.
상기 (3) 항원 고정화 단계에서 양성 표준 물질 및 음성 표준 물질은 25 ul을 사용하고, 일정시간 지난 후 면봉으로 롤링하여 용액을 제거하였다. (4) Detection antibody 고정화 단계에서 Detection antibody를 0.5 또는 25 ul을 사용하였다. (5) 세척 단계에서 면봉으로 롤링하여 용액을 제거하였다. 이외의 다른 방법은 모두 상기 실시예 1-2와 동일하게 진행하였다. In the antigen immobilization step (3), 25 ul of positive and negative standard materials were used, and after a certain period of time, the solution was removed by rolling with a cotton swab. (4) In the detection antibody immobilization step, 0.5 or 25 ul of detection antibody was used. (5) In the washing step, the solution was removed by rolling with a cotton swab. All other methods were carried out in the same manner as Example 1-2 above.
측정 결과는 도 13에 나타내었다.The measurement results are shown in Figure 13.
실험예 3. Experimental Example 3.
상기 (3) 항원 고정화 단계에서 양성 표준 물질 및 음성 표준 물질은 15 ul을 사용하고, 따로 면봉으로 용액을 제거하지 않았다. (4) Detection antibody 고정화 단계에서 Detection antibody를 15 ul을 사용하였다. (5) 세척 단계에서 면봉으로 흡수하여 용액을 제거하였다. 이외의 다른 방법은 모두 상기 실시예 1-2와 동일하게 진행하였다. In the antigen immobilization step (3), 15 ul of positive and negative standard materials were used, and the solutions were not removed separately with a cotton swab. (4) In the detection antibody immobilization step, 15 ul of detection antibody was used. (5) In the washing step, the solution was removed by absorbing it with a cotton swab. All other methods were carried out in the same manner as Example 1-2 above.
측정 결과는 도 14에 나타내었다.The measurement results are shown in Figure 14.
실험예 4. Experimental Example 4.
상기 (3) 항원 고정화 단계에서 양성 표준 물질 및 음성 표준 물질은 15 ul을 사용하고, 따로 면봉으로 용액을 제거하지 않았다. (4) Detection antibody 고정화 단계에서 Detection antibody를 2 ug/ml로 15 ul을 사용하였다. (5) 세척 단계에서 면봉으로 흡수하여 용액을 제거하였다. 이외의 다른 방법은 모두 상기 실시예 1-2와 동일하게 진행하였다. In the antigen immobilization step (3), 15 ul of positive and negative standard materials were used, and the solutions were not removed separately with a cotton swab. (4) In the detection antibody immobilization step, 15 ul of detection antibody at 2 ug/ml was used. (5) In the washing step, the solution was removed by absorbing it with a cotton swab. All other methods were carried out in the same manner as Example 1-2 above.
측정 결과는 도 15에 나타내었다.The measurement results are shown in Figure 15.
10...키트
20...외부장치
100...접속모듈 110...제1접속단자
120...제2접속단자 130...컨트롤러
140...본체 150...전원부
160...각도 조절부 161...회전부대
162...안내부재 170...제1결합부재
171...결합돌기 172...제1자성체
200...센싱모듈 210...센서
211...기판 212...전극
212a...제1전극 212b...제2전극
212c...제3전극 213...연결패드
214...격벽 220...마이크로웰 또는 나노웰 구조
230...접속패드 240...접속포트
250...하우징 250a...수용공간
251...제1부재 251a...결합홈
252...제2부재 252a...결합돌기
252b...안착홈 252c...수거홈
252d...시료 안내면 253...채널
254...경사면 260...본딩 와이어
261...전선 270...제2결합부재
271...결합홈 272...제2자성체
280...차폐 구조물 290...전원부10...kit 20...external device
100...connection module 110...first connection terminal
120...second connection terminal 130...controller
140...main body 150...power unit
160...Angle adjustment unit 161...Rotating unit
162...guiding member 170...first coupling member
171...binding protrusion 172...first magnetic material
200...sensing module 210...sensor
211...substrate 212...electrode
212a... first electrode 212b... second electrode
212c...third electrode 213...connection pad
214...diaphragm 220...microwell or nanowell structure
230...connection pad 240...connection port
250...housing 250a...accommodating space
251... first member 251a... coupling groove
252...second member 252a...combining protrusion
252b... Seating groove 252c... Collection groove
252d...sample guide surface 253...channel
254...slope 260...bonding wire
261...wire 270...second coupling member
271...combining groove 272...second magnetic material
280...shielding structure 290...power unit
Claims (12)
내부로 유입된 분석 시료로부터 COVID 항원을 감지하고, 상기 감지된 COVID 항원과 반응하여 발생된 전기적인 신호를 상기 접속모듈에 전송하도록 구성되는 센싱모듈을 포함하는 진단 키트에 있어서,
상기 센싱모듈에는, 상기 분석 시료로부터 상기 COVID 항원을 감지하고, 상기 COVID 항원과 반응하여 상기 전기적인 신호를 발생시키는 센서가 구비되며,
상기 센서는, 기판; 및 상기 기판의 일면에 마련되고, 상기 COVID 항원과 반응하여 전기 화학적 신호를 발생시키는 복수개의 전극을 포함하고,
상기 센싱모듈은 상기 접속모듈에 탈부착 가능한 것인, COVID 진단을 위한 진단 키트.A connection module that can be electrically connected to an external device; and
In the diagnostic kit including a sensing module configured to detect COVID antigens from an analysis sample introduced therein and transmit an electrical signal generated in response to the detected COVID antigens to the connection module,
The sensing module is provided with a sensor that detects the COVID antigen from the analysis sample and reacts with the COVID antigen to generate the electrical signal,
The sensor includes: a substrate; and a plurality of electrodes provided on one side of the substrate and reacting with the COVID antigen to generate an electrochemical signal,
A diagnostic kit for diagnosing COVID, wherein the sensing module is attachable and detachable from the connection module.
상기 분석 시료를 적용한 전극에 COVID 항원과 결합될 수 있는 프로브를 적용하는 단계;
상기 프로브를 적용한 전극에 전자 전달 활성화 물질을 적용하는 단계; 및
전류를 측정하는 단계를 포함하는, COVID 진단을 위한 정보를 제공하는 방법.Applying an analysis sample to the electrode of the diagnostic kit of claim 1;
Applying a probe capable of binding to a COVID antigen to the electrode to which the analysis sample is applied;
Applying an electron transport activating material to the electrode to which the probe is applied; and
A method of providing information for diagnosing COVID, comprising measuring an electrical current.
The method of claim 11, wherein the analysis sample is a biological sample isolated from an individual.
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