用于檢測(cè)樣本內(nèi)分析物的器件及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是涉及用于檢測(cè)樣本內(nèi)分析物的器件及分析方法。
[0002] 相關(guān)專利申請(qǐng)
[0003] 本專利申請(qǐng)要求于2013年4月23日在大韓民國(guó)特許廳提出的大韓民國(guó)專利申請(qǐng) 第10-2013-0044971號(hào)及于2014年4月2日在大韓民國(guó)特許廳提出的大韓民國(guó)專利申請(qǐng) 第10-2014-0039299號(hào)的優(yōu)先權(quán)，本說(shuō)明書作為參照而引用上述專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0004] 基于光學(xué)方法的物質(zhì)分析利用吸光（absorbance)、焚光（fluorescence)、磷 光（phosphorescence)、化學(xué)發(fā)光（chemiIuminesence)、反射率（reflectance)、池度 (turbidity)、折射率（refraction)、散射（scattering)等原理，為了使用這些光學(xué)原理 來(lái)進(jìn)行活體物質(zhì)分析，大多情況下，使用放射線物質(zhì)、酶、熒光物質(zhì)、化學(xué)發(fā)光物質(zhì)、金納米 粒子、碳黑、乳膠粒子（Latex Particle)、量子點(diǎn)（quantum dot)等標(biāo)記物。對(duì)于由標(biāo)記 物顯示出的光學(xué)現(xiàn)象的檢測(cè)，根據(jù)其檢測(cè)方法也可以用肉眼判斷反應(yīng)與否，若為了獲得更 具定量性的結(jié)果，則應(yīng)使用分析裝置。在活體物質(zhì)的光學(xué)測(cè)定中，根據(jù)活體物質(zhì)的濃度，信 號(hào)（signal)的強(qiáng)度顯示得不同，這種信號(hào)大部分設(shè)定相對(duì)于噪波（noise)而言的基準(zhǔn)而 測(cè)定，只有這樣有效測(cè)定信號(hào)與噪波之比（signal-to-noise)才能提高準(zhǔn)確度。為了信號(hào) 與噪波之比的測(cè)定，一般將發(fā)生反應(yīng)前的初始值補(bǔ)正（initial calibration)或背景補(bǔ)正 (background calibration)等方法單獨(dú)使用或者混合使用。
[0005] 作為利用如上所述的原理的活體物質(zhì)的分析方法，有放射免疫分析法 (radioimmunoassay)、酉每耳關(guān)免疫分析法（enzyme-linked immunosorbent assay)、粒子凝 集分析法（particle agglutination assay)、化學(xué)發(fā)光免疫分析法（chemiluminescent immunoassay)、實(shí)時(shí)聚合酉每鏈反應(yīng)（real-time polymerase chain reaction)、流式細(xì)胞 術(shù)（flow cytometry)、免疫層析法（immunochromatography)等，這些并不局限于物質(zhì)的分 析，還被利用于疾病檢查或診斷等。這種物質(zhì)分析方法可大致分為僅在溶液相（solution phase)中進(jìn)行反應(yīng)的均相分析法（homogeneous assay)和分析物質(zhì)或標(biāo)記物以固相 (solid phase)被分離的異相分析法（heterogeneous assay)。用于異相分析法的固相， 有聚苯乙稀材質(zhì)的塑料板或微粒（microparticle)、硝化纖維等膜（membrane)、磁性粒子 (magnetic particle)、玻璃載片（glass slide)等。
[0006] 在免疫層析法中，作為固相使用多孔膜，作為標(biāo)記物使用金納米粒子或乳膠粒子 等而進(jìn)行反應(yīng)之后，以標(biāo)記物通過(guò)抗原-抗體反應(yīng)積累在檢查線的方式測(cè)定反應(yīng)。這種 免疫層析法操作簡(jiǎn)單，根據(jù)標(biāo)記物可以用肉眼容易觀察，因此在懷孕或排卵的自行測(cè)定、 藥物濫用檢查、糖化血紅蛋白檢查、心血管疾病檢查、感染性疾病檢查等中多元化使用。 免疫層析除了檢查抗原-抗體反應(yīng)的檢查區(qū)域之外，還包括能夠驗(yàn)證反應(yīng)是否正常進(jìn)行 的對(duì)照區(qū)域，若樣本的量少或者反應(yīng)沒(méi)有正常進(jìn)行，則對(duì)照區(qū)域中可能會(huì)不顯示信號(hào)；在 樣本內(nèi)的分析物質(zhì)的濃度高的情況下，由于前帶現(xiàn)象（prozone phenomenon)，對(duì)照區(qū)域 的信號(hào)可能會(huì)減弱或不顯示。與免疫層析相關(guān)的技術(shù)已在美國(guó)授權(quán)專利US5, 073, 484、 US5, 591，645、US5, 559, 041、US6, 485, 982等多個(gè)文獻(xiàn)中公開。除了使用多孔膜的免疫層析 法之外，對(duì)塑料表面進(jìn)行精細(xì)加工而可使溶液通過(guò)毛細(xì)現(xiàn)象移動(dòng)的具有一定結(jié)構(gòu)的微流控 (microfluidics)方式也是可以在現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單分析樣本的方法。與此相關(guān)的示例記載在美國(guó) 授權(quán)專利US6, 767, 510、US8, 025, 854等多個(gè)文獻(xiàn)中。
[0007] 另外，作為標(biāo)記物使用金納米粒子或乳膠粒子等的情況下，還可以用肉眼確認(rèn)反 應(yīng)。但是，在肉眼檢查的情況下，得不到定量性結(jié)果，根據(jù)測(cè)定者的主觀，檢查結(jié)果可能會(huì)不 同，由于檢查者的錯(cuò)誤引起的異常反應(yīng)檢測(cè)或準(zhǔn)確檢查時(shí)間的測(cè)定等較困難，因此根據(jù)能 夠分析這些的裝置的需求，正在開發(fā)多種技術(shù)及產(chǎn)品。
[0008] 作為這種分析裝置及分析方法的示例，有利用包括CCD (Charge-Coupled Device， 電荷親合器件）或 CMOS (Complementary metal - oxide - semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物 半導(dǎo)體）等圖像元件的分析裝置，捕捉反應(yīng)器件的圖像之后，分析信號(hào)和噪波的分析裝置 及分析方法，并且已經(jīng)有多個(gè)產(chǎn)品被商業(yè)化。但是這種分析裝置及分析方法存在如下缺點(diǎn)： 為了確保優(yōu)質(zhì)圖像質(zhì)量，在反應(yīng)器件和攝像裝置之間需要隔開一定距離，因此難以實(shí)現(xiàn)超 小型化；為了圖像元件及圖像分析，電力消耗相對(duì)大且需要使用貴的部件。
[0009] 作為另一示例，還有在測(cè)定反應(yīng)器件的反應(yīng)時(shí)，以光源和受光部移動(dòng)掃描的方式 或者以固定光源和受光部的方式測(cè)定信號(hào)和噪波的分析裝置及分析方法。光源和受光部掃 描反應(yīng)器件的方式，由于可以使用一個(gè)光源和一個(gè)受光部，具有可以減小由光源或受光部 的偏差引起的誤差的優(yōu)點(diǎn)，但存在需要用于移動(dòng)反應(yīng)器件或光學(xué)部的驅(qū)動(dòng)裝置而難以實(shí)現(xiàn) 超小型化，由于需要從掃描反應(yīng)結(jié)果的圖表中計(jì)算背景噪波，故其過(guò)程復(fù)雜且困難的缺點(diǎn)。 相反地，固定光源和受光部及反應(yīng)器件的方式，具有可以實(shí)現(xiàn)超小型化且測(cè)定簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)， 但存在可以測(cè)定檢查區(qū)域或?qū)φ諈^(qū)域和背景噪波的光源和受光部的結(jié)構(gòu)不簡(jiǎn)單，只有解決 了光源和受光部的部件偏差才能進(jìn)行準(zhǔn)確檢查的缺點(diǎn)。
[0010] 美國(guó)授權(quán)專利 US5, 580, 794 和 US5, 837, 546 對(duì)通過(guò) LED (light-emitting diode : 發(fā)光二極管）光源和受光部在帶上由反射率檢測(cè)反應(yīng)的一次性分析裝置進(jìn)行了記載。但是 在上述專利中并沒(méi)有提及可以測(cè)定背景噪波的光學(xué)排列和方法，因此只能用初始值補(bǔ)正來(lái) 計(jì)算結(jié)果值。在這種情況下，存在由血紅蛋白或膽紅素等帶顏色的樣本內(nèi)的妨礙物質(zhì)導(dǎo)致 錯(cuò)誤結(jié)果的可能性，因此可使用的范圍非常有限。
[0011] 美國(guó)授權(quán)專利US6, 235, 241對(duì)通過(guò)LED光源和受光部在帶上由透過(guò)率檢測(cè)反應(yīng)的 分析裝置進(jìn)行了記載，但并沒(méi)有提及可以有效補(bǔ)正光源和背景噪波的方法，在利用透過(guò)率 的情況下，存在不能使用在一個(gè)平面上的印刷電路板（PCB，Printed circuit board)而變 得復(fù)雜的缺點(diǎn)。
[0012] 美國(guó)授權(quán)專利US7, 317, 532對(duì)通過(guò)LED光源和受光部在帶上由反射率檢測(cè)反應(yīng)的 光學(xué)排列進(jìn)行了記載。即，以如下方式構(gòu)成：在3個(gè)排成一列的LED光源中，中間的LED光 源照射在對(duì)照區(qū)域和檢查區(qū)域之間的背景區(qū)域之后，在與對(duì)照區(qū)域和檢查區(qū)域?qū)?yīng)的兩個(gè) 受光部檢測(cè)，與對(duì)照區(qū)域和檢查區(qū)域?qū)?yīng)的LED光源照射于帶而將其結(jié)果發(fā)送至受光部之 后，將信號(hào)和噪波補(bǔ)正而計(jì)算。但是，這種光學(xué)排列不使用對(duì)應(yīng)于背景區(qū)域的受光部，而是 使用檢查區(qū)域和對(duì)照區(qū)域的受光部，因此在準(zhǔn)確補(bǔ)正方面受限。
[0013] 美國(guó)授權(quán)專利US7, 499, 170對(duì)通過(guò)一個(gè)LED光源和兩個(gè)受光部在帶上設(shè)定背景區(qū) 域而由反射率檢測(cè)反應(yīng)的分析裝置進(jìn)行了記載，但存在如下缺點(diǎn)：由于未包括對(duì)照區(qū)域，只 能在一個(gè)檢查區(qū)域檢測(cè)信號(hào)，故在用于檢測(cè)檢查錯(cuò)誤或者多種檢查時(shí)難以適用，只可以用 于一個(gè)檢查區(qū)域。
[0014] 在上文中提及的分析裝置及方法除上述缺點(diǎn)之外，還存在沒(méi)有將光源間的光亮強(qiáng) 度和受光部以同等條件補(bǔ)正而縮小偏差的缺點(diǎn)。
[0015] 在本說(shuō)明書的全文中參照了多篇論文及專利文獻(xiàn)，并標(biāo)注了其引用出處。所引用 的論文及專利文獻(xiàn)的公開內(nèi)容的全部在本說(shuō)明書中作為參照而引用，更加明確地說(shuō)明本發(fā) 明所屬技術(shù)領(lǐng)域的水平及本發(fā)明的內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明人為開發(fā)將在分析或者檢測(cè)樣本內(nèi)分析物的器件中產(chǎn)生的反應(yīng)的信號(hào)以 固定光源部和受光部的方式測(cè)定的超小型分析裝置及分析方法做出了努力。最終，本發(fā)明 人研究出了在空間上劃分為檢查區(qū)域、對(duì)照區(qū)域及背景區(qū)域而以光學(xué)方式顯示反應(yīng)的檢查 器件通過(guò)由η個(gè)光源部及最少n+1個(gè)受光部構(gòu)筑的分析裝置可有效分析的方法，從而完成 了本發(fā)明。
[0017] 因此，本發(fā)明的目的在于提供用于檢測(cè)樣