시료채취 및 분석 기구 document_id A220623043960

다양한 화학약품과 생물학적 기질을 검출하는데 주사를 찌르지 않고 체액을 채취하는 방법이 최근 관심을 끌고 있다. 이 기술은 분석기법이 발달되었기 때문에 가능하고, 또한 주사기로 얻어지고 생리적 및/또는 병리학적으로 관심이 되는 혈액에 포함된 여러 성분(병원체, 생물제제, 대사물질, 약품 등)과 혈액제제 역시 소변, 땀, 눈물, 심낭액, 복막액, 늑막액, 뇌척수액, 위액, 호흡분비액, 정액, 활액, 구토액, 궤양배액, 복수, 타액, 양수 등의 체액이나 기질이나 분비액에 포함되어 있고 이들 체액은 좀더 쉽게 낮은 위험도로 구할 수 있기 때문에 가능하다. 또, 혈액이나 혈액제제를 사용할 때에도, 여러 관심성분의 레벨을 측정하는데 필요한 혈액양은 여러 사람에게서 채취한 혈액양에 비해 상대적으로 소량이다. 또, 몇가지 생리학적 관심성분을 시험하는데는 타액이나 소변 샘플이 유리할 수 있다. 예를 들어 마리화나 복용 여부를 시험하는데는 타액이나 소변 샘플로 충분하다. 마리화나는 복용 후 최대 40일간 소변에서 검출되지만, 타액은 그 증거가 48시간만 존재하므로, 최근의 복용 여부를 검출하는데는 소변보다 타액 샘플이 훨씬 바람직하다. 체액의 채취와 시험은 통상 아래 4단계로 이루어진다: 1) 샘플 수거; 2) 수거된 물질에서 샘플 추출; 3) 샘플을 반응제와 반응; 4) 생리학적이나 병리학적인 활성성분의 검출 및/또는 측정. 과거에는 주사기 없이 체액을 채취하는데 액체를 흡수하는 면봉이나, 흡수지나 흡수패드 등의 기구를 사용하는 것이 일반적이었다. 이들 채취기구를 모아 용기에 담은 다음, 기계적 교반으로 (또는 교반 없이) 확산현상을 이용해 적당한 용매에 샘플을 추출했다. 확산을 이용치 않는 샘플 추출은 속도가 아주 느려 수분이 걸리는 것이 일반적이다. 이 과정을 교반으로 촉진하면, 면이나 종이섬유와 같은 불순물이 샘플과 함께 추출액에 포함되므로, 이들 불순물을 위의 3단계의 반응 이전에 제거해야만 했다. 화학적/생화학적 분석은 전통적으로 특수한 실험실에서 행해졌다. 고전적인 분석화학법은 점차 잘 정제된 시료를 처리하도록 설계된 자동분석법으로 대체되었다. 훈련받은 기술자에 의해 아주 특수한 시설에서는 여전히 이런 과정이 실시된다. 수거되어 특수한 의료 실험실로 보내진 시료들은 모두 샘플액을 5~10㎖ 담을 수 있는 튜브, 물약병 또는 용기에 모여진다. 그런데, 수거된 양의 일부만 시험에 사용되고, 나머지는 생물학적 유해물질로 폐기된다. 본 발명의 목적은 시료 시험을 3회 하기에 충분하면서 시료액을 과잉 채취하지 않는 양으로 시료액을 채취하는 다수의 기구를 제공하는데 있는데, 과잉으로 채취된 시료액은 결국에는 폐기되기 때문이다. 특히, 시료액을 채취하기 위한 모세관을 이용해 분석할 시료액을 수거하도록 설계된 본 발명의 여러가지 조립체들을 포함하는 하나의 원통형 용기가 본 발명의 기본 유니트이다. 기본 유니트는 채취한 샘플을 희석하고 여과하는 요소를 포함하고, 필요에 따라서는 분석을 하고 특정 시험을 하기 위한 분석수단을 제공하기도 한다. 일반적인 의료시험을 위한 혈액채취는 혈관주사에 의존하고, 색깔로 표시된 혈액채취관에 5~20㎖ 정도의 양을 수거한다. 혈액채취중에 혈관주사와 같은 혈관내피의 파손은 응혈을 생기게 하는 강한 자극이 된다. 혈관 벽면의 정상적인 내피세포 라이닝은 혈전의 형성을 방해하는 중요한 역할을 한다. 내피세포는 혈액흐름, 혈소판 응집 및 응고의 연속작용을 조절하는데 대사적으로 능동적인 기능을 한다. 내피세포벽이 무너지면 반대가 없는 부드러운 근수축과 혈관수축을 가져온다. 이렇게 되면 혈전이 형성되는 단계가 되어 혈관주사로 혈액을 흡입하기가 어려워진다. 화학요법을 받는 환자의 경우, 혈관주사로 혈액을 채취하기가 거의 불가능하므로; 약복용도를 감시하기가 어렵다. 진단 가치가 있는 물질을 찾기 위해 체액을 시험하는데는 대개 많은 분석과정과 분석기가 사용된다. 혈액과 소변은 가장 많이 시험되는 체액이다. 시험 체액으로 혈액을 사용하면, 분석대상물을 비교적 높은 농도로 채취하여 환자의 건강상태에 대한 정보를 얻을 수 있다는데 장점이 있다. 소변이 형성되는 동안 관심 혈액성분(예; 약품이나 호르몬)이 농축될 때에는 진단시험용으로 소변이 유용하다. 그러나, 분석대상의 소변의 농도는 일반적으로 혈액중의 생리적 활성물질량을 반영하지 않는다. 일반적이지는 않지만 많은 연구에 의하면, 타액 등의 구강내 액체는 항체에 관한 진단테스트나 인간이나 동물의 병원체에 관한 항원으로서 믿을만한 샘플을 제공할 수 있다. 구강내 액체는 또한 자연적으로 생기는 호르몬이나 치료약품 등의 체내 레벨을 측정하는데 유용하다고 밝혀졌다. 혈액의 경우처럼 훈련된 채혈전문의가 필요치 않으며, 소변의 경우처럼 필요한 샘플을 보관하고 채취시 프라이버시를 위한 특수 설비도 필요 없다. 구강내 액체샘플의 채취는 혈액오염 바늘이나 튜브를 취급할 위험도 경감된다. 헤모글로빈과 같은 혈액 구성요소의 분석을 위해 모든 샘플을 EDTA(elhylenediamine tetra acetic acid)의 칼륨이나 나트륨염이 들어있는 튜브에 모은다. EDTA는 칼슘 킬레이터로서 피브린 응혈물의 생성과 응고체계의 활성화를 방지하는 효과적인 응고방지제 역할을 한다. 응혈이 있는 샘플은 성분 분석에 적당치 않다. 헤파린은 희석 에러를 일으키지 않고 응고방지제 역할을 하지만, 불행하게도 혈소판과 백혈구의 응집을 일으키고, 이런 응집은 정확한 세포조사를 방해한다. 이런 이유로, 구연산염과 헤파린은 혈액샘플 채취에 사용되지 않는 것이 일반적이다. 경쟁적인 단백질 결합 조사분야나 특히결합 조사분야가 대폭 확대되었는데, 이는 진단분야에서 그 중요성이 알려졌기 때문이다. 특이 화합물을 검출하고 이 화합물을 정량적으로 측정할 수 있으면, 다양한 약물투약 감시, 다양한 호르몬 불균형의 판단, 생리적 활성단백질의 정량화, 및 병원체의 검출을 통한 질병 진단이 가능하다. 분리단계, 라벨에 의해 전개되는 신호의 성질, 용액 내부나 표면에서의 신호의 전개, 정량적 판단을 위한 측정방식을 필요로하는지 않는지에 따라 다른 기술들이 구분되었다. 여러가지 생화학적 면역학적 과정들이 과학논문과 미국특허 4,900,663, 5,030,558, 5,039,607 및 5,935,864에 소개되었다. 미국특허 5,935,864는 모세관이 달리고 상단부가 트였으며 그 사이에 챔버가 있는 시료용기를 포함해 시료액의 샘플을 채취하고 분석하는 유니트를 소개하는데, 챔버 안에는 분석시험을 하기 위한 수단이 들어있으며, 상단부가 밀폐된 물약병이 있는데, 모세관 입구로 뚫을 수 있고 공기가 통하지 않게 샘플 용기의 하단부를 끼울 정도로 되어있다. 이 특허의 내용은 본 발명에서 참고하였다. 그러나, 이상 설명한 유니트는 여러 문제점이 있다. 모세관 입구가 응고방지제로 코팅되지 않아서, 샘플을 모세관으로 흡입하면 혈액이 굳어 모세관을 막기 전에 신속히 분석을 해야만 하는 문제가 있다. 이 유니트의 다른 문제점은 시험지와 접촉하기 전에 샘플을 여과하는 수단이 없어서, 샘플이 오염물과 입자를 포함할 수 있으며, 이들은 시험성분의 분석을 방해한다. 유니트의 또다른 문제점은 용기 입구에 시험지 지지캡이 없어서, 모세관을 뒤집어 샘플이 흡수가 아닌 중력에 의해 시험지를 따라 움직이도록 할 수 없다는 것이다. 이 유니트의 다른 문제점은 채취한 샘플의 양을 측정할 눈금수단이 없다는 것이다.