KR20140081335A - Screening method for cattle tuberculosis by using electronic nose - Google Patents
Screening method for cattle tuberculosis by using electronic noseInfo
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Abstract
본 발명은 소의 결핵을 진단하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메탈 옥사이드 센서(metal oxide sensor, MOS)가 장착된 전자코를 이용하여 소의 결핵을 스크리닝하는 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 간편하게 한번의 시료 주입 과정을 통한 전자코시스템으로 소결핵 감염혈청과 비감염혈청을 자동적으로 스크리닝함으로써, 대량의 소결핵 감염의심개체를 신속하게 스크리닝하여 노동력과 비용을 크게 절감시키는 효과가 있다.The present invention relates to a method for diagnosing bovine tuberculosis in cattle, and more particularly, to a method for screening for bovine tuberculosis using an electronic nose equipped with a metal oxide sensor (MOS).
According to the present invention as described above, it is possible to automatically screen a small tuberculosis infection sera and an uninfected serum with an electronic nose system through a single sample injection process, thereby rapidly screening suspicious objects of a small number of small tuberculosis infections, There is a saving effect.
Description
본 발명은 소의 결핵을 진단하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메탈 옥사이드 센서(metal oxide sensor, MOS)가 장착된 전자코를 이용하여 소의 결핵을 스크리닝하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for diagnosing bovine tuberculosis in cattle, and more particularly, to a method for screening for bovine tuberculosis using an electronic nose equipped with a metal oxide sensor (MOS).
국가에서 가축전염병예방법에 의해 관리되고 있는 소결핵은 가장 강력한 방역정책으로서 양성개체는 살처분하고 보상비를 지급하고 있다(가축전염병예방법(법률 제10930호, 2011.7.25)). 특히, 소결핵은 인수공통전염병이기 때문에 신속하고 정밀한 소결핵 진단은 공중보건상 매우 중요하다. In the country, bovine tuberculosis managed by the Livestock Infectious Diseases Prevention Act is the most effective anti-tuberculosis policy, and the bovine population is being disposed of and compensation is paid (livestock epidemic prevention law (Law 10930, July 25, 2011)). In particular, since bovine tuberculosis is a common infectious disease, rapid and precise diagnosis of bovine tuberculosis is very important for public health.
종래 많은 연구자들에 의해 소결핵 병리학적, 세균학적, 유전학적, 세포면역학적, 혈청학적 진단법이 다양하게 개발되어 왔으며, 특허문헌으로는 대한민국 공개특허 10-2011-0052295(소결핵 피내검사용 피내진단액 및 이를 이용한 소결핵 진단방법), 대한민국 공개특허 10-2012-0051196(우결핵 진단 키트 및 이를 이용한 우결핵 진단 방법), 대한민국 등록특허 10-0951057(면역특이단백질 항원을 사용하는 우결핵 특이 효소면역진단키트 및 이를 이용한 우결핵 진단방법) 등이 있다.Various pathological, bacteriological, genetic, cytomechanical, and serological diagnostic methods have been developed by many researchers in the past, and patent publications include Korea Patent Publication No. 10-2011-0052295 Diagnostic solution and method for diagnosing small tuberculosis using the same) Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0051196 (Nuclear Diagnostic Kit for Nuclear Medicine and Method for Diagnosing Nuclear Nuclei Using the same), Korean Patent No. 10-0951057 An enzyme immunoassay kit, and a method for diagnosing a nosocomial nucleus using the same).
병리학적 진단법인 결핵 결절의 병리 소견과 결핵균 확인은 세균학적 진단법인 결핵균 분리와 더불어 소결핵의 확진 방법이다. 소결핵균은 다른 일반 세균보다 지질성분을 많이 함유하고 있어 그 세대시간이 약 24시간으로 일반 세균보다 대략 20배 정도가 길다. 따라서, 소결핵균을 확인 및 동정하는 세균학적 진단법은 균확인에만 최소 8주 이상의 시간이 소요된다. 최근에는 소결핵균의 대사산물을 측정하는 마이코박테리아탐지시스템(MGITTM 960 Mycobacterial Detection System)이 개발되어 소결핵 진단에 이용되고 있으나, 이는 장비와 소모품이 고가이기 때문에 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.Pathologic diagnosis of tuberculous nodules and diagnosis of tuberculosis are pathologic diagnosis and identification of bovine tuberculosis in addition to bacteriological diagnosis of tuberculosis. The bacterium Mycobacterium tuberculosis contains more lipid components than other general bacteria, and its generation time is about 24 hours, which is about 20 times longer than general bacteria. Therefore, the bacteriological diagnosis that identifies and identifies small bacterium tuberculosis requires a minimum of eight weeks or more for bacteria identification only. In recent years, a mycobacterial detection system (MGIT ™ 960 Mycobacterial Detection System) for measuring metabolites of bacterium Mycobacteria has been developed and used for the diagnosis of bovine tuberculosis. However, it is expensive because equipment and consumables are expensive.
유전학적 진단법으로 소결핵 특이유전자부위를 증폭시키는 중합효소연쇄반응법(PCR; polymerase chain reaction)이 있고 세포면역학적 진단법으로 림프구 증식반응, 인터페론 검사법 등이 있으며, 현재 가축위생 선진국에서 인터페론 검사법을 소결핵의 공인진단법으로 사용하고 있다. 인터페론 검사법은 소결핵 최종 확진법 중 하나인데, 가검 혈액을 조형결핵균 피피디(M. avium PPD tuberculin)와 소결핵균 피피디(M. bovis PPD tuberculin)로 자극시켜 생성되는 인터페론 양의 차이를 측정한다. 소결핵균 피피디 자극 혈액에서 분비되는 인터페론 양이 조형결핵균 피피디 자극 혈액에서 분비되는 인터페론 양보다 많아야 소결핵으로 진단되어 조형결핵균 감염에 의한 비특이반응에 의한 오진율을 낮추어 준다.There is a polymerase chain reaction (PCR) that amplifies a bovine tuberculosis specific gene region by a genetic diagnosis method. There are lymphoproliferative reaction and interferon method as a cell immunological diagnosis method. Currently, It is used as an official diagnosis method of tuberculosis. Interferon assay is one of the methods of definitive diagnosis of small bovine tuberculosis. The difference of the amount of interferon produced by stimulating the blood of bovine bovine spongiform encephalopathy with M. avium PPD tuberculin and M. bovis PPD tuberculin is measured . If the amount of interferon secreted from bovine tuberculous bacteriophage stimulated blood is greater than the amount of interferon secreted from the tuberculous bacteriophage stimulated blood, it is diagnosed as bovine tuberculosis and lowers the rate of misdiagnosis due to non-specific reaction caused by tuberculosis infection.
그 밖에 혈청학적 진단법으로는 효소면역측정법(ELISA)이 사용되고 있으며, 100두의 시료처리에 숙달된 검사원과 4시간 정도의 시간이 소요된다. In addition, enzyme immunoassay (ELISA) is used as a serological diagnostic method, and it takes about 4 hours for a skilled examiner to treat 100 samples.
국내에서는 소결핵균 유래 단백질인 피피디 튜버클린(PPD tuberculin)을 미근부 추벽 피내에 접종하고 접종 전과 접종 72시간 후의 피부두께를 측정하여 그 차가 5mm이상이면 양성으로 진단하고 있는데, 소결핵 공인진단법인 피내진단법은 2회의 농장방문과 72시간의 긴 진단시간이 소요되는 한계점을 가지고 있다. In Korea, PPD tuberculin, a protein derived from bacterium Mycobacterium tuberculosis, is inoculated into the anterior muscle wall and measured for skin thickness before and after inoculation 72 hours after the inoculation. If the difference is more than 5 mm, the diagnosis is positive. The intradermal diagnosis method has a limit of two visits and 72 hours of long diagnosis time.
이와 같이, 종래 진단법들은 많은 노동력, 장시간의 진단기간, 고가의 장비 및 소모품 등이 요구되는 단점을 가지고 있다.As described above, the conventional diagnostic methods have a disadvantage that they require a lot of labor, a long diagnostic period, expensive equipment, and consumables.
한편, 식품, 환경, 음료, 제약, 포장, 화장품, 자동차, 농업 등 다양한 산업분야에서 사용되고 있는 향 분석법인 전자코시스템은 기존의 관능검사와 HPLC(high performance liquid chromatography), GC/MS (gas chromatography/mass spectrometry) 분석법의 여러 가지 단점을 극복해 왔다. Meanwhile, the electronic nose system, which is used in various industrial fields such as food, environment, beverage, pharmaceutical, packaging, cosmetics, automobile and agriculture, / mass spectrometry) method.
전자코시스템은 MOS(metal oxide sensor)에 의해 측정된 휘발성유기화합물(volatile organic compound, VOC)의 분석결과(raw data)를 종합하여 VOC 라이브러리를 작성하고 그 분석목적에 맞는 다양한 통계처리 방식을 적용하는데, 전자코시스템의 통계처리시스템으로는 PCA(Principal Component Analysis, 주요성분분석), DFA(Discriminant Factorial Analysis, 판별요인분석), PLS(Partial Least Square), SIMCA(Soft Independent Modeling Class Analogy), SQC(Statistical Quality Control), SLM(Shelf Life Method) 등이 있다.The electronic nose system compiles the raw data of volatile organic compounds (VOC) measured by MOS (metal oxide sensor) to create a VOC library and apply various statistical processing methods to the purpose of the analysis The statistical processing system of the electronic nose system is PCA (Principal Component Analysis), DFA (Discriminant Factorial Analysis), PLS (Partial Least Square), SIMCA (Soft Independent Modeling Class Analogy) (Statistical Quality Control), and SLM (Shelf Life Method).
통계처리시스템 중 PCA는 휘발성유기화합물을 나타내는 성분들의 다양한 변수에 따른 그룹화를 지수화(Discrimination index)한 것으로, 기준이 되는 시료 없이 시료 간의 상관적인 휘발성유기화합물의 차이를 확인하는 방법으로서 각 그룹간의 거리로서 그 차이를 확인하는 방법이다. DFA는 정보가 확실한 시료를 기기에 반복 적용하여 라이브러리를 구축해 놓은 후, 미지의 시료의 분석결과를 작성된 라이브러리에 대입하여 미지의 시료 정보를 확인하는 데이터 적용기술이다. PLS는 기준 시료를 농도별로 분석하여 표준검량선을 작성하여 미지 시료의 농도를 확인할 수 있는 방법이다. SIMCA는 기준 시료를 이용하여 허용범위를 설정한 다음, 미지 시료를 분석하여 시료가 허용범위 안에 있는지 여부를 판별할 수 있는 방법이다. SQC는 기준 시료를 사용하여 일정시간 동안 전자코시스템을 반복 적용한 다음, 사용자가 허용범위를 설정한다. 반복 적용이 끝난 뒤 미지 시료를 분석하여 허용범위 안에 포함되면 정상품질임을 확인할 수 있는 방법이다. SLM은 시료의 시간에 따른 VOC 변화를 한 눈에 확인할 수 있는 방법으로 식품의 유통기한, 저장방식에 따른 제품의 안정도 등을 확인할 수 있다.Among the statistical processing systems, PCA is a classification method based on various parameters of the components representing volatile organic compounds. The method is a method of identifying the difference of volatile organic compounds correlated with each other without a reference sample. As a method to confirm the difference. The DFA is a data application technology that builds a library by repeatedly applying a sample with a certain information to the device and then inserts the analysis result of the unknown sample into the library to confirm unknown sample information. The PLS is a method of analyzing the reference sample by concentration and creating a standard calibration curve to confirm the concentration of the unknown sample. SIMCA is a method that can determine whether the sample is within the allowable range by setting the allowable range using the reference sample and then analyzing the unknown sample. The SQC repeatedly applies the electronic nose system for a certain period of time using the reference sample, and sets the allowable range by the user. After repeated application, unknown sample is analyzed and it can be confirmed that it is normal quality if it is included in the allowable range. SLM is a method to check VOC change with time of sample at a glance, and can confirm the shelf life of the food and the stability of the product according to the storage method.
소결핵균은 배양되면서 특유의 휘발성유기화합물인 methyl phenylacetate, methyl p-anisate, methyl nicotinate, o-Phenylanisole 등을 배출한다. 이와 같은 특징을 이용하여 전자코로 소혈청 내 휘발성유기화합물을 분석하여 소결핵 감염개체를 신속하게 스크리닝하고자 한다.Microbacterium tuberculosis bacterium is cultivated and emits the unique volatile organic compounds methyl phenylacetate, methyl p-anisate, methyl nicotinate and o-phenylanisole. Using these characteristics, volatile organic compounds in the serum of the nose are analyzed to promptly screen the infected individuals.
본 발명의 전자코에 의한 소결핵 스크리닝법은 대량의 혈청을 신속하게 검사할 수 있기 때문에, 피내검사 전 전자코로 1차 스크리닝한 결과 양성 개체로 판별된 것만을 대상으로 피내진단법을 이용하여 최종 확진한다면 소결핵 진단의 노동력과 시간을 획기적으로 절감할 수 있을 것이다.Since the microbuclear nuclear screening method using the electronic nose of the present invention can quickly test a large amount of serum, only those that have been identified as positive by primary screening with an electronic nose prior to intradermal testing are subjected to intradermal diagnosis If confirmed, the labor and time for diagnosis of small tuberculosis can be drastically reduced.
본 발명의 목적은, 판별요인분석과 주요성분분석을 적용한 전자코시스템으로 소혈청 내 휘발성유기화합물을 분석하여 소결핵 감염혈청과 비감염혈청을 신속하고 자동적으로 스크리닝함으로써, 종래 많은 노동력과 시간 및 고가의 장비와 소모품이 소요되는 소결핵 진단법의 문제점을 해결함에 있다.An object of the present invention is to provide an electronic nose system to which discriminant analysis and major component analysis are applied to analyze volatile organic compounds in bovine serum and quickly and automatically screen the bovine tuberculosis infected serum and the non-infected serum, And to solve the problems of the small tuberculosis diagnosis method which consumes equipment and consumables.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소의 결핵을 진단하는 방법에 있어서, (1) 소의 혈청을 분리하는 단계; (2) 상기 분리한 혈청 내 휘발성유기화합물(VOC)을 메탈 옥사이드 센서(metal oxide sensor, MOS)가 장착된 전자코를 이용하여 감지하는 단계; 및 (3) 상기 감지한 휘발성유기화합물을 판별요인분석(DFA: discriminant factorial analysis) 또는 주요성분분석(PCA: principal component analysis)을 통해 분석하는 단계; 를 포함하는 소의 결핵을 스크리닝하는 방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for diagnosing bovine tuberculosis of bovine (1), comprising the steps of: (1) separating bovine serum; (2) detecting volatile organic compounds (VOC) in the separated serum using an electronic nose equipped with a metal oxide sensor (MOS); And (3) analyzing the sensed volatile organic compounds through discriminant factor analysis (DFA) or principal component analysis (PCA); The method comprising the steps of:
상기 (2)단계에서 휘발성유기화합물은 불화수소산염(fluorure), 염소(Chlorine), 일산화질소(NO), 오존(ozone), 암모니아(ammonia), 아민(amines), 프로판(propane), 부탄(butane), 탄화수소(hydrocarbons), 메탄(methane), 용제(solvents), 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene) 및 알코올(alcohol)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the step (2), the volatile organic compound may be at least one selected from the group consisting of fluorine, chlorine, nitrogen monoxide, ozone, ammonia, amines, propane, butane, hydrocarbon, hydrocarbons, methane, solvents, toluene, xylene and alcohol.
상기 (2)단계에서 메탈 옥사이드 센서는 산화 가스(oxidizing gases)를 감지하는 1 내지 3 개의 센서, 유독 가스(toxic gases)를 감지하는 1 내지 3 개의 센서, 가연성 가스(flammable gases)를 감지하는 1 내지 3 개의 센서 및 유기 화합물(organic compounds)을 감지하는 1 내지 3 개의 센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.In step (2), the metal oxide sensor may include one to three sensors for sensing oxidizing gases, one to three sensors for detecting toxic gases, one for sensing flammable gases, And three or more sensors, and one or three sensors for sensing organic compounds.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 간편하게 한번의 시료 주입 과정을 통한 전자코시스템으로 소결핵 감염혈청과 비감염혈청을 자동적으로 스크리닝함으로써, 대량의 소결핵 감염의심개체를 신속하게 스크리닝하여 노동력과 비용을 크게 절감시키는 효과가 있다.According to the present invention as described above, it is possible to automatically screen a small tuberculosis infection sera and an uninfected serum with an electronic nose system through a single sample injection process, thereby rapidly screening suspicious objects of a small number of small tuberculosis infections, There is a saving effect.
또한, 국내 소 농가에 막대한 경제적 피해를 주고 있는 소결핵의 신속한 방역을 도와주고 소결핵의 조기진단과 조기방역조치로 예방 및 피해를 경감시킬 뿐만 아니라, 나아가 타 전염병 스크리닝 진단에 확대 적용이 가능하다.In addition, it can help the rapid disinfection of bovine tuberculosis causing huge economic damage to domestic cattle farmers. It can prevent and prevent damage by early diagnosis and early prevention of bovine tuberculosis, and it can be extended to other epidemic screening diagnosis .
도 1은 본 발명에 따른 판별요인분석에 의해 소결핵 감염혈청과 비감염혈청을 감별한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 주요성분분석에 의해 소결핵 감염혈청과 비감염혈청을 감별한 결과를 나타낸 것이다.FIG. 1 shows the results of discriminating between bovine tuberculosis infection sera and non-infected sera by the discriminant factor analysis according to the present invention.
FIG. 2 shows the result of discriminating between sera from bovine tuberculosis and non-infected sera according to the analysis of main components according to the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 소의 결핵을 진단하는 방법에 있어서, (1) 소의 혈청을 분리하는 단계; (2) 상기 분리한 혈청 내 휘발성유기화합물(VOC)을 메탈 옥사이드 센서(metal oxide sensor, MOS)가 장착된 전자코를 이용하여 감지하는 단계; 및 (3) 상기 감지한 휘발성유기화합물을 판별요인분석(DFA: discriminant factorial analysis) 또는 주요성분분석(PCA: principal component analysis)을 통해 분석하는 단계; 를 포함하는 소의 결핵을 스크리닝하는 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of diagnosing bovine tuberculosis of bovine (1), comprising the steps of: (1) separating serum from bovine; (2) detecting volatile organic compounds (VOC) in the separated serum using an electronic nose equipped with a metal oxide sensor (MOS); And (3) analyzing the sensed volatile organic compounds through discriminant factor analysis (DFA) or principal component analysis (PCA); The method comprising the steps of:
상기 metal oxide sensor(MOS) 유형의 전자코는 multi-sensor array 기술을 이용하여 특정 향기 또는 냄새 성분이 각각의 센서에서 전기 화학적 반응을 일으켜 전기적인 신호로 변환되는 원리로서, 사람의 후각인지체제를 모방한 판별분석, 주성분분석 등의 패턴인식 소프트웨어를 사용하여 냄새를 감별하고 시료 간의 분별을 가능하게 한다. The metal oxide sensor (MOS) type electronic nose uses a multi-sensor array technology to convert a specific fragrance or odor component into an electrical signal by causing an electrochemical reaction in each sensor. Using pattern recognition software such as imitative discriminant analysis and principal component analysis, it is possible to distinguish odors and distinguish between samples.
더욱 구체적으로, 센서에 산소가 접촉하게 되면 전자를 빼앗아 전기전도도가 상승하는 원리를 이용한 것으로 이때 냄새 성분을 포함한 가스에 환원성 물질 등이 존재하면 전기전도도의 상승이 감소하게 된다.More specifically, when oxygen comes into contact with the sensor, electrons are taken away to increase the electrical conductivity. In this case, the presence of a reducing substance in the gas containing the odor component reduces the increase of the electric conductivity.
따라서, 전자코시스템에서 각각의 센서와 분석목적에 맞는 통계처리방식은 중요한 요소로 작용하게 된다.Therefore, each sensor in the electronic nose system and the statistical processing method suited to the analysis purpose are important factors.
본 발명에 따른 소의 결핵을 스크리닝하는 방법을 적용하기에 앞서, 메탈 옥사이드 센서(metal oxide sensor, MOS)에 의해 측정된 휘발성유기화합물(volatile organic compound, VOC)의 분석결과(raw data)를 종합하여 VOC 라이브러리를 작성한다. 정상혈청과 감염혈청의 데이터가 저장된 데이터베이스를 구축함에 있어 많은 데이터가 저장될수록 판별의 정확도는 높아지며, 이를 토대로 분석하고자 하는 대상 시료가 어느 그룹과 어느 정도의 유사도를 갖는지 분석을 통하여 정상혈청과 감염혈청을 감별해낼 수 있다. 70% 이상의 유사도를 나타내면 감염혈청으로 판별되나 상기 기준을 높이거나 낮출 수도 있다.Before applying the method of screening for bovine tuberculosis according to the present invention, the raw data of volatile organic compounds (VOC) measured by a metal oxide sensor (MOS) are synthesized Create a VOC library. The accuracy of discrimination is increased as more data is stored in storing the database of normal serum and infected sera, and the degree of similarity between the target sample and the group to be analyzed is analyzed, Can be distinguished. If it shows a similarity of 70% or more, it is judged to be infected sera but may raise or lower the above criteria.
상기 (2)단계에서 휘발성유기화합물은 불화수소산염(fluorure), 염소(Chlorine), 일산화질소(NO), 오존(ozone), 암모니아(ammonia), 아민(amines), 프로판(propane), 부탄(butane), 탄화수소(hydrocarbons), 메탄(methane), 용제(solvents), 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene) 및 알코올(alcohol)을 포함한다.In the step (2), the volatile organic compound may be at least one selected from the group consisting of fluorine, chlorine, nitrogen monoxide, ozone, ammonia, amines, propane, butane, hydrocarbons, methane, solvents, toluene, xylene, and alcohols.
상기 (2)단계에서 메탈 옥사이드 센서는 산화 가스(oxidizing gases)를 감지하는 1 내지 3 개의 센서, 유독 가스(toxic gases)를 감지하는 1 내지 3 개의 센서, 가연성 가스(flammable gases)를 감지하는 1 내지 3 개의 센서 및 유기 화합물(organic compounds)을 감지하는 1 내지 3 개의 센서로 이루어진 것이 바람직하다.In step (2), the metal oxide sensor may include one to three sensors for sensing oxidizing gases, one to three sensors for detecting toxic gases, one for sensing flammable gases, And three or more sensors for detecting the organic compounds.
더욱 바람직하게는, 불화수소산염(fluorure), 염소(Chlorine), 일산화질소(NO), 오존(ozone)을 포함하는 군에서 선택된 1종 이상의 산화 가스를 감지하는 2개의 센서, 암모니아(ammonia), 아민(amines)을 포함하는 군에서 선택된 1종 이상의 유독 가스를 감지하는 2개의 센서, 프로판(propane), 부탄(butane), 탄화수소(hydrocarbons), 메탄(methane)을 포함하는 군에서 선택된 1종 이상의 가연성 가스를 감지하는 3개의 센서, 용제(solvents), 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene), 알코올(alcohol)을 포함하는 군에서 선택된 1종 이상의 유기 화합물을 감지하는 3개의 센서로 이루어진 것이 최적의 효과를 나타낸다.More preferably, two sensors for sensing at least one oxidizing gas selected from the group consisting of fluorine, chlorine, nitrogen monoxide (NO), ozone, ammonia, Two sensors for detecting one or more toxic gases selected from the group comprising amines, at least one selected from the group consisting of propane, butane, hydrocarbons, methane, It is best to use three sensors that detect one or more organic compounds selected from the group consisting of three sensors that detect flammable gases, solvents, toluene, xylene, and alcohol. .
상기와 같은 메탈 옥사이드 센서를 이용하여 소의 혈청 내 휘발성유기화합물(VOC)을 감지하고 판별요인분석 또는 주요성분분석을 적용함으로써 대량의 소혈청을 신속하고 편리하게 감염혈청과 비감염혈청으로 감별해낼 수 있다.A large amount of bovine serum can be quickly and conveniently distinguished from infected and non-infected sera by detecting volatile organic compounds (VOC) in the serum of a bovine using the metal oxide sensor as described above and applying discriminant analysis or major component analysis .
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.
실시예 1.Example 1.
야외농장에서 M. bovis에 감염된 소 11두와 비감염소 10두를 공시하였다.11 cows infected with M. bovis and 10 non-sensitized chlorine were reported on the open field farms.
각각의 소로부터 혈액을 채취한 다음, 혈청을 분리하여 멸균된 에펜돌프 튜브(Eppendorf Tube)에 넣고 전자코로 분석하기 전까지 -20 ℃ 냉동고에서 보관하였다.Blood was collected from each cow, serum was then separated, placed in sterile Eppendorf tubes, and stored in a -20 ° C freezer until analysis by electronic nose.
이후, 전자코로 분석하기 위해 상기 -20 ℃에 보관된 혈청을 얼음 위에서 녹인 다음, 녹인 혈청 100 ul와 멸균된 400 ul의 0.9%(w/v) NaCl 수용액을 잘 섞어 그 혼합액을 10 ml 전자코용 특수 바이알(headspace vial)에 넣고 곧바로 전자코용 캡(crimp cap with silicon-Teflon septum)으로 밀봉하였다. 밀봉된 바이알은 37 ℃에서 45 분 동안 반응시킨 후, 전자코 분석에 공시하였다.Then, 100 μl of the dissolved serum and 400 μl of a 0.9% (w / v) NaCl aqueous solution of sterilized were mixed well, and the mixture was added to a 10 ml electron It was placed in a headspace vial and immediately sealed with a crimp cap with silicon-Teflon septum. The sealed vials were allowed to react for 45 minutes at 37 < 0 > C and then published in electronic nose analysis.
12개의 MOS(metal oxide sensor, 가스센서)를 구비한 Alpha M.O.S.(Multi Organoleptic Systems)사의 FOX 3000 전자코를 이용하여 상기 각각의 소로부터 얻은 혈청 시료 내 휘발성유기화합물(VOC)을 감지하되, 하기 표 1과 같은 9개의 센서와 판별요인분석(DFA: discriminant factorial analysis)을 통해 분석하였다. 각 혈청은 3회 반복하여 실험하였다.Volatile organic compounds (VOC) in serum samples obtained from each of the above cows were detected using an FOX 3000 electronic nose of Alpha MOS (Multi Organoleptic Systems) equipped with 12 metal oxide sensors (MOS sensors) 1, and discriminant factorial analysis (DFA). Each serum was tested 3 times repeatedly.
그 결과, 판별요인분석(DFA: discriminant factorial analysis)에 의하면, 가로축 DF1의 분류력이 100이고 세로축 DF2의 분류력이 0으로서 가로축의 구분분별력에 따른 결과 11두의 소결핵 감염혈청과 10두의 소결핵 비감염혈청이 뚜렷하게 감별되었다(도 1 참조). As a result, according to discriminant factor analysis (DFA), the classification power of the horizontal axis DF1 was 100 and the classification power of the vertical axis DF2 was 0. As a result of discriminating power of the horizontal axis, 11 small bovine tuberculosis sera and 10 The bovine tuberculosis-uninfected serum was distinctly differentiated (see Fig. 1).
실시예 2.Example 2.
상기 실시예 1.과 같은 방법으로 소결핵 감염혈청과 소결핵 비감염혈청을 감별하되, 주요성분분석(PCA: principal component analysis)을 통해 분석하였다.In the same manner as in Example 1, small blood tuberculosis infection sera and bovine tuberculosis non-infected sera were distinguished from each other and analyzed by principal component analysis (PCA).
이와 같은 분석에서 3가지의 주요성분(PC: principal component)이 사용되었으며, PC 1, 2, 3의 지수(indices)는 각각 62.8, 36.1, 0.9이었다(도 2 참조).Three principal components (PC) were used in this analysis, and indices of
또한, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 동떨어져 위치하는 하나의 파란색 박스는 시료를 주입할 때 다른 환경 요인으로 인한 에러이거나 다른 제 3의 냄새일 수 있고, 이러한 시료들이 수개 모여서 새로운 하나의 그룹을 형성하게 되면 감염혈청도 아니고 비감염혈청도 아닌 것으로 새로운 질병의 발견이 될 수도 있는 혈청의 냄새 변화를 유발시키는 다른 요인을 찾아야 할 것으로 판단된다.Also, as shown in FIGS. 1 and 2, one blue box located apart may be an error due to other environmental factors when injecting the sample, or may be a different third odor, If the group is formed, it is considered that it is not infected or non - infected sera and it is necessary to find other factors that cause change in the smell of serum which may be a new disease.
이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.
Having described specific portions of the present invention in detail, it will be apparent to those skilled in the art that this specific description is only a preferred embodiment and that the scope of the present invention is not limited thereby. It will be obvious. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (3)
(1) 소의 혈청을 분리하는 단계;
(2) 상기 분리한 혈청 내 휘발성유기화합물(VOC)을 메탈 옥사이드 센서(metal oxide sensor, MOS)가 장착된 전자코를 이용하여 감지하는 단계; 및
(3) 상기 감지한 휘발성유기화합물을 판별요인분석(DFA: discriminant factorial analysis) 또는 주요성분분석(PCA: principal component analysis)을 통해 분석하는 단계; 를 포함하는 소의 결핵을 스크리닝하는 방법.
In a method for diagnosing bovine tuberculosis,
(1) separating the serum of the bovine;
(2) detecting volatile organic compounds (VOC) in the separated serum using an electronic nose equipped with a metal oxide sensor (MOS); And
(3) analyzing the sensed volatile organic compounds through discriminant factor analysis (DFA) or principal component analysis (PCA); Lt; RTI ID = 0.0 > TB < / RTI >
상기 (2)단계에서 휘발성유기화합물은 불화수소산염(fluorure), 염소(Chlorine), 일산화질소(NO), 오존(ozone), 암모니아(ammonia), 아민(amines), 프로판(propane), 부탄(butane), 탄화수소(hydrocarbons), 메탄(methane), 용제(solvents), 톨루엔(toluene), 자일렌(xylene) 및 알코올(alcohol)을 포함하는 것을 특징으로 하는 소의 결핵을 스크리닝하는 방법.
The method according to claim 1,
In the step (2), the volatile organic compound may be at least one selected from the group consisting of fluorine, chlorine, nitrogen monoxide, ozone, ammonia, amines, propane, butane, hydrocarbons, methane, solvents, toluene, xylene and alcohol. The method for screening for bovine tuberculosis in cattle according to claim 1,
상기 (2)단계에서 메탈 옥사이드 센서는 산화 가스(oxidizing gases)를 감지하는 1 내지 3 개의 센서, 유독 가스(toxic gases)를 감지하는 1 내지 3 개의 센서, 가연성 가스(flammable gases)를 감지하는 1 내지 3 개의 센서 및 유기 화합물(organic compounds)을 감지하는 1 내지 3 개의 센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 소의 결핵을 스크리닝하는 방법.
The method according to claim 1,
In step (2), the metal oxide sensor may include one to three sensors for sensing oxidizing gases, one to three sensors for detecting toxic gases, one for sensing flammable gases, And three to three sensors for detecting organic compounds. The method of screening for bovine tuberculosis of cattle according to claim 1,
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