WO2023080305A1 - Integrated molecular diagnostic device and molecular diagnostic method using same - Google Patents

Integrated molecular diagnostic device and molecular diagnostic method using same Download PDF

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WO2023080305A1
WO2023080305A1 PCT/KR2021/016371 KR2021016371W WO2023080305A1 WO 2023080305 A1 WO2023080305 A1 WO 2023080305A1 KR 2021016371 W KR2021016371 W KR 2021016371W WO 2023080305 A1 WO2023080305 A1 WO 2023080305A1
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WO
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cartridge
sample solution
diagnosis
integrated
reaction chamber
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PCT/KR2021/016371
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French (fr)
Korean (ko)
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이국녕
이현영
조상규
홍동기
천정훈
강주성
강혜림
윤서진
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주식회사 위즈바이오솔루션
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686Polymerase chain reaction [PCR]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices

Definitions

  • the present invention relates to an all-in-one molecular diagnosis device and a molecular diagnosis method using the same, and more particularly, can be performed with a single device with minimal user intervention from pretreatment of a collected sample to molecular diagnosis, and can be manufactured in a small size. It relates to an integrated molecular diagnostic device capable of on-site diagnosis and a molecular diagnostic method using the same.
  • molecular diagnosis methods are more accurate than immunodiagnosis methods because they directly test the genes of harmful bacteria or viruses, and can more accurately diagnose the causative bacteria of infection.
  • the molecular diagnosis method is relatively complicated in its procedure because sample collection, cell disruption, nucleic acid extraction, and nucleic acid amplification processes are sequentially performed, and it takes about 30 minutes to 2 hours to obtain results.
  • sample pretreatment is to extract nucleic acids (DNA, RNA, etc.) from cells to be amplified through a polymerase chain reaction (PCR). Components that hinder or inhibit the amplification reaction are removed and only target nucleic acids are purified. to be highly refined.
  • PCR polymerase chain reaction
  • a traditional sample preparation method is a method of extracting nucleic acids using a centrifugal separator, but recently, a technique for automating the sample preparation process without using a centrifugal separator has been developed. Accordingly, a cartridge-integrated molecular diagnosis device that performs sample preprocessing and molecular diagnosis with one diagnosis device is being commercialized.
  • cartridge-integrated molecular diagnostic devices mechanically control fluid by using valves or motors to transport samples from sample pretreatment to amplification. Therefore, the cartridge structure and control method are complicated. In addition to these methods, there is a method of controlling a small volume of fluid using an electrowetting method, but since the manufacture of an electrode array is essential, the cartridge cost is expensive and the reliability of the diagnosis result is relatively low.
  • One embodiment of the present invention is an all-in-one molecular diagnosis device that can perform on-site diagnosis by minimizing user intervention from pretreatment of a collected sample to molecular diagnosis, and can be manufactured in a small size, and a molecular diagnosis method using the same want to provide
  • an integrated molecular diagnostic device may include: a buffer tube into which a sampling tool for collecting a sample is inserted and generating a sample solution containing nucleic acid extracted from the collected sample; a cartridge coupled to the buffer tube to receive the sample solution, and carrying out a nucleic acid amplification reaction by transferring the sample solution to a reaction chamber through a fluidic channel; and a diagnostic module main body detachably coupled to the cartridge to supply heat of a certain temperature to the reaction chamber and detecting the nucleic acid amplification reaction to diagnose the presence or absence of a diagnostic target.
  • a molecular diagnosis method using an integrated molecular diagnosis device includes collecting a sample using a sampling tool; preparing a sample solution by extracting nucleic acids from the sample while the buffer tube is mounted on the cartridge and the cartridge is inserted into the main body of the diagnostic module; discharging the sample solution from the buffer tube and transferring the sample solution to a reaction chamber through a fluid channel formed in the cartridge when the cartridge is inserted into the diagnostic module body with the buffer tube inserted; performing a nucleic acid amplification reaction by applying heat of a certain temperature to the reaction chamber; and detecting the nucleic acid amplification reaction to diagnose the presence or absence of a diagnosis target.
  • the disclosed technology may have the following effects. However, it does not mean that a specific embodiment must include all of the following effects or only the following effects, so it should not be understood that the scope of rights of the disclosed technology is limited thereby.
  • the all-in-one molecular diagnosis device and molecular diagnosis method using the same can be performed with a single device by minimizing user intervention from pre-processing of collected samples to molecular diagnosis, and can be manufactured in a small size for on-site diagnosis. This is possible
  • FIG. 1 is a block diagram showing a molecular diagnostic system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of the integrated molecular diagnostic device shown in FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a view for explaining the buffer tube shown in FIG. 1;
  • 4a to 4c are views for explaining the opening and closing body shown in FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the cartridge shown in FIG. 1;
  • 6a to 6c are views for explaining the cartridge body shown in FIG.
  • FIG. 7A and 7B are diagrams for explaining the cartridge holder shown in FIG. 5 .
  • FIG. 8 is a block diagram for explaining the diagnosis module main body shown in FIG. 1 .
  • FIG. 9 is a view for explaining the body shown in FIG. 8;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the heat supply module shown in FIG. 8 .
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the detection module shown in FIG. 8 .
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a molecular diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
  • 13 is a view for explaining a movement operation of the inlet stopper of the buffer tube.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a movement path of a sample solution.
  • 15A and 15B are diagrams for explaining diagnosis results.
  • FIG. 16 is a view showing another embodiment of the integrated molecular diagnostic device shown in FIG. 1 .
  • FIG. 17A to 17C are diagrams for explaining the cartridge shown in FIG. 16;
  • FIG. 18 is a diagram for explaining the diagnosis module main body shown in FIG. 16 .
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the heat supply module shown in FIG. 18 .
  • 20A and 20B are diagrams for explaining the detection module shown in FIG. 18 .
  • FIG. 21 is a diagram for explaining a detection signal output from the detection module shown in FIG. 18 .
  • first and second are used to distinguish one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms.
  • a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element.
  • the identification code (eg, a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, and the identification code does not describe the order of each step, and each step clearly follows a specific order in context. Unless otherwise specified, it may occur in a different order than specified. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
  • the present invention can be implemented as computer readable code on a computer readable recording medium
  • the computer readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored.
  • Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage devices.
  • the computer-readable recording medium may be distributed to computer systems connected through a network, so that computer-readable codes may be stored and executed in a distributed manner.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a molecular diagnosis system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the integrated molecular diagnosis device shown in FIG. 1 .
  • an integrated molecular diagnosis system may include an integrated molecular diagnosis device 1 and a user terminal 2 .
  • the integrated molecular diagnostic device 1 may communicate with the user terminal 2 through a network.
  • the network may include various types of mobile communication networks such as wired communication networks, wireless LANs, Wi-Fi, Bluetooth, wireless communication networks such as ZigBee, 2G, 3G, 4G, 5G, and LTE.
  • the integrated molecular diagnosis device 1 can automatically pre-process a sample collected and injected from a user to be tested, and diagnose the presence or absence of a diagnosis target in real time from the pre-processed sample.
  • a diagnosis subject according to an embodiment of the present invention may be a causative agent of a respiratory disease.
  • the diagnosis target may be a respiratory disease causative bacterium molecule such as RSV (respiratory syncytial virus), COVID-19, delta COVID-19, and the like.
  • the integrated molecular diagnosis device 1 may transmit diagnosis results to the user terminal 2 .
  • the integrated molecular diagnostic device 1 may include a sampling tool 100 , a buffer tube 200 , a cartridge 300 and a diagnostic module body 400 .
  • the sampling tool 100, the buffer tube 200, and the cartridge 300 are disposable and may be discarded after use.
  • the sampling tool 100 collects a sample from a user to be tested.
  • the sampling tool 100 may collect a sample from the mucous membrane of the inner wall of the nasal cavity or oral cavity of a user to be examined in order to diagnose a respiratory disease causative bacteria.
  • the sampling tool 100 may be formed of a shape and material that can easily collect a sample from a user to be tested, and may be formed, for example, in the form of a cotton swab that can be inserted into the nasal cavity or oral cavity of the user to be tested. can
  • the buffer tube 200 contains a pre-injected buffer solution, and accommodates the sampling tool 100 to be immersed in the buffer solution.
  • the buffer solution is a lysis buffer, which is a buffer solution used when destroying cell membranes, and microparticles for improving lysis efficiency may be mixed and injected into the buffer tube 200 in advance.
  • the buffer tube 200 extracts nucleic acids from the sample collected through the sampling tool 100 to create a sample solution.
  • the method of destroying the cell membrane of the sample is a chemical method of adjusting the pH of the buffer solution, a method of removing large protein molecules through protein denaturation by heating the buffer solution to a certain temperature (60 ⁇ 95 °C), or a method of ultrasonic wave There are methods such as applying physical shock using it.
  • one embodiment of the present invention applies a method of destroying cell membranes by applying physical shock to the sample by shaking the buffer tube 200. That is, the sample collection tool 100 is inserted into the buffer tube 200 and shaken together with the buffer solution in a sealed state, and nucleic acids can be extracted by destroying cell membranes of the sample by the shaking operation.
  • An embodiment of the present invention is not limited thereto, and nucleic acids may be extracted by using at least one of the methods of heating a buffer solution or applying physical impact using ultrasonic waves.
  • the buffer tube 200 may be inserted into the cartridge 300 and supply a sample solution from which nucleic acids are extracted to the cartridge 300 .
  • the sample solution may be discharged to the outside by a hole in the bottom surface.
  • the buffer tube 200 may be formed of a plastic material that has excellent chemical resistance and is not hard.
  • the buffer tube 200 may be formed of polypropylene (PP) or polycarbonate (PC).
  • the cartridge 300 is coupled to the buffer tube 200 to receive a sample solution from the buffer tube 200 .
  • the cartridge 300 extracts a fixed amount of sample solution through at least one fluid channel, mixes it with a pre-injected reagent, and receives heat of a constant temperature from the diagnostic module body 400 to perform a nucleic acid amplification reaction.
  • the reagent is for amplifying nucleic acid included in the sample solution to detect a diagnosis target, and may be pre-injected into the cartridge 300 in a freeze-dried state.
  • the cartridge 300 may be formed of a plastic material that has excellent chemical resistance, is not hard, and is transparent.
  • the cartridge 300 may be formed of polypropylene (PP), polycarbonate (PC), acrylic, or the like.
  • the diagnostic module body 400 is detachably coupled to the cartridge 300, supplies heat of a certain temperature required for the nucleic acid amplification reaction to the cartridge 300 according to preset operating conditions, and changes the sample solution by the nucleic acid amplification reaction. It is possible to diagnose the presence or absence of a diagnosis target by detecting the color or fluorescence intensity of .
  • the operating condition may be set to a state in which the cartridge 300 is inserted into the diagnostic module body 400 and the sample solution is mixed with reagents in the cartridge 300 to complete preparation for performing the nucleic acid amplification reaction. .
  • the diagnostic module main body 400 may be controlled by the user terminal 2 and may communicate with the user terminal 2 to transmit diagnosis results for a diagnosis target. That is, in the integrated molecular diagnosis device 1 according to an embodiment of the present invention, procedures such as the user transferring the sample solution to the cartridge 300 can be omitted, and the user's intervention is minimized, from sample collection to nucleic acid detection. A preprocessing process of extraction and amplification and a diagnosis process can be implemented in one device.
  • the user terminal 2 may communicate with the integrated molecular diagnostic device 1 to control the operation of the integrated molecular diagnostic device 1 .
  • the user terminal 2 may receive diagnosis results from the integrated molecular diagnosis device 1 and display them on the screen.
  • the diagnosis result may be displayed as negative or positive.
  • the user terminal 2 may provide a screen displaying the required diagnosis time and diagnosis result.
  • the user terminal 2 may transmit and store the diagnosis place, date, diagnosis time, etc. together with the diagnosis results in a database.
  • the database may be located inside or outside the user terminal 2 and may be managed by a separate server.
  • the user terminal 2 may be a computing device used by a user using the integrated molecular diagnosis device 1 .
  • the user terminal 2 may be a computing device such as a smart phone, tablet PC, desktop PC, laptop PC, etc., but is not limited thereto.
  • An application that works with the integrated segmentation diagnosis device 1 may be installed in the user terminal 2 .
  • FIG. 3 is a view for explaining the buffer tube shown in FIG. 1
  • FIGS. 4a to 4c are views for explaining the opening and closing body shown in FIG.
  • the buffer tube 200 may include a tube body 210, an opening/closing body 220, and an inlet stopper member 230.
  • the tube body 210 is formed in a cylindrical shape and includes an inner space accommodating a buffer solution. The upper end of the tube body 210 is opened by the opening/closing body 220 to accommodate the sampling tool 100 in the inner space.
  • the upper end of the tube body 210 may be sealed with a sealing film (not shown), and the sealing film may be removed during a molecular diagnostic test.
  • the tube body 210 may include a stepped 211 and a concave groove 213 formed on an outer circumferential surface to engage the cartridge 300 .
  • Step 211 is formed to have a relatively larger diameter than the diameter of the tube body (210). The step 211 is engaged with the insertion hole 331 of the cartridge holder 330 when the tube body 210 is seated in the cartridge 300 can prevent the separation of the tube body 210.
  • the concave groove 213 is formed along the outer circumferential surface to have a relatively smaller diameter than the diameter of the tube body 210 .
  • the concave groove 213 is formed at a position corresponding to the coupling protrusion 335 of the cartridge holder 330 and engaged with the coupling protrusion 335 . Accordingly, the tube body 210 is pressed while being inserted into the cartridge 300 by the elastic force of the elastic member 333 provided on the coupling protrusion 335 . Due to this, the buffer tube 200 may be fixed together with the cartridge 300 .
  • the opening and closing body 220 is coupled to the top of the tube body 210 to open and close the inner space of the tube body 210. As shown in FIGS. 4A to 4C , the opening and closing body 220 includes a concavo-convex pattern 221, a protruding jaw 223, a through hole 225, a plurality of ventilation holes 227, and a locking jaw 229. can do.
  • the concavo-convex pattern 221 is formed on the upper surface of the opening and closing body 220, and minimizes the contact area of the user's hand during the opening and closing operation and the insertion of the buffer tube 200 into the cartridge 300 to prevent sample contamination. It can be prevented.
  • the protruding jaw 223 protrudes from the bottom surface of the opening and closing body 220 and is formed in an annular shape so that its outer circumferential surface is inserted into the inner circumferential surface of the tube body 210.
  • the through hole 225 is formed through upper and lower surfaces corresponding to the central region of the opening and closing body 220 .
  • Each of the plurality of ventilation holes 227 is formed on the lower surface of the opening and closing body 220 between the side surface of the through hole 225 and the protruding jaw 223 .
  • Each of the plurality of ventilation holes 227 may be formed spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the locking jaw 229 is bent inward from the side of the through hole 225 to support the inlet stopper member 230 .
  • the bent surface of the locking jaw 229 is deformed by the pressing force transmitted through the inlet stopper member 230 when the inlet stopper member 230 is moved, and the movement of the inlet stopper member 230 is stopped. In this state, the inlet stopper member 230 may be supported.
  • the inlet stopper member 230 is inserted into the through hole 225 of the opening and closing body 220 to seal the inner space of the tube body 210 .
  • the inlet stopper member 230 may be supported by the locking jaw 229 .
  • the inlet stopper member 230 is pressed by the opening and closing operation of the diagnostic module body 400 and moves in the direction of the inner space of the tube body 210 to open the plurality of ventilation holes 227 . That is, the inlet stopper 230 forms an air inlet path through which air passes into the internal space by the opening and closing operation of the diagnostic module body 400 .
  • the inlet stopper member 230 may be formed of a material capable of passing air and blocking the sample solution (or buffer solution). That is, the inlet stopper member 230 is formed of a hydrophobic material so that the sample solution does not flow out even when the buffer tube 200 or the cartridge 300 is turned upside down, and has a certain length to perform the stopper function. can be formed
  • FIG. 5 is a view for explaining an embodiment of the cartridge shown in FIG. 1
  • FIGS. 6A to 6C are views for explaining the cartridge body shown in FIG. 5
  • FIGS. 7A and 7B are It is a drawing for explaining the cartridge holder shown in FIG. 5 .
  • the cartridge 300 may include a cartridge body 310 , a plurality of outlet stopper members 320 and a cartridge holder 330 .
  • the cartridge body 310 is formed in a plate shape including front and rear surfaces, as shown in FIGS. 6A to 6C, and includes a tube receiving body 311, an inlet 313, and a plurality of fluid channels 315. ), a plurality of reaction chambers 317 and a plurality of outlets 319.
  • the tube accommodating body 311 is formed in a protruding shape on the front surface of the cartridge body 310, and has an open upper end to include an inner space into which the buffer tube 200 is inserted.
  • the inner space may be formed in the same shape and size as the buffer tube 200 .
  • the tube receiving body 311 may include a coupling hole 311a and a punching member 311b.
  • the coupling hole 311a may be formed through the front surface of the tube receiving body 311 at a position corresponding to the coupling protrusion 335 of the cartridge holder 330 .
  • the punching member 311b is formed on the support surface of the tube accommodating body 311, and can punch the bottom surface of the buffer tube 200 using pressure applied by an operation in which the buffer tube 200 is inserted. .
  • the punching member 311b protrudes upward from the support surface of the tube receiving body 311 and may be formed to have a pointed end.
  • the inlet 313 is formed through the rear surface of the cartridge body 310 at the support surface of the tube receiving body 311 .
  • the inlet 313 introduces the sample solution discharged from the bottom surface of the buffer tube 200 into each of the plurality of fluid channels 315 .
  • Each of the plurality of fluid channels 315 is formed on the rear surface of the cartridge body 310, and a sample solution may be transferred from the inlet 313 to the corresponding outlet 319 via the corresponding reaction chamber 317.
  • each of the plurality of fluid channels 315 may include a first flow path 315a and a second flow path 315b.
  • the first flow path 315a may be formed by branching from the inlet 313 into each of the plurality of reaction chambers 317 .
  • the second flow path 315b may be formed between the corresponding reaction chamber 317 and the outlet 319 .
  • the second flow path 315b may be formed in a zigzag curved shape in order to increase fluid resistance. Accordingly, the fluid resistance of the sample solution flowing through the second flow path 315b is increased so that the moving speed can be maintained constant.
  • Each of the plurality of reaction chambers 317 is formed on the rear surface of the cartridge body 310 and receives the sample solution transferred through each of the plurality of fluid channels 315 .
  • each of the plurality of reaction chambers 317 may contain reagents injected in advance, and may perform a nucleic acid amplification reaction with respect to the sample solution by receiving heat of a certain temperature from the diagnostic module body 400 .
  • Each of the plurality of reaction chambers 317 may be formed to a size capable of accommodating a fixed amount of sample solution.
  • One embodiment of the present invention describes a case where the plurality of reaction chambers 317 are three as an example, but one embodiment of the present invention is not limited thereto, and the reaction chambers 317 are configured according to the number of target diagnosis subjects. may increase or decrease.
  • Each of the plurality of outlets 319 is formed on the front surface of the cartridge body 310 and is formed between the corresponding reaction chamber 317 and the tube receiving body 311 . That is, since each of the plurality of outlets 319 is positioned above the corresponding reaction chamber 317 , the sample solution may be maintained in a filled state in the plurality of reaction chambers 317 .
  • the cartridge body 310 further includes a sealing member (not shown) for sealing the inlet 313, the plurality of fluid channels 315 and the plurality of reaction chambers 317 on the rear side. can do.
  • the sealing member is transparent and can be formed of a thin film.
  • Each of the plurality of outlet stopper members 320 is inserted into each of the plurality of outlets 319 .
  • Each of the plurality of outlet stopper members 320 may pass air and block discharge of the sample solution flowing through each of the plurality of fluid channels 315 .
  • Each of the plurality of outlet plug members 320 may be formed of a porous material, for example, polyethylene or porous hydrogel material. Accordingly, the sample solution may be maintained in a state where the flow in the plurality of fluid channels 315 is stopped without being discharged to the outside.
  • the cartridge holder 330 is coupled to the front of the cartridge body 310 and fixes the buffer tube 200 within the cartridge body 310 . As shown in FIGS. 7A and 7B , the cartridge holder 330 includes an internal space into which the cartridge body 310 is inserted, and includes an insertion hole 331, an elastic member 333 and a coupling protrusion 335. can do.
  • the insertion hole 331 is formed at a position corresponding to the upper end of the tube accommodating body 311 to expose the inner space of the tube accommodating body 311 .
  • the elastic member 333 is a leaf spring and is formed on an inner surface facing the tube receiving body 311 .
  • the elastic member 333 is elastically deformed by a sliding operation according to the insertion of the buffer tube 200 and provides elastic force to the coupling protrusion 335 .
  • the coupling protrusion 335 protrudes from the elastic member 333 at a position corresponding to the coupling hole 311a of the tube receiving body 311 and is inserted into the coupling hole 311a.
  • the coupling protrusion 335 has an inclined inclined surface, and induces maximum elastic deformation of the elastic member 333 at the end of the inclined surface, thereby increasing the elastic restoring force according to the restoration of the elastic member 333 .
  • the coupling protrusion 335 reaches the concave groove 213 by a sliding operation according to the insertion of the buffer tube 200, it receives an elastic restoring force from the elastic member 333 and enters the concave groove 213 with a 'click' sound. jamming is fastened
  • the coupling protrusion 335 makes it possible to know that the tube body 210 is completely coupled to the cartridge body 310 in place with a 'click' sound when engaged with the concave groove 213. Also, the coupling protrusion 335 couples the buffer tube 200 and the cartridge body 310 into one to prevent the buffer tube 200 from being separated again from the cartridge body 310 after one-time fastening.
  • FIG. 8 is a block diagram for explaining the diagnostic module main body shown in FIG. 1
  • FIG. 9 is a block diagram for explaining the main body shown in FIG. 8
  • FIG. 10 is a heat supply module shown in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the detection module shown in FIG. 8 .
  • the diagnostic module body 400 includes a body 410, a heat supply module 420, a detection module 430, a power module 440, a detection module 450, and an integrated control module 460.
  • the body 410 accommodates the cartridge 300, the heat supply module 420, the detection module 430, the power module 440 and the integrated control module 460.
  • the body 410 may include a lower body 411 and an opening/closing body 413 .
  • the lower body 411 may be formed in a rectangular shape and includes an internal space of a certain size.
  • the lower body 411 may include an insertion hole 411a.
  • the insertion hole 411a is formed on the upper surface of the lower body 411 and may be formed in a shape and size corresponding to the cartridge 300 in order to insert the cartridge 300 therein.
  • the opening and closing body 413 is coupled to the lower body 411 to open and close the inner space of the lower body 411 .
  • the opening and closing body 413 may include a pressing member 413a.
  • the pressing member 413a protrudes from the inner surface corresponding to the upper surface of the lower body 411 and may be formed at a position corresponding to the inlet stopper member 230 of the buffer tube 200 .
  • the pressing member 413a may press and move the inlet stopper 230 .
  • the heat supply module 420 is detachably coupled to the cartridge 300 and is controlled by the integrated control module 460 to supply heat of a certain temperature required for the nucleic acid amplification reaction to each of the plurality of reaction chambers 317 .
  • the heat supply module 420 may include a heat conduction body 421 and a heating unit 423 .
  • the heat conduction body 421 is coupled to the cartridge 300, and receives heat of a certain temperature from the heating means 423 and transfers it to the cartridge 300.
  • the heat conduction body 421 may accommodate the cartridge 300 and the heating unit 423, and may include a cartridge insertion groove 421a, a plurality of first holes 421b, and a plurality of second holes 421c. .
  • the cartridge insertion groove 421a is formed at a position corresponding to the insertion hole 411a of the lower body 411, and the front, rear, and bottom of the cartridge 300 has an inner surface including a plurality of reaction chambers 317. It can be formed to contact the surface.
  • Each of the plurality of first holes 421b is formed through an inner surface of one side of the cartridge insertion groove 421a.
  • Each of the plurality of first holes 421b may be formed at a position corresponding to each of the plurality of reaction chambers 317 .
  • Each of the plurality of second holes 421c is formed through the bottom surface of the cartridge insertion groove 421a.
  • Each of the plurality of second holes 421c may be formed at a position corresponding to each of the plurality of reaction chambers 317 .
  • the heating means 423 is disposed in the heat conducting body 421 and generates heat of a certain temperature.
  • the heating unit 423 may include a resistive heater, a thermoelectric element, and the like.
  • the heat supply module 420 may further include a heat sink that dissipates heat from the heat conduction body 421 to the outside.
  • the detection module 430 is disposed adjacent to the heat supply module 420 and is controlled by the integrated control module 460 to irradiate light to each of the plurality of reaction chambers 317 and to each of the plurality of reaction chambers 317. Light passing through is detected to generate a detection signal.
  • the detection module 430 may include a plurality of light sources 431 and a plurality of light detectors 433 .
  • Each of the plurality of light sources 431 may be controlled by the integrated control module 460 to radiate light to each of the plurality of reaction chambers 317 .
  • Each of the plurality of light sources 431 may be formed of a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD).
  • each of the plurality of light sources 431 may be disposed adjacent to the plurality of second holes 421c of the heat conducting body 421 .
  • Each of the plurality of light sources 431 may be disposed in a horizontal direction or a direction perpendicular to each of the plurality of light detectors 433 based on the cartridge 300 .
  • An embodiment of the present invention illustrates a case where each of the plurality of light sources 431 is disposed in a direction perpendicular to each of the plurality of photodetectors 433, but the embodiment of the present invention is not limited thereto,
  • Each of the plurality of light sources 431 may be disposed in a direction parallel to each of the plurality of light detectors 433 based on the cartridge 300 .
  • the light source 431 may be disposed in a horizontal direction with the photodetector 433, and the photodetector 433 detects fluorescence of the sample solution.
  • the light source 431 may be disposed in a direction perpendicular to the photodetector 433 .
  • Each of the plurality of photodetectors 433 may detect light passing through each of the plurality of reaction chambers 317 , generate a detection signal, and transmit the detected signal to the integrated control module 460 .
  • Each of the plurality of photodetectors 433 may be disposed facing each of the plurality of reaction chambers 317 .
  • Each of the plurality of photodetectors 433 may be disposed adjacent to the plurality of first holes 421b of the heat conducting body 421 .
  • each of the plurality of photodetectors 433 is a photodiode (PD), a photo multiplier tube (PMT), a phototransistor, or a charge-coupled device (CCD) or complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) It may include an image sensor such as
  • the power module 440 may supply power to each of the heat supply module 420 , the detection module 430 and the integrated control module 460 .
  • the power module 440 may include a battery, a power button, and a power terminal.
  • the sensing module 450 may sense the closed state of the body 410 to generate an open/close detection signal, and may sense the temperature of the heat supply module 420 to generate a temperature sensing signal.
  • the sensing module 450 may include a plate spring member (not shown) supporting the opening/closing body 413 , a pressure sensor (not shown), and a temperature sensor (not shown).
  • the sensing module 450 may generate an opening/closing detection signal by detecting an elastic force generated from a leaf spring member during a closing operation of the opening/closing body 413 through a pressure sensor. Also, the sensing module 450 may sense the temperature of the heat supply module 420 through a temperature sensor and generate a temperature sensing signal.
  • the integrated control module 460 may determine whether a preset operating condition is satisfied according to the detection signal and the open/close detection signal transmitted from the detection module 430 . Specifically, the integrated control module 460 may determine whether to insert the cartridge 300 and transfer the sample solution into the plurality of reaction chambers 317 according to the detection signal. That is, the integrated control module 460 according to an embodiment of the present invention includes the detection module 430 as a sensor for determining whether the cartridge 300 is inserted into the body 410 and a sample in each reaction chamber 317. Operating conditions can be determined by using it as a sensor for determining whether a solution has been injected.
  • the integrated control module 460 may determine whether the body 410 is opened or closed according to the open/close detection signal. That is, the integrated control module 460 may determine that all operating conditions are satisfied when the cartridge 300 is inserted, the sample solution is transferred into the plurality of reaction chambers 317, and the body 410 is in a closed state. .
  • the integrated control module 460 supplies heat at a constant temperature necessary for the nucleic acid amplification reaction to each of the plurality of reaction chambers 317 through the heat supply module 420 .
  • the integrated control module 460 may constantly control the temperature of the heat supply module 420 according to the temperature detection signal.
  • the integrated control module 460 detects a change in color or fluorescence intensity due to a nucleic acid amplification reaction from the sample solution of each of the plurality of reaction chambers 317 to diagnose. The presence or absence of an object can be diagnosed.
  • the integrated control module 460 may communicate with the user terminal 2 to transmit a diagnosis result for a diagnosis target.
  • the integrated control module 460 may be controlled by the user terminal 2 and may be implemented as a Printed Circuit Board (PCB) substrate.
  • PCB Printed Circuit Board
  • FIG. 12 is a flow chart illustrating a molecular diagnosis method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the movement of the inlet stopper of the buffer tube
  • FIG. 14 is a flow path of a sample solution.
  • 15A and 15B are diagrams for explaining diagnosis results.
  • a sample is taken from the user using the sampling tool 100 (step S110). Then, the sampling tool 100 is put into the tube body 210 of the buffer tube 200 (step S120). At this time, the sampling tool 100 is immersed in the buffer solution pre-injected into the buffer tube 200 . Then, the opening and closing body 220 is closed. At this time, since the inlet stopper member 230 is inserted into the through hole 225 of the opening and closing body 220, when the opening and closing body 220 is closed, the tube body 210 is sealed.
  • the cartridge 300 is mounted on the diagnostic module main body 400 through the insertion hole 411a of the lower body 411 (step S140). Then, the buffer tube 200 is inserted into the tube receiving body 311 of the cartridge 300. At this time, the bottom surface of the tube body 210 is perforated by the perforation member (311b) (step S150). Then, the sample solution is discharged from the tube body 210. At this time, since the plurality of ventilation holes 227 are closed by the inlet stopper 230 of the buffer tube 200, the sample solution does not flow into the inlet 313.
  • the pressing member 413a of the opening and closing body 413 presses the inlet stopper 230 of the buffer tube 200, and the inlet stopper member 230 moves downward to open a plurality of ventilation holes 227 . Accordingly, an air inlet path A through which air is introduced into the inner space of the tube body 210 is formed.
  • the sample solution passes from the inlet 313 through the corresponding reaction chamber 317 by capillary force in a state in which air flows from both ends of the plurality of fluid channels 315. It moves along path B leading to the corresponding outlet 319 .
  • the sample solution is accommodated in the reaction chamber 317 with the flow stopped. In this way, the sample solution is transferred to the corresponding reaction chamber 317 through each of the plurality of fluid channels 315 (step 160).
  • the integrated control module 460 determines whether the operating condition is satisfied according to the detection signal and the opening/closing detection signal. For example, the integrated control module 460 may determine whether the cartridge 300 is inserted into the body 410 according to the detection signal, and determine whether a sample solution is injected into each reaction chamber 317. . In addition, the integrated control module 460 may determine whether the body 410 is opened or closed according to the open/close detection signal. Here, the integrated control module 460 is considered to satisfy all operating conditions when the cartridge 300 is inserted into the diagnostic module body 400 and the body 410 is closed and the sample solution is injected into each reaction chamber 317. can judge
  • the integrated control module 460 supplies heat of a certain temperature to the plurality of reaction chambers 317 through the heat supply module 420 . Accordingly, a nucleic acid amplification reaction of the sample solution accommodated in each of the plurality of reaction chambers 317 is performed.
  • the detection module 430 detects the color or fluorescence intensity of the sample solution to generate a detection signal and transmits it to the integrated control module 460 .
  • the integrated control module 460 detects a change in color or fluorescence intensity due to a nucleic acid amplification reaction from the sample solution of each of the plurality of reaction chambers 317 according to the detection signal to diagnose the presence or absence of the diagnosis target.
  • the integrated control module 460 may use a phenol red indicator (R) or a purple indicator (P) whose color is changed by a nucleic acid amplification reaction.
  • R phenol red indicator
  • P purple indicator
  • the integrated control module 460 may diagnose the presence or absence of a diagnosis target by detecting the fluorescence intensity of the sample solution through a nucleic acid amplification reaction. That is, the integrated control module 460 may determine that a diagnosis target exists when the fluorescence intensity of the sample solution increases as in (B), unlike in (A).
  • the integrated control module 460 provides the diagnosis result for the diagnosis target to the user terminal 2 (step S170). Thereafter, the buffer tube 200 and the cartridge 300 may be sealed and disposed of.
  • step S140 when the cartridge 300 is inserted into the diagnostic module body 400, diagnosis is made with the buffer tube 200 inserted into the cartridge 300. It can be inserted into the module body 400. That is, the buffer tube 200 may be inserted into the cartridge 300 first, and the cartridge 300 together with the buffer tube 200 may be inserted into the diagnostic module body 400.
  • FIG. 16 is a diagram showing an integrated molecular diagnostic system according to another embodiment of the present invention
  • FIGS. 17A to 17C are diagrams for explaining the cartridge shown in FIG. 16
  • FIG. 18 is a diagram showing the cartridge shown in FIG. It is a drawing shown to explain the diagnostic module body.
  • 19 is a diagram for explaining the heat supply module shown in FIG. 18,
  • FIGS. 20A and 20B are diagrams for explaining the detection module shown in FIG. 18, and
  • FIG. 21 is a diagram shown in FIG. It is a diagram shown to explain the detection signal output from the detection module.
  • an integrated molecular diagnostic system may include an integrated molecular diagnostic device 3 and a user terminal 4 .
  • the integrated molecular diagnostic device 3 may include a sampling tool 100', a buffer tube 200', a cartridge 300', and a diagnostic module body 400'.
  • the sampling tool 100' and the buffer tube 200' have the same configurations as the sampling tool 100 and the buffer tube 200 according to an embodiment of the present invention, detailed descriptions thereof are omitted.
  • the cartridge 300' is the same as the cartridge 300 according to one embodiment of the present invention, but further includes a sensing means 340. Accordingly, the same components are described with the same reference numerals, and detailed descriptions are omitted for convenience of description.
  • the sensing unit 340 reacts with the hydrogen ions included in the sample solution of each of the plurality of reaction chambers 317 to detect the hydrogen ion concentration (pH).
  • the sensing unit 340 may include a reference electrode 341 and a plurality of sensing electrodes 343 as shown in FIGS. 17A to 17C .
  • the reference electrode 341 is coupled to the rear surface of the cartridge body 310, and the reference electrode 341 covers the entire opening of the inlet 313, the plurality of fluid channels 315, and the plurality of reaction chambers 317. It can be formed in the form of a plate. That is, the reference electrode 341 according to an embodiment of the present invention may serve as a sealing member sealing the rear surface of the cartridge body 310 .
  • the reference electrode 341 includes an electrode terminal surface 341a extending downward from the bottom surface of the cartridge body 310, and is electrically connected to the diagnostic module body 400 through the electrode terminal surface 341a.
  • the reference electrode 341 may contact the sample solution through a surface corresponding to the opening surface of each of the plurality of reaction chambers 317 .
  • the reference electrode 341 has a constant reference potential in response to changes in the pH of the sample solution.
  • the reference electrode 341 may be formed of a half-cell reactive material having pH stability and high reproducibility.
  • the reference electrode 341 may be formed of Ag/AgCl.
  • the half-cell refers to a battery in which a potential difference occurs according to a half-reaction of oxidation or reduction. That is, the reference electrode 341 is a reducing electrode or an oxidizing electrode different from the plurality of sensing electrodes 343 when an oxidation or reduction reaction occurs in each of the plurality of sensing electrodes 343 according to the pH value of the sample solution. can operate as
  • Each of the plurality of sensing electrodes 343 is spaced apart from the reference electrode 341 and contacts the sample solution in the inner space of each of the plurality of reaction chambers 317 .
  • Each of the plurality of sensing electrodes 343 may be formed through the cartridge body 310 in the inner space of the plurality of reaction chambers 317 . That is, each of the plurality of sensing electrodes 343 may be formed to be inserted into the inner space of each of the plurality of reaction chambers 317 from the bottom surface of the cartridge body 310 .
  • each of the plurality of sensing electrodes 343 is disposed in the inner space of each of the plurality of reaction chambers 317 to contact the sample solution, and the other end is exposed on the bottom surface of the cartridge body 310 to diagnose module body. (400) and can be electrically connected.
  • Each of the plurality of sensing electrodes 343 has a sensing potential that changes according to a change in the pH of the sample solution. That is, both ends of each of the reference electrode 341 and the plurality of sensing electrodes 343 operate like a potential capacitor, and the sensing potential of each of the plurality of sensing electrodes 343 is changed based on the reference potential of the reference electrode 341.
  • each of the plurality of sensing electrodes 343 may be formed of a metal oxide material that is sensitive to the hydrogen ion concentration (pH), such as ITO or SiO 2 .
  • the diagnostic module body 400' is detachably coupled to the cartridge 300', supplies heat of a certain temperature required for the nucleic acid amplification reaction to the cartridge 300', and changes the hydrogen ion concentration by the nucleic acid amplification reaction with electricity.
  • the presence or absence of the diagnosis target can be diagnosed by measuring the signal.
  • the diagnostic module body 400' includes a body 410', a heat supply module 420', a detection module 430', a power module 440', a detection module 450 and An integrated control module 460' may be included.
  • the body 410' and the power module 440' have the same configuration as the body 410 and the power module 440 according to an embodiment of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
  • the heat supply module 420' is detachably coupled to the cartridge 300' and controlled by the integrated control module 460' to supply heat of a certain temperature required for the nucleic acid amplification reaction to each of the plurality of reaction chambers 317. supply
  • the heat supply module 420' may include a heat conduction body 421' and a heating means 423'.
  • the heat conduction body 421' into which the cartridge 300' is inserted, receives heat of a certain temperature from the heating means 423' and transfers it to the cartridge 300'.
  • the heat conduction body 421' accommodates the cartridge body 310 and the heating means 423, and may include a cartridge insertion groove 421a' and first and second connector insertion holes 421b' and 421c'. there is.
  • the cartridge insertion groove 421a' is formed at a position corresponding to the insertion hole 411a of the lower body 411, and the front and rear surfaces of the cartridge body 310 have an inner surface including a plurality of reaction chambers 317. And it may be formed to contact the bottom surface.
  • the cartridge insertion groove 421a' may have a bottom surface having a step corresponding to the electrode terminal surface 341a of the reference electrode 341 .
  • the first connector insertion hole 421b' is formed through the bottom surface of the cartridge insertion groove 421a', and the second connector insertion hole 421c' is spaced apart from the first connector insertion hole 421c' by a predetermined distance. It may be formed through the bottom surface of the cartridge insertion groove (421a').
  • the heating unit 423' is disposed in the heat conducting body 421' and is controlled by the integrated control module 460' to generate heat at a constant temperature.
  • the heating means 423' may include a resistive heater, a thermoelectric element, and the like.
  • An embodiment of the present invention is not limited thereto, and the heat supply module 420' may further include a cooling means for discharging heat generated from the heat conducting body 421' to the outside.
  • the detection module 430' is electrically connected to the detection unit 340' of the cartridge 300' to supply a reference voltage of a predetermined level to the reference electrode 341, and to detect the detection voltage of each of the plurality of detection electrodes 343. is detected to generate a plurality of detection signals.
  • the detection module 430' may transmit the detection signal to the integrated control module 147'.
  • the detection module 430' may include a reference electrode connector 431', a plurality of sensing electrode connectors 433', a reference voltage supply unit 435, and a hydrogen ion concentration detection unit 437.
  • the reference electrode connector 431' is inserted into the first connector insertion hole 421b' of the heat conducting body 421' and contacts the reference electrode 341.
  • the reference electrode connector 431' includes an insertion groove 431a into which the electrode terminal surface 341a of the reference electrode 341 is inserted, and may make surface contact with the reference terminal surface 341a.
  • An embodiment of the present invention is not limited thereto, and the reference electrode connector 431' may be bent in an 'L' shape to contact the electrode terminal surface 341a of the reference electrode 341.
  • Each of the plurality of sensing electrode connectors 433' is inserted into each of the plurality of second connector insertion holes 421c' of the heat conducting body 421' and makes contact with each of the plurality of sensing electrodes 343.
  • Each of the plurality of sensing electrode connectors 433' may contact each of the plurality of sensing electrodes 343 on the bottom surface of the cartridge body 310.
  • the reference voltage supplier 435 supplies a voltage of a certain potential to the reference electrode 341 through the reference electrode connector 431'.
  • the hydrogen ion concentration detector 437 is electrically connected to each of the plurality of sensing electrodes 343 through each of the plurality of sensing electrode connectors 433', and detects a sensing potential of each of the plurality of sensing electrodes 343 to obtain a plurality of generate a detection signal.
  • the hydrogen ion concentration detector 437 may include a plurality of non-inverting operational amplifiers (APs). As shown in FIG. 20B, each of the plurality of non-inverting operational amplifiers (AP) has a non-inverting input terminal (+) connected to each of the plurality of sensing electrode connectors 433' and an inverting input terminal (-) to which a ground voltage is applied. and an output terminal for outputting the detection signal Vout.
  • APs non-inverting operational amplifiers
  • the sensing potential (Vs) of the sensing electrode 343 changes by ⁇ Vs based on the reference potential (Vr) according to the change in the pH of the sample solution (SS), and the non-inverting operational amplifier (AP) changes the sensing potential
  • the amount of change in (Vs) can be output as a detection signal (Vout). That is, the hydrogen ion concentration detector 437 may generate the detection signal Vout by detecting a change in the pH of the sample solution in the plurality of reaction chambers 317 .
  • the voltage level of the detection signal Vout changes as shown in (C) according to the change of the hydrogen ion concentration (pH).
  • An embodiment of the present invention is not limited thereto, and materials of each of the reference electrode 341 and the plurality of sensing electrodes 343 may be exchanged, and in this case, the detection signal Vout has a hydrogen ion concentration as shown in (D). It can show a trend change in the opposite direction to a change in (pH).
  • the sensing module 450' may detect the temperature of the heat supply module 420', generate a temperature sensing signal, and transmit the temperature sensing signal to the integrated control module 460'.
  • the sensing module 450' may include a temperature sensor.
  • the integrated control module 460' supplies heat at a constant temperature necessary for the nucleic acid amplification reaction to each of the plurality of reaction chambers 317 through the heat supply module 420'.
  • the integrated control module 460' may constantly control the temperature of the heat supply module 420' according to the temperature detection signal.
  • the integrated control module 460' diagnoses the existence of a diagnosis target according to a plurality of detection signals.
  • the integrated control module 460' determines whether the hydrogen ion concentration of each sample solution in the plurality of reaction chambers 317 changes according to a plurality of detection signals, and determines that the diagnosis target exists when the hydrogen ion concentration changes.
  • the integrated control module 460' may communicate with the user terminal 4 to transmit diagnosis results for a diagnosis target.
  • the integrated control module 460 ′ may be controlled by the user terminal 4 and may be implemented as a PCB (Printed Circuit Board) substrate.
  • the integrated molecular diagnosis device 1 can be implemented as a single device including pre-processing of the collected sample and diagnosis results. Therefore, diagnosis results can be obtained conveniently and quickly.
  • the device can be implemented in a small and simple manner, so that it can be used for on-site diagnosis.
  • the diagnosis result can be checked in the user terminal 2, convenience can be improved.

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Abstract

The present invention relates to an integrated molecular diagnostic device and a molecular diagnostic method using same, the device comprising: a buffer tube into which a sample collection tool for collecting a sample is inserted and in which a sample solution that contains a nucleic acid extracted from the collected sample is generated; a cartridge which is coupled to the buffer tube and receives the sample solution, conveys the sample solution to a reaction chamber via a fluid channel, and is supplied with heat of a certain temperature to perform a nucleic acid amplification reaction; and a diagnostic module body which is detachably coupled to the cartridge and supplies the reaction chamber with the heat of a certain temperature, and detects the nucleic acid amplification reaction to diagnose whether a diagnosis target is present.

Description

일체형 분자 진단 장치 및 이를 이용한 분자 진단 방법All-in-one molecular diagnostic device and molecular diagnostic method using the same
본 발명은 일체형 분자 진단 장치 및 이를 이용한 분자 진단 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 채취한 시료의 전처리부터 분자 진단까지 사용자의 개입을 최소화하여 하나의 장치로 수행할 수 있고, 소형으로 제작 가능하여 현장 진단이 가능한 일체형 분자 진단 장치 및 이를 이용한 분자 진단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an all-in-one molecular diagnosis device and a molecular diagnosis method using the same, and more particularly, can be performed with a single device with minimal user intervention from pretreatment of a collected sample to molecular diagnosis, and can be manufactured in a small size. It relates to an integrated molecular diagnostic device capable of on-site diagnosis and a molecular diagnostic method using the same.
본 발명을 지원한 국가연구개발사업은 아래와 같다.The national research and development projects supporting the present invention are as follows.
과제고유번호 1465032760 Assignment identification number 1465032760
과제번호 4W400820 Assignment No. 4W400820
부처명 보건복지부 Ministry Name Ministry of Health and Welfare
과제관리(전문)기관명 한국보건산업진흥원 Task management (specialized) agency name Korea Health Industry Development Institute
연구사업명 감염병 방역기술개발사업 Research project name Infectious disease prevention technology development project
연구과제명 현장 신속 진단 가능한 시료전처리 일체형 LAMP 방식의 분 자진단기기 개발Development of a molecular diagnostic device with integrated LAMP method for sample preprocessing capable of rapid on-site diagnosis
기여율 1/1 Contribution rate 1/1
과제수행기관명 주식회사 위즈바이오솔루션 Name of the project performing organization Wiz Bio Solution Co., Ltd.
연구기간 2020.09.01 ~ 2023.02.28 Research Period 2020.09.01 ~ 2023.02.28
일반적으로 분자 진단 방법은 유해균이나 바이러스의 유전자를 직접 검사하므로 면역 진단 방법에 비해 정확성이 높고, 감염 원인균을 보다 정확하게 진단할 수 있다. 그런데, 분자 진단 방법은 시료 채취, 세포 파괴, 핵산 추출 및 핵산 증폭 공정이 순차적으로 진행되기 때문에 상대적으로 절차가 복잡하고, 결과 도출에 약 30분 내지 2시간 정도의 긴 시간이 소요된다. In general, molecular diagnosis methods are more accurate than immunodiagnosis methods because they directly test the genes of harmful bacteria or viruses, and can more accurately diagnose the causative bacteria of infection. However, the molecular diagnosis method is relatively complicated in its procedure because sample collection, cell disruption, nucleic acid extraction, and nucleic acid amplification processes are sequentially performed, and it takes about 30 minutes to 2 hours to obtain results.
따라서, 분자 진단 방법의 검사 시간을 단축하고, 현장 검사(Point Of Care Testing; POCT)에 적용하기 위해 시료에 대한 전처리를 신속하게 수행하고자 하는 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 시료 전처리는 세포 내에 있는 핵산(DNA, RNA 등)이 중합 효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction; PCR)을 통해 증폭되도록 추출하는 것으로, 증폭 반응을 방해하거나 억제하는 성분은 제거하고 타겟 핵산만을 순도 높게 정제하는 것이다. Therefore, research is being conducted to shorten the test time of molecular diagnostic methods and quickly perform pre-processing of samples in order to apply them to point of care testing (POCT). In general, sample pretreatment is to extract nucleic acids (DNA, RNA, etc.) from cells to be amplified through a polymerase chain reaction (PCR). Components that hinder or inhibit the amplification reaction are removed and only target nucleic acids are purified. to be highly refined.
전통적인 시료 전처리 방법은 원심 분리기를 이용하여 핵산을 추출하는 방식이나, 최근에는 원심 분리기를 사용하지 않고 시료 전처리 과정을 자동화하는 기술이 개발되고 있다. 이에 따라, 시료 전처리와 분자 진단까지 하나의 진단 장치로 수행하는 카트리지 일체형 분자 진단 장치가 제품화되고 있다.A traditional sample preparation method is a method of extracting nucleic acids using a centrifugal separator, but recently, a technique for automating the sample preparation process without using a centrifugal separator has been developed. Accordingly, a cartridge-integrated molecular diagnosis device that performs sample preprocessing and molecular diagnosis with one diagnosis device is being commercialized.
일반적으로 카트리지 일체형 분자 진단 장치는 시료 전처리부터 증폭 과정까지 시료를 이송하기 위해 밸브나 모터를 이용하여 유체를 기계적인 방법으로 제어한다. 따라서, 카트리지 구조나 제어 방법이 복잡하다. 이러한 방식 외에 전기 습윤(electrowetting) 방법을 이용하여 작은 부피의 유체를 제어하는 방식이 있으나, 전극 어레이의 제작이 필수적이므로 카트리지 비용이 비싸고, 진단 결과에 대한 신뢰성이 상대적으로 낮다. In general, cartridge-integrated molecular diagnostic devices mechanically control fluid by using valves or motors to transport samples from sample pretreatment to amplification. Therefore, the cartridge structure and control method are complicated. In addition to these methods, there is a method of controlling a small volume of fluid using an electrowetting method, but since the manufacture of an electrode array is essential, the cartridge cost is expensive and the reliability of the diagnosis result is relatively low.
본 발명의 일 실시예는 채취한 시료의 전처리부터 분자 진단까지 사용자의 개입을 최소화하여 하나의 장치로 수행할 수 있고, 소형으로 제작 가능하여 현장 진단이 가능한 일체형 분자 진단 장치 및 이를 이용한 분자 진단 방법을 제공하고자 한다. One embodiment of the present invention is an all-in-one molecular diagnosis device that can perform on-site diagnosis by minimizing user intervention from pretreatment of a collected sample to molecular diagnosis, and can be manufactured in a small size, and a molecular diagnosis method using the same want to provide
실시예들 중에서, 일체형 분자 진단 장치는, 시료를 채취하는 시료 채취 도구가 삽입되고, 상기 채취된 시료로부터 추출된 핵산이 포함된 시료 용액을 생성하는 버퍼 튜브; 상기 버퍼 튜브와 결합하여 상기 시료 용액을 공급받고, 유체 채널을 통해 상기 시료 용액을 반응 챔버로 이송하여 핵산 증폭 반응을 수행하는 카트리지; 및 상기 카트리지와 탈착 가능하게 결합하여 상기 반응 챔버에 일정 온도의 열을 공급하고, 상기 핵산 증폭 반응을 검출하여 진단 대상의 존재 여부를 진단하는 진단 모듈 본체를 포함한다.In embodiments, an integrated molecular diagnostic device may include: a buffer tube into which a sampling tool for collecting a sample is inserted and generating a sample solution containing nucleic acid extracted from the collected sample; a cartridge coupled to the buffer tube to receive the sample solution, and carrying out a nucleic acid amplification reaction by transferring the sample solution to a reaction chamber through a fluidic channel; and a diagnostic module main body detachably coupled to the cartridge to supply heat of a certain temperature to the reaction chamber and detecting the nucleic acid amplification reaction to diagnose the presence or absence of a diagnostic target.
실시예들 중에서, 일체형 분자 진단 장치를 이용한 분자 진단 방법은 시료 채취 도구를 이용하여 시료를 채취하는 단계; 상기 버퍼 튜브가 카트리지에 장착되고, 상기 카트리지가 진단 모듈 본체에 삽입된 상태로 상기 시료로부터 핵산을 추출하여 시료 용액을 준비하는 단계; 상기 버퍼 튜브가 삽입된 상태로 카트리지가 진단 모듈 본체에 삽입되면, 상기 버퍼 튜브로부터 상기 시료 용액을 배출시켜 상기 카트리지에 형성된 유체 채널을 통해 반응 챔버로 이송하는 단계; 상기 반응 챔버에 일정 온도의 열을 가하여 핵산 증폭 반응을 수행하는 단계; 및 상기 핵산 증폭 반응을 검출하여 진단 대상의 존재 여부를 진단하는 단계를 포함한다.Among the embodiments, a molecular diagnosis method using an integrated molecular diagnosis device includes collecting a sample using a sampling tool; preparing a sample solution by extracting nucleic acids from the sample while the buffer tube is mounted on the cartridge and the cartridge is inserted into the main body of the diagnostic module; discharging the sample solution from the buffer tube and transferring the sample solution to a reaction chamber through a fluid channel formed in the cartridge when the cartridge is inserted into the diagnostic module body with the buffer tube inserted; performing a nucleic acid amplification reaction by applying heat of a certain temperature to the reaction chamber; and detecting the nucleic acid amplification reaction to diagnose the presence or absence of a diagnosis target.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology may have the following effects. However, it does not mean that a specific embodiment must include all of the following effects or only the following effects, so it should not be understood that the scope of rights of the disclosed technology is limited thereby.
본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 분자 진단 장치 및 이를 이용한 분자 진단 방법은 채취한 시료의 전처리부터 분자 진단까지 사용자의 개입을 최소화하여 하나의 장치로 수행할 수 있고, 소형으로 제작 가능하여 현장 진단이 가능하다.The all-in-one molecular diagnosis device and molecular diagnosis method using the same according to an embodiment of the present invention can be performed with a single device by minimizing user intervention from pre-processing of collected samples to molecular diagnosis, and can be manufactured in a small size for on-site diagnosis. this is possible
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분자 진단 시스템을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing a molecular diagnostic system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 일체형 분자 진단 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of the integrated molecular diagnostic device shown in FIG. 1 .
도 3은 도 1에 도시된 버퍼 튜브를 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 3 is a view for explaining the buffer tube shown in FIG. 1;
도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 개폐 몸체를 설명하기 위해 도시한 도면이다.4a to 4c are views for explaining the opening and closing body shown in FIG. 3 .
도 5는 도 1에 도시된 카트리지를 설명하기 위해 도시한 도면이다.5 is a diagram for explaining the cartridge shown in FIG. 1;
도 6a 내지 도 6c는 도 5에 도시된 카트리지 몸체를 설명하기 위해 도시한 도면이다.6a to 6c are views for explaining the cartridge body shown in FIG.
도 7a 및 도 7b는 도 5에 도시된 카트리지 홀더를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 7A and 7B are diagrams for explaining the cartridge holder shown in FIG. 5 .
도 8은 도 1에 도시된 진단 모듈 본체를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.FIG. 8 is a block diagram for explaining the diagnosis module main body shown in FIG. 1 .
도 9는 도 8에 도시된 몸체를 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 9 is a view for explaining the body shown in FIG. 8;
도 10은 도 8에 도시된 열 공급 모듈을 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 10 is a diagram for explaining the heat supply module shown in FIG. 8 .
도 11은 도 8에 도시된 검출 모듈을 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 11 is a diagram for explaining the detection module shown in FIG. 8 .
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 분자 진단 방법을 도시한 순서도이다.12 is a flowchart illustrating a molecular diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
도 13은 버퍼 튜브의 유입구 마개 부재의 이동 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.13 is a view for explaining a movement operation of the inlet stopper of the buffer tube.
도 14는 시료 용액의 이동 경로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.14 is a diagram for explaining a movement path of a sample solution.
도 15a 및 도 15b는 진단 결과를 설명하기 위해 도시한 도면이다.15A and 15B are diagrams for explaining diagnosis results.
도 16은 도 1에 도시된 일체형 분자 진단 장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 16 is a view showing another embodiment of the integrated molecular diagnostic device shown in FIG. 1 .
도 17a 내지 도 17c는 도 16에 도시된 카트리지를 설명하기 위해 도시한 도면이다.17A to 17C are diagrams for explaining the cartridge shown in FIG. 16;
도 18은 도 16에 도시된 진단 모듈 본체를 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 18 is a diagram for explaining the diagnosis module main body shown in FIG. 16 .
도 19는 도 18에 도시된 열 공급 모듈을 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 19 is a diagram for explaining the heat supply module shown in FIG. 18 .
도 20a 및 도 20b는 도 18에 도시된 검출 모듈을 설명하기 위해 도시한 도면이다.20A and 20B are diagrams for explaining the detection module shown in FIG. 18 .
도 21은 도 18에 도시된 검출 모듈로부터 출력된 검출 신호를 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 21 is a diagram for explaining a detection signal output from the detection module shown in FIG. 18 .
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Since the description of the present invention is only an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiment can be changed in various ways and can have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, the scope of the present invention should not be construed as being limited thereto.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of terms described in this application should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as "first" and "second" are used to distinguish one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It should be understood that when an element is referred to as being “connected” to another element, it may be directly connected to the other element, but other elements may exist in the middle. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that no intervening elements exist. Meanwhile, other expressions describing the relationship between components, such as “between” and “immediately between” or “adjacent to” and “directly adjacent to” should be interpreted similarly.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Expressions in the singular number should be understood to include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as “comprise” or “having” refer to an embodied feature, number, step, operation, component, part, or these. It should be understood that it is intended to indicate that a combination exists, and does not preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, the identification code (eg, a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, and the identification code does not describe the order of each step, and each step clearly follows a specific order in context. Unless otherwise specified, it may occur in a different order than specified. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can be implemented as computer readable code on a computer readable recording medium, and the computer readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. . Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage devices. In addition, the computer-readable recording medium may be distributed to computer systems connected through a network, so that computer-readable codes may be stored and executed in a distributed manner.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless defined otherwise. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as consistent with meanings in the context of the related art, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분자 진단 시스템을 도시한 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 일체형 분자 진단 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a block diagram showing a molecular diagnosis system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the integrated molecular diagnosis device shown in FIG. 1 .
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 분자 진단 시스템은 일체형 분자 진단 장치(1) 및 사용자 단말(2)을 포함할 수 있다. 일체형 분자 진단 장치(1)는 사용자 단말(2)과 네트워크를 통해 통신할 수 있다. 여기에서, 네트워크는 유선 통신망, 무선랜, Wi-Fi, 블루투스, 지그비 등의 무선 통신망이나 2G, 3G, 4G, 5G, LTE 등 다양한 종류의 이동 통신망이 포함될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , an integrated molecular diagnosis system according to an embodiment of the present invention may include an integrated molecular diagnosis device 1 and a user terminal 2 . The integrated molecular diagnostic device 1 may communicate with the user terminal 2 through a network. Here, the network may include various types of mobile communication networks such as wired communication networks, wireless LANs, Wi-Fi, Bluetooth, wireless communication networks such as ZigBee, 2G, 3G, 4G, 5G, and LTE.
일체형 분자 진단 장치(1)는 검사 대상 사용자로부터 채취되어 주입된 시료를 자동으로 전처리하고, 전처리된 시료로부터 진단 대상의 존재 여부를 실시간으로 진단할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 대상은 호흡기 질환 원인균일 수 있다. 예를 들어, 진단 대상은 RS 바이러스(respiratory syncytial virus; RSV), COVID-19, 델타 COVID-19 등의 호흡기 질환 원인균 분자일 수 있다. 일체형 분자 진단 장치(1)는 진단 결과를 사용자 단말(2)에 전송할 수 있다.The integrated molecular diagnosis device 1 can automatically pre-process a sample collected and injected from a user to be tested, and diagnose the presence or absence of a diagnosis target in real time from the pre-processed sample. A diagnosis subject according to an embodiment of the present invention may be a causative agent of a respiratory disease. For example, the diagnosis target may be a respiratory disease causative bacterium molecule such as RSV (respiratory syncytial virus), COVID-19, delta COVID-19, and the like. The integrated molecular diagnosis device 1 may transmit diagnosis results to the user terminal 2 .
일체형 분자 진단 장치(1)는 시료 채취 도구(100), 버퍼 튜브(200), 카트리지(300) 및 진단 모듈 본체(400)를 포함할 수 있다. 여기에서, 시료 채취 도구(100), 버퍼 튜브(200) 및 카트리지(300)는 일회용으로서, 사용 후 폐기 처리될 수 있다. 시료 채취 도구(100)는 검사 대상 사용자로부터 시료를 채취한다. 시료 채취 도구(100)는 호흡기 질환 원인균을 진단하기 위해 검사 대상 사용자의 비강이나 구강 내벽의 점막으로부터 시료를 채취할 수 있다. 시료 채취 도구(100)는 검사 대상 사용자로부터 시료를 용이하게 채취할 수 있는 형태 및 재질로 형성될 수 있고, 예를 들어, 검사 대상 사용자의 비강이나 구강에 삽입될 수 있는 면봉의 형태로 형성될 수 있다. The integrated molecular diagnostic device 1 may include a sampling tool 100 , a buffer tube 200 , a cartridge 300 and a diagnostic module body 400 . Here, the sampling tool 100, the buffer tube 200, and the cartridge 300 are disposable and may be discarded after use. The sampling tool 100 collects a sample from a user to be tested. The sampling tool 100 may collect a sample from the mucous membrane of the inner wall of the nasal cavity or oral cavity of a user to be examined in order to diagnose a respiratory disease causative bacteria. The sampling tool 100 may be formed of a shape and material that can easily collect a sample from a user to be tested, and may be formed, for example, in the form of a cotton swab that can be inserted into the nasal cavity or oral cavity of the user to be tested. can
버퍼 튜브(200)는 미리 주입된 버퍼 용액을 포함하고, 시료 채취 도구(100)를 수용하여 버퍼 용액에 침지시킨다. 여기에서, 버퍼 용액은 세포막을 파괴시킬 때 사용되는 완충 용액인 라이시스 버퍼(lysis buffer)로서, 라이시스 효율 향상을 위한 마이크로 입자 등이 혼합되어 버퍼 튜브(200)에 미리 주입될 수 있다. The buffer tube 200 contains a pre-injected buffer solution, and accommodates the sampling tool 100 to be immersed in the buffer solution. Here, the buffer solution is a lysis buffer, which is a buffer solution used when destroying cell membranes, and microparticles for improving lysis efficiency may be mixed and injected into the buffer tube 200 in advance.
버퍼 튜브(200)는 시료 채취 도구(100)를 통해 채취된 시료로부터 핵산을 추출하여 시료 용액을 생성한다. 일반적으로 시료의 세포막을 파괴시키는 방법은 버퍼 용액의 pH를 조절하는 화학적 방식이나, 버퍼 용액을 일정 온도(60~95℃)로 가열하여 단백질 변성을 통한 거대 단백질 분자를 제거하는 방식이나, 초음파를 이용하여 물리적인 충격을 가하는 방식 등이 있다.The buffer tube 200 extracts nucleic acids from the sample collected through the sampling tool 100 to create a sample solution. In general, the method of destroying the cell membrane of the sample is a chemical method of adjusting the pH of the buffer solution, a method of removing large protein molecules through protein denaturation by heating the buffer solution to a certain temperature (60 ~ 95 ℃), or a method of ultrasonic wave There are methods such as applying physical shock using it.
호흡기 원인균 시료의 경우 혈액이나 다른 시료에 비해 상대적으로 불순물이 적기 때문에 본 발명의 일 실시예는 버퍼 튜브(200)를 흔드는 동작으로 시료에 물리적 충격을 가해 세포막을 파괴하는 방식을 적용한다. 즉, 버퍼 튜브(200)는 시료 채취 도구(100)가 삽입되고, 밀폐된 상태로 버퍼 용액과 함께 흔들어지고, 흔드는 동작에 의해 시료의 세포막을 파괴시켜 핵산을 추출할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 버퍼 용액을 가열하거나 초음파를 이용하여 물리적 충격을 가하는 방법 중 적어도 어느 하나를 혼용하여 핵산을 추출할 수 있다. Since the respiratory causative bacteria sample has relatively few impurities compared to blood or other samples, one embodiment of the present invention applies a method of destroying cell membranes by applying physical shock to the sample by shaking the buffer tube 200. That is, the sample collection tool 100 is inserted into the buffer tube 200 and shaken together with the buffer solution in a sealed state, and nucleic acids can be extracted by destroying cell membranes of the sample by the shaking operation. An embodiment of the present invention is not limited thereto, and nucleic acids may be extracted by using at least one of the methods of heating a buffer solution or applying physical impact using ultrasonic waves.
버퍼 튜브(200)는 카트리지(300)에 삽입 장착되고, 카트리지(300)에 핵산이 추출된 시료 용액을 공급할 수 있다. 버퍼 튜브(200)는 카트리지(300)에 삽입될 때 바닥면의 천공에 의해 시료 용액을 외부로 배출할 수 있다. 이를 위해, 버퍼 튜브(200)는 내화학성이 우수하고, 단단하지 않은 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼 튜브(200)는 폴리프로필렌(Polypropylene; PP)이나 폴리카보네이트(polycarbonate; PC) 등으로 형성될 수 있다.The buffer tube 200 may be inserted into the cartridge 300 and supply a sample solution from which nucleic acids are extracted to the cartridge 300 . When the buffer tube 200 is inserted into the cartridge 300, the sample solution may be discharged to the outside by a hole in the bottom surface. To this end, the buffer tube 200 may be formed of a plastic material that has excellent chemical resistance and is not hard. For example, the buffer tube 200 may be formed of polypropylene (PP) or polycarbonate (PC).
카트리지(300)는 버퍼 튜브(200)와 결합하여 버퍼 튜브(200)로부터 시료 용액을 공급받는다. 카트리지(300)는 적어도 하나의 유체 채널을 통해 정량의 시료 용액을 추출하여 미리 주입된 시약과 혼합하고, 진단 모듈 본체(400)로부터 일정 온도의 열을 공급받아 핵산 증폭 반응을 수행한다.The cartridge 300 is coupled to the buffer tube 200 to receive a sample solution from the buffer tube 200 . The cartridge 300 extracts a fixed amount of sample solution through at least one fluid channel, mixes it with a pre-injected reagent, and receives heat of a constant temperature from the diagnostic module body 400 to perform a nucleic acid amplification reaction.
여기에서, 시약은 시료 용액에 포함된 핵산을 증폭시켜 진단 대상을 검출하기 위한 것으로, 동결 건조 상태로 카트리지(300)에 미리 주입될 수 있다. 카트리지(300)는 내화학성이 우수하고, 단단하지 않으며, 투명한 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 카트리지(300)는 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 아크릴(acryl) 등으로 형성될 수 있다. Here, the reagent is for amplifying nucleic acid included in the sample solution to detect a diagnosis target, and may be pre-injected into the cartridge 300 in a freeze-dried state. The cartridge 300 may be formed of a plastic material that has excellent chemical resistance, is not hard, and is transparent. For example, the cartridge 300 may be formed of polypropylene (PP), polycarbonate (PC), acrylic, or the like.
진단 모듈 본체(400)는 카트리지(300)와 탈착 가능하게 결합되고, 미리 설정된 동작 조건에 따라 카트리지(300)에 핵산 증폭 반응에 필요한 일정 온도의 열을 공급하고, 핵산 증폭 반응에 의해 변하는 시료 용액의 색 또는 형광 세기를 검출하여 진단 대상의 존재 여부를 진단할 수 있다. 여기에서, 동작 조건은 카트리지(300)가 진단 모듈 본체(400) 내에 삽입되고, 카트리지(300) 내에서 시료 용액이 시약과 혼합되어 핵산 증폭 반응을 수행하기 위한 준비가 완료된 상태로 설정될 수 있다. The diagnostic module body 400 is detachably coupled to the cartridge 300, supplies heat of a certain temperature required for the nucleic acid amplification reaction to the cartridge 300 according to preset operating conditions, and changes the sample solution by the nucleic acid amplification reaction. It is possible to diagnose the presence or absence of a diagnosis target by detecting the color or fluorescence intensity of . Here, the operating condition may be set to a state in which the cartridge 300 is inserted into the diagnostic module body 400 and the sample solution is mixed with reagents in the cartridge 300 to complete preparation for performing the nucleic acid amplification reaction. .
진단 모듈 본체(400)는 사용자 단말(2)에 의해 제어될 수 있고, 사용자 단말(2)과 통신하여 진단 대상에 대한 진단 결과를 전송할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 분자 진단 장치(1)는 시료 용액을 사용자가 카트리지(300)에 옮겨 담는 등의 절차가 생략 가능하여 사용자의 개입이 최소화된 상태로 시료 채취부터 핵산을 추출하고, 증폭하는 전처리 과정 및 진단 과정을 하나의 장치에서 구현할 수 있다. The diagnostic module main body 400 may be controlled by the user terminal 2 and may communicate with the user terminal 2 to transmit diagnosis results for a diagnosis target. That is, in the integrated molecular diagnosis device 1 according to an embodiment of the present invention, procedures such as the user transferring the sample solution to the cartridge 300 can be omitted, and the user's intervention is minimized, from sample collection to nucleic acid detection. A preprocessing process of extraction and amplification and a diagnosis process can be implemented in one device.
사용자 단말(2)은 일체형 분자 진단 장치(1)와 통신하여 일체형 분자 진단 장치(1)의 동작을 제어할 수 있다. 사용자 단말(2)은 일체형 분자 진단 장치(1)로부터 진단 결과를 제공받아 화면에 표시할 수 있다. 여기에서, 진단 결과는 음성(negative) 또는 양성(positive)으로 표시될 수 있다. 또한, 사용자 단말(2)은 진단 소요 시간 및 진단 결과를 표시하는 화면을 제공할 수 있다. 사용자 단말(2)은 진단 장소, 날짜, 진단 시간 등을 진단 결과와 함께 데이터베이스에 전송 및 저장할 수 있다. 여기에서, 데이터베이스는 사용자 단말(2)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있고, 별도의 서버에 의해 관리될 수 있다.The user terminal 2 may communicate with the integrated molecular diagnostic device 1 to control the operation of the integrated molecular diagnostic device 1 . The user terminal 2 may receive diagnosis results from the integrated molecular diagnosis device 1 and display them on the screen. Here, the diagnosis result may be displayed as negative or positive. In addition, the user terminal 2 may provide a screen displaying the required diagnosis time and diagnosis result. The user terminal 2 may transmit and store the diagnosis place, date, diagnosis time, etc. together with the diagnosis results in a database. Here, the database may be located inside or outside the user terminal 2 and may be managed by a separate server.
사용자 단말(2)은 일체형 분자 진단 장치(1)를 사용하는 사용자가 이용하는 컴퓨팅 장치일 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(2)은 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크탑 PC, 랩톱 PC 등과 같은 컴퓨팅 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 사용자 단말(2)에는 일체형 분단 진단 장치(1)와 연동되는 어플리케이션이 설치될 수 있다.The user terminal 2 may be a computing device used by a user using the integrated molecular diagnosis device 1 . For example, the user terminal 2 may be a computing device such as a smart phone, tablet PC, desktop PC, laptop PC, etc., but is not limited thereto. An application that works with the integrated segmentation diagnosis device 1 may be installed in the user terminal 2 .
도 3은 도 1에 도시된 버퍼 튜브를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 4a 내지 도 4c는 도 3에 도시된 개폐 몸체를 설명하기 위해 도시한 도면이다.3 is a view for explaining the buffer tube shown in FIG. 1, and FIGS. 4a to 4c are views for explaining the opening and closing body shown in FIG.
도 3을 참조하면, 버퍼 튜브(200)는 튜브 몸체(210) 및 개폐 몸체(220) 및 유입구 마개 부재(230)를 포함할 수 있다. 튜브 몸체(210)는 원통형으로 형성되고, 버퍼 용액을 수용하는 내부 공간을 포함한다. 튜브 몸체(210)는 개폐 몸체(220)에 의해 상단이 개방되어 내부 공간에 시료 채취 도구(100)를 수용할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the buffer tube 200 may include a tube body 210, an opening/closing body 220, and an inlet stopper member 230. The tube body 210 is formed in a cylindrical shape and includes an inner space accommodating a buffer solution. The upper end of the tube body 210 is opened by the opening/closing body 220 to accommodate the sampling tool 100 in the inner space.
여기에서, 튜브 몸체(210)의 상단은 실링막(sealing film)(미도시)으로 밀폐될 수 있고, 실링막은 분자 진단 검사 시 제거될 수 있다. 튜브 몸체(210)는 카트리지(300)와 걸림 결합되기 위해 외주면에 형성된 단턱(211) 및 오목 홈(213)을 포함할 수 있다. 단턱(211)은 튜브 몸체(210)의 직경보다 상대적으로 큰 직경을 갖도록 형성된다. 단턱(211)은 튜브 몸체(210)가 카트리지(300)에 안착될 때 카트리지 홀더(330)의 삽입홀(331)에 걸림 결합되어 튜브 몸체(210)의 이탈을 방지할 수 있다.Here, the upper end of the tube body 210 may be sealed with a sealing film (not shown), and the sealing film may be removed during a molecular diagnostic test. The tube body 210 may include a stepped 211 and a concave groove 213 formed on an outer circumferential surface to engage the cartridge 300 . Step 211 is formed to have a relatively larger diameter than the diameter of the tube body (210). The step 211 is engaged with the insertion hole 331 of the cartridge holder 330 when the tube body 210 is seated in the cartridge 300 can prevent the separation of the tube body 210.
오목 홈(213)은 튜브 몸체(210)의 직경보다 상대적으로 작은 직경을 갖도록 외주면을 따라 형성된다. 오목 홈(213)은 카트리지 홀더(330)의 결합 돌기(335)에 대응하는 위치에 형성되어 결합 돌기(335)에 걸림 결합된다. 이에 따라, 튜브 몸체(210)는 결합 돌기(335)에 제공된 탄성 부재(333)의 탄성력에 의해 카트리지(300)에 삽입된 상태로 가압된다. 이로 인해, 버퍼 튜브(200)는 카트리지(300)와 함께 고정될 수 있다.The concave groove 213 is formed along the outer circumferential surface to have a relatively smaller diameter than the diameter of the tube body 210 . The concave groove 213 is formed at a position corresponding to the coupling protrusion 335 of the cartridge holder 330 and engaged with the coupling protrusion 335 . Accordingly, the tube body 210 is pressed while being inserted into the cartridge 300 by the elastic force of the elastic member 333 provided on the coupling protrusion 335 . Due to this, the buffer tube 200 may be fixed together with the cartridge 300 .
개폐 몸체(220)는 튜브 몸체(210)의 상단에 결합되어 튜브 몸체(210)의 내부 공간을 개폐한다. 개폐 몸체(220)는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 요철 패턴(221), 돌출턱(223), 관통 홀(225), 복수의 통기 홀(227) 및 걸림턱(229)을 포함할 수 있다. 요철 패턴(221)은 개폐 몸체(220)의 상부면에 형성되고, 개폐 동작 및 버퍼 튜브(200)를 카트리지(300)에 삽입하는 과정에서 사용자의 손이 접촉되는 면적을 최소화하여 시료의 오염을 방지할 수 있다.The opening and closing body 220 is coupled to the top of the tube body 210 to open and close the inner space of the tube body 210. As shown in FIGS. 4A to 4C , the opening and closing body 220 includes a concavo-convex pattern 221, a protruding jaw 223, a through hole 225, a plurality of ventilation holes 227, and a locking jaw 229. can do. The concavo-convex pattern 221 is formed on the upper surface of the opening and closing body 220, and minimizes the contact area of the user's hand during the opening and closing operation and the insertion of the buffer tube 200 into the cartridge 300 to prevent sample contamination. It can be prevented.
돌출턱(223)은 개폐 몸체(220)의 바닥면으로부터 돌출되고, 환형으로 형성되어 외주면이 튜브 몸체(210)의 내주면에 삽입된다. 관통 홀(225)은 개폐 몸체(220)의 중앙 영역에 대응하는 상부면과 하부면을 관통하여 형성된다.The protruding jaw 223 protrudes from the bottom surface of the opening and closing body 220 and is formed in an annular shape so that its outer circumferential surface is inserted into the inner circumferential surface of the tube body 210. The through hole 225 is formed through upper and lower surfaces corresponding to the central region of the opening and closing body 220 .
복수의 통기 홀(227) 각각은 관통 홀(225)의 측면과 돌출턱(223) 사이의 개폐 몸체(220)의 하부면 상에 형성된다. 복수의 통기 홀(227) 각각은 서로 일정 간격 이격되어 형성될 수 있다. Each of the plurality of ventilation holes 227 is formed on the lower surface of the opening and closing body 220 between the side surface of the through hole 225 and the protruding jaw 223 . Each of the plurality of ventilation holes 227 may be formed spaced apart from each other by a predetermined distance.
걸림턱(229)은 관통 홀(225)의 측면에서 내측 방향으로 절곡되어 유입구 마개 부재(230)를 지지한다. 여기에서, 걸림턱(229)의 절곡면은 유입구 마개 부재(230)가 이동될 때 유입구 마개 부재(230)를 통해 전달되는 가압력에 의해 형태가 변형되고, 유입구 마개 부재(230)의 이동이 멈춘 상태로 유입구 마개 부재(230)를 지지할 수 있다. The locking jaw 229 is bent inward from the side of the through hole 225 to support the inlet stopper member 230 . Here, the bent surface of the locking jaw 229 is deformed by the pressing force transmitted through the inlet stopper member 230 when the inlet stopper member 230 is moved, and the movement of the inlet stopper member 230 is stopped. In this state, the inlet stopper member 230 may be supported.
유입구 마개 부재(230)는 개폐 몸체(220)의 관통 홀(225)에 삽입되어 튜브 몸체(210)의 내부 공간을 밀봉시킨다. 여기에서, 유입구 마개 부재(230)는 걸림턱(229)에 의해 지지될 수 있다. 유입구 마개 부재(230)는 진단 모듈 본체(400)의 개폐 동작에 의해 가압되고, 튜브 몸체(210)의 내부 공간 방향으로 이동하여 복수의 통기 홀(227)을 개방시킨다. 즉, 유입구 마개 부재(230)는 진단 모듈 본체(400)의 개폐 동작에 의해 내부 공간으로 공기가 통과하는 공기 유입 경로를 형성한다. The inlet stopper member 230 is inserted into the through hole 225 of the opening and closing body 220 to seal the inner space of the tube body 210 . Here, the inlet stopper member 230 may be supported by the locking jaw 229 . The inlet stopper member 230 is pressed by the opening and closing operation of the diagnostic module body 400 and moves in the direction of the inner space of the tube body 210 to open the plurality of ventilation holes 227 . That is, the inlet stopper 230 forms an air inlet path through which air passes into the internal space by the opening and closing operation of the diagnostic module body 400 .
유입구 마개 부재(230)는 공기는 통과시키고, 시료 용액(또는 버퍼 용액)은 차단시킬 수 있는 소재로 형성될 수 있다. 즉, 유입구 마개 부재(230)는 버퍼 튜브(200) 또는 카트리지(300)를 거꾸로 뒤집어도 시료 용액이 외부로 흘러나오지 않도록 소수성(hydrophobic) 소재로 형성되고, 마개 기능을 수행할 수 있는 일정 길이로 형성될 수 있다.The inlet stopper member 230 may be formed of a material capable of passing air and blocking the sample solution (or buffer solution). That is, the inlet stopper member 230 is formed of a hydrophobic material so that the sample solution does not flow out even when the buffer tube 200 or the cartridge 300 is turned upside down, and has a certain length to perform the stopper function. can be formed
도 5는 도 1에 도시된 카트리지의 일 실시예를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 6a 내지 도 6c는 도 5에 도시된 카트리지 몸체를 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 7a 및 도 7b는 도 5에 도시된 카트리지 홀더를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 5 is a view for explaining an embodiment of the cartridge shown in FIG. 1, FIGS. 6A to 6C are views for explaining the cartridge body shown in FIG. 5, and FIGS. 7A and 7B are It is a drawing for explaining the cartridge holder shown in FIG. 5 .
도 5를 참조하면, 카트리지(300)는 카트리지 몸체(310), 복수의 유출구 마개 부재(320) 및 카트리지 홀더(330)를 포함할 수 있다. 여기에서, 카트리지 몸체(310)는 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, 전면과 후면을 포함하는 판 형태로 형성되고, 튜브 수용 몸체(311), 유입구(313), 복수의 유체 채널(315), 복수의 반응 챔버(317) 및 복수의 유출구(319)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the cartridge 300 may include a cartridge body 310 , a plurality of outlet stopper members 320 and a cartridge holder 330 . Here, the cartridge body 310 is formed in a plate shape including front and rear surfaces, as shown in FIGS. 6A to 6C, and includes a tube receiving body 311, an inlet 313, and a plurality of fluid channels 315. ), a plurality of reaction chambers 317 and a plurality of outlets 319.
튜브 수용 몸체(311)는 카트리지 몸체(310)의 전면에 돌출된 형태로 형성되고, 상단이 개방되어 버퍼 튜브(200)가 삽입되는 내부 공간을 포함한다. 여기에서, 내부 공간은 버퍼 튜브(200)와 동일한 형태 및 크기로 형성될 수 있다.The tube accommodating body 311 is formed in a protruding shape on the front surface of the cartridge body 310, and has an open upper end to include an inner space into which the buffer tube 200 is inserted. Here, the inner space may be formed in the same shape and size as the buffer tube 200 .
튜브 수용 몸체(311)는 결합 홀(311a) 및 천공 부재(311b)를 포함할 수 있다. 결합 홀(311a)은 카트리지 홀더(330)의 결합 돌기(335)에 대응하는 위치에 튜브 수용 몸체(311)의 전면을 관통하여 형성될 수 있다.The tube receiving body 311 may include a coupling hole 311a and a punching member 311b. The coupling hole 311a may be formed through the front surface of the tube receiving body 311 at a position corresponding to the coupling protrusion 335 of the cartridge holder 330 .
천공 부재(311b)는 튜브 수용 몸체(311)의 지지면 상에 형성되고, 버퍼 튜브(200)가 삽입되는 동작에 의해 가해지는 압력을 이용하여 버퍼 튜브(200)의 바닥면을 천공시킬 수 있다. 천공 부재(311b)는 튜브 수용 몸체(311)의 지지면으로부터 상측으로 돌출되고, 뾰족한 단부를 갖도록 형성될 수 있다. The punching member 311b is formed on the support surface of the tube accommodating body 311, and can punch the bottom surface of the buffer tube 200 using pressure applied by an operation in which the buffer tube 200 is inserted. . The punching member 311b protrudes upward from the support surface of the tube receiving body 311 and may be formed to have a pointed end.
유입구(313)는 튜브 수용 몸체(311)의 지지면에서 카트리지 몸체(310)의 후면을 관통하여 형성된다. 유입구(313)는 버퍼 튜브(200)의 바닥면으로부터 배출되는 시료 용액을 복수의 유체 채널(315) 각각으로 유입시킨다. The inlet 313 is formed through the rear surface of the cartridge body 310 at the support surface of the tube receiving body 311 . The inlet 313 introduces the sample solution discharged from the bottom surface of the buffer tube 200 into each of the plurality of fluid channels 315 .
복수의 유체 채널(315) 각각은 카트리지 몸체(310)의 후면에 형성되고, 유입구(313)부터 대응하는 반응 챔버(317)를 경유하여 대응하는 유출구(319)까지 시료 용액을 이송시킬 수 있다. 여기에서, 복수의 유체 채널(315) 각각은 제1 유로(315a) 및 제2 유로(315b)를 포함할 수 있다.Each of the plurality of fluid channels 315 is formed on the rear surface of the cartridge body 310, and a sample solution may be transferred from the inlet 313 to the corresponding outlet 319 via the corresponding reaction chamber 317. Here, each of the plurality of fluid channels 315 may include a first flow path 315a and a second flow path 315b.
제1 유로(315a)는 유입구(313)로부터 복수의 반응 챔버(317) 각각으로 분기되어 형성될 수 있다. 제2 유로(315b)는 대응하는 반응 챔버(317)와 유출구(319) 사이에 형성될 수 있다. 제2 유로(315b)는 유체 저항을 증가시키기 위해 평면 형태가 지그재그로 굴곡진 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 유로(315b)를 통해 흐르는 시료 용액의 유체 저항이 증가되어 이동 속도가 일정하게 유지될 수 있다.The first flow path 315a may be formed by branching from the inlet 313 into each of the plurality of reaction chambers 317 . The second flow path 315b may be formed between the corresponding reaction chamber 317 and the outlet 319 . The second flow path 315b may be formed in a zigzag curved shape in order to increase fluid resistance. Accordingly, the fluid resistance of the sample solution flowing through the second flow path 315b is increased so that the moving speed can be maintained constant.
복수의 반응 챔버(317) 각각은 카트리지 몸체(310)의 후면에 형성되고, 복수의 유체 채널(315) 각각을 통해 이송된 시료 용액을 수용한다. 여기에서, 복수의 반응 챔버(317) 각각은 미리 주입된 시약을 포함할 수 있고, 진단 모듈 본체(400)로부터 일정 온도의 열을 공급받아 시료 용액에 대한 핵산 증폭 반응을 수행할 수 있다. 복수의 반응 챔버(317) 각각은 정량의 시료 용액을 수용할 수 있는 크기로 형성될 수 있다. Each of the plurality of reaction chambers 317 is formed on the rear surface of the cartridge body 310 and receives the sample solution transferred through each of the plurality of fluid channels 315 . Here, each of the plurality of reaction chambers 317 may contain reagents injected in advance, and may perform a nucleic acid amplification reaction with respect to the sample solution by receiving heat of a certain temperature from the diagnostic module body 400 . Each of the plurality of reaction chambers 317 may be formed to a size capable of accommodating a fixed amount of sample solution.
본 발명의 일 실시예는 복수의 반응 챔버(317)가 3개인 경우를 예를 들어 설명하나, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 반응 챔버(317)는 타겟 진단 대상의 개수에 따라 증감될 수 있다. One embodiment of the present invention describes a case where the plurality of reaction chambers 317 are three as an example, but one embodiment of the present invention is not limited thereto, and the reaction chambers 317 are configured according to the number of target diagnosis subjects. may increase or decrease.
복수의 유출구(319) 각각은 카트리지 몸체(310)의 전면에 형성되고, 대응하는 반응 챔버(317)와 튜브 수용 몸체(311) 사이에 형성된다. 즉, 복수의 유출구(319) 각각은 대응하는 반응 챔버(317) 보다 상측에 위치함으로써 시료 용액이 복수의 반응 챔버(317) 내에 채워진 상태로 유지시킬 수 있다.Each of the plurality of outlets 319 is formed on the front surface of the cartridge body 310 and is formed between the corresponding reaction chamber 317 and the tube receiving body 311 . That is, since each of the plurality of outlets 319 is positioned above the corresponding reaction chamber 317 , the sample solution may be maintained in a filled state in the plurality of reaction chambers 317 .
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지 몸체(310)는 후면에 유입구(313), 복수의 유체 채널(315) 및 복수의 반응 챔버(317)를 밀봉하는 밀봉 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 밀봉 부재는 투명하고, 얇은 막으로 형성될 수 있다.On the other hand, the cartridge body 310 according to an embodiment of the present invention further includes a sealing member (not shown) for sealing the inlet 313, the plurality of fluid channels 315 and the plurality of reaction chambers 317 on the rear side. can do. The sealing member is transparent and can be formed of a thin film.
복수의 유출구 마개 부재(320) 각각은 복수의 유출구(319) 각각에 삽입된다. 복수의 유출구 마개 부재(320) 각각은 공기는 통과시키고, 복수의 유체 채널(315) 각각을 흐르는 시료 용액의 배출을 차단시킬 수 있다. 복수의 유출구 마개 부재(320) 각각은 다공성 소재, 예를 들어 폴리에틸렌(Porous polyethylene)이나 다공성 하이드로겔(Porous hydrogel) 소재로 형성될 수 있다. 따라서, 시료 용액은 외부로 배출되지 않고, 복수의 유체 채널(315) 내에 흐름이 멈춘 상태로 유지될 수 있다.Each of the plurality of outlet stopper members 320 is inserted into each of the plurality of outlets 319 . Each of the plurality of outlet stopper members 320 may pass air and block discharge of the sample solution flowing through each of the plurality of fluid channels 315 . Each of the plurality of outlet plug members 320 may be formed of a porous material, for example, polyethylene or porous hydrogel material. Accordingly, the sample solution may be maintained in a state where the flow in the plurality of fluid channels 315 is stopped without being discharged to the outside.
카트리지 홀더(330)는 카트리지 몸체(310)의 전면에 결합되고, 버퍼 튜브(200)를 카트리지 몸체(310) 내에 고정시킨다. 카트리지 홀더(330)는 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 카트리지 몸체(310)가 삽입되는 내부 공간을 포함하고, 삽입 홀(331), 탄성 부재(333) 및 결합 돌기(335)를 포함할 수 있다.The cartridge holder 330 is coupled to the front of the cartridge body 310 and fixes the buffer tube 200 within the cartridge body 310 . As shown in FIGS. 7A and 7B , the cartridge holder 330 includes an internal space into which the cartridge body 310 is inserted, and includes an insertion hole 331, an elastic member 333 and a coupling protrusion 335. can do.
삽입 홀(331)은 튜브 수용 몸체(311)의 상단에 대응하는 위치에 형성되어 튜브 수용 몸체(311)의 내부 공간을 노출시킨다. 탄성 부재(333)는 판 스프링으로서, 튜브 수용 몸체(311)와 대면하는 내측면 상에 형성된다. 탄성 부재(333)는 버퍼 튜브(200)의 삽입에 따른 슬라이딩 동작에 의해 탄성 변형되어 결합 돌기(335)에 탄성력을 제공한다. The insertion hole 331 is formed at a position corresponding to the upper end of the tube accommodating body 311 to expose the inner space of the tube accommodating body 311 . The elastic member 333 is a leaf spring and is formed on an inner surface facing the tube receiving body 311 . The elastic member 333 is elastically deformed by a sliding operation according to the insertion of the buffer tube 200 and provides elastic force to the coupling protrusion 335 .
결합 돌기(335)는 튜브 수용 몸체(311)의 결합 홀(311a)에 대응하는 위치에 탄성 부재(333)로부터 돌출되어 형성되고, 결합 홀(311a) 내에 삽입된다. 결합 돌기(335)는 기울어진 경사면을 갖고, 경사면의 끝단에서 탄성 부재(333)의 탄성 변형을 최대로 유도하여 탄성 부재(333)의 복원에 따른 탄성 복원력을 증가시킬 수 있다. 결합 돌기(335)는 버퍼 튜브(200)의 삽입에 따른 슬라이딩 동작에 의해 오목 홈(213)에 다다르면 탄성 부재(333)로부터 탄성 복원력을 제공받고, '딸깍' 소리와 함께 오목 홈(213)에 걸림 체결된다.The coupling protrusion 335 protrudes from the elastic member 333 at a position corresponding to the coupling hole 311a of the tube receiving body 311 and is inserted into the coupling hole 311a. The coupling protrusion 335 has an inclined inclined surface, and induces maximum elastic deformation of the elastic member 333 at the end of the inclined surface, thereby increasing the elastic restoring force according to the restoration of the elastic member 333 . When the coupling protrusion 335 reaches the concave groove 213 by a sliding operation according to the insertion of the buffer tube 200, it receives an elastic restoring force from the elastic member 333 and enters the concave groove 213 with a 'click' sound. jamming is fastened
즉, 결합 돌기(335)는 오목 홈(213)과 걸림 결합될 때 '딸깍' 소리로 튜브 몸체(210)가 정위치에 카트리지 몸체(310)에 완전히 결합됨을 알 수 있게 한다. 그리고, 결합 돌기(335)는 버퍼 튜브(200)와 카트리지 몸체(310)를 하나로 결합시켜 일회적 체결 후 버퍼 튜브(200)가 카트리지 몸체(310)로부터 재분리되지 않도록 한다. That is, the coupling protrusion 335 makes it possible to know that the tube body 210 is completely coupled to the cartridge body 310 in place with a 'click' sound when engaged with the concave groove 213. Also, the coupling protrusion 335 couples the buffer tube 200 and the cartridge body 310 into one to prevent the buffer tube 200 from being separated again from the cartridge body 310 after one-time fastening.
도 8은 도 1에 도시된 진단 모듈 본체를 설명하기 위해 도시한 블록도이고, 도 9는 도 8에 도시된 몸체를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 10은 도 8에 도시된 열 공급 모듈을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 11은 도 8에 도시된 검출 모듈을 설명하기 위해 도시한 도면이다.8 is a block diagram for explaining the diagnostic module main body shown in FIG. 1, FIG. 9 is a block diagram for explaining the main body shown in FIG. 8, and FIG. 10 is a heat supply module shown in FIG. , and FIG. 11 is a diagram for explaining the detection module shown in FIG. 8 .
도 8을 참조하면, 진단 모듈 본체(400)는 몸체(410), 열 공급 모듈(420), 검출 모듈(430), 전원 모듈(440), 감지 모듈(450) 및 통합 제어 모듈(460)을 포함할 수 있다. 몸체(410)는 카트리지(300), 열 공급 모듈(420), 검출 모듈(430), 전원 모듈(440) 및 통합 제어 모듈(460)을 수용한다. 몸체(410)는 도 9에 도시된 바와 같이, 하부 몸체(411) 및 개폐 몸체(413)를 포함할 수 있다. 하부 몸체(411)는 사각형 형태로 형성될 수 있고, 일정 크기의 내부 공간을 포함한다. 하부 몸체(411)는 삽입 홀(411a)을 포함할 수 있다. 삽입 홀(411a)은 하부 몸체(411)의 상면에 형성되고, 카트리지(300)를 삽입하기 위해 카트리지(300)에 대응하는 형태 및 크기로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 8 , the diagnostic module body 400 includes a body 410, a heat supply module 420, a detection module 430, a power module 440, a detection module 450, and an integrated control module 460. can include The body 410 accommodates the cartridge 300, the heat supply module 420, the detection module 430, the power module 440 and the integrated control module 460. As shown in FIG. 9 , the body 410 may include a lower body 411 and an opening/closing body 413 . The lower body 411 may be formed in a rectangular shape and includes an internal space of a certain size. The lower body 411 may include an insertion hole 411a. The insertion hole 411a is formed on the upper surface of the lower body 411 and may be formed in a shape and size corresponding to the cartridge 300 in order to insert the cartridge 300 therein.
개폐 몸체(413)는 하부 몸체(411)와 결합되어 하부 몸체(411)의 내부 공간을 개폐시킨다. 개폐 몸체(413)는 누름 부재(413a)를 포함할 수 있다. 누름 부재(413a)는 하부 몸체(411)의 상면에 대응하는 내부 표면으로부터 돌출되어 형성되고, 버퍼 튜브(200)의 유입구 마개 부재(230)에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 누름 부재(413a)는 유입구 마개 부재(230)를 가압하여 이동시킬 수 있다. The opening and closing body 413 is coupled to the lower body 411 to open and close the inner space of the lower body 411 . The opening and closing body 413 may include a pressing member 413a. The pressing member 413a protrudes from the inner surface corresponding to the upper surface of the lower body 411 and may be formed at a position corresponding to the inlet stopper member 230 of the buffer tube 200 . The pressing member 413a may press and move the inlet stopper 230 .
열 공급 모듈(420)은 카트리지(300)와 탈착 가능하게 결합되고, 통합 제어 모듈(460)에 의해 제어되어 복수의 반응 챔버(317) 각각에 핵산 증폭 반응에 필요한 일정 온도의 열을 공급한다. The heat supply module 420 is detachably coupled to the cartridge 300 and is controlled by the integrated control module 460 to supply heat of a certain temperature required for the nucleic acid amplification reaction to each of the plurality of reaction chambers 317 .
열 공급 모듈(420)은 도 10에 도시된 바와 같이, 열 전도 몸체(421) 및 발열 수단(423)을 포함할 수 있다. 열 전도 몸체(421)는 카트리지(300)와 결합되고, 발열 수단(423)으로부터 일정 온도의 열을 공급받아 카트리지(300)에 전달한다. 열 전도 몸체(421)는 카트리지(300) 및 발열 수단(423)을 수용하고, 카트리지 삽입 홈(421a), 복수의 제1 홀(421b) 및 복수의 제2 홀(421c)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 10 , the heat supply module 420 may include a heat conduction body 421 and a heating unit 423 . The heat conduction body 421 is coupled to the cartridge 300, and receives heat of a certain temperature from the heating means 423 and transfers it to the cartridge 300. The heat conduction body 421 may accommodate the cartridge 300 and the heating unit 423, and may include a cartridge insertion groove 421a, a plurality of first holes 421b, and a plurality of second holes 421c. .
카트리지 삽입 홈(421a)은 하부 몸체(411)의 삽입 홀(411a)에 대응하는 위치에 형성되고, 내면이 복수의 반응 챔버(317)를 포함하는 영역의 카트리지(300)의 전면, 후면 및 바닥면에 접하도록 형성될 수 있다.The cartridge insertion groove 421a is formed at a position corresponding to the insertion hole 411a of the lower body 411, and the front, rear, and bottom of the cartridge 300 has an inner surface including a plurality of reaction chambers 317. It can be formed to contact the surface.
복수의 제1 홀(421b) 각각은 카트리지 삽입 홈(421a)의 일측 내면을 관통하여 형성된다. 복수의 제1 홀(421b) 각각은 복수의 반응 챔버(317) 각각에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. Each of the plurality of first holes 421b is formed through an inner surface of one side of the cartridge insertion groove 421a. Each of the plurality of first holes 421b may be formed at a position corresponding to each of the plurality of reaction chambers 317 .
복수의 제2 홀(421c) 각각은 카트리지 삽입 홈(421a)의 바닥면을 관통하여 형성된다. 복수의 제2 홀(421c) 각각은 복수의 반응 챔버(317) 각각에 대응하는 위치에 형성될 수 있다.Each of the plurality of second holes 421c is formed through the bottom surface of the cartridge insertion groove 421a. Each of the plurality of second holes 421c may be formed at a position corresponding to each of the plurality of reaction chambers 317 .
발열 수단(423)은 열 전도 몸체(421) 내에 배치되고, 일정 온도의 열을 발열한다. 발열 수단(423)은 저항성 히터, 열전 소자 등을 포함할 수 있다. The heating means 423 is disposed in the heat conducting body 421 and generates heat of a certain temperature. The heating unit 423 may include a resistive heater, a thermoelectric element, and the like.
본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 열 공급 모듈(420)은 열 전도 몸체(421)의 열을 외부로 방출하는 히트 싱크 등을 더 포함할 수 있다.An embodiment of the present invention is not limited thereto, and the heat supply module 420 may further include a heat sink that dissipates heat from the heat conduction body 421 to the outside.
검출 모듈(430)은 열 공급 모듈(420)에 인접하여 배치되고, 통합 제어 모듈(460)에 의해 제어되어 복수의 반응 챔버(317) 각각에 광을 조사하고, 복수의 반응 챔버(317) 각각을 통과한 광을 검출하여 검출 신호를 생성한다. The detection module 430 is disposed adjacent to the heat supply module 420 and is controlled by the integrated control module 460 to irradiate light to each of the plurality of reaction chambers 317 and to each of the plurality of reaction chambers 317. Light passing through is detected to generate a detection signal.
검출 모듈(430)은 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 광원(431) 및 복수의 광 검출기(433)를 포함할 수 있다. 복수의 광원(431) 각각은 통합 제어 모듈(460)에 의해 제어되어 복수의 반응 챔버(317) 각각에 광을 조사할 수 있다. 복수의 광원(431) 각각은 발광 다이오드(Light emitting diode; LED)나 레이저 다이오드(laser diode; LD)로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 11 , the detection module 430 may include a plurality of light sources 431 and a plurality of light detectors 433 . Each of the plurality of light sources 431 may be controlled by the integrated control module 460 to radiate light to each of the plurality of reaction chambers 317 . Each of the plurality of light sources 431 may be formed of a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD).
여기에서, 복수의 광원(431) 각각은 열 전도 몸체(421)의 복수의 제2 홀(421c)에 인접하여 배치될 수 있다. 복수의 광원(431) 각각은 카트리지(300)를 기준으로 복수의 광 검출기(433) 각각과 수평한 방향 또는 수직한 방향에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 복수의 광원(431) 각각이 복수의 광 검출기(433) 각각과 수직한 방향에 배치되는 경우를 예를 들어 도시하였으나, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 복수의 광원(431) 각각은 카트리지(300)를 기준으로 복수의 광 검출기(433) 각각과 수평한 방향에 배치될 수 있다. Here, each of the plurality of light sources 431 may be disposed adjacent to the plurality of second holes 421c of the heat conducting body 421 . Each of the plurality of light sources 431 may be disposed in a horizontal direction or a direction perpendicular to each of the plurality of light detectors 433 based on the cartridge 300 . An embodiment of the present invention illustrates a case where each of the plurality of light sources 431 is disposed in a direction perpendicular to each of the plurality of photodetectors 433, but the embodiment of the present invention is not limited thereto, Each of the plurality of light sources 431 may be disposed in a direction parallel to each of the plurality of light detectors 433 based on the cartridge 300 .
바람직하게, 광 검출기(433)가 시료 용액의 색을 검출하는 경우 광원(431)은 광 검출기(433)와 수평한 방향에 배치될 수 있고, 광 검출기(433)가 시료 용액의 형광을 검출하는 경우 광원(431)은 광 검출기(433)와 수직한 방향에 배치될 수 있다.Preferably, when the photodetector 433 detects the color of the sample solution, the light source 431 may be disposed in a horizontal direction with the photodetector 433, and the photodetector 433 detects fluorescence of the sample solution. In this case, the light source 431 may be disposed in a direction perpendicular to the photodetector 433 .
복수의 광 검출기(433) 각각은 복수의 반응 챔버(317) 각각을 통과한 광을 검출하여 검출 신호를 생성하고, 통합 제어 모듈(460)에 전송할 수 있다. 복수의 광 검출기(433) 각각은 복수의 반응 챔버(317) 각각에 대면하여 배치될 수 있다. 복수의 광 검출기(433) 각각은 열 전도 몸체(421)의 복수의 제1 홀(421b)에 인접하여 배치될 수 있다. 여기에서, 복수의 광 검출기(433) 각각은 포토다이오드(photodiode; PD), 광증배관(photo multiplier tube; PMT), 포토트랜지스터, 또는 CCD(charge-coupled device)나 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)와 같은 이미지 센서를 포함할 수 있다. Each of the plurality of photodetectors 433 may detect light passing through each of the plurality of reaction chambers 317 , generate a detection signal, and transmit the detected signal to the integrated control module 460 . Each of the plurality of photodetectors 433 may be disposed facing each of the plurality of reaction chambers 317 . Each of the plurality of photodetectors 433 may be disposed adjacent to the plurality of first holes 421b of the heat conducting body 421 . Here, each of the plurality of photodetectors 433 is a photodiode (PD), a photo multiplier tube (PMT), a phototransistor, or a charge-coupled device (CCD) or complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) It may include an image sensor such as
전원 모듈(440)은 열 공급 모듈(420), 검출 모듈(430) 및 통합 제어 모듈(460) 각각에 전원을 공급할 수 있다. 전원 모듈(440)은 배터리, 전원 버튼, 전원 단자 등을 포함할 수 있다. The power module 440 may supply power to each of the heat supply module 420 , the detection module 430 and the integrated control module 460 . The power module 440 may include a battery, a power button, and a power terminal.
감지 모듈(450)은 몸체(410)의 닫힘 상태를 감지하여 개폐 감지 신호를 생성하고, 열 공급 모듈(420)의 온도를 감지하여 온도 감지 신호를 생성할 수 있다. 감지 모듈(450)은 개폐 몸체(413)를 지지하는 판 스프링 부재(미도시), 압력 센서(미도시) 및 온도 센서(미도시)를 포함할 수 있다.The sensing module 450 may sense the closed state of the body 410 to generate an open/close detection signal, and may sense the temperature of the heat supply module 420 to generate a temperature sensing signal. The sensing module 450 may include a plate spring member (not shown) supporting the opening/closing body 413 , a pressure sensor (not shown), and a temperature sensor (not shown).
감지 모듈(450)은 압력 센서를 통해 개폐 몸체(413)의 닫힘 동작 시 판 스프링 부재로부터 발생하는 탄성력을 감지하여 개폐 감지 신호를 생성할 수 있다. 또한, 감지 모듈(450)은 온도 센서를 통해 열 공급 모듈(420)의 온도를 감지하여 온도 감지 신호를 생성할 수 있다. The sensing module 450 may generate an opening/closing detection signal by detecting an elastic force generated from a leaf spring member during a closing operation of the opening/closing body 413 through a pressure sensor. Also, the sensing module 450 may sense the temperature of the heat supply module 420 through a temperature sensor and generate a temperature sensing signal.
통합 제어 모듈(460)은 검출 모듈(430)로부터 전송된 검출 신호 및 개폐 감지 신호에 따라 미리 설정된 동작 조건을 만족하는지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 통합 제어 모듈(460)은 검출 신호에 따라 카트리지(300)의 삽입 및 복수의 반응 챔버(317) 내에 시료 용액의 이송 여부를 판단할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 제어 모듈(460)은 검출 모듈(430)을 몸체(410) 내에 카트리지(300)가 삽입되었는지 여부를 판단하기 위한 센서 및 각 반응 챔버(317) 내에 시료 용액이 주입되었는지 여부를 판단하기 위한 센서로 활용하여 동작 조건을 판단할 수 있다. The integrated control module 460 may determine whether a preset operating condition is satisfied according to the detection signal and the open/close detection signal transmitted from the detection module 430 . Specifically, the integrated control module 460 may determine whether to insert the cartridge 300 and transfer the sample solution into the plurality of reaction chambers 317 according to the detection signal. That is, the integrated control module 460 according to an embodiment of the present invention includes the detection module 430 as a sensor for determining whether the cartridge 300 is inserted into the body 410 and a sample in each reaction chamber 317. Operating conditions can be determined by using it as a sensor for determining whether a solution has been injected.
또한, 통합 제어 모듈(460)은 개폐 감지 신호에 따라 몸체(410)의 개폐 여부를 판단할 수 있다. 즉, 통합 제어 모듈(460)은 카트리지(300)가 삽입되어 복수의 반응 챔버(317) 내에 시료 용액이 이송되고, 몸체(410)가 닫힘 상태인 경우 모든 동작 조건이 만족되는 것으로 판단할 수 있다. In addition, the integrated control module 460 may determine whether the body 410 is opened or closed according to the open/close detection signal. That is, the integrated control module 460 may determine that all operating conditions are satisfied when the cartridge 300 is inserted, the sample solution is transferred into the plurality of reaction chambers 317, and the body 410 is in a closed state. .
통합 제어 모듈(460)은 동작 조건을 만족하면 열 공급 모듈(420)을 통해 복수의 반응 챔버(317) 각각에 핵산 증폭 반응에 필요한 일정 온도의 열을 공급한다. 통합 제어 모듈(460)은 온도 감지 신호에 따라 열 공급 모듈(420)의 온도를 일정하게 제어할 수 있다. When the operating conditions are satisfied, the integrated control module 460 supplies heat at a constant temperature necessary for the nucleic acid amplification reaction to each of the plurality of reaction chambers 317 through the heat supply module 420 . The integrated control module 460 may constantly control the temperature of the heat supply module 420 according to the temperature detection signal.
통합 제어 모듈(460)은 복수의 반응 챔버(317) 각각에 일정 온도의 열이 공급되면 복수의 반응 챔버(317) 각각의 시료 용액으로부터 핵산 증폭 반응에 의한 색 또는 형광 세기의 변화를 검출하여 진단 대상의 존재 여부를 진단할 수 있다. 통합 제어 모듈(460)은 사용자 단말(2)과 통신하여 진단 대상에 대한 진단 결과를 전송할 수 있다. 통합 제어 모듈(460)은 사용자 단말(2)에 의해 제어될 수 있고, PCB(Printed Circuit Board) 기판으로 구현될 수 있다. When heat of a certain temperature is supplied to each of the plurality of reaction chambers 317, the integrated control module 460 detects a change in color or fluorescence intensity due to a nucleic acid amplification reaction from the sample solution of each of the plurality of reaction chambers 317 to diagnose. The presence or absence of an object can be diagnosed. The integrated control module 460 may communicate with the user terminal 2 to transmit a diagnosis result for a diagnosis target. The integrated control module 460 may be controlled by the user terminal 2 and may be implemented as a Printed Circuit Board (PCB) substrate.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 분자 진단 방법을 도시한 순서도이고, 도 13은 버퍼 튜브의 유입구 마개 부재의 이동 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 14는 시료 용액의 이동 경로를 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 15a 및 도 15b는 진단 결과를 설명하기 위해 도시한 도면이다.12 is a flow chart illustrating a molecular diagnosis method according to an embodiment of the present invention, FIG. 13 is a diagram for explaining the movement of the inlet stopper of the buffer tube, and FIG. 14 is a flow path of a sample solution. 15A and 15B are diagrams for explaining diagnosis results.
도 12를 참조하면, 먼저 시료 채취 도구(100)를 이용하여 사용자로부터 시료를 채취한다(단계 S110). 그 다음, 시료 채취 도구(100)를 버퍼 튜브(200)의 튜브 몸체(210)에 투입한다(단계 S120). 이때, 시료 채취 도구(100)는 버퍼 튜브(200) 내에 미리 주입된 버퍼 용액에 침지된다. 그 다음, 개폐 몸체(220)를 닫는다. 이때, 유입구 마개 부재(230)는 개폐 몸체(220)의 관통 홀(225)에 끼움 삽입된 상태이므로 개폐 몸체(220)가 닫히면 튜브 몸체(210)가 밀봉된다. Referring to FIG. 12 , first, a sample is taken from the user using the sampling tool 100 (step S110). Then, the sampling tool 100 is put into the tube body 210 of the buffer tube 200 (step S120). At this time, the sampling tool 100 is immersed in the buffer solution pre-injected into the buffer tube 200 . Then, the opening and closing body 220 is closed. At this time, since the inlet stopper member 230 is inserted into the through hole 225 of the opening and closing body 220, when the opening and closing body 220 is closed, the tube body 210 is sealed.
그 다음, 버퍼 튜브(200)를 흔든다. 그러면, 시료 채취 도구(100)를 통해 채취된 시료의 세포막이 파괴되어 핵산이 추출된다(단계 S130). 이에 따라, 버퍼 용액에 핵산이 혼합된 시료 용액이 준비된다. Then, shake the buffer tube (200). Then, the cell membrane of the sample collected through the sampling tool 100 is destroyed and nucleic acid is extracted (step S130). Accordingly, a sample solution in which the nucleic acid is mixed with the buffer solution is prepared.
이 상태에서, 카트리지(300)를 하부 몸체(411)의 삽입 홀(411a)을 통해 진단 모듈 본체(400)에 카트리지(300)를 장착한다(단계 S140). 그리고, 버퍼 튜브(200)를 카트리지(300)의 튜브 수용 몸체(311) 내에 삽입한다. 이때, 튜브 몸체(210)의 바닥면은 천공 부재(311b)에 의해 천공된다(단계 S150). 그러면, 시료 용액이 튜브 몸체(210)로부터 배출된다. 이때, 버퍼 튜브(200)의 유입구 마개 부재(230)에 의해 복수의 통기 홀(227)이 닫힘 상태이므로, 시료 용액은 유입구(313)로 유입되지 않는다.In this state, the cartridge 300 is mounted on the diagnostic module main body 400 through the insertion hole 411a of the lower body 411 (step S140). Then, the buffer tube 200 is inserted into the tube receiving body 311 of the cartridge 300. At this time, the bottom surface of the tube body 210 is perforated by the perforation member (311b) (step S150). Then, the sample solution is discharged from the tube body 210. At this time, since the plurality of ventilation holes 227 are closed by the inlet stopper 230 of the buffer tube 200, the sample solution does not flow into the inlet 313.
이 상태에서 개폐 몸체(413)를 닫으면, 도 13에 도시된 바와 같이, 개폐 몸체(413)의 누름 부재(413a)가 버퍼 튜브(200)의 유입구 마개 부재(230)를 가압하고, 유입구 마개 부재(230)는 하측 방향으로 이동하여 복수의 통기 홀(227)을 개방시킨다. 이에 따라, 튜브 몸체(210)의 내부 공간으로 공기가 유입되는 공기 유입 경로(A)가 형성된다. When the opening and closing body 413 is closed in this state, as shown in FIG. 13 , the pressing member 413a of the opening and closing body 413 presses the inlet stopper 230 of the buffer tube 200, and the inlet stopper member 230 moves downward to open a plurality of ventilation holes 227 . Accordingly, an air inlet path A through which air is introduced into the inner space of the tube body 210 is formed.
그러면, 도 14에 도시된 바와 같이, 복수의 유체 채널(315)의 양단에서 공기가 통하는 상태로 모세관력(capillary force)에 의해 시료 용액이 유입구(313)부터 대응하는 반응 챔버(317)를 거쳐 대응하는 유출구(319)까지 이어지는 경로(B)로 이동한다. 이때, 복수의 유출구(319) 각각은 대응하는 유출구 마개 부재(320)에 의해 막힌 상태이므로 시료 용액은 흐름이 멈춘 상태로 반응 챔버(317) 내에 수용된다. 이와 같이, 시료 용액이 복수의 유체 채널(315) 각각을 통해 대응하는 반응 챔버(317)로 이송된다(단계 160).Then, as shown in FIG. 14, the sample solution passes from the inlet 313 through the corresponding reaction chamber 317 by capillary force in a state in which air flows from both ends of the plurality of fluid channels 315. It moves along path B leading to the corresponding outlet 319 . At this time, since each of the plurality of outlets 319 is blocked by the corresponding outlet stopper 320, the sample solution is accommodated in the reaction chamber 317 with the flow stopped. In this way, the sample solution is transferred to the corresponding reaction chamber 317 through each of the plurality of fluid channels 315 (step 160).
이때, 통합 제어 모듈(460)은 검출 신호 및 개폐 감지 신호에 따라 동작 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 예를 들어, 통합 제어 모듈(460)은 검출 신호에 따라 몸체(410) 내에 카트리지(300)가 삽입되었는지 여부를 판단하고, 각 반응 챔버(317) 내에 시료 용액이 주입되었는지 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 통합 제어 모듈(460)은 개폐 감지 신호에 따라 몸체(410)의 개폐 여부를 판단할 수 있다. 여기에서, 통합 제어 모듈(460)은 진단 모듈 본체(400) 내에 카트리지(300)가 삽입되고, 몸체(410)가 닫혀 각 반응 챔버(317) 내에 시료 용액이 주입되면 모든 동작 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. At this time, the integrated control module 460 determines whether the operating condition is satisfied according to the detection signal and the opening/closing detection signal. For example, the integrated control module 460 may determine whether the cartridge 300 is inserted into the body 410 according to the detection signal, and determine whether a sample solution is injected into each reaction chamber 317. . In addition, the integrated control module 460 may determine whether the body 410 is opened or closed according to the open/close detection signal. Here, the integrated control module 460 is considered to satisfy all operating conditions when the cartridge 300 is inserted into the diagnostic module body 400 and the body 410 is closed and the sample solution is injected into each reaction chamber 317. can judge
이와 같이 모든 동작 조건이 만족되면 통합 제어 모듈(460)은 열 공급 모듈(420)을 통해 복수의 반응 챔버(317)에 일정 온도의 열을 공급한다. 이에 따라, 복수의 반응 챔버(317) 각각에 수용된 시료 용액의 핵산 증폭 반응이 수행된다. 이때, 검출 모듈(430)은 시료 용액의 색 또는 형광 세기를 검출하여 검출 신호를 생성하고, 통합 제어 모듈(460)에 전송한다.In this way, when all operating conditions are satisfied, the integrated control module 460 supplies heat of a certain temperature to the plurality of reaction chambers 317 through the heat supply module 420 . Accordingly, a nucleic acid amplification reaction of the sample solution accommodated in each of the plurality of reaction chambers 317 is performed. At this time, the detection module 430 detects the color or fluorescence intensity of the sample solution to generate a detection signal and transmits it to the integrated control module 460 .
그 다음, 통합 제어 모듈(460)은 검출 신호에 따라 복수의 반응 챔버(317) 각각의 시료 용액으로부터 핵산 증폭 반응에 의한 색 또는 형광 세기의 변화를 검출하여 진단 대상의 존재 여부를 진단한다. Then, the integrated control module 460 detects a change in color or fluorescence intensity due to a nucleic acid amplification reaction from the sample solution of each of the plurality of reaction chambers 317 according to the detection signal to diagnose the presence or absence of the diagnosis target.
예를 들어, 통합 제어 모듈(460)은 도 15a에 도시된 바와 같이, 핵산 증폭 반응에 의해 색이 변하는 페놀 레드(Phenol red) 표지자(indicator)(R) 또는 퍼플(purple) 표지자(P)가 포함된 시료 용액에서 핵산 증폭 반응 전과 후에 pH 변화로 인한 색 변화(R1→R2 또는 P1→P2)가 검출되면 진단 대상이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.For example, as shown in FIG. 15A , the integrated control module 460 may use a phenol red indicator (R) or a purple indicator (P) whose color is changed by a nucleic acid amplification reaction. When a color change (R1→R2 or P1→P2) due to a change in pH is detected before and after the nucleic acid amplification reaction in the included sample solution, it can be determined that the diagnosis target is present.
또한, 통합 제어 모듈(460)은 도 15b에 도시된 바와 같이, 핵산 증폭 반응에 의해 시료 용액의 형광 세기를 검출하여 진단 대상의 존재 여부를 진단할 수 있다. 즉, 통합 제어 모듈(460)은 시료 용액의 형광 세기가 (A)와 달리 (B)와 같이 증가하면 진단 대상이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 15B , the integrated control module 460 may diagnose the presence or absence of a diagnosis target by detecting the fluorescence intensity of the sample solution through a nucleic acid amplification reaction. That is, the integrated control module 460 may determine that a diagnosis target exists when the fluorescence intensity of the sample solution increases as in (B), unlike in (A).
그 다음, 통합 제어 모듈(460)은 진단 대상에 대한 진단 결과를 사용자 단말(2)에 제공한다(단계 S170). 이후, 버퍼 튜브(200) 및 카트리지(300)는 밀봉되어 폐기 처리될 수 있다. Then, the integrated control module 460 provides the diagnosis result for the diagnosis target to the user terminal 2 (step S170). Thereafter, the buffer tube 200 and the cartridge 300 may be sealed and disposed of.
한편, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, S140 단계에서, 카트리지(300)를 진단 모듈 본체(400)에 삽입할 때, 카트리지(300)에 버퍼 튜브(200)를 삽입한 상태로 진단 모듈 본체(400)에 삽입할 수 있다. 즉, 버퍼 튜브(200)를 카트리지(300)에 먼저 삽입하고, 버퍼 튜브(200)와 함께 카트리지(300)를 진단 모듈 본체(400)에 삽입할 수 있다. Meanwhile, one embodiment of the present invention is not limited thereto, and in step S140, when the cartridge 300 is inserted into the diagnostic module body 400, diagnosis is made with the buffer tube 200 inserted into the cartridge 300. It can be inserted into the module body 400. That is, the buffer tube 200 may be inserted into the cartridge 300 first, and the cartridge 300 together with the buffer tube 200 may be inserted into the diagnostic module body 400.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형 분자 진단 시스템을 도시한 도면이고, 도 17a 내지 도 17c는 도 16에 도시된 카트리지를 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 18은 도 16에 도시된 진단 모듈 본체를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 19는 도 18에 도시된 열 공급 모듈을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 20a 및 도 20b는 도 18에 도시된 검출 모듈을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 21은 도 18에 도시된 검출 모듈로부터 출력된 검출 신호를 설명하기 위해 도시한 도면이다.16 is a diagram showing an integrated molecular diagnostic system according to another embodiment of the present invention, FIGS. 17A to 17C are diagrams for explaining the cartridge shown in FIG. 16, and FIG. 18 is a diagram showing the cartridge shown in FIG. It is a drawing shown to explain the diagnostic module body. 19 is a diagram for explaining the heat supply module shown in FIG. 18, FIGS. 20A and 20B are diagrams for explaining the detection module shown in FIG. 18, and FIG. 21 is a diagram shown in FIG. It is a diagram shown to explain the detection signal output from the detection module.
도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형 분자 진단 시스템은 일체형 분자 진단 장치(3) 및 사용자 단말(4)을 포함할 수 있다. 일체형 분자 진단 장치(3)는 시료 채취 도구(100'), 버퍼 튜브(200'), 카트리지(300') 및 진단 모듈 본체(400')를 포함할 수 있다. 여기에서, 시료 채취 도구(100') 및 버퍼 튜브(200')는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 채취 도구(100) 및 버퍼 튜브(200)와 동일한 구성이므로, 자세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 16 , an integrated molecular diagnostic system according to another embodiment of the present invention may include an integrated molecular diagnostic device 3 and a user terminal 4 . The integrated molecular diagnostic device 3 may include a sampling tool 100', a buffer tube 200', a cartridge 300', and a diagnostic module body 400'. Here, since the sampling tool 100' and the buffer tube 200' have the same configurations as the sampling tool 100 and the buffer tube 200 according to an embodiment of the present invention, detailed descriptions thereof are omitted.
카트리지(300')는 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지(300)와 동일하나, 감지 수단(340)을 더 포함한다. 이에, 동일한 구성은 동일한 도면 부호로 설명하며, 설명 상의 편의를 위해 자세한 설명은 생략한다. 여기에서, 감지 수단(340)은 복수의 반응 챔버(317) 각각의 시료 용액에 포함된 수소 이온과 반응하여 수소 이온 농도(pH)를 감지한다. 감지 수단(340)은 도 17a 내지 도 17c에 도시된 바와 같이, 기준 전극(341) 및 복수의 감지 전극(343)을 포함할 수 있다. The cartridge 300' is the same as the cartridge 300 according to one embodiment of the present invention, but further includes a sensing means 340. Accordingly, the same components are described with the same reference numerals, and detailed descriptions are omitted for convenience of description. Here, the sensing unit 340 reacts with the hydrogen ions included in the sample solution of each of the plurality of reaction chambers 317 to detect the hydrogen ion concentration (pH). The sensing unit 340 may include a reference electrode 341 and a plurality of sensing electrodes 343 as shown in FIGS. 17A to 17C .
기준 전극(341)은 카트리지 몸체(310)의 후면에 결합되고, 기준 전극(341)은 유입구(313), 복수의 유체 채널(315) 및 복수의 반응 챔버(317)의 전체 개구면을 커버하는 판 형태로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 전극(341)은 카트리지 몸체(310)의 후면을 밀봉하는 밀봉 부재의 역할을 수행할 수 있다. The reference electrode 341 is coupled to the rear surface of the cartridge body 310, and the reference electrode 341 covers the entire opening of the inlet 313, the plurality of fluid channels 315, and the plurality of reaction chambers 317. It can be formed in the form of a plate. That is, the reference electrode 341 according to an embodiment of the present invention may serve as a sealing member sealing the rear surface of the cartridge body 310 .
기준 전극(341)은 카트리지 몸체(310)의 바닥면을 기준으로 하측 방향으로 연장되는 전극 단자면(341a)을 포함하고, 전극 단자면(341a)을 통해 진단 모듈 본체(400)와 전기적으로 연결될 수 있다.The reference electrode 341 includes an electrode terminal surface 341a extending downward from the bottom surface of the cartridge body 310, and is electrically connected to the diagnostic module body 400 through the electrode terminal surface 341a. can
기준 전극(341)은 복수의 반응 챔버(317) 각각의 개구면에 대응하는 면을 통해 시료 용액에 접촉할 수 있다. 기준 전극(341)은 시료 용액의 수소 이온 농도(pH) 변화에 일정한 기준 전위를 갖는다. 기준 전극(341)은 pH에 안정성을 갖고, 재현성이 높은 반쪽 전지 반응성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기준 전극(341)은 Ag/AgCl으로 형성될 수 있다.The reference electrode 341 may contact the sample solution through a surface corresponding to the opening surface of each of the plurality of reaction chambers 317 . The reference electrode 341 has a constant reference potential in response to changes in the pH of the sample solution. The reference electrode 341 may be formed of a half-cell reactive material having pH stability and high reproducibility. For example, the reference electrode 341 may be formed of Ag/AgCl.
여기에서, 반쪽 전지는 산화 또는 환원의 반쪽 반응에 따른 전위차가 발생하는 전지를 의미한다. 즉, 기준 전극(341)은 복수의 감지 전극(343) 각각에서 시료 용액의 수소 이온 농도(pH) 값에 따라 산화 또는 환원 반응이 일어날 때 복수의 감지 전극(343)과 상이한 환원 전극 또는 산화 전극으로 동작할 수 있다. Here, the half-cell refers to a battery in which a potential difference occurs according to a half-reaction of oxidation or reduction. That is, the reference electrode 341 is a reducing electrode or an oxidizing electrode different from the plurality of sensing electrodes 343 when an oxidation or reduction reaction occurs in each of the plurality of sensing electrodes 343 according to the pH value of the sample solution. can operate as
복수의 감지 전극(343) 각각은 기준 전극(341)과 이격되어 복수의 반응 챔버(317) 각각의 내부 공간에서 시료 용액과 접촉한다. 복수의 감지 전극(343) 각각은 복수의 반응 챔버(317)의 내부 공간에서 카트리지 몸체(310)를 관통하여 형성될 수 있다. 즉, 복수의 감지 전극(343) 각각은 카트리지 몸체(310)의 바닥면으로부터 복수의 반응 챔버(317) 각각의 내부 공간으로 삽입되도록 형성될 수 있다. 따라서, 복수의 감지 전극(343) 각각의 일단은 복수의 반응 챔버(317) 각각의 내부 공간에 배치되어 시료 용액에 접촉하고, 타단은 카트리지 몸체(310)의 바닥면 상에 노출되어 진단 모듈 본체(400)와 전기적으로 연결될 수 있다.Each of the plurality of sensing electrodes 343 is spaced apart from the reference electrode 341 and contacts the sample solution in the inner space of each of the plurality of reaction chambers 317 . Each of the plurality of sensing electrodes 343 may be formed through the cartridge body 310 in the inner space of the plurality of reaction chambers 317 . That is, each of the plurality of sensing electrodes 343 may be formed to be inserted into the inner space of each of the plurality of reaction chambers 317 from the bottom surface of the cartridge body 310 . Therefore, one end of each of the plurality of sensing electrodes 343 is disposed in the inner space of each of the plurality of reaction chambers 317 to contact the sample solution, and the other end is exposed on the bottom surface of the cartridge body 310 to diagnose module body. (400) and can be electrically connected.
복수의 감지 전극(343) 각각은 시료 용액의 수소 이온 농도(pH) 변화에 따라 변하는 감지 전위를 갖는다. 즉, 기준 전극(341)과 복수의 감지 전극(343) 각각의 양단은 전위 콘덴서와 같이 동작하고, 복수의 감지 전극(343) 각각은 기준 전극(341)의 기준 전위를 기준으로 감지 전위가 변할 수 있다. 여기에서, 복수의 감지 전극(343) 각각은 수소 이온 농도(pH)에 민감한 금속 산화물 소재, 예를 들어 ITO, SiO2 등으로 형성될 수 있다. Each of the plurality of sensing electrodes 343 has a sensing potential that changes according to a change in the pH of the sample solution. That is, both ends of each of the reference electrode 341 and the plurality of sensing electrodes 343 operate like a potential capacitor, and the sensing potential of each of the plurality of sensing electrodes 343 is changed based on the reference potential of the reference electrode 341. can Here, each of the plurality of sensing electrodes 343 may be formed of a metal oxide material that is sensitive to the hydrogen ion concentration (pH), such as ITO or SiO 2 .
진단 모듈 본체(400')는 카트리지(300')와 탈착 가능하게 결합되고, 카트리지(300')에 핵산 증폭 반응에 필요한 일정 온도의 열을 공급하고, 핵산 증폭 반응에 의한 수소 이온 농도 변화를 전기 신호로 측정하여 진단 대상의 존재 여부를 진단할 수 있다. The diagnostic module body 400' is detachably coupled to the cartridge 300', supplies heat of a certain temperature required for the nucleic acid amplification reaction to the cartridge 300', and changes the hydrogen ion concentration by the nucleic acid amplification reaction with electricity. The presence or absence of the diagnosis target can be diagnosed by measuring the signal.
진단 모듈 본체(400')는 도 18에 도시된 바와 같이, 몸체(410'), 열 공급 모듈(420'), 검출 모듈(430'), 전원 모듈(440'), 감지 모듈(450) 및 통합 제어 모듈(460')을 포함할 수 있다. 여기에서, 몸체(410'), 전원 모듈(440')은 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체(410) 및 전원 모듈(440)과 동일한 구성이므로 자세한 설명은 생략한다. As shown in FIG. 18, the diagnostic module body 400' includes a body 410', a heat supply module 420', a detection module 430', a power module 440', a detection module 450 and An integrated control module 460' may be included. Here, since the body 410' and the power module 440' have the same configuration as the body 410 and the power module 440 according to an embodiment of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
열 공급 모듈(420')은 카트리지(300')와 탈착 가능하게 결합되고, 통합 제어 모듈(460')에 의해 제어되어 복수의 반응 챔버(317) 각각에 핵산 증폭 반응에 필요한 일정 온도의 열을 공급한다. The heat supply module 420' is detachably coupled to the cartridge 300' and controlled by the integrated control module 460' to supply heat of a certain temperature required for the nucleic acid amplification reaction to each of the plurality of reaction chambers 317. supply
열 공급 모듈(420')은 도 19에 도시된 바와 같이, 열 전도 몸체(421') 및 발열 수단(423')을 포함할 수 있다. 열 전도 몸체(421')는 카트리지(300')가 삽입되고, 발열 수단(423')으로부터 일정 온도의 열을 공급받아 카트리지(300')에 전달한다.As shown in FIG. 19 , the heat supply module 420' may include a heat conduction body 421' and a heating means 423'. The heat conduction body 421', into which the cartridge 300' is inserted, receives heat of a certain temperature from the heating means 423' and transfers it to the cartridge 300'.
열 전도 몸체(421')는 카트리지 몸체(310) 및 발열 수단(423)을 수용하고, 카트리지 삽입 홈(421a'), 제1 및 제2 커넥터 삽입 홀(421b', 421c')를 포함할 수 있다. 카트리지 삽입 홈(421a')은 하부 몸체(411)의 삽입 홀(411a)에 대응하는 위치에 형성되고, 내면이 복수의 반응 챔버(317)를 포함하는 영역의 카트리지 몸체(310)의 전면, 후면 및 바닥면에 접하도록 형성될 수 있다. 카트리지 삽입 홈(421a')은 바닥면이 기준 전극(341)의 전극 단자면(341a)에 대응하는 단차를 갖도록 형성될 수 있다. The heat conduction body 421' accommodates the cartridge body 310 and the heating means 423, and may include a cartridge insertion groove 421a' and first and second connector insertion holes 421b' and 421c'. there is. The cartridge insertion groove 421a' is formed at a position corresponding to the insertion hole 411a of the lower body 411, and the front and rear surfaces of the cartridge body 310 have an inner surface including a plurality of reaction chambers 317. And it may be formed to contact the bottom surface. The cartridge insertion groove 421a' may have a bottom surface having a step corresponding to the electrode terminal surface 341a of the reference electrode 341 .
제1 커넥터 삽입 홀(421b')은 카트리지 삽입 홈(421a')의 바닥면을 관통하여 형성되고, 제2 커넥터 삽입 홀(421c')은 제1 커넥터 삽입 홀(421c')과 일정 간격 이격되어 카트리지 삽입 홈(421a')의 바닥면을 관통하여 형성될 수 있다. The first connector insertion hole 421b' is formed through the bottom surface of the cartridge insertion groove 421a', and the second connector insertion hole 421c' is spaced apart from the first connector insertion hole 421c' by a predetermined distance. It may be formed through the bottom surface of the cartridge insertion groove (421a').
발열 수단(423')은 열 전도 몸체(421') 내에 배치되고, 통합 제어 모듈(460')에 의해 제어되어 일정 온도로 발열한다. 발열 수단(423')은 저항성 히터, 열전 소자 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 열 공급 모듈(420')은 열 전도 몸체(421')로부터 발생한 열을 외부로 방출하는 냉각 수단 등을 더 포함할 수 있다.The heating unit 423' is disposed in the heat conducting body 421' and is controlled by the integrated control module 460' to generate heat at a constant temperature. The heating means 423' may include a resistive heater, a thermoelectric element, and the like. An embodiment of the present invention is not limited thereto, and the heat supply module 420' may further include a cooling means for discharging heat generated from the heat conducting body 421' to the outside.
검출 모듈(430')은 카트리지(300')의 감지 수단(340')과 전기적으로 연결되어 기준 전극(341)에 일정 크기의 기준 전압을 공급하고, 복수의 감지 전극(343) 각각의 감지 전압을 검출하여 복수의 검출 신호를 생성한다. 검출 모듈(430')은 검출 신호를 통합 제어 모듈(147')에 전송할 수 있다.The detection module 430' is electrically connected to the detection unit 340' of the cartridge 300' to supply a reference voltage of a predetermined level to the reference electrode 341, and to detect the detection voltage of each of the plurality of detection electrodes 343. is detected to generate a plurality of detection signals. The detection module 430' may transmit the detection signal to the integrated control module 147'.
검출 모듈(430')은 도 20a에 도시된 바와 같이, 기준 전극 커넥터(431'), 복수의 감지 전극 커넥터(433'), 기준 전압 공급부(435) 및 수소 이온 농도 검출부(437)를 포함할 수 있다. 기준 전극 커넥터(431')는 열 전도 몸체(421')의 제1 커넥터 삽입 홀(421b')에 삽입되어 기준 전극(341)과 접촉한다. As shown in FIG. 20A, the detection module 430' may include a reference electrode connector 431', a plurality of sensing electrode connectors 433', a reference voltage supply unit 435, and a hydrogen ion concentration detection unit 437. can The reference electrode connector 431' is inserted into the first connector insertion hole 421b' of the heat conducting body 421' and contacts the reference electrode 341.
기준 전극 커넥터(431')는 기준 전극(341)의 전극 단자면(341a)이 삽입되는 삽입 홈(431a)을 포함하고, 기준 단자면(341a)과 면 접촉할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 기준 전극 커넥터(431')는 'ㄱ' 자 형태로 구부러져 기준 전극(341)의 전극 단자면(341a)에 접촉할 수 있다. The reference electrode connector 431' includes an insertion groove 431a into which the electrode terminal surface 341a of the reference electrode 341 is inserted, and may make surface contact with the reference terminal surface 341a. An embodiment of the present invention is not limited thereto, and the reference electrode connector 431' may be bent in an 'L' shape to contact the electrode terminal surface 341a of the reference electrode 341.
복수의 감지 전극 커넥터(433') 각각은 열 전도 몸체(421')의 복수의 제2 커넥터 삽입 홀(421c') 각각에 삽입되어 복수의 감지 전극(343) 각각과 접촉한다. 복수의 감지 전극 커넥터(433') 각각은 카트리지 몸체(310)의 바닥면에서 복수의 감지 전극(343) 각각과 접촉할 수 있다. Each of the plurality of sensing electrode connectors 433' is inserted into each of the plurality of second connector insertion holes 421c' of the heat conducting body 421' and makes contact with each of the plurality of sensing electrodes 343. Each of the plurality of sensing electrode connectors 433' may contact each of the plurality of sensing electrodes 343 on the bottom surface of the cartridge body 310.
기준 전압 공급부(435)는 기준 전극 커넥터(431')를 통해 기준 전극(341)에 일정 전위의 전압을 공급한다. The reference voltage supplier 435 supplies a voltage of a certain potential to the reference electrode 341 through the reference electrode connector 431'.
수소 이온 농도 검출부(437)는 복수의 감지 전극 커넥터(433') 각각을 통해 복수의 감지 전극(343) 각각과 전기적으로 연결되고, 복수의 감지 전극(343) 각각의 감지 전위를 검출하여 복수의 검출 신호를 생성한다. The hydrogen ion concentration detector 437 is electrically connected to each of the plurality of sensing electrodes 343 through each of the plurality of sensing electrode connectors 433', and detects a sensing potential of each of the plurality of sensing electrodes 343 to obtain a plurality of generate a detection signal.
수소 이온 농도 검출부(437)는 복수의 비반전 연산 증폭기(AP)를 포함할 수 있다. 복수의 비반전 연산 증폭기(AP) 각각은 도 20b에 도시된 바와 같이, 복수의 감지 전극 커넥터(433') 각각에 연결된 비반전 입력 단자(+), 접지 전압을 인가받는 반전 입력 단자(-) 및 검출 신호(Vout)를 출력하는 출력 단자를 포함할 수 있다.The hydrogen ion concentration detector 437 may include a plurality of non-inverting operational amplifiers (APs). As shown in FIG. 20B, each of the plurality of non-inverting operational amplifiers (AP) has a non-inverting input terminal (+) connected to each of the plurality of sensing electrode connectors 433' and an inverting input terminal (-) to which a ground voltage is applied. and an output terminal for outputting the detection signal Vout.
감지 전극(343)의 감지 전위(Vs)는 시료 용액(SS)의 수소 이온 농도(pH) 변화에 따라 기준 전위(Vr)를 기준으로 ΔVs 만큼 변화되고, 비반전 연산 증폭기(AP)는 감지 전위(Vs)의 변화량을 검출 신호(Vout)로 출력할 수 있다. 즉, 수소 이온 농도 검출부(437)는 복수의 반응 챔버(317) 내의 시료 용액의 수소 이온 농도(pH)의 변화를 검출하여 검출 신호(Vout)를 생성할 수 있다. The sensing potential (Vs) of the sensing electrode 343 changes by ΔVs based on the reference potential (Vr) according to the change in the pH of the sample solution (SS), and the non-inverting operational amplifier (AP) changes the sensing potential The amount of change in (Vs) can be output as a detection signal (Vout). That is, the hydrogen ion concentration detector 437 may generate the detection signal Vout by detecting a change in the pH of the sample solution in the plurality of reaction chambers 317 .
예를 들어, 도 21에 도시된 바와 같이, 수소 이온 농도(pH)의 변화에 따라 검출 신호(Vout)의 전압 레벨이 (C)와 같이 변하는 것을 볼 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 기준 전극(341)과 복수의 감지 전극(343) 각각은 서로 소재가 바뀔 수 있고, 이 경우 검출 신호(Vout)는 (D)와 같이 수소 이온 농도(pH)의 변화에 대해 반대 방향으로 추이 변화를 보일 수 있다.For example, as shown in FIG. 21 , it can be seen that the voltage level of the detection signal Vout changes as shown in (C) according to the change of the hydrogen ion concentration (pH). An embodiment of the present invention is not limited thereto, and materials of each of the reference electrode 341 and the plurality of sensing electrodes 343 may be exchanged, and in this case, the detection signal Vout has a hydrogen ion concentration as shown in (D). It can show a trend change in the opposite direction to a change in (pH).
감지 모듈(450')은 열 공급 모듈(420')의 온도를 감지하여 온도 감지 신호를 생성하고, 통합 제어 모듈(460')에 전송할 수 있다. 감지 모듈(450')은 온도 센서를 포함할 수 있다. The sensing module 450' may detect the temperature of the heat supply module 420', generate a temperature sensing signal, and transmit the temperature sensing signal to the integrated control module 460'. The sensing module 450' may include a temperature sensor.
통합 제어 모듈(460')은 열 공급 모듈(420')을 통해 복수의 반응 챔버(317) 각각에 핵산 증폭 반응에 필요한 일정 온도의 열을 공급한다. 여기에서, 통합 제어 모듈(460')은 온도 감지 신호에 따라 열 공급 모듈(420')의 온도를 일정하게 제어할 수 있다. The integrated control module 460' supplies heat at a constant temperature necessary for the nucleic acid amplification reaction to each of the plurality of reaction chambers 317 through the heat supply module 420'. Here, the integrated control module 460' may constantly control the temperature of the heat supply module 420' according to the temperature detection signal.
통합 제어 모듈(460')은 복수의 반응 챔버(317) 각각에 일정 온도의 열이 공급되면 복수의 검출 신호에 따라 진단 대상의 존재 여부를 진단한다. 통합 제어 모듈(460')은 복수의 검출 신호에 따라 복수의 반응 챔버(317) 각각의 시료 용액의 수소 이온 농도의 변화 여부를 판단하고, 수소 이온 농도가 변화되면 진단 대상이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. When heat of a certain temperature is supplied to each of the plurality of reaction chambers 317, the integrated control module 460' diagnoses the existence of a diagnosis target according to a plurality of detection signals. The integrated control module 460' determines whether the hydrogen ion concentration of each sample solution in the plurality of reaction chambers 317 changes according to a plurality of detection signals, and determines that the diagnosis target exists when the hydrogen ion concentration changes. can
통합 제어 모듈(460')은 사용자 단말(4)과 통신하여 진단 대상에 대한 진단 결과를 전송할 수 있다. 통합 제어 모듈(460')은 사용자 단말(4)에 의해 제어될 수 있고, PCB(Printed Circuit Board) 기판으로 구현될 수 있다. The integrated control module 460' may communicate with the user terminal 4 to transmit diagnosis results for a diagnosis target. The integrated control module 460 ′ may be controlled by the user terminal 4 and may be implemented as a PCB (Printed Circuit Board) substrate.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 분자 진단 장치(1)는 채취된 시료의 전처리 및 진단 결과까지 하나의 장치로 구현할 수 있다. 따라서, 간편하고, 신속하게 진단 결과를 얻을 수 있다. 또한, 광학 방식 또는 전기화학센서 방식으로 진단 결과를 얻음으로써 기기를 작고, 단순하게 구현할 수 있어 현장 진단에도 이용될 수 있다. 그리고, 사용자 단말(2)에서 진단 결과를 확인할 수 있으므로 편의성이 향상될 수 있다.As described above, the integrated molecular diagnosis device 1 according to an embodiment of the present invention can be implemented as a single device including pre-processing of the collected sample and diagnosis results. Therefore, diagnosis results can be obtained conveniently and quickly. In addition, by obtaining a diagnosis result in an optical method or an electrochemical sensor method, the device can be implemented in a small and simple manner, so that it can be used for on-site diagnosis. In addition, since the diagnosis result can be checked in the user terminal 2, convenience can be improved.

Claims (35)

  1. 시료를 채취하는 시료 채취 도구가 삽입되고, 상기 채취된 시료로부터 추출된 핵산이 포함된 시료 용액을 생성하는 버퍼 튜브;a buffer tube into which a sampling tool for collecting a sample is inserted and generating a sample solution containing nucleic acid extracted from the collected sample;
    상기 버퍼 튜브와 결합하여 상기 시료 용액을 공급받고, 유체 채널을 통해 상기 시료 용액을 반응 챔버로 이송하여 핵산 증폭 반응을 수행하는 카트리지; 및a cartridge coupled to the buffer tube to receive the sample solution, and carrying out a nucleic acid amplification reaction by transferring the sample solution to a reaction chamber through a fluidic channel; and
    상기 카트리지와 탈착 가능하게 결합하여 상기 반응 챔버에 일정 온도의 열을 공급하고, 상기 핵산 증폭 반응을 검출하여 진단 대상의 존재 여부를 진단하는 진단 모듈 본체를 포함하는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device comprising a diagnostic module main body detachably coupled to the cartridge to supply heat of a certain temperature to the reaction chamber and detecting the nucleic acid amplification reaction to diagnose the presence or absence of a diagnostic target.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 튜브는 The method of claim 1, wherein the buffer tube
    버퍼 용액이 미리 주입되고, 상기 시료 채취 도구가 삽입된 상태로 흔드는 동작에 의해 상기 시료의 세포막을 파괴하여 상기 핵산을 추출하는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device for extracting the nucleic acid by destroying the cell membrane of the sample by a shaking operation in which a buffer solution is pre-injected and the sample collection tool is inserted.
  3. 제2항에 있어서, 상기 버퍼 튜브는The method of claim 2, wherein the buffer tube
    상기 시료 채취 도구를 수용하고, 상기 버퍼 용액이 미리 주입된 내부 공간을 포함하는 튜브 몸체;a tube body accommodating the sampling tool and including an inner space in which the buffer solution is pre-injected;
    상기 튜브 몸체와 결합되어 상기 내부 공간을 개폐하는 개폐 몸체; 및an opening and closing body coupled to the tube body to open and close the inner space; and
    상기 개폐 몸체를 관통하여 삽입되고, 상기 진단 모듈 본체로부터 인가되는 가압력에 의해 이동하여 상기 튜브 몸체의 내부 공간에 선택적으로 공기를 유입시키는 유입구 마개 부재를 포함하는 일체형 분자 진단 장치.and an inlet stopper inserted through the opening/closing body and selectively introducing air into the inner space of the tube body by moving by a pressing force applied from the diagnostic module body.
  4. 제3항에 있어서, 상기 개폐 몸체는The method of claim 3, wherein the opening and closing body
    하부면으로부터 돌출되고, 환형으로 형성되어 외주면이 상기 튜브 몸체의 내주면에 삽입되는 돌출턱;a protruding jaw that protrudes from the lower surface and is formed in an annular shape so that the outer circumferential surface is inserted into the inner circumferential surface of the tube body;
    상부면과 상기 하부면 사이를 관통하여 형성되고, 상기 유입구 마개 부재가 삽입되는 관통 홀; 및a through hole formed between the upper surface and the lower surface and into which the inlet stopper is inserted; and
    상기 관통 홀의 측면과 상기 돌출턱 사이의 상기 하부면 상에 형성되고, 서로 이격되어 형성된 복수의 통기 홀을 포함하는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device comprising a plurality of ventilation holes formed on the lower surface between the side surface of the through hole and the protruding jaw and spaced apart from each other.
  5. 제3항에 있어서, According to claim 3,
    상기 진단 모듈 본체는 상기 유입구 마개 부재에 대응하는 위치에 형성된 누름 부재를 포함하고, The diagnostic module body includes a pressing member formed at a position corresponding to the inlet stopper member,
    상기 누름 부재는 상기 진단 모듈 본체의 개폐 동작에 의해 상기 유입구 마개 부재에 상기 가압력을 인가하는 일체형 분자 진단 장치.The pressing member applies the pressing force to the inlet stopper member by opening and closing the diagnostic module body.
  6. 제1항에 있어서, 상기 버퍼 튜브는The method of claim 1, wherein the buffer tube
    폴리프로필렌 및 폴리카보네이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 플라스틱 소재로 형성되는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device formed of a plastic material containing at least one of polypropylene and polycarbonate.
  7. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는The method of claim 1, wherein the cartridge
    전면과 후면을 포함하는 판 형태로 형성된 카트리지 몸체; 및A cartridge body formed in the form of a plate including front and rear surfaces; and
    상기 카트리지 몸체의 전면에 결합된 카트리지 홀더를 포함하는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device including a cartridge holder coupled to the front surface of the cartridge body.
  8. 제7항에 있어서, 상기 카트리지 몸체는The method of claim 7, wherein the cartridge body
    상기 카트리지 몸체의 전면에 형성되고, 상기 버퍼 튜브가 삽입되는 내부 공간을 포함하는 튜브 수용 몸체;a tube accommodating body formed on the front surface of the cartridge body and including an inner space into which the buffer tube is inserted;
    상기 버퍼 튜브의 바닥면과 접하는 상기 튜브 수용 몸체의 지지면에서 상기 카트리지 몸체의 후면을 관통하여 형성되는 유입구;an inlet formed through the rear surface of the cartridge body at the support surface of the tube receiving body in contact with the bottom surface of the buffer tube;
    상기 카트리지 몸체의 전면에 형성되고, 상기 유입구와 상기 반응 챔버 사이에 배치되는 유출구;an outlet formed on the front surface of the cartridge body and disposed between the inlet and the reaction chamber;
    상기 카트리지 몸체의 후면에 형성되고, 상기 유입구로부터 상기 유출구까지 상기 시료 용액을 이송시키는 상기 유체 채널;the fluid channel formed on the rear surface of the cartridge body and transporting the sample solution from the inlet to the outlet;
    상기 카트리지 몸체의 후면의 상기 유체 채널 내에 형성되어 상기 시료 용액을 수용하고, 미리 주입된 시약을 포함하며, 상기 일정 온도의 열을 공급받아 상기 핵산 증폭 반응을 수행하는 상기 반응 챔버; 및the reaction chamber formed in the fluid channel on the rear surface of the cartridge body to accommodate the sample solution, to contain a pre-injected reagent, and to perform the nucleic acid amplification reaction by receiving heat of the constant temperature; and
    상기 유출구에 삽입되어 공기는 통과시키고, 상기 시료 용액은 차단시키는 유출구 마개 부재를 포함하는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device comprising an outlet plug member inserted into the outlet to pass air and block the sample solution.
  9. 제8항에 있어서, 상기 유체 채널은The method of claim 8, wherein the fluid channel
    상기 유입구부터 상기 반응 챔버까지 형성된 제1 유로; 및a first flow path formed from the inlet to the reaction chamber; and
    상기 반응 챔버부터 상기 유출구까지 형성된 제2 유로를 포함하는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device comprising a second flow path formed from the reaction chamber to the outlet.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 유로는10. The method of claim 9, wherein the second flow path
    지그재그로 굴곡진 형태로 형성되는 일체형 분자 진단 장치.An all-in-one molecular diagnostic device formed in a zigzag curved shape.
  11. 제8항에 있어서, 상기 유출구 마개 부재는The method of claim 8, wherein the outlet stopper member
    다공성 폴리에틸렌 및 다공성 하이드로겔 중 적어도 어느 하나로 형성되는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device formed of at least one of porous polyethylene and porous hydrogel.
  12. 제8항에 있어서, 상기 튜브 수용 몸체는The method of claim 8, wherein the tube receiving body
    전면에 형성된 결합 홀; 및a coupling hole formed on the front; and
    상기 지지면 상에 형성되어 상기 버퍼 튜브의 바닥면을 천공시키는 천공 부재를 포함하는 일체형 분자 진단 장치. An integrated molecular diagnostic device comprising a piercing member formed on the support surface to pierce a bottom surface of the buffer tube.
  13. 제12항에 있어서, 상기 카트리지 홀더는13. The method of claim 12, wherein the cartridge holder
    상기 튜브 수용 몸체에 대면하는 내측면 상에 형성되고, 상기 버퍼 튜브의 삽입에 따른 슬라이딩 동작에 의해 탄성 변형되는 탄성 부재; 및an elastic member formed on an inner surface facing the tube receiving body and elastically deformed by a sliding operation according to insertion of the buffer tube; and
    상기 결합 홀에 대응하는 위치에 상기 탄성 부재로부터 돌출되어 형성되고, 기울어진 경사면을 갖는 결합 돌기를 포함하는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device comprising a coupling protrusion formed to protrude from the elastic member at a position corresponding to the coupling hole and having an inclined inclined surface.
  14. 제13항에 있어서,According to claim 13,
    상기 버퍼 튜브는 상기 결합 홀에 대응하는 위치의 외주면에 형성된 오목 홈을 포함하며,The buffer tube includes a concave groove formed on an outer circumferential surface at a position corresponding to the coupling hole,
    상기 결합 돌기는 상기 결합 홀에 삽입되어 상기 오목 홈에 걸림 결합되고, 상기 탄성 부재로부터 탄성 복원력을 제공받아 상기 버퍼 튜브를 가압하는 일체형 분자 진단 장치. The integrated molecular diagnostic device of
  15. 제7항에 있어서, 상기 카트리지는8. The method of claim 7, wherein the cartridge
    상기 반응 챔버 내의 상기 시료 용액의 수소 이온 농도를 감지하는 감지 수단을 포함하는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device comprising a sensing means for sensing the hydrogen ion concentration of the sample solution in the reaction chamber.
  16. 제15항에 있어서, 상기 감지 수단은16. The method of claim 15, wherein the sensing means
    상기 시료 용액에 접촉하고, 상기 시료 용액의 수소 이온 농도의 변화에 일정한 기준 전위를 갖는 기준 전극; 및a reference electrode contacting the sample solution and having a constant reference potential in response to a change in hydrogen ion concentration of the sample solution; and
    상기 기준 전극과 이격되어 상기 시료 용액과 접촉하고, 상기 시료 용액의 수소 이온 농도의 변화에 따라 변하는 감지 전위를 갖는 감지 전극을 포함하는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device including a sensing electrode spaced apart from the reference electrode, contacting the sample solution, and having a sensing potential that changes according to a change in the hydrogen ion concentration of the sample solution.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기준 전극은17. The method of claim 16, wherein the reference electrode
    Ag/AgCl으로 형성되는 일체형 분자 진단 장치.An all-in-one molecular diagnostic device formed of Ag/AgCl.
  18. 제16항에 있어서, 상기 기준 전극은17. The method of claim 16, wherein the reference electrode
    상기 반응 챔버의 개구면을 커버하는 판 형태로 형성되어 상기 카트리지 몸체에 결합되고, 상기 카트리지 몸체의 바닥면을 기준으로 연장되어 상기 진단 모듈 본체와 전기적으로 접촉하는 전극 단자면을 포함하는 일체형 분자 진단 장치. Integrated molecular diagnosis comprising an electrode terminal surface formed in a plate shape covering the opening surface of the reaction chamber, coupled to the cartridge body, and extending from the bottom surface of the cartridge body to electrically contact the diagnostic module body. Device.
  19. 제16항에 있어서, 상기 감지 전극은17. The method of claim 16, wherein the sensing electrode
    상기 반응 챔버의 내부 공간으로부터 상기 카트리지 몸체를 관통하여 형성되는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device formed from the inner space of the reaction chamber through the cartridge body.
  20. 제15항에 있어서, 상기 진단 모듈 본체는The method of claim 15, wherein the diagnostic module body
    상기 기준 전극 및 감지 전극 각각과 전기적으로 연결되고, 상기 감지 전극의 감지 전위를 검출하여 검출 신호를 생성하는 검출 모듈; 및a detection module electrically connected to each of the reference electrode and the detection electrode and generating a detection signal by detecting a detection potential of the detection electrode; and
    상기 검출 신호에 따라 상기 시료 용액 내의 수소 이온 농도의 변화를 판단하여 상기 진단 대상의 존재 여부를 진단하는 통합 제어 모듈을 포함하는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device comprising an integrated control module for diagnosing the existence of the diagnosis target by determining a change in the concentration of hydrogen ions in the sample solution according to the detection signal.
  21. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는The method of claim 1, wherein the cartridge
    폴리프로필렌, 폴리카보네이트 및 아크릴 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 투명한 플라스틱 소재로 형성되는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device comprising at least one of polypropylene, polycarbonate, and acryl and formed of a transparent plastic material.
  22. 제1항에 있어서, 상기 진단 모듈 본체는The method of claim 1, wherein the diagnostic module body
    일정 크기의 내부 공간을 포함하고, 상면에 상기 카트리지가 삽입되는 삽입 홀을 포함하는 하부 몸체와 상기 하부 몸체와 결합되어 상기 내부 공간을 개폐하는 개폐 몸체를 포함하는 몸체;A body including a lower body including an inner space of a predetermined size and an insertion hole into which the cartridge is inserted on an upper surface thereof, and an opening and closing body coupled to the lower body to open and close the inner space;
    상기 몸체의 내부 공간에 배치되고, 상기 삽입 홀에 대응하는 위치에 형성된 카트리지 삽입 홈을 통해 상기 카트리지와 탈착 결합되며, 상기 반응 챔버에 상기 일정 온도의 열을 공급하는 열 공급 모듈;a heat supply module disposed in the inner space of the body, detachably coupled to the cartridge through a cartridge insertion groove formed at a position corresponding to the insertion hole, and supplying heat of the constant temperature to the reaction chamber;
    상기 몸체의 내부 공간에 배치되어 상기 반응 챔버에 광을 조사하고, 상기 시료 용액의 색상 또는 형광 세기를 검출하여 검출 신호를 생성하는 검출 모듈; 및a detection module disposed in the inner space of the body to irradiate light into the reaction chamber and detect a color or fluorescence intensity of the sample solution to generate a detection signal; and
    상기 몸체의 내부 공간에 배치되고, 상기 검출 신호로부터 상기 핵산 증폭 반응에 의한 상기 시료 용액의 색상 또는 형광 세기의 변화를 판단하여 상기 진단 대상의 존재 여부를 진단하는 통합 제어 모듈을 포함하는 일체형 분자 진단 장치.Integrated molecular diagnosis including an integrated control module disposed in the inner space of the body and diagnosing the existence of the diagnosis target by determining a change in color or fluorescence intensity of the sample solution by the nucleic acid amplification reaction from the detection signal Device.
  23. 제22항에 있어서, 상기 검출 모듈은23. The method of claim 22, wherein the detection module
    상기 반응 챔버에 광을 조사하는 광원; 및a light source for radiating light to the reaction chamber; and
    상기 광이 조사된 상기 시료 용액의 색상 또는 형광 세기를 검출하여 상기 검출 신호를 생성하는 광 검출기를 포함하는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device comprising a photodetector generating the detection signal by detecting the color or fluorescence intensity of the sample solution irradiated with the light.
  24. 제22항에 있어서, 상기 통합 제어 모듈은The method of claim 22, wherein the integrated control module
    사용자 단말과 통신하고, 상기 진단 대상에 대한 진단 결과를 상기 사용자 단말에 전송하는 일체형 분자 진단 장치.An integrated molecular diagnostic device that communicates with a user terminal and transmits a diagnosis result for the diagnosis target to the user terminal.
  25. 시료 채취 도구를 이용하여 시료를 채취하는 단계;Collecting a sample using a sampling tool;
    상기 시료 채취 도구가 버퍼 튜브에 삽입되면, 상기 시료로부터 핵산을 추출하여 시료 용액을 준비하는 단계;preparing a sample solution by extracting nucleic acids from the sample when the sample collection tool is inserted into the buffer tube;
    상기 버퍼 튜브가 카트리지에 장착되고, 상기 카트리지가 진단 모듈 본체에 삽입된 상태로 상기 버퍼 튜브로부터 상기 시료 용액을 배출시켜 상기 카트리지에 형성된 유체 채널을 통해 반응 챔버로 이송하는 단계;discharging the sample solution from the buffer tube in a state where the buffer tube is mounted on the cartridge and the cartridge is inserted into the main body of the diagnostic module, and transferring the sample solution to a reaction chamber through a fluid channel formed in the cartridge;
    상기 반응 챔버에 일정 온도의 열을 가하여 핵산 증폭 반응을 수행하는 단계; 및performing a nucleic acid amplification reaction by applying heat of a certain temperature to the reaction chamber; and
    상기 진단 모듈 본체를 통해 상기 핵산 증폭 반응을 검출하여 진단 대상의 존재 여부를 진단하는 단계를 포함하는 일체형 분자 진단 장치를 이용한 분자 진단 방법.A molecular diagnosis method using an integrated molecular diagnosis device comprising the step of diagnosing the presence or absence of a diagnosis target by detecting the nucleic acid amplification reaction through the diagnosis module body.
  26. 제25항에 있어서, 상기 시료 용액을 준비하는 단계는The method of claim 25, wherein preparing the sample solution
    상기 버퍼 튜브에 미리 주입된 버퍼 용액에 상기 시료 채취 도구가 침지된 상태에서 상기 버퍼 튜브를 흔드는 동작에 의해 상기 시료의 세포막을 파괴시켜 상기 핵산을 추출하는 단계를 포함하는 일체형 분자 진단 장치를 이용한 분자 진단 방법.Molecules using an integrated molecular diagnostic device comprising the step of extracting the nucleic acid by destroying the cell membrane of the sample by shaking the buffer tube in a state where the sample collection tool is immersed in the buffer solution injected in advance into the buffer tube diagnostic method.
  27. 제25항에 있어서, 상기 시료 용액을 이송하는 단계는The method of claim 25, wherein the step of transferring the sample solution
    상기 버퍼 튜브의 바닥면을 천공시켜 상기 시료 용액을 상기 버퍼 튜브로부터 배출시키는 단계; 및Discharging the sample solution from the buffer tube by puncturing the bottom surface of the buffer tube; and
    상기 유체 채널의 양단에 연결된 유입구 및 유출구에 공기를 유입시키는 단계를 포함하는 일체형 분자 진단 장치를 이용한 분자 진단 방법.A molecular diagnosis method using an integrated molecular diagnosis device comprising the step of introducing air into an inlet and an outlet connected to both ends of the fluid channel.
  28. 제27항에 있어서, 상기 유입구에 공기를 유입시키는 단계는28. The method of claim 27, wherein introducing air into the inlet
    상기 카트리지가 삽입된 이후 상기 진단 모듈 본체의 닫힘 동작에 의해 상기 버퍼 튜브를 개폐시키는 개폐 몸체에 형성된 복수의 통기 홀을 개방시키는 단계를 포함하는 일체형 분자 진단 장치를 이용한 분자 진단 방법.and opening a plurality of ventilation holes formed in an opening and closing body for opening and closing the buffer tube by a closing operation of the diagnostic module body after the cartridge is inserted.
  29. 제28항에 있어서,According to claim 28,
    상기 복수의 통기 홀은 상기 개폐 몸체를 관통하는 유입구 마개 부재에 의해 닫힌 상태이고, 상기 진단 모듈 본체의 닫힘 동작에 의해 상기 진단 모듈 본체에 형성된 누름 부재가 상기 유입구 마개 부재를 가압하면 개방되는 일체형 분자 진단 장치를 이용한 분자 진단 방법.The plurality of ventilation holes are closed by an inlet stopper member penetrating the opening and closing body, and are opened when a pressing member formed on the diagnostic module body presses the inlet stopper member by the closing operation of the diagnostic module body. Molecular diagnosis method using a diagnostic device.
  30. 제25항에 있어서, 상기 진단 대상의 존재 여부를 진단하는 단계는The method of claim 25, wherein diagnosing whether or not the diagnosis target exists
    상기 반응 챔버에 광을 조사하는 단계;irradiating light into the reaction chamber;
    상기 시료 용액의 색 또는 형광 세기를 검출하는 단계; 및detecting the color or fluorescence intensity of the sample solution; and
    상기 핵산 증폭 반응의 전과 후에 상기 색 또는 형광 세기의 변화 여부를 판단하는 단계를 포함하는 일체형 분자 진단 장치를 이용한 분자 진단 방법.A molecular diagnosis method using an integrated molecular diagnosis device comprising the step of determining whether the color or fluorescence intensity is changed before and after the nucleic acid amplification reaction.
  31. 제25항에 있어서, 상기 진단 대상의 존재 여부를 판단하는 단계는The method of claim 25, wherein the step of determining whether the diagnosis target exists
    상기 반응 챔버 내의 상기 시료 용액의 수소 이온 농도에 따라 기준 전위를 기준으로 변하는 감지 전위를 검출하여 검출 신호를 생성하는 단계; 및generating a detection signal by detecting a sensing potential that changes based on a reference potential according to the hydrogen ion concentration of the sample solution in the reaction chamber; and
    상기 검출 신호에 따라 상기 시료 용액 내의 수소 이온 농도의 변화를 판단하는 단계를 포함하는 일체형 분자 진단 장치를 이용한 분자 진단 방법.A molecular diagnosis method using an integrated molecular diagnosis device comprising the step of determining a change in the concentration of hydrogen ions in the sample solution according to the detection signal.
  32. 제31항에 있어서, 상기 기준 전위는32. The method of claim 31, wherein the reference potential is
    상기 반응 챔버의 개구면을 커버하는 판 형태로 형성되어 상기 시료 용액과 접촉하는 기준 전극이 갖는 전위 레벨인 일체형 분자 진단 장치를 이용한 분자 진단 방법.A molecular diagnosis method using an integrated molecular diagnosis device, which is a potential level of a reference electrode formed in a plate shape covering an opening surface of the reaction chamber and contacting the sample solution.
  33. 제32항에 있어서, 상기 기준 전극은33. The method of claim 32, wherein the reference electrode
    Ag/AgCl으로 형성되는 일체형 분자 진단 장치를 이용한 분자 진단 방법.A molecular diagnostic method using an integrated molecular diagnostic device formed of Ag/AgCl.
  34. 제32항에 있어서, 상기 감지 전위는33. The method of claim 32, wherein the sense potential is
    상기 기준 전극과 이격되어 상기 반응 챔버 내의 시료 용액과 접촉하고, 상기 반응 챔버의 내부 공간으로부터 상기 카트리지를 관통하여 형성된 감지 전극이 갖는 전위 레벨인 일체형 분자 진단 장치를 이용한 분자 진단 방법.A molecular diagnosis method using an integrated molecular diagnosis device, which is a potential level of a sensing electrode formed from an inner space of the reaction chamber and passing through the cartridge while being spaced apart from the reference electrode and in contact with the sample solution in the reaction chamber.
  35. 제34항에 있어서, 상기 감지 전극은35. The method of claim 34, wherein the sensing electrode
    ITO 및 SiO2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 산화물 소재로 형성되는 일체형 분자 진단 장치를 이용한 분자 진단 방법.A molecular diagnosis method using an integrated molecular diagnosis device formed of a metal oxide material containing at least one of ITO and SiO 2 .
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