CN116064230A - 一体型分子诊断装置 - Google Patents

一体型分子诊断装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116064230A
CN116064230A CN202210151533.4A CN202210151533A CN116064230A CN 116064230 A CN116064230 A CN 116064230A CN 202210151533 A CN202210151533 A CN 202210151533A CN 116064230 A CN116064230 A CN 116064230A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cartridge
diagnostic device
molecular diagnostic
sample solution
integrated molecular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210151533.4A
Other languages
English (en)
Inventor
李椈宁
李弦永
赵相奎
洪童基
千正训
姜柱声
姜慧林
尹瑞振
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weizi Biological Co ltd
Original Assignee
Weizi Biological Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020210151223A external-priority patent/KR20230065548A/ko
Priority claimed from KR1020220005099A external-priority patent/KR20230065121A/ko
Application filed by Weizi Biological Co ltd filed Critical Weizi Biological Co ltd
Publication of CN116064230A publication Critical patent/CN116064230A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING 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
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/70—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving virus or bacteriophage
    • C12Q1/701—Specific hybridization probes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A61B10/0045—Devices for taking samples of body liquids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A61B10/02—Instruments for taking cell samples or for biopsy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5082—Test tubes per se
    • B01L3/50825—Closing or opening means, corks, bungs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING 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
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806—Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0684—Venting, avoiding backpressure, avoid gas bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/16—Reagents, handling or storing thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/02—Identification, exchange or storage of information
    • B01L2300/023—Sending and receiving of information, e.g. using bluetooth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/04—Closures and closing means
    • B01L2300/041—Connecting closures to device or container
    • B01L2300/043—Hinged closures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0663—Whole sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0672—Integrated piercing tool
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0883—Serpentine channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/12—Specific details about materials
    • B01L2300/123—Flexible; Elastomeric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0677—Valves, specific forms thereof phase change valves; Meltable, freezing, dissolvable plugs; Destructible barriers
    • B01L2400/0683—Valves, specific forms thereof phase change valves; Meltable, freezing, dissolvable plugs; Destructible barriers mechanically breaking a wall or membrane within a channel or chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5029—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures using swabs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING 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
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

本发明涉及一体型分子诊断装置，其包括：缓冲管，插入有采取试样的采样工具，生成包含从采取的试样中提取的核酸的试样溶液；卡盒，与缓冲管结合来接收试样溶液，通过流体通道向反应腔室移送试样溶液，接收规定温度的热量来进行核酸扩增反应；以及诊断模块本体，以能够装拆的方式与卡盒结合来向反应腔室供应上述规定温度的热量，通过检测核酸扩增反应来诊断是否存在诊断对象。

Description

一体型分子诊断装置
技术领域
本发明涉及一体型分子诊断装置，更详细地，涉及如下一体型分子诊断装置：可以使使用人员的介入最小化，从而通过一个装置来进行从采取的试样的预处理到分子诊断的操作，并且可以制造为小尺寸来实现现场诊断。
支持本发明的韩国国家研究开发事业如下。
课题固有编号：1465032760
课题编号：HW20C2068
部门名称：保健福祉部
课题管理(专门)机构名称：韩国保健产业振兴院
研究事业名称：传染病防疫技术开发事业
研究课题名称：开发可在现场迅速诊断的试样预处理一体型LAMP方式的分子诊断仪器
贡献率：1/1
课题执行机构名称：(株)Wizbiosolutions
研究时间：2020年09月01日～2023年02月28日
背景技术
通常，在分子诊断方法中，直接检测有害菌或病毒的基因，与免疫诊断方法相比，准确性高，可以更为准确地诊断感染病原菌。然而，分子诊断方法依次进行采样、细胞破坏、核酸提取及核酸扩增工序，因此过程相对复杂，结果的导出约需30分钟至2小时的较长时间。
因此，正在进行缩短分子诊断方法的检查时间、迅速对用于现场检查(即时检验(Point Of Care Testing；POCT))的试样进行预处理的研究。通常，试样预处理为通过聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction；PCR)扩增细胞内的核酸(脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)等)并提取的过程，以去除妨碍或抑制扩增反应的成分并以高纯度纯化目标核酸。
传统的试样预处理方法为利用离心机来提取核酸的方式，但近来正在开发不使用离心机而使试样预处理过程自动化的技术。由此，通过一个诊断装置进行从试样预处理到分子诊断的卡盒一体型分子诊断装置已实现商品化。
通常，卡盒一体型分子诊断装置为了从试样预处理到扩增过程中移送试样而利用阀或马达来以机械方法控制流体。因此，卡盒的结构或控制方法很复杂。除上述方式外，还有利用电湿润(electrowetting)方法来控制小体积流体的方式，但需要制作电极阵列，卡盒的成本昂贵，而且诊断结果的可靠性相对较低。
发明内容
本发明的一实施例提供如下一体型分子诊断装置：可以使使用人员的介入最小化，从而通过一个装置来进行从采取的试样的预处理到分子诊断的操作，并且可以制造为小尺寸来实现现场诊断。
在实施例中，一体型分子诊断装置包括：缓冲管，插入有采取试样的采样工具，生成包含从采取的上述试样中提取的核酸的试样溶液；卡盒，与上述缓冲管结合来接收上述试样溶液，通过流体通道向反应腔室移送上述试样溶液来进行核酸扩增反应；以及诊断模块本体，以能够装拆的方式与上述卡盒结合来向上述反应腔室供应规定温度的热量，通过检测上述核酸扩增反应来诊断是否存在诊断对象。
所公开的技术可以具有如下效果。但并不意味着特定实施例必须包括如下全部效果，或者只包括如下效果，所公开的技术的发明要求保护范围不应解释为受其限制。
本发明一实施例的一体型分子诊断装置可以使使用人员的介入最小化，从而通过一个装置来进行从采取的试样的预处理到分子诊断的操作，并且可以制造为小尺寸来实现现场诊断。
附图说明
图1为示出本发明一实施例的分子诊断系统的框图。
图2为示出图1所示的一体型分子诊断装置的一实施例的图。
图3a至图3c为用于说明图1所示的缓冲管的图。
图4a至图4c为用于说明图3所示的开闭本体的图。
图5为用于说明图1所示的卡盒的图。
图6a至图6d为用于说明图5所示的卡盒本体的图。
图7a及图7b为用于说明图5所示的卡盒支架的图。
图8为用于说明图1所示的诊断模块本体的框图。
图9为用于说明图8所示的本体的图。
图10为用于说明图8所示的热供应模块的图。
图11为用于说明图8所示的检测模块的图。
图12为示出本发明一实施例的分子诊断方法的流程图。
图13为用于说明缓冲管的流入口盖部件的移动操作的图。
图14为用于说明试样溶液的移动路径的图。
图15a及图15b为用于说明诊断结果的图。
图16为示出图1所示的一体型分子诊断系统的另一实施例的图。
图17a至图17c为用于说明图16所示的卡盒的图。
图18为用于说明图16所示的诊断模块本体的图。
图19为用于说明图18所示的热供应模块的图。
图20a及图20b为用于说明图18所示的检测模块的图。
图21为用于说明从图18所示的检测模块输出的检测信号的图。
具体实施方式
有关本发明的说明仅为用于结构性及功能性说明的实施例，本发明的发明要求保护范围不应解释为限定于本文中所说明的实施例。即，实施例可以进行多种变更并具有多种实施方式，因此，应该理解的是，本发明的发明要求保护范围包括能够实现技术思想的同等技术方案。并且，本发明提出的目的或者效果并不意味着特定实施例必须包括上述目的或效果，或者只包括上述目的或效果，本发明的发明要求保护范围不应理解为限定于这些实施例。
另一方面，本申请中记述的术语的含义应理解为如下含义。
“第一”、“第二”等术语用于将一个结构要素区别于其他结构要素，而不是要通过这些术语限定发明要求保护范围。例如，第一结构要素可以命名为第二结构要素，同样，第二结构要素也可以命名为第一结构要素。
应该理解的是，当提及某结构要素与其他结构要素“连接”时，可以与该其他结构要素直接连接，也可以在中间存在其他结构要素。相反，当提及某结构要素与其他结构要素“直接连接”时，应理解为中间不存在其他结构要素。另一方面，用于说明结构要素之间的关系的表达，即“……之间”和“就在……之间”或者“与……相邻”和“与……直接相邻”等术语也应以相同的方式解释。
除非在文脉上明确另行定义，否则单数的表达应理解为包括复数的表达，“包括”或“具有”等术语用于指定所实施的特征、数字、步骤、操作、结构要素、部件或它们的组合的存在，而不应理解为预先排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、操作、结构要素、部件或它们的组合的存在或者附加可能性。
各步骤中的识别符号(例如a、b、c等)是为便于说明而使用的，而不是用于说明各步骤的顺序，除非在文脉上明确记载了各步骤的特定顺序，否则能够以与所标明的顺序不同的方式进行。即，各步骤能够以所标明的顺序相同地进行，也可以实质上同时进行，也能够以相反的顺序进行。
本发明能够以在计算机可读记录介质中计算机可读代码实现，计算机可读记录介质包括存储有可以通过计算机系统读取的数据的所有种类的记录装置。计算机可读记录介质的例有只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、只读光盘(CD-ROM)、磁带、软盘、光数据存储装置等。并且，计算机可读记录介质可以分散于通过网络连接的计算机系统中，能够以分散的方式存储计算机可读代码来运行。
除非另有定义，否则在此使用的所有术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。通常所使用的词典中定义的术语应解释为与相关技术的叙述的含义一致，除非在本申请中明确定义，否则不可赋予理想或归于形式上的含义。
图1为示出本发明一实施例的分子诊断系统的框图，图2为示出图1所示的一体型分子诊断装置的一实施例的图。
参照图1及图2，本发明一实施例的集成分子诊断系统可以包括一体型分子诊断装置1及用户终端2。一体型分子诊断装置1可以通过网络与用户终端2通信。其中，网络可以包括有线通信网；无线局域网、无线网络通信技术(Wi-Fi)、蓝牙、紫蜂等无线通信网或者2G、3G、4G、5G、长期演进技术(LTE)等多种移动通信网。
一体型分子诊断装置1可以自动对从检查对象使用人员采取并注入的试样进行预处理，可以实时诊断试样中是否存在诊断对象。本发明一实施例的诊断对象可以为呼吸系统疾病病原菌。例如，诊断对象可以为呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus；RSV)、新型冠状病毒肺炎(COVID-19)、德尔塔新型冠状病毒肺炎等呼吸系统疾病的病原菌分子。一体型分子诊断装置1可以向用户终端2传送诊断结果。
一体型分子诊断装置1可以包括采样工具100、缓冲管200、卡盒300及诊断模块本体400。其中，采样工具100、缓冲管200及卡盒300为一次性，使用后可以废弃处理。采样工具100从检查对象使用人员采取试样。采样工具100可以为了诊断呼吸系统疾病病原菌而从检查对象使用人员的鼻腔或口腔内壁的黏膜采取试样。采样工具100可以由易于从检查对象使用人员采取试样的形态及材质形成，例如，可以形成为能够插入检查对象使用人员的鼻腔或口腔的棉棒形态。
缓冲管200包含预先注入的缓冲溶液，收容采样工具100并将其浸渍于缓冲溶液。其中，缓冲溶液为作为破坏细胞膜时所使用的缓冲溶液的裂解缓冲液(lysis buffer)，可以混合有用于提高裂解效率的微粒子并预先注入缓冲管200中。
缓冲管200通过从由采样工具100采取的试样中提取核酸来生成试样溶液。通常，破坏试样的细胞膜的方法有调节缓冲溶液的pH值的化学方式，或者通过将缓冲溶液加热至规定温度(60℃～95℃)引起蛋白质变性来去除大蛋白质分子的方式，或者利用超声波来施加物理冲击的方式等。
相比于血液或其他试样，呼吸系统病原菌试样的杂质少，本发明的一实施例采用通过摇动缓冲管200的操作向试样施加物理冲击来破坏细胞膜的方式。即，缓冲管200在插入采样工具100并密封的状态与缓冲溶液一同摇动，可以通过摇动的操作破坏试样的细胞膜来提取核酸。本发明的一实施例不限定于此，可以通过混用加热缓冲溶液或者利用超声波施加物理冲击的方法中的至少一种来提取核酸。
缓冲管200插入安装于卡盒300，可向卡盒300提供提取核酸的试样溶液。缓冲管200可以在插入卡盒300时通过底面的穿孔向外部排出试样溶液。为此，缓冲管200可以由耐化学性优秀的、不坚硬的塑料材料形成。例如，缓冲管200可以由聚丙烯(Polypropylene；PP)或者聚碳酸酯(polycarbonate；PC)等形成。
卡盒300与缓冲管200结合来接收从缓冲管200供应的试样溶液。卡盒300通过至少一个流体通道提取定量的试样溶液并与预先注入的试剂混合，接收从诊断模块本体400供应的规定温度的热量来进行核酸扩增反应。
其中，试剂用于扩增试样溶液中所包含的核酸来检测诊断对象，能够以冷冻干燥的状态预先注入于卡盒300。卡盒300可以由耐化学性优秀的、不坚硬的透明塑料材料形成。例如，卡盒300可以由聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、丙烯酸(acryl)等形成。
诊断模块本体400以能够装拆的方式与卡盒300结合，可以根据预设的操作条件向卡盒300供应核酸扩增反应所需的规定温度的热量，可以检测通过核酸扩增反应变化的试样溶液的颜色或者荧光强度来诊断是否存在诊断对象。其中，操作条件可以设定为：卡盒300插入于诊断模块本体400内后，试样溶液在卡盒300内与试剂混合来处于完成用于进行核酸扩增反应的状态。
诊断模块本体400可以由用户终端2控制，可以通过与用户终端2通信来传送有关诊断对象的诊断结果。即，本发明一实施例的一体型分子诊断装置1可以省略使用人员将试样溶液移到卡盒300并装在卡盒300等的过程，可以在使使用人员的介入最小化的状态下通过一个装置实现采样、核酸提取及扩增的预处理过程及诊断过程。
用户终端2可以通过与一体型分子诊断装置1通信来控制一体型分子诊断装置1的操作。用户终端2可以接收从一体型分子诊断装置1提供的诊断结果来在画面中示出。其中，诊断结果可以显示为阴性(negative)或者阳性(positive)。并且，用户终端2可以提供示出诊断所需时间及诊断结果的画面。用户终端2可以将诊断场所、日期、诊断时间等与诊断结果一同传送到数据库并存储。其中，数据库可位于用户终端2的内部或外部，可以通过单独的服务器管理。
用户终端2可以为使用一体型分子诊断装置1的使用人员所使用的计算装置。例如，用户终端2可以为智能手机、平板电脑(PC)、台式电脑、笔记本电脑等计算装置，但不限定于此。可以在用户终端2设置与一体型分子诊断装置1联动的应用程序。
图3a至图3c为用于说明图1所示的缓冲管的图，图4a至图4c为用于说明图3所示的开闭本体的图。其中，图3c为示出图1所示的缓冲管与图5所示的卡盒本体结合的状态的侧面剖面图，图4b为图4a所示的开闭本体的仰视图，图4c为图4a所示的开闭本体的俯视图。
参照图3a，缓冲管200可以包括管本体210、开闭本体220及流入口盖部件230。管本体210形成为圆筒形状，包括收容缓冲溶液的内部空间。管本体210可以通过开闭本体220开放上端来在内部空间收容采样工具100。
其中，管本体210的上端可以使用密封膜(sealing film)(未图示)密封，密封膜可以在分子诊断检查时去除。管本体210可以包括在外周面形成的台阶部211及凹槽213来与卡盒300卡定结合。台阶部211以直径比管本体210的直径相对大的方式形成。台阶部211可以在管本体210安装于卡盒300时与卡盒支架330的插入孔331卡定结合来防止管本体210脱离。
凹槽213以直径比管本体210的直径相对小的方式沿着外周面形成。凹槽213形成于与卡盒支架330的结合突起335相对应的位置来与结合突起335卡定结合。由此，管本体210借助弹性部件333向结合突起335提供的的弹力而被施压为插入卡盒300的状态。因此，缓冲管200可以与卡盒300一同固定。
而且，如图3b所示，管本体210可以在底面上包括防反流部215。其中，防反流部215从管本体210的底面突出形成，可以形成为环形状。防反流部215可以由比管本体210的底面窄的宽度形成。如图3c所示，防反流部215可以由当管本体210与卡盒300结合时阻隔流入口313的一部分的高度形成。并且，优选地，防反流部215的外径可以由与管收容本体311的支撑部311c的内径相同的大小形成。
由此，当排出管本体210内部所收容的试样溶液时，试样溶液的移动通过流入口313仅传递到多个流体通道315，而限制流向管本体210的外壁与卡盒300的内壁之间。因此，可以防止试样溶液沿着管本体210的外侧面反流。并且，管本体210的外侧面不与试样溶液接触，从而可以防止可能存在于管本体210的外壁的污染源与试样溶液接触。
开闭本体220结合于管本体210的上端来开闭管本体210的内部空间。如图4a至图4c所示，开闭本体220可以包括凹凸纹221、凸台223、贯通孔225、多个通气孔227及卡定部229。凹凸纹221在开闭本体220的上部面形成，可以在开闭操作及将缓冲管200插入于卡盒300的过程中使使用人员的手的接触面积最小化来防止试样的污染。
凸台223从开闭本体220的底面突出，形成环形状来使外周面插入于管本体210的内周面。贯通孔225贯通与开闭本体220的中央区域相对应的上部面和下部面来形成。
多个通气孔227分别在贯通孔225的侧面与凸台223之间的开闭本体220的下部面上形成。多个通气孔227可相互隔开规定间距来形成。
卡定部229在贯通孔225的侧面向内侧方向弯曲来支撑流入口盖部件230。其中，在流入口盖部件230移动时，卡定部229的弯曲面在通过流入口盖部件230传递的加压力的作用下发生形态变形，能够以使流入口盖部件230的移动停止的状态支撑流入口盖部件230。
流入口盖部件230通过插入于开闭本体220的贯通孔225来密封管本体210的内部空间。其中，流入口盖部件230可以被卡定部229支撑。流入口盖部件230通过诊断模块本体400的开闭操作被施压，向管本体210的内部空间方向移动来使多个通气孔227开放。即，流入口盖部件230通过诊断模块本体400的开闭操作来形成使空气通过内部空间的空气流入路径。
流入口盖部件230可以由能够使空气通过并可阻隔试样溶液(或者缓冲溶液)的材料形成。即，流入口盖部件230可以由疏水性(hydrophobic)材料形成，即使倒置缓冲管200或者卡盒300，试样溶液也不会向外部流出，能够以可发挥塞子功能的规定长度形成。
图5为用于说明图1所示的卡盒的一实施例的图，图6a至图6d为用于说明图5所示的卡盒本体的图，图7a及图7b为用于说明图5所示的卡盒支架的图。其中，图6c为图6a所示卡盒本体的俯视图，图6d为根据图6a的A-A`切割线示出的剖视图。
参照图5，卡盒300可以包括卡盒本体310、多个流出口盖部件320及卡盒支架330。其中，如图6a至图6d所示，卡盒本体310形成包括前部面与后部面的板形态，可以包括管收容本体311、流入口313、多个流体通道315、多个反应腔室317及多个流出口319。
管收容本体311形成为在卡盒本体310的前部面突出的形态，包括上端开放以供缓冲管200插入的内部空间。其中，内部空间形成与缓冲管200相同的形态及大小，可以在管本体210与卡盒300结合时以只允许试样溶液向流入口313流动的方式加以限制。
管收容本体311可以包括结合孔311a、穿孔部件311b及支撑部311c。其中，结合孔311a可以在与卡盒支架330的结合突起335相对应的位置贯通管收容本体311的前部面来形成。
穿孔部件311b形成在管收容本体311的支撑面上，可以利用借助插入缓冲管200的操作而施加的压力来使缓冲管200的底面穿孔。穿孔部件311b可以从管收容本体311的支撑面向上侧突出，能够以具有尖锐的端部的方式形成。
支撑部311c可以沿除流入口313以外的管收容本体311的内侧面向内部空间方向突出形成，以管收容本体311的支撑面为基准，能够以规定高度形成。即，支撑部311c可以形成为环绕管收容本体311的支撑面的环形形态。
支撑部311c在管本体210插入于管收容本体311的内部空间时支撑管本体210的防反流部215。即，以防反流部215的外侧面与支撑部311c的内侧面相接的方式结合，由此，以使试样溶液仅向流入口313流动的方式加以限制。
流入口313在管收容本体311的支撑面贯通卡盒本体310的后部面来形成。流入口313使从缓冲管200的底面排出的试样溶液分别流入至多个流体通道315。
多个流体通道315分别在卡盒本体310的后部面形成，可将试样溶液从流入口313经由相对应的反应腔室317移送到相对应的流出口319。其中，多个流体通道315可以分别包括第一流路315a及第二流路315b。
第一流路315a可以从流入口313分别向多个反应腔室317分支形成。第二流路315b可以在相对应的反应腔室317与流出口319之间形成。第二流路315b可以形成其平面形态以之字形弯曲的形态来增加流体阻力。由此，可以增加通过第二流路315b流动的试样溶液的流体阻力来保持恒定的移动速度。
多个反应腔室317分别在卡盒本体310的后部面形成，来收容分别通过多个流体通道315移送的试样溶液。其中，多个反应腔室317可以分别包含预先注入的试剂，接收从诊断模块本体400供应的规定温度的热量来对试样溶液进行核酸扩增反应。多个反应腔室317可以分别以能够收容规定量的试样溶液的大小形成。
本发明的一实施例举例说明了多个反应腔室317为3个的情况，但本发明的一实施例不限定于此，反应腔室317可以根据目标诊断对象的数量来增减。
多个流出口319分别形成在卡盒本体310的前部面，形成在相对应的反应腔室317与管收容本体311之间。即，可以通过使多个流出口319分别位于相对应的反应腔室317的更上侧来保持多个反应腔室317内装满试样溶液的状态。
另一方面，本发明一实施例的卡盒本体310还可以在后部面包括用于密封流入口313、多个流体通道315及多个反应腔室317的密封部件(未图示)。密封部件可以由透明且薄的膜形成。
多个流出口盖部件320分别插入于多个流出口319。多个流出口盖部件320可以分别使空气通过并阻隔分别在多个流体通道315流动的试样溶液的排出。多个流出口盖部件320可以分别由多孔材料，例如由聚乙烯(Porous polyethylene)或者多孔水凝胶(Poroushydrogel)材料形成。因此，可以使试样溶液不向外部排出，并保持在多个流体通道315内停止流动的状态。
卡盒支架330结合于卡盒本体310的前部面，使缓冲管200固定在卡盒本体310内。如图7a及图7b所示，卡盒支架330包括供卡盒本体310插入的内部空间，可以包括插入孔331、弹性部件333及结合突起335。
插入孔331形成在与管收容本体311的上端相对应的位置来使管收容本体311的内部空间露出。弹性部件333为板弹簧，形成在与管收容本体311相向的内侧面上。弹性部件333通过插入缓冲管200的滑动操作发生弹性变形来向结合突起335提供弹力。
结合突起335在与管收容本体311的结合孔311a相对应的位置从弹性部件333突出形成，插入于结合孔311a内。结合突起335具有倾斜的倾斜面，可以在倾斜面的末端最大程度地引导弹性部件333的弹性变形，来增加由弹性部件333的恢复引起的弹性恢复力。当结合突起335通过插入缓冲管200的滑动操作到达凹槽213时，接收从弹性部件333提供的弹性恢复力，伴随“咔嚓”的声音卡定紧固于凹槽213。
即，可以通过结合突起335与凹槽213卡定结合时发出的“咔嚓”声知道管本体210在正确位置与卡盒本体310完全结合。而且，结合突起335在使缓冲管200与卡盒本体310结合为一体并一次性紧固后，使缓冲管200不再从卡盒本体310分离。
图8为用于说明图1所示的诊断模块本体的框图，图9为用于说明图8所示的本体的图，图10为用于说明图8所示的热供应模块的图，图11为用于说明图8所示的检测模块的图。
参照图8，诊断模块本体400可以包括本体410、热供应模块420、检测模块430、电源模块440、感测模块450及集成控制模块460。本体410收容卡盒300、热供应模块420、检测模块430、电源模块440及集成控制模块460。如图9所示，本体410可以包括下部本体411及开闭本体413。下部本体411可以形成四边形形态，包括规定大小的内部空间。下部本体411可以包括插入孔411a。插入孔411a形成于下部本体411的上表面，能够形成为与卡盒300相对应的形态及大小，以便插入卡盒300。
开闭本体413与下部本体411结合来开闭下部本体411的内部空间。开闭本体413可以包括按压部件413a。按压部件413a从与下部本体411的上表面相对应的内部表面突出形成，可以在与缓冲管200的流入口盖部件230相对应的位置形成。按压部件413a可以通过对流入口盖部件230施压来使其移动。
热供应模块420以能够装拆的方式与卡盒300结合，通过集成控制模块460的控制分别向多个反应腔室317供应核酸扩增反应所需的规定温度的热量。
如图10所示，热供应模块420可以包括热传导本体421及发热单元423。热传导本体421与卡盒300结合，接收从发热单元423供应的规定温度的热量来向卡盒300传递。热传导本体421收容卡盒300及发热单元423，可以包括卡盒插入槽421a、多个第一孔421b及多个第二孔421c。
卡盒插入槽421a在与下部本体411的插入孔411a相对应的位置形成，能够以内面与包括多个反应腔室317的区域的卡盒300的前部面、后部面及底面相接的方式形成。
多个第一孔421b分别贯通卡盒插入槽421a的一侧内面来形成。多个第一孔421b可以分别在与多个反应腔室317相对应的位置形成。
多个第二孔421c分别贯通卡盒插入槽421a的底面来形成。多个第二孔421c可以分别在与多个反应腔室317相对应的位置形成。
发热单元423配置于热传导本体421内，产生规定温度的热量。发热单元423可以包括电阻加热器、热电器件等。
本发明的一实施例并不限定于此，热供应模块420还可以包括向外部释放热传导本体421的热量的散热器等。
检测模块430与热供应模块420相邻配置，通过集成控制模块460的控制分别向多个反应腔室317照射光，检测分别通过多个反应腔室317的光来生成检测信号。
如图11所示，检测模块430可以包括多个光源431及多个光检测仪433。多个光源431可以分别通过集成控制模块460的控制分别向多个反应腔室317照射光。多个光源431可以分别由发光二极管(Light emitting diode；LED)或者激光二极管(laser diode；LD)形成。
其中，多个光源431可以分别与热传导本体421的多个第二孔421c相邻配置。多个光源431可以分别以卡盒300为基准以分别与多个光检测仪433水平的方向或垂直的方向配置。本发明的一实施例示出多个光源431分别以与多个光检测仪433垂直的方向配置的例，但本发明的一实施例不限定于此，多个光源431可以分别以卡盒300为基准以分别与多个光检测仪433水平的方向配置。
优选地，在光检测仪433检测试样溶液颜色的情况下，光源431可以配置于与光检测仪433水平的方向，在光检测仪433检测试样溶液荧光的情况下，光源431可以配置于与光检测仪433垂直的方向。
多个光检测仪433可以分别检测通过各个反应腔室317的光来生成检测信号并向集成控制模块460传送。多个光检测仪433可以分别配置于多个反应腔室317的对面。多个光检测仪433可以分别与热传导本体421的多个第一孔421b相邻配置。其中，多个光检测仪433可以分别包括如光电二极管(photodiode；PD)、光电倍增管(photo multiplier tube；PMT)、光电晶体管或者电荷耦合器件(CCD，charge-coupled device)或互补性氧化金属半导体(CMOS，complementary metal-oxide semiconductor)的图像传感器。
电源模块440可以分别向热供应模块420、检测模块430及集成控制模块460供应电源。电源模块440可以包括电池、电源按键、电源端子等。
感测模块450可以通过感测本体410的关闭状态来生成开闭感测信号，可以通过感测热供应模块420的温度来生成温度感测信号。感测模块450可以包括支撑开闭本体413的板簧部件(未图示)、压力传感器(未图示)及温度传感器(未图示)。
感测模块450可以通过压力传感器感测在关闭开闭本体413时从板簧部件产生的弹力来生成开闭感测信号。并且，感测模块450可以通过温度传感器感测热供应模块420的温度来生成温度感测信号。
集成控制模块460可以根据从检测模块430传送的检测信号及开闭感测信号判断是否满足预设的操作条件。具体地，集成控制模块460可以根据检测信号判断是否插入于卡盒300及试样溶液是否传送到多个反应腔室317内。即，本发明一实施例的集成控制模块460可以通过将检测模块430用作用于判断卡盒300是否插入于本体410的传感器以及用于判断试样溶液是否注入于各反应腔室317内的传感器来判断操作条件。
并且，集成控制模块460可以根据开闭感测信号判断本体410是否开闭。即，在已插入卡盒300并将试样溶液移送到多个反应腔室317内且本体410处于关闭状态的情况下，集成控制模块460可以判断为满足所有操作条件。
若满足操作条件，则集成控制模块460通过热供应模块420分别向多个反应腔室317供应核酸扩增反应所需的规定温度的热量。集成控制模块460可以根据温度感测信号将热供应模块420的温度控制在恒定水平内。
当分别向多个反应腔室317供应规定温度的热量时，集成控制模块460从多个反应腔室317的各个试样溶液检测核酸扩增反应引起的颜色或者荧光强度的变化来诊断是否存在诊断对象。集成控制模块460可以与用户终端2通信来传送有关诊断对象的诊断结果。集成控制模块460可以由用户终端2来控制，可以通过印刷电路板(PCB，Printed CircuitBoard)来实现。
图12为示出本发明一实施例的分子诊断方法的流程图，图13为用于说明缓冲管的流入口盖部件的移动操作的图，图14为用于说明试样溶液的移动路径的图，图15a及图15b为用于说明诊断结果的图。
参照图12，首先，利用采样工具100从使用人员采取试样(步骤S110)。然后，将采样工具100放入缓冲管200的管本体210(步骤S120)。在此情况下，采样工具100浸渍于预先注入于缓冲管200内的缓冲溶液里。然后，关闭开闭本体220。在此情况下，流入口盖部件230处于嵌插入于开闭本体220的贯通孔225的状态，当关闭开闭本体220时，管本体210被密封。
然后，摇动缓冲管200。这样，破坏通过采样工具100采取的试样的细胞膜来提取核酸(步骤S130)。由此，准备在缓冲溶液中混合有核酸的试样溶液。
在此状态下，通过下部本体411的插入孔411a将卡盒300安装于诊断模块本体400(步骤S140)。而且，将缓冲管200插入于卡盒300的管收容本体311内。在此情况下，管本体210的底面被穿孔部件311b穿孔(步骤S150)。这样，试样溶液从管本体210排出。在此情况下，通过缓冲管200的流入口盖部件230使多个通气孔227处于关闭状态，使得试样溶液并不流入至流入口313。
在此状态下，如图13所示，若关闭开闭本体413，则开闭本体413的按压部件413a对缓冲管200的流入口盖部件230施压，流入口盖部件230向下侧方向移动来使多个通气孔227开放。由此，形成空气流入至管本体210的内部空间的空气流入路径A。
这样，如图14所示，在空气通过多个流体通道315的两端的状态下，试样溶液通过毛细力(capillary force)沿着由流入口313经过相对应的反应腔室317并直至流出口319的路径B进行移动。在此情况下，多个流出口319分别处于借助相对应的流出口盖部件320关闭的状态，试样溶液以停止流动的状态收容于反应腔室317内。这样，试样溶液分别通过多个流体通道315向相对应的反应腔室317移送(步骤160)。
在此情况下，集成控制模块460根据检测信号及开闭感测信号来判断是否满足操作条件。例如，集成控制模块460可以根据检测信号判断卡盒300是否插入于本体410内，判断试样溶液是否注入于各个反应腔室317内。而且，集成控制模块460可以根据开闭感测信号判断本体410是否开闭。其中，当卡盒300插入于诊断模块本体400内且本体410关闭而向各反应腔室317内注入试样溶液时，集成控制模块460可以判断为满足所有操作条件。
这样，当满足所有操作条件时，集成控制模块460通过热供应模块420向多个反应腔室317供应规定温度的热量。由此，进行收容在各个反应腔室317的试样溶液的核酸扩增反应。在此情况下，检测模块430通过检测试样溶液的颜色或者荧光强度来生成检测信号并向集成控制模块460传送。
然后，集成控制模块460根据检测信号从多个反应腔室317各自的试样溶液检测核酸扩增反应引起的颜色或者荧光强度的变化来诊断是否存在诊断对象。
例如，反应腔室317分别为A、B、C三个，反应腔室A及反应腔室B可以分别包含用于检测能够诊断COVID-19的第一类型的基因及第二类型的基因的试剂，反应腔室C可以包含用于确认装置的正常操作与否及采样是否充分的内部对照物质(Internal control；IC)试剂。其中，内部对照物质(IC)为用于确认上皮细胞的核糖核酸的物质，若采样不充分或者装置未正常操作，则显出阴性(negative)。
在此状态下，若集成控制模块460在分别收容于反应腔室A、反应腔室B、反应腔室C的试样溶液中检测出因核酸扩增反应前后的pH值变化引起颜色变化，则可以判断为存在诊断对象。为此，分别收容于反应腔室A、反应腔室B、反应腔室C的试样溶液中可以包含通过核酸扩增反应改变颜色的酚红(Phenol red)指示剂(indicator)或者紫色(purple)指示剂。
例如，如图15a所示，在核酸扩增反应后分别收容于反应腔室A及反应腔室C的试样溶液的颜色发生变化而收容于反应腔室B的试样溶液的颜色未发生变化的情况下，与反应腔室A、反应腔室C的各颜色变化相对应的检测信号，即，电信号(Electrical signal)值比核酸扩增反应前的电输出值(以虚线表示)有所增加。这样，可确认集成控制模块460采样适当且装置操作正常，可以判断为存在第一类型的新型冠状病毒肺炎病毒(阳性，positive)。
与此不同，集成控制模块460可以通过核酸扩增反应检测试样溶液的荧光强度来诊断是否存在诊断对象。例如，如图15b所示，当分别收容于反应腔室A及反应腔室C的试样溶液的荧光强度与反应腔室B不同地增加时，可确认集成控制模块460采样适当且装置操作正常，可以判断为存在第一类型的新型冠状病毒肺炎病毒(阳性，positive)。
然后，集成控制模块460向用户终端2提供有关诊断对象的诊断结果(步骤S170)。之后，缓冲管200及卡盒300可以被密封并废弃处理。
另一方面，本发明的一实施例并不限定于此，在步骤S140中，当将卡盒300插入于诊断模块本体400时，可以在以将缓冲管200插入于卡盒300的状态下将卡盒300插入于诊断模块本体400。即，可以先将缓冲管200插入于卡盒300，然后将缓冲管200与卡盒300一同插入于诊断模块本体400。
图16为示出本发明另一实施例的一体型分子诊断系统的图，图17a至图17c为用于说明图16所示的卡盒的图，图18为用于说明图16所示的诊断模块本体的图，图19为用于说明图18所示的热供应模块的图，图20a及图20b为用于说明图18所示的检测模块的图，图21为用于说明从图18所示的检测模块输出的检测信号的图。
参照图16，本发明另一实施例的一体型分子诊断系统可以包括一体型分子诊断装置3及用户终端4。一体型分子诊断装置3可以包括采样工具100`、缓冲管200`、卡盒300`及诊断模块本体400`。其中，采样工具100`及缓冲管200`为与本发明一实施例的采样工具100及缓冲管200相同的结构，因此将省略其详细说明。
卡盒300`虽与本发明一实施例的卡盒300相同，但还包括感测单元340。因此，相同的结构将以相同的附图标记进行说明，为便于说明，将省略其详细说明。其中，感测单元340与多个反应腔室317的各试样溶液所包含的氢离子反应来感测氢离子浓度(pH)。如图17a至图17c所示，感测单元340可以包括基准电极341及多个感测电极343。
基准电极341结合于卡盒本体310的后部面，基准电极341可以形成为覆盖流入口313、多个流体通道315及多个反应腔室317的全部开口面的板形状。即，本发明一实施例的基准电极341可以起到密封卡盒本体310的后部面的密封部件的作用。
基准电极341包括以卡盒本体310的底面为基准向下侧方向延伸的电极端子面341a，可以通过电极端子面341a与诊断模块本体400电连接。
基准电极341可以通过与多个反应腔室317的各开口面相对应的面与试样溶液相接触。基准电极341在试样溶液的氢离子浓度(pH)变化中具有规定的基准电位。基准电极341在可以由具有pH稳定性且再现性高的半电池反应物质形成。例如，基准电极341可以由Ag/AgCl形成。
其中，半电池是指根据氧化或者还原反应而发生电位差的电池。即，当在多个感测电极343中分别根据试样溶液的氢离子浓度(pH)值发生氧化或者还原反应时，基准电极341可以作为与多个感测电极343不同的还原电极或者氧化电极来工作。
多个感测电极343分别以与基准电极341隔开的方式在多个反应腔室317的各内部空间中与试样溶液相接触。多个感测电极343可以分别在多个反应腔室317的内部空间中贯通卡盒本体310来形成。即，多个感测电极343可以分别以从卡盒本体310的底面插入于多个反应腔室317的各内部空间的方式形成。由此，多个感测电极343的各一端可以配置于多个反应腔室317的内部空间来与试样溶液相接触，另一端可以在卡盒本体310的底面上露出并与诊断模块本体400电连接。
多个感测电极343分别具有随试样溶液的氢离子浓度(pH)变化而变化的感测电位。即，基准电极341与多个感测电极343各自的两端以电位电容器的方式工作，多个感测电极343各自的感测电位可以分别以基准电极341的基准电位为基准来变化。其中，多个感测电极343可以分别由对氢离子浓度(pH)敏感的金属氧化物材料，例如氧化铟锡(ITO)、SiO2等形成。
诊断模块本体400`以能够装拆的方式与卡盒300`结合，向卡盒300`供应核酸扩增反应所需的规定温度的热量，可以通过电信号检测核酸扩增反应引起的氢离子浓度变化来诊断是否存在诊断对象。
如图18所示，诊断模块本体400`可以包括本体410`、热供应模块420`、检测模块430`、电源模块440`、感测模块450及集成控制模块460`。其中，本体410`、电源模块440`为与本发明一实施例的本体410及电源模块440相同的结构，因此将省略其详细说明。
热供应模块420`以能够装拆的方式与卡盒300`结合，在集成控制模块460`的控制下分别向多个反应腔室317供应核酸扩增反应所需的规定温度的热量。
如图19所示，热供应模块420`可以包括热传导本体421`及发热单元423`。热传导本体421`插入有卡盒300`，接收从发热单元423`供应的规定温度的热量来向卡盒300`传递。
热传导本体421`收容卡盒本体310及发热单元423，可以包括卡盒插入槽421a`、第一接头插入孔421b`以及第二接头插入孔421c`。卡盒插入槽421a`在与下部本体411的插入孔411a相对应的位置形成，能够以内面与包括多个反应腔室317的区域的卡盒本体310的前部面、后部面及底面相接的方式形成。卡盒插入槽421a`能够以底面与基准电极341的电极端子面341a具有相对应的高度差的方式形成。
第一接头插入孔421b`可以贯通卡盒插入槽421a`的底面来形成，第二接头插入孔421c`能够以与第一接头插入孔421b`隔开规定间距并贯通卡盒插入槽421a`的底面的方式形成。
发热单元423`配置于热传导本体421`内，在集成控制模块460`的控制下以规定温度发热。发热单元423`可以包括电阻加热器、热电器件等。本发明的一实施例并不限定于此，热供应模块420`还可以包括将从热传导本体421`中产生的热量向外部散热的冷却单元等。
检测模块430`与卡盒300`的感测单元340`电连接来向基准电极341供应规定大小的基准电压，检测多个感测电极343的各感测电压来生成多个检测信号。检测模块430`可以向集成控制模块460`传送检测信号。
如图20a所示，检测模块430`可以包括基准电极接头431`、多个感测电极接头433`、基准电压供应部435及氢离子浓度检测部437。基准电极接头431`通过插入于热传导本体421`的第一接头插入孔421b`来与基准电极341相接触。
基准电极接头431`可以包括供基准电极341的电极端子面341a插入的插入槽431a，可与基准端子面341a面接触。本发明的一实施例并不限定于此，基准电极接头431`可以弯曲成“┐”形态来与基准电极341的电极端子面341a相接触。
多个感测电极接头433`分别插入于热传导本体421`的多个第二接头插入孔421c`来分别与多个感测电极343相接触。多个感测电极接头433`可以在卡盒本体310的底面分别与多个感测电极343相接触。
基准电压供应部435通过基准电极接头431`向基准电极341供应规定电位的电压。
氢离子浓度检测部437通过多个感测电极接头433`分别与多个感测电极343电连接，检测多个感测电极343的各感测电位来生成多个检测信号。
氢离子浓度检测部437可以包括多个正相运算放大器AP。如图20b所示，多个正相运算放大器AP可以包括分别与多个感测电极接头433`连接的正相输入端子(+)、接收接地电压的反相输入端子(-)及输出检测信号Vout的输出端子。
感测电极343的感测电位Vs可以根据试样溶液SS的氢离子浓度(pH)变化以基准电位Vr为基准变化为ΔVs，正相运算放大器AP可以通过检测信号Vout输出感测电位Vs的变化量。即，氢离子浓度检测部437可以通过检测多个反应腔室317内的试样溶液的氢离子浓度(pH)的变化来生成检测信号Vout。
例如，如图21所示，可以看到检测信号Vout的电压水平随氢离子浓度(pH)的变化而变化为(C)的水平。本发明的一实施例并不限定于此，基准电极341与多个感测电极343可以互换材料，在此情况下，检测信号Vout可以如(D)般示出与氢离子浓度(pH)变化相反方向的趋势变化。
感测模块450`可以感测热供应模块420`的温度来生成温度感测信号，并向集成控制模块460`传送。感测模块450`可以包括温度传感器。
集成控制模块460`通过热供应模块420`分别向多个反应腔室317供应核酸扩增反应所需的规定温度的热量。其中，集成控制模块460`可以根据温度感测信号将热供应模块420`的温度控制在恒定水平内。
当分别向多个反应腔室317供应规定温度的热时，集成控制模块460`根据多个检测信号诊断是否存在诊断对象。集成控制模块460`可以根据多个检测信号判断多个反应腔室317的各试样溶液的氢离子浓度是否变化，若氢离子浓度变化，则判断为存在诊断对象。
集成控制模块460`可以通过与用户终端4通信来传送有关诊断对象的诊断结果。集成控制模块460`可以通过用户终端4来控制，可以通过印刷电路板来实现。
如上所述，本发明一实施例的一体型分子诊断装置1能够以一个装置实现从采取的试样的预处理到诊断结果的过程。因此，可以简便、迅速地获得诊断结果。并且，通过光学方式或电化学传感器方式获得诊断结果，可以使仪器实现小型化、简单化，因此在现场诊断中也可以使用。并且，可以通过用户终端2获得诊断结果，从而可以提高便利性。

Claims (24)

1.一种一体型分子诊断装置，其特征在于，包括：
缓冲管，插入有采取试样的采样工具，生成包含从采取的上述试样中提取的核酸的试样溶液；
卡盒，与上述缓冲管结合来接收上述试样溶液，通过流体通道向反应腔室移送上述试样溶液来进行核酸扩增反应；以及
诊断模块本体，以能够装拆的方式与上述卡盒结合来向上述反应腔室供应规定温度的热量，通过检测上述核酸扩增反应来诊断是否存在诊断对象。
2.根据权利要求1所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述缓冲管预先注入缓冲溶液，在插入上述采样工具的状态下，通过摇动的操作破坏上述试样的细胞膜来提取上述核酸。
3.根据权利要求2所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述缓冲管包括：
管本体，收容上述采样工具，包括预先注入上述缓冲溶液的内部空间；
开闭本体，与上述管本体结合来开闭上述内部空间；以及
流入口盖部件，贯通插入上述开闭本体，通过从上述诊断模块本体施加的加压力移动来选择性地使空气流入上述管本体的内部空间。
4.根据权利要求3所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述开闭本体包括：
凸台，从下部面突出，以环形形成，外周面插入于上述管本体的内周面；
贯通孔，以贯通上部面与上述下部面之间的方式形成，供上述流入口盖部件插入；以及
多个通气孔，形成于上述贯通孔的侧面与上述凸台之间的上述下部面上，相互隔开形成。
5.根据权利要求3所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，
上述诊断模块本体包括按压部件，形成于与上述流入口盖部件相对应的位置，
上述按压部件通过上述诊断模块本体的开闭操作向上述流入口盖部件施加上述加压力。
6.根据权利要求1所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述缓冲管由包含聚丙烯及聚碳酸酯中的至少一种的塑料材料形成。
7.根据权利要求1所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述卡盒包括：
卡盒本体，形成包括前部面和后部面的板形态；以及
卡盒支架，结合于上述卡盒本体的前部面。
8.根据权利要求7所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述卡盒本体包括：
管收容本体，形成于上述卡盒本体的前部面，包括供上述缓冲管插入的内部空间；
流入口，从与上述缓冲管的底面相接的上述管收容本体的支撑面贯通上述卡盒本体的后部面来形成；
流出口，形成于上述卡盒本体的前部面，配置于上述流入口与上述反应腔室之间；
上述流体通道，形成于上述卡盒本体的后部面，将上述试样溶液从上述流入口移送到上述流出口；
上述反应腔室，形成于上述卡盒本体的后部面的上述流体通道内，收容上述试样溶液，包含预先注入的试剂，接收上述规定温度的热量来进行上述核酸扩增反应；以及
流出口盖部件，插入于上述流出口来使空气通过，阻隔上述试样溶液。
9.根据权利要求8所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述流体通道包括：
第一流路，从上述流入口至上述反应腔室形成；以及
第二流路，从上述反应腔室至上述流出口形成。
10.根据权利要求9所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述第二流路形成之字形弯曲形态。
11.根据权利要求8所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述流出口盖部件由多孔聚乙烯及多孔水凝胶中的至少一种形成。
12.根据权利要求8所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述管收容本体包括：
结合孔，形成在前部面；以及
穿孔部件，形成在上述支撑面上，对上述缓冲管的底面进行穿孔。
13.根据权利要求12所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述卡盒支架包括：
弹性部件，形成在上述管收容本体相向的内侧面，通过插入上述缓冲管的滑动操作而弹性变形；以及
结合突起，在与上述结合孔相对应的位置从上述弹性部件突出形成，具有倾斜的倾斜面。
14.根据权利要求13所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，
上述缓冲管包括凹槽，上述凹槽形成在与上述结合孔相对应的位置的外周面，
上述结合突起插入于上述结合孔来与上述凹槽卡定结合，接收上述弹性部件提供的弹性恢复力来对上述缓冲管施压。
15.根据权利要求7所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述卡盒包括感测单元，上述感测单元感测上述反应腔室内的上述试样溶液的氢离子浓度。
16.根据权利要求15所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述感测单元包括：
基准电极，与上述试样溶液接触，在上述试样溶液的氢离子浓度的变化中具有规定的基准电位；以及
感测电极，以与上述基准电极隔开的方式与上述试样溶液接触，具有随上述试样溶液的氢离子浓度的变化而变化的感测电位。
17.根据权利要求16所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述基准电极由Ag/AgCl形成。
18.根据权利要求16所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述基准电极包括电极端子面，形成覆盖上述反应腔室的开口面的板形态来与上述卡盒本体结合，以上述卡盒本体的底面为基准延伸来与上述诊断模块本体电接触。
19.根据权利要求16所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述感测电极从上述反应腔室的内部空间贯通上述卡盒本体来形成。
20.根据权利要求15所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述诊断模块本体包括：
检测模块，分别与上述基准电极及感测电极电连接，检测上述感测电极的感测电位来生成检测信号；以及
集成控制模块，根据上述检测信号判断上述试样溶液中的氢离子浓度的变化来诊断是否存在上述诊断对象。
21.根据权利要求1所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述卡盒包含聚丙烯、聚碳酸酯及丙烯酸中的至少一种，由透明塑料材料形成。
22.根据权利要求1所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述诊断模块本体包括：
本体，包括规定大小的内部空间，包括在上表面形成有供上述卡盒插入的插入孔的下部本体以及与上述下部本体结合来开闭上述内部空间的开闭本体；
热供应模块，配置于上述本体的内部空间，通过在与上述插入孔相对应的位置形成的卡盒插入槽与上述卡盒装拆结合，向上述反应腔室供应上述规定温度的热量；
检测模块，配置于上述本体的内部空间来向上述反应腔室照射光，检测上述试样溶液的颜色或者荧光强度来生成检测信号；以及
集成控制模块，配置于上述本体的内部空间，通过上述检测信号判断由上述核酸扩增反应引起的上述试样溶液的颜色或者荧光强度的变化来诊断是否存在上述诊断对象。
23.根据权利要求22所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述检测模块包括：
光源，向上述反应腔室照射光；以及
光检测仪，检测上述光所照射的上述试样溶液的颜色或者荧光强度来生成上述检测信号。
24.根据权利要求22所述的一体型分子诊断装置，其特征在于，上述集成控制模块与用户终端通信，向上述用户终端传送关于上述诊断对象的诊断结果。
CN202210151533.4A 2021-11-03 2022-02-18 一体型分子诊断装置 Pending CN116064230A (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210149875 2021-11-03
KR10-2021-0149875 2021-11-03
KR10-2021-0151223 2021-11-05
KR1020210151223A KR20230065548A (ko) 2021-11-05 2021-11-05 전기화학센서 방식의 일체형 분자 진단 장치 및 이를 이용한 분자 진단 방법
KR10-2022-0005099 2022-01-13
KR1020220005099A KR20230065121A (ko) 2021-11-03 2022-01-13 일체형 분자 진단 장치 및 이를 이용한 분자 진단 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116064230A true CN116064230A (zh) 2023-05-05

Family

ID=80682911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210151533.4A Pending CN116064230A (zh) 2021-11-03 2022-02-18 一体型分子诊断装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230137860A1 (zh)
EP (1) EP4176971A1 (zh)
CN (1) CN116064230A (zh)
TW (1) TW202333622A (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008101196A1 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Osmetech Molecular Diagnostics Fluidics devices
US11426734B2 (en) * 2017-11-22 2022-08-30 Ancestry.Com Dna, Llc Sample collection kit including cap having selectively movable sleeve
US11278897B2 (en) * 2017-12-28 2022-03-22 Stmicroelectronics S.R.L. Cartridge for sample preparation and molecule analysis, cartridge control machine, sample preparation system and method using the cartridge

Also Published As

Publication number Publication date
US20230137860A1 (en) 2023-05-04
EP4176971A1 (en) 2023-05-10
TW202333622A (zh) 2023-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7372223B2 (ja) 試料調製又は試料解析の少なくとも一方を行うため回転バルブを備えるシステム及び方法
AU2022209255B2 (en) Systems and methods for performing biological assays
KR102059004B1 (ko) 통합형 전달 모듈을 구비한 테스트 카트리지
CN107338189B (zh) 用于集成的样品制备、反应和检测的设备与方法
US20160041193A1 (en) Method for operating a system for the integrated and automated analysis of dna or protein
EP1686371A2 (en) Universal interface for a micro-fluidic chip
TW201211539A (en) LOC device for pathogen detection and genetic analysis with chemical lysis, incubation and tandem nucleic acid amplification
KR101647106B1 (ko) 폴더블 케이스 일체형 다중 디바이스
JP2015513102A (ja) バイオセンサーのデバイス及びシステム
EP0179129A1 (en) SINGLE USE SELF-CALIBRATION DETECTION DEVICE FOR A CLINICAL CHEMICAL ANALYSIS APPARATUS.
KR20080084030A (ko) 전기화학적 바이오센서 및 이의 측정기
CN113897283A (zh) 一种微流控核酸检测试剂盒及检测装置
US11009480B2 (en) Lab on a chip device for multi-analyte detection and a method of fabrication thereof
CN111349555A (zh) 一种基于微孔阵列芯片的数字pcr扩增装置及其使用方法
CN116064230A (zh) 一体型分子诊断装置
US20220134336A1 (en) Sequencing systems including a base unit and removable cartridge
KR20230065548A (ko) 전기화학센서 방식의 일체형 분자 진단 장치 및 이를 이용한 분자 진단 방법
KR20230065121A (ko) 일체형 분자 진단 장치 및 이를 이용한 분자 진단 방법
CN105510283B (zh) 具样品加热能力的高通量荧光成像系统与装置以及相关方法
US20120164649A1 (en) System, devices and methods for monitoring and detection of chemical reactions
US9091645B2 (en) Apparatus and method for the detection of liquids or substances from liquids, and use of said apparatus
KR20230066162A (ko) 열구동 유체 제어 밸브를 이용한 일체형 분자 진단 장치 및 이의 분자 진단 방법
CN114317238A (zh) 核酸检测盒及核酸检测设备
Clarke Development of multipore sequencing instruments
TWI354547B (en) Continuous testing device and continuous testing s

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination