KR100401389B1 - 핵산 검출 방법, 이를 위한 키트 및 이 키트를 구동시키기위한 구동장치 - Google Patents

핵산 검출 방법, 이를 위한 키트 및 이 키트를 구동시키기위한 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 핵산 분석에 필요한 전과정을 모두 한번에 수행하여 핵산을 검출하는 방법, 이를 수행하기 위한 자동화된 핵산 검출용 키트 및 이 키트를 구동시키기 위한 구동장치를 제공한다.
본 발명의 핵산 검출 방법 및 핵산 검출용 키트를 사용하면, 단 한번의 시료 주입만으로도 시료내 특정 핵산의 검출 결과를 얻을 수 있어, 간편하고 손쉽게 핵산 분석을 수행할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 키트를 사용하면 시료 주입으로부터 결과 판독까지 걸리는 시간이 아주 짧아 단시간에 원하는 결과를 정확하게 검사 결과를 얻을 수 있다.

Description

핵산 검출 방법, 이를 위한 키트 및 이 키트를 구동시키기 위한 구동장치{A method for detecting a specific nucleic acid, a kit therefor and an apparatus for driving it}
본 발명은 핵산 추출, 증폭(amplication), 혼성화(hybridization) 과정 등 시료로부터 특정 핵산을 검출하기 위한 전과정을 한번에 수행하는 핵산 검출 방법, 이를 수행하기 위한 자동화된 핵산 검출용 키트 및 이 키트를 구동시키기 위한 구동장치에 관한 것이다.
최근, 특정 유전자의 검색 및 염기서열 분석, 바이러스 또는 병원성 미생물의 감염 여부 판정, HLA 형별분석(HLA Typing), HPV 형별분석(HPV Typing) 등을 위해 여러 분야에서 많은 기술들이 개발되고 있다. 그중 하나가 여러 종류의 DNA 프로브가 부착된 슬라이드상에 핵산 시료를 적용시켜 이들간의 혼성화 반응을 통해 핵산의 염기 서열을 분석하는 방법인 DNA 칩(DNA chip) 기술과 관련한 것으로, 이를 이용하면 누구나 쉽고 빠르게 유전자 염기 서열을 분석할 수 있어, 이 기술에 지대한 관심이 집중되고 있다.
그러나, 현재 시판되고 있는 DNA 칩 기술의 경우, 핵산과 DNA 프로브간의 혼성화 반응은 작은 칩상에서 일어나지만, 유전자 분석을 위해서는 시료로부터 핵산을 추출하는 과정, 핵산을 증폭시키는 과정 및 핵산과 DNA 프로브간의 혼성화 반응을 판독하여 결과를 분석하는 과정들이 별도로 이루어져야 하므로, 전체 시험 과정이 복잡하고, 시간도 많이 소요되며, 상기한 별도의 과정을 수행하기 위한 별도의장치 및 기구 등을 필요로 하는 등, 비용 및 시간적인 면에서 비효율적인 단점들이 있다.
따라서, 시료로부터 핵산 검출 결과를 얻는 데까지의 전과정을 자동화시키기 위한 다각적인 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 그 일례가 현재 몇몇 연구소나 기업체가 연구 개발중인 랩 온 어 칩(Lab-on-a-chip)에 대한 기술로서, 이 기술은 미세 가공 기술을 이용하여 시료 희석, 혼합, 반응, 분리, 정량 등 모든 단계를 하나의 칩위에서 모두 수행하는 것을 말한다. 이와 관련하여 현재까지는 핵산 시료를 여러 온도 영역을 거치게 함으로써 증폭시키는 과정과 전기영동이나 DNA 칩을 통해 핵산을 분석하는 과정을 접목시켜 핵산 시료로부터 핵산을 검출하는 과정을 자동화시킨 랩 온 어 칩 기술이 개발된 상태이다. 그러나 이 경우에서도 핵산 시료를 이 칩에 적용시키기에 앞서 시료로부터 핵산을 추출하는 과정을 별도로 수행하여야 하는 단점을 가지고 있으며, 당해 기술 분야의 전문가의 도움없이 일반인들이 가정에서도 손쉽게 사용할 수 있을 정도로 실용화하기에는 아직 여러모로 기술적인 면에서 미흡한 것이 현실이다.
종래 기술에 대한 이러한 문제점과 관련하여, 하나의 기구내에서 핵산 분석에 필요한 모든 과정들을 수행함으로써, 기존의 복잡한 단계들을 거치지 않고, 단 한번의 시료 주입만으로 간편하게 직접 최종 결과를 얻을 수 있는 기구의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 하나의 기구내에서 핵산 분석에 필요한 전과정 즉, 핵산의 추출, 증폭, DNA 프로브와의 혼성화 과정을 바로 수행함으로써, 종래에 비해 간편하고, 정확하게 핵산을 검출할 수 있는 방법 및 이를 위한 자동화된 기구를 개발하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트의 구성을 도시한 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트가 구동장치를 구성하는 본체에 설치된 상태에서의 결합 종단면도.
도 3은 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트의 저면 부분을 도시한 사시도.
도 4a는 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트를 구성하는 시료 주입수단에 시료를 주입하는 상태를 나타낸 종단면도.
도 4b는 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트를 구성하는 시료 주입수단에 시료가 주입된 후의 상태를 나타낸 종단면도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트를 구성하는 피씨알 용액 보관수단의 작동 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트를 구동시키기 위한 구동장치의 외관을 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트를 구동시키기 위한 구동장치의 구성을 나타낸 블럭도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 제1 통로
10a : 입구부
10b : 출구부
20,21,22,23,24 : 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 설치홈
25 : 관측공
40 : 자성체
41,42,43,44 : 금속체
45 : 투명관
50 : 피씨알 용액 보관수단
60 : 시료 주입수단
80 : 바디
90 : 본체
90a : 바디 수납부
91,92,93,94,95 : 히터
96 : 제1 구동수단
97 : 세척액 공급수단
98 : 제2 구동수단
99 : 공기공급수단
100 : 판독수단
110 : 제어수단
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 핵산 분석에 필요한 전과정을 모두 수행할 수 있는 핵산 검출 방법, 이를 위한 자동화된 핵산 검출용 키트 및 이 키트를 구동시키기 위한 구동장치를 제공한다.
본 발명에 의한 핵산 검출 방법은 (1)분석하고자 하는 혈액 시료를, 표적 세포(또는 바이러스)에 특이적으로 결합할 수 있는 항체가 부착된 자석 비드와 혼합하여 혈액내 표적 세포(또는 바이러스)에 자석 비드에 부착된 항체가 결합되도록 하는 단계, (2)상기 시료를 자력 및 세포(또는 바이러스) 열분해 공간, 피씨알 반응 공간, 핵산 열변성 공간 및 디엔에이 프로브 결합 공간을 순서대로 구비한 모세관내로 주입하는 단계, (3)유입된 시료를, 상기 자력 및 세포 열분해 공간으로 이동시켜 자력에 의해 표적 세포(또는 바이러스)만이 모세관 내면에 부착되도록 하여 분리하는 단계, (4)모세관으로부터 미부착 시료를 제거한 후, 세척액으로 세척하는 단계, (5)상기 모세관내로 형광물질이 부착된 프라이머를 함유한 피씨알 용액을 주입한후, 94℃에서 5분간 열을 가해 표적 세포(또는 바이러스)를 열분해하는 단계, (6)상기 반응액을 94℃, 55℃ 및 72℃의 온도가 순서대로 제공되는 피씨알 반응 공간으로 30 내지 50회 반복 이동시켜 핵산 증폭 반응시키는 단계, (7)증폭된 핵산 시료에 94℃에서 5분간 열을 가해 피씨알 결과물을 단일 가닥의 핵산으로 열변성시키는 단계, (8) 상기 핵산 시료를 목적하는 핵산에 특이적으로 결합할 수 있는 디엔에이 프로브가 부착된 공간으로 이동시켜 핵산 시료와 프로브가 결합 반응하도록 하는 단계, (9)미결합 반응액을 제거한 후, 세척액으로 세척하는 단계 및 (10)형광물질의 발광 정도를 측정함으로써, 핵산 시료와 프로브간의 결합 결과를 판독하는 단계를 포함한다.
상기한 본 발명의 방법은 하나의 용기, 바람직하게는 모세관에서 순차적으로, 각 반응액들이 서로 섞이지 않도록 진행되어야 한다.
또한, 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트는, 내부에 길이 방향으로 관통되어 입구부와 출구부를 구비한 제1 통로와, 상기 제1 통로내로 피씨알 용액을 주입하기 위해 상기 피씨알 용액을 보관할 수 있도록 상기 제1 통로의 입구부측에 구비되는 피씨알 용액 보관수단과, 하면이 외부로 노출되게 형성되되 적정 간격으로 상기 제1 통로와 연통 가능하게 순서적으로 배치 형성된 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 설치홈과, 상기 제1 통로의 후단부 일부분이 외부와 연통 가능하게 형성된 관측공과, 상기 제1 통로내로 시료가 주입될 수 있도록 상기 제1 통로의 입구부측에 구비되는 시료 주입수단을 갖는 바디와; 상기 제1 설치홈에 삽입되는 자성체와, 상기 제2,제3,제4,제5 설치홈에 각각 순서적으로 설치되는 도전성의 금속체와; 상기 자성체와 금속체에 관통 설치되어 상기 제1 통로에 안착되며, 상기 관측공에 해당되는 부분의 내면에 다수개의 프로브가 부착된 투명관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 키트를 구동시키기 위한 구동장치는, 바디가 수납 가능하도록 상부측에 바디 수납부를 갖는 본체와; 상기 바디의 제1,제2,제3,제4,제5 설치홈에 삽입되어 자성체 및 금속체에 접촉되도록 상기 바디 수납부의 상면에 돌출되도록 설치되는 히터와; 시료가 상기 제1 통로내로 이동되도록 시료 주입수단을 구동시키기 위한 제1 구동수단과; 피씨알 용액이 상기 제1 통로내로 이동되도록 피씨알 용액 보관수단을 구동시키기 위한 제2 구동수단과; 상기 바디에 구비된 제1 통로의 입구부로 세척액을 공급하는 세척액 공급수단과; 상기 제1 통로내에 주입된 세척액을 공기로 상기 제1 통로의 출구부로 배출하고, 상기 바디에 구비된 제1 통로의 입구부를 통해 자성체 및 금속체 영역으로 공기를 순방향이 되게 단계적으로 공급하며, 상기 제1 통로의 출구부를 통해 금속체 영역으로 역방향이되게 단계적으로 공급하는 공기공급수단과; 바디의 관측공을 통해 특이적 핵산 결합 반응 결과를 판독하는 판독수단과; 상기 히터와 제1, 제2 구동수단과 세척액 공급수단과 공기공급수단 및 판독수단의 작동을 제어하는 제어수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트의 구성을 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트가 구동장치를 구성하는 본체에 설치된 상태에서의 결합 종단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트의 저면 부분을 도시한 사시도이며, 도 4a는 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트를 구성하는 시료 주입수단에 시료를 주입하는 상태를 나타낸 종단면도이며, 도 4b는 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트를 구성하는 시료 주입수단에 시료가 주입된 후의 상태를 나타낸 종단면도이며, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트를 구성하는 피씨알 용액 보관수단의 작동 상태를 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트를 구동시키기 위한 구동장치의 외관을 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트를 구동시키기 위한 구동장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
이하, 본 발명에 의한 핵산 검출용 키트의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 핵산 검출용 키트는, 크게 바디(80)와, 자성체(40)와, 다수개의 금속체(41,42,43,44)와, 소정 직경을 갖는 투명관(45)으로 이루어진다.
먼저, 바디(80)는 내부에 길이 방향으로 관통되어 입구부(10a)와 출구부(10b)를 구비한 제1 통로(10)와, 상기 제1 통로(10)내로 피씨알 용액을 주입하기 위해 상기 피씨알 용액을 보관할 수 있도록 상기 제1 통로(10)의 입구부(10a)측에 구비되는 피씨알 용액 보관수단(50)과, 하면이 외부로 노출되게 형성되되 적정 간격으로 상기 제1 통로(10)와 연통 가능하게 순서적으로 배치 형성된 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 설치홈(20,21,22,23,24)과, 상기 제1 통로(10)의 후단부 일부분이 외부와 연통 가능하게 형성된 관측공(25)과, 상기 제1 통로(10)내로 시료가 주입될 수 있도록 상기 제1 통로(10)의 입구부(10a)측에 구비되는 시료 주입수단(60)으로 구성된다.
여기서, 상기 바디(80)는 외부에서 작업자가 투시 가능하도록 투명체로 함이 바람직하며, 상기 관측공(25)은 그 형성 위치가 바디(80)의 상ㆍ하면중 어느 하면으로 개구되게 형성되며 좀더 바람직하게는 바디(80)의 하면으로 개구되게 형성된다.
상기 피씨알 용액 보관수단(50)은, 상기 제1 통로(10)내로 피씨알 용액을 주입하기 위해 상기 피씨알 용액을 보관할 수 있도록 상기 제1 통로(10)의 입구부(10a)측에 구비되는 것으로, 이에 대한 설명을 도 5a 내지 도 5c의 도면을 이용하여 설명한다.
제1 통로(10)의 입구부(10a)측에 인접한 위치에 장방형상으로 된 소정 깊이로 형성된 슬라이드 챔버(55)와, 이 슬라이드 챔버(55)의 장변의 중간을 기준으로 하여 제1 통로(10)와 슬라이드 챔버(55)를 연결하는 연결로(52)와, 상기 연결로(52)와 일직으로 연통되는 피씨알 용액 보관공(51a)을 갖고 있으며 슬라이드 챔버(55)내에 슬라이드 가능하게 설치되는 슬라이드 부재(51)와, 상기 피씨알 용액 보관공(51a)이 상기 연결로(52)와 일직선이 되도록 상기 슬라이드 부재(51)를 밀어주기 위해 외부로부터 공기가 공급되도록 형성된 제1 공기공급로(53)와, 슬라이드 챔버(55)가 이동되어 피씨알 용액 보관공(51a)이 연결로(52)와 일직선이 된 상태에서 피씨알 용액 보관공(51a)내의 피씨알 용액이 제1 통로(10)내로 이동하도록 하기 위해 외부로부터 공기가 공급되도록 형성된 제2 공기공급로(54)와, 제1 통로(10)내로 피씨알 용액이 이동하고 나서 슬라이 부재(51)가 원위치로 복귀하도록 이를 밀어주기 위해 외부에서 공기가 공급되도록 형성된 제3 공기공급로(56)으로 구성된다.
상기와 같이 구성된 피씨알 용액 보관수단(50)의 작용을 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 5a에 도시된 바와 같이, 외부에서 제1 공기공급로(53)를 통해 공기가 공급되면 슬라이드 부재(51)의 피씨알 용액 보관공(51a)은 폐쇄된 상태에 있는 상태에서 도 5b, 도 5c에 도시된 바와 같이 슬라이드 부재(51)가 이동됨에 따라 피씨알 용액 보관공(51a)은 연결로(52)와 연통되어 제1 통로(10)내로 피씨알 용액이 주입될 수 있는 상태가 된다.
이후, 제2 공기공급로(54)를 통해 공기가 공급되면 피씨알 용액 보관공(51a)에 있는 피씨알 용액은 제1 통로(10)내로 이동하게 된다.
이후, 제3 공기공급로(56)를 통해 공기가 공급되면 슬라이드 부재(51)는 최초의 위치로 이동하게 되어 결국에는 피씨알 용액 보관공(51a)가 폐쇄되게 된다.
한편, 상기 시료 주입수단(60)은, 상기 피씨알 용액 보관수단(50)과 제1 설치홈(20) 사이의 제1 통로(10)에 인접되게 설치되는 것으로, 그 상세한 구성은 다음과 같다.
제1 통로(10)와 직각이 되게 연통되는 시료 수용챔버(62)와, 이 시료 수용챔버(62)의 내부에 슬라이드 가능하게 설치되어 시료를 제1 통로(10)로 전진시키는 피스톤(63)과, 하단이 피스톤(63)에 고정되어 상단이 바디(80)의 상면으로 돌출된 후진 레버(64)와, 외부에서 시료 수용챔버(62)의 내부로 공기를 주입하여 시료 수용챔버(62)를 전진시키는 제4 공기공급로(61)와, 후진 레버(64)의 상단에 설치되어 시료 수용챔버(62)를 개폐하는 개폐판(65)으로 구성된다.
상기와 같이 구성된 시료 주입수단(60)의 작용을 도 4a와 도 4b를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 작업자가 개폐판(65)을 도 4a에 도시된 바와 같이 화살표 방향으로 밀어 시료 수용챔버(62)를 개방한 후에 별도의 주사기등을 이용하여 시료를 시료 수용챔버(62) 내부로 주입한다.
이후, 도 4b에 도시된 바와 같이, 외부에서 제4 공기공급로(61)를 통해 공기가 주입되면 공기의 압력에 의해 피스톤(63)이 전진되어 시료 수용챔버(62)내에 주입된 시료가 제1 통로(10)내로 이동하게 된다.
상기 자성체(40)는 바디(80)의 제1 설치홈(20)에 설치된다.
상기 금속체(41,42,43,44)는 상기 바디(80)의 제2, 제3, 제4, 제5 설치홈(21,22,23,24)에 각각 순서적으로 설치되는 것으로, 그 재질은 바람직하게 알루미늄으로 이루어진다.
상기 투명관(45)은, 상기 자성체(40)와 금속체(41,42,43,44)에 관통 설치되어 상기 제1 통로(10)에 안착되며, 상기 제1 통로(10)의 출구부(10b)측에서 관측공(25)에 해당되는 부분의 내면에 다수개의 프로브가 부착되어 구성된다.
이제까지의 설명은 핵산 검출용 키트의 구성에 대한 설명을 한 것으로, 이하 부터는 상기 키트를 구동시키는 구동장치에 대한 설명이다.
이 구동장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 크게, 바디(80)가 수납 가능하도록 상부측에 바디 수납부(90a)를 갖는 본체(90)와; 바디(80)의 제1,제2,제3,제4,제5 설치홈(20,21,22,23,24)에 삽입되어 자성체(40) 및 금속체(41,42,43,44)에 접촉되도록 상기 바디 수납부(90a)의 상면에 돌출되도록 설치되는 히터(91,92,93,94,95)와; 시료가 상기 제1 통로(10)내로 이동되도록 시료 주입수단(60)을 구동시키기 위한 제1 구동수단(96)과; 피씨알 용액이 상기 제1 통로(10)내로 이동되도록 피씨알 용액 보관수단(50)을 구동시키기 위한 제2 구동수단(98)과; 상기 바디(80)에 구비된 제1 통로(10)의 입구부(10a)로 세척액을 공급하는 세척액 공급수단(97)과; 상기 제1 통로(10)내에 주입된 세척액을 공기로 상기 제1 통로(10)의 출구부(10a)로 배출하고, 상기 바디(80)에 구비된 제1 통로(10)의 입구부(10a)를 통해 자성체(40) 및 금속체(41,42,43,44) 영역으로 공기를 순방향이 되게 단계적으로 공급하며, 상기 제1 통로(10)의 출구부(10b)를 통해 금속체(41,42,43,44) 영역으로 역방향이되게 단계적으로 공급하는 공기공급수단(99)과; 바디(80)의 관측공(25)을 통해 특이적 핵산 결합 반응 결과를 판독하는 판독수단(100)과; 상기 히터(91,92,93,94,95)와 제1, 제2 구동수단(96)(98)과 세척액 공급수단(97)과 공기공급수단(99) 및 판독수단(100)의 작동을 제어하는 제어수단(110)을 포함하여 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 키트를 사용하여 본 발명의 방법을 실시하는데 있어, 구체적인 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자는 핵산 검출용 키트를 구입처로부터 구매한 다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 바디(80)를 본체(90)의 바디 수납부(90a)에 수납한다.
여기서, 상기 바디(80)의 피씨알 용액 보관수단(50)내에 수용되게 되는 피씨알 용액은 키트 제작시 이미 키트내에 포함되어 있도록 되어 있는 것으로, 그 구체적 성분은 300mM Tri-HCl, 100mM KCl, 50mN (NH4)2SO4, 25mM MgSO4, 5% DMSO, 1mg/ml BSA, 5% 글리세롤, 0.5 유니트의 Taq 폴리머라제, 20mM dNTP 및 형광 염료가 부착된, 분석하고자 하는 핵산에 대한 프라이머로 구성된다.
이때, 바디(80)를 바디 수납부(90a)에 수납할 때 바디 수납부(90a)에 형성된 히터(91,92,93,94,95)가 바디(80)에 형성된 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 설치홈(20,21,22,23,24)에 결합되도록 한다.
상기와 같이 바디(80)를 바디 수납부(90a)에 수납 완료하게 되면, 도 2와 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 제1 통로(10)의 입구부(10a)와 출구부(10b) 및 제1, 제2, 제3, 제4 공기공급로(53,54,56,61)의 테이퍼진 단부에 공기를 공급하는 공급파이프(미도시)가 자동적으로 결합되며,
이후, 작업자는 도 4a에 도시된 바와 같이, 개폐판(65)을 당겨 외부에서 시료를 주입할 수 있도록 시료 수용챔버(62)의 공간을 확보한다.
시료 수용챔버(62)에는 본 발명의 키트 제작시 이미 특정 표적 세포(또는 바이러스)에 대한 항체가 부착된 자석 비드 용액이 포함되어 있는 상태로 시판된다. 분석하고자 하는 시료(예를 들면 혈액)를 도 4a에 도시된 바와 같이 시료 수용챔버(62)내로 피펫팅(pipetting)하고 혼합하여 시료내 표적 세포(또는 바이러스)가 자석 비드가 부착된 항체와 결합되도록 한다.
이후, 도 7에 도시된 바와 같이, 작업자가 전원부(120)에 전원을 인가하면, 제어수단(110)에 의해 제1 구동수단(96)이 작동되고, 이 제1 구동수단(96)에 의해 시료 수용챔버(62)내에 있는 피스톤(63)이 전진하게 된다.
상기와 같이 피스톤(63)이 도 4b에 도시된 바와 같이 전진되면, 시료는 시료 수용챔버(62)에서 제1 통로(10)로 이동하게 된다.
이후, 제어수단(110)은 공기공급수단(99)이 작동되도록 제어를 하게 되며, 이 제어신호에 의해 공기공급수단(99)으로부터 제1 통로(10)의 입구부(10a)로 공기가 주입되며, 이 주입된 공기에 의해 제1 통로(10)의 내부에 있는 시료는 투명관(45)을 따라 자성체(40)이 있는 영역으로 이동하게 된다.
자성체(40)이 자력을 띠고 있으므로, 시료중에 있는 항체와 결합된 세포(또는 바이러스)가 항체에 부착되어 있는 자석 비드에 의하여 투명관(45)의 내면에 부착되게 된다.
이후, 제어수단(110)은 공기공급수단(99)이 작동되도록 제어를 하게 되며, 이 제어신호에 의해 공기공급수단(99)으로부터 공기가 제1 통로(10)의 입구부(10a)로 주입되며, 이 주입된 공기에 의해 투명관(45)의 내면에 부착되지 않은 시료의 나머지 성분은 제1 통로(10)의 출구부(10b)를 통해 바디(80)의 외부로 배출된다.
이후, 제어수단(110)은 세척액 주입수단(97)이 작동되도록 제어를 하게 되며, 이 제어신호에 의해 세척액 주입수단(97)으로부터 소정량의 세척액이 연결 파이프(P2)를 통해 제1 통로(10)의 입구부(10a)로 주입된다.
이후, 제어수단(110)은 제1 통로(10)의 입구부(10a)내에 주입된 세척액을 이동시키기 위해 공기공급수단(99)이 작동되도록 제어를 하게 되며, 이 제어신호에 의해 공기공급수단(99)으로부터 소정 압력을 갖는 공기가 제1 통로(10)내로 주입되며, 이 주입된 공기에 의해 제1 통로(10)내에 있는 세척액을 밀어내어 투명관(45)의 내면에 부착되지 않은 시료의 나머지 성분을 완전히 세척, 제거하게 된다.
이후, 제어수단(110)은 제2 구동수단(98)이 작동되도록 제어를 하게 되며,이 제어신호에 의해 제2 구동수단(98)가 구동되며, 이에 따라 피씨알 용액 보관수단(50)이 구동되어 피씨알 용액이 제1 통로(10)의 자성체(40) 공간으로 이동하게 된다.
이후, 히터(91)가 작동되도록 제어를 하며, 히터(91)의 제어는 온도가 94℃℃하에서 5분동안 유지되도록 한다.
상기와 같이, 히터(91)를 작동시키게 되면, 이로부터 발생된 열에 의해 자성체(40) 영역에 있던 세포(또는 바이러스)의 세포막이 파괴되어, 이들로부터 핵산이 용출된다.
이후, 제어수단(110)은 히터(91)의 작동을 중지시킴과 아울러 히터(92)(93)(94)가 작동되도록 제어를 한다.
여기서, 히터(92)(93)(94)의 제어는 온도를 94℃, 55℃, 72℃ 정도로 유지되도록 한다.
이후, 제어수단(110)은 공기공급수단(99)이 작동되도록 제어를 하게 되며, 이 제어신호에 의해 공기공급수단(99)으로부터 소정 압력을 갖는 공기가 제1 통로(10)의 입구부(10a)내로 3단계로 주입된다.
이후, 제어수단(110)은 공기공급수단(99)이 작동되도록 제어를 하게 되며, 이 제어신호에 의해 공기공급수단(99)으로부터 소정 압력을 갖는 공기가 제1 통로(10)의 출구부(10b)내로 3단계로 주입된다.
상기와 같은 순서로 제어수단(110)은 상기 바디(80)에 구비된 제1 통로(10)의 입구부(10a)를 통해 자성체(40) 및 금속체(41,42,43,44) 영역으로 공기를 순방향이 되게 단계적으로 공급하며, 상기 제1 통로(10)의 출구부(10b)를 통해 금속체(41,42,43,44) 영역으로 역방향이되게 단계적으로 공급하는 과정을 교대로 대략 40회 정도 작동시킨다.
상기와 같은 교대 작동에 따라 제1 통로(10)의 자성체(40) 영역에 있던 용출된 용액은 투명관(45)을 따라 금속체(41)(42)(43) 영역을 수십회 왕복 이동하게 된다.
상기와 같이, 히터(92)(93)(94)의 온도가 서로 상이하기 때문에 핵산 용액과 피씨알 용액은 금속체(41)(42)(43) 영역을 정방향과 역방향으로 왕복 이동하게 되면서 핵산 증폭 반응이 일어나게 된다.
이후, 제어수단(110)은 공기공급수단(99)이 작동되도록 제어를 하게 되며, 이 제어신호에 따라 공기공급수단(99)으로부터 소정 압력을 갖는 공기가 제1 통로(10)내로 주입되며, 이 주입된 공기에 의해 금속체(41)(42)(43) 영역에서 생성된 피씨알 결과물을 금속체(44) 영역으로 이동시킨다.
이후, 제어수단(110)은 히터(92)(93)(94)의 작동을 중지시킴과 아울러 히터(95)가 작동되도록 제어를 한다.
여기서, 히터(95)의 온도는 94℃ 정도로 5분간 유지되도록 제어를 한다.
상기와 같이, 히터(95)를 작동시키게 되면, 이 열에 의해 금속체(44) 영역에 있던 이중 가닥의 피씨알 결과물들이 단일 가닥의 핵산으로 열변성하게 된다.
이후, 제어수단(110)은 공기공급수단(99)이 작동되도록 제어를 하게 되며, 이 제어신호에 따라 공기공급수단(99)으로부터 소정 압력을 갖는 공기가 제1통로(10)내로 주입되며, 이 주입된 공기에 의해 금속체(44) 영역에 있던 피씨알 결과물은 관측공(25) 영역으로 이동하게 된다.
상기와 같이 피씨알 결과물이 관측공(25) 영역으로 이동하게 되면, 이에 해당하는 투명관(45) 내면에 부착되어 있던 프로브와 핵산들의 특이적 결합이 일어나게 된다.
한편, 제어수단(110)은 공기공급수단(99)이 작동되도록 제어를 하게 되며, 이 제어신호에 따라 공기공급수단(99)으로부터 소정 압력을 갖는 공기가 제1 통로(10)내로 주입되며, 이 주입된 공기에 의해 투명관(45)의 말단에 있는 프로브와 결합하지 않은 피씨알 결과물과 반응액이 제1 통로(10)의 배출구(10b)를 통해 외부로 배출된다.
이후, 제어수단(110)은 세척액 공급수단(97)이 작동되도록 제어를 하게 되며, 이 제어신호에 따라 세척액 공급수단(97)으로부터 소정량의 세척액이 제1 통로(10)내로 주입된다.
이후, 제어수단(110)은 공기공급수단(99)이 작동되도록 제어를 하게 되며, 이 제어신호에 따라 공기공급수단(99)으로부터 소정 압력을 갖는 공기가 제1 통로(10)내로 주입되며, 이 주입된 공기에 의해 상기 제1 통로(10)내에 있는 세척액이 이송되면서 투명관(45)의 말단에 있는 프로브와 결합하지 않은 피씨알 결과물과 반응액을 세척후 배출하게 된다.
이후, 제어수단(110)은 도시하지 않은 알람, 램프등의 경보수단을 작동시켜 모든 과정이 완료되었다는 것을 작업자에게 알려준다.
이후, 작업자는 이를 인지한 후에, 디엔에이 프로브에 결합된 피씨알 결과물의 형광표지물질의 형광을 분석할 수 있는 쿨드 씨씨디 카메라(Cooled CCD Camera)등의 판독수단(100)을 사용하여 바디(80)의 관측공(25)을 통해 특이적 핵산의 결합 반응 결과를 판독한다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명의 핵산 검출 방법 및 핵산 검출용 키트를 사용하면, 단 한번의 시료 주입만으로도 시료내 특정 핵산의 검출 결과를 얻을 수 있어, 간편하고 손쉽게 핵산 분석을 수행할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 전문적인 의료 장비나 기술이 없는 비전문자들인 일반 사용자들도 병원이나 실험기관의 도움없이 용이하게 핵산 분석 결과를 필요로 하는 각종 시험을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명의 키트를 사용하면 시료 주입으로부터 결과 판독까지 걸리는 시간이 아주 짧아 단시간에 원하는 결과를 얻을 수 있고, 자성체와 자석 비드를 사용하여 표적 세포나 바이러스만을 선별적으로 포획하여 핵산을 추출하므로, 보다 정확한 검사 결과를 얻을 수 있다.

Claims (7)

  1. 혈액 시료로부터 목적하는 핵산을 검출하는 방법에 있어서,
    (1)분석하고자 하는 혈액 시료를, 표적 세포(또는 바이러스)에 특이적으로 결합할 수 있는 항체가 부착된 자석 비드와 혼합하여 혈액내 표적 세포(또는 바이러스)에 자석 비드에 부착된 항체가 결합되도록 하는 단계,
    (2)상기 시료를 자력 및 세포(또는 바이러스) 열분해 공간, 피씨알 반응 공간, 핵산 열변성 공간 및 디엔에이 프로브 결합 공간을 순서대로 구비한 모세관내로 주입하는 단계,
    (3)유입된 시료를, 상기 자력 및 세포 열분해 공간으로 이동시켜 자력에 의해 표적 세포(또는 바이러스)만이 모세관 내면에 부착되도록 하여 분리하는 단계,
    (4)모세관으로부터 미부착 시료를 제거한 후, 세척액으로 세척하는 단계,
    (5)상기 모세관내로 형광물질이 부착된 프라이머를 함유한 피씨알 용액을 주입한후, 94℃에서 5분간 열을 가해 표적 세포(또는 바이러스)를 열분해하는 단계,
    (6)상기 반응액을 94℃, 55℃ 및 72℃의 온도가 순서대로 제공되는 피씨알 반응 공간으로 30 내지 50회 반복 이동시켜 핵산 증폭 반응시키는 단계,
    (7)증폭된 핵산 시료에 94℃에서 5분간 열을 가해 피씨알 결과물을 단일 가닥의 핵산으로 열변성시키는 단계,
    (8) 상기 핵산 시료를 목적하는 핵산에 특이적으로 결합할 수 있는 디엔에이 프로브가 부착된 공간으로 이동시켜 핵산 시료와 프로브가 결합 반응하도록 하는단계,
    (9)미결합 반응액을 제거한 후, 세척액으로 세척하는 단계 및
    (10)형광물질의 발광 정도를 측정함으로써, 핵산 시료와 프로브간의 결합 결과를 판독하는 단계를 포함하는 핵산 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계들이 하나의 모세관에서 순차적으로 진행되며, 각 반응액들이 서로 섞이지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 내부에 길이 방향으로 관통되어 입구부(10a)와 출구부(10b)를 구비한 제1 통로(10)와, 상기 제1 통로(10)내로 피씨알 용액을 주입하기 위해 상기 피씨알 용액을 보관할 수 있도록 상기 제1 통로(10)의 입구부(10a)측에 구비되는 피씨알 용액 보관수단(50)과, 하면이 외부로 노출되게 형성되되 적정 간격으로 상기 제1 통로(10)와 연통 가능하게 순서적으로 배치 형성된 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 설치홈(20,21,22,23,24)과, 상기 제1 통로(10)의 후단부 일부분이 외부와 연통 가능하게 형성된 관측공(25)과, 상기 제1 통로(10)내로 시료가 주입될 수 있도록 상기 제1 통로(10)의 입구부(10a)측에 구비되는 시료 주입수단(60)을 갖는 바디(80)와;
    상기 제1 설치홈(20)에 삽입되는 자성체(40)와,
    상기 제2,제3,제4,제5 설치홈(21,22,23,24)에 각각 순서적으로 설치되는 도전성의 금속체(41,42,43,44)와;
    상기 자성체(40)와 금속체(41,42,43,44)에 관통 설치되어 상기 제1 통로(10)에 안착되며, 상기 관측공(25)에 해당되는 부분의 내면에 다수개의 프로브가 부착된 투명관(45)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 핵산 검출용 키트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 관측공(25)은 상기 바디(80)의 상ㆍ하면중 어느 한면으로 개구되게 형성된 것을 특징으로 하는 핵산 검출용 키트.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속체의 재질은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 핵산 검출용 키트.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 바디는 투명체인 것을 특징으로 하는 핵산 검출용 키트.
  7. 바디(80)가 수납 가능하도록 상부측에 바디 수납부(90a)를 갖는 본체(90)와;
    상기 바디(80)의 제1,제2,제3,제4,제5 설치홈(20,21,22,23,24)에 삽입되어 자성체(40) 및 금속체(41,42,43,44)에 접촉되도록 상기 바디 수납부(90a)의 상면에 돌출되도록 설치되는 히터(91,92,93,94,95)와;
    시료가 상기 제1 통로(10)내로 이동되도록 시료 주입수단(60)을 구동시키기 위한 제1 구동수단(96)과;
    피씨알 용액이 상기 제1 통로(10)내로 이동되도록 피씨알 용액 보관수단(50)을 구동시키기 위한 제2 구동수단(98)과;
    상기 바디(80)에 구비된 제1 통로(10)의 입구부(10a)로 세척액을 공급하는 세척액 공급수단(97)과;
    상기 제1 통로(10)내에 주입된 세척액을 공기로 상기 제1 통로(10)의 출구부(10a)로 배출하고, 상기 바디(80)에 구비된 제1 통로(10)의 입구부(10a)를 통해 자성체(40) 및 금속체(41,42,43,44) 영역으로 공기를 순방향이 되게 단계적으로 공급하며, 상기 제1 통로(10)의 출구부(10b)를 통해 금속체(41,42,43,44) 영역으로 역방향이되게 단계적으로 공급하는 공기공급수단(99)과;
    바디(80)의 관측공(25)을 통해 특이적 핵산 결합 반응 결과를 판독하는 판독수단(100)과;
    상기 히터(91,92,93,94,95)와 제1, 제2 구동수단(96)(98)과 세척액 공급수단(97)과 공기공급수단(99) 및 판독수단(100)의 작동을 제어하는 제어수단(110)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 핵산 검출 키트를 구동시키기 위한 구동장치.
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