KR100894419B1

KR100894419B1 - 바이오칩 키트 및 바이오 시료의 검사 방법

Info

Publication number: KR100894419B1
Application number: KR1020060137673A
Authority: KR
Inventors: 이준영; 이동호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2009-04-24
Also published as: EP1938900A1; JP2008164610A; KR20080062194A; US20080159919A1

Abstract

신뢰성 있는 바이오 시료의 결합 여부를 검사할 수 있는 바이오칩 키트가 제공된다. 바이오칩 키트는 하우징, 하우징 내에 배치되며, 다수의 프로브를 포함하는 바이오칩, 및 하우징을 개폐하도록 하우징에 연결 설치되어 있는 리드를 포함한다.

바이오칩, 하우징, 리드, 바이오 시료, 혼성화

Description

바이오칩 키트 및 바이오 시료의 검사 방법{Biochip kit and method of testing biological sample}

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 바이오칩 키트의 사시도이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면도이다.

도 3은 폴더 방식으로 개폐되는 바이오칩 키트를 설명하기 위한 사시도이다.

도 4a는 슬라이드 방식으로 개폐되는 바이오칩 키트를 설명하기 위한 사시도이다.

도 4b는 도 4a의 리드의 저면 사시도이다.

도 5a는 스핀 방식으로 개폐되는 바이오칩 키트를 설명하기 위한 사시도이다.

도 5b는 도 4a의 A 영역을 설명하기 위한 단면도이다.

도 6은 본 발명의 다른 몇몇 실시예들에 따른 바이오칩 키트의 사시도이다.

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선을 따라 자른 단면도이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예들에 따른 바이오칩 키트의 사시도이다.

도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ'선을 따라 자른 단면도이다.

도 10 내지 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 키트에 포함되어 있는 바이오칩의 예시적인 단면도들이다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 시료의 검사 방법을 나타내는 순서도이다.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 시료의 검사 방법을 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 바이오칩 키트 110: 하우징

120: 리드 130: 바이오칩

본 발명은 바이오칩 키트 및 바이오 시료의 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오칩이 배치된 하우징을 포함하는 바이오칩 키트 및 이를 이용한 바이오 시료의 검사 방법에 관한 것이다.

최근 들어 게놈 프로젝트가 발전하면서 다양한 유기체의 게놈 뉴클레오타이드 서열이 밝혀짐에 따라 바이오칩에 대한 관심이 증가하고 있으며, 다양한 종류의 바이오칩이 키트 형태로 제작되어 다양한 바이오 시료를 검사하기 위해 적용되고 있다. 현재 널리 사용되는 바이오칩 키트는 밀폐된 일체형 하우징과 그 안에 배치된 바이오칩을 포함한다. 하우징은 바이오칩의 오염 및 훼손을 막는 역할을 한다.

바이오칩 키트를 이용한 바이오 시료의 검사의 대표적인 방법은 바이오칩에 형광 물질이 표지된 대상 시료를 공급하여 바이오칩의 프로브와 반응하고, 후속으로 바이오칩에 빛을 조사하여 형광 물질에 의한 빛의 방출 여부를 분석하는 것이다. 최근에는 디자인 룰이 감소되면서 형광 물질로부터 발광되는 빛을 충분히 집광하기 위해 광 검출용 렌즈를 바이오칩에 더욱 근접시킬 것이 요구되고 있다.

그러나, 현재 주로 적용되는 바이오칩 키트의 경우, 하우징 자체의 두께 때문에 광 검출용 렌즈의 접근 거리에 한계가 있다. 더군다나, 하우징 내부에서 방출된 빛을 하우징 외부에서 검출하여야 하기 때문에, 하우징의 적어도 일부는 투명한 재질의 유리 등으로 이루어지는데, 이러한 유리는 빛의 광로를 변경하거나 방출되는 빛의 파장을 변화시킨다. 따라서, 충분한 광량의 확보 및 신뢰성 있는 파장 검출이 어렵다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 신뢰성 있는 바이오 시료의 결합 여부를 검사할 수 있는 바이오칩 키트를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기한 바와 같은 바이오칩 키트를 이용하여 바이오 시료를 검사하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩 키 트는 하우징, 상기 하우징 내에 배치되며, 다수의 프로브를 포함하는 바이오칩, 및 상기 하우징을 개폐하도록 상기 하우징에 연결 설치되어 있는 리드를 포함한다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 시료의 검사 방법은 하우징, 상기 하우징 내에 배치되며, 다수의 프로브를 포함하는 바이오칩, 및 상기 하우징을 개폐하도록 상기 하우징에 연결 설치되어 있는 리드를 포함하는 바이오칩 키트를 제공하고, 상기 프로브와 바이오 시료의 결합 반응을 수행하고, 상기 리드를 작동시켜 상기 하우징을 개방하여 상기 바이오칩의 상면을 노출시키고, 상기 노출된 바이오칩 상에 검출부를 근접 배치하여 상기 프로브와 상기 바이오 시료의 결합 여부를 검사하는 것을 포함한다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 키트를 설명한다.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 바이오칩 키트의 사시도로서, 리드에 의해 하우징이 폐쇄되어 있는 상태를 나타낸다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 자른 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 바이오칩 키트(10)는 하우징(110), 하우징(110) 내에 배치된 바이오칩(130), 및 하우징(110)과 연결 설치된 리드(120)를 포함한다.

하우징(110)은 바이오칩(130)이 배치되는 장소를 제공함과 동시에 바이오칩(130)을 보호한다. 하우징(110)은 예를 들어 플라스틱, 유리, 또는 강철이나 스테인레스 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 외부 충격에 대하여 바이오칩(130)을 충분히 보호하기 위해서는 강성 재질로 이루어지는 것이 바람직하지만, 이에 제한되지 않는다.

바이오칩(130)은 리드(120)의 개폐 동작과 무관하게 하우징에 고정 배치될 수 있다. 상기 고정 수단으로 접착제 등이 예시될 수 있다.

또한, 바이오칩(130)은 예를 들어, 유전자 발현 분석(expression profiling), 유전자형 분석(genotyping), SNP와 같은 돌연 변이(mutation) 및 다 형(polymorphism)의 검출, 단백질 및 펩티드 분석, 잠재적인 약의 스크리닝, 신약 개발과 제조 등에 적용되는 것일 수 있다. 구체적인 예로서, DNA 칩이나 단백질 칩 등을 들 수 있다. 바이오칩에 대한 더욱 상세한 설명은 후술된다.

리드(120)는 하우징(110)을 개폐할 수 있도록 하우징(110)에 연결 설치되어 있다. 즉, 리드(120)는 하우징(110)에 고정되어 있는 것이 아니라, 소정 범위에서 개폐 동작을 수행하도록 설치된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 리드(120)가 하우징(110)을 폐쇄할 경우, 리드(120)는 바이오칩(130)을 커버한다. 따라서, 리드(120)는 하우징(110)과 함께 바이오칩(130)을 보호하는 역할을 하게 된다.

리드(120)는 하우징(110)과 마찬가지로 플라스틱, 유리, 또는 강철이나 스테인레스 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있고, 나아가 하우징(110)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 또, 리드(120)는 플렉서블한 재질, 예를 들면, 합성 섬유나 부직포, 연성 플라스틱 등으로 이루어질 수도 있다.

리드(120)가 하우징(110)을 폐쇄할 경우, 리드(120)의 저면은 바이오칩(130)의 상면에 밀착될 수 있다. 리드(120)에 의한 바이오칩(130)의 접촉을 피할 필요성이 있을 경우, 리드(120)의 저면이 바이오칩(130)의 상면에 닿지 않도록 이격시키는 이격재(미도시)가 구비될 수 있다. 이격재는 리드(120) 및/또는 하우징(110)으로부터 유래하는 측벽(미도시)일 수 있다. 이때, 4면 모두에 측벽이 형성되되, 이들이 동일한 높이를 가지며 연속하도록 형성되면, 하우징(110)과 리드(120) 사이의 공간이 밀폐될 수 있다.

다른 예로, 이격재는 스페이서(미도시)일 수 있다. 스페이서는 리드(120) 및 /또는 하우징(110)으로부터 유래하거나, 리드(120) 및/또는 하우징(110)에 부착된 것일 수 있다.

상술한 바와 같이 리드(120)는 하우징(110)을 폐쇄할 뿐만 아니라, 소정 범위에서 동작하여 하우징(110)을 개방한다. 하우징(110)을 개방하기 위한 다양한 방식이 도 3 내지 도 5b에 도시되어 있다. 도 3은 폴더 방식으로 개폐되는 바이오칩 키트를 설명하기 위한 사시도로서, 리드의 동작으로 하우징이 개방된 상태를 도시한다. 도 4a는 슬라이드 방식으로 개폐되는 바이오칩 키트를 설명하기 위한 사시도로서, 리드의 동작으로 하우징이 개방된 상태를 도시한다. 도 4b는 도 4a의 리드의 저면 사시도이다. 도 5a는 스핀 방식으로 개폐되는 바이오칩 키트를 설명하기 위한 사시도로서, 리드의 동작으로 하우징이 개방된 상태를 도시한다. 도 5b는 도 4a의 A 영역을 설명하기 위한 단면도이다.

본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 바이오칩 키트(100)는 하우징(110)이 폴더 방식으로 개폐된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 리드(120)는 일측 사이드가 하우징(110)에 결합된 상태에서 위쪽으로 젖혀지도록 설치된다. 이러한 폴더 방식의 리드(120) 동작을 구현하기 위해 바이오칩 키트(100)는 리드(120)의 일측 사이드와 하우징(110)의 일측 사이드를 결합하는 일측 결합 부재(140)를 구비할 수 있다. 일측 결합 부재(140)는 와이어, 테이프나 접착제 등이 예시될 수 있으며, 그 밖에 폴더 동작을 구현하기에 적합한 모든 부재가 포함될 수 있다.

또, 본 발명의 다른 몇몇 실시예들에 따른 바이오칩 키트(100a)는 하우징(110a)이 슬라이드 방식으로 개폐된다. 즉, 도 4a에 도시된 바와 같이, 리 드(120a)는 일측으로 슬라이드될 수 있도록 설치된다. 이와 같은 슬라이드 방식의 리드(120a) 동작을 구현하기 위해 하우징(110a)은 상면 사이드에 슬라이드 홈(142)을 구비할 수 있다. 그에 대응하여 리드(120a)는 도 4a에 도시된 바와 같이 슬라이드 홈(142)을 따라 슬라이드될 수 있도록 돌출되어 형성된 슬라이드 라인(144)을 포함할 수 있다. 도시되지 않은 본 발명의 변형예로서, 하우징에 슬라이드 라인이 구비되고, 리드에 슬라이드 홈이 구비될 수도 있다.

또, 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예들에 따른 바이오칩 키트(100b)는 하우징(110b)이 스핀 방식으로 개폐된다. 즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 리드(120b)는 일측 모서리가 고정된 상태에서 회전할 수 있도록 설치된다. 이와 같은 스핀 방식의 리드(120b) 동작을 구현하기 위해 하우징(110b)은 도 5b에 도시된 바와 같이 상면의 일측 모서리에 회전 홈(146)을 구비할 수 있다. 그에 대응하여 리드(120b)는 도 5b에 도시된 바와 같이 회전 홈(146)을 따라 회전할 수 있는 회전 돌기(148) 또는 회전 샤프트를 포함할 수 있다. 도시되지 않은 본 발명의 변형예로서, 하우징에 회전 돌기 또는 회전 샤프트가 구비되고, 리드에 회전 홈이 구비될 수도 있다.

상기한 바와 같은 폴더 방식, 슬라이드 방식, 스핀 방식 등의 리드(120, 120a, 120b) 동작으로 하우징(110, 110a, 110b)이 개방되면, 하우징(110, 110a, 110b) 내에 배치된 바이오칩(130)의 상면이 외부에 직접 노출된다. 이처럼 바이오칩(130)의 상면이 외부에 직접 노출되면, 바이오칩(130)의 상면에 검출부(미도시)를 최대한 근접 배치시킬 수 있는 이점이 있다.

도 6은 본 발명의 다른 몇몇 실시예들에 따른 바이오칩 키트의 사시도이다. 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ'선을 따라 자른 단면도이다. 도 8은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예들에 따른 바이오칩 키트의 사시도이다. 도 9는 도 8의 Ⅸ-Ⅸ'선을 따라 자른 단면도이다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 실시예들에 따른 바이오칩 키트(101, 102)는 리드(121, 122)에 의한 하우징(111, 112)의 폐쇄시, 리드(121, 122)의 저면이 바이오칩(130)의 상면에 밀착되지 않고 소정 간격 이격되어 있으며, 리드(121, 122)와 바이오칩(130) 사이에 소정의 반응 공간(160)이 제공되는 점이 상술한 실시예들과 차이가 있다. 이를 위하여 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(111)이 측벽을 포함하거나, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 리드(122)가 측벽을 포함한다. 측벽의 높이는 반응 공간(160)의 부피를 결정하는 것으로서, 반응 조건, 반응 공간 내에 투입되는 시료의 양 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.

반응 공간(160)은 바이오 시료와 바이오칩(130)의 프로브 간의 결합 반응, 예컨대 혼성화(hybridization) 반응이 이루어질 수 있는 공간을 제공한다. 결합 반응시, 외부 오염을 방지하고, 반응 조건을 용이하게 제어하기 위여 반응 공간(160)은 밀폐된 것일 수 있다. 다시 말해, 리드(121, 122)가 하우징(111, 112)을 폐쇄할 경우, 리드(121, 122)와 하우징(112)으로 둘러싸인 내부는 밀폐될 수 있다.

한편, 상술한 결합 반응을 용이하게 수행하기 위해, 하우징(111, 112)은 바이오 시료, 세정액이나 질소 가스 등과 같은 유체를 공급 및 배출하는 유입/유출구(inlet/oulet)(150)를 더 포함할 수 있다. 하나의 유입/유출구(140)는 동시에 유체의 유입 및 유출을 담당할 수도 있고, 2 이상의 유입/유출구(150) 중 적어도 하 나가 유체의 유입을 전담하고, 적어도 다른 하나가 유체의 유출을 전담하는 구조를 가질 수도 있다. 나아가 본 발명의 변형 실시예는 상술한 바와 같은 유입/유출구가 리드에 구비되거나, 하우징과 리드에 모두 구비된 경우를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 도 6 내지 도 9의 바이오칩 키트의 경우에도, 도 3 내지 도 5b를 참조하여 설명한 바와 같이 리드가 폴더 방식, 슬라이드 방식 또는 스핀 방식으로 개폐될 수 있으며, 따라서, 바이오칩의 상면에 검출부를 최대한 근접 배치시킬 수 있는 장점이 있음은 물론이다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 바이오칩 키트에 적용될 수 있는 바이오칩에 대해 상세히 설명한다.

도 10 내지 도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 키트에 포함되어 있는 바이오칩의 예시적인 단면도들이다. 도 10 내지 도 14를 참조하면, 바이오칩(130_1, 130_2, 130_3, 130_4, 130_5)은 기판(132), 기판(132) 상에 위치하며 다수의 프로브(138)가 고정되는 액티브 영역(134)을 포함한다.

기판(132)은 가요성(flexible) 또는 강성(rigid) 기판일 수 있다. 적용되는 가요성 기판의 예로는 나일론, 니트로셀룰로오스 등의 멤브레인 또는 플라스틱 필름 등을 들 수 있다. 강성 기판으로는 반도체 기판, 소다 석회 유리로 이루어진 투명 유리 기판 등이 예시될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 키트에서 바이오칩(130_1, 130_2, 130_3, 130_4, 130_5)의 검사는 바이오칩(130_1, 130_2, 130_3, 130_4, 130_5)의 상면 측에서 직접 이루어질 수 있으므로, 기판(132)으로서 반도체 기판이나 멤브레인 또는 플라스틱 필름 등과 같은 불투명한 기판을 적용하 더라도 용이한 바이오칩(130_1, 130_2, 130_3, 130_4, 130_5) 검사가 가능하다. 특히, 기판(132)으로서 반도체 기판을 적용할 경우, 반도체 소자의 제조 공정 이미 안정적으로 확립되어 적용되는 다양한 박막의 제조 공정 및 사진 식각 공정 등을 그대로 적용할 수 있다는 장점이 있다.

기판(132) 위에는 액티브 영역(134)이 형성되어 있다. 액티브 영역(134)은 혼성화 분석 조건, 예컨대 pH 6-9의 인산(phosphate) 또는 TRIS 버퍼와 접촉시 가수분해되지 않고 실질적으로 안정한 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 액티브 영역(134)은 PE-TEOS막, HDP 산화막, P-SiH4 산화막, 열산화막 등의 실리콘 산화막, 하프늄 실리케이트, 지르코늄 실리케이트 등의 실리케이트, 실리콘 산질화막, 하프늄 산질화막, 지르코늄산질화막 등의 금속 산질화막, 티타늄 산화막, 탄탈륨 산화막, 알루미늄 산화막, 하프늄 산화막, 지르코늄 산화막, ITO 등의 금속 산화막, 폴리이미드, 폴리아민, 금, 은, 구리, 팔라듐 등의 금속, 또는 폴리스티렌, 폴리아크릴산, 폴리비닐 등의 폴리머로 형성될 수 있다.

액티브 영역(134)은 프로브 셀 분리 영역(135)에 의해 다수개로 분리되어 있다. 액티브 영역(134)과 프로브 셀 분리 영역(135)의 구분은 상부에 프로브(138)가 고정되는지 여부에 의한다.

액티브 영역(134) 위에는 다수의 프로브(138)가 커플링되어 있다. 구체적으로 각 액티브 영역(134)에는 동일한 다수의 프로브(138)가 커플링되어 있되, 분리되어 있는 서로 다른 액티브 영역(134)에는 서로 다른 프로브(138)가 커플링되어 있을 수 있다. 프로브(138)는 검사 대상 바이오 시료에 따라 다양하게 변형가능하다. 일예로 프로브(138)는 올리고뉴클레오티드 프로브일 수 있다.

액티브 영역(134)과 프로브(138)의 커플링은 그 사이에 개재된 링커(136)에 의해 매개될 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에 따른 바이오칩(130_1)에서는 도 10에 예시적으로 도시된 바와 같이 액티브 영역(134)이 패터닝되어 있다. 도 10에서 액티브 영역(134)이 제거된 공간에서의 기판의 상면이 프로브 셀 분리 영역(135)이 된다.

본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 바이오칩(130_2)에서는 도 11에 예시적으로 도시된 바와 같이 액티브 영역(134)이 서로 물리적으로 패터닝되어 있지는 않지만, 일정 영역마다 비활성화된(137) 링커(136)만이 커플링되어 있을 뿐, 프로브(138)가 커플링되어 있지 않은 프로브 셀 분리 영역(135)에 의해 서로 분리되어 있다.

본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 바이오칩(130_3)에서는 도 12에 예시적으로 도시된 바와 같이 기판(132) 상에 커플링 블록킹막(135a)이 형성되어 있으며, 커플링 블록킹막(135a) 상에 액티브 영역(134)이 물리적으로 패터닝되어 있다. 커플링 블록킹막(135a)은 예를 들어 플루오르 실란막과 같이 불소기를 포함하는 불화물로 이루어질 수 있다. 도 12에서 프로브 셀 분리 영역(135)은 액티브 영역(134)이 제거된 커플링 블록킹막(135a) 상면이 된다.

본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 바이오칩(130_4)에서는 도 13에 예시적으로 도시된 바와 같이 액티브 영역(134)이 도 9의 경우에서처럼 패터닝되어 있고, 액티브 영역(134)이 제거된 공간에 블록킹 충진재(135b)가 충진되어 있다. 블록킹 충진재(135b)는 커플링 블록킹 특성을 가지면서도 갭필 특성이 좋은 막, 예를 들어 플루오르 실란이나 폴리실리콘으로 형성할 수 있다. 도 13에서 프로브 셀 분리 영역(135)은 블록킹 충진재(135b) 상면이 된다.

본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 바이오칩(130_5)에서는 도 14에 예시적으로 도시된 바와 같이 액티브 영역(134)이 도 12와 실질적으로 동일한 구조를 갖되, 액티브 영역(134)이 제거된 공간에 충진된 블록킹 충진재(135b) 상에 커플링 블록킹막(135a)이 형성되어 있다. 따라서, 도 14에서 프로브 셀 분리 영역(135)은 커플링 블록킹막(135a) 상면이 된다.

도 10 내지 도 14에 예시적으로 도시되어 있는 바이오칩(130_1, 130_2, 130_3, 130_4, 130_5)들은 각각 도 1 내지 도 9의 바이오칩 키트(100, 100a, 100b, 101, 102)에 포함된 바이오칩(130)에 치환되어 적용될 수 있다.

그러면, 상기한 바와 같은 바이오칩 키트를 이용한 본 발명의 실시예들에 따른 바이오 시료를 검사하는 방법에 대해 설명한다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 시료의 검사 방법을 나타내는 순서도이다. 본 실시예는 도 1 내지 도 5b의 실시예에서와 같이 반응 공간을 따로 구비하지 않는 바이오칩 키트를 이용한 바이오 시료의 검사 방법에 관계된다.

도 1 내지 도 5b 및 도 15를 참조하면, 리드(120, 120a, 120b)에 의해 하우징(110, 110a, 110b)이 폐쇄되어 있는 바이오칩 키트(10, 100, 100a, 100b)를 반응 챔버(미도시) 내로 투입한다(S11). 반응 챔버는 결합 반응이 수행되는 반응 공간을 제공한다. 따라서, 반응 챔버는 바이오 시료 등의 유체가 출입하는 유입/유출구(미도시)를 포함할 수 있다. 한편, 반응 챔버 내로의 투입까지 바이오칩(130)은 리 드(120, 120a, 120b)에 의해 하우징(110, 110a, 110b)이 폐쇄되어 있으며, 그에 따라 바이오칩(130)이 커버되어 있으므로, 바이오칩(130)은 외부 오염 및 충격 등으로부터 보호된다.

이어서, 반응 챔버 내에서 리드(120, 120a, 120b)를 작동시켜 하우징(110, 110a, 110b)의 적어도 일부를 개방한다(S12). 즉, 폴더 방식, 슬라이드 방식, 스핀 방식 등의 리드(120, 120a, 120b) 작동으로 하우징(110, 110a, 110b)의 적어도 일부를 개방함으로써, 상기 개방부로부터 바이오칩(130)의 상면에까지의 공간적 통로를 형성한다. 반응 챔버의 오염 방지 처리가 신뢰성이 있을 경우, 리드(120, 120a, 120b)는 바이오칩(130)의 상면이 외부에 직접 노출될 때까지 하우징(110, 110a, 110b)을 개방할 수 있다.

이어서, 반응 챔버 내에 바이오 시료를 제공하여 프로브와 결합 반응 수행한다(S13).

반응 챔버에 바이오 시료를 제공하면, 바이오 시료는 상기한 일부 개방된 개방부로부터 바이오칩 상면까지의 공간적 통로를 통해 바이오칩(130)의 상면에 제공된다. 바이오 시료는 검사 대상 시료로서, 예를 들면 DNA를 포함하는 것일 수 있다. 단일 가닥 DNA의 일단에는 형광 물질이 부착되어 있을 수 있다.

이어서, 반응 조건을 조절하여 프로브와 대상 바이오 시료의 결합 반응을 수행한다. 프로브가 올리고뉴클레오티드 프로브이고, 바이오 시료가 단일 가닥 DNA를 포함하는 경우, 상기한 결합 반응은 혼성화(hybridization) 반응일 수 있다. 한편, 공급된 바이오 시료가 단일 가닥 DNA를 포함하지만, DNA에 형광 물질이 부착되지 않은 경우, 반응 챔버 내로 형광 물질 염색액을 공급하여 결합 반응, 예컨대 혼성화 반응이 일어난 프로브에 형광 물질 염색액을 부착시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

결합 반응이 끝나면, 공급된 대상 바이오 시료를 반응 챔버 외부로 배출한다.

그 다음, 선택적으로, 바이오칩 키트(10, 100, 100a, 100b)에 잔류하는 액상 바이오 시료를 완전히 제거하기 위해 반응 챔버 내로 세정액을 투입할 수 있다.

또, 필수적인 것은 아니지만, 바이오칩(130)의 상면을 건조하기 위해 반응 챔버 내로 건조 가스를 공급할 수도 있다. 건조 가스로는 질소 가스 등이 사용될 수 있다.

이어서, 리드(120, 120a, 120b)를 작동시켜 하우징(110, 110a, 110b)을 폐쇄한다(S14). 하우징(110, 110a, 110b)의 폐쇄로 결합 반응이 진행된 바이오칩(130)은 리드(120, 120a, 120b)에 의해 커버되어 보호된다.

이어서, 반응 챔버로부터 바이오칩 키트(10, 100, 100a, 100b)를 회수하고, 검출부(미도시)로 이동한다(S15). 상기한 바와 같이 바이오칩(130)은 리드(120, 120a, 120b)에 의해 커버되어 보호되기 때문에, 검출부로의 이동 단계에서 외부 오염 등의 문제가 발생되지 않는다.

이어서, 리드(120, 120a, 120b)를 작동시켜 하우징(110, 110a, 110b)을 개방하고, 바이오칩(130)의 상면을 노출한다(S16). 리드(120, 120a, 120b)의 작동은 상술한 바와 같이 폴더 방식, 슬라이드 방식, 스핀 방식일 수 있다. 본 단계에서는 바이오칩(130)의 상면이 완전히 노출될 때까지 리드(120, 120a, 120b)를 작동시켜 하우징(110, 110a, 110b)을 개방한다.

한편, 상술한 공정 챔버로부터 검출부까지의 이동이 오염원이나 충격원으로부터 보호될 수 있는 폐쇄된 챔버 내에서 이루어질 경우, S14 단계의 하우징 폐쇄 및 S16 단계의 하우징 개방은 생략될 수 있다.

이어서, 검출부를 바이오칩(130)의 상면에 근접시켜 프로브와 바이오 시료의 결합 여부 검사한다(S17).

검출부는 광검출 수단을 포함할 수 있다. 광검출 수단은 대상 바이오 시료가 형광 물질을 포함하거나, 형광 물질 염색액이 제공된 경우에 바이오 시료와 프로브의 결합 여부를 용이하게 검사할 수 있다. 예를 들어, 바이오칩(130)의 상면에 제1 파장의 빛을 조사하면 혼성화 반응 등과 같은 결합 반응이 일어나 바이오칩(130) 내에 형광 물질이 잔류하는 경우에는 제1 파장의 빛이 형광 물질을 발광하여 제1 파장과는 다른 파장인 제2 파장의 빛이 방출된다. 결합 반응이 수행되지 않아 형광 물질이 잔류하지 않으면, 제1 파장과 다른 파장의 빛이 방출되지 않는다. 따라서, 검출부의 광검출 수단에 의해 제2 파장의 빛을 검출함으로써, 결합 반응 여부를 용이하게 검사할 수 있다.

광검출 수단은 예를 들어, 전자 결합 소자(Charge Coupled Device, CCD) 또는 상보성금속산화물반도체 이미지 센서(CMOS Image Sensor, CIS) 등을 포함할 수 있다. 전자 결합 소자(CCD) 또는 상보성금속산화물반도체 이미지 센서(CIS)의 렌즈는 방출된 빛을 집광하여 이를 전기적 신호로 변환함으로써, 방출되는 빛의 양 및 파장을 분석하는 데에 이용된다. 한편, 형광 물질로부터 발광되는 제2 파장의 빛은 원칙적으로 무작위적인 광로를 갖는다. 따라서, 보다 많은 빛을 집광하기 위해서는 검출부, 구체적으로 검출부에 포함된 전자 결합 소자(CCD)나 상보성금속산화물반도체 이미지 센서(CIS)의 렌즈 또는 이와 연계된 대물 렌즈가 발광원에 최대한 근접 배치되는 것이 바람직하다. 특히, 디자인 룰이 감소할수록 근접 배치의 필요성은 더욱 배가된다. 또, 발광원과 렌즈 사이에 다른 매질이 개재되면, 스넬의 법칙(Snell's Law)에 의해 광로가 바뀌게 되며, 특히 매질의 경계면이 불규칙할 경우 광로의 불규칙성이 심화된다. 더군다나, 빛은 서로 다른 매질을 진행할 경우 파장이 바뀌기 때문에 정확한 파장 검출이 어렵다.

그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 키트(10, 100, 100a, 100b)에서는 리드(120, 120a, 120b)가 작동되어 하우징(110, 110a, 110b)을 개방함으로써, 바이오칩(130)의 상면이 외부에 완전히 노출될 수 있다. 따라서, 공기 이외의 다른 매질의 개재없이 전자 결합 소자(CCD)나 상보성금속산화물반도체 이미지 센서(CIS)의 렌즈 또는 그에 연계된 대물 렌즈 등이 직접 근접 배치될 수 있다. 따라서, 충분한 집광이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 정확한 파장 검출이 가능하기 때문에, 검사 신뢰도가 개선될 수 있다. 본 단계에서 바이오칩(130)의 상면이 노출되더라도, 본 검사 단계에서는 이미 결합 반응 등이 끝난 상태이기 때문에 오염 여부는 크게 문제시되지 않는다.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 바이오 시료의 검사 방법을 나타내는 순서도이다. 본 실시예는 도 6 내지 도 9의 실시예에서와 같이 반응 공간을 구비하는 바이오칩 키트를 이용한 바이오 시료의 검사 방법에 관계된다. 이하의 실시예에서 도 15의 실시예와 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하거나 간략화하며, 차이점을 중심으로 설명한다.

도 6 내지 도 9 및 도 16을 참조하면, 리드(121, 122)에 의해 하우징(111, 112)이 폐쇄되어 있는 바이오칩 키트(101, 102)의 유입/유출구(150)를 통하여 바이오 시료를 제공하여 프로브와 결합 반응 수행한다(S21). 즉, 본 실시예에 따른 바이오 시료의 검사 방법은 도 15에서와 같은 반응 챔버의 도입없이 바이오칩 키트(101, 102)에 포함되어 있는 반응 공간(160) 내에서 이루어진다는 점이 도 15의 실시예와 다르다. 바이오 시료의 제공은 유입/유출구(150)를 통하여 이루어지기 때문에, 본 단계에서 리드(121, 122)의 작동은 불필요하다.

이어서, 바이오칩 키트(101, 102)를 검출부(미도시)로 이동한다(S22). 본 단계에서 바이오칩 키트(101, 102)는 리드(121, 122)에 의해 하우징(111, 112)이 폐쇄되어 있고, 내부의 바이오칩(130)의 상면이 커버되어 있음은 도 15의 S15 단계와 실질적으로 동일하다.

이어서, 리드(121, 122)를 작동시켜 하우징(111, 112)을 개방하고, 바이오칩(130)의 상면을 노출한다(S23). 본 단계는 도 15의 S16 단계와 실질적으로 동일하다.

이어서, 검출부를 바이오칩(130)의 상면에 근접시켜 프로브와 바이오 시료의 결합 여부 검사한다(S24). 본 단계는 도 15의 S17 단계와 실질적으로 동일하다.

본 실시예에 따른 바이오 시료의 검사 방법은, 반응 챔버의 도입없이 바이오칩 키트(101, 102) 내에 구비된 반응 공간(160)에서 결합 반응이 직접 일어나므로, 더욱 단순한 방법으로 신뢰성 있는 검사를 수행할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명 이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들을 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 실시예들에 따른 바이오칩 키트에 의하면, 리드가 하우징을 개폐하도록 설치되어 있으므로, 필요에 따라 하우징에 배치된 바이오칩을 커버하거나 직접 노출할 수 있다. 따라서, 리드의 작동으로 바이오칩을 커버함으로써, 바이오칩을 외부 오염 및 충격 등으로부터 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 바이오칩을 외부에 노출함으로써, 검출부가 최대한 근접 배치될 수 있어, 충분한 집광 및 정확한 파장 검출이 가능하기 때문에, 검사 신뢰도가 개선될 수 있다.

Claims

하우징;

상기 하우징 내에 배치되며, 다수의 프로브를 포함하는 바이오칩; 및

상기 하우징을 개폐하도록 상기 하우징에 연결 설치되어 있는 리드를 포함하는 바이오칩 키트.
제1 항에 있어서,

상기 리드는 상기 하우징을 폐쇄하여 상기 바이오칩을 커버하고,

상기 하우징을 개방하여 상기 바이오칩의 상면을 노출하는 바이오칩 키트.
제2 항에 있어서,

상기 리드는 슬라이드 방식, 폴더 방식, 또는 스핀 방식으로 상기 하우징을 개폐하도록 상기 하우징에 연결 설치되어 있는 바이오칩 키트.
제2 항에 있어서,

상기 리드는 상기 하우징을 폐쇄하여 상기 하우징과 함께 반응 공간을 정의하는 바이오칩 키트.
제4 항에 있어서,

상기 하우징과 상기 리드 중 하나 이상은 유입/유출구를 포함하는 바이오칩 키트.
제2 항에 있어서,

상기 바이오칩은 상기 하우징에 고정되어 있는 바이오칩 키트.
제2 항에 있어서,

상기 바이오칩은 기판, 및 상기 기판 상에 위치하며, 상기 다수의 프로브가 고정되는 액티브 영역을 더 포함하는 바이오칩 키트.
제7 항에 있어서,

상기 기판은 반도체 기판, 유리 기판 또는 플라스틱 기판인 바이오칩 키트.
제7 항에 있어서,

상기 다수의 프로브는 링커를 매개하여 상기 액티브 영역에 고정되는 바이오칩 키트.
제7 항에 있어서,

상기 액티브 영역은 상기 프로브가 고정되지 않는 프로브 셀 분리 영역에 의해 다수개가 분리되어 있는 바이오칩 키트.
제7 항에 있어서,

상기 프로브는 올리고뉴클레오티드 프로브인 바이오칩 키트.
하우징, 상기 하우징 내에 배치되며, 다수의 프로브를 포함하는 바이오칩, 및 상기 하우징을 개폐하도록 상기 하우징에 연결 설치되어 있는 리드를 포함하는 바이오칩 키트를 제공하고,

상기 프로브와 바이오 시료의 결합 반응을 수행하고,

상기 리드를 작동시켜 상기 하우징을 개방하여 상기 바이오칩의 상면을 노출시키고,

상기 노출된 바이오칩 상에 검출부를 근접 배치하여 상기 프로브와 상기 바이오 시료의 결합 여부를 검사하는 것을 포함하는 바이오 시료의 검사 방법.
제12 항에 있어서,

상기 리드는 슬라이드 방식, 폴더 방식, 또는 스핀 방식으로 상기 하우징을 개폐하도록 상기 하우징에 연결 설치되어 있는 바이오 시료의 검사 방법.
제12 항에 있어서,

상기 프로브와 바이오 시료의 결합 반응을 수행하는 것은,

상기 리드를 작동시켜 상기 하우징의 일부 또는 전부를 개방하여 상기 바이오칩의 상면의 적어도 일부를 노출시키고,

상기 적어도 일부가 노출된 상기 바이오칩의 상면으로 상기 바이오 시료를 제공하는 것을 포함하는 바이오 시료의 검사 방법.
제14 항에 있어서,

상기 프로브와 바이오 시료의 결합 반응을 수행하는 것은,

유입/유출구를 포함하는 반응 챔버 내에서 이루어지는 바이오 시료의 검사 방법.
제12 항에 있어서,

상기 리드는 상기 하우징을 폐쇄하여 상기 하우징과 함께 반응 공간을 정의하는 바이오 시료의 검사 방법.
제16 항에 있어서,

상기 하우징과 상기 리드 중 하나 이상은 유입/유출구를 포함하는 바이오 시료의 검사 방법.
제17 항에 있어서,

상기 프로브와 바이오 시료의 결합 반응을 수행하는 것은,

상기 유체 유입/유입구를 통하여 상기 반응 공간 내로 상기 바이오 시료를 제공하고,

상기 반응 공간 내에서 상기 결합 반응을 수행하는 것을 포함하는 바이오 시료의 검사 방법.
제12 항에 있어서,

상기 바이오 시료는 형광 물질을 포함하고,

상기 프로브와 상기 바이오 시료의 결합 여부를 검사하는 것은 상기 형광 물질로부터 방출되는 빛을 검출하는 것을 포함하는 바이오 시료의 검사 방법.
제19 항에 있어서,

상기 검출부는 전하 결합 소자 또는 상보성금속산화물반도체 이미지 센서를 포함하는 바이오 시료의 검사 방법.
제12 항에 있어서,

상기 프로브는 올리고뉴클레오티드 프로브이고,

상기 결합 반응은 혼성화 반응인 바이오 시료의 검사 방법.