KR101906969B1 - Gene analysis apparatus and method of analyzing gene using the same - Google Patents

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Abstract

유전자 분석 장치 및 이를 이용한 유전자 분석 방법에 관해 개시되어 있다.유전자 분석 장치는 PCR용 샘플이 준비되는 샘플 준비 칩과, 상기 샘플에 대한 PCR이 진행되는 PCR 칩과, 상기 샘플 준비 칩과 상기 PCR 칩이 장착되는 패키지층을 포함하고, 상기 샘플의 이동을 위한 채널을 상기 패키지층에 구비한다. 상기 패키지층에 상기 PCR 칩에서 상기 샘플 준비 칩으로 물질이 이동되는 채널이 포함될 수 있다. 상기 샘플 준비 칩과 상기 PCR 칩은 같은 방향 혹은 반대 방향을 향하도록 장착될 수 있다.A gene analyzing apparatus comprises a sample preparation chip in which a sample for PCR is prepared, a PCR chip in which PCR is performed on the sample, and a sample preparation chip and a PCR chip And a channel for moving the sample is provided in the package layer. A channel through which material is transferred from the PCR chip to the sample preparation chip may be included in the package layer. The sample preparation chip and the PCR chip may be mounted so as to face in the same or opposite directions.

Description

유전자 분석장치 및 이를 이용한 유전자 분석방법{Gene analysis apparatus and method of analyzing gene using the same}[0001] GENE ANALYSIS APPARATUS AND METHOD FOR GENE ANALYSIS USING THE SAME [0002]

본 발명의 일 실시예는 바이오 물질 분석 장치에 관련된 것으로써, 보다 자세하게는 유전자 분석장치 및 이를 이용한 유전자 분석방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a bio-material analyzing apparatus, and more particularly, to a gene analyzing apparatus and a gene analyzing method using the same.

바이오 물질에 대한 유전 정보는 해당 바이오 물질의 세포(cell)를 분석하여 알 수 있다. 바이오 물질의 유전 정보는 세포의 핵산(nucleic acid)에 담겨있다. 핵산에 대한 정보를 획득함으로써, 여러 종류의 바이오 물질들을 식별할 수 있다. 따라서 미지의 생물학적 현상에 대한 원인이 되는 바이오 물질을 알 수 있다.Genetic information on the biomaterial can be obtained by analyzing the cell of the biomaterial. The genetic information of the biomaterial is contained in the nucleic acid of the cell. By acquiring information on nucleic acids, different types of biomaterials can be identified. Thus, biomaterials that cause unknown biological phenomena can be identified.

특정 핵산의 존재 유무와 존재량에 대한 정보를 획득하기 위해서는 해당 핵산을 포함하는 바이오 물질의 세포들로부터 핵산을 준비하고 추출하는 과정이 선행된다. 이어서 추출된 핵산을 검사에 필요한 양만큼 증폭하는 과정이 진행된다. 핵산 추출 과정은 비드(bead)를 이용하는 방법이 알려져 있다. 그리고 추출된 핵산을 증폭하여 특정 핵산의 존재 유무와 존재 정도를 확인하는 과정은 PCR(Polymerase Chain Reaction)을 이용하는 과정이 알려져 있다.In order to obtain information on the presence and amount of a specific nucleic acid, a process of preparing and extracting the nucleic acid from the cells of the biomaterial including the nucleic acid is preceded. Then, the process of amplifying the extracted nucleic acid by an amount necessary for the inspection is performed. The nucleic acid extraction process is known to use a bead. It is known that PCR (Polymerase Chain Reaction) is used in the process of amplifying the extracted nucleic acid and confirming the presence or absence of a specific nucleic acid.

그러나 기존의 핵산 추출 과정과 추출된 핵산의 증폭과 검사 과정은 분리된 칩이나 시스템에서 이루어진다. 이에 따라 한 과정이 완료된 후, 다음 과정을 진행하기 위해 이동하는 과정에서 외부 물질에 의한 오염이 발생될 수 있고, 따라서 결과에 대한 정확성이나 신뢰성이 낮아질 수 있다.However, the existing nucleic acid extraction process and the amplification and inspection of the extracted nucleic acid are performed in a separate chip or system. Accordingly, after a process is completed, foreign substances may be contaminated during the process of moving to the next process, so that the accuracy or reliability of the result may be lowered.

본 발명의 일 실시예는 패키지된 유전자 분석 장치를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a packaged gene analysis device.

본 발명의 일 실시예는 이 장치를 이용한 유전자 분석 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a gene analysis method using this apparatus.

본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치는 PCR용 샘플이 준비되는 샘플 준비 칩과, 상기 샘플에 대한 PCR이 진행되는 PCR 칩과, 상기 샘플 준비 칩과 상기 PCR 칩이 장착되는 패키지층을 포함하고, 상기 패키지층에 상기 샘플의 이동을 위한 채널이 구비되어 있다.The gene analysis apparatus according to an embodiment of the present invention includes a sample preparation chip in which a sample for PCR is prepared, a PCR chip in which PCR for the sample proceeds, and a package layer in which the sample preparation chip and the PCR chip are mounted And a channel for moving the sample is provided in the package layer.

이러한 유전자 분석 장치에서 상기 패키지층에 상기 샘플 준비 칩에서 상기 PCR 칩으로 물질이 이동되는 채널이 포함될 수 있다.In this gene analysis apparatus, a channel through which the material is transferred from the sample preparation chip to the PCR chip may be included in the package layer.

상기 샘플 준비 칩과 상기 PCR 칩은 같은 방향 혹은 반대 방향을 향하도록 장착될 수 있다.The sample preparation chip and the PCR chip may be mounted so as to face in the same or opposite directions.

상기 패키지층은 메인층과 상기 메인층을 덮는 커버를 포함할 수 있다.The package layer may include a main layer and a cover covering the main layer.

상기 패키지층은 상기 PCR용 샘플의 준비에 사용되는 물질의 저장 또는 이동 통로가 되는 영역들과, 상기 물질을 상기 샘플 준비 칩으로 공급하기 위한 채널을 포함할 수 있다.The package layer may include regions to be a storage or transport passage of the material used for preparation of the PCR sample and a channel for supplying the material to the sample preparation chip.

상기 채널은 복수의 채널을 포함할 수 있다.The channel may comprise a plurality of channels.

상기 샘플은 핵산과 증폭시약을 포함할 수 있다. 상기 핵산은 병원균, 박테리아, 바이러스 및 균류 중 어느 하나의 핵산일 수 있다.The sample may comprise nucleic acid and an amplification reagent. The nucleic acid may be any one of a pathogen, a bacterium, a virus, and a fungus.

상기 샘플 준비 칩은 세포 파쇄 동작을 수행하는 비드 챔버와, PCR 혼합물의 정량화를 위한 제1 미터링 채널과, 상기 비드 챔버로부터 공급되는 세포 파쇄물의 정량화를 위한 제2 미터링 채널과, 상기 제1 및 제2 미터링 채널에 채워진 물질의 믹싱이 이루어지는 믹싱 채널과, 상기 제1 미터링 채널, 상기 제2 미터링 채널 및 상기 믹싱 채널 사이에 형성된 마이크로 채널, 마이크로 밸브와 마이크로 펌프와, 상기 비드 챔버 및 상기 제1 미터링 채널에 공급되는 물질의 유입 통로인 채널 및 상기 믹싱 채널의 물질을 상기 패키지의 채널로 이동시키기 위한 채널을 포함할 수 있다.The sample preparation chip comprises a bead chamber for performing a cell disruption operation, a first metering channel for quantifying the PCR mixture, a second metering channel for quantifying cell debris supplied from the bead chamber, A mixing channel in which mixing of the material filled in the metering channel is made, a microchannel formed between the first metering channel, the second metering channel and the mixing channel, a microvalve and a micropump, A channel which is an inflow passage for the substance to be supplied to the channel, and a channel for moving the material of the mixing channel to the channel of the package.

상기 채널은 수직 또는 수평 채널일 수 있다.The channel may be a vertical or horizontal channel.

상기 제1 및 제2 미터링 채널과 상기 믹싱 채널은 각각 정해진 부피를 가지며, 구불구불하게 구비될 수 있다.The first and second metering channels and the mixing channel each have a predetermined volume and may be provided in a meandering manner.

상기 패키지의 채널에 인접한 상기 믹싱 채널의 일단에 버블 트랩 존이 구비될 수 있다.A bubble trap zone may be provided at one end of the mixing channel adjacent to the channel of the package.

본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 방법은 PCR용 샘플을 준비하는 단계와, 상기 샘플을 PCR 칩에 공급하는 단계와, 상기 PCR 칩에서 상기 샘플에 대한 PCR을 진행하는 단계를 포함하고, 상기 모든 단계는 인-시츄(in-situ)로 진행한다.A gene analysis method according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a sample for PCR, supplying the sample to a PCR chip, and conducting PCR for the sample in the PCR chip, All steps proceed in-situ.

이러한 방법에서, 상기 샘플을 준비하는 단계는 세포를 파쇄하는 단계와, 상기 파쇄된 세포의 파쇄물을 정량화하는 단계와, PCR 혼합물을 정량화하는 단계와, 상기 정량화된 세포 파쇄물 및 PCR 혼합물을 믹싱하는 단계를 포함할 수 있다.In this method, the step of preparing the sample may include the steps of disrupting the cell, quantifying the disruption of the disrupted cell, quantifying the PCR mixture, mixing the quantified cell lysate and the PCR mixture . ≪ / RTI >

상기 세포의 파쇄물을 정량화하는 단계는 상기 세포 파쇄물이 채워질 미터링 채널 양단의 밸브를 오픈하는 단계와, 상기 미터링 채널에 상기 미터링 채널의 용량을 초과하는 상기 세포 파쇄물을 공급하는 단계와, 상기 미터링 채널 양단의 밸브를 닫는 단계 및 상기 미터링 채널 밖에 존재하는 상기 세포 파쇄물을 배출시키는 단계를 더 포함할 수있다.Wherein quantifying the cell lysate comprises opening a valve at both ends of the metering channel to which the cell lysate is to be filled, supplying the cell lysate to the metering channel in excess of the metering channel capacity, Closing the valve of the metering channel and discharging the cell debris present outside the metering channel.

상기 세포를 파쇄하는 단계는 상기 세포를 주기적 또는 비 주기적 운동시키는 단계를 포함할 수 있다.The step of disrupting the cells may include periodic or aperiodic movement of the cells.

상기 PCR 혼합물을 정량화하는 단계는 상기 PCR 혼합물이 채워질 미터링 채널 양단의 밸브를 오픈하는 단계와, 상기 미터링 채널에 상기 미터링 채널의 용량을 초과하는 상기 PCR 혼합물을 공급하는 단계와, 상기 미터링 채널 양단의 밸브를 닫는 단계와, 상기 미터링 채널 밖에 존재하는 상기 PCR 혼합물을 배출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Quantifying the PCR mixture comprises opening a valve on both ends of the metering channel to which the PCR mixture is to be filled, supplying the PCR mixture above the metering channel capacity to the metering channel, Closing the valve, and discharging the PCR mixture outside the metering channel.

상기 믹싱하는 단계는 상기 정량화된 세포 파쇄물의 일부와 상기 정량화된 PCR 혼합물의 일부를 믹싱 채널에 교대로 반복 공급하는 단계를 포함할 수 있다.The mixing may include alternately feeding a portion of the quantified cell lysate and a portion of the quantified PCR mixture alternately into the mixing channel.

본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치는 세포의 구성물, 예를 들면 핵산의 추출 과정과 추출된 핵산과 PCR 혼합물(mixture), 예컨대 증폭 시약(amplification reagent)의 믹싱 과정과, 믹싱 결과물을 PCR 챔버에 이송하여 PCR을 진행하는 과정 등 일련의 과정들을 외부에 노출됨이 없이 일괄적으로 처리할 수 있다. 따라서 핵산의 추출에서부터 PCR 진행까지 외부 물질에 의한 오염을 방지할 수 있는 바, 전 과정을 안정적으로 수행할 수 있어 결과에 대한 정확성과 신뢰성을 높일 수 있다.The apparatus for analyzing a gene according to an embodiment of the present invention comprises a process of extracting a constituent of a cell, for example, a nucleic acid, a mixing process of an extracted nucleic acid and a PCR mixture, such as an amplification reagent, And transferring them to the chamber to carry out the PCR process, can be collectively processed without being exposed to the outside. Therefore, it is possible to prevent contamination by external substances from the extraction of nucleic acid to the progress of PCR, and the whole process can be performed stably, thereby improving the accuracy and reliability of the result.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치의 구성요소들 사이의 기능성 연결 관계를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치의 개략적 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 유전자 분석 장치의 각 구성을 보다 구체적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 샘플 준비 칩, 패키지층 및 PCR 칩이 결합되어 패키지화된 유전자 분석 장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유전자 분석 장치의 개략적 구성을 나타낸다.
도 6은 도 5의 유전자 분석 장치의 각 구성을 보다 구체적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 제3 마이크로 채널(C33)과 그 둘레의 일부를 포함하는 부분을 확대 도시한 평면도이다.
도 8은 도 6의 유체층(85)의 제1 군의 홀(85h1)을 포함하는 부분을 확대 도시한 평면도이다.
도 9는 도 6의 샘플 준비 칩, 패키지층 및 PCR 칩이 결합되어 패키지화된 유전자 분석 장치의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치에서 샘플 준비 칩의 유체층의 구성에 대한 일 예를 나타낸 평면도이다.
도 11은 도 10의 비드 배리어에 대한 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 12 및 도 13은 도 10의 비드 챔버를 나타낸 단면도이다.
도 14는 도 10의 믹싱 채널에 세포 파쇄 결과물 플러그와 PCR 혼합물 플러그가 교대로 채워진 경우를 나타낸 단면도이다.
도 15는 도 10에서 믹생 채널과 PCR 칩 연결 채널 사이에 버블 트랩 존이 마련된 경우를 나타낸 평면도이다.
도 16은 내지 도 23은 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치를 이용한 유전자 분석 방법을 단계별로 나타낸 평면도들이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a functional connection relationship among components of a gene analysis apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a gene analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is an exploded perspective view showing more specifically each configuration of the gene analysis apparatus of Fig. 2; Fig.
FIG. 4 is a perspective view of a gene analysis apparatus packaged with a sample preparation chip, a package layer, and a PCR chip of FIG. 3; FIG.
5 shows a schematic configuration of a gene analysis apparatus according to another embodiment of the present invention.
Fig. 6 is an exploded perspective view showing each configuration of the gene analysis apparatus of Fig. 5 in more detail.
7 is an enlarged plan view showing a portion including the third microchannel C33 and a part of its periphery in Fig.
8 is an enlarged plan view of a portion of the fluid layer 85 of FIG. 6 including the first group of holes 85h1.
FIG. 9 is a perspective view of a gene analysis apparatus packaged with a sample preparation chip, a package layer, and a PCR chip of FIG.
10 is a plan view showing an example of a configuration of a fluid layer of a sample preparation chip in a gene analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.
11 is a perspective view showing an example of the bead barrier shown in Fig.
Figs. 12 and 13 are sectional views showing the bead chamber of Fig. 10. Fig.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a case where the cell crushing product plug and the PCR mixture plug are alternately filled in the mixing channel of FIG. 10;
15 is a plan view showing a case where a bubble trap zone is provided between a mixed channel and a PCR chip connecting channel in FIG.
FIG. 16 through FIG. 23 are plan views showing steps of a gene analysis method using a gene analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 유전자 분석 장치 및 이를 이용한 유전자 분석 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, a gene analysis apparatus and a gene analysis method using the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the layers or regions shown in the figures are exaggerated for clarity of the description.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치에 대해 설명한다.First, a gene analysis apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치의 구성 요소들 사이의기능적 연결 관계를 보여준다.FIG. 1 shows a functional connection relationship among components of a gene analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 유전자 분석 장치는 세포의 파쇄가 이루어지는 챔버(40)와 세포의 파쇄 결과물을 마이크로 채널(40C)로 펌핑하는 펌프(40P)와, 제1 내지 제4 PCR 혼합물 챔버(50, 52, 54, 56)의 PCR 혼합물, 곧 증폭 시약이 PCR 칩의 제1 내지 제4 PCR 챔버(60, 62, 64, 66)로 이동되는 통로인 마이크로 채널들(50C, 52C, 54C, 56C)과, 제1 내지 제4 PCR 혼합물 챔버(50, 52, 54, 56)의 PCR 혼합물을 각 마이크로 채널들(50C, 52C, 54C, 56C)에 펌핑하는 펌프들(50P, 52P, 54P, 56P)과, 세포 파쇄물과 PCR 혼합물을 믹싱하여 제1 내지 제4 PCR 챔버(60, 62, 64, 66)에 주입하는 펌프들(60P, 62P, 64P, 66P)과, 각 마이크로 채널을 통해 이동되는 유체의 흐름을 제어하기 위한 마이크로 밸브들(40V, 50V, 60V)을 포함한다. 세포 파쇄 결과물 및 PCR 혼합물의 정량화 과정에서 발생되는 배출물은 폐기물 챔버(waste chamber)(70)에 수용된다.1, the gene analyzing apparatus includes a chamber 40 for crushing cells, a pump 40P for pumping the crushing result of the cells to the microchannel 40C, a first to fourth PCR mixing chambers 50, The microchannels 50C, 52C, 54C and 56C, which are the passages through which the amplification reagent is moved to the first to fourth PCR chambers 60, 62, 64 and 66 of the PCR chip, Pumps 50P, 52P, 54P and 56P for pumping the PCR mixture of the first to fourth PCR mixture chambers 50, 52, 54 and 56 to the respective microchannels 50C, 52C, 54C and 56C, Pumps 60P, 62P, 64P and 66P for mixing the cell lysate and the PCR mixture and injecting them into the first to fourth PCR chambers 60, 62, 64 and 66, And micro valves (40V, 50V, 60V) for controlling the flow of the fluid. The effluent generated in the process of quantitating the cell lysate and the PCR mixture is contained in a waste chamber 70.

도 1의 펌프들(40P, 50P, 52P, 54P, 56P 60P, 62P, 64P, 66P)은 마이크로 펌프로써 기계적 또는 비기계적 장치일 수 있다. 상기 기계적 마이크로 펌프는 보통 발동기(actuator) 및 막 또는 플랩(flaps)인 움직이는 부분(moving parts)을 포함한다. 펌프의 구동력은 압전(piezoelectric), 정전기적(electrostatic), 열공압적(thermo-pneumatic), 공압(pneumatic) 또는 자기적 효과를 이용하여 생성될 수 있다. 비기계적 펌프는 전기-수동력(electro-hydrodynamic), 전기-삼투적(electro-osmotic) 또는 초음파 흐름 발생에 의하여 기능할 수 있다.The pumps 40P, 50P, 52P, 54P, 56P, 60P, 62P, 64P, 66P of Figure 1 may be mechanical or non-mechanical devices with micropumps. The mechanical micropump usually includes moving parts, which are actuators and membranes or flaps. The driving force of the pump can be generated using piezoelectric, electrostatic, thermo-pneumatic, pneumatic or magnetic effects. Non-mechanical pumps can function by electro-hydrodynamic, electro-osmotic or ultrasonic flow generation.

다음에는 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치를 구조적으로 살펴본다.Hereinafter, a gene analysis apparatus according to an embodiment of the present invention will be structurally examined.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치의 개략적 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view of a gene analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치(100)는 샘플 준비 칩(C1)과 PCR 칩(C2) 및 패키지층(package layer)(10)을 포함한다. 패키지층(10)은 샘플 준비 칩(C1)과 PCR 칩(C2) 사이에 있고, 채널(12)을 포함한다. 채널(12)은 복수의 채널을 포함할 수 있다. 채널(12)은 홀(hole)일 수 있다. 채널(12)을 통해 샘플 준비 칩(C1)과 PCR 칩(C2) 사이에 유체의 이동이 이루어진다. 샘플 준비 칩(C1)과 PCR 칩(C2)은 패키지층(10)을 사이에 두고 마주한다. PCR 칩(C2)은 실리콘층과 100㎛이하의 폴리머막으로 형성될 수 있다. 또한, PCR 칩(C2)은 실리콘층과 유리층으로 구성된 칩 혹은 폴리머만으로 구성된 칩을 사용할 수 있다. 실리콘층은 유리층에 비해 열전도도가 크다. 따라서 PCR 칩(C2)의 챔버의 대부분은 실리콘으로 형성한다. 또한 PCR 챔버의 위쪽은 형광 검출(fluorescence detection)을 위해 유리 혹은 투명한 폴리머로 제작한다. PCR 칩(C2)이 접합되는 영역은 광 검출이 필요하다. 또한, 광 시스템을 이용하여 PCR 챔버를 관찰해야 하므로, 이를 위한 광 윈도우(optical window)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 2, a gene analysis apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a sample preparation chip C1, a PCR chip C2, and a package layer 10. The package layer 10 is between the sample preparation chip C1 and the PCR chip C2 and includes the channel 12. [ The channel 12 may comprise a plurality of channels. The channel 12 may be a hole. A flow of fluid is made between the sample preparation chip C1 and the PCR chip C2 via the channel 12. The sample preparation chip (C1) and the PCR chip (C2) face each other with the package layer (10) interposed therebetween. The PCR chip C2 may be formed of a silicon layer and a polymer film of 100 mu m or less. The PCR chip C2 may be a chip composed only of a silicon layer and a glass layer, or a chip composed only of a polymer. The silicon layer has a higher thermal conductivity than the glass layer. Therefore, most of the chamber of the PCR chip C2 is formed of silicon. The top of the PCR chamber is also made of glass or transparent polymer for fluorescence detection. The region where the PCR chip (C2) is bonded needs optical detection. In addition, since the PCR chamber must be observed using an optical system, an optical window is formed for this purpose.

샘플 준비 칩(C1)에서 특정 바이오 물질의 세포에 대한 세포 파쇄물이 만들어지고, PCR 혼합물과 상기 세포 파쇄물의 믹싱이 이루어진다. 믹싱 결과물은 패키지층(10)의 채널(12)을 통해 PCR 칩(C2)으로 이동된다. PCR 칩(C2)에서 PCR이 수행되어 상기 세포 파쇄물에 원하는 핵산의 존재 유무를 알 수 있고, 원하는 핵산이 존재한다면, 존재량을 알 수 있다.In the sample preparation chip (C1), cell lysates are prepared for cells of a specific biomaterial, and the PCR mixture and the cell lysate are mixed. The mixing result is transferred to the PCR chip (C2) through the channel (12) of the package layer (10). PCR is performed in the PCR chip (C2) to determine the presence or absence of the desired nucleic acid in the cell lysate, and if the desired nucleic acid is present, the abundance can be determined.

상기 특정 바이오 물질의 세포는 병원균(pathogen), 박테리아, 바이러스 또는 균류(fungi)일 수 있다. 상기 세포는 적절한 액체 매질 중에 포함된 것일 수 있다. 상기 액체 매질은 예를 들면, 세포 배양용 배지, 버퍼(예, PBS 버퍼), 생리식염수 또는 물일 수 있다. 상기 액체 매질은 또한 세포 용해액을 포함하는 것일 수 있다.The cell of the specific biomaterial may be a pathogen, a bacterium, a virus, or a fungi. The cell may be contained in a suitable liquid medium. The liquid medium may be, for example, a cell culture medium, a buffer (e.g. PBS buffer), physiological saline or water. The liquid medium may also include a cell lysate.

채널(12)은 패키지층(10)에 수직으로 형성되고, 두 칩(C1, C2)에 바로 연결된다. 따라서 두 칩(C1, C2) 사이에서 채널(12)의 길이는 최단거리일 수 있다. 추출한 핵산과 증폭 시약의 혼합물을 PCR 칩(C2)에 공급하는 과정에서, PCR 칩(C2)에 공급된 후, 채널(12)에 남은 상기 혼합물은 버려진다. 이렇게 버려지는 혼합물의 양은 채널(12)의 부피에 비례한다. 달리 말하면, 채널(12)의 부피는 버려지는 혼합물의 양, 곧 손실량(dead volume)이 된다. 상기한 바와 같이, 두 칩(C1, C2) 사이에서 채널(12)의 길이는 최단거리이므로, 채널(12)의 손실량은 매우 작다. The channel 12 is formed perpendicular to the package layer 10 and is directly connected to the two chips C1 and C2. Therefore, the length of the channel 12 between the two chips C1 and C2 can be the shortest distance. In the course of supplying the mixture of the extracted nucleic acid and the amplification reagent to the PCR chip C2, the mixture remaining in the channel 12 after being supplied to the PCR chip C2 is discarded. The amount of mixture thus discarded is proportional to the volume of the channel 12. In other words, the volume of the channel 12 becomes the amount of the mixture to be discarded, that is, the dead volume. As described above, since the length of the channel 12 between the two chips C1 and C2 is the shortest distance, the loss of the channel 12 is very small.

도 2에 도시한 바와 같이 샘플 준비 칩(C1), PCR 칩(C2) 및 패키지층(10)은 서로 결합되어 패키지화되어 있다. 따라서 도 2의 유전자 분석 장치를 이용하여 유전자 분석을 실시할 경우, 유전자 분석의 과정은 어느 한 과정도 외부에 노출됨이 없이 도 2의 분석 장치 내에서 일괄적으로 이루어질 수 있다. 곧, 유전자 분석 과정은 외부에 노출됨이 없이 인-시츄(in-situ)로 진행될 수 있다. 도 5에 도시한 유전자 분석 장치를 이용할 때도 마찬가지다.As shown in Fig. 2, the sample preparation chip C1, the PCR chip C2 and the package layer 10 are coupled to each other and packaged. Therefore, when gene analysis is performed using the gene analysis apparatus of FIG. 2, the process of gene analysis can be performed collectively in the analyzing apparatus of FIG. 2 without exposing any process to the outside. Soon, the genetic analysis process can proceed in-situ without exposure to the outside. The same is true when the gene analysis apparatus shown in Fig. 5 is used.

도 3은 도 2의 유전자 분석 장치의 구성을 보다 구체적으로 보여주는 분해 사시도이다.FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the gene analysis apparatus of FIG. 2 in more detail.

도 3을 참조하면, 샘플 준비 칩(C1)은 순차적으로 적층된 유체층(fluidic layer)(85), 멤브레인층(membrane layer)(80) 및 뉴메틱층(pneumatic layer)(75)을 포함한다. 유체층(85)의 두께는, 예를 들면 0.7mm일 수 있다. 멤브레인층(80)은 탄성 중합체층(elastomer layer)일 수 있다. 예를 들면, 멤브레인층(80)은 PDMS로 된 것일 수 있다. 멤브레인층(80)은 액체 또는 기체에 대해 비투과성을 갖는 것일 수 있으나, 일부 투과성을 갖는 것일 수도 있다. 멤브레인층(80)의 두께는, 예를 들면 0.25mm일 수 있다. 뉴메틱층(75)은 외부 공압 장치에 연결된다. 뉴메틱층(75)을 통해 멤브레인층(80)의 특정 부분이 가압되거나 감압되면서 유체층(85)에 형성된 마이크로 채널의 마이크로 밸브는 오픈(OPEN) 또는 클로즈(CLOSE) 될 수 있다. 또한, 이러한 가압 또는 감압으로 유체층(85)의 세포 파쇄 챔버내에 구비된 비드(bead)를 주기적 또는 비주기적으로 유동시킬 수 있다. 뉴메틱층(75)의 두께는, 예를 들면 0.7mm일 수 있다. 패키지층(10)은 메인층(10A)과 메인층(10A)의 커버(10B)를 포함한다. 메인층(10A)의 두께는, 예를 들면 3mm일 수 있다. 커버(10B)의 두께는, 예를 들면 2.65mm일 수 있다. 커버(10B)에 소정의 깊이로 리세스(recess)된 제1 영역(A1)이 존재한다. 제1 영역(A1)에 샘플 준비 칩(C1)이 장착된다. 제1 영역(A1)의 깊이는 샘플 준비 칩(C1)의 두께와 동일할 수 있다. 제1 영역(A1)의 바닥에 복수의 마이크로 채널(MC1, MC2)이 형성되어 있다. 마이크로 채널(MC1, MC2)은 샘플 준비 칩(C1)에서 샘플(핵산)을 준비하고 정량화하는 과정 및 PCR 칩(C2)에서 PCR을 준비하는 과정에서 공기를 배출하기 위한 통로이다. 제1 마이크로 채널(MC1)은 평행하게 배열된 4개의 채널을 포함한다. 제2 마이크로 채널(MC2)은 제1 마이크로 채널(MC1)에 수직하게 교차한다. 제1 영역(A1)의 PCR 칩(C2)과 접촉되는 제2 부분(P2)에 복수의 홀이 형성되어 있다. 이때, 복수의 홀들은 제1 마이크로 채널(MC1)의 끝단과 이격되어 있다. 제1 마이크로 채널(MC1) 각각에 2개의 홀들이 대응한다. 제2 부분(P2)에 형성된 복수의 홀들은 샘플 준비 칩(C1)과 PCR 칩(C2) 사이의 채널(12)이다. 제1 마이크로 채널(MC1)의 타단과 제1 영역(A1)의 바깥 부분을 포함하는 제1 부분(P1)에도 복수의 홀이 형성되어 있다. 제1 부분(P1)에 형성된 홀들 중, 제1 영역(A1) 내의 제1 마이크로 채널(MC1)의 타단에 인접해서 5개의 홀들이 형성되어 있다. 상기 5개의 홀들 중 4개의 홀들은 각각 제1 영역(A1)의 홀(미도시)에 대응된다. 상기 5개의 홀들 중 나머지 하나(11)는 유체층(85)에서 메인층(10A)으로 배출물이 이동되는 통로이다. 제1 영역(A1)의 타단에 각각 대응되는 상기 4개의 홀들은 메인층(10A)으로부터 유체층(85)으로 샘플, 샘플 준비용 시약 및 공기가 유입되는 통로이다. 제2 부분(P2)에서 제1 영역(A1) 밖에 있는 4개의 홀들(13)은 각각 외부의 PCR 혼합물 챔버(미도시)로부터 메인층(10A)의 PCR 혼합물 채널(15)로 PCR 혼합물이 공급되는 통로이다. 커버(10B)의 제2 부분(P2)과 이격된 제1 부분(P1)에도 복수의 홀이 형성되어 있다. 제1 부분(P1)은 5개의 홀(p1a, p1b, p1c, p1d, p1e)을 포함하는데, 각 홀들은 이격되어 있고, 메인층(10A)의 특정 영역과 연결된다. 제1 내지 제5 홀(p1a-p1e)은 각각 메인층(10A)의 제1 내지 제5 영역(10A1-10A5)의 일단에 연결된다. 커버(10B)의 제1 영역(A1) 부근에 한 개의 홀(10B1)이 존재한다. 홀(10B1)은 배출물이 배출되는 배출구이다. 3, the sample preparation chip C1 includes a sequentially stacked fluidic layer 85, a membrane layer 80, and a pneumatic layer 75 . The thickness of the fluid layer 85 may be, for example, 0.7 mm. Membrane layer 80 may be an elastomer layer. For example, the membrane layer 80 may be of PDMS. The membrane layer 80 may be impermeable to liquid or gas, but may be partially permeable. The thickness of the membrane layer 80 may be, for example, 0.25 mm. The pneumatic layer 75 is connected to an external pneumatic device. The microvalves of the microchannels formed in the fluid layer 85 can be OPEN or CLOSE while a specific portion of the membrane layer 80 is pressed or decompressed through the pneumatic layer 75. [ In addition, the bead provided in the cell disruption chamber of the fluid layer 85 can be periodically or non-cyclically flowed by this pressure or reduced pressure. The thickness of the pneumatic layer 75 may be, for example, 0.7 mm. The package layer 10 includes a main layer 10A and a cover 10B of the main layer 10A. The thickness of the main layer 10A may be, for example, 3 mm. The thickness of the cover 10B may be, for example, 2.65 mm. There is a first region A1 recessed to a predetermined depth in the cover 10B. The sample preparation chip C1 is mounted in the first area A1. The depth of the first region A1 may be the same as the thickness of the sample preparation chip C1. A plurality of microchannels MC1 and MC2 are formed on the bottom of the first region A1. The microchannels MC1 and MC2 are paths for preparing and quantifying samples (nucleic acids) in the sample preparation chip C1 and for discharging air in the course of preparing PCR in the PCR chip C2. The first microchannel MC1 comprises four channels arranged in parallel. The second microchannel MC2 crosses perpendicularly to the first microchannel MC1. A plurality of holes are formed in the second portion P2 that is in contact with the PCR chip C2 in the first region A1. At this time, the plurality of holes are spaced apart from the ends of the first microchannel MC1. Two holes correspond to each of the first microchannels MC1. The plurality of holes formed in the second portion P2 are the channel 12 between the sample preparation chip C1 and the PCR chip C2. A plurality of holes are also formed in the first portion P1 including the other end of the first microchannel MC1 and the outer portion of the first region A1. Five holes are formed adjacent to the other end of the first microchannel MC1 in the first region A1 out of the holes formed in the first portion P1. Four holes out of the five holes correspond to holes (not shown) of the first area A1, respectively. The other one of the five holes 11 is a passage through which the effluent is moved from the fluid layer 85 to the main layer 10A. The four holes corresponding to the other end of the first region A1 are passages through which the sample, sample preparation reagent and air flow from the main layer 10A to the fluid layer 85. [ The four holes 13 outside the first region A1 in the second portion P2 are each supplied from the external PCR mixture chamber (not shown) to the PCR mixture channel 15 of the main layer 10A . A plurality of holes are also formed in the first portion P1 separated from the second portion P2 of the cover 10B. The first part Pl includes five holes p1a, p1b, p1c, p1d and p1e, which are spaced apart and connected to a specific area of the main layer 10A. The first through fifth holes p1a through p1e are connected to one ends of the first through fifth regions 10A1 through 10A5 of the main layer 10A, respectively. One hole 10B1 is present in the vicinity of the first area A1 of the cover 10B. The hole 10B1 is a discharge port through which the discharge is discharged.

홀(10B1)은 메인층(10A)의 마이크로 채널(19)의 타단에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 마이크로 채널(19)에 유체층(85)으로부터 배출물이 유입된다. 제1 영역(A1) 바닥에 마이크로 채널(19)의 일단에 대응하는 홀(미도시)이 존재한다. 이 홀은 유체층(85)의 비드 챔버 출구쪽에 형성된 홀에 대응한다. 메인층(10A1)은 커버(10B)의 제1 영역(A1)에 대응하는 제6 영역(10A6)과 PCR 칩(C2)의 일부가 장착되는 제7 영역(1OA7)을 포함한다. 제6 영역(10A6)의 표면은 평평하다. 제6 및 제7 영역(10A6, 10A7) 사이에 단차가 있다. 상기 단차의 높이는 PCR 칩(C2)의 두께와 동일할 수 있다. 메인층(10A1)의 제1 내지 제5 영역(10A1-10A5)은 제6 영역(10A6) 주변에 분포한다. 메인층(10A)의 제1 내지 제5 영역(10A1-10A5)은 메인층(10A)의 표면에 음각된 오목한 영역으로써, 메인층(10A)의 표면보다 낮다. 제1 내지 제5 영역(10A1-10A5)은 이격되어 있다. 제1 영역(10A1)은 구불구불한 영역일 수 있고, 외부로부터 피검 바이오 물질의 샘플이 저장되는 영역일 수 있다. 제1 영역(10A1)의 타단은 커버(10B)에 형성된 홀(미도시)과 샘플 준비 칩(C1)의 유체층(85)에 형성된 홀을 통해 유체층(85)에 형성된 세포 파쇄 챔버에 연결된다. 제1 영역(10A1)의 부피는, 예를 들면 상기 샘플 1ml가 저장될 수 있는 부피일 수 있다. 제1 영역(10A1)은 1ml이하 또는 이상의 샘플이 저장될 수 있는 부피일 수도 있다. 제1 영역(10A1)을 형성할 때, 그 폭과 깊이에 따라 제1 영역(10A1)의 부피는 조절할 수 있다. 제2 내지 제5 영역(10A2-10A5)의 부피도 동일한 방식으로 조절할 수 있다. 제2 영역(10A2)은 세포 용해액이 유입되는 영역이다. 세포 용해액은 외부에서 커버(10B)의 제2 홀(p1b)과 제2 영역(10A2)의 일단을 통해 유입된다. 제2 영역(10A2)에 유입된 세포 용해액은 제2 영역(10A2)의 타단에서 커버(10B)에 형성된 홀과 유체층(85)에 형성된 홀을 통해 유체층(85)의 상기 세포 파쇄 챔버에 공급된다. 이와 같은 세포 용해핵은 외부 압력으로 공급될 수 있다. 상기 세포 용해액은 비특이적 세포 용해제 또는 비특이적 세포 용해제를 포함하는 것일 수 있다. 비특이적 세포 용해제는, 예를 들면, 계면활성제, NaOH 및 카오트로픽 염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상이 포함된다. 특이적 세포 용해제는, 예를 들면, 리소자임 또는 페니실린 및 베타-락탐계 항생제가 포함될 수 있다. 제3 영역(10A3)은 외부 건조 공기 유입 영역일 수 있다. 커버(10B)의 제1 부분(P1)의 제3 홀(p1c)을 통해서 메인층(10A)의 제3 영역(10A3)의 일단에 외부로부터 건조 공기가 유입되고, 유입된 건조 공기는 제3 영역(10A3), 커버(10B)에 형성된 홀 및 유체층(85)에 형성될 홀을 통해 유체층(85)의 상기 세포 파쇄 챔버에 전달될 수 있다. 메인층(10A)의 제4 영역(10A4)은 세척액이 유입되는 영역이다. 세척액은 외부 압력으로 공급되며, 커버(10B)의 제1 부분(P1)의 제4 홀(p1d)을 통해 제4 영역(10A4)의 일단으로 유입된다. 제4 영역(10A4)에 유입된 세척액은 제4 영역(10A4)의 타단에서 커버(10B)에 형성된 홀을 통해 유체층(85)의 상기 세포 파쇄 챔버에 공급될 수 있다. 세척액은 물, 버퍼(예, PBS 버퍼) 또는 생리적 식염수일 수 있다. 제5 영역(10A5)은 샘플 준비 칩(C1)으로부터 배출물이 유입되는 영역이다. 배출물은 커버(10B)의 제2 부분(P2)의 홀(11)과 이 홀(11)에 대응하는 유체층(85)의 홀을 통해 제5 영역(10A5)의 타단으로 유입된다. 제5 영역(10A5)에 유입된 배출물은 제5 영역(10A5)의 일단에서 커버(10B)의 제1 부분(P1)의 제5 홀(p1e)을 통해 외부의 폐기물 챔버로 이동된다. 메인층(10A)에서 제1 내지 제5 영역(10A1-10A5)의 배치는 상대적일 수 있고, 도The hole 10B1 is formed at a position corresponding to the other end of the microchannel 19 of the main layer 10A. The microchannel (19) is supplied with the effluent from the fluid layer (85). There is a hole (not shown) corresponding to one end of the microchannel 19 at the bottom of the first region A1. This hole corresponds to the hole formed on the side of the outlet of the bead chamber of the fluid layer 85. The main layer 10A1 includes a sixth region 10A6 corresponding to the first region A1 of the cover 10B and a seventh region 10A7 on which a part of the PCR chip C2 is mounted. The surface of the sixth region 10A6 is flat. There is a step between the sixth and seventh regions 10A6 and 10A7. The height of the stepped portion may be the same as the thickness of the PCR chip C2. The first to fifth regions 10A1 to 10A5 of the main layer 10A1 are distributed around the sixth region 10A6. The first to fifth regions 10A1 to 10A5 of the main layer 10A are recessed regions engraved on the surface of the main layer 10A and are lower than the surface of the main layer 10A. The first to fifth regions 10A1 to 10A5 are spaced apart. The first region 10A1 may be a serpentine region and may be a region where a sample of the bio-material to be assayed is stored from the outside. The other end of the first region 10A1 is connected to a cell disruption chamber formed in the fluid layer 85 through a hole (not shown) formed in the cover 10B and a hole formed in the fluid layer 85 of the sample preparation chip C1 do. The volume of the first region 10A1 may be, for example, the volume in which 1 ml of the sample can be stored. The first region 10A1 may be a volume in which less than or equal to 1 ml of sample can be stored. When the first region 10A1 is formed, the volume of the first region 10A1 can be adjusted according to the width and the depth of the first region 10A1. The volumes of the second to fifth regions 10A2-10A5 can also be adjusted in the same manner. The second region 10A2 is a region into which the cell lysate flows. The cell lysis solution externally flows through the second hole (p1b) of the cover (10B) and one end of the second area (10A2). The cell lysate introduced into the second region 10A2 is introduced into the cell compartment of the fluid layer 85 through holes formed in the cover 10B and holes formed in the fluid layer 85 at the other end of the second region 10A2, . Such cell lysis nuclei can be supplied with external pressure. The cell lysate may be a non-specific cytolytic agent or a nonspecific cytolytic agent. The nonspecific cytolytic agent includes, for example, at least one selected from the group consisting of surfactants, NaOH, and chaotropic salts. Specific cytolytic agents may include, for example, lysozyme or penicillin and beta-lactam antibiotics. The third region 10A3 may be an outside dry air inflow region. Dry air flows from the outside into one end of the third region 10A3 of the main layer 10A through the third hole p1c of the first portion P1 of the cover 10B, The cell 10 can be transferred to the cell disruption chamber of the fluid layer 85 through the hole formed in the region 10A3, the cover 10B and the hole to be formed in the fluid layer 85. [ The fourth region 10A4 of the main layer 10A is a region into which the cleaning liquid flows. The washing liquid is supplied as external pressure and flows into one end of the fourth region 10A4 through the fourth hole p1d of the first portion P1 of the cover 10B. The washing liquid introduced into the fourth region 10A4 may be supplied to the cell disruption chamber of the fluid layer 85 through the hole formed in the cover 10B at the other end of the fourth region 10A4. The wash may be water, buffer (e.g., PBS buffer), or physiological saline. The fifth region 10A5 is a region into which the discharge is introduced from the sample preparation chip C1. The effluent flows into the other end of the fifth region 10A5 through the hole 11 of the second portion P2 of the cover 10B and the hole of the fluid layer 85 corresponding to the hole 11B. The effluent flowing into the fifth region 10A5 is transferred from the one end of the fifth region 10A5 to the outside waste chamber through the fifth hole p1e of the first portion P1 of the cover 10B. The arrangement of the first to fifth regions 10A1-10A5 in the main layer 10A may be relative,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유전자 분석 장치(200)의 개략적 구성을 보여준다.FIG. 5 shows a schematic configuration of a gene analysis apparatus 200 according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 샘플 준비 칩(C1)과 PCR 칩(C2)은 동일 방향으로 패키지층(20)에 장착되어 있다. 예컨대, 샘플 준비 칩(C1)과 PCR 칩(C2)은 모두 패키지층(20)의 아래 방향으로 구비되어 있다. 샘플 준비 칩 및 PCR 칩 (C1, C2)은 이격되어 있다. PCR 칩(C2)의 일부는 패키지층(20) 밖으로 확장될 수 있다. 샘플 준비 칩(C1)과 PCR 칩(C2) 사이의 패키지층(20)에 채널(14)이 형성되어 있다. 채널(14)은 복수의 채널을 포함할 수 있다. 채널(14)을 통해 두 칩(C1, C2) 사이에 유체가 이동된다. 두 칩(C1, C2)은 동일한 방향으로 장착되어 있다. 그러므로 두 칩(C1, C2)을 패키지층(20)에 장착할 때, 같은 방향으로 힘을 가할 수 있는 바, 보다 견고히 부착할 수 있고, 밀봉 상태도 보다 견고해 질 수 있다.Referring to FIG. 5, the sample preparation chip C1 and the PCR chip C2 are mounted on the package layer 20 in the same direction. For example, both the sample preparation chip C1 and the PCR chip C2 are provided under the package layer 20. The sample preparation chip and the PCR chips (C1, C2) are spaced apart. A part of the PCR chip C2 can be extended out of the package layer 20. [ A channel 14 is formed in the package layer 20 between the sample preparation chip C1 and the PCR chip C2. The channel 14 may comprise a plurality of channels. Fluid is moved between the two chips (C1, C2) through the channel (14). The two chips C1 and C2 are mounted in the same direction. Therefore, when the two chips (C1, C2) are mounted on the package layer (20), force can be applied in the same direction, so that they can be more firmly attached and the sealing state can be made more robust.

도 6은 도 5의 유전자 분석 장치의 구성을 보다 구체적으로 보여주는 분해 사시도이다.FIG. 6 is an exploded perspective view showing the configuration of the gene analysis apparatus of FIG. 5 more specifically.

도 6을 참조하면, 패키지층(20)은 커버(20B)와 메인층(20A)을 포함한다. 메인층(20A)의 두께는, 예를 들면 3.15mm일 수 있다. 커버(20B)의 두께는, 예를 들면 1mm일 수 있다. 커버(20B)는 메인층(20A)의 일면을 덮는다. 샘플 준비 칩 및 PCR 칩(C, C2)은 메인층(20A)의 상기 일면과 마주하는 다른 면에 장착되어 있다. 샘플 준비 칩 및 PCR 칩(C1, C2)은 모두 메인층(20A)의 아래쪽에 장착되어 있다. 이하, 메인층(20A)의 상기 일면을 편의 상, 상부면이라 하고, 상기 다른 면을 하부면이라 한다. 메인층(20A)의 상부면의 제1 내지 제5 영역(20A1-20A5)은 도 3의 패키지층(10)의 제1 내지 제5 영역(10A1-10A5)에 대응한다. 또한, 참조번호 17의 채널은 도 3의 PCR 혼합물 공급 통로(15)에 대응한다. 메인층(20A)의 상부면의 샘플 준비 칩(C1)에 대응하는 영역에 제1 및 제2 마이크로 채널(C11, C22)이 존재한다. 제1 및 제2 마이크로 채널(C11, C22)은 도 3의 제1 및 제2 마이크로 채널(MC1, MC2)에 대응되는 것이다. 메인층(20A)의 상부면에 형성된, 제1 마이크로 채널(C11)을 사이에 두고 채널(17)과 마주하는 8개의 제3 마이크로 채널들(C33)은 샘플 준비 칩(C1)의 유체층(85)과 PCR 칩(C2) 사이의 유체 이동시 공기가 배출되는 채널이다. PCR 칩(C2)에 4개의 PCR 챔버가 포함될 수 있다. 이때, PCR 챔버당 2개의 제3 마이크로 채널(C33)이 대응될 수 있다. 메인층(20A)의 하부면에 리세스 영역(A11)이 존재한다. 제1 내지 제3 마이크로 채널(C11, C22, C33)은 리세스 영역(A11) 위에 존재한다. 리세스 영역(A11)에 샘플 준비 칩(C1)과 PCR 칩(C2)이 장착된다. 샘플 준비 칩(C1)은 제1 군의 홀(85h1)을 포함한다.Referring to Fig. 6, the package layer 20 includes a cover 20B and a main layer 20A. The thickness of the main layer 20A may be, for example, 3.15 mm. The thickness of the cover 20B may be, for example, 1 mm. The cover 20B covers one side of the main layer 20A. The sample preparation chip and the PCR chips (C, C2) are mounted on the other side of the main layer 20A facing the one side. The sample preparation chip and the PCR chips (C1, C2) are all mounted on the lower side of the main layer 20A. Hereinafter, the one surface of the main layer 20A is referred to as an upper surface for convenience, and the other surface is referred to as a lower surface. The first to fifth regions 20A1 to 20A5 of the upper surface of the main layer 20A correspond to the first to fifth regions 10A1 to 10A5 of the package layer 10 of Fig. In addition, the channel of reference numeral 17 corresponds to the PCR mixture supply passage 15 in Fig. The first and second microchannels C11 and C22 are present in an area corresponding to the sample preparation chip C1 on the upper surface of the main layer 20A. The first and second microchannels C11 and C22 correspond to the first and second microchannels MC1 and MC2 of FIG. The eight third microchannels C33 formed on the upper surface of the main layer 20A and facing the channel 17 with the first microchannel C11 therebetween face the fluid layer of the sample preparation chip C1 85) and the PCR chip (C2). Four PCR chambers may be included in the PCR chip (C2). At this time, two third microchannels C33 per PCR chamber may correspond. And the recessed area A11 is present on the lower surface of the main layer 20A. The first to third microchannels C11, C22, and C33 are present on the recessed area A11. The sample preparation chip C1 and the PCR chip C2 are mounted in the recess region A11. The sample preparation chip C1 includes the first group of holes 85h1.

이하 설명에서 도 6의 제3 마이크로 채널(C33)을 포함하는 부분을 확대 도시한 평면도인 도 7과 유체층(85)의 제1 군의 홀(85h1)을 포함하는 부분을 확대 도시한 평면도인 도 8을 함께 참조한다. 제1 군의 홀(85h1) 중 2개씩 쌍을 이루는 제1 홀(h1)은 메인층(20A)의 제3 마이크로 채널(C33)의 일단(제1 마이크로 채널(C11)에 가까운 단)에 형성된 홀(C33h)대응하고, 제1 홀(h1) 사이에 하나씩 형성된 제2 홀(h2)은 제1 마이크로 채널(C11)의 일단(제3 마이크로 채널(C33)에 인접한 단)에 형성된 홀(C11h)에 대응한다. 유체층(85)에 제2 군의 홀(85h2)이 존재한다. 제2 군의 홀(85h2)은 4개의 홀을 포함한다. 제2 군의 홀(85h2)은 메인층(20A)의 제1 내지 제4 영역(20A1-20A4)의 타단(제1 마이크로 채널(C11)에 가까운 단)에 형성된 홀에 대응한다. 따라서 제2 군의 홀(85h2)을 통해서 제1 내지 제4 영역(20A1-20A4)으로부터 바이오 물질의 샘플, 건조 공기, 세포 용해액 및 세척액 등이 유입된다. 유체층(85)에 제3 군의 홀(85h3)이 존재한다. 제3 군의 홀(85h3)은, 예를 들면 9개의 홀을 포함할 수 있다. 9개의 홀 중 하나는 메인층(20A)의 제5 영역(20A5)의 타단에 대응하고, 나머지 8개의 홀은 2개씩 쌍을 이루고 각 쌍의 2개의 홀은 메인층(20A)의 제1 마이크로 채널(C11)의 타단에 형성된 홀과 이 타단에 대응하는 PCR 혼합물 유입 채널(17)의 일단에 형성된 홀에 대응한다. 샘플 준비 칩(C1)이 메인층(20A)의 제1 영역(A11)에 장착될 때, 제1 내지 제3 군의 홀들(85h1, 85h2, 85h3)은 상술한 메인층(20A)의 대응하는 홀들에 정확히 매칭된다. PCR 칩(C2)이 메인층(20A)의 제1 영역(A11)에 장착될 때, 메인층(20A)의 제1 마이크로 채널(C33)의 타단에 형성된 홀(도 7의 C33h2) 중 하나는 PCR 칩(C2)의 유입구에, 나머지 하나는 배출구에 매칭되도록 장착될 수 있다.7, which is an enlarged view of a portion including the third microchannel C33 in Fig. 6, and a hole 85h1 of the first group of the fluid layer 85. Fig. See also FIG. The first holes h1 formed in pairs of two holes 85h1 of the first group are formed at one end of the third microchannel C33 of the main layer 20A (the end near the first microchannel C11) The second holes h2 formed one by one between the first holes h1 correspond to the holes C11h formed at one end of the first microchannel C11 (the end adjacent to the third microchannel C33) ). And the second group of holes 85h2 are present in the fluid layer 85. [ The second group of holes 85h2 includes four holes. The second group of holes 85h2 corresponds to the holes formed at the other end of the first to fourth regions 20A1-20A4 of the main layer 20A (the end near the first microchannel C11). Therefore, a sample of biomaterial, dry air, a cell lysis solution, a washing solution, and the like are introduced from the first to fourth regions 20A1 and 20A4 through the holes of the second group 85h2. And the third group of holes 85h3 is present in the fluid layer 85. [ The third group of holes 85h3 may include, for example, nine holes. One of the nine holes corresponds to the other end of the fifth region 20A5 of the main layer 20A and the remaining eight holes form pairs of two and each pair of two holes corresponds to the first micro- Corresponds to a hole formed at the other end of the channel C11 and a hole formed at one end of the PCR mixture inlet channel 17 corresponding to the other end. When the sample preparation chip C1 is mounted on the first area A11 of the main layer 20A, the first to third groups of holes 85h1, 85h2, 85h3 are formed on the corresponding Holes. One of the holes (C33h2 in FIG. 7) formed at the other end of the first microchannel C33 of the main layer 20A when the PCR chip C2 is mounted in the first area A11 of the main layer 20A The PCR chip C2, and the other one may be mounted to match the outlet.

커버(20B)에 제1 홀 내지 제4 홀(20B1-20B4)이 형성되어 있다. 제1 홀(20B1)은 메인층(20A)의 제2 마이크로 채널(C22)의 일단에 대응한다. 따라서 제1 홀(20B1)은 제2 마이크로 채널(C22)을 통해 배출되는 배출물의 배출구이다. 제1 홀(20B1)은 폐기물 챔버(미도시)에 연결된다. 제2 홀(20B2)은 메인층(20A)의 제4 마이크로 채널(C44)의 일단에 대응한다. 제2 홀(20B2)은 샘플 준비 칩(C1)의 유체층(85)으로부터 배출되어 제4 마이크로 채널(C44)에 유입된 배출물이 배출되는 배출구이다. 제2 홀(20B2)도 상기 폐기물 챔버에 연결될 수 있다. 제3 홀(20B3)은 4개의 홀을 포함한다. 4개의 제3 홀(20B3)은 각각 4개의 PCR 혼합물 유입 채널(17)의 타단에 대응한다. 외부에 있는 4개의 PCR 혼합물 챔버의 PCR 혼합물은 제3 홀(20B3)을 통해서 메인층(20A)의 PCR 혼합물 유입 채널(17)에 유입된다. 제4 홀(20B4)은 5개의 홀을 포함한다. 5개의 제4 홀(20B4) 중 2개는 메인층(20A)의 제4 및 제5 영역(20A4, 20A5)의 일단에 대응하는 위치에 존재한다. 5개의 제4 홀(20B4) 중 다른 2개는 메인층(20A)의 제2 및 제3 영역(20A2, 20A3)의 일단에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 그리고 제4 홀(20B4)의 나머지 한 개는 제1 영역(20A1)의 일단에 대응하는 위치에 구비되어 있다.And the first to fourth holes 20B1 to 20B4 are formed in the cover 20B. The first hole 20B1 corresponds to one end of the second microchannel C22 of the main layer 20A. Therefore, the first hole 20B1 is a discharge port of the discharge gas discharged through the second microchannel C22. The first hole 20B1 is connected to a waste chamber (not shown). And the second hole 20B2 corresponds to one end of the fourth microchannel C44 of the main layer 20A. The second hole 20B2 is a discharge port for discharging the discharge from the fluid layer 85 of the sample preparation chip C1 to the fourth microchannel C44. The second hole 20B2 may also be connected to the waste chamber. The third hole 20B3 includes four holes. Four third holes 20B3 correspond to the other ends of the four PCR mixture inlet channels 17, respectively. The PCR mixture of the four PCR mixture chambers on the outside flows into the PCR mixture inlet channel 17 of the main layer 20A through the third hole 20B3. The fourth hole 20B4 includes five holes. Two of the five fourth holes 20B4 are present at positions corresponding to one ends of the fourth and fifth regions 20A4 and 20A5 of the main layer 20A. The other two of the five fourth holes 20B4 are formed at positions corresponding to one ends of the second and third regions 20A2 and 20A3 of the main layer 20A. And the remaining one of the fourth holes 20B4 is provided at a position corresponding to one end of the first area 20A1.

도 9는 도 6에 도시한 패키지층(20), 샘플 준비 칩(C1) 및 PCR 칩(C2)를 결합하여 패키지화한 경우를 보여준다.Fig. 9 shows a case where the package layer 20, the sample preparation chip C1 and the PCR chip C2 shown in Fig. 6 are combined and packaged.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치의 샘플 준비 칩(C1)의 유체층(85)의 구성에 대한 일 예를 보여준다. 유체층(85)의 구성은 도 10으로 제한되지 않는다.Fig. 10 shows an example of the configuration of the fluid layer 85 of the sample preparation chip C1 of the gene analysis apparatus according to an embodiment of the present invention. The structure of the fluid layer 85 is not limited to that shown in Fig.

도 10을 참조하면, 유체층(85)은 피검용 바이오 물질의 세포를 파쇄하는 제1 부분(85P1), PCR 혼합물(증폭 시약)을 정량화하는 제2 부분(85P2) 및 제1 및 제2 부분(85P1, 85P2)의 유체를 믹싱하여 PCR 칩(C2)으로 이송하는 제3 부분(85P3)을 포함한다. 제1 부분(85P1)은 5개의 홀(40h1-40h5)과 마이크로 채널(40c1)과 비드 챔버(40)를 포함한다. 마이크로 채널(40c1)에는 마이크로 밸브(40v)가 복수개 설치되어 있다. 제1 내지 제4 홀(40h1-40h4)은 각각 마이크로 채널(40c1)을 통해 비드 챔버(40)의 유입구와 연결된다. 제1 내지 제4 홀(40h1-40h4)은 각각 도 3의 메인층(10A)의 제1 내지 제4 영역(10A1-10A4)의 타단에 대응된다. 비드 챔버(40)에는 제1 내지 제4 홀(40h1-40h4)을 통해 피검용 세포, 건조 공기, 세포 용해액 및 세척액등이 유입된다. 이때, 피검용 세포는 피검용 세포를 포함하는 용액과 함께 유입될 수 있다. 비드 챔버(40)에 피검용 세포가 유입된 후, 세포 용해액이 추가로 비드 챔버(40)에 유입될 수 있다. 상기 세포 용해액은 피검용 세포의 유입과 동시에 비드 챔버(40)에 유입될 수 있다. 또한, 세포 용해액과 피검용 세포는 믹싱된 상태로 비드 챔버(40)에 유입될 수도 있다. 제5 홀(40h5)은 도 3의 메인층(10A)의 마이크로 채널(19)의 일단에 대응하는 위치에 형성된 것이다. 비드 챔버(40)의 동작을 준비하는 과정에서 발생되는 배출물, 예를 들면 세척액 등은 제5 홀(40h5)을 통해 배출될 수 있다. 비드 챔버(40)의 유출구 쪽에 비드 배리어(bead barrier)(42)가 존재한다. 비드 배리어(42)는 도 11에 도시한 바와 같이 마이크로 채널(40c2) 중에 배리어 수단(43)이 존재한다. 배리어 수단(43)은 마이크로 채널(40c2)에 수직한 방향으로 형성되어 있다. 배리어 수단(43)은 마이크로 채널의 바닥에서 위로 돌출되어 다. 깊다. 배리어 수단(43)의 상단과 유체층(85)의 표면 사이의 높이차(D1)는 비드 챔버(40)에 구비된 비드의 직경보다 작다. 상기 비드의 직경이, 예를 들어 20㎛인 경우, 높이차(D1)는 20㎛보다 작을 수 있고, 10-20㎛일 수 있다.10, the fluid layer 85 includes a first portion 85P1 for crushing the cells of the biomaterial to be tested, a second portion 85P2 for quantifying the PCR mixture (amplification reagent), and a second portion 85P2 for quantifying the first and second portions And a third portion 85P3 for mixing the fluid of the first and second portions 85P1 and 85P2 and transferring the fluid to the PCR chip C2. The first portion 85P1 includes five holes 40h1-40h5, a microchannel 40c1, and a bead chamber 40. [ A plurality of microvalves 40v are provided in the microchannel 40c1. The first through fourth holes 40h1 through 40h4 are connected to the inlet of the bead chamber 40 through the microchannel 40c1, respectively. The first to fourth holes 40h1 to 40h4 correspond to the other ends of the first to fourth regions 10A1 to 10A4 of the main layer 10A of Fig. 3, respectively. The bead chamber 40 receives the test cells, dry air, cell lysis solution, wash solution, etc. through the first to fourth holes 40h1 to 40h4. At this time, the test cell may be introduced together with the solution containing the test cells. After the test cells are introduced into the bead chamber 40, a cell lysis solution may be further introduced into the bead chamber 40. The cell lysate may be introduced into the bead chamber 40 simultaneously with the inflow of the test cells. Further, the cell lysate and the test cells may be introduced into the bead chamber 40 in a mixed state. The fifth hole 40h5 is formed at a position corresponding to one end of the microchannel 19 of the main layer 10A of Fig. The discharge, for example, a cleaning liquid, etc., generated in preparation for operation of the bead chamber 40 may be discharged through the fifth hole 40h5. There is a bead barrier 42 on the side of the outlet of the bead chamber 40. In the bead barrier 42, as shown in Fig. 11, the barrier means 43 is present in the microchannel 40c2. The barrier means 43 is formed in a direction perpendicular to the microchannel 40c2. The barrier means 43 protrudes from the bottom of the microchannel. deep. The height difference D1 between the upper end of the barrier means 43 and the surface of the fluid layer 85 is smaller than the diameter of the beads provided in the bead chamber 40. [ When the diameter of the bead is, for example, 20 占 퐉, the height difference D1 may be smaller than 20 占 퐉 and may be 10-20 占 퐉.

비드 챔버(40)에 대응하는 뉴메틱층(75)의 챔버는 도 12에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 챔버(75A1, 75A2)를 포함한다. 제1 및 제2 챔버(75A1, 75A2)는 격벽(89)으로 분리되어 있다. 다른 경우로써, 비드챔버(40)에 대응하는 뉴메틱층(75)의 챔버는 도 13에 도시한 바와 같이 단일 챔버(75A3)일 수 있다.The chamber of the pneumatic layer 75 corresponding to the bead chamber 40 includes first and second chambers 75A1 and 75A2 as shown in FIG. The first and second chambers 75A1 and 75A2 are separated by a partition wall 89. [ In other cases, the chamber of the pneumatic layer 75 corresponding to the bead chamber 40 may be a single chamber 75A3 as shown in FIG.

다시 도 10을 참조하면, 비드 챔버(40)의 출구쪽 마이크로 채널(40c2)은 제2 및 제3 부분(85P2, 85P3)과 연결된다. 제1 부분(85P1)과 제2 부분(85P2) 사이의 마이크로 채널 상에 펌프(40P)가 존재한다. 펌프(40P)는 비드 챔버(40)로부터 세포 파쇄 결과물을 제3 부분(85P2)으로 이송한다. 제2 부분(85P2)은 4개의 펌프(50P, 52P, 54P, 56P)와 이에 각각 연결된 4개의 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)을 포함한다. 제1 내지 제4 펌프(50P, 52P, 54P, 56P)는 각각 제1 내지 제4 홀(50h1, 52h1, 54h1, 56h1)을 통해 PCR 챔버의 PCR 혼합물을 펌핑하여 제1 내지 제4 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)로 공급한다. 제1 내지 제4 홀(50h1, 52h1, 54h1, 54h1)은 도 3의 커버(10B)의 제2 부분(P2)에 형성된 홀들 중 제1 영역(A1)의 바닥에 형성된 4개의 홀에 대응하는 위치에 형성된다. 제1 내지 제4 펌프(50P, 52P, 54P, 56P)와 제1 내지 제4 홀(50h1, 52h1, 54h1, 56h1) 사이의 마이크로 채널에 각각 마이크로 밸브가 한 개씩 마련되어 있다. 각 미터링 채널의 양단에 마이크로 밸브가 마련되어 있다. 제1 내지 제4 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)은 동일한 부피를 가지며 평행하게 배열되어 있다. 제1 내지 제4 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)의 부피는 각각, 예를 들면 2㎕일 수 있다. 이 부피는 제1 내지 제4 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)을 설계하는 과정에서 조절할 수 있다. 제1 내지 제4 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)은 도 10에 도시한 형태와 다르게 형성할 수도 있다. 제1 내지 제4 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C) 각각에는 마이크로 채널(59)이 하나씩 연결되어 있다. 이에 대해서는 제2 미터링 채널(52C)을 예로 들어 설명한다. 마이크로 채널(59)은 제2 미터링 채널(52C)의 일단에 구비된 마이크로 밸브(52v1)와 타단에 구비된 마이크로 밸브(52v2) 사이를 연결하는 제1 마이크로 채널(59a)과 일단이 제3 부분(85P3)의 제2 미터링 채널(62C1)의 앞단의 마이크로 밸브(60v1) 다음에 연결되는 제2 마이크로 채널(59a)을 포함한다. 제2 마이크로 채널(59a)의 타단은 홀(52h2)에 연결된다. 홀(52h2)은 도 3의 커버(10B)의 제1 영역(A1)의 바닥에 형성된 제1 마이크로 채널(MC1)에 연결된다. 제2 마이크로 채널(59b)의 일단과 타단 사이에 제1 마이크로 채널(59a)의 타단이 연결된다. 제1 마이크로 채널(59a)은 PCR 혼합물을 정량화하는 과정에서 제2 미터링 채널(52C)을 채우고 남은 혼합물이 배출되는 채널이다. 제2 마이크로 채널(59b)은 믹싱 부분, 곧 제3 부분(85P3)에서 PCR 혼합물과 세포 파쇄물(핵산)의 믹싱이 이루어질 때, 오픈되는 채널이다. 제2 부분(85P2)은 마이크로 채널(63)을 더 포함한다. 마이크로 채널(63)의 일단은 홀(63h)에 연결되고, 타단은 제4 미터링 채널(56C)의 일단, 제4 펌프(66P)의 유입구 및 제3 부분(85P3)의 제4 미터링 채널(66C1)의 뒷단에 연결된다. 마이크로 채널(63)의 타단은 마이크로 밸브를 경유하여 제4 미터링 채널(56C)의 일단, 제4 펌프(66P)의 유입구 및 제3 부분(85P3)의 제4 미터링 채널(66C1)의 뒷단에 연결된다. 제3 부분(85P3)의 제1 내지 제4 미터링 채널(60C1, 62C1, 64C1, 66C1)에 세포 파쇄물을 채우는 과정에서 제1 내지 제4 미터링 채널(60C1, 62C1, 64C1, 66C1)을 채우고 넘치는 세포 파쇄물은 마이크로 채널(63)을 통해 배출된다. 마이크로 채널(63)의 일단이 연결된 홀(63h)은 도 3의 커버(10B)의 제2 부분(P2)에 형성된 홀(11)에 대응한다. 따라서 마이크로 채널(63)로 유입된 세포 파쇄물은 홀들(63h, 11)을 통해 도 3의 메인층(10A)의 제5 영역(10A5)으로 배출된다. 제3 부분(85P3)은 제1 내지 제4 미터링 채널(60C1, 62C1, 64C1, 66C1), 제1 내지 제4 마이크로 펌프(60P, 62P, 64P, 66P) 및 제1 내지 제4 믹싱 채널(60C2, 62C2, 64C2, 66C2)을 포함한다. 제1 내지 제4 미터링 채널(60C1, 62C1, 64C1, 66C1), 제1 내지 제4 마이크로 펌프(60P, 62P, 64P, 66P) 및 제1 내지 제4 믹싱 채널(60C2, 62C2, 64C2, 66C2)은 마이크로 채널로 연결되어 있고, 그 사이에 마이크로 밸브가 존재한다. 제1 내지 제4 미터링 채널(60C1, 62C1, 64C1, 66C1)에는 비드 챔버(40)로부터 핵산을 포함하는 세포 파쇄물이 채워진다. 제1 내지 제4 마이크로 펌프(60P, 62P, 64P, 66P)는 각각 믹싱 과정에서 제1 내지 제4 미터링 채널(60C1, 62C1, 64C1, 66C1)에 채워진 세포 파쇄물과 제2 부분(85P2)의 제1 내지 제4 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)에 채워진 PCR 혼합물을 교대로 1번씩 반복해서 펌핑하고, 1회에 정해진 양만큼 제1 내지 제4 믹싱 채널(60C2, 62C2, 64C2, 66C2)로 펌핑한다. 도 14는 이러한 펌핑에 의해 제1 내지 제4 믹싱 채널(60C2, 62C2, 64C2, 66C2)에 차례로 채워진 세포 파쇄물 플러그(CP1)와 PCR 혼합물 플러그(CP2)를 나타낸다. 마이크로 펌프(60P, 62P, 64P, 66P)의 동작을 조절하여 1회 펌핑량을 조절할 수 있다. 따라서 세포 파쇄 결과물 플러그(CP1)와 PCR 혼합물 플러그(CP2)의 부피는 보다 크게 또는 보다 작게 조절할 수 있다. 믹싱 효과를 높이기 위해 제1 내지 제4 믹싱 채널(60C2, 62C2, 64C2, 66C2)은 구불구불하게 형성되어 있다. 제1 내지 제4 믹싱 채널(60C2, 62C2, 64C2, 66C2)의 각각의 부피는, 예를 들면 2㎕일 수 있다. 제1 내지 제4 믹싱 채널(60C2, 62C2, 64C2, 66C2)의 부피는 채널 설계시에 폭과 길이를 조절함으로써 조절할 수 있다. 제1 내지 제4 미터링 채널(60C1, 62C1, 64C1, 66C1), 제1 내지 제4 마이크로 펌프(60P, 62P, 64P, 66P) 및 제1 내지 제4 믹싱 채널(60C2, 62C2, 64C2, 66C2) 사이의 정렬 관계는 제2 미터링 채널(62C1), 제2 마이크로 펌프(62P) 및 제2 믹싱 채널(62C2)을 예로 들어 설명한다. 이 설명은 제3 부분(85P3)의 다른 미터링 채널과 마이크로 펌프와 믹싱 채널 사이의 정렬 관계에도 적용될 수 있다. 제2 미터링 채널(62C1)은 좌우로 구불구불하게 형성되어 있다. 제2 미터링 채널(62C1)의 부피는, 예를 들면 2㎕일 수 있다. 제2 미터링 채널(62C1)의 부피는 제2 미터링 채널(62C1)을 설계할 때, 채널의 폭과 길이를 조절함으로써 조절할 수 있다. 제2 미터링 채널(62C1)의 앞단은 마이크로 채널을 통해 제1 미터링 채널(60C1)의 뒷단, 제1 펌프(60P)의 유입구, 제2 부분(85P2)의 제2 마이크로 채널(59a)의 일단 및 제2 부분(85P2)의 제1 미터링 채널(50C)의 일단과 연결된다. 제2 미터링 채널(62C1)의 앞단과 제1 미터링 채널(60C1)의 뒷단, 제1 펌프(60P)의 유입구 및 제2 부분(85P2)의 제2 마이크로 채널(59a)의 일단을 연결하는 마이크로 채널에는 마이크로 밸브가 마련되어 있다. 제2 미터링 채널(62C1)의 뒷단은 마이크로 채널을 통해 제2 마이크로 펌프(62P)의 유입구, 제3 미터링 채널(64C1)의 앞단 및 제2 부분(85P2)의 제2 미터링 채널(52C)의 일단과 연결된다. 제2 미터링 채널(62C1)의 뒷단과 제2 마이크로 펌프(62P)의 유입구, 제3 미터링 채널(64C1)의 앞단 및 제2 부분(85P2)의 제2 미터링 채널(52C)의 일단을 연결하는 마이크로 채널에는 마이크로 밸브가 구비되어 있다. 제2 펌프(62P)의 유출구는 제2 믹싱 채널(62C2)의 일단에 연결된다. 제2 펌프(62P)의 유출구와 제2 믹싱 채널(62C2)의 일단은 마이크로 밸브를 경유해서 연결된다. 제2 믹싱 채널(62C2)의 타단은 마이크로 밸브(62v2)을 경유해서 홀(62h1)에 연결된다. 홀(62h1)은 도 3의 커버(10B)의 제2 부분(P2)에 형성된 홀(A1h1)에 대응된다. 홀(A1h1)은 PCR 칩(C2)의 PCR 챔버의 유입구에 대응되는 위치에 구비된다. 따라서 제2 믹싱 채널(62C1)에서 믹싱된 내용물은 홀(62h1)을 통해서 PCR 칩(C2)으로 유입된다. 홀(62h1) 근처에 제2 및 제3 홀(62h2, 62h3)이 존재한다. 제2 및 제3 홀(62h2, 62h3)은 마이크로 채널로 연결되어 있고, 이 마이크로 채널에 마이크로 밸브(62v3)가 존재한다. 제2 홀(62h2)은 도 3의 패키지 커버(10B)의 제2 부분(P2)에 형성된 홀(A1h1)에 대응하는 위치에 형성된다. 커버(10B)에서 홀(A1h1)은 PCR 칩(C2)으로부터 배출되는 용액이 유입되는 홀이다. 따라서 PCR 칩(C2)으로부터 배출되는 용액은 제2 홀(62h2)을 통해 유입되고, 제2 및 제3 홀(62h2, 62h3) 사이의 마이크로 채널을 통해 흘러 제3 홀(62h3)로 유출된다. 제3 홀(62h3)은 도 3의 커버(10B)의 제1 영역(A1)의 바닥에 형성된 제1 마이크로 채널(MC1)에 연결된다. 제2 펌프(62P)의 펌핑은 제2 믹싱 채널(62C1)에서 믹싱된 내용물이 PCR 칩(C2)의 PCR 챔버의 유입구로 들어가서 PCR 챔버를 채운 다음, PCR 챔버의 유출구를 통해서 나올 때까지 계속한다. PCR 챔버의 유출구를 통해 상기 내용물이 나오면, 마이크로 밸브(62v2, 62v3)를 닫는다. 이렇게 해서 PCR 챔버가 실링(sealing)될 수 있다.10, the outlet-side microchannel 40c2 of the bead chamber 40 is connected to the second and third portions 85P2 and 85P3. There is a pump 40P on the microchannel between the first portion 85P1 and the second portion 85P2. The pump 40P transfers the cell crushing result from the bead chamber 40 to the third portion 85P2. The second portion 85P2 includes four pumps 50P, 52P, 54P, 56P and four metering channels 50C, 52C, 54C, 56C respectively connected thereto. The first to fourth pumps 50P, 52P, 54P and 56P pump the PCR mixture of the PCR chambers through the first through fourth holes 50h1, 52h1, 54h1 and 56h1, respectively, 50C, 52C, 54C, and 56C. The first through fourth holes 50h1, 52h1, 54h1 and 54h1 correspond to the four holes formed in the bottom of the first region A1 of the holes formed in the second portion P2 of the cover 10B of Fig. 3 . One microvalve is provided in the microchannel between the first to fourth pumps 50P, 52P, 54P, 56P and the first to fourth holes 50h1, 52h1, 54h1, 56h1. Microvalves are provided at both ends of each metering channel. The first to fourth metering channels 50C, 52C, 54C and 56C have the same volume and are arranged in parallel. The volumes of the first to fourth metering channels 50C, 52C, 54C and 56C may be, for example, 2 mu l each. This volume can be adjusted in the process of designing the first to fourth metering channels 50C, 52C, 54C, and 56C. The first to fourth metering channels 50C, 52C, 54C, and 56C may be formed differently from those shown in FIG. Microchannels 59 are connected to the first to fourth metering channels 50C, 52C, 54C and 56C, respectively. This will be described taking the second metering channel 52C as an example. The microchannel 59 includes a first microchannel 59a connecting between the microvalve 52v1 provided at one end of the second metering channel 52C and the microvalve 52v2 provided at the other end, And a second microchannel 59a connected after the microvalve 60v1 at the front end of the second metering channel 62C1 of the first metering channel 85P3. And the other end of the second microchannel 59a is connected to the hole 52h2. The hole 52h2 is connected to the first microchannel MC1 formed at the bottom of the first area A1 of the cover 10B of Fig. And the other end of the first microchannel 59a is connected between one end and the other end of the second microchannel 59b. The first microchannel 59a is a channel through which the remaining mixture is discharged after filling the second metering channel 52C in the process of quantifying the PCR mixture. The second microchannel 59b is a channel that is opened when mixing of the PCR mixture and cell lysis (nucleic acid) occurs in the mixing part, that is, the third part 85P3. The second portion 85P2 further includes a microchannel 63. [ One end of the microchannel 63 is connected to the hole 63h and the other end is connected to one end of the fourth metering channel 56C and the inlet of the fourth pump 66P and the fourth metering channel 66C1 of the third portion 85P3 As shown in FIG. The other end of the microchannel 63 is connected to one end of the fourth metering channel 56C via the microvalve, the inlet of the fourth pump 66P and the rear end of the fourth metering channel 66C1 of the third portion 85P3 do. The first to fourth metering channels 60C1, 62C1, 64C1 and 66C1 in the process of filling the cell lumps in the first to fourth metering channels 60C1, 62C1, 64C1 and 66C1 of the third portion 85P3, The crushed material is discharged through the microchannel 63. The hole 63h to which one end of the microchannel 63 is connected corresponds to the hole 11 formed in the second portion P2 of the cover 10B of Fig. Therefore, the cell lysate introduced into the microchannel 63 is discharged through the holes 63h and 11 into the fifth region 10A5 of the main layer 10A of Fig. The third portion 85P3 includes first to fourth metering channels 60C1, 62C1, 64C1 and 66C1, first to fourth micropumps 60P, 62P, 64P and 66P and first to fourth mixing channels 60C2 , 62C2, 64C2, 66C2). The first to fourth metering channels 60C1, 62C1, 64C1 and 66C1, the first to fourth micro pumps 60P, 62P, 64P and 66P and the first to fourth mixing channels 60C2, 62C2, 64C2 and 66C2, Are connected by a microchannel, and there is a microvalve therebetween. Cell lumps including the nucleic acid are filled in the first to fourth metering channels 60C1, 62C1, 64C1, and 66C1 from the bead chamber 40. [ The first to fourth micropumps 60P, 62P, 64P, and 66P are respectively connected to the cell lumps filled in the first to fourth metering channels 60C1, 62C1, 64C1, and 66C1 and the cells of the second portion 85P2 The PCR mixture filled in the first to fourth metering channels 50C, 52C, 54C and 56C is alternately repeatedly pumped once, and the first to fourth mixing channels 60C2, 62C2, 64C2, 66C2 ). Fig. 14 shows the cell lysis plug CP1 and the PCR mixture plug CP2, which are filled in turn into the first to fourth mixing channels 60C2, 62C2, 64C2 and 66C2 by this pumping. The operation of the micro pumps 60P, 62P, 64P, and 66P can be controlled to adjust the pumping amount once. Therefore, the volume of the cell disruption product plug (CP1) and the PCR mixture plug (CP2) can be adjusted to be larger or smaller. The first to fourth mixing channels 60C2, 62C2, 64C2, and 66C2 are formed in a serpentine manner to enhance the mixing effect. The volume of each of the first to fourth mixing channels 60C2, 62C2, 64C2, 66C2 may be, for example, 2 mu l. The volume of the first to fourth mixing channels 60C2, 62C2, 64C2, and 66C2 can be adjusted by adjusting the width and length at the time of channel design. The first to fourth metering channels 60C1, 62C1, 64C1 and 66C1, the first to fourth micro pumps 60P, 62P, 64P and 66P and the first to fourth mixing channels 60C2, 62C2, 64C2 and 66C2, The second micropump 62P and the second mixing channel 62C2 will be described as examples of the alignment relationship between the first metering channel 62C1, the second micropump 62P, and the second mixing channel 62C2. This description can also be applied to the alignment relationship between the other metering channel of the third part 85P3 and the micropump and mixing channel. The second metering channel 62C1 is formed in a meandering shape. The volume of the second metering channel 62C1 may be, for example, 2 [mu] l. The volume of the second metering channel 62C1 can be adjusted by adjusting the width and length of the channel when designing the second metering channel 62C1. The front end of the second metering channel 62C1 is connected to the rear end of the first metering channel 60C1 through the microchannel, the inlet of the first pump 60P, one end of the second microchannel 59a of the second portion 85P2, And is connected to one end of the first metering channel 50C of the second portion 85P2. A microchannel connecting the front end of the second metering channel 62C1 and the rear end of the first metering channel 60C1, the inlet of the first pump 60P and one end of the second microchannel 59a of the second portion 85P2, A microvalve is provided. The rear end of the second metering channel 62C1 is connected to the inlet of the second micropump 62P through the microchannel, the front end of the third metering channel 64C1, and the one end of the second metering channel 52C of the second portion 85P2 Lt; / RTI > A micro meter for connecting the rear end of the second metering channel 62C1 and the inlet of the second micropump 62P, the front end of the third metering channel 64C1, and one end of the second metering channel 52C of the second portion 85P2, The channel is provided with a microvalve. The outlet of the second pump 62P is connected to one end of the second mixing channel 62C2. The outlet of the second pump 62P and one end of the second mixing channel 62C2 are connected via a microvalve. The other end of the second mixing channel 62C2 is connected to the hole 62h1 via a microvalve 62v2. The hole 62h1 corresponds to the hole A1h1 formed in the second portion P2 of the cover 10B of Fig. The hole A1h1 is provided at a position corresponding to the inlet of the PCR chamber of the PCR chip C2. Therefore, the content mixed in the second mixing channel 62C1 flows into the PCR chip C2 through the hole 62h1. And the second and third holes 62h2 and 62h3 are present near the hole 62h1. The second and third holes 62h2 and 62h3 are connected by a microchannel, and a microvalve 62v3 exists in the microchannel. The second hole 62h2 is formed at a position corresponding to the hole A1h1 formed in the second portion P2 of the package cover 10B of Fig. The hole A1h1 in the cover 10B is a hole into which the solution discharged from the PCR chip C2 flows. Therefore, the solution discharged from the PCR chip C2 flows through the second hole 62h2, flows through the microchannel between the second and third holes 62h2 and 62h3, and flows out to the third hole 62h3. The third hole 62h3 is connected to the first microchannel MC1 formed at the bottom of the first area A1 of the cover 10B of Fig. The pumping of the second pump 62P continues until the mixed contents in the second mixing channel 62C1 enter the inlet of the PCR chamber of the PCR chip C2 to fill the PCR chamber and then through the outlet of the PCR chamber . When the contents come out through the outlet of the PCR chamber, the microvalves 62v2 and 62v3 are closed. In this way, the PCR chamber can be sealed.

한편, 도 15에 도시한 바와 같이 제2 믹싱 채널(62C2)의 타단의 밸브(62v2) 앞쪽에 버블 트랩 존(bubble trap zone)(62z1, 62z2)이 존재할 수 있다. 버블 트랩 존(62z1, 62z2)은 PCR 챔버(C2)에 거품이 유입되는 것을 방지한다. 제2 믹싱 채널(62C2)에서 믹싱된 내용물이 버블 트랩 존(62z1, 62z2)을 지나면서 상기 내용물에 포함된 거품은 버블 트랩 존(62z1, 62z2)의 상층부에 모인다. 유체층(85)의 버블 트랩 존(62z1, 62z2)에 대응하는 부분에는 홀이 형성되어 있다. 따라서 버블 트랩 존(62z1, 62z2)의 상층부에 모인 거품은 유체층(85)에 형성된 상기 홀을 통해 트랩된다. 도 15에서 참조부호 h22는 뉴메틱층(75)에 형성된 홀을 나타낸다. 홀(h22)을 통해 유입되는 공압의 조절을 통해서 밸브들(62v2, 62v3)의 동작이 제어된다.On the other hand, as shown in FIG. 15, bubble trap zones 62z1 and 62z2 may exist in front of the valve 62v2 at the other end of the second mixing channel 62C2. The bubble trap zones 62z1 and 62z2 prevent bubbles from entering the PCR chamber C2. As the mixed contents in the second mixing channel 62C2 pass through the bubble trap zones 62z1 and 62z2, the bubbles contained in the contents gather at the upper part of the bubble trap zones 62z1 and 62z2. Holes are formed in portions of the fluid layer 85 corresponding to the bubble trap zones 62z1 and 62z2. Therefore, the bubbles collected in the upper portions of the bubble trap zones 62z1 and 62z2 are trapped through the holes formed in the fluid layer 85. [ In FIG. 15, reference numeral h22 denotes a hole formed in the pneumatic layer 75. The operation of the valves 62v2 and 62v3 is controlled through adjustment of the air pressure introduced through the hole h22.

다음은 제2 부분(85P2)에서 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)을 이용한 PCR 혼합물의 정량화 방법을 설명한다. 제1 내지 제4 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)은 정해진 부피를 가지도록 깊이와 길이가 설계된 것으로 간주한다. 그리고 제2 미터링 채널(52C)을 예로 들어 설명한다. 제2 펌프(50P)를 이용하여 제2 미터링 채널(52C)에 증폭시약을 제2 미터링 채널(52C)의 설계 용량 이상으로 주입한다. 주입된 증폭시약이 제2 미터링 채널(52C)의 끝 부분을 통해 배출되면, 제2 미터링 채널(52C)의 일단과 타단에 구비된 마이크로 밸브를 닫는다. 제2 미터링 채널(52C)의 일단과 타단 밖에 있는 증폭시약은 마이크로 채널(59a)을 통해 배출한다. 이렇게 해서 제2 미터링 채널(52C)에는 제2 미터링 채널(52C)의 부피에 해당하는 증폭 시약이 남게 되므로, 증폭시약을 정량화할 수 있다. 제2 펌프(50P)를 이용하여 정밀하게 제어함으로써, 마이크로 채널(59a)을 통해 버려지는 증폭시약의 양은 나노리터 수준으로 줄일 수 있다.The following describes a method for quantifying the PCR mixture using the metering channels 50C, 52C, 54C, and 56C in the second portion 85P2. The first to fourth metering channels 50C, 52C, 54C, and 56C are deemed to have a designed depth and length to have a predetermined volume. And the second metering channel 52C will be described as an example. The second pump 50P is used to inject the amplification reagent into the second metering channel 52C at a rate higher than the design capacity of the second metering channel 52C. When the injected amplifying reagent is discharged through the end portion of the second metering channel 52C, the microvalve provided at one end and the other end of the second metering channel 52C are closed. The amplifying reagent, which is located at one end and the other end of the second metering channel 52C, is discharged through the microchannel 59a. In this way, since the amplification reagent corresponding to the volume of the second metering channel 52C is left in the second metering channel 52C, the amplification reagent can be quantified. By precisely controlling the second pump 50P, the amount of the amplification reagent discarded through the microchannel 59a can be reduced to the level of nanoliter.

제3 부분(85P3)의 제1 내지 제4 미터링 채널(60C1, 62C1, 64C1, 66C1)을 이용한 세포 파쇄물의 정량화도 제2 부분(85P2)의 제1 내지 제4 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)을 이용한 시약의 정량화 과정과 유사하게 진행된다.The quantification of the cell lysate using the first to fourth metering channels 60C1, 62C1, 64C1 and 66C1 of the third portion 85P3 is also performed by the first to fourth metering channels 50C, 52C and 54C of the second portion 85P2 , 56C). ≪ / RTI >

일반적으로 각종 시약을 주입할 때는 주입하는 채널의 반대쪽 끝에 배출용 홀을 추가적으로 가공해야 한다. 그러므로 어떠한 디바이스나 칩을 시스템에 장착하여 사용할 때는 배출용 홀을 막아야 하는 추가적인 장치나 구성이 필요할 수 있다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치의 경우, 샘플 준비 칩(C1)의 유체층(85)에 형성된 각종 밸브, 펌프 및 배리어 등은 외부의 추가적인 가압이나 감압이 없는 상태에서 오픈된 상태에 있기 때문에, 공기의 흐름이 충분히 일어날 수 있는 바, 메인층(10A)의 각 영역에는 별도의 배출구가 필요 없다. 이에 따라 유전자 분석 장치의 사용에 따른 신뢰성을 높일 수 있다.Generally, when injecting various reagents, additional hole for the discharge hole should be formed at the opposite end of the channel to be injected. Therefore, when using any device or chip in the system, additional devices or configurations may be required to block the discharge hole. However, in the case of the gene analysis apparatus according to an embodiment of the present invention, various valves, pumps, and barriers formed in the fluid layer 85 of the sample preparation chip C1 are opened in a state in which there is no additional external pressure or decompression The flow of air can sufficiently occur, so that no separate outlet is required for each region of the main layer 10A. Thus, the reliability of the use of the gene analysis apparatus can be increased.

외부에서 가압이나 감압이 가해지지 않는 정상 상태에서 밸브, 펌프 및 배리어 등이 오픈 상태가 되는 것은 밸브 시트(valve seat)가 유체층(85)의 표면보다 낮은 위치에 존재하기 때문이다.The valve, the pump, the barrier, and the like are brought into an open state in a normal state where no external pressure or reduced pressure is applied because the valve seat exists at a position lower than the surface of the fluid layer 85.

다음에는 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 분석 장치를 이용한 유전자 분석 방법을 도 16 내지 도 23을 참조하여 설명한다. 이때, 각 도면에서 원으로 표시한 밸브는 오픈된 밸브를 나타내고 원 표시가 없는 밸브는 닫힌 밸브를 나타낸다.Next, a gene analysis method using a gene analysis apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 16 to FIG. At this time, the valve indicated by a circle in each drawing represents an opened valve and the valve without a circle indication represents a closed valve.

먼저, 도 16에 도시한 바와 같이 샘플 준비 칩(C1)에서 원으로 표시한 부분의 밸브를 열고, 외부의 압력을 이용하여 패키지층(10)의 메인층(10A)의 제1 영역(10A1)을 통해 비드 챔버(40)에 1㎖의 샘플을 주입한다. 샘플은 상술한 특정 바이오 물질의 세포에 해당하는 것일 수 있다. 비드 챔버(40)에 주입된 샘플은 비드에 바인딩(binding)된다. 바인딩되고 남은 용액은 메인층(10A1)의 마이크로 채널(19)을 통해 배출된다.First, as shown in Fig. 16, the valve marked by a circle in the sample preparation chip C1 is opened, and the pressure in the first region 10A1 of the main layer 10A of the package layer 10, 1 ml of the sample is injected into the bead chamber 40 through the through- The sample may be one corresponding to a cell of the above-mentioned specific biomaterial. The sample injected into the bead chamber 40 is bound to the bead. The remaining solution bound is discharged through the microchannel 19 of the main layer 10A1.

다음, 도 17에 도시한 바와 같이, 원으로 표시한 밸브를 열고, 외부의 압력을 이용하여 0.5㎖의 세척 버퍼(washing buffer)를 비드 챔버(40)에 공급한다. 세척 버퍼는 비드 챔버(40)를 거쳐 메인층(10A1)의 마이크로 채널(19)을 통해 배출된다. 세척 버퍼가 비드 챔버(40)를 통과하면서 비드에 바인딩된 세포외의 다른 물질은 씻겨진다.Next, as shown in Fig. 17, a valve indicated by a circle is opened, and 0.5 ml of a washing buffer is supplied to the bead chamber 40 using an external pressure. The wash buffer is discharged through the bead chamber 40 and through the microchannel 19 of the main layer 10A1. As the wash buffer passes through the bead chamber 40, the extracellular material bound to the bead is washed away.

다음, 도 18에 도시한 바와 같이, 원으로 표시된 밸브를 열고, 메인층(10A1)의 제3 영역(10A3)을 통해 외부의 건조 공기를 비드 챔버(40)에 주입한다. 이렇게 해서 비드 챔버(40) 내의 비드가 완전히 건조된다. 주입된 공기는 메인층(10A)의 마이크로 채널(19)을 통해 배출된다.Next, as shown in Fig. 18, the valve marked with a circle is opened and external dry air is injected into the bead chamber 40 through the third region 10A3 of the main layer 10A1. Thus, the beads in the bead chamber 40 are completely dried. The injected air is discharged through the microchannel 19 of the main layer 10A.

다음, 도 19에 도시한 바와 같이, 원으로 표시된 밸브를 열고, 외부 압력을 이용하여 메인층(10A)의 제2 영역(10A2)을 통해 20㎕의 NaOH 세포 용해액(elution buffer)을 비드 챔버(40)에 주입한다. 세포 용해액을 주입한 후, 비드 챔버(40)의 유입구와 유출구 쪽의 밸브를 닫는다. 비드 챔버(40) 밖의 채널에 존재하는 세포 용해액은 메인층(10A)의 마이크로 채널(19)를 통해 배출시킨다.Next, as shown in Fig. 19, a valve marked with a circle is opened, and 20 [mu] l of NaOH cell elution buffer is passed through the second region 10A2 of the main layer 10A using external pressure, (40). After the cell lysate is injected, the inlet and outlet valves of the bead chamber 40 are closed. The cell lysis solution existing in the channel outside the bead chamber 40 is discharged through the microchannel 19 of the main layer 10A.

다음, 도 20에 도시한 바와 같이, 모든 밸브를 닫고, 공기압을 이용하여 비드 챔버(40)에 대응하는 멤브레인을 가압 또는 감압하여 비드 챔버(40) 내의 비드를 주기적 또는 비 주기적으로 운동시킨다. 이렇게 해서 비드에 바인딩된 세포의 용해 효율을 높인다.Next, as shown in Fig. 20, all the valves are closed and air pressure is used to pressurize or depressurize the membrane corresponding to the bead chamber 40 to move the bead in the bead chamber 40 periodically or non-cyclically. Thus enhancing the dissolution efficiency of cells bound to beads.

다음, 도 21에 도시한 바와 같이, 샘플 준비 칩(C1)에서 원으로 표시된 밸브를 열어 비드 챔버(40)와 제1 미터링 채널(60C1) 사이의 마이크로 채널에 구비된 펌프(40P)를 이용하거나 외부 압력을 이용하여 비드 챔버(40)에 있는 핵산을 포함하는 세포 파쇄물을 이동시켜 제1 내지 제4 미터링 채널(60C1, 62C1, 64C1, 66C1)에 채운다. 제4 미터링 채널(66C1)까지 채운 후, 밸브를 닫는다. 이 과정에서 마이크로 채널(63)에 유입된 세포 파쇄물은 메인층(10A)의 제5 영역(10A5)을 통해 배출한다.Next, as shown in Fig. 21, a valve marked circled in the sample preparation chip C1 is opened to use the pump 40P provided in the microchannel between the bead chamber 40 and the first metering channel 60C1 The cell lumps including the nucleic acid in the bead chamber 40 are moved using the external pressure to fill the first to fourth metering channels 60C1, 62C1, 64C1, and 66C1. Fill to the fourth metering channel 66C1, then close the valve. In this process, the cell debris flowing into the microchannel 63 is discharged through the fifth region 10A5 of the main layer 10A.

다음, 도 22에 도시한 바와 같이, 샘플 준비 칩(C1)에서 원으로 표시된 밸브를 열고, 메인층(10A)에 형성된 4개의 PCR 혼합물 공급 통로(15)를 통해 4가지의 PCR 혼합물을 각각 대응하는 제1 내지 제4 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)에 채운다. 이 과정에서 제1 내지 제4 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)을 채운 후, 다른 채널로 유입된 PCR 혼합물은 패키지층(10)의 커버(10B)의 제1 및 제2 마이크로 채널(MC1, MC2)을 통해 배출된다.Next, as shown in Fig. 22, the valves indicated by circles in the sample preparation chip C1 are opened, and the four PCR mixture mixtures 15 corresponding to the four PCR mixture supply passages 15 formed in the main layer 10A, respectively To the first to fourth metering channels 50C, 52C, 54C, and 56C. After the first to fourth metering channels 50C, 52C, 54C and 56C are filled in this process, the PCR mixture introduced into the other channel is introduced into the first and second microchannels (not shown) of the cover 10B of the package layer 10 MC1, and MC2.

다음, 도 23에 도시한 바와 같이, 원으로 표시된 밸브를 열고, 제1 내지 제4 펌프(60P, 62P, 64P, 66P)를 구동시켜 제1 내지 제4 미터링 채널(50C, 52C, 54C, 56C)에 채워진 용액과 제1 내지 제4 미터링 채널(60C1, 62C1, 64C1, 66C1)에 채워진 용액을 교대로 1회씩 반복해서 펌핑하되, 한번 펌핑시에 정해진 양만큼 펌핑하여 제1 내지 제4 믹싱 채널(60C2, 62C2, 64C2, 66C2)에 공급한다. 이러한 펌핑은 PCR 칩(C2)의 PCR 챔버를 채울 때까지 실시한다. PCR 챔버가 채워지면 PCR을 진행한다.Next, as shown in Fig. 23, the valves indicated by circles are opened to drive the first to fourth pumps 60P, 62P, 64P, and 66P to generate the first to fourth metering channels 50C, 52C, 54C, 56C ) And the solutions filled in the first to fourth metering channels 60C1, 62C1, 64C1, and 66C1 are alternately pumped once, and the pumped mixture is pumped by a predetermined amount to pumped the first to fourth mixing channels (60C2, 62C2, 64C2, 66C2). This pumping is carried out until the PCR chamber of the PCR chip (C2) is filled. When the PCR chamber is filled, PCR is performed.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.Although a number of matters have been specifically described in the above description, they should be interpreted as examples of preferred embodiments rather than limiting the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention is not to be determined by the described embodiments but should be determined by the technical idea described in the claims.

10, 20:패키지층 10A, 20A:메인층
10B, 20B:커버 10A1-10A7:제1 내지 제7 영역
11, 10B1, 13, 52h2, 62h1, 63h, A1h1, A1h1, C11h, C33h, h22:홀
12, 14:채널
15, 17:PCR 혼합물 유입 채널 19, 40C, 40c1, 42c, 59:마이크로 채널
20A1-20A5:제1 내지 제5 영역 20B1-20B4:제1 내지 제4 홀
40:비드 챔버 40P:펌프
40V, 50V:밸브 40h1-40h5:제1 내지 제5 홀
42:비드 배리어 43:배리어 수단
50, 52, 54, 56:제1 내지 제4 PCR 혼합물 챔버
50P, 52P, 54P, 56P:제1 내지 제4 펌프
50C, 52C, 54C, 56C:제1 내지 제4 미터링 채널
50h1, 52h1, 54h1, 56h1:제1 내지 제4 홀
52v1, 52v2, 60v1, 62v2, 62v3:마이크로 밸브
59a, 59b:제1 및 제2 마이크로 채널
60, 62, 64, 66:제1 내지 제4 PCR 챔버
60C1, 62C1, 64C1, 66C1:제1 내지 제4 미터링 채널
60C2, 62C2, 64C2, 66C2:제1 내지 제4 믹싱 채널
62h2, 62h3:제2 및 제3 홀 62z1, 62z2:버블 트랩 존
60P, 62P, 64P, 66P:제1 내지 제4 펌프
70:폐기물 챔버 75:뉴메틱층
75A1, 75A2:제1 및 제2 챔버 75A3:단일 챔버
80:멤브레인 85:유체층
85h1, 85h2, 85h3:제1 내지 제3 군의 홀
85P1, 85P2, 85P3:제1 내지 제3 부분 87:비드(bead)
89:격벽 100, 200:유전자 분석장치
A1:제1 영역 A11:리세스 영역 C1:샘플 준비 칩 C2:PCR 칩
CP1:세포 파쇄물 플러그 CP2:PCR 혼합물 플러그
C11, C22, C33, C44:제1 내지 제4 마이크로 채널
D1:배리어 수단(43)의 상단과 유체층(85)의 표면 사이의 높이차
H1, h2:제1 및 제2 홀 MC1, MC2:제1 및 제2 마이크로 채널
p1a-p1e:제1 내지 제5 홀10, 20: package layer 10A, 20A: main layer
10B and 20B: covers 10A1-10A7: first to seventh regions
11, 10B1, 13, 52h2, 62h1, 63h, A1h1, A1h1, C11h, C33h, h22:
12, 14: channel
15, 17: PCR mixture inlet channels 19, 40C, 40c1, 42c, 59: microchannels
20A1-20A5: first to fifth regions 20B1-20B4: first to fourth holes
40: bead chamber 40P: pump
40V, 50V: Valve 40h1-40h5: First to fifth holes
42: bead barrier 43: barrier means
50, 52, 54, 56: first to fourth PCR mixture chambers
50P, 52P, 54P, and 56P: first to fourth pumps
50C, 52C, 54C, and 56C: first to fourth metering channels
50h1, 52h1, 54h1, 56h1: the first to fourth holes
52v1, 52v2, 60v1, 62v2, 62v3: microvalves
59a, 59b: first and second microchannels
60, 62, 64, 66: First to fourth PCR chambers
60C1, 62C1, 64C1, 66C1: first to fourth metering channels
60C2, 62C2, 64C2, 66C2: first to fourth mixing channels
62h2, 62h3: second and third holes 62z1, 62z2: bubble trap zone
60P, 62P, 64P, 66P: first to fourth pumps
70: waste chamber 75: pneumatic layer
75A1, 75A2: first and second chambers 75A3: single chamber
80: Membrane 85: Fluid layer
85h1, 85h2, 85h3: holes of the first to third groups
85P1, 85P2, 85P3: first to third portions 87: beads,
89: Bulkhead 100, 200: Genetic analyzer
A1: first region A11: recess region C1: sample preparation chip C2: PCR chip
CP1: Cell lysate plug CP2: PCR mixture plug
C11, C22, C33, C44: First to fourth microchannels
D1: Difference in height between the upper end of the barrier means 43 and the surface of the fluid layer 85
H1, h2: first and second holes MC1, MC2: first and second microchannels
p1a-p1e: First to fifth holes

Claims (18)

PCR용 샘플이 준비되는 샘플 준비 칩;
상기 샘플에 대한 PCR이 진행되는 PCR 칩; 및
상기 샘플 준비 칩과 상기 PCR 칩이 장착되는 패키지층;을 포함하고,
상기 패키지층에 상기 샘플의 이동을 위한 채널이 구비되어 있고,
상기 패키지층은,
상기 PCR칩이 직접 장착되는 한 개의 메인층; 및
상기 메인층을 덮는 한 개의 커버;로만 구성되며,
상기 메인층은 단일층이고, 상기 샘플의 이동을 위한 채널이나 배출물의 배출을 위한 홀을 포함하고,
상기 커버는 단일층이고 상기 샘플의 이동을 위한 채널과 배출물의 배출을 위한 홀 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 PCR 칩의 일부는 상기 패키지층 밖으로 돌출되고,
상기 샘플 준비 칩과 상기 PCR 칩은 상기 패키지층의 서로 다른 면에 장착된 유전자 분석 장치.A sample preparation chip in which a sample for PCR is prepared;
A PCR chip on which PCR for the sample proceeds; And
And a package layer on which the sample preparation chip and the PCR chip are mounted,
A channel for moving the sample is provided in the package layer,
Wherein the package layer comprises:
One main layer directly mounted with the PCR chip; And
And one cover covering the main layer,
Wherein the main layer is a single layer and includes a channel for movement of the sample or a hole for discharging the emission,
Wherein the cover is a single layer and comprises at least one of a channel for movement of the sample and a hole for discharge of the emission,
Wherein a part of the PCR chip protrudes out of the package layer,
Wherein the sample preparation chip and the PCR chip are mounted on different surfaces of the package layer. 제 1 항에 있어서,
상기 패키지층에 상기 샘플 준비 칩에서 상기 PCR 칩으로 물질이 이동되는 채널이 포함되어 있는 유전자 분석 장치.The method according to claim 1,
Wherein the package layer includes a channel through which the material is transferred from the sample preparation chip to the PCR chip. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 패키지층은,
상기 PCR용 샘플의 준비에 사용되는 물질의 저장 또는 이동 통로가 되는 영역들; 및
상기 물질을 상기 샘플 준비 칩으로 공급하기 위한 채널;을 포함하는 유전자 분석 장치.The method according to claim 1,
Wherein the package layer comprises:
Regions for storing or transporting the substance used for preparation of the PCR sample; And
And a channel for supplying the substance to the sample preparation chip. 제 1 항에 있어서,
상기 채널은 복수의 채널인 유전자 분석 장치.The method according to claim 1,
Wherein the channel is a plurality of channels. 제 1 항에 있어서,
상기 샘플은 핵산과 증폭시약을 포함하는 유전자 분석 장치.The method according to claim 1,
Wherein the sample comprises a nucleic acid and an amplification reagent. 제 7 항에 있어서,
상기 핵산은 병원균, 박테리아, 바이러스 및 균류 중 어느 하나의 핵산인 유전자 분석 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the nucleic acid is any one of pathogenic bacteria, bacteria, viruses and fungi. 제 1 항에 있어서,
상기 샘플 준비 칩은,
세포 파쇄 동작을 수행하는 비드 챔버;
PCR 혼합물의 정량화를 위한 제1 미터링 채널;
상기 비드 챔버로부터 공급되는 세포 파쇄물의 정량화를 위한 제2 미터링 채널;
상기 제1 및 제2 미터링 채널에 채워진 물질의 믹싱이 이루어지는 믹싱 채널;
상기 제1 미터링 채널, 상기 제2 미터링 채널 및 상기 믹싱 채널 사이에 형성된 마이크로 채널과 마이크로 펌프;
상기 비드 챔버 및 상기 제1 미터링 채널에 공급되는 물질의 유입 통로인 채널; 및
상기 믹싱 채널의 물질을 상기 패키지의 채널로 이동시키기 위한 채널을 포함하는 유전자 분석 장치.The method according to claim 1,
The sample preparation chip comprises:
A bead chamber for performing a cell disruption operation;
A first metering channel for quantitation of the PCR mixture;
A second metering channel for quantifying cell lobes supplied from the bead chamber;
A mixing channel in which mixing of the materials filled in the first and second metering channels is performed;
A microchannel and a micropump formed between the first metering channel, the second metering channel, and the mixing channel;
A channel which is an inflow passage of the material supplied to the bead chamber and the first metering channel; And
And a channel for moving the material of the mixing channel to the channel of the package. 제 1 항에 있어서,
상기 채널은 수직 또는 수평 채널인 유전자 분석 장치.The method according to claim 1,
Wherein the channel is a vertical or horizontal channel. 제 9 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 미터링 채널과 상기 믹싱 채널은 각각 정해진 부피를 가지며, 구불구불하게 구비된 유전자 분석 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the first and second metering channels and the mixing channel each have a predetermined volume and are serpentine. 제 9 항에 있어서,
상기 패키지의 채널에 인접한 상기 믹싱 채널의 일단에 버블 트랩 존이 구비된 유전자 분석 장치.10. The method of claim 9,
Wherein a bubble trap zone is provided at one end of the mixing channel adjacent to the channel of the package. 청구항 1의 유전자 분석장치를 이용한 유전자 분석방법에 있어서,
상기 PCR용 샘플을 준비하는 단계;
상기 샘플을 상기 PCR 칩에 공급하는 단계; 및
상기 PCR 칩에서 상기 샘플에 대한 PCR을 진행하는 단계를 포함하고,
상기 모든 단계는 인-시츄(in-situ)로 진행하는 유전자 분석 방법.In the gene analysis method using the gene analysis apparatus of claim 1,
Preparing a sample for PCR;
Supplying the sample to the PCR chip; And
And performing PCR on the sample in the PCR chip,
Wherein all of the steps are performed in-situ. 제 13 항에 있어서,
상기 샘플을 준비하는 단계는,
세포를 파쇄하는 단계;
상기 파쇄된 세포의 파쇄물을 정량화하는 단계;
PCR 혼합물을 정량화하는 단계; 및
상기 정량화된 세포 파쇄물 및 PCR 혼합물을 믹싱하는 단계;를 포함하는 유전자 분석 방법.14. The method of claim 13,
Wherein preparing the sample comprises:
Disrupting the cell;
Quantifying the lysate of the disrupted cell;
Quantifying the PCR mixture; And
And mixing the quantified cell lysate and PCR mixture. 제 14 항에 있어서,
상기 세포의 파쇄물을 정량화하는 단계는,
상기 세포 파쇄물이 채워질 미터링 채널 양단의 밸브를 오픈하는 단계;
상기 미터링 채널에 상기 미터링 채널의 용량을 초과하는 상기 세포 파쇄물을 공급하는 단계;
상기 미터링 채널 양단의 밸브를 닫는 단계; 및
상기 미터링 채널 밖에 존재하는 상기 세포 파쇄물을 배출시키는 단계;를 더 포함하는 유전자 분석 방법.15. The method of claim 14,
The step of quantifying the cell lysate comprises:
Opening a valve at both ends of the metering channel to which the cell lysate is to be filled;
Providing the metering channel with the cell debris exceeding the capacity of the metering channel;
Closing the valves at both ends of the metering channel; And
And discharging the cell debris existing outside the metering channel. 제 14 항에 있어서,
상기 세포를 파쇄하는 단계는,
상기 세포를 주기적 또는 비 주기적 운동시키는 단계를 포함하는 유전자 분석 방법.15. The method of claim 14,
The step of disrupting the cells comprises:
Wherein the cell is periodically or acyclic. 제 14 항에 있어서,
상기 PCR 혼합물을 정량화하는 단계는,
상기 PCR 혼합물이 채워질 미터링 채널 양단의 밸브를 오픈하는 단계;
상기 미터링 채널에 상기 미터링 채널의 용량을 초과하는 상기 PCR 혼합물을 공급하는 단계;
상기 미터링 채널 양단의 밸브를 닫는 단계; 및
상기 미터링 채널 밖에 존재하는 상기 PCR 혼합물을 배출시키는 단계;를 더 포함하는 유전자 분석 방법.15. The method of claim 14,
The step of quantifying the PCR mixture comprises:
Opening a valve at both ends of the metering channel to which the PCR mixture is to be filled;
Supplying the PCR mixture to the metering channel in excess of the capacity of the metering channel;
Closing the valves at both ends of the metering channel; And
And discharging the PCR mixture outside the metering channel. 제 14 항에 있어서,
상기 믹싱하는 단계는,
상기 정량화된 세포 파쇄물의 일부와 상기 정량화된 PCR 혼합물의 일부를 믹싱 채널에 교대로 반복 공급하는 단계를 포함하는 유전자 분석 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the mixing comprises:
And repeatedly feeding a portion of the quantified cell lysate and a portion of the quantified PCR mixture alternatively to a mixing channel.
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