KR102001172B1 - Potable DNA Analyzer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 DNA 분석장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실시간으로 DNA분석이 필요한 장소에서 손쉽게 간편하게 직접 이를 수행할 수 있도록 구성된 휴대용 DNA 분석장치에 관한 것이다.The present invention relates to a DNA analyzer, and more particularly, to a portable DNA analyzer configured to easily and easily perform a DNA analyzer in a real time where a DNA analysis is required.
일반적으로, 대상체로부터 채취한 DNA의 분석은 중합 효소 연쇄반응(PCR) 방법이 광범위하게 사용되고 있다. 이와 같은 PCR 방법을 진행하기 위해서는 채취한 DNA를 증폭할 수 있는 써멀 싸이클러(thermalcycler) 장비와 채취한 DNA의 분석을 제어하는 제어 장비가 필요하게 된다.In general, the PCR method is widely used for the analysis of DNA extracted from a subject. In order to proceed with such a PCR method, a thermal cycler device capable of amplifying the collected DNA and a control device for controlling the analysis of the collected DNA are required.
그러나, 종래의 PCR 방법이 적용된 실시간 PCR 장비는 데스크톱용으로 개발되어 크기가 매우 크고, 데이터 처리를 위하여 외부의 컴퓨터와 연결되어 동작하도록 구성되어 있으며, 내부 구조는 공간적 효율성이 낮게 설계되어 있다. 따라서, 실제 현장에서 사용하기에는 비효율적이고 불필요한 부분이 많다고 할 수 있다.However, the real-time PCR apparatus using the conventional PCR method has been developed for a desktop and is very large in size, and is configured to operate in connection with an external computer for data processing, and the internal structure is designed to have low spatial efficiency. Therefore, it can be said that there are many ineffective and unnecessary parts to be used in actual field.
특히, 구제역과 같은 유전성 전염병을 판정하기 위해서 구제역 의심 동물의 DNA를 분석하고자 할 경우 또는 이 DNA를 실시간 PCR 장비가 설치된 장소로 이동하여 분석해야 하므로, 해당 지역을 이탈하게 되어 2차 전염이 발생될 우려가 있을 뿐만 아니라, 이동 시간에 따른 방역 관리도 어려운 심각한 문제점이 발생될 수 있다.Particularly, in order to determine hereditary infectious diseases such as foot-and-mouth disease, analysis of the DNA of suspect animal in foot-and-mouth disease must be performed or the DNA must be moved to the place where the real-time PCR equipment is installed. There is a possibility of serious problem that it is difficult to manage the virus in accordance with the travel time.
또한, 감염체의 유전물질과 같은 직접 인자의 존재유무를 확인하는 것으로 조기진단이 가능한 검사법인 분자생물학적 검사는, 검사자 또는 오염에 의한 거짓 양성 결과가 도출되는 위험이 있다. In addition, there is a risk that a false positive result may be derived from an examiner or contamination, which is an inspection method capable of early diagnosis by confirming the presence or absence of a direct factor such as a genetic material of an infectious agent.
이에 따라, 최근에는 WHO에서 감염성 질환 진단을 위한 현장검사의 필요성을 역설하고 있고, 대략 10여 년 전부터 분자생물학적 방법을 이용한 현장 검사용 시스템은 꾸준히 개발이 진행되고 있다.Recently, the necessity of on - site inspection for the diagnosis of infectious diseases has been emphasized in WHO, and on - site inspection systems using molecular biological methods have been developed steadily for about 10 years.
더욱이, 일반적으로 검체로부터 유전물질의 추출, 유전자증폭 반응, 증폭 유무의 진단 등으로 이루어지는 일체의 분자진단 절차를 하나의 시스템에서 이루어지도록 하는 랩온어칩(LOC) 기술의 출현에 따라, 현장진단이 가능한 고효율, 고감도의 시스템에 대한 연구진행이 더욱 활발히 진행되고 있다.Furthermore, with the advent of lab-on-a-chip (LOC) technology that allows one system to perform all molecular diagnostic procedures, typically extraction of genetic material from a sample, gene amplification reaction, Research on possible high-efficiency and high-sensitivity systems is being actively pursued.
이와 같은 연구결과물로, 한국등록특허 제10-1767978호에 공개된 분자진단 현장검사 장치용 스트립센서모듈, 한국등록특허 제10-1302353호에 공개된 유전자 정량 검출 실시간 PCR 및 유전자 분석 DNA 마이크로어레이를 복합적으로 수행할 수 있는 분자진단 자동분석기기 등이 있다.As a result of such research, a strip sensor module for a molecular diagnostic field inspection apparatus disclosed in Korean Patent No. 10-1767978, a genetic quantitative detection real time PCR and a gene analysis DNA microarray disclosed in Korean Patent No. 10-1302353 And a molecular diagnostic automatic analyzer that can be performed in a complex manner.
그러나, 이와 같은 종래의 분자진단 현장검사 장치의 경우, 일반적으로 DNA칩 및 측정장치 구성이 복잡하여 제품제조 단가비용이 높아 1회 테스트 사용비용도 높은 단점이 있고, PCR생성물의 결과를 확인하기 위해서는 별도의 측정장치로 옮겨야 하므로 옮기는 과정에서의 오염에 의한 측정신뢰도가 낮아지는 단점이 있으며, 유전자 추출, 증폭, 분리, 판독이 하나의 시스템내에서 이루어지지 않아 초기 판정은 어느 정도 가능하지만 최종 결과를 얻기까지 많은 시간이 소요되어 현장검사에 적합하지 않은 단점이 있다.However, in the case of such a conventional molecular diagnostic field inspection apparatus, since the construction of a DNA chip and a measuring apparatus is generally complicated, the manufacturing cost of a product is high, and thus there is a disadvantage that the cost of a test use is high. In order to confirm the result of a PCR product Since there is a disadvantage in that the measurement reliability is lowered due to contamination in the transferring process due to transferring to a separate measuring device and initial determination is possible because gene extraction, amplification, separation and reading are not performed in one system, It takes a long time to obtain it and it is not suitable for on-site inspection.
더욱이, 현재 현장검사용으로 Real time PCR이 많이 개발되고 있으나, 우리나라의 경우 현실상 기술적인 면에서 선진국가와 차이가 나고 고가 장비와 시약으로 인하여 후발주자로서의 한계에 직면하고 있다. In addition, real-time PCR has been developed for the on-site inspection. However, in Korea, the technology differs from the developed country in reality, and it is faced with limitations as a late buyer due to expensive equipment and reagents.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 일체화된 하나의 장치시스템을 통해 검체로부터 DNA 유전자물질을 추출하여 증폭시키고, 모세관 전기영동장치를 이용하여 다수개의 특이 유전자를 한번에 분리하고, 분리된 이미지로부터 결과를 판독하는 일련의 과정을 현장에서 신속하게 실시간으로 수행할 수 있도록 구성된 휴대용 DNA 분석장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for extracting and amplifying DNA genetic material from a specimen through a single integrated device system, and using a capillary electrophoresis apparatus, A portable DNA analyzing apparatus configured to perform a series of processes for separating a sample at one time and reading a result from a separated image in real time on the spot.
상술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치는,In order to solve the above-mentioned problems, the portable DNA analyzing apparatus according to the present invention comprises:
케이스의 내측에 구비되는 시료 데크(100); A
상기 시료 데크(100)에 안착되어 고정되며, DNA 시료가 투입되어 증폭 및 전기영동이 이루어지는 유전자 검출분석모듈(200); A gene detection and
상기 유전자 검출분석모듈(200)의 DNA 필름칩(25)내에 에어를 제공하여 기포 및 여분 시료를 배출시키는 에어주입모듈(300); An
상기 유전자 검출분석모듈(200)의 DNA 필름칩(25)의 유전자증폭부를 상부 또는 하부에서 가열 또는 냉각시키는 히팅 및 쿨링모듈(400); A heating and
상기 유전자 검출분석모듈(200)의 전기영동부(25c)에서 분리된 다수개의 선형이미지를 기준마커와 비교하여 분석 및 판독하는 영상분석판독모듈(500); 및 An image
에어주입 제어부(61), 모터 제어부(62), 온도제어부(63), LED제어부(64), 전기영동 제어부(65) 및 전원제어부(66)를 포함하여 구성되며, 상기 유전자 검출분석모듈(200), 상기 에어주입모듈(300), 상기 히팅 및 쿨링모듈(400), 및 상기 영상분석판독모듈(500)을 자동 제어하는 제어모듈(600);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.An air
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치에서,Further, in the portable DNA analyzer according to the present invention,
상기 시료 데크(100)는,The sample deck (100)
일측은 상기 케이스의 전방부 내측에 고정되고, 타측은 데크 슬라이딩 모터에 연결되어 전후 방향으로 슬라이딩하는 데크판이며, 상기 데크판의 상면에 상기 유전자 검출분석모듈(200)이 안착되는 소정폭과 길이를 가진 장방형 홈이 길이방향으로 케이스 전면과 평행하게 형성되되, 관통홈이 구비된 좌측 홈과 바닥면에 전기영동 접점부를 구비한 우측 홈으로 구분되는 것을 특징으로 한다.A deck plate which is fixed to the inside of the front part of the case at one side and the deck plate which is connected to the deck sliding motor and slides in the back and forth direction, And a right groove having an electrophoretic contact portion on a bottom surface of the rectangular groove, the groove being divided into a left groove having a through groove and a right groove having an electrophoresis contact portion.
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치에서,Further, in the portable DNA analyzer according to the present invention,
상기 유전자 검출분석모듈(200)은,The gene detection and analysis module (200)
상판(20), DNA 필름칩(25) 및 하판(27)으로 구성되고,A
상기 상판(20)은, The upper plate (20)
상단부부터 에어주입구(20a), 시료주입구(20b), 관통홀(20c), 겔용액주입구(20d) 및 DNA수집구(20e)가 순차적으로 형성된 판형상이며, A plate shape in which an air inlet 20a, a
상기 DNA 필름칩(25)은,The DNA film chip (25)
에어 및 시료주입부(25a), 유전자증폭부(25b) 및 전기영동부(25c)가 미세 모세관으로 형성된 것이며,The air and
상기 하판(27)은,The lower plate (27)
전기가 인가될 수 있는 접점을 상단부와 하단부에 구비하여 상기 전기영동부(25b)에서 증폭된 시료의 핵산을 분리시키도록 하고, 상기 상판(20)과 함께 분석판독부를 형성하는 것이며,A contact point to which electricity can be applied is provided at an upper end portion and a lower end portion so as to separate the nucleic acid of the amplified sample from the
상기 DNA 필름칩(25)은 상기 상판(20)의 후면에 대응되게 배치되고, 필름칩의 하단부는 상기 상판(20)과 하판(27)의 사이에 결합되고 고정결합띠로 고정되는 것을 특징으로 한다.The DNA film chip 25 is arranged to correspond to the rear surface of the
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치에서,Further, in the portable DNA analyzer according to the present invention,
상기 에어주입모듈(300)은,The air injection module (300)
상기 케이스의 내부 좌측에 형성되며, 케이스의 바닥에 고정된 가이드레일(32)을 따라 시린지 구동모터(31)에 의해 이동되는 시린지 에어펌프(33);A
상기 케이스의 바닥에 고정된 지지봉에 고정연결된 지지대(34); 및A
상기 지지대(34)의 돌출 암(34a,34b)에 회동가능하게 끼움연결된 가이드봉(35)을 따라 에어주입 이송모터(36)에 의해 전후진 이동 및 회동하며, 상기 시린지 에어펌프(33)와 연결되어 에어를 공급받고 에어배출노즐(37a)이 형성된 에어블럭(37);으로 구성되는 것을 특징으로 한다.And is moved forward and backward by an air
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치에서,Further, in the portable DNA analyzer according to the present invention,
상기 에어블럭(37)은,The air block (37)
가이드봉을 따라 전후진 이동하며 인접하게 배치된 다수개의 에어주입구(20a)에서 각각 회동하여 에어배출노즐(37a)을 에어주입구(20a)에 접속하고 노즐을 통해 에어를 공급하는 것을 특징으로 한다.And the
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치에서,Further, in the portable DNA analyzer according to the present invention,
상기 히팅 및 쿨링모듈(400)은, The heating and cooling module (400)
서로 마주보게 구비되는 상부방열부(41)와 하부방열부(42)로 구성되며,And an upper heat-radiating
상기 상부방열부(41)와 하부방열부(42)는 각각 단독으로 또는 동시에 함께 선택적으로 사용될 수 있는 것을 특징으로 한다.The upper
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치에서,Further, in the portable DNA analyzer according to the present invention,
상기 상부방열부(41)는,The upper heat-radiating portion (41)
상부방열판(41b); 상기 상부방열판(41b)의 하부면에 부착되어 인접하게 배치되는 유전자증폭부를 가열시키거나 냉각시키는 상부 열전소자(41c); 상기 상부방열판(41b)의 상부에 구비되는 상부히터 쿨링팬(41d); 상기 상부방열판(41b)의 양 측면에 구비되고 하부에 프레스팁이 다수개 형성된 상부 프레스(41e); 및 상기 상부 열전소자(41c)의 하부면에 부착되는 상부 열전달판(41f);을 포함하여 구성되고,An
상기 하부방열부(42)는,The lower heat dissipation portion (42)
하부방열판(42b); 상기 하부방열판(42b)의 상부면에 부착되어 인접하게 배치되는 유전자증폭부를 가열시키거나 냉각시키는 하부 열전소자(42c); 상기 하부방열판(42b)의 하부에 구비되는 하부히터 쿨링팬(42d); 및 상기 하부 열전소자(42c)의 상부면에 부착되는 하부 열전달판(42f);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치에서,Further, in the portable DNA analyzer according to the present invention,
상기 상부방열부(41)는, The upper heat-radiating portion (41)
케이스의 내부 바닥에 고정된 지지축에 연결되어 상하 구동모터(43a)에 의해 승하강하는 지지판(43)에 고정결합되어, 상기 지지판(43)과 함께 승하강하는 것을 특징으로 한다.And is connected to a support shaft fixed to the inner bottom of the case and fixed to the
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치에서,Further, in the portable DNA analyzer according to the present invention,
상기 상부 열전소자(41c)와 하부 열전소자(42c)는,The upper
펠티어효과에 의해 인가된 전원에 의해 열을 설정된 온도로 상승시켜 유지하거나 낮출 수 있는 열전소자이거나, 세라믹으로 된 면상발열체인 것을 특징으로 한다.A thermoelectric element that can raise or lower the heat to a predetermined temperature by a power source applied by the Peltier effect, or a planar heating element made of ceramic.
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치에서,Further, in the portable DNA analyzer according to the present invention,
상기 상부 프레스(41e)는,The upper press (41e)
상기 유전자 검출분석모듈(200)의 상판(20)에 형성된 시료주입구(20b)와 겔용액주입구(20d)를 밀봉하고 가압하여 증폭과정에서 시료 유출을 방지하는 것을 특징으로 한다.The
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치에서,Further, in the portable DNA analyzer according to the present invention,
상기 영상분석판독모듈(500)은, The image analysis read module (500)
상기 시료 데크(100)의 우측 홈에 안착되는 상기 유전자 검출분석모듈(200)의 분석판독부를 촬영하도록 구비되는 촬상장치(51); 및 An imaging device (51) arranged to photograph an analysis reading part of the gene detection analysis module (200) which is seated in the right groove of the sample deck (100); And
상기 시료 데크(100)의 우측 홈 하부에 구비되어 하부 조명 역할을 하는 도광판(52);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a light guide plate (52) provided below the groove on the right side of the sample deck (100) and serving as a lower illumination.
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치는,In addition, the portable DNA analyzing apparatus according to the present invention comprises:
전원을 공급하는 전원 단자(700)가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.A
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치는,In addition, the portable DNA analyzing apparatus according to the present invention comprises:
상기 휴대용 DNA 분석장치(1)는, 유전자증폭, 전기영동 및 분석판독을 연속적으로 수행가능하도록 구성되어, 증폭소요시간, 전기영동소요시간 및 분석판독까지의 시간을 절감시키는 것을 특징으로 한다.The
본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치는, 일체화된 하나의 장치시스템을 통해 검체로부터 DNA 유전자물질을 추출하여 증폭시키고, 모세관 전기영동장치를 이용하여 다수개의 특이 유전자를 한번에 분리하고, 분리된 이미지로부터 결과를 판독하는 일련의 과정을 현장에서 신속하게 수행할 수 있는 효과가 있다.The portable DNA analyzer according to the present invention extracts and amplifies a DNA genetic material from a specimen through an integrated unit system, separates a plurality of specific genes at one time using a capillary electrophoresis apparatus, In the field can be performed quickly in the field.
또한, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치는, 유전자증폭, 전기영동 및 분석판독을 연속적으로 수행가능하도록 구성되어, 증폭소요시간, 전기영동소요시간 및 분석판독까지의 시간을 절감시키는 효과가 있다.In addition, the portable DNA analyzer according to the present invention is capable of continuously performing gene amplification, electrophoresis, and analysis reading, thereby reducing the time required for amplification, the time required for electrophoresis, and the time required for analysis analysis.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치의 내부구조를 간략하게 보여주는 사시 정면도,
도 2는 도 1의 휴대용 DNA 분석장치(100)의 평면도,
도 3은 도 1의 휴대용 DNA 분석장치(100)의 사시 배면도,
도 4는 도 1의 휴대용 DNA 분석장치(100)의 에어주입모듈의 상세 사시도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치에 히팅 및 쿨링모듈의 결합구조를 간략하게 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치의 히팅 및 쿨링모듈의 구조를 간략하게 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치의 도광판과 카메라의 역할 구조를 나타낸 도면,
도 8의 (a),(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치의 유전자 검출분석모듈의 일 예를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치의 개략적인 내부 구성도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치의 외관을 간략하게 보여주는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front elevation view showing a brief internal structure of a portable DNA analysis apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a plan view of the
FIG. 3 is a rear perspective view of the
FIG. 4 is a detailed perspective view of the air injection module of the
FIG. 5 is a schematic view illustrating a coupling structure of a heating and cooling module in a portable DNA analyzer according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 6 is a schematic view illustrating a structure of a heating and cooling module of a portable DNA analyzer according to an embodiment of the present invention;
7 is a view showing a role structure of a light guide plate and a camera of a portable DNA analyzer according to an embodiment of the present invention,
8A and 8B illustrate an example of a gene detection analysis module of a portable DNA analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a schematic internal configuration diagram of a portable DNA analyzer according to an embodiment of the present invention,
FIG. 10 is a view briefly showing the appearance of a portable DNA analyzer according to an embodiment of the present invention. FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 휴대용 DNA 분석장치의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the portable DNA analyzing apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치의 내부구조를 간략하게 보여주는 사시 정면도, 도 2는 도 1의 휴대용 DNA 분석장치(100)의 평면도, 도 3은 도 1의 휴대용 DNA 분석장치(100)의 사시 배면도, 도 4는 도 1의 휴대용 DNA 분석장치(100)의 에어주입모듈의 상세 사시도, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치에 히팅 및 쿨링모듈의 결합구조를 간략하게 나타낸 도면, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치의 히팅 및 쿨링모듈의 구조를 간략하게 나타낸 도면, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치의 도광판과 카메라의 역할 구조를 나타낸 도면, 도 8의 (a),(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치의 유전자 검출분석모듈의 일 예를 나타낸 도면, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치의 개략적인 내부 구성도, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 휴대용 DNA 분석장치의 외관을 간략하게 보여주는 도면이다.
2 is a plan view of the
도 1 및 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치(1)는, 채취된 검체로부터 추출된 DNA 시료를, 원하는 DNA구역에 대해 증폭시키고, 증폭된 시료를 겔용액내에서 인가된 전압에 따라 이동시켜 분리되도록 하며, 분리된 시료영상을 촬영하여 분석 및 판독하는 과정을 연속으로 처리하는 일체화된 장치로서, 케이스(C); 시료 데크(100); 유전자 검출분석모듈(200); 에어주입모듈(300); 히팅 및 쿨링모듈(400); 영상분석판독모듈(500) 및 제어모듈(600);을 포함하여 구성된다.
1 and 10, a
여기서, 케이스(C)는 사각형상을 가지며, 전방부(OD)는 슬라이딩으로 개폐되며 전방부 내측면에 시료 데크(10)의 일측이 고정결합되도록 구성된다. 물론 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 구비될 수 있음은 물론이다. 또한, 케이스의 크기는 휴대가 간편하도록 소형이 바람직하나, 크기가 한정되는 것은 아니다.
Here, the case C has a rectangular shape, the front part OD is opened and closed by sliding, and one side of the
시료 데크(100)는 일측은 케이스(C)의 전방부 내측에 고정되고, 타측은 데크 슬라이딩 모터(11)에 연결되어 전후 방향으로 슬라이딩하는 데크판(10)으로, 상면에 유전자 검출분석모듈(200)이 안착되는 소정폭과 길이를 가진 장방형 홈이 케이스 전면과 평행하게 형성되되, 관통홈을 구비한 좌측 홈과, 바닥면에 전기영동 접점부를 구비한 우측 홈으로 구분되며, 우측 홈의 접점부는 후술하는 전기영동부(25c)의 접점과 전류가 통하도록 한다.The
이와 같이 시료 데크(100)에 관통홈을 형성한 것은 관통홈에 위치되는 유전자 검출분석모듈(200)의 DNA 필름칩(25)을 상하방향에서의 히팅 및 쿨링이 가능하도록 하기 위함이다.
The reason why the through hole is formed in the
유전자 검출분석모듈(200)은 추출된 DNA 시료가 투입되어 증폭 및 전기영동이 이루어지는 것으로, 상판(20), DNA 필름칩(25) 및 하판(27)으로 구성된다.The gene detection and
상판(20)은 소정폭과 길이를 가진 투명한 장방형 판형상으로, 상단부부터 에어주입구(20a), 시료주입구(20b), 관통홀(20c), 겔용액주입구(20d) 및 DNA수집구(20e)가 순차적으로 형성된다. 상판의 두께는 대략 3mm로 제작되나, 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
The
DNA 필름칩(25)은 에어 및 시료주입부(25a), 유전자증폭부(25b) 및 선형 전기영동부(25c)가 미세 모세관으로 형성된 것으로, 상판의 후면에 대응되게 배치되고 필름칩의 하단부는 상판과 하판의 사이에 끼움결합되고 고정결합띠로 고정된다. 필름칩의 두께는 대략 430㎛로 제작되나, 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다.The DNA film chip 25 is formed such that the air and
에어 및 시료주입부(25a)는 상판(20)의 에어주입구(20a) 및 시료주입구(20b)와 각각 연통되는 에어주입홀 및 시료주입홀이 구비되어 공급된 에어가 DNA 필름칩내에 포함되어 있는 잔존 기포 및 여분의 시료를 배출할 수 있도록 하고, 검체로부터 추출된 DNA 시료가 투입될 수 있도록 한다.The air and
유전자증폭부(25b)는 다수개의 추출된 DNA를 각각 원하는 DNA구역에 대해 증폭시키는 것으로, 히팅 및 쿨링모듈(400)의 방열판에 의해 DNA시료에 따라 조절된 온도로 가열이 가능하다. The
선형 전기영동부(25c)는 마이크로칩 기반의 미세 모세관을 사출식으로 다수개 형성한 것으로, 유전자증폭부(25b)에 연속되며 겔용액주입구(20d)와 연통되는 겔용액 주입홀이 구비되어, 증폭된 DNA 시료의 핵산을 투입된 겔용액내에서 분리할 수 있다. 이때, 선형 전기영동부(25c)는 reference를 위하여 측정하고자 하는 DNA를 구비한 시료 및 겔용액이 구비된 동일한 크기의 모세관으로 형성된 사이즈마커(size marker)가 측면에 구비되어 검체의 증폭된 시료와 동일한 조건하에서 분리될 수 있도록 한다.The
이와 같이 사이즈마커를 측면에 구비하고 검체시료와 동시에 분리되도록 함으로써, 외부 환경요인 및 분리과정상에 조건변이에 따른 분석차이가 발생하지 않게 되어 보다 더 정밀한 분석 및 판독이 가능하게 된다.By providing the size marker on the side surface and separating the sample together with the specimen sample in this way, there is no difference in analysis due to external environmental factors, separation and normal condition variation, and more accurate analysis and reading becomes possible.
여기서, 지지체인 겔용액으로 폴리아크릴아마이드겔(polyacrylamide gel)이나 아가로스겔(agarose gel)이 사용될 있으며, 겔에는 대류방지, 시료의 보호, 분자체 등의 기능이 있음은 물론이다.
Here, a polyacrylamide gel or an agarose gel is used as the gel solution, and the gel has functions of preventing convection, protecting the sample, and molecular sieving.
하판(27)은 소정폭과 길이를 가진 투명한 장방형 판형상으로, 전기가 인가될 수 있는 접점을 상단부와 하단부에 구비하여 인가된 전기에 의해 전기영동부(25c)에서 증폭된 시료의 핵산을 분리시켜 비교측정이 가능하도록 하며, 상판과 함께 사이에 개재된 필름칩을 고정시키고, 선형 전기영동부(25c)에서 분리된 다수개의 선형이미지를 기준마커와 비교하여 분석 및 판독하는 분석판독부를 형성할 수 있다.The
하판(27)의 전단부로부터 하단부까지 크기는 대략 상판(20)의 겔용액주입구(20d)로부터 상판의 하단부까지 연장된 면에 대응되는 길이를 가지며, 하판(27)의 두께는 대략 5mm로 제작되나, 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다.The
고정결합띠(28)는 상판(20) 위에서 상판과 하판 및 그 사이에 개재된 필름칩의 후부를 고정결합시키는 것으로, 내측에 결합돌기가 형성되어 있다.The fixed
내측의 결합돌기는 상판과 하판 및 필름칩의 결합력도 높일뿐만 아니라, 겔용액주입구(20d) 접속되어 공정과정 중 외부로 용액이 누수되지 않도록 한다.
The coupling protrusion on the inner side not only enhances the coupling force between the upper plate and the lower plate and the film chip but also connects the
에어주입모듈(300)은 DNA 필름칩(25)내에 포함되어 있는 잔존 기포 및 여분의 시료를 배출하도록 하기 위한 것으로, 케이스(C)의 내부 좌측에 형성되며, 시린지 구동모터(31)에 의해 케이스(C)의 바닥에 고정된 가이드레일(32)을 따라 이동되는 시린지 에어펌프(33), 바닥에 고정된 지지봉의 일정높이에 고정연결된 'ㄷ'자형의 지지대(34), 'ㄷ'자형 지지대(34)의 돌출 암(34a,34b)에 각각 형성된 결합홀에 회동가능하게 끼움연결된 가이드봉(35)을 따라 에어주입 이송모터(36)에 의해 전후진 이동 및 회동하며, 시린지 에어펌프와 연결되어 에어를 공급받고 에어배출노즐(37a)이 형성된 에어블럭(37)으로 구성될 수 있다.The
에어블럭(37)은 가이드봉을 따라 전후진 이동하며 인접하게 배치된 다수개(예시: 9개) 에어주입구(20a)의 위치에서 각각 회동하여 에어배출노즐(37a)을 에어주입구(20a)에 접속하고 노즐을 통해 에어를 공급하는 것이다.The
이때, 가이드레일(32)과 가이드봉(35)은 유전자 검출분석모듈(200)의 상판(20)의 상단부와 평행하게 배치되도록 구성하여, 에어블럭(37)의 에어배출노즐(37a)이 전후진 이동하며 회동시 인접하게 다수개 배치된 에어주입구(20a) 마다에 정확히 맞춤될 수 있도록 한다.
The guide rails 32 and the
히팅 및 쿨링모듈(400)은, 유전자 검출분석모듈(200)의 DNA 필름칩(25)의 유전자증폭부(25b)를 상부 또는 하부에서 가열 및 냉각시켜 증폭효율을 높이기 위한 장치로서, 서로 마주보게 구비된 상부방열부(41)와 하부방열부(42)로 구성된다. 물론, 상부방열부(41)와 하부방열부(42)는 각각 단독으로 또는 동시에 함께 선택적으로 사용될 수 있다.The heating and
상부방열부(41)는 상부커버(41a), 상부방열판(41b), 상부 열전소자(41c), 상부히터 쿨링팬(41d), 상부 프레스(41e), 상부 열전달판(41f)로 이루어지고, 하부방열부(42)는 하부방열판(42b), 하부 열전소자(42c), 하부히터 쿨링팬(42d), 하부 열전달판(42f)으로 이루어진다. 물론, 하부방열부에도 하부커버(미도시)를 더 구비할 수 있음은 물론이다.
The upper
여기서, 상부방열부(41)의 상부커버(41a)는, 케이스(C)의 내부 우측의 바닥에 고정된 지지축에 연결되어 상하 구동모터(43a)에 의해 승하강하는 지지판(43)에 고정결합되어, 지지판(43)과 함께 상부방열부(41)는 승하강하게 된다.
The
또한, 상부 열전소자(41c)와 하부 열전소자(42c)는 각각 상부방열판(41b)과 하부방열판(42b)의 하부면 및 상부면에 부착되어 인접하게 배치되는 유전자증폭부를 가열시키거나 냉각시키는 것으로, 열전소자 등을 이용한 열전달체를 배치하여 가해진 열에 의해 PCR이 수행되므로 증폭시간을 대폭 절감시키게 된다. 이는 튜브형이 아닌 챔버형이므로 표면적이 넓어 PCR반응속도를 증가시키게 될 뿐만 아니라, PCR시간도 절감시키게 되는 것이다. The upper
이때, 열전소자를 구비하여 펠티어효과에 의해 인가된 전원에 의해 열을 설정된 온도로 상승시켜 유지하거나 낮추어, PCR을 수행하는 과정에서 PCR사이클에 맞게 제어되어 적합한 온도를 제공할 수 있다. 이와 같은 열전달체로 열전소자만에 제한되는 것은 아니며, 다양한 면상발열체가 적용될 수 있음은 물론이며, 방열수단을 더 구비하여 온도를 낮추거나 조절할 수 있다.
At this time, a thermoelectric element is provided and the temperature is raised to a predetermined temperature by a power source applied by the Peltier effect, and the temperature is maintained or lowered to provide a suitable temperature controlled according to the PCR cycle during the PCR. The heat transfer member is not limited to a thermoelectric element, and various surface heat emission elements may be applied. Further, a heat dissipation means may be further provided to lower or control the temperature.
또한, 상부 열전달판(41f)과 하부 열전달판(42f)은 각각 상부 열전소자(41c)의 하부면과 하부 열전소자(42c)의 상부면에 부착되어 열전달을 보조하는 것으로, 통상 알루미늄 재질이 바람직하다.
The upper
또한, 상부 프레스(41e)는 하부 에지에 시료주입구 및 겔용액주입구의 갯수와 동일한 프레스팁(t)이 형성된 가압판으로서, 상부방열판의 좌우 측면에 구비되어, 유전자 검출분석모듈(200)의 상판(20)에 형성된 시료주입구(20b)와 겔용액주입구(20d)를 밀봉하고 가압함으로써 증폭과정에서 시료등이 유출되는 것을 방지한다.
The
또한, 상부히터 쿨링팬(41d)과 하부히터 쿨링팬(42d)은 각각 상부방열판(41b)과 하부방열판(42b)의 상부와 하부에 구비되어 방열판으로 전달된 열을 신속하게 확산시켜 냉각되도록 하는 것이다.
The upper
영상분석판독모듈(500)은, 전기영동부(25b)에서 증폭된 시료의 핵산을 분리시켜 비교측정이 가능하도록 하고, 전기영동부(25c)에서 분리된 다수개의 선형이미지를 기준마커와 비교하여 분석 및 판독하는 것으로서, 시료 데크(100)의 우측 홈에 놓이는 유전자 검출분석모듈(200)의 분석판독부를 촬영하도록 지지판(43)에 고정구비되는 촬상장치(51), 시료 데크(100)의 우측 홈 하부에 구비되어 하부 조명 역할을 하는 자외선 도광판(52)으로 구성된다. 도광판(52)은 청색LED 또는 자외선 LED를 포함할 수 있다. 도 7 및 도 1의 보라색 피라미드 형상은 촬상장치의 화각(촬영면적)을 나타낸 것이다.
The image
제어모듈(600)은 에어주입 제어부(61), 모터 제어부(62), 온도제어부(63), LED제어부(64), 전기영동 제어부(65) 및 전원제어부(66)를 포함하여 구성되며, 작동조작버튼으로 입력된 수행명령에 유전자 검출분석모듈(200), 에어주입모듈(300), 히팅 및 쿨링모듈(400), 및 영상분석판독모듈(500)을 자동 제어하고 모니터링 S/W에 제공하여 디스플레이 되도록 한다.
The
그리고, 외부전원공급부(미도시)와 연결되는 전원 단자(700)가 상기 구성요소들에 전원을 공급한다.
A
본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치(1)는, 언제 어디서든 간편하게 이동하여 채취된 검체로부터 추출된 DNA 시료를, 원하는 DNA구역에 대해 증폭시키고, 증폭된 시료를 겔용액내에서 인가된 전압에 따라 이동시켜 분리되도록 하며, 분리된 시료영상을 촬영하여 분석 및 판독하는 과정을 실시간으로 연속 처리할 수 있다.
A portable DNA analyzer (1) according to the present invention is a portable DNA analyzer (1) which can be easily moved at any time and anywhere, amplifies a DNA sample extracted from a collected sample to a desired DNA region, and amplifies the sample according to a voltage And the process of analyzing and reading the separated sample images can be continuously processed in real time.
이하, 본 발명에 따른 휴대용 DNA 분석장치(1)의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the operation of the
우선, 검체로부터 유전자를 추출해내는 방법으로는 통상적인 것을 이용할 수 있으며, DNA를 보다 효율적으로 추출해내기 위하여, 혈액으로부터 DNA를 추출하는 시스템에 DNA가 접합할 수 있는 시약이 코팅처리된 메시구조체를 구비한 추출기를 구성할 수 있다.First, as a method for extracting a gene from a specimen, a conventional one can be used. In order to extract DNA more efficiently, a system for extracting DNA from blood is provided with a mesh structure coated with a reagent capable of DNA binding One extractor can be constructed.
또한, 검체로부터 추출된 혈액의 염색체를 노출시키고 단백질과 RNA를 파괴시키는 단계; 단백질과 RNA가 파괴된 혈액내에 메시구조체를 구비한 추출기를 투입하고 DNA를 응집하는 단계; DNA가 응집된 추출기를 워싱하는 단계; 및 워싱된 DNA가 응집된 추출기로부터 DNA를 분리하는 단계;를 포함하여 구성된 DNA 추출방법을 이용할 수 있음은 물론이다.
Exposing the chromosome of the blood extracted from the specimen and destroying the protein and RNA; Introducing an extractor having a mesh structure into blood in which protein and RNA are broken, and aggregating DNA; Washing the extractor with the DNA aggregated; And separating the DNA from the extractor in which the washed DNA is aggregated.
케이스(C)의 전방부 문을 외부에서 당기면, 문의 내측에 고정된 시료데크는 슬라이딩 구동모터에 의해 문을 따라 나오게 된다.When the front door of the case C is pulled from the outside, the sample deck fixed to the inside of the door comes out along the door by the sliding drive motor.
시료데크에는 측정하고자 하는 기준 마커가 표시된 유전자 검출분석모듈을 안착시키고 케이스 문을 닫으면, 에어주입모듈의 에어블럭이 이송모터에 의해 가이드봉을 따라 전진하면서 첫번째 에어주입구 위치에서 회동하여 에어배출노즐이 해당 에어주입구에 접속된다. When the case door is closed, the air block of the air injection module moves forward along the guide rod by the feed motor and rotates at the position of the first air inlet port so that the air discharge nozzle And is connected to the corresponding air injection port.
첫번째 에어주입구에 에어 공급이 끝나면, 에어블럭은 다시 역회전하여 원상태로 복귀한 후 전진하여 인접한 에어주입구에 동일한 방법으로 에어를 공급한다. 이와 같은 방식으로, 에어주입구마다 일일이 에어를 공급하여 습기제거와 여분의 시료를 제거한다.When the air supply to the first air inlet is completed, the air block is again rotated back to its original position and then advanced to supply air to the adjacent air inlet in the same manner. In this manner, air is supplied to each air inlet port to remove moisture and remove excess sample.
그런 다음, 준비된 DNA시료를 시료투입부(미도시)를 통해 또는 분주기를 이용하여 또는 투입작동버튼의 활성화를 통해 시료주입구를 거쳐 모세관에 주입한다.Then, the prepared DNA sample is injected into the capillary through a sample injection port (not shown) or through a dispenser or through activation of an injection operation button through a sample injection port.
주입된 DNA 시료가 모세관 현상에 의해 신속하게 유전자증폭부로 이동하게 되면, 히팅 및 쿨링모듈을 하강 또는 상승시켜 상부 프레스의 프레스팁이 시료주입구와 겔용액주입구를 밀봉하면서 압력을 가해 시료가 누출되지 않도록 하고, 히팅 및 쿨링모듈의 하부면에 구비된 상부 열전달판 또는 상부면에 구비된 하부 열전달판이 유전자증폭부를 가열 및 냉각하게 된다. When the injected DNA sample rapidly moves to the gene amplification part by the capillary phenomenon, the heating and cooling module is lowered or raised so that the press tip of the upper press seals the sample injection port and the gel solution injection port so that the sample is not leaked And the upper heat transfer plate provided on the lower surface of the heating and cooling module or the lower heat transfer plate provided on the upper surface heat and cool the gene amplification unit.
히팅 및 쿨링모듈을 통해 증폭된 시료는 각각의 모세관과 연통되도록 연결된 전기영동부(25c)의 모세관에 주입되고, 겔용액주입구를 통해 겔용액이 투입된다.The sample amplified through the heating and cooling module is injected into the capillary tube of the
다음, 전기영동부에 직류전압을 인가하면 투입된 겔에서 하전입자가 이동하면서, 증폭된 DNA 시료는 하전입자별로 분리되며 이동된다. 이는 하전입자 종류에 따라 이동됨과 동시에 분자량에 따라 이동속도가 다르기 때문에 핵산과 같은 성분들이 분리되게 되는 것이다. 이때, 마이크로칩 기반의 모세관구조에 따른 모세관현상에 의해 겔용액 및 유전자가 빠르게 전진이동하는 등 이동속도가 빠르고, 그에 따라 빠르게 이동확산되므로 단시간내에 분석이 가능함은 물론이다.Next, when a DC voltage is applied to the electrophoresis portion, the charged DNA sample moves from the charged gel, and the amplified DNA sample is separated and transferred by the charged particles. This is due to the movement of the charged particles and the moving speed of the particles depending on the molecular weight. In this case, the gel solution and the gene are rapidly moved forward due to the capillary phenomenon due to the capillary structure based on the microchip, and therefore the analysis is possible within a short time since the moving speed is fast and the probe is rapidly moved and diffused.
다음, 전기영동부로부터 분리되어 측정된 다수개의 선형이미지를 영상분석판독모듈의 촬상장치와 LED 광을 이용하여 촬영하여 내부 분석프로그램을 통해 기준마커와 비교하여 분석 및 판독하며, 분석판독부에서 분석된 결과값은 구비된 디스플레이장치나 또는 별도의 플레이수단에 나타내지도록 구비될 수 있다.
Next, a plurality of linear images measured from the electrophoresis section are photographed using an imaging device and an LED light of an image analysis read module, analyzed and read with a reference marker through an internal analysis program, analyzed and read by the analysis reader The resultant value may be displayed on a display device or a separate play means.
이와 같이, 소형화되어 휴대가 가능한 DNA 분석장치에서 유전자증폭부와 전기영동부 및 분석판독부를 일체화시킴으로써, PCR이 수행된 이후 샘플을 전기영동 패드로 자동 투입이 가능하고 PCR 분리를 동시에 수행할 수 있으므로, PCR증폭물질을 이동시키는 번거로움이나 이동과정에서의 오염방지가 가능하게 된다. 또한, 유전자증폭부터 분석판독까지 소요시간이 대폭 절감되므로, 시각을 다투는 오염현장이나 확산이 빨라 이를 방지하고자 하는 현장 및 저렴한 가격으로 인하여 농축산물을 검시학자 하는 업체 및 연구소, 지자체 등지에서 비교적 간편하고 즉각적인 검사가 가능하게 된다.
In such a compact and portable DNA analyzer, since the gene amplification unit, the electrophoresis unit, and the analysis read unit are integrated, the sample can be automatically injected into the electrophoresis pad after the PCR is performed, and the PCR separation can be performed simultaneously, It becomes possible to avoid the inconvenience of moving the PCR amplification substance and to prevent the contamination during the migration process. In addition, since the time required from gene amplification to analytical reading is greatly reduced, it is relatively easy to conduct researches, research institutes, local governments, Immediate inspection is possible.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
1: DNA분석장치
100: 시료 데크
10: 데크판 11: 데크 슬라이딩 모터
200: 유전자 검출분석모듈
20: 상판 20a: 에어주입구
20b: 시료주입구 20c: 관통홀
20d: 겔용액주입구 20e: DNA수집구
25: DNA 필름칩 25a: 에어 및 시료주입부
25b: 유전자증폭부 25c: 선형 전기영동부
27: 하판 28: 고정결합띠
300: 에어주입모듈
31: 시린지 구동모터 32: 가이드레일
33: 시린지 에어펌프 34: 지지대
34a,34b: 돌출 암 35: 가이드봉
36: 에어주입 이송모터 37: 에어블럭
37a: 에어배출노즐
400: 히팅 및 쿨링모듈
41: 상부방열부 42: 하부방열부
41a: 상부커버 41b: 상부방열판
41c: 상부 열전소자 41d: 상부히터 쿨링팬
41e: 상부 프레스 41f: 상부 열전달판
42b: 하부방열판 42c: 하부 열전소자
42d: 하부히터 쿨링팬 42f: 하부 열전달판
500: 영상분석판독모듈
51: 촬상장치 52: 도광판
600: 제어모듈
61: 에어주입 제어부 62: 모터 제어부
63: 온도제어부 64: LED제어부
65: 전기영동 제어부 66: 전원제어부
700: 전원단자 C: 케이스
P: 냉각팬 t: 프레스팁1: DNA analyzer
100: Sample deck
10: Deck plate 11: Deck sliding motor
200: gene detection analysis module
20:
20b:
20d:
25:
25b:
27: lower plate 28:
300: air injection module
31: Syringe drive motor 32: Guide rail
33: syringe air pump 34: support
34a, 34b: protruding arm 35: guide rod
36: Air injection feed motor 37: Air block
37a: Air discharge nozzle
400: Heating and cooling module
41: upper heat radiating part 42: lower heat radiating part
41a:
41c: upper
41e:
42b:
42d: lower
500: Image analysis read module
51: imaging device 52: light guide plate
600: control module
61: air injection control section 62: motor control section
63: temperature control unit 64: LED control unit
65: electrophoresis control unit 66: power control unit
700: Power terminal C: Case
P: Cooling fan t: Press tip
Claims (13)
상기 시료 데크(100)에 안착되어 고정되며, DNA 시료가 투입되어 증폭 및 전기영동이 이루어지는 유전자 검출분석모듈(200);
상기 유전자 검출분석모듈(200)의 DNA 필름칩(25)내에 에어를 제공하여 기포 및 여분 시료를 배출시키는 에어주입모듈(300);
상기 유전자 검출분석모듈(200)의 DNA 필름칩(25)의 유전자증폭부를 상부 또는 하부에서 가열 또는 냉각시키는 히팅 및 쿨링모듈(400);
상기 유전자 검출분석모듈(200)의 전기영동부(25c)에서 분리된 다수개의 선형이미지를 기준마커와 비교하여 분석 및 판독하는 영상분석판독모듈(500); 및
에어주입 제어부(61), 온도제어부(63), 전기영동 제어부(65) 및 전원제어부(66)를 포함하여 구성되며, 상기 유전자 검출분석모듈(200), 상기 에어주입모듈(300), 상기 히팅 및 쿨링모듈(400), 및 상기 영상분석판독모듈(500)을 자동 제어하는 제어모듈(600);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.
A sample deck 100 provided inside the case;
A gene detection and analysis module 200 which is seated and fixed on the sample deck 100, into which a DNA sample is injected for amplification and electrophoresis;
An air injection module 300 for supplying air into the DNA film chip 25 of the gene detection and analysis module 200 to discharge bubbles and an extra sample;
A heating and cooling module 400 for heating or cooling the gene amplification unit of the DNA film chip 25 of the gene detection and analysis module 200 from the top or bottom;
An image analysis reading module 500 for comparing and analyzing a plurality of linear images separated by the electrophoresis portion 25c of the gene detection and analysis module 200 with reference markers; And
An air injection control unit 61, a temperature control unit 63, an electrophoresis control unit 65 and a power source control unit 66. The gene detection and analysis module 200, the air injection module 300, And a control module (600) for automatically controlling the cooling analysis module (400) and the image analysis reading module (500).
일측은 상기 케이스의 전방부 내측에 고정되고, 타측은 데크 슬라이딩 모터에 연결되어 전후 방향으로 슬라이딩하는 데크판이며, 상기 데크판의 상면에 상기 유전자 검출분석모듈(200)이 안착되는 소정폭과 길이를 가진 장방형 홈이 길이방향으로 케이스 전면과 평행하게 형성되되, 관통홈이 구비된 좌측 홈과 바닥면에 전기영동 접점부를 구비한 우측 홈으로 구분되는 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.
The apparatus of claim 1, wherein the sample deck (100)
A deck plate which is fixed to the inside of the front part of the case at one side and the deck plate which is connected to the deck sliding motor and slides in the back and forth direction, Wherein a rectangular groove having a through groove is formed in parallel with the front surface of the case in the longitudinal direction and is divided into a left groove having a through groove and a right groove having an electrophoresis contact portion on the bottom surface.
상판(20), DNA 필름칩(25) 및 하판(27)으로 구성되고,
상기 상판(20)은,
상단부부터 에어주입구(20a), 시료주입구(20b), 관통홀(20c), 겔용액주입구(20d) 및 DNA수집구(20e)가 순차적으로 형성된 판형상이며,
상기 DNA 필름칩(25)은,
에어 및 시료주입부(25a), 유전자증폭부(25b) 및 전기영동부(25c)가 미세 모세관으로 형성된 것이며,
상기 하판(27)은,
전기가 인가될 수 있는 접점을 상단부와 하단부에 구비하여 상기 전기영동부(25b)에서 증폭된 시료의 핵산을 분리시키도록 하고, 상기 상판(20)과 함께 분석판독부를 형성하는 것이며,
상기 DNA 필름칩(25)은 상기 상판(20)의 후면에 대응되게 배치되고, 필름칩의 하단부는 상기 상판(20)과 하판(27)의 사이에 결합되고 고정결합띠로 고정되는 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.
2. The method of claim 1, wherein the gene detection analysis module (200)
A top plate 20, a DNA film chip 25 and a bottom plate 27,
The upper plate (20)
A plate shape in which an air inlet 20a, a sample inlet 20b, a through hole 20c, a gel solution inlet 20d and a DNA collector 20e are sequentially formed from the upper end,
The DNA film chip (25)
The air and sample injecting section 25a, the gene amplifying section 25b and the electrophoresis section 25c are formed of microcapsules,
The lower plate (27)
A contact point to which electricity can be applied is provided at an upper end portion and a lower end portion so as to separate the nucleic acid of the amplified sample from the electrophoresis portion 25b and form an analysis read portion together with the upper plate 20,
The DNA film chip 25 is arranged to correspond to the rear surface of the upper plate 20 and the lower end of the film chip is coupled between the upper plate 20 and the lower plate 27, Portable DNA analyzer.
상기 케이스의 내부 좌측에 형성되며, 케이스의 바닥에 고정된 가이드레일(32)을 따라 시린지 구동모터(31)에 의해 이동되는 시린지 에어펌프(33);
상기 케이스의 바닥에 고정된 지지봉에 고정연결된 지지대(34); 및
상기 지지대(34)의 돌출 암(34a,34b)에 회동가능하게 끼움연결된 가이드봉(35)을 따라 에어주입 이송모터(36)에 의해 전후진 이동 및 회동하며, 상기 시린지 에어펌프(33)와 연결되어 에어를 공급받고 에어배출노즐(37a)이 형성된 에어블럭(37);으로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.
The air injection module according to claim 1, wherein the air injection module (300)
A syringe air pump 33 formed on the inner left side of the case and moved by a syringe drive motor 31 along a guide rail 32 fixed to the bottom of the case;
A support 34 fixedly connected to a support rod fixed to the bottom of the case; And
And is moved forward and backward by an air injection transfer motor 36 along a guide rod 35 rotatably fitted to the projecting arms 34a and 34b of the support stand 34. The syringe air pump 33, And an air block (37) to which air is supplied and an air discharge nozzle (37a) is formed.
가이드봉을 따라 전후진 이동하며 인접하게 배치된 다수개의 에어주입구(20a)에서 각각 회동하여 에어배출노즐(37a)을 에어주입구(20a)에 접속하고 노즐을 통해 에어를 공급하는 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.
The airbag (37) according to claim 4, wherein the airblock (37)
(20a) that are moved in the forward and backward directions along the guide rods, respectively, to connect the air discharge nozzle (37a) to the air inlet (20a) and to supply air through the nozzles DNA analyzer.
서로 마주보게 구비되는 상부방열부(41)와 하부방열부(42)로 구성되며,
상기 상부방열부(41)와 하부방열부(42)는 각각 단독으로 또는 동시에 함께 선택적으로 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.
The method of claim 1, wherein the heating and cooling module (400)
And an upper heat-radiating portion 41 and a lower heat-radiating portion 42 facing each other,
The portable DNA analyzer according to any one of the preceding claims, wherein the upper and lower radiating parts (41, 42) can be used singly or simultaneously.
상기 상부방열부(41)는,
상부방열판(41b); 상기 상부방열판(41b)의 하부면에 부착되어 인접하게 배치되는 유전자증폭부를 가열시키거나 냉각시키는 상부 열전소자(41c); 상기 상부방열판(41b)의 상부에 구비되는 상부히터 쿨링팬(41d); 상기 상부방열판(41b)의 양 측면에 구비되고 하부에 프레스팁이 다수개 형성된 상부 프레스(41e); 및 상기 상부 열전소자(41c)의 하부면에 부착되는 상부 열전달판(41f);을 포함하여 구성되고,
상기 하부방열부(42)는,
하부방열판(42b); 상기 하부방열판(42b)의 상부면에 부착되어 인접하게 배치되는 유전자증폭부를 가열시키거나 냉각시키는 하부 열전소자(42c); 상기 하부방열판(42b)의 하부에 구비되는 하부히터 쿨링팬(42d); 및 상기 하부 열전소자(42c)의 상부면에 부착되는 하부 열전달판(42f);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.
The method according to claim 6,
The upper heat-radiating portion (41)
An upper heat sink 41b; An upper thermoelectric element 41c attached to the lower surface of the upper heat radiating plate 41b to heat or cool the gene amplifying unit disposed adjacent thereto; An upper heater cooling fan 41d provided on the upper heat radiating plate 41b; An upper press 41e provided on both sides of the upper heat radiating plate 41b and having a plurality of press tips at a lower portion thereof; And an upper heat transfer plate 41f attached to a lower surface of the upper thermoelectric element 41c,
The lower heat dissipation portion (42)
A lower heat sink 42b; A lower thermoelectric element 42c attached to the upper surface of the lower heat sink 42b to heat or cool the gene amplification unit disposed adjacent thereto; A lower heater cooling fan 42d provided below the lower heat sink 42b; And a lower heat transfer plate (42f) attached to an upper surface of the lower thermoelectric element (42c).
케이스의 내부 바닥에 고정된 지지축에 연결되어 상하 구동모터(43a)에 의해 승하강하는 지지판(43)에 고정결합되어, 상기 지지판(43)과 함께 승하강하는 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.
8. The heat sink according to claim 7, wherein the upper heat-
Is connected to a support shaft fixed to an inner bottom of the case and is fixedly coupled to and supported by a support plate (43) by means of a vertical drive motor (43a), and moves up and down together with the support plate (43) .
펠티어효과에 의해 인가된 전원에 의해 열을 설정된 온도로 상승시켜 유지하거나 낮출 수 있는 열전소자이거나, 세라믹으로 된 면상발열체인 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.
8. The method of claim 7, wherein the upper thermoelectric element (41c) and the lower thermoelectric element (42c)
Wherein the thermoelectric element is a thermoelectric element capable of raising or lowering heat to a predetermined temperature by a power source applied by a Peltier effect, or a surface heating element made of ceramic.
상기 유전자 검출분석모듈(200)의 상판(20)에 형성된 시료주입구(20b)와 겔용액주입구(20d)를 밀봉하고 가압하여 증폭과정에서 시료 유출을 방지하는 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.
8. The apparatus according to claim 7, wherein the upper press (41e)
Wherein the sample injection port (20b) and the gel solution injection port (20d) formed in the upper plate (20) of the gene detection and analysis module (200) are sealed and pressurized to prevent sample leakage during the amplification process.
상기 시료 데크(100)의 우측 홈에 안착되는 상기 유전자 검출분석모듈(200)의 분석판독부를 촬영하도록 구비되는 촬상장치(51); 및
상기 시료 데크(100)의 우측 홈 하부에 구비되어 하부 조명 역할을 하는 도광판(52);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.
The apparatus of claim 1, wherein the image analysis reading module (500)
An imaging device (51) arranged to photograph an analysis reading part of the gene detection analysis module (200) which is seated in the right groove of the sample deck (100); And
And a light guide plate (52) provided below the groove on the right side of the sample deck (100) and serving as a lower illumination unit.
전원을 공급하는 전원 단자(700)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.
12. The method according to any one of claims 1 to 11,
And a power terminal (700) for supplying power to the portable DNA analyzer.
상기 휴대용 DNA 분석장치(1)는, 유전자증폭, 전기영동 및 분석판독을 연속적으로 수행가능하도록 구성되어, 증폭소요시간, 전기영동소요시간 및 분석판독까지의 시간을 절감시키는 것을 특징으로 하는 휴대용 DNA 분석장치.12. The method according to any one of claims 1 to 11,
The portable DNA analyzer (1) is configured to be capable of performing gene amplification, electrophoresis, and analysis reading continuously, thereby reducing the time required for amplification, the time required for electrophoresis, Analysis device.
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KR1020180147267A KR102001172B1 (en) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Potable DNA Analyzer |
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- 2018-11-26 KR KR1020180147267A patent/KR102001172B1/en active IP Right Grant
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