KR102162390B1

KR102162390B1 - 바이오 칩, 그 바이오 칩과 분리 가능하게 결합 된 카트리지 및 그 바이오 칩을 포함한 체외 진단 장치

Info

Publication number: KR102162390B1
Application number: KR1020200013312A
Authority: KR
Inventors: 박애자; 김종대; 류문호; 이지형; 박아름; 정두희; 이경진
Original assignee: 주식회사 바이오메듀스
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2020-10-07

Abstract

본 발명에 따른 바이오 칩은, 바이오 물질을 일시적으로 수용하여 중합효소연쇄반응(PCR)을 수행하는 바이오 칩으로서, SD 카드 형태의 칩 몸체; 상기 칩 몸체의 일측면에 오목한 홈부 형태로 형성되어 바이오 물질을 수용하는 PCR 작업부; 상기 PCR 작업부에 연결되며 상기 카트리지로부터 바이오 물질의 공급 통로를 구성하는 유입구; 상기 PCR 작업부에 연결되며 상기 카트리지로 바이오 물질의 유출 통로를 구성하는 유출구; 상기 PCR 작업부를 덮는 형태로 상기 칩 몸체에 결합되는 가열 기판; 및 상기 가열 기판의 일면을 덮도록 배치되며 상기 PCR 작업부에 대응되는 위치에 창문 형태의 구멍이 형성되고 상기 칩 몸체에 고정된 칩 커버;를 포함하며, 상기 PCR 작업부와 상기 공급 통로 및 상기 유출 통로의 테두리부를 따라 단면이 계단 형태로 형성된 밀봉씰 안착부; 및 상기 밀봉씰 안착부에 결합되어 상기 PCR 작업부와 상기 공급 통로 및 상기 유출 통로의 테두리를 폐곡선 형태로 감싸는 밀봉씰;을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

바이오 칩, 그 바이오 칩과 분리 가능하게 결합 된 카트리지 및 그 바이오 칩을 포함한 체외 진단 장치{Biochip, cartridge detachably assembled with it and apparatus for in-vitro diagnostic bio-material including the biochip}

본 발명은 단백질이나 DNA와 같은 바이오 물질을 체외에서 진단하는 장치에 사용되는 바이오 물질의 추출을 위한 카트리지, 상기 카트리지와 분리 가능하게 결합되며 상기 카트리지로부터 바이오 물질을 공급받아 PCR을 수행하는 바이오 칩 및 상기 바이오 칩을 포함한 포함한 진단 장치에 관한 것이다.

일반적으로 인간이나 동물의 질병 발생 여부나 유전자의 이상 여부를 진단하기 위하여, 디엔에이(DNA), 단백질 등과 같은 바이오 물질을 추출하여 유리, 실리콘, 금속, 플라스틱과 같은 재질로 이루어진 바이오 칩에 수용한 상태로 유전자 증폭 과정을 거쳐, 광원을 상기 바이오 칩에 조사한 후 상기 바이오 칩으로부터 발생하는 빛(형광)의 양을 분석함으로써 진단을 하는 방식을 사용한다.

이러한 방식을 채용한 장치의 일 예가 대한민국 등록특허 제0825087호에 개시되어 있다.

이러한 진단 장치에 사용되는 바이오 물질은 바이오 칩에 주입되어 진단 장치에 로딩 된다. 이와 같이 바이오 칩에 생물체의 체내에서 추출된 바이오 물질 중 진단하고자 하는 특정한 바이오 물질을 추출하는 용도로 사용되는 장치를 카트리지라 부른다.

종래에는 이와 같은 카트리지가 진단 장치에 수용된 상태로 추출이 진행되는 경우가 없었다. 일반적으로 바이오 칩을 제조하는 데 사용되는 장치가 별도로 존재하며, 그 장치에서 제조된 바이오 칩은 진단용으로 제작된 진단 장치에 투입되어 진단 장치는 진단 작업만을 진행한다.

그런데 이와 같은 방식은 바이오 칩의 제조와 그 바이오 칩의 진단 프로세스에 연속성이 단절되므로 진단에 필요한 시간이 많이 소모되었다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 등록된 체외 진단 장치가 대한민국 등록특허 제1642434호에 개시되었다.

그런데 상기 제1642434호 특허에 개시된 체외 진단 장치에 포함된 바이오 칩은 PCR를 수행하는 과정에서 바이오 물질이 바이오 칩 외부로 누설되어 장치를 오염시키거나 인쇄회로기판과 같은 형태의 부품을 손상시키는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 체외 진단 장치에 적용되는 바이오 칩의 구조를 개선함으로써 PCR 과정에서 바이오 물질이 바이오 칩의 외부로 누설되는 것을 방지하여 장치의 내구성을 향상시키는 데 있다. 또한, 부가적으로 바이오 물질을 추출하는 카트리지와 본체의 결합 구조를 개선함으로써 조립성을 향상시키고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 칩은, 바이오 물질을 일시적으로 수용하여 중합효소연쇄반응(PCR)을 수행하는 바이오 칩으로서,

SD 카드 형태의 칩 몸체;

상기 칩 몸체의 일측면에 오목한 홈부 형태로 형성되어 바이오 물질을 수용하는 PCR 작업부;

상기 PCR 작업부에 연결되며 상기 카트리지로부터 바이오 물질의 공급 통로를 구성하는 유입구;

상기 PCR 작업부에 연결되며 상기 카트리지로 바이오 물질의 유출 통로를 구성하는 유출구;

상기 PCR 작업부를 덮는 형태로 상기 칩 몸체에 결합되는 가열 기판; 및

밀봉씰을 샌드위치 형태로 가압하며 SD카드 형태의 전기 단자를 구비한 가열 기판; 및

상기 가열 기판의 일면을 덮도록 배치되며 상기 PCR 작업부에 대응되는 위치에 창문 형태의 구멍이 형성되고 상기 칩 몸체에 고정된 칩 커버;를 포함하며,

상기 PCR 작업부와 상기 공급 통로 및 상기 유출 통로의 테두리부를 따라 단면이 계단 형태로 형성된 밀봉씰 안착부; 및

상기 밀봉씰 안착부에 결합되어 상기 PCR 작업부와 상기 공급 통로 및 상기 유출 통로의 테두리를 폐곡선 형태로 감싸는 밀봉씰;을 포함한 점에 특징이 있다.

상기 밀봉씰은 실리콘 수지로 제조된 것이 바람직하다.

상기 가열 기판은 상기 밀봉씰을 상기 칩 몸체를 향해 샌드위치 형태로 가압하며,

상기 가열 기판은 합성수지 소재로 제조되며, SD카드 형태의 전기 단자를 구비한 것이 바람직하다.

상기 유입구 및 상기 유출구가 서로 평행하게 돌출되도록 배치되며,

상기 전기 단자는 상기 유입구의 반대편에 배치되며,

상기 전기 단자의 조립 방향은 지면과 평행이 되도록 구성된 것이 바람직하다.

상기 유입구 및 상기 유출구를 포함하는 블럭에 배치되며, 상기 칩 몸체의 두께 방향으로 양측에 오목하게 형성된 홈부로서 지면에 수직인 방향으로 연장되는 레일 홈부가 구비된 것이 바람직하다.

상기 바이오 칩과 분리 가능하게 결합 되며, 다수의 바이오 물질 유체를 분산 수용할 수 있도록 분획된 공간을 구비한 카트리지로서,

상기 전기 단자의 조립 방향과 평행인 방향으로 각각 상기 유입구 및 상기 유출구와 결합되는 포트를 구비한 메인 카트리지; 및

지면과 수직인 방향으로 상기 메인 카트리지의 하부에 결합 되는 카트리지 고정 프레임;을 포함하며,

상기 카트리지 고정 프레임은 지면과 수직인 방향으로 상기 바이오 칩에 구비된 레일 홈부에 슬라이딩 결합 되는 이탈 방지 레일을 구비하며,

상기 바이오 칩은 상기 이탈 방지 레일과 상기 레일 홈부가 결합 된 상태에서 지면에 평행인 방향으로 상기 바이오 칩이 상기 카트리지 고정 프레임으로부터 이탈되지 않도록 구성되며,

상기 카트리지 고정 프레임의 상단부에는 한 쌍의 결합 기둥이 형성되고,

상기 메인 카트리지는 상기 결합 기둥에 상기 전기 단자의 조립 방향과 수직인 방향으로 결합되는 조립 홈부가 구비된 점을 특징으로 하는 카트리지를 구성할 수 있다.

상기 바이오 칩을 포함한 체외 진단 장치를 구성할 수 있다.

상기 카트리지를 포함하는 체외 진단 장치로서,

상기 메인 카트리지의 측면 외부에 배치되며, 리니어 모터에 의해 상기 카트리지의 중심축에 수직인 방향으로 전후진 가능하게 설치된 작동 축의 선단부에 영구자석이 설치되어, 상기 카트리지 내부에서 유동하는 마그네틱 비드의 활성화 또는 비활성화를 제어하는 마그네틱 비드 제어 모듈을 포함한 것이 바람직하다.

상기 카트리지가 상기 체외 진단 장치에 설치된 상태에서 상기 체외 진단 장치를 구성하는 케이스 하우징에 지면에 평행인 방향으로 슬라이딩 결합되어 상기 카트리지를 보호하는 슬라이딩 덮개를 포함한 것이 바람직하다.

상기 카트리지를 포함한 체외 진단 장치로서,

상기 카트리지 고정 프레임은 본체부에 구비된 카트리지 고정 홈부에 탄성변형되어 억지 수용된 형태로 결합 된 것이 바람직하다.

한편, 상기 카트리지가 상기 체외 진단 장치에 설치된 상태에서 상기 체외 진단 장치를 구성하는 케이스 하우징에 지면에 수직인 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 상기 카트리지를 보호하는 슬라이딩 덮개를 포함할 수 있다.

상기 슬라이딩 덮개의 외측면 상단부 및 하단부에 각각 배치되며 외측으로 돌출된 기둥 형태의 슬라이딩 지지돌기를 구비하며,

상기 케이스 하우징은 상기 슬라이딩 지지돌기가 수용되어 일정한 경로를 따라 이동하도록 가이드하는 슬릿 형태의 덮개 가이드 홈부를 구비할 수 있다.

본 발명에 따른 바이오 칩은 PCR 기능을 수행하는 PCR 작업부의 테두리를 실리콘 재질의 밀봉씰이 폐곡선 형태로 감싸도록 구성됨으로써, PCR 작업부에 수용된 바이오 물질이 바이오 칩의 외부를 누출되는 것이 방지되어, 상기 바이오 칩이 설치된 체외 진단 장치가 예기치 않게 손상되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 바이오 칩과 카트리지의 결합 구조에서 바이오 칩과 메인 카트리지가 지면에 평행인 방향으로 결합 되고, 상기 메인 카트리지를 고정하는 카트리지 고정 프레임이 상기 바이오 칩과 수직 방향으로 결합 됨으로써, 바이오 칩이 카트리지로부터 예기치 않게 분리되는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예와 같이 바이오 칩이 SD 카드 형태의 전기 단자를 포함하며 상기 전기 단자의 조립 방향이 지면에 평행인 방향으로 구성되는 경우 상기 바이오 칩과, 상기 카트리지가 결합 된 상태로 체외 진단 장치를 구성하는 커넥터 보드에 조립이 매우 쉬운 장점이 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체외 진단 장치는 카트리지와 바이오 칩의 조립 방향과. 상기 카트리지가 체외 진단 장치에 설치된 상태에서 상기 카트리지를 보호하는 슬라이딩 덮개가 지면에 평행 또는 수직인 방향으로 슬라이딩 결합 되는 구조를 가지므로 조립성과 사용성이 향상되는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체외 진단 장치의 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 체외 진단 장치를 구성하는 바이오 칩과 카트리지의 결합 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 바이오 칩의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 바이오 칩을 다른 방향에서 본 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 바이오 칩의 분리 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 Ⅵ - Ⅵ 선 절단면도이다.
도 7은 본 발명에서 카트리지와 바이오 칩의 조립 구조를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에서 메인 카트리지에 바이오 칩과 카트리지 고정 프레임이 조립되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 체외 진단 장치에서 슬라이딩 덮개가 닫히는 상태를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예를 구성하는 슬라이딩 덮개의 설치 구조를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

이하에서는 본원 발명에 따른 바이오 칩의 특징적인 구조를 설명함에 있어서, 그 바이오 칩이 포함된 체외 진단 장치를 설명하면서 그 체외 진단 장치에 포함된 바이오 칩의 특징을 함께 서술하기로 한다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체외 진단 장치(10)는 본체부(20)와, 바이오 칩(40)과, 카트리지(80)와, 칩 커버(70)를 포함한다.

상기 본체부(20)는 케이스 하우징(30)을 포함한다. 케이스 하우징(30)은 복수의 부품이 결합하여 구성될 수 있다. 상기 케이스 하우징(30) 내부에 다수의 모터와, 렌즈와, 센서가 설치된다. 상기 본체부(20)는 바이오 물질에 특정한 주파수의 빛을 조사하여 그 바이오 물질에서 반사된 빛의 파장을 분석함으로써 바이오 물질의 질병 여부를 진단하는 구조는 공지된 체외 진단 장치의 구조를 채용하여 구성할 수 있다. 이와 같은 체외 진단 장치(10)의 기본적인 진단 원리 및 구조는 본원 발명에서 개선하고자 하는 구성이 아니다.

본 발명의 특징은 체외 진단 장치(10)를 구성하는 다수의 구성 요소 중에서 바이오 물질을 일시적으로 수용하여 중합효소연쇄반응(PCR, polymerase chain reaction)이 일어나도록 하는 바이오 칩(40)의 구조를 개선한 점에 있다.

상기 바이오 칩(40)은 커넥터 보드(34)에 분리 가능하게 설치된다. 상기 바이오 칩(40)은 상기 커넥터 보드(34)에 전기적으로 연결되는 전기 단자(62)를 구비한다. 상기 전기 단자(62)는 SD카드 형태의 구조를 가진다. 상기 전기 단자(62)가 상기 커넥터 보드(34)에 조립되는 방향은 지면에 평행한 평행한 방향이 되도록 구성된다.

더 구체적으로 상기 바이오 칩(40)은 칩 몸체(42)와, PCR 작업부(44)와, 유입구(46)와, 유출구(47)와, 밀봉씰 안착부(45)와, 밀봉씰(50)과, 가열 기판(60)과, 전기 단자(62)와, 칩 커버(70)와, 레일 홈부(48)를 포함한다.

상기 칩 몸체(42)는 판상의 부재이다. 상기 칩 몸체(42)는 SD카드 형태의 구조를 가진다. 상기 칩 몸체(42)는 합성수지 소재를 사출성형하여 제조할 수 있다. 상기 칩 몸체(42)에는 PCR 작업부(44)와, 유입구(46)와, 유출구(47)가 일체로 형성될 수 있다.

상기 PCR 작업부(44)는 상기 칩 몸체(42)의 일측면에 오목한 홈부 형태로 형성된다. 상기 PCR 작업부(44)는 일면이 개방된 형태의 홈부이다. 상기 PCR 작업부(44)는 바이오 물질을 일시적으로 수용하는 공간이다.

상기 유입구(46)는 상기 PCR 작업부(44)에 연결되는 통로다. 상기 유입구(46)는 후술하는 상기 카트리지(80)로부터 바이오 물질의 공급 통로를 구성한다. 상기 유입구(46)의 일부는 상기 PCR 작업부(44)와 같이 일면이 개방된 통로 형태의 홈부를 구성한다. 상기 유입구(46)의 자유단부는 관상 구조를 형성한다. 상기 유입구(46)의 자유단부는 상기 칩 몸체(42)의 외부로 돌출 형성된다.

상기 유출구(47)는 상기 PCR 작업부(44)에 연결되는 통로다. 상기 유출구(47)는 후술하는 카트리지(80)로 바이오 물질의 유출 통로를 구성한다. 상기 유출구(47)의 일부는 상기 PCR 작업부(44)와 같이 일면이 개방된 통로 형태의 홈부를 구성한다. 상기 유출구(47)의 자유단부는 관상 구조를 형성한다. 상기 유출구(47)의 자유단부는 상기 칩 몸체(42)의 외부로 돌출 형성된다.

상기 유입구(46)와 상기 유출구(47)의 자유단부는 서로 평행하게 배치된다. 더 구체적으로 상기 유입구(46)와 상기 유출구(47)의 자유단부는 지면에 평행하게 배치된다.

상기 밀봉씰 안착부(45)는 상기 PCR 작업부(44)와 상기 유입구(46)를 구성하는 공급 통로 및 상기 유출구(47)를 구성하는 유출 통로의 테두리부를 따라 형성된다. 상기 밀봉씰 안착부(45)는 절단면이 계단 형태로 형성된 구조를 형성한다. 즉, 상기 밀봉씰 안착부(45)는 상기 칩 몸체(42)의 표면과 상기 PCR 작업부(44)의 바닥면 중간 정도의 높이로 형성된다. 상기 밀봉씰 안착부(45)는 폐곡선 또는 폐곡면을 형성한다.

상기 밀봉씰(50)은 상기 밀봉씰 안착부(45)에 결합 된다. 상기 밀봉씰(50)은 상기 PCR 작업부(44)와 상기 유입구(46)를 구성하는 공급 통로 및 상기 유출구(47)를 구성하는 유출 통로의 테두리를 폐곡선 형태로 감싼다. 상기 밀봉씰(50)은 예컨대 실리콘 수지로 제조될 수 있다. 상기 밀봉씰(50)은 상기 바이오 칩(40)에 유입되거나 유출되는 바이오 물질이 상기 바이오 칩 외부로 누설되지 않도록 하는 기능을 수행한다.

상기 가열 기판(60)은 상기 PCR 작업부(44)를 덮는 형태로 상기 칩 몸체(42)에 결합 된다. 상기 가열 기판(60)은 상기 유입구(46) 및 상기 유출구(47)의 개방된 부위를 덮어 관상의 통로를 구성한다. 상기 가열 기판(60)은 상기 밀봉씰(50)을 샌드위치 형태로 상기 칩 몸체(42)를 향해 가압한다. 상기 가열 기판(60)은 합성수지 소재로 제조될 수 있다. 상기 가열 기판(60)은 전기 단자(62)를 구비한다.

상기 전기 단자(62)는 상기 유입구(46) 및 상기 유출구(47)의 자유단부에 반대편에 배치된다. 상기 전기 단자(62)는 SD 카드의 전기 단자 배치 구조를 가진다. 상기 전기 단자(62)는 상기 칩 몸체(42) 외부에 노출된다. 앞서 서술한 바와 같이 상기 전기 단자(62)가 상기 커넥터 보드(34)에 결합되는 방향은 지면과 평행이 되도록 구성된다.

상기 칩 커버(70)는 상기 가열 기판(60)의 일면을 덮도록 배치된다. 상기 칩 커버(70)에는 상기 PCR 작업부(44)에 대응되는 위치에 창문 형태의 구멍이 형성 된다. 상기 칩 커버(70)는 상기 칩 몸체(42)에 고정된다. 상기 칩 커버(70)는 합성수지 소재로 제조될 수 있다. 상기 칩 커버(70)는 상기 칩 몸체(42)에 예컨대 열융착 방식으로 고정될 수 있다.

상기 레일 홈부(48)는 상기 유입구(46) 및 상기 유출구(47)의 자유단부를 포함하는 블럭에 배치된다. 상기 레일 홈부(48)는 상기 칩 몸체(42)의 두께 방향으로 양측에 오목하게 형성된 홈부이다. 상기 레일 홈부(48)는 지면에 수직인 방향으로 연장된다. 상기 레일 홈부(48)의 상단과 하단은 열린 구조로 이루어진다. 상기 레일 홈부(48)는 후술하는 카트리지 고정 프레임(86)에 형성된 이탈 방지 레일(87)과 슬라이딩 결합 된다.

이와 같은 구성요소를 포함한 바이오 칩(40)은 카트리지(80)에 분리 가능하게 결합 된다.

상기 카트리지(80)는 메인 카트리지(82)와, 카트리지 고정 프레임(86)을 포함한다.

상기 메인 카트리지(82)는 상기 바이오 칩(40)에서 분석하고자 하는 특정한 바이오 물질을 추출하기 위해 다수의 용액을 수용하는 장치다. 상기 메인 카트리지(82)는 다수의 바이오 물질 유체를 분산 수용할 수 있도록 분획된 공간을 구비한다. 상기 메인 카트리지(82)는 상기 바이오 칩(40)에 분리 가능하게 연결된다. 상기 메인 카트리지(82)는 후술하는 카트리지 고정 프레임(86)에 착탈 가능하게 장착된다. 상기 메인 카트리지(82)는 바이오 물질 용액과 비드 용액 등을 수용한다. 상기 메인 카트리지(82)의 하부에는 디스크 부재(미도시)가 설치된다. 상기 디스크 부재는 지면에 수직 방향으로 배치된 회전축을 가진 모터에 의해 회전할 수 있다. 상기 디스크 부재는 상기 메인 카트리지(82)에 회전 가능하게 설치된다. 상기 디스크 부재 는 실린더부와 샘플 혼합실을 포함한다. 상기 샘플 혼합실은 상기 디스크 부재에 구비된 통로에 의해 상기 메인 카트리지(82)에 구비된 복수의 공간 중 특정한 공간과 연결된다. 상기 디스크 부재에 구비된 실린더부에 설치된 피스톤에 의해 상기 샘플 혼합실로 바이오 물질이 유입되거나 유출된다. 상기 샘플 혼합실에서 유출된 바이오 물질은 상기 바이오 칩(40)의 유입구(46)를 통해 PCR 작업부(44)로 공급된다. 상기 PCR 작업부(44)에서 유출된 바이오 물질은 상기 샘플 혼합실로 회수된다. 상기 샘플 혼합실에 회수된 바이오 물질은 상기 메인 카트리지(82)에 구비된 분획된 공간의 일정 부위에 저장될 수 있다.

상기 메인 카트리지(82)는 상기 전기 단자(62)의 조립 방향과 평행인 방향으로 각각 상기 유입구(46) 및 상기 유출구(47)의 자유단부와 결합 되는 포트(83)를 구비한다. 상기 메인 카트리지(82)에 구비된 포트(83)는 오목한 홈부 형태로 구성된다. 상기 포트(83)와 상기 유입구(46) 및 상기 유입구(46)의 자유단부는 조립된 방향으로 서로 2개소 이상의 접촉면이 구비되도록 구성된다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이 유입구(46) 또는 유출구(47)의 선단면을 구성한 제1접촉면(471)과, 제1접촉면(471)과 거리를 두고 계단 형태로 배치된 제2접촉면(472)이 구비된다.

상기 카트리지 고정 프레임(86)은 지면과 수직인 방향으로 상기 메인 카트리지(82)의 하부에 결합 된다. 상기 카트리지 고정 프레임(86)은 이탈 방지 레일(87)과, 결합 기둥(89)을 구비한다.

상기 이탈 방지 레일(87)은 지면과 수직인 방향으로 상기 바이오 칩(40)에 구비된 레일 홈부(48)에 슬라이딩 결합 된다. 상기 이탈 방지 레일(87)이 상기 바이오 칩(40)에 구비된 레일 홈부(48)와 결합 된 상태에서, 상기 바이오 칩(40)은 지면에 평행인 방향으로 상기 카트리지 고정 프레임(86)으로부터 이탈되지 않도록 구성된다.

한편, 상기 카트리지 고정 프레임(86)은 본체부(20)에 구비된 카트리지 고정 홈부(32)에 탄성 변형되어 억지 수용된 형태로 결합 된다. 상기 카트리지 고정 프레임(86)이 상기 카트리지 고정 홈부(32)에 억지 끼워짐으로써 상기 카트리지 고정 프레임(86)이 지면에 수직인 방향으로 예기치 않게 이탈되지 않는 효과를 제공한다.

상기 결합 기둥(89)은 상기 카트리지 고정 프레임(86)의 상단부에 형성된다. 상기 결합 기둥(89)은 한 쌍이 구비된다.

상기 메인 카트리지(82)는 상기 결합 기둥(89)에 상기 전기 단자(62)의 조립 방향과 수직인 방향으로 결합 되는 조립 홈부(84)를 구비한다. 상기 조립 홈부(84)가 상기 결합 기둥(89)에 슬라이딩 결합 됨으로써 상기 메인 카트리지(82)는 상기 카트리지 고정 프레임(86)으로부터 지면에 평행인 방향으로 이탈이 방지된다.

한편, 상기 메인 카트리지(82)의 하부 측면에는 복수의 이탈 방지공(85)이 구비된다. 상기 이탈 방지공(85)은 상기 메인 카트리지(82)의 둘레를 따라 복수 구비된다. 상기 카트리지 고정 프레임(86)에는 상기 이탈 방지공(85)에 걸리는 고정 돌기(88)가 구비된다. 상기 고정 돌기(88)는 상기 이탈 방지공(85)에 대응하는 위치에 구비됨으로써 상기 카트리지 고정 프레임(86)에 결합 된 메인 카트리지(82)가 지면에 수직인 방향으로 이탈되는 것을 방지한다.

상기 메인 카트리지(82)의 측면 외부에는 마그네틱 비드 제어 모듈(90)이 배치될 수 있다. 상기 마그네틱 비드 제어 모듈(90)은 리니어 모터에 의해 상기 카트리지의 중심축에 수직인 방향으로 전후진 가능하게 설치된 작동 축의 선단부에 영구자석이 설치된다. 상기 마그네틱 비드 제어 모듈(90)은 상기 카트리지(80) 내부에서 유동하는 마그네틱 비드의 활성화 또는 비활성화를 제어한다. 더 구체적으로 상기 카트리지(80)를 구성하는 샘플 혼합실에 마그네틱 비드가 설치된다. 마그네틱 비드는 샘플 혼합실의 하측에서 회전하는 다른 영구자석이나 전자석에 의해 움직임으로써 샘플 혼합실에 수용된 바이오 물질의 혼합을 촉진한다. 이 과정에서 마그네틱 비드의 움직임을 정지하고자 할 때, 상기 마그네틱 비드 제어 모듈(90)을 구성하는 작동 축이 상기 카트리지에 접근하도록 전진함으로써 작동 축 자유단부에 부착된 영구자석이 마그네틱 비드를 샘플 수용실 내벽에 고정된 상태로 유지하도록 함으로써 마그네틱 비드가 비활성화될 수 있다. 마그네틱 비드를 활성화는 작동 축을 후진시킴으로써 영구자석의 자력이 마그네틱 비드에 미치지 않도록 하여 구현할 수 있다.

상기 케이스 하우징(30)에는 슬라이딩 덮개(100)가 설치된다.

상기 슬라이딩 덮개(100)는 상기 카트리지(80)가 설치되는 부위를 보호하기 위해 구비된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 슬라이딩 덮개(100)는 상기 카트리지(80)가 상기 체외 진단 장치(10)에 설치된 상태에서, 상기 체외 진단 장치(10)를 구성하는 케이스 하우징(30)에 지면에 평행인 방향으로 슬라이딩 결합 되도록 구성될 수 있다. 상기 슬라이딩 덮개(100)는 상기 카트리지(80)를 보호하는 역할을 수행한다. 상기 슬라이딩 덮개(100)는 횡단면이 "⊂" 형태로 구성된다. 상기 케이스 하우징(30)에는 상기 슬라이딩 덮개(100)에 슬라이딩 되도록 슬라이딩 가이드벽이 구비된다. 상기 슬라이딩 덮개(100)는 그 슬라이딩 덮개(100)의 폭 방향으로 약간 탄성 변형을 시킨 상태로 상기 슬라이딩 가이드벽을 따라 상기 케이스 하우징(30)에 결합 또는 분리될 수 있다.

한편, 다른 실시 예로서 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 슬라이딩 덮개(100)는 상기 카트리지(80)가 상기 체외 진단 장치(10)에 설치된 상태에서, 상기 체외 진단 장치(10)를 구성하는 케이스 하우징(30)에 지면에 수직인 방향으로 슬라이딩 결합 되도록 구성될 수 있다. 더 구체적으로 상기 슬라이딩 덮개(100)는 슬라이딩 지지돌기(102)와 가압 손잡이(104)를 구비할 수 있다. 상기 슬라이딩 지지돌기(102)는 상기 슬라이딩 덮개(100)의 외측면 상단부 및 하단부에 각각 배치된다. 상기 슬라이딩 지지돌기(102)는 상기 슬라이딩 덮개(100)의 외측면 상단부 양측에 각각 배치될 수 있다. 상기 슬라이딩 지지돌기(102)는 상기 슬라이딩 덮개(100)의 외측면에서 외측으로 돌출된 기둥 형태의 구조물로 구성될 수 있다. 상기 케이스 하우징(30)은 상기 슬라이딩 지지돌기(102)가 수용되어 일정한 경로를 따라 이동하도록 가이드 하는 슬릿 형태의 덮개 가이드 홈부(36)를 구비한다. 상기 덮개 가이드 홈부(36)의 하단부는 지면으로부터 멀어질수록 상향 경사지게 형성된다. 상기 덮개 가이드 홈부(36)은 상기 슬라이딩 지지돌기(102) 각각에 대응하도록 상측과 하측에 각각 구비된다. 상기 가압 손잡이(104)는 상기 슬라이딩 덮개(100)의 하단부에 배치된다. 상기 가압 손잡이(104)는 바(bar) 형태로 상기 슬라이딩 덮개(100)의 외측면에 결합 되어 있다. 상기 가압 손잡이(104)에 외력을 가하여 상기 슬라이딩 덮개(100)를 지면에 수직인 방향으로 슬라이딩 이동시켜 개폐할 수 있다. 상기 슬라이딩 덮개(100)는 열린 상태에서, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 케이스 하우징(30) 내부에 숨겨질 수 있다. 또한, 상기 슬라이딩 덮개(100)의 최상단 이동 위치를 제한하도록 하기 위해 슬라이딩 스토퍼(106)를 구비할 수 있다. 상기 슬라이딩 스토퍼(106)는 상기 슬라이딩 덮개(100)의 전면 내측에 외팔보 형태로 돌출되게 구성할 수 있다. 상기 슬라이딩 스토퍼(106)의 외주면에는 완충을 위해 고무와 같은 소재로 이루어진 댐퍼가 설치될 수 있다.

이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 체외 진단 장치(10)의 작용 효과를 바이오 칩(40)과 카트리지(80)를 결합하는 과정 및 카트리지(80)를 체외 진단 장치(10)의 본체부에 결합하는 과정을 예로 들어 상세하게 설명하기로 한다.

도 6을 참조하여, 먼저 바이오 칩(40)과 메인 카트리지(82)를 결합한다. 바이오 칩(40)을 구성하는 유입구(46)와 유출구(47)의 자유단부를 메인 카트리지(82)의 포트(83)에 끼워 결합한다. 바이오 칩(40)을 구성하는 유입구(46)와 유출구(47)의 자유단부는 포트(83) 삽입되어 자연스럽게 메인 카트리지(82)와 연결된다. 이제 메인 카트리지(82)를 카트리지 고정 프레임(86)에 결합한다. 이 과정에서 상기 메인 카트리지(82)를 상기 카트리지 고정 프레임(86)의 상방으로 하방으로 접근시킨다. 이 과정에서 상기 바이오 칩(40)에 구비된 레일 홈부(48)와 카트리지 고정 프레임(86)에 구비된 이탈 방지 레일(87)에 상호 결합한다. 상기 메인 카트리지(82)가 점차 하강하여 조립 홈부(84)와 결합 기둥(89)이 상호 결합 됨으로써 메인 카트리지(82)와 카트리지 고정 프레임(86)의 조립이 완료된다. 이와 같이 메인 카트리지(82)와 바이오 칩(40)이 결합 된 상태에서 지면에 수직인 방향으로 하강하여 카트리지 고정 프레임(86)에 슬라이딩 결합 된다. 이에 따라 바이오 칩(40)은 이탈 방지 레일(87)에 의해 지면에 평행인 방향으로 상기 카트리지(80)로부터 이탈이 방지되도록 견고하게 조립된다. 또한, 상기 메인 카트리지(82)와 카트리지 고정 프레임(86)은 조립 홈부(84)가 결합 기둥(89)에 끼워지도록 결합 되므로 수직 방향으로도 안정적인 결합 상태를 유지한다.

이와 같이 바이오 칩(40)과, 메인 카트리지(82)와, 카트리지 고정 프레임(86)이 일체로 결합 된 상태로, 지면에 평행인 방향으로 바이오 칩(40)의 전기 단자(62)가 커넥터 보드(34) 전기적으로 결합되도록 조립한다. 이 과정에서 바이오 칩(40)의 전기 단자(62)는 SD 카드 형태로 이루어져 제조의 호환성이 우수하다. 또한, 바이오 칩(40)은 지면에 평행인 방향으로 커넥터 보드(34)에 전기적으로 결합되므로 조립성이 우수하여 사용자의 오장착이 방지되는 효과를 제공한다. 실질적으로 상기 전기 단자(62)가 커넥터 보드(34)와 결합 된 상태에서 마지막으로 상기 카트리지(80)를 지면에 수직인 방향으로 누름으로써 장착이 완료된다. 카트리지(80)를 지면에 수직인 방향 즉 지면을 향해 누르면 카트리지(80)를 구성하는 디스크 부재의 홈부가 모터의 클러치와 결합 된다.

또한, 상기 카트리지 고정 프레임(86)은 본체부(20)에 구비된 카트리지 고정 홈부(32)에 탄성 변형이 일어나면서 억지 수용됨으로써 카트리지 고정 프레임(86)이 본체부(20)에서 쉽게 이탈되지 않도록 하는 효과가 구현된다.

이제, 슬라이딩 덮개(100)를 케이스 하우징(30)에 결합함으로써 체외 진단 장치(10)를 사용할 준비가 완료된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 바이오 칩은 PCR 기능을 수행하는 PCR 작업부의 테두리를 실리콘 재질의 밀봉씰이 폐곡선 형태로 감싸도록 구성됨으로써, PCR 작업부에 수용된 바이오 물질이 바이오 칩의 외부를 누출되는 것이 방지되어, 상기 바이오 칩이 설치된 체외 진단 장치가 예기치 않게 손상되는 것을 방지하는 효과를 제공한다.

이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.

10 : 체외 진단 장치
20 : 본체부
30 : 케이스 하우징
32 : 카트리지 고정 홈부
34 : 커넥터 보드
36 : 덮개 가이드 홈부
40 : 바이오 칩
42 : 칩 몸체
44 : PCR 작업부
45 : 밀봉씰 안착부
46 : 유입구
47 : 유출구
48 : 레일 홈부
50 : 밀봉씰
60 : 가열 기판
62 : 전기 단자
70 : 칩 커버
80 : 카트리지
82 : 메인 카트리지
83 : 포트
84 : 조립 홈부
85 : 이탈 방지공
86 : 카트리지 고정 프레임
87 : 이탈 방지 레일
88 : 고정 돌기
89 : 결합 기둥
90 : 마그네틱 비드 제어 모듈
100 : 슬라이딩 덮개
102 : 슬라이딩 지지돌기
106 : 슬라이딩 스토퍼
104 : 가압 손잡이
471 : 제1접촉면
472 : 제2접촉면

Claims

바이오 물질을 일시적으로 수용하여 중합효소연쇄반응(PCR)을 수행하는 바이오 칩으로서,
SD 카드 형태의 칩 몸체;
상기 칩 몸체의 일측면에 오목한 홈부 형태로 형성되어 바이오 물질을 수용하는 PCR 작업부;
상기 PCR 작업부에 연결되며 카트리지로부터 바이오 물질의 공급 통로를 구성하는 유입구;
상기 PCR 작업부에 연결되며 상기 카트리지로 바이오 물질의 유출 통로를 구성하는 유출구;
상기 PCR 작업부를 덮는 형태로 상기 칩 몸체에 결합되는 가열 기판; 및
상기 가열 기판의 일면을 덮도록 배치되며 상기 PCR 작업부에 대응되는 위치에 창문 형태의 구멍이 형성되고 상기 칩 몸체에 고정된 칩 커버;를 포함하며,
상기 PCR 작업부와 상기 공급 통로 및 상기 유출 통로의 테두리부를 따라 단면이 계단 형태로 형성된 밀봉씰 안착부; 및
상기 밀봉씰 안착부에 결합되어 상기 PCR 작업부와 상기 공급 통로 및 상기 유출 통로의 테두리를 폐곡선 형태로 감싸는 밀봉씰;을 포함한 것을 특징으로 하는 바이오 칩.
제1항에 있어서,
상기 밀봉씰은 실리콘 수지로 제조된 것을 특징으로 하는 바이오 칩.
제1항에 있어서,
상기 가열 기판은 상기 밀봉씰을 상기 칩 몸체를 향해 샌드위치 형태로 가압하며,
상기 가열 기판은 합성수지 소재로 제조되며, SD카드 형태의 전기 단자를 구비한 것을 특징으로 하는 바이오 칩.
제3항에 있어서,
상기 유입구 및 상기 유출구가 서로 평행하게 돌출되도록 배치되며,
상기 전기 단자는 상기 유입구의 반대편에 배치되며,
상기 전기 단자의 조립 방향은 지면과 평행이 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 바이오 칩.
제1항에 있어서,
상기 유입구 및 상기 유출구를 포함하는 블럭에 배치되며, 상기 칩 몸체의 두께 방향으로 양측에 오목하게 형성된 홈부로서 지면에 수직인 방향으로 연장되는 레일 홈부가 구비된 것을 특징으로 하는 바이오 칩.
제3항에 따른 바이오 칩과 분리 가능하게 결합 되며, 다수의 바이오 물질 유체를 분산 수용할 수 있도록 분획된 공간을 구비한 카트리지로서,
상기 전기 단자의 조립 방향과 평행인 방향으로 각각 상기 유입구 및 상기 유출구와 결합되는 포트를 구비한 메인 카트리지; 및
지면과 수직인 방향으로 상기 메인 카트리지의 하부에 결합 되는 카트리지 고정 프레임;을 포함하며,
상기 카트리지 고정 프레임은 지면과 수직인 방향으로 상기 바이오 칩에 구비된 레일 홈부에 슬라이딩 결합 되는 이탈 방지 레일을 구비하며,
상기 바이오 칩은 상기 이탈 방지 레일과 상기 레일 홈부가 결합 된 상태에서 지면에 평행인 방향으로 상기 바이오 칩이 상기 카트리지 고정 프레임으로부터 이탈되지 않도록 구성되며,
상기 카트리지 고정 프레임의 상단부에는 한 쌍의 결합 기둥이 형성되고,
상기 메인 카트리지는 상기 결합 기둥에 상기 전기 단자의 조립 방향과 수직인 방향으로 결합되는 조립 홈부가 구비된 것을 특징으로 하는 카트리지.
제1항의 바이오 칩을 포함한 체외 진단 장치.
제6항에 따른 카트리지를 포함하는 체외 진단 장치로서,
상기 메인 카트리지의 측면 외부에 배치되며, 리니어 모터에 의해 상기 카트리지의 중심축에 수직인 방향으로 전후진 가능하게 설치된 작동 축의 선단부에 영구자석이 설치되어, 상기 카트리지 내부에서 유동하는 마그네틱 비드의 활성화 또는 비활성화를 제어하는 마그네틱 비드 제어 모듈을 포함한 것을 특징으로 하는 체외 진단 장치.
제6항에 따른 카트리지를 포함하는 체외 진단 장치로서,
상기 카트리지가 상기 체외 진단 장치에 설치된 상태에서 상기 체외 진단 장치를 구성하는 케이스 하우징에 지면에 평행인 방향으로 슬라이딩 결합 되어 상기 카트리지를 보호하는 슬라이딩 덮개를 포함한 것을 특징으로 하는 체외 진단 장치.
제6항에 따른 카트리지를 포함하는 체외 진단 장치로서,
상기 카트리지가 상기 체외 진단 장치에 설치된 상태에서 상기 체외 진단 장치를 구성하는 케이스 하우징에 지면에 수직인 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 상기 카트리지를 보호하는 슬라이딩 덮개를 포함한 것을 특징으로 하는 체외 진단 장치.
제10항에 있어서,
상기 슬라이딩 덮개의 외측면 상단부 및 하단부에 각각 배치되며 외측으로 돌출된 기둥 형태의 슬라이딩 지지돌기를 구비하며,
상기 케이스 하우징은 상기 슬라이딩 지지돌기가 수용되어 일정한 경로를 따라 이동하도록 가이드하는 슬릿 형태의 덮개 가이드 홈부를 구비한 것을 특징으로 하는 체외 진단 장치.