KR102170933B1 - Nucleic acid extraction device and nucleic acid extraction method - Google Patents

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Abstract

핵산 추출장치 및 핵산 추출방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 핵산 추출장치는: 자성나노입자와 병원체를 포함한 시료의 이동을 안내하는 관로를 구비하며 자기력에 의해 병원체를 시료에서 분리하여 농축시키는 농축부와, 농축부와 마주하는 위치에 설치되며 농축부에서 농축된 병원체를 전달받아 핵산으로 정제하는 정제부 및 농축부와 정제부를 연결하며 농축부에서 배출되는 병원체와 분리된 시료와 농축된 병원체의 이동경로를 서로 다른 방향으로 안내하는 밸브연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Disclosed is an apparatus for extracting nucleic acids and a method for extracting nucleic acids. The nucleic acid extracting apparatus of the present invention includes: a concentrating unit for separating and concentrating pathogens from a sample by magnetic force and having a conduit for guiding the movement of a sample including magnetic nanoparticles and pathogens, and is installed at a position facing the concentrating unit and concentrated. Includes a purification unit that receives pathogens concentrated from the unit and purifies it into nucleic acids, and a valve connection unit that connects the concentration unit and the purification unit, and guides the path of paths of pathogens discharged from the concentration unit and separated samples and concentrated pathogens in different directions. Characterized in that.

Figure R1020180171911
Figure R1020180171911

Description

핵산 추출장치 및 핵산 추출방법{NUCLEIC ACID EXTRACTION DEVICE AND NUCLEIC ACID EXTRACTION METHOD}Nucleic acid extraction device and nucleic acid extraction method {NUCLEIC ACID EXTRACTION DEVICE AND NUCLEIC ACID EXTRACTION METHOD}

본 발명은 핵산 추출장치 및 핵산 추출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자성입자 기반의 대용량 시료 내에 존재하는 낮은 농도의 병원체만을 시료 내 분자진단 저해요소로부터 단시간 내에 분리하여 농축시킨 후 농축된 시료로부터 핵산정제 및 추출이 가능한 일체형 장치를 제공하는 핵산 추출장치 및 핵산 추출방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a nucleic acid extraction device and a nucleic acid extraction method, and more particularly, to isolate and concentrate only a low concentration pathogen present in a magnetic particle-based large-capacity sample from a molecular diagnostic inhibitor within a sample within a short time, and then from the concentrated sample. It relates to a nucleic acid extraction apparatus and a nucleic acid extraction method providing an integrated apparatus capable of purifying and extracting nucleic acids.

일반적으로, 병원에서는 낮은 농도의 병원체 검출을 위해 채취된 환자의 시료를 최소 12시간 이상 배양한다. 그 후 배양된 시료는 원심분리기를 통해 병원체를 분리한 후 진단검사에 이용된다. 그러나 이러한 방법은 시간이 오래 걸리고 분자진단 저해요소의 완벽한 제거가 불가능하므로 분자진단 기반의 검출 민감도에 악영향을 미친다. 또한 채취한 시료(2-5 mL) 대비 실제 분자진단에 사용되는 양은 약 2μL 수준으로 모든 병원체들을 진단검사에 이용하기 어렵기 때문에 병원체의 농축기술이 필수적이다.In general, in hospitals, samples from patients collected to detect low concentrations of pathogens are incubated for at least 12 hours. After that, the cultured sample is used for diagnostic tests after separating pathogens through a centrifuge. However, this method takes a long time and it is impossible to completely remove the inhibitory factor for molecular diagnosis, which adversely affects the detection sensitivity based on molecular diagnosis. In addition, compared to the collected sample (2-5 mL), the amount used for molecular diagnosis is about 2 μL, and since it is difficult to use all pathogens for diagnostic tests, a pathogen concentration technique is essential.

또한 병원체를 농축하는 장치와 농축된 병원체에서 핵산을 정제하는 장치 및 핵산을 추출하는 장치가 별도로 설치되므로 설치비용이 증가하는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다. In addition, since a device for concentrating pathogens, a device for purifying nucleic acids from the concentrated pathogen, and a device for extracting nucleic acids are separately installed, there is a problem that the installation cost increases. Therefore, there is a need to improve this.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2013-0101606호(2013.09.16 공개, 발명의 명칭: 초고속 핵산 추출 장치, 및 이를 이용하는 핵산 추출 방법)에 게시되어 있다.
The background technology of the present invention is published in Korean Patent Application Publication No. 2013-0101606 (published on September 16, 2013, title of the invention: ultrafast nucleic acid extraction apparatus, and nucleic acid extraction method using the same).

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 대용량 시료 내에 존재하는 낮은 농도의 병원체를 신속하게 분리하여 농축하여 핵산을 정제하여 핵산을 신속하게 추출할 수 있는 핵산 추출장치 및 핵산 추출방법을 제공하는 것이다.The present invention was created to improve the above problems, and an object of the present invention is to rapidly isolate and concentrate a low concentration pathogen present in a large-capacity sample to purify the nucleic acid and extract the nucleic acid rapidly. It is to provide an apparatus and a nucleic acid extraction method.

또한 본 발명은 시료에서 병원체를 분리하여 농축하는 장치와, 농축된 병원체에서 핵산을 정제하여 추출하는 장치가 일체형으로 이루어져서 검출속도를 향상시킬 수 있으며, 모든 병원체를 진단검사에 이용하므로 검출민감도를 크게 개선시킬 수 있는 핵산 추출장치 및 핵산 추출방법을 제공하는 것이다.
In addition, in the present invention, a device for separating and concentrating pathogens from a sample and a device for purifying and extracting nucleic acids from the concentrated pathogens are integrally formed to improve detection speed, and since all pathogens are used for diagnostic tests, detection sensitivity is greatly increased. It is to provide a nucleic acid extraction apparatus and a nucleic acid extraction method that can be improved.

본 발명에 따른 핵산 추출장치는: 자성나노입자와 병원체를 포함한 시료의 이동을 안내하는 관로를 구비하며, 자기력에 의해 병원체를 시료에서 분리하여 농축시키는 농축부와, 상기 농축부와 마주하는 위치에 설치되며, 상기 농축부에서 농축된 병원체를 전달받아 핵산으로 정제하는 정제부와, 상기 농축부와 상기 정제부를 연결하며, 상기 농축부에서 배출되는 병원체와 분리된 시료 및 농축된 병원체의 이동경로를 서로 다른 방향으로 안내하는 밸브연결부를 포함하고, 상기 밸브연결부는, 상기 농축부와 상기 정제부를 연결하는 연결하우징과, 상기 연결하우징의 내측에 위치하며, 상기 농축부에서 배출되는 병원체를 상기 정제부를 향한 방향으로 안내하는 제1관로와, 상기 제1관로에서 분기되어 상기 연결하우징의 외측과 연통되는 제2관로와, 상기 제1관로와 상기 제2관로가 연결되는 분기부에서 연장되어 상기 정제부로 연장되는 제3관로와, 상기 분기부에 설치되며, 상기 제2관로 또는 상기 제3관로로 유체의 이동방향을 제어하는 밸브부를 포함하는 것을 특징으로 한다. The nucleic acid extracting apparatus according to the present invention includes: a concentrator to separate and concentrate pathogens from a sample by magnetic force, and a concentrator at a position facing the concentrator, having a conduit for guiding the movement of a sample including magnetic nanoparticles and pathogens. It is installed, and a purification unit that receives the concentrated pathogen from the concentration unit and purifies it into nucleic acids, and connects the concentration unit and the purification unit, and provides a path of paths of the pathogen and the separated sample and the concentrated pathogen discharged from the concentration unit. A valve connection part for guiding in different directions, the valve connection part, a connection housing that connects the concentration part and the purification part, and is located inside the connection housing, the purification part for pathogens discharged from the concentration part. A first pipe guided in a direction toward the direction, a second pipe branched from the first pipe and communicated with the outside of the connecting housing, and extended from a branch portion connecting the first pipe and the second pipe to the purification portion It characterized in that it comprises a third conduit extending, and a valve part installed in the branch and controlling a direction of fluid movement to the second conduit or the third conduit.

또한 농축부는, 장착홈부를 구비하는 하우징부와, 장착홈부에 삽입되며 자기력을 발생시키는 자력공급부 및 자력공급부와 마주하는 하우징부의 내측에 설치되며 자성나노입자와 병원체를 포함한 시료를 공급받아 밸브연결부로 안내하는 안내관로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the concentration unit is installed inside the housing unit having a mounting groove, a magnetic force supply unit that is inserted into the mounting groove to generate a magnetic force, and a housing unit facing the magnetic force supply unit, and receives samples including magnetic nanoparticles and pathogens to the valve connection unit. It characterized in that it comprises a guide pipe to guide.

또한 자력공급부는 영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic power supply is characterized in that the permanent magnet or electromagnet.

또한 자력공급부는 하우징부와 정제부에 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.Further, the magnetic force supply unit is characterized in that it is detachably installed in the housing unit and the tablet unit.

또한 자력공급부는 원기둥 형상으로 이루어지며, 안내관로부는 자력공급부와 같은 곡률을 이루며 곡선 방향으로 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic force supply unit is formed in a cylindrical shape, and the guide pipe portion has the same curvature as the magnetic force supply unit and is installed in a curved direction.

또한 안내관로부는, 일측은 하우징부의 외측과 연통되며 타측은 하우징부의 내측으로 연장되는 유입관로와, 유입관로에 연결되며 자력공급부의 일측을 감싸는 형상으로 굽어지게 관로가 설치되는 제1곡선관로와, 자력공급부의 타측을 감싸는 형상으로 굽어지게 관로가 설치되며 밸브연결부와 연결되는 제2곡선관로 및 하우징부의 내측에 위치하며 제1곡선관로와 제2곡선관로를 연결하는 연결관로를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the guide pipe part includes a first curved pipe in which one side communicates with the outer side of the housing and the other side extends to the inside of the housing part, and the inlet pipe is connected to the inlet pipe and the pipe is installed to be bent in a shape surrounding one side of the magnetic force supply part, Characterized in that it comprises a second curved pipe connected to the valve connection part and a connection pipe connected to the second curved pipe and located inside the housing part, the pipe is installed to be bent in a shape surrounding the other side of the magnetic force supply part. do.

또한 정제부는, 밸브연결부와 연결되는 정제하우징부와, 정제하우징부의 내측에 위치하며 농축된 병원체에서 핵산을 정제하여 추출하는 공간을 형성하는 정제공간부와, 일측은 정제공간부와 연통되며 타측은 정제하우징부의 외측과 연통되고 정제공간부로 정제시약이 공급되는 통로를 형성하는 투입부와, 정제공간부와 정제하우징부의 외측을 연결하며 정제된 핵산을 배출시키는 통로를 형성하는 제1배출부 및 정제공간부와 정제하우징부의 외측을 연결하며 정제된 핵산 이외의 물질을 배출시키는 통로를 형성하는 제2배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the purification unit includes a purification housing unit connected to the valve connection unit, a purification space unit located inside the purification housing unit and forming a space for purifying and extracting nucleic acids from concentrated pathogens, and one side communicates with the purification space unit, and the other side A first discharge part and a tablet that communicate with the outside of the purification housing and form a passage for supplying the purified reagent to the purification space, and a passage for discharging the purified nucleic acid by connecting the outside of the purification space and the purification housing. It is characterized in that it comprises a second discharge portion that connects the outside of the providing trunk and the purification housing and forms a passage for discharging substances other than the purified nucleic acid.

또한 정제공간부는, 상측은 넓고 하측은 좁은 단면적을 구비한 원추 형상의 내측공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the purification space is characterized in forming a conical inner space having a wide upper side and a narrow cross-sectional area at the lower side.

또한 정제부는, 정제하우징부의 하측에 위치하며 자기력을 공급하는 정제자력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the refining unit is located under the tablet housing unit and further comprises a refining magnetic force unit for supplying magnetic force.

또한 정제자력부는 영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 한다.In addition, the refining magnetic part is characterized in that it is a permanent magnet or an electromagnet.

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또한 밸브부는, 연결하우징에 삽입되어 분기부에 위치하며 슬라이드 이동이 가능하게 설치되는 밸브몸체 및 밸브몸체를 관통하며 유체가 이동되는 유로를 형성하는 밸브관로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the valve unit is characterized in that it includes a valve body inserted into the connection housing and positioned at the branch and installed to be slidably moved, and a valve conduit that passes through the valve body and forms a flow path through which fluid moves.

또한 밸브관로부는, 밸브몸체를 관통하며 제1관로와 제2관로를 연결하는 제1밸브관로 및 제1밸브관로와 이격된 위치에 설치되며 제1관로와 제3관로를 연결하는 제2밸브관로를 포함하며, 밸브몸체의 슬라이드 이동에 의해 제1밸브관로 또는 제2밸브관로가 제1관로에 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the valve conduit is installed at a position spaced apart from the first valve conduit and the first valve conduit that penetrates the valve body and connects the first conduit and the second conduit, and the second valve conduit connects the first conduit to the third conduit. It includes, and characterized in that the first valve pipe or the second valve pipe is connected to the first pipe by the sliding movement of the valve body.

본 발명에 따른 핵산 추출방법은: 자성나노입자와 병원체를 포함한 시료의 이동을 안내하는 관로를 구비하며, 자기력에 의해 병원체를 시료에서 분리하여 농축시키는 농축부와, 상기 농축부와 마주하는 위치에 설치되며, 상기 농축부에서 농축된 병원체를 전달받아 핵산으로 정제하는 정제부와, 상기 농축부와 상기 정제부를 연결하며, 상기 농축부에서 배출되는 병원체와 분리된 시료 및 농축된 병원체의 이동경로를 서로 다른 방향으로 안내하는 밸브연결부를 포함하고, 상기 밸브연결부는, 상기 농축부와 상기 정제부를 연결하는 연결하우징과, 상기 연결하우징의 내측에 위치하며, 상기 농축부에서 배출되는 병원체를 상기 정제부를 향한 방향으로 안내하는 제1관로와, 상기 제1관로에서 분기되어 상기 연결하우징의 외측과 연통되는 제2관로와, 상기 제1관로와 상기 제2관로가 연결되는 분기부에서 연장되어 상기 정제부로 연장되는 제3관로와, 상기 분기부에 설치되며, 상기 제2관로 또는 상기 제3관로로 유체의 이동방향을 제어하는 밸브부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The nucleic acid extraction method according to the present invention includes: a concentrator having a conduit for guiding the movement of a sample including magnetic nanoparticles and pathogens, and separating and concentrating the pathogen from the sample by magnetic force, and at a position facing the concentrator. It is installed, and a purification unit that receives the concentrated pathogen from the concentration unit and purifies it into nucleic acids, and connects the concentration unit and the purification unit, and provides a path of paths of the pathogen and the separated sample and the concentrated pathogen discharged from the concentration unit. A valve connection part for guiding in different directions, the valve connection part, a connection housing that connects the concentration part and the purification part, and is located inside the connection housing, the purification part for pathogens discharged from the concentration part. A first pipe guided in a direction toward the direction, a second pipe branched from the first pipe and communicated with the outside of the connecting housing, and extended from a branch portion connecting the first pipe and the second pipe to the purification portion It characterized in that it comprises a third conduit extending, and a valve part installed in the branch and controlling a direction of fluid movement to the second conduit or the third conduit.

또한 농축단계는, 병원체와 분리된 시료가 밸브연결부를 통해 외측으로 배출되는 것을 특징으로 한다.In addition, the concentration step is characterized in that the sample separated from the pathogen is discharged to the outside through the valve connection.

또한 이송단계는, 농축부에서 자기력의 공급을 차단한 후 워싱액을 공급하여 정제부로 농축된 병원체를 이송시키는 것을 특징으로 한다.
In addition, the transfer step is characterized in that the concentrated pathogen is transferred to the purification unit by supplying a washing solution after the supply of magnetic force is cut off by the concentration unit.

본 발명에 따른 핵산 추출장치 및 핵산 추출방법은, 대용량 시료 내에 존재하는 낮은 농도의 병원체를 자성을 이용하여 시료에서 신속하게 분리한 후 농축하여 정제부에서 핵산을 정제하여 분리할 수 있으므로 진단검사에 소요되는 비용과 시간을 절약할 수 있다.The nucleic acid extraction device and the nucleic acid extraction method according to the present invention can be used to rapidly separate pathogens of low concentration present in a large-capacity sample from a sample by using magnetism and then concentrate to purify and separate nucleic acids in a purification unit. You can save the cost and time required.

또한 본 발명은 시료에서 병원체를 분리하여 농축하는 장치와, 농축된 병원체에서 핵산을 정제하여 추출하는 장치가 일체형으로 이루어져서 검출속도를 향상시킬 수 있으며, 모든 병원체를 진단검사에 이용하므로 검출민감도를 크게 개선시킬 수 있다.
In addition, in the present invention, a device for separating and concentrating pathogens from a sample and a device for purifying and extracting nucleic acids from the concentrated pathogens are integrally formed to improve detection speed, and since all pathogens are used for diagnostic tests, detection sensitivity is greatly increased. Can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치의 내부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징부의 내부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브연결부를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성나노입자가 병원체에 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성나노입자와 병원체가 자력공급부의 외측에 농축되는 상태를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브부를 통과한 시료가 제2관로를 통해 외측으로 배출되는 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브부를 통과한 병원체가 제3관로를 향한 방향으로 이동되는 상태를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 정제부에 농축된 병원체와 자성실리카입자가 있는 상태를 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성실리카입자에 핵산과 결합되는 양이온가교가 연결된 상태를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치에서 핵산이 추출되는 상태를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치에서 유량에 따른 병원체와 항체와 자성나노입자의 포집효율을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치의 검출민감도를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치의 성능 테스트를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출방법을 도시한 순서도이다.1 is a perspective view schematically showing a nucleic acid extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view schematically showing the interior of a nucleic acid extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing a housing according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view schematically showing the interior of a housing according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view showing a valve connection according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing a state in which magnetic nanoparticles are bound to a pathogen according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are perspective views showing a state in which magnetic nanoparticles and pathogens are concentrated outside the magnetic force supply unit according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing a state in which a sample passing through a valve unit according to an embodiment of the present invention is discharged to the outside through a second pipe.
10 is a view showing a state in which a pathogen passing through a valve unit is moved in a direction toward a third pipe according to an embodiment of the present invention.
11 is a perspective view showing a state in which pathogens and magnetic silica particles concentrated in a purification unit according to an embodiment of the present invention are present.
12 is a diagram showing a state in which a cation crosslinking coupled to a nucleic acid is connected to a magnetic silica particle according to an embodiment of the present invention.
13 is a diagram illustrating a state in which a nucleic acid is extracted by the nucleic acid extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
14 is a diagram showing the collection efficiency of pathogens, antibodies, and magnetic nanoparticles according to the flow rate in the nucleic acid extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
15 is a diagram showing the detection sensitivity of the nucleic acid extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
16 is a diagram illustrating a performance test of a nucleic acid extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.
17 is a flow chart showing a nucleic acid extraction method according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치 및 핵산 추출방법를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, a nucleic acid extraction apparatus and a nucleic acid extraction method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치의 내부를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징부를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징부의 내부를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브연결부를 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성나노입자가 병원체에 결합된 상태를 도시한 도면이며, 도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자성나노입자와 병원체가 자력공급부의 외측에 농축되는 상태를 도시한 사시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브부를 통과한 시료가 제2관로를 통해 외측으로 배출되는 상태를 도시한 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브부를 통과한 병원체가 제3관로를 향한 방향으로 이동되는 상태를 도시한 도면이며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 정제부에 농축된 병원체와 자성실리카입자가 있는 상태를 도시한 사시도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 자성실리카입자에 핵산과 결합되는 양이온가교가 연결된 상태를 도시한 도면이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치에서 핵산이 추출되는 상태를 도시한 도면이며, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치에서 유량에 따른 병원체와 항체와 자성나노입자의 포집효율을 도시한 도면이며, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치의 검출민감도를 도시한 도면이며, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치의 성능 테스트를 도시한 도면이다.1 is a perspective view schematically showing a nucleic acid extraction apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view schematically showing the interior of a nucleic acid extraction apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. A perspective view showing a housing according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view schematically showing the interior of the housing according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a valve connection according to an embodiment of the present invention 6 is a diagram showing a state in which magnetic nanoparticles are bound to a pathogen according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are magnetic nanoparticles and pathogens according to an embodiment of the present invention. Is a perspective view showing a state in which the magnetic force supply unit is concentrated outside, and FIG. 9 is a view showing a state in which a sample passing through a valve unit according to an embodiment of the present invention is discharged to the outside through a second pipe, and FIG. 10 Is a diagram showing a state in which the pathogen passing through the valve unit according to an embodiment of the present invention is moved in a direction toward the third pipe, and FIG. 11 is a pathogen and magnetically concentrated in the purification unit according to an embodiment of the present invention. A perspective view showing a state in which silica particles are present, and FIG. 12 is a view showing a state in which a cation crosslinking coupled to a nucleic acid is connected to a magnetic silica particle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 13 is an embodiment of the present invention Is a diagram showing a state in which a nucleic acid is extracted in a nucleic acid extraction device according to, and FIG. 14 is a diagram showing the collection efficiency of pathogens, antibodies, and magnetic nanoparticles according to flow rates in the nucleic acid extraction device according to an embodiment of the present invention. , FIG. 15 is a diagram showing the detection sensitivity of the nucleic acid extraction apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a view showing a performance test of the nucleic acid extraction apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치(1)는, 자성나노입자(10)와 병원체(12)를 포함한 시료(14)의 이동을 안내하는 관로를 구비하며 자기력에 의해 병원체(12)를 혈액과 같은 시료(14)에서 분리하여 농축시키는 농축부(20)와, 농축부(20)와 마주하는 위치에 설치되며 농축부(20)에서 농축된 병원체(12)를 전달받아 핵산(16)으로 정제하는 정제부(30) 및 농축부(20)와 정제부(30)를 연결하며 농축부(20)에서 배출되는 병원체(12)와 분리된 시료(14)와 농축된 병원체(12)의 이동경로를 서로 다른 방향으로 안내하는 밸브연결부(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.1 to 16, the nucleic acid extracting apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is a pipe that guides the movement of the sample 14 including the magnetic nanoparticles 10 and the pathogen 12 And a concentration unit 20 that separates and concentrates the pathogen 12 from the sample 14 such as blood by magnetic force, and is installed at a position facing the concentration unit 20 and concentrated in the concentration unit 20 A sample separated from the pathogen 12 discharged from the concentration unit 20 by connecting the purification unit 30 and the concentration unit 20 and the purification unit 30 to receive the pathogen 12 and purify it with nucleic acid 16 It characterized in that it comprises a valve connection portion 40 for guiding the movement path of the (14) and the concentrated pathogen 12 in different directions.

본 발명은 대용량 시료(2-10 mL)(14) 내에 존재하는 낮은 농도의 병원체(12)를 시료(14)에서 신속하게 분리하여 농축시키며, 병원체(12)에서 핵산(16)을 추출하여 정제하는 장치 및 방법을 제공한다. 따라서 모든 병원체(12)를 진단검사에 이용하므로 검출민감도를 크게 개선하고 신속 진단검사가 가능하도록 할 수 있다.The present invention rapidly separates and concentrates the pathogen 12 of a low concentration present in the large-capacity sample (2-10 mL) 14 from the sample 14, and extracts and purifies the nucleic acid 16 from the pathogen 12 It provides an apparatus and a method to perform. Therefore, since all pathogens 12 are used for diagnostic testing, detection sensitivity can be greatly improved and rapid diagnostic testing can be performed.

핵산 추출장치(1)는 농축부(20)와 정제부(30)와 밸브연결부(40)가 일체로 이루어지며, 3D 프린터기 또는 사출 성형에 의해 생산된다. 핵산 추출장치(1)에서는 병원체(12)를 농축한 후, 농축된 병원체(12)를 정제부(30)로의 이송하며, 워싱(Washing) 과정을 포함한 핵산(16) 정제 및 추출과정으로 진행된다. The nucleic acid extraction device 1 includes a concentration unit 20, a purification unit 30, and a valve connection unit 40 integrally, and is produced by a 3D printer or injection molding. In the nucleic acid extraction device 1, after the pathogen 12 is concentrated, the concentrated pathogen 12 is transferred to the purification unit 30, and the nucleic acid 16 purification and extraction process including the washing process proceeds. .

핵산(16)은 핵 속의 산성 물질이라는 뜻으로 DNA와 RNA를 핵산(16)이라고 한다. 핵산(16)은 수많은 뉴클레오타이드(nucleotide)가 연결되어 구성되며, 이러한 뉴클레오타이드는 핵산(16)을 이루는 기본 단위로 인산, 당, 염기의 세 부분으로 이루어진다.Nucleic acid (16) means an acidic substance in the nucleus, and DNA and RNA are called nucleic acid (16). Nucleic acid (16) is composed of a number of nucleotides (nucleotides) are linked, and these nucleotides are the basic units that make up the nucleic acid (16) and are composed of three parts: phosphoric acid, sugar, and base.

DNA는 A,G,C,T 네가지의 뉴클레오티드로 구성된 폴리머(polymer) 복합체로, 음전하를 띠고 있는 생체 고분자 물질로 생명체의 유전정보를 담고 있는 유전물이다. 따라서 유전자의 구성, 내용, 성질 등을 분석하기 위해서는 1차적으로 고순도의 DNA가 먼저 분리되어야 한다. 세균인 병원체(12)가 용해되면서 핵산(16)이 나오며, 핵산(16)의 표면은 음전하를 띠고 있다.DNA is a polymer complex composed of four nucleotides A, G, C, and T. It is a negatively charged biopolymer material that contains the genetic information of living organisms. Therefore, in order to analyze the composition, contents, and properties of a gene, high-purity DNA must first be isolated. As the bacterium pathogen 12 is dissolved, the nucleic acid 16 comes out, and the surface of the nucleic acid 16 has a negative charge.

본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치(1)의 농축부(20)에서는 세균인 병원체(12)의 농축이 이루어지며, 농축된 병원체(12)는 밸브연결부(40)를 통과하여 정제부(30)로 이송된 후 핵산(16)인 DNA의 정제가 이루어진다.In the enrichment unit 20 of the nucleic acid extraction apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, the concentration of the pathogen 12, which is a bacterium, is performed, and the concentrated pathogen 12 passes through the valve connection unit 40 to pass the purification unit. After transfer to (30), the DNA, which is the nucleic acid (16), is purified.

농축부(20)는 자성나노입자(10)와 병원체(12)를 포함한 시료(14)의 이동을 안내하는 관로를 구비하며, 자기력에 의해 병원체(12)를 시료(14)에서 분리하여 농축시키는 기술사상 안에서 다양한 변형이 가능하다.The concentrator 20 has a conduit that guides the movement of the sample 14 including the magnetic nanoparticles 10 and the pathogen 12, and separates and concentrates the pathogen 12 from the sample 14 by magnetic force. Various transformations are possible within the technical thought.

병원체(12)를 포함한 시료(14)에 혼합되는 자성나노입자(10)란 강자성을 띠는 입자로서 일반적으로 크기는 약 10nm이다. 이러한 자성나노입자(10)에 항체(18)가 결합되어 있으므로, 자성나노입자(10)를 시료(14)에 혼합하면 항체(18)가 병원체(12)에 연결된다.The magnetic nanoparticles 10 mixed with the sample 14 including the pathogen 12 are particles having ferromagnetic properties and generally have a size of about 10 nm. Since the antibody 18 is bound to the magnetic nanoparticles 10, when the magnetic nanoparticles 10 are mixed with the sample 14, the antibody 18 is linked to the pathogen 12.

농축부(20)는 각각 1개의 주입구와 배출구를 구비하며, 시료(14)의 이동을 안내하는 안내관로부(24)가 나선형상의 채널로 이루어진다. 일 실시예에 따른 농축부(20)는 하우징부(21)와 자력공급부(23)와 안내관로부(24)를 포함한다.The concentrating part 20 has one inlet and one outlet, respectively, and the guide pipe part 24 for guiding the movement of the sample 14 is formed of a spiral channel. The concentrating part 20 according to an embodiment includes a housing part 21, a magnetic force supply part 23, and a guide pipe part 24.

하우징부(21)는 자력공급부(23)가 설치되기 위한 장착홈부(22)를 구비하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 육면체 형상으로 이루어진 하우징부(21)에는 수평방향으로 장착홈부(22)가 구비되며, 이러한 장착홈부(22)에 자력공급부(23)가 착탈 가능하게 설치된다.The housing part 21 can be transformed into various shapes within the technical idea of having a mounting groove 22 for installing the magnetic force supply part 23. The housing portion 21 made of a hexahedral shape is provided with a mounting groove 22 in a horizontal direction, and a magnetic force supply portion 23 is detachably installed in the mounting groove 22.

자력공급부(23)는 장착홈부(22)에 삽입되며, 자기력을 발생시키는 기술사상 안에서 다양한 종류의 자기력 공급장치가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 자력공급부(23)는 영구자석 또는 전자석이며, 하우징부(21)와 정제부(30)에 고정된 상태로 설치되며, 필요에 따라 착탈 가능하게 설치될 수도 있다.The magnetic force supply unit 23 is inserted into the mounting groove 22, and various types of magnetic force supply devices may be used within the technical idea of generating magnetic force. The magnetic force supply unit 23 according to an embodiment is a permanent magnet or an electromagnet, is installed in a fixed state to the housing unit 21 and the tablet unit 30, and may be installed detachably as necessary.

자력공급부(23)로 영구자석을 사용하는 경우, 자기력의 공급과 차단을 위해 자력공급부(23)는 하우징부(21)에 착탈 가능하게 설치된다. 그러나 자력공급부(23)로 전자석을 사용하는 경우, 자력공급부(23)로 공급되는 전원을 제어하여 자력공급부(23)의 자기력을 조절할 수 있으므로 자력공급부(23)는 하우징부(21)에 결합된 상태를 계속 유지할 수 있다.When using a permanent magnet as the magnetic force supply unit 23, the magnetic force supply unit 23 is detachably installed in the housing unit 21 to supply and block magnetic force. However, in the case of using an electromagnet as the magnetic force supply unit 23, the magnetic force of the magnetic force supply unit 23 can be adjusted by controlling the power supplied to the magnetic force supply unit 23, so the magnetic force supply unit 23 is coupled to the housing unit 21. You can stay in state.

일 실시예에 따른 자력공급부(23)는 원기둥 형상으로 이루어지며, 자력공급부(23)와 마주하는 위치에 설치되는 안내관로부(24)는 자력공급부(23)와 같은 곡률을 이루며 곡선 방향으로 설치된다.The magnetic force supply unit 23 according to an embodiment has a cylindrical shape, and the guide pipe section 24 installed at a position facing the magnetic force supply unit 23 forms the same curvature as the magnetic force supply unit 23 and is installed in a curved direction. do.

안내관로부(24)는 자력공급부(23)와 마주하는 하우징부(21)의 내측에 설치되며, 자성나노입자(10)와 병원체(12)를 포함한 시료(14)를 공급받아 밸브연결부(40)로 안내한다. 일 실시예에 따른 안내관로부(24)는, 일측은 하우징부(21)의 외측과 연통되며 타측은 하우징부(21)의 내측으로 연장되는 유입관로(25)와, 유입관로(25)에 연결되며 자력공급부(23)의 일측(도 2기준 우측)을 감싸는 형상으로 굽어지게 관로가 설치되는 제1곡선관로(26)와, 자력공급부(23)의 타측(도 2기준 좌측)을 감싸는 형상으로 굽어지게 관로가 설치되며 밸브연결부(40)와 연결되는 제2곡선관로(27) 및 하우징부(21)의 내측에 위치하며 제1곡선관로(26)와 제2곡선관로(27)를 연결하는 연결관로(28)를 포함한다.The guide pipe part 24 is installed inside the housing part 21 facing the magnetic force supply part 23, and receives the sample 14 including the magnetic nanoparticles 10 and the pathogen 12 and receives the valve connection part 40 ). The guide pipe part 24 according to an embodiment has an inlet pipe 25 and an inlet pipe 25 which one side communicates with the outside of the housing part 21 and the other side extends to the inside of the housing part 21. It is connected and wraps around one side of the magnetic force supply unit 23 (right side of Fig. 2) and the first curved pipeline 26 in which the pipeline is installed to be bent and the other side of the magnetic force supply unit 23 (left side of Fig. 2). The pipe is installed to be bent in a direction and is located inside the second curved pipe 27 and the housing 21 connected to the valve connection 40 and connects the first curved pipe 26 and the second curved pipe 27 It includes a connecting pipe (28).

일 실시예에 따른 제1곡선관로(26)와 제2곡선관로(27)는 원호 형상의 곡선을 따라 설치된다. 나선 형태로 이루어진 안내관로부(24)의 중심부에는 원형의 영구자석인 자력공급부(23)가 위치하며, 자력공급부(23)의 자기장이 가장 강한 부분으로 안내관로부(24)가 지나간다.The first curved pipe 26 and the second curved pipe 27 according to an embodiment are installed along an arc-shaped curve. A magnetic force supply unit 23, which is a circular permanent magnet, is located in the center of the guide pipe portion 24 in a spiral shape, and the guide pipe passage portion 24 passes through the magnetic field where the magnetic field of the magnetic force supply unit 23 is strongest.

정제부(30)는 농축부(20)와 마주하는 위치에 설치되며, 농축부(20)에서 농축된 병원체(12)를 전달받아 핵산(16)으로 정제하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 정제부(30)는 원뿔의 챔버 형상과, 2개의 주입구 및 2개의 배출구를 포함한다. The purification unit 30 is installed at a position facing the concentration unit 20, and can be transformed into various shapes within the technical idea of receiving the pathogen 12 concentrated from the concentration unit 20 and purifying it with nucleic acid 16. have. The refining unit 30 includes a conical chamber shape, two injection ports and two discharge ports.

일 실시예에 따른 정제부(30)는, 밸브연결부(40)와 연결되는 정제하우징부(31)와, 정제하우징부(31)의 내측에 위치하며 농축된 병원체(12)에서 핵산(16)을 정제하여 추출하는 공간을 형성하는 정제공간부(32)와, 일측은 정제공간부(32)와 연통되며 타측은 정제하우징부(31)의 외측과 연통되고 정제공간부(32)로 정제시약이 공급되는 통로를 형성하는 투입부(33)와, 정제공간부(32)와 정제하우징부(31)의 외측을 연결하며 정제된 핵산(16)을 배출시키는 통로를 형성하는 제1배출부(34) 및 정제공간부(32)와 정제하우징부(31)의 외측을 연결하며 정제된 핵산(16) 이외의 물질을 배출시키는 통로를 형성하는 제2배출부(35)를 포함한다.The purification unit 30 according to an embodiment includes a purification housing unit 31 connected to the valve connection unit 40, and a nucleic acid 16 located inside the purification housing unit 31 and concentrated in the pathogen 12 The purification space part 32 to form a space for purifying and extracting the tablet space part 32, one side communicates with the tablet space part 32, and the other side communicates with the outside of the tablet housing part 31, The input part 33 forming the supply passage, and the first discharge part connecting the outside of the purification space part 32 and the purification housing part 31 to form a passage for discharging the purified nucleic acid 16 ( 34) and a second discharge part 35 that connects the purification space part 32 to the outside of the purification housing part 31 and forms a passage for discharging substances other than the purified nucleic acid 16.

정제공간부(32)는, 상측은 넓고 하측은 좁은 단면적을 구비한 원추 형상의 내측공간을 정제하우징부(31)의 내측에 형성한다.The tablet space unit 32 forms a conical inner space having a wide upper side and a narrow cross-sectional area at the lower side of the tablet housing unit 31.

또한 정제부(30)는, 정제하우징부(31)의 하측에 위치하며 자기력을 공급하는 정제자력부(36)를 더 포함한다. 정제자력부(36)는 영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 하며, 정제공간부(32)와 마주하는 정제하우징부(31)의 하측에 고정되거나 착탈 가능하게 설치될 수 있다.In addition, the refining unit 30 further includes a refining magnetic force unit 36 that is located under the tablet housing unit 31 and supplies magnetic force. The magnetic purification unit 36 is characterized in that it is a permanent magnet or an electromagnet, and may be fixed or detachably installed under the tablet housing unit 31 facing the tablet space unit 32.

밸브연결부(40)는 농축부(20)와 정제부(30)를 연결하며, 농축부(20)에서 배출되는 병원체(12)와 분리된 시료(14) 및 농축된 병원체(12)의 이동경로를 서로 다른 방향으로 안내하는 기술사상 안에서 다양한 변형이 가능하다.The valve connection part 40 connects the concentration part 20 and the purification part 30, and the path of the pathogen 12 discharged from the concentration part 20 and the separated sample 14 and the concentrated pathogen 12 Various transformations are possible within the technical idea that guides in different directions.

일 실시예에 따른 밸브연결부(40)는, 농축부(20)와 정제부(30)를 연결하는 연결하우징(41)과, 연결하우징(41)의 내측에 위치하며 농축부(20)에서 배출되는 병원체(12)를 정제부(30)를 향한 방향으로 안내하는 제1관로(42)와, 제1관로(42)에서 분기되어 연결하우징(41)의 외측과 연통되는 제2관로(43)와, 제1관로(42)와 제2관로(43)가 연결되는 분기부(46)에서 연장되어 정제공간부(32)로 연장되는 제3관로(44) 및 분기부(46)에 설치되며 제2관로(43) 또는 제3관로(44)로 유체의 이동방향을 제어하는 밸브부(50)를 포함한다.The valve connection part 40 according to an embodiment is located inside the connection housing 41 connecting the concentration part 20 and the purification part 30 and is discharged from the concentration part 20 The first conduit 42 for guiding the pathogen 12 to be directed toward the purification unit 30, and the second conduit 43 which is branched from the first conduit 42 and communicates with the outside of the connecting housing 41 Wow, it is installed in the third pipe 44 and the branch 46 extending from the branch 46 to which the first pipe 42 and the second pipe 43 are connected to the refining space 32, It includes a valve part 50 for controlling the direction of fluid movement to the second pipe 43 or the third pipe 44.

제1관로(42)의 일측은 안내관로부(24)의 제2곡선관로(27)와 연결되며 제1관로(42)의 타측은 분기부(46)에 연결된다. 제3관로(44)의 일측은 분기부(46)에 연결되며 제3관로(44)의 타측은 정제공간부(32)에 연결된다.One side of the first pipe 42 is connected to the second curved pipe 27 of the guide pipe 24 and the other side of the first pipe 42 is connected to the branch 46. One side of the third conduit 44 is connected to the branch part 46 and the other side of the third conduit 44 is connected to the refining space part 32.

밸브부(50)는 연결하우징(41)의 외측으로 이동되거나, 연결하우징(41)의 내측으로 이동되는 동작에 의해 제1관로(42)와 연결된 유로의 방향이 바뀐다. 농축부(20)의 농축과정 중에는 불순물을 배출하는 제2관로(43)와 제1관로(42)를 연결시키므로 분자진단 저해인자인 불순물을 핵산 추출장치(1)의 외측으로 배출시킨다. 농축된 병원체(12)가 정제부(30)로 이송될 때는, 밸브부(50)가 수평방향으로 이동되어 제1관로(42)와 제3관로(44)를 연결시키므로 농축된 병원체(12)가 정제부(30)로 이동된다.The valve unit 50 changes the direction of the flow path connected to the first conduit 42 by moving to the outside of the connection housing 41 or moving to the inside of the connection housing 41. During the concentrating process of the concentrator 20, since the second conduit 43 and the first conduit 42 are connected to discharge impurities, impurities, which are molecular diagnostic inhibitors, are discharged to the outside of the nucleic acid extraction apparatus 1. When the concentrated pathogen 12 is transferred to the purification unit 30, the valve unit 50 is moved in the horizontal direction to connect the first pipe 42 and the third pipe 44 to the concentrated pathogen 12. Is moved to the purification unit 30.

일 실시예에 따른 밸브부(50)는, 연결하우징(41)에 삽입되어 분기부(46)에 위치하며 슬라이드 이동이 가능하게 설치되는 밸브몸체(51) 및 밸브몸체(51)를 관통하며 유체가 이동되는 유로를 형성하는 밸브관로부(52)를 포함한다.The valve unit 50 according to an embodiment passes through the valve body 51 and the valve body 51, which is inserted into the connection housing 41, is located at the branch part 46, and is installed to be slidably moved. It includes a valve pipe portion 52 forming a flow path through which the movement is.

이러한 밸브관로부(52)는, 밸브몸체(51)를 관통하며 제1관로(42)와 제2관로(43)를 연결하는 제1밸브관로(53) 및 제1밸브관로(53)와 이격된 위치에 설치되며 제1관로(42)와 제3관로(44)를 연결하는 제2밸브관로(54)를 포함한다. 제1밸브관로(53)는 "ㄴ"자 형상의 관로이며, 제2밸브관로(54)는 일자 형상의 관로이다.Such a valve conduit 52 is spaced apart from the first valve conduit 53 and the first valve conduit 53 that penetrates the valve body 51 and connects the first conduit 42 and the second conduit 43 It is installed in the position and includes a second valve pipe 54 connecting the first pipe 42 and the third pipe 44. The first valve conduit 53 is a “b”-shaped conduit, and the second valve conduit 54 is a straight conduit.

제1밸브관로(53)와 제2밸브관로(54)는 밸브몸체(51)의 길이방향을 따라 이격된 상태로 설치되므로, 밸브몸체(51)의 슬라이드 이동에 의해 제1밸브관로(53) 또는 제2밸브관로(54)가 제1관로(42)에 연결되어 유체의 이동방향을 제어할 수 있다. 또한 다른 실시예에 따른 밸브부(50)로 솔레노이드 밸브를 포함하여 다양한 종류의 밸브가 사용될 수 있음은 물론이다.Since the first valve conduit 53 and the second valve conduit 54 are installed in a state spaced apart along the longitudinal direction of the valve body 51, the first valve conduit 53 is moved by the sliding movement of the valve body 51. Alternatively, the second valve conduit 54 is connected to the first conduit 42 to control the direction of fluid movement. In addition, it goes without saying that various types of valves including a solenoid valve may be used as the valve unit 50 according to another exemplary embodiment.

본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치(1)를 통해 채취된 시료(14) 내에 존재하는 모든 병원체(12)들을 농축한 후 핵산(16)을 정제하는 과정을 통해 모든 병원체(12)를 진단검사에 활용이 가능하므로 검출 민감도를 획기적으로 개선할 수 있다.After concentrating all the pathogens 12 present in the sample 14 collected through the nucleic acid extraction device 1 according to an embodiment of the present invention, all pathogens 12 are removed by purifying the nucleic acid 16. Since it can be used for diagnostic tests, detection sensitivity can be improved dramatically.

도 14에 도시된 바와 같이, 핵산 추출장치(1)로 공급되는 시료(14)의 속도가 5 mL/min, 10 mL/min의 유량에서도 80%이상의 입자 포집 효율을 확인할 수 있으므로, 농축부(20)에서 단시간 내에 대용량 시료(14)를 처리할 수 있음을 알 수 있다.As shown in Fig. 14, since the speed of the sample 14 supplied to the nucleic acid extraction device 1 can be confirmed at a flow rate of 5 mL/min and 10 mL/min, the particle collection efficiency of 80% or more can be confirmed, In 20), it can be seen that the large-capacity sample 14 can be processed within a short time.

도 15와 도 16은 대장균 O157:H7균을 1mL 전혈 내 spike하여, 병원체(12)의 농도에 따라 본 장치를 통한 전처리 후, qPCR을 통해 검출민감도를 확인하고, ThermoFisher 그리고 Bioneer에서 판매중인 전처리 kit 제품과의 성능비교를 진행한 결과이다.15 and 16 show that E. coli O157:H7 is spiked into 1 mL of whole blood, and after pretreatment through the device according to the concentration of the pathogen 12, detection sensitivity is confirmed through qPCR, and pretreatment kits sold by ThermoFisher and Bioneer This is the result of comparing the performance with the product.

도 15는 전혈 1mL 내 대장균 O157:H7 농도에 따른 병원체(12) 농축 및 핵산정제 후 qPCR을 통한 검출민감도를 확인한 결과이다. 그리고 도 16은 전혈 1 mL 내 대장균 O157:H7균을 이용한 상용 제품 성능 테스트를 표로 도시한 결과이다.15 is a result of confirming the sensitivity of detection through qPCR after concentration of the pathogen 12 and purification of nucleic acids according to the concentration of E. coli O157:H7 in 1 mL of whole blood. And Figure 16 is a table showing the results of a commercial product performance test using E. coli O157:H7 bacteria in 1 mL of whole blood.

도 15와 도 16에 도시된 바와 같이, 기존 상용제품의 경우 핵산(16)증폭검사 후 1000CFU에서도 검출이 불가능한 것을 확인하였으며, 본 발명에 의한 핵산 추출장치(1)에서는 전혈 내 1mL에서 100 CFU까지 검출민감도 개선이 가능함을 알 수 있다.As shown in Figs. 15 and 16, in the case of the existing commercial product, it was confirmed that detection was impossible even at 1000 CFU after the nucleic acid 16 amplification test, and in the nucleic acid extracting apparatus 1 according to the present invention, from 1 mL to 100 CFU in whole blood It can be seen that detection sensitivity can be improved.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출장치(1) 및 핵산(16) 추출방법의 작동상태를 상세히 설명한다.Hereinafter, operating states of the nucleic acid extraction apparatus 1 and the nucleic acid 16 extraction method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산(16) 추출방법을 도시한 순서도이다.17 is a flow chart showing a method for extracting nucleic acid 16 according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산(16) 추출방법은, 병원체(12)를 포함한 시료(14)에 항체(18)가 고정된 자성나노입자(10)를 혼합하는 준비단계를 갖는다.(S10)1 to 17, the nucleic acid 16 extraction method according to an embodiment of the present invention includes magnetic nanoparticles 10 in which the antibody 18 is immobilized on a sample 14 containing a pathogen 12. ) Has a preparatory step of mixing. (S10)

핵산(16)의 농축 및 분리를 위해서, 자성나노입자(10)의 표면에 항체(18)를 결합시킨 항체(18)-자성나노입자(10)를 합성 후 병원체(12)가 들어있는 시료(14)와 혼합한다. 이 때 시료(14) 내의 병원체(12)들은 자성나노입자(10)의 표면의 항체(18)에 결합된다. 그리고 밸브부(50)의 제1밸브관로(53)가 제1관로(42)와 제2관로(43)에 연결되도록 밸브부(50)를 이동시킨다.In order to concentrate and separate the nucleic acid 16, a sample containing a pathogen 12 after synthesizing the antibody 18-magnetic nanoparticles 10 with the antibody 18 bound to the surface of the magnetic nanoparticles 10 ( 14) and mix. At this time, the pathogens 12 in the sample 14 are bound to the antibody 18 on the surface of the magnetic nanoparticles 10. In addition, the valve unit 50 is moved so that the first valve conduit 53 of the valve unit 50 is connected to the first conduit 42 and the second conduit 43.

그리고 병원체(12)를 포함한 시료(14)를 농축부(20)로 공급하는 공급단계를 갖는다.(S20) 농축부(20)의 유입관로(25)를 통해 병원체(12)를 포함한 시료(14)가 공급된다. 농축부(20)의 안내관로부(24)에 병원체(12)를 포함한 시료(14)를 공급하며, 이때 튜빙펌프를 이용하여 시료(14)를 공급한다.And it has a supply step of supplying the sample 14 containing the pathogen 12 to the concentration unit 20. (S20) The sample 14 containing the pathogen 12 through the inlet pipe 25 of the concentration unit 20 ) Is supplied. The sample 14 including the pathogen 12 is supplied to the guide pipe 24 of the concentration unit 20, and at this time, the sample 14 is supplied using a tubing pump.

그리고 농축부(20)의 자력공급부(23)에서 발생된 자기력에 의해 병원체(12)와 자성나노입자(10)가 시료(14)에서 분리되어 농축되는 농축단계를 갖는다.(S30) 영구자석이 위치한 자력공급부(23)의 외측을 지나가는 시료(14)에서 자성나노입자(10)가 자력공급부(23)와 마주하는 안내관로부(24)의 내측에 농축된다.In addition, the pathogen 12 and the magnetic nanoparticles 10 are separated from the sample 14 and concentrated by the magnetic force generated in the magnetic force supply unit 23 of the concentration unit 20. (S30) A permanent magnet is In the sample 14 passing outside of the magnetic force supply unit 23 located, the magnetic nanoparticles 10 are concentrated inside the guide pipe portion 24 facing the magnetic force supply unit 23.

병원체(12)를 포함한 시료(14)는 5 mL/min의 조건으로 공급되며, 나선구조 채널인 안내관로부(24)를 따라 이동되는 시료(14)에서 병원체(12)와 결합된 자성나노입자(10)가 제1곡선관로(26) 또는 제2곡선관로(27)에 적층되어 병원체(12)의 농축과정이 진행된다.The sample 14 containing the pathogen 12 is supplied under the condition of 5 mL/min, and the magnetic nanoparticles bound to the pathogen 12 in the sample 14 moving along the guide tube part 24 which is a spiral structure channel (10) is stacked on the first curved pipe 26 or the second curved pipe 27 so that the pathogen 12 is concentrated.

이러한 농축단계에서 병원체(12)와 분리된 시료(14)는 밸브연결부(40)를 통해 밸브연결부(40)의 외측으로 배출된다. 이때 밸브연결부(40)의 밸브부(50)에 구비된 제1밸브관로(53)는 제1관로(42)와 제2관로(43)를 연결시키므로, 병원체(12)와 분리된 시료(14)가 정제부(30)를 향한 방향으로 이동됨을 차단하고 분자진단 저해요소들을 핵산 추출장치(1)의 외측으로 배출시킨다.In this concentration step, the sample 14 separated from the pathogen 12 is discharged to the outside of the valve connection part 40 through the valve connection part 40. At this time, since the first valve pipe 53 provided in the valve part 50 of the valve connection part 40 connects the first pipe 42 and the second pipe 43, the sample 14 separated from the pathogen 12 ) Is prevented from moving in the direction toward the purification unit 30, and molecular diagnosis inhibiting elements are discharged to the outside of the nucleic acid extraction device 1.

그리고 자력공급부(23)에서 발생된 자기력을 차단하고 정제부(30)에 정제자력부(36)를 설치한 후 농축된 병원체(12)를 정제부(30)로 이송시키는 이송단계를 갖는다.(S40)In addition, after blocking the magnetic force generated in the magnetic force supply unit 23, installing the purification magnetic force unit 36 in the purification unit 30, the concentrated pathogen 12 is transferred to the purification unit 30. S40)

농축부(20)에 고정된 자석인 자력공급부(23)를 제거하거나, 전자석인 자력공급부(23)의 동작을 정지시키므로 자성나노입자(10)와 병원체(12)는 이동이 가능한 상태가 된다. 그리고 1mL의 인산완충식염수(phosphate buffered saline;PBS)를 이용하여 농축된 병원체(12)와 자성나노입자(10)를 정제부(30)를 향한 방향으로 이동시킨다.The magnetic force supply unit 23, which is a magnet fixed to the concentration unit 20, is removed, or the operation of the magnetic force supply unit 23, which is an electromagnet, is stopped, so that the magnetic nanoparticles 10 and the pathogen 12 can move. Then, the pathogen 12 and the magnetic nanoparticles 10 concentrated using 1 mL of phosphate buffered saline (PBS) are moved in the direction toward the purification unit 30.

이때 밸브연결부(40)의 밸브부(50)에 구비된 제2밸브관로(54)는 제1관로(42)와 제3관로(44)를 연결시키므로 자성나노입자(10)와 병원체(12)는 정제공간부(32)의 내측으로 이동된다. 그리고 정제부(30)의 중앙 하측에는 자기력을 공급하는 정제자력부(36)가 설치되므로 농축된 병원체(12)와 자성나노입자(10)는 정제공간부(32)의 중앙에 모이게 된다.At this time, since the second valve pipe 54 provided in the valve part 50 of the valve connection part 40 connects the first pipe 42 and the third pipe 44, the magnetic nanoparticles 10 and the pathogen 12 Is moved to the inside of the purification space 32. In addition, since the magnetic purification unit 36 for supplying magnetic force is installed below the center of the purification unit 30, the concentrated pathogen 12 and the magnetic nanoparticles 10 are collected in the center of the purification space unit 32.

PBS는 phosphate buffer로 생물학 관련 실험에서 가장 많이 쓰이는 buffer이며 완충용액으로 사용된다. 완충용액은 외부로부터 어느 정도의 산 또는 염기를 가해도 그것들의 영향을 받지 않고, 수소이온농도를 일정하게 유지하려고 하는 용액이다.PBS is a phosphate buffer, which is the most used buffer in biology-related experiments and is used as a buffer solution. A buffer solution is a solution that tries to maintain a constant hydrogen ion concentration without being affected by the addition of a certain amount of acid or base from the outside.

또한 이송단계는, 농축부(20)에서 자기력의 공급을 차단한 후 워싱액을 공급하여 정제부(30)로 농축된 병원체(12)를 이송시키는 기술사상 안에서 인산완충식염수 외에 다른 용액을 사용할 수도 있다.In addition, in the transfer step, a solution other than phosphate buffered saline may be used within the technical idea of transferring the concentrated pathogen 12 to the purification unit 30 by supplying a washing solution after blocking the supply of magnetic force in the concentrating unit 20. have.

그리고 정제부(30)로 이송된 병원체(12)에서 핵산(16)을 추출하는 추출단계를 갖는다.(S50) 정제부(30)의 투입부(33)를 통해 100μL의 Lysis buffer와 100μL의 Binding buffer를 공급한다.In addition, there is an extraction step of extracting the nucleic acid 16 from the pathogen 12 transferred to the purification unit 30. (S50) 100 μL of lysis buffer and 100 μL of binding through the input unit 33 of the purification unit 30 Supply buffer.

Lysis buffer는 세포 화합물을 분석하는 분자 생물학 실험에 사용하기 위해 개방형 세포를 파괴할 때 사용되는 완충액이다. 대부분의 용해 완충액은 용해물의 산도 및 삼투압을 조절하기 위해 염을 함유한다. 때로는 세제(예: Triton X-100 또는 SDS)를 첨가하여 막 구조를 해체 할 수도 있으며, 이러한 용해 완충액은 동물과 식물의 조직 세포 모두에서 사용할 수 있다. Lysis buffer는 자성나노입자(10)에 결합된 병원체(12)를 용해하여 핵산(16)을 분리하기 위해 사용된다.Lysis buffer is a buffer used to destroy open cells for use in molecular biology experiments to analyze cellular compounds. Most lysis buffers contain salts to control the acidity and osmotic pressure of the lysate. Sometimes detergents (such as Triton X-100 or SDS) can be added to disintegrate the membrane structure, and this lysis buffer can be used in both animal and plant tissue cells. Lysis buffer is used to separate the nucleic acid 16 by dissolving the pathogen 12 bound to the magnetic nanoparticles 10.

Binding buffer는 이후 정제공간부(32)에 공급될 자성실리카입자(19)와 핵산(16)이 결합할 수 있도록 하는 버퍼기능을 한다.The binding buffer functions as a buffer to allow the magnetic silica particles 19 to be supplied to the purification space 32 and the nucleic acids 16 to bind.

그리고 주입부를 통해 10μL의 Proteinase K와 5μL의 RNase A를 주입한다. Proteinase K는 핵산(16)의 정제 효율을 높이기 위한 시약으로 단백질 분해효소이다. Proteinase K는 DNA에 붙어있는 histone 단백질을 제거하는 역할을 한다. DNA에는 히스톤 단백질이 붙어 있어서 안정성을 유지한다. 그래서 Proteinase K를 넣어주면 DNA를 뽑을때 Purity가 떨어지는 것이다.Then, 10 μL of Proteinase K and 5 μL of RNase A are injected through the injection unit. Proteinase K is a proteolytic enzyme as a reagent to increase the purification efficiency of nucleic acid (16). Proteinase K is responsible for removing the histone protein attached to DNA. DNA has a histone protein attached to it to maintain stability. So, if Proteinase K is added, purity drops when DNA is extracted.

RNase(리보 핵산 분해 효소)는 RNA를 자르는데 사용되는 효소이다. DNA정제에 RNase가 쓰이는 이유는 보통 DNA를 뽑으면 RNA도 같은 원리로 뽑혀져 나오며, 필요한 것은 DNA이므로 필요없는 RNA를 잘라서 없애기 위해서 RNase를 공급하므로 순수한 DNA를 얻을 수 있다.RNase (ribonuclease) is an enzyme used to cut RNA. The reason why RNase is used for DNA purification is that when DNA is extracted, RNA is usually extracted using the same principle, and since DNA is required, RNase is supplied to cut and remove unnecessary RNA, so pure DNA can be obtained.

그리고 상온에서 2분간 온도를 일정하게 유지하며 incubation을 한 후 25μL의 자성실리카입자(19)와 200μL의 아이소프로판올(isopropanol)을 기기에 주입한 후 5분 간 vortex를 진행한다. After incubation at room temperature for 2 minutes at a constant temperature, 25 μL of magnetic silica particles 19 and 200 μL of isopropanol are injected into the device, followed by vortexing for 5 minutes.

이 과정으로 농축된 병원체(12)를 용해시켜 핵산(16)이 추출되며 추출된 핵산(16)은 양이온가교(cation bridge)(17)로 인해 자성실리카입자(19)와 정전기적 결합 형태로 결합한다. 양이온가교(17)는 양이온을 띠며, 자성실리카입자(19)와 핵산(16)은 음이온을 띠므로 양이온가교(17)의 양측에 자성실리카 입자와 핵산(16)이 결합된다.Nucleic acid (16) is extracted by dissolving the concentrated pathogen (12) in this process, and the extracted nucleic acid (16) is combined with magnetic silica particles (19) in an electrostatic bond form due to cation bridge (17). do. Since the cation crosslinking 17 has a cation and the magnetic silica particles 19 and the nucleic acid 16 have anions, the magnetic silica particles and the nucleic acid 16 are bonded to both sides of the cation crosslinking 17.

아이소프로판올은 프로판올의 이성질체인 지방족 포화알코올이다. vortex를 하는 이유는 DNA 정제를 위해 공급된 물질과 효과가 잘 섞기 위해서 시행한다.Isopropanol is an aliphatic saturated alcohol that is an isomer of propanol. The reason for vortexing is to mix the effect well with the material supplied for DNA purification.

아이소프로판올과 에탄올(ethanol)은 동일한 알콜류로서, 염(salt)으로 인해서 중화된 DNA의 침전효율을 증가시키기 위해 사용된다.Isopropanol and ethanol are the same alcohols, and are used to increase the precipitation efficiency of DNA neutralized by salt.

그리고 정제부(30) 하측에 부착된 정제자력부(36)를 제거한 후 투입부(33)와 제1배출부(34)와 제2배출부(35)의 관로를 막은 후 5분간 vortex를 진행한다.And after removing the magnetic purification unit 36 attached to the lower side of the purification unit 30, the pipeline between the input unit 33, the first discharge unit 34, and the second discharge unit 35 is closed, and then vortex is performed for 5 minutes. do.

그리고 불순물을 배출하기 위한 제1배출부(34)를 오픈하고 약제를 공급하기 위한 투입부(33)도 오프하며, 정제부(30) 하측으로 정제자력부(36)를 이동시킨다.In addition, the first discharge unit 34 for discharging impurities is opened, the input unit 33 for supplying the drug is also turned off, and the magnetic purification unit 36 is moved below the purification unit 30.

그리고 추출된 핵산(16)을 정제하는 정제단계를 갖는다.(S60) 투입부(33)를 통해 350μL의 워싱 버퍼를 주입하는 과정을 3번 반복하며 정제공간부(32)에 있는 불순물은 제1배출부(34)를 통해 모두 배출된다. 그리고 정제공간부(32)에 있는 내부유체를 제거하는 동작을 3번 반복한다.In addition, a purification step of purifying the extracted nucleic acid 16 is performed. (S60) The process of injecting 350 μL of washing buffer through the input unit 33 is repeated three times, and the impurities in the purification space unit 32 are first All is discharged through the discharge unit 34. Then, the operation of removing the internal fluid in the purification space 32 is repeated three times.

그리고 주입부를 통해 정제공간부(32)로 100μL의 용출 완충액(elution buffer)을 공급하며, 투입부(33)와 제1배출부(34)와 제2배출부(35)는 차단하고 정제부(30) 하측에 있는 정제자력부(36)를 정제하우징부(31)와 떨어진 곳으로 이동시킨다.In addition, 100 μL of an elution buffer is supplied to the purification space 32 through the injection unit, and the input unit 33, the first discharge unit 34 and the second discharge unit 35 are blocked, and the purification unit ( 30) Move the magnetic refining part 36 at the lower side to a place away from the refining housing part 31.

그리고 히터로 65℃의 온도로 5분간 정제공간부(32)를 가열한 후, 핵산(16)을 자성실리카입자(19)로부터 분리시킨다. 분리한 액상 시료(14)를 얻게 되면 제2배출부(35)를 통해 정제부(30)의 외측으로 배출시킨다.Then, after heating the purification space 32 for 5 minutes at a temperature of 65° C. with a heater, the nucleic acid 16 is separated from the magnetic silica particles 19. When the separated liquid sample 14 is obtained, it is discharged to the outside of the purification unit 30 through the second discharge unit 35.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 대용량 시료(14) 내에 존재하는 낮은 농도의 병원체(12)를 자성을 이용하여 시료(14)에서 신속하게 분리한 후 농축하여 정제부(30)에서 핵산(16)을 정제하여 분리할 수 있으므로 진단검사에 소요되는 비용과 시간을 절약할 수 있다. 또한 시료(14)에서 병원체(12)를 분리하여 농축하는 장치와, 농축된 병원체(12)에서 핵산(16)을 정제하여 추출하는 장치가 일체형으로 이루어져서 검출속도를 향상시킬 수 있으며, 모든 병원체(12)를 진단검사에 이용하므로 검출민감도를 크게 개선시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the low concentration pathogen 12 present in the large-capacity sample 14 is rapidly separated from the sample 14 using magnetic and then concentrated, and then the nucleic acid 16 in the purification unit 30 ) Can be purified and separated, saving cost and time required for diagnostic tests. In addition, a device for separating and concentrating the pathogen 12 from the sample 14 and a device for purifying and extracting the nucleic acid 16 from the concentrated pathogen 12 are integrated, so that the detection speed can be improved, and all pathogens ( 12) is used for diagnostic tests, so detection sensitivity can be greatly improved.

그리고 본 발명은 병원체(12)를 포함한 시료(14)가 안내관로부(24)를 따라 자력공급부(23)의 주변을 이동할 때 자기력의 영향을 계속 받으며 병원체(12)가 농축될 수 있도록 설계되므로, 자성나노입자(10)와 결합된 시료(14)가 5 mL/min 이상의 빠른 유량에서도 90% 이상 병원체(12)를 분리할 수 있다.In addition, the present invention is designed so that the pathogen 12 can be concentrated while the sample 14 containing the pathogen 12 moves around the magnetic force supply unit 23 along the guide duct 24 and is continuously affected by the magnetic force. , The sample 14 combined with the magnetic nanoparticles 10 can separate the pathogens 12 by 90% or more even at a rapid flow rate of 5 mL/min or more.

또한 농축부(20)와 정제부(30)의 이원화 구조를 통해 병원체(12)가 분리된 시료(14)와 불순물이 정제부(30)로 이동되지 않고 밸브연결부(40)를 통해 외측으로 배출되므로, 핵산정제에 사용되는 자성실리카입자(19) 표면이 임상검체에 오염이 되어 정제 효율이 감소됨을 방지할 수 있다. 그리고 농축된 병원체(12)를 정제부(30)로 이송한 후 병원체(12)에서 바로 핵산(16)을 분리하여 정제하므로 핵산증폭기법의 검출 민감도를 크게 개선할 수 있다.In addition, the sample 14 from which the pathogen 12 is separated and impurities are not moved to the purification unit 30 through the binary structure of the concentration unit 20 and the purification unit 30, but are discharged to the outside through the valve connection unit 40. Therefore, it is possible to prevent a decrease in purification efficiency due to contamination of the surface of the magnetic silica particles 19 used for nucleic acid purification on a clinical specimen. In addition, since the concentrated pathogen 12 is transferred to the purification unit 30 and then the nucleic acid 16 is directly separated from the pathogen 12 and purified, the detection sensitivity of the nucleic acid amplification method can be greatly improved.

또한 병원체(12) 농축 및 핵산정제를 단일 장치에서 할 수 있으며, 대용량 시료(14)에서 단시간 내에 병원체(12)를 분리 및 농축하여 분자진단 저해요소를 제거할 수 있으며, 핵산(16)의 정제 과정을 통해 기존 상용 제품에 비해 핵산증폭기법의 검출 민감도를 100배 이상 상승시켜 검사의 정확도를 향상시킬 수 있다.In addition, pathogens (12) can be concentrated and nucleic acid purification can be performed in a single device, and pathogens (12) can be separated and concentrated in a short time from large-capacity samples (14) to remove molecular diagnostic inhibitors, and nucleic acids (16) can be purified. Through the process, the detection sensitivity of the nucleic acid amplification method can be increased by more than 100 times compared to conventional commercial products, thereby improving the accuracy of the test.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.

1: 핵산 추출장치 10: 자성나노입자
12: 병원체 14: 시료
16: 핵산 17: 양이온가교
18: 항체 19: 자성실리카입자
20: 농축부 21: 하우징부
22: 장착홈부 23: 자력공급부
24: 안내관로부 25: 유입관로
26: 제1곡선관로 27: 제2곡선관로
28: 연결관로 30: 정제부
31: 정제하우징부 32: 정제공간부
33: 투입부 34: 제1배출부
35: 제2배출부 36: 정제자력부
40: 밸브연결부 41: 연결하우징
42: 제1관로 43: 제2관로
44: 제3관로 46: 분기부
50: 밸브부 51: 밸브몸체
52: 밸브관로부 53: 제1밸브관로
54: 제2밸브관로 S10: 준비단계
S20: 공급단계 S30: 농축단계
S40: 이송단계 S50: 추출단계
S60: 정제단계1: nucleic acid extraction device 10: magnetic nanoparticles
12: pathogen 14: sample
16: nucleic acid 17: cation crosslinking
18: antibody 19: magnetic silica particles
20: concentrated part 21: housing part
22: mounting groove 23: magnetic power supply
24: guide pipe section 25: inlet pipe
26: first curved pipe 27: second curved pipe
28: connecting pipe 30: refinery
31: tablet housing portion 32: tablet space portion
33: input unit 34: first discharge unit
35: second discharge unit 36: magnetic refining unit
40: valve connection 41: connection housing
42: first pipeline 43: second pipeline
44: third channel 46: branch
50: valve part 51: valve body
52: valve pipe part 53: first valve pipe
54: second valve pipe S10: preparation step
S20: supply step S30: concentration step
S40: transfer step S50: extraction step
S60: purification step

Claims (16)

자성나노입자와 병원체를 포함한 시료의 이동을 안내하는 관로를 구비하며, 자기력에 의해 병원체를 시료에서 분리하여 농축시키는 농축부;
상기 농축부와 마주하는 위치에 설치되며, 상기 농축부에서 농축된 병원체를 전달받아 핵산으로 정제하는 정제부; 및
상기 농축부와 상기 정제부를 연결하며, 상기 농축부에서 배출되는 병원체와 분리된 시료 및 농축된 병원체의 이동경로를 서로 다른 방향으로 안내하는 밸브연결부를 포함하고,
상기 밸브연결부는,
상기 농축부와 상기 정제부를 연결하는 연결하우징;
상기 연결하우징의 내측에 위치하며, 상기 농축부에서 배출되는 병원체를 상기 정제부를 향한 방향으로 안내하는 제1관로;
상기 제1관로에서 분기되어 상기 연결하우징의 외측과 연통되는 제2관로;
상기 제1관로와 상기 제2관로가 연결되는 분기부에서 연장되어 상기 정제부로 연장되는 제3관로; 및
상기 분기부에 설치되며, 상기 제2관로 또는 상기 제3관로로 유체의 이동방향을 제어하는 밸브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
A concentrating unit having a conduit for guiding the movement of a sample including magnetic nanoparticles and pathogens, and separating and concentrating the pathogen from the sample by magnetic force;
A purification unit installed at a position facing the concentration unit and receiving the pathogen concentrated from the concentration unit and purifying the nucleic acid; And
And a valve connecting portion connecting the concentration unit and the purification unit, and guiding the paths of the sample and the concentrated pathogens separated from the pathogen discharged from the concentration unit in different directions,
The valve connection part,
A connection housing connecting the concentration unit and the purification unit;
A first pipe located inside the connecting housing and guiding pathogens discharged from the concentrating unit toward the purification unit;
A second conduit branched from the first conduit and communicated with the outside of the connecting housing;
A third conduit extending from a branch part connecting the first conduit and the second conduit to the refining part; And
And a valve part installed in the branch part and controlling a direction of movement of the fluid to the second pipe or the third pipe.
 제 1 항에 있어서, 상기 농축부는,
장착홈부를 구비하는 하우징부;
상기 장착홈부에 삽입되며 자기력을 발생시키는 자력공급부; 및
상기 자력공급부와 마주하는 상기 하우징부의 내측에 설치되며, 상기 자성나노입자와 병원체를 포함한 시료를 공급받아 상기 밸브연결부로 안내하는 안내관로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
The method of claim 1, wherein the concentration unit,
A housing portion having a mounting groove;
A magnetic force supply unit inserted into the mounting groove and generating a magnetic force; And
A nucleic acid extracting apparatus comprising: a guide pipe portion installed inside the housing portion facing the magnetic force supply portion and configured to receive a sample including the magnetic nanoparticles and pathogens and guide the sample to the valve connection portion.
 제 2 항에 있어서, 상기 자력공급부는,
영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
The method of claim 2, wherein the magnetic force supply unit,
Nucleic acid extraction apparatus, characterized in that the permanent magnet or electromagnet.
 제 2 항에 있어서, 상기 자력공급부는,
상기 하우징부와 상기 정제부에 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
The method of claim 2, wherein the magnetic force supply unit,
A nucleic acid extraction apparatus, characterized in that it is detachably installed in the housing part and the purification part.
 제 2 항에 있어서,
상기 자력공급부는 원기둥 형상으로 이루어지며, 상기 안내관로부는 상기 자력공급부와 같은 곡률을 이루며 곡선 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
The method of claim 2,
The magnetic force supply unit is formed in a cylindrical shape, and the guide pipe section has the same curvature as the magnetic force supply unit and is installed in a curved direction.
 제 2 항에 있어서, 상기 안내관로부는,
일측은 상기 하우징부의 외측과 연통되며 타측은 상기 하우징부의 내측으로 연장되는 유입관로;
상기 유입관로에 연결되며, 상기 자력공급부의 일측을 감싸는 형상으로 굽어지게 관로가 설치되는 제1곡선관로;
상기 자력공급부의 타측을 감싸는 형상으로 굽어지게 관로가 설치되며 상기 밸브연결부와 연결되는 제2곡선관로; 및
상기 하우징부의 내측에 위치하며 상기 제1곡선관로와 상기 제2곡선관로를 연결하는 연결관로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
The method of claim 2, wherein the guide pipe section,
One side is in communication with the outer side of the housing and the other side is an inlet pipe extending into the housing unit;
A first curved pipe connected to the inlet pipe and having a pipe curved in a shape surrounding one side of the magnetic force supply portion;
A second curved pipe connected to the valve connection portion and installed to be bent in a shape surrounding the other side of the magnetic force supply unit; And
A nucleic acid extracting apparatus comprising: a connection pipe positioned inside the housing and connecting the first curved pipe and the second curved pipe.
 제 1 항에 있어서, 상기 정제부는,
상기 밸브연결부와 연결되는 정제하우징부;
상기 정제하우징부의 내측에 위치하며, 농축된 병원체에서 핵산을 정제하여 추출하는 공간을 형성하는 정제공간부;
일측은 상기 정제공간부와 연통되며 타측은 상기 정제하우징부의 외측과 연통되고, 상기 정제공간부로 정제시약이 공급되는 통로를 형성하는 투입부;
상기 정제공간부와 상기 정제하우징부의 외측을 연결하며, 정제된 핵산을 배출시키는 통로를 형성하는 제1배출부; 및
상기 정제공간부와 상기 정제하우징부의 외측을 연결하며, 정제된 핵산 이외의 물질을 배출시키는 통로를 형성하는 제2배출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
The method of claim 1, wherein the purification unit,
A tablet housing part connected to the valve connection part;
A purification space unit located inside the purification housing unit and forming a space for purifying and extracting nucleic acids from concentrated pathogens;
One side is in communication with the tablet space part, the other side is in communication with the outside of the tablet housing part, and an input part forming a passage through which a tablet reagent is supplied to the tablet space part;
A first discharge part connecting the purification space part to the outside of the purification housing part and forming a passage for discharging the purified nucleic acid; And
And a second discharge part connecting the purification space part to the outside of the purification housing part and forming a passage for discharging substances other than the purified nucleic acid.
 제 7 항에 있어서, 상기 정제공간부는,
상측은 넓고 하측은 좁은 단면적을 구비한 원추 형상의 내측공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
The method of claim 7, wherein the purification space,
A nucleic acid extraction device, characterized in that the upper side is wide and the lower side forms a conical inner space having a narrow cross-sectional area.
 제 7 항에 있어서, 상기 정제부는,
상기 정제하우징부의 하측에 위치하며 자기력을 공급하는 정제자력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
The method of claim 7, wherein the purification unit,
A nucleic acid extracting apparatus comprising: a purification magnetic force unit positioned under the purification housing unit and supplying magnetic force.
 제 9 항에 있어서, 상기 정제자력부는,
영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
The method of claim 9, wherein the magnetic purification unit,
Nucleic acid extraction apparatus, characterized in that the permanent magnet or electromagnet.
 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 밸브부는,
상기 연결하우징에 삽입되어 상기 분기부에 위치하며, 슬라이드 이동이 가능하게 설치되는 밸브몸체; 및
상기 밸브몸체를 관통하며 유체가 이동되는 유로를 형성하는 밸브관로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
The method of claim 1, wherein the valve unit,
A valve body inserted into the connection housing, positioned at the branch, and installed to be slidable; And
A nucleic acid extracting apparatus comprising: a valve conduit passing through the valve body and forming a flow path through which the fluid is moved.
 제 12 항에 있어서, 상기 밸브관로부는,
상기 밸브몸체를 관통하며 상기 제1관로와 상기 제2관로를 연결하는 제1밸브관로; 및
상기 제1밸브관로와 이격된 위치에 설치되며, 상기 제1관로와 상기 제3관로를 연결하는 제2밸브관로;를 포함하며,
상기 밸브몸체의 슬라이드 이동에 의해 상기 제1밸브관로 또는 상기 제2밸브관로가 상기 제1관로에 연결되는 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
The method of claim 12, wherein the valve pipe section,
A first valve pipe passing through the valve body and connecting the first pipe passage and the second pipe passage; And
And a second valve pipe installed at a location spaced apart from the first valve pipe and connecting the first pipe and the third pipe,
The nucleic acid extracting apparatus, characterized in that the first valve pipe or the second valve pipe is connected to the first pipe by the sliding movement of the valve body.
 병원체를 포함한 시료에 항체가 고정된 자성나노입자를 혼합하는 준비단계;
병원체를 포함한 시료를 농축부로 공급하는 공급단계;
상기 농축부의 자력공급부에서 발생된 자기력에 의해 병원체와 상기 자성나노입자가 시료에서 분리되어 농축되는 농축단계;
상기 자력공급부에서 발생된 자기력을 차단하고 정제부에 정제자력부를 설치한 후 농축된 병원체를 상기 정제부로 이송시키는 이송단계;
상기 정제부로 이송된 병원체에서 핵산을 추출하는 추출단계; 및
추출된 핵산을 정제하는 정제단계를 포함하고,
상기 이송단계는 상기 농축부와 상기 정제부를 연결하는 밸브연결부에 의해, 상기 농축부에서 배출되는 병원체와 분리된 시료 및 농축된 병원체의 이동경로를 서로 다른 방향으로 안내하고,
상기 밸브연결부는
상기 농축부와 상기 정제부를 연결하는 연결하우징;
상기 연결하우징의 내측에 위치하며, 상기 농축부에서 배출되는 병원체를 상기 정제부를 향한 방향으로 안내하는 제1관로;
상기 제1관로에서 분기되어 상기 연결하우징의 외측과 연통되는 제2관로;
상기 제1관로와 상기 제2관로가 연결되는 분기부에서 연장되어 상기 정제부로 연장되는 제3관로; 및
상기 분기부에 설치되며, 상기 제2관로 또는 상기 제3관로로 유체의 이동방향을 제어하는 밸브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출방법.
A preparation step of mixing magnetic nanoparticles to which antibodies are immobilized in a sample containing a pathogen;
A supply step of supplying a sample containing a pathogen to the concentration unit;
A concentration step in which pathogens and the magnetic nanoparticles are separated from the sample and concentrated by the magnetic force generated in the magnetic force supply unit of the concentration unit;
A transfer step of blocking the magnetic force generated by the magnetic force supply unit, installing a purification magnetic force unit in the purification unit, and transferring the concentrated pathogen to the purification unit;
An extraction step of extracting nucleic acids from the pathogen transferred to the purification unit; And
Including a purification step of purifying the extracted nucleic acid,
In the conveying step, the path of movement of the sample separated from the pathogen discharged from the concentration unit and the concentrated pathogen is guided in different directions by a valve connection unit connecting the concentration unit and the purification unit,
The valve connection part
A connection housing connecting the concentration unit and the purification unit;
A first pipe located inside the connecting housing and guiding pathogens discharged from the concentrating unit toward the purification unit;
A second conduit branched from the first conduit and communicated with the outside of the connecting housing;
A third conduit extending from the minutes of the first duct and the second duct is connected to the base and extending in the purification unit; And
And a valve part installed on the branch and controlling a direction of fluid movement to the second pipe or the third pipe.
 제 14 항에 있어서, 상기 농축단계는,
상기 병원체와 분리된 시료가 밸브연결부를 통해 외측으로 배출되는 것을 특징으로 하는 핵산 추출방법.
The method of claim 14, wherein the concentration step,
A nucleic acid extraction method, characterized in that the sample separated from the pathogen is discharged to the outside through a valve connection part.
 제 14 항에 있어서, 상기 이송단계는,
상기 농축부에서 자기력의 공급을 차단한 후 워싱액을 공급하여 상기 정제부로 농축된 병원체를 이송시키는 것을 특징으로 하는 핵산 추출방법.The method of claim 14, wherein the transferring step,
A nucleic acid extraction method, characterized in that after blocking the supply of magnetic force in the concentration unit, a washing solution is supplied to transport the concentrated pathogen to the purification unit.
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