KR102252970B1 - 고속 분자진단 장치 및 이를 이용한 고속 분자진단 방법 - Google Patents

고속 분자진단 장치 및 이를 이용한 고속 분자진단 방법 Download PDF

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Abstract

고속 분자진단 장치 및 이를 이용한 고속 분자진단 방법에서, 상기 고속 분자진단 장치는 카트리지 블록, 카트리지, 이송유닛 및 이송부를 포함한다. 상기 카트리지 블록은 전처리 홀, 가열 홀 및 냉각 홀이 형성된다. 상기 카트리지는 상기 전처리 홀에 삽입되는 전처리유닛, 및 상기 가열 홀 또는 상기 냉각 홀에 삽입되는 증폭유닛을 포함한다. 상기 이송유닛은 상기 전처리 유닛 및 상기 증폭유닛에 순차적으로 삽입되어, 검체 및 자성 나노입자를 이송한다. 상기 이송부는 상기 이송유닛에 삽입 및 이탈되며 상기 카트리지의 자성 나노입자를 선택적으로 취합하는 자석바를 포함하고, 상기 이송유닛 및 상기 자석바를 상기 카트리지 블록에 대하여 상대적으로 이동한다.

Description

고속 분자진단 장치 및 이를 이용한 고속 분자진단 방법{FAST MOLECULAR DIAGNOSIS APPARATUS AND METHOD FOR FAST MOLECULAR DIAGNOSIS USING THE SAME}
본 발명은 고속 분자진단 장치 및 이를 이용한 고속 분자진단 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기계적 이송 시스템을 통해 검체의 핵산 전처리 공정을 자동화하여, 현장 진단 장비로 적용될 수 있으며 다중 샘플 분석이 가능한 고속 분자진단 장치 및 이를 이용한 고속 분자진단 방법에 관한 것이다.
최근, 현장에서도 면역진단 보다 신속하고 정확한 검사장치에 대한 수요가 증가하고 있으나, 분자진단의 경우 유전자 추출을 위한 복잡한 검체 전처리 과정에 전문가가 필요하고, 유전 검사의 경우 일반적으로 2시간 이상이 소요되어 현장용으로 사용되기 어려운 문제가 있다.
이에, 전처리 및 분자진단의 전과정을 자동화하여 현장진단 장비로 사용될 수 있는 기술이 개발되고 있는데, 대표적인 기술로 카트리지 구조의 유체이송 혼합과 함께 유전자 증폭이 자동으로 구현되는 장비나, 미세유체 기술을 활용하여 칩 내에서 전처리 및 증폭이 이루어지는 구조 등이 개발되고 있는 상황이다.
다만, 유전자 증폭에 상당한 시간이 요구되고 있어 이에 대한 해결로, 제한된 시간 내에 최대한 많은 열주기 과정을 수행할 수 있는 기술이 제안되고 있다. 대표적인 열주기 과정의 수행을 위한 방법으로, 대한민국 등록특허 제10-1742958호에서와 같이, 펠티어 소자를 이용하여 열전달이 우수한 구리판으로 미세한 유체를 열주기가 가능하도록 제공하는 구조가 개발되고 있으며, 기타, 열풍이나 광을 제공하는 방법, 미세유체 칩의 고온/저온의 이중 흐름판을 이용하는 방법 등이 알려져 있다.
그럼에도, 현재까지 효과적인 열주기 과정을 수행하지 못하는 한계가 있으며, 특히 열전달의 효율이 높지 않아 증폭에 한계가 있거나, 미세유체에 대한 제어가 용이하지 않아 사용성이 높지 않은 등의 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1742958호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 검체의 핵산 전처리 공정을 자동화하며, 열주기 과정을 안정적이면서 급속으로 반복 수행할 수 있어 효과적인 전처리 및 증폭이 가능하여, 현장 진단 장비로 적용될 수 있으며 다중 샘플 분석이 가능한 고속 분자진단 장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 고속 분자진단 장치를 이용한 고속 분자진단 방법에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 고속 분자진단 장치는 카트리지 블록, 카트리지, 이송유닛 및 이송부를 포함한다. 상기 카트리지 블록은 전처리 홀, 가열 홀 및 냉각 홀이 형성된다. 상기 카트리지는 상기 전처리 홀에 삽입되는 전처리유닛, 및 상기 가열 홀 또는 상기 냉각 홀에 삽입되는 증폭유닛을 포함한다. 상기 이송유닛은 상기 전처리 유닛 및 상기 증폭유닛에 순차적으로 삽입되어, 검체 및 자성 나노입자를 이송한다. 상기 이송부는 상기 이송유닛에 삽입 및 이탈되며 상기 카트리지의 자성 나노입자를 선택적으로 취합하는 자석바를 포함하고, 상기 이송유닛 및 상기 자석바를 상기 카트리지 블록에 대하여 상대적으로 이동한다.
일 실시예에서, 상기 이송부는, 적어도 하나의 상기 자석바가 수직 방향으로 연장되도록 고정되는 이송블록, 및 상기 자석바에 인접하여 상기 자석바에 평행하게 연장되며, 상기 이송블록에 고정되는 측정바를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 카트리지 블록은, 상기 가열 홀이 형성되며, 상기 가열 홀에 열을 인가하는 가열 블록, 상기 냉각 홀이 형성되며, 상기 냉각 홀을 냉각시키는 냉각 블록, 상기 냉각 블록에 인접하도록 배치되어 상기 냉각 홀에 위치하는 검체에 광을 제공하는 광원부, 및 상기 광원부의 제공에 따라, 상기 검체로부터 반응하는 핵산을 센싱하는 센서부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가열 블록에는 상기 가열 블록의 온도를 계측하도록 상기 측정바가 삽입되는 제1 측정홀이 형성되고, 상기 냉각 블록에는 상기 냉각 블록의 온도를 계측하도록 상기 측정바가 삽입되는 제2 측정홀이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전처리유닛은 상기 검체에 대한 용해, 와싱 및 제거 공정을 수행하는 연속으로 형성되는 적어도 세 개의 전처리부들을 포함하고, 상기 증폭유닛은 상기 검체에 대한 증폭 공정을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 증폭유닛은, 내부에 시약이 저장되는 몸체부, 및 상기 몸체부의 상부에 형성되어 상기 이송유닛과 결합되는 상면부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이송유닛은, 상기 몸체부의 내부로 삽입되는 삽입부, 및 상기 상면부에 결합되어 상기 몸체부에 저장되는 시약을 밀봉하는 결합부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이송유닛과 결합되는 상기 증폭유닛은, 일체로 상기 가열 홀 및 냉각 홀에 순차적으로 삽입되어 가열 및 냉각되며, 상기 검체에 대한 증폭이 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전처리부들 각각은 원통형 형상을 가지며, 상기 몸체부, 상기 삽입부, 상기 가열 홀 및 상기 냉각 홀은 각각 원뿔 형상을 가질 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 고속 분자 진단방법에서, 이송유닛이, 검체 및 자성 나노입자가 저장된 전처리 유닛의 전처리부에 삽입되어 검체를 용해(lysis)한다. 상기 이송유닛에 삽입되는 자석바가, 상기 검체 및 상기 자성 나노입자를 인접한 전처리부로 이송하여 상기 검체를 와싱(washing)한다. 상기 이송유닛 및 상기 자석바가, 상기 검체의 와싱에 따라 잔류하는 핵산을 상기 전처리유닛에 인접하는 증폭유닛으로 제공하여 용출(elution)한다. 상기 자석바에 부착되는 상기 자성 나노입자를 상기 전처리유닛으로 제거(waste)한다. 상기 이송유닛을 상기 증폭유닛에 결합시켜 캐핑(capping)한다. 상기 결합된 이송유닛 및 증폭유닛을, 가열 홀 및 냉각 홀에 순차적으로 삽입하며 급속 증폭(PCR)한다.
일 실시예에서, 상기 자성나노입자는, 상기 검체와 함께 상기 이송유닛의 내부로 삽입되는 상기 자석바에 부착될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 캐핑하는 단계에서, 상기 이송유닛의 삽입부가 상기 증폭유닛의 몸체부로 삽입되며, 상기 이송유닛의 결합부가 상기 증폭유닛의 상면부에 결합되어, 상기 몸체부에 저장된 핵산 및 시약이 밀봉될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 급속 증폭 단계에서, 상기 결합된 이송유닛 및 증폭유닛이 일체로, 카트리지 블록의 가열 홀 및 냉각 홀을 반복해서 이동되며 가열 및 냉각될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 카트리지 블록과 이에 삽입되는 카트리지를 별도로 제작하되, 카트리지를 카트리지 블록에 형성된 홀에 삽입하는 형태로 제작됨으로써, 검체 및 시약 등이 포함된 카트리지를 매 검체마다 교환하여 사용할 수 있어 사용성이 향상될 수 있다.
특히, 카트리지 블록에 전처리 홀, 가열 홀 및 냉각 홀이 연속으로 형성되며, 증폭유닛이 가열 홀과 냉각 홀에 반복하여 삽입될 수 있도록 카트리지 및 카트리지 블록이 설계되므로, 급속 PCR을 매우 용이하게 수행할 수 있어, 분자 진단의 고속 수행이 가능하며, 현장 진단에의 활용성도 향상될 수 있다.
이 경우, 자석바의 수직 이송, 및 이송유닛의 카트리지에 대한 상대적 이송을 이송부를 통해 용이하게 구동함으로써, 상대적으로 간단한 구동 메커니즘을 통해 최적화된 분자진단 프로세스를 수행할 수 있다.
또한, 가열 블록 및 냉각 블록 상에 측정바가 삽입될 수 있는 측정홀이 형성되므로, 가열 블록 및 냉각 블록의 온도를 매 가열 및 냉각 공정마다 계측할 수 있어, 온도 제어를 통한 급속 PCR의 효과를 향상시킬 수 있다.
한편, 이송유닛과 증폭유닛을 핵산 및 시약을 밀봉할 수 있도록 결합 가능한 형태로 제작함으로써, 이송유닛을 통해 검체에 대한 전처리 공정을 수행할 수 있는 것은 물론, 가열 홀과 냉각 홀 사이에서 검체 및 시약을 반복 이송할 수 있어, 급속 PCR을 효과적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속 분자진단 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 'A'부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 3a는 도 1의 카트리지 블록을 도시한 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 3a의 카트리지 블록에 삽입되는 카트리지를 도시한 정면도이다.
도 5는 도 1의 고속 분자진단 장치를 이용한 고속 분자진단 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 초기화 단계를 도시한 공정도들이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 5의 용해(lysis) 단계를 도시한 공정도들이다.
도 8a 내지 도 8e는 도 5의 와싱(washing) 단계를 도시한 공정도들이다.
도 9a 내지 도 9f는 도 5의 용출(elution) 단계를 도시한 공정도들이다.
도 10a 내지 도 10d는 도 5의 제거(waste) 단계를 도시한 공정도들이다.
도 11a는 도 5의 캐핑(capping) 단계를 도시한 공정도이고, 도 11b는 도 11a의 'B'부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 12는 도 5의 급속 PCR 단계를 도시한 공정도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속 분자진단 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 'A'부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 고속 분자 진단장치(10)는 DNA 나 RNA와 같은 핵산을 검체로부터 추출하여 증폭을 통하여 진단하는 장치로서, 특히, 상기 처리 공정을 자동화함으로써, 빠르게는 30분 이내에 분자 진단을 수행할 수 있어, 현장진단 분자진단 장비로 사용될 수 있는 것을 특징으로 한다.
이에, 상기 고속 분자 진단장치(10)는, 베이스 플레이트(20) 및 이송부(40)를 포함하며, 상기 베이스 플레이트(20) 상에 탈부착되는 카트리지 블록(100), 상기 카트리지 블록(100)에 장착되는 카트리지(200, 도 4 참조), 및 이송유닛(300, 도 4 참조)을 포함한다.
상기 베이스 플레이트(20)는 소정의 평면 형상의 플레이트로, 제1 및 제2 방향들(X, Y)을 따라 연장된다.
상기 베이스 플레이트(20) 상에는 상기 이송부(40)가 형성되며, 상기 베이스 플레이트(20)의 일 영역에 형성되는 개구부(21) 상에는 상기 카트리지 블록(100)이 고정될 수 있다.
이 경우, 상기 이송부(40)와 상기 카트리지 블록(100)은 상대적으로 이송될 수 있으며, 상기 이송부(40)가 제1 방향(X)을 따라 고정된 상태에서 상기 카트리지 블록(100)이 상기 제1 방향을 따라 이송될 수 있으며, 이와 달리, 상기 카트리지 블록(100)이 고정된 상태에서 상기 이송부(40)가 이송될 수도 있다.
이하에서는, 상기 이송부(40)가 제1 방향을 따라 이송되는 것을 예시하여 설명한다.
상기 이송부(40)는 제1 구동부(41), 제2 구동부(42), 이송 프레임(43), 이송 블록(44), 자석바(45) 및 측정바(46)를 포함한다.
상기 이송 프레임(43)은 상기 제1 및 제2 방향들(X, Y)에 수직인 제3 방향(Z), 즉 상하방향을 따라 연장되는 프레임 구조이며, 상기 이송 프레임(43)에는 상기 이송블록(44)이 상기 제3 방향을 따라 슬라이딩이 가능하도록 결합된다.
상기 자석바(45) 및 상기 측정바(46)는 상기 이송 블록(44)의 끝단에, 상기 제3 방향을 따라 연장되며, 도 2에서는 상기 자석바(45)는 한 쌍이 형성되고 상기 측정바(46)가 한 쌍의 자석바(45)의 사이에서 상기 제3 방향을 따라 연장되는 것을 도시하였으나, 이에 제한되지는 않으며, 상기 측정바(46)는 상기 자석바(45)에 인접하도록 위치하면 충분하다.
상기 제1 구동부(41)는 상기 이송부(40)를 상기 제1 방향(X)을 따라 이송시키며, 이에 따라, 상기 자석바(45) 및 상기 측정바(46)는 상기 제1 방향(X)을 따라 이동하게 된다.
한편, 도 4를 참조하여 설명하는 이송유닛(300)은, 도 1 및 도 2에는 도시하지는 않았으나, 상기 이송 블록(44) 또는 상기 이송 프레임(43)에 연결될 수 있으며, 이에 따라, 상기 제1 구동부(41)에 의해 마찬가지로 상기 제1 방향(X)을 따라 이동하게 된다.
상기 제2 구동부(42)는 상기 이송블록(44)을 상기 이송 프레임(43)에 대하여 상기 제3 방향(Z)으로 이송시키며, 이에 따라, 상기 자석바(45) 및 상기 측정바(46), 나아가 상기 이송유닛(300)도 상기 제3 방향(Z)으로 이송될 수 있다.
도 3a는 도 1의 카트리지 블록을 도시한 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 I-I'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 3b를 동시에 참조하면, 상기 카트리지 블록(100)은, 예를 들어 사각 블록의 형상을 가지며 상기 이송부(40)의 이송 블록(44)과 서로 정렬되도록 상기 베이스 플레이트(20) 상에 고정될 수 있다.
상기 카트리지 블록(100)에는, 상기 제1 방향(X)을 따라 복수의 전처리 홀들(120)이 형성되며, 상기 전처리 홀(120)에 인접하도록 가열 홀(131) 및 냉각 홀(141)이 형성된다.
또한, 상기 카트리지 블록(100)은, 상기 가열 홀(131)이 형성되는 가열 블록(130), 상기 냉각 홀(141)이 형성되는 냉각 블록(140), 센서부(150) 및 광원부(160)를 포함한다.
앞서 예시한 바와 같이, 상기 자석바(45)가 한 쌍이 형성되고, 상기 자석바(45)의 사이에 측정바(46)가 위치한 경우에는, 상기 전처리홀들(120)도, 2열의 전처리 홀들(121, 122)이 상기 자석바(45)의 제1 방향으로의 이동에 따라 상기 자석바(45)와 상하방향(제3 방향)으로 정렬되도록 형성된다.
또한, 상기 가열 블록(130)에 형성되는 상기 가열 홀(131)도 상기 자석바(45)가 제1 방향으로 이동함에 따라 상기 자석바(45)와 상하방향으로 정렬되도록 형성될 수 있으며, 상기 냉각 블록(140)에 형성되는 상기 냉각 홀(141)도 상기 자석바(45)가 제1 방향으로 이동함에 따라 상기 자석바(45)와 상하방향으로 정렬되도록 형성될 수 있다.
나아가, 상기 가열 블록(130)의 상기 한 쌍의 가열 홀(131) 사이에는 제1 측정홀(132)이 형성되어, 상기 측정바(460)가 제1 방향으로 이동함에 따라 상기 측정바(460)와 상하방향으로 정렬될 수 있으며, 마찬가지로, 상기 냉각 블록(140)의 상기 한 쌍의 냉각 홀(141) 사이에는 제2 측정홀(142)이 형성되어, 상기 측정바(460)가 제1 방향으로 이동함에 따라 상기 측정바(460)와 상하방향으로 정렬될 수 있다.
즉, 상기 측정바(460)는 상기 제1 측정홀(132)과 정렬된 후, 상기 제1 측정홀(132)의 내부로 삽입되어 상기 가열 블록(130)의 온도를 측정하게 되며, 상기 제2 측정홀(142)과 정렬된 후, 상기 제2 측정홀(142)의 내부로 삽입되어 상기 냉각 블록(140)의 온도를 측정하게 된다.
한편, 상기 가열 블록(130)은 내부에 가열 소자가 구비되거나 외부로부터 가열원이 제공되어, 전체적으로 가열되며, 이에 따라 후술하겠으나, 상기 가열 홀(131)에 삽입되는 증폭유닛(220)의 내부의 핵산 및 시약이 가열된다.
또한, 상기 냉각 블록(140)은 내부에 냉각 소자가 구비되거나 외부로부터 냉각원이 제공되어, 전체적으로 냉각되며, 이에 따라 후술하겠으나, 상기 냉각 홀(141)에 삽입되는 증폭유닛(220)의 내부의 핵산 및 시약이 냉각된다.
상기 광원부(160)는, 상기 냉각 블록(140)에 인접하도록 배치되어, 상기 냉각 블록(140)의 냉각 홀(141)에 위치하는 핵산에 대하여 광을 제공하여 형광 반응을 유도한다.
상기 센서부(150)도, 상기 냉각 블록(140)에 인접하도록 배치되며, 상기 광의 제공에 따라 형광 반응되는 상기 핵산을 센싱하여, 분자 진단을 수행하게 된다.
한편, 본 실시예에서는 상기 전처리 홀(120)에 인접하도록 상기 가열 블록(130)이 위치하고, 상기 냉각 블록(140)이 외측으로 위치하는 것을 예시한 것으로, 상기 광원부(160) 및 상기 센서부(150)가 상기 냉각 블록(140)에 인접하도록 배치되는 것을 설명하였으나, 상기 전처리 홀(120)에 상기 냉각 블록(140)이 인접하고, 상기 가열 블록(130)이 외측으로 위치할 수도 있다. 이 경우, 상기 광원부(160) 및 상기 센서부(150)는 상기 가열 블록(130))에 인접하도록 배치될 수 있다.
도 4는 도 3a의 카트리지 블록에 삽입되는 카트리지를 도시한 정면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 카트리지(200)는 전처리유닛(210) 및 증폭유닛(220)을 포함하며, 상기 전처리유닛(210)은 복수의 전처리부들(211, 212, 213, 214)을 포함한다.
상기 전처리유닛(210)과 상기 증폭유닛(220)은 일렬로 배열되며, 상기 카트리지 블록(100)에 삽입된다.
즉, 상기 전처리 유닛(210)의 복수의 전처리부들(211, 212, 213, 214)은 상기 전처리홀(120)에 삽입되고, 상기 증폭유닛(220)은 상기 가열 홀(131)에 삽입되어 위치하게 된다.
이 경우, 상기 가열 홀(131)과 상기 냉각 홀(141)이 서로 위치가 바뀔 수 있으므로, 상기 증폭유닛(220)은 상기 위치가 바뀌는 경우, 상기 냉각 홀(141)에 삽입되어 위치하게 된다.
한편, 상기 전처리부들(211, 212, 213, 214) 각각, 및 상기 증폭유닛(220)에는 각각 상기 검체에 대한 전처리 및 증폭을 수행할 수 있는 용액 및 시약 등이 저장되어 제공될 수 있다.
또한, 제1 전처리부(211)에는, 검체 및 자성 나노입자가 저장될 수 있으며, 상기 검체는 상기 카트리지(200)가 상기 카트리지 블록(100)에 삽입된 후, 외부로부터 상기 제1 전처리부(211)로 제공될 수 있다.
이상과 같이, 상기 전처리부들 및 상기 증폭유닛은 일렬로 형성되어 상기 카트리지 블록(100)에 삽입됨으로써, 상기 이송유닛(300) 및 상기 자석바(45)를 통해 상기 검체에 대한 전처리 공정을 연속으로 수행할 수 있게 된다.
한편, 상기 전처리부들(211, 212, 213, 214) 각각은, 도시된 바와 같이, 원통형 형상일 수 있으며 내부에 용액 및 시약 등이 저장된다.
반면, 상기 증폭유닛(220)은 전체적으로 원뿔 형상 또는 상부 방향으로 갈수록 단면이 증가하는 형상을 가지며 내부에 시약 등이 저장되는 몸체부(221), 및 상기 몸체부(221)의 상면에 형성되어 후술되는 상기 이송유닛(300)과 결합되는 상면부(222)를 포함한다.
상기 이송유닛(300)은, 상기 이송부(40)에 의해, 상기 제1 방향(X)으로 이송되거나, 상기 제3 방향(Z)으로 이송되며, 상기 전처리 유닛(210) 및 상기 증폭유닛(220)을 따라 연속적으로 이동되며 상기 검체에 대한 전처리 공정을 수행하게 된다.
한편, 상기 이송유닛(300)의 상기 제3 방향(Z)의 이송과 관련하여, 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여, 상기 이송유닛(300)이 상기 제2 구동부(42)에 의해 상기 자석바(45)와 같이 상기 제3 방향(Z)으로 이송될 수 있음을 설명하였으나, 이 경우, 상기 이송유닛(300)은 별도의 구동부, 또는 상기 제2 구동부(42)에 의해 별도로 제어되어, 상기 자석바(45)와는 별개로 상기 제3 방향(Z)으로 이송될 수 있다.
상기 이송유닛(300)은 삽입부(310) 및 결합부(320)를 포함하며, 상기 삽입부(310)는 상기 증폭유닛(220)의 몸체부(221)의 형상과 유사한 형상으로 형성된다.
즉, 상기 삽입부(310)는 원뿔 형상으로 형성되거나, 상부 방향으로 갈수록 단면이 증가하는 형상을 가지며, 상기 증폭유닛(220)의 몸체부(221)에 삽입된다.
이 경우, 상기 삽입부(310)는 끝단, 즉 최 하단은 개방되고 내부 공간은 빈 상태로, 상기 삽입부(310)의 내측으로 검체, 각종 용액, 시약 및 자성 나노입자들이 유입될 수 있다.
상기 결합부(320)는 상기 삽입부(310)의 상면에 형성되며, 외면의 단면은 뒤집어진'U'자 형상으로 형성되어, 상기 증폭유닛(221)의 상면부(222)의 외면을 커버하면서 상기 상면부(222)와 결합될 수 있다.
즉, 상기 이송유닛(300)은, 상기 삽입부(310)는 상기 몸체부(221)의 내측으로 삽입되고, 상기 결합부(320)는 상기 상면부(222)의 외면을 커버하면서 결합하게 된다.
한편, 상기 이송유닛(300)은, 상기 전처리 유닛(210)의 각각의 전처리부들(211, 212, 213, 214)에 순차적으로 삽입되면서, 분자 진단을 위한 전처리 공정을 수행하는데, 이러한 상기 이송유닛(300)이 이송에 따른 전처리 공정에 대하여는 후술한다.
상기 자석바(45)는 상기 제3 방향(Z)으로 하강 또는 상승함으로써 상기 삽입부(310)의 내측으로 연장되어 상기 이송유닛(300)에 삽입되거나, 상기 이송유닛(300)의 상부로 제거될 수 있다.
상기 삽입부(310)가 상기 전처리 유닛(210) 또는 상기 증폭유닛(220)의 내부에 위치한 상태에서, 상기 자석바(45)가 상기 삽입부(310)의 내측으로 인입됨에 따라, 상기 자석바(45)에는 상기 전처리부들(211, 212, 213, 214) 또는 상기 증폭유닛(220)에 위치하던 자성 나노입자들이 검체 또는 핵산과 함께 상기 자석바(45)에 부착된다.
이와 달리, 상기 자석바(45)가 상기 삽입부(310)의 내측으로부터 상부로 제거되면, 상기 자성 나노입자들 및 상기 검체 또는 핵산은, 상기 전처리부들(211, 212, 213, 214) 또는 상기 증폭유닛(220)에 잔류하게 된다.
이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 상기 고속 분자 진단장치(10)를 이용한 고속 분자진단 방법에 대하여 설명한다.
도 5는 도 1의 고속 분자진단 장치를 이용한 고속 분자진단 방법을 도시한 흐름도이다. 도 6a 및 도 6b는 도 5의 초기화 단계를 도시한 공정도들이다.
우선, 도 5, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 고속 분자진단 방법에서는, 상기 카트리지(200)를 상기 카트리지 블록(100)에 삽입하여 고정시키고, 상기 카트리지(200)의 전처리 유닛(210) 및 증폭유닛(220)에 각각 전처리를 위한 자성 나노입자, 용액 및 시약을 저장하여 초기화 한다(단계 S10).
이 경우, 상기 전처리 유닛(210) 중, 제1 전처리부(211)에는, 자성 나노입자(50) 및 용해 버퍼액(lysis buffer)이 저장되며, 제2 및 제3 전처리부들(212, 213)에는 와싱액이 저장되며, 상기 증폭유닛(220)에는 용출 버퍼액(elusion buffer) 및 증폭 시약이 저장된다.
한편, 분자 진단의 대상이 되는 검체는 상기 제1 전처리부(211)로 제공된다. 상기 검체는, DNA 또는 RNA와 같은 핵산에 여타의 단백질 등이 모두 포함된 것으로, 후술되는 전처리 공정을 통해 핵산을 제외한 단백질 등은 제거된다.
또한, 상기 이송유닛(300) 및 상기 자석바(45)는 상기 제1 방향(X)을 따라 이송되어 상기 제1 전처리부(211)의 상부에 위치하게 된다.
이 경우, 상기 이송유닛(300) 및 상기 자석바(45)는 위치가 고정되고, 상기 카트리지 블록(100)의 이동에 의해 상기 제1 전처리부(211)가 상기 제1 방향으로 이동되어 상기 이송유닛(300)의 하부에 위치할 수도 있음은 앞서 설명한 바와 같다. 나아가, 이상과 같은 카트리지 블록(100)의 이동에 대한 설명은 생략한다.
도 7a 내지 도 7c는 도 5의 용해(lysis) 단계를 도시한 공정도들이다.
이 후, 도 5, 및 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 상기 이송유닛(300)이, 용해 버퍼액(lysis buffer), 검체 및 자성 나노입자(50)가 저장된 제1 전처리부(211)에 삽입되어 상기 검체에 대한 용해(lysis)를 수행한다(단계 S20).
보다 구체적으로, 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전처리부(211)의 상부에 상기 이송유닛(300)이 위치한 상태에서, 상기 이송유닛(300)만 하강하여 상기 제1 전처리부(211)로 삽입된다.
이 후, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 이송유닛(300)은 상기 제1 전처리부(211)의 내부에서, 상기 제1 방향(X)으로 왕복 이동되며, 상기 제1 전처리부(211)의 내부에 저장되는 검체, 자성 나노입자(50) 및 용해 버퍼액을 혼합한다. 그리하여, 상기 검체에 포함되는 핵산과 단백질은 상기 용해 버퍼액을 통해 용해되며, 상기 핵산과 단백질은 상기 자성 나노입자(50)에 부착하게 된다.
이 후, 도 7c를 참조하면, 상기 이송유닛(300)이 상기 제1 전처리부(211)에 내부에 삽입된 상태에서, 상기 자석바(45)는 상기 삽입부(310)의 내측으로 인입되어, 상기 자석바(45)의 끝단은 상기 삽입부(310)의 끝단으로 위치하게 된다.
그리하여, 상기 제1 전처리부(211)에 잔류하는 상기 자성 나노입자(50)는 상기 자석바(45)의 끝단에 부착하게 되며, 이에 따라 상기 자성 나노입자(50)에 부착되는 핵산 및 단백질도 상기 자석바(45)의 끝단에 부착하게 된다.
도 8a 내지 도 8e는 도 5의 와싱(washing) 단계를 도시한 공정도들이다.
이 후, 도 5, 및 도 8a 내지 도 8e를 참조하면, 상기 이송유닛(300)은, 제2 전처리부(212) 및 제3 전처리부(213)로 각각 이송되며, 검체 및 자성 나노입자(50)에 대한 와싱(washing)을 수행한다(단계 S30).
즉, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 이송유닛(300)은 상기 자석바(45)와 함께 상기 제1 전처리부(211)로부터 상기 제2 전처리부(212)의 상부로 이송하게 된다.
이 경우, 상기 자석바(45)의 끝단에 부착된 상기 자성 나노입자(50)도 동시에 상기 제2 전처리부(212)의 상부로 위치하게 된다.
이 후, 도 8c를 참조하면, 상기 이송유닛(300)과 상기 자석바(45)는 상기 제2 전처리부(212)의 내부로 위치하며, 상기 자석바(45) 만 상기 이송유닛(300)으로부터 상부로 이동되어 상기 제2 전처리부(212)의 상부에 위치하게 된다.
이에 따라, 상기 자석바(45)의 끝단에 부착된 상기 자성 나노입자(50)는 상기 제2 전처리부(212)의 내부로 위치하게 되며, 이에 따라, 상기 자성 나노입자(50)에 부착되었던 상기 핵산 및 단백질도 상기 제2 전처리부(212)로 저장되게 된다.
이 후, 도 8d를 참조하면, 상기 제2 전처리부(212)에 삽입된 상기 이송유닛(300)을 상기 제1 방향(X)으로 왕복 이동시켜, 상기 제2 전처리부(212)에 저장된 와싱액을 상기 핵산 및 단백질에 혼합시킨다.
이를 통해, 상기 단백질은 상기 핵산으로부터 제거되는 와싱(washing)이 수행된다.
이 후, 도 8e를 참조하면, 상기 자석바(45)는 다시 하강하여 상기 이송유닛(300)의 내부로 인입되며, 이에 따라, 상기 자석바(45)의 끝단에는 상기 자성 나노입자(50)가 다시 부착되고, 상기 자성 나노입자(50)에 부착되는 핵산 및 단백질(상기 와싱 공정을 통해 제거 또는 분리되지 않고 잔류하는 단백질)도 상기 자성 나노입자(50)와 함께 상기 자석바(45)의 끝단에 부착된다.
이 경우, 상기 제2 전처리부(212)에서의 와싱 공정으로 상기 핵산으로부터 단백질을 충분히 제거 또는 분리한 경우라면, 추가적인 와싱 공정은 수행되지 않지만, 와싱 공정이 추가로 필요하다면, 상기 제3 전처리부(213)를 통해 앞서 도 8a 내지 도 8e를 참조하여 설명한 와싱 공정과 동일한 와싱 공정이 반복해서 수행될 수 있다.
이 경우, 상기 제3 전처리부(213)를 통해 추가로 수행되는 와싱 공정에 대하여는 반복되는 설명은 생략한다.
도 9a 내지 도 9f는 도 5의 용출(elution) 단계를 도시한 공정도들이다.
이 후, 도 5, 및 도 9a 내지 도 9f를 참조하면, 상기 이송유닛(300)은, 상기 증폭유닛(220)으로 이송되어, 상기 증폭유닛(220)에 저장된 용출 버퍼액 및 시약에 핵산을 혼합시키며 상기 핵산에 대한 용출(elution)을 수행한다(단계 S40).
보다 구체적으로, 상기 와싱 공정을 통해, 상기 핵산으로부터 단백질은 모두 제거 또는 분리되며, 이에 따라, 상기 자석바(45)의 끝단에 부착된 상기 자성 나노입자(50)에는 핵산만이 부착된 상태가 된다.
그리하여, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 자석바(45) 및 상기 이송유닛(300)은, 상기 와싱 공정의 종료 후, 상기 제2 전처리부(213) 또는 상기 제3 전처리부(214)의 상부로부터, 상기 증폭유닛(220)의 상부로 위치하게 된다.
이 후, 도 9c를 참조하면, 상기 자석바(45) 및 상기 이송유닛(300)은 동시에 상기 증폭유닛(220)의 내부로 위치한 후, 도 9d에 도시된 바와 같이, 상기 자석바(45) 만이 상기 이송유닛(300)으로부터 상부방향으로 제거되어 상기 증폭유닛(220)의 상부에 위치하게 된다.
이에 따라, 상기 증폭유닛(220)의 몸체부(221) 상에는, 기 저장된 증폭 시약, 용출 버퍼액(elution buffer) 외에, 상기 자성 나노입자(50) 및 상기 핵산이 잔류하게 된다.
한편, 상기 증폭유닛(220)의 몸체부(221)는 상기 이송유닛(300)의 삽입부(310)가 삽입되도록 동일한 원뿔 형상 등으로 형성되므로, 상기 이송유닛(300)은 상기 증폭유닛(220) 상에서 상기 제1 방향(X)을 따라 이동될 수 없다.
따라서, 도 9e 및 도 9f에 도시된 바와 같이, 상기 이송유닛(300)은 상기 자석바(45)는 상부에 그대로 위치한 채, 상기 제3 방향(Z)으로 하강 및 상승을 반복하여, 상기 증폭유닛(220)의 내부의 용출 버퍼액, 자성 나노입자 및 핵산에 대한 혼합을 수행하게 된다. 그리하여, 상기 핵산에 대한 용출 단계를 완료한다.
도 10a 내지 도 10d는 도 5의 제거(waste) 단계를 도시한 공정도들이다.
이 후, 도 5, 및 도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 상기 이송유닛(300)은, 제4 전처리부(214)로 상기 자성 나노입자(50)를 제거(waste)한다(단계 S50).
즉, 상기 이송유닛(300)의 상하방향으로의 이동을 통해 용출 공정을 완료하면, 상기 자석바(45)가 상기 이송유닛(300)의 내부로 하강하여 상기 자석바(45)의 끝단에는 상기 증폭유닛(220)에 잔류하는 자성 나노입자(50)가 부착된다.
이 경우, 상기 증폭유닛(220)에서의 용출을 통해, 상기 자성 나노입자(50)에는 핵산은 부착되지 않으며, 이에 따라, 상기 자석바(45)의 끝단에는 상기 자성 나노입자(50) 만이 부착된 상태가 된다.
이 후, 도 10a를 참조하면, 상기 자석바(45)는 상기 이송유닛(300)과 함께, 상기 증폭유닛(220)의 상부로 제거되며, 이 후 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 자석바(45) 및 상기 이송유닛(300)은 제4 전처리부(214)의 상부로 위치하게 된다.
이 후, 도 10c를 참조하면, 상기 자석바(45)와 상기 이송유닛(300)은 상기 제4 전처리부(214)의 내부로 하강한 후, 다시 상승하며, 이에 따라 상기 제4 전처리부(214)의 내부에는 상기 자석바(45)의 끝단에 부착되었던 자성 나노입자(50)가 잔류하게 된다.
이렇게 상기 제4 전처리부(214)로 잔류한 상기 자성 나노입자는, 상기 제4 전처리부(214)에 기 저장된 제거용액과 함께 제거된다.
이 후, 도 10d를 참조하면, 상기 자석바(45)와 상기 이송유닛(300)은 제1 방향으로 다시 이송되어 상기 증폭유닛(220)의 상부에 위치하게 된다.
도 11a는 도 5의 캐핑(capping) 단계를 도시한 공정도이고, 도 11b는 도 11a의 'B'부분을 확대하여 도시한 확대도이다.
이 후, 도 5 및 도 11a를 참조하면, 상기 이송유닛(300)은, 다시 상기 증폭유닛(220)으로 이송되어, 상기 증폭유닛(220)과 결합하여 캐핑(capping)된다(단계 S60).
즉, 상기 증폭유닛(220)의 상부로 이송된 상기 이송유닛(300) 및 상기 자석바(45) 중, 상기 이송유닛(300) 만이 상기 증폭유닛(220)으로 하강하게 되며, 이에 따라 상기 이송유닛(300)은 상기 증폭유닛(220)과 서로 결합하게 된다.
즉, 도 11b를 참조하면, 상기 삽입부(310)는 상기 몸체부(221)의 내측으로 삽입되며, 이 경우, 상기 삽입부(310)의 외경은 상기 몸체부(221)의 내경과 실질적으로 동일하도록 제작됨으로써, 상기 삽입부(310)가 상기 몸체부(221)의 내측으로 정확하게 삽입될 수 있다.
또한, 상기 결합부(320)는, 외면의 단면이 뒤집어진'U'자 형상으로 형성되어, 상기 상면부(222)의 내면으로부터 외면을 감싸면서, 상기 상면부(220)에 결합하게 된다.
그리하여, 상기 이송유닛(300)은 상기 증폭유닛(220)과 서로 일체로 결합하게 되며, 상기 증폭유닛(220)의 내부에 잔류하는, 증폭 시약, 용출 버퍼액 및 검체는 밀봉되게 된다.
이 경우, 상기 삽입부(310)의 끝단은 개방되므로, 상기 몸체부(221)에 잔류하던 상기 증폭 시약, 용출 버퍼액 및 검체는 상기 삽입부(310)의 내측으로 위치하게 된다.
도 12는 도 5의 급속 PCR 단계를 도시한 공정도이다.
이 후, 도 5 및 도 12를 참조하면, 상기 결합된 이송유닛(300) 및 상기 증폭유닛(220)을, 일체로, 상기 가열 홀(131) 및 상기 냉각 홀(141)에 순차적으로 반복 삽입하여, 상기 핵산에 대한 급속 증폭(PCR)을 수행한다(단계 S70).
이 경우, 상기 가열 홀(131) 및 상기 냉각 홀(141)도, 상기 증폭유닛(220)의 몸체부(221)의 외형의 형상과 동일한 형상으로 형성됨으로써, 상기 이송유닛(300) 및 상기 증폭유닛(220)은 상기 가열 홀(131) 및 상기 냉각 홀(141)에 정확하게 삽입되어 열 손실을 최소화하면서, 가열 및 냉각될 수 있다.
또한, 상기 가열 및 냉각의 반복 공정 중, 상기 가열 홀(131) 및 상기 냉각 홀(141)의 온도가 각각 서로 일정하게 유지되어야 하며, 이러한 온도의 유지 여부는 상기 제1 측정 홀(132) 및 제2 측정 홀(142)에 교번적으로 삽입되는 상기 측정바(46)를 통해 지속적으로 모니터링될 수 있다.
한편, 이상과 같은, 급속 PCR 단계가 종료되어, 상기 핵산에 대한 충분한 증폭이 수행되면, 상기 광원부(160)는 상기 핵산으로 광을 제공하여 형광 반응을 일으키고, 상기 센서부(150)가 이렇게 형광 반응되는 핵산에 대한 센싱을 통해 진단을 수행하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 카트리지 블록과 이에 삽입되는 카트리지를 별도로 제작하되, 카트리지를 카트리지 블록에 형성된 홀에 삽입하는 형태로 제작됨으로써, 검체 및 시약 등이 포함된 카트리지를 매 검체마다 교환하여 사용할 수 있어 사용성이 향상될 수 있다.
특히, 카트리지 블록에 전처리 홀, 가열 홀 및 냉각 홀이 연속으로 형성되며, 증폭유닛이 가열 홀과 냉각 홀에 반복하여 삽입될 수 있도록 카트리지 및 카트리지 블록이 설계되므로, 급속 PCR을 매우 용이하게 수행할 수 있어, 분자 진단의 고속 수행이 가능하며, 현장 진단에의 활용성도 향상될 수 있다.
이 경우, 자석바의 수직 이송, 및 이송유닛의 카트리지에 대한 상대적 이송을 이송부를 통해 용이하게 구동함으로써, 상대적으로 간단한 구동 메커니즘을 통해 최적화된 분자진단 프로세스를 수행할 수 있다.
또한, 가열 블록 및 냉각 블록 상에 측정바가 삽입될 수 있는 측정홀이 형성되므로, 가열 블록 및 냉각 블록의 온도를 매 가열 및 냉각 공정마다 계측할 수 있어, 온도 제어를 통한 급속 PCR의 효과를 향상시킬 수 있다.
한편, 이송유닛과 증폭유닛을 핵산 및 시약을 밀봉할 수 있도록 결합 가능한 형태로 제작함으로써, 이송유닛을 통해 검체에 대한 전처리 공정을 수행할 수 있는 것은 물론, 가열 홀과 냉각 홀 사이에서 검체 및 시약을 반복 이송할 수 있어, 급속 PCR을 효과적으로 수행할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 분자진단 장치 20 : 베이스 플레이트
40 : 이송부 44 : 이송 블록
45 : 자석바 46 : 측정바
100 : 카트리지 블록 120 : 전처리홀
130 : 가열 블록 131 : 가열 홀
140 : 냉각 블록 141 : 냉각 홀
150 : 센서부 160 : 광원부
200 : 카트리지 210 : 전처리 유닛
220 : 증폭유닛 300 : 이송유닛
310 : 삽입부 320 : 결합부

Claims (13)

  1. 전처리 홀, 가열 홀 및 냉각 홀이 형성되는 카트리지 블록;
    상기 전처리 홀에 삽입되는 전처리유닛, 및 상기 가열 홀 또는 상기 냉각 홀에 삽입되는 증폭유닛을 포함하는 카트리지;
    상기 전처리 유닛 및 상기 증폭유닛에 순차적으로 삽입되어, 검체 및 자성 나노입자를 이송하는 이송유닛; 및
    상기 이송유닛에 삽입 및 이탈되며 상기 카트리지의 자성 나노입자를 선택적으로 취합하는 자석바를 포함하고, 상기 이송유닛 및 상기 자석바를 상기 카트리지 블록에 대하여 상대적으로 이동하는 이송부를 포함하고,
    상기 이송부는, 상기 자석바가 연장되도록 고정되는 이송블록, 및 상기 자석바에 인접하며 평행하게 연장되고 상기 이송블록에 고정되어 온도를 모니터링하는 측정바를 더 포함하고,
    상기 카트리지 블록은, 상기 가열 홀을 가열하며 상기 측정바가 삽입되는 제1 측정홀이 형성되는 가열블록, 및 상기 냉각 홀을 냉각하며 상기 측정바가 삽입되는 제2 측정홀이 형성되는 냉각블록을 포함하는 고속 분자진단장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 카트리지 블록은,
    상기 냉각 블록에 인접하도록 배치되어 상기 냉각 홀에 위치하는 검체에 광을 제공하는 광원부; 및
    상기 광원부의 제공에 따라, 상기 검체로부터 반응하는 핵산을 센싱하는 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 분자 진단장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 측정홀에 삽입되는 측정바는 상기 가열 블록의 온도를 계측하고,
    상기 제2 측정홀에 삽입되는 측정바는 상기 냉각 블록의 온도를 계측하는 것을 특징으로 하는 고속 분자 진단장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전처리유닛은 상기 검체에 대한 용해, 와싱 및 제거 공정을 수행하는 연속으로 형성되는 적어도 세 개의 전처리부들을 포함하고,
    상기 증폭유닛은 상기 검체에 대한 증폭 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 고속 분자 진단장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 증폭유닛은,
    내부에 시약이 저장되는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 상부에 형성되어 상기 이송유닛과 결합되는 상면부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 분자 진단장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 이송유닛은,
    상기 몸체부의 내부로 삽입되는 삽입부; 및
    상기 상면부에 결합되어 상기 몸체부에 저장되는 시약을 밀봉하는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 분자 진단장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 이송유닛과 결합되는 상기 증폭유닛은,
    일체로 상기 가열 홀 및 냉각 홀에 순차적으로 삽입되어 가열 및 냉각되며, 상기 검체에 대한 증폭이 수행되는 것을 특징으로 하는 고속 분자 진단장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전처리부들 각각은 원통형 형상을 가지며,
    상기 몸체부, 상기 삽입부, 상기 가열 홀 및 상기 냉각 홀은 각각 원뿔 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 고속 분자 진단장치.
  10. 전처리 홀, 가열 홀 및 냉각 홀이 형성되는 카트리지 블록 상에서 이송유닛 및 자석바가 이송부에 의해 이송되며 수행되는 고속 분자 진단방법에서,
    이송유닛이, 검체 및 자성 나노입자가 저장된 전처리 유닛의 전처리부에 삽입되어 검체를 용해(lysis)하는 단계;
    상기 이송유닛에 삽입되는 자석바가, 상기 검체 및 상기 자성 나노입자를 인접한 전처리부로 이송하여 상기 검체를 와싱(washing)하는 단계;
    상기 이송유닛 및 상기 자석바가, 상기 검체의 와싱에 따라 잔류하는 핵산을 상기 전처리유닛에 인접하는 증폭유닛으로 제공하여 용출(elution)하는 단계;
    상기 자석바에 부착되는 상기 자성 나노입자를 상기 전처리유닛으로 제거(waste)하는 단계;
    상기 이송유닛을 상기 증폭유닛에 결합시켜 캐핑(capping)하는 단계; 및
    상기 결합된 이송유닛 및 증폭유닛을, 가열 홀 및 냉각 홀에 순차적으로 삽입하며 급속 증폭(PCR)하는 단계를 포함하고,
    상기 이송부는, 상기 자석바가 연장되도록 고정되는 이송블록, 및 상기 자석바에 인접하며 평행하게 연장되고 상기 이송블록에 고정되며 온도를 모니터링하는 측정바를 더 포함하고,
    상기 카트리지 블록은, 상기 가열 홀을 가열하며 상기 측정바가 삽입되는 제1 측정홀이 형성되는 가열블록, 및 상기 냉각 홀을 냉각하며 상기 측정바가 삽입되는 제2 측정홀이 형성되는 냉각블록을 포함하는 고속 분자 진단방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 자성나노입자는,
    상기 검체와 함께 상기 이송유닛의 내부로 삽입되는 상기 자석바에 부착되는 것을 특징으로 하는 고속 분자 진단방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 캐핑하는 단계에서,
    상기 이송유닛의 삽입부가 상기 증폭유닛의 몸체부로 삽입되며, 상기 이송유닛의 결합부가 상기 증폭유닛의 상면부에 결합되어, 상기 몸체부에 저장된 핵산 및 시약이 밀봉되는 것을 특징으로 하는 고속 분자 진단방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 급속 증폭 단계에서,
    상기 결합된 이송유닛 및 증폭유닛이 일체로, 카트리지 블록의 가열 홀 및 냉각 홀을 반복해서 이동되며 가열 및 냉각되는 것을 특징으로 하는 고속 분자 진단방법.
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