KR102292111B1 - On-site diagnostic device for mercury detection and Method for detecting mercury using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수은 검출을 위한 현장 진단 장치 및 이를 이용하는 수은 검출 방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 회전환 증폭 반응 및 비색 반응을 위한 유체의 이동 및 온도의 제어가 자동으로 이루어져 현장에서 용이하게 수은을 검출할 수 있는 수은 검출을 위한 현장 진단 장치 및 이를 이용하는 수은 검출 방법에 대한 것이다.The present invention relates to an on-site diagnostic device for mercury detection and a mercury detection method using the same, and more specifically, to a fluid movement and temperature control for a rolling ring amplification reaction and a colorimetric reaction, so that mercury can be easily removed in the field. A point-of-care diagnostic device for detecting detectable mercury and a method for detecting mercury using the same.

Description

수은 검출을 위한 현장 진단 장치 및 이를 이용하는 수은 검출 방법{On-site diagnostic device for mercury detection and Method for detecting mercury using the same}On-site diagnostic device for mercury detection and Method for detecting mercury using the same

본 발명은 수은 검출을 위한 현장 진단 장치 및 이를 이용하는 수은 검출 방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 회전환 증폭 반응 및 비색 반응을 위한 유체의 이동 및 온도의 제어가 자동으로 이루어져 현장에서 용이하게 수은을 검출할 수 있는 수은 검출을 위한 현장 진단 장치 및 이를 이용하는 수은 검출 방법에 대한 것이다.The present invention relates to an on-site diagnostic device for mercury detection and a mercury detection method using the same, and more specifically, to a fluid movement and temperature control for a rolling ring amplification reaction and a colorimetric reaction, so that mercury can be easily removed in the field. A point-of-care diagnostic device for detecting detectable mercury and a method for detecting mercury using the same.

수은은 최근까지 다양한 용도로 사용되었으나, 수은 중독에 의한 미나마타병이 발견되면서, 수은에 의한 환경오염과 수은 중독에 대한 우려로 수은의 생산과 사용이 크게 제한을 받고 있다. 수은에 의한 피해를 방지하기 위해 수은 존재 및 양을 정확하게 검출하는 것이 필요한데, 현재 수은 검출에 사용되는 일반적인 방법으로는 ICP/MP를 이용하는 방법, 하기의 특허문헌에 기재된 것처럼 형광 프로브를 이용하는 방법 등이 있다.Mercury has been used for various purposes until recently, but with the discovery of Minamata disease caused by mercury poisoning, the production and use of mercury are severely restricted due to concerns about mercury poisoning and environmental pollution by mercury. In order to prevent damage caused by mercury, it is necessary to accurately detect the presence and amount of mercury. Currently, general methods used for mercury detection include a method using ICP/MP and a method using a fluorescent probe as described in the following patent documents. have.

<특허문헌><Patent Literature>

한국공개특허 제10-2011-0138550호 "수은을 검출하기 위한 이광자 형광 프로브 및 이의 제조방법"Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0138550 "Two-photon fluorescent probe for detecting mercury and manufacturing method thereof"

하지만, ICP/MP를 이용하는 방법은 고가의 장비와 숙련된 인력을 필요로 하고, 형광 프로브를 이용한 방법 역시 이동성을 가지지 못하는 분석 장비를 사용하여야 하여, 현장에서 수은의 검출이 어려운 문제가 있다.However, the method using ICP/MP requires expensive equipment and skilled manpower, and the method using the fluorescent probe also requires the use of analysis equipment that does not have mobility, so it is difficult to detect mercury in the field.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,The present invention has been devised to solve the above problems,

본 발명은 회전환 증폭 반응 및 비색 반응을 위한 유체의 이동 및 온도의 제어가 자동으로 이루어져 현장에서 용이하게 수은을 검출할 수 있는 수은 검출을 위한 현장 진단 장치 및 이를 이용하는 수은 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides an on-site diagnostic device for mercury detection that can easily detect mercury in the field by automatically controlling the movement and temperature of a fluid for a rolling ring amplification reaction and a colorimetric reaction, and a mercury detection method using the same. There is a purpose.

또한, 본 발명은 G-quadruplex 구조체를 형성할 수 있는 염기서열과 상보적인 염기서열이 복수 개가 반복되도록 원형 DNA 템플레이트를 형성하여, RCA 한 사이클 동안 G-quadruplex 구조체가 복수 개가 형성되게 되어, 수은 이온 검출 효율을 높일 수 있는 수은 검출을 위한 현장 진단 장치 및 이를 이용하는 수은 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention forms a circular DNA template such that a plurality of nucleotide sequences complementary to a nucleotide sequence capable of forming a G-quadruplex structure are repeated, so that a plurality of G-quadruplex structures are formed during one cycle of RCA, and mercury ions An object of the present invention is to provide a point-of-care diagnostic device for mercury detection capable of increasing detection efficiency, and a mercury detection method using the same.

또한, 본 발명은 반응부에서 검출부쪽으로 용액이 자동화되어 이동하는 과정에서 검출부로 유입되는 용액의 유속에 의해 검출부에서 용액이 튀어 외부로 유출되지 않도록 하며, 검출부에서 반응부쪽으로 용액이 역류하지 않도록 하는 수은 검출을 위한 현장 진단 장치 및 이를 이용하는 수은 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention prevents the solution from splashing out from the detection part and not leaking out by the flow rate of the solution flowing into the detection part in the process of automated movement of the solution from the reaction part to the detection part, and to prevent the solution from flowing backward from the detection part to the reaction part An object of the present invention is to provide a point-of-care diagnostic device for detecting mercury and a method for detecting mercury using the same.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.The present invention is implemented by an embodiment having the following configuration in order to achieve the above object.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수은 검출을 위한 현장 진단 장치는 시료 및 RCA 반응용액이 수용되어 회전환 증폭 반응이 일어나는 반응부와, 상기 반응부 내 용액이 특정 작동에 의해서만 검출부 방향으로 이동되도록 하는 트랩부와, 상기 트랩부를 월류한 용액과 비색 용액의 비색 반응이 일어나는 검출부를 포함하는 현장진단칩과; 상기 반응부 내부가 회전환 증폭 반응에 필요한 등온 조건으로 온도가 유지되도록 하는 온도조절부와; 상기 반응부로 시료 및 RCA 반응용액을 주입하는 펌프와, 상기 펌프 및 온도조절부의 작동을 제어하는 통합제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the on-site diagnostic device for mercury detection according to the present invention includes a reaction unit in which a sample and an RCA reaction solution are accommodated and a rolling ring amplification reaction occurs, and a detection unit in which the solution in the reaction unit is detected only by a specific operation. a point-of-care diagnostic chip comprising: a trap unit for moving in the direction; a temperature control unit for maintaining the temperature of the inside of the reaction unit under isothermal conditions required for the rolling ring amplification reaction; and a pump for injecting the sample and the RCA reaction solution into the reaction unit, and an integrated control unit for controlling the operation of the pump and the temperature control unit.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수은 검출을 위한 현장 진단 장치에 있어서 상기 RCA 반응용액은 G-4중나선구조 구조체를 형성할 수 있는 염기서열과 상보적인 염기서열을 포함하는 원형 DNA 템플레이트, 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되는 프라이머로 수은 이온이 결합하면 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되지 않는 프라이머, DNA 중합효소 및 헤민을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the point-of-care diagnostic device for mercury detection according to the present invention, the RCA reaction solution is a prototype containing a nucleotide sequence complementary to a nucleotide sequence capable of forming a G-4 helix structure. It is characterized in that it comprises a DNA template, a primer that hybridizes to the circular DNA template, and a primer that does not hybridize to the circular DNA template when mercury ions are bound, a DNA polymerase, and a hemin.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수은 검출을 위한 현장 진단 장치에 있어서 상기 비색 용액은 ABTS, DAB 및 TMB로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 및 과산화수소를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the point-of-care diagnostic device for mercury detection according to the present invention, the colorimetric solution comprises any one selected from the group consisting of ABTS, DAB, and TMB, and hydrogen peroxide.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수은 검출을 위한 현장 진단 장치에 있어서 상기 트랩부는 상기 반응부에서 이동해오는 용액의 경로를 수직방향으로 변환시키는 제1수직부와, 상기 제1수직부를 거친 용액의 경로를 하강시키는 제2수직부와, 상기 제2수직부 말단과 검출부 사이를 연결시키는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the point-of-care diagnostic device for mercury detection according to the present invention, the trap unit includes a first vertical unit that converts the path of the solution moving from the reaction unit to a vertical direction; It characterized in that it comprises a second vertical portion for descending the path of the solution passing through the vertical portion, and a connecting portion connecting the end of the second vertical portion and the detection unit.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수은 검출을 위한 현장 진단 장치에 있어서 상기 연결부는 제2수직부의 말단에서 검출부 방향으로 상향경사지게 형성되는 제1채널과, 상기 제1채널 말단에서 검출부 방향으로 하향경사지게 형성되는 제2채널을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the point-of-care diagnostic device for mercury detection according to the present invention, the connection part includes a first channel formed to be inclined upwardly from the end of the second vertical part in the direction of the detection part, and at the end of the first channel. and a second channel inclined downward in the direction of the detection unit.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수은 검출 방법은 시료 및 RCA 반응용액을 혼합하여 혼합용액을 형성하는 혼합단계와, 상기 혼합용액에 열을 가해 RCA 반응이 일어나도록 하는 온도로 제어하는 온도조절단계와, 상기 RCA 반응 후 RCA 반응이 수행된 용액과 비색 용액의 비색 반응이 일어나도록 하는 비색반응단계를 포함하며, 상기 RCA 반응용액은 G-4중나선구조 구조체를 형성할 수 있는 염기서열과 상보적인 염기서열을 포함하는 원형 DNA 템플레이트, 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되는 프라이머로 수은 이온이 결합하면 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되지 않는 프라이머, DNA 중합효소 및 헤민을 포함하며, 상기 비색 용액은 ABTS, DAB 및 TMB로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 및 과산화수소를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the mercury detection method according to the present invention comprises a mixing step of mixing a sample and an RCA reaction solution to form a mixed solution, and applying heat to the mixed solution at a temperature such that the RCA reaction occurs. a temperature control step of controlling the RCA reaction, and a colorimetric reaction step of causing a colorimetric reaction between the solution on which the RCA reaction is performed and the colorimetric solution occur after the RCA reaction, wherein the RCA reaction solution can form a G-4 helix structure A circular DNA template comprising a nucleotide sequence complementary to a nucleotide sequence in the present invention, a primer that does not hybridize to the circular DNA template when mercury ions bind to a primer that hybridizes to the circular DNA template, a DNA polymerase, and hemin. The solution is characterized in that it contains any one selected from the group consisting of ABTS, DAB and TMB and hydrogen peroxide.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수은 검출 방법은 제1항의 수은 검출을 위한 현장 진단 장치를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the mercury detection method according to the present invention is characterized in that it is performed using the point-of-care diagnostic device for mercury detection of claim 1.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 수은 검출 방법에 있어서 상기 혼합단계는 펌프를 작동시켜 상기 반응부에 시료 및 RCA 반응용액이 공급되도록 하여 수행되며, 상기 온도조절단계는 상기 온도조절부를 제어하여 상기 반응부의 온도가 회전환 증폭 반응에 필요한 온도에 이르도록 하여 수행되고, 상기 비색반응단계는 회전환 증폭 반응 후 펌프를 작동시켜 회전환 증폭 반응이 끝난 용액을 비색 용액이 위치하는 검출부에 공급하여 수행되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the method for detecting mercury according to the present invention, the mixing step is performed by operating a pump to supply the sample and the RCA reaction solution to the reaction unit, and the temperature control step includes the temperature The control unit is controlled so that the temperature of the reaction unit reaches the temperature required for the rotating ring amplification reaction, and the colorimetric reaction step is performed by operating the pump after the rotating ring amplification reaction to place the colorimetric solution in the solution after the rotating ring amplification reaction. It is characterized in that it is performed by supplying it to the detection unit.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by the configuration, combination, and use relationship described below with the present embodiment.

본 발명은 회전환 증폭 반응 및 비색 반응을 위한 유체의 이동 및 온도의 제어가 자동으로 이루어져 현장에서 용이하게 수은을 검출할 수 있는 수은 검출을 위한 현장 진단 장치 및 이를 이용하는 수은 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides an on-site diagnostic device for mercury detection that can easily detect mercury in the field by automatically controlling the movement and temperature of a fluid for a rolling ring amplification reaction and a colorimetric reaction, and a mercury detection method using the same. There is a purpose.

또한, 본 발명은 G-quadruplex 구조체를 형성할 수 있는 염기서열과 상보적인 염기서열이 복수 개가 반복되도록 원형 DNA 템플레이트를 형성하여, RCA 한 사이클 동안 G-quadruplex 구조체가 복수 개가 형성되게 되어, 수은 이온 검출 효율을 높일 수 있는 수은 검출을 위한 현장 진단 장치 및 이를 이용하는 수은 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention forms a circular DNA template such that a plurality of nucleotide sequences complementary to a nucleotide sequence capable of forming a G-quadruplex structure are repeated, so that a plurality of G-quadruplex structures are formed during one cycle of RCA, and mercury ions An object of the present invention is to provide a point-of-care diagnostic device for mercury detection capable of increasing detection efficiency, and a mercury detection method using the same.

또한, 본 발명은 반응부에서 검출부쪽으로 용액이 자동화되어 이동하는 과정에서 검출부로 유입되는 용액의 유속에 의해 검출부에서 용액이 튀어 외부로 유출되지 않도록 하며, 검출부에서 반응부쪽으로 용액이 역류하지 않도록 하는 수은 검출을 위한 현장 진단 장치 및 이를 이용하는 수은 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention prevents the solution from splashing out from the detection part and not leaking out by the flow rate of the solution flowing into the detection part in the process of automated movement of the solution from the reaction part to the detection part, and to prevent the solution from flowing backward from the detection part to the reaction part An object of the present invention is to provide a point-of-care diagnostic device for detecting mercury and a method for detecting mercury using the same.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수은 검출을 위한 현장 진단 장치의 사시도.
도 2는 도 1의 현장 진단 칩의 단면도.
도 3 및 4는 도 1의 현장 진단 장치를 이용하여 수은 검출하는 원리를 설명하기 위한 참고도.
도 5는 펠티어모듈의 열전달 시물레이션 결과를 나타내는 그래프.
도 6은 프라이머의 DNAzyme 합성 효율을 평가하기 위한 디지털 이미지.
도 7은 현장 진단 장치를 이용하여 수은을 검출할 있음을 확인하기 위한 디지털 이미지.
도 8은 현장 진단 장치를 이용하여 수은을 검출할 있음을 확인하기 위한 색강도변화를 나타내는 그래프.
도 9는 현장 진단 장치를 이용하여 수도물에서 수은을 검출할 수 있음을 확인하기 위한 색강도변화를 나타내는 그래프.
도 10은 현장 진단 장치를 이용하여 수은을 선택적으로 검출할 수 있음을 확인하기 위한 색강도변화를 나타내는 그래프.
1 is a perspective view of a point-of-care diagnosis apparatus for detecting mercury according to an embodiment of the present invention;
Fig. 2 is a cross-sectional view of the point-of-care chip of Fig. 1;
3 and 4 are reference diagrams for explaining the principle of detecting mercury using the on-site diagnosis apparatus of FIG. 1;
5 is a graph showing a heat transfer simulation result of the Peltier module.
Figure 6 is a digital image for evaluating the DNAzyme synthesis efficiency of primers.
7 is a digital image for confirming that mercury can be detected using a point-of-care diagnostic device.
8 is a graph showing a change in color intensity for confirming that mercury can be detected using a point-of-care diagnostic device.
9 is a graph showing a change in color intensity for confirming that mercury can be detected in tap water using a point-of-care diagnostic device.
10 is a graph illustrating color intensity change for confirming that mercury can be selectively detected using a point-of-care diagnostic device.

이하에서는 본 발명에 따른 수은 검출을 위한 현장 진단 장치 및 이를 이용하는 수은 검출 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Hereinafter, a point-of-care diagnostic device for mercury detection and a mercury detection method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Unless otherwise defined, all terms in this specification have the same general meaning as understood by those skilled in the art to which the present invention belongs, and in case of conflict with the meaning of the terms used in this specification, the According to the definition used in the specification. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 발명의 일 실시예에 따른 수은 검출을 위한 현장 진단 장치를 도 1 내지 10을 참조하여 설명하면, 상기 현장 진단 장치는 온도조절부(210)가 설치된 지지부(20)와, 상기 지지부(20)에 착탈식으로 결합하며, 회전환 증폭 반응 및 비색 반응이 일어나는 현장진단칩(10)과, 상기 현장진단칩(10)에 시료와 RCA 반응용액을 공급하는 펌프와, 상기 펌프 및 온도조절부(210)의 작동을 제어하는 통합제어부 등을 포함한다. 상기 현장진단칩(10)은 예컨대 Polylactic acid 등을 원료로하여 3D 프린터를 이용하여 제조될 수 있으며, 상기 현장진단칩(10)은 슬라이딩 방식 등으로 지지부(20)에 착탈가능하게 결합될 수 있고, 상기 현장진단칩(10)이 지지부(20)에 결합 시 상기 현장진단칩(1)의 양 측은 온도조절부(210)와 인접하는 것이 바람직하다.A point-of-care diagnostic device for mercury detection according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. The point-of-care diagnostic device includes a support part 20 on which a temperature control unit 210 is installed, and the support part 20. A point-of-care diagnostic chip 10 detachably coupled to the on-site diagnostics chip 10, in which a rolling ring amplification reaction and a colorimetric reaction occur; ) including an integrated control unit that controls the operation of The point-of-care chip 10 may be manufactured using a 3D printer using, for example, polylactic acid as a raw material, and the point-of-care chip 10 may be detachably coupled to the support unit 20 by a sliding method or the like. , when the point-of-care diagnostic chip 10 is coupled to the support unit 20 , it is preferable that both sides of the point-of-care chip 1 be adjacent to the temperature control unit 210 .

상기 현장진단칩(10)은 상기 지지부(20)에 착탈식으로 결합하며 회전환 증폭 반응 및 비색 반응이 일어나는 구성으로, 주입부(110)를 통해 주입된 시료 및 RCA 반응용액이 수용되어 회전환 증폭 반응이 일어나는 반응부(120)와, 상기 반응부(120) 내 용액이 특정 작동에 의해서만 검출부(140) 방향으로 이동되도록 하는 트랩부(130)와, 상기 트랩부(130)를 월류한 용액과 비색 용액의 비색 반응이 일어나는 검출부(140) 등을 포함한다.The point-of-care diagnostic chip 10 is detachably coupled to the support unit 20 and has a configuration in which a rolling ring amplification reaction and a colorimetric reaction occur, and the sample injected through the injection unit 110 and the RCA reaction solution are accommodated to amplify the rolling ring. The reaction unit 120 in which the reaction occurs, the trap unit 130 for allowing the solution in the reaction unit 120 to move in the direction of the detection unit 140 only by a specific operation, and the solution overflowing the trap unit 130; and a detection unit 140 in which a colorimetric reaction of the colorimetric solution occurs.

상기 반응부(120)는 주입부(110)를 통해 주입된 시료 및 RCA 반응용액이 수용되어 회전환 증폭 반응이 일어나는 구성으로, 회전환 증폭(Rolling circle amplication, RCA) 반응에 필요한 온도 제어는 반응부(120)의 좌우측에 각각 위치하게 되는 상기 온도조절부(210)에 의해 이루어지게 된다. 상기 RCA 반응용액은 G-quadruplex 구조체를 형성할 수 있는 염기서열과 상보적인 염기서열을 포함하는 원형 DNA 템플레이트, 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되는 프라이머로 수은 이온이 결합하면 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되지 않는 프라이머, DNA 중합효소 및 헤민(Hemin) 등을 포함한다. 상기 프라이머는 예컨대 티민(Thymine) 올리고뉴클레오타이드가 사용될 수 있으며, 상기 티민 올리고뉴클레오타이드는 수은 이온(Hg2+)이 결합하여 티민-Hg2+-티민의 배위 결합을 형성하고 이로 인해 이중 가닥 복합체로 변화되기 때문에 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화될 수가 없게 된다.The reaction unit 120 has a configuration in which the sample and the RCA reaction solution injected through the injection unit 110 are accommodated to cause a rolling circle amplification reaction, and the temperature control required for the rolling circle amplication (RCA) reaction is the reaction This is achieved by the temperature control unit 210 positioned on the left and right sides of the unit 120, respectively. The RCA reaction solution is a circular DNA template containing a nucleotide sequence complementary to a nucleotide sequence capable of forming a G-quadruplex structure, and a primer that hybridizes to the circular DNA template. primers, DNA polymerase, and Hemin. The primer is, for example oligo thymine (Thymine), and nucleotides may be used, the thymine oligonucleotide is thymine -Hg 2+ and mercury ions (Hg 2+) bond to form a coordination bond of thymine This causes the change in the double-stranded complex Therefore, it is impossible to hybridize to the circular DNA template.

상기 펌프를 작동시켜 주입부(110)를 통해 상기 반응부(120)에 시료 및 RCA 반응용액을 공급하고, 상기 온도조절부(210)를 제어하여 상기 반응부(120)의 온도가 회전환 증폭 반응에 필요한 온도에 이르도록 하면, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 시료에 수은 이온이 존재하지 않는 경우, 프라이머는 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되고, DNA 중합효소에 의해 RCA 반응이 진행되어 반복되는 G-quadruplex 구조체를 가지는 긴 단일가닥이 형성되며, 상기 G-quadruplex 구조체에는 헤민이 결합하여 헤민/G-4중나선구조(hemim/G-quadruplex) DNAzyme을 형성한다. 또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 시료에 수은이 존재하는 경우 경우, 프라이머는 수은과 결합해 T-Hg2+-T 복합체를 형성하여, 상기 프라이머는 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되지 않아, 헤민/G-4중나선구조(hemim/G-quadruplex) DNAzyme을 형성할 수 없게 된다. 또한, 상기 원형 DNA 템플레이트가 G-quadruplex 구조체를 형성할 수 있는 염기서열과 상보적인 염기서열이 복수 개가 반복되도록 형성되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, RCA 한 사이클 동안 G-quadruplex 구조체가 복수 개가 형성되게 되며, 하기에서 자세히 설명하겠지만 수은 이온의 검출 효율을 향상시킬 수 있다.By operating the pump, the sample and the RCA reaction solution are supplied to the reaction unit 120 through the injection unit 110, and the temperature of the reaction unit 120 is amplified by controlling the temperature control unit 210 to increase the rotational ring. When the temperature required for the reaction is reached, as shown in (a) of FIG. 3 , when mercury ions are not present in the sample, the primer hybridizes to the circular DNA template, and the RCA reaction proceeds by the DNA polymerase. A long single strand having a repeated G-quadruplex structure is formed, and hemin binds to the G-quadruplex structure to form a hemin/G-4 double helix structure (hemim/G-quadruplex) DNAzyme. In addition, as shown in (b) of FIG. 3 , when mercury is present in the sample, the primer combines with mercury to form a T-Hg 2+ -T complex, and the primer is placed on the circular DNA template. Without hybridization, it is unable to form a hemim/G-quadruplex DNAzyme. In addition, when the circular DNA template is formed such that a plurality of nucleotide sequences complementary to a nucleotide sequence capable of forming a G-quadruplex structure are repeated, as shown in FIG. 4 , a plurality of G-quadruplex structures during one RCA cycle Dogs are formed, which can improve the detection efficiency of mercury ions, as will be described in detail below.

상기 트랩부(130)는 상기 반응부(120) 내 용액이 특정 작동에 의해서만 검출부(140) 방향으로 이동되도록 하는 구성으로, 이를 위해 상기 트랩부(130)는 상기 반응부(120)에서 이동해 오는 용액의 경로를 수직방향으로 변환시키는 제1수직부(131)와, 상기 제1수직부(131)를 거친 용액의 경로를 하강시키는 제2수직부(132)와, 상기 제2수직부(132) 말단과 검출부(140) 사이를 연결시키는 연결부(133)를 포함할 수 있다.The trap unit 130 is configured such that the solution in the reaction unit 120 moves toward the detection unit 140 only by a specific operation. For this purpose, the trap unit 130 moves from the reaction unit 120 . A first vertical part 131 for converting the path of the solution to a vertical direction, a second vertical part 132 for descending the path of the solution passing through the first vertical part 131 , and the second vertical part 132 . ) may include a connection part 133 for connecting between the end and the detection part (140).

상기 제1수직부(131)는 상기 반응부(120)와 연통되어 상기 반응부(120)에서 이동해오는 용액의 경로를 수직방향으로 변환시키는 구성으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1수직부(131)가 상기 반응부(120)에서 이동해오는 용액의 경로를 수직방향으로 변환시킴으로써 상기 반응부(120)에 수용된 용액은 추가적인 펌프의 작동이 없는 한 상기 제1수직부(131)를 임의적으로 넘을 수 없게 된다. 즉, 반응부(120)에서의 온도 또는 반응 등에 의해 의도치 않게 반응부(120)의 용액이 검출부(140)로 이동되는 것이 방지된다. 특히, 상기 제1수직부(131)는 상기 반응부(120) 내에 최대로 용액이 수용되어 회전환 증폭(RCA) 반응이 이루어질 수 있도록 반응부(120) 높이에 상응하는 높이로 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 온도조절부(210)는 상기 반응부(120)뿐만 아니라 상기 제1수직부(131)까지 전체를 커버하여 회전환 증폭(RCA)에 필요한 등온 조건으로 온도가 유지되도록 함으로써, 반응부(120)뿐 아니라 상기 제1수직부(131)에 용액이 수용된 상태에서도 회전환 증폭(RCA) 반응이 수행될 수 있도록 할 수 있다.The first vertical part 131 is configured to be in communication with the reaction part 120 to convert the path of the solution moving from the reaction part 120 to a vertical direction, and as shown in FIG. 2 , the first As the vertical part 131 converts the path of the solution moving from the reaction part 120 to a vertical direction, the solution accommodated in the reaction part 120 moves the first vertical part 131 unless an additional pump is operated. It cannot be passed arbitrarily. That is, unintentional movement of the solution in the reaction unit 120 to the detection unit 140 due to the temperature or reaction in the reaction unit 120 is prevented. In particular, it is preferable that the first vertical part 131 has a height corresponding to the height of the reaction part 120 so that the solution is accommodated in the reaction part 120 to the maximum so that a rolling ring amplification (RCA) reaction can be performed. . At this time, the temperature control unit 210 covers the entirety of the reaction unit 120 as well as the first vertical unit 131 so that the temperature is maintained in an isothermal condition required for the rolling ring amplification (RCA), so that the reaction unit In addition to 120 , a rolling ring amplification (RCA) reaction may be performed even in a state in which a solution is accommodated in the first vertical part 131 .

상기 제2수직부(132)는 상기 제1수직부(131)를 거친 용액의 경로를 하강시켜 상기 제1수직부(131)를 넘은 용액이 검출부(140)로 유입될 수 있도록 유로를 형성하게 되는데, 이때 상기 제2수직부(132)의 말단과 상기 검출부(140) 사이에서는 별도의 연결부(133)를 통해 양자가 연통되게 된다. The second vertical part 132 descends the path of the solution passing through the first vertical part 131 to form a flow path so that the solution passing through the first vertical part 131 can be introduced into the detection part 140 . At this time, between the end of the second vertical part 132 and the detection part 140, both are communicated through a separate connection part 133.

상기 연결부(133)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2수직부(132)의 말단에서 검출부(140) 방향으로 상향경사지게 형성되는 제1채널(1331)과, 상기 제1채널(1331) 말단에서 검출부(140) 방향으로 하향경사지게 형성되는 제2채널(1332)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the connection part 133 includes a first channel 1331 formed to be inclined upward in the direction of the detection part 140 at the end of the second vertical part 132 , and the first channel 1331 . It may include a second channel 1332 formed to be inclined downward in the direction of the detection unit 140 at the distal end.

상기 제1채널(1331)은 상기 연결부(133) 전단을 이루며 연결부(133)의 거의 대부분을 차지하는 길이로 형성되는데 특히, 제2수직부(132)의 말단에서 검출부(140) 방향으로 상향경사지게 형성됨으로써, 상기 제2수직부(132)를 거쳐 검출부(140)로 이동하게 되는 용액의 흐름 속도를 감속시켜 용액이 저속으로 검출부(140)를 향해 이동, 종국적으로 검출부(140) 내에서 용액이 튀어 외부로 유출되지 않도록 방지할 수 있게 된다.The first channel 1331 forms the front end of the connecting portion 133 and has a length that occupies most of the connecting portion 133 . In particular, the first channel 1331 is formed to be inclined upward in the direction of the detection unit 140 at the end of the second vertical portion 132 . As a result, the flow rate of the solution moving to the detection unit 140 through the second vertical unit 132 is reduced, so that the solution moves toward the detection unit 140 at a low speed, and eventually the solution is splashed out in the detection unit 140 . It is possible to prevent leakage to the outside.

상기 제2채널(1332)은 상기 연결부(133) 후단을 이루며 상기 제1채널(1331)에 비해 상대적으로 매우 짧은 길이로 형성되는데 특히, 상기 제1채널(1331) 말단에서 검출부(140) 방향으로 하향경사지게 형성됨으로써, 검출부(140)에서 반응부(120) 쪽으로는 상기 제2채널(1332)이 상향경사지게 되어 검출부(140) 내 용액이 반응부(120) 쪽으로 쉽게 역류하지 못하도록 방지할 수 있게 된다. 다만, 상기 제2채널(1332)을 통해 검출부(140) 방향으로의 용액의 이동속도가 증가하지는 않도록 상기 제2채널(1332)의 길이는 상기 제1채널(1331)에 비해 상대적으로 매우 짧은 길이로 형성됨이 바람직하다.The second channel 1332 forms the rear end of the connection part 133 and is formed to have a relatively short length compared to the first channel 1331. In particular, from the end of the first channel 1331 to the detection part 140 direction. By being inclined downward, the second channel 1332 is inclined upwardly from the detection unit 140 toward the reaction unit 120 , thereby preventing the solution in the detection unit 140 from easily backflowing toward the reaction unit 120 . . However, the length of the second channel 1332 is relatively short compared to the first channel 1331 so that the moving speed of the solution in the direction of the detection unit 140 does not increase through the second channel 1332 . It is preferably formed by

상기 검출부(140)는 상기 트랩부(130)를 월류한 용액과 비색 용액의 비색 반응이 일어나는 구성으로, 상기 검출부(140)에서 일어나는 색상 변화를 통해 수은의 존재 및 농도를 확인할 수 있게 된다. 상기 비색 용액은 ABTS(2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid), DAB(diaminobenzidine) 및 TMB(3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 및 과산화수소를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 RCA 반응 후 펌프를 작동시켜 RCA 반응이 끝난 용액을 검출부(140)에 공급하면, 상기 RCA 반응이 끈난 용액(상기 트랩부(130)를 월류한 용액)은 상기 검출부(140)에 위치하는 비색 용액과 반응하며, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 시료에 수은 이온이 존재하지 않아 헤민/G-4중나선구조(hemim/G-quadruplex) DNAzyme이 형성된 경우 상기 DNAzyme은 과산화수소의 존재하에 ABTS를 ABTS+로 산화시키며, 이때 검출부의 색상은 어두운 녹색으로 변화하게 된다(DAB 및 TMB 역시 색상이 변하게 됨). 또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 시료에 수은 이온이 존재하여 헤민/G-4중나선구조(hemim/G-quadruplex) DNAzyme이 형성되지 않은 경우, 이때 검출부의 색상은 변화하지 않게 된다. 상기 검출부의 색상 변화를 육안 또는 분광광도계 등을 이용하여 확인함으로써, 수은의 존재 및/또는 농도를 측정할 수 있게 된다.The detection unit 140 has a configuration in which a colorimetric reaction occurs between the solution flowing through the trap unit 130 and the colorimetric solution, and the presence and concentration of mercury can be confirmed through the color change occurring in the detection unit 140 . The colorimetric solution is any one selected from the group consisting of ABTS (2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid), DAB (diaminobenzidine) and TMB (3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine) It is characterized in that it contains one and hydrogen peroxide After the RCA reaction, when the pump is operated to supply the RCA reaction-finished solution to the detection unit 140, the solution in which the RCA reaction has failed (the solution overflowing the trap unit 130) ) reacts with the colorimetric solution located in the detection unit 140, and as shown in FIG. When a DNAzyme is formed, the DNAzyme oxidizes ABTS to ABTS + in the presence of hydrogen peroxide, and the color of the detection part changes to dark green (DAB and TMB also change colors). As shown, when mercury ions are present in the sample and the hemim/G-quadruplex DNAzyme is not formed, the color of the detection unit does not change at this time. Alternatively, by confirming using a spectrophotometer or the like, the presence and/or concentration of mercury can be determined.

상기 온도조절부(210)는 상기 반응부(120) 내부가 회전환 증폭(RCA)에 필요한 등온 조건으로 온도가 유지되도록 하는 구성으로, 예컨대 펠티어모듈 등이 사용될 수 있다. 상기 온도조절부(210)는 상기 반응부(120) 양측에서 각각 반응부(120)에 인접되게 위치됨으로써 상기 반응부(120)가 외기와 접촉되는 것을 최소화할 수 있다. 기존의 회전환 증폭(RCA) 반응용 칩 등에서는 반응부가 어느 한 면에서만 온도제어를 받기 때문에 그 외 나머지 면에서는 쉽게 외기와 접촉하게 되어 반응부 전체를 등온으로 유지시키기가 매우 어렵고 그에 따라 회전환 증폭(RCA) 반응 역시 효율적으로 이루어지지 못하는 문제가 있었던 바, 본 발명에서는 상기와 같은 반응부(120)와 온도조절부(210) 간 접촉구조를 통해 상기와 같은 문제를 해결하고 있다.The temperature control unit 210 is configured such that the temperature inside the reaction unit 120 is maintained in an isothermal condition required for rotating ring amplification (RCA), for example, a Peltier module may be used. The temperature control unit 210 may be positioned adjacent to the reaction unit 120 at both sides of the reaction unit 120 , thereby minimizing contact between the reaction unit 120 and the outside air. In the existing rotating ring amplification (RCA) reaction chip, etc., since the reaction unit is temperature controlled only on one side, it is easily contacted with the outside air on the other side, so it is very difficult to keep the entire reaction unit isothermal. Since there was a problem that the amplification (RCA) reaction was also not performed efficiently, the present invention solves the above problem through the contact structure between the reaction unit 120 and the temperature control unit 210 as described above.

상기 펌프(미도시)는 상기 주입부(110)로 시료 및 RCA 반응용액을 주입하는 구성으로, 상기 펌프는 상기 주입부(110)와 연통된 관로 상에 연결되어 후술할 통합제어부의 제어하에 주입되는 시료 및 RCA 반응용액의 양을 조절함은 물론 상기 반응부(120)를 가압하여 반응부(120) 내 용액이 상기 트랩부(130)를 거쳐 검출부(140)로 이동할 수 있도록 하는 것으로, 자동화된 시린지(automated syringe pump) 등이 활용될 수 있다. The pump (not shown) is configured to inject the sample and the RCA reaction solution into the injection unit 110 , and the pump is connected on a pipe communicating with the injection unit 110 and injected under the control of an integrated control unit to be described later. By controlling the amount of sample and RCA reaction solution to be used, as well as pressurizing the reaction unit 120 so that the solution in the reaction unit 120 can move to the detection unit 140 through the trap unit 130, automation An automated syringe pump, etc. may be used.

상기 통합제어부(미도시)는 상기 펌프 및 온도조절부(210)의 작동을 제어하는 구성으로, 별도의 통합제어 프로그램에 의해 본 발명에 따른 장치를 이용한 효율적인 회전환 증폭(RCA) 반응 및 비색 반응이 이루어질 수 있도록 통합 제어하게 된다. The integrated control unit (not shown) is configured to control the operation of the pump and the temperature control unit 210, and an efficient rolling ring amplification (RCA) reaction and colorimetric reaction using the device according to the present invention by a separate integrated control program integrated control to make this happen.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 현장 진단 장치를 이용하는 수은 검출 방법은 시료 및 RCA 반응용액을 혼합하여 혼합용액을 형성하는 혼합단계와, 상기 혼합용액에 열을 가해 RCA 반응이 일어나도록 하는 온도로 제어하는 온도조절단계와, 상기 RCA 반응 후 RCA 반응이 수행된 용액과 비색 용액의 비색 반응이 일어나도록 하는 비색반응단계 등을 포함한다.The mercury detection method using the point-of-care diagnostic device according to another embodiment of the present invention includes a mixing step of mixing a sample and an RCA reaction solution to form a mixed solution, and applying heat to the mixed solution at a temperature such that the RCA reaction occurs. It includes a temperature control step of controlling, and a colorimetric reaction step of allowing a colorimetric reaction between the solution in which the RCA reaction is performed and the colorimetric solution to occur after the RCA reaction.

상기 혼합단계는 시료 및 RCA 반응용액을 혼합하여 혼합용액을 형성하는 단계로, 상기 펌프를 작동시켜 주입부(110)를 통해 상기 반응부(120)에 시료 및 RCA 반응용액이 공급되도록 하여 수행될 수 있다. 상기 RCA 반응용액은 앞서 설명한 RCA 반응용액이 사용되므로 자세한 설명을 생략하기로 한다.The mixing step is a step of mixing the sample and the RCA reaction solution to form a mixed solution, and the pump is operated to supply the sample and the RCA reaction solution to the reaction unit 120 through the injection unit 110 to be performed. can Since the RCA reaction solution described above is used as the RCA reaction solution, a detailed description thereof will be omitted.

상기 온도조절단계는 상기 혼합용액에 열을 가해 RCA 반응이 일어나도록 하는 온도로 제어하는 단계로, 상기 온도조절부(210)를 제어하여 상기 반응부(120)의 온도가 회전환 증폭 반응에 필요한 온도에 이르도록 하여 수행될 수 있다. 상기 반응부(120)에 시료와 RCA 반응용액을 주입하고 RCA 반응이 일어나는 온도로 제어하면, 상기 시료에 수은이 존재하지 않는 경우 프라이머는 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되고 DNA 중합효소에 의해 RCA 반응이 진행되어 반복되는 G-quadruplex 구조체를 가지는 긴 단일가닥이 형성되며, 상기 G-quadruplex 구조체에는 헤민이 결합하여 헤민/G-4중나선구조(hemim/G-quadruplex) DNAzyme을 형성하며, 상기 시료에 수은이 존재하는 경우, 프라이머는 수은과 결합해 T-Hg2+-T 복합체를 형성하여, 상기 프라이머는 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되지 않아, 헤민/G-4중나선구조(hemim/G-quadruplex) DNAzyme을 형성할 수 없게 된다.The temperature control step is a step of controlling the temperature at which the RCA reaction occurs by applying heat to the mixed solution. It can be carried out by bringing it to a temperature. When the sample and the RCA reaction solution are injected into the reaction unit 120 and the temperature at which the RCA reaction occurs, if mercury is not present in the sample, the primer is hybridized to the circular DNA template and the RCA reaction is performed by the DNA polymerase A long single strand having a repeated G-quadruplex structure is formed, and hemin binds to the G-quadruplex structure to form a hemin/G-4 double helix structure (hemim/G-quadruplex) DNAzyme, In the presence of mercury, the primer binds with mercury to form a T-Hg 2+ -T complex, so that the primer does not hybridize to the circular DNA template, resulting in a hemim/G-quadruplex (hemim/G-quadruplex) ) cannot form DNAzymes.

상기 비색반응단계는 RCA 반응 후 RCA 반응이 수행된 용액과 비색 용액의 비색 반응이 일어나도록 하는 단계로, 상기 RCA 반응 후 펌프를 작동시켜 RCA 반응이 끝난 용액을 비색 용액이 위치하는 검출부에 공급하여 수행되게 된다. 상기 비색 용액은 앞서 설명한 비색 용액이 사용되므로 자세한 설명을 생략하기로 한다. 상기 RCA 반응 후 펌프를 작동시켜 RCA 반응이 끝난 용액을 검출부(140)에 공급하면, 상기 RCA 반응이 끈난 용액(상기 트랩부(130)를 월류한 용액)은 상기 검출부(140)에 위치하는 비색 용액과 반응하며, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 시료에 수은 이온이 존재하지 않아 헤민/G-4중나선구조(hemim/G-quadruplex) DNAzyme DNAzyme이 형성된 경우 상기 DNAzyme은 과산화수소의 존재하에 ABTS를 ABTS+로 산화시키며, 이때 검출부의 색상은 어두운 녹색으로 변화하게 된다(DAB 및 TMB 역시 색상이 변하게 됨). 또한, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 시료에 수은 이온이 존재하여 헤민/G-4중나선구조(hemim/G-quadruplex) DNAzyme이 형성되지 않은 경우, 이때 검출부의 색상은 변화하지 않게 된다. 상기 검출부의 색상 변화를 육안 또는 분광광도계 등을 이용하여 확인함으로써, 수은의 존재 및/또는 농도를 측정할 수 있게 된다.The colorimetric reaction step is a step of causing a colorimetric reaction between the solution in which the RCA reaction is performed and the colorimetric solution after the RCA reaction. will be performed Since the colorimetric solution described above is used as the colorimetric solution, a detailed description thereof will be omitted. After the RCA reaction, when the pump is operated to supply the RCA reaction-completed solution to the detection unit 140 , the solution in which the RCA reaction fails (the solution overflowing the trap unit 130 ) is a colorimetric solution located in the detection unit 140 . It reacts with the solution and, as shown in Fig. 3 (a), in the absence of mercury ions in the sample, a hemin/G-4 double helix structure (hemim/G-quadruplex) DNAzyme is formed. ABTS is oxidized to ABTS + under In addition, as shown in (b) of FIG. 3 , when mercury ions are present in the sample and the hemin/G-4 double helix structure (hemim/G-quadruplex) DNAzyme is not formed, in this case, the color of the detection unit does not change. do. The presence and/or concentration of mercury can be measured by confirming the color change of the detection unit with the naked eye or a spectrophotometer.

이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these are only for describing the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1> 수은 검출을 위한 현장 진단 장치의 제조<Example 1> Preparation of point-of-care diagnostic device for mercury detection

1. 3ds MAX software package(Autodesk, San Rafael, CA, USA)를 이용하여 디자인한 후, Polylactic acid(ρ:1300kg/m3, Cp:1800J/(kg×K), k:0.1W/(m×K))를 원료로 하여 3D 프린터(Ultimaker3)를 사용해, 도 1 및 2에 도시된 바와 같은 현장 진단 칩을 제조하였다.1. After designing using 3ds MAX software package (Autodesk, San Rafael, CA, USA), Polylactic acid (ρ:1300kg/m 3 , Cp:1800J/(kg×K), k:0.1W/(m) ×K)) as a raw material and using a 3D printer (Ultimaker3), a point-of-care diagnostic chip as shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured.

2. 상기 현장 진단 칩을 지지부에 결합시켜 반응부의 양 측에 펠티어 모듈(FALC1-09512T150, Devicemart, Daejeon, Korea)이 위치하도록 하고, 펌프(PSD/4 syringe pump, Hamilton, Reno, NV, USA)가 연결된 폴리테크라플루오르에틸렌 관을 반응부에 결합시켜 도 1에 도시된 바와 같은 현장 진단 장치를 형성하였다. 상기 펠티어 모듈은 UNO R3 board(Arduino, Somerville, MA, USA)에 마운트된 Dual VNH5019 motor Driver ash02a(Pololu Robotics and Electronics, Las Vegas, NV, USA)에 연결되어 있다. 상기 현장 진단 장치에 대해, CFD-ACE+((ESI group, Paris, France)를 이용한 열전달 시물레이션을 통해, 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 펠티어 모듈은 상기 현장 진단 칩에서 RCA 반응을 위한 목표 온도(30℃, 65℃)를 유지할 수 있음을 확인하였다.2. Combine the on-site diagnostic chip to the support so that Peltier modules (FALC1-09512T150, Devicemart, Daejeon, Korea) are located on both sides of the reaction part, and pump (PSD/4 syringe pump, Hamilton, Reno, NV, USA) The on-site diagnostic device as shown in FIG. 1 was formed by bonding a polytetrafluoroethylene tube connected to the reaction unit. The Peltier module is connected to a Dual VNH5019 motor Driver ash02a (Pololu Robotics and Electronics, Las Vegas, NV, USA) mounted on a UNO R3 board (Arduino, Somerville, MA, USA). As can be seen in FIG. 5 through heat transfer simulation using CFD-ACE+ ((ESI group, Paris, France) for the point-of-care diagnostic device, the Peltier module has a target temperature ( 30 ℃, 65 ℃) was confirmed that can be maintained.

<실시예 2>. 원형 DNA template의 생성<Example 2>. Generation of circular DNA template

1. G-quadruplex 구조체를 형성할 수 있는 염기서열과 상보적인 염기서열을 포함하는, 제1의 ssDNA[5'-phosphate group-GAATCCTCAGTCCCAATAGAGCATCAAAACCCATCCCGCCCAACCCAAAAAAAAAAAA-3'(서열번호:1)] 및 제2의 ssDNA[5'-phosphate group-GAAACCCATCCCGCCCAACCCCATCAAAACCCATCCCGCCCAACCCAAAAAAAAAAAA-3'(서열번호:2)]를 설계하였다(도 4에 도시된 바와 같이, 제1의 ssDNA를 이용한 경우 RCA 한 사이클 동안 G-quadruplex 구조체가 하나 형성되나(a 참조), 제2의 ssDNA를 이용한 경우 RCA 한 사이클 동안 G-quadruplex 구조체가 2개 형성됨(b 참조). 또한, T(12) Primer[5'-phosphate group-TTTTTTTTTTTT-3'(서열번호:3)]를 설계하였다.1. A first ssDNA [5'-phosphate group-GAATCCTCAGTCCCAATAGAGCATCAAAACCCATCCCGCCCAACCCAAAAAAAAAAAA-3' (SEQ ID NO: 1)] and a second ssDNA [ 5'-phosphate group-GAAACCCATCCCGCCCAACCCCATCAAAACCCATCCCGCCCAACCCAAAAAAAAAAAA-3' (SEQ ID NO: 2)] was designed (as shown in FIG. 4, when using the first ssDNA, one G-quadruplex structure is formed during one cycle of RCA (a) See), when using the second ssDNA, two G-quadruplex structures are formed during one cycle of RCA (see b) In addition, T (12) Primer [5'-phosphate group-TTTTTTTTTTTT-3' (SEQ ID NO: 3) )] was designed.

2. 제1의 ssDNA와 DNA 연결효소(ligase)를 증류수가 들어 있는 튜브에 넣은 후(40nM 제1의 ssDNA, 400U ligase, 10mM Tris-HCl, 10mM KCl, 100mM NaCl, 50μM ATP, 2.5mM MnCl2), 60℃에서 6시간 동안 연결시키고, 80℃에서 10분 동안 불활성화시켰다. 이후, 잔류하는 제1의 ssDNA를 제거하기 위해 120U 엑소뉴클레아제 I과 20U 엑소뉴클레아제 III를 첨가하고 37℃에서 4시간 동안 및 80℃에서 10분 동안 배양하였다. 생성된 생성물을 올리고 클린업 및 농축 키트(Oligo Clean-Up and Concentration Kit)를 사용하여 정제하여 원형 DNA template(cirSD template)를 얻었다.2 of the (40nM first insert the ssDNA and the DNA ligase (ligase) in the first tube with distilled water ssDNA, 400U ligase, 10mM Tris- HCl, 10mM KCl, 100mM NaCl, 50μM ATP, 2.5mM MnCl 2 ), connected at 60 °C for 6 h, and inactivated at 80 °C for 10 min. Thereafter, 120U exonuclease I and 20U exonuclease III were added to remove the remaining first ssDNA, and incubated at 37°C for 4 hours and at 80°C for 10 minutes. The resulting product was purified using an oligo Clean-Up and Concentration Kit (Oligo Clean-Up and Concentration Kit) to obtain a circular DNA template (cirSD template).

3. 제1의 ssDNA 대신에 제2의 ssDNA를 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 2의 2와 동일하게 하여 원형 DNA template(cirDD template)를 얻었다.3. A circular DNA template (cirDD template) was obtained in the same manner as in Example 2 2 except that the second ssDNA was used instead of the first ssDNA.

<실시예 3> 프라이머의 DNAzyme 합성의 효율 평가<Example 3> Efficiency evaluation of DNAzyme synthesis of primers

1. 현장 진단 장치의 펌프를 작동시켜 반응부에, Hg2+ 용액 70μL 및 RCA 반응 용액(100nM cirSD template, primer(프라이머 농도는 0에서 300nM임), 8U phi29 DNA polymerase, 33mM Tris acetate(pH 7.9), 10mM Mg acetate, 66mM K acetate, 0.75mM dNTP 및 1μM hemin) 30μL의 혼합용액이 공급되도록 하였다. 이후, 펠티어 모듈의 작동을 제어하여, 상기 혼합용액을 30℃로 30분 동안 인큐베이팅하고 65℃로 10분 동안 불활성화시켜 RCA 반응을 수행하였다. 상기 RCA 반응 이후, 펌프를 작동시켜 RCA 반응이 끝난 혼합용액을 검출부에 공급되도록 하고, 미리 검출부에 담겨 있는 비색 용액(5mM ABTS 및 2.5mM hydrogen peroxide) 50μL와 상온에서 10분 동안 유지하여 비색 반응을 수행하고, 디지털 카메라를 이용하여 검출부를 촬영하여 그 결과를 도 6에 나타내었다.1. Operate the pump of the on-site diagnostic device to the reaction part, 70 μL of Hg 2+ solution, RCA reaction solution (100 nM cirSD template, primer (primer concentration is 0 to 300 nM), 8U phi29 DNA polymerase, 33 mM Tris acetate (pH 7.9) ), 10 mM Mg acetate, 66 mM K acetate, 0.75 mM dNTP, and 1 μM hemin) 30 μL of a mixed solution was supplied. Thereafter, by controlling the operation of the Peltier module, the mixed solution was incubated at 30° C. for 30 minutes and inactivated at 65° C. for 10 minutes to perform RCA reaction. After the RCA reaction, operate the pump so that the mixed solution after the RCA reaction is supplied to the detection unit, and 50 μL of the colorimetric solution (5 mM ABTS and 2.5 mM hydrogen peroxide) contained in the detection unit in advance and maintained at room temperature for 10 minutes to perform the colorimetric reaction and the detection unit was photographed using a digital camera, and the results are shown in FIG. 6 .

2. 도 6을 보면, T(12) primer의 농도가 증가할수록 색상이 진해짐을 확인할 수 있어, T(12) primer의 농도가 높을수록 DNAzyme 합성을 증가시킴을 알 수 있다.2. Referring to FIG. 6 , it can be seen that the color becomes darker as the concentration of the T(12) primer increases, and it can be seen that the higher the concentration of the T(12) primer increases the DNAzyme synthesis.

<실시예 4> 현장 진단 장치를 이용한 수은 검출<Example 4> Mercury detection using on-site diagnostic device

1. 현장 진단 장치의 펌프를 작동시켜 반응부에, Hg2+ 용액 70μL(Hg2+의 농도는 0에서 267μg/L임) 및 RCA 반응 용액(100nM cirSD template(or cirDD template), 100nM primer, 8U phi29 DNA polymerase, 33mM Tris acetate(pH 7.9), 10mM Mg acetate, 66mM K acetate, 0.75mM dNTP 및 1μM hemin) 30μL의 혼합용액이 공급되도록 하였다. 이후, 실시예 3의 1과 동일한 방법으로 RCA 반응 및 비색 반응이 수행되도록 하고, 디지털 카메라를 이용하여 검출부를 촬영하여 그 결과를 도 7에 나타내었다(도 7의 (a)는 cirDD template를 사용한 결과를 나타내며, 도 7의 (b)는 cirSD template를 사용한 결과를 나타냄). 또한, 상기 검출부를 휴대용 분광광도계(RM200QC; X-Rite Co., Neu-Isenburg, Germany)를 이용하여 측정하고, Commision Internationale de l'Eclairage(CIE) LAB color scale system을 이용해 색강도변화(Color intensity changes, ΔE)를 산정하여, 그 결과를 도 8에 나타내었다.1. Operate the pump of the point-of-care device and put 70 μL of Hg 2+ solution (concentration of Hg 2+ from 0 to 267 μg/L) and RCA reaction solution (100 nM cirSD template (or cirDD template), 100 nM primer, A mixed solution of 30 μL of 8U phi29 DNA polymerase, 33 mM Tris acetate (pH 7.9), 10 mM Mg acetate, 66 mM K acetate, 0.75 mM dNTP and 1 μM hemin) was supplied. Thereafter, the RCA reaction and the colorimetric reaction were performed in the same manner as in Example 3 1, and the detection unit was photographed using a digital camera, and the results are shown in FIG. The results are shown, and (b) of FIG. 7 shows the results using the cirSD template). In addition, the detection unit was measured using a portable spectrophotometer (RM200QC; X-Rite Co., Neu-Isenburg, Germany), and color intensity was measured using the Commision Internationale de l'Eclairage (CIE) LAB color scale system. changes, ΔE) were calculated, and the results are shown in FIG. 8 .

2. 도 7을 보면 Hg2+ 농도가 높아질수록 육안으로 확인되는 색상이 연해짐을 확인할 수 있고, 도 8을 보면 Hg2+ 농도가 높아질수록 색강도변화가 커짐을 알 수 있어, 상기 현장 진단 장치를 이용하여 수은의 검출할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 도 7 및 8을 보면, cirSD template를 사용하였을 때 검출 한계가 3.3μg/L인데 반해, cirDD template를 사용하였을 때 검출 한계가 2.2μg/L임을 확인할 수 있어, cirDD tempalate는 더 많은 DNAzyme을 생산하고 Hg2+에 대해 더 높은 민감도를 가짐을 알 수 있다.2. Referring to FIG. 7 Hg 2+ concentration is higher, and a color that is visually confirmed to be checked luggage inshore, looking at Figure 8 the higher the concentration of Hg 2+'s color intensity variation to find out increases, the field diagnostic device It can be seen that mercury can be detected using In addition, referring to FIGS. 7 and 8, it can be seen that the detection limit is 3.3 μg/L when the cirSD template is used, whereas the detection limit is 2.2 μg/L when the cirDD template is used. It can be seen that produced and has a higher sensitivity to Hg 2+ .

<실시예 5> 현장 진단 장치를 이용하여 수도물에서 수은 검출<Example 5> Mercury detection in tap water using a point-of-care diagnostic device

1. 0.2μm의 포어 사이즈를 가지는 필터를 이용하여 수도물을 여과하고, ICP/MS(7700X quadrupole, Agilent Technologies, CA, USA)를 이용하여 무기 수은의 농도를 측정하였다. ICP/MS에 의한 측정 결과는 0.6±0.12μg/L이었다.1. Tap water was filtered using a filter having a pore size of 0.2 μm, and the concentration of inorganic mercury was measured using ICP/MS (7700X quadrupole, Agilent Technologies, CA, USA). The measurement result by ICP/MS was 0.6±0.12 μg/L.

2. 수도물에서 Hg2+ 양화(quantification)를 위한 표준곡선을 생성하기 위해, 수도물의 Hg2+ 농도가 0, 0.6, 3, 6, 9, and 14μg/L가 되도록 하였다. 이후, Hg2+ 용액 대신에 Hg2+ 농도가 조절된 수도물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 4의 1과 같이 혼합용액을 공급하고 RCA 반응 및 비색 반응이 수행되도록 하였다(단, cirDD template 사용). 상기 비색 반응 이후 휴대용 분광광도계를 이용하여 검출부를 측정하고 색강도변화(ΔE)를 산정하여, 그 결과를 도 9에 나타내었다.2. To generate a standard curve for Hg 2+ quantification in tap water, Hg 2+ concentrations in tap water were set to 0, 0.6, 3, 6, 9, and 14 μg/L. Was then to be supplied to, and is a mixed solution, such as 1 of Example 4, except for using, instead of the solution of Hg 2+ to Hg 2+ concentration of the tap water control and perform the RCA reaction and color response (where, cirDD template used) . After the colorimetric reaction, the detector was measured using a portable spectrophotometer, and the color intensity change (ΔE) was calculated, and the results are shown in FIG. 9 .

3. 다른 농도(3.0, 6.0, 18.1, 28.8μg/L)의 Hg2+를 수도물(Hg2+ 농도는 0.6μg/L임)에 혼합하여 농도가 조절된 수도물을 형성하였다. 상기 농도가 조절된 수도물을 ICP/MS로 측정하여 수은 농도, CV%(Coefficient of variation=(standard deviation/mean)×100), Recovery%(recovery rate=(measured/expected)×100)에 대한 값을 산정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 또한, Hg2+ 용액 대신에 Hg2+ 농도가 조절된 수도물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 4의 1과 같이 혼합용액을 공급하고 RCA 반응 및 비색 반응이 수행되도록 한 후(단, cirDD template 사용) 휴대용 분광광도계를 이용하여 검출부를 측정하고 수은 농도, CV%, Recovery%에 대한 값을 산정하여 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다. 3. Hg 2+ of different concentrations (3.0, 6.0, 18.1, 28.8 μg/L) was mixed with tap water (Hg 2+ concentration was 0.6 μg/L) to form tap water with a controlled concentration. Values for mercury concentration, CV% (Coefficient of variation=(standard deviation/mean)×100), Recovery% (recovery rate=(measured/expected)×100) by measuring the concentration-controlled tap water by ICP/MS was calculated and the results are shown in Table 1. Also, after that, and is supplied to the mixed solution as shown in 1 of Example 4, perform the RCA reaction and color response, except in place of Hg 2+ solution for using tap water of Hg 2+ concentration was adjusted (except using template cirDD ) The detector was measured using a portable spectrophotometer, and values for mercury concentration, CV%, and Recovery% were calculated, and the results are shown in Table 1 below.

Added
(μg/L)
Added
(μg/L)
Expected
(μg/L)
Expected
(μg/L)
ICP/MSICP/MS Preoposed MethodPreposed Method
Measured
(μg/L)
Measured
(μg/L)
CV%CV% RecoveryRecovery Measured
(μg/L)
Measured
(μg/L)
CV%CV% Recovery%recovery%
3.03.0 3.63.6 3.73.7 6.046.04 102.7102.7 4.14.1 4.754.75 114.5114.5 6.06.0 6.66.6 6.56.5 2.052.05 98.398.3 7.27.2 0.420.42 108.9108.9 18.118.1 18.718.7 19.319.3 5.605.60 103.2103.2 16.816.8 1.221.22 89.889.8 28.828.8 29.429.4 28.128.1 5.145.14 95.595.5 38.338.3 0.840.84 129.9129.9

4. 도 9를 보면, Hg2+의 농도가 증가하면 비색 신호의 강도가 감소함을 알 수 있고, 비색 신호의 강도는 높은 선형성을 보임을 알 수 있으며, 수도물에서 Hg2+의 검출 한계는 3.3μg/L로 WHO의 안전 한계인 6μg/L보다 낮음을 알 수 있다.4. Referring to FIG. 9 , it can be seen that the intensity of the colorimetric signal decreases as the concentration of Hg 2+ increases, and the intensity of the colorimetric signal exhibits high linearity, and the detection limit of Hg 2+ in tap water is It can be seen that 3.3 μg/L is lower than the WHO safety limit of 6 μg/L.

5. 표 1을 보면, 무기 수은의 농도는 3.6μg/L의 기대값을 가지는데, 현장 진단 장치를 이용한 방법은 적정한 범위의 recovery rate(114.5%)를 가지며, 수은 농도가 4.1μg/L로 측정된다. 또한, CV 값을 통해, 현장 진단 장치를 이용한 방법은 실제 샘플에서 Hg2+ 검출하는데 뛰어난 정확성을 가짐을 알 수 있다.5. Referring to Table 1, the concentration of inorganic mercury has an expected value of 3.6 μg/L. The method using the on-site diagnostic device has a recovery rate (114.5%) within an appropriate range, and the mercury concentration is 4.1 μg/L. It is measured. In addition, through the CV value, it can be seen that the method using the point-of-care device has excellent accuracy in detecting Hg 2+ in the actual sample.

<실시예 6> Hg2+에 대한 선택성 확인<Example 6> Confirmation of selectivity for Hg 2+

1. 각각 1μM의 농도를 가지는 16종의 중금속 이온 용액을 준비하고, Hg2+ 용액 대신에 중금속 이온 용액 각각을 사용한 것을 제외하고는 실시예 4의 1과 같이 혼합용액을 공급하고 RCA 반응 및 비색 반응이 수행되도록 하였다(단, cirDD template 사용). 상기 비색 반응 이후 휴대용 분광광도계를 이용하여 검출부를 측정하고 색강도변화(ΔE)를 산정하여, 그 결과를 도 10에 나타내었다.1. Prepare 16 kinds of heavy metal ion solutions each having a concentration of 1 μM, and supply a mixed solution as in Example 4 1, except that each heavy metal ion solution was used instead of Hg 2+ solution, and RCA reaction and colorimetry The reaction was allowed to run (with cirDD template). After the colorimetric reaction, the detector was measured using a portable spectrophotometer, and the color intensity change (ΔE) was calculated, and the results are shown in FIG. 10 .

2. 도 10을 보면, 다른 중금속에 비해 수은만 큰 색변화를 보임을 알 수 있어 상기 현장 검출 장치를 이용한 수은 검출 방법은 수은을 선택적으로 검출할 수 있음을 알 수 있다.2. Referring to FIG. 10, it can be seen that only mercury shows a large color change compared to other heavy metals, so that the mercury detection method using the in-situ detection device can selectively detect mercury.

이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.In the above, the applicant has described preferred embodiments of the present invention, but these embodiments are only one embodiment that implements the technical idea of the present invention, and any changes or modifications as long as the technical idea of the present invention is implemented. should be construed as within the scope.

10: 현장진단칩 110: 주입부
120: 반응부 130: 트랩부
131: 제1수직부 132: 제2수직부
133: 연결부 1331: 제1채널 1332: 제2채널
140: 검출부
20: 지지부 210: 온도조절부
10: on-site diagnosis chip 110: injection unit
120: reaction unit 130: trap unit
131: first vertical part 132: second vertical part
133: connection unit 1331: first channel 1332: second channel
140: detection unit
20: support 210: temperature control unit

<110> KOREA FOOD RESEARCH INSTITUTE <120> On-site diagnostic device for mercury detection and Method for detecting mercury using the same <130> PDAHJ-19173 <160> 3 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 58 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ssDNA for G-quadruplex formation <400> 1 gaatcctcag tcccaataga gcatcaaaac ccatcccgcc caacccaaaa aaaaaaaa 58 <210> 2 <211> 58 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ssDNA for G-quadruplex formation <400> 2 gaaacccatc ccgcccaacc ccatcaaaac ccatcccgcc caacccaaaa aaaaaaaa 58 <210> 3 <211> 12 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for hydridizatin with circular DNA <400> 3 tttttttttt tt 12 <110> KOREA FOOD RESEARCH INSTITUTE <120> On-site diagnostic device for mercury detection and Method for detecting mercury using the same <130> PDAHJ-19173 <160> 3 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 58 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ssDNA for G-quadruplex formation <400> 1 gaatcctcag tcccaataga gcatcaaaac ccatcccgcc caacccaaaa aaaaaaaa 58 <210> 2 <211> 58 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ssDNA for G-quadruplex formation <400> 2 gaaacccatc ccgcccaacc ccatcaaaac ccatcccgcc caacccaaaa aaaaaaaa 58 <210> 3 <211> 12 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for hydridizatin with circular DNA <400> 3 tttttttttt tt 12

Claims (8)

시료 및 RCA 반응용액이 수용되어 회전환 증폭 반응이 일어나는 반응부와, 상기 반응부 내 용액이 특정 작동에 의해서만 검출부 방향으로 이동되도록 하는 트랩부와, 상기 트랩부를 월류한 용액과 비색 용액의 비색 반응이 일어나는 검출부를 포함하는 현장진단칩과; 상기 반응부 내부가 회전환 증폭 반응에 필요한 등온 조건으로 온도가 유지되도록 하는 온도조절부와; 상기 반응부로 시료 및 RCA 반응용액을 주입하는 펌프와, 상기 펌프 및 온도조절부의 작동을 제어하는 통합제어부;를 포함하며,
상기 RCA 반응용액은 G-4중나선구조 구조체를 형성할 수 있는 염기서열과 상보적인 염기서열을 포함하는 원형 DNA 템플레이트, 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되는 프라이머로 수은 이온이 결합하면 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되지 않는 프라이머, DNA 중합효소 및 헤민을 포함하고,
상기 비색 용액은 ABTS, DAB 및 TMB로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 및 과산화수소를 포함하며,
상기 시료에 수은이 존재하지 않는 경우, 상기 반응부에서 상기 프라이머는 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되고 DNA 중합효소에 의해 RCA 반응이 진행되어 반복되는 G-4중나선구조 구조체를 가지는 긴 단일가닥이 형성되며, 상기 G-4중나선구조 구조체에는 헤민이 결합하여 헤민/G-4중나선구조 DNAzyme을 형성하고,
상기 시료에 수은이 존재하는 경우, 상기 반응부에서 상기 프라이머는 수은과 결합해 복합체를 형성하여, 상기 프라이머는 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되지 않아, 헤민/G-4중나선구조 DNAzyme을 형성할 수 없으며,
상기 헤민/G-4중나선구조 DNAzyme이 형성된 경우 상기 검출부에서 비색 용액의 색상이 변화하게 되고, 상기 헤민/G-4중나선구조 DNAzyme이 형성되지 않은 경우, 상기 검출부에서 비색 용액의 색상은 변화하지 않는 것을 특징으로 하는 수은 검출을 위한 현장 진단 장치.
A reaction unit in which the sample and the RCA reaction solution are accommodated to undergo a rolling ring amplification reaction, a trap unit that allows the solution in the reaction unit to move toward the detection unit only by a specific operation, and a colorimetric reaction between the solution overflowing the trap unit and the colorimetric solution a point-of-care diagnostic chip including a detection unit in which this occurs; a temperature control unit for maintaining the temperature of the inside of the reaction unit under isothermal conditions required for the rolling ring amplification reaction; A pump for injecting the sample and the RCA reaction solution into the reaction unit, and an integrated control unit for controlling the operation of the pump and the temperature control unit;
The RCA reaction solution is a circular DNA template including a nucleotide sequence capable of forming a G-4 double helix structure and a nucleotide sequence complementary to it, and a primer that hybridizes to the circular DNA template. When mercury ions bind to the circular DNA template non-hybridizing primers, DNA polymerase and hemin;
The colorimetric solution contains any one selected from the group consisting of ABTS, DAB and TMB and hydrogen peroxide,
When mercury is not present in the sample, in the reaction section, the primer hybridizes to the circular DNA template and the RCA reaction is performed by DNA polymerase to form a long single strand having a G-4 helix structure that is repeated. and hemin binds to the G-4 double helix structure to form a hemin/G-4 double helix structure DNAzyme,
When mercury is present in the sample, the primer binds to mercury in the reaction unit to form a complex, and the primer does not hybridize to the circular DNA template, thereby forming a hemin/G-4 double helix DNAzyme. no,
When the hemin/G-4 double helix structure DNAzyme is formed, the color of the colorimetric solution is changed in the detection unit. A point-of-care diagnostic device for mercury detection, characterized in that it does not.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 트랩부는 상기 반응부에서 이동해오는 용액의 경로를 수직방향으로 변환시키는 제1수직부와, 상기 제1수직부를 거친 용액의 경로를 하강시키는 제2수직부와, 상기 제2수직부 말단과 검출부 사이를 연결시키는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 검출을 위한 현장 진단 장치.
According to claim 1,
The trap unit includes a first vertical part that converts the path of the solution moving from the reaction unit into a vertical direction, a second vertical part that descends the path of the solution passing through the first vertical part, and the end of the second vertical part and the detection unit A point-of-care diagnostic device for mercury detection, characterized in that it includes a connection part for connecting them.
제4항에 있어서,
상기 연결부는 제2수직부의 말단에서 검출부 방향으로 상향경사지게 형성되는 제1채널과, 상기 제1채널 말단에서 검출부 방향으로 하향경사지게 형성되는 제2채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 수은 검출을 위한 현장 진단 장치.
5. The method of claim 4,
The connecting portion includes a first channel inclined upwardly from the end of the second vertical portion in the direction of the detection unit, and a second channel formed to be inclined downwardly from the end of the first channel toward the detection unit. Device.
시료 및 RCA 반응용액을 혼합하여 혼합용액을 형성하는 혼합단계와; 상기 혼합용액에 열을 가해 RCA 반응이 일어나도록 온도로 제어하는 온도조절단계와; 상기 RCA 반응 후 RCA 반응이 수행된 용액과 비색 용액의 비색 반응이 일어나도록 하는 비색반응단계;를 포함하며,
상기 RCA 반응용액은 G-4중나선구조 구조체를 형성할 수 있는 염기서열과 상보적인 염기서열을 포함하는 원형 DNA 템플레이트, 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되는 프라이머로 수은 이온이 결합하면 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되지 않는 프라이머, DNA 중합효소 및 헤민을 포함하고, 상기 비색 용액은 ABTS, DAB 및 TMB로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 및 과산화수소를 포함하며,
상기 시료에 수은이 존재하지 않는 경우, 상기 온도조절단계에서 상기 프라이머는 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되고 DNA 중합효소에 의해 RCA 반응이 진행되어 반복되는 G-4중나선구조 구조체를 가지는 긴 단일가닥이 형성되며, 상기 G-4중나선구조 구조체에는 헤민이 결합하여 헤민/G-4중나선구조 DNAzyme을 형성하고,
상기 시료에 수은이 존재하는 경우, 상기 온도조절단계에서 상기 프라이머는 수은과 결합해 복합체를 형성하여, 상기 프라이머는 상기 원형 DNA 템플레이트에 혼성화되지 않아, 헤민/G-4중나선구조 DNAzyme을 형성할 수 없으며,
상기 헤민/G-4중나선구조 DNAzyme이 형성된 경우 상기 비색반응단계에서 비색 용액의 색상이 변화하게 되고, 상기 헤민/G-4중나선구조 DNAzyme이 형성되지 않은 경우, 상기 비색반응단계에서 비색 용액의 색상은 변화하지 않는 것을 특징으로 하는 수은 검출 방법.
a mixing step of mixing the sample and the RCA reaction solution to form a mixed solution; a temperature control step of controlling the temperature so that the RCA reaction occurs by applying heat to the mixed solution; After the RCA reaction, a colorimetric reaction step of causing a colorimetric reaction between the solution subjected to the RCA reaction and the colorimetric solution to occur;
The RCA reaction solution is a circular DNA template including a nucleotide sequence capable of forming a G-4 double helix structure and a nucleotide sequence complementary to it, and a primer that hybridizes to the circular DNA template. When mercury ions bind to the circular DNA template A non-hybridizing primer, DNA polymerase, and hemin are included, and the colorimetric solution contains any one selected from the group consisting of ABTS, DAB and TMB and hydrogen peroxide,
When mercury is not present in the sample, in the temperature control step, the primer hybridizes to the circular DNA template and the RCA reaction is performed by DNA polymerase to repeat a long single-stranded G-4 structure having a double helix structure. is formed, and hemin binds to the G-4 double helix structure to form a hemin/G-4 double helix structure DNAzyme,
When mercury is present in the sample, in the temperature control step, the primer binds with mercury to form a complex, and the primer does not hybridize to the circular DNA template, thereby forming a hemin/G-4 double helix DNAzyme. cannot,
When the hemin/G-4 double helix structure DNAzyme is formed, the color of the colorimetric solution changes in the colorimetric reaction step, and when the hemin/G-4 double helix structure DNAzyme is not formed, the colorimetric solution in the colorimetric reaction step Mercury detection method, characterized in that the color does not change.
제6항에 있어서, 상기 수은 검출 방법은
제1항의 수은 검출을 위한 현장 진단 장치를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 수은 검출 방법.
The method of claim 6, wherein the mercury detection method
A method for detecting mercury, characterized in that it is carried out using the point-of-care diagnostic device for detecting the mercury of claim 1 .
제7항에 있어서,
상기 혼합단계는 펌프를 작동시켜 상기 반응부에 시료 및 RCA 반응용액이 공급되도록 하여 수행되며,
상기 온도조절단계는 상기 온도조절부를 제어하여 상기 반응부의 온도가 회전환 증폭 반응에 필요한 온도에 이르도록 하여 수행되고,
상기 비색반응단계는 회전환 증폭 반응 후 펌프를 작동시켜 회전환 증폭 반응이 끝난 용액을 비색 용액이 위치하는 검출부에 공급하여 수행되는 것을 특징으로 하는 수은 검출 방법.
8. The method of claim 7,
The mixing step is performed by operating a pump so that the sample and the RCA reaction solution are supplied to the reaction unit,
The temperature control step is performed by controlling the temperature control unit so that the temperature of the reaction unit reaches a temperature required for the rolling ring amplification reaction,
The colorimetric reaction step is carried out by operating a pump after the rolling ring amplification reaction and supplying the solution after the rolling ring amplification reaction to the detection unit in which the colorimetric solution is located.
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