KR102403439B1

KR102403439B1 - 올인원 rt-pcr 장치

Info

Publication number: KR102403439B1
Application number: KR1020200087862A
Authority: KR
Inventors: 마상배
Original assignee: 주식회사 에이아이바이오틱스
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2022-06-02
Also published as: KR20220009548A

Abstract

본 발명은 추출 튜브 모듈, 인터페이스 튜브 모듈 및 PCR 튜브 모듈을 포함하는 올인원 RT-PCR 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 상기 PCR 튜브 모듈은 용출 위치에서 분리되어 회전하여 광학 측정 모듈의 하부에 위치하여 샘플 준비부터 측정까지 전공정을 올인원(All-in-one)으로 측정 가능한 RT-PCR 장치에 관한 것이다.

Description

올인원 RT-PCR 장치{ALL-IN-ONE REAL TIME PCR APPARATUS}

본 발명은 추출 튜브 모듈, 인터페이스 튜브 모듈 및 PCR 튜브 모듈을 포함하는 올인원 RT-PCR 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 상기 PCR 튜브 모듈을 회전하여 광학 측정 모듈의 하부에 위치하여 샘플 준비부터 측정까지 전공정을 올인원(All-in-one)으로 측정 가능한 RT-PCR 장치에 관한 것이다.

중합효소 연쇄 반응 (Polymerase Chain Reaction,　PCR) 은　DNA의 원하는 부분을 복제·증폭시키는　분자 생물학적인 기술이다. 이 기술은 샘플 내에서 원하는 특정 DNA 단편 만을 선택적으로 증폭시킬 수 있다. 또한, 증폭에 필요한 시간이 짧으며, 정확도가 높고 작은 양의 DNA도 측정해낼 수 있기 때문에, 분자생물학, 의료, 범죄 수사, 생물의 분류 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 담당하고 있다.

감염병을 확진하는 도구로서 RT-PCR(Real time PCR)은 보편적인 기술로 자리잡고 있다. 검진 장비로서 RT-PCR 장치는 바이오 관련 기술의 발달과 최적화를 통해 기술 수준이 정체되어 있으며 후발주자들의 장비 개발도 이어지고 있다.

대부분의 RT-PCR 장비는 전문 검사 기관에서 운용되고 있으며 대량의 샘플을 동시에 처리하는데 기술력을 집중하고 있다.

하지만 현장 진단에서 RT-PCR 장치가 활용되기 어려운 점은 검체로부터 Target DNA 혹은 RNA를 추출하는 추출(Extraction) 고정을 별도의 자동화 장비를 사용하거나, 숙련자가 메뉴얼 작업으로 진행하고 있어 의료 현장에서 비숙련자가 쉽게 수행할수 없다. 또한 대부분의 자동화 장비가 동시에 많은 샘플을 처리하도록 만들어져 있어 1차 의료기관처럼 한번에 진행할 샘플 갯수가 작은 경우 적용하기가 어렵다.

따라서, DNA 추출 공정부터 실시간 PCR까지의 전체 공정을 one step으로 진행하고 숙련자의 개입 없이도 실행 가능한 장치의 개발이 요구되고 있으나, 하기와 같은 문제점이 있다.

① RT-PCR 장비는 대량의 샘플을 동시에 검사하도록 개발되어 있어 장비의 초기비용이 비싸고 현장진단이 어렵다.

② 측정 시간 및 비용이 높아 일반 소비자들이 자주 이용하기에는 부담된다.

③ 샘플을 모아서 진행 해야하기 때문에 측정 결과 확인이 신속하게 이루어지기 어렵다.

한국특허공개공보 10-2012-0031188

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로서, 추출 튜브 모듈, 상기 추출 튜브 모듈의 하부에 위치하는 인터페이스 튜브 모듈 및 상기 인터페이스 튜브 모듈의 하부에 위치하는 PCR 튜브 모듈을 도입함으로써, 진단 효율성을 높이고, 샘플 측정에 따른 오염을 줄이고, 진단의 편의성을 증대하고, 샘플 준비부터 측정까지 전공정을 올인원(All-in-one)으로 측정 가능한 RT-PCR 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 올인원 RT-PCR 장치의 일 실시 형태는, 추출 튜브 모듈; 상기 추출 튜브 모듈의 하부에 위치하는 인터페이스 튜브 모듈; 및 상기 인터페이스 튜브 모듈의 하부에 위치하는 PCR 튜브 모듈;을 포함한다.

여기서, 상기 PCR 튜브 모듈은 제1 회전부에 의하여 제1 회전축을 중심으로 회전하여 광학 측정 모듈의 하부에 위치할 수 있다.

또한, 상기 추출 튜브 모듈 및 상기 PCR 튜브 모듈은 탈착부에 의하여 고정 및 분리가 가능하고, 상기 추출 튜브 모듈에서 분리된 상태에서 상기 PCR 튜브 모듈은 상기 제1 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.

한편, 상기 PCR 튜브 모듈, 상기 인터페이스 튜브 모듈 및 상기 PCR 튜브 모듈은 제2 회전부에 의하여 제2 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.

상기 추출 튜브 모듈은 복수개의 추출 튜브 홀을 구비하고, 상기 제2 회전축의 중심과 상기 추출 튜브 홀 중심과의 거리의 평균을 R이라고 하고, 추출 튜브 홀의 직경을 r이라고 하면, 상기 제2 회전축의 중심에서 각각의 추출 튜브 홀 중심과의 거리는 R-r/4 보다는 크고, R+r/4 보다는 작은 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 올인원 RT-PCR 장치의 일 실시 형태는, 마그네틱 모듈을 더욱 포함하며, 상기 마그네틱 모듈은 마그네틱 폴 및 상기 마그네틱 폴을 이동하기 위한 마그네틱 폴 이동부를 포함하고, 지면과 수직한 방향을 z-축, 지면과 수평한 방향을 x-축 또는 y-축으로 정의할 때, 상기 마그네틱 폴을 이동하기 위한 마그네틱 폴 이동부는 x-축 및 y-축은 고정되고 z-축 방향으로 이동할 수 있다.

본 발명의 올인원 RT-PCR 장치의 일 실시 형태는, 상기 추출 튜브 모듈 및 상기 PCR 튜브 모듈 사이에 위치한 인터페이스 튜브 모듈은 본체부, 상기 본체부의 상부 또는 측면 상부에 위치하며 상기 추출 튜브 모듈의 용리 튜브의 하부에 연결되어 있는 제1 접속부, 및 상기 본체부의 하부 또는 측면 하부에 위치하며 상기 PCR 튜브 모듈의 적어도 하나 이상의 튜브와 연결되어 있는 제2 접속부를 구비한다.

여기서, 상기 추출 튜브 모듈에는 용리 튜브가 장착되고, 상기 용리 튜브의 하단에는 판막형 밸브를 구비하고, 상기 판막형 밸브는 일 방향으로 개폐된다.

또한, 상기 제2 접속부는 탄성을 갖는 호수(hose)이며, 상기 본체부와 연결되어 있는 상기 제2 접속부의 입구의 직경은 상기 PCR 튜브 모듈의 PCR 튜브의 상부에 위치한 상기 제2 접속부의 출구의 직경보다 큰 것을 사용할 수 있다.

상기 용리 튜브는 내부 용리 튜브 및 외부 용리 튜브를 구비하고, 상기 내부 용리 튜브가 상기 외부 용리 튜브에 삽입된 형태이며, 상기 외부 용리 튜브의 하단에는 판막형 밸브를 구비할 수 있다.

삭제

본 발명의 올인원 RT-PCR 장치에 의하면, 종래 작업으로 행해지고 있는 추출(Extraction)이 완료된 DNA 용액의 적은 볼륨을 작업자가 정밀한 파이펫을 이용하여 추출된 DNA 용액을 수거하여 마이크로 튜브에 옮긴 다음 라벨을 붙이고, PCR 튜브에 옮겨 담는 다소 복잡한 과정을 거치지 않고, 신속하고 정확한 측정이 가능하다.

또한, 본 발명의 올인원 RT-PCR 장치에 의하면, 하나의 샘플만 주입하고, 여러 타겟을 동시에 측정할 수 있고, 샘플이 바뀌는 사고를 완벽하게 방지될 수 있다. 소량의 DNA 용액의 취급하는 것은 원심력과 압력의 차이를 이용하는 방법으로 달성될 수 있다.

또한, 본 발명의 올인원 RT-PCR 장치에 의하면, 소량의 DNA 용액을 튜브의 끝부분에 모이게 하는 방법으로 원심력을 사용하고, 인터페이스 튜브로 이동할 때, 실린지를 적용하여 압력을 가하여 DNA 용액을 적절하게 이동할 수 있다.

도 1은 본 발명의 올인원 RT-PCR 장치를 나타내기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 PCR 튜브 모듈을 회전하는 원리를 나타내는 올인원 RT-PCR 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 PCR 튜브 모듈의 상부면을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 PCR 튜브 모듈에 장착되는 포고 핀을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 추출 튜브 모듈, 인터페이스 튜브 모듈, PCR 튜브 모듈을 구비한 올인원 RT-PCR 장치의 개략도이다.
도 6 (a)는 본 발명의 추출 튜브 모듈의 상면도이며, 도 6 (b)는 본 발명의 PCR 튜브 모듈의 하부면을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 마그네틱 폴을 사용하는 추출 튜브 모듈, 인터페이스 튜브 모듈, PCR 튜브 모듈을 구비한 올인원 RT-PCR 장치의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 마그네틱 폴을 사용하는 방법을 나타내는 개략도이다.
도 9(a)는 본 발명의 추출 튜브 모듈, 인터페이스 튜브 모듈, PCR 튜브 모듈을 구비한 올인원 RT-PCR 장치의 측면도이며, 도 9(b)는 본 발명의 인터페이스 튜브 모듈을 나타내는 상면도이다.
도 10은 본 발명의 DNA 용액을 추출 튜브 모듈, 인터페이스 튜브 모듈, PCR 튜브 모듈로 이동하는 방법을 나타내는 개략도이다.
도 11(a)은 본 발명의 추출 튜브 모듈에서 PCR 튜브 모듈을 분리하는 개략도이며, 도 11(b)는 본 발명의 PCR 튜브 모듈을 회전하여 광학 측정 모듈의 하부에 장착하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 PCR 튜브 모듈을 회전하여 폴리머 버퍼층을 적재하고, 광학 측정 모듈로 이동하는 것을 나타내는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 광학 측정 모듈을 나타내는 개략도이다.

이하, 예시적인 실시예에 따른 올인원 RT-PCR 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하의 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 올인원 RT-PCR 장치를 나타내기 위한 개략도이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 올인원 RT-PCR 장치는, 추출 튜브 모듈(100); 상기 추출 튜브 모듈(100)의 하부에 위치하는 인터페이스 튜브 모듈(200); 및 상기 인터페이스 튜브 모듈(200)의 하부에 위치하는 PCR 튜브 모듈(300);을 포함한다.

본 발명의 추출 튜브 모듈(100)(Extraction tube module)은 복수개의 추출 튜브 홀을 구비할 수 있다. 예를 들어, 6개의 튜브를 원형으로 구성하여 탄창 형태를 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 추출 튜브 모듈(100)은 복수개의 추출 튜브 홀을 구비하고, 추출 튜브 모듈(100)의 중심과 추출 튜브 홀 중심과의 거리의 평균을 R이라고 하고, 추출 튜브 홀의 직경을 r이라고 하면, 추출 튜브 모듈(100)의 중심에서 각각의 추출 튜브 홀 중심과의 거리는 R-r/4 보다는 크고, R+r/4 보다는 작은 것을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 추출 튜브 모듈(100)의 중심에서 각각의 추출 튜브 홀 중심과의 거리는 동일한 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 인터페이스 튜브 모듈(200)(Interface tube module)은 부피 변형이 가능한 튜브를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 PCR 튜브 모듈(300)(PCR tube module)은 추출 튜브 모듈(100)과 마찬가지로 복수개의 PCR 튜브 홀을 구비할 수 있다. 예를 들어, 6개의 튜브를 원형으로 구성하여 탄창 형태를 가질 수 있다.

이와 같이, 탄창 형태의 추출 튜브 모듈(100) 및 탄창 형태의 PCR 튜브 모듈(300), 부피 변형이 가능한 인터페이스 튜브 모듈(200)을 사용함으로써, 기존의 DNA 추출 장비와 RT-PCR 장치에서 적용하고 있는 튜브의 Diminsion을 그대로 차용하면서도 볼륨 효과(Volume Effect)에 의한 변수를 제거할 수 있는 장점이 있다.

도 2는 본 발명의 PCR 튜브 모듈(300)을 회전하는 원리를 나타내는 올인원 RT-PCR 장치의 개략도이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 추출 튜브 모듈(100)을 장착하지 않는 상태를 설명한다.

우선, PCR 튜브 모듈(300)은 이동식 히트 블럭(Heat Block)을 구비하고, 이동식 히트 블럭은 PCR 튜브 모듈(300)이 이동하면서도 전원이 공급될 수 있다.

도 3은 본 발명의 PCR 튜브 모듈(300)의 상부면을 나타내는 개략도이며, 도 4는 본 발명의 PCR 튜브 모듈(300)에 장착되는 포고 핀(320)을 나타내는 개략도이다. 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이, 포고 핀(320)(Pogo Pin)을 사용하여 전원을 공급할 수 있다. 이와 같이 포고 핀(320)을 사용하여 별도의 와이어를 사용하지 않고도 전원 공급에 의한 열을 가할 수 있다. 본 발명의 포고 핀(320)은 스프링(322)과 양 끝단에 연결 단자부(321)가 연결되어 있으며, PCR 튜브 모듈(300)의 수직 방향으로 삽입되어 있고, 추출 튜브 모듈(100)이 PCR 튜브 모듈(300)의 상부에 위치하여 연결 단자부(321)에 압력을 가하여 작동하게 된다.

도 5는 본 발명의 추출 튜브 모듈(100), 인터페이스 튜브 모듈(200), PCR 튜브 모듈(300)을 구비한 올인원 RT-PCR 장치의 개략도이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 추출 튜브 모듈(100)에 샘플을 주입하고, 추출 튜브 모듈(100)을 올인원 PCR 장치에 장착한다.

본 발명의 추출 튜브 모듈(100)의 추출 튜브에는 라이시스 버퍼용 튜브, 마그네틱 비드용 튜브, 세정용 튜브, 용리(elution) 튜브를 포함할 수 있다. 여기서, 라이시스 버퍼용 (Lysis Buffer) 튜브는 세포벽을 녹이는 물질을 포함하는 용액으로 처리될 수 있고, 마그네틱 비드용 (Magnetic Bead) 튜브는 자성을 띄는 고밀도의 입자로 화학적으로 세포벽이 깨어지지 않는 두터운 세포벽을 깨는 역할을 하는 자성물질을 사용한다. 세정용 (Wash Buffer) 튜브는 라이시스 버퍼용 (Lysis Buffer) 튜브 및 마그네틱 비드용 (Magnetic Bead) 튜브를 거친 후, 세포내부의 DNA 사슬을 마그네틱 비드에 뭍인 채로 증류수로 세정하여 단백질 등의 이물질을 제거할 수 있다. 용리(elution) 튜브는 자성을 제거하여 DNA가 Bead 에서 분리되어 용액에 자유입자로 분리되게 할 수 있다.

도 7은 본 발명의 마그네틱 폴(105)을 사용하는 추출 튜브 모듈(100), 인터페이스 튜브 모듈(200), PCR 튜브 모듈(300)을 구비한 올인원 RT-PCR 장치의 개략도이다. 도 8은 본 발명의 마그네틱 폴(105)을 사용하는 방법을 나타내며, 도 8(a)는 마그네틱 폴(105)을 나타내고, 도 8(b)는 플라스틱 튜브 내에 돌기부(150)를 구비하는 것을 나타내고, 도 8(c)는 마그네틱 폴(105)이 플라스틱 튜브 내에 삽입된 것을 나타낸다.

즉, 본 발명의 추출 공정을 상세하게 설명하면, 제1 튜브에 샘플을 주입 하여 스타트하면 제1 튜브 내지 제6 튜브가 회전(Rotation)하면서 마그네틱 폴(105)이 삽입된 플라스틱 폴의 회전 운동을 통해 세포벽은 파괴된다. 예를 들어, 라이시스 버퍼를 혼합하여 70℃ 내지 90℃에서 가열하고, 마그네틱 폴(105)이 제2 튜브에 있는 마그네틱 비드를 부착하여 제1 튜브로 이동하고, 제1 튜브에서 자석이 포함된 폴이 좌우 회전운동을(4,000rpm 내지 8,000rpm)으로 하여 비드가 용액 내의 세포와 부딪히면서 세포벽은 파괴된다. 다음으로, 회전을 중지하고 마그네틱 폴(105)을 삽입하여 분리된 DNA 조각을 마그네틱 비드에 부착하고, 마그네틱 폴(105)과 플라스틱 튜브가 동시에 DNA 조각을 붙인 상태로 위로 이동하고, 탄창형 추출 튜브 모듈(100)이 60°(360°의 1/6)회전하여 세정 튜브가 폴 아래로 이동한다. DNA가 붙은 폴이 세정액에 삽입되고, 플라스틱 튜브가 죄우 회전하면서 DNA에 붙은 산(Acid)과 단백질 찌꺼기를 떼어낸다. 이와 같은 세정 공정을 세정 튜브 3개로 3회 반복한다. 끝으로, 용리 튜브(Elution Tube)에서 용리(Elution) 용액에서 반복 회전하여 DNA가 마그네틱 비드에서 떨어지게 하고 마그네틱 폴(105)을 다시 삽입하여 비드만 회수한다. 용리 튜브에는 용리(Elution) 용액과 DNA 만 남게 된다.

본 발명의 마그네틱 모듈은 마그네틱 폴(105) 및 상기 마그네틱 폴(105)을 이동하기 위한 마그네틱 폴 이동부를 포함하고, 지면과 수직한 방향을 z-축, 지면과 수평한 방향을 x-축 또는 y-축으로 정의할 때, 상기 마그네틱 폴(105)을 이동하기 위한 마그네틱 폴 이동부는 x-축 및 y-축은 고정되고 z-축 방향으로 이동할 수 있다. 즉, 탄창형 추출 튜브 모듈(100)의 회전으로 인하여, 마그네틱 폴(105)은 상하 이동만으로 추출 공정을 수행할 수 있는 것이다.

본 발명의 탄창형 추출 튜브 모듈(100)과 상기 탄창형 추출 튜브 모듈(100)의 하부에 위치한 탄창형 PCR 튜브 모듈(300)을 회전하기 위한 방법에 대하여 설명한다.

도 6 (a)는 본 발명의 추출 튜브 모듈(100)의 상면도이며, 도 6 (b)는 본 발명의 PCR 튜브 모듈(300)의 하부면을 나타낸다. 즉, 도 6에 나타난 바와 같이, 추출 튜브 모듈(100)의 내부에는 추출 튜브 모듈 회전용 베어링(180)을 구비하고, PCR 튜브 모듈(300)의 내부에는 PCR 튜브 모듈 회전용 베어링(380)을 구비한다. 상기 추출 튜브 모듈 회전용 베어링(180) 및 PCR 튜브 모듈 회전용 베어링(380)에 의하여 회전축에 대하여 추출 튜브 모듈(100) 및 PCR 튜브 모듈(300)은 효과적으로 회전이 가능하게 된다.

본 발명의 PCR 튜브 모듈(300), 인터페이스 튜브 모듈(200) 및 PCR 튜브 모듈(300)은 제2 회전부(20)에 의하여 제2 회전축(21)을 중심으로 회전할 수 있다. 즉, 지면과 수직한 방향을 z-축, 지면과 수평한 방향을 x-축 또는 y-축으로 정의할 때, 제2 회전축(21)은 z-축과 평행하게 회전할 수 있다. 제2 회전부(20)는 회전 모터에 연결된 기어 등을 사용할 수 있다. 제2 회전부(20)의 회전 속도는 10rpm 내지 8,000rpm 등을 사용할 수 있으나, 추출 공정, 인터페이스 튜브에서 PCR 튜브로 DNA 용액을 이동시킬 수 있으면 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 추출 튜브 모듈(100)과 PCR 튜브 모듈(300)은 동일한 회전축에 의하여 회전할 수 있다. 여기서, 추출 튜브 모듈(100)과 PCR 튜브 모듈(300)은 분리된 상태에서 결합하기 위하여 추출 튜브 모듈(100)과 PCR 튜브 모듈(300)은 제2 회전축 링커(22)에 의하여 착탈될 수 있다.

도 9(a)는 본 발명의 추출 튜브 모듈(100), 인터페이스 튜브 모듈(200), PCR 튜브 모듈(300)을 구비한 올인원 RT-PCR 장치의 측면도이며, 도 9(b)는 본 발명의 인터페이스 튜브 모듈(200)을 나타내는 상면도이다.

도 10은 본 발명의 DNA 용액을 추출 튜브 모듈(100), 인터페이스 튜브 모듈(200), PCR 튜브 모듈(300)로 이동하는 방법을 나타내는 개략도이다.

본 발명의 용리 튜브에서 인터페이스 튜브로 DNA 용액을 이동하는 원리에 대하여 설명한다.

도 10(a)에 나타난 바와 같이, 추출 공정이 완료된 후, 용리 튜브에 DNA 용액(120)이 모인 상태가 될 수 있다. 여기서, DNA 용액(120)은 100㎕ 내지 300㎕의 범위를 사용할 수 있다. 용리 튜브는 내부 용리 튜브(110) 및 외부 용리 튜브(115)를 구비하고, 내부 용리 튜브(110)가 외부 용리 튜브(115)에 삽입된 형태이다. 여기서, 내부 용리 튜브(110)는 시린지(syringe) 역할을 한다.

도 10(b)에 나타난 바와 같이, 내부 용리 튜브(110)에는 하부에 판막형 밸브(130)를 구비하며, 내부 용리 튜브(110)를 상승하면 판막형 밸브(130)가 DNA 용액(120)의 무게 및 판막형 밸브(130) 자체의 무게로 열리면서 DNA 용액(120) 일부가 아래로 이동하게 된다. 여기서, DNA 용액(120)의 점도나 질량, 온도 등의 조건 등에 의하여 판막형 밸브(130)가 열려도 DNA 용액(120) 일부는 내부 용리 튜브(110)에 남아 있을 수 있다.

여기서, 판막형 밸브(130)는 내부 용리 튜브(110)의 일 방향이 개폐되는 구조이고, 또한 개폐되는 방향은 내부 용리 튜브(110)의 내측 하단(110a)에서 고정되고, 내부 용리 튜브(110)의 외측 하단(110b)에서 계폐되는 구조를 갖는 것이 DNA 용액(120)을 원심력에 의하여 인터페이스 튜브로 보내기가 용이하다. 여기서, 내부 용리 튜브(110)의 내측 하단(110a) 및 외측 하단(110b)은 제2 회전축을 기준으로 내부 용리 튜브(110)의 내측 하단(110a)은 내부 용리 튜브(110)의 외측 하단(110b)보다 가까운 거리를 갖는 것을 의미한다.

도 10(c)에 나타난 바와 같이, 내부 용리 튜브(110)에서 외부 용리 튜브(115)의 하부로 DNA 용액(120)은 이동하게 되고, 제2 회전축(21)을 회전하여 원심력으로 인하여 미쳐 아래로 빠지지 못한 DNA 용액(120)이 외부 용리 튜브(115)의 가장자리로 이동하면서 DNA 용액(120)이 아래로 이동한다.

도 10(d)에 나타난 바와 같이, 내부 용리 튜브(110)는 외부 용리 튜브(115)에 밀착되어 있으며 커버(140)에 의하여 나머지 DNA 용액(120)을 밀어 인터페이스 튜브로 DNA 용액(120)을 이동시킨다.

본 발명의 인터페이스 튜브 모듈(200)은 본체부(205); 상기 본체부(205)의 상부 또는 측면 상부에 위치하며 상기 추출 튜브 모듈(100)의 외부 용리 튜브(115)에 연결되어 있는 제1 접속부(210); 상기 본체부(205)의 하부 또는 측면 하부에 위치하며 상기 PCR 튜브 모듈(300)의 적어도 하나 이상의 튜브와 연결되어 있는 제2 접속부(220);를 구비한다. 본 발명의 제1 접속부(210) 및 제2 접속부(220)는 호수를 사용할 수 있고, 제1 접속부(210) 및 제2 접속부(220)는 탄성을 갖는 호수를 사용할 수 있다.

인터페이스 튜브 모듈(200)은 본체부(205)는 하측의 내부 가운데가 오목한 형태를 띄고 있어서 제2 접속부(220)로 DNA 용액(120)을 효과적으로 흘러가게 할 수 있고, DNA 용액(120) 100㎕ 내지 300㎕의 범위를 사용해도 넘치지 않을 위치에 배출 라인을 형성하고 있다. 내부 용리 튜브(110)가 DNA 용액(120)을 밀어내는 동안 상승되는 인터페이스 튜브의 압력 상승을 막기 위해 인터페이스 튜브 상부에 액체 스톱 필터(270)(Liquid Stop Filter)를 구비하여 공기만 배출되게 하여 압력 상승을 방지할 수 있다. 내부 용리 튜브(110)의 피스톤 운동은 판막형 밸브(130)가 전부 닫히지 않거나, 남아있을 DNA 용약을 완전히 인터페이스 튜브에 보내기 위하여 펄스(Pulse)를 주어 상하 운동을 반복하면서 끝에 완전히 아래에 밀착되도록 조정한다.

도 10(e)에 나타난 바와 같이, 인터페이스 튜브의 본체부(205)에 모여진 DNA 용액(120)은 인터페이스 튜브 모듈(200)을 강하게 회전하여 원심력을 발생시켜, 본체부(205)와 각 PCR 튜브와 연결된 제2 접속부(220)를 통하여 DNA 용액(120)이 분리되어 주입된다. 본체부(205)에 연결된 연결된 제2 접속부(220)는 각 PCR 튜브로 DNA 용액(120)이 분산되어 주입될 수 있도록 DNA 용액(120)을 유도하는 패턴이 미리 형성되어 있다.

즉, 본체부(205)와 연결되어 있는 부분의 제2 접속부(220)의 단부 직경(r1)은 PCR 튜브 모듈(300)의 PCR 튜브에 위치한 부분의 제2 접속부(220)의 단부 직경(r2)보다 긴 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 본체부(205)에 연결된 연결된 제2 접속부(220)의 출구는 제2 접속부(220)의 입구보다 좁게 설계하여 DNA 용액(120)을 작은 원심력으로도 보내는 것이 가능하다. 여기서, DNA 용액(120)이 튀지 않도록 회전 운동시 급격히 회전 속도를 상승하지 않고 천천히 속도를 올린다. 또한, PCR 튜브의 DNA 용액(120)이 역류하는 것을 방지하기 위해서, 제2 접속부(220)의 출구에 스폰지 타입의 마개(미도시)를 삽입할 수 있다.

다음으로, PCR 튜브 모듈(300)을 광학 측정 모듈(500)로 이동하여 광학 측정 가능한 올인원 RT-PCR 장치에 대하여 설명한다.

도 11(a)은 본 발명의 추출 튜브 모듈(100)에서 PCR 튜브 모듈(300)을 분리하는 개략도이며, 도 11(b)는 본 발명의 PCR 튜브 모듈(300)을 회전하여 광학 측정 모듈(500)의 하부에 장착하는 것을 나타내는 개략도이다.

도 12는 본 발명의 PCR 튜브 모듈(300)을 회전하여 폴리머 버퍼층(350)을 적재하고, 광학 측정 모듈(500)로 이동하는 것을 나타내는 개략도이다.

도 11 및 도 12에 나타난 바와 같이, 본 발명의 PCR 튜브 모듈(300)은 제1 회전부(10)에 의하여 제1 회전축(11)을 중심으로 회전하여 광학 측정 모듈(500)의 하부에 위치할 수 있다. 즉, 지면과 수직한 방향을 z-축, 지면과 수평한 방향을 x-축 또는 y-축으로 정의할 때, 제1 회전축(11)은 z-축과 평행하게 회전하며, PCR 튜브 모듈(300)은 x-축 및 y-축과 평행한 면 상에서 이동한다. 제1 회전부(10)는 회전 모터에 연결된 기어 등을 사용할 수 있다.

또한, 상기 추출 튜브 모듈(100) 및 상기 PCR 튜브 모듈(300)은 탈착부(400)에 의하여 고정 및 분리가 가능하고, 상기 추출 튜브 모듈(100)에서 분리된 상태에서 상기 PCR 튜브 모듈(300)은 상기 제1 회전축(11)을 중심으로 회전할 수 있다.

즉, 첫번째 단계(1st station)에서 추출 공정 후, 인터페이스 튜브에서 PCR 튜브로 DNA 용액을 이동시키는 공정을 행한다. 그리고, 두번째 단계(2nd station)에서 PCR 튜브 모듈(300)만 이동하여 폴리머 버퍼층(350)을 PCR 튜브 모듈(300)의 상부에 적재한다. 여기서, 폴리머 버퍼층(350)은 투명하고 탄성이 있어야 하며, PCR 튜브 모듈(300)과 물리적으로 매칭가능해야 하고, PCR 튜브가 실링될 수 있게 자동 정렬될 수 있다. 그 후, 세번째 단계(3rd station)에서 광원(510)이 고정된 고정형 LID는 두번재 단계에서 폴리머 버퍼층(350)이 적재된 PCR 튜브 모듈(300)의 상부를 눌러준다. 여기서, 히트 블럭이 히트 사이클을 행하는 과정에 각 PCR 튜브에 광원(510)을 조사하여 PCR 반응을 체크한다.

즉 본 발명의 올인원 RT-PCR 장치의 광학 측정 모듈(500) 및 상기 PCR 튜브 모듈(300)의 사이에 폴리머 버퍼층(350)을 구비하고, 상기 광학 측정 모듈(500), 상기 폴리머 버퍼층(350), 상기 PCR 튜브 모듈(300)은 제3 회전부(30)의 제3 회전축(31)을 중심으로 회전할 수 있다. 즉, 지면과 수직한 방향을 z-축, 지면과 수평한 방향을 x-축 또는 y-축으로 정의할 때, 제3 회전축(31)은 z-축과 평행하게 회전할 수 있다. 제3 회전부(30)는 회전 모터에 연결된 기어 등을 사용할 수 있다. 제3 회전부(30)의 회전 속도는 10rpm 내지 8,000rpm 등을 사용할 수 있으나, PCR 반응을 할 수 있으면 이에 한정되는 것은 아니다.

도 13에 나타난 바와 같이, 본 발명의 PCR 튜브 내의 PCR 반응은 발명의 광학 측정 모듈(500)은 광원(510), 제1 컬러필터(520), 다이크로믹 필터(530), 제2 컬러필터(540) 및 포토 센서(550) 통하여 PCR 반응을 측정할 수 있다.

본 발명의 상기한 실시예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

100 추출 튜브 모듈
105 마그네틱 폴
110 내부 용리 튜브(inner elution tube)
110a 내부 용리 튜브 내측 하단
110b 내부 용리 튜브 외측 하단
115 외부 용리 튜브(outer elution tube)
120 DNA 용액
130 판막형 밸브
140 커버
150 돌기부
180 추출 튜브 모듈 회전용 베어링
200 인터페이스 튜브 모듈
205 본체부
210 제1 접속부
220 제2 접속부
270 액체 스톱 필터
300 PCR 튜브 모듈
310 PCR 튜브
320 포고 핀(Pogo Pin)
321 연결 단자부
322 스프링
350 폴리머 버퍼층
380 PCR 튜브 모듈 회전용 베어링
400 탈착부
500 광학 측정 모듈
510 광원
520 제1 컬러 필터
530 다이크로믹 필터
540 제2 컬러필터
550 포토 센서
10 제1 회전부
11 제1 회전축
12 평면 회전부
20 제2 회전부
21 제2 회전축
22 제2 회전축 링커
30 제3 회전부
31 제3 회전축

Claims

추출 튜브 모듈;
상기 추출 튜브 모듈의 하부에 위치하는 인터페이스 튜브 모듈; 및
상기 인터페이스 튜브 모듈의 하부에 위치하는 PCR 튜브 모듈;을 포함하는 올인원 RT-PCR 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 PCR 튜브 모듈은 제1 회전부에 의하여 제1 회전축을 중심으로 회전하여 광학 측정 모듈의 하부에 위치 가능한 것을 특징으로 하는 올인원 RT-PCR 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 추출 튜브 모듈 및 상기 PCR 튜브 모듈은 탈착부에 의하여 고정 및 분리가 가능하고, 상기 추출 튜브 모듈에서 분리된 상태에서 상기 PCR 튜브 모듈은 상기 제1 회전축을 중심으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 올인원 RT-PCR 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 PCR 튜브 모듈, 상기 인터페이스 튜브 모듈 및 상기 PCR 튜브 모듈은 제2 회전부에 의하여 제2 회전축을 중심으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 올인원 RT-PCR 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 추출 튜브 모듈은 복수개의 추출 튜브 홀을 구비하고,
상기 제2 회전축의 중심과 상기 추출 튜브 홀 중심과의 거리의 평균을 R이라고 하고, 추출 튜브 홀의 직경을 r이라고 하면, 상기 제2 회전축의 중심에서 각각의 추출 튜브 홀 중심과의 거리는 R-r/4 보다는 크고, R+r/4 보다는 작은 것을 특징으로 하는 올인원 RT-PCR 장치.
청구항 1에 있어서,
마그네틱 모듈을 더욱 포함하며, 상기 마그네틱 모듈은 마그네틱 폴 및 상기 마그네틱 폴을 이동하기 위한 마그네틱 폴 이동부를 포함하고, 지면과 수직한 방향을 z-축, 지면과 수평한 방향을 x-축 또는 y-축으로 정의할 때, 상기 마그네틱 폴을 이동하기 위한 마그네틱 폴 이동부는 x-축 및 y-축은 고정되고 z-축 방향으로 이동가능하게 되는 것을 특징으로 하는 올인원 RT-PCR 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 추출 튜브 모듈 및 상기 PCR 튜브 모듈 사이에 위치한 인터페이스 튜브 모듈은 본체부, 상기 본체부의 상부 또는 측면 상부에 위치하며 상기 추출 튜브 모듈의 용리 튜브에 연결되어 있는 제1 접속부, 및 상기 본체부의 하부 또는 측면 하부에 위치하며 상기 PCR 튜브 모듈의 적어도 하나 이상의 튜브와 연결되어 있는 제2 접속부를 구비하는 것을 특징으로 하는 올인원 RT-PCR 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 추출 튜브 모듈에는 용리 튜브가 장착되고, 상기 용리 튜브의 하단에는 판막형 밸브를 구비하고, 상기 판막형 밸브는 일 방향으로 개폐되는 것을 특징으로 하는 올인원 RT-PCR 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 제2 접속부는 탄성을 갖는 호수(hose)이며, 상기 본체부와 연결되어 있는 상기 제2 접속부의 입구의 직경은 상기 PCR 튜브 모듈의 PCR 튜브의 상부에 위치한 상기 제2 접속부의 출구의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 올인원 RT-PCR 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 용리 튜브는 내부 용리 튜브 및 외부 용리 튜브를 구비하고, 상기 내부 용리 튜브가 상기 외부 용리 튜브에 삽입된 형태이며, 상기 내부 용리 튜브의 하단에는 판막형 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 올인원 RT-PCR 장치.
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