KR102549206B1 - Detecting apparatus for dna or rna, kit comprising same, and sensing method for dna or rna - Google Patents

Detecting apparatus for dna or rna, kit comprising same, and sensing method for dna or rna Download PDF

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Abstract

기판; 상기 기판의 표면에 형성된 하나 이상의 챔버; 상기 하나 이상의 챔버 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체; 상기 하나 이상의 챔버에 입사광을 제공하는 하나 이상의 광원; 및 상기 나노구조체로부터 나오는 광 신호를 감지하는 수광부를 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치를 제공한다.Board; one or more chambers formed on a surface of the substrate; a plurality of nanostructures fixed to an inner surface of the one or more chambers; one or more light sources providing incident light to the one or more chambers; And it provides a detection device for detecting at least one of DNA and RNA including a light receiving unit for detecting a light signal emitted from the nanostructure.

Description

DNA 또는 RNA 검지 장치, 상기 검지 장치를 포함하는 키트, 및 DNA 또는 RNA 검지방법{DETECTING APPARATUS FOR DNA OR RNA, KIT COMPRISING SAME, AND SENSING METHOD FOR DNA OR RNA}DNA or RNA detection device, kit including the detection device, and DNA or RNA detection method

DNA 또는 RNA 검지 장치, 상기 검지 장치를 포함하는 키트, 및 DNA 또는 RNA 검지 방법에 관한 것이다.It relates to a DNA or RNA detection device, a kit including the detection device, and a DNA or RNA detection method.

세포 내 DNA를 용출하기(elution) 위하여 볼텍스 믹서 등을 사용하는 기계적인 힘, 또는 리소자임(lysozyme), EDTA(Ethylene Diamine Tetr-Acetate), SDS(Sodium dodecyl sulfate) 등 화학물질을 처리하는 방법을 이용한다.To elute intracellular DNA, mechanical force using a vortex mixer, or a method of treating chemicals such as lysozyme, EDTA (Ethylene Diamine Tetr-Acetate), SDS (Sodium dodecyl sulfate) is used. .

세포에서 추출된 DNA는 중합효소연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction, PCR)으로 증폭하여 분석 등에 이용하며, 중합효소연쇄반응은 특정 DNA 조각을 증폭하는 방법으로서, 현대 분자생물학, 생화학, 유전공학 분야의 가장 핵심적인 기술이다.DNA extracted from cells is amplified by polymerase chain reaction (PCR) and used for analysis. It is a key skill.

전형적인 중합효소연쇄반응은 약 95℃에서 DNA 이중가닥을 단일가닥으로 분리(Denaturation)하고, 온도를 낮추어 상기 DNA 단일가닥의 기질과 상보적인 염기서열을 가지는 프라이머(primer)가 결합(Annealing)하고, 다시 온도를 높여 DNA 중합효소(DNA polymerase)가 상기 DNA 단일가닥에 결합된 상기 프라이머의 3'-OH 말단에서부터 DNA 단일가닥과 상보적인 dNTP를 중합(Polymerization)하여 DNA 이중나선을 합성한다. 상기 DNA는 분리-결합-중합의 순환 주기(Cycle)를 일정 횟수 반복하고, 상기 합성된 DNA 이중나선은 다음 사이클의 기질로 이용하여 DNA를 증폭한다.A typical polymerase chain reaction is to separate (denaturate) a DNA double-strand into a single-strand at about 95 ° C, lower the temperature, and a primer having a base sequence complementary to the substrate of the DNA single-strand binds (Annealing), By raising the temperature again, DNA polymerase polymerizes dNTPs complementary to the DNA single strand from the 3'-OH end of the primer bound to the DNA single strand to synthesize a DNA double helix. The DNA repeats the separation-binding-polymerization cycle a certain number of times, and the synthesized DNA double helix is used as a substrate for the next cycle to amplify the DNA.

근래, 증폭된 DNA는 중합효소연쇄반응 반응 시 형광체를 표지자로 첨가하여, 실시간으로 각 순환 주기에서 증폭된 DNA를 정량할 수 있는 Real-time PCR 방법으로 정량하며, Real time PCR은 실험 방법에 따라 증폭되는 DNA의 양을 직접 측정하는 방식, 또는 DNA와 결합하는 염료(dye)와 탐지 DNA(probe DNA)를 이용하여 발생하는 형광을 수치화하는 택맨(Taqman) 방식으로 측정할 수 있다.Recently, amplified DNA is quantified by a real-time PCR method that can quantify the amplified DNA in each cycle in real time by adding a fluorescent substance as a marker during the polymerase chain reaction, and real-time PCR is performed according to the experimental method. It can be measured by directly measuring the amount of amplified DNA or by using a Taqman method that quantifies the fluorescence generated by using a dye that binds to DNA and probe DNA.

상기 세포를 용해하여 DNA를 추출하고 증폭하는 일련의 과정을 수행하기 위해서는 다양한 물리 화학적 수단, 열순환장치(Thermo-cycler) 등의 복잡하고 정밀한 대형장비가 필요하고, 증폭된 DNA의 정량적인 측정을 위해서는 이와 별도로 독립적인 검지수단이 더 필요하다. In order to perform a series of processes of extracting and amplifying DNA by lysing the cells, various physical and chemical means, complex and precise large equipment such as a thermo-cycler are required, and quantitative measurement of the amplified DNA is required. In order to do this, more independent detection means are needed.

일 구현예는 단일 기판 위에서 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 분리, 증폭, 및 검지할 수 있는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치를 제공한다.One embodiment provides a device for detecting at least one of DNA and RNA capable of isolating, amplifying, and detecting at least one of DNA and RNA on a single substrate.

다른 구현예는 상기 장치를 포함하는 키트를 제공한다.Another embodiment provides a kit comprising the device.

또 다른 구현예는 상기 장치를 사용한 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 방법을 제공한다. Another embodiment provides a method for detecting at least one of DNA and RNA using the above device.

일 구현예는 기판; 상기 기판 위에 형성된 하나 이상의 챔버; 상기 하나 이상의 챔버 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체; 상기 하나 이상의 챔버에 입사광을 제공하는 하나 이상의 광원; 및 상기 나노구조체로부터 나오는 광 신호를 감지하는 수광부를 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치를 제공한다.One embodiment is a substrate; one or more chambers formed over the substrate; a plurality of nanostructures fixed to an inner surface of the one or more chambers; one or more light sources providing incident light to the one or more chambers; And it provides a detection device for detecting at least one of DNA and RNA including a light receiving unit for detecting a light signal emitted from the nanostructure.

상기 하나 이상의 챔버는 하나 이상의 제1 가열 챔버, 및 하나 이상의 검지 챔버를 포함할 수 있다.The one or more chambers may include one or more first heating chambers and one or more detection chambers.

상기 하나 이상의 챔버는 하나 이상의 시료 챔버를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 시료 챔버와 상기 하나 이상의 제1 가열 챔버 사이를 연결하는 하나 이상의 유체 채널과, 상기 하나 이상의 제1 가열 챔버와 상기 하나 이상의 검지 챔버 사이를 연결하는 하나 이상의 유체 채널을 더 포함할 수 있다.The one or more chambers further include one or more sample chambers, one or more fluid channels connecting between the one or more sample chambers and the one or more first heating chambers, the one or more first heating chambers and the one or more detection chambers. It may further include one or more fluid channels connecting therebetween.

상기 하나 이상의 챔버는 하나 이상의 시약 챔버를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 시약 챔버와 상기 하나 이상의 제1 가열 챔버 사이를 연결하는 하나 이상의 유체 채널을 더 포함할 수 있다.The one or more chambers may further include one or more reagent chambers, and may further include one or more fluid channels connecting between the one or more reagent chambers and the one or more first heating chambers.

상기 기판은 1.3 내지 1.9의 굴절률을 가지는 투명한 유리 또는 중합체일 수 있다.The substrate may be a transparent glass or polymer having a refractive index of 1.3 to 1.9.

상기 유리는 SiO2, BK7, SF10, SF11, N-LASF46A, 및 이들의 조합에서 선택되는 어느 하나를 포함하고, 상기 중합체는 폴리스타이렌계 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 중합체, 폴리카보네이트계 중합체, 고리형 올레핀 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The glass includes any one selected from SiO 2 , BK7, SF10, SF11, N-LASF46A, and combinations thereof, and the polymer is a polystyrene-based polymer, a polymethylmethacrylate polymer, a polycarbonate-based polymer, and a cyclic olefin copolymers, or combinations thereof.

상기 나노구조체는 구형의 금속 나노입자이거나, 코어가 유전체이고 쉘이 금속인 코어-쉘 형태의 나노입자이거나, 또는 이들의 조합일 수 있다.The nanostructure may be a spherical metal nanoparticle, a core-shell nanoparticle having a dielectric core and a metal shell, or a combination thereof.

상기 구형의 금속 나노입자에서 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 또는 이들의 조합일 수 있다.In the spherical metal nanoparticles, the metal may be gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), or a combination thereof.

상기 코어가 유전체이고 쉘이 금속인 코어-쉘 형태의 나노입자에서, 상기 유전체는 SiO2, BK7, SF10, SF11, N-LASF46A, 폴리스타이렌계 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 중합체, 폴리카보네이트계 중합체, 고리형 올레핀 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In the core-shell nanoparticles in which the core is a dielectric and the shell is a metal, the dielectric is SiO 2 , BK7, SF10, SF11, N-LASF46A, a polystyrene-based polymer, a polymethylmethacrylate polymer, a polycarbonate-based polymer, A cyclic olefin copolymer, or a combination thereof, and the metal may include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), or a combination thereof.

상기 나노구조체의 크기는 1nm 내지 1000nm일 수 있다.The nanostructure may have a size of 1 nm to 1000 nm.

상기 하나 이상의 제1 가열 챔버의 내부 표면은 반사 코팅(reflection coating)된 것일 수 있다.An inner surface of the one or more first heating chambers may be coated with a reflection coating.

상기 하나 이상의 검지 챔버는 하나 이상의 열 냉각기를 포함할 수 있다.The one or more detection chambers may include one or more thermal coolers.

상기 하나 이상의 광원 중 적어도 하나는 10nm 내지 10μm 범위의 파장의 광을 조사할 수 있다.At least one of the one or more light sources may emit light having a wavelength ranging from 10 nm to 10 μm.

상기 하나 이상의 광원은, 각각 독립적으로 상기 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이는 파장을 가지는 광, 상기 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 산란 효율의 극대화, 또는 이 둘을 모두 수행하는 파장을 가지는 광, 또는 상기 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이면서 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 산란 효율의 극대화, 또는 이 둘을 모두 수행하는 파장을 가지는 광을 조사할 수 있다.The at least one light source may independently induce a photothermal phenomenon of the nanostructure to increase the temperature of the surrounding medium, light having a wavelength that increases the temperature of the surrounding medium, plasmon resonance absorption of the nanostructure, maximization of scattering efficiency, or both. Light having , or light having a wavelength that induces a photothermal phenomenon of the nanostructure to increase the temperature of the surrounding medium while absorbing plasmon resonance of the nanostructure, maximizing scattering efficiency, or performing both may be irradiated.

상기 하나 이상의 광원은, 각각 독립적으로, 단색광 또는 다색광을 발광할 수 있다.The at least one light source may independently emit monochromatic light or multi-color light.

상기 기판과 상기 하나 이상의 광원 사이에 하나 이상의 편광기, 색 필터, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. One or more polarizers, color filters, or a combination thereof may be further included between the substrate and the one or more light sources.

상기 수광부는 상기 기판에 대해 상기 하나 이상의 광원과 동일 면 상에 존재하거나, 또는 상기 기판을 중심으로, 상기 하나 이상의 광원과 대향 면에 위치하여 하나 이상 존재할 수 있다.One or more light receivers may be present on the same surface of the substrate as the one or more light sources, or may be located on a surface opposite to the one or more light sources with respect to the substrate.

상기 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치는 상기 하나 이상의 챔버에 입사하는 광의 파장, 및 상기 하나 이상의 광원의 온/오프(On/Off) 주기를 조절하는 조절부를 더 포함할 수 있다.The detection device for one or more of the DNA and RNA may further include a control unit for adjusting the wavelength of light incident to the one or more chambers and the on/off cycle of the one or more light sources.

다른 일 구현예에서는, 일 구현예에 따른 DNA 및 RNA 중 하나 이상 검지 장치, 및 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 포함하는 시료와 반응하는 시약을 포함하는 키트를 제공한다.In another embodiment, a kit including a reagent reacting with a sample containing at least one of DNA and RNA, and a detection device for at least one of DNA and RNA according to one embodiment is provided.

또 다른 일 구현예에서는, 기판 위에 형성되고 내부 표면에 복수 개의 나노구조체가 고정된 하나 이상의 챔버에 분석하고자 하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 포함하는 시료, 중합효소, 및 염기를 넣고; 상기 챔버에 광을 조사하여 시료의 온도를 조절함으로써, 상기 DNA 및 RNA 중 하나 이상 내 특정 서열을 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상이 증폭되도록 중합 반응시키고; 상기 중합 반응이 완료된 챔버에 광을 조사하여, 흡수되거나 산란되는 광 신호를 감지하는 것을 포함하는, 특정 서열을 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 방법을 제공한다.In another embodiment, a sample containing at least one of DNA and RNA to be analyzed, a polymerase, and a base are placed in one or more chambers formed on a substrate and having a plurality of nanostructures fixed to an inner surface thereof; controlling the temperature of the sample by irradiating light into the chamber, thereby causing a polymerization reaction to amplify at least one of DNA and RNA including a specific sequence in at least one of the DNA and RNA; Provided is a method for detecting at least one of DNA and RNA containing a specific sequence, comprising irradiating light to a chamber in which the polymerization reaction is completed and detecting an absorbed or scattered light signal.

일 구현예에 따른 장치는 나노구조체의 크기와 재질, 또는 입사되는 광의 파장을 조절하여, 나노구조체의 광열현상, 및/또는 플라즈몬 공명현상을 발생시킴으로써, DNA 및 RNA 중 하나 이상의 분리, 증폭, 및 검지(예컨대, 정량 검지)를 단일 기판 상에서 수행할 수 있는 전 광학적(all-optical)인 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 기술을 제공한다. A device according to an embodiment separates at least one of DNA and RNA, amplifies, and Provided is an all-optical detection technology for one or more of DNA and RNA capable of performing detection (eg, quantitative detection) on a single substrate.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치의 기판을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구형 금속 나노입자의 단면도이다.
도 3은 하나 이상의 상기 구형 금속 나노입자들이 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 챔버 내부 표면에 고정된 것을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어-쉘 형태의 나노입자의 단면도이다.
도 5는 하나 이상의 상기 코어-쉘 형태의 나노입자들이 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 챔버 내부 표면에 고정된 것을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 기판에 다수의 챔버가 형성된 검지 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 기판에 다수의 챔버, 및 하나 이상의 유체 채널이 형성된 검지 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7의 기판을 A-A'선을 따라 절단한 단면도에, 도 7에서 나타내지 않은 광원, 및 상기 광원과 동일 평면 상에 위치하는 수광부를 추가하여 나타낸 일 실시예에 따른 검지 장치의 개략적인 측단면도이다.
도 9는 도 7의 기판을 A-A'선을 따라 절단한 단면도에, 도 7에서 나타내지 않은 광원, 및 상기 기판을 사이에 두고 상기 광원과 마주보는 평면 상에 위치하는 수광부를 추가하여 나타낸 일 실시예에 따른 검지 장치의 개략적인 측단면도이다.
도 10은 구형의 금 나노입자의 반지름 크기에 따라 달라지는, 물 속에서의 구형 금 나노입자의 플라즈몬 공명 흡수 효율 (σabs )을 나타내는 그래프이다.
도 11은 구형의 금 나노입자의 반지름 크기에 따라 달라지는, 물 속에서의 구형 금 나노입자의 플라즈몬 공명 흡수에 따른 물의 온도 변화(ΔT)를 나타내는 그래프이다.
도 12는 코어가 실리카이고 쉘이 1nm의 두께의 금인 코어-쉘 형태의 나노입자에서, 실리카 코어의 반지름 크기에 따라 달라지는 코어-쉘 형태의 나노입자의 물 속에서의 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )을 이론적으로 계산한 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 코어가 반지름 15nm(a)인 실리카이고 쉘이 금(Au)인 코어-쉘 형태의 나노입자에서, 쉘의 두께에 따라 달라지는 코어-쉘 형태의 나노입자의 물 속에서의 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )을 이론적으로 계산한 결과를 나타낸 것이다.
도 14는 하나 이상의 챔버에서 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 증폭하고 정량 검지하기 위하여, 시간에 따라 광원과 열 냉각기의 작동 시간을 조절하여 온도를 변화시키는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.
1 is a plan view schematically illustrating a substrate of a device for detecting at least one of DNA and RNA according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a spherical metal nanoparticle according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view schematically showing that one or more spherical metal nanoparticles are fixed to an inner surface of a chamber of a device according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a core-shell type nanoparticle according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view schematically showing that one or more core-shell nanoparticles are fixed to the inner surface of a chamber of a device according to an embodiment of the present invention.
6 is a plan view schematically illustrating a detection device in which a plurality of chambers are formed on one substrate according to an embodiment of the present invention.
7 is a plan view schematically illustrating a detection device in which a plurality of chambers and one or more fluid channels are formed on one substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 7 taken along line A-A′, in which a light source not shown in FIG. 7 and a light receiving unit positioned on the same plane as the light source are added to the detection device according to an embodiment. This is a schematic cross-sectional view.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 7 taken along line A-A′, showing a light source not shown in FIG. 7 and a light receiving unit positioned on a plane facing the light source with the substrate interposed therebetween. It is a schematic cross-sectional side view of the detection device according to the embodiment.
10 is a graph showing plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) of spherical gold nanoparticles in water, which varies depending on the size of the radius of the spherical gold nanoparticles.
11 is a graph showing the temperature change (ΔT) of water according to plasmon resonance absorption of spherical gold nanoparticles in water, which varies according to the size of the radius of the spherical gold nanoparticles.
12 shows the plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) is the result of theoretical calculation.
13 shows plasmon resonance absorption in water of core-shell nanoparticles in which the core is silica with a radius of 15 nm (a) and the shell is gold (Au), and the core-shell nanoparticles vary depending on the thickness of the shell. It shows the result of theoretically calculating the efficiency (σ abs ).
FIG. 14 schematically illustrates a method of changing the temperature by controlling the operating time of a light source and a thermal cooler according to time in order to amplify and quantitatively detect at least one of DNA and RNA in at least one chamber.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms, but only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the common knowledge in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numbers designate like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 또는 단계는 하나 이상의 다른 구성요소, 또는 단계의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' does not preclude the presence or addition of one or more other elements or steps to a stated element or step.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도, 측단면도, 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 소정의 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.In addition, the embodiments described in this specification will be described with reference to cross-sectional views, side cross-sectional views, and/or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention. In the drawings, the thickness of regions is exaggerated for effective description of technical content. Accordingly, the shape of the illustrative drawings may be modified due to manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the present invention are not limited to the specific shapes shown, but also include changes in shapes generated according to manufacturing processes. For example, an etched region shown at right angles may have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have schematic properties, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of a region of a device and are not intended to limit the scope of the invention.

판, 기판, 챔버, 열냉각기, 층, 막, 영역 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.When a part such as a plate, substrate, chamber, cooler, layer, film, region, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the case where it is "directly on" the other part, but also the case where there is another part in between. . Conversely, when a part is said to be "directly on" another part, it means that there is no other part in between.

일 구현예에 따른 장치는 하나의 기판, 및 상기 기판 위에 형성된 하나 이상의 챔버를 포함하고, 상기 챔버 내부 표면에 고정된 다수의 나노구조체를 포함한다. 상기 구현예에 따른 장치를 이용하여 다양한 시료의 검출 및/또는 정량, 예를 들어, DNA 및/또는 RNA를 증폭하고 검지할 수 있다. A device according to an embodiment includes one substrate, one or more chambers formed on the substrate, and a plurality of nanostructures fixed to an inner surface of the chamber. The device according to the embodiment can be used to detect and/or quantify various samples, eg, amplify and detect DNA and/or RNA.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 검지 장치는 챔버 내부 표면에 고정된 나노구조체의 크기와 재질, 상기 챔버에 입사하는 광의 파장, 또는 상기 챔버에 광을 조사하는 광원의 On/Off 주기를 조절하여, 나노구조체의 광열현상, 및/또는 플라즈몬 공명현상을 발생시킴으로써, DNA 및/또는 RNA의 증폭, 및 검지를 단일 기판 상에서 전 광학적(all-optical)으로 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 장치는 하나 이상의 챔버 내에서 DNA 및/또는 RNA를 증폭 및 검지할 수 있을 뿐만 아니라, 세포로부터 DNA 및/또는 RNA 용출시킬 수도 있다. 나아가, 상기 검지는 정량 검지일 수 있다.Specifically, the detection device according to an embodiment of the present invention determines the size and material of the nanostructure fixed on the inner surface of the chamber, the wavelength of light entering the chamber, or the On/Off cycle of the light source for irradiating light into the chamber. By controlling the photothermal phenomenon and/or plasmon resonance of the nanostructure, amplification and detection of DNA and/or RNA can be performed all-optically on a single substrate. In one embodiment, the device is capable of amplifying and detecting DNA and/or RNA within one or more chambers, as well as eluting DNA and/or RNA from cells. Furthermore, the detection may be a quantitative detection.

이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 DNA 및/또는 RNA 검지 장치, 상기 검지 장치를 포함하는 키트, 및 상기 검지 장치를 이용하여 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 검지하는 방법을 도면과 함께 설명한다.A DNA and/or RNA detection device according to one embodiment of the present invention, a kit including the detection device, and a method for detecting at least one of DNA and RNA using the detection device will be described with drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 기판을 개략적으로 도시한 평면도이다.1 is a plan view schematically illustrating a substrate of a device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 장치는 기판(100)을 포함하고, 기판(100) 위에 형성된 하나 이상의 챔버를 포함한다. 도 1은 일 실시예에 따라 하나의 기판(100)에 오직 하나의 챔버(110)만 형성된 장치를 나타내지만, 하나의 기판(100)에 다수의 챔버가 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 1 , a device according to an embodiment includes a substrate 100 and includes one or more chambers formed over the substrate 100 . 1 shows a device in which only one chamber 110 is formed on one substrate 100 according to an embodiment, but a plurality of chambers may be formed on one substrate 100 .

도 1에 나타낸 바와 같이, 일 실시예에 따른 검지 장치는 오직 하나의 챔버(110)만 포함할 수 있고, 하나의 챔버(110) 내부 표면에는, 도 2 내지 도 5에서 후술하는 바와 같은 형태로, 다수의 나노구조체(200)가 고정될 수 있다. 이와 같이 다수의 나노구조체(200)가 고정된 챔버에 분석하고자 하는 시료, 예를 들어, DNA 및/또는 RNA를 넣고, 도면에 도시하지 않은 광원으로부터 상기 챔버에 광을 조사한다. 이 때, 상기 광에 의해 상기 챔버 내부 표면에 고정된 나노구조체(200)는 표면 플라즈몬 공명현상에 의해 광열반응을 일으키며, 나노구조체(200) 주변의 매질의 온도를 상승시킬 수 있다. 이와 같이 온도가 상승될 경우, 상기 시료 내 DNA 및/또는 RNA가 단일가닥으로 분리되고, 여기에 DNA 및/또는 RNA의 중합을 위한 프라이머, 중합효소, dNTP 등을 넣은 후, 하나의 챔버(110)에 입사하는 광의 파장, 상기 광원의 On/Off 주기, 및 상기 열 냉각기의 On/Off 주기를 조절하여 온도를 변화시킴으로써, 상기 DNA 및/또는 RNA의 중합 반응이 일어날 수 있다. 이와 같이 DNA 및/또는 RNA의 분리 및 중합 반응을 반복하여, 특정 서열을 가지는 DNA 및/또는 RNA를 증폭하고, 도면에 도시하지 않은 광원으로부터 하나의 챔버(110)에 상기 광과 같거나 다른 파장을 가지는 광을 조사하여, 하나의 챔버(110)에 고정된 나노구조체(200)의 플라즈몬 공명 흡수, 또는 산란현상에 의해 방출되거나 산란된 광 신호의 세기를 감지함으로써, 특정 서열을 가지는 DNA 및/또는 RNA를 검지할 수 있다. 상기 검지는 도시하지 않은 수광부에서 이루어질 수 있고, 상기 검지는 정량 검지일 수 있다. As shown in FIG. 1, the detection device according to one embodiment may include only one chamber 110, and on the inner surface of one chamber 110, in the form described later in FIGS. 2 to 5. , a plurality of nanostructures 200 can be immobilized. In this way, a sample to be analyzed, for example, DNA and/or RNA, is placed in a chamber in which a plurality of nanostructures 200 are fixed, and light is irradiated into the chamber from a light source (not shown). At this time, the nanostructure 200 fixed to the inner surface of the chamber by the light causes a photothermal reaction by surface plasmon resonance, and the temperature of the medium around the nanostructure 200 may be increased. When the temperature rises in this way, the DNA and / or RNA in the sample is separated into single strands, and after putting primers, polymerases, dNTPs, etc. for DNA and / or RNA polymerization therein, one chamber (110 ) By changing the temperature by adjusting the wavelength of light incident on the light source, the On / Off cycle of the light source, and the On / Off cycle of the thermal cooler, the polymerization reaction of the DNA and / or RNA may occur. In this way, DNA and/or RNA having a specific sequence is amplified by repeating the separation and polymerization reaction of DNA and/or RNA, and a wavelength equal to or different from the light is emitted from a light source (not shown) into one chamber 110. DNA having a specific sequence and / or RNA can be detected. The detection may be performed in a light receiving unit (not shown), and the detection may be quantitative detection.

상기 기판(100)은 평판일 수 있다. 상기 기판(100)은 1.3 내지 1.9, 1.4 내지 1.8, 또는 1.4 내지 1.7의 고굴절률을 가지는 투명한 유리 또는 중합체일 수 있다. 상기 유리는 딱딱한 유리이고, 상기 중합체는 구부리거나 변형이 가능한 중합체일 수 있다. 상기 유리는 규산염 유리(SiO2), 붕규산염 유리, BK7(Schott AG 제), SF10(Schott AG 제), SF11(Schott AG 제), N-LASF46A(Schott AG 제), 및 이들의 조합에서 선택되는 어느 하나를 포함할 수 있고, 상기 고굴절율을 가지는 중합체는 폴리스타이렌계 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 중합체, 폴리카보네이트계 중합체, 고리형 올레핀 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The substrate 100 may be a flat plate. The substrate 100 may be a transparent glass or polymer having a high refractive index of 1.3 to 1.9, 1.4 to 1.8, or 1.4 to 1.7. The glass may be a hard glass, and the polymer may be a bendable or deformable polymer. The glass is selected from silicate glass (SiO 2 ), borosilicate glass, BK7 (manufactured by Schott AG), SF10 (manufactured by Schott AG), SF11 (manufactured by Schott AG), N-LASF46A (manufactured by Schott AG), and combinations thereof It may include any one, and the polymer having a high refractive index may include a polystyrene-based polymer, a polymethyl methacrylate polymer, a polycarbonate-based polymer, a cyclic olefin copolymer, or a combination thereof.

상기 하나 이상의 챔버는 시료, 시약, 또는 이들의 조합을 담지할 수 있다. The one or more chambers may contain samples, reagents, or combinations thereof.

상기 시료는 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 포함하는 시료일 수 있고, 상기 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 포함하는 시료는 세포, 세포 현탁액, 세포의 핵, 추출된 DNA 또는 추출된 RNA를 포함할 수 있고, 상기 추출된 DNA 또는 추출된 RNA는 후속되는 중합효소연쇄반응 방법에 의해 증폭될 수 있는 것이면 어느 것이든 가능하며, 예컨대 세포 전체 DNA(total cell DNA), 플라스미드 DNA(plasmid DNA), 파지 DNA(pharge DNA), cDNA, 또는 mRNA 일 수 있다. The sample may be a sample containing one or more of DNA and RNA, and the sample containing one or more of DNA and RNA may include cells, cell suspensions, cell nuclei, extracted DNA or extracted RNA, , The extracted DNA or extracted RNA can be any one that can be amplified by the subsequent polymerase chain reaction method, such as total cell DNA, plasmid DNA, phage DNA ( phage DNA), cDNA, or mRNA.

상기 시약은, 예컨대, 세포를 현탁시킬 수 있는 완충액(suspension buffer), 세포 용해를 돕는 완충액(cell lysis buffer), 중합효소연쇄반응에 의한 DNA 및/또는 RNA의 증폭에 필요한 프라이머(primer), 중합효소(polymerase), 데옥시리보뉴클레오타이드 트리포스페이트(dNTP), 염화마그네슘(MgCl2), 증폭된 DNA 및/또는 RNA의 정량 검지의 표지자로 사용될 수 있는 형광체, 또는 이들의 2 이상의 조합일 수 있다. 상기 형광체는 유기 형광체(organic fluorophore), 형광 단백질(fluorescent protein), 또는 양자 점(quantum dot) 을 포함할 수 있다. The reagent is, for example, a buffer capable of suspending cells (suspension buffer), a buffer that helps cell lysis (cell lysis buffer), primers necessary for amplification of DNA and / or RNA by polymerase chain reaction, polymerization It may be a polymerase, deoxyribonucleotide triphosphate (dNTP), magnesium chloride (MgCl 2 ), a phosphor that can be used as a marker for quantitative detection of amplified DNA and/or RNA, or a combination of two or more thereof. The phosphor may include an organic fluorophore, a fluorescent protein, or a quantum dot.

상기 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나의 챔버는 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(200)를 포함할 수 있고, 상기 나노구조체(200)는 주변의 매질에 대해 그 경계가 분명하고 독립된 형태를 가질 수 있다. At least one of the one or more chambers may include a plurality of nanostructures 200 fixed to an inner surface, and the nanostructures 200 may have clear boundaries and independent shapes with respect to a surrounding medium. there is.

상기 복수 개의 나노구조체(200)는 이후 자세히 설명할 바와 같이, 상기 광원에 의해 입사한 광을 흡수하여 광열 현상을 나타내는 나노히터, 플라즈몬 공명 흡수, 및 산란현상을 나타내는 나노안테나, 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 나노히터에서 광열 현상으로 발생한 열에 의해 상기 시료의 세포가 열 용해(thermal lysis)될 수 있고, DNA 또는 RNA의 중합효소연쇄반응이 일어나 상기 DNA, 또는 RNA가 증폭될 수 있다. 상기 나노안테나로 입사된 입사광의 플라즈몬 공명 흡수, 및 산란현상으로 DNA 또는 RNA를 정량 검지할 수 있다.As described in detail later, the plurality of nanostructures 200 may be a nanoheater that absorbs light incident from the light source and exhibits a photothermal phenomenon, a nanoantenna that exhibits plasmon resonance absorption and scattering, or a combination thereof. can Cells of the sample may be thermally lysed by heat generated by a photothermal phenomenon in the nanoheater, and DNA or RNA may be amplified by a polymerase chain reaction of DNA or RNA. DNA or RNA can be quantitatively detected by plasmon resonance absorption and scattering of incident light incident on the nanoantenna.

상기 하나 이상의 챔버의 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(200)는 각각 독립적으로 나노히터 또는 나노안테나로서 작용할 수 있고, 하나의 나노구조체(200)가 동시에 나노히터와 나노안테나로서 작용할 수 있다.The plurality of nanostructures 200 fixed to the surface of the one or more chambers may independently act as nanoheaters or nanoantennas, and one nanostructure 200 may simultaneously function as a nanoheater and nanoantenna.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 DNA 및/또는 RNA 검지 장치 내 하나 이상 챔버의 내부 표면에 고정되는 나노구조체(200)를 나타낸 것이다.2 to 5 show a nanostructure 200 fixed to the inner surface of one or more chambers in the DNA and/or RNA detection device according to the present invention.

도 2는 일 실시예에 따른 구형 금속 나노입자(230)의 단면도이고, a'은 구형 금속 나노입자(230)의 반지름 길이이다. FIG. 2 is a cross-sectional view of a spherical metal nanoparticle 230 according to an exemplary embodiment, and a' is a radial length of the spherical metal nanoparticle 230 .

도 3은 하나 이상의 상기 구형 금속 나노입자(230)가 상기 검지 장치 내 기판(100)에 형성된 하나 이상 챔버의 내부 표면에 고정된 형태를 개략적으로 나타내는 평면도이다. FIG. 3 is a plan view schematically illustrating a form in which one or more spherical metal nanoparticles 230 are fixed to an inner surface of one or more chambers formed on a substrate 100 in the detection device.

도 4는 일 실시예에 따른 코어-쉘 형태 나노입자(240)의 단면도이고, a는 코어-쉘 형태 나노입자(240)에서 코어의 반지름 길이이며, b는 코어-쉘 형태 나노입자(240)에서 코어와 쉘을 포함한 전체 나노입자의 반지름 길이이다. 4 is a cross-sectional view of a core-shell nanoparticle 240 according to an embodiment, a is the radial length of the core in the core-shell nanoparticle 240, and b is the core-shell nanoparticle 240 is the radius length of the entire nanoparticle including core and shell in .

도 5는 하나 이상의 상기 코어-쉘 형태의 나노입자(240)가 상기 검지 장치 내 기판(100)에 형성된 하나 이상 챔버의 내부 표면에 고정된 형태를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 5 is a plan view schematically showing a form in which one or more core-shell nanoparticles 240 are fixed to the inner surface of one or more chambers formed on the substrate 100 in the detection device.

나노구조체(200)는 도 2와 도 3에 나타낸 바와 같이, 구형의 금속 나노입자(230)이거나, 도 4와 도 5에 나타낸 바와 같이, 코어가 유전체이고 쉘이 금속인 코어-쉘 형태의 나노입자(240)이거나, 또는 이들의 조합일 수 있다. As shown in FIGS. 2 and 3, the nanostructure 200 is a spherical metal nanoparticle 230 or, as shown in FIGS. 4 and 5, a core-shell nanoparticle having a dielectric core and a metal shell. particle 240, or a combination thereof.

상기 하나 이상의 챔버의 표면에 고정된 복수 개의 구형의 금속 나노입자(230)는 조사되는 광원의 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )이 우수할 수 있다. 상기 하나 이상의 챔버의 표면에 고정된 복수 개의 코어-쉘 형태의 나노입자(240)는 조절 가능한 파장의 범위가 넓을 수 있다. 따라서, 당업자는 필요에 따라 나노구조체의 형태와 조합을 선택하여 DNA 및/또는 RNA의 검지가 용이한 나노안테나를 구현할 수 있다. The plurality of spherical metal nanoparticles 230 fixed to the surface of the one or more chambers may have excellent plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) of the irradiated light source. The plurality of core-shell nanoparticles 240 fixed to the surface of the one or more chambers may have a wide range of adjustable wavelengths. Therefore, those skilled in the art can implement a nanoantenna that can easily detect DNA and/or RNA by selecting the shape and combination of nanostructures as needed.

나노구조체의 광열현상, 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs), 가열 능력(Qabs), 및 나노구조체에 의해 변화되는 주변 매질의 온도 변화(ΔT)와 관련된 설명은 후술하기로 한다.A photothermal phenomenon of the nanostructure, a plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ), a heating capacity (Q abs ), and a description related to a temperature change (ΔT) of a surrounding medium changed by the nanostructure will be described later.

구형의 금속 나노 입자(230)에서 금속은 넓은 파장 영역에서 플라즈몬 공명효과가 뚜렷한 금속일 수 있다. 구형의 금속 나노입자에서 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 또는 이들의 조합일 수 있다. In the spherical metal nanoparticles 230, the metal may have a distinct plasmon resonance effect in a wide wavelength range. In the spherical metal nanoparticles, the metal may be gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), or a combination thereof.

상기 금속을 사용할 때, 체액의 열 흡수 단면적이 큰 근적외선 파장 영역에서 상기 구형의 금속 나노 입자의 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )이 크고, 열에 의한 세포의 용해(열 용해, thermal lysis) 및 DNA 또는 RNA 분리가 용이할 수 있다. 또한, 가시광선 영역에서 플라즈몬 공명 흡수, 및/또는 산란 효율이 최대가 되어 용이하게 DNA 및/또는 RNA를 정량 검지할 수 있다. When the metal is used, the plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) of the spherical metal nanoparticles is high in the near-infrared wavelength region where the heat absorption cross section of the body fluid is large, and cell dissolution by heat (thermal lysis) and DNA or RNA isolation can be facilitated. In addition, plasmon resonance absorption and/or scattering efficiency are maximized in the visible ray region, and DNA and/or RNA can be easily quantitatively detected.

증폭된 DNA 및/또는 RNA의 정량 검지를 위한 표지자로써 형광체를 사용할 경우, 자외선 영역 내지 근적외선 영역의 넓은 흡수파장을 가지는 통상의 형광체를 표지자로 사용할 수 있다.When a fluorescent substance is used as a marker for quantitative detection of amplified DNA and/or RNA, a conventional fluorescent substance having a wide absorption wavelength in the ultraviolet to near infrared region can be used as the marker.

상기 코어가 유전체이고 쉘이 금속인 코어-쉘 형태의 나노입자(240)에서, 상기 유전체는 SiO2, BK7(Schott AG 제), SF10(Schott AG 제), SF11(Schott AG 제), N-LASF46A(Schott AG 제), 폴리스타이렌계 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 중합체, 폴리카보네이트계 중합체, 고리형 올레핀 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 코어는 기판(100)과 같거나 다른 재질의 유전체일 수 있다.In the core-shell nanoparticle 240 in which the core is a dielectric and the shell is a metal, the dielectric is SiO 2 , BK7 (manufactured by Schott AG), SF10 (manufactured by Schott AG), SF11 (manufactured by Schott AG), N- LASF46A (manufactured by Schott AG), a polystyrene-based polymer, a polymethyl methacrylate polymer, a polycarbonate-based polymer, a cyclic olefin copolymer, or a combination thereof, wherein the metal is gold (Au), silver (Ag), It may include copper (Cu), aluminum (Al), or a combination thereof. The core may be a dielectric made of the same material as or different from that of the substrate 100 .

전술한 바와 같이, 하나 이상의 챔버의 표면에 고정된 복수 개의 구형의 금속 나노입자(200)는 조사되는 광원의 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )이 우수할 수 있고, 상기 하나 이상의 챔버의 표면에 고정된 복수 개의 코어-쉘 형태의 나노입자(240)는 조절 가능한 파장의 범위가 넓을 수 있고, 당업자는 필요에 따라 나노구조체의 형태와 재료(예컨대, 전술한 유전체 및/또는 금속)의 조합을 선택하여 DNA 및/또는 RNA의 정량 검지가 용이한 나노안테나를 구현할 수 있다. As described above, the plurality of spherical metal nanoparticles 200 fixed to the surface of one or more chambers may have excellent plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) of the irradiated light source, and may be fixed to the surface of the one or more chambers. The plurality of core-shell nanoparticles 240 may have a wide range of controllable wavelengths, and those skilled in the art can select a combination of the shape of the nanostructure and the material (eg, the aforementioned dielectric and/or metal) as needed. Thus, it is possible to realize a nanoantenna for easy quantitative detection of DNA and/or RNA.

나노구조체(200)의 크기는 1nm 내지 1000nm, 5nm 내지 500nm, 또는 10nm 내지 100nm 일 수 있다. 나노구조체가 구형의 금속 나노입자(230)인 경우, 나노구조체의 크기는 구형 나노 입자의 입경을 의미한다. 나노구조체가 코어-쉘 형태의 나노입자(240)일 경우, 나노구조체의 크기는 코어와 쉘을 포함한 전체 나노입자의 입경을 의미한다. 후술하는 바와 같이, 나노구조체(200)가 상기 범위의 크기를 가질 때, 나노구조체(200)는 우수한 광열효과를 가질 수 있다.The nanostructure 200 may have a size of 1 nm to 1000 nm, 5 nm to 500 nm, or 10 nm to 100 nm. When the nanostructure is the spherical metal nanoparticle 230, the size of the nanostructure means the particle diameter of the spherical nanoparticle. When the nanostructure is the core-shell nanoparticle 240, the size of the nanostructure means the particle diameter of the entire nanoparticle including the core and the shell. As will be described later, when the nanostructure 200 has a size in the above range, the nanostructure 200 may have an excellent photothermal effect.

도 1에 도시하지는 않았으나, 상기 하나 이상의 챔버의 내부 표면은 반사 코팅(reflection coating)된 것일 수 있다. 상기 반사 코팅된 챔버는 입사광을 반사하여 광원의 손실을 감소시킬 수 있다,Although not shown in FIG. 1 , inner surfaces of the one or more chambers may be coated with a reflection coating. The reflective coated chamber may reduce loss of a light source by reflecting incident light.

도 1에 도시하지는 않았으나, 상기 하나 이상의 챔버는 하나 이상의 열 냉각기를 포함할 수 있다. 상기 열 냉각기는 상기 하나 이상의 챔버의 아래에 위치할 수 있다. 상기 열 냉각기의 On/Off 주기를 조절하여 챔버의 온도를 조절하고, 상기 시료의 열 용해(thermal lysis), 및 DNA, 또는 RNA의 중합효소연쇄반응 주기를 조절하여 DNA, 또는 RNA를 증폭할 수 있다.Although not shown in FIG. 1 , the one or more chambers may include one or more thermal coolers. The thermal cooler may be located below the one or more chambers. The temperature of the chamber is controlled by adjusting the On / Off cycle of the thermal cooler, and the DNA or RNA is amplified by controlling the thermal lysis of the sample and the polymerase chain reaction cycle of DNA or RNA. there is.

도 1에 도시하지는 않았으나, 상기 하나 이상의 광원 중 적어도 하나는 10nm 내지 10μm 범위의 파장의 광을 조사할 수 있다. 상기 하나 이상의 광원 중 적어도 하나의 광원은 나머지 광원과 다른 파장의 광을 조사할 수 있다.Although not shown in FIG. 1 , at least one of the one or more light sources may emit light having a wavelength ranging from 10 nm to 10 μm. At least one light source among the one or more light sources may emit light having a different wavelength from the other light sources.

상기 하나 이상의 광원은, 각각 독립적으로 나노구조체(200)의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이는 파장(hv1)을 가지는 광, 상기 나노구조체(200)의 플라즈몬 공명 흡수, 산란 효율의 극대화, 또는 이 둘을 모두 수행하는 파장(hv2)을 가지는 광, 또는 상기 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이면서 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 산란 효율의 극대화, 또는 이 둘을 모두 수행하는 파장(hv1, hv2)을 가지는 광을 조사할 수 있다. The one or more light sources, each independently inducing a photothermal phenomenon of the nanostructure 200 to increase the temperature of the surrounding medium, light having a wavelength (hv 1 ), plasmon resonance absorption of the nanostructure 200, maximization of scattering efficiency , Or light having a wavelength (hv 2 ) that performs both, or plasmon resonance absorption of the nanostructure while increasing the temperature of the surrounding medium by inducing photothermal phenomena of the nanostructure, maximizing scattering efficiency, or both Light having both wavelengths (hv 1 and hv 2 ) may be irradiated.

나노구조체(200)의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이는 파장(hv1)은 세포의 열 용해와 DNA, 및/또는 RNA의 분리가 용이할 수 있도록 하기 위하여 플라즈몬 공명 흡수가 최대가 되는 파장을 고려하여 당업자가 필요에 따라 선택할 수 있다.The wavelength (hv 1 ), which induces the photothermal phenomenon of the nanostructure 200 and raises the temperature of the surrounding medium, is the wavelength at which plasmon resonance absorption is maximized to facilitate thermal dissolution of cells and separation of DNA and/or RNA. Considering the wavelength, those skilled in the art can select it as needed.

증폭된 DNA 및/또는 RNA의 정량 검지를 위한 표지자로서 형광체를 사용할 경우, 상기 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 산란 효율의 극대화, 또는 이 둘을 모두 수행하는 파장(hv2)은 형광체의 흡수가 최대가 되는 파장을 고려하여 당업자가 필요에 따라 선택할 수 있다.When a phosphor is used as a marker for quantitative detection of amplified DNA and/or RNA, the wavelength (hv 2 ) at which the nanostructure absorbs plasmon resonance, maximizes the scattering efficiency, or performs both is the maximum absorption of the phosphor. A person skilled in the art can select according to need in consideration of the wavelength to be.

상기 하나 이상의 광원은 각각 독립적으로 상기 하나 이상의 챔버로 광을 조사할 수 있다. The one or more light sources may independently radiate light to the one or more chambers.

상기 하나 이상의 광원은, 각각 독립적으로, 단색광 또는 다색광을 발광할 수 있으며, 바람직하게는 단색광일 수 있다. 예컨대, 상기 단색광은 레이저(laser) 광일 수 있고, 예컨대, 기체 레이저, 고체 레이저, 반도체 레이저, 또는 레이저 다이오드일 수 있다. 상기 다색광은 제논 램프(Xenon lamp), 백색 LED, 발광다이오드, 할로겐 램프(halogen lamp), 적외선 열원(Infrared light source) 등으로부터 발광하는 광일 수 있다.The one or more light sources may independently emit monochromatic light or polychromatic light, and preferably monochromatic light. For example, the monochromatic light may be laser light, and may be, for example, a gas laser, a solid-state laser, a semiconductor laser, or a laser diode. The multicolored light may be light emitted from a Xenon lamp, a white LED, a light emitting diode, a halogen lamp, an infrared light source, or the like.

증폭된 DNA 및/또는 RNA의 검지를 위한 표지자로서 형광체를 사용할 경우, 상기 단색광은 형광체의 흡수가 최대가 되는 파장의 광일 수 있고, 상기 다색광은 형광체의 흡수가 최대가 되는 파장을 포함하는 파장 범위를 가지는 광일 수 있다.When a phosphor is used as a marker for detecting amplified DNA and/or RNA, the monochromatic light may be light having a wavelength at which the phosphor absorbs the maximum, and the polychromatic light includes a wavelength at which the phosphor absorbs the maximum. It may be light having a range.

도 1에 도시하지는 않았으나, 상기 실시예에 따른 장치는 기판(100)과 상기 하나 이상의 광원 사이에 하나 이상의 편광기, 색 필터, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 상기 편광기는 기판(100)으로 입사되는 광의 편광을 조절할 수 있다. 상기 색 필터는 기판(100)으로 입사되는 광의 파장을 선택할 수 있다.Although not shown in FIG. 1 , the device according to the embodiment may further include one or more polarizers, color filters, or a combination thereof between the substrate 100 and the one or more light sources. The polarizer may control polarization of light incident on the substrate 100 . The color filter may select a wavelength of light incident on the substrate 100 .

도 1에 도시하지는 않았으나, 상기 수광부는 기판(100)에 대해 상기 하나 이상의 광원과 동일 면 상에 존재하거나, 또는 기판(100)을 중심으로, 상기 하나 이상의 광원과 대향 면에 위치하며, 하나 이상 존재할 수 있다.Although not shown in FIG. 1, the light receiving unit is located on the same surface as the one or more light sources with respect to the substrate 100, or is located on the surface opposite to the one or more light sources with respect to the substrate 100, and has one or more light sources. can exist

증폭된 DNA 및/또는 RNA의 정량 검지를 위한 표지자로서 형광체를 사용할 경우, 상기 수광부는 상기 형광체의 형광 신호를 감지할 수 있는 하나 이상의 광 검출기를 포함할 수 있다.When a fluorescent substance is used as a marker for quantitative detection of amplified DNA and/or RNA, the light receiving unit may include one or more photodetectors capable of detecting a fluorescence signal of the fluorescent substance.

도 1에 도시하지 않았으나, 상기 수광부는 상기 하나 이상의 챔버 표면에 고정된 나노구조체(200)의 플라즈몬 공명 흡수, 및/또는 산란현상에 의하여 방출되거나 산란된 광 신호를 측정할 수 있는 광 검출기를 포함할 수 있고, 증폭된 DNA 및/또는 RNA의 검지를 위한 표지자로서 형광체를 사용할 경우, 형광체의 형광신호를 측정할 수 있는 광 검출기를 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 1, the light receiving unit includes an optical detector capable of measuring an optical signal emitted or scattered by plasmon resonance absorption and/or scattering of the nanostructure 200 fixed to the surface of the one or more chambers. and, when a fluorescent substance is used as a marker for detection of amplified DNA and/or RNA, an optical detector capable of measuring a fluorescent signal of the fluorescent substance may be included.

도 1에 도시하지 않았으나, 상기 실시예에 따른 장치는 기판(100)과 상기 수광부 사이에 하나 이상의 편광기, 색 필터, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다. 상기 편광기는 기판(100)에서 반사, 투과, 방출, 또는 산란되는 광의 편광을 조절할 수 있다. 상기 색 필터는 복수 개의 나노구조체(200)에서 반사, 투과, 방출, 또는 산란되는 광의 파장을 선택할 수 있고, 바람직하게는 복수 개의 나노 안테나에서 반사, 투과, 방출, 또는 산란되는 광의 파장을 선택할 수 있다. 형광체를 표지자로 사용할 경우, 상기 색 필터는 형광체의 형광 신호의 파장을 선택할 수 있는 색 필터일 수 있다.Although not shown in FIG. 1 , the device according to the embodiment may further include one or more polarizers, color filters, or a combination thereof between the substrate 100 and the light receiving unit. The polarizer may control the polarization of light reflected, transmitted, emitted, or scattered from the substrate 100 . The color filter may select a wavelength of light reflected, transmitted, emitted, or scattered from the plurality of nanostructures 200, and preferably may select a wavelength of light reflected, transmitted, emitted, or scattered from the plurality of nanoantennas. there is. When a phosphor is used as a marker, the color filter may be a color filter capable of selecting a wavelength of a fluorescence signal of the phosphor.

도 1에 도시하지 않았으나, 상기 실시예에 따른 검지 장치는 상기 하나 이상의 챔버에 입사하는 광의 파장, 및 상기 하나 이상의 광원의 온/오프(On/Off) 주기를 조절하는 조절부를 더 포함할 수 있다. 상기 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치는 상기 열 냉각기의 온/오프(On/Off) 주기를 조절하는 조절부를 더 포함할 수 있다. 상기 조절부는 전술한 하나 이상의 챔버에 입사하는 광의 파장, 상기 하나 이상의 광원의 온/오프(On/Off) 주기, 및/또는 상기 열 냉각기의 온/오프(On/Off) 주기를 조절함으로써, 시료의 열 용해(thermal lysis), DNA 및/또는 RNA의 중합효소연쇄반응 주기를 조절하여 DNA 및/또는 RNA를 증폭할 수 있다.Although not shown in FIG. 1, the detection device according to the embodiment may further include a control unit for adjusting the wavelength of light incident to the one or more chambers and the on/off cycle of the one or more light sources. . The detection device of at least one of the DNA and RNA may further include a control unit for controlling an on/off cycle of the heat cooler. The control unit adjusts the wavelength of light incident on the one or more chambers described above, the on / off cycle of the one or more light sources, and / or the on / off cycle of the heat cooler, DNA and / or RNA can be amplified by controlling the thermal lysis of DNA and / or RNA polymerase chain reaction cycle.

도 6는 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 하나의 기판에 다수의 챔버가 형성된 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.6 is a plan view schematically illustrating an apparatus in which a plurality of chambers are formed on one substrate according to another embodiment of the present invention.

도 6으로 도시된 일 실시예에 따른 검지 장치에서, 기판(100)은 도 1에서 설명한 것과 같다.In the detection device according to the embodiment shown in FIG. 6 , the substrate 100 is the same as that described in FIG. 1 .

도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 검지 장치에서, 상기 하나 이상의 챔버는 하나 이상의 제1 가열 챔버(111), 및 하나 이상의 검지 챔버(112)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , in the detection device according to an exemplary embodiment, the one or more chambers may include one or more first heating chambers 111 and one or more detection chambers 112 .

하나 이상의 제1 가열 챔버(111)는 시료, 시약, 또는 이들의 조합을 담지할 수 있고, 상기 시료, 및 시약은 전술한 바와 같다.One or more first heating chambers 111 may hold samples, reagents, or a combination thereof, and the samples and reagents are as described above.

하나 이상의 제1 가열 챔버(111)는 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(210)를 포함할 수 있고, 나노구조체(210)는 도 1의 적어도 하나의 챔버의 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(200)에 관한 설명, 및 도 2 내지 도 5에 관한 설명에서 전술한 바와 같다. The one or more first heating chambers 111 may include a plurality of nanostructures 210 fixed to an inner surface, and the nanostructures 210 may include a plurality of nanostructures 210 fixed to the inner surface of the at least one chamber of FIG. 1 . As described above in the description of the structure 200 and the description of FIGS. 2 to 5 .

하나 이상의 제1 가열 챔버(111) 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(210)는 바람직하게는 전술한 나노히터일 수 있다. 하나 이상의 제1 가열 챔버(111)의 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노히터에서 광열 현상으로 발생한 열에 의해 상기 시료의 세포가 열 용해(thermal lysis)될 수 있다.The plurality of nanostructures 210 fixed to the inner surface of one or more first heating chambers 111 may preferably be the aforementioned nanoheaters. Cells of the sample may be thermally lysed by heat generated by a photothermal phenomenon from the plurality of nanoheaters fixed to the inner surface of the one or more first heating chambers 111 .

하나 이상의 제1 가열 챔버(111) 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(210)는, 예를 들어, 코어가 유전체이고 쉘이 금속인 전술한 코어-쉘 형태의 나노입자(240)일 수 있다. The plurality of nanostructures 210 fixed to the inner surface of the one or more first heating chambers 111 may be, for example, the aforementioned core-shell nanoparticles 240 having a dielectric core and a metal shell. .

도면에 도시하지는 않았으나, 하나 이상의 제1 가열 챔버(111)의 내부 표면은 반사 코팅(reflection coating)된 것일 수 있다. 상기 반사 코팅된 제1 가열 챔버(111)는 입사광을 반사하여 광 손실을 감소시킬 수 있다.Although not shown in the drawings, inner surfaces of one or more first heating chambers 111 may be coated with reflection. The reflective coated first heating chamber 111 may reduce light loss by reflecting incident light.

하나 이상의 검지 챔버(112)에서, DNA 및/또는 RNA를 중합효소 연쇄반응으로 증폭하고, 상기 증폭된 DNA 및/또는 RNA를 검지할 수 있다. 하나 이상의 검지 챔버(112)는 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(220)를 포함할 수 있고, 상기 나노구조체는 도 1의 적어도 하나의 챔버 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(200)에 관한 설명, 및 도 2 내지 도 5에 관한 설명에서 전술한 바와 같다.In one or more detection chambers 112, DNA and/or RNA may be amplified by polymerase chain reaction, and the amplified DNA and/or RNA may be detected. The one or more detection chambers 112 may include a plurality of nanostructures 220 fixed to an inner surface, and the nanostructures may include a plurality of nanostructures 200 fixed to the inner surface of the at least one chamber in FIG. 1 . As described above in the description and the description of FIGS. 2 to 5 .

하나 이상의 검지 챔버(112)는 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(220)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 검지 챔버(112) 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(220)는 상기 나노히터, 상기 나노안테나, 동시에 상기 나노히터와 나노안테나의 역할을 수행할 수 있는 나노구조체, 또는 이들의 조합일 수 있다. One or more detection chambers 112 may include a plurality of nanostructures 220 anchored to an inner surface. For example, the plurality of nanostructures 220 fixed to the inner surface of one or more detection chambers 112 may be the nano-heater, the nano-antenna, a nano-structure capable of serving as both the nano-heater and the nano-antenna at the same time, or It may be a combination of these.

하나 이상의 검지 챔버(112)의 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노히터의 광열현상에 의한 온도 변화를 주기적으로 조절함으로써, 하나 이상의 검지 챔버(112)에서 DNA 및/또는 RNA의 중합효소연쇄반응이 일어나고 DNA 및/또는 RNA가 증폭될 수 있다. 하나 이상의 검지 챔버(112)의 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노안테나로 입사된 광의 플라즈몬 공명 흡수, 및 산란현상을 이용하여, 증폭된 DNA 및/또는 RNA를 검지할 수 있다. 상기 검지는 정량 검지일 수 있다.By periodically controlling the temperature change caused by the photothermal phenomenon of the plurality of nanoheaters fixed on the inner surface of the one or more detection chambers 112, the DNA and/or RNA polymerase chain reaction occurs in the one or more detection chambers 112. DNA and/or RNA may be amplified. The amplified DNA and/or RNA may be detected using plasmon resonance absorption and scattering of light incident to the plurality of nanoantennas fixed to the inner surface of the one or more detection chambers 112 . The detection may be quantitative detection.

하나 이상의 검지 챔버(112)의 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(220)는, 각각 독립적으로, 나노히터 또는 나노안테나로서 작용할 수 있고, 하나의 나노구조체가 동시에 나노히터와 나노안테나로서 작용할 수도 있다.The plurality of nanostructures 220 fixed to the surface of the one or more detection chambers 112 may each independently act as a nanoheater or nanoantenna, and one nanostructure may act as both a nanoheater and a nanoantenna at the same time. .

하나 이상의 검지 챔버(112)의 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(220)는, 예를 들어, 코어가 유전체이고 쉘이 금속인 전술한 코어-쉘 형태의 나노입자(240)일 수 있다.The plurality of nanostructures 220 fixed to the surface of the one or more detection chambers 112 may be, for example, the aforementioned core-shell nanoparticles 240 having a dielectric core and a metal shell.

하나 이상의 검지 챔버(112)는 하나 이상의 열 냉각기(141)를 포함할 수 있다. 열 냉각기(141)는 상기에서 설명한 바와 같다.One or more detection chambers 112 may include one or more thermal coolers 141 . The heat cooler 141 is as described above.

도면에 도시하지는 않았으나, 일 실시예에 따른 장치는 하나 이상의 광원을 포함할 수 있고, 상기 하나 이상의 광원은 전술한 바와 같다.Although not shown in the drawings, a device according to an embodiment may include one or more light sources, and the one or more light sources are as described above.

전술한 상기 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이는 파장(hv1)을 가지는 광을 조사하는 광원은 하나 이상의 제1 가열 챔버(111), 및/또는 하나 이상의 검지 챔버(112)로 광을 조사할 수 있다. A light source for irradiating light having a wavelength (hv 1 ) that induces the photothermal phenomenon of the nanostructure and increases the temperature of the surrounding medium is one or more first heating chambers 111 and/or one or more detection chambers 112 light can be irradiated.

전술한 상기 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 산란 효율의 극대화, 또는 이 둘을 모두 수행하는 파장(hv2)을 가지는 광을 조사하는 광원은 하나 이상의 검지 챔버(112)로 광을 조사할 수 있다. A light source emitting light having a wavelength (hv 2 ) that absorbs the plasmon resonance of the nanostructure, maximizes scattering efficiency, or both of these can radiate light to one or more detection chambers 112.

전술한 상기 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이면서 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 산란 효율의 극대화, 또는 이 둘을 모두 수행하는 파장을 가지는 광을 조사하는 광원은 하나 이상의 제1 가열 챔버(111), 및/또는 하나 이상의 검지 챔버(112)로 광을 조사할 수 있다. A light source irradiating light having a wavelength that performs plasmon resonance absorption of the nanostructure, maximization of scattering efficiency, or both while increasing the temperature of the surrounding medium by inducing the photothermal phenomenon of the nanostructure described above is one or more first light sources. Light may be irradiated to the heating chamber 111 and/or one or more detection chambers 112 .

도 6에 도시하지는 않았으나, 상기 실시예에 따른 검지 장치는 전술한 편광기, 색 필터, 수광부, 및 조절부를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 6 , the detection device according to the embodiment may further include the aforementioned polarizer, color filter, light receiving unit, and adjusting unit.

도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하나의 기판에 다수의 챔버, 및 하나 이상의 유체 채널이 형성된 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다. 7 is a plan view schematically illustrating a device in which a plurality of chambers and one or more fluid channels are formed on one substrate according to another embodiment of the present invention.

도 7로 도시된 일 실시예에 따른 장치에서, 기판(100), 하나 이상의 제1 가열 챔버(111), 하나 이상의 검지 챔버(112), 하나 이상의 제1 가열 챔버(111)의 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(210), 하나 이상의 검지 챔버(112)의 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(220), 및 열 냉각기(141)는 도 1 내지 도 6에서 설명한 바와 같다.In the device according to an embodiment shown in FIG. 7 , the substrate 100 , the one or more first heating chambers 111 , the one or more detection chambers 112 , the one or more first heating chambers 111 are secured to the inner surface. The plurality of nanostructures 210 fixed to each other, the plurality of nanostructures 220 fixed to the inner surface of one or more detection chambers 112, and the thermal cooler 141 are as described in FIGS. 1 to 6 .

도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 장치에 있어서, 상기 하나 이상의 챔버는 하나 이상의 시료 챔버(113)를 더 포함하고, 하나 이상의 시료 챔버(113)와 하나 이상의 제1 가열 챔버(111) 사이를 연결하는 하나 이상의 유체 채널(160)과, 하나 이상의 제1 가열 챔버(111)와 하나 이상의 검지 챔버(112) 사이를 연결하는 하나 이상의 유체 채널(160)을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 유체 채널(160)은 각각 독립적으로 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , in the device according to an exemplary embodiment, the one or more chambers further include one or more sample chambers 113, and between the one or more sample chambers 113 and the one or more first heating chambers 111 It may further include one or more fluid channels 160 connecting the , and one or more fluid channels 160 connecting between the one or more first heating chambers 111 and the one or more detection chambers 112 . Each of the one or more fluid channels 160 may independently include one or more filters.

하나 이상의 시료 챔버(113)는 전술한 시료, 또는 전술한 시료와 전술한 시약의 혼합물을 담지할 수 있다. 전술한 시료, 또는 전술한 시료와 전술한 시약의 혼합물은 하나 이상의 시료 챔버(113)로부터 하나 이상의 시료 챔버(113)와 하나 이상의 제1 가열 챔버(111)를 연결하는 유체 채널(160)을 통해 하나 이상의 제1 가열 챔버(111)로 이송될 수 있다. 제1 가열 챔버(111)에서 열 용해된 시료, 또는 상기 시료와 전술한 시약의 혼합물은 하나 이상의 제1 가열 챔버(111)로부터 하나 이상의 제1 가열 챔버(111)와 하나 이상의 검지 챔버(112)를 연결하는 유체 채널(160)을 통해 하나 이상의 검지 챔버(112)로 이송될 수 있다.One or more sample chambers 113 may contain the aforementioned sample or a mixture of the aforementioned sample and the aforementioned reagent. The foregoing sample, or a mixture of the foregoing sample and the foregoing reagent, is transported from the one or more sample chambers 113 through the fluid channel 160 connecting the one or more sample chambers 113 and the one or more first heating chambers 111. It may be transferred to one or more first heating chambers 111 . A sample thermally melted in the first heating chamber 111 or a mixture of the sample and the aforementioned reagent is transferred from the one or more first heating chambers 111 to one or more first heating chambers 111 and one or more detection chambers 112. It can be transported to one or more detection chambers 112 through the fluid channel 160 connecting the .

상기 하나 이상의 챔버는 하나 이상의 시약 챔버(114)를 더 포함하고, 하나 이상의 시약 챔버(114)와 하나 이상의 제1 가열 챔버(111) 사이를 연결하는 하나 이상의 유체 채널(160)이 더 포함될 수 있다. 하나 이상의 유체 채널(160)은, 각각 독립적으로, 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다.The one or more chambers may further include one or more reagent chambers 114, and one or more fluid channels 160 connecting between the one or more reagent chambers 114 and the one or more first heating chambers 111 may be further included. . Each of the one or more fluid channels 160 may independently include one or more filters.

하나 이상의 시약 챔버(114)는 전술한 시약, 또는 전술한 시료와 전술한 시약의 혼합물을 담지할 수 있다. 전술한 시약, 또는 전술한 시료와 전술한 시약의 혼합물은 하나 이상의 시약 챔버(114)로부터 하나 이상의 시약 챔버(114)와 하나 이상의 제1 가열 챔버(111)를 연결하는 유체 채널(160)을 통해 하나 이상의 제1 가열 챔버(111)로 이송될 수 있다.One or more reagent chambers 114 may contain the aforementioned reagents or a mixture of the aforementioned samples and the aforementioned reagents. The foregoing reagents, or mixtures of the foregoing samples and the foregoing reagents are transported from one or more reagent chambers (114) through a fluid channel (160) connecting one or more reagent chambers (114) and one or more first heating chambers (111). It may be transferred to one or more first heating chambers 111 .

도 7에 도시하지는 않았으나, 상기 하나 이상의 챔버는 하나 이상의 폐기물 챔버를 더 포함할 수 있고, 상기 하나 이상의 폐기물 챔버와 하나 이상의 검지 챔버(112) 사이를 연결하는 하나 이상의 유체 채널을 더 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 유체 채널은, 각각 독립적으로, 하나 이상의 필터를 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 폐기물 챔버는 하나 이상의 검지 챔버(112)에서 DNA 및/또는 RNA의 증폭 과정에서 제거되어야 할 물질, 상기 증폭된 DNA 및/또는 RNA의 검지 과정에서 제거되어야 할 물질, 폐기물, 또는 이들의 조합을 담지할 수 있다.Although not shown in FIG. 7 , the one or more chambers may further include one or more waste chambers, and may further include one or more fluid channels connecting the one or more waste chambers and the one or more detection chambers 112 . . Each of the one or more fluid channels may independently include one or more filters. The one or more waste chambers include materials to be removed in the process of amplifying DNA and/or RNA in the one or more detection chambers 112, materials to be removed in the process of detecting the amplified DNA and/or RNA, wastes, or materials thereof. combination can be supported.

도 7에 도시하지는 않았으나, 도 7에 나타낸 검지 장치는 도 1과 도 6에서 설명한 하나 이상의 광원, 편광기, 색 필터, 수광부, 및 조절부 중 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 이들 각각의 구성은 전술한 바와 같다.Although not shown in FIG. 7, the detection device shown in FIG. 7 may further include at least one of the one or more light sources, polarizers, color filters, light receiving units, and control units described in FIGS. 1 and 6, and each of these components As described above.

도 8는 도 7의 기판을 A-A'선을 따라 절단한 단면도에, 도 7에서 나타내지 않은 광원(170, 180), 및 광원(170, 180)과 동일 평면 상에 위치하는 수광부(190)를 추가한 장치의 측단면도를 개략적으로 나타내는 도면이다. 상기 장치 내 하나 이상의 챔버에 시료를 넣고, 여기에 광원(180)으로부터 광을 조사하고, 상기 챔버로부터 나오는 광 신호(181)를 수광부(190)에서 감지할 수 있다. FIG. 8 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 7 taken along line A-A′, and includes light sources 170 and 180 not shown in FIG. 7 and a light receiving unit 190 positioned on the same plane as the light sources 170 and 180. It is a diagram schematically showing a cross-sectional side view of the device with added. A sample may be placed in one or more chambers in the device, light from a light source 180 may be irradiated thereto, and a light signal 181 emitted from the chamber may be detected by the light receiving unit 190 .

도 8에 도시한 장치에서, 기판(100), 하나 이상의 제1 가열 챔버(111), 하나 이상의 검지 챔버(112), 하나 이상의 제1 가열 챔버(111)의 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(210), 하나 이상의 검지 챔버(112)의 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(220), 열 냉각기(141), 하나 이상의 시료 챔버(113), 및 유체 채널(160)는 모두 도 1 내지 도 7에서 전술한 바와 같다.In the device shown in FIG. 8 , a plurality of nanostructures fixed to the inner surfaces of a substrate 100, one or more first heating chambers 111, one or more detection chambers 112, and one or more first heating chambers 111 210, a plurality of nanostructures 220 fixed to the inner surface of one or more detection chambers 112, a thermal cooler 141, one or more sample chambers 113, and a fluid channel 160 are all shown in FIGS. As described above in FIG. 7 .

도 8에서, 광원(170)은 전술한 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이는 파장(hv1)을 가지는 광을 하나 이상의 제1 가열 챔버(111), 및/또는 하나 이상의 검지 챔버(112)로 조사할 수 있다. In FIG. 8 , the light source 170 transmits light having a wavelength (hv 1 ) that increases the temperature of the surrounding medium by inducing the photothermal phenomenon of the nanostructure, one or more first heating chambers 111, and/or one or more detectors. The chamber 112 may be irradiated.

광원(180)은 전술한 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 산란 효율의 극대화, 또는 이 둘을 모두 수행하는 파장(hv2)을 가지는 광을 하나 이상의 검지 챔버(112)로 조사할 수 있다. The light source 180 may radiate light having a wavelength (hv 2 ) that performs plasmon resonance absorption of the aforementioned nanostructure, maximizes scattering efficiency, or both, to the one or more detection chambers 112 .

광원(180)에 의해 검지 챔버(112)로 입사한 광에 의해 전술한 검지 챔버 내부 표면에 고정된 나노구조체(220)의 플라즈몬 공명 흡수, 및/또는 산란현상에 의한 흡수 또는 산란이 일어나고, 나노구조체(220)로부터 방출되거나 산란된 파장(hv2')을 가지는 광 신호(181)을 수광부(190)에서 감지할 수 있다.Light incident on the detection chamber 112 by the light source 180 causes absorption or scattering by plasmon resonance absorption and/or scattering of the nanostructure 220 fixed to the inner surface of the detection chamber described above, An optical signal 181 having a wavelength (hv 2 ′) emitted or scattered from the structure 220 may be sensed by the light receiver 190 .

도 8에 도시하지는 않았으나, 상기 실시예에 따른 검지 장치는 전술한 편광기, 색 필터, 조절부 중 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 이들 각각에 대한 설명은 전술한 바와 같다.Although not shown in FIG. 8 , the detection device according to the embodiment may further include one or more of the above-described polarizer, color filter, and adjusting unit, and descriptions of each of these are as described above.

도 9는 도 7의 기판을 A-A'선을 따라 절단한 단면도에, 도 7에서 나타내지 않은 광원(170, 180), 및 기판(100)을 사이에 두고 광원(170, 180)과 마주보는 평면 상에 위치하는 수광부(190)를 추가한 장치의 측단면도를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8에서와 마찬가지로, 상기 장치 내 하나 이상의 챔버에 시료를 넣고, 여기에 광원(180)으로부터 광을 조사하고, 상기 챔버로부터 나오는 광 신호(181)를 수광부(190)에서 감지할 수 있다. FIG. 9 is a cross-sectional view of the substrate of FIG. 7 taken along line A-A′, with light sources 170 and 180 not shown in FIG. 7 facing the light sources 170 and 180 with the substrate 100 interposed therebetween. It is a diagram schematically showing a cross-sectional side view of a device to which a light receiving unit 190 located on a plane is added. As in FIG. 8 , a sample may be placed in one or more chambers in the device, light may be irradiated therefrom from a light source 180 , and a light signal 181 emitted from the chamber may be detected by the light receiving unit 190 .

도 9로 도시된 일 실시예에 따른 장치에서, 기판(100), 하나 이상의 제1 가열 챔버(111), 하나 이상의 검지 챔버(112), 하나 이상의 제1 가열 챔버(111)의 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(210), 하나 이상의 검지 챔버(112)의 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(220), 열 냉각기(141), 하나 이상의 시료 챔버(113), 유체 채널(160), 하나 이상의 광원(170, 180), 및 수광부(190)는 도 1 내지 도 8에서 설명한 바와 같다. 또한, 상기 실시예예 따른 장치는, 도시하지는 않았으나, 편광기, 색 필터, 및 조절부 중 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 이들 각각의 구성은 전술한 바와 같다.In the device according to an embodiment shown in FIG. 9 , the substrate 100 , the one or more first heating chambers 111 , the one or more detection chambers 112 , the one or more first heating chambers 111 are fixed to the inner surface. a plurality of nanostructures 210, a plurality of nanostructures 220 fixed to the inner surface of one or more detection chambers 112, a thermal cooler 141, one or more sample chambers 113, a fluid channel 160, One or more light sources 170 and 180 and the light receiving unit 190 are as described in FIGS. 1 to 8 . In addition, although not shown, the device according to the embodiment may further include one or more of a polarizer, a color filter, and an adjusting unit, and each of these components is as described above.

이하에서, 나노구조체의 형태 및 나노구조체의 크기와 나노구조체의 광열현상, 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs), 가열 능력(Qabs), 나노구조체에 의해 변화되는 주변 매질의 온도 변화(ΔT) 등의 관계에 대하여 설명한다.Hereinafter, the shape of the nanostructure and the size of the nanostructure, photothermal phenomenon of the nanostructure, plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ), heating capacity (Q abs ), temperature change of the surrounding medium changed by the nanostructure (ΔT), etc. explain the relationship between

나노구조체의 광열현상은 외부에서 조사되는 특정 파장을 가지는 광이 나노구조체 내부로 흡수되는 플라즈몬 공명 흡수 효율 (σabs)에 비례한다. 상기 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs)은 나노구조체를 구성하는 재질의 유전특성(dielectric properties), 나노구조체의 형태, 및 나노구조체의 크기에 의해 결정될 수 있고, 하기 식 1로 계산할 수 있다:The photothermal phenomenon of the nanostructure is proportional to the plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) in which light having a specific wavelength irradiated from the outside is absorbed into the nanostructure. The plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) may be determined by the dielectric properties of materials constituting the nanostructures, the shape of the nanostructures, and the size of the nanostructures, and may be calculated by Equation 1 below:

[식 1][Equation 1]

Figure 112018116374959-pat00001
Figure 112018116374959-pat00001

상기 식 1에서, In Equation 1 above,

k 외부에서 조사되는 광의 파수 벡터(wavevector), εm 은 나노구조체의 유전 함수, ε0 는 주변 매질의 유전 함수, E0 는 나노구조체가 없을 때 외부에서 조사되는 광에 의한 전기장, E 는 나노구조체가 있을 때 외부에서 조사되는 광에 의한 전기장 및 나노구조체 내부의 편극에 의해 유도되는 유도 전기장을 포함한 전체 전기장의 크기, r 은 나노구조체의 중심(원점)으로부터 공간 상에 위치하는 임의의 점까지의 위치벡터를 나타내고,

Figure 112018123709229-pat00002
는 나노구조체의 표면을 따라 수행하는 체적분 (volume integral)을 나타낸다. k is The wavevector of the externally irradiated light, ε m is the dielectric function of the nanostructure, ε 0 is the dielectric function of the surrounding medium, E 0 is the electric field by the externally irradiated light when there is no nanostructure, E is the nanostructure The size of the total electric field, including the electric field by the light irradiated from the outside and the induced electric field induced by the polarization inside the nanostructure when there is, r is the distance from the center (origin) of the nanostructure to an arbitrary point located on the space represents the position vector,
Figure 112018123709229-pat00002
represents the volume integral performed along the surface of the nanostructure.

따라서, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 기술자는 상기 식 1로 표시되는 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs)을 조절함으로써 나노구조체를 사용하고자 하는 목적과 용도에 맞는 적절한 범위의 광열현상을 발휘할 수 있는 나노구조체를 용이하게 선택하거나 설계할 수 있다.Therefore, those skilled in the art can adjust the plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) of the nanostructure represented by Equation 1 to obtain a photothermal phenomenon in an appropriate range suitable for the purpose and use of the nanostructure. It is possible to easily select or design nanostructures capable of exhibiting this.

나노구조체가 주변 매질의 온도를 올릴 수 있는 가열 능력(Qabs, heating power)은 외부에서 조사되는 광의 세기에도 비례한다. 나노구조체의 정상 상태(steady state)에서의 가열 능력(Qabs)은 하기 식 2로 계산할 수 있고, 나노구조체에 의해 변화되는 주변 매질의 온도 변화(ΔT)는 하기 식 3으로 계산할 수 있다:The heating ability (Q abs, heating power) of the nanostructure to raise the temperature of the surrounding medium is proportional to the intensity of light irradiated from the outside. The heating ability (Q abs ) in the steady state of the nanostructure can be calculated by Equation 2 below, and the temperature change (ΔT) of the surrounding medium changed by the nanostructure can be calculated by Equation 3 below:

[식 2][Equation 2]

Figure 112018116374959-pat00003
Figure 112018116374959-pat00003

상기 식 2에서, In Equation 2 above,

σabs는 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수 효율을 나타내고, I 는 조사되는 광의 세기(intensity)를 나타내고, n 은 주변 매질의 굴절률을 나타내고, c 는 광속도를 나타내고, ε 0 는 주변 매질의 유전 함수를 나타내고, E 0 는 외부에서 조사되는 광에 의한 전기장을 나타낸다;σ abs represents the plasmon resonance absorption efficiency of the nanostructure, I represents the intensity of the irradiated light, n represents the refractive index of the surrounding medium, c represents the speed of light , ε 0 represents the dielectric function of the surrounding medium , E 0 represents the electric field due to externally irradiated light;

[식 3][Equation 3]

Figure 112018116374959-pat00004
Figure 112018116374959-pat00004

상기 식 3에서, In Equation 3 above,

Qabs 는 나노구조체의 정상 상태(steady state)에서의 가열 능력을 나타내고, R 은 나노구조체의 반지름이고,

Figure 112018116374959-pat00005
는 주변 매질의 열 전달률(thermal conductivity)을 나타낸다.Q abs represents the heating ability in the steady state of the nanostructure, R is the radius of the nanostructure,
Figure 112018116374959-pat00005
represents the thermal conductivity of the surrounding medium.

따라서, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 기술자는 상기 식 2 및 식 3으로부터, 사용하고자 하는 나노구조체의 정상 상태(steady state)에서의 가열 능력, 및 나노구조체에 의해 변화되는 주변 매질의 온도 변화(ΔT)를 용이하게 계산할 수 있고, 그로부터 나노구조체를 사용하고자 하는 목적 및 용도에 따라 적절한 나노구조체를 선택하거나 설계할 수 있다.Therefore, a person skilled in the art can determine from Equations 2 and 3 above, the heating ability of the nanostructure to be used in a steady state, and the temperature change of the surrounding medium changed by the nanostructure. (ΔT) can be easily calculated, and an appropriate nanostructure can be selected or designed from it according to the purpose and use of the nanostructure.

도 10은 구형의 금 나노입자의 반지름 크기(a')에 따라 달라지는, 물 속에서의 구형 금 나노입자의 플라즈몬 공명 흡수 효율 (σabs )을 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing the plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) of spherical gold nanoparticles in water, which varies depending on the size of the radius (a') of the spherical gold nanoparticles.

도 10을 참조하면, 구형의 금속 나노입자(230)의 반지름(a')이 커짐에 따라 구형의 금속 나노입자(230)의 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )이 최대인 파장이 장파장 쪽으로 이동하며(red shift), 파장의 변화는 매우 작다.Referring to FIG. 10, as the radius (a′) of the spherical metal nanoparticles 230 increases, the wavelength at which the plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) of the spherical metal nanoparticles 230 is maximum moves toward longer wavelengths. (red shift), the change in wavelength is very small.

도 11은 구형의 금 나노입자의 반지름 크기(a')에 따라 달라지는, 물 속에서의 구형 금 나노입자의 플라즈몬 공명 흡수에 따른 물의 온도 변화(ΔT)를 나타내는 그래프이다.FIG. 11 is a graph showing a temperature change (ΔT) of water according to plasmon resonance absorption of spherical gold nanoparticles in water, which varies depending on the size of the radius (a') of the spherical gold nanoparticles.

도 11을 참조하면, 열 전달률이 0.58W/mK인 물 속의 반지름 30 nm인 구형의 금 나노입자에 외부에서 약 I=2mW/μm2 의 세기를 갖는 파장 λ=550nm의 광을 조사 시, 주변 매질인 물의 온도 변화는 약 ΔT

Figure 112018116374959-pat00006
105K이다. 상기 온도 변화는 제1 가열 챔버(111) 혹은 검지 챔버(112) 내 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이는 파장(hv1)을 조사하였을 때, 충분히 세포를 용해할 수 있는 온도, 및/또는 중합효소연쇄반응 반응으로 DNA 및/또는 RNA를 증폭시킬 수 있는 온도 변화이다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 전술한 하나 이상의 챔버(110) 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체(200)가 전술한 구형의 금속 나노입자(230)일 경우, 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )이 우수하며, 세포의 열 용해, 및/또는 중합효소연쇄반응으로 DNA, 및/또는 RNA를 증폭시키는 온도 변화를 발생시킬 수 있다.Referring to FIG. 11, when light having a wavelength of λ = 550 nm having an intensity of about I = 2 mW / μm 2 is irradiated from the outside to spherical gold nanoparticles with a radius of 30 nm in water with a heat transfer rate of 0.58 W / mK, The temperature change of the medium water is about ΔT
Figure 112018116374959-pat00006
It is 105K. The temperature change induces a photothermal phenomenon of the nanostructure in the first heating chamber 111 or the detection chamber 112, and when irradiated with a wavelength (hv 1 ) that raises the temperature of the surrounding medium, the temperature at which cells can be sufficiently dissolved , and/or temperature changes that can amplify DNA and/or RNA in a polymerase chain reaction. 10 and 11, when the plurality of nanostructures 200 fixed to the inner surface of the one or more chambers 110 described above are the above-described spherical metal nanoparticles 230, the plasmon resonance absorption efficiency (σ abs) ) is excellent, and can generate a temperature change that amplifies DNA and/or RNA by thermal lysis of cells and/or polymerase chain reaction.

도 12는 코어가 실리카이고 쉘이 1nm의 두께의 금인 코어-쉘 형태의 나노입자에서, 실리카 코어의 반지름 크기(a)에 따라 달라지는 코어-쉘 형태의 나노입자의 물 속에서의 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )을 이론적으로 계산한 결과를 나타낸 것이다. 12 shows the plasmon resonance absorption efficiency of core-shell nanoparticles in water depending on the radius size (a) of the silica core in core-shell nanoparticles in which the core is silica and the shell is gold with a thickness of 1 nm. It shows the result of theoretically calculating (σ abs ).

도 12를 참조하면, 코어-쉘 형태의 나노입자(240)의 코어의 반지름 길이(a)의 변화에 따라 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )이 최대가 되는 파장이 크게 변화한다. 또한, 쉘의 두께는 유지하면서, 코어의 반지름 길이(a)를 크게 하면 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )이 최대인 파장이 장 파장 쪽으로 이동한다(red shift).Referring to FIG. 12 , the wavelength at which the plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) is maximized varies greatly according to the change in the radial length (a) of the core of the core-shell nanoparticle 240 . In addition, if the radius length (a) of the core is increased while maintaining the thickness of the shell, the wavelength at which the plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) is the maximum shifts toward the longer wavelength (red shift).

도 13은 코어가 반지름 15nm(a)인 실리카이고 쉘이 금(Au)인 코어-쉘 형태의 나노입자에서, 쉘의 두께에 따라 달라지는 코어-쉘 형태의 나노입자의 물 속에서의 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )을 이론적으로 계산한 결과를 나타낸 것이다.13 shows plasmon resonance absorption in water of core-shell nanoparticles in which the core is silica with a radius of 15 nm (a) and the shell is gold (Au), and the core-shell nanoparticles vary depending on the thickness of the shell. It shows the result of theoretically calculating the efficiency (σ abs ).

도 13을 참조하면, 코어-쉘 형태의 나노입자(240)의 쉘의 두께(b-a)의 변화에 따라 플라즈몬 공명 흡수 효율이 최대가 되는 파장이 크게 변화한다. 또한, 코어의 반지름 길이(a)는 유지하면서, 쉘의 두께(b-a)를 크게 하면 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )이 최대인 파장이 단 파장 쪽으로 이동한다(blue shift).Referring to FIG. 13 , the wavelength at which the plasmon resonance absorption efficiency is maximized varies greatly according to the change in the shell thickness ba of the core-shell nanoparticle 240 . In addition, if the thickness of the shell (ba) is increased while maintaining the radial length (a) of the core, the wavelength at which the plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) is maximum shifts toward a shorter wavelength (blue shift).

도 12 및 도 13을 참조하면, 전술한 하나 이상의 챔버(110) 내부에 고정된 나노구조체(200)는 하나 이상의 챔버(110)에 입사하는 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이는 파장(hv1)의 광에 대해 최대의 흡수 효율을 갖는 조건, 즉 흡수 광에 의해 광열 효과(photo-thermal effect)가 극대화 되는 조건을 만족할 수 있다. 상기 조건을 만족하는 나노구조체는 전술한 나노히터의 역할을 할 수 있다. 12 and 13, the nanostructure 200 fixed inside the one or more chambers 110 described above induces a photothermal phenomenon of the nanostructures incident on the one or more chambers 110 to increase the temperature of the surrounding medium. A condition having maximum absorption efficiency for light of a wavelength (hv 1 ), that is, a condition in which a photo-thermal effect is maximized by the absorbed light may be satisfied. A nanostructure that satisfies the above conditions may serve as the aforementioned nanoheater.

전술한 하나 이상의 챔버(110) 내부에 고정된 나노구조체(200)가 코어가 유전체이고 쉘이 금속인 코어-쉘 형태의 나노 입자(240)일 경우, 조절 가능한 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )이 최대인 파장의 범위가 넓고, 쉘의 두께(b-a), 및/또는 코어의 반지름 길이(a)를 조금만 변화시켜도 플라즈몬 공명에 따른 흡수 효율(σabs)이 최대가 되는 파장을 쉽게 변화시킴으로써, 광열현상에 의한 발열 효율을 극대화하기 용이한 나노히터를 구현할 수 있다.When the nanostructure 200 fixed inside the above-described one or more chambers 110 is a core-shell type nanoparticle 240 in which the core is a dielectric and the shell is a metal, the controllable plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) is The range of the maximum wavelength is wide, and even a small change in the thickness of the shell (ba) and/or the radial length of the core (a) easily changes the wavelength at which the absorption efficiency (σ abs ) according to plasmon resonance is maximized, It is possible to implement a nanoheater that is easy to maximize the heat generation efficiency by the development.

또한, 전술한 하나 이상의 챔버(110) 내부에 고정된 나노구조체(200)가 코어가 유전체이고 쉘이 금속인 코어-쉘 형태의 나노 입자(240)일 경우, 조절 가능한 플라즈몬 공명 흡수 효율(σabs )이 최대인 파장의 범위가 넓을 수 있고, 당업자가 필요에 따라 그 형태와 조합을 선택하여 DNA 및/또는 RNA의 정량 검지가 용이한 나노안테나를 구현할 수 있다. In addition, when the nanostructure 200 fixed inside the one or more chambers 110 described above is a core-shell nanoparticle 240 having a dielectric core and a metal shell, the controllable plasmon resonance absorption efficiency (σ abs ) may be wide, and a person skilled in the art can implement a nanoantenna for easy quantitative detection of DNA and/or RNA by selecting the shape and combination as needed.

따라서, 본 발명의 구현예에 따른 검지 장치는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지를 위한 바이오 칩, 또는 바이오센서로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 검지는 정량 검지일 수 있다.Accordingly, the detection device according to the embodiment of the present invention may be implemented as a biochip or biosensor for detection of at least one of DNA and RNA. For example, the detection may be quantitative detection.

다른 일 구현예에서는, 일 구현예에 따른 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치, 및 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 포함하는 시료와 반응하는 시약을 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 검지하는 키트를 제공한다.In another embodiment, a kit for detecting at least one of DNA and RNA including a reagent reacting with a sample containing at least one of DNA and RNA and a device for detecting at least one of DNA and RNA according to one embodiment is provided. do.

상기 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 포함하는 시료와 상기 시약에 대해서는 전술한 바와 같으므로, 여기서 자세한 설명은 생략한다.Since the sample containing at least one of DNA and RNA and the reagent have been described above, detailed descriptions thereof are omitted.

상기 시약은 전술한 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치 내 전술한 하나 이상의 챔버에 담지될 수 있고, 상기 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치와 별도로 존재할 수 있다.The reagent may be carried in one or more chambers of the above-described detection device of one or more of DNA and RNA, and may exist separately from the detection device of one or more of DNA and RNA.

이하, 전술한 일 구현예에 따른 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치를 이용한 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method for detecting at least one of DNA and RNA using the device for detecting at least one of DNA and RNA according to the above-described embodiment will be described.

일 구현예 따른 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 방법은, 전술한 일 구현예에 따른 검지 장치의 기판에 형성되고 내부 표면에 복수 개의 나노구조체가 고정된 하나 이상의 챔버에 분석하고자 하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 포함하는 시료, 중합효소, 및 염기를 넣고; 상기 챔버에 광을 조사하여 시료의 온도를 조절함으로써, 상기 DNA 및 RNA 중 하나 이상 내 특정 서열을 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상이 증폭되도록 중합 반응시키고; 상기 중합 반응이 완료된 챔버에 광을 조사하여, 흡수되거나 산란되는 광을 감지하는 것을 포함 한다. A method for detecting at least one of DNA and RNA according to an embodiment includes one or more of DNA and RNA to be analyzed in one or more chambers formed on a substrate of the detection device according to the above-described embodiment and having a plurality of nanostructures fixed to an inner surface thereof. Put the sample containing the above, polymerase, and base; controlling the temperature of the sample by irradiating light into the chamber, thereby causing a polymerization reaction to amplify at least one of DNA and RNA including a specific sequence in at least one of the DNA and RNA; and irradiating light to the chamber where the polymerization reaction is completed, and detecting absorbed or scattered light.

도 14는 전술한 하나 이상의 챔버에서 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 증폭하고 정량 검지하기 위하여, 시간에 따라 광원과 열 냉각기의 작동 시간을 조절하여 온도를 변화시키는 방법을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 14 schematically illustrates a method of changing the temperature by adjusting the operation time of a light source and a thermal cooler according to time in order to amplify and quantitatively detect at least one of DNA and RNA in one or more chambers described above.

도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 정량 검지 방법에서, 상기 하나 이상의 챔버 내부 표면에 고정된 나노구조체(200)에 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이일 수 있는 파장(hv1)을 가지는 광을 조사함으로써 상기 하나 이상 챔버의 내부 온도를 약 95℃까지 승온시키고, 그에 따라 상기 하나 이상 챔버 내 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 단일 가닥으로 분리(Denaturation)할 수 있다.Referring to FIG. 14, in the method for quantitatively detecting at least one of DNA and RNA according to an embodiment, a photothermal phenomenon of the nanostructure 200 fixed to the inner surface of the at least one chamber is induced to measure the temperature of the surrounding medium. By irradiating light having a wavelength (hv 1 ) that may be high, the internal temperature of the one or more chambers is raised to about 95 ° C., thereby separating one or more of the DNA and RNA in the one or more chambers into a single strand (Denaturation )can do.

이후, 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높일 수 있는 파장(hv1)을 가지는 광을 끄고, 열 냉각기(141)를 켜서 검지 챔버 내부를 감온시켜, 상기 분리된 DNA 및/또는 RNA의 단일가닥과 프라이머(primer)를 결합(Primer Annealing)시킬 수 있다. 상기 프라이머는 상기 분리된 DNA 및/또는 RNA 단일가닥의 기질 서열과 상보적인 염기 서열을 가지며, 감온된 온도(Tm)는 프라이머에 포함된 G 염기(구아닌), C 염기(시토신), A 염기(아데닌), 및 T 염기(티민)의 개수에 따라 결정할 수 있다. 상기 감온된 온도는 하기 식 4로 계산할 수 있다. 온도가 하기 식 4로 계산된 온도로 감온되면, 열 냉각기(141)를 끌 수 있다:Thereafter, light having a wavelength (hv 1 ) capable of inducing a photothermal phenomenon of the nanostructure and increasing the temperature of the surrounding medium is turned off, and the heat cooler 141 is turned on to reduce the temperature inside the detection chamber, thereby reducing the temperature of the separated DNA and/or A single strand of RNA and a primer can be combined (Primer Annealing). The primer has a base sequence complementary to the substrate sequence of the isolated DNA and / or RNA single strand, and the reduced temperature (Tm) is the G base (guanine), C base (cytosine), A base ( adenine), and the number of T bases (thymine). The reduced temperature can be calculated by Equation 4 below. When the temperature cools down to the temperature calculated by Equation 4 below, the thermal cooler 141 can be turned off:

[식 4][Equation 4]

Tm(℃)=(4x[G+C])+(2x[A+T]) Tm(℃)=(4x[G+C])+(2x[A+T])

상기 식 4에서,In Equation 4 above,

G는 프라이머에 포함된 구아닌 염기의 개수이고, C는 프라이머에 포함된 시토신 염기의 개수이고, A는 프라이머에 포함된 아데닌 염기의 개수이고, T는 프라이머에 포함된 티민 염기의 개수이다.G is the number of guanine bases included in the primer, C is the number of cytosine bases included in the primer, A is the number of adenine bases included in the primer, and T is the number of thymine bases included in the primer.

이후, 광원(170)으로부터 상기 챔버에 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높일 수 있는 파장(hv1)을 가지는 광을 조사하여 상기 챔버 내부를 DNA 중합효소의 활성 온도까지 승온시킬 수 있다.Subsequently, the chamber is irradiated with light having a wavelength (hv 1 ) capable of inducing a photothermal phenomenon of the nanostructure and increasing the temperature of the surrounding medium from the light source 170 to raise the temperature of the inside of the chamber to the activation temperature of the DNA polymerase. can

DNA 중합효소를 활성화시켜 DNA 및/또는 RNA 단일가닥에 결합된 프라이머의 3'말단에 DNA 및/또는 RNA 단일가닥과 상보적인 dNTP 염기를 순차적으로 중합하여 DNA 이중나선을 합성(Polymerization)할 수 있다. A DNA double helix can be synthesized (Polymerization) by activating DNA polymerase to sequentially polymerize DNA and/or RNA single strands and complementary dNTP bases at the 3' end of a primer bound to DNA and/or RNA single strands. .

상기 DNA 중합효소는, 예컨대 Taq 중합효소일 수 있으며, Taq 중합효소일 경우, 상기 활성온도는 약 72℃일 수 있다. 상기 챔버에서 중합효소의 활성 온도를 유지하는 시간은 증폭하고자 하는 DNA 및/또는 RNA 내 특정 서열의 길이와 DNA 중합효소의 중합속도에 따라 적절히 선택할 수 있다.The DNA polymerase may be, for example, Taq polymerase, and in the case of Taq polymerase, the activation temperature may be about 72°C. The time for maintaining the activity temperature of the polymerase in the chamber may be appropriately selected depending on the length of a specific sequence in DNA and/or RNA to be amplified and the polymerization rate of the DNA polymerase.

나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높일 수 있는 파장(hv1)을 가지는 광의 파장과, 상기 광원의 On/Off 주기, 및 열 냉각기(141)의 온/오프(On/Off) 주기를 조절하여 상기 중합효소의 활성 온도를 유지하는 시간을 조절할 수 있다.The wavelength of light having a wavelength (hv 1 ) capable of increasing the temperature of the surrounding medium by inducing the photothermal phenomenon of the nanostructure, the On / Off cycle of the light source, and the On / Off of the thermal cooler 141 The time to maintain the active temperature of the polymerase may be controlled by adjusting the cycle.

상기 DNA 및/또는 RNA를 단일 가닥으로 분리(Denaturation)하는 단계; 분리된 DNA 및/또는 RNA 단일가닥과 프라이머(primer)를 결합(Primer Annealing)시키는 단계; DNA 중합효소로 DNA 및/또는 RNA 단일가닥에 결합된 프라이머의 3'말단에 DNA 및/또는 RNA 단일가닥과 상보적인 dNTP 염기를 순차적으로 중합하여 DNA 이중나선을 합성(Polymerization)하는 단계를 1 순환 주기(1 cycle)로 할 수 있고, 상기 1 순환 주기를 복수 번 반복할 수 있다.Denaturing the DNA and/or RNA into single strands; binding (Primer Annealing) the separated DNA and/or RNA single strand and a primer; One cycle of synthesizing (polymerization) a DNA double helix by sequentially polymerizing dNTP bases complementary to DNA and/or RNA single strands to the 3' end of a primer linked to DNA and/or RNA single strands with DNA polymerase. It can be a cycle (1 cycle), and the 1 cycle cycle can be repeated a plurality of times.

상기 내부 표면에 복수 개의 나노구조체가 고정된 하나 이상의 챔버에 전술한 상기 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 산란 효율의 극대화, 또는 이 둘을 모두 수행하는 파장(hv2)의 광을 조사하고, 이로부터 상기 조사된 광이 상기 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 및/또는 산란현상에 의해 흡수된 후 방출되거나 산란된 파장(hv2')을 수광부(190)에서 감지하여, 증폭된 DNA를 검지할 수 있다. 상기 검지는 정량 검지일 수 있다. At least one chamber in which a plurality of nanostructures are fixed on the inner surface is irradiated with light having a wavelength (hv 2 ) that absorbs the plasmon resonance of the nanostructures, maximizes scattering efficiency, or performs both, from which After the irradiated light is absorbed by plasmon resonance absorption and/or scattering of the nanostructure, the emitted or scattered wavelength (hv 2 ') is sensed by the light receiving unit 190 to detect amplified DNA. . The detection may be quantitative detection.

상기 1 순환 주기 또는 복수 번의 순환 주기 마다, 광원(180)으로부터 상기 내부 표면에 복수 개의 나노구조체가 고정된 하나 이상의 챔버에 상기 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 산란 효율의 극대화, 또는 이 둘을 모두 수행하는 파장(hv2)의 광을 조사하고, 상기 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 또는 산란현상에 의해 흡수되고 남은 광의 반사 또는 투과된 광 신호, 및/또는 상기 나노구조체가 플라즈몬 공명 흡수를 일으킨 후, 그로부터 방출되거나 산란된 광 신호(181)를 수광부(190)에서 감지하여, 상기 1 순환 주기 또는 복수 번의 순환 주기 마다 증폭된 DNA를 검지할 수 있다. 상기 검지는 정량검지일 수 있다.For each of the one cycle cycle or the plurality of cycle cycles, plasmon resonance absorption of the nanostructures, maximization of scattering efficiency, or both are performed from the light source 180 to one or more chambers in which a plurality of nanostructures are fixed on the inner surface. After irradiating light of a wavelength (hv 2 ) of the nanostructure, plasmon resonance absorption of the nanostructure, or a reflected or transmitted light signal of the light remaining after being absorbed by the scattering phenomenon, and / or the nanostructure causes plasmon resonance absorption, The light signal 181 emitted or scattered therefrom can be sensed by the light receiving unit 190, and the amplified DNA can be detected for each cycle cycle or a plurality of cycle cycles. The detection may be quantitative detection.

도면에 도시하지는 않았으나, 상기 시료가 세포, 세포 현탁액, 또는 세포의 핵일 경우, 상기 DNA 및 RNA 중 하나 이상 내 특정 서열을 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 중합반응 시키기 전에, 전술한 기판에 형성되고 내부 표면에 복수 개의 나노구조체가 고정된 하나 이상의 챔버에 광을 조사하여 시료의 온도를 조절함으로써, 상기 복수 개의 나노구조체(200)의 광열 현상으로 발생한 열에 의해 상기 시료를 열 용해(thermal lysis)시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 시료가 열 용해된 후, 그 안에 존재하는 DNA 및/또는 RNA를 검지하는 방법에 대해서는 상기에서 설명한 바와 같다.Although not shown in the drawing, when the sample is a cell, a cell suspension, or a cell nucleus, before polymerizing at least one of DNA and RNA containing a specific sequence in at least one of the DNA and RNA, formed on the above-described substrate and irradiates light to one or more chambers in which a plurality of nanostructures are fixed on the inner surface to adjust the temperature of the sample, thereby thermally dissolving the sample by the heat generated by the photothermal phenomenon of the plurality of nanostructures 200 Further steps may be included. After the sample is thermally dissolved, the method for detecting DNA and/or RNA present therein is as described above.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also included in the scope of the present invention. that fall within the scope of the right.

100: 기판
110: 하나의 챔버
111: 제1 가열 챔버
112: 검지 챔버
113: 시료 챔버
114: 시약 챔버
141: 열 냉각기
160: 유체 채널
170, 180: 광원
181: 나노구조체가 플라즈몬 공명 흡수를 일으킨 후, 그로부터 방출되거나 산란된 광 신호
190: 수광부
200, 210, 220: 나노구조체
230: 구형의 금속 나노입자
240: 코어가 유전체이고 쉘이 금속인 코어-쉘 형태의 나노입자
a: 코어-쉘 형태 나노입자의 코어의 반지름 길이
b: 코어-쉘 형태 나노입자의 코어와 쉘을 포함한 전체 나노입자의 반지름 길이
a': 구형 나노입자의 반지름 길이
100: substrate
110: one chamber
111: first heating chamber
112: detection chamber
113: sample chamber
114: reagent chamber
141: heat cooler
160: fluid channel
170, 180: light source
181: light signal emitted or scattered therefrom after the nanostructure causes plasmon resonance absorption
190: light receiving unit
200, 210, 220: nanostructure
230: spherical metal nanoparticles
240: Core-shell nanoparticles in which the core is dielectric and the shell is metal
a: Radial length of the core of the core-shell nanoparticle
b: Radial length of the entire nanoparticle including the core and shell of the core-shell type nanoparticle
a': length of the radius of the spherical nanoparticle

Claims (20)

기판;
상기 기판 위에 형성된 하나 이상의 챔버;
상기 하나 이상의 챔버 내부 표면에 고정된 복수 개의 나노구조체;
상기 하나 이상의 챔버에 입사광을 제공하는 하나 이상의 광원; 및
상기 나노구조체로부터 나오는 광 신호를 감지하는 수광부를 포함하고,
상기 복수 개의 나노구조체는 나노히터 또는 나노안테나로서 동작하고,
상기 하나 이상의 챔버는,
하나 이상의 제1 가열챔버;
하나 이상의 검지 챔버; 및
상기 하나 이상의 제1 가열 챔버와 상기 하나 이상의 검지 챔버 사이를 연결하는 하나 이상의 유체 채널; 을 포함하며,
상기 하나 이상의 제1 가열 챔버는 내부 표면이 반사 코팅(reflection coating)된 것인, DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
Board;
one or more chambers formed over the substrate;
a plurality of nanostructures fixed to an inner surface of the one or more chambers;
one or more light sources providing incident light to the one or more chambers; and
A light receiving unit for detecting a light signal emitted from the nanostructure,
The plurality of nanostructures operate as nanoheaters or nanoantennas,
The one or more chambers,
one or more first heating chambers;
one or more detection chambers; and
one or more fluid channels connecting between the one or more first heating chambers and the one or more detection chambers; Including,
The detection device of at least one of DNA and RNA, wherein the at least one first heating chamber has an inner surface having a reflection coating.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 제1 가열 챔버는 상기 복수 개의 나노구조체가 상기 나노히터로 동작하고,
상기 하나 이상의 검지 챔버는 상기 복수 개의 나노구조체가 상기 나노히터 또는 상기 나노안테나로 동작하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 1,
In the at least one first heating chamber, the plurality of nanostructures operate as the nanoheater,
Wherein the one or more detection chambers detect at least one of DNA and RNA in which the plurality of nanostructures operate as the nanoheater or the nanoantenna.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 챔버는 하나 이상의 시료 챔버를 더 포함하고,
상기 하나 이상의 시료 챔버와 상기 하나 이상의 제1 가열 챔버 사이를 연결하는 하나 이상의 유체 채널을 더 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 1,
the one or more chambers further comprising one or more sample chambers;
The detection device of at least one of DNA and RNA, further comprising at least one fluidic channel connecting between the at least one sample chamber and the at least one first heating chamber.
제3항에 있어서,
상기 하나 이상의 챔버는 하나 이상의 시약 챔버를 더 포함하고,
상기 하나 이상의 시약 챔버와 상기 하나 이상의 제1 가열 챔버 사이를 연결하는 하나 이상의 유체 채널을 더 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 3,
the one or more chambers further comprising one or more reagent chambers;
The device for detecting at least one of DNA and RNA further comprising at least one fluidic channel connecting between the at least one reagent chamber and the at least one first heating chamber.
제1항에 있어서,
상기 기판은 1.3 내지 1.9의 굴절률을 가지는 투명한 유리 또는 중합체인 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 1,
Wherein the substrate is a transparent glass or polymer having a refractive index of 1.3 to 1.9, detecting at least one of DNA and RNA.
제5항에 있어서,
상기 유리는 SiO2, BK7, SF10, SF11, N-LASF46A, 및 이들의 조합에서 선택되는 어느 하나를 포함하고,
상기 중합체는 폴리스타이렌계 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 중합체, 폴리카보네이트계 중합체, 고리형 올레핀 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 5,
The glass includes any one selected from SiO 2 , BK7, SF10, SF11, N-LASF46A, and combinations thereof,
The polymer is a polystyrene-based polymer, a polymethyl methacrylate polymer, a polycarbonate-based polymer, a cyclic olefin copolymer, or a detection device of at least one of DNA and RNA including a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 나노구조체는 구형의 금속 나노입자이거나,
코어가 유전체이고 쉘이 금속인 코어-쉘 형태의 나노입자이거나,
또는 이들의 조합인 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 1,
The nanostructure is a spherical metal nanoparticle,
Core-shell nanoparticles in which the core is dielectric and the shell is metal,
or a combination thereof, wherein at least one of DNA and RNA is detected.
제7항에 있어서,
상기 구형의 금속 나노입자에서 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 또는 이들의 조합인 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 7,
In the spherical metal nanoparticles, the metal is gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), or a combination thereof, wherein at least one of DNA and RNA is detected.
제7항에 있어서,
상기 코어가 유전체이고 쉘이 금속인 코어-쉘 형태의 나노입자에서,
상기 유전체는 SiO2, BK7, SF10, SF11, N-LASF46A, 폴리스타이렌계 중합체, 폴리메틸메타크릴레이트 중합체, 폴리카보네이트계 중합체, 고리형 올레핀 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함하고,
상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 또는 이들의 조합을 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 7,
In a core-shell nanoparticle in which the core is a dielectric and the shell is a metal,
The dielectric is SiO 2 , BK7, SF10, SF11, N-LASF46A, A polystyrene-based polymer, a polymethylmethacrylate polymer, a polycarbonate-based polymer, a cyclic olefin copolymer, or a combination thereof,
Wherein the metal includes gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), or a combination thereof.
제7항에 있어서,
상기 나노구조체의 크기는 1nm 내지 1000nm인 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 7,
The nanostructure has a size of 1 nm to 1000 nm, and at least one detection device of DNA and RNA.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 챔버는 하나 이상의 폐기물 챔버; 및
상기 하나 이상의 폐기물 챔버와 상기 하나 이상의 검지 챔버를 연결하는 하나 이상의 유체 채널을 더 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 1,
The one or more chambers may include one or more waste chambers; and
The detection device of one or more of DNA and RNA further comprising one or more fluidic channels connecting the one or more waste chambers and the one or more detection chambers.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 검지 챔버는 하나 이상의 열 냉각기를 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 1,
The detection device of at least one of DNA and RNA, wherein the one or more detection chambers include one or more thermal coolers.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 광원 중 적어도 하나는 10nm 내지 10μm 범위의 파장의 광을 조사하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 1,
At least one of the one or more light sources detects one or more of DNA and RNA for irradiating light with a wavelength in the range of 10 nm to 10 μm.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 광원은, 각각 독립적으로 상기 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이는 파장을 가지는 광,
상기 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 산란 효율의 극대화, 또는 이 둘을 모두 수행하는 파장을 가지는 광, 또는
상기 나노구조체의 광열 현상을 유도하여 주변 매질의 온도를 높이면서 나노구조체의 플라즈몬 공명 흡수, 산란 효율의 극대화, 또는 이 둘을 모두 수행하는 파장을 가지는 광을 조사하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 1,
The one or more light sources include light having a wavelength that independently induces a photothermal phenomenon of the nanostructure to increase the temperature of a surrounding medium;
Light having a wavelength that performs plasmon resonance absorption of the nanostructure, maximizes scattering efficiency, or both, or
At least one detection device of DNA and RNA irradiating light having a wavelength that induces a photothermal phenomenon of the nanostructure to increase the temperature of the surrounding medium and absorbs plasmon resonance of the nanostructure, maximizes scattering efficiency, or performs both. .
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 광원은, 각각 독립적으로, 단색광 또는 다색광을 발광하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 1,
Wherein the at least one light source emits monochromatic or polychromatic light, each independently, at least one of DNA and RNA.
제1항에 있어서,
상기 기판과 상기 하나 이상의 광원 사이에 하나 이상의 편광기, 색 필터, 또는 이들의 조합을 더 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 1,
The device for detecting at least one of DNA and RNA, further comprising at least one polarizer, color filter, or combination thereof between the substrate and the at least one light source.
제1항에 있어서,
상기 수광부는 상기 기판에 대해 상기 하나 이상의 광원과 동일 면 상에 존재하거나, 또는
상기 기판을 중심으로, 상기 하나 이상의 광원과 대향 면에 위치하여 하나 이상 존재하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 1,
The light receiving portion is on the same plane as the one or more light sources with respect to the substrate, or
A detection device for at least one of DNA and RNA present on a surface facing the at least one light source, centering on the substrate.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 챔버에 입사하는 광의 파장, 및 상기 하나 이상의 광원의 온/오프(On/Off) 주기를 조절하는 조절부를 더 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치.
According to claim 1,
The detection device of at least one of DNA and RNA, further comprising a control unit for controlling a wavelength of light incident on the at least one chamber and an on/off cycle of the at least one light source.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 DNA 및 RNA 중 하나 이상 검지 장치, 및
DNA 및 RNA 중 하나 이상을 포함하는 시료와 반응하는 시약을 포함하는 키트.
A device for detecting at least one of DNA and RNA according to any one of claims 1 to 18, and
A kit comprising a reagent that reacts with a sample containing at least one of DNA and RNA.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 장치의
기판 위에 형성되고 내부 표면에 복수 개의 나노구조체가 고정된 하나 이상의 챔버에 분석하고자 하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상을 포함하는 시료, 중합효소, 및 염기를 넣고;
상기 챔버에 광을 조사하여 시료의 온도를 조절함으로써, 상기 DNA 및 RNA 중 하나 이상 내 특정 서열을 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상이 증폭되도록 중합 반응시키고;
상기 중합 반응이 완료된 챔버에 광을 조사하여, 흡수되거나 산란되는 광 신호를 감지하는 것을 포함하는, 특정 서열을 포함하는 DNA 및 RNA 중 하나 이상의 검지 방법.
Of the detection device of at least one of DNA and RNA according to any one of claims 1 to 18
Putting a sample containing at least one of DNA and RNA to be analyzed, a polymerase, and a base into one or more chambers formed on a substrate and having a plurality of nanostructures fixed to an inner surface thereof;
controlling the temperature of the sample by irradiating light into the chamber, thereby causing a polymerization reaction to amplify at least one of DNA and RNA including a specific sequence in at least one of the DNA and RNA;
A method for detecting at least one of DNA and RNA containing a specific sequence, comprising irradiating light to a chamber in which the polymerization reaction is completed and detecting an absorbed or scattered light signal.
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