KR102555474B1 - 등온 핵산 증폭 및 검출 장치 및 이를 이용한 등온 핵산 증폭 및 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

온도 조절부, 상기 온도 조절부를 내부에 수용하도록 상기 온도 조절부를 둘러싸는 고정 부재, 상기 고정 부재의 상부면에 적층된 금속 나노와이어 함유 층, 상기 금속 나노와이어 함유 층의 상부면에 적층된 웰, 상기 웰을 덮는 박형의 종이 및 상기 온도 조절부의 하부에 배치되고 상기 온도 조절부로 광을 조사하는 LED 광원부를 포함하는 것인, 등온 핵산 증폭 및 검출 장치 및 이를 이용한 등온 핵산 증폭 및 검출 방법이 제공된다.

Description

등온 핵산 증폭 및 검출 장치 및 이를 이용한 등온 핵산 증폭 및 검출 방법{APPARATUS FOR AMPLIFYING AND DETECTING NUCLECI ACID AT ISOTHERMAL CONDITION AND METHOD FOR AMPLIFYING AND DETECTING NUCLECI ACID AT ISOTHERMAL CONDITION USING THE SAME}
본 발명은 등온 핵산 증폭 및 검출 장치 및 이를 이용한 등온 핵산 증폭 및 검출 방법에 관한 것이다.
전세계가 코로나 전염병으로 일상의 생활 활동이 제한되고 있다. 많은 사람들이 모이는 쇼핑 센터, 학교, 교회, 버스 터미널, 기차역, 공항 등에서 각각 개인별로 검사를 수행하여 한 사람당 5분 이내에 코로나 바이러스 검사를 수행하는 초 신속 핵산 검출 시스템 확보는 국민의 생명과 건강 및 국민의 정상적인 삶을 유지하는데 매우 중요하다. 아직은 전 세계적으로 개인이 휴대하면서 스마트폰을 이용해 샘플 채취에서부터 검사까지 5분내에 이루어지는 개인 휴대용 바이러스 검사 시스템은 개발되지 않았다.
기존에 알려진 핵산 진단 기술들은 시료를 채취하여 세포 용해(Lysis)를 수행한 후, RNA를 정제하고 역 전사(Reverse Transcription)를 수행하여 cDNA를 복제한 후에 DNA샘플을 Polymerase 중합 효소와 혼합하여 가열과 냉각 사이클(95℃ → 72℃ → 60℃)을 30회 이상 수행하여 DNA를 증폭하여 검사하는 것이다. 이러한 일반적인 핵산 검사 시스템은 최소 1시간 이상이 걸리기 때문에, 일반인들이 핵산 검사를 수행하는 것은 불가능하였다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 최우선적으로 구강이나 코에서 채취한 샘플에서 RNA를 분리하고 다시 RNA를 역 전사하여 cDNA로 만든 후에 핵산 증폭(PCR)을 통해서 핵산을 검사하는 방법을 단순화해야 한다.
이를 위해 PCR을 대체 하기 위한 등온 증폭(Isothermal amplification) 방법이 연구 개발되고 있다. 동시에 샘플 채취 후, 빠른 세포 용해를 통해 별도의 RNA분리와 역 전사 과정 없이 등온 증폭을 통해 핵산을 검출하는 기술 개발이 활발하게 진행되고 있다. 또한, 개인이 휴대하는 스마트폰을 이용하여 5분 이내에 샘플 채취 후 검사까지 완료하여 질병관리본부나 관할 병원에 곧바로 검사 결과를 통보하는 개인 스마트폰을 이용한 핵산 검출 기술에 대한 수요는 더욱더 증가하고 있다.
본 발명의 배경 기술은 한국등록특허 제10-1768146호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 세포 용해, RNA 정제, 역 전사 및 등온 증폭(Isothermal amplification)을 짧은 시간 내에 수행할 수 있게 하는 등온 핵산 증폭 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 등온 핵산 증폭 결과를 스마트폰을 이용해 곧바로 질병관리본부 또는 관할 병원에 통보할 수 있게 하는 등온 핵산 증폭 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 등온 핵산 증폭 및 검출 장치에 관한 것이다.
등온 핵산 증폭 및 검출 장치는 온도 조절부, 상기 온도 조절부를 내부에 수용하도록 상기 온도 조절부를 둘러싸는 지지 부재, 상기 지지 부재의 상부면에 적층된 금속 나노와이어 함유 층, 상기 금속 나노와이어 함유 층의 상부면에 적층된 웰 함유 플레이트, 상기 웰을 덮는 박형의 종이 및 상기 온도 조절부의 하부에 배치되고 상기 온도 조절부로 광을 조사하는 LED 광원부를 포함한다.
본 발명의 다른 관점은 등온 핵산 증폭 및 검출 방법에 관한 것이다.
등온 핵산 증폭 및 검출 방법은 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치를 사용하는 단계를 포함한다.
본 발명은 세포 용해, RNA 정제, 역 전사 및 등온 증폭을 짧은 시간 내에 수행할 수 있게 하는 등온 핵산 증폭 및 검출 장치 및 방법을 제공하였다.
본 발명은 등온 핵산 증폭 결과를 스마트폰을 이용해 곧바로 질병관리본부 또는 관할 병원에 통보할 수 있게 하는 등온 핵산 증폭 및 검출 장치 및 방법을 제공하였다.
도 1은 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치의 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치의 일부 사시도이다.
도 3 은 등온 핵산 증폭 및 검출시 필요한 온도에 따른, 온도 조절부의 일 형태를 나타낸 것이다.
도 4는 등온 핵산 증폭 및 검출 시 필요한 온도에 따른, 온도 조절부의 다른 형태를 나타낸 것이다.
도 5는 금속 나노와이어 함유 층이 LED 광원을 흡수하여 30초 내에 등온 핵산에 필요한 온도에 도달하는 것을 보여주는 그래프이다.
도 6은 기판, 금속 나노와이어 함유 층 및 웰 함유 플레이트의 적층체의 롤 투 롤 인쇄의 일 모식도이다.
도 7은 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치가 스마트폰에 부착된 형태를 나타낸 그림이다.
도 8은 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치가 스마트폰에 부착된 형태의 실제 사진이다.
도 9는 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치를 스마트폰에 부착한 다음 스마트폰의 LED 광원을 사용하여 등온 핵산 증폭을 수행한 후 전기 영동 젤을 사용하여 증폭한 100bp의 핵산을 나타낸 것이다.
첨부한 도면을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계 없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 도면에서 각 구성 요소의 길이, 크기는 본 발명을 설명하기 위한 것으로 본 발명이 도면에 기재된 각 구성 요소의 길이, 크기에 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "상부"와 "하부"는 도면을 기준으로 정의한 것으로서, 시 관점에 따라 "상부"가 "하부"로 "하부"가 "상부"로 변경될 수 있고, "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구조를 개재한 경우도 포함할 수 있다. 반면, "직접 위(directly on)", "바로 위" 또는 "직접적으로 형성" 또는 "직접적으로 접하여 형성"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구조를 개재하지 않은 것을 의미한다.
본 발명자는 일회용으로서 세포 용해, RNA 정제, 역 전사 및 등온 증폭을 짧은 시간 내에 수행할 수 있게 하고, 등온 핵산 증폭 결과를 스마트폰을 이용해 곧바로 질병관리본부 또는 관할 병원에 통보할 수 있게 하는 등온 핵산 증폭 및 검출 장치 및 이를 이용한 등온 핵산 증폭 및 검출 방법을 제공하였다.
본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치는 온도 조절부, 상기 온도 조절부를 내부에 수용하도록 상기 온도 조절부를 둘러싸는 지지 부재, 상기 지지 부재의 상부면에 적층된 금속 나노와이어 함유 층, 상기 금속 나노와이어 함유 층의 상부면에 적층된 웰 함유 플레이트, 및 상기 웰을 덮는 박형의 종이 및 상기 온도 조절부의 하부에 배치되고 상기 온도 조절부로 광을 조사하는 LED 광원부를 포함한다.
이하, 도 1, 도 2, 도 3을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 등온 핵산 증폭 및 검출 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 등온 핵산 증폭 및 검출 장치의 일 부분의 일 단면도이다. 도 2는 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치의 일부 사시도이다.
도 1을 참고하면, 등온 핵산 증폭 및 검출 장치는 지지 부재(10), 온도 조절부(30), 금속 나노와이어 함유 층(40), 웰(50), 박형의 종이(60), LED 광원(80) 및 기판(90)을 포함한다.
지지 부재(10)는 온도 조절부(30)의 상부에 배치되며, 온도 조절부(30)를 둘러싸도록 내부에 빈 공간을 포함하는 부재이다. 지지 부재(10)는 상기 빈 공간에 온도 조절부(30)를 수용할 수 있다. 지지 부재(10)는 상부에 적층된 기판(90), 금속 나노와이어 함유 층(40), 웰(50) 및 박형의 종이(60)를 지지할 수 있다.
지지 부재(10)는 도 1에서 도시되지 않았지만, 스마트폰 중 LED 광이 나오는 부분에 고정될 수 있다. 이를 위해, 등온 핵산 증폭 및 검출 장치는 온도 조절부(30) 및 지지 부재(10)에 각각 연결되며 점착성을 갖는 제1고정 부재(20)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1고정 부재(20)는 양면 점착 필름 또는 일면 또는 양면에 양면 점착 필름이 부착된 부재를 포함할 수 있다.
지지 부재(10)는 LED 광원부(80)로부터 출사된 광이 출사될 때 광의 진행 방향 및 웰(50)의 온도에 영향을 주지 않는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 지지 부재(10)는 상기 소재로서 무기 또는 유기 소재의 고분자 등으로 형성될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
지지 부재(10)의 두께는 0.5 cm 내지 5 cm, 구체적으로 1cm 내지 2 cm이 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 장치를 지지할 수 있다. 지지 부재(10)의 높이는 하기 온도 조절부(30)의 높이보다는 높고, 0.5 cm 내지 10 cm, 구체적으로 0.5 cm 내지 5 cm, 더 구체적으로 1 cm 내지 2 cm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 온도 조절부를 충분히 수용할 수 있다.
도 1에서 도시되지 않았지만, 지지 부재(10)의 하부면에는 스마트폰 중 LED 광이 나오는 부분에 지지 부재(10)를 고정시키기 위한 제2 고정 부재가 더 부착될 수 있다. 제2 고정 부재는 양면 점착 필름 또는 일면 또는 양면에 양면 점착 필름이 부착된 부재를 포함할 수 있다.
지지 부재(10)의 내부 빈 공간에는 온도 조절부(30)가 수용되어 있다.
온도 조절부(30)는 LED 광원부(80)로부터 LED 광원이 투과된 다음 금속 나노와이어 함유 층(40)에 도달하는 중간 위치에 배치되어, LED 광원이 금속 나노와이어 함유 층(40)에 도달하는 정도를 조절함으로써 최종적으로는 웰 내의 온도를 조절하게 한다.
온도 조절부(30)는 렌즈 소재로서 온도 조절부(30)의 높이를 조절함으로써 LED 광원이 금속 나노와이어 함유 층(40)에 도달하는 정도를 조절한다. 구체적으로, 도 3을 참조하면, 온도 조절부는 높이에 따라 LED 광원으로부터 나온 LED 광이 투과되는 정도가 조절된다.
본 발명에서는 LED 광원과 금속 나노와이어 함유 층(40) 사이에 LED 광이 LED 광원으로부터 금속 나노와이어 함유 층(40)으로 투과되는 경로 중에 온도 조절부(30)를 배치하고, 온도 조절부(30)의 높이를 조절함으로써, 결국 금속 나노와이어 함유 층(40)과 LED 광원부(80) 간의 실질적인 LED 광이 이동하는 거리를 조절함으로써, 세포의 용해, 역전사 및 등온 핵산의 증폭에 필요한 웰 내의 온도를 만들 수 있다.
온도 조절부는 서로 다른 높이를 갖는, 복수 개의 렌즈 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 온도 조절부는 렌즈 소재로 통상적으로 알려져 있으며 LED 광원으로부터 광 투과에 영향을 주지 않은 소재로 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, (A)는 온도 조절부의 높이가 (B), (C) 대비 상대적으로 낮아 LED 광 투과에 대한 영향이 가장 낮다. 따라서, 온도 조절부로 (A) 형태의 온도 조절부를 적용하는 경우 웰 내의 온도는 등온 핵산 증폭 및 검출에 있어서 체액 중 세포의 용해에 필요한 90℃로 조절될 수 있다. 이를 위해, LED 광원이 White LED광으로 100 mW의 세기로 조사하는 경우, 온도 조절부 (A)의 높이는 대략 0.5 cm 내지 5 cm가 될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, (B)는 온도 조절부의 높이가 (A)보다는 높고 (C) 대비 상대적으로 낮아 LED 광 투과에 대한 영향이 (A), (C)에 의한 영향의 중간 정도이다. 따라서, 온도 조절부로 (B) 형태의 온도 조절부를 적용하는 경우 웰 내의 온도는 등온 핵산 증폭 및 검출에 있어서 역전사에 필요한 50℃로 조절될 수 있다. 이를 위해, LED 광원이 White LED 파장의 광을 100 mV의 세기로 조사하는 경우, 온도 조절부 (B)의 높이는 온도 조절부 (A)의 높이보다는 높고 대략 0.5 cm 내지 5 cm가 될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, (C)는 온도 조절부의 높이가 (A), (B) 대비 상대적으로 높아 LED 광 투과에 대한 영향이 (A), (B) 대시 상대적으로 높다. 따라서, 온도 조절부로 (C) 형태의 온도 조절부를 적용하는 경우 웰 내의 온도는 등온 핵산 증폭 및 검출에 있어서 등온 핵산의 증폭에 필요한 45℃로 조절될 수 있다. 이를 위해, LED 광원이 White LED 파장의 광을 100 mV의 세기로 조사하는 경우, 온도 조절부 (C)의 높이는 온도 조절부 (A), (B)의 높이보다 더 높고 대략 0.5 cm 내지 5 cm가 될 수 있다.
온도 조절부(30)는 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치를 사용할 때, 세포의 용해, 역 전사 및 등온 핵산 증폭 각각의 과정에서 필요한 온도를 위해 상기 (A), (B), (C)의 형태로 수동으로 교체될 수 있다.
다른 구체예에서, 도 4를 참조하면, 온도 조절부(30)는 자동으로 온도 조절부(30)의 높이가 조절되도록 고안될 수 있다. 예를 들면, 자바라 방식으로 고안될 수 있다. 도 4에서 제시한 것처럼, 해당 온도 조절부는 크게 3가지 파트 (A), (B), (C)로 구성될 수 있으며 세부 온도 조절을 위해서는 5개 이상의 부품으로 구성될 수도 수 있다. 가장 아래 원 부품 (A)에 부품 (B), 부품 (C)를 차례대로 그 다음 파트를 조립하고, 원하는 온도에 따라 조립체에서의 높이를 조절함으로 거리 조절이 가능한 렌즈 형으로 구성될 수 있다. 3가지 파트로 구성된 온도 조절부는 거리를 조절함으로써 스마트폰의 빛의 세기를 조절할 수 있음에 따라 온도를 수동으로 조절 하는 형태이다.
지지 부재(10)의 상부면에는 기판(90), 금속 나노와이어 함유 층(40) 및 웰(70) 함유 플레이트(50)가 순차적으로 적층되어 있다.
기판(90)은 금속 나노와이어 함유 층(40)을 형성하거나 등온 핵산 증폭 및 검출 장치에서 금속 나노와이어 함유 층(40)을 지지하는 역할을 한다.
기판(90)은 LED 광원부(80), 온도 조절부(30) 및 지지 부재(10)를 투과한 광이 출사 방향 및 출사 정도에 영향을 주지 않는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(90)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 폴리에틸렌 나프탈레이트(Polyethylene naphthalate), 폴리(메틸 메타크릴레이트)(Poly(methyl methacrylate)), 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리이미드(Polyimide), 폴리에테르술폰(Polyethersulfone), 폴리에스테르(Polyester), 폴리스티렌술폰(Polystyrene), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane), 종이, 금속 박막 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상으로 형성될 수 있다.
기판(90)의 두께는 0.2 cm 내지 2 cm, 구체적으로 0.5 cm 내지 1 cm이 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 금속 나노와이어 함유 층과 웰 함유 플레이트를 지지할 수 있다.
금속 나노와이어 함유 층(40)은 웰 함유 플레이트 내 웰 내부의 온도를 조절하는 역할을 한다. 즉, 금속 나노와이어 함유 층(40)은 LED 광원부(80)로부터 입사된 LED 광이 입사되면 표면 플라즈모닉 공명을 발생시켜 LED 광을 열로 변환시킴으로써 웰 내부의 온도를 조절할 수 있다. 금속 나노와이어 함유 층(40) 중 금속 나노와이어는 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치에서 세포의 용해, 역전사 및 등온 핵산 증폭을 위해 필요한 각각의 온도에 용이하게 도달될 수 있어 선택되었다.
도 5는 본 발명의 금속 나노와이어 함유 층(40)에 LED 광원을 조사하였을 때 조사 시간에 따른 웰 내의 온도 변화를 나타낸 것이다. 도 5를 참조하면, 30초 내에 등온 핵산 증폭에 필요한 온도인 45℃, 50℃에 도달된 것을 보여주는 그래프이다.
금속 나노와이어 함유 층(40)은 금속 소재의 나노와이어로서 예를 들면 은, 금, 구리, 니켈 등 또는 이의 합금으로 형성된 나노와이어를 포함할 수 있다. 금속 나노와이어는 길이가 10㎛ 내지 100㎛, 구체적으로 20㎛ 내지 50㎛가 될 수 있고, 직경이 10 nm 내지 100 nm, 구체적으로 20 nm 내지 50 nm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 LED 광원부로부터 광의 흡수 및 플라즈모닉 공명에 의한 광열 전환이 이루어질 수 있다. 금속 나노와이어는 금속 나노 입자로 제조될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
금속 나노와이어 함유 층(40)은 금속 나노와이어만 포함할 수도 있지만, 금속 나노와이어를 안정적으로 포함시키도록 하기 위해 고분자 소재의 지지 재료를 더 포함할 수도 있다.
금속 나노와이어 함유 층(40)은 카본 블랙, 그래핀, 탄소나노튜브(다중벽 탄소나노튜브, 단일벽 탄소나노튜브 중 1종 이상) 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
금속 나노와이어 함유 층(40)의 두께는 10 μm 내지 200 μm, 구체적으로 50 μm 내지 150 μm이 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과 구현이 보다 용이할 수 있다.
웰(70) 함유 플레이트(50)는 금속 나노와이어 함유 층(40)의 상부면에 적층되어 금속 나노와이어 함유 층(40)로부터 발생된 열에 의해 세포의 용해, 역 전사 및 등온 핵산 증폭이 이루어지도록 할 수 있다.
웰(70)의 크기는 본 발명의 등온 핵산 및 증폭 검출 장치가 일회용이며 시험자의 체액의 부피 등을 고려하여 조절될 수 있다. 예를 들면, 웰(70)의 크기는 반지름이 3mm 내지 5mm이고, 깊이는 1mm 내지 2mm가 될 수 있다.
웰(70) 함유 플레이트(50)는 특별히 제한되지 않지만, 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 형성될 수 있다.
웰(70) 함유 플레이트(50)의 내부에는 세포의 용해, RNA 정제, 역전사, 및 등온 핵산 증폭시 필요한 각각의 효소, 각각의 성분 등이 웰(70)에 포함될 수 있다. 각각의 효소, 성분은 당업자에게 알려진 바에 따른다.
기판(90), 금속 나노와이어 함유 층(40) 및 웰 함유 플레이트(50)의 적층체는 롤 투 롤 인쇄를 통해 제조될 수 있다. 즉, 기판(90) 상에 금속 나노와이어 함유 층(40)을 소정의 두께로 코팅한 다음, 금속 나노와이어 함유 층(40)에 PDMS를 소정의 두께로 코팅하고 임프린팅 공정에 의해 웰을 형성한다. 그런 다음, 웰 내부에 세포의 용해, RNA 정제, 역전사, 및 등온 핵산 증폭시 필요한 각각의 효소, 각각의 성분의 혼합물을 코팅함으로써 제조될 수 있다. 도 6은 상기 롤 투 롤 인쇄에 의한 제조 과정의 일 모식도이다.
박형의 종이(60)는 웰(70)을 덮어 웰(70)을 외부 환경으로부터 보호한다. 또한, 박형의 종이(60)는 본 발명의 등온 핵산 및 증폭 검출 장치를 사용할 때 시험자의 체액 예를 들면 침을 박형의 종이(60)에 적하시키면 침이 웰(70) 내부로 들어오게 된다.
박형의 종이(60)는 상술 2개의 기능을 수행할 수 있도록 두께가 조절될 수 있다. 예를 들면, 박형의 종이(60)의 두께는 100㎛ 내지 2 cm, 구체적으로 500㎛ 내지 1 cm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 상술 2개의 기능을 수행하는데 유리할 수 있다.
LED 광원부(80)는 백색 LED 광을 출사시키는, LED 광원부를 포함할 수 있다. LED 광원부(80)는 예를 들면 가시 광선 영역 예를 들면 레드, 그린, 및 블루 광으로 파장 625 nm 내지 780 nm, 파장 500 nm 내지 565 nm, 파장 450nm 내지 485nm의 광을 출사시킬 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 세포 용해, 역 전사, 및 등온 핵산 증폭에 필요한 광을 낼 수 있다.
LED 광원부(80)는 스마트폰 중 LED 광원부일 수 있다. 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치는 LED 광원부로 스마트폰 LED 광원부를 사용함으로써, 일회용으로 사용되어 시험자가 손쉽게 핵산의 증폭 및 검출을 수행할 수 있게 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치가 스마트폰(100)에 부착된 형태를 나타낸 것이고, 도 8은 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치가 스마트폰에 부착된 형태의 실제 사진이다.
도7을 참조하면, 스마트폰(100) 내에 내장된 LED 광원부를 본 발명의 광원으로 사용하여 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치가 스마트폰(100)에 부착된 형태를 나타낸 것이다.
스마트폰(100) 내에는 등온 핵산 증폭 및 검출에 의한 정보를 질병관리본부 또는 관할 병원에 통보할 수 있는 앱(app)이 설치됨으로써 감염 정보를 무선으로 전달함으로써 본 발명의 효과를 더 얻을 수 있다.
본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치는 웰 내의 온도를 확인하기 위한 온도 검출기를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치는 증폭된 핵산의 유무를 확인하기 위한 레이저 조사기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치에 의해 등온 핵산 증폭이 완료되면, 파장 530nm의 레이저를 필터를 통해 조사하여 CYBER Green을 활성화시킨 다음 곧바로 파장 460nm의 형광을 필터를 통해 조사하여 스마트폰의 카메라를 사용하여 정량적으로 타겟 DNA의 증폭을 모니터링 할 수 있다. 또한, 전기 영동 겔을 통해 비 특이적인 증폭이 일어났는지 확인할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예의 등온 핵산 증폭 및 검출 방법을 설명한다.
본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 방법은 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치를 사용하는 단계를 포함한다.
침으로 구성된 샘플을 본 발명의 장치 중 박형의 종이 위에 적하시키는 단계;
적하된 샘플 중 일부가 상기 박형의 종이를 투과하면서 웰 함유 플레이트 중 웰에 투입하는 단계;
LED 광원을 켜고 온도 조절부의 높이를 1차 조절하여 웰 내의 온도를 90℃로 유지시켜 2초 동안 유지함으로써 상기 샘플 중 세포를 용해시키는 단계;
온도 조절부의 높이를 2차 조절하여 웰 내의 온도를 50℃로 유지시켜 2분 내지 3분 동안 유지함으로써 상기 샘플 중 핵산의 역 전사를 수행하는 단계;
온도 조절부의 높이를 3차 조절하여 웰 내의 온도를 45℃로 유지시켜 3분 내지 5분 동안 유지함으로써 상기 핵산의 등온 핵산 증폭을 수행하는 단계를 포함한다.
도 9는 본 발명의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치를 스마트폰에 부착한 다음 스마트폰의 LED 광원을 사용하여 등온 핵산 증폭을 수행한 후 전기 영동 젤을 사용하여 증폭한 100bp의 핵산을 나타낸 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (5)

  1. 온도 조절부,
    상기 온도 조절부를 내부에 수용하도록 상기 온도 조절부를 둘러싸는 지지 부재,
    상기 지지 부재의 상부면에 적층된 금속 나노와이어 함유 층,
    상기 금속 나노와이어 함유 층의 상부면에 적층된 웰 함유 플레이트,
    상기 웰을 덮는 박형의 종이, 및
    상기 온도 조절부의 하부에 배치되고 상기 온도 조절부로 광을 조사하는 LED 광원부를 포함하고,
    상기 온도 조절부는 서로 다른 높이를 갖는 복수 개의 렌즈 중 1종 이상을 포함하고,
    상기 온도 조절부는 상기 LED 광원부와 상기 금속 나노와이어 함유 층 사이에 LED 광이 상기 LED 광원부로부터 상기 금속 나노와이어 함유층으로 투과되는 경로 중에 배치되고, 상기 온도 조절부의 높이를 조절하여 상기 웰 내의 온도가 조절되는 것인, 등온 핵산 증폭 및 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 LED 광원부는 스마트폰의 LED 광원부인 것인, 등온 핵산 증폭 및 검출 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 웰 내의 온도는 상기 온도 조절부에 의해 90℃, 50℃ 및 45℃의 순서로 조절되는 것인, 등온 핵산 증폭 및 검출 장치.
  5. 제1항, 제2항, 제4항 중 어느 한 항의 등온 핵산 증폭 및 검출 장치를 사용하는 단계를 포함하는, 등온 핵산 증폭 및 검출 방법으로서,
    침으로 구성된 샘플을 상기 장치 중 상기 박형의 종이 위에 적하시키는 단계;
    적하된 샘플 중 일부가 상기 박형의 종이를 투과하면서 상기 웰 함유 플레이트 중 웰에 투입되는 단계;
    상기 LED 광원부 중 LED 광원을 켜고 상기 온도 조절부의 높이를 1차 조절하여 웰 내의 온도를 90℃로 유지시켜 2초 동안 유지함으로써 상기 샘플 중 세포를 용해시키는 단계;
    상기 온도 조절부의 높이를 2차 조절하여 웰 내의 온도를 50℃로 유지시켜 2분 내지 3분 동안 유지함으로써 상기 샘플 중 핵산의 역 전사를 수행하는 단계; 및
    상기 온도 조절부의 높이를 3차 조절하여 웰 내의 온도를 45℃로 유지시켜 3분 내지 5분 동안 유지함으로써 핵산의 등온 핵산 증폭을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 등온 핵산 증폭 및 검출 방법.
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