KR102596867B1 - Analysis Device for Sample Analysis Chip and Sample Analysis Method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시료 분석용 칩의 분석 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 시료 분석용 칩에서의 전처리, 유전자증폭 및 분석 과정이 전자동화되는 분석 장치를 제공한다.The present invention relates to an analysis device for a sample analysis chip, and more specifically, to an analysis device in which the preprocessing, gene amplification, and analysis processes in the sample analysis chip are fully automated.

Description

시료 분석용 칩의 분석 장치, 그리고 분석 장치를 이용한 시료 분석 방법{Analysis Device for Sample Analysis Chip and Sample Analysis Method using the same}Analysis device for sample analysis chip and sample analysis method using the analysis device {Analysis Device for Sample Analysis Chip and Sample Analysis Method using the same}

본 발명은 시료 분석용 칩의 분석 장치, 그리고 분석 장치를 이용한 시료 분석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an analysis device on a chip for sample analysis and a method of analyzing a sample using the analysis device.

박테리아나 바이러스 질병의 진단을 위해서는 유전자 진단이 필수적이다.Genetic diagnosis is essential for diagnosing bacterial or viral diseases.

유전자 진단은 시료 채취 단계, 샘플 전처리 단계(DNA 또는 RNA 추출), 유전자 증폭 단계 및 검출단계의 총 4단계의 과정으로 이루어진다.Genetic diagnosis consists of a total of four steps: sample collection step, sample preprocessing step (DNA or RNA extraction), gene amplification step, and detection step.

하지만, 종래에는 각 단계가 별도의 장비 또는 장치에 의해 수행되기 때문에 고가의 분석 장치와 다량의 시료가 필요하고, 분석에 많은 시간이 소요되며, 진단 도중 시료가 오염될 가능성이 높고, 현장에서의 신속한 진단이 어렵다는 문제점이 있다.However, in the past, each step is performed by separate equipment or devices, so expensive analysis equipment and a large amount of samples are required, analysis takes a lot of time, there is a high possibility that the sample will be contaminated during diagnosis, and there is a high possibility that the sample will be contaminated during diagnosis. There is a problem that rapid diagnosis is difficult.

이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 미세유동(microfluidic)에 기반한 마이크로 칩을 이용한 통합형 유전자 분석 장치가 개발되고 있다. 실험실 환경을 하나의 칩 상에 구현하였다는 의미로, 랩 온 어 칩(lab on a chip)이라고 불리운다.To solve these problems, an integrated genetic analysis device using a microchip based on microfluidics has recently been developed. It is called a lab on a chip, meaning that the laboratory environment is implemented on a single chip.

하지만, 종래의 통합형 유전자 분석 장치도, 복잡한 칩 구조, 금속 전극 패터닝 및 실리콘/유리기판 기반 구조로 인한 고가의 제작 비용, 외부의 유입 펌프 및 다수의 튜브 시스템 필요에 의한 작동의 복잡성, 고집적 칩 구동 장치의 낮은 재현성, 시스템 구동의 자동화 부재 및 소형화 한계로 인한 현장진단의 어려움과 같은 문제점을 가지고 있어서, 개선이 요구되고 있다.However, conventional integrated genetic analysis devices also have complex chip structures, high manufacturing costs due to metal electrode patterning and silicon/glass substrate-based structures, operational complexity due to the need for external inlet pumps and multiple tube systems, and highly integrated chip operation. There are problems such as low reproducibility of the device, lack of automation in system operation, and difficulty in on-site diagnosis due to limitations in miniaturization, so improvements are required.

종래 기술로서, 본 발명자가 발명하여 공개된 한국공개특허문헌 제10-2020-0064466호가 사용되어 왔다. 시료 분석용 칩에 관한 것으로, 시료를 주입하면 지그재그(zig-zag) 형태의 포획 통로를 통과하면서 포획 통로에 구비된 비드에 의해 시료에 포함된 분석 대상 물질이 포획되는 원리를 사용한다. 하지만, 비드 사이의 공간이 균일하지 않음으로 인해 시료로부터 분석 대상 물질을 추출하는 효율이 매우 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 오일 로딩부가 구비되고, 오일 로딩부에 저장된 액상의 오일이 반응 챔버 전단에 투입됨으로써, 반응 챔버에 투입된 혼합물의 증발을 막을 수 있는 구성이 제시되나, 오일 로딩부에 수용되어 있는 오일은 액체 상태이어서, 오일 로딩부의 출구를 파라핀 왁스 등의 밀봉부로 밀봉하더라도 시료 분석용 칩 회전 시 오일이 유출(leakage)되는 문제점이 발생하여, 반응 챔버에 시료가 투입되기도 전에 오일에 의해 오염되는 문제점이 발생하였다.As a prior art, Korean Patent Publication No. 10-2020-0064466, invented and published by the present inventor, has been used. It relates to a chip for sample analysis, and uses the principle that when a sample is injected, it passes through a zig-zag shaped capture passage and the analyte contained in the sample is captured by beads provided in the capture passage. However, there was a problem in that the efficiency of extracting the analyte from the sample was greatly reduced due to the non-uniform space between the beads. In addition, a configuration is proposed in which an oil loading unit is provided and the liquid oil stored in the oil loading unit is injected into the front of the reaction chamber, thereby preventing evaporation of the mixture introduced into the reaction chamber. However, the oil stored in the oil loading unit is liquid. Therefore, even if the outlet of the oil loading part is sealed with a seal such as paraffin wax, there is a problem of oil leaking when the sample analysis chip is rotated, causing a problem of contamination by oil even before the sample is introduced into the reaction chamber. did.

한국등록특허문헌 제10-1965963호 (2019.08.13)Korean Patent Document No. 10-1965963 (2019.08.13) 한국등록특허문헌 제10-1986464호 (2019.06.05)Korean Patent Document No. 10-1986464 (2019.06.05) 한국등록특허문헌 제10-2076809호 (2020.02.17)Korean Patent Document No. 10-2076809 (2020.02.17) 한국공개특허문헌 제10-2020-0064466호 (2020.06.08)Korean Patent Publication No. 10-2020-0064466 (2020.06.08) 한국공개특허문헌 제10-2018-0128054호(2018.11.30)Korean Patent Publication No. 10-2018-0128054 (2018.11.30) 한국등록특허문헌 제10-1091906호(2011.12.02)Korean Patent Document No. 10-1091906 (2011.12.02) 한국공개특허문헌 제10-2009-0112560호(2009.10.28)Korean Patent Publication No. 10-2009-0112560 (2009.10.28)

본 발명은 모든 유전자 진단을 하나의 칩에서 구현할 수 있는 통합 마이크로 디바이스를 제공하는 것에 그 목적이 있다.The purpose of the present invention is to provide an integrated micro device that can implement all genetic diagnostics on one chip.

또한, 본 발명은 종래의 시료 분석용 칩과 비교하였을 때, 시료에 포함된 분석 대상 물질의 포획 효율이 향상된 칩을 제공하는 것에 그 목적이 있다.Additionally, the purpose of the present invention is to provide a chip with improved capture efficiency of analyte substances contained in a sample compared to a conventional sample analysis chip.

또한, 본 발명은 왁스 저장부에 고체 상태의 왁스가 저장되어 왁스 저장부를 가열하기 이전까지는 외부로 유출되지 않아서, 전처리된 시료가 반응 챔버에 투입되기 이전에 왁스가 유출됨으로써 분석의 정확도가 저하되는 종래 시료 분석용 칩의 문제점을 해결한 칩을 제공하는 것에 그 목적이 있다.In addition, in the present invention, solid wax is stored in the wax storage unit and does not leak out until the wax storage unit is heated, so the wax flows out before the pretreated sample is introduced into the reaction chamber, thereby reducing the accuracy of analysis. The purpose is to provide a chip that solves the problems of conventional samples analysis chips.

또한, 본 발명은 시료 분석용 칩의 전처리, 유전자 증폭, 분석 과정이 하나의 분석 장치 내에서 전자동화되는 분석 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.In addition, the purpose of the present invention is to provide an analysis device in which preprocessing of a sample analysis chip, gene amplification, and analysis processes are fully automated within a single analysis device.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 시료 저장부(110), 상기 시료 저장부(110)보다 반경 방향으로 외측에 위치하고, 상기 시료 저장부(110)에 투입된 시료가 전처리되는 전처리부 및 상기 전처리부보다 반경 방향으로 외측에 위치하고, 상기 전처리부에 의해 전처리된 시료가 투입되는 반응 챔버(180)를 포함하는 시료 분석용 칩(100)이 설치되어 상기 반응 챔버(180) 내의 물질을 증폭시키고 상기 시료를 분석하는 장치로서, 상기 시료 분석용 칩(100)이 안착되며, 상기 시료 분석용 칩(100)을 회전시키는 모터(322)를 포함하는 칩 설치부(320), 상기 반응 챔버(180)에 대해 상하 정렬된 상태에서 상기 반응 챔버(180)에 가까워지거나 멀어지는 이동이 가능하도록 구성되고, 상기 반응 챔버(180)를 가열하는 제1 히터(331)를 포함하는, 가열부(330) 및 상기 반응 챔버(180)에 대해 상하 정렬되고, 상기 반응 챔버(180)에서 발생하는 형광을 검출 가능한 센서부(350)를 포함하는, 장치를 제공한다.In one embodiment of the present invention to solve the above problems, the sample storage unit 110 is located radially outside the sample storage unit 110, and the sample introduced into the sample storage unit 110 undergoes pretreatment. A sample analysis chip 100 is installed, which includes a preprocessing unit and a reaction chamber 180 located radially outside the preprocessing unit and into which the sample pretreated by the preprocessing unit is introduced, forming the reaction chamber 180. A device for amplifying substances in the sample and analyzing the sample, comprising: a chip installation unit 320 on which the sample analysis chip 100 is seated and a motor 322 that rotates the sample analysis chip 100; A heating device configured to be able to move closer to or away from the reaction chamber 180 while being aligned vertically with respect to the reaction chamber 180, and including a first heater 331 that heats the reaction chamber 180. An apparatus is provided, including a sensor unit 350 that is aligned vertically with respect to a unit 330 and the reaction chamber 180 and is capable of detecting fluorescence generated in the reaction chamber 180.

일 실시예에 있어서, 상기 시료 분석용 칩(100)은, 상기 반응 챔버(180)보다 반경 방향으로 내측에 위치하도록 상기 반응 챔버(180)와 연통하며, 내부에 고체 상태의 왁스(wax)가 저장되는 왁스 저장부(190)를 더 포함하며, 상기 가열부(330)는 상기 제1 히터(331)로부터 이격 설치되고, 상기 왁스 저장부(190)와 상하 정렬되어 상기 왁스 저장부(190)를 가열하는 제2 히터(332)를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the sample analysis chip 100 communicates with the reaction chamber 180 so as to be located radially inside the reaction chamber 180, and has solid wax inside. It further includes a stored wax storage unit 190, wherein the heating unit 330 is installed to be spaced apart from the first heater 331 and is vertically aligned with the wax storage unit 190 to form the wax storage unit 190. It may further include a second heater 332 that heats.

일 실시예에 있어서, 상기 가열부(330)는 상기 제1 히터(331)와 연결 설치되는 펠티어 소자(333)를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the heating unit 330 may further include a Peltier element 333 connected to the first heater 331.

일 실시예에 있어서, 상기 가열부(330)는 상기 반응 챔버(180)의 상측과 하측에 각각 설치될 수 있다.In one embodiment, the heating unit 330 may be installed on the upper and lower sides of the reaction chamber 180, respectively.

일 실시예에 있어서, 상기 반응 챔버(180)는 복수개 구비되되, 복수 개의 반응 챔버(180)는 상기 시료 분석용 칩(100)의 원주 방향을 따라 형성되고, 상기 제1 히터(331)는 상기 원주 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.In one embodiment, a plurality of reaction chambers 180 are provided, wherein the plurality of reaction chambers 180 are formed along the circumferential direction of the sample analysis chip 100, and the first heater 331 is provided with the plurality of reaction chambers 180. It may be formed to extend along the circumferential direction.

상기 제1 히터(331)의 면적은 적어도 상기 복수의 반응 챔버(180) 모두를 커버하도록 구성되고, 상기 제2 히터(332)의 면적은 적어도 상기 왁스 챔버(190)를 커버하도록 구성될 수 있다.The area of the first heater 331 may be configured to cover at least all of the plurality of reaction chambers 180, and the area of the second heater 332 may be configured to cover at least the wax chamber 190. .

일 실시예에 있어서, 상기 시료 분석용 칩(100)의 상기 반응 챔버(180)가 형성된 부분의 두께는 다른 부분보다 얇을 수 있다.In one embodiment, the thickness of the portion of the sample analysis chip 100 where the reaction chamber 180 is formed may be thinner than other portions.

일 실시예에 있어서, 상기 센서부(350)에 의해 검출되는 형광 강도에 기반하여 상기 시료 저장부(110)에 투입된 시료의 분석 대상 물질 존재 여부 또는 상기 시료의 질병 감염 여부를 판단하는 연산 처리부(360)를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, based on the fluorescence intensity detected by the sensor unit 350, an operation processing unit ( 360) may be further included.

또한, 본 발명은 상기의 장치를 이용한 분석 방법으로서, (a) 상기 시료 저장부(110)에 시료가 투입되는 단계, (b) 상기 시료 분석용 칩이 기설정된 회전 속도로 기설정된 방향으로 회전하여 상기 (a) 단계에서 투입된 시료가 전처리되고, 전처리된 시료가 상기 반응 챔버(180)에 투입되는 단계, (c) 상기 가열부(330)가 상기 시료 분석용 칩(100)에 가까워지는 방향으로 이동하는 단계, (d) 상기 제2 히터(332)가 기설정된 온도로 가열되고, 상기 왁스 저장부(190)에 저장된 왁스가 융해되는 단계, (e) 상기 시료 분석용 칩(100)이 기설정된 회전 속도로 기설정된 방향으로 회전하여 상기 (d) 단계에서 융해된 왁스가 상기 반응 챔버(180)보다 반경 방향 내측에 위치되는 투입 채널(174)에 투입되고 분주되는 단계, (f) 상기 제1 히터(331)가 기설정된 반응의 온도 사이클을 따르도록 가열되는 단계 및 (g) 상기 센서부(350)가 상기 반응 챔버(180)에서 발생하는 형광을 검출하는 단계를 포함하는, 분석 방법을 제공한다.In addition, the present invention is an analysis method using the above device, including (a) introducing a sample into the sample storage unit 110, (b) rotating the sample analysis chip in a preset direction at a preset rotation speed. The sample introduced in step (a) is pretreated, and the pretreated sample is introduced into the reaction chamber 180, (c) the direction in which the heating unit 330 approaches the sample analysis chip 100. moving to, (d) the second heater 332 is heated to a preset temperature and the wax stored in the wax storage unit 190 is melted, (e) the sample analysis chip 100 is Rotating in a preset direction at a preset rotation speed, the wax melted in step (d) is injected and dispensed into the input channel 174 located radially inside the reaction chamber 180, (f) An analysis method comprising heating the first heater 331 to follow a preset reaction temperature cycle and (g) detecting fluorescence generated in the reaction chamber 180 by the sensor unit 350. provides.

일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는 상기 시료가 저장된 카트리지(200)가 상기 시료 분석용 칩(100)에 결합함으로써 상기 시료가 상기 시료 저장부(110)에 투입되는 단계를 포함하고, 상기 (b) 단계 이후 상기 (c) 단계 이전 상기 제2 히터(332)가 상기 왁스 저장부(190)와 상하 정렬되도록 상기 시료 분석용 칩(100)이 회전되는 단계를 더 포함하며, 상기 (f) 단계는 상기 제1 히터(331)가 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR), 역전사 중합효소 연쇄반응(Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction, RT-PCT) 및 등온 증폭 반응(Isothermal Amplification Reaction) 중 하나 이상의 반응의 온도 사이클에 따르도록 가열되어 상기 반응 챔버(180)에 투입된 시료가 증폭되는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, step (a) includes inserting the sample into the sample storage unit 110 by coupling the cartridge 200 storing the sample to the sample analysis chip 100, After step (b) and before step (c), the sample analysis chip 100 is rotated so that the second heater 332 is vertically aligned with the wax storage unit 190, and the ( In step f), the first heater 331 performs polymerase chain reaction (Polymerase Chain Reaction, PCR), Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (RT-PCT), and Isothermal Amplification Reaction. A step of amplifying the sample introduced into the reaction chamber 180 by heating to follow the temperature cycle of one or more reactions may be further included.

일 실시예에 있어서, 상기 (f) 단계는, 상기 펠티어 소자(333)에 흐르는 전류의 세기와 방향을 제어함으로써 상기 펠티어 소자(333)와 연결된 상기 제1 히터(331)가 기설정된 반응의 온도 사이클을 따르도록 가열되는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, step (f) controls the intensity and direction of the current flowing through the Peltier element 333, so that the first heater 331 connected to the Peltier element 333 is set to a preset reaction temperature. It may further include heating to follow the cycle.

일 실시예에 있어서, 상기 (f) 단계 이후, 상기 (g) 단계 이전, 상기 센서부(350)와 상기 반응 챔버(180)가 상하 정렬되도록 상기 시료 분석용 칩(100)이 회전되는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, after step (f) and before step (g), the sample analysis chip 100 is rotated so that the sensor unit 350 and the reaction chamber 180 are aligned vertically. More may be included.

일 실시예에 있어서, 상기 (g) 단계 이후, (h) 연산 처리부(360)가 상기 (g) 단계에서 검출된 형광 강도에 기반하여 각 반응 챔버(180)에서의 분석 대상 물질 존재 여부 또는 상기 시료의 질병 감염 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, after step (g), (h) the operation processing unit 360 determines the presence or absence of the analyte in each reaction chamber 180 based on the fluorescence intensity detected in step (g). A step of determining whether the sample is infected with a disease may be further included.

일 실시예에 있어서, 상기 (h) 단계는, 상기 연산 처리부(360)가, 복수의 반응 챔버(180)에 구비된 프라이머들의 종류와, 상기 센서부(350)에서 검출되는 각 반응 챔버(180)의 형광 강도의 조합 경우의 수를 이용하여, 상기 반응 챔버(180)에서의 분석 대상 물질 존재 여부 또는 상기 시료의 질병 감염 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, in step (h), the calculation processing unit 360 determines the types of primers provided in the plurality of reaction chambers 180 and each reaction chamber 180 detected by the sensor unit 350. ) may further include determining whether a substance to be analyzed is present in the reaction chamber 180 or whether the sample is infected with a disease, using the number of combinations of fluorescence intensities.

일 실시예에 있어서, 상기 복수의 반응 챔버(180) 중 적어도 하나의 반응 챔버에는 기준 형광 강도를 갖는 물질이 미리 저장되어 있으며, 상기 (h) 단계는, 상기 연산 처리부(360)가, 상기 센서부(350)에서 검출되는 각 반응 챔버(180)의 형광 강도 중 상기 기준 형광 강도에 매칭되는 반응 챔버(180)를 기준 반응 챔버로 결정하고, 결정된 기준 반응 챔버를 기준으로 다른 반응 챔버(180)의 위치를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, a material having a reference fluorescence intensity is stored in advance in at least one reaction chamber among the plurality of reaction chambers 180, and in step (h), the operation processing unit 360 is configured to use the sensor. Among the fluorescence intensities of each reaction chamber 180 detected in the unit 350, the reaction chamber 180 matching the reference fluorescence intensity is determined as the reference reaction chamber, and other reaction chambers 180 are selected based on the determined reference reaction chamber. The step of determining the location may further be included.

본 발명에 따르면, 모든 유전자 진단을 하나의 칩에서 구현하는 것이 가능하다.According to the present invention, it is possible to implement all genetic diagnosis on one chip.

또한, 종래의 시료 분석용 칩과 비교하였을 때, 시료에 포함된 분석 대상 물질의 포획 효율이 향상된다.Additionally, compared to a conventional sample analysis chip, the capture efficiency of the analyte contained in the sample is improved.

또한, 왁스 저장부에 고체 상태의 왁스가 저장되어 왁스 저장부를 가열하기 이전까지는 외부로 유출되지 않아서, 전처리된 시료가 반응 챔버에 투입되기 이전에 왁스가 유출됨으로써 분석의 정확도가 저하되는 종래 시료 분석용 칩의 문제점을 해결하는 것이 가능하다.In addition, solid wax is stored in the wax storage unit and does not leak out until the wax storage unit is heated, so the wax leaks out before the pretreated sample is introduced into the reaction chamber, thereby reducing the accuracy of analysis in conventional sample analysis. It is possible to solve the problem of the dragon chip.

또한, 시료 분석용 칩의 전처리, 유전자 증폭, 분석 과정이 하나의 분석 장치 내에서 전자동화가 가능하다.In addition, the preprocessing, gene amplification, and analysis processes of the sample analysis chip can be fully automated within one analysis device.

또한, 본 발명에 따르면 매년 발생하는 인플루엔자 바이러스, 조류 인플루엔자 바이러스, 메르스 사태, 지카 바이러스, 구제역 등 사회적 파장이 큰 병원체 감염 여부를 현장에서 바로 진단할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to immediately diagnose on-site infection with pathogens that have a large social impact, such as influenza virus, avian influenza virus, MERS outbreak, Zika virus, and foot-and-mouth disease, which occur every year.

이를 통해, 바이러스 감염의 사전 차단이 가능하고, 인명 피해와 경제적 손실을 줄이는 것이 가능하다.Through this, it is possible to prevent virus infection in advance and reduce human casualties and economic losses.

현재 대학병원 등 대형 의료기관에서만 수행가능한 유전자 진단을, 소형 의료기관 및 보건소에서도 빠르게 진단할 수 있다는 장점이 달성된다.The advantage of genetic diagnosis, which can currently only be performed at large medical institutions such as university hospitals, can be quickly diagnosed even at small medical institutions and public health centers.

이 외에, 식중독균과 같은 식품에 감염된 바이러스/박테리아를 현장에서 진단하는 것이 가능하여, 유치원, 초/중/고에 널리 퍼져있는 식단배급시 발생하는 문제점을 지속적으로 모니터링할 수 있다.In addition, it is possible to diagnose on-site viruses/bacteria infected with food, such as food poisoning bacteria, and continuously monitor problems that occur during meal distribution, which are widespread in kindergartens and elementary/middle/high schools.

도 1은 본 발명에 따른 시료 분석용 칩을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 시료 분석용 칩의 단위 공정부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 포획 통로와, 포획 통로에 연결된 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 1의 시료 분석용 칩에 결합되어 용액을 주입하는 카트리지를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 시료 분석용 칩이 설치되어 상기 시료 분석용 칩에 투입된 시료의 전처리, 유전자증폭, 분석 과정을 수행할 수 있는 분석 장치의 도면이다.
도 6은 도 5의 분석 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 시료 분석용 칩의 반응 챔버와 왁스 저장부를 가열하는 가열부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 가열부의 제2 히터 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 가열부와 시료 분석용 칩의 반응 챔버 및 왁스 저장부가 상하 정렬되었을 때의 모습을 나타낸 도면이다.
도 10은 시료 분석용 칩의 반응 챔버 및 왁스 저장부와, 분석 장치의 가열부가 상하 정렬되어 히터에 의해 가열이 수행되는 모습을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 11은 시료 분석용 칩의 반응 챔버와, 분석 장치의 센서부가 상하 정렬되어, 센서부에 광학 신호를 검출하는 모습을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 12a 내지 12l은 본 발명에 따른 시료 분석용 칩을 이용하여, 시료 분석용 칩에 투입된 시료의 전처리 및 유전자증폭 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 검증 실험 1에 따른 결과 도면이다.
도 14 및 15는 검증 실험 2에 따른 결과 도면이다.
도 16 내지 20은 검증 실험 3에 따른 결과 도면이다.
도 21 및 22는 검증 실험 4에 따른 결과 도면이다.
도 23은 종래의 시료 분석용 칩의 도면이다.
1 is a diagram for explaining a chip for sample analysis according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a unit process unit of the sample analysis chip of FIG. 1.
Figure 3 is a cross-sectional view for explaining the capture passage and the configuration connected to the capture passage.
FIG. 4 is a diagram for explaining a cartridge that is coupled to the sample analysis chip of FIG. 1 and injects a solution.
Figure 5 is a diagram of an analysis device in which a sample analysis chip according to the present invention is installed and can perform pretreatment, gene amplification, and analysis processes on the sample input to the sample analysis chip.
FIG. 6 is a diagram for explaining the internal configuration of the analysis device of FIG. 5.
Figure 7 is a diagram for explaining a heating unit that heats the reaction chamber and wax storage unit of the sample analysis chip.
FIG. 8 is a diagram for explaining the configuration of the second heater of the heating unit of FIG. 7.
Figure 9 is a diagram showing the heating unit, the reaction chamber of the sample analysis chip, and the wax storage unit when aligned vertically.
Figure 10 is a schematic diagram to explain how the reaction chamber and wax storage part of the sample analysis chip and the heating part of the analysis device are aligned vertically and heating is performed by a heater.
Figure 11 is a schematic diagram to explain how the reaction chamber of the sample analysis chip and the sensor unit of the analysis device are aligned vertically and detect optical signals from the sensor unit.
Figures 12A to 12L are diagrams for explaining the pretreatment and gene amplification process of samples input to the sample analysis chip using the sample analysis chip according to the present invention.
Figure 13 is a result diagram according to verification experiment 1.
Figures 14 and 15 are result diagrams according to verification experiment 2.
Figures 16 to 20 show results according to verification experiment 3.
Figures 21 and 22 are results according to verification experiment 4.
Figure 23 is a diagram of a conventional sample analysis chip.

이하에서, 용어 “유전자 증폭”이란 분석하고자 하는 유전자가 증폭되는 것을 의미한다. 유전자 증폭의 예로서, PCR(Polymerase Chain Reaction, 중합효소연쇄반응), Real-time PCR, 등온 증폭 반응(Isothermal Amplification Reaction)이 있을 수 있으며, 분석하고자 하는 유전자를 증폭시키는 반응이면 제한되지 않고 이에 포함되는 것임을 미리 설명하여 둔다.Hereinafter, the term “gene amplification” means that the gene to be analyzed is amplified. Examples of gene amplification include PCR (Polymerase Chain Reaction), Real-time PCR, and Isothermal Amplification Reaction, and are not limited to and include any reaction that amplifies the gene to be analyzed. Explain in advance that this will happen.

시료 분석용 칩Chip for sample analysis

첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 시료 분석용 칩(100)을 구체적으로 설명한다.With reference to the attached drawings, the sample analysis chip 100 according to the present invention will be described in detail.

도 1을 참조하면, 시료 분석용 칩(100)은 원판 형태일 수 있으며, 중심에는 제1 통공(H)이 형성된다. 제1 통공(H)은 후술하는 시료 분석용 칩 분석 장치(300)에 결합되어 회전 시 회전축에 해당하는 부분이다. 제1 통공(H)의 반경 방향 외측에는 제2 통공(h)이 형성되는데, 제2 통공(h)에는 후술하는 진동 방지부(400)가 결합되어 시료 분석용 칩(100)을 고속으로 회전시킬 때 시료 분석용 칩(100)이 진동하거나, 카트리지(200)에서 용액이 외부로 유출되는 문제가 해결된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.Referring to FIG. 1, the sample analysis chip 100 may have a disk shape, and a first hole H is formed in the center. The first through hole (H) is coupled to the chip analysis device 300 for sample analysis, which will be described later, and corresponds to the rotation axis when rotating. A second through hole (h) is formed on the radial outer side of the first through hole (H), and a vibration prevention unit 400, which will be described later, is coupled to the second through hole (h) to rotate the sample analysis chip 100 at high speed. This solves the problem of the sample analysis chip 100 vibrating or the solution leaking out of the cartridge 200. A detailed explanation of this will be provided later.

시료 분석용 칩(100)은 크게 3층으로 구성된다. 즉, 기설정된 두께, 예를 들어 3mm 두께를 갖는 원판 형상의 PMMA의 상면과 하면에 CNC 밀링 머신을 이용해 가공하여 각 구성을 홈 형태로 정해진 패턴을 형성한 후, 상면과 하면에 PSA 필름(PSA Film)을 접착시켜서 제조될 수 있다.The sample analysis chip 100 is largely composed of three layers. That is, the upper and lower surfaces of disc-shaped PMMA with a preset thickness, for example, 3 mm, are processed using a CNC milling machine to form a groove-shaped pattern for each configuration, and then a PSA film (PSA) is applied to the upper and lower surfaces. It can be manufactured by adhering a film).

즉, 시료 분석용 칩(100)은 디스크(10), 디스크(10) 상면에 접착되는 제1 필름 층(20) 및 디스크(10) 하면에 접착되는 제3 필름 층(30)을 포함한다. 그리고, 후술하는 구성들은 디스크(10)의 상면 또는 하면에 홈 형태로 패터닝되는데, 패터닝된 각 구성의 상부를 제1 필름 층(20)이 커버하며, 하부를 제2 필름 층(30)이 커버하게 된다.That is, the sample analysis chip 100 includes a disk 10, a first film layer 20 adhered to the upper surface of the disk 10, and a third film layer 30 adhered to the lower surface of the disk 10. In addition, the components described later are patterned in the form of grooves on the upper or lower surface of the disk 10. The first film layer 20 covers the top of each patterned component, and the second film layer 30 covers the bottom. I do it.

본 발명에 따른 시료 분석용 칩(100)은 원주 방향을 따라 순차적으로 배치되는 다수의 단위 공정부(100a)를 포함한다. 도 1에는 2개의 단위 공정부가 시료 분석용 칩에 형성되는 실시예가 도시되고, 도 2에는 1개의 단위 공정부를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.The sample analysis chip 100 according to the present invention includes a plurality of unit processing units 100a sequentially arranged along the circumferential direction. FIG. 1 shows an embodiment in which two unit process units are formed on a chip for sample analysis, and FIG. 2 is a diagram for explaining one unit process unit in detail.

단위 공정부(100a)는 디스크(10)에 패턴으로 형성되며, 시료 저장부(110), 포획 통로(120), 세척액 저장부(130), 지연부(140), 칵테일 저장부(150), 용리액 저장부(160), 연결 챔버(170), 폐기액 챔버(171), 수집 챔버(172), 반응 챔버(180) 및 왁스 챔버(190)를 포함한다.The unit process unit 100a is formed in a pattern on the disk 10 and includes a sample storage unit 110, a capture passage 120, a cleaning liquid storage unit 130, a delay unit 140, a cocktail storage unit 150, It includes an eluent storage unit 160, a connection chamber 170, a waste liquid chamber 171, a collection chamber 172, a reaction chamber 180, and a wax chamber 190.

상기한 시료 저장부(110), 세척액 저장부(130), 칵테일 저장부(150) 및 용리액 저장부(160)에는 각각 주입구(111, 131, 151, 161)가 형성되고, 본 발명에 따른 시료 분석용 칩(100)에 카트리지(200)가 장착되어 각각의 용액을 주입하는 것이 가능하다.Injection ports 111, 131, 151, and 161 are formed in the sample storage unit 110, the cleaning liquid storage unit 130, the cocktail storage unit 150, and the eluent storage unit 160, respectively, and the sample according to the present invention is formed. The cartridge 200 is mounted on the analysis chip 100 so that each solution can be injected.

즉, 카트리지(200)에 시료 주입구(211), 세척액 주입구(231), 칵테일 주입구(251) 및 용리액 주입구(261)가 각각 형성되고, 각각의 주입구(211, 231, 251, 261)와 연통하는 공간(210, 230, 250, 260)이 내부에 형성되어, 이 공간에 각각의 용액이 저장되며, 시료 분석용 칩(100) 회전시 카트리지(200)에 저장된 용액들이 시료 저장부(110), 세척액 저장부(130), 칵테일 저장부(150) 및 용리액 저장부(160)에 투입될 수 있다.That is, a sample inlet 211, a cleaning solution inlet 231, a cocktail inlet 251, and an eluent inlet 261 are formed in the cartridge 200, and a Spaces 210, 230, 250, and 260 are formed inside, and each solution is stored in this space. When the sample analysis chip 100 is rotated, the solutions stored in the cartridge 200 are stored in the sample storage unit 110, It may be put into the washing liquid storage unit 130, the cocktail storage unit 150, and the eluent storage unit 160.

시료 저장부(110)는 포획 통로(120)보다 반경 방향 내측으로 위치하여 카트리지(200)로부터 투입된 시료를 포획 통로(120)로 로딩시킨다. The sample storage unit 110 is located radially inside the capture passage 120 and loads the sample introduced from the cartridge 200 into the capture passage 120.

로딩된 시료는 시료 분석용 칩(100) 회전시 원심력에 의해 포획 통로(120)와 연결 챔버(170)를 지나 폐기액 챔버(171)로 흐르게 된다. 보다 구체적으로, 카트리지(200)로부터 시료 주입구(111)로 투입된 시료는 투입부(112)와 시료 투입 채널(113)을 차례로 통과하면서 포획 통로(120)로 투입된다. 투입부(112)와 시료 투입 채널(113)의 연결 지점, 그리고 시료 투입 채널(113)과 포획 통로(120)의 연결 지점에는 제1 필름 층(20)에 의해 커버되지 않는 부분(114, 121)이 존재하며, 다시 말하면 상기 부분(114, 121)을 통해 외기가 유입되어 시료 저장부(110)에 투입된 시료가 더욱 신속하게 포획 통로(120)로 이동할 수 있게 된다. 따라서, 시료가 포획 통로(120)에 도달되기 이전에 세척액 저장부(130)에 투입된 세척액이 포획 통로(120)로 도달하거나, 모든 시료가 포획 통로(120)를 통과하기 이전에 세척액 저장부(130)에 투입된 세척액이 포획 통로(120)로 도달되는 문제점이 예방될 수 있다.The loaded sample flows into the waste liquid chamber 171 through the capture passage 120 and the connection chamber 170 by centrifugal force when the sample analysis chip 100 rotates. More specifically, the sample introduced from the cartridge 200 into the sample inlet 111 sequentially passes through the inlet 112 and the sample inlet channel 113 and is injected into the capture passage 120. At the connection point between the input unit 112 and the sample input channel 113, and at the connection point between the sample input channel 113 and the capture passage 120, there are portions 114, 121 that are not covered by the first film layer 20. ) exists, in other words, external air flows in through the parts 114 and 121, allowing the sample introduced into the sample storage unit 110 to move more quickly to the capture passage 120. Therefore, before the sample reaches the capture passage 120, the washing liquid introduced into the washing liquid storage unit 130 reaches the capturing passage 120, or before all samples pass through the capturing passage 120, the washing liquid storage unit ( The problem of the washing liquid introduced into 130) reaching the capturing passage 120 can be prevented.

포획 통로(120)는 시료 저장부(110)를 통해 로딩된 시료로부터 분석 대상 물질을 포획한다. 포획 통로(120)의 양단에는 각각 입구(122)와 출구(123)가 구비된다. 포획 통로(120)의 입구(122)는 포획 통로(120)보다 반경 방향으로 내측에 위치하는 시료 저장부(110), 세척액 저장부(130) 및 용리액 저장부(160)와 연통하며, 포획 통로(120)의 출구(123)는 포획 통로(120)로부터 반경 방향으로 외측에 위치하는 연결 챔버(170)와 연통한다. 따라서, 시료 분석용 칩(100)의 회전에 따라 시료, 세척액 및 용리액이 연결 챔버(170)로 흐를 수 있다.The capture passage 120 captures the analyte target from the sample loaded through the sample storage unit 110. An inlet 122 and an outlet 123 are provided at both ends of the capture passage 120, respectively. The inlet 122 of the capture passage 120 communicates with the sample storage unit 110, the washing liquid storage unit 130, and the eluent storage unit 160, which are located radially inside the capture passage 120. The outlet 123 of 120 communicates with the connection chamber 170 located radially outward from the capture passage 120. Therefore, as the sample analysis chip 100 rotates, the sample, cleaning solution, and eluent may flow into the connection chamber 170.

한편, 포획 통로(120)의 입구(122)와 연통하는 시료 저장부(110), 세척액 저장부(130) 및 용리액 저장부(160)의 구성들은 디스크(10)의 상부면에 홈 형태로 구비되고, 포획 통로(120)의 출구(123)와 연통하는 연결 챔버(170), 폐기액 챔버(171), 수집 챔버(172), 투입 채널(174), 반응 챔버(180) 및 왁스 저장부(190)의 구성들은 디스크(10)의 하부면에 홈 형태로 구비된다. 그리고, 포획 통로(120)는 디스크(10)의 상부면에 홈 형태로 구비되는 구성들과, 디스크(10)의 하부면에 홈 형태로 구비되는 구성들의 연통을 위해 디스크(10)의 상하 방향으로 연장되는 홈 형태로 구비된다(도 3 참조).Meanwhile, the components of the sample storage unit 110, the cleaning liquid storage unit 130, and the eluent storage unit 160, which communicate with the inlet 122 of the capture passage 120, are provided in the form of a groove on the upper surface of the disk 10. and a connection chamber 170 in communication with the outlet 123 of the capture passage 120, a waste liquid chamber 171, a collection chamber 172, an input channel 174, a reaction chamber 180, and a wax storage portion ( The components 190) are provided in the form of grooves on the lower surface of the disk 10. In addition, the capture passage 120 is provided in the vertical direction of the disk 10 for communication between the components provided in the form of grooves on the upper surface of the disk 10 and the components provided in the form of grooves on the lower surface of the disk 10. It is provided in the form of a groove extending to (see Figure 3).

포획 통로(120) 상에는 분석 대상 물질의 포획을 위한 멤브레인(f)이 구비된다. 본 발명에 따른 멤브레인(f)는 글래스 필터(glass filter)일 수 있으며, 상기 글래스 필터는 복수의 실리카 비드가 막 형태로 구비되는 형태일 수 있다. 구체적으로 하나 이상의 글래스 필터가 포획 통로(120) 상에 설치될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 복수의 실리카 비드가 3중층으로 이루어진 글래스 필터가 포획 통로(120) 상에 설치되어, 시료로부터 분석 대상 물질을 높은 효율로 포획할 수 있게 된다(도 14 및 15 참조). 글래스 필터의 실리카 비드는 음전하를 띄고, 여기에 양전하를 띄는 염(salt), 예를 들어 구아니딘염을 포함하도록 글래스 필터를 구성하면, 실리카 비드 - 구아니딘염 - 음전하를 띄는 분석 대상 물질(DNA 등)의 결합을 통해 글래스 필터에서 DNA와 같은 분석 대상 물질을 포획할 수 있다.A membrane (f) for capturing the analyte target is provided on the capture passage 120. The membrane (f) according to the present invention may be a glass filter, and the glass filter may be provided with a plurality of silica beads in the form of a film. Specifically, one or more glass filters may be installed on the capture passage 120. More preferably, a glass filter made of a triple layer of a plurality of silica beads is installed on the capture passage 120, so that the analyte can be captured from the sample with high efficiency (see FIGS. 14 and 15). The silica beads of the glass filter have a negative charge, and if the glass filter is configured to include a positively charged salt, such as a guanidine salt, the silica bead - guanidine salt - the negatively charged analyte (DNA, etc.) Through the combination, analyte substances such as DNA can be captured in a glass filter.

세척액 저장부(130)는 챔버 형태로서, 포획 통로(120)에 포획된 분석 대상 물질을 제외한 나머지 물질을 세척(제거)하기 위한 세척액이 저장된다. 세척액 저장부(130)는 포획 통로(120)보다 반경 방향으로 내측에 위치하고, 포획 통로(120)의 입구(122)와 연결된다. 따라서, 시료 분석용 칩(100) 회전에 따라 세척액 저장부(130)에 저장된 세척액이 포획 통로(120)로 흐르도록 하여 포획 통로(120)에 포획된 분석 대상 물질을 제외한 나머지 물질을 세척(제거)할 수 있다.The washing liquid storage unit 130 is in the form of a chamber and stores washing liquid for washing (removing) substances other than the analyte target captured in the capture passage 120. The cleaning liquid storage unit 130 is located radially inside the capturing passage 120 and is connected to the inlet 122 of the capturing passage 120. Therefore, as the sample analysis chip 100 rotates, the cleaning solution stored in the cleaning solution storage unit 130 flows into the capturing passage 120 to wash (remove) the remaining substances except for the analyte captured in the capturing passage 120. )can do.

세척액 저장부(130)와 포획 통로(120) 사이에는 지연부(140)가 구비될 수 있다. 지연부(140)는 세척액 저장부(130)에서 나오는 세척액을 시료보다 나중에 포획 통로(120)에 도달시키기 위해 세척액의 통과를 지연시키도록 구성된다.A delay unit 140 may be provided between the cleaning liquid storage unit 130 and the capture passage 120. The delay unit 140 is configured to delay passage of the cleaning solution from the cleaning solution storage unit 130 so that it reaches the capture passage 120 later than the sample.

지연부(140)는 유입 채널(141), 제1 지연 챔버(142) 및 지연 채널(143)을 포함한다.The delay unit 140 includes an inlet channel 141, a first delay chamber 142, and a delay channel 143.

유입 채널(141)은 세척액 저장부(130)와 제1 지연 챔버(142)를 연결하고, 세척액 저장부(130)에 투입된 세척액이 제1 지연 챔버(142)로 유입되도록 한다. 유입 채널(141)은 세척액 저장부(130)의 출구(132)로부터 제1 원주 방향으로 제1 지연 챔버(142)에서 멀어지게 연장되는 제1 통로(141a) 및 제1 통로(141a)로부터 상기 제1 원주 방향과 반대 방향인 제2 원주 방향으로 제1 지연 챔버(142)에 가까워지게 연장되는 제2 통로(141b)를 포함한다.The inflow channel 141 connects the cleaning liquid storage unit 130 and the first delay chamber 142, and allows the cleaning liquid introduced into the cleaning liquid storage unit 130 to flow into the first delay chamber 142. The inlet channel 141 includes a first passage 141a extending away from the first delay chamber 142 in a first circumferential direction from the outlet 132 of the cleaning liquid storage unit 130 and a first passage 141a extending from the outlet 132 of the cleaning liquid storage unit 130. It includes a second passage 141b extending close to the first delay chamber 142 in a second circumferential direction opposite to the first circumferential direction.

제1 지연 챔버(142)는 세척액 저장부(130)에서 포획 통로(120)로 향하는 세척액이 저장된다.The first delay chamber 142 stores the cleaning solution heading from the cleaning solution storage unit 130 to the capture passage 120.

지연 채널(143)은 제1 지연 챔버(142)와 포획 통로(120) 사이에 구비되어 세척액의 통과를 지연시킨다. 이를 위해, 지연 채널(143)은 반경 방향 내측으로 연장되는 제1 지연 통로(143a) 및 상기 제1 지연 통로(143a)와 연결되고 반경 방향 외측으로 연장되는 제2 지연 통로(143b)를 포함한다. 따라서, 제1 지연 챔버(142)에 저장된 세척액이 미리 설정된 양에 도달되기 이전까지는 지연 채널(143)을 통과하여 세척액이 포획 통로(120)로 투입되지 않기 때문에, 세척액이 시료보다 포획 통로(120)에 지연 도달된다. 따라서, 분서 대상 물질이 포획되기 전에 세척액이 포획 통로(120)에 유입되는 문제를 방지할 수 있다.The delay channel 143 is provided between the first delay chamber 142 and the capture passage 120 to delay the passage of the cleaning liquid. To this end, the delay channel 143 includes a first delay passage 143a extending radially inward and a second delay passage 143b connected to the first delay passage 143a and extending radially outward. . Therefore, since the cleaning solution is not introduced into the capture passage 120 through the delay channel 143 until the cleaning solution stored in the first delay chamber 142 reaches a preset amount, the cleaning solution is released into the capture passage 120 more than the sample. ) is reached with a delay. Therefore, it is possible to prevent the problem of the washing liquid flowing into the capturing passage 120 before the material to be analyzed is captured.

칵테일 저장부(150)는 내부에 칵테일이 투입된다. 여기서, 칵테일이란 유전자 증폭 효소(예를 들어, DNA 중합 효소)나 MgCl2 염과 같이 PCR 또는 RT-PCR에 필요한 물질을 포함할 수 있다.A cocktail is introduced into the cocktail storage unit 150. Here, the cocktail is a gene amplification enzyme (e.g., DNA polymerase) or MgCl 2 salt. May contain materials required for PCR or RT-PCR.

칵테일 저장부(150)는 칵테일 도입 채널(153)에 의해 연결 챔버(170)와 연결된다.The cocktail storage unit 150 is connected to the connection chamber 170 by a cocktail introduction channel 153.

칵테일 도입 채널(153)은 반경 방향 내측을 향해 연장되는 제3 통로(153a) 및 상기 제3 통로(153a)와 연결되고 반경 방향 외측을 향해 연장되는 제4 통로(153b)를 포함한다. 따라서, 시료 분석용 칩(100)이 회전할 때는 칵테일이 연결 챔버(170)로 유입되지 않다가 시료 분석용 칩(100)이 정지할 때 연결 챔버(170)로 유입되도록 할 수 있다. 따라서, 시료와 세척액이 포획 통로(120)로 모두 유입되고 난 이후에 칵테일이 순차적으로 연결 챔버(170)로 유입될 수 있다. 전술한 칵테일 도입 채널(153)은 친수성 코팅(hydrophilic coating)된 구조일 수 있다. The cocktail introduction channel 153 includes a third passage 153a extending radially inward and a fourth passage 153b connected to the third passage 153a and extending radially outward. Therefore, the cocktail may not flow into the connection chamber 170 when the sample analysis chip 100 rotates, but may flow into the connection chamber 170 when the sample analysis chip 100 stops. Therefore, after the sample and the cleaning solution are all introduced into the capture passage 120, the cocktail may be sequentially introduced into the connection chamber 170. The cocktail introduction channel 153 described above may have a hydrophilic coating structure.

용리액 저장부(160)는 포획 통로(120)에 포획된 분석 대상 물질을 분리하기 위한 용리액이 투입된다. 용리액 저장부(160)는 포획 통로(120)보다 반경 방향 내측에 위치하여 포획 통로(120)와 연통한다. 따라서, 시료 분석용 칩(100)의 회전에 따라 용리액 저장부(160)에 저장된 용리액이 포획 통로(120)로 흐르도록 하여 포획 통로(120)에 포획된 분석 대상 물질을 멤브레인(f)으로부터 분리할 수 있다.The eluent storage unit 160 is injected with an eluent for separating the analyte captured in the capture passage 120. The eluent storage unit 160 is located radially inside the capture passage 120 and communicates with the capture passage 120. Therefore, as the sample analysis chip 100 rotates, the eluent stored in the eluent storage unit 160 flows into the capture passage 120 to separate the analyte captured in the capture passage 120 from the membrane f. can do.

용리액 저장부(160)는 포획 통로(120)와 용리액 도입 채널(163)에 의해 연결된다.The eluent storage unit 160 is connected to the capture passage 120 and the eluent introduction channel 163.

용리액 도입 채널(163)은 반경 방향 내측을 향해 연장되는 제5 통로(163a) 및 상기 제5 통로(163a)와 연결되고 반경 방향 외측을 향해 연장되는 제6 통로(163b)를 포함한다. 따라서, 시료 분석용 칩(100)이 회전할 때는 용리액이 포획 통로(120)로 유입되지 않다가 시료 분석용 칩(100)이 정지할 때 포획 통로(120)로 용리액이 유입될 수 있다. 따라서, 시료와 세척액이 포획 통로(120)로 모두 유입되고 난 이후에 용리액이 순차적으로 포획 통로(120)로 유입될 수 있다. 전술한 용리액 도입 채널(163)은 친수성 코팅된 구조일 수 있다.The eluent introduction channel 163 includes a fifth passage 163a extending radially inward and a sixth passage 163b connected to the fifth passage 163a and extending radially outward. Therefore, when the sample analysis chip 100 rotates, the eluent does not flow into the capture passage 120, but when the sample analysis chip 100 stops, the eluent may flow into the capture passage 120. Therefore, after the sample and the cleaning solution have all flowed into the capture passage 120, the eluent may sequentially flow into the capture passage 120. The eluent introduction channel 163 described above may have a hydrophilic coated structure.

연결 챔버(170)는 포획 통로(120)와 칵테일 저장부(150)보다 반경 방향 외측에 위치하고, 포획 통로(120)와 칵테일 저장부(150)와 연결된다.The connection chamber 170 is located radially outside the capturing passage 120 and the cocktail storage unit 150, and is connected to the capturing passage 120 and the cocktail storage unit 150.

연결 챔버(170)의 반경 방향 외측에는 폐기액 챔버(171)와 수집 챔버(172)가 위치한다.A waste liquid chamber 171 and a collection chamber 172 are located radially outside the connection chamber 170.

포획 통로(120)를 지나온 시료와 세척액은 폐기액 챔버(171)로 흐르고, 포획 통로(120)를 지나온 용리액과, 연결 챔버(170)에 투입된 칵테일은 수집 챔버(172)로 흐른다.The sample and washing liquid that passed through the capture passage 120 flow into the waste liquid chamber 171, and the eluent that passed through the capture passage 120 and the cocktail introduced into the connection chamber 170 flow into the collection chamber 172.

연결 챔버(170)는 연결 채널에 의해 폐기액 챔버(171)와 연결된다. 연결 채널에는 하나 이상의 모세관 밸브(170a)가 구비될 수 있으며, 모세관 밸브(170a)는 폐기액 챔버(171)에 저장된 용액이 연결 채널을 통해 다시 연결 챔버(170)로 투입되는 것을 방지한다. 전술한 연결 챔버(170)와 모세관 밸브(170a)는 소수성 코팅(hydrophobic coating)된 구조일 수 있다.The connection chamber 170 is connected to the waste liquid chamber 171 by a connection channel. The connection channel may be provided with one or more capillary valves 170a, and the capillary valve 170a prevents the solution stored in the waste liquid chamber 171 from being introduced back into the connection chamber 170 through the connection channel. The connection chamber 170 and the capillary valve 170a described above may have a hydrophobic coating structure.

폐기액 챔버(171)는 포획 통로(120)를 통과한 시료와 세척액이 저장된다. 분석 대상 물질을 제외한 불필요한 물질들이 저장될 수 있으며, 내부에는 포획 통로(120)를 통과한 시료를 흡수하는 고흡수성수지(Super Absorbent Polymer)가 부착될 수 있다.The waste liquid chamber 171 stores the sample and cleaning liquid that passed through the capture passage 120. Unnecessary substances other than the substance to be analyzed can be stored, and a super absorbent polymer that absorbs the sample that has passed through the capture passage 120 can be attached thereto.

수집 챔버(172)는 분석 대상 물질이 포함된 용리액과 칵테일이 저장 및 혼합된다.The collection chamber 172 stores and mixes an eluent and a cocktail containing the analyte.

수집 챔버(172)의 반경 방향 외측으로는 분배부가 형성된다. 분배부에 용리액과 마스터 믹스의 혼합 용액이 투입될 수 있다.A distribution portion is formed radially outside the collection chamber 172. A mixed solution of the eluent and the master mix may be introduced into the distribution unit.

수집 챔버(172)와 분배부 사이에는 혼합물 도입 채널(173)이 형성되는데, 혼합물 도입 채널(173)은 반경 방향 내측을 향해 연장되는 제7 통로(173a) 및 상기 제7 통로(173a)와 연결되고 반경 방향 외측을 향해 연장되는 제8 통로(173b)를 포함한다. 따라서, 시료 분석용 칩(100)이 회전할 때는 혼합물이 분배부로 유입되지 않다가 시료 분석용 칩(100)이 정지할 때 분배부로 유입될 수 있다. 전술한 혼합물 도입 채널(173)은 친수성 코팅된 구조일 수 있다.A mixture introduction channel 173 is formed between the collection chamber 172 and the distribution unit, and the mixture introduction channel 173 is connected to a seventh passage 173a extending radially inward and the seventh passage 173a. and includes an eighth passage 173b extending outward in the radial direction. Therefore, when the sample analysis chip 100 rotates, the mixture may not flow into the distribution unit, but may flow into the distribution unit when the sample analysis chip 100 stops. The above-described mixture introduction channel 173 may have a hydrophilic coated structure.

분배부는 투입 채널(174), 연결 채널(175), 반응 챔버(180)를 포함한다.The distribution unit includes an input channel 174, a connection channel 175, and a reaction chamber 180.

투입 채널(174)은 혼합물 도입 채널(173)에 의해 수집 챔버(172)와 연결되고, 수집 챔버(172)를 지나온 혼합물을 적어도 하나 이상의 반응 챔버(180)로 각각 분배한다. 이를 위해, 투입 채널(174)은 원주 방향을 따라 소정 길이만큼 연장되며, 분주 구조(Aliquoting structure)를 가진다.The input channel 174 is connected to the collection chamber 172 by the mixture introduction channel 173, and distributes the mixture passing through the collection chamber 172 to at least one reaction chamber 180. To this end, the input channel 174 extends a predetermined length along the circumferential direction and has an aliquoting structure.

투입 채널(174)에 형성된 투입 출구는 반응 챔버(180)와 연결 채널(175)에 의해 각각 연결된다. 연결 채널(175)은 투입 채널(174)에 형성된 각각의 투입 출구로부터 각각의 반응 챔버(180)로 연장되며, 투입 채널(174)에 형성된 투입 출구의 폭보다 좁게 형성된다. 또한, 각각의 연결 채널(175)의 길이는 수집 챔버(172)로부터 원주 방향으로 멀리 위치할수록 더 짧게 형성될 수 있다.The input outlet formed in the input channel 174 is connected to the reaction chamber 180 and the connection channel 175, respectively. The connection channel 175 extends from each input outlet formed in the input channel 174 to each reaction chamber 180, and is narrower than the width of the input outlet formed in the input channel 174. Additionally, the length of each connection channel 175 may be made shorter as it is positioned further away from the collection chamber 172 in the circumferential direction.

반응 챔버(180)는 연결 채널(175)보다 반경 방향 외측에 위치하고, 투입 채널(174)에 형성된 투입 출구와 각각 대응된다. 반응 챔버(180)는 투입 채널(174)을 통해 분배된 혼합물을 수용하고, 분석 대상 물질에 따라 분배된 혼합물에 대한 PCR 또는 RT-PCR이 수행된다. 반응 챔버(180)에는 분배된 혼합물에 포함된 분석 대상 물질을 검출하기 위해 서로 상이한 프라이머가 각각 저장된다. 또한, 복수의 반응 챔버(180) 중 하나 이상의 반응 챔버에는 기준 형광 강도를 갖는 물질이 저장될 수 있으며, 상기 기준 형광 강도의 정보는 후술하는 분석 장치(300)에 미리 저장되어, 추후 연산 처리부(360)에 의한 연산 시 기준 형광 강도를 나타내는 반응 챔버를 기준 반응 챔버로 결정함으로써, 다른 반응 챔버의 위치를 특정할 수 있게 된다.The reaction chamber 180 is located radially outside the connection channel 175 and corresponds to the input outlet formed in the input channel 174. The reaction chamber 180 receives the distributed mixture through the input channel 174, and PCR or RT-PCR is performed on the distributed mixture depending on the analyte. Different primers are stored in the reaction chamber 180 to detect the analyte contained in the distributed mixture. In addition, a material having a reference fluorescence intensity may be stored in one or more reaction chambers among the plurality of reaction chambers 180, and the information on the reference fluorescence intensity is pre-stored in the analysis device 300 to be described later, and is later stored in the calculation processing unit ( 360), by determining the reaction chamber showing the reference fluorescence intensity as the reference reaction chamber, the location of the other reaction chamber can be specified.

왁스 챔버(190)는 분배부보다 반경 방향 내측에 위치하고, 왁스 도입 채널(191)에 의해 투입 채널(175)과 연결된다. 왁스 챔버(190)에는 고체 상태의 왁스가 저장되며, 혼합물이 반응 챔버(180)로 분배되고 난 후 혼합물의 증발을 막기 위해 투입된다. 혼합물이 반응 챔버(180)에 유입되고 난 이후에 외부로부터 기 설정된 온도 이상의 열이 가해지면 융해된 왁스(오일)이 투입 채널(174)과 연결 채널(175)에 투입되어 반응 챔버(180)에 투입된 혼합물의 증발을 막을 수 있다.The wax chamber 190 is located radially inside the distribution unit and is connected to the input channel 175 through the wax introduction channel 191. Solid wax is stored in the wax chamber 190, and after the mixture is distributed to the reaction chamber 180, it is added to prevent evaporation of the mixture. After the mixture is introduced into the reaction chamber 180, when heat exceeding a preset temperature is applied from the outside, the melted wax (oil) is introduced into the input channel 174 and the connection channel 175 to the reaction chamber 180. Evaporation of the added mixture can be prevented.

한편, 왁스 챔버(190)에는 고체 상태의 왁스가 저장되기 때문에, 왁스 챔버(190)가 가열되지 않는 이상, 시료 분석용 칩(100)이 회전하거나 회전 후 정지하더라도 투입 채널(175)로 투입되지 않으며, 따라서 종래의 시료 분석용 칩에서 액체 상태의 오일이 저장됨으로써 시료 분석용 칩 회전 시 오일이 유출됨으로써 혼합물과 섞이는 문제점이 예방된다.Meanwhile, since solid wax is stored in the wax chamber 190, unless the wax chamber 190 is heated, it is not input into the input channel 175 even if the sample analysis chip 100 rotates or stops after rotation. Therefore, by storing oil in a liquid state in the conventional sample analysis chip, the problem of oil flowing out and mixing with the mixture when the sample analysis chip is rotated is prevented.

진동 방지부(400)는 전술한 바와 같이, 시료 분석용 칩(100)의 제2 통공(h)에 결합하도록 구성된다. 이를 위해, 진동 방지부(400)의 하부에는 제2 통공(h)에 결합하는 결합 돌기(401)가 돌출 형성된다.As described above, the vibration prevention unit 400 is configured to be coupled to the second hole h of the sample analysis chip 100. For this purpose, a coupling protrusion 401 that engages the second through hole (h) is formed to protrude from the lower part of the vibration prevention unit 400.

진동 방지부(400)는 카트리지(200)가 시료 분석용 칩(100)에 결합하고 난 후에 시료 분석용 칩(100)에 결합하게 된다. 진동 방지부(400)는 시료 분석용 칩(100)에 결합되어 있는 카트리지(200)를 모두 커버할 수 있을 정도의 면적을 가지며, 이를 통해 시료 분석용 칩(100) 회전 시 카트리지(200)에 진동이 발생하여 내부의 용액이 외부로 유출되는 문제가 방지된다.The vibration prevention unit 400 is coupled to the sample analysis chip 100 after the cartridge 200 is coupled to the sample analysis chip 100. The vibration prevention unit 400 has an area large enough to cover the entire cartridge 200 coupled to the sample analysis chip 100, and through this, when the sample analysis chip 100 rotates, the cartridge 200 The problem of internal solution leaking to the outside due to vibration is prevented.

시료 분석 방법Sample analysis method

도 12a 내지 12l을 참조하여, 본 발명에 따른 시료 분석 방법을 구체적으로 설명한다.With reference to FIGS. 12A to 12L, the sample analysis method according to the present invention will be described in detail.

먼저, 시료의 분석을 위해, 카트리지(200)의 각각의 주입구를 시료 분석용 칩(100)의 시료 저장부(110), 세척액 저장부(130), 칵테일 저장부(150) 및 용리액 저장부(160)에 결합시킨다(도 12b). 이에 따라, 카트리지(200)의 각각의 용액 저장부에 저장된 용액이 시료 분석용 칩(100)의 저장부로 주입되며, 시료는 시료 저장부(110)로 투입된다.First, for sample analysis, each injection port of the cartridge 200 is connected to the sample storage unit 110, the cleaning liquid storage unit 130, the cocktail storage unit 150, and the eluent storage unit of the sample analysis chip 100 ( 160) (FIG. 12b). Accordingly, the solution stored in each solution storage unit of the cartridge 200 is injected into the storage unit of the sample analysis chip 100, and the sample is injected into the sample storage unit 110.

다음, 시료 분석용 칩(100)이, 제1 방향으로 제1 회전 속도(W1)(예를 들어, 5000rpm)로 기설정된 시간(예를 들어, 90초) 동안 회전한다. 회전에 따라, 시료 저장부(110)에 주입된 시료는 포획 통로(120)를 지나게 되며, 시료에 포함된 분석 대상 물질은 멤브레인(f)에 의해 포획되고, 포획되지 않은 나머지 물질이 연결 챔버(170)를 통과하여 폐기액 챔버(171)로 투입된다.Next, the sample analysis chip 100 rotates in the first direction at a first rotation speed W 1 (eg, 5000 rpm) for a preset time (eg, 90 seconds). As it rotates, the sample injected into the sample storage unit 110 passes through the capture passage 120, the analyte contained in the sample is captured by the membrane (f), and the remaining materials not captured are connected to the connection chamber ( 170) and is introduced into the waste liquid chamber 171.

시료 분석용 칩(100)이 계속 회전함에 따라, 제1 지연 챔버(142)로 흘러들어와 저장된 세척액은 포획 통로(220)를 지나면서 멤브레인(f)에 의해 포획되었지만, 분석 대상 물질이 아닌 물질을 세척하게 되고, 세척된 물질과 세척액이 연결 챔버(170)를 통과하여 폐기액 챔버(171)로 투입된다(도 12c).As the sample analysis chip 100 continues to rotate, the washing liquid flowing into the first delay chamber 142 and stored therein passes through the capture passage 220 and is captured by the membrane f, but is not an analyte material. After cleaning, the washed material and cleaning liquid pass through the connection chamber 170 and are introduced into the waste liquid chamber 171 (FIG. 12c).

다음, 시료 분석용 칩(100)이 기설정된 시간(예를 들어, 10초) 동안 정지하고, 시료 분석용 칩(100)이 정지하는 경우 회전에 따른 원심력이 없어지므로 모세관 힘에 의해 칵테일 저장부(150)에 저장된 칵테일과 용리액 저장부(160)에 저장된 용리액이 각각 칵테일 도입 채널(153)과 용리액 도입 채널(163)을 지나간다(도 12d).Next, the sample analysis chip 100 is stopped for a preset time (e.g., 10 seconds), and when the sample analysis chip 100 is stopped, the centrifugal force due to rotation disappears and the cocktail storage unit is moved by capillary force. The cocktail stored in 150 and the eluent stored in the eluent storage unit 160 pass through the cocktail introduction channel 153 and the eluent introduction channel 163, respectively (FIG. 12d).

다음, 시료 분석용 칩(100)이 제1 통공(H)을 중심으로 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 제1 회전 속도(W1)로 기설정된 시간(예를 들어, 30초) 동안 회전한다. 회전에 따라, 칵테일 도입 채널(153)을 지나온 칵테일이 연결 챔버(170)로 주입되고, 용리액 도입 채널(163)을 지나온 용리액이 포획 통로(120)를 통과하면서 멤브레인(f)에 포획되어 있는 분석 대상 물질을 멤브레인(f)으로부터 분리하게 되고, 분석 대상 물질을 포함하는 용리액이 연결 챔버(170)를 통과하여 수집 챔버(172)로 투입된다(도 12e).Next, the sample analysis chip 100 is rotated around the first hole H in a second direction opposite to the first direction at a first rotation speed W 1 for a preset time (for example, 30 seconds). It rotates. As the rotation progresses, the cocktail that has passed through the cocktail introduction channel 153 is injected into the connection chamber 170, and the eluent that has passed through the eluent introduction channel 163 passes through the capture passage 120 and is captured in the membrane (f). The target material is separated from the membrane (f), and the eluent containing the analyte material passes through the connection chamber 170 and is introduced into the collection chamber 172 (FIG. 12e).

다음, 시료 분석용 칩(100)이 제1 방향과 제2 방향을 번갈아가면서 제2 회전 속도(W2)(예를 들어, 2000rpm)의 속도로 기설정된 시간(예를 들어, 10초)동안 반복 회전한다. 회전에 따라, 수집 챔버(172)에 주입된 분석 대상 물질이 포함된 용리액과 칵테일이 서로 혼합되어, 혼합물이 생성된다(도 12f).Next, the sample analysis chip 100 alternates between the first direction and the second direction at a second rotation speed W 2 (e.g., 2000 rpm) for a preset time (e.g., 10 seconds). Rotate repeatedly. As the rotation rotates, the eluent containing the analyte injected into the collection chamber 172 and the cocktail are mixed together to create a mixture (FIG. 12f).

다음, 시료 분석용 칩(100)이 기설정된 시간(예를 들어, 35초) 동안 정지하고, 시료 분석용 칩(100)이 정지하면 회전에 따른 원심력이 없어지므로 모세관 힘에 의해 수집 챔버(172)에서 생성된 혼합물이 혼합물 도입 채널(173)을 지나간다(도 12g).Next, the sample analysis chip 100 is stopped for a preset time (for example, 35 seconds), and when the sample analysis chip 100 is stopped, the centrifugal force due to rotation disappears and the collection chamber 172 is formed by capillary force. ) passes through the mixture introduction channel 173 (FIG. 12g).

다음, 시료 분석용 칩(100)이 제2 방향으로 제3 회전 속도(W3)(예를 들어, 1000rpm)의 속도로 기설정된 시간(예를 들어, 35초) 동안 회전한다. 회전에 따라, 혼합물은 원주 방향을 따라 소정 길이만큼 이동하며, 분주 구조를 갖는 투입 채널(174)의 외측에 형성된 투입 출구로 각각 주입된다. 즉, 혼합물은 수집 챔버(172)와 투입 채널(174)이 연결된 지점부터 원주 방향을 따라 순차적으로 투입 채널(174)의 투입 출구로 주입된다. 또한, 투입 채널(174)의 투입 출구로 주입되지 못한 잉여 혼합물은 잉여 혼합물 저장 챔버(176)로 주입된다(도 12h).Next, the sample analysis chip 100 rotates in the second direction at a third rotation speed W 3 (eg, 1000 rpm) for a preset time (eg, 35 seconds). As the mixture rotates, the mixture moves a predetermined length along the circumferential direction and is injected into the injection outlet formed on the outside of the injection channel 174 having a dispensing structure. That is, the mixture is sequentially injected into the input outlet of the input channel 174 along the circumferential direction from the point where the collection chamber 172 and the input channel 174 are connected. Additionally, the surplus mixture that is not injected through the input outlet of the input channel 174 is injected into the surplus mixture storage chamber 176 (FIG. 12h).

다음, 시료 분석용 칩(100)이 제2 방향으로 제1 회전 속도(W1)(예를 들어, 5000rpm)의 속도로 기설정된 시간(예를 들어, 10초) 동안 회전한다. 회전에 따라, 투입 채널(174)의 각각의 투입 출구로 주입되었던 혼합물은 연결 채널(175)을 지나 각각의 반응 챔버(180)로 주입된다(도 12i).Next, the sample analysis chip 100 rotates in the second direction at a first rotation speed W 1 (eg, 5000 rpm) for a preset time (eg, 10 seconds). According to rotation, the mixture injected into each input outlet of the input channel 174 is injected into each reaction chamber 180 through the connection channel 175 (FIG. 12i).

다음, 시료 분석용 칩(100)이 기설정된 시간(예를 들어, 180초) 동안 정지하고, 왁스 저장부(190)가 가열되어 왁스 저장부(190)에 저장된 왁스가 융해된다(도 12j).Next, the sample analysis chip 100 is stopped for a preset time (e.g., 180 seconds), and the wax storage unit 190 is heated to melt the wax stored in the wax storage unit 190 (FIG. 12J) .

다음, 시료 분석용 칩(100)이 제2 방향으로 제2 회전 속도(예를 들어, 2000rpm)로 기설정된 시간(예를 들어, 30초) 동안 회전한다. 회전에 따라, 융해된 왁스가 왁스 도입 채널(191)을 통해 투입 채널(174)에 투입된다. 융해된 왁스가 투입 채널(174)에 투입됨에 따라, 반응 챔버(180)에 도입된 혼합물의 증발이 이루어지지 않는다(도 12k).Next, the sample analysis chip 100 rotates in the second direction at a second rotation speed (eg, 2000 rpm) for a preset time (eg, 30 seconds). As the rotation rotates, the melted wax is introduced into the inlet channel 174 through the wax inlet channel 191. As the melted wax is introduced into the input channel 174, the mixture introduced into the reaction chamber 180 does not evaporate (FIG. 12k).

다음, 반응 챔버(180)의 온도가 기설정된 반응 사이클의 온도에 따르도록 상기 반응 챔버(180)가 가열되거나 냉각된다. 예를 들어, PCR 사이클에 적합한 온도에 따르도록 반응 챔버(180)가 가열되거나 냉각될 수 있으며, 이를 통해 반응 챔버(180)에 도입된 분석 대상 물질의 증폭이 이루어질 수 있다(도 12l).Next, the reaction chamber 180 is heated or cooled so that the temperature of the reaction chamber 180 follows the temperature of the preset reaction cycle. For example, the reaction chamber 180 may be heated or cooled to a temperature suitable for the PCR cycle, and through this, the analyte introduced into the reaction chamber 180 may be amplified (FIG. 12L).

시료 분석용 칩의 분석 장치Analysis device on chip for sample analysis

도 5 내지 11을 참조하여, 본 발명에 따른 시료 분석용 칩(100)의 분석 장치(300)를 보다 상세히 설명한다.5 to 11, the analysis device 300 of the sample analysis chip 100 according to the present invention will be described in more detail.

도 5 및 6을 참조하면, 본 발명에 따른 분석 장치(300)는, 하우징(310), 칩 설치부(320), 가열부(330), 구동부(340), 센서부(350), 연산 처리부(360) 및 출력부(370)를 포함한다.Referring to Figures 5 and 6, the analysis device 300 according to the present invention includes a housing 310, a chip installation unit 320, a heating unit 330, a driving unit 340, a sensor unit 350, and an arithmetic processing unit. It includes 360 and an output unit 370.

하우징(310)은 분석 장치(310)의 외관을 이루며, 하우징(310)의 내부 공간에 상기한 칩 설치부(320), 가열부(330), 구동부(340), 센서부(350), 연산 처리부(360) 및 출력부(370)가 설치된다.The housing 310 forms the exterior of the analysis device 310, and the chip installation unit 320, heating unit 330, driving unit 340, sensor unit 350, and calculation unit are located in the internal space of the housing 310. A processing unit 360 and an output unit 370 are installed.

칩 설치부(320)는 시료 분석용 칩(100)이 안착되도록 구성된다. 구체적으로, 칩 설치부(320)는 하우징(310)에 수납될 수 있으며, 시료 분석용 칩(100)의 설치를 위해 외부로 노출되는 것도 가능하다. 즉, 칩 설치부(320)는 하우징(310)에 대해 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동이 가능하며(지면에 대해 수평 또는 수직하게 이동이 가능함), 하우징(310)의 내부에는 칩 설치부(320)를 이동시키는 칩 설치부 구동부(미도시)가 설치된다. 칩 설치부 구동부(미도시)는 예를 들어, 스텝 모터일 수 있으며, 스텝 모터의 스텝 각 제어를 통해 칩 설치부(320)가 하우징(310)에 수납되거나 외부로 노출되는 위치 사이에서 이동이 가능하다.The chip installation unit 320 is configured to seat the sample analysis chip 100. Specifically, the chip installation unit 320 may be accommodated in the housing 310, and may also be exposed to the outside for installation of the sample analysis chip 100. That is, the chip installation unit 320 can be moved in a direction away from or closer to the housing 310 (movable horizontally or vertically with respect to the ground), and the chip installation unit 320 is located inside the housing 310. ) A chip installation unit driver (not shown) that moves the chip is installed. The chip installation unit driver (not shown) may be, for example, a step motor, and the chip installation unit 320 can be moved between positions stored in the housing 310 or exposed to the outside through step angle control of the step motor. possible.

칩 설치부(320)는 시료 분석용 칩(100)이 안착되는 안착 트레이(321)를 포함한다.The chip installation unit 320 includes a seating tray 321 on which the sample analysis chip 100 is seated.

안착 트레이(321)에는 시료 분석용 칩(100)을 회전시키기 위한 모터(322)가 설치되는데, 안착 트레이(321)의 상면에는 시료 분석용 칩(100)의 제1 통공(H)과 제2 통공(h)에 결합하는 돌기(321a, 321b)가 형성되며, 안착 트레이(321)의 하부에는 안착 트레이(321)를 회전시키는 모터(322)가 설치된다. 따라서 모터(322)가 회전함에 따라 시료 분석용 칩(100)이 안착 트레이(321)와 함께 회전하게 된다.A motor 322 is installed on the seating tray 321 to rotate the sample analysis chip 100. The upper surface of the seating tray 321 has the first hole H and the second hole H of the sample analysis chip 100. Protrusions 321a and 321b coupled to the through hole h are formed, and a motor 322 for rotating the seating tray 321 is installed at the lower portion of the seating tray 321. Therefore, as the motor 322 rotates, the sample analysis chip 100 rotates together with the seating tray 321.

가열부(330)는 시료 분석용 칩(100)의 가열을 수행하도록 구성된다. 구체적으로, 가열부(330)는 제1 히터(331), 제2 히터(332), 펠티어 소자(333), 히트 싱크(334), 팬(335), 바디(336), 제1 설치 기둥(337) 및 제2 설치 기둥(338)을 포함한다.The heating unit 330 is configured to heat the sample analysis chip 100. Specifically, the heating unit 330 includes a first heater 331, a second heater 332, a Peltier element 333, a heat sink 334, a fan 335, a body 336, and a first installation pillar ( 337) and a second installation pillar 338.

제1 히터(331)는 시료 분석용 칩(100)의 반응 챔버(180)를 가열하는 역할을 수행한다. 반응 챔버(180)에는 분석 대상 물질이 포함된 용리액과 칵테일의 혼합물이 저장되어 있는데, 일반적으로 시료 저장부(110)에 투입된 시료의 양은 극소량이므로, 시료에 포함된 분석 대상 물질의 양도 극소량이다. 따라서, 반응 챔버(180)에 분석 대상 물질의 존재 여부를 검출하기 위해서는, 이를 증폭하는 것이 필요하다. 반응 챔버(180)에는 분석 대상 물질의 증폭을 위한 서로 다른 프라이머들이 이미 투입되어 있으며, 상기 프라이머와 분석 대상 물질을 이용하여 이른바 유전자 증폭 과정을 수행하는 것이 필요하다.The first heater 331 serves to heat the reaction chamber 180 of the sample analysis chip 100. A mixture of an eluent and a cocktail containing a substance to be analyzed is stored in the reaction chamber 180. Generally, the amount of sample introduced into the sample storage unit 110 is very small, so the amount of the substance to be analyzed contained in the sample is also very small. Accordingly, in order to detect the presence or absence of a substance to be analyzed in the reaction chamber 180, it is necessary to amplify it. Different primers for amplification of the analyte target are already introduced into the reaction chamber 180, and it is necessary to perform a so-called gene amplification process using the primers and the analyte target.

상기 유전자 증폭 과정은 일 예로, 중합효소연쇄반응(PCR)일 수 있으며, 일반적으로 약 95°C 의 온도로 가열하여 이중 나선 구조로 이루어진 DNA를 단일 가닥으로 분리시키는 변성(denaturation) 단계, 이후 약 56°C의 온도로 가열하여 프라이머와 단일 가닥의 DNA를 결합시키는 결합(annealing) 단계 및 이후 약 72°C의 온도로 가열하여 중합효소가 프라이머로부터 가닥을 확장시키는 확장(extension) 단계로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 유전자 증폭 과정은 역전사-중합효소연쇄반응(RT-PCR) 또는 등온 증폭 반응일 수 있으며, 분석하고자 하는 유전자를 증폭하는 반응이면 특별히 이에 제한되지 않고 모두 포함된다.The gene amplification process may be, for example, polymerase chain reaction (PCR), and generally involves a denaturation step in which DNA consisting of a double helix structure is separated into single strands by heating to a temperature of about 95°C, followed by about It can be comprised of an annealing step in which the primer and a single strand of DNA are combined by heating to a temperature of 56°C, and an extension step in which the polymerase extends the strand from the primer by heating to a temperature of about 72°C. there is. In addition, the gene amplification process may be reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) or isothermal amplification reaction, and is not particularly limited and includes any reaction that amplifies the gene to be analyzed.

즉, 제1 히터(331)는 중합효소연쇄반응을 위해 요구되는 온도로 순차적으로 가열되면서 반응 챔버(180) 내의 분석 대상 물질을 증폭시키는 역할을 수행한다.That is, the first heater 331 serves to amplify the analyte material in the reaction chamber 180 while sequentially heating to the temperature required for the polymerase chain reaction.

본 발명에 따른 제1 히터(331)는, 제1 히터(331) 자체가 직접 가열되는 방식이 적용될 수도 있으나, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 히터(331)와 연결 설치되는 펠티어 소자(333)의 가열/냉각에 의해 펠티어 소자(333)로부터 열이 전도되어 제1 히터(331)가 가열/냉각되는 간접 가열 방식이 적용되는 것도 가능하다. 펠티어 소자(333)는 펠티어 효과를 이용한 소자로서, 펠티어 소자(333)에 흐르는 전류의 세기와 방향에 따라 반도체에 접하는 면이 가열되거나 냉각될 수 있는 소자이다. 펠티어 소자는 이미 널리 알려진 소자이므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다. 펠티어 소자(333)에 흐르는 전류의 세기와 방향에 따라, 제1 히터(331)와 접촉하는 펠티어 소자(333)의 면이 가열되거나 냉각될 수 있으며, 이를 통해 제1 히터(331)를 가열/냉각시키는 것이 가능하다. 즉, 펠티어 소자(333)와 연결되어 있는 제1 전선(333a)과 제2 전선(333b)에 흐르는 전류의 세기와 방향을 달리하면서 제1 히터(331)의 온도를 제어할 수 있다.The first heater 331 according to the present invention may apply a method in which the first heater 331 itself is directly heated, but as shown in FIG. 7, a Peltier element ( It is also possible to apply an indirect heating method in which heat is conducted from the Peltier element 333 and the first heater 331 is heated/cooled by heating/cooling of 333). The Peltier device 333 is a device that uses the Peltier effect, and is a device in which a surface in contact with a semiconductor can be heated or cooled depending on the intensity and direction of the current flowing through the Peltier device 333. Since the Peltier device is already widely known, a detailed description will be omitted. Depending on the strength and direction of the current flowing through the Peltier element 333, the surface of the Peltier element 333 in contact with the first heater 331 may be heated or cooled, thereby heating/cooling the first heater 331. Cooling is possible. That is, the temperature of the first heater 331 can be controlled by varying the intensity and direction of the current flowing through the first wire 333a and the second wire 333b connected to the Peltier element 333.

제1 히터(331)는 시료 분석용 칩(100)에서 원주 방향을 따라 연장되는 복수의 반응 챔버(180) 모두를 가열하는 것이 가능하도록, 곡선 형태를 가질 수 있다. 즉, 제1 히터(331) 역시 시료 분석용 칩(100)의 원주 방향을 따라 연장되는 형태를 가질 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 호(arc) 형상을 포함하여 반응 챔버(180)만을 선택적으로 가열/냉각할 수 있다.The first heater 331 may have a curved shape so as to heat all of the plurality of reaction chambers 180 extending along the circumferential direction of the sample analysis chip 100. That is, the first heater 331 may also have a shape that extends along the circumferential direction of the sample analysis chip 100 and, as shown in FIG. 7, has an arc shape and only uses the reaction chamber 180. Can be heated/cooled selectively.

제2 히터(332)는 시료 분석용 칩(100)의 왁스 챔버(190)를 가열하는 역할을 수행한다. 왁스 챔버(190)에 저장되어 있는 왁스는 고체 상태이므로, 이를 액체 상태로 융해시키는 과정이 필요하다. 제2 히터(332)가 가열됨으로써, 왁스 챔버(190)의 왁스가 융해되어 투입 채널(174)로 투입되며, 시료 분석용 칩(100)의 회전에 따라 투입 채널(174)의 투입 출구에 분주된다. 왁스가 융해되면 액체 상태의 오일로 변화되어, 반응 챔버(180)에 투입된 혼합물의 증발을 방지하게 된다.The second heater 332 serves to heat the wax chamber 190 of the sample analysis chip 100. Since the wax stored in the wax chamber 190 is in a solid state, a process of melting it into a liquid state is required. As the second heater 332 is heated, the wax in the wax chamber 190 is melted and injected into the input channel 174, and is dispensed into the input outlet of the input channel 174 as the sample analysis chip 100 rotates. do. When the wax melts, it changes into liquid oil, preventing evaporation of the mixture introduced into the reaction chamber 180.

제1 히터(331)와 제2 히터(332)는 가열부(300) 내에서 서로 이격되어 설치된다. 이는, 제1 히터(331)와 제2 히터(332) 각각의 가열에 의해 가열이 수행되어야 하는 구성 이외의 다른 구성이 가열되는 것을 방지하기 위함이다. 제1 히터(331)는 반응 챔버(180)를 가열시키기 위한 구성이고, 제2 히터(332)는 왁스 챔버(190)를 가열시키기 위한 구성인데, 어느 히터가 가열됨으로써 다른 히터에 영향을 준다면, 부정확한 검출 결과를 초래하게 되므로 제1 히터(331)와 제2 히터(332)는 서로 이격되어 설치된다. 즉, 제1 히터(331)는 시료 분석용 칩(100)에 구비된 반응 챔버(180) 모두를 커버하도록 형성될 수 있으며, 제2 히터(332)는 시료 분석용 칩(100)에 구비된 왁스 챔버(190)를 커버하도록 형성되되, 그 이격 거리는 적어도 연결 채널(175)의 길이보다 긴 것이 바람직하다. 제2 히터(332)는 도 7에 도시된 바와 같이, 사각 플레이트 형태를 가질 수 있으며, 제2 히터(332)는 제1 히터(331)와 다르게 정밀한 온도 제어는 요구되지 않으므로, 펠티어 소자(333)와는 연결되지 않고, 별도의 가열 소자(332a)의 가열에 의해 제2 히터(332) 자체가 가열되어 왁스 챔버(190)를 가열할 수 있다.The first heater 331 and the second heater 332 are installed to be spaced apart from each other within the heating unit 300. This is to prevent components other than those to be heated from being heated by heating each of the first heater 331 and the second heater 332. The first heater 331 is configured to heat the reaction chamber 180, and the second heater 332 is configured to heat the wax chamber 190. If one heater is heated and affects the other heaters, Since this leads to inaccurate detection results, the first heater 331 and the second heater 332 are installed spaced apart from each other. That is, the first heater 331 can be formed to cover all of the reaction chambers 180 provided in the sample analysis chip 100, and the second heater 332 is provided in the sample analysis chip 100. It is formed to cover the wax chamber 190, and the separation distance is preferably at least longer than the length of the connection channel 175. As shown in FIG. 7, the second heater 332 may have a square plate shape. Unlike the first heater 331, the second heater 332 does not require precise temperature control, so the Peltier element 333 ), and the second heater 332 itself is heated by heating of a separate heating element 332a, thereby heating the wax chamber 190.

제1 히터(331)와 제2 히터(332) 모두에는 온도 센서(t)가 설치될 수 있으며, 온도 센서(t)에서 출력되는 정보를 이용하여 각 히터의 가열 온도를 실시간으로 모니터링하는 것이 가능하다.A temperature sensor (t) may be installed in both the first heater 331 and the second heater 332, and it is possible to monitor the heating temperature of each heater in real time using the information output from the temperature sensor (t). do.

가열부(330)는 제1 히터(331), 제2 히터(332) 및 펠티어 소자(333)의 열을 방출시키기 위해 히트 싱크(334)와, 팬(335)을 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 히트 싱크(334)는 제1 히터(331), 제2 히터(332) 및 펠티어 소자(333)의 하부에 설치될 수 있으며, 팬(335)은 히트 싱크(334)의 일측면에 위치되도록 설치되어 히트 싱크(334)의 열을 신속하게 외부로 배출하는 것이 가능하다.The heating unit 330 includes a heat sink 334 and a fan 335 to dissipate heat from the first heater 331, the second heater 332, and the Peltier element 333. As shown in FIG. 7, the heat sink 334 may be installed below the first heater 331, the second heater 332, and the Peltier element 333, and the fan 335 may be installed below the heat sink 334. ) is installed to be located on one side of the heat sink 334, making it possible to quickly discharge the heat of the heat sink 334 to the outside.

바디(336)는 전술한 제1 히터(331), 제2 히터(332) 및 펠티어 소자(333)가 설치되는 구성으로, 가열부(330)의 외관을 이룬다. 바디(336)는 제1 히터(331), 제2 히터(332) 및 펠티어 소자(333)가 설치되는 상부 바디(336a)와, 상기 상부 바디(336a)와 마주하게 배치되고, 후술하는 구동부(340)와 연결되어 있는 하부 바디(336b)를 포함한다.The body 336 is configured to have the above-described first heater 331, second heater 332, and Peltier element 333 installed, and forms the exterior of the heating unit 330. The body 336 is disposed to face the upper body 336a where the first heater 331, the second heater 332, and the Peltier element 333 are installed, and the driving unit (described later) It includes a lower body 336b connected to 340).

상부 바디(336a)와 하부 바디(336b)는 제1 설치 기둥(337)과 제2 설치 기둥(338)에 의해 서로 연결될 수 있는데, 각각의 설치 기둥(337, 338)의 외측에는 스프링(337a, 338a)이 설치된다. 구동부(340)가 동작하면 가열부(330)는 시료 분석용 칩(100)에 가까워지면서, 제1 히터(331) 또는 제2 히터(332)가 시료 분석용 칩(100)과 접촉하게 되는데, 이 상태에서 구동부(340)가 가열부(330)를 시료 분석용 칩(100) 방향으로 힘을 더 인가하게 되면 스프링(337a, 338a)이 수축하면서(즉, 상부 바디와 하부 바디가 더 가까워짐) 제1 히터(331)와 제2 히터(332)가 시료 분석용 칩(100)에 완전히 밀착될 수 있다. 따라서, 각각의 히터에서 발생하는 열을 온전히 시료 분석용 칩(100)에 인가할 수 있게 된다.The upper body 336a and the lower body 336b may be connected to each other by a first installation pillar 337 and a second installation pillar 338, and on the outside of each installation pillar 337 and 338, a spring 337a, 338a) is installed. When the driving unit 340 operates, the heating unit 330 approaches the sample analysis chip 100, and the first heater 331 or the second heater 332 comes into contact with the sample analysis chip 100. In this state, when the driving unit 340 applies more force to the heating unit 330 in the direction of the sample analysis chip 100, the springs 337a and 338a contract (that is, the upper body and the lower body become closer). The first heater 331 and the second heater 332 may be completely adhered to the sample analysis chip 100. Accordingly, the heat generated from each heater can be completely applied to the sample analysis chip 100.

구동부(340)는 가열부(330)와 연결되어, 가열부(330)를 이동시키게 된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 시료 분석용 칩(100)에는 2개의 단위 공정부(100a)를 포함하고, 도 6에 도시된 바와 같이 하나의 분석 장치(300)에는 4개의 가열부(330)를 포함할 수 있다.The driving unit 340 is connected to the heating unit 330 and moves the heating unit 330. As shown in FIG. 1, one sample analysis chip 100 includes two unit process units 100a, and as shown in FIG. 6, one analysis device 300 includes four heating units ( 330) may be included.

하나의 단위 공정부(100a) 당 2개의 가열부(330)가 서로 상하 정렬될 수 있다. 즉, 단위 공정부(100a)를 중심하고, 각각의 가열부(330)가 서로 마주보는 형태이다.Two heating units 330 per unit process unit 100a may be aligned vertically with each other. That is, with the unit process unit 100a as the center, each heating unit 330 faces each other.

시료 저장부(110)에 시료를 투입한 후, 상기한 시료 분석 방법에 따라 혼합물이 반응 챔버(180)에 투입되기까지는, 가열부(330)에 의한 가열이 요구되지 않는다. 반응 챔버(180)에 혼합물이 투입되면, 이후 왁스 저장부(190)에 저장된 왁스의 융해 과정, 그리고 반응 챔버(180)의 유전자 증폭 과정이 필요한데, 이 때 구동부(340)는 가열부(330)가 시료 분석용 칩(100)에 접촉하도록 가열부(330)를 이동시키게 된다.After the sample is introduced into the sample storage unit 110, heating by the heating unit 330 is not required until the mixture is introduced into the reaction chamber 180 according to the sample analysis method described above. When the mixture is introduced into the reaction chamber 180, a melting process of the wax stored in the wax storage unit 190 and a gene amplification process in the reaction chamber 180 are required. At this time, the driving unit 340 is connected to the heating unit 330. The heating unit 330 is moved to contact the sample analysis chip 100.

즉, 구동부(340)는 가열부(330)가 시료 분석용 칩(100)에 가까워지는 하측 또는 상측 방향, 그리고 가열부(330)가 시료 분석용 칩(100)에 멀어지는 하측 또는 상측 방향으로 이동하도록 가열부(330)를 이동시키게 된다. 본 발명에 따른 분석 장치(300)에서 구동부(340)는 2개 구비되어, 1개의 구동부(340)는 상측에 위치한 가열부(330)를 이동시키게 되고, 다른 1개의 구동부(340)는 하측에 위치한 가열부(330)를 이동시키는데 사용될 수 있다.That is, the driving unit 340 moves in a downward or upward direction where the heating unit 330 approaches the sample analysis chip 100, and in a downward or upward direction where the heating unit 330 moves away from the sample analysis chip 100. The heating unit 330 is moved to do so. In the analysis device 300 according to the present invention, two driving units 340 are provided, one driving unit 340 moves the heating unit 330 located on the upper side, and the other driving unit 340 moves the heating unit 330 located on the lower side. It can be used to move the located heating unit 330.

센서부(350)는 시료 분석용 칩(100)의 상측 또는 하측에 설치될 수 있으며, 반응 챔버(180)에서 발생하는 형광을 검출하도록 구성된다. 반응 챔버(180)에 구비된 분석 대상 물질은 증폭 과정을 거침에 따라, 형광 강도가 강해지게 되는데 각 반응 챔버(180)에 특정 파장의 빛을 쪼여주게 되면, 반응 챔버(180)의 형광 물질이 상기 특정 파장의 빛을 흡수하여 여기 상태가 되고, 기저 상태로 되돌아오면서 다른 파장의 빛을 방출하게 된다. 즉, 센서부(350)는 반응 챔버(180)에 특정 파장의 빛을 조사하는 조사부 및 반응 챔버(180)에서 발생하는 특정 파장의 빛을 검출하는 검출기를 포함하며, 검출기에 의해 검출된 특정 파장의 빛의 유무, 강도에 기반하여 시료의 분석 대상 물질 포함 여부, 그리고 시료의 질병 감염 여부를 판단할 수 있게 된다.The sensor unit 350 may be installed on the upper or lower side of the sample analysis chip 100 and is configured to detect fluorescence generated in the reaction chamber 180. As the analyte provided in the reaction chamber 180 undergoes an amplification process, its fluorescence intensity becomes stronger. When light of a specific wavelength is irradiated to each reaction chamber 180, the fluorescent substance in the reaction chamber 180 It absorbs light of a specific wavelength and enters an excited state, returning to the ground state and emitting light of a different wavelength. That is, the sensor unit 350 includes an irradiator that irradiates light of a specific wavelength to the reaction chamber 180 and a detector that detects light of a specific wavelength generated in the reaction chamber 180, and the specific wavelength detected by the detector. Based on the presence and intensity of light, it is possible to determine whether the sample contains the substance to be analyzed and whether the sample is infected with a disease.

센서부(350)의 측정 방식으로, 센서부(350)가 각 반응 챔버(180)마다 상하 정렬되면서, 정렬될때마다 반응 챔버(180)에 특정 파장의 빛을 조사하고 검출하는 방식의 Point by point 방법, 그리고 시료 분석용 칩(100)이 회전하는 과정에서 센서부(350)가 연속적으로 특정 파장의 빛을 조사하고 검출하는 방식의 Moving scanning 방법이 이용될 수 있다.As a measurement method of the sensor unit 350, the sensor unit 350 is aligned up and down in each reaction chamber 180, and each time it is aligned, light of a specific wavelength is irradiated and detected in the reaction chamber 180. A moving scanning method may be used in which the sensor unit 350 continuously irradiates and detects light of a specific wavelength while the sample analysis chip 100 rotates.

또한, 일 예로 반응 챔버(180) 중 수집 챔버(172)와 가장 가까운 반응 챔버(180)에 강한 형광을 발생시키는 물질이 수용되도록 제조한 후, 센서부(350)를 통해 이를 검출함으로써 해당 반응 챔버(180)를 기준으로 다른 반응 챔버(180)의 위치를 결정하는 것이 가능하다. 다시 말하면, 강한 형광 강도가 검출되는 반응 챔버(180)가 미리 결정되어 있으므로, 해당 반응 챔버(180)를 기준으로 다른 반응 챔버(180)의 위치를 결정하는 것이 가능하다. 후술하는 연산 처리부(360)는 상기한 방법을 통해, 어떠한 반응 챔버(180)에서 형광이 검출되었는지, 또한 어느 강도의 형광이 검출되었는지를 연산하는 것이 가능하다.In addition, as an example, a material that generates strong fluorescence is manufactured to be accommodated in the reaction chamber 180 closest to the collection chamber 172 among the reaction chambers 180, and then detected through the sensor unit 350 to create a corresponding reaction chamber. It is possible to determine the location of the other reaction chamber 180 based on 180. In other words, since the reaction chamber 180 in which strong fluorescence intensity is detected is predetermined, it is possible to determine the location of the other reaction chamber 180 based on the corresponding reaction chamber 180. Through the above-described method, the calculation processing unit 360, which will be described later, can calculate in which reaction chamber 180 fluorescence was detected and at what intensity the fluorescence was detected.

연산 처리부(360)는 센서부(350)의 검출기에 의해 검출된 정보에 기반한 시료의 분석 대상 물질 포함 여부, 그리고 시료의 질병 감염 여부를 판단하도록 구성된다.The calculation processing unit 360 is configured to determine whether the sample contains a substance to be analyzed based on information detected by the detector of the sensor unit 350 and whether the sample is infected with a disease.

예를 들어, 임의의 반응 챔버(180)에서 형광이 검출되는 경우, 해당 반응 챔버(180)에 수용되어 있었던 프라이머(프라이머는 분석 대상 물질의 종류에 따라 특이적으로 결합하여 유전자증폭반응을 수행하는 역할을 함)에 상응하는 분석 대상 물질이 시료에 포함된 것으로 판단할 수 있다. 소정 강도의 형광이 검출되었다는 것은, 반응 챔버(180)에 수용되어 있었던 프라이머와 반응하여 유전자증폭반응이 수행되었다는 것을 의미하기 때문이다.For example, when fluorescence is detected in any reaction chamber 180, the primers accommodated in the reaction chamber 180 (primers bind specifically according to the type of the analyte to perform a gene amplification reaction) It can be determined that the corresponding analyte substance (playing a role) is included in the sample. This is because the detection of fluorescence of a predetermined intensity means that a gene amplification reaction was performed by reacting with the primers accommodated in the reaction chamber 180.

또한, 임의의 반응 챔버(180)에서 소정 강도 이상의 형광이 검출되는 경우, 해당 반응 챔버(180)에 수용되어 있었던 프라이머에 상응하는 분석 대상 물질에 의한 질병이 감염된 것으로 판단할 수 있다. 시료가 분석 대상 물질을 포함하는 것만으로는 질병에 감염된 것으로 볼 수 없는 질병군이 존재하기 때문에, 소정 강도 이상(즉, 시료에 포함된 분석 대상 물질이 많다는 것을 의미)의 형광이 검출되었을 때 해당 분석 대상 물질에 의한 질병의 감염이 있는 것으로 판단할 수 있다.Additionally, if fluorescence of a predetermined intensity or higher is detected in any reaction chamber 180, it may be determined that the disease is infected by the analyte corresponding to the primer contained in the corresponding reaction chamber 180. Since there is a group of diseases in which a sample cannot be considered infected simply because it contains the analyte, the corresponding analysis is performed when fluorescence of a predetermined intensity or higher (i.e., meaning that there is a lot of the analyte contained in the sample) is detected. It can be determined that there is disease infection caused by the target substance.

분석 장치에 의한 시료 분석 방법Sample analysis method by analysis device

먼저, 칩 설치부 구동부(미도시)의 구동에 의해 칩 설치부(320)가 하우징(310) 외부로 돌출되며, 시료 분석용 칩(100)의 제1 통공(H)과 제2 통공(h)이 안착 트레이(321)의 돌기(321a, 321b)에 결합함으로써, 시료 분석용 칩(100)이 안착 트레이(32)에 고정된다.First, the chip installation unit 320 protrudes out of the housing 310 by driving the chip installation unit driver (not shown), and the first through hole (H) and the second through hole (h) of the sample analysis chip 100 ) is coupled to the protrusions 321a and 321b of the seating tray 321, so that the sample analysis chip 100 is fixed to the seating tray 32.

다음, 칩 설치부 구동부(미도시)의 구동에 의해 칩 설치부(320)가 하우징(310) 내부에 수납된다.Next, the chip installation unit 320 is stored inside the housing 310 by driving the chip installation unit driver (not shown).

다음, 전술한 “시료 분석 방법”을 따르도록, 안착부(321)의 모터(322)가 회전하며, 분석 대상 물질을 포함하는 용리액과, 칵테일의 혼합물이 반응 챔버(180)에 투입된다.Next, in accordance with the above-described “sample analysis method,” the motor 322 of the seating unit 321 rotates, and the mixture of the eluent containing the analyte target and the cocktail is introduced into the reaction chamber 180.

다음, 시료 분석용 칩(100)이 회전하여 제2 히터(332)가 왁스 챔버(190)와 상하 정렬된다.Next, the sample analysis chip 100 rotates so that the second heater 332 is vertically aligned with the wax chamber 190.

다음, 구동부(340)에 의해 가열부(330)가 시료 분석용 칩(100)에 가까워지는 방향으로 이동하며, 최종적으로 제2 히터(332)가 왁스 챔버(190)가 형성된 부분에 접촉하게 된다.Next, the heating unit 330 is moved by the driving unit 340 in a direction closer to the sample analysis chip 100, and finally the second heater 332 comes into contact with the portion where the wax chamber 190 is formed. .

다음, 제2 히터(332)가 가열되고, 왁스 챔버(190)에 저장된 고체 상태의 왁스가 융해된다.Next, the second heater 332 is heated, and the solid wax stored in the wax chamber 190 is melted.

다음, 구동부(340)에 의해 가열부(330)가 시료 분석용 칩(100)에 멀어지는 방향으로 이동한다.Next, the heating unit 330 moves in a direction away from the sample analysis chip 100 by the driving unit 340.

다음, 시료 분석용 칩(100)이 회전하여 융해된 왁스(오일)이 투입 채널(174)에 분주된다.Next, the sample analysis chip 100 rotates and the melted wax (oil) is dispensed into the input channel 174.

다음, 구동부(340)에 의해 가열부(330)가 시료 분석용 칩(100)에 가까워지는 방향으로 이동하며, 최종적으로 제1 히터(331)가 반응 챔버(180)가 형성된 부분에 접촉하게 된다.Next, the heating unit 330 is moved by the driving unit 340 in a direction closer to the sample analysis chip 100, and finally the first heater 331 comes into contact with the portion where the reaction chamber 180 is formed. .

다음, 제1 히터(331)가 기설정된 온도 사이클에 따르도록, 예를 들어 PCR 온도 사이클인 95°C -> 56°C -> 72°C의 온도로 가열되면서 반응 챔버(180)의 분석 대상 물질을 증폭시킨다. 여기에서, 제1 히터(331)의 온도 제어는, 제1 히터(331)와 연결된 펠티어 소자(333)에 공급되는 전류의 방향과 세기를 달리하면서 수행될 수 있다.Next, the first heater 331 is heated to a temperature of 95°C -> 56°C -> 72°C, which is the PCR temperature cycle, according to a preset temperature cycle, and the analysis target in the reaction chamber 180 Amplifies matter. Here, temperature control of the first heater 331 may be performed by varying the direction and intensity of the current supplied to the Peltier element 333 connected to the first heater 331.

다음, 구동부(340)에 의해 가열부(330)가 시료 분석용 칩(100)에 멀어지는 방향으로 이동하며, 시료 분석용 칩(100)이 회전하여 반응 챔버(180)와 센서부(350)가 상하 정렬된다.Next, the heating unit 330 moves in a direction away from the sample analysis chip 100 by the driving unit 340, and the sample analysis chip 100 rotates so that the reaction chamber 180 and the sensor unit 350 Sorted top and bottom.

다음, 센서부(350)가 반응 챔버(180)를 향해 특정 파장의 광을 조사하고, 반응 챔버(180)에서 방출되는 특정 파장의 광(형광)을 검출하게 된다. 여기에서, 센서부(350)에 의한 광 검출 방식은 전술한 Point by point 또는 Moving scanning 방식이 이용될 수 있다.Next, the sensor unit 350 radiates light of a specific wavelength toward the reaction chamber 180 and detects light (fluorescence) of a specific wavelength emitted from the reaction chamber 180. Here, the light detection method by the sensor unit 350 may be the point-by-point or moving scanning method described above.

다음, 연산 처리부(360)가 센서부(350)에서 검출된 형광 강도를 이용하여 각 반응 챔버(180)에서의 분석 대상 물질 존재 여부 또는 시료의 질병 감염 여부를 판단하게 된다. 각 반응 챔버(180)에 저장된 서로 상이한 프라이머의 정보는 미리 연산 처리부(360)에 저장되어 있으며, 연산 처리부(360)는 예를 들어 기준 형광 강도를 갖는 반응 챔버(180)를 기준 반응 챔버로 결정하고, 결정된 기준 반응 챔버를 기준으로 다른 반응 챔버들을 결정함으로써 각 반응 챔버에서의 분석 대상 물질 존재 여부 또는 시료의 질병 감염 여부를 판단할 수 있다.Next, the calculation processing unit 360 uses the fluorescence intensity detected by the sensor unit 350 to determine whether a substance to be analyzed is present in each reaction chamber 180 or whether the sample is infected with a disease. Information on different primers stored in each reaction chamber 180 is stored in advance in the calculation processing unit 360, and the calculation processing unit 360 determines, for example, the reaction chamber 180 with the reference fluorescence intensity as the reference reaction chamber. And, by determining other reaction chambers based on the determined reference reaction chamber, it is possible to determine whether a substance to be analyzed is present in each reaction chamber or whether the sample is infected with a disease.

제1 히터(331)에 의한 반응 챔버(180) 가열 과정과, 센서부(350)에 의한 광 검출 과정은 번갈아가며 수행될 수 있는데, 일 예로 제1 히터(331)가 한번의 PCR 온도 사이클에 따르도록 반응 챔버(180)를 가열시킨 후, 센서부(350)에 의한 광 검출 과정이 수행될 수 있으며, 다시 제1 히터(331)에 의한 가열 과정, 이후 센서부(350)에 의한 광 검출 과정이 번갈아가며 수행될 수 있다. 이를 통해, PCR 사이클이 진행됨에 따라 각 반응 챔버(180)의 형광 강도가 어떻게 변화하는지를 측정 가능하다. 이를 통해, 연산 처리부(360)가 시료의 질병 감염 여부를 손쉽게 판단하는 것이 가능하다. 질병마다, 기준 PCR 사이클 횟수에 따라 결정된 기준 감염 형광 강도가 설정되어 있으므로, PCR 사이클 수행시마다 반응 챔버(180)에서 검출되는 형광 강도 정보를 이용하여 시료의 질병 감염 여부를 판단할 수 있게 되는 것이다.The heating process of the reaction chamber 180 by the first heater 331 and the light detection process by the sensor unit 350 may be performed alternately. For example, the first heater 331 may be used in one PCR temperature cycle. After heating the reaction chamber 180 to follow, a light detection process by the sensor unit 350 may be performed, followed by a heating process by the first heater 331, and then light detection by the sensor unit 350. The processes can be performed alternately. Through this, it is possible to measure how the fluorescence intensity of each reaction chamber 180 changes as the PCR cycle progresses. Through this, it is possible for the calculation processing unit 360 to easily determine whether the sample is infected with a disease. For each disease, a standard infection fluorescence intensity determined according to the number of standard PCR cycles is set, so it is possible to determine whether a sample is infected with a disease using the fluorescence intensity information detected in the reaction chamber 180 each time a PCR cycle is performed.

검증 실험 1Verification experiment 1

본 발명에 따른 시료 분석용 칩(100)의 우수성을 입증하기 위해 실험을 실시하였다.An experiment was conducted to prove the superiority of the sample analysis chip 100 according to the present invention.

시료 저장부(110)와, 세척액 저장부(130)에 노란색을 띄는 용액을 주입하고, 칵테일 저장부(150)와 용리액 저장부(160)에는 보라색을 띄는 용액을 주입하여, 도 10에 따른 과정을 통해 시료 분석용 칩(100)을 회전 및 정지를 반복하여 실험을 수행하였다.A yellow-colored solution is injected into the sample storage unit 110 and the cleaning liquid storage unit 130, and a purple-colored solution is injected into the cocktail storage unit 150 and the eluent storage unit 160, the process according to FIG. 10 An experiment was performed by repeatedly rotating and stopping the sample analysis chip 100.

실험 결과, 반응 챔버(180)에 보라색을 띄는 용액만이 투입되었으며, 폐기액 챔버(171)에 노란색을 띄는 용액만이 투입됨을 확인할 수 있었다.As a result of the experiment, it was confirmed that only the purple-colored solution was input into the reaction chamber 180, and only the yellow-colored solution was input into the waste liquid chamber 171.

즉, 본 발명에 따른 시료 분석용 칩(100)은 각각의 용액이 목표하고자 하는 구성(폐기액 챔버 또는 반응 챔버)으로만 투입됨을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 분석하고자 하는 혼합물(용리액 + 분석 대상 물질 + 칵테일)만이 반응 챔버(180)에 도입됨을 확인할 수 있었다(도 13 참조).In other words, the sample analysis chip 100 according to the present invention confirmed that each solution was introduced only into the target configuration (waste liquid chamber or reaction chamber), and through this, the mixture to be analyzed (eluent + analyte target + cocktail) was confirmed to be introduced into the reaction chamber 180 (see FIG. 13).

검증 실험 2Verification experiment 2

종래 사용되었던 시료 분석용 칩과의 분석 대상 물질 포획 효율을 비교하기 위해 실험을 수행하였다.An experiment was performed to compare the capture efficiency of analyte substances with a conventionally used sample analysis chip.

도 23에 도시된 시료 분석용 칩과, 본 발명에 따른 시료 분석용 칩(100)에 동일한 양의 시료를 투입하고, 도 12a 내지 12l에 따른 과정을 통해 반응 챔버(180)에 투입된 혼합물의 PCR을 수행하였다. 그리고 카이젠 키트(Qiagen kit)에도 동일한 양의 시료를 투입하고, 추출 용액에 대한 PCR을 수행하였다.The same amount of sample was input into the sample analysis chip shown in FIG. 23 and the sample analysis chip 100 according to the present invention, and PCR of the mixture introduced into the reaction chamber 180 through the process according to FIGS. 12A to 12L. was carried out. Then, the same amount of sample was added to the Qiagen kit, and PCR was performed on the extraction solution.

또한, 본 발명에 따른 시료 분석용 칩(100)의 포획 통로(120)에 설치되는 글래스 필터를 이루는 실리카 비드의 층을 달리하면서(2중층, 3중층, 5중층) 각각의 포획 효율을 확인하였다.In addition, the capture efficiency of each silica bead was confirmed by varying the layers (double layer, triple layer, and quintuple layer) of the silica beads forming the glass filter installed in the capture passage 120 of the sample analysis chip 100 according to the present invention. .

실험 결과, 도 23에 도시된 종래의 시료 분석용 칩은 약 82.01%의 포획 효율을 보이고, 카이젠 키트의 경우 94.47%의 포획 효율을 보인 반면, 본 발명에 따른 시료 분석용 칩(100)은 90%를 상회하는, 특히 3중층의 실리카 비드로 이루어진 글래스 필터를 적용할 경우 99.94%에 이르는 포획 효율이 달성됨을 확인하였다. 카이젠 키트의 경우 시료 투입, 세척액 투입 등의 과정이 모두 수작업으로 이루어져야 한다는 점을 고려하면, 본 발명에 따른 시료 분석용 칩(100)은 편의성뿐만 아니라, 우수한 분석 대상 물질의 포획 효율이 달성됨을 확인할 수 있었다(도 14 및 15 참조).As a result of the experiment, the conventional sample analysis chip shown in FIG. 23 showed a capture efficiency of about 82.01%, and the Kaizen kit showed a capture efficiency of 94.47%, while the sample analysis chip 100 according to the present invention showed a capture efficiency of about 82.01%. It was confirmed that a capture efficiency exceeding 99.94% was achieved, especially when a glass filter made of triple-layer silica beads was applied. Considering that in the case of the Kaizen kit, all processes such as sample input and washing solution input must be performed manually, it can be confirmed that the sample analysis chip 100 according to the present invention is not only convenient, but also achieves excellent capture efficiency of the analyte material. (see Figures 14 and 15).

검증 실험 3Verification experiment 3

본 발명에 따른 시료 분석용 칩(100)의 분석 장치(300)의 우수성을 검증하기 위해 검증 실험을 실시하였다.A verification experiment was conducted to verify the excellence of the analysis device 300 of the sample analysis chip 100 according to the present invention.

먼저, 시료 분석용 칩(100)의 두께가 반경 방향 전체에 걸쳐 일정한 실시예(Thick disc)와, 반응 챔버(180)가 위치한 부분의 두께가 다른 부분보다 얇은 실시예(Thin disc)를 비교하여, 목표했던 온도 사이클대로 실제 반응 챔버(180)의 온도 제어가 수행될 수 있는지에 대한 검증 실험을 수행하였다.First, by comparing an embodiment (Thick disc) in which the thickness of the sample analysis chip 100 is constant throughout the radial direction and an embodiment (Thin disc) in which the thickness of the portion where the reaction chamber 180 is located is thinner than other portions, , a verification experiment was performed to determine whether the actual temperature control of the reaction chamber 180 could be performed according to the target temperature cycle.

검증 실험은 도 16에 도시된 바와 같이, 반응 챔버(180)에 온도 센서를 삽입하여 반응 챔버(180)에 투입된 혼합물의 온도를 직접 측정하는 방식으로 수행되었다.As shown in FIG. 16, the verification experiment was performed by inserting a temperature sensor into the reaction chamber 180 to directly measure the temperature of the mixture introduced into the reaction chamber 180.

또한, 도 17에 도시된 바와 같이, Thick disc와 Thin disc 각각에 대해 구동부(340)를 서로 달리 제어하여 시료 분석용 칩(100)의 상부와 하부 모두가 제1 히터(331)와 접촉하여 가열되는 실시예(Top & Bottom), 시료 분석용 칩(100)의 하부만이 제1 히터(331)와 접촉하여 가열되는 실시예(Bottom), 시료 분석용 칩(100)의 상부만이 제1 히터(331)와 접촉하여 가열되는 실시예(Top)를 비교하여 반응 챔버(180)의 온도를 측정해보았다.In addition, as shown in FIG. 17, the driving unit 340 is controlled differently for each of the thick disc and the thin disc, so that both the upper and lower parts of the sample analysis chip 100 are in contact with the first heater 331 and heated. Example (Top & Bottom), in which only the bottom of the sample analysis chip 100 is heated in contact with the first heater 331 (Bottom), only the top of the sample analysis chip 100 is heated by the first heater 331. The temperature of the reaction chamber 180 was measured by comparing the example (Top) heated in contact with the heater 331.

실험 결과, 도 18 내지 20에 도시된 바와 같이, 시료 분석용 칩(100)의 상부 또는 하부 어느 한 부분만을 가열하는 것보다는, 상부와 하부 모두를 가열하는 실시예(Top & Bottom)가 목표했던 온도 사이클(PCR 온도 사이클)과 유사한 온도로 반응 챔버(180)가 가열됨을 확인할 수 있었다. 그리고, 큰 차이는 없었지만 Thick disc보다는 Thin disc가 목표했던 온도 사이클과 유사한 온도로 반응 챔버(180)가 가열됨을 확인할 수 있었다.As a result of the experiment, as shown in FIGS. 18 to 20, the goal was to heat both the top and bottom (Top & Bottom) rather than heating only the top or bottom of the sample analysis chip 100. It was confirmed that the reaction chamber 180 was heated to a temperature similar to the temperature cycle (PCR temperature cycle). And, although there was no significant difference, it was confirmed that the reaction chamber 180 was heated to a temperature similar to the target temperature cycle for the thin disc rather than the thick disc.

검증 실험 4Verification experiment 4

본 발명에 따른 시료 분석용 칩(100)을 이용하여, 센서부(350)에서 검출되는 형광 강도를 이용하여 복수의 반응 챔버(180) 각각을 구분할 수 있는지에 대한 검증 실험을 수행하였다.Using the sample analysis chip 100 according to the present invention, a verification experiment was performed to determine whether each of the plurality of reaction chambers 180 could be distinguished using the fluorescence intensity detected by the sensor unit 350.

각각의 반응 챔버(Aref, A1 내지 A11)에 서로 다른 형광 강도를 갖는 물질들을 미리 수용시킨 후, 시료 분석용 칩(100)을 서로 다른 속도로 회전시키면서 센서부(350)에서 특정 파장의 빛을 반응 챔버(180)에 조사하고, 이로부터 발생하는 형광 신호를 측정하였다.After materials with different fluorescence intensities are accommodated in advance in each reaction chamber (Aref, A1 to A11), the sample analysis chip 100 is rotated at different speeds while the sensor unit 350 emits light of a specific wavelength. The reaction chamber 180 was irradiated, and the fluorescence signal generated therefrom was measured.

실험 결과, 시료 분석용 칩(100)의 회전 속도를 불문하고 예상했던 신호의 크기대로, 센서부(350)에서 각 반응 챔버(180)에서 발생하는 형광 신호를 검출할 수 있음을 입증하였으며, 복수의 반응 챔버(180)에서 발생하는 형광 신호를 구분할 수 있음을 입증하였다(도 21 및 22 참조).As a result of the experiment, it was demonstrated that the sensor unit 350 can detect the fluorescence signal generated in each reaction chamber 180 at the expected signal size regardless of the rotation speed of the sample analysis chip 100. It was demonstrated that the fluorescence signals generated in the reaction chamber 180 could be distinguished (see FIGS. 21 and 22).

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다. Above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention, but these are merely illustrative examples, and various modifications and equivalent alternatives can be made by those skilled in the art from the embodiments of the present invention. It will be appreciated that embodiments are possible. Therefore, the scope of protection of the present invention should be determined by the claims.

100: 시료 분석용 칩
110: 시료 저장부
120: 포획 통로
130: 세척액 저장부
140: 지연부
150: 칵테일 저장부
160: 용리액 저장부
170: 연결 챔버
171: 폐기액 챔버
172: 수집 챔버
174: 투입 채널
180: 반응 챔버
190: 왁스 저장부
200: 카트리지
300: 분석 장치
310: 하우징
320: 칩 설치부
330: 가열부
340: 구동부
350: 센서부
360: 연산 처리부
370: 출력부
400: 진동 방지부
100: Chip for sample analysis
110: sample storage unit
120: Capture Passage
130: Washing liquid storage unit
140: delay unit
150: Cocktail storage unit
160: Eluent storage unit
170: connection chamber
171: Waste liquid chamber
172: collection chamber
174: Input channel
180: reaction chamber
190: wax storage unit
200: Cartridge
300: analysis device
310: housing
320: Chip installation part
330: heating unit
340: driving unit
350: sensor unit
360: Operation processing unit
370: output unit
400: Vibration prevention unit

Claims (15)

시료 저장부(110);
상기 시료 저장부(110)보다 반경 방향으로 외측에 위치하고, 상기 시료 저장부(110)에 투입된 시료가 전처리되는 전처리부;
상기 전처리부보다 반경 방향으로 외측에 위치하고, 상기 전처리부에 의해 전처리된 시료가 투입되는 반응 챔버(180); 및
상기 반응 챔버(180)보다 반경 방향으로 내측에 위치하도록 상기 반응 챔버(180)와 연통하며, 내부에 고체 상태의 왁스(wax)가 저장되는 왁스 저장부(190)
를 포함하는 시료 분석용 칩(100)이 설치되어 상기 반응 챔버(180) 내의 물질을 증폭시키고 상기 시료를 분석하는 장치로서,
상기 시료 분석용 칩(100)이 안착되며, 상기 시료 분석용 칩(100)을 회전시키는 모터(322)를 포함하는 칩 설치부(320);
상부 바디(336a)에 설치되어 상기 반응 챔버(180) 및 상기 왁스 저장부(190)에 대해 상하 정렬된 상태에서 상기 반응 챔버(180) 및 상기 왁스 저장부(190)에 가까워지거나 멀어지는 이동이 가능하도록 구성되고, 상기 반응 챔버(180)를 가열하는 제1 히터(331), 상기 제1 히터(331)로부터 이격 설치되고 상기 왁스 저장부(190)를 가열하는 제2 히터(332)를 포함하는 가열부(330); 및
상기 상부 바디(336a)와 설치 기둥에 의해 연결되는 하부 바디(336b)에 연결되어 상기 가열부(330)를 이동시키는 구동부(340);
상기 반응 챔버(180)에 대해 상하 정렬되고, 상기 반응 챔버(180)에서 발생하는 형광을 검출 가능한 센서부(350);를 포함하고,
상기 설치 기둥의 외측에는 스프링이 설치되며, 상기 가열부(330)는 상기 반응 챔버(180)의 상측과 하측에 각각 설치되는,
장치.
Sample storage unit 110;
a preprocessing unit located radially outside the sample storage unit 110 and preprocessing the sample introduced into the sample storage unit 110;
A reaction chamber 180 located radially outside the pretreatment unit and into which the sample pretreated by the pretreatment unit is introduced; and
A wax storage unit 190 that communicates with the reaction chamber 180 to be located radially inside the reaction chamber 180 and stores wax in a solid state therein.
A device for amplifying substances in the reaction chamber 180 and analyzing the sample in which a sample analysis chip 100 including a is installed,
a chip installation unit 320 on which the sample analysis chip 100 is seated and which includes a motor 322 that rotates the sample analysis chip 100;
It is installed on the upper body 336a and can be moved closer to or away from the reaction chamber 180 and the wax storage unit 190 while being aligned vertically with respect to the reaction chamber 180 and the wax storage unit 190. It is configured to heat the reaction chamber 180, and includes a first heater 331 that heats the reaction chamber 180, and a second heater 332 that is installed spaced apart from the first heater 331 and heats the wax storage unit 190. Heating unit 330; and
A driving unit 340 connected to the upper body 336a and the lower body 336b connected by an installation pillar to move the heating unit 330;
It includes a sensor unit 350 that is aligned up and down with respect to the reaction chamber 180 and is capable of detecting fluorescence generated in the reaction chamber 180,
A spring is installed on the outside of the installation pillar, and the heating unit 330 is installed on the upper and lower sides of the reaction chamber 180, respectively.
Device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 가열부(330)는 상기 제1 히터(331)와 연결 설치되는 펠티어 소자(333)를 더 포함하는,
장치.
According to paragraph 1,
The heating unit 330 further includes a Peltier element 333 connected to the first heater 331.
Device.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 반응 챔버(180)는 복수개 구비되되, 복수 개의 반응 챔버(180)는 상기 시료 분석용 칩(100)의 원주 방향을 따라 형성되고,
상기 제1 히터(331)는 상기 원주 방향을 따라 연장 형성되는,
장치.
According to paragraph 1,
The plurality of reaction chambers 180 are provided, and the plurality of reaction chambers 180 are formed along the circumferential direction of the sample analysis chip 100,
The first heater 331 is formed to extend along the circumferential direction,
Device.
제5항에 있어서,
상기 제1 히터(331)의 면적은 적어도 상기 복수의 반응 챔버(180) 모두를 커버하도록 구성되고,
상기 제2 히터(332)의 면적은 적어도 상기 왁스 저장부(190)를 커버하도록 구성되는,
장치.
According to clause 5,
The area of the first heater 331 is configured to cover at least all of the plurality of reaction chambers 180,
The area of the second heater 332 is configured to cover at least the wax storage unit 190,
Device.
제5항에 있어서,
상기 시료 분석용 칩(100)의 상기 반응 챔버(180)가 형성된 부분의 두께는 다른 부분보다 얇은,
장치.
According to clause 5,
The thickness of the portion of the sample analysis chip 100 where the reaction chamber 180 is formed is thinner than other portions,
Device.
제1항에 있어서,
상기 센서부(350)에 의해 검출되는 형광 강도에 기반하여 상기 시료 저장부(110)에 투입된 시료의 분석 대상 물질 존재 여부 또는 상기 시료의 질병 감염 여부를 판단하는 연산 처리부(360);를 더 포함하는,
장치.
According to paragraph 1,
It further includes an arithmetic processing unit 360 that determines whether a substance to be analyzed is present in the sample introduced into the sample storage unit 110 or whether the sample is infected with a disease based on the fluorescence intensity detected by the sensor unit 350. doing,
Device.
제3항에 따른 장치를 이용한 분석 방법으로서,
(a) 상기 시료 저장부(110)에 시료가 투입되는 단계;
(b) 상기 시료 분석용 칩이 기설정된 회전 속도로 기설정된 방향으로 회전하여 상기 (a) 단계에서 투입된 시료가 전처리되고, 전처리된 시료가 상기 반응 챔버(180)에 투입되는 단계;
(c) 상기 가열부(330)가 상기 시료 분석용 칩(100)에 가까워지는 방향으로 이동하는 단계;
(d) 상기 제2 히터(332)가 기설정된 온도로 가열되고, 상기 왁스 저장부(190)에 저장된 왁스가 융해되는 단계;
(e) 상기 시료 분석용 칩(100)이 기설정된 회전 속도로 기설정된 방향으로 회전하여 상기 (d) 단계에서 융해된 왁스가 상기 반응 챔버(180)보다 반경 방향 내측에 위치되는 투입 채널(174)에 투입되고 분주되는 단계;
(f) 상기 제1 히터(331)가 기설정된 반응의 온도 사이클을 따르도록 가열되는 단계; 및
(g) 상기 센서부(350)가 상기 반응 챔버(180)에서 발생하는 형광을 검출하는 단계;를 포함하는,
분석 방법.
As an analysis method using the device according to paragraph 3,
(a) Injecting a sample into the sample storage unit 110;
(b) rotating the sample analysis chip in a preset direction at a preset rotation speed to preprocess the sample introduced in step (a), and introducing the preprocessed sample into the reaction chamber 180;
(c) moving the heating unit 330 in a direction closer to the sample analysis chip 100;
(d) heating the second heater 332 to a preset temperature and melting the wax stored in the wax storage unit 190;
(e) The sample analysis chip 100 rotates in a preset direction at a preset rotation speed, and the wax melted in step (d) is located in the input channel 174 radially inside the reaction chamber 180. ) and being dispensed into;
(f) heating the first heater 331 to follow a preset reaction temperature cycle; and
(g) detecting fluorescence generated in the reaction chamber 180 by the sensor unit 350; including,
Analysis method.
제9항에 있어서,
상기 (a) 단계는 상기 시료가 저장된 카트리지(200)가 상기 시료 분석용 칩(100)에 결합함으로써 상기 시료가 상기 시료 저장부(110)에 투입되는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계 이후 상기 (c) 단계 이전 상기 제2 히터(332)가 상기 왁스 저장부(190)와 상하 정렬되도록 상기 시료 분석용 칩(100)이 회전되는 단계를 더 포함하며,
상기 (f) 단계는 상기 제1 히터(331)가 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR), 역전사 중합효소 연쇄반응(Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction, RT-PCR) 및 등온 증폭 반응(Isothermal Amplification Reaction) 중 하나 이상의 반응의 온도 사이클에 따르도록 가열되어 상기 반응 챔버(180)에 투입된 시료가 증폭되는 단계를 더 포함하는,
분석 방법.
According to clause 9,
Step (a) includes the step of injecting the sample into the sample storage unit 110 by coupling the cartridge 200 storing the sample to the sample analysis chip 100,
After step (b) and before step (c), the sample analysis chip 100 is rotated so that the second heater 332 is vertically aligned with the wax storage unit 190,
In step (f), the first heater 331 performs polymerase chain reaction (Polymerase Chain Reaction, PCR), Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (RT-PCR), and Isothermal Amplification Reaction. ) further comprising the step of amplifying the sample introduced into the reaction chamber 180 by heating to follow the temperature cycle of one or more reactions,
Analysis method.
제9항에 있어서,
상기 (f) 단계는,
상기 펠티어 소자(333)에 흐르는 전류의 세기와 방향을 제어함으로써 상기 펠티어 소자(333)와 연결된 상기 제1 히터(331)가 기설정된 반응의 온도 사이클을 따르도록 가열되는 단계를 더 포함하는,
분석 방법.
According to clause 9,
In step (f),
Further comprising the step of heating the first heater 331 connected to the Peltier element 333 to follow a preset reaction temperature cycle by controlling the intensity and direction of the current flowing through the Peltier element 333,
Analysis method.
제9항에 있어서,
상기 (f) 단계 이후, 상기 (g) 단계 이전,
상기 센서부(350)와 상기 반응 챔버(180)가 상하 정렬되도록 상기 시료 분석용 칩(100)이 회전되는 단계;를 더 포함하는,
분석 방법.
According to clause 9,
After step (f), before step (g),
Further comprising: rotating the sample analysis chip 100 so that the sensor unit 350 and the reaction chamber 180 are aligned vertically,
Analysis method.
제9항에 있어서,
상기 (g) 단계 이후,
(h) 연산 처리부(360)가 상기 (g) 단계에서 검출된 형광 강도에 기반하여 각 반응 챔버(180)에서의 분석 대상 물질 존재 여부 또는 상기 시료의 질병 감염 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는,
분석 방법.
According to clause 9,
After step (g) above,
(h) determining, by the calculation processing unit 360, whether a substance to be analyzed in each reaction chamber 180 or whether the sample is infected with a disease based on the fluorescence intensity detected in step (g); doing,
Analysis method.
제13항에 있어서,
상기 (h) 단계는,
상기 연산 처리부(360)가, 복수의 반응 챔버(180)에 구비된 프라이머들의 종류와, 상기 센서부(350)에서 검출되는 각 반응 챔버(180)의 형광 강도의 조합 경우의 수를 이용하여, 상기 반응 챔버(180)에서의 분석 대상 물질 존재 여부 또는 상기 시료의 질병 감염 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는,
분석 방법.
According to clause 13,
In step (h),
The calculation processing unit 360 uses the number of combination cases of the types of primers provided in the plurality of reaction chambers 180 and the fluorescence intensity of each reaction chamber 180 detected by the sensor unit 350, Further comprising determining whether a substance to be analyzed is present in the reaction chamber 180 or whether the sample is infected with a disease.
Analysis method.
제13항에 있어서,
상기 복수의 반응 챔버(180) 중 적어도 하나의 반응 챔버에는 기준 형광 강도를 갖는 물질이 미리 저장되어 있으며,
상기 (h) 단계는,
상기 연산 처리부(360)가, 상기 센서부(350)에서 검출되는 각 반응 챔버(180)의 형광 강도 중 상기 기준 형광 강도에 매칭되는 반응 챔버(180)를 기준 반응 챔버로 결정하고, 결정된 기준 반응 챔버를 기준으로 다른 반응 챔버(180)의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는,
분석 방법.
According to clause 13,
A material having a reference fluorescence intensity is previously stored in at least one reaction chamber among the plurality of reaction chambers 180,
In step (h),
The calculation processing unit 360 determines the reaction chamber 180 that matches the reference fluorescence intensity among the fluorescence intensities of each reaction chamber 180 detected by the sensor unit 350 as the reference reaction chamber, and determines the reference reaction. Further comprising determining the position of the other reaction chamber 180 relative to the chamber,
Analysis method.
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