KR102628993B1 - 현장진단을 위한 휴대용 등온증폭장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭기는 현장에서 채취한 샘플에 포함되어 있는 핵산 등을 신속하게 현장에서 증폭할 수 있는 휴대용 등온증폭 핵산검출 기기로서 누구나 간편하게 사용할 수 있고, 특히 널리 분포하고 있는 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)를 검출하기 위한 기기이며, 또한 반응온도를 유지하기 위하여 종래에 사용되어왔던 전원의 공급에 의한 발열수단을 사용하지 않고, 접근성이 용이한 손난로 등의 발열수단을 이용하여 온도를 유지할 수 있으므로, 제작이 용이하고 비용이 적게 소요되며 사용이 간편하다.
Description
본 발명은 휴대용 등온 핵산 증폭기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생체물질이나 미생물 등을 검출하여 질병의 유무 또는 바이러스 감염들을 진단하는 데에 있어서, 누구나 현장에서 신속하게 이를 검출할 수 있는 휴대용 핵산 등온증폭기에 관한 것이다.
일반적으로 생체물질이나 미생물 등을 검출함으로써 질병의 유무 또는 바이러스 등의 감염을 진단하기 위해서는 시료를 채취한 후에, 시료에 포함되어 있는 미량의 DNA 및 RNA와 같은 핵산의 유전정보를 분석에 필요한 양 만큼 대량으로 증폭할 필요가 있다.
이를 위해서는 시료 내에 포함되어 있는 핵산을 증폭하기 위하여 다양한 방법을 적용하고 있다. 주로 사용되는 핵산의 증폭 방법으로는, LCR(Ligase Chain Reaction), SDA(Strand Displacement Amplification), NASBA(Nucleic Acid Sequence-Based Amplification), LAMP(Loop-mediated isothermal amplification)와 같은 등온 증폭(isothermal amplification) 방법과, 중합 효소 연쇄 반응(PCR: Polymerase Chain Reaction)과 같은 비등온 증폭(non-isothermal amplification) 방법이 있다.
비등온 증폭 방법의 대표적인 예인 중합 효소 연쇄 반응은 열변성(Denaturation), 결합(Annealing), 및 신장(Extension) 등 일련의 온도 효소 반응 단계로 진행되고, 이들 반응 단계는 각각 일정한 온도 범위에서 진행되어야 양질의 핵산을 고수율로 수득할 수 있다.
등온증폭 방법 및 비등온 증폭방법 모두 반응 온도를 일정하게 유지하는 것이 바람직한 결과를 수득할 수 있는 중요한 인자이다.
위와 같이 반응 온도를 일정하게 유지하기 위하여 종래의 휴대용 핵산 증폭기의 경우에는 휴대용 증폭기 내에 축전기 등에 의해 전원을 공급하고, 전원에 의해서 발열하는 광학소자 등을 구비하여 상기 휴대용 증폭기의 온도를 유지하는 방식을 적용하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 전원에 의해서 발열하는 광학소자를 사용하지 않고서도 반응온도를 유지할 수 있는 휴대용 등온증폭기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 생체물질 또는 미생물을 검출함으로써 질병의 진단 및 바이러스 등의 감염을 현장에서 신속하고 정확하게 판단하기 위한 휴대용 등온증폭 핵산 증폭기에 있어서, 상기 증폭기의 반응온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 전원 공급장치와 광학소자 등을 사용하지 않고, 휴대용 발열수단을 이용해서 상기 증폭기를 가동시킬 수 있는 휴대용 핵산 등온증폭기를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서 제공하는 증폭기의 상부에는 시료를 채취한 다수의 PCR 튜브를 고정하는 튜브홀더와 뚜껑을 구비하고, 상기 증폭기의 하부에는 손난로 등의 발열수단을 삽입할 수 있는 수납공간을 설치함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에서 제공하는 휴대용 핵산의 등온증폭기는 현장에서 채취한 샘플에 포함되어 있는 핵산 등을 신속하게 현장에서 증폭할 수 있는 기기로서 누구나 간편하게 사용할 수 있고, 또한 반응온도를 유지하기 위하여 종래에 사용되어왔던 전원의 공급에 의한 발열수단을 사용하지 않고, 접근성이 용이한 손난로 등의 발열수단을 이용하여 핵산의 증폭을 위한 온도를 유지할 수 있으므로 사용이 간편할 뿐만 아니라, 제작이 용이하고 제작비용도 저렴하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치의 수납공간을 설명한 것이다.
도 3은 본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치를 이용하여 MRSA를 검출하는 실시예의 결과를 나타낸다.
도 2는 본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치의 수납공간을 설명한 것이다.
도 3은 본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치를 이용하여 MRSA를 검출하는 실시예의 결과를 나타낸다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
병원이나 진료소 등의 현장에서 미생물 또는 바이러스의 감염을 진단하기 위해서는 상기 튜브를 이용하여 현장에서 시료를 수득한 후에 이를 상기 미생물 또는 바이러스를 검출하는 실험실 등에 이송한 후에, 상기 실험실 등에 비치되어 있는 PCR 등온증폭기 등을 이용하여 튜브에 포함되어 있는 핵산을 증폭하고, 이를 형광진단 등의 검출방법을 통해 진단하여야 한다.
따라서 상기와 같은 과정 중에 현장에서 채취한 시료가 오염되거나 형질이 변환된 가능성이 있어서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 현장에서 미생물 또는 바이러스를 신속하게 검출하는 것이 중요한 사항이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치(100)는 현장에서 시료에 포함되어 있는 타겟 핵산을 증폭할 수 있는 PCR 튜브를 사용하고, 상기 증폭과정 중에 핵산이 효율적으로 증폭될 수 있도록 반응 온도를 일정하게 유지할 수 있는 발열수단을 상기 휴대용 등온증폭장치의 내부에 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치는 병원이나 보건소 등의 현장에서 미생물 및 바이러스 등을 신속하게 검출할 수 있는 휴대용 등온증폭장치에 대한 것으로서, 상기 휴대용 등온증폭장치(100)는 PCR법을 이용하여 검출대상이 되는 핵산을 증폭할 때에 고리매게등온증폭방법(LAMP)을 적용하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 휴대용 등온증폭장치는 상부에는 시료가 포함되어 있는 PCR 튜브(10)를 고정할 수 있는 PCR 튜브 삽입부(20)가 형성되어 있고, 상기 PCR 튜브(10)를 삽입한 후에 상기 튜브를 고정하기 위한 커버(30)가 형성되어 있다.
또한, 본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치(100)의 하부에는 상기 PCR 튜브(10)내에 포함되어 있는 핵산을 LAMP법에 의해서 증폭하기 위한 가장 중요한 조건인 반응온도를 일정하게 유지하기 위한 손난로 등과 같은 발열수단(40)을 수납하기 위한 수납공간(50)이 형성되어 있고, 상기 수납공간(50)을 외부와 차단하여 상기 발열수단(40)에 의해서 발생되는 열을 본 발명의 휴대용 등온증폭기(100)의 내부에서만 유지되도록 하는 수납공간 커버(60)가 구비되어 있다.
본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치(100)의 내부에 포함되는 상기 PCR 튜브는 시료에 포함되어 있는 DNA 또는 RNA 등의 타겟 핵산을 증폭하기 위한 PCR 증폭시약과 더불어 상기 타겟 핵산을 검출하기 위한 프로브와 형광물질로 이루어지는 진단시약이 모두 포함되어 있다.
따라서, 현장에서 시료를 채취한 후에 상기 PCR 튜브(10)에 시료를 투입하고, 이를 본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치(100)에 삽입하고, 일정한 시간이 지나면, 상기 발열수단에 의해서 상기 휴대용 등온증폭장치에 일정한 온도가 유지되고, 이로 인해 PCR 튜브 내에 포함되어 있는 핵산이 증폭하고, 튜브 내에 있는 프로브와 반응하여 튜브 내의 시약의 색이 변하게 된다.
이와 같은 색의 변화를 이용하여 시료에 포함되어 있는 특정한 미생물 또는 바이러스의 존재를 현장에서 신속하게 확인할 수 있고, 또한 미생물이나 바이러스에 의한 현장의 감염여부도 확인할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치(100)의 내부에 거치되는 PCR 튜브(10)의 내부에 투입되는 시약은 어떠한 종류의 타겟 핵산이든 이를 증폭할 수 있는 PCR 증폭 시약과 상기 타겟 핵산을 검출할 수 있는 진단시약을 포함하여 이루어진다.
따라서 본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭기는 상기 PCR 튜브(10)의 내부에 투입되는 시약에 따라서 현장에서 감염이 의심되는 어떠한 종류의 미생물 또는 바이러스에 대해서 적용이 가능하다.
본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치(100)에서 상기 PCR 튜브내에 투입되는 시료의 핵산의 PCR 증폭을 위하여 열을 제공하는 발열수단(40)은 손난로, 발열팩, 발열패드 등을 본 발명의 휴대용 등온증폭장치(100)에 구비되어 있는 수납공간(50)에 직접 끼워 넣을 수 있다.
또한, 상기 발열수단으로서는 철의 산화를 통하여 발생하는 열을 이용할 수 있는 발열 조성물을 상기 수납공간(50)에 직접 넣어 사용할 수 있는데, 상기 발열 조성물은 철가루, 소금, 활성탄, 톱밥, 질석, 규조토 및 물 등을 포함하여 이루어지는 고체형 조성물일 수 있다.
상기 발열 조성물은 철가루가 산소와 물을 만나면 발생하는 철의 산화과정에서 발생하는 열을 이용한다.
또한 상기 발열 조성물로서는 액체형 발열 조성물을 사용할 수 있는데, 상기 액체형 조성물은 티오황산나트륨 또는 아세트산나트륨과 금속압전체를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서 사용되는 발열 수단은 상기의 발열 조성물 이외에도 수납이 가능하면 어떠한 발열수단이라도 모두 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치의 수납공간은 자세히 설명한 것이다.
도 2의 상부 도면은 수납공간의 평면도를 나타내는데, 수납공간의 내부에는 상기 발열수단의 온도를 측정할 수 있는 열감지스티커(70)가 구비되어 있다. 상기 열감지스티커(70)는 수납공간의 상부에서 발열수단에 접촉하도록 설치되어 있고, 상기 열감지스티커(70)에 의해서 발열수단에서 발생하는 열의 온도를 측정할 수 있는데, 발열수단에서 열이 발생할 경우에 색이 변하면서 특정한 온도(약 60℃)를 상회할 경우에는 다른 색으로 완전히 변화한다.
이와 같은 온도의 변화를 육안으로 관찰할 수 있고, 예를 들면 흰색을 나타내던 상기 열감지스티커(70)가 발열수단에서 발행하는 열에 의해서 적색을 나타낼 때에 핵산의 등온증폭이 활발하게 일어나고 있음을 알 수 있다.
도 2의 하부 도면은 수납공간을 분리한 것인데, 수납공간의 내부의 하부에는 단열재(80)가 구비되어 있어서, 발열수단에서 발생하는 열이 외부로 이탈되는 것을 방지하여 핵산의 효율적인 등온증폭이 수행되도록 한다.
<실시예>
다음은 본 발명에 의해 제공되는 휴대용 등온증폭장치를 이용하여 메티실린 내성 황색포도상구균(MRSA)을 검출한 실시예에 대해서 설명한다.
본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치를 이용하여 MRSA를 검출하기 위하여, 상기 PCR 튜브(10)에는 MRSA의 농도를 변화시킨 시약을 25㎕를 주입하였고, 상기 발열 수단으로서는 철가루, 활성탄, 염화나트륨, 질석 및 고흡습성 폴리머로 이루어지는 고체형 발열 수단은 상기 수납공간(50)에 넣고 반응시킨 후에 반응시간이 25분이 되는 시간부터 5분 간격으로 상기 PCR 튜브에 주입된 시약의 색의 변화를 관찰하였다.
도 3에 제시된 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 휴대용 등온증폭장치를 이용하여 MRSA를 검출할 경우에 MRSA의 농도가 극소량이라 하더라도 신속하게 검출할 수 있었다.
도 3에서 각 숫자는 PCR 튜브에 포함되어 있는 MRSA의 농도를 나타내고, PC는 양성 컨트롤, NC는 음성 컨트롤을 나타내고, 도 3a는 상기 PCR 튜브를 휴대용 등온증폭장치(100)에 삽입하기 전의 상태를 나타내고, 도 3b는 상기 PCR 튜브를 휴대용 등온증폭장치(100)에 삽입한 후의 시간 및 MRSA의 농도에 따른 시약의 색변화를 나타낸다.
본원 발명을 상기의 실시예 및 도면에 의해서 설명하였으나, 본원 발명의 기술적 사상은 상기 실시예 등에 의해 한정되지 않고, 본원 발명의 기술적 특징을 포함하는 모든 구성까지 확장될 수 있다는 것은 통상의 기술자에게는 주지의 사항이다.
본 발명은 산업상 이용가능하다.
100 휴대용 등온증폭장치 10 PCR 튜브
20 튜브 삽입부 30 커버
40 발열수단 50 수납공간
60 수납공간 커버
70 열감지스티커 80 단열재
20 튜브 삽입부 30 커버
40 발열수단 50 수납공간
60 수납공간 커버
70 열감지스티커 80 단열재
Claims (1)
- 고리매개등온증폭법(LAMP)을 이용하여 메티실린 내성 황색포도상구균에서 추출된 핵산의 증폭을 위한 휴대용 등온증폭장치(100)에 관한 것으로서, 상기 휴대용 등온증폭장치(100)의 상부에는 PCR 튜브(10)를 삽입할 수 있는 튜브 삽입부(20)가 형성되어 있고, 상기 튜브 삽입부(20)를 덮는 커버(30)가 구비되어 있으며, 상기 휴대용 등온증폭장치(100)의 하부에는 전원공급장치가 필요하지 않은 발열수단(40)을 수납할 수 있는 수납공간(50)과 상기 수납공간을 외부와 차단하는 수납공간 커버(60)가 구비되어 있으며,
상기 수납공간(50)의 내부에는 외부와 열의 출입을 차단하는 단열재(80)와 색변화에 의해 상기 발열수단(40)의 온도를 감지하여 핵산의 등온증폭이 발생하는 것을 가시적으로 확인할 수 있는 열감지스티커(70)가 구비되어 있고,
상기 PCR 튜브(10)의 내부에 주입되는 시약은 메티실린 내성 황색포도상구균의 타겟 핵산을 증폭하기 위한 PCR 증폭시약과 상기 타겟 핵산을 검출하기 위한 진단시약을 모두 포함하여 형성되며,
상기 발열수단(40)은 손난로인 것을 특징으로 하는 휴대용 등온증폭장치
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