KR20130086578A - Diagnostic apparatus for respiratory virus and detecting method of respiratory virus subtypes using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 호흡기 바이러스의 진단 장치 및 이를 이용한 호흡기 바이러스 아형 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a diagnostic apparatus for a respiratory virus and a method for detecting a respiratory virus subtype using the same.
최근 들어, 팬더믹(pandemic) 신종 인플루엔자(novel swine-origin influenza)와 H5N1 고병원성 조류 인플루엔자(avian influenza) 등과 같은 전파력 또는 병원성이 높은 신·변종 호흡기 감염 질환(respiratory infection disease)은 그 발생 빈도가 많이 증가함에 따라, 인류의 건강과 경제를 위협하는 주요 사안으로 급부상하고 있다. 특히, 과거와는 달리 현대는 교통의 발달과 생활 방식의 변화로 인해 전 세계적으로 지역 및 국가 사이의 인구 이동이 빠르게 이루어지고 있으므로, 인플루엔자 등과 같은 호흡기 감염 질환이 발생했을 때, 전 세계적인 대유행으로의 폭발적인 확산 가능성이 더욱 높아지고 있는 실정이다.Recently, high-pathogenic or respiratory infection diseases such as pandemic novel swine-origin influenza and H5N1 highly pathogenic avian influenza are more common. Increasingly, they are emerging as a major threat to human health and the economy. In particular, unlike in the past, in modern times, due to the development of transportation and changing lifestyles, the movement of populations between regions and countries is rapidly progressing. Therefore, when a respiratory infection such as influenza occurs, The possibility of explosive spreading is increasing.
실제로 2003년 발생한 중정 급성 호흡기 증후군(Severe Acute Respiratory Syndrome : SARS)의 전 세계적인 집단 발병과 현재의 신종 인플루엔자 H1N1 바이러스(virus)의 대유행은 1918년 팬더믹 인플루엔자(스페인 독감)와는 달리, 바이러스 자체가 가지고 있는 강한 전파력보다는 자동차와 항공기 등과 같은 교통 수단을 통한 인구 이동이 그 주요 원인으로 여겨지고 있다.Indeed, the global outbreak of the Severe Acute Respiratory Syndrome (SARS) in 2003 and the current pandemic of the new influenza H1N1 virus, unlike the 1918 pandemic influenza (Spanish flu), were caused by the virus itself. The main reason is the movement of population through means of transportation such as cars and airplanes rather than the strong propagation force.
또한, 신종 인플루엔자 H1N1 바이러스의 경우처럼, 신·변종 인플루엔자 바이러스에 의한 대유행이 발생했을 때, 현재의 백신(vaccine) 개발 기술력으로는 이른 시간 내에 예방 백신을 개발할 수 없으며, 현재 사용되고 있는 항바이러스(antiviral) 치료제들은 감염 초기(감염 후 최소 48 시간 이내)에 투약을 해야 하는 제한적 효능성의 한계가 있다.In addition, when a pandemic caused by the renal influenza virus occurs, as in the case of the H1N1 virus, it is not possible to develop a vaccine in early time using current vaccine development technology. Therapies have a limited efficacy that must be administered early in the infection (within at least 48 hours after infection).
팬더믹 인플루엔자가 발생했을 때, 예방 백신의 개발 시점까지 항바이러스 치료제의 효능을 최대화하기 위하여, 의료 기관을 거치지 않고 실시간으로 감염 여부를 판단하여 적절한 치료를 받을 수 있도록, 현장에서 신속하게 조기 진단할 수 있는 장치의 개발이 절실히 필요하다. 이러한 장치의 개발은 국민의 불안감 해소와 의료비 절감 등과 같이, 국가·사회적으로 그 파급 효과가 매우 크다고 할 수 있다.When pandemic influenza occurs, to maximize the efficacy of antiviral treatments until the development of preventive vaccines, early diagnosis can be performed quickly in the field so that the infection can be determined in real time without a medical institution. There is an urgent need for the development of such a device. The development of such a device can be said to have a great effect on the nation and society, such as relieving anxiety and reducing medical expenses.
신종 및 조류 인플루엔자를 포함하는 바이러스를 진단하기 위한 기술에는 바이러스 유전자를 분석하는 방법, 혈액을 추출하여 항체(antibosy) 형성 유무를 분석하는 방법, 바이러스 항원(antigen) 자체를 분석하는 방법 등이 사용되고 있다. 기술별로 보면, 유전자 분석 방법이 전체 기술의 50%를, 혈액 내 항체를 검출하는 방법이 전체 기술의 19%를, 그리고 바이러스 항원 자체를 검출하는 방법이 전체 기술의 11%를 차지하고 있다. 이들 중, 유전자 분석을 이용한 바이러스 진단 방법은 가장 정확하게 바이러스 감염 여부를 진단할 수 있는 진단 방법으로 평가되고 있다. 그러나 이러한 유전자 분석 방법은 고가의 분석 장비가 추가로 요구되기 때문에, 다양한 현장에서 활용하기에는 어려움이 있다. 바이러스 항원을 직접 검출하는 방법은 빠르고 간편하게 진단할 수 있는 방법이나, 진단 성능이 낮아 크게 활용되지 못하고 있다.As a technique for diagnosing viruses including new and avian influenza, a method of analyzing a viral gene, a method of extracting blood to analyze the presence of antibodies, and a method of analyzing a virus antigen itself are used. . By technology, gene analysis accounts for 50% of the technology, 19% of the technology for detecting antibodies in the blood, and 11% of the technology for the virus antigen itself. Among these, the virus diagnosis method using genetic analysis is evaluated as a diagnostic method which can diagnose the virus infection most accurately. However, such genetic analysis methods require additional expensive analysis equipment, and thus are difficult to use in various sites. Direct detection of viral antigens is a method that can be quickly and easily diagnosed, but has not been widely utilized due to its low diagnostic performance.
사람을 감염시키는 H 아형(subtype)은 H1 및 H3에 국한되어 왔었지만, 근래에 들어 H5, H7 및 H9으로 확대되고 있는 추세이다. 또한, 동일한 아형의 바이러스라 할지라도, 그 바이러스의 유전자 배열에 따라 병원성 등과 같은 특성이 전혀 다를 수 있다. 이로 인해 정확한 항바이러스 치료제의 처방을 위해서는 신종 인플루엔자와 계절형 인플루엔자를 구별하고, 그리고 신종 및 후보 인플루엔자 바이러스 주(strain)와 조류 인플루엔자 바이러스를 구별하는 것에 대한 필요성이 대두하고 있는 실정이다.H subtypes that infect humans have been confined to H1 and H3, but have recently been expanding to H5, H7 and H9. Also, even with viruses of the same subtype, characteristics such as pathogenicity may be completely different depending on the gene sequence of the virus. For this reason, there is a need for distinguishing between influenza and seasonal influenza and distinguishing between new and candidate influenza virus strains and avian influenza virus in order to accurately prescribe antiviral therapeutics.
본 발명이 해결하려는 과제는 신속하고 간편하게 진단할 수 있는 호흡기 바이러스 진단 장치를 제공하는 데 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a respiratory virus diagnostic device that can be quickly and easily diagnosed.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 호흡기 바이러스의 아형들을 동시에 다중으로 검출하는 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for simultaneously detecting multiple subtypes of a respiratory virus.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other tasks not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 호흡기 바이러스 진단 장치를 제공한다. 이 진단 장치는 연쇄 반응부, 미세 유체칩, 광원부, 및 센서부를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a respiratory virus diagnostic apparatus. The diagnostic apparatus includes a chain reaction part, a microfluidic chip, a light source part, and a sensor part.
상기 연쇄 반응부는 서로 다른 바이러스 아형들의 중합효소 연쇄 반응물들을 제공한다. 상기 미세 유체 칩은 감지부를 포함하며, 상기 감지부에는 각각이 상기 중합효소 연쇄 반응물들과 특이 결합하여 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질들을 형성하는 프로브들이 제공된다. 상기 광원부는 상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합 물질들에 광을 제공한다. 상기 센서부는 상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합 물질들로부터 발산되는 형광 에너지를 감지한다. 여기서, 상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합 물질들은 상기 바이러스 아형들에 따라 서로 다른 형광 에너지를 발산한다.The chain reaction unit provides polymerase chain reactants of different virus subtypes. The microfluidic chip includes a sensing unit, and the sensing unit is provided with probes each of which specifically binds to the polymerase chain reactants to form polymerase chain reactant-probe binding materials. The light source portion provides light to the polymerase chain reactant-probe binding materials. The sensor unit senses fluorescence energy emitted from the polymerase chain reactant-probe binding materials. Here, the polymerase chain reactant-probe binding materials emit different fluorescence energies depending on the viral subtypes.
상기 감지부는 상기 프로브들 각각이 제공되는 복수의 감지 영역들을 포함한다.The sensing unit includes a plurality of sensing regions in which each of the probes is provided.
상기 바이러스 아형들은 인플루엔자 A 바이러스의 아형들일 수 있으며, 이 경우, 상기 바이러스 아형들은 H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 및 H9N2일 수 있다.The viral subtypes may be subtypes of influenza A virus, in which case the viral subtypes may be H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 and H9N2.
상기 프로브들은 펩타이드, 나노 입자, 형광 입자 또는 이들의 조합 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The probes may include at least one selected from peptides, nanoparticles, fluorescent particles, or a combination thereof.
상기 미세유체 칩은 상기 중합효소 연쇄 반응물들을 투입하기 위한 시료 투입구, 및 상기 중합효소 연쇄 반응물들을 상기 감지 영역들로 이송하기 위한 유로를 더 포함할 수 있다. The microfluidic chip may further include a sample inlet for introducing the polymerase chain reactants, and a flow path for transferring the polymerase chain reactants to the sensing regions.
상기 중합효소 연쇄 반응물들은 상기 바이러스 아형들의 단일 단계 역전사 중합효소 연쇄 반응물들일 수 있다.The polymerase chain reactants may be single stage reverse transcriptase polymerase chain reactants of the viral subtypes.
상기 중합효소 연쇄 반응부는 역전사 효소, 중합효소, 프라이머 세트, 및 사전혼합물을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 프라이머 세트는 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있으며, 상기 중합효소는 Taq 중합효소일 수 있으며, 상기 사전혼합물은 주형 RNA, cDNA 합성 프라이머, dNTP 및 완충 용액을 포함할 수 있다.The polymerase chain reaction unit may include a reverse transcriptase, a polymerase, a primer set, and a premix. Here, the primer set may include oligonucleotides, the polymerase may be Taq polymerase, and the premix may include template RNA, cDNA synthesis primer, dNTP, and a buffer solution.
상기 센서부에 의해 감지된 상기 형광 에너지를 전기적 신호로 전환하는 측정부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a measuring unit configured to convert the fluorescent energy sensed by the sensor unit into an electrical signal.
상기한 다른 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 호흡기 바이러스 아형 검출 방법을 제공한다. 이 방법은 서로 다른 바이러스 아형들의 중합효소 연쇄 반응물들을 제공하는 단계, 각각이 상기 중합효소 연쇄 반응물들과 특이 결합하여 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질들을 형성하는 프로브들이 제공된 감지부로, 상기 중합효소 연쇄 반응물들을 제공하는 단계, 상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질들에 광을 제공하는 단계, 및 상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질들로부터 발산되는 형광 에너지를 감지하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above another object, the present invention provides a respiratory virus subtype detection method. The method comprises the steps of providing polymerase chain reactants of different viral subtypes, each detector being provided with probes that are specifically bound to the polymerase chain reactants to form polymerase chain reactant-probe binders, the polymerase chain Providing reactants, providing light to the polymerase chain reactant-probe binders, and sensing fluorescence energy emitted from the polymerase chain reactant-probe binders.
상기 중합효소 연쇄 반응물들은 단일 단계 역전사 중합효소 연쇄 반응 방법으로 형성될 수 있으며, 이 경우, 상기 단일 단계 역전사 중합효소 연쇄 반응 방법은, 역전사 효소, 중합효소, 프라이머 세트 및 사전혼합물로 구성된 용액에 상기 바이러스 아형들을 투입하는 단계, 및 상기 바이러스 아형들의 중합효소 연쇄 반응을 진행하는 단계를 포함할 수 있다.The polymerase chain reactants may be formed by a single step reverse transcription polymerase chain reaction method. In this case, the single step reverse transcription polymerase chain reaction method may include the reverse transcriptase, a polymerase, a primer set, and a premix in a solution. Injecting viral subtypes, and proceeding with the polymerase chain reaction of the viral subtypes.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면 생체시료를 단일 단계(one-step) 역전사 중합효소 연쇄 반응(Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction : RT-PCR)으로 전처리 한 후, 5개의 감지 영역들로 구성된 감지부를 갖는 미세유체 칩으로 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들(H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 및 H9N2)을 분석함으로써, 복합적으로 조합된 인플루엔자 A형 바이러스의 아형들을 구별하여 다중으로 동시에 분석할 수 있다. 이에 따라, 사람을 감염시킬 수 있는 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들을 신속하고 간편하게 진단을 할 수 있는 호흡기 바이러스 진단 장치가 제공될 수 있다.As described above, according to the problem solving means of the present invention, after pre-treatment of the biological sample in a one-step Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction (RT-PCR), five detection zones A microfluidic chip with a configured sensing section analyzes five subtypes of influenza type A viruses (H1N1, H3N2, H5N1, H7N3, and H9N2) to differentiate and simultaneously analyze multiple subtypes of influenza type A viruses. Can be. Accordingly, there can be provided a respiratory virus diagnostic apparatus that can quickly and easily diagnose the five subtypes of influenza A virus that can infect humans.
또한, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면 생체시료를 단일 단계 역전사 중합효소 연쇄 반응으로 전처리 한 후, 5개의 감지 영역들로 구성된 감지부를 갖는 미세유체 칩으로 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들(H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 및 H9N2)을 분석함으로써, 복합적으로 조합된 인플루엔자 A형 바이러스의 아형들을 구별하여 다중으로 동시에 분석할 수 있다. 이에 따라, 사람을 감염시킬 수 있는 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들을 신속하고 간편하게 진단을 할 수 있는 진단 방법이 제공될 수 있다.In addition, according to the problem solving means of the present invention, after pre-treatment of the biological sample by a single-stage reverse transcription polymerase chain reaction, five subtypes of influenza type A virus (H1N1) as a microfluidic chip having a sensing unit consisting of five sensing regions , H3N2, H5N1, H7N3 and H9N2) can be used to distinguish subtypes of the combined influenza type A virus and to analyze them simultaneously in multiple ways. Accordingly, a diagnostic method capable of quickly and simply diagnosing five subtypes of influenza A virus that can infect humans can be provided.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성 블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 장치에 사용되는 미세유체 칩을 설명하기 위한 개략적인 평면도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 일부 구성에 대한 단면도.1 is a schematic block diagram illustrating a respiratory virus diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a schematic plan view for explaining the microfluidic chip used in the respiratory virus diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a cross-sectional view of some schematic configuration for explaining the operation of the respiratory virus diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in different forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms 'comprises' and / or 'comprising' mean that the stated element, step, operation and / or element does not imply the presence of one or more other elements, steps, operations and / Or additions. In addition, since they are in accordance with the preferred embodiment, the reference numerals presented in the order of description are not necessarily limited to the order. In addition, in this specification, when it is mentioned that a film is on another film or substrate, it means that it may be formed directly on another film or substrate, or a third film may be interposed therebetween.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.In addition, the embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional views and / or plan views, which are ideal illustrations of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include variations in forms generated by the manufacturing process. For example, the etched area shown at right angles may be rounded or may have a shape with a certain curvature. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific types of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성 블록도이다.1 is a schematic block diagram illustrating a respiratory virus diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 면역분석 진단 장치(100)는 미세유체 칩(microfluidic chip, 110), 광원부(120), 센서부(sensing unit, 130), 측정부(140) 및 중합효소 연쇄 반응부(150)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the immunoassay
미세유체 칩(110)은 5개의 감지 영역들(도 2의 113a, 113b, 113c, 113d, 113e 참조)로 구성된 감지부를 포함할 수 있다. 감지 영역들은 생체시료에 포함된 호흡기 바이러스인 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들(H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 및 H9N2)을 각각 검출하기 위한 각각의 프로브를 가질 수 있다. 프로브는 생체시료에 포함된 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들로부터 중합효소 연쇄 반응(PCR)을 통해 형성된 중합효소 연쇄 반응물과 특이적으로 결합하여 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질을 형성할 수 있다.The
미세유체 칩(110)의 감지부는 5개의 감지 영역들로 구성되기 때문에, 미세유체 칩(110)은 생체시료에 포함된 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들을 동시에 검출할 수 있다.Since the sensing unit of the
중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질의 중합효소 연쇄 반응물은 아형-프로브(probe) 결합물질일 수 있다. 프로브는 펩타이드(peptide), 나노 입자(nano particle), 형광 입자(fluorescent particle) 또는 이들의 조합 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 프로브는 광원부(120)로부터 제공되는 광에 의해 형광 에너지를 발생시킬 수 있다. 프로브가 형광에너지를 발생시키는 것은 직접 형광 발광, 형광 공명 에너지 전이(Fluorescence Resonance Energy Transfer : FRET) 효과 등과 같은 다양한 방법에 의한 것일 수 있다. 형광 공명 에너지 전이 효과를 이용할 경우, 형광 입자는 양자 효율이 높은 형광체가 사용될 수 있고, 그리고 나노 입자는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 아연(Zn) 및 망간(Mn) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 금속 나노 입자일 수 있다.The polymerase chain reactant of the polymerase chain reactant-probe binding material may be a subtype-probe binding material. The probe may include at least one selected from peptides, nanoparticles, fluorescent particles, or a combination thereof. The probe may generate fluorescent energy by light provided from the
미세유체 칩(110)은 유체 형태의 시료, 즉, 중합효소 연쇄 반응물을 포함하는 용액 등과 같은 시료의 이동, 정지, 속도 변화, 시험 용액 등과 같은 다른 유체와의 혼합, 분리 및 교체 등과 같은 다양한 동작들이 가능할 수 있다. 미세유체 칩(110)은 유체의 흐름에 영향을 줄 수 있는 변수인 유체 채널(channel)의 폭, 깊이, 길이 등, 재료로 사용되는 고분자 물질의 종류, 검출에 사용되는 유체의 종류, 접촉 각도 등을 고려하여 구현될 수 있다. 또한, 미세유체 칩(110)은 유체의 능률적인 수송을 위한 펌프(pump) 및 밸브(valve)의 종류와 방식, 그리고 설치되어 있는 위치 등의 변수를 고려하여 구현될 수 있다.The
진단하고자 하는 감염 환자로부터 채취한 생체시료는 중합효소 연쇄 반응부(150)에서 전처리 과정을 거친 후, 중합효소 연쇄 반응물을 포함하는 용액 형태로 미세유체 칩(110)에 주입되고, 중합효소 연쇄 반응물은 유체 채널을 통해 이동하여 감지부의 감지 영역들 각각의 프로브와 특이적으로 결합하여 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질을 형성한다.The biological sample collected from the infected patient to be diagnosed is subjected to a pretreatment process in the polymerase
광원부(120)는 미세유체 칩(110)에 평면 균일 광을 제공할 수 있다. 광원부(120)에 의해 제공된 평면 균일 광은 미세유체 칩(110)의 감지부의 감지 영역들 각각의 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질의 프로브로부터 형광 에너지를 발생시킬 수 있다. 미세유체 칩(110)의 감지부의 감지 영역들 각각의 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질의 프로브로부터 발생하는 형광 에너지를 이용하여 생체시료의 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들에 대한 감염 여부를 측정하기 때문에, 생체시료의 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들을 동시에 검출할 수 있다.The
광원부(120)로부터 미세유체 칩(110)에 평면 균일 광이 제공되기 때문에, 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질의 프로브로부터 발생하는 형광 에너지는 2차원 형태로 센서부(130)에 의해 감지될 수 있다.Since the plane uniform light is provided from the
광원부(120)는 고휘도 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED) 및 도광판을 포함할 수 있다. 고휘도 발광 다이오드 및 도광판에 의해 다파장 평면 균일 광이 생성될 수 있다. 미세유체 칩(110)에 단일파장 평면 균일 광을 제공하기 위해 광원부(120)와 미세유체 칩(110) 사이에 광 필터(125)가 제공될 수 있다. 광원부(120)로부터 생성된 다파장 평면 균일 광은 광 필터(125)를 통과하면서 특정의 단일파장 평면 균일 광으로 바뀔 수 있다. 광 필터(125)는 초퍼(chopper) 형태일 수 있다. 즉, 여러 종류의 광 필터들(125)이 하나의 초퍼에 구비된 형태일 수 있다. 이에 따라, 미세유체 칩(110)에 여러 가지 특정의 단일파장 평면 균일 광이 제공될 수 있다.The
미세유체 칩(110)이 5개의 감지 영역들로 구성된 감지부를 갖기 때문에, 5개의 감지 영역들로부터 서로 다른 형광 에너지들이 발생할 수 있다. 이에 따라, 생체시료에 포함된 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들 각각에 대한 형광 에너지가 발생할 수 있다.Since the
센서부(130)는, 앞서 설명되어진 것과 같이, 미세유체 칩(110)의 감지부의 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질의 프로브로부터 발생하는 형광 에너지를 2차원 형태로 감지할 수 있다. 센서부(130)는 특정한 방향성 없이 방사상으로 발산되는 형광 에너지를 감지하기 위해 미세유체 칩(110)과의 거리를 가깝게 유지하고, 삼면을 둘러싼 형태일 수 있다. 또한, 센서부(130)는 고감도 검출기(도 3의 137 참조)를 포함할 수 있다.As described above, the
측정부(140)는 센서부(130)에 의해 감지된 형광 에너지를 전기적 신호로 전환할 수 있다. 전기적 신호는 전류 피크(peak) 형태일 수 있다. 측정부(140)는 센서부(130)에 의해 감지된 형광 에너지를 전기적 신호를 전환하여 축적할 수 있다. 측정부(140)는 전류 피크 형태의 전기적 신호를 축적하여 측정하기 때문에, 미세유체 칩(110)의 감지부의 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질의 프로브로부터 발생하는 형광 에너지에 대한 검출 감도가 높아질 수 있다.The measuring
미세유체 칩(110)이 5개의 감지 영역들로 구성된 감지부를 갖기 때문에, 5개의 감지 영역들로부터 서로 다른 형광 에너지들이 발생할 수 있다. 이러한 서로 다른 형광 에너지들 각각은 서로 다른 전류 피크 형태의 전기적 신호들로 전환될 수 있다. 이에 따라, 생체시료에 포함된 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들 각각에 대한 전류 피크들을 포함하는 전기적 신호가 측정될 수 있다.Since the
측정부(140)는 전류 피크 형태의 전기적 신호를 해석하여 각각의 전류 피크들에 대응하는 생체시료에 포함된 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들의 종류 및 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들의 정도를 분석할 수 있다. 이에 따라, 생체시료에 포함된 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들 각각에 대한 정성적 및 정량적 분석이 가능해 질 수 있다. 또한, 생체시료에 포함된 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들을 동시에 분석하는 것이 가능해 질 수 있다.The measuring
중합효소 연쇄 반응부(150)는 미세유체 칩(110)의 감지부로 생체시료에 포함된 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들에 대한 중합효소 연쇄 반응물을 제공할 수 있다. 중합효소 연쇄 반응물은 아형-프로브 결합물질일 수 있다. 중합효소 연쇄 반응물은 생체시료를 단일 단계 역전사 중합효소 연쇄 반응 방법으로 처리하는 것에 의해 형성될 수 있다. 단일 단계 역전사 중합효소 연쇄 반응 방법은 역전사 효소(reverse transcriptase), 중합효소, 프라이머 세트(primer) 및 사전혼합물(premix)로 구성된 용액을 포함하는 중합효소 연쇄 반응부(150)에 생체시료를 투입하여 중합효소 연쇄 반응을 진행하는 것일 수 있다. 프라이머 세트는 올리고뉴클레오티드(oligonucleotide)를 포함할 수 있다. 프라이머 세트는 프로브가 표지된 것(probe labeled)일 수 있다. 중합효소는 Taq 중합효소일 수 있다. 사전혼합물은 주형(template) RNA, cDNA(complementary DNA) 합성 프라이머, dNTP(deoxyribonucleotide) 및 완충(buffer) 용액을 포함할 수 있다.The polymerase
인플루엔자 A형 바이러스의 당단백질(glycoprotein)에 해당하는 유전자 중에서 변이가 심한 지역을 아형별로 구분하여 다중 동시 역전사 중합효소 연쇄 반응 방법을 수행할 경우, 동일한 생체시료로부터 하나의 시험관 내에서 여러 바이러스를 동시에 진단 및 구분할 수 있다. 이로부터 본 발명에 따른 프라이머 세트에 사용된 프라이머인 올리고뉴클레이티드는 데이터베이스(database)에 등록되어 있는 국내 및 국외 A/H1, A/H3, A/H5, A/H7 및 A/H9 분리주들(isolate)에 대한 HA(hemagglutinin) 유전자의 염기 서열(base sequence)을 종합적으로 분석하여, 이의 염기 서열로부터 상응되도록 제작되었다.When multiple mutant reverse transcriptase chain reaction methods are performed by subdividing regions with severe mutations among genes corresponding to glycoproteins of influenza type A virus, several viruses can be simultaneously collected from the same biological sample in one test tube. Diagnose and distinguish. From this oligonucleotide, the primer used in the primer set according to the present invention, domestic and foreign A / H1, A / H3, A / H5, A / H7 and A / H9 isolates registered in a database The base sequence of the HA (hemagglutinin) gene for the (isolate) was comprehensively analyzed and constructed to correspond from its base sequence.
본 발명에 따른 프라이머의 서열은 형(type) 및 아형에 특이적으로 작용하도록 고안된 것이기 때문에, 본 프라이머를 제작할 때, 토대로 한 A/H1, A/H3, A/H5, A/H7 및 A/H9 아형들 사이의 교차 반응(cross reaction)은 없으며, 이외의 다른 인플루엔자 A형 바이러스는 M(matlix protein) 유전자에 대한 특이 밴드(band)만 나타날 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 장치(100)를 사용할 경우, 간과되는 새로운 인플루엔자 A형 바이러스의 출현을 없을 것으로 판단된다.Since the sequences of the primers according to the invention are designed to act specifically on types and subtypes, the A / H1, A / H3, A / H5, A / H7 and A / There is no cross reaction between H9 subtypes, and other influenza type A viruses may only show a specific band for the matlix protein (M) gene. Accordingly, when using the respiratory virus
중합효소 연쇄 반응부(150)는 생체시료에 포함된 인플루엔자 A형 바이러스의 아형들 동시에 증폭할 수 있는 하나의 시험관일 수 있다. 중합효소 연쇄 반응부(150) 내에서 프라이머의 서열은 인플루엔자 A형 바이러스의 유전자인 RNA로부터 cDNA를 합성하는 과정인 역전사 반응과 cDNA를 증폭하는 과정인 중합효소 반응에 의해 중합효소 연쇄 반응물로 형성될 수 있다.The polymerase
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 장치에 사용되는 미세유체 칩을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.Figure 2 is a schematic plan view for explaining the microfluidic chip used in the respiratory virus diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 미세유체 칩(110)은 유체 형태의 생체시료, 즉 중합효소 연쇄 반응물을 포함하는 시료의 이동, 정지, 속도 변화, 시험 용액 등과 같은 다른 유체와의 혼합, 분리 및 교체 등과 같은 다양한 동작들이 가능할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 칩(110)은 기판 몸체의 내부에 시료 투입구(111), 유로(112) 및 제 1 내지 제 5 감지 영역들(113a, 113b, 113c, 113d, 113e)을 포함할 수 있다. 미세유체 칩(110)은 제 1 내지 제 5 감지 영역들(113a, 113b, 113c, 113d, 113e)로부터 검출되는 결과값들에 대한 검증을 위한 대조 영역(113r)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
시료 투입구(111)는 미세유체 칩(110)으로 중합효소 연쇄 반응물을 포함하는 시료를 투입하기 위한 통로 역할을 하는 동시에, 투입된 중합효소 연쇄 반응물을 포함하는 시료를 제 1 내지 제 5 감지 영역들(113a, 113b, 113c, 113d, 113e)로 이송하는 유로 역할을 할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 칩(110)은 모세관력(capillary force)을 이용하여 중합효소 연쇄 반응물을 포함하는 시료를 이송시킬 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 칩(110)은 모세관력 외의 다른 다양한 방법들을 이용하여 중합효소 연쇄 반응물을 포함하는 시료를 이송시킬 수도 있다.The
유로(112)는 중합효소 연쇄 반응물을 포함하는 시료를 제 1 내지 제 5 감지 영역들(113a, 113b, 113c, 113d, 113e)로 이송할 수 있다. 유로(112)는 제 1 내지 제 5 감지 영역들(113a, 113b, 113c, 113d, 113e)로 중합효소 연쇄 반응물을 포함하는 시료를 이송하기 위해 제 1 내지 제 5 감지 영역들(113a, 113b, 113c, 113d, 113e)을 가로지르는 직선 형태를 가질 수 있다. 이와는 달리, 제 1 내지 제 5 감지 영역들(113a, 113b, 113c, 113d, 113e) 또는/및 대조 영역(113r)이 직렬로 배치되지 않을 경우, 유로(214)는 제 1 내지 제 5 감지 영역들(113a, 113b, 113c, 113d, 113e) 또는/및 대조 영역(113r) 각각에 따로 연결된 분기형 유로일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 칩(110)은 모세관력을 이용하여 중합효소 연쇄 반응물을 포함하는 시료를 이송시킬 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따른 미세유체 칩(200)은 모세관력 외의 다른 다양한 방법들을 이용하여 중합효소 연쇄 반응물을 포함하는 시료를 이송시킬 수도 있다.The
제 1 내지 제 5 감지 영역들(113a, 113b, 113c, 113d, 113e) 각각에 포함된 프로브는 이송된 중합효소 연쇄 반응물을 포함하는 시료의 중합효소 연쇄 반응물과 특이적으로 결합할 수 있다.The probe included in each of the first to
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 일부 구성에 대한 단면도이다.3 is a cross-sectional view of some schematic configuration for explaining the operation of the respiratory virus diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 미세유체 칩(110)은 생체시료에 포함된 호흡기 바이러스인 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들(H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 및 H9N2)을 각각 검출하기 위한 각각의 프로브를 갖는 5개의 감지 영역들(도 2의 113a, 113b, 113c, 113d, 113e 참조)로 구성된 감지부를 포함하고, 생체시료에 포함된 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들로부터 중합효소 연쇄 반응을 통해 형성된 중합효소 연쇄 반응물과 5개의 감지 영역들의 프로브 사이의 특이적 결합에 의해 형성된 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질을 포함한다. 미세유체 칩(110)의 감지부는 5개의 감지 영역들로 구성되기 때문에, 미세유체 칩(110)은 생체시료에 포함된 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들 각각에 대한 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
광원부(120)로부터 평면 균일 광이 제공된다. 광원부(120)로부터 제공되는 평면 균일 광은 센서부(130)의 빔 스플리터(beam spilitter, 132)를 통해 미세유체 칩(110)의 감지 영역들의 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질로 입사된다. 미세유체 칩(110)의 감지 영역들의 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질로 입사된 평면 균일 광은 미세유체 칩(110)의 감지 영역들의 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질의 중합효소 연쇄 반응물인 아형-프로브 결합물질의 프로브로부터 형광 에너지를 발생시킬 수 있다. 미세유체 칩(110)의 중합효소 연쇄 반응물의 프로브로부터 발생된 형광 에너지가 방사상으로 발산된다. 방사상으로 발산된 형광 에너지는 대물 렌즈(131)를 통과하여 형광 빔 형태로 거울(133)로 전달된다. 거울(133)에 의해 반사된 형광 빔은 필터(134)를 통과하면서 특정의 단일파장 형광 빔이 집속 렌즈(135)로 전달된다. 특정의 단일파장 형광 빔은 집속 렌즈(135)에 의해 수렴되고, 공초점 조리개(confocal pinhole, 136)을 통과하면서 발산하여 센서부(130)의 검출기(137)에 의해 감지된다.Planar uniform light is provided from the light source part (120). The planar uniform light provided from the
센서부(130)는 광원부(120)로부터 제공된 평면 균일 광에 의한 에너지 교란을 피하기 위해 시간차 검출 기술을 사용할 수 있다. 또한, 센서부(130)는 감지된 형광 빔에 대한 산란광 처리, 잡음 제거 및 패턴 인식 기술을 사용할 수 있다.The
형광 공명 에너지 전이 효과를 이용하여 미세유체 칩(110)의 감지 영역들의 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질에 대한 형광 에너지를 측정할 경우, 검출 한도 및 감도가 향상될 수 있다. 이에 따라, 극미량(10-9~10-12ℓ)의 생체시료 내에 아주 낮은 농도(<10-17mol)로 존재하는 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들에 대한 검출이 가능할 수 있다.When the fluorescence energy of the polymerase chain reactant-probe binding material of the sensing regions of the
광원부(120)로부터 미세유체 칩(110)에 평면 균일 광이 제공되기 때문에, 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질의 프로브로부터 발생된 형광 에너지는 2차원 형태로 센서부(130)의 검출기(137)에 의해 감지될 수 있다.Since the plane uniform light is provided from the
필터(134)는 초퍼 형태일 수 있다. 즉, 여러 종류의 필터들(134)이 하나의 초퍼에 구비된 형태일 수 있다. 이에 따라, 여러 가지 특정의 단일파장 형광 빔이 센서부(130)의 검출기(137)에 의해 감지될 수 있다.The
미세유체 칩(110)이 5개의 감지 영역들로 구성된 감지부를 갖기 때문에, 5개의 감지 영역들로부터 서로 다른 형광 에너지들이 발생할 수 있다. 이에 따라, 생체시료에 포함된 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들 각각에 대한 형광 에너지가 발생할 수 있다.Since the
본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 장치는 생체시료를 역전사 과정과 중합효소 연쇄 반응 과정을 하나의 시험관에서 수행하는 단일 단계 역전사 중합효소 연쇄 반응으로 전처리 한 후, 5개의 감지 영역들로 구성된 감지부를 갖는 미세유체 칩으로 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들(H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 및 H9N2)을 동시에 분석함으로써, 호흡기 질환 의심 환자의 생체시료로부터 RNA 및 DNA를 직접 검출하여 매우 신속하고 정확하게 다양한 호흡기 바이러스를 진단할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 장치는 호흡기 질환에 대한 정확한 유행 양상 및 역학 조사를 수행할 수 있다. 또한, 호흡기 바이러스에 대한 진단 정보는 호흡기 바이러스 백신 연구에 매우 유용한 자료로 이용될 수 있다.In the respiratory virus diagnosis apparatus according to an embodiment of the present invention, after pre-treatment of a biological sample with a single-step reverse transcription polymerase chain reaction in which a reverse transcription process and a polymerase chain reaction process are performed in one test tube, detection of five detection regions is performed. Simultaneous analysis of five subtypes of influenza type A virus (H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 and H9N2) with a microfluidic chip with abundance allows direct detection of RNA and DNA from biological samples of suspected respiratory disease patients A variety of respiratory viruses can be diagnosed. Accordingly, the respiratory virus diagnosis apparatus according to the embodiment of the present invention can perform an accurate epidemic and epidemiological investigation of the respiratory disease. In addition, the diagnostic information on the respiratory virus can be used as a very useful data for respiratory virus vaccine research.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 장치는 고도로 숙련되지 않은 시험자에 의해서도 용이하게 호흡기 바이러스를 진단할 수 있으며, 그리고 중합효소 연쇄 반응에서 문제가 되는 오염을 최소화할 수 있다는 이점이 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 장치는 호흡기 바이러스 진단에 매우 효율적으로 이용될 수 있다.In particular, the respiratory virus diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention can easily diagnose the respiratory virus even by highly inexperienced testers, and has the advantage of minimizing contamination that is a problem in the polymerase chain reaction. Accordingly, the respiratory virus diagnosis apparatus according to the embodiment of the present invention can be used very efficiently for respiratory virus diagnosis.
이에 더하여, 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 방법은 생체시료를 역전사 과정과 중합효소 연쇄 반응 과정을 하나의 시험관에서 수행하는 단일 단계 역전사 중합효소 연쇄 반응으로 전처리 한 후, 5개의 감지 영역들로 구성된 감지부를 갖는 미세유체 칩으로 인플루엔자 A형 바이러스의 5가지 아형들(H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 및 H9N2)을 동시에 분석함으로써, 호흡기 질환 의심 환자의 생체시료로부터 RNA 및 DNA를 직접 검출하여 매우 신속하고 정확하게 다양한 호흡기 바이러스를 동시에 진단할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 방법은 유행 호흡기 바이러스 주의 확보 및 이의 분자생물학적 특성 연구에 이용될 수 있다.In addition, the respiratory virus diagnostic method according to an embodiment of the present invention, after pre-treatment of the biological sample with a single step reverse transcription polymerase chain reaction in which a reverse transcription process and a polymerase chain reaction process are performed in one test tube, five detection regions A microfluidic chip with a sensing unit consisting of two microfluids (H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 and H9N2) of influenza type A virus was simultaneously detected to detect RNA and DNA directly from a biological sample of a suspected respiratory disease patient. Various respiratory viruses can be diagnosed simultaneously quickly and accurately. Accordingly, the respiratory virus diagnostic method according to an embodiment of the present invention can be used to secure the epidemic respiratory virus attention and its molecular biological characteristics.
게다가, 본 발명의 실시예에 따른 호흡기 바이러스 진단 장치는 신종 인플루엔자, 조류 인플루엔자, 계절 인플루엔자, 호흡기 세포 융합 바이러스, 중증 급성 호흡기 증후군 등의 호흡기 감염 질환의 실시간 규명 및 조기 확산을 예방하는 데 사용될 수 있고, 그리고 식품 원인균 감염 검색 및 동·식물 병충해 안전 관리에 적용될 수 있고, 그리고 축산물 생산 이력 추적 및 특용작물 관리와 같은 농축산물 원산지 현장 감별 등에도 적용 가능할 수 있다. 또한, 친자 신원 규명 및 범죄자 규명 등과 같은 법의학에도 응용 가능하며, 그 밖에도 환경 모니터링, 생화학 전쟁 등과 같은 군사적 용도에도 적용 가능하기 때문에, 그 파급 효과가 클 수 있다.In addition, the respiratory virus diagnosis apparatus according to the embodiment of the present invention can be used to prevent the real-time identification and early spread of respiratory infection diseases such as swine flu, avian influenza, seasonal influenza, respiratory syncytial virus, severe acute respiratory syndrome, In addition, it can be applied to the detection of food-causing bacteria infection and the safety management of animal and plant pests, and to the field discrimination of the origin of agricultural products such as livestock production history tracking and special crop management. In addition, it can be applied to forensics such as paternity identification and criminal identification, and also applicable to military uses such as environmental monitoring, biochemical warfare, etc., the ripple effect can be great.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-restrictive in every respect.
100 : 진단 장치
110 : 미세유체 칩
111 : 시료 투입구
112 : 유로
113a, 113b, 113c, 113d, 113e : 감지 영역
113r : 대조 영역
120 : 광원부
125 : 광 필터
130 : 센서부
131 : 대물 렌즈
132 : 빔 스플리터
133 : 거울
134 : 필터
135 : 집속 렌즈
136 : 공초점 조리개
137 : 검출기
140 : 측정부
150 : 중합효소 연쇄 반응부100: Diagnostic device
110: microfluidic chip
111: sample inlet
112: Euro
113a, 113b, 113c, 113d, 113e: detection area
113r: contrast area
120: Light source
125: Optical filter
130: sensor
131: objective lens
132: beam splitter
133: mirror
134 filter
135: focusing lens
136: confocal aperture
137: detector
140:
150: polymerase chain reaction unit
Claims (27)
각각이 상기 중합효소 연쇄 반응물들과 특이 결합하여 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질들을 형성하는 프로브들이 제공된 감지부를 포함하는 미세 유체 칩;
상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합 물질들에 광을 제공하는 광원부; 및
상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합 물질들로부터 발산되는 형광 에너지를 감지하는 센서부를 포함하며,
상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합 물질들 각각은 상기 바이러스 아형들에 따라 서로 다른 형광 에너지를 발산하는 호흡기 바이러스 진단 장치.A polymerase chain reaction unit for providing polymerase chain reactants of different virus subtypes;
A microfluidic chip including a sensing portion provided with probes each of which specifically binds to the polymerase chain reactants to form polymerase chain reactant-probe binding substances;
A light source unit providing light to the polymerase chain reactant-probe binding materials; And
It includes a sensor for detecting the fluorescence energy emitted from the polymerase chain reactant-probe binding materials,
Each of the polymerase chain reactant-probe binding substances emits different fluorescence energy according to the virus subtypes.
상기 감지부는 상기 프로브들 각각이 제공되는 복수의 감지 영역들을 포함하는 호흡기 바이러스 진단 장치.The method of claim 1,
The detection unit includes a respiratory virus diagnostic device comprising a plurality of detection areas provided with each of the probes.
상기 바이러스 아형들은 인플루엔자 A 바이러스의 아형들인 호흡기 바이러스 진단 장치.The method of claim 1,
The virus subtypes are subtypes of influenza A virus.
상기 바이러스 아형들은 H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 및 H9N2인 호흡기 바이러스 진단 장치.The method of claim 3,
The viral subtypes are H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 and H9N2.
상기 프로브들은 펩타이드, 나노 입자, 형광 입자 또는 이들의 조합 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 바이러스 진단 장치.The method of claim 1,
The probes respiratory virus diagnostic device, characterized in that it comprises at least one selected from peptides, nanoparticles, fluorescent particles or a combination thereof.
상기 미세유체 칩은
상기 중합효소 연쇄 반응물들을 투입하기 위한 시료 투입구; 및
상기 중합효소 연쇄 반응물들을 상기 감지 영역들로 이송하기 위한 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 바이러스 진단 장치.The method of claim 1,
The microfluidic chip is
A sample inlet for introducing the polymerase chain reactants; And
Respiratory virus diagnostic device, characterized in that it further comprises a flow path for transferring the polymerase chain reactants to the detection zones.
상기 중합효소 연쇄 반응물들은 상기 바이러스 아형들의 단일 단계 역전사 중합효소 연쇄 반응물들인 호흡기 바이러스 진단 장치.The method of claim 1,
The polymerase chain reactants are single-stage reverse transcriptase polymerase chain reactants of the viral subtypes.
상기 중합효소 연쇄 반응부는 역전사 효소, 중합효소, 프라이머 세트, 및 사전혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 바이러스 진단 장치.The method of claim 1,
The polymerase chain reaction unit respiratory virus diagnostic device, characterized in that it comprises a reverse transcriptase, polymerase, primer set, and a premix.
상기 프라이머 세트는 올리고뉴클레오티드를 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 바이러스 진단 장치.9. The method of claim 8,
Respiratory virus diagnostic apparatus, characterized in that the primer set comprises an oligonucleotide.
상기 중합효소는 Taq 중합효소인 것을 특징으로 하는 호흡기 바이러스 진단 장치.9. The method of claim 8,
The polymerase is a respiratory virus diagnostic device, characterized in that Taq polymerase.
상기 사전혼합물은 주형 RNA, cDNA 합성 프라이머, dNTP 및 완충 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 바이러스 진단 장치.9. The method of claim 8,
The premix is a respiratory virus diagnostic device, characterized in that it comprises a template RNA, cDNA synthesis primer, dNTP and buffer solution.
상기 센서부에 의해 감지된 상기 형광 에너지를 전기적 신호로 전환하는 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 바이러스 진단 장치.The method of claim 1,
Respiratory virus diagnostic apparatus further comprises a measuring unit for converting the fluorescence energy detected by the sensor unit into an electrical signal.
서로 다른 바이러스 아형들의 중합효소 연쇄 반응물들을 투입하기 위한 시료 투입구;
상기 중합효소 연쇄 반응물들에 각각 특이 결합하는 프로브들이 제공된 감지 영역들을 포함하는 감지부; 및
상기 시료 투입구로부터 상기 감지부까지 연결되며, 상기 중합효소 연쇄 반응물들이 상기 감지 영역들로 이송되는 유로를 더 포함하는 미세 유체 칩.In the microfluidic chip used in the respiratory virus diagnostic device,
A sample inlet for introducing polymerase chain reactants of different virus subtypes;
A sensing unit including sensing regions provided with probes each specifically binding to the polymerase chain reactants; And
The microfluidic chip further comprises a flow path connected from the sample inlet to the sensing unit and transferring the polymerase chain reactants to the sensing regions.
상기 바이러스 아형들은 인플루엔자 A 바이러스의 아형들인 미세 유체 칩.The method of claim 13,
Wherein said viral subtypes are subtypes of influenza A virus.
상기 바이러스 아형들은 H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 및 H9N2인 미세 유체 칩.15. The method of claim 14,
The viral subtypes are H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 and H9N2.
상기 프로브들은 펩타이드, 나노 입자, 형광 입자 또는 이들의 조합 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 유체 칩.The method of claim 13,
The probes microfluidic chip, characterized in that it comprises at least one selected from peptides, nanoparticles, fluorescent particles or a combination thereof.
각각이 상기 중합효소 연쇄 반응물들과 특이 결합하여 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질들을 형성하는 프로브들이 제공된 감지부로, 상기 중합효소 연쇄 반응물들을 제공하는 단계;
상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질들에 광을 제공하는 단계; 및
상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질들로부터 발산되는 형광 에너지를 감지하는 단계를 포함하는 호흡기 바이러스 아형 검출 방법.Providing polymerase chain reactants of different virus subtypes;
Providing a polymerase chain reactant to a detector provided with probes each of which specifically binds to the polymerase chain reactants to form polymerase chain reactant-probe binders;
Providing light to the polymerase chain reactant-probe binders; And
Respiratory virus subtype detection method comprising the step of sensing the fluorescence energy emitted from the polymerase chain reactant-probe binding materials.
상기 바이러스 아형들은 인플루엔자 A 바이러스의 아형들인 호흡기 바이러스 아형 검출 방법.18. The method of claim 17,
The viral subtypes are subtypes of influenza A virus.
상기 바이러스 아형들은 H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 및 H9N2인 호흡기 바이러스 아형 검출 방법.19. The method of claim 18,
The viral subtypes are H1N1, H3N2, H5N1, H7N3 and H9N2.
상기 프로브들은 펩타이드, 나노 입자, 형광 입자 또는 이들의 조합 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 호흡기 바이러스 아형 검출 방법.18. The method of claim 17,
The probes respiratory virus subtype detection method comprising at least one selected from peptides, nanoparticles, fluorescent particles or a combination thereof.
상기 중합효소 연쇄 반응물들은 단일 단계 역전사 중합효소 연쇄 반응 방법으로 형성되는 호흡기 바이러스 아형 검출 방법.18. The method of claim 17,
The polymerase chain reactants are formed by a single step reverse transcription polymerase chain reaction method.
상기 단일 단계 역전사 중합효소 연쇄 반응 방법은,
역전사 효소, 중합효소, 프라이머 세트 및 사전혼합물로 구성된 용액에 상기 바이러스 아형들을 투입하는 단계; 및
상기 바이러스 아형들의 중합효소 연쇄 반응을 진행하는 단계를 포함하는 호흡기 바이러스 아형 검출 방법.The method of claim 21,
The single step reverse transcription polymerase chain reaction method,
Injecting the viral subtypes into a solution consisting of a reverse transcriptase, a polymerase, a primer set and a premix; And
Respiratory virus subtype detection method comprising the step of proceeding the polymerase chain reaction of the virus subtypes.
상기 프라이머 세트는 올리고뉴클레이티드를 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 바이러스 아형 검출 방법.The method of claim 22,
The primer set comprises an oligonucleotide respiratory virus subtype detection method, characterized in that.
상기 중합효소는 Taq 중합효소인 것을 특징으로 하는 호흡기 바이러스 아형 검출 방법.The method of claim 22,
The polymerase is Taq polymerase characterized in that the respiratory virus subtype detection method.
상기 사전 혼합물은 주형 RNA, cDNA 합성 프라이머, dNTP 및 완충 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 바이러스 아형 검출 방법.The method of claim 22,
Wherein said premix comprises a template RNA, cDNA synthesis primer, dNTP, and a buffer solution.
상기 감지된 상기 형광 에너지를 전기적 신호로 전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호흡기 바이러스 아형 검출 방법.18. The method of claim 17,
And converting the sensed fluorescence energy into an electrical signal.
상기 각 아형들의 중합효소 연쇄 반응물들에 특이 결합하여 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합물질들을 형성하는 프로브들이 제공된 감지부를 포함하는 미세 유체 칩;
상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합 물질들에 광을 제공하는 광원부; 및
상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합 물질들로부터 발산되는 형광 에너지를 감지하는 센서부를 포함하며,
상기 중합효소 연쇄 반응물-프로브 결합 물질들 각각은 상기 바이러스 아형들에 따라 서로 다른 형광 에너지를 발산하는 호흡기 바이러스 진단 장치.A polymerase chain reaction unit providing polymerase chain reactants of influenza type A virus subtypes H1N1, H3N2, H5N1, H7N3, and H9N2;
A microfluidic chip including a detector provided with probes that specifically bind to the polymerase chain reactants of the subtypes to form polymerase chain reactant-probe binding substances;
A light source unit providing light to the polymerase chain reactant-probe binding materials; And
It includes a sensor for detecting the fluorescence energy emitted from the polymerase chain reactant-probe binding materials,
Each of the polymerase chain reactant-probe binding substances emits different fluorescence energy according to the virus subtypes.
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KR1020130068605A KR20130086578A (en) | 2013-06-14 | 2013-06-14 | Diagnostic apparatus for respiratory virus and detecting method of respiratory virus subtypes using the same |
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KR1020100134574A Division KR20120072702A (en) | 2010-12-24 | 2010-12-24 | Multiplex diagnostic apparatus for respiratory virus and diagnostic method using the same |
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KR20210145690A (en) * | 2020-05-25 | 2021-12-02 | (주) 솔 | Method and device for diagnosing virus |
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- 2013-06-14 KR KR1020130068605A patent/KR20130086578A/en not_active Application Discontinuation
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