KR20130090587A - 휴대용 등온 핵산 증폭장치 - Google Patents

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Abstract

휴대용 등온 핵산 증폭장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 휴대용 등온 핵산 증폭장치는: 본체와, 본체 내에 구비되는 전원부와, 전원부의 전원 인가시 열이 발생되어, 시료튜브에 일정한 온도를 제공하는 시료반응부 및 시료반응부의 발열량을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 등온 핵산 증폭장치{POTABLE ISOTHERMAL NUCLEOTIDE AMPLIFICATION DEVICE}
본 발명은 휴대용 등온 핵산 증폭장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핵산 증폭에 의한 질병 진단이 용이하여, 현장에서 일반인도 신속한 병진단을 통한 빠른 대처가 가능한 휴대용 등온 핵산 증폭장치에 관한 것이다.
염기서열 분석 및 질병 진단 등을 목적으로 DNA 및 RNA와 같은 핵산의 유전정보를 분석하기 위해서는, 미량의 핵산을 분석에 필요한 양 만큼 대량으로 증폭시킬 필요가 있다.
이를 위해 세포를 용해하여 세포로부터 핵산을 분리하기 위한 세포 용해(cell lysis), 핵산 증폭, 미소 전기 영동(CE: Capillary Electphoresis) 등의 공정을 수행할 수 있다.
이들 공정 중 핵산의 증폭 방법으로는, LCR(Ligase Chain Reaction), SDA(Strand Displacement Amplification), NASBA(Nucleic Acid Sequence-Based Amplification), TMA(Transcription Mediated Amplification)와 같은 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.
즉, 등온 증폭 방법은 물론이고 비등온 증폭 방법도 반응 온도가 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.
한편, 국내 공개특허 제10-2005-0091366호(공개일:2005.09.15)에는 "핵산 증폭 방법 및 장치"가 개시되어 있다.
일반적인 PCR 튜브를 이용할 수 있는 변온 핵산 증폭장치는 고가이므로 장비구입의 부담 때문에 활용도가 낮으며, 등온 핵산 증폭장치는 PCR 튜브를 사용할 수 없어 복잡한 이미징 시스템이 요구되어 일반인이 사용할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 부피가 작고, 가격이 저렴하며, 사용이 간편하여 일반인도 핵산 증폭에 의한 질병 진단이 용이하여 국민보건에 이바지하고, 동·식물의 신속한 병진단을 통한 빠른 대처가 가능한 휴대용 등온 핵산 증폭장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치는: 본체와, 상기 본체 내에 구비되는 전원부와, 상기 전원부의 전원 인가시 열이 발생되어, 시료튜브에 일정한 온도를 제공하는 시료반응부 및 상기 시료반응부의 발열량을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원부는 본체의 내부에 구비되는 축전지 및 상기 축전지에 전원을 충전하기 위해 상기 본체에 외부전원이 연결되는 충전단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시료반응부는 상기 전원부에서 제공되는 전원에 의해 발열되는 발열소자 및 상기 발열소자와 접하여 상기 발열소자의 열이 전도되며, 상기 시료튜브가 안착되도록 복수개의 수용부가 형성되는 전도체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발열소자는 레귤레이터 IC인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전도체에는 온도센서가 구비되고, 상기 온도센서에서 감지된 온도값에 의해 상기 발열소자의 온도가 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시료반응부의 둘레면에는 상기 시료반응부의 열이 외부로 전달되는 것을 차단하는 단열부재가 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시료반응부의 발열에 의해 상기 시료튜브의 시료 변형을 감별할 수 있는 감별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시료반응부에 안착된 상기 시료튜브에 광을 조사하는 광원부와, 상기 광원부의 광이 조사되는 상기 시료튜브의 시료 변형을 육안으로 확인하도록 상기 본체에 구비되는 필터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치는 본체 내부에 축전지가 구비되고, 축전지의 전원에 의해 현장에서 사용가능하여 신속한 병진단이 가능한 효과를 지닌다.
또한, 본 발명은 부피가 작고, 가벼운 컴팩트한 구조를 지니며, 가격이 저렴하며, 사용이 간편하여 일반인도 병진단이 가능하여 빠른 대처가 가능하며, 보급화가 용이한 효과를 지닌다.
또한, 본 발명은 발열소자를 IC레귤레이터로 함으로써, 화재 및 파손을 방지할 수 있는 효과를 지닌다.
또한, 본 발명은 시료의 핵산 증폭을 육안으로 정확하게 확인할 수 있는 감별부가 구비되어 제품을 이용한 테스트의 신뢰성 및 편의를 제공하는 효과를 지닌다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 구성도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 사용상태도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 사시도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 단면도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 구성도,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 사용상태도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 사용상태도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치(100)는 본체(110), 전원부(120), 시료반응부(130) 및 제어부(150)를 포함한다.
본체(110)는 본 발명의 외형을 이루는 것으로, 내부에 전원부(120), 시료반응부(130) 및 제어부(150)가 구비된다. 그리고, 본체(110)에는 시료반응부(130)가 노출되도록 개구홀(111)이 형성되며, 힌지 연결되는 커버(112)가 구비되어 시료반응부(130)의 전면을 커버한다.
전원부(120)는 본체(110)의 내부에 구비되며, 외부전원을 충전할 수 있다. 즉, 전원부(120)는 축전지(122)와, 축전지(122)에 전원을 충전하기 위해 본체(110)에 외부전원이 연결되는 충전단자(124)로 이루어진다.
본 실시예에서는 전원부(120)를 축전지(122)와 충전단자(124)로 도시하였지만, 전원부(120)는 교체가능한 건전지 등 다양한 변형이 가능하다.
외부전원은 충전단자(124)에 연결되어 축전지(122)에 공급되고, 축전지(122)에는 외부전원이 충전된다.
시료반응부(130)는 전원부(120)의 전원 인가에 의해 열이 발생되며, 시료튜브(105)에 일정한 온도를 제공할 수 있다.
시료반응부(130)는 전원부(120)에서 제공되는 전원에 의해 발열되는 발열소자(132) 및 발열소자(132)와 접하여 발열소자(132)의 열이 전도되며, 시료튜브(105)가 안착되도록 복수개의 수용부(137)가 형성되는 전도체(135)를 포함한다.
전도체(135)의 전면은 본체(110)의 개구홀(111)을 통해 노출되고, 전도체(135)는 구리재질로 이루어지며, 수용부(137)는 시료튜브(105)의 형상과 동일 또는 유사하게 함몰 형성되어, 시료튜브(105)가 삽입되어 안착된다.
시료튜브(105)는 상부에 힌지 연결되는 뚜껑이 형성되고, 투명재질로 이루어지며, 원추형상으로 이루어진다. 이러한 시료튜브(105)와 동일 또는 유사하게 전도체(135)에는 수용부(137)가 형성되므로 전도체(135)의 열은 시료튜브(105)의 전체면에 전달될 수 있다.
그리고, 제어부(150)는 시료반응부(130)의 발열량을 제어한다. 제어부(150)는 본체(110)의 전면에 구비되는 조작부(152)와 조작부(152)의 작동에 의해 전원부(120)의 전원을 단속하여 시료반응부(130)의 발열량을 제어하는 컨트롤부(154)를 포함한다.
즉, 조작부(152)의 작동신호에 의해 발열소자(132)가 설정온도로 설정될 수 있고, 발열소자(132)의 열은 전도체(135)에 전도되며, 전도체(135)에 전도된 열을 각각의 수용부(137)에 안착되는 시료튜브(105)에 전달되므로 시료의 핵산을 증폭시킬 수 있다.
발열소자(132)는 IC레귤레이터로 안정적인 전원공급이 이루어진다. 그리고, 전도체(135)의 온도값은 IC레귤레이터에 공급되는 전원을 듀티제어하여 온도를 조절한다.
이로 인해, 전도체(135)는 등온을 유지할 수 있어 시료튜브(105)내의 시료를 등온 핵산 증폭을 가능케한다.
또한, 전도체(135)에는 온도센서(160)가 구비되고, 온도센서(160)에서 감지된 온도값은 컨트롤부(154)로 신호를 전송되므로 발열소자(132)의 온도가 제어된다.
이때, 본체(110)의 전면에는 조작부(152)에서 설정된 설정온도, 온도센서(160)에서 감지된 실제온도 및 축전지(122)의 전원잔량 등의 정보를 표시할 수 있는 디스플레이부(115)가 구비된다.
이처럼, LCR(Ligase Chain Reaction), SDA(Strand Displacement Amplification), NASBA(Nucleic Acid Sequence-Based Amplification), TMA(Transcription Mediated Amplification)와 같은 같은 등온 증폭(isothermal amplification) 방법 및 모든 등온 핵산 증폭 방법을 실시할 수 있다.
그리고, 시료반응부(130)의 둘레면에는 시료반응부(130)의 열이 외부로 전달되는 것을 차단하는 단열부재(140)가 구비된다.
단열부재(140)는 전도체(135) 및 발열소자(132)의 둘레를 감싸 발생되는 열이 외부에 전달되는 것을 차단하여 화상 및 기기고장을 방지한다. 이러한 단열부재(140)는 세라믹 등 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 제1실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
인간 또는 동·식물의 시료를 채취하여 시료튜브(105)에 담은 후 시료튜브(105)를 전도체(135)의 수용부(137)에 안착시킨다.
이후, 사용자는 조작부(176)를 조작하여 설정온도를 입력하면, 설정된 온도값에 의해 발열소자(132)에 전원이 공급되어 발열된다. 발열소자(132)의 열은 전도체(135)에 전달되며, 전도체(135)에 의해 수용부(137)에 시료튜브(105)에 열을 공급한다.
이때, 수용부(137)는 시료튜브(105)와 유사한 형태로 함몰 형성되어 시료튜브(105)의 전체면이 수용부(137)에 접하므로 민감도를 향상시킬 수 있다.
그리고, 발열소자(132)는 IC레귤레이터로 이루어져 안정적인 전원공급이 가능하며 듀티제어에 의해 발열소자(132)는 등온을 유지할 수 있어 전도체(135) 또한 등온이 유지된다.
또한, 발열소자(132)에 전원을 공급하는 전원부(120)가 외부전원에 의해 충전되는 축전지(122)로 이루어져 휴대가 가능하여 현장에서 사용 가능하다.
소정의 시간이 지난후에 사용자는 도 5에서 도시된 바와 같이 수용부(137)에서 시료튜브(105)를 꺼내에 육안으로 핵산 증폭된 시료를 확인하여 병을 진단할 수 있다.
상기와 같은 작용에 의해 본 실시예를 이용하여 현장에서 시료의 핵산을 증폭할 수 있어 병진단이 가능하다.
예를 들어, 농가에서 한우의 혈액시료를 채취하여 상기와 같이 등온 핵산 증폭시키면, 소 결핵균을 현장에서 신속하고 정확하게 감별 진단할 수 있어 방역대책을 수립할 수 있고, 소결핵병 근절에 일조할 수 있으며, 국민보건에 이바지할 수 있다.
또한, 본 실시예는 구조가 간단하여 저가 공급이 가능하며, 사용이 간편하여 전문가 뿐만 아니라 일반인도 손쉽게 핵산 증폭에 의한 병진단을 할 수 있는 효과를 지닌다.
- 제2 실시예 -
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 의한 휴대용 등온 핵산 증폭장치를 설명하기로 한다.
설명의 편의를 위해 상기 제1실시예와 구성 및 작용이 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호로 인용하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 단면도이며, 도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 구성도이고, 도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치의 사용상태도이다.
도 5 내지 도 8에서 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 휴대용 등온 핵산 증폭장치(100)는 제1실시예에 따른 휴대용 핵산 증폭장치에 시료튜브(105)의 시료 변형을 감별할 수 있는 감별부(170)를 더 포함한다.
감별부(170)는 시료반응부(130)의 발열에 의해 핵산 증폭된 시료의 감별을 용이하게 하는 것으로서, 시료반응부(130)에 안착된 시료튜브(105)에 광을 조사하는 광원부(172) 및 광원부(172)의 광이 조사되는 시료튜브(105)의 시료 변형을 육안으로 확인하도록 본체(110)에 구비되는 필터부(174)를 포함한다.
핵산 증폭된 시료는 광에 조사되고, 필터부(174)을 통해 확인하면 보다 신뢰성 높은 진단이 가능하다.
광원부(172)는 도 2에서 도시된 바와 같이 컨트롤부(154)에 전기적으로 연결되고, 광원부(172)의 각각의 광원은 수용부(137)와 대응되게 구비되며, 조작부(152)의 조작에 의해 점등된다. 즉, 광원부(172)의 광원은 LED램프로 이루어지며, 수용부(137)의 하부에 구비된다.
이때, 수용부(137)는 제1실시예와 달리 관통된 홀로 이루어지며, 단열부재(140)는 투명세라믹으로 이루어진다. 상기한 구조는 수용부(137)에 수용된 시료튜브(105)와 광원부(172)의 광원은 일직선상에 위치되므로 광원의 광이 시료튜브(105)의 하부를 조사할 수 있는 구조이다.
그리고, 필터부(174)는 오렌지필터로 이루어지며, 본체(110)의 커버(112)에 구비된다. 따라서, 도 8에서 도시된 바와 같이 사용자는 시료반응부(130)의 등온 상태에서 조작부(152)의 조작에 의해 광원부(172)의 광원을 점등시키고, 핵산 증폭된 시료를 필터부(174)를 통해 확인할 수 있다.
이는 시료내에 투입되는 형광물질이 광에 의해 발광되고, 오렌지필터를 통해 확인할 수 있어 보다 선명한 핵산 증폭을 확인할 수 있다.
따라서, 사용자는 시료튜브(105)를 인출하지 않고, 수용부(137)에 수용된 상태로 확인할 수 있어 사용상의 편의를 제공하며, 광이 조사된 시료를 필터부(174)를 통해 육안으로 확인할 수 있어 보다 신뢰성 높은 진단이 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 휴대용 등온 핵산 증폭장치 105 : 시료튜브
110 : 본체 112 : 커버
115 : 디스플레이부 120 : 전원부
122 : 축전지 124 : 충전단자
130 : 시료반응부 132 : 발열소자
135 : 전도체 137 : 수용부
140 : 단열부재 150 : 제어부
152 : 조작부 154 : 컨트롤부
160 : 온도센서 170 : 감별부
172 : 광원부 174 : 필터부

Claims (8)

  1. 본체;
    상기 본체 내에 구비되는 전원부;
    상기 전원부의 전원 인가시 열이 발생되어, 시료튜브에 일정한 온도를 제공하는 시료반응부; 및
    상기 시료반응부의 발열량을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 등온 핵산 증폭장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전원부는 본체의 내부에 구비되는 축전지; 및
    상기 축전지에 전원을 충전하기 위해 상기 본체에 외부전원이 연결되는 충전단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 등온 핵산 증폭장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 시료반응부는 상기 전원부에서 제공되는 전원에 의해 발열되는 발열소자; 및
    상기 발열소자와 접하여 상기 발열소자의 열이 전도되며, 상기 시료튜브가 안착되도록 복수개의 수용부가 형성되는 전도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 등온 핵산 증폭장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 발열소자는 IC레귤레이터인 것을 특징으로 하는 휴대용 등온 핵산 증폭장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 전도체에는 온도센서가 구비되고;
    상기 온도센서에서 감지된 온도값에 의해 상기 발열소자의 온도가 제어되는 것을 특징으로 하는 휴대용 등온 핵산 증폭장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 시료반응부의 둘레면에는 상기 시료반응부의 열이 외부로 전달되는 것을 차단하는 단열부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대용 등온 핵산 증폭장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 시료반응부의 발열에 의해 상기 시료튜브의 시료 변형을 감별할 수 있는 감별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 등온 핵산 증폭장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 시료반응부에 안착된 상기 시료튜브에 광을 조사하는 광원부; 및
    상기 광원부의 광이 조사되는 상기 시료튜브의 시료 변형을 육안으로 확인하도록 상기 본체에 구비되는 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 등온 핵산 증폭장치.
KR1020120011832A 2012-02-06 2012-02-06 휴대용 등온 핵산 증폭장치 KR101388990B1 (ko)

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