KR20150106018A - 어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 전기화학적 검출신호를 비교 분석하는 유전자 판독기 - Google Patents

어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 전기화학적 검출신호를 비교 분석하는 유전자 판독기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기화학적 검출신호를 비교 분석하는 유전자 판독기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목적 유전자를 증폭한 후, 다양한 탐침 유전자가 고정화된 유전자 판독칩에 목적 유전자와 탐침 유전자의 혼성화에 이어, 전기화학적인 방법을 이용하여 혼성화 반응 전후의 전기화학적 신호 차이를 비교하여 어류의 종 및 원산지를 판별할 수 있는 유전자 판독기에 관한 것이다. 이에 본 발명은 전기화학적 검출신호를 비교 분석하는 유전자 판독기에 있어서, 목적 유전자를 증폭하는 유전자증폭모듈; 상기 목적 유전자를 유전자증폭튜브로부터 유전자판독칩으로 이송하는 유전자이송모듈; 상기 목적 유전자와 유전자판독칩 내부에 고정화된 탐침 유전자를 혼성화하는 유전자혼성화모듈; 상기 혼성화된 유전자로부터 전기화학적 검출신호를 측정하여 비교하는 유전자판독모듈; 상기 판독결과를 비교 분석하여 디스플레이부에 정보를 표시하는 제어디스플레이모듈; 상기 모듈의 구성요소들을 제어하는 제어시스템모듈; 및 상기 모듈을 내부에 수용하는 케이스;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기를 제공한다.

Description

어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 전기화학적 검출신호를 비교 분석하는 유전자 판독기 {DNA Scanner Comparing And Analyzing Electrochemical Detecting Signal For Identifying Species Or Origin About Fish And Shellfish}
본 발명은 어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 전기화학적 검출신호를 비교 분석하는 유전자 판독기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목적 유전자를 증폭한 후, 다양한 탐침 유전자가 고정화된 유전자 판독칩에 목적 유전자와 탐침 유전자의 혼성화에 이어, 전기화학적인 방법을 이용하여 혼성화 반응 전후의 전기화학적 신호 차이를 비교하여 어패류의 종 및 원산지를 판별할 수 있는 유전자 판독기에 관한 것이다.
일반적으로 데옥시리보핵산(DNA: Deoxyribonucleic acid)과 리보핵산(RNA: Ribonucleic acid)등의 핵산분석법은 생물학 연구나 의료진단, 신약탐색, 법의학 등의 분야에 사용되고 있다.
특정한 염기서열을 가진 DNA를 찾아내는 방법은 전기영동에 의해 분리된 DNA 조각을 니트로셀룰로스나 나일론막과 같은 고체 기판 위로 옮겨서 상대적인 위치를 유지시킨 후, 방사선 동위원소로 표지된(labeld) 관찰하고자 하는 염기서열의 DNA를 탐침(probe)으로 넣어 혼성화(hybridization)를 통하여 상보적 결합을 하는 DNA 조각의 위치를 확인하는 방법이다. 이 방법은 숙련된 기술과 많은 시간과 자원을 필요로 한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 다수의 DNA를 이미 알고있는 위치에 마이크로 사이즈의 크기로 2차원 배열한 DNA 마이크로어레이(microarray) 칩이 개발되었으며, 빠른 시간에 수십만 개 이상의 DNA를 검색할 수 있다. 좁은 기판 위에 고밀도로 집적된 DNA는 관찰하고자 하는 DNA와 혼성화하는 경우 형광표지자에 의해 형광을 발생하도록 되어 있으므로, 마이크로 크기의 2차원 형광패턴을 인식하는 광학 시스템을 필요로 한다.
한편 표면플라즈몬공명법(SPR: Surface Plasmon Resonance)은 금속 박막 표면에 고정된 DNA가 혼성화되는 것을 표면의 굴절률 변화로 감지하므로, 형광표지자 없이도 DNA 혼성화를 검출할 수 있다. 그러나 감도가 좋지 못하여 1011/㎠의 농도 이상의 탐침 DNA가 고정화되어 있어야 한다.
대한민국 등록특허 10-1302353호는 분자진단 자동분석기기에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 기기용 프레임; 상기 기기용 프레임에 설치되어 위치 고정되며, DNA 칩이 장착될 수 있는 중합효소 연쇄 반응(PCR)용 블록; 상기 중합효소 연쇄 반응용 블록 내에 배치되는 상기 DNA 칩 내에서 유전자 증폭되는 샘플시료로부터 발생하는 형광신호를 실시간으로 검출하는 실시간 PCR 정량 검출수단; 및 상기 중합효소 연쇄 반응용 블록 내에 배치되는 상기 DNA 칩 내에서 유전자 증폭된 샘플시료가 DNA 칩의 표면에 부착된 표적 유전자와 혼성화 반응하여 발생하는 형광신호를 탐지하여 분석하는 DNA 마이크로어레이 분석수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 정량 검출 및 DNA (microarray) 분석을 복합적으로 수행할 수 있는 분자진단 자동분석기기에 대한 것이다. 상기 발명의 분자진단 자동분석기기는, 기기용 프레임; 상기 기기용 프레임에 설치되어 위치 고정되며, DNA 칩이 장착될 수 있는 중합효소 연쇄 반응(PCR)용 블록; 상기 중합효소 연쇄 반응용 블록 내에 배치되는 상기 DNA 칩 내에서 유전자 증폭되는 샘플시료로부터 발생하는 형광신호를 실시간으로 검출하는 실시간 PCR 정량 검출수단; 및 기 중합효소 연쇄 반응용 블록 내에 배치되는 상기 DNA 칩 내에서 유전자 증폭된 샘플시료가 DNA 칩의 표면에 부착된 표적 유전자와 혼성화 반응하여 발생하는 형광신호를 탐지하여 분석하는 DNA 마이크로어레이 분석수단을 포함한다. 상기 발명의 분자진단 자동분석 기기는, 기존 실시간 PCR 을 통하여 수행되던 모든 실험을 자동으로 수행할 수 있는 것이 가능하고 기존의 PCR 장치에서는 수행할 수 없었던 DNA 칩 분석도 복합적으로 실시할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 발명 따른 분자진단 자동분석기기는, 단일의 장비로서 DNA 칩의 자동화를 단독으로 분석가능하거나, 실시간 PCR 분석을 단독으로 분석가능할 수도 있으며, 이미 상술한 바와 같이 위의 방식들을 통하여 통합하여 분석할 수 있는 장점이 있게 된다. 그러나 본 발명은 표지자를 사용하지 않고(label-free), 전극의 개질이 없는 산화환원 매개체 방식의 전기화학적 DNA 검출방법을 적용함으로써, 종래의 다양한 고가의 개별 장치들을 대신하여 비교적 저렴한 통합형 시스템을 제공하고, 구매비용과 유지비용을 절감할 수 있으며, 비전문가도 간단한 조작방법으로 사용자 접근성이 향상된다는 점에서 상기 발명과 차이가 있다.
종래의 어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 유전자 판독기 및 판독 시스템에 의하면, 의뢰자로부터 식별 의뢰된 어패류로부터 유전자를 추출한 후, 유전자 증폭 장치를 이용하여 어패류 유전자를 증폭하고, 증폭된 어패류 유전자의 염기서열을 분석해서 측정된 데이터의 이상 유무가 전문가에 의해 분석되고, 또한 확보된 측정 데이터와 비교해서 식별결과를 의뢰자에게 통보하는 바와 같았다. 따라서, 분석의뢰에서 최종판정까지 장시간이 소요되며, 여러 종류의 분석과정을 진행하기 위해서 각각 과정별로 고가의 분석장비와 전문화된 인력이 필요한 실정이며, 현장에서 분석을 진행하는 것이 불가능하고, 장비와 인력이 구비된 지정된 공간에서만 수행이 가능한 제약이 존재한다. 이러한 이유로 어패류의 종 또는 원산지를 속이는 불법유통 사례가 증가하는 현 시점에 해상 불법조업의 현장 단속을 요구하는 사례가 증가하는데 반하여, 종래의 방법은 시간적, 공간적, 인력적 제약으로 인하여 새로운 시장의 수요를 충족하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 현장에서 신속하게 어패류 유전자를 이용하여 어패류의 종 및 원산지를 판별할 수 있는 이동이 가능한 어패류의 종 및 원산지 판별 전자동 시스템에 대한 필요성이 절실하게 요구되고 있다.
이에 본 발명은 상기의 과제를 달성하기 위하여, 어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 전기적 신호를 비교 분석하는 유전자 판독기에 있어서,
목적 유전자를 증폭하는 유전자증폭모듈;
상기 목적 유전자를 유전자증폭튜브로부터 유전자판독칩으로 이송하는 유전자이송모듈;
상기 목적 유전자와 유전자판독칩 내부에 고정화된 탐침 유전자를 혼성화하는 유전자혼성화모듈;
상기 혼성화된 유전자로부터 전기화학적 검출신호를 측정하여 비교하는 유전자판독모듈;
상기 판독결과를 비교 분석하여 디스플레이부에 정보를 표시하는 제어디스플레이모듈;
상기 모듈의 구성요소들을 제어하는 제어시스템모듈; 및
상기 모듈을 내부에 수용하는 케이스;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 유전자 판독기를 제공한다.
본 발명의 유전자 판독기에 따르면, 종래의 다양한 고가의 개별 장치들을 대신하여 비교적 저렴한 통합형 시스템을 제공함으로써, 구매비용과 유지비용을 절감할 수 있으며, 비전문가도 간단한 조작방법으로 사용자 접근성이 향상된다, 또한 이동형 시스템으로 어패류 유전자의 추출, 증폭, 혼성화, 판독 과정을 하나의 시스템에서 신속하게 수행할 수 있으며, 이로 인하여 현장에서 어패류의 종 및 원산지 식별이 가능하므로, 어패류 불법조업 및 불법유통을 신속하게 차단하고 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명인 유전자 판독기의 요부발췌 사시도.
도 2는 본 발명인 유전자 판독기의 사시도.
도 3은 본 발명인 유전자 판독기의 평면도.
도 4는 본 발명의 케이스를 포함하는 유전자 판독기의 사시도.
도 5는 본 발명인 유전자 판독기에서 유전자증폭모듈의 사시도.
도 6은 본 발명인 유전자 판독기에서 유전자증폭모듈 중 챔버의 실제 예시도.
도 7은 본 발명인 유전자 판독기에서 유전자이송모듈의 사시도.
도 8은 본 발명인 유전자 판독기에서 유전자혼성화모듈 중 시린지펌프의 사시도.
도 9은 본 발명인 유전자 판독기에서 유전자혼성화모듈 중 버퍼용액공급부의 실제 예시도.
도 10은 본 발명인 유전자 판독기에서 유전자혼성화모듈의 사시도.
도 11은 본 발명인 유전자 판독기에서 유전자혼성화모듈 중 유전자판독칩의 사시도.
도 12는 본 발명인 유전자 판독기에서 유전자판독모듈의 사시도.
도 13은 본 발명의 제어디스플레이모듈을 포함하는 유전자 판독기의 실제 예시도.
도 14는 본 발명의 제어시스템모듈을 포함하는 유전자 판독기의 실제 예시도.
본 발명은 어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 전기화학적 검출신호를 비교 분석하는 유전자 판독기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목적 유전자를 증폭한 후, 다양한 탐침 유전자가 고정화된 유전자 판독칩에 목적 유전자와 탐침 유전자의 혼성화에 이어, 전기화학적인 방법을 이용하여 혼성화 반응 전후의 전기화학적 신호 차이를 비교하여 어류의 종 및 원산지를 판별할 수 있는 유전자 판독기에 관한 것이다. 이하 첨부되는 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명한다.
종래의 어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 유전자 판독기 및 판독 시스템에 의하면, 의뢰자로부터 식별 의뢰된 어패류로부터 유전자를 추출한 후, 유전자 증폭 장치를 이용하여 어패류 유전자를 증폭하고, 증폭된 어패류 유전자의 염기서열을 분석해서 측정된 데이터의 이상 유무가 전문가에 의해 분석되고, 또한 확보된 측정 데이터와 비교해서 식별결과를 의뢰자에게 통보하는 바와 같았다. 따라서, 분석의뢰에서 최종판정까지 장시간이 소요되며, 여러 종류의 분석과정을 진행하기 위해서 각각 과정별로 고가의 분석장비와 전문화된 인력이 필요한 실정이며, 현장에서 분석을 진행하는 것이 불가능하고, 장비와 인력이 구비된 지정된 공간에서만 수행이 가능한 제약이 존재한다. 이러한 이유로 어패류의 종 또는 원산지를 속이는 불법유통 사례가 증가하는 현 시점에 해상 불법조업의 현장 단속을 요구하는 사례가 증가하는데 반하여, 종래의 방법은 시간적, 공간적, 인력적 제약으로 인하여 새로운 시장의 수요를 충족하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 현장에서 신속하게 어패류 유전자를 이용하여 어패류의 종 및 원산지를 판별할 수 있는 이동이 가능한 어패류의 종 및 원산지 판별 전자동 시스템에 대한 필요성이 절실하게 요구되고 있다.
이에 본 발명은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 전기화학적 검출신호를 비교 분석하는 유전자 판독기에 있어서,
목적 유전자를 증폭하는 유전자증폭모듈(100);
상기 목적 유전자를 유전자증폭튜브(110)로부터 유전자판독칩(350)으로 이송하는 유전자이송모듈(200);
상기 목적 유전자와 유전자판독칩(350) 내부에 고정화된 탐침 유전자를 혼성화하는 유전자혼성화모듈(300);
상기 혼성화된 유전자로부터 전기화학적 검출신호를 측정하여 비교하는 유전자판독모듈(400);
상기 판독결과를 비교 분석하여 디스플레이부에 정보를 표시하는 제어디스플레이모듈(500);
상기 모듈의 구성요소들을 제어하는 제어시스템모듈(600); 및
상기 모듈을 내부에 수용하는 케이스(700);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기를 제공한다.
본 발명의 실시예인 어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 유전자 판독기에서의 상기 목적 유전자를 증폭하는 유전자증폭모듈(100)은, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이,
목적 유전자를 증폭하는 유전자증폭튜브(110);
상기 유전자증폭튜브(110)를 수용하는 챔버(120);
상기 챔버(120)를 가열 또는 냉각시키기 위한 펠티어소자(130);
상기 챔버(120) 외부로부터 내부까지 바늘이 통과하는 바늘통과구(141)를 가지는 뚜껑부(140); 및
상기 펠티어소자(130)가 냉각기능 수행시 방열판으로 열을 전달하는 히트싱크(150);
를 포함하며, 이에 추가적으로 바닥단열판(160), 방열판(170) 및 냉각팬(180)을 더 포함하여 구성된다.
특히 도 5에 도시된 바와 같이,
상기 유전자 증폭 튜브(110) 상면의 마개부(111)는 주사바늘이 관통할 수 있는 정도의 낮은 경도의 재질로서, 실리콘, 우레탄, PVC, PDMS 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되고,
상기 챔버(120)는 8개의 유전자증폭튜브 삽입홈(미도시)을 구비하고, 재질은 열전달이 우수한 금속으로서, 알루미늄, 구리, 은, 금, 마그네슘, 텅스텐, 몰리브덴, 아연 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되며,
상기 바늘통과부(141)는 상기 챔버(120) 내부에 삽입되어 설치되는 유전자증폭튜브(110)와 동일한 위치에 형성되어, 바늘이 외부로부터 상기 바늘통과부(141)를 경유하여 유전자증폭튜브(110)의 상면의 마개부(111) 중앙에 도달하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 실시예로서 도 5에 도시된 바와 같이,
유전자증폭모듈(100)의 추가 구성인 상기 바닥단열판은 상기 펠티어소자(130)의 하단부에 위치하며, 상기 펠티어소자(130)에서 발생되는 열이 바닥으로 새나가지 않도록 하는 역할을 하고,
상기 방열판은 상기 히트싱크(150)로부터 열을 대기중으로 빠르게 방출할 수 있도록 가느다란 금속관이 여러겹으로 형성되어 있으며, 금속판 사이에는 공기가 통할 수 있도록 되어있으며,
상기 냉각팬은 상기 방열판에 차가운 공기를 흘려주어 상기 방열판으로부터 열이 대기중으로 방출되는 것을 돕는 역할을 한다.
이에 나아가 도 5내지 도 6에 도시된 바와 같이,
상기 뚜껑부(140)는 보다 세부적으로 바늘통과부(141) 뿐만 아니라, 경칩(142), 뚜껑히터모듈(143), 뚜껑 개폐 손잡이(144), 고정핀(145)으로 구성되며, 상기 뚜껑히터모듈은 상기 뚜껑부(140) 내부면을 가열하고, 상기 고정핀은 뚜껑부(140)를 닫을 때, 뚜껑부(140)가 상기 챔버(120)와 완전히 밀착되도록 고정하는 역할을 한다. 즉, 뚜껑히터모듈의 아랫면이 유전자증폭튜브(110)의 마개부(111) 상단부에 밀착되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 실시예인 상기 목적 유전자를 유전자증폭튜브(110)로부터 유전자판독칩으로 이송하는 유전자이송모듈(200)은, 도 7에 도시된 바와 같이,
상기 유전자증폭튜브(110)로부터 증폭된 목적 유전자를 추출하여 이송하는 유전자이송바늘(210);
상기 유전자증폭튜브(110)로부터 목적 유전자를 추출한 유전자이송바늘(210)을 상부 및 하부방향으로 이동하는 수직이송모터(220); 및
상기 유전자증폭튜브(110)로부터 목적 유전자를 추출한 유전자이송바늘(210)을 수평방향으로 이동하는 수평이송모터(230);
를 포함하며, 이에 추가적으로 상기 유전자이송바늘(210)을 고정하기 위한 바늘고정판(211), 수직LM가이드(240), 수평LM가이드(250), 수직위치제어센서(260), 수평위치에어센서(270), 수직이송스크류(280) 및 수평이송스크류(290)를 더 포함한다.
본 발명의 실시예인 상기 목적 유전자와 유전자판독칩(350) 내부에 고정화된 탐침 유전자를 혼성화하는 유전자혼성화모듈(300)은, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이,
상기 목적 유전자를 추출하고 압출하는 시린지펌프(310);
상기 목적 유전자와 탐침 유전자의 혼성화 및 전기화학측정에 필요한 버퍼를 공급하는 버퍼용액공급부(320);
상기 버퍼용액공급부(320)로부터 이송된 버퍼용액을 유전자판독칩(350) 내부로 주입하는 버퍼주입바늘(330);
상기 버퍼주입바늘(330)을 상부 및 하부방향으로 이동하는 수직이동모터(340);
탐침 유전자가 고정된 유전자판독칩(350);
상기 유전자판독칩(350)을 수용하는 유전자판독칩 삽입트레이(360);
를 포함하여 구성된다.
특히 도 8에 도시된 바와 같은, 상기 시린지펌프(310)는 상기 상기의 유전자이송바늘(210) 및 상기 버퍼주입바늘(330)에 튜빙으로 연결되어 있으며, 상기 유전자증폭튜브(110)로부터 목적 유전자를 추출하여 유전자판독칩(350)에 주입하거나 또는 상기 버퍼용액공급부(320)로부터 버퍼용액을 유전자판독칩(350)에 주입하는 것이 바람직하며, 상기 시린지펌프(310)는 일반적인 상용화된 시린지펌프(310)를 사용하는 것으로 그 형상에 제한을 두지 아니한다.
또한 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 버퍼용액공급부(320)는 다수개의 버퍼용액저장탱크, 버퍼용액의 정량 이송을 위한 펠라스틱펌프, 모터 및 모터제어회로기판을 포함하며,
케이스(700) 내부에 실장되거나 또는 별도의 외장 케이스에 실장되는 것 또한 가능하다. 도 9는 별도의 외장 케이스에 실장된 일실시예이다.
본 발명의 실시예로서 도 11에 도시된 바와 같이,
상기 유전자판독칩(350)은,
패터닝된 금전극에 탐침 DNA가 고정화된 하부기판(351);
내열성 양면 접합 테이프에 미세유체채널 패턴이 타공되어 상기 하부기판(351)과 접합하는 상부기판(352); 및
상기 상부기판(352)과 접합하는 커버기판(353);
을 포함하여 구성되며,
상기 상부기판(352)과 상기 커버기판(353)은 다수개의 시료주입구를 구비하며 고무캡으로 밀폐되고, 포코핀 삽입구가 관통되어 형성되어 접착시 상기 하부기판(351)의 금전극이 노출되는 형상인 것이 바람직하나, 이에 국한하지 아니하며 포코핀 삽입구가 전기화학적 신호를 검출하는 것이 가능한 형상이라면 가능하다.
또한 상기 다수개의 시료주입구를 밀폐하는 고무캡 중에서 하나는 상기의 유전자이송바늘(210)에 의해서 관통되어 상기 미세유체채널로 목적 유전자를 인입하며, 나머지 다수개의 고무캡은 상기의 버퍼주입바늘(330)에 의해서 관통되어 상기 미세유체채널로 하나 이상의 버퍼를 인입하는 것이 바람직하며, 적어도 한 개이상의 시료배출구가 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예로서 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같은,
상기 유전자판독칩(350)을 수용하는 유전자판독칩 삽입트레이(360)는,
8개의 유전자판독칩(350)을 환형으로 배치하여 수용하는 유전자판독칩 삽입부를 구비하며,
상기 유전자판독칩 삽입부는 커버를 구비하여 상기 유전자판독칩(350)이 커버의 아래면에 안착되고, 상기 커버는 포코핀이 통과할 수 있는 포코핀 삽입구가 형성되는 것이 바람직하며,
상기 유전자판독칩 삽입트레이(360)의 원형 판넬의 하부에 히터를 구비하여 혼성화 온도를 유지하고,
원형 판넬의 중앙 하부에 회전모터를 구비하여 시계방향 또는 반시계방향으로 회전함으로써, 상기 유전자판독칩(350)이 상기 유전자혼성화모듈(300)과 상기 유전자판독모듈(400)을 이동하는 형상이 바람직하다.
또한 본 발명의 실시예인 상기 혼성화된 유전자로부터 전기화학적 검출신호를 측정하여 비교하는 유전자판독모듈(400)은, 도 12에 도시된 바와 같이,
상기 유전자판독칩(350)의 금전극과 접촉하여 전기화학분석을 위한 전원공급 및 전기화학적 신호검출을 하는 포코핀 어레이(410);
상기 포코핀 어레이(410)가 실장된 PCB 기판인 판독회로기판(420); 및
상기 포코핀 어레이(410)와 상기 판독회로기판(420)의 상승 및 하강을 위한 수직이동모터(430);
을 포함하며, 이에 추가적으로 수직LM가이드(440)를 포함하는 것이 가능하다.
상기 판독결과를 비교 분석하여 디스플레이부에 정보를 표시하는 제어디스플레이모듈(500)은, 도 13 내지 도 14에 도시된 바와 같이,
초기화면(510), 조건설정화면(520), 진행표시화면(530) 및 결과표시화면(540)을 포함하고,
상기 화면들은 터치패널을 사용하여 유전자 판독기의 작동 설정을 제어하는 것이 바람직하다.
특히 본 발명의 실시예에 따르면, 도 14에 도시된 바와 같이,
상기 조건설정화면(520)은 유전자증폭튜브(110) 삽입 위치, 유전자판독칩(350) 삽입 위치 및 유전자판독칩(350) 종류를 표시하고,
상기 진행표시화면(530)은 전체 진행 과정을 바 형상의 이미지 및 과정명의 글자로 표시하며,
상기 결과표시화면(540)은 상기 목적 유전자에 해당하는 어패류 관련 종의 사진, 관용명, 학술명, 분류항목 및 원산지 정보를 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예인 상기 모듈의 구성요소들을 제어하는 제어시스템모듈(600)은, 도 15에 도시된 바와 같이,
전원공급부, 구동 모터 제어부, 시린지펌프 제어부, 펠라스틱 펌프 제어부, PCR용 히터 및 냉각기 제어부, 냉각팬 제어부, 혼성화용 히터 제어부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 전기화학적 검출신호를 비교 분석하는 유전자 판독기에 따르면, 종래의 다양한 고가의 개별 장치들을 대신하여 비교적 저렴한 통합형 시스템을 제공함으로써, 구매비용과 유지비용을 절감할 수 있으며, 비전문가도 간단한 조작방법으로 사용자 접근성이 향상된다, 또한 이동형 시스템으로 어패류 유전자의 추출, 증폭, 혼성화, 판독 과정을 하나의 시스템에서 신속하게 수행할 수 있으며, 이로 인하여 현장에서 어패류의 종 및 원산지 식별이 가능하므로, 어패류 불법조업 및 불법유통을 신속하게 차단하고 예방할 수 있다.
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.
100. 유전자증폭모듈
110. 유전자증폭튜브
111. 마개부
120. 챔버
121. 유전자증폭튜브 삽입홈
130. 펠티어소자
140. 뚜껑부
141. 바늘통과구
142. 경칩
143. 뚜껑히터모듈
144. 뚜껑 개폐 손잡이
145. 고정핀
150. 히트싱크
160. 바닥단열판
170. 방열판
180. 냉각팬
200. 유전자이송모듈
210. 유전자이송바늘
211. 바늘고정판
220. 수직이송모터
230. 수평이송모터
240. 수직LM가이드
250. 수평LM가이드
260. 수직위치제어센서
270. 수평위치에어센서
280. 수직이송스크류
290. 수평이송스크류
300. 유전자혼성화모듈
310. 시린지펌프
320. 버퍼용액공급부
321. 버퍼용액저장탱크
322. 펠라스틱펌프
323. 모터
324. 모터제어회로기판
330. 버퍼주입바늘
340. 수직이동모터
350. 유전자판독칩
351. 하부기판
352. 상부기판
353. 커버기판
354. 고무캡
360. 유전자판독칩 삽입트레이
400. 유전자판독모듈
410. 포코핀 어레이
420. 판독회로기판
430. 수직이동모터
440. 수직LM가이드
500. 제어디스플레이모듈
510. 초기화면
520. 조건설정화면
530. 진행표시화면
540. 결과표시화면
600. 제어시스템모듈
700. 케이스

Claims (15)

  1. 어패류의 종 및 원산지 판별을 위한 전기화학적 검출신호를 비교 분석하는 유전자 판독기에 있어서,
    목적 유전자를 증폭하는 유전자증폭모듈(100);
    상기 목적 유전자를 유전자증폭튜브(110)로부터 유전자판독칩(350)으로 이송하는 유전자이송모듈(200);
    상기 목적 유전자와 유전자판독칩(350) 내부에 고정화된 탐침 유전자를 혼성화하는 유전자혼성화모듈(300);
    상기 혼성화된 유전자로부터 전기화학적 검출신호를 측정하여 비교하는 유전자판독모듈(400);
    상기 판독결과를 비교 분석하여 디스플레이부에 정보를 표시하는 제어디스플레이모듈(500);
    상기 모듈의 구성요소들을 제어하는 제어시스템모듈(600); 및
    상기 모듈을 내부에 수용하는 케이스(700);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 목적 유전자를 증폭하는 유전자증폭모듈(100)은,
    목적 유전자를 증폭하는 유전자증폭튜브(110);
    상기 유전자증폭튜브(110)를 수용하는 챔버(120);
    상기 챔버(120)를 가열 또는 냉각시키기 위한 펠티어소자(130);
    상기 챔버(120) 외부로부터 내부까지 바늘이 통과하는 바늘통과구(141)를 가지는 뚜껑부(140); 및
    상기 펠티어소자(130)가 냉각기능 수행시 방열판으로 열을 전달하는 히트싱크(150);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 유전자 증폭 튜브(110) 상면의 마개부(111)는 주사바늘이 관통할 수 있는 정도의 낮은 경도의 재질로서, 실리콘, 우레탄, PVC, PDMS 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되고,
    상기 챔버(120)는 다수개의 유전자증폭튜브 삽입홈(121)을 구비하고, 재질은 열전달이 우수한 금속으로서, 알루미늄, 구리, 은, 금, 마그네슘, 텅스텐, 몰리브덴, 아연 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성되며,
    상기 바늘통과부(141)는 상기 챔버(120) 내부에 삽입되어 설치되는 유전자증폭튜브(110)와 동일한 위치에 형성되어, 바늘이 외부로부터 상기 바늘통과부(141)를 경유하여 유전자증폭튜브(110)의 상면의 마개부(111) 중앙에 도달하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 목적 유전자를 유전자증폭튜브(110)로부터 유전자판독칩(350)으로 이송하는 유전자이송모듈(200)은,
    상기 유전자증폭튜브(110)로부터 증폭된 목적 유전자를 추출하여 이송하는 유전자이송바늘(210);
    상기 유전자증폭튜브(110)로부터 목적 유전자를 추출한 유전자이송바늘(210)을 상부 및 하부방향으로 이동하는 수직이송모터(220); 및
    상기 유전자증폭튜브(110)로부터 목적 유전자를 추출한 유전자이송바늘(210)을 수평방향으로 이동하는 수평이송모터(230);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 목적 유전자와 유전자판독칩(350) 내부에 고정화된 탐침 유전자를 혼성화하는 유전자혼성화모듈(300)은,
    상기 목적 유전자를 추출하고 압출하는 시린지펌프(310);
    상기 목적 유전자와 탐침 유전자의 혼성화 및 전기화학측정에 필요한 버퍼를 공급하는 버퍼용액공급부(320);
    상기 버퍼용액공급부(320)로부터 이송된 버퍼용액을 유전자판독칩(350) 내부로 주입하는 버퍼주입바늘(330);
    상기 버퍼주입바늘(330)을 상부 및 하부방향으로 이동하는 수직이동모터(340);
    탐침 유전자가 고정된 유전자판독칩(350); 및
    상기 유전자판독칩(350)을 수용하는 유전자판독칩 삽입트레이(360);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 시린지펌프(310)는 상기 제 4항의 유전자이송바늘(210) 및 상기 버퍼주입바늘(330)에 튜빙으로 연결되어 있으며, 상기 유전자증폭튜브(110)로부터 목적 유전자를 추출하여 유전자판독칩(350)에 주입하거나 또는 상기 버퍼용액공급부(320)로부터 버퍼용액을 유전자판독칩(350)에 주입하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 버퍼용액공급부(320)는 다수개의 버퍼용액저장탱크(321), 버퍼용액의 정량 이송을 위한 펠라스틱펌프(322), 모터(323) 및 모터제어회로기판(324)을 포함하며,
    제 1항의 케이스(700) 내부에 실장되거나 또는 별도의 외장 케이스에 실장되는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 유전자판독칩(350)은,
    패터닝된 금전극에 탐친 DNA가 고정화된 하부기판(351);
    내열성 양면 접합 테이프에 미세유체채널 패턴이 타공되어 상기 하부기판(351)과 접합하는 상부기판(352); 및
    상기 상부기판(352)과 접합하는 커버기판(353);
    을 포함하여 구성되며,
    상기 상부기판(352)과 상기 커버기판(353)은 다수개의 시료주입구를 구비하며 고무캡(354)으로 밀폐되고, 포코핀 삽입구가 관통되어 형성되어 접착시 상기 하부기판(351)의 금전극이 노출되는 형상인 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 다수개의 고무캡(354) 중에서 하나는 제 4항의 유전자이송바늘(210)에 의해서 관통되어 상기 미세유체채널로 목적 유전자를 인입하며, 나머지 다수개의 고무캡은 제 5항의 버퍼주입바늘(330)에 의해서 관통되어 상기 미세유체채널로 하나 이상의 버퍼를 인입하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 유전자판독칩(350)을 수용하는 유전자판독칩 삽입트레이(360)는,
    다수개의 유전자판독칩(350)을 환형으로 배치하여 수용하는 유전자판독칩 삽입부를 구비하며,
    상기 유전자판독칩 삽입부는 커버를 구비하여 상기 유전자판독칩(350)이 커버의 아래면에 안착되고, 상기 커버는 포코핀이 통과할 수 있는 포코핀 삽입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 유전자판독칩(350)을 수용하는 유전자판독칩 삽입트레이(360)는,
    원형 판넬의 하부에 히터를 구비하여 혼성화 온도를 유지하며,
    원형 판넬의 중앙 하부에 회전모터를 구비하여 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 혼성화된 유전자로부터 전기화학적 검출신호를 측정하여 비교하는 유전자판독모듈(400)은,
    상기 유전자판독칩(350)의 금전극과 접촉하여 전기화학분석을 위한 전원공급 및 전기화학적 신호검출을 하는 포코핀 어레이(410);
    상기 포코핀 어레이(410)가 실장된 PCB 기판인 판독회로기판(420); 및
    상기 포코핀 어레이(410)와 상기 판독회로기판(420)의 상승 및 하강을 위한 수직이동모터(430);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 판독결과를 비교 분석하여 디스플레이부에 정보를 표시하는 제어디스플레이모듈(500)은,
    초기화면(510), 조건설정화면(520), 진행표시화면(530) 및 결과표시화면(540)을 포함하고,
    상기 화면들은 터치패널을 사용하여 유전자 판독기의 작동 설정을 제어하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 조건설정화면(520)은 유전자증폭튜브(110) 삽입 위치, 유전자판독칩(350) 삽입 위치 및 유전자판독칩(350) 종류를 표시하고,
    상기 진행표시화면(530)은 전체 진행 과정을 바 형상의 이미지 및 과정명의 글자로 표시하며,
    상기 결과표시화면(540)은 상기 목적 유전자에 해당하는 어패류 관련 종의 사진, 관용명, 학술명, 분류항목 및 원산지 정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 모듈의 구성요소들을 제어하는 제어시스템모듈(600)은,
    전원공급부, 구동 모터 제어부, 시린지펌프 제어부, 펠라스틱 펌프 제어부, PCR용 히터 및 냉각기 제어부, 냉각팬 제어부 및 혼성화용 히터 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유전자 판독기.











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