KR20150145162A - Micro-chip for diagnosis and integrated rotary diagnosis method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유전자 분석을 통한 진단 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유전자 분석을 통해 병원균을 검출하기 위한 진단용 마이크로 칩 및 이를 이용한 통합형 회전식 진단 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a diagnostic microchip for detecting pathogens through gene analysis and an integrated rotary diagnostic method using the same.
일반적으로 유전자 분석을 통한 진단 방식은, 환자 샘플 채취 단계와, RNA 추출 단계와, 유전자 증폭 단계와, 전기영동분리 단계와, 유전자 검출 및 판별 단계를 거친다. 하지만, 종래에는 각 단계가 별도의 장비 및 장치에 의해 수행되기 때문에 고가의 분석 장치와 다량의 시료가 필요하고, 분석에 많은 시간이 소요되며, 중간에 샘플이 오염될 가능성이 높고, 현장에서 신속한 진단이 어렵다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 미세유동(microfluidic)에 기반한 마이크로 칩을 이용한 통합형 유전자 분석 장치가 개발되고 있다. 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.Generally, a diagnostic method through gene analysis involves a step of taking a patient sample, an RNA extraction step, a gene amplification step, an electrophoresis separation step, and a gene detection and discrimination step. However, conventionally, since each step is performed by a separate device and apparatus, an expensive analyzing apparatus and a large amount of sample are required, and it takes a lot of time for analysis, the sample is likely to be contaminated in the middle, There is a problem that diagnosis is difficult. In order to solve these problems, an integrated gene analyzing apparatus using a microchip based microfluidic has recently been developed. However, the conventional integrated gene analyzing apparatus is also required to have a complicated chip structure, a high production cost due to metal electrode patterning and a silicon / glass substrate infrastructure, operation complexity due to an external influent pump and a plurality of tube systems, There are problems such as low reproducibility of the apparatus, lack of automation of the system driving, and difficulty of on-site diagnosis due to limitations of miniaturization, so that improvement is required.
본 발명의 목적은 시료의 전처리와 병원균 검출이 수행되는 진단용 마이크로 칩 및 이를 이용하여 유전자 증폭 및 병원균 검출을 수행하는 통합형 회전식 진단 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a diagnostic microchip in which pretreatment of a sample and pathogen detection are performed, and an integrated rotary diagnostic method for performing gene amplification and pathogen detection using the microchip.
본 발명의 다른 목적은 시료의 전처리가 수행되는 진단용 마이크로 칩 및 이를 이용하여 유전자 증폭 및 병원균 검출을 수행하는 통합형 회전식 진단 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a diagnostic microchip in which pretreatment of a sample is performed, and an integrated rotary diagnostic method for performing gene amplification and pathogen detection using the microchip.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,According to an aspect of the present invention,
회전중심으로부터 이격되어 위치하고 시료에 대한 전처리가 수행되는 전처리부를 포함하며, 상기 전처리부는, 입구와 출구를 갖는 포획 통로와 상기 포획 통로에 채워진 포획 수단을 구비하는 표적 물질 포획부; 상기 표적 물질 포획부보다 반경방향 안쪽에 위치하며 상기 포획 통로의 입구와 연결되고 내부에 시료가 저장되는 공간을 제공하는 시료 저장부; 상기 표적 물질 포획부보다 반경방향 안쪽에 위치하며 상기 포획 통로의 입구와 연결되고 내부에 세척버퍼액이 저장되는 공간을 제공하는 세척버퍼액 챔버; 및 상기 표적 물질 포획부보다 반경방향 안쪽에 위치하고 상기 포획 통로의 입구와 연결되고 내부에 용리버퍼액이 저장되는 공간을 제공하는 용리버퍼액 챔버; PCR 공정 또는 등온 증폭 공정에 필요한 반응액이 저장되는 공간을 제공하는 반응액 챔버; 상기 표적 물질 포획부 및 상기 반응액 챔버보다 반경방향 바깥쪽에 위치하고, 원주방향을 따라 연장되며 양단부 각각에 상기 포획 통로의 출구 및 상기 반응액 챔버와 연결되는 배출 통로; 상기 배출 통로보다 반경방향 바깥쪽에 위치하고 상기 배출 통로와 연결되는 폐기액 챔버; 상기 배출 통로보다 반경방향 바깥쪽에 위치하고 상기 배출 통로와 연결되는 표적 물질 챔버를 더 구비하며, 상기 배출 통로에서 상기 반응액 챔버가 연결되는 부분과 상기 표적 물질 챔버가 연결되는 부분이 서로 대향하며, 상기 배출 통로에서 상기 포획 통로의 출구가 연결되는 부분과 상기 폐기액 챔버가 연결되는 부분이 서로 대향하는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩 및 이를 이용한 진단 방법이 제공된다.And a pretreatment unit for pretreatment the sample, the pretreatment unit including a trapping passage having an inlet and an outlet, and a trapping means filled in the trapping passage; A sample storage portion located radially inward of the target substance capturing portion and connected to an inlet of the trapping passage and providing a space in which a sample is stored; A washing buffer liquid chamber located radially inward of the target substance capturing portion and connected to an inlet of the trapping passage and providing a space in which a washing buffer solution is stored; And an elution buffer solution chamber located radially inward of the target material capturing portion and connected to an inlet of the trapping passage and providing a space in which an elution buffer solution is stored; A reaction solution chamber for providing a space in which a reaction solution necessary for the PCR process or the isothermal amplification process is stored; A discharge passage located radially outward of the target substance capturing portion and the reaction solution chamber and extending along the circumferential direction and connected to the outlet of the trapping passage and the reaction solution chamber at both ends; A waste liquid chamber located radially outwardly of the discharge passage and connected to the discharge passage; And a target material chamber disposed radially outwardly of the discharge passage and connected to the discharge passage, wherein a portion of the discharge passage, to which the reaction solution chamber is connected, and a portion to which the target material chamber is connected, Wherein a portion of the discharge passage, to which the outlet of the trapping passage is connected, and a portion to which the waste liquid chamber is connected, are opposed to each other, and a diagnostic method using the same.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 진단용 마이크로 칩을 회전시킴으로써 진단용 마이크로 칩에 마련된 단위 공정부에서 시료에 대한 전처리 및 유전자 증폭 공정이 수행되고, 유전자 증폭 공정을 통해 증폭된 유전자 물질이 단위 공정부에 구비되는 ICS로 공급되거나 광검출기에 의해 형광 검출어서 특정 병원균에 대한 검출이 수행될 수 있다.According to the present invention, all of the objects of the present invention described above can be achieved. Specifically, a pre-treatment and a gene amplification process for a sample are performed in the unit cell provided in the diagnostic microchip by rotating the diagnostic microchip according to the present invention, and the genetic material amplified through the gene amplification process is provided in the unit cell Lt; RTI ID = 0.0 > ICS < / RTI >
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진단용 마이크로 칩의 사시도이다.
도 2는 도 1의 진단용 마이크로 칩의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 단위 공정부의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 ICS를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 1의 진단용 마이크로 칩을 이용한 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 회전식 진단 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 도 5의 진단 방법을 수행하는 진단 장치를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 온도 조절부의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 8은 도 5에 도시된 진단용 마이크로 칩 준비 단계를 통해 단위 공정부에 시료, 세척버퍼액, 용리버퍼액, 반응액 및 런닝 버퍼액이 주입된 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 도 7에 도시된 전처리 단계의 세부 과정을 도시한 순서도이다.
도 10a 내지 도 10f는 도 9에 도시된 전처리 단계가 단위 공정부에서 수행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 11은 도 5에 도시된 검출 준비 단계가 단위 공정부에서 수행되는 상태를 도시한 도면이다.
도 12는 도 5에 도시된 검출 단계가 수행된 후 단위 공정부에서 ICS의 상태의 일 예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진단용 마이크로 칩을 도시한 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 단위 공정부를 도시한 평면도이다.
도 15는 도 13에 도시된 진단용 마이크로 칩을 이용한 본 발명의 제2 실시예에 따른 통합형 회전식 진단 방법을 도시한 순서도이다.
도 16은 도 15에 도시된 진단용 마이크로 칩 준비 단계를 통해 단위 공정부에 시료, 세척버퍼액, 용리버퍼액 및 런닝 버퍼액이 주입된 상태를 도시한 도면이다.
도 17은 도 15에 도시된 전처리 단계의 세부 과정을 도시한 순서도이다.
도 18a 내지 도 18e는 도 17에 도시된 전처리 단계가 단위 공정부에서 수행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 19는 도 15에 도시된 검출 준비 단계가 단위 공정부에서 수행되는 상태를 도시한 도면이다.
도 20은 본 발명의 제3 실시예에 따른 진단용 마이크로 칩의 평면도이다.
도 21은 도 20에 도시된 단위 공정부의 평면도이다.
도 22는 도 20의 진단용 마이크로 칩을 이용한 본 발명의 제3 실시예에 따른 통합형 회전신 진단 방법을 도시한 순서도이다.
도 23은 도 22의 진단 방법을 수행하는 진단 장치를 도시한 사시도이다.
도 24는 도 23에 도시된 온도 조절부의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 25는 도 22에 도시된 진단용 마이크로 칩 준비 단계를 통해 단위 공정부에 시료, 세척버퍼액, 용리버퍼액 및 반응액이 주입된 상태를 도시한 도면이다.
도 26은 도 22에 도시된 전처리 단계의 세부 과정을 도시한 순서도이다.1 is a perspective view of a diagnostic microchip according to a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view of the diagnostic microchip shown in Fig.
3 is a plan view of the unit process unit shown in FIG.
4 is a perspective view showing the ICS shown in FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing an integrated rotary diagnostic method according to the first embodiment of the present invention using the diagnostic microchip of FIG. 1;
FIG. 6 is a perspective view showing a diagnostic apparatus for performing the diagnostic method of FIG. 5; FIG.
FIG. 7 is a plan view schematically showing the configuration of the temperature control unit shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a view illustrating a state in which a sample, a washing buffer solution, an eluting buffer solution, a reaction solution, and a running buffer solution are injected into a unit cavity through the diagnostic microchip preparation step shown in FIG.
FIG. 9 is a flowchart showing a detailed process of the preprocessing step shown in FIG.
FIGS. 10A to 10F are diagrams illustrating a process in which the preprocessing step shown in FIG. 9 is performed in a unit bank.
11 is a view showing a state in which the detection preparation step shown in FIG.
FIG. 12 is a view showing an example of the state of ICS in the unit bank after the detection step shown in FIG. 5 is performed.
13 is a perspective view showing a diagnostic microchip according to a second embodiment of the present invention.
14 is a plan view showing the unit processing unit shown in Fig.
15 is a flowchart showing an integrated rotary diagnostic method according to a second embodiment of the present invention using the diagnostic microchip shown in FIG.
FIG. 16 is a view showing a state in which a sample, a washing buffer solution, an eluting buffer solution and a running buffer solution are injected into the unit cavity through the diagnostic microchip preparation step shown in FIG.
FIG. 17 is a flowchart showing a detailed process of the preprocessing step shown in FIG.
FIGS. 18A to 18E are diagrams illustrating a process in which the preprocessing step shown in FIG. 17 is performed in a unit bank.
FIG. 19 is a diagram showing a state in which the detection preparation step shown in FIG. 15 is performed in the unit bank.
20 is a plan view of a diagnostic microchip according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a plan view of the unit processing portion shown in FIG. 20; FIG.
FIG. 22 is a flowchart showing an integrated rotary body diagnostic method according to the third embodiment of the present invention using the diagnostic microchip of FIG. 20;
23 is a perspective view showing a diagnostic apparatus for performing the diagnostic method of Fig.
FIG. 24 is a plan view schematically showing the configuration of the temperature control unit shown in FIG. 23. FIG.
FIG. 25 is a view showing a state in which a sample, a washing buffer solution, an eluting buffer solution, and a reaction solution are injected into the unit cavity through the diagnostic microchip preparation step shown in FIG.
26 is a flowchart showing a detailed process of the preprocessing step shown in FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1과 도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진단용 마이크로 칩이 사시도와 평면도로서 도시되어 있다. 도 1과 도 2를 참조하면, 진단용 마이크로 칩(110)은 대체로 디스크 형상으로서, 그 중심에는 회전중심(O)이 마련된다. 진단용 마이크로 칩(110)은 회전중심(O)으로부터 반경방향으로 이격되어서 위치하고 원주방향을 따라 차례대로 배치되는 다수의 단위 공정부(120)를 구비한다. 본 실시예에서는 단위 공정부(120)가 6개인 것으로 설명하는데, 본 발명은 단위 공정부(120)의 수를 6개로 제한하지 않는다. 본 발명은 진단용 마이크로 칩(110)이 5개 이하의 단위 공정부(120)를 구비하거나 7개 이상의 단위 공정부(120)를 구비하는 경우도 포함한다. 또한, 본 실시예에서는 진단용 마이크로 칩(110)이 디스크 형상인 것으로 설명하지만, 본 발명은 진단용 마이크로 칩(110)을 디스크 형상으로 제한하지 않는다. 진단용 마이크로 칩(110)은 예를 들어서 대략 1mm 두께를 갖는 디스크 형상의 폴리카보네이트(PC) 일면에 CNC 밀링 머신을 이용해 가공하여 홈 형태 패턴을 형성한 후 가공면에 대략 100㎛ 두께의 PC 필름을 접착시켜고 자가면역진단 스트립(ICS:Immunochromatographic strip, 이하 'ICS'라 함)을 설치하여 제조될 수 있다.1 and 2 show a diagnostic microchip according to a first embodiment of the present invention as a perspective view and a plan view. Referring to FIGS. 1 and 2, the
도 3에는 도 1과 도 2에 도시된 단위 공정부(120)가 회전중심(O)과 함께 평면도로서 도시되어 있다. 도 2와 도 3을 참조하면, 단위 공정부(120)는 검출부(120b)와, 시료 처리부(120a)와, 런닝 버퍼액(running buffer) 공급부(120c)를 구비한다. 시료 처리부(120a)와 런닝 버퍼액 공급부(120c)는 검출부(120b)를 사이에 두고 대체로 회전중심(O)의 원주방향 양측에 위치한다. In FIG. 3, the
검출부(120b)는 진단용 마이크로 칩(110)에 형성된 ICS 수용홈(189)에 수용되어서 진단 대상 물질에서 병원균을 검출하는 ICS(180)를 구비한다.The
도 3을 참조하면, ICS(180)는 전체적으로 얇은 막대형상으로서, 회전중심(O)에 대해 대체로 반경방향을 따라서 연장되며, 원주방향을 따라서는 시료 처리부(120a)와 런닝 버퍼액 공급부(120c)의 사이에서 위치한다. ICS는 면역 크로마토그래피 분석법을 통해 병원균을 검출한다. 도 3과 도 4를 참조하면, ICS(180)는 지지체(181)와, 버퍼액 로딩 패드(182)와, 흡수 패드(183)와, 검출 패드(184)와, 컨쥬게이트(conjugate) 패드(185)를 구비한다.3, the ICS 180 generally has a thin rod shape, extends generally along the radial direction with respect to the rotation center O, and has a
지지체(181)는 반경방향을 따라서 길게 연장된 바아(bar) 형태로서, 지지체(181)의 상면에 버퍼액 로딩 패드(182), 흡수 패드(183) 및 검출 패드(184)가 접착된다.The
버퍼액 로딩 패드(182)는 지지체(181)의 길이방향 양단 중 반경방향 바깥쪽 단부에 위치한다. 버퍼액 로딩 패드(182)는 지지체(181)의 상면에 접착된다. 버퍼액 로딩 패드(182)는 런닝 버퍼액 공급부(120c)로부터 공급되는 런닝 버퍼액을 흡수한다. 버퍼액 로딩 패드(182)에 흡수된 런닝 버퍼액은 반경방향 안쪽으로 균일하게 유동한다.The buffer
흡수 패드(183)는 지지체(181)의 길이방향 양단 중 반경방향 안쪽 단부에 버퍼액 로딩 패드(182)와 이격되어서 위치한다. 흡수 패드(183)는 지지체(181)의 상면에 접착된다. 흡수 패드(183)는 액체를 흡수하여 버퍼액 로딩 패드(182)로부터 흡수 패드(183) 쪽으로 액체의 유동이 원활히 이루어지도록 한다.The absorbing
검출 패드(184)는 버퍼액 로딩 패드(182)와 흡수 패드(183) 사이에서 연장된다. 검출 패드(184)는 지지체(181)의 상면에 접착되고, 검출 패드(184)의 양단은 버퍼액 로딩 패드(182)와 흡수 패드(183)에 각각 접촉한다. 도시되지는 않았으나, 검출 패드(184)에는 다수의 테스트 라인(test line)과, 하나의 제어 라인(control line)이 마련된다. 테스트 라인의 발색 상태에 따라 검출이 확인되며, 제어 라인의 발색에 의해 시료의 통과 여부가 확인된다.The
컨쥬게이트 패드(185)는 검출 패드(184)의 길이방향 양단 중 버퍼액 로딩 패드(182)에 접하여 위치한다. 컨쥬게이트 패드(185)는 검출 패드(184)의 상면에 접착되고, 컨쥬게이트 패드(185)에는 진단 대상 물질이 시료 처리부(120a)로부터 공급된다. 컨쥬게이트 패드(185)는 진단 대상 유전자 물질에 함유되어 있는 검출 대상 물질과 특이적으로 결합하는 유동성 컨쥬게이트를 포함한다. The
시료 처리부(120a)는 ICS(180)의 원주방향 일측에 위치한다. 시료 처리부(120a)는 시료에 대한 전처리가 수행되는 전처리부(120d)와, 전처리 후 PCR 공정에 의해 증폭된 유전자 물질을 검출부(120b)로 전달하는 진단 대상 물질 전달부(174)를 구비한다.The
전처리부(120d)는 표적 물질 포획부(125)와, 시료 저장부(130)와, 세척버퍼액(washing buffer) 챔버(140)와, 세척버퍼액 도입 통로(145)와, 용리버퍼액(elution buffer) 챔버(150)와, 용리버퍼액 흐름 제어 통로(156)와, 반응액 챔버(150a)와, 반응액 도입 통로(155a)와, 배출 통로(160)와, 폐기액 챔버(165)와, 표적 물질 챔버(170)를 포함한다.The
표적 물질 포획부(125)는 지그재그 형상의 포획 통로(126)와, 포획 통로(126)의 내부에 채워진 실리카 비드와 같은 포획 수단(128)을 구비한다. 표적 물질 포획부(125)에서는 포획 통로(126)로 유입된 시료에서 표적 물질을 포함하는 물질이 포획 수단(128)에 의해 포획된다. 포획 통로(126)의 양단에는 입구(126a)와 출구(126b)가 위치한다. 입구(126a)는 회전중심(O)을 기준으로 반경방향 안쪽에 위치하고 출구(126b)는 반경방향 바깥쪽에 위치한다. 포획 수단(128)에는 시료에서 표적 물질을 포함하는 물질이 흡착된다. 본 실시예에서 포획 수단(128)는 실리카 비드인 것으로 설명한다. 상세히 도시되지는 않았으나, 포획 통로(126)의 하류 끝단에는 위어(weir) 구조가 형성되어서 포획 수단(128)는 포획 통로(126) 내부에 수용된 상태로 유지된다.The target
시료 저장부(130)는 챔버 형태로서, 포획 통로(126)의 입구(126a)보다 반경방향 안쪽에 위치하며, 포획 통로(126)의 입구(126a)와 이어진다. 시료 저장부(130)에는 시료가 저장된다. 시료 저장부(130)의 반경방향 안 끝단에는 연장 통로(130a)가 연결된다. 연장 통로(130a)는 대체로 반경방향을 따라서 연장되고, 그 반경방향 바깥 끝단이 시료 저장부(130)와 연결된다. 연장 통로(130a)에서 시료 저장부(130)와 인접한 위치에는 모세관 밸브로 구성된 밸브부(130b)가 마련된다.The
세척버퍼액 챔버(140)는 챔버 형태로서, 시료 저장부(130)보다 회전중심(O)에 더 가깝게 위치한다. 세척버퍼액 챔버(140)는 연장 통로(130a)의 ICS(180) 쪽 일측에 위치한다. 세척버퍼액 챔버(140)에는 세척버퍼액이 저장된다. 세척버퍼액은 포획 수단(128)에 포획된 물질에서 표적 물질을 제외한 나머지 성분을 포획 수단(128)으로부터 세척하여 제거한다. 진단용 마이크로 칩(110)에는 세척버퍼액 챔버(140)로 세척버퍼액을 주입하기 위한 세척버퍼액 주입 홀이 형성된다. 세척버퍼액 챔버(140)의 주변에는 세척버퍼액 챔버(140)를 빙둘러서 감싸는 밸브부(140a)가 마련된다. 밸브부(140a)는 높이차를 이용하는 수동형 밸브로서, 세척버퍼액 챔버(140)에 저정된 세척버퍼액이 쉽게 넘어가지 못하도록 한다. 진단용 마이크로 칩(110)이 회전중심(O)을 중심으로 회전할 때 발생하는 원심력에 의해 세척버퍼액 챔버(140)에 저장된 세척버퍼액이 밸브부(140a)를 넘은 후 세척버퍼액 도입 통로(145)로 유입된다.The cleaning
세척버퍼액 도입 통로(145)는 대체로 직선으로 연장되어서 세척버퍼액 챔버(140)의 반경방향 바깥쪽 끝단과 연장 통로(130a)를 연결한다. 세척버퍼액 도입 통로(145)에서 세척버퍼액 챔버(140)와 연결되는 부분이 연장 통로(130a)와 연결되는 부분보다 반경방향 안쪽에 위치한다. 또한, 세척버퍼액 도입 통로(145)에서 연장 통로(130a)와 연결되는 부분은 밸브부(130b)보다 반경방향 안쪽에 위치한다.The wash buffer
용리버퍼액 챔버(150)는 챔버 형태로서, 시료 저장부(130)보다 회전중심(O)에 더 가깝게 위치한다. 또한, 용리버퍼액 챔버(150)는 연장 통로(130a)를 사이에 두고 세척버퍼액 챔버(140)의 건너 편에 위치한다. 용리버퍼액 챔버(150)에는 용리버퍼액이 저장된다. 용리버퍼액은 포획 수단(128)에 흡착된 표적 물질을 포획 수단(128)으로부터 분리시킨다. 진단용 마이크로 칩(110)에는 용리버퍼액 챔버(150)에 용리버퍼액을 주입하기 위한 용리버퍼액 주입 홀이 형성된다. 용리버퍼액 챔버(150)의 주변에는 용리버퍼액 챔버(150)를 빙둘러서 감싸는 밸브부(151)가 마련된다. 밸브부(151)는 높이차를 이용하는 수동형 밸브로서, 용리버퍼액 챔버(150)에 저정된 용리버퍼액이 쉽게 넘어가지 못하도록 한다. 진단용 마이크로 칩(110)이 회전중심(O)을 중심으로 회전할 때 발생하는 원심력에 의해 용리버퍼액 챔버(150)에 저장된 용리버퍼액이 밸브부(151)를 넘은 후 용리버퍼액 흐름 제어 통로(156)로 유입된다.The elution
용리버퍼액 흐름 제어 통로(156)는 용리버퍼액 챔버(150)에 저장된 용리버퍼액을 적절한 시기에 포획 통로(126)로 유입시킨다. 용리버퍼액 흐름 제어 통로(156)는 용리버퍼액 챔버(150)로부터 연장되어서 연장 통로(130b)와 연결된다. 용리버퍼액 흐름 제어 통로(156)는 용리버퍼액 챔버(150)로부터 대체로 반경방향 안쪽으로 연장된 후 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 바깥쪽으로 전환되어서 연장된다. 그에 따라, 용리버퍼액 흐름 제어 통로(156)는 용리버퍼액의 흐름 방향을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시키는 전환 곡선부(158)을 구비한다. 용리버퍼액 흐름 제어 통로(156)가 연장 통로(130b)와 연결되는 부분은 세척버퍼액 도입 통로(145)가 연장 통로(130a)와 연결되는 부분보다 반경방향 안쪽에 위치한다.The elution buffer solution
반응액 챔버(150a)는 원주방향 상에서 시료 저장부(130)와 ICS(180)의 사이에 위치한다. 반응액 챔버(150a)에는 PCR 공정 또는 등온 증폭 공정에 필요한 효소나 프라이머(primer), 기타 버퍼액들을 포함하는 반응액이 저장된다. 반응액은 유전자 증폭 효율을 높인다. 진단용 마이크로 칩(110)에는 반응액 챔버(150a)에 반응액을 주입하기 위한 반응액 주입 홀이 형성된다. 반응액 챔버(150a)의 주변에는 반응액 챔버(150a)를 빙둘러서 감싸는 밸브부(151a)가 마련된다. 밸브부(151a)는 높이차를 이용하는 수동형 밸브로서, 반응액 챔버(150a)에 저정된 반응액이 쉽게 넘어가지 못하도록 한다. 진단용 마이크로 칩(110)이 회전중심(O)을 중심으로 회전할 때 발생하는 원심력에 의해 반응액 챔버(150a)에 저장된 반응액이 밸브부(151a)를 넘은 후 반응액 도입 통로(155a)로 유입된다.The
반응액 도입 통로(155a)는 서로 이어진 반응액 흐름 제어 통로(156a)와 연결 통로(159a)를 구비한다. 반응액 도입 통로(155a)를 통해 반응액 챔버(150a)에 저장된 반응액이 포획 통로(126)의 출구(126b)로부터 연장되는 배출 통로(160)로 유입된다.The reaction
반응액 흐름 제어 통로(156a)는 반응액 챔버(150a)로부터 연장되어서 연결 통로(159a)와 연결된다. 반응액 흐름 제어 통로(156a)는 반응액 챔버(150a)로부터 대체로 반경방향 안쪽으로 연장된 후 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 바깥쪽으로 전환되어서 연장된다. 그에 따라, 반응액 흐름 제어 통로(156a)는 반응액의 흐름을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시키는 전환 곡선부(158a)를 구비한다.The reaction liquid
연결 통로(159a)는 반응액 흐름 제어 통로(156a)의 하류측 끝단으로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되어서 배출 통로(160)와 연결된다. 연결 통로(159a) 상에는 높이 차에 의해 형성된 밸브부(159b)가 형성된다. 연결 통로(159a)를 흐르는 반응액은 진단용 마이크로 칩(110)의 회전 속도가 증가하는 경우 밸브부(159b)를 통과하게 된다.The
배출 통로(160)는 표적 물질 포획부(125)와 연결 통로(159a)보다 반경방향 바깥쪽에 위치하며, 회전중심(O)에 대해 대체로 원주방향을 따라 연장된다. 배출 통로(160)의 원주방향 양단 중 ICS(180)와 가까운 쪽 끝단의 반경방향 안쪽에 연결 통로(159a)와 연결되는 부분(P1)이 위치히고, 배출 통로(160)의 원주방향 양단 중 ICS(180)와 먼 쪽 끝단의 반경방향 안쪽에 포획 통로(126)와 연결되는 부분(P2)이 위치한다. The
폐기액 챔버(165)는 배출 통로(160)의 반경방향 바깥쪽에 위치한다. 폐기액 챔버(165)는 배출 통로(160)로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장된 연결 통로(166)의 끝단에 연결된다. 연결 통로(166)와 배출 통로(160)가 연결되는 부분(P3)은 배출 통로(160)에서 포획 통로(126)와 연결되는 부분(P2)과 서로 대향하도록 위치한다. 연결 통로(166) 상에는 높이 차에 의해 형성된 다수 개(본 실시예에서는 3개)의 모세관 밸브(166a)가 마련된다. 모세관 밸브(166a)에 의하여 폐기액 챔버(165)에 저장된 용액이 외부로 나가는 것이 방지된다. 폐기액 챔버(165)에는 표적 물질을 제외한 나머지 불필요한 성분이 저장된다.The
표적 물질 챔버(170)는 배출 통로(160)의 반경방향 바깥쪽에 위치한다. 표적 물질 챔버(170)와 배출 통로(160)가 연결되는 부분(P4)은 연결 통로(166)가 배출 통로(160)와 연결되는 부분(P3)보다 ICS(180) 쪽에 가깝게 위치한다. 표적 물질 챔버(170)에는 표적 물질이 저장된다. 표적 물질 챔버(170)에 저장된 표적 물질은 PCR 공정 또는 등온 증폭 공정에 의해 증폭된다. 이하, PCR 공정 또는 등온 증폭 공정과 같은 증폭 공정을 통해 증폭된 표적 물질을 '진단 대상 유전자 물질'이라 한다.The
진단 대상 물질 전달부(174)는 표적 물질 챔버(170)에 수용된 진단 대상 유전자 물질을 검출부(120b)로 전달한다. 진단 대상 물질 전달부(174)는 진단 대상 물질 흐름 제어 통로(175)를 구비한다. 진단 대상 물질 흐름 제어 통로(175)는 표적 물질 챔버(170)로부터 대체로 반경방향 안쪽으로 연장된 후 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 바깥쪽으로 전환되어서 연장되고 끝단이 ICS(180)의 컨쥬게이트 패드(185)와 연결된다. 그에 따라, 진단 대상 물질 흐름 제어 통로(175)는 진단 대상 물질의 흐름을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시키는 전환 곡선부(175a)를 구비한다. The diagnosis target
런닝 버퍼액 공급부(120c)는 검출부(120b)를 사이에 두고 시료 처리부(220a)의 건너편에 위치한다. 런닝 버퍼액 공급부(120c)는 런닝 버퍼액을 ICS(180)의 버퍼액 로딩 패드(182)로 공급한다. 런닝 버퍼액 공급부(120c)는 런닝 버퍼액 챔버(190)와, 런닝 버퍼액 수용부(190a)와, 런닝 버퍼액 도입 통로(191)를 구비한다.The running buffer
런닝 버퍼액 챔버(190)는 ICS(180)를 사이에 두고 시료 처리부(120a)의 건너편에 위치한다. 런닝 버퍼액 챔버(190)에는 런닝 버퍼액이 저장된다. 런닝 버퍼액으로 구성성분이 25mm sodium carbonate buffer(ph 9.6), 1% casein, 0.4 mM EDTA, 0.2% alpha-cyclodextrin, 0.2% triton-100, 0.4 M UREA, 0.1% sodium azide인 것을 사용하는데, 이는 하나의 예로서 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 런닝 버퍼액은 ICS(180)에서 진단 대상 유전자 물질의 유동을 돕는다. The running
런닝 버퍼액 수용부(190a)는 런닝 버퍼액 챔버(190)의 반경방향 바깥쪽에 위치하며, 런닝 버퍼액 수용부(190a)와 런닝 버퍼액 챔버(190)의 사이에는 밸브부(190b)가 구비된다. 밸브부(190b)는 높이 차에 의해 형성된 모세관 형태의 수동 밸브로서, 런닝 버퍼액 챔버(190)에 저장된 런닝 버퍼액이 쉽게 런닝 버퍼액 수용부(190a)로 이동하지 못하도록 한다. 진단용 마이크로 칩(110)이 회전중심(O)을 중심으로 회전할 때 발생하는 원심력에 의해 런닝 버퍼액 챔버(190)에 저장된 런닝 버퍼액이 밸브부(190b)를 넘은 후 런닝 버퍼액 수용부(190a)로 유입된다.The running buffer
런닝 버퍼액 도입 통로(191)는 런닝 버퍼액 수용부(190a)의 반경방향 바깥쪽 끝단과 ICS(180)의 버퍼액 로딩 패드(182)를 연결한다. 런닝 버퍼액 도입 통로(191)는 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(191a)를 구비한다. 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(191a)는 런닝 버퍼액 수용부(190a)의 반경방향 끝부분으로부터 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 안쪽으로 전환되어서 연장되고 이어서 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 바깥쪽으로 전환되어서 연장되며, 다시 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 안쪽으로 전환되어서 연장되고, 이어서 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 바깥쪽으로 전환되어서 연장된다. 그에 따라, 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(191a)는 런닝 버퍼액의 흐름 방향을 따라 상류측으로부터 하류측 방향으로 차례대로 배치되는 제1 내측 전환 곡선부(192)와, 외측 전환 곡선부(193)와, 제2 내측 전환 곡선부(194)를 구비한다. 제1 내측 전환 곡선부(192)는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시켜서 런닝 버퍼액을 외측 전환 곡선부(193)로 유입시킨다. 외측 전환 곡선부(193)는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 바깥쪽에서 안쪽으로 전환시켜서 런닝 버퍼액을 제2 내측 전환 곡선부(194)로 유입시킨다. 제2 내측 전환 곡선부(194)는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시켜서 런닝 버퍼액을 ICS(180)의 버퍼액 로딩 패드(182)으로 유입시킨다. 제1 내측 전환 곡선부(192)와 외측 전환 곡선부(193)의 사이와 제2 내측 전환 곡선부(194)와 버퍼액 로딩 패드(182)의 사이 각각에는 밸브부(195, 196)가 마련된다. 밸브부(195, 196)는 높이 차에 의해 형성된 수동 밸브이다. 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(191a)를 흐르는 런닝 버퍼액은 진단용 마이크로 칩(110)의 회전 속도가 증가하는 경우 밸브부(195, 196)를 통과하게 된다.The running buffer
이제, 도 5를 참조하여 도 1 내지 도 4을 통해 설명한 진단용 마이크로 칩(110)을 이용한 본 발명의 제1 실시예에 따른 통합형 회전식 진단 방법을 설명한다. 도 5에 도시된 진단 방법을 상세히 설명하기에 앞서 이에 사용되는 진단 장치의 구성을 상세히 설명한다. 도 6에는 도 5에 도시된 진단 방법을 수행하기 위한 진단 장치가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 진단 장치(100)는 진단용 마이크로 칩(110)이 안착되는 온도 조절부(180a)와, 진단용 마이크로 칩(110)을 회전축선(X)을 중심으로 회전시키는 회전 구동부(199a)를 구비한다.An integrated rotary diagnostic method according to the first embodiment of the present invention using the
온도 조절부(180a)는 하부 부재(181a)와 상부 부재(182a)를 구비한다. 온도 조절부(180a)는 PCR 공정에 요구되는 온도를 조절한다. 하부 부재(181a)의 상면에는 진단용 마이크로 칩(110)이 온도 조절부(180a)에 대하여 회전가능하게 장착된다. 상부 부재(182a)는 하부 부재(181a)에 대하여 상하이동하면서 내부에 진단용 마이크로 칩(110)이 수용된다. 도 7을 참조하면, 온도 조절부(180a)에는 원주방향을 따라서 차례대로 다수의 가열 영역(185a, 185b, 185c, 185d, 185e, 185f)이 형성된다. 가열 영역(185a, 185b, 185c, 185d, 185e, 185f) 사이에는 절연체 또는 냉각수단(186)이 구비된다. 가열 영역(185a, 185b, 185c, 185d, 185e, 185f)은 히팅 블록 등 적절한 가열 수단에 의해 형성될 수 있다. 다수의 가열 영역(185a, 185b, 185c, 185d, 185e, 185f)은 원주방향을 따라서 제1 가열 영역(185a), 제2 가열 영역(185b), 제3 가열 영역(185c), 제4 가열 영역(185d), 제5 가열 영역(185e), 제6 가열 영역(185f)을 구비한다. 제1, 제4 가열 영역(185a, 185d)은 PCR 공정에서 변성 단계에 요구되는 온도를 제공한다. 제2, 제5 가열 영역(185b, 185e)은 PCR 공정에서 결합 단계에 요구되는 온도를 제공한다. 제3, 제6 가열 영역(185c, 185f)은 PCR 공정에서 신장 단계에 요구되는 온도를 제공한다. 연속된 3개의 가열 영역(185a, 185b, 185c)(185d, 185e, 185f)이 각각 단위 온도 조절 구간을 형성한다. 즉, 온도 조절부(180a)는 3개의 단위 온도 조절 구간을 구비하며, 이들은 각각 진단용 마이크로 처리 칩(110)에 원주방향을 따라 위치하는 6개의 단위 공정부(120) 각각에 대응하여 PCR 공정에 필요한 온도를 순차적으로 제공하게 된다. PCR 공정 대신 등온 증폭 공정이 사용되는 경우, 온도 조절부(180a)는 등온 증폭 공정을 위한 온도를 제공하는 것으로 대체되어서 사용될 수 있다.The
회전 구동부(199a)는 진단용 마이크로 칩(110)의 회전중심(O)을 회전축선(X)을 중심으로 회전시키는 회전 구동 모터를 구비한다. 회전 구동부(199a)는 액의 이동에 필요한 원심력이 발생하도록 진단용 마이크로 칩(110)을 회전시키고, PCR 수행 단계에서는 진단용 마이크로 칩(110)의 각 표적 물질 챔버(170)가 온도 조절부(180a)에서 필요한 가열 영역에 위치하도록 회전이동시킨다.The
다시, 도 5를 참조하면, 진단 방법은 진단용 마이크로 칩 준비 단계(S10)와, 진단용 마이크로 칩 장착 단계(S20)와, 전처리 단계(S30)와, 증폭 단계(S40)와, 검출 준비 단계(S50)와, 검출 단계(S60)를 포함한다.5, the diagnosis method includes a diagnostic microchip preparation step S10, a diagnostic microchip mounting step S20, a preprocessing step S30, an amplification step S40, a detection preparation step S50 And a detecting step S60.
진단용 마이크로 칩 준비 단계(S10)에서는 도 1에 도시된 바와 같은 진단용 마이크로 칩(110)에 시료, 세척버퍼액, 용리버퍼액, 반응액 및 런닝 버퍼액이 주입된다. 도 8에는 단위 공정부(120)에서 시료, 세척버퍼액, 용리버퍼액, 반응액 및 런닝 버퍼액이 주입된 상태가 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 시료(S)는 시료 저장부(130)에 저장되어 있고, 세척버퍼액(W)은 세척버퍼액 챔버(140)에 저장되어 있고, 용리버퍼액(E)은 용리버퍼액 챔버(150)에 저장되어 있으며, 반응액(M)은 반응액 챔버(150a)에 저장되어 있고, 런닝 버퍼액(R)은 런닝 버퍼액 챔버(190)에 저장되어 있다.In the diagnostic microchip preparation step S10, the sample, the washing buffer solution, the elution buffer solution, the reaction solution, and the running buffer solution are injected into the
진단용 마이크로 칩 장착 단계(S20)에서는 진단용 마이크로 칩 준비 단계(S10)를 통해 시료, 세척버퍼액, 용리버퍼액, 반응액 및 런닝 버퍼액이 주입된 진단용 마이크로 칩(110)이 진단 장치(100)의 온도 조절부(180a) 내에 수용되도록 장착된다. 이때, 진단용 마이크로 칩(110)의 회전중심(O)이 회전축선(X) 상에 위치한다. 온도 조절부(180a) 내에 수용된 진단용 마이크로 칩(110)은 회전 구동부(199a)와 연결되어서 회전축선(X)에 대해 회전가능하게 된다.In the diagnostic microchip mounting step S20, the
전처리 단계(S30)에서는 진단용 마이크로 칩(110)의 시료 저장부(130)에 저장된 시료에 포함된 표적 물질이 불필요한 다른 성분과 분리되어서 표적 물질 챔버(170)에 저장되고, 표적 물질 챔버(170)에 저장된 표적 물질과 런닝 버퍼액이 ICS(180)로 공급될 준비가 된다. 전처리 단계(S30)의 더욱 구체적인 과정이 도 9에 순서도로서 도시되어 있다. 도 9를 참조하면, 전처리 단계(S30)는 표적 물질 포획 단계(S31)와, 세척버퍼액 로딩 단계(S32)와, 용리버퍼액 및 반응액 도입 단계(S33)와, 반응액 로딩 단계(S34)와, 용리버퍼액 로딩 단계(S35)와, 표적 물질 및 런닝 버퍼액 공급 준비(S36)를 포함한다. 도 10a 내지 도 10f에는 전처리 단계(S30)의 각 단계에서 단위 공정부(120)의 상태가 도시되어 있다.In the preprocessing step S30, the target material contained in the sample stored in the
표적 물질 포획 단계(S31)는 진단용 마이크로 칩(110)이 회전중심(O)을 중심으로 제1 회전속도(예를 들면, 5000 RPM)로 일정 시간(예를 들면, 10초) 동안 제1 회전방향(A)으로 회전함으로써 이루어진다. 여기서 제1 회전방향(A)은 폐기액 챔버(165)가 표적 물질 챔버(170) 쪽을 향해 이동하도록 회전하는 방향이다. 회전 속도가 증가하는 표적 물질 포획 단계(S31)의 초기에, 시료 저장부(130)에 저장된 시료(S), 세척버퍼액 챔버(140)에 저장된 세척버퍼액(W), 용리버퍼액 챔버(150)에 저장된 용리버퍼액(E), 반응액 챔버(150a)에 저장된 반응액(M) 및 런닝 버퍼액 챔버(190)에 저장된 런닝 버퍼액(R) 각각은 밸브부(130a, 140a, 151, 151a, 190b)를 넘어가게 된다. 도 10a에는 표적 물질 포획 단계(S31)에서 단위 공정부(120)의 상태가 도시되어 있다. 도 10a를 참조하면, 원심력에 의하여 시료(S)가 표적 물질 포획부(125)를 지나면서 포획 수단(128)에 표적 물질을 포함하는 물질이 흡착되고, 흡착되지 않은 나머지 불필요한 성분(S1)은 배출 통로(160)를 거쳐서 폐기액 챔버(165)로 유입된다. 나머지 불필요한 성분(S1)은 배출 통로(160)를 지나가는 과정에서 그 회전방향(A)에 의하여 표적 물질 챔버(170) 쪽으로 흐르지 않고 모두 폐기액 챔버(165)로 유입된다. 표적 물질 포획 단계(S31)에서 세척버퍼액(W)은 세척액 도입 통로(145)를 통과하여 시료(S)의 뒤를 이어서 표적 물질 포획부(125)로 유입된다. 표적 물질 포획 단계(S31)에서 용리버퍼액(E)은 용리버퍼액 흐름 제어 통로(156) 상에서 전환 곡선부(158)의 전 위치까지 이동한 상태를 유지하게 된다. 표적 물질 포획 단계(S31)에서 반응액(M)은 반응액 흐름 제어 통로(156a) 상에서 전환 곡선부(158a)의 전 위치까지 이동한 상태를 유지하게 된다. 표적 물질 포획 단계(S31)에서 런닝 버퍼액(R)은 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(191a) 상에서 제1 내측 전환 곡선부(192)의 전 위치까지 이동한 상태를 유지하게 된다. 표적 물질 포획 단계(S31) 후에는 세척버퍼액 로딩 단계(S32)가 수행된다.The target material trapping step S31 is a step in which the
세척버퍼액 로딩 단계(S32)는 진단용 마이크로 칩(110)이 회전중심(O)을 중심으로 제2 회전속도(예를 들면, 제1 회전속도와 동일한 5000 RPM)로 일정 시간(예를 들면, 4분) 동안 제1 회전방향(A)으로 회전함으로써 이루어진다. 세척버퍼액 로딩 단계(S32)에서 세척버퍼액(W)은 원심력에 의하여 도 10b에 도시된 바와 같이 표적 물질 포획부(125)를 지난 후 배출 통로(160)를 가로질러서 폐기액 챔버(165)로 유입된다. 세척버퍼액(W)이 배출 통로(160)를 지나가는 과정에서 그 회전방향(A)에 의하여 세척버퍼액(W)은 표적 물질 챔버(170) 쪽으로 흐르지 않고 모두 폐기액 챔버(165)로 유입된다. 세퍽 버퍼액(W)은 표적 물질 포획부(125)를 지나면서, 표적 물질 포획부(125)에 포획된 물질 중 표적 물질을 제외한 나머지 불필요한 성분을 세척하여 제거한다. 세척버퍼액 로딩 단계(S32) 후에는 용리버퍼액 및 반응액 도입 단계(S33)가 수행된다.The washing buffer solution loading step S32 is a step in which the
용리버퍼액 및 반응액 도입 단계(S33)는 진단용 마이크로 칩(110)의 회전속도가 0까지 급속하게 감속됨으로써 이루어진다. 도 10c에는 용리버퍼액 및 반응액 도입 단계(S33)에서 단위 공정부(120)의 상태가 도시되어 있다. 도 10c을 참조하면, 용리버퍼액 및 반응액 도입 단계(S33)에서 용리버퍼액(E)은 용리버퍼액 흐름 제어 통로(156)의 전환 곡선부(158)를 지나고, 반응액(M)은 반응액 흐름 제어 통로(156a)의 전환 곡선부(158a)를 지난 상태가 된다. 아울러, 런닝 버퍼액(R)은 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(191a)의 제1 내측 전환 곡선부(192)를 지나서 제1 내측 전환 곡선부(192)와 외측 전환 곡선부(193)의 사이에 위치한 밸브부(195)까지 이동한 상태가 된다. 용리버퍼액(E)의 전환 곡선부(158) 통과, 반응액(M)의 전환 곡선부(158a) 통과 및 런닝 버퍼액(R)의 제1 내측 전환 곡선부(192) 통과는 갑작스런 감속에 따른 원심력 감소에 기인한다. 용리버퍼액 및 반응액 도입 단계(S33) 후에는 반응액 로딩 단계(S34)가 수행된다.The eluting buffer solution and the reaction solution introducing step (S33) are performed by rapidly reducing the rotational speed of the
반응액 로딩 단계(S34)는 진단용 마이크로 칩(110)이 회전중심(O)을 중심으로 제3 회전속도(예를 들면, 5000 RPM)로 일정 시간(예를 들면, 30초) 동안 제1 회전방향(A)의 반대방향인 제2 회전방향(B)으로 회전함으로써 이루어진다. 도 10d에는 반응액 로딩 단계(S34)에서 단위 공정부(120)의 상태가 도시되어 있다. 도 10d를 참조하면, 반응액(M)이 연결 통로(159a)를 통과하여 배출 통로(160)를 지난 후 표적 물질 챔버(170)로 유입된다. 반응액(M)이 배출 통로(160)를 지나가는 과정에서 그 회전방향(B)에 의하여 반응액(W)은 폐기액 챔버(165) 쪽으로 흐르지 않고 모두 표적 물질 챔버(170)로 유입된다. 표적 물질 챔버(170)에 유입된 반응액(M)은 진단 대상 물질 흐름 제어 통로(175)의 전환 곡선부(175a) 전까지 이동한 상태를 유지하게 된다. 또한, 용리버퍼액(E)은 표적 물질 포획부(125)를 통과하면서, 표적 물질 포획부(125)에 포획된 표적 물질을 포획 수단(128)으로부터 분리시킨다. 또한, 런닝 버퍼액(R)은 반응액 로딩 단계(S34)의 초기 가속 과정에서 밸브부(195)를 통과한 후 외측 전환 곡선부(193)와 제2 내측 전환 곡선부(194) 사이의 한 위치까지 이동한 상태를 유지한다.The reaction liquid loading step S34 is a step in which the
용리버퍼액 로딩 단계(S35)는 진단용 마이크로 칩(110)이 회전중심(O)을 중심으로 제4 회전속도(예를 들면, 제3 회전속도와 동일한 5000 RPM)로 일정 시간(예를 들면, 4분) 동안 제2 회전 방향(B)으로 회전함으로써 이루어진다. 도 10e에는 용리버퍼액 로딩(S35)에서 단위 공정부(120)의 상태가 도시되어 있다. 도 10e를 참조하면, 용리버퍼액(E)은 원심력에 의하여 표적 물질 포획부(125)를 지난 후, 표적 물질과 함께 배출 통로(160)를 거쳐서 표적 물질 챔버(170)로 유입되어서, 먼저 유입된 반응액(M)과 혼합된다. 용리버퍼액(E)이 배출 통로(160)를 지나가는 과정에서 그 회전방향(B)에 의하여 용리버퍼액(E)은 도시된 바와 같이 폐기액 챔버(165) 쪽으로 유입되지 않고 모두 표적 챔버(165) 쪽으로 안내된다. 용리버퍼액 로딩 단계(S35)를 통해 용리버퍼액(E)이 표적 물질 챔버(170)로 모두 유입된다. 용리버퍼액 로딩 단계(S35) 후에는 표적 물질 및 런닝 버퍼액 공급 준비 단계(S36)가 수행된다.The elution buffer solution loading step S35 is a step in which the
표적 물질 및 런닝 버퍼액 공급 준비 단계(S36)는 진단용 마이크로 칩(110)의 회전속도가 0까지 급속하게 감속됨으로써 이루어진다. 도 10f에는 표적 물질 및 런닝 버퍼액 공급 준비 단계(S36)에서 단위 공정부(120)의 상태가 도시되어 있다. 도 10f를 참조하면, 반응액(M)은 진단 대상 물질 흐름 제어 통로(175)의 전환 곡선부(175a)를 지나고, 런닝 버퍼액(R)은 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(191a)의 제2 내측 전환 곡선부(194)를 지나서 밸브부(196)까지 이동한 상태가 된다. 반응액(M)의 전환 곡선부(175a) 통과 및 런닝 버퍼액(R)의 제2 내측 전환 곡선부(194) 통과는 갑작스런 감속에 따른 원심력 감소에 기인한다. 표적 물질 및 런닝 버퍼액 공급 준비 단계(S36) 후에는 PCR 또는 등온 증폭 공정 수행 단계(도 7의 S40)가 수행된다.The target material and running buffer solution supply preparation step (S36) is performed by rapidly reducing the rotational speed of the
다시 도 5를 참조하면, 전처리 단계(S30)가 완료된 후에는 PCR 공정에 의한 증폭 단계(S40)가 수행된다. 증폭 단계(S40)에서의 PCR 공정은 다음과 같은 방식으로 수행된다. PCR 공정에서는 진단용 마이크로 칩(110)의 각 표적 물질 챔버(170)에 수용된 표적 물질에 대한 변성 단계, 결합 단계 및 신장 단계가 차례대로 수행된다. 이를 도 7과 함께 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 표적 물질 챔버(170) 각각이 다수의 가열 영역(185a, 185b, 185c, 185d, 185e, 185f)에 일대일로 대응하여 위치하는 상태에서, 변성 단계의 온도를 제공하는 제1, 제4 가열 영역(185a, 185d)이 작동하여, 제1, 제4 가열 영역(185a, 185d)에 위치하는 표적 물질 챔버(170)에 수용된 표적 물질에 대한 변성 단계가 수행된다. 다음, 변성 단계가 수행된 표적 물질이 수용된 표적 물질 챔버(170)가 결합 단계의 온도를 제공하는 제2, 제5 가열 영역(185b, 185e)에 위치하도록 진단용 마이크로 칩(110)을 일정 각도 회전시킨다. 이하, '일정 각도'는 표적 물질 챔버(170)가 다음 단계를 수행하기 위해 인접한 가열 영역으로 이동하는 각도를 의미한다. 다음, 제1, 제4 가열 영역(185a, 185d)과 함께 제2, 제5 가열 영역(185b, 185e)을 작동시킨다. 그에 따라, 변성 단계와 결합 단계가 함께 수행된다. 다음, 진단용 마이크로 칩(110)을 일정 각도 회전시키고, 모든 가열 영역(185a, 185b, 185c, 185d, 185e, 185f)을 작동시킨다. 그에 따라, 다수의 표적 물질 챔버(170) 중 2개의 표적 물질 챔버(170)에 대해서는 신장 단계까지 완료되고, 다른 2개의 표적 물질 챔버(170)에 대해서는 결합 단계까지 완료되며, 나머지 2개의 표적 물질 챔버(170)에 대해서는 변성 단계까지 완료된다. 다음, 진단용 마이크로 칩(110)을 일정 각도 회전시킨 후, 제1, 제4 가열 영역(185a, 185d)을 제외한 나머지 가열 영역(185b, 185c, 185e, 185f)을 작동시킨다. 그에 따라, 이전 단계에서 결합 단계까지 완료되었던 2개의 표적 물질 챔버(170)에 대해서 신장 단계까지 수행되고, 이전 단계에서 변성 단계까지 완료되었던 2개의 표적 물질 챔버(170)에 대해서 결합 단계까지 수행된다. 다음, 진단용 마이크로 칩(110)을 일정 각도 회전시킨 후, 다수의 가열 영역(185a, 185b, 185c, 185d, 185e, 185f)들 중 신장 단계의 온도를 제공하는 제3, 제6 가열 영역(185c, 185f)만을 작동시킨다. 그에 따라, 이전 단계에서 결합 단계까지 완료되었던 2개의 표적 물질 챔버(170)에 대해서 결합 단계까지 수행되어서, 모든 표적 물질 챔버(170)에 수용된 표적 물질에 대한 PCR이 완료된다. 여기서는 증폭 단계(S40)가 PCR 공정을 수행하는 경우에 대해서만 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 등온 증폭 공정을 수행하는 경우도 포함한다. 증폭 단계(S40) 후에는 검출 준비 단계(S50)가 수행된다.Referring again to FIG. 5, after the preprocessing step S30 is completed, the amplification step S40 by the PCR process is performed. The PCR process in the amplification step S40 is performed in the following manner. In the PCR process, the denaturation step, the combining step, and the elongating step are sequentially performed on the target material contained in each
검출 준비 단계(S60)는 멈춰있던 진단용 마이크로 칩(110)이 회전중심(O)을 중심으로 제5 회전속도(예를 들면, 800 RPM)로 일정 시간(예를 들면, 4분) 동안 제1 회전 방향(A)으로 회전함으로써 이루어진다. 도 11에는 검출 준비 단계(S60)에서 단위 공정부(120)의 상태가 도시되어 있다. 도 11을 참조하면, 표적 물질 챔버(170)에 저장된 진단 대상 유전자 물질(T')이 진단 대상 물질 전달부(174)를 통해 ICS(180)의 컨쥬게이트 패드(185)로 공급되고, 런닝 버퍼액(R)이 런닝 버퍼액 도입 통로(191)를 통해 ICS(180)의 버퍼액 로딩 패드(182)로 공급된다. 런닝 버퍼액(R)의 밸브부(196) 통과는 검출 준비 단계(S60) 초기 회전속도 증가에 기인한다. 검출 준비 단계(S50) 후에는 검출 단계(S60)가 수행된다. In the detection preparation step S60, the
검출 단계(S60)에서는 ICS(180)에 의해 진단 대상 물질에서 병원균이 검출된다. 도 12에는 검출 단계가 수행된 후 ICS(180)의 상태의 일 예를 도시한 도면이다. 도 12를 참조하면, 제어 라인(180b)과 특정 병원균의 검출을 나타내는 테스트 라인(180c)이 발색되어 있다. 도시되지는 않았으나, 검출된 병원균의 종류에 따라서 다른 위치의 테스트 라인이 발색된다. 검출 단계(S60)에서는 진단용 마이크로 칩(110)이 회전하지 않는 것이 바람직하다.In the detection step (S60), the ICS (180) detects pathogens from the target substance. 12 is a diagram showing an example of the state of the
도 13에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 진단용 마이크로 칩이 도시되어 있다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진단용 마이크로 칩(210)은 도 2에 도시된 진단용 마이크로 칩(110)에 구비되는 단위 공정부(120)와는 다른 단위 공정부(220)를 구비한다. 도 14에는 도 13에 도시된 단위 공정부가 도시되어 있다. 도 14을 참조하면, 단위 공정부(220)는 검출부(120b)와, 시료 처리부(220a)와, 런닝 버퍼액 공급부(220c)를 구비한다. 시료 처리부(220a)와 런닝 버퍼액 공급부(220c)는 검출부(120b)를 사이에 두고 대체로 회전중심(O)의 원주방향 양측에 위치한다. 도 14에 도시된 실시예와 도 4에 도시된 실시예에서 서로 동일한 구성은 동일한 도면 부호를 갖는다. 따라서, 도 4에서 사용된 도면 부호와 동일한 도면 부호로 지시된 도 14의 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.13 shows a diagnostic microchip according to the second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 13, the
검출부(120b)은 도 4에 도시된 검출부(120b)와 동일하게 구성되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The
시료 처리부(220a)는 검출부(120b)의 원주방향 일측에 위치한다. 시료 처리부(220a)는 시료에 대한 전처리가 수행되는 전처리부(220d)와, 전처리 후 PCR 공정 또는 등온 증폭 공정에 의해 증폭된 유전자 물질을 검출부(120b)로 전달하는 진단 대상 물질 전달부(274)를 구비한다.The
전처리부(220d)는 표적 물질 포획부(125)와, 시료 저장부(230)와, 시료 도입 통로(235)와, 세척버퍼액(washing buffer) 챔버(240)와, 세척버퍼액 도입 통로(245)와, 용리버퍼액(elution buffer) 챔버(250)와, 용리버퍼액 도입 통로(255)와, 배출 통로(260)와, 폐기액 챔버(265)와, 표적 물질 챔버(270)를 포함한다.The
표적 물질 포획부(125)는 도 4에 도시된 표적 물질 포획부(125)와 동일하게 구성되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The target
시료 저장부(230)는 포획 통로(126)의 입구(126a)보다 반경방향 안쪽에 위치한다. 시료 저장부(230)에는 시료가 저장된다. 진단용 마이크로 칩(210)에는 시료 저장부(230)로 시료를 주입하기 위한 시료 주입 홀(미도시)이 형성된다.The
시료 도입 통로(235)는 시료 저장부(230)와 포획 통로(126)의 입구(126a)를 연결한다. 시료 저장부(230)에 저장된 시료는 진단용 마이크로 칩(210)이 회전할 때 발생하는 원심력에 의해 시료 도입 통로(235)를 통해 포획 통로(126)로 유입된다.The
세척버퍼액 챔버(240)는 포획 통로(126)의 입구(126a)보다 반경방향 안쪽에 위치하며, 시료 저장부(230)보다 회전중심(O)에 더 가깝게 위치한다. 세척버퍼액 챔버(240)에는 세척버퍼액이 저장된다. 진단용 마이크로 칩(210)에는 세척버퍼액 챔버(240)로 세척버퍼액을 주입하기 위한 세척버퍼액 주입 홀(미도시)이 형성된다. 진단용 마이크로 칩(210)이 회전할 때 발생하는 원심력에 의해 세척버퍼액 챔버(240)에 저장된 세척버퍼액이 세척버퍼액 도입 통로(245)를 거쳐서 포획 통로(126)로 유입된다.The cleaning
세척버퍼액 도입 통로(245)는 서로 이어진 모세관 밸브(capillary valve)(245a)와 연결부(245b)를 구비한다. 세척버퍼액 도입 통로(245)를 통해 세척버퍼액 챔버(240)에 저장된 세척버퍼액이 포획 통로(126)로 유입된다.The cleaning buffer
모세관 밸브(245a)는 세척버퍼액 챔버(245)로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되어서 형성되어서, 세척버퍼액의 배출을 조절한다. 모세관 밸브(245a)는 반경방향으로 안쪽과 바깥쪽 사이에 연장되는 연결 유로(245a1)과, 연결 유로(245a1)와 직각을 이루며 양측으로 연장된 다수의 가지부(245a2)를 구비한다. 세척버퍼액이 연결 유로(245a1)를 통해 연결부(245b)로 유입되는데, 다수의 가지부(245a2)에 의하여 유입 속도가 지연된다.The
연결부(245b)는 모세관 밸브(245a)의 끝단으로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되어서 포획 통로(126)의 입구(126a)와 연결된다.The connecting portion 245b extends radially outward from the end of the
용리버퍼액 챔버(250)는 포획 통로(126)의 입구(126a)보다 반경방향 안쪽에 위치하며, 회전 중심(O)으로부터의 거리가 세척버퍼액 챔버(240)와 비슷하다. 용리버퍼액 챔버(250)에는 용리버퍼액이 저장된다. 진단용 마이크로 칩(210)에는 용리버퍼액 챔버(250)에 용리버퍼액을 주입하기 위한 용리버퍼액 주입 홀(미도시)이 형성된다.The elution
용리버퍼액 도입 통로(255)는 서로 이어진 용리버퍼액 흐름 제어 통로(256)와 연결 통로(259)를 구비한다. 용리버퍼액 도입 통로(255)을 통해 용리버퍼액 챔버(250)에 저장된 용리버퍼액이 포획 통로(126)로 유입된다.The elution buffer
용리버퍼액 흐름 제어 통로(256)는 용리버퍼액 챔버(250)로부터 연장되어서 연결 통로(259)와 연결된다. 용리버퍼액 흐름 제어 통로(256)는 용리버퍼액 챔버(250)로부터 대체로 반경방향 바깥쪽으로 연장된 후 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 안쪽으로 전환되어서 연장되고 이어서 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 바깥쪽으로 전환되어서 연장된다. 그에 따라, 용리버퍼액 흐름 제어 통로(256)는 용리액의 흐름 방향을 따라서 상류측에 마련되는 외측 전환 곡선부(257)와, 하류측에 마련되는 내측 전환 곡선부(258)을 구비한다. 외측 전환 곡선부(257)는 용리액의 흐름을 반경방향 바깥쪽에서 안쪽으로 전환시켜서 내측 전환 곡선부(258)로 유입시킨다. 내측 전환 곡선부(258)는 용리액의 흐름을 반경방향 안쪽으로 전환시켜서 연결 통로(259)로 유입시킨다.The elution buffer solution
연결 통로(259)는 흐름 제어 통로(256)로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장되어서 포획통로(126)의 입구(126a)와 연결된다.The
배출 통로(260)는 포획 통로(126)의 출구(126b)로부터 연장된다. 배출 통로(260)는 하류 쪽으로 갈수록 회전 중심(O)으로부터 멀어지도록 반경방향에 대해 경사짐으로써, 진단용 마이크로 칩(210)이 회전 중심(O)을 중심으로 회전함에 따라 원심력에 의하여 포획 통로(126)로부터 배출된 액이 배출 통로(260)를 따라 이동하게 된다. 배출 통로(260)는 하류쪽이 ICS(180)와 가까워지도록 연장되는 연결 구간(262)을 구비한다. 연결 구간(262)에 폐기액 챔버(265)와 표적 물질 챔버(270)가 연결된다.The
폐기액 챔버(265)는 배출 통로(260)의 연결 구간(262)의 반경방향 바깥쪽에 위치한다. 폐기액 챔버(265)는 연결 통로(266)를 통해 배출 통로(260)의 연결 구간(262)과 연결된다. 폐기액 챔버(265)에는 표적 물질을 제외한 나머지 불필요한 성분이 저장된다.The
표적 물질 챔버(270)는 배출 통로(260)의 연결 구간(262)의 반경방향 바깥쪽에 서로 연결되어서 위치한다. 표적 물질 챔버(270)는 폐기액 챔버(265)보다 하류에 위치한다. 표적 물질 챔버(270)에는 표적 물질이 저장된다. 표적 물질 챔버(270)에 저장된 표적 물질은 PCR 공정 또는 등온 증폭 공정에 의해 증폭된다.The
진단 대상 물질 전달부(274)는 표적 물질 챔버(270)에서 PCR 공정 또는 등온 증폭 공정을 거쳐서 증폭된 진단 대상 유전자 물질을 검출부(120b)로 전달한다. 진단 대상 물질 전달부(274)는 수용부(274a)와 공급 모세관(274b)을 구비한다. The diagnosis target
수용부(274a)는 표적 물질 챔버(270)보다 반경방향 바깥쪽에 서로 인접하여 위치한다. 수용부(274a)와 표적 물질 챔버(270)는 그 사이에 설치되는 수동 밸브(passive valve)에 의해 연결된다. 수동 밸브는 일정 회전속도 이상이 되면 원심력에 의한 압력이 작용하여 개방될 수 있다. 이와는 달리, 가열하거나 압력에 의해 열리는 물질을 이용하여 PCR 공정 혹은 동온 증폭 후 개방되는 형태일 수도 있다. 수용부(274a)에 표적 물질 챔버(270)로부터 넘어온 진단 대상 유전자 물질이 수용된다.The receiving
공급 모세관(274b)은 수용부(274a)로부터 연장되어서 검출부(120b)와 연결된다. 공급 모세관(274b)을 통해 수용부(274a)에 수용된 진단 대상 유전자 물질이 검출부(120b)의 컨쥬게이트 패드(185)로 이동한다.The
전처리부(220a)는 배출 통로(260)와 연결되어서 검출부(120b)로 이어지는 제1 보조 연결통로(275)와, 세척버퍼액 챔버(240) 및 용리버퍼액(250)과 함께 연결되어서 검출부(120b)로 이어지는 제2 보조 연결통로(276)를 더 구비한다. 제1 보조 연결통로(275)와 제2 보조 연결통로(276)는 검출부(120b)를 매개로 연결되어서 전처리부(220a)에서의 각종 액의 이동을 용이하게 한다.The
런닝 버퍼액 공급부(220c)는 검출부(120b)를 사이에 두고 시료 처리부(220a)의 건너편에 위치한다. 런닝 버퍼액 공급부(220c)는 런닝 버퍼액을 ICS(180)의 버퍼액 로딩 패드(182)로 공급한다. 런닝 버퍼액 공급부(220c)는 런닝 버퍼액 챔버(290)와, 런닝 버퍼액 도입 통로(291)와, 런닝 버퍼액 공급 통로(298)을 구비한다.The running buffer
런닝 버퍼액 챔버(290)는 ICS(180)를 사이에 두고 시료 처리부(220a)의 건너편에 위치한다. 런닝 버퍼액 챔버(290)에는 런닝 버퍼액이 저장된다. 도시되지는 않았으나, 진단용 마이크로 칩(210)에는 런닝 버퍼액 챔버(290)로 런닝 버퍼액을 주입하기 위한 버퍼액 주입홀이 형성된다.The running
런닝 버퍼액 도입 통로(291)는 서로 이어진 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(291a)와 수용 공간(291b)을 구비한다. 런닝 버퍼액 도입 통로(291)를 통해 런닝 버퍼액 챔버(290)에 저장된 런닝 버퍼액이 공급 통로(298)로 유입된다.The running buffer
런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(291a)는 런닝 버퍼액 챔버(290)의 반경방향 끝부분으로부터 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 안쪽으로 전환되어서 연장되고 이어서 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 바깥쪽으로 전환되어서 연장되며, 다시 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 안쪽으로 전환되어서 연장되고, 이어서 부드러운 곡선을 이루며 방향이 반경방향 바깥쪽으로 전환되어서 연장된다. 그에 따라, 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(291a)는 런닝 버퍼액의 흐름 방향을 따라 상류측으로부터 하류측 방향으로 차례대로 배치되는 제1 외측 전환 곡선부(292)와, 제1 내측 전환 곡선부(293)와, 제2 외측 전환 곡선부(294)와, 제2 내측 전환 곡선부(295)를 구비한다.The running buffer solution
제1 외측 전환 곡선부(292)는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 안쪽으로 전환시켜서 런닝 버퍼액을 제1 내측 전환 곡선부(293)로 유입시킨다. 제1 내측 전환 곡선부(293)는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시켜서 런닝 버퍼액을 제2 외측 전환 곡선부(294)로 유입시킨다. 제2 외측 전환 곡선부(294)는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 바깥쪽에서 안쪽으로 전환시켜서 런닝 버퍼액을 제2 내측 전환 곡선부(295)로 유입시킨다. 제2 내측 전환 곡선부(295)는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시켜서 런닝 버퍼액을 수용 공간(291b)로 유입시킨다. The first outside
런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(291a)는 제2 외측 전환 곡선부(294)와 제2 내측 전환 곡선부(295)의 사이에 위치하는 밸브부(297)를 더 구비한다. 밸브부(294)의 구성 및 작용은 도 4에 도시된 밸브부(295, 296)와 동일하다. The running buffer liquid
수용 공간(291b)은 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(291a)의 끝단에 연결되어서 위치한다. 수용 공간(291b)에는 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(291a)를 지나온 런닝 버퍼액이 수용된다.The
런닝 버퍼액 공급 통로(298)는 대체로 반경방향을 따라 경사지게 연장된다. 런닝 버퍼액 공급 통로(298)의 반경방향 안쪽 끝단은 수용 공간(291b)과 인접하여 위치하고, 런닝 버퍼액 공급 통로(298)의 반경방향 바깥쪽 끝단은 ICS(180)의 버퍼액 로딩 패드(182)와 연결된다. 런닝 버퍼액 공급 통로(198)의 상류측 끝단(즉, 반경방향 안쪽 끝단)과 수용 공간(291b)은 그 사이에 설치되는 수동 밸브(passive valve)에 의해 연결된다. 수동 밸브는 앞서서 설명한 수용부(274a)와 표적 물질 챔버(270)의 사이에 위치하는 수동 밸브와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 런닝 버퍼액 공급 통로(298)를 통해 수용 공간(291b)의 런닝 버퍼액이 ICS(180)의 버퍼액 로딩 패드(182)로 공급된다.The running buffer
런닝 버퍼액 공급부(220c)는 런닝 버퍼액 챔버(290)로부터 연장되어서 검출부(120b)와 연결되는 제3 보조 연결통로(299)를 더 구비한다. 제3 보조 연결통로(299)에 의해 런닝 버퍼액 공급부(220c)에서 런닝 버퍼액의 이동이 용이해진다.The running buffer
이제, 도 15를 참조하여 도 13에 도시된 진단용 마이크로 칩을 이용한 본 발명의 제2 실시예에 따른 통합형 회전식 진단 방법을 설명한다. 도 15를 참조하면, 진단 방법은 진단용 마이크로 칩 준비 단계(S'10)와, 진단용 마이크로 칩 장착 단계(S'20)와, 전처리 단계(S'30)와, 런닝 버퍼액 이동 단계(S'40)와, 증폭 단계(S'50)와, 검출 준비 단계(S'60)와, 검출 단계(S'70)를 포함한다.Now, an integrated rotary diagnostic method according to a second embodiment of the present invention using the diagnostic microchip shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG. 15, the diagnostic method includes a microchip preparation step (S'10) for diagnosis, a microchip mounting step (S'20) for diagnosis, a preprocessing step (S'30), a running buffer solution moving step (S ' 40, an amplification step S'50, a detection preparation step S'60, and a detection step S'70.
진단용 마이크로 칩 준비 단계(S'10)는 도 13에 도시된 바와 같은 진단용 마이크로 칩(210)에 시료, 세척버퍼액, 용리버퍼액 및 런닝 버퍼액이 주입된다. 도 16에는 단위 공정부(220)에서 시료, 세척버퍼액, 용리버퍼액 및 런닝 버퍼액이 주입된 상태가 도시되어 있다. 도 16을 참조하면, 시료(S)는 시료 저장부(230)에 저장되어 있고, 세척버퍼액(W)은 세척버퍼액 챔버(240)에 저장되어 있고, 용리버퍼액(E)은 용리버퍼액 챔버(250)에 저장되어 있으며, 런닝 버퍼액(R)은 런닝버퍼액 챔버(290)에 저장되어 있다.In the diagnostic microchip preparation step (S'10), the sample, the washing buffer solution, the elution buffer solution and the running buffer solution are injected into the
진단용 마이크로 칩 장착 단계(S'20)에서는 진단용 마이크로 칩 준비 단계(S'10)를 통해 시료, 세척버퍼액, 용리버퍼액 및 런닝 버퍼액이 주입된 진단용 마이크로 칩(210)이 도 6에 도시된 온도 조절부(180a) 내에 수용되도록 장착된다. 온도 조절부(180a) 내에 수용된 진단용 마이크로 칩(210)은 회전 구동부(199a)와 연결되어서 회전가능하게 된다.In the diagnostic microchip mounting step (S'20), the
전처리 단계(S'30)에서는 진단용 마이크로 칩(210)의 시료 저장부(230)에 저장된 시료에 포함된 표적 물질이 불필요한 다른 성분과 분리되어서 표적 물질 챔버(270)에 저장된다. 전처리 단계(S'30)의 더욱 구체적인 과정이 도 17에 순서도로서 도시되어 있다. 도 17을 참조하면, 전처리 단계(S'30)는 표적 물질 포획 단계(S'31)와, 세척버퍼액 로딩 단계(S'32)와, 용리버퍼액 도입 단계(S'33)와, 용리버퍼액 로딩 단계(S'34)와, 표적 물질 수집 단계(S'35)를 포함한다. 도 18a 내지 도 18e에는 전처리 단계(S'30)의 각 단계에서 단위 공정부(220)의 상태가 도시되어 있다.In the preprocessing step S'30, the target material contained in the sample stored in the
표적 물질 포획 단계(S'31)는 진단용 마이크로 칩(210)이 회전중심(O)을 중심으로 제1 회전속도(예를 들면, 5000 RPM)로 일정 시간(예를 들면, 10초) 동안 제1 회전방향(A)으로 회전함으로써 이루어진다. 여기서 제1 회전방향(A)은 표적 물질 챔버(270)가 폐기액 챔버(265) 쪽을 향해 이동하도록 회전하는 방향이다. 도 18a에는 표적 물질 포획 단계(S'31)에서 단위 공정부(220)의 상태가 도시되어 있다. 도 18a를 참조하면, 시료 저장부(230)에 저장되어 있던 시료(도 16의 S)가 표적 물질 포획부(125)를 지나면서 포획 수단(128)에 표적 물질을 포함하는 물질이 흡착된다. 표적 물질 포획 단계(S'31)에서 세척버퍼액(W)은 세척버퍼액 도입 통로(245)의 모세관 밸브(245a)에 의해 표적 물질 포획부(125)로 공급되지 못한다. 표적 물질 포획 단계(S'31)에서 용리버퍼액(E) 전체는 용리버퍼액 챔버(150)에 남아있는 상태이다. 표적 물질 포획 단계(S'31)에서 런닝 버퍼액(R) 전체는 런닝 버퍼액 챔버(290)에 남아있는 상태이다.The target material trapping step S'31 is performed in such a manner that the
세척버퍼액 로딩 단계(S'32)는 진단용 마이크로 칩(210)이 회전중심(O)을 중심으로 제2 회전속도(예를 들면, 제1 회전속도와 동일한 5000 RPM)로 일정 시간(예를 들면, 4분) 동안 제1 회전방향(A)으로 회전함으로써 이루어진다. 세척버퍼액(W)은 모세관 밸브(245a)의 작용에 의해 표적 물질 포획부(125)로 유입된다. 도 18b에는 세척버퍼액 로딩 단계(S'32)에서 단위 공정부(220)의 상태가 도시되어 있다. 도 18b와 함께 도 14를 참조하면, 원심력에 의하여 세척버퍼액(W)이 표적 물질 포획부(125)를 지나면서, 표적 물질 포획부(125)에 포획된 물질 중 표적 물질을 제외한 나머지 불필요한 성분을 세척하여 제거한다. 세척버퍼액 로딩 단계(S'32)에서 표적 물질 포획부(125)를 먼저 통과한 시료 중 포획 수단(128)에 포획되지 않은 성분(S1)은 배출 통로(260)를 거쳐서 폐기액 챔버(265)에 저장된다. 세척버퍼액 로딩 단계(S'32)에서 용리버퍼액(E)은 용리버퍼액 흐름 제어 통로(256) 상에서 외측 전환 곡선부(257)과 내측 전환 곡선부(258)의 사이의 한 위치까지 이동한 상태를 유지하게 된다. 세척버퍼액 로딩 단계(S'32)에서 런닝 버퍼액(R)은 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로(291a)에서 제1 외측 전환 곡선부(292)와 제1 내측 전환 곡선부(293)의 사이의 한 위치까지 이동한 상태를 유지하게 된다.The washing buffer solution loading step S'32 is a step in which the
용리버퍼액 도입 단계(S'33)는 진단용 마이크로 칩(210)이 회전중심(O)을 중심으로 제2 회전속도보다 현저히 낮은 제3 회전속도(예를 들면, 100 RPM)로 감속되어서 일정 시간(예를 들면, 30초) 동안 제1 회전방향(A)으로 회전함으로써 이루어진다. 도 18c에는 용리버퍼액 도입 단계(S'33)에서 단위 공정부(220)의 상태가 도시되어 있다. 도 18c와 함께 도 14를 참조하면, 용리버퍼액(E)은 내측 전환 곡선부(258)를 지나 연결 통로(259)까지 이동한 상태가 된다. 내측 전환 곡선부(258)의 통과는 갑작스런 감속에 따른 원심력 감소에 기인한다. 용리버퍼액 도입 단계(S'33)에서 표적 물질 포획부(125)를 지난 세척버퍼액(W1)은 폐기액 챔버(165)에 저장된다. 이때, 폐기액 챔버(265)에 저장된 시료 성분(S1)과 세척버퍼액(W1)은 폐기액 챔버(265)를 완전히 채운다. 용리버퍼액 도입 단계(S'33)에서 런닝 버퍼액(R)은 제2 외측 전환 곡선부(294)와 제2 내측 전환 곡선부(295)의 사이에 위치하는 밸브부(297)까지 이동한 상태를 유지하게 된다. 런닝 버퍼액(R)의 제1 내측 전환 곡선부(293) 통과는 갑작스런 감속에 따른 원심력 감소에 기인한다.The eluting buffer solution introducing step S'33 is a step in which the
용리버퍼액 로딩 단계(S'34)는 진단용 마이크로 칩(210)이 회전중심(O)을 중심으로 제3 회전속도보다 현저히 높은 제4 회전속도(예를 들면, 2000 RPM)로 증속되어서 일정 시간(예를 들면 30초) 동안 제1 회전방향(A)을 따라서 회전함으로써 이루어진다. 도 18d에는 용리버퍼액 로딩 단계(S'34)에서의 단위 공정부(220)의 상태가 도시되어 있다. 도 18d와 함께 도 14를 참조하면, 용리버퍼액(E)은 원심력에 의하여 용리버퍼액(E)이 표적 물질 포획부(125)를 지나면서, 표적 물질 포획부(125)에 포획된 표적 물질을 포획 수단(128)으로부터 분리시킨다. 용리버퍼액 로딩 단계(S'34)에서 런닝 버퍼액(R)은 회전속도의 증속에 의해 밸브부(297)를 통과한 후 제2 외측 전환 곡선부(294)와 제2 내측 전환 곡선부(295)의 사이의 한 위치까지 이동한 상태를 계속 유지한다.The elution buffer solution loading step S'34 is performed so that the
표적 물질 수집 단계(S'35)는 진단용 마이크로 칩(210)이 회전중심(O)을 중심으로 제4 회전속도보다 높은 제5 회전속도(예를 들면, 5000 RPM)로 증속되어서 일정 시간(예를 들면, 1분) 동안 제1 회전방향(A)으로 회전함으로써 이루어진다. 도 18e에는 표적 물질 수집 단계(S'35)에서의 단위 공정부(220)의 상태가 도시되어 있다. 도 18e와 함께 도 14를 참조하면, 용리버퍼액(E)에 의해 포획 수단(128)으로부터 분리된 표적 물질(T)은 표적 물질 챔버(270)에 저장된다. 표적 물질 수집 단계(S'35)에서 런닝 버퍼액(R)은 제2 외측 전환 곡선부(194)와 제2 내측 전환 곡선부(195)의 사이의 한 위치까지 이동한 상태를 계속 유지한다.The target material collecting step S'35 is a step in which the
다시 도 15를 참조하면, 전처리 단계(S'30)가 완료된 후에는 런닝 버퍼액 이동 단계(S'40)가 수행된다. 런닝 버퍼액 이동 단계(S'40)에서는 제2 외측 곡선부(294)와 제2 내측 전환 곡선부(295)의 사이의 한 위치까지 이동한 런닝 버퍼액(R)이 제2 내측 전환 곡선부(295)를 넘어서 수용 공간(291b)으로 유입된다. 런닝 버퍼액 이동 단계(S40)는 진단용 마이크로 칩(110)이 회전중심(O)을 중심으로 제5 회전속도보다 현저히 낮은 제5 회전속도(예를 들면, 제3 회전속도와 동일한 100 RPM)로 감속되어서 일정 시간(예를 들면, 30초) 동안 제1 회전방향(A)으로 회전함으로써 이루어진다. 런닝 버퍼액 이동 단계(S'40) 후에는 증폭 공정 수행 단계(S'50)가 수행된다.Referring again to FIG. 15, after the preprocessing step S'30 is completed, the running buffer solution moving step S'40 is performed. In the running buffer solution liquid moving step S'40, the running buffer solution R moved to a position between the second outer
증폭 단계(S'50)에서는 진단용 마이크로 칩(210)의 각 표적 물질 챔버(170)에 수용된 표적 물질에 대한 PCR 공정 또는 등온 증폭 공정이 수행된다. 증폭 단계(S'50)는 도 5에 도시된 증폭 단계(S40)와 동일한 방식으로 수행되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 증폭 단계(S'50) 후에는 검출 준비 단계(S'60)가 수행된다.In the amplification step S'50, a PCR process or an isothermal amplification process is performed on the target material contained in each
검출 준비 단계(S'60)에서는 표적 물질 챔버(270)에 수용된 진단 대상 유전자 물질이 수동 밸브를 통해 수용부(274a)로 넘어간 후 공급 모세관(274b)을 거쳐서 ICS(180)의 컨쥬게이트 패드(184)로 공급되고, 수용 공간(291b)에 수용된 런닝 버퍼액이 수동 밸브를 통해 런닝 버퍼액 공급 통로(298)로 넘어간 후 런닝 버퍼액 공급 통로(298)를 거쳐서 ICS(180)의 버퍼액 로딩 패드(182)로 공급된다. 도 19에는 검출 준비 단계(S'60)에서의 단위 공정부(220)의 상태가 도시되어 있다. 도 19을 참조하면, 진단 대상 유전자 물질(T')이 수용부(274a)와 공급 모세관(274b)을 통해 ICS(180)의 컨쥬게이트 패드(184)로 공급되고, 런닝 버퍼액(R)이 런닝 버퍼액 공급 통로(298)를 통해 ICS(180)의 버퍼액 로딩 패드(182)로 공급되고 있다. 검출 준비 단계(S'60) 후에는 검출 단계(S'70)가 수행된다.In the detection preparation step (S'60), the diagnostic target gene material contained in the
검출 단계(S'70)에서는 ICS(180)에 의해 진단 대상 물질에서 병원균이 검출된다. 검출 단계(S'70)는 도 7에 도시된 검출 단계(S60)와 동일한 방식으로 수행되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.In the detection step S'70, the
도 20에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 진단용 마이크로 칩이 도시되어 있다. 도 20을 참조하면, 진단용 마이크로 칩(310)은 회전중심(O)으로부터 이격되어서 위치하고 원주방향을 따라 차례대로 배치되는 다수의 단위 공정부(320)를 구비한다. 본 실시예에서 단위 공정부(320)가 3개인 것으로 설명하는데, 본 발명은 다위 공정부(320)의 수를 3개로 제한하지 않는다. 본 발명은 진단용 마이크로 칩(310)은 2개 이하의 단위 공정부(320)를 구비하거나 4개 이상의 단위 공정부(320)를 구비할 수 있다. 도 21에는 도 20의 단위 공정부(320)가 확대되어서 도시되어 있다. 도 21을 참조하면, 단위 공정부(320)는 도 3에 도시된 전처리부(120d)와 대체로 동일한 구성을 갖는 전처리부(320d)를 구비한다. 도 21에 도시된 실시예와 도 3에 도시된 실시예에서 서로 동일한 구성은 동일한 도면 부호를 갖는다. 따라서, 도 3에서 사용된 도면 부호와 동일한 도면 부호로 지시된 도 21의 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.20 shows a diagnostic microchip according to the third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 20, the
전처리부(320d)는 표적 물질 포획부(125)와, 시료 저장부(130)와, 세척버퍼액(washing buffer) 챔버(140)와, 세척버퍼액 도입 통로(145)와, 용리버퍼액(elution buffer) 챔버(150)와, 용리버퍼액 흐름 제어 통로(156)와, 반응액 챔버(150a)와, 반응액 도입 통로(155a)와, 배출 통로(160)와, 폐기액 챔버(165)와, 표적 물질 챔버(170)를 포함한다.The
이제, 도 22를 참조하여 도 20과 도 22를 통해 설명한 진단용 마이크로 칩(310)을 이용한 본 발명의 제3 실시예에 따른 통합형 회전식 진단 방법을 설명한다. 도 22 도시된 진단 방법을 상세히 설명하기에 앞서 이에 사용되는 진단 장치의 구성을 상세히 설명한다. 도 23에는 도 22에 도시된 진단 방법을 수행하기 위한 진단 장치가 도시되어 있다. 도 23을 참조하면, 진단 장치(300)는 진단용 마이크로 칩(310)이 안착되는 온도 조절부(380a)와, 진단용 마이크로 칩(310)을 회전축선(X)을 중심으로 회전시키는 회전 구동부(199a)를 구비한다. 진단 장치(300)는 등온 증폭 공정을 수행하는데, 본 실시예에서는 등온 증폭 공정 중 RT-LAMP가 사용되는 것으로 설명한다. 본 실시예에서 통합형 회전 진단 장치(300)는 등온 증폭 공정을 수행하는 것으로 설명하는데, 이와는 달리 등온 증폭 공정 대신 PCR 공정을 수행할 수도 있으며, 이 또한 본 발명에 포함되는 것이다. 도 23을 참조하면, 온도 조절부(380a)는 하부 부재(381a)와 상부 부재(382a)를 구비한다. 온도 조절부(380a)는 등온 증폭 공정에 요구되는 온도를 조절한다. 하부 부재(381a)의 상면에는 진단용 마이크로 칩(310)이 온도 조절부(380a)에 대하여 회전가능하게 장착된다. 상부 부재(382a)는 하부 부재(381a)에 대하여 상하이동하면서 내부에 진단용 마이크로 칩(310)이 수용된다. 도 24를 참조하면, 온도 조절부(380a)에는 원주방향을 따라서 차례대로 다수의 가열 영역(385)이 형성된다. 가열 영역(385)은 히팅 블록 등 적절한 가열 수단에 의해 형성될 수 있다. 본 실시예에서 다수의 가열 영역(385)은 3개로 이루어지며, 각 가열 영역(385)은 3개의 단위 공정부(320)에 대응한다. 등온 증폭 공정 대신 PCR 공정이 사용되는 경우, 온도 조절부(380a)는 PCR 공정을 위한 온도를 제공하는 것으로 대체되어서 사용될 수 있다. 검출기(300a)는 형광 검출법에서 일반적으로 사용되는 광검출기로서, 온도 조절부(380a)에 대해 이동이 가능하다.The integrated rotary diagnostic method according to the third embodiment of the present invention using the
다시, 도 22을 참조하면, 진단 방법은 진단용 마이크로 칩 준비 단계(S11)와, 진단용 마이크로 칩 장착 단계(S21)와, 전처리 단계(S31)와, 증폭 단계(S41)와, 검출 단계(S51)를 포함한다.22, the diagnostic method includes a microchip preparation step S11 for diagnosis, a microchip mounting step S21 for diagnosis, a preprocessing step S31, an amplification step S41, a detection step S51, .
진단용 마이크로 칩 준비 단계(S11)에서는 도 20에 도시된 바와 같은 진단용 마이크로 칩(310)에 시료, 세척버퍼액, 용리버퍼액 및 반응액이 주입된다. 도 25에는 단위 공정부(320)에서 시료, 세척버퍼액, 용리버퍼액 및 반응액이 주입된 상태가 도시되어 있다. 도 25을 참조하면, 시료(S)는 시료 저장부(130)에 저장되어 있고, 세척버퍼액(W)은 세척버퍼액 챔버(140)에 저장되어 있고, 용리버퍼액(E)은 용리버퍼액 챔버(150)에 저장되어 있으며, 반응액(M)은 반응액 챔버(150a)에 저장되어 있다.In the diagnostic microchip preparation step S11, the sample, the washing buffer solution, the elution buffer solution, and the reaction solution are injected into the
진단용 마이크로 칩 장착 단계(S21)에서는 진단용 마이크로 칩 준비 단계(S11)를 통해 시료, 세척버퍼액, 용리버퍼액 및 반응액이 주입된 진단용 마이크로 칩(310)이 진단 장치(300)의 온도 조절부(380a) 내에 수용되도록 장착된다. 온도 조절부(380a) 내에 수용된 진단용 마이크로 칩(310)은 회전 구동부(199a)와 연결되어서 회전가능하게 된다.In the diagnostic microchip mounting step S21, the
전처리 단계(S31)에서는 진단용 마이크로 칩(310)의 시료 저장부(130)에 저장된 시료에 포함된 표적 물질이 불필요한 다른 성분과 분리되어서 표적 물질 챔버(170)에 저장된다. 전처리 단계(S31)의 더욱 구체적인 과정이 도 26에 순서도로서 도시되어 있다. 도 26을 참조하면, 전처리 단계(S31)는 표적 물질 포획 단계(S311)와, 세척버퍼액 로딩 단계(S312)와, 용리버퍼액 및 반응액 도입 단계(S313)와, 반응액 로딩 단계(S314)와, 용리버퍼액 로딩 단계(S315)를 포함한다. 표적 물질 포획 단계(S312)는 도 9에 도시된 표적 물질 포획 단계(S31)와 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 세척버퍼액 로딩 단계(S313)는 도 9에 도시된 세척 버퍼액 로딩 단계(S32)와 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 용리버퍼액 및 반응액 도입 단계(S313)는 도 9에 도시된 용리버퍼액 및 반응액 도입 단계(S33)과 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 반응액 로딩 단계(S341)는 도 9에 도시된 반응액 로딩 단계(S34)와 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 용리버퍼액 로딩 단계(S351)는 도 9에 도시된 용리버퍼액 로딩 단계(S35)와 동일한 방식으로 수행될 수 있다.In the preprocessing step S31, the target material contained in the sample stored in the
다시 도 22를 참조하면, 전처리 단계(S31)가 완료된 후에는 증폭 단계(S41)가 수행된다. 본 실시예에서 유전자 증폭 공정은 실시간 RT-LAMP와 같은 등온 증폭 공정이 사용되는 것으로 설명한다. 등온 증폭 공정은 진단용 마이크로 칩(310)의 각 표적 물질 챔버(170)에 수용된 표적 물질이 대응하는 가열 영역(385)에 의해 적절한 온도로 조절되어서 수행된다. 증폭 단계(S41) 후에는 검출 단계(S51)가 수행된다.Referring again to FIG. 22, after the preprocessing step S31 is completed, the amplifying step S41 is performed. In this embodiment, the gene amplification process is described as using an isothermal amplification process such as real-time RT-LAMP. The isothermal amplification process is performed by adjusting the target material contained in each
검출 단계(S51)는 검출기(300a)를 이용한 표적 물질 챔버(170)에 수용된 진단 대상 물질에 대한 형광 검출법에 의해 수행된다.
The detection step S51 is performed by the fluorescence detection method for the diagnostic object contained in the
이상 실시예들을 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예들은 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 당업자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited thereto. It is to be understood that the above-described embodiments may be modified or changed without departing from the spirit and scope of the present invention, and those skilled in the art will recognize that such modifications and changes are also within the scope of the present invention.
100 : 통합형 회전식 진단 장치
110 : 진단용 마이크로 칩
120 : 단위 공정부
120a : 시료 처리부
120b : 검출부
120c : 런닝 버퍼액 공급부
120d : 전처리부
174 : 진단 대상 물질 전달부
180a : 온도 조절부
199a : 회전 구동부100: Integrated rotary diagnostics device 110: Diagnostic microchip
120:
120b:
120d: preprocessing unit 174:
180a:
Claims (17)
상기 단위 공정부는,
병원균을 검출하는 ICS를 구비하는 검출부; 및
시료에 대한 전처리가 수행되는 전처리부와, 전처리 후 증폭된 유전자 물질을 함유하는 진단 대상 유전자 물질을 상기 검출부로 전달하는 진단 대상 물질 전달부를 구비하는 시료 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.And a unit processing unit located apart from the rotation center,
The unit processing unit includes:
A detection unit having an ICS for detecting a pathogen; And
And a sample processing unit including a pre-processing unit for pre-processing the sample, and a diagnostic substance delivery unit for delivering the genetic material to be diagnosed containing the amplified genetic material to the detection unit.
상기 전처리부는,
입구와 출구를 갖는 포획 통로와 상기 포획 통로에 채워진 포획 수단을 구비하는 표적 물질 포획부;
상기 표적 물질 포획부보다 반경방향 안쪽에 위치하며 상기 포획 통로의 입구와 연결되고 내부에 시료가 저장되는 공간을 제공하는 시료 저장부;
상기 표적 물질 포획부보다 반경방향 안쪽에 위치하며 상기 포획 통로의 입구와 연결되고 내부에 세척버퍼액이 저장되는 공간을 제공하는 세척버퍼액 챔버; 및
상기 표적 물질 포획부보다 반경방향 안쪽에 위치하고 상기 포획 통로의 입구와 연결되고 내부에 용리버퍼액이 저장되는 공간을 제공하는 용리버퍼액 챔버를 구비하는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.The method according to claim 1,
The pre-
A target substance capturing portion having a capturing passage having an inlet and an outlet and a capturing means filled in the capturing passage;
A sample storage portion located radially inward of the target substance capturing portion and connected to an inlet of the trapping passage and providing a space in which a sample is stored;
A washing buffer liquid chamber located radially inward of the target substance capturing portion and connected to an inlet of the trapping passage and providing a space in which a washing buffer solution is stored; And
And an elution buffer solution chamber located radially inward of the target substance capturing part and connected to an inlet of the trapping passage and providing a space in which an elution buffer solution is stored.
상기 포획 통로는 상기 입구와 출구 사이를 지그재그 형상으로 연결하며, 상기 입구와 출구는 각각 반경방향 안쪽과 바깥쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.The method of claim 2,
Wherein the trapping passage connects the inlet and the outlet in a zigzag shape, and the inlet and the outlet are located radially inward and outward, respectively.
상기 전처리부는,
PCR 공정 또는 등온 증폭 공정에 필요한 반응액이 저장되는 공간을 제공하는 반응액 챔버와,
상기 표적 물질 포획부 및 상기 반응액 챔버보다 반경방향 바깥쪽에 위치하고, 원주방향을 따라 연장되며 양단부 각각에 상기 포획 통로의 출구 및 상기 반응액 챔버와 연결되는 배출 통로와,
상기 배출 통로보다 반경방향 바깥쪽에 위치하고 상기 배출 통로와 연결되는 폐기액 챔버와,
상기 배출 통로보다 반경방향 바깥쪽에 위치하고 상기 배출 통로와 연결되는 표적 물질 챔버를 더 구비하며,
상기 배출 통로에서 상기 반응액 챔버가 연결되는 부분과 상기 표적 물질 챔버가 연결되는 부분이 서로 대향하며,
상기 배출 통로에서 상기 포획 통로의 출구가 연결되는 부분과 상기 폐기액 챔버가 연결되는 부분이 서로 대향하는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.The method of claim 3,
The pre-
A reaction solution chamber for providing a space in which a reaction solution required for the PCR process or the isothermal amplification process is stored,
A discharge passage which is located radially outward of the target substance capturing portion and the reaction solution chamber and extends along the circumferential direction and is connected to the outlet of the trapping passage and the reaction solution chamber at both ends,
A waste liquid chamber located radially outward of the discharge passage and connected to the discharge passage,
Further comprising a target material chamber radially outwardly connected to said discharge passage and connected to said discharge passage,
Wherein a portion of the discharge passage to which the reaction solution chamber is connected and a portion to which the target material chamber is connected are opposed to each other,
Wherein a portion of the discharge passage to which the outlet of the trapping passage is connected and a portion to which the waste liquid chamber is connected face each other.
상기 전처리부는 상기 세척버퍼액 챔버, 상기 용리버퍼액 챔버 및 상기 반응액 챔버 각각을 빙둘러서 감싸는 밸브부를 더 구비하며,
상기 밸브부는 높이차를 이용하는 수동형 밸브인 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.The method of claim 4,
The pretreatment unit may further include a valve unit surrounding the washing buffer solution chamber, the elution buffer solution chamber, and the reaction solution chamber,
Wherein the valve unit is a passive valve using a height difference.
상기 진단 대상 물질 전달부는 상기 표적 물질 챔버와 상기 ICS를 연결하는 진단 대상 물질 흐름 제어 통로를 구비하며,
상기 진단 대상 물질 흐름 제어 통로는 진단 대상 물질의 흐름을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시키는 전환 곡선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.The method of claim 4,
Wherein the diagnostic substance delivery unit has a diagnostic substance flow control passage connecting the target substance chamber and the ICS,
Wherein the diagnosis target substance flow control passage has a switching curve portion for switching the flow of the diagnostic target from radially inward to outward.
상기 전처리부는 상기 용리버퍼액 챔버에 저장된 용리버퍼액을 상기 표적 물질 포획부로 유입시키는 용리버퍼액 흐름 제어 통로를 더 구비하며,
상기 용리버퍼액 흐름 제어 통로는 용리버퍼액의 흐름을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시키는 전환 곡선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.The method of claim 4,
Wherein the pre-processing unit further comprises an elution buffer liquid flow control passage for introducing the elution buffer solution stored in the elution buffer liquid chamber into the target substance capturing portion,
Wherein the elution buffer solution flow control passage has a switching curve portion for switching the flow of the eluting buffer solution from inside to outside in the radial direction.
상기 전처리부는 상기 반응액 챔버로부터 연장되는 반응액 흐름 제어 통로를 더 구비하며,
상기 반응액 흐름 제어 통로는 상기 반응액 챔버로부터 배출되는 반응액의 흐름을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시키는 전환 곡선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.The method of claim 4,
Wherein the pre-processing unit further comprises a reaction liquid flow control passage extending from the reaction liquid chamber,
Wherein the reaction liquid flow control passage has a switching curve portion for switching the flow of the reaction liquid discharged from the reaction liquid chamber from the radially inner side to the outer side.
상기 전처리부는 상기 배출 통로와 상기 폐기액 챔버를 연결하는 연결 통로에 형성되는 모세관 밸브를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.The method of claim 4,
Wherein the pre-processing unit further comprises a capillary valve formed in a connection passage connecting the discharge passage and the waste liquid chamber.
상기 단위 공정부는 상기 ICS에 런닝 버퍼액을 공급하는 런닝 버퍼액 공급부를 더 구비하며,
상기 런닝 버퍼액 공급부는, 런닝 버퍼액이 저장되는 공간을 제공하는 런닝 버퍼액 챔버와, 런닝 버퍼액을 상기 ICS로 안내하는 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로를 구비하며,
상기 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로는, 상기 런닝 버퍼액 챔버로부터 배출되는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시키는 제1 내측 전환 곡선부와, 상기 제1 내측 전환 곡선부에 의해 반경방향 바깥쪽으로 흐르는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 안쪽으로 전환시키는 외측 전환 곡선부와, 상기 외측 전환 곡선부에 의해 반경방향 안쪽으로 흐르는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 바깥쪽으로 전환시키는 제2 내측 전환 곡선부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.The method of claim 4,
The unit process unit may further include a running buffer liquid supply unit for supplying the running buffer liquid to the ICS,
Wherein the running buffer liquid supply portion includes a running buffer liquid chamber providing a space in which the running buffer liquid is stored, and a running buffer liquid flow control passage guiding the running buffer liquid to the ICS,
Wherein the running buffer fluid flow control passage includes a first inner changeover curve portion for changing the flow of the running buffer solution discharged from the running buffer solution chamber from the radially inner side to the outer side, An outer switching curve portion for switching the flow of the running buffer solution flowing outward in the radial direction and a second inner switching curve portion for turning the flow of the running buffer solution flowing radially inwardly by the outer switching curve portion into the radially outward direction, Wherein the microchip has a plurality of microchips.
상기 런닝 버퍼액 공급부는 상기 런닝 버퍼액 챔버보다 반경방향 바깥쪽에 위치하고 상기 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로와 연결되는 런닝 버퍼액 수용부를 더 구비하며,
상기 런닝 버퍼액 챔버와 상기 런닝 버퍼액 수용부의 사이에는 높이 차에 의해 형성된 수동형 밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.The method of claim 10,
The running buffer solution supply part further comprises a running buffer solution receiving part located radially outwardly of the running buffer solution chamber and connected to the running buffer solution flow control passage,
Wherein a passive valve formed by a height difference is provided between the running buffer solution chamber and the running buffer solution receiving portion.
상기 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로의 상기 제1 내측 전환 곡선부와 상기 외측 전환 곡선부 사이 및 상기 제2 내측 전환 곡선부를 지나서 각각 위치하는 밸브부를 더 구비하며,
상기 밸브부는 높이 차에 의해 형성된 수동형 밸브인 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.The method of claim 10,
Further comprising: a valve portion located between the first inside switching curve portion and the outside switching curve portion of the running buffer liquid flow control passage and beyond the second inside switching curve portion,
Wherein the valve unit is a passive valve formed by a height difference.
상기 전처리부는 상기 세척버퍼액 챔버와 상기 포획 통로의 입구를 연결하는 세척버퍼액 도입 통로와, 상기 용리버퍼액 챔버와 상기 포획 통로의 입구를 연결하는 용리버퍼액 도입 통로를 더 구비하며,
상기 세척버퍼액 도입 통로는 모세관 밸브를 구비하며,
상기 용리버퍼액 도입 통로는 용리버퍼액의 흐름을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시키는 내측 전환 곡선부를 갖는 용리버퍼액 흐름 제어 통로를 구비하는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.The method of claim 2,
Wherein the pretreatment section further comprises a washing buffer solution introducing passage connecting the washing buffer solution chamber and an inlet of the trapping passage and an eluting buffer solution introducing passage connecting the inlet of the eluting buffer solution chamber and the trapping passage,
Wherein the wash buffer solution introduction passage has a capillary valve,
Wherein the elution buffer solution introduction passage has an elution buffer solution flow control passage having an inner transition curve portion for switching the flow of the elution buffer solution radially from the inside to the outside.
상기 시료 저장부에 시료를 주입하고 상기 세척버퍼액 챔버에 세척버퍼액을 주입하며 상기 용리버퍼액 챔버에 용리버퍼액을 주입하고 상기 반응액 챔버에 반응액을 주입하는 진단용 마이크로 칩 준비 단계;
상기 진단용 마이크로 칩 준비 단계에 의해 준비된 진단용 마이크로 칩을 회전시켜서 상기 시료에 대한 전처리를 수행하는 전처리 단계;
상기 전처리 단계에서 전처리된 표적 물질에 대한 PCR 공정 또는 등온 증폭 공정을 수행하는 증폭 단계; 및
상기 증폭 단계를 통해 증폭된 유전자 물질을 포함하는 진단 대상 유전자 물질을 상기 검출부로 전달하여 병원균 검출을 수행하는 검출 단계를 포함하며,
상기 전처리 단계는,
상기 진단용 마이크로 칩을 제1 회전속도로 상기 폐기액 챔버가 상기 표적 물질 쪽으로 이동하도록 제1 회전방향으로 회전시켜서 상기 시료를 상기 표적 물질 포획부로 유입시키는 표적 물질 포획 단계;
상기 표적 물질 포획 단계 수행 후에 상기 진단용 마이크로 칩을 제2 회전속도로 상기 제1 회전방향으로 회전시켜서 상기 세척버퍼액을 상기 표적 물질 포획부로 유입시키는 세척버퍼액 로딩 단계;
상기 세척버퍼액 로딩 단계 수행 후에 상기 진단용 마이크로 칩의 회전속도를 0까지 감속하여 상기 용리버퍼액과 상기 반응액이 상기 용리버퍼액 흐름 제어 통로의 상기 내측 전환 곡선부와 상기 반응액 흐름 제어 통로의 상기 내측 전환 곡선부를 통과하도록 하는 용리버퍼액 및 반응액 도입 단계;
상기 용리버퍼액 및 반응액 도입 단계 수행 후에 상기 진단용 마이크로 칩을 상기 제1 회전방향의 반대인 제2 회전방향으로 제3 회전속도로 회전시켜서 상기 반응액을 상기 표적 물질 챔버로 유입시키는 반응액 로딩 단계; 및
상기 반응액 로딩 단계 수행 후에 상기 진단용 마이크로 칩을 제4 회전속도로 상기 제2 회전방향으로 회전시켜서 상기 용리버퍼액을 상기 표적 물질 챔버로 유입시키는 용리버퍼액 로딩 단계를 포함하는 진단 방법.And a unit processing unit disposed at a distance from the rotation center, wherein the unit processing unit comprises: a detection unit having an ICS for detecting pathogens; a preprocessing unit for performing preprocessing on the sample; Wherein the pretreatment unit comprises a target substance capturing unit having a trapping passage having an inlet and an outlet and a trapping means filled in the trapping passage, A sample storage portion located radially inward of the target substance capturing portion and connected to an inlet of the trapping passage and providing a space in which a sample is stored, an elongated passage extending radially inward from the sample storage portion, , Located radially inward of the target material trapping portion and the wash buffer solution is stored A washing buffer solution introducing passage connecting the washing buffer solution chamber and the elongating passage, and a space located radially inward of the target material capturing portion and storing the eluting buffer solution. A reaction solution chamber for providing a space for storing a reaction solution required for a PCR process or an isothermal amplification process, an elution buffer solution flow chamber for connecting the elution buffer solution chamber and the extension passage, A reaction liquid flow control passage extending from the reaction liquid chamber; and a reaction liquid flow control passage extending radially outward of the target substance capturing portion and the reaction liquid chamber and extending along the circumferential direction, A discharge passage connected to the outlet of the discharge passage, And a target material chamber located radially outwardly of the discharge passage and connected to the discharge passage, wherein a portion of the discharge passage where the reaction solution chamber is connected and a portion where the target material chamber is connected Wherein the elution buffer solution flow control passage is opposed to each other and a portion where an outlet of the trapping passage is connected to the discharge passage and a portion to which the waste solution chamber is connected are opposed to each other, Wherein the reaction liquid flow control passage has a switching curve portion for switching the flow of the reaction liquid discharged from the reaction liquid chamber from the radially inner side to the outer side, Wherein the diagnosis target substance delivery unit is connected to the ICS, Wherein the diagnostic substance flow control passage comprises a diagnostic substance microchip having a conversion curve portion for converting the flow of the diagnostic target gene material stored in the target material chamber from the radially inner side to the outer side, As a method,
Preparing a diagnostic microchip for injecting a sample into the sample storage part, injecting a wash buffer solution into the wash buffer solution chamber, injecting an elution buffer solution into the elution buffer solution chamber, and injecting a reaction solution into the reaction solution chamber;
A preprocessing step of rotating the diagnostic microchip prepared by the diagnostic microchip preparation step to perform a pretreatment on the sample;
An amplification step of performing a PCR process or an isothermal amplification process on the target material pretreated in the pretreatment step; And
And a detection step of detecting a pathogen by transmitting the gene material to be diagnosed including the amplified gene material through the amplification step to the detection unit,
The pre-
A target material trapping step of rotating the diagnostic microchip in a first rotation direction so that the waste liquid chamber moves toward the target material at a first rotation speed to introduce the sample into the target material trapping portion;
A washing buffer liquid loading step of rotating the diagnostic microchip in the first rotation direction at a second rotation speed after the step of capturing the target material, to thereby introduce the washing buffer solution into the target material capturing part;
The rotation speed of the diagnostic microchip is reduced to 0 after the washing buffer solution loading step is performed so that the elution buffer solution and the reaction solution are mixed with the inside switching curve portion of the elution buffer solution flow control passage and the reaction solution flow control passage An eluting buffer solution and a reaction solution introducing step for allowing the solution to pass through the inner conversion curve portion;
The reaction liquid is loaded into the target material chamber by rotating the diagnostic microchip at a third rotation speed in a second rotation direction opposite to the first rotation direction after performing the elution buffer solution and the reaction liquid introduction step, step; And
And an elution buffer solution loading step of rotating the diagnostic microchip in the second rotation direction at a fourth rotation speed after the step of loading the reaction solution, so as to introduce the elution buffer solution into the target material chamber.
상기 단위 공정부는 상기 ICS에 런닝 버퍼액을 유입시키는 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로를 더 구비하며, 상기 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 안쪽에서 바깥쪽으로 전환시키는 제1 내측 전환 곡선부와, 상기 제1 내측 전환 곡선부에 의해 반경방향 바깥쪽으로 흐르는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 안쪽으로 전환시키는 외측 전환 곡선부와, 상기 외측 전환 곡선부에 의해 반경방향 안쪽으로 흐르는 런닝 버퍼액의 흐름을 반경방향 바깥쪽으로 전환시키는 제2 내측 전환 곡선부를 구비하며,
상기 용리버퍼액 로딩 단계 수행 후에 상기 진단용 마이크로 칩의 회전속도를 0까지 감속하여 상기 표적 물질 챔버에 저장된 진단 대상 물질이 상기 진단 대상 물질 흐름 제어 통로의 상기 전환 곡선부를 통과하도록 하고, 상기 런닝 버퍼액이 상기 런닝 버퍼액 흐름 제어 통로의 제2 내측 전환 곡선부를 통과하도록 하는 표적 물질 및 런닝 버퍼액 공급 준비 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 방법.15. The method of claim 14,
Wherein the unit process section further comprises a run buffer liquid flow control passage through which the run buffer liquid is introduced into the ICS, the run buffer liquid flow control passage comprising a first inner switch for switching the flow of the running buffer liquid from radially inward to outward, An outer switching curve portion for switching the flow of the running buffer solution flowing radially outward by the first inner switching curve portion inward in the radial direction, and an outer switching curve portion for rotating the running buffer fluid flowing in the running buffer in the radial direction by the outer switching curve portion, And a second inner switching curve portion for switching the flow of the liquid radially outward,
The rotational speed of the diagnostic microchip is reduced to zero after the elution buffer solution loading step so that the diagnostic object substance stored in the target material chamber passes through the switching curve portion of the diagnostic substance flow control passage, Further comprising a step of supplying a target substance and a running buffer solution to pass through the second inside transition curve portion of the running buffer solution flow control passage.
상기 런닝 버퍼액 제어 흐름 통로는 제2 내측 전환 곡선부를 지나서 위치하는 밸브부를 더 구비하며,
상기 증폭 단계 후에 멈춰있던 상기 진단용 마이크로 칩이 회전함으로써, 상기 진단 대상 유전자 물질과 상기 런닝 버퍼액이 상기 ICS로 공급되는 검출 준비 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진단 방법.18. The method of claim 17,
Wherein the running buffer liquid control flow passage further comprises a valve portion located past the second inner transition curve portion,
Further comprising a detecting preparation step in which the diagnosis target microorganism chip and the running buffer solution are supplied to the ICS by rotation of the diagnostic microchip that has been stopped after the amplification step.
상기 단위 공정부는,
입구와 상기 입구보다 반경방향 바깥쪽에 위치하는 출구를 갖는 포획 통로와, 상기 포획 통로에 채워진 포획 수단을 구비하는 표적 물질 포획부;
상기 표적 물질 포획부보다 반경방향 안쪽에 위치하며 상기 포획 통로의 입구와 연결되고 내부에 시료가 저장되는 공간을 제공하는 시료 저장부;
상기 표적 물질 포획부보다 반경방향 안쪽에 위치하며 상기 포획 통로의 입구와 연결되고 내부에 세척버퍼액이 저장되는 공간을 제공하는 세척버퍼액 챔버;
상기 표적 물질 포획부보다 반경방향 안쪽에 위치하고 상기 포획 통로의 입구와 연결되고 내부에 용리버퍼액이 저장되는 공간을 제공하는 용리버퍼액 챔버;
PCR 공정 또는 등온 증폭 공정에 필요한 반응액이 저장되는 공간을 제공하는 반응액 챔버;
상기 표적 물질 포획부 및 상기 반응액 챔버보다 반경방향 바깥쪽에 위치하고, 원주방향을 따라 연장되며 상기 표적 물질 포획부와 상기 반응액 챔버와 연결되는 배출 통로;
상기 배출 통로보다 반경방향 바깥쪽에 위치하고 상기 배출 통로와 연결되는 폐기액 챔버;
상기 배출 통로보다 반경방향 바깥쪽에 위치하고 상기 배출 통로와 연결되는 표적 물질 챔버를 구비하며,
상기 배출 통로에서 상기 폐기액 챔버가 연결되는 부분과 상기 배출 통로에서 상기 표적 물질 챔버가 연결되는 부분은 원주방향을 따라서 이격되어서 위치하며,
상기 배출 통로에서 상기 포획 통로와 연결되는 부분은 상기 배출 통로에서 상기 폐기액 챔버가 연결되는 부분과 대향하도록 위치하며, 상기 배출 통로에서 상기 반응액 챔버와 연결되는 부분은 상기 배출 통로에서 상기 표적 물질 챔버가 연결되는 부분과 대향하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 진단용 마이크로 칩.
And a unit processing unit located apart from the rotation center,
The unit processing unit includes:
A trapping passage having an inlet and an outlet positioned radially outward of the inlet; and a trapping means having trapping means filled in the trapping passage;
A sample storage portion located radially inward of the target substance capturing portion and connected to an inlet of the trapping passage and providing a space in which a sample is stored;
A washing buffer liquid chamber located radially inward of the target substance capturing portion and connected to an inlet of the trapping passage and providing a space in which a washing buffer solution is stored;
An elution buffer solution chamber located radially inward of the target substance capturing portion and connected to an inlet of the trapping passage and providing a space in which an elution buffer solution is stored;
A reaction solution chamber for providing a space in which a reaction solution necessary for the PCR process or the isothermal amplification process is stored;
A discharge passage located radially outward of the target substance capturing portion and the reaction solution chamber and extending along the circumferential direction and connected to the target substance capturing portion and the reaction solution chamber;
A waste liquid chamber located radially outwardly of the discharge passage and connected to the discharge passage;
And a target material chamber located radially outwardly of the discharge passage and connected to the discharge passage,
Wherein a portion of the discharge passage in which the waste liquid chamber is connected and a portion of the discharge passage in which the target material chamber is connected are spaced apart from each other in the circumferential direction,
Wherein a portion of the discharge passage which is connected to the reaction liquid chamber is positioned to face the portion of the discharge passage which is connected to the waste liquid chamber, And is positioned so as to face a portion to which the chamber is connected.
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