KR20160126688A

KR20160126688A - 선택적 핵산 분리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20160126688A
Application number: KR1020150058084A
Authority: KR
Inventors: 권오원; 곽봉섭; 윤종수; 정기수
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-11-02
Also published as: KR101838246B1

Abstract

본 발명의 목적은 검체로부터 필요한 대상 핵산을 선택적으로 분리하는 선택적 핵산 분리 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 핵산 분리 장치는, 복수의 챔버들을 원주 방향으로 구비하는 바디, 상기 바디에 결합되어 복수의 챔버들로부터 주입되는 검체와 상보적 외가닥 대상 핵산이 결합된 자성입자의 혼합액에서, 상기 혼합액을 가열 및 냉각하여 검체 내의 변성된 대상 핵산이 결합된 상기 자성입자들을 마그넷 부재로 취합하고 잔여물을 제1토출구로 배출하며 변성된 대상 핵산이 결합된 상기 자성입자들로부터 대상 핵산을 검출하여 분리된 대상 핵산을 제2토출구로 토출하는 혼합실, 상기 제1토출구와 상기 제2토출구를 향하도록 상기 바디의 내부에 결합되고 회전 제어되어 혼합액에서 분리된 잔여물과 대상 핵산을 상기 제1토출구와 상기 제2토출구로 각각 배출하도록 상기 혼합실을 상기 제1토출구와 상기 제2토출구에 선택적으로 연결하는 유체 밸브, 상기 혼합실 내의 혼합액을 가열하는 가열부, 및 상기 혼합실 내의 혼합액을 냉각하는 냉각부를 포함한다.

Description

선택적 핵산 분리 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR SELECTIVE NUCLEIC ACIDS SEPARATION}

본 발명은 혈액 등과 같은 검체로부터 대상 핵산을 선택적으로 분리하는 데 사용되는 선택적 핵산 분리 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근에는 신종 바이러스 출현 등과 같은 보다 신속한 진단이 요구되는 경우가 늘어나고 있으며, 질환예방 목적의 유전자 검사에 대한 수요가 증가되고 있다. 이에 대한 솔루션으로 미량의 핵산을 이용한 분자진단 시장이 유망 분야로 부상하고 있다.

분자진단이란 디옥시 리보 핵산(deoxyribonucleic acid)(DNA), 리보 핵산(ribonucleic acid)(RNA), 단백질이나 메타볼라이트를 계측함으로써 지노타입을 포착하거나 신체상의 유전자 변인, 생화학 변화 등을 측정한다.

하지만, 분자진단이 정확한 의사결정을 위한 도구 혹은 수단이라는 점에서 가장 중요한 과제로 신뢰성과 정확성, 신속성, 편이성이 제기되고 있으며, 특히 생명정보와 임상의학정보를 통합, 유용한 지식을 창출하고 이를 적용한 장치 등 아직도 많은 영역에서 상당한 수준의 기술적 발전이 요구되고 있다.

또한 분자진단 검사는 혈액, 세포 및 조직 등과 같은 검체로부터 필요한 핵산만을 분리하는 것이 아니라 핵산 전체를 분리하여, 증폭 및 검출을 통하여 분자진단을 실시한다.

일반적으로 검체 내에 존재하는 모든 핵산을 추출한 뒤 특정 핵산의 증폭, 검출을 필요로 하는 검사가 아닌 경우, 예를 들어, 혈액 내의 혈장에 존재하는 세포유리핵산(cell-free DNA) 등이 검사대상인 경우, 별도의 세포 용해(lysis) 등의 공정을 경유한 핵산을 통한 검사가 야기하는 전체 핵산 추출에서 필요한 핵산을 재취합하면서 발생하는 순도 저하 등과 같은 불필요한 부가적인 공정, 검사 정확도 저하 및 검사 단가 상승 등의 요인을 제거할 수 있는 차별화된 기술이 요구된다.

본 발명의 목적은 검체로부터 필요한 대상 핵산을 선택적으로 분리하는 선택적 핵산 분리 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 상기 장치를 이용하는 선택적 핵산 분리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 핵산 분리 장치는, 복수의 챔버들을 원주 방향으로 구비하는 바디, 상기 바디에 결합되어 복수의 챔버들로부터 주입되는 검체와 상보적 외가닥 대상 핵산이 결합된 자성입자의 혼합액에서, 상기 혼합액을 가열 및 냉각하여 검체 내의 변성된 대상 핵산이 결합된 상기 자성입자들을 마그넷 부재로 취합하고 잔여물을 제1토출구로 배출하며 변성된 대상 핵산이 결합된 상기 자성입자들로부터 대상 핵산을 검출하여 분리된 대상 핵산을 제2토출구로 토출하는 혼합실, 상기 제1토출구와 상기 제2토출구를 향하도록 상기 바디의 내부에 결합되고 회전 제어되어 혼합액에서 분리된 잔여물과 대상 핵산을 상기 제1토출구와 상기 제2토출구로 각각 배출하도록 상기 혼합실을 상기 제1토출구와 상기 제2토출구에 선택적으로 연결하는 유체 밸브, 상기 혼합실 내의 혼합액을 가열하는 가열부, 및 상기 혼합실 내의 혼합액을 냉각하는 냉각부를 포함한다.

상기 챔버는 복수로 형성되고, 상기 챔버에 구비되는 주사기는 검체/자성입자용 주사기, 혼합용 주사기, 세척용 주사기 및 용출(elution)용 주사기를 포함할 수 있다.

상기 혼합실은 상기 바디의 하측에 결합되어 상부에서 상기 챔버들의 토출구를 수용하며, 상기 제1토출구와 상기 제2토출구를 향하여 하부로 가면서 좁아지는 구조로 형성될 수 있다.

상기 제1토출구는 상기 혼합실의 바닥에 형성되어 측방으로 연결되고, 상기 제2토출구는 상기 혼합실의 바닥에서 하방으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 핵산 분리 장치는, 상기 혼합실을 수용하여 상기 제1토출구와 상기 제2토출구에 연결되고, 상기 바디의 하부에 결합되는 케이스를 더 포함하며, 상기 케이스는 혼합액에서 분리된 잔여물을 수용하고 대상 핵산을 취합할 수 있다.

상기 케이스는 상기 제1토출구에 연결되는 잔여물 수집부, 및 상기 제2토출구에 연결되어 대상 핵산을 취합하는 대상 핵산 취합부를 포함할 수 있다.

상기 케이스는 상기 잔여물 수집부 및 상기 대상 핵산 취합부에 연결되어 부압을 작용시키는 부압 포트를 더 포함할 수 있다.

상기 가열부는 레이저 모듈을 구비하고, 상기 케이스는 상기 혼합실의 측방에 대응하여 상기 레이저 모듈에서 조사되는 레이저 빔을 투과시키는 윈도우를 포함하고, 상기 윈도우는 평면으로 형성되며, 상기 혼합실은 상기 윈도우에 마주하는 평면으로 형성될 수 있다.

상기 냉각부는 상기 혼합실의 하부 측방에 제공되는 열전소자로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 핵산 분리 방법은, 검체와 상보적 외가닥 대상 핵산이 결합된 자성입자의 혼합액을 혼합실에 주입하는 제1단계, 혼합액을 가열하여 검체 내의 이중 가닥(double-stranded) 대상 핵산을 외가닥(single stranded) 대상 핵산으로 변성하는 제2단계, 혼합실을 냉각하여 변성된 외가닥 대상 핵산을 자성입자의 상보적 외가닥 대상 핵산에 결합하는 제3단계, 마그넷 부재로 대상 핵산이 결합된 자성입자들을 취합하는 제4단계, 혼합실로부터 잔여물을 배출하는 제5단계, 세척액을 혼합실에 주입하여 혼합실을 세척하는 제6단계; 및 용출액 또는 버퍼를 혼합실에 주입하여 대상 핵산이 결합된 자성입자들과 용출액을 대상 핵산 취합부로 취합하여 대상 핵산이 결합된 자성입자들로부터 대상 핵산을 검출하여 분리하는 제7단계를 포함한다.

상기 제2단계는 레이저로 혼합액을 가열하여 외가닥 대상 핵산을 이중 가닥 대상 핵산으로 변성하며, 상기 제1단계의 혼합 공정을 포함할 수 있다.

상기 제3단계는 열전소자로 혼합액을 냉각하여 이중 가닥 대상 핵산을 자성입자 표면에 결합하고, 상기 제1단계의 혼합공정을 포함할 수 있다.

상기 제5단계는 대상 핵산이 결합된 자성입자들을 취합한 마그넷 부재를 상승시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예는, 검체와 자성입자(예, 철입자)의 혼합액에서 필요한 대상 핵산을 변성하여 자성입자에 결합하고, 마그넷 부재로 자성입자들을 취합하여 잔여물을 배출하므로 대상 핵산이 결합된 자성입자들을 검출하여 자성입자들로부터 필요한 대상 핵산을 분리할 수 있다.

즉 일 실시예는, 검체 내의 전체 세포 용해를 통한 핵산 추출이 아닌 검체 내의 용액(예를 들어, 혈장)에 분포하고 있는 세포유리 핵산 등과 같은 별도의 용해가 불필요한 경우, 공정 단축 및 고순도의 핵산 분리를 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 핵산 분리 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 핵산 분리 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 평면도이다.
도 5는 도 4의 저면도이다.
도 6은 도 3의 유체 밸브가 혼합실과 제1토출구를 연결하는 작동 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 3의 유체 밸브가 혼합실과 제2토출구를 연결하는 작동 상태를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 핵산 분리 방법을 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적 핵산 분리 장치를 도시한 사시도이다. 중복 기재를 방지하기 위하여, 선택적 핵산 분리 방법 및 장치에 대하여 같이 설명한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예의 선택적 핵산 분리 방법은 검체로부터 대상 핵산을 선택적으로 분리하는데 제1단계(ST1) 내지 제7단계(ST7)를 포함한다.

제1단계(ST1)는 혈액 및 형장과 같은 검체와 자성입자(일례로써, 철입자(ferroparticles))의 혼합액(ferrofluidic particles)을 혼합실(20)에 주입하여 혼합한다. 즉 제1단계(ST1)는 주입 및 혼합 공정에 의하여, 철입자의 표면에 외가닥(single-stranded) 대상 핵산을 미리 부착한다.

제2단계(ST2)는 혼합실(20)의 혼합액을 가열하여 검체 내에 존재하는 이중 가닥(double-stranded) 대상 핵산을 외가닥(single stranded) 대상 핵산으로 변성시킨다(DNA denaturation). 즉 혼합실(20)의 혼합액을 가열부(60)(일례로써, 레이저 빔을 조사하는 레이저 모듈)로 가열하여 검체 내의 이중 가닥 대상 핵산을 외가닥 대상 핵산으로 변성시킨다. 예를 들면, 가열부(60)는 혼합액을 95도씨로 가열하여 일정 시간 지속시킬 수 있다.

제3단계(ST3)은 혼합실(20)의 혼합액을 냉각부(70)(예를 들면, 열전소자)로 냉각하여 변성된 외가닥 대상 핵산을 철입자의 표면에 결합시킨다(DNA conjugating). 냉각부(70)에 의하여 혼합실(20)의 혼합액이 냉각되면(annealing) 변성된 외가닥 대상 핵산이 철입자 표면의 상보적 외가닥 핵산에 결합된다. 예를 들면, 냉각부(70)는 혼합액을 60도씨로 냉각시킬 수 있다.

가열부(60)가 혼합액을 설정된 온도로 가열 및 가열 상태를 지속하고, 냉각부(70)가 혼합액을 설정된 온도로 냉각할 수 있도록 혼합실(20) 내의 혼합액의 온도를 감지하는 온도측정모듈(80)이 구비된다.

즉 가열부(60) 및 냉각부(70)는 온도측정모듈(80)의 감지신호에 따라 혼합액의 가열 및 냉각을 진행할 수 있다. 제4단계(ST4)는 혼합실(20) 내에서 마그넷 부재(Mag)로 대상 핵산(이하에서, 변성된 외가닥 대상 핵산과 상보적 외가닥 핵산이 결합된 핵산을 의미한다)이 결합된 철입자들을 취합한다. 철입자가 마그넷 부재(Mag)에 부착되므로 대상 핵산은 마그넷 부재(Mag)에 취합된다.

제5단계(ST5)는 혼합실(20)로부터 잔여물을 배출한다. 잔여물은 대상 핵산을 제외한 비대상 핵산을 포함한다. 이때, 대상 핵산이 결합된 철입자들을 취합한 마그넷 부재(Mag)가 상승되어, 혼합실(20)로부터 잔여물의 배출을 원활하게 하고, 또한 대상 핵산의 손실을 방지한다.

제6단계(ST6)는 세척액을 혼합실(20)에 주입하여 혼합실(20)을 세척한다. 제6단계(ST6)는 혼합실(20)에서 잔여물이 완전히 제거될 때까지 반복적으로 진행될 수 있다. 따라서 혼합실(20)로부터 대상 핵산을 검출할 때 잔여물 및 비대상 핵산이 전혀 포함되지 않게 된다.

제7단계(ST7)는 검출된 철입자들로부터 대상 핵산을 분리한다. 이를 위하여, 제7단계(ST7)는 용출용 주사기(116)로 용출액 또는 버퍼를 혼합실(20)에 주입하여 대상 핵산이 결합된 철입자들과 용출액을 대상 핵산 취합부(52)에 취합한다. 대상 핵산 취합부(52)에 취합된 대상 핵산은 상온에서 냉각된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예의 선택적 핵산 분리 장치는 복수의 챔버들(1)을 구비하는 바디(10), 바디(10)에 결합되는 혼합실(20), 바디(10)와 혼합실(20)에 결합되는 유체 밸브(30), 혼합실(20) 내의 혼합액을 가열하는 가열부(60), 혼합액을 냉각하는 냉각부(70)를 포함한다. 또한 선택적 핵산 분리 장치는 혼합실(20) 내의 혼합액의 온도를 감지하는 온도측정모듈(80)을 더 포함할 수 있다.

일 실시예의 선택적 핵산 분리 장치는 혼합실(20)을 수용하여 바디(10)의 하부에 결합되는 케이스(50)를 더 포함할 수 있다. 실질적으로, 바디(10)와 케이스(50)는 선택적 핵산 분리 장치의 외관을 형성한다.

케이스(50)는 바디(10)의 하측에서, 바디(10)의 직경 방향 외곽에 결합되고, 혼합실(20)은 바디(10)의 직경 방향 내측에서 바디(10)에 결합된다. 즉 케이스(50)는 바디(10)의 하측에서 혼합실(20)을 수용한다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라서 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 평면도이며, 도 5는 도 4의 저면도이다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 복수의 챔버들(1)은 바디(10)에 원주 방향을 따라 설정된 간격으로 배치, 형성된다.

챔버들(1)에는 축(S1)의 승강 작용으로 작동되는 주사기들(11)이 각각 구비되어 각 챔버들(1)에 검체/철입자, 세척액 및 용출액을 각각 주입하거나 혼합할 수 있게 한다. 일례로써, 챔버(1)는 6개로 형성되어 있다.

즉 챔버들(1) 각각에 구비되는 주사기(11)는 검체/철입자용 주사기(111), 혼합용 주사기(112), 세척용 주사기(114), 용출(elution)용 주사기(116)를 포함한다. 일 실시예는 4개의 주사기(11)를 사용하여 검체로부터 대상 핵산을 선택적으로 분리할 수 있다.

검체/철입자용 주사기(111)는 축(S1)의 승강 작용으로 혈액 및 형장과 같은 검체와 철입자(ferro particles)를 혼합한 혼합액(ferrofluidic particles)을 혼합실(20)에 혼합하여 주입한다. 혼합용 주사기(112)는 축(S1)의 승강 작용으로 펌핑 작용하여 혼합실(20)에 주입된 검체와 철입자를 혼합한다. 주입 및 혼합 공정에 의하여, 철입자 표면에 대상 핵산이 결합된다.

세척용 주사기(114)는 축(S1)의 승강 작용으로 혼합실(20)에 세척액을 주입하고, 혼합용 주사기(112)의 펌핑 작용으로 혼합실(20)을 세척 가능하게 한다. 용출(elution)용 주사기(116)는 축(S1)의 승강 작용으로 혼합실(20)에 용출액(eluates)을 주입할 수 있게 한다.

혼합실(20)은 복수의 챔버들(1)로부터 주입되는 검체/철입자를 혼합하고, 혼합액에서 분리된 잔여물을 토출하는 제1토출구(21)와, 철입자에 결합된 대상 핵산을 용출액으로 분리하여 토출하는 제2토출구(22)를 구비한다.

혼합실(20)에서 제1토출구(21)를 통하여 잔여물을 배출하고, 용출(elution)용 주사기(116)로 혼합실(20)에 용출액(eluates)을 주입한 후, 철입자에 결합된 대상 핵산과 용출액을 배출한다.

혼합실(20)은 바디(10)의 하측에 결합되어 상부에서 하부로 가면서 점점 좁아지는 구조로 형성되어 상부에서 챔버들(1)의 토출구를 수용하고, 하부에 제1, 제2토출구(21, 22)를 구비하여 하부로 유도되는 잔여물과 대상 핵산을 토출할 수 있다.

일례로써, 제1토출구(21)는 혼합실(20)의 바닥(23)에서 측방으로 연결되어 개방되고, 제2토출구(22)는 혼합실(20)의 바닥(23)에서 하방으로 개방된다. 또한 혼합실(20)은 혼합액에서 대상 핵산이 결합된 자성입자를 가열(검체 내의 이중 가닥 (double-stranded) 대상 핵산을 외가닥(single-stranded) 대상 핵산으로 변성)하고 냉각(변성된 외가닥 대상 핵산을 자성입자의 상보적 외가닥 대상 핵산에 결합하)하여, 대상 핵산(변성된 외가닥 대상 핵산과 상보적 외가닥 핵산이 결합된 핵산)이 결합된 철입자들을 마그넷 부재(Mag)로 취합할 수 있게 한다.

유체 밸브(30)는 바디(10)의 내부에 결합되어, 제1, 제2토출구(21, 22)를 향하여, 혼합실(20)을 제1, 제2토출구(21, 22)에 선택적으로 연결하도록 형성된다. 즉 유체 밸브(30)는 챔버들(1)로 둘러싸인 바디(10)의 중심에서 상하 방향으로 설치되며, 혼합실(20)의 중앙으로 연장 배치되고 혼합실(20)의 측벽과 상호 작용하여 바닥(23)에 구비된 제1, 제2토출구(21, 22)를 선택할 수 있도록 형성된다.

유체 밸브(30)는 바디(10)의 중심 및 혼합실(20)의 중앙에서 회전할 수 있도록 관통 설치되며, 그 하단에 연결홈(31)을 구비한다. 연결홈(31)은 유체 밸브(30)의 단부에서 설정된 각도와 높이를 가지고 형성된다.

따라서 유체 밸브(30)의 회전 작동에 따라 연결홈(31)은 혼합실(20)의 하단측벽과 상호 작용하여 혼합실(20)을 제1토출구(21) 또는 제2토출구(22)에 연결할 수 있다. 유체 밸브(30)는 상단에 결합홈(32)을 구비하여 결합홈(32)을 통하여 회전될 수 있다(도 2 및 도 3 참조).

도 6은 도 3의 유체 밸브가 혼합실과 제1토출구를 연결하는 작동 상태를 도시한 단면도이다. 도 6을 참조하면, 유체 밸브(30)가 회전되어 혼합실(20)의 하단 측벽과 연결홈(31)에 의하여 제1토출구(21)를 선택하면, 연결홈(31)은 혼합실(20)을 제1토출구(21)에 연결한다. 따라서 혼합실(20)에 주입 및 혼합된 혼합액에서 분리된 잔여물 및 비대상 핵산이 제1토출구(21)로 배출될 수 있다.

도 7은 도 3의 유체 밸브가 혼합실과 제2토출구를 연결하는 작동 상태를 도시한 단면도이다. 도 7을 참조하면, 유체 밸브(30)가 회전되어 혼합실(20)의 하단 측벽과 연결홈(31)에 의하여 제2토출구(22)를 선택하면, 연결홈(31)은 혼합실(20)을 제2토출구(22)에 연결한다. 따라서 혼합실(20)에 주입 및 혼합된 혼합액에서 분리된 대상 핵산 및 철입자가 제2토출구(22)로 배출될 수 있다.

혼합액에서 잔여물과 대상 핵산이 결합된 철입자를 분리하기 위하여 마그네트 부재(Mag)가 사용된다. 단부에 마그네트 부재(Mag)를 구비한 축(S2)은 유체 밸브(30)의 회전을 제어하도록 유체 밸브(30)의 결합홈(32)에 결합되는 결합 돌기(33)를 구비하며, 혼합실(20)에서 대상 핵산이 결합된 철입자를 분리하고, 용출액의 주입 후 분리된 대상 핵산과 철입자를 용출액과 같이 토출할 수 있도록 승강 작동된다.

한편, 케이스(50)는 혼합액에서 분리된 잔여물 및 비대상 핵산을 수용하고 대상 핵산을 취합하도록 구성된다. 이를 위하여, 케이스(50)는 제1토출구(21)에 연결되는 잔여물 수집부(51)와 제2토출구(22)에 연결되어 대상 핵산을 취합하는 대상 핵산 취합부(52)를 포함한다.

잔여물 및 비대상 핵산은 유체 밸브(30)의 작동에 따라 혼합실(20)이 제1토출구(21)에 연결되면, 부압에 의하여 잔여물 수집부(51)로 유입된다. 대상 핵산은 유체 밸브(30)의 작동에 따라 혼합실(20)이 제2토출구(22)에 연결되면, 부압에 의하여 대상 핵산 취합부(52)에 취합된다.

이를 위하여, 케이스(50)는 잔여물 수집부(51) 및 대상 핵산 취합부(52)에 연결되어 부압을 작용시키는 부압 포트(54)를 구비한다. 부압 포트(54)는 외부에 구비되는 부압 실린더(미도시)에 연결되어 케이스(50)에 부압을 작용시킨다.

케이스(50)에 형성되는 부압은 잔여물 수집부(51) 및 대상 핵산 취합부(52)에 전반적으로 작용한다. 따라서 제1토출구(21)에 작용하는 부압은 혼합실(20)의 잔여물과 비대상 핵산을 제1토출구(21)를 통하여 잔여물 수집부(51)에 수집되게 한다. 제2토출구(22)에 작용하는 부압은 혼합실(20)의 대상 핵산이 결합된 철입자를 용출액과 함께 제2토출구(22)를 통하여 대상 핵산 취합부(52)에 취합되게 한다.

다시 도 2 내지 도 5를 참조하면, 가열부(60)는 혼합실(20) 내의 혼합액을 가열하도록 레이저 모듈로 형성될 수 있다. 케이스(50)는 혼합실(20)의 측방에 대응하여 레이저 모듈에서 조사되는 녹색 레이저 빔을 투과시키는 윈도우(55)를 포함한다.

윈도우(55)는 평면으로 형성되며, 혼합실(20)은 윈도우(55)와 마주하는 측에 윈도우(55)에 마주하는 평면으로 형성된다. 윈도우(55)와 혼합실(20)이 평면으로 형성되므로 가열부(60)에서 조사되는 레이저 빔의 효과적인 투과를 가능하게 한다.

또한 케이스(50)는 혼합실(20)의 측방에 대응하여 온도측정모듈(80)에서 온도 측정을 하도록 윈도우(56)를 더 구비한다. 윈도우(56)는 평면으로 형성되어 온도측정모듈(80)에서 혼합액의 온도를 정확히 측정 가능하게 한다.

냉각부(70)는 혼합실(20) 내의 혼합액을 냉각하도록 열전소자로 구비되어, 혼합실(20)의 하부 측방에 구비된다. 즉 가열부(60)는 혼합액을 가열하여 설정 시간 동안 유지하여 이중 가닥 대상 핵산을 외가닥 대상 핵산으로 변성시킨다. 냉각부(70)는 혼합액을 냉각하여 변성된 외가닥 대상 핵산을 철입자의 표면의 상보적 외가닥 대상 핵산에 결합시킨다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1: 챔버 10: 바디
11: 주사기 20: 혼합실
21: 제1토출구 22: 제2토출구
23: 바닥 30: 유체 밸브
31: 연결홈 32: 결합홈
33: 결합 돌기 50: 케이스
51: 잔여물 수집부 52: 대상 핵산 취합부
54: 부압 포트 55, 56: 윈도우
60: 가열부 70: 냉각부
80: 온도측정모듈 52: 대상 핵산 취합부
111: 검체/철입자용 주사기 112: 혼합용 주사기
114: 세척용 주사기 116: 용출(elution)용 주사기
Mag: 마그네트 부재 S1, S2: 축

Claims

복수의 챔버들을 원주 방향으로 구비하는 바디;
상기 바디에 결합되어 복수의 챔버들로부터 주입되는 검체와 상보적 외가닥 대상 핵산이 결합된 자성입자의 혼합액에서, 상기 혼합액을 가열 및 냉각하여 검체 내의 변성된 대상 핵산이 결합된 상기 자성입자들을 마그넷 부재로 취합하고 잔여물을 제1토출구로 배출하며 변성된 대상 핵산이 결합된 상기 자성입자들로부터 대상 핵산을 검출하여 분리된 대상 핵산을 제2토출구로 토출하는 혼합실;
상기 제1토출구와 상기 제2토출구를 향하도록 상기 바디의 내부에 결합되고, 회전 제어되어 혼합액에서 분리된 잔여물과 대상 핵산을 상기 제1토출구와 상기 제2토출구로 각각 배출하도록 상기 혼합실을 상기 제1토출구와 상기 제2토출구에 선택적으로 연결하는 유체 밸브;
상기 혼합실 내의 혼합액을 가열하는 가열부; 및
상기 혼합실 내의 혼합액을 냉각하는 냉각부
를 포함하는 선택적 핵산 분리 장치.
제1항에 있어서,
상기 챔버는 복수로 형성되고
상기 챔버에 구비되는 주사기는,
검체/자성입자용 주사기, 혼합용 주사기, 세척용 주사기 및 용출(elution)용 주사기를 포함하는 선택적 핵산 분리 장치.
제1항에 있어서,
상기 혼합실은,
상기 바디의 하측에 결합되어 상부에서 상기 챔버들의 토출구를 수용하며, 상기 제1토출구와 상기 제2토출구를 향하여 하부로 가면서 좁아지는 구조로 형성되는 선택적 핵산 분리 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1토출구는
상기 혼합실의 바닥에 형성되어 측방으로 연결되고,
상기 제2토출구는
상기 혼합실의 바닥에서 하방으로 형성되는 선택적 핵산 분리 장치.
제1항에 있어서,
상기 혼합실을 수용하여 상기 제1토출구와 상기 제2토출구에 연결되고, 상기 바디의 하부에 결합되는 케이스를 더 포함하고,
상기 케이스는,
혼합액에서 분리된 잔여물을 수용하고 대상 핵산을 취합하는 선택적 핵산 분리 장치.
제5항에 있어서,
상기 케이스는,
상기 제1토출구에 연결되는 잔여물 수집부, 및
상기 제2토출구에 연결되어 대상 핵산을 취합하는 대상 핵산 취합부를 포함하는 선택적 핵산 분리 장치.
제6항에 있어서,
상기 케이스는,
상기 잔여물 수집부 및 상기 대상 핵산 취합부에 연결되어 부압을 작용시키는 부압 포트를 더 포함하는 선택적 핵산 분리 장치.
제5항에 있어서,
상기 가열부는 레이저 모듈을 구비하고,
상기 케이스는 상기 혼합실의 측방에 대응하여 상기 레이저 모듈에서 조사되는 레이저 빔을 투과시키는 윈도우를 포함하고,
상기 윈도우는 평면으로 형성되며,
상기 혼합실은
상기 윈도우에 마주하는 평면으로 형성되는 선택적 핵산 분리 장치.
제5항에 있어서,
상기 냉각부는
상기 혼합실의 하부 측방에 제공되는 열전소자로 형성되는 선택적 핵산 분리 장치.
검체와 상보적 외가닥 대상 핵산이 결합된 자성입자의 혼합액을 혼합실에 주입하는 제1단계;
혼합액을 가열하여 검체 내의 이중 가닥 (double-stranded) 대상 핵산을 외가닥(single-stranded) 대상 핵산으로 변성하는 제2단계;
혼합실을 냉각하여 변성된 외가닥 대상 핵산을 자성입자의 상보적 외가닥 대상 핵산에 결합하는 제3단계;
마그넷 부재로 대상 핵산이 결합된 자성입자들을 취합하는 제4단계;
혼합실로부터 잔여물을 배출하는 제5단계;
세척액을 혼합실에 주입하여 혼합실을 세척하는 제6단계; 및
용출액 또는 버퍼를 혼합실에 주입하여 대상 핵산이 결합된 자성입자들과 용출액을 대상 핵산 취합부로 취합하여, 대상 핵산이 결합된 자성입자들로부터 대상 핵산을 검출하여 분리하는 제7단계
를 포함하는 선택적 핵산 분리 방법.
제10항에 있어서,
상기 제2단계는
레이저로 혼합액을 가열하여 외가닥 대상 핵산을 이중 가닥 대상 핵산으로 변성하며, 상기 제1단계의 혼합 공정을 포함하는 선택적 핵산 분리 방법.
제11항에 있어서,
상기 제3단계는
열전소자로 혼합액을 냉각하여 이중 가닥 대상 핵산을 자성입자 표면에 결합하고, 상기 제1단계의 혼합공정을 포함하는 선택적 핵산 분리 방법.
제10항에 있어서,
상기 제5단계는
대상 핵산이 결합된 자성입자들을 취합한 마그넷 부재를 상승시키는 선택적 핵산 분리 방법.