KR20200019017A - Microfluidic device for gene collection and gene collection method using the same - Google Patents

Microfluidic device for gene collection and gene collection method using the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a microfluid device for gene collection and a gene collecting method using the same and, more specifically, to a microfluid device for gene collection capable of extracting and collecting a target gene desired in test solution quickly and conveniently, and a gene collecting method using the same. The microfluid device for gene collection by the present invention includes: a channel unit in which at least one microfluid channel unit is formed to allow the test solution to pass through the same; a cover unit which is arranged in the upper part of the channel unit; and a collection unit which is provided at the lower part of the channel unit. In the microfluid device for gene collection, the upper surface of the collection unit is coated with a functional substance which undergoes a chemical reaction with a target gene to be collected in test solution.

Description

유전자 포집용 미세유체 장치 및 이를 이용한 유전자 포집방법{MICROFLUIDIC DEVICE FOR GENE COLLECTION AND GENE COLLECTION METHOD USING THE SAME}Microfluidic device for gene collection and gene collection method using the same {MICROFLUIDIC DEVICE FOR GENE COLLECTION AND GENE COLLECTION METHOD USING THE SAME}

본 발명은 유전자 포집용 미세유체 장치 및 이를 이용한 유전자 포집방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신속하고 간편하게 시험용액 내에서 원하는 타겟유전자를 추출하여 포집할 수 있는 유전자 포집용 미세유체 장치 및 이를 이용한 유전자 포집방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microfluidic device for gene collection and a gene collection method using the same, and more particularly, a microfluidic device for gene collection and a gene using the same, which can extract and collect a desired target gene in a test solution quickly and easily. It is about a collection method.

종래의 질병 진단 기술은 사람의 혈액, 소변, 침, 타액 등을 이용한 면역반응을 이용하여 질병의 유무를 분석하는 기술을 이용하였다. 하지만 기존 면역반응이 가지는 기술적 한계로 점차 사람의 질병 검출을 위한 분자진단, 즉 유전자를 이용하여 질병의 원인을 분석하는 기술 개발이 이루어져 왔다. Conventional disease diagnosis technology uses a technique for analyzing the presence or absence of a disease using an immune response using human blood, urine, saliva, saliva and the like. However, due to the technical limitations of the existing immune response, the development of technology for analyzing the cause of diseases using molecular diagnosis, ie, genes, for detecting human diseases has gradually been made.

특히, 최근에는 소량의 유전자를 증폭할 수 있는 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction)을 이용하여 단일 수준의 유전자도 분석을 통하여 정확한 질병 진단이 가능하다. 그리고, 이러한 분자진단의 성능 향상을 위해서는 소량의 시료로부터 고순도의 유전자를 선택적으로 분리하는 것이 중요하다. In particular, it is possible to accurately diagnose a disease by analyzing a single level of genes using polymerase chain reaction, which can amplify a small amount of genes. In order to improve the performance of molecular diagnosis, it is important to selectively separate high purity genes from a small amount of samples.

그러나, 종래의 컬럼과 원심분리를 이용하여 유전자를 추출하는 방식은 복잡한 기계를 다루어야 하기 때문에 전문가가 필요하고, 고가의 장비 및 사용되는 용매로 인하여 고순도의 유전자 추출 난이도가 높은 문제가 있었다.However, the conventional method of extracting genes by using a column and centrifugation requires an expert because of the complicated machinery, and there is a problem of high purity gene extraction difficulty due to the expensive equipment and the solvent used.

보다 구체적으로, 중합효소연쇄반응은 유전자 증폭 과정을 통한 정확한 진단이 가능하고 소형화 제작 기술의 발달로 현장 진단에 적합하다. 그리고, 소형 제작된 칩은 휴대가 간편하고 소량의 샘플과 시약의 사용으로 경제적인 효과를 얻을 수 있다. 하지만, 중합효소연쇄반응을 위한 유전자 추출 과정에서는 전기를 사용하는 대형 장비를 필요로 하여 훈련된 인력을 요구하며, 시간이 오래 걸리는 문제점이 있어 현장 진단에 직접 적용하기 어려운 문제점이 존재했다. 이에, 유전자 추출을 위해 실리콘 기반 기술, 액상 물질 코팅 등 다양한 방법이 제시되어 왔으나 사용 시약의 독성 및 중합효소연쇄반응 과정에서의 억제 효과, 균일하지 못한 표면 개질 등으로 인해 실적용에 어려움이 있었다.More specifically, the polymerase chain reaction can be accurately diagnosed through a gene amplification process and is suitable for in situ diagnosis due to the development of miniaturized manufacturing technology. In addition, the compact chip is easy to carry and economical effect can be obtained by using a small amount of samples and reagents. However, the gene extraction process for the polymerase chain reaction requires a large manpower that uses electricity, requires a trained manpower, and has a problem that takes a long time, making it difficult to apply directly to field diagnosis. Thus, various methods such as silicon-based technology and liquid material coating have been suggested for gene extraction, but there are difficulties in performance due to toxicity of reagents used, inhibitory effects during polymerase chain reaction, and uneven surface modification.

그리고 특히, 유전자 추출시 조직, 세포, 미생물 등을 파쇄하는 과정에서 다양한 세포막, 단백질, 유전자 등이 발생한다. 이처럼 다양한 세포막, 단백질, 유전자가 혼재된 시험용액으로부터 고순도의 유전자를 분리하기 위해서는 전처리 과정이 필요하여 경제적이지 못한 문제가 있었다.In particular, various cell membranes, proteins, genes, etc. occur in the process of crushing tissues, cells, microorganisms, etc. during gene extraction. In order to separate high-purity genes from a test solution containing various cell membranes, proteins, and genes, a pretreatment process was required, resulting in economic problems.

일본공개특허 제2001-333763호(2001.12.04 공개)Japanese Patent Laid-Open No. 2001-333763 (published Dec. 4, 2001)

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 신속하고 간편하게 시험용액 내에서 원하는 타겟유전자를 추출하여 포집할 수 있는 유전자 포집용 미세유체 장치 및 이를 이용한 유전자 포집방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a gene collection microfluidic device and a gene collection method using the same that can quickly and simply extract the desired target gene in the test solution.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 유전자 포집용 미세유체 장치에 있어서, 시험용액이 통과할 수 있도록 하나 이상의 미세유체채널부가 형성된 채널유닛; 상기 채널유닛의 상부에 마련되는 커버유닛; 및 상기 채널유닛의 하부에 마련되는 포집유닛을 포함하며, 상기 포집유닛의 상면에는 시험용액 내 포집하고자 하는 타겟유전자와 화학적 반응이 일어나는 작용기물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 유전자 포집용 미세유체 장치를 제공한다.In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a microfluidic device for collecting genes, the channel unit including one or more microfluidic channel parts formed thereon to allow a test solution to pass therethrough; A cover unit provided at an upper portion of the channel unit; And a collecting unit provided below the channel unit, wherein the upper surface of the collecting unit is coated with a functional material that causes a chemical reaction with a target gene to be collected in a test solution. to provide.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 채널유닛은, 몸체를 형성하는 채널본체부; 및 상기 채널본체부에 하나 이상 형성되는 상기 미세유체채널부를 포함하며, 상기 미세유체채널부는, 상기 채널본체부의 길이 방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the channel unit comprises: a channel body forming a body; And at least one microfluidic channel part formed at the channel body part, wherein the microfluidic channel part extends in a length direction of the channel body part.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 커버유닛은, 상기 채널본체부의 상부를 덮도록 마련되는 커버본체부; 상기 커버본체부에 형성되되 상기 미세유체채널의 일측과 대응되는 위치에 형성되어, 상기 미세유체채널에 상기 시험용액을 주입할 수 있도록 마련된 주입부; 및 상기 커버본체부에 형성되되 상기 미세유체채널의 타측과 대응되는 위치에 형성되어, 상기 미세유체채널로부터 상기 시험용액을 배출시킬 수 있도록 마련된 배출부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the cover unit, the cover body portion provided to cover the upper portion of the channel body portion; An injection part formed in the cover body part and formed at a position corresponding to one side of the microfluidic channel, so as to inject the test solution into the microfluidic channel; And a discharge part formed in the cover body part and formed at a position corresponding to the other side of the microfluidic channel, so as to discharge the test solution from the microfluidic channel.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 미세유체채널부는, 상측과 하측이 연통되도록 중공 형성되되, 상기 채널본체부가 상기 커버유닛과 상기 포집유닛과 결합됨으로써, 상측과 하측이 밀폐되어 미세유로를 형성하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the microfluidic channel part is hollow, so that the upper side and the lower side communicate with each other, so that the channel main body is coupled with the cover unit and the collecting unit so that the upper side and the lower side are sealed to form a micro flow path. It may be characterized in that provided.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 포집유닛은, 기상공정(gas phase process)에 의해 상면에 상기 작용기물질이 코팅되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the collection unit may be characterized in that the functional material is coated on the upper surface by a gas phase process (gas phase process).

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 작용기물질은 아민 작용기인 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the functional material may be an amine functional group.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법에 있어서, a) 상기 포집유닛의 상면에 상기 작용기물질을 코팅하는 단계; b) 상기 미세유체채널부에 상기 시험용액을 주입하는 단계; c) 상기 미세유체채널부를 통과하는 상기 시험용액 내 타겟유전자와 상기 작용기물질을 화학 반응시키는 단계; d) 상기 시험용액을 상기 미세유체채널부로부터 배출시키는 단계를 포함하며, 상기 c) 단계에서, 상기 타겟유전자는 상기 작용기물질과 화학 반응하여 상기 포집유닛에 포집되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법을 제공한다.The composition of the present invention for achieving the above object is a gene collection method using a microfluidic device for gene collection, a) coating the functional material on the upper surface of the collection unit; b) injecting said test solution into said microfluidic channel; c) chemically reacting the target gene in the test solution with the functional material passing through the microfluidic channel part; and d) discharging the test solution from the microfluidic channel part, wherein in the step c), the target gene is chemically reacted with the functional material to be collected in the collection unit. Provided are a gene collection method using a collection microfluidic device.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계에서, 상기 작용기물질은 기상공정(gas phase process)에 의해 상기 포집유닛의 상면에 코팅되는 것을 특징으로 할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the step a), the functional material may be coated on the upper surface of the collecting unit by a gas phase process.

상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 소형의 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용하여 간편하게 휴대하면서 고순도의 유전자를 포집하여 추출할 수 있다.The effect of the present invention according to the configuration as described above, by using a small gene collection microfluidic device can be easily carried while collecting and extracting a high purity gene.

또한, 유전자 포집용 미세유체 장치는 구성이 단순하여 제작 단가가 낮아 경제적이고, 기존의 컬럼 및 원심분리 방식을 적용한 유전자 추출장치에 비해 비전문가도 사용이 가능하다.In addition, the microfluidic device for gene collection is economical due to its simple configuration and low manufacturing cost, and can be used by non-experts as compared to the gene extraction device using the conventional column and centrifugation method.

또한, 본 발명에 따르면, 단백질, 세포막, 유전자가 혼합된 시험용액 내에서도 신속하게 타겟유전자를 포집하여 추출하는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to quickly capture and extract a target gene even in a test solution in which a protein, a cell membrane, and a gene are mixed.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, but should be understood to include all the effects deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유전자 포집용 미세유체 장치의 결합사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유전자 포집용 미세유체 장치의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법에 따라 유전자가 포집되기 전과 후의 XPS분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법에 따른 유전자 포집률을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법에 따라 포집된 유전자를 이용한 PCR결과도이다.1 is a combined perspective view of a microfluidic device for gene collection according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of the microfluidic device for gene collection according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart of a gene collection method using a microfluidic device for gene collection according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing the results of XPS analysis before and after the gene is collected according to the gene collection method using the microfluidic device for gene collection according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the gene collection rate according to the gene collection method using the microfluidic device for gene collection of the present invention.
Figure 6 is a PCR result using the gene collected according to the gene collection method using the microfluidic device for gene collection of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, coupled) with another part, it is not only" directly connected "but also" indirectly connected "with another member in between. "Includes the case. In addition, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present disclosure does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유전자 포집용 미세유체 장치의 결합사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유전자 포집용 미세유체 장치의 분해사시도이다.1 is a combined perspective view of a microfluidic device for gene collection according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of a microfluidic device for gene collection according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 유전자 포집용 미세유체 장치(100)는, 채널유닛(110), 커버유닛(120) 및 포집유닛(130)을 포함하며, 상기 포집유닛(130)의 상면에는 시험용액 내 포집하고자 하는 타겟유전자와 화학적 반응이 일어나는 작용기물질이 코팅된 것을 특징으로 할 수 있다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the microfluidic device 100 for gene collection includes a channel unit 110, a cover unit 120, and a collecting unit 130, and an upper surface of the collecting unit 130. It may be characterized in that the functional material is coated with a chemical reaction with the target gene to be collected in the test solution.

이하, 유전자 포집용 미세유체 장치(100)의 주요 구성을 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, the main configuration of the microfluidic device 100 for gene collection will be described in detail.

상기 채널유닛(110)은 채널본체부(111) 및 미세유체채널부(112)를 포함할 수 있다.The channel unit 110 may include a channel body part 111 and a microfluidic channel part 112.

상기 채널본체부(111)는 상기 채널유닛(110)의 몸체를 형성할 수 있다.The channel body 111 may form a body of the channel unit 110.

상기 미세유체채널부(112)는 상기 채널본체부(111)에 하나 이상 형성될 수 있으며, 상기 채널본체부(111)의 길이 방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 할 수 있다. One or more microfluidic channel parts 112 may be formed in the channel body part 111 and may extend in the longitudinal direction of the channel body part 111.

그리고, 상기 미세유체채널부(112)는 시험용액이 통과할 수 있도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 미세유체채널부(112)는, 상기 채널본체부(111)의 길이 방향으로 연장형성되되, 상측과 하측이 연통되도록 중공 형성될 수 있다. 그리고, 상기 채널본체부(111)의 상부에 상기 커버유닛(120)이 결합되고, 상기 채널본체부(111)의 하부에 상기 포집유닛(130)이 결합됨으로써, 상기 미세유체채널부(112)의 상측과 하측이 밀폐되어 미세유로가 형성되도록 마련될 수 있다.The microfluidic channel part 112 may be provided to allow a test solution to pass therethrough. Specifically, the microfluidic channel part 112 may be formed to extend in the longitudinal direction of the channel body part 111 and to be hollow so that the upper side and the lower side communicate with each other. The cover unit 120 is coupled to the upper portion of the channel body 111, and the collection unit 130 is coupled to the lower portion of the channel body 111, thereby providing the microfluidic channel portion 112. The upper side and the lower side of the sealing may be provided to form a fine flow path.

상기 커버유닛(120)은 상기 채널유닛(110)의 상부에 마련될 수 있으며, 커버본체부(121), 주입부(122) 및 배출부(123)를 포함할 수 있다.The cover unit 120 may be provided at an upper portion of the channel unit 110, and may include a cover body part 121, an injection part 122, and an outlet part 123.

상기 커버본체부(121)는 상기 채널본체부(111)의 상부를 덮도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 커버본체부(121)는 상기 채널본체부(111)와 외형이 동일하게 마련될 수 있다.The cover body portion 121 may be provided to cover the upper portion of the channel body portion 111. The cover body 121 may have the same outer shape as the channel body 111.

상기 주입부(122)는 상기 커버본체부(121)에 형성되되 상기 미세유체채널의 일측과 대응되는 위치에 중공홀 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 주입부(122)는 상기 미세유체채널의 일측과 연통되도록 마련되며, 상기 시험용액은 상기 주입부(122)를 통해 상기 미세유체채널에 주입될 수 있다.The injection part 122 may be formed in the cover body part 121 but may be formed in a hollow hole shape at a position corresponding to one side of the microfluidic channel. That is, the injection part 122 is provided to communicate with one side of the microfluidic channel, and the test solution may be injected into the microfluidic channel through the injection part 122.

상기 배출부(123)는 상기 커버본체부(121)에 형성되되 상기 미세유체채널의 타측과 대응되는 위치에 중공홀 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 배출부(123)는 상기 미세유체채널의 타측과 연통되도록 마련되며, 상기 시험용액은 상기 배출부(123)를 통해 상기 미세유체채널로부터 외부로 배출될 수 있다.The discharge part 123 may be formed in the cover body part 121 but may be formed in a hollow hole shape at a position corresponding to the other side of the microfluidic channel. That is, the discharge part 123 may be provided to communicate with the other side of the microfluidic channel, and the test solution may be discharged from the microfluidic channel to the outside through the discharge part 123.

또한, 상기 주입부(122) 및 상기 배출부(123)에는 각각 주입밸브(미도시)와 배출밸브(미도시)가 더 구비될 수 있다. 그리고, 상기 주입밸브 및 상기 배출밸브는 자동으로 상기 미세유체채널부(112)로 주입되는 시험용액을 조절하도록 마련될 수 있고, 상기 배출밸브는 상기 미세유체채널부(112)에 주입된 시험용액의 배출 여부를 자동으로 제어하도록 마련될 수 있다.In addition, the injection part 122 and the discharge part 123 may be further provided with an injection valve (not shown) and a discharge valve (not shown), respectively. The injection valve and the discharge valve may be provided to automatically adjust the test solution injected into the microfluidic channel part 112, and the discharge valve may be a test solution injected into the microfluidic channel part 112. It may be provided to automatically control whether the discharge of.

또한, 이처럼 마련된 상기 주입밸브 및 상기 배출밸브는 상기 시험용액 내 타겟유전자와 상기 포집유닛(130)에 코팅된 작용기물질이 반응하는 시간 동안 상기 미세유체채널부(112) 내에 상기 시험용액이 머무르도록 제어할 수 있다.In addition, the injection valve and the discharge valve prepared as described above may retain the test solution in the microfluidic channel part 112 during a reaction time between the target gene in the test solution and the functional material coated on the collection unit 130. Can be controlled.

상기 포집유닛(130)은 상기 채널유닛(110)의 하부에 마련되며, 상기 채널유닛(110)과 외형이 대응되게 마련될 수 있다. 단, 상기 포집유닛(130)의 형상을 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 포집유닛(130)이 상기 채널유닛(110)에 형성된 미세유체채널부(112)를 모두 덮도록 마련된 형상이라면 모두 일실시예에 포함될 수 있다.The collection unit 130 may be provided below the channel unit 110, and may be provided to correspond to the external shape of the channel unit 110. However, the shape of the collecting unit 130 is not limited thereto, and any one of the collecting unit 130 may be provided to cover all of the microfluidic channel portions 112 formed in the channel unit 110. Can be included.

그리고, 전술한 바와 같이 상기 포집유닛(130)의 상면에는 작용기물질이 코팅된 상태일 수 있다.As described above, the upper surface of the collecting unit 130 may be coated with a functional material.

구체적으로, 상기 포집유닛(130)은, 기상공정(gas phase process)에 의해 상면에 상기 작용기물질이 코팅될 수 있으며, 상기 포집유닛(130)에 상기 작용기물질이 코팅되는 공정은 화학 기상 증착 공정 역시 포함한다.Specifically, the collecting unit 130, the functional material may be coated on the upper surface by a gas phase process (gas phase process), the process of coating the functional material on the collecting unit 130 is a chemical vapor deposition process Includes too.

그리고, 상기 작용기물질은 아민 작용기일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 시험 용액 내 포집하고자 하는 타겟유전자하고만 화학 반응이 발생하여 타겟유전자를 포집할 수 있도록 하는 물질을 모두 포함할 수 있다.In addition, the functional group material may be an amine functional group, but is not limited thereto. The functional group may include all materials capable of capturing the target gene by generating a chemical reaction with only the target gene to be collected in the test solution.

또한, 상기 포집유닛(130)의 상면에는 각 미세유체채널부(112)와 대응되는 위치에 서로 다른 작용기물질을 코팅하는 것도 가능하다. 이처럼 마련된 유전자 포집을 위한 미세유체 장치(100)는 각 미세유체채널부(112)마다 서로 다른 유전자를 동시에 포집하도록 할 수 있다.In addition, it is also possible to coat different functional material on the upper surface of the collecting unit 130 corresponding to each of the microfluidic channel portion 112. The microfluidic device 100 for gene collection thus prepared may simultaneously collect different genes for each microfluidic channel part 112.

이를 위해, 상기 포집유닛(130)은 복수의 포집본체부(미도시)로 이루어질 수도 있다. 구체적으로, 상기 포집본체부는 상기 미세본체채널부(112)와 대응되는 개수로 마련되어, 각 상기 포집본체부가 각각의 미세본체채널부(112)의 하부를 완전히 덮어 밀폐시키도록 마련될 수 있다. 물론, 하나의 포집본체부가 2개 이상의 미체본체채널부(112)의 하부를 덮도록 마련되는 것도 가능하다. 그리고, 이처럼 마련된 복수의 포집본체부는 각각 상면에 서로 다른 작용기물질이 코팅되도록 마련될 수 있다.To this end, the collecting unit 130 may be composed of a plurality of collecting body parts (not shown). Specifically, the collecting body portion may be provided in a number corresponding to the micro-body channel portion 112, and the collecting body portion may be provided to completely cover the lower portion of each of the micro-body channel portion 112. Of course, it is also possible that one collecting body portion is provided to cover the lower portion of the two or more body body channel portion 112. In addition, the plurality of collecting body parts prepared as described above may be provided to coat different functional groups on the upper surface thereof.

이처럼 마련된 상기 포집유닛(130)이 복수의 포집본체부로 이루어질 경우, 보다 쉽게 각 포집본체부에 서로 다른 작용기 물질을 코팅할 수 있고, 이에 따라, 보다 편리하게 각 미세유체채널부(112)마다 서로 다른 유전자가 포집되도록 할 수 있다.When the collection unit 130 provided as described above is formed of a plurality of collection body portions, it is possible to more easily coat different functional materials on each collection body portion, and thus, each microfluidic channel portion 112 more conveniently. Other genes can be captured.

전술한 바와 같이, 본 발명은 유전자 포집용 미세유체 장치(100)가 소형으로 이루어져 간편하게 휴대하면서 고순도의 유전자를 포집하여 추출할 수 있으며, 구성이 단순하여 제작 단가가 낮아 경제적이다.As described above, the present invention is a microfluidic device 100 for collecting the gene is compact and can be easily carried while collecting and extracting the high purity of the gene, it is simple in construction and low in production cost is economical.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법의 순서도이다.Figure 3 is a flow chart of the gene collection method using a microfluidic device for gene collection according to an embodiment of the present invention.

이하, 도 3을 참조하여, 유전자 포집용 미세유체 장치(100)를 이용한 유전자 포집방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, referring to FIG. 3, a gene collection method using the microfluidic device 100 for gene collection will be described.

유전자 포집용 미세유체 장치(100)를 이용한 유전자 포집방법은, 먼저, 포집유닛(130)의 상면에 작용기물질을 코팅하는 단계(S210)를 수행할 수 있다.Gene collection method using the microfluidic device 100 for gene collection, first, the step (S210) of coating the functional material on the upper surface of the collecting unit 130 may be performed.

포집유닛(130)의 상면에 작용기물질을 코팅하는 단계(S210)에서, 상기 작용기물질은 기상공정(gas phase process)에 의해 상기 포집유닛(130)의 상면에 코팅될 수 있다.In the step S210 of coating the functional material on the upper surface of the collecting unit 130, the functional material may be coated on the upper surface of the collecting unit 130 by a gas phase process (gas phase process).

포집유닛(130)의 상면에 작용기물질을 코팅하는 단계(S210) 이후에는, 미세유체채널부(112)에 시험용액을 주입하는 단계(S220)를 수행할 수 있다.After coating the functional material on the upper surface of the collecting unit 130 (S210), the step of injecting a test solution into the microfluidic channel part 112 (S220).

미세유체채널부(112)에 시험용액을 주입하는 단계(S220)에서, 상기 시험용액은 상기 주입부(122)를 통해 상기 미세유체채널부(112)에 주입될 수 있다. 그리고, 상기 시험용액은 세포가 파쇄되어 단백질, 유전자, 세포막 등이 혼합된 혼합 용액일 수 있다.In the step of injecting a test solution into the microfluidic channel part 112 (S220), the test solution may be injected into the microfluidic channel part 112 through the injection part 122. The test solution may be a mixed solution in which cells are crushed to mix proteins, genes, cell membranes, and the like.

미세유체채널부(112)에 시험용액을 주입하는 단계(S220) 이후에는, 미세유체채널부(112)를 통과하는 시험용액 내 타겟유전자와 작용기물질을 화학 반응시키는 단계(S230)를 수행할 수 있다.After injecting the test solution into the microfluidic channel part 112 (S220), a chemical reaction between the target gene and the functional group in the test solution passing through the microfluidic channel part 112 may be performed (S230). have.

미세유체채널부(112)를 통과하는 시험용액 내 타겟유전자와 작용기물질을 화학 반응시키는 단계(S230)에서, 상기 타겟유전자는 상기 작용기물질과 화학 반응하여 상기 포집유닛(130)에 포집될 수 있다.In the step S230 of chemical reaction between the target gene in the test solution passing through the microfluidic channel part 112 and the functional material, the target gene may be chemically reacted with the functional material and collected in the collection unit 130. .

미세유체채널부(112)를 통과하는 시험용액 내 타겟유전자와 작용기물질을 화학 반응시키는 단계(S230) 이후에는, 시험용액을 미세유체채널부(112)로부터 배출시키는 단계(S240)를 수행할 수 있다.After chemical reaction of the target gene in the test solution passing through the microfluidic channel part 112 with the functional group material (S230), the step of discharging the test solution from the microfluidic channel part 112 (S240) may be performed. have.

시험용액을 미세유체채널부(112)로부터 배출시키는 단계(S240)에서는, 미세유체채널부(112)를 통과한 시험용액이 배출부(123)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 이때, 상기 배출부(123)를 통해 배출되는 시험용액 내에는 타겟유전자 대부분이 전 단계에서 포집유닛(130)의 작용기물질과 결합하였기 때문에 제외된 상태일 수 있다.In step S240 of discharging the test solution from the microfluidic channel part 112, the test solution passing through the microfluidic channel part 112 may be discharged to the outside through the discharge part 123. At this time, in the test solution discharged through the discharge unit 123 may be excluded because most of the target gene is combined with the functional material of the collecting unit 130 in the previous step.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법에 따라 유전자가 포집되기 전과 후의 XPS분석 결과를 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the results of XPS analysis before and after the gene is collected according to the gene collection method using a microfluidic device for gene collection according to an embodiment of the present invention.

보다 구체적으로, 도 4의 (a)는 포집유닛(130)에 아직 작용기물질을 코팅하지 않은 상태에서 XPS 분석을 통해 유전자량을 확인한 그래프이다. More specifically, Figure 4 (a) is a graph confirming the gene amount through XPS analysis in the state that the functional unit is not yet coated on the collecting unit 130.

도 4의 (b)는 포집유닛(130)에 작용기물질을 코팅한 상태에서 XPS 분석을 통해 유전자량을 확인한 그래프이다.Figure 4 (b) is a graph confirming the gene amount through the XPS analysis in the state in which the functional material coating on the collecting unit 130.

도 4의 (c)는 포집유닛(130)에 아직 작용기물질을 코팅하고, 시험용액을 주입하여 유전자와 작용기물질이 화학반응을 유도한 상태에서 XPS 분석을 통해 유전자량을 확인한 그래프이다.4 (c) is a graph confirming the amount of gene through XPS analysis in the state in which the functional unit is still coated on the collecting unit 130 and the test solution is injected to induce a chemical reaction between the gene and the functional material.

도4의 (a) 및 (b)에는 도시된 바와 같이, 유전자량의 변화가 없으나, 도 4의 (c)는 확대도와 같이 유전자량이 증가한 것을 확인할 수 있다.As shown in (a) and (b) of FIG. 4, there is no change in the amount of genes, but in FIG. 4 (c), it can be seen that the amount of genes is increased as shown in the enlarged view.

도 5는 본 발명의 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법에 따른 유전자 포집률을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the gene collection rate according to the gene collection method using the microfluidic device for gene collection of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 유전자 포집용 미세유체 장치(100)를 이용한 유전자 포집방법을 이용하면 유전자 초기량에 따라 다소 차이가 있으나, 주입된 유전자 대비 적어도 85%이상의 유전자가 포집되어 추출되는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 5, using the gene collection method using the gene collection microfluidic device 100 according to the present invention is somewhat different depending on the initial amount of the gene, at least 85% or more genes compared to the injected gene is collected and extracted You can see that.

도 6은 본 발명의 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법에 따라 포집된 유전자를 이용한 PCR결과도이다.Figure 6 is a PCR result using the gene collected according to the gene collection method using the microfluidic device for gene collection of the present invention.

도 6은 도 5에 따라 포집된 유전자를 이용하여 PCR을 수행한 다음 겔전기영동분석을 수행한 결과도이다.6 is a result of performing gel electrophoresis after PCR using the genes collected according to FIG. 5.

도시된 바와 같이, 본원발명에 따라 포집되어 추출된 유전자가 검출되는 것을 확인할 수 있다.As shown, it can be confirmed that the genes collected and extracted according to the present invention are detected.

전술한 바와 같이 본원발명에 따른 유전자 포집용 미세유체 장치(100)를 이용한 유전자 포집방법을 이용하면, 작동 방법이 단순하기 때문에 기존의 컬럼 및 원심분리 방식을 적용한 유전자 추출장치에 비해 비전문가도 사용이 가능하다.As described above, when the gene collection method using the microfluidic device 100 for gene collection according to the present invention is used, non-experts are more convenient than the gene extraction device using the conventional column and centrifugation method because the operation method is simple. It is possible.

또한, 본 발명에 따르면, 실제 현장 실험 결과, 외부 현장에서도 1시간 이내로 유전자 추출이 이루어질 만큼, 단백질, 세포막, 유전자가 혼합된 시험용액 내에서도 신속하게 타겟유전자를 포집하여 추출하는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, as a result of actual field experiments, it is possible to quickly capture and extract a target gene even in a test solution in which proteins, cell membranes, and genes are mixed so that gene extraction is performed within an hour at an external site.

특히, 종래에는 세포를 파쇄한 후, 세포막, 단백질, 유전자 등이 혼재된 시험용액을 전처리한 후, 유전자를 추출해야 고순도의 유전자를 얻는 것이 가능했으나, 본 발명에 따르면, 이러한 전처리 과정 없이 바로 유전자를 포집하여 추출할 수 있어 신속하고 편리하게 타겟유전자를 포집하여 추출할 수 있다.In particular, it was possible to obtain high-purity genes by pulverizing cells, pretreating a test solution containing cell membranes, proteins, genes, and the like, and then extracting the genes. It can be collected by extracting the target gene can be collected and extracted quickly and conveniently.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is represented by the following claims, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present invention.

100: 유전자 포집용 미세유체 장치
110: 채널유닛
111: 채널본체부
112: 미세유체채널부
120: 커버유닛
121: 커버본체부
122: 주입부
123: 배출부
130: 포집유닛100: microfluidic device for gene collection
110: channel unit
111: channel headquarters
112: microfluidic channel section
120: cover unit
121: cover body
122: injection portion
123: discharge part
130: collection unit

Claims (8)

유전자 포집용 미세유체 장치에 있어서,
시험용액이 통과할 수 있도록 하나 이상의 미세유체채널부가 형성된 채널유닛;
상기 채널유닛의 상부에 마련되는 커버유닛; 및
상기 채널유닛의 하부에 마련되는 포집유닛을 포함하며,
상기 포집유닛의 상면에는 시험용액 내 포집하고자 하는 타겟유전자와 화학적 반응이 일어나는 작용기물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 유전자 포집용 미세유체 장치.In the microfluidic device for gene collection,
A channel unit in which at least one microfluidic channel part is formed to allow a test solution to pass therethrough;
A cover unit provided at an upper portion of the channel unit; And
It includes a collecting unit provided in the lower portion of the channel unit,
A microfluidic device for collecting genes, characterized in that the upper surface of the collecting unit is coated with a functional material that causes a chemical reaction with a target gene to be collected in a test solution. 제 1 항에 있어서,
상기 채널유닛은,
몸체를 형성하는 채널본체부; 및
상기 채널본체부에 하나 이상 형성되는 상기 미세유체채널부를 포함하며,
상기 미세유체채널부는,
상기 채널본체부의 길이 방향으로 연장 형성된 것을 특징으로 하는 유전자 포집용 미세유체 장치.The method of claim 1,
The channel unit,
A channel body part forming a body; And
At least one microfluidic channel portion formed in the channel body portion,
The microfluidic channel unit,
Gene collection microfluidic device, characterized in that formed extending in the longitudinal direction of the channel body portion. 제 2 항에 있어서,
상기 커버유닛은,
상기 채널본체부의 상부를 덮도록 마련되는 커버본체부;
상기 커버본체부에 형성되되 상기 미세유체채널의 일측과 대응되는 위치에 형성되어, 상기 미세유체채널에 상기 시험용액을 주입할 수 있도록 마련된 주입부; 및
상기 커버본체부에 형성되되 상기 미세유체채널의 타측과 대응되는 위치에 형성되어, 상기 미세유체채널로부터 상기 시험용액을 배출시킬 수 있도록 마련된 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 포집용 미세유체 장치.The method of claim 2,
The cover unit,
A cover body part provided to cover an upper portion of the channel body part;
An injection part formed in the cover body part and formed at a position corresponding to one side of the microfluidic channel to inject the test solution into the microfluidic channel; And
A microfluidic device for collecting genes, characterized in that formed in the cover body portion and formed in a position corresponding to the other side of the microfluidic channel, the discharge unit is provided to discharge the test solution from the microfluidic channel. 제 2 항에 있어서,
상기 미세유체채널부는,
상측과 하측이 연통되도록 중공 형성되되, 상기 채널본체부가 상기 커버유닛과 상기 포집유닛과 결합됨으로써, 상측과 하측이 밀폐되어 미세유로를 형성하도록 마련된 것을 특징으로 하는 유전자 포집용 미세유체 장치.The method of claim 2,
The microfluidic channel unit,
The hollow body is formed so that the upper side and the lower side communication, the channel body portion is coupled to the cover unit and the collection unit, the upper and lower side is a microfluidic device for gene capture, characterized in that provided to form a micro flow path. 제 1 항에 있어서,
상기 포집유닛은,
기상공정(gas phase process)에 의해 상면에 상기 작용기물질이 코팅되는 것을 특징으로 하는 유전자 포집용 미세유체 장치.The method of claim 1,
The collection unit,
Gene collection microfluidic device, characterized in that the functional material is coated on the upper surface by a gas phase process (gas phase process). 제 1 항에 있어서,
상기 작용기물질은 아민 작용기인 것을 특징으로 하는 유전자 포집용 미세유체 장치.The method of claim 1,
The functional material is a microfluidic device for gene capture, characterized in that the amine functional group. 제 1 항에 따른 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법에 있어서,
a) 상기 포집유닛의 상면에 상기 작용기물질을 코팅하는 단계;
b) 상기 미세유체채널부에 상기 시험용액을 주입하는 단계;
c) 상기 미세유체채널부를 통과하는 상기 시험용액 내 타겟유전자와 상기 작용기물질을 화학 반응시키는 단계;
d) 상기 시험용액을 상기 미세유체채널부로부터 배출시키는 단계를 포함하며,
상기 c) 단계에서, 상기 타겟유전자는 상기 작용기물질과 화학 반응하여 상기 포집유닛에 포집되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법.In the gene collection method using the microfluidic device for gene collection according to claim 1,
a) coating the functional material on the upper surface of the collecting unit;
b) injecting said test solution into said microfluidic channel;
c) chemically reacting the target gene in the test solution and the functional material passing through the microfluidic channel part;
d) discharging the test solution from the microfluidic channel part;
In the step c), the target gene is collected by the chemical reaction with the functional material is collected in the collection unit, characterized in that the gene collection method using a microfluidic device for gene collection. 제 7 항에 있어서,
상기 a) 단계에서,
상기 작용기물질은 기상공정(gas phase process)에 의해 상기 포집유닛의 상면에 코팅되는 것을 특징으로 하는 유전자 포집용 미세유체 장치를 이용한 유전자 포집방법.The method of claim 7, wherein
In step a),
The functional material is a gene collection method using a microfluidic device for gene collection, characterized in that the coating on the upper surface of the collecting unit by a gas phase process (gas phase process).
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