KR20200089454A - 전자동 유전자 분석장치 및 이의 작동방법 - Google Patents

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본 발명은 전자동 유전자 분석장치 및 이의 작동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세액적을 생성하고, 유전자를 검출하는 과정을 전자동으로 수행하도록 하기 위한 전자동 유전자 분석장치 및 이의 작동방법에 관한 것이다. 본 발명의 구성은 미세액적을 생성하고, 상기 미세액적 내 유전자를 검출하도록 마련된 핵심구동모듈을 포함하며, 상기 핵심구동모듈은, PCR시약 및 유전자가 포함된 시료 및 오일을 제공받아 상기 미세액적을 생성하도록 마련된 멀티밸브유닛; 상기 멀티밸브유닛으로부터 상기 미세액적을 제공받아, 상기 미세액적 간 간격을 증가시키도록 마련된 싱귤레이터유닛; 상기 싱귤레이터유닛으로부터 배출된 상기 미세액적 내 유전자를 검출하도록 마련된 광학유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치를 제공한다.

Description

전자동 유전자 분석장치 및 이의 작동방법{AUTOMATIC GENE ANALYSIS APPARATUS AND ITS OPERATION METHOD}
본 발명은 전자동 유전자 분석장치 및 이의 작동방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세액적을 생성하고, 유전자를 검출하는 과정을 전자동으로 수행하도록 하기 위한 전자동 유전자 분석장치 및 이의 작동방법에 관한 것이다.
박테리아, 병원균 감염에 의해 매년 수많은 사상자와 비용이 발생하고 있다. 이에 따라, 병원균 및 박테리아 등을 신속하고 정확하게 검출하여 분석하기 위한 다양한 분석방법의 개발이 이루어지고 있다.
구체적으로, 미생물 분석방법 중 하나인 미생물 배양법은, 미생물을 증식이 이루어질 수 있는 환경에 일정 시간동안 배양시킨 다음 현미경 분석이나 염색법을 이용하여 미생물의 종류 등을 분석하는 방법이다. 그러나, 이러한 미생물 배양법은 미생물을 증식할 수 있는 환경을 조성하고, 복잡한 실험 단계를 거쳐야만 하기 때문에 기술의 숙련이 필요하며, 미생물을 분석하기 위해 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 미생물의 면역반응법은, 병원체가 증식하는 곳에서 생산되는 각종의 특이항원이나 단독독소 혹은 효소 등을 검출하는 방법으로서, 미량의 병원체에 대해서 적용이 가능한 장점이 있다. 그러나, 이러한 면역반응법은 항원이 되는 미생물 그 자체를 확인하는 것이 아니라， 그 존재를 반영하는 항체가를 보기 때문에 항체가가 상승하기까지의 시간적 차이로 인해 병원체의 존재시기를 반영할 수 없는 결점이 있다.
또한, ATP(Adensine triphonsphate)방법은, 생명체의 물질대사시 발생되는 빛을 측정하는 방법이다. 그러나, ATP 방법은 세균을 직접 측정하는 기기가 아니기 때문에 ATP측정 수치가 미생물 수에 정비례하지 않아 정확한 미생물 수 검출이 어려운 문제가 있다.
또한, 최근에는 중합효소연쇄반응(PCR) 기반의 기술을 이용하여 병원균을 배양하고, 유전자를 추출한 후 아가로스 겔(Agaros gel) 전기 영동법을 이용하여 유전자 증폭 여부를 분석하는 방법이 주로 사용되고 있다.
그러나, 이러한 아가로스 겔 전기 영동법은 병원균의 농도가 낮을 경우 육안으로 검사를 진행하여 실제 낮은 농도의 병원균 존재 유무 판독에 제한이 있는 문제가 있다.
구체적으로, 용액 대비 병원균의 농도가103 cells 이하일 때와 같이 병원균의 농도가 극미량인 경우, 병원균이 증폭되더라도 병원균이 분산되기 때문에 검출을 위한 신호가 매우 약해진다. 따라서, 병원균이 극미량인 경우, 정확하고 신속하게 병원균의 존재여무를 검출하기 어렵다는 문제가 있다.
또한, 종래의 아가로스 겔 전기 영동법을 이용한 분석방법은 병원균을 정량적으로 검출하기도 어렵다는 한계가 있다.
따라서, 최근에는 보다 신속하고 정량적으로 병원균을 검출할 수 있도록 미세액적을 생성하고 이에 포함된 유전자를 검출하여 분석하는 기술의 개발이 이루어지고 있다.
일 예로, 미국등록특허 제9328376호(이하 '종래기술' 이라 함)에는 오일을 유입하는 캐리어 유체채널, 샘플을 유입하는 샘플채널 및 생성된 미세액적이 흐르는 액적채널을 포함하고 있다. 그리고, 상기 종래기술은 액적채널을 향해 오일과 샘플을 각각 유입시켜 미세액적을 생성하도록 마련된다.
그러나, 이처럼 마련된 종래기술은 하나의 미세액적 생성장치에 하나의 액적채널만이 형성되고, 각 샘플채널 및 캐리어 유체채널에 펌프가 구비된다. 따라서, 상기 종래기술은 미세액적을 신속하게 대량으로 생산하기 위하여 여러 개의 미세액적 생성장치를 사용할수록 미세액적 생성장치의 숫자에 비례하여 제어할 펌프의 수가 증가하기 때문에 운전이 복잡하고, 대량생산이 어렵다는 문제가 있다.
이처럼, 종래에는 균일한 크기의 미세액적을 전자동으로 신속하게 대량으로 생성하고 유전자를 검출하기 어려웠다.
미국등록특허 제9328376호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 미세액적을 생성하고, 유전자를 검출하는 과정을 전자동으로 수행하도록 하기 위한 전자동 유전자 분석장치 및 이의 작동방법을 제공하는 것이다.
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.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 미세액적을 생성하고, 상기 미세액적 내 유전자를 검출하도록 마련된 핵심구동모듈을 포함하며, 상기 핵심구동모듈은, PCR시약 및 유전자가 포함된 시료 및 오일을 제공받아 상기 미세액적을 생성하도록 마련된 멀티밸브유닛; 상기 멀티밸브유닛으로부터 상기 미세액적을 제공받아, 상기 미세액적 간 간격을 증가시키도록 마련된 싱귤레이터유닛; 상기 싱귤레이터유닛으로부터 배출된 상기 미세액적 내 유전자를 검출하도록 마련된 광학유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 핵심구동모듈은, 상기 시료가 저장된 시료저장유닛을 더 포함하며, 상기 멀티밸브유닛은, 상기 시료저장유닛으로부터 시료를 제공받는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 핵심구동모듈은, 상기 시료저장유닛으로부터 상기 시료를 흡입하여 상기 멀티밸브유닛에 제공하는 주사유닛; 및 상기 멀티밸브유닛에 상기 오일을 제공하도록 마련된 오일유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 멀티밸브유닛은, 상기 멀티밸브유닛의 몸체를 형성하며, 미세액적 생성용 지그와 결합되는 밸브몸체; 상기 밸브몸체에 마련되며, 상기 주사유닛으로부터 상기 시료를 제공받도록 마련된 시료밸브홀; 상기 밸브몸체에 마련되며, 상기 오일유닛으로부터 상기 오일을 제공받도록 마련된 오일밸브홀; 및 상기 밸브몸체에 마련되며, 상기 싱귤레이터유닛에 생성된 미세액적을 제공하도록 마련된 액적밸브홀을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 미세액적 생성용 지그는, 상기 밸브몸체에 결합되어 상기 시료밸브홀 및 상기 오일밸브홀로부터 제공된 시료 및 오일을 이용하여 미세액적을 생성하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 주사유닛은, 상기 시료저장유닛의 내부에 삽입되어 상기 시료를 흡입하도록 마련된 주사바늘부; 상기 주사바늘부의 위치를 제어하도록 마련된 주사이동부; 상기 주사바늘부에 의해 흡입된 시료를 상기 시료밸브홀로 이송하도록 마련된 내부주사관; 및 상기 내부주사관의 바깥측을 감싸도록 마련되며, 내주면이 상기 내부주사관의 외주면과 이격되도록 마련된 외부주사관을 포함하며, 상기 외부주사관은 상기 주사바늘부의 상부에 위치한 내부주사관에 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 멀티밸브유닛은, 상기 외부주사관과 연결되어 상기 외부주사관에 공기 또는 세척액을 주입하도록 마련된 세척밸브홀을 더 포함하며, 상기 외부주사관을 통해 주입된 상기 세척액은 상기 주사바늘부의 외측면을 세척하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 핵심구동모듈은, 상기 주사바늘부 세척시 상기 세척액을 수용하여 폐기하도록 마련된 세척유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 오일유닛은, 상기 오일이 저장된 오일저장부; 상기 오일저장부에 저장된 상기 오일을 상기 멀티밸브유닛에 제공하는 제1 오일펌프부; 및 상기 오일저장부에 저장된 상기 오일을 상기 싱귤레이터유닛에 제공하는 제2 오일펌프부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 싱귤레이터유닛은, 상기 싱귤레이터유닛의 챔버를 형성하는 챔버부; 상기 멀티밸브유닛으로부터 제공받은 상기 미세액적을 상기 챔버부에 순차적으로 공급하는 액적공급부; 상기 챔버부에 상기 오일을 공급하되, 상기 미세액적의 진행 방향의 양측에서 오일을 공급하여 상기 미세액적간 간격을 넓히도록 마련된 제1 오일공급부 및 제2 오일공급부; 상기 챔버부를 통과한 미세액적을 순차적으로 상기 광학유닛에 공급하도록 마련된 액적배출부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 핵심구동모듈은, 상기 광학유닛에 의해 유전자 검출이 완료된 미세액적과, 세척액을 배출하도록 마련된 폐기유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 전자동 유전자 분석장치의 작동방법에 있어서, a) 상기 멀티밸브유닛에 시료 및 오일을 공급하는 단계; b) 상기 멀티밸브유닛이 공급된 상기 시료 및 오일을 미세 액적 생성용 지그에 공급하여 미세액적을 생성하는 단계; c) 생성된 상기 미세액적 내 유전자를 증폭하는 단계; d) 상기 유전자가 증폭된 상기 미세액적을 상기 싱귤레이터유닛에 공급하여 상기 미세액적간 간격을 넓히는 단계; 및 e) 간격이 넓혀진 상기 미세액적의 내부에 수용된 유전자를 상기 광학유닛을 이용하여 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치의 작동방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 d) 단계는, d1) 상기 싱귤레이터유닛의 챔버부에 상기 미세액적을 공급하는 단계; d2) 상기 미세액적의 진행방향의 양측에서 오일을 주입하여 상기 미세액적간 간격을 넓히는 단계; 및 d3) 간격이 넓혀진 미세액적을 상기 광학유닛을 향해 순차적으로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 e) 단계 이후에는, f) 주사유닛의 주사바늘부를 세척하는 단계; 및 g) 상기 주사바늘부를 세척하기 위해 사용된 세척액과 상기 유전자 검출이 완료된 미세액적을 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 f) 단계는, f1) 상기 주사바늘부를 세척유닛의 내측에 수용되도록 이송하는 단계; 및 f2) 상기 주사유닛의 내부주사관으로 세척액을 주입하여 상기 주사바늘부의 내부를 세척하고, 상기 주사유닛의 외부주사관으로 세척액을 주입하여 상기 주사바늘부의 외측면을 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 본 발명에 따르면, 균일한 크기의 미세액적을 신속하게 대량으로 생성할 수 있으며, 미세액적 생성부터 유전자 검출까지 전자동으로 이루어질 수 있다.
특히, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 진공펌프유닛을 이용하여 모든 유체의 흐름을 제어하기 때문에, 연결된 유체가 모두 동일 유속으로 이동될 수 있다. 이처럼 시료 및 오일이 동일 유속으로 이동되면 서로 다른 어셈블리에 위치한 미세유로 내에서 모두 균일한 크기의 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 미세액적 내 유전자를 검출함과 동시에 미세액적의 크기, 모양, 간격 등의 균일성을 판단할 수 있다. 이처럼 마련된 본 발명은 미세액적의 균일성이 확보된 상태에서만 검출된 유전자 정보를 유효한 정보로 판단함으로써, 실험의 정확도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 중계스플리터부의 위치를 제어하여 미세액적의 균일성만을 판단하거나, 미세액적 내 유전자만을 검출하도록 할 수도 있어 제어가 쉽다.
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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자동 유전자 분석 장치의 핵심구동모듈의 구성 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 결합사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 하면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 상면도이다.
도 8은 도 6의 A-A' 단면도이다.
도 9는 도 6의 B-B' 단면도이다.
도 10은 도 6의 C-C' 단면도이다.
도 11은 도 6의 D-D' 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 펌프유닛을 나타낸 예시도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 카트리지유닛의 사진이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 결합을 나타낸 사진이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학유닛의 구성도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학유닛의 개념도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학유닛에서, 미세액적의 간격이 균일하지 못한 상태를 나타낸 예시도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학유닛에서, 미세액적의 크기 및 외양이 균일하지 못한 상태를 나타낸 예시도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 핵심구동모듈의 주사바늘부를 세척하는 상태를 나타낸 구성 예시도이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 핵심구동모듈의 주사바늘부를 세척하는 상태를 구체화하여 나타낸 예시도이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 전자동 유전자 분석 장치의 외장을 나타낸 사시도이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 전자동 유전자 분석 장치의 내장을 나타낸 사시도이다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 전자동 유전자 분석 장치의 작동방법의 순서도이다.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 순서도이다.
도 25는 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 26은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 유체 흐름을 나타낸 예시도이다.
도 27은 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 28은 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 29는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법에 따라 생성된 미세액적을 나타낸 사진이다.
도 30은 본 발명의 일실시예에 따른 전자동 유전자 분석 장치의 작동방법의 미세액적간 간격을 넓히는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 31은 본 발명의 일실시예에 따른 전자동 유전자 분석 장치의 작동방법의 주사바늘부를 세척하는 단계를 구체화한 순서도이다.
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.
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.
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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자동 유전자 분석 장치의 핵심구동모듈의 구성 예시도이다.
도 1에 도시된 것처럼, 전자동 유전자 분석 장치(1, 도 22 참조)는 핵심구동모듈(10)을 포함하며, 상기 핵심구동모듈(10)은 미세액적을 생성하고, 상기 미세액적 내 유전자를 검출하도록 마련될 수 있다.
상기 핵심구동모듈(10)은 시료저장유닛(20), 멀티밸브유닛(30), 주사유닛(40), 오일유닛(50), 싱귤레이터유닛(60), 폐기유닛(70), 세척유닛(80) 및 광학유닛(100)을 포함할 수 있다.
상기 시료저장유닛(20)은 상기 시료가 저장되어 마련되며, 상기 시료에는 PCR 시약, 유전자가 포함될 수 있다.
상기 멀티밸브유닛(30)은 PCR시약 및 유전자가 포함된 상기 시료와, 오일을 제공받아 미세액적을 생성하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 멀티밸브유닛(30)은 밸브몸체(31), 시료밸브홀(32), 오일밸브홀(33), 액적밸브홀(34) 및 세척밸브홀(35)을 포함할 수 있다.
상기 밸브몸체(31)는 상기 멀티밸브유닛(30)의 몸체를 형성하며, 미세액적 생성용 지그(1000, 도 6 참조)와 결합되도록 마련될 수 있다.
상기 시료밸브홀(32)은 상기 밸브몸체(31)에 마련되며, 상기 주사유닛(40)으로부터 상기 시료를 제공받도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 시료밸브홀(32)은 제공받은 상기 시료를 상기 미세액적 생성용 지그(1000, 도 6 참조)의 시료주입부(1130, 도 6 참조)에 주입하도록 마련될 수 있다.
상기 오일밸브홀(33)은 상기 밸브몸체(31)에 마련되며, 상기 오일유닛(50)으로부터 오일을 제공받도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 오일밸브홀(33)은 오일주입부(1120, 도 6 참조)와 연결되어 상기 오일주입부(1120)에 오일을 주입하도록 마련될 수 있다.
상기 액적밸브홀(34)은 상기 밸브몸체(31)에 마련되며, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)를 통해 생성된 미세액적을 상기 싱귤레이터유닛(60)을 향해 제공하도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 액적밸브홀(34)은 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 저장유닛(1700, 도 12 참조)과 연결되어 상기 저장유닛(1700)에 저장된 미세액적을 상기 싱귤레이터유닛(60)을 향해 이송하도록 마련될 수 있다.
상기 세척밸브홀(35)은 상기 주사유닛(40)에 공기 또는 세척액을 주입하도록 마련될 수 있으며, 이에 대해 구체적인 설명은 세척유닛(80)과 함께 후술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 결합사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 하면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 정면도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 측면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)는, 상기 밸브몸체(31)에 결합되어 상기 시료밸브홀(32) 및 상기 오일밸브홀(33)로부터 제공된 시료 및 오일을 이용하여 미세액적을 생성하도록 마련될 수 있다.
상기 미세액적 생성용 지그(1000)는 카트리지유닛(1100), 상부하우징유닛(1200), 하부하우징유닛(1300), 배출유닛(1400) 및 결합유닛(1500)을 포함할 수 있으며, 상기 카트리지유닛(1100)은, 내부에 가해지는 유체 압력에 의해 미세액적을 생성하도록 마련될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 상면도이고, 도 8은 도 7의 A-A' 단면도이며, 도 9는 도 7의 B-B' 단면도이다. 그리고, 도 10은 도 7의 C-C' 단면도이고, 도 11은 도 7의 D-D' 단면도이다.
도 1 내지 도 11을 참조하면, 상기 카트리지유닛(1100)은 내부에서 미세액적이 생성되도록 마련되며, 기판부(1110), 오일주입부(1120), 시료주입부(1130) 및 포집부(1140)를 포함할 수 있다.
상기 기판부(1110)는 내부에 미세유로(미도시)가 형성되도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 미세유로는 상기 기판부(1110)의 폭 방향으로 하나씩 형성된 상기 오일주입부(1120), 상기 시료주입부(1130) 및 상기 포집부(1140)를 하나의 어셈블리로 하여 상기 어셈블리의 내부 유로를 연결하도록 마련될 수 있다.
상기 오일주입부(1120)는 상기 기판부(1110)의 상부에 마련되며, 상기 미세유로에 오일을 주입하도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 오일주입부(1120)는 상기 오일밸브홀(33)과 연결되도록 마련되며, 상기 오일밸브홀(33)을 통해 오일을 제공받을 수 있다.
상기 시료주입부(1130)는 상기 오일주입부(1120)의 일측에 마련되며, 상기 미세유로에 시료를 주입하도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 시료주입부(1130)에 의해 상기 미세유로에 주입되는 시료에는 PCR시약이 포함된 것을 특징으로 할 수 있다. 그리고, 상기 시료주입부(1130)는 상기 시료밸브홀(32)과 연결되도록 마련되며, 상기 시료밸브홀(32)을 통해 시료를 제공받을 수 있다.
상기 포집부(1140)는 상기 시료주입부(1130)의 일측에 마련되며, 상기 미세유로 내에서 생성된 상기 미세액적을 포집하도록 마련될 수 있다.
상기 오일주입부(1120), 상기 시료주입부(1130) 및 상기 포집부(1140)는, 복수로 마련되며, 상기 기판부(1110)상에 각각 하나의 열을 형성하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 복수로 마련된 상기 오일주입부(1120), 상기 시료주입부(1130) 및 상기 포집부(1140)는 각각 상기 기판부(1110)의 길이 방향으로 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 카트리지유닛(1100)은, 상기 기판부(1110)의 폭 방향으로 하나의 상기 오일주입부(1120), 상기 시료주입부(1130) 및 상기 포집부(1140)가 위치하도록 배열되며, 상기 기판부(1110)의 길이 방향으로는 이처럼 마련된 어셈블리가 복수개로 마련될 수 있다.
상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)는, 유체 압력에 의해 각각 시료 및 오일을 상기 미세유로를 향해 배출하도록 마련되며, 상기 시료는 상기 오일에 의해 분리되어 독립적인 미세방울 형태의 미세액적을 이룰 수 있다.
구체적으로, 상기 시료와 상기 오일은 혼합되지 않는다. 따라서, 하나의 어셈블리에 형성된 상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)가 유체 압력에 의해 시료 및 오일을 상기 미세유로로 배출하게 되면, 각 오일이 상기 시료의 중간 중간에 삽입되어 상기 시료를 분리시킬 수 있다. 이처럼 분리된 상기 시료는 미세액적을 형성하게 된다. 그리고, 생성된 미세액적은 유체 압력에 의해 상기 포집부(1140)로 이동하게 된다. 여기서, 상기 유체 압력은 진공 압력 및 펌프 압력 중 어느 하나 이상을 포함한다.
이를 위해, 상기 미세유로는 상기 오일주입부(1120), 상기 시료주입부(1130) 상기 포집부(1140)를 직선 방향으로 연결하도록 마련될 수 있다. 그러나, 상기 미세유로의 형상은 이에 한정되지 않으며, 상기 오일주입부(1120)로부터 주입된 오일을 이송하는 미세유로가 상기 시료주입부(1130)와 상기 포집부(1140)를 연결한 미세유로를 교차하여 통과하도록 마련될 수도 있다.
그리고, 상기 오일주입부(1120)가 상기 미세유로에 오일을 주입하는 유속과 상기 시료주입부(1130)가 상기 미세유로에 시료를 주입하는 유속은 개별적으로 제어될 수 있다. 이처럼 상기 오일주입부(1120)와 상기 미세유로가, 개별적으로 유속이 제어되면, 오일과 오일 사이에 주입되는 시료의 양을 조절할 수 있으며, 시료의 양에 따라 미세액적의 크기가 조절될 수 있다.
상기 상부하우징유닛(1200)은 상기 카트리지유닛(1100)의 상부에 마련될 수 있으며, 상부하우징부(1210), 오일주입구(1220), 시료주입구(1230), 포집배출구(1240) 및 씰링부(1250)를 포함할 수 있다.
상기 상부하우징부(1210)는 상기 기판부(1110)의 상부에 결합될 수 있으며, 센터프레임(1211) 및 사이드프레임(1212)을 포함할 수 있다.
상기 센터프레임(1211)은 상기 기판부(1110)의 상부에 위치하도록 마련될 수 있으며, 상기 센터프레임(1211)에는 상기 오일주입구(1220), 상기 시료주입구(1230) 및 상기 포집배출구(1240)가 마련될 수 있다.
상기 사이드프레임(1212)은 상기 센터프레임(1211)의 하부에 마련되되, 상기 센터프레임(1211)의 양측을 향해 절곡 연장될 수 있다.
그리고, 한 쌍의 상기 사이드프레임(1212)에는 하나 이상의 상부하우징홀(1213)이 형성될 수 있다.
상기 오일주입구(1220)는 상기 상부하우징부(1210)에 마련되며, 상기 오일주입부(1120)와 결합되도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 오일주입구(1220)는 상기 센터프레임(1211)에 마련될 수 있으며, 상기 기판부(1110)에 마련된 상기 오일주입부(1120)와 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 오일주입구(1220)는 상기 오일주입부(1120)의 상부에 결합될 수 있다.
상기 시료주입구(1230)는 상기 상부하우징부(1210)에 마련되며, 상기 시료주입부(1130)와 결합되도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 시료주입구(1230)는 상기 센터프레임(1211)에 마련될 수 있으며, 상기 기판부(1110)에 마련된 상기 시료주입부(1130)와 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 시료주입구(1230)는 상기 시료주입부(1130)의 상부에 결합될 수 있다.
상기 포집배출구(1240)는 상기 상부하우징부(1210)에 마련되며, 상기 포집부(1140)와 결합되도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 포집배출구(1240)는 상기 센터프레임(1211)에 마련될 수 있으며, 상기 기판부(1110)에 마련된 상기 포집부(1140)와 대응되는 위치에 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 포집배출구(1240)는 상기 포집부(1140)의 상부에 결합될 수 있다.
또한, 상기 포집배출구(1240)의 내부에는 결합홈(1241)이 형성될 수 있다. 상기 결합홈(1241)은 후술할 상기 배출유닛(1400)의 스터드부(1410)와 결합될 수 있도록 마련된다. 일 예로, 도시된 것처럼 상기 결합홈(1241)은 나사 홈 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 결합홈(1241)은 상기 스터드부(1410)와 기밀성을 유지하도록 결합될 수 있는 형태를 모두 포함한다.
상기 씰링부(1250)는 상기 포집배출구(1240)와 상기 배출부 사이에 마련되어, 생성된 미세액적이 상기 배출부에서 상기 포집배출구(1240)로 이송될 때, 포집배출구(1240)와 상기 배출부 사이의 미세공간을 통해 유출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 하부하우징유닛(1300)은 상기 카트리지유닛(1100)의 하부에 마련되며, 상기 상부하우징유닛(1200)과 결합하여 상기 기판부(1110)를 고정시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 하부하우징유닛(1300)은 내측프레임(1310) 및 외측프레임(1320)을 포함한다.
상기 내측프레임(1310)은 상부에 상기 기판부(1110)가 안착되도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 내측프레임(1310)의 폭 방향 길이는 상기 기판부(1110)의 폭 방향 길이와 동일하도록 마련될 수 있다.
상기 외측프레임(1320)은 상기 내측프레임(1310)의 양측에 마련되며, 상기 상부하우징유닛(1200)의 사이드프레임(1212)과 결합되도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 외측프레임(1320)은 상기 내측프레임(1310)에 비해 단차가 높게 형성될 수 있다.
그리고, 한 쌍의 상기 외측프레임(1320)에는 하나 이상의 하부하우징홀(1330)이 형성될 수 있으며, 상기 하부하우징홀(1330)은 상기 상부하우징홀(1213)과 대응되는 위치에 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 하부하우징유닛(1300)은 상기 외측프레임(1320)과 상기 사이드프레임(1212)과 결합되었을 때, 상기 외측 프레임의 내측에 위치한 상기 기판부(1110)를 고정시키도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 외측프레임(1320)과 상기 사이드프레임(1212)이 결합되었을 때, 상기 센터프레임(1211)과 상기 내측프레임(1310) 사이의 간격은 상기 센터프레임(1211)에 마련된 상기 오일주입구(1220), 시료주입구(1230) 및 포집배출구(1240)가 각각 상기 오일주입부(1120), 시료주입부(1130) 및 포집부(1140)의 상부에 결합된 상태를 유지하도록 마련될 수 있다.
상기 배출유닛(1400)은 상기 상부하우징유닛(1200)에 결합되며, 생성된 상기 미세액적을 배출하도록 마련될 수 있으며, 스터드부(1410), 튜브결합부(1420) 및 튜브결합홀(1430)을 포함할 수 있다.
상기 스터드부(1410)는 상기 상부하우징유닛(1200)의 포집배출구(1240)의 내측에 삽입되어 결합되도록 마련되며, 내부에 미세액적이 배출될 수 있는 유로가 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 스터드부(1410)는 상기 포집배출구(1240)의 내부에 형성된 상기 결합홈(1241)과 결합될 수 있도록 마련될 수 있다. 일 예로, 도시된 것처럼, 상기 스터드부(1410)는 외주면에 나사산이 형성되어, 상기 결함홈과 나사 결합되도록 마련될 수 있다.
상기 튜브결합부(1420)는 상기 스터드부(1410)의 상부에 연장되어 마련될 수 있다.
상기 튜브결합홀(1430)은 상기 튜브결합부(1420)의 내부에 마련되어 튜브가 상기 튜브결합부(1420)와 결합되도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 튜브결합홀(1430)은 상기 스터드부(1410)의 내부에 형성된 유로와 연통되도록 마련될 수 있다.
상기 결합유닛(1500)은 상기 상부하우징홀(1213)과 상기 하부하우징홀(1330)의 내측에 삽입되어 고정될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 결합유닛(1500)은 상기 상부하우징홀(1213)과 상기 하부하우징홀(1330)과 결합되어 상기 상부하우징유닛(1200)과 상기 하부하우징유닛(1300)을 결합시킬 수 있다.
그리고, 상기 상부하우징유닛(1200)과 상기 하부하우징유닛(1300)이 결합됨에 따라, 내측에 위치한 상기 카트리지유닛(1100)이 고정될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 펌프유닛을 나타낸 예시도이다.
도 12를 더 참조하면, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)는 진공펌프유닛(1600) 및 저장유닛(1700)을 더 포함할 수 있다.
상기 저장유닛(1700)은 상기 배출유닛(1400)과 상기 튜브에 의해 연결될 수 있으며, 상기 배출유닛(1400)으로부터 배출된 미세액적을 포집하여 저장하도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 저장유닛(1700)은 상기 액적밸브홀(34)과 연결되어, 상기 액적밸브홀(34)을 통해 상기 저장유닛(1700) 내에 저장된 미세액적을 상기 싱귤레이터유닛(60)을 향해 이송할 수 있도록 마련될 수 있다.
상기 진공펌프유닛(1600)은, 상기 배출유닛(1400)과 연결되며, 상기 진공펌프유닛(1600)은 상기 오일주입부(1120) 및 상기 시료주입부(1130)에 주입된 오일 및 시료를 진공 흡입하여 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
구체적으로, 상기 진공펌프유닛(1600)은 유속밸브(1610) 및 진공펌프(1620)를 포함한다.
상기 유속밸브(1610)는 상기 배출유닛(1400)과 상기 저장유닛(1700) 사이에 마련될 수 있으며, 상기 진공펌프유닛(1600)이 상기 오일주입부(1120)와 상기 시료주입부(1130)에 수용된 오일 및 시료를 진공흡입할 때, 이의 유속을 제어하도록 마련될 수 있다.
상기 진공펌프(1620)는 상기 오일주입부(1120)와 상기 시료주입부(1130)에 수용된 오일 및 시료를 진공흡입 하여 전술한 방법으로 미세액적이 생성되도록 하며, 생성된 미세액적을 상기 저장유닛(1700)으로 이송시킬 수 있다. 이때, 상기 저장유닛(1700)은 상기 진공펌프(1620)와 별도로 마련될 수도 있으나, 상기 진공펌프(1620) 내에 저장유닛(1700)이 마련되는 것도 가능하다.
이처럼 상기 진공펌프(1620)가 상기 오일주입부(1120)와 상기 시료주입부(1130)에 수용된 오일 및 시료를 진공흡입 할 경우, 상기 시료는 상기 미세유로를 통해 상기 포집부(1140)로 이동하게 된다. 그리고, 상기 오일주입부(1120)에 수용된 오일을 상기 포집부(1140)로 이송하는 미세유로는 상기 포집부(1140)로 시료를 이송하는 미세유로와 교차되어 상기 포집부(1140)로 이송되는 시료 사이로 주입되면서 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
상기 미세액적 생성용 지그(1000)는 제1 펌프유닛(1800) 및 제2 펌프유닛(1900)을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 펌프유닛(1800)은 상기 오일주입부(1120)와 연결되며, 상기 오일주입부(1120)에 펌프 압력을 가하도록 마련되며, 상기 제2 펌프유닛(1900)은 상기 시료주입부(1130)와 연결되며, 상기 시료주입부(1130)에 펌프 압력을 가하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900)은 각각 상기 오일주입부(1120) 및 상기 시료주입부(1130)에 주입된 오일 및 시료에 펌프 압력을 가하여 상기 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
이처럼 마련된 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900)은 각각 상기 오일주입부(1120) 및 상기 시료주입부(1130)에 가하는 펌프 압력을 제어할 수 있도록 마련되며, 이를 통해 상기 미세액적의 크기를 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 펌프유닛(1900)이 상기 제1 펌프유닛(1800)에 비해 펌프 압력이 클수록 상기 시료의 유속이 빨라져 미세액적의 크기가 더 커지게 될 수 있다.
한편, 상기 진공펌프유닛(1600)과 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900)은 동시에 마련될 수도 있고, 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900) 없이 상기 진공펌프유닛(1600)만 마련될 수도 있으며, 상기 진공펌프유닛(1600) 없이 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900)만 마련될 수도 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)의 카트리지유닛의 사진이고, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 결합을 나타낸 사진이다.
전술한 바와 같이 마련된 상기 미세액적 생성용 지그(1000)는 미세액적의 크기를 균일하게 생성할 수 있으며, 각 펌프들을 제어하여 신속하고 용이하게 미세액적을 생성할 수 있다.
다시, 도 1을 참조하면, 상기 주사유닛(40)은 상기 시료저장유닛(20)으로부터 상기 시료를 흡입하여 상기 멀티밸브유닛(30)에 제공하도록 마련되며, 주사바늘부(41), 주사이동부(42), 내부주사관(43) 및 외부주사관(44)을 포함할 수 있다.
상기 주사바늘부(41)는 상기 시료저장유닛(20)의 내부에 삽입되어 상기 시료를 흡입하도록 마련될 수 있다.
상기 주사이동부(42)는 상기 주사바늘부(41)의 상부에 결합되며, 상기 주사바늘부(41) 위치를 제어하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 주사이동부(42)는 상기 주사바늘부(41)를 승강시킬 수 있으며, 일측 또는 타측으로 이송하도록 마련될 수도 있다.
상기 내부주사관(43)은 상기 주사바늘부(41)에 의해 흡입된 시료를 상기 시료밸브홀(32)로 이송하도록 상기 주사바늘부(41)의 내부와 연통되도록 마련될 수 있다.
상기 외부주사관(44)은 상기 내부주사관(43)의 바깥측을 감싸도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 외부주사관(44)의 내주면은 상기 내부주사관(43)의 외주면과 이격된 상태가 되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 외부주사관(44)은 상기 주사바늘부(41)의 상부에 위치한 내부주사관(43)에 마련될 수 있다. 그리고, 상기 외부주사관(44)은 상기 세척밸브홀(35)과 연결되어 마련될 수 있다.
상기 오일유닛(50)은 상기 멀티밸브유닛(30) 및 상기 싱귤레이터유닛(60)에 상기 오일을 제공하도록 마련될 수 있으며, 오일저장부(51), 제1 오일펌프부(52) 및 제3 오일펌프부(53)를 포함할 수 있다.
상기 오일저장부(51)는 상기 오일이 저장되도록 마련될 수 있다.
상기 제1 오일펌프부(52)는 상기 오일밸브홀(33) 및 상기 오일저장부(51)와 연결되어 마련되며, 상기 오일저장부(51)에 저장된 상기 오일을 상기 오일밸브홀(33)에 공급하도록 마련될 수 있다.
상기 제2 오일펌프부(53)는 상기 싱귤레이터유닛(60) 및 상기 오일저장부(51)와 연결되어 마련되며, 상기 오일저장부(51)에 저장된 상기 오일을 상기 싱귤레이터유닛(60)에 공급하도록 마련될 수 있다.
상기 싱귤레이터유닛(60)은 상기 멀티밸브유닛(30)으로부터 상기 미세액적을 제공받아, 상기 미세액적 간 간격을 증가시키도록 마련되며, 챔버부(61), 액적공급부(62), 제1 오일공급부(63), 제2 오일공급부(64), 액적배출부(65) 및 분배부(66)를 포함할 수 있다.
상기 챔버부(61)는 상기 싱귤레이터유닛(60)의 몸체를 이루며, 미세액적간 간격이 넓혀지는 공간인 챔버를 형성하도록 마련될 수 있다.
상기 액적공급부(62)는 상기 멀티밸브유닛(30)의 액적밸브홀(34) 로부터 제공받은 상기 미세액적을 상기 챔버부(61)에 순차적으로 공급하도록 마련될 수 있다.
상기 제1 오일공급부(63) 및 상기 제2 오일공급부(64)는 상기 챔버부(61)에 상기 오일을 공급하되, 상기 미세액적의 진행 방향의 양측에서 오일을 공급하여 상기 미세액적간 간격을 넓히도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 제1 오일공급부(63) 및 상기 제2 오일공급부(64)는 상기 제2 오일펌프부(53)와 연결되어 오일을 공급받도록 마련될 수 있다.
상기 제1 오일공급부(63) 및 상기 제2 오일공급부(64)는 상기 미세액적간 간격을 넓혀줌으로써, 상기 광학유닛(100)에서 상기 미세액적 내 유전자를 검출하기 용이해지도록 할 수 있다.
상기 액적배출부(65)는 상기 챔버부(61)를 통과하면서 상호 간격이 넓혀진 상기 미세액적을 순차적으로 상기 광학유닛(100)을 향해 배출하도록 마련될 수 있다.
상기 분배부(66)는 상기 제1 오일펌프부(52)에 의해 공급되는 오일이 상기 제1 오일공급부(63)와 상기 제2 오일공급부(64)에 균일하게 공급될 수 있도록 제어할 수 있다.
상기 광학유닛(100)은 상기 싱귤레이터유닛(60)으로부터 배출된 상기 미세액적 내 유전자를 검출하도록 마련될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학유닛의 구성도이다. 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학유닛의 개념도이다.
도 15 및 도16에 도시된 것처럼, 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학유닛(100)은 형광검출모듈(110), 이미지검출모듈(120) 및 중계모듈(130)을 포함한다.
상기 형광검출모듈(110)은 LED부(111), 광검출부(112), 광분해부(113) 및 검출반사부(114)를 포함하며, 상기 미세액적(D)을 향해 LED광을 조사하고, 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 LED광의 파장을 분해하여 형성된 형광을 통해 미세액적(D) 내 유전자를 검출하도록 마련될 수 있다.
상기 LED부(111)는, 상기 LED광을 조사하도록 마련된다. 이때, 상기 LED부(111)는 380~500nm의 파장을 갖는 청색의 LED광을 조사하도록 마련될 수 있다. 단, 상기 LED광의 파장을 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 광검출부(112)는 상기 LED광의 파장을 분해하여 형성된 형광을 분석하여 상기 미세액적(D) 내 유전자를 검출하도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 광검출부(112)는 광전자증폭관(photo multiplier)로 마련되며, 광전음극, 다이노드 및 전극을 포함하여 구성될 수 있다. 이처럼 광전자증폭관으로 마련된 상기 광검출부(112)는 빛의 세기가 약한 경우에도 이를 증폭하여 측정하기 때문에 보다 정확하게 유전자를 검출할 수 있다.
상기 광분해부(113)는 상기 LED부(111)와 상기 광검출부(112) 사이의 광 경로 상에 마련될 수 있다. 이처럼 마련된 상기 광분해부(113)는 상기 LED부(111)로부터 조사된 상기 LED광을 상기 미세액적(D)을 향해 반사시키고, 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 상기 LED광의 파장을 분해하여 형광을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 광분해부(113)에 의해 형성된 상기 형광은 상기 광검출부(112)를 향해 이동하도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 광분해부(113)는 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 상기 LED광 중에서 상기 미세액적(D) 내 유전자를 검출하기 위해 필요한 색의 형광은 통과시키고, 나머지 색의 형광은 반사시킬 수 있다. 그리고, 상기 광분해부(113)를 통과한 상기 형광은 상기 광검출부(112)로 이동되어 상기 유전자 검출에 활용될 수 있다.
이를 위해, 상기 광분해부(113)는 다이크로익 미러(dichroic mirror)로 마련될 수 있다.
상기 검출반사부(114)는 상기 LED부(111)로부터 조사된 상기 LED광을 반사하여 상기 광분해부(113)로 안내하도록 상기 LED부(111)와 상기 광분해부(113) 사이의 광 경로 상에 마련될 수 있다.
상기 이미지검출모듈(120)은 백색광부(121), 카메라부(122), 이미지스플리터부(123), 이미징렌즈부(124) 및 입력반사부(125)를 포함하며, 상기 미세액적(D)을 향해 백색광을 조사하고, 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 백색광을 통해 상기 미세액적(D)의 외형정보를 얻도록 마련될 수 있다.
상기 백색광부(121)는 백색광을 조사하도록 마련될 수 있다. 이때, 상기 백색광은 백색의 파장을 갖는 LED광일 수 있다.
도 17는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학유닛에서, 미세액적의 간격이 균일하지 못한 상태를 나타낸 예시도이고, 도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학유닛에서, 미세액적의 크기 및 외양이 균일하지 못한 상태를 나타낸 예시도이다.
도 15 내지 도 18을 참조하면, 상기 카메라부(122)는 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 백색광을 통해 상기 미세액적(D)의 외형정보를 얻도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 카메라부(122)는 상기 미세액적(D)의 외형정보를 통해, 상기 미세액적(D)의 간격, 크기 및 외양을 분석하여 상기 미세액적(D)의 균일성을 판단하도록 마련될 수 있다.
일 예로, 도 17에 도시된 것처럼, 상기 미세액적(D)은 간격이 균일하지 않고 불규칙하게 형성될 수 있으며, 도 18에 도시된 것처럼, 미세액적(D)의 크기가 균일하게 형성되지 않을 수 있다.
이처럼 균일하지 않게 형성된 미세액적(D)은 상기 형광검출모듈(110)에 의해 유전자가 검출할 때, 부정확한 실험 결과가 도출되게 할 수 있다.
따라서, 상기 카메라부(122)는 이러한 미세액적(D)에 대해서 균일성이 없는 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 상기 카메라부(122)는 특정 미세액적(D)에 대해 균일성이 없는 것으로 판단할 경우, 상기 형광검출모듈(110)의 광검출부(112)에 균일성 정보를 공유하고, 상기 미세액적(D) 내 유전가를 검출한 실험 결과를 오류값으로 지정하여 실험 결과에서 배제시킬 수 있다.
이처럼 마련된 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학유닛(100)은 균일한 미세액적(D) 내의 유전자를 검출하기 때문에 보다 정확한 실험 결과가 도출되도록 할 수 있다.
상기 이미지스플리터부(123)는 상기 백색광부(121)로부터 조사된 백색광을 상기 중계모듈(130)을 향해 반사시켜 상기 미세액적(D)에 상기 백색광이 조사되도록 하고, 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 백색광은 상기 카메라부(122)를 향해 이동시키도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 이미지스플리터부(123)는 빔 스플리터(beam splitter)로 형성될 수 있다.
상기 이미징렌즈부(124)는 상기 이미지스플리터부(123)와 상기 카메라부(122) 사이의 백색광 경로 상에 마련될 수 있다.
상기 입력반사부(125)는 상기 이미지스플리터부(123)와 상기 카메라부(122) 사이의 백색광 경로 상에 마련될 수 있으며, 상기 미세액적(D)으로부터 반사되어 상기 이미지스플리터부(123)를 통과한 상기 백색광을 반사하여 상기 카메라부(122)로 안내하도록 마련될 수 있다.
상기 중계모듈(130)은 렌즈부(131) 및 중계스플리터부(132)를 포함하며, 상기 미세액적(D)을 향해 조사된 상기 LED광과 상기 백색광을 상기 미세액적(D)으로 안내하고, 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 LED광과 상기 백색광을 각각 상기 형광검출모듈(110) 및 상기 이미지검출모듈(120)로 반사시키도록 마련될 수 있다.
상기 렌즈부(131)는 상기 LED광 및 상기 백색광을 상기 미세액적(D)에 조사하도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 렌즈부(131)는 상기 미세액적(D)이 이송되는 유로에 인접하게 마련될 수 있으며, 대물렌즈로 이루어질 수 있다.
상기 중계스플리터부(132)는 상기 LED광 및 상기 백색광을 상기 렌즈부(131)로 안내하고, 상기 미세액적(D)으로부터 반사된 상기 LED광 및 상기 백색광을 각각 상기 형광검출모듈(110) 및 상기 이미지검출모듈(120)로 안내하도록 마련될 수 있다. 여기서, 상기 중계스플리터부(132)는 빔 스플리터(beam splitter)로 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 중계스플리터부(132)는 상기 광분해부(113)와 상기 렌즈부(131) 사이 및 상기 이미지스플리터부(123)와 상기 렌즈부(131) 사이에 위치하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 중계스플리터부(132)는, 상기 LED광 및 상기 백색광 중 어느 하나 이상을 상기 렌즈부(131)로 안내하도록 위치 조절이 가능하게 마련될 수 있다.
이처럼 마련된, 상기 중계스플리터부(132)는 이동하면서 상기 LED광만 상기 렌즈부(131)로 안내하도록 위치가 조절되어 유전자 검출만 이루어지도록 할 수 있고, 상기 백색광만 상기 렌즈부(131)로 안내하도록 위치가 조절되어 상기 미세액적(D)의 외형정보만 얻도록 할 수도 있다.
그리고, 상기 중계스프리터부는 상기 LED광과 상기 백색광을 동시에 상기 렌즈부(131)로 안내하여 유전자 검출과 상기 미세액적(D)의 외형정보를 얻도록 할 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 미세액적 내 유전자 검출을 위한 광학유닛(100)의 작동과정을 설명하도록 한다.
먼저 상기 형광검출모듈(110)의 상기 LED부(111)는 LED광을 조사할 수 있다. 여기서, LED광은 도면에 실선으로 표시된다.
상기 LED부(111)로부터 조사된 상기 LED광은 상기 검출반사부(114)에 의해 반사되어 상기 광분해부(113)로 이동된다.
상기 광분해부(113)로 이동된 상기 LED광은 상기 광분해부(113)로부터 반사되어 상기 중계스플리터부(132)를 통과하고, 상기 중계스플리터부(132)를 통과한 상기 LED광은 상기 렌즈부(131)로 이동하게 된다.
그리고, 상기 렌즈부(131)로 이동된 상기 LED광은 상기 렌즈부(131)에 의해 상기 미세액적(D)에 조사되어 상기 미세액적(D) 내 유전자로부터 반사될 수 있다.
상기 미세액적(D) 내 유전자로부터 반사된 상기 LED광은 상기 렌즈부(131), 상기 중계스플리터부(132)를 통과하여 상기 광분해부(113)에 도달하게 되며, 상기 광분해부(113)에 도달한 상기 LED광은 상기 광분해부(113)에 의해 유전자 검출이 필요한 색의 형광만 상기 광분해부(113)를 통과하고, 나머지 색의 LED광은 모두 반사된다.
상기 광분해부(113)를 통과하면서 형성된 형광은 도시된 1점 쇄선과 같이 상기 광검출부(112)로 이동하여 유전자 검출에 사용될 수 있다.
한편, 상기 백색광은 상기 백색광부(121)에 의해 조사될 수 있다. 여기서, 상기 백색광은 2점 쇄선으로 표시된다.
상기 백색광부(121)로부터 조사된 상기 백색광은 상기 이미지스플리터부(123)에서 반사되어 상기 중계스플리터부(132)로 이동될 수 있다. 그리고, 상기 중계스플리터부(132)로 이동된 상기 백색광은 상기 렌즈부(131)로 이동할 수 있다.
상기 렌즈부(131)로 이동된 상기 백색광은 상기 렌즈부(131)에 의해 상기 미세액적(D)에 조사되어 상기 미세액적(D)으로부터 반사될 수 있다.
상기 미세액적(D)으로부터 반사된 상기 백색광은 상기 렌즈부(131)를 통과하고, 상기 중계스플리터부(132)로부터 반사될 수 있다. 그리고, 상기 중계스플리터부(132)로부터 반사된 상기 백색광은 상기 이미지스플리터부(123), 상기 이미징렌즈부(124)를 통과하여 상기 입력반사부(125)로 이동될 수 있다.
상기 입력반사부(125)로 이동된 상기 백색광은 상기 입력반사부(125)로부터 반사되어 상기 카메라부(122)로 이동될 수 있다.
상기 카메라부(122)는 상기 백색광을 디지털신호로 변환하여 상기 미세액적(D)의 외형정보를 습득할 수 있다.
그리고, 상기 카메라부(122)는 상기 외형정부를 통해 상기 미세액적(D)의 크기, 외양 및 간격을 분석하고 미세액적(D)의 균일성을 판단할 수 있다.
또한, 상기 카메라부(122)는 상기 미세액적(D)의 균일성 정보를 상기 광검출부(112)와 공유하여 상기 광검출부(112)가 균일성이 있는 미세액적(D)에 포함된 유전자에 대한 실험 결과만을 유효한 것으로 하도록 할 수 있다.
상기 형광검출모듈(110)의 LED광과 상기 이미지검출모듈(120)의 백색광은 동시에 조사되도록 마련될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 광학유닛(100)은 상기 미세액적(D) 내 유전자를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 핵심구동모듈의 주사바늘부를 세척하는 상태를 나타낸 구성 예시도이고, 도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 핵심구동모듈의 주사바늘부를 세척하는 상태를 구체화하여 나타낸 예시도이다.
도 19 및 도 20에 도시된 것처럼, 상기 폐기유닛(70)은 상기 광학유닛(100)에 의해 유전자 검출이 완료된 미세액적(D)을 폐기하도록 마련될 수 있다. 그리고, 상기 폐기유닛(70)은 상기 세척유닛(80)과 연결되어 상기 세척유닛(80)으로부터 제공된 세척액도 폐기하도록 마련될 수 있다.
상기 세척유닛(80)은 상기 주사바늘부(41) 세척시 상기 세척액을 수용하여 폐기하도록 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 주사이동부(42)는 상기 주사바늘부(41)가 상기 세척유닛(80)의 내측에 수용되도록 상기 주사바늘부(41)를 이송시킬 수 있다. 이 상태에서, 상기 시료밸브홀(32)은 상기 내부주사관(43)을 통해 상기 주사바늘부(41)에 세척액을 주입할 수 있다. 상기 내부주사관(43)을 통해 상기 주사바늘부(41)에 주입되는 세척액은 상기 주사바늘부(41)의 내부에 잔류한 시료를 세척할 수 있다.
그리고, 상기 세척밸브홀(35)은, 상기 외부주사관(44)을 통해 세척액을 주입하여 상기 주사바늘부(41)의 외측면을 세척하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 외부주사관(44)은 상기 주사바늘부(41)의 상부에 위치한 상기 내부주사관(43)을 감싸도록 마련되되, 내측면이 상기 내부주사관(44)의 외측면과 소정의 간격만큼 이격된 상태로 마련된다. 따라서, 상기 외부주사관(44)을 통해 주입된 세척액은 상기 외부주사관(44)의 내측면과 상기 내부주사관(43)의 외측면 사이로 흘러내릴 수 있다. 이때, 상기 외부주사관(44)의 하부에 위치한 상기 주사바늘부(41)는 흘러내린 세척액에 의해 외측면이 세척될 수 있다.
상기 세척유닛(80)은 전술한 것처럼 상기 주사바늘부(41)를 세척하기 위해 사용된 세척액을 수용하도록 마련되며, 수용된 세척액을 상기 폐기유닛(70)에 이송하여 폐기하도록 마련될 수 있다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 전자동 유전자 분석 장치의 외장을 나타낸 사시도이고, 도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 전자동 유전자 분석 장치의 내장을 나타낸 사시도이다.
도 21 및 도 22에 도시된 것처럼, 전자동 유전자 분석 장치(1)는 전술한 핵심구동모듈(10)과, 케이스모듈(2), 상태표시모듈(3), 소음저감모듈(4), 전원모듈(5), 진공모터모듈(6), 트레이모듈(7)을 포함할 수 있다.
상기 케이스모듈(2)은 상기 전자동 유전자 분석 장치(1)의 외형을 형성하며, 내부에 상기 핵심구동모듈(10), 소음저감모듈(4), 전원모듈(5) 및 상기 진공모터모듈(6)이 수용되도록 마련될 수 있다.
상기 상태표시모듈(3)은 상기 케이스모듈(2)에 형성될 수 있으며, 색의 변화나 점등에 따라 장비의 전원, 작동상태, 이상 여부 등을 표시하도록 마련될 수 있다.
상기 소음저감모듈(4)은 상기 핵심구동모듈(10)과 연결되어 마련되며, 상기 핵심구동모듈(10)의 구동시 생성되는 소음을 저감하도록 마련될 수 있다.
상기 전원모듈(5)은 상기 전자동 유전자 분석 장치(1)의 작동에 필요한 전원을 제공하도록 마련될 수 있다.
상기 진공모터모듈(6)은 상기 핵심구동모듈(10)의 동작에 필요한 동력을 제공하도록 마련될 수 있으며, 일 예로, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)에 사용되는 펌프 등에 동력을 제공하도록 마련될 수 있다.
상기 트레이모듈(7)은 상기 핵심구동모듈(10) 중 상기 미세액적 생성용 지그(1000)가 수용되도록 마련될 수 있다. 특히, 상기 트레이모듈(7)에는 카트리지유닛(1100)이 결합된 상태로 마련되며, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 상부 하우징유닛(1220)이 상기 카트리지유닛(1100)에 탈착 가능하게 마련될 수 있다. 이를 위해, 상기 트레이모듈(7)은 상기 케이스모듈(2)의 전방을 향해 슬라이딩되어 개방 가능하게 마련될 수 있다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 전자동 유전자 분석 장치의 작동방법의 순서도이다.
도 23을 더 참조하여 전술한 상기 전자동 유전자 분석장치(1)의 작동방법을 설명하도록 한다.
상기 전자동 유전자 분석장치(1)는 먼저, 멀티밸브유닛에 시료 및 오일을 공급하는 단계(S10)를 수행할 수 있다.
멀티밸브유닛에 시료 및 오일을 공급하는 단계(S10)에서, 상기 시료밸브홀(32)은 상기 주사유닛(40)으로부터 상기 시료저장유닛(20)에 저장된 시료를 제공받을 수 있다. 그리고, 상기 오일밸브홀(33)은 상기 오일유닛(50)으로부터 오일을 제공받을 수 있다.
멀티밸브유닛에 시료 및 오일을 공급하는 단계(S10) 이후에는, 멀티밸브유닛이 공급된 시료 및 오일을 미세 액적 생성용 지그에 공급하여 미세액적을 생성하는 단계(S20)를 수행할 수 있다.
멀티밸브유닛이 공급된 시료 및 오일을 미세 액적 생성용 지그에 공급하여 미세액적을 생성하는 단계(S20)는 하기 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 순서도이다.
도 24를 더 참조하면, 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은 먼저, 미세액적 생성용 지그(1000)를 준비하는 단계(S21)를 수행할 수 있다.
미세액적 생성용 지그(1000)를 준비하는 단계(S21)에서, 상기 카트리지유닛(1100)의 상기 시료주입부(1130)에는 상기 시료밸브홀(32)로부터 시료가 주입되고, 상기 오일주입부(1120)에는 상기 오일밸브홀(33)로부터 오일이 주입될 수 있다. 여기서, 상기 시료주입부(1130)에 주입된 상기 시료는 PCR시약을 포함한 것일 수 있다.
미세액적 생성용 지그(1000)를 준비하는 단계(S21) 이후에는, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S22)를 수행할 수 있다.
상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S22)에서는, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 상기 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 시료 및 오일을 미세유로로 배출시킬 수 있다. 그리고, 유체 압력에 의해 상기 기판부(1110) 내 미세유로로 배출된 시료는 오일에 의해 분리되어 미세액적을 형성할 수 있다.
이하, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S22)의 각 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 25는 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이고, 도 26은 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그의 유체 흐름을 나타낸 예시도이다.
도 25 및 도 26을 더 참조하면, 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S22)에서, 상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)에 주입된 시료 및 오일을 진공 흡입하여 미세액적을 생성할 수 있다.
구체적으로, 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 진공펌프유닛(1600)을 이용하여 상기 오일주입부(1120) 및 상기 시료주입부(1130)에 각각 수용된 오일 및 시료가 상기 미세유로로 배출되도록 함으로써, 미세액적을 생성할 수 있다.
특히, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 진공펌프유닛(1600)을 이용하여 모든 유체의 흐름을 제어하기 때문에, 연결된 유체가 모두 동일 유속으로 이동될 수 있다. 이처럼 시료 및 오일이 동일 유속으로 이동되면 서로 다른 어셈블리에 위치한 미세유로 내에서 모두 균일한 크기의 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따르면 대량으로 균일한 크기의 미세액적을 생성할 수 있으며, 하나의 펌프만을 제어하여도 여러 어셈블리의 유체를 제어할 수 있기 때문에 제어가 간편하다.
도 27은 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 27을 더 참조하면, 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S22)에서, 상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)에 각각 주입된 시료 및 오일에 펌프 압력을 가하여 상기 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
구체적으로, 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900)의 펌프 압력을 이용하여 미세액적을 생성할 수 있다. 보다 상세하게는, 상기 제1 펌프유닛(1800)은 상기 오일주입부(1120)와 연결되며, 상기 오일주입부(1120)에 펌프 압력을 가하도록 마련되며, 상기 제2 펌프유닛(1900)은 상기 시료주입부(1130)와 연결되며, 상기 시료주입부(1130)에 펌프 압력을 가하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제1 펌프유닛(1800) 및 상기 제2 펌프유닛(1900)은 각각 상기 오일주입부(1120) 및 상기 시료주입부(1130)에 주입된 오일 및 시료에 펌프 압력을 가하여 상기 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
또한, 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S22)에서, 상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)에 가해지는 펌프 압력을 개별적으로 제어함으로써, 미세액적의 크기를 조절하도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S22)에서, 상기 시료 및 상기 오일은 서로 다른 유속으로 상기 미세유로에 배출됨으로써, 상기 시료는 각각 독립적인 미세방울 형태의 미세액적을 형성하게 될 수 있다.
도 28은 본 발명의 제3 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법의 예시도이다.
도 28을 더 참조하면, 제3 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S22)에서, 제1 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법과 제2 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법을 동시에 사용하여 미세액적을 생성할 수 있다.
즉, 제3 실시예에 따른 미세액적 생성용 지그(1000)를 이용한 미세액적 생성방법은, 상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S22)에서, 상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)에 주입된 시료 및 오일에 펌프 압력이 가해질 때, 상기 시료주입부(1130) 및 상기 오일주입부(1120)에 주입된 시료 및 오일을 진공 흡입하여 미세액적을 생성하도록 마련될 수 있다.
상기 미세액적 생성용 지그(1000)의 시료주입부(1130) 및 오일주입부(1120)에 유체 압력을 발생시켜 미세액적을 생성하는 단계(S22) 이후에는, 생성된 상기 미세액적을 배출시키는 단계(S23)를 수행할 수 있다.
생성된 상기 미세액적을 배출시키는 단계(S23)에서, 생성된 상기 미세액적은 포집부(1140) 및 배출유닛(1400)을 통하여 저장유닛(1700)으로 배출될 수 있다.
도 29는 본 발명의 일실시예에 따른 미세액적 생성용 지그를 이용한 미세액적 생성방법에 따라 생성된 미세액적을 나타낸 사진이다.
구체적으로, 도 29의 (a)는 미세액적의 크기가 5μL/min, (b)는 미세액적의 크기가 10μL/min, (c)는 미세액적의 크기가 20μL/min 및 (d)는 미세액적의 크기가 40μL/min인 상태를 나타낸 사진이다.
이처럼, 본 발명에 따라 생성된 미세액적은 모두 균일한 크기로 형성됨을 알 수 있다.
멀티밸브유닛이 공급된 시료 및 오일을 미세 액적 생성용 지그에 공급하여 미세액적을 생성하는 단계(S20) 이후에는, 생성된 미세액적 내 유전자를 증폭하는 단계(S30)를 수행할 수 있다.
생성된 미세액적 내 유전자를 증폭하는 단계(S30)에서, 미세액적을 구성하는 시료에는 PCR 시약이 포함되어 있기 ‹š문에 미세액적 내 유전자는 상기 저장유닛(1700) 내에서 증폭이 이루어질 수 있다.
생성된 미세액적 내 유전자를 증폭하는 단계(S30) 이후에는, 유전자가 증폭된 미세액적을 싱귤레이터유닛에 공급하여 미세액적간 간격을 넓히는 단계(S40)를 수행할 수 있다.
도 30은 본 발명의 일실시예에 따른 전자동 유전자 분석 장치의 작동방법의 미세액적간 간격을 넓히는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 30을 참조하면, 유전자가 증폭된 미세액적을 싱귤레이터유닛에 공급하여 미세액적간 간격을 넓히는 단계(S40)는 먼저, 싱귤레이터유닛의 챔버부에 미세액적을 공급하는 단계(S41)를 수행할 수 있다.
싱귤레이터유닛의 챔버부에 미세액적을 공급하는 단계(S41)에서, 상기 액적밸브홀(34)은 상기 저장유닛(1700)에 수용된 미세액적을 상기 싱귤레이터유닛(60)의 상기 액적공급부(62)에 순차적으로 제공할 수 있다. 그리고, 상기 액적공급부(62)는 제공받은 미세액적을 상기 챔버부(61)에 순차적으로 공급할 수 있다.
싱귤레이터유닛의 챔버부에 미세액적을 공급하는 단계(S41) 이후에는, 미세액적의 진행방향의 양측에서 오일을 주입하여 미세액적간 간격을 넓히는 단계(S42)를 수행할 수 있다.
미세액적의 진행방향의 양측에서 오일을 주입하여 미세액적간 간격을 넓히는 단계(S42)에서, 상기 제1 오일공급부(63) 및 상기 제2 오일공급부(64)는 상기 오일유닛(50)으로부터 오일을 제공받아 상기 미세액적의 진행방향의 양측에서 오일을 주입할 수 있다. 이때, 상기 제1 오일공급부(63) 및 상기 제2 오일공급부(64)는 상호 이웃하는 미세액적 사이에 오일을 주입하여 사호 이웃하는 미세액적간 간격을 넓힘으로써, 광학유닛(100)이 상기 미세액적 내 유전자를 검출하기 용이하게 할 수 있다.
미세액적의 진행방향의 양측에서 오일을 주입하여 미세액적간 간격을 넓히는 단계(S42) 이후에는, 간격이 넓혀진 미세액적을 광학유닛을 향해 순차적으로 배출하는 단계(S43)를 수행할 수 있다.
간격이 넓혀진 미세액적을 광학유닛을 향해 순차적으로 배출하는 단계(S43)에서, 상기 액적배출부(65)는 이웃하는 미세액적과 상호 간격이 넓혀진 상기 미세액적을 순차적으로 상기 광학유닛(100)을 향해 배출할 수 있다.
간격이 넓혀진 미세액적을 광학유닛을 향해 순차적으로 배출하는 단계(S43) 이후에는, 간격이 넓혀진 미세액적의 내부에 수용된 유전자를 광학유닛을 이용하여 검출하는 단계(S50)를 수행할 수 있다.
간격이 넓혀진 미세액적의 내부에 수용된 유전자를 광학유닛을 이용하여 검출하는 단계(S50)에서, 광학유닛(100)은 순차적으로 통과하는 미세액적(D) 내 유전자를 검출하고, 미세액적(D)의 외형정보를 도출하여 유효 데이터를 분별할 수 있다.
도 31은 본 발명의 일실시예에 따른 전자동 유전자 분석 장치의 작동방법의 주사바늘부를 세척하는 단계를 구체화한 순서도이다.
도 31을 더 참조하면, 간격이 넓혀진 미세액적의 내부에 수용된 유전자를 광학유닛을 이용하여 검출하는 단계(S50) 이후에는, 주사유닛의 주사바늘부를 세척하는 단계(S60)를 수행할 수 있다.
그리고, 상기 주사유닛의 주사바늘부를 세척하는 단계(S60)는, 먼저, 주사바늘부를 세척유닛의 내측에 수용되도록 이송하는 단계(S61)를 수행할 수 있다.
주사바늘부를 세척유닛의 내측에 수용되도록 이송하는 단계(S61)에서 상기 주사이동부(42)는 상기 주사바늘부(41)가 상기 세척유닛(80)의 내측에 수용되도록 상기 주사바늘부(41)를 이송시킬 수 있다.
주사바늘부를 세척유닛의 내측에 수용되도록 이송하는 단계(S61) 이후에는, 주사유닛의 내부주사관으로 세척액을 주입하여 주사바늘부의 내부를 세척하고, 주사유닛의 외부주사관으로 세척액을 주입하여 주사바늘부의 외측면을 세척하는 단계(S62)를 수행할 수 있다.
주사유닛의 내부주사관으로 세척액을 주입하여 주사바늘부의 내부를 세척하고, 주사유닛의 외부주사관으로 세척액을 주입하여 주사바늘부의 외측면을 세척하는 단계(S62)에서, 상기 시료밸브홀(32)은 상기 내부주사관(43)을 통해 상기 주사바늘부(41)에 세척액을 주입할 수 있다. 상기 내부주사관(43)을 통해 상기 주사바늘부(41)에 주입되는 세척액은 상기 주사바늘부(41)의 내부에 잔류한 시료를 세척할 수 있다.
그리고, 상기 세척밸브홀(35)은, 상기 외부주사관(44)을 통해 세척액을 주입하여 상기 주사바늘부(41)의 외측면을 세척하도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 외부주사관(44)은 상기 주사바늘부(41)의 상부에 위치한 상기 내부주사관(43)을 감싸도록 마련되되, 내측면이 상기 내부주사관(44)의 외측면과 소정의 간격만큼 이격된 상태로 마련된다. 따라서, 상기 외부주사관(44)을 통해 주입된 세척액은 상기 외부주사관(44)의 내측면과 상기 내부주사관(43)의 외측면 사이로 흘러내릴 수 있다. 이때, 상기 외부주사관(44)의 하부에 위치한 상기 주사바늘부(41)는 흘러내린 세척액에 의해 외측면이 세척될 수 있다.
이처럼 마련된 주사유닛의 주사바늘부를 세척하는 단계(S60) 이후에는, 주사바늘부를 세척하기 위해 사용된 세척액과 유전자 검출이 완료된 미세액적을 폐기하는 단계(S70)를 수행할 수 있다.
주사바늘부를 세척하기 위해 사용된 세척액과 유전자 검출이 완료된 미세액적을 폐기하는 단계(S70)에서, 상기 광학유닛(100)을 통과하여 유전자 검출이 완료된 미세액적과, 상기 세척유닛(80)에 수용된 세척액은 상기 폐기유닛(70)으로 이송되어 폐기될 수 있다.
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.
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.
1: 전자동 유전자 분석장치
2: 케이스모듈 3: 상태표시모듈
4: 소음저감모듈 5: 전원모듈
6: 진공모터모듈 7: 트레이모듈
10: 핵심구동모듈 20: 시료저장유닛
30: 멀티밸브유닛 31: 밸브몸체
32: 시료밸브홀 33: 오일밸브홀
34: 액적밸브홀 35: 세척밸브홀
40: 주사유닛 41: 주사바늘부
42: 주사이동부 43: 내부주사관
44: 외부주사관 50: 오일유닛
51: 오일저장부 52: 제1 오일펌프부
53: 제2 오일펌프부 60: 싱귤레이터유닛
61: 챔버부 62: 액적공급부
63: 제1 오일공급부 64: 제2 오일공급부
65: 액적배출부 66: 분배부
70: 폐기유닛 80: 세척유닛
100: 광학유닛
110: 형광검출모듈 111: LED부
112: 광검출부 113: 광분해부
114: 검출반사부 120: 이미지검출모듈
121: 백색광부 122: 카메라부
123: 이미지스플리터부 124: 이미징렌즈부
125: 입력반사부 130: 중계모듈
131: 렌즈부 132: 중계스플리터부
1000: 미세액적 생성용 지그 1100: 카트리지유닛
1110: 기판부 1120: 오일주입부
1130: 시료주입부 1140: 포집부
1200: 상부하우징유닛 1210: 상부하우징부
1211: 센터프레임 1212: 사이드프레임
1213: 상부하우징홀 1220: 오일주입구
1230: 시료주입구 1240: 포집배출구
1241: 결합홈 1250: 씰링부
1300: 하부하우징유닛 1310: 내측프레임
1320: 외측프레임 1330: 하부하우징홀
1400: 배출유닛 1410: 스터드부
1420: 튜브결합부 1430: 튜브결합홀
1500: 결합유닛 1600: 진공펌프유닛
1610: 유속밸브 1620: 진공펌프
1700: 저장유닛 1800: 제1 펌프유닛
1900: 제2 펌프유닛

Claims (15)

  1. 미세액적을 생성하고, 상기 미세액적 내 유전자를 검출하도록 마련된 핵심구동모듈을 포함하며,
    상기 핵심구동모듈은,
    PCR시약 및 유전자가 포함된 시료 및 오일을 제공받아 상기 미세액적을 생성하도록 마련된 멀티밸브유닛;
    상기 멀티밸브유닛으로부터 상기 미세액적을 제공받아, 상기 미세액적 간 간격을 증가시키도록 마련된 싱귤레이터유닛;
    상기 싱귤레이터유닛으로부터 배출된 상기 미세액적 내 유전자를 검출하도록 마련된 광학유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 핵심구동모듈은,
    상기 시료가 저장된 시료저장유닛을 더 포함하며,
    상기 멀티밸브유닛은, 상기 시료저장유닛으로부터 시료를 제공받는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 핵심구동모듈은,
    상기 시료저장유닛으로부터 상기 시료를 흡입하여 상기 멀티밸브유닛에 제공하는 주사유닛; 및
    상기 멀티밸브유닛에 상기 오일을 제공하도록 마련된 오일유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 멀티밸브유닛은,
    상기 멀티밸브유닛의 몸체를 형성하며, 미세액적 생성용 지그와 결합되는 밸브몸체;
    상기 밸브몸체에 마련되며, 상기 주사유닛으로부터 상기 시료를 제공받도록 마련된 시료밸브홀;
    상기 밸브몸체에 마련되며, 상기 오일유닛으로부터 상기 오일을 제공받도록 마련된 오일밸브홀; 및
    상기 밸브몸체에 마련되며, 상기 싱귤레이터유닛에 생성된 미세액적을 제공하도록 마련된 액적밸브홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 미세액적 생성용 지그는,
    상기 밸브몸체에 결합되어 상기 시료밸브홀 및 상기 오일밸브홀로부터 제공된 시료 및 오일을 이용하여 미세액적을 생성하도록 마련된 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 주사유닛은,
    상기 시료저장유닛의 내부에 삽입되어 상기 시료를 흡입하도록 마련된 주사바늘부;
    상기 주사바늘부의 위치를 제어하도록 마련된 주사이동부;
    상기 주사바늘부에 의해 흡입된 시료를 상기 시료밸브홀로 이송하도록 마련된 내부주사관; 및
    상기 내부주사관의 바깥측을 감싸도록 마련되며, 내주면이 상기 내부주사관의 외주면과 이격되도록 마련된 외부주사관을 포함하며,
    상기 외부주사관은 상기 주사바늘부의 상부에 위치한 내부주사관에 마련된 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 멀티밸브유닛은,
    상기 외부주사관과 연결되어 상기 외부주사관에 공기 또는 세척액을 주입하도록 마련된 세척밸브홀을 더 포함하며,
    상기 외부주사관을 통해 주입된 상기 세척액은 상기 주사바늘부의 외측면을 세척하도록 마련된 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 핵심구동모듈은,
    상기 주사바늘부 세척시 상기 세척액을 수용하여 폐기하도록 마련된 세척유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 오일유닛은,
    상기 오일이 저장된 오일저장부;
    상기 오일저장부에 저장된 상기 오일을 상기 멀티밸브유닛에 제공하는 제1 오일펌프부; 및
    상기 오일저장부에 저장된 상기 오일을 상기 싱귤레이터유닛에 제공하는 제2 오일펌프부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 싱귤레이터유닛은,
    상기 싱귤레이터유닛의 챔버를 형성하는 챔버부;
    상기 멀티밸브유닛으로부터 제공받은 상기 미세액적을 상기 챔버부에 순차적으로 공급하는 액적공급부;
    상기 챔버부에 상기 오일을 공급하되, 상기 미세액적의 진행 방향의 양측에서 오일을 공급하여 상기 미세액적간 간격을 넓히도록 마련된 제1 오일공급부 및 제2 오일공급부;
    상기 챔버부를 통과한 미세액적을 순차적으로 상기 광학유닛에 공급하도록 마련된 액적배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 핵심구동모듈은,
    상기 광학유닛에 의해 유전자 검출이 완료된 미세액적과, 세척액을 배출하도록 마련된 폐기유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치.
  12. 제 1 항에 따른 전자동 유전자 분석장치의 작동방법에 있어서,
    a) 상기 멀티밸브유닛에 시료 및 오일을 공급하는 단계;
    b) 상기 멀티밸브유닛이 공급된 상기 시료 및 오일을 미세 액적 생성용 지그에 공급하여 미세액적을 생성하는 단계;
    c) 생성된 상기 미세액적 내 유전자를 증폭하는 단계;
    d) 상기 유전자가 증폭된 상기 미세액적을 상기 싱귤레이터유닛에 공급하여 상기 미세액적간 간격을 넓히는 단계; 및
    e) 간격이 넓혀진 상기 미세액적의 내부에 수용된 유전자를 상기 광학유닛을 이용하여 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치의 작동방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    d1) 상기 싱귤레이터유닛의 챔버부에 상기 미세액적을 공급하는 단계;
    d2) 상기 미세액적의 진행방향의 양측에서 오일을 주입하여 상기 미세액적간 간격을 넓히는 단계; 및
    d3) 간격이 넓혀진 미세액적을 상기 광학유닛을 향해 순차적으로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치의 작동방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 e) 단계 이후에는,
    f) 주사유닛의 주사바늘부를 세척하는 단계; 및
    g) 상기 주사바늘부를 세척하기 위해 사용된 세척액과 상기 유전자 검출이 완료된 미세액적을 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치의 작동방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 f) 단계는,
    f1) 상기 주사바늘부를 세척유닛의 내측에 수용되도록 이송하는 단계; 및
    f2) 상기 주사유닛의 내부주사관으로 세척액을 주입하여 상기 주사바늘부의 내부를 세척하고, 상기 주사유닛의 외부주사관으로 세척액을 주입하여 상기 주사바늘부의 외측면을 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자동 유전자 분석장치의 작동방법.
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