KR20200097541A - Lamb-wave-based molecular diagnostic method and diagnostic device - Google Patents

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KR20200097541A
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장웅식
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Abstract

The present invention relates to a lamb-wave-based molecular diagnostic method, which comprises the following steps of: loading a sample containing a specimen, microparticles, and an amplification reaction solution onto a piezoelectric plate; applying an AC voltage having operating frequency to the piezoelectric plate; mixing the sample by lamb waves; amplifying the specimen; and measuring an acoustic streaming rate of the mixed sample in real time. The lamb-wave-based molecular diagnostic method and a molecular diagnostic device are provided for determining presence or absence of a diagnosis target from a change in an acoustic streaming rate correlated with viscosity of the mixed sample.

Description

램-웨이브 기반 분자진단 방법 및 진단용 소자{Lamb-wave-based molecular diagnostic method and diagnostic device}Lamb-wave-based molecular diagnostic method and diagnostic device

본 발명은 램-웨이브 기반의 분자진단 방법 및 진단용 소자에 관한 것으로, 구체적으로는, 압전기판 상에 램-웨이브를 생성하고, 검체, 미세입자 및 증폭 반응액이 포함된 시료가 등온증폭반응하면 음향스트리밍 속도 측정으로 진단대상의 유무를 판별하는 램-웨이브 기반 분자진단 방법 및 분자진단용 소자에 관한 것이다. The present invention relates to a RAM-wave-based molecular diagnosis method and a diagnostic device, and specifically, when a RAM-wave is generated on a piezoelectric plate, and a sample containing a sample, fine particles, and amplification reaction solution is isothermal amplification reaction The present invention relates to a RAM-wave-based molecular diagnosis method and a molecular diagnosis device for determining the presence or absence of a diagnosis target by measuring the acoustic streaming speed.

분자진단(Molecular Diagnosis) 또는 분자진단검사(Molecular Diagnostics)는 분자생물학적 기술을 이용하여 생체표지물질(특히 DNA 또는 RNA)을 검출하거나 분석하는 진단분야 혹은 기법을 의미하며, 특히 핵산진단과 유사한 의미로 사용되고 있다. 특히 1985년 중합효소연쇄반응이 개발된 이래로 사람을 비롯한 각종 감염균의 유전자 지도가 완성되는 등의 기술적 진보가 확립된 이래도 분자진단검사 기술이 비약적으로 발전하고 있다.Molecular Diagnosis or Molecular Diagnostics refers to a diagnostic field or technique that detects or analyzes a biomarker (especially DNA or RNA) using molecular biological technology. In particular, it has a similar meaning to nucleic acid diagnosis. Is being used. In particular, since the development of the polymerase chain reaction in 1985, the molecular diagnostic test technology has been rapidly developing even after technological advances such as the completion of genetic maps of various infectious bacteria including humans have been established.

분자진단방법은 체액으로부터 샘플을 채취, 채취된 샘플의 유전자 추출, 중합효소연쇄반응을 이용한 증폭 및 분석에 이르는 4가지 단계로 구성된다. 분자진단법은 유전자 증폭과정을 거치기 때문에 극미량의 병원체에 대해서도 매우 높은 민감도 및 특이성을 갖는 정확한 진단이 가능하다. 하지만, 기존의 진단법의 수행을 위해서는 PCR 및 전기영동 등 고가의 분석 장비 및 시약을 사용하기 때문에 비용이 많이 들고, 복잡하고 전문적인 기술이 필요하기 때문에 숙력된 기술자에 의해서만 수행이 가능하다. 또한 분석 장비의 거대함으로 인해 각 생물 반응 단계의 통합이 어려와 분자 진단 과정에 샘플 오염의 가능성을 항상 내포하고 있으며, 분석 시간이 오래 걸리기 때문에 현장에서 유전자 진단을 하는데 한계를 보이고 있다The molecular diagnosis method consists of four steps: taking samples from body fluids, extracting genes from the samples, and amplification and analysis using polymerase chain reaction. Since molecular diagnostics undergo a gene amplification process, accurate diagnosis with very high sensitivity and specificity is possible even for trace amounts of pathogens. However, in order to perform the existing diagnostic method, expensive analysis equipment and reagents such as PCR and electrophoresis are used, so the cost is high, and since complex and specialized skills are required, it can be performed only by a skilled technician. In addition, due to the huge analysis equipment, the integration of each biological reaction step is difficult, and the possibility of sample contamination is always contained in the molecular diagnosis process, and because the analysis time is long, genetic diagnosis in the field is showing limitations.

현재 분자진단에서 널리 시행되고 있는 분석물질의 표적 유전자 검사방법은 크게 표적 유전자의 발현 정도 및 유전자 개수(copy number)를 측정하는 상대 혹은 절대 정량적 방법(quantitative method)과 표적 유전자의 존재 유무 및 유전자형 (genotyping)을 분석하는 정성적 방법(qualitative method)으로 분류할 수 있다. 정량적 검사 중에서는 중합효소 연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction: PCR)을 이용한 DNA 증폭기술이 대표적이며, 생명과학, 유전공학 및 의학 분야 등의 연구개발 및 진단 목적으로 DNA 증폭기술이 광범위하게 활용되고 있다.Currently, the method for testing the target gene of an analyte widely used in molecular diagnostics is a relative or absolute quantitative method that measures the expression level and copy number of the target gene, the presence or absence of the target gene, and genotype ( genotyping) can be classified as a qualitative method. Among the quantitative tests, a DNA amplification technique using polymerase chain reaction (PCR) is typical, and DNA amplification technique is widely used for research and development and diagnostic purposes in the fields of life science, genetic engineering, and medicine.

구체적으로, 중합효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction, PCR)은 살아있는 생물체를 이용하지 않으면서 DNA를 효소적으로 복제하기 위한 분자 생물학 기술로, PCR은 비할 데 없는 증폭(amplification)과 정밀 능력(precision capability)으로 인하여, 핵산 검출(nucleicacid detection)을 위한 선택 방법으로서 분자 생물학자들에 의해 인정받고 있다. 특히, 실시간 중합효소 연쇄반응 방법은 중합효소 연쇄반응 장치(thermal cycler) 와 분광형광광도계(spectrophotometer)가 일체화된 장치를 이용하는 것으로, PCR 과정 후 PCR 산물의 확인을 위한 별도의 전기영동과정 없이, 증폭 과정 중 실시간으로 표적 유전자의 증폭산물 생성과정을 모니터링하여 초기에 투입 혹은 존재하는 DNA 또는 RNA의 양을 분석하는 방법이다.Specifically, polymerase chain reaction (PCR) is a molecular biology technology for enzymatically replicating DNA without using living organisms, and PCR is unparalleled amplification and precision capability. ), it is recognized by molecular biologists as a method of choice for nucleic acid detection. In particular, the real-time polymerase chain reaction method uses a device in which a polymerase chain reaction device (thermal cycler) and a spectrophotometer (spectrophotometer) are integrated.After the PCR process, amplification is performed without a separate electrophoresis process for confirmation of the PCR product. It is a method of analyzing the amount of DNA or RNA initially introduced or present by monitoring the production process of the amplification product of the target gene in real time during the process.

PCR은 의학과 생물학 연구소에서, 다양한 과제, 예를 들면, 유전 질환(hereditary disease)의 검출, 유전자 지문(genetic fingerprint)의 확인, 감염 질환(infectious disease)의 진단, 유전자의 클로닝(cloning), 친자확인검사(paternity testing), 유전자형(genotyping) 확인, 유전자 염기서열 (gene sequencing) 검사 그리고 DNA 컴퓨팅(computing)에 일상적으로 이용되고 있다.PCR is used in medical and biological laboratories for a variety of tasks, such as detection of hereditary diseases, identification of genetic fingerprints, diagnosis of infectious diseases, cloning of genes, paternity identification. It is routinely used for paternity testing, genotyping verification, gene sequencing testing, and DNA computing.

주로 PCR 반응 후의 증폭 산물을 표적 마이크로어레이 칩과 혼성화하여, 칩 고체 표면에(유리, 플라스틱, 멤브레인, 실리콘, 등) 고정된 여러 종류의 프로브(올리고염기, PNA 혹은 cDNA)와 결합하고, 결합 여부를 증폭 산물에 표지된 형광 물질 신호를 확인하는 방법으로 판단할 수 있어 다양한 형태의 유전자형 분석에 유용하나, 시험과정이 복잡하고 시간이 다소 많이 소요되는 단점을 가지고 있으며, 결과의 육안 확인이 불가능하여 별도의 형광 분석 장치를 필요로 하고 있다. Mainly, the amplification product after PCR reaction is hybridized with the target microarray chip, and it binds to various types of probes (oligobase, PNA or cDNA) fixed on the solid surface of the chip (glass, plastic, membrane, silicone, etc.) It is useful for various types of genotyping analysis as it can be judged as a method of confirming the fluorescent substance signal labeled on the amplification product, but it has the disadvantage that the test process is complicated and takes a little time, and the results cannot be visually confirmed. A separate fluorescence analyzer is required.

종래의 분자진단을 위한 기술은 높은 온도제어가 가능한 고가의 장비를 요하거나, 부가적인 형광처리단계 또는 전기영동단계와 같은 추가단계를 거쳐야만 확인이 가능했다. 또, 이러한 장비들은 장비 및 숙련된 실험자에 의해서만 측정이 가능하고, 실험실 셋업 이외의 현장 진단용 또는 자원이 제한된 환경에서는 활용이 불가능 하다는 한계가 존재한다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 이용되는 방법으로 마이크로 유체 어레이 칩(microfluidic array chip)시스템이 존재하지만, 이 방법은 마이크로 채널 또는 비드에서의 프라이머 고정화(primer immoblization) 및 전문가에 의한 비드 충전 공정(bead filling process)등의 고가의 기구와 시간 소모가 요구되는 준비공정을 필요한 문제점이 있다. Conventional molecular diagnosis technology requires expensive equipment capable of high temperature control, or can be confirmed only through additional steps such as an additional fluorescence treatment step or an electrophoresis step. In addition, these equipments can be measured only by equipment and skilled experimenters, and there is a limitation that they cannot be used for field diagnosis other than laboratory setup or in environments with limited resources. To overcome this limitation, a microfluidic array chip system exists as a recently used method, but this method includes primer immoblization in microchannels or beads and bead filling process by experts. process), etc., and a preparation process that requires time consuming.

파동을 이용하여 분자진단을 하는 기술로는, 표면탄성파를 이용한 분자진단 응용기술이 보고된 바가 있다. 그러나, 상기 기술은 SAW 기반 PCR 장치에서 형광강도를 별도로 측정하여 PCR 산물을 평가하는 단계를 추가적으로 수행해야만 분자진단에 이용할 수 있는 번거로움이 있다. 또, SAW를 구동하기 위해서는, 반도체식각공정을 거쳐야 하므로, 이 과정에서 독성물질이 발생하게 되어 환경오염을 유발하는 문제가 여전히 존재한다. As a technology for molecular diagnosis using waves, a molecular diagnosis application technology using surface acoustic waves has been reported. However, the above technology can be used for molecular diagnosis only by performing an additional step of evaluating a PCR product by separately measuring the fluorescence intensity in a SAW-based PCR device. In addition, in order to drive the SAW, since a semiconductor etching process must be performed, toxic substances are generated during this process, which causes environmental pollution.

최근에는 상기와 같은 분자진단 영역 중 감염체 질환의 경우 진단과 치료의 개념이 적용됨에 따라 분석물질의 표적 유전자 검사방법이 실시간 중합효소 연쇄반응을 통한 감염 정도 확인을 위한 유전자 수(copy number)의 정량적 정보, 혹은 감염체 종류 확인을 통해 적절한 치료제 처방을 위한 마이크로어레이 칩 활용 유전자형(genotyping)의 정성적 정보가 동시, 복합적으로 요구되고 있다. 이 목적에 따라 실시간 중합효소 연쇄반응과 마이크로어레이 칩 각각 독립적인 검사를 병행하여 이용하고 있다.Recently, in the case of infectious diseases among the molecular diagnosis areas described above, the concept of diagnosis and treatment has been applied, so that the method of testing the target gene of an analyte is based on the number of genes for confirming the degree of infection through real-time polymerase chain reaction. Quantitative information or qualitative information on genotyping using microarray chips for appropriate treatment prescription through identification of the type of infectious agent is required simultaneously and complexly. For this purpose, real-time polymerase chain reaction and microarray chip are independently tested in parallel.

상기 검사방법들의 접목은 단순히 각 각의 방법들을 서로 다른 반응기에서 실험을 순차적으로 진행하고, 이를 분석하는 것으로, 여전히 많은 노동력과 시간이 요구되고, 불편함이 남아 있다.The grafting of the above inspection methods is simply by sequentially performing experiments in different reactors for each method and analyzing them, still requires a lot of labor and time, and the inconvenience remains.

또한, 이러한 분자진단을 하기 위해서는 유전자 추출 과정이 필요한데, 이후 추출된 DNA 검체를 수동으로 파이페팅(Pipetting) 또는 시료 주입 장치(Liquid handling module)을 사용하여 유전자 증폭을 위한 장비로 이동해야 하고, 이 자체가 별도의 장비로 존재하기 때문에 사용상의 불편함이 있다.In addition, in order to perform such molecular diagnosis, a gene extraction process is required. After that, the extracted DNA sample must be manually transferred to the equipment for gene amplification by pipetting or using a liquid handling module. Since it exists as a separate device, there is inconvenience in use.

한국공개특허 제2008-7024545호, “액체 샘플의 흐름 특성의 변화를 모니터링하기 위한 방법 및 장치”, (공개일: 2008.12.16)Korean Patent Publication No. 2008-7024545, “Method and apparatus for monitoring changes in flow characteristics of liquid samples”, (Publication date: 2008.12.16)

Amgad R. Rezk, James R. Friend and Leslie Y. Yeo, Lab on a Chip, 14, 1802-1805, 2014 Ghulam Destgeer, Byunghang Ha, Jinsoo Park and Hyung Jin Sung, Analytical Chemistry, 88, 3976-3981, 2016 Amgad R. Rezk and Leslie Y. Yeo, Journal of Microelectronics, Electronic Components and Materials, 46(4), 176-182, 2016 Sascha Meyer dos Santos, Anita Zom, Zeno Guttenberg, Bettina Picard-Willems, Christina Klaffling, Karen Nelson, Ute Klinkhardt and Sebastian Harder, Biomicrofluidics, 7(5), 056502, 2013

Figure pat00001
Moll J, Meyer dos Santos S, Hils B, Dornuf F, Meyer dos Santos IR, Singer OC, Ferreiros N, Labocha S, Blcher A, Harder S, Krozer V., International Journal of Clinical Pharmacology, 54(3), 177-184, 2016 Amgad R. Rezk, James R. Friend and Leslie Y. Yeo, Lab on a Chip, 14, 1802-1805, 2014 Ghulam Destgeer, Byunghang Ha, Jinsoo Park and Hyung Jin Sung, Analytical Chemistry, 88, 3976-3981, 2016 Amgad R. Rezk and Leslie Y. Yeo, Journal of Microelectronics, Electronic Components and Materials, 46(4), 176-182, 2016 Sascha Meyer dos Santos, Anita Zom, Zeno Guttenberg, Bettina Picard-Willems, Christina Klaffling, Karen Nelson, Ute Klinkhardt and Sebastian Harder, Biomicrofluidics, 7(5), 056502, 2013
Figure pat00001
Moll J, Meyer dos Santos S, Hils B, Dornuf F, Meyer dos Santos IR, Singer OC, Ferreiros N, Labocha S, Blcher A, Harder S, Krozer V., International Journal of Clinical Pharmacology, 54(3), 177 -184, 2016

본 발명의 목적은 압전기판 상에 검체, 미세입자 및 증폭 반응액이 포함된 시료를 로딩하는 단계, 상기 압전기판에 교류전압을 인가하는 단계, 램-웨이브에 의해 상기 시료가 혼합되는 단계, 상기 검체를 증폭시키는 단계 및 상기 혼합된 시료의 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도를 실시간으로 측정하는 단계를 포함하는 램-웨이브 기반 분자진단 방법으로, 상기 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도가 변화하면 진단대상 물질이 존재하는 것으로 판단하는, 램-웨이브 기반 분자진단 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to load a sample containing a sample, microparticles, and amplification reaction solution on a piezoelectric plate, applying an AC voltage to the piezoelectric plate, mixing the sample by ram-wave, the A ram-wave-based molecular diagnosis method comprising the step of amplifying a sample and measuring the acoustic streaming rate of the mixed sample in real time.If the acoustic streaming rate changes, the material to be diagnosed It is to provide a ram-wave-based molecular diagnosis method that judges that there is.

본 발명의 다른 목적은 시료가 고정되는 압전기판, 상기 압전기판의 양단에 구비되는 전극 및 상기 전극에 작동 주파수를 갖는 교류전압을 인가하여 상기 압전기판에 램-웨이브를 발생시키는 전압 인가부를 포함하고, 상기 램-웨이브에 의해 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도가 변화하면 진단대상 물질이 존재하는 것으로 판단하는, 램-웨이브 기반 분자진단용 소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a piezoelectric plate on which a sample is fixed, an electrode provided at both ends of the piezoelectric plate, and a voltage applying unit for generating a ram-wave to the piezoelectric plate by applying an AC voltage having an operating frequency to the electrode, It is to provide a RAM-wave-based molecular diagnosis device that determines that a material to be diagnosed exists when the rate of acoustic streaming is changed by the RAM-wave.

본 발명의 또 다른 목적은, 본 발명의 소자를 포함하는 램-웨이브 기반 분자진단용 키트를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a kit for molecular diagnosis based on RAM-Wave comprising the device of the present invention.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 압전기판 상에 검체, 미세입자 및 증폭 반응액이 포함된 시료를 로딩하는 단계, 상기 압전기판에 교류전압을 인가하는 단계, 램-웨이브에 의해 상기 시료가 혼합되는 단계, 상기 검체를 증폭시키는 단계 및 상기 혼합된 시료의 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도를 실시간으로 측정하는 단계를 포함하는 램-웨이브 기반 분자진단 방법으로, 상기 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도가 변화하면 진단대상 물질이 존재하는 것으로 판단하는, 램-웨이브 기반 분자진단 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, loading a sample containing a sample, microparticles, and amplification reaction solution on a piezoelectric plate, applying an AC voltage to the piezoelectric plate, and mixing the sample by ram-wave A ram-wave-based molecular diagnosis method comprising the step of amplifying the sample and measuring the acoustic streaming rate of the mixed sample in real time, wherein the acoustic streaming rate is changed Then, a ram-wave-based molecular diagnosis method is provided that determines that a substance to be diagnosed exists.

일 측에 따르면, 상기 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도는, 점도의 증가에 의해 변할 수 있다.According to one side, the speed of the acoustic streaming may be changed by an increase in viscosity.

일 측에 따르면, 상기 점도는, DNA 하이드로겔의 형성에 의해 증가할 수 있다.According to one side, the viscosity may be increased by the formation of a DNA hydrogel.

일 측에 따르면, 상기 램-웨이브 기반 분자진단 방법은, 개방형 챔버를 구비하는 단계; 및 상기 챔버 내부에 오일을 채우는 단계; 를 더 포함할 수 있다. According to one side, the ram-wave-based molecular diagnosis method includes: providing an open chamber; And filling oil into the chamber. It may further include.

일 측에 따르면, 상기 증폭은, RCA(Rolling Circle Amplification) 증폭일 수 있다. According to one side, the amplification may be RCA (Rolling Circle Amplification) amplification.

일 측에 따르면, 상기 미세입자는, 형광물질일 수 있다. According to one side, the microparticles may be a fluorescent material.

일 측에 따르면, 상기 진단대상은, 뎅기열, 말라리아, 메르스, 에볼라 및 지카로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상의 질환 또는 상기 질환의 원인균일 수 있다.According to one side, the diagnosis target may be any one or more diseases selected from the group consisting of dengue fever, malaria, MERS, Ebola, and Zika or a causative agent of the disease.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 시료가 고정되는 압전기판; 상기 압전기판의 양단에 구비되는 전극; 및 상기 전극에 작동 주파수를 갖는 교류전압을 인가하여 상기 압전기판에 램-웨이브를 발생시키는 전압 인가부; 를 포함하고, 상기 램-웨이브에 의해 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도가 변화하면 진단대상 물질이 존재하는 것으로 판단하는, 램-웨이브 기반 분자진단용 소자가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, a piezoelectric plate to which a sample is fixed; Electrodes provided at both ends of the piezoelectric substrate; And a voltage applying unit for generating a ram-wave on the piezoelectric substrate by applying an AC voltage having an operating frequency to the electrode. Including, and determining that a substance to be diagnosed exists when the speed of acoustic streaming is changed by the RAM-wave, a RAM-wave-based molecular diagnosis device is provided.

일 측에 따르면, 상기 전극은, 알루미늄 포일 또는 전도성 액체일 수 있다. According to one side, the electrode may be an aluminum foil or a conductive liquid.

일 측에 따르면, 상기 압전기판은, 상기 시료가 로딩되는 적어도 하나의 웰이 구비될 수 있다. According to one side, the piezoelectric plate may include at least one well into which the sample is loaded.

일 측에 따르면, 상기 압전기판은, 소수성 물질로 코팅된 것일 수 있다. According to one side, the piezoelectric plate may be coated with a hydrophobic material.

일 측에 따르면, 상기 소자는, 유체가 유동되는 공간을 구성하는 챔버를 더 포함할 수 있다. According to one side, the device may further include a chamber constituting a space through which a fluid flows.

일 측에 따르면, 상기 진단대상은, 뎅기열, 말라리아, 메르스, 에볼라 및 지카로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상의 질환 또는 상기 질환의 원인균일 수 있다.According to one side, the diagnosis target may be any one or more diseases selected from the group consisting of dengue fever, malaria, MERS, Ebola, and Zika or a causative agent of the disease.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 전술한 본 발명의 분자진단용 소자 중 어느 하나를 포함하는 램-웨이브 기반 분자진단용 키트가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a RAM-wave-based molecular diagnostic kit including any one of the above-described molecular diagnostic devices of the present invention.

본 발명을 이용하면 램-웨이브를 이용하여 신속하고 간편하게 진단대상 물질의 존재를 확인함으로써 진단이 가능하다. 구체적으로는, 진단하고자 하는 물질이 포함된 검체의 경우, 램-웨이브에 의해 등온증폭된 결과, DNA 하이드로겔이 생성되고, 이로 인한 음향스트리밍 속도 변화로부터 진단대상의 유무를 판별할 수 있다.Using the present invention, diagnosis is possible by quickly and simply confirming the presence of a substance to be diagnosed using RAM-Wave. Specifically, in the case of a specimen containing a substance to be diagnosed, as a result of isothermal amplification by Ram-Wave, a DNA hydrogel is generated, and the presence or absence of a diagnosis object can be determined from the change in the acoustic streaming rate.

종래의 분자진단 방식과는 달리, 알루미늄 호일 또는 전도성 액체를 전극으로 이용하여 구성이 간단하고, 내부에 가시성을 가지는 미세입자를 추가함으로써, 육안으로도 점성의 증가를 확인할 수 있어 현장현시검사용으로 적합하다. Unlike the conventional molecular diagnosis method, the composition is simple by using aluminum foil or conductive liquid as an electrode, and by adding microparticles with visibility inside, it is possible to check the increase in viscosity even with the naked eye. Suitable.

또한, 본 발명의 소자 또는 상기 소자가 포함된 키트는, 다중검출이 가능하도록 제작되어 동시에 여러가지 진단대상 물질의 유무를 판단하여 다중 분자진단으로 이용될 수도 있다. In addition, the device of the present invention or a kit including the device may be manufactured to enable multiple detection and may be used for multi-molecular diagnosis by simultaneously determining the presence or absence of various materials to be diagnosed.

더욱이, 본 발명을 이용하면 말라리아, 뎅기열, 메르스, 에볼라 및 지카와 같은 전염성 질병을 신속하고 정확하게 진단할 수 있어, 환자의 추가 감염 예방 및 시의적절한 치료가 가능하게 할 수 있다. Moreover, the use of the present invention can quickly and accurately diagnose infectious diseases such as malaria, dengue fever, MERS, Ebola and Zika, thereby enabling the prevention of further infection and timely treatment of patients.

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

도 1은 본 발명의 램-웨이브 기반 분자진단용 소자 및 이의 작동 원리를 개략적으로 나타낸 것이다
도 2는 접촉각에 따른 액적 내 부유된 입자의 음향스트리밍 속도 차이를 확인한 실험을 나타낸 것이다.
도 3은 RCA 증폭반응에 의한 음향스트리밍 속도 및 점도의 상관관계를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명을 이용하여 분자진단에 적용한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 액적 내부의 입자 이동거리 및 이동속도 측정 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
1 schematically shows the RAM-Wave-based molecular diagnostic device and its operating principle of the present invention.
2 shows an experiment confirming the difference in acoustic streaming speed of particles suspended in a droplet according to a contact angle.
3 shows the correlation between the acoustic streaming speed and viscosity by the RCA amplification reaction.
4 shows the results applied to molecular diagnosis using the present invention.
5 schematically shows a method of measuring a moving distance and a moving speed of particles inside a droplet according to the present invention.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, various changes may be made to the embodiments, and thus the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents, or substitutes to the embodiments are included in the scope of the rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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 terms used in the examples are used for illustrative purposes only and should not be interpreted as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 압전기판 상에 검체, 미세입자 및 증폭 반응액이 포함된 시료를 로딩하는 단계, 상기 압전기판에 교류전압을 인가하는 단계, 램-웨이브에 의해 상기 시료가 혼합되는 단계, 상기 검체를 증폭시키는 단계 및 상기 혼합된 시료의 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도를 실시간으로 측정하는 단계를 포함하는 램-웨이브 기반 분자진단 방법으로, 상기 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도가 변화하면 진단대상 물질이 존재하는 것으로 판단하는, 램-웨이브 기반 분자진단 방법이 제공된다. According to an embodiment of the present invention, loading a sample containing a sample, microparticles, and amplification reaction solution on a piezoelectric plate, applying an AC voltage to the piezoelectric plate, and mixing the sample by ram-wave A ram-wave-based molecular diagnosis method comprising the step of amplifying the sample and measuring the acoustic streaming rate of the mixed sample in real time, wherein the acoustic streaming rate is changed Then, a ram-wave-based molecular diagnosis method is provided that determines that a substance to be diagnosed exists.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 시료가 고정되는 압전기판; 상기 압전기판의 양단에 구비되는 전극; 및 상기 전극에 작동 주파수를 갖는 교류전압을 인가하여 상기 압전기판에 램-웨이브를 발생시키는 전압 인가부; 를 포함하고, 상기 램-웨이브에 의해 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도가 변화하면 진단대상 물질이 존재하는 것으로 판단하는, 램-웨이브 기반 분자진단용 소자가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, a piezoelectric plate to which a sample is fixed; Electrodes provided at both ends of the piezoelectric substrate; And a voltage applying unit for generating a ram-wave on the piezoelectric substrate by applying an AC voltage having an operating frequency to the electrode. Including, and determining that a substance to be diagnosed exists when the speed of acoustic streaming is changed by the RAM-wave, a RAM-wave-based molecular diagnosis device is provided.

상기 압전기판은 전기에너지를 가했을 때 진동과 같은 기계적 에너지로 변환할 수 있도록 압전물질로 이루어진 기판으로서, 압전물질은 전기적 에너지와 기계적 에너지를 상호 변환할 수 있는 물질을 일컫는 용어로, 기계적인 압력을 가하면 전압이 발생하고, 전압을 가하면 기계적인 변형이 발생하는 압전효과를 일으킬 수 있는 물질을 의미한다. 따라서, 전기적인 에너지를 가하면 압전물질로 형성된 압전기판의 기계적 수축 또는 팽창의 발생으로 벌크탄성파, 표면탄성파 등이 발생할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 명세서에서 압전물질은 리튬나이오베이트(LiNbO3) 또는 쿼츠(Quartz)일 수 있다.The piezoelectric substrate is a substrate made of a piezoelectric material so that it can be converted into mechanical energy such as vibration when electric energy is applied, and the piezoelectric material is a term that refers to a material capable of mutually converting electrical energy and mechanical energy. It refers to a material capable of producing a piezoelectric effect in which voltage is generated when applied and mechanical deformation occurs when a voltage is applied. Accordingly, when electrical energy is applied, mechanical contraction or expansion of a piezoelectric plate formed of a piezoelectric material may cause bulk acoustic waves and surface acoustic waves. For example, in the specification of the present invention, the piezoelectric material may be lithium niobate (LiNbO3) or quartz.

상기 램-웨이브는 플레이트 웨이브(Plate Wave)라고도 불리는 종파를 사용하는 탄성파의 일종으로, 판의 두께, 주파수 및 입사각 등에 따라 다양한 모드로 기판을 통해 진행하는 능력이 있는 파를 의미한다. 벌크탄성파로 분류되기도 하나, 벌크탄성파와는 달리 별도의 압전소자나 복잡한 미세전극 패터닝과정을 필요로 하지 않는 장점이 있는 파동이다. 이러한 램-웨이브 기반의 소자는, 압전기판 자체에 발생하는 파 또는 파가 발생하는 압전기판 상에 위치한 커버글라스 등의 표면을 따라 발생하는 파를 이용하게 된다. 램-웨이브 기반의 유체 및 입자 제어 기술은 비싸고 복잡한 미세전극 패터닝 공정이 불필요한 장점이 있어 많은 관심을 받는 기술로, 미세액적 내의 유동 발생을 통한 혼합, 미세액적의 젯팅 및 미세액적 내에 부유된 미세입자의 패터닝과 농축 등에 이용할 수 있고, 이에 기초하여 생화학적 연구 또는 임상 진단 등에 활용한 예로 혈액 응고가 있으며 비슷한 방식으로 항원-항체결합반응으로 응집이 유도되는 혈액형 분석법에도 활용이 가능하다. The ram-wave is a type of acoustic wave that uses a longitudinal wave, also called a plate wave, and refers to a wave having the ability to travel through a substrate in various modes depending on the thickness, frequency, and angle of incidence of the plate. Although it is classified as a bulk acoustic wave, it is a wave that has the advantage of not requiring a separate piezoelectric element or a complicated microelectrode patterning process, unlike bulk acoustic waves. Such a RAM-wave-based device uses waves generated in the piezoelectric substrate itself or waves generated along the surface of a cover glass or the like located on the piezoelectric substrate. Ram-wave-based fluid and particle control technology is a technology that attracts a lot of attention because it has the advantage that it does not require expensive and complicated microelectrode patterning process.It is a technology that generates a flow in microdroplets, jetting microdroplets, and floating in microdroplets. It can be used for patterning and concentration of microparticles, and based on this, blood coagulation is an example used for biochemical research or clinical diagnosis, and it can also be used for blood type analysis in which aggregation is induced by antigen-antibody binding reaction in a similar manner.

상기 검체는 생체유래의 검체, 환경 유래의 검체, 금속, 화학물질, 의약품 일 수 있고, 이 때 생체는, 예컨대 인간, 비인간 동물, 식물일 수 있고, 상기 비인간 동물은, 예컨데 인간을 제외한 포유류, 어패류 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 생체 유래의 검체는 예컨대 뇨, 혈액, 모발, 탯줄, 타액, 땀, 눈물, 척수액 등일 수 있으며, 이 경우, 혈액검체는 예컨대 적혈구, 전혈, 혈청, 혈장 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 환경 유래의 검체는 예컨대 식품, 물, 토양, 대기, 공기 등일 수 있으며, 이 때, 상기 식품은, 예컨대 농산물 식품, 수산물 식품 또는 가공식품 등일 수 있고, 상기 물은 예컨대, 음료수, 지하수, 하천수, 해수, 생활 배수 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 금속은, 예컨대 Bi(비스무트), Hg(수은), Cd(카드뮴), Pd(팔라듐), Zn(아연), Tl(탈륨), Ag(은), Pb(납)과 같은 중금속 등일 수 있고, 상기 화학물질은, 예컨대 시약, 농약 또는 화장품 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로는 상기 검체, 미세입자 및 증폭 반응액이 혼합된 혼합물은 유체 형태임이 바람직하고, 더 구체적으로는 미세액적의 형태임이 더욱 바람직하다.The sample may be a sample derived from a living body, a sample derived from the environment, a metal, a chemical substance, or a medicine, and the living body may be, for example, a human, a non-human animal, or a plant, and the non-human animal is, for example, a mammal other than a human, It may be fish and shellfish, but is not limited thereto. The biological-derived sample may be, for example, urine, blood, hair, umbilical cord, saliva, sweat, tears, spinal fluid, and the like, and in this case, the blood sample may be, for example, red blood cells, whole blood, serum, plasma, etc., but is not limited thereto. The environment-derived sample may be, for example, food, water, soil, atmosphere, air, etc. In this case, the food may be, for example, agricultural food, aquatic food, or processed food, and the water is, for example, beverage, ground water, river water. , Seawater, life drainage, etc., but is not limited thereto. The metal may be a heavy metal such as Bi (bismuth), Hg (mercury), Cd (cadmium), Pd (palladium), Zn (zinc), Tl (thallium), Ag (silver), Pb (lead), etc. , The chemical substance may be, for example, reagents, pesticides or cosmetics, but is not limited thereto. Specifically, the mixture of the sample, microparticles, and amplification reaction solution is preferably in the form of a fluid, and more specifically, it is more preferably in the form of microdroplets.

상기 진단대상 물질은, 감염성 원인균일 수 있다. 예컨대, 뎅기열, 말라리아(Plasmodium), 메르스 바이러스(MERS-Cov virus), 지카 바이러스, 에볼라 바이러스, 조류독감, 대장균, 사스(SARS), 용혈성 요독 증후군(hemolytic uremic syndrome) 및 혈변(bloddy diarrhea)(Escherichia coli O157:H7), 결핵(Mycobacterium tuberculosis), 탄저병(Bacillus anthracis), 폐렴(Streptococcus pneumonia), 살모넬라(Salmonella), 간염(Hepatitis A,B,C,D 및 E virus), 야토병균(Francisella tularensis), 페스트균(Yersinia pestis), 에르시니아 엔테로콜리티카(Yersinia enterocolitica), 출혈열(Ebola virus), 메르스 코로나 바이러스(MERS-Cov virus), 폐렴상구균, 장내구균, 포도상구균, 열대열원충, 및 결핵 중 어느 1종 이상의 감염성 원인균 유전자일 수 있다. 상기 감염성 원인균 유전자의 경우, 핵산 서열이 공지된 모든 병원균이 대상일 수 있다.The substance to be diagnosed may be an infectious causative bacteria. For example, dengue fever, malaria, MERS-Cov virus, Zika virus, Ebola virus, bird flu, E. coli, SARS, hemolytic uremic syndrome, and bloody diarrhea ( Escherichia coli O157:H7), tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis), anthrax (Bacillus anthracis), pneumonia (Streptococcus pneumonia), Salmonella, Hepatitis (Hepatitis A,B,C,D and E virus), Tularemia (Francisella tularensis) ), Yersinia pestis, Ersinia enterocolitica, hemorrhagic fever (Ebola virus), MERS-Cov virus, pneumococcal, enterococcus, staphylococcus aureus, tropical fever protozoa, And tuberculosis may be any one or more infectious causative bacteria genes. In the case of the infectious causative bacteria gene, all pathogens whose nucleic acid sequence is known may be a target.

일 측에 따르면, 상기 진단대상은, 뎅기열 바이러스, 말라리아(Plasmodium), 메르스 바이러스(MERS-Cov virus), 에볼라 바이러스 및 지카 바이러스로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상의 질환 또는 상기 질환의 원인균일 수 있다. According to one side, the diagnosis target is any one or more diseases selected from the group consisting of dengue virus, malaria (Plasmodium), MERS virus (MERS-Cov virus), Ebola virus, and Zika virus, or uniform cause of the disease. I can.

먼저 분석하고자 하는 검체가 포함된 시약을 압전기판 상에 로딩한다. 구체적으로는 압전기판 상에 적어도 하나의 웰(well)이 구비되어 있어, 상기 웰(well)에 시약을 로딩함이 바람직하며, 상기 시약에는 증폭에 필요한 증폭반응액이 포함됨이 가장 바람직하다. First, a reagent containing a sample to be analyzed is loaded onto a piezoelectric plate. Specifically, since at least one well is provided on the piezoelectric plate, it is preferable to load a reagent into the well, and most preferably, the reagent contains an amplification reaction solution required for amplification.

상기 웰(well)은 증폭반응이 일어나는 동안 음향스트리밍 속도를 실시간으로 측정하기 위해 투명한 재질로 제작됨이 바람직하다. 더 구체적으로는, 상기 웰(well)을 제외한 압전기판의 표면은 소수성 물질로 코팅되어, 압전기판에 램-웨이브가 발생하는 경우에도 시료의 위치를 고정시킬 수 있다. 이러한 소수성 물질의 코팅을 통해 표면에너지를 제어하여 미세액적과 압전기판 사이의 접촉각을 조절함으로써 램-웨이브에 의한 영향을 최대로 받을 수 있도록 최적화 할 수도 있다. 그러나, 본 발명의 압전기판은 상기 소수성 물질의 코팅으로 제한되는 것은 아니며, 전술한 바와 동일한 효과를 위해 단면 테이프 기반의 웰을 제작하는 등 다양한 방법이 이용될 수도 있다.The well is preferably made of a transparent material in order to measure the speed of sound streaming in real time during the amplification reaction. More specifically, the surface of the piezoelectric plate excluding the well is coated with a hydrophobic material, so that the position of the sample can be fixed even when a ram-wave occurs in the piezoelectric plate. By controlling the surface energy through the coating of such a hydrophobic material, the contact angle between the microdroplets and the piezoelectric plate can be adjusted, thereby optimizing to receive the maximum influence from the ram-wave. However, the piezoelectric substrate of the present invention is not limited to the coating of the hydrophobic material, and various methods such as manufacturing a single-sided tape-based well may be used for the same effect as described above.

상기 압전기판 상에 검체가 포함된 시약의 로딩되면, 압전기판에 작동 주파수를 갖는 교류 전압을 인가하여 램-웨이브를 발생시킨다. 상기 교류 전압을 인가하기 위해 상기 압전기판 상에는 전극이 구비될 수 있다. When a reagent containing a specimen is loaded on the piezoelectric plate, an AC voltage having an operating frequency is applied to the piezoelectric plate to generate a ram-wave. An electrode may be provided on the piezoelectric plate to apply the AC voltage.

일 측에 따르면, 상기 전극은, 알루미늄 포일 또는 전도성 액체일 수 있다. According to one side, the electrode may be an aluminum foil or a conductive liquid.

가령, 압전기판의 양단에 알루미늄 포일을 접합시키거나, 전도성 페인트와 같은 전도성 액체로 그림을 그려 압전기판 상에 전극을 간단히 구비할 수도 있다. 이러한 전극의 구비는, 반도체 식각 공정을 통한 미세전극 패터닝 공정을 요하지 않으므로, 제작 공정이 단순하고, 제작비용이 저렴해 경제적일 수 있다. For example, an electrode can be simply provided on the piezoelectric plate by bonding aluminum foil to both ends of the piezoelectric plate or by drawing with a conductive liquid such as conductive paint. Since the provision of such an electrode does not require a microelectrode patterning process through a semiconductor etching process, the manufacturing process is simple and the manufacturing cost is low, so it can be economical.

상기 압전기판에 작동 주파수에 해당하는 교류전압을 인가하는 경우, 압전기판 자체의 기계적 수축 또는 팽창의 발생으로 기판에 파동이 발생하게 되면, 기판의 압전물질이 에너지 변환을 통하여 램-웨이브(Lamb-wave)가 발생시킬 수 있다. 이 때, 작동 주파수는 압전기판의 두께에 따라 하기 수식 1 및 2에 의해 산출된 값일 수 있다. When an AC voltage corresponding to an operating frequency is applied to the piezoelectric substrate, when a wave is generated in the substrate due to mechanical contraction or expansion of the piezoelectric substrate itself, the piezoelectric material of the substrate is converted into energy through lamb-wave. wave) can be generated. In this case, the operating frequency may be a value calculated by Equations 1 and 2 below according to the thickness of the piezoelectric substrate.

[수식 1][Equation 1]

f = c / λf = c / λ

먼저, 상기 수식 1에서 f는 공진주파수, c는 압전기판의 두께에 따른 속도, λ는 램-웨이브 파장을 의미한다. 이 경우, 파장은 하기 수식 2에 의해 도출될 수 있으며, 하기 수식 2에서 T는 압전기판의 두께를 의미한다. First, in Equation 1, f denotes a resonance frequency, c denotes a velocity according to the thickness of the piezoelectric plate, and λ denotes a ram-wave wavelength. In this case, the wavelength can be derived by Equation 2 below, and T in Equation 2 means the thickness of the piezoelectric substrate.

[수식 2] [Equation 2]

T= λ/ 2T= λ/ 2

상기 수식 1 및 2에 의해 산출되는 주파수 및 전압조건은 소자에 포함되는 압전기판의 두께에 따라 상이할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 압전기판의 두께로부터 속도와 파장값을 산출하여 작동주파수를 확인할 수 있으므로, 본 발명에 이용되는 압전기판의 두께에 따라 적절한 작동주파수를 도출하여 상기 주파수에 해당되는 교류전압을 인가함으로써 압전기판에 램-웨이브를 발생시킬 수 있다. The frequency and voltage conditions calculated by Equations 1 and 2 may be different depending on the thickness of the piezoelectric plate included in the device. That is, as described above, since the operating frequency can be determined by calculating the speed and wavelength values from the thickness of the piezoelectric plate, an AC voltage corresponding to the frequency is derived by deriving an appropriate operating frequency according to the thickness of the piezoelectric plate used in the present invention. By applying it, a ram-wave can be generated in the piezoelectric substrate.

일 측에 따르면, 램-웨이브 기반 분자진단 방법은, 개방형 챔버를 구비하는 단계; 및 상기 챔버 내부에 오일을 채우는 단계; 를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 소자는, 유체가 유동되는 공간을 구성하는 상기와 같은 챔버가 더 구비된 것일 수 있다.According to one side, a ram-wave-based molecular diagnosis method comprises the steps of: providing an open chamber; And filling oil into the chamber. It may further include. In this case, the device may be further provided with the above chamber constituting a space through which a fluid flows.

상기 개방형 챔버는, 시료의 액적방울을 덮어서 증폭과정 동안 시료가 증발하는 것을 막기 위한 오일을 채우는 용도로 구비되는 것일 수 있다. 예컨대, PDMS(polydimethylsiloxane)로 제작된 개방형 챔버(Open chamber)를 이용함이 바람직하나, 챔버의 소재 또는 형태가 특별히 제한될 바는 아니다. The open chamber may be provided for filling oil to prevent evaporation of the sample during the amplification process by covering droplets of the sample. For example, it is preferable to use an open chamber made of PDMS (polydimethylsiloxane), but the material or shape of the chamber is not particularly limited.

본 발명의 분자진단 방법으로 상기 챔버 내부에 오일을 채우는 단계가 더 포함되는 경우, PDMS 개방형 챔버에 채워진 오일에 의해, 증폭과정 동안 시료 액적의 증발없이 램-웨이브 파에 의한 현상을 장시간 지속적으로 모니터링할 수 있다. 이 때, 채워지는 오일은 미네랄 오일과 같이 쉽게 증발 또는 산화가 되지않는 오일일 수 있으나, 액적의 증발을 막고 시료의 액적과 혼합되지 않는 것이면 될 뿐, 특별히 제한될 바는 아니다. When the step of filling the chamber with oil by the molecular diagnosis method of the present invention is further included, the phenomenon caused by the ram-wave wave is continuously monitored for a long time without evaporation of sample droplets during the amplification process by oil filled in the PDMS open chamber. can do. In this case, the oil to be filled may be an oil that is not easily evaporated or oxidized, such as mineral oil, but is not particularly limited as long as it prevents evaporation of droplets and is not mixed with droplets of the sample.

상기 램-웨이브에 의해 상기 시료가 혼합되는 단계는, 상술한 압전기판에 교류전압이 인가되면서 생성되는 램-웨이브 파에 의한 혼합을 의미한다. The step of mixing the sample by the ram-wave means mixing by the ram-wave wave generated while an AC voltage is applied to the piezoelectric substrate described above.

전술한 내용으로 확인된 작동주파수를 갖는 교류전압을 압전기판에 인가하면, 압전기판에 램-웨이브 파가 발생되어, 압전기판에 로딩된 시료가 상기 램-웨이브에 의해 혼합된다. 시료에는 검체 및 증폭반응액이 혼합되어 있어, 혼합되면 검체의 증폭반응을 유도할 수 있다. When an AC voltage having an operating frequency identified as described above is applied to the piezoelectric plate, a ram-wave wave is generated in the piezoelectric plate, and the sample loaded on the piezoelectric plate is mixed by the ram-wave. The sample and the amplification reaction solution are mixed, and when mixed, the amplification reaction of the sample can be induced.

상기 검체를 증폭시키는 단계는, 압전기판에 교류전압이 인가되면서 램-웨이브가 발생하고, 파의 발생으로 기판에 로딩된 시료 내의 검체와 증폭 반응액이 서로 혼합되어 증폭이 진행되는 단계를 의미한다. The step of amplifying the sample refers to a step in which a ram-wave is generated while an AC voltage is applied to the piezoelectric plate, and the sample loaded on the substrate and the amplification reaction solution are mixed with each other due to the generation of wave, and amplification proceeds. .

상기 증폭은, 중합효소 연쇄반응(PCR)을 이용한 증폭을 의미하고, 자세히는 RCA 등온증폭임이 바람직하다. 이 때, 상기 RCA 등온증폭반응의 온도는 35℃ 이하임이 바람직하고, 구체적으로는 30 ℃ 이하 임이 가장 바람직다. The amplification means amplification using a polymerase chain reaction (PCR), and in detail, RCA isothermal amplification is preferred. In this case, the temperature of the RCA isothermal amplification reaction is preferably 35°C or less, and specifically, most preferably 30°C or less.

상기 증폭 반응액은, 주형까지 첨가되어 중합효소연쇄반응을 수행하기 위해 필요한 모든 성분들이 포함된 반응액을 의미한다. 일례로, 증폭 반응액은, 표적핵산, DNA 리가아제, 엔도뉴클라아제, DNA 폴리머라제가 포함됨이 바람직하나, 표적핵산의 종류에 따라 앞서 열거한 물질에 적절히 추가되거나 변경될 수 있다. The amplification reaction solution refers to a reaction solution containing all components necessary for carrying out the polymerase chain reaction by being added to a template. As an example, the amplification reaction solution preferably includes a target nucleic acid, a DNA ligase, an endonuclease, and a DNA polymerase, but may be appropriately added or changed to the above-listed substances according to the type of target nucleic acid.

일 측에 따르면, 상기 증폭은, RCA(Rolling Circle Amplification) 증폭일 수 있다.According to one side, the amplification may be RCA (Rolling Circle Amplification) amplification.

상기 RCA 증폭은, 단일가닥 환형 DNA를 주형으로 하고, 여기에 상보적인 프라이머를 사용하여 등온에서 중합반응을 수행하여 주형의 DNA가 연속적으로 합성되는 등온증폭방법이다. 이 때, 증폭되는 물질은 임의의 뉴클레오타이드와 같은 표적 유전자일 수 있으며, 상기 표적 유전자는 예컨대, 핵산 서열, 단일 또는 이중가닥일 수 있고, 센스 또는 안티센스 가닥을 나타낼 수 있는 DNA 또는 RNA일 수 있다. 이 경우, 상기 핵산 서열은, dsDNA, ssDNA, 혼합 ssDNA, 혼합 dsDNA, ssDNA(예컨대, 융해, 변성, 헬리케이즈 등에 의해)로 만들어진 dsDNA, A-, B-, 또는 Z-DNA, 삼중-가닥 DNA, RNA, ssRNA, dsRNA, 섞인 ssRNA 및 dsRNA, ssRNA(예컨대, 융해, 변성, 헬리케이즈 등을 통해)로 만들어진 dsRNA, 메신저 RNA(mRNA), 리보솜 RNA(rRNA), 전달 RNA(tRNA), 촉매 RNA, snRNA, 마이크로RNA, 또는 단백질 핵산(PNA)일 수 있다. The RCA amplification is an isothermal amplification method in which a single-stranded circular DNA is used as a template, and the DNA of the template is continuously synthesized by performing a polymerization reaction at isothermal temperature using a primer complementary thereto. In this case, the material to be amplified may be a target gene such as any nucleotide, and the target gene may be, for example, a nucleic acid sequence, single or double stranded, and may be DNA or RNA capable of representing a sense or antisense strand. In this case, the nucleic acid sequence is dsDNA, A-, B-, or Z-DNA, triple-stranded DNA made of dsDNA, ssDNA, mixed ssDNA, mixed dsDNA, ssDNA (e.g., by melting, denaturing, helicase, etc.) , RNA, ssRNA, dsRNA, mixed ssRNA and dsRNA, dsRNA made of ssRNA (e.g., through fusion, denaturation, helicase, etc.), messenger RNA (mRNA), ribosomal RNA (rRNA), transfer RNA (tRNA), catalytic RNA , snRNA, microRNA, or protein nucleic acid (PNA).

일 측에 따르면, 상기 점도는, DNA 하이드로겔의 형성에 의해 증가할 수 있다. According to one side, the viscosity may be increased by the formation of a DNA hydrogel.

상기 DNA 하이드로겔은, DNA를 원료로 하는 하이드로겔을 의미하는 것으로, 하이드로겔이란 물을 저장할 수 있는 겔을 뜻한다. 종래의 하이드로겔은 고분자물질로 생성되었으나, 최근에는 DNA를 주원료로 하여 하이드로겔을 생성함으로써 다양한 의료용 분야에서 응용이 가능한 하이드로겔의 형성이 가능하다. The DNA hydrogel refers to a hydrogel using DNA as a raw material, and the hydrogel refers to a gel capable of storing water. Conventional hydrogels are made of a polymer material, but recently, by generating a hydrogel using DNA as a main material, it is possible to form a hydrogel applicable in various medical fields.

일 측에 따르면, 상기 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도는, 점도의 증가에 의해 변할 수 있다. According to one side, the speed of the acoustic streaming may be changed by an increase in viscosity.

전술한 RCA등온증폭과정을 통해 생성되는 생성물에 의해 시료의 점도가 변할 수 있다. RCA 등온증폭의 결과로, 검체 유전자가 증폭되어 DNA 하이드로젤이 형성되면, DNA 하이드로젤은 증폭이 진행되는 동안 지속적으로 증가하여 샘플 액적의 점탄성을 증가시킨다. 젤 특유의 점탄성으로 인해 시료의 점도가 증가하게 된다. RCA 등온증폭이 진행되는 동안, 시료 내부에서 부유되는 미세입자의 속도는 액적의 점도가 증가함에 따라 점차 감소하게 된다. The viscosity of the sample may be changed by the product produced through the above-described RCA isothermal amplification process. As a result of the RCA isothermal amplification, when a sample gene is amplified to form a DNA hydrogel, the DNA hydrogel increases continuously during the amplification, increasing the viscoelasticity of the sample droplet. The viscosity of the sample increases due to the unique viscoelasticity of the gel. During the RCA isothermal amplification, the velocity of the fine particles floating inside the sample gradually decreases as the viscosity of the droplet increases.

검체가 진단대상 물질을 포함하는 경우, 진단하고자 하는 물질의 공지된 핵산염기서열에 상보적으로 결합하는 프로브 또는 프라이머를 시료에 넣고 혼합하면, 상기 진단대상 물질이 증폭하게 되면서 DNA 단편들 간의 결합에 의해 DNA 젤화(gelation)가 진행된다. 상기 젤화(gelation)에 의해 시료 내의 점도가 높아지게 되면서, 상기 젤이 형성된 부분은 더 이상 내부에 유동하던 미세입자가 움직일 수 없게 된다. When a sample contains a substance to be diagnosed, when a probe or primer that complementarily binds to a known nucleotide sequence of the substance to be diagnosed is added to the sample and mixed, the substance to be diagnosed is amplified and thus binding between DNA fragments is prevented. DNA gelation proceeds. As the viscosity in the sample increases due to the gelation, the portion in which the gel is formed can no longer move the fine particles flowing therein.

상기 혼합된 시료의 음향스트리밍(acoustic streaming)속도 변화를 실시간으로 측정하는 단계는 전술한 증폭단계에 의해 혼합된 시료 내부에서 DNA 하이드로겔이 형성되면서 시료의 점도가 증가함에 따라 변화되는 음향스트리밍 속도를 측정하는 과정을 의미한다. 구체적으로는, 시료에 미세입자를 추가하여, 램-웨이브에 의해 액적 내부에 부유되는 미세입자의 유동속도를 분석하는 방법으로 측정된다. 가령, 특정 구간의 시간(Δ을 알고 있는 경우, 연속 촬영된 이미지를 통해 시료 내에 부유된 특정 미세입자(입자 a)의 이동거리(da)를 측정하여 속도를 평가할 수 있다. 입자 a의 속도(va)는 하기의 수식 3에 따라 산출될 수 있다. The step of measuring the change in the acoustic streaming rate of the mixed sample in real time includes the formation of a DNA hydrogel inside the mixed sample by the amplification step described above, and the acoustic streaming rate that changes as the viscosity of the sample increases. It means the process of measuring. Specifically, it is measured by adding microparticles to a sample and analyzing the flow velocity of microparticles suspended inside the droplet by a ram-wave. For example, if the time (Δ) of a specific section is known, the speed can be evaluated by measuring the moving distance (d a ) of a specific fine particle (particle a) suspended in a sample through a continuous photographed image. (v a ) can be calculated according to Equation 3 below.

[수식 3][Equation 3]

Figure pat00002
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구체적으로는, 상기 수식 3의 입자 a의 이동거리(da)는 도 5와 같이 액적 내의 동일한 높이(현미경의 동일 초점거리)에 위치하는 입자들의 이동거리를 측정함으로써 확인할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 명세서의 실시예를 포함하는 실험의 결과는 10초 간격으로 촬영된 2개의 연속된 이미지로부터 각각 다른 10개의 입자에 대하여 동일한 방식으로 구한 속도의 평균값을 나타낸 것으로, 이러한 속도 평가 방식은 고속 촬영이 가능한 고가의 이미지 캡쳐 센서를 별도로 요하지 않는 장점이 있다. Specifically, the moving distance (d a ) of the particle a of Equation 3 can be confirmed by measuring the moving distance of particles located at the same height (same focal length of the microscope) in the droplet as shown in FIG. 5. In this regard, the results of the experiment including the examples of the specification of the present invention represent the average value of the speeds obtained in the same manner for 10 different particles from two consecutive images taken at 10-second intervals. The evaluation method has the advantage of not requiring a separate expensive image capture sensor capable of high-speed shooting.

특히, 본 발명은 인가되는 전압 조건을 조절하여 램-웨이브에 의한 내부 음향 스트리밍 속도 조절이 가능하고, 조절된 범위 내에서 점성 변화에 따른 상대적인 속도 변화를 평가할 수 있으므로, 초당 24 내지 30 프레임의 촬영이 가능한 일반적인 휴대폰 혹은 USB 카메라만으로도 속도 평가가 가능하다는 점에서 휴대성 및 편의성이 증대된 특징이 있다.In particular, in the present invention, the internal sound streaming speed can be adjusted by ram-wave by adjusting the applied voltage condition, and the relative speed change according to the viscosity change can be evaluated within the adjusted range, so that the recording of 24 to 30 frames per second Portability and convenience are increased in that speed evaluation is possible with only a general mobile phone or USB camera that can be used.

일 측에 따르면, 상기 시료에 포함되는 미세입자는 형광물질일 수 있다. 이 경우, 램-웨이브에 의해 시료가 혼합되는 동안 형광입자는 내부에서 유동하게 되는데, 상기 형광입자의 형광특성에 의해 육안으로 유동성 확인이 용이한 장점이 있다. According to one side, the microparticles included in the sample may be a fluorescent material. In this case, while the sample is mixed by the ram-wave, the fluorescent particles flow inside, and there is an advantage in that it is easy to check the flowability with the naked eye due to the fluorescent characteristics of the fluorescent particles.

일 경우로, 음향스트리밍 속도는 로딩된 시료의 액적과 기판의 접촉각에 따라 상이한 것일 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 접촉각을 크게 조절하면 높은 음향스크리밍 속도를 얻을 수 있다. 가령, 동일한 크기의 전압이 인가되는 경우, 낮은 전압에서도 접촉각을 조절하여 시료 액적 내부의 음향스트리밍 속도값을 빠르게 할 수 있으므로, 검체 및 증폭반응액이 포함된 시료의 혼합을 원할하게 할 수 있다. 즉, 혼합된 시료의 점성 변화량의 측정 범위가 더 넓어질 수 있으므로 동일한 환경조건에서 검체의 분석감도를 더 높일 수 있는 이점이 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 소자를 이용하면 인가되는 전압이 낮은 경우에도 검체의 분석감도를 높일 수 있고, 용액자체의 점도가 큰 고점도 시료의 경우에는 더 낮은 전력만으로도 분석이 가능할 수 있으므로 고점도 혈액을 이용한 진단이나 고점도 오일의 등급평가에도 활용할 수 있다. In one case, the sound streaming speed may be different depending on the contact angle between the droplets of the loaded sample and the substrate. Specifically, if the contact angle of the present invention is largely adjusted, a high acoustic screaming speed can be obtained. For example, when the same voltage is applied, the acoustic streaming speed value inside the sample droplet can be increased by adjusting the contact angle even at a low voltage, so that the sample and the sample containing the amplification reaction solution can be smoothly mixed. That is, since the measurement range of the viscosity change amount of the mixed sample may be wider, there is an advantage of further increasing the analysis sensitivity of the sample under the same environmental conditions. As described above, if the device of the present invention is used, the sensitivity of analysis of a sample can be increased even when the applied voltage is low, and in the case of a high-viscosity sample with a large viscosity of the solution itself, analysis can be performed with only lower power. It can also be used for diagnosis or grading of high viscosity oils.

도 2의 (b)와 같이 접촉각이 상이한 샘플 각각에 동일한 전압을 인가하면, 압전기판에 로딩한 시료의 액적과 기판의 접촉각이 클수록 동일한 전압을 인가시에 최대의 음향스트리밍 속도값이 측정됨을 확인할 수 있다. 보다 자세한 내용은, 후술하는 실시예를 통해 설명하도록 한다. If the same voltage is applied to each of the samples with different contact angles as shown in Fig. 2(b), the larger the contact angle between the droplets of the sample loaded on the piezoelectric plate and the substrate, the greater the maximum acoustic streaming speed value is measured when the same voltage is applied. I can. More details will be described through examples to be described later.

본 발명의 램-웨이브 기반 분자진단 방법을 이용하면, 측정된 음향스트리밍 속도의 변화로부터 진단대상의 유무를 판별할 수 있다. 이 때, 상기 음향스트리밍 속도 변화는 램-웨이브에 의해 혼합된 검체 및 증폭 반응액이 포함된 시료의 혼합물 점도와 상관되는 값으로, 상기 음향스트리밍 속도 변화를 분석함으로써 시료 내에 타깃 물질이 포함되어 있는지 유무를 확인할 수 있다. When the RAM-wave-based molecular diagnosis method of the present invention is used, the presence or absence of a diagnosis object can be determined from the change in the measured sound streaming speed. At this time, the change in the acoustic streaming rate is a value correlated with the viscosity of the mixture of the sample mixed by Ram-Wave and the sample containing the amplification reaction solution, and whether the target material is included in the sample by analyzing the change in the acoustic streaming rate. You can check the presence or absence.

가령, 댕기열 바이러스에 감염되었는지를 진단해야 하는 경우, 댕기열 바이러스 감염 의심 환자로부터 수득된 검체와 댕기열 바이러스의 유전자를 증폭시키는 중폭 반응액을 포함하는 시료를 압전기판의 웰에 로딩한 뒤, 작동 주파수를 갖는 교류전압을 인가하여 발생된 램-웨이브로 시료를 혼합시켜 증폭을 유도한다. 증폭반응이 진행되는 동안 음향스트리밍 속도를 측정하여 증폭산물의 생성여부를 확인할 수 있다. 이 때, 음향스트리밍 속도 변화가 거의 없다면, 상기 의심 환자는 댕기열 바이러스에 감염되지 않은 것으로 진단할 수 있고, 음향스트리밍 속도가 점차 감소하는 변화를 나타내는 경우, 환자는 댕기열 바이러스에 감염된 것으로 진단할 수 있다. 이 때, 속도가 감소하는 이유는 댕기열 바이러스에 특이적으로 결합하는 증폭용 프라이머 또는 프로브에 의해 생성되는 DNA 하이드로겔의 형성으로 인한 점도의 증가에 의한 결과로, 이 때, 실험적 오차를 감안하여 진단의 신뢰도를 높이기 위해서는, 속도의 변화량을 정량적으로 산출하여 특정 임계값 이상의 변화량 값이 산출되는 경우에는 진단대상이 검체에 포함되어 있는 것으로 진단됨이 바람직하다. For example, if it is necessary to diagnose whether it is infected with the dengue virus, a sample obtained from a patient with dengue virus infection and a sample containing a medium-width reaction solution that amplifies the gene of the dengue virus are loaded into a well of a piezoelectric plate, and then the operating frequency is adjusted. Amplification is induced by mixing the sample with the generated ram-wave by applying the AC voltage. While the amplification reaction is in progress, the sound streaming rate can be measured to check whether the amplification product is generated. At this time, if there is little change in the sound streaming rate, the suspected patient can be diagnosed as not infected with the dengue fever virus, and if the sound streaming rate shows a gradually decreasing change, the patient can be diagnosed as infected with the dengue virus. . At this time, the reason for the decrease in speed is as a result of the increase in viscosity due to the formation of DNA hydrogels generated by the amplification primers or probes that specifically bind to the dengue virus. At this time, the diagnosis is made in consideration of experimental errors. In order to increase the reliability of, it is preferable that the subject to be diagnosed is diagnosed as being included in the specimen when the change amount of the speed is quantitatively calculated and a change amount value of more than a specific threshold value is calculated.

본 발명의 램-웨이브 기반 분자진단 방법에 의하면, 별도의 복잡한 전극 패터닝 공정 없이 알루미늄 호일, 전도성 액체 등을 이용하여 간편하게 압전기판에 램-웨이브를 발생시킬 수 있으며, 작동 주파수를 갖는 교류전압을 가하여 램-웨이브를 발생시켜 검체와 증폭반응액을 혼합할 수 있다. 이 때, 상기 시료에는 미세입자가 더 포함됨이 바람직하다. 이 때, 미세입자는 DNA 하이드로겔이 형성을 육안으로 확인하기 위해 시료에 포함되는 물질로, 바람직하게는 형광물질일 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다. According to the ram-wave-based molecular diagnosis method of the present invention, it is possible to easily generate a ram-wave on a piezoelectric plate using aluminum foil, conductive liquid, etc. without a separate complicated electrode patterning process, and by applying an AC voltage having an operating frequency By generating a ram-wave, the sample and the amplification reaction solution can be mixed. In this case, it is preferable that the sample further contains fine particles. In this case, the microparticle is a material included in the sample to visually confirm the formation of the DNA hydrogel, and may preferably be a fluorescent material, but is not particularly limited.

전술한 바와 같이 본 발명의 압전기판에는 시료가 로딩되는 적어도 하나의 웰이 구비되어 있다. 이 때, 로딩된 시료가 반응 중에 램-웨이브에 의해 흐르거나 움직이는 경우를 방지하고자 웰을 제외한 압전기판은 소수성 물질로 코팅됨이 바람직하다. As described above, the piezoelectric substrate of the present invention is provided with at least one well into which a sample is loaded. In this case, it is preferable that the piezoelectric plate except the well is coated with a hydrophobic material in order to prevent the case where the loaded sample flows or moves by the ram-wave during the reaction.

위와 같이 구비된 전극에는, 전압 인가부가 연결될 수 있다. 상기 전압 인가부에 교류 전압을 인가하여 압전기판 자체에 램-웨이브가 발생할 수 있다. 구체적으로는, 상기 전압 인가부는 압전기판의 두께에 상응하는 작동 주파수를 갖는 교류 전압을 인가하고, 전압 인가부의 제어에 의해 교류 전압의 작동 주파수가 제어되어, 결과적으로 압전기판에 발생되는 램-웨이브가 제어될 수 있다. 램-웨이브의 제어는 전극에 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써 가능할 수 있다. 그러나 전압의 크기는 압전기판에 로딩되는 시료의 부피, 부유시키는 미세입자의 크기나 부유농도, 압전기판의 두께 및 전극 간의 거리에 따라 상이할 수 있으므로, 소정의 조건 하에서 적정한 인가전압의 크기가 특정됨이 바람직하다. A voltage applying unit may be connected to the electrode provided as above. By applying an AC voltage to the voltage applying unit, a ram-wave may be generated in the piezoelectric substrate itself. Specifically, the voltage applying unit applies an AC voltage having an operating frequency corresponding to the thickness of the piezoelectric plate, and the operating frequency of the AC voltage is controlled by the control of the voltage applying unit, resulting in ram-wave generated in the piezoelectric plate. Can be controlled. Ram-wave can be controlled by adjusting the amount of voltage applied to the electrode. However, the voltage may vary depending on the volume of the sample loaded on the piezoelectric substrate, the size or suspension concentration of fine particles to be suspended, the thickness of the piezoelectric substrate, and the distance between electrodes. It is desirable to be.

일 측에 따르면, 램-웨이브 기반 분자진단용 소자는, 유체가 유동되는 공간을 구성하는 챔버를 더 포함할 수 있다. 상기 공간은, 램-웨이브에 의해 압전기판 상에 로딩된 시료와 같은 유체가 유동되는 공간을 의미하고, 상기 공간이 구성된 소자는 증폭이 진행되는 동안 유체가 증발되는 현상을 완화시킬 수 있다. According to one side, the RAM-Wave-based molecular diagnostic device may further include a chamber constituting a space through which a fluid flows. The space refers to a space in which a fluid such as a sample loaded on a piezoelectric plate flows by a ram-wave, and an element configured with the space may mitigate a phenomenon in which the fluid is evaporated while amplification is in progress.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 전술한 내용의 소자 중 어느 하나를 포함하는 램-웨이브 기반 분자진단용 키트가 제공된다. 이 때, 키트는 검체가 포함된 시약을 주입하여 검체의 병리학적인 변화를 통해 건강을 분석하거나 질환의 지표가 되는 물질을 조기에 검출하는 용도로 사용되는 장치로, 상기 키트는 공지된 진단용 키트 조성물 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다. 다만, 본 발명의 효과를 고려하면 현장현시검사에 적합하도록 최소한의 구성으로 소형화 되어 제작됨이 바람직하다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a RAM-wave-based molecular diagnostic kit including any one of the above-described devices. At this time, the kit is a device used to analyze health through pathological changes of the sample by injecting a reagent containing the sample or to detect a substance that is an indicator of a disease early, and the kit is a known diagnostic kit composition It may include at least one or more of, but is not particularly limited. However, in consideration of the effect of the present invention, it is preferable to be miniaturized and manufactured with a minimum configuration to be suitable for on-site inspection.

보다 구체적인 설명은 이하의 실시예를 통해 후술하도록 한다.A more detailed description will be described later through the following examples.

실시예 1. 램-웨이브 기반 분자진단용 소자의 제작Example 1. Fabrication of a RAM-wave-based molecular diagnostic device

도 1은, 본 발명의 램-웨이브 기반 분자진단용 소자 및 이의 작동원리를 개략적으로 도시한 것으로, 먼저, 도 1의 (a)는 양 측면에 알루미늄 테이프 전극이 구비된 압전기판을 포함하는 램-웨이브 기반 분자진단용 소자의 개략도를 나타낸 것이다. 도 1 (a)의 소자는 DNA 증폭 과정에서 시료의 증발을 막기위해 PDMS 개방형 챔버를 사용하여 내부에 오일을 채웠다. 압전기판에 로딩되는 시료가 증폭반응 중에 움직이지 않도록, 압전기판의 표면을 마이크로스탬핑(Microstamping)방법을 사용하여 소수성 물질로 처리하였다. 구체적으로는, 직경 3mm인 원형의 웰(well)을 포함하는 스탬프에 소수성 물질을 옮겨, 기판과 접촉시킴으로써 압전기판에 소수성 물질을 코팅하였다. FIG. 1 schematically shows the RAM-wave-based molecular diagnostic device and the operating principle of the present invention. First, FIG. 1A is a RAM including a piezoelectric plate provided with aluminum tape electrodes on both sides- A schematic diagram of a wave-based molecular diagnosis device is shown. The device of FIG. 1 (a) was filled with oil inside the PDMS open chamber to prevent evaporation of the sample during the DNA amplification process. The surface of the piezoelectric plate was treated with a hydrophobic material using a microstamping method so that the sample loaded on the piezoelectric plate did not move during the amplification reaction. Specifically, a hydrophobic material was transferred to a stamp including a circular well having a diameter of 3 mm, and the piezoelectric substrate was coated with a hydrophobic material by contacting the substrate.

도 1의 (b)는 본 발명의 램-웨이브 기반 분자진단용 소자를 구현한 것으로, 알루미늄 테이프 전극에 고주파(RF)신호를 인가하여 압전 기판 전체에 램-웨이브를 유도하였다. 이 때, 압전기판은 니오브산리튬(LiNbO3)을 이용했다. 상기 소자의 주파수는 압전기판의 두께에 따라 전술한 수식 1의해 산출된 값을 이용하였으며, 이 경우, 생성되는 램-웨이브의 파장은 전술한 수식 2에 의해 확인되었다. 확인 결과, 압전기판이 3900m/s의 속도를 가지는 LiNbO3 기판인 경우, 연속적인 공진주파수 ((2n + 1) λ/ 2 (n = 0, 1, 2, ...)에 의해 전도성 액체로 이루어진 전극에 인가된 작동주파수는 173.3 MHz로 확인되었다.FIG. 1(b) is an implementation of the RAM-wave-based molecular diagnosis device of the present invention, in which a RAM-wave is induced over the entire piezoelectric substrate by applying a high frequency (RF) signal to an aluminum tape electrode. At this time, lithium niobate (LiNbO 3 ) was used as the piezoelectric plate. The frequency of the device was calculated using the value calculated by Equation 1 according to the thickness of the piezoelectric plate, and in this case, the wavelength of the generated ram-wave was confirmed by Equation 2 above. As a result of the confirmation, in the case where the piezoelectric substrate is a LiNbO3 substrate having a speed of 3900m/s, it is composed of a conductive liquid by a continuous resonance frequency ((2n + 1) λ/ 2 (n = 0, 1, 2, ...). The operating frequency applied to the electrode was confirmed to be 173.3 MHz.

RCA 등온증폭과정을 통해 생성되는 RCA 생성물에 의해 DNA 하이드로젤이 형성된다. DNA 하이드로젤은 증폭이 진행되는 동안 지속적으로 증가하여 샘플 액적의 점탄성이 증가시킨다. 상기 증폭과정이 진행되는 동안 램-웨이브에 의한 음향스트리밍의 속도 변화를 시각적으로 확인하기 위해, 시료에 포함되는 미세입자는 형광입자일 수 있다. 증폭이 진행되는 동안, 샘플 액적에 로딩된 형광입자가 부유되면, 도 1의 (c)와 같이 부유되는 입자에 의해 내부 유동이 생성된다. RCA 증폭이 진행되는 동안, 부유되는 입자의 속도는 액적의 점도가 증가함에 따라 점차 감소하게 된다. DNA hydrogels are formed by RCA products produced through the RCA isothermal amplification process. The DNA hydrogel continues to increase during the amplification, increasing the viscoelasticity of the sample droplets. During the amplification process, in order to visually confirm the change in the speed of sound streaming by the ram-wave, the microparticles included in the sample may be fluorescent particles. While the amplification is in progress, when the fluorescent particles loaded in the sample droplets are suspended, an internal flow is generated by the suspended particles as shown in FIG. 1C. During RCA amplification, the velocity of the suspended particles gradually decreases as the droplet viscosity increases.

실시예 2. 접촉각에 따른 시료 액적 내 부유된 입자의 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도 측정 Example 2. Measurement of acoustic streaming rate of particles suspended in sample droplets according to contact angle

실시예 1의 실험을 통해 제작된 램-웨이브 기반 분자진단용 소자를 이용하여 시료 액적 내부의 미세입자의 음향스트리밍 속도에 대한 액적의 접촉각의 영향을 확인하기 위한 실험을 진행하였다. An experiment was conducted to confirm the effect of the contact angle of the droplet on the acoustic streaming speed of the microparticles inside the sample droplet using the Ram-wave-based molecular diagnostic device manufactured through the experiment of Example 1.

실험은 접촉각이 각각 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90 °인 샘플을 이용하였다. 도 2의 (a)와 같이 압전기판에 소수성 부분을 제외한 상대적으로 친수성인 웰(well)의 직경을 각각 다르게 제작하여, 10 μl의 시료를 로딩함으로써 다양한 접촉각을 형성하였다. 형성된 접촉각은 도 2의 (b)와 같이 USB 카메라 (800x 디지털 현미경, DMicroscope Inc.)를 이용하여 측면에서 촬영하여 측정했다. 측정된 접촉각은 각각 14.9 ± 0.4 °, 30.2 ± 0.3 °, 44.4 ± 0.5 °, 60.3 ± 0.4 °, 75.2 ± 0.3 ° 및 89.7 ± 0.2 °로 확인되었다. 이후, 전술한 방법으로 램-웨이브를 생성하여 각각의 시료 액적 내부의 물질을 혼합하고, 미세입자를 부유시켰다. 부유된 5μm 입자의 음향스트리밍 속도는 자유비디오분석 및 모델링 툴인 Tracker 5.0에 의해 분석되었다. 이 때, 평균 속도와 표준 편차는 6개 각각의 시료의 액적으로부터 측정된 값을 포함하였다. 그 결과, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 접촉각이 15 °에서 90 °로 증가함에 따라, 음향스트리밍 속도가 3.8μm/s에서 121.5μm/s로 증가했다. 접촉각이 작은 액적의 경우, 램-웨이브에 의해 유도된 액적의 압력구배가 낮아 음향스트리밍 속도가 감소하게 되는 것으로 확인되었다. 또, 접촉각이 최대인 90 °의 액적의 경우, 동일한 인가전압에서 가장 높은 음향스트리밍 속도가 나타났다. In the experiment, samples with contact angles of 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, and 90° were used. As shown in (a) of FIG. 2, the diameters of relatively hydrophilic wells excluding the hydrophobic part were made differently on the piezoelectric plate, and various contact angles were formed by loading 10 μl of a sample. The formed contact angle was measured by photographing it from the side using a USB camera (800x digital microscope, DMicroscope Inc.) as shown in FIG. 2B. The measured contact angles were confirmed to be 14.9 ± 0.4 °, 30.2 ± 0.3 °, 44.4 ± 0.5 °, 60.3 ± 0.4 °, 75.2 ± 0.3 °, and 89.7 ± 0.2 °, respectively. Thereafter, a ram-wave was generated by the above-described method to mix the material inside each sample droplet, and the fine particles were suspended. The acoustic streaming speed of the suspended 5 μm particles was analyzed by Tracker 5.0, a free video analysis and modeling tool. In this case, the average velocity and standard deviation included values measured from droplets of each of the six samples. As a result, as shown in (c) of FIG. 2, as the contact angle increased from 15 ° to 90 °, the sound streaming speed increased from 3.8 μm/s to 121.5 μm/s. In the case of droplets having a small contact angle, it was confirmed that the pressure gradient of the droplets induced by the ram-wave is low, so that the acoustic streaming speed decreases. In addition, in the case of a droplet having a maximum contact angle of 90°, the highest acoustic streaming speed was obtained at the same applied voltage.

실시예 3. RCA 증폭반응에 의한 음향스트리밍 속도와 점도의 상관관계 입증Example 3. Correlation between sound streaming speed and viscosity by RCA amplification reaction

시료 액적의 온도를 30°C이하로 유지하기 위해, 14-24V 범위의 전압을 인가하여 RCA등온증폭반응을 진행하였다. 증폭이 진행되는 동안, 열화상카메라를 이용하여 온도를 측정한 결과, 도 3의 (a)와 같았다. 도 3의 (a)의 왼쪽의 세로축을 기준으로 살펴보면, 전압을 14V에서 24V로 증가시키는 동안 온도가 약 25°C 에서 40°C로 증가하는 것을 확인할 수 있다. In order to maintain the temperature of the sample droplets below 30°C, a voltage in the range of 14-24V was applied to perform the RCA isothermal amplification reaction. While the amplification was in progress, the temperature was measured using a thermal imaging camera, and it was as shown in FIG. 3(a). Looking at the left vertical axis of FIG. 3A as a reference, it can be seen that the temperature increases from about 25°C to 40°C while increasing the voltage from 14V to 24V.

시료와 기판의 접촉각이 90° 일 때, 최대의 음향스트리밍 속도를 달성하기 위한 10㎕ 시료 액적의 직경은 3.84mm였다. 또, 램-웨이브가 발생하기 전의 시료의 온도는 약 25°C였고, 14V의 인가전압시는 실온과 비슷한 수준인 약 25.4°C로 측정되었다. 인가전압을 17V로 증가시킨 경우, 평균온도는 약 30°C에 도달하고, 24V까지 증가시킨 경우에는 온도가 40°C까지 증가함을 확인하였다. 즉, 본 발명의 시료 액적의 온도를 30°C로 유지하기 위한 최적의 인가전압은 17V임을 확인할 수 있었다.When the contact angle between the sample and the substrate was 90°, the diameter of the 10 μl sample droplet to achieve the maximum acoustic streaming speed was 3.84 mm. In addition, the temperature of the sample before the occurrence of the ram-wave was about 25°C, and at the time of applying a voltage of 14V, it was measured to be about 25.4°C, which is similar to room temperature. When the applied voltage was increased to 17V, the average temperature reached about 30°C, and when the applied voltage was increased to 24V, it was confirmed that the temperature increased to 40°C. That is, it was confirmed that the optimum applied voltage for maintaining the temperature of the sample droplet of the present invention at 30 °C was 17V.

그림 3 (a)의 오른쪽의 세로축을 기준으로 살펴보면, 14V 내지 24V의 인가전압하에서 증폭이 진행되는 동안 시료 액적 내부에 부유된 미세입자의 음향스트리밍 속도를 확인할 수 있다. 음향스트리밍 속도(v)는 이론적으로 인가된 전압의 직교에(V²) 비례하여 14V일 때 101.4μm/s에서 24V에서 421.7㎛/s로 증가함을 확인할 수 있었다. Looking at the vertical axis on the right side of Fig. 3(a) as a reference, it is possible to check the acoustic streaming speed of the fine particles suspended inside the sample droplet while amplification is in progress under the applied voltage of 14V to 24V. It was confirmed that the sound streaming speed (v) theoretically increased from 101.4 μm/s to 421.7 μm/s at 24 V at 14 V in proportion to the perpendicularity of the applied voltage (V²).

또, 부유된 미세입자의 음향스트리밍 속도에 미치는 점도 상승의 영향을 조사하기 위해, 1.4mPa·s에서 500mPa·s까지 여러 가지 점도의 글리세린 수용액 (G1345.1000, Duchefa Biochemie)을 준비하였다 (1.4, 14 , 100, 140, 200, 350 및 500 mPa · s).In addition, to investigate the effect of viscosity increase on the acoustic streaming speed of suspended fine particles, a glycerin aqueous solution (G1345.1000, Duchefa Biochemie) having various viscosities from 1.4 mPa·s to 500 mPa·s was prepared (1.4, 14, 100, 140, 200, 350 and 500 mPa s).

실험의 최적화된 조건으로 추가적인 실험을 진행하기 위해, 접촉각 90° 및 시료온도 30°C를 만족시키기 위해, 시료액적의 직경은 3.84mm로, 인가전압은 17V로 고정시켰다. In order to conduct additional experiments under the optimized conditions of the experiment, in order to satisfy the contact angle of 90° and the sample temperature of 30°C, the diameter of the sample droplet was fixed to 3.84 mm and the applied voltage to 17V.

그 결과, 도 3의 (b)와 같이, 시료의 점도가 1.4 mPa·s에서 500 mPa·s로 증가함에 따라 부유된 미세입자의 음향스트리밍 속도가 148.4 μm/s에서 5.85 μm/s로 감소하는 것으로 확인되었다. 다만, 점도가 500 mPa·s보다 높은 글리세린 용액에서 현탁 매질의 점도가 높기 때문에 부유된 미세입자의 음향스트리밍이 관찰되지 않아, 음향스트리밍 속도는 거의 0으로 확인되었다. 또, 1.4 mPa·s의 글리세린 용액에 부유된 미세입자의 음향스트리밍 속도는 17V에서 148.4 μm/s로 측정되었고, 상기 측정된 값은 증류수에 부유된 미세입자의 밀도와 거의 동일하였다(25 ℃에서 점도 ~ 0.9 mPa · s). As a result, as shown in (b) of FIG. 3, as the viscosity of the sample increases from 1.4 mPa·s to 500 mPa·s, the acoustic streaming speed of the suspended microparticles decreases from 148.4 μm/s to 5.85 μm/s. Was confirmed. However, in a glycerin solution having a viscosity higher than 500 mPa·s, since the viscosity of the suspension medium was high, acoustic streaming of the suspended fine particles was not observed, and the acoustic streaming speed was confirmed to be almost zero. In addition, the acoustic streaming speed of the microparticles suspended in the glycerin solution of 1.4 mPa·s was measured to be 148.4 μm/s at 17V, and the measured value was almost the same as the density of the microparticles suspended in distilled water (at 25°C. Viscosity ~ 0.9 mPa s).

즉, 램-웨이브에 의한 음향스트리밍 속도는 y = 137.3-0.28x의 관계에 따라 액적 점도의 영향을 받음을 확인하였다.That is, it was confirmed that the acoustic streaming speed by the ram-wave was affected by the droplet viscosity according to the relationship y = 137.3-0.28x.

실시예 4. 뎅기열 병원균 진단Example 4. Dengue fever pathogen diagnosis

본 발명의 램-웨이브 기반의 장치를 임상진단에 이용가능함을 증명하기 위해, RCA에 의한 뎅기 바이러스 분자증폭을 진행하고 이를 모니터링하였다. 음향스트리밍의 평균 속도 및 표준편차는 실험에 이용된 샘플 각각의 액적으로부터의 측정값을 포함하고, 음향스트리밍 속도는 각 샘플의 최대 속도에 의해 표준화되었다. 또, 증폭반응이 진행되는 약 60분간 모니터링 하는 사이 시료의 증발을 막기위해, PDMS 개방형 챔버에 미네랄 오일을 채워 모니터링을 진행하였다. In order to prove that the ram-wave-based device of the present invention can be used for clinical diagnosis, dengue virus molecular amplification by RCA was performed and monitored. The average velocity and standard deviation of the acoustic streaming included measurements from the droplets of each sample used in the experiment, and the acoustic streaming rate was normalized by the maximum velocity of each sample. In addition, in order to prevent evaporation of the sample while monitoring the amplification reaction for about 60 minutes, the PDMS open chamber was filled with mineral oil to perform monitoring.

도 4의 (a)는 음성샘플 및 뎅기 병원균 올리고 뉴클레오타이드(약 100 pmol/μL)를 약 6 × 10^13 copy를 함유하는 뎅기 양성 샘플에 대한 시간에 따른 음향스트리밍 속도를 측정한 결과를 나타낸 것이다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 5분 간격으로 약 60분동안 음향스트리밍 속도를 측정한 결과, 처음 20분동안은 음성샘플과 뎅기 병원균 샘플 모두 거의 일정하게 음향스트리밍 속도가 유지되었으나, 뎅기 병원균 샘플은 이후 속도가 감소하는 것으로 나타났다. Figure 4 (a) shows the result of measuring the acoustic streaming rate over time for the negative sample and the dengue positive sample containing about 6 × 10 ^ 13 copy of the dengue pathogen oligonucleotide (about 100 pmol / μL). . As shown in (a) of Figure 4, as a result of measuring the sound streaming speed for about 60 minutes at 5 minute intervals, the sound streaming speed was maintained almost constant for both the negative sample and the dengue pathogen sample for the first 20 minutes, Dengue pathogen samples were then shown to decrease in speed.

이는 RCA 증폭과정이 진행됨에 따라, 뎅기 병원균 샘플의 증폭산물로 DNA 하이드로겔이 서서히 생성되어 시료 내부의 액적에 축적되고, 이로 인해 시료의 점탄성이 증가하여 음향스트리밍 속도는 지속적으로 감소하는 것으로 나타난 것으로 확인하였다. 램-웨이브 생성 30분 경과시, 음향스트리밍 속도는 초기 값의 약 82%까지 측정되었고, 램-웨이브 발생 60분 경과시, 음향스트리밍 속도는 초기 속도 대비 약 48%로 확인되었다. 이는 시료 액적의 점탄성이 증가되었음을 의미한다. 반면, 음성샘플의 경우에는, 시료 내부에 표적 DNA가 없으므로, RCA 생성물이 생성되지 않아, 내부에 DNA 하이드로겔이 형성되지 않았으므로 점성이 증가하지 않은 것을 확인하였다. 따라서, 음성샘플은 모니터링이 진행되는 60분간 음향스트리밍 속도가 거의 균일하게 유지되었고, 표준화 속도 또한 거의 1로 유지되었다. It was found that as the RCA amplification process proceeds, DNA hydrogel is gradually generated as an amplification product of the dengue pathogen sample and accumulates in the droplets inside the sample. Confirmed. After 30 minutes of generating the ram-wave, the sound streaming speed was measured to about 82% of the initial value, and after 60 minutes of generating the ram-wave, the sound streaming speed was confirmed to be about 48% of the initial speed. This means that the viscoelasticity of the sample droplet was increased. On the other hand, in the case of the negative sample, since there was no target DNA inside the sample, it was confirmed that the viscosity did not increase because the RCA product was not generated, and the DNA hydrogel was not formed therein. Therefore, for the voice sample, the sound streaming rate was maintained almost uniformly for 60 minutes during monitoring, and the standardized rate was also maintained at almost 1.

램-웨이브 기반 DNA 증폭을 검증하기 위해, 뎅기 바이러스 음성샘플과 양성샘플을 이용하여 RCA 증폭반응을 통한 실시간 형광분석을 수행하였다. 안정적인 형광신호를 측정하기까지 약 20분이 소요되었고, 뎅기 병원균의 올리고 뉴클레오타이드를 함유하는 양성샘플에서는 점진적으로 증가된 형광강도가 나타났으나, 뎅기 병원균의 올리고 뉴클레오타이드가 없는 음성샘플에서는 형광강도가 증가하지 않았다.(도 4의 (b)) 또한, 상기 음성샘플 및 양성샘플의 RCA 혼합물을 30°C에서 8시간 동안 보관한 뒤, DNA 하이드로젤이 형성되었는지를 확인한 결과, 음성샘플에서는 하이드로겔이 확인되지 않았으나, 양성샘플에서는 DNA 하이드로겔이 형성됨이 확인되었다. To verify the lamb-wave-based DNA amplification, real-time fluorescence analysis was performed through RCA amplification reaction using negative and positive samples of dengue virus. It took about 20 minutes to measure a stable fluorescence signal, and the fluorescence intensity gradually increased in the positive sample containing the oligonucleotide of the dengue pathogen, but the fluorescence intensity did not increase in the negative sample without the oligonucleotide of the dengue pathogen. (Fig. 4(b)) In addition, after storing the RCA mixture of the negative and positive samples at 30 °C for 8 hours, it was confirmed that DNA hydrogel was formed, and the hydrogel was confirmed in the negative sample. Although not, it was confirmed that DNA hydrogel was formed in the positive sample.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited drawings, a person of ordinary skill in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, even if the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or the described components are combined or combined in a form different from the described method, or are replaced or substituted by other components or equivalents. Appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and claims and equivalents fall within the scope of the following claims.

Claims (14)

압전기판 상에 검체, 미세입자 및 증폭 반응액이 포함된 시료를 로딩하는 단계;
상기 압전기판에 교류전압을 인가하는 단계;
램-웨이브에 의해 상기 시료가 혼합되는 단계;
상기 검체를 증폭시키는 단계; 및
상기 혼합된 시료의 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도를 실시간으로 측정하는 단계;
를 포함하는 램-웨이브 기반 분자진단 방법으로,
상기 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도가 변화하면 진단대상 물질이 존재하는 것으로 판단하는, 램-웨이브 기반 분자진단 방법.
Loading a sample containing a sample, microparticles, and amplification reaction solution onto the piezoelectric plate;
Applying an AC voltage to the piezoelectric substrate;
Mixing the sample by ram-wave;
Amplifying the specimen; And
Measuring an acoustic streaming rate of the mixed sample in real time;
Ram-wave-based molecular diagnosis method comprising a,
Ram-wave-based molecular diagnosis method for determining that a substance to be diagnosed exists when the speed of the acoustic streaming changes.
제1항에 있어서,
상기 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도는, 점도의 증가에 의해 변하는, 램-웨이브 기반 분자진단 방법.
The method of claim 1,
The acoustic streaming rate is changed by an increase in viscosity, Ram-wave-based molecular diagnosis method.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 점도는, DNA 하이드로겔의 형성에 의해 증가하는, 램-웨이브 기반 분자진단 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The viscosity is increased by the formation of a DNA hydrogel, Ram-wave-based molecular diagnostic method.
제1항 또는 제2항에 있어서,
개방형 챔버를 구비하는 단계; 및
상기 챔버 내부에 오일을 채우는 단계;
를 더 포함하는, 램-웨이브 기반 분자진단 방법.
The method according to claim 1 or 2,
Providing an open chamber; And
Filling oil into the chamber;
Further comprising, Ram-wave-based molecular diagnostic method.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 증폭은, RCA(Rolling Circle Amplification) 증폭인, 램-웨이브 기반 분자진단 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The amplification is RCA (Rolling Circle Amplification) amplification, Ram-wave-based molecular diagnostic method.
제1항에 있어서,
상기 미세입자는, 형광물질인, 램-웨이브 기반 분자진단 방법.
The method of claim 1,
The microparticles are fluorescent materials, Ram-wave-based molecular diagnosis method.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 진단대상은, 뎅기열, 말라리아, 메르스, 에볼라 및 지카로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상의 질환의 원인균인, 램-웨이브 기반 분자진단 방법.
The method according to claim 1 or 2,
The diagnosis target, which is the causative agent of any one or more diseases selected from the group consisting of dengue fever, malaria, MERS, Ebola, and Zika, Ram-wave-based molecular diagnostic method.
시료가 고정되는 압전기판;
상기 압전기판의 양단에 구비되는 전극; 및
상기 전극에 작동 주파수를 갖는 교류전압을 인가하여 상기 압전기판에 램-웨이브를 발생시키는 전압 인가부;
를 포함하고,
상기 램-웨이브에 의해 음향스트리밍(acoustic streaming) 속도가 변화하면 진단대상 물질이 존재하는 것으로 판단하는, 램-웨이브 기반 분자진단용 소자.
A piezoelectric plate on which the sample is fixed;
Electrodes provided at both ends of the piezoelectric substrate; And
A voltage applying unit for generating a ram-wave on the piezoelectric substrate by applying an AC voltage having an operating frequency to the electrode;
Including,
The RAM-wave-based molecular diagnostic device for determining that a substance to be diagnosed exists when the speed of acoustic streaming is changed by the RAM-wave.
제8항에 있어서,
상기 전극은, 알루미늄 포일 또는 전도성 액체인, 램-웨이브 기반 분자진단용 소자.
The method of claim 8,
The electrode is an aluminum foil or a conductive liquid, Ram-wave-based molecular diagnostic device.
제8항에 있어서,
상기 압전기판은, 상기 시료가 로딩되는 적어도 하나의 웰이 구비된, 램-웨이브 기반 분자진단용 소자.
The method of claim 8,
The piezoelectric plate is provided with at least one well into which the sample is loaded, a ram-wave-based molecular diagnostic device.
제8항에 있어서,
상기 압전기판은, 소수성 물질로 코팅된, 램-웨이브 기반 분자진단용 소자.
The method of claim 8,
The piezoelectric plate is coated with a hydrophobic material, Ram-wave-based molecular diagnostic device.
제8항에 있어서,
상기 소자는, 유체가 유동되는 공간을 구성하는 챔버를 더 포함하는, 램-웨이브 기반 분자진단용 소자.
The method of claim 8,
The device further comprises a chamber constituting a space in which the fluid flows, Ram-wave-based molecular diagnostic device.
제8항에 있어서,
상기 진단대상은, 뎅기열, 말라리아, 메르스, 에볼라 및 지카로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 1종 이상의 질환의 원인균인, 램-웨이브 기반 분자진단용 소자.
The method of claim 8,
The diagnosis target, which is the causative agent of any one or more diseases selected from the group consisting of dengue fever, malaria, MERS, Ebola and Zika, Ram-wave-based molecular diagnostic device.
제8항 내지 제13항 중 어느 한 항의 소자를 포함하는, 램-웨이브 기반 분자진단용 키트.

Claims 8 to 13, comprising the device of any one of claims, Ram-wave-based molecular diagnostic kit.

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