KR20210147210A - Pumpless-based Polymerase Chain Reaction Apparatus and Polymerase Chain Reaction Method Using the Same - Google Patents

Pumpless-based Polymerase Chain Reaction Apparatus and Polymerase Chain Reaction Method Using the Same Download PDF

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KR20210147210A
KR20210147210A KR1020200064064A KR20200064064A KR20210147210A KR 20210147210 A KR20210147210 A KR 20210147210A KR 1020200064064 A KR1020200064064 A KR 1020200064064A KR 20200064064 A KR20200064064 A KR 20200064064A KR 20210147210 A KR20210147210 A KR 20210147210A
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신관우
소움 베스나
응우웨트 리 마이
김창호
권오선
오병근
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주식회사 유니언스진
서강대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a pumpless-based PCR device and a polymerase chain reaction method using the same. The PCR device according to the present invention can amplify DNA in a specific region without separate external power through speed and direction control of a fluid so that there is an advantage that PCR can be performed in a convenient way.

Description

무 펌프 기반 중합효소 연쇄반응 장치 및 이를 이용한 중합효소 연쇄반응 방법 {Pumpless-based Polymerase Chain Reaction Apparatus and Polymerase Chain Reaction Method Using the Same}Pumpless-based Polymerase Chain Reaction Apparatus and Polymerase Chain Reaction Method Using the Same}

본 발명은 무 펌프 기반 중합효소 연쇄반응 장치 및 이를 이용한 중합효소 연쇄반응 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 펌프 등의 복잡한 외부 장치 없이도 간단하고 효과적으로 중합효소 연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction; PCR)을 통해 시료내의 DNA 또는 RNA의 역전사과정에 의한 cDNA를 증폭할 수 장치 및 이를 통한 중합효소 연쇄반응 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pump-free polymerase chain reaction apparatus and a polymerase chain reaction method using the same, and more particularly, through a simple and effective polymerase chain reaction (PCR) without a complex external device such as a pump. It relates to a device capable of amplifying cDNA by reverse transcription of DNA or RNA in a sample and a polymerase chain reaction method using the same.

중합효소 연쇄반응 (polymerase chain reaction; PCR)은 2개의 프라이머 사이에 낀 DNA 부분을 시험관 내에서 대량으로 증폭시킬 수 있는 방법이다. 중합효소 연쇄반응은 DNA가 두 가닥으로 분리되는 변성 (Denaturation) 단계, 프라이머와 중합효소가 단일 가닥 DNA의 특정 영역에 결합하는 결합 (Annealing) 단계, 단일 가닥의 DNA에 결합된 중합효소에 의해 DNA가 복제되는 신장 (Elongation) 단계를 통해 DNA를 복제하는 반응이다. 그리고, 이러한 중합효소 연쇄반응은 미량의 DNA를 포함하고 있는 시료에서, 특정 영역의 DNA를 수 시간안에 20만 내지 50만배로 증폭시킬 수 있다. 또한, 중합효소 연쇄반응은 시료 (세포, 바이러스등)의 조직의 mRNA와 non-coding RNA를 수량화 하기 위하여 역전사중합연쇄반응으로 만들어진 cDNA (complementary DNA)의 증폭에 사용될 수 있다. Polymerase chain reaction (PCR) is a method that can amplify the DNA portion sandwiched between two primers in a large amount in vitro. The polymerase chain reaction is a denaturation step in which DNA is separated into two strands, annealing step in which a primer and a polymerase bind to a specific region of single-stranded DNA, and a polymerase bound to single-stranded DNA. It is a reaction in which DNA is replicated through the elongation step in which it is replicated. And, this polymerase chain reaction can amplify DNA of a specific region by 200,000 to 500,000 times within a few hours in a sample containing a trace amount of DNA. In addition, the polymerase chain reaction can be used for amplification of cDNA (complementary DNA) made by reverse transcription polymerization chain reaction to quantify the mRNA and non-coding RNA of the tissue of the sample (cell, virus, etc.).

최근 PCR을 수행하기 위한 PCR 장치가 다양하게 개발되고 있다. 일 예에 의한 PCR 장치는 하나의 반응 챔버에 핵산을 포함하는 샘플 용액을 포함하는 용기를 장착하고, 상기 용기를 반복적으로 가열 및 냉각하여 PCR 반응을 수행한다. 또한, 다른 일 예에 의한 PCR 장치는 PCR 반응을 위한 온도를 갖는 복수 개의 반응 챔버를 장착하고, 이들 반응 챔버를 통과하는 하나의 채널을 통해 핵산을 포함하는 샘플 용액을 흐르게 하여 PCR 반응을 수행한다.Recently, various PCR devices for performing PCR have been developed. In a PCR apparatus according to an example, a container including a sample solution including a nucleic acid is mounted in one reaction chamber, and the container is repeatedly heated and cooled to perform a PCR reaction. In addition, the PCR apparatus according to another example is equipped with a plurality of reaction chambers having a temperature for a PCR reaction, and a sample solution containing a nucleic acid flows through one channel passing through these reaction chambers to perform a PCR reaction. .

그러나, 이러한 통상적인 PCR 장치는 하나 또는 복수의 반응 챔버를 구비하며, 이 때문에 챔버를 통과하기 위한 긴 유로가 반드시 필요하여 전체 구조가 복잡하고, 정확한 온도 제어를 위한 복잡한 회로를 구비해야 한다. 또한, 반응 챔버에 대한 반복적인 가열 및 냉각으로 인해 전체 PCR 반응의 전체 시간이 길어질 수밖에 없는 단점이 존재한다. However, such a typical PCR apparatus has one or a plurality of reaction chambers, and for this reason, a long flow path is required to pass through the chamber, so the overall structure is complicated, and a complicated circuit for accurate temperature control must be provided. In addition, there is a disadvantage in that the overall time of the entire PCR reaction is inevitably long due to repeated heating and cooling of the reaction chamber.

따라서, 전체 구조가 단순하고, 전체 PCR 반응 시간을 최소화할 뿐만 아니라, 신뢰할 수 있는 PCR 반응 수율을 얻을 수 있는 PCR 장치의 필요성이 대두되고 있다.Therefore, there is a need for a PCR device that has a simple overall structure, minimizes the overall PCR reaction time, and can obtain a reliable PCR reaction yield.

이에 본 발명자들은 기판, 유입부, 미세관, 및 배출부를 포함하는 중합효소 연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction; PCR) 장치를 제작하였고, 본 발명에 따른 장치는 펌프 등의 외부 동력 없이도 중합효소 연쇄반응을 수행할 수 있는 효과가 월등히 우수한 것을 확인하였다. Accordingly, the present inventors have manufactured a polymerase chain reaction (PCR) apparatus including a substrate, an inlet, a microtubule, and an outlet, and the apparatus according to the present invention performs a polymerase chain reaction without external power such as a pump. It was confirmed that the effect that can be performed was significantly superior.

이에, 본 발명의 목적은 중합효소 연쇄반응 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a polymerase chain reaction apparatus.

본 발명의 또 다른 목적은 중합효소 연쇄반응 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a polymerase chain reaction method.

본 발명은 무 펌프 기반 중합효소 연쇄반응 장치 및 이를 이용한 중합효소 연쇄반응 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 중합효소 연쇄반응 장치는 외부 동력 장치 없이 시료내의 유전물질을 중합효소 연쇄반응을 통해 증폭시킬 수 있는 효과를 나타낸다. The present invention relates to a pump-free polymerase chain reaction apparatus and a polymerase chain reaction method using the same, wherein the polymerase chain reaction apparatus according to the present invention amplifies a genetic material in a sample through a polymerase chain reaction without an external power device possible effects.

본 발명자들은 이에 본 발명에 따른 중합효소 연쇄반응장치는 펌프 등의 외부 동력장치 없이도 간단하고 효율적으로 중합효소 연쇄반응을 수행할 수 있는 것을 확인하였다. The present inventors have confirmed that the polymerase chain reaction apparatus according to the present invention can perform the polymerase chain reaction simply and efficiently without an external power device such as a pump.

이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 양태는, 하나 이상의 구획을 포함하는 기판; 기판 상에 배치되고 유전물질을 포함하는 시료가 주입되는 유입부; 유입부와 연통되도록 기판 상에 배치되고, 시료가 유동하는 방향을 따라 변곡되는 절곡부를 하나 이상 포함하는 미세관; 및 기판 상에 배치되며 미세관과 연통되고, 시료가 배출되는 배출부;를 포함하는, 중합효소 연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction; PCR) 장치이다.One aspect of the present invention provides a substrate comprising: a substrate comprising one or more compartments; an inlet disposed on the substrate and into which a sample including a dielectric material is injected; a microtubule disposed on the substrate to communicate with the inlet and including one or more bent portions that are bent along the direction in which the sample flows; And it is a polymerase chain reaction (Polymerase Chain Reaction; PCR) device, including a; is disposed on the substrate and communicates with the microtubule, the discharge unit from which the sample is discharged.

본 발명에 따른 장치에는, 증폭 대상이 되는 유전물질이 포함된 시료가 유입부를 통해 주입되어 미세관 내를 유동할 수 있다. In the device according to the present invention, a sample containing a dielectric material to be amplified may be injected through the inlet and flow through the microtubule.

시료에는 DNA, RNA 및 DNA 또는 RNA에서 유래된 cDNA 중 선택된 하나 이상이 포함될 수 있고, DNA 중합효소 (DNA polymerase), 버퍼 (Buffer), 프라이머 (Primer), 프로브 (Probe), dNTP (Deoxynucleotide triphosphate), 및 RNA의 역전사에 필요한 RNA-dependent DNA polymerase가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다The sample may include one or more selected from DNA, RNA, and cDNA derived from DNA or RNA, and includes a DNA polymerase, a buffer, a primer, a probe, and a dNTP (Deoxynucleotide triphosphate). , and RNA-dependent DNA polymerase required for reverse transcription of RNA, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현예에서, 기판은 종이, 플라스틱, 금속 또는 폴리머 필름 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the substrate may include, but is not limited to, paper, plastic, metal or polymer film.

본 발명의 일 구현예에서, 열 전도율을 고려하여 기판의 두께는 0.01mm 이상 10mm 이하, 0.1mm 이상 8mm 이하, 0.1mm 이상 5mm 이하, 0.1mm 이상 3mm 이하, 또는 0.1mm 이상 1mm 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, in consideration of thermal conductivity, the thickness of the substrate may be 0.01 mm or more and 10 mm or less, 0.1 mm or more 8 mm or less, 0.1 mm or more 5 mm or less, 0.1 mm or more 3 mm or less, or 0.1 mm or more and 1 mm or less, The present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 구현예에서, 미세관, 유입부 및 배출부는 기판의 일면에 배치될 수 있고, 일면과 반대면인 타면에는 열전도 부재가 배치될 수 있으며, 열전도 부재는 외부의 열을 기판을 통해 미세관으로 용이하게 전달할 수 있는 것이면 이를 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, 전극 패턴 또는 금속판일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the microtubule, the inlet and the outlet may be disposed on one surface of the substrate, and a heat-conducting member may be disposed on the other surface opposite to the one surface, and the heat-conducting member transmits external heat through the substrate. If it can be easily transferred to the microtubule, it is not limited thereto, but may be, for example, an electrode pattern or a metal plate.

본 발명의 일 구현예에서, 기판 또는 미세관은 하나 이상의 구획을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구획은 개개의 PCR 조건에 따라 적절하게 배치될 수 있으며, 예를 들어, 하나 이상의 구획은 미세관의 일측이 배치되는 제1구획 및 제1구획과 일면을 공유하며 미세관의 타측이 배치되는 제2구획을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In one embodiment of the invention, the substrate or microtubule may comprise one or more compartments. One or more compartments may be appropriately arranged according to individual PCR conditions. For example, one or more compartments share a first compartment and a first compartment in which one side of the microtubule is disposed, and the other side of the microtubule is disposed in the first compartment. It may include a second compartment that is, but is not limited thereto.

그리고, 기판 또는 미세관이 제1구획 및 제2구획을 포함하는 경우, 제1구획은 93℃ 내지 97℃, 또는 95℃로 유지될 수 있고, 제2구획은 59℃ 내지 63℃, 또는 61℃로 유지될 수 있다.And, when the substrate or microtubule includes the first compartment and the second compartment, the first compartment may be maintained at 93°C to 97°C, or 95°C, and the second compartment is 59°C to 63°C, or 61 can be maintained at °C.

또는, 기판 또는 미세관이 제1구획 및 제2구획을 포함하는 경우 제1구획 및 제2구획은 모두 60℃ 내지 65℃로 유지될 수 있다.Alternatively, when the substrate or microtubule includes the first compartment and the second compartment, both the first compartment and the second compartment may be maintained at 60°C to 65°C.

본 발명의 일 구현예에서, 기판 또는 미세관은 3개의 구획을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 미세관의 일측이 배치되는 제1구획, 미세관의 타측이 배치되는 제2구획, 제1구획 및 제2구획 사이에 배치되고 제1구획 및 제2구획과 각각 일면을 공유하도록 배치되는 제3구획을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the substrate or microtubule may include three compartments, for example, a first compartment in which one side of the microtubule is disposed, a second compartment in which the other side of the microtubule is disposed, the first It may include, but is not limited to, a third compartment disposed between the compartment and the second compartment and arranged to share a surface with the first compartment and the second compartment, respectively.

그리고, 기판 또는 미세관이 제1구획, 제2구획 및 제3구획을 포함하는 경우, 제1구획은 93℃ 내지 97℃, 또는 95℃로 유지될 수 있고, 제2구획은 53℃ 내지 57℃, 또는 59℃로 유지될 수 있으며, 제3구획은 70℃ 내지 74℃, 또는 72℃로 유지될 수 있다.And, when the substrate or microtubule includes the first compartment, the second compartment, and the third compartment, the first compartment may be maintained at 93°C to 97°C, or 95°C, and the second compartment is 53°C to 57°C. It can be maintained at ℃, or 59 ℃, the third compartment can be maintained at 70 ℃ to 74 ℃, or 72 ℃.

또는, 기판 또는 미세관이 제1구획, 제2구획 및 제3구획을 포함하는 경우 제1구획, 제2구획 및 제3구획은 모두 60℃ 내지 65℃로 유지될 수 있다.Alternatively, when the substrate or microtubule includes the first compartment, the second compartment, and the third compartment, all of the first compartment, the second compartment, and the third compartment may be maintained at 60°C to 65°C.

본 발명에 따른 장치의 유입부는 기판 상에 배치될 수 있고, 유입부를 통해 유전물질을 포함하는 시료가 주입될 수 있다.The inlet of the device according to the present invention may be disposed on a substrate, and a sample including a dielectric material may be injected through the inlet.

본 발명의 일 구현예에서, 중합효소 연쇄반응 장치는 저장용기를 더 포함할 수 있고, 저장용기는 유입부 상측에서 유입부와 연결되도록 배치될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the polymerase chain reaction apparatus may further include a storage container, and the storage container may be arranged to be connected to the inlet from the upper side of the inlet.

저장용기는 시료가 주입되는 주입구 및 시료를 유입부를 향해 이동시키는 연결구를 포함할 수 있고, 저장용기의 형상은 유전물질을 포함하는 시료를 저장하고 유입부를 향해 시료를 이동시킬 수 있는 형상이면 이를 제한하는 것은 아니나, 예를 들어, 시린지 (Syringe) 형태의 형상일 수 있다.The storage container may include an inlet into which the sample is injected and a connector for moving the sample toward the inlet, and the shape of the storage container is limited if the shape of the storage container is to store the sample including the dielectric material and move the sample toward the inlet. However, for example, it may be in the form of a syringe (Syringe).

본 발명의 일 구현예에서, 미세관은 대기압을 통한 정수압과 모세관 현상을 통해 시료를 이동시키고, 유전물질이 포함되는 시료가 미세관 내를 원할히 유동할 수 있는 직경을 가질 수 있으며, 예를 들어, 미세관의 직경은 20㎛ 내지 4000㎛, 100㎛ 내지 3000㎛, 300㎛ 내지 2500㎛, 600㎛ 내지 2000㎛, 700㎛ 내지 1200㎛, 800㎛ 내지 1000㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the microtubule moves the sample through hydrostatic pressure through atmospheric pressure and capillary action, and may have a diameter through which the sample including the dielectric material can smoothly flow in the microtube, for example, , the diameter of the microtubule may be 20 μm to 4000 μm, 100 μm to 3000 μm, 300 μm to 2500 μm, 600 μm to 2000 μm, 700 μm to 1200 μm, 800 μm to 1000 μm, but is not limited thereto .

본 발명의 일 구현예에서, 미세관은 일측 및 타측을 형성하도록 배치될 수 있고, 일측과 타측의 거리는 중합효소 연쇄반응의 변성 (Denaturation), 결합 (Annealing), 신장 (Elongation)의 각각의 단계가 충분히 수행할 수 있을 만큼의 길이로 형성될 수 있고, 예를 들어, 0.1cm 내지 100cm, 0.5cm 내지 50cm, 1cm 내지 20cm, 2cm 내지 10cm, 또는 3cm 내지 6cm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the microtubule may be arranged to form one side and the other side, and the distance between the one side and the other side is denaturation of the polymerase chain reaction, bonding (Annealing), each step of elongation (Elongation) may be formed to a length sufficient to carry out, for example, 0.1 cm to 100 cm, 0.5 cm to 50 cm, 1 cm to 20 cm, 2 cm to 10 cm, or 3 cm to 6 cm, but is not limited thereto .

본 발명의 일 구현예에서, 미세관은 일측 및 타측을 형성하도록 배치될 수 있고, 미세관은 타측에서 일측으로 향하는 방향인 제1방향에서 일측에서 타측으로 향하는 제2방향으로 변곡되는 상측 절곡부, 및 제2방향에서 제1방향으로 변곡되는 하측 절곡부를 각각 하나 이상 포함될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the microtubule may be arranged to form one side and the other side, and the microtubule is bent in a second direction from one side to the other in a first direction that is a direction from the other side to the other side. , and one or more lower bent portions bent from the second direction to the first direction may be included, respectively.

본 발명의 일 구현예에서, 미세관은 상측 절곡부 및 하측 절곡부를 각각 1 내지 50개, 5 내지 40개, 10 내지 35개, 또는 20 내지 30개를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the microtubule may include 1 to 50, 5 to 40, 10 to 35, or 20 to 30, respectively, upper and lower bends.

본 발명의 일 구현예에서, 미세관은 내부가 코팅된 것일 수 있으며, 코팅되는 소재는 미세관 내 시료의 흐름을 방해하지 않고, 시료를 흡수하지 않는 소재면 이를 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, 소혈청알부민 (Bovine serum albumin; BSA)으로 코팅된 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the microtubule may be coated on the inside, and the coated material does not interfere with the flow of the sample in the microtubule and does not absorb the sample as long as it is not limited thereto, but for example, , may be coated with bovine serum albumin (BSA).

본 발명에 따른 장치의 미세관은 기판 및 미세관의 사이에 배치된 접착부재를 통하여 기판 상에 배치될 수 있고, 예를 들어, 접착부재는 양면 테이프일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The microtubule of the device according to the present invention may be disposed on the substrate through an adhesive member disposed between the substrate and the microtubule. For example, the adhesive member may be a double-sided tape, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현예에서, 배출부는 중합효소 연쇄반응이 수행된 시료를 배출하는 배출구를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the discharge unit may include an outlet for discharging the sample on which the polymerase chain reaction has been performed.

본 발명의 다른 양태는, 유입부에 유전물질을 포함하는 시료를 주입하는 주입 단계; 유입부와 연통하는 미세관 내로 상기 시료를 유동시켜, 미세관 내에서 중합효소 연쇄반응을 수행하는 반응 단계; 및 미세관과 연통하는 배출부를 통해 중합효소 연쇄반응이 수행된 시료를 수득하는 수득 단계;를 포함하고, 미세관은 시료가 유동하는 방향을 따라 변곡되는 절곡부를 하나 이상 포함하는, 중합효소 연쇄반응 방법이다.Another aspect of the present invention, an injection step of injecting a sample including a dielectric material into the inlet; a reaction step of flowing the sample into a microtubule communicating with the inlet to perform a polymerase chain reaction in the microtubule; and obtaining a sample on which the polymerase chain reaction has been performed through a discharge part communicating with the microtubule; the microtubule comprising at least one bent part bent along the direction in which the sample flows, the polymerase chain reaction way.

시료에는 DNA, RNA 및 DNA 또는 RNA에서 유래된 cDNA 중 선택된 하나 이상이 포함될 수 있으며, 이 외에도 DNA 중합효소 (DNA polymerase), 버퍼 (Buffer), 프라이머 (Primer), 프로브 (Probe), dNTP (Deoxynucleotide triphosphate) 및 RNA의 역전사에 필요한 RNA-dependent DNA polymerase가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The sample may include one or more selected from DNA, RNA, and cDNA derived from DNA or RNA. In addition, DNA polymerase, Buffer, Primer, Probe, dNTP (Deoxynucleotide) triphosphate) and RNA-dependent DNA polymerase required for reverse transcription of RNA, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현예에서, 미세관은 하나 이상의 구획을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구획은 개개의 PCR 조건에 따라 적절하게 배치될 수 있으며, 예를 들어, 하나 이상의 구획은 미세관의 일측이 배치되는 제1구획 및 제1구획과 일면을 공유하며, 미세관의 타측이 배치되는 제2구획을 포함할 수 있다. In one embodiment of the invention, a microtubule may comprise one or more compartments. One or more compartments may be appropriately arranged according to individual PCR conditions, for example, the one or more compartments share a first compartment and a first compartment in which one side of the microtubule is disposed, and the other side of the microtubule is disposed. It may include a second compartment to be arranged.

그리고, 미세관이 제1구획 및 제2구획을 포함하는 경우, 제1구획은 93℃ 내지 97℃ 또는, 95℃로 유지될 수 있고, 제2구획은 59℃ 내지 63℃, 또는 61℃로 유지될 수 있다.And, when the microtubule includes a first compartment and a second compartment, the first compartment may be maintained at 93°C to 97°C or, 95°C, and the second compartment is heated to 59°C to 63°C, or 61°C. can be maintained

또는, 기판 또는 미세관이 제1구획 및 제2구획을 포함하는 경우 제1구획 및 제2구획은 모두 40℃ 내지 65℃로 유지될 수 있다.Alternatively, when the substrate or microtubule includes the first compartment and the second compartment, both the first compartment and the second compartment may be maintained at 40°C to 65°C.

본 발명의 일 구현예에서, 미세관은 3개의 구획을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 미세관의 일측이 배치되는 제1구획, 미세관의 타측이 배치되는 제2구획, 제1구획 및 제2구획 사이에 배치되고 제1구획 및 제2구획과 각각 일면을 공유하도록 배치되는 제3구획을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the microtubule may include three compartments, for example, a first compartment in which one side of the microtubule is disposed, a second compartment in which the other side of the microtubule is disposed, a first compartment and It may include, but is not limited to, a third compartment disposed between the second compartments and arranged to share a surface with the first compartment and the second compartment, respectively.

그리고, 미세관이 제1구획, 제2구획 및 제3구획을 포함하는 경우, 제1구획은 93℃ 내지 97℃, 또는 95℃로 유지될 수 있고, 제2구획은 53℃ 내지 57℃, 또는 59℃로 유지될 수 있으며, 제3구획은 70℃ 내지 74℃, 또는 72℃로 유지될 수 있다.And, when the microtubule includes a first compartment, a second compartment and a third compartment, the first compartment may be maintained at 93°C to 97°C, or 95°C, and the second compartment is 53°C to 57°C, Alternatively, it may be maintained at 59°C, and the third compartment may be maintained at 70°C to 74°C, or 72°C.

또는, 기판 또는 미세관이 제1구획, 제2구획 및 제3구획을 포함하는 경우 제1구획, 제2구획 및 제3구획은 모두 40℃ 내지 65℃로 유지될 수 있다.Alternatively, when the substrate or microtubule includes the first compartment, the second compartment, and the third compartment, all of the first compartment, the second compartment, and the third compartment may be maintained at 40°C to 65°C.

본 발명의 일 구현예에서, 미세관은 모세관 현상을 통해 시료를 이동시키고, 유전물질이 포함되는 시료가 미세관 내를 원할히 유동할 수 있는 직경을 가질 수 있으며, 예를 들어, 미세관의 직경은 20㎛ 내지 4000㎛, 100㎛ 내지 3000㎛, 300㎛ 내지 2500㎛, 600㎛ 내지 2000㎛, 700㎛ 내지 1200㎛, 800㎛ 내지 1000㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the microtubule may have a diameter that allows the sample to move through capillary action, and the sample including the dielectric material can smoothly flow in the microtubule, for example, the diameter of the microtubule. may be 20 μm to 4000 μm, 100 μm to 3000 μm, 300 μm to 2500 μm, 600 μm to 2000 μm, 700 μm to 1200 μm, or 800 μm to 1000 μm, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현예에서, 미세관은 일측 및 타측을 형성하도록 배치될 수 있고, 일측과 타측의 거리는 중합효소 연쇄반응의 변성 (Denaturation), 결합 (Annealing), 신장 (Elongation)의 각각의 단계가 충분히 수행할 수 있을 만큼의 길이로 형성될 수 있고, 예를 들어, 0.1cm 내지 100cm, 0.5cm 내지 50cm, 1cm 내지 20cm, 2cm 내지 10cm, 또는 3cm 내지 6cm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the microtubule may be arranged to form one side and the other side, and the distance between the one side and the other side is denaturation of the polymerase chain reaction, bonding (Annealing), each step of elongation (Elongation) may be formed to a length sufficient to carry out, for example, 0.1 cm to 100 cm, 0.5 cm to 50 cm, 1 cm to 20 cm, 2 cm to 10 cm, or 3 cm to 6 cm, but is not limited thereto .

본 발명의 일 구현예에서, 미세관은 일측 및 타측을 형성하도록 배치될 수 있고, 미세관은 타측에서 일측으로 향하는 방향인 제1방향에서 일측에서 타측으로 향하는 제2방향으로 변곡되는 상측 절곡부 및 제2방향에서 제1방향으로 변곡되는 하측 절곡부를 각각 하나 이상 포함될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the microtubule may be arranged to form one side and the other side, and the microtubule is bent in a second direction from one side to the other in a first direction that is a direction from the other side to the other side. and one or more lower bent portions bent from the second direction to the first direction, respectively.

본 발명의 일 구현예에서, 미세관은 상측 절곡부 및 하측 절곡부를 각각 1 내지 50개, 5 내지 40개, 10 내지 35개, 또는 20 내지 30개를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the microtubule may include 1 to 50, 5 to 40, 10 to 35, or 20 to 30, respectively, upper and lower bends.

본 발명의 일 구현예에서, 미세관은 내부가 코팅된 것일 수 있으며, 코팅되는 소재는 미세관 내 시료의 흐름을 방해하지 않고, 시료를 흡수하지 않는 소재면 이를 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, 소혈청알부민 (Bovine serum albumin; BSA)으로 코팅된 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the microtubule may be coated on the inside, and the coated material does not interfere with the flow of the sample in the microtubule and does not absorb the sample as long as it is not limited thereto, but for example, , may be coated with bovine serum albumin (BSA).

본 발명의 일 구현예에서, 반응 단계에서 미세관 내를 유동하는 시료의 유속은 0.1㎕/min 내지 100㎕/min, 0.5㎕/min 내지 50㎕/min, 1㎕/min 내지 10㎕/min일 수 있고, 예를 들어, 1.5㎕/min 내지 7.5㎕/min일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment of the present invention, the flow rate of the sample flowing in the microtubule in the reaction step is 0.1 μl/min to 100 μl/min, 0.5 μl/min to 50 μl/min, 1 μl/min to 10 μl/min may be, for example, 1.5 μl/min to 7.5 μl/min, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현예에서, 배출부는 중합효소 연쇄반응이 수행된 시료를 배출하는 배출구를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the discharge unit may include an outlet for discharging the sample on which the polymerase chain reaction has been performed.

본 발명은 무 펌프 기반 PCR 장치 및 이를 이용한 중합효소 연쇄반응 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 PCR 장치는 유체의 속도와 방향 제어를 통해 별도의 외부 동력 없이도 특정영역의 DNA를 증폭할 수 있어, 보다 간편한 방법으로 PCR을 수행할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a pump-free PCR device and a polymerase chain reaction method using the same. There is an advantage in that PCR can be performed in a more convenient way.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무 펌프 기반 중합효소 연쇄반응 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무 펌프 기반 중합효소 연쇄반응 장치를 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무 펌프 기반 중합효소 연쇄반응 장치의 구획을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing a pump-free polymerase chain reaction apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph showing a pump-free polymerase chain reaction apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the compartments of the pump-free polymerase chain reaction apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 무 펌프 기반 PCR(Polymerase Chain Reaction) 칩을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명이 예시적 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.The pump-free PCR (Polymerase Chain Reaction) chip of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the exemplary embodiments. The same reference numerals provided in the respective drawings indicate members that perform substantially the same functions.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "comprises" or "have" as used herein are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or the It should be understood that the above does not preclude the possibility of the existence or addition of other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무 펌프 기반 중합효소 연쇄반응 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무 펌프 기반 중합효소 연쇄반응 장치를 나타내는 사진이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무 펌프 기반 중합효소 연쇄반응 장치의 구획을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing a pump-free polymerase chain reaction apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a photograph showing a pump-free polymerase chain reaction apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a diagram for explaining the compartments of a pump-free polymerase chain reaction apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 중합효소 연쇄반응 장치(100)는, 기판(110), 미세관(120), 유입부(130) 및 배출부(140)를 포함할 수 있다.1 to 3 , the polymerase chain reaction apparatus 100 according to an embodiment may include a substrate 110 , a microtubule 120 , an inlet 130 , and an outlet 140 . have.

기판(110)은 기판은 종이, 플라스틱, 금속 또는 폴리머 필름 등을 포함하는 것일 수 있고, 열 전도율을 고려하여 기판의 두께는 0.01mm 이상 10mm 이하, 0.1mm 이상 8mm 이하, 0.1mm 이상 5mm 이하, 0.1mm 이상 3mm 이하, 또는 0.1mm 이상 1mm 이하일 수 있다. For the substrate 110, the substrate may include paper, plastic, metal or polymer film, and the thickness of the substrate in consideration of thermal conductivity is 0.01 mm or more and 10 mm or less, 0.1 mm or more and 8 mm or less, 0.1 mm or more and 5 mm or less, It may be 0.1 mm or more and 3 mm or less, or 0.1 mm or more and 1 mm or less.

기판(110)의 일면에는 미세관(120), 유입부(130), 배출부(140)가 배치될 수 있다.A microtubule 120 , an inlet 130 , and an outlet 140 may be disposed on one surface of the substrate 110 .

미세관(120), 유입부(130), 배출부(140)가 배치된 기판(110)의 일면과 반대면인 타면 (도 1에서 도시된 장치의 반대면)에는 미세관(120)으로 열을 용이하게 전달할 수 있는 열전도 부재 (미도시)가 배치될 수 있다. The microtubule 120 , the inlet 130 , and the outlet 140 are disposed on the other surface (opposite side of the device shown in FIG. 1 ) that is opposite to one surface of the substrate 110 on which the microtubule 120 is heated. A heat-conducting member (not shown) that can easily transmit may be disposed.

미세관(120)은 유입부(130)와 연통되도록 기판 상에 배치되고, 시료가 유동하는 방향을 따라 변곡되는 절곡부(125a, 125b)를 하나 이상 포함할 수 있다.The microtubule 120 may include one or more bent portions 125a and 125b that are disposed on the substrate to communicate with the inlet 130 and are bent along the direction in which the sample flows.

시료에는 DNA, RNA 및 DNA 또는 RNA에서 유래된 cDNA 중 선택된 하나 이상이 포함될 수 있으며, 이 외에도 DNA 중합효소 (DNA polymerase), 버퍼 (Buffer), 프라이머 (Primer), 프로브 (Probe), dNTP (Deoxynucleotide triphosphate) 및 RNA의 역전사에 필요한 RNA-dependent DNA polymerase가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The sample may include one or more selected from DNA, RNA, and cDNA derived from DNA or RNA. In addition, DNA polymerase, Buffer, Primer, Probe, dNTP (Deoxynucleotide) triphosphate) and RNA-dependent DNA polymerase required for reverse transcription of RNA, but is not limited thereto.

도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 미세관(120)은 일측(123a) 및 타측(123b)을 형성하도록 배치될 수 있다. 그리고, 미세관(120) 내를 유동하는 시료는, 미세관이 형성하는 경로를 따라 타측(123b)에서 일측(123a)으로 향하는 방향인 제1방향 및 일측(123a)에서 타측(123b)으로 향하는 방향인 제2방향으로 유동하면서 중합효소 연쇄반응이 수행될 수 있다.1 and 2 , the microtubule 120 may be disposed to form one side 123a and the other side 123b. And, the sample flowing in the microtubule 120, along the path formed by the microtubule, the first direction from the other side 123b to the one side 123a, and from the one side 123a to the other side 123b. The polymerase chain reaction may be performed while flowing in the second direction, which is the direction.

또한, 미세관(120)은 모세관 현상을 통해 시료를 운반할 수 있으며, 절곡부(125a, 125b)를 통해 시료의 흐름방향을 제어하고, 시료의 흐름방향을 변화시킴에 따라 시료의 유속을 적절하게 조절할 수 있다. 그리고, 미세관(120) 내를 유동하는 시료의 유속을 적절하게 유지됨에 따라, 효율적인 중합효소 연쇄반응을 가능케 할 수 있다.In addition, the microtubule 120 can transport the sample through capillary action, and control the flow direction of the sample through the bent parts 125a and 125b, and adjust the flow rate of the sample appropriately by changing the flow direction of the sample. can be adjusted to And, by properly maintaining the flow rate of the sample flowing in the microtubule 120, it is possible to enable an efficient polymerase chain reaction.

한편, 미세관(120)은 제1방향에서 제2방향으로 변곡되는 상측 절곡부(125a) 및 제2방향에서 제1방향으로 변곡되는 하측 절곡부(125b)를 각각 하나 이상 포함할 수 있다. 그리고, 상측 절곡부(125a) 및 하측 절곡부는(125b) 시료내 유전물질의 성질, 수행되는 중합효소 연쇄반응의 종류에 따라 그 수가 적절히 조절될 수 있다.Meanwhile, the microtubule 120 may include one or more upper bent portions 125a bent from the first direction to the second direction and one or more lower bent portions 125b bent from the second direction to the first direction. In addition, the number of the upper bent portion 125a and the lower bent portion 125b may be appropriately adjusted according to the nature of the dielectric material in the sample and the type of the polymerase chain reaction to be performed.

그리고, 도 1에 도시된 것과 같이, 중합효소 연쇄반응의 초기 변성 반응 시간을 늘리기 위해 유입부와 인접한 지점에서의 상측 절곡부(125a) 및 하측 절곡부(125b) 사이의 거리는 미세관(120)의 일측(123a) 및 타측(123b) 사이의 거리에 비해 짧을 수 있다.And, as shown in FIG. 1, in order to increase the initial denaturation reaction time of the polymerase chain reaction, the distance between the upper bent part 125a and the lower bent part 125b at the point adjacent to the inlet is microtubule 120. It may be shorter than the distance between the one side 123a and the other side 123b.

미세관(120)은 소혈청알부민 (Bovine serum albumin; BSA)으로 코팅될 수 있으며, 소혈청알부민으로 미세관(120)이 코팅된 경우, 미세관 내부면과 유동하는 시료사이에 작용하는 표면장력이 감소되며, 미세관(120)으로 시료가 흡수되는 것을 방지할 수 있어, 전체적인 중합효소 연쇄반응의 효율이 상승할 수 있다.The microtubule 120 may be coated with bovine serum albumin (BSA), and when the microtubule 120 is coated with bovine serum albumin, the surface tension acting between the inner surface of the microtubule and the flowing sample is reduced, it is possible to prevent the sample from being absorbed into the microtubule 120, the overall efficiency of the polymerase chain reaction can be increased.

유입부(130)는 기판(110) 상에 배치될 수 있고, 유전물질을 포함하는 시료가 주입될 수 있다.The inlet 130 may be disposed on the substrate 110 , and a sample including a dielectric material may be injected thereinto.

도 1에는 유입부(130)가 원형으로 형성된 것이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 삼각형, 사각형, 오각형, 사다리꼴, 마름모 등의 형상으로도 형성될 수 있다.1 illustrates that the inlet 130 is formed in a circular shape, but is not limited thereto, and may also be formed in a shape such as a triangle, a rectangle, a pentagon, a trapezoid, or a rhombus.

도 2에 도시된 것과 같이, 유입부(130)의 상측에는 유입부(130)와 연결되도록 배치되는 저장용기가 배치될 수 있고, 저장용기는 시린지 (Syringe) 형태의 형상일 수 있다.As shown in FIG. 2 , a storage container disposed to be connected to the inlet 130 may be disposed on the upper side of the inlet 130 , and the storage container may be in the form of a syringe.

그리고, 시료는 저장용기 내에서 발생하는 정수압 (hydrostatic pressure)에 의해 중합효소 연쇄반응 장치로 제공될 수 있다.In addition, the sample may be provided to the polymerase chain reaction apparatus by hydrostatic pressure generated in the storage container.

따라서, 일 실시예에 따른 중합효소 연쇄반응 장치(100)는 정수압 또는 미세관의 모세관 현상에 의해 미세관(120) 내에서 시료를 이동시키는 것이 가능하여, 별도의 외부 동력 장치 없이도 시료의 이동에 따른 중합효소 연쇄반응을 수행하는 것이 가능하다.Therefore, the polymerase chain reaction apparatus 100 according to an embodiment can move the sample in the microtubule 120 by hydrostatic pressure or capillary action of the microtubule, so that the sample can be moved without a separate external power device. It is possible to carry out a polymerase chain reaction according to the

배출부(140)는 기판(110) 상에 배치되며 미세관(120)과 연통될 수 있고, 배출부(140)를 통해 시료가 배출될 수 있다.The discharge unit 140 is disposed on the substrate 110 and may communicate with the microtubule 120 , and a sample may be discharged through the discharge unit 140 .

배출부(140)는 미세관(120)을 통과한 시료가 배출되는 배출구(145)를 포함할 수 있으며, 시료를 저장할 수 있도록 일정 부피를 갖는 내부공간을 포함할 수 있다. 따라서, 미세관(120)을 통과한 시료는 배출부(140)의 내부공간에 일정 기간 저장된 후, 배출구(145)를 통해 중합효소 연쇄반응 장치에서 배출될 수 있다.The discharge unit 140 may include an outlet 145 through which the sample passing through the microtubule 120 is discharged, and may include an internal space having a predetermined volume to store the sample. Accordingly, the sample passing through the microtubule 120 may be stored in the internal space of the discharge unit 140 for a certain period of time and then discharged from the polymerase chain reaction apparatus through the discharge port 145 .

기판(110) 또는 미세관(120)은 하나 이상의 구획을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 도 3에 도시된 것과 같이 제1구획(10) 및 제2구획(20)을 포함할 수 있다. The substrate 110 or microtubule 120 may include one or more compartments, for example, may include a first compartment 10 and a second compartment 20 as shown in FIG. 3 .

그리고, 기판(110) 또는 미세관(120)이 제1구획(10) 및 제2구획(20)을 포함하는 경우, 제1구획(10)은 93℃ 내지 97℃, 또는 95℃의 온도로 유지될 수 있고, 제2구획(20)은 59℃ 내지 63℃, 또는 61℃의 온도로 유지될 수 있다. 그리고, 이에 따라 미세관(120)을 통과하는 시료에서 중합효소 연쇄반응의 변성 (Denaturation) 단계, 결합 (Annealing) 단계, 신장 (Elongation) 단계가 수행될 수 있다.And, when the substrate 110 or the microtubule 120 includes the first compartment 10 and the second compartment 20, the first compartment 10 is heated to a temperature of 93°C to 97°C, or 95°C. may be maintained, and the second compartment 20 may be maintained at a temperature of 59°C to 63°C, or 61°C. And, accordingly, a denaturation step, annealing step, and elongation step of the polymerase chain reaction may be performed on the sample passing through the microtubule 120 .

이와 달리, LAMP법 (Loop-mediated isothermal amplification)에 따라 유전자 증폭을 진행하는 경우, 제1구획(10) 및 제2구획(20)은 모두 60℃ 내지 65℃의 온도를 유지하여 유전자 증폭반응을 수행할 수 있다.In contrast, when gene amplification is performed according to the LAMP method (Loop-mediated isothermal amplification), the first compartment 10 and the second compartment 20 maintain a temperature of 60°C to 65°C to perform the gene amplification reaction. can be done

구체적으로, 우선 시료는 유입부를 통해 일 실시예에 따른 중합효소 연쇄반응 장치(100)내로 주입된다. 주입된 시료는 정수압 또는 모세관 현상에 의해 미세관(120) 내를 유동하여 93℃ 내지 97℃, 또는 95℃ 온도가 유지되는 제1구획(10)으로 진입할 수 있다. 그리고, 제1구획(10)에 위치한 시료 내의 DNA는 변성이 일어나 두 가닥으로 분리될 수 있다. 그 후, 시료는 상측 절곡부(125a)를 통과하고, 제1구획(10)을 지나 59℃ 내지 63℃, 또는 61℃의 온도로 유지되는 제2구획(20)으로 진입할 수 있다. 제2구획(20)에서는 결합 단계와 신장 단계가 수행될 수 있고, 이에 프라이머와 중합효소가 두 가닥으로 분리된 DNA에 결합되고, 중합효소에 의해 DNA 가닥이 복제될 수 있다. 그리고, 시료의 지속적인 이동으로 시료는 다시 제1구획을 통과하고, 제2구획에 진입하면서 DNA 중합반응의 변성, 결합, 신장 단계가 반복적으로 수행될 수 있다.Specifically, first, the sample is injected into the polymerase chain reaction apparatus 100 according to an embodiment through the inlet. The injected sample may flow in the microtubule 120 by hydrostatic pressure or capillary action to enter the first compartment 10 in which a temperature of 93°C to 97°C, or 95°C is maintained. And, DNA in the sample located in the first compartment 10 may be denatured and separated into two strands. Thereafter, the sample may pass through the upper bent portion 125a, pass through the first compartment 10, and enter the second compartment 20 maintained at a temperature of 59°C to 63°C, or 61°C. In the second compartment 20, a binding step and an extension step may be performed, whereby a primer and a polymerase are bound to the DNA separated into two strands, and the DNA strand may be replicated by the polymerase. And, the continuous movement of the sample allows the sample to pass through the first compartment again, and the denaturation, binding, and elongation steps of the DNA polymerization reaction may be repeatedly performed while entering the second compartment.

한편, 기판(110) 또는 미세관(120)은 3개의 구획을 포함할 수 있으며, 미세관(120)의 일측이 배치되는 제1구획, 미세관(120)의 타측이 배치되는 제2구획 및 제1구획 및 제2구획 사이에 배치되고 제1구획 및 제2구획과 각각 일면을 공유하도록 배치되는 제3구획을 포함할 수 있다. On the other hand, the substrate 110 or microtubule 120 may include three compartments, a first compartment in which one side of the microtubule 120 is disposed, a second compartment in which the other side of the microtubule 120 is disposed, and It may include a third compartment disposed between the first compartment and the second compartment and arranged to share one surface with the first compartment and the second compartment, respectively.

그리고, 이때 제1구획은 93℃ 내지 97℃, 또는 95℃로 유지될 수 있고, 제2구획은 53℃ 내지 57℃, 또는 59℃로 유지될 수 있으며, 제3구획은 70℃ 내지 74℃ 또는, 72℃로 유지될 수 있다.And, in this case, the first compartment may be maintained at 93 ° C. to 97 ° C., or 95 ° C., the second compartment may be maintained at 53 ° C. to 57 ° C., or 59 ° C., and the third compartment is 70 ° C. to 74 ° C. Alternatively, it may be maintained at 72°C.

또한, 상술한 바와 같이 LAMP법 (Loop-mediated isothermal amplification)에 따라 유전자 증폭을 진행하는 경우, 제1구획, 제2구획 및 제3구획은 모두 60℃ 내지 65℃의 온도를 유지하여 유전자 증폭반응을 수행할 수 있다.In addition, as described above, when gene amplification is performed according to the LAMP method (Loop-mediated isothermal amplification), the first compartment, the second compartment, and the third compartment are all maintained at a temperature of 60°C to 65°C for the gene amplification reaction can be performed.

기판(110) 또는 미세관(120)이 상기 3개의 구획을 포함하는 경우, 시료는 유입부를 통해 일 실시예에 따른 중합효소 연쇄반응 장치(100)내로 주입되고, 제1구획을 통과하면서 변성 단계가 수행될 수 있다. 이어서, 제1구획을 통과한 시료는 제3구획을 통과하여 제2구획에 진입할 수 있다. 제2구획에 진입한 시료에서는 결합 단계가 수행되어, 프라이머와 중합효소가 분리된 단일 가닥의 DNA의 특정 영역에 결합할 수 있다. 그 후, 시료는 다시 제3구획을 통과하게 되고, 제3구획에서 신장 단계가 수행됨에 따라 중합효소에 의해 DNA가 복제될 수 있다. 그리고, 시료는 반복적으로 제1구획, 제2구획, 제3구획을 통과하게 되고, 각 구획을 통과하게 됨에 따라 시료 내 DNA가 증폭되게 된다. When the substrate 110 or the microtubule 120 includes the three compartments, the sample is injected into the polymerase chain reaction apparatus 100 according to an embodiment through the inlet, and the denaturation step while passing through the first compartment can be performed. Subsequently, the sample passing through the first compartment may pass through the third compartment and enter the second compartment. A binding step is performed on the sample entering the second compartment, so that the primer and the polymerase can bind to a specific region of the separated single-stranded DNA. After that, the sample is passed through the third compartment again, and as the elongation step is performed in the third compartment, DNA can be replicated by the polymerase. Then, the sample repeatedly passes through the first compartment, the second compartment, and the third compartment, and as it passes through each compartment, the DNA in the sample is amplified.

따라서, 미세관(120) 내를 통과하는 시료는 상측 절곡부(125a)와 하측 절곡부(125b) 사이를 통과하면서 각 구획의 온도에 따라 중합효소 연쇄반응의 변성, 결합, 신장 단계가 수행되면서 시료내의 DNA가 복제된다. 그리고, 시료의 지속적인 이동에 따라 각 구획을 반복적으로 통과하게 되면서, 중합효소 연쇄반응의 각 단계가 반복 수행되어 시료내의 DNA가 폭발적으로 증폭할 수 있다.Therefore, the sample passing through the microtubule 120 passes between the upper bent portion 125a and the lower bent portion 125b while the denaturation, binding, and elongation steps of the polymerase chain reaction are performed according to the temperature of each compartment while the DNA in the sample is replicated. And, as the sample repeatedly passes through each compartment according to the continuous movement of the sample, each step of the polymerase chain reaction is repeatedly performed, so that the DNA in the sample can be amplified explosively.

Claims (6)

하나 이상의 구획을 포함하는 기판;
상기 기판 상에 배치되고 유전물질을 포함하는 시료가 주입되는 유입부;
상기 유입부와 연통되도록 상기 기판 상에 배치되고, 상기 시료가 유동하는 방향을 따라 변곡되는 절곡부를 하나 이상 포함하는 미세관; 및
상기 기판 상에 배치되며 상기 미세관과 연통되고, 상기 시료가 배출되는 배출부;
를 포함하는, 중합효소 연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction; PCR) 장치.a substrate comprising one or more compartments;
an inlet disposed on the substrate and into which a sample including a dielectric material is injected;
a microtubule disposed on the substrate to communicate with the inlet and including one or more bent portions that are bent along a direction in which the sample flows; and
a discharge unit disposed on the substrate, communicating with the microtubule, and discharging the sample;
Including, polymerase chain reaction (Polymerase Chain Reaction; PCR) device. 제1항에 있어서, 상기 미세관은 내부가 소혈청알부민 (Bovine serum albumin; BSA)으로 코팅된 것인, 중합효소 연쇄반응 장치.The polymerase chain reaction apparatus according to claim 1, wherein the microtubule is coated with bovine serum albumin (BSA) inside. 제1항에 있어서,
상기 구획은, 상기 미세관의 일측이 배치되는 제1구획; 및
상기 제1구획과 일면을 공유하며, 상기 미세관의 타측이 배치되는 제2구획;
을 포함하는, 중합효소 연쇄반응 장치.According to claim 1,
The compartment may include: a first compartment in which one side of the microtubule is disposed; and
a second compartment that shares one surface with the first compartment and in which the other side of the microtubule is disposed;
A polymerase chain reaction device comprising a. 유입부에 유전물질을 포함하는 시료를 주입하는 주입 단계;
상기 유입부와 연통하는 미세관 내로 상기 시료를 유동시켜, 상기 미세관 내에서 중합효소 연쇄반응을 수행하는 반응 단계; 및
상기 미세관과 연통하는 배출부를 통해 상기 중합효소 연쇄반응이 수행된 시료를 수득하는 수득 단계;를 포함하고,
상기 미세관은 상기 시료가 유동하는 방향을 따라 변곡되는 절곡부를 하나 이상 포함하는, 중합효소 연쇄반응 방법.an injection step of injecting a sample including a dielectric material into the inlet;
a reaction step of flowing the sample into a microtubule communicating with the inlet to perform a polymerase chain reaction in the microtubule; and
An obtaining step of obtaining a sample on which the polymerase chain reaction has been performed through a discharge unit communicating with the microtubule;
The microtubule is a polymerase chain reaction method comprising one or more bent portions that are bent along the direction in which the sample flows. 제4항에 있어서,
상기 미세관 내로 유동하는 시료의 유속은 0.1㎕/min 내지 100㎕/min, 0.5㎕/min 내지 50㎕/min, 1㎕/min 내지 10㎕/min일 수 있고, 예를 들어, 1.5㎕/min 내지 7.5㎕/min 인, 중합효소 연쇄반응 방법.5. The method of claim 4,
The flow rate of the sample flowing into the microtubule may be 0.1 μl/min to 100 μl/min, 0.5 μl/min to 50 μl/min, 1 μl/min to 10 μl/min, for example, 1.5 μl/min to 10 μl/min. min to 7.5 μl/min, polymerase chain reaction method. 제4항에 있어서, 상기 미세관은 내부가 소혈청알부민 (Bovine serum albumin; BSA)으로 코팅된 것인, 중합효소 연쇄반응 방법.
The polymerase chain reaction method according to claim 4, wherein the microtubule is coated with bovine serum albumin (BSA) inside.
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