KR20230131598A - 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치 - Google Patents

등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 등온증폭방법 및 측방유동분석법의 조합을 사용하여 신속하고 간편하게 표적 유전자를 검출할 수 있고, 등온증폭기와 측방유동분석기를 하나로 결합하여 외부의 영향을 받지 않으면서도 정확하고 신뢰성이 높은 검출결과를 얻을 수 있는 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치를 제공한다.

Description

등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치{Device for amplifying and detecting nucleic acid using isothermal amplification and lateral flow assay}
본 발명은 유전자 증폭 및 검출장치에 관한 것으로서, 특히 피펫을 사용하지 않고, 등온증폭방법과 측방유동분석법을 조합하여 유전자를 증폭 및 분석하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 특정 유전자 검출을 위한 유전자 증폭방식으로서 PCR 증폭방식을 주로 사용해 오고 있다. PCR 증폭방식은 유전자 증폭 시 변성(denaturation), 어닐링(annealing) 및 연장(extension)의 세 가지 단계를 거치면서 온도의 변화를 주는 사이클을 수십회 반복하는 방식이기 때문에 온도제어가 필요하고 이를 위한 고가의 장비가 필요하며 유전자 증폭에 시간이 많이 소요되는 단점을 가지고 있다.
유전자 증폭기술로서 상기한 단점을 가진 PCR 증폭방식 대신에 최근 들어 등온증폭기를 이용한 등온증폭방법이 신속 유전자 검사를 위해 사용되고 있다. 등온증폭기는 대략 60℃ 내지 65℃의 일정한 온도를 유지시켜 주는 장치로서, 유전자 시료와 유전자 증폭용 반응물질을 튜브에 넣고, 상기 튜브를 등온증폭기에 장착한 후 대략 60℃ 내지 65℃의 일정한 온도에서 일정 시간 동안 두게 되면 상기 튜브 내에서 유전자 증폭이 이루어진다.
측방 유동분석기는 일반적으로 널리 알려진 측방유동분석법(Lateral Flow Assay: LFA)에 사용되는 것으로서, 예를 들어 임신의 여부를 확인할 수 있는 임신진단장치 등에 널리 이용되고 있고, 특정 유전자 검출을 위해서도 활용되고 있다.
측방유동분석법은 특정 유전자 검출을 위해 유전자 증폭 과정에 사용되는 프라이머 또는 프로브에 항원을 표지하여 유전자 증폭을 수행한 후 증폭산물(항원이 표지됨)을 측방 유동분석용 멤브레인에 전개시키고, 전개된 증폭산물의 항원이 멤브레인 상에 존재하는 항체와의 반응여부로 증폭 산물 내에 특정 유전자의 존재 여부를 검출하는 분자유전학적 분석법에 이용된다.
그런데 상기한 바와 같이 등온증폭방법과 측방유동분석법을 함께 이용할 경우, 유전자 증폭과정과 유전자 검출과정을 각각 다른 장치에서 수행해야 하는 문제가 있다. 즉, 등온증폭기에서 유전자 증폭과정을 수행한 후, 피펫과 같은 별도의 도구를 사용하여, 유전자 증폭산물(피측정 시료)를 등온증폭기에 장착된 튜브로부터 측방유동분석기로 옮겨서 특정 유전자의 존재 유무를 검출해야 한다. 이러한 방식으로 유전자 증폭 및 분석을 할 경우, 피측정 시료를 하나의 장치에서 다른 장치로 옮기는 과정이 불편할 뿐만아니라 이러한 과정에서 피측정 시료가 오염될 우려가 있고, 피펫 팁 및 튜브의 폐기가 불편하며 등온증폭기에 대한 오염의 우려가 있다.
따라서, 본 발명이 속한 유전자 증폭 및 검출장치와 관련한 기술분야 역시 다른 기술분야와 마찬가지로 끊임없는 기술의 개선이 필요하다.
한편, 상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 본 발명의 "선행 기술"로서 이용될 수 있다는 승인으로서 인용한 것은 아님을 이해하여야 한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1157042호 (2012.06.21) 대한민국 등록특허공보 제10-2332856호 (2021.12.01)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 등온증폭방법 및 측방유동분석법의 조합을 사용하여 신속하고 간편하게 표적 유전자를 검출할 수 있고, 등온증폭기와 측방유동분석기를 하나로 결합하여 외부의 영향을 받지 않으면서도 정확하고 신뢰성이 높은 검출결과를 얻을 수 있는 유전자 증폭 및 검출장치를 제공함에 그 목적이 있다.
그러나, 전술한 바와 같은 본 발명의 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치로서,
상단에 개방부를 구비하고, 내부공간에는 반응액이 수용되어 있으며, 유전자 시료가 상기 반응액에 혼합되어 용해되는 반응액 튜브와,
상기 반응액 튜브의 개방부를 밀폐하도록 상기 개방부에 결합되고, 내부 공간에는 유전자 증폭용 반응물질이 수용되어 있으며, 상기 내부 공간의 상측을 구획하는 상단 벽에는 절개부를 구비하고, 상기 내부 공간의 하측을 구획하는 바닥벽에는 외력에 의해 파열되는 파열선을 구비하며, 상기 파열선이 외력에 의해 파열될 때 상기 유전자 증폭용 반응물질이 상기 반응액 튜브의 내부공간에 수용된 반응액으로 배출되어 혼합되는 튜브 캡과,
상기 튜브 캡이 결합된 반응액 튜브를 수용하고, 상기 수용된 반응액 튜브를 일정한 온도에서 유지하여 상기 반응액 튜브의 내부공간 내의 상기 유전자 시료, 상기 반응액 및 상기 유전자 증폭용 반응물질의 혼합액을 반응시켜 상기 유전자 시료를 등온증폭시키는 등온증폭기와,
케이싱; 상기 케이싱의 하부에 형성되고, 하단에는 개방된 개구부를 가지며, 상기 튜브 캡의 절개부와 바닥벽을 관통하여 상기 반응액 튜브의 내부공간으로 삽입되는 하부 첨단부; 및 상기 케이싱 내부에 길이방향을 따라 제공되고, 상기 하부 첨단부의 개구부를 통하여 상기 반응액 튜브의 내부공간에 노출되어 상기 반응액 튜브 내의 등온증폭된 유전자 시료와 접촉하게 되는 멤브레인을 구비하는 측방유동분석기를 포함한다.
본 발명의 일 구체예의 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치에 있어서, 상기 튜브 캡은 상기 상단 벽, 상기 내부공간을 구획하는 측벽 및 하단 개방부를 구비한 상부 캡과, 상기 바닥벽 및 측벽을 구비하고 측벽에 의해 구획된 내측 공간으로 상기 상부 캡이 결합되는 하부 캡을 포함할 수 있고, 상기 상부 캡을 상기 하부 캡의 내측 공간 내로 압입할 때 상기 하부 캡의 바닥벽은 상기 상부 캡의 하단에 의해 가압되어 파열되는 파열선을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 구체예의 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치에 있어서, 상기 바닥벽의 파열선은 십자형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 구체예의 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치에 있어서, 상기 상부 캡의 측벽 높이는 상기 하부 캡의 측벽 높이 보다 높고, 상기 상부 캡의 측벽 하단이 상기 하부 캡의 바닥벽에 맞닿은 상태로 상기 상부 캡을 상기 하부 캡에 결합하였을 때 상기 상부 캡의 상단과 상기 하부 캡의 상단 사이에 간극을 형성한다.
본 발명의 일 구체예의 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치에 있어서, 상기 등온증폭기는 외통과, 상기 외통의 내측에 구비되어 상기 반응액 튜브를 수용하는 등온 챔버와, 상기 등온 챔버에 수용된 반응액 튜브에 일정한 온도유지를 위해 열을 전달하는 전열판과, 상기 전열판의 온도를 제어할 수 있는 온도제어 PCB 기판을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 구체예의 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치에 있어서, 상기 상부 캡은 폴리에틸렌 재질로 만들어질 수 있고, 상기 하부 캡은 실리콘 고무로 만들어질 수 있다.
본 발명의 일 구체예의 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치에 있어서, 상기 반응액은 수산화칼륨 용액 및 폴리에틸렌글리콜을 포함할 수 있고, 상기 유전자 증폭용 반응물질은 Bst DNA 중합효소, 완충용액, 프라이머들, dNTP 및 Mg2+를 포함할 수 있다.
상기한 본 발명에 의하면, 등온증폭방법 및 측방유동분석법의 조합을 사용하므로 신속하고 간편하게 유전자 검출결과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따르면, 반응액 튜브와 튜브 캡을 결합한 상태에서 상기 튜브 캡을 눌러주면 상기 반응액 튜브 내의 유전자 시료가 용해된 반응액과 상기 튜브 캡의 유전자 증폭용 반응물질이 상기 반응액 튜브 내에서 간단히 혼합될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 튜브 캡과 반응액 튜브의 조립체를 등온증폭기의 등온 챔버에 삽입하여 유전자 시료를 등온증폭한 후, 상기 튜브 캡의 절개부를 통해, 멤브레인이 노출된 측방유동분석기의 개구부를 상기 반응액 튜브의 내부 공간 내에 넣게 되면 상기 반응액 튜브 내의 등온증폭 산물이 멤브레인과 접촉하고 모세관 현상에 의해 멤브레인을 따라 유동하면서 검출 대상 유전자의 존재 여부를 시각적으로 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명은 피펫을 사용하지 않으면서 외부의 영향을 받지 않고 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출을 신속하고 간편하게 수행할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 등온증폭 산물이 얻어진 등온증폭기에 측방유동분석기를 간단히 결합하여 검출 대상 유전자를 검출할 수 있으므로, 분석물질의 오염을 방지할 수 있어 신뢰성 높은 결과를 얻을 수 있다.
추가로, 본 발명은 유전자 증폭 및 검출이 완료된 후 반응액 튜브 및 튜브 캡의 조립체와 측방유동분석기를 결합된 상태로 등온증폭기로부터 손쉽게 분리가능하므로 사용 후 제거가 간편하고 등온증폭기의 오염을 차단할 수 있는 장점이 있다.
한편, 전술한 바와 같은 효과들에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 유전자 증폭 및 검출장치를 구성하는 부품들을 분리하여 도시한 분해사시도다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 유전자 증폭 및 검출장치의 결합단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 구체예에 따른 필름으로 밀봉된 반응액 튜브의 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 구체예에 따른 튜브 캡의 사시도이다.
도 4b는 본 발명의 일 구체예에 따른 튜브 캡의 저면 사시도이다.
도 4c는 도 4a의 'I-I'선을 따라 절단하여 도시한 튜브 캡의 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 일 구체예에 따라 튜브 캡을 반응액 튜브에 결합한 상태의 단면도이다.
도 5b는 도 5a의 상태에서 튜브 캡의 상부 캡을 가압하여 하부 캡 내로 압입한 상태의 결합단면도이다.
도 6a는 본 발명의 일 구체예에 따라 튜브 캡과 반응액 튜브의 조립체를 등온증폭기의 등온 챔버 내에 삽입하기 전(前) 상태의 결합단면도이다.
도 6b는 본 발명의 일 구체예에 따라 튜브 캡과 반응액 튜브의 조립체를 등온증폭기의 등온 챔버 내에 삽입하여 등온증폭하는 상태의 결합단면도이다.
도 7a는 본 발명의 일 구체예에 따른 측방유동분석기의 사시도이다.
도 7b는 본 발명의 일 구체예에 따른 측방유동분석기의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 하기 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다. 본 발명에 인용된 참고문헌들은 본 발명에 참고로서 통합된다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구체예에 따른 등온증폭기와 측방유동분석기를 이용한 유전자 증폭 및 검출장치는, 상단에 개방부를 구비하고 내부공간에는 반응액(L)(유전자 시료가 혼합되어 용해됨)을 수용하는 반응액 튜브(10)와, 반응액 튜브(10)의 개방부에 결합되어 반응액 튜브(10)의 내부를 밀봉하는 튜브 캡(20)과, 튜브 캡(20)이 결합된 반응액 튜브(10)를 수용하고 등온 상태를 유지하여 반응액 튜브(10) 내의 유전자 시료를 등온증폭하는 등온증폭기(30)와, 튜브 캡(20)과 반응액 튜브(10)의 조립체에 삽입 결합되고 등온증폭기(30)에서 증폭된 반응액 튜브(10) 내의 등온증폭 산물을 멤브레인(47)과 접촉시켜 특정의 표적 유전자를 검출하는 측방유동분석기(40)를 포함한다. 이하 본 발명의 구성요소들 및 사용방법에 대하여 설명한다.
<반응액 튜브(10)>
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 반응액 튜브(10)는 내부공간에 반응액(L)을 수용하고, 사용 전에는 상단의 개방부(11)에 부착된 필름(15)으로 밀봉되어 그 내부가 외부로부터 차단되어 있다.
사용자는 면봉(미도시)을 콧속에 넣고 콧속을 문지르면 면봉에 검체가 채취되고, 반응액 튜브(10)의 필름(15)을 제거한 후 검체가 묻은 면봉을 반응액 튜브(10) 내의 반응액(L)에 넣으면 면봉에 묻은 검체 중 유전자 시료가 반응액(L) 내에 용해된다. 반응액 튜브(10) 내에 수용된 반응액(L)은 수산화칼륨 용액 및 폴리에틸렌글리콜을 포함하고, 면봉에 묻은 검체로부터 유전자 시료를 용해시킨다. 이와 같은 작업이 완료된 후, 반응액 튜브(10)의 개방부(11)에 튜브 캡(20)을 결합한다. 반응액 튜브(10)는 예를 들어 폴리프로필렌 재질로 만들어질 수 있으나, 이에 제한되는 것이 아니며, 안정적인 반응액 보관 및 유전자 증폭에 적합한 다양한 재질이 사용될 수 있음은 물론이다.
< 튜브 캡(20)>
도 4a 내지 도 4c에 도시된 튜브 캡(20)은 상부 캡(21)과 하부 캡(26)으로 이루어진다. 상부 캡(21)은 상단 벽에 절개부(23)가 형성되고, 내부공간(S20)을 구획하는 측벽을 구비하며, 하단은 개방되어 개방부를 형성한다. 하부 캡(26)은 측벽에 의해 내측 공간이 형성되어 있고 상단은 개방되어 개방부를 형성한다.
상부 캡(21)의 측벽이 하부 캡(26)의 상단 개방부를 통해 하부 캡(26)의 내측 공간 내로 이동가능하게 끼워져 결합된다. 하부 캡(20)의 하단의 바닥벽(28)에는 '십자(+)'형 파열선(27)이 형성되어 있다. 상부 캡(21)의 내부공간(S20)에는 유전자 증폭용 반응물질(p)이 수용된다. 유전자 증폭용 반응물질(p)은 동결건조될 수 있으며, 동결건조된 유전자 증폭용 반응물질(p)은 유전자 시료의 등온증폭에 필요한 Bst DNA 중합효소, 완충용액, 프라이머들, dNTP 및 Mg2+를 포함한다.
상부 캡(21)의 측벽 하단이 하부 캡(26)의 측벽에 의해 형성된 내측 공간 내로 안내되어 끼워져 결합될 때, 하부 캡(26)의 바닥벽(28)이 상부 캡(21)의 내부공간(S20)의 하단 개방부를 폐쇄함으로써 내부공간(S20)에 유전자 증폭용 반응물질(p)을 안전하게 수용할 수 있게 된다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 상부 캡(21)의 측벽 높이(h1)는 하부 캡(26)의 측벽 높이(h2) 보다 높다. 따라서 상부 캡(21)의 측벽 하단이 하부 캡(26)의 바닥벽(28)에 맞닿은 상태로 상부 캡(21)을 하부 캡(26)에 결합하였을 때, 상부 캡(21)의 상단과 하부 캡(26)의 상단 사이에 간극(D)을 형성하게 된다.
한편, 상부 캡(21)은 폴리에틸렌 재질로 만들어질 수 있고, 하부 캡(26)은 실리콘 고무로 만들어질 수 있다. 그러나, 상부 캡(21)과 하부 캡(26)은 상기한 재질에 제한되는 것이 아니며, 안정적인 유전자 증폭용 반응물질 보관, 반응용 튜브(10)와 결합 시 유전자 증폭용 반응물질의 효율적인 탈거 및 낙하, 그리고 유전자 증폭에 적합한 다양한 재질이 사용될 수 있음은 물론이다.
<반응액 튜브(10)에 튜브 캡(20)의 결합>
도 3b, 도 4c 및 도 5a에 도시된 바와 같이, 상부 캡(21) 및 하부 캡(26)이 조립된 튜브 캡(20)은 비닐(15)이 제거된 반응액 튜브(10)의 개방부(11)에 결합된다 이에 따라, 유전자 시료가 용해된 반응액을 수용하는 반응액 튜브(10)의 내부공간을 밀폐하게 되고 내부공간 안으로 이물질이 침입하지 않게 된다.
그런 다음, 도 5a의 화살표로 표시된 바와 같이, 튜브 캡(20)을 반응액 튜브(10)의 개방부(11)에 결합한 상태에서, 상부 캡(21)의 상단 벽을 눌러서 가압하면, 상부 캡(21)의 측벽 하단이 하부 캡(26)의 내측 공간 내로 간극(D) 만큼 진입한다. 이에 따라, 상부 캡(21)의 측벽 하단이 하부 캡(26)의 바닥벽(28)을 가압하게 되고, 파열선(27)은 가압된 외력에 의해 파열된다. 파열선(27)의 파열에 따라 바닥벽(28)은 4등분되면서 도 5a의 화살표 방향으로 회전함으로써 상부 캡(21)의 내부공간(S20)이 개봉된다. 파열선(27)의 파열에 따라 나누어진 바닥벽(28)이 도 5b에 도시되어 있다.
하부 캡(26) 및 바닥벽(28)은 탄성이 있는 실리콘 고무로 만들어지기 때문에, 바닥벽(28)은 상부 캡(21)의 측벽 하단에 의해 탄력적으로 눌려지면서 분단되고, 탄성을 갖는 분단된 바닥벽(28)은 반응액 튜브(10)의 측벽 내부와 상부 캡(21)의 측벽 사이에 밀착되어 끼워지게 된다.
그리고 나서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상부 캡(21)의 내부공간(S20)에 수용된 유전자 증폭용 반응물질(p)은 튜브 캡(20)으로부터 반응액 튜브(10)로 낙하하여 반응액 튜브(10) 내의 반응액(L)에 용해되어 혼합된다. 따라서, 반응액 튜브(10)와 튜브 캡(20)을 결합한 상태에서 튜브 캡(20)을 눌러주면 반응액 튜브(10) 내의 유전자 시료가 용해된 반응액(L)과 튜브 캡(20)의 유전자 증폭용 반응물질(p)이 반응액 튜브(10) 내에서 간단히 혼합될 수 있다.
한편, 유전자 시료가 용해되어 있는 반응액(L)과 유전자 증폭용 반응물질(p)(Bst DNA 중합효소, 완충용액, 프라이머들, dNTP 및 Mg2+ 포함)의 혼합액을 일정한 온도, 예를 들어 60℃ 내지 65℃에서 대략 30분 정도 반응시키면 검출대상이 되는 유전자가 등온증폭된다.
< 등온증폭기(30)>
도 6a에 도시된 바와 같이, 등온증폭기(30)는 외통(31)과, 외통(31)의 내측에 구비되어 반응용 튜브(10)를 수용하는 등온 챔버(32)와, 등온 챔버(32)의 측벽 및 바닥 중 적어도 한 곳에 구비되어 등온 챔버(32)에 수용된 반응액 튜브(10)에 일정한 온도유지를 위해 열을 전달하는 전열판(34)과, 등온 챔버(32)의 바닥에 설치되어 전열판(34)의 온도를 제어할 수 있는 온도제어 PCB 기판(35)을 포함한다.
<등온증폭기를 이용한 등온증폭>
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 튜브 캡(20)이 결합된 반응액 튜브(10)를 등온증폭기(30)의 등온 챔버(32) 내에 삽입하고, 온도제어 PCB 기판(35)을 가동시켜 전열판(34)을 가열하여 등온증폭기(30)의 등온 챔버(32)를 일정한 온도, 예를 들어 60℃ 내지 65℃에서 대략 30분 정도 유지하면, 반응액 튜브(10) 내의 반응액(L)에 용해된 유전자 시료가 유전자 증폭용 반응물질(p)(Bst DNA 중합효소, 완충용액, 프라이머들, dNTP 및 Mg2+ 포함)과 반응하여 검출대상이 되는 유전자가 등온증폭된다.
< 측방유동분석기(40)>
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 측방유동분석기(40)는 케이싱(41)과, 케이싱(41)의 하부에 형성되고, 반응액 튜브(10)와 튜브 캡(20)의 조립체와 결합할 때, 튜브 캡(20)의 절개부(23)와 4등분된 바닥벽(28) 사이의 공간을 관통하여 반응액 튜브(10)의 내부 공간으로 삽입되며, 하단면에는 개구부(44)를 가진 하부 첨단부(43)와, 케이싱(41) 내부에 길이방향을 따라 제공되고, 하단부는 하부 첨단부(43)의 개구부(44)를 통하여 반응액 튜브(10)의 내부 공간에 노출되어 반응액 튜브(10) 내의 등온증폭된 유전자 시료(액체 시료)와 접촉하게 되는 멤브레인(47)을 구비한다.
케이싱(41)은 좌측 케이싱부(41a)와 우측 케이싱부(41b)로 이루어지고, 그 내부에 길이방향으로 멤브레인(47)이 제공된다.
멤브레인(47)은 등온증폭된 유전자 시료(액체 시료)가 모세관 현상으로 흐를 수 있는 다공성 막으로 구성된다. 멤브레인(47)의 하류측에는 모세관 현상을 촉진하는 흡수패드(112)를 구비하고, 상류측에는 등온증폭된 유전자 시료(액체 시료)가 로딩되는 샘플패드(113)와 스트렙타비딘 또는 이와 동등한 물질이 접합된 금 나노입자들이 침지된 접합 패드(114)를 가진다.
< 측방유동분석기(40)의 결합>
등온증폭기(30)의 등온 챔버(32) 내에 수용된 반응액 튜브(10)와 튜브 캡(20)의 조립체의 상부 캡(21)의 상단 벽에 구비된 절개부(23)에 측방유동분석기(40)의 하부 첨단부(43)를 갖다 대고 눌러주면, 측방유동분석기(40)의 하부 첨단부(43)는 상부 캡(21)의 절개부(23)를 뚫고 들어가고 상부 캡(21)과 하부 캡(26)을 차례로 통과하여 반응액 튜브(10) 내의 등온증폭된 유전자 시료(액체 시료)에 잠기도록 반응액 튜브(10) 내로 진입한다(도 2 참조).
이 상태에서, 반응액 튜브(10)의 등온증폭된 유전자 시료(액체 시료)는 측방유동분석기(40)의 하부 첨단부(43)의 개구부(44)를 통하여 멤브레인(47) 표면과 접촉하게 되고, 이후 모세관 현상에 의해 등온증폭된 유전자 시료(액체 시료)는 멤브레인(47)을 따라 원활하게 유동된다. 유동되는 액체 시료 내에 검출대상이 되는 유전자가 존재하면 멤브레인(47)의 검출영역에서 밴드가 나타나게 된다. 이로써 검출대상이 되는 유전자, 예를 들어 특정 바이러스 유전자가 콧속에서 채취한 검체 내에 존재하는지 여부를 시각적으로 보여주게 되고, 사용자나 의료진은 특정 바이러스에 감염되었는지 여부를 용이하게 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 피펫을 사용하지 않으면서 외부의 영향을 받지 않고 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출을 신속하고 간편하게 수행할 수 있다.
한편, 측방유동분석기(40)에서 특정 표적 유전자의 존재 여부를 확인한 후, 반응액 튜브(10)와 튜브 캡(20)의 조립체에 결합된 측방유동분석기(40)를 등온증폭기(30)에서 분리한다. 측방유동분석기(40)는 반응액 튜브(10)와 튜브 캡(20)의 조립체와 결합한 상태로 등온증폭기(30)에서 분리되므로, 검사가 완료된 후 분석기구의 분리 및 폐기가 편리하다. 따라서, 본 발명은 사용 후 제거가 간편하고 등온증폭기의 오염을 차단할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
10: 반응액 튜브 11: 개방부
15: 필름 20: 튜브 캡
21: 상부 캡 23: 절개부
26: 하부 캡 27: 파열선
28: 하단벽 30: 등온증폭기
31: 외통 32: 등온 챔버
34: 전열판 35: 온도제어 PCB 기판
40: 측방유동분석기 41: 케이싱
41a: 좌측 케이싱부 41b: 우측 케이싱부
43: 하부 첨단부 44: 개구부
47: 멤브레인 112: 흡수 패드
113: 샘플 패드 114: 접합 패드
D: 간극 S20: 내부공간
h1: 상부 캡 측벽높이 h2: 하부 캡 측벽높이
L: 반응액 p: 유전자 증폭용 반응물질

Claims (7)

  1. 상단에 개방부를 구비하고, 내부공간에는 반응액이 수용되어 있으며, 유전자 시료가 상기 반응액에 혼합되어 용해되는 반응액 튜브와,
    상기 반응액 튜브의 개방부를 밀폐하도록 상기 개방부에 결합되고, 내부 공간에는 유전자 증폭용 반응물질이 수용되어 있으며, 상기 내부 공간의 상측을 구획하는 상단 벽에는 절개부를 구비하고, 상기 내부 공간의 하측을 구획하는 바닥벽에는 외력에 의해 파열되는 파열선을 구비하며, 상기 파열선이 외력에 의해 파열될 때 상기 유전자 증폭용 반응물질이 상기 반응액 튜브의 내부공간에 수용된 반응액으로 배출되어 혼합되는 튜브 캡과,
    상기 튜브 캡이 결합된 반응액 튜브를 수용하고, 상기 수용된 반응액 튜브를 일정한 온도에서 유지하여 상기 반응액 튜브의 내부공간 내의 상기 유전자 시료, 상기 반응액 및 상기 유전자 증폭용 반응물질의 혼합액을 반응시켜 상기 유전자 시료를 등온증폭시키는 등온증폭기와,
    케이싱; 상기 케이싱의 하부에 형성되고, 하단에는 개방된 개구부를 가지며, 상기 튜브 캡의 절개부와 바닥벽을 관통하여 상기 반응액 튜브의 내부공간으로 삽입되는 하부 첨단부; 및 상기 케이싱 내부에 길이방향을 따라 제공되고, 상기 하부 첨단부의 개구부를 통하여 상기 반응액 튜브의 내부공간에 노출되어 상기 반응액 튜브 내의 등온증폭된 유전자 시료와 접촉하게 되는 멤브레인을 구비하는 측방유동분석기를 포함하는, 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 튜브 캡은 상기 상단 벽, 상기 내부공간을 구획하는 측벽 및 하단 개방부를 구비한 상부 캡과, 상기 바닥벽 및 측벽을 구비하고 측벽에 의해 구획된 내측 공간으로 상기 상부 캡이 결합되는 하부 캡을 포함하고,
    상기 상부 캡을 상기 하부 캡의 내측 공간 내로 압입할 때 상기 하부 캡의 바닥벽은 상기 상부 캡의 하단에 의해 가압되어 파열되는 파열선을 구비하는, 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바닥벽의 파열선은 십자형으로 형성되는, 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 상부 캡의 측벽 높이는 상기 하부 캡의 측벽 높이 보다 높고, 상기 상부 캡의 측벽 하단이 상기 하부 캡의 바닥벽에 맞닿은 상태로 상기 상부 캡을 상기 하부 캡에 결합하였을 때 상기 상부 캡의 상단과 상기 하부 캡의 상단 사이에 간극을 형성하는, 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 등온증폭기는 외통과, 상기 외통의 내측에 구비되어 상기 반응액 튜브를 수용하는 등온 챔버와, 상기 등온 챔버에 수용된 반응액 튜브에 일정한 온도유지를 위해 열을 전달하는 전열판과, 상기 전열판의 온도를 제어할 수 있는 온도제어 PCB 기판을 구비하는, 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 상부 캡은 폴리에틸렌 재질로 만들어지고, 상기 하부 캡은 실리콘 고무로 만들어지는, 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응액은 수산화칼륨 용액 및 폴리에틸렌글리콜을 포함하고, 상기 유전자 증폭용 반응물질은 Bst DNA 중합효소, 완충용액, 프라이머들, dNTP 및 Mg2+를 포함하는, 등온증폭 및 측방유동분석을 이용한 유전자 증폭 및 검출장치.
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