KR20240027359A - 채취 및 진단 일체형 통합 고속진단장치 및 이를 이용한 통합 고속진단방법 - Google Patents

Abstract

채취 및 진단 일체형 통합 고속진단장치 및 이를 이용한 통합 고속진단방법에서, 상기 통합 고속진단장치는 채취 모듈부, 분주 모듈부 및 진단 모듈부를 포함한다. 상기 채취 모듈부는 검체를 채취하고, 채취된 검체가 저장되는 튜브부를 대기시킨다. 상기 분주 모듈부는 상기 대기하는 튜브부를 순차적으로 이송시키며, 검체를 분주한다. 상기 진단 모듈부는 상기 분주된 검체에 대하여 전처리와 유전자 증폭을 수행한 후, 형광분석을 수행한다. 상기 채취 모듈부, 상기 분주 모듈부 및 상기 진단 모듈부는 베이스 프레임 상에 연속적으로 구비되어, 일련의 절차가 연속으로 수행된다.

Description

채취 및 진단 일체형 통합 고속진단장치 및 이를 이용한 통합 고속진단방법{INTEGRATED FAST DIAGNOSIS APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING INTEGRALLY AND FAST USING THE SAME}

본 발명은 통합 고속 진단장치 및 이를 이용한 통합 고속진단방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현장에서 검체를 채취하고, 채취한 검체에 대한 이송부터 전처리 및 분자진단까지 일체의 분자진단 과정을 통합하여 하나의 프레임에서 최적화하여 처리할 수 있는 채취 및 진단 일체형 통합 고속진단장치 및 이를 이용한 통합 고속진단방법에 관한 것이다.

최근 호흡기 바이러스가 전세계적으로 유행함으로써, 호흡기 바이러스에 대한 검체 채취 및 바이러스 진단에 관한 기술이 다양하게 개발되고는 있다.

그러나, 대한민국 등록특허 제10-2333133호와 같이 바이러스의 신속한 진단을 위한 자가진단 키트나 진단 시약 등의 개발에 집중되고 있을 뿐이다.

이에, 실제 검체를 채취하는 작업이나, 채취된 검체를 진단 장치까지 이동시켜 진단을 수행하는 단계는 대부분 의료진에 의해 수동으로 수행되고 있는 상황이다. 이에, 많은 의료진이 투입됨으로써 비용이 증가하고, 교차감염의 위험성이 항상 존재하며, 개인보호 장비의 착용으로 의료진의 피로도 증가나 검체 채취 및 이송 등의 작업시간 증가 등의 문제가 야기된다.

이러한 문제의 해결을 위해, 현장에서 직접 진단을 수행할 수 있는 통합형 현장 진단장치에 대한 개발이 수행되고 있으며, 예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2019-0025710호를 통해서는 진단 분석을 위한 통합 장치에 관한 기술이 개발되고 있다. 나아가, 대한민국 등록특허 제10-1914599호를 통해서도 일체화된 진단 분석 장치 관련 기술이 개발되고는 있다.

그러나, 현재까지 개발되는 통합형 진단장치의 경우, 주로 시료에 대한 전처리 단계, 증폭 단계, 분자 진단 단계 들 중 일부 과정만이 하나의 진단장치를 통해 수행되도록 설계될 뿐이며, 하나의 시료에 대한 연속적인 처리가 수행될 수는 있으나, 다양한 시료에 대하여 통합적으로 하나의 장치를 통해 연속적으로 수행되는 통합형 진단장치는 아직 개발이 미흡한 상황이다.

대한민국 등록특허 제10-2333133호 대한민국 공개특허 제10-2019-0025710호 대한민국 등록특허 제10-1914599호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 현장에서 검체를 채취하고, 채취한 검체에 대한 이송부터 전처리 및 분자진단까지 일체의 분자진단 과정을 통합하여 하나의 프레임에서 최적화하여 처리함으로써, 현장에서 신속하게 분자진단을 수행할 수 있으며, 자동화를 통해 분자진단에 투입되는 인력을 최소화할 수 있는 채취 및 진단 일체형 통합 고속 진단장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 통합 고속 진단장치를 이용한 통합 고속진단방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 통합 고속 진단장치는 채취 모듈부, 분주 모듈부 및 진단 모듈부를 포함한다. 상기 채취 모듈부는 검체를 채취하고, 채취된 검체가 저장되는 튜브부를 대기시킨다. 상기 분주 모듈부는 상기 대기하는 튜브부를 순차적으로 이송시키며, 검체를 분주한다. 상기 진단 모듈부는 상기 분주된 검체에 대하여 전처리와 유전자 증폭을 수행한 후, 형광분석을 수행한다. 상기 채취 모듈부, 상기 분주 모듈부 및 상기 진단 모듈부는 베이스 프레임 상에 연속적으로 구비되어, 일련의 절차가 연속으로 수행된다.

일 실시예에서, 상기 채취 모듈부는, 상기 튜브부들을 임시로 대기시키는 대기유닛을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 채취 모듈부는 상기 검체를 채취하는 검체채취 유닛을 포함하고, 상기 검체채취 유닛의 스왑부는 상기 튜브부의 내부로 위치한 후, 상기 튜브부의 상부는 밀폐될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 분주 모듈부는, 상기 튜브부를 이송시키는 이송유닛, 및 상기 이송된 튜브부로부터 검체를 흡입 및 배출하여 균일하게 분주하는 분주유닛을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 이송유닛은 상기 튜브부에 회전 구동력을 제공하는 회전 구동부를 포함하고, 상기 분주유닛은 상기 튜브부의 하부를 고정하는 고정부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 고정부는, 상기 튜브부의 하부가 일 방향으로 인입되는 홈부, 및 상기 홈부에 위치한 상기 튜브부를 고정시키는 고정 구동부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 튜브부는, 상기 고정부에 고정된 상태에서 상기 회전 구동부에 의해 회전되어 캡(cap)이 개방되고, 상기 튜브부의 캡이 개방된 상태에서, 상기 분주유닛의 분주부가 상기 검체를 흡입 및 배출하며, 상기 검체의 흡입 및 배출이 종료되면, 상기 튜브부의 캡은 다시 밀폐될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 채취 모듈부는, 상기 이송유닛에 의해 캡이 다시 밀폐된 상기 튜브부가 이송되면, 상기 튜브부를 외부로 제거하는 폐기유닛을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 이송유닛은 복수개가, 상기 대기하는 튜브부들을 순차적으로 이송시키며, 상기 분주유닛은 복수개가, 상기 이송된 튜브부들로부터 순차적으로 검체를 분주할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 진단모듈부는, 상기 분주된 검체에 대하여 전처리를 수행하는 전처리 유닛, 상기 전처리된 검체에 대하여 유전자 증폭을 수행하는 유전자증폭 유닛, 및 상기 증폭된 검체에 대하여 형광분석을 수행하는 형광분석 유닛을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전처리 유닛은, 상기 분주유닛으로부터 상기 유전자증폭 유닛까지 연장되는 카트리지부, 및 상기 전처리 수행에서, 검체 또는 시약을 흡입 및 배출하는 전처리 분주부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 카트리지부는, 상기 검체와 상기 시약이 분주 및 저장되는 챔버부, 및 일 방향으로 연장되며, 상기 챔버부를 상기 분주유닛으로부터 상기 유전자증폭 유닛까지 이송시키는 전처리 이송레일부를 포함하며, 상기 챔버부는 복수개가 상기 전처리 이송레일부를 따라 순차적으로 이송될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 유전자 증폭유닛은, 상기 챔버부를 냉각하는 냉각블록, 및 상기 냉각블록과 인접하도록 배치되며 상기 챔버부를 가열하는 가열블록을 포함하는 블록부를 포함하고, 상기 챔버부가 상기 냉각블록과 상기 가열블록 사이에서 이동하며 가열과 냉각이 반복되어, 유전자가 증폭될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 블록부는 복수개가 구비되며, 상기 순차적으로 이송된 챔버부들은 서로 인접하도록 배치된 상태로, 상기 블록부에서 유전자 증폭이 순차적으로 수행될 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 통합 고속진단방법은, 검체를 채취하여 튜브부에 저장하는 단계, 상기 튜브부를 대기시키는 단계, 상기 대기하는 튜브부를 순차적으로 이송시키는 단계, 상기 이송된 튜브부에 저장된 검체를 분주하는 단계, 상기 분주된 검체에 대하여 전처리를 수행하는 단계, 상기 전처리된 검체에 대하여 유전자 증폭을 수행하는 단계, 및 상기 유전자 증폭된 검체에 대하여 형광분석을 수행하는 단계를 포함한다. 이 경우, 상기 검체는 연속적으로 이송되며, 상기 단계들이 연속적으로 수행된다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 현장에서 직접 채취한 검체를 튜브부에 바로 저장한 상태에서, 이송부터 전처리 및 분자진단까지의 일체의 분자진단 과정을 통합하여 하나의 프레임인 고속 진단장치에서 수행할 수 있으므로, 채취와 함께 진단이 일체화되어, 진단의 편의성이 향상되며 진단 시간을 최소화할 수 있다. 이 경우, 하나의 프레임 상에서 상기 검체부터 진단까지가 모두 자동화하여 수행되므로, 별도의 인력 소모가 필요 없으며 신속한 진단 결과의 도출이 가능하다.

특히, 채취된 검체를 인력을 통해 별도의 진단장치가 위치하는 장소까지 이동하지 않아도 되므로, 인력 소모를 최소화할 수 있으며, 이에 따른 시간과 비용의 절약이 가능하다.

또한, 이송유닛, 분주유닛, 전처리 유닛 및 유전자 증폭유닛이 모두 복수개가 구비되며 각각이 개별 검체에 대한 필요한 절차를 수행할 수 있으므로, 복수의 튜브부들에 대하여 순차적으로 처리를 수행함으로써, 보다 신속한 검체 진단이 가능하다.

즉, 검체의 채취에서 진단까지의 일련의 절차 중, 검체를 채취하는 시간이 상대적으로 다른 절차들 보다 적게 소요될 수 있으므로, 이송유닛, 분주유닛, 전처리 유닛 및 유전자 증폭유닛이 모두 복수개가 구비됨으로써, 채취된 검체가 대기하는 시간을 최소화할 수 있어, 고속 진단장치의 작동 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 검체를 채취한 스왑부를 튜브부의 내부에 위치한 상태로 이송이 수행되고, 분주를 위해서는 튜브부의 캡을 개방하는 과정만 필요하며, 분주가 종료된 이후 상기 캡을 폐쇄하면 충분하므로, 검체가 묻은 스왑부가 외부로 노출되지 않아 오염이나 전염의 위험성이 최소화된다.

특히, 분주가 종료되어 캡이 폐쇄된 상기 튜브부는 별도의 폐기 유닛으로 제공되어, 스왑부가 내부에 위치한 튜브부 전체를 일체로 폐기할 수 있으므로, 폐기 과정에서도 안전성이 향상될 수 있다.

또한, 분주 단계 이후, 전처리가 수행되는 단계에서는, 카트리지부를 통해 검체가 이송되는 과정에서 별도의 전처리 분주부를 통해 전처리를 위한 시약의 제공 또는 검체의 시약별 이송을 수행할 수 있으므로, 전처리 및 이송이 동시에 수행되어 보다 신속한 전처리 공정이 수행될 수 있다.

또한, 유전자 증폭 단계에서도, 복수의 블록부가 구비됨으로써, 복수의 챔버부들에 대하여 동시에 유전자 증폭이 수행될 수 있으며, 냉각부와 가열부 사이에서의 신속한 반복 이동으로 보다 효과적인 유전자 증폭을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 통합 고속 진단장치를 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1의 통합 고속 진단장치를 이용한 통합 고속 진단방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 도 1의 통합 고속 진단장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 통합 고속 진단장치를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 3의 통합 고속 진단장치의 분주 모듈부를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 분주유닛을 도시한 사시도이다.
도 7은 도 3의 통합 고속 진단장치의 진단 모듈부를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 카트리지부를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 7의 진단 모듈부에서 수행되는 전처리 단계 및 유전자 증폭 단계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은 도 7의 유전자증폭 유닛을 도시한 사시도이다.
도 11은 도 7의 형광분석 유닛을 도시한 사시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 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.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 통합 고속 진단장치를 도시한 모식도이다. 도 2는 도 1의 통합 고속 진단장치를 이용한 통합 고속 진단방법을 도시한 흐름도이다.

우선, 도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 통합 고속 진단장치(1)는 채취 모듈부(10), 분주 모듈부(20) 및 진단 모듈부(30)를 포함한다.

이하에서는, 설명의 편의상, 도 2를 동시에 참조하여, 상기 통합 고속 진단장치(1)를 이용한 통합 고속 진단방법에 대하여도 동시에 설명한다.

도 1 및 도 2에서와 같이, 상기 채취 모듈부(10)는 의심환자(2)로부터 검체를 채취하고, 이렇게 채취된 검체가 저장되는 튜브부(120, 도 3 참조)를 대기시킨다(단계 S100, 검체채취 단계).

이 경우, 상기 채취 모듈부(10)는 검체를 채취하는 검체 채취유닛(100), 상기 검체가 저장되는 튜브부(120)를 대기시키는 대기유닛(200), 및 후속되는 분주단계를 거친 검체가 저장되는 튜브부(120)를 외부로 폐기하는 폐기유닛(500)을 포함한다.

상기 검체 채취유닛(100)은 정확하게 도시하지는 않았으나, 상기 베이스 프레임(1000) 상에 장착되어 위치할 수 있으며, 설계에 따라 상기 베이스 프레임(1000)에 인접한 위치에 장착되어 위치할 수도 있다.

또한, 상기 대기유닛(200)은 상기 베이스 프레임(1000) 상에 위치하며 고정될 수 있다.

상기 분주 모듈부(20)는, 상기 대기하는 튜브부(120)를 순차적으로 이송시키며, 검체를 분주하여 후속 절차를 준비한다(단계 S200, 분주단계).

즉, 상기 분주 모듈부(20)는 상기 대기하는 튜브부(120)를 순차적으로 이송시키는 이송유닛(300), 및 상기 이송유닛(300)을 통해 이송된 검체가 저장되는 튜브부(120)로부터 분주를 수행하는 분주유닛(400)을 포함한다.

상기 이송유닛(300) 및 상기 분주유닛(400)은 모두 베이스 프레임(1000) 상에 위치한다.

이 경우, 상기 검체의 분주가 완료된 검체 및 튜브부(120)는 상기 폐기유닛(500)으로 제공된다.

상기 진단 모듈부(30)는, 상기 분주된 검체에 대하여 전처리와 유전자 증폭을 수행한 후, 형광 분석을 수행하여 진단한다(단계 S300, 진단단계).

즉, 상기 진단 모듈부(30)는 상기 분주된 검체에 대하여 전처리를 수행하는 전처리 유닛(600), 상기 전처리된 검체에 대하여 유전자 증폭을 수행하는 유전자증폭 유닛(700), 및 유전자 증폭된 검체에 대한 형광분석을 수행하는 형광분석 유닛(800)을 포함한다.

이하에서는, 상기와 같인 통합 고속 진단장치(1) 및 이를 이용한 통합 고속 진단방법에 대하여 후속되는 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 3은 도 1의 통합 고속 진단장치를 도시한 사시도이다. 도 4는 도 3의 통합 고속 진단장치를 도시한 평면도이다.

우선, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 검체채취 유닛(100)은 의심환자(2)로부터 직접 검체를 채취하는 것으로, 이 경우, 검체의 채취는 도시된 바와 같이, 별도의 스왑부(110)를 통해 수행될 수 있다.

즉, 상기 검체채취 유닛(100)은 의심환자(2)가 얼굴을 고정시킬 수 있는 얼굴 고정프레임이 구비된 상태에서, 상기 스왑부(110)가 의심환자(2)의 비강 또는 구강으로 인입되어, 필요한 검체를 채취하게 된다(단계 S110).

이 때, 상세한 설명은 생략하나, 상기 검체채취 유닛(100)은 원격으로 자세 및 동작이 제어되는 장치로서, 의료진은 원격으로 또는 이격되어 위치한 상태에서 별도의 마스터 유닛(미도시)을 제어함으로써 상기 검체채취 유닛(100)의 자세 및 동작을 제어할 수 있다.

그리하여, 상기 검체를 채취한 스왑부(110)는 상기 검체채취 유닛(100)에 장착되는 튜브부(120)의 내측으로 위치하며, 상기 스왑부(110)가 내측으로 위치한 상기 튜브부(120)는 상기 대기유닛(200)으로 위치하게 된다(단계 S120).

즉, 상기 검체채취 유닛(100)을 통해, 상기 스왑부(110)는 상기 튜브부(120)의 내측으로 위치하게 되며, 상기 검체채취 유닛(100)은 상기 튜브부(120)를 상기 대기유닛(200)으로 위치시키고 다시 의심환자(2)의 검체를 채취하기 위한 위치로 복귀할 수 있다.

이 경우, 상기 스왑부(110)는 상기 검체채취 유닛(100)과 자력을 통해 탈부착이 가능하므로, 검체 채취과정에서는 상기 검체채취 유닛(100) 상에 고정되지만, 검체 채취가 완료되면 상기 튜브부(120)의 내측으로 위치한 후 상기 검체채취 유닛(100)으로부터 탈착된다. 또한, 상기 스왑부(110)가 상기 튜브부(120)의 내측으로 위치하면, 상기 튜브부(120)의 상부는 캡(cap)으로 밀폐된다.

그리하여, 상기 대기유닛(200) 상에는 스왑부가 내부에 위치하는 튜브부만 위치하게 된다.

이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 대기유닛(200)은 복수의 홀더부들(210)이 형성되고 있으며, 이에 따라 상기 홀더부들(210) 상에는 복수의 튜브부들(120)이 필요에 따라 대기할 수 있으며, 후속되는 이송 단계가 수행된다(단계 S130).

한편, 상기 홀더부들(210)의 개수나, 채워져야 하는 튜브부들의 개수는 미리 설정될 수 있으며, 그 개수가 제한되지는 않는다.

일반적으로, 검체를 채취하는 검체 채취 단계(단계 S100)가 후속되는 단계들에 비하여 상대적으로 빠르게 진행될 수 있으므로, 자연스럽게 상기 대기유닛(200)에는 복수의 튜브부들(120)이 대기할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 후속되는 분주단계(단계 S200) 및 진단단계(단계 S300)을 수행하는 유닛들을 복수개로 구비하여, 대기하는 튜브부들의 개수를 최소화하도록 운영할 수 있으므로, 이를 통해 전반적인 고속 진단장치의 운용 효율성을 향상시킬 수 있다.

도 5는 도 3의 통합 고속 진단장치의 분주 모듈부를 도시한 사시도이다.

도 5를 추가로 참조하면, 상기 이송유닛(300)은 이송부(310) 및 이송 레일부(320)를 포함한다.

상기 이송 레일부(320)는 제1 방향(X)을 따라 연장되는 수평 레일부(322)를 포함하며, 상기 이송유닛(300)을 상하방향, 즉 제3 방향(Z)으로 구동시키는 수직 구동부(321)를 포함한다.

상기 이송부(310)는 상기 이송레일부(320) 상에 별도의 이송부 고정 프레임(313)을 통해 고정된 상태에서, 상기 대기유닛(200)에 대기하는 상기 튜브부들(120)을 각각 이송한다(단계 S210).

즉, 본 실시예에서는, 상기 이송부(310)는 복수개가 구비될 수 있으며(도면을 통해서는 2개의 이송부가 구비된 것을 예시함), 이에 따라, 각각의 이송부는 각각의 튜브부를 개별적으로 이송하되, 복수의 이송부들에 의해 상기 튜브부들은 순차적으로 연속해서 이송될 수 있다.

또한, 하나의 이송부가 하나의 튜브부를 이송한 후, 다시 상기 대기유닛(200)으로 복귀하여 다른 튜브부를 순차적으로 이송함은 자명하다.

이 때, 상기 이송부(310)의 하부에는 부착부(311)를 통해 상기 튜브부(120)의 상부가 고정된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 튜브부(120)의 상부는 캡(cap)으로 밀폐된 상태이므로, 상기 부착부(311)는 상기 캡에 부착되어 상기 튜브부(120)를 이송시킨다.

예를 들어, 상기 부착부(311)는 전자석을 포함하는 것으로, 자기력이 발생함으로써 상기 튜브부(120)의 상부를 자기력으로 고정한 상태에서 이송을 수행할 수 있으며, 이송이 완료되면 상기 전자석의 제공을 해제하여 자기력을 소멸시킴으로써 상기 튜브부(120)를 탈착시킬 수 있다.

즉, 상기 부착부(311)에 전류가 제공됨에 따라 상기 부착부(311)에 부착되는 상기 튜브부(120)는, 도시된 바와 같이, 상기 수평 레일부(322)를 따라 상기 제1 방향(X)으로 이송되어 후술되는 고정부(420)에 고정된다(단계 S220).

이러한 이송과정에서, 상기 수직 구동부(321)는 상기 제3 방향(Z)으로의 상기 튜브부(120)의 필요한 이송을 수행할 수 있다.

한편, 상기 튜브부(120)가 상기 고정부(420)에 고정된 상태에서(단계 S220), 상기 이송유닛(300)의 회전 구동부(312)는 상기 부착부(311)를 회전시켜, 상기 튜브부(120)의 상부의 캡(cap)을 개방한다(단계 S230). 즉, 상기 회전 구동부(312)는 회전 모터 등으로 구성되어 상기 부착부(311)에 대한 회전 구동력을 제공하며, 이에 상기 부착부(311)가 회전하여 상기 튜브부(120)의 상부의 캡은 개방된다.

이와 같이, 상기 튜브부(120)가 내부에 스왑부(110)와 검체가 위치한 상태에서 상부의 캡이 개방되면, 후술되는 상기 분주유닛(400)에 의한 분주가 수행된다(단계 S240).

또한, 상기 분주유닛(400)에 의한 분주가 종료되면, 상기 회전 구동부(312)는 상기 부착부(311)를 반대방향으로 회전시켜, 상기 튜브부(311)의 상부의 캡을 밀폐한다(단계 S250).

즉, 분주가 종료된 상기 튜브부(311)는 다시 상기 이송부(310)에 의해 상기 폐기유닛(500)으로 이송된다(단계 S140). 이 때, 도 3 및 도 4를 통해서는 별도의 폐기유닛의 위치를 도시하지는 않았으나, 상기 폐기유닛(500)은 상기 이송유닛(300)이나 상기 대기유닛(200)에 인접한 위치에 구비될 수 있으며, 그 상세한 위치는 설계 사항이다.

이상과 같이, 상기 이송부(310)에 의해 상기 폐기유닛(500)으로 이송된 상기 튜브부(311)는, 외부로 제거되어 폐기될 수 있다(단계 S140). 한편, 상기 튜브부(311)는 검체는 분주된 상태이며, 내부에 스왑부(110)가 그대로 위치한 상태로, 일체로 폐기되는 것으로, 스왑부(110)의 별도 폐기로 인해 야기될 수 있는 오염이나 전염 등의 문제는 최소화될 수 있다.

또한, 상기 폐기유닛(500) 역시 복수의 홀더부들을 포함하는 대기유닛과 유사하게 구성될 수 있으며, 이에 따라 복수의 튜브부들이 상기 폐기유닛(500)에 모인 후에, 동시에 일체로 폐기될 수 있다.

도 6은 도 5의 분주유닛을 도시한 사시도이다.

도 6을 추가로 참조하면, 상기 분주유닛(400)은 제1 분주레일부(410), 고정부(420), 상하 연장프레임(430), 분주부(440) 및 제2 분주레일부(420)를 포함한다.

상기 제1 분주레일부(410)는 상기 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)을 따라 연장되는 것으로, 상기 이송레일부(320)의 연장방향에 실질적으로 수직인 방향으로 연장된다.

상기 고정부(420)는 상기 제1 분주레일부(410) 상에 슬라이딩 가능하도록 위치하며, 도시된 바와 같이 복수의 고정부들이 상기 제1 분주레일부(410) 상에 구비될 수 있다.

상기 고정부(420)는 상기 제1 분주레일부(410) 상에 위치하는 고정 프레임(421), 상기 고정 프레임(421)을 상기 제1 분주레일부(410) 상에서 슬라이딩 구동시키는 수평 구동부(422), 및 상기 고정 프레임(421)의 구동을 수행하는 고정 구동부(423)를 포함한다.

이 경우, 상기 고정프레임(421)은 도시된 바와 같이, 블록 형상을 가지되, 일 측 방향으로는 개구되는 홈부(424)가 형성된다.

그리하여, 상기 홈부(424)를 통해서는, 상기 이송부(310)를 통해 이송되는 상기 튜브부(120)의 하부가 삽입되어 위치하게 된다. 이에, 상기 홈부(424)는 상기 튜브부(120)의 하부가 삽입될 수 있도록 소정의 너비를 가지도록 형성되어야 하며, 일 측으로만 개방되고 타 측은 밀폐되어, 상기 튜브부(120)가 상기 홈부(424) 상에 고정될 수 있어야 한다.

또한, 상기 홈부(424)의 내부로 상기 튜브부(120)가 위치한 후, 상기 고정 구동부(423)는 상기 고정 프레임(421)을 구동시킨다. 이 경우, 상기 고정 프레임(421)의 구동은, 상기 홈부(424)의 너비 또는 내경을 감소시키도록 구동하는 것으로, 이를 통해 상기 홈부(424)의 내부에 위치하는 상기 튜브부(120)의 하부는 보다 단단하게 그 위치가 고정될 수 있다.

그리하여, 상기 튜브부(120)가 상기 고정 프레임(421) 상에 단단하게 고정된 후, 상기 이송부(310)의 상기 회전 구동부(312)가 구동되어 상기 튜브부(120)의 상부의 캡이 개방될 수 있다.

이와 같이, 상기 튜브부(120)의 캡이 개방된 후, 상기 고정 프레임(421)은 상기 수평 구동부(422)의 구동에 의해 상기 제1 분주레일부(410) 상에서 상기 제2 방향(Y)으로 이동하여, 상기 분주부(440)의 하부로 위치하게 된다.

이상과 같이, 상기 분주부(440)의 하부로 위치한 튜브부(120)는 분주가 종료된 후, 다시 원 위치로 복귀되어 상기 상부의 캡이 폐쇄되며, 상기 고정 구동부(423)의 구동에 따라 상기 홈부(424)로부터 외부로 제거될 수 있다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이 상기 제1 분주레일부(410) 상에는 복수의 고정부들(420)이 구비되므로, 복수의 고정부들(420) 각각은 순차적으로 상기 설명한 단계를 통해 상기 튜브부(120)를 상기 분주부(440)가 위치하는 위치로 이동시킨다.

상기 상하 연장프레임(430)은 상기 베이스 프레임(1000)으로부터 상기 제3 방향(Z)을 따라 소정 길이 연장되는 것으로, 상기 상하 연장프레임(430) 상에는 제2 분주레일부(450)가 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 분주레일부(450)는 상기 제1 방향(X)을 따라 연장된다.

상기 제2 분주레일부(450)는 상기 제1 방향(X)으로 연장되는 수평 레일부(452), 및 상기 수평 레일부(452)에 수직인 상기 제3 방향(Z)으로 연장되는 수직 레일부(451)를 포함하며, 상기 수직 레일부(451) 상에 상기 분주부(440)가 고정될 수 있다.

이에 따라, 상기 분주부(440)는 상기 제1 방향(X) 또는 상기 제3 방향(Z)을 따라 이송될 수 있다.

상기 분주부(440)는 피펫(441), 피펫 고정부(442), 분주도관(443) 및 분주부 고정 프레임(445)을 포함하여, 상기 튜브부(120)에 위치하는 검체를 분주한다(단계 S240).

즉, 상기 피펫(441)은 상기 튜브부(120)의 내부로 인입되어 상기 검체를 흡입한 후, 후술되는 챔버부(615, 도 8 참조)에 균일하게 배출하며, 검체에 대한 분주를 수행한다. 이 경우, 상기 챔버부(615) 상에 복수의 웰(well)들이 형성되므로, 형성되는 웰들에 균일하게 검체를 분주할 수 있다.

상기 피펫 고정부(442)는 상기 피펫(441) 및 상기 피펫(441)으로부터 연장되는 분주도관(442)의 상부 및 하부를 상기 분주부 고정 프레임(445) 상에 고정시킨다. 이 경우, 상기 분주부 고정 프레임(445)은 상기 수직 레일부(451) 상에 고정되는 것으로, 이에 따라 상기 피펫(441)은 상하방향(Z 방향)으로 연장된 상태로 그 위치가 고정될 수 있다.

한편, 상기 분주도관(443)은 상기 피펫(441)을 통한 검체의 흡입 및 배출을 위한 압력을 제공하는 것으로, 도시하지는 않았으나 별도의 흡입 및 배출 제어부와 연결되어 필요한 압력을 제공받을 수 있다.

이상과 같이, 상기 튜브부(120)의 내부에 위치하는 검체는 상기 분주부(440)를 통해 후술되는 상기 챔버부(615)의 웰로 분주된다. 또한, 상기 분주부(440) 역시 복수개가 구비되므로, 각각의 튜브부들에 위치하는 검체들 각각은 각각의 분주부에 의해 서로 다른 챔버부들로 각각 분주된다.

도 7은 도 3의 통합 고속 진단장치의 진단 모듈부를 도시한 사시도이다. 도 8은 도 7의 카트리지부를 도시한 사시도이다. 도 9는 도 7의 진단 모듈부에서 수행되는 전처리 단계 및 유전자 증폭 단계를 설명하기 위한 모식도이다.

도 7, 도 8 및 도 9를 추가로 참조하면, 상기 전처리 유닛(600)은 역시 상기 베이스 프레임(1000) 상에 장착되며, 카트리지부(610), 연장 고정프레임(620) 및 전처리 분주부(630)를 포함한다.

상기 카트리지부(610)는 상기 제1 방향(X)을 따라 연장되는 전처리 이송레일부(611), 슬라이딩부(612) 및 챔버부(615)를 포함한다.

상기 슬라이딩부(612)는 상기 전처리 이송레일부(611) 상에서 슬라이딩 되는 것으로, 도시된 바와 같이, 상기 슬라이딩부(612)의 상부에서 상기 제1 방향(X)을 따라 슬라이딩 된다. 이 경우, 상기 슬라이딩부(612)의 슬라이딩 구조는 제한되지 않으며 다양하게 설계될 수 있다.

또한, 상기 슬라이딩부(612) 역시 복수개가 상기 전처리 이송레일부(611) 상에 위치할 수 있다. 그리하여, 상기 슬라이딩부(612)는 개별적으로 또는 순차적으로 상기 전처리 이송레일부(611) 상에서 이송되어, 상기 분주된 검체를 순차적으로 이송할 수 있다.

다만 이상과 같이 순차적으로 서로 다른 검체들을 이송하기 위해서, 상기 카트리지부(610)에서는 해당 검체의 식별을 위한 별도의 식별수단을 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 식별수단에 의해 해당 검체가 확인된 후(단계 S310), 각각의 슬라이딩부(612)에 장착되는 챔버부(615)를 통해 해당 검체가 개별적으로 또는 순차적으로 이동하게 된다(단계 S320).

상기 챔버부(615)는 상기 슬라이딩부(612) 상에 구비되는 것으로, 전처리 챔버(613) 및 증폭챔버(614)를 포함한다.

상기 전처리 챔버(613)는 상기 제1 방향(X)을 따라 복수의 웰들이 형성되며, 각각의 웰에서는, 도 9에 도시된 바와 같이, 검체 분주(Sample), 저장된 검체에 대한 용해 또는 용균(Lysis)(단계 S330), 검체의 와싱(Wash 1)(단계 S340) 및 검체의 추출 또는 용리(Elution)(단계 S350)가 수행될 수 있다. 다만, 상기 전처리 챔버(613)는 추가로 웰이 형성되어, 상기 설명한 공정 외의 추가 공정으로서 전처리 공정이 수행될 수 있다.

또한, 상기 전처리 챔버(613)는 상기 제2 방향(Y)으로 복수의 열로 웰들이 형성될 수 있으며, 이에, 하나의 검체가 복수의 열을 따라 각각 전처리가 수행될 수 있다.

나아가, 상기 전처리 챔버(613)는 복수개가 순차적으로 이송되므로, 순차적으로 이송되는 각각의 전처리 챔버(613)에서는 서로 다른 검체들에 대한 전처리가 수행될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

또한, 상기 검체의 분주는 앞서 설명한 상기 분주부(440)의 피펫(441)을 통해 수행될 수 있으며, 이와 같이 검체가 분주된 이후, 후술되는 상기 전처리 피펫(631, 도 7)에 의해 상기 검체는 용해, 와싱 및 용리 등의 단계를 위해 흡입 및 배출이 반복될 수 있다.

이상과 같이, 전처리의 단계가 수행되는 검체는 제1 연결도관(617)을 통해 저장부(619)에 저장될 수 있으며, 제2 연결도관(618)을 통해 상기 증폭챔버(614)로 제공될 수 있다.

이 때, 상기 증폭챔버(614)는 하부에 검체가 저장되는 챔버 저면부(616)가 형성되며, 상기 챔버 저면부(616)는 후술되는 냉각부(740, 도 10 참조) 및 가열부(750, 도 10 참조)에 매칭되는 형상을 가져, 상기 냉각부 또는 상기 가열부에 반복적으로 위치하면서 유전자 증폭이 수행될 수 있다.

상기 연장 고정프레임(620)은 상기 베이스 프레임(1000)으로부터 상기 제3 방향(Z)으로 소정 길이 연장되는 것으로, 상기 연장 고정프레임(620) 상에 상기 전처리 분주부(630)가 고정된다.

상기 전처리 분주부(630)는 상기 전처리 이송레일부(611)의 특정 위치의 상부에 고정되는 것으로, 상기 전처리 이송레일부(611)를 따라 이송하는 상기 챔버부(615)에 저장되는 검체 대한 전처리 공정을 보조한다.

즉, 상기 전처리 분주부(630)는 전처리 피펫(631), 전처리피펫 고정부(632), 전처리 분주도관(633) 및 전처리 분주부 고정프레임(634)을 포함한다.

상기 전처리 피펫(631)은 검체를 흡입 및 배출하는 것으로, 상기 전처리 피펫(631)의 하부에 상기 전처리 이송레일부(611)를 따라 슬라이딩 이송되던 챔버부(615)가 위치하는 경우, 상기 전처리 챔버(613)의 웰 상에 저장되는 검체를 전처리 공정이 수행되도록 흡입 및 배출한다.

즉, 도 9를 참조하여 앞서 설명한 바와 같이, 상기 전처리 피펫(631)은 분주된 검체를 흡입하여 용해 또는 용균(Lysis)을 수행하도록 해당 웰에 배출하고, 마찬가지로 와싱(Wash 1) 및 용리 단계(Elution)가 수행되도록 상기 검체를 흡입 및 해당 단계의 웰에 배출하여, 전처리 공정을 보조한다.

또한, 상기 전처리의 각 공정을 수행하기 위한 시약 등을 상기 전처리 챔버(613)의 웰에 주입할 수도 있다.

한편, 상기 전처리 분주부(630)는 도시된 바와 같이, 한 개가 상기 전처리 이송레일부(611) 상에 위치하는 것으로, 순차적으로 이송되는 각각의 전처리 챔버들(613)에 대하여, 해당 챔버를 식별한 상태에서, 각각의 전처리 공정을 위한 분주를 수행하게 된다.

한편 상기 전처리피펫 고정부(632)는 상기 상하방향(Z 방향)으로 연장되는 상기 전처리 분주부(630)를 고정하며, 상기 전처리 분주도관(633)은 상기 전처리 피펫(631)으로부터 상부방향으로 연장되어 필요한 시약을 제공하거나 흡입 및 배출을 위한 압력을 제공하고, 상기 전처리 분주부 고정프레임(634)은 상기 전처리 분주부(630)를 상기 연장 고정프레임(620) 상에 고정시킨다.

이상과 같이, 상기 전처리 챔버(613)에 위치하는 검체는, 상기 전처리 챔버(613)가 상기 전처리 이송레일부(611)를 따라 이송하는 과정에서, 상기 전처리 분주부(630)를 통해 전처리가 수행된다. 즉, 슬라이딩 이동되는 과정에서 전처리가 수행되므로, 전처리 공정 시간을 최소화할 수 있으며, 전처리가 완료되면서 검체는 상기 증폭챔버(614)로 이동하게 되므로, 후속되는 유전자 증폭 공정도 바로 수행될 수 있어, 전반적인 처리 공정의 최적화가 가능하다.

또한, 순차적으로 이송되는 검체들 각각에 대하여, 전처리 분주부(630)가 챔버에 대한 식별을 전제로 연속적으로 전처리 공정을 보조하게 되므로, 순차적으로 이송되는 검체들에 대한 연속적인 전처리가 수행될 수 있어, 복수의 검체들에 대한 신속한 프로세스가 가능하다.

한편, 이상과 같이 복수의 챔버부들(615)이 전처리가 수행되면서 이송되면, 상기 챔버부들(615)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유전자 증폭유닛(700)이 위치하는 위치에 상기 제2 방향(Y)을 따라 서로 인접하도록 배치될 수 있다.

이에, 상기 서로 인접하도록 배치되는 복수의 챔버부들(615)에 저장되는 검체에 대하여, 상기 유전자 증폭유닛(700)은 동시에 또는 순차적으로 유전자 증폭을 수행할 수 있다.

도 10은 도 7의 유전자증폭 유닛을 도시한 사시도이다.

즉, 도 10을 추가로 참조하면, 상기 유전자증폭 유닛(700)은 상기 증폭챔버(614)에 위치하는 검체에 대하여 유전자 증폭을 수행하는 것으로, 증폭유닛 고정부(710), 증폭유닛 구동부(720), 블록부(730), 냉각부(740) 및 가열부(750)를 포함한다.

이 경우, 상기 유전자증폭 유닛(700)은 도 4 및 도 10에 도시된 바와 같이, 복수개가 구비될 수 있으며, 이에 따라 복수의 챔버부들(615)에 대하여 동시에 또는 순차적으로 유전자 증폭을 수행할 수 있다(단계 S380). 이를 통해, 많은 검체들에 대한 유전자 증폭이 가능하여 진단의 신속성을 향상시킬 수 있다.

상기 증폭유닛 고정부(710)는 상기 베이스 프레임(1000) 상에 상기 유전자증폭 유닛(700)을 고정시키는 것으로, 상기 베이스 프레임(1000)에 고정되는 하부프레임(711) 및 상기 하부프레임(711)으로부터 소정 높이만큼 상부로 연장되는 측부프레임(712)을 포함한다.

상기 증폭유닛 구동부(720)는 수평 구동부(721) 및 수직 구동부(722)를 포함한다.

상기 수평 구동부(721)는 상부에 위치하는 상기 블록부(730)를 수평 방향, 예를 들어 상기 제1 방향(X)으로 이동시키는 것으로, 상기 블록부(730)를 수평 방향으로 이동시킴에 따라, 상기 증폭챔버(614)의 챔버 저면부(616)를 상기 냉각부(740) 및 상기 가열부(750) 상에서 교번적으로 이동할 수 있도록 한다.

또한, 상기 수직 구동부(722)는 상기 블록부(730)를 수직 방향, 즉 상기 제3 방향(Z)으로 이동시키는 것으로, 이를 통해 상기 냉각부(740) 및 상기 가열부(750)가 상기 챔버 저면부(616)에 접촉하거나 탈착시킬 수 있다.

상기 블록부(730)는 소정의 블록 형상을 가지는 프레임 구조로, 내부에는 상기 냉각부(740) 및 상기 가열부(750)가 서로 구획된 영역에 각각 위치한다.

이 경우, 상기 냉각부(740)는 상부에 위치하는 상기 증폭챔버(614)를 냉각시키는 것으로, 도시하지는 않았으나 펠티어 셀을 포함할 수 있다. 즉, 외부로부터 냉각라인(741)을 통해 전류 등이 제공됨에 따라 상기 펠티어 셀이 동작되어 상부의 증폭챔버(614)에 저장되는 전처리된 검체를 냉각시킬 수 있다.

이와 달리, 상기 가열부(750)는 상부에 위치하는 상기 증폭챔버(614)를 가열하는 것으로, 도시하지는 않았으나 세라믹 히터를 포함할 수 있다. 즉, 외부로부터 가열라인(751)을 통해 전류 등이 제공됨에 따라 상기 세라믹 히터가 동작되어 상부의 증폭챔버(614)에 저장되는 전처리된 검체를 가열시킬 수 있다.

이 경우, 상기 냉각 또는 가열을 수행하는 소자는 예시한 펠티어 셀이나 세라믹 히터 외에도 다양하게 가변될 수 있다.

즉, 상기 증폭챔버(614)로 저장되는 전처리된 검체는 상기 냉각부(740, cool block)와 상기 가열부(750, heat block) 사이에서 이동하면서 냉각 및 가열이 반복되어 유전자 증폭이 수행될 수 있다(단계 S380).

도 11은 도 7의 형광분석 유닛을 도시한 사시도이다.

도 11을 추가로 참조하면, 이상과 같이 유전자 증폭이 완료된 검체에 대하여 상기 형광분석 유닛(800)은 형광분석을 수행한다(단계 S390).

상기 형광분석 유닛(800)은 상하연장 프레임(810), 수평 구동 프레임(820), 수직 구동 프레임(830) 및 형광 분석부(840)를 포함한다.

상기 상하연장 프레임(810)은 상기 베이스 프레임(1000)으로부터 상기 제3 방향(Z)으로 소정길이 연장되는 프레임으로서, 상기 상하연장 프레임(810)의 상부에는 상기 수평구동 프레임(820) 및 상기 수직구동 프레임(830)이 장착된다.

상기 수평구동 프레임(820)은 수평 플레이트(821) 및 수평 구동부(822)를 포함한다. 이 경우, 상기 수평 플레이트(821) 상에는 상기 수직구동 프레임(830)이 연결되며, 상기 수평 구동부(822)의 구동에 따라 상기 수직구동 프레임(830)은 수평 방향, 예를 들어 상기 제1 방향(X)으로 이동하게 된다.

또한, 상기 수직구동 프레임(830)은 수직 플레이트(831) 및 수직 구동부(832)를 포함한다. 이 경우, 상기 수직 플레이트(831) 상에는 상기 형광 분석부(840)가 연결되며, 상기 수직 구동부(832)의 구동에 따라 상기 형광 분석부(840)는 수직 방향, 즉 상기 제3 방향(Z)으로 이동하게 된다.

즉, 상기 수평구동 프레임(820) 및 상기 수직구동 프레임(830)에 의해 상기 형광 분석부(840)는 수평 방향 및 수직 방향으로 이동하게 되며, 이에, 상기 증폭 챔버(614)에서 유전자 증폭이 완료된 검체의 위치로 상기 형광 분석부(840)가 이동할 수 있다.

한편, 본 실시예에서 상기 형광분석 유닛(800)은 한 개가 구비되는 것을 예시하였으나, 도 4에서 복수의 챔버부들(615)이 서로 인접하도록 배치되는 것을 고려하여, 배치되는 챔버부들의 개수에 부합하도록 복수의 형광분석 유닛들이 구비될 수도 있다.

이와 달리, 하나의 형광분석 유닛이 이동하면서 각각의 챔버부에서 개별적으로 유전자 분석을 수행할 수도 있다.

상기 형광분석부(840)는 연결부(841), 회전 구동부(842) 및 분석기(843)를 포함한다.

상기 연결부(841)는 상기 수직 플레이트(831) 상에 고정되어 상기 수직 구동 프레임(830)에 의해 그 위치가 가변된다.

또한, 상기 분석기(843)는 하부 방향으로 연장되어, 상기 증폭 챔버(614)에 저장되는 검체에 대하여 형광 분석을 수행한다. 이 경우, 상기 분석기(843)를 통한 형광 분석은 종래의 알려진 형광분석 방법과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

이 경우, 상기 회전 구동부(842)는 상기 분석기(843)의 상부에서, 상기 분석기(843)의 필요한 구동, 예를 들어 회전 구동을 수행할 수 있다.

이상과 같이, 상기 형광분석 유닛(800)을 통해 상기 검체에 대한 분석까지 수행되면, 도시하지는 않았으나, 분석 결과는 별도의 출력부를 통해 출력되거나 별도의 통신모듈을 통해 전달되어 그 분석 결과를 확인할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 현장에서 직접 채취한 검체를 튜브부에 바로 저장한 상태에서, 이송부터 전처리 및 분자진단까지의 일체의 분자진단 과정을 통합하여 하나의 프레임인 고속 진단장치에서 수행할 수 있으므로, 채취와 함께 진단이 일체화되어, 진단의 편의성이 향상되며 진단 시간을 최소화할 수 있다. 이 경우, 하나의 프레임 상에서 상기 검체부터 진단까지가 모두 자동화하여 수행되므로, 별도의 인력 소모가 필요없으며 신속한 진단 결과의 도출이 가능하다.

특히, 채취된 검체를 인력을 통해 별도의 진단장치가 위치하는 장소까지 이동하지 않아도 되므로, 인력 소모를 최소화할 수 있으며, 이에 따른 시간과 비용의 절약이 가능하다.

또한, 이송유닛, 분주유닛, 전처리 유닛 및 유전자 증폭유닛이 모두 복수개가 구비되며 각각이 개별 검체에 대한 필요한 절차를 수행할 수 있으므로, 복수의 튜브부들에 대하여 순차적으로 처리를 수행함으로써, 보다 신속한 검체 진단이 가능하다.

즉, 검체의 채취에서 진단까지의 일련의 절차 중, 검체를 채취하는 시간이 상대적으로 다른 절차들 보다 적게 소요될 수 있으므로, 이송유닛, 분주유닛, 전처리 유닛 및 유전자 증폭유닛이 모두 복수개가 구비됨으로써, 채취된 검체가 대기하는 시간을 최소화할 수 있어, 고속 진단장치의 작동 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 검체를 채취한 스왑부를 튜브부의 내부에 위치한 상태로 이송이 수행되고, 분주를 위해서는 튜브부의 캡을 개방하는 과정만 필요하며, 분주가 종료된 이후 상기 캡을 폐쇄하면 충분하므로, 검체가 묻은 스왑부가 외부로 노출되지 않아 오염이나 전염의 위험성이 최소화된다.

특히, 분주가 종료되어 캡이 폐쇄된 상기 튜브부는 별도의 폐기 유닛으로 제공되어, 스왑부가 내부에 위치한 튜브부 전체를 일체로 폐기할 수 있으므로, 폐기 과정에서도 안전성이 향상될 수 있다.

또한, 분주 단계 이후, 전처리가 수행되는 단계에서는, 카트리지부를 통해 검체가 이송되는 과정에서 별도의 전처리 분주부를 통해 전처리를 위한 시약의 제공 또는 검체의 시약별 이송을 수행할 수 있으므로, 전처리 및 이송이 동시에 수행되어 보다 신속한 전처리 공정이 수행될 수 있다.

또한, 유전자 증폭 단계에서도, 복수의 블록부가 구비됨으로써, 복수의 챔버부들에 대하여 동시에 유전자 증폭이 수행될 수 있으며, 냉각부와 가열부 사이에서의 신속한 반복 이동으로 보다 효과적인 유전자 증폭을 수행할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 통합 고속 진단장치 10 : 채취 모듈부
20 : 분주 모듈부 30 : 진단 모듈부
100 : 검체 채취유닛 120 : 튜브부
200 : 대기유닛 300 : 이송유닛
310 : 이송부 400 : 분주유닛
440 : 분주부 500 : 폐기유닛
600 : 전처리 유닛 610 : 카트리지 부
630 : 전처리 분주부 615 : 챔버부
700 : 유전자 증폭유닛 740 : 냉각부
750 : 가열부 800 : 형광분석 유닛
840 : 형광 분석부

Claims (15)

1. 검체를 채취하고, 채취된 검체가 저장되는 튜브부를 대기시키는 채취 모듈부;
   상기 대기하는 튜브부를 순차적으로 이송시키며, 검체를 분주하는 분주 모듈부; 및
   상기 분주된 검체에 대하여 전처리와 유전자 증폭을 수행한 후, 형광분석을 수행하는 진단 모듈부를 포함하며,
   상기 채취 모듈부, 상기 분주 모듈부 및 상기 진단 모듈부는 베이스 프레임 상에 연속적으로 구비되어, 일련의 절차가 연속으로 수행되는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 채취 모듈부는,
   상기 튜브부들을 임시로 대기시키는 대기유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 채취 모듈부는 상기 검체를 채취하는 검체채취 유닛을 포함하고,
   상기 검체채취 유닛의 스왑부는 상기 튜브부의 내부로 위치한 후, 상기 튜브부의 상부는 밀폐되는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 분주 모듈부는,
   상기 튜브부를 이송시키는 이송유닛; 및
   상기 이송된 튜브부로부터 검체를 흡입 및 배출하여 균일하게 분주하는 분주유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 이송유닛은 상기 튜브부에 회전 구동력을 제공하는 회전 구동부를 포함하고,
   상기 분주유닛은 상기 튜브부의 하부를 고정하는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 고정부는,
   상기 튜브부의 하부가 일 방향으로 인입되는 홈부; 및
   상기 홈부에 위치한 상기 튜브부를 고정시키는 고정 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 튜브부는, 상기 고정부에 고정된 상태에서 상기 회전 구동부에 의해 회전되어 캡(cap)이 개방되고,
   상기 튜브부의 캡이 개방된 상태에서, 상기 분주유닛의 분주부가 상기 검체를 흡입 및 배출하며,
   상기 검체의 흡입 및 배출이 종료되면, 상기 튜브부의 캡은 다시 밀폐되는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 채취 모듈부는,
   상기 이송유닛에 의해 캡이 다시 밀폐된 상기 튜브부가 이송되면, 상기 튜브부를 외부로 제거하는 폐기유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
9. 제4항에 있어서,
   상기 이송유닛은 복수개가, 상기 대기하는 튜브부들을 순차적으로 이송시키며,
   상기 분주유닛은 복수개가, 상기 이송된 튜브부들로부터 순차적으로 검체를 분주하는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 진단 모듈부는,
    상기 분주된 검체에 대하여 전처리를 수행하는 전처리 유닛;
    상기 전처리된 검체에 대하여 유전자 증폭을 수행하는 유전자증폭 유닛; 및
    상기 증폭된 검체에 대하여 형광분석을 수행하는 형광분석 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 전처리 유닛은,
    상기 분주유닛으로부터 상기 유전자증폭 유닛까지 연장되는 카트리지부; 및
    상기 전처리 수행에서, 검체 또는 시약을 흡입 및 배출하는 전처리 분주부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 카트리지부는,
    상기 검체와 상기 시약이 분주 및 저장되는 챔버부; 및
    일 방향으로 연장되며, 상기 챔버부를 상기 분주유닛으로부터 상기 유전자증폭 유닛까지 이송시키는 전처리 이송레일부를 포함하며,
    상기 챔버부는 복수개가 상기 전처리 이송레일부를 따라 순차적으로 이송되는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 유전자 증폭유닛은,
    상기 챔버부를 냉각하는 냉각블록, 및 상기 냉각블록과 인접하도록 배치되며 상기 챔버부를 가열하는 가열블록을 포함하는 블록부를 포함하고,
    상기 챔버부가 상기 냉각블록과 상기 가열블록 사이에서 이동하며 가열과 냉각이 반복되어, 유전자가 증폭되는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 블록부는 복수개가 구비되며,
    상기 순차적으로 이송된 챔버부들은 서로 인접하도록 배치된 상태로, 상기 블록부에서 유전자 증폭이 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단장치.
15. 검체를 채취하여 튜브부에 저장하는 단계;
    상기 튜브부를 대기시키는 단계;
    상기 대기하는 튜브부를 순차적으로 이송시키는 단계;
    상기 이송된 튜브부에 저장된 검체를 분주하는 단계;
    상기 분주된 검체에 대하여 전처리를 수행하는 단계;
    상기 전처리된 검체에 대하여 유전자 증폭을 수행하는 단계; 및
    상기 유전자 증폭된 검체에 대하여 형광분석을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 검체는 연속적으로 이송되며, 상기 단계들이 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 통합 고속 진단방법.

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