WO2019203552A1 - 핵산증폭반응산물을 실시간으로 검출하는 장치 - Google Patents

핵산증폭반응산물을 실시간으로 검출하는 장치 Download PDF

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Definitions

  • Figure 3 shows the structure of a commercial nucleic acid amplification reaction detection device (Bio-rad), the filter is applied to the excitation light and emitted fluorescence is provided in the form of a wheel.
  • Bio-rad commercial nucleic acid amplification reaction detection device
  • the light source irradiates an excitation light 31 for emitting fluorescence from the nucleic acid amplified product of the sample in the reaction chamber 11, and the blue LED, red LED, or green LED Phosphorus light emitting diodes or halogen lamps.
  • the light emitting diode may be a light emitting diode array or a light emitting diode matrix.
  • the photodetector is a photodiode or PMT or CCD camera or CMOS camera, the light source, filter, mirror and focusing lens may be provided with a driving device, respectively.

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Abstract

동시에 또는 독립적으로 처리되는 2이상의 시료로부터 핵산증폭반응에 의해 생성되는 반응산물을 실시간으로 측정하는 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 핵산증폭반응부, 광학검출부, 및 제어부로 구성된 핵산증폭반응산물 실시간 검출 장치에 있어서, 특정 반응챔버에 여기광을 입사시키기 위해 미러와 포커싱렌즈가 상대적으로 회전하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명의 장치는 시료의 출납과 관계없이 시료의 핵산증폭반응산물을 실시간 측정할 수 있다.

Description

핵산증폭반응산물을 실시간으로 검출하는 장치
본 발명은 핵산증폭반응산물을 실시간 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
핵산의 증폭은 연구, 의료, 산업적으로 매우 중요한 기술로 중합연쇄반응 (PCR) 또는 등온증폭법 (Isothermal amplification)이 사용되고 있다. 증폭된 핵산은 전통적으로 전기영동법으로 검출하는 것이 일반적이나 형광표지를 이용하여 실시간으로 증폭되는 핵산을 검출하는 방법이 광범위하게 도입되어 왔다. 실시간 증폭법은 서로 다른 형광의 표지를 이용하여 멀티 타겟을 하나의 튜브 내에서 검출할 수 있으며, 반응 전 핵산의 농도를 추정할 수 있다는 장점이 있다. 형광표지는 형광을 나타 낼 수 있는 인터컬레이팅 염료 (intercalating dye)를 사용하거나 형광소광제 (fluorescence-quencher)로 이루어진 프로브가 증폭 도중 중합효소에 의해 잘려나갈 때 형광이 발현하는 특성을 이용한다. 핵산의 증폭 반응은 시료 간 교차오염의 방지, 증폭 온도에 의한 증발 방지를 위해 폐쇄된 반응챔버 (closed reaction chamber) 내에서 이루어지며 대표적인 패쇄 된 반응챔버인 플라스틱 튜브, 또는 튜브 어레이가 사용되어 왔다. 튜브에 수용된 시료에서 발생하는 형광을 정밀하게 측정하기 위해 다양한 형광 검출 장비들이 개발되어 왔는데 통상 핵산의 증폭반응은 온도의 사이클링 또는 고온의 등온 환경에서 이루어지기 때문에 튜브는 열전달이 용이한 전도체 금속 블록에 위치시키게 되며 시료 증발을 막기 위해 튜브의 상단을 반응 온도보다 높은 온도로 가열하는 것이 일반적이다. 또한, 복수의 튜브에서 발생하는 형광신호를 개별적으로 검출하는 것이 반드시 필요하다.
미국특허등록 제5,928,907호는 증폭된 핵산의 형광을 실시간으로 검출하는 장치로 광섬유 케이블 및 이에 동축으로 배열된 렌즈, 그리고 빛의 세기를 전기적 신호로 바꾸어 주는 CCD (Charge Coupled Device) 어레이를 이용하여 이미지 파일로 전환되어 실시간으로 형광을 검출하는 광학구조를 제시한 바 있다. 상용장비인 Perkin Elmer 7700 (제품명, Applied BioSystems)은 복수의 폐쇄된 반응챔버의 형광을 검출하기 위해 광섬유 케이블을 서로 다른 반응챔버의 상단에 연속적으로 위치시킴으로써 서로 다른 튜브 내의 형광을 검출하였다. 위터 등 (Wittwer et al., 1997)은 상용 장비인 LightCycler　(상표명)의 광학구조를 소개하고 있으며, 이 장비는 복수의 시료에서 나오는 형광 신호의 검출을 위해 원형의 카로젤 (carousel)에 시료가 수용된 미세 관 (튜브)을 위치시키고 시료를 원형으로 회전시키면서 검출광학계에 순차적으로 배치시키는 방법을 제시하였다. 이때 복수의 시료는 금속 블록 대신 가열된 공기가 순환되는 챔버 내에서 회전하는 카로젤에 위치시키게 되며 개별 시료는 회전 도중 조명계와 검출계로 구성된 광학계 상단에 위치할 때 형광이 검출되는 구조이다. 미국특허등록 제5,675,155호는 모세관 전기영동 장치에 수용된 복수의 시료로부터 방사되는 전자기적 신호의 검출을 위해 스캐닝 미러와 스캔렌즈를 사용하는 구조를 제시하고 있다. 그러나 이러한 방법은 갈바노스캐너 및 스캔 렌즈와 같은 고가의 부품을 사용해야 구현할 수 있다는 단점이 있다. 또 다른 미국특허등록 제6,818,437호는 복수의 시료에 대한 핵산 증폭반응 신호를 실시간으로 검출하기 위한 구조로 각각의 시료 상단에 배치되어 개별 시료에 빔을 포커싱 하는 필드렌즈를 제시하고 있다. 필드 렌즈로는 프레넬 렌즈 (Fresnel lens)를 사용할 수 있으며 프레넬 렌즈를 통과한 빛은 형광 신호가 섞이지 않고 어레이 검출기 개별적으로 상을 맺게 되므로 개별 시료의 신호를 분할해서 검출할 수 있다. 한국특허출원공개 제10-2009-0000474호는 입사광과 여기광의 효과적 분리를 위해 편광자 (polarizer), 편광빔분할기 (polarizing beam spilitter), 및 편광변환기 (polarization converting system) 등을 이용하여 핵산 증폭 반응에서 나오는 형광을 효율적으로 검출하기 위한 시스템을 제시하고 있으나, 복수의 개별 시료의 형광 신호를 분리하여 검출하기 위한 구조로는 상기 미국특허출원 제 6,818,437호에서 제시된 것과 같이 프레넬 렌즈를 제시하고 있다.
의료 현장에서는 모든 환자 시료를 한꺼번에 분석하기 보다 환자 시료가 입수되는 순서대로 시료를 분석해야 할 필요가 있다. 병원에 방문하는 환자의 시료를 모아서 한꺼번에 분석해야 할 경우 환자별로 분석결과를 제시할 수 있는 시간이 상이하여 진단 결과를 늦게 제공할 수 밖에 없는 문제가 있다. 환자의 내원 순서대로 시료를 각각 분석할 경우 앞선 시료의 장비 사용 도중 시료 분석이 불가능하기 때문에 장비의 가동 효율이 매우 낮아져서 분석 시간 및 비용 증가를 초래하게 된다. 따라서 진단 목적의 실시간 유전자 증폭은 다수의 시료를 처리할 수 있되, 개별적으로 시료를 처리할 수도 있는 것이 이상적이다. 그러나 상기 종래 기술은 모두 복수의 시료에 대해 핵산을 동시에 증폭하고 검출하는 것을 특징으로 하고 있으며 핵산증폭반응 개시 시점이 상이한 개별 시료들에 대한 독립적 분석에 어려움이 있다. 예를 들어, 웰 플레이트 형태의 튜브 어레이를 수용할 수 있는 금속블록을 사용할 경우 다수의 시료를 증폭하고 분석할 수 있으나, 모든 시료는 한꺼번에 증폭되며 검출되기 때문에 중간에 새로운 시료를 투입하여 분석할 수 없다. 회전하는 카로젤에 시료가 수용된 경우 복수의 시료에 대한 개별적 온도 조절이 허용되지 않으며, 중간에 시료를 투입할 경우 나머지 시료들에 대한 형광 검출이 투입 시간 동안 멈추게 되어 부정확한 결과를 초래하게 될 것이다. 따라서 본 발명자들은 핵산 증폭의 실시간 검출이 다수의 시료에 대해 가능하되 독립적으로도 가능한 장치 및 검출 방법을 개발하고자 노력하였으며, 그 결과 본 발명을 완성하였다. 이에 따라, 본 발명은 시료의 출납에 관계없이 핵산증폭반응을 실시간 모니터링 할 수 있다.
본 발명은 핵산증폭을 실시간 검출하는 장치로서, 다수의 시료에 대한 핵산증폭반응을 동시 및/또는 독립적으로 수행하고 이를 실시간 측정하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 핵산증폭을 실시간 검출하는 방법으로서, 다수의 시료에 대한 핵산증폭반응을 동시 및/또는 독립적으로 수행하고 이를 실시간 측정하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치로서,
(i) 시료 수용부가 구비된 2개 이상의 반응챔버, 및 상기 반응챔버를 가열 및 냉각하기 위한 온도조절부를 포함하는, 핵산증폭반응부;
(ii) 상기 반응챔버 내의 시료에 광을 조사하기 위한 광원, 상기 광원으로부터 조사된 여기광을 특정 반응챔버에 제공하기 위한 포커싱렌즈, 광 경로를 전환하기 위한 미러 및 상기 시료로부터 방출된 형광을 측정하기 위한 수광렌즈 및 광검출기를 포함하여, 핵산증폭반응산물을 측정하는 광학검출부로서, 상기 여기광을 상기 특정 반응챔버에 입사시키기 위해 상기 미러와 상기 포커싱렌즈가 상대적으로 회전하는 것을 특징으로 하는, 광학검출부; 및
(iii) 상기 광학검출부 및 상기 핵산증폭반응부와 양방향 통신으로 연결된 제어부로서, 상기 광학검출부로부터 전송된 핵산증폭반응산물의 형광 신호의 강도를 분석 및 저장하는 중앙처리장치 및 입출력장치가 구비된, 제어부를 포함하는, 핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치를 제공한다.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 온도조절부가 가열 및 냉각되는 열전소자 및 금속블록으로 구성되고, 상기 반응챔버가 상기 금속블록 내부에 수용된 것인, 핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 일 구체예에 따르면, 상기 온도조절부가 반응챔버를 가열 및 냉각하는 가스공급장치로 구성된 것인, 핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 구체예에 따르면, 상기 광원검출부가 광원과 미러 사이 또는 미러와 수광렌즈 사이에 필터 및 빔 스플리터를 더 포함하는 것인, 핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 구체예에 따르면, 상기 광원은 청색, 녹색 또는 빨간색의 LED광원으로서 발광다이오드 어레이 또는 발광다이오드 매트릭스인 것인, 핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 구체예에 따르면, 상기 핵산증폭반응이 PCR 반응 또는 등온증폭반응에 의한 것인, 핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 구체예에 따르면, 상기 각 반응챔버 내 시료의 핵산증폭반응이 서로 다른 시점에서 개시되어 각 시료의 핵산증폭반응 단계가 상이한 것인, 핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치 제공된다.
본 발명에 따른 핵산증폭반응산물의 실시간 검출장치는 반응챔버 내에서 동시에 수행하는 핵산증폭반응산물 뿐만아니라 핵산증폭반응 개시 시점 및 단계가 상이한 시료에서의 핵산증폭반응산물을 실시간으로 검출할 수 있다. 따라서, 임상에서 다수의 시료를 동시에 처리하기 위해 대기할 필요 없이 핵산증폭반응산물의 분석이 필요한 시료에 대해 즉시적인 대응이 가능하다.
도 1은 본 발명의 장치의 주요 구성요소를 블록도로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 종래기술에 따른 장치 (Bio-rad사)의 구조를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니며, 당업자가 용이하게 치환 및 변경가능 한 변형예가 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다.
도 1은 본 발명의 장치의 주요 구성요소를 블록도 (block diagram)로 나타낸 것이다. 도 1에 도시한 것과 같이, 본 발명의 핵산증폭반응산물 실시간 검출장치는 핵산증폭반응부, 광학검출부 및 제어부로 구성되며, 상기 제어부는 상기 핵산증폭반응부 및 광학검출부를 양방향 통신 네트워크를 통해 제어하고, 핵산증폭반응산물의 형광 검출결과를 연산처리하고 저장한다. 따라서, 상기 제어부는 중앙처리장치 (CPU) 및 입출력장치를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 핵산증폭반응산물의 형광을 실시간 측정하는 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 것과 같이, 본 발명의 장치는,
(i) 핵산증폭반응이 필요한 생물학적 시료를 수용하는 시료수용부가 구비된 2이상의 반응챔버 (reaction chamber) (11), 및 상기 반응챔버를 가열 및 냉각시키기 위한 온도조절부 (12)를 포함하는 핵산증폭반응부 (10);
(ii) 핵산증폭반응을 측정하는 광학검출부 (20)로서, 광원 (21), 하나 이상의 필터 (27, 28), 미러 (mirror) (23, 24), 광원에서 조사된 여기광 (31)을 목적하는 특정 반응챔버 (11)에 입사시키는 포커싱렌즈 (22), 수광렌즈 및 광검출기 (26)를 포함하고,
상기 미러 (23, 24)와 상기 포커싱렌즈 (22)를 상대적으로 회전시키는 구동장치가 구비된 것을 특징으로 하는, 광학검출부 (20); 및
(iii) 제어부 (50)를 포함한다.
도 3은 시판중인 핵산증폭반응 검출장치 (Bio-rad사)의 구조를 나타낸 것으로, 여기광 및 방출된 형광에 적용되는 필터가 휠 형태로 구비된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광원은 반응챔버 (11) 내 시료의 핵산증폭산물부터 형광을 방출시키기 위한 여기광 (excitation light) (31)을 조사하며, 청색LED, 적색LED, 또는 녹색LED인 발광다이오드 또는 할로겐 램프일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드는 발광다이오드 어레이 또는 발광다이오드 매트릭스일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 광검출기는 포토다이오드 또는 PMT 또는 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라이며, 상기 광원, 필터, 미러 및 포커싱렌즈에는 각각 구동장치가 구비될 수 있다. 이와 관련된 일 실시예에서, 상기 광원, 필터, 미러 및 포커싱렌즈 각각은 이들의 구동장치와 함께 추가로 구비된 하우징 (housing)에 수용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 구동장치 또는 엑추에이터는 솔레노이드 (solenoid), 릴레이 (relay), DC모터, 및 스테퍼모터 (stepper motor) 등 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 구동장치와 엑츄에이터는 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되며 혼용되어 사용된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동장치 또는 엑추에이터가 구비된 경우, 상기 광원, 필터, 미러 및 포커싱렌즈는 제어부에서 양방향 통신 네트워크를 통해 전송되는 명령신호에 따라 각각 특정 위치로 배치될 수 있다.
도 2에 따르면, 상기 광원 (21)으로부터의 조사되고 필터 (27)를 통과한 여기광은 빔 진행 경로 상에 배치된 제1 미러 (23)에 의해 이의 광 경로가 임의의 방향으로 전환되어 제2 미러 (24)로 조사된다. 상기 필터는 바람직하게는 대역필터 (band pass filter)이며, 광원과 제1 미러 (23) 또는 제1 미러 (23)과 수광렌즈 (25) 사이에 임의의 위치에 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 대역필터는 특정 파장의 광만을 선택적으로 통과시키는 필터를 의미한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 여기광과 형광을 분리하기 위해 다이크로익 빔 스플리터 (dichroic beam splitter) (도면에 도시하지 않음)가 더 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예 따르면, 상기 대역필터 (28)는 시료로부터 방출된 형광 및 반사광으로부터 특정 형광만을 투과하는 성질을 갖는 필터이며, 이에 의해 시료로부터 방출된 형광 이외의 반사광은 차단된다. 본 발명의 실시예에 따른 상기 수광렌즈 (25)는, 상기 대역필터 (28)을 투과한 형광을 광검출기 (26)에 전달하며, 상기 광검출기 (26)에서 전기적 신호로 변환된 형광 검출결과는 양방향 유무선 통신 네트워크에 의해 제어부 (50)로 전송된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양방향 무선통신 방법은 블루투스, 3G/4G/LTE, WiFi, ZigBee, NFC (Near Field Communication), RFID (Radio-Frequency Identification), 및 LoRa (Long Range) 등을 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 제어부 (50)에 전송된 핵산증폭반응산물의 형광 검출결과 광신호 정보는 중앙처리장치 (51)에서 연산처리 및 저장되고, 각 반응챔버 내 시료의 핵산증폭반응산물의 양이 각각 독립적으로 분석될 수 있다. 본 발명에서 상기 대역필터 (27, 28)은 시료, 광원 및 형광염료의 종류와 특성에 따라 적합한 것으로 선택될 수 있음은 물론이며, 필터하우징 내에 착탈가능하도록 수용될 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에 따르면, 상기 대역필터는 하나 이상의 대역필터가 회전가능 한 기판 (revolving stage) 내에 구비되어 임의의 대역필터가 선택될 수 있도록 제작될 수 있다. 또한, 상기 대역필터가 구비된 회전가능한 기판에는 제어부로부터의 명령신호에 따라 구동하는 액츄에이터가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 핵산증폭반응부 (10) 내의 온도조절부 (12)는 가열 및 냉각 요소, 예를 들어, 열전소자 및 전도체, 예를 들어, 금속블록으로 구성되거나, 가열 및 냉각되는 가스공급 장치로 구성된다. 전도체가 구비되는 경우, 전도체는 내부에 시료를 수용하는 반응챔버를 지지하기 위한 복수의 지지 홈 또는 홀 (hall) 구조의 수용부가 형성되어 있다. 또한, 상기 전도체에는 센서 (sensor)가 구비되고, 상기 센서에서 감지된 온도 값에 의해 상기 열전소자의 온도가 제어될 수 있다. 또한, 상기 온도조절부 (12)는 상기 가열 및 냉각 요소, 및 센서에 더하여 프로세싱 유닛, 전력제어 유닛, 및 전원을 포함할 수 있다. 프로세싱 유닛은 전원으로부터의 전력을 가열 및 냉각 요소에 공급하도록 전력제어 유닛을 지시함으로써 가열 및 냉각을 개시할 수 있다. 또한, 상기 핵산증폭반응부 (10)는 상기 핵산증폭반응부의 열이 외부로 전달되는 것을 차단하는 단열부재, 예를 들어, 세라믹에 의해 하우징 될 수 있다. 또한, 상기 핵산증폭반응부 (10)의 발열에 의한 상기 시료 변형을 검출할 수 있는 센서가 더 구비 될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시에서, 상기 반응챔버 (11)는 폐쇄된 바닥부와 개방된 탑부를 지닌 것으로서, 예를 들어, 튜브, 복수개의 웰을 구비한 웰 플레이트 (well plate), 페트리디쉬, 슬라이드 (slide), 필터 (filter), 테라사키 플레이트 (Terasaki plate), 또는 PCR 플레이트 (PCR plate) 일 수 있다. 또한, 상기 반응챔버 상부는 캡 (cap) 부재가 착탈가능하게 부착되거나 실링 소재, 예를 들어, 테이프로 실링되어, 핵산증폭반응시 반응챔버에 폐쇄된 시스템을 제공할 수 있다. 상기 캡 부재 및 실링 소재는 광투과성으로, 여기광 및 시료로부터 방출된 형광이 투과될 수 있는 것이어야 한다. 따라서, 본 발명에서 캡 부재 및 실링소재는 광투과성의 실리콘, 우레탄, 투명 PVC 또는 이들의 혼합재료일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 반응챔버는 방열판을 더 구비할 수 있으며, 상기 반응챔버를 구성하는 각각의 웰 사이에는 용액에 의한 오염을 방지하기 위해 격리 홈이 구비될 수 있다. 또한, 상기 열전소자는 펠티에 (peltier) 소자일 수 있다.
이와 관련된 본 발명의 다른 일 실시예에서, 상기 온도조절부 (12)는 가스공급장치로 구성된다. 이 경우, 각각의 반응챔버 또는 2개 이상의 반응챔버가 상호 기체가 연통될 수 없도록 차단하는 격벽에 의해 구분되어 개별적으로 공급되는 가스에 의해 가열 및 냉각될 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 상기 광학검출부 (20) 내의 미러 (23, 24)와 렌즈 (22)는 특정 반응챔버 (11)에 여기광을 조사하고 시료로부터 방출된 형광을 수광하기 위해 상대적으로 회전할 수 있도록 배치된다. 즉, 상기 미러 (23, 24)와 렌즈 (22)는 특정 반응챔버에 포커싱 되도록 상하, 좌우 방향 제한 없이 상대적으로 360° 회전가능 하도록 구비되어, 서로 다른 핵산증폭반응 개시 시점과 반응 단계를 갖는 복수개의 반응챔버 각각에 대해 핵산증폭반응산물을 독립적으로 측정할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치 또는 엑츄에이터가 상기 미러 및 렌즈에 구비되는 경우, 제어부의 명령신호에 따라 이동 및 회전 되도록 할 수 있다. 이에 따라, 시료가 시차를 두고 반응챔버에 제공되어 서로 다른 핵산증폭반응 개시 시점에서 핵산증폭반응을 수행하는 경우에도 각 반응챔버를 독립적으로 모니터링 하는 것이 가능하다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부 (50)는 본 발명의 광학검출부 (20)로부터 검출결과를 연산하고 저장하는 중앙처리장치 (51) 및 입출력장치 (52)를 포함할 수 있다. 상기 제어부 (50)의 중앙처리장치는 핵산증폭반응이 수행되는 각 반응챔버의 위치정보 및 온도정보, 핵산증폭반응 개시 시점 및 단계에 관한 정보, 여기광 및 형광의 파장 등에 대한 정보, 특정 반응챔버에 포커싱하기 위한 미러 (23, 24)와 포커싱렌즈 (22)의 상대적 배치에 대한 정보를 각 핵산증폭반응부 (10) 및 광학검출부 (20)에 구비되고 양방향 통신이 가능한 센서 (도면에 도시하지 않음)로부터 제공받을 수 있다. 또한, 상기 제어부 (50)는 입력값 또는 미리 설정된 값에 따라, 목적하는 특정 반응챔버 (10)에서의 핵산증폭반응 과정을 특정 시점 또는 정기적, 예를 들어, 1사이클 종료 후 등에 검출할 수 있다.
이하, 이하 본 발명의 핵산증폭반응산물의 실시간 검출과정을 설명한다.
먼저, 광원 (21)로부터 조사된 빔이 필터 (27)를 통해 제1 미러 (23)에 도달한다. 필터 (27), 바람직하게는, 밴드패스필터는 광원 (21)으로부터 조사된 빔으로부터 여기광을 투과시킨다. 상기 여기광은 제1 미러 (23)에 의해 제2 미러 (24)로 조사되고, 포커싱렌즈 (22)를 통해 목적하는 특정 반응챔버로 조사된다.
반응챔버 내 핵산증폭반응을 수행한 시료로부터 방출된 형광은 다시 포커싱렌즈 (22)를 통해 제2 미러를 거쳐 수광렌즈 (25) 및 광검출기 (26)에 이른다. 상기 제1 미러 (23) 및 상기 대역필터 (28)를 거쳐 소정 파장대의 형광만이 투과되므로, 카메라 (26)는 특정 형광만을 선택적으로 검출한다. 본 발명의 일 실시예에서, 광검출기, 예를 들어, 포토다이오드에 의해 검출된 각 핵산증폭반응산물의 형광 검출결과는 유선 또는 무선의 양방향 통신에 의해 인터페이싱 되는 제어부 (50)로 전송되어 분석된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부 (50)는 컴퓨터-판독 가능한 매체 또는 클라우드에 검출된 핵산에 관한 결과를 저장하며, 이를 다른 데이터베이스들에 저장된 기록들과 비교할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 컴퓨터는 개인정보단말기 (PDA, personal digital assistant), 스마트폰, 태블릿 또는 임의의 다른 휴대용 또는 이동 전자 디바이스를 포함하며, 적절한 프로세싱 능력들을 가진 디바이스에 내장된 컴퓨터와 같은 다수의 형태가 가능할 것이다. 또한, 상기 컴퓨터는 하나 이상의 입력 및 출력장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 핵신증폭반응산물을 실시간으로 검출하는 장치에 따르면, 임상에서 다수의 서로 다른 생물학적 시료에 대한 핵산증폭반응을 동시에 그리고 독립적으로 수행하고 이를 검출할 수 있다. 따라서, 본 발명의 장치는 즉시적인 핵산증폭반응의 수행 및 모니터링이 필요한 임상현장에서 유용하게 이용될 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치로서,
    (i) 시료 수용부가 구비된 2개 이상의 반응챔버 (11), 및 상기 반응챔버를 가열 및 냉각하기 위한 온도조절부 (12)를 포함하는, 핵산증폭반응부 (10);
    (ii) 핵산증폭반응을 측정하는 광학검출부 (20)로서, 광원 (21), 하나 이상의 필터 (27, 28), 미러 (mirror) (23, 24), 상기 광원에서 조사된 여기광 (31)을 목적하는 특정 반응챔버 (11)에 입사시키는 포커싱렌즈 (22), 수광렌즈 및 광검출기 (26)를 포함하되,
    상기 미러 (23, 24)와 상기 포커싱렌즈 (22)가 상호 상대적으로 회전 가능하도록 구비된 것을 특징으로 하는, 광학검출부 (20); 및
    (iii) 상기 광학검출부 (20) 및 상기 핵산증폭반응부 (10)와 양방향 통신으로 연결된 제어부 (50)로서, 상기 광학검출부 (20)로부터 전송된 핵산증폭반응산물의 검출결과를 분석하고 저장하는 중앙처리장치 (51) 및 입출력부 (52)가 구비된, 제어부 (50)를 포함하는,
    핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 온도조절부 (12)는 가열 및 냉각되는 열전소자 및 금속블록으로 구성되고, 상기 반응챔버 (11)가 상기 금속블록 내부에 수용된 것인,
    핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 온도조절부 (12)가 반응챔버 (11)를 가열 및 냉각하는 가스공급장치로 구성된 것인,
    핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 LED 광원인 것인,
    핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핵산증폭반응이 PCR 반응 또는 등온증폭반응에 의한 것인,
    핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치.
  6. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 반응챔버 내 시료의 핵산증폭반응이 서로 다른 시점에서 개시되는 것인,
    핵산증폭반응산물을 실시간 측정하는 장치.
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