WO2023287248A1 - 휴대용 성분 추출 스포이트 및 성분 추출 방법 - Google Patents

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WO2023287248A1
WO2023287248A1 PCT/KR2022/010369 KR2022010369W WO2023287248A1 WO 2023287248 A1 WO2023287248 A1 WO 2023287248A1 KR 2022010369 W KR2022010369 W KR 2022010369W WO 2023287248 A1 WO2023287248 A1 WO 2023287248A1
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WO
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sample
negative pressure
pipette
dropper
unit
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PCT/KR2022/010369
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English (en)
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Inventor
김민곤
송문범
김계훈
Original Assignee
주식회사 지엠디바이오텍
광주과학기술원
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/26—Inoculator or sampler
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA

Definitions

  • the present invention relates to a dropper that a user can carry and extract a specific component directly on the spot and an extraction method thereof.
  • Viral infectious diseases such as SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome), MERS (Middle East Respiratory Syndrome), or Coronavirus (COVID), which are currently in vogue, have a high mortality rate and are highly contagious through the respiratory tract, so they can be diagnosed early to prevent additional transmission. It is important to prevent over-damage.
  • SARS severe Acute Respiratory Syndrome
  • MERS Middle East Respiratory Syndrome
  • Coronavirus Coronavirus
  • the method mainly used for virus detection is molecular diagnostics, which detects the nucleic acids (Nucleic Acid, DNA/RNA or their variants) of bacteria and viruses that cause diseases and whether they are infected or not. is a method for detecting This molecular diagnosis method involves a total of four procedures, including collecting samples from bodily fluids, sputum, or tissue samples, extracting genes from the collected samples, and amplifying and analyzing genes using PCR (Polymerase Chain Reaction). consists of steps.
  • PCR Polymerase Chain Reaction
  • centrifugation in extracting the gene from the collected sample, centrifugation must be performed.
  • centrifugation is equipment that is difficult to be installed at the virus test site and is installed at a specific location
  • the conventional gene extraction method has a problem in that it is difficult to extract the gene completely on site.
  • Magnetic separation technology is a method of inducing binding between nucleic acids or proteins and magnetic particles by adding magnetic particles to a cell mixture to form a complex, and then selectively separating only nucleic acids or proteins bound to magnetic particles using an external magnetic field. to be.
  • this method also has a problem in that it is difficult to extract genes immediately in the field because a magnetic field must be provided from the outside for nucleic acid separation.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a portable component extraction dropper and component extraction method capable of completely extracting specific components such as genes in the field.
  • a pipette unit that provides a negative pressure to suck the sample, and the pipette unit is introduced into the inside and fixed and a tip part for supplying negative pressure provided from the pipette part to the sample and extracting genes from the sample sucked by the pipette part.
  • the pipette unit includes a negative pressure providing unit and an opening unit.
  • the negative pressure providing unit is characterized in that it receives an external force from the outside and discharges the air inside to the outside, or the shape is restored to form a negative pressure.
  • the tip portion is characterized in that it comprises a filler, a first opening and a second opening.
  • the filler is characterized in that when a sample is introduced into the inside by negative pressure provided from the pipette unit, only genes included in the introduced sample are filtered and adsorbed.
  • the filler is characterized in that it comprises an extraction unit for extracting genes included in the sample and a fixing unit disposed at both ends of the extraction unit to fix the extraction unit.
  • the extraction unit is characterized in that implemented as silica beads having a particle size of 40 to 60 ⁇ m or 75 to 150 ⁇ m.
  • the gene is characterized in that a nucleic acid.
  • a pipette unit that provides negative pressures of different sizes so that the sample or a solution other than the sample is sucked and a tip portion configured to allow the pipette unit to flow into and be fixed therein, supply negative pressure provided from the pipette unit to a sample or a solution other than the sample, and extract genes from a sample sucked by the pipette unit.
  • a characteristic component extraction dropper is provided.
  • the pipette unit may include a first negative pressure providing part, a second negative pressure providing part, and an opening part.
  • the first negative pressure providing unit and the second negative pressure providing unit are characterized in that they provide different amounts of negative pressure and exhaust air.
  • the pipette unit is characterized in that the amount of negative pressure provided to the solution containing the sample or the cleaning solution and the amount of negative pressure provided to the elution solution are different.
  • an extraction unit for extracting genes included in the sample and disposed at both ends of the extraction unit to fix the extraction unit provides a filler characterized in that it comprises a fixing portion.
  • the extraction unit is characterized in that implemented as silica beads having a particle size of 40 to 60 ⁇ m or 75 to 150 ⁇ m.
  • a separation process of separating only genes included in the sample by sucking in a disruption solution mixed with the sample, and sucking in the washing solution, remaining It provides a gene extraction method characterized in that it comprises a washing process for washing the components of the disruption solution and a discharge process for absorbing the elution solution to discharge the separated gene.
  • the gene is characterized in that a nucleic acid.
  • specific components such as genes can be fully extracted in situ, and thus there is an advantage in improving test speed and convenience.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a portable component extracting dropper according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a filler in a tip according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a portable component extracting dropper according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a pipette fixing part in a tip according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of extracting a component by a portable component extracting dropper according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
  • the terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.
  • each configuration, process, process or method included in each embodiment of the present invention may be shared within a range that does not contradict each other technically.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a portable component extracting dropper according to a first embodiment of the present invention.
  • a portable ingredient extracting dropper 100 includes a tip part 110 (Tip) and a pipette part 120 (Pipette).
  • a portable component extraction dropper (100, hereinafter abbreviated as a dropper) is a device capable of extracting DNA or RNA as a gene, in particular, a nucleic acid, from a sample containing a virus gene to be detected. Since the dropper 100 can extract genes without a separate instrument right at the site where the sample is taken, speed and convenience can be secured in the gene extraction test.
  • the dropper 100 includes a tip part 110 and a pipette part 120 .
  • the tip part 110 includes a filling material 116 and openings 113 and 119 so that the pipette part 120 flows into the inside of the tip part 110 to supply negative pressure to the sample, and the pipette part 120 Genes are extracted from samples sucked up by
  • the inside of the tip part 110 is empty and includes openings 113 and 119 at both ends, so that a sample (solution including the sample) containing the virus gene is introduced into the inside or the pipette part 120 is inserted. allow it to settle in.
  • An opening 119 is formed at one end in the direction in which the pipette unit 120 is inserted, so that the pipette unit 120 can be introduced into the tip unit 110 .
  • An opening 113 is formed at the other end, so that the negative pressure or exhaust air supplied by the pipette unit 120 is transferred to the sample (solution including the sample), and the sample (solution including the sample) is passed through the tip unit 110. allow it to enter the interior.
  • the diameter of the tip portion 110 from the open portion 119 located at one end of the tip portion 110 to the open portion 113 at the other end of the tip portion 110 may continuously decrease or decrease intensively in a certain section. there is.
  • the tip portion 110 includes the opening portions 113 and 119 and has a shape in which the diameter decreases
  • the pipette portion 120 passes through the (wider diameter) opening portion 119 to the tip portion 110. It can be introduced into the inside, and can be completely adhered and fixed inside the tip portion 110 by reducing the diameter of the tip portion 110.
  • the tip part 110 includes a filler 116 at a position close to the opening part 113 (within a predetermined distance from the opening part 113).
  • the filler 116 is included in the sample when the pipette 120 disposed inside the tip 110 supplies negative pressure to the sample to suck the sample into the tip 110 (through the opening 113). Only genes are filtered and adsorbed. A specific structure of the filler 116 is shown in FIG. 2 .
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a filler in a tip according to an embodiment of the present invention.
  • the filler 116 includes a fixing part 210 and an extracting part 220.
  • the fixing part 210 is disposed at both ends of the extraction part 220 to fix the extraction part 220 .
  • the fixing part 210 has low resistance to fluid so that the sample can be smoothly moved up and down between the fixing parts 210 .
  • the fixing part 210 is implemented as a component that can be fixed in place even when the sample is raised or lowered, and may be, for example, glass fiber.
  • the fixing part 210 does not move even if the sample is sucked into the tip part 110 by the operation of the pipette part 120, so that the sample can be delivered to the extraction part 220 while fixing the extraction part 220. The sample passes smoothly.
  • the extraction unit 220 is disposed between the fixing units 210 and extracts genes included in the sample.
  • the extracting unit 220 is implemented with a component capable of extracting a specific component from the sample while contacting the sample with a large surface area and having a large surface area and resistance, such as silica beads.
  • the extraction unit 220 may be implemented with silica beads having a particle size of 40 to 150 ⁇ m, and more specifically, a particle size of 40 to 60 ⁇ m or 75 to 150 ⁇ m.
  • the resistance may increase and the extraction amount may increase relatively.
  • resistance may be reduced and speed may be relatively increased.
  • the extraction unit 220 does not move between the fixing units 210 and is extracted from the sample passing through the fixing unit 210. Only the desired gene can be extracted by the extraction unit 220 .
  • the table below shows the result values when samples are extracted with a dropper including a filler according to an embodiment of the present invention and a dropper including a filler in which only an extraction unit exists without a conventional fixing unit.
  • Eyedropper with filler (116) (Particle size of the extraction part is 40 to 60 ⁇ m) Cq. End Point One 25.53 6350 2 23.08 11051 3 22.48 12235 Average 22.78 11643
  • Eyedropper with filler (116) extraction part particle size 75 to 150 ⁇ m) Cq. End Point One 23.55 10039 2 23.38 10654 3 23.71 9960 Average 23.55 10218
  • the pipette unit 120 includes a negative pressure providing unit 124 and an opening 128 to provide negative pressure from the negative pressure providing unit 124 so that the sample (solution including the sample) is disposed at the tip unit. (110) to be absorbed.
  • the pipette part 120 is implemented in an empty shape, and is implemented as a component that can change its shape when an external force is supplied but can be restored again.
  • the negative pressure providing unit 124 has a larger volume than other parts of the pipette unit 120, so that the user can easily apply pressure to the negative pressure providing unit 124.
  • the negative pressure providing unit 124 When the user applies pressure with the negative pressure providing unit 124, since the inside of the pipette unit 120 is empty, the air inside the pipette unit 120 is discharged through the opening 128. Thereafter, the shape of the negative pressure providing unit 124 is restored, and negative pressure is formed inside the pipette unit 120 . The negative pressure thus formed is transferred to the sample, and the sample (solution including the sample) is introduced into the tip portion 110 .
  • the opening 128 may be formed at one end of the pipette 120, and the negative pressure providing unit 124 may be formed at a position away from the opening 128. At this time, the diameter of the pipette part 120 decreases as it approaches the opening part 128 .
  • the negative pressure formed in the negative pressure providing unit 124 of the pipette unit 120 is transmitted to the sample, at least the opening 128 of the pipette unit 120 is disposed inside the tip unit 110 so that the opening 113 must be able to transmit negative pressure. Accordingly, the diameter of the pipette part 120 decreases as it approaches the opening part 128, and at least the diameter near the opening part 128 is smaller than the diameter of the opening part 119 of the tip part 110. should be able to flow into the tip portion 110.
  • the diameter near the opening 128 should be greater than the diameter of the upper end of the filler 116 in the tip 110.
  • the diameter of the opening 128 is smaller than the diameter of the upper end of the filler 116, the pipette 120 introduced into the tip 110 reaches the filler 116 and damages the filler 116. occurs, the negative pressure does not fully reach the sample through the filling material 116, and a problem occurs in that the pipette part 120 is not completely fixed within the tip part 110. Accordingly, the diameter of the opening 128 is smaller than that of the opening 119 and larger than the diameter of the upper end of the filler 116 (a position separated by a predetermined distance upward from the fixing part 210b).
  • the open part 128 of the pipette part 120 is completely adhered and fixed at an arbitrary point within the tip part 110, and the negative pressure is transmitted to the open part 113 within the tip part 110.
  • a sample is introduced into the opening 113 by negative pressure, and genes are extracted.
  • the dropper 100 includes the tip part 110 and the pipette part 120, the gene can be simply extracted without the need for separate centrifugation for extraction of the gene in the sample.
  • the eyedropper 100 may extract genes by the method shown in FIG. 5 .
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of extracting a component by a portable component extracting dropper according to an embodiment of the present invention.
  • a sample is collected (S510).
  • the sample may be, for example, saliva such as saliva or nasal mucus. Such a sample is taken by a specific sampling mechanism. If the holder of the collected sample is a carrier, the gene of the virus to be tested is included in the sample.
  • the sample collected and the lysis solution (Lysis Buffer) are mixed, and only the gene is separated by sucking the mixed solution (S520).
  • the sample collected and the disruption solution are mixed.
  • the disruption solution is a solution for separating genes (DNA or RNA as nucleic acid) and other proteins included in the sample.
  • the collected sample and the disruption solution are mixed and may be incubated for a predetermined time (eg, 10 minutes). As a result, all of the components in the collected sample are crushed.
  • the dropper 100 provides negative pressure and exhaust air to the sample disrupted by the disruption solution.
  • the negative pressure providing unit 124 may receive pressure from the outside to discharge air, and then restore and provide negative pressure.
  • the negative pressure or exhaust air thus provided is transferred to the sample along the opening 113 in the tip 110.
  • the sample flows into the tip portion 110 and passes through the filler 116 .
  • genes in the sample are extracted in the extraction unit 220 .
  • the exhaust air is delivered, the introduced sample is discharged to the outside of the opening 113. This process may be repeated, and genes in the sample are extracted in the extraction unit 220 in the filler 116 .
  • the pipette part 120 and the tip part 110 can be coupled and fixed, the negative pressure is transmitted to the sample by the pipette part 120 and the sample can flow into the tip part 110, and the filling material 116
  • the dropper 100 can extract the gene in the sample without separately performing centrifugation.
  • the container After the disruption solution mixed with the sample is injected into the gene separation container, the container must be centrifuged so that the gene in the sample can be extracted.
  • the dropper 100 sucks in the washing buffer to wash the disruption solution (S530). After the dropper 100 extracts the gene for a sufficient period of time, the washing solution is supplied to the opening 113 of the dropper 100 .
  • the washing solution is a solution for washing the disruption solution.
  • the dropper 100 absorbs the cleaning solution. Similar to the above-described process (S520), the cleaning solution is introduced into and discharged from the tip part 110 by the operation of the negative pressure providing part 124 in the pipette part 120. The crushing solution is washed by the outflow/mouth of the cleaning solution into the tip portion 110.
  • centrifugation after the washing solution is injected into the genetic separation vessel, centrifugation must be additionally performed so that the disruption solution can be washed.
  • the dropper 100 absorbs the elution buffer and discharges the separated gene (S540). After completing the aforementioned washing process, the dropper 100 sucks the elution solution using the pipette unit 120. The elution solution separates and elutes the gene extracted in the filler 116 from the filler 116 . As the elution solution flows into the tip part 110, the gene extracted in the extraction part 116 is separated and discharged.
  • the separated gene can be tested by undergoing an amplification process using a polymerase chain reaction (PCR).
  • PCR polymerase chain reaction
  • the dropper 100 includes the tip part 110 and the pipette part 120, and genes can be extracted simply by flowing/injecting each solution into the tip part 110.
  • FIG. 3A is a diagram showing the configuration of a portable component extracting dropper according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a pipette holder in a tip according to a second embodiment of the present invention.
  • a portable ingredient extracting dropper 300a includes a tip part 310 and a pipette part 320 .
  • the tip part 310 includes all components of the tip part 110, and further includes a pipette fixing part 318.
  • the pipette holder 318 is positioned near the opening 316 to more fully secure the incoming pipette.
  • the pipette fixing part 318 includes an inclined plane 415 and a through hole 440 .
  • the pipette fixing part 318 is disposed within the tip part 310, it is implemented in the same shape as the tip part 310. As noted above, the tip portion 310 may decrease continuously or section by section in diameter from opening 316 to opening 312 . Similarly, the diameter of the upper surface 410 of the pipette fixing part 318 is larger than the diameter of the lower surface 430 so that it can be disposed within the tip part 310 . In particular, the pipette fixing part 318 may have a structure in which a diameter continuously decreases from the upper surface 410 to the lower surface 430 .
  • the pipette fixing part 318 includes a through hole 440 so that the pipette part 120 introduced into the tip part 310 is introduced into the through hole 440 .
  • the diameter of the through hole 440 is larger than the diameter of the second negative pressure providing part 324 to be described later in the pipette part 320, so that the second negative pressure providing part 324 passes through the through hole 440 to fix the pipette. (318) so that it can be placed at the bottom.
  • An inclined plane 415 may be formed on the upper surface 410 of the pipette fixing part 318 .
  • the inclined surface 415 is formed in a direction from the upper surface 410 toward the through hole 440 so that the pipette part 120 can more easily flow into the through hole 440 in the pipette fixing part 318 .
  • the pipette unit 120 includes a first negative pressure providing unit 322 , a second negative pressure providing unit 324 and an opening 326 .
  • the pipette unit 120 may further include a negative pressure auxiliary providing unit 328 .
  • the pipette unit 120 may include a first negative pressure providing unit 322 and a second negative pressure providing unit 324 . As shown in FIG. 3 , the first negative pressure providing unit 322 and the second negative pressure providing unit 324 have different volumes, so the amount of negative pressure that can be provided or the amount of exhaust air is different. This can satisfy the following condition. As described above with reference to FIG. 5 , a crushing solution, a washing solution, and an eluting solution are sequentially introduced into the tip, and the amount of the crushing solution and the washing solution to be introduced and the amount of the eluting solution to be introduced are different from each other. A sufficient amount of disruption solution should flow into the tip so that sufficient genes can be extracted, and a sufficient amount of washing solution should also flow in to sufficiently wash the disruption solution.
  • the elution solution may be introduced in a relatively small amount. For example, tens to thousands of ⁇ l of disruption solution and washing solution may flow in, while several to several tens of ⁇ l of elution solution flow in. In this situation, when negative pressure is supplied as much as the flow rate of the crushing solution and the washing solution, too much negative pressure is supplied and foreign substances such as air may additionally flow in addition to the elution solution. Such foreign substances should not be introduced because there is a possibility that they may affect the results of gene analysis later.
  • the pipette unit 120 includes a plurality of negative pressure providing units 322 and 324 having different amounts of negative pressure or discharged air.
  • the first negative pressure providing unit 322 supplies a relatively large amount of negative pressure or exhaust air so that sufficient crushing solution and cleaning solution can be introduced.
  • the second negative pressure providing unit 324 supplies a relatively small amount of negative pressure or exhaust air so that only an appropriate amount of the elution solution is introduced.
  • the pipette unit 320 may further include a negative pressure auxiliary providing unit 328 .
  • the second negative pressure providing unit 324 has a relatively small volume. Due to this, when the user contacts the second negative pressure providing unit 324 to supply negative pressure or exhaust air, the contact area may be considerably small. The small contact area may cause difficulty in supplying negative pressure or exhaust air using the second negative pressure providing unit 324 .
  • a negative pressure auxiliary providing unit 328 may be disposed at a portion where the second negative pressure providing unit 324 is formed.
  • the negative pressure auxiliary providing unit 328 increases the contact area with the user so that the user can smoothly apply an external force to the second negative pressure providing unit 324 to provide exhaust air and negative pressure.
  • the negative pressure assist providing unit 328 may be implemented in a form that is detachable from the pipette unit 320 or may be implemented in a state fixed to the pipette unit 320 .
  • the dropper 300 can extract genes in a sample without centrifugation, and more accurately provide negative pressure to the solutions to obtain accurate results.
  • the portable component extracting eyedropper according to the second embodiment of the present invention may be implemented as shown in FIG. 3B.
  • the portable component extracting eyedropper 300b includes a tip part 310 and a pipette part 320, except for the pipette fixing part 318 and the negative pressure auxiliary providing part 328, and includes a first negative pressure agent.
  • the shape of the hole 342 and the second negative pressure providing unit 344 may be implemented differently from those of the first negative pressure providing unit 322 and the second negative pressure providing unit 324 .
  • Both the first negative pressure providing unit 342 and the second negative pressure providing unit 344 may have a larger volume than the surroundings, and the second negative pressure providing unit 344 located at a relatively lower portion may have a larger volume.
  • the second negative pressure providing unit 344 can supply a relatively large amount of negative pressure or exhaust air like the first negative pressure providing unit 322 .
  • the first negative pressure providing unit 322 has a larger volume than the surrounding area, the user can smoothly supply negative pressure or exhaust air without the negative pressure auxiliary providing unit 328.
  • the table below shows the results of qPCR by concentration based on Influenza A standard samples.
  • the following table shows the result values when samples are extracted with a dropper according to an embodiment of the present invention and a conventional extraction vessel, respectively.
  • 200 ⁇ l and 1000 ⁇ l each mean the capacity (volume) of the tip of the dropper according to an embodiment of the present invention.
  • the Cq. It can be seen that the difference in value is only about 0.8 to 1, and the difference in End Point is also only about 2000RFU. This is a numerical value within the error range of the result of the conventional method, and it can be confirmed that the dropper according to an embodiment of the present invention can sufficiently extract genes without undergoing centrifugation.
  • FIG. 5 is not limited to a time-series sequence.
  • a computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. That is, computer-readable recording media include storage media such as magnetic storage media (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.) and optical reading media (eg, CD-ROM, DVD, etc.). In addition, the computer-readable recording medium may be distributed to computer systems connected through a network to store and execute computer-readable codes in a distributed manner.
  • storage media such as magnetic storage media (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.) and optical reading media (eg, CD-ROM, DVD, etc.).
  • the computer-readable recording medium may be distributed to computer systems connected through a network to store and execute computer-readable codes in a distributed manner.

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Abstract

휴대용 성분 추출 스포이트 및 성분 추출 방법을 개시한다. 본 실시예의 일 측면에 의하면, 시료를 유출·입시키며 시료 내 포함된 유전자를 추출하는 성분 추출 스포이트에 있어서, 음압을 제공하여, 시료가 빨아들여지도록 하는 피펫부 및 상기 피펫부가 내부에 유입되어 고정되도록 하며, 상기 피펫부로부터 제공되는 음압을 시료로 공급하고, 상기 피펫부에 의해 빨아들여지는 시료 내에서 유전자를 추출하는 팁부를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트를 제공한다.

Description

휴대용 성분 추출 스포이트 및 성분 추출 방법
본 발명은 사용자가 휴대하여 현장에서 바로 특정 성분을 추출할 수 있도록 하는 스포이트 및 그것의 추출 방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
SARS(Severe Acute Respiratory Syndrome), MERS(Middle East Respiratory Syndrome) 또는　최근 유행 중인 코로나 바이러스(COVID) 등의 바이러스 감염 질환은　치사율이 높으면서도 호흡기를 통한 전염성이 매우 높기 때문에, 이를 조기에 진단하여 추가적 전염과 피해를 예방하는 것이 중요하다.
현재 바이러스 검출을 위해 주로 사용되는 방법은 분자진단 방법(Molecular diagnostics)으로, 질병의 원인이 되는 박테리아, 바이러스 등의 핵산(Nucleic Acid, DNA/RNA 또는 그들의 변형체)을 검출하여 병의 원인과 감염 여부를 검출하는 방법이다. 이러한 분자 진단 방법은 체액, 객담 또는 조직 샘플 등으로부터 샘플을 채취하고, 채취된 샘플 내에서 유전자를 추출하여, 중합효소 연쇄반응(PCR: Polymerase Chain Reaction)을 이용한 유전자의 증폭, 분석에 이르는 총 4단계로 구성된다.
이때, 종래의 추출 방법 중 하나는 채취된 샘플 내에서 유전자를 추출함에 있어, 반드시 원심분리를 수행하여야만 했다. 그러나 원심분리는 바이러스 검사 현장에 비치되기는 어려운 장비로서 특정 장소에 비치되어 있기 때문에, 종래의 유전자 추출 방법은 현장에서 유전자를 온전히 추출하기에 곤란하다는 문제가 존재해왔다.
이러한 문제는 종래의 다른 추출방법인 자성분리 기술에서도 마찬가지로 존재한다. 자성분리 기술은 세포 혼합물에 자성 입자를 첨가해줌으로써, 핵산 또는 단백질과 자성 입자 사이에 결합을 유도하여 결합체를 형성시킨 후 외부 자기장을 이용하여 자성 입자와 결합된 핵산 또는 단백질만을 선택적으로 분리시키는 방법이다. 다만 이 방법 역시, 핵산 분리를 위해 외부에서 자기장이 제공되어야 하므로, 현장에서 즉각적으로 유전자를 추출하기에 곤란한 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예는, 유전자 등의 특정 성분을 현장에서 온전히 추출할 수 있는 휴대용 성분 추출 스포이트 및 성분 추출 방법을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 시료를 유출·입시키며 시료 내 포함된 유전자를 추출하는 성분 추출 스포이트에 있어서, 음압을 제공하여, 시료가 빨아들여지도록 하는 피펫부 및 상기 피펫부가 내부에 유입되어 고정되도록 하며, 상기 피펫부로부터 제공되는 음압을 시료로 공급하고, 상기 피펫부에 의해 빨아들여지는 시료 내에서 유전자를 추출하는 팁부를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 피펫부는 음압 제공부 및 개방부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 음압 제공부는 외부로부터 외력을 받아 내부에 있는 공기를 외부로 배출하거나, 형상이 다시 복원되며 음압을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 팁부는 충진재, 제1 개방부 및 제2 개방부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 충진재는 상기 피펫부로부터 제공되는 음압에 의해 시료가 내부로 유입되는 경우, 유입되는 시료 내에 포함된 유전자만을 필터링하여 흡착하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 충진재는 시료 내 포함된 유전자를 추출하는 추출부 및 상기 추출부의 양 끝에 배치되어 상기 추출부를 고정시키는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 추출부는 40 내지 60㎛ 또는 75 내지 150㎛의 입도를 갖는 실리카 비드로 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 유전자는 핵산인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 시료를 유출·입시키며 시료 내 포함된 유전자를 추출하는 성분 추출 스포이트에 있어서, 서로 다른 크기의 음압을 제공하여, 시료 또는 시료 이외의 용액이 빨아들여지도록 하는 피펫부 및 상기 피펫부가 내부에 유입되어 고정되도록 하며, 상기 피펫부로부터 제공되는 음압을 시료 또는 시료 이외의 용액으로 공급하고, 상기 피펫부에 의해 빨아들여지는 시료 내에서 유전자를 추출하는 팁부를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 피펫부는 제1 음압 제공부, 제2 음압 제공부 및 개방부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제1 음압 제공부 및 상기 제2 음압 제공부는 서로 다른 양의 음압과 배출공기를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 피펫부는 시료를 포함한 용액 또는 세척 용액에 제공하는 음압의 양과 용출 용엑에 제공하는 음압의 양을 달리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 성분 추출 스포이트 내에서 유출·입하는 시료 내 유전자를 추출하는 충진재에 있어서, 시료 내 포함된 유전자를 추출하는 추출부 및 상기 추출부의 양 끝에 배치되어 상기 추출부를 고정시키는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 충진재를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 추출부는 40 내지 60㎛ 또는 75 내지 150㎛의 입도를 갖는 실리카 비드로 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 성분 추출 스포이트가 시료 내에서 유전자를 추출하는 방법에 있어서, 시료와 혼합된 파쇄용액을 빨아들여 시료 내 포함된 유전자만을 분리하는 분리과정과 세척 용액을 빨아들여, 잔존하는 파쇄 용액 성분을 세척하는 세척과정 및 용출 용액을 빨아들여, 분리된 유전자를 배출시키는 배출과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 추출 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 유전자는 핵산인 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 유전자 등의 특정 성분을 현장에서 온전히 추출할 수 있어, 검사 속도와 편의성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 휴대용 성분 추출 스포이트의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 내 충진재의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 휴대용 성분 추출 스포이트의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 팁 내 피펫 고정부의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 성분 추출 스포이트가 성분을 추출하는 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 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, A, B 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 의해서 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.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 휴대용 성분 추출 스포이트의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 휴대용 성분 추출 스포이트(100)는 팁부(110, Tip) 및 피펫부(120, Pipette)를 포함한다.
휴대용 성분 추출 스포이트(100, 이하에서 스포이트로 약칭함)는 검출하고자 하는 바이러스의 유전자가 포함된 시료 내에서 유전자, 특히, 핵산으로서 DNA 또는 RNA를 추출할 수 있는 기구이다. 스포이트(100)는 시료를 채취하는 현장에서 바로 별도의 기구 없이 유전자를 추출할 수 있기에, 유전자를 추출하는 검사에서 신속성과 편의성을 확보할 수 있다.
스포이트(100)는 팁부(110)와 피펫부(120)를 포함한다.
팁부(110)는 충진재(116) 및 개방부(113, 119)를 포함하여, 피펫부(120)가 팁부(110) 내부로 유입되어 음압을 시료로 공급할 수 있도록 하며, 피펫부(120)에 의해 빨아들여지는 시료 내에서 유전자를 추출한다.
팁부(110)는 내부가 비어 있으며 양 끝단에 각각 개방부(113, 119)를 포함하여, 내부로 바이러스의 유전자가 포함된 시료(시료를 포함한 용액)가 유입되거나 피펫부(120)가 삽입되어 안착될 수 있도록 한다. 피펫부(120)가 삽입되는 방향의 일 끝단에 개방부(119)가 형성되어, 피펫부(120)가 팁부(110) 내부로 유입될 수 있도록 한다. 다른 일 끝단에 개방부(113)가 형성되어, 피펫부(120)에 의해 공급되는 음압 또는 배출공기가 시료(시료를 포함한 용액)로 전달되고, 시료(시료를 포함한 용액)가 팁부(110) 내부로 유입될 수 있도록 한다.
특히, 팁부(110)의 일 끝단에 위치한 개방부(119)로부터 다른 일 끝단의 개방부(113)까지 팁부(110)의 직경은 지속적으로 감소하거나 또는 일정 구간에서 집중적으로 감소하는 형태를 가질 수 있다. 이처럼, 팁부(110)가 개방부(113, 119)를 포함하며 직경이 감소하는 형태를 가짐에 따라, 피펫부(120)가 (직경이 보다 넓은) 개방부(119)를 거쳐 팁부(110) 내부로 유입될 수 있으며, 팁부(110)의 직경 감소에 의해 팁부(110) 내부에서 온전히 밀착되어 고정될 수 있다.
팁부(110)는 개방부(113)와 근접한 위치(개방부(113)에서 기 설정된 거리 내)에 충진재(116)를 포함한다. 충진재(116)는 팁부(110) 내부에 배치된 피펫부(120)가 시료로 음압을 공급하여 시료를 (개방부(113)를 거쳐) 팁부(110) 내부로 빨아들일 경우, 시료 내 포함된 유전자만을 필터링하여 흡착한다. 충진재(116)에 대한 구체적인 구조는 도 2에 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 내 충진재의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 충진재(116)는 고정부(210) 및 추출부(220)를 포함한다.
고정부(210)는 추출부(220)의 양 끝에 배치되어, 추출부(220)를 고정시킨다. 고정부(210)는 유체에 대한 저항이 낮아 고정부(210) 사이로 시료가 원활히 승·하강할 수 있도록 한다. 또한, 고정부(210)는 시료의 승·하강에도 정위치에 고정될 수 있는 성분으로 구현되는데, 일 예로서, 유리섬유일 수 있다. 고정부(210)는 피펫부(120)의 동작에 의해 시료가 팁부(110) 내부로 빨아들여지더라도 이동하지 않아 추출부(220)를 고정시키면서, 추출부(220)로 시료가 전달될 수 있도록 시료를 원활히 통과시킨다.
추출부(220)는 고정부(210)의 사이에 배치되어, 시료 내 포함된 유전자를 추출한다. 추출부(220)는 실리카 비드 등과 같이 표면적과 저항이 커, 최대한 많은 표면적으로 시료와 접촉하며 시료 내 특정 성분을 추출할 수 있는 성분으로 구현된다. 예를 들어, 추출부(220)는 입도가 40 내지 150㎛인 실리카 비드로 구현될 수 있으며, 보다 구체적으로는 입도가 40 내지 60㎛ 또는 75 내지 150㎛일 수 있다. 추출부(220)가 상대적으로 입도가 작은 실리카 비드로 구현될 경우, 저항이 커지며 추출량이 상대적으로 많아질 수 있다. 추출부(220)가 상대적으로 입도가 큰 실리카 비드로 구현될 경우, 저항이 작아지며 상대적으로 속도가 빨라질 수 있다. 이와 같이 용도에 따라 적절한 사이즈를 갖는 실리카 비드들이 추출부(220)에 배치됨에 따라, 고정부(210) 사이에서 추출부(220)가 이동하지 않고, 고정부(210)를 거친 시료 내에서 추출하고자 하는 유전자만이 추출부(220)에 의해 추출될 수 있다.
추출부(220)가 고정부(210) 사이에 배치될 경우, 전술한 이유에 의해 상대적으로 유전자의 추출량이 증가할 수 있다. 아래의 표는 본 발명의 일 실시예에 따른 충진재를 포함한 스포이트와 종래의 고정부없이 추출부만이 존재하는 충진재를 포함한 스포이트로 샘플을 추출하였을 때의 결과값을 나타낸다.
종래 Cq. End Point
1 27.53 3580
2 26.49 5130
3 26.77 4772
평균 26.93 4494
충진재(116)를 포함한 스포이트
(추출부 입도 40 내지 60㎛)		 Cq. End Point
1 25.53 6350
2 23.08 11051
3 22.48 12235
평균 22.78 11643
충진재(116)를 포함한 스포이트
(추출부 입도 75 내지 150㎛)		 Cq. End Point
1 23.55 10039
2 23.38 10654
3 23.71 9960
평균 23.55 10218
위의 표에서 확인할 수 있듯이 추출부(220)가 고정부(210) 사이에 배치될 경우, 추출속도도 빨라지며(Cq.의 감소) 추출량도 현저히 증가(End Point 수치의 증가)함을 확인할 수 있다.
다시, 도 1을 참조하면, 피펫부(120)는 음압 제공부(124) 및 개방부(128)를 포함하여, 음압 제공부(124)로부터 음압을 제공하여 시료(시료를 포함한 용액)가 팁부(110)로 빨아들여지도록 한다. 피펫부(120)는 팁부(110)와 마찬가지로 내부가 빈 형태로 구현되며, 외력이 공급되면 형상이 변화하나 다시 복원될 수 있는 성분으로 구현된다. 음압 제공부(124)는 피펫부(120)의 다른 부위보다 부피가 크게 구현되어, 사용자가 음압 제공부(124)로 압력을 가하는데 용이하도록 구현된다.
사용자가 음압 제공부(124)로 압력을 가할 경우, 피펫부(120) 내부가 빈 상태이기 때문에 피펫부(120) 내부에 있는 공기는 개방부(128)로 배출된다. 이후, 음압 제공부(124)의 형상이 다시 복원되며, 피펫부(120) 내부에서 음압이 형성된다. 이처럼 형성되는 음압이 시료로 전달되며, 시료(시료를 포함한 용액)가 팁부(110)로 유입된다.
개방부(128)는 피펫부(120) 내 일 끝단에 형성되며, 음압 제공부(124)는 개방부(128)와 떨어진 위치에 형성될 수 있다. 이때, 피펫부(120)의 직경은 개방부(128)로 가까워질수록 작아진다. 피펫부(120)의 음압 제공부(124)에서 형성되는 음압이 시료까지 전달되기 위해서는, 적어도 피펫부(120)의 개방부(128)가 팁부(110)의 내부에 배치되어 개방부(113)로 음압이 전달될 수 있어야 한다. 이에, 피펫부(120)의 직경은 개방부(128)로 가까워질수록 작아지며, 적어도 개방부(128) 부근의 직경은 팁부(110)의 개방부(119) 직경보다는 작아 개방부(128)가 팁부(110) 내로 유입될 수 있어야 한다.
또한, 개방부(128) 부근의 직경은 팁부(110) 내 충진재(116)의 상단부의 직경보다는 커야 한다. 개방부(128)의 직경이 충진재(116)의 상단부의 직경보다도 작아지면, 팁부(110) 내부로 유입된 피펫부(120)가 충진재(116)까지 도달하게 되어 충진재(116)를 훼손하는 문제가 발생하고, 음압이 충진재(116)를 거쳐 온전히 시료로 도달하지 못하게 되며, 피펫부(120)가 팁부(110) 내에서 온전히 고정되지 못하는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 개방부(128)의 직경은 개방부(119)의 직경보다는 작고, 충진재(116)의 상단부(고정부(210b)로부터 상부로 기 설정된 거리만큼 떨어진 위치)의 직경보다는 크게 형성된다. 이에 따라, 피펫부(120)의 개방부(128)는 팁부(110) 내 임의의 지점에서 온전히 밀착되어 고정되며, 음압을 팁부(110) 내 개방부(113)로 전달한다. 음압에 의해 개방부(113)로 시료가 유입되며, 유전자를 추출한다.
스포이트(100)는 이 같은 팁부(110)와 피펫부(120)를 포함하기 때문에, 시료 내 유전자의 추출을 위해 별도로 원심분리할 필요없이 간단하게 유전자를 추출할 수 있다. 스포이트(100)는 도 5에 도시된 방법으로 유전자를 추출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 성분 추출 스포이트가 성분을 추출하는 방법을 도시한 순서도이다.
시료가 채취된다(S510). 시료는 예를 들어, 침이나 콧물과 같은 타액일 수 있다. 이와 같은 시료는 특정 채취기구에 의해 채취된다. 채취된 시료의 보유자가 보균자라면, 시료 내에 검사하고자 하는 바이러스의 유전자가 포함되어 있게 된다.
채취된 시료와 파쇄용액(Lysis Buffer)이 혼합되며, 혼합된 용액을 빨아들이며 유전자만을 분리한다(S520). 채취된 시료와 파쇄용액이 혼합된다. 여기서, 파쇄용액이란 시료 내 포함된 유전자(핵산으로서 DNA 또는 RNA) 및 기타 단백질 등을 분리시키는 용액이다. 채취된 시료와 파쇄 용액이 혼합되며 기 설정된 시간(예를 들어, 10분) 동안 인큐베이션(Incubation)될 수 있다. 이에 의해, 채취된 시료 내 각 성분이 모두 파쇄된다.
스포이트(100)는 파쇄 용액에 의해 파쇄된 시료로 음압과 배출공기를 제공한다. 전술한 대로, 음압 제공부(124)는 외부로부터 압력을 받아 공기를 배출할 수도 있고, 그 후에 복원되며 음압을 제공할 수도 있다. 이처럼 제공되는 음압 또는 배출공기는 팁부(110) 내 개방부(113)를 따라 시료로 전달된다.
시료로 음압이 전달될 경우, 시료는 팁부(110) 내로 유입되며 충진재(116)를 거친다. 시료가 충진재(116)를 거치면서, 시료 내 유전자가 추출부(220)에서 추출된다. 배출공기가 전달될 경우, 유입된 시료가 개방부(113)의 외부로 배출된다. 이러한 과정이 반복될 수 있으며, 충진재(116) 내 추출부(220)에서 시료 내 유전자가 추출된다. 피펫부(120)와 팁부(110)가 결합되어 고정될 수 있는 점, 피펫부(120)에 의해 시료로 음압이 전달되며 시료가 팁부(110) 내로 유입될 수 있는 점 및 충진재(116)에 의해 유전자가 추출될 수 있는 점에서, 스포이트(100)는 별도로 원심분리를 수행하지 않고도 시료 내 유전자를 추출할 수 있다.
종래의 방법에 의한다면, 시료가 혼합된 파쇄 용액이 유전자 분리 용기 내로 주입된 후, 용기가 원심분리되어야 비로소 시료 내 유전자가 추출될 수 있었다.
스포이트(100)는 세척용액(Washing Buffer)을 빨아들여, 파쇄용액을 세척한다(S530). 스포이트(100)가 충분한 시간 동안 유전자를 추출한 후, 스포이트(100)의 개방부(113)에는 세척용액이 공급된다. 세척용액은 파쇄 용액을 세척하는 용액이다. 시료가 팁부(110)로 유입되면서, 충진재(116) 내에 추출하고자 하는 유전자뿐만 아니라 파쇄 용액 성분까지 잔존할 수 있다. 충진재(116) 내에 잔존하는 파쇄 용액 성분을 제거하기 위해, 스포이트(100)는 세척 용액을 빨아들인다. 전술한 과정(S520)과 마찬가지로, 피펫부(120) 내 음압 제공부(124)의 동작으로 세척 용액이 팁부(110) 내로 유입되고 배출된다. 세척 용액의 팁부(110) 내로의 유출·입에 의해 파쇄 용액이 세척된다.
종래의 방법에 의한다면, 유전자 분리 용기 내로 세척 용액이 주입된 후, 추가적으로 원심분리가 진행되어야 비로소 파쇄 용액이 세척될 수 있었다.
스포이트(100)는 용출 용액(Elution Buffer)을 빨아들여, 분리된 유전자를 배출한다(S540). 전술한 세척과정까지 완료한 후, 스포이트(100)는 피펫부(120)를 이용하여 용출 용액을 빨아들인다. 용출 용액은 충진재(116) 내에 추출된 유전자를 충진재(116)로부터 분리하여 용출시킨다. 용출 용액이 팁부(110) 내로 유입되는 것에 의해 추출부(116)에서 추출된 유전자가 분리되며 배출된다.
이처럼 분리된 유전자는 중합효소 연쇄반응(PCR)을 이용한 증폭과정을 거치며 검사가 진행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 스포이트(100)는 팁부(110)와 피펫부(120)를 포함하여, 간단히 각 용액들을 팁부(110) 내로 유출·입시켜 유전자를 추출할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 휴대용 성분 추출 스포이트의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 팁 내 피펫 고정부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 휴대용 성분 추출 스포이트(300a)는 팁부(310) 및 피펫부(320)를 포함한다.
팁부(310)는 팁부(110)의 모든 구성을 포함하며, 나아가 피펫 고정부(318)를 더 포함한다. 피펫 고정부(318)는 개방부(316) 부근에 배치되어, 유입되는 피펫부를 보다 온전히 고정시킨다.
도 4를 참조하면, 피펫 고정부(318)는 빗면(415) 및 관통공(440)을 포함한다.
피펫 고정부(318)는 팁부(310) 내에 배치되는 것이기 때문에, 팁부(310)와 동일한 형태로 구현된다. 전술한 바와 같이, 팁부(310)는 개방부(316)로부터 개방부(312)까지 직경이 지속적으로 또는 구간마다 감소할 수 있다. 이와 마찬가지로, 피펫 고정부(318)는 상면(410)의 직경이 하면(430)의 직경보다 크게 구현되어, 팁부(310) 내에 배치될 수 있도록 한다. 특히, 피펫 고정부(318)는 상면(410)으로부터 하면(430)까지 연속적으로 직경이 감소하는 구조를 가질 수 있다.
피펫 고정부(318)는 관통공(440)을 포함하여, 팁부(310) 내로 유입되는 피펫부(120)가 관통공(440) 내로 유입되도록 한다. 관통공(440)의 직경은 피펫부(320) 내 후술할 제2 음압 제공부(324)의 직경보다는 크게 구현되어 제2 음압 제공부(324)가 관통공(440)을 통과하여 피펫 고정부(318)의 하단에 배치될 수 있도록 한다.
피펫 고정부(318)의 상면(410)에는 빗면(415)이 구현될 수 있다. 빗면(415)은 상면(410)에서 관통공(440)을 향하는 방향으로 형성되어, 피펫부(120)가 피펫 고정부(318) 내 관통공(440)으로 보다 잘 유입될 수 있도록 한다.
다시 도 3을 참조하면, 피펫부(120)는 제1 음압 제공부(322), 제2 음압 제공부(324) 및 개방부(326)를 포함한다. 피펫부(120)는 음압 보조 제공부(328)를 더 포함할 수 있다.
피펫부(120)는 제1 음압 제공부(322) 및 제2 음압 제공부(324)를 포함할 수 있다. 제1 음압 제공부(322) 및 제2 음압 제공부(324)는 도 3에 도시된 바와 같이, 부피가 상이하여 제공할 수 있는 음압의 양이나 배출공기량이 상이하다. 이는 다음의 조건을 만족시킬 수 있다. 도 5를 참조하여 전술한 바와 같이, 팁부 내로 파쇄 용액, 세척 용액 및 용출 용액이 순차적으로 유입되는데, 유입되어야 할 파쇄 용액 및 세척 용액의 양과 유입되어야 할 용출 용액의 양은 서로 상이하다. 충분한 유전자가 추출될 수 있도록 파쇄 용액은 충분한 양이 팁부 내로 유입되어야 하며, 파쇄 용액을 충분히 세척할 수 있도록 세척 용액 역시 충분히 유입되어야 한다. 반면, 추출된 유전자가 용출될 수 있으면 되기에, 용출 용액은 상대적으로 적은 양만큼만 유입되어도 무방하다. 예를 들어, 파쇄 용액 및 세척 용액은 수십 내지 수천 ㎕가 유입될 수 있는 반면, 용출 용액은 수 내지 수십 ㎕가 유입되는데 그친다. 이와 같은 상황에서, 파쇄 용액 및 세척 용액이 유입되는 양만큼 음압을 공급할 경우, 지나치게 많은 음압이 공급되며 용출 용액에 더불어 공기 등 이물질이 추가적으로 유입되는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같은 이물질은 추후 유전자의 분석 결과에 영향을 미칠 가능성도 존재하기에 유입되지 않아야 한다.
이러한 문제를 해소하고자, 피펫부(120)는 제공할 수 있는 음압의 양이나 배출공기량이 상이한 복수의 음압 제공부(322, 324)를 포함한다. 제1 음압 제공부(322)는 상대적으로 많은 양의 음압이나 배출공기를 공급함으로써, 충분한 파쇄용액 및 세척 용액이 유입될 수 있도록 한다. 반면, 제2 음압 제공부(324)는 상대적으로 적은 양의 음압이나 배출공기를 공급함으로써, 적절한 양의 용출 용액만이 유입될 수 있도록 한다.
피펫부(320)는 음압 보조 제공부(328)를 더 포함할 수 있다. 전술한 대로, 제2 음압 제공부(324)는 상대적으로 적은 부피를 갖는다. 이로 인해, 사용자가 음압이나 배출공기를 공급하기 위해 제2 음압 제공부(324)와 접촉함에 있어, 접촉면적이 상당히 적을 수 있다. 적은 접촉면적은 사용자가 제2 음압 제공부(324)를 이용해 음압이나 배출공기를 공급하는데 어려움으로 작용할 수 있다. 이러한 어려움을 해소하고자, 제2 음압 제공부(324)가 형성된 일부분에 음압 보조 제공부(328)가 배치될 수 있다. 음압 보조 제공부(328)는 사용자와 접촉면적을 증가시켜, 사용자가 원활히 제2 음압 제공부(324)로 배출공기 및 음압의 제공을 위해 외력을 가할 수 있도록 한다. 음압 보조 제공부(328)는 피펫부(320)와 탈착되는 형태로 구현될 수도 있고, 피펫부(320)에 고정된 상태로 구현될 수도 있다.
스포이트(300)는 스포이트(100)와 마찬가지로 원심분리 없이도 시료 내 유전자를 추출할 수 있으며, 보다 정밀하게 용액들로 음압을 제공하여 정확한 결과값을 도출할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 휴대용 성분 추출 스포이트는 도 3b와 같이 구현될 수도 있다.
도 3b를 참조하면, 휴대용 성분 추출 스포이트(300b)는 피펫 고정부(318)와 음압 보조 제공부(328)를 제외한 팁부(310)와 피펫부(320)의 구성을 포함하되, 제1 음압 제공부(342)와 제2 음압 제공부(344)의 형태가 제1 음압 제공부(322)와 제2 음압 제공부(324)의 그것과 상이하게 구현될 수 있다. 제1 음압 제공부(342)와 제2 음압 제공부(344) 모두 주변보다는 큰 부피를 가질 수 있으며, 상대적으로 하부에 위치한 제2 음압 제공부(344)가 보다 큰 부피를 가질 수 있다. 이에, 제2 음압 제공부(344)는 제1 음압 제공부(322)와 같이 상대적으로 많은 양의 음압이나 배출공기를 공급할 수 있다. 또한, 제1 음압 제공부(322)는 주변보다는 큰 부피를 갖기 때문에, 사용자가 음압 보조 제공부(328) 없이도 원활히 음압이나 배출공기를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스포이트의 결과의 정확도는 다음으로부터 확인할 수 있다.
아래의 표는 인플루엔자 A(Influenza A) 표준 샘플을 토대로 농도별로 qPCR한 결과값이다.
PFU Cq. End Point
400 15.42 24629
40 18.93 20263
4 21.87 16480
0.4 24.46 9316
0.04 28.36 3741
0.004 N/A 16.7
NTC N/A 19.5
전술한 표를 참조하면, 0.04 내지 400 PFU일 때, 15 내지 28 Cq. 만으로 PCR을 수행할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 다음의 표는 본 발명의 일 실시예에 따른 스포이트와 종래의 추출용기로 각각 샘플을 추출하였을 때의 결과값이다.
종래 Cq. End Point
#1 22.76 15702
#2 23.09 16552
평균 22.93 16127
200㎕ Cq. End Point
#1 23.82 14354
#2 24.03 14227
평균 23.93 14291
1000㎕ Cq. End Point
#1 23.45 13993
#2 24.00 14310
평균 23.73 14152
여기서, 200㎕ 및 1000㎕는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 스포이트의 팁부의 용량(부피)을 의미한다. 전술한 표를 참조하면, 종래의 원심분리를 사용하는 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 스포이트의 Cq. 값의 차이는 0.8 내지 1 정도에 불과하며, End Point의 차이 역시 2000RFU 내외 값 정도에 불과한 것을 확인할 수 있다. 이는 종래의 방법의 결과값의 오차범위 이내의 수치로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스포이트는 원심분리를 거치지 않더라도 유전자를 충분히 추출할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 5에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 각 도면에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 5에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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Claims (16)

  1. 시료를 유출·입시키며 시료 내 포함된 유전자를 추출하는 성분 추출 스포이트에 있어서,
    음압을 제공하여, 시료가 빨아들여지도록 하는 피펫부; 및
    상기 피펫부가 내부에 유입되어 고정되도록 하며, 상기 피펫부로부터 제공되는 음압을 시료로 공급하고, 상기 피펫부에 의해 빨아들여지는 시료 내에서 유전자를 추출하는 팁부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피펫부는,
    음압 제공부 및 개방부를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 음압 제공부는,
    외부로부터 외력을 받아 내부에 있는 공기를 외부로 배출하거나, 형상이 다시 복원되며 음압을 형성하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 팁부는,
    충진재, 제1 개방부 및 제2 개방부를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 충진재는,
    상기 피펫부로부터 제공되는 음압에 의해 시료가 내부로 유입되는 경우, 유입되는 시료 내에 포함된 유전자만을 필터링하여 흡착하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충진재는,
    시료 내 포함된 유전자를 추출하는 추출부 및 상기 추출부의 양 끝에 배치되어 상기 추출부를 고정시키는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 추출부는,
    40 내지 60㎛ 또는 75 내지 150㎛의 입도를 갖는 실리카 비드로 구현되는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유전자는,
    핵산인 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트.
  9. 시료를 유출·입시키며 시료 내 포함된 유전자를 추출하는 성분 추출 스포이트에 있어서,
    서로 다른 크기의 음압을 제공하여, 시료 또는 시료 이외의 용액이 빨아들여지도록 하는 피펫부; 및
    상기 피펫부가 내부에 유입되어 고정되도록 하며, 상기 피펫부로부터 제공되는 음압을 시료 또는 시료 이외의 용액으로 공급하고, 상기 피펫부에 의해 빨아들여지는 시료 내에서 유전자를 추출하는 팁부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 피펫부는,
    제1 음압 제공부, 제2 음압 제공부 및 개방부를 포함하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 음압 제공부 및 상기 제2 음압 제공부는,
    서로 다른 양의 음압과 배출공기를 제공하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 피펫부는,
    시료를 포함한 용액 또는 세척 용액에 제공하는 음압의 양과 용출 용엑에 제공하는 음압의 양을 달리하는 것을 특징으로 하는 성분 추출 스포이트.
  13. 성분 추출 스포이트 내에서 유출·입하는 시료 내 유전자를 추출하는 충진재에 있어서,
    시료 내 포함된 유전자를 추출하는 추출부; 및
    상기 추출부의 양 끝에 배치되어 상기 추출부를 고정시키는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 충진재.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 추출부는,
    40 내지 60㎛ 또는 75 내지 150㎛의 입도를 갖는 실리카 비드로 구현되는 것을 특징으로 하는 충진재.
  15. 성분 추출 스포이트가 시료 내에서 유전자를 추출하는 방법에 있어서,
    시료와 혼합된 파쇄용액을 빨아들여 시료 내 포함된 유전자만을 분리하는 분리과정;
    세척 용액을 빨아들여, 잔존하는 파쇄 용액 성분을 세척하는 세척과정; 및
    용출 용액을 빨아들여, 분리된 유전자를 배출시키는 배출과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전자 추출 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 유전자는,
    핵산인 것을 특징으로 하는 유전자 추출 방법.
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