KR102522271B1 - Apparatus and method for detecting nucleic acids - Google Patents

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Abstract

핵산 검출 장치 및 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검출 장치는, 특정 염기 서열을 가진 타깃 핵산과 혼성화되는 탐침 핵산을 이용하여 상기 타깃 핵산의 존재 또는 위치를 검출하는 장치로서, 자기장을 발생시키는 자성체; 및 상기 자성체의 자기장이 미치는 영역에 배치되며, 상기 타깃 핵산이 부착된 마그네틱 입자를 포함한 샘플 용액과 상기 탐침 핵산을 포함한 시약이 주입되어 상기 타깃 핵산과 상기 탐침 핵산 간의 혼성화 반응이 수행되는 판상의 혼성화 칩을 포함하고, 상기 혼성화 칩은, 상기 샘플 용액과 상기 시약이 주입되는 주입구; 일 단부가 상기 주입구와 연통되고 타 단부가 상기 자성체의 자기장 영역에 위치하여, 상기 주입구에서 유입되는 상기 샘플 용액과 상기 시약에 각각 포함된 상기 타깃 핵산과 상기 탐침 핵산 간의 혼성화 반응이 수행되는 반응 유로; 상기 반응 유로의 상기 타 단부에 형성된 배출구와 연통되어 상기 배출구를 통해 배출되는 상기 혼성화 반응의 잔여 용액이 수용되는 수용 공간; 및 상기 수용 공간 내에서 상기 잔여 용액이 확산되도록 상기 수용 공간에 일정 밀도로 형성된 필러들을 구비한다.A nucleic acid detection device and method are disclosed.
A nucleic acid detection device according to an embodiment of the present invention is a device for detecting the presence or location of a target nucleic acid using a probe nucleic acid hybridized with a target nucleic acid having a specific nucleotide sequence, comprising: a magnetic material generating a magnetic field; and plate-like hybridization in which a sample solution including magnetic particles to which the target nucleic acid is attached and a reagent including the probe nucleic acid are injected in an area where a magnetic field of the magnetic body is applied to perform a hybridization reaction between the target nucleic acid and the probe nucleic acid. and a chip, wherein the hybridization chip includes: an inlet through which the sample solution and the reagent are injected; A reaction passage in which one end communicates with the inlet and the other end is located in a magnetic field region of the magnetic material to perform a hybridization reaction between the sample solution introduced from the inlet and the target nucleic acid and the probe nucleic acid respectively included in the reagent. ; an accommodation space communicating with an outlet formed at the other end of the reaction passage and accommodating the remaining solution of the hybridization reaction discharged through the outlet; and fillers formed at a certain density in the accommodation space to diffuse the remaining solution in the accommodation space.

Description

핵산 검출 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting nucleic acids}Nucleic acid detection apparatus and method {Apparatus and method for detecting nucleic acids}

본 발명은 핵산 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 특정 염기 서열을 가진 타깃 핵산과 상보적으로 결합되는 탐침 핵산을 이용하여 상기 타깃 핵산의 존재 또는 위치를 검출하는 핵산 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a nucleic acid, and more particularly, to a nucleic acid detection apparatus and method for detecting the presence or location of a target nucleic acid using a probe nucleic acid that complementarily binds to a target nucleic acid having a specific nucleotide sequence. It is about.

일반적으로, 형광 동소 혼성화(Fluorescence in situ hybridization) 방법은 특정 염기 서열을 가진 타깃 DNA(Deoxyribonucleic acid)와, 형광 물질이 부착되는 탐침 DNA 간의 혼성화(hybridization)를 통해, 타깃 DNA의 존재나 위치를 검출하는 방법을 말한다. 이러한 형광 동소 혼성화 방법을 이용한 핵산 검출 기술은 세포나 조직의 유전자 분석, 다양한 질병 진단 등에 널리 사용되고 있다.In general, a fluorescence in situ hybridization method detects the presence or location of a target DNA through hybridization between a target DNA (deoxyribonucleic acid) having a specific nucleotide sequence and a probe DNA to which a fluorescent material is attached. tell me how to do it Nucleic acid detection technology using such a fluorescent in situ hybridization method is widely used for genetic analysis of cells or tissues, diagnosis of various diseases, and the like.

그러나, 한국 등록특허공보 제10-0480034호의 3-4 페이지와 도 1, 도 4 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술은 핵산칩에 형성된 단순한 홀 형태의 수용공간에서 핵산 검출 프로세스가 진행되기 때문에, 타깃 핵산과 탐침 핵산 간의 혼성화 과정과, 혼성화된 타깃 핵산에 인터컬레이터(intercalator)을 결합하고 제거하는 과정 등에서 사용되는 다양한 시약이나 버퍼의 순차적 주입과 배출이 어렵고 비효율적인 문제점이 있다.However, as disclosed in pages 3-4 and FIGS. 1 and 4 of Korean Patent Registration No. 10-0480034, in the conventional technology, since the nucleic acid detection process proceeds in a simple hole-shaped receiving space formed in a nucleic acid chip, the target nucleic acid It is difficult and inefficient to sequentially inject and discharge various reagents or buffers used in the process of hybridization between a probe nucleic acid and the process of binding and removing an intercalator from the hybridized target nucleic acid.

또한, 한국 등록특허공보 제10-0434067호의 4페이지와 도 1a 내지 도 1d 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술은 핵산칩의 내부 공간에 주입된 용액을 단순한 개구 형태의 배출구를 통해 배출하기 때문에, 용액의 배출과 배출된 용액의 처리를 위해 별도의 장치가 요구되어 핵산 검출 장치의 복잡화와 제조 비용의 증가를 초래하는 문제점이 있다.In addition, as disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0434067 on page 4 and in FIGS. 1A to 1D, etc., the existing technology discharges the solution injected into the inner space of the nucleic acid chip through a simple opening-shaped outlet, There is a problem in that a separate device is required for discharge and treatment of the discharged solution, resulting in complexity of the nucleic acid detection device and increase in manufacturing cost.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 형광 동소 혼성화 방법을 이용한 핵산 검출에 사용되는 다양한 시약이나 버퍼의 순차적 주입과 배출을 용이화 및 효율화하면서도, 핵산 검출 동작을 간소화하고 비용을 절감하는 핵산 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.A technical problem to be solved by the present invention is a nucleic acid detection device that simplifies and reduces costs while facilitating and efficient sequential injection and discharge of various reagents or buffers used for nucleic acid detection using a fluorescent in situ hybridization method. and methods.

본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검출 장치는, 특정 염기 서열을 가진 타깃 핵산과 혼성화(hybridization)되는 탐침 핵산을 이용하여 상기 타깃 핵산의 존재 또는 위치를 검출하는 장치로서, 자기장을 발생시키는 자성체; 및 상기 자성체의 자기장이 미치는 영역에 배치되며, 상기 타깃 핵산이 부착된 마그네틱 입자를 포함한 샘플 용액과 상기 탐침 핵산을 포함한 시약이 주입되어 상기 타깃 핵산과 상기 탐침 핵산 간의 혼성화 반응이 수행되는 판상의 혼성화 칩을 포함하고, 상기 혼성화 칩은, 상기 샘플 용액과 상기 시약이 주입되는 주입구; 일 단부가 상기 주입구와 연통되고 타 단부가 상기 자성체의 자기장 영역에 위치하여, 상기 주입구에서 유입되는 상기 샘플 용액과 상기 시약에 각각 포함된 상기 타깃 핵산과 상기 탐침 핵산 간의 혼성화 반응이 수행되는 반응 유로; 상기 반응 유로의 상기 타 단부에 형성된 배출구와 연통되어 상기 배출구를 통해 배출되는 상기 혼성화 반응의 잔여 용액이 수용되는 수용 공간; 및 상기 수용 공간 내에서 확산되도록 상기 수용 공간에 일정 밀도로 형성된 필러(pillar)들을 구비한다.A nucleic acid detection device according to an embodiment of the present invention is a device for detecting the presence or location of a target nucleic acid using a probe nucleic acid hybridized with a target nucleic acid having a specific nucleotide sequence, comprising: a magnetic material generating a magnetic field; and plate-like hybridization in which a sample solution including magnetic particles to which the target nucleic acid is attached and a reagent including the probe nucleic acid are injected in an area where a magnetic field of the magnetic body is applied to perform a hybridization reaction between the target nucleic acid and the probe nucleic acid. and a chip, wherein the hybridization chip includes: an inlet through which the sample solution and the reagent are injected; A reaction passage in which one end communicates with the inlet and the other end is located in a magnetic field region of the magnetic material to perform a hybridization reaction between the sample solution introduced from the inlet and the target nucleic acid and the probe nucleic acid respectively included in the reagent. ; an accommodation space communicating with an outlet formed at the other end of the reaction passage and accommodating the remaining solution of the hybridization reaction discharged through the outlet; and pillars formed at a certain density in the accommodation space to diffuse within the accommodation space.

일 실시예에 있어서, 상기 주입구는, 상기 혼성화 칩의 상면에 개구를 가지며 상기 혼성화 칩의 하방으로 연장되어 하단이 상기 반응 유로의 상기 일 단부와 연통되도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the inlet may have an opening on an upper surface of the hybridization chip and extend downward of the hybridization chip so that a lower end communicates with one end of the reaction passage.

일 실시예에 있어서, 상기 반응 유로의 상기 타 단부는, 상기 반응 유로의 상기 일 단부에서 연장되어 상기 자성체의 자기장 영역에 위치하도록 구성되되, 미앤더(meander) 형태로 구성될 수 있다.In one embodiment, the other end of the reaction passage is configured to extend from the one end of the reaction passage and be positioned in a magnetic field region of the magnetic body, and may be configured in a meander shape.

일 실시예에 있어서, 상기 수용 공간은, 상기 반응 유로의 배출구에서 일정 높이를 가지며 연장되도록 구성되되, 상기 배출구에서 일정 거리까지의 일부 공간이 상기 배출구에서 멀어질수록 확장된 폭을 가지도록 구성될 수 있다.In one embodiment, the accommodation space is configured to have a certain height and extend from the outlet of the reaction passage, and a part of the space up to a certain distance from the outlet is configured to have an extended width as it moves away from the outlet. can

일 실시예에 있어서, 상기 필러들은, 상기 배출구와의 거리에 따라 상기 수용 공간을 복수의 구역으로 구분하여 상기 복수의 구역에 각각 형성되되, 구역별로 다른 밀도로 형성될 수 있다.In one embodiment, the fillers may be formed in the plurality of zones by dividing the accommodation space into a plurality of zones according to a distance from the discharge port, and may be formed in different densities for each zone.

일 실시예에 있어서, 상기 필러들은, 상기 복수의 구역에 각각 형성되되 상기 배출구에서 더 먼 구역일수록 더 높은 밀도로 형성될 수 있다.In one embodiment, the fillers may be formed in each of the plurality of regions, but may be formed in a higher density in a region farther from the outlet.

일 실시예에 있어서, 상기 핵산 검출 장치는, 상기 타깃 핵산을 포함한 샘플을 수용하는 샘플 튜브; 상기 샘플에서 상기 타깃 핵산을 검출하는데 사용되는 서로 다른 시약들을 각각 분리하여 수용하는 복수의 시약 튜브; 상기 서로 다른 시약들 중 선택된 2 이상의 시약을 혼합하기 위한 시약 수용 공간을 제공하는 혼합용 튜브; 및 상기 샘플 튜브, 상기 복수의 시약 튜브, 상기 혼합용 튜브, 상기 자성체 및 상기 혼성화 칩을 지지하는 작업 테이블을 포함할 수 있다.In one embodiment, the nucleic acid detection device includes a sample tube accommodating a sample including the target nucleic acid; a plurality of reagent tubes separately accommodating different reagents used for detecting the target nucleic acid in the sample; a mixing tube providing a reagent accommodating space for mixing two or more reagents selected from among the different reagents; and a work table supporting the sample tube, the plurality of reagent tubes, the mixing tube, the magnetic material, and the hybridization chip.

일 실시예에 있어서, 상기 핵산 검출 장치는, 상기 작업 테이블에 결합되어 지지되며, 상기 샘플 용액에서 상기 타깃 핵산을 검출하기 위한 프로세스 진행 중 발생하는 폐기물을 수용하기 위한 수용 공간을 제공하는 폐기물 튜브를 포함할 수 있다.In one embodiment, the nucleic acid detection device includes a waste tube coupled to and supported by the work table and providing an accommodation space for receiving waste generated during a process for detecting the target nucleic acid in the sample solution. can include

일 실시예에 있어서, 상기 핵산 검출 장치는, 상기 샘플에서 상기 타깃 핵산을 검출하기 위한 프로세스에 따라 피펫(pipette)을 이동시키며 상기 피펫을 이용하여 상기 샘플, 상기 복수의 시약, 상기 복수의 시약 중 특정 시약과 상기 샘플을 혼합한 용액, 또는 상기 복수의 시약 중 2 이상을 혼합한 용액에 대한 피펫팅(pipetting)을 수행하는 피펫팅 유닛을 포함할 수 있다.In one embodiment, the nucleic acid detection device moves a pipette according to a process for detecting the target nucleic acid in the sample, and uses the pipette to select among the sample, the plurality of reagents, and the plurality of reagents. It may include a pipetting unit that performs pipetting on a solution obtained by mixing a specific reagent and the sample or a solution obtained by mixing two or more of the plurality of reagents.

일 실시예에 있어서, 상기 핵산 검출 장치는, 상기 복수의 시약 튜브에 수용된 시약들 중 특정 시약이 상기 샘플 튜브에 주입되면 상기 자성체와 별도로 구성된 타 자성체를 상기 샘플 튜브에 접근시키고, 상기 특정 시약에 의한 상기 샘플의 처리가 완료되면 상기 샘플 튜브에 접근된 상기 타 자성체를 상기 샘플 튜브에서 이격시키는 자성체 이동 유닛을 포함할 수 있다.In one embodiment, the nucleic acid detection device, when a specific reagent among the reagents accommodated in the plurality of reagent tubes is injected into the sample tube, allows another magnetic body configured separately from the magnetic body to approach the sample tube, and When processing of the sample is completed, a magnetic body moving unit separating the other magnetic body approaching the sample tube from the sample tube may be included.

일 실시예에 있어서, 상기 핵산 검출 장치는, 상기 혼성화 칩의 상기 반응 유로 또는 상기 수용 공간에 압력 변화를 발생시켜 상기 잔여 용액의 이동 속도를 조절하는 실린더 유닛을 포함할 수 있다.In one embodiment, the nucleic acid detection device may include a cylinder unit configured to adjust a moving speed of the remaining solution by generating a pressure change in the reaction passage or the accommodation space of the hybridization chip.

본 발명에 따르면, 타깃 핵산을 포함한 샘플 용액과 탐침 핵산을 포함한 시약이 주입되어 상기 타깃 핵산과 상기 탐침 핵산 간의 혼성화 반응이 수행되는 혼성화 칩에, 상기 혼성화 반응의 잔여 용액이 배출되어 수용되는 수용 공간과, 상기 수용 공간에 형성되어 상기 수용 공간 내에서 상기 잔여 용액의 이동과 확산을 촉진하는 다수의 필러를 마련함으로써, 핵산 검출에 사용되는 다양한 시약이나 버퍼의 순차적 주입과 배출을 용이화 및 효율화하면서도, 핵산 검출 장치의 동작을 간소화하고 제조 비용을 절감할 수 있다.According to the present invention, a hybridization chip into which a sample solution including a target nucleic acid and a reagent including a probe nucleic acid are injected and a hybridization reaction between the target nucleic acid and the probe nucleic acid is performed, and a receiving space in which the remaining solution of the hybridization reaction is discharged and accommodated. And, by providing a plurality of fillers formed in the accommodation space to promote the movement and diffusion of the remaining solution in the accommodation space, the sequential injection and discharge of various reagents or buffers used for nucleic acid detection are facilitated and efficient. , it is possible to simplify the operation of the nucleic acid detection device and reduce the manufacturing cost.

또한, 상기 잔여 용액의 배출구와 연통되는 상기 수용 공간을 상기 배출구에서 일정 높이를 가지며 연장되도록 구성하되 상기 배출구에서 일정 거리까지의 일부 공간은 상기 배출구에서 멀어질수록 확장된 폭을 가지도록 구성하고, 상기 배출구와의 거리에 따라 상기 수용 공간을 복수의 구역으로 구분하여 상기 복수의 구역에 각각 다수의 필러를 형성하되 필러의 밀도를 구역별로 다르게 형성함으로써, 상기 수용 공간 내에서 상기 잔여 용액의 이동과 확산 속도를 조절할 수 있다.In addition, the accommodation space communicating with the outlet of the residual solution is configured to have a certain height and extend from the outlet, but a part of the space up to a certain distance from the outlet has an extended width as it moves away from the outlet, The accommodation space is divided into a plurality of zones according to the distance from the outlet, and a plurality of fillers are formed in each of the plurality of zones, but the density of the filler is different for each zone, so that the movement of the remaining solution in the accommodation space and The rate of diffusion can be controlled.

또한, 핵산 검출 장치를 통해 핵산 검출 프로세스를 자동화함으로써, 핵산 검출에 요구되는 인력과 시간을 절감할 수 있다.In addition, manpower and time required for nucleic acid detection can be reduced by automating the nucleic acid detection process through the nucleic acid detection device.

나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 다양한 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.Furthermore, those skilled in the art to which the present invention belongs will be able to clearly understand from the following description that various embodiments according to the present invention can solve various technical problems not mentioned above.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검출 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 작업 테이블을 나타낸 상면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검출 장치의 혼성화 칩을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A′선에 따른 수직 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검출 방법의 샘플 전처리 프로세스를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검출 방법의 핵산 혼성화 및 검출 프로세스를 나타낸 흐름도이다.1 is a diagram showing a nucleic acid detection device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a top view showing the work table of Figure 1;
3 is a perspective view showing a hybridization chip of a nucleic acid detection device according to an embodiment of the present invention.
4 is a vertical cross-sectional view along line AA′ of FIG. 3 .
5 and 6 are diagrams illustrating a sample pretreatment process of a nucleic acid detection method according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a nucleic acid hybridization and detection process of a nucleic acid detection method according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 기술적 과제에 대한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이들은 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 후술되는 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to clarify solutions to the technical problems of the present invention. However, in the description of the present invention, if the description of the related known technology makes the gist of the present invention unclear, the description thereof will be omitted. In addition, the terms used in this specification are terms defined in consideration of functions in the present invention, and they may vary according to the intention or custom of a designer or manufacturer. Therefore, the definitions of the terms to be described below will have to be made based on the content throughout this specification.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검출 장치(100)가 도시되어 있다.1 shows a nucleic acid detection device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검출 장치(100)는 제1 자성체(110) 및 혼성화 칩(120)을 포함하며, 실시예에 따라 샘플이나 시약 등을 수용하는 튜브들(130, 132, 140, 142), 작업 테이블(150), 피펫팅 유닛(160), 자성체 이동 유닛(170), 실린더 유닛(180) 및 제어부(190) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the nucleic acid detection device 100 according to an embodiment of the present invention includes a first magnetic body 110 and a hybridization chip 120, and accommodates samples or reagents according to the embodiment. The tubes 130, 132, 140, and 142, a work table 150, a pipetting unit 160, a magnetic moving unit 170, a cylinder unit 180, and a control unit 190 may optionally be included. .

상기 제1 자성체(110)는 후술되는 혼성화 칩(120)의 반응 유로 부분에 자기장을 발생시키도록 구성된다. 이를 위해, 자성체(110)는 영구 자석 또는 전자석을 포함할 수 있다.The first magnetic material 110 is configured to generate a magnetic field in a reaction passage portion of the hybridization chip 120 to be described later. To this end, the magnetic body 110 may include a permanent magnet or an electromagnet.

상기 혼성화 칩(120)은 전체적으로 판 형태를 가지고, 제1 자성체(110)의 자기장이 미치는 영역에 배치되며, 타깃 핵산(target nucleic acid)이 부착된 마그네틱 입자를 포함한 샘플 용액과, 탐침 핵산(probe nucleic acid)을 포함한 시약(reagent)이 주입되어, 타깃 핵산과 탐침 핵산 간의 혼성화 반응이 수행되도록 구성된다.The hybridization chip 120 has a plate shape as a whole, is disposed in an area where the magnetic field of the first magnetic body 110 is applied, and includes a sample solution including magnetic particles to which a target nucleic acid is attached, and a probe nucleic acid A reagent including a nucleic acid is injected, and a hybridization reaction between a target nucleic acid and a probe nucleic acid is performed.

상기 튜브들(130, 132, 140, 142) 중 샘플 튜브(130)는 타깃 핵산을 포함한 샘플을 수용하도록 구성된다. 이러한 샘플 튜브(130)는 15mL의 용량을 가지도록 구성될 수 있다.Among the tubes 130 , 132 , 140 , and 142 , the sample tube 130 is configured to receive a sample containing a target nucleic acid. This sample tube 130 may be configured to have a capacity of 15 mL.

상기 튜브들(130, 132, 140, 142) 중 폐기물 튜브(132)는 샘플 튜브(130)에 수용된 샘플에서 타깃 핵산을 검출하기 위한 프로세스 진행 중 발생하는 폐기물을 수용하기 위한 수용 공간을 제공하도록 구성된다. 이러한 폐기물 튜브(132)는 샘플 튜브(130)와 같이 15mL의 용량을 가지도록 구성될 수 있다.Among the tubes 130, 132, 140, and 142, the waste tube 132 is configured to provide an accommodation space for receiving waste generated during a process for detecting a target nucleic acid in a sample accommodated in the sample tube 130. do. This waste tube 132, like the sample tube 130, may be configured to have a capacity of 15 mL.

상기 튜브들(130, 132, 140, 142) 중 시약 튜브들(140)은 각각 상기 샘플에서 타깃 핵산을 검출하는데 사용되는 서로 다른 시약들을 각각 분리하여 수용하도록 구성된다. 이러한 시약 튜브들(140)은 각각 1.5mL의 용량을 가지도록 구성될 수 있다.Among the tubes 130 , 132 , 140 , and 142 , the reagent tubes 140 are configured to separately accommodate different reagents used to detect target nucleic acids in the sample. Each of these reagent tubes 140 may be configured to have a capacity of 1.5 mL.

상기 튜브들(130, 132, 140, 142) 중 혼합용 튜브(142)는 상기 서로 다른 시약들 중 선택된 2 이상의 시약을 혼합하기 위한 시약 수용 공간을 제공하도록 구성된다. 이러한 혼합용 튜브(142)는 시약 튜브들(140)과 같이 1.5mL의 용량을 가지도록 구성될 수 있다.Among the tubes 130, 132, 140, and 142, the mixing tube 142 is configured to provide a reagent accommodating space for mixing two or more reagents selected from among the different reagents. The mixing tube 142 may be configured to have a capacity of 1.5mL like the reagent tubes 140 .

이러한 튜브들(130, 132, 140, 142)의 종류, 개수, 용량 등은 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.Of course, the type, number, and capacity of the tubes 130, 132, 140, and 142 may be variously modified.

상기 작업 테이블(150)은 샘플 튜브(130), 복수의 시약 튜브(140), 혼합용 튜브(142), 제1 자성체(110) 및 혼성화 칩(120) 등을 지지하도록 구성된다.The work table 150 is configured to support a sample tube 130, a plurality of reagent tubes 140, a tube for mixing 142, a first magnetic material 110, and a hybridization chip 120.

상기 피펫팅 유닛(160)은 샘플 튜브(130)에 수용된 샘플에서 타깃 핵산을 검출하기 위한 프로세스에 따라 피펫(pipette)(162)을 이동시키며 상기 피펫(162)을 이용하여 샘플이나 시약, 특정 시약과 샘플을 혼합한 용액, 또는 시약 튜브들(140)에 수용된 시약들 중 2 이상을 혼합한 용액에 대한 피펫팅(pipetting)을 수행하도록 구성된다. 이를 위해, 상기 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)을 이동시키는 로보틱 암(robotic arm)(164)을 포함할 수 있다. 또한, 피펫팅 유닛(160)의 피펫(162)은 유체와 직접 접촉하는 팁(tip)(162a) 부분이 탈부착 가능하게 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 피펫팅 유닛(160)은 상기 피펫(162)의 팁을 공급하는 팁 디스펜서(166)를 포함할 수 있다.The pipetting unit 160 moves a pipette 162 according to a process for detecting a target nucleic acid in a sample stored in the sample tube 130, and uses the pipette 162 to prepare a sample, reagent, or specific reagent. It is configured to perform pipetting on a solution obtained by mixing the sample and a solution obtained by mixing two or more of the reagents contained in the reagent tubes 140 . To this end, the pipetting unit 160 may include a robotic arm 164 that moves the pipette 162 . In addition, the pipette 162 of the pipetting unit 160 may be detachably configured such that a tip 162a directly contacting the fluid is detachable. In this case, the pipetting unit 160 may include a tip dispenser 166 supplying tips of the pipette 162 .

상기 자성체 이동 유닛(170)은 상기 복수의 시약 튜브(140)에 수용된 시약들 중 특정 시약이 샘플 튜브(130)에 주입되면 상기 제1 자성체(110)와 별도로 구성된 제2 자성체(172)를 샘플 튜브(130)에 접근시키고, 상기 특정 시약에 의한 상기 샘플의 처리가 완료되면 샘플 튜브(130)에 접근된 제2 자성체(172)를 다시 샘플 튜브(130)에서 이격시키도록 구성된다. 이를 위해, 자성체 이동 유닛(170)은 제2 자성체(172)와 결합하여 제2 자성체(172)를 샘플 튜브(130)로 전진시키거나 샘플 튜브(130)로부터 후퇴시키는 구동부(174)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 구동부(174)는 액추에이터(actuator)로 구성될 수 있다.When a specific reagent among the reagents accommodated in the plurality of reagent tubes 140 is injected into the sample tube 130, the magnetic body moving unit 170 converts the second magnetic body 172 configured separately from the first magnetic body 110 into a sample. When the tube 130 is approached and the treatment of the sample by the specific reagent is completed, the second magnetic body 172 approaching the sample tube 130 is separated from the sample tube 130 again. To this end, the magnetic body moving unit 170 may include a driving unit 174 that couples with the second magnetic body 172 to advance the second magnetic body 172 to the sample tube 130 or to retreat from the sample tube 130. can In one embodiment, the driving unit 174 may be composed of an actuator.

상기 실린더 유닛(180)은 후술되는 혼성화 칩(120)의 반응 유로 또는 수용 공간에 압력 변화를 발생시켜 반응 유로에서 수용 공간으로 배출되는 잔여 용액의 이동 속도를 조절하도록 구성된다. 이를 위해, 실린더 유닛(180)은 압력을 발생시키는 실린더(182)와, 실린더(182)에 의해 발생된 압력을 혼성화 칩(120)의 반응 유로 또는 수용 공간에 전달하는 압력 전달 관(184)을 포함할 수 있다.The cylinder unit 180 is configured to control the movement speed of the remaining solution discharged from the reaction passage to the accommodation space by generating a pressure change in the reaction passage or accommodation space of the hybridization chip 120 described below. To this end, the cylinder unit 180 includes a cylinder 182 that generates pressure and a pressure transmission pipe 184 that transfers the pressure generated by the cylinder 182 to the reaction passage or accommodation space of the hybridization chip 120. can include

상기 제어부(190)는 샘플 튜브(130)에 수용된 샘플에서 타깃 핵산을 검출하기 위한 프로세스에 따라 피펫팅 유닛(160), 자성체 이동 유닛(170) 및 실린더 유닛(180)의 전반적인 동작들을 제어하도록 구성된다. 이를 위해, 제어부(190)는 프로세서, 메모리 등의 하드웨어와 프로세서를 통해 실행되는 소프트웨어 프로그램의 결합으로 구현될 수 있다.The controller 190 is configured to control overall operations of the pipetting unit 160, the magnetic moving unit 170, and the cylinder unit 180 according to a process for detecting target nucleic acids in the sample accommodated in the sample tube 130. do. To this end, the control unit 190 may be implemented as a combination of hardware such as a processor and memory and a software program executed through the processor.

도 2에는 도 1의 작업 테이블(150)이 상면도이다.FIG. 2 is a top view of the work table 150 of FIG. 1 .

도 2에 도시된 바와 같이, 작업 테이블(150)에는 제1 자성체(110) 및 혼성화 칩(120)과 함께 다수의 튜브들(130, 132, 140, 142)이 결합되어 지지된다.As shown in FIG. 2 , a plurality of tubes 130 , 132 , 140 , and 142 , together with the first magnetic body 110 and the hybridization chip 120 , are coupled to and supported on the work table 150 .

이러한 튜브들(130, 132, 140, 142) 중 시약 튜브들(140)은 각각 다양한 물질을 포함한 시약들을 수용할 수 있다. 예컨대, 시약 튜브들(140)은 옵소닌 자기 나노입자들(Opsonin-magnetic nanoparticles), 염화칼슘(CaCl2), 에탄올(EtOH), 메탄올(MeOH), 2X SSC(Saline Sodium Citrate) 버퍼, 혼성화 버퍼(hybridization buffer), 탐침 핵산 용액, 또는 DAPI(4′,6-diamidino-2-phenylindole) 등을 포함한 시약들을 수용할 수 있다.Among the tubes 130 , 132 , 140 , and 142 , the reagent tubes 140 may accommodate reagents including various materials, respectively. For example, the reagent tubes 140 may include opsonin-magnetic nanoparticles, calcium chloride (CaCl 2 ), ethanol (EtOH), methanol (MeOH), 2X Saline Sodium Citrate (SSC) buffer, hybridization buffer ( Reagents including hybridization buffer), probe nucleic acid solution, or DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole) can be accommodated.

일 실시예에 있어서, 시약 튜브들(140)은 10개의 튜브로 구성될 수 있다. 이 경우, 제1 시약 튜브(140a) 및 제2 시약 튜브(140b)에는 샘플 전처리를 위한 시약들이 수용될 수 있다. 제3 시약 튜브(140c)에는 세척을 위한 워시 버퍼(Wash buffer)가 수용될 수 있다. 제4 시약 튜브(140d) 및 제5 시약 튜브(140e)에는 세포단층 고정을 위한 시약들이 수용될 수 있다. 제6 시약 튜브(140f)에는 타깃 핵산의 탐지를 위한 버퍼가 수용될 수 있다. 제7 시약 튜브(140g), 제8 시약 튜브(140h) 및 제9 시약 튜브(140i)에는 핵산 혼성화를 위한 시약들이 수용될 수 있다. 마지막으로, 제10 시약 튜브(140j)에는 탐침 핵산에 형광 표지를 부착하기 위한 시약이 수용될 수 있다.In one embodiment, reagent tubes 140 may consist of 10 tubes. In this case, reagents for sample pretreatment may be accommodated in the first reagent tube 140a and the second reagent tube 140b. A wash buffer for washing may be accommodated in the third reagent tube 140c. Reagents for fixing cell monolayers may be accommodated in the fourth reagent tube 140d and the fifth reagent tube 140e. A buffer for detecting a target nucleic acid may be accommodated in the sixth reagent tube 140f. Reagents for nucleic acid hybridization may be accommodated in the seventh reagent tube 140g, the eighth reagent tube 140h, and the ninth reagent tube 140i. Finally, a reagent for attaching a fluorescent label to the probe nucleic acid may be accommodated in the tenth reagent tube 140j.

앞서 언급한 바와 같이, 시약 튜브의 개수와 용량, 시약 튜브에 수용되는 시약의 종류 등은 다양하게 변형될 수 있다.As mentioned above, the number and capacity of the reagent tubes, the type of reagent accommodated in the reagent tubes, and the like may be variously modified.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검출 장치의 혼성화 칩(120)이 사시도로 도시되어 있다.3 shows a hybridization chip 120 of a nucleic acid detection device according to an embodiment of the present invention in a perspective view.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 혼성화 칩(120)은 전체적으로 판상 구조를 가지며, 주입구(122), 반응 유로(124), 수용 공간(126) 및 다수의 필러(pillar)(128)를 구비한다.As shown in FIG. 3, the hybridization chip 120 has a plate-like structure as a whole, and includes an inlet 122, a reaction passage 124, a receiving space 126, and a plurality of pillars 128. .

상기 주입구(122)는 타깃 핵산이 부착된 마그네틱 입자를 포함하는 샘플 용액과, 탐침 핵산을 포함한 시약이 피펫(162)을 통해 주입될 수 있도록 구성된다. 이를 위해, 주입구(122)는 혼성화 칩(120)의 상면에 개구를 가지며 혼성화 칩(120)의 하방으로 연장되어, 그 하단이 반응 유로(124)의 일 단부와 연통되도록 구성될 수 있다. 또한, 주입구(122)는 상단에서 하단으로 갈수록 좁아지는 호퍼(hopper) 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, 주입구(122)의 상단 개구 지름은 1.5mm로 구성되고, 주입구(122)의 최대 수용 용량은 100μL로 구성될 수 있다.The inlet 122 is configured to inject a sample solution including magnetic particles to which target nucleic acids are attached and a reagent including probe nucleic acids through the pipette 162 . To this end, the inlet 122 may have an opening on the upper surface of the hybridization chip 120 and extend downward of the hybridization chip 120 so that its lower end communicates with one end of the reaction passage 124 . In addition, the inlet 122 may be configured in the form of a hopper that becomes narrower from the top to the bottom. In this case, the upper opening diameter of the inlet 122 may be 1.5 mm, and the maximum capacity of the inlet 122 may be 100 μL.

상기 반응 유로(124)는 그 일 단부가 주입구(122)와 연통되고, 그 타 단부가 상기 제1 자성체(110)의 자기장 영역에 위치하여, 주입구(122)에서 유입되는 샘플 용액과 시약에 각각 포함된 타깃 핵산과 탐침 핵산 간의 혼성화 반응이 수행되도록 구성된다. 이 경우, 제1 자성체(110)의 자기장 영역에 위치하는 상기 반응 유로(124)의 타 단부는 미앤더(meander) 형태로 구성될 수 있다. 또한, 반응 유로(124)의 폭과 높이(또는, 직경)는 100μm로 구성될 수 있다.The reaction channel 124 has one end communicated with the inlet 122 and the other end located in the magnetic field region of the first magnetic body 110, so that the sample solution and the reagent introduced from the inlet 122 are respectively A hybridization reaction between the included target nucleic acid and the probe nucleic acid is configured to be performed. In this case, the other end of the reaction passage 124 located in the magnetic field region of the first magnetic material 110 may be configured in a meander shape. In addition, the width and height (or diameter) of the reaction passage 124 may be configured to 100 μm.

상기 수용 공간(126)은 상기 반응 유로(124)의 타 단부에 형성된 배출구(124a)와 연통되어 상기 배출구(124a)를 통해 배출되는 혼성화 반응의 잔여 용액을 수용하도록 구성된다. 이 경우, 수용 공간(126)은 반응 유로(124)의 배출구(124a)에서 일정 높이를 가지며 연장되도록 구성되되, 배출구(124a)에서 일정 거리까지의 일부 공간이 배출구(124a)에서 멀어질수록 확장된 폭을 가지도록 구성될 수 있다.The accommodating space 126 communicates with the outlet 124a formed at the other end of the reaction passage 124 and is configured to receive the remaining solution of the hybridization reaction discharged through the outlet 124a. In this case, the accommodating space 126 is configured to have a certain height and extend from the outlet 124a of the reaction passage 124, and a portion of the space up to a certain distance from the outlet 124a expands as the distance from the outlet 124a increases. It can be configured to have a wide width.

상기 다수의 필러(128)는, 상기 수용 공간(126) 내에서 잔여 용액이 확산되도록 수용 공간(126) 내에 일정 밀도로 형성될 수 있다. 이러한 필러들은 상기 배출구(124a)와의 거리에 따라 수용 공간(126)을 복수의 구역(D1, D2)으로 구분하여 상기 복수의 구역(D1, D2)에 각각 형성되되, 구역별로 다른 밀도로 형성될 수 있다. 이와 같이, 필러들의 밀도를 다양하게 구성함으로써, 수용 공간(126)에 유입된 잔여 용액의 이동과 확산 속도를 조절할 수 있다. 예컨대, 도 3에서, 상기 수용 공간(126)의 전체 구역 중 D1 구역에 형성된 필러들보다 D2 구역에 형성된 필러들이 더 높은 밀도를 가지는 경우, 수용 공간(126)에 유입된 잔여 용액의 이동과 확산을 촉진시킬 수 있다.The plurality of fillers 128 may be formed at a certain density in the accommodation space 126 so that the remaining solution is diffused in the accommodation space 126 . These fillers divide the accommodating space 126 into a plurality of zones D1 and D2 according to the distance from the outlet 124a and are formed in the plurality of zones D1 and D2, respectively, and are formed in different densities for each zone. can In this way, by configuring the density of the fillers in various ways, it is possible to control the movement and diffusion speed of the residual solution introduced into the accommodation space 126 . For example, in FIG. 3 , when the fillers formed in area D2 have a higher density than the fillers formed in area D1 among the entire areas of the accommodation space 126, the remaining solution flowing into the accommodation space 126 moves and diffuses. can promote

도 4에는 도 3의 A-A′선에 따른 수직 단면도가 도시되어 있다.FIG. 4 is a vertical cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 3 .

도 4에 도시된 바와 같이, 혼성화 칩(120)의 중심부에는 반응 유로(124)에서 배출된 잔여 용액이 수용되는 수용 공간(126)이 형성되며, 이러한 수용 공간(126)에는 잔여 용액의 이동과 확산을 원활하게 하도록 다수의 필러(128)가 일정 밀도로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 4, an accommodation space 126 accommodating the remaining solution discharged from the reaction passage 124 is formed at the center of the hybridization chip 120, and in this accommodation space 126, movement of the remaining solution and A plurality of fillers 128 may be formed at a certain density to facilitate diffusion.

도 5 및 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검출 방법의 샘플 전처리 프로세스가 도시되어 있다.5 and 6 show a sample pretreatment process of a nucleic acid detection method according to an embodiment of the present invention.

우선, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 샘플 튜브(130)에 혈액 샘플(S)이 수용된 상태에서, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁(tip)을 장착하고, 제1 시약 튜브(140a)에 수용되어 있는 옵소닌 자기 나노입자(Opsonin-magnetic nanoparticles)를 샘플 튜브(130)에 주입한 후, 장착된 팁을 제거할 수 있다. 또한, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁을 장착하고, 제2 시약 튜브(140b)에 수용된 염화칼슘(CaCl2) 시약을 샘플 튜브(130)에 주입한 후, 장착된 팁을 제거할 수 있다.First, as shown in (a) of FIG. 5, in a state where the blood sample S is accommodated in the sample tube 130, the pipetting unit 160 mounts a new tip to the pipette 162 and After injecting the opsonin-magnetic nanoparticles accommodated in the first reagent tube 140a into the sample tube 130, the mounted tip may be removed. In addition, the pipetting unit 160 mounts a new tip to the pipette 162, injects the calcium chloride (CaCl 2 ) reagent contained in the second reagent tube 140b into the sample tube 130, and then removes the mounted tip. can be removed

그 다음, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁을 장착하고, 상하 피펫팅을 통해 샘플 튜브(130)에 수용된 용액을 혼합할 수 있다. 그리고 자성체 이동 유닛(170)은 제2 자성체(172)를 이동시켜 샘플 튜브(130)에 접촉시킬 수 있다.Next, the pipetting unit 160 may mount a new tip on the pipette 162 and mix the solution contained in the sample tube 130 by pipetting up and down. The magnetic body moving unit 170 may move the second magnetic body 172 to contact the sample tube 130 .

그 결과, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 샘플 튜브(130)에서는 핵산이 부착된 마그네틱 입자들(S1)과 잔여 용액(W) 간의 분리가 일어날 수 있다.As a result, as shown in (b) of FIG. 5 , in the sample tube 130 , separation between the nucleic acid-attached magnetic particles S1 and the remaining solution W may occur.

그 다음, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)을 이용하여 샘플 튜브(130)에서 잔여 용액(W)을 제거한 후, 피펫(162)에 장착된 팁을 제거할 수 있다. 그리고 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁을 장착하고, 제3 시약 튜브(140c)에 수용된 워시 버퍼를 샘플 튜브(130)에 주입하여, 마그네틱 입자들이 위치한 샘플 튜브(130)의 벽면을 세척할 수 있다. 그리고 피펫팅 유닛(160)은 샘플 튜브(130)에 수용된 워시 버퍼를 제거한 후, 장착된 팁을 제거할 수 있다. 그러면, 자성체 이동 유닛(170)은 제2 자성체(172)를 다시 이동시켜 제2 자성체(172)를 샘플 튜브(130)에서 이격시킬 수 있다.Then, as shown in (a) of FIG. 6, the pipetting unit 160 removes the remaining solution (W) from the sample tube 130 using the pipette 162, and then mounts the pipette 162 on the pipette 162. tip can be removed. Then, the pipetting unit 160 mounts a new tip on the pipette 162 and injects the wash buffer accommodated in the third reagent tube 140c into the sample tube 130, so that the magnetic particles are located in the sample tube 130. The walls can be washed. The pipetting unit 160 may remove the wash buffer accommodated in the sample tube 130 and then remove the mounted tip. Then, the magnetic body moving unit 170 may move the second magnetic body 172 again to separate the second magnetic body 172 from the sample tube 130 .

그 다음, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁을 장착하고, 제3 시약 튜브(140c)에 수용된 워시 버퍼를 샘플 튜브(130)에 주입한 후, 피펫팅을 통해 워시 버퍼와 마그네틱 입자들을 혼합하여 전처리된 샘플 용액(S2)을 획득할 수 있다.Then, as shown in (b) of FIG. 6, the pipetting unit 160 mounts a new tip on the pipette 162, and transfers the wash buffer contained in the third reagent tube 140c to the sample tube 130. After injection, a pretreated sample solution (S2) may be obtained by mixing the wash buffer and magnetic particles through pipetting.

도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검출 방법의 핵산 혼성화 및 검출 프로세스가 흐름도로 도시되어 있다.7 is a flowchart illustrating a nucleic acid hybridization and detection process of a nucleic acid detection method according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 혼성화 칩(120)이 제1 자성체(110) 상에 배치된 상태에서, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)을 이용하여 샘플 튜브(130)에 수용되어 있는 샘플 용액(S2)을 일정 주입 속도로 혼성화 칩(120)의 주입구(122)에 주입한 후, 장착된 팁을 제거할 수 있다(S700).As shown in FIG. 7 , in a state where the hybridization chip 120 is disposed on the first magnetic body 110, the pipetting unit 160 is accommodated in the sample tube 130 using the pipette 162, After injecting the sample solution (S2) into the inlet 122 of the hybridization chip 120 at a constant injection rate, the mounted tip may be removed (S700).

그 다음, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁을 장착하고, 제4 시약 튜브(140d)에 수용된 에탄올(EtOH) 시약을 일정 주입 속도로 혼성화 칩(120)의 주입구(122)에 주입한 후, 장착된 팁을 제거할 수 있다. 또한, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁을 장착하고, 제3 시약 튜브(140c)에 수용된 워시 버퍼를 일정 주입 속도로 혼성화 칩(120)의 주입구(122)에 주입한 후, 장착된 팁을 제거할 수 있다. 또한, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁을 장착하고, 제5 시약 튜브(140e)에 수용된 메탄올 시약을 일정 주입 속도로 혼성화 칩(120)의 주입구(122)에 주입한 후, 장착된 팁을 제거할 수 있다. 그리고 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁을 장착하고, 제3 시약 튜브(140c)에 수용된 워시 버퍼를 일정 주입 속도로 혼성화 칩(120)의 주입구(122)에 주입함으로써, 혼성화 칩(120)에 주입된 샘플 용액의 세포단층을 고정하고, 핵산을 변성시켜 단일 가닥의 타깃 핵산을 생성할 수 있다(S710).Then, the pipetting unit 160 mounts a new tip on the pipette 162, and the ethanol (EtOH) reagent contained in the fourth reagent tube 140d is injected at a constant injection rate through the inlet 122 of the hybridization chip 120. After injection, the mounted tip can be removed. In addition, the pipetting unit 160 mounts a new tip on the pipette 162 and injects the wash buffer contained in the third reagent tube 140c into the inlet 122 of the hybridization chip 120 at a constant injection rate. , the mounted tip can be removed. In addition, the pipetting unit 160 mounts a new tip to the pipette 162, injects the methanol reagent contained in the fifth reagent tube 140e into the inlet 122 of the hybridization chip 120 at a constant injection rate, and then , the mounted tip can be removed. In addition, the pipetting unit 160 mounts a new tip to the pipette 162 and injects the wash buffer contained in the third reagent tube 140c into the inlet 122 of the hybridization chip 120 at a constant injection rate, thereby performing hybridization. A single-stranded target nucleic acid may be generated by fixing the cell monolayer of the sample solution injected into the chip 120 and denaturing the nucleic acid (S710).

그 다음, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 장착된 팁을 제거한 후 새로운 팁을 장착하고, 제8 시약 튜브(140h)에 수용된 제1 탐침 핵산 용액을 혼합용 튜브(142)에 주입한 후, 장착된 팁을 제거할 수 있다. 또한, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁을 장착하고, 제9 시약 튜브(140i) 수용된 제2 탐침 핵산 용액을 혼합용 튜브(142)에 주입한 후, 장착된 팁을 제거할 수 있다. 또한, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁을 장착하고, 제7 시약 튜브(140g)에 수용된 혼성화 버퍼(hybridization buffer)를 혼합용 튜브(142)에 주입한 후, 혼합용 튜브(142)에 수용되어 있는 시약들을 상하 피펫팅을 통해 혼합하여 혼합 용액을 생성할 수 있다. 그리고 피펫팅 유닛(160)은 상기 혼합 용액을 일정 주입 속도로 혼성화 칩(120)의 주입구(122)에 주입함으로써, 혼성화 칩(120)에 주입된 샘플 용액의 타깃 핵산과 탐침 핵산 간의 혼성화 반응을 진행시킬 수 있다(S720). 이 경우, 혼성화 칩(120)의 온도는 45°C로 유지될 수 있다.Next, the pipetting unit 160 removes the tip mounted on the pipette 162, mounts a new tip, and injects the first probe nucleic acid solution accommodated in the eighth reagent tube 140h into the mixing tube 142. After that, the attached tip can be removed. In addition, the pipetting unit 160 mounts a new tip to the pipette 162, injects the second probe nucleic acid solution accommodated in the ninth reagent tube 140i into the mixing tube 142, and then removes the mounted tip. can do. In addition, the pipetting unit 160 mounts a new tip to the pipette 162, injects the hybridization buffer contained in the seventh reagent tube 140g into the mixing tube 142, and then mixes the tube 140. A mixed solution may be generated by mixing the reagents contained in 142 by pipetting up and down. In addition, the pipetting unit 160 injects the mixed solution into the inlet 122 of the hybridization chip 120 at a constant injection rate, thereby performing a hybridization reaction between the target nucleic acid and the probe nucleic acid of the sample solution injected into the hybridization chip 120. It can proceed (S720). In this case, the temperature of the hybridization chip 120 may be maintained at 45°C.

그 다음, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 장착된 팁을 제거한 후 새로운 팁을 장착하고, 제6 시약 튜브(140f)에 수용된 2X SSC(Saline Sodium Citrate) 버퍼를 일정 주입 속도로 혼성화 칩(120)의 주입구(122)에 주입한 후, 장착된 팁을 제거할 수 있다. 또한, 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁을 장착하고, 제10 시약 튜브(140j)에 수용된 DAPI(4′,6-diamidino-2-phenylindole)를 일정 주입 속도로 혼성화 칩(120)의 주입구(122)에 주입한 후, 장착된 팁을 제거할 수 있다. 그리고 피펫팅 유닛(160)은 피펫(162)에 새로운 팁을 장착하고, 제6 시약 튜브(140f)에 수용된 2X SSC 버퍼를 일정 주입 속도로 혼성화 칩(120)의 주입구(122)에 주입함으로써, 타깃 핵산과 혼성화된 탐침 핵산에 형광 물질을 부착시킬 수 있다(S730).Next, the pipetting unit 160 removes the tip mounted on the pipette 162, mounts a new tip, and hybridizes the 2X Saline Sodium Citrate (SSC) buffer accommodated in the sixth reagent tube 140f at a constant injection rate. After injection into the injection port 122 of the chip 120, the mounted tip may be removed. In addition, the pipetting unit 160 mounts a new tip on the pipette 162, and DAPI (4',6-diamidino-2-phenylindole) contained in the tenth reagent tube 140j is injected at a constant injection rate into the hybridization chip ( After injection into the inlet 122 of 120, the mounted tip may be removed. In addition, the pipetting unit 160 mounts a new tip on the pipette 162 and injects the 2X SSC buffer contained in the sixth reagent tube 140f into the inlet 122 of the hybridization chip 120 at a constant injection rate, A fluorescent material may be attached to the probe nucleic acid hybridized with the target nucleic acid (S730).

마지막으로, 혼성화 칩(120)을 제1 자성체(110)에서 분리하고, 형광 현미경을 통해 타깃 핵산의 존재 또는 위치를 검출할 수 있다(S740).Finally, the hybridization chip 120 may be separated from the first magnetic body 110, and the presence or location of the target nucleic acid may be detected through a fluorescence microscope (S740).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 타깃 핵산을 포함한 샘플 용액과 탐침 핵산을 포함한 시약이 주입되어 상기 타깃 핵산과 상기 탐침 핵산 간의 혼성화 반응이 수행되는 혼성화 칩(120)에, 상기 혼성화 반응의 잔여 용액이 배출되어 수용되는 수용 공간(126)과, 상기 수용 공간(126)에 형성되어 상기 수용 공간(126) 내에서 상기 잔여 용액의 이동과 확산을 촉진하는 다수의 필러(128)를 마련함으로써, 핵산 검출에 사용되는 다양한 시약이나 버퍼의 순차적 주입과 배출을 용이화 및 효율화하면서도, 핵산 검출 장치의 동작을 간소화하고 제조 비용을 절감할 수 있다.As described above, according to the present invention, a sample solution including a target nucleic acid and a reagent including a probe nucleic acid are injected into the hybridization chip 120 where a hybridization reaction between the target nucleic acid and the probe nucleic acid is performed, and the remainder of the hybridization reaction is performed. By providing an accommodating space 126 where the solution is discharged and accommodated, and a plurality of fillers 128 formed in the accommodating space 126 to promote movement and diffusion of the remaining solution in the accommodating space 126, While sequential injection and discharge of various reagents or buffers used for nucleic acid detection are facilitated and efficient, the operation of the nucleic acid detection device can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

또한, 상기 잔여 용액의 배출구(124a)와 연통되는 상기 수용 공간(126)을 상기 배출구(124a)에서 일정 높이를 가지며 연장되도록 구성하되 상기 배출구(124a)에서 일정 거리까지의 일부 공간은 상기 배출구(124a)에서 멀어질수록 확장된 폭을 가지도록 구성하고, 상기 배출구(124a)와의 거리에 따라 상기 수용 공간(126)을 복수의 구역으로 구분하여 상기 복수의 구역에 각각 다수의 필러(128)를 형성하되, 필러의 밀도를 구역별로 다르게 형성함으로써, 상기 수용 공간(126) 내에서 상기 잔여 용액의 이동과 확산 속도를 조절할 수 있다.In addition, the accommodation space 126 communicating with the outlet 124a of the remaining solution is configured to extend with a certain height from the outlet 124a, but a part of the space up to a certain distance from the outlet 124a is the outlet ( 124a) is configured to have an expanded width, and the accommodation space 126 is divided into a plurality of zones according to the distance from the outlet 124a, and a plurality of fillers 128 are installed in each of the plurality of zones. However, by forming different filler densities for each region, it is possible to control the movement and diffusion rate of the remaining solution within the accommodation space 126 .

또한, 핵산 검출 장치를 통해 핵산 검출 프로세스를 자동화함으로써, 핵산 검출에 요구되는 인력과 시간을 절감할 수 있다.In addition, manpower and time required for nucleic acid detection can be reduced by automating the nucleic acid detection process through the nucleic acid detection device.

나아가, 본 발명에 따른 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.Furthermore, the embodiments according to the present invention can solve various technical problems other than those mentioned in this specification in the related art as well as in the related art.

지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to specific examples. However, those skilled in the art will clearly understand that various modified embodiments can be implemented within the technical scope of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed above should be considered from a descriptive point of view rather than a limiting point of view. That is, the scope of the true technical idea of the present invention is shown in the claims, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.

100: 핵산 검출 장치 110: 제1 자성체
120: 혼성화 칩 122: 주입구
124: 반응 유로 126: 수용 공간
128: 필러 130: 샘플 튜브
132: 폐기물 튜브 140: 시약 튜브
142: 혼합용 튜브 150: 작업 테이블
160: 피펫팅 유닛 170: 자성체 이동 유닛
180: 실린더 유닛 190: 제어부100: nucleic acid detection device 110: first magnetic body
120: hybridization chip 122: inlet
124: reaction flow path 126: accommodation space
128: filler 130: sample tube
132 waste tube 140 reagent tube
142: tube for mixing 150: work table
160: pipetting unit 170: magnetic moving unit
180: cylinder unit 190: control unit

Claims (11)

특정 염기 서열을 가진 타깃 핵산과 혼성화(hybridization)되는 탐침 핵산을 이용하여 상기 타깃 핵산의 존재 또는 위치를 검출하는 핵산 검출 장치로서,
자기장을 발생시키는 자성체; 및
상기 자성체의 자기장이 미치는 영역에 배치되며, 상기 타깃 핵산이 부착된 마그네틱 입자를 포함한 샘플 용액과 상기 탐침 핵산을 포함한 시약이 주입되어 상기 타깃 핵산과 상기 탐침 핵산 간의 혼성화 반응이 수행되는 판상의 혼성화 칩을 포함하고,
상기 혼성화 칩은,
상기 샘플 용액과 상기 시약이 주입되는 주입구;
일 단부가 상기 주입구와 연통되고 타 단부가 상기 자성체의 자기장 영역에 위치하여, 상기 주입구에서 유입되는 상기 샘플 용액과 상기 시약에 각각 포함된 상기 타깃 핵산과 상기 탐침 핵산 간의 혼성화 반응이 수행되는 반응 유로;
상기 반응 유로의 상기 타 단부에 형성된 배출구와 연통되어 상기 배출구를 통해 배출되는 상기 혼성화 반응의 잔여 용액이 수용되는 수용 공간; 및
상기 수용 공간 내에서 상기 잔여 용액이 확산되도록 상기 수용 공간에 일정 밀도로 형성된 필러(pillar)들을 구비하는 핵산 검출 장치.A nucleic acid detection device for detecting the presence or location of a target nucleic acid using a probe nucleic acid hybridized with a target nucleic acid having a specific nucleotide sequence, comprising:
A magnetic material that generates a magnetic field; and
A plate-shaped hybridization chip disposed in an area where a magnetic field of the magnetic material is applied and in which a sample solution including magnetic particles to which the target nucleic acid is attached and a reagent including the probe nucleic acid are injected to perform a hybridization reaction between the target nucleic acid and the probe nucleic acid. including,
The hybridization chip,
an inlet through which the sample solution and the reagent are injected;
A reaction passage in which one end communicates with the inlet and the other end is located in a magnetic field region of the magnetic material to perform a hybridization reaction between the sample solution introduced from the inlet and the target nucleic acid and the probe nucleic acid respectively included in the reagent. ;
an accommodation space communicating with an outlet formed at the other end of the reaction passage and accommodating the remaining solution of the hybridization reaction discharged through the outlet; and
A nucleic acid detection device comprising pillars formed at a certain density in the accommodating space so that the remaining solution is diffused in the accommodating space. 제1항에 있어서,
상기 주입구는, 상기 혼성화 칩의 상면에 개구를 가지며 상기 혼성화 칩의 하방으로 연장되어 하단이 상기 반응 유로의 상기 일 단부와 연통되도록 구성된 것을 특징으로 하는 핵산 검출 장치.According to claim 1,
The nucleic acid detection device of claim 1 , wherein the inlet has an opening on an upper surface of the hybridization chip and extends downward of the hybridization chip so that a lower end communicates with the one end of the reaction passage. 제1항에 있어서,
상기 반응 유로의 상기 타 단부는, 상기 반응 유로의 상기 일 단부에서 연장되어 상기 자성체의 자기장 영역에 위치하도록 구성되되, 미앤더(meander) 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 핵산 검출 장치.According to claim 1,
The other end of the reaction passage is configured to extend from the one end of the reaction passage and be positioned in a magnetic field region of the magnetic body, and is configured in a meander shape. 제1항에 있어서,
상기 수용 공간은, 상기 반응 유로의 배출구에서 일정 높이를 가지며 연장되도록 구성되되, 상기 배출구에서 일정 거리까지의 일부 공간이 상기 배출구에서 멀어질수록 확장된 폭을 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 핵산 검출 장치.According to claim 1,
The accommodating space is configured to have a certain height and extend from the outlet of the reaction passage, and a portion of the space up to a certain distance from the outlet has an extended width as the distance from the outlet is increased. . 제1항에 있어서,
상기 필러들은, 상기 배출구와의 거리에 따라 상기 수용 공간을 복수의 구역으로 구분하여 상기 복수의 구역에 각각 형성되되, 구역별로 다른 밀도로 형성된 것을 특징으로 하는 핵산 검출 장치.According to claim 1,
The nucleic acid detection device according to claim 1 , wherein the fillers are formed in the plurality of zones by dividing the accommodation space into a plurality of zones according to a distance from the discharge port, and formed at different densities for each zone. 제5항에 있어서,
상기 필러들은, 상기 복수의 구역에 각각 형성되되 상기 배출구에서 더 먼 구역일수록 더 높은 밀도로 형성된 것을 특징으로 하는 핵산 검출 장치.According to claim 5,
The nucleic acid detection device according to claim 1 , wherein the fillers are formed in each of the plurality of zones and have a higher density in a zone farther from the outlet. 제1항에 있어서,
상기 타깃 핵산을 포함한 샘플을 수용하는 샘플 튜브;
상기 샘플에서 상기 타깃 핵산을 검출하는데 사용되는 서로 다른 시약들을 각각 분리하여 수용하는 복수의 시약 튜브;
상기 서로 다른 시약들 중 선택된 2 이상의 시약을 혼합하기 위한 시약 수용 공간을 제공하는 혼합용 튜브; 및
상기 샘플 튜브, 상기 복수의 시약 튜브, 상기 혼합용 튜브, 상기 자성체 및 상기 혼성화 칩을 지지하는 작업 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 검출 장치.According to claim 1,
a sample tube accommodating a sample containing the target nucleic acid;
a plurality of reagent tubes separately accommodating different reagents used for detecting the target nucleic acid in the sample;
a mixing tube providing a reagent accommodating space for mixing two or more reagents selected from among the different reagents; and
and a working table supporting the sample tube, the plurality of reagent tubes, the mixing tube, the magnetic body, and the hybridization chip. 제7항에 있어서,
상기 작업 테이블에 결합되어 지지되며, 상기 샘플에서 상기 타깃 핵산을 검출하기 위한 프로세스 진행 중 발생하는 폐기물을 수용하기 위한 수용 공간을 제공하는 폐기물 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 검출 장치.According to claim 7,
A nucleic acid detection device comprising a waste tube coupled to and supported by the work table and providing a receiving space for receiving waste generated during a process for detecting the target nucleic acid in the sample. 제7항에 있어서,
상기 샘플에서 상기 타깃 핵산을 검출하기 위한 프로세스에 따라 피펫(pipette)을 이동시키며 상기 피펫을 이용하여 상기 샘플, 상기 복수의 시약, 상기 복수의 시약 중 특정 시약과 상기 샘플을 혼합한 용액, 또는 상기 복수의 시약 중 2 이상을 혼합한 혼합 용액에 대한 피펫팅(pipetting)을 수행하는 피펫팅 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 검출 장치.According to claim 7,
A pipette is moved according to the process for detecting the target nucleic acid in the sample, and the sample, the plurality of reagents, a solution obtained by mixing the sample with a specific reagent among the plurality of reagents, or the above A nucleic acid detection device comprising a pipetting unit for pipetting a mixed solution of two or more of a plurality of reagents. 제7항에 있어서,
상기 자성체와 별도로 구성된 타 자성체를 상기 샘플 튜브에 접근시키고, 상기 샘플 튜브에 접근된 상기 타 자성체를 상기 샘플 튜브에서 이격시키는 자성체 이동 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 검출 장치.According to claim 7,
A nucleic acid detection device comprising: a magnetic body moving unit that allows another magnetic body configured separately from the magnetic body to approach the sample tube, and separates the other magnetic body that has approached the sample tube from the sample tube. 제7항에 있어서,
상기 혼성화 칩의 상기 반응 유로 또는 상기 수용 공간에 압력 변화를 발생시켜 상기 잔여 용액의 이동 속도를 조절하는 실린더 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 검출 장치.According to claim 7,
and a cylinder unit configured to control a moving speed of the residual solution by generating a pressure change in the reaction passage or the receiving space of the hybridization chip.
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