KR20190047635A - 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치 및 방법 - Google Patents

핵산 추출 및 유전자 증폭 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

핵산 추출 및 유전자 증폭 장치는 본체부, 본체부에 원형으로 배열되는 안착부, 본체부의 상부에서 승하강되는 구동부, 그리고 구동부와 연결되고 구동부를 일방향으로 회전시키는 회전부를 포함하고, 구동부는, 용매를 수용하고 안착부에 용매를 공급하는 용매용기, 용매용기와 교차하며 위치하고 핵산을 포함하는 샘플을 이동시키는 전자석바, 용매용기와 대향하며 위치하고 안착부에 압력을 인가하는 압력바, 전자석바와 대향하며 위치하는 리드바를 포함할 수 있다.

Description

핵산 추출 및 유전자 증폭 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR NUCLEIC ACID EXTRACTION AND AMPLIFICATION}
핵산 추출 및 유전자 증폭 장치 및 방법이 제공된다.
일반적으로 인간 유전체 연구 결과를 통한 질병의 원인 분석, 바이러스나 박테리아 감염 여부의 사전 검사 등의 다양한 분야에서 세포가 포함된 시료로부터 핵산을 추출하고 분석하는 기술이 필요하다.
종래의 핵산을 분석하는 장치는 추출된 핵산을 별도의 튜브에 담아 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)기기에 작업자가 직접 옮겨 서로 다른 반응기에서 실험을 순차적으로 진행하고 분석해야 하므로, 처리 효율이 감소되고, 사용자의 불편이 발생될 수 있다. 또한 PCR 기기 및 전기 영동 등의 분석 장비가 따로 필요하고, 단계별로 시약을 사용하기 때문에 높은 비용이 발생할 수 있다. 그리고 많은 시료를 처리하는 과정에서 각각의 시료로 인한 오염이 발생할 수 있으며, 이로 인해 처리 효율이 낮아질 수 있다.
본 발명의 한 실시예는 구동부와 회전부를 이용하여 샘플로부터 핵산을 분리하고 증폭시킬 수 있어 핵산의 추출에서 증폭까지 한번에 수행될 수 있는 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치는 본체부, 본체부에 원형으로 배열되는 안착부, 본체부의 상부에서 승하강되는 구동부, 그리고 구동부와 연결되고 구동부를 일방향으로 회전시키는 회전부를 포함하고, 구동부는, 용매를 수용하고 안착부에 용매를 공급하는 용매용기, 용매용기와 교차하며 위치하고 핵산을 포함하는 샘플을 이동시키는 전자석바, 용매용기와 대향하며 위치하고 안착부에 압력을 인가하는 압력바, 전자석바와 대향하며 위치하는 리드바를 포함할 수 있다.
안착부는, 안착부에 삽입되고 핵산을 포함하는 샘플이 공급되고 바인딩 완충액을 수용하는 핵산튜브를 포함할 수 있다. 안착부는, 핵산튜브의 하부에 위치하고 샘플에 전원을 인가하여 샘플의 핵산을 추출하는 전극을 포함할 수 있다. 안착부는, 안착부에 삽입되고 안착부에 원형으로 배열되고 샘플에서 분리된 핵산이 공급되고 용출 완충액을 수용하는 PCR튜브를 포함할 수 있다.
PCR튜브는, 내부에 필터를 포함하는 추출튜브 및 추출튜브의 하부에 결합되는 증폭튜브를 포함할 수 있다. 안착부는, PCR튜브의 하부에 위치하고, PCR튜브의 온도를 제어하고 샘플에서 분리된 핵산을 증폭시키는 히터부를 포함할 수 있다. 안착부는, 안착부에 삽입되고 세척액이 수용되고 샘플을 세척하는 세척튜브를 포함할 수 있다. 안착부는, 안착부에 삽입되고 세척액을 증발시키는 히팅튜브를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 핵산 추출 및 유전자 증폭 방법은 바인딩 완충액이 수용된 핵산튜브에 핵산을 포함하는 샘플이 공급되는 단계, 핵산튜브의 하부에 위치하는 전극이 샘플에 전기 자극이 인가되는 단계, 샘플에서 핵산이 분리되는 단계, 용매용기가 핵산튜브를 향해 하강하는 단계, 용매용기가 핵산튜브에 용매를 공급하는 단계, 바인딩 완충액에 의해 핵산과 마그네틱비드가 결합하는 단계, 용매용기가 상승하고 전자석바가 핵산튜브를 향해 하강하는 단계, 전자석바가 결합된 핵산과 마그네틱비드를 홀딩하여 세척액이 수용된 세척튜브로 이동시키는 단계, 결합된 핵산과 마그네틱비드가 세척액으로 세척되는 단계, 전자석바가 세척튜브를 향해 하강하고 결합된 핵산과 마그네틱비드를 히팅튜브로 이동시키는 단계, 결합된 핵산 및 마그네틱비드가 포함하는 세척액을 증발시키는 단계, 전자석바가 히팅튜브를 향해 하강하고 결합된 핵산과 마그네틱비드를 용출 완충액이 수용된 PCR튜브로 이동시키는 단계, 결합된 핵산과 마그네틱비드가 분리되는 단계, 그리고 전자석바가 PCR튜브를 향해 하강하고 마그네틱비드를 보관튜브에 이동시키는 단계, PCR튜브에 수용된 핵산이 증폭되는 단계를 포함할 수 있다.
PCR튜브에 수용된 핵산이 증폭되는 단계는, 압력바가 PCR튜브에 향해 하강하는 단계, 핵산이 필터를 통과하여 증폭튜브로 이동하는 단계, 히터부가 증폭튜브의 온도를 제어하는 단계, 그리고 핵산이 온도 제어에 의해 증폭되는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예는 핵산의 추출에서 증폭까지 한번에 수행될 수 있어 샘플 처리 효율을 높일 수 있다.
본 발명의 한 실시예는 작업자가 직접 옮겨 서로 다른 반응기에서 실험을 진행하는 과정을 생략할 수 있으므로 튜브 간의 오염이나 간섭을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치의 본체부와 안착부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치의 구동부와 회전부를 나타내는 사시도이다.
도 4 내지 도 10은 따른 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치를 나타내는 단면도이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치(1)의 사시도를 나타낸다. 도 1의 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치(1)의 구조는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 따라서 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치(1)의 구조를 다른 형태로도 변형할 수 있다.
도 1을 참고하면, 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치(1)는 본체부(10), 안착부(20), 구동부(30) 그리고 회전부(40)를 포함할 수 있다. 본체부(10)는 판형 형상을 가질 수 있다. 본체부(10)는 관통홀(11), 기둥부(12) 그리고 연결부(13)를 포함할 수 있다.
관통홀(11)은 본체부(10)의 중앙부에 위치할 수 있다. 관통홀(11)은 본체부(10)를 z축 방향으로 관통하는 홀 형상일 수 있다. 관통홀(11)에는 구동축(38)이 삽입될 수 있다.
기둥부(12)는 본체부(10)와 연결될 수 있다. 기둥부(12)는 z축 방향으로 뻗을 수 있다. 기둥부(12)는 한 쌍으로 각각 본체부(10)의 일측과 타측에 연결될 수 있다. 기둥부(12)는 구동부(30)의 회전 반경의 외측에 위치할 수 있다. 구동부(30)가 화살표 방향을 따라 일방향으로 회전할 경우, 기둥부(12)는 구동부(30)를 보호할 수 있다.
연결부(13)는 한 쌍의 기둥부(12)의 사이에 위치하고 기둥부(12)를 상호 연결시킬 수 있다. 연결부(13)는 연결홀(14)을 포함할 수 있다. 연결홀(14)은 연결부(13)의 중앙부를 z축 방향으로 관통하는 홀 형상일 수 있다. 연결홀(14)에는 구동축(38)의 상단이 삽입될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 안착부(20)는 본체부(10)에 위치할 수 있다. 안착부(20)는 본체부(10)의 내측 방향으로 오목한 홈 형상일 수 있다. 안착부(20)는 복수개로 상호 이격되어 위치할 수 있다. 안착부(20)는 관통홀(11)을 중심으로 원형을 이루며 배열될 수 있다. 안착부(20)는 핵산튜브(21), 세척튜브(22a, 22b, 22c), 히팅튜브(23), PCR튜브(24) 그리고 보관튜브(27)를 포함할 수 있다.
핵산튜브(21)는 안착부(20)에 삽입될 수 있다. 핵산튜브(21)는 샘플을 수용할 수 있다. 샘플은 폴리뉴클레오디드(polynucleotide)로 구성된 유전 물질일 수 있다. 핵산튜브(21)는 핵산 등을 포함하는 샘플을 수용할 수 있다. 샘플은 디옥시리보핵산(deoxyribonucleic acid, DNA) 또는 리보핵산(ribonucleic acid, RNA)을 포함할 수 있다.
핵산튜브(21)는 바인딩 완충액(Binding buffer)을 수용할 수 있다. 핵산튜브(21)의 내부에 수용된 샘플은 전기자극을 통해 샘플이 포함하는 핵산, 단백질 등으로 분리될 수 있다. 샘플에서 추출된 핵산은 바인딩 완충액에 의해 마그네틱비드와 결합할 수 있다.
세척튜브(22a. 22b, 22c)는 안착부(20)에 삽입될 수 있다. 세척튜브(22a. 22b, 22c)는 세척액을 수용할 수 있다. 세척액은 에탄올일 수 있다. 세척튜브(22a)는 관통홀(11)을 중심으로 핵산튜브(21)의 반시계방향 측에 위치할 수 있다.
세척튜브(22b)는 관통홀(11)을 중심으로 세척튜브(22a)의 반시계방향 측에 위치할 수 있다. 세척튜브(22b)는 세척액을 수용할 수 있다. 세척튜브(22c)는 관통홀(11)을 중심으로 세척튜브(22b)의 반시계방향 측에 위치할 수 있다. 결합된 핵산과 마그네틱비드는 각각의 세척튜브(22a. 22b, 22c)는 각각의 세척튜브(22a. 22b, 22c)를 거치면서 워싱(Washing)되어 순도가 높아질 수 있다.
히팅튜브(23)는 안착부(20)에 삽입될 수 있다. 히팅튜브(23)는 관통홀(11)을 중심으로 세척튜브(22c)의 반시계방향 측에 위치할 수 있다. 히팅튜브(23)는 결합된 핵산과 마그네틱비드의 표면에 잔류하는 세척액을 증발시킬 수 있다.
PCR튜브(24)는 안착부(20)에 삽입될 수 있다. PCR튜브(24)는 관통홀(11)을 중심으로 히팅튜브(23)의 반시계방향 측에 위치할 수 있다. PCR튜브(24)는 용출 완충액(Elution buffer)을 수용할 수 있다. 결합된 핵산과 마그네틱비드는 용출 완충액에 의해 상호 분리될 수 있다.
PCR튜브(24)는 마그네틱비드와 분리된 핵산을 증폭 시킬 수 있다. PCR튜브(24)는 복수개로 상호 이격되며 PCR튜브(24)의 원둘레를 따라 원형으로 배열될 수 있다. PCR튜브(24)는 각각에 서로 다른 샘플을 수용할 수 있다.
보관튜브(27)는 안착부(20)에 삽입될 수 있다. 보관튜브(27)는 관통홀(11)을 중심으로 PCR튜브(24)의 반시계방향 측에 위치할 수 있다. 보관튜브(27)는 핵산과 분리된 마그네틱비드를 수용할 수 있다.
도 1및 도 3을 참고하면, 구동부(30)는 본체부(10)의 상부에서 승하강될 수 있다. 구동부(30)는 용매용기(31), 전자석바(32), 압력바(33), 리드바(34) 모터(35), 가이드레일(36) 그리고 구동축(38)을 포함할 수 있다. 용매용기(31), 전자석바(32), 압력바(33) 그리고 리드바(34)는 각각 모터(35)와 연결될 수 있으므로 독립적으로 z축 방향을 따라 승하강 될 수 있다.
용매용기(31), 전자석바(32), 압력바(33) 그리고 리드바(34)는 z축 방향으로 위치하는 가이드레일(36)을 따라 안정적으로 승하강될 수 있다. 용매용기(31), 전자석바(32), 압력바(33) 그리고 리드바(34)는 구동축(38)을 중심으로 일방향으로 회전할 수 있다.
용매용기(31)는 내부에 용매를 수용하고 안착부(20)에 용매를 공급할 수 있다. 용매는 에탄올일 수 있다. 용매용기(31)는 핵산튜브(21)를 향해 하강하고 핵산튜브(21)의 내부에 에탄올을 공급할 수 있다.
전자석바(32)는 용매용기(31)와 교차하며 위치할 수 있다. 전자석바(32)는 핵산튜브(21), 세척튜브(22), 히팅튜브(23), PCR튜브(24) 또는 보관튜브(27)에 승하강하여 튜브 내부에 수용된 핵산, 마그네틱비드 또는 핵산과 마그네틱비드의 결합체를 홀딩하고 이동시킬 수 있다.
압력바(33)는 용매용기(31)와 대향하며 위치할 수 있다. 압력바(33)는 전자석바(32)와 교차하며 위치할 수 있다. 압력바(33)는 안착부(20)에 압력을 인가할 수 있다. 압력바(33)는 PCR튜브(24)를 향해 하강하고 PCR튜브(24)에 수용된 핵산에 압력을 가할 수 있다.
리드바(34)는 전자석바(32)와 대향하며 위치할 수 있다. 리드바(34)는 압력바(33)와 교차하며 위치할 수 있다. 리드바(34)는 PCR튜브(24)에 수용된 핵산이 증폭될 경우, PCR튜브(24)를 향해 하강하고 PCR튜브(24)에 삽입될 수 있다. 리드바(34)는 PCR튜브(24)의 리드(Lid) 역할을 수행할 수 있다.
회전부(40)는 구동부(30)와 연결될 수 있다. 회전부(40)는 구동부(30)를 일방향으로 회전시킬 수 있다. 회전부(40)는 제1 회전체(41), 제2 회전체(42), 체인(43) 그리고 모터(44)를 포함할 수 있다.
제1 회전체(41)는 구동축(38)의 하부와 연결될 수 있다. 제2 회전체(42)는 모터(44)의 회전축과 연결될 수 있다. 제1 회전체(41)와 제2 회전체(42)는 체인(43)을 통해 상호 연결될 수 있다. 제1 회전체(41)와 제2 회전체(42)는 외면이 톱니 형상 등으로 형성될 수 있다. 체인(43)은 타이밍체인일 수 있다. 제1 회전체(41)와 제2 회전체(42)의 톱니 형상은 타이밍체인에 맞물리면서 모터(44)의 회전에 따라 정방향과 역방향으로 회전할 수 있다. 이 경우, 제1 회전체(41)와 연결된 구동축(38)이 회전하면서 구동부(30)가 회전할 수 있다.
핵산 추출 및 유전자 증폭 장치(1)는 구동부(30)가 승하강하고 회전부(40)가 회전하면서 원형으로 배열된 핵산튜브(21), 세척튜브(22), 히팅튜브(23), PCR튜브(24) 그리고 보관튜브(27)에 각각 수용된 핵산, 마그네틱비드 또는 핵산과 마그네틱비드의 결합체를 이동시킬 수 있다. 이에, 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치(1)는 샘플에서 핵산을 추출, 세척, 증폭 과정이 단계에 맞추어 자동적으로 수행될 수 있으므로 추가적인 장비를 생략할 수 있고 처리 효율을 높일 수 있다.
종래에는 핵산을 별도의 튜브에 담아 작업자가 직접 옮기는 과정을 수행하였으며 PCR 기기 및 전기 영동 등의 분석 장비가 따로 각각의 시료로 인한 오염이 발생할 수 있으며, 처리 효율이 낮았다.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 핵산 추출 및 유전자 증폭 방법에 대하여 설명한다.
도 4를 참고하면, 핵산튜브(21)는 바인딩 완충액(B1)을 수용할 수 있다. 핵산튜브(21)에는 샘플이 공급될 수 있다. 전극(28)은 핵산튜브(21)의 하부에 위치할 수 있다. 전극(28)은 침(needle) 형상의 전극일 수 있다. 이 경우, 핵산튜브(21)의 하단부에 전극(28)을 삽입할 수 있다. 전극(28)은 핵산튜브(21)에 수용된 샘플에 직접적으로 전기자극을 가할 수 있으므로 전기자극의 전달성을 높일 수 있다.
도 4의 확대원에 도시한 바와 같이, 전극(28)에 전원이 인가되면 핵산튜브(21)에 수용된 샘플에 전기자극이 이루어져 샘플의 핵막(N)이 사멸 또는 파괴될 수 있다. 전극(28)의 전기자극은 핵막(N)을 빠른 시간 안에 파괴하여 핵산(D)의 추출 시간을 줄일 수 있다. 이에, 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치(1)는 전염성이 높은 질병을 빠르게 진단할 수 있다.
그리고 용매용기(31)는 모터(35)의 구동에 의해 핵산튜브(21)를 향해 하강할 수 있다. 용매용기(31)는 내부에 수용된 용매(E)를 핵산튜브(21)에 공급할 수 있다. 핵막(N)의 외부로 이동한 핵산(D)은 바인딩 완충액(B1)에 의해 마그네틱비드(M)와 결합할 수 있다. 용매용기(31)는 핵산튜브(21)에 용매(E)를 공급한 후 모터(35)의 구동에 의해 z축 방향으로 상승할 수 있다.
도 5를 참고하면, 전자석바(32)는 모터(35)의 구동에 의해 핵산튜브(21)를 향해 하강할 수 있다. 전자석바(32)는 전자력을 통해 핵산튜브(21)에 수용된 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체를 홀딩한 상태로 z축 방향으로 상승할 수 있다. 전자석바(32)는 회전부(40)의 구동에 의해 일방향으로 회전하여 세척튜브(22)의 상부에 위치할 수 있다.
도 6을 참고하면, 전자석바(32)는 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체를 홀딩한 상태로 세척튜브(22)를 향해 하강할 수 있다. 전자석바(32)는 전자력을 해제하고 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체는 세척튜브(22)에 수용될 수 있다. 세척튜브(22)는 세척액(E)을 수용할 수 있다. 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체는 세척튜브(22)의 세척액(E)에 의해 워싱 되면서 순도를 높일 수 있다. 필요에 따라 워싱된 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체는 세척튜브(22b, 22c)로 차례대로 이동되어 추가적인 워싱을 진행할 수 있다.
이 경우, 전자석바(32)는 세척튜브(22)에서 1차로 세척된 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체를 전자력을 통해 홀딩하고 회전부(40)의 구동에 의해 회전하여 세척튜브(22b)의 상부에 위치할 수 있다. 전자석바(32)는 세척튜브(22b)를 향해 하강하고 전자력을 해제하여 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체는 2차로 세척될 수 있다.
또한 전자석바(32)는 2차로 세척된 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체를 전자력을 통해 홀딩하고 회전부(40)의 구동에 의해 회전하여 세척튜브(22c)의 상부에 위치할 수 있다. 전자석바(32)는 세척튜브(22c)를 향해 하강하고 전자력을 해제하여 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체는 3차로 세척될 수 있다. 전자석바(32)는 워싱된 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체를 홀딩한 상태로 z축 방향으로 상승할 수 있다.
도 7을 참고하면, 전자석바(32)는 회전부(40)의 구동에 의해 일방향으로 회전하여 히팅튜브(23)의 상부에 위치하고 히팅튜브(23)를 향해 하강할 수 있다. 전자석바(32)는 전자력을 해제하고 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체는 히팅튜브(23)에 수용될 수 있다.
히팅튜브(23)의 하부에는 히터부(29)를 포함할 수 있다. 히터부(29)는 히팅튜브(23)의 하부를 감싸며 위치할 수 있다. 히터부(29)는 알루미늄 커버 또는 발열체를 포함할 수 있다. 이 경우, 히터부(29)에서 발생한 열은 알루미늄 커버 또는 발열체에 의해 히팅튜브(23)로 손실 없이 전달될 수 있다. 히터부(29)는 히팅튜브(23)에 수용된 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체에 열을 인가할 수 있다.
도 7의 확대원에 도시한 바와 같이, 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체의 표면 또는 주변의 세척액(E)은 히터부(29)의 열에 의해 증발될 수 있다. 이 경우, 핵산(D)의 표면에서 세척액이 완전히 증발될 수 있으므로 핵산(D)의 증폭 효율을 높일 수 있다. 전자석바(32)는 세척액(E)이 제거된 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체를 홀딩한 상태로 z축 방향으로 상승할 수 있다.
도 8을 참고하면, 전자석바(32)는 회전부(40)의 구동에 의해 일방향으로 회전하여 PCR튜브(24)의 상부에 위치하고 PCR튜브(24)를 향해 하강할 수 있다. 전자석바(32)는 전자력을 해제하여 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체를 PCR튜브(24)에 위치시킨 뒤 z축 방향으로 상승할 수 있다. PCR튜브(24)는 용출 완충액(B2)을 포함할 수 있다.
도 8의 오른쪽 확대원에 도시한 바와 같이, 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체는 용출 완충액(B2)에 의해 상호 분리될 수 있다. 도 8의 왼쪽 확대원에 도시한 바와 같이, 전자석바(32)는 PCR튜브(24)를 향해 하강하여 분리된 마그네틱비드(M)를 전자력을 통해 홀딩하고 다시 상승할 수 있다.
전자석바(32)는 분리된 마그네틱비드(M)만을 홀딩한 상태로 z축 방향으로 상승하고 회전부(40)의 구동에 의해 일방향으로 회전하여 보관튜브(27)의 상부에 위치하고 보관튜브(27)를 향해 하강할 수 있다. 마그네틱비드(M)는 보관튜브(27)에 수용될 수 있다.
도 9를 참고하면, 전자석바(32)에 의해 마그네틱비드(M)가 PCR튜브(24)에서 제거될 수 있으므로 PCR튜브(24)에는 핵산(D)만 수용될 수 있다. 압력바(33)는 회전부(40)의 구동에 의해 일방향으로 회전하여 PCR튜브(24)의 상부에 위치하고 PCR튜브(24)를 향해 하강할 수 있다.
압력바(33)는 패킹(37)을 포함할 수 있다. 패킹(37)은 고무 등으로 제조될 수 있다. 압력바(33)가 추출튜브(25)의 내부로 하강하면 패킹(37)은 추출튜브(25)를 실링할 수 있다.
도 10을 참고하면, PCR튜브(24)는 추출튜브(25) 및 증폭튜브(26)를 포함할 수 있다. 추출튜브(25)의 하부는 증폭튜브(26)와 결합될 수 있다. 추출튜브(25)의 하부는 증폭튜브(26)의 내부에 위치할 수 있다. 추출튜브(25)는 필터(F)를 포함할 수 있다. 핵산(D)은 필터 부재에 흡착되어 증폭튜브(26)로 이동할 수 있다. 필터(F)는 시린지필터(Syringe filter)를 포함할 수 있다.
압력바(33)가 추출튜브(25)에 삽입되면 추출튜브(25)의 내부에 있던 공기를 압축시킬 수 있으므로, 필터(F)와 압력바(33) 사이에 위치하는 핵산(D)을 가압할 수 있다. 추출튜브(25)의 하단부는 추출튜브(25)의 내측을 향한 방향으로 경사질 수 있다. 필터(F)를 통과한 핵산(D)은 경사를 따라 증폭튜브(26)로 이동할 수 있다.
증폭튜브(26)의 하부에는 히터부(29)가 위치할 수 있다. 히터부(29)는 증폭튜브(26)의 온도를 제어할 수 있다. 히터부(29)는 증폭튜브(26)에 수용된 핵산(D)의 증폭에 적합한 온도로 가열 및 냉각을 반복하여 증폭 과정을 수행할 수 있다. 히터부(29)는 펠티어소자 일 수 있다. 이 경우, 히터부(29)는 외부 전원(P)과 전기적으로 연결될 수 있다. 히터부(29)는 상면과 하면이 각각 다른 온도를 가질 수 있다. 예를 들면, 히터부(29)의 상면이 발열할 경우, 하면은 냉각될 수 있으며, 히터부(29)의 상면이 냉각될 경우, 하면은 발열될 수 있다. 따라서 히터부(29)는 발열에서 온도를 낮추거나, 냉각에서 온도를 높이는 등의 온도 제어가 용이할 수 있다.
PCR튜브(24)에서 핵산(D)의 증폭 과정이 수행될 경우, 압력바(33)는 추출튜브(25)를 홀딩한 상태로 z축 방향으로 상승할 수 있다. 그리고 리드바(34) 회전부(40)의 구동에 의해 일방향으로 회전하여 증폭튜브(26)에 상부에 위치 할 수 있다. 리드바(34)는 증폭튜브(26)를 향해 하강할 수 있다. 리드바(34)는 증폭튜브(26)에 삽입되어 증폭튜브(26)의 리드(Lid) 역할을 수행할 수 있다. 리드바(34)는 증폭튜브(26)의 내부에 발생될 수 있는 수증기를 증폭튜브(26)의 외부로 배출되지 못하도록 차단할 수 있다.
핵산 추출 및 유전자 증폭 장치(1)는 하나의 장치에서 전자석바(32)의 상하 및 회전 구동에 의해 핵산 추출, 세척, 증폭 등의 과정에 핵산(D), 마그네틱비드(M) 또는 핵산(D)과 마그네틱비드(M)의 결합체를 자동으로 이동시킬 수 있다. 또한 용매용기(31), 압력바(33), 리드바(34)가 핵산 추출, 세척, 증폭 등의 과정에 맞추어 각각의 튜브에 제공될 수 있으므로 추가적인 장비를 생략할 수 있어 장비에 들어가는 비용을 절감하고 샘플의 처리 효율을 높일 수 있다. 그리고 작업자가 직접 옮겨 서로 다른 반응기에서 실험을 진행하는 과정을 생략할 수 있으므로 튜브 또는 용액 간의 오염이나 간섭을 미연에 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 본체부 11. 관통홀
12. 기둥부 13. 연결부
14. 연결홀 20. 안착부
21. 핵산튜브 22. 세척튜브
23. 히팅튜브 24. PCR튜브
25. 추출튜브 26. 증폭튜브
27. 보관튜브 28. 전극
29. 히터부 30. 구동부
31. 용매용기 32. 전자석바
33. 압력바 34. 리드바
35. 모터 36. 가이드레일
37. 패킹 38. 구동축
40. 회전부 41. 제1 회전체
42. 제2 회전체 43. 체인
44. 모터 B1. 바인딩 완충액
B2. 용출 완충액 M. 마그네틱비드
N. 핵막 F. 필터

Claims (10)

  1. 본체부,
    상기 본체부에 원형으로 배열되는 안착부,
    상기 본체부의 상부에서 승하강되는 구동부, 그리고
    상기 구동부와 연결되고 상기 구동부를 일방향으로 회전시키는 회전부,
    를 포함하고,
    상기 구동부는,
    용매를 수용하고 상기 안착부에 상기 용매를 공급하는 용매용기,
    상기 용매용기와 교차하며 위치하고 핵산을 포함하는 샘플을 이동시키는 전자석바,
    상기 용매용기와 대향하며 위치하고 상기 안착부에 압력을 인가하는 압력바,
    상기 전자석바와 대향하며 위치하는 리드바
    를 포함하는 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 안착부는, 상기 안착부에 삽입되고 상기 핵산을 포함하는 샘플이 공급되고 바인딩 완충액을 수용하는 핵산튜브를 포함하는 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 안착부는, 상기 핵산튜브의 하부에 위치하고 상기 샘플에 전원을 인가하여 상기 샘플의 핵산을 추출하는 전극을 포함하는 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 안착부는, 상기 안착부에 삽입되고 상기 안착부에 원형으로 배열되고 상기 샘플에서 분리된 핵산이 공급되고 상기 용출 완충액을 수용하는 PCR튜브를 포함하는 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 PCR튜브는, 내부에 필터를 포함하는 추출튜브 및 상기 추출튜브의 하부에 결합되는 증폭튜브를 포함하는 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치.
  6. 제4항에서,
    상기 안착부는, 상기 PCR튜브의 하부에 위치하고, 상기 PCR튜브의 온도를 제어하고 상기 샘플에서 분리된 핵산을 증폭시키는 히터부를 포함하는 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치.
  7. 제2항에서,
    상기 안착부는, 상기 안착부에 삽입되고 세척액이 수용되고 상기 샘플을 세척하는 세척튜브를 포함하는 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치.
  8. 제7항에서,
    상기 안착부는, 상기 안착부에 삽입되고 상기 세척액을 증발시키는 히팅튜브를 포함하는 핵산 추출 및 유전자 증폭 장치.
  9. 바인딩 완충액이 수용된 핵산튜브에 핵산을 포함하는 샘플이 공급되는 단계,
    핵산튜브의 하부에 위치하는 전극이 상기 샘플에 전기 자극이 인가되는 단계,
    상기 샘플에서 핵산이 분리되는 단계,
    상기 용매용기가 상기 핵산튜브를 향해 하강하는 단계,
    상기 용매용기가 상기 핵산튜브에 용매를 공급하는 단계,
    상기 바인딩 완충액에 의해 상기 핵산과 마그네틱비드가 결합하는 단계,
    상기 용매용기가 상승하고 전자석바가 상기 핵산튜브를 향해 하강하는 단계,
    상기 전자석바가 결합된 상기 핵산과 상기 마그네틱비드를 홀딩하여 세척액이 수용된 세척튜브로 이동시키는 단계,
    결합된 상기 핵산과 상기 마그네틱비드가 상기 세척액으로 세척되는 단계,
    상기 전자석바가 상기 세척튜브를 향해 하강하고 상기 결합된 상기 핵산과 상기 마그네틱비드를 히팅튜브로 이동시키는 단계,
    결합된 상기 핵산 및 상기 마그네틱비드가 포함하는 상기 세척액을 증발시키는 단계,
    상기 전자석바가 상기 히팅튜브를 향해 하강하고 상기 결합된 상기 핵산과 상기 마그네틱비드를 용출 완충액이 수용된 PCR튜브로 이동시키는 단계,
    결합된 상기 핵산과 상기 마그네틱비드가 분리되는 단계,
    상기 전자석바가 상기 PCR튜브를 향해 하강하고 상기 마그네틱비드를 보관튜브에 이동시키는 단계, 그리고
    상기 PCR튜브에 수용된 상기 핵산이 증폭되는 단계
    를 포함하는 핵산 추출 및 유전자 증폭 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 PCR튜브에 수용된 상기 핵산이 증폭되는 단계는,
    압력바가 PCR튜브에 향해 하강하는 단계,
    상기 핵산이 필터를 통과하여 증폭튜브로 이동하는 단계,
    히터부가 상기 증폭튜브의 온도를 제어하는 단계, 그리고
    상기 핵산이 상기 온도 제어에 의해 증폭되는 단계
    를 포함하는 핵산 추출 및 유전자 증폭 방법.
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