WO2023033224A1 - 핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템 - Google Patents

핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템 Download PDF

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WO2023033224A1
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WO
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nucleic acid
container
space
septum
flow path
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PCT/KR2021/012430
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English (en)
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Inventor
신중호
후이 리 탕트란
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부경대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a nucleic acid extraction module and a nucleic acid test system including the same, and more particularly, to a nucleic acid extract module capable of extracting nucleic acid from a sample without a separate configuration for moving a sample and a nucleic acid test system including the same will be.
  • Nucleic acid (DNA, RNA) amplification technology is widely used for R&D and diagnostic purposes in the fields of life science, genetic engineering and medicine.
  • a nucleic acid amplification technology using a polymerase chain reaction (PCR) is widely used.
  • Polymerase chain reaction can be used to amplify a specific sequence in the genome as needed.
  • Such a polymerase chain reaction is also used in a nucleic acid test system that determines whether a nucleic acid is a target nucleic acid to be detected after amplifying a certain nucleic acid.
  • a nucleic acid test system amplifies nucleic acid through a polymerase chain reaction and determines whether it is a specific nucleic acid through a fluorescence signal generated by irradiating light.
  • an object of the present invention is to provide a nucleic acid extraction module capable of automating nucleic acid extraction and nucleic acid detection, and a nucleic acid test system having the same.
  • an object of the present invention is to provide a nucleic acid extraction module that can be used in real time in the field by reducing the size of a system for extracting nucleic acids and detecting nucleic acids and simplifying the operation, and a nucleic acid test system having the same.
  • a nucleic acid extraction module has a nucleic acid attachment member disposed therein, a first flow path connected to one side of the nucleic acid attachment member, and a first flow path connected to the other side of the nucleic acid attachment member.
  • the discharge needle may be formed parallel to the injection needle.
  • the nucleic acid attachment member is formed in a plate shape, one end of the first flow path is connected to the injection needle and the other end of the first flow path is connected to the upper surface of the nucleic acid attachment member, and the second flow path is connected to the upper surface of the nucleic acid attachment member.
  • One end of may be connected to the discharge needle and the other end of the second flow path may be connected to the lower surface of the nucleic acid attachment member.
  • a septum space is formed in the septum of the sample container so that a reaction material can be stored therein, and the reaction material stored in the septum space allows the injection needle to communicate fluidly with the first flow path and the sample space. When passing through the septum, it may move to the sample space.
  • the septum space may be opened toward the sample space of the sample container, and the sample container may further include a protective film that seals the sample space by being disposed on the opened side of the septum space.
  • the septum space is formed to have a plurality of spaces in a direction through which the injection needle passes, the nucleic acid extraction module.
  • the injection needle and the discharge needle protrude upward in parallel, and the sample container is coupled to the injection needle by moving downward in a state where the septum is disposed below, and the waste sample container is In a state of being disposed on the lower side, the sample container may simultaneously move downward and be coupled to the discharge needle.
  • a washing liquid container having a sealed washing liquid space formed therein and having a septum through which the injection needle can pass so that fluid communication with the first flow path is provided at one end; and a waste washing liquid container having a sealed waste washing liquid space formed therein at a lower pressure than the pressure of the washing liquid space and having a septum at one end through which the discharge needle can pass so as to be fluidly communicated with the second flow path; Further comprising, when the injection needle and the discharge needle pass through the septum of the washing liquid container and the septum of the waste washing liquid container, respectively, the washing liquid stored in the washing liquid space due to the pressure difference between the washing liquid space and the waste washing liquid space After being moved to the nucleic acid attachment member through the first passage and washing foreign matter on the nucleic acid attachment member, it may be moved to the waste washing liquid space through the second passage.
  • the washing liquid container and the waste washing liquid container may be provided in plurality.
  • a pump providing dry gas;
  • a first drying space formed inside, a septum provided at one end and through which the injection needle can penetrate so as to be in fluid communication with the first flow path, and formed at one side so that the drying gas can be injected into the first drying space.
  • a first drying container having a first through hole coupled to the pump;
  • a second drying space formed inside, a septum provided at one end and through which the discharge needle can pass so as to fluidly communicate with the second flow path, and a second drying space formed at one side so as to be fluidly communicated with the outside.
  • a second drying container having 2 through holes; Further comprising, when the injection needle and the discharge needle pass through the septum of the first drying container and the septum of the second drying container, respectively, the drying gas is supplied by the pump to the first flow path, the nucleic acid attachment member, and the The washing liquid may be removed through the second flow path.
  • an eluate container having an eluate space formed therein and having a septum through which the injection needle can pass so as to be fluidly communicated with the first flow path is provided at one end; and a storage container having a sealed storage space formed therein at a pressure lower than the pressure of the eluate space and having a septum at one end through which the discharge needle can pass so as to be in fluid communication with the second flow path; and, when the injection needle and the discharge needle pass through the septum of the eluate container and the septum of the storage container, respectively, the eluate stored in the eluate space flows through the first flow path due to a pressure difference between the eluate space and the storage space.
  • the nucleic acid After dissolving the nucleic acid attached to the nucleic acid attachment member by moving through the second channel, the nucleic acid may be moved to the storage space.
  • a nucleic acid test system having a nucleic acid extraction module according to an embodiment of the present invention includes a nucleic acid extraction module according to the above; a test base on which a nucleic acid amplification chip is installed and disposed on one side of the extraction base; a hollow test needle protruding from one side of the nucleic acid amplification chip and connected to the nucleic acid amplification needle;
  • a cartridge capable of being rotatable around a rotational shaft and movable up and down in a direction extending the rotational shaft, but having a plurality of receiving portions formed along a circumference around the rotational shaft on a lower surface of the cartridge; a rotating shaft member coupled to the rotating shaft of the cartridge; a first driving unit capable of reciprocating between an upper side of the extraction base and an upper side of the inspection base, coupled to the rotating shaft member, and transmitting a driving force for rotational and translational movements of the cartridge to the cartridge; and a nucleic acid test module comprising a light irradiator for
  • a first heater capable of heating the sample container may further include.
  • a second heater disposed under the test base to control the temperature of the nucleic acid amplification chip may further include.
  • the cartridge is located on the upper side of the extraction base, the sample container and the waste sample container, the washing liquid container and the waste washing liquid container, the first drying container, the second drying container and the eluate container Up-and-down motion and rotational motion around the rotation axis may be repeatedly performed so that the storage container may be sequentially coupled to the injection needle and the discharge needle, respectively.
  • the cartridge can be lowered so that the storage container can be coupled to the test needle in a state of being located above the test base, and the inside of the nucleic acid amplification chip is lower than the pressure of the storage space of the storage container. maintained at a low pressure, and when the test needle penetrates the septum of the storage container, the eluate stored in the storage space is moved to the inside of the nucleic acid amplification chip by the difference between the internal pressure of the nucleic acid amplification needle and the pressure of the storage container can
  • a second driving unit disposed on one side of the first driving unit to provide rotational driving force; a dry arm coupled to the pump and coupled to the second driving unit to pivotally rotate;
  • the drying arm further includes, and the drying arm pivotally rotates toward the first drying container in a state in which the first drying container and the second drying container are coupled to the injection needle and the discharge needle, respectively, so that the first drying container
  • the drying gas may be supplied to the first drying container by connecting the through hole to the pump.
  • a nucleic acid extraction module and a nucleic acid test system including the same automate nucleic acid extraction and nucleic acid detection, and can easily extract nucleic acids and detect target nucleic acids regardless of the skill level of workers.
  • nucleic acid extraction module and the nucleic acid test system including the same reduce the size of the system for nucleic acid extraction and nucleic acid detection by moving the sample using the pressure difference in the container, simplifying the operation, and on-site available in real time.
  • FIG. 1 is a perspective view of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of an extraction base of a nucleic acid testing system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view of a cartridge and a sample container of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a sample container of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which an insertion needle is coupled to a sample container of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an extraction base and a cartridge of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which a pump and a first drying container of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention are coupled.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the first driving unit of the nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention moves to the nucleic acid test module.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a state in which a storage container and a test needle of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention are coupled.
  • the X-axis is defined as the right direction, the Y-axis as the forward direction, and the Z-axis as the upward direction.
  • the right direction, the forward direction, and the upward direction are relative directions for convenience of description, and according to the direction in which the nucleic acid test system having the nucleic acid extraction module according to an embodiment of the present invention is placed or the viewing position could be the other way around.
  • 'first' and 'second' may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the above terms. The above terms may only be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a 'first element' may be termed a 'second element' without departing from the scope of the present invention, and similarly, a 'second element' may also be termed a 'first element'.
  • the present invention relates to a nucleic acid extraction module and a nucleic acid test system including the same, and more particularly, to a nucleic acid extract module capable of extracting nucleic acid from a sample without a separate configuration for moving a sample and a nucleic acid test system including the same will be.
  • the present invention automates nucleic acid extraction and nucleic acid detection so that nucleic acid can be easily extracted regardless of the skill level of the operator, and the size of the system for nucleic acid extraction and nucleic acid detection is reduced by moving the sample using the pressure difference in the container.
  • a nucleic acid extraction module that can be used in real time in the field by simplifying operation and a nucleic acid test system having the same.
  • 1 is a perspective view of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a perspective view of an extraction base of a nucleic acid testing system according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a perspective view of a cartridge and a sample container of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a cross-sectional view of a sample container of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a cross-sectional view showing a state in which an insertion needle is coupled to a sample container of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an extraction base and a cartridge of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention.
  • 7 is a cross-sectional view showing a state in which a pump and a first drying container of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention are coupled.
  • the nucleic acid extraction module 1 includes an extraction base 240, an injection needle 241, a discharge needle 242, a sample container 100a, and a waste sample container ( 100a).
  • the extraction base 240 is formed in a flat plate shape on the upper surface.
  • An injection needle 241 and a discharge needle 242 are disposed on the upper surface of the extraction base 240 to face each other at both ends.
  • the injection needle 241 and the discharge needle 242 are spaced apart from each other with a predetermined distance, and may protrude parallel to each other.
  • a flow path through which fluid can move is formed therein in the protruding longitudinal direction. That is, it is formed in a hollow shape.
  • the injection needle 241 and the discharge needle 242 may be formed to be sharp so as to easily pass through a septum to be described later at the upper end.
  • the injection needle 241 and the discharge needle 242 are connected by a flow path formed inside the extraction base 240 . Describing this in more detail, as shown in FIG. 2 , the extraction base 240 side end of the injection needle 241 is connected to the first flow path 243 formed inside the extraction base 240 . Also, the extraction base 240 side end of the discharge needle 242 is connected to the second flow path 244 formed inside the extraction base 240 .
  • the first flow path 243 and the second flow path 244 are connected to each other, and accordingly, the fluid flowing into the injection needle 241 passes through the inside of the extraction base 240 and is discharged through the discharge needle 242.
  • a nucleic acid attachment member 245 is disposed between the first flow path 243 and the second flow path 244 .
  • the nucleic acid attachment member 245 serves to separate nucleic acids and other foreign substances from samples introduced through the first flow path 243 . Accordingly, the nucleic acid is attached to the nucleic acid attachment member 245, and the remaining foreign substances are discharged through the second flow path 244.
  • the nucleic acid attachment member 245 is not limited to the embodiment as long as it can separate nucleic acids from other materials. For example, it may be a silica membrane.
  • the nucleic acid attachment member 245 may be formed in a disk shape and disposed inside the extraction base 240 . At this time, the plate-shaped nucleic acid attachment member 245 is disposed parallel to the upper surface of the extraction base 240 in order to widen the area where the sample introduced through the first flow path 243 contacts the nucleic acid attachment member 245. It can be.
  • the end of the first flow path 243 on the side of the nucleic acid attachment member 245 is connected to the center of the upper surface of the nucleic acid attachment member 245 so that the sample can smoothly pass through the extraction base 240, and the second flow path ( An end of the nucleic acid attachment member 245 of 244) may be connected to the center of the lower surface of the nucleic acid attachment member 245.
  • the sample can pass through the nucleic acid attachment member 245 more smoothly by gravity while moving in the direction of its own weight.
  • the sample container 100a is coupled to the injection needle 241 to provide the sample to the nucleic acid attachment member 245 .
  • the sample container 100a is formed by being extended to form a sample space 122a therein.
  • the sample space 122a is sealed from the outside of the sample container 100a.
  • the septum 130 is disposed at the end of the sample container 100a so that the sample space 122a can be connected to the first flow path 243 as the sample container 100a is coupled to the injection needle 241.
  • the septum 130 may be coupled to the injection needle 241 as the pointed injection needle 241 penetrates the septum 130, and when separated from the injection needle 241, the sample space 122a may be sealed again from the outside. It is made of a material that can For example, it may be formed of rubber, silicone, etc., but is not limited thereto.
  • the septum 130 may be disposed in the central portion of the cap 110 coupled to one end of the sample container 100a having one end open. At this time, the septum 130 is formed so that the direction in which the injection needle 241 is inserted coincides with the extending direction of the sample container 100a.
  • a septum space 132 may be formed in the septum 130 of the nucleic acid extraction module 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the septum space 132 may be formed inside the septum 130, and the septum space 132 may contain a reaction material capable of reacting with the sample 13, for example, a degrading enzyme mixed with the sample for nucleic acid extraction.
  • the reactant may be a liquid or a solid as long as it can be stored in the septum space 132 .
  • the septum space 132 As the septum space 132 is formed, as shown in FIG. 5 , blood as the sample 13 is introduced into the sample space 122a through the septum 130 using the insertion needle 2, for example, a syringe needle.
  • the reaction material provided in the septum space 132 may be inserted into the sample space 122a while the insertion needle 2 passes through the septum 130 .
  • the septum 130 prepared in advance without a separate mixing operation to extract nucleic acids.
  • the septum space 132 may be partitioned into a plurality of spaces. For example, it may be divided into two spaces, that is, a first septum space 132a and a second septum space 132b as shown in FIG. 4 .
  • the number of spaces is not limited.
  • the first septum space 132a and the second septum space 132b are disposed in the direction in which the injection needle 241 is inserted.
  • a sample 13 and a reaction material to be stored separately before mixing may be disposed.
  • the reactant stored in the first septum space 132a is defined as the first reactant 11
  • the reactant stored in the second septum space 132b is defined as the second reactant 12. .
  • the insertion needle 2 penetrates the septum 130.
  • the first reactant material 11 provided in the first septum space 132a and the second reactant material 12 provided in the second septum space 132b may be inserted into the sample space 122a together.
  • the sample container 100a of the nucleic acid extraction module 1 may further include a protective film 140 .
  • the protective film 140 divides the septum space 132 and the sample space 122a, and the separation between the septum 130 and the open sample container 100a. placed between the ends.
  • the protective film 140 By providing the protective film 140, not only can the manufacture of the septum space 132 be easier than forming the septum space 132 inside, but also in the process of the injection needle 241 penetrating the septum 130 When the protective layer 140 is damaged, the reaction material in the septum space 132 can reliably move to the sample space 122a.
  • the waste sample container 100a is coupled to the discharge needle 242 to correspond to the coupling of the sample container 100a to the injection needle 241 .
  • the shape of the waste sample container 100a and the configuration of the septum 130 for coupling the waste sample container 100a to the discharge needle 242 are the same as those of the sample container 100a, descriptions thereof will be made. omit
  • a waste sample space 122b corresponding to the sample space 122a of the sample container 100a is formed inside the waste sample container 100a.
  • the waste sample space 122b is formed to have a pressure lower than the internal pressure of the sample space 122a.
  • the sample space 122a may have a positive pressure and the waste sample space 122b may have a negative pressure, but the pressure inside the sample space 122a is the pressure inside the waste sample space 122b. There is no limit to this low build-up pressure figure.
  • the waste sample space 122b As the waste sample space 122b is coupled to the discharge needle 242, it is connected to the second flow path 244 in fluid communication. At this time, the waste sample container 100a is coupled to the discharge needle 242 and the injection needle 241 at the same time as the sample container 100a. To this end, the sample container 100a and the waste sample container 100a are coupled to the cartridge 230 to be described later, and the simultaneous injection needle 241 and the discharge needle 242
  • the sample space 122a and the waste sample space 122b form the first flow path 243. and is fluidly connected by the second flow path 244 .
  • the sample stored in the sample space 122a moves along the first flow path 243 due to the pressure difference.
  • the nucleic acid is separated from the moved sample while passing through the nucleic acid attachment member 245, the separated nucleic acid remains attached to the nucleic acid attachment member 245, and other foreign substances are removed from the second flow path 244. ) to the waste sample space 122b.
  • the sample container 100a and the waste sample are disposed with the injection needle 241 and the discharge needle 242 facing upward and the septum 130 facing downward.
  • a container 100a is coupled with an injection needle 241 and a discharge needle 242 .
  • the sample is disposed on the lower side of the sample space 122a, that is, on the side of the septum 130 into which the injection needle 241 is inserted, and air is disposed on the upper side so that the sample can first move along the first flow path 243 This can increase the efficiency of extracting nucleic acids.
  • the nucleic acid extraction module 1 may further include a washing liquid container 100c and a waste washing liquid container 100d.
  • the shape of the washing liquid container 100c and the waste washing liquid container 100d and the configuration of the septum 130 coupled to the injection needle 241 and the discharge needle 242, respectively, are similar to those of the sample container 100a. Since they are the same, a description thereof is omitted.
  • a washing liquid space 122c in which washing liquid can be stored is formed inside the washing liquid space 122c, and a waste washing liquid space 122d is formed inside the waste washing liquid container 100d.
  • the washing liquid serves to move foreign substances other than the nucleic acid attached to the nucleic acid attachment member 245 to the waste washing liquid space 122d.
  • the washing liquid 14 may be, for example, ethanol, but is not limited thereto.
  • the washing liquid container 100c and the waste washing liquid container 100c are coupled to the injection needle 241 and the discharge needle 242, respectively, as in the sample container 100a and the waste sample container 100a, and the washing liquid space 122c and The washing liquid 14 in the washing liquid space 122c moves along the first flow path 243 by using the pressure difference in the waste washing liquid space 122d, and after washing the nucleic acid attachment member 245, the second flow path 244 Accordingly, it moves to the waste washing liquid space 122d.
  • the washing liquid container 100c and the waste washing liquid container 100d of the nucleic acid extraction module 1 may be provided in plurality. Accordingly, by repeating the washing process described above a plurality of times, it is possible to prevent deterioration in nucleic acid detection efficiency by remaining foreign substances on the nucleic acid attachment member 245 .
  • the nucleic acid extraction module 1 may further include a pump 440, a first drying container 100g, and a second drying container 100j. there is.
  • the configuration of the shape of the first drying container 100g and the second drying container 100j and the septum 130 coupled to the injection needle 241 and the discharge needle 242, respectively, is the sample container 100a Since it is the same as the configuration of , the description thereof is omitted.
  • Pump 440 provides dry gas.
  • the type of pump 440 is not limited as long as the pump 440 can provide dry gas.
  • the dry gas 16 provided by the pump 440 moves to the first drying container 100g.
  • the first drying container 100g has a first drying space 122g formed therein and an end that can be connected to the pump 440 at the opposite end of the side on which the septum 130 is disposed. 1 through hole 102 is formed.
  • the pump 440 is connected to the first through hole 102 by a drying arm 460 and a hose 442, which will be described in detail later.
  • the pump 440 when the pump 440 is operated while the first drying container 100g and the second drying container 100j are coupled to the injection needle 241 and the discharge needle 242, respectively, the pump In operation 440, the drying gas 16 passes through the first flow path, the nucleic acid attachment member 245, and the second flow path 244 to remove the washing liquid.
  • the dry gas 16 is discharged to the outside through the second drying space 122e formed inside the second drying container 100j. Accordingly, the nucleic acid attachment member 245 is dried, and the nucleic acid to be amplified remains on the nucleic acid attachment member 245.
  • the nucleic acid extraction module 1 may further include an eluate container 100h and a storage container 100i.
  • the shape of the eluate container 100h and the storage container 100i and the configuration of the septum 130 coupled to the injection needle 241 and the discharge needle 242, respectively, are the same as those of the sample container 100a. Therefore, the description thereof is omitted.
  • An eluate space 122h in which the eluate can be stored is formed inside the eluate container 100h.
  • the eluate stored in the eluate space 122h is coupled to the injection needle 241 and the discharge needle 242, respectively, as in the sample container 100a and the waste sample container 100a, and the eluate space 122h and the storage space 122i ), the eluate 17 in the eluate space 122h moves along the first flow path 243, dissolves the nucleic acid attached to the nucleic acid attachment member 245, and then enters the second flow path 244 together with the nucleic acid. It moves to the storage space 122i along the .
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the first driving unit of the nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention moves to the nucleic acid test module.
  • 9 is a cross-sectional view illustrating a state in which a storage container and a test needle of a nucleic acid test system according to an embodiment of the present invention are coupled.
  • a nucleic acid test system 10 having a nucleic acid extraction module 1 includes a test base 410, a test needle 411, a cartridge 230, It includes a rotating shaft member 220, a first driving unit 210, and a nucleic acid testing module 400.
  • the inspection base 410 is formed in a plate shape with a flat upper surface.
  • the inspection base 410 is disposed on one side of the extraction base 240 .
  • the nucleic acid amplification chip 412 amplifies the nucleic acid through a polymerase chain reaction when nucleic acid is introduced. At this time, known parts may be used for the nucleic acid amplification chip 412, and a detailed description thereof will be omitted.
  • a test needle 411 is formed on the upper surface of the test base 410 on the side of the extraction base 240 .
  • the test needle 411 may protrude parallel to the injection needle 241 and the discharge needle 242 . Since the test needle 411, the injection needle 241, and the discharge needle 242 are arranged in parallel, the test needle 411, the injection needle 241, and the discharge needle 242 are discharged using a cartridge 230 described later. It becomes possible to automatically combine the above containers. This will be described together with the cartridge 230.
  • the insertion needle 2 has a flow path through which fluid can move is formed therein in the protruding longitudinal direction. That is, it is formed in a hollow shape. Like the injection needle 241 and the discharge needle 242, the insertion needle 2 may also be formed at an upper end to be pointed so as to easily penetrate the septum 130.
  • the insertion needle 2 is connected to the nucleic acid amplification chip 412 installed on the test base 410 .
  • the pressure inside the nucleic acid amplification chip 412 is smaller than the pressure in the storage space 122i of the storage container 100i.
  • the pressure inside the nucleic acid amplification chip 412 may be negative, or the storage space 122i may have a positive pressure. There is no limit to the pressure value formed lower than the pressure of .
  • the test needle 411 penetrates the septum of the storage container 100i, the eluate 17 stored in the storage space 122i due to the difference between the pressure inside the nucleic acid amplification chip 412 and the pressure in the storage space 122i It is moved to the inside of this nucleic acid amplification chip 412.
  • the nucleic acid moved into the nucleic acid amplification chip 412 is amplified to be detectable through a polymerase chain reaction. At this time, in the nucleic acid amplification process, it is necessary to control the temperature for the reaction of the enzyme.
  • the nucleic acid testing system 10 having the nucleic acid extraction module 1 may further include a second heater 300 .
  • the second heater 300 is disposed below the test base 410 to control the temperature of the nucleic acid amplification chip 412 .
  • a known device may be used as long as it can control the temperature of the nucleic acid amplification chip 412, and the operation method is not limited.
  • the nucleic acid test module 400 includes a light irradiation unit 420 and a light detection unit 430.
  • the light detector 430 detects a specific fluorescent signal reflected from the nucleic acid amplification chip 412 when target nucleic acids exist.
  • the nucleic acid test system 10 having the nucleic acid extraction module 1 includes a cartridge 230 .
  • the cartridge 230 accommodates and transports the containers so that the aforementioned nucleic acid extraction and nucleic acid detection can be performed automatically.
  • the cartridge 230 is formed into a cylindrical shape that is easy to rotate in a cylindrical shape, for example, as shown in FIG. 3 .
  • a rotating shaft member 220 is coupled to the center of the cartridge 230 to support rotation of the cartridge 230 and to provide rotational force to the cartridge 230 . Accordingly, the cartridge 230 is rotated in the longitudinal extension direction of the rotating shaft member 220 as an axis.
  • each receiving unit includes a sample container 100a, a waste sample container 100a, a washing liquid container 100c and a waste washing liquid container 100d, a first drying container 100g, a second drying container 100e, and an eluate.
  • a container 100h and a storage container 100i may be accommodated.
  • the container 234 includes a sample container 100a, a waste sample container 100a, a washing liquid container 100c, a waste washing liquid container 100d, a first drying container 100g, and a second drying container 100e. and the eluate container 100h and the storage container 100i are disposed facing each other with the rotating shaft at the center.
  • the sample container 100a and the waste sample container 100a, the washing liquid container 100c and the waste washing liquid container 100d, the first drying container 100g and the second drying container ( 100e), the eluate container 100h, and the storage container 100i can be sequentially coupled to the injection needle 241 and the discharge needle 242.
  • the shape of the accommodating portion 234 is not limited, and may be a shape of a recessed groove or a through hole. In a state where each container is accommodated in the accommodating portion 234, the containers may be fixed so as not to be separated.
  • the cartridge 230 may be provided in a state where each container is accommodated in the accommodating portion 234, and an operator can extract and detect nucleic acids by coupling only the cartridge 230 to the rotary shaft member 220.
  • the first driving unit 210 is coupled to the rotating shaft member 220 of the cartridge 230 .
  • the first driving unit 210 provides a driving force for the rotational and translational motions of the cartridge 230 through the rotating shaft member 220 .
  • the first driving unit 210 is a rail 600 supported by a frame 500 in which the first driving unit 210 itself is placed vertically on the upper side of the extraction base 240 and the upper side of the inspection base 410 on the ground. ) can be reciprocated.
  • the shapes of the frame 500 and the rail 600 are not limited.
  • the first driving unit 210 stays on the upper side of the extraction base 240 and moves the cartridge 230 up and down and rotationally.
  • the first driving unit 210 includes the sample container 100a, the waste sample container 100a, the washing liquid container 100c, the waste washing liquid container 100d, and the first drying container 100g accommodated in the cartridge 230.
  • the cartridge 230 is controlled so that the second drying container 100j, the eluate container 100h, and the storage container 100i are sequentially coupled to the injection needle 241 and the discharge needle 242, respectively.
  • the cartridge 230 is lowered and the sample container 100a ) and the waste sample container 100a are coupled to the injection needle 241 and the discharge needle 242 so that the sample in the sample space 122a moves to the waste sample space 122b, the cartridge 230 is raised again, After rotating the cartridge 230 at a predetermined angle so that the washing liquid container 100c and the waste washing liquid container 100d can be disposed above the injection needle 241 and the discharge needle 242, the cartridge 230 is lowered again so that the washing liquid container 100c ) and the waste washing liquid container 100d can be coupled to the injection needle 241 and the discharge needle 242.
  • the first driving unit 210 moves upward of the test base 410 along the rail 600 .
  • the storage container 100i overlaps the end of the test base 410 on the side of the extraction base 240, that is, the storage container 100i can be disposed above the test needle 411 of the test base 410 move so that
  • the first driving unit 210 lowers the cartridge 230 so that the storage container 100i and the test needle 411 are coupled, and the eluate from the storage container 100i is transferred to the nucleic acid amplification chip 412.
  • the nucleic acid moved to the nucleic acid amplification chip 412 together with the eluate is amplified inside the nucleic acid amplification chip 412, and the nucleic acid test module 400 identifies whether the nucleic acid corresponds to the target nucleic acid.
  • the nucleic acid extraction system including the nucleic acid extraction module 1 according to an embodiment of the present invention further includes a second driving unit 450 and a drying arm 460. can do.
  • the second driving unit 450 is disposed on one side of the first driving unit 210 to provide a rotational driving force. At this time, the second driving unit 450 may be integrally formed with the first driving unit 210, and there is a limitation thereto. There is not.
  • a drying arm 460 that rotates pivotally is coupled to the second driving unit 450 .
  • the drying arm 460 is pivotally rotated so as to be coupled to the through hole 102 formed at the upper end of the injection needle 241.
  • the drying arm 460 is connected to the pump 440, and the drying gas 16 of the pump 440 can be injected into the first drying container 100g through the through hole 102.
  • the pump 440 and the drying arm 460 may be connected by the hose 442, but the drying gas 16 of the pump 440 may be supplied through the drying arm 460, but is not limited thereto.
  • the injected dry gas 16 is discharged to the outside through the through hole 102 of the second drying container 100j as described above.
  • the nucleic acid test system 10 including the nucleic acid extraction module 1 may further include a first heater 300 .
  • the first heater 300 injects the sample 13 into the sample space 122a of the sample container 100a for nucleic acid extraction, and then heats the reaction material stored in the septum space 132 to react with the sample 13 play a role
  • the first heater 300 may be formed to heat the sample container 100a in a state where it is accommodated on one side of the nucleic acid test system 10, but if the sample container 100a can be controlled to heat to a specific temperature
  • the examples are not limited.

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Abstract

핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈은 내부에 핵산 부착 부재가 배치되고 상기 핵산 부착 부재의 일측에 연결되는 제1 유로와 상기 핵산 부착 부재의 타측에 연결되는 제2 유로가 내부에 형성되는 추출 베이스; 상기 추출 베이스의 일측으로부터 돌출되되 상기 제1 유로와 연결되는 중공형의 주입 니들; 상기 추출 베이스의 타측으로부터 돌출되되 상기 제2 유로와 연결되는 중공형의 배출 니들을 포함할 수 있다.

Description

핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템
본 발명은 핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시료를 이동시키기 위한 별도의 구성 없이도 시료로부터 핵산을 추출할 수 있는 핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템에 관한 것이다.
생명과학, 유전공학 및 의학 분야 등의 연구개발 및 진단 목적으로 핵산(DNA, RNA) 증폭기술이 광범위하게 활용되고 있다. 특히, 여러 가지 핵산 증폭기술 중에서도 중합 효소 연쇄 반응(Polymerase Chain Reaction; PCR)을 이용한 핵산 증폭기술이 널리 활용되고 있다. 중합 효소 연쇄 반응은 유전체에 있는 특정 염기 서열을 필요한 만큼 증폭시키기 위하여 사용될 수 있다.
이와 같은 중합 효소 연쇄 반응은 임의의 핵산을 증폭 후 감지 대상인 타겟 핵산인지를 판별하는 핵산 검사 시스템에서도 사용된다. 일반적으로 핵산 검사 시스템은 중합 효소 연쇄 반응을 통하여 핵산을 증폭시키고 광선을 조사하여 발생하는 형광 신호를 통해 특정 핵산인지 여부를 판별한다.
이 때, 중합 효소 연쇄 반응을 위하여는 핵산이 포함된 시료로부터 핵산을 추출하는 전처리 과정이 필수적으로 수반되어야 한다. 이와 같은 과정은 타겟 핵산이 포함된 시료의 전처리부터 중합 효소 연쇄 반응 시약과의 혼합까지 수차례의 파이페팅과 원심분리등 복잡한 과정을 거치게 된다. 이와 같은 과정에서는 이를 수행할 수 있는 전문인력이 필요하고, 시료로부터 핵산을 추출하는 전처리 과정에서 고가의 장비와 공간 등이 필요하므로, 핵산 검사가 현장에서 실시간으로 손쉽게 적용되기 어렵다는 문제가 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 핵산 추출과 핵산 감지를 자동화할 수 있는 핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 핵산 추출 및 핵산 감지를 위한 시스템의 크기를 줄이고 작동을 단순화하여 현장에서 실시간으로 사용할 수 있는 핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 핵산 추출 모듈은, 내부에 핵산 부착 부재가 배치되고 상기 핵산 부착 부재의 일측에 연결되는 제1 유로와 상기 핵산 부착 부재의 타측에 연결되는 제2 유로가 내부에 형성되는 추출 베이스; 상기 추출 베이스의 일측으로부터 돌출되되 상기 제1 유로와 연결되는 중공형의 주입 니들; 상기 추출 베이스의 타측으로부터 돌출되되 상기 제2 유로와 연결되는 중공형의 배출 니들; 내부에 밀폐된 시료 공간이 형성되고 상기 제1 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 주입 니들이 관통될 수 있는 셉텀이 일단부에 구비되는 시료 용기; 및 내부에 상기 시료 공간의 압력보다 낮은 압력으로 형성되는 밀폐된 폐시료 공간이 형성되고 상기 제2 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 배출 니들이 관통될 수 있는 셉텀이 일단부에 구비되는 폐시료 용기; 를 포함하고, 상기 주입 니들 및 상기 배출 니들이 각각 상기 시료 용기의 셉텀 및 상기 폐시료 용기의 상기 셉텀을 관통 시 상기 시료 공간과 상기 폐시료 공간의 압력 차이에 의하여 상기 시료 공간에 저장된 시료가 상기 제1 유로를 통하여 상기 핵산 부착 부재로 이동되고 상기 시료에 포함된 핵산이 상기 핵산 부착 부재에 흡착된 뒤 상기 제2 유로를 통하여 상기 폐시료 공간으로 이동될 수 있다.
이 때, 상기 배출 니들은 상기 주입 니들과 평행하게 형성될 수 있다.
이 때, 상기 핵산 부착 부재는 판상의 형상으로 형성되고, 상기 제1 유로의 일단은 상기 주입 니들에 연결되고 상기 제1 유로의 타단은 상기 핵산 부착 부재의 상부면에 연결되며, 기 제2 유로의 일단은 상기 배출 니들에 연결되고 상기 제2 유로의 타단은 상기 핵산 부착 부재의 하부면에 연결될 수 있다.
이 때, 상기 시료 용기의 상기 셉텀은 내부에 반응 물질이 저장될 수 있도록 셉텀 공간이 형성되고, 상기 셉텀 공간에 저장된 상기 반응 물질은 상기 주입 니들이 상기 제1 유로와 상기 시료 공간이 유체 소통 가능하도록 상기 셉텀을 관통 시 상기 시료 공간으로 이동할 수 있다.
이 때, 상기 셉텀 공간은 상기 시료 용기의 상기 시료 공간 측으로 개방되고, 상기 시료 용기는 상기 셉텀 공간의 개방된 측에 배치됨으로써 상기 시료 공간을 밀폐하는 보호막을 더 구비할 수 있다.
이 때, 상기 셉텀 공간은 상기 주입 니들이 관통하는 방향으로 복수의 공간을 가지도록 형성되는, 핵산 추출 모듈.
이 때, 상기 주입 니들 및 상기 배출 니들은 상측으로 평행하게 돌출되고, 상기 시료 용기는 상기 셉텀이 하측에 배치된 상태에서 하측으로 이동하여 상기 주입 니들에 결합되고, 상기 폐시료 용기는 상기 셉텀이 하측에 배치된 상태에서 상기 시료 용기와 동시에 하측으로 이동하여 상기 배출 니들에 결합될 수 있다.
이 때, 내부에 밀폐된 세척액 공간이 형성되고 상기 제1 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 주입 니들이 관통될 수 있는 셉텀이 일단부에 구비되는 세척액 용기; 및 내부에 상기 세척액 공간의 압력보다 낮은 압력으로 형성되는 밀폐된 폐세척액 공간이 형성되고 상기 제2 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 배출 니들이 관통될 수 있는 셉텀이 일단부에 구비되는 폐세척액 용기; 를 더 포함하고, 상기 주입 니들 및 상기 배출 니들이 각각 상기 세척액 용기의 셉텀 및 상기 폐세척액 용기의 셉텀을 관통 시 상기 세척액 공간과 상기 폐세척액 공간의 압력 차이에 의하여 상기 세척액 공간에 저장된 세척액이 상기 제1 유로를 통하여 상기 핵산 부착 부재로 이동되고 상기 핵산 부착 부재의 이물질이 세척된 뒤 상기 제2 유로를 통하여 상기 폐세척액 공간으로 이동될 수 있다.
이 때, 상기 세척액 용기 및 상기 폐세척액 용기는 복수 개로 구비될 수 있다.
이 때, 건조 기체를 제공하는 펌프; 내부에 형성되는 제1 건조 공간, 일단부에 구비되되 상기 제1 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 주입 니들이 관통될 수 있는 셉텀 및 일측에 형성되되 상기 제1 건조 공간으로 상기 건조 기체를 주입 가능하도록 상기 펌프와 결합되는 제1 관통홀을 구비하는 제1 건조 용기; 및 내부에 형성되는 제2 건조 공간, 일단부에 구비되되 상기 제2 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 배출 니들이 관통될 수 있는 셉텀 및 상기 제2 건조 공간이 외부와 유체 소통 가능하도록 일측에 형성되는 제2 관통홀을 구비하는 제2 건조 용기; 를 더 포함하고, 상기 주입 니들 및 상기 배출 니들이 상기 제1 건조 용기의 셉텀 및 상기 제2 건조 용기의 셉텀을 각각 관통 시 상기 펌프에 의하여 상기 건조 기체가 상기 제1 유로, 상기 핵산 부착 부재 및 상기 제2 유로를 거치며 상기 세척액을 제거할 수 있다.
이 때, 내부에 밀폐된 용출액 공간이 형성되고 상기 제1 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 주입 니들이 관통될 수 있는 셉텀이 일단부에 구비되는 용출액 용기; 및 내부에 상기 용출액 공간의 압력보다 낮은 압력으로 형성되는 밀폐된 보관 공간이 형성되고 상기 제2 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 배출 니들이 관통될 수 있는 셉텀이 일단부에 구비되는 보관 용기; 를 포함하고, 상기 주입 니들 및 상기 배출 니들이 각각 상기 용출액 용기의 셉텀 및 상기 보관 용기의 셉텀을 관통 시 상기 용출액 공간과 상기 보관 공간의 압력 차이에 의하여 상기 용출액 공간에 저장된 용출액이 상기 제1 유로를 통하여 이동하여 상기 핵산 부착 부재에 부착된 핵산을 용해한 뒤 상기 제2 유로를 통하여 상기 보관 공간으로 이동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈을 구비하는 핵산 검사 시스템은, 전술한 바에 따른 핵산 추출 모듈; 핵산 증폭 칩이 설치되고 상기 추출 베이스의 일측에 배치되는 검사 베이스; 상기 핵산 증폭 칩의 일측으로부터 돌출되되 상기 핵산 증폭 침과 연결되는 중공형의 검사 니들; 회전축을 중심으로 회전 가능하고 상기 회전축을 연장한 방향으로 상하 이동 가능하되 상기 회전축을 중심으로 원주를 따라 형성되는 복수의 수용부가 하부면에 형성되는 카트리지; 상기 카트리지의 회전축에 결합하는 회전축 부재; 상기 추출 베이스의 상측과 상기 검사 베이스의 상측을 왕복 운동 가능하고, 상기 회전축 부재에 결합되어 상기 카트리지의 회전 운동과 병진 운동을 위한 구동력을 상기 카트리지로 전달하는 제1 구동부; 및 상기 핵산 증폭 칩에 광을 조사하는 광 조사부 및 상기 핵산 증폭 칩에서 반사된 형광 신호를 감지하는 광 감지부를 구비하는 핵산 검사 모듈; 을 포함하고, 상기 시료 용기와 상기 폐시료 용기, 상기 세척액 용기와 상기 폐세척액 용기, 상기 제1 건조 용기와 상기 제2 건조 용기 및 상기 용출액 용기와 보관 용기는 각각 상기 회전축을 중앙에 두고 대향하여 배치될 수 있도록 상기 복수의 수용부에 수용될 수 있다.
이 때, 상기 시료 용기를 히팅할 수 있는 제1 히터; 를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 검사 베이스의 하측에 배치되어 상기 핵산 증폭 칩의 온도를 제어할 수 있는 제2 히터; 를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 카트리지는 상기 추출 베이스의 상측에 위치된 상태에서 상기 시료 용기와 상기 폐시료 용기, 상기 세척액 용기와 상기 폐세척액 용기, 상기 제1 건조 용기와 상기 제2 건조 용기 및 상기 용출액 용기와 보관 용기가 각각 상기 주입 니들 및 상기 배출 니들에 순서대로 결합될 수 있도록 상하 운동과 회전축을 중심으로 회전 운동을 반복 수행할 수 있다.
이 때, 상기 카트리지는 상기 검사 베이스의 상측에 위치된 상태로 상기 보관 용기가 상기 검사 니들에 결합될 수 있도록 하강할 수 있고, 상기 핵산 증폭 칩의 내부는 상기 보관 용기의 상기 보관 공간의 압력보다 작은 압력으로 유지되고, 상기 검사 니들이 상기 보관 용기의 셉텀을 관통 시 상기 핵산 증폭 침의 내부의 압력과 상기 보관 용기의 압력 차이에 의하여 상기 보관 공간에 저장된 용출액이 상기 핵산 증폭 칩의 내부로 이동될 수 있다.
이 때, 상기 제1 구동부의 일측에 배치되어 회전 구동력을 제공하는 제2 구동부; 상기 펌프에 연결되되 상기 제2 구동부에 결합되어 피벗 회전하는 건조 암; 을 더 포함하고, 상기 건조 암은 상기 제1 건조 용기와 상기 제2 건조 용기가 각각 상기 주입 니들과 상기 배출 니들에 결합된 상태에서 상기 제1 건조 용기 측으로 피벗 회전하여 상기 제1 건조 용기의 상기 관통홀과 상기 펌프를 연결시켜 상기 제1 건조 용기로 상기 건조 기체를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템은, 핵산 추출과 핵산 감지를 자동화하여 작업자의 숙련도와 상관없이 손쉽게 핵산을 추출하고 타겟 핵산을 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템은, 용기의 압력 차이를 이용하여 시료를 이동시킴으로써 핵산 추출 및 핵산 감지를 위한 시스템의 크기를 줄이고 작동을 단순화하여 현장에서 실시간으로 사용할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 추출 베이스의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 카트리지 및 시료 용기의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 시료 용기의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 시료 용기에 삽입 니들이 결합된 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 추출 베이스와 카트리지의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 펌프와 제1 건조 용기가 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 제1 구동부가 핵산 검사 모듈로 이동한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 보관 용기와 검사 니들이 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하에서는 도 1에서, X축은 우측 방향, Y축은 전방 방향, Z축은 상측 방향으로 규정하여 설명한다. 이 때, 우측 방향, 전방 방향 및 상측 방향은 설명의 편의를 위하여 상대적인 방향을 규정한 것이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈을 구비하는 핵산 검사 시스템이 놓인 방향이나 바라보는 위치에 따라서 다른 방향일 수 있다.
도면에서 구성의 특징을 명확하게 표현하기 위하여 두께나 크기를 과장되게 나타내었으며, 도면에서 나타낸 구성의 두께나 크기가 반드시 실제와 같도록 나타내는 것은 아니다.
'제 1', '제 2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제 1 구성요소'는 '제 2 구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제 2 구성요소'도 '제 1 구성요소'로 명명될 수 있다.
본 발명은 핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시료를 이동시키기 위한 별도의 구성 없이도 시료로부터 핵산을 추출할 수 있는 핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 핵산 추출과 핵산 감지를 자동화하여 작업자의 숙련도와 상관없이 손쉽게 핵산을 추출할 수 있으면서도, 용기의 압력 차이를 이용하여 시료를 이동시킴으로써 핵산 추출 및 핵산 감지를 위한 시스템의 크기를 줄이고 작동을 단순화하여 현장에서 실시간으로 사용할 수 있는 핵산 추출 모듈 및 이를 구비하는 핵산 검사 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 추출 베이스의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 카트리지 및 시료 용기의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 시료 용기의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 시료 용기에 삽입 니들이 결합된 상태를 도시한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 추출 베이스와 카트리지의 단면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 펌프와 제1 건조 용기가 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈(1)은, 추출 베이스(240), 주입 니들(241), 배출 니들(242), 시료 용기(100a) 및 폐시료 용기(100a)를 포함한다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 추출 베이스(240)는 상부면에 평탄한 판상으로 형성된다. 추출 베이스(240)의 상부면에는 양 단부에 서로 대향하도록 주입 니들(241)과 배출 니들(242)이 배치된다.
이 때, 주입 니들(241)과 배출 니들(242)은 서로 소정의 간격을 갖고 이격되어 배치되며, 서로 평행하게 돌출될 수 있다.
주입 니들(241)과 배출 니들(242)은 돌출된 길이 방향으로 내부에 유체가 이동할 수 있는 유로가 형성된다. 즉, 중공형으로 형성된다. 주입 니들(241)과 배출 니들(242)은 상단부에 후술하는 셉텀을 관통하기 용이하도록 뾰족하게 형성될 수 있다.
주입 니들(241)과 배출 니들(242)은 추출 베이스(240)의 내부에 형성되는 유로에 의하여 연결된다. 이를 보다 상세히 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 주입 니들(241)의 추출 베이스(240) 측 단부는 추출 베이스(240)의 내부에 형성되는 제1 유로(243)에 연결된다. 또한 배출 니들(242)의 추출 베이스(240) 측 단부는 추출 베이스(240)의 내부에 형성되는 제2 유로(244)에 연결된다.
제1 유로(243)와 제2 유로(244)는 서로 연결되며, 이에 따라 주입 니들(241)로 유입되는 유체는 추출 베이스(240)의 내부를 거쳐 배출 니들(242)을 통하여 배출되게 된다.
이 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 유로(243)와 제2 유로(244) 사이에는 핵산 부착 부재(245)가 배치된다. 핵산 부착 부재(245)는 제1 유로(243)를 통하여 유입되는 시료 중 핵산과 그 외의 이물질을 분리하는 역할을 한다. 이에 따라 핵산은 핵산 부착 부재(245)에 부착되고 나머지 이물질은 제2 유로(244)를 통하여 배출되게 된다. 핵산 부착 부재(245)는 핵산을 다른 물질들로부터 분리할 수 있으면 실시예에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들면 실리카 멤브레인일 수 있다.
핵산 부착 부재(245)는 도 2에 도시된 바와 같이, 원판 형으로 형성되어 추출 베이스(240)의 내부에 배치될 수 있다. 이 때, 제1 유로(243)를 통하여 유입되는 시료가 핵산 부착 부재(245)를 접촉하는 면적을 넓게 하기 위하여 판 상의 핵산 부착 부재(245)는 추출 베이스(240)의 상부면과 평행하게 배치될 수 있다.
또한, 시료가 추출 베이스(240)를 원활하게 통과할 수 있도록 제1 유로(243)의 핵산 부착 부재(245) 측 단부는 핵산 부착 부재(245)의 상부면 중앙에 연결되고, 제2 유로(244)의 핵산 부착 부재(245) 측 단부는 핵산 부착 부재(245)의 하부면 중앙에 연결될 수 있다. 이를 통하여 시료는 자중 방향으로 이동하면서 중력에 의하여 보다 원활하게 핵산 부착 부재(245)를 관통할 수 있게 된다.
이 때, 핵산 부착 부재(245)에 시료를 제공하기 위하여 주입 니들(241)에는 시료 용기(100a)가 결합된다. 시료 용기(100a)는 도 3에 도시된 바와 같이 내부에 시료 공간(122a)이 형성되도록 길이 연장되어 형성된다.
시료 공간(122a)은 시료 용기(100a)의 외부로부터 밀폐된다. 이 때, 시료 용기(100a)의 단부에는 시료 용기(100a)가 주입 니들(241)과 결합됨에 따라 시료 공간(122a)이 제1 유로(243)와 연결될 수 있도록 셉텀(130)이 배치된다.
셉텀(130)은 뾰족한 주입 니들(241)이 셉텀(130)을 관통함으로써 주입 니들(241)에 결합될 수 있으며, 주입 니들(241)과 분리되는 경우 다시 시료 공간(122a)을 외부로부터 밀폐할 수 있는 재질로 형성된다. 예를 들면, 고무, 실리콘 등으로 형성될 수 있으나 이에 제한이 있는 것은 아니다.
셉텀(130)은 도 4에 도시된 바와 같이, 일단부가 개방된 시료 용기(100a)의 일단부에 결합되는 캡(110)의 중앙부에 배치될 수 있다. 이 때, 셉텀(130)은 주입 니들(241)이 삽입되는 방향이 시료 용기(100a)의 연장 방향과 일치되도록 형성된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈(1)의 셉텀(130)에는 셉텀 공간(132)이 형성될 수 있다.
셉텀 공간(132)은 셉텀(130)의 내부에 형성될 수 있으며, 셉텀 공간(132)에는 시료(13)와 반응할 수 있는 반응 물질, 예를 들면 핵산 추출을 위하여 시료에 혼합하는 분해 효소일 수 있다. 반응 물질은 셉텀 공간(132)에 저장될 수 있으면 액체일 수도 있고 고체일 수 있다.
셉텀 공간(132)이 형성됨에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 삽입 니들(2) 예를 들면 주사기 바늘을 이용하여 시료(13)인 혈액을 셉텀(130)을 통하여 시료 공간(122a)으로 주입하는 경우, 삽입 니들(2)이 셉텀(130)을 관통하는 과정에서 셉텀 공간(132)에 구비되는 반응 물질이 시료 공간(122a)으로 삽입될 수 있다. 이를 통하여, 별도의 혼합 작업 없이도 미리 준비된 셉텀(130)을 이용하여 현장에서 손쉽게 시료(13)에 반응 물질을 혼합하여 핵산을 추출할 수 있게 된다.
특히, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 셉텀 공간(132)은 복수의 공간으로 구획될 수 있다. 예를 들면, 두 개의 공간, 즉 도 4에 도시된 바와 같이 제1 셉텀 공간(132a)과 제2 셉텀 공간(132b)으로 구획될 수 있다. 다만, 공간의 개수에 제한이 있는 것은 아니다.
이 때, 제1 셉텀 공간(132a)과 제2 셉텀 공간(132b)은 주입 니들(241)이 삽입되는 방향으로 배치된다. 각 공간에는 시료(13)와 혼합 전 따로 저장해야 되는 반응 물질이 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 셉텀 공간(132a)에 저장되는 반응 물질을 제1 반응 물질(11), 제2 셉텀 공간(132b)에 저장되는 반응 물질을 제2 반응 물질(12)이라고 규정하여 설명한다.
이와 같이 배치됨에 따라, 주사기 바늘을 이용하여 시료(13)인 혈액을 셉텀(130)을 통하여 시료 공간(122a)으로 주입하는 경우, 삽입 니들(2)이 셉텀(130)을 관통하는 과정에서 제1 셉텀 공간(132a)에 구비되는 제1 반응 물질(11)과 제2 셉텀 공간(132b)에 구비되는 제2 반응 물질(12)이 시료 공간(122a)으로 함께 삽입될 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈(1)의 시료 용기(100a)에는 보호막(140)이 더 포함될 수 있다.
보호막(140)은 셉텀 공간(132)이 셉텀(130)의 일측에 함몰 형성되는 경우 셉텀 공간(132)과 시료 공간(122a)을 구획하기 위하여 셉텀(130)과 개방된 시료 용기(100a)의 일단부 사이에 배치된다.
보호막(140)을 구비함으로써 셉텀 공간(132) 제조가 셉텀 공간(132)을 내부에 형성하는 것보다 용이하게 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 주입 니들(241)이 셉텀(130)을 관통하는 과정에서 보호막(140)이 파손되면 셉텀 공간(132)의 반응 물질이 확실하게 시료 공간(122a)으로 이동될 수 있는 장점이 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 시료 용기(100a)가 주입 니들(241)에 결합되는 것과 대응되도록 배출 니들(242)에는 폐시료 용기(100a)가 결합된다. 이 때, 폐시료 용기(100a)의 형상과 폐시료 용기(100a)가 배출 니들(242)에 결합하기 위한 셉텀(130)에 관한 구성은 시료 용기(100a)의 구성과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
폐시료 용기(100a)의 내부에는 시료 용기(100a)의 시료 공간(122a)과 대응되는 폐시료 공간(122b)이 형성된다. 이 때, 폐시료 공간(122b)은 시료 공간(122a)의 내부 압력보다 낮은 압력을 가지도록 형성된다. 예를 들면, 초기 상태에서 시료 공간(122a)이 양압을 가지고 폐시료 공간(122b)이 음압을 가지도록 형성될 수 있으나, 시료 공간(122a) 내부의 압력이 폐시료 공간(122b) 내부의 압력이 낮게 형성되는 압력 수치에 제한이 있는 것은 아니다.
폐시료 공간(122b)은 배출 니들(242)에 결합됨에 따라 제2 유로(244)와 유체 소통 가능하도록 연결된다. 이 때, 폐시료 용기(100a)는 시료 용기(100a)와 동시에 각각 배출 니들(242)과 주입 니들(241)에 결합된다. 이를 위하여, 후술하는 카트리지(230)에 시료 용기(100a)와 폐시료 용기(100a)가 결합되어 동시 주입 니들(241)과 배출 니들(242)에
시료 용기(100a)와 폐시료 용기(100a)가 각각 주입 니들(241)과 배출 니들(242)에 삽입되어 고정되면, 시료 공간(122a)과 폐시료 공간(122b)이 제1 유로(243) 및 제2 유로(244)에 의하여 유체 소통 가능하게 연결된다. 이 때, 시료 공간(122a)과 폐시료 공간(122b) 사이에는 압력의 차이가 존재하므로, 시료 공간(122a)에 저장된 시료가 압력 차이에 의하여 제1 유로(243)를 따라 이동하게 된다.
이동된 시료는 도 6에 도시된 바와 같이, 핵산 부착 부재(245)를 거치면서 핵산이 분리되며, 분리된 핵산은 핵산 부착 부재(245)에 부착되어 남고, 그 외의 이물질은 제2 유로(244)를 통하여 폐시료 공간(122b)으로 이동하게 된다.
이 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 주입 니들(241)과 배출 니들(242)이 상측을 향하도록 배치되고 셉텀(130)이 하측을 향하도록 배치된 상태에서 시료 용기(100a)와 폐시료 용기(100a)가 주입 니들(241)과 배출 니들(242)과 결합된다.
이에 따라, 시료 공간(122a)의 하측, 즉 주입 니들(241)이 삽입되는 셉텀(130) 측에 시료가 배치되고 상측에 공기가 배치됨으로써 시료가 먼저 제1 유로(243)를 따라 이동할 수 있게 되어 핵산을 추출하는 효율을 높일 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈(1)은, 세척액 용기(100c) 및 폐세척액 용기(100d)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 세척액 용기(100c) 및 폐세척액 용기(100d)의 형상과 각각 주입 니들(241)과 배출 니들(242)에 결합하기 위한 셉텀(130)에 관한 구성은 시료 용기(100a)의 구성과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
세척액 공간(122c)의 내부에는 세척액이 저장될 수 있는 세척액 공간(122c)이 형성되고 폐세척액 용기(100d)의 내부에는 폐세척액 공간(122d)이 형성된다. 이 때, 세척액은 핵산 부착 부재(245)에 부착된 핵산을 제외한 이물질을 폐세척액 공간(122d)으로 이동시키는 역할을 한다. 세척액(14)은 예를 들면, 에탄올일 수 있으나, 이에 제한이 있는 것은 아니다.
세척액 용기(100c)와 페세척액 용기(100c)는 시료 용기(100a)와 폐시료 용기(100a)에서와 같이 각각 주입 니들(241)과 배출 니들(242)에 결합되며, 세척액 공간(122c)과 폐세척액 공간(122d)의 압력 차이를 이용하여 세척액 공간(122c)의 세척액(14)이 제1 유로(243)를 따라 이동하고 핵산 부착 부재(245)를 세척한 후 제2 유로(244)를 따라 폐세척액 공간(122d)으로 이동하게 된다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈(1)의 세척액 용기(100c) 및 폐세척액 용기(100d)는 복수 개로 구비될 수 있다. 이에 따라, 상술한 세척 과정을 복수 번 반복하여 핵산 부착 부재(245)에 잔여 이물질이 남아 핵산 감지 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈(1)은, 펌프(440), 제1 건조 용기(100g) 및 제2 건조 용기(100j)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 제1 건조 용기(100g) 및 제2 건조 용기(100j)의 형상과 각각 주입 니들(241)과 배출 니들(242)에 결합하기 위한 셉텀(130)에 관한 구성은 시료 용기(100a)의 구성과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
펌프(440)는 건조 기체를 제공한다. 펌프(440)가 건조 기체를 제공할 수 있으면 펌프(440)의 종류에는 제한이 없다.
펌프(440)에서 제공되는 건조 기체(16)는 제1 건조 용기(100g)로 이동한다. 제1 건조 용기(100g)는 도 7에 도시된 바와 같이, 내부에 제1 건조 공간(122g)이 형성되고 셉텀(130)이 배치되는 측의 반대 측 단부에는 펌프(440)와 연결될 수 있는 제1 관통홀(102)이 형성된다. 펌프(440)는 후술하는 건조 암(460)과 호스(442)에 의하여 제1 관통홀(102)에 연결되며 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 건조 용기(100g) 및 제2 건조 용기(100j)가 각각 주입 니들(241)과 배출 니들(242)에 결합된 상태에서 펌프(440)를 작동하게 되면 펌프(440)에 의하여 건조 기체(16)가 제1 유로, 핵산 부착 부재(245) 및 제2 유로(244)를 거치며 상기 세척액을 제거한다.
건조 기체(16)는 제2 건조 용기(100j)의 내부에 형성된 제2 건조 공간(122e)을 통해 외부로 배출되게 된다. 이에 따라, 핵산 부착 부재(245)는 건조되며 핵산 부착 부재(245)에는 증폭의 대상이 되는 핵산이 남게 된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈(1)은, 용출액 용기(100h) 및 보관 용기(100i)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 용출액 용기(100h) 및 보관 용기(100i)의 형상과 각각 주입 니들(241)과 배출 니들(242)에 결합하기 위한 셉텀(130)에 관한 구성은 시료 용기(100a)의 구성과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
용출액 용기(100h)의 내부에는 용출액이 저장될 수 있는 용출액 공간(122h)이 형성된다. 용출액 공간(122h)에 저장된 용출액은 시료 용기(100a)와 폐시료 용기(100a)에서와 같이 각각 주입 니들(241)과 배출 니들(242)에 결합되며, 용출액 공간(122h)과 보관 공간(122i)의 압력 차이를 이용하여 용출액 공간(122h)의 용출액(17)이 제1 유로(243)를 따라 이동하고 핵산 부착 부재(245)에 부착된 핵산을 용해한 후 핵산과 함께 제2 유로(244)를 따라 보관 공간(122i)으로 이동하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 제1 구동부가 핵산 검사 모듈로 이동한 상태를 나타내는 단면도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 검사 시스템의 보관 용기와 검사 니들이 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
보관 공간(122i)으로 이동된 핵산은 후술하는 핵산 검사 시스템에 의하여 증폭되고 식별된다. 도 1 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈(1)을 구비하는 핵산 검사 시스템(10)은 검사 베이스(410), 검사 니들(411), 카트리지(230), 회전축 부재(220), 제1 구동부(210) 및 핵산 검사 모듈(400)을 포함한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 검사 베이스(410)는 상부면이 평탄한 판상으로 형성된다. 검사 베이스(410)는 추출 베이스(240)의 일측에 배치된다.
핵산 증폭 칩(412)은 핵산이 유입되는 경우 중합 효소 연쇄 반응을 통하여 핵산을 증폭시킨다. 이 때, 핵산 증폭 칩(412)은 공지된 부품이 사용될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
검사 베이스(410)의 상부면에는 추출 베이스(240) 측에 검사 니들(411)이 형성된다. 검사 니들(411)은 주입 니들(241) 및 배출 니들(242)과 서로 평행하게 돌출될 수 있다. 검사 니들(411), 주입 니들(241) 및 배출 니들(242)이 평행하게 배치됨으로써, 후술하는 카트리지(230)를 이용하여 검사 니들(411)과 주입 니들(241) 및 배출 니들(242)에 상술한 용기들을 자동으로 결합할 수 있게 된다. 이에 대하여는 카트리지(230)와 함께 설명한다.
삽입 니들(2)은 돌출된 길이 방향으로 내부에 유체가 이동할 수 있는 유로가 형성된다. 즉, 중공형으로 형성된다. 삽입 니들(2)도 주입 니들(241) 및 배출 니들(242)과 마찬가지로 상단부에 셉텀(130)을 관통하기 용이하도록 뾰족하게 형성될 수 있다.
삽입 니들(2)은 검사 베이스(410)에 설치되는 핵산 증폭 칩(412)에 연결된다. 이 때, 핵산 증폭 칩(412)의 내부의 압력은 보관 용기(100i)의 보관 공간(122i)의 압력보다 작게 형성된다. 예를 들면, 핵산 증폭 칩(412)의 내부의 압력은 음압을 가지거나, 보관 공간(122i)이 양압을 가지도록 형성될 수 있으나, 핵산 증폭 칩(412) 내부의 압력이 보관 공간(122i)의 압력보다 낮게 형성되는 압력 수치에 제한이 있는 것은 아니다.
이에 따라, 검사 니들(411)이 보관 용기(100i)의 셉텀을 관통 시 핵산 증폭 칩(412) 내부의 압력과 보관 공간(122i)의 압력 차이에 의하여 보관 공간(122i)에 저장된 용출액(17)이 핵산 증폭 칩(412)의 내부로 이동된다.
핵산 증폭 칩(412)의 내부로 이동된 핵산은 중합 효소 연쇄 반응을 통하여 감지가 가능하도록 증폭된다. 이 때, 핵산 증폭 과정에서는 효소의 반응을 위하여 온도의 제어가 필요하다.
이를 위하여 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈(1)을 구비하는 핵산 검사 시스템(10)은 제2 히터(300)를 더 포함할 수 있다.
제2 히터(300)는 핵산 증폭 칩(412)의 온도를 조절하기 위하여 검사 베이스(410)의 하측에 배치된다. 제2 히터(300)는 핵산 증폭 칩(412)의 온도를 조절할 수 있으면 공지된 장치가 사용될 수 있으며 작동 방식에 제한이 있는 것은 아니다.
보관 용기(100i)로부터 핵산 증폭 칩(412)으로 이동되어 증폭된 핵산의 종류를 판별하기 위하여 핵산 검사 모듈(400)은 광 조사부(420)와 광 감지부(430)를 구비한다. 광 조사부(420)를 통하여 핵산 증폭 칩에 빛을 조사하게 되면 타겟 핵산이 존재하는 경우 핵산 증폭 칩(412)에서 반사된 특정한 형광 신호를 광 감지부(430)가 감지하게 된다.
이에 따라, 광 감지부(430)를 통하여 수집된 형관 신호를 이용하여 감지되고 있는 핵산의 종류를 판별해 낼 수 있게 된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈(1)을 구비하는 핵산 검사 시스템(10)은 카트리지(230)를 포함한다. 카트리지(230)는 상술한 핵산 추출과 핵산 감지를 자동으로 수행할 수 있도록 각 용기들을 수용하고 수용된 용기들을 운반한다.
이를 보다 상세히 설명하면, 카트리지(230)는 도 3에 도시된 바와 같이 통형, 예를 들면으로 회전이 용이한 원통형으로 형성된다. 카트리지(230)의 중심에는 카트리지(230)의 회전을 지지하고 카트리지(230)에 회전력을 제공하는 회전축 부재(220)가 결합된다. 이에 따라 카트리지(230)는 회전축 부재(220)의 길이 연장 방향을 축으로 회전하게 된다.
카트리지(230)의 하부면에는 카트리지(230)의 회전축을 중심으로 원주를 따라 형성되는 복수의 수용부(234)가 형성된다. 이 때, 각 수용부에는 시료 용기(100a)와 폐시료 용기(100a), 세척액 용기(100c)와 폐세척액 용기(100d), 제1 건조 용기(100g)와 제2 건조 용기(100e) 및 용출액 용기(100h)와 보관 용기(100i)가 수용될 수 있다.
이 때, 수용부(234)에는 시료 용기(100a)와 폐시료 용기(100a), 세척액 용기(100c)와 폐세척액 용기(100d), 제1 건조 용기(100g)와 제2 건조 용기(100e) 및 용출액 용기(100h)와 보관 용기(100i)가 각각 회전축을 중앙에 두로 서로 대향하여 배치된다. 이를 통해 카트리지(230)에 결합된 상태로 시료 용기(100a)와 폐시료 용기(100a), 세척액 용기(100c)와 폐세척액 용기(100d), 제1 건조 용기(100g)와 제2 건조 용기(100e) 및 용출액 용기(100h)와 보관 용기(100i)가 순차로 주입 니들(241)과 배출 니들(242)에 결합할 수 있게 된다.
수용부(234)의 형상에는 제한이 없으며, 함몰된 홈의 형상이거나 관통된 홀의 형상일 수 있다. 수용부(234)에 각 용기가 수용된 상태에서 용기들은 이탈이 되지 않도록 고정될 수 있다.
수용부(234)에 각 용기들이 수용된 상태로 카트리지(230)가 제공될 수 있으며, 작업자는 카트리지(230)만을 회전축 부재(220)에 결합함으로써 핵산을 추출하고 감지하는 작업을 할 수 있게 된다.
도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 카트리지(230)의 회전축 부재(220)에는 제1 구동부(210)가 결합된다. 제1 구동부(210)는 회전축 부재(220)를 통하여 카트리지(230)의 회전 운동과 병진 운동에 대한 구동력을 제공한다. 또한, 제1 구동부(210)는 제1 구동부(210) 스스로가 추출 베이스(240)의 상측과 검사 베이스(410)의 상측을 지면에 수직하게 배치되는 프레임(500)에 의하여 지지 되는 레일(600)을 따라 왕복 운동할 수 있다. 다만, 제1 구동부(210)가 추출 베이스(240)와 검사 베이스(410)를 왕복할 수 있으면 프레임(500)과 레일(600)의 형상에는 제한은 없다.
제1 구동부(210)와 이에 의한 카트리지(230)의 운동에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 제1 구동부(210)는 추출 베이스(240)의 상측에 머물면서 카트리지(230)의 상하 운동과 회전 운동을 제어하게 된다. 이 때, 제1 구동부(210)는 카트리지(230)에 수용된 시료 용기(100a)와 폐시료 용기(100a), 세척액 용기(100c)와 폐세척액 용기(100d), 제1 건조 용기(100g)와 제2 건조 용기(100j) 및 용출액 용기(100h)와 보관 용기(100i)가 각각 주입 니들(241) 및 배출 니들(242)에 순서대로 결합될 수 있도록 카트리지(230)를 제어한다.
상술한 과정을 시료 용기(100a)와 폐시료 용기(100a)로부터 세척액 용기(100c)와 폐세척액 용기(100d) 넘어가는 과정을 통하여 구체적으로 설명하면, 카트리지(230)를 하강시켜 시료 용기(100a)와 폐시료 용기(100a)가 주입 니들(241)과 배출 니들(242)에 결합하여 시료 공간(122a)의 시료가 폐시료 공간(122b)으로 이동하면, 카트리지(230)를 다시 상승시키고, 세척액 용기(100c)와 폐세척액 용기(100d)가 주입 니들(241)과 배출 니들(242)의 상측에 배치될 수 있도록 카트리지(230)를 소정의 각도로 회전시킨 후 다시 하강시켜 세척액 용기(100c)와 폐세척액 용기(100d)가 주입 니들(241)과 배출 니들(242)에 결합될 수 있도록 한다.
위와 같은 과정을 보관 용기(100i)에 핵산이 용해된 용출액이 저장될 떄까지 시료 용기(100a)와 폐시료 용기(100a), 세척액 용기(100c)와 폐세척액 용기(100d), 제1 건조 용기(100g)와 제2 건조 용기(100j) 및 용출액 용기(100h)와 보관 용기(100i) 순으로 진행한다.
보관 용기(100i)에 핵산이 용해된 용출액이 저장되면, 제1 구동부(210)는 레일(600)을 따라 검사 베이스(410)의 상측으로 이동한다. 이 때, 도 8에 도시된 바와 같이 검사 베이스(410)의 추출 베이스(240) 측 단부에 겹칠 정도, 즉 보관 용기(100i)가 검사 베이스(410)의 검사 니들(411) 상측에 배치될 수 있도록 이동한다.
이 상태로 제1 구동부(210)는 카트리지(230)를 하강시켜 보관 용기(100i)와 검사 니들(411)이 결합할 수 있도록 하며, 보관 용기(100i)의 용출액이 핵산 증폭 칩(412)으로 이동하게 된다. 용출액과 함께 핵산 증폭 칩(412)으로 이동한 핵산은 핵산 증폭 칩(412) 내부에서 증폭되며, 핵산 검사 모듈(400)에 의하여 핵산이 타겟 핵산에 해당하는 지를 식별하게 된다.
한편, 도 1, 도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈(1)을 구비하는 핵산 추출 시스템은 제2 구동부(450) 및 건조 암(460)을 더 포함할 수 있다.
제2 구동부(450)는 제1 구동부(210)의 일측에 배치되어 회전 구동력을 제공한다, 이 때, 제2 구동부(450)는 제1 구동부(210)와 일체로 형성될 수도 있으며 이에 제한이 있는 것은 아니다.
제2 구동부(450)에는 피벗 회전하는 건조 암(460)이 결합된다. 건조 암(460)은 제1 건조 용기(100g)가 주입 니들(241)에 결합되면 주입 니들(241)의 상단부에 형성된 관통홀(102)에 결합하도록 피벗 회전을 하게 된다.
이 때, 건조 암(460)은 펌프(440)와 연결되며, 펌프(440)의 건조 기체(16)를 관통홀(102)을 통하여 제1 건조 용기(100g)로 주입할 수 있게 된다. 펌프(440)와 건조 암(460)은 호스(442)에 의하여 연결될 수 있으나 펌프(440)의 건조 기체(16)를 건조 암(460)을 통하여 제공할 수 있는 이에 제한이 있는 것은 아니다. 이 때, 주입된 건조 기체(16)는 전술한 바와 같이 제2 건조 용기(100j)의 관통홀(102)을 통하여 외부로 배출된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 추출 모듈(1)을 구비하는 핵산 검사 시스템(10)은 제1 히터(300)를 더 포함할 수 있다.
제1 히터(300)는 핵산 추출을 위하여 시료(13)를 시료 용기(100a)의 시료 공간(122a)에 주입 후 셉텀 공간(132)에 저장된 반응 물질과 시료(13)가 반응할 수 있도록 가열하는 역할을 한다. 제1 히터(300)는 핵산 검사 시스템(10)의 일측에 시료 용기(100a)가 수용된 상태로 가열시킬 수 있도록 형성될 수 있으나, 시료 용기(100a)를 특정 온도로 가열할 수 있도록 제어 가능하면 실시예에 제한이 있는 것은 아니다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술한 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

Claims (17)

  1. 내부에 핵산 부착 부재가 배치되고 상기 핵산 부착 부재의 일측에 연결되는 제1 유로와 상기 핵산 부착 부재의 타측에 연결되는 제2 유로가 내부에 형성되는 추출 베이스;
    상기 추출 베이스의 일측으로부터 돌출되되 상기 제1 유로와 연결되는 중공형의 주입 니들;
    상기 추출 베이스의 타측으로부터 돌출되되 상기 제2 유로와 연결되는 중공형의 배출 니들;
    내부에 밀폐된 시료 공간이 형성되고 상기 제1 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 주입 니들이 관통될 수 있는 셉텀이 일단부에 구비되는 시료 용기; 및
    내부에 상기 시료 공간의 압력보다 낮은 압력으로 형성되는 밀폐된 폐시료 공간이 형성되고 상기 제2 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 배출 니들이 관통될 수 있는 셉텀이 일단부에 구비되는 폐시료 용기; 를 포함하고,
    상기 주입 니들 및 상기 배출 니들이 각각 상기 시료 용기의 셉텀 및 상기 폐시료 용기의 상기 셉텀을 관통 시 상기 시료 공간과 상기 폐시료 공간의 압력 차이에 의하여 상기 시료 공간에 저장된 시료가 상기 제1 유로를 통하여 상기 핵산 부착 부재로 이동되고 상기 시료에 포함된 핵산이 상기 핵산 부착 부재에 흡착된 뒤 상기 제2 유로를 통하여 상기 폐시료 공간으로 이동되는, 핵산 추출 모듈.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 배출 니들은 상기 주입 니들과 평행하게 형성되는, 핵산 추출 모듈.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 핵산 부착 부재는 판상의 형상으로 형성되고,
    상기 제1 유로의 일단은 상기 주입 니들에 연결되고 상기 제1 유로의 타단은 상기 핵산 부착 부재의 상부면에 연결되며,
    상기 제2 유로의 일단은 상기 배출 니들에 연결되고 상기 제2 유로의 타단은 상기 핵산 부착 부재의 하부면에 연결되는, 핵산 추출 모듈.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 시료 용기의 상기 셉텀은 내부에 반응 물질이 저장될 수 있도록 셉텀 공간이 형성되고,
    상기 셉텀 공간에 저장된 상기 반응 물질은 상기 주입 니들이 상기 제1 유로와 상기 시료 공간이 유체 소통 가능하도록 상기 셉텀을 관통 시 상기 시료 공간으로 이동하는, 핵산 추출 모듈.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 셉텀 공간은 상기 시료 용기의 상기 시료 공간 측으로 개방되고,
    상기 시료 용기는 상기 셉텀 공간의 개방된 측에 배치됨으로써 상기 시료 공간을 밀폐하는 보호막을 더 구비하는, 핵산 추출 모듈.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 셉텀 공간은 상기 주입 니들이 관통하는 방향으로 복수의 공간을 가지도록 형성되는, 핵산 추출 모듈.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 주입 니들 및 상기 배출 니들은 상측으로 평행하게 돌출되고,
    상기 시료 용기는 상기 셉텀이 하측에 배치된 상태에서 하측으로 이동하여 상기 주입 니들에 결합되고,
    상기 폐시료 용기는 상기 셉텀이 하측에 배치된 상태에서 상기 시료 용기와 동시에 하측으로 이동하여 상기 배출 니들에 결합되는, 핵산 추출 모듈.
  8. 제1 항에 있어서,
    내부에 밀폐된 세척액 공간이 형성되고 상기 제1 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 주입 니들이 관통될 수 있는 셉텀이 일단부에 구비되는 세척액 용기; 및
    내부에 상기 세척액 공간의 압력보다 낮은 압력으로 형성되는 밀폐된 폐세척액 공간이 형성되고 상기 제2 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 배출 니들이 관통될 수 있는 셉텀이 일단부에 구비되는 폐세척액 용기; 를 더 포함하고,
    상기 주입 니들 및 상기 배출 니들이 각각 상기 세척액 용기의 셉텀 및 상기 폐세척액 용기의 셉텀을 관통 시 상기 세척액 공간과 상기 폐세척액 공간의 압력 차이에 의하여 상기 세척액 공간에 저장된 세척액이 상기 제1 유로를 통하여 상기 핵산 부착 부재로 이동되고 상기 핵산 부착 부재의 이물질이 세척된 뒤 상기 제2 유로를 통하여 상기 폐세척액 공간으로 이동되는, 핵산 추출 모듈.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 세척액 용기 및 상기 폐세척액 용기는 복수 개로 구비되는, 핵산 추출 모듈.
  10. 제8 항에 있어서,
    건조 기체를 제공하는 펌프;
    내부에 형성되는 제1 건조 공간, 일단부에 구비되되 상기 제1 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 주입 니들이 관통될 수 있는 셉텀 및 일측에 형성되되 상기 제1 건조 공간으로 상기 건조 기체를 주입 가능하도록 상기 펌프와 결합되는 제1 관통홀을 구비하는 제1 건조 용기; 및
    내부에 형성되는 제2 건조 공간, 일단부에 구비되되 상기 제2 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 배출 니들이 관통될 수 있는 셉텀 및 상기 제2 건조 공간이 외부와 유체 소통 가능하도록 일측에 형성되는 제2 관통홀을 구비하는 제2 건조 용기; 를 더 포함하고,
    상기 주입 니들 및 상기 배출 니들이 상기 제1 건조 용기의 셉텀 및 상기 제2 건조 용기의 셉텀을 각각 관통 시 상기 펌프에 의하여 상기 건조 기체가 상기 제1 유로, 상기 핵산 부착 부재 및 상기 제2 유로를 거치며 상기 세척액을 제거하는, 핵산 추출 모듈.
  11. 제10 항에 있어서,
    내부에 밀폐된 용출액 공간이 형성되고 상기 제1 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 주입 니들이 관통될 수 있는 셉텀이 일단부에 구비되는 용출액 용기; 및
    내부에 상기 용출액 공간의 압력보다 낮은 압력으로 형성되는 밀폐된 보관 공간이 형성되고 상기 제2 유로와 유체 소통 가능하도록 상기 배출 니들이 관통될 수 있는 셉텀이 일단부에 구비되는 보관 용기; 를 포함하고,
    상기 주입 니들 및 상기 배출 니들이 각각 상기 용출액 용기의 셉텀 및 상기 보관 용기의 셉텀을 관통 시 상기 용출액 공간과 상기 보관 공간의 압력 차이에 의하여 상기 용출액 공간에 저장된 용출액이 상기 제1 유로를 통하여 이동하여 상기 핵산 부착 부재에 부착된 핵산을 용해한 뒤 상기 제2 유로를 통하여 상기 보관 공간으로 이동하는, 핵산 추출 모듈.
  12. 제11 항에 따른 핵산 추출 모듈;
    핵산 증폭 칩이 설치되고 상기 추출 베이스의 일측에 배치되는 검사 베이스;
    상기 핵산 증폭 칩의 일측으로부터 돌출되되 상기 핵산 증폭 칩과 연결되는 중공형의 검사 니들;
    회전축을 중심으로 회전 가능하고 상기 회전축을 연장한 방향으로 상하 이동 가능하되 상기 회전축을 중심으로 원주를 따라 형성되는 복수의 수용부가 하부면에 형성되는 카트리지;
    상기 카트리지의 회전축에 결합하는 회전축 부재;
    상기 추출 베이스의 상측과 상기 검사 베이스의 상측을 왕복 운동 가능하고, 상기 회전축 부재에 결합되어 상기 카트리지의 회전 운동과 병진 운동을 위한 구동력을 상기 카트리지로 전달하는 제1 구동부; 및
    상기 핵산 증폭 칩에 광을 조사하는 광 조사부 및 상기 핵산 증폭 칩에서 반사된 형광 신호를 감지하는 광 감지부를 구비하는 핵산 검사 모듈; 을 포함하고,
    상기 시료 용기와 상기 폐시료 용기, 상기 세척액 용기와 상기 폐세척액 용기, 상기 제1 건조 용기와 상기 제2 건조 용기 및 상기 용출액 용기와 보관 용기는 각각 상기 회전축을 중앙에 두고 대향하여 배치될 수 있도록 상기 복수의 수용부에 수용되는, 핵산 검사 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 시료 용기를 히팅할 수 있는 제1 히터; 를 더 포함하는, 핵산 검사 시스템.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 검사 베이스의 하측에 배치되어 상기 핵산 증폭 칩의 온도를 제어할 수 있는 제2 히터; 를 더 포함하는, 핵산 검사 시스템.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 카트리지는
    상기 추출 베이스의 상측에 위치된 상태에서 상기 시료 용기와 상기 폐시료 용기, 상기 세척액 용기와 상기 폐세척액 용기, 상기 제1 건조 용기와 상기 제2 건조 용기 및 상기 용출액 용기와 보관 용기가 각각 상기 주입 니들 및 상기 배출 니들에 순서대로 결합될 수 있도록 상하 운동과 회전축을 중심으로 회전 운동을 반복 수행하는, 핵산 검사 시스템.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 카트리지는 상기 검사 베이스의 상측에 위치된 상태로 상기 보관 용기가 상기 검사 니들에 결합될 수 있도록 하강할 수 있고,
    상기 핵산 증폭 칩의 내부는 상기 보관 용기의 상기 보관 공간의 압력보다 작은 압력으로 유지되고,
    상기 검사 니들이 상기 보관 용기의 셉텀을 관통 시 상기 핵산 증폭 칩의 내부의 압력과 상기 보관 용기의 압력 차이에 의하여 상기 보관 공간에 저장된 용출액이 상기 핵산 증폭 칩의 내부로 이동되는, 핵산 검사 시스템.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 제1 구동부의 일측에 배치되어 회전 구동력을 제공하는 제2 구동부;
    상기 펌프에 연결되되 상기 제2 구동부에 결합되어 피벗 회전하는 건조 암; 을 더 포함하고,
    상기 건조 암은 상기 제1 건조 용기와 상기 제2 건조 용기가 각각 상기 주입 니들과 상기 배출 니들에 결합된 상태에서 상기 제1 건조 용기 측으로 피벗 회전하여 상기 제1 건조 용기의 상기 관통홀과 상기 펌프를 연결시켜 상기 제1 건조 용기로 상기 건조 기체를 공급하는, 핵산 검사 시스템.
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