WO2017119639A1 - 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치 - Google Patents

표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2017119639A1
WO2017119639A1 PCT/KR2016/014981 KR2016014981W WO2017119639A1 WO 2017119639 A1 WO2017119639 A1 WO 2017119639A1 KR 2016014981 W KR2016014981 W KR 2016014981W WO 2017119639 A1 WO2017119639 A1 WO 2017119639A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nucleic acid
microfluidic channel
unit
sample
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2016/014981
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
신세현
나원휘
장대호
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea University Research and Business Foundation
Original Assignee
Korea University Research and Business Foundation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea University Research and Business Foundation filed Critical Korea University Research and Business Foundation
Priority to CN201680078550.2A priority Critical patent/CN108541225B/zh
Priority to EP16884022.1A priority patent/EP3401015A4/en
Priority to US16/068,456 priority patent/US20190022644A1/en
Publication of WO2017119639A1 publication Critical patent/WO2017119639A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • B01L7/525—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples with physical movement of samples between temperature zones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6806—Preparing nucleic acids for analysis, e.g. for polymerase chain reaction [PCR] assay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection
    • G01N21/553—Attenuated total reflection and using surface plasmons
    • G01N21/554—Attenuated total reflection and using surface plasmons detecting the surface plasmon resonance of nanostructured metals, e.g. localised surface plasmon resonance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0684—Venting, avoiding backpressure, avoid gas bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0636—Integrated biosensor, microarrays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0645—Electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0654—Lenses; Optical fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/088—Channel loops
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/16—Surface properties and coatings
    • B01L2300/168—Specific optical properties, e.g. reflective coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1827—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using resistive heater
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0415—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces electrical forces, e.g. electrokinetic
    • B01L2400/0424—Dielectrophoretic forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0433—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces
    • B01L2400/0436—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces acoustic forces, e.g. surface acoustic waves [SAW]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0442—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces thermal energy, e.g. vaporisation, bubble jet
    • B01L2400/0445—Natural or forced convection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0481—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure squeezing of channels or chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0622—Valves, specific forms thereof distribution valves, valves having multiple inlets and/or outlets, e.g. metering valves, multi-way valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/08—Regulating or influencing the flow resistance
    • B01L2400/084—Passive control of flow resistance
    • B01L2400/086—Passive control of flow resistance using baffles or other fixed flow obstructions

Definitions

  • the present invention relates to a real-time nucleic acid amplification measurement apparatus based on surface measurement sensing, and more particularly, based on surface measurement sensing based real-time detection of nucleic acid amplification process based on surface measurement sensing such as surface plasmon resonance.
  • a nucleic acid amplification measuring apparatus based on surface measurement sensing, and more particularly, based on surface measurement sensing based real-time detection of nucleic acid amplification process based on surface measurement sensing such as surface plasmon resonance.
  • Real-time polymerase chain reaction (hereinafter referred to as 'real-time PCR') allows the identification and quantification of nucleic acid amplification products in real time during the reaction cycle without performing electrophoresis on gels. As it is possible to analyze, it is recently utilized in performing nucleic acid analysis.
  • a device for implementing real-time PCR is a thermal cycler having at least one heating block for performing a nucleic acid amplification reaction, and for measuring in real time the signal generated from the nucleic acid amplification product Sensor detector.
  • the nucleic acid amplification step is the most basic premise process, and real time PCR, which is one example of performing this, will be a prerequisite step in personalized medicine realization.
  • Korean Patent Publication No. 10-2004-0048754 (a real-time fluorescence retrieval apparatus with temperature control) detects fluorescence of several wavelengths in a few hundred to thousands of samples within seconds and sensitively detects low concentrations of samples.
  • it provides a compact fluorescence detection device that can search and analyze enzyme reactions in real time and is portable at an economical price.
  • the 'real-time monitoring device of the biochemical reaction' disclosed in Korean Patent No. 10-0794703 describes a technique for comparing and analyzing the reaction degree of various samples by minimizing the variation of the light detection sensitivity during the reaction in the reaction tube plate. It is starting.
  • the conventional real-time PCR as described above uses a reagent designed to fluoresce the amplified nucleic acid as the nucleic acid is amplified, and using the time until the amplification occurs by measuring the amount of fluorescence after each cycle It is common to estimate the amount of gene initially present in a sample.
  • the existing real-time PCR method requires the experimenter to directly insert reagents into the equipment into the PCR tube, so that considerable time and manpower are consumed until the actual measurement results are obtained, and the fluorescence sample or fluorescence measurement wavelength is limited. Multiple detection in is a disadvantage.
  • the present invention has been made to solve the above problems, by using a microfluidic chip for PCR reaction to which microfluidic technology is applied, and surface measurement sensing method such as surface plasmon resonance (SPR)
  • SPR surface plasmon resonance
  • Another object of the present invention is to provide a real-time nucleic acid amplification measurement apparatus based on surface measurement sensing capable of quantitative analysis as well as qualitative analysis in real time measurement.
  • a surface measurement sensing-based real-time nucleic acid amplification measurement apparatus comprising: a microfluidic chip in which a microfluidic channel in a closed loop form is formed; An injection mode in communication with the microfluidic channel for injecting a reaction sample into the microfluidic channel, and a sample operating in a closed mode in which the microfluidic channel forms a closed loop while a reaction sample is injected into the microfluidic channel Injection and closure; A fluid flow generating unit for causing a flow of a reaction sample to circulate inside the microfluidic channel; A plurality of heating units for individually heating the plurality of heating regions of the microfluidic channel to different temperatures so that the nucleic acid in the reaction sample is amplified; It is achieved by a surface measurement sensing-based real-time nucleic acid amplification measurement device comprising a surface measurement sensing unit for detecting the nucleic acid in the reaction sample in one region inside the microfluidic channel
  • the object of the present invention is to provide a surface measurement sensing-based real-time nucleic acid amplification measurement device, the microfluidic channel, and a first sample buffer chamber and a second sample formed on both sides of the microfluidic channel, respectively.
  • a microfluidic chip in which two sample buffer chambers are formed;
  • a fluid flow generating unit for causing a reaction sample to flow such that the reaction sample reciprocates through the first sample buffer chamber, the microfluidic channel, and the second sample buffer chamber;
  • a surface measurement sensor for detecting a nucleic acid in a reaction sample in an intermediate region of the flow direction in the microfluidic channel;
  • First heaters each provided on both sides with the surface measuring sensor interposed therebetween, each having a plurality of heating units that individually heat the plurality of heating regions to different temperatures so that nucleic acids in the reaction sample reciprocating the microfluidic channel are amplified; It is also achieved by a surface measurement sensing-based real-time nucleic acid amplification measuring apparatus comprising a nucleic acid amplifying unit and a second nucleic acid amplifying unit.
  • the plurality of heating areas are divided into a digitization area, an annealing area and an extension area;
  • the heating unit polymerizing chain reaction (Polymerase Chain Reaction: a heating device for heating the annealed region, the annealed region and the extension region, respectively, so that the nucleic acid is amplified by PCR; It may include wealth.
  • the first nucleic acid amplifying unit and the second nucleic acid amplifying unit may be arranged in the order of the digitization heating unit, the anneal heating unit, the extension heating unit, the anneal heating unit, and the dination heating unit.
  • the fluid flow generating unit may be provided in the form of a syringe pump.
  • the surface measurement sensing unit may include a surface plasmon resonance sensing unit using a surface plasmon resonance phenomenon.
  • the surface plasmon resonance sensing unit may include a metal thin film chip installed on one side of the microfluidic channel to detect a plasmon reaction; A coupler provided outside the metal thin film chip; A light source unit irradiating measurement light toward the metal thin film chip from the outside of the microfluidic chip; It may include a light receiving unit for receiving the reflected light reflected from the metal thin film chip.
  • the surface plasmon resonance sensing unit may be provided by any one of an angle variable surface plasmon resonance method, a wavelength variable surface plasmon resonance method, and a surface plasmon resonance imaging method.
  • the surface measurement sensing unit is provided on one inner surface of the microfluidic channel, the nano plasmonic sensor chip solidified on the surface of the nano-metal particles that generate a nano-plasmonic reaction, and the nano-plasma reaction of the nano-metal particles
  • the surface measuring sensor may detect a nucleic acid using at least one of a wavelength and an intensity of the transmitted light changed by the nanoplasmonic reaction.
  • the surface measurement sensing unit may include a QCM sensor installed inside the microfluidic channel, and a high frequency power supply unit for applying high frequency power to the QCM sensor;
  • the nucleic acid can be detected using a frequency change caused by a change in mass by the nucleic acid attached to the surface of the QCM sensor.
  • the surface measuring sensing unit is provided on one inner surface of the microfluidic channel, and has a first electrode having a property of binding to a nucleic acid, and is installed on one inner surface of the microfluidic channel and does not bind to a nucleic acid.
  • a second electrode having a third electrode connected to the first electrode and the second electrode with different polarities, a voltage of the same polarity connected to the first electrode and the second electrode, and A measurement voltage supply unit configured to apply a measurement voltage through the first electrode, the second electrode, and the third electrode such that a voltage having a different polarity is connected to the first electrode and the second electrode;
  • the surface measurement sensing unit may detect the nucleic acid using a current value according to the change in conductivity in a state in which the measurement voltage supply alternately changes from a positive voltage to a negative voltage.
  • the heating area is divided into a digitization area, an annealing area, and an extension area;
  • the heating unit polymerizing chain reaction (Polymerase Chain Reaction: a heating device for heating the annealed region, the annealed region and the extension region, respectively, so that the nucleic acid is amplified by PCR; It may include wealth.
  • the sample injection and closing portion includes a first connecting conduit, a second connecting conduit, a third connecting conduit and a fourth connecting conduit, the micro rapeseed when the first connecting conduit and the second connecting conduit are in communication with each other
  • the first connection conduit and the second connection conduit are connected to the microfluidic channel so that the channel forms a closed loop, and a reaction sample is injected to one side and the third side of the third way of the four-way valve.
  • a sample inlet connected to a connection conduit and a sample outlet connected to one side of the fourth connection pipe of the four-way valve;
  • the four-way valve communicates the first connection conduit and the third connection conduit in the injection mode, and communicates the second connection conduit and the fourth connection conduit so that the reaction sample is injected through the sample injector into the microfluid. Enable injection into a channel and connect the first and second connection conduits in the closed mode to operate the microfluidic channel to form a closed loop.
  • the sample injection and closing portion further comprises a gas discharge membrane is installed at the end of the sample discharge portion to pass the gas and block the passage of the liquid;
  • the reaction sample injected into the microfluidic channel in the injection mode flows to the sample outlet through the second connection conduit, the microfluidic channel and the fourth connection conduit, and reacts in a state of being blocked by the gas discharge membrane. Gas inside the sample may be discharged out of the microfluidic channel through the gas discharge membrane.
  • the gas discharge part is formed in at least one region of the upper wall surface in the direction of gravity of the microfluidic channel, the gas discharge part is formed of a material that passes gas and blocks the passage of liquid, and bubbles generated during heating of the heating part are generated.
  • the apparatus may further include a gas discharge vacuum unit configured to provide a vacuum pressure to the gas discharge unit so as to discharge through the discharge unit.
  • the microfluidic chip is disposed in a form erected in the direction of gravity such that the flow direction of the reaction sample in the microfluidic channel is formed in the direction of gravity;
  • a plurality of the heating units are arranged in the order of high temperature in the direction of gravity;
  • the reaction sample may be circulated by heat convection caused by a change in density of the reaction sample heated by the plurality of heating units arranged in the direction of gravity, and the plurality of heating units may constitute the fluid flow generating unit.
  • the fluid flow generating unit and the pumping member of the elastic material constituting the wall surface in one region of the microfluidic channel may include a pumping driver for pumping the pumping member to flow the reaction sample in the microfluidic channel.
  • the fluid flow generating unit may further include an impeller configured to allow a reaction sample to flow within the micro rapeseed channel; It may include an impeller drive for operating the impeller by a magnetic force outside the microfluidic channel.
  • the fluid flow generating unit may include a sound wave output unit for outputting a high frequency sound wave in the flow direction of the reaction sample to flow the reaction sample.
  • the fluid flow generating unit includes a plurality of dielectric electrophoretic electrodes arranged on one side wall of the microfluidic channel in a flow direction of a reaction sample; It may include a flow electrophoretic power supply for applying power to the reaction sample flow by the dielectric electrophoretic phenomenon.
  • the fluid flow generator further comprises a laser irradiator for irradiating a laser to one of the dielectric electrophoretic electrodes;
  • a flow and vortex of the reaction sample may be formed from the irradiated dielectric electrophoretic electrode toward the other dielectric electrophoretic electrode.
  • a three-dimensional surface material based on dextran or a polymer may be formed on the surface of the metal thin film chip, and a receptor for reacting with a nucleic acid may be provided on the three-dimensional surface material.
  • the inner wall surface of the microfluidic channel on the upper side of the metal thin film chip may protrude in the direction of the metal thin film chip to narrow the flow path of the region where the metal thin film chip is formed.
  • the apparatus may further include a protrusion protruding from the inner wall surface of the microfluidic channel on the upper side of the metal thin film chip in the direction of the metal thin film chip so that the flow path of the region where the metal thin film chip is formed is narrowed; A fine pattern may be formed in the protrusion to induce mixing of the reaction sample flowing through the microfluidic channel.
  • the manufacturing cost is significantly lowered.
  • the cost of the measurement can be significantly lowered by eliminating or minimizing the use of reagents.
  • FIG. 1 is a perspective view of a surface measurement sensing-based real-time nucleic acid amplification measurement apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of a surface measurement sensing based real-time nucleic acid amplification measurement apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view for explaining the operation of the sample injection and closure of the surface measurement sensing-based real-time nucleic acid amplification measurement apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram illustrating examples of a fluid flow generating unit of the apparatus for measuring real-time nucleic acid amplification based on surface measurement sensing according to the first embodiment of the present invention.
  • 5 to 9 are diagrams showing examples of the configuration of the surface measurement sensing unit of the surface measurement sensing-based real-time nucleic acid amplification measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view for explaining a gas discharge unit and a gas discharge vacuum unit according to the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an apparatus for measuring real-time nucleic acid amplification based on surface measurement sensing according to a second embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to an apparatus for measuring real-time nucleic acid amplification based on surface measurement sensing, comprising: a microfluidic chip in which microfluidic channels in a closed loop form are formed; An injection mode in communication with the microfluidic channel for injecting a reaction sample into the microfluidic channel, and a sample operating in a closed mode in which the microfluidic channel forms a closed loop while a reaction sample is injected into the microfluidic channel Injection and closure; A fluid flow generating unit for causing a flow of a reaction sample to circulate inside the microfluidic channel; A plurality of heating units for individually heating the plurality of heating regions of the microfluidic channel to different temperatures so that the nucleic acid in the reaction sample is amplified; And a surface measurement sensor detecting a nucleic acid in the reaction sample in one region of the microfluidic channel.
  • FIG. 1 is a perspective view of a surface measurement sensing based real-time nucleic acid amplification measurement apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a surface measurement sensing based real-time nucleic acid amplification measurement according to a first embodiment of the present invention Top view of the device 100.
  • the apparatus 100 for measuring nucleic acid amplification based on real-time sensing (hereinafter, referred to as a “real time nucleic acid amplification measuring apparatus 100”)
  • the microfluidic chip 110, the sample and injection closing part 150, the fluid flow generating part 140, the plurality of heating parts 121, 122, and 123, and the surface measurement sensing part 130 are included.
  • the microfluidic channel 111 having a closed loop shape is formed.
  • the reaction sample to be measured flows into the microfluidic channel 111.
  • the microfluidic channel 111 may be made of a transparent material so that the surface measurement sensing unit 130 may detect the nucleic acid in the reaction sample flowing through the microfluidic channel 111.
  • the sample and the injection closure 150 operate in the injection mode and the closed mode to inject the reaction sample, and after injection of the reaction sample, the microfluidic channel 111 forms a closed loop. More specifically, the sample and the injection closure 150 are in communication with the microfluidic channel 111 to operate in an injection mode that enables the injection of the reaction sample into the microfluidic channel 111. In addition, the sample and injection closure 150 operates in a closed mode in which the microfluidic channel 111 forms a closed loop while the reaction sample is injected into the microfluidic channel 111.
  • the sample and the injection closure 150 include a 4-way valve 153, a sample injection unit 151, and a sample outlet 152.
  • the four-way valve 153 includes four connection conduits, namely, a first connection conduit P1, a second connection conduit P2, a third connection conduit P3, and And a fourth connecting conduit P4.
  • the first connection conduit P1 and the second connection conduit P2 are connected between the microfluidic channels 111, respectively, so that the microfluidic fluid when the first connection conduit P1 and the second connection conduit P2 are connected to each other.
  • Channel 111 forms a closed loop.
  • the third connection conduit P3 is connected to the sample inlet 151
  • the fourth connection conduit P4 is connected to the sample outlet 152.
  • the sample injection unit 151 is injected with a reaction sample through one side, and the other side is connected to the third connection conduit P3 of the 4-way valve 153 as described above.
  • the sample outlet 152 is connected to the fourth connection conduit P4 of the four-way valve 153.
  • the 4-way valve 153 communicates the first connection conduit P1 and the third connection conduit P3, as shown in FIG.
  • the second connection conduit P2 and the fourth connection conduit P4 communicate with each other so that the reaction sample injected through the sample injection unit 151 can be injected into the microfluidic channel 111. That is, the reaction sample injected through the sample injector 151 is introduced into the microfluidic channel 111 through the third connection conduit P3 and the first connection conduit P1, and the second connection conduit P2 and By moving to the sample outlet 152 through the fourth connecting conduit P4, the inside of the microfluidic channel 111 is filled with the reaction sample.
  • the sample and injection closure 150 may include a four-way valve 153 is installed at the end of the sample outlet 152.
  • the four-way valve 153 may be made of a material through which gas passes and blocks passage of liquid.
  • the 4-way valve 153 communicates the first connection conduit P1 and the second connection conduit P2.
  • the microfluidic channel 111 forms a closed loop as shown in FIG. Done.
  • the fluid flow generating unit 140 causes the flow of the reaction sample so that the reaction sample circulates inside the microfluidic channel 111.
  • 4 is a view showing examples of the fluid flow generating unit 140 according to the present invention.
  • the fluid flow generating unit 140 may include an impeller 141 and an impeller driving unit 142, as shown in FIG. 4 (a).
  • the impeller 141 operates to flow the reaction sample inside the microfluidic channel 111.
  • the impeller 141 rotates or vibrates to flow the reaction sample.
  • the impeller driver 142 operates the impeller 141 outside the microfluidic channel 111.
  • the impeller 141 is provided as a magnetic material, and the impeller driving unit 142 operates the impeller 141 by magnetic force outside the microfluidic channel 111.
  • the fluid flow generating unit 140 may include a sound wave output unit.
  • the sound wave output unit outputs high frequency sound waves in the flow direction of the reaction sample to flow the reaction sample.
  • FIG. 4B when the IDT power supply 144 applies power while the IDT element 143 is disposed on the bottom surface 113 of the microfluidic channel 111, the piezoelectric effect Surface acoustic wave (SAW) is formed by the piezo-electric effect, and the reaction sample flows by the surface acoustic wave.
  • SAW Surface acoustic wave
  • the fluid flow generating unit 140 may induce the flow of the reaction sample by using a dielectrophoresis phenomenon.
  • the fluid flow unit includes a plurality of dielectric and electrophoretic electrodes 145 and dielectric and electrophoretic electrodes 145 arranged on one side wall of the microfluidic channel 111 in the flow direction of the reaction sample. It may include a dielectric electrophoretic power supply unit 146 to apply power to.
  • the dielectric electrophoretic power supply unit 146 supplies power to the plurality of dielectric electrophoretic electrodes 145 in a predetermined pattern so that the dielectric electrophoretic phenomenon occurs, and reacts the sample by the electric field generated between the pair of dielectric electrophoretic electrodes 145. Flow is induced.
  • the fluid flow generating unit 140 may include a laser irradiation unit for irradiating a laser to one of the dielectric electrophoretic electrode 145 in addition to the dielectric phenomenon.
  • the flow and vortex of the reaction sample are generated from the dielectric electrophoretic electrode 145 irradiated with the laser toward the other dielectric electrophoretic electrode 145 so that the flow of the reaction sample and the nucleic acid therein can be simultaneously generated. do.
  • the fluid flow generating unit 140 may include an elastic pumping member (not shown) constituting a wall surface of one region of the microfluidic channel 111 and a pumping member so that the reaction sample flows inside the microfluidic channel 111. It may include a pumping driver (not shown) for pumping. That is, one side wall surface of the microfluidic channel 111 may be made of an elastic material, and the pumping driving part may be vibrated to induce a pumping effect to induce a flow of the reaction sample.
  • the plurality of heating units 121, 122, and 123 individually heat the plurality of heating regions of the microfluidic channel 111 to different temperatures so that nucleic acids in the reaction sample are amplified.
  • the plurality of heating parts 121, 122, and 123 are configured to amplify the nucleic acid through a polymerase chain reaction.
  • a plurality of heating regions according to the present invention may include an annealing region AA, an extension region EA, and a denture. For example, it is divided into a denaturation area (DA).
  • AA annealing region
  • EA extension region
  • DA denaturation area
  • the heating parts 121, 122, and 123 include an annealing heating part 122 for heating the annealing area AA, an extension heating part 121 for heating the extension area EA, and a dination heating for heating the diation area.
  • the unit 123 is included.
  • the annealing heating part 122 heats the annealing area AA so that the reaction sample is heated to about 50 ° C.
  • the extension heating part 121 heats the extension area EA so that the reaction sample is heated to about 72 ° C.
  • the dinating heating unit 123 heats the dinating region so that the reaction sample is heated to about 95 ° C.
  • the nucleic acid in the reaction sample accommodated in the microfluidic channel 111 forming the closed loop is sequentially passed through the digitization region, the annealing region AA, and the extension region EA at a specific temperature. It is amplified by heating and continues to be amplified in a continuous cycle, increasing its amount.
  • the nucleic acid in the reaction sample circulating inside the microfluidic channel 111 is detected by the surface measurement sensor 130 in real time.
  • the surface measurement sensing unit 130 detects the nucleic acid in the reaction sample at a predetermined region inside the microfluidic channel 111.
  • FIGS. 5 to 9 are diagrams showing examples of the configuration of the surface measurement sensing unit according to the present invention.
  • the surface measurement sensing units 130 and 130a illustrated in FIGS. 5 and 6 are views illustrating the configuration of surface plasmon resonance sensing units 130 and 130a using surface plasmon resonance (SPR).
  • SPR surface plasmon resonance
  • the surface plasmon resonance sensing units 130 and 130a may include metal thin film chips 133 and 133a, couplers 134 and 134a, light sources 131 and 131a, and light receivers 132 and 132a. Can be.
  • the metal thin film chips 133 and 133a are installed on one side of the microfluidic channel 111 to detect the plasmon reaction.
  • the dextran or polymer-based three-dimensional surface material for increasing the sensing surface area is formed on the surface of the metal thin film chips 133 and 133a, and the receptor for the reaction with the nucleic acid is provided in the three-dimensional surface material. do.
  • the couplers 134 and 134a are provided outside the metal thin film chips 133 and 133a.
  • the couplers 134 and 134a may include the metal thin film chips 133 and 133a with the bottom surface 113 of the microfluidic chip 110 forming the microfluidic channel 111 interposed therebetween.
  • the coupler 134 and 134a and the metal thin film chips 133 and 133b may be provided to form a part of the bottom surface 113.
  • the light source units 131 and 131a irradiate the measurement light toward the metal thin film chips 133 and 133a from the outside of the microfluidic chip 110.
  • the light source unit 131 illustrated in FIG. 5 has an angularly variable structure for irradiating chain light
  • the light source unit 131a illustrated in FIG. 6 has a structure for irradiating parallel light. That is, the embodiment shown in Figure 5 is an angle variable surface plasmon resonance method is applied, the embodiment shown in Figure 6 shows an example in which the surface plasmon resonance imaging method is applied.
  • the wavelength variable surface plasmon resonance method may be applied as the surface plasmon resonance method.
  • the light receiving units 132 and 132a receive the reflected light reflected from the metal thin film chips 133 and 133a.
  • the nucleic acid detected by the metal thin film chips 133 and 133a is measured by analyzing the reflected light received by the light receiving units 132 and 133a.
  • the inner wall surface of the microfluidic channel 111 on the upper side of the metal thin film chips 133 and 133 a has a protrusion 114 protruding toward the metal thin film chips 133 and 133 a as shown in FIG. 5.
  • the channel of the region where the metal thin film chips 133 and 133a are formed may be provided to have a narrow shape.
  • the protrusion 114 is an example in which a fine pattern 115 for inducing mixing of the reaction sample flowing through the microfluidic channel 111 is formed.
  • the reaction sample flows in a state of closer approach to the metal thin film chips 133 and 133a from the upper portions of the metal thin film chips 133 and 133a, and the reaction samples are continuously mixed and homogeneous by the fine pattern 115.
  • the nucleic acid may be provided to be more easily attached to the metal thin film chips 133 and 133a.
  • the surface measurement sensing unit 130b may include a nanoplasmonic sensor chip 133b, a light source unit 131b, and a light receiving unit 132b.
  • the light source unit 131b irradiates the measurement light toward the nanoplasmonic sensor chip 133b from the outside of the microfluidic channel 111 so that the nanometal particles 134b cause a nanoplasmonic reaction.
  • the light receiving unit 132b receives the transmitted light transmitted through the nanoplasmonic sensor chip 133b.
  • the light source 131b irradiates the measurement light toward the upper surface 112 from the outside of the upper side of the microfluidic channel 111, and the light receiving unit 132b is nano-plasma outside the lower side of the microfluidic channel 111.
  • the light transmitted through the moni- tor chip 133b and the bottom surface 113 is received.
  • the nucleic acid can be measured by analyzing the transmitted light received by the light receiving unit 132b, and the nucleic acid can be detected using at least one of the wavelength and the intensity of the transmitted light.
  • the surface measuring sensor 130c may include a QCM sensor 131c and a high frequency power supply unit 134c.
  • the QCM sensor 131c is installed inside the microfluidic channel 111.
  • the QCM sensor 131c is composed of a crystal oscillator 132c whose length of the internal crystal is changed when a voltage is applied, and a pair of electrodes 133c attached to apply a voltage to the passive oscillator.
  • the first electrode 131d is installed on one side of the microfluidic channel 111, for example, the bottom surface 113, and has a property of binding to a nucleic acid.
  • the second electrode is installed on one side of the microfluidic channel 111 while being spaced apart from the first electrode 131d and has a property of not binding to the nucleic acid.
  • the third electrode 133d is connected to the first electrode 131d and the second electrode 132d with different polarities.
  • the measurement voltage supply unit 134d has a voltage of the same polarity connected to the first electrode 131d and the second electrode 132d, and the first electrode 131d and the second electrode 132d to the third electrode 133d.
  • the measurement voltage is applied to the first electrode 131d, the second electrode 132d, and the third electrode 133d so that voltages of different polarities are connected.
  • the real-time nucleic acid amplification measuring apparatus 100 is the microfluidic chip 110, the microfluidic chip 110 is formed, the surface measurement such as surface plasmon resonance (SPR)
  • SPR surface plasmon resonance
  • the 4-way valve 153 and the 4-way valve 153 remove the gas such as bubbles generated or remaining in the process of injecting the reaction sample into the microfluidic channel 111 to increase the reliability of the measurement. It becomes possible.
  • the real-time nucleic acid amplification measuring apparatus 100 may include a gas discharge unit 131 and the gas discharge vacuum unit 162.
  • the gas discharge part 131 is formed in at least one region of the gravity wall upper wall of the microfluidic channel 111.
  • a part of the upper surface 112 of the microfluidic channel 111 is formed as the gas outlet 131.
  • the gas discharge part 131 is installed at the rear end of the heating parts 121, 122, and 123 based on the circulation direction of the reaction sample.
  • the gas discharge unit 131 may be provided at a rear end of the heating unit 121, 122, and 123 heating the heating unit 123 at the highest temperature.
  • the real-time nucleic acid amplification measuring apparatus 100e includes a microfluidic chip (not shown), a fluid flow generating unit 140e, a surface measuring sensing unit 130e, and a first nucleic acid amplifying unit. 120e and the second nucleic acid amplification unit 120e '.
  • the first sample buffer chamber 116e and the second sample buffer chamber 117e are respectively formed at both sides of the microfluidic channel 111e, and the first sample buffer chamber 116e, the microfluidic channel 111e, and the second sample are respectively formed.
  • the buffer chambers 117e are provided to communicate with each other.
  • the reaction sample flows from the second sample buffer chamber 117e to the ise fluid channel.
  • the reaction sample is sequentially amplified by each heating unit 121e ', 122e', 123e 'in the second nucleic acid amplifying unit 120e'.
  • the measurement region is provided in the annealing region AA heated by the annealing heating unit 122.
  • a separate heating unit is provided. Assume that 124 is installed.
  • 131,131a, 131b light source unit
  • Second electrode 133133a Metal thin film chip
  • Nano plasmonic sensor chip 133c electrode

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

본 발명은 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치에 관한 것으로, 폐루프 형태의 미세 유체 채널이 형성된 미세 유체 칩과; 상기 미세 유체 채널과 연통되어 상기 미세 유체 채널로 반응 시료를 주입하는 주입 모드와, 상기 미세 유체 채널에 반응 시료가 주입된 상태로 상기 미세 유체 채널이 폐루프를 형성하게 하는 폐쇄 모드로 동작하는 시료 주입 및 폐쇄부와; 반응 시료가 상기 미세 유체 채널 내부에서 순환하도록 반응 시료의 흐름을 유발하는 유체 유동 발생부와; 반응 시료 내의 핵산이 증폭되도록 상기 미세 유체 채널의 복수의 히팅 영역을 상호 상이한 온도로 개별적으로 가열하는 복수의 히팅부와; 상기 미세 유체 채널 내부의 일 영역에서 반응 시료 내의 핵산을 검출하는 표면 측정 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 미세 유체 기술이 적용된 PCR 반응을 위한 미세 유체 칩과, 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance : SPR)과 같은 표면 측정 센싱 방식을 이용하여 제조 단가를 현저히 낮출 수 있고, 시약의 사용을 제거하거나 최소화함으로써 측정에 소요되는 비용도 현저히 낮출 수 있다.

Description

표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치
본 발명은 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 표면 플라즈몬 공명과 같은 표면 측정 센싱을 기반으로 핵산의 증폭 과정을 실시간으로 검출할 수 있는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치에 관한 것이다.
실시간 중합효소연쇄반응(Real-time Polymerase chain reaction, 이하 '실시간 PCR'이라 함)은 핵산 증폭 산물을 겔(gel) 상에서의 전기영동 수행 없이 반응 순환(cycle)동안 실시간으로 확인할 수 있다는 장점과 정량분석이 가능하여 근래 핵산 분석 수행에 있어서 많이 활용되고 있다.
일반적으로, 실시간 PCR을 구현하기 위한 장치는 핵산 증폭 반응을 수행하는 1 이상의 열 블록(heating block)을 구비하는 열 순환 장치(thermal cycler)와, 핵산 증폭 산물로부터 발생하는 신호를 실시간으로 측정하기 위한 센서 검출기를 포함한다.
최근 의료 분야에 있어서, 맞춤 의학을 구현하기 위한 효율적인 진단 및 치료 방법이 활발하게 개발되고 있는데, 맞춤 의학을 실질적으로 실현하기 위해서는 다수의 개체에 대한 신속하고 정확한 진단 및 치료가 필요하다. 이 경우 진단 및 치료에 있어서, 핵산 증폭 단계는 가장 기초가 되는 전제 과정이고, 이를 수행하는 일예인 실시간 PCR은 맞춤 의학 실현에 있어서 전제되는 단계라 할 것이다.
그러나, 실시간 PCR은 복잡한 수행 과정을 전제하기 때문에 완료 단계까지 상당한 시간이 소요되고, 이를 구현하기 위한 장치는 대부분 비싸고, 대형이면서 하나의 반응튜브에서 단지 한 개 또는 3~4개의 진단 마커 만을 측정할 수 있어 실질적인 맞춤 의학 실현에 장애가 되고 있다.
일 예로, 한국공개특허 제10-2004-0048754호(온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치)는 수백에서 수천의 샘플에서 여러 파장대(Wavelength)의 형광을 수초 내에 빠르고 샘플의 낮은 농도에서도 민감하게 검색하되, 효소 반응들을 실시간으로 검색하고 분석할 수 있으며 경제적인 가격에 휴대 가능한 소형의 형광 검색 장치를 제공한다.
다른 예로, 한국등록특허 제10-0794703호에 개시된 '생화학적 반응의 실시간 모니터링 장치'는 반응 튜브 플레이트 내의 반응시 광 검출 감도 편차를 최소화하여 다종의 시료의 반응 정도를 비교분석할 수 있는 기술을 개시하고 있다.
여기서, 상기와 같은 기존의 실시간 PCR은 핵산이 증폭됨에 따라 증폭된 핵산에서 형광을 내도록 설계가 된 시약을 사용하고, 매 사이클을 마칠 때마다 형광량을 측정하여 증폭이 일어나기까지의 시간을 이용하여 초기에 샘플 내에 존재하던 유전자의 양을 추정하는 것이 일반적이다.
그런데, 형광을 내도록 설계된 시약의 가격이 매우 고가이기 때문에 진단비용이 높아질 뿐만 아니라, 실시간 PCR도 고전적인 PCR과 마찬가지로 큰 열용량을 갖는 히팅 블록을 사용하기 때문에 온도 조절에 소요되는 시간이 길어져, 측정 시간이 길다는 단점이 존재한다.
또한 기존의 실시간 PCR 방식은 실험자가 직접 장비에 넣을 시약을 PCR 튜브에 넣는 과정을 거쳐야 하므로 실제 측정 결과가 나오기 까지 상당한 시간과 인력이 소모되고, 형광시료 또는 형광 측정 파장이 제한되어 있어 한 튜브 내에서의 다중 검출이 제한적인 단점이 있다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 미세 유체 기술이 적용된 PCR 반응을 위한 미세 유체 칩과, 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance : SPR)과 같은 표면 측정 센싱 방식을 이용하여 제조 단가를 현저히 낮출 수 있고, 시약의 사용을 제거하거나 최소화함으로써 측정에 소요되는 비용도 현저히 낮출 수 있고, 수용체 어레이를 하나의 센서 칩 표면에 형성시킴으로써, 수백 내지 수천개의 바이오마커를 동시에 측정할 수 있는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 미세 유체 칩에 반응 시료를 주입하는 과정이나 측정 과정에서 발생할 수 있는 기포에 의한 측정 오류를 제거하여 측정의 신뢰성을 높일 수 있는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
그리고, 실시간 측정에 있어 정성 분석 뿐만 아니라 정량적인 분석이 가능한 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치에 있어서, 폐루프 형태의 미세 유체 채널이 형성된 미세 유체 칩과; 상기 미세 유체 채널과 연통되어 상기 미세 유체 채널로 반응 시료를 주입하는 주입 모드와, 상기 미세 유체 채널에 반응 시료가 주입된 상태로 상기 미세 유체 채널이 폐루프를 형성하게 하는 폐쇄 모드로 동작하는 시료 주입 및 폐쇄부와; 반응 시료가 상기 미세 유체 채널 내부에서 순환하도록 반응 시료의 흐름을 유발하는 유체 유동 발생부와; 반응 시료 내의 핵산이 증폭되도록 상기 미세 유체 채널의 복수의 히팅 영역을 상호 상이한 온도로 개별적으로 가열하는 복수의 히팅부와; 상기 미세 유체 채널 내부의 일 영역에서 반응 시료 내의 핵산을 검출하는 표면 측정 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치에 의해서 달성된다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치에 있어서, 미세 유체 채널과, 상기 미세 유체 채널의 양측에 각각 형성되는 제1 시료 버퍼 챔버 및 제2 시료 버퍼 챔버가 형성된 미세 유체 칩과; 반응 시료가 상기 제1 시료 버퍼 챔버, 상기 미세 유체 채널, 상기 제2 시료 버퍼 챔버를 왕복 유동하도록 반응 시료의 흐름을 유발하는 유체 유동 발생부와; 상기 미세 유체 채널 내의 유동 방향의 중간 영역에서 반응 시료 내의 핵산을 검출하는 표면 측정 센싱부와; 상기 표면 측정 센싱부을 사이에 두고 양측에 각각 마련되고, 상기 미세 유체 채널을 왕복 유동하는 반응 시료 내의 핵산이 증폭되도록 복수의 히팅 영역을 상호 상이한 온도로 개별적으로 가열하는 복수의 히팅부를 각각 갖는 제1 핵산 증폭부 및 제2 핵산 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치에 의해서도 달성된다.
여기서, 복수의 상기 히팅 영역은 디네이처레이션 영역, 어닐링 영역 및 익스텐션 영역으로 구분되며; 상기 히팅부는 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction : PCR을 통해 핵산이 증폭되도록 상기 디네이처레이션 영역, 상기 어닐링 영역 및 상기 익스텐션 영역을 각각 개별적으로 가열하는 디네이처레이션 히팅부, 어닐링 히팅부 및 익스텐션 히팅부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 핵산 증폭부 및 상기 제2 핵산 증폭부는 상기 디네이처레이션 히팅부, 상기 어닐링 히팅부, 상기 익스텐션 히팅부, 상기 어닐링 히팅부, 상기 디네이처레이션 히팅부 순으로 배치될 수 있다.
그리고, 상기 유체 유동 발생부는 시린지 펌프 형태로 마련될 수 있다.
그리고, 상기 표면 측정 센싱부는 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 표면 플라즈몬 공명 센싱부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 표면 플라즈몬 공명 센싱부는 상기 미세 유체 채널의 내부 일측면에 설치되어 플라즈몬 반응을 검출하는 금속 박막 칩과; 상기 금속 박막 칩의 외측에 마련되는 커플러와; 상기 미세 유체 칩의 외측에서 상기 금속 박막 칩을 향해 측정광을 조사하는 광원부와; 상기 금속 박막 칩에서 반사되는 반사광을 수광하는 수광부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 표면 플라즈몬 공명 센싱부는 각도 가변형 표면 플라즈몬 공명 방식, 파장 가변형 표면 플라즈몬 공명 방식 및 표면 플라즈몬 공명 이미징 방식 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
그리고, 상기 표면 측정 센싱부는 상기 미세 유체 채널의 내부 일측면에 설치되어 나노 플라즈모닉 반응을 발생하는 나노 금속 입자가 표면에 고형화된 나노 플라즈모닉 센서 칩과, 상기 나노 금속 입자가 상기 나노 플라즈모닉 반응을 일으키도록 상기 미세 유체 채널 외부에서 상기 나노 플라즈모닉 센서 칩을 향해 측정광을 조사하는 광원부와, 상기 나노 플라즈모닉 센서 칩을 투과한 투과광을 수광하는 수광부를 포함하며; 상기 표면 측정 센싱부는 상기 나노 플라즈모닉 반응에 의해 변화된 상기 투과광의 파장과 세기 중 적어도 하나를 이용하여 핵산을 검출할 수 있다.
또한, 상기 표면 측정 센싱부는 상기 미세 유체 채널의 내부에 설치되는 QCM 센서와, 상기 QCM 센서에 고주파 전원을 인가하는 고주파 전원 공급부를 포함하며; 상기 QCM 센서의 표면에 부착되는 핵산에 의한 질량의 변화에 따른 주파수 변화를 이용하여 핵산을 검출할 수 있다.
그리고, 상기 표면 측정 센싱부는 상기 미세 유체 채널의 내부 일측면에 설치되고, 핵산과 결합하는 특성을 갖는 제1 전극과, 상기 미세 유체 채널의 내부 일측면에 설치되고, 핵산과 결합하지 않는 특성을 갖는 제2 전극과, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 상이한 극성으로 연결되는 제3 전극과, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 동일한 극성의 전압과 연결되고, 상기 제3 전극에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 상이한 극성의 전압이 연결되도록, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극을 통해 측정 전압을 인가하는 측정 전압 공급부를 포함하며; 상기 표면 측정 센싱부는 상기 측정 전압 공급부가 양의 전압으로부터 음의 전압까지 교대로 변화시키는 상태에서 전도도의 변화에 따른 전류값을 이용하여 핵산을 검출할 수 있다.
그리고, 복수의 상기 히팅 영역은 디네이처레이션 영역, 어닐링 영역, 익스텐션 영역으로 구분되며; 상기 히팅부는 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction : PCR을 통해 핵산이 증폭되도록 상기 디네이처레이션 영역, 상기 어닐링 영역 및 상기 익스텐션 영역을 각각 개별적으로 가열하는 디네이처레이션 히팅부, 어닐링 히팅부 및 익스텐션 히팅부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 시료 주입 및 폐쇄부는 제1 연결도관, 제2 연결도관, 제3 연결도관 및 제4 연결도관을 포함하고, 상기 제1 연결도관과 상기 제2 연결도관이 상호 연통될 때 상기 미세 유채 채널이 폐루프를 형성하도록, 상기 제1 연결도관 및 상기 제2 연결도관이 상기 미세 유체 채널과 연결되는 4웨이 밸브와, 일측으로 반응 시료가 주입되고, 타측이 상기 4웨이 밸브의 상기 제3 연결도관에 연결되는 시료 주입부와, 일측이 상기 4웨이 밸브의 상기 제4 연결관에 연결되는 시료 배출부를 포함하며; 상기 4웨이 밸브는 상기 주입 모드에서 상기 제1 연결도관과 상기 제3 연결도관을 연통시키고 상기 제2 연결도관과 상기 제4 연결도관을 연통시켜 상기 시료 주입부를 통해 주입되는 반응 시료가 상기 미세 유체 채널로 주입 가능하게 하고, 상기 폐쇄 모드에서 상기 제1 연결도관과 상기 제2 연결도관을 연결시켜 상기 미세 유체 채널이 폐루프를 형성하도록 동작할 수 있다.
그리고, 상기 시료 주입 및 폐쇄부는 상기 시료 배출부의 말단에 설치되어 기체는 통과시키고 액체의 통과를 차단하는 가스 배출막을 더 포함하며; 상기 주입 모드에서 상기 미세 유체 채널로 주입되는 반응 시료는 상기 제2 연결도관, 상기 미세 유체 채널 및 상기 제4 연결도관을 통해 상기 시료 배출부로 유동하고, 상기 가스 배출막에 의해 차단된 상태에서 반응 시료 내부의 가스가 상기 가스 배출막을 통해 상기 미세 유체 채널 외부로 배출될 수 있다.
그리고, 상기 미세 유체 채널의 중력 방향 상부 벽면의 적어도 일 영역에 형성되고, 기체를 통과시키고 액체의 통과를 차단하는 재질로 마련되는 가스 배출부와, 상기 히팅부의 가열 과정에서 발생하는 기포가 상기 가스 배출부를 통해 배출되도록 상기 가스 배출부에 진공 압력을 제공하는 가스 배출 진공부를 더 포함할 수 있다.
상기 미세 유체 칩은 상기 미세 유체 채널 내의 반응 시료의 흐름 방향이 중력 방향으로 형성되도록 중력 방향으로 세워진 형태로 배치되고; 복수의 상기 히팅부는 중력 방향으로 고온 순으로 배치되며; 중력 방향으로 배열된 복수의 상기 히팅부에 의해 가열되는 반응 시료의 밀도 변화에 의한 열 대류에 의해 반응 시료가 순환되어 상기 복수의 히팅부가 상기 유체 유동 발생부를 구성할 수 있다.
여기서, 상기 유체 유동 발생부는 상기 미세 유체 채널의 일 영역에 벽면을 구성하는 탄성 재질의 펌핑 부재와; 상기 미세 유체 채널 내부에서 반응 시료가 유동하도록 상기 펌핑 부재을 펌핑하는 펌핑 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유체 유동 발생부는 상기 미세 유채 채널 내부에 반응 시료가 유동 가능하게 작동하는 임팰러와; 상기 미세 유체 채널 외부에서 자력에 의해 상기 임팰러를 작동시키는 임팰러 구동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유체 유동 발생부는 반응 시료의 유동 방향으로 고주파의 음파를 출력하여 반응 시료를 유동시키는 음파 출력부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 유체 유동 발생부는 상기 미세 유체 채널 내부의 일측벽에 반응 시료의 유동 방향으로 배열되는 복수의 유전 영동 전극과; 유전 영동 현상에 의해 반응 시료가 유동하도록 전원을 인가하는 유동 영동 전원 공급부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유체 유동 발생부는 상기 유전 영동 전극 중 하나에 레이저를 조사하는 레이저 조사부를 더 포함하며; 레이저가 조사된 유전 영동 전극으로부터 다른 하나의 유전 영동 전극 방향으로 반응 시료의 유동과 와류가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 금속 박막 칩의 표면에는 센싱 표면적의 증대를 위한 덱스트란 또는 폴리머 기반의 3차원 표면 물질이 형성되고, 핵산과의 반응을 위한 리셉터가 3차원 표면 물질에 마련될 수 있다.
그리고, 상기 금속 박막 칩의 상부측의 상기 미세 유체 채널의 내벽면은 상기 금속 박막 칩 방향으로 돌출되어 상기 금속 박막 칩이 형성된 영역의 유로가 좁아지는 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 금속 박막 칩이 형성된 영역의 유로가 좁아지도록 상기 금속 박막 칩의 상부측의 상기 미세 유체 채널의 내벽면으로부터 상기 금속 박막 칩 방향으로 돌출된 돌출부를 더 포함하며; 상기 돌출부에는 상기 미세 유체 채널을 유동하는 반응 시료의 혼합을 유도하는 미세 패턴이 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따르면, 미세 유체 기술이 적용된 PCR 반응을 위한 미세 유체 칩과, 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance : SPR)과 같은 표면 측정 센싱 방식을 이용하여 제조 단가를 현저히 낮출 수 있고, 시약의 사용을 제거하거나 최소화함으로써 측정에 소요되는 비용도 현저히 낮출 수 있다.
또한, 미세 유체 칩에 반응 시료를 주입하는 과정이나 측정 과정에서 발생할 수 있는 기포에 의한 측정 오류를 제거하여 측정의 신뢰성을 높일 수 있다.
그리고, 실시간 측정에 있어 정성 분석 뿐만 아니라 정량적인 분석이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치의 평면도이고,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치의 시료 주입 및 폐쇄부의 동작을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치의 유체 유동 발생부의 예들을 도시한 도면이고,
도 5 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치의 표면 측정 센싱부의 구성의 예들을 나타낸 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 가스 배출부와 가스 배출 진공부를 설명하기 위한 도면이고,
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치에 관한 것으로, 폐루프 형태의 미세 유체 채널이 형성된 미세 유체 칩과; 상기 미세 유체 채널과 연통되어 상기 미세 유체 채널로 반응 시료를 주입하는 주입 모드와, 상기 미세 유체 채널에 반응 시료가 주입된 상태로 상기 미세 유체 채널이 폐루프를 형성하게 하는 폐쇄 모드로 동작하는 시료 주입 및 폐쇄부와; 반응 시료가 상기 미세 유체 채널 내부에서 순환하도록 반응 시료의 흐름을 유발하는 유체 유동 발생부와; 반응 시료 내의 핵산이 증폭되도록 상기 미세 유체 채널의 복수의 히팅 영역을 상호 상이한 온도로 개별적으로 가열하는 복수의 히팅부와; 상기 미세 유체 채널 내부의 일 영역에서 반응 시료 내의 핵산을 검출하는 표면 측정 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치(100)의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치(100)의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치(100)(이하, '실시간 핵산 증폭 측정 장치(100)'라 함)는 미세 유체 칩(110), 시료 및 주입 폐쇄부(150), 유체 유동 발생부(140), 복수의 히팅부(121,122,123) 및 표면 측정 센싱부(130)를 포함한다.
미세 유체 칩(110)에는, 도 2에 도시된 바와 같이 폐루프 형태의 미세 유체 채널(111)이 형성된다. 미세 유체 채널(111)로는 측정 대상이 되는 반응 시료가 유동하게 된다. 여기서, 미세 유체 채널(111)은 투명한 재질로 마련되어 표면 측정 센싱부(130)가 미세 유체 채널(111)을 유동하는 반응 시료 내의 핵산을 검출할 수 있게 된다.
시료 및 주입 폐쇄부(150)는 주입 모드와 폐쇄 모드로 동작하여 반응 시료를 주입하고, 반응 시료의 주입 후 미세 유체 채널(111)이 폐루프를 형성하게 된다. 보다 구체적으로 설명하면, 시료 및 주입 폐쇄부(150)는 미세 유체 채널(111)과 연통되어 미세 유체 채널(111)로 반응 시료의 주입이 가능하게 하는 주입 모드로 동작한다. 또한, 시료 및 주입 폐쇄부(150)는 미세 유체 채널(111)에 반응 시료가 주입된 상태로 미세 유체 채널(111)이 폐루프를 형성하게 하는 폐쇄 모드로 동작한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실시간 핵산 증폭 측정 장치(100)의 시료 및 주입 폐쇄부(150)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시된 실시예에서는 본 발명에 따른 시료 및 주입 폐쇄부(150)가 4웨이 밸브(153), 시료 주입부(151) 및 시료 배출구(152)를 포함하는 것을 예로 하고 있다.
4웨이 밸브(153)는, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 4개의 연결도관, 즉 제1 연결도관(P1), 제2 연결도관(P2), 제3 연결도관(P3) 및 제4 연결도관(P4)을 포함한다. 여기서, 제1 연결도관(P1)과 제2 연결도관(P2)은 각각 미세 유체 채널(111) 사이에 연결되어, 제1 연결도관(P1)과 제2 연결도관(P2)이 연결될 때 미세 유체 채널(111)이 폐루프를 형성하게 된다. 그리고, 제3 연결도관(P3)은 시료 주입부(151)와 연결되고, 제4 연결도관(P4)은 시료 배출구(152)와 연결된다.
시료 주입부(151)는 일측을 통해 반응 시료가 주입되고, 타측이 상술한 바와 같이 4웨이 밸브(153)의 제3 연결도관(P3)과 연결된다. 그리고, 시료 배출구(152)는 4웨이 밸브(153)의 제4 연결도관(P4)과 연결된다.
상기와 같은 구성을 통해, 주입 모드에서 4웨이 밸브(153)는, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 연결도관(P1)과 제3 연결도관(P3)을 연통시키고, 제2 연결도관(P2)과 제4 연결도관(P4)을 연통시켜 시료 주입부(151)를 통해 주입되는 반응 시료가 미세 유체 채널(111)로 주입 가능하게 한다. 즉, 시료 주입부(151)를 통해 주입되는 반응 시료는 제3 연결도관(P3), 제1 연결도관(P1)을 통해 미세 유체 채널(111)로 유입되고, 제2 연결도관(P2) 및 제4 연결도관(P4)을 거쳐 시료 배출구(152) 측으로 이동함으로써, 미세 유체 채널(111) 내부가 반응 시료로 가득 채워지게 된다.
여기서, 본 발명에 따른 시료 및 주입 폐쇄부(150)는 시료 배출구(152)의 말단에 설치되는 4웨이 밸브(153)을 포함할 수 있다. 4웨이 밸브(153)은 기체는 통과시키고 액체의 통과를 차단하는 재질로 마련될 수 있다. 이를 통해, 미세 유체 채널(111) 내부로 반응 시료를 주입할 때, 미세 유체 채널(111)이 반응 시료로 가득 채워진 상태에서 주입 방향으로 지속적으로 압력을 가하게 되면, 미세 유체 채널(111) 내부에 잔존하는 공기나 기포 등이 4웨이 밸브(153)을 통해 배출되어, 핵산 검출에 기포 등에 의한 측정의 정확도 저하를 제거할 수 있게 된다.
상기와 같이, 기포 등의 제거된 상태로 미세 유체 채널(111) 내부가 반응 시료로 가득 찬 후, 4웨이 밸브(153)가 제1 연결도관(P1)과 제2 연결도관(P2)을 연통시키고, 제3 연결도관(P3)과 제4 연결도관(P4)을 연결시키는 폐쇄 모드로 작동하게 되면, 미세 유체 채널(111)이, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 폐루프를 형성하게 된다.
한편, 유체 유동 발생부(140)는 반응 시료가 미세 유체 채널(111) 내부에서 순환하도록 반응 시료의 흐름을 유발시킨다. 도 4는 본 발명에 따른 유체 유동 발생부(140)의 예들을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유체 유동 발생부(140)는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 임팰러(141)와, 임팰러 구동부(142)를 포함할 수 있다. 임팰러(141)는 미세 유체 채널(111) 내부에 반응 시료가 유동 가능하게 작동한다. 예를 들어, 임팰러(141)는 회전하거나 진동하여 반응 시료를 유동시킨다. 그리고, 임팰러 구동부(142)는 미세 유체 채널(111) 외부에서 임팰러(141)를 작동시킨다. 본 발명에서는 임팰러(141)가 자성체로 마련되고, 임팰러 구동부(142)가 미세 유체 채널(111) 외부에서 자력에 의해 임팰러(141)를 작동시키는 것을 예로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 유동 발생부(140)는 음파 출력부를 포함할 수 있다. 음파 출력부는 반응 시료의 유동 방향으로 고주파의 음파를 출력하여 반응 시료를 유동시킨다. 도 4의 (b)를 참조하여 설명하면, 미세 유체 채널(111)의 바닥면(113)에 IDT 소자(143)를 배치시킨 상태에서 IDT 전원 공급부(144)가 전원을 인가하게 되면, 압전 효과(Piezo-electric effect)에 의해 표면 탄성파(Surface acoustic wave : SAW)가 형성되고, 이러한 표면 탄성파에 의해 반응 시료가 유동하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 유동 발생부(140)는 유전 영동(dielectrophoresis) 현상을 이용하여 반응 시료의 유동을 유도할 수 있다. 도 4의 (c)를 참조하여 설명하면, 유체 유동부는 미세 유체 채널(111) 내부의 일측벽에 반응 시료의 유동 방향으로 배열된 복수의 유전 영동 전극(145)과, 유전 영동 전극(145)에 전원을 인가하는 유전 영동 전원 공급부(146)를 포함할 수 있다.
유전 영동 전원 공급부(146)는 유전 영동 현상이 발생하도록 복수의 유전 영동 전극(145)에 일정 패턴으로 전원을 공급하게 되고, 한 쌍의 유전 영동 전극(145) 사이에서 발생하는 전기장에 의해 반응 시료의 유동이 유도된다.
여기서, 여기서, 유체 유동 발생부(140)는 유전 영동 현상에 부가하여 유전 영동 전극(145) 중 하나에 레이저를 조사하는 레이저 조사부를 포함할 수 있다. 레이저 조사부에 의해 레이저가 조사된 유전 영동 전극(145)으로부터 다른 유전 영동 전극(145) 방향으로 반응 시료의 유동과 와류가 발생하여, 반응 시료의 유동과 그 내부의 핵산의 혼합이 동시에 일어날 수 있게 된다.
이외에도, 유체 유동 발생부(140)는 미세 유체 채널(111)의 일 영역의 벽면을 구성하는 탄성 재질의 펌핑 부재(미도시)와, 미세 유체 채널(111) 내부에서 반응 시료가 유동하도록 펌핑 부재를 펌핑하는 펌핑 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 즉, 미세 유체 채널(111)의 일측 벽면을 탄성 재질로 마련하고 이를 펌핑 구동부가 진동시키는 등의 방법으로 펌핑 효과가 나타나도록 하여 반응 시료의 유동을 유도할 수 있게 된다.
한편, 복수의 히팅부(121,122,123)는 반응 시료 내의 핵산이 증폭되도록 미세 유체 채널(111)의 복수의 히팅 영역을 상호 상이한 온도로 개별적으로 가열한다. 본 발명에서는 복수의 히팅부(121,122,123)가 중합효소연쇄반응(Polymerase chain reaction)을 통해 핵산을 증폭하도록 구성되는 것을 예로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 복수의 히팅 영역이, 도 2에 도시된 바와 같이, 어닐링(Annealing) 영역(AA), 익스텐션(Extension) 영역(EA), 및 디네이처레이션(Denaturation) 영역(DA)으로 구분되는 것을 예로 한다.
그리고, 히팅부(121,122,123)는 어닐링 영역(AA)을 가열하는 어닐링 히팅부(122), 익스텐션 영역(EA)을 가열하는 익스텐션 히팅부(121), 그리고 디네이처레이션 영역을 가열하는 디네이처레이션 히팅부(123)을 포함한다. 어닐링 히팅부(122)는 반응 시료가 대략 50℃ 정도로 가열되도록 어닐링 영역(AA)을 가열하고, 익스텐션 히팅부(121)는 반응 시료가 대략 72℃ 정도로 가열되도록 익스텐션 영역(EA)을 가열하고, 디네이처레이션 히팅부(123)는 반응 시료가 대략 95℃ 정도로 가열되도록 디네이처레이션 영역을 가열하게 된다.
상기와 같은 구성을 통해, 폐루프를 형성하는 미세 유체 채널(111) 내부에 수용된 반응 시료 내의 핵산은 디네이처레이션 영역, 어닐링 영역(AA) 및 익스텐션 영역(EA)을 순차적으로 지나면서 특정 온도로 가열되면서 증폭되고, 지속적인 순환 과정에서 계속 증폭되어 그 양이 증가하게 된다.
상기와 같이 미세 유체 채널(111) 내부를 순환하는 반응 시료 내의 핵산은 표면 측정 센싱부(130)에 의해 실시간으로 검출된다. 표면 측정 센싱부(130)는 미세 유체 채널(111) 내부의 일정 영역에서 반응 시료 내의 핵산을 검출하게 된다.
도 5 내지 도 9는 본 발명에 따른 표면 측정 센싱부의 구성의 예들을 나타낸 도면이다. 먼저, 도 5 및 도 6에 도시된 표면 측정 센싱부(130,130a)는 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance : SPR) 현상을 이용하는 표면 플라즈몬 공명 센싱부(130,130a)의 구성을 나타낸 도면이다.
표면 플라즈몬 공명 센싱부(130,130a)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 금속 박막 칩(133,133a), 커플러(134,134a), 광원부(131,131a) 및 수광부(132,132a)를 포함할 수 있다. 금속 박막 칩(133,133a)은 미세 유체 채널(111)의 내부 일측면에 설치되어 플라즈몬 반응을 검출한다. 본 발명에서는 금속 박막 칩(133,133a)의 표면에는 센싱 표면적의 증대를 위한 덱스트란 또는 폴리머 기반의 3차원 표면 물질이 형성되고, 핵산과의 반응을 위한 리셉터가 3차원 표면 물질에 마련되는 것을 예로 한다.
커플러(134,134a)는 금속 박막 칩(133,133a)의 외측에 마련되는 것을 예로 한다. 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에서는 커플러(134,134a)가 미세 유체 채널(111)을 형성하는 미세 유체 칩(110)의 바닥면(113)을 사이에 두고 금속 박막 칩(133,133a)과 마주하는 것을 예로 하고 있으나, 커플러(134,134a)와 금속 박막 칩(133,133b)이 직접 부착된 상태에서 바닥면(113)의 일부를 형성하도록 마련될 수도 있다.
광원부(131,131a)는 미세 유체 칩(110)의 외측에서 금속 박막 칩(133,133a)을 향해 측정광을 조사한다. 도 5에 도시된 광원부(131)는 쇄기광을 조사하는 각도 가변형 구조를 갖는 것을 예로 도시하고 있고, 도 6에 도시된 광원부(131a)는 평행광을 조사하는 구조를 갖는 것을 예로 도시하고 있다. 즉, 도 5에 도시된 실시예는 각도 가변형 표면 플라즈몬 공명 방식이 적용되고, 도 6에 도시된 실시예는 표면 플라즈몬 공명 이미징 방식이 적용된 예를 나타내고 있다. 여기서, 표면 플라즈몬 공명 방식으로 파장 가변형 표면 플라즈몬 공명 방식이 적용될 수 있음은 물론이다.
수광부(132,132a)는 금속 박막 칩(133,133a)에서 반사되는 반사광을 수광한다. 그리고, 수광부(132,133a)에 의해 수광된 반사광을 분석하여 금속 박막 칩(133,133a)에서 검출된 핵산을 측정하게 된다.
여기서, 금속 박막 칩(133,133a)의 상부측의 미세 유체 채널(111)의 내벽면은, 도 5에 도시된 바와 같이, 금속 박막 칩(133,133a) 방향으로 돌출된 돌출부(114)가 형성되어 금속 박막 칩(133,133a)이 형성된 영역의 유로가 좁아지는 형상을 갖도록 마련될 수 있다. 또한, 돌출부(114)에는 미세 유체 채널(111)을 유동하는 반응 시료의 혼합을 유도하는 미세 패턴(115)이 형성되는 것을 예로 한다. 이를 통해, 반응 시료가 금속 박막 칩(133,133a)의 상부에서 금속 박막 칩(133,133a)에 보다 근접하게 접근한 상태로 유동하도록 하고, 미세 패턴(115)에 의해 반응 시료가 지속적으로 혼합되어 균질한 농도로 금속 박막 칩(133,133a)에 공급됨으로써, 핵산이 금속 박막 칩(133,133a)에 보다 용이하게 부착하도록 마련될 수 있다.
여기서, 후술할 도 6 내지 도 9에 도시된 실시예에서는 미세 유체 채널(111)이 좁아지는 돌출부(114)가 도시되지 않았으나, 도 6 내지 도 9에 도시된 실시예에서도 미세 유체 채널(111)이 좁아지는 형상이 적용 가능함을 물론이다.
도 7은 본 발명의 다른 예에 따른 표면 측정 센싱부(130b)의 예를 나타낸 것으로, 나노 플라즈모닉 반응을 이용하여 핵산을 측정하는 예를 나타내고 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 표면 측정 센싱부(130b)는 나노 플라즈모닉 센서 칩(133b), 광원부(131b) 및 수광부(132b)를 포함할 수 있다.
나노 플라즈모닉 센서 칩(133b)은 미세 유체 채널(111)의 내부 일측면에 설치되는데, 본 발명에서는 미세 유체 채널(111)을 형성하는 바닥면(113)에 설치되는 것을 예로 한다. 여기서, 나노 플라즈모닉 센서 칩(133b)에는 나노 플라즈모닉 반응을 발생하는 나노 금속 입자(134b)가 표면에 고형화된다.
광원부(131b)는 나노 금속 입자(134b)가 나노 플라즈모닉 반응을 일으키도록 미세 유체 채널(111) 외부에서 나노 플라즈모닉 센서 칩(133b)을 향해 측정광을 조사한다. 그리고, 수광부(132b)는 나노 플라즈모닉 센서 칩(133b)을 투과한 투과광을 수광한다.
본 발명에서는 광원부(131b)가 미세 유체 채널(111)의 상부 측 외부에서 상부면(112) 방향으로 측정광을 조사하고, 수광부(132b)가 미세 유체 채널(111)의 하부 측 외부에서 나노 플라즈모닉 센서 칩(133b) 및 바닥면(113)을 투과한 광을 수광하는 것을 예로 한다. 여기서, 수광부(132b)에 의해 수광된 투과광의 분석을 통해 핵산의 측정이 가능한데, 투과광의 파장과 세기 중 적어도 하나를 이용하여 핵산을 검출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 예에 따른 표면 측정 센싱부(130c)의 예를 나타낸 것으로, 수동 진동 저울(Quartz crystal microbalance : QCM)을 이용하는 방법을 나타낸 것이다. 도 8을 참조하여 설명하면, 표면 측정 센싱부(130c)는 QCM 센서(131c)와 고주파 전원 공급부(134c)를 포함할 수 있다.
QCM 센서(131c)는 미세 유체 채널(111) 내부에 설치된다. QCM 센서(131c)는 전압이 인가되면 내부 수정의 구조가 달아져 길이가 변화하는 수정 진동자(132c)와, 수동 진동자에 전압을 인가하기 위해 부착되는 한 쌍의 전극(133c)으로 구성된다.
그리고, 고주파 전원 공급부(134c)에 의해 고주파 전원이 QCM 센서(131c)로 인가되면, 표면 측정 센싱부(130)는 QCM 센서(131c)의 질량의 변화에 따른 주파수 변화를 감지하여 핵산을 검출하게 된다.
도 9는 본 발명의 다른 예에 따른 표면 측정 센싱부(130d)의 예를 나타낸 것으로, 전기 화학 센서 방식을 이용한 예를 나타내고 있다. 도 9를 참조하여 설명하면, 표면 측정 센싱부(130d)는 제1 전극(131d), 제2 전극, 제3 전극(133d) 및 측정 전압 공급부(134d)를 포함할 수 있다.
제1 전극(131d)은 미세 유체 채널(111)의 내부 일측면, 예를 들어 바닥면(113)에 설치되고, 핵산과 결합하는 특성을 갖는다. 제2 전극은 제1 전극(131d)과 이격된 상태로 미세 유체 채널(111) 내부의 일측면에 설치되고, 핵산과 결합하지 않는 특성을 갖는다. 그리고, 제3 전극(133d)은 제1 전극(131d) 및 제2 전극(132d)과 상이한 극성으로 연결된다.
측정 전압 공급부(134d)는 제1 전극(131d) 및 제2 전극(132d)에 동일한 극성의 전압이 연결되고, 제3 전극(133d)에 제1 전극(131d) 및 제2 전극(132d)과 상이한 극성의 전압이 연결되도록, 제1 전극(131d), 제2 전극(132d) 및 제3 전극(133d)에 측정 전압을 인가한다.
이와 같은 구성을 통해, 표면 측정 센싱부(130)는 측정 전압 공급부(134d)가 양의 전압으로부터 음의 전압까지 교대로 변화시키는 상태에서 전도도의 변화에 따른 전류값을 이용하여 핵산을 검출하게 된다.
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따른 실시간 핵산 증폭 측정 장치(100)는 미세 유체 채널(111)이 형성된 미세 유체 칩(110)과, 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance : SPR)과 같은 표면 측정 센싱 방식을 이용하여 제조 단가를 현저히 낮출 수 있고, 시약의 사용을 제거하거나 최소화함으로써 측정에 소요되는 비용도 현저히 낮출 수 있게 된다.
또한, 4웨이 밸브(153)와, 4웨이 밸브(153)을 통해 미세 유체 채널(111) 내부에 반응 시료를 주입하는 과정에서 발생하거나 잔존하는 기포 등의 기체를 제거함으로써, 측정의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.
또한, 반응 시료가 폐루프 형태의 미세 유체 채널(111)을 순환하면서 핵산이 증폭되는 과정에서 실시간으로 핵산의 양을 측정할 수 있게 되어, 핵산의 증폭을 실시간으로 정량적으로 분석이 가능하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 실시간 핵산 증폭 측정 장치(100)는 가스 배출부(131)와 가스 배출 진공부(162)를 포함할 수 있다. 도 10을 참조하여 설명하면, 가스 배출부(131)는 미세 유체 채널(111)의 중력 방향 상부 벽면의 적어도 일 영역에 형성된다. 도 10에서는 미세 유체 채널(111)의 상부면(112)의 일부가 가스 배출부(131)로 형성되는 것을 예로 하고 있다.
가스 배출부(131)는 기체는 통과시키고 액체의 통과를 차단하는 재질로 마련된다. 이를 통해, 반응 시료에 잔존하는 기포나 히팅부(121,122,123)의 가열 과정에서 발생하는 기포가 가스 배출부(131)를 통해 배출 가능하게 된다. 그리고, 기포 등의 가스 배출이 원활해지도록 가스 배출 진공부(162)는 가스 배출부(131)에 진공 압력을 가하게 된다.
본 발명에서는 가스 배출부(131)가 반응 시료의 순환 방향을 기준으로 히팅부(121,122,123)의 후단에 설치되는 것을 예로 한다. 특히, 히팅부(121,122,123) 중 가장 고열로 가열하는 디네이처레이션 히팅부(123)의 후단에는 가스 배출부(131)가 마련되는 것이 바람직할 것이다.
이하에서는, 도 11을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 핵산 증폭 측정 장치(100e)에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 핵산 증폭 측정 장치(100e)는 미세 유체 칩(미도시, 이하 동일), 유체 유동 발생부(140e), 표면 측정 센싱부(130e), 제1 핵산 증폭부(120e) 및 제2 핵산 증폭부(120e')를 포함한다.
미세 유체 칩에는 미세 유체 채널(111e), 제1 시료 버퍼 챔버(116e) 및 제2 시료 버퍼 챔버(117e)가 형성된다. 미세 유체 채널(111e)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 미세 유체 칩의 내부에 일자로 형성된다.
제1 시료 버퍼 챔버(116e) 및 제2 시료 버퍼 챔버(117e)는 미세 유체 채널(111e)의 양측에 각각 형되는데, 제1 시료 버퍼 챔버(116e), 미세 유체 채널(111e) 및 제2 시료 버퍼 챔버(117e)는 상호 연통되도록 마련된다.
유체 유동 발생부(140e)는 반응 시료가 제1 시료 버퍼 챔버(116e), 미세 유체 채널(111e) 및 제2 시료 버퍼 챔버(117e)를 왕복 유동하도록 반응 시료의 흐름을 유발한다. 본 발명의 제2 실시예에서는 시린지 폄프 형태로 마련되는 것을 예로 한다.
표면 측정 센싱부(130e)는 미세 유체 채널(111e) 내의 유동 방향의 중간 영역에서 반응 시료 내의 핵산을 검출한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 표면 측정 센싱부(130e)로는 전술한 제1 실시예에서 설명한 다양한 예들이 적용 가능한 바 그 상세한 설명은 생략한다.
제1 핵산 증폭부(120e)와 제2 핵산 증폭부(120e')는 표면 측정 센싱부(130e)를 사이에 두고 양측에 각각 마련된다. 그리고, 제1 핵산 증폭부(120e) 및 제2 핵산 증폭부(120e')는 각각 복수의 히팅부(121e,122e,123e,121e',122e',123e')로 구성된다.
여기서, 제1 핵산 증폭부(120e)를 구성하는 히팅부(121e,122e,123e)는 반응 시료 내의 핵산이 증폭되도록 복수의 히팅 영역을 상호 상이한 온도로 개별적으로 가열한다. 제1 실시예에서와 같이, 히팅 영역은 어닐링(Annealing) 영역, 익스텐션(Extension) 영역, 및 디네이처레이션(Denaturation) 영역으로 구분될 수 있으며, 히팅부(121e,122e,123e)는 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction : PCR)을 통해 핵산이 증폭되도록 어닐링 영역(AA), 익스텐션 영역(EA) 및 디네이처레이션 영역(DA)을 각각 개별적으로 가열하는 어닐링 히팅부(121e), 익스텐션 히팅부(122e) 및 디네이처레이션 히팅부(123e)를 포함하게 된다. 여기서, 제1 핵산 증폭부(120e)는 디네이처레이션 히팅부(123e), 어닐링 히팅부(121e), 익스텐션 히팅부(122e), 어닐링 히팅부(121e), 디네이처레이션 히팅부(123e) 순으로 배치되어 양측 방향으로의 유동에 모두 증폭이 가능하게 된다.
마찬가지로, 제2 핵산 증폭부(120e')를 구성하는 히팅부(121e',122e',123e')는 반응 시료 내의 핵산이 증폭되도록 복수의 히팅 영역을 상호 상이한 온도로 개별적으로 가열한다. 제1 실시예에서와 같이, 히팅 영역은 어닐링(Annealing) 영역, 익스텐션(Extension) 영역, 및 디네이처레이션(Denaturation) 영역으로 구분될 수 있으며, 히팅부(121e',122e',123e')는 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction : PCR)을 통해 핵산이 증폭되도록 어닐링 영역(AA), 익스텐션 영역(EA) 및 디네이처레이션 영역(DA)을 각각 개별적으로 가열하는 어닐링 히팅부(121e'), 익스텐션 히팅부(122e') 및 디네이처레이션 히팅부(123e')를 포함하게 된다. 여기서, 제2 핵산 증폭부(120e')는 디네이처레이션 히팅부(123e'), 어닐링 히팅부(121e'), 익스텐션 히팅부(122e'), 어닐링 히팅부(121e'), 디네이처레이션 히팅부(123e') 순으로 배치되어 양측 방향으로의 유동에 모두 증폭이 가능하게 된다.
상기와 같은 구성에 따라 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 핵산 증폭 측정 장치(100e)의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1 시료 버퍼 챔버(116e)에 반응 시료가 채워진 상태에서 시린지 펌프가 제2 시료 버퍼 챔버(117e) 방향으로 압력을 인가하게 되면, 반응 시료는 제1 시료 버퍼 챔버(116e)로부터 미세 유체 채널(111e)로 유동하게 된다. 이 때, 제1 핵산 증폭부(120e)에서 각각의 히팅부(121e,122e,123e)에 의해 순차적으로 가열됨으로써 핵산이 증폭된다.
제1 핵산 증폭부(120e)에 의해 증폭된 핵산은 표면 측정 센싱부(130e)에 의해 검출된 후, 다시 제2 핵산 증폭부(120e')에서 각각의 히팅부(121e',122e',123e')의 순차적인 가열을 통해 증폭된 후, 제2 시료 버퍼 챔버(117e)로 유동하게 된다.
그런 다음, 시린지 펌프가 제1 시료 버퍼 챔버(116e) 방향으로 압력을 인가하게 되면, 제2 시료 버퍼 챔버(117e)로부터 이세 유체 채널로 반응 시료가 유동하게 된다. 이 때, 반응 시료는 제2 핵산 증폭부(120e')에서 각각의 히팅부(121e',122e',123e')에 의해 순차적으로 가열됨으로써 핵산 증폭된다.
제2 핵산 증폭부(120e')에 의해 증폭된 핵산은 표면 측정 센싱부(130e)에 의해 검출된 후, 다시 제1 핵산 증폭부(120e)에서 각각의 히팅부(121e,122e,123e)의 순차적인 가열을 통해 증폭된 후, 제1 시료 버퍼 챔버(116e)로 유동하게 된다.
상기와 같은 과정을 반복적으로 수행하게 되면, 제1 핵산 증폭부(120e) 및 제2 핵산 증폭부(120e')에 의해 증폭되는 핵산이 실시간으로 표면 측정 센싱부(130e)에 의해 측정 가능하게 된다.
여기서, 본 발명의 제2 실시예에는 제1 실시예에서 설명한 가스 배출부 및 가스 배출 진공부(162)가 적용될 수 있다. 또한, 표면 측정 센싱부(130)가 핵산을 검출하는 측정 영역에서의 미세 유체 채널(111)이 표면 측정 센싱부(130) 방향으로 좁아지는 구성이 제2 실시예에서도 적용 가능하다.
한편, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 실시간 핵산 증폭 측정 장치(100)에서 표면 측정 센싱부(130)가 핵산을 검출하는 측정 영역은 일정 온도로 가열되도록 마련될 수 있다.
도 2에 도시된 제1 실시예에서는 어닐링 히팅부(122)에 의해 가열되는 어닐링 영역(AA) 내에 측정 영역이 마련되는 것을 예로 하고 있고, 도 11에 도시된 제2 실시예에서는 별도의 히팅부(124)를 설치하는 것을 예로 하고 있다.
이와 같은 측정 영역의 가열을 통해 핵산이 금속 박막 칩(133) 등과 같은 표면 측정 센싱부(130)에 보다 쉽게 부착되어, 보다 정확한 측정이 가능하게 된다.
한편, 전술한 제1 실시예에서는, 도 4를 참조하여 별도로 설치되는 유체 유동 발생부(140)의 예들을 설명하였다. 이외에도, 미세 유체 칩을 미세 유채 채널 내의 반응 시료의 흐름 방향이 중력 방향으로 형성되도록 중력 방향으로 세워진 형태로 배치되는 경우, 중력 방향으로 배열된 히팅부(121,122,123)에 의해 가열되는 반응 시료의 밀도 변화에 의한 열 대류에 의해 반응 시료가 순환되도록 마련될 수 있다. 즉, 복수의 히팅부(121,122,123)가 유체 유동 발생부(140)를 구성하게 된다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
[부호의 설명]
100,100e : 실시간 핵산 증폭 측정 장치
110 : 미세 유체 칩 111,110e : 미세 유체 채널
112 : 상부면 113 : 바닥면
114 : 돌출부 116e : 제1 시료 버퍼 챔버
117e : 제2 시료 버퍼 챔버
121,121e,121e',122,122e,122e',123,123e,123e' : 히팅부
130,130a,130c,130d,130e : 표면 측정 센싱부
131,131a,131b : 광원부
131c : QCM 센서 131d : 제1 전극
132c : 수정 진동자 132,132a,132b : 수광부
132d : 제2 전극 133,133a : 금속 박막 칩
133b : 나노 플라즈모닉 센서 칩 133c : 전극
133d : 제3 전극 134,134a : 커플러
134b : 나노 금속 입자 134c : 고주파 전원 공급부
134d : 충전 전압 공급부 140 : 유체 유동 발생부
141 : 임팰러 142 : 임팰러 구동부
143 : IDT 소자 144 : IDT 전원 공급부
145 : 유전 영동 전극 146 : 유전 영동 전원 공급부
150 : 시료 주입 및 폐쇄부 151 : 시료 주입부
152 : 시료 배출부 153 : 4웨이 밸브
154 : 가스 배출막 161 : 가스 배출부
162 : 가스 배출 진공부
본 발명은 표면 플라즈몬 공명과 같은 표면 측정 센싱을 기반으로 핵산의 증폭 과정을 실시간으로 검출하는 분야에 적용될 수 있다.

Claims (24)

  1. 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치에 있어서,
    폐루프 형태의 미세 유체 채널이 형성된 미세 유체 칩과;
    상기 미세 유체 채널과 연통되어 상기 미세 유체 채널로 반응 시료를 주입하는 주입 모드와, 상기 미세 유체 채널에 반응 시료가 주입된 상태로 상기 미세 유체 채널이 폐루프를 형성하게 하는 폐쇄 모드로 동작하는 시료 주입 및 폐쇄부와;
    반응 시료가 상기 미세 유체 채널 내부에서 순환하도록 반응 시료의 흐름을 유발하는 유체 유동 발생부와;
    반응 시료 내의 핵산이 증폭되도록 상기 미세 유체 채널의 복수의 히팅 영역을 상호 상이한 온도로 개별적으로 가열하는 복수의 히팅부와;
    상기 미세 유체 채널 내부의 일 영역에서 반응 시료 내의 핵산을 검출하는 표면 측정 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  2. 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치에 있어서,
    미세 유체 채널과, 상기 미세 유체 채널의 양측에 각각 형성되는 제1 시료 버퍼 챔버 및 제2 시료 버퍼 챔버가 형성된 미세 유체 칩과;
    반응 시료가 상기 제1 시료 버퍼 챔버, 상기 미세 유체 채널, 상기 제2 시료 버퍼 챔버를 왕복 유동하도록 반응 시료의 흐름을 유발하는 유체 유동 발생부와;
    상기 미세 유체 채널 내의 유동 방향의 중간 영역에서 반응 시료 내의 핵산을 검출하는 표면 측정 센싱부와;
    상기 표면 측정 센싱부을 사이에 두고 양측에 각각 마련되고, 상기 미세 유체 채널을 왕복 유동하는 반응 시료 내의 핵산이 증폭되도록 복수의 히팅 영역을 상호 상이한 온도로 개별적으로 가열하는 복수의 히팅부를 각각 갖는 제1 핵산 증폭부 및 제2 핵산 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    복수의 상기 히팅 영역은 디네이처레이션 영역, 어닐링 영역 및 익스텐션 영역으로 구분되며;
    상기 히팅부는 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction : PCR을 통해 핵산이 증폭되도록 상기 디네이처레이션 영역, 상기 어닐링 영역 및 상기 익스텐션 영역을 각각 개별적으로 가열하는 디네이처레이션 히팅부, 어닐링 히팅부 및 익스텐션 히팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 핵산 증폭부 및 상기 제2 핵산 증폭부는
    상기 디네이처레이션 히팅부, 상기 어닐링 히팅부, 상기 익스텐션 히팅부, 상기 어닐링 히팅부, 상기 디네이처레이션 히팅부 순으로 배치되는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 유체 유동 발생부는 시린지 펌프 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표면 측정 센싱부는 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용한 표면 플라즈몬 공명 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 표면 플라즈몬 공명 센싱부는
    상기 미세 유체 채널의 내부 일측면에 설치되어 플라즈몬 반응을 검출하는 금속 박막 칩과;
    상기 금속 박막 칩의 외측에 마련되는 커플러와;
    상기 미세 유체 칩의 외측에서 상기 금속 박막 칩을 향해 측정광을 조사하는 광원부와;
    상기 금속 박막 칩에서 반사되는 반사광을 수광하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 표면 플라즈몬 공명 센싱부는 각도 가변형 표면 플라즈몬 공명 방식, 파장 가변형 표면 플라즈몬 공명 방식 및 표면 플라즈몬 공명 이미징 방식 중 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 표면 측정 센싱부는
    상기 미세 유체 채널의 내부 일측면에 설치되어 나노 플라즈모닉 반응을 발생하는 나노 금속 입자가 표면에 고형화된 나노 플라즈모닉 센서 칩과,
    상기 나노 금속 입자가 상기 나노 플라즈모닉 반응을 일으키도록 상기 미세 유체 채널 외부에서 상기 나노 플라즈모닉 센서 칩을 향해 측정광을 조사하는 광원부와,
    상기 나노 플라즈모닉 센서 칩을 투과한 투과광을 수광하는 수광부를 포함하며;
    상기 표면 측정 센싱부는 상기 나노 플라즈모닉 반응에 의해 변화된 상기 투과광의 파장과 세기 중 적어도 하나를 이용하여 핵산을 검출하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 표면 측정 센싱부는
    상기 미세 유체 채널의 내부에 설치되는 QCM 센서와,
    상기 QCM 센서에 고주파 전원을 인가하는 고주파 전원 공급부를 포함하며;
    상기 표면 측정 센싱부는
    상기 QCM 센서의 표면에 부착되는 핵산에 의한 질량의 변화에 따른 주파수 변화를 이용하여 핵산을 검출하는 것을 특징으로 하
  11. 제1항에 있어서,
    상기 표면 측정 센싱부는
    상기 미세 유체 채널의 내부 일측면에 설치되고, 핵산과 결합하는 특성을 갖는 제1 전극과,
    상기 미세 유체 채널의 내부 일측면에 설치되고, 핵산과 결합하지 않는 특성을 갖는 제2 전극과,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 상이한 극성으로 연결되는 제3 전극과,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 동일한 극성의 전압과 연결되고, 상기 제3 전극에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 상이한 극성의 전압이 연결되도록, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극을 통해 측정 전압을 인가하는 측정 전압 공급부를 포함하며;
    상기 표면 측정 센싱부는 상기 측정 전압 공급부가 양의 전압으로부터 음의 전압까지 교대로 변화시키는 상태에서 전도도의 변화에 따른 전류값을 이용하여 핵산을 검출하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    복수의 상기 히팅 영역은 디네이처레이션 영역, 어닐링 영역, 익스텐션 영역으로 구분되며;
    상기 히팅부는 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction : PCR을 통해 핵산이 증폭되도록 상기 디네이처레이션 영역, 상기 어닐링 영역 및 상기 익스텐션 영역을 각각 개별적으로 가열하는 디네이처레이션 히팅부, 어닐링 히팅부 및 익스텐션 히팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 시료 주입 및 폐쇄부는
    제1 연결도관, 제2 연결도관, 제3 연결도관 및 제4 연결도관을 포함하고, 상기 제1 연결도관과 상기 제2 연결도관이 상호 연통될 때 상기 미세 유채 채널이 폐루프를 형성하도록, 상기 제1 연결도관 및 상기 제2 연결도관이 상기 미세 유체 채널과 연결되는 4웨이 밸브와,
    일측으로 반응 시료가 주입되고, 타측이 상기 4웨이 밸브의 상기 제3 연결도관에 연결되는 시료 주입부와,
    일측이 상기 4웨이 밸브의 상기 제4 연결관에 연결되는 시료 배출부를 포함하며;
    상기 4웨이 밸브는
    상기 주입 모드에서 상기 제1 연결도관과 상기 제3 연결도관을 연통시키고 상기 제2 연결도관과 상기 제4 연결도관을 연통시켜 상기 시료 주입부를 통해 주입되는 반응 시료가 상기 미세 유체 채널로 주입 가능하게 하고,
    상기 폐쇄 모드에서 상기 제1 연결도관과 상기 제2 연결도관을 연결시켜 상기 미세 유체 채널이 폐루프를 형성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시료 주입 및 폐쇄부는 상기 시료 배출부의 말단에 설치되어 기체는 통과시키고 액체의 통과를 차단하는 가스 배출막을 더 포함하며;
    상기 주입 모드에서 상기 미세 유체 채널로 주입되는 반응 시료는 상기 제2 연결도관, 상기 미세 유체 채널 및 상기 제4 연결도관을 통해 상기 시료 배출부로 유동하고, 상기 가스 배출막에 의해 차단된 상태에서 반응 시료 내부의 가스가 상기 가스 배출막을 통해 상기 미세 유체 채널 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 미세 유체 채널의 중력 방향 상부 벽면의 적어도 일 영역에 형성되고, 기체를 통과시키고 액체의 통과를 차단하는 재질로 마련되는 가스 배출부와,
    상기 히팅부의 가열 과정에서 발생하는 기포가 상기 가스 배출부를 통해 배출되도록 상기 가스 배출부에 진공 압력을 제공하는 가스 배출 진공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  16. 제1항 있어서,
    상기 미세 유체 칩은 상기 미세 유체 채널 내의 반응 시료의 흐름 방향이 중력 방향으로 형성되도록 중력 방향으로 세워진 형태로 배치되고;
    복수의 상기 히팅부는 중력 방향으로 고온 순으로 배치되며;
    중력 방향으로 배열된 복수의 상기 히팅부에 의해 가열되는 반응 시료의 밀도 변화에 의한 열 대류에 의해 반응 시료가 순환되어 상기 복수의 히팅부가 상기 유체 유동 발생부를 구성하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 유체 유동 발생부는
    상기 미세 유체 채널의 일 영역에 벽면을 구성하는 탄성 재질의 펌핑 부재와;
    상기 미세 유체 채널 내부에서 반응 시료가 유동하도록 상기 펌핑 부재을 펌핑하는 펌핑 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 유체 유동 발생부는
    상기 미세 유채 채널 내부에 반응 시료가 유동 가능하게 작동하는 임팰러와;
    상기 미세 유체 채널 외부에서 자력에 의해 상기 임팰러를 작동시키는 임팰러 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 유체 유동 발생부는 반응 시료의 유동 방향으로 고주파의 음파를 출력하여 반응 시료를 유동시키는 음파 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 유체 유동 발생부는
    상기 미세 유체 채널 내부의 일측벽에 반응 시료의 유동 방향으로 배열되는 복수의 유전 영동 전극과;
    유전 영동 현상에 의해 반응 시료가 유동하도록 전원을 인가하는 유동 영동 전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 유체 유동 발생부는 상기 유전 영동 전극 중 하나에 레이저를 조사하는 레이저 조사부를 더 포함하며;
    레이저가 조사된 유전 영동 전극으로부터 다른 하나의 유전 영동 전극 방향으로 반응 시료의 유동과 와류가 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  22. 제7항에 있어서,
    상기 금속 박막 칩의 표면에는 센싱 표면적의 증대를 위한 덱스트란 또는 폴리머 기반의 3차원 표면 물질이 형성되고, 핵산과의 반응을 위한 리셉터가 3차원 표면 물질에 마련되는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 금속 박막 칩의 상부측의 상기 미세 유체 채널의 내벽면은 상기 금속 박막 칩 방향으로 돌출되어 상기 금속 박막 칩이 형성된 영역의 유로가 좁아지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 금속 박막 칩이 형성된 영역의 유로가 좁아지도록 상기 금속 박막 칩의 상부측의 상기 미세 유체 채널의 내벽면으로부터 상기 금속 박막 칩 방향으로 돌출된 돌출부를 더 포함하며;
    상기 돌출부에는 상기 미세 유체 채널을 유동하는 반응 시료의 혼합을 유도하는 미세 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치.
PCT/KR2016/014981 2016-01-08 2016-12-21 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치 Ceased WO2017119639A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680078550.2A CN108541225B (zh) 2016-01-08 2016-12-21 使用表面测量技术的即时核酸扩增测量的设备
EP16884022.1A EP3401015A4 (en) 2016-01-08 2016-12-21 SURFACE MEASUREMENT BASED REAL-TIME NUCLEIC ACID AMPLIFICATION MEASURING DEVICE
US16/068,456 US20190022644A1 (en) 2016-01-08 2016-12-21 Real-time nucleic acid amplification measurement apparatus using surface measurement technique

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160002418A KR101840530B1 (ko) 2016-01-08 2016-01-08 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치
KR10-2016-0002418 2016-01-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017119639A1 true WO2017119639A1 (ko) 2017-07-13

Family

ID=59273768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/014981 Ceased WO2017119639A1 (ko) 2016-01-08 2016-12-21 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190022644A1 (ko)
EP (1) EP3401015A4 (ko)
KR (1) KR101840530B1 (ko)
CN (1) CN108541225B (ko)
WO (1) WO2017119639A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3681636A1 (en) * 2017-09-11 2020-07-22 Evorion Biotechnologies GmbH Systems, methods and hydrogels for cell culture and analysis
WO2020246963A1 (en) * 2019-06-04 2020-12-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Integrated microfluidic ejector chips
CN119098234A (zh) * 2024-09-25 2024-12-10 浙江大学 用于电化学发光免疫分析检测的微流控分析装置及方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3994462A1 (en) * 2019-07-05 2022-05-11 Radiometer Medical ApS Sensor device
CN110904197A (zh) * 2019-12-11 2020-03-24 北京化工大学 一种集成核酸扩增反应的表面等离子体共振生化分析仪
CN111019804B (zh) * 2019-12-17 2024-04-05 东莞市东阳光诊断产品有限公司 核酸扩增装置、系统以及方法
KR102440141B1 (ko) * 2019-12-31 2022-09-05 프리시젼바이오 주식회사 체외 진단용 시료 용액 가열 장치
CN111500406B (zh) * 2020-04-20 2022-10-25 哈尔滨工业大学 一种微流控pcr芯片
WO2021235797A1 (ko) * 2020-05-18 2021-11-25 성균관대학교산학협력단 Tio2 나노구조 기반 핵산 검출장치 및 롤투롤 공정을 이용한 이의 제조방법
KR102449073B1 (ko) * 2020-05-18 2022-09-30 성균관대학교산학협력단 TiO2 나노구조 기반 핵산 검출장치 및 롤투롤 공정을 이용한 이의 제조방법
CN114672408A (zh) * 2020-12-24 2022-06-28 厦门致善生物科技股份有限公司 试剂盒、反应装置及检测方法
CN112779125A (zh) * 2021-02-09 2021-05-11 复旦大学 一种光驱动循环式聚合酶链式反应微流控装置及其应用
TWI785636B (zh) 2021-06-07 2022-12-01 新加坡商克雷多生醫有限公司 檢測卡匣
AU2022201995A1 (en) * 2022-01-27 2023-08-10 Speclipse, Inc. Liquid refining apparatus and diagnosis system including the same
KR20230115629A (ko) * 2022-01-27 2023-08-03 스페클립스 주식회사 액체 정제 장치 및 이를 포함하는 진단 시스템

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020127152A1 (en) * 2001-03-09 2002-09-12 The Regents Of The University Of California Convectively driven PCR thermal-cycling
KR20040024704A (ko) * 2002-09-16 2004-03-22 주식회사 바이오메드랩 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀
KR20040048754A (ko) 2002-12-04 2004-06-10 뮤앤바이오 주식회사 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치
KR100794703B1 (ko) 2003-04-03 2008-01-14 (주)바이오니아 생화학적 반응의 실시간 모니터링 장치
US20080131939A1 (en) * 2006-05-30 2008-06-05 Roper D Keith Simultaneous amplification and detection of ribonucleic acid be an optical method using surface plasmon resonance
KR20080089834A (ko) * 2007-04-02 2008-10-08 삼성전자주식회사 ＰＣＲ 생성물의 ｄｓ-ＤＮＡ 검출용 화합물, ＰＣＲ생성물의 ｄｓ-ＤＮＡ 검출용 칩, 및 그 칩을 이용하여ＰＣＲ 생성물의 ｄｓ-ＤＮＡ를 검출하는 방법
KR20140028430A (ko) * 2012-08-29 2014-03-10 나노바이오시스 주식회사 히터 유닛이 반복 배치된 열 블록을 포함하는 전기화학적 신호를 검출하기 위한 실시간 ｐｃｒ 장치, 및 이를 이용한 실시간 ｐｃｒ 방법
KR20150021620A (ko) * 2013-08-20 2015-03-03 한국과학기술연구원 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 검출기, 및 이를 갖는 이미지 센서

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7351376B1 (en) * 2000-06-05 2008-04-01 California Institute Of Technology Integrated active flux microfluidic devices and methods
EP1384022A4 (en) * 2001-04-06 2004-08-04 California Inst Of Techn NUCLEIC ACID AMPLIFICATION USING MICROFLUID DEVICES
KR100442836B1 (ko) * 2001-11-10 2004-08-02 삼성전자주식회사 생화학 유체를 온도가 다른 폐쇄된 챔버 구간을 따라 회전이동시키는 폐쇄 유체 회로 시스템
CN101389956B (zh) * 2005-12-21 2013-01-02 三星电子株式会社 生物存储盘及其驱动装置和采用其驱动装置的分析方法
US7629124B2 (en) * 2006-06-30 2009-12-08 Canon U.S. Life Sciences, Inc. Real-time PCR in micro-channels
US8735103B2 (en) * 2006-12-05 2014-05-27 Electronics And Telecommunications Research Institute Natural convection-driven PCR apparatus and method using disposable polymer chip
EP2153295B1 (en) * 2007-06-06 2014-11-05 Path Chemical temperature control
GB0818609D0 (en) * 2008-10-10 2008-11-19 Univ Hull apparatus and method
US20100190146A1 (en) * 2009-01-29 2010-07-29 Bynum Magdalena A Microfluidic Glycan Analysis
EP4060325B1 (en) * 2009-12-07 2024-08-21 Meso Scale Technologies, LLC. Assay cartridge reader
EP2441520A1 (en) * 2010-10-12 2012-04-18 Eppendorf AG Real-time amplification and micro-array based detection of nucleic acid targets in a flow chip assay
CN103562729A (zh) * 2011-05-02 2014-02-05 先进流体逻辑公司 分子诊断平台
DE102013221525A1 (de) * 2013-10-23 2015-04-23 Robert Bosch Gmbh Analyseeinheit zur Durchführung einer Polymerase-Kettenreaktion, Analysevorrichtung, Verfahren zum Betrieb einer solchen Analyseeinheit und Verfahren zum Herstellen einer solchen Analyseeinheit

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020127152A1 (en) * 2001-03-09 2002-09-12 The Regents Of The University Of California Convectively driven PCR thermal-cycling
KR20040024704A (ko) * 2002-09-16 2004-03-22 주식회사 바이오메드랩 표면 플라즈몬 공명 센서용 집적 플로우 셀
KR20040048754A (ko) 2002-12-04 2004-06-10 뮤앤바이오 주식회사 온도 제어가 가능한 리얼타임 형광 검색 장치
KR100794703B1 (ko) 2003-04-03 2008-01-14 (주)바이오니아 생화학적 반응의 실시간 모니터링 장치
US20080131939A1 (en) * 2006-05-30 2008-06-05 Roper D Keith Simultaneous amplification and detection of ribonucleic acid be an optical method using surface plasmon resonance
KR20080089834A (ko) * 2007-04-02 2008-10-08 삼성전자주식회사 ＰＣＲ 생성물의 ｄｓ-ＤＮＡ 검출용 화합물, ＰＣＲ생성물의 ｄｓ-ＤＮＡ 검출용 칩, 및 그 칩을 이용하여ＰＣＲ 생성물의 ｄｓ-ＤＮＡ를 검출하는 방법
KR20140028430A (ko) * 2012-08-29 2014-03-10 나노바이오시스 주식회사 히터 유닛이 반복 배치된 열 블록을 포함하는 전기화학적 신호를 검출하기 위한 실시간 ｐｃｒ 장치, 및 이를 이용한 실시간 ｐｃｒ 방법
KR20150021620A (ko) * 2013-08-20 2015-03-03 한국과학기술연구원 표면 플라즈몬 공명을 이용한 광 검출기, 및 이를 갖는 이미지 센서

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3681636A1 (en) * 2017-09-11 2020-07-22 Evorion Biotechnologies GmbH Systems, methods and hydrogels for cell culture and analysis
WO2020246963A1 (en) * 2019-06-04 2020-12-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Integrated microfluidic ejector chips
CN119098234A (zh) * 2024-09-25 2024-12-10 浙江大学 用于电化学发光免疫分析检测的微流控分析装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170083229A (ko) 2017-07-18
EP3401015A1 (en) 2018-11-14
KR101840530B1 (ko) 2018-05-04
CN108541225B (zh) 2020-10-23
EP3401015A4 (en) 2019-12-11
US20190022644A1 (en) 2019-01-24
CN108541225A (zh) 2018-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017119639A1 (ko) 표면 측정 센싱 기반의 실시간 핵산 증폭 측정 장치
JP6608036B2 (ja) 携帯型蛍光検出システムおよびマイクロアッセイカートリッジ
EP1886149B1 (en) Ruggedized apparatus for analysis of nucleic acid and proteins
US8460531B2 (en) Integrated bio-analysis and sample preparation system
CN104307581B (zh) 关联的多参数单细胞测定及残余生物材料回收的方法和装置
WO2020209638A1 (ko) 중합효소 연쇄반응 시스템
WO2019117584A1 (ko) 중합효소 연쇄반응 시스템
US20150284775A1 (en) Microfluidic cartridge
WO2019182407A1 (ko) 고속 중합효소 연쇄반응 분석 플레이트
US20140295441A1 (en) Cartridge interface module
US9267891B2 (en) Multiplex fluorescent particle detection using spatially distributed excitation
CN106140338A (zh) 微流控芯片系统及应用该系统进行等温扩增与检测的方法
WO1998010122A1 (en) Microfabricated hybrid capillary array and multichannel detection assembly
CN103667012A (zh) 一种基于ccd图像传感器的微流控pcr芯片荧光流体检测装置
US5194372A (en) Method and apparatus for detecting disorders in genomic substances
US20070117092A1 (en) Dna analysis system
WO2014014268A1 (ko) 금속 나노입자를 이용하여 전기화학적 신호를 검출하는 실시간 ｐｃｒ 장치
CN101718698A (zh) Pcr-ce联用微流控芯片激光诱导荧光分析仪
WO2014035167A1 (ko) 히터 유닛이 반복 배치된 열 블록을 포함하는 전기화학적 신호를 검출하기 위한 ｐｃｒ 칩, 이를 포함하는 ｐｃｒ 장치, 및 이를 이용한 실시간 ｐｃｒ 방법
US20040131504A1 (en) Remote temperature sensing of small volume and related apparatus thereof
Lo et al. Microchip DNA electrophoresis with automated whole-gel scanning detection
US8598863B2 (en) Apparatus and method for detecting motion characteristics of particles in flow channel
JPWO2003029820A1 (ja) 電気泳動用デバイス、電気泳動装置、電気泳動法及び検体検出法
WO2005040331A1 (en) Integrated bio-analysis and sample preparation system
WO2022045757A1 (ko) 생물학적 시료 내 표적 생체 분자를 검출하는 방법 및 이를 위한 일회용 광섬유 센서 및 이의 카트리지

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16884022

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016884022

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016884022

Country of ref document: EP

Effective date: 20180808