WO2017126761A1 - 카트리지를 포함한 체외 진단 장치 - Google Patents

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이지형
김상윤
박아름
이신애
김인영
정두희
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    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters

Definitions

  • the present invention relates to a cartridge for extracting a biomaterial used in a device for diagnosing a biomaterial such as protein or DNA in vitro and a diagnostic device including the cartridge.
  • biomaterials such as DNA and protein are extracted and stored in a biochip made of materials such as glass, silicon, metal, and plastic.
  • a light source is irradiated to the biochip, and a diagnosis is performed by analyzing the amount of light (fluorescence) generated from the biochip.
  • Biomaterials used in such a diagnostic device are injected into a biochip and loaded into the diagnostic device.
  • a device used for extracting a specific biomaterial to be diagnosed from the biomaterials extracted from the body of the organism in the biochip is called a cartridge.
  • An object of the present invention is to improve the efficiency of the in vitro diagnostic apparatus by providing a cartridge structure that can easily prepare a sample of various biomaterials.
  • the biochip is detachable, a body having a plurality of sample receiving chamber formed in a partitioned space to accommodate a plurality of fluids; And a disc member rotatably coupled to the body,
  • the disk member, the hollow cylinder-shaped cylinder portion coupled to the body so as to vertically penetrate the central portion of the body; And a sample mixing chamber disposed under the cylinder portion.
  • each sample receiving chamber is provided with a port for fluid entry
  • the sample mixing chamber may include a fluid passage selectively connected to the fluid entry port; And an injection passage connecting the sample mixing chamber and the biochip to inject the biomaterial prepared in the sample mixing chamber into the biochip.
  • It includes a syringe piston coupled to the cylinder portion to be capable of sliding up and down along the inner peripheral surface of the cylinder portion,
  • the disc member is rotated with respect to the body by a disc rotation motor
  • the disk member is caught by the rotating member to rotate,
  • the rotating member is provided with a projection jaw, and the lower surface of the disk member includes a cartridge for the extracorporeal diagnostic device having a clutch groove that is caught on the projection jaw,
  • a light source unit installed inside the case and generating visible light
  • An optical filter unit configured to pass only light having a specific wavelength band among the light collected by the lens unit
  • a photodiode sensor configured to sense light passing through the optical filter unit.
  • a disk rotation motor for rotating the disk member relative to the body
  • the optical filter unit is rotated by a filter rotation motor fixed to the case,
  • the light source unit may include a plurality of light emitting diodes spaced apart from each other in a circular shape, and the light emitted from the light emitting diodes may be arranged to converge at one focal point.
  • the in vitro diagnostic device cartridge according to the present invention is a fluid having a body containing a sample compartment divided into a plurality of spaces and rotatably coupled to the body, and a fluid containing a biomaterial between the sample compartment and the sample mixing chamber by a syringe. And a disk member for selectively transporting the biomaterial, which can be directly injected into the biochip prepared in the sample mixing chamber, so that the biochip can be diagnosed from the preparation of the biochip in one diagnostic apparatus without preparing the biochip separately. Provides the effect of continuous execution up to.
  • in vitro diagnostic apparatus by applying an electromagnet to the magnetic system that magnetically interacts with the beads for precise extraction of the biomaterial to be diagnosed to generate a magnetic force only when necessary There is an effect of improving the accuracy of the extraction of the sample.
  • in vitro diagnostic apparatus even if the type of the biomaterial to be diagnosed is changed by the rotary optical filter to quickly pass the optical filter that passes the wavelength of light generated from the biomaterial well; There is an effect that can be easily replaced.
  • FIG. 1 is a view showing the appearance of the in vitro diagnostic apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view illustrating an open state of a swing door of the diagnostic device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an internal structure of the diagnostic device shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a view showing the structure of the cartridge rotation and lifting in the diagnostic device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a partial cutaway view showing the internal structure of the cartridge shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a partial cutaway view showing the internal structure of the cartridge shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the components of the cartridge according to the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of a body constituting a cartridge according to the present invention.
  • FIG. 8 shows a disk member according to the invention.
  • FIG. 9 is a plan view of the disk member shown in FIG.
  • FIG. 10 is a bottom view of the disk member shown in FIG. 8.
  • FIG. 10 is a bottom view of the disk member shown in FIG. 8.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a structure of a light source unit of the diagnostic apparatus illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a detailed structure of the optical filter unit illustrated in FIG. 11.
  • FIG. 1 is a view showing the appearance of the in vitro diagnostic apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view illustrating an open state of a swing door of the diagnostic device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an internal structure of the diagnostic device shown in FIG. 1.
  • 4 is a view showing the structure of the cartridge rotation and lifting in the diagnostic device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a partial cutaway view showing the internal structure of the cartridge shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the components of the cartridge according to the present invention.
  • 7 is a plan view of a body constituting a cartridge according to the present invention. 8 shows a disk member according to the invention.
  • 9 is a plan view of the disk member shown in FIG. FIG.
  • FIG. 10 is a bottom view of the disk member shown in FIG. 8.
  • FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating a structure of a light source unit of the diagnostic apparatus illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a detailed structure of the optical filter unit illustrated in FIG. 11.
  • an in vitro diagnostic apparatus (10, hereinafter referred to as an “in vitro diagnostic apparatus”) according to a preferred embodiment of the present invention may extract a biomaterial such as a protein or DNA and perform PCR to perform a PCR process. Device to check the presence or absence.
  • the in vitro diagnostic apparatus 10 includes a case 20, a light source unit 30, a lens unit 50, an optical filter unit 40, a photodiode sensor 60, and a cartridge 80. do.
  • the case 20 constitutes an appearance of the in vitro diagnostic apparatus 10, and a plurality of members may be coupled to each other.
  • the case 20 is provided with a space therein may be installed a major component constituting the in vitro diagnostic device (10).
  • the case 20 may be made of metal or synthetic resin.
  • the swing door 22 is installed in the case 20.
  • the swing door 22 is rotatably installed in an angle range with respect to the case 20 relative to one axis.
  • the swing door 22 is used when mounting or removing the cartridge 80 to be described later. 2 or 3, it is possible to more easily understand the coupling structure of the swing door 22.
  • the swing door 22 is provided with a pressing member 24 and the locking device 26.
  • the pressing member 24 is coupled to the swing door 22 to press the cartridge fixing frame 90 to be described later serves to fix the cartridge 80 in a predetermined position.
  • the pressing member 24 moves in conjunction with the swing door 22.
  • the pressing member 24 may be configured to be rotated with respect to the swing door 22 in a predetermined angle range.
  • the pressing member 24 is configured to be movable relative to the swing door 22 as described above, by configuring a kind of link coupling structure, the rotational track error generated during operation of the swing door 22 is offset to fix the cartridge. There is an advantage that can fix the frame 90 more firmly.
  • the locking device 26 prevents the locking pin protruding elastically by means such as a spring from being caught in the case 20 so that it can be unexpectedly opened on the swing door 22 during the operation of the in vitro diagnostic device 10. do.
  • the light source unit 30 is installed inside the case 20.
  • the light source unit 30 is installed in a structure fixed to the case 20 and does not move.
  • the light source unit 30 generates visible light.
  • the light source unit 30 may employ a plurality of light emitting diodes.
  • the light emitting diode is composed of four.
  • the light emitting diodes are spaced apart in a circular shape.
  • the light emitted from the light emitting diodes is arranged to converge at one focal point.
  • the wavelengths or intensities of the light emitted from the light emitting diodes are different from each other so that the light generated from the light source unit 30 is mutually corrected and supplemented.
  • the light irradiated to the biochip 70 can be adjusted to express a good fluorescent effect.
  • the biochip 70 is filled with a biomaterial to be analyzed.
  • the material filled in the biochip 70 undergoes a polymerase chain reaction (PCR) by applying heat. Heat may be diagnosed in real time while applying heat to the biochip 70.
  • PCR polymerase chain reaction
  • the lens unit 50 collects the light reflected from the biochip 70 to which the light source generated by the light source unit 30 is irradiated.
  • the lens unit 50 is disposed on a path of light reflected from the biochip 70.
  • the lens unit 50 includes a pair of lenses. The pair of lenses are arranged symmetrically with each other with the optical filter unit 40 described later.
  • the optical filter unit 40 serves to pass only light having a specific wavelength band among the light collected by the lens unit 50.
  • the optical filter portion 40 includes a plurality of filters and a rotating disk 42 for receiving the filters.
  • the filter 44 is arranged to be spaced in a circle.
  • the filters 44 are composed of filters having different wavelength bands of light to pass through.
  • the rotating disk 42 is a wheel-shaped structure having a receiving portion for receiving the filter 44.
  • an accommodation unit capable of accommodating four filters 44 is provided.
  • the rotating disk 42 may be rotated by the filter rotation motor 46. Friction difference provided on the output shaft of the filter rotation motor 46 is coupled in contact with the outer peripheral surface of the rotary disk 42. That is, the optical filter part 40 is rotated by the filter rotation motor 46 fixed to the case 20. Therefore, when the output shaft of the filter rotation motor 46 rotates, the friction difference rotates the rotary disk 42 so that a filter of a band desired by the user is selectively on the path of light passing through the lens unit 50. Is placed.
  • the optical filter unit 40 is configured to rotate with respect to the biochip 70 or the lens unit 50, and thus, it is very easy to replace the filter when analyzing different biomaterials. have. That is, the optical filter unit 40 may selectively correspond to only one of the plurality of filters 44 constituting the optical filter unit 40 between the biochip 70 and the photodiode sensor 60 described later. Is rotatably installed with respect to the biochip 70 about the rotation axis 43.
  • the photodiode sensor 60 is a sensor that senses light passing through the optical filter unit 40.
  • the photodiode sensor 60 generates a voltage by light. By the voltage output from the photodiode sensor 60 it is diagnosed the disease of the bio-material.
  • the cartridge 80 is a device for receiving a plurality of solutions to extract the specific biomaterial to be analyzed in the biochip 70.
  • the cartridge 80 is connected to the biochip 70.
  • the cartridge 80 is detachably mounted to the case 20.
  • the cartridge 80 contains a biomaterial solution, a bead solution, and the like.
  • the cartridge 80 includes a body 82 and a disk member 84.
  • the body 82 may be made of a polygonal columnar structure.
  • the body 82 includes a sample receiving chamber 821.
  • the sample accommodation chamber 821 is provided in plural.
  • the sample accommodating chamber 821 is formed as a partitioned space to disperse and accommodate a plurality of fluids.
  • a bottom port of each sample receiving chamber 821 is provided with a fluid inlet port 823.
  • the fluid inlet port 823 is configured in the form of a hole penetrating the bottom of each sample receiving chamber 821.
  • the central portion of the body 82 forms a tube structure penetrated up and down.
  • the central portion of the body 82 is rotatably coupled to the cylinder portion 842 of the disk member 84 to be described later.
  • a cover covering the sample accommodating chamber 821 is provided at an upper portion of the body 82.
  • the disk member 84 is rotatably coupled to the body 82.
  • the disk member 84 is rotated relative to the body 82 by the disk rotation motor 86.
  • the disk member 84 is caught by the rotating member 88 to rotate.
  • the rotating member 88 is provided with a protruding jaw 89, and a lower surface of the disc member 84 is provided with a clutch groove portion 85 that is caught by the protruding jaw 89.
  • the disk member 84 and the rotation member 88 are integrally rotated by the protrusion jaw 89 and the clutch groove portion 85 coupled to each other.
  • the rotating member 88 is connected to the disk rotating motor 86 by means such as a belt.
  • the disk member includes a cylinder portion 842 and a sample mixing chamber 844.
  • the cylinder part 842 is a hollow tube-shaped member coupled to the body so as to vertically penetrate the central portion of the body 82.
  • the syringe piston 850 is slidably installed in the cylinder portion 842.
  • the sample mixing chamber 844 is disposed below the cylinder portion 842.
  • the sample mixing chamber 844 may be selectively connected to the fluid entry port 823 through a fluid passage 846 or an injection passage 848, which will be described later.
  • the fluid passage 846 or the injection passage 848 is selectively provided to the fluid entry port 823 provided in any one of the plurality of sample receiving chambers 821. Can be connected.
  • the fluid passage 846 is a passage selectively connecting the sample mixing chamber 844. That is, as the disk member 84 rotates, any one of the sample accommodating chambers 821 and the sample mixing chamber 844 are connected by the fluid passage 846. That is, the fluid passage 846 is selectively connected to the fluid entry port 823. The fluid passage 846 is connected to the cylinder portion 842.
  • the injection passage 848 is a passage provided to inject the biomaterial prepared in the sample mixing chamber 844 into the biochip 70.
  • the injection passage 848 selectively connects the sample mixing chamber 844 and the biochip 70 as the disk member 84 rotates.
  • the syringe piston 850 is coupled to the cylinder portion 842 so as to slide up and down along the inner circumferential surface of the cylinder portion 842.
  • the syringe piston 850 is connected to the rod 852.
  • the rod 852 is installed to move up and down by the lifting motor 854.
  • the rod 852 and the lifting motor 854 may be connected to lift and lower the syringe piston 850 along the cylinder portion 842 via a ball screw device 857 that converts rotational motion into linear motion. have. That is, the syringe piston 850 is lifted by the lifting motor 854.
  • An electromagnet is installed below the cartridge 80.
  • the electromagnet 100 generates magnetic force only when power is supplied.
  • the electromagnet 100 exerts a magnetic force on a bead solution that increases the purity of the biomaterial extracted from the cartridge 80.
  • the electromagnet 100 has the advantage of selectively controlling the action of the bead solution by allowing the user to operate the magnetic force only when necessary.
  • the electromagnet 100 is preferably provided with a heating wire (not shown) to heat the lower portion of the cartridge 80.
  • the heating wire may be configured in the form of a printing pattern on the surface of the electromagnet 100 so that the electrical resistance heat is generated.
  • the hot wire portion is not limited to the heating pattern, and other well-known configurations may be employed.
  • the hot wire portion functions to cause a reaction such as mixing to occur well by heating the solution flowing into the sample mixing chamber 844 provided in the lower portion of the cartridge 100 to an appropriate temperature.
  • the cartridge 80 is detachably installed in the case 20 while being accommodated in the cartridge fixing frame 90.
  • the cartridge fixing frame 90 is a member for fixing the body 82 so as not to move while supporting the lower portion of the body 82.
  • the cartridge fixing frame 90 is fixed to the case 20 by the pressing member 24 provided in the swing door 22 provided in the case 20.
  • the cartridge fixing frame 90 is a member directly receiving the pressure applied by the urging member 24, and avoids the cartridge 80 directly engaging the urging member 24 to prevent the cartridge 80 from being directly engaged with the urging member 24. It also serves to protect.
  • a process of first extracting the biomaterial to be diagnosed from the cartridge 80 is performed. That is, a plurality of solutions are accommodated in the sample receiving chamber 821 provided in the cartridge 80 as shown in the table below.
  • the solutions listed in the table below are examples, and the composition of the solutions may vary depending on the type of biomaterial to be diagnosed.
  • the serial numbers correspond to the sample receiving chambers 821 marked with original characters in FIG. 7 for convenience.
  • the disk rotation motor 86 rotates.
  • the rotating member 88 rotates.
  • the disk member 84 rotates because the projection jaw 89 provided on the rotation member 88 and the clutch groove portion 85 provided on the disk member 84 are coupled to each other.
  • the disk member 84 is rotated by an angle so that the fluid passage 846 is connected to the fluid entry port 823 provided in the specific sample receiving chamber 821.
  • the lifting motor 854 now operates to raise the syringe piston 850. As the syringe piston 850 rises, a negative pressure is generated. Accordingly, the solution moves from the sample receiving chamber 821 to the cylinder portion 842 along the fluid passage 846.
  • the syringe piston 850 is now stopped and the disk rotating motor 86 is operated to rotate the disk member 84.
  • the fluid passage 846 of the disk member 84 is connected to, for example, a fluid entry port 823 provided in the working space.
  • the syringe piston 850 is lowered.
  • the solution in the cylinder portion 842 moves to the working space through the sample mixing chamber 844.
  • the disk member 84 is then rotated again to match the fluid passage 846 with the sample receiving chamber 821 in which the ELUTION BUFFER is accommodated.
  • 7 ELUTION BUFFER can be moved to the above working space. By repeating this process, the necessary bio solution is extracted.
  • the solution mixed with the solution to be extracted and the bead solution is introduced into the sample mixing chamber 844, and then operating the electromagnet 100 to lower the syringe piston 850 while fixing a bio solution of a specific component. Discard unnecessary solution components in WASTE CHAMBER.
  • the injection passage 848 is now connected to the biochip 70.
  • the syringe piston 850 is lowered while the electric current of the electromagnet 100 is cut off to inject the biosolution contained in the sample mixing chamber 844 into the biochip 70.
  • the in vitro diagnostic device cartridge according to the present invention has a function of extracting and injecting a biomaterial to be diagnosed in the diagnostic device into the biochip, thereby maintaining the continuity of preparation and diagnosis of the biochip. Therefore, the effectiveness of diagnosis is remarkably improved.
  • the amount of light reflected from the biochip 70 by irradiating visible light to the biochip 70 in real time or periodically during the PCR process while applying heat to the biochip 70 prepared through the above process.
  • the process of analyzing the biochip 70 is as follows.
  • the light source unit 30 generates visible light having a specific wavelength band and irradiates the biochip 70.
  • the light reflected from the biochip 70 is collected by the lens unit 50, filtered by the optical filter unit 40, and then reaches the photodiode sensor 60 to generate a voltage. Is done.
  • the optical filter unit 40 is rotatably installed with respect to the biochip 70, there is an effect of easily selecting a filter 44 suitable for the type of biomaterial to be analyzed.
  • the cartridge for in vitro diagnostic device the body having a sample receiving chamber divided into a plurality of spaces and rotatably coupled to the body and the biomaterial between the sample receiving chamber and the sample mixing chamber by a syringe And a disk member for selectively transporting the fluid including the biomaterial, which can directly inject the biomaterial prepared in the sample mixing chamber into the biochip. It provides the effect of continuous execution from preparation to diagnosis.
  • in vitro diagnostic apparatus by applying an electromagnet to the magnetic system that magnetically interacts with the beads for precise extraction of the biomaterial to be diagnosed to generate a magnetic force only when necessary There is an effect of improving the accuracy of the extraction of the sample.
  • in vitro diagnostic apparatus even if the type of the biomaterial to be diagnosed is changed by the rotary optical filter to quickly pass the optical filter that passes the wavelength of light generated from the biomaterial well; There is an effect that can be easily replaced.
  • the biochip is detachable, a body having a plurality of sample receiving chamber formed in a partitioned space to accommodate a plurality of fluids; And a disc member rotatably coupled to the body,
  • the disk member, the hollow cylinder-shaped cylinder portion coupled to the body so as to vertically penetrate the central portion of the body; And a sample mixing chamber disposed under the cylinder portion.
  • each sample receiving chamber is provided with a port for fluid entry
  • the sample mixing chamber may include a fluid passage selectively connected to the fluid entry port; And an injection passage connecting the sample mixing chamber and the biochip to inject the biomaterial prepared in the sample mixing chamber into the biochip.
  • It includes a syringe piston coupled to the cylinder portion to be capable of sliding up and down along the inner peripheral surface of the cylinder portion,
  • the disc member is rotated with respect to the body by a disc rotation motor
  • the disk member is caught by the rotating member to rotate,
  • the rotating member is provided with a projection jaw, and the lower surface of the disk member includes a cartridge for the extracorporeal diagnostic device having a clutch groove that is caught on the projection jaw,
  • a light source unit installed inside the case and generating visible light
  • An optical filter unit configured to pass only light having a specific wavelength band among the light collected by the lens unit
  • a photodiode sensor configured to sense light passing through the optical filter unit.
  • a disk rotation motor for rotating the disk member relative to the body
  • the optical filter unit is rotated by a filter rotation motor fixed to the case,
  • the light source unit may include a plurality of light emitting diodes spaced apart from each other in a circular shape, and the light emitted from the light emitting diodes may be arranged to converge at one focal point.
  • the cartridge is detachably mounted to the case
  • the magnet is an electromagnet.
  • the optical filter unit is disposed such that a plurality of filters having different wavelength bands of light passing through are circularly spaced apart.
  • the optical filter unit is rotatably installed with respect to the biochip about a rotation axis such that any one of the plurality of filters constituting the optical filter unit selectively corresponds between the biochip and the photodiode sensor.
  • the lens unit preferably includes a pair of lenses disposed symmetrically with each other with the optical filter unit therebetween.
  • the cartridge is preferably installed detachably to the case in a state accommodated in the cartridge fixing frame.
  • the cartridge fixing frame is preferably fixed to the case by a pressing member provided on the swing door provided in the case.

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Abstract

본 발명에 따른 카트리지를 포함한 체외 진단 장치는, 바이오 칩이 착탈 가능하며, 복수의 샘플 수용실을 구비한 몸체; 및 상기 몸체에 회전 가능하게 결합된 디스크 부재를 포함한 카트리지를 포함하며, 상기 디스크 부재는, 상기 몸체에 결합 된 중공관 형상의 실린더부; 및 상기 실린더부의 하부에 배치된 샘플 혼합실;을 포함하며, 각각의 상기 샘플 수용실의 바닥에는 유체 출입용 포트가 구비되며, 상기 샘플 혼합실은, 상기 유체 출입용 포트와 선택적으로 연결되는 유체 통로; 및 상기 샘플 혼합실과 상기 바이오 칩을 연결하는 주입 통로;를 포함하며, 상기 실린더부를 따라 슬라이딩 승강 가능하게 설치된 시린지 피스톤을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

카트리지를 포함한 체외 진단 장치
본 발명은 단백질이나 DNA와 같은 바이오 물질을 체외에서 진단하는 장치에 사용되는 바이오 물질의 추출을 위한 카트리지 및 그 카트리지를 포함한 진단 장치에 관한 것이다.
일반적으로 인간이나 동물의 질병 발생 여부나 유전자의 이상 여부를 진단하기 위하여, 디엔에이(DNA), 단백질 등과 같은 바이오 물질을 추출하여 유리, 실리콘, 금속, 플라스틱과 같은 재질로 이루어진 바이오 칩에 수용한 상태로 유전자 증폭 과정을 거쳐, 광원을 상기 바이오 칩에 조사한 후 상기 바이오 칩으로부터 발생하는 빛(형광)의 양을 분석함으로써 진단을 하는 방식을 사용한다.
이러한 방식을 채용한 장치의 일 예가 대한민국 등록특허 제0825087호에 개시되어 있다.
이러한 진단 장치에 사용되는 바이오 물질은 바이오 칩에 주입되어 진단 장치에 로딩 된다. 이와 같이 바이오 칩에 생물체의 체내에서 추출된 바이오 물질 중 진단하고자 하는 특정한 바이오 물질을 추출하는 용도로 사용되는 장치를 카트리지라 부른다.
종래에는 이와 같은 카트리지가 진단 장치에 수용된 상태로 추출이 진행되는 경우가 없었다. 일반적으로 바이오 칩을 제조하는 데 사용되는 장치가 별도로 존재하며, 그 장치에서 제조된 바이오 칩은 진단용으로 제작된 진단 장치에 투입되어 진단 장치는 진단 작업만을 진행한다.
그런데, 이와 같은 종래의 방식은 바이오 칩의 제조와 그 바이오 칩의 진단 프로세스에 연속성이 단절되므로 진단에 필요한 시간이 많이 걸리는 문제점이 있다. 즉, 종래의 체외 진단 장치는 미리 준비된 바이오 칩만을 분석할 뿐 자체적으로 바이오 칩에 생체 물질을 혼합 및 투입할 수 없어서 분석 작업이 번거로울 뿐 아니라 분석에 필요한 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 바이오 칩의 제조와 바이오 칩의 진단을 별도의 장비로 수행하므로 설비의 크기가 커지고 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 다양한 바이오 물질의 시료를 용이하게 제조할 수 있는 카트리지 구조를 제공함으로써 체외 진단 장치의 효율성을 향상시키는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 체외 진단 장치는, 바이오 칩이 착탈 가능하며, 다수의 유체를 분산 수용할 수 있도록 분획 된 공간으로 형성된 복수의 샘플 수용실을 구비한 몸체; 및 상기 몸체에 회전 가능하게 결합된 디스크 부재를 포함한 카트리지로서,
상기 디스크 부재는, 상기 몸체의 중심부를 수직으로 관통하도록 상기 몸체에 결합 된 중공관 형상의 실린더부; 및 상기 실린더부의 하부에 배치된 샘플 혼합실;을 포함하며,
각각의 상기 샘플 수용실의 바닥에는 유체 출입용 포트가 구비되며,
상기 샘플 혼합실은, 상기 유체 출입용 포트와 선택적으로 연결되는 유체 통로; 및 상기 샘플 혼합실에서 준비된 바이오 물질을 상기 바이오 칩에 주입할 수 있도록 상기 샘플 혼합실과 상기 바이오 칩을 연결하는 주입 통로;를 포함하며,
상기 실린더부의 내주면을 따라 슬라이딩 승강 가능하게 상기 실린더부에 결합 된 시린지 피스톤을 포함하며,
상기 디스크 부재는 디스크 회전 모터에 의해 상기 몸체에 대해 회전되며,
상기 디스크 부재는 회전 부재에 걸려서 회전하며,
상기 회전 부재에는 돌출턱이 구비되고, 상기 디스크 부재의 하면에는 상기 돌출턱에 걸리는 클러치 홈부가 구비된 체외 진단 장치용 카트리지를 포함하며,
케이스,
상기 케이스 내부에 설치되며 가시광선을 발생하는 광원부;
상기 광원부에서 발생된 광원이 조사된 바이오 칩에서 반사된 빛을 집광하는 렌즈부;
상기 렌즈부에 의해 집광 된 빛 중 특정한 파장 대역의 빛만을 통과시키는 광 필터부; 및
상기 광 필터부를 통과한 빛을 감지하는 광 다이오드 센서;를 포함하며,
상기 디스크 부재를 상기 몸체에 대해 회전시키는 디스크 회전 모터; 및
상기 시린지 피스톤을 승강시키는 승강용 모터;를 구비하며,
상기 광 필터부는 상기 케이스에 고정된 필터 회전용 모터에 의해 회전되며,
상기 광원부는, 원 형태로 이격 되어 배치된 복수의 발광다이오드를 구비하며, 상기 발광다이오드에서 조사된 빛은 하나의 초점에 수렴하도록 배치된 점에 특징이 있다.
본 발명에 따른 체외 진단 장치용 카트리지는, 복수의 공간으로 분획 된 샘플 수용실을 구비한 몸체와 그 몸체에 대해 회전 가능하게 결합 되며 시린지에 의해 상기 샘플 수용실과 샘플 혼합실 간 바이오 물질을 포함한 유체를 선택적으로 수송하는 디스크 부재를 구비하고 있어서, 상기 샘플 혼합실에서 준비된 바이오 물질을 바이오 칩에 직접 주입할 수 있으므로, 별도로 바이오 칩을 준비하지 않고, 하나의 진단 장치 내에서 바이오 칩의 준비부터 진단까지 연속적인 수행이 가능한 효과를 제공한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체외 진단 장치는, 진단하고자 하는 바이오 물질의 정밀한 추출을 위해 비드와 자기적으로 상호 작용하는 자석 시스템에 전자석을 적용함으로써 필요한 경우에만 자력을 발생시키도록 하여 바이오 시료의 추출의 정밀도를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체외 진단 장치는, 진단하고자 하는 바이오 물질의 종류가 달라지더라도 그 바이오 물질에서 발생하는 빛의 파장을 잘 통과시키는 광 필터를 회전식 광 필터부에 의해 신속하고 용이하게 교환할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체외 진단 장치의 외관을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 진단 장치의 스윙 도어가 열린 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 진단 장치의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 진단 장치에서 카트리지의 회전과 승강 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 카트리지의 내부 구조를 보여주는 부분 절단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 카트리지의 구성 요소를 보여주는 분리 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 카트리지를 구성하는 몸체의 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 디스크 부재를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 디스크 부재의 평면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 디스크 부재의 저면도이다.
도 11은 도 1에 도시된 진단 장치의 광원부의 구조를 보여주는 도면이다.
도 12는 도 11에 도시된 광 필터부의 상세 구조를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체외 진단 장치의 외관을 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 진단 장치의 스윙 도어가 열린 상태를 보여주는 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 진단 장치의 내부 구조를 보여주는 도면이다. 도 4는 도 1에 도시된 진단 장치에서 카트리지의 회전과 승강 구조를 보여주는 도면이다. 도 5는 도 4에 도시된 카트리지의 내부 구조를 보여주는 부분 절단면도이다. 도 6은 본 발명에 따른 카트리지의 구성 요소를 보여주는 분리 사시도이다. 도 7은 본 발명에 따른 카트리지를 구성하는 몸체의 평면도이다. 도 8은 본 발명에 따른 디스크 부재를 보여주는 도면이다. 도 9는 도 8에 도시된 디스크 부재의 평면도이다. 도 10은 도 8에 도시된 디스크 부재의 저면도이다. 도 11은 도 1에 도시된 진단 장치의 광원부의 구조를 보여주는 도면이다. 도 12는 도 11에 도시된 광 필터부의 상세 구조를 보여주는 도면이다.
이하에서는 본원 발명에 따른 카트리지의 특징적인 구조를 설명함에 있어서, 그 카트리지가 포함된 체외 진단 장치를 설명하면서 그 체외 진단 장치에 포함된 카트리지 구조의 특징을 함께 서술하기로 한다.
도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체외 진단 장치(10, 이하 "체외 진단 장치"라 함)는 단백질이나, DNA와 같은 바이오 물질을 추출하여 PCR을 수행하면서 질병의 유무를 검사하는 장치이다.
상기 체외 진단 장치(10)는, 케이스(20)와, 광원부(30)와, 렌즈부(50)와, 광 필터부(40)와, 광 다이오드 센서(60)와, 카트리지(80)를 포함한다.
상기 케이스(20)는 상기 체외 진단 장치(10)의 외관을 구성하며, 다수의 부재가 결합하여 이루어질 수 있다. 상기 케이스(20)는 내부에 공간이 구비되어 상기 체외 진단 장치(10)를 구성하는 주요 구성요소가 설치될 수 있다. 상기 케이스(20)는 금속 또는 합성수지로 제조될 수 있다. 상기 케이스(20)에는 스윙 도어(22)가 설치된다. 상기 스윙 도어(22)는 상기 케이스(20)에 대해 일축을 기준으로 일정 각도 범위에서 회전 가능하게 설치된다. 상기 스윙 도어(22)는 후술하는 카트리지(80)를 장착하거나 탈거할 때 사용된다. 도 2 또는 도 3을 참조하면, 상기 스윙 도어(22)의 결합 구조를 더욱 용이하게 이해할 수 있다.
상기 스윙 도어(22)에는 가압 부재(24)와 잠금 장치(26)가 설치된다. 상기 가압 부재(24)는 상기 스윙 도어(22)에 결합 되어 후술하는 카트리지 고정 프레임(90)을 가압함으로써 카트리지(80)가 일정한 위치에 고정되도록 하는 역할을 한다. 상기 가압 부재(24)는 상기 스윙 도어(22)에 연동하여 움직인다. 상기 가압 부재(24)는 상기 스윙 도어(22)에 대해서도 일정 각도 범위에서 회전할 수 있도록 구성할 수 있다. 이와 같이 상기 가압 부재(24)가 상기 스윙 도어(22)에 대해서 움직일 수 있도록 구성된 경우, 일종의 링크 결합 구조를 구성함으로써 상기 스윙 도어(22)의 작동시 발생하는 회전 궤적 오차를 상쇄하여 상기 카트리지 고정 프레임(90)을 더욱 견고하게 고정할 수 있는 장점이 있다.
상기 잠금 장치(26)는 스프링과 같은 수단에 의해 탄성력으로 돌출되는 잠금 핀이 상기 케이스(20)에 걸림으로써 상기 체외 진단 장치(10)의 작동 중에 상기 스윙 도어(22)에 예기치 않게 열리는 것을 방지한다.
상기 광원부(30)는 상기 케이스(20) 내부에 설치된다. 상기 광원부(30)는 상기 케이스(20)에 고정된 구조로 설치되어 움직이지 않는다. 상기 광원부(30)는 가시광선을 발생한다. 상기 광원부(30)는 다수의 발광 다이오드를 채용할 수 있다. 본 실시 예에서 상기 발광 다이오드는 4개로 구성된다. 상기 발광 다이오드는 원 형태로 이격되어 배치된다. 상기 발광 다이오드에서 조사된 빛은 하나의 초점에 수렴하도록 배치된다. 각각의 상기 발광 다이오드에서 조사되는 빛의 파장이나 세기를 서로 다르게 하여 상기 광원부(30)에서 발생한 빛이 상호 보정 및 보완되도록 한다. 이와 같은 구조를 채용함으로써 바이오 칩(70)에 조사되는 빛이 양호한 형광 효과를 발현하도록 조절될 수 있다. 상기 바이오 칩(70)에는 분석하고자 하는 바이오 물질이 충전되어 있다. 상기 바이오 칩(70)에 충전된 물질은 열을 가함으로써 중합효소연쇄반응(PCR, polymerase chain reaction)이 일어난다. 상기 바이오 칩(70)에 열을 가하면서 실시간으로 질병 여부를 진단할 수 있다.
상기 렌즈부(50)는 상기 광원부(30)에서 발생된 광원이 조사된 바이오 칩(70)에서 반사된 빛을 집광한다. 상기 렌즈부(50)는 상기 바이오 칩(70)에서 반사되는 빛의 경로 상에 배치된다. 상기 렌즈부(50)는 한 쌍의 렌즈를 포함한다. 상기 한 쌍의 렌즈는 후술하는 광 필터부(40)를 사이에 두고 서로 대칭적으로 배치된다.
상기 광 필터부(40)는 상기 렌즈부(50)에 의해 집광 된 빛 중 특정한 파장 대역의 빛만을 통과시키는 역할을 한다. 상기 광 필터부(40)는 복수의 필터와 그 필터를 수용하는 회전 디스크(42)를 포함한다. 상기 필터(44)는 원형으로 이격되도록 배치된다. 상기 필터(44)들은 통과시키는 빛의 파장 대역이 서로 다른 필터로 구성된다.
상기 회전 디스크(42)는 상기 필터(44)를 수용하는 수용부를 구비한 바퀴 형태의 구조물이다. 본 실시 예에서는 도 12에 도시된 바와 같이 4개의 필터(44)를 수용할 수 있는 수용부를 구비한다. 상기 회전 디스크(42)는 필터 회전용 모터(46)에 의해 회전될 수 있다. 상기 필터 회전용 모터(46)의 출력축에 구비된 마찰차가 상기 회전 디스크(42)의 외주면에 접촉된 형태로 결합 되어 있다. 즉, 상기 광 필터부(40)는 상기 케이스(20)에 고정된 필터 회전용 모터(46)에 의해 회전된다. 따라서, 상기 필터 회전용 모터(46)의 출력축이 회전하면 상기 마찰차가 상기 회전 디스크(42)를 회전시킴으로써 사용자가 원하는 대역의 필터가 상기 렌즈부(50)를 통과하는 빛의 경로 상에 선택적으로 배치된다. 이와 같이 상기 광 필터부(40)가 상기 바이오 칩(70) 또는 상기 렌즈부(50)에 대해 회전할 수 있도록 구성됨으로써 서로 다른 바이오 물질을 분석하는 경우에 필터를 교환하기가 매우 용이한 장점이 있다. 즉, 상기 광 필터부(40)를 구성하는 복수의 필터(44) 중 어느 하나만 상기 바이오 칩(70)과 후술하는 광 다이오드 센서(60) 사이에 선택적으로 대응되도록, 상기 광 필터부(40)는 회전축(43)을 중심으로 상기 바이오 칩(70)에 대해 회전 가능하게 설치된다.
상기 광 다이오드 센서(60)는 상기 광 필터부(40)를 통과한 빛을 감지하는 센서이다. 상기 광 다이오드 센서(60)는 빛에 의해 전압이 발생 된다. 상기 광 다이오드 센서(60)에서 출력되는 전압에 의해 바이오 물질의 질병 유무를 진단하게 된다.
상기 카트리지(80)는 상기 바이오 칩(70)에서 분석하고자 하는 특정한 바이오 물질을 추출하기 위해 다수의 용액을 수용하는 장치다. 상기 카트리지(80)는 상기 바이오 칩(70)에 연결된다. 상기 카트리지(80)는 상기 케이스(20)에 착탈 가능하게 장착된다.
상기 카트리지(80)는 바이오 물질 용액과 비드 용액 등을 수용한다.
상기 카트리지(80)는 몸체(82)와 디스크 부재(84)를 포함한다.
상기 몸체(82)는 다각 기둥 형상의 구조물로 제조될 수 있다. 상기 몸체(82)는 샘플 수용실(821)을 포함한다. 상기 샘플 수용실(821)은 복수 구비된다. 상기 샘플 수용실(821)은 다수의 유체를 분산 수용할 수 있도록 분획 된 공간으로 형성된다. 각각의 상기 샘플 수용실(821)의 바닥에는 유체 출입용 포트(823)가 구비된다. 상기 유체 출입용 포트(823)는 각각의 샘플 수용실(821)의 바닥을 관통하는 구멍 형태로 구성된다. 상기 몸체(82)의 중심부는 상하로 관통된 튜브 구조를 형성한다. 상기 몸체(82)의 중심부에는 후술하는 디스크 부재(84)의 실린더부(842)가 회전 가능하게 결합 된다. 상기 몸체(82)의 상부에는 상기 샘플 수용실(821)을 덮는 커버가 구비된다.
상기 디스크 부재(84)는 상기 몸체(82)에 회전 가능하게 결합 된다. 상기 디스크 부재(84)는 디스크 회전 모터(86)에 의해 상기 몸체(82)에 대해 회전된다. 상기 디스크 부재(84)는 회전 부재(88)에 걸려서 회전한다. 상기 회전 부재(88)에는 돌출턱(89)이 구비되고, 상기 디스크 부재(84)의 하면에는 상기 돌출턱(89)에 걸리는 클러치 홈부(85)가 구비된다. 상기 돌출턱(89)과 상기 클러치 홈부(85)가 결합됨으로써 상기 디스크 부재(84)와 상기 회전 부재(88)가 일체로 회전한다. 상기 회전 부재(88)는 디스크 회전 모터(86)에 벨트와 같은 수단으로 연결된다.
상기 디스크 부재는 실린더부(842)와 샘플 혼합실(844)을 포함한다.
상기 실린더부(842)는 상기 몸체(82)의 중심부를 수직으로 관통하도록 상기 몸체에 결합 된 중공관 형상의 부재이다. 상기 실린더부(842)의 내부에는 시린지 피스톤(850)이 슬라이딩 가능하게 설치된다.
상기 샘플 혼합실(844)은 상기 실린더부(842)의 하부에 배치된다. 상기 샘플 혼합실(844)은 후술하는 유체 통로(846) 또는 주입 통로(848)를 통해 선택적으로 상기 유체 출입용 포트(823)와 연결될 수 있다. 상기 디스크 부재(84)가 회전함에 따라 상기 유체 통로(846) 또는 상기 주입 통로(848)는 선택적으로 복수의 샘플 수용실(821) 중 어느 하나에 구비된 유체 출입용 포트(823)에 선택적으로 연결될 수 있다.
상기 유체 통로(846)는 상기 샘플 혼합실(844) 선택적으로 연결하는 통로이다. 즉, 상기 디스크 부재(84)의 회전에 따라 상기 샘플 수용실(821) 중 어느 하나와 상기 샘플 혼합실(844)이 상기 유체 통로(846)에 의해 연결된다. 즉, 상기 유체 통로(846)는 상기 유체 출입용 포트(823)와 선택적으로 연결된다. 상기 유체 통로(846)는 상기 실린더부(842)에 연결된다.
상기 주입 통로(848)는 상기 샘플 혼합실(844)에서 준비된 바이오 물질을 상기 바이오 칩(70)에 주입할 수 있도록 마련된 통로이다. 상기 주입 통로(848)는 상기 디스크 부재(84)의 회전에 따라 선택적으로 상기 샘플 혼합실(844)과 상기 바이오 칩(70)을 연결한다.
상기 시린지 피스톤(850)은 상기 실린더부(842)의 내주면을 따라 슬라이딩 승강 가능하게 상기 실린더부(842)에 결합 된다. 상기 시린지 피스톤(850)은 로드(852)에 연결된다. 상기 로드(852)는 승강용 모터(854)에 의해 승강하도록 설치된다. 상기 로드(852)와 상기 승강용 모터(854)는 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 볼 스크류 장치(857)를 매개로 상기 시린지 피스톤(850)을 상기 실린더부(842)를 따라 승강하도록 연결될 수 있다. 즉, 상기 시린지 피스톤(850)은 상기 승강용 모터(854)에 의해 승강 된다.
상기 시린지 피스톤(850)의 승강 작용에 따라 발생하는 압력에 의해 상기 샘플 수용실(821)과 상기 샘플 혼합실(844), 또는 상기 샘플 혼합실(844)과 상기 바이오 칩(70) 간에 유체 이동이 가능하다.
상기 카트리지(80)의 하방에는 전자석이 설치된다. 상기 전자석(100)은 전원이 공급될 때만 자력이 발생한다. 상기 전자석(100)은 상기 카트리지(80)에서 추출되는 바이오 물질의 순도를 높이는 비드(bead) 용액에 자기력을 작용시킨다. 상기 전자석(100)은 사용자가 필요한 경우에만 자력을 작동할 수 있도록 함으로써 선택적으로 비드 용액의 작용을 제어할 수 있는 장점이 있다.
상기 전자석(100)에는 상기 카트리지(80)의 하부를 가열할 수 있도록 열선부(미도시)가 구비된 것이 바람직하다. 상기 열선부는 전기 저항열이 발생하도록 히팅 패턴을 상기 전자석(100) 표면에 인쇄 형태로 구성할 수 있다. 상기 열선부는 히팅 패턴에 한정되지 않으며 공지된 다른 구성의 채용도 가능하다. 상기 열선부는 상기 카트리지(100)의 하부에 구비된 샘플 혼합실(844)에 유입되는 용액을 적정한 온도로 가열함으로써 혼합 등의 반응이 잘 일어나도록 하는 작용을 한다.
상기 카트리지(80)는 카트리지 고정 프레임(90)에 수용된 상태로 상기 케이스(20)에 착탈 가능하게 설치된다. 상기 카트리지 고정 프레임(90)은 상기 몸체(82)의 하부를 지지한 상태로 상기 몸체(82)가 움직이지 않도록 고정하는 부재이다. 상기 카트리지 고정 프레임(90)은 상기 케이스(20)에 구비된 스윙 도어(22)에 구비된 가압 부재(24)에 의해 상기 케이스(20)에 고정된다. 상기 카트리지 고정 프레임(90)은 상기 가압 부재(24)에 의해 가해지는 압력을 직접적으로 받는 부재로서, 상기 카트리지(80)가 상기 가압 부재(24)와 직접 결합하는 것을 회피하여 상기 카트리지(80)를 보호하는 역할도 한다.
이하에서는 상술한 바와 같은 구성요소를 포함한 체외 진단 장치(10)의 작용 효과를 바이오 물질의 이동 과정을 따라 상세하게 서술하기로 한다.
본 발명에 따른 체외 진단 장치(10)를 사용하여 바이오 물질을 진단하고자 하는 경우에, 먼저 상기 카트리지(80)로부터 진단하고자 하는 바이오 물질을 추출하는 과정이 수행된다. 즉, 상기 카트리지(80)에 구비된 샘플 수용실(821)에는 아래 표와 같이 다수의 용액이 수용된다. 아래 표에 기재된 용액들은 일 예에 해당하며 그 용액들의 구성은 진단하고자 하는 바이오 물질의 종류에 따라 달라질 수 있다. 표 1에서 일련번호는 편의상 도 7에 원문자로 표기된 샘플 수용실(821)과 대응되도록 하였다.
일련번호 명칭(약어) 용액명칭 용도
① LB1 LYSIS BUFFER 1 LYSIS BUFFER 1을 넣는 장소
② LB2 LYSIS BUFFER 2 LYSIS BUFFER 2를 넣는 장소
③ ET ETHANOL ETHANOL을 넣는 장소
④ BD BEAD SOLUTION BEAD SOLUTION을 넣는 장소
⑤ WB1 WASHING BUFFER 1 WASHING BUFFER 1을 넣는 장소
⑥ WB2 WASHING BUFFER 2 WASHING BUFFER 2을 넣는 장소
⑦ EB ELUTION BUFFER ELUTION BUFFER를 넣는 장소
⑧ MC1 MIXING CHAMBER 1 LYSIS할 경우 사용하는 MIXING 장소
⑨ MC2 MIXING CHAMBER 2 WASHING할 경우 사용하는 장소
⑩ WAC WASTE CHAMBER 버린 용액을 두는 장소
⑪ WS WORKING SPACE 유체이동 공간. BEAD 및 ELUTION이 이루어지는 공간
⑫ SC SAMPLE CHAMBER 최초에 SAMPLE을 넣는 장소
상기 샘플 수용실(821)로부터 특정 용액을 사용하고자 할 경우에 상기 디스크 회전 모터(86)가 회전한다. 이에 따라 상기 회전 부재(88)가 회전한다. 상기 회전 부재(88)에 구비된 돌출턱(89)과 상기 디스크 부재(84)에 구비된 클러치 홈부(85)가 상호 결합되어 있으므로 상기 디스크 부재(84)가 회전한다. 상기 디스크 부재(84)가 일정 각도 회전하여 상기 유체 통로(846)가 특정한 상기 샘플 수용실(821)에 구비된 유체 출입용 포트(823)에 연결된다. 이제 상기 승강용 모터(854)가 작동하여 상기 시린지 피스톤(850)을 상승시킨다. 상기 시린지 피스톤(850)이 상승함에 따라 음압이 발생한다. 이에 따라 상기 샘플 수용실(821)로부터 용액이 상기 유체 통로(846)를 따라 상기 실린더부(842)로 이동한다. 이제 상기 시린지 피스톤(850)의 작동을 멈추고, 상기 디스크 회전 모터(86)를 작동시켜 상기 디스크 부재(84)를 회전시킨다. 상기 디스크 부재(84)의 유체 통로(846)를 예컨대 ⑪WORKING SPACE에 구비된 유체 출입용 포트(823)에 연결한다. 그리고 상기 시린지 피스톤(850)을 하강시킨다. 상기 시린지 피스톤(850)이 하강함에 따라 상기 실린더부(842)에 있던 용액은 상기 샘플 혼합실(844)을 거쳐 상기 ⑪WORKING SPACE로 이동한다. 이제 다시 상기 디스크 부재(84)를 회전시켜 ⑦ELUTION BUFFER 가 수용된 샘플 수용실(821)과 유체 통로(846)를 일치시킨다. 다시 앞의 과정을 반복함으로써 ⑦ELUTION BUFFER를 상기 ⑪WORKING SPACE 로 이동할 수 있다. 이와 같은 과정을 반복적으로 수행함으로써 필요한 바이오 용액을 추출하게 된다. 그리고 상기 샘플 혼합실(844)에 추출하고자 하는 용액과 비드 용액이 혼합된 용액을 유입한 후 상기 전자석(100)을 작동시켜 특정 성분의 바이오 용액을 고정한 상태에서 상기 시린지 피스톤(850)을 하강함으로써 불필요한 용액 성분을 ⑩WASTE CHAMBER에 버린다. 이제 상기 주입 통로(848)를 상기 바이오 칩(70)에 연결한다. 그리고 상기 전자석(100)의 전류를 끊어 비드 용액의 작용을 제거한 상태에서, 상기 시린지 피스톤(850)을 하강시켜 상기 샘플 혼합실(844)에 수용된 바이오 용액을 상기 바이오 칩(70)에 주입한다.
이와 같이 본 발명에 따른 체외 진단 장치용 카트리지는, 진단 장치 내에서 진단하고자 하는 바이오 물질을 추출하여 바이오 칩에 주입할 수 있는 기능을 구비함으로써, 바이오 칩의 준비와 진단 과정의 연속성이 유지될 수 있으므로 진단의 효율성이 현저하게 개선되는 효과가 있다.
이와 같은 과정을 통해 준비된 상기 바이오 칩(70)에 열을 가하면서 PCR이 일어나는 과정 중에 실시간 또는 주기적으로 상기 바이오 칩(70)에 가시광선을 조사하여 그 바이오 칩(70)에서 반사되는 빛의 양을 측정한다.
상기 바이오 칩(70)을 분석하는 과정은 다음과 같다.
상기 광원부(30)에서 특정한 파장 대역의 가시광선을 발생시켜 상기 바이오 칩(70)에 조사한다. 상기 바이오 칩(70)에서 반사된 빛은 상기 렌즈부(50)에 의해 집광 되며, 상기 광 필터부(40)에 의해 필터링 된 후 상기 광 다이오드 센서(60)에 도달함으로써 전압이 발생하여 분석이 이루어진다. 이 과정에서 상기 광 필터부(40)가 상기 바이오 칩(70)에 대해 회전 가능하게 설치되어 있으므로 분석하고자 하는 바이오 물질의 종류에 맞는 필터(44)를 용이하게 선택할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 체외 진단 장치용 카트리지는, 복수의 공간으로 분획 된 샘플 수용실을 구비한 몸체와 그 몸체에 대해 회전 가능하게 결합 되며 시린지에 의해 상기 샘플 수용실과 샘플 혼합실 간 바이오 물질을 포함한 유체를 선택적으로 수송하는 디스크 부재를 구비하고 있어서, 상기 샘플 혼합실에서 준비된 바이오 물질을 바이오 칩에 직접 주입할 수 있으므로, 별도로 바이오 칩을 준비하지 않고, 하나의 진단 장치 내에서 바이오 칩의 준비부터 진단까지 연속적인 수행이 가능한 효과를 제공한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체외 진단 장치는, 진단하고자 하는 바이오 물질의 정밀한 추출을 위해 비드와 자기적으로 상호 작용하는 자석 시스템에 전자석을 적용함으로써 필요한 경우에만 자력을 발생시키도록 하여 바이오 시료의 추출의 정밀도를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체외 진단 장치는, 진단하고자 하는 바이오 물질의 종류가 달라지더라도 그 바이오 물질에서 발생하는 빛의 파장을 잘 통과시키는 광 필터를 회전식 광 필터부에 의해 신속하고 용이하게 교환할 수 있는 효과가 있다.
이상, 바람직한 실시 예를 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명이 그러한 예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주 내에서 다양한 형태의 실시 예가 구체화될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시 예에 따른 체외 진단 장치는, 바이오 칩이 착탈 가능하며, 다수의 유체를 분산 수용할 수 있도록 분획 된 공간으로 형성된 복수의 샘플 수용실을 구비한 몸체; 및 상기 몸체에 회전 가능하게 결합된 디스크 부재를 포함한 카트리지로서,
상기 디스크 부재는, 상기 몸체의 중심부를 수직으로 관통하도록 상기 몸체에 결합 된 중공관 형상의 실린더부; 및 상기 실린더부의 하부에 배치된 샘플 혼합실;을 포함하며,
각각의 상기 샘플 수용실의 바닥에는 유체 출입용 포트가 구비되며,
상기 샘플 혼합실은, 상기 유체 출입용 포트와 선택적으로 연결되는 유체 통로; 및 상기 샘플 혼합실에서 준비된 바이오 물질을 상기 바이오 칩에 주입할 수 있도록 상기 샘플 혼합실과 상기 바이오 칩을 연결하는 주입 통로;를 포함하며,
상기 실린더부의 내주면을 따라 슬라이딩 승강 가능하게 상기 실린더부에 결합 된 시린지 피스톤을 포함하며,
상기 디스크 부재는 디스크 회전 모터에 의해 상기 몸체에 대해 회전되며,
상기 디스크 부재는 회전 부재에 걸려서 회전하며,
상기 회전 부재에는 돌출턱이 구비되고, 상기 디스크 부재의 하면에는 상기 돌출턱에 걸리는 클러치 홈부가 구비된 체외 진단 장치용 카트리지를 포함하며,
케이스,
상기 케이스 내부에 설치되며 가시광선을 발생하는 광원부;
상기 광원부에서 발생된 광원이 조사된 바이오 칩에서 반사된 빛을 집광하는 렌즈부;
상기 렌즈부에 의해 집광 된 빛 중 특정한 파장 대역의 빛만을 통과시키는 광 필터부; 및
상기 광 필터부를 통과한 빛을 감지하는 광 다이오드 센서;를 포함하며,
상기 디스크 부재를 상기 몸체에 대해 회전시키는 디스크 회전 모터; 및
상기 시린지 피스톤을 승강시키는 승강용 모터;를 구비하며,
상기 광 필터부는 상기 케이스에 고정된 필터 회전용 모터에 의해 회전되며,
상기 광원부는, 원 형태로 이격 되어 배치된 복수의 발광다이오드를 구비하며, 상기 발광다이오드에서 조사된 빛은 하나의 초점에 수렴하도록 배치된 점에 특징이 있다.
상기 카트리지는 상기 케이스에 착탈 가능하게 장착되며,
상기 카트리지 하방에 설치되며, 상기 카트리지에서 추출되는 바이오 물질의 순도를 높이는 비드 용액에 자기력을 작용시키는 자석을 포함하며,
상기 자석은 전자석인 것이 바람직하다.
상기 광 필터부는 통과시키는 빛의 파장 대역이 서로 다른 복수의 필터가 원형으로 이격되도록 배치되며,
상기 광 필터부를 구성하는 복수의 필터 중 어느 하나만 상기 바이오 칩과 상기 광 다이오드 센서 사이에 선택적으로 대응되도록 상기 광 필터부는 회전축을 중심으로 상기 바이오 칩에 대해 회전 가능하게 설치된 것이 바람직하다.
상기 렌즈부는 상기 광 필터부를 사이에 두고 서로 대칭적으로 배치되는 한 쌍의 렌즈를 포함한 것이 바람직하다.
상기 카트리지는 카트리지 고정 프레임에 수용된 상태로 상기 케이스에 착탈 가능하게 설치된 것이 바람직하다.
상기 카트리지 고정 프레임은 상기 케이스에 구비된 스윙 도어에 구비된 가압 부재에 의해 상기 케이스에 고정된 것이 바람직하다.

Claims (6)

  1. 바이오 칩이 착탈 가능하며, 다수의 유체를 분산 수용할 수 있도록 분획 된 공간으로 형성된 복수의 샘플 수용실을 구비한 몸체; 및 상기 몸체에 회전 가능하게 결합된 디스크 부재를 포함한 카트리지로서,
    상기 디스크 부재는, 상기 몸체의 중심부를 수직으로 관통하도록 상기 몸체에 결합 된 중공관 형상의 실린더부; 및 상기 실린더부의 하부에 배치된 샘플 혼합실;을 포함하며,
    각각의 상기 샘플 수용실의 바닥에는 유체 출입용 포트가 구비되며,
    상기 샘플 혼합실은, 상기 유체 출입용 포트와 선택적으로 연결되는 유체 통로; 및 상기 샘플 혼합실에서 준비된 바이오 물질을 상기 바이오 칩에 주입할 수 있도록 상기 샘플 혼합실과 상기 바이오 칩을 연결하는 주입 통로;를 포함하며,
    상기 실린더부의 내주면을 따라 슬라이딩 승강 가능하게 상기 실린더부에 결합 된 시린지 피스톤을 포함하며,
    상기 디스크 부재는 디스크 회전 모터에 의해 상기 몸체에 대해 회전되며,
    상기 디스크 부재는 회전 부재에 걸려서 회전하며,
    상기 회전 부재에는 돌출턱이 구비되고, 상기 디스크 부재의 하면에는 상기 돌출턱에 걸리는 클러치 홈부가 구비된 체외 진단 장치용 카트리지를 포함하며,
    케이스,
    상기 케이스 내부에 설치되며 가시광선을 발생하는 광원부;
    상기 광원부에서 발생된 광원이 조사된 바이오 칩에서 반사된 빛을 집광하는 렌즈부;
    상기 렌즈부에 의해 집광 된 빛 중 특정한 파장 대역의 빛만을 통과시키는 광 필터부; 및
    상기 광 필터부를 통과한 빛을 감지하는 광 다이오드 센서;를 포함하며,
    상기 디스크 부재를 상기 몸체에 대해 회전시키는 디스크 회전 모터; 및
    상기 시린지 피스톤을 승강시키는 승강용 모터;를 구비하며,
    상기 광 필터부는 상기 케이스에 고정된 필터 회전용 모터에 의해 회전되며,
    상기 광원부는, 원 형태로 이격 되어 배치된 복수의 발광다이오드를 구비하며, 상기 발광다이오드에서 조사된 빛은 하나의 초점에 수렴하도록 배치된 것을 특징으로 하는 체외 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지는 상기 케이스에 착탈 가능하게 장착되며,
    상기 카트리지 하방에 설치되며, 상기 카트리지에서 추출되는 바이오 물질의 순도를 높이는 비드 용액에 자기력을 작용시키는 자석을 포함하며,
    상기 자석은 전자석인 것을 특징으로 하는 체외 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 필터부는 통과시키는 빛의 파장 대역이 서로 다른 복수의 필터가 원형으로 이격되도록 배치되며,
    상기 광 필터부를 구성하는 복수의 필터 중 어느 하나만 상기 바이오 칩과 상기 광 다이오드 센서 사이에 선택적으로 대응되도록 상기 광 필터부는 회전축을 중심으로 상기 바이오 칩에 대해 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 체외 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈부는 상기 광 필터부를 사이에 두고 서로 대칭적으로 배치되는 한 쌍의 렌즈를 포함한 것을 특징으로 하는 체외 진단 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지는 카트리지 고정 프레임에 수용된 상태로 상기 케이스에 착탈 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 체외 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 카트리지 고정 프레임은 상기 케이스에 구비된 스윙 도어에 구비된 가압 부재에 의해 상기 케이스에 고정된 것을 특징으로 하는 체외 진단 장치.
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