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WO2024117301A1 - Cartridge for gene extraction and detection - Google Patents

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WO2024117301A1
WO2024117301A1 PCT/KR2022/019189 KR2022019189W WO2024117301A1 WO 2024117301 A1 WO2024117301 A1 WO 2024117301A1 KR 2022019189 W KR2022019189 W KR 2022019189W WO 2024117301 A1 WO2024117301 A1 WO 2024117301A1
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WO
WIPO (PCT)
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chamber
central chamber
reagent
cartridge
moving means
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2022/019189
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
나훈종
스베드버그 구스타프에릭
우아영
장지성
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.)
Quantamatrix Inc
Original Assignee
Quantamatrix Inc
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.)
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Publication date
Application filed by Quantamatrix Inc filed Critical Quantamatrix Inc
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G01N2035/00356Holding samples at elevated temperature (incubation)
    • G01N2035/00366Several different temperatures used

Definitions

  • the present invention relates to a cartridge for gene extraction and detection, and more specifically, to gene extraction and detection that enables early selection of an appropriate antibiotic for a patient by multiple detection of antibiotic resistance gene information and identification of bacteria or strains causing infectious diseases. It's about cartridges.
  • Sepsis is an infectious disease with a very high mortality rate, accounting for approximately 25-30% of intensive care unit patients, and one person dies from sepsis every three seconds. Rapid diagnosis is a very important field, with the survival rate decreasing by 9% for every hour that treatment is delayed, but accurate prescriptions can only be made after a long 3-5 day culture process and antibiotic susceptibility testing after any initial prescription. Initial prescriptions are completely ineffective for 42% of patients, and more antibiotics than necessary are prescribed to 21% of patients. Therefore, it is necessary to eliminate drug abuse that occurs during this process.
  • apolipoprotein is used to isolate sepsis-causing bacteria.
  • Apolipoprotein H (ApoH) or beta2-glycoprotein I is an acute phase protein circulating in human plasma. It has been shown that ApoH can bind with high affinity to lipopolysaccharide (LPS), a major component of the outer wall of Gram-negative bacteria, and to specific proteins of Gram-positive pathogens.
  • LPS lipopolysaccharide
  • the broad specificity of ApoH allows it to be used as a marker for capture of bacterial and fungal pathogens in blood samples.
  • ApoH can be coated on magnetic beads, and capturing pathogens using these beads can also work on fungi.
  • magnetic beads are mixed with blood and react, if there is an infectious agent (bacteria causing sepsis) in the blood, only the infectious agent can attach to the magnetic beads. If the magnetic beads are separated with a magnet, the infectious agent in the blood can be separated and concentrated.
  • Nested polymerase chain reaction is a modification of PCR and is a method to reduce non-specific amplification of non-specific base sequences other than the base sequence of the target gene.
  • Conventional PCR requires a complementary primer at the end of the base sequence of the target gene, and PCR products are amplified according to the cycle, but Nested PCR binds specifically to the base sequence of the target gene to increase amplification efficiency.
  • the set of primers is used in two consecutive PCRs.
  • the first PCR amplification product may include amplification of a non-specific base sequence, but the first PCR amplification product can be used as a target gene for the second PCR.
  • the second PCR can increase the amplification accuracy of the base sequence of the final target gene by using an inner primer that can be attached to the base sequence nested within the first PCR amplification product or by using the ‘hemi, semi-nesting’ method.
  • nested PCR can be used to increase the accuracy and reliability of multiple gene amplification of multiple pathogens that can cause sepsis.
  • the present invention seeks to provide a cartridge for gene extraction and detection that enables early selection of antibiotics appropriate for the patient by identifying the bacteria or strains causing infectious diseases and detecting multiple antibiotic resistance gene information. .
  • the present invention includes a first body in which a plurality of side chambers are arranged outside the central chamber; a central chamber located in the center of the first body; a lower reagent moving means that rotates at the bottom of the central chamber to connect the central chamber and the side chamber; and a pump connected to the upper part of the central chamber to pressurize or depressurize the interior of the central chamber.
  • the plurality of side chambers are; an injection chamber into which the sample tube is coupled; A collection reagent chamber loaded with a solution for collecting bacteria; A magnetic bead chamber loaded with a magnetic bead light buffer solution; A cleaning chamber loaded with a cleaning solution; A nucleic acid extraction chamber loaded with a buffer for nucleic acid elution; And it may include a connection chamber with a PCR channel connected to the upper part.
  • a lid that closes the upper part of the central chamber and the side chamber is coupled to the upper part of the first body, and a pump connection portion to which the pump is connected may be formed in the center of the lid.
  • one side of the PCR channel is connected to one side of the lid, and the bottom of one side of the PCR channel may be in communication with the connection chamber.
  • the lower reagent moving means includes a moving channel therein, one side of which is fixed to the center of the central chamber, and the other side is selectively moved according to the rotation of the lower reagent moving means. It can be connected to two side chambers.
  • the lower reagent moving means may move the sample, reagent, and magnetic beads between the central chamber and the side chamber through the pressure of the central chamber.
  • a second body is coupled to the lower part of the first body, and the second body includes: a transfer hole formed at a position corresponding to the side chamber; and a connection part that connects the second body to be rotatable independently from the first body, and the other side of the lower reagent moving means can be fixed to the lower part of the transfer hole.
  • the lower reagent transfer means is integrated with the second body and rotates, and by rotation of the second body, the chamber connected to the upper part of the transfer hole and the central chamber communicate through the lower reagent transfer means. It can be.
  • a cartridge bottom packing rubber is included between the first body and the second body, and the cartridge bottom packing rubber is in close contact with the first body even when the second body rotates, so that the side chamber This may be to prevent the cargo inside from leaking out.
  • the cartridge bottom packing rubber has an outlet hole formed at the center of the side chamber, and the side chamber may be connected to the lower reagent moving means through the outlet hole and the transfer hole.
  • part or all of the central chamber may have a shape whose diameter narrows toward the bottom.
  • the present invention also includes a first body in which a plurality of side chambers are arranged outside the central chamber; a central chamber located in the center of the first body; a lower reagent moving means that rotates at the bottom of the central chamber to connect the central chamber and the side chamber; A gene extraction and detection method using a gene extraction and detection cartridge including a pump connected to the upper part of the central chamber to pressurize or depressurize the interior of the central chamber, (a) inserting a sample tube containing a sample into the cartridge connecting with one of the side chambers of; (b) Rotating the lower reagent moving means to connect one or more of the side chambers with the central chamber, then depressurizing the central chamber to transfer the sample, reagent, or magnetic bead in the side chamber to the central chamber for reaction. , after the reaction is completed, pressurizing the central chamber to discharge excess reagent into the side chamber; (c) repeating step (b) to extract genes; and (d) pressurizing the central chamber to transfer the extracted gene to a
  • step (b) includes: (i) rotating the lower reagent moving means to connect it to the collection reagent chamber and depressurizing the central chamber to move the germ collecting reagent into the central chamber; (ii) rotating the lower reagent moving means to connect to the magnetic bead chamber and depressurizing the central chamber to transfer the magnetic beads to the central chamber; (iii) rotating the lower reagent moving means to connect the injection chamber connected to the sample tube and depressurizing the central chamber to move the sample in the sample tube to the central chamber; (iv) depressurizing and pressurizing the central chamber to mix the sample, the reagent, and the magnetic beads in the central chamber; (v) fixing the magnetic beads by contacting a magnet to the lower part of the cartridge and pressurizing the central chamber to discharge excess reagent; (vi) rotating the lower reagent moving means to connect to the cleaning chamber and depressurizing and pressurizing the central chamber to clean the magnetic beads inside the central chamber; and (vii) rotating the lower reagent moving means to
  • the magnetic beads may be fixed to the inside of the lower reagent moving means by the magnetic material.
  • step (vi) may be repeated 1 to 10 times.
  • the cartridge for gene extraction and detection according to the present invention is a sealed type using technology to directly isolate/concentrate sepsis-causing infectious agents from whole blood without a separate culture process and fluorescence detection of multiplex nested PCR amplification products of multiple genes.
  • information on the causative bacteria and resistance genes of sepsis can be derived within 4 hours from whole blood, and the problem of antibiotic misuse caused by existing diagnostic methods can be improved.
  • the cartridge for gene extraction and detection according to the present invention sequentially performs the steps of separation, concentration, washing, elution, and PCR, so it provides a different type of analysis compared to existing analysis methods that proceed with the steps of elution, DNA collection, washing, and PCR. Decreased sensitivity due to DNA contained in cells (for example, human cells) can be minimized.
  • the cartridge for gene extraction and detection according to the present invention can automatically isolate bacteria and perform PCR through one cartridge, making it easy to isolate causative bacteria and select antibiotics according to resistance without manipulation by an expert. You can.
  • Figure 1 shows a cartridge for gene extraction and detection according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 shows the connection of the sample tube to the cartridge for gene extraction and detection according to an embodiment of the present invention, where (a) shows the separated state and (b) shows the connected state, respectively.
  • Figure 3 shows the cap removed from the cartridge for gene extraction and detection according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 shows a disassembled cartridge for gene extraction and detection according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 shows the bottom surface of a cartridge for gene extraction and detection according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 shows a cross section of a cartridge for gene extraction and detection according to an embodiment of the present invention.
  • each process forming the method may occur differently from the specified order unless a specific order is clearly stated in the context. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the opposite order.
  • 'and/or' includes a combination of a plurality of listed items or any of a plurality of listed items.
  • 'A or B' may include 'A', 'B', or 'both A and B'.
  • Figure 1 shows a cartridge for gene extraction and detection of the present invention.
  • the present invention includes a first body in which a plurality of side chambers are arranged outside the central chamber; a central chamber located in the center of the first body; a lower reagent moving means that rotates at the bottom of the central chamber to connect the central chamber and the side chamber; and a pump connected to the upper part of the central chamber to pressurize or depressurize the interior of the central chamber.
  • the first body 100 may be manufactured in a shape in which a plurality of side chambers 110 are arranged outside the central chamber 310.
  • the side chambers 110 provide convenience in manufacturing and assembly. For this purpose, it can be manufactured in a way that the lower part is connected to the first body 100.
  • the lower parts are connected to form a donut shape, and the upper parts are molded to form each side chamber 110, so that the first body 100 can be manufactured as an integrated piece.
  • the side chamber 110 is a chamber for loading reagents and magnetic beads for gene extraction, which will be described later.
  • a large number of chambers are arranged sequentially, so that each reagent can be used sequentially.
  • the plurality of side chambers 110 are; An injection chamber 111 to which the sample tube is coupled; A collection reagent chamber 112 loaded with a solution for collecting bacteria; A magnetic bead chamber 113 loaded with a magnetic bead light buffer solution; A cleaning chamber 114 loaded with a cleaning solution; A nucleic acid extraction chamber 115 loaded with a buffer for nucleic acid elution; And it may include a connection chamber 116 to which a PCR channel 400 is connected (see FIG. 3).
  • the injection chamber 111 is a part where the sample tube loaded with the sample is coupled, and unlike the other side chambers 110 and the central chamber 310, which are sealed, the top is open so that the sample tube 500 can be coupled. there is. At this time, it is preferable that the top of the injection chamber 111 is cut diagonally so that it can be coupled to the sample tube 500 by penetrating through the top of the sample tube.
  • the sample tube 500 can be used without limitation as long as it can collect and store a sample.
  • a tube-type or test-tube-type container whose inlet is sealed with a polymer membrane can be used (see FIG. 2).
  • the sample is collected from a patient suspected of being infected and may include blood, urine, tears, nasal discharge, saliva, sweat, exudate, tissue, or stool.
  • samples may be collected not only directly from the patient as described above, but also from objects around the patient.
  • the collection reagent chamber 112 is a part where a solution for collecting bacteria is loaded. Due to the nature of the bacteria collection step that requires the largest amount of solution, the volume of the collection reagent chamber 112 may be the largest in the side chamber 110. There is (see Figure 3). However, in the case of the first body 100, it is easy to store and move because it is shaped like a donut with the central chamber 310 as the center. Therefore, in the case of the collection reagent chamber 112, it is formed along the outer peripheral surface of the central chamber 310. It can be formed to form an arc shape.
  • used reagents can be removed by reinjecting them into each chamber, but it is also possible to store used reagents by using the collection reagent chamber 112 as a disposal chamber. possible. This is because the internal volume of the collection reagent chamber 112 is manufactured to be larger than the total of the other side chambers 110, so that it can have a sufficient volume to store the reagent after use, and the solution for collecting bacteria is first moved to the central chamber 310. Therefore, it is easy to store used reagents. Additionally, the overall volume of the cartridge can be reduced by not allocating a separate disposal chamber for used reagents.
  • the collection reagent chamber 112 As a disposal chamber as described above, it is desirable to make the internal volume of the collection reagent chamber 112 1.1 to 2 times the volume of the solution for collecting bacteria. Through this, it is possible to load not only the used solution for collecting bacteria but also other used reagents.
  • the magnetic bead chamber 113 is a chamber in which magnetic beads and a buffer solution are loaded.
  • the magnetic bead may be a bead-shaped particle with a magnetic core inside, and a magnetic bead coated with apolipoprotein H (ApoH) on the shell portion may be used.
  • ApoH apolipoprotein H
  • ApoH can bind with high affinity to lipopolysaccharide (LPS), a major component of the outer wall of Gram-negative bacteria, and to specific proteins of Gram-positive pathogens, so when using magnetic beads as above. It is possible to selectively isolate Gram-positive or Gram-negative bacteria and fungi from whole blood.
  • the cleaning chamber 114 is a chamber in which a cleaning solution is loaded.
  • One cleaning chamber 114 can be used, but for smooth cleaning, it can be divided into 1 to 10, preferably 2 to 5, cleaning chambers 114. It can be configured.
  • the cleaning solution used for the above cleaning can be used without limitation as long as it can remove excess blood or human secretions.
  • water, saline solution, PBS, Tris-EDTA, etc. can be used.
  • washing can be repeated 1 to 10 times as will be described later, and through this, cleaning of other foreign substances other than bacteria can be performed smoothly.
  • more than 10 cleaning chambers 114 it is uneconomical because a lot of time is required for cleaning and the size of the cartridge becomes excessively large.
  • the nucleic acid extraction chamber 115 is a chamber loaded with a buffer for nucleic acid extraction.
  • a buffer for nucleic acid extraction When cleaning is completed as described above, magnetic beads combined with causative bacteria may remain in the central chamber 310.
  • the nucleic acid extraction buffer can be supplied to hemolyze the causative bacteria and simultaneously extract the nucleic acid.
  • the nucleic acid extraction buffer can be used without limitation as long as it is a buffer capable of hemolyzing the causative bacteria.
  • connection chamber 116 like the central chamber 310, is installed to connect the PCR channel 400 and is a chamber that moves the extracted nucleic acid as described above to the PCR channel 400. Unlike the other side chambers 110, the connection chamber 116 does not load specific chemicals and is used as a simple movement passage, so it is preferable that the inner diameter is smaller than that of the other side chambers 110.
  • the PCR channel 400 is a channel for performing PCR. Unlike existing PCR devices, the PCR channel 400 is manufactured in the form of a lab-on-a-chip and may include a plurality of channels therein. That is, the nucleic acid supplied to the PCR channel 400 can enter the inside of the PCR channel and undergo PCR, and thus the nucleic acid can be amplified and analyzed at the same time.
  • the antibiotic resistance of the causative bacteria can be confirmed by providing a means to detect antibiotic resistance genes, and since nucleic acids appear differently depending on each causative bacteria, it is possible to select an antibiotic optimized for the causative bacteria ( Figure 1 and Figure 3).
  • the PCR channel 400 it is possible to manufacture it in a form fixed to the connection chamber 116, but it is preferably manufactured in a separate form so that the appropriate PCR channel 400 can be selected and used according to each causative bacteria. It is preferable, and in particular, one side of the PCR channel 400 is connected to one side of the lid, and one lower end of the PCR channel 400 can be manufactured in a format that is secured to the connection chamber 116. Through this, the PCR channel 400 can be stored separately from the cartridge and can be combined with the cartridge to facilitate storage of the cartridge. In addition, the PCR channel 400 may be manufactured as an integrated or combined type as above, but it is also possible to manufacture the PCR channel 400 and the connection chamber 116 with a pipe. In this case, the PCR channel 400 can be installed and operated independently of the cartridge.
  • the first body 100 may be composed of a plurality of side chambers 110.
  • a lid 200 that can close the top of the side chamber 110.
  • the lid 200 may be coupled to the upper part of the first body 100 to close the upper part of the central chamber 310 and the side chamber 110 (see FIGS. 3 and 4).
  • the lid 200 can be largely divided into two parts. One is a part used to close the central chamber 310 (inner lid 220), and the other is a part used to close the side chamber 110 (outer lid 210). These two parts can be fitted into one piece, but it is preferable that they are coupled so that they can rotate independently.
  • the central chamber 310 can be integrated with the second body 300 and rotate.
  • the second body 300 is located below the first body 100 and rotates integrally with the lower reagent moving means 320, and is consequently used to close the top of the central chamber 310.
  • the portion also rotates together with the lower reagent moving means 320.
  • marking 230 is made on the part used to close the upper part of the central chamber 310 and a certain notch is engraved on the part used to close the side chamber 110, the position of the lower reagent moving means 320 is determined. It is possible to easily observe from the top (see Figure 3).
  • the position of the lower reagent moving means 320 can indicate the reagent currently being used, it is possible to easily visually check the current progress with such a simple indicator.
  • a pump connection portion 240 to which the pump is connected may be formed in the center of the lid.
  • the pump is a part that moves fluid by depressurizing or pressurizing the inside of the central chamber 310. Therefore, the pump can be connected to the central chamber 310 through the pump connection part 240 formed on the lid, and for this purpose, the pump connection part 240 is formed at the center of the lid, especially the center of the inner lid 220. It can be.
  • the inner lid 220 can be combined with the central chamber 310 to seal the upper part of the central chamber 310.
  • the central chamber 310 is connected to the side chamber 110 connected through the lower reagent moving means 320, when the central chamber 310 is depressurized using the pump, the side chamber 110 The reagent loaded in may be moved to the central chamber 310.
  • the inside of the central chamber 310 is pressurized, it is possible to move the reagent inside the central chamber 310 toward the side chamber 110.
  • This pressurization or decompression may be used to move the reagent back and forth, but it is also possible to mix the reagents by repeating the pressurization or decompression.
  • the pump can be used without limitation as long as it can depressurize or pressurize the inside of the central chamber 310, but a syringe pump, a reciprocating pump, a rotary pump, etc. may be used, and a syringe pump may be preferably used.
  • a syringe pump that can pressurize and depressurize using only internal air.
  • the lower reagent moving means 320 is a part that selectively connects the lower part of the side chamber 110 and the central chamber 310 and serves as a passage for reagents.
  • a moving channel may be formed inside the lower reagent moving means 320, and one side of the channel may be fixed to the lower center of the central chamber 310. Additionally, the other side of the moving channel may be connected to one or more of the plurality of side chambers 110.
  • the lower reagent moving means 320 it is integrated with the second body 300 and can rotate, so it rotates so that the desired side chamber 110 is located at the upper end of the other side. 310) can be connected to the desired side chamber 110 (see FIG. 5).
  • the connection can be maintained regardless of whether the lower reagent moving means 320 rotates, but preferably, the movement channel One side may be connected to the center of the central chamber 310. Through this, the reagent supplied from the side chamber 110 can be evenly supplied to the central chamber 310, and through this, a certain reaction can be performed.
  • the position of the lower reagent moving means 320 can be easily observed from the top by the marking on the inner lid 220, as shown above, so the completion or progress of the reaction can be easily observed using this. You can.
  • the lower reagent moving means 320 may include a moving channel therein.
  • the moving channel it can be a passage through which the reagent moves.
  • movement and mixing of the reagent can be performed simultaneously, and if a valve is installed in some of the channels, the amount of movement can be limited. Separately, when loading additional reagents into some channels, it is possible to mix additional chemicals with the reagents and supply them.
  • a second body 300 is coupled to the lower part of the first body 100, and the second body 300 includes a transfer hole 321 formed at a position corresponding to the side chamber 110; And a connection part that connects the second body 300 to be rotatable independently from the first body 100, and the other side of the lower reagent moving means 320 can be fixed to the lower part of the transfer hole. .
  • the second body 300 is coupled to the lower part of the first body 100 and is a part that connects the first body 100 and the lower reagent moving means 320.
  • the central chamber 310 may be connected to the center of the second body 300.
  • the central chamber 310 is fixed to the second body 300, so the second body 300 It can be rotated together by the rotation of .
  • a transfer hole 321 may be formed in the second body 300.
  • the side chambers 110 are arranged along the outer peripheral surface of the central chamber 310, and in this case, may be arranged to have the same distance from the center of the central chamber 310. Therefore, when the transfer hole 321 is formed at a position corresponding to the side chamber 110, the transfer hole 321 is located at the lower part of each side chamber 110 as the second body 300 rotates. It is possible to do so, and thus the lower part of each side chamber 110 can communicate with the lower reagent moving means 320 (see FIG. 5).
  • the other side of the lower reagent moving means 320 may be connected to the lower part of the transfer hole 321. That is, the lower reagent transfer means is integrated with the second body 300 and rotates, and the rotation of the second body 300 causes the chamber connected to the upper part of the transfer hole and the central chamber 310 to move the lower reagent. It can be communicated through means 320.
  • connection part allows the second body 300 to be coupled to the lower part of the first body 100, and the second body 300 can be rotatably coupled.
  • the connection can be used without limitation as long as it has a structure capable of fixing the second body 300 as above, but preferably, a rail is installed along the lower outer peripheral surface of the first body 100, and the second body ( A latch may be formed on the protrusion extending to the top of 300 so that it can be fitted with the rail of the first body 100. Through this, it is possible to couple the protrusion of the second body 300 to rotate along the rail of the first body 100 (see FIGS. 3 and 4).
  • It includes a cartridge bottom packing rubber 620 between the first body 100 and the second body 300, and the cartridge bottom packing rubber 620 remains in contact with the second body 300 even when the second body 300 rotates. It may be in close contact with the first body 100 to prevent the load inside the side chamber 110 from leaking out (see FIG. 4).
  • the second body 300 may be rotatably connected to the lower part of the first body 100.
  • sealing of the side chamber 110 installed in the first body 100 may be problematic.
  • reagents may leak out due to rotation of the second body 300, and even if only a slight error occurs during rotation, smooth transfer of reagents may not be achieved. Therefore, a bottom packing rubber 620 is added between the first body 100 and the second body 300 to seal the lower part of the side chamber 110 and at the same time smoothly connect the chamber and the transfer hole. You can do it.
  • the lower packing rubber 620 is coupled to the lower part of the first body 100 and is fixed to the first body 100 so that it remains attached to the first body 100 even when the second body 300 rotates. It can be tightly fixed. Through this, the lower end of the side chamber 110 of the first body 100 can be sealed, and an outlet hole can be formed in the center of each side chamber 110. That is, the side chamber 110 may be connected to the lower reagent moving means 320 through the outlet hole and the transfer hole.
  • a top packing rubber 610 can be installed between the first body 100 and the lid to prevent reagents from leaking between the first body 100 and the lid (see FIG. 4).
  • part or all of it may have a shape whose diameter narrows toward the bottom (see FIG. 6).
  • a supply hole 322 connected to the lower reagent moving means 320 may be formed in the lower central portion of the central chamber 310.
  • this supply hole 322 not only does it serve to supply the reagent in the direction of the central chamber 310, but it can also transport the reaction completed reagent in the central chamber 310 to the outside. Therefore, in order to facilitate this transfer, it is desirable that part or all of the central chamber 310 be manufactured in a shape where the diameter narrows toward the bottom. That is, the lower part of the central chamber 310 is manufactured in a funnel shape so that the fluid inside can be smoothly discharged in the direction of the supply hole 322.
  • the present invention also includes a first body 100 in which a plurality of side chambers 110 are arranged outside the central chamber 310; A central chamber 310 located in the center of the first body 100; a lower reagent moving means 320 that rotates at the bottom of the central chamber 310 and connects the central chamber 310 and the side chambers 110; A gene extraction and detection method using a gene extraction and detection cartridge including a pump connected to the upper part of the central chamber 310 to pressurize or depressurize the interior of the central chamber 310, including (a) a sample.
  • the step (a) is a step of connecting a sample tube containing a sample to one of the side chambers 110 of the cartridge, collecting a sample, then injecting it into the sample tube, and inserting the sample tube containing the sample into the side chamber ( This is the step of connecting to the injection chamber 111, which is one of 110).
  • the injection chamber 111 which is one of 110.
  • step (b) the samples and reagents loaded in each side chamber 110 are moved to the central chamber 310 to react.
  • step (b) one or more of the side chambers 110 are connected to the central chamber 310 by rotating the lower reagent moving means, and then the central chamber 310 is depressurized to form the side chamber 110. It may include transferring the sample, reagent, or magnetic bead within the central chamber 310 to react, and after the reaction is completed, pressurizing the central chamber 310 to discharge excess reagent into the side chamber 110, As in step (c) above, this can be repeated several times to sequentially perform steps such as reaction, washing, and hemolysis.
  • step (b) includes (i) rotating the lower reagent moving means to connect it to the collection reagent chamber 112 and depressurizing the central chamber 310 to collect a reagent for collecting bacteria. moving to the central chamber 310; (ii) rotating the lower reagent moving means to connect to the magnetic bead chamber 113 and depressurizing the central chamber 310 to transfer the magnetic beads to the central chamber 310; (iii) rotating the lower reagent moving means to connect the injection chamber 111 connected to the sample tube and depressurizing the central chamber 310 to move the sample in the sample tube to the central chamber 310; (iv) depressurizing and pressurizing the central chamber 310 to mix the sample, the reagent, and the magnetic beads in the central chamber 310; (v) fixing the magnetic beads by contacting a magnet to the lower part of the cartridge and then pressurizing the central chamber 310 to discharge excess reagent into the collection reagent chamber 112; (vi) rotating the lower reagent moving
  • Step (i) is a step in which the lower reagent moving means is rotated to connect to the collection reagent chamber 112 and the central chamber 310 is depressurized to move the germ-collecting reagent to the central chamber 310.
  • the central chamber 310 it may be initially supplied without any reagents loaded therein. Therefore, by supplying the collection reagent first as described above, it is possible to prevent the magnetic beads and samples to be supplied later from adhering to the surface of the central chamber 310.
  • the movement of the collection reagent can be performed by depressurizing the inside of the central chamber 310 using a pump connected to the upper part of the central chamber 310, as described above, and the central chamber (310) as described above. 310) When the internal pressure is reduced, the collection reagent can be moved from the collection reagent chamber 112 to the central chamber 310 through the lower reagent moving means 320.
  • Step (ii) is a step of rotating the lower reagent moving means to connect to the magnetic bead chamber 113 and depressurizing the central chamber 310 to transfer the magnetic beads to the central chamber 310.
  • the second body 300 After the collection reagent is supplied to the central chamber 310 as described above, the second body 300 is rotated so that the other side of the lower reagent moving means 320 is positioned at the bottom of the magnetic bead chamber 113. It can be connected to (113). Thereafter, in the same manner as step (i), the central chamber 310 may be depressurized to transfer the magnetic beads in the magnetic bead chamber 113 to the central chamber 310.
  • the magnetic beads have a particle shape, they can aggregate and sink to the bottom of the magnetic bead chamber 113, so the magnetic beads can be agglomerated by pressurizing and depressurizing the central chamber 310. can be resolved.
  • a portion of the collection reagent can be supplied to the magnetic bead chamber 113 by pressurizing the central chamber 310.
  • the collection reagent is supplied to the magnetic bead chamber 113 at a constant flow rate, agglomeration of the magnetic beads can be resolved by the flow rate of the collection reagent.
  • the pressure inside the central chamber 310 is reduced, even the collection reagent mixed with the magnetic beads can be moved to the central chamber 310.
  • the collection reagent can be repeatedly supplied and sucked into the magnetic bead chamber 113 2 to 5 times, and agglomeration of the magnetic beads can be resolved by the flow of the collection reagent.
  • Step (iii) includes rotating the lower reagent moving means to connect the injection chamber 111 connected to the sample tube and depressurizing the central chamber 310 to move the sample in the sample tube to the central chamber 310. am.
  • step (ii) the collection reagent and the magnetic beads may be mixed and present inside the central chamber 310. Afterwards, when the sample in the sample tube is supplied to the central chamber 310 as described above, the causative bacteria in the sample may attach to the surface of the magnetic beads due to the collection reagent. In addition, as seen above, since the surface of the magnetic bead is coated with ApoH, it is possible for Gram-positive bacteria or Gram-negative bacteria and fungi to selectively attach to the surface of the magnetic bead.
  • Step (iv) is a step of mixing the sample, the reagent, and the magnetic beads in the central chamber 310 by depressurizing and pressurizing the central chamber 310.
  • the interior of the central chamber 310 is preferably agitated to facilitate attachment of the causative bacteria to the magnetic beads, and this may be performed by pressurizing or depressurizing the interior of the chamber.
  • the second body 300 can be rotated to connect the other side of the lower reagent moving means 320 to the collection reagent chamber 112.
  • the collection reagent chamber 112 is manufactured larger than the other side chambers 110, so it is preferable to mix using the collection reagent chamber 112.
  • the central chamber 310 can be pressed to move some or all of the samples, reagents, and magnetic beads in the central chamber 310 to the collection reagent chamber 112, By depressurizing the central chamber 310, the sample, reagent, and magnetic beads in the collection reagent chamber 112 can be moved to the central chamber 310. Through this movement, mixing of the sample, reagent, and magnetic beads can be performed uniformly. In addition, it is possible to repeat the above movement several times to make this mixing more uniform and to increase the probability that causative bacteria such as bacteria and fungi will encounter ApoH-coated magnetic beads.
  • the mixing of the sample, the reagent, and the magnetic beads as described above is preferably performed over 15 to 60 minutes, and may be performed at 30 to 50°C, preferably 33 to 40°C. If it is less than the above range, the reaction may not be completed and the number of causative bacteria captured in the magnetic particles may decrease, and if it exceeds the above range, the protein may be denatured and the amount of adhesion may decrease.
  • Step (v) is a step of fixing the magnetic beads by contacting a magnet to the bottom of the cartridge and pressurizing the central chamber 310 to discharge excess reagent.
  • the magnetic beads may be fixed to the inside of the lower reagent moving means by the magnetic material.
  • the central chamber 310 is pressurized, most of the magnetic beads are fixed by the magnet while passing through the lower reagent moving means 320, and only the reagent that has completed the reaction can be discharged to the outside.
  • the used reagents are discharged in the direction of the collection reagent chamber 112.
  • Step (vi) is a step of rotating the lower reagent moving means to connect it to the cleaning chamber 114 and depressurizing and pressurizing the central chamber 310 to clean the magnetic beads inside the lower reagent moving means 320.
  • the second body 300 is rotated to connect the lower reagent moving means 320 to the cleaning chamber 114, and then the cleaning solution in the cleaning chamber 114 is moved to the central chamber 310. You can do it.
  • the cleaning efficiency can be increased by repeating the movement of the upper cleaning liquid 2 to 5 times as in the mixing step, and the cleaning liquid used in the final discharge step can be discharged to the cleaning chamber 114 or the collection chamber ( 112). After this step, the collection chamber 112 can be operated as a waste chamber.
  • the above washing may be repeated 2 to 10 times.
  • the number of cleaning chambers 114 may be 2 to 10, preferably 2 to 5.
  • step (vii) the lower reagent moving means is rotated to connect to the nucleic acid elution chamber, the central chamber 310 is decompressed, and the nucleic acid elution buffer is moved to the central chamber 310 to extract genes.
  • the causative bacteria attached to the magnetic particles may remain inside the lower reagent transfer means 320. Therefore, by supplying a buffer for nucleic acid elution as described above, the causative bacteria can be hemolyzed and nucleic acids can be leaked to the outside.
  • the buffer for nucleic acid elution may act as a solution for moving nucleic acids in a step to be described later, and therefore, unlike the above collection solution or washing solution, it may not be moved to a disposal chamber (collection chamber).
  • the elution of nucleic acids as described above may be performed at a temperature of 60 to 120°C, preferably 85 to 100°C for 1 to 15 minutes. Below the above range, the amount of nucleic acid eluted may be reduced due to insufficient hemolysis of the causative bacteria, and if it exceeds the above range, the eluted nucleic acid may be thermally deformed, resulting in increased false negatives.
  • RNA or DNA mixed with a buffer for nucleic acid elution may exist inside the central chamber 310.
  • PCR can be performed by pressurizing the central chamber 310 and transferring the extracted gene to the PCR channel 400 (step (d)).
  • the second body 300 can be rotated to connect the lower reagent moving means 320 to the connection chamber 116, and magnetic particles still remain in the lower reagent moving means 320. It is preferable to attach a magnet to the lower part of the cartridge to fix the magnetic particles inside the lower reagent moving means 320.
  • the sensitivity may decrease if foreign substances other than RNA or DNA are introduced, and a filter through which RNA and DNA can pass is installed in the connection chamber 116 to prevent the inflow of magnetic particles and unhemolyzed cells. It is desirable to block it.
  • RNA and DNA are supplied to the PCR chamber as described above, PCR can be performed, and each gene can be analyzed to confirm the type of causative bacteria and the presence or absence of antibiotic resistance genes.

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Abstract

The present invention relates to a cartridge for gene extraction and detection, wherein identification of bacteria or strains causing infectious diseases and multi-detection of antibiotic resistance genes are performed to enable early selection of antibiotics appropriate for a patient. The present invention provides a cartridge for gene extraction and detection, comprising: a first body including a plurality of side chambers arranged outside a central chamber thereof; the central chamber located in the central part of the first body; a lower reagent moving means configured to rotate at the bottom of the central chamber and connect the side chamber to the central chamber; and a pump connected to the upper part of the central chamber to pressurize or depressurize the interior of the central chamber.

Description

유전자 추출 및 검출용 카트리지Cartridges for gene extraction and detection

본 발명은 유전자 추출 및 검출용 카트리지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감염증의 원인 세균 또는 균주에 대한 동정 및 항생제 내성 유전자 정보를 다중 검출하여 환자에게 알맞은 항생제를 조기에 선택할 수 있도록 하는 유전자 추출 및 검출용 카트리지에 관한 것이다.The present invention relates to a cartridge for gene extraction and detection, and more specifically, to gene extraction and detection that enables early selection of an appropriate antibiotic for a patient by multiple detection of antibiotic resistance gene information and identification of bacteria or strains causing infectious diseases. It's about cartridges.

패혈증은 사망률이 매우 높은 감염성 질환으로, 중환자실 환자의 약 25~30%를 차지하고 있으며, 3초에 한명이 패혈증으로 사망하고 있다. 치료가 1시간 늦어질 때마다 생존율이 9% 감소하는 신속 진단이 매우 중요한 분야이지만, 임의의 초기 처방 후, 3~5일의 긴 배양 과정과 항생제 감수성 검사 이후에야 정확한 처방을 내릴 수 있다. 초기 처방의 경우 42%의 환자에게는 전혀 효과가 없으며, 21%의 환자에게는 필요 이상의 항생제가 처방되고 있다. 따라서 이 과정에서 발생하는 약물 오남용의 해소가 필요하다.Sepsis is an infectious disease with a very high mortality rate, accounting for approximately 25-30% of intensive care unit patients, and one person dies from sepsis every three seconds. Rapid diagnosis is a very important field, with the survival rate decreasing by 9% for every hour that treatment is delayed, but accurate prescriptions can only be made after a long 3-5 day culture process and antibiotic susceptibility testing after any initial prescription. Initial prescriptions are completely ineffective for 42% of patients, and more antibiotics than necessary are prescribed to 21% of patients. Therefore, it is necessary to eliminate drug abuse that occurs during this process.

이러한 패혈증의 진단 및 항생제 감수성 검사를 위하여 다양한 기술이 사용되고 있는데, 현존하는 대부분의 기술에서는 혈액 내 극소량 존재하는 세균 및 균류를 직접 분리(정제)가 불가능하여 일정 시간 이상의 배양과정을 필요로 한다. 이 배양 시간을 줄이기 위한 많은 시도가 진행되고 있으며, 그중 혈액내의 세균 및 균류 포획기술과 유전자 다중 증폭기술을 이용하여 패혈증의 원인균을 분리하는 방향에 대한 시도 또한 이루어지고 있다.A variety of technologies are being used to diagnose sepsis and test antibiotic susceptibility. Most of the existing technologies are unable to directly separate (purify) bacteria and fungi that exist in very small amounts in the blood, so they require a culturing process for a certain amount of time. Many attempts are being made to reduce this incubation time, and among them, attempts are being made to isolate the causative bacteria of sepsis using technology to capture bacteria and fungi in the blood and multiplex gene amplification technology.

이중 혈액내의 세균 및 균류 포획기술은 특정 단백질을 이용하여 원하는 세균을 포획하는 방법으로 본 발명에서는 패혈증 원인균의 분리를 위하여 아폴리포단백질을 사용하고 있다. 아폴리포단백질 H(ApoH) 또는 베타2-글리코단백질 I은 인간 혈장에서 순환하는 급성 상 단백질이다. ApoH는 그람 음성 박테리아의 외벽의 주요 구성성분인 리포폴리사카라이드 (LPS)와 그람 양성 병원체의 특이 단백질에 높은 친화력으로 결합할 수 있음이 밝혀져 있다. ApoH의 광범위한 특이성은 혈액 샘플에서 세균 및 균류 병원체의 포획을 위한 마커로 사용될 수 있다. ApoH는 자성비드에 코팅 될 수 있고, 이 비드를 이용한 병원체 포획은 균류에도 작용할 수 있다. 자성 비드를 혈액과 섞어서 반응 하면 혈액내의 감염원(패혈증 원인균)이 있을 경우 감염원만 자성 비드에 붙을 수 있게 되고, 자성비드를 자석으로 분리하면 혈액 내 감염원을 분리 및 농축 할 수 있다.Among these, the technology for capturing bacteria and fungi in the blood is a method of capturing desired bacteria using specific proteins. In the present invention, apolipoprotein is used to isolate sepsis-causing bacteria. Apolipoprotein H (ApoH) or beta2-glycoprotein I is an acute phase protein circulating in human plasma. It has been shown that ApoH can bind with high affinity to lipopolysaccharide (LPS), a major component of the outer wall of Gram-negative bacteria, and to specific proteins of Gram-positive pathogens. The broad specificity of ApoH allows it to be used as a marker for capture of bacterial and fungal pathogens in blood samples. ApoH can be coated on magnetic beads, and capturing pathogens using these beads can also work on fungi. When magnetic beads are mixed with blood and react, if there is an infectious agent (bacteria causing sepsis) in the blood, only the infectious agent can attach to the magnetic beads. If the magnetic beads are separated with a magnet, the infectious agent in the blood can be separated and concentrated.

또한 유전자 다중 증폭기술(Nested polymerase chain reaction, Nested PCR)은 PCR의 변형으로 타겟 유전자의 염기서열 이외의 비 특이적으로 결합한 염기서열에서 비 특이적인 증폭이 되는 것을 줄이기 위한 방법이다. 기존의 PCR은 타겟 유전자의 염기서열 끝에 상보적인 프리이머를 필요로 하며 PCR 산물들은 cycle에 따라 증폭이 되지만, Nested PCR은 타겟 유전자의 염기서열에 특이적으로 결합하여 증폭이 되도록 효율성을 높이기 위해 두 세트의 프라이머가 두 번의 연속적인 PCR에 사용된다. 이때 first PCR 증폭산물은 비 특이적인 염기서열의 증폭을 포함할 수도 있지만 first PCR 증폭산물은 second PCR의 타겟 유전자로 사용될 수 있다. 또한 second PCR은 first PCR 증폭산물 내에 위치하는(nested) 염기서열에 부착할 수 있는 inner 프라이머를 사용하거나 ‘hemi,semi-nesting’ 방법으로 최종 타겟 유전자의 염기서열의 증폭 정확성을 높일 수 있다. 즉 패혈증 원인균이 될 수 있는 다종 병원체의 다중 유전자 증폭의 정확도와 신뢰도를 높이기 위해 nested PCR을 사용할 수 있다.In addition, multiple gene amplification technology (Nested polymerase chain reaction, Nested PCR) is a modification of PCR and is a method to reduce non-specific amplification of non-specific base sequences other than the base sequence of the target gene. Conventional PCR requires a complementary primer at the end of the base sequence of the target gene, and PCR products are amplified according to the cycle, but Nested PCR binds specifically to the base sequence of the target gene to increase amplification efficiency. The set of primers is used in two consecutive PCRs. At this time, the first PCR amplification product may include amplification of a non-specific base sequence, but the first PCR amplification product can be used as a target gene for the second PCR. In addition, the second PCR can increase the amplification accuracy of the base sequence of the final target gene by using an inner primer that can be attached to the base sequence nested within the first PCR amplification product or by using the ‘hemi, semi-nesting’ method. In other words, nested PCR can be used to increase the accuracy and reliability of multiple gene amplification of multiple pathogens that can cause sepsis.

하지만 혈액내의 세균 및 균류 포획기술 및 유전자 다중 증폭 기술은 장치의 구성 및 각 단계에 따른 작업 과정이 복잡하다. 그에 따라 별도의 교육을 받은 전문적인 작업자를 필요로 하며, 검사 과정에서 누출로 인한 사고나 검체 오염의 위험성이 있고, 바쁜 진단 현장에서 검사를 수행하기에 너무 많은 작업 시간을 요구하는 문제가 있다. 따라서 이러한 균의 분리 및 유전자의 증폭을 자동화하여 패혈증 원인균의 동정을 빠르게 함과 동시에 항생제 내성유전자를 빠르게 확인하여 환자에게 적합한 항생제를 조기에 선택할 수 있도록 하는 새로운 검사장치가 필요한 실정이다.However, technology for capturing bacteria and fungi in the blood and multiplex gene amplification technology requires complex device configuration and work processes at each step. Accordingly, specialized workers with separate training are required, there is a risk of accidents due to leakage or sample contamination during the testing process, and there is a problem of requiring too much work time to perform the test at a busy diagnostic site. Therefore, there is a need for a new testing device that automates the isolation of these bacteria and amplification of genes to quickly identify the bacteria causing sepsis and at the same time quickly identifies antibiotic resistance genes to enable early selection of antibiotics suitable for the patient.

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 감염증의 원인 세균 또는 균주에 대한 동정 및 항생제 내성 유전자 정보를 다중 검출하여 환자에게 알맞은 항생제를 조기에 선택할 수 있도록 하는 유전자 추출 및 검출용 카트리지를 제공하고자 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention seeks to provide a cartridge for gene extraction and detection that enables early selection of antibiotics appropriate for the patient by identifying the bacteria or strains causing infectious diseases and detecting multiple antibiotic resistance gene information. .

상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 다수개의 사이드 챔버가 중앙 챔버의 외측에 배열된 제1 바디; 상기 제1바디의 중앙부에 위치한 중앙 챔버; 상기 중앙 챔버의 하단에서 회전하여 상기 중앙 챔버와 상기 사이드 챔버를 연결하는 하부 시약 이동수단; 및 상기 중앙 챔버의 상부에 연결되어 상기 중앙 챔버의 내부를 가압 또는 감압하는 펌프를 포함하는 유전자 추출 및 검출용 카트리지를 제공한다.In order to solve the above-described problem, the present invention includes a first body in which a plurality of side chambers are arranged outside the central chamber; a central chamber located in the center of the first body; a lower reagent moving means that rotates at the bottom of the central chamber to connect the central chamber and the side chamber; and a pump connected to the upper part of the central chamber to pressurize or depressurize the interior of the central chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 다수개의 사이드 챔버는; 샘플 튜브가 결합되는 주입 챔버; 균포집용 용액이 적재되어 있는 포집시약 챔버; 자성 비드 빛 버퍼용액이 적재된 자성 비드 챔버; 세척용액이 적재된 세척 챔버; 핵산 용출용 버퍼가 적재된 핵산 추출 챔버; 및 상부에 PCR채널이 연결된 연결 챔버를 포함할 수 있다.In one embodiment, the plurality of side chambers are; an injection chamber into which the sample tube is coupled; A collection reagent chamber loaded with a solution for collecting bacteria; A magnetic bead chamber loaded with a magnetic bead light buffer solution; A cleaning chamber loaded with a cleaning solution; A nucleic acid extraction chamber loaded with a buffer for nucleic acid elution; And it may include a connection chamber with a PCR channel connected to the upper part.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 바디의 상부에는 상기 중앙 챔버 및 상기 사이드 챔버의 상부를 폐쇄하는 뚜껑이 결합되며, 상기 뚜껑의 중앙에는 상기 펌프가 연결되는 펌프 연결부가 형성될 수 있다.In one embodiment, a lid that closes the upper part of the central chamber and the side chamber is coupled to the upper part of the first body, and a pump connection portion to which the pump is connected may be formed in the center of the lid.

일 실시예에 있어서, 상기 뚜껑의 일측에는 PCR 채널의 일측이 연결되며, 상기 PCR 채널의 일측하단은 연결쳄버와 연통될 수 있다.In one embodiment, one side of the PCR channel is connected to one side of the lid, and the bottom of one side of the PCR channel may be in communication with the connection chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 하부 시약 이동수단은 내부에 이동채널을 포함하며, 상기 이동채널은 일측이 상기 중앙 챔버의 중앙에 고정되며, 상기 하부 시약이동 수단의 회전에 따라 타측이 선택적으로 상기 다수개의 사이드 챔버와 연결될 수 있다.In one embodiment, the lower reagent moving means includes a moving channel therein, one side of which is fixed to the center of the central chamber, and the other side is selectively moved according to the rotation of the lower reagent moving means. It can be connected to two side chambers.

일 실시예에 있어서, 상기 하부 시약 이동수단은, 상기 중앙 챔버가 가압 또는 감압 되는 압력을 통하여 상기 중앙 챔버와 상기 사이드 챔버 사이에 샘플, 시약 및 자성 비드를 이동시킬 수 있다.In one embodiment, the lower reagent moving means may move the sample, reagent, and magnetic beads between the central chamber and the side chamber through the pressure of the central chamber.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 바디의 하부에는 제2 바디가 결합되며, 상기 제2 바디는, 상기 사이드 챔버와 대응되는 위치에 형성되는 이송홀; 및 상기 제2 바디가 상기 제1바디와 독립적으로 회전가능하게 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 이송홀은 하부에 상기 하부 시약 이동수단의 타측이 고정될 수 있다.In one embodiment, a second body is coupled to the lower part of the first body, and the second body includes: a transfer hole formed at a position corresponding to the side chamber; and a connection part that connects the second body to be rotatable independently from the first body, and the other side of the lower reagent moving means can be fixed to the lower part of the transfer hole.

일 실시예에 있어서, 상기 하부 시약 이송수단은 상기 제2 바디와 일체화되어 회전하며, 상기 제2 바디의 회전에 의하여 상기 이송홀의 상부에 연결된 챔버와 상기 중앙 챔버가 상기 하부 시약 이동수단을 통하여 연통될 수 있다.In one embodiment, the lower reagent transfer means is integrated with the second body and rotates, and by rotation of the second body, the chamber connected to the upper part of the transfer hole and the central chamber communicate through the lower reagent transfer means. It can be.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 바디와 상기 제2 바디의 사이에는 카트리지 하단 패킹고무를 포함하며, 상기 카트리지 하단 패킹 고무는 상기 제2 바디의 회전시에도 상기 제1바디에 밀착되어 상기 사이드 챔버 내부의 적재물이 유출되지 않도록 하는 것일 수 있다.In one embodiment, a cartridge bottom packing rubber is included between the first body and the second body, and the cartridge bottom packing rubber is in close contact with the first body even when the second body rotates, so that the side chamber This may be to prevent the cargo inside from leaking out.

일 실시예에 있어서, 상기 카트리지 하단 패킹 고무는, 상기 사이드 챔버의 중앙 위치에 유출홀이 형성되어 있으며, 상기 사이드 챔버는 상기 유출홀 및 상기 이송홀을 통하여 상기 하부 시약 이동수단과 연결될 수 있다.In one embodiment, the cartridge bottom packing rubber has an outlet hole formed at the center of the side chamber, and the side chamber may be connected to the lower reagent moving means through the outlet hole and the transfer hole.

일 실시예에 있어서, 상기 중앙 챔버는 일부 또는 전부가 하부로 갈수록 직경이 좁아지는 형상을 가질 수 있다.In one embodiment, part or all of the central chamber may have a shape whose diameter narrows toward the bottom.

본 발명은 또한 다수개의 사이드 챔버가 중앙 챔버의 외측에 배열된 제1 바디; 상기 제1바디의 중앙부에 위치한 중앙 챔버; 상기 중앙 챔버의 하단에서 회전하여 상기 중앙 챔버와 상기 사이드 챔버를 연결하는 하부 시약 이동수단; 및 상기 중앙 챔버의 상부에 연결되어 상기 중앙 챔버의 내부를 가압 또는 감압하는 펌프를 포함하는 유전자 추출 및 검출용 카트리지를 사용한 유전자 추출 및 검출 방법이며, (a) 샘플을 포함하는 샘플튜브를 상기 카트리지의 사이드 챔버 중 하나와 연결하는 단계; (b) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 상기 사이드 챔버 중 하나 이상을 상기 중앙 챔버와 연결한 다음, 상기 중앙 챔버를 감압하여 상기 사이드 챔버 내의 샘플, 시약 또는 자성 비드를 중앙 챔버로 이송하여 반응시키고, 반응이 완료된 이후 중앙 챔버를 가압하여 여분의 시약을 사이드 챔버로 배출시키는 단계; (c) 상기 (b)단계를 반복하여 유전자를 추출하는 단계; 및 (d) 상기 중앙 챔버를 가압하여 상기 추출된 유전자를 PCR 채널로 이송하는 단계를 포함하는 유전자 추출 및 검출 방법을 제공한다.The present invention also includes a first body in which a plurality of side chambers are arranged outside the central chamber; a central chamber located in the center of the first body; a lower reagent moving means that rotates at the bottom of the central chamber to connect the central chamber and the side chamber; A gene extraction and detection method using a gene extraction and detection cartridge including a pump connected to the upper part of the central chamber to pressurize or depressurize the interior of the central chamber, (a) inserting a sample tube containing a sample into the cartridge connecting with one of the side chambers of; (b) Rotating the lower reagent moving means to connect one or more of the side chambers with the central chamber, then depressurizing the central chamber to transfer the sample, reagent, or magnetic bead in the side chamber to the central chamber for reaction. , after the reaction is completed, pressurizing the central chamber to discharge excess reagent into the side chamber; (c) repeating step (b) to extract genes; and (d) pressurizing the central chamber to transfer the extracted gene to a PCR channel.

일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, (i) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 포집시약 챔버와 연결하고 상기 중앙 챔버를 감압하여 균포집용 시약을 상기 중앙 챔버로 이동시키는 단계; (ii) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 자성 비드 챔버와 연결하고 상기 중앙 챔버를 감압하여 상기 자성비드를 상기 중앙 챔버로 이송시키는 단계; (iii) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 샘플 튜브와 연결된 주입 챔버와 연결하고 상기 중앙 챔버를 감압하여 샘플 튜브 내의 샘플을 상기 중앙 챔버로 이동시키는 단계; (iv) 상기 중앙 챔버를 감압 및 가압하여 상기 중앙 챔버 내의 상기 샘플, 상기 시약 및 상기 자성 비드를 혼합하는 단계; (v) 상기 카트리지의 하부에 자석을 접촉시켜 상기 자성비드를 고정하고, 상기 중앙 챔버를 가압하여 여분의 시약을 배출시키는 단계; (vi) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 세척 챔버에 연결하고 상기 중앙 챔버를 감압 및 가압 하여 상기 중앙 챔버 내부의 자성 비드를 세척하는 단계; 및 (vii) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 핵산 용출 챔버에 연결하고 상기 중앙 챔버를 감압하여 핵산 용출용 버퍼를 상기 중앙 챔버로 이동시켜 유전자를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, step (b) includes: (i) rotating the lower reagent moving means to connect it to the collection reagent chamber and depressurizing the central chamber to move the germ collecting reagent into the central chamber; (ii) rotating the lower reagent moving means to connect to the magnetic bead chamber and depressurizing the central chamber to transfer the magnetic beads to the central chamber; (iii) rotating the lower reagent moving means to connect the injection chamber connected to the sample tube and depressurizing the central chamber to move the sample in the sample tube to the central chamber; (iv) depressurizing and pressurizing the central chamber to mix the sample, the reagent, and the magnetic beads in the central chamber; (v) fixing the magnetic beads by contacting a magnet to the lower part of the cartridge and pressurizing the central chamber to discharge excess reagent; (vi) rotating the lower reagent moving means to connect to the cleaning chamber and depressurizing and pressurizing the central chamber to clean the magnetic beads inside the central chamber; and (vii) rotating the lower reagent moving means to connect to the nucleic acid elution chamber, decompressing the central chamber, and moving the nucleic acid elution buffer into the central chamber to extract genes.

일 실시예에 있어서, 상기 (v) 단계 및 (vi)단계에서 상기 자성 비드는 상기 자성체에 의하여 상기 하부 시약 이동수단의 내부에 고정될 수 있다.In one embodiment, in steps (v) and (vi), the magnetic beads may be fixed to the inside of the lower reagent moving means by the magnetic material.

일 실시예에 있어서, 상기 (vi)단계는 1~10회 반복하여 수행되는 단계일 수 있다.In one embodiment, step (vi) may be repeated 1 to 10 times.

본 발명에 의한 유전자 추출 및 검출용 카트리지는 패혈증 원인 감염원을 별도의 배양과정을 생략하고 전혈에서 직접 분리/농축 하는 기술과 다중 유전자의 multiplex nested PCR 증폭산물을 형광 검출 할 수 있는 기술을 이용하여 밀폐형 카트리지에서 자동화 방식으로 구현함으로써 전혈로부터 4시간 이내에 패혈증의 원인균과 내성 유전자 정보를 도출할 수 있고, 기존의 진단 방식으로 인한 항생제 오남용에 대한 문제를 개선할 수 있다.The cartridge for gene extraction and detection according to the present invention is a sealed type using technology to directly isolate/concentrate sepsis-causing infectious agents from whole blood without a separate culture process and fluorescence detection of multiplex nested PCR amplification products of multiple genes. By implementing it in an automated manner in a cartridge, information on the causative bacteria and resistance genes of sepsis can be derived within 4 hours from whole blood, and the problem of antibiotic misuse caused by existing diagnostic methods can be improved.

또한 본 발명에 의한 유전자 추출 및 검출용 카트리지는 분리, 농축, 세척, 용출 및 PCR의 단계를 순차적으로 진행하므로 용출, DNA포집, 세척 및 PCR의 단계로 진행되는 기존의 분석방법에 비하여 다른 종류의 세포(예를 들어 사람의 세포)에 포함되는 DNA로 인한 감도저하를 최소화 할 수 있다.In addition, the cartridge for gene extraction and detection according to the present invention sequentially performs the steps of separation, concentration, washing, elution, and PCR, so it provides a different type of analysis compared to existing analysis methods that proceed with the steps of elution, DNA collection, washing, and PCR. Decreased sensitivity due to DNA contained in cells (for example, human cells) can be minimized.

또한 본 발명에 의한 유전자 추출 및 검출용 카트리지는 균의 분리와 PCR의 수행을 하나의 카트리지를 통하여 자동으로 수행할 수 있으므로, 전문가의 조작 없이도 원인균의 분리와 내성에 따른 항생제의 선택을 용이하게 할 수 있다.In addition, the cartridge for gene extraction and detection according to the present invention can automatically isolate bacteria and perform PCR through one cartridge, making it easy to isolate causative bacteria and select antibiotics according to resistance without manipulation by an expert. You can.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 추출 및 검출용 카트리지를 나타낸 것이다.Figure 1 shows a cartridge for gene extraction and detection according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 추출 및 검출용 카트리지에 샘플튜브의 연결을 나타낸 것으로, (a)는 분리상태, (b)는 연결상태를 각각 나타낸 것이다.Figure 2 shows the connection of the sample tube to the cartridge for gene extraction and detection according to an embodiment of the present invention, where (a) shows the separated state and (b) shows the connected state, respectively.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 추출 및 검출용 카트리지의 뚜껑을 제거한 것을 나타낸 것이다.Figure 3 shows the cap removed from the cartridge for gene extraction and detection according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 추출 및 검출용 카트리지가 분해된 것을 나타낸 것이다.Figure 4 shows a disassembled cartridge for gene extraction and detection according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 추출 및 검출용 카트리지의 바닥면을 나타낸 것이다.Figure 5 shows the bottom surface of a cartridge for gene extraction and detection according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 유전자 추출 및 검출용 카트리지의 단면을 나타낸 것이다.Figure 6 shows a cross section of a cartridge for gene extraction and detection according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다”등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또, 방법 또는 제조 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. Throughout the specification, singular expressions should be understood to include plural expressions, unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as “comprise” or “have” refer to the features, numbers, steps, operations, or components being described. , it is intended to specify the existence of a part or a combination thereof, but should be understood as not excluding in advance the possibility of the existence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof. . In addition, when performing a method or manufacturing method, each process forming the method may occur differently from the specified order unless a specific order is clearly stated in the context. That is, each process may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the opposite order.

본 명세서에 개시된 기술은 여기서 설명되는 구현예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 구현예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 기술의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타내었다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 요소가 다른 요소 위에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 이는 상기 일 요소가 다른 요소 위에 바로 위치하거나 또는 그들 요소들 사이에 추가적인 요소가 개재될 수 있다는 의미를 모두 포함한다. 또한, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 사상을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그리고 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 요소를 지칭한다.The technology disclosed in this specification is not limited to the implementation examples described herein and may be embodied in other forms. However, the implementation examples introduced here are provided to ensure that the disclosed content is thorough and complete and that the technical idea of the present technology can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. In order to clearly express the components of each device in the drawing, the sizes of the components, such as width and thickness, are shown somewhat enlarged. When describing the drawing as a whole, it is described from the observer's point of view, and when an element is mentioned as being located above another element, this means that the element may be located directly above another element or that additional elements may be interposed between those elements. Includes. Additionally, those skilled in the art will be able to implement the idea of the present invention in various other forms without departing from the technical idea of the present invention. In addition, the same symbols in a plurality of drawings refer to substantially the same elements.

본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.As used herein, the term 'and/or' includes a combination of a plurality of listed items or any of a plurality of listed items. In this specification, 'A or B' may include 'A', 'B', or 'both A and B'.

도 1은 본 발명의 유전자 추출 및 검출용 카트리지를 나타낸 것이다.Figure 1 shows a cartridge for gene extraction and detection of the present invention.

본 발명은 다수개의 사이드 챔버가 중앙 챔버의 외측에 배열된 제1 바디; 상기 제1바디의 중앙부에 위치한 중앙 챔버; 상기 중앙 챔버의 하단에서 회전하여 상기 중앙 챔버와 상기 사이드 챔버를 연결하는 하부 시약 이동수단; 및 상기 중앙 챔버의 상부에 연결되어 상기 중앙 챔버의 내부를 가압 또는 감압하는 펌프를 포함하는 유전자 추출 및 검출용 카트리지에 관한 것이다.The present invention includes a first body in which a plurality of side chambers are arranged outside the central chamber; a central chamber located in the center of the first body; a lower reagent moving means that rotates at the bottom of the central chamber to connect the central chamber and the side chamber; and a pump connected to the upper part of the central chamber to pressurize or depressurize the interior of the central chamber.

상기 제1 바디(100)는 상기 중앙 챔버(310)의 외측에 상기 사이드 챔버(110)가 다수개 배열되어 있는 형상으로 제조될 수 있으며, 상기 사이드 챔버(110)의 경우 제작 및 조립상의 편의를 위하여 상기 제1 바디(100)에 하부가 연결되는 방식으로 제작될 수 있다.The first body 100 may be manufactured in a shape in which a plurality of side chambers 110 are arranged outside the central chamber 310. The side chambers 110 provide convenience in manufacturing and assembly. For this purpose, it can be manufactured in a way that the lower part is connected to the first body 100.

즉 상기 사이드 챔버(110)의 경우 하부가 연결되어 도넛형을 이루고 있으며, 상부는 각 사이드 챔버(110)를 형성하도록 성형되어 상기 제1 바디(100)가 일체형으로 제작될 수 있다.That is, in the case of the side chambers 110, the lower parts are connected to form a donut shape, and the upper parts are molded to form each side chamber 110, so that the first body 100 can be manufactured as an integrated piece.

상기 사이드 챔버(110)는 후술할 유전자 추출을 위한 시약 및 자성 비드를 적재하는 챔버로서, 대수개의 챔버가 순차적으로 배열되어 각 시약을 순차적으로 사용할 수 있다.The side chamber 110 is a chamber for loading reagents and magnetic beads for gene extraction, which will be described later. A large number of chambers are arranged sequentially, so that each reagent can be used sequentially.

이를 상세히 살펴보면 상기 다수개의 사이드 챔버(110)는; 샘플 튜브가 결합되는 주입 챔버(111); 균포집용 용액이 적재되어 있는 포집시약 챔버(112); 자성 비드 빛 버퍼용액이 적재된 자성 비드 챔버(113); 세척용액이 적재된 세척 챔버(114); 핵산 용출용 버퍼가 적재된 핵산 추출 챔버(115); 및 상부에 PCR 채널(400)이 연결된 연결 챔버(116)를 포함할 수 있다(도 3 참조).Looking at this in detail, the plurality of side chambers 110 are; An injection chamber 111 to which the sample tube is coupled; A collection reagent chamber 112 loaded with a solution for collecting bacteria; A magnetic bead chamber 113 loaded with a magnetic bead light buffer solution; A cleaning chamber 114 loaded with a cleaning solution; A nucleic acid extraction chamber 115 loaded with a buffer for nucleic acid elution; And it may include a connection chamber 116 to which a PCR channel 400 is connected (see FIG. 3).

상기 주입 챔버(111)는 샘플이 적재되어 있는 샘플 튜브가 결합되는 부분으로 다른 사이드 챔버(110) 및 중앙 챔버(310)가 밀폐되어 있는 것과는 달리 상부가 개방되어 샘플 튜브(500)가 결합될 수 있다. 이때 상기 주입 챔버(111)의 상단은 사선으로 절단되어 상기 샘플 튜브(500)와의 결합시 샘플 튜브의 상단을 관통하며 결합될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The injection chamber 111 is a part where the sample tube loaded with the sample is coupled, and unlike the other side chambers 110 and the central chamber 310, which are sealed, the top is open so that the sample tube 500 can be coupled. there is. At this time, it is preferable that the top of the injection chamber 111 is cut diagonally so that it can be coupled to the sample tube 500 by penetrating through the top of the sample tube.

단일 주입구를 통해 샘플을 흡입하는 경우, 샘플 용기 내부에 음압이 걸리게 되면서 샘플이 용기 밖으로 잘 나오지 않게 되고 원하는 양의 샘플을 확보하지 못할 수 있다. 따라서 상기 주입 챔버(111)의 측면에 추가 주입구를 형성하는 것으로 샘플 내부에 걸리는 음압을 해소함으로써 샘플을 최대한 흡입하는 것이 가능하다.When a sample is inhaled through a single injection port, negative pressure is applied inside the sample container, making it difficult for the sample to come out of the container, and the desired amount of sample may not be obtained. Therefore, by forming an additional injection port on the side of the injection chamber 111, it is possible to absorb the sample as much as possible by relieving the negative pressure inside the sample.

상기 샘플 튜브(500)는 샘플을 채취하여 보관할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 입구가 고분자막으로 밀봉된 튜브형 또는 시험관형 용기가 사용될 수 있다(도 2 참조).The sample tube 500 can be used without limitation as long as it can collect and store a sample. Preferably, a tube-type or test-tube-type container whose inlet is sealed with a polymer membrane can be used (see FIG. 2).

상기 샘플은 감염이 의심되는 환자에서 채취되는 것으로 혈액, 뇨, 눈물, 콧물, 침, 땀, 삼출물, 조직 또는 변을 포함할 수 있다. 아울러 상기와 같이 환자에게 직접 채취되는 샘플뿐만 아니라 환자 주변의 물건에서 채취된 것일 수도 있다.The sample is collected from a patient suspected of being infected and may include blood, urine, tears, nasal discharge, saliva, sweat, exudate, tissue, or stool. In addition, samples may be collected not only directly from the patient as described above, but also from objects around the patient.

상기 포집시약 챔버(112)는 균 포집용 용액이 적재되어 있는 부분으로 가장 많은 양의 용액이 필요한 균 포집 단계의 특성상 상기 포집시약 챔버(112)의 용적이 상기 사이드 챔버(110)에서 가장 클 수 있다(도 3 참조). 다만 상기 제1 바디(100)의 경우 상기 중앙 챔버(310)를 중심으로 도넛형을 이루는 것이 보관 및 이동에 용이하므로, 상기 포집시약 챔버(112)의 경우 상기 중앙 챔버(310)의 외주면을 따라 호형을 이루도록 형성될 수 있다. The collection reagent chamber 112 is a part where a solution for collecting bacteria is loaded. Due to the nature of the bacteria collection step that requires the largest amount of solution, the volume of the collection reagent chamber 112 may be the largest in the side chamber 110. There is (see Figure 3). However, in the case of the first body 100, it is easy to store and move because it is shaped like a donut with the central chamber 310 as the center. Therefore, in the case of the collection reagent chamber 112, it is formed along the outer peripheral surface of the central chamber 310. It can be formed to form an arc shape.

또한 후술할 사이드 챔버(110)의 경우 사용이 완료된 시약을 각각의 챔버에 재주입하는 방식으로 재거할 수도 있지만, 상기 포집시약 챔버(112)를 폐기 챔버로 활용하여 사용이 완료된 시약을 보관하는 것도 가능하다. 이는 상기 포집시약 챔버(112)의 내용적이 다른 사이드 챔버(110)의 총합보다 크게 제작되므로 사용이후 시약을 보관하기 충분한 용적을 가질 수 있으며, 균 포집용 용액이 가장 먼저 중앙 챔버(310)로 이동되므로 사용이 완료된 시약을 보관하기 용이하다. 또한 사용이 완료된 시약을 위한 별도의 폐기 챔버를 할당하지 않는 것으로 카트리지 전체의 용적을 줄일 수 있다. 상기와 같이 포집시약 챔버(112)를 폐기 챔버로 사용하는 경우 상기 포집시약 챔버(112)의 내용적은 균 포집용 용액 부피의 1.1~2배로 제작하는 것이 바람직하다. 이를 통하여 사용이 완료된 균 포집용 용액뿐만 아니라 사용이 완료된 다른 시약을 적재하는 것이 가능하다.In addition, in the case of the side chamber 110, which will be described later, used reagents can be removed by reinjecting them into each chamber, but it is also possible to store used reagents by using the collection reagent chamber 112 as a disposal chamber. possible. This is because the internal volume of the collection reagent chamber 112 is manufactured to be larger than the total of the other side chambers 110, so that it can have a sufficient volume to store the reagent after use, and the solution for collecting bacteria is first moved to the central chamber 310. Therefore, it is easy to store used reagents. Additionally, the overall volume of the cartridge can be reduced by not allocating a separate disposal chamber for used reagents. When using the collection reagent chamber 112 as a disposal chamber as described above, it is desirable to make the internal volume of the collection reagent chamber 112 1.1 to 2 times the volume of the solution for collecting bacteria. Through this, it is possible to load not only the used solution for collecting bacteria but also other used reagents.

상기 자성 비드 챔버(113)는 자성 비드 및 버퍼용액을 적재하는 챔버이다. 상기 자성 비는 내부에 자성코어를 가지는 비드형의 입자로 쉘 부분에 아폴리포단백질 H(ApoH)이 코팅되어 있는 자성 비드를 사용할 수 있다. 상기 아폴리포단백질의 경우 ApoH는 그람 음성 박테리아의 외벽의 주요 구성성분인 리포폴리사카라이드 (LPS)와 그람 양성 병원체의 특이 단백질에 높은 친화력으로 결합할 수 있으므로 상기와 같은 자성 비드를 사용하는 경우 전혈로부터 그람양성균 또는 그람음성균 및 진균을 선택적으로 분리하는 것이 가능하다.The magnetic bead chamber 113 is a chamber in which magnetic beads and a buffer solution are loaded. The magnetic bead may be a bead-shaped particle with a magnetic core inside, and a magnetic bead coated with apolipoprotein H (ApoH) on the shell portion may be used. In the case of the apolipoprotein, ApoH can bind with high affinity to lipopolysaccharide (LPS), a major component of the outer wall of Gram-negative bacteria, and to specific proteins of Gram-positive pathogens, so when using magnetic beads as above. It is possible to selectively isolate Gram-positive or Gram-negative bacteria and fungi from whole blood.

상기 버퍼용액은 상기 자성 비드를 보관 및 이송시키기 위하여 사용되는 것으로 입자형태의 자성 비드의 보관 시 파손을 방지하고 후술할 중앙 챔버(310)의 감압에 의한 이동시 용이하게 이동될 수 있도록 하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 버퍼용액은 이러한 조건을 만족시킬 수 있는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있지만, 바람직하게는 물 또는 생리식염수가 사용될 수 있다.The buffer solution is used to store and transport the magnetic beads, and serves to prevent damage when storing the magnetic beads in the form of particles and to facilitate movement when moving by depressurizing the central chamber 310, which will be described later. can do. The buffer solution can be used without limitation as long as it satisfies these conditions, but water or physiological saline can be preferably used.

상기 세척 챔버(114)는 세척용액이 적재되어 있는 챔버로, 하나의 세척 챔버(114)가 사용될 수 있지만, 원활한 세척을 위하여 1~10개, 바람직하게는 2~5개의 세척 챔버(114)로 구성될 수 있다.The cleaning chamber 114 is a chamber in which a cleaning solution is loaded. One cleaning chamber 114 can be used, but for smooth cleaning, it can be divided into 1 to 10, preferably 2 to 5, cleaning chambers 114. It can be configured.

상기 세척에 사용되는 세척용액은 여분의 혈액이나 인체 분비물을 제거할 수 있는 세척액이면 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 물, 생리식염수, PBS, Tris-EDTA 등이 사용될 수 있다. The cleaning solution used for the above cleaning can be used without limitation as long as it can remove excess blood or human secretions. Preferably, water, saline solution, PBS, Tris-EDTA, etc. can be used.

또한 상기와 같이 1~10개의 세척 챔버(114)로 구성되는 경우 후술할 바와 같이 1~10회의 세척을 반복하여 수행할 수 있으며, 이를 통하여 균을 제외한 기타 이물질의 세척이 원활하게 수행될 수 있다. 다만 10개이상의 세척 챔버(114)를 사용하는 경우 세척에 많은 시간이 필요로 하며 상기 카트리지의 크기가 지나치게 커지게 되므로 비경제적이다.In addition, when it is composed of 1 to 10 washing chambers 114 as described above, washing can be repeated 1 to 10 times as will be described later, and through this, cleaning of other foreign substances other than bacteria can be performed smoothly. . However, when more than 10 cleaning chambers 114 are used, it is uneconomical because a lot of time is required for cleaning and the size of the cartridge becomes excessively large.

상기 핵산 추출 챔버(115)는 핵산 추출용 버퍼가 적재되어 있는 챔버이다. 상기와 같이 세척이 완료되면 상기 중앙 챔버(310)에는 원인균과 결합된 자성 비드가 남아 있을 수 있다. 본 발명의 경우 원인균에 존재하는 RNA 또는 DNA를 분석하여 원인균의 종류 및 항생제 내성 여부를 확인하고 있으므로, 상기 원인균을 용혈시켜 헥산을 추출하는 것이 바람직하다. 따라서 상기와 같이 세척이 완료된 이후에는 상기 핵산 추출용 버퍼를 공급하여 원인균을 용혈시킴과 동시에 핵산을 추출할 수 있다. 이때 상기 핵산 추출용 버퍼는 상기 원인균을 용혈시킬 수 있는 버퍼라면 제한 없이 사용될 수 있다.The nucleic acid extraction chamber 115 is a chamber loaded with a buffer for nucleic acid extraction. When cleaning is completed as described above, magnetic beads combined with causative bacteria may remain in the central chamber 310. In the case of the present invention, since the type of the causative bacteria and antibiotic resistance are confirmed by analyzing the RNA or DNA present in the causative bacteria, it is preferable to hemolyze the causative bacteria and extract hexane. Therefore, after the washing is completed as described above, the nucleic acid extraction buffer can be supplied to hemolyze the causative bacteria and simultaneously extract the nucleic acid. At this time, the nucleic acid extraction buffer can be used without limitation as long as it is a buffer capable of hemolyzing the causative bacteria.

상기 연결 챔버(116)는 상기 중앙 챔버(310)와 같이 PCR 채널(400)을 연결하기 위하여 설치되는 것으로 상기와 같이 추출된 핵산을 상기 PCR 채널(400)로 이동시키는 챔버이다. 다른 사이드 챔버(110)와는 달리 상기 연결 챔버(116)는 특정 약품을 적재하지 않으며, 단순한 이동통로로 사용되므로 내경이 다른 사이드 챔버(110)에 비하여 작게 형성되는 것이 바람직하다.The connection chamber 116, like the central chamber 310, is installed to connect the PCR channel 400 and is a chamber that moves the extracted nucleic acid as described above to the PCR channel 400. Unlike the other side chambers 110, the connection chamber 116 does not load specific chemicals and is used as a simple movement passage, so it is preferable that the inner diameter is smaller than that of the other side chambers 110.

상기 PCR 채널(400)은 PCR을 수행하기 위한 채널로서 기존의 PCR기기와는 달리 랩온어 칩의 형태로 제작되며, 내부에 다수개의 채널을 포함할 수 있다. 즉 상기 PCR 채널(400)로 공급되는 핵산은 상기 PCR태널 내부로 진입하여 PCR이 진행될 수 있으며, 이에 따라 상기 핵산이 증폭됨과 동시에 분석될 수 있다. 특히 본 발명의 경우 항생제 내성유전자를 탐지할 수 있는 수단을 구비하여 원인균의 항생제 내성여부를 확인할 수 있으며, 또한 각 원인균에 따라 핵산이 달리 나타나게 되므로 가가 원인균에 최적화된 항생제의 선택이 가능하다(도 1 및 도 3 참조).The PCR channel 400 is a channel for performing PCR. Unlike existing PCR devices, the PCR channel 400 is manufactured in the form of a lab-on-a-chip and may include a plurality of channels therein. That is, the nucleic acid supplied to the PCR channel 400 can enter the inside of the PCR channel and undergo PCR, and thus the nucleic acid can be amplified and analyzed at the same time. In particular, in the case of the present invention, the antibiotic resistance of the causative bacteria can be confirmed by providing a means to detect antibiotic resistance genes, and since nucleic acids appear differently depending on each causative bacteria, it is possible to select an antibiotic optimized for the causative bacteria (Figure 1 and Figure 3).

또한 상기 PCR 채널(400)의 경우 상기 연결 챔버(116)에 고정되는 형태로 제작되는 것도 가능하지만, 바람직하게는 분리되는 형식으로 제작하여 각 원인균에 따라 적절한 PCR 채널(400)을 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 특히 상기 뚜껑의 일측에는 PCR 채널(400)의 일측이 연결되며, 상기 PCR 채널(400)의 일측하단은 연결 챔버(116)와 견결되는 형식으로 제작될 수 있다. 이를 통하여 상기 PCR 채널(400)은 상기 카트리지와 분리되어 보관될 수 있고 사용기 결합되는 것으로 상기 카트리지의 보관을 용이하게 할 수 있다. 아울러 상기 PCR 채널(400)은 위와 같이 일체형 또는 결합형으로 제작될 수도 있지만 상기 PCR 채널(400)과 상기 연결 챔버(116)를 파이프로 연결하는 형태로 제작하는 것도 가능하다. 이 경우 상기 PCR 채널(400)은 상기 카트리지와는 독립적으로 설치 및 운전될 수 있다.In addition, in the case of the PCR channel 400, it is possible to manufacture it in a form fixed to the connection chamber 116, but it is preferably manufactured in a separate form so that the appropriate PCR channel 400 can be selected and used according to each causative bacteria. It is preferable, and in particular, one side of the PCR channel 400 is connected to one side of the lid, and one lower end of the PCR channel 400 can be manufactured in a format that is secured to the connection chamber 116. Through this, the PCR channel 400 can be stored separately from the cartridge and can be combined with the cartridge to facilitate storage of the cartridge. In addition, the PCR channel 400 may be manufactured as an integrated or combined type as above, but it is also possible to manufacture the PCR channel 400 and the connection chamber 116 with a pipe. In this case, the PCR channel 400 can be installed and operated independently of the cartridge.

상기 제1 바디(100)는 위에서 살펴본 바와 같이 다수개의 사이드 챔버(110)로 구성될 수 있다. 다만 제작상의 편의를 위하여 상기 제1 바디(100)는 상부가 개방된 상태로 제작되므로 상기 사이드 챔버(110)의 상부를 폐쇄할 수 있는 뚜껑(200)을 사용하는 것이 바람직하다.As seen above, the first body 100 may be composed of a plurality of side chambers 110. However, for convenience in manufacturing, since the first body 100 is manufactured with the top open, it is preferable to use a lid 200 that can close the top of the side chamber 110.

상기 뚜껑(200)은 상기 중앙 챔버(310) 및 상기 사이드 챔버(110)의 상부를 폐쇄하기 위하여 상기 제1 바디(100)의 상부에 결합될 수 있다(도 3 및 도 4 참조). 상기 뚜껑(200)은 크게 두 부분으로 구분될 수 있다. 그 하나는 상기 중앙 챔버(310)를 폐쇄하기 위하여 사용되는 부분(내측 뚜껑(220))이며, 다른 하나는 사이드 챔버(110)를 폐쇄하기 위한 부분(외측 뚜껑(210))이다. 이러한 두 부분은 끼움 결합되어 일체형이 될 수 있지만, 각기 독립적으로 회전할 수 있도록 결합되는 것이 바람직하다.The lid 200 may be coupled to the upper part of the first body 100 to close the upper part of the central chamber 310 and the side chamber 110 (see FIGS. 3 and 4). The lid 200 can be largely divided into two parts. One is a part used to close the central chamber 310 (inner lid 220), and the other is a part used to close the side chamber 110 (outer lid 210). These two parts can be fitted into one piece, but it is preferable that they are coupled so that they can rotate independently.

이를 상세히 살펴보면 후술할 바와 같이 상기 중앙 챔버(310)의 경우 제2 바디(300)와 일체형이 되어 회전될 수 있다. 상기 제2 바디(300)는 상기 제1 바디(100)의 하부에 위치하여, 상기 하부 시약 이동수단(320)과 일체형으로 회전되기 때문에 결과적으로 상기 중앙 챔버(310) 상단을 폐쇄하기 위하여 사용되는 부분 역시 상기 하부 시약 이동수단(320)과 같이 회전하게 된다. 이때 상기 중앙 챔버(310) 상단을 폐쇄하기 위하여 사용되는 부분에 마킹(230)을 하고 상기 사이드 챔버(110)를 폐쇄하기 위한 부분에 일정한 눈금을 새기는 경우 상기 하부 시약 이동수단(320)의 위치를 상부에서 용이하게 관찰하는 것이 가능하다(도 3 참조).Looking at this in detail, as will be described later, the central chamber 310 can be integrated with the second body 300 and rotate. The second body 300 is located below the first body 100 and rotates integrally with the lower reagent moving means 320, and is consequently used to close the top of the central chamber 310. The portion also rotates together with the lower reagent moving means 320. At this time, when marking 230 is made on the part used to close the upper part of the central chamber 310 and a certain notch is engraved on the part used to close the side chamber 110, the position of the lower reagent moving means 320 is determined. It is possible to easily observe from the top (see Figure 3).

상기 하부 시약 이동수단(320)의 위치는 현재 사용되고 있는 시약을 나타낼 수 있으므로 이러한 간단한 표지만으로도 현재 진행상황을 간편하게 시각적으로 확인하는 것이 가능하다.Since the position of the lower reagent moving means 320 can indicate the reagent currently being used, it is possible to easily visually check the current progress with such a simple indicator.

또한 상기 뚜껑의 중앙에는 상기 펌프가 연결되는 펌프 연결부(240)가 형성될 수 있다. 상기 펌프는 상기 중앙 챔버(310) 내부를 감압 또는 가압하여 유체의 이동을 수행하는 부분이다. 따라서 상기 펌프는 상기 뚜껑에 형성되는 펌프 연결부(240)를 통하여 상기 중앙 챔버(310)와 연결될 수 있으며, 이를 위하여 상기 뚜껑의 중앙 특히 내측 뚜껑(220)의 중앙에 상기 펌프 연결부(240)가 형성될 수 있다.Additionally, a pump connection portion 240 to which the pump is connected may be formed in the center of the lid. The pump is a part that moves fluid by depressurizing or pressurizing the inside of the central chamber 310. Therefore, the pump can be connected to the central chamber 310 through the pump connection part 240 formed on the lid, and for this purpose, the pump connection part 240 is formed at the center of the lid, especially the center of the inner lid 220. It can be.

이를 상세히 살펴보면 상기 내측 뚜껑(220)의 경우 상기 중앙 챔버(310)와 결합되어 중앙 챔버(310)의 상부를 밀폐할 수 있다. 이때 상기 중앙 챔버(310)와 하부 시약 이동수단(320)을 통하여 연결되어 있는 사이드 챔버(110)와 연결되어 있으므로, 상기 펌프를 사용하여 중앙 챔버(310)를 감압하게 되면 상기 사이드 챔버(110)에 적재되어 있는 시약이 상기 중앙 챔버(310)로 이동될 수 있다. 이와는 반대로 상기 중앙 챔버(310) 내부를 가압하는 경우 상기 중앙 챔버(310) 내부에 있는 시약을 상기 사이드 챔버(110) 방향으로 이동시키는 것이 가능하다. 이러한 가압 또는 감압은 상기와 샅이 시약을 이동시키는 것에 사용될 수도 있지만 상기 가압 또는 감압을 반복하는 것으로 시약의 혼합을 수행하는 것도 가능하다.Looking at this in detail, the inner lid 220 can be combined with the central chamber 310 to seal the upper part of the central chamber 310. At this time, since the central chamber 310 is connected to the side chamber 110 connected through the lower reagent moving means 320, when the central chamber 310 is depressurized using the pump, the side chamber 110 The reagent loaded in may be moved to the central chamber 310. On the contrary, when the inside of the central chamber 310 is pressurized, it is possible to move the reagent inside the central chamber 310 toward the side chamber 110. This pressurization or decompression may be used to move the reagent back and forth, but it is also possible to mix the reagents by repeating the pressurization or decompression.

상기 펌프는 상기 중앙 챔버(310)의 내부를 감압 또는 가압할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있지만, 시린지 펌프, 왕복식 펌프, 회전식 펌프 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 시린지 펌프를 사용할 수 있다. 특히 본 발명의 경우 상기 중앙 챔버(310)의 내부에 이물질이 유입되는 것을 방지해야 하므로 내부의 공기만을 이용하여 가압 및 감압할 수 있는 시린지 펌프를 사용하는 것이 바람직하다.The pump can be used without limitation as long as it can depressurize or pressurize the inside of the central chamber 310, but a syringe pump, a reciprocating pump, a rotary pump, etc. may be used, and a syringe pump may be preferably used. In particular, in the case of the present invention, since it is necessary to prevent foreign substances from entering the interior of the central chamber 310, it is desirable to use a syringe pump that can pressurize and depressurize using only internal air.

상기 하부 시약 이동수단(320)은 상기 사이드 챔버(110)와 상기 중앙 챔버(310)의 하부를 선택적으로 연결하여 시약의 이동통로가 되는 부분이다.The lower reagent moving means 320 is a part that selectively connects the lower part of the side chamber 110 and the central chamber 310 and serves as a passage for reagents.

이를 상세히 살펴보면, 상기 하부 시약 이동수단(320)의 내부에는 이동 채널이 형성될 수 있으며, 상기 채널의 일측은 상기 중앙 챔버(310)의 중앙 하부에 고정될 수 있다. 또한 상기 이동채널의 타측은 상기 다수개의 사이드 챔버(110) 중 하나이상과 연결될 수 있다. 이때 상기 하부 시약 이동수단(320)의 경우 위에서 살펴본 바와 같이 상기 제2 바디(300)와 일체화되어 회전할 수 있으므로, 타측의 상단에 원하는 사이드 챔버(110)가 위치하도록 회전하는 것으로 상기 중앙 챔버(310)와 원하는 사이드 챔버(110)를 연결할 수 있다(도 5 참조). 또한 상기 중앙 챔버(310)의 경우 상기 제2 바디(300)와 일체화되어 회전하게 되므로 상기 하부 시약 이동수단(320)의 회전 여부와 관계없이 연결이 유지될 수 있지만, 바람직하게는 상기 이동채널의 일측은 상기 중앙 챔버(310)의 중심에 연결될 수 있다. 이를 통하여 상기 중앙 챔버(310)에는 상기 사이드 챔버(110)에서 공급되는 시약이 고르게 공급될 수 있으며, 이를 통하여 일정한 반응을 수행할 수 있다.Looking at this in detail, a moving channel may be formed inside the lower reagent moving means 320, and one side of the channel may be fixed to the lower center of the central chamber 310. Additionally, the other side of the moving channel may be connected to one or more of the plurality of side chambers 110. At this time, in the case of the lower reagent moving means 320, as seen above, it is integrated with the second body 300 and can rotate, so it rotates so that the desired side chamber 110 is located at the upper end of the other side. 310) can be connected to the desired side chamber 110 (see FIG. 5). In addition, in the case of the central chamber 310, since it is integrated with the second body 300 and rotates, the connection can be maintained regardless of whether the lower reagent moving means 320 rotates, but preferably, the movement channel One side may be connected to the center of the central chamber 310. Through this, the reagent supplied from the side chamber 110 can be evenly supplied to the central chamber 310, and through this, a certain reaction can be performed.

아울러 상기 하부 시약 이동수단(320)의 위치는 위에 나타난 바와 같이 상기 내측 뚜껑(220)에 표기된 표식에 의하여 상부에서 용이하게 관찰할 수 있으므로 이를 이용하여 반응의 완결여부 또는 진행상황을 용이하게 관찰할 수 있다.In addition, the position of the lower reagent moving means 320 can be easily observed from the top by the marking on the inner lid 220, as shown above, so the completion or progress of the reaction can be easily observed using this. You can.

또한 상기 하부 시약 이동수단(320)은 내부에 이동채널을 포함할 수 있다. 상기 이동채널의 경우 상기 시약이 이동하는 통로가 될 수 있다. 아울러 상기 채널내부에 혼합구조를 가져 상기 시약의 이동과 혼합을 동시에 수행할 수 있으며, 또한 상기 채널 중 일부에 밸브를 설치하는 경우 이동량을 제한할 수도 있다. 이와는 별도로 일부 채널에 추가시약을 적재하는 경우 시약에 추가적인 약품을 혼합하여 공급하는 것도 가능하다.Additionally, the lower reagent moving means 320 may include a moving channel therein. In the case of the moving channel, it can be a passage through which the reagent moves. In addition, by having a mixing structure inside the channel, movement and mixing of the reagent can be performed simultaneously, and if a valve is installed in some of the channels, the amount of movement can be limited. Separately, when loading additional reagents into some channels, it is possible to mix additional chemicals with the reagents and supply them.

상기 제1 바디(100)의 하부에는 제2 바디(300)가 결합되며, 상기 제2 바디(300)는, 상기 사이드 챔버(110)와 대응되는 위치에 형성되는 이송홀(321); 및 상기 제2 바디(300)가 상기 제1 바디(100)와 독립적으로 회전가능하게 연결하는 연결부를 포함하며, 상기 이송홀은 하부에 상기 하부 시약 이동수단(320)의 타측이 고정될 수 있다.A second body 300 is coupled to the lower part of the first body 100, and the second body 300 includes a transfer hole 321 formed at a position corresponding to the side chamber 110; And a connection part that connects the second body 300 to be rotatable independently from the first body 100, and the other side of the lower reagent moving means 320 can be fixed to the lower part of the transfer hole. .

상기 제2 바디(300)는 상기 제1 바디(100)에 하부에 결합되며, 상기 제1 바디(100)와 상기 하부 시약 이동수단(320)을 연결하는 부분이다. 이때 상기 제2 바디(300)의 중앙에는 상기 중앙 챔버(310)가 연결될 수 있으며, 위에서 살펴본 바와 같이 상기 중앙 챔버(310)는 상기 제2 바디(300)에 고정되므로 상기 제2 바디(300)의 회전에 의하여 같이 회전될 수 있다. The second body 300 is coupled to the lower part of the first body 100 and is a part that connects the first body 100 and the lower reagent moving means 320. At this time, the central chamber 310 may be connected to the center of the second body 300. As seen above, the central chamber 310 is fixed to the second body 300, so the second body 300 It can be rotated together by the rotation of .

상기 제2 바디(300)에는 이송홀(321)이 형성될 수 있다. 상기 사이드 챔버(110)의 경우 상기 중앙 챔버(310)의 외주면을 따라 배열되며, 이 경우 상기 중앙 챔버(310)의 중심에서 동일한 거리를 가지도록 배열될 수 있다. 따라서 상기 사이드 챔버(110)와 대응되는 위치에 상기 이송홀(321)을 형성하는 경우 상기 제2 바디(300)의 회전에 따라 상기 이송홀(321)이 각 사이드 챔버(110)의 하부에 위치하는 것이 가능하며, 이에 따라 각 사이드 챔버(110)의 하부가 상기 하부 시약 이동수단(320)과 연통될 수 있다(도 5 참조). A transfer hole 321 may be formed in the second body 300. The side chambers 110 are arranged along the outer peripheral surface of the central chamber 310, and in this case, may be arranged to have the same distance from the center of the central chamber 310. Therefore, when the transfer hole 321 is formed at a position corresponding to the side chamber 110, the transfer hole 321 is located at the lower part of each side chamber 110 as the second body 300 rotates. It is possible to do so, and thus the lower part of each side chamber 110 can communicate with the lower reagent moving means 320 (see FIG. 5).

아울러 상기 이송홀(321)의 하부에는 상기 하부 시약 이동수단(320)의 타측이 연결될 수 있다. 즉 상기 하부 시약 이송수단은 상기 제2 바디(300)와 일체화되어 회전하며, 상기 제2 바디(300)의 회전에 의하여 상기 이송홀의 상부에 연결된 챔버와 상기 중앙 챔버(310)가 상기 하부 시약 이동수단(320)을 통하여 연통될 수 있다.In addition, the other side of the lower reagent moving means 320 may be connected to the lower part of the transfer hole 321. That is, the lower reagent transfer means is integrated with the second body 300 and rotates, and the rotation of the second body 300 causes the chamber connected to the upper part of the transfer hole and the central chamber 310 to move the lower reagent. It can be communicated through means 320.

상기 연결부는 상기 제1 바디(100)의 하부에 상기 제2 바디(300)가 결합되도록 하는 것으로 제2 바디(300)가 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 이때 상기 연결부를 위와 같이 제2 바디(300)를 고정할 수 있는 구조라면 제한 없이 사용될 수 있지만, 바람직하게는 상기 제1 바디(100)의 하부 외주면을 따라 레일이 설치되며, 상기 제2 바디(300)의 상부로 연장되는 돌출부에 걸쇠를 형성하여 상기 제1 바디(100)의 레일과 끼움 결합될 수 있도록 할 수 있다. 이를 통하여 상기 제2 바디(300)의 돌출부를 상기 제1 바디(100)의 레일을 따라 회전할 수 있도록 결합되는 것이 가능하다(도 3 및 도 4 참조).The connection part allows the second body 300 to be coupled to the lower part of the first body 100, and the second body 300 can be rotatably coupled. At this time, the connection can be used without limitation as long as it has a structure capable of fixing the second body 300 as above, but preferably, a rail is installed along the lower outer peripheral surface of the first body 100, and the second body ( A latch may be formed on the protrusion extending to the top of 300 so that it can be fitted with the rail of the first body 100. Through this, it is possible to couple the protrusion of the second body 300 to rotate along the rail of the first body 100 (see FIGS. 3 and 4).

상기 제1 바디(100)와 상기 제2 바디(300)의 사이에는 카트리지 하단 패킹 고무(620)를 포함하며, 상기 카트리지 하단 패킹 고무(620)는 상기 제2 바디(300)의 회전시에도 상기 제1 바디(100)에 밀착되어 상기 사이드 챔버(110) 내부의 적재물이 유출되니 않도록 하는 것일 수 있다(도 4 참조).It includes a cartridge bottom packing rubber 620 between the first body 100 and the second body 300, and the cartridge bottom packing rubber 620 remains in contact with the second body 300 even when the second body 300 rotates. It may be in close contact with the first body 100 to prevent the load inside the side chamber 110 from leaking out (see FIG. 4).

위에서 살펴본 바와 같이 상기 제2 바디(300)는 상기 제1 바디(100)의 하부에 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 하지만 상기 제2 바디(300)가 회전 가능하도록 연결되는 경우 상기 제1 바디(100)에 설치되어 있는 사이드 챔버(110)의 밀폐가 문제시 될 수 있다. 또한 밀폐가 가능하다고 하더라도 상기 제2 바디(300)의 회전에 의하여 시약이 유출될 수 있을 뿐만 아니라 회전시 약간의 오차만 발생하는 경우에도 원활한 시약의 이송이 이루어지지 않을 수 있다. 따라서 상기 제1 바디(100)와 상기 제2 바디(300)의 사이에는 하단 패킹 고무(620)를 추가하여 상기 사이드 챔버(110)의 하부를 밀폐함과 동시에 상기 챔버와 상기 이송홀의 연결을 원활하게 할 수 있다. As seen above, the second body 300 may be rotatably connected to the lower part of the first body 100. However, when the second body 300 is rotatably connected, sealing of the side chamber 110 installed in the first body 100 may be problematic. In addition, even if sealing is possible, reagents may leak out due to rotation of the second body 300, and even if only a slight error occurs during rotation, smooth transfer of reagents may not be achieved. Therefore, a bottom packing rubber 620 is added between the first body 100 and the second body 300 to seal the lower part of the side chamber 110 and at the same time smoothly connect the chamber and the transfer hole. You can do it.

상기 하단 패킹 고무(620)은 상기 제1 바디(100)의 하부에 결합되며, 제1 바디(100)에 고정되는 형태로 결합되어 제2 바디(300)의 회전에도 제1 바디(100)에 밀착 고정될 수 있다. 이를 통하여 상기 제1 바디(100)의 사이드 챔버(110) 하단을 밀폐할 수 있으며, 또한 각 사이드 챔버(110)의 중앙부에는 유출홀이 형성될 수 있다. 즉 상기 사이드 챔버(110)는 상기 유출홀 및 상기 이송홀을 통하여 상기 하부 시약 이동수단(320)과 연결될 수 있다.The lower packing rubber 620 is coupled to the lower part of the first body 100 and is fixed to the first body 100 so that it remains attached to the first body 100 even when the second body 300 rotates. It can be tightly fixed. Through this, the lower end of the side chamber 110 of the first body 100 can be sealed, and an outlet hole can be formed in the center of each side chamber 110. That is, the side chamber 110 may be connected to the lower reagent moving means 320 through the outlet hole and the transfer hole.

또한 상기 제1 바디(100)와 상기 뚜껑 사이에도 상단 패킹 고무(610)을 설치하여 상기 제1 바디(100)와 뚜껑사이에서 시약 등이 유출되는 것을 방지할 수 있다(도 4 참조).Additionally, a top packing rubber 610 can be installed between the first body 100 and the lid to prevent reagents from leaking between the first body 100 and the lid (see FIG. 4).

상기 중앙 챔버(310)의 경우 일부 또는 전부가 하부로 갈수록 직경이 좁아지는 형상을 가질 수 있다(도 6 참조). 위에서 살펴본 바와 같이 상기 중앙 챔버(310)의 하단 중앙부에는 상기 하부 시약 이동수단(320)과 연결된 공급홀(322)이 형성될 수 있다. 하지만 이 공급홀(322)의 경우 상기 시약을 상기 중앙 챔버(310)의 방향으로 공급하는 역할을 할 뿐만 아니라 상기 중앙 챔버(310)내의 반응완료시약을 외부로 이송할 수도 있다. 따라서 이러한 이송을 원활하게 할 수 있도록 상기 중앙 챔버(310)의 경우 일부 또는 전부가 하부로 갈수록 직경이 좁아지는 형상으로 제작되는 것이 바람직하다. 즉 상기 중앙 챔버(310)의 하부는 깔대기 형상으로 제작되어 내부의 유체가 상기 공급홀(322) 방향으로 원활하게 배출될 수 있도록 할 수 있다.In the case of the central chamber 310, part or all of it may have a shape whose diameter narrows toward the bottom (see FIG. 6). As seen above, a supply hole 322 connected to the lower reagent moving means 320 may be formed in the lower central portion of the central chamber 310. However, in the case of this supply hole 322, not only does it serve to supply the reagent in the direction of the central chamber 310, but it can also transport the reaction completed reagent in the central chamber 310 to the outside. Therefore, in order to facilitate this transfer, it is desirable that part or all of the central chamber 310 be manufactured in a shape where the diameter narrows toward the bottom. That is, the lower part of the central chamber 310 is manufactured in a funnel shape so that the fluid inside can be smoothly discharged in the direction of the supply hole 322.

이하 본 발명을 유전자 추출 및 검출방법을 통하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through gene extraction and detection methods.

본 발명은 또한 다수개의 사이드 챔버(110)가 중앙 챔버(310)의 외측에 배열된 제1 바디(100); 상기 제1 바디(100)의 중앙부에 위치한 중앙 챔버(310); 상기 중앙 챔버(310)의 하단에서 회전하여 상기 중앙 챔버(310)와 상기 사이드 챔버(110)를 연결하는 하부 시약 이동수단(320); 및 상기 중앙 챔버(310)의 상부에 연결되어 상기 중앙 챔버(310)의 내부를 가압 또는 감압하는 펌프를 포함하는 유전자 추출 및 검출용 카트리지를 사용한 유전자 추출 및 검출 방법이며, (a) 샘플을 포함하는 샘플튜브를 상기 카트리지의 사이드 챔버(110)중 하나와 연결하는 단계; (b) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 상기 사이드 챔버(110) 중 하나 이상을 상기 중앙 챔버(310)와 연결한 다음, 상기 중앙 챔버(310)를 감압하여 상기 사이드 챔버(110) 내의 샘플, 시약 또는 자성 비드를 중앙 챔버(310)로 이송하여 반응시키고, 반응이 완료된 이후 중앙 챔버(310)를 가압하여 여분의 시약을 사이드 챔버(110)로 배출시키는 단계; (c) 상기 (b)단계를 반복하여 유전자를 추출하는 단계; 및 (d) 상기 중앙 챔버(310)를 가압하여 상기 추출된 유전자를 PCR 채널(400)로 이송하는 단계를 포함하는 유전자 추출 및 검출 방법에 관한 것이다.The present invention also includes a first body 100 in which a plurality of side chambers 110 are arranged outside the central chamber 310; A central chamber 310 located in the center of the first body 100; a lower reagent moving means 320 that rotates at the bottom of the central chamber 310 and connects the central chamber 310 and the side chambers 110; A gene extraction and detection method using a gene extraction and detection cartridge including a pump connected to the upper part of the central chamber 310 to pressurize or depressurize the interior of the central chamber 310, including (a) a sample. connecting a sample tube to one of the side chambers 110 of the cartridge; (b) connect one or more of the side chambers 110 with the central chamber 310 by rotating the lower reagent moving means, and then depressurize the central chamber 310 to obtain a sample in the side chamber 110, transferring reagents or magnetic beads to the central chamber 310 to react, and after the reaction is completed, pressurizing the central chamber 310 to discharge excess reagents into the side chamber 110; (c) repeating step (b) to extract genes; and (d) transferring the extracted gene to the PCR channel 400 by pressurizing the central chamber 310.

상기 (a)단계는 샘플을 포함하는 샘플튜브를 상기 카트리지의 사이드 챔버(110)중 하나와 연결하는 단계로 샘플을 채취한 다음, 샘플 튜브에 주입하고 샘플을 포함하는 샘플 튜브를 상기 사이드 챔버(110)중 하나인 주입 챔버(111)에 연결하는 단계이다. 이때 상기 샘플튜브는 일측이 고분자 수지로 된 막으로 밀봉되어 있으므로, 상기 고분자 막을 하단으로 하여 상기 주입 챔버(111)의 상부에서 하부로 삽입할 수 있다. The step (a) is a step of connecting a sample tube containing a sample to one of the side chambers 110 of the cartridge, collecting a sample, then injecting it into the sample tube, and inserting the sample tube containing the sample into the side chamber ( This is the step of connecting to the injection chamber 111, which is one of 110). At this time, since one side of the sample tube is sealed with a polymer resin membrane, it can be inserted from the top to the bottom of the injection chamber 111 with the polymer membrane at the bottom.

상기 (b)단계는 각 사이드 챔버(110)에 적재되어 있는 샘플 및 시약을 상기 중앙 챔버(310)로 이동시켜 반응시키는 단계이다. 상기 (b) 단계는 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 상기 사이드 챔버(110) 중 하나 이상을 상기 중앙 챔버(310)와 연결한 다음, 상기 중앙 챔버(310)를 감압하여 상기 사이드 챔버(110) 내의 샘플, 시약 또는 자성 비드를 중앙 챔버(310)로 이송하여 반응시키고, 반응이 완료된 이후 중앙 챔버(310)를 가압하여 여분의 시약을 사이드 챔버(110)로 배출시키는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 (c)단계와 같이 이를 수회 반복하여 반응, 세척 및 용혈 등의 단계를 순차적으로 수행할 수 있다.In step (b), the samples and reagents loaded in each side chamber 110 are moved to the central chamber 310 to react. In step (b), one or more of the side chambers 110 are connected to the central chamber 310 by rotating the lower reagent moving means, and then the central chamber 310 is depressurized to form the side chamber 110. It may include transferring the sample, reagent, or magnetic bead within the central chamber 310 to react, and after the reaction is completed, pressurizing the central chamber 310 to discharge excess reagent into the side chamber 110, As in step (c) above, this can be repeated several times to sequentially perform steps such as reaction, washing, and hemolysis.

상기 (b)단계를 상세히 살펴보면, 상기 (b) 단계는, (i) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 포집시약 챔버(112)와 연결하고 상기 중앙 챔버(310)를 감압하여 균 포집용 시약을 상기 중앙 챔버(310)로 이동시키는 단계; (ii) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 자성 비드 챔버(113)와 연결하고 상기 중앙 챔버(310)를 감압하여 상기 자성 비드를 상기 중앙 챔버(310)로 이송시키는 단계; (iii) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 샘플 튜브와 연결된 주입 챔버(111)와 연결하고 상기 중앙 챔버(310)를 감압하여 샘플 튜브 내의 샘플을 상기 중앙 챔버(310)로 이동시키는 단계; (iv) 상기 중앙 챔버(310)를 감압 및 가압하여 상기 중앙 챔버(310) 내의 상기 샘플, 상기 시약 및 상기 자성 비드를 혼합하는 단계; (v) 상기 카트리지의 하부에 자석을 접촉시켜 상기 자성 비드를 고정한 다음, 상기 중앙 챔버(310)를 가압하여 여분의 시약을 포집시약 챔버(112)로 배출시키는 단계; (vi) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 세척 챔버(114)에 연결하고 상기 중앙 챔버(310)를 감압 및 가압 하여 상기 중앙 챔버(310) 내부의 자성 비드를 세척하는 단계; 및 (vii) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 핵산 용출 챔버(115)에 연결하고 상기 중앙 챔버(310)를 감압하여 핵산 용출용 버퍼를 상기 중앙 챔버(310)로 이동시켜 유전자를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.Looking at step (b) in detail, step (b) includes (i) rotating the lower reagent moving means to connect it to the collection reagent chamber 112 and depressurizing the central chamber 310 to collect a reagent for collecting bacteria. moving to the central chamber 310; (ii) rotating the lower reagent moving means to connect to the magnetic bead chamber 113 and depressurizing the central chamber 310 to transfer the magnetic beads to the central chamber 310; (iii) rotating the lower reagent moving means to connect the injection chamber 111 connected to the sample tube and depressurizing the central chamber 310 to move the sample in the sample tube to the central chamber 310; (iv) depressurizing and pressurizing the central chamber 310 to mix the sample, the reagent, and the magnetic beads in the central chamber 310; (v) fixing the magnetic beads by contacting a magnet to the lower part of the cartridge and then pressurizing the central chamber 310 to discharge excess reagent into the collection reagent chamber 112; (vi) rotating the lower reagent moving means to connect to the cleaning chamber 114 and depressurizing and pressurizing the central chamber 310 to clean the magnetic beads inside the central chamber 310; and (vii) rotating the lower reagent moving means to connect to the nucleic acid elution chamber 115 and decompressing the central chamber 310 to move the nucleic acid elution buffer to the central chamber 310 to extract genes. It can be included.

상기 (i)단계는 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 포집시약 챔버(112)와 연결하고 상기 중앙 챔버(310)를 감압하여 균포집용 시약을 상기 중앙 챔버(310)로 이동시키는 단계이다. 상기 중앙 챔버(310)의 경우 초기에는 아무런 시약이 적재되어 있지 않은 상태로 공급될 수 있다. 따라서 상기와 같이 포집시약을 먼저 공급하는 것으로 상기 중앙 챔버(310)의 표면에 뒤에 공급될 자성 비드 및 샘플이 유착되는 것을 방지할 수 있다. 이때 상기 포집시약의 이동은 위에서 살펴본 바와 같이 상기 중앙 챔버(310)의 상부에 연결되는 펌프를 이용하여 상기 중앙 챔버(310)의 내부를 감압하는 방법으로 수행될 수 있으며, 상기와 같이 중앙 챔버(310) 내부를 감압하는 경우 상기 포집시약은 상기 포집시약 챔버(112)에서 상기 하부 시약 이동수단(320)을 통하여 상기 중앙 챔버(310)로 이동될 수 있다.Step (i) is a step in which the lower reagent moving means is rotated to connect to the collection reagent chamber 112 and the central chamber 310 is depressurized to move the germ-collecting reagent to the central chamber 310. In the case of the central chamber 310, it may be initially supplied without any reagents loaded therein. Therefore, by supplying the collection reagent first as described above, it is possible to prevent the magnetic beads and samples to be supplied later from adhering to the surface of the central chamber 310. At this time, the movement of the collection reagent can be performed by depressurizing the inside of the central chamber 310 using a pump connected to the upper part of the central chamber 310, as described above, and the central chamber (310) as described above. 310) When the internal pressure is reduced, the collection reagent can be moved from the collection reagent chamber 112 to the central chamber 310 through the lower reagent moving means 320.

상기 (ii)단계는 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 자성 비드 챔버(113)와 연결하고 상기 중앙 챔버(310)를 감압하여 상기 자성 비드를 상기 중앙 챔버(310)로 이송시키는 단계이다.Step (ii) is a step of rotating the lower reagent moving means to connect to the magnetic bead chamber 113 and depressurizing the central chamber 310 to transfer the magnetic beads to the central chamber 310.

상기와 같이 중앙 챔버(310)에 포집시약이 공급된 이후 상기 제2 바디(300)를 회전시켜 상기 자성 비드 챔버(113)의 하단에 상기 하부 시약 이동수단(320)의 타측이 상기 자성 비드 챔버(113)와 연결되도록 할 수 있다. 이후 상기 (i)단계와 동일하게 상기 중앙 챔버(310)를 감압하여 상기 자성 비드 챔버(113)내의 자성 비드를 상기 중앙 챔버(310)로 이송시킬 수 있다.After the collection reagent is supplied to the central chamber 310 as described above, the second body 300 is rotated so that the other side of the lower reagent moving means 320 is positioned at the bottom of the magnetic bead chamber 113. It can be connected to (113). Thereafter, in the same manner as step (i), the central chamber 310 may be depressurized to transfer the magnetic beads in the magnetic bead chamber 113 to the central chamber 310.

다만 상기 자성 비드의 경우 입자형태를 가지고 있으므로, 응집될 수 있으며, 상기 자성 비드 챔버(113)의 하부에 가라 앉아 있을 수 있으므로, 상기 중앙 챔버(310)를 가압 및 감압하는 것으로 상기 자성 비드의 응집을 해소할 수 있다.However, since the magnetic beads have a particle shape, they can aggregate and sink to the bottom of the magnetic bead chamber 113, so the magnetic beads can be agglomerated by pressurizing and depressurizing the central chamber 310. can be resolved.

이를 상세히 살펴보면, 상기 하부 시약 이동수단(320)의 타측이 상기 자성 비드 챔버(113)와 연결된 이후 상기 중앙 챔버(310)를 가압하여 상기 포집시약의 일부를 상기 자성 비드 챔버(113)로 공급할 수 있다. 이때 상기 포집시약의 경우 일정한 유속을 가지고 상기 자성 비드 챔버(113)로 공급되므로 상기 포집시약의 유속에 의하여 상기 자성 비드의 응집이 해소될 수 있다. 이후 상기 중앙 챔버(310)의 내부를 감압하게 되면 상기 자성 비드와 혼합되어 있는 포집시약까지 상기 중앙 챔버(310)로 이동될 수 있다. 또한 상기 자성 비드의 응집이 심하거나 상기 포집시약의 공급으로 응집이 해소되지 않은 경우 상기 중앙 챔버(310)의 가압과 감압을 2~5회 반복하는 것이 바람직하다. 이를 통하여 상기 포집시약은 상기 자성 비드 챔버(113)의 내부로 2~5회 공급과 흡입을 반복할 수 있으며, 이러한 포집시약의 유동에 의하여 상기 자성 비드의 응집이 해소될 수 있다.Looking at this in detail, after the other side of the lower reagent moving means 320 is connected to the magnetic bead chamber 113, a portion of the collection reagent can be supplied to the magnetic bead chamber 113 by pressurizing the central chamber 310. there is. At this time, since the collection reagent is supplied to the magnetic bead chamber 113 at a constant flow rate, agglomeration of the magnetic beads can be resolved by the flow rate of the collection reagent. Afterwards, when the pressure inside the central chamber 310 is reduced, even the collection reagent mixed with the magnetic beads can be moved to the central chamber 310. In addition, if the aggregation of the magnetic beads is severe or the aggregation is not resolved by supplying the collection reagent, it is preferable to repeat the pressurization and decompression of the central chamber 310 2 to 5 times. Through this, the collection reagent can be repeatedly supplied and sucked into the magnetic bead chamber 113 2 to 5 times, and agglomeration of the magnetic beads can be resolved by the flow of the collection reagent.

상기 (iii)단계는 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 샘플 튜브와 연결된 주입 챔버(111)와 연결하고 상기 중앙 챔버(310)를 감압하여 샘플 튜브 내의 샘플을 상기 중앙 챔버(310)로 이동시키는 단계이다. Step (iii) includes rotating the lower reagent moving means to connect the injection chamber 111 connected to the sample tube and depressurizing the central chamber 310 to move the sample in the sample tube to the central chamber 310. am.

상기 (ii)단계가 완료되면 상기 중앙 챔버(310)의 내부에는 상기 포집시약 및 상기 자성 비드가 혼합되어 존재할 수 있다. 이후 상기와 같이 샘플튜브 내의 샘플을 상기 중앙 챔버(310)에 공급하게 되면 상기 포집시약으로 인하여 상기 샘플 내의 원인균이 상기 자성 비드의 표면에 부착될 수 있다. 또한 위에서 살펴본 바와 같이 상기 자성 비드의 표면에는 ApoH가 코팅되어 있으므로 그람양성균 또는 그람음성균 및 진균은 상기 자성 비드의 표면에 선택적으로 부착되는 것이 가능하다. When step (ii) is completed, the collection reagent and the magnetic beads may be mixed and present inside the central chamber 310. Afterwards, when the sample in the sample tube is supplied to the central chamber 310 as described above, the causative bacteria in the sample may attach to the surface of the magnetic beads due to the collection reagent. In addition, as seen above, since the surface of the magnetic bead is coated with ApoH, it is possible for Gram-positive bacteria or Gram-negative bacteria and fungi to selectively attach to the surface of the magnetic bead.

상기 (iv)단계는 상기 중앙 챔버(310)를 감압 및 가압하여 상기 중앙 챔버(310) 내의 상기 샘플, 상기 시약 및 상기 자성 비드를 혼합하는 단계이다.Step (iv) is a step of mixing the sample, the reagent, and the magnetic beads in the central chamber 310 by depressurizing and pressurizing the central chamber 310.

상기와 같이 상기 자성 비드에 상기 원인균의 부착이 원활하도록 상기 중앙 챔버(310)의 내부는 교반되는 것이 바람직하며, 이는 상기 챔버 내부를 가압 또는 감압하는 방식으로 수행될 수 있다. 이를 상세히 살펴보면 상기와 같이 샘플이 공급된 이후 상기 제2 바디(300)를 회전시켜 상기 하부 시약 이동수단(320)의 타측을 상기 포집시약 챔버(112)에 연결할 수 있다. 위에서 살펴본 바와 같이 상기 포집시약 챔버(112)의 경우 다른 사이드 챔버(110)에 비하여 크게 제작되므로 상기 포집시약 챔버(112)를 이용하여 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 포집시약 챔버(112)가 연결된 이후 상기 중앙 챔버(310)를 가압하여 상기 중앙 챔버(310)내의 샘플, 시약 및 자성 비드의 일부 또는 전부를 상기 포집시약 챔버(112)로 이동시킬 수 있으며, 이루 상기 중앙 챔버(310)를 감압하여 상기 포집시약 챔버(112) 내의 샘플, 시약 및 자성 비드를 중앙 챔버(310)로 이동시킬 수 있다. 이러한 이동을 통하여 상기 샘플, 시약 및 자성 비드의 혼합이 균일하게 수행될 수 있다. 또한 이러한 혼합이 더욱 균일해지도록 하고 박테리아 및 진균 등 원인균이 ApoH가 코팅된 자성 비드와 만날 수 있는 확률을 높이기 위해 상기와 같은 이동을 수차례 반복하는 것도 가능하다.As described above, the interior of the central chamber 310 is preferably agitated to facilitate attachment of the causative bacteria to the magnetic beads, and this may be performed by pressurizing or depressurizing the interior of the chamber. Looking at this in detail, after the sample is supplied as described above, the second body 300 can be rotated to connect the other side of the lower reagent moving means 320 to the collection reagent chamber 112. As seen above, the collection reagent chamber 112 is manufactured larger than the other side chambers 110, so it is preferable to mix using the collection reagent chamber 112. After the collection reagent chamber 112 is connected, the central chamber 310 can be pressed to move some or all of the samples, reagents, and magnetic beads in the central chamber 310 to the collection reagent chamber 112, By depressurizing the central chamber 310, the sample, reagent, and magnetic beads in the collection reagent chamber 112 can be moved to the central chamber 310. Through this movement, mixing of the sample, reagent, and magnetic beads can be performed uniformly. In addition, it is possible to repeat the above movement several times to make this mixing more uniform and to increase the probability that causative bacteria such as bacteria and fungi will encounter ApoH-coated magnetic beads.

아울러 상기와 같은 상기 샘플, 상기 시약 및 상기 자성 비드의 혼합은 15~60분에 걸쳐 수행되는 것이 바람직하며, 30~50℃ 바람직하게는 33~40℃에서 수행될 수 있다. 상기 범위 미만인 경우 반응이 완결되지 않아 상기 자성입자에 포집되는 원인균이 줄어들 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 단백질이 변성되어 오히려 부착되는 양이 줄어들 수 있다.In addition, the mixing of the sample, the reagent, and the magnetic beads as described above is preferably performed over 15 to 60 minutes, and may be performed at 30 to 50°C, preferably 33 to 40°C. If it is less than the above range, the reaction may not be completed and the number of causative bacteria captured in the magnetic particles may decrease, and if it exceeds the above range, the protein may be denatured and the amount of adhesion may decrease.

상기 (v)단계는 상기 카트리지의 하부에 자석을 접촉시켜 상기 자성 비드를 고정하고, 상기 중앙 챔버(310)를 가압하여 여분의 시약을 배출시키는 단계이다.Step (v) is a step of fixing the magnetic beads by contacting a magnet to the bottom of the cartridge and pressurizing the central chamber 310 to discharge excess reagent.

상기와 같이 교반이 완료되면 상기 샘플 내에 존재하는 원인균이 상기 자성 비드의 표면에 부착될 수 있다. 이때 위에 나타난 바와 같이 상기 중앙 챔버(310)를 가압하여 반응이 완료된 시약을 배출하게 되면 상기 자성 비드까지 배출될 수 있다. 따라서 상기 자성 비드를 고정하기 위하여 상기 카트리지의 하부에 자석을 접촉시킬 수 있다. When stirring is completed as described above, causative bacteria present in the sample may attach to the surface of the magnetic beads. At this time, as shown above, if the central chamber 310 is pressurized to discharge the reagent whose reaction has been completed, the magnetic beads can also be discharged. Therefore, a magnet can be brought into contact with the lower part of the cartridge to fix the magnetic bead.

즉, 상기 (v) 단계 및 (vi)단계에서 상기 자성 비드는 상기 자성체에 의하여 상기 하부 시약 이동수단의 내부에 고정될 수 있다. 상기 중앙 챔버(310)를 가압하게 되면 대부분의 자성 비드는 하부 시약 이동수단(320)을 통과하는 과정에서 자석에 의해 고정되고 반응이 완료된 시약만 외부로 배출될 수 있다. That is, in steps (v) and (vi), the magnetic beads may be fixed to the inside of the lower reagent moving means by the magnetic material. When the central chamber 310 is pressurized, most of the magnetic beads are fixed by the magnet while passing through the lower reagent moving means 320, and only the reagent that has completed the reaction can be discharged to the outside.

또한 상기와 같은 사용 완료 시약의 배출은 상기 포집시약 챔버(112) 방향으로 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the used reagents are discharged in the direction of the collection reagent chamber 112.

상기 (vi)단계는 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 세척 챔버(114)에 연결하고 상기 중앙 챔버(310)를 감압 및 가압 하여 하부 시약 이동수단(320) 내부의 자성 비드를 세척하는 단계이다.Step (vi) is a step of rotating the lower reagent moving means to connect it to the cleaning chamber 114 and depressurizing and pressurizing the central chamber 310 to clean the magnetic beads inside the lower reagent moving means 320.

상기와 같이 반응 완료 시약이 배출된 이후에도 하부 시약 이동수단(320)에는 원인균이 붙어있는 자성 비드 외에 불필요한 반응완료 시약의 일부와 샘플의 일부가 남아 있을 수 있다. 따라서 이를 세척하여 제거하는 것으로 후에 수행될 PCR의 효율을 높일 수 있다. 이를 위하여 상기 제2 바디(300)를 회전시켜 상기 하부 시약 이동수단(320)을 상기 세척 챔버(114)에 연결한 다음, 상기 세척 챔버(114)내의 새척액을 상기 중앙 챔버(310)로 이동시킬 수 있다. 또한 이 경우에도 상기 혼합단계와 동일하게 상게 세척액의 이동을 2~5회 반복하여 세척효율을 높일 수 있으며, 도한 최후배출 단계에서 사용된 새척액을 새척 챔버(114)로 배출하거나 상기 포집챔버(112)로 배출할 수도 있다. 이 단계 이후에서는 상기 포집 챔버(112)는 폐기 챔버로서 작동될 수 있다.Even after the reaction completion reagent is discharged as described above, a part of the unnecessary reaction completion reagent and a part of the sample may remain in the lower reagent moving means 320, in addition to the magnetic beads to which the causative bacteria are attached. Therefore, by washing and removing it, the efficiency of PCR to be performed later can be increased. To this end, the second body 300 is rotated to connect the lower reagent moving means 320 to the cleaning chamber 114, and then the cleaning solution in the cleaning chamber 114 is moved to the central chamber 310. You can do it. Also, in this case, the cleaning efficiency can be increased by repeating the movement of the upper cleaning liquid 2 to 5 times as in the mixing step, and the cleaning liquid used in the final discharge step can be discharged to the cleaning chamber 114 or the collection chamber ( 112). After this step, the collection chamber 112 can be operated as a waste chamber.

아울러 상기와 같은 세척은 2~10회 반복될 수 있다. 이를 위하여 상기 세척 챔버(114)는 2~10개로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 2~5개 일 수 있다.In addition, the above washing may be repeated 2 to 10 times. To this end, the number of cleaning chambers 114 may be 2 to 10, preferably 2 to 5.

상기 (vii)단계는 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 핵산 용출 챔버에 연결하고 상기 중앙 챔버(310)를 감압하여 핵산 용출용 버퍼를 상기 중앙 챔버(310)로 이동시켜 유전자를 추출하는 단계이다.In step (vii), the lower reagent moving means is rotated to connect to the nucleic acid elution chamber, the central chamber 310 is decompressed, and the nucleic acid elution buffer is moved to the central chamber 310 to extract genes.

상기와 같이 세척이 완료된 이후 하부 시약 이동수단(320) 내부에는 자성입자에 부착된 원인균만이 남아 있을 수 있다. 따라서 상기와 같이 핵산 용출용 버퍼를 공급하는 것으로 상기 원인균을 용혈시킬 수 있으며, 또한 핵산을 외부로 유출시킬 수 있다. 아울러 상기 핵산 용출용 버퍼의 경우 후술할 단계에서 핵산을 이동시키는 용액으로 작용할 수 있으므로, 위의 포집용액 또는 세척 용액과는 달리 폐기 챔버(포집 챔버)로 이동시키지 않을 수 있다.After cleaning is completed as described above, only the causative bacteria attached to the magnetic particles may remain inside the lower reagent transfer means 320. Therefore, by supplying a buffer for nucleic acid elution as described above, the causative bacteria can be hemolyzed and nucleic acids can be leaked to the outside. In addition, the buffer for nucleic acid elution may act as a solution for moving nucleic acids in a step to be described later, and therefore, unlike the above collection solution or washing solution, it may not be moved to a disposal chamber (collection chamber).

또한 상기와 같은 핵산의 용출은 60~120℃, 바람직하게는 85~100℃온도에서 1~15분간 수행될 수 있다. 상기 범위 미만에서는 원인균의 용혈이 미진하여 핵산의 용출량이 줄어들 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 용출된 핵산이 열 변형되어 위음성이 커질 수 있다.Additionally, the elution of nucleic acids as described above may be performed at a temperature of 60 to 120°C, preferably 85 to 100°C for 1 to 15 minutes. Below the above range, the amount of nucleic acid eluted may be reduced due to insufficient hemolysis of the causative bacteria, and if it exceeds the above range, the eluted nucleic acid may be thermally deformed, resulting in increased false negatives.

상기와 같이 (b)단계가 완료되면 상기 중앙 챔버(310)의 내부에는 핵산용출용 버퍼와 혼합된 RNA 또는 DNA가 존재할 수 있다. 이때 상기 중앙 챔버(310)를 가압하여 상기 추출된 유전자를 PCR 채널(400)로 이송하는 것으로((d)단계) PCR을 수행할 수 있다. 이때 상기 제2 바디(300)를 회전시켜 상기 하부 시약 이동수단(320)을 상기 연결 챔버(116)와 연결시킬 수 있으며, 또한 하부 시약 이동수단(320)에는 아직까지 자성입자가 남아 있는 상태이므로 자석을 상기 카트리지의 하부에 부착하여 상기 자성입자를 하부 시약 이동수단(320) 내부에 고정하는 것이 바람직하다.When step (b) is completed as described above, RNA or DNA mixed with a buffer for nucleic acid elution may exist inside the central chamber 310. At this time, PCR can be performed by pressurizing the central chamber 310 and transferring the extracted gene to the PCR channel 400 (step (d)). At this time, the second body 300 can be rotated to connect the lower reagent moving means 320 to the connection chamber 116, and magnetic particles still remain in the lower reagent moving means 320. It is preferable to attach a magnet to the lower part of the cartridge to fix the magnetic particles inside the lower reagent moving means 320.

아울러 상기 PCR챔버의 경우 RNA 또는 DNA와를 다른 이물질이 유입되면 감도가 떨어질 수 있으며, 상기 연결 챔버(116)에는 RNA 및 DNA가 통과할 수 있는 필터를 설치하여 자성입자 및 용혈되지 않은 세포의 유입을 막는 것이 바람직하다.In addition, in the case of the PCR chamber, the sensitivity may decrease if foreign substances other than RNA or DNA are introduced, and a filter through which RNA and DNA can pass is installed in the connection chamber 116 to prevent the inflow of magnetic particles and unhemolyzed cells. It is desirable to block it.

상기와 같이 PCR챔버에 상기 핵산(RNA 및 DNA)이 공급되면 PCR이 수행될 수 있으며, 각 유전자는 분석되어 원인균의 종류 및 항생제 내성유전자의 유무를 확인할 수 있다.When the nucleic acids (RNA and DNA) are supplied to the PCR chamber as described above, PCR can be performed, and each gene can be analyzed to confirm the type of causative bacteria and the presence or absence of antibiotic resistance genes.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As the specific parts of the present invention have been described in detail above, it is clear to those skilled in the art that these specific techniques are merely preferred embodiments and do not limit the scope of the present invention. will be. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (15)

다수개의 사이드 챔버가 중앙 챔버의 외측에 배열된 제1 바디;a first body in which a plurality of side chambers are arranged outside the central chamber; 상기 제1바디의 중앙부에 위치한 중앙 챔버;a central chamber located in the center of the first body; 상기 중앙 챔버의 하단에서 회전하여 상기 중앙 챔버와 상기 사이드 챔버를 연결하는 하부 시약 이동수단; 및a lower reagent moving means that rotates at the bottom of the central chamber to connect the central chamber and the side chamber; and 상기 중앙 챔버의 상부에 연결되어 상기 중앙 챔버의 내부를 가압 또는 감압하는 펌프;a pump connected to the upper part of the central chamber to pressurize or depressurize the interior of the central chamber; 를 포함하는 유전자 추출 및 검출용 카트리지.A cartridge for gene extraction and detection comprising. 제1항에 있어서,According to paragraph 1, 상기 다수개의 사이드 챔버는;The plurality of side chambers; 샘플 튜브가 결합되는 주입 챔버;an injection chamber into which the sample tube is coupled; 균 포집용 용액이 적재되어 있는 포집시약 챔버;A collection reagent chamber loaded with a solution for collecting bacteria; 자성 비드 빛 버퍼용액이 적재된 자성 비드 챔버;A magnetic bead chamber loaded with a magnetic bead light buffer solution; 세척용액이 적재된 세척 챔버;A cleaning chamber loaded with a cleaning solution; 핵산 용출용 버퍼가 적재된 핵산 추출 챔버; 및A nucleic acid extraction chamber loaded with a buffer for nucleic acid elution; and 상부에 PCR채널이 연결된 연결 챔버;A connection chamber with a PCR channel connected to the top; 를 포함하는 유전자 추출 및 검출용 카트리지.A cartridge for gene extraction and detection comprising. 제1항에 있어서, According to paragraph 1, 상기 제1 바디의 상부에는 상기 중앙 챔버 및 상기 사이드 챔버의 상부를 폐쇄하는 뚜껑이 결합되며,A lid that closes the upper part of the central chamber and the side chamber is coupled to the upper part of the first body, 상기 뚜껑의 중앙에는 상기 펌프가 연결되는 펌프 연결부가 형성되어 있는 유전자 추출 및 검출용 카트리지.A cartridge for gene extraction and detection in which a pump connection part to which the pump is connected is formed in the center of the lid. 제3항에 있어서, According to paragraph 3, 상기 뚜껑의 일측에는 PCR 채널의 일측이 연결되며, One side of the PCR channel is connected to one side of the lid, 상기 PCR 채널의 일측 하단은 연결 챔버와 연통되는 유전자 추출 및 검출용 카트리지.A cartridge for gene extraction and detection is connected to a connection chamber at the bottom of one side of the PCR channel. 제1항에 있어서, According to paragraph 1, 상기 하부 시약 이동수단은 내부에 이동채널을 포함하며,The lower reagent moving means includes a moving channel therein, 상기 이동채널은 일측이 상기 중앙 챔버의 중앙에 고정되며, 상기 하부 시약이동 수단의 회전에 따라 타측이 상기 다수개의 사이드 챔버와 선택적으로 연결되는 유전자 추출 및 검출용 카트리지.A cartridge for gene extraction and detection in which one side of the moving channel is fixed to the center of the central chamber, and the other side is selectively connected to the plurality of side chambers according to rotation of the lower reagent moving means. 제5항에 있어서, According to clause 5, 상기 하부 시약 이동수단은,The lower reagent moving means is, 상기 중앙 챔버가 가압 또는 감압 되는 압력을 통하여 상기 중앙 챔버와 상기 사이드 챔버 사이에 샘플, 시약 및 자성 비드를 이동시키는 유전자 추출 및 검출용 카트리지.A cartridge for gene extraction and detection that moves samples, reagents, and magnetic beads between the central chamber and the side chamber through the pressure that the central chamber is pressurized or depressurized. 제1항에 있어서, According to paragraph 1, 상기 제1 바디의 하부에는 제2 바디가 결합되며,A second body is coupled to the lower part of the first body, 상기 제2 바디는,The second body is, 상기 사이드 챔버와 대응되는 위치에 형성되는 이송홀; 및a transfer hole formed at a position corresponding to the side chamber; and 상기 제2 바디가 상기 제1바디와 독립적으로 회전가능하게 연결하는 연결부;a connection portion that connects the second body to be rotatable independently from the first body; 를 포함하며,Includes, 상기 이송홀은 하부에 상기 하부 시약 이동수단의 타측이 고정되는 것인 유전자 추출 및 검출용 카트리지.A cartridge for gene extraction and detection in which the other side of the lower reagent moving means is fixed to the lower part of the transfer hole. 제7항에 있어서, In clause 7, 상기 하부 시약 이송수단은 상기 제2 바디와 일체화되어 회전하며,The lower reagent transport means is integrated with the second body and rotates, 상기 제2 바디의 회전에 의하여 상기 이송홀의 상부에 연결된 챔버와 상기 중앙 챔버가 상기 하부 시약 이동수단을 통하여 연통되는 유전자 추출 및 검출용 카트리지.A cartridge for gene extraction and detection in which a chamber connected to the upper part of the transfer hole and the central chamber communicate through the lower reagent moving means by rotation of the second body. 제7항에 있어서, In clause 7, 상기 제1 바디와 상기 제2 바디의 사이에는 카트리지 하단 패킹고무를 포함하며,Includes a cartridge bottom packing rubber between the first body and the second body, 상기 카트리지 하단 패킹 고무는 상기 제2 바디의 회전 시에도 상기 제1바디에 밀착되어 상기 사이드 챔버 내부의 적재물이 유출되니 않도록 하는 것인 유전자 추출 및 검출용 카트리지.The cartridge bottom packing rubber is in close contact with the first body even when the second body rotates to prevent the load inside the side chamber from leaking. 제9항에 있어서, According to clause 9, 상기 카트리지 하단 패킹 고무는,The cartridge bottom packing rubber is, 상기 사이드 챔버의 중앙 위치에 유출홀이 형성되어 있으며,An outlet hole is formed at the center of the side chamber, 상기 사이드 챔버는 상기 유출홀 및 상기 이송홀을 통하여 상기 하부 시약 이동수단과 연결되는 유전자 추출 및 검출용 카트리지.A cartridge for gene extraction and detection wherein the side chamber is connected to the lower reagent moving means through the outflow hole and the transfer hole. 제1항에 있어서, According to paragraph 1, 상기 중앙 챔버는 일부 또는 전부가 하부로 갈수록 직경이 좁아지는 형상을 가지는 것인 유전자 추출 및 검출용 카트리지.A cartridge for gene extraction and detection, wherein part or all of the central chamber has a shape whose diameter narrows toward the bottom. 다수개의 사이드 챔버가 중앙 챔버의 외측에 배열된 제1 바디; 상기 제1바디의 중앙부에 위치한 중앙 챔버; 상기 중앙 챔버의 하단에서 회전하여 상기 중앙 챔버와 상기 사이드 챔버를 연결하는 하부 시약 이동수단; 및 상기 중앙 챔버의 상부에 연결되어 상기 중앙 챔버의 내부를 가압 또는 감압하는 펌프를 포함하는 유전자 추출 및 검출용 카트리지를 사용한 유전자 추출 및 검출 방법이며,a first body in which a plurality of side chambers are arranged outside the central chamber; a central chamber located in the center of the first body; a lower reagent moving means that rotates at the bottom of the central chamber to connect the central chamber and the side chamber; A gene extraction and detection method using a gene extraction and detection cartridge including a pump connected to the upper part of the central chamber to pressurize or depressurize the interior of the central chamber, (a) 샘플을 포함하는 샘플튜브를 상기 카트리지의 사이드 챔버 중 하나와 연결하는 단계;(a) connecting a sample tube containing a sample with one of the side chambers of the cartridge; (b) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 상기 사이드 챔버 중 하나 이상을 상기 중앙 챔버와 연결한 다음, 상기 중앙 챔버를 감압하여 상기 사이드 챔버 내의 샘플, 시약 또는 자성 비드를 중앙 챔버로 이송하여 반응시키고, 반응이 완료된 이후 중앙 챔버를 가압하여 여분의 시약을 사이드 챔버로 배출시키는 단계;(b) Rotating the lower reagent moving means to connect one or more of the side chambers with the central chamber, then depressurizing the central chamber to transfer the sample, reagent, or magnetic bead in the side chamber to the central chamber for reaction. , after the reaction is completed, pressurizing the central chamber to discharge excess reagent into the side chamber; (c) 상기 (b)단계를 반복하여 유전자를 추출하는 단계; 및(c) repeating step (b) to extract genes; and (d) 상기 중앙 챔버를 가압하여 상기 추출된 유전자를 PCR 채널로 이송하는 단계;(d) transferring the extracted gene to the PCR channel by pressurizing the central chamber; 를 포함하는 유전자 추출 및 검출 방법.Gene extraction and detection method comprising. 제12항에 있어서, According to clause 12, 상기 (b) 단계는,In step (b), (i) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 포집시약 챔버와 연결하고 상기 중앙 챔버를 감압하여 균 포집용 시약을 상기 중앙 챔버로 이동시키는 단계;(i) rotating the lower reagent moving means to connect it to the collection reagent chamber and depressurizing the central chamber to move the germ-collecting reagent into the central chamber; (ii) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 자성 비드 챔버와 연결하고 상기 중앙 챔버를 감압하여 상기 자성 비드를 상기 중앙 챔버로 이송시키는 단계;(ii) rotating the lower reagent moving means to connect the magnetic bead chamber and depressurizing the central chamber to transfer the magnetic beads to the central chamber; (iii) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 샘플 튜브와 연결된 주입 챔버와 연결하고 상기 중앙 챔버를 감압하여 샘플 튜브 내의 샘플을 상기 중앙 챔버로 이동시키는 단계;(iii) rotating the lower reagent moving means to connect the injection chamber connected to the sample tube and depressurizing the central chamber to move the sample in the sample tube to the central chamber; (iv) 상기 중앙 챔버를 감압 및 가압하여 상기 중앙 챔버 내의 상기 샘플, 상기 시약 및 상기 자성 비드를 혼합하는 단계;(iv) depressurizing and pressurizing the central chamber to mix the sample, the reagent, and the magnetic beads in the central chamber; (v) 상기 카트리지의 하부에 자성체를 접촉시켜 상기 자성비드를 고정하고, 상기 중앙 챔버를 가압하여 여분의 시약을 배출시키는 단계;(v) fixing the magnetic beads by contacting a magnetic material to the lower part of the cartridge and pressurizing the central chamber to discharge excess reagent; (vi) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 세척 챔버에 연결하고 상기 중앙 챔버를 감압 및 가압 하여 상기 자성 비드를 세척하는 단계; 및(vi) rotating the lower reagent moving means to connect it to a cleaning chamber and depressurizing and pressurizing the central chamber to clean the magnetic beads; and (vii) 상기 하부 시약 이동 수단을 회전시켜 핵산 용출 챔버에 연결하고 상기 중앙 챔버를 감압하여 핵산 용출용 버퍼를 상기 중앙 챔버로 이동시켜 유전자를 추출하는 단계;(vii) rotating the lower reagent moving means to connect to the nucleic acid elution chamber and decompressing the central chamber to move the nucleic acid elution buffer into the central chamber to extract genes; 를 포함하는 유전자 추출 및 검출 방법.Gene extraction and detection method comprising. 제13항에 있어서, According to clause 13, 상기 (v) 단계 및 (vi)단계에서 상기 자성 비드는 상기 자성체에 의하여 상기 하부 시약 이동수단의 내부에 고정되는 유전자 추출 및 검출 방법.In steps (v) and (vi), the magnetic beads are fixed to the inside of the lower reagent transfer means by the magnetic material. 제13항에 있어서, According to clause 13, 상기 (vi)단계는 2~10회 반복하여 수행되는 단계인 유전자 추출 및 검출 방법.Step (vi) is a gene extraction and detection method that is repeated 2 to 10 times.
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