KR20200099490A - Extracting apparatus, extracting method and fluid flow chip for extracting target substance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치, 추출 방법 및 유체 유동 칩에 관한 것이다. 본 발명에 따른 추출 장치에서는 추출 키트 내의 다공막에 타겟 물질이 바인딩 된 상태에서, 용출 용액과 자성 용액이 순차적으로 통과할 때, 다공막에 잔존하는 용출 용액을 극성의 차이로 자성 용액이 밀어내며, 수집 챔버에 수집된다. 그리고, 수집 챔버 내에서도 상이한 극성에 의해 용출 용액과 자성 용액이 적층된 상태를 유지하는데, 수집 챔버 내의 자성 용액이 자력 인가부의 자력에 의해 용출 용액으로부터 물리적으로 분리된 상태에서, 수집 챔버 내의 용출 용액이 회수 가능하게 된다. 이에 따라, 용출 용액이 자성 용액과 함께 수집 챔버에 수집된 후, 자력에 의해 수집 챔버 내의 자성 용액을 용출 용액으로부터 물리적으로 분리된 상태에서 용출 용액의 회수가 가능하게 된다.The present invention relates to an extraction device, an extraction method and a fluid flow chip for extracting a target material. In the extraction apparatus according to the present invention, when a target material is bound to the porous membrane in the extraction kit, when the elution solution and the magnetic solution pass sequentially, the magnetic solution pushes the elution solution remaining in the porous membrane with a difference in polarity. , Is collected in the collection chamber. In addition, the elution solution and the magnetic solution are stacked by different polarities even in the collection chamber. When the magnetic solution in the collection chamber is physically separated from the elution solution by the magnetic force of the magnetic force application unit, the elution solution in the collection chamber is It becomes recoverable. Accordingly, after the elution solution is collected in the collection chamber together with the magnetic solution, it is possible to recover the elution solution while the magnetic solution in the collection chamber is physically separated from the elution solution by magnetic force.
Description
본 발명은 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치, 추출 방법 및 유체 유동 칩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원심 분리 방식을 이용하지 않거나 고속의 원심 분리를 적용하지 않으면서도 핵산과 같은 타겟 물질을 추출할 수 있는 추출 장치, 추출 방법 및 유체 유동 칩에 관한 것이다.The present invention relates to an extraction device, an extraction method, and a fluid flow chip for extracting a target material, and more particularly, to extract a target material such as nucleic acid without using a centrifugation method or applying high-speed centrifugation. It relates to a possible extraction device, extraction method and fluid flow chip.
의료 분야에 있어서 맞춤 의학을 구현하기 위한 효율적 진단 및 치료방법이 활발하게 개발되고 있는데, 핵산과 같은 타겟 물질의 추출 및 정제 과정은 생명공학, 분자 생물학, 생화학, 진단 검사 의학 등의 검사에서 핵심이 되는 과정이다.In the medical field, efficient diagnosis and treatment methods are being actively developed to implement customized medicine, and the extraction and purification process of target substances such as nucleic acids is key in tests such as biotechnology, molecular biology, biochemistry, and diagnostic test medicine. It is a process of becoming.
근래에 비침습적인 액체생체검사가 높은 검출 정확도와 조기 발견 표지자로서의 가능성이 입증되어 기존의 조직생검의 실질적인 대안으로 주목받고 있는 가운데, 혈액 또는 기타 체액으로부터 cfDNA(cell free DNA), 엑소좀, CTC (Circulating Tumor Cell) 등의 분리 및 정제 기술의 수요가 늘어나고 있다.In recent years, non-invasive liquid biopsy is attracting attention as a practical alternative to existing tissue biopsies as its high detection accuracy and potential as an early detection marker have been proven.CfDNA (cell free DNA), exosomes, and CTCs from blood or other body fluids The demand for separation and purification technologies such as (Circulating Tumor Cell) is increasing.
신속하고 정확한 진단을 위한 대표적인 타겟 물질의 전처리 방법의 일 예로 스핀 컬럼(Spin column) 방식의 핵산 추출 과정은, 실리카 재질의 다공막을 포함하는 컬럼에 샘플과 핵산 추출을 위한 버퍼들을 순차적으로 흘려주는 과정을 포함한다. 결과적으로 스핀 컬럼 방식은 핵산을 다공막에 결합시킨 후 세척(Washing) 과정을 거쳐 핵산을 원하는 농도로 농축시켜 추출하는 방법이다. 도 1은 한국등록특허 제10-1495631호에 개시된 컬럼의 예를 도시한 도면이고, 도 2는 스핀 컬럼 방식을 통해 핵산을 추출하는 과정을 나타낸 도면이다.As an example of a typical target material pretreatment method for rapid and accurate diagnosis, the spin column method of nucleic acid extraction is a process of sequentially flowing a sample and buffers for nucleic acid extraction into a column including a porous membrane made of silica. Includes. As a result, the spin column method is a method in which nucleic acids are bound to a porous membrane, followed by washing, and then concentrated to a desired concentration and extracted. 1 is a diagram showing an example of a column disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1495631, and FIG. 2 is a diagram illustrating a process of extracting a nucleic acid through a spin column method.
도 2를 참조하여 설명하면, 핵산을 포함하는 샘플을 컬럼에 투입한 후, 원심 분리기에서 원심 분리 과정을 거치게 되면, 샘플 내의 핵산이 다공막에 바인딩(Binding)된다. 그런 다음, 세척 용액을 컬럼에 주입하고 다시 원심 분리기를 통해 원심 분리 과정을 거치게 되면, 다공막에 잔존하는 불순물들이 제거된다. 여기서, 세척 과정은 핵산이나 핵산이 추출된 체액의 유형, 또는 이후의 핵산 처리 과정에 따라 다양한 세척 용액이 사용되거나 복수회 수행될 수 있다.Referring to FIG. 2, when a sample containing nucleic acid is introduced into a column and then subjected to centrifugation in a centrifuge, the nucleic acid in the sample is bound to the porous membrane. Then, when the washing solution is injected into the column and centrifuged again through a centrifuge, impurities remaining in the porous membrane are removed. Here, the washing process may be performed multiple times or using various washing solutions depending on the type of nucleic acid or the body fluid from which the nucleic acid is extracted, or a subsequent nucleic acid processing process.
세척 과정이 완료되면, 다공막에 잔존하는 세척액이 완전히 제거되도록 건조(Drying) 과정을 거치게 되는데, 이 경우에도 일반적으로 원심 분리기를 통한 원심 분리 과정을 거치게 된다.When the washing process is completed, a drying process is performed so that the washing liquid remaining in the porous membrane is completely removed, and even in this case, a centrifugal separation process is generally performed through a centrifuge.
건조 과정이 완료되면 용출 용액(Elution buffer)을 컬럼에 주입한 후, 다시 원심 분리기를 통해 원심 분리 과정을 거치게 되면, 다공막에 바인딩되어 있던 핵산이 용출 용액과 함께 추출 가능하게 된다.When the drying process is completed, an elution buffer is injected into the column, and then centrifuged again through a centrifuge, so that the nucleic acid bound to the porous membrane can be extracted together with the elution solution.
상기와 같이, 스핀 컬럼 방식을 이용한 핵산 추출의 경우, 대부분의 과정에서 원심 분리 과정을 거쳐야 하는데, 근래에 바인딩 과정이나 세척 과정에서는 음압을 이용하는 방안이 제안되고 있으나, 건조 과정이나 용출 과정, 특히 용출 과정에서 컬럼에 12,000G 이상이 인가되어야 하므로, 이를 음압으로 대체하기는 어려운 실정이다.As described above, in the case of nucleic acid extraction using the spin column method, centrifugation has to be performed in most of the processes. Recently, a method of using negative pressure in the binding process or washing process has been proposed, but the drying process or the elution process, especially the elution process Since 12,000G or more must be applied to the column during the process, it is difficult to replace this with negative pressure.
이와 같은 원심 분리 과정은 핵산을 추출하는데 있어, 각각의 과정에서 컬럼을 원심 분리기에 거치하고 다시 빼내는 과정을 거쳐야 하기 때문에, 하나의 칩에서 일련의 과정을 통해 핵산을 분리하는 것을 어렵게 하고 있다.Such a centrifugal separation process makes it difficult to separate nucleic acids through a series of processes in a single chip because, in each process, a column must be passed through a centrifuge and then removed again in each process to extract nucleic acids.
또한, 원심 분리기를 배치할 수 없는 현장 진단에서는 스핀 컬럼 방식을 적용하기 어려울 뿐만 아니라, 현장에서 추출한 샘플을 원심 분리기가 마련된 장소로 이동하는 과정에서 교차 오염의 우려가 있는 문제점이 있다.In addition, in the field diagnosis in which a centrifuge cannot be disposed, it is difficult to apply the spin column method, and there is a problem of cross contamination in the process of moving a sample extracted from the field to a place where the centrifuge is provided.
또한, 일련의 과정이 사용자가 일일이 수작업으로 수행하여야 하기 때문에, 사용자의 숙련도에 따라 핵산 추출량이나 순도의 반복 정확성에 영향을 받게 된다.In addition, since a series of processes must be manually performed by the user, the amount of nucleic acid extraction or the repetition accuracy of the purity is affected according to the user's skill level.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 원심 분리 방식을 이용하지 않거나 고속의 원심 분리를 적용하지 않으면서도 핵산과 같은 타겟 물질을 추출할 수 있는 추출 장치, 추출 방법 및 유체 유동 칩을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above problems, an extraction device capable of extracting a target material such as nucleic acid without using a centrifugation method or applying high-speed centrifugation, an extraction method, and a fluid Its purpose is to provide a floating chip.
상기 목적은 본 발명에 따라, 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치에 있어서, 추출 키트와, 상기 추출 키트의 내부에 설치되어 상기 타겟 물질이 바인딩되는 다공막과, 상기 추출 키트 내에서 상기 다공막을 통과하면서 상기 다공막으로부터 상기 타겟 물질을 용출하는 용출 용액과, 자성을 가지며, 상기 용출 용액과 상이한 극성을 가져 상기 용출 용액과 섞이지 않은 자성 용액과, 상기 다공막을 순차적으로 통과하는 상기 용출 용액 및 상기 자성 용역이 적층된 상태로 수집되는 수집 챔버와, 상기 수집 챔버로 자력을 인가하기 위한 자력 인가부를 포함하고; 상기 자성 용액이 상기 다공막을 통과할 때 상기 용출 용액과의 상이한 극성에 의해 상기 다공막에 잔존하는 상기 용출 용액을 밀어내며; 상기 수집 챔버 내의 상기 자성 용액이 상기 자력 인가부의 자력에 의해 상기 용출 용액으로부터 물리적으로 분리된 상태에서, 상기 수집 챔버 내의 상기 용출 용액이 회수 가능한 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치에 의해서 달성된다.The object is, according to the present invention, in an extraction device for extracting a target material, an extraction kit, a porous membrane installed inside the extraction kit to which the target material is bound, and passing through the porous membrane in the extraction kit And an elution solution that elutes the target material from the porous membrane, a magnetic solution that has a magnetic property and is not mixed with the elution solution because of a different polarity from the elution solution, and the elution solution and the magnetic that sequentially pass through the porous membrane A collection chamber in which services are collected in a stacked state, and a magnetic force application unit for applying a magnetic force to the collection chamber; When the magnetic solution passes through the porous membrane, the elution solution remaining in the porous membrane is pushed out by a different polarity from the elution solution; In a state in which the magnetic solution in the collection chamber is physically separated from the elution solution by the magnetic force of the magnetic force application unit, the elution solution in the collection chamber is recoverable by an extraction device for extracting a target material, characterized in that Is achieved.
여기서, 상기 자력 인가부는 상기 자성 용액이 상기 수집 챔버 내부의 벽면으로 뭉쳐 하부의 상기 용출 용액이 상부로 노출되도록 상기 수집 챔버의 측면으로 자력을 인가할 수 있다.Here, the magnetic force applying unit may apply a magnetic force to the side of the collection chamber so that the magnetic solution is aggregated on the wall surface inside the collection chamber to expose the eluted solution at the bottom.
또한, 상기 용출 용액은 극성 용액이고, 상기 자성 용액은 무극성 용액일 수 있다.In addition, the elution solution may be a polar solution, and the magnetic solution may be a non-polar solution.
그리고, 상기 타겟 물질이 핵산인 경우, 상기 용출 용액은 극성의 증류수 또는 핵산 추출용 용출 버퍼를 포함하고, 상기 자성 용액은 자성 입자가 분산된 무극성의 미네랄 오일 또는 실리콘 오일을 포함할 수 있다.In addition, when the target material is a nucleic acid, the elution solution may include polar distilled water or an elution buffer for nucleic acid extraction, and the magnetic solution may include non-polar mineral oil or silicone oil in which magnetic particles are dispersed.
그리고, 상기 용출 용액과 상기 자성 용액이 상기 다공막을 통과하기 위한 유동력을 상기 추출 키트에 인가하는 유동력 인가부를 더 포함할 수 있다.In addition, a flow force applying unit for applying a flow force for passing the elution solution and the magnetic solution through the porous membrane to the extraction kit may be further included.
그리고, 상기 추출 키트는 상기 용출 용액과 상기 자성 용액이 상기 추출 키트에 주입되는 유입구와, 상기 다공막을 통과한 상기 용출 용액이 배출되는 배출구를 포함하며; 상기 유동력 인가부는 상기 유입구를 통해 상기 추출 키트 내부로 양압을 인가하거나 상기 배출구를 통해 상기 추출 키트 내부로 음압을 제공하는 압력 펌프를 포함할 수 있다.In addition, the extraction kit includes an inlet through which the elution solution and the magnetic solution are injected into the extraction kit, and an outlet through which the elution solution passing through the porous membrane is discharged; The flow force application unit may include a pressure pump that applies a positive pressure into the extraction kit through the inlet or provides a negative pressure into the extraction kit through the outlet.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 실시 형태에 따라, 추출 장치가 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 방법에 있어서, 내부에 다공막이 설치된 추출 키트를 마련하는 단계와, 상기 다공막에 상기 타겟 물질이 바인딩되는 단계와, 상기 타겟 물질의 용출을 위한 용출 용액이 상기 다공막을 통과하면서 상기 타켓 물질을 용출하는 단계와, 자성을 가지며 상기 용출 용액과 상이한 극성을 갖는 자성 용액이 상기 다공막을 통과하면서 상기 다공막에 잔존하는 상기 용출 용액을 밀어내는 단계와, 상기 다공막을 순차적으로 통과한 상기 용출 용액과 상기 자성 용액이 수집 챔버에 수집되고, 상기 수집 챔버 내에서 상기 용출 용액과 상기 자성 용액은 상이한 극성에 따라 적층되는 단계와, 상기 수집 챔버로부터 상기 용출 용액을 회수하는 단계를 포함하며; 상기 용출 용액을 회수할 때, 상기 수집 챔버의 외부로부터 자력을 인가하여 상기 자성 용액이 상기 용출 용액으로부터 물리적으로 분리된 상태에서, 상기 수집 챔버 내의 상기 용출 용액이 회수되는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 방법에 의해서도 달성된다.On the other hand, the object is, in accordance with another embodiment of the present invention, in an extraction method for extracting a target material by an extraction device, providing an extraction kit having a porous membrane installed therein, and the target material in the porous membrane Binding, and eluting the target material while an elution solution for eluting the target material passes through the porous membrane, and a magnetic solution having a magnetic property and a polarity different from that of the elution solution passes through the porous membrane, The elution solution remaining in the sclera is pushed out, and the elution solution and the magnetic solution sequentially passing through the porous membrane are collected in a collection chamber, and in the collection chamber, the elution solution and the magnetic solution have different polarities. Stacking accordingly, and recovering the elution solution from the collection chamber; When recovering the elution solution, a target material characterized in that the elution solution in the collection chamber is recovered in a state where the magnetic solution is physically separated from the elution solution by applying a magnetic force from the outside of the collection chamber. It is also achieved by an extraction method for extraction.
여기서, 상기 용출 용액을 회수할 때, 상기 수집 챔버의 측면으로 자력이 인가되어 상기 자성 용액이 상기 수집 챔버 내부의 벽면에 뭉쳐 상기 용출 용액이 상부로 노출되고; 상기 수집 챔버의 내부에서 상부로 노출된 상기 용출 용액을 회수할 수 있다.Here, when the elution solution is recovered, a magnetic force is applied to a side surface of the collection chamber so that the magnetic solution aggregates on a wall surface inside the collection chamber to expose the elution solution upward; The elution solution exposed to the upper portion of the collection chamber may be recovered.
또한, 상기 용출 용액은 극성 용액이고, 상기 자성 용액은 무극성 용액일 수 있다.In addition, the elution solution may be a polar solution, and the magnetic solution may be a non-polar solution.
그리고, 상기 타겟 물질이 핵산인 경우, 상기 용출 용액은 극성의 증류수 또는 핵산 추출용 용출 버퍼를 포함하고, 상기 자성 용액은 자성 입자가 분산된 무극성의 미네랄 오일 또는 실리콘 오일을 포함할 수 있다.In addition, when the target material is a nucleic acid, the elution solution may include polar distilled water or an elution buffer for nucleic acid extraction, and the magnetic solution may include non-polar mineral oil or silicone oil in which magnetic particles are dispersed.
그리고, 상기 추출 키트는 상기 용출 용액과 상기 자성 용액이 상기 추출 키트에 주입되는 유입구와, 상기 다공막을 통과한 상기 용출 용액이 배출되는 배출구를 포함하며; 상기 용출 용액과 상기 자성 용액을 유동시키기 위한 유동력은 상기 유입구를 통해 상기 추출 키트 내부로 양압으로 인가되거나, 상기 배출구를 통해 상기 추출 키트 내부로 음압으로 인가될 수 있다.In addition, the extraction kit includes an inlet through which the elution solution and the magnetic solution are injected into the extraction kit, and an outlet through which the elution solution passing through the porous membrane is discharged; The flow force for flowing the elution solution and the magnetic solution may be applied as a positive pressure into the extraction kit through the inlet or may be applied as a negative pressure into the extraction kit through the outlet.
한편, 상기 목적은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따라, 타겟 물질을 추출하기 위한 유체 유동 칩에 있어서, 칩 본체와, 상기 칩 본체 내부에 형성되어 상기 타겟 물질이 포함된 샘플 용액이 저장되는 샘플 챔버와, 상기 칩 본체 내부에 형성되어 상기 타겟 물질의 용출을 위한 용출 용액이 저장되는 용출 챔버와, 상기 칩 본체 내부에 형성되어 자성을 가지며 상기 용출 용액과 상이한 극성을 가져 상기 용출 용액과 섞이지 않는 자성 용액이 저장된 자성 챔버와, 상기 칩 본체 내부에 형성되는 추출 챔버와, 상기 추출 챔버의 내부에 설치되어 상기 타겟 물질이 바인딩되는 다공막과, 상기 칩 본체에 설치되어, 상기 샘플 챔버, 상기 용출 챔버 및 상기 자성 챔버 중 어느 하나를 상기 추출 챔버의 유입구와 선택적으로 연결하는 챔버 선택 밸브와, 상기 칩 본체 내부에 형성되고, 상기 추출 챔버의 배출구와 연결되는 수집 챔버를 포함하고; 상기 챔버 선택 밸브가 상기 추출 챔버를 상기 용출 용기와 상기 자성 용기에 순차적으로 연결시켜 외부로부터의 유동력에 의해 상기 용출 챔버 및 상기 자성 챔버 내의 상기 용출 용액 및 상기 자성 용액이 유동하여 상기 추출 챔버의 상기 유입구를 통해 상기 다공막을 유입되어 상기 다공막을 순차적으로 통과하고, 상기 자성 용액이 상기 다공막을 통과할 때 상기 다공막에 잔존하는 상기 용출 용액을 밀어내어 상기 배출구를 통해 상기 수집 챔버로 수집되되, 상기 수집 챔버 내에서 상기 용출 용액과 상기 자성 용액이 상이한 극성에 따라 적층되며; 외부로부터의 상기 수집 챔버로 자력이 인가되어 상기 자성 용액이 상기 용출 용액으로부터 물리적으로 분리된 상태에서 상기 수집 챔버 내의 상기 용출 용액이 회수될 수 있다.On the other hand, the object is, according to another embodiment of the present invention, in a fluid flow chip for extracting a target material, a chip body, and a sample formed in the chip body to store a sample solution containing the target material A chamber, an elution chamber formed inside the chip body to store an elution solution for elution of the target material, and an elution chamber formed inside the chip body to have magnetic properties and have a different polarity from the elution solution so that the elution solution does not mix. A magnetic chamber in which a magnetic solution is stored, an extraction chamber formed inside the chip body, a porous membrane installed inside the extraction chamber to which the target material is bound, and a porous film installed in the chip body, the sample chamber, and the elution A chamber selection valve selectively connecting one of the chamber and the magnetic chamber to an inlet of the extraction chamber, and a collection chamber formed in the chip body and connected to an outlet of the extraction chamber; The chamber selection valve sequentially connects the extraction chamber to the elution container and the magnetic container so that the elution solution and the magnetic solution in the elution chamber and the magnetic chamber flow by a flow force from the outside, The porous membrane is introduced through the inlet and sequentially passes through the porous membrane, and when the magnetic solution passes through the porous membrane, the elution solution remaining in the porous membrane is pushed out and collected into the collection chamber through the outlet, The elution solution and the magnetic solution are stacked according to different polarities in the collection chamber; When a magnetic force is applied to the collection chamber from the outside so that the magnetic solution is physically separated from the elution solution, the elution solution in the collection chamber may be recovered.
여기서, 외부로부터 상기 수집 챔버로 인가되는 자력은 상기 자성 용액이 상기 수집 챔버 내부의 벽면으로 뭉쳐 하부의 상기 용출 용액이 상부로 노출되도록 상기 수집 챔버의 측면으로 인가될 수 있다.Here, the magnetic force applied from the outside to the collection chamber may be applied to the side of the collection chamber so that the magnetic solution aggregates on the wall surface inside the collection chamber to expose the elution solution at the bottom.
그리고, 상기 칩 본체는 상기 샘플 챔버, 상기 용출 챔버, 상기 자성 챔버, 상기 추출 챔버 및 상기 수집 챔버가 형성되는 하부 본체와, 상기 하부 본체의 상부에 결합되는 상부 커버를 포함하고; 상기 하부 본체에는 상기 샘플 챔버, 상기 용출 챔버 및 상기 자성 챔버를 상기 추출 챔버의 유입구와 연결하기 위한 유동 채널이 형성되고; 상기 유동 채널의 말단과 상기 추출 챔버의 상기 유입구는 상기 칩 본체의 상부로 개방되고, 상기 상부 커버를 통해 하부 본체에 결합되는 상기 챔버 선택 밸브가 상기 샘플 챔버, 상기 용출 챔버 및 상기 자성 챔버에 각각 연결된 상기 유동 채널의 말단 중 어느 하나를 선택적으로 상기 추출 챔버의 상기 유입구와 연결시킬 수 있다.And, the chip body includes a lower body in which the sample chamber, the elution chamber, the magnetic chamber, the extraction chamber, and the collection chamber are formed, and an upper cover coupled to an upper portion of the lower body; A flow channel for connecting the sample chamber, the elution chamber, and the magnetic chamber to an inlet of the extraction chamber is formed in the lower body; The end of the flow channel and the inlet of the extraction chamber are opened to the upper part of the chip body, and the chamber selection valve coupled to the lower body through the upper cover is respectively provided in the sample chamber, the elution chamber, and the magnetic chamber. Any one of the ends of the connected flow channels may be selectively connected to the inlet of the extraction chamber.
그리고, 상기 하부 본체에 형성되어 세척 용액이 수용되는 적어도 하나의 세척 챔버와, 상기 하부 본체에 형성되어 상기 추출 챔버를 통과한 상기 샘플 용액과 상기 세척 용액을 저장하는 폐용액 챔버와, 상기 상부 커버를 통해 상기 하부 본체에 결합되고, 상기 추출 챔버의 상기 배출구를 상기 수집 챔버와 상기 폐용액 챔버 중 어느 하나와 선택적으로 연결하는 배출 선택 밸브를 더 포함하며; 상기 세척 챔버 내의 상기 세척 용액은 상기 샘플 용액의 상기 추출 챔버를 통과하면서 상기 샘플 용액 내의 상기 타겟 물질이 상기 다공막에 바인딩된 후 상기 다공막을 세척할 수 있다.And, at least one washing chamber formed in the lower body to receive a washing solution, a waste solution chamber formed in the lower body to store the sample solution and the washing solution passed through the extraction chamber, and the upper cover. And a discharge selection valve coupled to the lower body through the outlet and selectively connecting the outlet of the extraction chamber to one of the collection chamber and the waste solution chamber; The cleaning solution in the cleaning chamber may clean the porous membrane after the target material in the sample solution is bound to the porous membrane while passing through the extraction chamber of the sample solution.
또한, 상기 칩 본체는 상기 수집 챔버 및 상기 폐용액 챔버와 연결되고, 유체의 유동을 위한 외부로부터의 음압이 유입되는 음압 유입구를 더 포함하며; 상기 음압 유입구는 상기 배출 선택 밸브의 선택에 따라 상기 수집 챔버 또는 폐용액 챔버를 통해 상기 수집 챔버의 상기 배출구로 유동을 위한 음압을 인가할 수 있다.In addition, the chip body further includes a negative pressure inlet connected to the collection chamber and the waste solution chamber, through which negative pressure from the outside for fluid flow is introduced; The negative pressure inlet may apply negative pressure for flow to the outlet of the collection chamber through the collection chamber or the waste solution chamber according to the selection of the discharge selection valve.
그리고, 상기 용출 용액은 극성 용액이고, 상기 자성 용액은 무극성 용액일 수 있다.In addition, the elution solution may be a polar solution, and the magnetic solution may be a non-polar solution.
그리고, 상기 타겟 물질이 핵산인 경우, 상기 용출 용액은 극성의 증류수 또는 핵산 추출용 용출 버퍼를 포함하고, 상기 자성 용액은 자성 입자가 분산된 무극성의 미네랄 오일 또는 실리콘 오일을 포함할 수 있다.In addition, when the target material is a nucleic acid, the elution solution may include polar distilled water or an elution buffer for nucleic acid extraction, and the magnetic solution may include non-polar mineral oil or silicone oil in which magnetic particles are dispersed.
그리고, 상기 타겟 물질이 핵산인 경우, 상기 다공막은 실리카 막, 이온 교환수지, 실리카 메쉬, 실리카 비드가 패킹된 패킹 튜브, 상기 타겟 물질과 특이적 결합이 가능한 작용기가 표면에 형성된 막 중 어느 하나를 포함하며; 상기 타겟 물질이 CTC(Circulating Tumor Cell)를 포함하는 세포, 엑소좀(Exosome)를 포함하는 세포외 소포체(Extracellular vesicles), 단백질 중 어느 하나를 포함하는 경우, 상기 다공막은 이온 교환수지, 상기 타겟 물질과 특이적 결합이 가능한 작용기가 표면에 형성된 막 중 어느 하나를 포함할 수 있다.And, when the target material is a nucleic acid, the porous membrane is any one of a silica membrane, an ion exchange resin, a silica mesh, a packing tube packed with silica beads, and a membrane having a functional group capable of specific binding to the target material formed on the surface. Includes; When the target material includes any one of cells including CTC (Circulating Tumor Cell), extracellular vesicles including exosomes, and proteins, the porous membrane is an ion exchange resin, the target A functional group capable of specific binding to a substance may include any one of the films formed on the surface.
그리고, 상기 타겟 물질은 DNA 및 RNA를 포함하는 핵산, CTC(Circulating Tumor Cell)를 포함하는 세포, 엑소좀(Exosome)를 포함하는 세포외 소포체(Extracellular vesicles), 단백질 중 어느 하나를 포함할 수 있다.In addition, the target material may include any one of a nucleic acid including DNA and RNA, a cell including a circulating tumor cell (CTC), an extracellular vesicles including an exosome, and a protein. .
도 1은 한국등록특허 제10-1495631호에 개시된 컬럼의 예를 도시한 도면이고,
도 2는 스핀 컬럼 방식을 통해 핵산을 추출하는 과정을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치의 구성을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치에서 수집 챔버에 수집된 용출 용액 및 자성 용액에서 용출 용액을 회수하는 과정을 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 본 발명의 따른 타겟 물질을 추출하기 위한 유체 유동 칩의 사시도이고,
도 8은 도 7에 도시된 유체 유동 칩의 분해 사시도이고,
도 9의 (a)는 도 7에 도시된 유체 유동 칩의 평면도이고,
도 9의 (b)는 도 8에 도시된 유체 유동 칩의 하부 본체의 평면도이고,
도 10은 도 8의 X-X 선에 따른 단면도이고,
도 11 내지 도 14는 본 발명에 따른 유체 유동 칩을 이용한 타겟 물질의 추출 과정을 설명하기 위한 도면이고,
도 15는 본 발명에 따른 유체 유동 칩을 이용한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이고,
도 16은 본 발명에 따른 유체 유동 칩을 활용하여 실제 임상에서 환자의 혈액 분석을 통해 돌연변이 유전자를 모니터링하는 실험 결과를 나타낸 도면이다. 1 is a diagram showing an example of a column disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1495631,
2 is a diagram showing a process of extracting a nucleic acid through a spin column method,
3 is a view showing the configuration of an extraction device for extracting a target material according to the present invention,
4 is a view for explaining the principle of operation of the extraction device for extracting a target material according to the present invention,
5 is a view for explaining an extraction method for extracting a target material according to the present invention,
6 is a view for explaining a process of recovering the elution solution from the elution solution and the magnetic solution collected in the collection chamber in the extraction device for extracting the target material according to the present invention,
7 is a perspective view of a fluid flow chip for extracting a target material according to the present invention,
8 is an exploded perspective view of the fluid flow chip shown in FIG. 7,
Figure 9 (a) is a plan view of the fluid flow chip shown in Figure 7,
FIG. 9B is a plan view of the lower body of the fluid flow chip shown in FIG. 8,
10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 8,
11 to 14 are views for explaining a process of extracting a target material using a fluid flow chip according to the present invention,
15 is a diagram for explaining an experiment result using a fluid flow chip according to the present invention,
16 is a diagram showing an experiment result of monitoring a mutant gene through blood analysis of a patient in an actual clinical trial using the fluid flow chip according to the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 추출 장치(100)는 추출 키트(110), 다공막(120), 용출 용액(130) 및 자성 용액(140)을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 추출 장치(100)는 수집 챔버(200, 도 6 참조) 및 유동력 인가부(150)를 포함할 수 있다.3 is a diagram showing the configuration of an
추출 키트(110)는 유입구(111) 및 배출구(112)가 형성된 통 형상을 가지며, 본 발명에서는 원통 형상을 갖는 것을 예로 한다. 그리고, 유입구(111)를 통해 용출 용액(130) 및 자성 용액(140)이 유입되며, 배출구(112)를 통해 다공막(120)을 통과한 용출 용액(130) 및 자성 용액(140)이 배출된다. 본 발명에서는 배출구(112) 측의 내경이 좁아지는 형태를 갖는 것을 예로 한다.The
다공막(120)은 추출 키트(110)의 내부에 설치되는데, 다공막(120)에는 타겟 물질(TS, 도 4 참조)이 바인딩된다. 여기서, 타겟 물질(TS)의 바인딩 과정은 기 공지된 방법, 예컨대 바인딩 단계, 세척 단계, 및 건조 단계를 포함할 수 있으며, 후술할 본 발명에 따른 추출 방법이나 유체 유동 칩(300)을 통해 바인딩될 수 있는 바, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.The
여기서, 본 발명에 따른 추출 장치(100)가 적용되는 타겟 물질(TS)은 DNA 및 RNA를 포함하는 핵산, CTC(Circulating Tumor Cell)를 포함하는 세포, 엑소좀(Exosome)를 포함하는 세포외 소포체(Extracellular vesicles), 단백질 중 어느 하나를 포함할 수 있다.Here, the target material (TS) to which the
또한, 타겟 물질(TS)이 핵산인 경우, 다공막(120)은 실리카 막, 이온 교환수지, 실리카 메쉬, 실리카 비드가 패킹된 패킹 튜브, 타겟 물질(TS)과 특이적 결합이 가능한 작용기가 표면에 형성된 막 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 타겟 물질(TS)이 CTC(Circulating Tumor Cell)를 포함하는 세포, 엑소좀(Exosome)를 포함하는 세포외 소포체(Extracellular vesicles), 단백질 중 어느 하나를 포함하는 경우, 다공막(120)은 이온 교환수지, 타겟 물질(TS)과 특이적 결합이 가능한 작용기가 표면에 형성된 막 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이는 타겟 물질(TS)이 부착되거나 특이적으로 결합되어 다공막(120)에 바인딩될 수 있는 다양한 형태의 막 구조가 적용될 수 있다.In addition, when the target material (TS) is a nucleic acid, the
용출 용액(130)은 추출 키트(110) 내에서 다공막(120) 위에 적층된다. 그리고, 용출 용액(130)이 다공막(120)을 통과할 때, 다공막(120)에 바인딩된 타겟 물질(TS)이 용출 용액(130)에 용해되거나 용출 용액(130) 내부로 분산되어 용출 용액(130)과 함께 다공막(120)으로부터 이탈이 가능하게 된다.The
자성 용액(140)은 용출 용액(130)과 상이한 극성을 가져, 추출 키트(110) 내에 주입될 때 용출 용액(130)과 섞이지 않는 상태로 유지된다. 그리고, 자성 용액(140)은 자성을 갖도록 마련된다. 예컨대, 자성 용액은 용출 용액(130)과 상이한 극성을 가지는 용액 내에 자성 입자가 분산되어 용액 전체가 자성을 갖는 형태를 갖게 된다.The
여기서, 자성 용액(140)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 추출 키트(110) 내에서 용출 용액(130) 위에 적층되는데, 즉, 다공막(120), 용출 용액(130), 그리고 자성 용액(140)이 적층되는 형태를 유지하여 용출 용액(130)이 다공막(120)을 통과한 다음 자성 용액(140)이 다공막(120)을 통과하게 된다.Here, the
본 발명에서는 용출 용액(130)이 증류수와 같은 극성 용액이고, 자성 용액(140)이 기름과 같은 무극성 용액인 것을 예로 한다. 일 예로, 타겟 물질(TS)이 핵산인 경우, 용출 용액(130)은 극성의 증류수 또는 핵산 추출용 용출 버퍼가 적용될 수 있다. 여기서, 핵산 추출용 용출 버퍼는 핵산을 추출하는데 적용되는 상용의 버퍼 용액으로, 일 예로 10 mM Tris-Cl, 0.1 M EDTA, 20 μg/ml pancreatic RNase A, 0.5% SDS의 pH 8.0 혼합 용액이 적용될 수 있다. 이 때, 자성 용액(140)은 자성 입자가 분산된 무극성의 미네랄 오일 또는 실리콘 오일이 적용될 수 있다.In the present invention, it is assumed that the
상기와 같은 구성에 따라, 용출 용액(130)과 자성 용액(140)이 다공막(120)을 통과하기 위한 유동력이 유동력 인가부(150)를 통해 추출 키트(110)에 인가되면, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 용출 용액(130)이 먼저 다공막(120)을 통과하면서 다공막(120) 내의 타겟 물질(TS)과 함께 다공막(120) 반대측으로 유동하게 된다.According to the configuration as described above, when the flow force for passing the
그런데, 용출 용액(130)이 다공막(120)을 모두 통과하면서 타겟 물질(TS)의 대부분을 다공막(120)으로부터 이탈시키기 위해 종래의 원심 분리 방식이 12,000G를 인가하였으나, 본 발명에 따른 추출 장치(100)에서는 용출 용액(130) 통과 다음에 자성 용액(140)이 다공막(120)을 통과하면서, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 다공막(120) 내의 잔존하는 용출 용액(130)을 밀어내어 용출 용액(130)와 타겟 물질(TS)이 완전하게 다공막(120)으로부터 이탈 가능하게 된다. 이에 따라, 원심 분리기를 이용하지 않거나, 원심력을 이용하더라도 12,000G 이하의 압력에서도 용출 용액(130)을 이용한 타겟 물질(TS)의 추출이 가능하게 된다.However, in order to separate most of the target material TS from the
본 발명에서는 유동력 인가부(150)에 의해 인가되는 유동력이 양압 또는 음압과 같은 압력, 원심력, 중력, 또는 관성력을 포함할 수 있다. 예컨대, 유동력 인가부(150)는 추출 키트(110)의 유입구(111)를 통해 추출 키트(110) 내부로 양압을 인가하거나 배출구(112)를 통해 추출 키트(110) 내부로 음압을 제공하는 압력 펌프를 포함할 수 있으며, 압력 펌프의 구성으로 컴프레셔, 시린지 펌프, 튜브 연동식 펌프 등이 적용될 수 있다.In the present invention, the flow force applied by the flow
또한, 원심력의 경우, 원심력을 이용하는 종래기술과 대비할 때, 보다 작은 회전 속도, 즉 상기와 같이, 12,000G 이하의 압력에서도 용이하게 분리가 가능하게 된다.In addition, in the case of centrifugal force, when compared with the prior art using centrifugal force, it is possible to easily separate even at a smaller rotational speed, that is, a pressure of 12,000 G or less, as described above.
중력을 유동력으로 사용하는 경우, 다공막(120)의 용출 용액(103)에 대한 유동 저항이 작아서 중력의 힘으로도 다공막(120)을 통과할 수 있으나, 전부 통과하지 못하는 잔여의 용출 용액(130)이 다공막(120) 내에 잔존하더라도 중력만으로 다공막(120) 내부로 침투가 가능한 자성 용액(140)을 사용하여 잔존하는 용출 용액(130)을 밀어내어 용출 용액(130)을 이용한 타겟 물질(TS)의 추출이 가능하게 된다.When gravity is used as the flow force, the flow resistance of the
또한, 관성력을 유동력으로 사용하는 경우, 다공막(120) 상부에 용출 용액(130)과 자성 용액(140)을 적층시킨 상태에서 중력방향으로 빠르게 이동 및 정지를 반복하여 발생하는 관성력을 이용하여 용출 용액(130)을 이용한 타겟 물질(TS)의 추출이 가능하게 된다.In addition, when using the inertial force as the flow force, the inertial force generated by repeatedly moving and stopping in the direction of gravity in a state in which the
한편, 추출 키트(110) 내의 다공막(120)을 순차적으로 통과한 용출 용액(130) 및 자성 용액(140)은 추출 키트(110)의 배출구(112)와 연결된 수집 챔버(200)에 수집되는데, 도 6에 도시된 바와 같이, 상호 상이한 극성에 따라 용출 용액(130)과 자성 용액(140)이 적층된 상태로 수집된다. 그리고, 자성 용액(140)의 자성을 이용하여 수집 챔버로부터 용출 용액(130)을 회수하는 과정을 거치게 되는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 타겟 물질(TS)을 추출하기 위한 추출 방법을 통해 설명한다.On the other hand, the
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 다공막(120)이 설치된 추출 키트(110)를 준비한다. 그리고, 추출 키트(110)의 다공막(120)에 타겟 물질(TS)이 바인딩된다. 도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 내부에 다공막(120)이 설치된 추출 키트(110)에 타겟 물질(TS)을 포함하는 포함된 샘플 용액을 주입한다(S40).First, as shown in FIG. 3, an
그런 다음, 샘플 용액의 유동을 위한 유동력이 추출 키트(110)에 인가되면, 샘플 용액이 다공막(120)을 통과하면서 샘플 용액 내의 타겟 물질(TS)이 다공막(120)에 바인딩된다(S41). 그런 다음, 추출 키트(110) 내부에 세척 용액을 주입하고(S42), 유동력이 인가되면 세척 용액이 다공막(120)을 통과하면서 다공막(120) 내부를 세척하게 된다(S43). 그리고, 세척 단계의 완료 후 건조 과정을 거치게 되면, 다공막(120) 내부에 타겟 물질(TS) 만의 바인딩이 완료된다.Then, when a flow force for the flow of the sample solution is applied to the
그런 다음, 추출 키트(110)에 용출 용액(130)과 자성 용액(140)을 주입한다(S45,S46). 도 5에서는 용출 용액(130) 주입 후에 자성 용액(140)을 주입하는 것을 예로 하여 나타내고 있으나, 용출 용액(130)이 극성의 증류수이고, 자성 용액(140)이 비극성의 오일인 경우에는 그 주입 순서와 무관하게, 도 3에 도시된 바와 같이, 다공막(120) 위에 용출 용액(130)과 자성 용액(140)이 순차적으로 적층된다.Then, the
용출 용액(130)과 자성 용액(140)의 주입이 완료된 후, 추출 키트(110)에 유동력을 인가하게 되면(S47), 상술한 바와 같이, 용출 용액(130)이 먼저 다공막(120)을 통과하고, 잔존하는 타겟 물질(TS)을 용출 용액(130)과 함께 자성 용액(140)이 다공막(120) 외부로 밀어내어 잔존하는 타겟 물질(TS)이 용출 용액(130)과 함께 완전하게 추출이 가능하게 된다. 여기서, 추출 키트(110)에 유동력을 인가하는 방법은 상술한 바와 같은 바, 그 상세한 설명은 생략한다.After the injection of the
그리고, 자성 용액(140)의 일부 또는 전부가 다공막(120)을 통과하면, 용출 용액(130)과 자성 용액(140)은 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 수집 챔버(200)에 수집된다(S48). 이 때, 수집 챔버(200) 내에서는 상호 상이한 극성에 따라 용출 용액(130)과 자성 용액(140)이, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 적층된 상태로 수집된다.And, when part or all of the
도 6의 (a)에 도시된 바와 같은 상태에서, 파이펫 팁(170)을 이용하여 하부의 용출 용액(130)을 회수하는 경우, 회수하는 과정에서 자성 용액(140)의 일부가 함께 회수되어 순도를 저하시킬 수 있고, 순도 향상을 위해 자성 용액(140)이 회수되기 전에 회수를 멈추게 되면 타겟 물질(TS)의 회수 효율이 저하되는 문제가 있다.In the state as shown in (a) of FIG. 6, in the case of recovering the
이에, 본 발명에서는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 수집 챔버(200)의 외부에서 자력 인가부(160)가 자력을 인가하여(S49) 자성 용액(140)을 용출 용액(130)으로부터 물리적으로 분리시킨 상태에서 용출 용액(130)을 회수하게 된다(S50). 본 발명에서는 자력 인가부(160)가 영구 자석 형태를 갖는 것을 예로 하고 있으나, 전자석을 이용하는 것도 가능하다.Thus, in the present invention, as shown in (b) of FIG. 6, the magnetic
그리고, 도 6의 (b)에서는 자력 인가부(160)가 자성 용액(140)이 수집 챔버(200)의 측면으로 뭉치도록 수집 챔버(200)의 측면으로 자력을 인가하는 것을 예로 하며, 이를 통해 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 파이펫 팁(170)이 자성 용액(140)을 거치지 않고 바로 용출 용액(130)에 담긴 상태로, 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이, 용출 용액(130)의 회수가 가능하게 된다. 그리고, 용출 용액(130)이 회수된 후, 용출 용액(130)으로부터 타겟 물질(TS)을 추출하게 된다.In addition, in (b) of FIG. 6, it is an example that the magnetic
전술한 실시예에서는 용출 용액(130)과 자성 용액(140)이 추출 키트(110) 내에 주입되고 용출 용액(130)과 자성 용액(140)이 섞이지 않은 상태에서 다공막(120) 위에 적층된 상태로 유동력이 인가되는 것을 예로 하고 있다. 이외에도, 용출 용액(130)과 자성 용액(140)의 추출 키트(110) 내에서의 적층 과정 없이, 용출 용액(130)을 먼저 추출 키트(110) 내로 유동시켜 다공막(120)을 통과시키고 용출 용액(130)을 먼저 수집 챔버(200)로 수집한 후, 동일한 방법으로 자성 용액(140)을 다공막(120)을 통과시켜 수집 챔버(200)로 수집되도록 마련될 수 있음은 물론이다.In the above-described embodiment, the
이하에서는 도 7 내지 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 타겟 물질을 추출하기 위한 유체 유동 칩(300)에 대해 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 유체 유동 칩(300)은 상술한 추출 장치가 칩 형태로 구현된 예로서, 추출 키트(110)가 유체 유동 칩(300) 내에 추출 챔버(350)로 구현된 것을 예로 한다. 또한, 전술한 실시예에서의 유동력 인가부(150)는 도 11 내지 도 14에 도시된 음압 펌프(151) 및 압력 게이지(152)로 구성되는 것을 예로 하여 설명하며, 다공막(120)의 참조번호는 동일하게 사용한다.Hereinafter, a
도 7 내지 도 10을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 유체 유동 칩(300)은 칩 본체(310), 샘플 챔버(321), 용출 챔버(323), 자성 챔버(324), 추출 챔버(350), 다공막(120), 챔버 선택 밸브(330) 및 수집 챔버(325)를 포함한다.7 to 10, the
칩 본체(310)는 투명 또는 반투명한 플라스틱 재질로 마련되는 것을 예로 하는데, 본 발명에서는 도 8에 도시된 바와 같이, 하부 본체(311) 및 상부 커버(312)를 포함하는 것을 예로 한다. 하부 본체(311)에는 샘플 챔버(321), 용출 챔버(323), 자성 챔버(324), 추출 챔버(350) 및 수집 챔버(325)가 형성되고, 이러한 챔버들을 연결하기 위한 유동 채널(371)들이 형성된다.The
상부 커버(312)는 하부 본체(311)의 상부에 결합되는데, 상술한 챔버들의 전체 또는 일부분을 차단하며, 각 챔버를 개폐하기 위한 마개가 결합되는 구조를 가지며, 챔버 선택 밸브(330) 및 후술할 배출 선택 밸브(340)가 상부 커버(312)를 통해 하부 본체(311)에 결합된다.The
샘플 챔버(321)는 칩 본체(310)의 하부 본체(311) 내부에 형성되며, 타겟 물질이 포함된 샘플 용액이 저장된다. 그리고, 용출 챔버(323) 및 자성 챔버(324)는 마찬가지로 칩 본체(310)의 하부 본체(311) 내부에 형성되어 각각 용출 용액 및 자성 용액이 저장된다. 여기서, 용출 용액과 자성 용액은 상술한 추출 장치(100)에 대응하는 바, 그 상세한 설명은 생략한다.The
추출 챔버(350)는 칩 본체(310)의 하부 챔버 내부에 형성되는데, 상술한 추출 장치(100)의 추출 키트(110)에 대응한다. 즉, 추출 챔버(350) 내부에는, 도 7 및 도 10에 도시된 바와 같이, 타겟 물질이 바인딩되는 다공막(120)이 설치된다. 그리고, 수집 챔버(325)는 칩 본체(310)의 하부 본체(311) 내부에 형성되는데, 추출 챔버(350)의 배출구(352)(미도시)와 연결된다.The
한편, 챔버 선택 밸브(330)는 칩 본체(310)에 설치되는데, 샘플 챔버(321), 용출 챔버(323) 및 자성 챔버(324) 중 어느 하나를 추출 챔버(350)의 유입구(351)와 선택적으로 연결시킨다. 본 발명에서는 챔버 선택 밸브(330)가, 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 커버(312)를 통해 하부 본체(311)에 결합되는 것을 예로 한다.On the other hand, the
도 8 및 도 9의 (b)를 참조하여 설명하면, 하부 본체(311)에는 샘플 챔버(321), 용출 챔버(323) 및 자성 챔버(324)를 각각 추출 챔버(350)의 유입구(351)와 연결시키기 위한 유동 채널(371)이 형성된다. 이 때, 유동 채널(371)의 말단은, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 하부 본체(311)의 상부 표면으로 개방된 상태를 가지며, 마찬가지로, 추출 챔버(350)의 유입구(351) 또한 하부 본체(311)의 상부로 개방된 상태가 된다. 이 때, 챔버 선택 밸브(330)는 상부 커버(312)를 통해 하부 본체(311)의 상부 표면에 결합되어 샘플 챔버(321), 용출 챔버(323) 및 자성 챔버(324)에 각각 연결된 유동 채널(371)의 말단 중 어느 하나를 선택적으로 추출 챔버(350)의 유입구(351)와 연결시키게 된다.Referring to FIGS. 8 and 9B, the
본 발명에서는 챔버 선택 밸브(330)가, 도 8에 도시된 바와 같이, 실리콘 재질의 개스킷(311), 챔버 스위칭 밸브(332), 그리고 이들을 고정하는 제1 고정 지그(333)를 포함하는 것을 예로 한다. 여기서, 개스킷(311)에는 각 유동 채널(371)의 말단과 추출 챔버(350)의 유입구(351)와 연통되는 연통홀들이 형성되며, 챔버 스위칭 밸브(332)의 회전에 따라 추출 챔버(350)의 유입구(351)와 각 유동 채널(371) 중 어느 하나가 연통되는 구조를 갖게 된다.In the present invention, as shown in FIG. 8, the
한편, 본 발명에 따른 유체 유동 칩(300)은 적어도 하나의 세척 챔버(322a,322b,322c), 폐용액 챔버(326) 및 배출 선택 밸브(340)를 포함할 수 있다. 세척 챔버(322a,322b,322c)는 하부 본체(311)에 형성되어 세척 용액이 수용되는데, 본 발명에서는 3개의 세척 챔버(322a,322b,322c)가 형성되는 것을 예로 한다. 그리고, 각각의 세척 챔버(322a,322b,322c)에는 에탄올의 농도가 상이한 세척 용액이 각각 수용되는데, 3개의 세척 챔버(322a,322b,322c)에서 에탄올의 농도가 낮은 세척 용액의 순으로 순차적으로 다공막(120)을 세척하도록 마련되는 것을 예로 한다.Meanwhile, the
폐용액 챔버(326)는 하부 본체(311)에 형성되어 추출 챔버(350)를 통과한, 샘플 용액 및 세척 용액과 같은 폐용액이 저장된다. 여기서, 배출 선택 밸브(340)는 상부 커버(312)를 통해 하부 본체(311)에 결합되는데, 추출 챔버(350)의 배출구(352)를 수집 챔버(325)와 폐용액 챔버(326) 중 어느 하나와 선택적으로 연결시킨다. 도 8에 도시된 바와 같이, 배출 선택 밸브(340)는 배출 스위칭 밸브(342)와 제2 고정 지그(343)로 구성되는 것을 예로 한다.The
또한, 칩 본체(310)에는 수집 챔버(325) 및 폐용액 챔버(326)와 연결되는 음압 유입구(360)가 형성된다. 음압 유입부에는 음압 펌프(151)가 연결되어 유체의 유동을 위한 음압을 인가하게 된다. 즉, 음압 유입구(360)는 배출 선택 밸브(340)의 선택에 따라 수집 챔버(325) 또는 폐용액 챔버(326)를 통해 수집 챔버(325)의 배출구(352)로 유체의 유동을 위한 음압이 인가되는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.In addition, a
상기와 같은 구성에 따라, 본 발명에 따른 유체 유동 칩(300)을 이용하여 타겟 물질을 추출하는 과정을, 도 11 내지 14를 참조하여 상세히 설명한다.According to the above configuration, a process of extracting the target material using the
먼저, 도 11에 도시된 바와 같이, 챔버 선택 밸브(330)가 추출 챔버(350)를 샘플 챔버(321)에 연결시킨 상태에서, 샘플 챔버(321)에 수용된 샘플 용액이 추출 챔버(350)에 주입되는 바인딩 단계가 수행된다.First, as shown in FIG. 11, in a state in which the
바인딩 단계에서, 배출 선택 밸브(340)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 추출 챔버(350)의 배출구(352) 측과 폐용액 챔버(326)를 통해 음압 펌프(151)가 연결되도록 스위칭된다. 이를 통해, 추출 챔버(350)의 배출구(352) 측으로 인가되는 음압에 의해 샘플 챔버(321) 내의 샘플 용액이 챔버 선택 밸브(330)를 통해 추출 챔버(350) 내부로 바인딩된다. 여기서, 도 11 내지 도 14에서 굵은색으로 표시된 라인이 배출 선택 밸브(340) 및 챔버 선택 밸브(330)에 의해 연결되는 라인을 나타내고 있다.In the binding step, the
그런 다음, 도 12에 도시된 바와 같이, 챔버 선택 밸브(330)가 추출 챔버(350)를 세척 챔버(322a,322b,322c)에 연결시킨 상태에서, 세척 챔버(322a,322b,322c)에 수용된 세척 용액이 추출 챔버(350)에 주입되는 세척 단계가 수행된다.Then, as shown in FIG. 12, in a state in which the
세척 단계에서, 배출 선택 밸브(340)는, 도 12에 도시된 바와 같이, 추출 챔버(350)의 배출구(352) 측과 폐용액 챔버(326)를 통해 음압 펌프(151)가 연결되도록 스위칭된다. 이를 통해, 추출 챔버(350)의 배출구(352) 측으로 인가되는 음압에 의해 세척 챔버(322a,322b,322c) 내의 세척 용액이 챔버 선택 밸브(330)를 통해 추출 챔버(350) 내부로 주입된 후, 다공막(120)을 통과하면서 세척 과정을 거치게 되고, 다공막(120)을 통과한 세척 용액은 배출구(352), 배출 선택 밸브(340)를 거쳐 폐용액 챔버(326)로 배출된다.In the washing step, the
도 11 내지 도 14에서는 하나의 세척 챔버(322a,322b,322c)가 적용된 예를 나타내고 있으나, 상술한 바와 같이, 3개의 세척 챔버(322a,322b,322c)로부터 3가지의 세척 용액이 순차적으로 유동하여 다공막(120)을 세척하도록 마련될 수 있음은 물론이다.11 to 14 show examples in which one
그리고, 상술한 바와 같이 세척 단계의 수행 후, 건조 단계가 진행될 수 있으며, 건조 단계의 완료 후, 챔버 선택 밸브(330)가 추출 챔버(350)와 용출 챔버(323)가 연결되도록 스위칭되어 용출 챔버(323) 내의 용출 용액이 추출 챔버(350) 내부로 유입된다.And, as described above, after the washing step is performed, the drying step may be performed, and after the drying step is completed, the
이 때, 도 13에 도시된 바와 같이, 배출 선택 밸브(340)는 추출 챔버(350)의 배출구(352) 측과 수집 챔버(325)를 통해 음압 펌프(151)가 연결되도록 스위칭된다. 이를 통해, 추출 챔버(350)의 배출구(352) 측으로 인가되는 음압에 의해 용출 챔버(323) 내의 용출 용액이 챔버 선택 밸브(330)를 통해 추출 챔버(350) 내부로 주입되어 다공막(120)을 통과한 후, 수집 챔버(325)로 수집된다.At this time, as shown in FIG. 13, the
그런 다음, 챔버 선택 밸브(330)가, 도 14에 도시된 바와 같이, 추출 챔버(350)와 자성 챔버(324)가 연결되도록 스위칭되어 자성 챔버(324) 내의 자성 용액이 추출 챔버(350) 내부로 주입되어 다공막(120)을 통과하면서 잔존하는 용출 용액을 밀어내어 용출 용액과 함께 수집 챔버(325)로 수집된다.Then, the
이 때, 도 14에 도시된 바와 같이, 배출 선택 밸브(340)는 추출 챔버(350)의 배출구(352) 측과 수집 챔버(325)를 통해 음압 펌프(151)가 연결되도록 스위칭되어 된다. 이를 통해, 추출 챔버(350)의 배출구(352) 측으로 인가되는 음압에 의해 자성 챔버(324) 내의 자성 용액이 챔버 선택 밸브(330)를 통해 추출 챔버(350)로 유동하고, 다공막(120)을 통과한 후 수집 챔버(325)로 수집된다.In this case, as shown in FIG. 14, the
그런 다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 수집 챔버(325)의 외부에서 자력을 인가하여 자성 용액을 용출 용액으로부터 물리적으로 분리시킨 후, 용출 용액을 회수하는 과정을 거침으로써, 용출 용액으로부터 타겟 물질의 추출이 가능하게 된다.Then, as shown in Figure 6, by applying a magnetic force from the outside of the
도 15는 본 발명에 따른 유체 유동 칩을 이용한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다. 도 15를 참조하여 설명하면, 실험에는 cfDNA standard 샘플을 사용하여 매우 적은 비율이 돌연변이 유전자 추출이 가능한지 여부를 실험하였다. 비교 실험을 위해 상용화된 원심분리방법인 QIA amp가 사용되었다. 그리고, 실험에 사용된 cfDNA standard 샘플은 Horizon 제품이 사용되었다. 샘플 용량은 500㎕이고, 총 4개의 샘플 세트(0%, 0.1%, 1%, 5%)에서 PIK3CA E545K, EGFR L858R, KRAS G12D, NRAS Q61K의 ctDNA를 추출하는 실험이 진행되었다. 도 15에서 PIBEX가 본 발명에 따른 유체 유동 칩의 실험 결과이다.15 is a diagram for explaining an experiment result using a fluid flow chip according to the present invention. Referring to FIG. 15, in the experiment, a cfDNA standard sample was used to test whether a very small proportion of mutant genes could be extracted. For the comparative experiment, a commercially available centrifugation method, QIA amp, was used. And, the cfDNA standard sample used in the experiment was a Horizon product. The sample volume was 500 μl, and an experiment was conducted to extract ctDNA of PIK3CA E545K, EGFR L858R, KRAS G12D, and NRAS Q61K from a total of 4 sample sets (0%, 0.1%, 1%, 5%). In FIG. 15, PIBEX is an experimental result of the fluid flow chip according to the present invention.
도 15에 도시된 바와 같이, ctDNA 추출량이 기존의 원심 분리 방법이 적용된 QIA amp와 거의 동일함을 확인할 수 있으며, 돌연변이가 0.1%~6%의 매우 적은 비율임에도 불구하고 ctDNA 추출이 가능함을 확인하였다.As shown in Figure 15, it can be confirmed that the amount of ctDNA extraction is almost the same as the QIA amp to which the conventional centrifugation method is applied, and it has been confirmed that ctDNA extraction is possible despite the very small ratio of 0.1% to 6% mutation. .
도 16은 본 발명에 따른 유체 유동 칩을 활용하여 실제 임상에서 환자의 혈액 분석을 통해 돌연변이 유전자를 모니터링하는 실험 결과를 나타낸 도면이다. HER-2 타입의 유방암 환저의 혈장 500㎕를 활용하여 PIK3CA H1047R 돌연변이를 모니터링하였다.16 is a diagram showing an experiment result of monitoring a mutant gene through blood analysis of a patient in an actual clinical trial using the fluid flow chip according to the present invention. PIK3CA H1047R mutation was monitored using 500 μl of plasma from round bottoms of HER-2 breast cancer.
간으로의 암 전이가 진행됨에 따라, 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 혈액 속의 돌연변이 유전자가 증가되는 것을 확인할 수 있다. 간으로의 전이된 종양은 도 16의 (a)에 도시된 바와 같이 MRI 이미지를 통해 확인할 수 있다.As cancer metastasis to the liver progresses, as shown in FIG. 16B, it can be seen that the mutant gene in the blood increases. The tumor metastasized to the liver can be confirmed through an MRI image as shown in FIG. 16A.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.Although some embodiments of the present invention have been shown and described, those skilled in the art of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that the present embodiments can be modified without departing from the principles or spirit of the present invention. . The scope of the invention will be determined by the appended claims and their equivalents.
100 : 추출 장치 110 : 추출 키트
111 : 유입구 112 : 배출구
120 : 다공막 130 : 용출 용액
140 : 자성 용액 150 : 유동력 인가부
151 : 음압 펌프 152 : 압력 게이지
300 : 유체 유동 칩 310 : 칩 본체
311 : 하부 본체 312 : 상부 커버
321 : 샘플 챔버 322a,322b,322c : 세척 챔버
323 : 용출 챔버 324 : 자성 챔버
325 : 수집 챔버 326 : 폐용액 챔버
330 : 챔버 선택 밸브 331 : 개스킷
332 : 챔버 스위칭 밸브 333 : 제1 고정 지그
340 : 배출 선택 밸브 342 : 배출 스위칭 밸브
343 : 제2 고정 지그 350 : 추출 챔버
351 : 유입구 352 : 배출구
360 : 음압 유입구 371 : 유동 채널100: extraction device 110: extraction kit
111: inlet 112: outlet
120: porous membrane 130: elution solution
140: magnetic solution 150: flow force application unit
151: negative pressure pump 152: pressure gauge
300: fluid flow chip 310: chip body
311: lower body 312: upper cover
321:
323: elution chamber 324: magnetic chamber
325: collection chamber 326: waste solution chamber
330: chamber selection valve 331: gasket
332: chamber switching valve 333: first fixing jig
340: discharge selection valve 342: discharge switching valve
343: second fixing jig 350: extraction chamber
351: inlet 352: outlet
360: negative pressure inlet 371: flow channel
Claims (20)
추출 키트와,
상기 추출 키트의 내부에 설치되어 상기 타겟 물질이 바인딩되는 다공막과,
상기 추출 키트 내에서 상기 다공막을 통과하면서 상기 다공막으로부터 상기 타겟 물질을 용출하는 용출 용액과,
자성을 가지며, 상기 용출 용액과 상이한 극성을 가져 상기 용출 용액과 섞이지 않은 자성 용액과,
상기 다공막을 순차적으로 통과하는 상기 용출 용액 및 상기 자성 용역이 적층된 상태로 수집되는 수집 챔버와,
상기 수집 챔버로 자력을 인가하기 위한 자력 인가부를 포함하고;
상기 자성 용액이 상기 다공막을 통과할 때 상기 용출 용액과의 상이한 극성에 의해 상기 다공막에 잔존하는 상기 용출 용액을 밀어내며;
상기 수집 챔버 내의 상기 자성 용액이 상기 자력 인가부의 자력에 의해 상기 용출 용액으로부터 물리적으로 분리된 상태에서, 상기 수집 챔버 내의 상기 용출 용액이 회수 가능한 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치.In the extraction device for extracting the target material,
With an extraction kit,
A porous membrane installed inside the extraction kit to which the target material is bound,
An elution solution for eluting the target material from the porous membrane while passing through the porous membrane in the extraction kit,
A magnetic solution that has magnetism and has a polarity different from that of the elution solution and is not mixed with the elution solution,
A collection chamber in which the elution solution passing through the porous membrane and the magnetic service are collected in a stacked state,
A magnetic force application unit for applying a magnetic force to the collection chamber;
When the magnetic solution passes through the porous membrane, the elution solution remaining in the porous membrane is pushed out by a different polarity from the elution solution;
Extraction device for extracting a target material, characterized in that the elution solution in the collection chamber is recoverable while the magnetic solution in the collection chamber is physically separated from the elution solution by the magnetic force of the magnetic force application unit.
상기 자력 인가부는 상기 자성 용액이 상기 수집 챔버 내부의 벽면으로 뭉쳐 하부의 상기 용출 용액이 상부로 노출되도록 상기 수집 챔버의 측면으로 자력을 인가하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치.The method of claim 1,
The magnetic force application unit applies a magnetic force to the side of the collection chamber so that the magnetic solution is aggregated on the wall surface inside the collection chamber to expose the elution solution at a lower portion of the collection chamber.
상기 용출 용액은 극성 용액이고, 상기 자성 용액은 무극성 용액인 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치.The method of claim 1,
The extraction device for extracting a target material, characterized in that the elution solution is a polar solution, and the magnetic solution is a non-polar solution.
상기 타겟 물질이 핵산인 경우, 상기 용출 용액은 극성의 증류수 또는 핵산 추출용 용출 버퍼를 포함하고, 상기 자성 용액은 자성 입자가 분산된 무극성의 미네랄 오일 또는 실리콘 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치.The method of claim 3,
When the target material is a nucleic acid, the elution solution includes polar distilled water or an elution buffer for nucleic acid extraction, and the magnetic solution includes non-polar mineral oil or silicone oil in which magnetic particles are dispersed. Extraction device for extracting.
상기 용출 용액과 상기 자성 용액이 상기 다공막을 통과하기 위한 유동력을 상기 추출 키트에 인가하는 유동력 인가부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치.The method of claim 1,
An extraction apparatus for extracting a target material, further comprising a flow force applying unit for applying a flow force for passing the elution solution and the magnetic solution through the porous membrane to the extraction kit.
상기 추출 키트는
상기 용출 용액과 상기 자성 용액이 상기 추출 키트에 주입되는 유입구와,
상기 다공막을 통과한 상기 용출 용액이 배출되는 배출구를 포함하며;
상기 유동력 인가부는 상기 유입구를 통해 상기 추출 키트 내부로 양압을 인가하거나 상기 배출구를 통해 상기 추출 키트 내부로 음압을 제공하는 압력 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치.The method of claim 5,
The extraction kit
An inlet through which the elution solution and the magnetic solution are injected into the extraction kit,
And an outlet through which the elution solution that has passed through the porous membrane is discharged;
The flow force application unit includes a pressure pump for applying a positive pressure into the extraction kit through the inlet or providing a negative pressure into the extraction kit through the outlet.
내부에 다공막이 설치된 추출 키트를 마련하는 단계와,
상기 다공막에 상기 타겟 물질이 바인딩되는 단계와,
상기 타겟 물질의 용출을 위한 용출 용액이 상기 다공막을 통과하면서 상기 타켓 물질을 용출하는 단계와,
자성을 가지며 상기 용출 용액과 상이한 극성을 갖는 자성 용액이 상기 다공막을 통과하면서 상기 다공막에 잔존하는 상기 용출 용액을 밀어내는 단계와,
상기 다공막을 순차적으로 통과한 상기 용출 용액과 상기 자성 용액이 수집 챔버에 수집되고, 상기 수집 챔버 내에서 상기 용출 용액과 상기 자성 용액은 상이한 극성에 따라 적층되는 단계와,
상기 수집 챔버로부터 상기 용출 용액을 회수하는 단계를 포함하며;
상기 용출 용액을 회수할 때, 상기 수집 챔버의 외부로부터 자력을 인가하여 상기 자성 용액이 상기 용출 용액으로부터 물리적으로 분리된 상태에서, 상기 수집 챔버 내의 상기 용출 용액이 회수되는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 방법.In the extraction method for the extraction device to extract the target material,
Preparing an extraction kit with a porous membrane installed therein,
Binding the target material to the porous membrane,
Eluting the target material while an elution solution for eluting the target material passes through the porous membrane,
A step of pushing out the elution solution remaining in the porous membrane while a magnetic solution having a magnetic property and a polarity different from the elution solution passes through the porous membrane,
The elution solution and the magnetic solution sequentially passing through the porous membrane are collected in a collection chamber, and the elution solution and the magnetic solution are stacked according to different polarities in the collection chamber,
Recovering the elution solution from the collection chamber;
When recovering the elution solution, a target material characterized in that the elution solution in the collection chamber is recovered in a state where the magnetic solution is physically separated from the elution solution by applying a magnetic force from the outside of the collection chamber. Extraction method for extraction.
상기 용출 용액을 회수할 때,
상기 수집 챔버의 측면으로 자력이 인가되어 상기 자성 용액이 상기 수집 챔버 내부의 벽면에 뭉쳐 상기 용출 용액이 상부로 노출되고;
상기 수집 챔버의 내부에서 상부로 노출된 상기 용출 용액을 회수하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 방법.The method of claim 7,
When recovering the elution solution,
A magnetic force is applied to the side of the collection chamber so that the magnetic solution aggregates on the wall inside the collection chamber to expose the elution solution upward;
Extraction method for extracting a target material, characterized in that recovering the eluted solution exposed to the top inside the collection chamber.
상기 용출 용액은 극성 용액이고, 상기 자성 용액은 무극성 용액인 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 장치.The method of claim 7,
The extraction device for extracting a target material, characterized in that the elution solution is a polar solution, and the magnetic solution is a non-polar solution.
상기 타겟 물질이 핵산인 경우, 상기 용출 용액은 극성의 증류수 또는 핵산 추출용 용출 버퍼를 포함하고, 상기 자성 용액은 자성 입자가 분산된 무극성의 미네랄 오일 또는 실리콘 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 방법.The method of claim 9,
When the target material is a nucleic acid, the elution solution includes polar distilled water or an elution buffer for nucleic acid extraction, and the magnetic solution includes non-polar mineral oil or silicone oil in which magnetic particles are dispersed. Extraction method for extracting.
상기 추출 키트는 상기 용출 용액과 상기 자성 용액이 상기 추출 키트에 주입되는 유입구와, 상기 다공막을 통과한 상기 용출 용액이 배출되는 배출구를 포함하며;
상기 용출 용액과 상기 자성 용액을 유동시키기 위한 유동력은 상기 유입구를 통해 상기 추출 키트 내부로 양압으로 인가되거나, 상기 배출구를 통해 상기 추출 키트 내부로 음압으로 인가되는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 추출 방법.The method of claim 7,
The extraction kit includes an inlet through which the elution solution and the magnetic solution are injected into the extraction kit, and an outlet through which the elution solution passing through the porous membrane is discharged;
The flow force for flowing the eluted solution and the magnetic solution is applied as a positive pressure into the extraction kit through the inlet or negative pressure into the extraction kit through the outlet. For extraction method.
칩 본체와,
상기 칩 본체 내부에 형성되어 상기 타겟 물질이 포함된 샘플 용액이 저장되는 샘플 챔버와,
상기 칩 본체 내부에 형성되어 상기 타겟 물질의 용출을 위한 용출 용액이 저장되는 용출 챔버와,
상기 칩 본체 내부에 형성되어 자성을 가지며 상기 용출 용액과 상이한 극성을 가져 상기 용출 용액과 섞이지 않는 자성 용액이 저장된 자성 챔버와,
상기 칩 본체 내부에 형성되는 추출 챔버와,
상기 추출 챔버의 내부에 설치되어 상기 타겟 물질이 바인딩되는 다공막과,
상기 칩 본체에 설치되어, 상기 샘플 챔버, 상기 용출 챔버 및 상기 자성 챔버 중 어느 하나를 상기 추출 챔버의 유입구와 선택적으로 연결하는 챔버 선택 밸브와,
상기 칩 본체 내부에 형성되고, 상기 추출 챔버의 배출구와 연결되는 수집 챔버를 포함하고;
상기 챔버 선택 밸브가 상기 추출 챔버를 상기 용출 용기와 상기 자성 용기에 순차적으로 연결시켜 외부로부터의 유동력에 의해 상기 용출 챔버 및 상기 자성 챔버 내의 상기 용출 용액 및 상기 자성 용액이 유동하여 상기 추출 챔버의 상기 유입구를 통해 상기 다공막을 유입되어 상기 다공막을 순차적으로 통과하고, 상기 자성 용액이 상기 다공막을 통과할 때 상기 다공막에 잔존하는 상기 용출 용액을 밀어내어 상기 배출구를 통해 상기 수집 챔버로 수집되되, 상기 수집 챔버 내에서 상기 용출 용액과 상기 자성 용액이 상이한 극성에 따라 적층되며;
외부로부터의 상기 수집 챔버로 자력이 인가되어 상기 자성 용액이 상기 용출 용액으로부터 물리적으로 분리된 상태에서 상기 수집 챔버 내의 상기 용출 용액이 회수되는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 유체 유동 칩.In the fluid flow chip for extracting the target material,
The chip body,
A sample chamber formed inside the chip body to store a sample solution containing the target material,
An elution chamber formed inside the chip body to store an elution solution for elution of the target material,
A magnetic chamber in which a magnetic solution that is formed inside the chip body and has a magnetic property and has a polarity different from that of the elution solution and is not mixed with the elution solution is stored,
An extraction chamber formed inside the chip body,
A porous membrane installed inside the extraction chamber to which the target material is bound,
A chamber selection valve installed in the chip body and selectively connecting one of the sample chamber, the elution chamber, and the magnetic chamber to an inlet of the extraction chamber,
A collection chamber formed inside the chip body and connected to an outlet of the extraction chamber;
The chamber selection valve sequentially connects the extraction chamber to the elution container and the magnetic container so that the elution solution and the magnetic solution in the elution chamber and the magnetic chamber flow by a flow force from the outside, The porous membrane is introduced through the inlet and sequentially passes through the porous membrane, and when the magnetic solution passes through the porous membrane, the elution solution remaining in the porous membrane is pushed out and collected into the collection chamber through the outlet, The elution solution and the magnetic solution are stacked according to different polarities in the collection chamber;
A fluid flow chip for extracting a target material, characterized in that the elution solution in the collection chamber is recovered while the magnetic solution is physically separated from the elution solution by applying a magnetic force to the collection chamber from the outside.
외부로부터 상기 수집 챔버로 인가되는 자력은 상기 자성 용액이 상기 수집 챔버 내부의 벽면으로 뭉쳐 하부의 상기 용출 용액이 상부로 노출되도록 상기 수집 챔버의 측면으로 인가되는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 유체 유동 칩.The method of claim 12,
The magnetic force applied from the outside to the collection chamber is applied to the side of the collection chamber so that the magnetic solution aggregates on the wall surface inside the collection chamber and the elution solution at the bottom is exposed upwardly. Fluid flow chip.
상기 칩 본체는
상기 샘플 챔버, 상기 용출 챔버, 상기 자성 챔버, 상기 추출 챔버 및 상기 수집 챔버가 형성되는 하부 본체와,
상기 하부 본체의 상부에 결합되는 상부 커버를 포함하고;
상기 하부 본체에는 상기 샘플 챔버, 상기 용출 챔버 및 상기 자성 챔버를 상기 추출 챔버의 유입구와 연결하기 위한 유동 채널이 형성되고;
상기 유동 채널의 말단과 상기 추출 챔버의 상기 유입구는 상기 칩 본체의 상부로 개방되고, 상기 상부 커버를 통해 하부 본체에 결합되는 상기 챔버 선택 밸브가 상기 샘플 챔버, 상기 용출 챔버 및 상기 자성 챔버에 각각 연결된 상기 유동 채널의 말단 중 어느 하나를 선택적으로 상기 추출 챔버의 상기 유입구와 연결시키는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 유체 유동 칩.The method of claim 12,
The chip body is
A lower body in which the sample chamber, the elution chamber, the magnetic chamber, the extraction chamber, and the collection chamber are formed,
And an upper cover coupled to an upper portion of the lower body;
A flow channel for connecting the sample chamber, the elution chamber, and the magnetic chamber to an inlet of the extraction chamber is formed in the lower body;
The end of the flow channel and the inlet of the extraction chamber are opened to the upper part of the chip body, and the chamber selection valve coupled to the lower body through the upper cover is respectively provided in the sample chamber, the elution chamber, and the magnetic chamber. A fluid flow chip for extracting a target material, characterized in that one of the ends of the connected flow channel is selectively connected to the inlet of the extraction chamber.
상기 하부 본체에 형성되어 세척 용액이 수용되는 적어도 하나의 세척 챔버와,
상기 하부 본체에 형성되어 상기 추출 챔버를 통과한 상기 샘플 용액과 상기 세척 용액을 저장하는 폐용액 챔버와,
상기 상부 커버를 통해 상기 하부 본체에 결합되고, 상기 추출 챔버의 상기 배출구를 상기 수집 챔버와 상기 폐용액 챔버 중 어느 하나와 선택적으로 연결하는 배출 선택 밸브를 더 포함하며;
상기 세척 챔버 내의 상기 세척 용액은 상기 샘플 용액의 상기 추출 챔버를 통과하면서 상기 샘플 용액 내의 상기 타겟 물질이 상기 다공막에 바인딩된 후 상기 다공막을 세척하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 유체 유동 칩.The method of claim 14,
At least one cleaning chamber formed in the lower body to accommodate a cleaning solution,
A waste solution chamber formed in the lower body to store the sample solution and the washing solution that have passed through the extraction chamber,
A discharge selection valve coupled to the lower body through the upper cover and selectively connecting the outlet of the extraction chamber to one of the collection chamber and the waste solution chamber;
Fluid flow for extracting a target material, characterized in that the cleaning solution in the washing chamber cleans the porous membrane after the target material in the sample solution is bound to the porous membrane while passing through the extraction chamber of the sample solution chip.
상기 칩 본체는 상기 수집 챔버 및 상기 폐용액 챔버와 연결되고, 유체의 유동을 위한 외부로부터의 음압이 유입되는 음압 유입구를 더 포함하며;
상기 음압 유입구는 상기 배출 선택 밸브의 선택에 따라 상기 수집 챔버 또는 폐용액 챔버를 통해 상기 수집 챔버의 상기 배출구로 유동을 위한 음압을 인가하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 유체 유동 칩.The method of claim 15,
The chip body further includes a negative pressure inlet connected to the collection chamber and the waste solution chamber, through which negative pressure from the outside for fluid flow is introduced;
The negative pressure inlet is a fluid flow chip for extracting a target material, characterized in that for applying a negative pressure for flow to the outlet of the collection chamber through the collection chamber or the waste solution chamber according to the selection of the discharge selection valve.
상기 용출 용액은 극성 용액이고, 상기 자성 용액은 무극성 용액인 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 유체 유동 칩.The method of claim 12,
The fluid flow chip for extracting a target material, characterized in that the elution solution is a polar solution, and the magnetic solution is a non-polar solution.
상기 타겟 물질이 핵산인 경우, 상기 용출 용액은 극성의 증류수 또는 핵산 추출용 용출 버퍼를 포함하고, 상기 자성 용액은 자성 입자가 분산된 무극성의 미네랄 오일 또는 실리콘 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 유체 유동 칩.The method of claim 17,
When the target material is a nucleic acid, the elution solution includes polar distilled water or an elution buffer for nucleic acid extraction, and the magnetic solution includes non-polar mineral oil or silicone oil in which magnetic particles are dispersed. Fluid flow chip for extracting.
상기 타겟 물질이 핵산인 경우, 상기 다공막은 실리카 막, 이온 교환수지, 실리카 메쉬, 실리카 비드가 패킹된 패킹 튜브, 상기 타겟 물질과 특이적 결합이 가능한 작용기가 표면에 형성된 막 중 어느 하나를 포함하며;
상기 타겟 물질이 CTC(Circulating Tumor Cell)를 포함하는 세포, 엑소좀(Exosome)를 포함하는 세포외 소포체(Extracellular vesicles), 단백질 중 어느 하나를 포함하는 경우, 상기 다공막은 이온 교환수지, 상기 타겟 물질과 특이적 결합이 가능한 작용기가 표면에 형성된 막 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 유체 유동 칩.The method of claim 12,
When the target material is a nucleic acid, the porous membrane includes any one of a silica membrane, an ion exchange resin, a silica mesh, a packing tube packed with silica beads, and a membrane having a functional group capable of specific binding to the target material formed on the surface. And;
When the target material contains any one of cells including CTC (Circulating Tumor Cell), extracellular vesicles including exosome, and protein, the porous membrane is an ion exchange resin, the target A fluid flow chip for extracting a target material, comprising any one of a film formed on a surface of a functional group capable of specific binding to a material.
상기 타겟 물질은 DNA 및 RNA를 포함하는 핵산, CTC(Circulating Tumor Cell)를 포함하는 세포, 엑소좀(Exosome)를 포함하는 세포외 소포체(Extracellular vesicles), 단백질 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 물질을 추출하기 위한 유체 유동 칩.The method of claim 12,
The target material is characterized in that it contains any one of nucleic acids including DNA and RNA, cells including circulating tumor cells (CTC), extracellular vesicles including exosomes, and proteins. A fluid flow chip for extracting the target material.
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| KR1020200017310A KR20200099490A (en) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | Extracting apparatus, extracting method and fluid flow chip for extracting target substance |
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| KR1020200017310A KR20200099490A (en) | 2020-02-13 | 2020-02-13 | Extracting apparatus, extracting method and fluid flow chip for extracting target substance |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20240104049A (en) * | 2022-12-27 | 2024-07-04 | 주식회사 아이노클 | Single cell samples pre-processing apparatus |
-
2020
- 2020-02-13 KR KR1020200017310A patent/KR20200099490A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20240104049A (en) * | 2022-12-27 | 2024-07-04 | 주식회사 아이노클 | Single cell samples pre-processing apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0107 | Divisional application |
Comment text: Divisional Application of Patent Patent event date: 20200213 Patent event code: PA01071R01D Filing date: 20190214 Application number text: 1020190017054 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination |