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회전 방식 바이오 칩 및 이를 이용한 롤링 써클 증폭 방법

阅读:979发布:2020-05-30

专利汇可以提供회전 방식 바이오 칩 및 이를 이용한 롤링 써클 증폭 방법专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且Provided is a biochip including: a first rotatable circular plate having a plurality of chambers, in which biological reactions occur, in a radial shape; and a second plate provided underneath the first plate and having a plurality of individual fluid injection lines to inject a specimen into each of the chambers and a plurality of unit common fluid injection lines to simultaneously inject the specimen into the chambers, wherein the individual fluid injection lines and the unit common fluid injection lines are cut in a predetermined interval, and when the chambers of the first plate are aligned in a cut region of the individual fluid injection lines or the unit common fluid injection lines according to a rotation of the first plate, the individual fluid injection lines and the unit common fluid injection lines have fluid communication with each other through the chambers.,下面是회전 방식 바이오 칩 및 이를 이용한 롤링 써클 증폭 방법专利的具体信息内容。

  • 생물학적 반응이 일어나는 복수 개의 챔버가 방사상으로 구비되며, 회전가능한 원형의 제 1 플레이트; 및
    상기 제 1 플레이트의 하단에 구비되며, 상기 복수 개의 챔버 각각에 시료를 주입하기 위한 복수 개의 개별 유체 주입라인과, 상기 복수 개의 챔버에 시료를 동시에 주입하기 위한 복수 개의 단위 공통 유체 주입라인을 구비하는 원형의 제 2 플레이트;를 포함하며,
    여기에서 상기 복수 개의 개별 유체 주입라인과 상기 복수 개의 공통 유체 주입라인은 소정 간격만큼 절단되며, 상기 제 1 플레이트의 회전에 따라 상기 제 1 플레이트의 복수 개의 챔버가 상기 개별 유체 주입라인 또는 상기 단위 공통 유체 주입라인의 절단 영역에 정렬하는 경우, 상기 개별 유체 주입라인과 상기 단위 공통 유체 주입라인은 상기 챔버를 통하여 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 바이오칩.
  • 제 1항에 있어서, 상기 제 2 플레이트는,
    상기 제 2 플레이트 외측으로 구비되는 원형의 공통 유체 주입라인을 포함하며, 상기 단위 공통 유체 주입라인은 상기 원형의 공통 유체 주입라인에 연결되며, 소정 각도로 이격된 방사상을 이루는 것을 특징으로 하는 바이오칩.
  • 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 개별 유체 주입라인과 복수 개의 단위 공통 유체 배출라인 각각은 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 바이오칩.
  • 제 2항에 있어서,
    상기 원형의 공통 유체 주입라인에는 상기 공통 유체 주입라인에 시료를 주입하기 위한 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오칩.
  • 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트의 회전에 따라 상기 챔버가 상기 개별 유체 주입라인 또는 상기 단위 공통 유체 주입라인의 절단 영역에 정렬되지 않는 경우, 상기 챔버는 상기 개별 유체 주입라인 및 상기 단위 공통 유체 주입라인으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 바이오칩.
  • 제 1항에 있어서,
    상기 개별 유체 주입라인 및 상기 단위 공통 유체 주입라인은 상기 제 2 플레이트의 중심에서 동시에 수렴되는 것을 특징으로 하는 바이오칩.
  • 제 6항에 있어서, 상기 바이오칩은,
    상기 제 2 플레이트 하단에 구비되며, 상기 챔버에 열을 인가하기 위한 열 인가 수단이 구비된 원형의 제 3 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오칩.
  • 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트는 플라스틱 또는 유리 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이오칩.
  • 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 따른 바이오 칩을 포함하는 롤링 서클 증폭 시스템.
  • 제 9항에 따른 롤링 서클 증폭 시스템을 이용한 롤링 서클 증폭 방법으로,
    포획 프로브가 구비된 복수 개의 챔버에, 상기 복수 개의 챔버 각각과 유체 연통하는 복수 개의 개별 유체 주입라인 각각을 통하여 패드락(pad lock) 프로브와 템플릿(주형) DNA 그리고 리가아제를 동시에 주입하는 단계;
    상기 복수 개의 챔버와 상기 복수 개의 개별 유체 주입라인과 분리한 후, 리게이션을 진행하는 단계;
    상기 단위 공통 유체 주입라인을 통하여 RCA 반응을 위한 DNA 복제효소를 포함한 용액을 상기 챔버에 주입하는 단계;
    상기 복수 개의 챔버와 상기 단위 공통 유체 주입라인과 분리한 후, RCA 공정을 진행하는 단계;
    상기 단위 공통 유체 주입라인을 통하여 상기 챔버에 검출 프로브를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤링 서클 증폭 방법.
  • 제 10항에 있어서,
    상기 패드락 프로브는 상기 챔버 각각에 대하여 상이한 종류인 것을 특징으로 하는 롤링 서클 증폭 방법.
  • 제 10항에 있어서,
    상기 복수 개의 챔버에는 포획 프로브가 구비된 것을 특징으로 하는 롤링 서클 증폭 방법.
  • 제 12항에 있어서, 상기 롤링 서클 증폭 방법은,
    상기 리가아제 및 DNA 복제효소 주입 후, 상기 제 1 플레이트를 회전시켜, 상기 유체 주입라인과 상기 챔버를 서로 분리하는 것을 특징으로 하는 롤링 서클 증폭 방법.
  • 제 10항에 있어서,
    상기 RCA 반응을 위한 DNA 복제효소를 포함한 용액을 상기 챔버에 주입하는 단계 후, 상기 제 1 플레이트를 회전시켜, 상기 유체 주입라인과 상기 챔버를 서로 분리하는 것을 특징으로 하는 롤링 서클 증폭 방법.
  • 说明书全文

    회전 방식 바이오 칩 및 이를 이용한 롤링 써클 증폭 방법{Rolling type biochip and rolling circle amplication using the same}

    본 발명은 회전 방식 바이오 칩 및 이를 이용한 롤링 써클 증폭 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전 방식으로 롤링 서클 증폭 반응과 같은 바이오 공정을 하나의 칩에서 진행할 수 있는, 회전 방식 바이오 칩 및 이를 이용한 롤링 써클 증폭 방법에 관한 것이다.

    일반적으로, DNA 증폭기술은 생명과학, 유전공학 및 의학 분야 등의 연구개발 및 진단 목적으로 광범위하게 활용되고 있으며, 특히 중합효소 연쇄반응(PCR: Polymerase Chain Reaction)에 의한 DNA 증폭기술이 널리 사용되고 있다. 상기 중합효소 연쇄반응(이하, PCR)은 유전체에 있는 특정 DNA 염기서열을 필요한 만큼 증폭을 할 때 쓰인다.

    PCR 공정은 변성(denaturation), 결합(annealing), 신장(elongation)으로 이루어지는 3 단계를 거치게 된다. 첫 번째 단계인 변성 단계에서는 두 가닥의 DNA가 가열되어서 분리된다. 분리된 각각의 DNA는 주형(template)으로서 역할을 하게 된다. 두 번째 단계인 결합 단계에서는 프라이머(primer)들이 주형 DNA에 결합을 하게 된다. 결합 단계에서의 온도는 반응의 정확성을 결정하는 중요한 요소인데 만약 온도를 너무 높게 하면 시발체가 주형 DNA에 너무 약하게 결합되어서 증폭된 DNA의 산물이 매우 적어진다. 또 만약 온도를 너무 낮게 하면 시발체가 비특이적으로 결합하기 때문에 원하지 않는 DNA가 증폭될 수 있다. 세 번째 단계인 신장 단계에서는 열에 강한 DNA 중합 효소가 주형 DNA에서 새로운 DNA를 만들게 된다. 일반적으로 PCR 공정의 대상이 되는 DNA나 RNA와 같은 물질(이하, '표적 물질'이라 함)은 표적 물질을 포함하는 시료에 대한 전처리를 통해 분리, 정제된다. 일반적으로 시료에 대한 전처리는 시료를 실리카 비드와 같은 포획 수단으로 흘려서 표적 물질을 포획 수단에 흡착시키고, 포획 수단으로 세척버퍼액을 흘려서 표적 물질을 제외한 성분을 포획 수단으로부터 제거한 후, 용리버퍼액을 포획 수단으로 흘려서 포획 수단에 흡착된 표적 물질을 분리함으로써 이루어지고 있다. 이와 같은 PCR 공정 중 등온에서 진행되는 PCR 공정 중 하나가 롤링 서클 증폭법(Rolling Cirle Amplification)이다.

    롤링 서클 증폭법 (Rolling circle amplification; 이하 RCA라고도 함)은 단일가닥 환형 DNA를 주형으로 하고, 여기에 상보적인 프라이머를 사용하여 등온에서 중합반응을 수행하여, 주형 DNA가 연속적으로 합성되도록 하는 것이다. 이 방법은 민감도가 아주 높은 장점이 있으나, 종래의 장치로는 여러 샘플에 대하여 동시에 롤링 서클 증폭을 수행하기 어려우며, 시간이 많이 소요되는 문제가 있다. 또한, 높은 실패율과 다량의 DNA 시료를 필요로 하는 문제가 있다.

    따라서, 이와 같은 롤링 서클 증폭법 등과 같이 다단계의 복잡한 바이오 공정에 적합한 디바이스 개발이 절실한 상황이다.

    따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 롤링 서클 증폭 반응의 연속공정을 보다 빠르고 효율적으로 진행할 수 있는 새로운 동작 방식의 바이오 칩을 제공하는 것이다.

    상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 생물학적 반응이 일어나는 복수 개의 챔버가 방사상으로 구비되며, 회전가능한 원형의 제 1 플레이트; 및 상기 제 1 플레이트의 하단에 구비되며, 상기 복수 개의 챔버 각각에 시료를 주입하기 위한 복수 개의 개별 유체 주입라인과, 상기 복수 개의 챔버에 시료를 동시에 주입하기 위한 복수 개의 단위 공통 유체 주입라인을 구비하는 원형의 제 2 플레이트;를 포함하며, 여기에서 상기 복수 개의 개별 유체 주입라인과 상기 복수 개의 공통 유체 주입라인은 소정 간격만큼 절단되며, 상기 제 1 플레이트의 회전에 따라 상기 제 1 플레이트의 복수 개의 챔버가 상기 개별 유체 주입라인 또는 상기 단위 공통 유체 주입라인의 절단 영역에 정렬하는 경우, 상기 개별 유체 주입라인과 상기 단위 공통 유체 주입라인은 상기 챔버를 통하여 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 바이오칩을 제공한다.

    본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 2 플레이트는, 상기 제 2 플레이트 외측으로 구비되는 원형의 공통 유체 주입라인을 포함하며, 상기 단위 공통 유체 주입라인은 상기 원형의 공통 유체 주입라인에 연결되며, 소정 각도로 이격된 방사상을 이룬다.

    본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수 개의 개별 유체 주입라인과 복수 개의 단위 공통 유체 배출라인 각각은 서로 연결되며, 상기 원형의 공통 유체 주입라인에는 상기 공통 유체 주입라인에 시료를 주입하기 위한 주입구를 포함한다.

    본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 1 플레이트의 회전에 따라 상기 챔버가 상기 개별 유체 주입라인 또는 상기 단위 공통 유체 주입라인의 절단 영역에 정렬되지 않는 경우, 상기 챔버는 상기 개별 유체 주입라인 및 상기 단위 공통 유체 주입라인으로부터 분리된다.

    본 발명의 일 실시예에서, 상기 개별 유체 주입라인 및 상기 단위 공통 유체 주입라인은 상기 제 2 플레이트의 중심에서 동시에 수렴되며, 상기 바이오칩은, 상기 제 2 플레이트 하단에 구비되며, 상기 챔버에 열을 인가하기 위한 열 인가 수단이 구비된 원형의 제 3 플레이트를 더 포함한다.

    본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트는 플라스틱 또는 유리 재질로 이루어진다.

    본 발명은 또한 상술한 바이오 칩을 포함하는 롤링 서클 증폭 시스템을 제공한다.

    본 발명은 또한 상술한 롤링 서클 증폭 시스템을 이용한 롤링 서클 증폭 방법으로, 포획 프로브가 구비된 복수 개의 챔버에, 상기 복수 개의 챔버 각각과 유체 연통하는 복수 개의 개별 유체 주입라인 각각을 통하여 패드락(pad lock) 프로브와 템플릿(주형) DNA 그리고 리가아제를 동시에 주입하는 단계; 상기 복수 개의 챔버와 상기 복수 개의 개별 유체 주입라인과 분리한 후, 리게이션을 진행하는 단계; 상기 단위 공통 유체 주입라인을 통하여 RCA 반응을 위한 DNA 복제효소를 포함한 용액을 상기 챔버에 주입하는 단계; 상기 복수 개의 챔버와 상기 단위 공통 유체 주입라인과 분리한 후, RCA 공정을 진행하는 단계; 및 상기 단위 공통 유체 주입라인을 통하여 상기 챔버에 검출 프로브를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤링 서클 증폭 방법을 제공한다.

    본 발명의 일 실시예에서, 상기 패드락 프로브는 상기 챔버 각각에 대하여 상이한 종류이며, 상기 복수 개의 챔버에는 포획 프로브가 구비된다.

    본 발명의 일 실시예에서, 상기 롤링 서클 증폭 방법은, 상기 리가아제 및 DNA 복제효소 주입 후, 상기 제 1 플레이트를 회전시켜, 상기 유체 주입라인과 상기 챔버를 서로 분리한다.

    본 발명의 일 실시예에서, 상기 RCA 반응을 위한 DNA 복제효소를 포함한 용액을 상기 챔버에 주입하는 단계 후, 상기 제 1 플레이트를 회전시켜, 상기 유체 주입라인과 상기 챔버를 서로 분리한다.

    본 발명에 따르면, 회전 방식으로 롤링 서클 증폭 반응과 같은 바이오 공정을 하나의 칩에서 진행할 수 있는, 새로운 개념의 다층 원형 플레이트 구조의 바이오 칩을 제공한다. 따라서, RCA와 같은 복잡한 바이오 공정을 하나의 칩으로 진행할 수 있으며, 더 나아가, 밸브와 같은 복잡한 기계요소의 사용없이도, 한번에 여러 샘플에 대하여 원하는 바이오 공정을 동시에 수행할 수 있으므로, 경제성이 우수하다.

    도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩(100)의 구성도이다.
    도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 플레이트(110)의 단면도 및 평면도이다.
    도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 플레이트(210)의 평면도이다.
    도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩의 제 2 플레이트의 단면도이다.
    도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1 플레이트와 제 2 플레이트를 결합시킨 칩을 나타내는 도면이다.
    도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩의 동작에 따라 개별 유체 주입라인의 시료가 챔버로 흐르는 상태를 설명하는 도면이다.
    도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩의 동작에 따라 시료가 챔버로 흐르지 않고, 분리된 상태를 설명하는 도면이다.
    도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩의 동작에 따라 단위 공통 유체 라인을 통하여 시료가 챔버로 흐르는 상태를 설명하는 도면이다.
    도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제 2 플레이트(210)의 하부에 히터 전극(320)이 구비된 제 3 플레이트(310)를 포함하는 바이오 칩의 모식도이고, 도 10은 상기 제 3 플레이트(310)의 평면도이다.
    도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩에 기반한 롤링 서클 증폭 공정을 설명하는 도면이다.

    이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다.

    본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위하여, 회전 방식으로 롤링 서클 증폭 반응과 같은 바이오 공정을 하나의 칩에서 진행할 수 있는, 새로운 개념의 다층 원형 플레이트 구조의 바이오 칩을 제공한다. 본 발명에 따른 바이오 칩의 일 응용예는 롤링 서클 증폭(RCA) 공정 시스템이나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.

    도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩(100)의 구성도이다.

    도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 바이오 칩(100)은 원형의 제 1 플레이트(110)과, 상기 제 1 플레이트(110)의 하단에 결합되는 제 2 플레이트(210)를 포함한다. 본 발명에서 상기 제 1 플레이트는 상기 제 2 플레이트 상에서 회전가능하며, 생물학적 반응이 일어나는 복수 개의 챔버(120)가 구비된다. 본 발명의 일 실시예에 상기 챔버(120)는 복수 개로서, 상기 원형의 제 1 플레이트에서 소정 각도로 방사상으로 구성된다.

    도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 플레이트(110)의 단면도 및 평면도이다.

    도 2를 참조하면, 제 1 플레이트(110)에는 소정 각도의 방사상으로 배치된 복수 개의 챔버(120)가 구비된다. 여기에서 방사상이라 함은 원의 중심으로부터 바깥쪽으로 나아가는 방향을 의미하며, 본 발명에서는 상기 챔버와, 이에 대응하는 유체 라인을 소정 각도로 이격시켜, 방사상으로 배치함으로써 회전 각도에 따른 유체 연통 또는 분리를 효과적으로 진행한다.

    본 발명에 따른 상기 챔버(120)는 플라스틱, 유리 등과 같은 재료의 제 1 플레이트 내에 형성되며, 상기 챔버는 하부의 제 2 플레이트 방향으로 개구된 형태이다.

    도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 플레이트(210)의 평면도이다.

    도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 플레이트(210)는 상기 원형 플레이트의 바깥쪽을 따라 원형으로 연결된 공통 유체 주입라인(220)이 구비된다.

    상기 공통 유체 주입라인(220)에는 상기 공통 유체 주입라인(220)으로부터 상기 제 2 플레이트 중심으로 분기되며, 일정 각도로 이격된 복수 개의 단위 공통 유체 주입라인(230)이 연결되며, 상기 단위 공통 유체 주입라인(230)은 중간에서 소정 간격(a)만큼 절단된 상태이다. 즉, 상기 단위 공통 유체 주입라인(230)은, 상기 절단 영역에 대응하도록 위치하는 상기 제 1 플레이트의 챔버(120)에 의하여 서로 유체 연통하게 연결된다. 상기 공통 유체 주입라인(220)에는 상기 공통 유체 주입라인(220)으로부터 상기 단위 공통 유체 주입라인(230)으로 시료를 주입하기 위한 공통 시료 주입구(221)가 연결된다.

    또한 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제 2 플레이트에는 각 챔버별로 개별적인 시료 주입이 가능한 개별 유체 주입라인(240)이 구비된다. 상기 개별 유체 주입라인(240)은 상기 단위 공통 유체 주입라인(230)과 유사하게 중간에서 채널이 소정 간격(b)만큼 절단된 상태로서, 상기 제 1 플레이트의 챔버(120)가 상기 절단 영역(b)에 정렬됨에 따라 상기 개별 유체 라인에 주입된 유체는, 상기 제 1 플레이트의 챔버를 통하여 상기 개별 유체 주입라인(240)을 흐르게 된다. 상기 개별 유체 주입라인에는 상기 개별 유체 주입라인 각각에 유체를 주입하기 위한 개별 유체 주입구(241)가 구비된다. 즉, 본 발명에서 상기 제 1 플레이트의 챔버(120)는 상기 개별 유체 주입라인의 유체 연통 수단으로 기능하며, 이는 상기 단위 공통 유체 주입라인도 동일하다.

    본 발명의 일 실시예에 따른 상기 복수 개의 개별 유체 주입라인(240)은 각각은 상기 단위 공통 유체 주입라인(230) 각각에 연결되어, 한 쌍을 이룬다. 이로써 주입된 유체(공통 유체, 개별 유체)는 상기 제 2 플레이트(210)의 중심 홀로부터 배출될 수 있다. 본 발명에서 주입 후 복수 개의 챔버로 동시에 유체가 흐르는 경우는 공통 유체라 명명하고, 이와 달리 각각의 챔버로 상이한 유체가 흐르는 경우를 개별 유체라 명명한다.

    도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오칩의 제 2 플레이트의 단면도이다.

    도 4를 참조하면, 상기 제 2 플레이트(210)에는 방사상으로서 원형 플레이트의 외측에 구비되는 공통 유체 주입라인(220)과 상기 공통 유체 주입라인으로부터 상기 제 2 플레이트(210)의 중심 방향으로 연결된 복수 개의 단위 공통 유체 주입라인(230)이 구비된다. 상기 복수 개의 단위 공통 유체 주입라인(230) 각각으로는 상기 원형 플레이트의 외측에 구비되는 공통 유체 주입라인(220)을 흐르는 유체가 흐르게 된다.

    또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 플레이트의 상기 단위 공통 유체 주입라인(230)은 소정 간격(a)만큼 절단된 상태이며, 상기 절단된 단위 공통 유체 주입라인의 단부는 상기 제 1 플레이트 방향으로 연결된 상태이다(도 4의 h 참조). 이로써 상기 단위 공통 유체 주입라인(230)은 상기 절단된 연결부(h)들을 상기 제 1 플레이트의 챔버가 연결하는 경우, 제 2 플레이트 외측에서 내측으로 유체가 흐르게 된다.

    상기 단위 공통 유체 주입라인의 단면 구조는 상기 개별 유체 주입라인(240)과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 이하 생략한다.

    도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1 플레이트와 제 2 플레이트를 결합시킨 칩을 나타내는 도면이다.

    도 5를 참조하면, 제 2 플레이트(210) 상에 제 1 플레이트(110)가 구비되며, 상기 제 1 플레이트(110)는 상기 제 2 플레이트(210) 상에서 회전가능하다.

    도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩의 동작에 따라 개별 유체 주입라인의 시료가 챔버로 흐르는 상태를 설명하는 도면이다.

    도 6을 참조하면, 제 1 플레이트가 회전함에 따라 서로 대응하는 개별 유체 주입라인(240) 사이의 간격(b)에 상기 제 1 플레이트(110)에 구비된 챔버(120)가 정렬된다. 이에 따라 상기 챔버(120a)의 주입구(미도시)과 배출구(미도시)는 제 2 플레이트의 상기 개별 유체 주입라인(240)의 절단된 단부(h)에 각각 연결되어, 상기 개별 유체 주입라인은 유체 연통하게 된다. 따라서, 상기 챔버에 의하여 상기 유체 주입라인과 유체 배출라인을 유체 연통시키기 위해서는 상기 챔버의 거리가 상기 유체 주입라인-유체 배출라인의 이격 거리보다 커야 한다.

    도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩의 동작에 따라 시료가 챔버로 흐르지 않고, 분리된 상태를 설명하는 도면이다.

    도 7을 참조하면, 상기 제 1 플레이트가 회전함에 따라 상기 제 1 플레이트에 구비된 챔버(120)는 상기 개별 유체 주입라인(240)과 단위 공통 유체 주입라인(230) 사이로 이동하며, 이에 따라 상기 개별 유체 주입라인(240) 및 단위 공통 유체 주입라인(230)의 시료는 상부의 제 1 플레이트(110)에 의하여 블록되며, 이로써 챔버로 시료가 흐르지 않게 되며, 상기 챔버내에 수용된 시료는 상기 챔버(120) 내에서 보관된다.

    도 8은 단위 공통 유체 라인을 통하여 챔버로 시료가 흐르는 상태를 설명하는 도면이다.

    도 8을 참조하면, 상기 제 1 플레이트(110)가 제 2 플레이트(210) 상에서 회전하여, 상기 단위 공통 유체 주입라인(230)에 정렬된다. 이로써 상기 단위 공통 유체 주입라인(230)으로 주입된 시료는 상기 챔버(120)로 흐르게 된다.

    본 발명에 따른 상기 구조의 바이오 칩은 특히 롤링 서클 증폭 공정이 수행되는 칩으로서, 상기 제 2 플레이트 하단에는 상기 반응 챔버에 열을 인가하기 위한 히터 등이 구비될 수 있다.

    도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제 2 플레이트(210)의 하부에 히터 전극(320)이 구비된 제 3 플레이트(310)를 포함하는 바이오 칩의 모식도이고, 도 10은 상기 제 3 플레이트(310)의 평면도이다.

    도 9 및 10을 참조하면, 상기 제 3 플레이트(310)는 인가되는 전기에 의하여 저항열이 발생하는 재질로 구성되며, 상기 제 3 플레이트(310) 중앙에는 칩 회전을 위한 가이드 라인이 구비된다. 또한 상기 제 3 플레이트(310)에는 별도의 저항 온도 감지 센서(320)가 구비될 수 있다. 금속 등과 같이 열을 발생시키는 열 인가 수단이 구비된 제 3 플레이트(310)에 전류를 인가시킴으로써, PCR 공정이 진행되는 챔버에 일정한 온도 조건을 형성시킬 수 있다.

    본 발명은 상술한 바와 같이 다층 구조의 플레이트 방식의 바이오 칩으로서, 상부의 플레이트를 회전시킴으로써 시료의 공통 또는 개별 주입과, 별도의 밸브 등을 사용하지 않고서도 챔버 내로의 시료 주입을 블록시켜, 챔버 내의 생물학적 반응을 유도할 수 있다. 특히 롤링 서클 증폭 공정을 별도의 밸브 사용 없이도, 한번에 여러 샘플에 대해 동시에 수행할 수 있다는 장점이 있다.

    도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 칩에 기반한 롤링 서클 증폭 공정을 설명하는 도면이다.

    먼저, 상기 바이오 칩을 기반한 롤링 서클 증폭 공정에 앞서 제 1플레이트 챔버(120)에 covalent bonding을 통해 동일한 포획 프로브를 고정시킨다. 제 1 플레이트(110)의 챔버(120)를 상기 제 2 플레이트(210)의 개별 유체 주입라인(240)에 정렬시킨다. 이후 상기 개별 주입라인(240)을 통하여 각 챔버에 상이한 패드락(pad lock) 프로브를 주입한다. 여기에서 상기 패드락 프로브는 챔버 각각에 연결된 개별 유체 주입구(241)를 통하여 주입되므로, 상기 챔버(120)에는 상이한 종류의 패드락 프로브가 주입될 수 있다. 이 때, 패드락 프로브와 템플릿(주형) DNA 그리고 리가아제를 동시에 주입하여, 고정된 포획 프로브, 패드락 프로브, 주형 DNA, 리가아제를 포함하는 챔버(120)를 분리 시킨 후, 50℃로 온도를 조절하여 리게이션(ligation)을 수행하게 된다. 이후 상기 제 1 플레이트(110)를 회전시켜, 상기 단위 공동 유체 주입라인(230)에 챔버를 정렬시켜, 유체 연통되게 한 후, 세척버퍼액으로 세척하고, 다시 RCA 반응을 위한 DNA 복제효소를 포함한 용액을 상기 공통 유체 주입라인(220)을 통하여 주입한다. 이후, 상기 제 1 플레이트(110)를 회전시켜 분리시킨 후 30℃에서 RCA 반응을 수행하며, 이를 통해 완전한 원형의 padlock 프로브가 형성된 챔버에서만 DNA 복제효소로 인하여 롤링 써클 증폭 생성물(RCA 생성물)이 형성된다.

    이후, RCA 생성물을 확인하기 위하여 회전하여 유체 연통한 후, 공통 유체 주입구(221)을 통하여 검출 프로브를 주입하여 반응 후 세척한다. 이 때 대조군 챔버보다 더 높은 형광 신호를 관측함으로써 RCA 반응이 성공적으로 수행되었음을 알 수 있다.

    본 발명은 상술한 회전 기반의 바이오 칩을 통하여, 각 챔버에 상이한 또는 공통의 물질을 주입시킬 수 있으며, 이로써 RCA와 같은 복잡한 바이오 공정을 하나의 칩으로 진행할 수 있으며, 더 나아가, 밸브와 같은 복잡한 기계요소의 사용없이도, 한번에 여러 샘플에 대하여 원하는 바이오 공정을 동시에 수행할 수 있으므로, 경제성이 우수하다.

    이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들을 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.

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