用于提取目标物质的提取装置、提取方法和流体芯片
阅读说明：本技术 用于提取目标物质的提取装置、提取方法和流体芯片 (Extraction device for extracting target substance, extraction method, and fluidic chip ) 是由 申世铉 李灏润 罗元徽 朴澯熹 于 2020-02-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于提取目标物质的提取装置、提取方法和流体芯片。在根据本发明的提取装置中,在其中目标物质与提取试剂盒中的多孔膜结合的状态下,当洗脱液和磁性溶液顺序通过时,由于极性差异,保留在多孔膜中的洗脱液被磁性溶液推出,并且收集在收集室中。此外,即使在收集室中,洗脱液和磁性溶液也因为不同极性而保持为堆叠状态,并且在其中收集室中的磁性溶液通过磁力施加器的磁力与洗脱液物理分离的状态下,可以回收收集室中的洗脱液。因此,在与磁性溶液一起在收集室中收集洗脱液之后,在其中收集室中的磁性溶液通过磁力与洗脱液物理分离的状态下,可以回收洗脱液。(The present invention relates to an extraction device, an extraction method, and a fluidic chip for extracting a target substance. In the extraction device according to the present invention, in a state in which the target substance is bound to the porous membrane in the extraction kit, when the eluent and the magnetic solution pass through in sequence, the eluent retained in the porous membrane is pushed out by the magnetic solution due to the difference in polarity, and is collected in the collection chamber. Further, even in the collection chamber, the eluate and the magnetic solution are maintained in a stacked state due to different polarities, and the eluate in the collection chamber can be recovered in a state in which the magnetic solution in the collection chamber is physically separated from the eluate by the magnetic force of the magnetic force applicator. Therefore, after the eluate is collected in the collection chamber together with the magnetic solution, the eluate can be recovered in a state in which the magnetic solution in the collection chamber is physically separated from the eluate by a magnetic force.)
技术领域
本发明涉及用于提取目标物质的提取装置、提取方法和流体芯片。更具体地，本发明涉及能够在不使用离心方案的情况下或不利用高速离心的情况下提取目标物质诸如核酸的提取装置、提取方法和流体芯片。
背景技术
在医学领域，正在积极开发用于实现定制化医疗的有效的诊断和治疗方法。诸如核酸的目标物质的提取和纯化是生物技术、分子生物学、生物化学和诊断检测医学中的关键过程。
近年来，非侵入性液体活检作为传统组织活检的实用替代方案而备受关注，因为它已经证明了其作为早期检测标记物的高检测准确性和合格性。在这方面，对于从血液或其他体液中分离和纯化诸如cfDNA(无细胞DNA)、外泌体和CTC(循环肿瘤细胞)的技术的需求正在增加。
用于快速和准确诊断的典型的目标物质预处理方法的一个实例可以包括在离心柱(spin column)方案中的核酸提取方法，其被配置成将样品和用于核酸提取的缓冲液顺序流动至包括由二氧化硅制成的多孔膜的柱中。结果，离心柱方案意欲将核酸结合至多孔膜，将其洗涤，并且将核酸浓缩至所需浓度，和提取所述核酸。图1是显示韩国专利No.10-1495631中公开的柱的实例的图表，并且图2是显示使用离心柱方案提取核酸的方法的图表。
如参考图2所述的，当包括核酸的样品放入柱中并且然后在离心分离器中进行离心过程时，样品中的核酸与多孔膜结合。然后，将洗涤溶液注入所述柱中并使用离心分离器再次进行离心过程，使得剩余在多孔膜中的杂质被去除。在这方面，在洗涤过程中，可以使用各种洗涤溶液或者该过程可以进行多次，这取决于核酸或从中提取核酸的体液的类型或者随后的核酸处理过程。
当洗涤过程完成时，进行干燥过程，使得保留在多孔膜上的洗涤溶液被完全去除。在这种情况下，干燥过程通常通过使用离心分离器的离心过程进行。
当干燥过程完成后，将洗脱液或洗脱缓冲液注入柱中，然后使用离心分离器进行离心过程，使得结合于多孔膜上的核酸可以与洗脱液一起被提取出来。
如上所述，在使用离心柱方案的核酸提取中，在大多数步骤中需要离心过程。最近，已经在结合过程或洗涤过程中提出使用负压的方案。然而，在该方法中，在干燥过程或洗脱过程中、特别是洗脱过程中必须将12,000G或更大施用于所述柱。因此，使用基于负压的方案，难以替换离心过程。
在该离心过程中，当提取核酸时，在每个过程中柱必须放入离心分离器中并然后从中取出。这使得难以在单个芯片上使用一系列过程分离核酸。
此外，当离心分离器不能放置的情况下，难以将离心柱方案应用于现场诊断。在将现场提取的样品转送至提供离心分离器的地方的过程中，存在交叉污染的风险。
另外，由于用户必须手动进行一系列过程，所以核酸提取量或纯度的重复精度会受到用户技术水平的影响。
发明内容
技术目的
因此，已经设计了本发明以解决上述问题。因此，本发明的一个目的是提供提取装置、提取方法和流体芯片，其能够在不使用离心方案或不应用高速离心的情况下提取目标物质诸如核酸。
技术方案
本发明的一个方面提供了用于提取目标物质的提取装置，所述装置包括：提取试剂盒，安装在所述提取试剂盒内的多孔膜，其中所述目标物质与所述多孔膜结合；洗脱液，其用于在通过所述提取试剂盒中的多孔膜时将所述目标物质从所述多孔膜上洗脱；磁性溶液，其具有磁性并且具有与所述洗脱液的极性不同的极性使得所述磁性溶液不与所述洗脱液混合；收集室，其用于收集其中以堆叠和分离状态顺序通过所述多孔膜的所述洗脱液和磁性溶液；和磁力施加器，其用于将磁力施加于所述收集室，其中当所述磁性溶液通过所述多孔膜时，由于所述磁性溶液的极性与所述洗脱液的极性不同，保留在所述多孔膜中的所述洗脱液从所述多孔膜中排出，其中当使用来自所述磁力施加器的磁力将所述收集室中的所述磁性溶液与所述洗脱液物理分离时，回收所述收集室中的所述洗脱液。
在装置的一个实施方案中，所述磁力施加器施加磁力于所述收集室的外侧面，使得所述磁性溶液流向并且凝聚在所述收集室的相应内侧面上，以致于在所述磁性溶液以下的所述洗脱液向上暴露。
在装置的一个实施方案中，所述洗脱液是极性溶液，并且所述磁性溶液是非极性溶液。
在装置的一个实施方案中，当所述目标物质是核酸时，所述洗脱液包括极性蒸馏水或用于核酸提取的洗脱缓冲液，并且所述磁性溶液包括含有分散在其中的磁性颗粒的非极性矿物油或硅油。
在装置的一个实施方案中，所述装置另外含有流动驱动力施加器，所述流动驱动力施加器用于将流动驱动力施加于所述提取试剂盒使得所述洗脱液和所述磁性溶液通过所述多孔膜。
在装置的一个实施方案中，所述提取试剂盒包括：入口，其中所述洗脱液和所述磁性溶液通过所述入口被注入所述提取试剂盒；和出口，其中通过所述多孔膜的所述洗脱液通过所述出口被排出，其中所述流动驱动力施加器包括用于通过所述入口将正压施加到所述提取试剂盒或用于通过所述出口将负压施加到所述提取试剂盒的压力泵。
本发明的另一方面提供一种使用提取装置提取目标物质的提取方法，所述方法包括：提供其中安装多孔膜的提取试剂盒；将所述目标物质与所述多孔膜结合；在将洗脱液通过所述多孔膜的同时从所述多孔膜上洗脱所述目标物质；在将磁性溶液通过所述多孔膜的同时将保留在所述多孔膜中的所述洗脱液从所述多孔膜上排出，其中所述磁性溶液具有磁性并且具有与所述洗脱液的极性不同的极性；收集顺序通过所述多孔膜的所述洗脱液和所述磁性溶液于收集室中，其中所述洗脱液和所述磁性溶液由于其不同的极性而以分离的方式堆叠到所述收集室中；和从所述收集室回收所述洗脱液；其中回收所述洗脱液包括：从所述收集室的外部施加磁力于所述收集室，使得所述磁性溶液与所述洗脱液物理分离；和从所述收集室回收所述分离的洗脱液。
在所述方法的一个实施方案中，回收所述洗脱液包括：将所述磁力施加于所述收集室的外侧面，使得所述磁性溶液流向并且凝聚在所述收集室的相应内侧面上，以致于所述洗脱液向上暴露；和从所述收集室回收所述向上暴露的洗脱液。
在所述方法的一个实施方案中，所述洗脱液是极性溶液，并且所述磁性溶液是非极性溶液。
在所述方法的一个实施方案中，当所述目标物质是核酸时，所述洗脱液包括极性蒸馏水或用于核酸提取的洗脱缓冲液，并且所述磁性溶液包括含有分散在其中的磁性颗粒的非极性矿物油或硅油。
在所述方法的一个实施方案中，所述提取试剂盒具有：入口，其中所述洗脱液和所述磁性溶液通过所述入口被注入所述提取试剂盒；和出口，其中通过所述多孔膜的所述洗脱液通过所述出口被排出，其中将用于驱动所述洗脱液和所述磁性溶液流动的流动驱动力施加到所述提取试剂盒，其中所述流动驱动力包括通过所述入口施加到所述提取试剂盒中的正压或通过所述出口施加到所述提取试剂盒中的负压。
本发明还有一方面提供一种用于提取目标物质的流体芯片，所述流体芯片包括：芯片体；样品室，所述样品室形成在所述芯片体内部以在其中储存含有所述目标物质的样品溶液；洗脱室，所述洗脱室形成在所述芯片体内部以在其中储存用于洗脱所述目标物质的洗脱液；磁性室，所述磁性室形成在所述芯片体内部以在其中储存磁性溶液，其中所述磁性溶液具有磁性并且具有与所述洗脱液的极性不同的极性，以致于所述磁性溶液不与所述洗脱液混合；形成在所述芯片体内部的提取室；安装在所述提取室内部的多孔膜，其中所述目标物质与所述多孔膜结合；室选择阀，所述室选择阀安装在所述芯片体上以将所述样品室、所述洗脱室和所述磁性室中的一个选择性地连接至所述提取室的入口；和收集室，所述收集室形成在所述芯片体内部并且与所述提取室的出口连接；其中所述室选择阀顺序地将所述提取室与所述洗脱室和所述磁性室连接，并然后施加来自外部的流动驱动力，使得分别在所述洗脱室和所述磁性室中的所述洗脱液和所述磁性溶液顺序通过所述入口和然后所述多孔膜，其中当所述磁性溶液通过所述多孔膜时，所述磁性溶液将保留在所述多孔膜中的所述洗脱液排出到所述多孔膜之外，并然后将所述洗脱液和磁性溶液通过所述出口收集到所述收集室中，其中所述洗脱液和所述磁性溶液根据其不同的极性而以分离的方式堆叠在所述收集室中，其中将磁力从其外部施加于所述收集室，使得所述磁性溶液与所述收集室中的所述洗脱液物理分离，并然后从所述收集室中回收所述洗脱液。
在流体芯片的一个实施方案中，将从外部施加到所述收集室的所述磁力施加于所述收集室的外侧面，使得所述磁性溶液流向并且凝聚在所述收集室的相应内侧面上，同时在所述磁性溶液以下的所述洗脱液向上暴露。
在流体芯片的一个实施方案中，所述芯片体包括：下部主体，所述下部主体具有其中限定的所述样品室、所述洗脱室、所述磁性室、所述提取室和所述收集室；和上部盖子，所述上部盖子与所述下部主体的顶面接合，其中在所述下部主体中限定流动通道，所述流动通道将所述样品室、所述洗脱室和所述磁性室分别与所述提取室的所述入口连接，其中每个所述流体通道的远端和所述提取室的所述入口朝向所述芯片体的顶部开放，其中所述室选择阀与所述下部主体通过所述上部盖子接合，并且选择性地将所述流体通道的远端之一连接到所述提取室的所述入口，所述流体通道分别与所述样品室、所述洗脱室和所述磁性室连接。
在流体芯片的一个实施方案中，所述流体芯片另外包含：至少一个洗涤室，所述洗涤室限定在所述下部主体中以在其中容纳洗涤溶液；废液室，所述废液室限定在所述下部主体中以在其中储存已经通过所述提取室的所述样品溶液和所述洗涤溶液；和排出选择阀，所述排出选择阀通过所述上部盖子接合所述下部主体以选择性地将所述提取室的出口与所述收集室和所述废液室之一连接，其中在所述样品溶液中的所述目标物质与所述多孔膜结合之后，所述洗涤室中的所述洗涤溶液通过所述提取室以洗涤所述多孔膜。
在流体芯片的一个实施方案中，所述芯片体另外具有与所述收集室和所述废液室连接的负压入口，其中通过所述负压入口向其引入来自外部的负压，其中基于所述排出选择阀的选择，所述负压入口通过所述收集室或废液室将所述负压施加于所述收集室的出口。
在流体芯片的一个实施方案中，所述洗脱液是极性溶液，并且所述磁性溶液是非极性溶液。
在流体芯片的一个实施方案中，当所述目标物质是核酸时，所述洗脱液包括极性蒸馏水或用于核酸提取的洗脱缓冲液，并且所述磁性溶液包括含有分散在其中的磁性颗粒的非极性矿物油或硅油。
在流体芯片的一个实施方案中，当所述目标物质是核酸时，所述多孔膜包括以下之一：二氧化硅膜，离子交换树脂，二氧化硅网，其中填充有二氧化硅珠的填充管，和其表面上附着有官能团的膜，所述官能团能够特定性结合所述目标物质，或其中当所述目标物质包括以下之一时：包括CTC(循环肿瘤细胞)的细胞、包括外泌体的胞外囊泡和蛋白，则所述多孔膜包括以下之一：离子交换树脂，和其表面上附着有官能团的膜，所述官能团能够特定性结合所述目标物质。
在流体芯片的一个实施方案中，所述目标物质包括以下之一：包括DNA和RNA的核酸，包括CTC(循环肿瘤细胞)的细胞、包括外泌体的胞外囊泡和蛋白。
技术效果
根据本发明，可以实现提取装置、提取方法和流体芯片，其能够在不使用离心方案或不应用高速离心的情况下提取诸如核酸的目标物质。
附图说明
图1是显示在韩国专利No.10-1495631中公开的柱的实例的视图。
图2是显示使用离心柱方案提取核酸的过程的图表。
图3是显示根据本发明的用于提取目标物质的提取装置的构型的图表。
图4是说明根据本发明的用于提取目标物质的提取装置的操作原理的图表。
图5是说明根据本发明的用于提取目标物质的提取方法的图表。
图6是说明在根据本发明的用于提取目标物质的提取装置中从收集在收集室中的洗脱液和磁性溶液中回收洗脱液的过程的图表。
图7是根据本发明的用于提取目标物质的流体芯片的立体图。
图8是图7所示的流体芯片的分解立体图。
图9中的(a)是图7所示流体芯片的平面图。
图9中的(b)是图8所示流体芯片的下部主体的平面图。
图10是图8的沿着X-X线截取的剖视图。
图11至图14是说明使用根据本发明的流体芯片提取目标物质的过程的图表，
图15是说明使用根据本发明的流体芯片的实验结果的图表。
图16是显示使用根据本发明的流体芯片在实际临床实践中通过患者的血液分析监视突变基因的实验结果的图表。
具体实施方式
以下，将参考附图详细描述根据本发明的实施方案。
图3是显示根据本发明用于提取目标物质的提取装置100的构型的图。参考图3，根据本发明的提取装置100包括提取试剂盒110、多孔膜120、洗脱液130、和磁性溶液140。此外，根据本发明的提取装置100可以包括收集室200(参见图6)和流动驱动力施加器150。
提取试剂盒110具有圆柱形形状，其中形成有入口111和出口112。根据本发明，例举了试剂盒具有圆柱形形状。此外，洗脱液130和磁性溶液140通过入口111流入试剂盒。已经通过多孔膜120的洗脱液130和磁性溶液140通过出口112排出。根据本发明，阐述了其中出口112的内径比入口111的内径窄的实例。
多孔膜120安装在提取试剂盒110内部。目标物质TS(见图4)与多孔膜120结合。在这方面，目标物质TS的结合过程可以包括先前已知的步骤，诸如结合步骤、洗涤步骤和干燥步骤。使用根据本发明的提取方法或流体芯片300，目标物质TS可以与多孔膜120结合，其将稍后描述并且稍后将详细描述。
在这方面，根据本发明的提取装置100应用的目标物质TS可以包括以下之一：包括DNA和RNA的核酸，包括CTC(循环肿瘤细胞)的细胞，包括外泌体的胞外囊泡，和蛋白。
此外，当目标物质TS是核酸时，多孔膜120可以包括以下之一：二氧化硅膜，离子交换树脂，二氧化硅网，其中紧密填充有二氧化硅珠的填充管，或在其表面上布置有官能团的膜，所述官能团能够特定结合所述目标物质TS。此外，当目标物质TS包括以下之一时：包括CTC(循环肿瘤细胞)的细胞、包括外泌体的胞外囊泡和蛋白，则所述多孔膜120可以包括以下之一：离子交换树脂，和在其表面上布置有官能团的膜，所述官能团能够特定结合所述目标物质TS。多孔膜120可以具有各种类型的膜结构，其中目标物质TS附着或特定结合于多孔膜120。
洗脱液130堆叠在提取试剂盒110中的多孔膜120上。此外，当洗脱液130通过多孔膜120时，与多孔膜120结合的目标物质TS溶解于洗脱液130中或者分散在洗脱液130中，使得目标物质TS与洗脱液130一起从多孔膜120上逃脱。
磁性溶液140具有的极性与洗脱液130的极性不同，并且因此当被注射到提取试剂盒110中时保持与洗脱液130不相混。此外，磁性溶液140可以具有磁性。例如，磁性颗粒分散于极性与洗脱液130的极性不同的磁性溶液中，因而整个溶液具有磁性。
在这方面，磁性溶液140堆叠在提取试剂盒110中的洗脱液130之上，如图3所示。即，多孔膜120、洗脱液130和磁性溶液140保持为堆叠形式。因此，洗脱液130通过多孔膜120和然后磁性溶液140通过多孔膜120。
根据本发明，例如，洗脱液130是极性溶液，诸如蒸馏水，并且磁性溶液140是非极性溶液，诸如油。在一个实施例中，当目标物质TS是核酸时，可以将极性蒸馏水或用于核酸提取的洗脱缓冲液用作洗脱液130。在这方面，用于核酸提取的洗脱缓冲液是用于提取核酸的商业缓冲溶液。在一个实施例中，10mM Tris-Cl、0.1M EDTA、20μg/ml胰RNA酶A和0.5％SDS的pH 8.0混合溶液可以用作用于核酸提取的洗脱缓冲液。在这方面，磁性溶液140可以包括其中分散有磁性颗粒的非极性矿物油或硅油。
根据上述构型，当使用流动驱动力施加器150将使得洗脱液130和磁性溶液140通过多孔膜120的流动驱动力施加于提取试剂盒110时，洗脱液130首先通过多孔膜120，然后洗脱液130与多孔膜120中的目标物质TS一起流动到多孔膜120的相反侧，如图4的(a)中所示。
在这方面，常规地，当洗脱液130通过多孔膜120时，应用离心方案(12,000G)从多孔膜120上分离大多数目标物质TS。然而，在根据本发明的提取装置100中，在洗脱液130通过多孔膜120之后，磁性溶液140通过多孔膜120。因此，保留在多孔膜120中的洗脱液130被推出，使得洗脱液130和目标物质TS与多孔膜120可完全脱离，如图4的(b)中所示。因此，本方案可以在不使用离心分离器或甚至在使用离心力时低于12,000G的压力下使用洗脱液130提取目标物质TS。
根据本发明，使用流动驱动力施加器150应用的流动驱动力可以包括诸如正压或负压的压力、离心力、重力、或惯性力。例如，流动驱动力施加器150可以包括压力泵，其通过提取试剂盒110的入口111将正压施加于提取试剂盒110的内部或者通过出口112将负压施加于提取试剂盒110的内部。在这方面，压缩机、注射泵、蠕动泵等可以用作压力泵。
此外，关于离心力，与使用离心力的现有技术相比，即使在较小的旋转速度下，即在低于12,000G的压力下，本方案也可以容易地分离目标物质TS。
重力可以用作流动驱动力。多孔膜120对于洗脱液103的流动阻力较小。因此，洗脱液103可以在重力下通过多孔膜120。即使当不能通过多孔膜120的残留洗脱液130保留在多孔膜120中时，使用磁性溶液140也可以将剩余的洗脱液130从膜中推出，所述磁性溶液140可以仅在重力下侵入多孔膜120。因此，可以实现使用洗脱液130提取目标物质TS。
此外，惯性力可以用作流动驱动力。在这种情况下，当洗脱液130和磁性溶液140堆叠在多孔膜120的顶面上时，通过试剂盒重复在重力方向上的快速运动和停止来产生惯性力，由此使用洗脱液130提取目标物质TS。
在一个实施例中，在与提取试剂盒110的出口112连接的收集室200中收集顺序通过提取试剂盒110中的多孔膜120的洗脱液130和磁性溶液140。如图6中所示，洗脱液130和磁性溶液140根据相互不同的极性以堆叠和分离状态收集。此外，可以进行利用磁性溶液140的磁力从收集室回收洗脱液130的过程。参考图5和图6，参照根据本发明的提取目标物质TS的提取方法，将进行详细描述。
首先，如图3中所示，制备其中安装有多孔膜120的提取试剂盒110。此外，目标物质TS与提取试剂盒110的多孔膜120结合。当参考图5更详细地描述该过程时，将含有目标物质TS的样品溶液注射到其中安装有多孔膜120的提取试剂盒110中(S40)。
然后，当将用于使样品溶液流动的流动驱动力施加于提取试剂盒110时，样品溶液通过多孔膜120，使得样品溶液中的目标物质TS与多孔膜120结合(S41)。然后，将洗涤溶液注入提取试剂盒110(S42)，并向其施加流动驱动力，使得洗涤溶液通过多孔膜120并洗涤多孔膜120的内部(S43)。此外，在完成洗涤步骤之后，进行干燥过程。以这种方式，完成了目标物质TS与多孔膜120的内部的结合。
然后，将洗脱液130和磁性溶液140注入提取试剂盒110(S45和S46)。在图5中，通过举例的方式显示了在注入洗脱液130之后注入磁性溶液140。然而，当洗脱液130是具有极性的蒸馏水并且磁性溶液140是非极性油时，洗脱液130和磁性溶液140顺序堆叠在多孔膜120之上，如图3中所示，而与其注入顺序无关。
在完成洗脱液130和磁性溶液140的注入后，将流动驱动力施加于提取试剂盒110(S47)。因此，如上所述，洗脱液130首先通过多孔膜120，然后使用磁性溶液140将剩余的目标物质TS与洗脱液130一起从多孔膜120中推出，使得剩余的目标物质TS可以与洗脱液130一起完全提取。在这方面，将流动驱动力施用于提取试剂盒110的方案与上述的方案相同，并且因此省略其详细描述。
此外，当磁性溶液140的一部分或全部已经通过多孔膜120时，在收集室200中收集洗脱液130和磁性溶液140，如图6的(a)中所示(S48)。在这方面，在收集室200中，洗脱液130和磁性溶液140根据相互不同的极性以堆叠和分离状态收集，如图6的(a)中所示。
在图6的(a)中所示的状态中，可以使用移液器枪头170回收下部的洗脱液130。在回收过程中，可以与其一起收集磁性溶液140的一部分而降低纯度。当在回收磁性溶液140之前停止回收以提高纯度时，目标物质TS的回收效率降低。
因此，根据本发明，如图6的(b)中所示，磁力施加器160从收集室200的外部施加磁力(S49)以将磁性溶液140从洗脱液130物理分离。以这种状态，可以回收洗脱液130(S50)。根据本发明，例举了磁力施加器160体现为永久磁铁。备选地，磁力施加器160可以体现为电磁铁。
此外，在图6的(b)中，磁力施加器160将磁力施加于收集室200的侧面，使得磁性溶液140聚集在收集室200的侧面上。结果，如图6的(c)中所示，移液器枪头170直接浸入洗脱液130而不通过磁性溶液140，如图6的(d)中所示可以回收洗脱液130。此外，在已经回收洗脱液130之后，从洗脱液130中提取目标物质TS。
在上述实施方案中，将洗脱液130和磁性溶液140注入提取试剂盒110，然后在以下状态下施加流动驱动力：其中洗脱液130和磁性溶液140以分离状态堆叠在多孔膜120上。然而，本发明不限于此。洗脱液130和磁性溶液140可以不堆叠在提取试剂盒110中。即，洗脱液130首先流入提取试剂盒110，并且通过多孔膜120，然后洗脱液130被首先收集到收集室200中。然后，磁性溶液140流入提取试剂盒110，并且通过多孔膜120，然后收集到收集室200中。
流体芯片
以下，参考图7至图14，将详细描述根据本发明用于提取目标物质的流体芯片300。根据本发明的流体芯片300是指这样的实施例，其中上述提取装置以芯片形式实施，并且提取试剂盒110具体化为流体芯片300中的提取室350。此外，以下将描述这样的实施例，其中上述实施方案中的流动驱动力施加器150具体化为负压泵151和压力计152，如在图11至图14中表示。多孔膜的附图标记是相同的120。
当参考图7至图10描述时，根据本发明的流体芯片300包括芯片体310、样品室321、洗脱室323、磁性室324、提取室350、多孔膜120、室选择阀330和收集室325。
例如，芯片体310由透明或半透明塑料材料制成。根据本发明，如图8中所示，举例而言，芯片体310包括下部主体311和上部盖子312。样品室321、洗脱室323、磁性室324、提取室350和收集室325被布置在下部主体311中，并且形成用于连接这些室的流动通道371。
上部盖子312接合于下部主体311的顶面。上部盖子312具有阻断或覆盖上述各室中的所有或一些的结构。其上连接有用于打开和关闭每个室的塞子。稍后描述的室选择阀330和排出选择阀340通过上部盖子312与下部主体311接合。
样品室321形成在芯片体310的下部主体311内部，并且其中储存有含有目标物质的样品溶液。此外，洗脱室323和磁性室324形成在芯片体310的下部主体311内部，并且在其中分别储存洗脱液和磁性溶液。在这方面，洗脱液和磁性溶液可以与参考上述提取装置100的那些相同，并且省略其详细描述。
提取室350形成于芯片体310的下部室内部，并且对应于上述提取装置100的提取试剂盒110。即，在提取室350中，如图7和图10中所示，安装有与目标物质结合的多孔膜120。此外，收集室325形成在芯片体310的下部主体311内部，并且与提取室350的出口352(未示出)连接。
在一个实施例中，室选择阀330安装在芯片体310上以选择性地将样品室321、洗脱室323和磁性室324之一连接于提取室350的入口351。根据本发明，作为实例，室选择阀330通过上部盖子312接合于下部主体311，如图8所示。
参考图8和图9中的(b)，下部主体311具有流动通道371，其分别将样品室321、洗脱室323和磁性室324连接于提取室350的入口351。在这方面，流动通道371的远端朝下部主体311的顶面开放，如图9的(b)中所示。类似地，提取室350的入口351朝向下部主体311的顶部开放。在这方面，室选择阀330通过上部盖子312与下部主体311的顶面接合，以将流动通道371的远端之一选择性地连接于提取室350的入口351，所述流动通道371分别与样品室321、洗脱室323和磁性室324连接。
根据本发明，如图8所示，室选择阀330包括由硅酮制成的密封垫311、室转换阀332和用于固定密封垫和室转换阀的第一固定夹具333。在这方面，密封垫311可以具有与流动通道371的远端和提取室350的入口351连通的连通孔。根据室转换阀332的旋转，提取室350的入口351和流动通道371中的任一个与连通孔连通。
在一个实施例中，根据本发明的流体芯片300可以包括至少一个洗涤室322a、322b和322c，废液室326和排出选择阀340。洗涤室322a,322b，和322c形成在下部主体311中并且其中容纳有洗涤溶液。根据本发明，作为实例，安排三个洗涤室322a,322b和322c。然而，本发明不限于此。具有不同浓度的乙醇的洗涤溶液分别容纳在洗涤室322a,322b和322c中。例如，三个洗涤室322a,322b和322c以降低的乙醇浓度顺序含有洗涤溶液，以便以降低的乙醇浓度顺序依次洗涤多孔膜120。
废液室326形成在下部主体311中。已经通过提取室350的诸如样品溶液和洗涤溶液的废液可以储存在其中。在这方面，排出选择阀340通过上部盖子312与下部主体311接合，以选择性地将提取室350的出口352连接于收集室325或废液室326。如图8中所示，例如，排出选择阀340由排出转换阀342和第二固定夹具343组成。
此外，在芯片体310中形成与收集室325和废液室326连接的负压入口360。负压泵151与负压入口连接，以施加用于流体流动的负压。即，负压入口360递送负压，以根据排出选择阀340的选择将流体流动通过收集室325或废液室326而至收集室325的出口352。稍后将详细描述。
参考图11至图14将详细描述具有以上构型的使用根据本发明的流体芯片300提取目标物质的过程。
首先，如图11所示，进行结合步骤，其中在室选择阀330将提取室350与样品室321连接的状态下，将容纳在样品室321中的样品溶液注入提取室350。
在结合步骤中，排出选择阀340转换为将负压泵151通过废液室326与提取室350的出口352连接，如图11所示。因此，样品室321中的样品溶液与提取室350的内部通过室选择阀330在施加于提取室350的出口352的负压下结合。在这方面，图11至图14中的粗体形状标出的线显示通过排出选择阀340和室选择阀330中每一个选择的连接线。
然后，如图12所示，当室选择阀330将提取室350与洗涤室322a、322b和322c各自连接时，洗涤室322a、322b和322c每个中含有的洗涤溶液被注入提取室350。因此，进行了洗涤步骤。
在洗涤步骤中，排出选择阀340被转换，使得负压泵151与提取室350的出口352通过废液室326连接，如图12所示。结果，洗涤室322a、322b和322c每个中的洗涤溶液通过室选择阀330在负压下被注入提取室350，所述负压是施加于提取室350的出口352。然后，洗涤溶液通过多孔膜120。因此，可以实现洗涤过程。通过多孔膜120的洗涤溶液通过出口352和排出选择阀340被排放到废液室326中。
图11至图14显示了其中应用洗涤室322a、322b和322c中之一的实施例。然而，分别来自三个洗涤室322a、322b和322c的三种洗涤溶液可以顺序流动以洗涤多孔膜120。
此外，在进行上述洗涤步骤之后，可以进行干燥步骤。在完成干燥步骤之后，转换室选择阀330，使得提取室350和洗脱室323彼此连接。因此，洗脱室323中的洗脱液流入提取室350。
在这方面，如图13所示，转换排出选择阀340，使得负压泵151通过收集室325与提取室350的出口352侧连接。结果，洗脱室323中的洗脱液在施加于提取室350的出口352的负压下通过室选择阀330注入提取室350，然后通过多孔膜120，并且然后收集到收集室325中。
然后，转换室选择阀330，使得提取室350和磁性室324彼此连接，如图14所示。因此，磁性室324中的磁性溶液被注入提取室350并且通过多孔膜120，以将剩余洗脱液推出到膜之外。然后，磁性溶液与洗脱液一起收集在收集室325中。
在这方面，如图14所示，转换排出选择阀340，使得负压泵151与提取室350的出口352通过收集室325连接。结果，磁性室324中的磁性溶液在施加于提取室350的出口352的负压下通过室选择阀330流动到提取室350。然后，磁性溶液通过多孔膜120，然后收集到收集室325中。
然后，如图6所示，可以将来自收集室325外部的磁力施加于磁性溶液，以将磁性溶液与洗脱液物理分离，然后可以回收洗脱液。然后，可以从洗脱液中提取目标物质。
图15是阐述使用根据本发明的流体芯片的实验结果的图表。如参考图15所述，测试了本方案是否使用cfDNA标样以极低的比例提取突变基因。关于比较实验，使用了可商购的离心方法，即QIA amp。此外，将Horizon产品用于在实验中使用的cfDNA标样。样品体积是500μl。进行从总共4个样品组(0％,0.1％,1％，和5％)中提取PIK3CA E545K,EGFR L858R,KRAS G12D和NRAS Q61K的ctDNA的实验。在图15中，PIBEX是指根据本发明的流体芯片的实验结果。
如图15所示，可以确定，在本方案中ctDNA提取量与应用常规离心法的QIA amp中的提取量几乎相同。可以确定，尽管非常小的0.1％至6％的突变百分比，但是ctDNA提取是可能的。
图16是显示使用根据本发明的流体芯片在实际临床实践中通过患者的血液分析监视突变基因的实验结果的图表。使用来自HER-2型乳腺癌患者的500μl血浆来监视PIK3CAH1047R突变。
可以确定的是，随着向肝脏的癌转移进行，血液中的突变基因增加，如图16的(b)中所示。使用MRI图像可以鉴定已经转移至肝脏的肿瘤，如图16中的(a)所示。
尽管已经显示和描述了本发明的一些实施方案，但是本发明所属领域的普通技术人员应当理解，可以在不背离本发明的原理或实质的情况下对那些实施方案进行改动。本发明的范围将通过后附权利要求和它们的等同物来限定。
参考编号
100:提取装置110:提取试剂盒
111:入口112:出口
120:多孔膜130:洗脱液
140:磁性溶液150:流动驱动力施加器
151:负压泵152:压力计
300:流体芯片310:芯片体
311:下部主体312:上部盖子
321:样品室322a,322b，和322c:洗涤室
323:洗脱室324:磁性室
325:收集室326:废液室
330:室选择阀331:密封垫
332:室转换阀333:第一固定夹具
340:排出选择阀342:排出转换阀
343:第二固定夹具350:提取室
351:入口352:出口
360:负压入口371:流动通道
工业适用性
根据本发明的方法可以在不使用离心方案或不应用高速离心的情况下提取目标物质诸如核酸，并因此可以有效地用于其中利用诸如核酸的目标物质的各种工业领域。