신종 코로나 바이러스는 대한민국과 전 세계를 공포로 몰아넣고 있으며, 현재까지도 바이러스에 대한 백신, 치료제 개발이 최종적으로 완료되지 않아 많은 사망자가 발생하고 있으며, 지속적인 검사를 통해 자가격리 및 치료를 통해 바이러스 확산을 막고 있는 실정이다. 신종 코로나바이러스 감염증의 주 증상으로는 37.5도의 발열과 기침, 호흡곤란 등의 호흡기 증상, 폐렴 등이 있고, 일부 환자는 근육통과 피로감, 설사 증상이 나타나기도 한다. 그러나 이 감염증에 대한 치료제는 현재 없으며, 증상에 따라 항바이러스제나 항생제 등을 투여해서 치료를 진행하고 있고, 현재까지 국외 코로나 19 확진자 누적수는 미국이 대략 48,000,000명으로 제일 많이 확진되어 있으며 그 뒤를 이어 인도, 브라질, 영국, 러시아 순으로 확진자 수가 나오고 있다. 확진자의 수보다도 코로나 19 발생이 시작한지 대략 2년이 지났지만 계속해서 확진자 수는 증가하고 있다는 것이 매우 중요하다.
코로나 19 검사를 위해서는 멸균된 플라스틱 면봉과 검체의 운송을 위한 바이러스 운송배지가 필요하고, 바이러스 운송배지에서의 검체를 소량 채취하여 핵산을 추출하고 유전자 증폭 검사를 통해 코로나 19를 진단 할 수 있다. 질병관리본부에 따르면 현재 코로나 19 진단검사 역량은 하루에 7만 건 정도로 7만 건의 검사를 위해서는 바이러스 운송배지의 뚜껑을 열고 one pipet을 사용하여 샘플을 채취 후 96 well plate에 넣고 검사를 진행한다. 바이러스 운송배지에서 바이러스 핵산을 추출하기 위해서는 소량의 액체를 추출해야 하는데 현재 검사 의료인력이 샘플 한 개씩 뚜껑을 열고 한 샘플씩 검체를 취하여 96 well plate에 넣고 검사를 진행하고 있다. 예를 들어, 대략 샘플을 채취하는 시간을 30초라고 가정하면 100명의 검사를 진행하기 위해서는 50분이 샘플을 채취하는 것으로 소요되며, 하루에 10,000건 이상의 검사가 이루어진다면 더 많은 시간과 인력이 소요되고, 이는 검사 의료 인력에 많은 피로를 발생시키고, 코로나 19의 확산 방지를 위해서는 신속한 검사가 필요한 반면 검사과정 중 많은 시간이 샘플을 소량 채취하는 과정에서 소요되고 있는 실정이다. 그래서 코로나 19 검사를 위한 의료 인력의 피로를 감소시키기 위해 자동 PCR 검사를 위한 로봇을 개발하고 유효성에 대한 실험을 진행하고자 한다.
Covid-19 바이러스의 효율적인 검사를 위해 자동 PCR 검사를 위한 로봇을 개발하고 로봇의 유효성을 검증하기 위한 실험을 진행하였다. 샘플 16개를 1세트로 하여서 자동으로 검사가 진행되게 설계하였고, 각각 동작마다 얼마나 빠르고 정확하게 동작하는지 반복 실험을 설계하였고, PCR 검사 로봇의 유효성 검증을 위한 실험은 샘플 16개 1세트를 반복 진행하였고, PCR 검사 공정의 각 동작의 정확도와 시간을 측정하였다. 실험은 1세트 16개의 샘플 PCR 검사를 반복 수행하면서 시간과 정확도를 확인하였고, 샘플 1개를 처리하는 시간을 180초에 맞춰서 1세트 2,880초로 설정하고 실험을 진행하였을 때는 100%의 정확도를 가지고 PCR 검사 동작을 수행하였다. 샘플 1개의 처리 시간을 30초 단축시켜서 150초로 설정하고 실험을 진행하였을 때는 100%의 정확도를 보였고, 샘플 1개의 처리 시간을 줄여서 실험을 진행한 결과 120초는 정확도 97%, 90초는 정확도 92%, 60초는 정확도 83%를 보였다.
실험 결과를 바탕으로 정확도를 유지하면서 검사시간을 단축시킬 수 있도록 추가 연구를 진행할 계획이고, 아직 의료진이 직접 PCR 검사를 진행하는 속도에는 못 미치는 속도이지만 개발한 로봇을 이용해서 자동 PCR 검사를 진행하면 의료진의 피로도 감소와 1일 검사량을 늘리는데 도움이 될 것으로 생각한다.