KR101882239B1 - 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈, 이를 포함하는 피씨알시스템, 및 이를 이용한 피씨알실험방법 - Google Patents

Abstract

다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈은 리더시스템에 탈착가능하도록 결합된다. 상기 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈은 광학센서 어레이, 이미션필터, 반응용기, 온도센서 어셈블리, 온도조절 어셈블리, 및 모듈 온도제어부를 포함한다. 상기 광학센서 어레이는 어레이 형상으로 배열된 복수개의 광센서들을 포함하여 시료에서 발생하는 방사광의 휘도를 측정하여 상기 광센싱신호를 생성한다. 상기 온도센서 어셈블리는 상기 반응용기 내의 상기 실험부들의 온도를 각각 측정하는 복수개의 온도센서들을 포함한다. 상기 온도조절 어셈블리는 상기 반응용기의 상기 실험부들에 각각 대응되어 상기 실험부들의 온도를 개별적으로 조절하는 복수개의 온도조절부들을 포함한다. 상기 모듈 온도제어부는 상기 온도조절 어셈블리의 상기 온도조절부들에 전기적으로 연결되어 상기 리더시스템의 제어에 의해 상기 온도조절부들에 개별적으로 전력을 인가하는 복수개의 온도제어회로들을 포함한다.

Description

다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈, 이를 포함하는 피씨알시스템, 및 이를 이용한 피씨알실험방법{PCR MODULE CAPABLE OF MULTI-TEMPERATURE SETTING, PCR SYSTEM INCLUDING THE SAME, AND PCR TESTING METHOD}

본 발명은 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈, 이를 포함하는 피씨알시스템, 및 이를 이용하는 피씨알실험방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈, 이를 포함하는 피씨알시스템, 및 이를 이용하는 피씨알실험방법에 관한 것이다.

유전자 증폭기술은 분자진단에 있어서 필수적인 과정으로서 시료 내 미량의 디옥시리보핵산(Deoxyribonucleic Acid; DNA) 또는 리보핵산(Ribonucleic Acid; RNA)의 특정 염기서열을 반복적으로 복제하여 증폭하는 기술이다. 그 중 중합효소 연쇄반응 (Polymerase chain reaction; PCR)은 대표적인 유전자 증폭 기술로서 DNA 변성단계(denaturation), 프라이머(Primer) 결합단계(annealing), DNA 복제단계(extension)의 3단계로 구성되어 있으며 각 단계는 시료의 온도에 의존되어 있으므로 시료의 온도를 반복적으로 변하게 함으로서 DNA를 증폭 할 수 있다.

실시간 피씨알(Real-time PCR)은 증폭과정에 있는 시료의 증폭상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 방법으로서, DNA가 복제량에 따라 변하는 형광의 강도를 측정하여 DNA 의 정량분석을 가능하게 한다. 종래의 실시간 피씨알 기기는 통상적으로 열전소자와 시료가 담겨있는 튜브에 열을 전달하는 열전달 블록과 튜브 내부의 시료에 여기광을 조사하는 광원부, 그리고 시료에서 발생되는 형광을 수광하기 위한 수광부로 구성되어 있다.

현재 통용되는 테이블 탑 형태의 실시간 피씨알 기기는 전체 부피 중에서 약 80%에 시료의 형광을 감지하기 위한 광학파트가 차지하고 있다. 이로 인하여 이동성이 거의 없어서, 현장 진단은 거의 불가능하며 기기 가격이 매우 고가이다. 또한 이사, 기기재배치 등으로 인한 이동과정에서, 오차가 발생하기 때문에 재정렬, 보정 등에 많은 시간이 소요된다.

또한 시료를 가열하거나 냉각하는 구성이 복잡하고 열효율 및 열전도도가 낮아서, 즉시 가열 또는 냉각하는 것이 어렵다.

시료에 따라 피씨알 실험에 적합한 최적의 온도가 존재하는데, 시료의 종류에 따른 최적온도를 모르는 경우 피씨알 실험이 수행되는 온도에 따라 실험결과가 달라진다. 시료의 종류에 따른 최적온도는 다양한 온도에 따라 반복적인 실험을 통해서 구해지기 때문에 최적온도를 구하는데 많은 시간이 걸리고 비용이 증가한다.

본 발명의 목적은 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 상기 피씨알모듈을 포함하는 피씨알시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 상기 피씨알모듈을 이용하는 피씨알실험방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈은 리더시스템에 탈착가능하도록 결합된다. 상기 리더시스템은 광센싱신호를 인가받아 유전자증폭량을 실시간으로 계산하는 중앙정보처리부와, 상기 중앙정보처리부와 연결되어 상기 유전자증폭량이 저장되는 메모리와, 상기 중앙정보처리부와 연결되어 상기 중앙정보처리부로부터 실시간으로 인가받은 상기 유전자증폭량에 관한 정보를 외부로 전송하거나 외부의 입력신호를 상기 중앙정보처리부로 전달하는 인터페이스와, 여기광을 발생시키는 광원을 포함한다. 상기 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈은 광학센서 어레이, 이미션필터, 반응용기, 온도센서 어셈블리, 온도조절 어셈블리, 및 모듈 온도제어부를 포함한다. 상기 광학센서 어레이는 어레이 형상으로 배열된 복수개의 광센서들을 포함하여 시료에서 발생하는 방사광의 휘도를 측정하여 상기 광센싱신호를 생성한다. 상기 이미션필터는 상기 광학센서 어레이 상에 배치되어 상기 여기광을 차단하고 상기 시료에서 발생되는 상기 방사광을 투과시킨다. 상기 반응용기는 상기 이미션필터 상에 비치되고 상기 시료가 배치되는 복수개의 실험부들을 포함한다. 상기 온도센서 어셈블리는 상기 반응용기 내의 상기 실험부들의 온도를 각각 측정하는 복수개의 온도센서들을 포함한다. 상기 온도조절 어셈블리는 상기 반응용기의 상기 실험부들에 각각 대응되어 상기 실험부들의 온도를 개별적으로 조절하는 복수개의 온도조절부들을 포함한다. 상기 모듈 온도제어부는 상기 온도조절 어셈블리의 상기 온도조절부들에 전기적으로 연결되어 상기 리더시스템의 제어에 의해 상기 온도조절부들에 개별적으로 전력을 인가하는 복수개의 온도제어회로들을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 각 온도조절부는 복수개의 제1 온도조절라인들 및 상기 제1 온도조절라인들 중에서 인저하는 제1 온도조절라인들을 서로 엇갈리게 연결하는 제1 연결부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 광학센서 어레이 및 상기 온도센서 어셈블리를 매립하며 절연물질을 포함하는 베이스기판을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 온도조절 어셈블리는 상기 베이스기판의 하면 상에 배치될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 온도조절 어셈블리는 상기 광학센서 어레이와 상기 이미션필터의 사이에 배치될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 피씨알시스템은 리더시스템 및 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈을 포함한다. 상기 피씨알시스템은 광센싱신호를 인가받아 유전자증폭량을 실시간으로 계산하고 온도제어데이터를 출력하는 중앙정보처리부와, 상기 중앙정보처리부와 연결되어 상기 유전자증폭량이 저장되는 메모리와, 상기 중앙정보처리부와 연결되어 상기 중앙정보처리부로부터 실시간으로 인가받은 상기 유전자증폭량에 관한 정보를 외부로 전송하거나 외부의 입력신호를 상기 중앙정보처리부로 전달하는 인터페이스와, 여기광을 발생시키는 광원을 포함한다. 상기 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈은 어레이 형상으로 배열된 복수개의 광센서들을 포함하여 시료에서 발생하는 방사광의 휘도를 측정하여 상기 광센싱신호를 생성하는 광학센서 어레이와, 상기 광학센서 어레이 상에 배치되어 상기 여기광을 차단하고 상기 시료에서 발생되는 상기 방사광을 투과시키는 이미션필터와, 상기 이미션필터 상에 비치되고 상기 시료가 배치되는 복수개의 실험부들을 포함하는 반응용기와, 상기 반응용기 내의 상기 실험부들의 온도를 각각 측정하는 복수개의 온도센서들을 포함하는 온도센서 어셈블리와, 상기 온도제어데이터를 인가받아 상기 반응용기의 상기 실험부들에 각각 대응되어 상기 실험부들의 온도를 개별적으로 조절하는 복수개의 온도조절부들을 포함하는 온도조절 어셈블리와, 상기 온도조절 어셈블리의 상기 온도조절부들에 전기적으로 연결되어 상기 리더시스템의 제어에 의해 상기 온도조절부들에 개별적으로 전력을 인가하는 복수개의 온도제어회로들을 포함하는 모듈 온도제어부를 포함하고 상기 리더시스템과 탈착가능하도록 결합된다.

일 실시예에서, 상기 리더시스템은 상기 중앙정보처리부와 연결되어 상기 중앙정보처리부로부터 인가받은 상기 온도제어데이터를 이용하여 상기 피씨알모듈을 냉각하는 냉각부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 리더시스템은 상기 광원 하부에 배치되어 상기 광원에서 생성된 상기 여기광을 필터링하여 특정대역의 파장을가지는 광만을 투과시키는 광원필터를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈을 이용한 피씨알실험방법에 있어서, 상기 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈은 리더시스템에 탈착가능하도록 결합된다. 상기 리더시스템은 광센싱신호를 인가받아 유전자증폭량을 실시간으로 계산하는 중앙정보처리부와, 상기 중앙정보처리부와 연결되어 상기 유전자증폭량이 저장되는 메모리와, 상기 중앙정보처리부와 연결되어 상기 중앙정보처리부로부터 실시간으로 인가받은 상기 유전자증폭량에 관한 정보를 외부로 전송하거나 외부의 입력신호를 상기 중앙정보처리부로 전달하는 인터페이스와, 여기광을 발생시키는 광원을 포함한다. 상기 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈은 어레이 형상으로 배열된 복수개의 광센서들을 포함하여 시료에서 발생하는 방사광의 휘도를 측정하여 상기 광센싱신호를 생성하는 광학센서 어레이와, 상기 광학센서 어레이 상에 배치되어 상기 여기광을 차단하고 상기 시료에서 발생되는 상기 방사광을 투과시키는 이미션필터와, 상기 이미션필터 상에 비치되고 상기 시료가 배치되는 복수개의 실험부들을 포함하는 반응용기와, 상기 반응용기 내의 상기 실험부들의 온도를 각각 측정하는 복수개의 온도센서들을 포함하는 온도센서 어셈블리와, 상기 반응용기의 상기 실험부들에 각각 대응되어 상기 실험부들의 온도를 개별적으로 조절하는 복수개의 온도조절부들을 포함하는 온도조절 어셈블리와, 상기 온도조절 어셈블리의 상기 온도조절부들에 전기적으로 연결되어 상기 리더시스템의 제어에 의해 상기 온도조절부들에 개별적으로 전력을 인가하는 복수개의 온도제어회로들을 포함하는 모듈 온도제어부를 포함한다. 상기 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈을 이용한 피씨알실험방법에 있어서, 먼저 프라이머기 기설정된 상태로 존재하는 상기 반응용기 내에 상기 시료를 투입한다. 이어서, 상기 반응용기를 변성온도로 가열하여 상기 시료 내에 두 가닥으로 이루어진 유전물질을 각각 한 가닥씩의 유전물질로 풀어낸다. 이후에, 상기 반응용기의 상기 실험부들을 복수개의 결합온도들로 냉각하여 상기 시료 내의 상기 유전물질에 상기 프라이머를 부착한다. 계속해서, 상기 반응용기를 신장온도로 가열하여 상기 유전물질을 복제한다.

일 실시예에서, 외곽에 배치되는 실험부들에 대응되는 온도조절부들에 공급되는 전력이 중앙부에 배치되는 실험부들에 대응되는 온도조절부들에 공급되는 전력보다 클 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 피씨알모듈이 복수개의 실험부들로 구획되고 각각의 실험부들의 온도를 개별적으로 제어하여 다중 온도설정이 가능하며 동시에 여러 온도에서의 실험이 가능하다.

또한 피씨알실험에서 유전물질과 프라이머의 결합을 위한 최적온도를 모르더라도 단 한번의 실험만으로 최적의 결합온도와 최적의 실험결과를 동시에 확인할 수 있다. 따라서 실험시간과 비용이 감소된다.

또한 외곽에 배치되는 실험부과 중앙에 배치되는 실험부에 서로 다른 열을 공급하여 외곽에 배치되는 실험부과 중앙에 배치되는 실험부이 동일한 온도를 유지하도록 할 수 있다.

또한 실험부들을 복수의 행과 열로 배열하여 다양한 온도에서의 복합실험을 동시에 수행할 수 있다.

또한 피씨알모듈에 시약 및 온도조절부가 내장된 상태로 출시되기 때문에, 시약을 셋팅하기 위한 별도의 절차가 불필요하여 오염가능성이 획기적으로 저하되고 온도조절에 걸리는 시간이 절약되어 검사의 정확도가 향상된다.

또한 광학파트가 피씨알모듈에 내장되고, 피씨알모듈은 탈착가능한 모듈형태로 제작되어 리더시스템의 크기가 대폭 감소한다. 또한 피씨알모듈 및 리더시스템의 크기가 획기적으로 감소하고 제조비용이 감소한다.

또한 리더시스템을 이동시키더라도, 기기재배치로 인한 재정렬, 보정 등이 불필요하기 때문에, 이동성이 획기적으로 향상되어 현장검사가 가능하다. 특히, 전염병검사, 재난현장의 신원확인 등 긴급상황 발생시 즉시투입이 가능하여 피해를 줄이는데 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 피씨알모듈을 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 온도조절 어셈블리 및 모듈 온도제어부를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응용기의 온도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 2에 도시된 반응용기의 온도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알모듈을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 온도조절 어셈블리 및 모듈 온도제어부를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알모듈을 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 온도조절 어셈블리 및 모듈 온도제어부를 나타내는 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 피씨알모듈용 리더시스템 및 이를 이용한 검사방법을 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알시스템을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 피씨알시스템은 피씨알모듈(PCR Module)(200) 및 리더시스템(Reader System)(300)을 포함한다. 피씨알모듈(200)은 리더시스템(300)에 탈착가능하도록 결합된다. 본 실시예에서, 피씨알모듈(200)은 일회용 실험에 사용되고, 실험이 종료되면 리더시스템(300)에서 제거된다. 도 1에는 하나의 피씨알모듈(200)이 리더시스템(300)에 결합되는 것이 도시되어 있으나, 당해 기술분야에서 통상의 지식과 경험을 가진 자라면 복수개의 피씨알모듈(200)이 하나의 리더시스템에 동시에 결합될 수 있도록 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 2는 도 1에 도시된 피씨알모듈을 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 온도조절 어셈블리 및 모듈 온도제어부를 나타내는 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 피씨알모듈(200)은 온도조절 어셈블리(100), 베이스기판(202), 광학센서 어레이(210), 온도센서 어셈블리(220), 이미션필터(230), 반응용기(240), 및 모듈 온도제어부(260)를 포함한다.

베이스기판(202)은 절연물질을 포함하고 평판형상을 갖는다. 본 실시예에서, 베이스기판(202)은 팬아웃공정(fan out) 또는 칩익스텐선(chip extension)을 이용하여 광학센서 어레이(210), 온도센서 어셈블리(220), 및 모듈 온도제어부(260)가 별도의 와이어나 본딩없이 평판 형상으로 형성된다. 예를 들어, 베이스기판(202)은 실리콘기판, 사파이어기판, 실리콘카바이트기판, 게르마늄기판, 유리기판, 석영기판, 합성수지, 세라믹, 등의 다양한 절연물질을 포함할 수 있다.

광학센서 어레이(210)는 베이스기판(202)의 상부에 매립되어 베이스기판(202)의 상면이 평면 형상이 되도록 한다. 광학센서 어레이(210)는 어레이 형상으로 배열된 복수개의 광센서들을 포함한다. 본 실시예에서, 광학센서 어레이(210)는 복수개의 포토다이오드들, 복수개의 박막트랜지스터들, 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스기판(202)에 불순물의 종류를 변경하면서 도핑하여 P형 방도체층, N형 반도체층, 등을 형성하여 상기 포토다이오드 등을 형성할 수 있다.

광학센서 어레이(210)는 이미션필터(230)의 하부에 비치되어, 반응용기(240)의 시료(10)에서 발생되고 이미션필터(230)를 통과한 형광·인광 등의 방사광의 휘도를 측정한다. 광학센서 어레이(210)에 의해 측정된 방사광의 휘도는 광센싱신호로 변경되어 리더시스템(300)으로 출력된다.

이미션필터(230)는 베이스기판(202)의 상면에 일체로 형성되고 광원(340)에서 발생된 여기광(excitation light)은 차단하고 반응용기(240) 내의 시료(10)에서 발생된 방사광(emission light)은 투과시킨다.

반응용기(240) 내에는 시료(10)가 배치된다. 광원(340)에서 발생된 광은 광원필터(343)를 통과하여 단일 파장의 여기광으로 변경되고, 여기광은 반응용기(240) 내로 입사된다.

반응용기(240) 내에 입사된 여기광의 일부는 시료(10) 내의 형광물질에 인가되어 파장이 길고 에너지가 감소한 방사광으로 변경된다. 이미션필터(230)는 방사광만을 투과시켜서 광학센서 어레이(210)로 전달한다.

반응용기(240)는 복수개의 실험부들(241)로 구획된다. 예를 들어, 반응용기(240)는 제1 내지 제4 실험부들(241)로 구획될 수 있다. 각 실험부들(241)에는 동일한 종류의 시료(10)가 투입되고, 서로 다른 온도에서 실험이 수행된다. 본 실시예에서, 결합(annealing 또는 primer binding)온도를 다양하게 설정하여 동시에 실험이 수행된다.

온도센서 어셈블리(220)는 베이스기판(202) 내에 매립되어 반응용기(240) 내의 온도를 측정한다. 온도센서 어셈블리(220)는 실험부들(241)에 각각 대응되는 복수개의 온도센서들(221, 222, 223, 224)을 포함한다. 본 실시예에서, 온도센서 어셈블리(220)는 제1 내지 제4 온도센서들(221, 222, 223, 224)을 포함한다. 예를 들어, 제1 내지 제4 온도센서들(221, 222, 223, 224)은 각각 제1 내지 제4 실험부들(241)의 하부에 배치될 수 있다.

온도조절 어셈블리(100)는 베이스기판(202)의 하부에 배치되어 반응용기(240)의 온도를 조절한다. 온도조절 어셈블리(100)는 복수개의 온도조절부들(110, 120, 130, 140)를 포함한다. 본 실시예에서, 온도조절 어셈블리(100)는 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)은 각각 제1 내지 제4 실험부들(241)의 하부에 배치되어, 제1 내지 제4 실험부들(241)의 온도를 조절할 수 있다.

본 실시예에서, 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)은 서로 평행하게 배열된다.

제1 온도조절부(110)는 복수개의 제1 온도조절라인들(111) 및 제1 연결부(115)를 포함한다. 제1 온도조절라인들(111)은 서로 평행하게 배열되고, 연결부(115)는 인접하는 온도조절라인들(111)을 서로 엇갈리게 연결한다. 온도조절라인들(111)과 연결부(115)는 사행형상(Serpentine shape)을 갖도록 배열되어 전체적으로 제1 온도조절부(110)의 길이를 증가시킨다. 제1 온도조절부(110)의 길이가 증가하면 저항이 증가하여 발열량이 증가한다.

온도조절라인들(111) 및 연결부(115)는 금속, 도전성 금속산화물, 투명한 도전성 물질, 도전성 다이아몬드, 도핑된 실리콘, 등 다양한 재질을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 온도조절라인들(111) 및 연결부(115)는 반도체공정으로 베이스기판(202)에 형성되는 도전패턴들을 포함할 수 있다. 본 실시예에서, 온도조절라인들(111)과 연결부(115)를 구분하여 도시하였으나, 당해 기술분야에서 통상의 지식과 기술을 가진 사람이라면, 온도조절라인들(111)과 연결부(115)를 별도의 부재로 도시하는 것이 아니라 일체로 형성되는 하나의 패턴으로 형성할 수 있으며, 제1 온도조절부(110)의 저항을 증가시키는 형상이라면 사행형상에 한정되지 않고 빗살형상, 호리병형상, 등의 다양한 형상이 가능함을 알 수 있을 것이다.

본 실시예에서, 온도조절라인들(111)과 연결부(115)는 동일한 층으로부터 형성된다. 다른 실시예에서, 온도조절라인들(111)과 연결부(115)가 다른 층으로부터 형성되고 콘택홀(도시되지 않음)을 통하여 연결될 수도 있다.

다른 실시예에서, 제1 온도조절부(110)에 연결되는 저항센서(도시되지 않음)를 더 포함하여, 제1 온도조절부(110)의 발열량을 제어할 수도 있다.

제2 내지 제4 온도조절부들(120, 130, 140)은 배치관계를 제외한 나머지 구성요소들은 제1 온도조절부(110)와 동일하므로, 동일한 구성요소들에 대한 중복되는 설명은 생략한다.

본 실시예에서, 제1 내지 제4 온도센서들(221, 222, 223, 224)은 각각 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)의 하부에 배치되어, 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)에 의해 온도가 조절되는 제1 내지 제4 실험부들(241)의 온도를 측정한다.

모듈 온도제어부(260)는 온도조절 어셈블리(100)에 전기적으로 연결되어 리더시스템(300)의 제어에 의해 전력을 인가한다. 온도조절 어셈블리(100)는 모듈 온도제어부(260)로부터 인가받은 전력에 의해 반응용기(240)의 온도를 증가시킨다.

모듈 온도제어부(260)는 복수개의 온도제어회로들(261, 262, 263, 264)을 포함한다. 본 실시예에서, 모듈 온도제어부(260)는 제1 온도제어회로(261), 제2 온도제어회로(262), 제3 온도제어회로(263), 및 제4 온도제어회로(264)를 포함한다. 제1 내지 제4 온도제어회로들(261, 262, 263, 264)은 각각 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)에 연결되어 독립적으로 전력을 인가한다. 예를 들어, 각 온도제어회로들(261, 262, 263, 264)은 연결패드(209)를 통하여 리더시스템(300)에 전기적으로 연결된다.

제1 내지 제4 온도제어회로들(261, 262, 263, 264)이 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)에 인가하는 전력량을 조절하면 제1 내지 제4 실험부들(241)의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다.

본 실시예에서는, 베이스기판(202)이 금속과 같이 열전도율이 높은 물질이 아닌 실리콘, 에폭시 등과 같은 절연물질을 포함하기 때문에, 각각의 온도제어회로들(261, 262, 263, 264)에 의해 생성된 열은 각각 해당되는 실험부들(241)로 전달되고 이웃하는 실험부으로 전달되는 양이 적어서 자연스럽게 온도구배가 형성된다. 베이스기판(202)의 재질에 따라 일부 열이 인접하는 실험부으로 전달될 수 있는데, 본 발명의 실시예에서는 온도제어회로들(261, 262, 263, 264)을 개별적으로 구도하기 때문에 일부 열이 인접하는 실험부으로 전달되더라도 해당 온도제어회로에 공급되는 전력량을 감소시키면 열전달에 의한 효과를 상쇄시킬 수 있다.

리더시스템(300)은 중앙정보처리부(310), 메모리(320), 인터페이스(330), 광원(340), 광원필터(343), 광원구동회로(345), 냉각부(350)를 포함한다. 본 실시예에서, 피씨알모듈(200)은 리더시스템(300)에 탈착가능하도록 결합되고 일회용 실험에 사용된 후에 제거된다.

중앙정보처리부(310)는 메모리(320)에 저장된 구동데이터를 독출하여 냉각부(350) 및 피씨알모듈(200)을 구동하고, 피씨알모듈(200)로부터 광센싱정보, 온도정보 등을 인가받아 실시간으로 메모리(320)에 저장한다. 중앙정보처리부(310)는 피씨알모듈(200)로부터 인가받은 광센싱정보, 온도정보 등을 이용하여 유전자 증폭량을 실시간으로 계산하여 유전자증폭량 정보를 생성한다. 중앙정보처리부(310)는 유전자증폭량 정보를 실시간으로 메모리(320)에 저장하고 인터페이스(330)로 전송한다.

메모리(320)는 중앙정보처리부(310)와 연결되어, 기저장된 구동데이터를 이용하여 냉각부(350) 및 피씨알모듈(200)을 구동하고, 광센싱정보, 온도정보 등을 실시간으로 저장한다. 구동데이터는 온도제어데이터, 광제어데이터 등을 포함하고, 메모리(320)에 데이터 형태로 저장되거나, 입력장치(도시되지 않음)를 통하여 외부로부터 입력되어 저장될 수 있다. 예를 들어, 메모리(320)는 DDR3, SRAM(Frame), SSD(FLASH), 등의 다양한 저장장치를 포함할 수 있다.

인터페이스(330)는 중앙정보처리부(310)와 연결되어, 중앙정보처리부(310)로부터 실시간으로 인가받은 유전자증폭량 정보를 외부로 전송하거나 위부의 입력신호를 중앙정보처리부(310)로 전송한다. 본 실시예에서, 인터페이스(330)는 무선랜(Wireless LAN; WLAN), 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), 등의 통신시스템(도시되지 않음), 유에스비(Universal Serial Bus; USB), 아이투씨(Inter-Integrated Circuit; I²C), 유에이알티(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter; UART), 피더블유엠(Pulse Width Modulation; PWM), 엘브이디에스(Low Voltage Differential Signalling; LVDS), 엠아이피아이(Mobile Industry Processor Interface; MIPI), 등의 데이터 인터페이스(도시되지 않음), 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display; OLED), 음극선관(Cathode Ray Tube; CRT), 등의 표시장치(도시되지 않음), 마우스(Mouse), 키보드, 등의 입력장치(도시되지 않음), 프린터, 팩스 등의 출력장치(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

광원(340)은 광원구동신호를 이용하여 여기광(Excitation Light)을 생성한다.

광원필터(343)은 광원(340) 하부에 배치되어 광원(340)에서 생성된 여기광을 필터링하여 특정대역의 파장을 가지는 광만을 투과시킨다. 본 실시예에서 광원필터(343)를 배치하는 이유는, 외부광에 의한 노이즈를 최소화하여 외부광의 휘도변화로 인한 광학센서 어레이(210)의 오류를 줄이기 위함이다.

광원구동회로(345)는 중앙정보처리부(310)로부터 인가받은 광원구동신호를 이용하여 광원(340)을 구동한다.

냉각부(350)은 중앙정보처리부(310)와 연결되어, 중앙정보처리부(310)로부터 인가받은 온도제어데이터를 이용하여 피씨알모듈(200)을 냉각한다. 냉각부(350)는 냉각팬, 쿨러, 열전소자, 냉매순환기 등 다양한 구성을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응용기의 온도를 나타내는 그래프이다. 본 실시예는 온도제어회로들(261, 262, 263, 264)이 동일한 전력을 온도조절부들(110, 120, 130, 140)로 인가하는 경우 반응용기(240)에서 수행되는 피씨알 실험의 온도변화를 나타내는 그래프이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 피씨알(Polymerase Chain Reaction; PCR)은 유전물질을 증폭하는 방법으로, 아주 소량의 유전물질만 있어도 이를 증폭해서 많은 양의 유전물질을 생성하는 방법이다.

구체적으로, 먼저 프라이머(primer)가 기설정된 상태로 존재하는 반응용기(240) 내에 시료(10)를 투입한다. 프라이머는 유전물질이 복제되는 시작점 역할을 한다.

이어서 반응용기(240)를 변성온도(Td)에서 15초 내지 30초가량 가열하여, 두 가닥으로 이루어진 유전물질을 각각 한 가닥씩의 유전물질로 풀어낸다. 예를 들어, 변성온도(Td)는 95℃ 정도일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 두 가닥의 유전물질을 한 가닥씩의 유전물질로 풀어내는 단계를 변성(denaturation)이라고 한다. 한 가닥의 유전물질로 푸는 이유는 이후 유전물질을 복제하여 각각 두 가닥씩의 유전물질을 생성하기 위함이다.

이어서 냉각부(350)를 이용하여 반응용기(240)를 결합온도(Ta)로 냉각하여 시료(10) 내의 유전물질에 프라이머를 부착하여 유전물질을 복제하는 시작점으로 삼는다. 예를 들어, 반응용기(240)가 결합온도(Ta)에 도달하면 냉각부(350)의 동작을 중단할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 유전물질에 프라이머를 부착하는 단계를 결합(annealing 또는 primer binding)이라고 한다. 본 발명의 실시예에서, 피씨알모듈(200)은 반응용기(240) 내에 프라이머가 기설정된 상태로 출시되며, 시료(10)가 투입되어 프라이머가 시료(10) 내의 유전물질과 결합된다. 예를 들어, 결합온도(Ta)는 50℃ 내지 60℃정도일 수 있다.

이후에 반응용기(240)를 신장온도(Te)로 유지하여 유전물질을 복제한다. 예를 들어, 신장온도(Te)는 72℃ 정도일 수 있다.

유전물질을 복제하는 단계를 신장(extension)이라고 한다. 예를 들어, 피씨알모듈(200)의 반응용기(240) 내에 유전물질의 복제를 위한 Taq DNA polymerase가 기설정될 수 있다.

계속해서 원하는 양의 유전물질이 복사될 때까지 변성단계, 결합단계, 및 신장단계를 반복한다.

원하는 양의 유전물질이 복사된 경우, 반응용기(240)를 냉각한다.

이어서 광원(340)에서 여기광을 생성하고, 생성된 여기광을 광원필터(343)를 통하여 반응용기(240)의 시료(10)로 조사한다.

도 5는 도 2에 도시된 반응용기의 온도를 나타내는 그래프이다.

도 1 내지 도 3, 및 도 5를 참조하면, 외곽에 배치되는 제1 실험부(241)과 제4 실험부(244)은 외측으로 열이 발산되어 중앙에 배치되는 제2 실험부(242)과 제3 실험부(243)에 비해 열손실이 크다.

본 발명의 실시예에서는, 외곽에 배치되는 제1 실험부(241)과 제4 실험부(244)에 중앙에 배치되는 제2 실험부(242)과 제3 실험부(243)에 비해 많은 열을 공급하여, 제1 내지 제4 실험부들(241, 242, 243, 244)이 균일한 온도를 유지하도록 한다.

구체적으로, 제1 실험부(241)과 제4 실험부(244)의 하부에 배치되는 제1 온도조절부(110)와 제4 온도조절부(140)에 공급되는 전력이 제2 실험부(242)과 제3 실험부(243)의 하부에 배치되는 제2 온도조절부(120)와 제3 온도조절부(130)에 공급되는 전력보다 많다. 예를 들어, 제1 온도조절부(110)와 제4 온도조절부(140)에 각각 22W의 전력이 공급되고, 제2 온도조절부(120)와 제3 온도조절부(130)에 각각 20W의 전력이 공급될 수 있다.

제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)에 공급되는 전력은 제1 내지 제4 온도제어회로들(261, 262, 263, 264)에 의해 제어된다. 리더시스템(300)은 제1 내지 제4 온도센서들(221, 222, 223, 224)에서 생성된 온도신호를 이용하여 제1 내지 제4 온도제어회로들(261, 262, 263, 264)을 제어한다.

도 5에서, 반응용기(240)를 변성온도(Td)로 가열하여 두 가닥으로 이루어진 유전물질을 각각 한 가닥씩의 유전물질로 풀어내는 단계, 및 반응용기(240)를 신장온도(Te)로 유지하여 유전물질을 복제하는 단계에서, 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)은 제1 내지 제4 실험부들(241, 242, 243, 244)의 온도가 균일하게 유지되도록 제어된다. 유전물질을 풀어내는 단계나 유전물질을 복제하는 단계에서는 시료의 종류에 따라 다른 온도를 설정할 필요가 낮으므로, 외곽에 배치되는 제1 온도조절부(110) 및 제4 온도조절부(140)와 중앙에 배치되는 제2 온도조절부(120)와 제3 온도조절부(130)에 서로 다른 전력을 공급하여 제1 내지 제4 실험부들(241, 242, 243, 244)의 온도가 균일하게 유지된다.

반응용기(240)를 결합온도(Ta)로 냉각하여 시료(10) 내의 유전물질에 프라이머를 부착하는 단계에서는, 시료(10)에 포함된 유전물질 및 프라이머의 종류에 따라 결합온도(Ta)가 달라질 수 있다. 결합온도(Ta)는 시료(10)의 종류, 유전물질의 종류, 프라이머의 종류, 실험부(241)의 크기, 실험시간 등의 다양한 요인에 따라 달라질 수 있다.

최적의 결합온도(Ta)에서 실험하지 않는 경우, 실험결과에 오류가 생길 수 있기 때문에 최적의 결합온도(Ta)에서 실험하는 것이 중요하다. 종래에는 정식 실험 전에 최적의 결합온도(Ta)를 찾기 위한 사전실험이 필요했으며, 사전에 정확한 결합온도를 모르기 때문에 다양한 온도에서 실험을 반복·검증하여 결합온도(Ta)를 구해야 했다.

본 발명의 실시예에서는, 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)은 제1 내지 제4 온도제어회로들(261, 262, 263, 264)을 개별적으로 제어하여 제1 내지 제4 실험부들(241)이 서로 다른 제1 내지 제4 결합온도들(Ta_1, Ta_2, Ta_3, Ta_4)을 갖도록 한다. 바람직하게는 하기의 [식 1]과 같이 제1 내지 제4 실험부들(241)이 일정한 온도구배(thermal gradient)를 형성한다.

[식 1]

Ta_1 > Ta_2 > Ta_3 > Ta_4

다른 실시예에서, 하기의 [식 2]와 같이 중앙에 배치된 제2 실험부 및 제3 실험부의 제2 및 제3 결합온도들(Ta_2, Ta_3)이 외곽에 배치된 제1 실험부(241) 및 제4 실험부의 제1 및 제4 결합온도들(Ta_1, Ta_4)보다 높은 온도로 설정되도록 제어될 수도 있다.

[식 2]

Ta_2, Ta_3 > Ta_1, Ta_4

당해기술분야에서 통상의 지식과 경험을 가진 사람이라면, 제1 내지 제4 결합온도들(Ta_1, Ta_2, Ta_3, Ta_4)이 다양한 분포를 가질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 실시예에서, 제1 내지 제4 온도제어회로들(261, 262, 263, 264)이 각각 10W, 7W, 2W, 0W의 전력을 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)에 인가하면, 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)이 서로 다른 온도로 가열되어 온도구배(thermal gradient)가 형성된다. 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140)에 의해 형성된 온도구배로 인하여, 제1 내지 제4 온도조절부들(110, 120, 130, 140) 상에 배치된 제1 내지 제4 실험부들(241)이 각각 55℃, 54℃, 53℃, 52℃의 서로 다른 온도를 유지한다.

실험이 완료된 후 제1 내지 제4 실험부들(241) 내에서 발생되는 형광을 비교하여 가장 많은 형광이 발생되는 실험부에 대응되는 온도가 최적의 결합온도(Ta)가 되며, 해당 실험부에서 얻어진 데이터가 최적의 실험결과가 된다.

상기와 같은 본 실시예에 따르면, 다양한 결합온도의 설정이 가능하여 동시에 여러 결합온도에서의 실험이 가능하다. 따라서 유전물질과 프라이머의 결합을 위한 최적온도를 모르더라도 단 한번의 실험만으로 최적의 결합온도와 최적의 실험결과를 동시에 확인할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알모듈을 나타내는 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 온도조절 어셈블리 및 모듈 온도제어부를 나타내는 평면도이다. 본 실시예에서, 피씨알모듈을 제외한 나머지 구성요소들은 도 1 내지 도 5에 도시된 실시예와 동일하므로, 동일한 구성요소들에 대한 중복되는 설명은 생략한다.

도 1, 도 6, 및 도 7을 참조하면, 피씨알 시스템은 피씨알모듈(200a) 및 리더시스템(300)을 포함한다.

피씨알모듈(200a)은 온도조절 어셈블리(400), 베이스기판(202), 광학센서 어레이(210), 온도센서 어셈블리(220), 이미션필터(230), 반응용기(240), 및 모듈 온도제어부(460)를 포함한다.

광학센서 어레이(210)는 베이스기판(202) 상에 형성된다.

온도센서 어셈블리(220)는 베이스기판(202) 내에 매립되어 반응용기(240) 내의 온도를 측정한다. 온도센서 어셈블리(220)는 반응용기(240) 내의 실험부들(241, 242, 243, 244)에 각각 대응되는 복수개의 온도센서들(221, 222, 223, 224)을 포함한다.

온도조절 어셈블리(400)는 베이스기판(202)의 상부에 배치되어 반응용기(240)의 온도를 조절한다. 온도조절 어셈블리(400)는 반응용기(240) 내의 실험부들(241) 각각의 온도를 조절하는 복수개의 온도조절부들(410, 420, 430, 440)을 포함한다. 각 온도조절부(410, 420, 430, 440)는 서로 평행하게 배열되는 복수개의 온도조절라인들(411) 및 인접하는 온도조절라인들(411)을 연결하는 연결부(415)를 포함한다.

본 실시예에서, 온도조절 어셈블리(400)는 광학센서 어레이(210) 상에 배치된다. 당해기술분야에서 통상의 지식과 기술을 가진 사람이라면, 온도조절 어셈블리(400)는 개별적으로 실험부들(241)의 온도를 조절할 수 있다면 다양한 위치에 배치될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

모듈 온도제어부(460)는 복수개의 온도조절부들(410, 420, 430, 440)에 각각 연결되는 복수개의 온도제어회로들(461, 462, 463, 464)을 포함한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알모듈을 나타내는 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 온도조절 어셈블리 및 모듈 온도제어부를 나타내는 평면도이다. 본 실시예에서, 피씨알모듈을 제외한 나머지 구성요소들은 도 1 내지 도 5에 도시된 실시예와 동일하므로, 동일한 구성요소들에 대한 중복되는 설명은 생략한다.

도 1, 도 8, 및 도 9를 참조하면, 피씨알 시스템은 피씨알모듈(200a) 및 리더시스템(300)을 포함한다.

피씨알모듈(200a)은 온도조절 어셈블리(500), 베이스기판(202), 광학센서 어레이(210), 온도센서 어셈블리(220), 이미션필터(230), 반응용기(240), 및 모듈 온도제어부를 포함한다.

광학센서 어레이(210)는 베이스기판(202) 상에 형성된다.

온도센서 어셈블리(220)는 베이스기판(202) 내에 매립되어 반응용기(240) 내의 온도를 측정한다. 온도센서 어셈블리(220)는 반응용기(240) 내의 실험부들(241, 245)에 각각 대응되는 복수개의 온도센서들(221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, 228)을 포함한다.

온도조절 어셈블리(500)는 베이스기판(202)의 하부에 배치되어 반응용기(240)의 온도를 조절한다. 온도조절 어셈블리(500)는 반응용기(240) 내의 실험부들(241, 245) 각각의 온도를 조절하는 복수개의 온도조절부들(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580)을 포함한다. 각 온도조절부들(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580)는 서로 평행하게 배열되는 복수개의 온도조절라인들(511) 및 인접하는 온도조절라인들(511)을 연결하는 연결부(515)를 포함한다.

본 실시예에서, 반응용기(240)는 복수개의 행과 열로 배열되는 다수의 실험부들(241, 245)을 포함하고, 온도조절부들(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580)은 다수의 실험부들(241, 245) 각각의 온도를 개별적으로 제어한다.

모듈 온도제어부는 복수개의 온도조절부들(510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580)에 각각 연결되는 복수개의 온도제어회로들(561, 562, 563, 564, 565, 566, 567, 568)을 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 피씨알모듈이 복수개의 실험부들로 구획되고 각각의 실험부들의 온도를 개별적으로 제어하여 다중 온도설정이 가능하며 동시에 여러 온도에서의 실험이 가능하다.

또한 피씨알실험에서 유전물질과 프라이머의 결합을 위한 최적온도를 모르더라도 단 한번의 실험만으로 최적의 결합온도와 최적의 실험결과를 동시에 확인할 수 있다. 따라서 실험시간과 비용이 감소된다.

또한 외곽에 배치되는 실험부과 중앙에 배치되는 실험부에 서로 다른 열을 공급하여 외곽에 배치되는 실험부과 중앙에 배치되는 실험부이 동일한 온도를 유지하도록 할 수 있다.

또한 실험부들을 서로 다른 행과 열로 배열하여 다양한 온도에서의 복합실험을 동시에 수행할 수 있다.

또한 피씨알모듈에 시약 및 온도조절부가 내장된 상태로 출시되기 때문에, 시약을 셋팅하기 위한 별도의 절차가 불필요하여 오염가능성이 획기적으로 저하되고 온도조절에 걸리는 시간이 절약되어 검사의 정확도가 향상된다.

또한 광학파트가 피씨알모듈에 내장되고, 피씨알모듈은 탈착가능한 모듈형태로 제작되어 리더시스템의 크기가 대폭 감소한다. 또한 피씨알모듈 및 리더시스템의 크기가 획기적으로 감소하고 제조비용이 감소한다.

또한 리더시스템을 이동시키더라도, 기기재배치로 인한 재정렬, 보정 등이 불필요하기 때문에, 이동성이 획기적으로 향상되어 현장검사가 가능하다. 특히, 전염병검사, 재난현장의 신원확인 등 긴급상황 발생시 즉시투입이 가능하여 피해를 줄이는데 기여할 수 있다.

본 발명은 유전물질을 증폭하여 검사하는 수행하는 장치, 혈액검사장치, 질병검사장치 등으로 연구용, 재난방지용, 의료용, 축산용, 애완동물치료용 등으로 사용될 수 있는 산업상 이용가능성을 갖는다.

10 : 시료 100, 400 : 온도조절 어셈블리
110, 410, 510 : 제1 온도조절부 111, 411, 511 : 제1 온도조절라인
115, 415, 515 : 제1 연결부 120, 420, 520 : 제2 온도조절부
130, 430, 530 : 제3 온도조절부 140, 440, 540 : 제4 온도조절부
200, 200a : 피씨알모듈 202 : 베이스기판
209, 409 : 연결패드 210 : 광학센서 어레이
220 : 온도센서 어셈블리 221 : 제1 온도센서
222 : 제2 온도센서 223 : 제3 온도센서
224 : 제4 온도센서 225 : 제5 온도센서
226 : 제6 온도센서 227 : 제7 온도센서
228 : 제8 온도센서 230 : 이미션 필터
240 : 반응용기 240a : 격벽
260 : 모듈 온도제어부 261, 561 : 제1 온도제어회로
263, 562 : 제2 온도제어회로 265, 563 : 제3 온도제어회로
267, 564 : 제4 온도제어회로 300 : 리더시스템
310 : 중앙정보처리부 320 : 메모리
330 : 인터페이스 340 : 광원
343 : 광원필터 345 : 광원구동회로
350 : 냉각부 Td : 변성온도
Ta : 결합온도 Te : 신장온도

Claims (10)

1. 광센싱신호를 인가받아 유전자증폭량을 실시간으로 계산하는 중앙정보처리부와, 상기 중앙정보처리부와 연결되어 상기 유전자증폭량이 저장되는 메모리와, 상기 중앙정보처리부와 연결되어 상기 중앙정보처리부로부터 실시간으로 인가받은 상기 유전자증폭량에 관한 정보를 외부로 전송하거나 외부의 입력신호를 상기 중앙정보처리부로 전달하는 인터페이스와, 여기광을 발생시키는 광원을 포함하는 리더시스템에 탈착가능하도록 결합되는 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈에 있어서,
   어레이 형상으로 배열된 복수개의 광센서들을 포함하여 시료에서 발생하는 방사광의 휘도를 측정하여 상기 광센싱신호를 생성하는 광학센서 어레이;
   상기 광학센서 어레이 상에 배치되어 상기 여기광을 차단하고 상기 시료에서 발생되는 상기 방사광을 투과시키는 이미션필터;
   상기 이미션필터 상에 비치되고 상기 시료가 배치되는 복수개의 실험부들을 포함하는 반응용기;
   상기 반응용기 내의 상기 실험부들의 온도를 각각 측정하는 복수개의 온도센서들을 포함하는 온도센서 어셈블리;
   상기 반응용기의 상기 실험부들에 각각 대응되어 상기 실험부들의 온도를 개별적으로 조절하는 복수개의 온도조절부들을 포함하는 온도조절 어셈블리; 및
   상기 온도조절 어셈블리의 상기 온도조절부들에 전기적으로 연결되어 상기 리더시스템의 제어에 의해 상기 온도조절부들에 개별적으로 전력을 인가하는 복수개의 온도제어회로들을 포함하는 모듈 온도제어부를 포함하는 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈에 있어서,
   상기 피씨알모듈은 절연물질을 포함하고 평판형상을 가지며, 팬아웃(fan out)공정 또는 칩익스텐선(chip extension)을 이용하여 상기 광학센서 어레이, 상기 온도센서 어셈블리, 및 상기 온도조절 어셈블리가 별도의 와이어나 본딩없이 평판 형상으로 형성되도록 하는 베이스기판을 더 포함하고,
   상기 광학센서 어레이는 상기 베이스기판의 상부에 매립되어 상기 베이스기판의 상면이 평면 형상이 되며,
   상기 베이스기판은 실리콘 또는 에폭시를 포함하여 상기 각 온도조절 어셈블리들에 의해 생성된 열은 각각 해당되는 실험부들로 전달되고 인접하는 실험부로 전달되는 양이 적어서 자연스럽게 온도구배가 형성되되,
   상기 이미션필터는 상기 베이스기판의 상면에 일체로 형성되며,
   상기 온도조절부들은 서로 엇갈린 상태에서 평행하게 배열되고,
   상기 이미션필터를 통과한 상기 방사광은 인접하는 온도조절부들 사이로 노출되는 광센서들에 입사되며,
   상기 온도센서들은 상기 온도조절부들을 기준으로 상기 반응용기의 반대쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 피씨알모듈.
2. 제1 항에 있어서, 상기 각 온도조절부는 복수개의 제1 온도조절라인들 및 상기 제1 온도조절라인들 중에서 인접하는 제1 온도조절라인들을 서로 엇갈리게 연결하는 제1 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈.
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5. 제1항에 있어서, 상기 온도조절 어셈블리는 상기 광학센서 어레이와 상기 이미션필터의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈.
6. 광센싱신호를 인가받아 유전자증폭량을 실시간으로 계산하고 온도제어데이터를 출력하는 중앙정보처리부와, 상기 중앙정보처리부와 연결되어 상기 유전자증폭량이 저장되는 메모리와, 상기 중앙정보처리부와 연결되어 상기 중앙정보처리부로부터 실시간으로 인가받은 상기 유전자증폭량에 관한 정보를 외부로 전송하거나 외부의 입력신호를 상기 중앙정보처리부로 전달하는 인터페이스와, 여기광을 발생시키는 광원을 포함하는 리더시스템; 및
   어레이 형상으로 배열된 복수개의 광센서들을 포함하여 시료에서 발생하는 방사광의 휘도를 측정하여 상기 광센싱신호를 생성하는 광학센서 어레이와, 상기 광학센서 어레이 상에 배치되어 상기 여기광을 차단하고 상기 시료에서 발생되는 상기 방사광을 투과시키는 이미션필터와, 상기 이미션필터 상에 비치되고 상기 시료가 배치되는 복수개의 실험부들을 포함하는 반응용기와, 상기 반응용기 내의 상기 실험부들의 온도를 각각 측정하는 복수개의 온도센서들을 포함하는 온도센서 어셈블리와, 상기 온도제어데이터를 인가받아 상기 반응용기의 상기 실험부들에 각각 대응되어 상기 실험부들의 온도를 개별적으로 조절하는 복수개의 온도조절부들을 포함하는 온도조절 어셈블리와, 상기 온도조절 어셈블리의 상기 온도조절부들에 전기적으로 연결되어 상기 리더시스템의 제어에 의해 상기 온도조절부들에 개별적으로 전력을 인가하는 복수개의 온도제어회로들을 포함하는 모듈 온도제어부를 포함하고 상기 리더시스템과 탈착가능하도록 결합되는 다중 온도설정이 가능한 피씨알모듈을 포함하는 피씨알시스템에 있어서,
   상기 피씨알모듈은 절연물질을 포함하고 평판형상을 가지며, 팬아웃(fan out)공정 또는 칩익스텐선(chip extension)을 이용하여 상기 광학센서 어레이, 상기 온도센서 어셈블리, 및 상기 온도조절 어셈블리가 별도의 와이어나 본딩없이 평판 형상으로 형성되도록 하는 베이스기판을 더 포함하고,
   상기 광학센서 어레이는 상기 베이스기판의 상부에 매립되어 상기 베이스기판의 상면이 평면 형상이 되며,
   상기 베이스기판은 실리콘 또는 에폭시를 포함하여 상기 각 온도조절 어셈블리들에 의해 생성된 열은 각각 해당되는 실험부들로 전달되고 인접하는 실험부로 전달되는 양이 적어서 자연스럽게 온도구배가 형성되되,
   상기 이미션필터는 상기 베이스기판의 상면에 일체로 형성되며,
   상기 온도조절부들은 서로 엇갈린 상태에서 평행하게 배열되고,
   상기 이미션필터를 통과한 상기 방사광은 인접하는 온도조절부들 사이로 노출되는 광센서들에 입사되며,
   상기 온도센서들은 상기 온도조절부들을 기준으로 상기 반응용기의 반대쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 피씨알시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 리더시스템은 상기 중앙정보처리부와 연결되어 상기 중앙정보처리부로부터 인가받은 상기 온도제어데이터를 이용하여 상기 피씨알모듈을 냉각하는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피씨알시스템.
8. 제6항에 있어서, 상기 리더시스템은 상기 광원 하부에 배치되어 상기 광원에서 생성된 상기 여기광을 필터링하여 특정대역의 파장을가지는 광만을 투과시키는 광원필터를 더 포함하는 것을 특징으로하는 피씨알시스템.
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