KR102049674B1

KR102049674B1 - Method for failure prediction of pcr thermal cycler and apparatus therefor

Info

Publication number: KR102049674B1
Application number: KR1020180085906A
Authority: KR
Inventors: 김종대; 이미소; 박찬영
Original assignee: 한림대학교 산학협력단
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2019-11-27

Abstract

The present disclosure relates to a method for estimating a maintenance time point of a polymerase chain reaction (PCR) thermal cycler. According to the present invention, the method for estimating a maintenance time point of a PCR thermal cycler may comprise the steps of: at a first time point, receiving first time-temperature data measured by a temperature sensor of the thermal cycler while the thermal cycler reaches a target temperature from an initial temperature; at a second time point later than the first time point, receiving second time-temperature data measured by the temperature sensor while the thermal cycler reaches the target temperature from the initial temperature; and estimating the maintenance time point of the thermal cycler based at least in part on the first time-temperature data and the second time-temperature data.

Description

PCR thermal cycle aging prediction method and apparatus therefor {METHOD FOR FAILURE PREDICTION OF PCR THERMAL CYCLER AND APPARATUS THEREFOR}

본 개시는 PCR 열 순환기의 노화를 예측하기 위한 방법 및 이를 위한 장치 관한 것으로, 보다 상세하게는, PCR 열 순환기의 온도를 측정하고, 이에 기초하여 유지보수 시점을 예측할 수 있는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a method for predicting aging of a PCR thermal cycler and an apparatus therefor, and more particularly, to a method and apparatus for measuring the temperature of a PCR thermal cycler and predicting a maintenance time point based thereon. It is about.

PCR(Polymerase Chain Reaction)은 유전정보를 담고 있는 DNA 사슬 중 일부분을 복제 및 증폭시키는 분자생물학적인 기술로, 극미량의 DNA 용액을 이용하여, 사용자(또는 실험자)가 원하는 특정 DNA의 단편적인 부분만을 선택하여 증폭할 수 있다. 또한, 전자동 기계로 증폭하기 때문에 실험 과정이 단순하여 의료, 범죄, 수사, 생물의 분류 등 많은 분야에서 다양하게 활용되고 있다.Polymerase Chain Reaction (PCR) is a molecular biological technique that replicates and amplifies a portion of a DNA chain that contains genetic information. It uses only a small amount of DNA solution to select only a fragment of a specific DNA that a user (or experimenter) wants. Can be amplified. In addition, since the amplification by the automatic machine, the experimental process is simple, and is widely used in many fields such as medical, crime, investigation, and classification of living things.

중합효소 연쇄 반응(PCR)은 총 3단계로 이루어진다. 열을 이용하여 유전정보를 포함하는 DNA 사슬을 2가닥으로 분리하는 열변성(denaturation) 과정을 거친 후, 온도를 낮추어 시발체(primer)가 증폭을 원하는 서열 말단에 결합(annealing)하도록 하는 증폭과정을 거친다. 그리고 나서, 다시 열을 가하여 DNA를 합성하는 중합 반응(polymerization or extension)을 통해 합성된다.Polymerase chain reaction (PCR) consists of a total of three steps. After the denaturation process of separating DNA chains containing genetic information into two strands using heat, the amplification process is performed by lowering the temperature to allow primers to be annealed to the end of the sequence to be amplified. Rough Then, it is synthesized through polymerization or extension that synthesizes DNA by applying heat again.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은, PCR 열 순환기의 온도를 측정하고, 이에 기초하여 유지보수 시점을 추정함으로써, 적절한 시점에 유지보수를 행하도록 할 수 있는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.Embodiments disclosed herein relate to a method and apparatus for performing maintenance at an appropriate time point by measuring the temperature of the PCR thermal cycler and estimating the maintenance time point based thereon.

본 개시의 일 실시예에 따른 PCR(Polymerase Chain Reaction) 열 순환기(thermal cycler)의 유지보수 시점을 추정하기 위한 방법은, 제1 시점에서, 열 순환기가 초기 온도에서 목표 온도까지 도달하는 동안, 열 순환기의 온도 센서가 측정한 제1 시간-온도 데이터를 수신하는 단계, 제1 시점보다 늦은 제2 시점에서, 열 순환기가 초기 온도에서 목표 온도까지 도달하는 동안, 온도 센서가 측정한 제2 시간-온도 데이터를 수신하는 단계 및 제1 시간-온도 데이터 및 제2 시간-온도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The method for estimating the maintenance time point of a polymerase chain reaction (PCR) thermal cycler according to an embodiment of the present disclosure may be performed at a first time point while the thermal cycler reaches the target temperature from the initial temperature. Receiving the first time-temperature data measured by the temperature sensor of the circulator; at the second time later than the first time point, the second time measured by the temperature sensor while the thermal cycler reaches the target temperature from the initial temperature- Receiving temperature data and estimating a maintenance point of the thermal cycler based at least in part on the first time-temperature data and the second time-temperature data.

목표 온도는 초기 온도보다 높고, 제1 시간-온도 데이터와 제2 시간-온도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하는 단계는, 제1 시간-온도 데이터로부터 제1 상승 시간(rise time)을 판정하는 단계, 제2 시간-온도 데이터로부터 제2 상승 시간을 판정하는 단계 및 열 순환기의 가열 성능이 노화로 인해 선형적으로 감소한다는 가정 하에, 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간 간격, 제1 상승 시간 및 제2 상승 시간에 적어도 부분적으로 기초하여 유지보수 시점을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 열순환기의 가열 성능은 제1 상승 시간 및 제2 상승 시간과 반비례할 수 있다.The target temperature is higher than the initial temperature, and estimating the maintenance time point of the thermal cycler based at least in part on the first time-temperature data and the second time-temperature data comprises: a first rise time from the first time-temperature data; determining the rise time, determining the second rise time from the second time-temperature data, and assuming that the heating performance of the thermal cycler decreases linearly with aging, between the first time point and the second time point. And estimating the maintenance time point based at least in part on the time interval, the first rise time, and the second rise time. The heating performance of the thermocycler may be inversely proportional to the first rise time and the second rise time.

제1 상승 시간은 열 순환기가 제1 온도에서 제2 온도까지 도달하는데 걸리는 시간을 나타내고, 제2 상승 시간은 열 순환기가 제1 온도에서 제2 온도까지 도달하는데 걸리는 시간을 나타내고, 제1 온도 및 제2 온도는 초기 온도 및 목표 온도 사이의 온도이고, 제2 온도는 제1 온도보다 높을 수 있다.The first rise time represents the time taken for the thermal cycler to reach from the first temperature to the second temperature, and the second rise time represents the time taken for the thermal cycler to reach from the first temperature to the second temperature, and the first temperature and The second temperature is a temperature between the initial temperature and the target temperature, and the second temperature may be higher than the first temperature.

제1 상승 시간 및 제2 상승 시간은 다음 수식에 의해 산출된다.The first rise time and the second rise time are calculated by the following equation.

t _r

, m =

t _r

, m =

여기서 t_r은 상승 시간을 나타내고, t는 시간을 나타내고, e(t)는 시간에 따른 온도 함수를 나타내고, e'(t)는 e(t)의 도함수를 나타낼 수 있다.Where t _r represents the rise time, t represents the time, e (t) represents the temperature function over time, and e '(t) may represent the derivative of e (t).

유지보수 시점은 열 순환기의 가열 성능이 미리 정해진 값이 되는 것으로 추정되는 시점일 수 있다.The maintenance timing may be a timing at which the heating performance of the thermal cycler is estimated to be a predetermined value.

목표 온도는 초기 온도보다 높고, 제1 시간-온도 데이터와 제2 시간-온도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하는 단계는, 제1 시간-온도 데이터로부터 제1 상승 시간(rise time)을 판정하는 단계, 제2 시간-온도 데이터로부터 제2 상승 시간을 판정하는 단계 및 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간 간격, 제1 상승 시간 및 제2 상승 시간에 적어도 부분적으로 기초하여 선형 회귀 분석을 실시하여 유지보수 시점을 추정하는 단계를 포함하고, 유지보수 시점은 선형 분석을 실시하여 산출된 선형 회귀 모형의 결정계수(R2)가 0.9 이상인 경우에 추정된 유지보수 시점을 유효한 것으로 판정될 수 있다.The target temperature is higher than the initial temperature, and estimating the maintenance time point of the thermal cycler based at least in part on the first time-temperature data and the second time-temperature data comprises: a first rise time from the first time-temperature data; determining a rise time, determining a second rise time from the second time-temperature data, and at least partially at a time interval between the first time point and the second time point, the first rise time and the second rise time. Performing a linear regression analysis on the basis of the step of estimating the maintenance time point, wherein the maintenance time point is an estimate of the maintenance time point estimated when the coefficient of determination (R2) of the linear regression model calculated by performing the linear analysis is 0.9 or more. Can be determined to be valid.

추정된 유지보수 시점에 기초하여 알림 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include generating a notification signal based on the estimated maintenance time point.

온도 센서는 열 순환기의 덮개 히터, 튜브 지지부, TEM(Thermoelectric Module) 중 적어도 하나의 온도를 측정하도록 배치될 수 있다.The temperature sensor may be arranged to measure the temperature of at least one of a cover heater, a tube support, and a thermoelectric module (TEM) of the thermal cycler.

제1 시간-온도 데이터 및 제2 시간-온도 데이터는 100 ms 간격으로 측정된 온도 데이터를 포함하는 온도 센서는 100 ms마다 온도를 측정할 수 있다.The temperature sensor including the temperature data measured at intervals of 100 ms for the first time-temperature data and the second time-temperature data may measure temperature every 100 ms.

본 개시의 일 실시예에 따른 PCR 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하기 위한 장치는, 열 순환기의 온도 센서로부터 시간-온도 데이터를 수신하는 통신부 및 수신한 시간-온도 데이터에 기초하여 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하는 제어부를 포함하고, 시간-온도 데이터는, 제1 시점에서, 열 순환기가 초기 온도에서 목표 온도까지 도달하는 동안, 온도 센서가 측정한 제1 시간-온도 데이터 및 제1 시점보다 늦은 제2 시점에서, 열 순환기가 초기 온도에서 목표 온도까지 도달하는 동안, 온도 센서가 측정한 제2 시간-온도 데이터를 포함하고, 제어부는 제1 시간-온도 데이터 및 제2 시간-온도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 유지보수 시점을 추정할 수 있다.An apparatus for estimating a maintenance time point of a PCR thermal cycler according to an embodiment of the present disclosure may include maintaining a thermal cycler based on a communication unit receiving time-temperature data from a temperature sensor of the thermal cycler and the received time-temperature data. And a control unit for estimating the repair time point, wherein the time-temperature data is lower than the first time-temperature data and the first time point measured by the temperature sensor while the thermal cycler reaches the target temperature from the initial temperature at the first time point. At a later second point in time, the thermal cycler includes second time-temperature data measured by the temperature sensor while the thermal cycler reaches the target temperature from the initial temperature, and the control unit controls the first time-temperature data and the second time-temperature data. A maintenance point can be estimated based at least in part.

목표 온도는 초기 온도보다 높고, 제어부는, 제1 시간-온도 데이터로부터 제1 상승 시간(rise time)을 판정하고, 제2 시간-온도 데이터로부터 제2 상승 시간을 판정하고, 열 순환기의 가열 성능이 노화로 인해 선형적으로 감소한다는 가정 하에, 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간 간격, 제1 상승 시간 및 제2 상승 시간에 적어도 부분적으로 기초하여 유지보수 시점을 추정하고, 열순환기의 가열 성능은 제1 상승 시간 및 제2 상승 시간과 반비례할 수 있다.The target temperature is higher than the initial temperature, and the controller determines the first rise time from the first time-temperature data, the second rise time from the second time-temperature data, and the heating performance of the thermal cycler. Assuming that this aging decreases linearly, the maintenance time point is estimated based at least in part on the time interval between the first time point and the second time point, the first rise time and the second rise time, and the heating of the thermocycler The performance may be inversely proportional to the first rise time and the second rise time.

제1 상승 시간 및 제2 상승 시간은 다음 수식에 의해 산출될 수 있다.The first rise time and the second rise time may be calculated by the following equation.

t _r

, m =

t _r

, m =

목표 온도는 초기 온도보다 높고, 제어부는, 제1 시간-온도 데이터로부터 제1 상승 시간(rise time)을 판정하고, 제2 시간-온도 데이터로부터 제2 상승 시간을 판정하고, 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간 간격, 제1 상승 시간 및 제2 상승 시간에 적어도 부분적으로 기초하여 선형 회귀 분석을 실시하여 유지보수 시점을 추정하고, 선형 분석을 실시하여 산출된 선형 회귀 모형의 결정계수(R²)가 0.9 이상인 경우에 추정된 유지보수 시점을 유효한 것으로 판정할 수 있다.The target temperature is higher than the initial temperature, and the controller determines the first rise time from the first time-temperature data, the second rise time from the second time-temperature data, and the first time point and the first time. The coefficient of determination (R) of the linear regression model calculated by performing linear regression analysis to estimate the maintenance time point and performing linear analysis based at least in part on the time interval between the two time points, the first rise time and the second rise time. ² ) is more than 0.9, the estimated maintenance time can be determined as valid.

제어부는 추정된 유지보수 시점에 기초하여 알림 신호를 생성할 수 있다.The controller may generate a notification signal based on the estimated maintenance time.

시간-온도 데이터는 100 ms 간격으로 측정된 온도 데이터를 포함할 수 있다.The time-temperature data may include temperature data measured at 100 ms intervals.

본 개시의 일 실시예에 따른 PCR 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하기 위한 명령어들이 저장된 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는, 명령어들은 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서로 하여금, 제1 시점에서, 열 순환기가 초기 온도에서 목표 온도까지 도달하는 동안, 열 순환기의 온도 센서가 측정한 제1 시간-온도 데이터를 수신하고, 제1 시점보다 늦은 제2 시점에서, 열 순환기가 초기 온도에서 목표 온도까지 도달하는 동안, 온도 센서가 측정한 제2 시간-온도 데이터를 수신하고, 제1 시간-온도 데이터 및 제2 시간-온도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하도록 야기할 수 있다.A non-transitory computer readable storage medium having stored thereon instructions for estimating a maintenance point of a PCR thermal cycler, according to an embodiment of the present disclosure, causes the processor to, when executed by the processor, cause the thermal cycler, Receives the first time-temperature data measured by the temperature sensor of the thermal cycler while reaching the target temperature from the initial temperature, and at a second time later than the first time point, the thermal cycler reaches the target temperature from the initial temperature. While receiving the second time-temperature data measured by the temperature sensor and causing it to estimate the maintenance time point of the thermal cycler based at least in part on the first time-temperature data and the second time-temperature data.

본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 열 순환기의 온도 변화 소요 시간을 측정하고, 이 데이터에 기초하여 유지보수 시점을 미리 예측함으로써, PCR 열 순환기의 노화로 인해 중합효소 연쇄 반응(PCR)의 정확도 및/또는 성공률이 떨어지거나 PCR 열 순환기가 고장이 생기기 전에 장비를 유지보수 할 수 있다. 따라서, 사용자(또는 관리자)가 보다 편리하게 PCR 열 순환기를 관리할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the accuracy of the polymerase chain reaction (PCR) due to the aging of the PCR thermal cycler by measuring the time required to change the temperature of the thermal cycler and predicting the maintenance time point in advance based on this data And / or maintain the equipment before success rate drops or before the PCR thermal cycler fails. Therefore, the user (or administrator) can manage the PCR thermal cycler more conveniently.

본 개시의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

본 개시의 실시예들은, 이하 설명하는 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 유사한 참조 번호는 유사한 요소들을 나타내지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 PCR 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 PCR 열 순환기의 구성도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 PCR 프로토콜을 수행하여 얻은 시간에 따른 온도 변화 그래프를 나타낸 도면이다.
도 4는 PCR 열 순환기의 내부 온도가 초기 온도에서 목표 온도까지 상승하는 시간-온도 데이터 나타내는 그래프와 그 도함수를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 PCR 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하기 위한 방법의 순서도이다.
도 6 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 시점에서의 상승 시간과 제2 시점에서의 상승 시간에 기초하여 유지보수 시점을 추정하기 위한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 7은 직접 차이법(direct difference) 및 미분 너비법(derivative width)에 따라 계산한 상승 시간의 변화를 도시한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 도 8c는 서로 다른 세 가지 PCR 열 순환기(PCR-A, PCR-B, PCR-C)의 상승 시간/하강 시간의 증가율 변화를 나타낸 도면이다. Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings, which are described below, wherein like reference numerals denote similar elements, but are not limited thereto.
1 is a schematic diagram of a system for estimating maintenance time of a PCR thermal cycler according to one embodiment of the present disclosure.
2 is a block diagram of a PCR thermal cycler according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a view showing a graph of temperature change with time obtained by performing a PCR protocol according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a graph showing time-temperature data in which the internal temperature of a PCR thermal cycler rises from an initial temperature to a target temperature and a graph showing a derivative thereof.
5 is a flowchart of a method for estimating the maintenance time of a PCR thermal cycler according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a diagram illustrating a graph for estimating a maintenance time point based on a rise time at a first time point and a rise time at a second time point according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 7 is a graph illustrating a change in rise time calculated according to a direct difference method and a derivative width method.
8A to 8C are diagrams illustrating a change in increase rate of rise time / fall time of three different PCR thermal cyclers PCR-A, PCR-B, and PCR-C.

이하, 본 개시의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the following description, when there is a risk of unnecessarily obscuring the subject matter of the present disclosure, a detailed description of well-known functions and configurations will be omitted.

첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.In the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals. In addition, in the following description of the embodiments, it may be omitted to duplicate the same or corresponding components. However, even if the description of the component is omitted, it is not intended that such component is not included in any embodiment.

본 개시의 실시예들을 상술하기에 앞서, 도면의 위쪽은 그 도면에 도시된 구성의“상부” 또는 “상측”, 그 아래쪽은 “하부” 또는 “하측”이라고 지칭할 수 있다. 또한, 도면에 있어서 도시된 구성의 상부와 하부의 사이 또는 상부와 하부를 제외한 나머지 부분은 “측부” 또는 “측면”이라고 지칭할 수 있다. 이러한 “상부”, “상측” 등과 같은 상대적인 용어는, 도면에 도시된 구성들 간의 관계를 설명하기 위하여 사용될 수 있으며, 본 개시는 그러한 용어에 의해 한정되지 않는다.Prior to describing embodiments of the present disclosure, an upper portion of the figure may be referred to as an “upper” or “upper side” of the configuration shown in the figure, and a lower portion thereof may be referred to as a “lower” or “lower side”. Further, in the drawings, portions between the upper and lower portions of the illustrated configuration except for the upper and lower portions may be referred to as “sides” or “sides”. Relative terms such as “upper”, “upper” and the like may be used to describe the relationships between the components shown in the drawings, and the present disclosure is not limited by such terms.

본 개시의 일 실시예에 따른, PCR(Polymerase Chain Reaction) 열 순환기(thermal cycler)는, 호스트-로컬(host-local) 구조와 호스트-인(host-in) PC를 가질 수 있다. 로컬 시스템은, 호스트의 명령에 따라 TEM(Thermoelectric Module)과 덮개 히터의 온도를 제어할 수 있고, PCR 프로토콜은 호스트 PC를 사용하여 관리 및 처리될 수 있다. 이하에서는, PCR 열 순환기의 호스트-인(host-in) PC를 관리 서버라고 지칭한다.According to an embodiment of the present disclosure, a polymer chain reaction (PCR) thermal cycler may have a host-local structure and a host-in PC. The local system can control the temperature of the Thermoelectric Module (TEM) and the sheath heater according to the command of the host, and the PCR protocol can be managed and processed using the host PC. In the following, the host-in PC of the PCR thermal cycler is referred to as the management server.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 PCR 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하기 위한 시스템(100)의 개략도이다. 일 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, PCR 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하기 위한 시스템(100)은 하나 이상의 PCR 열 순환기(110_1 내지 110_n), 관리 서버(120) 및 클라우드 서버(130)를 포함할 수 있다. 통상적으로, PCR 열 순환기(110_1 내지 110_n)는 가열 및/또는 냉각 속도(반응 속도)를 측정하기 위한 온도 센서를 구비할 수 있다. PCR 열 순환기(110_1 내지 110_n)는 관리 서버(120)의 명령에 따라 TEM과 덮개 히터의 온도를 제어할 수 있고, PCR 열 순환기의 동작을 제어하기 위한 PCR 프로토콜은 관리 서버(120)를 사용하여 관리 및 처리될 수 있다.1 is a schematic diagram of a system 100 for estimating the maintenance time of a PCR thermal cycler according to one embodiment of the present disclosure. According to one embodiment, as shown in FIG. 1, the system 100 for estimating the maintenance time of a PCR thermal cycler includes one or more PCR thermal cyclers 110_1 to 110_n, a management server 120, and a cloud server ( 130). Typically, PCR thermal cyclers (110_1 to 110_n) may be provided with a temperature sensor for measuring the heating and / or cooling rate (reaction rate). The PCR thermal cyclers 110_1 to 110_n may control the temperature of the TEM and the cover heater according to the command of the management server 120, and the PCR protocol for controlling the operation of the PCR thermal cycler may be performed using the management server 120. Can be managed and processed.

PCR 열 순환기(110_1 내지 110_n)는 TEM(Thermoelectric Module)을 이용하여 온도를 조절할 수 있는데, PCR 열 순환기의 빈번한 사용으로 TEM이 노화될 경우, PCR 열 순환기의 가열 및/또는 냉각 속도(반응 속도)가 떨어지게 되어 실험의 정확도 및/또는 성공률이 현저히 떨어지게 된다. 또한, 가열 및/또는 냉각 속도의 저하는 전체 프로토콜의 소요 시간을 길어지게 하는 원인이 될 수 있기 때문에, PCR 열 순환기의 성능과 직접적인 관련이 있다. 따라서, PCR의 정확도 및/또는 성공률을 높이기 위해서는 가열 및/또는 냉각 속도를 측정하는 것이 필수적이며, 고장 발생시점 및/또는 유지보수 시점을 예측할 필요성이 있다.The PCR thermal cyclers 110_1 to 110_n can control the temperature using a thermoelectric module (TEM). When the TEM ages due to frequent use of the PCR thermal cycler, the heating and / or cooling rate of the PCR thermal cycler (reaction rate) May drop, which significantly reduces the accuracy and / or success rate of the experiment. In addition, a decrease in the heating and / or cooling rate is directly related to the performance of the PCR thermal cycler, as it can cause a longer duration of the overall protocol. Therefore, in order to increase the accuracy and / or success rate of the PCR, it is necessary to measure the heating and / or cooling rate, and it is necessary to predict the time of failure and / or maintenance.

일 실시예에 따르면, PCR 열 순환기의 온도 센서를 통해 측정된 온도 정보는, 예를 들어, 통신 네트워크를 통해 관리 서버(120)로 전송될 수 있으며, 관리 서버는 수신한 온도 정보에 기초하여 유지보수 시점을 예측할 수 있다. 예를 들어, 관리 서버(120)는, 온도 정보에 기초하여 유지보수 시점을 추정하는 제어부를 포함할 수 있고, 내부에 데이터베이스를 구축하여 온도 및/또는 유지보수 시점에 대한 정보를 저장할 수 있다. 여기서, 관리 서버(120)는, 유선 또는 무선 네트워크를 통해 다른 장치와 통신할 수 있는 컴퓨팅 장치로서, CPU(central processing unit), GPU(graphic processing unit), DSP(digital signal processor) 등과 같은 처리 장치를 이용하여 연산 동작을 수행할 수 있는 컴퓨팅 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment, the temperature information measured through the temperature sensor of the PCR thermal cycler, for example, may be transmitted to the management server 120 through a communication network, the management server is maintained based on the received temperature information Predict the payoff time. For example, the management server 120 may include a controller for estimating the maintenance time point based on the temperature information, and may store a information on the temperature and / or maintenance time point by constructing a database therein. Here, the management server 120 is a computing device that can communicate with other devices through a wired or wireless network, and includes a processing device such as a central processing unit (CPU), a graphic processing unit (GPU), a digital signal processor (DSP), or the like. It may be a computing device capable of performing a calculation operation using, but is not limited thereto.

관리 서버(120)의 제어부(프로세서, CPU 등)가 온도 정보에 기초하여 유지보수 시점을 추정하면, 추정된 유지보수 시점에 기초하여 알림 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 생성된 알림 신호는 사용자(또는 관리자)의 단말기로 전송될 수 있다. 여기서, 사용자 단말기는 데스크 탑, 노트북 등의 일반 PC 및 스마트 폰, 태블릿 PC, PDA(Personal Digital Assistants), 이동통신 단말기 등의 모바일 단말기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 관리 서버(120) 및/또는 클라우드 서버(130)와 통신 가능한 전자기기로 폭넓게 해석될 수 있다. 다른 실시예에서, 생성된 알림 신호는 관리 서버(120)의 화면에 표시될 수도 있다.When a control unit (processor, CPU, etc.) of the management server 120 estimates a maintenance time point based on temperature information, a notification signal may be generated based on the estimated maintenance time point. In one embodiment, the generated notification signal may be transmitted to the terminal of the user (or administrator). Here, the user terminal may include a general PC such as a desktop, a laptop, and a mobile terminal such as a smart phone, a tablet PC, a personal digital assistant (PDA), a mobile communication terminal, but is not limited thereto. The management server 120 And / or electronic devices that can communicate with the cloud server 130. In another embodiment, the generated notification signal may be displayed on the screen of the management server 120.

일 실시예에서, 관리 서버(120)가 수신한 온도 정보는 클라우드 서버(130)에 전송되어 저장될 수 있고, 클라우드 서버(130)는 전송된 정보에 기초하여 빅데이터를 생성할 수 있다. 클라우드 서버(130)는 데이터 분석부를 포함할 수 있고, 데이터 분석부는 관리 서버(120)로부터 수신된 온도 정보에 기초하여 유지보수 시점을 예측할 수 있다. 클라우드 서버(130)는 통신 네트워크를 통해 관리 서버(120) 및/또는 다른 서버와 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 관리 서버(120)가 생략되고, 클라우드 서버(130)가 관리 서버(120)의 기능을 수행할 수 있다.In one embodiment, the temperature information received by the management server 120 may be transmitted and stored in the cloud server 130, the cloud server 130 may generate big data based on the transmitted information. The cloud server 130 may include a data analyzer, and the data analyzer may predict a maintenance time point based on temperature information received from the management server 120. The cloud server 130 may be connected with the management server 120 and / or another server through a communication network. In another embodiment, the management server 120 may be omitted, and the cloud server 130 may perform a function of the management server 120.

이상에서 상술한 바와 같이, 데이터베이스가 관리 서버(120) 및/또는 클라우드 서버(130)의 내부에 구축될 수 있다고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 구현예에 따라서 서버 외부에 별도로 존재할 수 있다. 또한, 데이터베이스는, 통신 네트워크를 통해, 관리 서버(120) 및 클라우드 서버(130) 중 적어도 하나로부터 주기적으로 또는 비주기적으로 PCR 열 순환기(110_1 내지 110_n)의 온도 및/또는 유지보수 시점에 대한 정보를 제공받아 저장할 수 있다.As described above, the database has been described as being able to be built in the management server 120 and / or the cloud server 130, but is not limited to this, and may exist separately outside the server according to the embodiment. In addition, the database, through the communication network, information about the temperature and / or maintenance time of the PCR thermal cyclers (110_1 to 110_n) periodically or aperiodically from at least one of the management server 120 and the cloud server 130. Can be provided and stored.

이상에서 설명한, 통신 네트워크는 관리 서버(120)가 복수의 PCR 열 순환기(110_1 내지 110_n) 및/또는 클라우드 서버(130)와 통신 가능하도록 구성될 수 있다. 통신 네트워크는, 설치환경에 따라 예를 들어, 이더넷(Ethernet), 유선 홈 네트워크(Power Line Communication), 전화선 통신 장치 및 RS-serial 통신 등의 유선 네트워크 또는 WLAN(Wireless LAN), Bluetooth 및 지그비(ZigBee) 등과 같은 무선 네트워크로 다양하게 선택되어 구성될 수 있다.As described above, the communication network may be configured such that the management server 120 may communicate with the plurality of PCR thermal cyclers 110_1 to 110_n and / or the cloud server 130. The communication network may be, for example, a wired network such as Ethernet, a wired home network, a telephone line communication device, or an RS-serial communication, or a wireless LAN (WLAN), Bluetooth, or ZigBee. It may be configured and selected in a variety of wireless networks, such as).

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 PCR 열 순환기(200)의 구성도이다. PCR 열 순환기(200)는 덮개(220), 튜브 지지부(230), 스페이서(240), 덮개 히터(250), TEM(260), 방열판(270) 및 팬(280)을 포함할 수 있다. 튜브 지지부(230)는 복수의 튜브(210)를 지지하도록 구성될 수 있다. 중합효소 연쇄 반응(PCR)에 대한 실험을 행할 때, 복수의 PCR 튜브(210) 내부에 피검사체가 주입되고, 주입된 피검사체의 증발, 변질 및/또는 오염을 방지하기 위해 덮개(220)를 덮어 PCR 열 순환기의 내부 공간을 밀폐할 수 있다. 덮개(220)는 알루미늄 판 형상으로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양한 실시예로서 구현 가능하다.2 is a block diagram of a PCR thermal cycler 200 according to an embodiment of the present disclosure. The PCR thermal cycler 200 may include a cover 220, a tube support 230, a spacer 240, a cover heater 250, a TEM 260, a heat sink 270, and a fan 280. The tube support 230 may be configured to support the plurality of tubes 210. When conducting an experiment on a polymerase chain reaction (PCR), a test subject is injected into a plurality of PCR tubes 210, and the lid 220 is prevented to prevent evaporation, deterioration and / or contamination of the injected test subject. The inner space of the PCR thermal cycler can be sealed. The cover 220 may be implemented in an aluminum plate shape, but is not limited thereto and may be implemented in various embodiments.

히터(250), TEM(260), 방열판(270) 및 팬(280)은 열 순환기(200)의 내부 온도를 조절하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 열 순환기(200)의 내부 온도를 상승시키기 위해 덮개(220)의 상부에 히터(250)가 배치될 수 있고, TEM(260)이 열 순환기(200)의 내부 온도를 조절하도록 튜브 지지부(230) 하부에 배치될 수 있다. 예를 들어, TEM(260)의 상부면은, 튜브 지지부(230; 예를 들어, 알루미늄 블록)의 열을 흡수하고, TEM(260)의 하부면은 흡수한 열을 방출 및/또는 환기시켜 튜브 지지부(230)의 온도를 낮출 수 있다. 이 경우, TEM(260)의 하부면의 열을 충분히 냉각시키기 위해, 스페이서(240)의 하부에 방열판(270) 및 팬(280)이 배치될 수 있다. 반대로, TEM(260)의 상부면은, 튜브 지지부(230)를 가열할 수도 있다.Heater 250, TEM 260, heat sink 270 and fan 280 may be used to adjust the internal temperature of thermal cycler 200. For example, a heater 250 may be placed on top of the lid 220 to raise the internal temperature of the thermal circulator 200, and the tube may allow the TEM 260 to adjust the internal temperature of the thermal circulator 200. It may be disposed below the support 230. For example, the upper surface of the TEM 260 absorbs heat from the tube support 230 (eg, an aluminum block), and the lower surface of the TEM 260 discharges and / or vents the absorbed heat into the tube. The temperature of the support 230 may be lowered. In this case, in order to sufficiently cool the heat of the lower surface of the TEM 260, the heat sink 270 and the fan 280 may be disposed under the spacer 240. Conversely, the upper surface of the TEM 260 may heat the tube support 230.

PCR 열 순환기(200)는 내부 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 온도 센서(211, 212, 213)는 히터(250), 튜브 지지부(230) 및/또는 TEM(260)의 온도 중 적어도 하나를 측정하도록 배치될 수 있다. 여기서, 온도 센서는 표준 정확도를 갖춘 NTC 서미스터(Thermistor)일 수 있다. 온도 센서(211, 212, 213)를 통해 측정된 온도 정보에 기초하여 PCR 열 순환기(200)의 유지보수 시점을 예측할 수 있다.PCR thermal cycler 200 may further include a temperature sensor for measuring the internal temperature. In one embodiment, temperature sensors 211, 212, 213 may be arranged to measure at least one of the temperature of heater 250, tube support 230, and / or TEM 260. Here, the temperature sensor may be an NTC thermistor with standard accuracy. The maintenance time point of the PCR thermal cycler 200 may be predicted based on the temperature information measured by the temperature sensors 211, 212, and 213.

도 3는 본 개시의 일 실시예에 따른 PCR 프로토콜을 수행하여 얻은 시간에 따른 온도 변화 그래프(300)를 나타낸 도면이다. 앞서 상술한 바와 같이, 중합효소 연쇄 반응(PCR)은, 열을 가하여 유전정보를 포함하는 DNA 사슬을 2가닥으로 분리하는 열변성(denaturation) 과정을 거친 후, 온도를 낮추어 시발체(primer)가 증폭을 원하는 서열 말단에 결합(annealing)하도록 하는 증폭과정을 거칠 수 있다. 그리고 나서, 다시 열을 가하여 DNA를 합성하는 중합 반응(polymerization or extension)을 통해 합성될 수 있다.3 is a diagram illustrating a temperature change graph 300 over time obtained by performing a PCR protocol according to an embodiment of the present disclosure. As described above, the polymerase chain reaction (PCR) undergoes a denaturation process of separating DNA chains containing genetic information into two strands by applying heat, and then lowering the temperature to amplify primers. Can be subjected to an amplification process to anneal to the desired sequence ends. Then, it can be synthesized through polymerization or extension that synthesizes DNA by applying heat again.

아래의 표 1은 PCR 프로토콜의 예를 나타낸 것이다. 표 1에 도시된 Label 1에 해당하는 행은, 일반적인 사이클링 전에 효소를 활성화하기 위해 용액을 95도에서 30초동안 예열하는 단계를 나타낸다. 그 다음 3개의 행(Label 1-4)은 증폭 과정의 한 사이클을 나타내는 단계로, 앞서 설명한 열변성(denaturation), 어닐링(annealing) 및 중합(polymerization)을 나타낸다. GOTO 행은 Label 2 행으로 되돌아가 위의 사이클을 34회 반복하는 것을 의미한다. 따라서, 이 예시는, 총 35주기의 증폭 단계로 구성될 수 있다. 마지막 행은 중합효소 연쇄 반응(PCR)의 마무리를 위한 추가 확장 단계를 나타내며, 이 단계에서는, 결합되지 않은 가닥이 다른 가닥과 결합될 수 있다.Table 1 below shows an example of a PCR protocol. The row corresponding to Label 1 shown in Table 1 represents the step of preheating the solution at 95 degrees for 30 seconds to activate the enzyme prior to normal cycling. The next three rows (Label 1-4) represent one cycle of the amplification process, representing the denaturation, annealing and polymerization described above. The GOTO line means returning to the Label 2 line and repeating the above cycle 34 times. Thus, this example may consist of a total of 35 cycles of amplification. The last row shows a further expansion step for the completion of the polymerase chain reaction (PCR), in which unbound strands can be combined with other strands.

일 실시예에 따르면, 가열 및/또는 냉각에 소요되는 시간을 계산하기 위해, 예를 들어, 표 1의 PCR프로토콜을 수행한 후, 표 2에 나타난 프로토콜을 수행하여 PCR 열 순환기의 온도를 측정할 수 있다. 표 2는, PCR 프로토콜을 단순화한 예를 나타낸 것이다. 표 1의 PCR 프로토콜은, 매초마다 온도 센서(예를 들어, NTC Thermistor)를 통해 온도를 측정하나, 가열 및/또는 냉각의 소요시간을 분석하기에는 온도에 대한 정보가 부족하다. 따라서, 소요시간을 분석하기 위하여 별도의 프로그램을 생성하고, 예를 들어, 100ms마다 온도 데이터를 측정할 수 있다. 생성된 프로토콜은 하나의 사이클만을 가질 수 있으며, 체류시간을 10초로 감소시킬 수 있다.According to one embodiment, in order to calculate the time required for heating and / or cooling, for example, after performing the PCR protocol of Table 1, the protocol shown in Table 2 is performed to measure the temperature of the PCR thermal cycler Can be. Table 2 shows an example of a simplified PCR protocol. The PCR protocol of Table 1 measures temperature every second by means of a temperature sensor (eg, NTC Thermistor), but lacks information about temperature to analyze the time required for heating and / or cooling. Therefore, a separate program can be generated to analyze the time required, and for example, temperature data can be measured every 100 ms. The resulting protocol can have only one cycle and can reduce the residence time to 10 seconds.

도 3은 표 2의 PCR 프로토콜을 수행하는 동안 PCR 열 순환기의 TEM 상단에 배치된 온도 센서로부터 수신된 시간-온도 데이터를 그래프로 표시한 것이다. 일 실시예에서, 온도 센서는 온도 데이터는 100ms마다 측정할 수 있고, 측정된 온도 데이터는 측정된 시간과 함께 저장되며, 다양한 프로그램(예, MATLAB)을 이용하여 분석할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 온도 변화에 대한 구간은 1 내지 4로 표시될 수 있다.3 is a graphical representation of time-temperature data received from a temperature sensor placed on top of a TEM of a PCR thermal cycler during the PCR protocol of Table 2. FIG. In one embodiment, the temperature sensor may measure the temperature data every 100ms, the measured temperature data is stored with the measured time, and can be analyzed using various programs (eg, MATLAB). As shown in Figure 3, the interval for the temperature change may be represented by 1 to 4.

도 3의 1 구간을 분석하여 가열 소요시간 또는 상승 시간(rise time)을 얻을 수 있고, 2 구간을 분석하여 냉각 소요시간 또는 하강 시간(fall time)을 얻을 수 있다. 여기서, 3 구간 및 4 구간은 1 구간과 마찬가지로 온도가 상승하는 가열 구간이기 때문에, 1 구간만을 분석하여 상승 시간을 얻을 수 있다. 일 실시예에서, 상승 시간 및 하강 시간은 표 2의 PCR 프로토콜 수행 시 1 구간 및 2 구간의 초기 온도와 목표 온도 사이의 10% 에서 90%에 도달할 때까지의 데이터를 이용하여 계산할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 1 구간 및 2 구간의 10% 및 90%에 도달한 지점은 각각 ○와 △로 표시된다. 따라서, 도 3의 경우, 상승 시간은 1 구간에서의 ○와 △ 사이의 시간 간격으로 결정되고, 하강 시간은 2 구간에서의 ○와 △ 사이의 시간 간격으로 결정될 수 있다.The heating time or rise time may be obtained by analyzing one section of FIG. 3, and the cooling time or fall time may be obtained by analyzing two sections. Here, since the sections 3 and 4 are the heating sections in which the temperature rises in the same manner as the sections 1, the rise time can be obtained by analyzing only one section. In one embodiment, the rise time and fall time may be calculated using data from 10% to 90% between the initial temperature and the target temperature of the first and second sections when performing the PCR protocol of Table 2. As shown in Fig. 3, points at which 10% and 90% of the first and second sections are reached are indicated by ○ and Δ, respectively. Therefore, in the case of FIG. 3, the rise time may be determined by a time interval between ○ and Δ in one section, and the fall time may be determined by a time interval between ○ and Δ in two sections.

장소와 시간에 따라 다른 PCR 프로토콜이 사용될 수 있으므로 예를 들어, 클라우드에서 분석할 경우, 장소와 시간에 따라 다른 PCR 프로토콜이 사용될 수 있기 때문에, 구간 정보 및 각 구간에서의 시간-온도 데이터를 클라우드에 함께 업로드하는 것이 바람직하다. PCR 열 순환기의 유지보수 시점을 예측/추정하기 위해, 미리 설정된 초기 온도와 목표 온도에 대한 상승 시간(rise time) 및/또는 하강 시간(fall time)을 서로 다른 시점에서 측정할 수 있다.Because different PCR protocols can be used depending on the location and time, for example, when analyzing in the cloud, different PCR protocols can be used depending on the location and time. It is preferable to upload together. In order to predict / estimate the maintenance time point of the PCR thermal cycler, rise time and / or fall time for a predetermined initial temperature and a target temperature may be measured at different time points.

도 4는 PCR 열 순환기의 내부 온도가 초기 온도에서 목표 온도까지 상승하는 시간-온도 데이터와 그 도함수를 나타내는 그래프이다. 상부 그래프(410)는 시간-온도 데이터를 나타내고, 하부 그래프(420)는 시간-온도 데이터의 도함수를 나타낸다. 시간-온도 데이터로부터 상승 시간을 계산하는 방법은, 직접 차이법(direct difference) 및 시간-온도 그래프의 도함수를 통해 계산하는 미분 너비법(derivative width)가 있다. 상승 시간 계산과정에서 지터(jitter) 및/또는 내제 노이즈(inherent noise)에 따른 오차가 발생할 수 있기 때문에, 이러한 경우, 온도 변화 구간 내의 미분 함수의 폭을 통해 상승 시간을 보다 정확히 계산할 수 있다.4 is a graph showing the time-temperature data and its derivative at which the internal temperature of the PCR thermal cycler rises from the initial temperature to the target temperature. The upper graph 410 represents time-temperature data, and the lower graph 420 represents the derivative of the time-temperature data. There are two methods of calculating rise time from time-temperature data: direct difference and derivative width, which is calculated through the derivative of the time-temperature graph. In this case, the rise time may be more accurately calculated through the width of the derivative function in the temperature change section because an error due to jitter and / or inherent noise may occur in the rise time calculation process.

직접 차이법(direct difference)의 경우, 상승 시간은 시작 시간과 종료 시간의 차이로 계산될 수 있다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상승 시간(t_r)은, 예를 들어, 초기 온도에서 목표 온도까지 도달하는데 소요된 시간에 대해 10% 및 90%에 도달한 각각의 시점 사이의 시간을 이용하여 계산할 수 있다. 여기서, 초기 온도는 50℃이고 및 목표 온도는 95℃일 수 있다. 이 경우, 상승 시간(t_r)은 54.5℃(10%)에서 90.5℃(90%)까지 도달하는데 소요된 시간이다.In the case of the direct difference method, the rise time may be calculated as the difference between the start time and the end time. Specifically, as shown in FIG. 4, the rise time t _r is, for example, the time between each time point that reaches 10% and 90% of the time taken to reach the target temperature, for example. Can be calculated using. Here, the initial temperature may be 50 ° C and the target temperature may be 95 ° C. In this case, the rise time t _r is the time taken to reach 90.5 ° C. (90%) from 54.5 ° C. (10%).

미분 너비법(derivative width)의 경우, 상승 시간(t_r)은 아래의 수식에 의해 계산될 수 있다. 여기서, t_r은 상승 시간을 나타내고, t는 시간을 나타내고, e(t)는 시간에 따른 온도 함수를 나타내고, e'(t)는 e(t)의 도함수를 나타낸다.In the case of the derivative width method, the rise time t _r can be calculated by the following equation. Where t _r represents the rise time, t represents the time, e (t) represents the temperature function over time, and e '(t) represents the derivative of e (t).

t _r

, m =

t _r

, m =

시간-온도 데이터의 양상이 지수 함수나 에러 함수와 같은 분석 함수인 경우, 직접 차이법(direct difference) 및 미분 너비법(derivative width)에 의해 계산된 각각의 소요 시간의 비율은 데이터에 관계없이 일정할 수 있다. 도 4는 초기 온도에서 목표 온도까지 상승하는 시간-온도 데이터를 도시하고 있으나, 초기 온도에서 목표 온도까지 하강하는 시간-온도 데이터에 대해서도 유사한 방법으로 하강 시간(t_f)을 계산할 수 있다.If the aspect of the time-temperature data is an analytical function such as an exponential function or an error function, the ratio of each time calculated by the direct difference and the derivative width method is constant regardless of the data. can do. Although FIG. 4 illustrates time-temperature data rising from the initial temperature to the target temperature, the falling time t _f may be calculated in a similar manner with respect to the time-temperature data falling from the initial temperature to the target temperature.

도 5은 본 개시의 일 실시예에 따른 PCR 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하기 위한 방법(500)의 순서도이다. 일 실시예에서 PCR 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하기 위하여 표 2의 PCR 프로토콜 수행 시 1 구간의 상승 시간을 이용하여 유지보수 시점을 추정할 수 있다. 구체적으로, 미리 설정된 초기 온도와 목표 온도에 대해 각각 다른 시점에서 얻은 시간-온도 데이터(예를 들어, 제1 시점에서 표 2의 PCR 프로토콜을 수행한 결과에 따른 제1 시간-온도 데이터와 일정 시간 후의 제2 시점에서 동일 PCR 프로토콜을 수행한 결과에 따른 제2 시간-온도 데이터)를 비교하여 유지보수 시점을 추정한다.5 is a flowchart of a method 500 for estimating the maintenance time of a PCR thermal cycler, according to one embodiment of the disclosure. In one embodiment, in order to estimate the maintenance time of the PCR thermal cycler, the maintenance time may be estimated using the rise time of one section when the PCR protocol of Table 2 is performed. Specifically, the time-temperature data obtained at different time points for the preset initial temperature and the target temperature (for example, the first time-temperature data and the predetermined time according to the result of performing the PCR protocol of Table 2 at the first time point). The maintenance time is estimated by comparing the second time-temperature data according to the result of performing the same PCR protocol at a later second time point.

도 5에 도시된 바와 같이, PCR 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하기 위한 방법(500)은, 제1 시점에서, 열 순환기가 초기 온도에서 목표 온도까지 도달하는 동안 열 순환기의 온도 센서가 측정한 제1 시간-온도 데이터를 수신하는 단계(510)로 개시될 수 있다. 예를 들어, 열 순환기가 50℃의 초기 온도에서 95℃의 목표 온도까지 도달하는 동안 열 순환기의 온도 센서가 측정한 제1 시간-온도 데이터를 수신할 수 있다. 그 후, 제1 시점보다 늦은 제2 시점에서, 열 순환기가 동일한 초기 온도에서 동일한 목표 온도까지 도달하는 동안, 온도 센서가 측정한 제2 시간-온도 데이터를 수신하는 단계(520)가 수행될 수 있다.As shown in FIG. 5, the method 500 for estimating the maintenance time point of a PCR thermal cycler is performed by a temperature sensor of the thermal cycler measured at a first time point while the thermal cycler reaches from the initial temperature to the target temperature. Receiving first time-temperature data may begin. For example, the first time-temperature data measured by the temperature sensor of the thermal cycler may be received while the thermal cycler has reached an initial temperature of 50 ° C to a target temperature of 95 ° C. Then, at a second time later than the first time point, while the thermal cycler reaches the same target temperature at the same initial temperature, step 520 of receiving the second time-temperature data measured by the temperature sensor may be performed. have.

그리고 나서, 제1 시간-온도 데이터 및 제2 시간-온도 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하는 단계(530)가 수행될 수 있다. 구체적으로, 제1 시간-온도 데이터 및 제2 시간-온도 데이터로부터 각각 제1 상승 시간 및 제2 상승 시간을 판정할 수 있고, 열 순환기의 가열 성능이 노화로 인해 선형적으로 감소한다는 가정 하에, 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간 간격, 제1 상승 시간 및 제2 상승 시간에 적어도 부분적으로 기초하여 유지보수 시점을 추정할 수 있다.Then, a step 530 of estimating the maintenance time point of the thermal cycler may be performed based at least in part on the first time-temperature data and the second time-temperature data. Specifically, on the assumption that the first rise time and the second rise time can be determined from the first time-temperature data and the second time-temperature data, respectively, and the heating performance of the thermal cycler decreases linearly due to aging, The maintenance time point may be estimated based at least in part on the time interval between the first time point and the second time point, the first rise time and the second rise time.

여기서, 열순환기의 가열 성능은, 제1 상승 시간 및 제2 상승시간과 반비례할 수 있고, 유지보수 시점은 열 순환기의 가열 성능이 미리 정해진 값 이하가 되는 것으로 추정되는 시점일 수 있다. 일 실시예에서 제1 상승 시간 및 제2 상승 시간은 직접 차이법(direct difference)에 의해 판정될 수 있다. 다른 실시예에서 제1 상승 시간 및 제2 상승 시간은 미분 너비법(derivative width)에 의해 판정될 수 있다.Here, the heating performance of the heat cycler may be inversely proportional to the first rise time and the second rise time, and the maintenance time may be a time when the heating performance of the heat cycler is estimated to be equal to or less than a predetermined value. In one embodiment, the first rise time and the second rise time may be determined by a direct difference method. In other embodiments, the first rise time and the second rise time may be determined by differential width method.

마지막으로, 추정된 유지보수 시점에 기초하여 알림 신호가 생성하는 단계(540)가 수행될 수 있다. 생성된 알림 신호는 예를 들어, 사용자 단말기를 통해 사용자(또는 관리자)에게 전송될 수 있다. 여기서, 사용자 단말기는 데스크 탑, 노트북 등의 일반 PC 및 스마트 폰, 태블릿 PC, PDA(Personal Digital Assistants), 이동통신 단말기 등의 모바일 단말기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 관리 서버 및/또는 클라우드 서버와 통신 가능한 전자기기로 폭넓게 해석될 수 있다. 다른 실시예에서, 생성된 알림 신호는 관리 서버의 화면에 표시될 수도 있다.Finally, step 540 of generating a notification signal based on the estimated maintenance time may be performed. The generated notification signal may be transmitted to the user (or administrator), for example, through the user terminal. Here, the user terminal may include a general PC such as a desktop, a laptop, and a mobile terminal such as a smart phone, a tablet PC, a personal digital assistant (PDA), a mobile communication terminal, but are not limited thereto. The management server and / or It can be widely interpreted as an electronic device that can communicate with cloud servers. In another embodiment, the generated notification signal may be displayed on the screen of the management server.

도 5에 도시된 방법(500)에서는 2개의 시점에서의 상승 시간을 비교하여 유지보수 시점을 추정하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 2개 초과의 복수 시점들(예를 들어, 제1 시점 ... 제n 시점 등)에서의 상승 시간들(제1 상승 시간 ... 제n 상승 시간)을 비교하여, 유지보수 시점을 추정하는 것도 가능하다. 이 경우, 선형 회귀 분석을 실시하여 유지보수 시점을 추정할 수 있다.In the method 500 illustrated in FIG. 5, the maintenance time is estimated by comparing the rise times at two time points, but the present invention is not limited thereto. It is also possible to estimate the maintenance time point by comparing the rise times (first rise time ... nth rise time) at the time point ... n-th time point, etc.). In this case, a linear regression analysis can be performed to estimate maintenance points.

도 6 본 개시의 일 실시예에 따른 제1 시점에서의 상승 시간과 제2 시점에서의 상승 시간에 기초하여 유지보수 시점을 추정하기 위한 그래프(600)를 나타낸 도면이다. 앞서 상술한 바와 같이, 제1 상승 시간은, 제1 시점에서 얻은 제1 시간-온도 데이터에 기초하여 계산될 수 있고, 제2 상승 시간은 제2 시점에서 얻은 제2 시간-온도 데이터에 기초하여 계산될 수 있다. 동일한 초기 온도에서 동일한 목표 온도까지 도달하는데 걸리는 상승 시간이 길어지는 것은, 열순환기의 가열 성능이 떨어지는 것을 의미하므로, 열순환기의 가열 성능은 상승 시간과 반비례한다.6 is a diagram illustrating a graph 600 for estimating a maintenance time point based on a rise time at a first time point and a rise time at a second time point, according to an exemplary embodiment. As described above, the first rise time may be calculated based on the first time-temperature data obtained at the first time point, and the second rise time is based on the second time-temperature data obtained at the second time point. Can be calculated. The longer rise time to reach the same target temperature from the same initial temperature means that the heating performance of the thermocycler is inferior, so that the heating performance of the thermocycler is inversely proportional to the rise time.

도 6에 도시된 바와 같이, t_r1은 제1 시점(t₁)에서의 제1 상승 시간, t_r2는 제2 시점(t₂)에서의 제2 상승 시간을 나타낸다. 열 순환기의 가열 성능이 노화로 인해 선형적으로 감소한다고 가정하면, 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간 간격(t₂- t₁), 제1 상승 시간(t_r1) 및 제2 상승 시간(t_r2)에 적어도 부분적으로 기초하여, 시간의 흐름에 따른 상승 시간의 변화를 추정할 수 있다. 상승 시간이 미리 정해진 임계값 이상이 되는 시점(t_x)을 유지보수 시점으로 추정할 수 있다. 열순환기의 가열 성능은 상승 시간과 반비례 관계에 있으므로, 열순환기의 가열 성능이 미리 정해진 임계값 이하가 되는 시점을 유지보수 시점으로 추정할 수도 있다.As illustrated in FIG. 6, t _r1 represents a first rise time at a first time point t ₁ , and t _r2 represents a second rise time at a second time point t ₂ . Assuming that the heating performance of the thermal cycler decreases linearly with age, the time interval t ₂ -t ₁ , the first rise time t _r1 , and the second rise time between the first time point and the second time point ( Based at least in part on t _r2 ), a change in rise time over time can be estimated. The time point t _x at which the rise time becomes equal to or greater than the predetermined threshold value may be estimated as the maintenance time point. Since the heating performance of the thermocycler is inversely related to the rise time, it is also possible to estimate the time when the heating performance of the thermocycler is equal to or less than a predetermined threshold.

도 6에 도시된 그래프(600)에서는 2개의 시점에서의 상승 시간을 비교하여 유지보수 시점을 추정하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 2개 초과의 복수 시점들(예를 들어, 제1 시점 ... 제n 시점 등)에서의 상승 시간들(제1 상승 시간 ... 제n 상승 시간)을 비교하여, 유지보수 시점을 추정하는 것도 가능하다. 이 경우, 유지보수 시점은, 제1 상승 시간부터 제n 상승 시간까지의 데이터를 이용하여 선형 회귀 분석을 실시함으로써 추정될 수 있다. n의 값이 커질수록 누적되는 상승 시간에 대한 데이터가 많아지므로 유지보수 시점을 더욱 정확한 추정할 수 있다. 선형 회귀 분석을 실시하여 산출된 선형 회귀 모형에서의 결정계수(R²)가 1에 가까울수록 유지보수 시점 추정의 신뢰성이 높아지며, 결정계수(R²)가 0.9 이상인 경우 추정된 유지보수 시점이 유효한 것으로 판정할 수 있다. 유지보수 시점을 예측함으로써 적절한 시기에 유지보수를 할 수 있도록 대비할 수 있다.In the graph 600 illustrated in FIG. 6, the maintenance time is estimated by comparing the rise times at two time points, but the present invention is not limited thereto, and the maintenance time point is not limited thereto. It is also possible to estimate the maintenance time point by comparing the rise times (first rise time ... n-th rise time) at the nth time point, etc.). In this case, the maintenance time point can be estimated by performing a linear regression analysis using data from the first rise time to the nth rise time. As the value of n increases, more data about accumulated rise time can be used to more accurately estimate maintenance points. A linear coefficient of determination in the linear regression calculation by performing a regression analysis (R ²⁾ is closer to 1 becomes high, the reliability of the maintenance time of estimation, the maintenance time estimated not less than the coefficient of determination (R ²⁾ of 0.9 valid Can be determined. By anticipating maintenance points, you can prepare for maintenance at the right time.

도 7은 직접 차이법(direct difference) 및 미분 너비법(derivative width)에 따라 계산한 상승 시간의 변화를 도시한 그래프(700)를 나타낸 도면이다. 아래의 표 3은, 제1 시점 내지 제10 시점에서의 시간-온도 데이터를 직접 차이법(direct difference) 및 미분 너비법(derivative width)의 두 가지 방법을 이용하여 계산한 상승 시간과 그 데이터에 대해 분석한 값을 나타낸 표이다. 도 7에서 △는 각 시점에서의 직접 차이법(direct difference)에 의해 계산된 상승 시간을 나타내고, ○는 각 시점에서의 미분 너비법(derivative width)으로 계산된 상승 시간, +는 각 시점에서의 미분 너비법(derivative width)으로 계산된 상승 시간에 비율을 곱한 값을 나타낸다.FIG. 7 is a diagram 700 illustrating a change in rise time calculated according to the direct difference method and the derivative width method. Table 3 below shows the time-temperature data at the first to tenth time points in the rise time and the data calculated using two methods, a direct difference method and a derivative width method. Table shows the values analyzed. In FIG. 7, Δ represents the rise time calculated by the direct difference method at each time point, ○ is the rise time calculated by the derivative width method at each time point, and + is the time at each time point. The rise time calculated by the derivative width is multiplied by the ratio.

표 3의 Direct difference 행은 직접 차이법(direct difference)으로 계산한 상승 시간이고, Derivative width 행은 미분 너비법(derivative width)으로 계산한 상승 시간을 나타낸다. Ratio 행에서는, Direct difference 및 Derivative width 행의 값에 대한 비율, Error 행은 Direct difference 행의 값과 Derivative width 행의 값에 Ratio 행의 값을 곱한 값의 오차, 그리고 Relative error(%) 행은 Ratio 행 값의 Direct difference 행의 값에 대한 퍼센트를 나타낸다.The direct difference row of Table 3 shows the rise time calculated by the direct difference method, and the Derivative width row shows the rise time calculated by the derivative width method. In the Ratio line, the ratio of the values of the Direct difference and Derivative width lines, the Error line is the error of the value of the Direct difference line and the value of the Derivative width line, multiplied by the value of the Ratio line, and the Relative error (%) line is the Ratio Direct difference of row values. Percentage of row values.

Relative error(%) 행의 최대값이 1.83 이하이므로, 직접 차이법(direct difference)으로 계산한 상승 시간과 미분 너비법(derivative width)으로 계산한 상승 시간에 비율(Ratio)을 곱한 값이 같다고 가정할 수 있다. 이는 도 7에서 △(직접 차이법으로 계산한 상승 시간)와 +(미분 너비법으로 계산한 상승시간 곱하기 비율)가 겹쳐서 표시되는 것을 통해 확인할 수 있다.Since the maximum value of the Relative error (%) row is 1.83 or less, it is assumed that the rise time calculated by the direct difference method and the rise time calculated by the derivative width method are multiplied by the ratio. can do. This can be confirmed by overlapping Δ (rising time calculated by the direct difference method) and + (rising time multiplication ratio calculated by the differential width method) in FIG. 7.

아래의 표 4는 서로 다른 3가지 PCR 열 순환기(PCR-A, PCR-B, PCR-C)의 가열시의 상승 시간과 냉각 시 하강 시간을 직접 차이법(direct difference) 및 미분 너비법(derivative width)으로 계산한 값의 비율의 통계적 특성을 요약한 표이다.Table 4 below shows the direct difference and derivative widths of the rise time during heating and fall time during cooling of three different PCR thermal cyclers (PCR-A, PCR-B, and PCR-C). This table summarizes the statistical characteristics of the ratio of values calculated by width).

표 4에 표시된 것과 같이, 직접 차이법(direct difference) 및 미분 너비법(derivative width)으로 계산한 값의 비율의 평균은 3.41 내지 3.47이고, 상대 표준 편차(CV)는 0.88% 이하로, 두 가지 계산법으로 얻은 데이터의 비율이 매우 일정하다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 목표 온도가 초기 온도가 낮을 때 소요되는 시간이 더 긴 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 4, the average of the ratio of values calculated by direct difference and derivative width is 3.41 to 3.47, and the relative standard deviation (CV) is 0.88% or less. We can see that the proportion of data obtained by the calculation method is very constant. In addition, it can be seen that the target temperature is longer when the initial temperature is lower.

Total 열은 가열/냉각에 관계없이 데이터의 평균, 표준 편차, 상대 표준 편차를 나타낸다. Mean 행의 평균 값은 3.45이고, 상대 표준 편차(CV)는 0.83%로 두 가지 계산법 중 어느 것을 사용하여 상승 시간/하강 시간을 계산하여도 비슷한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있으며, 미분 너비법(derivative width)을 이용하여 상승 시간/하강 시간을 계산할 때는 결과 값이 3.45를 곱하여 이용할 수 있다. 일 실시예에서는 계산이 단순한 직접 차이법(direct difference)을 이용할 수 있다.The Total column shows the mean, standard deviation, and relative standard deviation of the data, regardless of heating or cooling. The mean value of the mean row is 3.45, and the relative standard deviation (CV) is 0.83%. It can be seen that similar results can be obtained by calculating the rise time / fall time using either of the two calculation methods. When calculating the rise time / fall time using (derivative width), the resulting value can be multiplied by 3.45. In one embodiment, a direct difference method of calculation may be used.

도 8a 내지 도 8c는 서로 다른 세 가지 PCR 열 순환기(PCR-A, PCR-B, PCR-C)의 상승 시간/하강 시간의 증가율 변화를 나타낸 도면이다. 목표 온도가 초기 온도보다 높은 히팅(heating)의 경우 상승 시간이 그래프에 ○로 표시되어 있고, 목표 온도가 초기 온도보다 낮은 쿨링(cooling)의 경우 하강 시간이 그래프에 △로 표시되어 있다. 도 8a 내지 도 8c에 도시된 점선은 상승 시간과 하강 시간에 대해서 선형 회귀 분석을 실시하여 얻은 추세선을 나타낸다.8A to 8C are diagrams illustrating a change in increase rate of rise time / fall time of three different PCR thermal cyclers PCR-A, PCR-B, and PCR-C. In the case of heating in which the target temperature is higher than the initial temperature, the rise time is indicated by o on the graph, and in the case of cooling in which the target temperature is lower than the initial temperature, the fall time is indicated by Δ on the graph. The dotted lines shown in FIGS. 8A to 8C represent trend lines obtained by performing linear regression analysis on the rise time and the fall time.

도 8a 내지 8c에 도시된 것처럼, 히팅 상승 시간과 쿨링 하강 시간은 비교적 선형적으로 증가하며, 히팅 상승 시간 증가율이 쿨링 하강 시간 증가율보다 2배 이상 높다. 따라서, 목표 온도가 초기 온도보다 높은 히팅 상승 시간을 쿨링 하강 시간보다 더욱 면밀히 모니터링할 필요가 있다. 즉, 히팅 상승 시간을 면밀히 모니터링함으로써, PCR 열 순환기의 유지보수 시점을 더욱 효과적으로 예측하는 것이 가능하다.As shown in FIGS. 8A to 8C, the heating rise time and the cooling fall time increase relatively linearly, and the heating rise time increase rate is more than twice as high as the cooling fall time increase rate. Therefore, it is necessary to monitor the heating rise time in which the target temperature is higher than the initial temperature more closely than the cooling fall time. That is, by closely monitoring the heating rise time, it is possible to predict the maintenance time of the PCR thermal cycler more effectively.

아래의 표 5는 도 8a 내지 8c에 도시된 세 가지 PCR 열 순환기의 상승 시간/하강 시간 변화 데이터에 대해서 선형 회귀법을 이용하여 추세선의 기울기 및 결정계수(R²)를 계산한 결과를 나타낸다.Table 5 below shows the results of calculating the slope of the trend line and the coefficient of determination (R ² ) using the linear regression method for the rise time / fall time change data of the three PCR thermal cyclers shown in FIGS. 8A to 8C.

표 5에 따르면, 히팅 상승 시간과 쿨링 하강 시간은 모두 선형적으로 증가한다. 히팅 상승 시간의 경우 기울기가 1.0150 내지 1.7032이고, 쿨링 하강 시간의 경우 기울기가 0.3915 내지 0.4591이다. 또한, 결정계수(R²)가 0.8164 이상이며, 특히, 히팅 상승 시간에 대해서는 결정계수(R²)가 0.9 이상이므로, 히팅 상승 시간이 더욱 선형적으로 상승하며, 이에 기초한 유지보수 시점 추정의 신뢰성이 높다는 것을 확인할 수 있다. 따라서, PCR 열 순환기의 구조나 구성 요소가 달라도 온도 변화 소요 시간이 PCR 열 순환기의 노화, 고장을 예측하는데 사용될 수 있고, 특히 히팅 상승 시간을 면밀히 모니터링하는 것이 바람직하다.According to Table 5, both heating rise time and cooling fall time increase linearly. The slope is 1.0150 to 1.7032 for the heating rise time, and is 0.3915 to 0.4591 for the cooling down time. In addition, since the coefficient of determination (R ² ) is 0.8164 or more, and particularly, the coefficient of determination (R ² ) is 0.9 or more for the heating rise time, the heating rise time increases more linearly, and the reliability of the estimation of the maintenance time based thereon You can see that this is high. Therefore, even if the structure or components of the PCR thermal cycler are different, the time required for temperature change can be used to predict aging and failure of the PCR thermal cycler, and it is particularly desirable to closely monitor the heating rise time.

상술한 PCR 열 순환기의 유지보수 시점을 추정하기 위한 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수도 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The method for estimating the maintenance time point of the PCR thermal cycler described above may be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. Computer-readable recording media include all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the above embodiments can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.

본원에 기술된 기법들은 다양한 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 기법들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다. 본원의 개시와 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리적 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자의 조합들로 구현될 수도 있음을 당업자들은 더 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호교환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들이 그들의 기능성의 관점에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능이 하드웨어로서 구현되는지 또는 소프트웨어로서 구현되는 지의 여부는, 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 따라 달라진다. 당업자들은 각각의 특정 애플리케이션을 위해 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수도 있으나, 그러한 구현 결정들은 본 개시의 범위로부터 벗어나게 하는 것으로 해석되어서는 안된다.The techniques described herein may be implemented by various means. For example, these techniques may be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof. Those skilled in the art will further appreciate that the various illustrative logical blocks, modules, circuits, and algorithm steps described in connection with the disclosure herein may be implemented in electronic hardware, computer software, or a combination of both. To clearly illustrate this interchangeability of hardware and software, various illustrative components, blocks, modules, circuits, and steps have been described above generally in terms of their functionality. Whether such functionality is implemented as hardware or software depends on the particular application and design constraints imposed on the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application, but such implementation decisions should not be interpreted as causing a departure from the scope of the present disclosure.

하드웨어 구현에서, 기법들을 수행하는 데 이용되는 프로세싱 유닛들은, 하나 이상의 ASIC들, DSP들, 디지털 신호 프로세싱 디바이스들 (digital signal processing devices; DSPD들), 프로그램가능 논리 디바이스들 (programmable logic devices; PLD들), 필드 프로그램가능 게이트 어레이들 (field programmable gate arrays; FPGA들), 프로세서들, 제어기들, 마이크로제어기들, 마이크로프로세서들, 전자 디바이스들, 본원에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 컴퓨터, 또는 이들의 조합 내에서 구현될 수도 있다.In a hardware implementation, the processing units used to perform the techniques may include one or more ASICs, DSPs, digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs) Field programmable gate arrays (FPGAs), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, electronic devices, other electronic units designed to perform the functions described herein, It may be implemented within a computer, or a combination thereof.

따라서, 본원의 개시와 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, DSP, ASIC, FPGA나 다른 프로그램 가능 논리 디바이스, 이산 게이트나 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 것들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안에서, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한, 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들면, DSP와 마이크로프로세서, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연계한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그러한 구성의 조합으로서 구현될 수도 있다.Accordingly, various exemplary logic blocks, modules, and circuits described in connection with the disclosure herein may be used in general purpose processors, DSPs, ASICs, FPGAs or other programmable logic devices, discrete gate or transistor logic, discrete hardware components, or It may be implemented or performed in any combination of those designed to perform the functions described herein. A general purpose processor may be a microprocessor, but in the alternative, the processor may be any conventional processor, controller, microcontroller, or state machine. A processor may also be implemented as a combination of computing devices, eg, a combination of a DSP and a microprocessor, a plurality of microprocessors, one or more microprocessors in conjunction with a DSP core, or any other such configuration.

펌웨어 및/또는 소프트웨어 구현에 있어서, 기법들은 랜덤 액세스 메모리 (random access memory; RAM), 판독 전용 메모리 (read-only memory; ROM), 불휘발성 RAM (non-volatile random access memory; NVRAM), PROM (programmable read-only memory), EPROM (erasable programmable read-only memory), EEPROM (electrically erasable PROM), 플래시 메모리, 컴팩트 디스크 (compact disc; CD), 자기 또는 광학 데이터 스토리지 디바이스 등과 같은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 저장된 명령들로서 구현될 수도 있다. 명령들은 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행가능할 수도 있고, 프로세서(들)로 하여금 본원에 설명된 기능의 특정 양태들을 수행하게 할 수도 있다.In firmware and / or software implementations, the techniques are random access memory (RAM), read-only memory (ROM), non-volatile random access memory (NVRAM), PROM ( on computer readable media such as programmable read-only memory (EPROM), erasable programmable read-only memory (EPROM), electrically erasable PROM (EEPROM), flash memory, compact disc (CD), magnetic or optical data storage devices, and the like. It may be implemented as stored instructions. The instructions may be executable by one or more processors, and may cause the processor (s) to perform certain aspects of the functionality described herein.

소프트웨어로 구현되면, 상기 기능들은 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장되거나 또는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 통해 전송될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체들은 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하여 컴퓨터 저장 매체들 및 통신 매체들 양자를 포함한다. 저장 매체들은 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체들일 수도 있다. 비제한적인 예로서, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 스토리지 디바이스들, 또는 소망의 프로그램 코드를 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 이송 또는 저장하기 위해 사용될 수 있으며 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터 판독가능 매체로 적절히 칭해진다.If implemented in software, the functions may be stored on or transmitted over as one or more instructions or code on a computer readable medium. Computer-readable media includes both computer storage media and communication media including any medium that facilitates transfer of a computer program from one place to another. Storage media may be any available media that can be accessed by a computer. By way of non-limiting example, such computer-readable media may be in the form of RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM or other optical disk storage, magnetic disk storage or other magnetic storage devices, or desired program code in the form of instructions or data structures. Or any other medium that can be used for transport or storage to a computer and that can be accessed by a computer. Also, any connection is properly termed a computer readable medium.

예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, 디지털 가입자 회선 (DSL), 또는 적외선, 무선, 및 마이크로파와 같은 무선 기술들을 사용하여 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 전송되면, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, 디지털 가입자 회선, 또는 적외선, 무선, 및 마이크로파와 같은 무선 기술들은 매체의 정의 내에 포함된다. 본원에서 사용된 디스크 (disk) 와 디스크 (disc)는, CD, 레이저 디스크, 광 디스크, DVD (digital versatile disc), 플로피디스크, 및 블루레이 디스크를 포함하며, 여기서 디스크들 (disks) 은 보통 자기적으로 데이터를 재생하고, 반면 디스크들 (discs) 은 레이저를 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 위의 조합들도 컴퓨터 판독가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다.For example, if the software is transmitted from a website, server, or other remote source using coaxial cable, fiber optic cable, twisted pair, digital subscriber line (DSL), or wireless technologies such as infrared, wireless, and microwave, the coaxial cable , Fiber optic cable, twisted pair, digital subscriber line, or wireless technologies such as infrared, wireless, and microwave are included within the definition of a medium. As used herein, disks and disks include CDs, laser disks, optical disks, digital versatile discs, floppy disks, and Blu-ray disks, where the disks are usually magnetic Data is reproduced optically, while discs are optically reproduced using a laser. Combinations of the above should also be included within the scope of computer-readable media.

소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드 디스크, 이동식 디스크, CD-ROM, 또는 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체 내에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는, 프로세가 저장 매체로부터 정보를 판독하거나 저장 매체에 정보를 기록할 수 있도록, 프로세서에 커플링될 수 있다. 대안으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 프로세서와 저장 매체는 ASIC 내에 존재할 수도 있다. ASIC은 유저 단말 내에 존재할 수도 있다. 대안으로, 프로세서와 저장 매체는 유저 단말에서 개별 컴포넌트들로서 존재할 수도 있다.The software module may reside in RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, hard disk, removable disk, CD-ROM, or any other type of storage medium known in the art. An example storage medium may be coupled to the processor such that the processor can read information from or write information to the storage medium. In the alternative, the storage medium may be integral to the processor. The processor and the storage medium may reside in an ASIC. The ASIC may be present in the user terminal. In the alternative, the processor and the storage medium may reside as discrete components in a user terminal.

본 개시의 앞선 설명은 당업자들이 본 개시를 행하거나 이용하는 것을 가능하게 하기 위해 제공된다. 본 개시의 다양한 수정예들이 당업자들에게 쉽게 자명할 것이고, 본원에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 취지 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형예들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시는 본원에 설명된 예들에 제한되도록 의도된 것이 아니고, 본원에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위가 부여되도록 의도된다.The previous description of the disclosure is provided to enable a person skilled in the art to make or use the disclosure. Various modifications of the disclosure will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to various modifications without departing from the spirit or scope of the disclosure. Thus, the present disclosure is not intended to be limited to the examples described herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

비록 예시적인 구현예들이 하나 이상의 독립형 컴퓨터 시스템의 맥락에서 현재 개시된 주제의 양태들을 활용하는 것을 언급할 수도 있으나, 본 주제는 그렇게 제한되지 않고, 오히려 네트워크나 분산 컴퓨팅 환경과 같은 임의의 컴퓨팅 환경과 연계하여 구현될 수도 있다. 또 나아가, 현재 개시된 주제의 양상들은 복수의 프로세싱 칩들이나 디바이스들에서 또는 그들에 걸쳐 구현될 수도 있고, 스토리지는 복수의 디바이스들에 걸쳐 유사하게 영향을 받게 될 수도 있다. 이러한 디바이스들은 PC들, 네트워크 서버들, 및 핸드헬드 디바이스들을 포함할 수도 있다.Although example implementations may refer to utilizing aspects of the presently disclosed subject matter in the context of one or more standalone computer systems, the subject matter is not so limited, but rather in connection with any computing environment, such as a network or a distributed computing environment. It may also be implemented. Moreover, aspects of the presently disclosed subject matter may be implemented in or across a plurality of processing chips or devices, and storage may be similarly affected across a plurality of devices. Such devices may include PCs, network servers, and handheld devices.

비록 본 주제가 구조적 특징들 및/또는 방법론적 작용들에 특정한 언어로 설명되었으나, 첨부된 청구항들에서 정의된 주제가 위에서 설명된 특정 특징들 또는 작용들로 반드시 제한되는 것은 아님이 이해될 것이다. 오히려, 위에서 설명된 특정 특징들 및 작용들은 청구항들을 구현하는 예시적인 형태로서 설명된다.Although the subject matter has been described in language specific to structural features and / or methodological acts, it will be understood that the subject matter defined in the appended claims is not necessarily limited to the specific features or acts described above. Rather, the specific features and acts described above are described as example forms of implementing the claims.

이 명세서에서 언급된 방법은 특정 실시예들을 통하여 설명되었지만, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀 질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 실시예들을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.Although the method described in this specification has been described with reference to specific embodiments, it is possible to embody it as computer readable code on a computer readable recording medium. Computer-readable recording media include all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. And, the functional program, code and code segments for implementing the embodiments can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.

본 명세서에서는 본 개시가 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.Although the present disclosure has been described herein in connection with some embodiments, various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present disclosure to those skilled in the art. Also, such modifications and variations are intended to fall within the scope of the claims appended hereto.

110_1 내지 110_n: 하나 이상의 PCR 열 순환기
120: 관리 서버
130: 클라우드 서버
200: PCR 열 순환기
210: 튜브
220: 덮개
230: 튜브 지지부
240: 스페이서
250: 덮개 히터
260: TEM
270: 방열판
280: 팬110_1 to 110_n: one or more PCR thermal cyclers
120: management server
130: cloud server
200: PCR thermal cycler
210: tube
220: cover
230: tube support
240: spacer
250: cover heater
260: TEM
270: heat sink
280: fan

Claims

As a method for estimating the maintenance point of a polymerase chain reaction (PCR) thermal cycler,
Receiving, by the communication unit, first time-temperature data measured by a temperature sensor of the thermal cycler while the thermal cycler reaches from the initial temperature to the target temperature, wherein the target temperature is the initial temperature. Higher-;
Receiving, by a communication unit, at the second time point later than the first time point, the second time-temperature data measured by the temperature sensor while the thermal cycler reaches the target temperature from the initial temperature; And
Estimating, by the controller, a third future time point in need of maintenance of the thermal cycler based at least in part on the first time-temperature data and the second time-temperature data
Including,
Estimating a third future time point in need of maintenance of the thermal cycler based at least in part on the first time-temperature data and the second time-temperature data;
Determining a first rise time from the first time-temperature data;
Determining a second rise time from the second time-temperature data; And
Assuming that the heating performance of the thermal cycler decreases linearly due to aging, the at least partially based on the time interval between the first time point and the second time point, the first rise time and the second rise time. Estimating a future third point in time for maintenance
Including,
The heating performance of the thermal cycler is inversely proportional to the first rise time and the second rise time,
The first rise time and the second rise time are calculated as the time required to reach from the 10% value to the 90% value between the initial temperature and the target temperature, or is calculated by the following equation,
tr

, m =

Wherein tr represents rise time, t represents time, e (t) represents a function of temperature over time, and e '(t) represents a derivative of e (t).

delete

The method of claim 1,
And the third time point is a time point at which it is estimated that the heating performance of the thermal cycler becomes a predetermined value.

The method of claim 1,
Estimating a third future time point in need of maintenance of the thermal cycler based at least in part on the first time-temperature data and the second time-temperature data;
Estimating the third time point by performing a linear regression analysis based at least in part on the time interval between the first time point and the second time point, the first rise time, and the second rise time
More,
And determining the estimated third time point as valid when the coefficient of determination (R ² ) of the linear regression model calculated by performing the linear regression analysis is 0.9 or more.

The method of claim 1, further comprising generating, by the control unit, a notification signal based on the estimated third time point.

The method of claim 1, wherein the temperature sensor is arranged to measure the temperature of at least one of a cover heater, a tube support, and a thermoelectric module (TEM) of the thermal cycler.

The method of claim 1, wherein the first time-temperature data and the second time-temperature data comprise temperature data measured at 100 ms intervals.

An apparatus for estimating the maintenance time of a PCR thermal cycler,
A communication unit for receiving time-temperature data from a temperature sensor of the thermal cycler; And
A control unit for estimating a future point in time requiring maintenance of the thermal cycler based on the received time-temperature data,
The time-temperature data is
At a first point in time, the first time-temperature data measured by the temperature sensor, while the thermal cycler reaches an initial temperature from an initial temperature to a target temperature higher than the initial temperature;
At a second time later than a first time point, including the second time-temperature data measured by the temperature sensor while the thermal cycler reaches from the initial temperature to the target temperature,
The controller determines a first rise time from the first time-temperature data, a second rise time from the second time-temperature data, and the heating performance of the thermal cycler is linear due to aging. Assuming that the time period between the first time point and the second time point is at least partially based on the time interval between the first time point and the second time point, the first rise time and the second rise time, and
The heating performance of the thermal cycler is inversely proportional to the first rise time and the second rise time,
The first rise time and the second rise time are calculated as the time required to reach from the 10% value to the 90% value between the initial temperature and the target temperature, or is calculated by the following equation,
t _r

, m =

Wherein t _r represents rise time, t represents time, e (t) represents a function of temperature over time, and e '(t) represents a derivative of e (t).

delete

The method of claim 10,
And a future point in time for which maintenance is required is a point in time at which the heating performance of the thermal cycler is estimated to be a predetermined value.

The method of claim 10,
The control unit,
Perform a linear regression analysis based at least in part on the time interval between the first time point and the second time point, the first rise time and the second rise time, to estimate a future time point in need of the maintenance,
And determine that a future time point requiring the estimated maintenance is valid when the coefficient of determination (R ² ) of the linear regression model calculated by performing the linear regression analysis is 0.9 or greater.

The method of claim 10,
And the control unit generates a notification signal based on the estimated third time point.

The apparatus of claim 10, wherein the time-temperature data comprises temperature data measured at 100 ms intervals.

A non-transitory computer readable storage medium having stored thereon instructions for estimating maintenance time of a PCR thermal cycler,
The instructions, when executed by a processor, cause the processor to:
At a first point in time, while the thermal cycler reaches from the initial temperature to the target temperature, receives first time-temperature data measured by a temperature sensor of the thermal cycler, wherein the target temperature is higher than the initial temperature;
Receiving a second time-temperature data measured by the temperature sensor while the thermal cycler reaches from the initial temperature to the target temperature at a second time later than the first time point,
Cause to estimate a third future time point in need of maintenance of the thermal cycler based at least in part on the first time-temperature data and the second time-temperature data,
Estimating a third future time point in need of maintenance of the thermal cycler based at least in part on the first time-temperature data and the second time-temperature data,
Determining a first rise time from the first time-temperature data,
Determining a second rise time from the second time-temperature data,
Assuming that the heating performance of the thermal cycler decreases linearly due to aging, the at least partially based on the time interval between the first time point and the second time point, the first rise time and the second rise time. Estimating a third future point in time for maintenance
Including,
The heating performance of the thermal cycler is inversely proportional to the first rise time and the second rise time,
The first rise time and the second rise time are calculated as the time required to reach from the 10% value to the 90% value between the initial temperature and the target temperature, or is calculated by the following equation,
t _r

, m =