KR102339885B1 - 핵산증폭 장치의 냉각모듈 - Google Patents

Abstract

핵산증폭 장치의 냉각 모듈이 개시된다.
본 발명에 따르면 일측에 고정되는 복수 개의 반응 튜브 및 복수 개의 반응 튜브를 가열시키는 열을 생성하는 히팅 블록을 포함하는 핵산증폭 장치에 마련되며 복수 개의 반응 튜브를 냉각시키기 위한 바람을 생성하는 냉각 모듈에 있어서, 냉각 모듈은, 복수 개의 반응 튜브를 냉각시키는 바람을 생성하는 쿨링팬; 및 쿨링팬에서 생성된 바람이 유입되면 유입된 바람이 이동되어 전면에 위치된 복수 개의 반응 튜브를 향해 배출되도록 형성된 이동 유로를 갖고, 이동 유로의 적어도 일부 영역이 쿨링팬의 분사 방향과 직교하도록 마련된 분사 노즐; 을 포함한다.

Description

핵산증폭 장치의 냉각모듈{COOLING MODULE OF PCR AMPLIFICATION REACTION APPARATUS}

본 발명은 핵산증폭 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수 개의 반응 튜브를 같은 속도로 냉각시킬 수 있도록 복수 개의 반응 튜브 각각에 대해 동일한 세기의 바람이 분사되도록 할 수 있는 핵산증폭 장치의 냉각 모듈에 관한 것이다.

세포 및 세포 외에서 진행되는 화학/생화학 반응에서 목적하는 결과 수득에 영향을 미치는 결정적 요소 중의 하나는 온도이며, 구체적 반응의 종류에 따라 반복적 온도조절이 필요한 경우도 있다.

PCR (Polymerase Chain Reaction, 중합효소연쇄반응)과 같은 대표적인 핵산증폭 방법은 생물학적 시료 등에서 특정 핵산을 선택적으로 증폭할 수 있는 기술을 의미한다.

일반적인 PCR의 경우, 반응 튜브를 PCR 장치의 히트 블록에 접촉시킨 상태에서 히트 블록의 온도를 펠티어소자를 이용하여 고온-저온으로 조절한다.

이때, 히트 블록의 온도를 저온에서 고온으로 조절하거나 고온에서 저온으로 조절할 때 일정 시간이 소요되며, 이를 온도 변화율(ramp rate)라 한다.

온도 변화율은 PCR 반응 전체의 소요 시간에 영향을 미치는 것으로서, 온도 변화율을 높이기 위하여 히트 블록의 소재, 구조 등의 분야에서 많은 시도와 결과물이 나오고 있다.

종래에는 반응 튜브의 빠른 온도 변화를 위해, 반응 튜브를 고온으로 유지하는 히트 블록이나 냉각 바람을 교대로 접촉하는 방법이 있다.

그러나, 이러한 종래 기술의 경우 복수 개의 반응 튜브의 온도를 동일하게 조절하는 것이 어려운 문제점이 있다.

일반적으로, PCR 반응의 일관성을 향상시키기 위해서는 일렬로 배열되는 복수 개의 반응 튜브를 동일한 속도로 냉각시키는 것이 필요하다.

도 1을 참조하면, 종래 냉각 모듈은 분사 노즐(1) 및 쿨링팬(2)을 포함한다.

이때, 분사 노즐(1)은 쿨링팬(2)에서 생성된 바람이 분사 노즐(1)의 전면에 위치된 복수 개의 반응 튜브(3)로 직접적으로 전달되도록 설계된다.

분사 노즐(1)로 유입되는 바람은 쿨링팬(2)의 회전에 의해 발생되므로 바람이 복수 개의 반응 튜브(3)에 대해 정면 방향으로 향하지 않고 쿨링팬(2)의 회전 방향으로 치우치는 문제점이 있다.

또한, 쿨링팬(2)에서 생성되는 바람의 경우 바람 세기의 구배가 크게 형성되는데, 바람 세기의 구배가 큰 바람이 분사 노즐(1)을 통해 복수 개의 반응 튜브(3)로 직접적으로 전달되는 경우 복수 개의 반응 튜브(3)에 전달되는 바람의 세기가 동일하지 않기 때문에 복수 개의 반응 튜브(3)를 동일한 속도로 냉각시키는 것이 불가능하게 된다. 이에 따라, 복수 개의 반응 튜브(3)의 PCR 반응이 균일하지 못하는 문제점이 있다.

한국 공개특허공보 제10-2018-0087892호(2018.08.03.공개)

본 발명의 목적은 핵산증폭 장치의 복수 개의 반응 튜브가 동일한 속도로 냉각되도록 복수 개의 반응 튜브의 각각에 대해 동일한 세기의 바람이 분사될 수 있는 핵산증폭 장치의 냉각모듈을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적은, 본 발명에 따라, 일측에 고정되는 복수 개의 반응 튜브 및 복수 개의 반응 튜브를 가열시키는 열을 생성하는 히팅 블록을 포함하는 핵산증폭 장치에 마련되며 복수 개의 반응 튜브를 냉각시키기 위한 바람을 생성하는 냉각 모듈에 있어서, 냉각 모듈은, 복수 개의 반응 튜브를 냉각시키는 바람을 생성하는 쿨링팬; 및 쿨링팬에서 생성된 바람이 유입되면 유입된 바람이 이동되어 전면에 위치된 복수 개의 반응 튜브를 향해 배출되도록 형성된 이동 유로를 갖고, 이동 유로의 적어도 일부 영역이 쿨링팬의 분사 방향과 직교하도록 마련된 분사 노즐; 을 포함하는, 핵산증폭 장치의 냉각 모듈에 의해 달성될 수 있다.

이동 유로는, 쿨링팬으로부터 유입된 바람이 이동되는 제1 유로; 및 제1 유로를 통해 이동된 바람이 복수 개의 반응 튜브를 향해 배출되도록 형성된 제2 유로; 제1 유로 및 제2 유로가 직교하도록 형성되며 제1 유로 및 쿨링팬의 분사 방향이 직교하도록 형성될 수 있다.

분사 노즐은, 제1 유로의 중심축과 쿨링팬의 중심축이 직교하며 쿨링팬으로부터 유입된 바람이 부딪혀서 상승 이동되도록 일측 방향으로 절곡 형성되는 제1 절곡부; 및 제1 유로의 중심축과 제2 유로의 중심축이 직교하며 상승 이동된 바람이 부딪혀서 복수 개의 반응 튜브를 향하도록 타측 방향으로 절곡 형성되는 제2 절곡부; 가 마련되며, 제1 절곡부 및 제2 절곡부는 부딪힌 바람에 의한 압력 차이가 발생되되, 제1 절곡부에는 고압력이 형성되고 제2 절곡부에는 제1 절곡부에 형성된 압력 보다 낮은 크기의 압력이 형성될 수 있다.

분사 노즐에는, 쿨링팬에서 생성된 바람이 내부로 유입되는 유입구; 및 유입구를 통해 유입된 바람이 외부로 분사되는 분사구; 가 마련되며, 유입구로 유입된 바람은 제1 절곡부에 의해 방향이 변경되어 제1 유로를 따라 상승 이동되고, 제1 유로를 따라 이동된 바람은 제2 절곡부에 의해 방향이 변경되어 분사구를 통해 복수 개의 반응 튜브로 분사될 수 있다.

분사구의 폭 방향 길이는 유입구의 폭 방향 길이와 비교하여 작은 길이로 형성되되, 분사구의 폭 방향 길이는 유입구의 폭 방향 길이 대비 1 : 5 ~ 6 이내의 비율로 형성될 수 있다.

분사 노즐의 분사구는 복수 개의 반응 튜브 쪽으로 좁아지는 형태로 형성되고, 분사구의 폭 방향 길이는 유입구의 폭 방향 길이 대비 1 : 11 ~ 12 이내의 비율로 형성될 수 있다.

분사구의 가로 방향 길이는 복수 개의 반응 튜브의 배열 형태에 따라 넓게 확장되어 형성되며, 분사구의 가로 방향 길이는 유입구의 가로 방향 길이보다 긴 길이로 형성되되, 분사구의 가로 방향 길이는 유입구의 가로 방향 길이 대비 2 ~ 3 : 1 이내의 비율로 형성될 수 있다.

분사 노즐에서 유입구와 인접한 선단측 내벽의 직경은 분사 노즐에서 분사구와 인접한 후단측 내벽의 직경보다 크게 형성되되, 분사 노즐의 선단측 내벽 직경은 분사 노즐의 후단측 내벽 직경 대비 2 ~ 3 : 1 이내의 비율로 형성될 수 있다.

쿨링팬은 유입구에 삽입되며, 쿨링팬의 일단부와 분사 노즐의 선단측 내벽과의 거리는 22 ~ 30 mm 이내의 범위로 마련될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 분야에 의하면, 일측에 고정되는 복수 개의 반응 튜브; 복수 개의 반응 튜브의 하측에 위치되어 복수 개의 반응 튜브를 가열시키는 열을 생성하는 히팅 블록; 및 복수 개의 반응 튜브를 향해 복수 개의 반응 튜브를 냉각시키기 위한 바람을 생성하는 냉각 모듈; 을 포함하며, 히팅 블록은 복수 개의 반응 튜브를 향해 상승되어 복수 개의 반응 튜브와 접촉되며 복수 개의 반응 튜브로부터 하강되어 복수 개의 반응 튜브와의 접촉이 해제되되, 히팅 블록이 복수 개의 반응 튜브와의 접촉이 해제되면 냉각 모듈로부터 생성된 바람이 복수 개의 반응 튜브를 향해 분사되어 복수 개의 반응 튜브를 냉각시키는, 핵산증폭 장치에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 핵산증폭 장치의 냉각모듈은, 복수 개의 반응 튜브의 각각에 대해 동일한 세기의 바람이 분사되기 때문에 복수 개의 반응 튜브를 같은 속도로 냉각시킬 수 있어서 복수 개의 반응 튜브를 이용한 PCR 반응의 일관성이 확보될 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래 핵산증폭 장치의 냉각 모듈의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산증폭 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 A-A' 부분의 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 B-B' 부분의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 핵산증폭 장치에 포함된 냉각 모듈의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시한 C-C' 부분의 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 냉각 모듈에 유입되는 바람의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 8의 (a)는 도 1에 도시한 종래 핵산증폭 장치의 냉각 모듈의 바람 세기를 실험하여 결과를 나타낸 그래프이고, 도 8의 (b)는 도 2에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산증폭 장치의 냉각 모듈의 바람 세기를 실험하여 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9의 (a)는 도 1에 도시한 종래 냉각 모듈을 포함하는 핵산증폭 장치에 의한 반응 튜브의 반응을 실험하여 결과를 나타낸 그래프이고, 도 9의 (b)는 도 5에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 모듈을 포함하는 핵산증폭 장치에 의한 반응 튜브의 반응을 실험하여 결과를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산증폭 장치의 냉각 모듈(10, 이하 '냉각 모듈' 이라 함)을 설명한다.

우선, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산증폭 장치(10)를 설명한다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 핵산증폭 장치(10)는 일측에 고정되는 복수 개의 반응 튜브(20), 복수 개의 반응 튜브(20)를 가열시키는 열을 생성하는 히팅 블록(12) 및 복수 개의 반응 튜브(20)를 냉각시키기 위한 바람을 생성하는 냉각 모듈(100)을 포함한다.

반응 튜브(20)는 핵산증폭 장치(10)의 상단부에 배치되되, 홀더(미도시)와 같은 부재에 의해 일측에 고정된다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산증폭 장치(10)에는 8개의 반응 튜브(20)가 설치되는 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 핵산증폭 장치(10)의 크기에 따라 달라질 수 있다.

히팅 블록(12)은 복수 개의 반응 튜브(20)를 가열시키는 열을 생성한다. 이를 위해, 히팅 블록(12)은 복수 개의 반응 튜브(20)의 하측에 위치함으로써 복수 개의 반응 튜브(20), 즉 반응 튜브(20)에 담긴 반응물을 가열한다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 히팅 블록(12)은 반응 튜브(20)에 대해 상측 또는 하측으로 위치가 변위될 수 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 구동력을 발생시킬 수 있는 구동 모듈(미도시) 등과 같은 부재에 의해서 반응 튜브(20)와 가까운 상측 방향으로 이동되어 반응 튜브(20)를 가열할 수도 있고, 반응 튜브(20)와 멀어지는 하측 방향으로 이동되어 반응 튜브(20)를 가열되지 않도록 할 수 있다.

이때, 냉각 모듈(100)도 히팅 블록(12)과 같이 반응 튜브(20)에 대해 하측에 위치되게 된다.

예를 들어, 반응 튜브(20)의 온도를 상승시키고자 할 경우, 히팅 블록(12)을 반응 튜브(20)와 가까워지는 상측 방향으로 이동시킨다. 그러면, 반응 튜브(20)의 하단부와 히팅 블록(12)이 접촉됨으로써 반응 튜브(20)의 온도가 상승되게 된다.

반대로, 반응 튜브(20)의 온도를 하강시키고자 할 경우, 히팅 블록(12)을 반응 튜브(20)와 멀어지는 하측 방향으로 이동시킨다. 그러면, 반응 튜브(20)의 하단부와 히팅 블록(12)의 접촉이 해제되고, 이때 냉각 모듈(100)로부터 바람이 분사됨으로써 반응 튜브(20)의 온도가 하강되게 된다.

한편, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 상술한 핵산증폭 장치(10)에 포함된 냉각 모듈(100)을 설명한다.

도 4 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 냉각 모듈(100)은 복수 개의 반응 튜브(20)를 냉각시키기 위한 바람을 생성하는 부재이다.

이러한 냉각 모듈(100)은 복수 개의 반응 튜브(20)를 냉각시키는 바람을 생성하는 쿨링팬(110) 및 쿨링팬(110)에서 생성된 바람이 유입되면 유입된 바람이 이동되어 전면에 위치된 복수 개의 반응 튜브를 향해 분사되는 분사 노즐(120)을 포함한다.

쿨링팬(110)은 반응 튜브(20)를 냉각시킬 수 있도록 바람을 생성하는 부재이다. 이러한 쿨링팬(110)의 내부에는 일정한 크기의 날개(미도시) 및 날개를 일 방향으로 회전시키는 모터(미도시)를 포함하여 구성된다.

이때, 도 5를 참조하면, 쿨링팬(110)은 박스(box) 형태로 형성되어 후술할 분사 노즐(120)과 결합된다. 이에 따라, 쿨링팬(110)의 직경은 분사 노즐(120)의 유입구(121)의 직경보다는 작은 크기의 직경을 가지도록 형성되어야 한다.

예를 들어, 분사 노즐(120)의 유입구(121)의 직경이 36mm 정도의 정사각형의 형태로 마련된다고 가정하면, 쿨링팬(110)은 36mm 미만의 정사각형의 형태로 마련되는 것이 바람직하다. 즉, 분사 노즐(120)의 유입구(121)의 직경에 따라 쿨링팬(110)의 크기가 정해지는 것으로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

분사 노즐(120)은 쿨링팬(110)에서 생성된 바람이 유입되면 유입된 바람이 이동되어 전면에 위치된 복수 개의 반응 튜브(20)를 향해 분사되도록 하는 부재이다.

이러한 분사 노즐(120)은 일측에서 유입된 바람이 타측을 통해 배출되도록 양측으로 개방된 형태로 형성된다.

분사 노즐(120)의 선단측은 쿨링팬(110)에서 생성된 바람이 유입되는 유입구(121)로 마련되고, 분사 노즐(120)의 내부에는 유입구(121)를 통해 유입된 바람이 이동되도록 하는 이동 유로(122a,122b)가 마련되며, 분사 노즐(120)의 후단측은 복수 개의 반응 튜브(20)를 향하며 유입구(121)를 통해 유입되어 이동 유로(122)를 따라 이동된 바람이 복수 개의 반응 튜브(20)를 향해 분사되는 분사구(123)가 마련된다.

여기서, 분사 노즐(120)은 이동 유로(122a,122b)의 일부 영역이 쿨링팬(110)의 분사 방향과 직교하도록 마련된다.

구체적으로, 분사 노즐(120)의 이동 유로(122a,122b)는 쿨링팬(110)으로부터 유입된 바람이 이동되는 제1 유로(122a)와, 제1 유로(122a)를 통해 이동된 바람이 복수 개의 반응 튜브(20)를 향해 배출되도록 형성된 제2 유로(122b)를 포함한다.

이때, 제1 유로(122a)와 제2 유로(122b)가 직교하도록 형성되고, 제1 유로(122a) 및 쿨링팬(110)에서 발생된 바람이 분사되는 방향과 직교하도록 형성된다.

이에 따라, 분사 노즐(120)에는 제1 유로(122a)의 중심축과 쿨링팬(110)의 중심축(C)이 직교하는 부분에 제1 절곡부(124)가 마련되고, 제1 유로(122a)의 중심축과 제2 유로(122b)의 중심축이 직교하는 부분이 제2 절곡부(125)가 마련된다.

다시 말해서, 분사 노즐(120)의 제1 절곡부(124)는 제1 유로(122a)의 중심축과 쿨링팬(110)의 중심축(C)이 직교하도록 일측 방향(+90 도의 각도를 가지는 방향)으로 절곡 형성되고, 제2 절곡부(125)는 제1 유로(122a)의 중심축과 제2 유로(122b)의 중심축이 직교하도록 타측 방향(-90도의 각도를 가지는 방향)으로 절곡 형성된다. 참고로, 제2 절곡부(125)는 제1 절곡부(124)와 이격되어 형성된다.

여기서, 쿨링팬(110)에서 생성된 바람은 빠른 쿨링팬(110)의 회전력에 의해 유입구(121)를 통해 분사 노즐(120)의 내부로 빠른 속도로 유입되고, 빠른 속도로 유입된 바람은 분사 노즐(120)의 제1 절곡부(124)에 부딪히게 된다. 이에 따라, 제1 절곡부(124)의 주변에는 제1 절곡부(124)에 대해 빠른 속도로 부딪힌 바람에 의해 고압력(P1)이 형성된다.

또한, 제1 절곡부(124)에 부딪힌 바람은 상측 방향을 향해 흐르도록 흐름의 방향이 변경되어 제1 유로(122a)를 따라 흐르게 된다.

제1 유로(122a)를 따라 흐른 바람은 제2 절곡부(125)에 부딪히게 된다. 이에 따라, 제2 절곡부(125)의 주변에는 저압력(P2)이 형성된다. 참고로, 제2 절곡부(125)의 주변에 형성된 저압력(P2)은 제1 절곡부(124)의 주변에 형성된 압력보다 낮은 크기의 압력이 형성되되, 분사 노즐(120)의 외부의 압력과 같은 압력으로 형성된다.

또한, 제2 절곡부(125)에 부딪힌 바람은 복수 개의 반응 튜브(20)를 향하는 방향으로 그 흐름이 변경되어 제2 유로(122b)를 따라 흐르게 된다.

즉, 쿨링팬(110)에서 생성된 바람은 유입구(121)를 통해 분사 노즐(120)로 유입되고, 유입된 바람은 제1 절곡부(124)에 부딪혀서 고압력을 형성하면서 바람의 방향이 변경되어 제1 유로(122a)를 통해 이동되며, 제1 유로(122a)를 따라 이동된 바람은 제2 절곡부(125)에 부딪혀서 바람의 방향이 변경되어 제2 유로(122b)를 따라 이동되어 분사구(123)를 통해 외부로 배출된다. 외부로 배출된 바람은 분사구(123)의 전면에 위치된 복수 개의 반응 튜브(20)에 분사된다.

이와 같이, 분사 노즐(120)의 제1 절곡부(124) 및 제2 절곡부(125)에 의해 분사 노즐(120)의 내부에 발생된 압력 차이가 발생되고, 발생된 압력 차이에 의해 유입구(121)를 통해 유입된 바람이 분사구(123)를 통해 복수 개의 반응 튜브(20)로 분사될 때 복수 개의 반응 튜브(20)의 각각에 대해 동일한 세기를 가지는 바람이 분사된다. 즉, 분사 노즐(120)의 압력이 형성될 때 그 위치에 따라 차이가 발생하게 됨으로써, 분사 노즐(120)의 내부로 유입된 바람의 흐름이 가속됨으로써 분사 노즐(120)의 전면에 위치된 복수 개의 반응 튜브(20)를 향해 강하면서도 복수 개의 반응 튜브(20) 각각에 대해 동일한 세기로 분사해줄 수 있게 되는 것이다.

더욱이, 쿨링팬(110)의 자체에서 생성된 바람 세기의 구배가 강하기 때문에, 복수 개의 반응 튜브(20)에 쿨링팬(110)에서 생성된 바람이 직접적으로 전달되지 않도록 해야 한다. 이때, 분사 노즐(120)에 형성된 제1 절곡부(124) 및 제2 절곡부(125)에 의해서 유입된 바람이 복수 개의 반응 튜브(20)로 직접적으로 전달되는 것이 차단되게 된다.

만약, 쿨링팬(110)에서 생성된 바람이 복수 개의 반응 튜브(20)에 직접 전달될 경우, 복수 개의 반응 튜브(20) 각각의 냉각 속도가 다르게 되고, 그에 따라 온도가 다르게 되므로 PCR 반응에 의한 일관성이 떨어지게 된다.

한편, 분사 노즐(120)의 분사구(123)의 가로 방향 길이(L2)는 분사 노즐(120)의 전면에 위치된 복수 개의 반응 튜브(20)의 배열 형태에 따라 넓게 확장되어 형성된다.

도 5 내지 7에 도시한 바와 같이, 분사구(123)의 가로 방향 길이(L2)는 유입구(121)의 가로 방향 길이(L1) 보다 긴 길이로 형성된다. 다시 말해서, 분사구(123)의 가로 방향 길이(L2)와 유입구(121)의 가로 방향 길이(L1)는 대략적으로 2 ~ 3 : 1 이내의 비율로 형성될 수 있다.

예를 들어, 분사구(123)의 전면에 위치되는 복수 개의 반응 튜브(20)의 개수가 8개로 형성되는 경우 분사구(123)의 가로 방향 길이(L2)는 8개의 반응 튜브(20)가 일렬로 배치된 길이를 커버할 수 있도록 82mm 정도로 형성되는 것이 바람직하다. 상기한 비율에 따라 유입구(121)의 가로 방향 길이(L1)는 36mm 정도로 형성될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 분사 노즐(120)의 분사구(123)의 폭 방향 길이(ℓ2)는 유입구(121)의 폭 방향 길이(ℓ1)와 비교하여 작은 길이로 형성된다. 다시 말해서, 분사구(123)의 폭 방향 길이(ℓ2)와 유입구(121)의 폭 방향 길이(ℓ1)는 대략적으로 1 : 5 ~ 6 이내의 비율로 형성된다.

예를 들어, 상기의 비율에 따라 분사구(123)의 폭 방향 길이(ℓ2)가 6.5mm로 형성되는 경우에 유입구(121)의 폭 방향 길이(ℓ1)는 36mm 정도로 형성될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 분사 노즐(120)의 분사구(123)는 복수 개의 반응 튜브(20)를 향하는 방향으로 좁아지는 형태로 형성될 수 있다. 다시 말해서, 분사 노즐(120)의 유입구(121)를 통해 유입된 바람이 분사구(123)를 통해 배출되는 것이 용이하도록 분사구(123)의 전면에 위치된 복수개의 반응 튜브(20)를 향하는 방향으로 깔때기 형태로 형성될 수도 있다.

이와 같이, 분사구(123)의 입구가 좁아지는 형태로 형성되는 경우, 분사구(123)의 폭 방향 길이(ℓ'2)는 유입구(121)의 폭 방향 길이(ℓ1)와 비교하여 1 : 11 ~ 12 이내의 비율로 형성된다.

예를 들어, 상기의 비율에 따라 분사구(123)의 폭 방향 길이(ℓ'2)가 3 mm 로 형성될 경우에 유입구(121)의 폭 방향 길이(ℓ 1)는 36 mm 정도로 형성될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

참고로, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 분사구(123)의 입구가 좁아지는 형태로 형성되지 않고, 분사구(123)에 깔때기 형태로 형성되는 보조 분사구(126)가 추가로 장착될 수도 있다.

이때, 보조 분사구(126)의 폭 방향 길이(ℓ'2)도 유입구(121)의 폭 방향 길이(ℓ 1)의 비율과 동일한 비율로 형성되게 된다.

또한, 분사 노즐(120)에서 유입구(121)와 인접한 선단측 내벽(124a)의 직경(D1)은 분사 노즐(120)에서 분사구(123)와 인접한 후단측 내벽(125a)의 직경(D2)보다 크게 형성된다. 다시 말해서, 선단측 내벽(124a)의 직경(D1)은 후단측 내벽(125a)의 직경(D2) 대비 2 ~ 3 : 1 이내의 비율로 형성된다.

예를 들어, 상기의 비율에 따라 유입구(121)의 선단측 내벽(124a)의 직경(D1)이 19 mm로 형성되는 경우에 분사구(123)의 후단측 내벽(125a)의 직경(D2)은 6.5 mm 정도로 형성될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 쿨링팬(110)은 유입구(121)에 삽입된다.

이때, 쿨링팬(110)의 일단부와 분사 노즐(120)의 선단측 내벽(124a)과의 거리(L'1)는 22 ~ 30mm 이내의 범위를 가지도록 쿨링팬(110)을 유입구(121)의 내부에 삽입시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 모듈(100)에서 쿨링팬(110)과 분사 노즐(120)의 선단측 내벽(124a)과의 거리(L'1)가 26mm 를 가지도록 분사 노즐(120)에 쿨링팬(110)을 배치할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 모듈(100)의 성능을 시험한 결과 및 냉각 모듈(100)이 포함된 핵산증폭 장치의 PCR 반응에 대한 결과에 대하여 간단히 설명한다.

도 8의 (a)는 도 1에 도시한 종래 핵산증폭 장치의 냉각 모듈의 바람 세기를 실험하여 결과를 나타낸 그래프이고, 도 8의 (b)는 도 2에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산증폭 장치의 냉각 모듈의 바람 세기를 실험하여 결과를 나타낸 그래프이고, 도 9의 (a)는 도 1에 도시한 종래 냉각 모듈을 포함하는 핵산증폭 장치에 의한 반응 튜브의 반응을 실험하여 결과를 나타낸 그래프이고, 도 9의 (b)는 도 5에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 모듈을 포함하는 핵산증폭 장치에 의한 반응 튜브의 반응을 실험하여 결과를 나타낸 그래프이다.

우선, 도 8의 (a)를 참조하면, 쿨링팬(2)에서 발생된 바람이 분사 노즐(1)을 통해 복수 개의 반응 튜브(3)로 분사되는 경우 바람의 방향이 팬의 회전에 의해 발생하므로, 바람이 정면에 위치된 복수 개의 반응 튜브(3)로 향하지 않고 회전 방향으로 치우치게 된다. 또한, 쿨링팬(2)의 회전력으로 인하여 바람 세기의 구배가 크게 발생된다. 이에 따라, 분사 노즐(1)의 출구 위치에 따라 바람의 세기가 다르게 발생하였다.

반면, 도 8의 (b)를 참조하면, 쿨링팬(110)에서 발생된 바람이 전술한 형태에 따른 냉각 모듈(120)에 의해 복수 개의 반응 튜브(20)에 대해 분사되는 바람의 세기가 전체적으로 증가되고 복수 개의 반응 튜브(20) 각각에 대해 분사되는 바람의 세기의 편차가 거의 없이 동일하게 분사되는 것으로 나타났다.

또한, 도 9의 (a)를 참조하면, 종래 냉각 모듈(1)이 포함된 핵산증폭 장치(미도시)의 경우에는 PCR 반응에 있어서 편차가 많이 발생되기 때문에 PCR 반응의 일관성이 없는 것으로 나타났다.

그러나, 도 9의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 모듈(100)이 포함된 핵산증폭 장치(10)의 경우에는 PCR 반응에 있어서 복수 개의 반응 튜브(20)들이 동일한 증폭 성능을 나타내는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 냉각 모듈(100)이 포함된 핵산증폭 장치(10)의 경우에는 PCR 반응에 있어서 일관성을 가지게 되는 것이다.

상기한 구성에 의하여 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산증폭 장치의 냉각 모듈(100)은 복수 개의 반응 튜브(20)의 각각에 대해 동일한 세기를 갖는 바람이 분사되기 때문에 복수 개의 반응 튜브(20)를 같은 속도로 냉각시킬 수 있다. 이에 따라, 핵산증폭 장치(10)에서 복수 개의 반응 튜브(20)를 이용한 PCR 반응의 일관성을 확보할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10: 핵산증폭 장치
20: 복수 개의 반응 튜브
100: 냉각 모듈
110: 쿨링팬
120: 분사 노즐
121: 유입구
122a: 제1 유로
122b: 제2 유로
123: 분사구
124: 제1 절곡부
125: 제2 절곡부
126: 보조 분사구

Claims (10)

1. 일측에 고정되는 복수 개의 반응 튜브 및 복수 개의 반응 튜브를 가열시키는 열을 생성하는 히팅 블록을 포함하는 핵산증폭 장치에 마련되며 복수 개의 반응 튜브를 냉각시키기 위한 바람을 생성하는 냉각 모듈에 있어서,
   냉각 모듈은,
   복수 개의 반응 튜브를 냉각시키는 바람을 생성하는 쿨링팬; 및
   쿨링팬에서 생성된 바람이 유입되어 이동되되 전면에 위치된 복수 개의 반응 튜브를 향해 배출되도록 형성된 이동 유로를 갖고, 이동 유로의 적어도 일부 영역이 쿨링팬의 분사 방향과 직교하도록 마련된 분사 노즐을 포함하고,
   분사 노즐은,
   쿨링팬으로부터 유입된 바람이 이동되는 제1 유로 및 제1 유로를 통해 이동된 바람이 복수 개의 반응 튜브를 향해 배출되도록 형성되되 제1 유로와 직교하도록 형성된 제2 유로를 포함하되, 제1 유로 및 쿨링팬의 분사 방향이 직교하도록 형성되는 이동 유로를 가지며,
   쿨링팬에서 생성된 바람이 내부로 유입되는 유입구; 유입구를 통해 유입된 바람이 외부로 분사되는 분사구; 제1 유로의 중심축과 쿨링팬의 중심축이 직교하며 쿨링팬으로부터 유입된 바람이 부딪혀서 상승 이동되도록 일측 방향으로 절곡 형성되는 제1 절곡부; 및 제1 유로의 중심축과 제2 유로의 중심축이 직교하며 상승 이동된 바람이 부딪혀서 복수 개의 반응 튜브를 향하도록 타측 방향으로 절곡 형성되는 제2 절곡부가 마련되되,
   쿨링팬에서 생성된 바람은 유입구를 통해 분사 노즐로 유입되고, 유입구로 유입된 바람은 제1 절곡부에 부딪혀서 고압력을 형성하면서 바람의 방향이 변경되어 제1 유로를 통해 이동되며, 제1 유로를 따라 이동된 바람은 제2 절곡부에 부딪혀서 제1 절곡부에 형성된 압력보다 낮은 크기의 압력을 형성하면서 바람의 방향이 변경되어 제2 유로를 따라서 분사구를 통해 외부로 배출되고, 외부로 배출된 바람은 분사구의 전면에 위치된 복수 개의 반응 튜브를 향해서 분사되는, 핵산증폭 장치의 냉각 모듈.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   분사구의 폭 방향 길이는 유입구의 폭 방향 길이와 비교하여 작은 길이로 형성되되,
   분사구의 폭 방향 길이는 유입구의 폭 방향 길이 대비 1 : 5 ~ 6 이내의 비율로 형성되는, 핵산증폭 장치의 냉각 모듈.
   
6. 제1항에 있어서,
   분사 노즐의 분사구는 복수 개의 반응 튜브 쪽으로 좁아지는 형태로 형성되고,
   분사구의 폭 방향 길이는 유입구의 폭 방향 길이 대비 1 : 11 ~ 12 이내의 비율로 형성되는, 핵산증폭 장치의 냉각 모듈.
   
7. 제1항에 있어서,
   분사구의 가로 방향 길이는 복수 개의 반응 튜브의 배열 형태에 따라 넓게 확장되어 형성되며,
   분사구의 가로 방향 길이는 유입구의 가로 방향 길이보다 긴 길이로 형성되되,
   분사구의 가로 방향 길이는 유입구의 가로 방향 길이 대비 2 ~ 3 : 1 이내의 비율로 형성되는, 핵산증폭 장치의 냉각 모듈.
   
8. 제1항에 있어서,
   분사 노즐에서 유입구와 인접한 선단측 내벽의 직경은 분사 노즐에서 분사구와 인접한 후단측 내벽의 직경보다 크게 형성되되,
   분사 노즐의 선단측 내벽 직경은 분사 노즐의 후단측 내벽 직경 대비 2 ~ 3 : 1 이내의 비율로 형성되는, 핵산증폭 장치의 냉각 모듈.
   
9. 제8항에 있어서,
   쿨링팬은 유입구에 삽입되며,
   쿨링팬의 일단부와 분사 노즐의 선단측 내벽과의 거리는 22 ~ 30 mm 이내의 범위로 마련되는, 핵산증폭 장치의 냉각 모듈.
   
10. 제1항에 기재된 냉각 모듈을 포함하며,
    히팅 블록은 복수 개의 반응 튜브를 향해 상승되어 복수 개의 반응 튜브와 접촉되며 복수 개의 반응 튜브로부터 하강되어 복수 개의 반응 튜브와의 접촉이 해제되되,
    히팅 블록이 복수 개의 반응 튜브와의 접촉이 해제되면 냉각 모듈로부터 생성된 바람이 복수 개의 반응 튜브를 향해 분사되어 복수 개의 반응 튜브를 냉각시키는, 핵산증폭 장치.

Images