KR102652958B1 - Apparatus for heating and cooling samples and method for heating and cooling samples using the same - Google Patents

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KR102652958B1 KR1020210143998A KR20210143998A KR102652958B1 KR 102652958 B1 KR102652958 B1 KR 102652958B1 KR 1020210143998 A KR1020210143998 A KR 1020210143998A KR 20210143998 A KR20210143998 A KR 20210143998A KR 102652958 B1 KR102652958 B1 KR 102652958B1
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Abstract

본 발명은 시료 가열 및 냉각 장치 및 이를 이용한 시료 가열 및 냉각 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치는 시료를 수용하는 용기, 상기 시료에 포함되어 있는 자성입자, 상기 용기를 커버하도록 배치되며, 상기 시료를 가열하도록 자기장을 발생시켜 상기 자성입자에 열을 발생시키는 코일부, 상기 시료를 냉각시키는 냉각부를 포함한다.The present invention relates to a sample heating and cooling device and a sample heating and cooling method using the same. The sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention includes a container for receiving a sample, magnetic particles included in the sample, and It is arranged to cover the container and includes a coil part that generates heat in the magnetic particles by generating a magnetic field to heat the sample, and a cooling part that cools the sample.

Description

시료 가열 및 냉각 장치 및 이를 이용한 시료 가열 및 냉각 방법{APPARATUS FOR HEATING AND COOLING SAMPLES AND METHOD FOR HEATING AND COOLING SAMPLES USING THE SAME}Sample heating and cooling device and sample heating and cooling method using the same {APPARATUS FOR HEATING AND COOLING SAMPLES AND METHOD FOR HEATING AND COOLING SAMPLES USING THE SAME}

본 발명은 시료 가열 및 냉각 장치 및 이를 이용한 시료 가열 및 냉각 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자성입자의 발열을 이용하여 시료를 가열하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sample heating and cooling device and a sample heating and cooling method using the same, and more specifically, to a device and method for heating a sample using heat generation from magnetic particles.

생명공학 분야, 특히 유전자 진단 분야에서는 시료를 가열 및 냉각하여 시료의 온도를 제어하는 것이 매우 중요하다. In the field of biotechnology, especially genetic diagnosis, it is very important to control the temperature of the sample by heating and cooling the sample.

예컨대, 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR) 검사는 원하는 특정 표적 유전물질을 증폭시키는 반응으로, 효소를 이용하여 주형 DNA를 계속하여 복제한다. 중합효소 연쇄반응(PCR)의 단계는 일반적으로, 복제할 대상인 이중가닥 주형 DNA를 단일가닥으로 풀어주는 변성(denaturation) 단계, 풀어진 단일가닥에 반응이 시작될 곳을 지정하고 효소반응이 시작되는 것을 도와주는 프라이머(primer)를 결합하는 어닐링(annealing) 단계 및 프라이머가 붙은 위치로부터 DNA를 복제해서 완전한 이중 나선구조의 DNA를 만드는 연장(extention) 단계의 세 단계로 구분된다. 상기 세 단계를 진행하면 이론적으로 DNA의 양이 2배로 증가되고, 이를 반복하여 n번 수행함으로써 이론적으로 DNA의 양은 2의 n제곱 배로 증가하게 된다.For example, polymerase chain reaction (PCR) testing is a reaction that amplifies a specific target genetic material of interest, and uses enzymes to continuously replicate template DNA. The steps of the polymerase chain reaction (PCR) are generally the denaturation step, which unwinds the double-stranded template DNA to be copied into a single strand, designates the place where the reaction will start on the unraveled single strand, and helps start the enzyme reaction. It is divided into three stages: an annealing stage, which combines primers, and an extension stage, which replicates DNA from the position where the primer is attached to create DNA with a complete double helix structure. Carrying out the above three steps theoretically doubles the amount of DNA, and by repeating this process n times, the amount of DNA theoretically increases to the nth power of 2.

일반적으로 변성 단계는 약 90 내지 96℃, 어닐링 단계는 약 60℃, 연장 단계는 72℃ 와 같이, 각 단계는 특정 온도로 제어되는 것이 요구된다. 이를 위해 펠티어 소자를 이용하는 등 다양한 방법을 이용하는 시료 가열 및 냉각 장치를 통해 시료의 온도를 제어하고 있다. 또한 중합효소 연쇄반응(PCR) 이외에도 시험관 내의 단백질 번역(in-vitro protein translation), 무세포 단백질 발현(cell-free protein expression)에서도 시료의 온도 제어는 매우 중요한 요소이다.Generally, each step is required to be controlled to a specific temperature, such as the denaturation step at about 90 to 96°C, the annealing step at about 60°C, and the extension step at 72°C. For this purpose, the temperature of the sample is controlled through a sample heating and cooling device that uses various methods, such as using Peltier elements. In addition to polymerase chain reaction (PCR), sample temperature control is also a very important factor in in-vitro protein translation and cell-free protein expression.

그러나, 이러한 시료 가열 및 냉각 장치는 일반적으로 저전력으로 시료를 가열 및 냉각하기에 어려움이 있었다. 또한 일반적으로 전원과 연결된 도선 등을 통해 직접 전력을 공급받음으로써 야외에서의 사용이 어렵고 휴대성이 떨어지는 문제가 있었다.However, these sample heating and cooling devices generally have difficulty heating and cooling samples at low power. In addition, since power is generally supplied directly through a conductor connected to a power source, it is difficult to use outdoors and has poor portability.

이에 저전력으로 시료를 가열 및 냉각할 수 있는 장치 및 방법에 대한 요구가 있었다. 또한 무선 전력 송신을 이용하여 휴대성을 향상시킬 수 있는 시료 가열 및 냉각 장치 및 방법에 대한 요구가 있었다. Accordingly, there was a demand for devices and methods that can heat and cool samples with low power. Additionally, there was a demand for a sample heating and cooling device and method that could improve portability using wireless power transmission.

전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.The above-mentioned background technology is technical information that the inventor possessed for deriving the present invention or acquired in the process of deriving the present invention, and cannot necessarily be said to be known technology disclosed to the general public before filing the application for the present invention.

본 발명은 자성입자의 발열, 특히 자기이력손실(magnetic hysteresis loss)을 이용하여 저전력으로 시료를 가열 및 냉각하는 장치 및 방법을 제공한다. 또한 무선 전력으로 구동이 가능하여 휴대성이 향상된 시료 가열 및 냉각 장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides a device and method for heating and cooling a sample at low power by using the heat generation of magnetic particles, especially magnetic hysteresis loss. In addition, it provides a sample heating and cooling device and method that can be driven with wireless power and thus has improved portability.

다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.However, these problems are illustrative, and the problems to be solved by the present invention are not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치는 시료를 수용하는 용기, 상기 시료에 포함되어 있는 자성입자, 상기 용기를 커버하도록 배치되며, 상기 시료를 가열하도록 자기장을 발생시켜 상기 자성입자에 열을 발생시키는 코일부, 상기 시료를 냉각시키는 냉각부를 포함한다.A sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention is disposed to cover a container containing a sample, magnetic particles contained in the sample, and the container, and generates a magnetic field to heat the sample to affect the magnetic particles. It includes a coil part that generates heat and a cooling part that cools the sample.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치에 있어서, 상기 자성입자는 상기 코일부가 발생시키는 자기장에 의한 자기이력손실(magnetic hysteresis loss)로 열을 발생시킬 수 있다.In the sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention, the magnetic particles may generate heat through magnetic hysteresis loss caused by a magnetic field generated by the coil unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치에 있어서, 상기 자성입자는 Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Zn, Fe-Mn, Co-Ti, Mn-Mg, Zn-Fe, Zn-Ca, Mn-Zn, Co-Zn, Ni-Zn의 금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 자체, 또는 그 합금, 또는 그의 산화물일 수 있다.In the sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention, the magnetic particles are Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Zn, Fe-Mn, Co-Ti, Mn-Mg, Zn-Fe, Zn- It may be a metal itself containing at least one of Ca, Mn-Zn, Co-Zn, and Ni-Zn metals, an alloy thereof, or an oxide thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치에 있어서, 상기 자성입자는 Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Zn, Fe-Mn, Co-Ti, Mn-Mg, Zn-Fe, Zn-Ca, Mn-Zn, Co-Zn, Ni-Zn의 금속 중 적어도 어느 하나를 코어로 하여 상기 금속의 산화물을 껍질로 도핑(doping)한 것일 수 있다.In the sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention, the magnetic particles are Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Zn, Fe-Mn, Co-Ti, Mn-Mg, Zn-Fe, Zn- It may be made by using at least one of metals such as Ca, Mn-Zn, Co-Zn, and Ni-Zn as a core and doping the oxide of the metal as a shell.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치에 있어서, 상기 전원부는 상기 시료 가열 및 냉각 장치의 외부에 배치되어 무선으로 전력을 송신할 수 있다.In the sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention, the power supply unit may be disposed outside the sample heating and cooling device to wirelessly transmit power.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치에 있어서, 상기 코일부는 솔레노이드 코일을 포함하고 상기 용기는 상기 코일부가 형성하는 내부 공간에 배치될 수 있다.In the sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention, the coil unit may include a solenoid coil, and the container may be disposed in an internal space formed by the coil unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치에 있어서, 상기 코일부는 나사선 코일을 포함하고 상기 용기는 상기 코일부의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다.In the sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention, the coil unit includes a screw coil, and the container may be disposed above or below the coil unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치에 있어서, 상기 용기는 복수 개로 형성되며, 상기 코일부는 상기 복수 개의 용기를 모두 커버하도록 하나로 형성될 수 있다.In the sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention, the containers may be formed in plural pieces, and the coil portion may be formed as one to cover all of the plurality of containers.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치에 있어서, 상기 용기는 복수 개로 형성되며, 상기 코일부는 상기 복수 개의 용기 각각을 커버하도록 복수 개로 형성될 수 있다.In the sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention, the containers may be formed in plural pieces, and the coil portion may be formed in plural pieces to cover each of the plurality of containers.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치는 시료를 수용하는 용기, 상기 용기의 외측을 둘러싸도록 배치되며, 내부에는 자성입자가 포함된 가열 유체를 수용하는 가열부, 상기 가열부를 커버하도록 배치되며, 상기 시료를 가열하도록 자기장을 발생시켜 상기 자성입자에 열을 발생시키는 코일부, 상기 시료를 냉각시키는 냉각부를 포함한다.A sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention includes a container for accommodating a sample, a heating portion configured to surround the outside of the container, and a heating portion for accommodating a heating fluid containing magnetic particles, and a heating portion for covering the heating portion. It is disposed and includes a coil part that generates heat in the magnetic particles by generating a magnetic field to heat the sample, and a cooling part that cools the sample.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치에 있어서, 상기 자성입자는 상기 코일부가 발생시키는 자기장에 의한 자기이력손실(magnetic hysteresis loss)로 열을 발생시킬 수 있다.In the sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention, the magnetic particles may generate heat through magnetic hysteresis loss caused by a magnetic field generated by the coil unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 방법은 시료, 자성입자, 코일부, 냉각부, 전원부, 냉각부, 제어부를 포함하는 시료 가열 및 냉각 장치를 이용하는 시료 가열 및 냉각 방법으로서, 자성입자가 포함된 시료를 용기에 수용하는 단계, 전원부에 의해 전력이 인가되어 코일부가 자기장을 발생시키는 단계, 상기 자기장에 의해 상기 자성입자가 열을 발생시켜 상기 시료를 가열하는 단계, 냉각부에 의해 시료를 냉각시키는 단계를 포함한다.A sample heating and cooling method according to an embodiment of the present invention is a sample heating and cooling method using a sample heating and cooling device including a sample, magnetic particles, a coil unit, a cooling unit, a power unit, a cooling unit, and a control unit, comprising magnetic particles. receiving a sample containing a sample in a container, applying power by a power supply unit to generate a magnetic field in the coil unit, heating the sample by causing the magnetic particles to generate heat by the magnetic field, and heating the sample by a cooling unit. It includes the step of cooling.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 방법에 있어서, 상기 시료를 가열하는 단계는 상기 자성입자가 상기 코일부가 발생시키는 자기장에 의한 자기이력손실(magnetic hysteresis loss)로 열을 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.In the sample heating and cooling method according to an embodiment of the present invention, the step of heating the sample includes generating heat through magnetic hysteresis loss caused by the magnetic field generated by the coil unit. It can be included.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 방법에 있어서, 상기 전원부는 무선으로 전력을 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. In the sample heating and cooling method according to an embodiment of the present invention, the power supply unit may further include transmitting power wirelessly.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages other than those described above will become apparent from the detailed description, claims and drawings for carrying out the invention below.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 장치 및 방법은 시료에 포함되는 자성입자에 자기장을 가하여 열을 발생시키도록 하고, 이 열을 이용하여 시료를 가열하여 저전력, 즉 고효율로 시료를 가열할 수 있다.The sample heating device and method according to an embodiment of the present invention generates heat by applying a magnetic field to the magnetic particles contained in the sample, and uses this heat to heat the sample, thereby heating the sample with low power, that is, high efficiency. there is.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 장치 및 방법은 무선으로 전력을 송신받아, 휴대성이 향상되고 야외에서도 활용성이 높은 시료 가열 및 냉각 장치를 제공할 수 있다.The sample heating device and method according to an embodiment of the present invention receives power wirelessly, providing a sample heating and cooling device that has improved portability and is highly usable outdoors.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치를 나타낸다.
도 2는 도 1에서 용기 및 코일부가 복수 개로 형성되는 것을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치를 나타낸다.
도 4는 도 3에서 용기 및 코일부가 복수 개로 형성되는 것을 나타낸다.
도 5는 자기이력곡선을 도시한다.
도 6은 자성입자의 크기에 따라 자성입자가 발생시키는 발열량을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 전원부가 무선전력송신부를 포함하는 것을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 방법을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
Figure 1 shows a sample heating and cooling device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows that the container and coil portion in FIG. 1 are formed in plural pieces.
Figure 3 shows a sample heating and cooling device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows that the container and coil portion in FIG. 3 are formed in plural pieces.
Figure 5 shows the hysteresis curve.
Figure 6 shows the amount of heat generated by magnetic particles depending on the size of the magnetic particles.
Figure 7 shows that the power supply unit includes a wireless power transmission unit according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows a sample heating and cooling device according to another embodiment of the present invention.
Figure 9 is a conceptual diagram schematically showing a sample heating and cooling method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the description of the invention. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In describing the present invention, the same identification numbers are used for the same components even if they are shown in different embodiments.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. When describing with reference to the drawings, identical or corresponding components will be assigned the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. .

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. In the following embodiments, terms such as first and second are used not in a limiting sense but for the purpose of distinguishing one component from another component.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following examples, singular terms include plural terms unless the context clearly dictates otherwise.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In the following embodiments, terms such as include or have mean that the features or components described in the specification exist, and do not exclude in advance the possibility of adding one or more other features or components.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. In the drawings, the sizes of components may be exaggerated or reduced for convenience of explanation. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are shown arbitrarily for convenience of explanation, so the present invention is not necessarily limited to what is shown.

이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.In the following embodiments, the x-axis, y-axis, and z-axis are not limited to the three axes in the Cartesian coordinate system, but can be interpreted in a broad sense including these. For example, the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may also refer to different directions that are not orthogonal to each other.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.In cases where an embodiment can be implemented differently, a specific process sequence may be performed differently from the described sequence. For example, two processes described in succession may be performed substantially at the same time, or may be performed in an order opposite to the order in which they are described.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10)에 대해 설명한다.Hereinafter, a sample heating and cooling device 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10)를 나타내고, 도 2는 도 1에서 용기(100) 및 코일부(300)가 복수 개로 형성되는 것을 나타낸다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10)를 나타내고, 도 4는 도 3에서 용기(100) 및 코일부(300)가 복수 개로 형성되는 것을 나타낸다.FIG. 1 shows a sample heating and cooling device 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a plurality of containers 100 and coil units 300 in FIG. 1 . FIG. 3 shows a sample heating and cooling device 10 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows that the container 100 and the coil unit 300 in FIG. 3 are formed in plural pieces.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10)는 생명공학 분야, 특히 중합효소 연쇄반응에서 시료를 가열 및 냉각하기 위해 이용될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니며, 시험관 내의 단백질 번역, 무세포 단백질 발현과 같은 다른 검사 또는 실험에서도 시료를 가열 및 냉각하여 시료의 온도를 제어하기 위해 이용될 수 있다.The sample heating and cooling device 10 according to an embodiment of the present invention can be used to heat and cool samples in the biotechnology field, especially in polymerase chain reaction. However, it is not limited to this, and can be used to control the temperature of the sample by heating and cooling the sample in other tests or experiments such as in vitro protein translation and cell-free protein expression.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10)는 용기(100), 자성입자(200), 코일부(300), 냉각부(400), 전원부(500), 제어부(600) 및 센서부(700)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the sample heating and cooling device 10 according to an embodiment of the present invention includes a container 100, magnetic particles 200, a coil unit 300, a cooling unit 400, and a power unit 500. , may include a control unit 600 and a sensor unit 700.

용기(100)는 시료를 수용할 수 있도록 내부에 공동이 형성된 강체로, 일반적인 시료의 상(phase)인 유체 형태의 시료를 수용하기에 적합한 형상일 수 있다. 시료는 특정목적을 가진 과학적 시험, 검사, 화학 분석 등에 사용되는 물질을 지칭하는 것으로, 예컨대 중합효소 연쇄반응에서는 증폭 대상이 되는 DNA 등을 포함할 수 있다. The container 100 is a rigid body with a cavity formed inside to accommodate a sample, and may have a shape suitable for accommodating a fluid-type sample, which is a common sample phase. A sample refers to a material used for scientific testing, inspection, chemical analysis, etc. for a specific purpose, and may include, for example, DNA that is subject to amplification in a polymerase chain reaction.

용기(100)는 하나의 시료를 수용하는 단일 용기(100)일 수 있고, 또는 복수 개의 시료를 수용하는 복수 개의 용기(100)로 구성될 수 있다. 용기(100)가 복수 개로 형성되는 경우, 분리된 복수 개의 용기(100)가 복수 개의 시료 각각을 수용할 수 있다. 또는 복수 개의 용기(100)는 하나의 랙(rack)에 복수 개의 시료를 수용하기 위한 복수 개의 오목부를 형성하는 방식으로 형성될 수 있다.The container 100 may be a single container 100 that accommodates one sample, or may be composed of a plurality of containers 100 that accommodate a plurality of samples. When a plurality of containers 100 are formed, a plurality of separate containers 100 may each accommodate a plurality of samples. Alternatively, the plurality of containers 100 may be formed by forming a plurality of concave portions to accommodate a plurality of samples in one rack.

용기(100)의 내부에는 시료, 보다 구체적으로 유체 형태의 시료가 수용될 수 있고, 시료에는 자성입자(200)가 포함될 수 있다.The interior of the container 100 may accommodate a sample, more specifically, a sample in the form of a fluid, and the sample may include magnetic particles 200.

자성입자(magnetic particle, 200)는 외부 자기장 없이 자화되는 강자성 물질 또는 외부 자기장에 의해 자화되는 상자성 물질로서, 일 실시예로 자성입자(200)는 자성마이크로입자(magnetic micro particle) 또는 자성나노입자(magnetic nano particle)일 수 있다. 자성마이크로입자는 자성입자 중에서도 그 크기가 마이크로미터(μm), 즉 10-6 미터(m) 수준인 것을 의미한다. 자성나노입자는 자성입자 중에서도 그 크기가 나노미터(nm), 즉 10-9 미터(m) 수준인 것을 의미한다. Magnetic particles (200) are ferromagnetic materials that are magnetized without an external magnetic field or paramagnetic materials that are magnetized by an external magnetic field. In one embodiment, the magnetic particles (200) are magnetic micro particles (magnetic micro particles) or magnetic nanoparticles ( It may be a magnetic nano particle). Among magnetic particles, magnetic microparticles are those whose size is on the order of micrometers (μm), that is, 10 -6 meters (m). Among magnetic particles, magnetic nanoparticles mean the size of nanometers (nm), that is, at the level of 10 -9 meters (m).

자성입자(200), 특히 자성나노입자(200)는 시료에 혼합되어 후술할 바와 같이, 코일부(300)의 자기장에 반응하여 열을 발생시킬 수 있다. 구체적으로 자성입자(200)는 코일부(300)의 자기장에 반응하여 자기이력손실(magnetic hysteresis loss)에 의해 열을 발생시킬 수 있다. 자성입자(200)가 발생시킨 열은 시료에 전달되어 시료의 온도를 상승시킬 수 있다.Magnetic particles 200, especially magnetic nanoparticles 200, can be mixed with a sample and generate heat in response to the magnetic field of the coil unit 300, as will be described later. Specifically, the magnetic particles 200 may generate heat by magnetic hysteresis loss in response to the magnetic field of the coil unit 300. The heat generated by the magnetic particles 200 may be transferred to the sample and increase the temperature of the sample.

일 실시예로 자성입자(200)는 Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Zn, Fe-Mn, Co-Ti, Mn-Mg, Zn-Fe, Zn-Ca, Mn-Zn, Co-Zn, Ni-Zn의 금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 자체, 또는 그 합금, 또는 그의 산화물일 수 있다. In one embodiment, the magnetic particles 200 include Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Zn, Fe-Mn, Co-Ti, Mn-Mg, Zn-Fe, Zn-Ca, Mn-Zn, Co-Zn, It may be a metal itself containing at least one of Ni-Zn metals, an alloy thereof, or an oxide thereof.

일 실시예로 자성입자(200)는 Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Zn, Fe-Mn, Co-Ti, Mn-Mg, Zn-Fe, Zn-Ca, Mn-Zn, Co-Zn, Ni-Zn의 금속 중 적어도 어느 하나 또는 그 합금을 코어로 하여, 외부 표면을 표면 화학 처리한 것일 수 있다. 표면 화학 처리는 예를 들어, 상기 금속 또는 그 합금의 산화물로 코어의 외부 표면을 도핑(doping)하거나, 고분자화합물(polymer)로 코어의 외부 표면을 코팅하여 구현될 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며 산화방지를 위한 다양한 방법이 이용될 수 있다. 자성입자(200)는 이에 따라 상기 나열된 금속 또는 그 합금만으로 이루어진 경우와 비교하여 쉽게 산화될 수 있는 문제를 방지할 수 있다.In one embodiment, the magnetic particles 200 include Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Zn, Fe-Mn, Co-Ti, Mn-Mg, Zn-Fe, Zn-Ca, Mn-Zn, Co-Zn, The core may be made of at least one of Ni-Zn metals or an alloy thereof, and the outer surface may be subjected to surface chemical treatment. Surface chemical treatment can be implemented, for example, by doping the outer surface of the core with an oxide of the metal or its alloy or coating the outer surface of the core with a polymer compound. However, it is not limited to this and various methods for preventing oxidation can be used. Accordingly, the magnetic particles 200 can prevent the problem of being easily oxidized compared to the case where the magnetic particles 200 are made of only the metals listed above or their alloys.

일 실시예로 자성입자(200)는 Mn을 기초로 한 페로브스카이트 구조(perovskite structure) 또는 Fe-Co 합금, 또는 Cu-Ni 합금으로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the magnetic particles 200 may be made of a perovskite structure based on Mn, an Fe-Co alloy, or a Cu-Ni alloy.

도면에는 도시되지 않았으나, 자성입자(200) 및 시료를 수용하는 용기(100)의 외측에는 단열재가 용기(100)를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이에 따라 후술할 코일부(300)에 의해 자성입자(200)가 열을 발생시키면 외부로의 열전달을 최소화하고 열을 용기(100) 내부, 즉 시료로 온전히 전달할 수 있다.Although not shown in the drawing, an insulating material may be disposed on the outside of the container 100 containing the magnetic particles 200 and the sample to surround the container 100. Accordingly, when the magnetic particles 200 generate heat by the coil unit 300, which will be described later, heat transfer to the outside can be minimized and the heat can be completely transferred to the inside of the container 100, that is, to the sample.

한편, 코일부(300)는 전력이 인가됨에 따라 자기장을 발생시킬 수 있는 부재로, 시료 및 자성입자(200)가 수용된 용기(100)를 커버하도록 배치될 수 있다.Meanwhile, the coil unit 300 is a member that can generate a magnetic field when power is applied, and may be arranged to cover the container 100 containing the sample and the magnetic particles 200.

코일부(300)는 후술할 전원부(500)로부터 인가된 전력에 의해 자기장을 발생시킬 수 있다. 이때 자기장은 교류 자기장일 수 있다. 코일부(300)에 의해 발생된 교류 자기장은 자성입자(200)가 열을 발생시키도록 할 수 있다. 구체적으로 자성입자(200), 특히 자성나노입자(200)는 자기이력손실에 의해 열을 발생시킬 수 있다.The coil unit 300 may generate a magnetic field by power applied from the power supply unit 500, which will be described later. At this time, the magnetic field may be an alternating magnetic field. The alternating magnetic field generated by the coil unit 300 can cause the magnetic particles 200 to generate heat. Specifically, magnetic particles 200, especially magnetic nanoparticles 200, can generate heat due to magnetic hysteresis loss.

도 5는 자기이력곡선을 도시하고, 도 6은 자성입자(200)가 발생시키는 발열량을 도시한다.Figure 5 shows a magnetic hysteresis curve, and Figure 6 shows the amount of heat generated by the magnetic particles 200.

도 5를 참조하면, 자기이력손실은 자성입자(200)가 교류 자기장 내의 자속의 영향으로 자기장 방향으로 자화와 비자화가 반복되는 과정에서 외부 자기장 변화에 따른 자화 및 비자화 특성 곡선의 경로차이에 의해서 열이 발생되는 현상이다. 즉, 교류 자기장 내의 자속이 1회 반복될 때 도 5의 자기이력곡선으로 둘러싸인 면적에 해당하는 에너지 손실을 나타낸다. 이때 발생되는 열 에너지의 양은 다음의 수식으로 표현되는 자기이력곡선으로 둘러싸인 면적에 비례한다.Referring to FIG. 5, the magnetic hysteresis loss is caused by the path difference between the magnetization and demagnetization characteristic curves due to changes in the external magnetic field during the process in which the magnetic particles 200 are repeatedly magnetized and demagnetized in the direction of the magnetic field under the influence of the magnetic flux in the alternating magnetic field. This is a phenomenon in which heat is generated. In other words, when the magnetic flux in the alternating magnetic field is repeated once, the energy loss corresponding to the area surrounded by the magnetic hysteresis curve of FIG. 5 is shown. The amount of heat energy generated at this time is proportional to the area surrounded by the hysteresis curve expressed by the following formula.

이때, P는 시간(초) 당 에너지의 양이고,는 진공 투자율(vacuum magnetic permeability)이며, 는 적용된 진동수이고, H는 외부 자기장, M은 자기화(magnetization)이다. At this time, P is the amount of energy per time (second), is the vacuum magnetic permeability, is the applied frequency, H is the external magnetic field, and M is magnetization.

자성입자(200)는 시료에 포함된 상태에서, 코일부(300)에 의한 교류 자기장의 영향으로 자기이력손실에 의한 열을 발생시키고 시료를 가열할 수 있다. 이에 따라 기존의 와전류(eddy current) 또는 펠티어 소자를 이용한 발열 방법에 비해 저전력으로 구동될 수 있고, 발열 효율을 향상시킬 수 있다.When the magnetic particles 200 are included in the sample, they can generate heat due to magnetic hysteresis loss and heat the sample under the influence of the alternating magnetic field generated by the coil unit 300. Accordingly, compared to existing heat generation methods using eddy current or Peltier elements, it can be driven with lower power and heat generation efficiency can be improved.

부가적으로, 자성입자(200)는 이완 현상(relaxation)으로 열을 발생시킬 수 있다. 이완 현상은 자성입자(200), 특히 자성나노입자(200)의 크기와 이방성에 따라 발생할 수 있다. 이완 현상은 자성나노입자(200)가 고정되어 있을 경우 자성나노입자(200)의 슈퍼스핀 방향이 외부 자기장 방향과 평행하게 정렬되는데, 슈퍼스핀의 재정렬을 방해하려는 에너지에 의해 열이 발생하는 닐 이완(neel relaxation)일 수 있다. 이완 현상은 자성나노입자(200)가 유체 내에서 자유롭게 움직이는 경우 슈퍼스핀은 자성나노입자(200)의 크리스탈(crystal) 구조와 같은 방향성을 가지며 외부 자기장에 대해 정렬하는데, 이때 유체와 자성나노입자 사이의 전단 응력에 의한 마찰에 의해 열이 발생하는 브라운 이완(brown relaxation)일 수 있다.Additionally, the magnetic particles 200 may generate heat through relaxation. The relaxation phenomenon may occur depending on the size and anisotropy of the magnetic particles 200, especially the magnetic nanoparticles 200. The relaxation phenomenon occurs when the magnetic nanoparticles (200) are fixed and the super spin direction of the magnetic nanoparticles (200) is aligned parallel to the direction of the external magnetic field, and heat is generated by energy that tries to disrupt the realignment of the super spins. It could be (neel relaxation). The relaxation phenomenon occurs when the magnetic nanoparticles (200) move freely in a fluid, and the super spin has the same direction as the crystal structure of the magnetic nanoparticles (200) and aligns with the external magnetic field. At this time, between the fluid and the magnetic nanoparticles. This may be Brown relaxation, in which heat is generated by friction caused by shear stress.

본 발명에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10)는 자성입자(200), 특히 자성나노입자(200)를 이용함으로써, 자기이력손실 뿐 아니라 부가적으로 이완 현상에 의한 열 발생을 통해 저전력으로 구동될 수 있다. 도 6에는 자성입자의 크기에 따른 발생열, 구체적으로 자기이력손실에 의한 열 및 이완 현상에 의한 열을 도시한다. 이와 같이, 자성입자(200)는 자기이력손실 및 이완 현상에 의한 발열량의 총합만큼의 열을 발생시킬 수 있다.The sample heating and cooling device 10 according to the present invention uses magnetic particles 200, especially magnetic nanoparticles 200, so that it can be driven at low power not only through magnetic hysteresis loss but also through heat generation due to relaxation phenomenon. You can. Figure 6 shows the heat generated depending on the size of the magnetic particle, specifically the heat due to magnetic hysteresis loss and the heat due to the relaxation phenomenon. In this way, the magnetic particles 200 can generate heat equal to the total amount of heat generated by magnetic hysteresis loss and relaxation phenomenon.

다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 코일부(300)는 용기(100)를 커버하도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 코일부(300)는 용기(100)에 인접하게 배치되어 용기(100) 내부에 수용된 자성입자(200)에 자기장을 가할 수 있도록 용기(100)를 커버할 수 있다.Referring again to FIGS. 1 to 4 , the coil portion 300 may be arranged to cover the container 100 . Specifically, the coil unit 300 may be disposed adjacent to the container 100 and cover the container 100 so as to apply a magnetic field to the magnetic particles 200 accommodated inside the container 100.

일 실시예로 코일부(300)는 도 1에 도시된 바와 같이 솔레노이드 코일을 포함할 수 있다. 이때 코일부(300)가 형성하는 내부 공간에는 용기(100)가 배치될 수 있다. 또한 코일부(300), 구체적으로 솔레노이드 코일의 중심축과 용기(100)의 길이방향 축이 평행하도록 배치될 수 있다. 이에 따라 코일부(300)에서 발생되는 자기장이 용기(100) 내의 자성입자(200)에 균등하게 자력을 미칠 수 있다.In one embodiment, the coil unit 300 may include a solenoid coil as shown in FIG. 1. At this time, the container 100 may be placed in the internal space formed by the coil unit 300. Additionally, the central axis of the coil unit 300, specifically the solenoid coil, and the longitudinal axis of the container 100 may be arranged to be parallel. Accordingly, the magnetic field generated from the coil unit 300 can equally apply magnetic force to the magnetic particles 200 in the container 100.

일 실시예로 코일부(300)는 도 3에 도시된 바와 같이 나사선 코일을 포함할 수 있다. 이때 코일부(300)의 상부 또는 하부에는 용기(100)가 배치될 수 있다. 또한 코일부(300), 구체적으로 나사선 코일의 중심축은 용기(100)의 길이방향 축과 평행하도록 배치될 수 있다. 이에 따라 코일부(300)에서 발생되는 자기장이 용기(100) 내의 자성입자(200)에 균등하게 자력을 미칠 수 있다.In one embodiment, the coil unit 300 may include a spiral coil as shown in FIG. 3. At this time, the container 100 may be placed on or below the coil unit 300. Additionally, the central axis of the coil unit 300, specifically the spiral coil, may be arranged to be parallel to the longitudinal axis of the container 100. Accordingly, the magnetic field generated from the coil unit 300 can equally apply magnetic force to the magnetic particles 200 in the container 100.

도 1 및 3에서는 코일부(300)가 솔레로이드 코일, 나사선 코일을 포함하는 것을 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며 자성입자(200)에 자기장을 가할 수 있는 다양한 종류의 코일을 포함할 수 있음이 이해될 것이다.1 and 3 show that the coil unit 300 includes a soleroid coil and a screw coil, but it is not limited thereto and may include various types of coils capable of applying a magnetic field to the magnetic particles 200. You will understand.

또한 도 1 및 도 3을 참조하면, 일 실시예로 코일부(300)는 용기(100)가 복수 개로 형성되는 경우, 복수 개의 용기(100)를 모두 커버하는 하나의 코일로 형성될 수 있다. 도 1과 같이 코일부(300)가 솔레노이드 코일을 포함하는 경우, 복수 개의 용기(100)를 모두 수용할 수 있는 내부 공간을 갖도록 코일부(300)의 반경이 결정될 수 있다. 도 2와 같이 코일부(300)가 나사선 코일을 포함하는 경우, 복수 개의 용기(100)를 모두 커버하도록 용기(100)의 상부 또는 하부에 용기(100)보다 반경이 큰 코일부(300)가 배치될 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10)는 복수 개의 용기(100)에 대한 하나의 코일부(300)만 배치될 수 있어 경제적이고, 각 구성의 배치를 위한 공간을 절약할 수 있다.Also, referring to FIGS. 1 and 3 , in one embodiment, when the coil unit 300 is formed in plural containers 100, the coil unit 300 may be formed as one coil that covers all of the plurality of containers 100. When the coil unit 300 includes a solenoid coil as shown in FIG. 1, the radius of the coil unit 300 may be determined to have an internal space that can accommodate all of the plurality of containers 100. When the coil unit 300 includes a threaded coil as shown in FIG. 2, a coil unit 300 with a larger radius than the container 100 is installed at the top or bottom of the container 100 to cover all of the plurality of containers 100. can be placed. Accordingly, the sample heating and cooling device 10 according to the present invention is economical because only one coil unit 300 can be disposed for a plurality of containers 100, and space for arrangement of each component can be saved. .

도 2 및 도 4를 참조하면, 일 실시예로 코일부(300)는 용기(100)가 복수 개로 형성되는 경우, 복수 개의 용기(100) 각각을 커버하도록 복수 개로 형성될 수 있다. 도 2와 같이 코일부(300)가 솔레노이드 코일을 포함하는 경우, 복수 개의 용기(100) 각각은 복수 개의 코일부(300) 각각이 형성하는 내부 공간에 배치될 수 있다. 도 4와 같이 코일부(300)가 나사선 코일을 포함하는 경우, 복수 개의 용기(100) 각각은 복수 개의 코일부(300)의 상부 또는 하부에서 코일부(300)의 반경 내에 배치될 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10)는 복수 개의 용기(100) 각각에 수용된 복수 개의 시료의 온도를 각각 제어할 수 있다. 구체적으로 시료 가열 및 냉각 장치(10)는 복수 개의 코일부(300) 각각에 전력 공급을 제어함에 따라 복수 개의 시료의 온도를 각각 제어할 수 있다.Referring to FIGS. 2 and 4 , in one embodiment, when the plurality of containers 100 are formed, the coil portion 300 may be formed in plural pieces to cover each of the plurality of containers 100 . When the coil unit 300 includes a solenoid coil as shown in FIG. 2, each of the plurality of containers 100 may be disposed in an internal space formed by each of the plurality of coil parts 300. When the coil unit 300 includes a screw coil as shown in FIG. 4, each of the plurality of containers 100 may be disposed within a radius of the coil unit 300 at the top or bottom of the plurality of coil units 300. Accordingly, the sample heating and cooling device 10 according to the present invention can control the temperatures of a plurality of samples contained in each of the plurality of containers 100. Specifically, the sample heating and cooling device 10 can control the temperature of a plurality of samples by controlling the power supply to each of the plurality of coil units 300.

냉각부(400)는 용기(100)에 인접하게 배치되어 용기(100), 특히 용기(100) 내부에 수용된 시료를 냉각할 수 있다. 일 실시예로 코일부(300)가 솔레노이드 코일인 경우 용기(100)는 코일부(300)가 형성하는 내부 공간에 배치되고 용기(100)의 상부 또는 하부에 냉각부(400)가 배치될 수 있다. 일 실시예로 코일부(300)가 나사선 코일인 경우 용기(100)는 코일부(300)의 상부 또는 하부 중 어느 하나에 배치되고 냉각부(400)는 코일부(300)의 상부 또는 하부 중 다른 하나에 배치될 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고 냉각부(400)는 코일부(300)와 용기(100) 사이에 배치되는 것과 같이 용기(100)를 냉각시키기 위해 용기(100)에 인접하게 배치될 수 있음이 이해된다.The cooling unit 400 is disposed adjacent to the container 100 and can cool the container 100, particularly the sample contained within the container 100. In one embodiment, when the coil unit 300 is a solenoid coil, the container 100 may be placed in the internal space formed by the coil unit 300, and the cooling unit 400 may be placed at the top or bottom of the container 100. there is. In one embodiment, when the coil unit 300 is a screw coil, the container 100 is disposed at either the top or bottom of the coil unit 300, and the cooling unit 400 is located at either the top or bottom of the coil unit 300. Can be placed on one or the other. However, it is understood that the cooling unit 400 is not limited thereto and may be disposed adjacent to the container 100 to cool the container 100, such as being disposed between the coil unit 300 and the container 100.

일 실시예로 냉각부(400)는 펠티어 소자를 이용한 열전 냉각 방식일 수 있다. 구체적으로 냉각부(400)는 전원부(500)로부터 공급된 전류를 펠티어 소자에 흐르게 함으로써 용기(100), 특히 용기(100)에 수용된 시료를 냉각할 수 있다.In one embodiment, the cooling unit 400 may be a thermoelectric cooling method using a Peltier element. Specifically, the cooling unit 400 can cool the container 100, particularly the sample contained in the container 100, by allowing the current supplied from the power supply 500 to flow through the Peltier element.

일 실시예로 냉각부(400)는 팬(fan)을 이용한 공기 냉각 방식일 수 있다. 구체적으로 냉각부(400)는 압입식 팬(forced fan) 또는 유인식 팬(induced fan)을 포함할 수 있다. 냉각부(400)는 압입식 팬 또는 유인식 팬을 통해 공기의 유동을 유발하고 공기는 용기(100), 특히 용기(100)에 수용된 시료를 냉각할 수 있다. 이때 용기(100)는 공기와의 접촉면적을 확보하기 위해 주름진 형상으로 형성될 수 있다.In one embodiment, the cooling unit 400 may be an air cooling method using a fan. Specifically, the cooling unit 400 may include a forced fan or an induced fan. The cooling unit 400 causes air to flow through a press-fit fan or an induced fan, and the air can cool the container 100, particularly the sample contained in the container 100. At this time, the container 100 may be formed in a wrinkled shape to secure a contact area with air.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 전원부(500)가 무선전력송신부를 포함하는 것을 나타낸다.Figure 7 shows that the power supply unit 500 includes a wireless power transmission unit according to an embodiment of the present invention.

전원부(500)는 시료 가열 및 냉각 장치(10) 내부에 배치되어 코일부(300), 냉각부(400) 등 전력이 필요한 부분에 전력을 공급할 수 있다. The power supply unit 500 is disposed inside the sample heating and cooling device 10 and can supply power to parts that require power, such as the coil unit 300 and the cooling unit 400.

또는 일 실시예로 전원부(500)는 무선전력송신부를 포함할 수 있다. 이때 전원부(500)는 시료 가열 및 냉각 장치(10)의 외부에 배치될 수 있다. 전원부(500), 구체적으로 무선전력송신부는 시료 가열 및 냉각 장치(10)의 외부에서 송신코일(520)을 통해 무선으로 시료 가열 및 냉각 장치(10)에 전력을 공급할 수 있다. 이때 시료 가열 및 냉각 장치(10)는 무선전력송신부에서 송신된 전력을 수신할 수 있는 수신코일(800)을 더 포함할 수 있다. Alternatively, in one embodiment, the power supply unit 500 may include a wireless power transmission unit. At this time, the power supply unit 500 may be disposed outside the sample heating and cooling device 10. The power supply unit 500, specifically the wireless power transmission unit, can wirelessly supply power to the sample heating and cooling device 10 through the transmission coil 520 from outside the sample heating and cooling device 10. At this time, the sample heating and cooling device 10 may further include a receiving coil 800 capable of receiving power transmitted from the wireless power transmitter.

무선전력송신부는 자기유도방식으로 전력을 송신할 수 있다. 무선전력송신부는 송신코일(520)을 통해 자기장을 발생시키고 수신코일(800)은 이로부터 유도전류가 흘러 전력을 수신할 수 있다.The wireless power transmitter can transmit power using magnetic induction. The wireless power transmitter generates a magnetic field through the transmitting coil 520, and the receiving coil 800 can receive power as an induced current flows therefrom.

또는 무선전력송신부는 자기공진방식으로 전력을 송신할 수 있다. 송신코일(520)은 공진주파수로 진동하는 자기장을 발생시키고 수신코일(800)은 동일한 공진주파수로 설계되어 전력을 수신할 수 있다.Alternatively, the wireless power transmitter may transmit power using a magnetic resonance method. The transmitting coil 520 generates a magnetic field that oscillates at a resonant frequency, and the receiving coil 800 is designed at the same resonant frequency to receive power.

자기유도방식 또는 자기공진방식의 무선전력송신은 일반적으로 알려진 방식과 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.Since magnetic induction or magnetic resonance wireless power transmission is similar to generally known methods, detailed descriptions are omitted.

본 발명에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10)는 전원부(500)가 시료 가열 및 냉각 장치(10)의 외부에서 무선으로 전력을 송신할 수 있어 유선으로 전력을 공급하는 장치에 비해 휴대성이 향상될 수 있다. 또한 유선으로 전력 공급이 원활하지 않은 야외에서도 무선으로 전력을 공급하여 시료 가열 및 냉각 장치(10)를 이용할 수 있다. 또한 무선으로 전력을 공급받음으로 내장 배터리를 필요로 하지 않아 장치(10)를 경량화할 수 있다.The sample heating and cooling device 10 according to the present invention has a power supply unit 500 that can transmit power wirelessly from the outside of the sample heating and cooling device 10, improving portability compared to devices that supply power by wire. It can be. In addition, the sample heating and cooling device 10 can be used by supplying power wirelessly even outdoors where wired power supply is not smooth. Additionally, since power is supplied wirelessly, it does not require a built-in battery, making the device 10 lighter.

제어부(600)는 시료 가열 및 냉각 장치(10)에서 코일부(300)의 구동과 냉각부(400)의 구동 등을 제어할 수 있다. 구체적으로 제어부(600)는 코일부(300)와 냉각부(400)에 공급되는 전력을 제어하여 용기(100), 특히 용기(100)에 수용된 시료에 가해지는 열량을 제어할 수 있다. 예컨대 시료의 온도를 상승시켜야 하는 경우, 제어부(600)는 코일부(300)에 공급되는 전력의 크기와 주파수를 증가시켜 자성입자(200)가 발생시키는 열량을 보다 증가시킬 수 있다. 또는 시료의 온도를 하강시켜야 하는 경우, 제어부(600)는 코일부(300)의 구동을 정지시키고 냉각부(400)를 구동시켜 시료의 온도를 하강시킬 수 있다.The control unit 600 can control the operation of the coil unit 300 and the cooling unit 400 in the sample heating and cooling device 10. Specifically, the control unit 600 can control the power supplied to the coil unit 300 and the cooling unit 400 to control the amount of heat applied to the container 100, particularly the sample contained in the container 100. For example, when the temperature of the sample needs to be increased, the control unit 600 can increase the amount and frequency of power supplied to the coil unit 300 to further increase the amount of heat generated by the magnetic particles 200. Alternatively, when the temperature of the sample needs to be lowered, the control unit 600 can stop the operation of the coil unit 300 and drive the cooling unit 400 to lower the temperature of the sample.

이와 같이 제어부(600)는 후술할 센서부(700)로부터 용기(100) 또는 시료의 온도 정보를 수신하여 코일부(300) 및 냉각부(400)의 구동을 제어함으로써 시료의 온도를 요구되는 온도로 제어할 수 있다.In this way, the control unit 600 receives temperature information of the container 100 or the sample from the sensor unit 700, which will be described later, and controls the operation of the coil unit 300 and the cooling unit 400 to adjust the temperature of the sample to the required temperature. It can be controlled with .

센서부(700)는 광학적 또는 전기화학적 방법으로 용기(100) 및 용기(100)에 수용된 시료로부터 나오는 신호를 검출할 수 있다. 센서부(700)는 용기(100)에 인접하게 배치, 예컨대 용기(100)의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고, 용기(100)에 수용된 시료로부터 나오는 신호를 검출하기 위해 용기(100)에 인접한 다양한 위치에 배치될 수 있다.The sensor unit 700 can detect signals coming from the container 100 and the sample contained in the container 100 using an optical or electrochemical method. The sensor unit 700 may be placed adjacent to the container 100, for example, at the top or bottom of the container 100. However, it is not limited thereto, and may be placed at various locations adjacent to the container 100 to detect signals coming from the sample accommodated in the container 100.

일 실시예로 센서부(700)는 온도센서를 포함하고, 온도센서는 용기(100)에 인접하게 배치되어 용기(100)의 온도 정보를 검출할 수 있다. 센서부(700)는 용기(100)의 온도를 검출하여 제어부(600)로 송신하고, 제어부(600)는 보정을 통해 용기(100)에 수용된 시료의 온도를 추정할 수 있다.In one embodiment, the sensor unit 700 includes a temperature sensor, and the temperature sensor is disposed adjacent to the container 100 to detect temperature information of the container 100. The sensor unit 700 detects the temperature of the container 100 and transmits it to the control unit 600, and the control unit 600 can estimate the temperature of the sample contained in the container 100 through correction.

일 실시예로 센서부(700)는 광 조사부와 광 검출부를 포함하는 광학센서를 포함하고, 광 조사부는 시료에 광을 조사하고 광 검출부는 시료로부터의 광을 검출할 수 있다. 광학센서는 특정 파장의 빛을 시료에 통과시켜 빛의 강도가 감소하는 것을 측정할 수 있으며, 이를 통해 DNA의 농도를 측정할 수 있다.In one embodiment, the sensor unit 700 includes an optical sensor including a light irradiation unit and a light detection unit. The light irradiation unit may irradiate light to the sample, and the light detection unit may detect light from the sample. An optical sensor can measure the decrease in light intensity by passing light of a specific wavelength through a sample, and through this, the concentration of DNA can be measured.

전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10)는 시료에 포함되는 자성입자에 자기장을 가하여 열을 발생시키도록 하고, 이 열을 이용하여 시료를 가열하여 저전력, 즉 고효율로 시료를 가열할 수 있다. 또한 무선으로 전력을 송신받아 휴대성이 향상되고 야외에서도 활용성이 높은 시료 가열 및 냉각 장치(10)를 제공할 수 있다.The sample heating and cooling device 10 according to an embodiment of the present invention described above generates heat by applying a magnetic field to the magnetic particles contained in the sample, and uses this heat to heat the sample with low power, that is, high efficiency. The sample can be heated. In addition, it is possible to provide a sample heating and cooling device 10 that receives power wirelessly, improves portability, and is highly usable outdoors.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10')를 나타내는 사시도이다.Figure 8 is a perspective view showing a sample heating and cooling device 10' according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10')는 용기(100'), 자성입자(200'), 가열부(900'), 코일부(300'), 냉각부(400'), 전원부(500'), 제어부(600') 및 센서부(700')를 포함할 수 있다. 이하에서는, 전술한 실시예와의 차이점을 중심으로 기술하도록 한다.Referring to FIG. 8, a sample heating and cooling device 10' according to an embodiment of the present invention includes a container 100', magnetic particles 200', a heating unit 900', a coil unit 300', It may include a cooling unit 400', a power unit 500', a control unit 600', and a sensor unit 700'. Hereinafter, the description will focus on the differences from the above-described embodiment.

용기(100')는 시료를 수용할 수 있도록 내부에 공동이 형성된 강체로, 일반적인 시료의 상(phase)인 유체 형태의 시료를 수용하기에 적합한 형상일 수 있다.The container 100' is a rigid body with a cavity formed inside to accommodate a sample, and may have a shape suitable for accommodating a fluid-type sample, which is a common sample phase.

용기(100')는 하나의 시료를 수용하는 단일 용기(100')일 수 있고, 또는 복수 개의 시료를 수용하는 복수 개의 용기(100')로 구성될 수 있다.The container 100' may be a single container 100' accommodating one sample, or may be composed of a plurality of containers 100' accommodating a plurality of samples.

용기(100')의 내부에는 시료, 보다 구체적으로 유체 형태의 시료가 수용될 수 있다.A sample, more specifically a sample in the form of a fluid, may be accommodated inside the container 100'.

가열부(900')는 용기(100')의 외측을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 가열부(900')는 용기(100') 및 용기(100')에 수용된 시료에 열을 전달할 수 있도록 용기(100')의 외측을 둘러싸는 원기둥 형상일 수 있다. The heating unit 900' may be arranged to surround the outside of the container 100'. Specifically, the heating unit 900' may have a cylindrical shape surrounding the outside of the container 100' to transfer heat to the container 100' and the sample contained in the container 100'.

가열부(900')의 내부 공간에는 자성입자(200')가 포함된 가열 유체가 수용될 수 있다. 가열 유체는 자성입자(200')를 포함하여, 자성입자(200')가 코일부(300')의 자기장에 의해 열을 발생시키면 그 열을 전달받아 용기(100')에 전달하기 위한 매개 유체이다. 일 실시예로 가열 유체는 자성입자(200')를 포함하는 수용액일 수 있다. 또는 일 실시예로 가열 유체는 비열이 작아 온도가 쉽게 변할 수 있는 유체일 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고 자성입자(200')의 열을 전달받아 용기(100')에 열을 전달할 수 있는 다양한 유체가 채택될 수 있다.A heating fluid containing magnetic particles 200' may be accommodated in the internal space of the heating unit 900'. The heating fluid includes magnetic particles 200', and when the magnetic particles 200' generate heat by the magnetic field of the coil unit 300', the heating fluid is a medium fluid for receiving the heat and transferring it to the container 100'. am. In one embodiment, the heating fluid may be an aqueous solution containing magnetic particles 200'. Alternatively, in one embodiment, the heating fluid may be a fluid whose temperature can easily change due to a small specific heat. However, without being limited thereto, various fluids that can receive heat from the magnetic particles 200' and transfer heat to the container 100' may be adopted.

가열부(900')는 도 8에서 용기(100')의 외측을 둘러싸는 원기둥 형상으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 가열부(900')는 용기(100')의 외측을 둘러싸며, 사각기둥 등의 다각기둥 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 가열부(900')는 용기(100')를 둘러싸는 고리형으로 형성되고, 용기(100')의 길이방향을 따라 이격되어 복수 개 배치될 수 있다.The heating unit 900' is shown in FIG. 8 as having a cylindrical shape surrounding the outside of the container 100', but is not limited thereto. For example, the heating unit 900' surrounds the outside of the container 100' and may be formed in the shape of a polygonal pillar, such as a square pillar. For example, the heating unit 900' may be formed in a ring shape surrounding the container 100' and may be arranged in plural numbers spaced apart along the longitudinal direction of the container 100'.

일 실시예로 가열부(900')는 용기(100')를 둘러싸는 고리형으로 형성되고, 용기(100')의 길이방향을 따라 이격되어 배치되는 제1 가열부, 제2 가열부, 제3 가열부를 포함할 수 있다. 제1 가열부, 제2 가열부 및 제3 가열부에는 각각 종류가 다른 자성입자(200')가 포함될 수 있다. 또는 제1 가열부, 제2 가열부 및 제3 가열부에는 종류가 동일한 자성입자(200')가 포함되고, 비열이 다른 제1 가열 유체, 제2 가열 유체 및 제3 가열 유체가 각각 수용될 수 있다. 이로 인해 각각의 가열부(900')에 따라 자기장의 영향으로 발생시키는 열을 차등화할 수 있다. 이는 시료가 포함된 용기(100')를 부분적으로 다른 가열량으로 가열할 수 있다. In one embodiment, the heating unit 900' is formed in a ring shape surrounding the container 100', and the first heating unit, the second heating unit, and the second heating unit are arranged to be spaced apart along the longitudinal direction of the container 100'. 3 It may include a heating unit. The first heating unit, the second heating unit, and the third heating unit may each include different types of magnetic particles 200'. Alternatively, the first heating unit, the second heating unit, and the third heating unit may include magnetic particles 200' of the same type and accommodate first heating fluid, second heating fluid, and third heating fluid having different specific heats, respectively. You can. As a result, the heat generated under the influence of the magnetic field can be differentiated according to each heating unit 900'. This can heat the container 100' containing the sample at partially different heating amounts.

이와 같이 시료 가열 및 냉각 장치(10')는 가열부(900')를 포함하여, 시료와 자성입자(200')를 분리하여 배치할 수 있다. 즉, 자성입자(200')가 시료에 포함되지 않고 가열 유체에 포함됨에 따라 시료 가열 및 냉각 장치(10')는 시료에 다른 물질이 혼합되어서는 안되는 실험 내지 검사를 수행할 수 있다. In this way, the sample heating and cooling device 10' includes a heating unit 900', so that the sample and the magnetic particles 200' can be placed separately. That is, since the magnetic particles 200' are not included in the sample but are included in the heating fluid, the sample heating and cooling device 10' can perform experiments or tests in which other substances must not be mixed with the sample.

자성입자(200'), 특히 자성나노입자(200')는 가열부(900')에서 가열 유체에 혼합되어 후술할 바와 같이, 코일부(300')의 자기장에 반응하여 열을 발생시킬 수 있다. 구체적으로 자성입자(200')는 코일부(300')의 자기장에 반응하여 자기이력손실에 의해 열을 발생시킬 수 있다. 자성입자(200')가 발생시킨 열을 가열 유체에 전달되고 가열 유체의 온도를 상승시키며, 가열 유체는 다시 용기(100')로 열을 전달할 수 있다. 이에 따라 시료의 온도를 상승시킬 수 있다.Magnetic particles 200', especially magnetic nanoparticles 200', can be mixed with the heating fluid in the heating unit 900' and generate heat in response to the magnetic field of the coil unit 300', as will be described later. . Specifically, the magnetic particles 200' may respond to the magnetic field of the coil unit 300' and generate heat due to magnetic hysteresis loss. The heat generated by the magnetic particles 200' is transferred to the heating fluid, raising the temperature of the heating fluid, and the heating fluid can transfer heat back to the container 100'. Accordingly, the temperature of the sample can be increased.

일 실시예로 자성입자(200')는 Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Zn, Fe-Mn, Co-Ti, Mn-Mg, Zn-Fe, Zn-Ca, Mn-Zn, Co-Zn, Ni-Zn의 금속 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 자체, 또는 그 합금, 또는 그의 산화물일 수 있다.In one embodiment, the magnetic particles 200' include Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Zn, Fe-Mn, Co-Ti, Mn-Mg, Zn-Fe, Zn-Ca, Mn-Zn, Co-Zn. , it may be a metal itself containing at least one of Ni-Zn metals, an alloy thereof, or an oxide thereof.

일 실시예로 자성입자(200)는 Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Zn, Fe-Mn, Co-Ti, Mn-Mg, Zn-Fe, Zn-Ca, Mn-Zn, Co-Zn, Ni-Zn의 금속 중 적어도 어느 하나 또는 그 합금을 코어로 하여, 외부 표면을 표면 화학 처리한 것일 수 있다. 표면 화학 처리는 예를 들어, 상기 금속 또는 그 합금의 산화물로 코어의 외부 표면을 도핑(doping)하거나, 고분자화합물(polymer)로 코어의 외부 표면을 코팅하여 구현될 수 있다. 일 실시예로 자성입자(200')는 Mn을 기초로 한 페로브스카이트 구조(perovskite structure) 또는 Fe-Co 합금, 또는 Cu-Ni 합금으로 이루어질 수 있다.In one embodiment, the magnetic particles 200 include Fe, Co, Mg, Mn, Ni, Zn, Fe-Mn, Co-Ti, Mn-Mg, Zn-Fe, Zn-Ca, Mn-Zn, Co-Zn, The core may be made of at least one of Ni-Zn metals or an alloy thereof, and the outer surface may be subjected to surface chemical treatment. Surface chemical treatment can be implemented, for example, by doping the outer surface of the core with an oxide of the metal or its alloy or coating the outer surface of the core with a polymer compound. In one embodiment, the magnetic particles 200' may be made of a perovskite structure based on Mn, an Fe-Co alloy, or a Cu-Ni alloy.

가열부(900')의 외측에는 단열재(110')가 가열부(900')를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이에 따라 후술할 코일부(300')에 의해 자성입자(200')가 열을 발생시키면 외부로의 열전달을 최소화하고 열을 단열재(110') 내부의 가열부(900'), 용기(100') 및 시료로 온전히 전달할 수 있다.An insulating material 110' may be disposed outside the heating unit 900' to surround the heating unit 900'. Accordingly, when the magnetic particles 200' generate heat by the coil part 300', which will be described later, heat transfer to the outside is minimized and the heat is transferred to the heating part 900' inside the insulating material 110' and the container 100'. ) and can be completely delivered as a sample.

한편, 코일부(300')는 자기장을 발생시킬 수 있는 부재로, 용기(100') 및 가열부(900')를 커버하도록 배치될 수 있다.Meanwhile, the coil unit 300' is a member capable of generating a magnetic field and may be arranged to cover the container 100' and the heating unit 900'.

코일부(300')는 전원부(500')로부터 인가된 전력에 의해 자기장을 발생시킬 수 있다. 이때 자기장은 교류 자기장일 수 있다. 코일부(300')에 의해 발생된 교류 자기장은 자성입자(200')가 열을 발생시키도록 할 수 있다. 구체적으로 자성입자(200'), 특히 자성나노입자(200')는 자기이력손실에 의해 열을 발생시킬 수 있다.The coil unit 300' may generate a magnetic field by power applied from the power unit 500'. At this time, the magnetic field may be an alternating magnetic field. The alternating magnetic field generated by the coil unit 300' can cause the magnetic particles 200' to generate heat. Specifically, magnetic particles 200', especially magnetic nanoparticles 200', can generate heat due to magnetic hysteresis loss.

일 실시예로 코일부(300')는 솔레노이드 코일을 포함할 수 있다. 이때 코일부(300')가 형성하는 내부 공간에는 용기(100') 및 가열부(900')가 배치될 수 있다.In one embodiment, the coil unit 300' may include a solenoid coil. At this time, the container 100' and the heating unit 900' may be placed in the internal space formed by the coil unit 300'.

일 실시예로 코일부(300')는 나사선 코일을 포함할 수 있다. 이때 코일부(300')의 상부 또는 하부에는 용기(100') 및 가열부(900')가 배치될 수 있다.In one embodiment, the coil unit 300' may include a screw coil. At this time, the container 100' and the heating unit 900' may be disposed above or below the coil unit 300'.

일 실시예로 코일부(300')는 용기(100')가 복수 개로 형성되는 경우, 복수 개의 용기(100')를 모두 커버하는 하나의 코일로 형성될 수 있다. 코일부(300')가 솔레노이드 코일을 포함하는 경우, 복수 개의 용기(100')를 모두 수용할 수 있는 내부 공간을 갖도록 코일부(300')의 반경이 결정될 수 있다. 코일부(300')가 나사선 코일을 포함하는 경우, 복수 개의 용기(100')를 모두 커버하도록 용기(100')의 상부 또는 하부에 용기(100')보다 반경이 큰 코일부(300')가 배치될 수 있다.In one embodiment, the coil unit 300' may be formed as one coil that covers all of the plurality of containers 100' when the containers 100' are formed in plural pieces. When the coil unit 300' includes a solenoid coil, the radius of the coil unit 300' may be determined to have an internal space that can accommodate all of the plurality of containers 100'. When the coil portion 300' includes a threaded coil, a coil portion 300' having a larger radius than the container 100' is provided at the top or bottom of the container 100' to cover all of the plurality of containers 100'. can be placed.

일 실시예로 코일부(300')는 용기(100')가 복수 개로 형성되는 경우, 복수 개의 용기(100') 각각을 커버하도록 복수 개로 형성될 수 있다. 코일부(300')가 솔레노이드 코일을 포함하는 경우, 복수 개의 용기(100') 각각은 복수 개의 코일부(300') 각각이 형성하는 내부 공간에 배치될 수 있다. 코일부(300')가 나사선 코일을 포함하는 경우, 복수 개의 용기(100') 각각은 복수 개의 코일부(300')의 상부 또는 하부에서 코일부(300')의 반경 내에 배치될 수 있다.In one embodiment, when the containers 100' are formed in plural pieces, the coil portions 300' may be formed in plural pieces to cover each of the plurality of containers 100'. When the coil unit 300' includes a solenoid coil, each of the plurality of containers 100' may be disposed in an internal space formed by each of the plurality of coil units 300'. When the coil unit 300' includes a screw coil, each of the plurality of containers 100' may be disposed within a radius of the coil unit 300' at the top or bottom of the plurality of coil units 300'.

냉각부(400')는 용기(100')에 인접하게 배치되어 용기(100'), 특히 용기(100') 내부에 수용된 시료를 냉각할 수 있다. 일 실시예로 코일부(300')가 솔레노이드 코일인 경우 용기(100')는 코일부(300')가 형성하는 내부 공간에 배치되고 용기(100')의 상부 또는 하부에 냉각부(400')가 배치될 수 있다. 일 실시예로 코일부(300')가 나사선 코일인 경우 용기(100')는 코일부(300')의 상부 또는 하부 중 어느 하나에 배치되고 냉각부(400')는 코일부(300')의 상부 또는 하부 중 다른 하나에 배치될 수 있다.The cooling unit 400' is disposed adjacent to the container 100' and can cool the container 100', particularly the sample contained within the container 100'. In one embodiment, when the coil part 300' is a solenoid coil, the container 100' is disposed in the internal space formed by the coil part 300', and the cooling part 400' is located at the top or bottom of the container 100'. ) can be placed. In one embodiment, when the coil unit 300' is a screw coil, the container 100' is disposed at either the upper or lower part of the coil unit 300', and the cooling unit 400' is located on the coil unit 300'. It may be placed in either the upper or lower part of the .

일 실시예로 냉각부(400')는 펠티어 소자를 이용한 열전 냉각 방식일 수 있다. 일 실시예로 냉각부(400)는 팬(fan)을 이용한 공기 냉각 방식일 수 있다.In one embodiment, the cooling unit 400' may be a thermoelectric cooling method using a Peltier element. In one embodiment, the cooling unit 400 may be an air cooling method using a fan.

전원부(500')는 시료 가열 및 냉각 장치(10') 내부에 배치되어 코일부(300'), 냉각부(400') 등 전력이 필요한 부분에 전력을 공급할 수 있다.The power supply unit 500' is disposed inside the sample heating and cooling device 10' and can supply power to parts that require power, such as the coil unit 300' and the cooling unit 400'.

또는 일 실시예로 전원부(500')는 무선전력송신부를 포함할 수 있다. 이때 전원부(500')는 시료 가열 및 냉각 장치(10')의 외부에 배치될 수 있다. 전원부(500'), 구체적으로 무선전력송신부는 시료 가열 및 냉각 장치(10')의 외부에서 송신코일을 통해 무선으로 시료 가열 및 냉각 장치(10')에 전력을 공급할 수 있다. 이때 시료 가열 및 냉각 장치(10')는 무선전력송신부에서 송신된 전력을 수신할 수 있는 수신코일(800')을 더 포함할 수 있다.Alternatively, in one embodiment, the power unit 500' may include a wireless power transmission unit. At this time, the power supply unit 500' may be disposed outside the sample heating and cooling device 10'. The power supply unit 500', specifically the wireless power transmission unit, can wirelessly supply power to the sample heating and cooling device 10' through a transmission coil from outside the sample heating and cooling device 10'. At this time, the sample heating and cooling device 10' may further include a receiving coil 800' capable of receiving power transmitted from the wireless power transmitter.

제어부(600')는 시료 가열 및 냉각 장치(10')에서 코일부(300')의 구동과 냉각부(400')의 구동 등을 제어할 수 있다. 구체적으로 제어부(600')는 코일부(300')와 냉각부(400')에 공급되는 전력을 제어하여 용기(100'), 특히 용기(100')에 수용된 시료에 가해지는 열량을 제어할 수 있다.The control unit 600' can control the operation of the coil unit 300' and the cooling unit 400' in the sample heating and cooling device 10'. Specifically, the control unit 600' controls the power supplied to the coil unit 300' and the cooling unit 400' to control the amount of heat applied to the container 100', especially the sample contained in the container 100'. You can.

센서부(700')는 광학적 또는 전기화학적 방법으로 용기(100') 및 용기(100')에 수용된 시료로부터 나오는 신호를 검출할 수 있다. 센서부(700')는 용기(100')에 인접하게 배치, 예컨대 용기(100')의 상부 또는 하부에 배치될 수 있다.The sensor unit 700' can detect signals coming from the container 100' and the sample contained in the container 100' using an optical or electrochemical method. The sensor unit 700' may be placed adjacent to the container 100', for example, at the top or bottom of the container 100'.

일 실시예로 센서부(700')는 온도센서를 포함하고, 온도센서는 용기(100')에 인접하게 배치되어 용기(100')의 온도 정보를 검출할 수 있다. 센서부(700')는 용기(100')의 온도를 검출하여 제어부(600')로 송신하고, 제어부(600')는 보정을 통해 용기(100')에 수용된 시료의 온도를 추정할 수 있다.In one embodiment, the sensor unit 700' includes a temperature sensor, and the temperature sensor is disposed adjacent to the container 100' to detect temperature information of the container 100'. The sensor unit 700' detects the temperature of the container 100' and transmits it to the control unit 600', and the control unit 600' can estimate the temperature of the sample contained in the container 100' through correction. .

일 실시예로 센서부(700')는 광 조사부와 광 검출부를 포함하는 광학센서를 포함하고, 광 조사부는 시료에 광을 조사하고 광 검출부는 시료로부터의 광을 검출할 수 있다. 광학센서는 특정 파장의 빛을 시료에 통과시켜 빛의 강도가 감소하는 것을 측정할 수 있으며, 이를 통해 DNA의 농도를 측정할 수 있다.In one embodiment, the sensor unit 700' includes an optical sensor including a light irradiation unit and a light detection unit. The light irradiation unit may irradiate light to the sample, and the light detection unit may detect light from the sample. An optical sensor can measure the decrease in light intensity by passing light of a specific wavelength through a sample, and through this, the concentration of DNA can be measured.

전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 장치(10')는 가열부(900')를 포함하여, 자성입자(200')의 자기이력손실에 의한 발열을 이용하면서도 자성입자(200')가 시료와 분리되도록 배치할 수 있다.The sample heating and cooling device 10' according to an embodiment of the present invention described above includes a heating unit 900', and uses heat generated by magnetic hysteresis loss of the magnetic particles 200' while maintaining the magnetic particles 200'. ') can be arranged so that it is separated from the sample.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 방법(S10)을 개략적으로 나타내는 개념도이다.Figure 9 is a conceptual diagram schematically showing a sample heating and cooling method (S10) according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 방법(S10)은 시료 가열 및 냉각 장치(10)를 이용할 수 있다. 그러나, 시료 가열 및 냉각 방법(S10)은 이에 제한되는 것은 아니며, 자성입자(200)를 이용하는 다른 장치 또는 기구에 의해서 수행될 수 있음이 이해될 것이다.Referring to FIG. 9, the sample heating and cooling method (S10) according to an embodiment of the present invention may use the sample heating and cooling device 10. However, it will be understood that the sample heating and cooling method (S10) is not limited to this and may be performed by another device or mechanism using the magnetic particles 200.

시료 가열 및 냉각 방법(S10)은 먼저 자성입자(200)가 포함된 시료를 용기에 수용할 수 있다(S100).In the sample heating and cooling method (S10), a sample containing magnetic particles 200 may first be accommodated in a container (S100).

다음, 전원부(500)에 의해 전력이 인가되어 코일부(300)는 자기장을 발생시킬 수 있다(S200). 이때 코일부(300)는 교류 자기장을 발생시킬 수 있다.Next, power is applied by the power supply unit 500 so that the coil unit 300 can generate a magnetic field (S200). At this time, the coil unit 300 may generate an alternating magnetic field.

코일부(300)의 자기장의 영향으로 시료에 포함된 자성입자(200)는 열을 발생시킬 수 있다(S300). 구체적으로 자성입자(200)는 코일부(300)의 교류 자기장에 반응하여 자기이력손실에 의해 열을 발생시킬 수 있다. 자성입자(200)가 발생시킨 열은 시료에 전달되어 시료의 온도를 상승시킬 수 있다.The magnetic particles 200 included in the sample may generate heat under the influence of the magnetic field of the coil unit 300 (S300). Specifically, the magnetic particles 200 may respond to the alternating magnetic field of the coil unit 300 and generate heat due to magnetic hysteresis loss. The heat generated by the magnetic particles 200 may be transferred to the sample and increase the temperature of the sample.

시료의 온도를 낮추기 위해서는, 냉각부(400)에 의해 시료를 냉각시킬 수 있다(S400). 냉각부(400)는 용기(100)에 인접하게 배치되어 용기(100), 특히 용기(100) 내부에 수용된 시료를 냉각할 수 있다. 일 실시예로 냉각부(400)는 펠티어 소자를 이용한 열전 냉각 방식으로 시료를 냉각시킬 수 있다. 일 실시예로 냉각부(400)는 팬(fan)을 이용한 공기 냉각 방식으로 시료를 냉각시킬 수 있다.In order to lower the temperature of the sample, the sample can be cooled by the cooling unit 400 (S400). The cooling unit 400 is disposed adjacent to the container 100 and can cool the container 100, particularly the sample contained within the container 100. In one embodiment, the cooling unit 400 may cool the sample using a thermoelectric cooling method using a Peltier element. In one embodiment, the cooling unit 400 may cool the sample using an air cooling method using a fan.

코일부(300)의 구동과 냉각부(400)의 구동은 제어부(600)에 의해 제어되고, 이로 인해 시료의 온도를 제어할 수 있다(S500). 구체적으로 제어부(600)는 코일부(300)와 냉각부(400)에 공급되는 전력을 제어하여 용기(100), 특히 용기(100)에 수용된 시료에 가해지는 열량을 제어할 수 있다. 예컨대 시료의 온도를 상승시켜야 하는 경우, 제어부(600)는 코일부(300)에 공급되는 전력을 증가시켜 자성입자(200)가 발생시키는 열량을 보다 증가시킬 수 있다. 또는 시료의 온도를 하강시켜야 하는 경우, 제어부(600)는 코일부(300)의 구동을 정지시키고 냉각부(400)를 구동시켜 시료의 온도를 하강시킬 수 있다.The operation of the coil unit 300 and the cooling unit 400 are controlled by the control unit 600, thereby controlling the temperature of the sample (S500). Specifically, the control unit 600 can control the power supplied to the coil unit 300 and the cooling unit 400 to control the amount of heat applied to the container 100, particularly the sample contained in the container 100. For example, when the temperature of the sample needs to be increased, the control unit 600 can increase the power supplied to the coil unit 300 to further increase the amount of heat generated by the magnetic particles 200. Alternatively, when the temperature of the sample needs to be lowered, the control unit 600 may stop driving the coil unit 300 and drive the cooling unit 400 to lower the temperature of the sample.

본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 방법(S10)에 있어서, 전원부(500)는 무선으로 전력을 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 전원부(500)는 코일부(300), 냉각부(400) 등 전력이 필요한 부분에 전력을 공급할 수 있다. 또는 일 실시예로 전원부(500)는 무선전력송신부를 포함할 수 있다. 이때 전원부(500)는 시료 가열 및 냉각 장치(10)의 외부에 배치될 수 있다. 전원부(500), 구체적으로 무선전력송신부는 시료 가열 및 냉각 장치(10)의 외부에서 송신코일(520)을 통해 무선으로 시료 가열 및 냉각 장치(10)에 전력을 공급할 수 있다. 이때 시료 가열 및 냉각 장치(10)는 무선전력송신부에서 송신된 전력을 수신할 수 있는 수신코일(800)을 더 포함할 수 있다.In the sample heating and cooling method (S10) according to an embodiment of the present invention, the power supply unit 500 may further include a step of wirelessly transmitting power. The power supply unit 500 can supply power to parts that require power, such as the coil unit 300 and the cooling unit 400. Alternatively, in one embodiment, the power supply unit 500 may include a wireless power transmission unit. At this time, the power supply unit 500 may be disposed outside the sample heating and cooling device 10. The power supply unit 500, specifically the wireless power transmission unit, can wirelessly supply power to the sample heating and cooling device 10 through the transmission coil 520 from outside the sample heating and cooling device 10. At this time, the sample heating and cooling device 10 may further include a receiving coil 800 capable of receiving power transmitted from the wireless power transmitter.

무선전력송신부는 자기유도방식 또는 자기공진방식으로 전력을 송신할 수 있다.The wireless power transmitter can transmit power using a magnetic induction method or a magnetic resonance method.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 가열 및 냉각 방법(S10)은 시료에 포함되는 자성입자(200)에 자기장을 가하여 열을 발생시키도록 하고, 이 열을 이용하여 시료를 가열하여 저전력, 즉 고효율로 시료를 가열할 수 있다.As described above, the sample heating and cooling method (S10) according to an embodiment of the present invention applies a magnetic field to the magnetic particles 200 included in the sample to generate heat, and uses this heat to heat the sample. This allows the sample to be heated with low power, that is, high efficiency.

또한, 무선으로 전력을 공급하여, 전력 공급이 원활하지 않은 야외에서도 용이하게 시료를 가열 및 냉각할 수 있다.In addition, by supplying power wirelessly, samples can be easily heated and cooled even outdoors where power supply is poor.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 실시한, 유체의 가열곡선을 나타낸다.Figure 10 shows a heating curve of a fluid conducted according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 도 1에 도시된 시료 가열 및 냉각 장치를 이용하여 유체를 가열한 것으로 가열에 따른 온도 상승을 나타낸다.Specifically, the fluid was heated using the sample heating and cooling device shown in FIG. 1, and the temperature rise due to heating is shown.

시료는 20μl의 탈염수(deionized water)가 이용되고, 자성입자는 직경 2.8 μm의 산화철이 이용되었다. 도 10에서 보여지는 바와 같이, 전력이 입력(input)됨에 따라 자성입자는 발열하고 이로 인해 시료의 온도가 점차적으로 상승되는 것이 확인될 수 있다.20 μl of deionized water was used as the sample, and iron oxide with a diameter of 2.8 μm was used as the magnetic particle. As shown in FIG. 10, it can be confirmed that as power is input, the magnetic particles generate heat, which gradually increases the temperature of the sample.

이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely examples. Those skilled in the art can fully understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from the embodiments. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined based on the attached claims.

실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.The specific technical content described in the embodiment is an example and does not limit the technical scope of the embodiment. In order to describe the invention concisely and clearly, descriptions of conventional general techniques and configurations may be omitted. In addition, the connections or absence of connections between the components shown in the drawings exemplify functional connections and/or physical or circuit connections, and in actual devices, various functional connections or physical connections may be replaced or added. It can be expressed as connections, or circuit connections. Additionally, if there is no specific mention such as “essential,” “important,” etc., it may not be a necessary component for the application of the present invention.

발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.“The” or similar designators used in the description and claims may refer to both the singular and the plural, unless otherwise specified. In addition, when a range is described in an example, the invention includes the application of individual values within the range (unless there is a statement to the contrary), and each individual value constituting the range is described in the description of the invention. same. Additionally, unless the order of the steps constituting the method according to the embodiment is clearly stated or there is no description to the contrary, the steps may be performed in an appropriate order. The embodiments are not necessarily limited by the order of description of the steps above. The use of any examples or illustrative terms (e.g., etc.) in the embodiments is merely to describe the embodiments in detail, and unless limited by the claims, the examples or illustrative terms do not limit the scope of the embodiments. That is not the case. Additionally, those skilled in the art will appreciate that various modifications, combinations and changes may be made according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.

10: 시료 가열 및 냉각 장치 100: 용기
200: 자성입자 300: 코일부
400: 냉각부 500: 전원부
600: 제어부 700: 센서부
800: 수신코일 900: 가열부
10: Sample heating and cooling device 100: Container
200: magnetic particle 300: coil part
400: Cooling unit 500: Power unit
600: Control unit 700: Sensor unit
800: Receiving coil 900: Heating unit

Claims (10)

시료를 수용하는 용기;
상기 시료에 포함되어 있는 자성입자;
상기 용기를 커버하도록 배치되며, 상기 시료를 가열하도록 자기장을 발생시켜 상기 자성입자에 열을 발생시키는 코일부;
상기 시료를 냉각시키는 냉각부;
외부에 배치되어 송신코일을 통해 무선으로 전력을 공급하는 전원부; 및
상기 송신코일로부터 송신된 전력을 수신하기 위한 수신코일;을 포함하는, 시료 가열 및 냉각 장치.
A container for receiving a sample;
Magnetic particles contained in the sample;
a coil portion disposed to cover the container and generating heat in the magnetic particles by generating a magnetic field to heat the sample;
a cooling unit that cools the sample;
A power supply unit disposed externally and supplying power wirelessly through a transmission coil; and
A sample heating and cooling device comprising: a receiving coil for receiving power transmitted from the transmitting coil.
제1항에 있어서,
상기 자성입자는 상기 코일부가 발생시키는 자기장에 의한 자기이력손실(magnetic hysteresis loss)로 열을 발생시키는, 시료 가열 및 냉각 장치.
According to paragraph 1,
A sample heating and cooling device in which the magnetic particles generate heat through magnetic hysteresis loss caused by a magnetic field generated by the coil unit.
제1항에 있어서,
상기 코일부는 솔레노이드 코일을 포함하고,
상기 용기는 상기 코일부가 형성하는 내부 공간에 배치되는, 시료 가열 및 냉각 장치.
According to paragraph 1,
The coil unit includes a solenoid coil,
A sample heating and cooling device wherein the container is disposed in an internal space formed by the coil unit.
제1항에 있어서,
상기 코일부는 나사선 코일을 포함하고,
상기 용기는 상기 코일부의 상부 또는 하부에 배치되는, 시료 가열 및 냉각 장치.
According to paragraph 1,
The coil unit includes a screw coil,
A sample heating and cooling device, wherein the container is disposed above or below the coil unit.
제1항에 있어서,
상기 용기는 복수 개로 형성되며, 상기 코일부는 상기 복수 개의 용기를 모두 커버하도록 하나로 형성되는, 시료 가열 및 냉각 장치.
According to paragraph 1,
The sample heating and cooling device includes a plurality of containers, and the coil portion is formed as one to cover all of the plurality of containers.
제1항에 있어서,
상기 용기는 복수 개로 형성되며, 상기 코일부는 상기 복수 개의 용기 각각을 커버하도록 복수 개로 형성되는, 시료 가열 및 냉각 장치.
According to paragraph 1,
A sample heating and cooling device wherein the containers are formed in plural pieces, and the coil portions are formed in plural pieces to cover each of the plurality of containers.
시료를 수용하는 용기;
상기 용기의 외측을 둘러싸도록 배치되며, 내부에는 자성입자가 포함된 가열 유체를 수용하는 가열부;
상기 가열부를 커버하도록 배치되며, 상기 시료를 가열하도록 자기장을 발생시켜 상기 자성입자에 열을 발생시키는 코일부;
상기 시료를 냉각시키는 냉각부;를 포함하고,
상기 가열부는 상기 용기의 길이방향을 따라 이격되어 배치되는 제1가열부 및 제2가열부를 포함하고,
상기 제1가열부 및 제2가열부에는 상기 자기장의 영향으로 발생되는 열량이 상이하도록 서로 상이한 자성입자가 포함되는, 시료 가열 및 냉각 장치.
A container for receiving a sample;
a heating unit disposed to surround the outside of the container and receiving a heating fluid containing magnetic particles therein;
a coil part disposed to cover the heating part and generating a magnetic field to heat the sample to generate heat in the magnetic particles;
It includes a cooling unit that cools the sample,
The heating unit includes a first heating unit and a second heating unit arranged to be spaced apart along the longitudinal direction of the container,
A sample heating and cooling device wherein the first heating unit and the second heating unit include different magnetic particles so that the amount of heat generated under the influence of the magnetic field is different.
제7항에 있어서,
상기 자성입자는 상기 코일부가 발생시키는 자기장에 의한 자기이력손실(magnetic hysteresis loss)로 열을 발생시키는, 시료 가열 및 냉각 장치.
In clause 7,
A sample heating and cooling device in which the magnetic particles generate heat through magnetic hysteresis loss caused by a magnetic field generated by the coil unit.
시료, 자성입자, 코일부, 냉각부, 전원부, 냉각부, 제어부를 포함하는 시료 가열 및 냉각 장치를 이용하는 시료 가열 및 냉각 방법에 있어서,
자성입자가 포함된 시료를 용기에 수용하는 단계;
전원부에 의해 전력이 인가되어 코일부가 자기장을 발생시키는 단계;
상기 자기장에 의해 상기 자성입자가 열을 발생시켜 상기 시료를 가열하는 단계;
냉각부에 의해 시료를 냉각시키는 단계;를 포함하고,
상기 전원부는 외부에 배치되어 송신코일을 통해 상기 시료 가열 및 냉각 장치에 무선으로 전력을 송신하고, 상기 시료 가열 및 냉각 장치는 송신코일을 통해 전력을 수신하는, 시료 가열 및 냉각 방법.
In the sample heating and cooling method using a sample heating and cooling device including a sample, magnetic particles, a coil unit, a cooling unit, a power unit, a cooling unit, and a control unit,
Accommodating a sample containing magnetic particles in a container;
Applying power by the power supply unit to generate a magnetic field in the coil unit;
Heating the sample by causing the magnetic particles to generate heat by the magnetic field;
It includes: cooling the sample by a cooling unit,
A method for heating and cooling a sample, wherein the power supply unit is disposed externally and wirelessly transmits power to the sample heating and cooling device through a transmission coil, and the sample heating and cooling device receives power through the transmission coil.
제9항에 있어서,
상기 시료를 가열하는 단계는 상기 자성입자가 상기 코일부가 발생시키는 자기장에 의한 자기이력손실(magnetic hysteresis loss)로 열을 발생시키는 단계를 포함하는, 시료 가열 및 냉각 방법.
According to clause 9,
A method of heating and cooling a sample, wherein the step of heating the sample includes generating heat through magnetic hysteresis loss caused by the magnetic field generated by the coil unit.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006061031A (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Hitachi Maxell Ltd Chemical analyzer, analysis and treatment chip, and chemical analysis method
JP2007185101A (en) * 2006-01-11 2007-07-26 Hitachi High-Technologies Corp Biological sample-analyzing apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101477085B1 (en) * 2012-06-08 2015-01-02 재단법인대구경북과학기술원 Apparatus for hyperthermia using superparamagnetic colloids
KR102278589B1 (en) * 2018-12-06 2021-07-16 주식회사 케이티앤지 Apparatus for generating aerosol using induction heating and method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006061031A (en) * 2004-08-25 2006-03-09 Hitachi Maxell Ltd Chemical analyzer, analysis and treatment chip, and chemical analysis method
JP2007185101A (en) * 2006-01-11 2007-07-26 Hitachi High-Technologies Corp Biological sample-analyzing apparatus

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