KR20100008476A

KR20100008476A - 실시간 모니터링이 가능한 ｐｃｒ 장치 및 이를 이용한ｐｃｒ 모니터링 방법

Info

Publication number: KR20100008476A
Application number: KR1020080068974A
Authority: KR
Inventors: 조형희; 김경민; 이동현; 김범석; 이상훈; 신상우; 이미옥
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-01-26
Also published as: KR101040489B1

Abstract

실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치 및 이를 이용한 PCR 모니터링 방법을 제공한다. 본 발명은 형광물질을 포함하고 있는 증폭 대상 DNA 시료; 광투과가 가능한 투명한 재질로 이루어진 PCR 튜브; 제1 광투과 홀이 수직방향으로 형성된 복수 개의 장착부를 갖는 회전자; 복수의 요홈이 일정한 간격에 걸쳐 방사상으로 함몰 형성되어 있고, 상기 요홈과 요홈 사이에는 상기 회전자가 이동되는 제1 가이드 홈이 형성되어 있는 본체; 상기 본체에 형성된 요홈에 장착되며, 장착 시 상기 제1 가이드 홈과 함께 하나의 이동경로를 형성하는 제2 가이드 홈이 일면에 형성된 복수 개의 블록; 상기 제1 가이드 홈의 일정지점에 수직방향으로 천공된 제2 광투과 홀; 상기 회전자를 상기 제1 가이드 홈 및 제2 가이드 홈에 의해 형성된 하나의 이동경로를 따라 이동시키는 회전자 고정대; 및 상기 제1 광투과 홀과 제2 광투과 홀이 일치했을 때 상기 PCR 튜브의 DNA 시료로부터 발생된 형광신호를 통해 상기 DNA 시료의 증폭 정도를 감지하는 센싱수단;을 포함하며, PCR 장치의 회전자 이동경로 상에 형성된 제2 광투과 홀과 상기 회전자의 제1 광투과 홀이 일치했을 때, 상기 일치된 광투과 홀로 광을 조사하여 DNA 시료로부터 형광신호가 발생되도록 하고, 상기 광에 의한 형광신호를 받아들여 증폭 대상 DNA 시료의 증폭 정도를 정량적으로 판별하여 실시간으로 확인할 수 있도록 한 것을 요지로 한다.

PCR, 실시간, 모니터링, 광원

Description

실시간 모니터링이 가능한 ＰＣＲ 장치 및 이를 이용한 ＰＣＲ 모니터링 방법{PCR device which has a real-time monitoring fuction and method of real-time monitoring the same}

본 발명은 DNA 시료를 냉각시키고 가열시키는 과정을 반복하여 해당 DNA 시료를 합성 증폭시키는 PCR 장치에 관한 것으로, 상세하게는 증폭 대상 DNA 시료의 증폭 정도를 증폭 과정중에 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 장치를 구현한 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치 및 이를 이용한 PCR 모니터링 방법에 관한 것이다.

생명과학, 유전공학 및 의학 분야 등의 연구개발 및 진단 목적으로 DNA 증폭기술이 광범위 하게 활용되고 있으며, 그 중 중합효소 연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction: PCR)을 이용한 DNA 증폭기술이 널리 활용되고 있다. 상기 중합효소 연쇄반응(PCR)은 유전체에 있는 특정 DNA서열을 필요한 만큼 증폭시킬 경우 이용된다.

최근에는 PCR DNA 증폭기술을 자동화하여 여러 종류의 DNA 시료들을 보다 효율적으로 빠른 시간 안에 증폭하기 위한 다양한 장치 및 방법들이 개발되어 사용되 고 있으며, 상용화된 PCR DNA 증폭 기술에서는, 준비된 DNA 시료를 온도가 순차적으로 변화하는 온도 사이클을 이용, 반복함으로써, 주형 DNA 시료의 특정 부위의 염기서열이 증폭될 수 있도록 한 원리를 채택하고 있다.

PCR DNA 증폭 기술에서는 3단계 또는 2단계의 온도순환 사이클을 적용하고 있는 바, 일반적으로 변성단계(Denaturation step), 풀림단계(Annealing step), 중합단계(Polymerization step)를 통해 DNA 증폭이 달성된다.

변성단계(Denaturation step)는 DNA 시료를 고온으로 가열시킴으로써 이중가닥 DNA를 단일가닥 DNA로 분리시키는 단계이며, 풀림단계(Annealing step)에서는 상기 변성단계를 거친 시료를 적정 온도로 냉각시켜, 상기 단일가닥 DNA와 프라이머가 이중 나선 결합되도록 함으로써 부분적으로 이중가닥이 된 DNA-프라이머 복합체 (DNA-primer complex)를 형성시키는 단계이다. 그리고 중합단계(Polymerization step)는 상기 풀림단계를 거친 시료를 적정 온도로 유지시킴으로써, 상기 DNA-프라이머 복합체의 프라이머를 DNA 중합효소가 중합반응에 의해 연장(Extension)함으로써 원래의 주형 DNA에 대하여 상보적인 서열을 가지는 새로운 단일가닥 DNA를 복제하는 단계이다.

상기한 3가지 단계를 순차적으로 20～40회 정도 반복하여 매 사이클마다 상기 두 개의 프라이머 사이의 DNA가 복제되게 함으로써 수백만 배 또는 그 이상에 이르는 DNA 증폭을 달성할 수 있게 되는 것이다.

통상, 상기 변성단계에서의 온도는 90℃ 내지 95℃ 범위의 값을 가지며, 상기 풀림단계에서의 온도는 사용된 프라이머의 녹는점(Tm)의 값에 따라 적정하게 조 절하는데, 통상적으로 40℃ 내지 60℃ 범위의 값을 가진다. 상기 중합단계에서의 온도는 주로 사용하는 써머스 아쿠아티쿠스 (Thermus aquaticus)로부터 추출한 고온 안정성 택 DNA 중합효소(Taq DNA Polymerases)의 최적 활성 온도인 72℃ 내지 75℃ 범위의 값을 가지며, 이러한 중합단계에서는 고온에서도 잘 견디는 택 (Taq) 효소를 이용하여 DNA 중합을 시작한다.

상기 3단계의 사이클을 계속 시행하면 택(Taq) 효소의 지속적인 공급 없이 무한한 DNA 합성이 가능하다. 1회 싸이클로 얻을 수 있는 DNA의 양은 이전에 있던 DNA 양의 두 배가 되며, 일반적으로 N회 싸이클을 돌 경우 처음 량의 N 배를 얻을 수 있다. 이러한 증폭과정에서 각 단계별 그 단계에 적합한 소정의 온도조건을 유지하지 못하거나 단계별 온도 변화가 신속하게 이루어지지 않으면, 증폭시키고자 하는 정 위치에 프라이머가 붙지 않기 때문에 수율에 큰 영향을 미치게 된다.

이와 같이, DNA 합성 시 가장 중요한 요소는 반응을 위해 DNA 시료를 수용한 PCR 튜브 주위를 특정 온도로 균일하게 유지시키는 것과 그 온도를 유지하는 시간이다. 결과적으로, DNA 합성 시 필요한 온도범위가 정확히 안 맞을 경우 DNA는 합성되지 않지만, 기존에 나와 있는 PCR 기계의 경우 한 구역에서 히터 및 쿨러를 이용하여 특정온도까지 온도상승 혹은 온도하강을 하여 소정시간 특정온도를 유지시켜주는 방식을 채택하고 있어, 1회 싸이클을 수행할 경우 DNA 합성에 필요한 온도에 도달하기 위한 온도상승 및 온도 하강에 90초 정도의 많은 시간이 소요된다.

한편, DNA 증폭에 대한 증폭 정도를 판별함에 있어 종래 일반적으로 알려진 PCR 장치의 경우, 모든 증폭 프로세스(process)가 종료된 후 전기 영동법을 이용해 DNA 시료의 증폭 정도를 확인해야 했고, 따라서 증폭 과정도중에는 DNA 시료의 증폭 정도를 실시간으로 확인할 수 없었다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 증폭 대상 DNA 시료를 증폭 시킴에 있어 온도 및 반응시간 등 각 단계별로 요구되는 조건을 만족하는 싸이클을 한 장치에 구현하고 있고, 이에 따라 DNA 증폭에 소요되는 시간을 현저히 줄일 수 있는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치 및 이를 이용한 PCR 모니터링 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, DNA 시료의 증폭 정도를 확인함에 있어 PCR을 이용한 증폭 프로세스 종료 후 전기 영동법으로 확인할 필요 없이 실시간으로 측정이 가능한 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치 및 이를 이용한 PCR 모니터링 방법을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명의 일 양태에 따르면, DNA를 합성 증폭시킴에 있어 활용되는 장치로서, 형광물질을 포함하고 있는 증폭 대상 DNA 시료; 상기 DNA 시료를 수용하며, 광투과가 가능한 투명한 재질로 이루어진 PCR 튜브; 상기 PCR 튜브를 장착 고정시킬 수 있는 복수 개의 장착부를 구비하며, 각각의 장착부 하단에는 제1 광투과 홀이 수직방향으로 형성된 회전자; 중앙부를 기준으로 상면에 복수의 요홈이 일정한 간격에 걸쳐 방사상으로 함몰 형성되어 있고, 상기 요홈과 요홈 사이에는 상기 회전자가 이동되는 제1 가이드 홈이 형성되 어 있는 본체; 상기 본체에 형성된 요홈에 장착되며, 장착 시 상기 제1 가이드 홈과 함께 하나의 이동경로를 형성하는 제2 가이드 홈이 일면에 형성된 복수 개의 블록; 상기 제1 가이드 홈의 일정지점에 수직방향으로 천공된 제2 광투과 홀; 상기 회전자를 상기 제1 가이드 홈 및 제2 가이드 홈에 의해 형성된 하나의 이동경로를 따라 이동시키는 회전자 고정대; 및 상기 제2 광투과 홀로 광을 조사하여 상기 제1 광투과 홀과 제2 광투과 홀이 일치했을 때, 상기 PCR 튜브의 DNA 시료로부터 발생된 형광신호를 통해 상기 DNA 시료의 증폭 정도를 감지하는 센싱수단;을 포함하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치를 제공한다.

상기 복수 개의 블록은, 복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록으로 구성되며, 상기 복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록은 DNA 시료를 합성시키는 과정에서 승온 및 냉각이 요구되는 구간에 맞게 상기 본체의 요홈 상에 순서대로 배치된다.

바람직하게 상기 복수 개의 블록은, DNA 합성과정에서의 각 단계별로 요구되는 온도를 유지하고 있는 제1 내지 제3 항온 블록과; 상기 제1 및 제2 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 냉각시키는 냉각 블록과; 상기 제2 및 제3 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 가열시키는 제1 가열 블록; 및 상기 제3 및 제1 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 가열시키는 제2 가열 블록;을 포함한다.

여기서 상기 냉각 블록은, 전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자 또는 온도에 따라 제어가능한 냉각팬과 결합되어 있는 방열핀을 구비하는 냉각 쿨러 방식이 채택될 수 있으며, 상기 가열 블록은, 전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자 또는 광원에서 조사되는 광을 블록에 집중시켜 복사열을 이용해 가열시키는 복사 가열 방식이 채택될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어 상기 제2 광투과 홀은 DNA 시료를 증폭하는 과정에서 한 싸이클이 종료되는 시점인 상기 제3 항온 블록과 제2 가열 블록 사이의 본체 제1 가이드 홈 상에 형성되며, 상기 제2 광투과 홀로부터 상하로 연장된 위치에 상기 센싱수단이 설치된다.

상기 센싱수단은, 상기 제2 광투과 홀로 광을 조사하여 제1 광투과 홀과 상기 본체의 제2 광투과 홀이 일치했을 때 DNA 시료로부터 형광신호 발생을 유도하는 발광부; 및 상기 본체의 제2 광투과 홀을 사이에 두고 상기 발광부와 상하로 대향 배치되어 상기 발광부로부터 조사된 광에 의한 상기 형광신호를 검출하는 수광부;로 구성되며, 상기 발광부는 레이져, 할로겐 램프, 백열 램프 등과 같은 발광소자를 광원으로 채택함이 바람직하다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 양태에 따르면, DNA를 합성 증폭시킴에 있어 활용되는 장치로서, 형광물질을 포함하고 있는 증폭 대상 DNA 시료; 상기 DNA 시료를 수용하며, 광투과가 가능한 투명한 재질로 이루어진 PCR 튜브; 상기 PCR 튜브를 장착 고정시킬 수 있는 복수 개의 장착부를 구비하며, 각각의 장착부 측면에는 수평방향으로 광이 통과할 수 있도록 광투과 홀이 대향 형성된 회전자; 중앙부를 기준으로 상면에 복수의 요홈이 일정한 간격에 걸쳐 방사상으로 함몰 형성되어 있고, 상기 요홈과 요홈 사이에는 상기 회전자가 이동될 수 있는 제1 가 이드 홈이 형성되어 있는 본체; 상기 본체에 형성된 요홈에 장착되며, 장착 시 상기 제1 가이드 홈과 함께 상기 회전자가 이동할 수 있는 하나의 이동경로를 형성하는 제2 가이드 홈이 일면에 형성된 복수 개의 블록; 상기 본체 안쪽에서 제1 가이드 홈 일정지점을 경유하여 본체 바깥쪽 반경방향으로 뻗은 광 경로; 상기 회전자를 상기 제1 가이드 홈 및 제2 가이드 홈에 의해 형성된 하나의 이동경로를 따라 이동시키는 회전자 고정대; 및 상기 광 경로에 광을 조사하여 상기 광투과 홀과 광 경로가 일치했을 때, 상기 PCR 튜브의 DNA 시료로부터 발생된 형광신호를 통해 상기 DNA 시료의 증폭 정도를 감지하는 센싱수단;을 포함하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치를 제공한다.

여기서 상기 냉각 블록은, 전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소 자 또는 온도에 따라 제어가능한 냉각핀과 결합되어 있는 방열핀을 구비하는 냉각 쿨러 방식이 채택될 수 있으며, 상기 가열 블록은, 전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자 또는 광원에서 조사되는 광을 블록에 집중시켜 복사열을 이용해 가열시키는 복사 가열 방식이 채택될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어 상기 광 경로는, DNA 시료를 증폭하는 과정에서 한 싸이클이 종료되는 시점인 상기 제3 항온 블록과 제2 가열 블록 사이의 본체 제1 가이드 홈을 경유하여 본체 안쪽에서 바깥쪽 수평방향으로 형성되고, 상기 제1 가이드 홈을 사이에 두고 상기 광 경로 양 선단에 상기 센싱수단이 설치된다.

상기 센싱수단은, 상기 광 경로 한 쪽 선단에 마련되며 상기 광 경로로 광을 조사하여, 상기 회전자의 광투과 홀과 상기 광 경로가 일치했을 때 DNA 시료로부터 형광신호 발생을 유도하는 발광부; 및 상기 광 경로 다른 쪽 선단에 마련되어 상기 제1 가이드 홈을 사이에 두고 상기 발광부와 대향 배치되고, 상기 발광부로부터 조사된 광에 의한 상기 형광신호를 검출하는 수광부;로 구성되며, 상기 발광부는 레이져, 할로겐 램프, 백열 램프 중 선택된 어느 하나를 광원으로 채택함이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 양태로서, 하나의 구동축 상에 상기한 PCR 장치가 여러 단으로 적층되고, 각단의 PCR 장치의 회전자 고정대는 상기 하나의 구동축을 공유하여 동일한 방향으로 일괄 회전되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치를 제공한다. 이 경우, 하나의 구동모터를 이용해 동시에 여러 단에서 회전자를 구동시킬 수 있어 장치의 효율적 운용 이 가능하며, 증폭에 사용할 수 있는 시편의 수를 크게 증가시킬 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 방법으로서 본 발명은, PCR 장치를 이용한 PCR 모니터링 방법에 있어서, 증폭 대상 DNA 시료에 형광물질을 포함시키는 단계; 형광물질이 포함된 상기 DNA 시료를 광투과가 가능한 투명한 재질의 PCR 튜브에 넣고 이 PCR 튜브를 수직방향으로 제1 광투과 홀이 천공된 회전자 장착부에 장착하는 단계; 상기 회전자를 복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록이 DNA 시료를 합성시킴에 있어 승온 및 냉각이 요구되는 구간에 맞게 순서대로 배치된 블록 구간을 따라 차례대로 이동시켜 가면서 DNA 시료를 합성 증폭시키는 단계; 및 PCR 장치의 회전자 이동경로 상에 형성된 제2 광투과 홀과 상기 회전자의 제1 광투과 홀이 일치했을 때, 상기 일치된 광투과 홀로 광을 조사하여 DNA 시료로부터 형광신호가 발생되도록 하고, 상기 광에 의한 형광신호를 받아 들여 증폭 대상 DNA 시료의 증폭 정도를 정량적으로 판별하는 단계;를 포함하는 PCR 장치를 이용한 PCR 모니터링 방법을 제공한다.

상기 판별단계는, DNA 시료를 증폭하는 과정 중 한 싸이클이 종료되는 시점에서 수행됨이 바람직하며, 상기 DNA 시료를 증폭하는 과정에서 한 싸이클이 종료되는 시점은, 복수 개의 항온 블록 중 제3 항온 블록과 제2 가열 블록 사이에 해당한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 방법으로서 본 발명은, PCR 장치를 이용한 PCR 모니터링 방법에 있어서, 증폭 대상 DNA 시료에 형광물질을 포함시키는 단계; 형광물질이 포함된 상기 DNA 시료를 광투과가 가능한 투명한 재질의 PCR 튜 브에 넣고, 이 PCR 튜브를 수평방향으로 광이 통과할 수 있도록 광투과 홀이 대향 형성된 회전자 장착부에 장착하는 단계; 상기 회전자를 복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록이 DNA 시료를 합성시킴에 있어 승온 및 냉각이 요구되는 구간에 맞게 순서대로 배치된 블록 구간을 따라 차례대로 이동시켜 가면서 DNA 시료를 합성 증폭시키는 단계; 및 PCR 장치의 회전자 이동경로를 포함하여 PCR 장치 본체에 수평방향으로 형성된 광 경로와 상기 회전자의 광투과 홀이 일치했을 때, 상기 광 경로에 광을 조사하여 DNA 시료로부터 형광신호가 발생되도록 하고, 상기 광에 의한 형광신호를 받아 들여 증폭 대상 DNA 시료의 증폭 정도를 정량적으로 판별하는 단계;를 포함하는 PCR 장치를 이용한 PCR 모니터링 방법을 제공한다.

상기한 구성의 본 발명의 실시예에 의하면, DNA 시료를 증폭 시킴에 있어 온도 및 반응시간 등 각 단계별로 요구되는 조건을 만족하는 싸이클이 한 장치에 구현됨으로써, DNA 증폭에 소요되는 시간을 종래에 비해 현저히 줄일 수 있다.

또한 본 발명은, DNA 시료의 증폭 정도를 확인함에 있어 형광 검출법을 이용 하여 시료의 증폭 정도를 증폭 프로세스 중에 실시간으로 정성적 및 정량적으로 평가가 가능함으로써, 실시간으로 신속한 결과를 확인할 수 있으며, 종래와 같이 PCR을 이용한 증폭 프로세스 종료 후 전기 영동법을 이용하여 확인하는 과정이 요구되지 않으므로, DNA 증폭 및 증폭 정도 측정과 관련한 전반적인 프로세스 또한 줄일 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치는, DNA 증폭에 소요되는 시간을 현저히 줄일 수증폭 대상 DNA 시료를 증폭 시킴에 있어 온도 및 반응시간 등 각 단계별로 요구되는 조건을 만족하는 싸이클을 한 장치에 구현하고 있으며, DNA 시료의 증폭 정도를 확인함에 있어 PCR을 이용한 증폭 프로세스 종료 후 전기 영동법으로 확인할 필요 없이 실시간으로 측정이 가능하도록 관련 구성요소를 채택하고 있는 것을 구성의 요지로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 실시예 별로 상세히 설명하기로 한다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1에 따른 측면 구성도이고, 도 3은 도 1에 나타난 본체의 평면도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 제1 실 시예에 따른 PCR 장치에 적용되는 회전자를 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 상기 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치는 본체(10) 및 상기 본체(10)에 장착되는 복수 개의 블록(20)을 포함한다. 상기 본체(10)에는 그 중앙부를 기준으로 상면에 복수의 요홈(100)이 일정한 간격에 걸쳐 방사상으로 함몰 형성되어 있고, 요홈(100)에는 상기한 복수 개의 블록(20) 들이 각각 장착된다. 요홈과 이웃하는 다른 요홈 사이의 본체(10) 상면에는 곡선상의 제1 가이드 홈(110)이 형성되어 있으며, 상기 요홈(100)에 장착되는 각각 블록(20)에는 장착 시 상기 제1 가이드 홈(110)과 함께 하나의 이동경로(P)를 형성하는 곡선상의 제2 가이드 홈(210)이 형성되어 있다.

본 발명의 실시예에 있어 상기 복수 개의 블록(20)은, 복수 개의 항온 블록(20a)(20c)(20e)과 냉각 블록(20b) 및 하나 이상의 가열 블록(20d)(20f)으로 구성되며, 상기 복수 개의 항온 블록(20a)(20c)(20e)과 냉각 블록(20b) 및 하나 이상의 가열 블록(20d)(20f)은 DNA 시료를 합성시키는 과정에서 승온 및 냉각이 요구되는 구간에 맞게 상기 본체(10)의 요홈(100) 상에 순서대로 배치된다.

구체적으로 상기 복수 개의 블록(20)은, DNA 합성과정에서의 각 단계별로 요구되는 온도를 유지하고 있는 제1 내지 제3 항온 블록(20a)(20c)(20e)과, 상기 제1 및 제2 항온 블록(20a)(20c) 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 PCR 튜브(40)를 냉각시키는 냉각 블록(20b)과, 상기 제2 및 제3 항온 블록(20c)(20e) 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 PCR 튜브(40)를 가열시키는 제1 가열 블록(20d) 및 상기 제3 및 제1 항온 블록(20e)(20a) 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 PCR 튜브(40) 를 가열시키는 제2 가열 블록(20f)으로 구성된다.

여기서, 상기 냉각 블록(20b)은 전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자 또는 온도에 따라 제어가능한 냉각핀과 결합되어 있는 방열핀을 구비하는 냉각 쿨러 방식이 채택될 수 있으며, 상기 가열 블록(20d)(20f)은 전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자 또는 광원에서 조사되는 광을 블록에 집중시켜 복사열을 이용해 가열시키는 복사 가열 방식이 채택될 수 있다.

상기 제1 가이드 홈(110) 및 제2 가이드 홈(210)에 의해 형성된 하나의 이동경로(P)에는 회전자(30)가 위치하여 이를 따라 이동한다. 상기 회전자(30)에는 증폭 대상 DNA 시료를 수용한 PCR 튜브(40)가 장착될 수 있는 복수 개의 장착부(300)가 형성되어 있으며, 각각의 장착부(300) 하단에는 상기 장착부(300)에 비해 좁은 직경을 갖는 제1 광투과 홀(320a)이 수직방향으로 천공되어 있다. 또한 상기 PCR 튜브(40)는 외부로부터 조사된 광이 투과 가능하도록 투명한 재질로 이루어지며, 이 PCR 튜브(40)에 수용되는 증폭 대상 DNA(미도시)는 형광물질을 포함하고 있다. 따라서, 상기 PCR 튜브(40)에 외부로부터 광이 조사되면 DNA 시료에 포함된 형광물질이 반응하여 형광신호가 발생한다.

PCR 튜브(40)를 장착한 상기 회전자(30)는 회전자 고정대(50)를 통해 상기 제1 가이드 홈(110) 및 제2 가이드 홈(210)에 의해 형성된 하나의 이동경로(P)를 따라 이동된다. 이때 상기 이동경로(P) 상의 상기 제1 가이드 홈(110)의 일정지점에는 상기 회전자(30) 회전 시 회전자(30)에 형성된 제1 광투과 홀(320a)과 일시적으로 일치되는 제2 광투과 홀(120a)이 수직방향으로 천공되어 있으며, 상기 제2 광 투과 홀(120a)로부터 상하로 연장된 위치에는 상기 제2 광투과 홀(120a)로 광을 조사하여 상기 제1 광투과 홀(320a)과 제2 광투과 홀(120a)이 일치했을 때, 상기 PCR 튜브(40)의 DNA 시료로부터 발생된 형광신호를 통해 상기 DNA 시료의 증폭 정도를 감지하는 센싱수단(60)이 설치된다.

상기 이동경로(P) 상에 상기 제2 광투과 홀(120a)을 형성함에 있어서는, DNA 시료를 증폭하는 과정에서 한 싸이클이 종료되는 시점인 상기 제3 항온 블록(20e)과 제2 가열 블록(20f) 사이의 본체(10) 제1 가이드 홈(110) 상에 상기 제2 광투과 홀(120a)을 형성시킴이 바람직하다. 이 경우, DNA 시료에 대한 증폭 과정 중 한 싸이클(Cycle)을 마칠 때 마다 시료가 담긴 튜브를 실은 회전자(30)가 상기 제2 광투과 홀(120a)을 통과하므로, 싸이클이 종료될 때 마다 DNA 시료가 어느 정도 증폭되었는지를 상기 센싱수단(60)을 통한 측정을 통해 실시간으로 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어 상기 센싱수단(60)은, 상기 제2 광투과 홀(120a)로 광을 조사하는 발광부(60a) 및 상기 발광부(60a)로부터 조사된 광에 의해 DAN 시료로부터 발생된 상기 형광신호를 검출하는 수광부(60b)로 구성된다. 상기 발광부(60a)와 수광부(60b)는 상기 제2 광투과 홀(120a)로부터 수직방향으로 연장된 연장선 상에 본체를 사이에 두고 상하방향 또는 그 반대방향으로 대향 설치되며, 제2 광투과 홀(120a)로 광을 조사하는 상기 발광부(60a)는 제1 광투과 홀(320a)과 상기 본체의 제2 광투과 홀(120a)이 일치했을 때 DNA 시료로부터 형광신호 발생을 유도한다. 이러한 발광부(60a)로는 레이져, 할로겐 램프, 백열 램프 등이 광원으로 채택될 수 있다.

상기한 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 장치에 따르면, DNA 시료를 증폭 시킴에 있어 온도 및 반응시간 등 각 단계별로 요구되는 조건을 만족하는 싸이클이 한 장치에 구현됨으로써, DNA 증폭에 소요되는 시간을 종래에 비해 현저히 줄일 수 있다.

특히, DNA 시료의 증폭 정도를 확인함에 있어 형광 검출법을 이용한 센싱수단 측정을 통해 시료의 증폭 정도를 증폭 프로세스 중에 실시간으로 정성적 및 정량적으로 평가가 가능함으로써, 실시간으로 신속한 결과를 확인할 수 있으며, 종래와 같이 PCR을 이용한 증폭 프로세스 종료 후 전기 영동법을 이용하여 확인하는 과정이 요구되지 않으므로, DNA 증폭 및 증폭 정도 측정과 관련한 전반적인 DNA 증폭 과정의 프로세스 또한 줄일 수 있다.

제2 실시예

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 6은 도 5에 따른 측면 구성도이고, 도 7은 도 5에 나타난 본체의 평면도이다. 그리고 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 PCR 장치에 적용되는 회전자를 나타낸 사시도이다.

도 5 내지 도 8에 도시된 본 발명의 제2 실시예는, 광을 조사하여 증폭 대상 DNA 시료에 대한 증폭 정도를 측정함에 있어, 장치의 수직방향으로 광이 조사되는 전술한 제1 실시예와는 달리, 상기 광의 조사방향이 장치 수평방향으로 조사될 수 있도록 장치를 구현하고 있는 점을 제외하고는 상기 제1 실시예와 동일한 구성을 가진다. 따라서, 이하에서는 전술한 제1 실시예의 구성과 다른 구성부분에 대해서만 설명하기로 하며, 전술한 제1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호 및 명칭을 사용하고 그에 대한 중복되는 설명은 생략한다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 상기 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치는, 장치 수평방향으로 광을 조사하여 DNA 시료의 증폭 정도를 확인할 수 있도록 한 것을 구성의 요지로 한다. 이를 위해, PCR 튜브(40)가 장착 고정되는 복수 개의 장착부(300) 측면에는 전술한 제1 실시예와는 다르게 PCR 튜브(40) 수평방향으로 광이 통과할 수 있도록 광투과 홀(320b)이 대향 형성되어 있고, 본체 안쪽에서 제1 가이드 홈(110) 일정지점을 경유하여 본체(10) 바깥쪽 반경방향으로는 광 이동을 가이드하는 광 경로(120b)가 형성되어 있다.

상기 광 경로(120b)에는 이 광 경로(120b)로 광을 조사하여 상기 회전자(30)에 형성된 광투과 홀(320b)과 상기 광 경로(120b)가 일치했을 때, 상기 PCR 튜브(40)의 DNA 시료로부터 발생된 형광신호를 통해 상기 DNA 시료의 증폭 정도를 감지하는 센싱수단(60)이 설치되며, 이때 적용되는 센싱수단은 상기 광 경로(120b)로 광을 조사하는 발광부(60a) 및 상기 발광부(60a)로부터 조사된 광에 의해 DAN 시료로부터 발생된 형광신호를 검출하는 수광부(60b)로 구성된다.

본 실시예 따른 상기 광 경로(120b) 역시 전술한 제1 실시예의 제2 광투과 홀(120a)과 마찬가지로, DNA 시료를 증폭하는 과정에서 한 싸이클이 종료되는 시점인 상기 제3 항온 블록(20e)과 제2 가열 블록(20f) 사이의 본체(10) 제1 가이드 홈(110)을 경유하여 본체(10) 안쪽에서 바깥쪽 수평방향으로 형성되며, 상기 발광 부(60a)와 수광부(60b)는 상기 광 경로(120b) 상의 상기 제1 가이드 홈(110)을 사이에 두고 광 경로(120b) 양 선단에 좌우 또는 그 반대방향으로 대향 설치된다.

상기와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따르면 전술한 제1 실시예와 마찬가지로, DNA 시료를 증폭 시킴에 있어 온도 및 반응시간 등 각 단계별로 요구되는 조건을 만족하는 싸이클이 한 장치에 구현됨으로써, DNA 증폭에 소요되는 시간을 종래에 비해 현저히 줄일 수 있으며, DNA 시료의 증폭 정도를 확인함에 있어 형광 검출법을 이용한 센싱수단 측정을 통해 시료의 증폭 정도를 증폭 프로세스 중에 실시간으로 정성적 및 정량적으로 평가가 가능함으로써 실시간으로 신속한 결과를 확인할 수 있다. 또한, 종래와 같이 PCR을 이용한 증폭 프로세스 종료 후 전기 영동법을 이용하여 확인하는 과정이 요구되지 않으므로, DNA 증폭 및 증폭 정도 측정과 관련한 전반적인 DNA 증폭 과정의 프로세스 또한 줄일 수 있다.

제3, 제4 실시예

도 9와 도 10은 본 발명의 제3, 제4 실시예에 따른 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 하나의 구동축(S) 상에 상기한 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따른 PCR 장치를 여러 단으로 배열하고, 각단의 PCR 장치의 회전자 고정대(50)가 상기 하나의 구동축(S)을 공유하여 동방향으로 일괄 회전될 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 본 발명의 제3, 제4 실시예에 따르면, 전술한 제1 실시예 및 제2 실시예의 구성으로부터 발현되는 효과 외에도, 도 9 또는 도 10에 도시된 바와 같 이, 하나의 구동축(S) 상에 PCR 장치를 여러 단으로 배열키는 것과 같은 장치구현이 가능하므로, 하나의 구동모터(미도시)를 이용해 동시에 여러 단에서 회전자를 구동시킬 수 있어 장치의 효율적 운용이 가능하며, 증폭에 사용할 수 있는 시편의 수를 크게 증가시킬 수 있어 동시에 많은 양의 DMA 시료에 대한 처리가 가능하다는 효과가 발현된다.

PCR 모니터링 방법

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치를 이용하여 수행되는 PCR 모니터링 과정을 상기 PCR 장치의 동작과 연계하여 살펴보기로 한다.

상기한 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따른 PCR 장치를 통해 PCR을 실시간으로 모니터링 함에 있어서는, 먼저, 증폭 대상 DNA 시료에 형광물질을 포함시키고, 형광물질이 포함된 상기 DNA 시료를 광투과가 가능한 투명한 재질의 PCR 튜브(40)에 넣고 이 PCR 튜브(40)를 수직방향으로 제1 광투과 홀(320a)이 천공되어 있거나(제1 실시예), 수평방향으로 광투과 홀(320b)이 형성된 상기 회전자(30)의 장착부(300)에 장착한다.

다음, PCR 튜브(40)를 장착한 회전자(30)를 본체(10)의 이동경로(P) 상에 위치시키고, 회전자 고정대(50)를 이용하여 상기 회전자(30)를 복수 개의 항온 블록(20a)(20c)(20e)과 냉각 블록(20b) 및 하나 이상의 가열 블록(20d)(20f)이 DNA 시료를 합성시킴에 있어 승온 및 냉각이 요구되는 구간에 맞게 순서대로 배치된 블 록 구간을 따라 차례대로 이동시키면서 DNA 시료를 합성 증폭시킨다.

상기 증폭단계에서는 구체적으로, PCR 튜브(40)를 장착한 회전자(30)를 상기 제1 항온 블록(20a)에서 이러한 제1 항온 블록(20a)의 설정 온도 (예를 들어, 94℃)가 될 때까지 소정 시간 (예를 들어, 60초) 대기시킨 후 상기 냉각 블록(20b)으로 이동시키고, 상기 냉각 블록(20b)에서 상기 회전자(30)의 온도가 상기 제2 항온 블록(20c)의 설정 온도 (예를 들어, 54℃)로 하강되면 상기 회전자를 제2 항온 블록(20c)으로 이동시킨다.

상기 제2 항온 블록(20c)에 회전자(30)가 위치하면, 이 회전자(30)를 제2 항온 블록(20c)에 소정 시간 (예를 들어, 60초) 대기시켜 DNA 합성이 이루어 지도록 하고, 상기 제1 가열 블록(20d)으로 이동시킨다. 제1 가열 블록(20d)에서는 상기 제3 항온 블록(20e)의 설정 온도(예를 들어, 75℃)가 되도록 회전자(30)의 온도를 상승시킨 후 상기 제3 항온 블록(20e)으로 이동시킨다.

상기 제3 항온 블록(20e)에 회전자가 위치하면, 이 회전자(30)를 상기 제3 항온 블록(20e)에서 소정 시간(예를 들어, 120초) 대기시킨 후 상기 제2 가열 블록(20f)으로 회전자(30)를 이동시켜, 상기 제1 항온 블록(20a)의 설정 온도(94℃)까지 회전자의 온도를 상승시키고, 회전자(30)를 상기한 제1 항온 블록(20a)으로 이동시킴으로써, 증폭 대상 DNA 시료에 대한 1회 증폭이 종료된다.

한편, 상기한 과정을 포함하는 DNA 증폭 과정 중 제1 실시예에 따른 모니터링 방법에 따르면, PCR 장치의 회전자(30) 이동경로(P) 상에 형성된 상기 제2 광투과 홀(120a)과 상기 회전자(30)의 제1 광투과 홀(320a)이 일치했을 때, 상기 일치 된 광투과 홀로 발광부(60a)로부터 광을 조사하여 DNA 시료로부터 형광신호가 발생되도록 하고, 상기 광에 의한 형광신호를 수광부(60b)가 받아 들여 증폭 대상 DNA 시료의 증폭 정도를 정량적으로 판별한다.

제2 실시예에 따른 모니터링 방법 역시 마찬가지로, PCR 장치의 회전자(30) 이동경로(P)를 포함하여 PCR 장치 본체(10)에 수평방향으로 형성된 광 경로(120b)와 상기 회전자(30)의 광투과 홀(320b)이 일치했을 때, 상기 광 경로(120b)에 발광부(60a)로부터 광을 조사하여 DNA 시료로부터 형광신호가 발생되도록 하고, 상기 광에 의한 형광신호를 수광부(60b)가 받아 들여 증폭 대상 DNA 시료의 증폭 정도를 정량적으로 판별한다.

여기서 증폭 대상 DNA에 대한 증폭 정도의 판별은, DNA 시료를 증폭하는 과정 중 한 싸이클이 종료되는 시점에서 수행됨이 바람직하며, 상기 DNA 시료를 증폭하는 과정에서 한 싸이클이 종료되는 시점은 복수 개의 블록 중 상기 제3 항온 블록(20e)과 제2 가열 블록(20f) 사이에 해당하며, 본 발명의 실시예에 따른 PCR 장치를 통한 PCR 과정에서의 시간에 따른 온도변화를 나타내는 그래프인 도 11에 있어서는 화살표가 지칭하는 시기를 가르킨다.

이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 몇가지 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 범위가 미친다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 사시도.

도 2는 도 1에 따른 측면 구성도.

도 3은 도 1에 나타난 본체의 평면도.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 장치에 적용되는 회전자를 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 사시도.

도 6은 도 5에 따른 측면 구성도.

도 7은 도 5에 나타난 본체의 평면도.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 PCR 장치에 적용되는 회전자를 나타낸 사시도.

도 9, 도 10은 각각, 본 발명의 제3, 제4 실시예에 따른 PCR장치를 개략적으로 나타낸 도면.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 PCR 장치를 통한 PCR 과정에서의 시간에 따른 온도변화를 나타내는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10...본체 20...블록

20a...제1 항온 블록 20b...냉각 블록

20c...제2 항온 블록 20d...제1 가열 블록

20e...제3 항온 블록 20f...제2 가열 블록

30...회전자 40...PCR 튜브

50...회전자 고정대 60...센싱수단

60a...발광부 60b...수광부

100...요홈 110...제1 가이드 홈

120a...제2 광투과 홀 120b...광 경로

210...제2 가이드 홈 300...장착부

320a...제1 광투과 홀 320...광투과 홀

P...회전자 이동경로 S...구동축

Claims

DNA를 합성 증폭시킴에 있어 활용되는 장치로서,

형광물질을 포함하고 있는 증폭 대상 DNA 시료;

상기 DNA 시료를 수용하며, 광투과가 가능한 투명한 재질로 이루어진 PCR 튜브;

상기 PCR 튜브를 장착 고정시킬 수 있는 복수 개의 장착부를 구비하며, 각각의 장착부 하단에는 제1 광투과 홀이 수직방향으로 형성된 회전자;

중앙부를 기준으로 상면에 복수의 요홈이 일정한 간격에 걸쳐 방사상으로 함몰 형성되어 있고, 상기 요홈과 요홈 사이에는 상기 회전자가 이동되는 제1 가이드 홈이 형성되어 있는 본체;

상기 본체에 형성된 요홈에 장착되며, 장착 시 상기 제1 가이드 홈과 함께 하나의 이동경로를 형성하는 제2 가이드 홈이 일면에 형성된 복수 개의 블록;

상기 제1 가이드 홈의 일정지점에 수직방향으로 천공된 제2 광투과 홀;

상기 회전자를 상기 제1 가이드 홈 및 제2 가이드 홈에 의해 형성된 하나의 이동경로를 따라 이동시키는 회전자 고정대; 및

상기 제2 광투과 홀로 광을 조사하여, 상기 제1 광투과 홀과 제2 광투과 홀이 일치했을 때 상기 PCR 튜브의 DNA 시료로부터 발생된 형광신호를 통해 상기 DNA 시료의 증폭 정도를 감지하는 센싱수단;을 포함하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 복수 개의 블록은,

복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록으로 구성되며,

상기 복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록은 DNA 시료를 합성시키는 과정에서 승온 및 냉각이 요구되는 구간에 맞게 상기 본체의 요홈 상에 순서대로 배치되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 냉각 블록은,

전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자 또는 온도에 따라 제어가능한 냉각핀과 결합되어 있는 방열핀을 구비하는 냉각 쿨러 방식을 채택하는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 가열 블록은,

전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자를 채택하거나 또는 광원 에서 조사되는 광을 블록에 집중시켜 복사열을 이용해 가열시키는 복사 가열 방식을 채택하는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 복수 개의 블록은,

DNA 합성과정에서의 각 단계별로 요구되는 온도를 유지하고 있는 제1 내지 제3 항온 블록과;

상기 제1 및 제2 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 냉각시키는 냉각 블록과;

상기 제2 및 제3 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 가열시키는 제1 가열 블록; 및

상기 제3 및 제1 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 가열시키는 제2 가열 블록;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 5 항에 있어서,

DNA 시료를 증폭하는 과정에서 한 싸이클이 종료되는 시점인 상기 제3 항온 블록과 제2 가열 블록 사이의 본체 제1 가이드 홈 상에 상기 제2 광투과 홀 형성되 며,

상기 제2 광투과 홀로부터 상하로 연장된 위치에 상기 센싱수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 센싱수단은,

상기 제2 광투과 홀로 광을 조사하여 제1 광투과 홀과 상기 본체의 제2 광투과 홀이 일치했을 때 DNA 시료로부터 형광신호 발생을 유도하는 발광부; 및

상기 본체의 제2 광투과 홀을 사이에 두고 상기 발광부와 상하로 대향 배치되어 상기 발광부로부터 조사된 광에 의한 상기 형광신호를 검출하는 수광부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 발광부는,

레이져, 할로겐 램프, 백열 램프 중 선택된 어느 하나를 광원으로 채택하는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
DNA를 합성 증폭시킴에 있어 활용되는 장치로서,

형광물질을 포함하고 있는 증폭 대상 DNA 시료;

상기 DNA 시료를 수용하며, 광투과가 가능한 투명한 재질로 이루어진 PCR 튜브;

상기 PCR 튜브를 장착 고정시킬 수 있는 복수 개의 장착부를 구비하며, 각각의 장착부 측면에는 수평방향으로 광이 통과할 수 있도록 광투과 홀이 대향 형성된 회전자;

중앙부를 기준으로 상면에 복수의 요홈이 일정한 간격에 걸쳐 방사상으로 함몰 형성되어 있고, 상기 요홈과 요홈 사이에는 상기 회전자가 이동될 수 있는 제1 가이드 홈이 형성되어 있는 본체;

상기 본체에 형성된 요홈에 장착되며, 장착 시 상기 제1 가이드 홈과 함께 상기 회전자가 이동할 수 있는 하나의 이동경로를 형성하는 제2 가이드 홈이 일면에 형성된 복수 개의 블록;

상기 본체 안쪽에서 제1 가이드 홈 일정지점을 경유하여 본체 바깥쪽 반경방향으로 뻗은 광 경로;

상기 회전자를 상기 제1 가이드 홈 및 제2 가이드 홈에 의해 형성된 하나의 이동경로를 따라 이동시키는 회전자 고정대; 및

상기 광 경로에 광을 조사하여, 상기 회전자의 광투과 홀과 광 경로가 일치했을 때 상기 PCR 튜브의 DNA 시료로부터 발생된 형광신호를 통해 상기 DNA 시료의 증폭 정도를 감지하는 센싱수단;을 포함하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 복수 개의 블록은,

복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록으로 구성되며,

상기 복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록은 DNA 시료를 합성시키는 과정에서 승온 및 냉각이 요구되는 구간에 맞게 상기 본체의 요홈 상에 순서대로 배치되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 냉각 블록은,

전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자 또는 온도에 따라 제어가능한 냉각핀과 결합되어 있는 방열핀을 구비하는 냉각 쿨러 방식을 채택하는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 가열 블록은,

전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자를 채택하거나 또는 광원 에서 조사되는 광을 블록에 집중시켜 복사열을 이용해 가열시키는 복사 가열 방식을 채택하는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 복수 개의 블록은,

DNA 합성과정에서의 각 단계별로 요구되는 온도를 유지하고 있는 제1 내지 제3 항온 블록과;

상기 제1 및 제2 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 냉각시키는 냉각 블록과;

상기 제2 및 제3 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 가열시키는 제1 가열 블록; 및

상기 제3 및 제1 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 가열시키는 제2 가열 블록;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 13 항에 있어서,

DNA 시료를 증폭하는 과정에서 한 싸이클이 종료되는 시점인 상기 제3 항온 블록과 제2 가열 블록 사이의 본체 제1 가이드 홈을 경유하여 본체 안쪽에서 바깥 쪽 수평방향으로 상기 광 경로가 형성되며,

상기 제1 가이드 홈을 사이에 두고 상기 광 경로 양 선단에 상기 센싱수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 9 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 센싱수단은,

상기 광 경로 한 쪽 선단에 마련되며 상기 광 경로로 광을 조사하여, 상기 회전자의 광투과 홀과 상기 광 경로가 일치했을 때 DNA 시료로부터 형광신호 발생을 유도하는 발광부; 및

상기 광 경로 다른 쪽 선단에 마련되어 상기 제1 가이드 홈을 사이에 두고 상기 발광부와 대향 배치되고, 상기 발광부로부터 조사된 광에 의한 상기 형광신호를 검출하는 수광부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 15 항에 있어서,

상기 발광부는,

레이져, 할로겐 램프, 백열 램프 중 선택된 어느 하나를 광원으로 채택하는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
DNA를 합성 증폭시킴에 있어 활용되는 장치로서,

형광물질을 포함하고 있는 증폭 대상 DNA 시료;

상기 DNA 시료를 수용하며, 광투과가 가능한 투명한 재질로 이루어진 PCR 튜브;

상기 PCR 튜브를 장착 고정시킬 수 있는 복수 개의 장착부를 구비하며, 각각의 장착부 하단에는 제1 광투과 홀이 수직방향으로 형성된 회전자;

중앙부를 기준으로 상면에 복수의 요홈이 일정한 간격에 걸쳐 방사상으로 함몰 형성되어 있고, 상기 요홈과 요홈 사이에는 상기 회전자가 이동되는 제1 가이드 홈이 형성되어 있는 본체;

상기 본체에 형성된 요홈에 장착되며, 장착 시 상기 제1 가이드 홈과 함께 하나의 이동경로를 형성하는 제2 가이드 홈이 일면에 형성된 복수 개의 블록;

상기 제1 가이드 홈의 일정지점에 수직방향으로 천공된 제2 광투과 홀;

상기 회전자를 상기 제1 가이드 홈 및 제2 가이드 홈에 의해 형성된 하나의 이동경로를 따라 이동시키는 회전자 고정대; 및

상기 제2 광투과 홀로 광을 조사하여, 상기 제1 광투과 홀과 제2 광투과 홀이 일치했을 때 상기 PCR 튜브의 DNA 시료로부터 발생된 형광신호를 통해 상기 DNA 시료의 증폭 정도를 감지하는 센싱수단;을 포함하는 PCR 장치이며,

하나의 구동축 상에 상기 PCR 장치가 여러 단으로 적층되고,

각단의 PCR 장치의 회전자 고정대는 상기 하나의 구동축을 공유하여 동방향으로 일괄 회전되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 17 항에 있어서,

상기 복수 개의 블록은,

복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록으로 구성되며,

상기 복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록은 DNA 시료를 합성시키는 과정에서 승온 및 냉각이 요구되는 구간에 맞게 상기 본체의 요홈 상에 순서대로 배치되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 냉각 블록은,

전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자 또는 온도에 따라 제어가능한 냉각핀과 결합되어 있는 방열핀을 구비하는 냉각 쿨러 방식을 채택하는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 가열 블록은,

전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자를 채택하거나 또는 광원에서 조사되는 광을 블록에 집중시켜 복사열을 이용해 가열시키는 복사 가열 방식을 채택하는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 복수 개의 블록은,

DNA 합성과정에서의 각 단계별로 요구되는 온도를 유지하고 있는 제1 내지 제3 항온 블록과;

상기 제1 및 제2 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 냉각시키는 냉각 블록과;

상기 제2 및 제3 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 가열시키는 제1 가열 블록; 및

상기 제3 및 제1 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 가열시키는 제2 가열 블록;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 21 항에 있어서,

DNA 시료를 증폭하는 과정에서 한 싸이클이 종료되는 시점인 상기 제3 항온 블록과 제2 가열 블록 사이의 본체 제1 가이드 홈 상에 상기 제2 광투과 홀 형성되며,

상기 제2 광투과 홀로부터 상하로 연장된 위치에 상기 센싱수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 18 항 또는 제 22 항에 있어서,

상기 센싱수단은,

상기 제2 광투과 홀로 광을 조사하여 제1 광투과 홀과 상기 본체의 제2 광투과 홀이 일치했을 때 DNA 시료로부터 형광신호 발생을 유도하는 발광부; 및

상기 본체의 제2 광투과 홀을 사이에 두고 상기 발광부와 상하로 대향 배치되어 상기 발광부로부터 조사된 광에 의한 상기 형광신호를 검출하는 수광부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 23 항에 있어서,

상기 발광부는,

레이져, 할로겐 램프, 백열 램프 중 선택된 어느 하나를 광원으로 채택하는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
DNA를 합성 증폭시킴에 있어 활용되는 장치로서,

형광물질을 포함하고 있는 증폭 대상 DNA 시료;

상기 DNA 시료를 수용하며, 광투과가 가능한 투명한 재질로 이루어진 PCR 튜브;

상기 PCR 튜브를 장착 고정시킬 수 있는 복수 개의 장착부를 구비하며, 각각의 장착부 측면에는 수평방향으로 광이 통과할 수 있도록 광투과 홀이 대향 형성된 회전자;

중앙부를 기준으로 상면에 복수의 요홈이 일정한 간격에 걸쳐 방사상으로 함몰 형성되어 있고, 상기 요홈과 요홈 사이에는 상기 회전자가 이동될 수 있는 제1 가이드 홈이 형성되어 있는 본체;

상기 본체에 형성된 요홈에 장착되며, 장착 시 상기 제1 가이드 홈과 함께 상기 회전자가 이동할 수 있는 하나의 이동경로를 형성하는 제2 가이드 홈이 일면에 형성된 복수 개의 블록;

상기 본체 안쪽에서 제1 가이드 홈 일정지점을 경유하여 본체 바깥쪽 반경방향으로 뻗은 광 경로;

상기 회전자를 상기 제1 가이드 홈 및 제2 가이드 홈에 의해 형성된 하나의 이동경로를 따라 이동시키는 회전자 고정대; 및

상기 광 경로에 광을 조사하여, 상기 회전자의 광투과 홀과 광 경로가 일치 했을 때 상기 PCR 튜브의 DNA 시료로부터 발생된 형광신호를 통해 상기 DNA 시료의 증폭 정도를 감지하는 센싱수단;을 포함하는 PCR 장치이며,

하나의 구동축 상에 상기 PCR 장치가 여러 단으로 적층되고,

각단의 PCR 장치의 회전자 고정대는 상기 하나의 구동축을 공유하여 동방향으로 일괄 회전되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 복수 개의 블록은,

복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록으로 구성되며,

상기 복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록은 DNA 시료를 합성시키는 과정에서 승온 및 냉각이 요구되는 구간에 맞게 상기 본체의 요홈 상에 순서대로 배치되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 26 항에 있어서,

상기 냉각 블록은,

전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자 또는 온도에 따라 제어가능한 냉각핀과 결합되어 있는 방열핀을 구비하는 냉각 쿨러 방식을 채택하는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 26 항에 있어서,

상기 가열 블록은,

전기적 열전도 방식을 이용한 펠티어(peltier) 소자를 채택하거나 또는 광원에서 조사되는 광을 블록에 집중시켜 복사열을 이용해 가열시키는 복사 가열 방식을 채택하는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 26 항에 있어서,

상기 복수 개의 블록은,

DNA 합성과정에서의 각 단계별로 요구되는 온도를 유지하고 있는 제1 내지 제3 항온 블록과;

상기 제1 및 제2 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 냉각시키는 냉각 블록과;

상기 제2 및 제3 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 가열시키는 제1 가열 블록; 및

상기 제3 및 제1 항온 블록 사이에 위치하며 DNA 시료를 수용한 상기 PCR 튜브를 가열시키는 제2 가열 블록;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 29 항에 있어서,

DNA 시료를 증폭하는 과정에서 한 싸이클이 종료되는 시점인 상기 제3 항온 블록과 제2 가열 블록 사이의 본체 제1 가이드 홈을 경유하여 본체 안쪽에서 바깥쪽 수평방향으로 상기 광 경로가 형성되며,

상기 제1 가이드 홈을 사이에 두고 상기 광 경로 양 선단에 상기 센싱수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 25 항 또는 제 30 항에 있어서,

상기 센싱수단은,

상기 광 경로 한 쪽 선단에 마련되며 상기 광 경로로 광을 조사하여, 상기 회전자의 광투과 홀과 상기 광 경로가 일치했을 때 DNA 시료로부터 형광신호 발생을 유도하는 발광부; 및

상기 광 경로 다른 쪽 선단에 마련되어 상기 제1 가이드 홈을 사이에 두고 상기 발광부와 대향 배치되고, 상기 발광부로부터 조사된 광에 의한 상기 형광신호를 검출하는 수광부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
제 31 항에 있어서,

상기 발광부는,

레이져, 할로겐 램프, 백열 램프 중 선택된 어느 하나를 광원으로 채택하는 것을 특징으로 하는 실시간 모니터링이 가능한 PCR 장치.
PCR 장치를 이용한 PCR 모니터링 방법에 있어서,

증폭 대상 DNA 시료에 형광물질을 포함시키는 단계;

형광물질이 포함된 상기 DNA 시료를 광투과가 가능한 투명한 재질의 PCR 튜브에 넣고 이 PCR 튜브를 수직방향으로 제1 광투과 홀이 천공된 회전자 장착부에 장착하는 단계;

상기 회전자를 복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록이 DNA 시료를 합성시킴에 있어 승온 및 냉각이 요구되는 구간에 맞게 순서대로 배치된 블록 구간을 따라 차례대로 이동시켜 가면서 DNA 시료를 합성 증폭시키는 단계; 및

PCR 장치의 회전자 이동경로 상에 형성된 제2 광투과 홀과 상기 회전자의 제1 광투과 홀이 일치했을 때, 상기 일치된 광투과 홀로 광을 조사하여 DNA 시료로부터 형광신호가 발생되도록 하고, 상기 광에 의한 형광신호를 받아 들여 증폭 대상 DNA 시료의 증폭 정도를 정량적으로 판별하는 단계;를 포함하는 PCR 장치를 이용한 PCR 모니터링 방법.
제 33 항에 있어서,

상기 판별단계는,

DNA 시료를 증폭하는 과정 중 한 싸이클이 종료되는 시점에서 수행되는 것을 특징으로 하는 PCR 장치를 이용한 PCR 모니터링 방법.
제 34 항에 있어서,

상기 DNA 시료를 증폭하는 과정에서 한 싸이클이 종료되는 시점은,

복수 개의 항온 블록 중 제3 항온 블록과 제2 가열 블록 사이인 것을 특징으로 하는 PCR 장치를 이용한 PCR 모니터링 방법.
PCR 장치를 이용한 PCR 모니터링 방법에 있어서,

증폭 대상 DNA 시료에 형광물질을 포함시키는 단계;

형광물질이 포함된 상기 DNA 시료를 광투과가 가능한 투명한 재질의 PCR 튜브에 넣고, 이 PCR 튜브를 수평방향으로 광이 통과할 수 있도록 광투과 홀이 대향 형성된 회전자 장착부에 장착하는 단계;

상기 회전자를 복수 개의 항온 블록과 냉각 블록 및 하나 이상의 가열 블록이 DNA 시료를 합성시킴에 있어 승온 및 냉각이 요구되는 구간에 맞게 순서대로 배치된 블록 구간을 따라 차례대로 이동시켜 가면서 DNA 시료를 합성 증폭시키는 단계; 및

PCR 장치의 회전자 이동경로를 포함하여 PCR 장치 본체에 수평방향으로 형성된 광 경로와 상기 회전자의 광투과 홀이 일치했을 때, 상기 광 경로에 광을 조사하여 DNA 시료로부터 형광신호가 발생되도록 하고, 상기 광에 의한 형광신호를 받아 들여 증폭 대상 DNA 시료의 증폭 정도를 정량적으로 판별하는 단계;를 포함하는 PCR 장치를 이용한 PCR 모니터링 방법.
제 36 항에 있어서,

상기 판별단계는,

DNA 시료를 증폭하는 과정 중 한 싸이클이 종료되는 시점에서 수행되는 것을 특징으로 하는 PCR 장치를 이용한 PCR 모니터링 방법.
제 37 항에 있어서,

상기 DNA 시료를 증폭하는 과정에서 한 싸이클이 종료되는 시점은,

복수 개의 항온 블록 중 제3 항온 블록과 제2 가열 블록 사이인 것을 특징으 로 하는 PCR 장치를 이용한 PCR 모니터링 방법.