KR20210062517A - 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 ｐｃｒ 장치 - Google Patents

유전체 분자 진단용 휴대용 램프 ｐｃｒ 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 ＰＣＲ 장치에 관한 것으로서, 복수 개의 PCR 튜브(T)가 안착할 수 있도록 하는 복수 개의 수납홀(13)이 형성된 PCR 튜브 지지 프레임(131); 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)를 수용하는 공간을 제공하되, 상기 PCR 튜브 지지 프레임(131)과 결합하는 PCR 튜브 수용부 본체(160); 광을 발생하여 복수 개의 상기 PCR 튜브에 광을 조사하는 발광수단(170); 상기 발광수단(170)으로부터 발생한 빛이 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)를 투과함에 의하여 상기 PCR 튜브 각각에 주입된 DNA의 RGB 값을 감지하도록 구성된 복수 개의 컬러센서(150); 상기 PCR 튜브 수용부에 장착되어 상기 복수 개의 PCR 튜브를 가열하는 가열수단(500); 및 상기 PCR 튜브 수용부에 장착되는 PCR 튜브의 온도를 감지하도록 구성된 온도센서(100)를 포함하되, 상기 가열수단(500)은 상기 PCR 튜브 수용부 본체(160) 내에 충진되고, 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)의 주위를 감싸는 열전달 유체(M)를 이용하는 것을 특징으로 한다.

Description

유전체 분자 진단용 휴대용 램프 ＰＣＲ 장치{PORTABLE LAMP PCR DEVICE FOR DIAGNOSIS OF MOLECULAR OF GENOME}
본 발명은 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 온도 조절 및 유지가 용이하고, 서로 인접한 PCR 튜브에서 발생한 빛의 간섭에 의하여 발생하는 진단 오류를 감소시킬 수 있는 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치에 관한 것이다.
최근, 유전체 분석기기의 급속한 발전으로 인하여 많은 유전정보가 생산되고 있다. 이러한 유전 정보들을 이용하여 농수축산물의 질병 조기 진단 및 원산지 구분법 개발 등을 통해 산업화에 적극 활용하고 있다. 이러한 산업화의 방법에는 유전체 마커의 개발을 통해 실험기기와 검체를 이용한 진단과 항원항체반응을 이용한 검사용 키트 등을 주로 사용한다. 항원항체 반응은 편리하고 쉽게 현장에서 질병 및 원산지 등을 확인 할 수 있으나 민감도가 떨어지는 샘플에 대한 판별이 일정하지 않아 많은 문제가 발생되고 있다.
이에 대한 보완으로 현장진단 후 고전적인 분자진단 PCR을 통한 판별이 이루어지고 있다. 그러나 PCR 과정은 실험실에서 수행해야하므로 검체의 운반과정이 필요하고 운반된 검체를 이용하여 DNA 또는 RNA를 추출한다. 이후 고가의 PCR 기계를 이용하여 변성, 복원, 확장과정을 30∼40번 정도 반복적으로 수행한다. 각 과정을 수행하는데 1∼3분 정도 걸리므로 PCR 전 과정을 수행하기 위해서는 적어도 1∼2시간 이상이 소요된다. 또한, PCR 과정을 거친 후 결과를 확인하기 위하여 전기영동을 통해 진단의 결과를 판별하게 된다. 이러한 확인과정에서 비용 및 시간, 전문인력이 많이 소요되어 초기 질병 확산 방지 및 원산지 판별 등에 많은 문제점이 발생하고 있다.
한국 특허 공개 2001-0099859호에는 리세스 내에 샘플 DNA 또는 샘플 DNA로부터 유전자 증폭된 DNA와, 전기화학 활성분자를 포함하는 전해질을 충전하고, 하이브리다이제이션(hybridization)을 행하여 2가닥을 형성하면서 이 2가닥에 전기화학 활성분자를 결합시키고 공통 전극과 핀 전극 사이에 전압을 인가하여 흐르는 전류값을 검출하여 유전자를 검출하는 유전자 검출용 칩, 검출 장치 및 검출 방법이 개시되어 있다.
그러나 이와 같은 종래의 유전자 분석 장치는 DNA와 전해질을 충전, 하이브리다이제이션, 전기화학 활성분자 결합, 전압인가 등의 과정이 필요하므로 많은 시간이 소요되며, 장치의 규모가 커져 휴대하기에는 불편하다는 문제점이 있었다. 더 나아가, 종래의 유전자 분석 장치에서는 DNA 샘플의 증폭 과정에서 온도를 유지하기 위해서 PTC 또는 전열선과 같은 열원을 사용하였는데, PTC 또는 전열선과 가까운 영역과 소정 거리 떨어진 영역의 온도 분포에 차이가 발생하여, DNA 샘플을 담고 있는 튜브 주변의 온도를 균일하게 제어하는데 어려움이 있었다.
이와 더불어, 발광수단에 의하여 DNA 샘플을 담고 있는 복수 개의 PCR 튜브에 광을 조사한 후 복수 개의 컬러센서를 통해 상기 복수 개의 PCR 튜브로부터 발생되는 빛을 입력받아 DNA 각각의 RGB 값을 검출하게 되는데, 복수 개의 PCR 튜브로부터 발생하는 빛들이 상호 간섭을 일으켜서 컬러센서를 통하여 인식되는 RGB 값에 오류가 발생하는 경우가 생겼다.
등록특허공보 제10-1571038호 (공고일: 2015.11.24.) 등록특허공보 제10-1866195호 (공고일: 2018.06.12.) 공개특허공보 제10-2016-0082356호 (공개일: 2016.07.08.)
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 소형이므로 휴대하기가 좋으며 현장에서 특별한 실험 도구 없이 짧은 시간 내에 자동으로 결과를 디스플레이할 수 있는 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치 및 그 장치를 이용한 유전체 분자 진단 방법을 제공하는 데에 있다.
특히 DNA 샘플을 담고 있는 PCR 튜브 주변의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 수단을 제공함과 동시에, 복수 개의 튜브 주변에서 발생하는 빛들이 서로 간섭하게 되어 측정되는 RGB 값에 영향을 미치는 현상을 최소화하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전술한 기술적 문제점을 해결하기 위한 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 ＰＣＲ 장치에 관한 것으로서, 복수 개의 PCR 튜브(T)가 안착할 수 있도록 하는 복수 개의 수납홀(13)이 형성된 PCR 튜브 지지 프레임(131); 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)를 수용하는 공간을 제공하되, 상기 PCR 튜브 지지 프레임(131)과 결합하는 PCR 튜브 수용부 본체(160); 광을 발생하여 복수 개의 상기 PCR 튜브에 광을 조사하는 발광수단(170); 상기 발광수단(170)으로부터 발생한 빛이 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)를 투과함에 의하여 상기 PCR 튜브 각각에 주입된 DNA의 RGB 값을 감지하도록 구성된 복수 개의 컬러센서(150); 상기 PCR 튜브 수용부에 장착되어 상기 복수 개의 PCR 튜브를 가열하는 가열수단(500); 및 상기 PCR 튜브 수용부에 장착되는 PCR 튜브의 온도를 감지하도록 구성된 온도센서(100)를 포함하되, 상기 가열수단(500)은 상기 PCR 튜브 수용부 본체(160) 내에 충진되고, 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)의 주위를 감싸는 열전달 유체(M)를 이용하여 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)에 열을 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 열전달 유체(M)는 상기 PCR 튜브 본체(160)에 형성된 유출부(162)를 통하여 빠져나온 후 가열되고, 다시 PCR 튜브 본체(160)에 형성된 주입부(161)를 통하여 상기 PCR 튜브 본체(160) 내부로 들어가 순환하게 된다.
더 나아가, 상기 PCR 튜브 지지 프레임(131)과 상기 PCR 튜브 수용부 본체(160) 사이에는 열전달 유체(M)의 누수를 막기 위한 패킹(132)이 구비되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 열전달 유체(M)는 물, 에탄올, 공기, 질소 및 아르곤 중에서 선택된 하나일 수 있다.
더 나아가, 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)와 상기 복수 개의 칼라센서들(150)은 각각 복수 개의 광케이블(151)을 통하여 연결되되, 상기 발광수단(170)으로부터 발생하여 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)를 투과한 빛은 상기 복수 개의 광케이블(151)을 통하여 상기 복수 개의 칼라센서(150)에 전달되는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 서로 인접한 한 쌍의 PCR 튜브(T) 사이에는 상호 간에 빛 간섭을 최소화하기 위하여 가림벽(134)이 형성될 수 있다.
마지막으로, 상기 컬러센서(150) 및 온도센서(100)로부터 입력되는 신호를 기초로 RGB 값을 산출하는 제어부(200)를 더 포함하되, 상기 제어부(200)는 복수 개의 컬러센서(150)를 통해 상기 복수 개의 PCR 튜브로부터 발생되어 각각의 광케이블(C)을 통하여 전달되는 빛을 통해 DNA 각각의 RGB 값을 1차적으로 감지하고, 상기 가열수단에 의해 상기 PCR 튜브를 설정시간 동안 설정온도로 가열한 다음, 상기 발광수단가 발광되어 상기 PCR 튜브 수용부에 안착된 복수 개의 PCR 튜브를 광으로 조사하고, 상기 복수 개의 컬러센서를 통해 상기 복수 개의 PCR 튜브로부터 발생되어 각각의 광케이블(C)을 통하여 전달되는 빛을 입력받아 DNA 각각의 RGB 값을 2차적으로 감지하며, 상기 제어부가 1차적으로 감지된 RGB 값과 2차적으로 감지된 RGB 값의 차를 구해 DNA 각각의 RGB 변화 값을 산출하며, 산출된 RGB 변화 값 들 중 설정 값 이상의 값이 존재할 경우 해당 RGB 변화 값을 가진 PCR 튜브 내의 샘플을 분석하고자 하는 유전체 분자로 확정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시형태에 의한 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치 및 그 장치를 이용한 유전체 분자 진단 방법에 의하면, 터치 LCD에 의해 가열수단의 가열 온도 및 가열 시간이 설정되고, 발광수단가 발광되어 PCR 튜브 수용부에 안착된 복수 개의 PCR 튜브를 광으로 조사하며, 제어부가 복수 개의 컬러센서를 통해 상기 복수 개의 PCR 튜브로부터 발생되는 빛을 통해 DNA 각각의 RGB 값을 1차적으로 감지하며, 상기 가열수단에 의해 상기 PCR 튜브를 설정시간 동안 설정온도로 가열하며, 상기 발광수단가 발광되어 상기 PCR 튜브 수용부에 안착된 복수 개의 PCR 튜브를 광으로 조사하며, 상기 제어부가 상기 복수 개의 컬러센서를 통해 상기 복수 개의 PCR 튜브로부터 발생되는 빛을 통해 DNA 각각의 RGB 값을 2차적으로 감지하며, 상기 제어부가 1차적으로 감지된 RGB과 2차적으로 감지된 RGB 값의 차를 구해 DNA 각각의 RGB 변화 값을 산출하며, 상기 제어부에 의해 상기 RGB 변화 값 들 중 설정 값 이상의 값이 존재하는 지의 여부를 결정하며, 상기 설정 값 이상의 RGB 변화 값이 존재하면 상기 제어부는 해당 RGB 변화 값을 가진 PCR 튜브 내의 샘플을 분석하고자 하는 유전체 분자로 확정하며, 그 확정 결과를 터치 LCD에 의해 디스플레이 하도록 구성됨으로써, 소형이므로 휴대하기가 좋으며 현장에서 특별한 실험 도구 없이 짧은 시간 내에 자동으로 결과를 디스플레이할 수 있다는 뛰어난 효과가 있다.
특히 PTC 또는 전열선과 같은 직접적인 가열 수단을 사용하지 않고, PCR 튜브 주변에 열전달 유체를 채우고, 열전달 유체의 온도를 제어함으로써 PCR 튜브 주변의 온도를 균일하게 제어할 수 있게 된다. 더 나아가, PCR 튜브로부터 발생하는 빛을 통하여 RGB 변화값을 측정하는데 있어서, 복수 개의 PCR 튜브들에서 발생하는 빛들이 서로 간에 간섭을 일으키는 것을 최소화함으로써, RGB 변화값의 측정을 정밀하게 하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치의 외관도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치의 상세 회로도이다.
도 3 및 4는 휴대용 램프 PCR 장치에서, PCR 튜브가 튜브 수용부 본체에서 분리된 상태를 도시한 것이다.
도 5는 휴대용 램프 PCR 장치에서, PCR 튜브가 튜브 수용부 본체에 결합된 상태를 도시한 것이다.
도 6은 복수 개의 PCR 튜브가 수납된 상태의 튜브 지지 프레임을 도시한 것이다.
도 7은 제2 실시예에 따른 튜브 지지 프레임을 도시한 것이다.
도 8은 튜브 수용부의 저면을 도시한 것이다.
도 9는 튜브 수용부의 변형 실시예를 도시한 것이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 의한 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치를 이용한 유전체 분자 진단 방법을 나타낸 플로우챠트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치의 외관도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치의 상세 회로도이며, 도 3 내지 도 5는 도 2의 유전체 분자 진단용 휴래용 램프 PCR 장치를 구성하는 PCR 튜브 수용부에 복수의 컬러센서가 광케이블을 통해 연결된 상태를 도시하는 도면이다.
본 발명의 실시예에 의한 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치는, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 발광수단(170), 가열수단(500), 복수 개의 컬러센서(150), 온도센서(100), 터치 LCD(400), 제어부(200), 가열수단 구동부(410), 발광수단 구동부(420), 전원 공급부(300) 및 USB 인터페이스부(310)를 포함하는데, 이들의 구체적인 기능에 대해서는 아래에서 설명하도록 한다.
PCR 튜브 지지 프레임(131)은 PCR 튜브 수용부 본체(160)의 상면을 통해 복수 개의 PCR(Polymerase Chain Reaction) 튜브(T)를 안착시킬 수 있는 복수 개의 수납홀(133)이 형성되어 있다. PCR 튜브(T) 각각에는 샘플인 DNA와 이 DNA의 증폭 시 산도 변화를 일으키면서 색을 변화시키는 시약이 주입되어 있다.
발광수단(170)은 백색광과 같은 빛을 발생시키는 LED와 같은 조명장치로서, 광을 발생하여 복수 개의 PCR 튜브(T)에 광을 조사하도록 구성되어 있다.
가열수단(Positive Temperature Coefficient)(500)은 복수 개의 PCR 튜브(T)를 가열하는 역할을 한다. 제어부(200)가 온도센서(100)를 통해 PCR 튜브(T)의 온도를 감지하여 가열수단(500)가 일정한 온도로 발열될 수 있도록 한다.
복수 개의 컬러센서(150)는 PCR 튜브 지지 프레임(131)의 복수 개의 수납홀(13)이 형성된 부분 각각과 광케이블(151)을 통해 연결되어, 발광수단(170)에 의해 PCR 튜브(T) 각각에 조사되어 반사된 광을 입력받아 PCR 튜브(T) 각각에 주입된 DNA의 RGB 값을 감지하여 제어부(200)에 RGB 값 감지신호를 출력하는 역할을 한다.
온도센서(100)는 PCR 튜브 지지 프레임(131)에 장착되는 PCR 튜브(T)의 온도를 감지하여 제어부(200)에 온도 감지신호를 출력하는 역할을 한다.
터치 LCD(400)는 가열수단(500)의 가열 온도 및 가열 시간을 설정하여 제어부(200)에 이에 상응하는 키조작신호를 출력함과 아울러, 제어부(200)로부터 표시제어신호를 입력받아 유전체 분자 진단 결과를 디스플레이하는 역할을 한다. 터치 LCD(400)는 유전체 분자 진단 결과 뿐 아니라 각 센서들의 센싱 값, 및 알람신호등을 디스플레이할 수 있다.
제어부(200)는 터치 LCD(400)에 의해 가열수단(500)의 가열 온도 및 가열 시간이 설정되어 이에 상응하는 키조작신호를 입력받고, 온도센서(100) 및 복수 개의 컬러센서(150)로부터 감지 신호를 입력받고, 내장된 유전체 분석 알고리즘에 의해 유전체 분자를 진단하며, 이에 상응하는 제어신호를 터치 LCD(400), 가열수단 구동부(410) 및 발광수단 구동부(420)에 출력하는 역할을 한다. 제어부(200)는 예컨대 라즈베리파이로 제작될 수 있다.
가열수단 구동부(410)는 제어부(200)에서 제어신호를 입력받아 스위칭 동작되어 가열수단의 동작을 제어하는 역할을 한다.
발광수단 구동부(420)는 제어부(200)에서 제어신호를 입력받아 스위칭 동작되어 발광수단(170)의 동작을 제어하는 역할을 한다.
전원 공급부(300)는 제어부(200)를 통해 발광수단(170), 가열수단(500), 컬러센서(150), 온도센서(100), 터치 LCD(400) 등에 구동 전원을 공급하는 역할을 한다.
USB 인터페이스부(310)는 제어부(200)의 유전체 분자 진단 결과를 USB에 전송해주는 역할을 한다.
이하에서는 본 발명의 특징적인 구성을 도 3 내지 9를 참조하여 설명하도록 한다. 도 3 및 도 4는 PCR 튜브(T)가 PCR 튜브 지지 프레임(131)에 지지된 상태를 도시하고 있다. 구체적으로는 도 6에 도시된 것과 같이, 일반적으로 판상형으로 제조되는 PCR 튜브 지지 프레임(131)에는 복수 개의 수납홀(133)이 형성되는데, 위 수납홀(133)에는 PCR 튜브(T)가 안착되어 지지된다. PCR 지지 프레임(131)의 하부 모서리 부분에는 고무와 같은 재질로 이루어진 패킹(132)이 형성되는데, 이는 PCR 튜브 지지 프레임(131)과 PCR 튜브 수용부 본체(160)가 결합될 때 밀폐성(수밀성)을 증대시키기 위한 것이다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하여 PCR 튜브 수용부 본체(160)를 살펴보면, PCR 튜브 수용부 본체(160)는 상부가 개방된 용기 형태로 제조되는데, 복수 개의 PCR 튜브(T)가 PCR 튜브 지지 프레임(131)에 지지된 상태로, 튜브 수용부 본체(160) 내부에 수용된다. 종래기술과는 다르게 본 발명에 따른 PCR 튜브 수용부 본체(160) 내에는 열전달 유체(M)가 충진되어 있어, 상기 열전달 유체(M)가 복수 개의 PCR 튜브(T) 각각의 주변을 감싸게 된다.
열전달 유체(M)는 열을 PCR 튜브(T) 각각으로 전달하여 PCR 튜브(T)의 온도를 제어하기 위하여 사용되는 유체로서, 물 또는 에탄올과 같은 액체 뿐만 아니라, 공기, 질소, 또는 아르곤과 같이 활성이 높지 않은 기체를 사용할 수 있다. PCR 튜브 수용부 본체(160)의 소정 부분에는 열전달 유체(M)를 PCR 튜브 수용부 본체(160)의 내부로 공급하기 위한 주입부(161)와 열전달 유체(M)를 PCR 튜브 수용부 본체(160)로부터 빼내기 위한 유출부(162)가 형성될 수 있다. 그리고 열전달 유체(M)를 가열하기 위한 수단, 예를 들면 PTC 또는 열선을 이용하여 유출부(162)로부터 공급되는 열전달 유체(M)를 가열하고, 이를 다시 주입부(161)를 통하여 PCR 튜브 수용부 본체(160)에 공급함으로써 열전달 유체(M)의 순환 경로를 형성할 수 있다. 이와 같은 가열 방식을 통하여, PTC 또는 전열선을 통하여 PCR 튜브(T)의 온도를 제어하던 종래 기술과 비교하여, PCR 튜브(T) 주변의 온도를 고르게 제어할 수 있게 된다.
도 11은 PCR 튜브 수용부 본체(160)의 변형예로서, PCR 튜브 수용부 본체(160)의 측벽 부분에 PTC 또는 전열선과 같은 수용부 본체 가열 수단(165)을 더 구비할 수 있다. 통상적으로 열전달 유체(M)의 온도 유지는 외부 가열 장치에 의한 순환에 의하여 이루어지지만, PCR 튜브 수용부 본체(160)를 직접 가열하는 수단을 추가함으로써, 더 정밀하게 열전달 유체(M)의 온도 제어가 가능하게 된다.
도 8에 도시된 것과 같이 PCR 튜브 수용부 본체(160)의 하단에는 광투과창(164)이 형성되어 있는데 이는 LED와 같은 발광수단(170)에 의하여 발생된 광선이 PCR 튜브 수용부 본체(160) 내로 진입하여 PCR 튜브(T)에 도달하게 하기 위한 것이다. 도 8에서는 광투광창(164)이 복수 개의 원 형태로 이루어진 것으로 도시되었으나, 그 형상은 한정되지 아니한다. PCR 튜브 수용부 본체(160)의 하단 전체가 투명한 재질로 형성되거나, LED와 같은 발광수단(170) 자체가 PCR 튜브 수용부 본체(160)의 내부에 설치될 수도 있다.
다시 도 3 내지 6을 참조하면, 발광수단(170)에서 발생한 백색광은 PCR 튜브 수용부 본체(160) 내에 수용된 복수 개의 PCR 튜브(T)에 조사되고, PCR 튜브(T)를 투과한 빛은 각각의 PCR 튜브(T)에 대응하는 복수 개의 칼라센서(150)에 의하여 RGB 값이 감지된다. 종래기술과는 다르게 본 발명에서는 칼라센서(150)와 PCR 튜브(T) 사이에 광케이블(151)이 개재되고, PCR 튜브(T)를 투과하는 빛은 광케이블 어댑터(152)를 통해 광케이블(150)를 통하여 칼라센서(150)로 전달된다. 즉, 하나의 PCR 튜브(T)에서 발생된 빛은 하나의 칼라센서(150)로만 전적으로 전달되고, 인접하는 칼라센서(150)에는 영향을 미치지 아니하므로, 서로 인접한 PCR 튜브(T)에서 발생하는 빛들이 상호 간에 간섭을 일으키는 상황을 막을 수 있게 된다.
도 7에 따른 실시예에서는 PCR 튜브 지지 프레임(131)의 하단에 가림벽(134)이 형성된 구성을 도시하고 있다. 가림벽(134)은 서로 인접하는 PCR 튜브(T) 사이를 가로막는 형태로 형성되는 격벽으로서, 하나의 PCR 튜브(T)에서 발생한 빛이 인접한 PCR 튜브(T)에 영향을 미치는 것을 최소화하기 위한 것이다. 가림벽(134)은 서로 인접한 PCR 튜브(T) 사이에 빛 간섭을 막되, 열전달 유체(M)의 흐름에는 방해가 되지 않는 방식으로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 가림벽(134)의 사이즈는 PCR 튜브 수용부 본체(160)를 단면보다는 작게 형성하여 PCR 튜부 수용부 본체(160) 내에서 열전달 유체(M)가 흐를 수 있도록 할 수 있다. 더 나아가, 가림벽(134)에는 유체가 쉽게 통과할 수 있도록 관통공을 형성할 수 있다. 도 7의 실시예에서는 가림벽(134)이 PCR 튜브 지지 프레임(131)의 하단에 형성된 것으로 설명하였으나, 가림벽(134)은 PCR 튜브 수용부 본체(160)의 내측의 바닥부에 형성되어도 PCR 튜브(T) 사이의 빛 간섭을 막을 수 있을 것임을 어렵지 않게 이해할 수 있을 것이다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치를 이용한 유전체 분자 진단 방법을 설명하기로 한다.
도 10 및 도 11는 본 발명의 실시예에 의한 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치를 이용한 유전체 분자 진단 방법을 나타낸 플로우챠트로서, 여기서 S는 스텝(step)을 나타낸다.
먼저, 터치 LCD(400)에 의해 가열수단(500)의 가열 온도 및 가열 시간이 설정되어 이에 상응하는 키조작신호가 제어부(200)에 입력된다(S10).
이어서, 발광수단(170)가 발광되어 PCR 튜브 지지 프레임(131)에 안착된 복수 개의 PCR 튜브(T)를 광으로 조사한다(S20).
이때, 제어부(200)는 복수 개의 컬러센서(150)를 통해 복수 개의 PCR 튜브(T)로부터 발생되는 빛을 통해 DNA 각각의 RGB 값을 1차적으로 감지한다(S30).
이후, 가열수단(500)가 발열되어 PCR 튜브(T)를 설정시간 동안 설정온도로 가열하고(S40), 발광수단(170)가 발광되어 PCR 튜브 지지 프레임(131)에 안착된 복수 개의 PCR 튜브(T)를 광으로 조사한다(S50).
그리고 제어부(200)는 복수 개의 컬러센서(150)를 통해 복수 개의 PCR 튜브(T)로부터 발생되는 빛을 입력받아 DNA 각각의 RGB 값을 2차적으로 감지하고(S60), 스텝(S30)에서 1차적으로 감지된 RGB 값과 스텝(S60)에서 2차적으로 감지된 RGB 값의 차를 구해 DNA 각각의 RGB 변화 값을 산출한다(S70).
이어서, 제어부(200)는 스텝(S70)에서 산출한 RGB 변화 값 들 중 설정 값 이상의 값이 존재하는 지의 여부를 결정한다(S80).
상기 스텝(S80)에서 설정 값 이상의 RGB 변화 값이 존재하면(YES), 제어부(200)는 해당 RGB 변화 값을 가진 PCR 튜브(T) 내의 샘플을 분석하고자 하는 유전체 분자로 확정하고(S90), 확정된 결과를 터치 LCD(400)를 통해 디스플레이한다(S100).
한편, 상기 스텝(S80)에서 설정 값 이상의 RGB 변화 값이 존재하지 않으면(NO), 제어부(200)는 분석하고자 하는 유전체 분자가 없다고 확정한 후(S110), 상기 스텝(S100)으로 진행된다.
본 발명의 실시예에 의한 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치 및 그 장치를 이용한 유전체 분자 진단 방법에 의하면, 터치 LCD에 의해 가열수단의 가열 온도 및 가열 시간이 설정되고, 발광수단가 발광되어 PCR 튜브 수용부에 안착된 복수 개의 PCR 튜브를 광으로 조사하며, 제어부가 복수 개의 컬러센서를 통해 상기 복수 개의 PCR 튜브로부터 발생되는 빛을 통해 DNA 각각의 RGB 값을 1차적으로 감지하며, 상기 가열수단에 의해 상기 PCR 튜브를 설정시간 동안 설정온도로 가열하며, 상기 발광수단가 발광되어 상기 PCR 튜브 수용부에 안착된 복수 개의 PCR 튜브를 광으로 조사하며, 상기 제어부가 상기 복수 개의 컬러센서를 통해 상기 복수 개의 PCR 튜브로부터 발생되는 빛을 통해 DNA 각각의 RGB 값을 2차적으로 감지하며, 상기 제어부가 1차적으로 감지된 RGB과 2차적으로 감지된 RGB 값의 차를 구해 DNA 각각의 RGB 변화 값을 산출하며, 상기 제어부에 의해 상기 RGB 변화 값 들 중 설정 값 이상의 값이 존재하는 지의 여부를 결정하며, 상기 설정 값 이상의 RGB 변화 값이 존재하면 상기 제어부는 해당 RGB 변화 값을 가진 PCR 튜브 내의 샘플을 분석하고자 하는 유전체 분자로 확정하며, 그 확정 결과를 터치 LCD에 의해 디스플레이 하도록 구성됨으로써, 소형이므로 휴대하기가 좋으며 현장에서 특별한 실험 도구 없이 짧은 시간 내에 자동으로 결과를 디스플레이할 수 있다.
도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 온도센서
150: 컬러센서
200: 제어부
300: 전원 공급부
310: USB 인터페이스부
400: 터치 LCD
410: 가열수단 구동부
420: 발광수단 구동부
500: 가열수단
T: PCR 튜브
M: 열전달 유체
150: 칼라센서
151: 광케이블
152: 광케이블 어댑터
131: PCR 튜브 지지 프레임
132: 패킹
133: 수납홀
134: 가림벽
160: PCR 튜브 수용부 본체
161: 주입부
162: 유출부
164: 광투과창
165: 수용부 본체 가열 수단
170: 발광수단

Claims (7)

  1. 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 ＰＣＲ 장치에 관한 것으로서,
    복수 개의 PCR 튜브(T)가 안착할 수 있도록 하는 복수 개의 수납홀(13)이 형성된 PCR 튜브 지지 프레임(131);
    상기 복수 개의 PCR 튜브(T)를 수용하는 공간을 제공하되, 상기 PCR 튜브 지지 프레임(131)과 결합하는 PCR 튜브 수용부 본체(160);
    광을 발생하여 복수 개의 상기 PCR 튜브에 광을 조사하는 발광수단(170);
    상기 발광수단(170)으로부터 발생한 빛이 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)를 투과함에 의하여 상기 PCR 튜브 각각에 주입된 DNA의 RGB 값을 감지하도록 구성된 복수 개의 컬러센서(150);
    상기 PCR 튜브 수용부에 장착되어 상기 복수 개의 PCR 튜브를 가열하는 가열수단(500); 및
    상기 PCR 튜브 수용부에 장착되는 PCR 튜브의 온도를 감지하도록 구성된 온도센서(100)를 포함하되,
    상기 가열수단(500)은 상기 PCR 튜브 수용부 본체(160) 내에 충진되고, 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)의 주위를 감싸는 열전달 유체(M)를 이용하여 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)에 열을 전달하는 것을 특징으로 하는 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 ＰＣＲ 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 열전달 유체(M)는 상기 PCR 튜브 본체(160)에 형성된 유출부(162)를 통하여 빠져나온 후 가열되고, 다시 PCR 튜브 본체(160)에 형성된 주입부(161)를 통하여 상기 PCR 튜브 본체(160) 내부로 들어가 순환하는 것을 특징으로 하는, 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 PCR 튜브 지지 프레임(131)과 상기 PCR 튜브 수용부 본체(160) 사이에는 열전달 유체(M)의 누수를 막기 위한 패킹(132)이 구비되는 것을 특징으로 하는, 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치.
  4. 청구항 1 내지 3 중 하나의 청구항에 있어서, 상기 열전달 유체(M)는 물, 에탄올, 공기, 질소 및 아르곤 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는, 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)와 상기 복수 개의 칼라센서들(150)은 각각 복수 개의 광케이블(151)을 통하여 연결되되, 상기 발광수단(170)으로부터 발생하여 상기 복수 개의 PCR 튜브(T)를 투과한 빛은 상기 복수 개의 광케이블(151)을 통하여 상기 복수 개의 칼라센서(150)에 전달되는 것을 특징으로 하는, 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 서로 인접한 한 쌍의 PCR 튜브(T) 사이에는 상호 간에 빛 간섭을 최소화하기 위하여 가림벽(134)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 컬러센서(150) 및 온도센서(100)로부터 입력되는 신호를 기초로 RGB 값을 산출하는 제어부(200)를 더 포함하되,
    상기 제어부(200)는 복수 개의 컬러센서(150)를 통해 상기 복수 개의 PCR 튜브로부터 발생되어 각각의 광케이블(C)을 통하여 전달되는 빛을 통해 DNA 각각의 RGB 값을 1차적으로 감지하고,
    상기 가열수단에 의해 상기 PCR 튜브를 설정시간 동안 설정온도로 가열한 다음, 상기 발광수단가 발광되어 상기 PCR 튜브 수용부에 안착된 복수 개의 PCR 튜브를 광으로 조사하고, 상기 복수 개의 컬러센서를 통해 상기 복수 개의 PCR 튜브로부터 발생되어 각각의 광케이블(C)을 통하여 전달되는 빛을 입력받아 DNA 각각의 RGB 값을 2차적으로 감지하며,
    상기 제어부가 1차적으로 감지된 RGB 값과 2차적으로 감지된 RGB 값의 차를 구해 DNA 각각의 RGB 변화 값을 산출하며,
    산출된 RGB 변화 값 들 중 설정 값 이상의 값이 존재할 경우 해당 RGB 변화 값을 가진 PCR 튜브 내의 샘플을 분석하고자 하는 유전체 분자로 확정하는 것을 특징으로 하는 유전체 분자 진단용 휴대용 램프 PCR 장치.
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