KR20210094385A

KR20210094385A - 푸시타입 pcr용 카트리지

Info

Publication number: KR20210094385A
Application number: KR1020200008091A
Authority: KR
Inventors: 조승선; 이도영
Original assignee: (주)옵토레인
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2021-07-29
Also published as: KR20210094436A; KR102568295B1; KR102329337B1

Abstract

보관 및 관리가 용이한 푸시타입 PCR용 카트리지가 개시된다. 푸시타입 PCR용 카트리지는, PCR 모듈; 상기 PCR 모듈 아래에 배치되고, 상기 PCR 모듈을 수용하는 로어 바디; 및 상기 PCR 모듈 위에 배치되어 사용자의 회전 조작에 따라 상기 로어 바디에 예비-체결되고, 사용자의 푸시 조작에 따라 상기 PCR 모듈을 가압하면서 상기 로어 바디에 본-체결되는 어퍼 커버를 포함한다. 로어 바디 내에 PCR 모듈이 배치되고 그 위에 어퍼 커버가 배치된 후, 사용자의 회전 조작에 따라 어퍼 커버는 로어 바디에 예비-체결되고, 사용자의 푸시 조작에 따라 어퍼 커버는 PCR 모듈을 가압하면서 로어 바디에 본-체결된다. 이에 따라, PCR 모듈을 수용하는 로어 바디와 어퍼 커버는 예비-체결된 후 본-체결되어 견고하게 수납되므로 로어 바디와 어퍼 커버 사이의 공간에 외부로부터의 이물질 유입이 차단되면서 PCR 모듈을 안전하게 보관될 수 있고, 용이하게 관리될 수 있다.

Description

푸시타입 PCR용 카트리지{PUSH TYPE CARTRIDGE FOR PCR}

본 발명은 푸시타입 PCR용 카트리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보관 및 관리가 용이한 푸시타입 PCR용 카트리지에 관한 것이다.

유전자 증폭기술은 분자진단에 있어서 필수적인 과정으로서 시료 내 미량의 디옥시리보핵산(Deoxyribonucleic Acid; DNA) 또는 리보핵산(Ribonucleic Acid; RNA)의 특정 염기서열을 반복적으로 복제하여 증폭하는 기술이다. 그 중 중합효소 연쇄반응(Polymerase chain reaction; PCR)은 대표적인 유전자 증폭 기술로서 DNA 변성단계(denaturation), 프라이머(Primer) 결합단계(annealing), DNA 복제단계(extension)의 3단계로 구성되어 있으며 각 단계는 시료의 온도에 의존되어 있으므로 시료의 온도를 반복적으로 변하게 함으로서 DNA를 증폭할 수 있다.

이전에 PCR은 일반적으로 96 또는 384-우물 미소판들(well microplates)에서 수행되었다. 더 높은 처리량을 요구하는 경우, 종래의 미소판들에서의 PCR 방법은 비용에 있어 효과적 또는 효율적이지 않다. 한편, PCR 반응 용적을 감소시키면 시약의 소비를 줄이고 반응 용적의 감소된 열 질량에서 증폭 시간을 줄일 수도 있다. 이 전략은 배열 형식(m x n)으로 구현할 수도 있으므로, 그 결과 다수의 더 작은 반응 용적을 구현할 수도 있다. 또한 어떤 배열을 사용하면 증가된 정량 감도, 동적 범위와 특이성을 갖는 확장가능 및 고 처리량 분석을 허용한다.

지금까지 배열 형식들을 사용하여 디지털 중합 효소 연쇄 반응(dPCR)을 수행하였다. dPCR로부터의 결과들을 사용하여 희귀 대립 유전자(rare alleles)의 농도를 검출 및 정량화하고, 핵산 시료들의 절대 정량화를 제공하고, 또한 핵산 농도가 낮은 접이식 변화를 측정할 수 있다. 일반적으로, 복제의 수를 증가시키면 dPCR 결과들의 정확도 및 재현성이 증가한다.

대부분의 정량 중합 효소 연쇄 반응(qPCR) 플랫폼의 배열 형식은 시료별로 분석 실험을 위해 설계되며, 여기서 PCR 결과들은 사후 분석을 위해 어드레스 가능 해야한다. 그러나, dPCR에 대하여, 각각의 PCR 결과의 특정 위치 또는 우물은 중요하지 않으며, 단지 시료당 양성 및 음성 복제들의 수만 분석될 수도 있다.

0001)한국공개특허 제2017-0024827호(2017. 03. 08.) 0002)한국공개특허 제2016-0086937호(2016. 07. 20.)

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 로어 바디와 어퍼 커버에 의해 정의되는 공간에 PCR 모듈을 견고하게 수납되도록 구성하여 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 차단하여 안전하게 보관할 수 있고 용이하게 관리할 수 있는 푸시타입 PCR용 카트리지를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 푸시타입 PCR용 카트리지는, PCR 모듈; 상기 PCR 모듈 아래에 배치되고, 상기 PCR 모듈을 수용하는 로어 바디; 및 상기 PCR 모듈 위에 배치되어 사용자의 회전 조작에 따라 상기 로어 바디에 예비-체결되고, 사용자의 푸시 조작에 따라 상기 PCR 모듈을 가압하면서 상기 로어 바디에 본-체결되는 어퍼 커버를 포함한다.

일실시예에서, 상기 로어 바디는, 로어 바닥부와, 상기 로어 바닥부의 에지면에서 상향으로 연속적으로 돌출되고 내측면에 형성된 복수의 예비-체결용 홈들과 복수의 본-체결용 홈들을 포함하는 로어 둘레부를 포함하고, 상기 어퍼 커버는, 어퍼 천정부와, 상기 어퍼 천정부의 에지면에서 하향으로 연속적으로 돌출된 어퍼 둘레부와, 상기 어퍼 둘레부에서 하향으로 돌출된 복수의 예비-체결용 돌기들과, 하향으로 돌출된 복수의 본-체결용 돌기들을 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 예비-체결용 돌기들 각각은 사용자의 회전 조작에 따라 상기 예비-체결용 홈들에 삽입될 수 있다.

일실시예에서, 상기 본-체결용 돌기들 각각은 사용자의 푸시 조작에 따라 상기 본-체결용 홈들에 삽입될 수 있다.

일실시예에서, 상기 예비-체결용 홈은, 상기 로어 둘레부의 종단부를 따라 가로 방향으로 연장된 제1 활주홈; 및 상기 제1 활주홈의 일측에서 상기 로어 바닥부를 향해 형성된 제1 고정홈을 포함하고, 상기 제1 활주홈과 상기 제1 고정홈 간에는 제1 단턱이 형성될 수 있다.

일실시예에서, 상기 본-체결용 홈은, 가로 방향으로 연장된 제2 활주홈; 상기 제2 활주홈의 일측에서 상기 로어 둘레부의 종단부를 향해 상향으로 형성된 인입홈; 및 상기 제2 활주홈의 타측에서 상기 로어 바닥부를 향해 하향으로 형성된 제2 고정홈을 포함하고, 상기 제2 활주홈과 상기 인입홈 간에는 제2 단턱이 형성되고, 상기 제2 활주홈과 상기 제2 고정홈 간에는 제3 단턱이 형성될 수 있다.

일실시예에서, 상기 로어 바디는, 상기 로어 둘레부의 내측에서 상향으로 돌출되고 원호 형상으로 후퇴된 후퇴부를 갖는 복수의 로어 가이드부들을 더 포함하고, 사용자의 푸시 조작에 따라 상기 로어 가이드부 각각의 후퇴부와 상기 본-체결용 돌기의 측면은 서로 마주할 수 있다.

일실시예에서, 푸시타입 PCR용 카트리지는 서로 체결 가능하도록 배치된 상기 로어 바디와 상기 어퍼 커버의 경계면을 둘러싸는 가이드 링을 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 가이드 링의 내측면에는 제1 링홈이 형성되고, 상기 가이드 링의 외측면에는 제2 링홈이 형성되어, 단면상에서 관찰할 때 상기 가이드 링은 S-자 형상을 가질 수 있다.

일실시예에서, 푸시타입 PCR용 카트리지는 상기 어퍼 커버에 형성된 인렛을 커버하는 인렛 마개를 더 포함할 수 있다.

일실시예에서, 상기 로어 바디 및 상기 어퍼 커버 각각은 납작한 원통 형상을 가질 수 있다.

이러한 푸시타입 PCR용 카트리지에 의하면, 로어 바디 내에 PCR 모듈이 배치되고 그 위에 어퍼 커버가 배치된 후, 사용자의 회전 조작에 따라 어퍼 커버는 로어 바디에 예비-체결되고, 사용자의 푸시 조작에 따라 어퍼 커버는 PCR 모듈을 가압하면서 로어 바디에 본-체결된다. 이에 따라, PCR 모듈을 수용하는 로어 바디와 어퍼 커버는 예비-체결된 후 본-체결되어 견고하게 수납되므로 로어 바디와 어퍼 커버 사이의 공간에 외부로부터의 이물질 유입이 차단되면서 PCR 모듈을 안전하게 보관될 수 있고, 용이하게 관리될 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 푸시타입 PCR용 카트리지의 예비-체결을 설명하기 위한 사시도이고, 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 푸시타입 PCR용 카트리지의 본-체결을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 푸시타입 PCR용 카트리지를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 3은 로어 바디를 설명하기 위한 상면 사시도와 어퍼 커버를 설명하기 위한 배면 사시도이다.
도 4는 로어 바디의 예비-체결용 홈들에 어퍼 커버의 예비-체결용 돌기들이 삽입된 것을 설명하기 위한 평면상의 절단면도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 푸시타입 PCR용 카트리지를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 발명은 기판에 일정 배열로 시료들, 시료 용적들 또는 반응 용적들을 탑재하기 위한 구조이며, 보다 구체적으로는 기판 내의 각각의 반응 위치들의 일정한 배열로 시료들을 탑재하는 것에 관한다.

다양한 실시예들에서, 대량의 작은 용적 시료들에서 타겟들을 검출하기 위해 사용되는 물품 내에 시료들을 탑재하기 위한 장치, 기기, 시스템, 및 방법들이 제공된다. 이러한 타겟들은 임의의 적절한 생물학적 타겟일 수 있지만, DNA 서열(무 세포 DNA를 포함함), RNA 서열, 유전자, 올리고 뉴클레오타이드(oligonucleotides), 분자, 단백질, 생체표식(biomarkers), 세포(예, 순환 종양 세포), 또는 다른 적당한 타겟 생체 분자를 포함하는 것들로서, 그들로 한정되지 않는다. 다양한 실시예들에서, 이러한 생물학적 성분들은 태아 진단, 다중화 dPCR, 바이러스 검출, 및 정량 표준화, 유전자형(genotyping), 서열 검증, 돌연변이 검출, 유전자 생물, 희귀 대립 유전자 검출, 및 복제 수 변화 검출 등의 응용들에서 다양한 PCR, qPCR, 및/또는 dPCR 방법 및 시스템과 연관하여 사용될 수도 있다.

일반적으로, 대량의 시료들이 처리되는 정량 중합 효소 연쇄 반응(qPCR)에 적용가능하지만, 임의의 적절한 PCR 방법은 본 명세서에 기재된 다양한 실시예들에 따라 사용될 수도 있음을 인식해야 한다. 적절한 PCR 방법들은, 예를 들어, 디지털 PCR, 대립 유전자 특이 PCR, 비대칭 PCR, 결합 매개(ligationmediated) PCR, 다중 PCR, 맞춤형(nested) PCR, qPCR, 캐스팅 PCR, 게놈 워킹(genome walking), 브리지(bridge) PCR을 포함하지만 그들로 제한되지 않는다.

본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 후술되는 바와 같이, 반응 위치들은 예를 들어 관통 구멍, 시료 보유 영역, 우물, 요홈(indentations), 지점(spots), 공동, 및 반응 챔버들을 포함하지만 그들로 제한되지 않는다.

여기에 설명되는 다양한 실시예들은 특히 디지털 PCR(dPCR)에 적합하다. 디지털 PCR에서, 타겟 폴리 뉴클레오타이드 또는 핵산 서열의 상대적으로 적은 수를 내장하는 용액을 각각의 시료를 대량의 작은 시료들로 더 분할할 수도 있으며, 그에 의해 각 시료는 일반적으로 타겟 뉴클레오타이드 서열의 한 분자를 포함하던가 또는 타겟 뉴클레오타이드 서열을 포함하지 않을 수도 있다. 연이어, 시료들이 PCR 프로토콜, 절차, 또는 실험에서 열적으로 순환되는 경우, 타겟 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 시료가 증폭되어 양의 검출 신호를 생성하는 반면 어떠한 타겟 뉴클레오타이드 서열을 포함하지 않는 시료들은 증폭되지 않고 검출 신호를 생성하지 않는다. 푸아송 통계(Poisson statistics)를 사용하여, 원래 용액에서 타겟 뉴클레오타이드 서열들의 숫자를 양의 검출 신호를 생성하는 시료들의 개수와 상관할 수도 있다.

전형적인 dPCR 프로토콜, 절차, 또는 실험을 위해서, 간단하여 비용에 효과적인 방법으로 수만 또는 수십만의 시료들에, 즉 각각 수 나노리터, 1 또는 대략 1 나노리터, 또는 1 나노리터 미만의 용적을 갖는 시료들에 초기 시료 용액을 분할할 수 있는 이점이 있다. 타겟 뉴클레오타이드 서열의 수를 매우 작게 할 수 있기 때문에, 초기 용액의 전체 내용물이 복수의 반응 위치들을 고려하여 내장하는 그러한 환경들에서도 중요할 수도 있다.

본원에서 설명되는 실시예들은 이들 및 기타 dPCR 설계 제약들을 초기 시료 용액을 복수의 반응 위치들에 시료 용액의 모두, 또는 필수적인 것들 모두를 고려하는 방식으로 분배함으로써 해결한다.

높은 처리량의 PCR 분석들 및 dPCR 방법들 때문에, 한번에 수행되는 반응들의 수를 증가시키면서 액체시료의 반응 용적을 감소시키기 위해 배열 형식을 사용하는 전략이 적용될 수도 있다. 액체시료의 반응 용적들의 배열은 복수의 반응 위치들을 갖는 기판일 수도 있다. 반응 위치들은 관통 구멍들, 우물들, 요부들, 지점들, 공동들, 반응실들, 또는 본 명세서에 기재된 다양한 실시예들에 따른 시료를 보유할 수 있는 임의의 구조들일 수 있으며, 이들로 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 관통 구멍 또는 우물들은 지름이 테이퍼질 수도 있다.

주어진 영역 내에서 더 많은 반응이 수행될 수 있도록 액체시료의 반응 용적을 줄이면 반응 용적들의 밀도를 더 높일 수도 있다. 예를 들어, 기판 내의 관통 구멍들을 통해 300 ㎛의 직경으로 구성되는 일정 배열의 반응 위치들은 약 30 nL의 반응 용적을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 배열 내의 각 관통 구멍의 사이즈를 직경 60 내지 70 μm로 줄임으로써 예를 들어 각 반응 용적은 100 pL의 액체시료일 수도 있다. 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 반응 용적들은 약 1 pL 로부터 30 nL까지의 액체시료일 수도 있다. 더욱이, 동적 범위는 액체시료의 희석액을 1이상 사용하여 증가될 수도 있다.

도 1a, 도 1b, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 푸시타입 PCR용 카트리지는 카트리지 타입의 검사 모듈로서 PCR 모듈(110), 로어 바디(120), 어퍼 커버(130), 가이드 링(140), 누름 버튼(150) 및 인렛 마개(160)를 포함한다. 본 실시예에서, 푸시타입 PCR용 카트리지는 디지털 PCR 장비의 리더 시스템에 탈착 가능하도록 결합될 수 있다.

PCR 모듈(110)은 실리콘 챔버(112), 웰 어레이(114), CMOS 이미지 센서(116) 및 PCB(118)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서, PCR 모듈(110)은 디지털 PCR 모듈일 수도 있고, 실시간 PCR용 모듈일 수도 있다.

실리콘 챔버(112)는 상향으로 돌출된 멤브레인 스위치(112a), 멤브레인 스위치(112a)의 일측에 형성되어 액체시료의 주입을 위한 인렛(112b)을 포함할 수 있다. 실리콘 챔버(112)의 하부 에지 영역은 PCB(118)의 에지 영역에 접한다. 실리콘 챔버(112)의 하부 중앙 영역에는 PCB(118)에 탑재된 CMOS 이미지 센서(116) 및 웰 어레이(114)를 수용하기 위해 후퇴된 형상의 공간이 형성될 수 있다. 실리콘 챔버(112)는 PDMS와 같은 재질로 구성될 수 있다. 실리콘 챔버(112)는 유연성, 투명성, PCR 호환성 및 낮은 자가 형광성을 갖고서, 사출 성형이 가능하다.

웰 어레이(114)는 실리콘 챔버(112)의 하부 면에 부착되고, CMOS 이미지 센서(116) 위에 배치된다. 웰 어레이(114)는 에칭된 실리콘 재질로 구성될 수 있다. 웰 어레이(114)는 PCR 반응 위치의 역할을 수행하는 복수의 마이크로 웰들(대략 20,000개)을 포함할 수 있다. 마이크로 웰들의 형태, 크기 및 부피는 조절이 가능하다. 마이크로 웰들은 도시하지는 않았지만 상하부가 관통된 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 마이크로 웰은 250um 미만의 두께와 70um 미만의 피치를 가질 수 있다. 마이크로 웰은 육각 형상, 원형상 등과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다. 웰 어레이(114)는 친수성 코팅으로 처리될 수 있다. 웰 어레이(114)는 플라즈마 또는 열 또는 UV 경화 접착제에 의해 실리콘 챔버(112)에 부착될 수 있다.

CMOS 이미지 센서(116)는 웰 어레이(114) 아래에 배치되고, 웰 어레이(114)의 마이크로 웰들에서 PCR 반응 산물을 촬영한다. 구체적으로, CMOS 이미지 센서(116)는 PCB(118)에 형성된 기판홀(118a)에 대응하도록 배치되어 웰 어레이(114)에서 방출되는 광을 수용하여 PCR 장치에서 수행되는 PCR 반응 산물을 측정한다. CMOS 이미지 센서(116)의 상부면에는 밀봉후 마이크로 웰의 바닥을 형성하기 위해 PDMS와 같은 물질의 얇은 층이 코팅될 수 있다.

PCB(118)는 CMOS 이미지 센서(116)를 수용한다. 인렛(112b)을 통해 투입된 액체시료가 웰 어레이(114)에 빠르게 제공되도록, PCB(118)에는 진공 처리를 위한 통풍구(152)가 형성될 수 있다. 통풍구(152)는 CMOS 이미지 센서(116)와 웰 어레이(114) 사이의 공간과 도통한다.

본 실시예에서, PCR용 카트리지는 열 순환을 위해 히터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 열 순환은 열 순환기(thermal cycler), 등온 증폭, 열 관습(thermal convention), 적외선 매개 열 사이클링(infrared mediated thermal cycling), 또는 헬리카제 의존 증폭(helicase dependent amplification)을 사용하는 단계를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 칩이 내장된 가열 소자와 통합될 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 칩은 반도체들과 통합될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따른 타겟의 검출은 예를 들어, 형광 검출, 양 또는 음 이온 검출, 산도(pH) 검출, 전압 검출, 또는 전류 검출을 단독 또는 조합할 수도 있지만, 그들로 한정되지 않는다.

로어 바디(120)는 PCR 모듈(110)을 수용하기 위해 PCR 모듈(110) 아래에 배치된다. 본 실시예에서, PCR 모듈(110)은 디지털 PCR 모듈일 수도 있고, 실시간 PCR용 모듈일 수도 있다.

어퍼 커버(130)는 PCR 모듈(110) 위에 배치되어 사용자의 회전 조작에 따라 로어 바디(120)에 예비-체결되고, 사용자의 푸시 조작에 따라 PCR 모듈(110)을 가압하면서 로어 바디(120)에 본-체결된다. 이에 따라, PCR 모듈(110)은 로어 바디(120)와 어퍼 커버(130)에 의해 정의되는 공간에 예비-체결 및 본-체결되어 견고하게 수납되므로 외부로부터의 이물질 유입이 차단되면서 안전하게 보관될 수 있고, 용이하게 관리될 수 있다.

로어 바디(120) 및 어퍼 커버(130) 각각은 납작한 원통 형상을 가질 수 있다.

로어 바디(120)는 로어 바닥부(122) 및 로어 둘레부(124)를 포함한다. 로어 바닥부(122)는 원형상을 갖는다. 로어 바닥부(122)의 중앙부에는 사각형상의 제1 대형홀(122a)이 형성되고, 대형홀(122a)을 둘러싸도록 복수의 소형홀들이 형성된다. 로어 둘레부(124)는 로어 바닥부(122)의 에지면에서 상향으로 연속적으로 돌출되고 내측면에 형성된 복수의 예비-체결용 홈들(126)과 복수의 본-체결용 홈들(128)을 포함한다. 본 실시예에서, 예비-체결용 홈들(126)의 갯수는 3개이고, 본-체결용 홈들(128)의 갯수는 6개이다.

어퍼 커버(130)는, 어퍼 천정부(132), 어퍼 둘레부(134), 복수의 예비-체결용 돌기들(136) 및 복수의 본-체결용 돌기들(138)을 포함한다. 어퍼 천정부(132)는 원형상을 갖는다. 어퍼 천정부(132)의 중앙부에는 원형상의 제2 대형홀(132a)이 형성되고, 제2 대형홀(132a) 주변에 인렛과 소형홀이 형성된다. 여기서, 인렛은 액체시료 주입을 위해 형성된 홀이고, 소형홀은 인렛 마개(160)의 고정을 위해 형성된 홀이다. 어퍼 둘레부(134)는 어퍼 천정부(132)의 에지면에서 하향으로 연속적으로 돌출된다. 예비-체결용 돌기들(136)은 어퍼 둘레부(134)에서 하향으로 돌출된다. 본-체결용 돌기들(138)은 하향으로 돌출된다. 본 실시예에서, 예비-체결용 돌기들(136)의 갯수는 3개이고, 본-체결용 돌기들(138)의 갯수는 6개이다.

예비-체결용 돌기들(136) 각각은 사용자의 회전 조작에 따라 예비-체결용 홈들(126)에 삽입될 수 있다. 본-체결용 돌기들(138) 각각은 사용자의 푸시 조작에 따라 본-체결용 홈들(128)에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 예비-체결용 홈(126)에 예비-체결용 돌기(136)가 후크 방식으로 결합되어 로어 바디(120)와 어퍼 커버(130)가 1차적으로 체결되고, 본-체결용 홈(128)에 본-체결용 돌기(138)가 후크 방식으로 결합되어 로어 바디(120)와 어퍼 커버(103)가 2차적으로 체결되므로써, 로어 바디(120)와 어퍼 커버(130)에 의해 정의되는 공간에 수용되는 PCR 모듈(110)은 보다 견고하게 수납될 수 있다.

예비-체결용 홈(126)은 제1 활주홈(126a) 및 제1 고정홈(126b)을 포함한다. 제1 활주홈(126a)은 로어 둘레부(124)의 종단부를 따라 가로 방향으로 연장된다. 제1 고정홈(126b)은 제1 활주홈(126a)의 일측에서 로어 바닥부(122)를 향해 형성된다. 제1 활주홈(126a)과 제1 고정홈(126b) 간에는 제1 단턱(126c)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 예비-체결용 돌기(136)는 사용자의 회전 조작에 따라 제1 활주홈(126a)을 통해 슬라이딩 이동되고, 사용자의 추가적인 회전 조작에 따라 제1 단턱(126c)을 넘으면서 딸각 소리를 발생하고 제1 고정홈(126b)에 후크 체결된다. 이처럼 사용자의 추가적인 회전 조작에 따라 딸각 소리를 내므로 푸시타입 PCR용 카트리지가 조립되는 상태를 사용자에게 음향적으로 제공할 수 있다.

본-체결용 홈(128)은 제2 활주홈(128a), 인입홈(128b) 및 제2 고정홈(128c)을 포함한다. 제2 활주홈(128a)은 가로 방향으로 연장된다. 인입홈(128b)은 제2 활주홈(128a)의 일측에서 로어 둘레부(124)의 종단부를 향해 상향으로 형성된다. 제2 고정홈(128c)은 제2 활주홈(128a)의 타측에서 로어 바닥부(122)를 향해 하향으로 형성된다. 제2 활주홈(128a)과 인입홈(128b) 간에는 제2 단턱(128e)이 형성되고, 제2 활주홈(128a)과 제2 고정홈(128c) 간에는 제3 단턱(128e)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 본-체결용 돌기(138)는 사용자의 푸시 조작에 따라 인입홈(128b)에 위치하고, 사용자의 회전 조작에 따라 제2 활주홈(128a)을 통해 슬라이딩 이동되고, 사용자의 추가적인 회전 조작에 따라 제2 고정홈(128c)에 후크 체결된다. 이때 본-체결용 돌기(138)가 인입홈(128b)에서 제2 활주홈(128a)으로 이동할 때 제2 단턱(128e)을 넘어가면서 딸각 소리를 발생하고, 제2 활주홈에서 제2 고정홈(128c)으로 이동할 때 제3 단턱(128e)을 넘어가면서 딸각 소리를 발생한다. 이처럼 사용자의 추가적인 회전 조작에 따라 딸각 소리를 내므로 푸시타입 PCR용 카트리지가 조립되는 상태를 사용자에게 음향적으로 제공할 수 있다.

로어 바디(120)는 복수의 로어 가이드부들(129)을 포함한다. 로어 가이드부들(129)은 로어 둘레부(124)의 내측에서 상향으로 돌출되고 원호 형상으로 후퇴된 후퇴부를 갖는다. 사용자의 푸시 조작에 따라 로어 가이드부들(129) 각각의 후퇴부와 본-체결용 돌기(138)의 측면은 서로 마주할 수 있다.

가이드 링(140)은 서로 체결 가능하도록 배치된 로어 바디(120)와 어퍼 커버(130)의 경계면을 둘러싼다. 본 실시예에서, 가이드 링(140)은 푸시타입 PCR용 카트리지가 푸시될 때 로어 바디와 어퍼 커버 간의 완충 역할을 수행할 수 있다. 또한, 가이드 링(140)은 외부에서 푸시타입 PCR용 카트리지의 내부로 이물질 등이 유입되는 것을 차단하면서 푸시타입 PCR용 카트리지의 내부에 존재하는 시료가 외부로 유입되는 것을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 가이드 링(140)의 내측면에는 제1 링홈이 형성되고, 가이드 링(140)의 외측면에는 제2 링홈이 형성되어, 단면상에서 관찰할 때 가이드 링(140)은 S-자 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 가이드 링(140)이 제1 링홈과 제2 링홈을 가지므로 푸시타입 PCR용 카트리지가 푸시될 때 가이드 링(140)이 푸시타입 PCR용 카트리지의 측면에서 도드라지게 돌출되는 것을 차단할 수 있다.

누름 버튼(150)은 PCR 모듈(110)의 상면에 대응하여 배치되고 어퍼 커버(130)에 형성된 제2 대형홀(132a)을 통해 상향으로 노출된다. 사용자에 의해 누름 버튼(150)이 눌려짐에 따라, 누름 버튼(150)은 PCR 모듈(110)을 가압하여 PCR 모듈(110)에 액체시료가 균등하게 공급되도록 제어한다.

인렛 마개(160)는 어퍼 커버(130)에 형성된 소형홀(도면부호 미부여)에 체결되고 어퍼 커버(130)에 형성된 인렛(도면부호 미부여)을 커버한다. 즉, 인렛 마개(160)는 소형홀을 중심으로 회동이 가능하고 액체시료 주입전에 인렛을 커버하고, 액체시료가 주입될 때 인렛을 노출시키고 액체시료가 주입된 후 인렛을 커버한다.

그러면, 이하에서, 푸시타입 PCR용 카트리지의 예비-체결 동작과 본-체결 동작에 대해서 설명한다.

<푸시타입 PCR용 카트리지의 예비-체결 동작>

PCR 모듈(110)을 로어 바디(120) 내부에 배치된 상태에서 어퍼 커버(130)를 로어 바디(120) 위에 배치한 후 가압한다. 즉, 어퍼 커버(130)의 예비-체결용 돌기들(136)과 본-체결용 돌기들(138)이 로어 바디(120)의 예비-체결용 홈들(126)과 본-체결용 홈들(128)에 대응하도록 어퍼 커버(130)를 로어 바디(120) 위에 배치한 후 가압한다.

이에 따라, 예비-체결용 돌기들(136) 각각은 예비-체결용 홈(126)의 인입홈(128b)에 맞물리고, 본-체결용 돌기들(138) 각각은 본-체결용 홈(128)의 제2 활주홈(128a)에 맞물린다. 특히, 본-체결용 돌기들(138) 각각은 본-체결용 홈(128)의 인입홈(128b)에서 제2 활주홈(128a)으로 넘어갈 때 제2 단턱(128e)을 넘게 되는데, 이때 딸깍 소리가 발생된다.

이어, 사용자가 사용자 관점에서 어퍼 커버(130)를 시계 방향으로 돌리거나 로어 바디(120)를 반시계 방향으로 돌리면, 예비-체결용 돌기들(136) 각각은 예비-체결용 홈(126)의 제1 활주홈(126a)을 따라 슬라이딩 이동하여 제1 고정홈(126b)에 맞물리고, 본-체결용 돌기들(138) 각각은 본-체결용 홈(128)의 제2 활주홈(128a)을 따라 제2 고정홈(128c)을 향해 슬라이딩 이동한다.

여기서, 예비-체결용 홈(126)의 제1 활주홈(126a)과 인입홈(128b) 간에는 제1 단턱(126c)이 형성되므로, 예비-체결용 돌기들(136) 각각이 제1 활주홈(126a)에서 슬라이딩되어 인입홈(128b)에 맞물릴 때 제1 단턱(126c)을 넘게 되는데, 이때 딸깍 소리가 발생된다. 즉, 예비-체결용 돌기들(136) 각각은 탄성 재질을 포함하므로 제1 단턱(126c)을 넘어가면서 축소된 후 인입홈(128b)에 진입하면 원래 상태로 복귀하는 과정에서 딸깍 소리가 발생된다.

<푸시타입 PCR용 카트리지의 본-체결 동작>

예비-체결된 상태에서 사용자가 어퍼 커버(130)를 누르면, 본-체결용 돌기들(138) 각각은 본-체결용 홈들(128) 각각의 제2 활주홈(128a)에서 본-체결용 홈들(128) 각각의 제2 고정홈(128c)으로 이동되어 제2 고정홈(128c)들 각각에 맞물린다. 여기서, 본-체결용 홈(128)의 제2 활주홈(128a)과 제2 고정홈(128c) 간에는 제3 단턱(128e)이 형성되므로, 본-체결용 돌기들(138) 각각이 제2 활주홈(128a)에서 제2 고정홈(128c)에 맞물릴 때 제3 단턱(128e)을 넘게 되는데, 이때 딸깍 소리가 발생된다.

이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 로어 바디 내에 PCR 모듈이 배치되고 그 위에 어퍼 커버가 배치된 후, 사용자의 회전 조작에 따라 어퍼 커버는 로어 바디에 예비-체결되고, 사용자의 푸시 조작에 따라 어퍼 커버는 PCR 모듈을 가압하면서 로어 바디에 본-체결된다. 이에 따라, PCR 모듈을 수용하는 로어 바디와 어퍼 커버는 예비-체결된 후 본-체결되어 견고하게 수납되므로 로어 바디와 어퍼 커버 사이의 공간에 외부로부터의 이물질 유입이 차단되면서 PCR 모듈을 안전하게 보관될 수 있고, 용이하게 관리될 수 있다.

또한 사용자의 회전 조작에 따라 예비-체결용 돌기는 제1 활주홈을 통해 슬라이딩 이동되고, 사용자의 추가적인 회전 조작에 따라 제1 단턱을 넘으면서 딸각 소리를 발생하고 제1 고정홈에 후크 체결된다. 이처럼 사용자의 추가적인 회전 조작에 따라 딸각 소리를 내므로 푸시타입 PCR용 카트리지가 조립되는 상태를 사용자에게 음향적으로 제공할 수 있다.

또한 사용자의 푸시 조작에 따라 본-체결용 돌기가 인입홈에서 제2 활주홈으로 이동할 때 제2 단턱을 넘어가면서 딸각 소리를 발생하고, 사용자의 추가적인 회전 조작에 따라 제2 활주홈에서 제2 고정홈으로 이동할 때 제3 단턱을 넘어가면서 딸각 소리를 발생한다. 이처럼 사용자의 푸시 조작이나 추가적인 회전 조작에 따라 딸각 소리를 내므로 사용자에게 푸시타입 PCR용 카트리지가 조립되는 상태를 음향적으로 제공할 수 있다.

이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 생화학물질의 검사를 수행하는 장치, 혈액검사장치, 질병 검사장치 등으로 연구용, 재난방지용, 의료용, 축산용, 애완동물치료용 등으로 사용될 수 있는 산업상 이용가능성을 갖는다.

110 : PCR 모듈 112 : 실리콘 챔버
114 : 웰 어레이 116 : CMOS 이미지 센서
118 : PCB 120 : 로어 바디
122 : 로어 바닥부 124 : 로어 둘레부
126 : 예비-체결용 홈들 128 : 본-체결용 홈들
126a : 제1 활주홈 126b : 제1 고정홈
126c : 제1 단턱 128a : 제2 활주홈
128b : 인입홈 128c : 제2 고정홈
128e : 제2 단턱 128e : 제3 단턱
129 : 로어 가이드부들 130 : 어퍼 커버
132 : 어퍼 천정부 134 : 어퍼 둘레부
136 : 예비-체결용 돌기들 138 : 본-체결용 돌기들
140 : 가이드 링 150 : 누름 버튼
160 : 인렛 마개

Claims

PCR 모듈;
상기 PCR 모듈 아래에 배치되고, 상기 PCR 모듈을 수용하는 로어 바디; 및
상기 PCR 모듈 위에 배치되어 사용자의 회전 조작에 따라 상기 로어 바디에 예비-체결되고, 사용자의 푸시 조작에 따라 상기 PCR 모듈을 가압하면서 상기 로어 바디에 본-체결되는 어퍼 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 푸시타입 PCR용 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 로어 바디는, 로어 바닥부와, 상기 로어 바닥부의 에지면에서 상향으로 연속적으로 돌출되고 내측면에 형성된 복수의 예비-체결용 홈들과 복수의 본-체결용 홈들을 포함하는 로어 둘레부를 포함하고,
상기 어퍼 커버는, 어퍼 천정부와, 상기 어퍼 천정부의 에지면에서 하향으로 연속적으로 돌출된 어퍼 둘레부와, 상기 어퍼 둘레부에서 하향으로 돌출된 복수의 예비-체결용 돌기들과, 하향으로 돌출된 복수의 본-체결용 돌기들을 포함하는 것을 특징으로 하는 푸시타입 PCR용 카트리지.
제2항에 있어서, 상기 예비-체결용 돌기들 각각은 사용자의 회전 조작에 따라 상기 예비-체결용 홈들에 삽입되는 것을 특징으로 하는 푸시타입 PCR용 카트리지.
제2항에 있어서, 상기 본-체결용 돌기들 각각은 사용자의 푸시 조작에 따라 상기 본-체결용 홈들에 삽입되는 것을 특징으로 하는 푸시타입 PCR용 카트리지.
제2항에 있어서, 상기 예비-체결용 홈은,
상기 로어 둘레부의 종단부를 따라 가로 방향으로 연장된 제1 활주홈; 및
상기 제1 활주홈의 일측에서 상기 로어 바닥부를 향해 형성된 제1 고정홈을 포함하고,
상기 제1 활주홈과 상기 제1 고정홈 간에는 제1 단턱이 형성된 것을 특징으로 하는 푸시타입 PCR용 카트리지.
제2항에 있어서, 상기 본-체결용 홈은,
가로 방향으로 연장된 제2 활주홈;
상기 제2 활주홈의 일측에서 상기 로어 둘레부의 종단부를 향해 상향으로 형성된 인입홈; 및
상기 제2 활주홈의 타측에서 상기 로어 바닥부를 향해 하향으로 형성된 제2 고정홈을 포함하고,
상기 제2 활주홈과 상기 인입홈 간에는 제2 단턱이 형성되고, 상기 제2 활주홈과 상기 제2 고정홈 간에는 제3 단턱이 형성된 것을 특징으로 하는 푸시타입 PCR용 카트리지.
제2항에 있어서, 상기 로어 바디는, 상기 로어 둘레부의 내측에서 상향으로 돌출되고 원호 형상으로 후퇴된 후퇴부를 갖는 복수의 로어 가이드부들을 더 포함하고,
사용자의 푸시 조작에 따라 상기 로어 가이드부 각각의 후퇴부와 상기 본-체결용 돌기의 측면은 서로 마주하는 것을 특징으로 하는 푸시타입 PCR용 카트리지.
제1항에 있어서, 서로 체결 가능하도록 배치된 상기 로어 바디와 상기 어퍼 커버의 경계면을 둘러싸는 가이드 링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 푸시타입 PCR용 카트리지.
제8항에 있어서, 상기 가이드 링의 내측면에는 제1 링홈이 형성되고, 상기 가이드 링의 외측면에는 제2 링홈이 형성되어, 단면상에서 관찰할 때 상기 가이드 링은 S-자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 푸시타입 PCR용 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 어퍼 커버에 형성된 인렛을 커버하는 인렛 마개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 푸시타입 PCR용 카트리지.
제1항에 있어서, 상기 로어 바디 및 상기 어퍼 커버 각각은 납작한 원통 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 푸시타입 PCR용 카트리지.