KR20220000591A - 휴대가 가능한 ｒｎａ 증폭용 항온 장치 - Google Patents

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이기붕
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바이오퍼스글로벌(주)
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Abstract

본 발명은 내부에 수용공간이 형성되고, 상방으로 개방되는 개구를 가지며, 통기구가 마련되고, 상기 개구를 개폐시키도록 덮개가 마련되는 하우징; 상기 수용공간 내에 설치되고, 상기 개구를 통해 노출되는 측에 에펜돌프 튜브의 장착을 위한 장착홈이 적어도 하나 이상 상방으로 개방되도록 형성되며, 열전도성 재질로 이루어지는 써멀블록; 상기 써멀블록에 열을 제공함으로써, 상기 에펜돌프 튜브에 열을 공급하도록 설치되는 발열부; 상기 수용공간 내에 상기 써멀블록의 열을 송풍력에 의해 상기 통기구를 통해 배출시키도록 설치되는 방열팬; 상기 써멀블록에 온도를 측정하여 감지신호를 출력하도록 설치되는 온도센서; 상기 온도센서로부터 감지신호를 수신받아, 상기 써멀블록이 정해진 온도를 유지 또는 정해진 써멀 싸이클링(thermal cycling)을 수행하도록 상기 발열부 및 상기 방열팬의 동작을 제어하는 제어부; 및 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하는 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 매우 단순한 구조를 가짐과 아울러, 크기를 대폭 줄이면서도, 에펜돌프 튜브를 끼워넣고 60℃ 내외의 온도를 유지하도록 함으로써, RNA 증폭이 이루어지도록 할 수 있고, 이로 인해, PCR 써모사이클링 기법에 사용할 수 있으며, 온도 유지 성능이 뛰어나면서도 휴대가 간편함과 아울러, 구입비용이 저렴하여 경제적인 사용을 가능하도록 할 수 있다.

Description

휴대가 가능한 ＲＮＡ 증폭용 항온 장치{Portable constant temperature apparatus for RNA amplification}
본 발명은 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 매우 단순한 구조를 가짐과 아울러, 크기를 대폭 줄이면서도, PCR 써모사이클링 기법에 사용할 수 있고, 온도 유지 성능이 뛰어나면서도 휴대가 간편함과 아울러, 구입비용이 저렴하여, 자가 진단 키트로 활용할 수 있도록 하는 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 코로나 바이러스 감염여부를 단시간에 진단하는 다양한 방법들이 제안되고 있으며, 특히 DNA 대신에 RNA를 사용하여 감염여부를 판단하는 시약들이 개발되고 있다. DNA를 사용하여 코로나 바이러스를 검출하기 위해서는 PCR 써모사이클링 기법을 사용해야 하는데, 이를 위해서는 정교한 다단온도제어기능이 탑재된 써멀블록 써모사이클러가 필요하다.
종래 써멀블록 써모사이클러와 관련되는 기술로서, 한국등록특허 제10-0790004호의 "항온금속블록을 이용한 피씨알 장치 및 그 방법"이 개시된 바 있다. 이는 항온금속블록을 이용한 PCR 장치에 있어서, DNA를 합성하기 위한 재료를 수납한 PCR 튜브와; 상기 PCR 튜브를 장착하는 복수 개의 회전자시편홈을 구비한 회전자와; 상기 DNA 합성시 필요한 각 단계별 온도로 유지되며 일 측에 회전자 회전홈이 형성된 복수 개의 항온유지용 금속블록과; 상기 항온유지용 금속블록 사이에 위치되며 일 측에 회전자 회전홈이 형성되고 온도하강을 하는 하나 이상의 냉각용 금속블록과; 상기 항온유지용 금속블록 사이에 위치되며 일 측에 회전자 회전홈이 형성되고 온도상승을 하는 하나 이상의 가열용 금속블록; 및 상기 복수 개의 항온유지용 금속블록과 상기 하나 이상의 냉각용 금속블록 및 상기 하나 이상의 가열용 금속블록을 환형 형상으로 배치하되 DNA 합성단계에서 온도 상승 및 하강이 필요한 구간에 맞게 순서대로 배치하고, 상기 PCR 튜브를 장착한 상기 회전자가 반응 단계에 맞는 온도를 지닌 금속블록으로 상기 회전자 회전홈을 따라 회전 이동하도록 구성된 몸체부;를 포함하여 구성된다.
그러나, 이와 같은 종래 기술 뿐만 아니라, 기존의 PCR 써모사이클링 기법에 사용되기 위한 항온장치는 자가진단키트를 구성하기에 너무 고가라는 단점을 가지며, 휴대가 어렵기 때문에 그 사용에 있어서 제한이 따르는 문제점을 가지고 있었다.
상기한 종래 기술에 대한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 매우 단순한 구조를 가짐과 아울러, 크기를 대폭 줄이면서도, 에펜돌프 튜브를 끼워넣고 60℃ 내외의 온도를 유지하도록 함으로써, RNA 증폭이 이루어지도록 하고, 이로 인해, PCR 써모사이클링 기법에 사용할 수 있으며, 온도 유지 성능이 뛰어나면서도 휴대가 간편함과 아울러, 구입비용이 저렴하여 경제적인 사용을 가능하도록 하고, 이로 인해 염가의 자가 진단 키트로 활용할 수 있도록 하는 목적을 가진다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 수용공간이 형성되고, 상방으로 개방되는 개구를 가지며, 통기구가 마련되고, 상기 개구를 개폐시키도록 덮개가 마련되는 하우징; 상기 수용공간 내에 설치되고, 상기 개구를 통해 노출되는 측에 에펜돌프 튜브의 장착을 위한 장착홈이 적어도 하나 이상 상방으로 개방되도록 형성되며, 열전도성 재질로 이루어지는 써멀블록; 상기 써멀블록에 열을 제공함으로써, 상기 에펜돌프 튜브에 열을 공급하도록 설치되는 발열부; 상기 수용공간 내에 상기 써멀블록의 열을 송풍력에 의해 상기 통기구를 통해 배출시키도록 설치되는 방열팬; 상기 써멀블록에 온도를 측정하여 감지신호를 출력하도록 설치되는 온도센서; 상기 온도센서로부터 감지신호를 수신받아, 상기 써멀블록이 정해진 온도를 유지 또는 정해진 써멀 싸이클링(thermal cycling)을 수행하도록 상기 발열부 및 상기 방열팬의 동작을 제어하는 제어부; 및 동작에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하는 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치에 관한 것이다.
상기 써멀블록은, 상기 장착홈이 수직되게 다수로 상방으로 개방되도록 형성되고, 일측면에 상기 발열부가 부착되며, 타측면에 상기 온도센서가 부착될 수 있다.
상기 써멀블록은, 하단에 고정리브가 양측으로 수평되게 돌출되도록 마련되고, 상기 수용공간 내에서 상기 개구의 양측으로부터 하방으로 각각 연장되는 고정보스에 상기 고정리브 각각이 고정볼트로 고정됨으로써, 상기 개구에 노출되도록 고정되되, 상기 수용공간의 바닥면으로부터 이격되도록 설치될 수 있다.
외부의 단말기로부터 케이블로 연결되기 위해 마련되는 커넥터; 및 외부의 단말기와의 무선 통신으로 연결되기 위해 마련되는 통신모듈;을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 단말기로부터 상기 커넥터 또는 상기 통신모듈을 통해 전달되는 조작신호에 상응하는 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
상기 하우징의 외측면에 조작신호를 입력하도록 마련되는 스위칭부; 상기 하우징의 외측면에 동작 상태를 외부로 디스플레이하도록 마련되는 디스플레이부; 및 상기 하우징의 외측면에 상기 통신모듈에 의한 접속을 외부로 표시하도록 마련되는 표시부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 스위칭부에 의해 입력되는 조작신호에 상응하는 동작을 수행하도록 제어하고, 동작 상태의 디스플레이를 위해 디스플레이부를 제어하며, 상기 통신모듈의 접속 여부에 따라 상기 표시부를 제어할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 써멀블록의 온도를 제어하기 위하여, 목표온도에 해당하는 상기 온도센서의 출력전압과 0.6V의 기준전압을 각각 연산증폭기의 반전입력단과 비반전 입력단에 입력하여 차동비교함으로써, 기준전압이 상기 온도센서의 전압보다 높으면, 상기 발열부에 전류를 공급하는 스위치를 켜고, 기준전압이 상기 온도센서의 전압보다 낮으면, 상기 발열부에 전류를 공급하는 스위치를 끄는 방식의 On-OFF 제어를 수행할 수 있다.
상기 장착홈의 일측에 상기 에펜돌프 튜브를 향해 광을 조사하도록 설치되는 발광부; 및 상기 발광부로부터 조사되어 상기 에펜돌프 튜브를 통과한 광을 수신하여 상응하는 감지신호를 제공하도록 설치되는 수광부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 수광부의 감지신호를 수신받아, 상기 에펜돌프 튜브에서의 증폭 및 발색 반응기간 동안의 흡광도 변화를 측정하여, 디스플레이부나 외부의 단말기에 제공할 수 있다.
상기 장착홈의 일측에 설치되고, 상기 에펜돌프 튜브에서의 형광 색소 반응으로 튀어나오는 형광 빛을 측정하여 상응하는 감지신호를 제공하는 형광수신부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 형광수신부의 감지신호를 수신받아, 상기 에펜돌프 튜브에서의 형광 색소 반응을 측정하여, 디스플레이부나 외부의 단말기에 제공할 수 있다.
상기 하우징 내의 PCB에 마련되고, 여러 가지 진단 시약 맞춤형 항온 증폭과 써말 사이클링을 선택할 수 있도록 스위칭하는 선택부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 선택부에 의해 선택되는 스위칭의 신호를 수신받아, 상기 스위칭의 신호에 상응하는 항온이나 써멀 사이클링을 수행하도록 상기 발열부 및 상기 방열팬의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치에 의하면, 매우 단순한 구조를 가짐과 아울러, 크기를 대폭 줄이면서도, 에펜돌프 튜브를 끼워넣고 60℃ 내외의 온도를 유지하도록 함으로써, RNA 증폭이 이루어지도록 할 수 있고, 이로 인해, PCR 써모사이클링 기법에 사용할 수 있으며, 온도 유지 성능이 뛰어나면서도 휴대가 간편함과 아울러, 구입비용이 저렴하여 경제적인 사용을 가능하도록 하고, 이로 인해 염가의 자가 진단 키트로 활용할 수 있도록 하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치의 덮개 개방 모습을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치를 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치의 제어부에 의한 온도 제어를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치의 요부를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치의 온도 제어 특성을 나타낸 이미지이다.
도 8은 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치의 써멀블록 요부를 도시한 측단면도이다.
본 발명은 다양한 변경에 의하여 여러 가지의 실시례를 가질 수 있으므로, 특정 실시례를 예로서 도면에 나타내어 설명하고자 한다. 또한 본 발명은 이러한 특정 실시례로 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례에 대해서 상세히 설명하기로 하며, 도면 부호에 관계없이 동일 내지 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대하여 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치의 덮개 개방 모습을 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치를 도시한 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치를 도시한 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치(100)는 하우징(110), 써멀블록(120), 발열부(130), 방열팬(117), 온도센서(140), 제어부(150) 및 전원공급부를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 내부에 수용공간(111)이 형성되고, 상방으로 개방되는 개구(112)를 가지며, 통기구(116)가 마련되고, 개구(112)를 개폐시키도록 덮개(115)가 마련된다. 또한 하우징(110)은 개구(112)가 수용공간(111)의 상단에 개방되도록 형성되고, 수용공간(111)을 개폐시키도록 개폐부(114)가 끼움이나 걸림 또는 볼팅 등에 의해 착탈 가능하도록 결합될 수 있으며, 플라스틱을 비롯하여 다양한 재질로 제작될 수 있다.
덮개(115)는 보관이나 휴대 과정에서 써멀블록(120) 측으로 이물질이 유입되는 것을 방지하도록 차단하는 역할을 하고, 온도제어 과정에서 면적이 넓은 에펜돌프 튜브(10) 헤드의 냉각에 의해서 에펜돌프 튜브(10) 내에 온도 구배가 생기는 것을 방지하기 위해서 하우징(110)의 상부를 차단하여 단열하도록 한다.
써멀블록(120)은 수용공간(111) 내에 설치되고, 개구(111)를 통해 노출되는 측에 에펜돌프 튜브(10)의 장착을 위한 장착홈(121)이 적어도 하나 이상 상방으로 개방되도록 형성되며, 열전도성 재질로 이루어질 수 있다. 써멀블록(120)은 본 실시례에서 1~2㎖의 에펜돌프 튜브(10)가 2개 장착되도록 2개의 장착홈(121)이 형성되고, 열전도성 재질인 알루미늄 재질로 이루어지는데, 이에 한하지 않고, 열전도성이 우수한 구리 등을 비롯하여, 다양한 금속이나 금속합금 재질로 제작될 수 있다.
써멀블록(120)은 예컨대, 장착홈(121)이 수직되게 다수로 상방으로 개방되도록 형성될 수 있고, 일측면에 발열부(130)가 부착될 수 있으며, 타측면에 온도센서(140)가 부착될 수 있다(도 6 참조). 발열부(130)와 온도센서(140)는 볼팅으로 써멀블록(120)의 양측면에 면접촉하도록 각각 고정되거나, 열전도성 접착제 또는 별도의 브라켓 등을 통해 써멀블록(120)의 양측면에 면접촉하도록 각각 고정될 수 있다.
써멀블록(120)은 하단에 고정리브(122)가 양측으로 수평되게 돌출되도록 마련될 수 있고, 수용공간(111) 내에서 개구(112)의 양측으로부터 하방으로 각각 연장되는 고정보스(113)에 고정리브(122) 각각이 고정볼트(123)로 고정됨으로써, 개구(112)에 노출되도록 고정될 수 있다. 이와 같이, 써멀블록(120)은 고정보스(113)에 고정리브(122)가 고정되어 수용공간(111) 내의 바닥면으로부터 이격되는 고정 구조를 가짐으로써, 열이 하우징(110) 측으로 전달되는 것을 방지하고, 이로 인해 열 손실을 최소화하면서 하우징(110)의 과열로 인한 사용자의 화상 방지에 기여할 수 있다.
발열부(130)는 써멀블록(120)에 열을 제공함으로써, 써멀블록(120)의 장착홈(121)에 장착된 에펜돌프 튜브(10)에 열을 공급하도록 설치된다. 발열부(130)는 예컨대 TO-220 패키지 형태의 발열용 션트저항이 사용될 수 있는데, 이는 하나의 예시로서, 다양한 저전력 발열체가 사용될 수 있음은 물론이다.
방열팬(117)은 수용공간(111) 내에 써멀블록(120)의 열을 송풍력에 의해 통기구(116)를 통해 배출시키도록 설치된다. 하우징(110)은 방열팬(117) 측으로 외기를 공급하기 위한 흡기구(미도시)가 마련될 수 있음은 물론이며, 필요에 따라 통기구(116)를 흡기와 배기용으로 함께 사용할 수도 있다. 이와 같이, 방열팬(117)은 써멀블록(120)을 가로 질러 하우징(110)의 측벽에 형성된 통기구(116)로 바람을 불어냄으로써, 써멀블록(120)의 냉각이 이루어지도록 하고, 이로 인해 써멀블록(120)의 온도제어 성능을 향상시킬 수 있다.
온도센서(140)는 써멀블록(120)에 온도를 측정하여 감지신호를 출력하도록 설치되는데, 예컨대, TO-220 패키지 형태의 LM35DT 정밀 온도센서가 사용될 수 있으며, 이에 한하지 않고 다양한 온도 측정용 센서가 사용될 수 있음은 물론이다. LM35DT는 텍사스인스트루먼트사의 제품으로서, 10mV/℃의 출력특성을 가지고 있다. 따라서 0.6V의 출력전압이 60℃의 온도에 해당한다. 따라서 후술하게 될 제어부(150)에 의한 써멀블록(120)의 온도 제어목표는 온도센서(140)의 출력전압을 0.6V로 유지시키는 것이다(도 7 참조).
제어부(150)는 온도센서(140)로부터 감지신호를 수신받아, 써멀블록(120)이 정해진 온도를 유지 또는 정해진 써멀 싸이클링(thermal cycling)을 수행하도록 발열부(130) 및 방열팬(117)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(150)는 일례로, 온도센서(140)의 감지신호를 통해 써멀블록(120)이 정해진 온도 미만이면, 방열팬(117)의 정지와 함께 발열부(130)를 동작시키고, 온도센서(140)의 감지신호를 통해 써멀블록(120)이 정해진 온도를 초과하면, 발열부(130)의 정지와 함께 방열팬(117)을 동작시키도록 하는데, 이때, 써멀블록(120)의 정해진 온도가 시간에 따라 미리 정해진 바대로 달리지도록 함으로써, 써멀 싸이클링을 수행하도록 할 수 있다. 또한 제어부(150)는 상기한 발열부(130)와 방열팬(117)의 상반된 동작 제어를 대신하여, 발열부(130)와 방열팬(117) 중 어느 하나의 연속적인 동작하에서 나머지의 동작을 제어함으로써 온도 제어를 수행하도록 구성될 수도 있다. 한편, 제어부(150)는 필요에 따라 써멀블록(120)의 온도를 정교하게 조절하기 위하여, 방열팬(117) 및 발열부(130)의 출력을 가변시키도록 구성될 수도 있다.
제어부(150)는 본 실시례에서처럼 수용공간(111) 내에 설치되는 PCB(151)의 형태로 구현될 수 있음은 물론이다. 이때, 제어부(150)는 후술하게 될 충전부(161), 통신모듈(180) 등과 단일 보드의 형태로 이루어지도록 구성될 수 있다.
도 4, 도 5 및 도 7을 참조하면, 제어부(150)는 예컨대 하나의 연산증폭기를 개루프 차동증폭기 형태로 사용하여, 극단적으로 단순한 귀환제어 온도제어기로 구성할 수 있으며, 뛰어난 항온 유지 기능을 가지도록 할 수 있다. 제어부(150)는 써멀블록(120)의 온도를 제어하기 위하여, 예컨대 목표온도에 해당하는 온도센서(140)의 출력전압과 0.6V의 기준전압을 각각 연산증폭기의 반전입력단과 비반전 입력단에 입력하여 차동비교함으로써, 기준전압이 온도센서(140)의 전압보다 높으면, 즉, 써멀블록(120)의 온도가 60℃ 보다 낮으면, 발열부(130)에 전류를 공급하는 스위치(여기서는 전계효과 트랜지스터)를 켜고, 기준전압이 온도센서(140)의 전압보다 낮으면, 즉, 써멀블록(120)의 온도가 60℃ 보다 높으면, 발열부(130)에 전류를 공급하는 스위치를 끄는 방식의 On-OFF 제어를 수행할 수 있다.
제어부(150)는 2904와 같은 저가형 단전원 OP-앰프를 사용할 수 있는데, 이 증폭기의 개루프 전압이득은 약 105배 내외이다. 여기서 작동전압 범위가 10V라면 개루프 전압이득 1은 0.0001V에 해당한다. 따라서 연산증폭기의 두 입력단 전압의 차이가 0.01V(1℃의 온도차이에 해당) 이상인 범위에서는 앞서 설명한 대로 On-Off 제어가 이루어지지만, 두 입력단 전압차이가 0.001V(약 0.1℃ 내외에 해당)에 근접하게 되면, 개루프 전압이득이 10 내외에 불과하게 되어 On-Off 제어가 아니라, 전압차이에 비례하여 발열부(130)에 전류를 공급하는 마치 비례제어기처럼 작동할 수 있다. 또한, 써멀블록(120)의 열용량과 발열저항 사이의 써멀 임피던스를 적절히 조절하면, 마치 비례-미분제어기처럼 안정적인 온도제어 특성을 구현할 수 있다.
한편, 이러한 온도 제어에 있어서, 발열부(130)는 가열기능만 있고 냉각은 써멀블록(120)의 대류냉각에 의존하기 때문에, 온도제어의 시상수가 길어지고, 이에 의해서 제어 견실성이 저하되는 문제가 있다. 이를 완화하기 위해서는 방열팬(117)을 사용하여 써멀블록(120)을 강제로 냉각해주는 것이 필요하다. 이 경우, 방열팬(117)은 상시 작동시키는 방안과 발열부(130)와는 반대 논리를 갖는 동일한 제어루프를 구성하는 방법 모두 적용 가능하며, 두 방식의 온도제어 성능은 큰 차이가 없다.
전원공급부는 동작에 필요한 전원을 공급하도록 하는데, 발열부(130), 방열팬(117), 온도센서(140), 제어부(150) 뿐만 아니라, 후술하게 될 통신모듈(180), 디스플레이부(210), 그리고 표시부(220) 등의 동작에 필요한 전원을 공급하도록 한다. 전원공급부는 일례로 커넥터(170)로부터 케이블(2)을 통해 공급되는 전원을 동작에 필요한 전원으로 변환하여 사용할 수 있고, 이와 달리 다른 예로서, 하우징(110) 내에 설치되는 배터리(160)의 전원을 사용할 수도 있다.
전원공급부는 SMPS 직류전원 공급장치를 사용할 수 있는데, 이 때, 공급 전압은 9~12V일 수 있으며, 공급 전류는 1A 내외일 수 있다. 이는 필요한 써멀블록(120)의 열용량에 따라서 가감될 수 있다.
본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치(100)는 커넥터(170) 및 통신모듈(180)이 부가될 수 있다.
커넥터(170)는 외부의 단말기(1)로부터 케이블(2)로 연결되기 위해 마련되는데, 예컨대, 마이크로 5핀 USB 커넥터가 사용되거나, C타입 USB 커넥터가 사용되거나, 그 밖에 다양한 방식이나 구조의 접속 장치가 사용될 수 있다. 이러한 커넥터(170)는 외부의 단말기(1)와의 유선 통신을 가능하도록 하는 역할을 하지만, 전원공급부가 사용하게 될 전원을 공급받는 역할을 할 수도 있다. 한편, 전원공급부가 배터리(160)의 전원을 사용할 경우, 커넥터(170)는 배터리(160)에 충전 전원을 공급하는 역할을 할 수 있다. 이 경우 배터리(160)는 커넥터(170)를 통해서 공급되는 전원을 충전부(161)에 의해 충전 전원으로 변환하여 공급받음으로써 충전되도록 하는데, 충전부(161)는 예컨대 충전회로부 등으로 구성될 수 있다.
통신모듈(180)은 외부의 단말기(1)와의 무선 통신으로 연결되기 위해 마련되는데, 예컨대 외부의 단말기(1)와의 블루투스 통신이나, Wi-Fi 등을 비롯한 각종 무선 통신을 가능하도록 하는 모듈로 이루어질 수 있다. 여기서 단말기(1)는 예컨대 스마트폰이나 태블릿 PC 또는 데스크탑 또는 노트북을 비롯하여, 다양한 정보 처리 및 통신기기가 사용될 수 있으며, 요구하는 기능의 구현을 위하여 제공되는 어플리케이션이나 프로그램의 설치 및 구동을 요구할 수 있다.
제어부(150)는 단말기(1)로부터 커넥터(170) 또는 통신모듈(180)을 통해 전달되는 조작신호에 상응하는 동작을 수행하도록 제어할 수 있는데, 여기서, 조작신호는 동작의 온(on) 또는 오프(off), 통신을 위한 페어링이나 접속, 제어 온도의 설정 등을 비롯하여, 각종 동작의 선택을 위한 신호가 해당될 수 있다.
본 발명의 일 실시례에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치(100)는 스위칭부(190), 디스플레이부(210) 및 표시부(220)를 더 포함할 수 있다.
스위칭부(190)는 하우징(110)의 외측면에 조작신호를 입력하도록 마련되는데, 단일 또는 다수로 이루어질 수 있고, 동작의 온(on) 또는 오프(off), 통신을 위한 페어링이나 접속, 제어 온도의 설정 등을 비롯하여, 각종 동작의 선택을 위한 조작을 수행하도록 할 수 있다.
디스플레이부(210)는 하우징(110)의 외측면에 동작 상태를 외부로 디스플레이하도록 마련되는데, LCD를 비롯하여 다양한 디스플레이 장치가 사용될 수 있다.
표시부(220)는 하우징(110)의 외측면에 통신모듈(180)에 의한 접속을 외부로 표시하도록 마련되는데, 예컨대 LED 등이 사용될 수 있다.
제어부(150)는 스위칭부(190)에 의해 입력되는 조작신호에 상응하는 동작을 수행하도록 제어할 수 있고, 동작 상태의 디스플레이를 위해 디스플레이부(210)를 제어할 수 있으며, 통신모듈(180)의 접속 여부에 따라 표시부(220)를 제어할 수 있다.
도 4 및 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치(100)는 장착홈(121)의 일측에 에펜돌프 튜브(10)를 향해 광을 조사하도록 설치되는 발광부(230)와, 발광부(230)로부터 조사되어 에펜돌프 튜브(10)를 통과한 광을 수신하여 상응하는 감지신호를 제공하도록 설치되는 수광부(240)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 발광부(230)는 예컨대 LED일 수 있고, 수광부(240)는 광량, 광 색상 등의 검출을 위한 포토다이오드 또는 칼라 센서 등이 사용될 수 있다. 제어부(150)는 수광부(240)의 감지신호를 수신받아, 에펜돌프 튜브(10)에서의 증폭 및 발색 반응기간 동안의 흡광도 변화를 측정하여, 디스플레이부(210)나 유선케이블 또는 통신모듈(180)을 통한 외부의 단말기(1)에 제공할 수 있다. 제어부(150)는 흡광도 변화 측정을 위해, 온도 및 시간과 더불어 흡광도나 형광빛의 산란도 등을 측정하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치(100)는 장착홈(121)의 일측에 설치되고, 에펜돌프 튜브(10)에서의 형광 색소 반응으로 튀어나오는 형광 빛을 측정하여 상응하는 감지신호를 제공하는 형광수신부(250)를 더 포함할 수 있다. 제어부(150)는 형광수신부(250)의 감지신호를 수신받아, 에펜돌프 튜브(10)에서의 형광 색소 반응을 측정하여, 디스플레이부(210)나 유선케이블 또는 통신모듈(180)을 통한 외부의 단말기(1)에 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치(100)는 하우징(110) 내의 PCB(151)에 마련되고, 여러 가지 진단 시약 맞춤형 항온 증폭과 써말 사이클링을 선택할 수 있도록 스위칭하는 임베디드(imbedded) 스위치 등의 선택부(260)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제어부(150)는 선택부(260)에 의해 선택되는 스위칭의 신호를 수신받아, 스위칭의 신호에 상응하는 항온이나 써멀 사이클링을 수행하도록 발열부(130) 및 방열팬(117)의 동작을 제어할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치에 의하면, 매우 단순한 구조를 가짐과 아울러, 크기를 대폭 줄이면서도, 에펜돌프 튜브를 끼워넣고 60℃ 내외의 온도를 유지하도록 함으로써, RNA 증폭이 이루어지도록 할 수 있고, 이로 인해, PCR 써모사이클링 기법에 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 온도 유지 성능이 뛰어나면서도 휴대가 간편함과 아울러, 구입비용이 저렴하여 경제적인 사용을 가능하도록 하고, 이로 인해 염가의 자가 진단 키트로 활용할 수 있도록 한다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시례에 국한되어 정해져서는 아니되며, 특허청구범위, 그리고 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1 : 단말기 2 : 케이블
10 : 에펜돌프 튜브 110 : 하우징
111 : 수용공간 112 : 개구
113 : 고정보스 114 : 개폐부
115 : 덮개 116 : 통기구
117 : 방열팬 120 : 써멀블록
121 : 장착홈 122 : 고정리브
123 : 고정볼트 130 : 발열부
140 : 온도센서 150 : 제어부
151 : PCB 160 : 배터리
161 : 충전부 170 : 커넥터
180 : 통신모듈 190 : 스위칭부
210 : 디스플레이부 220 : 표시부
230 : 발광부 240 : 수광부
250 : 형광수신부 260 : 선택부

Claims (9)

  1. 내부에 수용공간이 형성되고, 상방으로 개방되는 개구를 가지며, 통기구가 마련되고, 상기 개구를 개폐시키도록 덮개가 마련되는 하우징;
    상기 수용공간 내에 설치되고, 상기 개구를 통해 노출되는 측에 에펜돌프 튜브의 장착을 위한 장착홈이 적어도 하나 이상 상방으로 개방되도록 형성되며, 열전도성 재질로 이루어지는 써멀블록;
    상기 써멀블록에 열을 제공함으로써, 상기 에펜돌프 튜브에 열을 공급하도록 설치되는 발열부;
    상기 수용공간 내에 상기 써멀블록의 열을 송풍력에 의해 상기 통기구를 통해 배출시키도록 설치되는 방열팬;
    상기 써멀블록에 온도를 측정하여 감지신호를 출력하도록 설치되는 온도센서;
    상기 온도센서로부터 감지신호를 수신받아, 상기 써멀블록이 정해진 온도를 유지 또는 정해진 써멀 싸이클링(thermal cycling)을 수행하도록 상기 발열부 및 상기 방열팬의 동작을 제어하는 제어부; 및
    동작에 필요한 전원을 공급하는 전원공급부;
    를 포함하는, 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 써멀블록은,
    상기 장착홈이 수직되게 다수로 상방으로 개방되도록 형성되고, 일측면에 상기 발열부가 부착되며, 타측면에 상기 온도센서가 부착되는, 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 써멀블록은,
    하단에 고정리브가 양측으로 수평되게 돌출되도록 마련되고, 상기 수용공간 내에서 상기 개구의 양측으로부터 하방으로 각각 연장되는 고정보스에 상기 고정리브 각각이 고정볼트로 고정됨으로써, 상기 개구에 노출되도록 고정되되, 상기 수용공간의 바닥면으로부터 이격되도록 설치되는, 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    외부의 단말기로부터 케이블로 연결되기 위해 마련되는 커넥터; 및
    외부의 단말기와의 무선 통신으로 연결되기 위해 마련되는 통신모듈;을 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 단말기로부터 상기 커넥터 또는 상기 통신모듈을 통해 전달되는 조작신호에 상응하는 동작을 수행하도록 제어하는, 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 하우징의 외측면에 조작신호를 입력하도록 마련되는 스위칭부;
    상기 하우징의 외측면에 동작 상태를 외부로 디스플레이하도록 마련되는 디스플레이부; 및
    상기 하우징의 외측면에 상기 통신모듈에 의한 접속을 외부로 표시하도록 마련되는 표시부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 스위칭부에 의해 입력되는 조작신호에 상응하는 동작을 수행하도록 제어하고, 동작 상태의 디스플레이를 위해 디스플레이부를 제어하며, 상기 통신모듈의 접속 여부에 따라 상기 표시부를 제어하는, 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치.
  6. 청구항 1, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 써멀블록의 온도를 제어하기 위하여, 목표온도에 해당하는 상기 온도센서의 출력전압과 0.6V의 기준전압을 각각 연산증폭기의 반전입력단과 비반전 입력단에 입력하여 차동비교함으로써, 기준전압이 상기 온도센서의 전압보다 높으면, 상기 발열부에 전류를 공급하는 스위치를 켜고, 기준전압이 상기 온도센서의 전압보다 낮으면, 상기 발열부에 전류를 공급하는 스위치를 끄는 방식의 On-OFF 제어를 수행하는, 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치.
  7. 청구항 1, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장착홈의 일측에 상기 에펜돌프 튜브를 향해 광을 조사하도록 설치되는 발광부; 및
    상기 발광부로부터 조사되어 상기 에펜돌프 튜브를 통과한 광을 수신하여 상응하는 감지신호를 제공하도록 설치되는 수광부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 수광부의 감지신호를 수신받아, 상기 에펜돌프 튜브에서의 증폭 및 발색 반응기간 동안의 흡광도 변화를 측정하여, 디스플레이부나 외부의 단말기에 제공하는, 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치.
  8. 청구항 1, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장착홈의 일측에 설치되고, 상기 에펜돌프 튜브에서의 형광 색소 반응으로 튀어나오는 형광 빛을 측정하여 상응하는 감지신호를 제공하는 형광수신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 형광수신부의 감지신호를 수신받아, 상기 에펜돌프 튜브에서의 형광 색소 반응을 측정하여, 디스플레이부나 외부의 단말기에 제공하는, 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치.
  9. 청구항 1, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 내의 PCB에 마련되고, 여러 가지 진단 시약 맞춤형 항온 증폭과 써말 사이클링을 선택할 수 있도록 스위칭하는 선택부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 선택부에 의해 선택되는 스위칭의 신호를 수신받아, 상기 스위칭의 신호에 상응하는 항온이나 써멀 사이클링을 수행하도록 상기 발열부 및 상기 방열팬의 동작을 제어하는, 휴대가 가능한 RNA 증폭용 항온 장치.
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