KR20220002405U - Heater structure for PCR apparatus - Google Patents

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Abstract

본 고안은 PCR 장치의 히터구조물에 관한 것이다. 본 고안의 목적은, 개별 웰마다 히팅필름이 둘러진 형태의 가열장치가 구비됨으로써 웰의 개별적 가열이 가능하게 함으로써 웰 온도를 개별적으로 실시간 제어하는 PCR 장치의 히터구조물을 제공함에 있다.The present invention relates to a heater structure of a PCR device. An object of the present invention is to provide a heater structure of a PCR apparatus that individually and real-time controls well temperature by enabling individual heating of wells by providing a heating device in which a heating film is surrounded for each individual well.

Description

ＰＣＲ 장치의 히터구조물 {Heater structure for PCR apparatus}Heater structure for PCR apparatus

본 고안은 PCR 장치의 히터구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수 개의 웰(well)에 대하여 개별적으로 각각의 웰의 온도를 실시간으로 제어가 가능하도록 하는 PCR 장치의 히터구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a heater structure of a PCR apparatus, and more particularly, to a heater structure of a PCR apparatus that allows the temperature of each well to be individually controlled in real time for a plurality of wells.

PCR(polymerase chain reaction, 중합효소연쇄반응)이란 검출하고자 하는 특정 표적 유전물질을 증폭하는 방법으로서, 핵산을 포함하는 시료를 반복적으로 가열 및 냉각하여 핵산의 특정 염기서열을 갖는 부위를 연쇄적으로 복제하여 그 특정 염기서열 부위를 갖는 핵산을 기하급수적으로 증폭하는 기술이다. PCR은 변성(denaturation), 결합(annealing), 신장(extension) 등의 일련의 온도효소반응 단계들로 진행될 수 있다. 간략히 설명하자면, 먼저 변성 단계에서는 두 가닥의 DNA가 가열되어 분리되며, 각각의 DNA는 주형(template)으로서의 역할을 하게 된다. 결합 단계에서는 주형 DNA에 프라이머(primer)들이 결합을 하게 되는데, 이 때 온도를 적절하게 맞추어 주어야 반응의 정확성을 향상할 수 있다. 신장 단계에서는 열에 강한 DNA 중합효소가 주형 DNA에서 새로운 DNA를 만들게 된다. 이러한 중합효소 연쇄 반응 1회를 시행하면 유전 물질은 2배로 증폭되며, 따라서 중합효소 연쇄 반응을 n회를 반복하면 이론상으로 2의 n승배의 유전자가 증폭될 수 있어, 반응의 반복에 의한 기하급수적인 증폭이 가능하다.PCR (polymerase chain reaction) is a method of amplifying a specific target genetic material to be detected. By repeatedly heating and cooling a sample containing a nucleic acid, a region having a specific nucleotide sequence of the nucleic acid is replicated in a chain. This is a technique for exponentially amplifying nucleic acids having a specific nucleotide sequence region. PCR may be performed in a series of thermoenzymatic reaction steps such as denaturation, annealing, and extension. Briefly, in the denaturation step, two strands of DNA are separated by heating, and each DNA serves as a template. In the binding step, primers are bound to the template DNA. At this time, the accuracy of the reaction can be improved by adjusting the temperature appropriately. In the elongation phase, heat-resistant DNA polymerase creates new DNA from the template DNA. If the polymerase chain reaction is performed once, the genetic material is amplified twice. Therefore, if the polymerase chain reaction is repeated n times, in theory, the gene of 2 to n times the gene can be amplified, exponentially by repeating the reaction. phosphorus amplification is possible.

PCR 장치는 다량의 시료에 대하여 PCR 반응이 보다 효율적으로 일어날 수 있도록 하는 목적으로 만들어지는 장치이다. 앞서의 설명으로부터도 직관적으로 알 수 있는 바와 같이 PCR 반응에서는 온도제어가 핵심적으로 중요한 부분이기 때문에, PCR 장치에는 일반적으로 시료의 온도를 조절하기 위한 가열장치 및 냉각장치가 구비된다. 또한 하나의 PCR 장치로 다량의, 더불어 필요하다면 다종의 결과물을 얻을 수 있도록 하기 위해, 일반적으로 PCR 장치에는 복수 개의 웰(well)이 구비되며, 복수 개의 웰에 시료가 담긴 튜브(tube)가 각각 수용된 상태에서 앞서 설명한 가열장치 및 냉각장치를 이용하여 시료에 대한 온도제어가 이루어지게 된다. 한국특허등록 제2071058호("유전자 증폭을 위한 핵산의 추출 및 전달 자동화 장치 및 방법", 2020.01.21., 이하 '선행문헌') 등에 이러한 PCR 장치의 기본적인 구성이 잘 개시된다.A PCR device is a device made for the purpose of allowing a PCR reaction to occur more efficiently with respect to a large amount of sample. As can be intuitively seen from the above description, since temperature control is a key and important part in the PCR reaction, the PCR device is generally equipped with a heating device and a cooling device for controlling the temperature of the sample. In addition, in order to obtain a large amount of and, if necessary, a variety of results with one PCR device, a PCR device is generally provided with a plurality of wells, and a tube containing a sample in the plurality of wells is provided, respectively. In the accommodated state, the temperature control of the sample is performed using the heating device and the cooling device described above. The basic configuration of such a PCR device is well disclosed in Korean Patent Registration No. 2071058 ("A device and method for automated extraction and delivery of nucleic acids for gene amplification," 2020.01.21., hereinafter 'prior literature').

상기 선행문헌 등에도 잘 나타난 바와 같이, 일반적으로 PCR 장치에서는 가열장치로서 펠티에소자 등을 이용한 히팅블록을, 냉각장치로서 쿨링팬을 채용하고 있다. 보다 상세히 설명하자면, 일반적으로 PCR 장치에는 플레이트 상에 원형 관통홀 형태로 형성되며 복수 개가 배열되는 웰 및 시료를 수용하며 상기 웰에 삽입되어 고정 지지되는 튜브가 포함된다. 이러한 구성에서, 튜브 하부에 히팅블록이 설치되어 튜브와 접촉함으로써 열전달을 통해 온도제어가 이루어지게 된다. 이러한 방식은 고정되고 이동이 없는 장치에서 접촉식(열전도 방식)으로 온도를 조절할 수 있어 응답속도가 빠르고, 또한 온도의 정확도를 측정하기에도 매우 용이하다는 장점이 있다.As well shown in the preceding documents, in general, in a PCR apparatus, a heating block using a Peltier element or the like is employed as a heating device, and a cooling fan is employed as a cooling device. In more detail, in general, a PCR device includes a well formed in the form of a circular through-hole on a plate, a plurality of arranged wells and a tube, which is inserted into the well and fixedly supported. In this configuration, a heating block is installed in the lower part of the tube and the temperature is controlled through heat transfer by contacting the tube. This method has the advantage of being able to control the temperature in a contact type (heat conduction method) in a fixed and non-moving device, so that the response speed is fast and it is very easy to measure the accuracy of the temperature.

그러나 종래의 PCR 장치의 경우 히팅블록 하나를 이용하여 복수 개의 웰 온도를 한꺼번에 제어하기 때문에 개별적인 웰의 온도제어가 불가능하다는 단점이 있다. 히팅블록을 좀더 작은 단위로 나눈다 하더라도 결과적으로 블록 단위로의 범위에서만 개별 온도제어가 가능하여, 완전한 개별 웰 온도제어를 실현하기는 어렵다.However, in the case of the conventional PCR apparatus, since the temperature of a plurality of wells is controlled at once using one heating block, there is a disadvantage in that it is impossible to control the temperature of each well. Even if the heating block is divided into smaller units, as a result, individual temperature control is possible only in the block unit range, so it is difficult to realize complete individual well temperature control.

1. 한국특허등록 제2071058호("유전자 증폭을 위한 핵산의 추출 및 전달 자동화 장치 및 방법", 2020.01.21.)1. Korean Patent Registration No. 2071058 ("A device and method for automated extraction and delivery of nucleic acids for gene amplification", 2020.01.21.)

따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은, 개별 웰마다 히팅필름이 둘러진 형태의 가열장치가 구비됨으로써 웰의 개별적 가열이 가능하게 함으로써 웰 온도를 개별적으로 실시간 제어하는 PCR 장치의 히터구조물을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to enable individual heating of wells by providing a heating device in the form of a heating film surrounding each well. An object of the present invention is to provide a heater structure of a PCR device that individually and in real time controls well temperatures.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 웰 온도를 개별적으로 실시간 제어하는 PCR 장치(100)의 히터구조물(155)은, 튜브(200)에 수용된 시료를 가열 및 냉각하여 PCR(polymerase chain reaction) 반응을 발생시키며, 상기 시료에 여기광을 조사하여 발생된 형광을 이용하여 상기 시료 내 표적물질을 검출하는 PCR 장치(100)에 구비되는 히터구조물(155)에 있어서, 금속재질의 파이프 형태로 형성되어 상기 튜브(200)가 삽입 수용되는 튜브수용부(155a), 필름 형태로 형성되어 상기 튜브수용부(155a)의 측면을 둘러싸도록 구비되어 가열을 수행하는 필름히터부(155b), 상기 튜브수용부(155a)에 부착되어 상기 튜브(200) 온도를 접촉식으로 측정하는 온도검출부를 포함하며, 상기 PCR 장치(100)에 구비되는 히터모듈(150)에 장착될 수 있다.The heater structure 155 of the PCR apparatus 100 for individually and real-time controlling the well temperature of the present invention for achieving the above object heats and cools the sample accommodated in the tube 200 to perform PCR (polymerase chain reaction) ) reaction, and in the heater structure 155 provided in the PCR apparatus 100 for detecting a target material in the sample using fluorescence generated by irradiating the sample with excitation light, in the form of a metal pipe The tube accommodating part 155a is formed and the tube 200 is inserted and accommodated, the film heater part 155b is provided to surround the side surface of the tube accommodating part 155a and is formed in the form of a film to perform heating, the tube It is attached to the accommodating part 155a and includes a temperature detector for measuring the temperature of the tube 200 in a contact manner, and may be mounted on the heater module 150 provided in the PCR apparatus 100 .

이 때 상기 히터모듈(150)은, 중심에 통공이 형성되어 쿨링팬(160)이 강제송풍한 공기가 상기 히터모듈(150) 중심통공을 통과하여 유통되도록 형성될 수 있다.At this time, the heater module 150 may be formed such that a through hole is formed in the center so that the air forcedly blown by the cooling fan 160 passes through the central through hole of the heater module 150 .

또한 상기 PCR 장치(100)는, 가열 시에는 상기 히터모듈(150)이 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 가열하거나 또는 상기 히터구조물(155)을 개별적으로 구동하여 각각의 상기 튜브(200)를 개별적으로 가열하고, 냉각 시에는 상기 쿨링팬(160)이 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 냉각하도록 형성될 수 있다.In addition, in the PCR apparatus 100, when heating, the heater module 150 uniformly heats a plurality of the tubes 200 or drives the heater structure 155 individually to each tube 200. may be individually heated, and when cooling, the cooling fan 160 may be formed to uniformly cool the plurality of tubes 200 .

본 고안에 의하면, 복수 개의 웰 각각에 대하여 개별 히터가 구비됨으로써 웰 온도를 개별적으로 실시간 제어할 수 있는 큰 효과가 있다. 보다 구체적으로는, 본 고안에서는 하나의 웰당 하나씩의 히터가 구비되도록 하여 개별적인 가열을 수행하되, 쿨링팬을 이용하여 복수 개의 웰에 대하여 균일 냉각이 수행되는데, 냉각과정에서 개별 히터의 출력을 조절함으로써 개별 웰의 온도를 각각 독립적 및 실시간으로 원활하게 수행할 수 있다. 이에 따라 각각의 웰 온도를 원하는 반응온도에 보다 정밀하고 정확하게 맞출 수 있는 큰 효과가 있다. 더불어 본 고안에 의하면, 웰 온도를 개별적으로 제어할 수 있기 때문에, 한번에 다종의 시료를 반응시킬 수도 있는 등 다양한 활용이 가능하다는 효과 또한 있다.According to the present invention, since individual heaters are provided for each of the plurality of wells, there is a great effect of individually controlling the well temperature in real time. More specifically, in the present invention, individual heating is performed by providing one heater per well, and uniform cooling is performed for a plurality of wells using a cooling fan. The temperature of individual wells can be performed independently of each other and seamlessly in real time. Accordingly, there is a great effect that the temperature of each well can be more precisely and precisely adjusted to the desired reaction temperature. In addition, according to the present invention, since the well temperature can be individually controlled, there is also an effect that various applications are possible, such as reacting a variety of samples at once.

도 1은 본 고안의 PCR 장치의 폐쇄 시 외형사시도.
도 2는 본 고안의 PCR 장치의 개방 시 외형사시도.
도 3은 본 고안의 PCR 장치의 외형측면도 및 단면측면도.
도 4는 본 고안의 PCR 장치의 히터구조물 분해사시도.1 is an external perspective view when the PCR device of the present invention is closed.
Figure 2 is an external perspective view when the PCR device of the present invention is opened.
Figure 3 is an external side view and a cross-sectional side view of the PCR device of the present invention.
Figure 4 is an exploded perspective view of the heater structure of the PCR device of the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 웰 온도를 개별적으로 실시간 제어하는 PCR 장치의 히터구조물을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the heater structure of the PCR apparatus for individually controlling the well temperature in real time according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 고안의 PCR 장치의 폐쇄 및 개방 시 외형사시도이며, 도 3은 본 고안의 PCR 장치의 외형측면도 및 단면측면도이다. 본 고안의 PCR 장치(100)는 기본적으로 튜브(200)에 수용된 시료를 가열 및 냉각하여 PCR(polymerase chain reaction) 반응을 발생시키며, 상기 시료에 여기광을 조사하여 발생된 형광을 이용하여 상기 시료 내 표적물질을 검출한다. 이 때 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 PCR 장치(100)는 상부몸체(110) 및 하부몸체(120)로 이루어지며, 상기 상부몸체(110)에 광학모듈 및 모터가 수용 구비되어 광 조사 및 검출을 수행하며, 상기 하부몸체(120) 상단에 복수 개의 상기 튜브(200)가 원형으로 배열되도록 형성되며 상기 하부몸체(120)에 히터모듈(150) 및 쿨링팬(160)이 수용 구비되어 가열 및 냉각을 수행한다.1 and 2 are external perspective views when the PCR device of the present invention is closed and opened, and FIG. 3 is an external side view and a cross-sectional side view of the PCR device of the present invention. The PCR apparatus 100 of the present invention basically generates a PCR (polymerase chain reaction) reaction by heating and cooling the sample accommodated in the tube 200, and uses the fluorescence generated by irradiating the sample with excitation light. Detect my target. At this time, as shown in Figures 1 to 3, the PCR device 100 of the present invention consists of an upper body 110 and a lower body 120, and the optical module and the motor are accommodated in the upper body 110. It is provided to perform light irradiation and detection, and a plurality of the tubes 200 are arranged in a circle at the upper end of the lower body 120 , and a heater module 150 and a cooling fan 160 are provided in the lower body 120 . It is equipped with a housing to perform heating and cooling.

이 때, 본 고안에서는 상기 튜브(200) 각각에 개별적으로 가열가능한 가열장치가 구비되도록 함으로써 개별적인 온도조절이 가능하게 한다. 이하에서 각부에 대하여 보다 상세히 설명한다.At this time, in the present invention, individual temperature control is possible by providing a heating device that can be individually heated to each of the tubes 200 . Hereinafter, each part will be described in more detail.

상기 히터모듈(150)은, 각각의 상기 튜브(200)를 둘러싸도록 구비되어 상기 튜브(200)를 개별적으로 가열가능하게 형성되는 히터구조물(155)을 포함한다. 도 4는 본 고안의 PCR 장치의 히터구조물 분해사시도로서, 도 4를 참조하여 상기 히터구조물(155)의 세부구성을 설명하면 다음과 같다.The heater module 150 includes a heater structure 155 provided to surround each of the tubes 200 and configured to individually heat the tubes 200 . 4 is an exploded perspective view of the heater structure of the PCR device of the present invention. The detailed configuration of the heater structure 155 will be described with reference to FIG. 4 as follows.

상기 히터구조물(155)은, 금속재질의 파이프 형태로 형성되어 상기 튜브(200)가 삽입 수용되는 튜브수용부(155a) 및 필름 형태로 형성되어 상기 튜브수용부(155a)의 측면을 둘러싸도록 구비되어 가열을 수행하는 필름히터부(155b)를 포함한다. 여기에서 상기 튜브수용부(155a)에 상기 시료를 수용하는 상기 튜브(200)가 수용되므로, 상기 튜브수용부(155a)가 웰(well)이 된다. 또한 도면 상에서는 나타나지 않으나 상기 히터구조물(155)은, 상기 튜브수용부(155a)에 부착되어 상기 튜브(200) 온도를 접촉식으로 측정하는 온도검출부를 더 포함한다.The heater structure 155 is formed in the form of a metal pipe and is formed in the form of a tube accommodating part 155a into which the tube 200 is inserted and accommodated, and is provided in the form of a film to surround the side surface of the tube accommodating part 155a. and a film heater unit 155b for heating. Here, since the tube 200 for accommodating the sample is accommodated in the tube accommodating part 155a, the tube accommodating part 155a becomes a well. Also, although not shown in the drawing, the heater structure 155 further includes a temperature detection unit attached to the tube receiving unit 155a to measure the temperature of the tube 200 in a contact manner.

이처럼 본 고안에서는, 직접적으로 상기 튜브(200)를 가열하는 상기 히터구조물(155)이 복수 개의 상기 튜브(200) 각각에 개별적으로 히터가 구비되도록 하는 구조를 가진다. 이에 따라 상기 히터모듈(155)은, 상기 히터모듈(150)이 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 가열하거나 또는 상기 히터구조물(155)을 개별적으로 구동하여 각각의 상기 튜브(200)를 개별적으로 가열하는 동작을 모두 수행할 수 있다.As such, in the present invention, the heater structure 155 for directly heating the tube 200 has a structure such that a heater is provided in each of the plurality of tubes 200 . Accordingly, the heater module 155 is configured such that the heater module 150 uniformly heats the plurality of tubes 200 or individually drives the heater structure 155 to individually heat each tube 200 . All heating operations can be performed.

앞서 설명한 바와 같이 종래의 PCR 장치에서도 히팅블록 등을 이용하여 복수 개의 튜브를 균일하게 가열하는 동작은 잘 구현하여 왔다. 그러나 이와 같이 할 경우 복수 개의 튜브에 모두 동일한 열이 전달되기 때문에, 예를 들어 공기송풍을 이용한 냉각 시 공기흐름 방향에 따라 냉각효율이 달라질 경우 튜브 위치에 따라 온도가 다르게 형성될 우려가 있다. 구체적으로 예를 들자면, 2차원으로 배열된 튜브 배열체의 일측에서 타측으로 공기를 송풍시켜 냉각을 수행할 때, 공기유입측에 가까이 배치된 튜브는 외부온도와 같은 온도의 공기에 의해 잘 냉각되지만, 공기배출측에 가까이 배치된 튜브는 이미 열을 흡수하여 외부온도보다 높은 온도을 가지게 된 공기에 의해 냉각되므로 냉각효율이 떨어지게 된다. 이처럼 냉각이 불균일하게 이루어지는데 가열은 균일하게 이루어진다면, 결과적으로 튜브 위치별로 온도가 다르게 형성되게 되어, 올바른 PCR 반응을 이끌어낼 수 없게 된다.As described above, even in the conventional PCR apparatus, the operation of uniformly heating a plurality of tubes using a heating block or the like has been well implemented. However, since the same heat is transmitted to all of the plurality of tubes in this way, for example, when cooling efficiency is changed according to the air flow direction during cooling using air blowing, there is a risk that the temperature may be formed differently depending on the tube position. Specifically, for example, when cooling is performed by blowing air from one side of the tube array arranged in two dimensions to the other side, the tube disposed close to the air inlet side is well cooled by air at the same temperature as the outside temperature, but , the tube disposed close to the air discharge side is cooled by the air that has already absorbed heat and has a temperature higher than the outside temperature, so the cooling efficiency is lowered. As such, if the cooling is made non-uniformly and the heating is made uniformly, as a result, the temperature is formed differently for each tube position, and it is impossible to induce a correct PCR reaction.

그러나 본 고안에서는, 각각의 상기 튜브(200)마다 모두 개별적으로 상기 필름히터부(155b)가 구비되며, 상기 히터모듈(150)은 복수 개의 상기 필름히터부(155b)를 개별적으로 동작시킬 수 있다. 따라서 상술한 바와 같이 공기흐름에 따라 냉각효율이 다소 불균일하게 형성된다 하더라도, 각각의 상기 튜브(200) 온도를 측정하고 이에 따라 가열열량을 개별적으로 조절함으로써, 모든 상기 튜브(200)의 온도를 원활하고 용이하게 원하는 대로 제어할 수 있게 된다.However, in the present invention, the film heater unit 155b is provided for each tube 200 individually, and the heater module 150 can operate the plurality of film heater units 155b individually. . Therefore, even if the cooling efficiency is formed somewhat non-uniformly according to the air flow as described above, the temperature of all the tubes 200 is smoothly controlled by measuring the temperature of each tube 200 and individually adjusting the amount of heating heat accordingly. and can be easily controlled as desired.

상기 쿨링팬(160)은 앞서 설명한 바와 같이 복수 개의 상기 튜브(200) 배열로 이루어지는 원형 중심에 구비되어 상기 튜브(200) 주변에 공기를 강제송풍하여 냉각시키는 역할을 한다. 상기 하부몸체(120)에는 측면통풍구 및 하면통풍구가 형성되어 있어, 상기 쿨링팬(160)이 공기를 강제송풍함으로써 상기 측면통풍구로 공기가 유입되어 상기 하면통풍구로 배출되는 공기흐름이 형성되는데, 이 때 복수 개의 상기 튜브(200)가 원형으로 배열되어 있기 때문에 모든 상기 튜브(200)에 대하여 균일한 냉각이 이루어질 수 있게 된다.As described above, the cooling fan 160 is provided at the center of a circle formed by the arrangement of the plurality of tubes 200 and serves to cool the tube by forcibly blowing air around the tube 200 . The lower body 120 has a side vent and a lower vent, so that the cooling fan 160 forcibly blows air, thereby introducing air into the side vent and discharging to the lower vent. When the plurality of tubes 200 are arranged in a circle, uniform cooling can be achieved for all the tubes 200 .

즉 본 고안의 PCR 장치(100)에서는, 공기흐름 자체가 모두 동일한 온도의 공기가 모든 상기 튜브(200)를 한 번 지나가면서 열을 흡수하여 한꺼번에 배출되는 형태로 형성되기 때문에, 앞서 설명한 종래의 PCR 장치에서와 같이 어떤 다른 튜브를 냉각시키면서 열을 흡수하여 온도가 높아진 공기가 다른 튜브를 또 냉각시키는 일이 발생되지 않는다. 즉 모든 상기 튜브(200)가 그 위치에 관계없이 균일하게 냉각될 수 있게 되는 것이다.That is, in the PCR apparatus 100 of the present invention, since the air flow itself is formed in a form in which the air at the same temperature absorbs heat while passing through all the tubes 200 once and is discharged at once, the conventional PCR described above. As with the device, the air that has been warmed by absorbing heat while cooling one other tube does not cause another tube to cool again. That is, all the tubes 200 can be uniformly cooled regardless of their positions.

앞서 설명한 상기 히터모듈(150) 및 상기 쿨링팬(160)의 구성을 참조하여, 본 고안의 PCR 장치의 히터구조물을 이용한 온도조절방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 PCR 장치의 히터구조물을 이용한 온도조절방법은, 온도상승단계, 온도하강단계, 온도조절단계를 포함한다.With reference to the configuration of the heater module 150 and the cooling fan 160 described above, the temperature control method using the heater structure of the PCR device of the present invention will be described in stages as follows. The temperature control method using the heater structure of the PCR apparatus includes a temperature rise step, a temperature drop step, and a temperature control step.

상기 온도상승단계에서는, 상기 히터모듈(150)이 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 가열한다. 앞서 설명한 바와 같이 PCR 반응은 시료에 따라 어떠한 기결정된 기준온도에서 일어나므로, 일단 기준온도 근처에 도달하도록 전체적으로 한꺼번에 가열해 주는 것이다.In the temperature raising step, the heater module 150 uniformly heats the plurality of tubes 200 . As described above, since the PCR reaction occurs at a certain predetermined reference temperature depending on the sample, it is heated all at once to reach the reference temperature once.

상기 온도하강단계에서는, 상기 쿨링팬(160)이 공기를 강제송풍하여 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 냉각한다. 이 때 앞서 설명한 바와 같이 본 고안에서는 그 구조적 특성상 모든 상기 튜브(200)에서 균일한 냉각이 이루어질 수 있다. 그러나 예기치 못한 원인으로 인하여 각각의 상기 튜브(200)에서 약간씩 냉각효율이 달라질 수도 있고, 그러한 경우 다시 한꺼번에 가열하게 되면 튜브별로 온도가 다르게 형성되게 되는 문제가 발생한다. 본 고안에서는, 다음과 같은 상기 온도조절단계를 이용하여 이러한 문제를 방지한다.In the temperature lowering step, the cooling fan 160 forcibly blows air to uniformly cool the plurality of tubes 200 . At this time, as described above, in the present invention, uniform cooling can be achieved in all the tubes 200 due to the structural characteristics thereof. However, due to an unexpected cause, the cooling efficiency may vary slightly in each of the tubes 200, and in such a case, when heating is performed again at once, a problem occurs in that the temperature is formed differently for each tube. In the present invention, this problem is prevented by using the temperature control step as follows.

상기 온도조절단계에서는, 상기 히터모듈(150)이 각각의 상기 튜브(200)에 각각 구비된 상기 히터구조물(155)을 개별적으로 구동하여 각각의 상기 튜브(200) 온도를 기결정된 기준온도를 유지하도록 개별 가열한다. 즉 이에 따라 예기치 못한 원인으로 인하여 각각의 상기 튜브(200)에서 약간씩 냉각효율이 달라진다 하더라도, 각각의 상기 튜브(200)를 개별적으로 가열하기 때문에 서로 독립적인 개별 온도제어가 가능하게 되어, 각각의 상기 튜브(200)의 온도를 원하는 대로 조절할 수 있게 된다.In the temperature control step, the heater module 150 individually drives the heater structure 155 provided in each tube 200 to maintain the temperature of each tube 200 at a predetermined reference temperature. individually heated to That is, even if the cooling efficiency is slightly different in each tube 200 due to an unexpected cause, individual temperature control independent of each other is possible because each tube 200 is individually heated. The temperature of the tube 200 can be adjusted as desired.

이처럼 본 고안에서 상기 튜브(200)의 개별 온도제어가 가능하게 함에 따라, 상술한 바와 같이 예기치 못한 냉각효율 변화에 대처할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 PCR 장치(100)의 활용성을 더욱 향상할 수도 있다. 즉, 종래에는 상기 튜브(200) 전체를 한꺼번에 가열 및 냉각하기 때문에 전체적으로 기준온도를 하나의 값으로밖에는 설정할 수 없었으며, 따라서 하나의 PCR 장치(100)를 이용하여 한 가지 종류의 시료밖에는 반응시킬 수 없었다. 그러나 본 고안의 경우 복수 개의 상기 튜브(200)에 대하여 각각 개별적인 온도제어가 가능하기 때문에, 상기 튜브(200)에 따라 기준온도을 서로 다르게 설정할 수 있다. 따라서 하나의 PCR 장치(100)를 이용하여 다종의 시료를 한꺼번에 반응시킬 수도 있게 되어, 상기 PCR 장치(100)의 활용성을 극대화할 수 있는 것이다.As such, by enabling individual temperature control of the tube 200 in the present invention, it is possible not only to cope with unexpected changes in cooling efficiency as described above, but also to further improve the utility of the PCR apparatus 100 . That is, in the prior art, since the entire tube 200 is heated and cooled at once, the overall reference temperature could be set to only one value. Therefore, only one type of sample can be reacted using one PCR device 100 couldn't However, in the present invention, since individual temperature control is possible for each of the plurality of tubes 200 , the reference temperature may be set differently depending on the tube 200 . Accordingly, multiple types of samples may be reacted at once using one PCR device 100 , thereby maximizing the utility of the PCR device 100 .

본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and the scope of application is varied, and anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims It goes without saying that various modifications are possible.

100 : PCR 장치
110 : 상부몸체 120 : 하부몸체
150 : 히터모듈 155 : 히터구조물
155a : 튜브수용부 155b : 필름히터부
160 : 쿨링팬
200 : 튜브100: PCR device
110: upper body 120: lower body
150: heater module 155: heater structure
155a: tube receiving part 155b: film heater part
160: cooling fan
200: tube

Claims (3)

튜브(200)에 수용된 시료를 가열 및 냉각하여 PCR(polymerase chain reaction) 반응을 발생시키며, 상기 시료에 여기광을 조사하여 발생된 형광을 이용하여 상기 시료 내 표적물질을 검출하는 PCR 장치(100)에 구비되는 히터구조물(155)에 있어서,
금속재질의 파이프 형태로 형성되어 상기 튜브(200)가 삽입 수용되는 튜브수용부(155a),
필름 형태로 형성되어 상기 튜브수용부(155a)의 측면을 둘러싸도록 구비되어 가열을 수행하는 필름히터부(155b),
상기 튜브수용부(155a)에 부착되어 상기 튜브(200) 온도를 접촉식으로 측정하는 온도검출부
를 포함하며,
상기 PCR 장치(100)에 구비되는 히터모듈(150)에 장착되는 것을 특징으로 하는 PCR 장치의 히터구조물.
A PCR device 100 that generates a polymerase chain reaction (PCR) reaction by heating and cooling the sample accommodated in the tube 200, and detects a target material in the sample using fluorescence generated by irradiating the sample with excitation light (100) In the heater structure 155 provided in,
A tube accommodating part (155a) formed in the form of a metal pipe and into which the tube 200 is inserted and accommodated;
A film heater unit (155b) formed in the form of a film and provided to surround the side surface of the tube receiving unit (155a) to perform heating,
A temperature detection unit attached to the tube receiving unit 155a to measure the temperature of the tube 200 in a contact manner.
includes,
A heater structure of a PCR device, characterized in that it is mounted on the heater module 150 provided in the PCR device (100).
 제 1항에 있어서, 상기 히터모듈(150)은,
중심에 통공이 형성되어 쿨링팬(160)이 강제송풍한 공기가 상기 히터모듈(150) 중심통공을 통과하여 유통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 PCR 장치의 히터구조물.
According to claim 1, wherein the heater module 150,
A heater structure of a PCR device, characterized in that the through hole is formed in the center so that the air forcedly blown by the cooling fan 160 is circulated through the central through hole of the heater module 150.
 제 2항에 있어서, 상기 PCR 장치(100)는,
가열 시에는 상기 히터모듈(150)이 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 가열하거나 또는 상기 히터구조물(155)을 개별적으로 구동하여 각각의 상기 튜브(200)를 개별적으로 가열하고,
냉각 시에는 상기 쿨링팬(160)이 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 냉각하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 PCR 장치의 히터구조물.According to claim 2, wherein the PCR device 100,
During heating, the heater module 150 heats the plurality of tubes 200 uniformly or individually drives the heater structure 155 to individually heat each tube 200,
The heater structure of the PCR apparatus, characterized in that the cooling fan 160 is formed to uniformly cool the plurality of tubes (200) during cooling.
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