KR20220135929A - PCR apparatus for real-time controlling well temperature individually, temperature controlling method for the same PCR apparatus and sample detecting method for the same PCR apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a PCR device for individually controlling a well temperature in real time, a method for controlling a temperature of a PCR device, and a method for detecting a sample of a PCR device. By including a heating device surrounded by a heating film for each well and facilitating individual heating of wells, a purpose of the present invention is to provide the PCR device for individually controlling a well temperature in real time and the method for controlling a temperature of a PCR device. Another purpose of the present invention is to provide the PCR device and the method for detecting a sample of a PCR device capable of optimizing detecting efficiency and accuracy by arranging a plurality of wells in a circle shape and rotating an optical system to irradiate and detect light.

Description

웰 온도를 개별적으로 실시간 제어하는 PCR 장치, 상기 PCR 장치의 온도조절방법 및 상기 PCR 장치의 시료검출방법 {PCR apparatus for real-time controlling well temperature individually, temperature controlling method for the same PCR apparatus and sample detecting method for the same PCR apparatus}PCR apparatus for individually and real-time controlling well temperature, a method for controlling a temperature of the PRC apparatus, and a method for detecting a sample of the PCR apparatus {PCR apparatus for real-time controlling well temperature individually, temperature controlling method for the same PCR apparatus and sample detecting method for the same PCR apparatus}

본 발명은 PCR 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수 개의 웰(well)에 대하여 개별적으로 각각의 웰의 온도를 실시간으로 제어가 가능하도록 하는 실시간 PCR 장치, 상기 PCR 장치의 온도조절방법 및 시료검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a PCR apparatus, and more particularly, a real-time PCR apparatus capable of individually controlling the temperature of each well in real time for a plurality of wells, a temperature control method of the PCR apparatus, and sample detection it's about how

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.

또한 상기 선행문헌을 살펴보면, 하나의 웰 당 하나의 광 조사 및 검출용 광학계가 구비됨으로써 단번에 모든 튜브에서의 광 조사 및 검출을 수행하도록 형성된다. 그러나 이와 같이 하면 광학계의 개수가 지나치게 많아져 제작비용이 과도하게 증가할 뿐만 아니라, 광학계들 간 간격을 충분히 벌릴 수 없어 신호간섭이 크게 발생하여 검출정확도를 떨어뜨리는 문제가 있다.In addition, referring to the prior literature, one optical system for light irradiation and detection is provided per well, so that light irradiation and detection are performed in all tubes at once. However, in this way, the number of optical systems is excessively increased, and not only the manufacturing cost is excessively increased, but also there is a problem in that the distance between the optical systems cannot be sufficiently widened, so that the signal interference is greatly generated, thereby lowering the detection accuracy.

따라서 일반적으로 종래의 많은 PCR 장치에서는, 상기 선행문헌과는 달리 튜브보다 적은 개수의 광학계를 구비하고 이를 이동시켜 가면서 광 조사 및 검출을 수행하도록 구성하기도 한다. 이 때 종래의 많은 PCR 장치에서는 튜브를 2차원으로 배열하고, 광학계를 가로 및 세로방향으로 진행시키면서 광 조사 및 검출을 수행하는 방식을 사용한다. 그런데 이와 같이 할 경우, 어느 하나의 튜브에서 광을 조사하거나 검출하기 위해서는 광학계가 멈추어야 하고, 다음 튜브에서 광 조사 및 검출을 수행하기 위해서는 광학계가 진행해야 하므로, 광학계는 계속 멈춤 및 진행동작을 교번 반복하게 된다. 이 과정에서 광학계가 관성에 의해 불필요한 충격을 받을 수 있고, 또한 이동장치의 액추에이터가 계속 멈춤과 진행을 반복해야 하기 때문에 동적 불안정성이 증가할 우려가 있다.Therefore, in general, in many conventional PCR devices, unlike the prior literature, a smaller number of optical systems than the tube are provided and configured to perform light irradiation and detection while moving them. At this time, many conventional PCR devices use a method of arranging tubes in two dimensions and performing light irradiation and detection while advancing the optical system in the horizontal and vertical directions. However, in this case, the optical system must stop in order to irradiate or detect light from one tube, and the optical system must proceed to perform light irradiation and detection in the next tube. will do In this process, the optical system may be subjected to unnecessary shocks by inertia, and there is a risk of increased dynamic instability because the actuator of the moving device has to repeatedly stop and proceed.

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 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 개별 웰마다 히팅필름이 둘러진 형태의 가열장치가 구비됨으로써 웰의 개별적 가열이 가능하게 함으로써 웰 온도를 개별적으로 실시간 제어하는 PCR 장치 및 상기 PCR 장치의 온도조절방법을 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 복수 개의 웰을 원형으로 배치시키고 광학계를 회전시키면서 광 조사 및 검출을 수행함으로써 검출효율 및 정확도를 최적화시키는 PCR 장치 및 상기 PCR 장치의 시료검출방법을 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 a form in which a heating film is surrounded for each individual well. An object of the present invention is to provide a PCR apparatus for individually controlling the well temperature in real time and a method for controlling the temperature of the PCR apparatus. Another object of the present invention is to provide a PCR apparatus for optimizing detection efficiency and accuracy by arranging a plurality of wells in a circle and performing light irradiation and detection while rotating an optical system, and a sample detection method of the PCR apparatus.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웰 온도를 개별적으로 실시간 제어하는 PCR 장치(100)는, 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 있어서, 상부몸체(110); 상단에 복수 개의 상기 튜브(200)가 원형으로 배열되는 하부몸체(120); 상기 상부몸체(110)에 수용 구비되며, 원형으로 방사상 등간격 배치되며 각각 개별적으로 광 조사 및 검출을 수행하는 복수 개의 광학계(132)를 포함하여 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 대하여 광 조사 및 검출을 수행하는 광학모듈(130); 상기 상부몸체(110)에 수용 구비되며, 기결정된 주기로 각각의 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 대하여 광 조사 및 검출이 수행되도록 상기 광학모듈(130)을 회전시키는 모터(140); 상기 하부몸체(120)에 수용 구비되며, 각각의 상기 튜브(200)를 둘러싸도록 구비되어 상기 튜브(200)를 개별적으로 가열가능하게 형성되는 히터구조물(155)을 포함하는 히터모듈(150); 상기 하부몸체(120)에 수용 구비되며, 복수 개의 상기 튜브(200) 배열로 이루어지는 원형 중심에 구비되어 상기 튜브(200) 주변에 공기를 강제송풍하여 냉각시키는 쿨링팬(160); 을 포함할 수 있다.The PCR apparatus 100 for individually controlling the well temperature of the present invention in real time to achieve the above object heats and cools the sample accommodated in the tube 200 to generate a polymerase chain reaction (PCR) reaction, A PCR device (100) for detecting a target material in the sample using fluorescence generated by irradiating excitation light to the sample, comprising: an upper body (110); a lower body 120 in which a plurality of the tubes 200 are arranged in a circle at an upper end; It is accommodated in the upper body 110, is radially spaced at equal intervals, and includes a plurality of optical systems 132 that individually perform light irradiation and detection, respectively, and light irradiation with respect to the sample accommodated in the tube 200. and an optical module 130 for performing detection; a motor 140 accommodated in the upper body 110 and configured to rotate the optical module 130 so that light irradiation and detection are performed on the sample accommodated in each of the tubes 200 at a predetermined cycle; a heater module 150 including a heater structure 155 accommodated in the lower body 120 and provided to surround each of the tubes 200 so as to be able to individually heat the tubes 200; a cooling fan (160) accommodated in the lower body (120) and provided at the center of a circular arrangement of a plurality of the tubes (200) to forcibly blow air around the tube (200) to cool it; may include

상기 히터구조물(155)은, 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 포함할 수 있다.The heater structure 155 is formed in the form of a metal pipe to accommodate a tube receiving portion 155a into which the tube 200 is inserted, and is formed in a film shape to surround the side surface of the tube receiving portion 155a. It may include a film heater unit 155b for heating and a temperature detecting unit attached to the tube receiving unit 155a to measure the temperature of the tube 200 in a contact manner.

또한 상기 히터모듈(150)은, 중심에 통공이 형성되어 상기 쿨링팬(160)이 강제송풍한 공기가 상기 히터모듈(150) 중심통공을 통과하여 유통되도록 형성될 수 있다.In addition, 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 .

이 때 본 발명의 PCR 장치의 온도조절방법은, 상기 PCR 장치(100)의 온도조절방법에 있어서, 상기 히터모듈(150)이 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 가열하는 온도상승단계; 상기 쿨링팬(160)이 공기를 강제송풍하여 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 냉각하는 온도하강단계; 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 가열하는 온도조절단계; 를 포함할 수 있다.At this time, the temperature control method of the PCR apparatus of the present invention, in the temperature control method of the PCR apparatus 100, the heater module 150 heating the plurality of tubes 200 uniformly the temperature rising step; a temperature lowering step in which the cooling fan 160 forcibly blows air to uniformly cool the plurality of tubes 200; Temperature control in which the heater module 150 individually drives the heater structures 155 provided in each tube 200 to individually heat the temperature of each tube 200 to maintain a predetermined reference temperature step; may include.

상기 광학모듈(130)은, 원형으로 형성되는 고정판(131), 복수 개의 상기 광학계(132)로 이루어져 상기 고정판(132) 상에 구비되는 배열체, 상기 배열체의 상면에 구비되어 상기 배열체의 상면을 지지하면서 상기 광학계(132)의 광 조사 및 검출동작을 제어하는 제1광학제어기판(133), 상기 제1광학제어기판(133)의 상면에 적층 구비되어 상기 광학계(132)의 광 조사 및 검출동작에 맞추어 상기 모터(140)와의 연계동작을 제어하는 제2광학제어기판(134)을 포함할 수 있다.The optical module 130 includes a fixed plate 131 formed in a circular shape, an arrangement provided on the fixed plate 132 consisting of a plurality of the optical systems 132 , and an arrangement provided on the upper surface of the arrangement to form the structure of the arrangement. A first optical control substrate 133 for controlling the light irradiation and detection operation of the optical system 132 while supporting the upper surface, is provided laminated on the upper surface of the first optical control substrate 133, and the optical system 132 is irradiated with light and a second optical control board 134 for controlling a link operation with the motor 140 according to the detection operation.

또한 상기 광학모듈(130)은, 중심에 통공이 형성되어 상기 모터(140)가 상기 광학모듈(130) 중심통공에 배치되도록 형성될 수 있다.In addition, the optical module 130 may be formed such that a hole is formed in the center so that the motor 140 is disposed in the center hole of the optical module 130 .

또한 상기 PCR 장치(100)는, 상기 모터(140)가 상기 광학모듈(130)을 기결정된 회전속도로 회전시키면서 상기 광학계(132)가 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 대하여 광 조사 및 검출을 수행하도록 형성될 수 있다. 이 때 상기 PCR 장치(100)는, 원하는 신호세분율(sampling rate)에 따라 상기 모터(140)의 회전속도가 조절될 수 있다.In addition, in the PCR apparatus 100, the optical system 132 emits light and detects the sample accommodated in the tube 200 while the motor 140 rotates the optical module 130 at a predetermined rotation speed. It can be formed to perform. In this case, the PCR apparatus 100 may adjust the rotation speed of the motor 140 according to a desired signal sampling rate.

이 때 본 발명의 PCR 장치의 시료검출방법은, PCR 장치(100)의 시료검출방법에 있어서, 상기 모터(140)가 상기 광학모듈(130)을 기결정된 회전속도로 회전시키는 모듈회전단계; 상기 광학계(132)가 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 여기광을 조사하는 광조사단계; 상기 광학계(132)가 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에서 발생된 형광을 이용하여 상기 시료 내 표적물질을 검출하는 광검출단계; 를 포함할 수 있다.At this time, the sample detection method of the PCR apparatus of the present invention comprises: a module rotation step in which the motor 140 rotates the optical module 130 at a predetermined rotation speed; a light irradiation step in which the optical system 132 irradiates excitation light to the sample accommodated in the tube 200; a photodetection step in which the optical system 132 detects a target material in the sample using the fluorescence generated from the sample accommodated in the tube 200; may include.

한편 상기 PCR 장치(100)는, 상기 상부몸체(110) 및 상기 하부몸체(120)가 여닫음가능하게 형성될 수 있다.On the other hand, the PCR device 100, the upper body 110 and the lower body 120 may be formed to be able to open and close.

상기 상부몸체(110)는, 내부에 공간을 형성하는 상부몸체커버(111), 상기 상부몸체커버(111)의 하단에 결합되며 상기 튜브(200)에 상응하는 위치에 상부하단커버통공(112h)이 형성되는 상부하단커버(112), 상기 상부하단커버(112)의 상측에 구비되며 상기 모터(140)가 상면 중심에 고정 구비되고 상기 튜브(200)에 상응하는 위치에 고정브라켓통공(113h)이 형성되는 고정브라켓(113), 상기 광학모듈(130) 및 상기 모터(140)의 회전축을 결합하는 회전브라켓(114), 상기 모터(140)로 전원을 공급하는 슬립링(115)을 포함할 수 있다.The upper body 110 is coupled to the upper body cover 111 forming a space therein, the lower end of the upper body cover 111, and the upper and lower cover through hole 112h at a position corresponding to the tube 200. The upper and lower cover 112, which is formed, is provided on the upper side of the upper and lower cover 112, the motor 140 is fixed in the center of the upper surface, and the fixing bracket through hole 113h is provided at a position corresponding to the tube 200. The formed fixing bracket 113, the optical module 130 and the rotation bracket 114 for coupling the rotation shaft of the motor 140, and a slip ring 115 for supplying power to the motor 140. can

또한 상기 상부몸체(110)는, 상기 고정브라켓(113) 및 상기 상부하단커버(112) 사이에 구비되어 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 가열하며 상기 튜브(200)에 상응하는 위치에 핫탑히터기판통공(116h)이 형성되는 핫탑히터기판(116)을 더 포함할 수 있다.In addition, the upper body 110 is provided between the fixing bracket 113 and the upper and lower cover 112 to uniformly heat the plurality of tubes 200 and a hot top to a position corresponding to the tube 200 . A hot top heater substrate 116 in which the heater substrate through hole 116h is formed may be further included.

또한 상기 하부몸체(120)는, 복수 개의 원형으로 배열되는 하부상단커버통공(121h)이 형성되어 상기 튜브(200)가 삽입 구비되며 상기 상부몸체(120) 하단에 배치되는 하부상단커버(121), 상단에 상기 하부상단커버(121)가 결합되고 내부에 공간을 형성하는 하부측면커버(122), 상기 하부측면커버(122)의 하단에 결합되며 상면 중심에 상기 쿨링팬(160)이 고정 구비되는 하부하단커버(123), 상기 하부상단커버(121) 하측에 구비되어 상기 히터모듈(140) 상면과 결합되어 상기 히터모듈(140)을 고정하며 상기 튜브(200)에 상응하는 위치에 히터고정기판통공(124h)이 형성되어 상기 히터구조물(155)이 관통되도록 형성되는 히터고정기판(124), 상기 하부하단커버(123) 중심에 형성되어 상기 쿨링팬(160)에 의해 강제송풍되는 공기를 외부와 유통시키는 복수 개의 하면통풍구(125), 상기 하부측면커버(122) 측면 상단에 형성되어 상기 쿨링팬(160)에 의해 강제송풍되는 공기를 외부와 유통시키는 복수 개의 측면통풍구(126)를 포함할 수 있다.In addition, the lower body 120, a plurality of circularly arranged lower upper cover through-holes 121h are formed, the tube 200 is inserted, and the lower upper cover 121 disposed at the lower end of the upper body 120. , the lower upper cover 121 is coupled to the upper end, the lower side cover 122 forming a space therein, is coupled to the lower end of the lower side cover 122 and the cooling fan 160 is fixed to the center of the upper surface The lower lower cover 123, which is provided on the lower side of the lower upper cover 121, is coupled to the upper surface of the heater module 140 to fix the heater module 140, and the heater is fixed at a position corresponding to the tube 200 A substrate through hole 124h is formed so that the heater structure 155 penetrates through the heater fixed substrate 124, and is formed in the center of the lower lower cover 123 and forcibly blows air by the cooling fan 160. A plurality of lower surface vents 125 to circulate with the outside, a plurality of side vents 126 formed on the upper side of the side of the lower side cover 122 to distribute the air forcedly blown by the cooling fan 160 with the outside. can do.

본 발명에 의하면, 복수 개의 웰 각각에 대하여 개별 히터가 구비됨으로써 웰 온도를 개별적으로 실시간 제어할 수 있는 큰 효과가 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명에서는 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 발명에 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.

한편 본 발명에 의하면, 복수 개의 웰에서 발생되는 형광신호를 보다 효율적으로 검출할 수 있는 광학모듈을 구비함으로써, 형광신호 검출효율 및 정확도를 크게 향상시키는 효과 또한 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명에서는 웰을 원형으로 배치하고, 광학모듈이 복수 개의 웰에 구비된 튜브 내 시료에 여기광을 조사하고 형광을 검출하는 과정을 회전동작과 함께 수행한다. 이에 따라 복수 개의 웰에서의 형광신호 검출을 보다 효율적으로 수행할 수 있으며, 광학모듈의 회전속도를 조절함으로써 검출정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Meanwhile, according to the present invention, by providing an optical module capable of more efficiently detecting the fluorescence signal generated in a plurality of wells, there is also an effect of greatly improving the fluorescence signal detection efficiency and accuracy. More specifically, in the present invention, the wells are arranged in a circle, and the process of irradiating excitation light to a sample in a tube provided in a plurality of wells and detecting fluorescence with an optical module is performed together with a rotation operation. Accordingly, the detection of the fluorescence signal in the plurality of wells can be performed more efficiently, and the detection accuracy can be improved by adjusting the rotation speed of the optical module.

도 1은 본 발명의 PCR 장치의 폐쇄 시 외형사시도.
도 2는 본 발명의 PCR 장치의 개방 시 외형사시도.
도 3은 본 발명의 PCR 장치의 외형측면도 및 단면측면도.
도 4는 본 발명의 PCR 장치의 상부몸체 분해사시도.
도 5는 본 발명의 PCR 장치의 하부몸체 분해사시도.
도 6은 본 발명의 PCR 장치의 광학모듈 분해사시도.
도 7은 본 발명의 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 upper body of the PCR device of the present invention.
Figure 5 is an exploded perspective view of the lower body of the PCR device of the present invention.
Figure 6 is an exploded perspective view of the optical module of the PCR device of the present invention.
7 is an exploded perspective view of the heater structure of the PCR device of the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 웰 온도를 개별적으로 실시간 제어하는 PCR 장치, 상기 PCR 장치의 온도조절방법 및 시료검출방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a PCR apparatus for individually controlling the well temperature in real time according to the present invention having the configuration as described above, a temperature control method of the PCR apparatus, and a sample detection method will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명의 PCR 장치의 폐쇄 및 개방 시 외형사시도이며, 도 3은 본 발명의 PCR 장치의 외형측면도 및 단면측면도이다. 본 발명의 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 발명의 PCR 장치(100)는 상부몸체(110) 및 하부몸체(120)로 이루어지며, 상기 상부몸체(110)에 광학모듈(130) 및 모터(140)가 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 Figure 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 substance. At this time, as shown in FIGS. 1 to 3 , the PCR device 100 of the present invention includes an upper body 110 and a lower body 120 , and an optical module 130 and an optical module 130 on the upper body 110 . A motor 140 is accommodated 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 the heater module 150 is provided in the lower body 120 . And a cooling fan 160 is accommodated to perform heating and cooling.

이 때, 본 발명에서는 상기 튜브(200) 각각에 개별적으로 가열가능한 가열장치가 구비되도록 함으로써 개별적인 온도조절이 가능하게 하며, 또한 상기 광학모듈(130)이 상기 모터(140)에 의하여 회전하면서 광 조사 및 검출을 수행하도록 함으로써 시료검출의 효율 및 정확도를 향상한다. 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 , and the optical module 130 is irradiated with light while rotating by the motor 140 . and to improve the efficiency and accuracy of sample detection by performing the detection. Hereinafter, each part will be described in more detail.

상기 상부몸체(110)는 상술한 바와 같이 내부에 상기 광학모듈(130) 및 상기 모터(140)를 수용 구비한다. 도 4는 본 발명의 PCR 장치의 상부몸체 분해사시도로서, 도 3의 단면도 및 도 4의 분해사시도를 참조하여 상기 상부몸체(110)의 세부구성을 설명하면 다음과 같다.The upper body 110 is provided to accommodate the optical module 130 and the motor 140 therein as described above. 4 is an exploded perspective view of the upper body of the PCR apparatus of the present invention, and the detailed configuration of the upper body 110 will be described with reference to the cross-sectional view of FIG. 3 and the exploded perspective view of FIG.

상기 상부몸체(110)는 내부에 공간을 형성하는 상부몸체커버(111) 및 상기 상부몸체커버(111)의 하단에 결합되는 상부하단커버(112)가 결합됨으로써 내부공간을 형성하여 상기 광학모듈(130) 및 상기 모터(140)를 수용한다. 이 때 상기 상부몸체(110) 내부의 공간활용성을 극대화할 수 있도록, 상기 광학모듈(130)의 중심에 통공이 형성되어 상기 모터(140)가 상기 광학모듈(130) 중심통공에 배치되도록 형성되는 것이 바람직하다.The upper body 110 forms an inner space by combining the upper body cover 111 that forms a space therein and the upper lower cover 112 coupled to the lower end of the upper body cover 111 to form an inner space for the optical module ( 130) and the motor 140 is accommodated. At this time, a hole is formed in the center of the optical module 130 so that the space utilization inside the upper body 110 can be maximized, so that the motor 140 is disposed in the center hole of the optical module 130 . It is preferable to be

상기 상부몸체커버(111) 및 상기 상부하단커버(112)로 형성되는 내부공간의 하단, 즉 상기 상부하단커버(112)의 상측에는 고정브라켓(113)이 구비되며, 상기 고정브라켓(113)의 상면 중심에 상기 모터(140)가 구비된다. 또한 회전브라켓(114)이 상기 광학모듈(130) 및 상기 모터(140)의 회전축을 결합하며, 상기 모터(140) 회전축에는 슬립링(115)이 구비되어 상기 모터(140)로 전원을 공급하게 된다. 이 때, 상기 광학모듈(130)이 상기 튜브(200)에 수용된 시료에 대하여 광 조사 및 검출을 수행하는 과정에서 광의 진행을 가로막지 않도록, 상기 상부하단커버(112) 및 상기 고정브라켓(113) 각각의 상기 튜브(200)에 상응하는 위치에는 상부하단커버통공(112h) 및 고정브라켓통공(113h)이 형성된다.A fixing bracket 113 is provided at the lower end of the inner space formed by the upper body cover 111 and the upper and lower cover 112 , that is, at the upper side of the upper and lower cover 112 , The motor 140 is provided at the center of the upper surface. In addition, a rotation bracket 114 couples the rotation shaft of the optical module 130 and the motor 140 , and a slip ring 115 is provided on the rotation shaft of the motor 140 to supply power to the motor 140 . do. At this time, the upper and lower cover 112 and the fixing bracket 113 so that the optical module 130 does not block the progress of light in the process of performing light irradiation and detection for the sample accommodated in the tube 200 . At positions corresponding to the respective tubes 200, upper and lower cover through-holes 112h and fixing bracket through-holes 113h are formed.

더불어 상기 상부몸체(110)는, 상기 고정브라켓(113) 및 상기 상부하단커버(112) 사이에 구비되는 핫탑히터기판(116)을 더 포함할 수 있다. 상기 핫탑히터기판(116)은 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 가열하는 장치로서, 이후 설명될 상기 히터모듈(150)의 가열동작을 보조하는 역할을 한다. 이 때 상기 핫탑히터기판(116)에도 역시 광 진행을 가로막지 않도록 상기 튜브(200)에 상응하는 위치에 핫탑히터기판통공(116h)이 형성된다.In addition, the upper body 110 may further include a hot top heater substrate 116 provided between the fixing bracket 113 and the upper and lower cover 112 . The hot top heater substrate 116 is a device for uniformly heating the plurality of tubes 200 , and serves to assist the heating operation of the heater module 150 , which will be described later. At this time, the hot-top heater substrate 116 also has a hot-top heater substrate through-hole 116h formed at a position corresponding to the tube 200 so as not to block the propagation of light.

한편 상술한 바와 같이 상기 상부몸체(110) 내에는 상기 모터(130) 및 상기 광학모듈(140)이 수용되는데, 상기 모터(130)는 고정적으로 구비되는 반면 상기 광학모듈(140)은 상기 모터(130)의 회전축에만 연결되어 있어 다소 구조적으로 불안정할 수 있다. 이러한 문제를 해소하도록, 상기 광학모듈(140) 하단 및 상기 고정브라켓(113) 사이에 스프링(117)이 구비됨으로써 복원력을 이용해 상기 광학모듈(140) 하단을 유연하게 받쳐 지지하도록 할 수 있다.Meanwhile, as described above, the motor 130 and the optical module 140 are accommodated in the upper body 110. The motor 130 is fixedly provided while the optical module 140 is the motor ( 130) may be structurally unstable as it is only connected to the rotation shaft. In order to solve this problem, a spring 117 is provided between the lower end of the optical module 140 and the fixing bracket 113, so that the lower end of the optical module 140 can be flexibly supported by using a restoring force.

또한 상기 상부몸체(110) 및 상기 하부몸체(120)는, 상기 PCR 장치(100)에 상기 튜브(200)를 원활하게 넣거나 뺄 수 있도록 분리 및 결합이 가능하도록 형성되는데, 이 때 상기 상부몸체(110) 및 상기 하부몸체(120)가 서로 완전히 분리될 수 있게 형성되어도 물론 무방하지만 다시 결합할 때 각부의 정위치가 이탈되는 문제가 생길 수 있다. 따라서 상기 상부몸체(110) 및 상기 하부몸체(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 일측이 힌지결합됨으로써 여닫음가능하게 형성되는 것이 바람직하다. 도 4에서 샤프트(118)는 바로 이 힌지에 구비되는 부품이다.In addition, the upper body 110 and the lower body 120 are formed to be separated and coupled so that the tube 200 can be smoothly inserted or removed from the PCR apparatus 100, at this time the upper body ( 110) and the lower body 120 may be formed to be completely separated from each other, of course, but there may be a problem that the original positions of each part are separated when they are reconnected. Therefore, it is preferable that the upper body 110 and the lower body 120 are formed so as to be able to open and close by being hinged at one side as shown in FIG. 2 . In FIG. 4 , the shaft 118 is a component provided on this hinge.

상기 하부몸체(120)는 상술한 바와 같이 내부에 상기 히터모듈(150) 및 상기 쿨링팬(160)을 수용 구비한다. 도 5는 본 발명의 PCR 장치의 하부몸체 분해사시도로서, 도 3의 단면도 및 도 5의 분해사시도를 참조하여 상기 하부몸체(120)의 세부구성을 설명하면 다음과 같다. As described above, the lower body 120 has the heater module 150 and the cooling fan 160 therein. 5 is an exploded perspective view of the lower body of the PCR apparatus of the present invention, and the detailed configuration of the lower body 120 will be described with reference to the cross-sectional view of FIG. 3 and the exploded perspective view of FIG.

상기 하부몸체(120)는 하부상단커버(121), 하부측면커버(122), 하부하단커버(123)가 결합됨으로써 내부공간을 형성하여 상기 히터모듈(150) 및 상기 쿨링팬(160)을 수용한다. 또한 상기 하부몸체(120)의 상단에 복수 개의 상기 튜브(200)가 원형으로 배열되어, 상기 상부몸체(110)에서의 광 조사 및 검출이 원활하게 이루어질 수 있게 한다. 이 때 상기 상부몸체(110)에서와 유사하게, 상기 하부몸체(120) 내부의 공간활용성 및 공기유통성을 극대화할 수 있도록, 상기 히터모듈(150)의 중심에 통공이 형성되어 상기 쿨링팬(160)이 강제송풍한 공기가 상기 히터모듈(150) 중심통공을 통과하여 유통되도록 형성되는 것이 바람직하다.The lower body 120 forms an inner space by combining the lower upper cover 121, the lower side cover 122, and the lower lower cover 123 to accommodate the heater module 150 and the cooling fan 160. do. In addition, a plurality of the tubes 200 are arranged in a circle at the upper end of the lower body 120 , so that light irradiation and detection from the upper body 110 can be performed smoothly. At this time, similarly to the upper body 110, a through hole is formed in the center of the heater module 150 to maximize the space utilization and air flow in the lower body 120, so that the cooling fan ( 160) is preferably formed so that the forced-blowing air is circulated through the central through-hole of the heater module 150.

상기 하부상단커버(121)에는 복수 개의 원형으로 배열되는 하부상단커버통공(121h)이 형성되어 상기 튜브(200)가 삽입 구비되며, 상기 하부상단커버(121)가 상기 상부몸체(120) 바로 하단에 배치된다. 상기 하부측면커버(122)의 상단에는 상기 하부상단커버(121)가 결합되며, 상기 하부측면커버(122)의 하단에는 상기 하부하단커버(123)가 결합되는데, 상기 하부하단커버(123)의 상면 중심에는 상기 쿨링팬(160)이 고정 구비된다.A plurality of circularly arranged lower upper cover through holes 121h are formed in the lower upper cover 121 so that the tube 200 is inserted therein, and the lower upper cover 121 is located directly at the lower end of the upper body 120 . is placed on The lower upper cover 121 is coupled to the upper end of the lower side cover 122 , and the lower lower cover 123 is coupled to the lower end of the lower side cover 122 . The cooling fan 160 is fixedly provided at the center of the upper surface.

상기 하부상단커버(121), 상기 하부측면커버(122) 및 상기 하부하단커버(123)로 형성되는 내부공간의 상단, 즉 상기 하부상단커버(121) 하측에는 히터고정기판(124)이 구비되며, 상기 히터고정기판(124)이 상기 히터모듈(140) 상면과 결합되어 상기 히터모듈(140)을 고정하게 된다. 이 때 상기 히터고정기판(124)에는 됨으로써 상기 튜브(200)에 상응하는 위치에 히터고정기판통공(124h)이 형성됨으로써 상기 히터구조물(155)이 관통될 수 있게 한다.A heater fixing substrate 124 is provided at the upper end of the inner space formed by the lower upper cover 121, the lower side cover 122 and the lower lower cover 123, that is, below the lower upper cover 121, , the heater fixing substrate 124 is coupled to the upper surface of the heater module 140 to fix the heater module 140 . At this time, the heater fixed substrate 124 is formed with a heater fixed substrate through hole 124h at a position corresponding to the tube 200 so that the heater structure 155 can pass therethrough.

상기 하부하단커버(123) 중심에는 복수 개의 하면통풍구(125)가 형성되며, 상기 하부측면커버(122) 측면 상단에는 복수 개의 측면통풍구(126)가 형성된다. 이에 따라 상기 쿨링팬(160)이 공기를 강제송풍시키면, 상기 측면통풍구(126) 및 상기 하면통풍구(125)를 통해 상기 하부몸체(120) 내부공간과 외부 간에 공기의 유통이 이루어질 수 있게 된다. 이 때 보다 넓은 공간에서 공기를 끌어오는 것이 바람직하기 때문에, 상기 측면통풍구(126)로 공기가 유입되어 상기 하면통풍구(125)로 배출되도록 하는 것이 바람직하다.A plurality of lower surface vents 125 are formed in the center of the lower lower cover 123 , and a plurality of side vents 126 are formed at the upper end of the side of the lower side cover 122 . Accordingly, when the cooling fan 160 forcibly blows air, the air can be circulated between the inner space of the lower body 120 and the outside through the side vent 126 and the lower vent 125 . At this time, since it is preferable to draw air from a wider space, it is preferable that air is introduced into the side vent 126 and discharged through the lower vent 125 .

부가적으로, 상기 하부몸체(120)에는 전원을 ON/OFF하기 위한 스위치(127) 및 이를 덮어 보호하면서 고정하는 스위치커버(128)나, 내부동작에 따라 상태를 표시하는 다색의 LED로 형성되는 인디케이터(129) 등이 더 구비될 수 있다.Additionally, the lower body 120 has a switch 127 for turning on/off the power and a switch cover 128 that covers and protects and fixes the switch, or a multi-color LED that displays the state according to the internal operation. An indicator 129 and the like may be further provided.

상기 광학모듈(130)은, 원형으로 방사상 등간격 배치되며 각각 개별적으로 광 조사 및 검출을 수행하는 복수 개의 광학계(132)를 포함하여 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 대하여 광 조사 및 검출을 수행한다. 도 6은 본 발명의 PCR 장치의 광학모듈 분해사시도로서, 도 6을 참조하여 상기 광학모듈(130)의 세부구성을 설명하면 다음과 같다.The optical module 130 includes a plurality of optical systems 132 that are radially arranged at equal intervals and individually perform light irradiation and detection, respectively, for light irradiation and detection of the sample accommodated in the tube 200 . carry out 6 is an exploded perspective view of the optical module of the PCR apparatus of the present invention. A detailed configuration of the optical module 130 will be described with reference to FIG. 6 as follows.

상기 광학모듈(130)은, 기본적으로 원형으로 형성되는 고정판(131) 및 복수 개의 상기 광학계(132)로 이루어져 상기 고정판(132) 상에 구비되는 배열체를 포함한다. 이 때 상기 광학계(132)는 상술한 바와 같이 원형으로 방사상 등간격으로 적절하게 서로 이격 배치됨으로써 서로 간의 신호간섭(cross-talk)을 방지한다. 상기 광학계(132)는 각각 여기광을 조사하는 광원 및 형광을 검출하는 검출수단을 포함하며, 따라서 개별적으로 광 조사 및 검출을 수행할 수 있다.The optical module 130 includes an arrangement provided on the fixing plate 132, which is composed of a fixing plate 131 basically formed in a circular shape and a plurality of the optical systems 132 . At this time, as described above, the optical systems 132 are appropriately spaced apart from each other at equal radial intervals in a circle to prevent cross-talk between each other. The optical system 132 includes a light source for irradiating excitation light and a detection means for detecting fluorescence, respectively, so that light irradiation and detection can be performed individually.

상기 광학모듈(130)은 또한 상기 배열체의 상면에 구비되어 상기 배열체의 상면을 지지하면서 상기 광학계(132)의 광 조사 및 검출동작을 제어하는 제1광학제어기판(133) 및 상기 제1광학제어기판(133)의 상면에 적층 구비되어 상기 광학계(132)의 광 조사 및 검출동작에 맞추어 상기 모터(140)와의 연계동작을 제어하는 제2광학제어기판(134)을 포함한다. 이에 따라 구조적으로 상기 광학모듈(130)은, 원형으로 배열되는 복수 개의 상기 광학계(132)로 이루어지는 배열체의 하면은 상기 고정판(131)으로 지지되고, 상면은 상기 제1, 2광학제어기판(133)(134)으로 지지되어 안정된 구조를 이루게 된다.The optical module 130 is also provided on the upper surface of the arrangement, and while supporting the upper surface of the arrangement, a first optical control board 133 for controlling light irradiation and detection of the optical system 132 and the first A second optical control board 134 is provided laminated on the upper surface of the optical control board 133 to control the operation in conjunction with the motor 140 in accordance with the light irradiation and detection operation of the optical system 132 . Accordingly, structurally, the optical module 130 has a lower surface supported by the fixing plate 131 and an upper surface of the array including the plurality of optical systems 132 arranged in a circle, and the upper surface is the first and second optical control substrates ( 133 and 134 to form a stable structure.

한편 앞서 설명한 바와 같이 상기 상부몸체(110)에 보조적인 가열을 수행하는 핫탑히터기판(116)이 구비될 경우, 상기 광학모듈(130)에 불필요한 열이 가해질 우려가 있다. 이런 문제를 방지하도록, 상기 고정판(131)은 열을 차단할 수 있는 단열소재로 이루어지는 것이 바람직하다.On the other hand, as described above, when the hot top heater substrate 116 for performing auxiliary heating is provided on the upper body 110 , there is a risk that unnecessary heat is applied to the optical module 130 . In order to prevent this problem, the fixing plate 131 is preferably made of an insulating material capable of blocking heat.

상기 모터(150)는 기결정된 주기로 각각의 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 대하여 광 조사 및 검출이 수행되도록 상기 광학모듈(130)을 회전시키는 역할을 한다. 즉 상기 모터(140)가 상기 광학모듈(130)을 기결정된 회전속도로 회전시키면서 상기 광학계(132)가 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 대하여 광 조사 및 검출을 수행하게 되는데, 이 때 원하는 신호세분율(sampling rate)에 따라 상기 모터(140)의 회전속도가 조절되도록 한다.The motor 150 serves to rotate the optical module 130 so that light irradiation and detection are performed on the sample accommodated in each of the tubes 200 at a predetermined cycle. That is, while the motor 140 rotates the optical module 130 at a predetermined rotation speed, the optical system 132 performs light irradiation and detection on the sample accommodated in the tube 200 . The rotation speed of the motor 140 is adjusted according to a signal sampling rate.

도면들로 잘 나타난 바와 같이 본 발명의 PCR 장치(100)는 복수 개의 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 대하여 시료검출을 수행한다. 앞서 설명한 바와 같이 본 발명에서는, 상기 튜브(200)보다 적은 개수의 상기 광학계(132)를 구비함으로써 상기 광학계(132)들 간의 간격을 충분히 벌려 신호간섭 문제를 근본적으로 해결한다. 뿐만 아니라 본 발명에서는, 상기 광학모듈(130)이 상기 모터(140)에 의해 회전하도록 형성되어, 상기 광학계(132)가 회전함에 따라 상기 튜브(200) 위치를 지나가면서 광 조사 및 검출을 수행하게 된다. 이 때 상기 광학계(132) 및 상기 튜브(200)의 배치구조 및 상기 모터(140)의 회전속도 등을 모두 알고 있다면, 어느 시점에 상기 광학계(132)가 어느 튜브(200)에 위치하는지 등을 쉽게 파악할 수 있으므로, 적절히 신호처리만 해줌으로써 원활하게 표적물질 검출신호를 얻을 수 있다. 즉 본 발명에서는, 광 조사 및 검출동작 / 다음 튜브 위치로의 진행동작이 연속적으로 이루어지게 함으로써, 앞서 설명한 바와 같은 종래의 PCR 장치에서 불연속동작에 의하여 발생되는 광학계나 이동장치 액추에이터의 충격이나 동적 불안정성을 크게 저감할 수 있다.As well shown in the drawings, the PCR apparatus 100 of the present invention performs sample detection for the samples accommodated in the plurality of tubes 200 . As described above, in the present invention, by providing a smaller number of the optical systems 132 than the tube 200, the distance between the optical systems 132 is sufficiently widened to fundamentally solve the signal interference problem. In addition, in the present invention, the optical module 130 is formed to be rotated by the motor 140, and as the optical system 132 rotates, light irradiation and detection are performed while passing the position of the tube 200. do. At this time, if the arrangement structure of the optical system 132 and the tube 200 and the rotation speed of the motor 140 are all known, at which point the optical system 132 is located in which tube 200, etc. Since it can be easily identified, it is possible to smoothly obtain a target material detection signal by only appropriately processing the signal. That is, in the present invention, by making the light irradiation and detection operation/advance operation to the next tube position be made continuously, the shock or dynamic instability of the optical system or the movement device actuator caused by the discontinuous operation in the conventional PCR apparatus as described above can be greatly reduced.

앞서 설명한 상기 광학모듈(130) 및 상기 모터(140)의 구성을 참조하여, 본 발명의 PCR 장치의 시료검출방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 PCR 장치의 시료검출방법은, 크게 모듈회전단계, 광조사단계, 광검출단계를 포함한다.With reference to the configuration of the optical module 130 and the motor 140 described above, the sample detection method of the PCR device of the present invention will be described in stages as follows. The sample detection method of the PCR apparatus largely includes a module rotation step, a light irradiation step, and a photodetection step.

상기 모듈회전단계에서는, 상기 모터(140)가 상기 광학모듈(130)을 기결정된 회전속도로 회전시킨다. 이 때 상기 회전속도는 앞서 설명한 바와 같이 원하는 신호세분율(sampling rate)에 따라 적절히 결정될 수 있다. 상기 모터(140)의 회전속도에 따라 상기 광학계(132)가 각각의 상기 튜브(200)에 수용된 시료를 지나는 시간이 달라지지만 샘플링속도는 동일하기 때문에, 회전속도가 느릴수록 세분화된 형광신호 즉 신호세분율이 높은 신호를 획득할 수 있다. 따라서 회전속도가 빠를 때에 비하여 더 정확한 형광신호의 검출이 가능하다. 다만 회전속도가 너무 느려지면 검출효율이 떨어질 수 있기 때문에, 검출효율 및 검출정확도를 모두 고려하면서 적절한 최적의 회전속도를 결정하면 된다.In the module rotation step, the motor 140 rotates the optical module 130 at a predetermined rotation speed. In this case, the rotation speed may be appropriately determined according to a desired signal sampling rate as described above. The time for the optical system 132 to pass the sample accommodated in each tube 200 varies according to the rotation speed of the motor 140 , but the sampling rate is the same. It is possible to obtain a signal with a high granularity. Therefore, it is possible to detect a fluorescence signal more accurately than when the rotation speed is high. However, if the rotation speed is too slow, the detection efficiency may be reduced. Therefore, it is sufficient to determine the appropriate optimal rotation speed while considering both the detection efficiency and the detection accuracy.

상기 광조사단계에서는, 상기 광학계(132)가 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 여기광을 조사한다. 시료에 여기광이 조사되면 전자가 여기되어 여기상태가 일정시간 유지되다가 바닥상태로 전이되면서 형광 광자가 생성된다.In the light irradiation step, the optical system 132 irradiates the excitation light to the sample accommodated in the tube 200 . When the sample is irradiated with excitation light, electrons are excited, the excited state is maintained for a certain period of time, and then a fluorescence photon is generated as it transitions to the ground state.

상기 광검출단계에서는, 상기 광학계(132)가 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에서 발생된 형광을 이용하여 상기 시료 내 표적물질을 검출한다.In the photodetection step, the optical system 132 detects a target material in the sample using fluorescence generated from the sample accommodated in the tube 200 .

이 때 상기 광조사단계 및 상기 광검출단계는 상기 광학계(132)가 계속해서 회전하고 있는 상태에서 이루어진다. 따라서 어떤 하나의 상기 튜브(200)에 광을 조사한 상기 광학계(132)가 반드시 동일한 상기 튜브(200)에서 발생된 형광을 검출하지 못할 수 있다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이 상기 광학계(132) 및 상기 튜브(200)의 배치구조 및 상기 모터(140)의 회전속도 등을 모두 알고 있다면, 어느 시점에 상기 광학계(132)가 어느 튜브(200)에 위치하는지 등을 쉽게 파악할 수 있으므로, 적절한 신호처리를 통해 어느 시점에 어느 튜브(200)에 여기광이 조사되었으며 그 후 얼마만큼의 시간이 지난 후에 그 튜브(200)에서 형광이 발생하는지 등의 관계를 쉽게 파악할 수 있으므로, 어느 하나의 튜브(200)에 대하여 광을 조사하는 광학계(132)와 광을 검출하는 광학계(132)가 반드시 동일할 필요는 없다.At this time, the light irradiation step and the light detection step are performed in a state in which the optical system 132 is continuously rotating. Accordingly, the optical system 132 irradiating light to any one tube 200 may not necessarily detect fluorescence generated in the same tube 200 . However, as described above, if the arrangement structure of the optical system 132 and the tube 200 and the rotation speed of the motor 140 are all known, the optical system 132 is located in which tube 200 at a certain point in time. Since it is easy to understand whether the excitation light is irradiated to which tube 200 at any point in time through appropriate signal processing, and how much time elapses after that, the relationship such as whether the tube 200 generates fluorescence, etc. Since it can be easily grasped, the optical system 132 for irradiating light with respect to any one tube 200 and the optical system 132 for detecting light are not necessarily the same.

상기 히터모듈(150)은, 각각의 상기 튜브(200)를 둘러싸도록 구비되어 상기 튜브(200)를 개별적으로 가열가능하게 형성되는 히터구조물(155)을 포함한다. 도 7은 본 발명의 PCR 장치의 히터구조물 분해사시도로서, 도 7을 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 . 7 is an exploded perspective view of the heater structure of the PCR apparatus of the present invention. A detailed configuration of the heater structure 155 will be described with reference to FIG. 7 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 detecting unit attached to the tube receiving unit 155a to measure the temperature of the tube 200 in a contact manner.

이처럼 본 발명에서는, 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 발명에서는, 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. 앞서 상기 하부몸체(120) 세부구성에서 설명한 바와 같이, 상기 쿨링팬(160)이 공기를 강제송풍함으로써 상기 측면통풍구(126)로 공기가 유입되어 상기 하면통풍구(125)로 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 . As previously described in the detailed configuration of the lower body 120, the cooling fan 160 forcibly blows air, so that air is introduced into the side vent 126 and discharged to the lower vent 125 is formed. At this time, since the plurality of tubes 200 are arranged in a circle, uniform cooling can be achieved for all the tubes 200 .

즉 본 발명의 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 at the same temperature is formed in a form that 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 발명의 PCR 장치의 온도조절방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 PCR 장치의 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 of the PCR apparatus of the present invention will be described in stages as follows. The temperature control method of the PCR apparatus includes a temperature rising step, a temperature decreasing 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 발명에서는 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 발명에서는, 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 their structural characteristics. 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 발명에서 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 발명의 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 the plurality of tubes 200 , the reference temperature may be set differently according to the tubes 200 . Therefore, multiple types of samples can be reacted at once using one PCR device 100 , thereby maximizing the utility of the PCR device 100 .

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is varied, and anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains 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 111 : 상부몸체커버
112 : 상부하단커버 112h : 상부하단커버통공
113 : 고정브라켓 113h : 고정브라켓통공
114 : 회전브라켓 115 : 슬립링
116 : 핫탑히터기판 116h : 핫탑히터기판통공
117 : 스프링 118 : 샤프트
120 : 하부몸체
121 : 하부상단커버 121h : 하부상단커버통공
122 : 하부측면커버 123 : 하부하단커버
124 : 히터고정기판 124h : 히터고정기판통공
125 : 하면통풍구 126 : 측면통풍구
127 : 스위치 128 : 스위치커버
129 : 인디케이터
130 : 광학모듈
131 : 고정판 132 : 광학계
133 : 제1광학제어기판 134 : 제2광학제어기판
140 : 모터
150 : 히터모듈 155 : 히터구조물
155a : 튜브수용부 155b : 필름히터부
160 : 쿨링팬
200 : 튜브
100: PCR device
110: upper body 111: upper body cover
112: upper and lower cover 112h: upper and lower cover through hole
113: fixing bracket 113h: fixing bracket through hole
114: rotation bracket 115: slip ring
116: hot top heater substrate 116h: hot top heater substrate through hole
117: spring 118: shaft
120: lower body
121: lower upper cover 121h: lower upper cover through hole
122: lower side cover 123: lower lower cover
124: heater fixed substrate 124h: heater fixed substrate through hole
125: bottom vent 126: side vent
127: switch 128: switch cover
129: indicator
130: optical module
131: fixed plate 132: optical system
133: first optical control board 134: second optical control board
140: motor
150: heater module 155: heater structure
155a: tube receiving part 155b: film heater part
160: cooling fan
200: tube

Claims (14)

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 있어서,
상부몸체(110);
상단에 복수 개의 상기 튜브(200)가 원형으로 배열되는 하부몸체(120);
상기 상부몸체(110)에 수용 구비되며, 원형으로 방사상 등간격 배치되며 각각 개별적으로 광 조사 및 검출을 수행하는 복수 개의 광학계(132)를 포함하여 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 대하여 광 조사 및 검출을 수행하는 광학모듈(130);
상기 상부몸체(110)에 수용 구비되며, 기결정된 주기로 각각의 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 대하여 광 조사 및 검출이 수행되도록 상기 광학모듈(130)을 회전시키는 모터(140);
상기 하부몸체(120)에 수용 구비되며, 각각의 상기 튜브(200)를 둘러싸도록 구비되어 상기 튜브(200)를 개별적으로 가열가능하게 형성되는 히터구조물(155)을 포함하는 히터모듈(150);
상기 하부몸체(120)에 수용 구비되며, 복수 개의 상기 튜브(200) 배열로 이루어지는 원형 중심에 구비되어 상기 튜브(200) 주변에 공기를 강제송풍하여 냉각시키는 쿨링팬(160);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 장치.
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
upper body 110;
a lower body 120 in which a plurality of the tubes 200 are arranged in a circle at an upper end;
It is accommodated in the upper body 110, is radially arranged at equal intervals, and includes a plurality of optical systems 132 that individually perform light irradiation and detection, respectively, and light irradiation for the sample accommodated in the tube 200. and an optical module 130 for performing detection;
a motor 140 accommodated in the upper body 110 and configured to rotate the optical module 130 so that light irradiation and detection are performed with respect to the sample accommodated in each of the tubes 200 at a predetermined cycle;
a heater module 150 including a heater structure 155 accommodated in the lower body 120 and provided to surround each of the tubes 200 so as to be able to individually heat the tubes 200;
a cooling fan (160) accommodated in the lower body (120) and provided in the center of a circular arrangement of a plurality of the tubes (200) to forcibly blow air around the tube (200) to cool it;
A PCR device comprising a.
제 1항에 있어서, 상기 히터구조물(155)은,
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 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 장치.
According to claim 1, wherein the heater structure (155),
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.
A PCR device comprising a.
제 1항에 있어서, 상기 히터모듈(150)은,
중심에 통공이 형성되어 상기 쿨링팬(160)이 강제송풍한 공기가 상기 히터모듈(150) 중심통공을 통과하여 유통되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 PCR 장치.
According to claim 1, wherein the heater module 150,
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) and circulates.
제 1항에 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 장치.
According to claim 1, wherein the PCR device 100,
When 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,
When cooling, the cooling fan 160 is a PCR apparatus, characterized in that formed to cool the plurality of tubes (200) uniformly.
제 1항에 의한 PCR 장치(100)의 온도조절방법에 있어서,
상기 히터모듈(150)이 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 가열하는 온도상승단계;
상기 쿨링팬(160)이 공기를 강제송풍하여 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 냉각하는 온도하강단계;
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 가열하는 온도조절단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 장치의 온도조절방법.
In the temperature control method of the PCR apparatus 100 according to claim 1,
a temperature raising step in which the heater module 150 heats the plurality of tubes 200 uniformly;
a temperature lowering step in which the cooling fan 160 forcibly blows air to uniformly cool the plurality of tubes 200;
Temperature control in which the heater module 150 individually drives the heater structures 155 provided in each tube 200 to individually heat the temperature of each tube 200 to maintain a predetermined reference temperature step;
Temperature control method of a PCR device comprising a.
제 1항에 있어서, 상기 광학모듈(130)은,
원형으로 형성되는 고정판(131),
복수 개의 상기 광학계(132)로 이루어져 상기 고정판(132) 상에 구비되는 배열체,
상기 배열체의 상면에 구비되어 상기 배열체의 상면을 지지하면서 상기 광학계(132)의 광 조사 및 검출동작을 제어하는 제1광학제어기판(133),
상기 제1광학제어기판(133)의 상면에 적층 구비되어 상기 광학계(132)의 광 조사 및 검출동작에 맞추어 상기 모터(140)와의 연계동작을 제어하는 제2광학제어기판(134)
을 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 장치.
According to claim 1, wherein the optical module 130,
Fixed plate 131 formed in a circular shape,
an arrangement comprising a plurality of the optical systems 132 and provided on the fixing plate 132;
a first optical control board 133 provided on the upper surface of the arrangement to control the light irradiation and detection operation of the optical system 132 while supporting the upper surface of the arrangement;
A second optical control board 134 is provided stacked on the upper surface of the first optical control board 133 to control a link operation with the motor 140 in accordance with the light irradiation and detection operation of the optical system 132 .
A PCR device comprising a.
제 1항에 있어서, 상기 광학모듈(130)은,
중심에 통공이 형성되어 상기 모터(140)가 상기 광학모듈(130) 중심통공에 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 PCR 장치.
According to claim 1, wherein the optical module 130,
A through hole is formed in the center so that the motor 140 is disposed in the center through hole of the optical module 130. PCR device.
제 1항에 있어서, 상기 PCR 장치(100)는,
상기 모터(140)가 상기 광학모듈(130)을 기결정된 회전속도로 회전시키면서 상기 광학계(132)가 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 대하여 광 조사 및 검출을 수행하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 PCR 장치.
According to claim 1, wherein the PCR device 100,
The motor 140 rotates the optical module 130 at a predetermined rotation speed while the optical system 132 is formed to perform light irradiation and detection on the sample accommodated in the tube 200 PCR device.
제 8항에 있어서, 상기 PCR 장치(100)는,
원하는 신호세분율(sampling rate)에 따라 상기 모터(140)의 회전속도가 조절되는 것을 특징으로 하는 PCR 장치.
The method of claim 8, wherein the PCR device 100,
PCR apparatus, characterized in that the rotation speed of the motor 140 is adjusted according to a desired signal segmentation rate (sampling rate).
제 1항에 의한 PCR 장치(100)의 시료검출방법에 있어서,
상기 모터(140)가 상기 광학모듈(130)을 기결정된 회전속도로 회전시키는 모듈회전단계;
상기 광학계(132)가 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에 여기광을 조사하는 광조사단계;
상기 광학계(132)가 상기 튜브(200)에 수용된 상기 시료에서 발생된 형광을 이용하여 상기 시료 내 표적물질을 검출하는 광검출단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 장치의 시료검출방법.
In the sample detection method of the PCR apparatus 100 according to claim 1,
a module rotation step in which the motor 140 rotates the optical module 130 at a predetermined rotation speed;
a light irradiation step in which the optical system 132 irradiates excitation light to the sample accommodated in the tube 200;
a photodetection step in which the optical system 132 detects a target material in the sample using the fluorescence generated from the sample accommodated in the tube 200;
A sample detection method of a PCR device comprising a.
제 1항에 있어서, 상기 PCR 장치(100)는,
상기 상부몸체(110) 및 상기 하부몸체(120)가 여닫음가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 PCR 장치.
According to claim 1, wherein the PCR device 100,
PCR device, characterized in that the upper body 110 and the lower body 120 are formed so as to be able to open and close.
제 1항에 있어서, 상기 상부몸체(110)는,
내부에 공간을 형성하는 상부몸체커버(111),
상기 상부몸체커버(111)의 하단에 결합되며 상기 튜브(200)에 상응하는 위치에 상부하단커버통공(112h)이 형성되는 상부하단커버(112),
상기 상부하단커버(112)의 상측에 구비되며 상기 모터(140)가 상면 중심에 고정 구비되고 상기 튜브(200)에 상응하는 위치에 고정브라켓통공(113h)이 형성되는 고정브라켓(113),
상기 광학모듈(130) 및 상기 모터(140)의 회전축을 결합하는 회전브라켓(114),
상기 모터(140)로 전원을 공급하는 슬립링(115)
을 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 장치.
According to claim 1, wherein the upper body 110,
The upper body cover 111 forming a space inside,
The upper and lower cover 112 coupled to the lower end of the upper body cover 111 and having an upper and lower cover through hole 112h at a position corresponding to the tube 200;
A fixing bracket 113 that is provided on the upper side of the upper and lower cover 112, the motor 140 is fixed at the center of the upper surface, and a fixing bracket through hole 113h is formed at a position corresponding to the tube 200;
a rotation bracket 114 for coupling the optical module 130 and the rotation shaft of the motor 140;
Slip ring 115 for supplying power to the motor 140
A PCR device comprising a.
제 12항에 있어서, 상기 상부몸체(110)는,
상기 고정브라켓(113) 및 상기 상부하단커버(112) 사이에 구비되어 복수 개의 상기 튜브(200)를 균일하게 가열하며 상기 튜브(200)에 상응하는 위치에 핫탑히터기판통공(116h)이 형성되는 핫탑히터기판(116)
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 장치.
According to claim 12, The upper body 110,
It is provided between the fixing bracket 113 and the upper and lower cover 112 to uniformly heat a plurality of the tubes 200, and a hot top heater substrate through hole 116h is formed at a position corresponding to the tube 200. Hot Top Heater Substrate(116)
PCR device further comprising a.
제 1항에 있어서, 상기 하부몸체(120)는,
복수 개의 원형으로 배열되는 하부상단커버통공(121h)이 형성되어 상기 튜브(200)가 삽입 구비되며 상기 상부몸체(120) 하단에 배치되는 하부상단커버(121),
상단에 상기 하부상단커버(121)가 결합되고 내부에 공간을 형성하는 하부측면커버(122),
상기 하부측면커버(122)의 하단에 결합되며 상면 중심에 상기 쿨링팬(160)이 고정 구비되는 하부하단커버(123),
상기 하부상단커버(121) 하측에 구비되어 상기 히터모듈(140) 상면과 결합되어 상기 히터모듈(140)을 고정하며 상기 튜브(200)에 상응하는 위치에 히터고정기판통공(124h)이 형성되어 상기 히터구조물(155)이 관통되도록 형성되는 히터고정기판(124),
상기 하부하단커버(123) 중심에 형성되어 상기 쿨링팬(160)에 의해 강제송풍되는 공기를 외부와 유통시키는 복수 개의 하면통풍구(125),
상기 하부측면커버(122) 측면 상단에 형성되어 상기 쿨링팬(160)에 의해 강제송풍되는 공기를 외부와 유통시키는 복수 개의 측면통풍구(126)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 장치.
According to claim 1, wherein the lower body 120,
A plurality of circularly arranged lower upper cover through-holes 121h are formed, the tube 200 is inserted, and the lower upper cover 121 is disposed at the lower end of the upper body 120,
The lower upper cover 121 is coupled to the upper end and the lower side cover 122 forming a space therein;
A lower lower cover 123 coupled to the lower end of the lower side cover 122 and having the cooling fan 160 fixed to the center of the upper surface;
It is provided on the lower side of the lower upper cover 121 and is coupled to the upper surface of the heater module 140 to fix the heater module 140, and a heater fixing substrate through hole 124h is formed at a position corresponding to the tube 200, A heater fixing substrate 124 formed so that the heater structure 155 is penetrated;
A plurality of lower surface vents 125 formed in the center of the lower lower cover 123 to distribute the air forcedly blown by the cooling fan 160 to the outside;
A plurality of side vents 126 formed on the upper side of the lower side cover 122 to distribute the air forcedly blown by the cooling fan 160 with the outside.
A PCR device comprising a.
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