KR20230003837A - 열블록 모듈 - Google Patents
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Abstract
현장 진단용 열블록 모듈로서, 발열체; 상기 발열체 상에 적층되는 열블록, 여기서 상기 열블록은 기판 및 상기 기판 상에 적층되는 하나 이상의 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 상면 및 하면이 개방된 관통형 구조를 가지며; 센서 장착 홀; 및 고정부를 포함하는, 현장 진단용 열블록 모듈이 제공된다.
Description
본 개시는 열블록 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 현장에서 용이하게 사용할 수 있는 현장 진단용 열블록 모듈에 관한 것이다.
특정 질병 유무의 판단 등과 같은 진단 시험에 있어서, 시험관과 같은 반응 용기 내에서의 대상체로부터 채취된 시료의 화학 및/또는 바이오 반응 실험이 통상적으로 수반된다. 이러한 화학 및/또는 바이오 반응 실험에 있어서, 온도는 중요한 변수 중 하나로 작용한다. 예시적인 하나의 특정 반응 실험은 상온이 아닌 약 30℃의 온도가 가장 반응 활성이 최적화되는 온도일 수 있다.
상기와 같은 최적화되는 온도를 제공하기 위하여 랩(또는 연구소)에서는 열블록(또는 히팅 블록이라고도 함)을 사용하는 것이 일반적이다. 상기 열블록에는 복수의 반응용기를 수용할 수 있는 웰(well)이 장착될 수 있으며, 열블록은 상기 웰에 일정한 열을 공급하여, 상기 반응 실험이 공지의 최적화된 온도에서 수행될 수 있도록 보조하는 기능을 한다.
오늘날, 대상체로부터 채취된 시료를 랩으로 운반하기 이전에, 현장에서 바로 진단을 할 수 있는 현장 진단 시험에 대한 관심이 높아지고 있는 실정이다. 그러나 현장에서는 상기와 같은 시험 결과에 중요한 영향을 미치는 변수인 온도를 일정하게 통제하기가 어렵다. 또, 종래의 열블록의 경우, 1kg 이상의 휴대하기 무거운 무게 및 유선 전원 공급 방식 등으로 인하여 외부 현장에서의 사용이 제한적이고 불편하다는 문제점이 존재한다.
본 개시의 관점은 종래의 랩에서의 사용에 특화된 열블록에서 벗어나, 현장에서 사용하기에 적합한 현장진단용 열블록 모듈을 제공하는데 있다.
본 개시의 제1 관점은 현장 진단용 열블록 모듈로서, 발열체; 상기 발열체 상에 적층되는 열블록, 여기서 상기 열블록은 기판 및 상기 기판 상에 적층되는 하나 이상의 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 상면 및 하면이 개방된 관통형 구조를 가지며; 센서 장착 홀; 및 고정부를 포함한다.
본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 발열체는 면상 발열체이다.
본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 열블록은 1개 내지 200개의 몸체를 포함한다.
본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 몸체의 하면은 기판에 부착되고, 상기 현장 진단용 열블록 모듈은 웰을 더욱 포함하며, 상기 웰은 상기 몸체의 상면을 통해 몸체 내에 배치된다.
본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 기판 및 몸체는 금속 또는 합금으로 이루어진다.
본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 기판 및 몸체는 0.1 내지 1 mm의 두께를 갖는다.
본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 센서 장착 홀은 기판 상에 적층된다.
본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 현장 진단용 열블록 모듈은 센서 장착 홀에 장착된 센서를 더욱 포함하며, 여기서 상기 센서는 온도 센서이다.
본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 고정부는 제1 고정부 및 제2 고정부를 포함하고, 상기 제1 고정부의 일부 및 제2 고정부의 일부는 서로 직접 또는 간접적으로 접촉하여 제1 고정부 및 제2 고정부 사이에 발열체, 열블록 및 센서 장착 홀을 고정시킨다.
본 개시의 열블록 모듈은 현장에서의 사용을 위해 휴대가 용이하며, 특히 온도 변화가 극히 유동적인 현장에서도 안정적인 최적 온도를 유지시켜주는 것이 가능하다.
도 1은 본 개시의 일 구현 예에 따른 열블록의 개략적인 모식도이다.
도 2는 본 개시의 일 구현 예에 따른 열블록 및 발열체의 개략적인 모식도이다.
도 3 및 4는 본 개시의 일 구현 예에 따른 열블록 모듈의 개략적인 모식도이다.
도 5는 본 개시의 실험 예를 통해 관찰된 온도에 따른 흡광도 그래프이다.
도 2는 본 개시의 일 구현 예에 따른 열블록 및 발열체의 개략적인 모식도이다.
도 3 및 4는 본 개시의 일 구현 예에 따른 열블록 모듈의 개략적인 모식도이다.
도 5는 본 개시의 실험 예를 통해 관찰된 온도에 따른 흡광도 그래프이다.
본 개시의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이나, 본 개시가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 개시의 열블록 모듈은 실외 및/또는 실내에서의 사용에 특별히 제한이 존재하지 않으며, 바람직하게는 현장 진단용으로 사용될 수 있다. 본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 열블록 모듈의 총 중량은 약 50 내지 200g, 바람직하게는 약 80 내지 150g, 가장 바람직하게는 약 100g 정도일 수 있다. 본 개시의 열블록 모듈의 무게는 상용화되어 있는 종래 열블록 모듈의 평균적인 무게 1 내지 2kg에 비하여 10~20배 가량 가벼운 것이며, 이에 사용자가 부담없이 휴대하여, 현장에서 바로 사용하는 것에 매우 큰 편리성을 제공한다.
또한, 본 개시의 열블록 모듈은 현장에서 사용 시에도, 안정적으로 원하는 온도를 유지시켜주는 것이 가능한바, 현장에서의 화학 및/또는 바이오 반응 실험에서도 우수한 정밀도 및 안정적인 재현성을 달성하는 것이 가능하며, 나아가 실험 결과, 즉 진단 결과의 신뢰성 또한 향상시킬 수 있다.
본 개시는 열블록 모듈에 관한 것으로서, 상기 열블록 모듈은 발열체; 상기 발열체 상에 적층되는 열블록, 여기서 상기 열블록은 기판 및 상기 기판 상에 적층되는 하나 이상의 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 상면 및 하면이 개방된 관통형 구조를 가지며; 센서 장착 홀; 및 고정부를 포함한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 발열체는 면상 발열체일 수 있다. 상기 면상 발열체는 얇은 기판과 같은 형태로 제공될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 면상 발열체는 그 위에 열블록(100) 및 센서 장착 홀이 안정적으로 적층될 수 있으면서 안정적인 열에너지를 공급할 수 있을 정도로 충분한 면적을 가지는 것이 요구된다.
본 개시에서 사용되는 면상 발열체는 종래 열블록과 달리 저전력으로도 충분히 높은 열에너지를 제공하는 것이 가능하며, 이에, 본 개시의 열블록 모듈은 건전지 또는 배터리로 구동 가능할 수 있다. 본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 열블록 모듈은 약 1 내지 10 V의 건전지 또는 배터리의 출력으로 약 200 내지 400분간 구동이 가능하다. 상기 열블록 모듈은 약 25 내지 130℃의 온도 범위에서 온도 제어가 가능하며, 높은 온도에서의 사용 시간이 길어지는 경우, 실제 구동 시간은 보다 짧아질 수 있다.
본 개시의 열블록(100)은 기판(120) 및 몸체(110)를 포함한다. 본 개시의 일 구현 예에서, 상기 열블록(100)은 기판(120) 및 하나 이상의 몸체(110)를 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 몸체(110)는 상면(111) 및 하면(112)이 개구를 갖도록 개방된 관통형 구조를 가질 수 있다. 상기 몸체(110)는 96-웰과 같은 웰의 하나 하나가 장착될 수 있는 내부 공간을 갖는다.
본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 상면(111) 및 하면(112)은 서로 평행하며, 동일한 길이 및 폭을 가질 수 있다. 상기 몸체(110)의 단면은 원형의 형태일 수 있으나 이에 제한되지 않으며 상기 몸체(110)의 단면은 몸체 내에 장착되는 웰의 형태와 동일한 도형의 형태로 제조될 수 있다. 몸체(110)의 단면의 길이 및 폭은 웰의 장착 및 탈착을 고려하여 장착될 웰의 길이 및 폭에 대해 약 0-10mm 더 크게 제작될 수 있다.
본 개시의 열블록 모듈은 웰(미도시)을 더욱 포함할 수 있다. 상기 웰은 상기 상면(111) 상에 배치되어, 웰에 장착된 반응 용기가 상기 상면(111)을 통해 외부로부터 몸체(110) 내에 배치될 수 있도록 한다. 상기 하면(112)은 기판(120) 상에 부착된다. 본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 하면(112) 및 기판(120)은 접착제 등에 의해 영구적으로 고정될 수 있으며, 도는 몸체(110)와 기판(120)이 처음부터 일체로 구성될 수도 있다. 또한, 본 개시의 다른 구현 예에 따르면, 상기 몸체(110)의 하면(112)은 사용 시에만 기판(120)과 고정될 수 있으며, 분리 가능한 형태일 수도 있다.
본 개시의 열블록(100)은 하나 이상의 몸체(110)를 포함할 수 있다. 본 개시의 일 구현 예에 있어서, 상기 열블록(100)은 1개 내지 200개의 몸체(110)를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 몸체의 개수갯 10 내지 150개, 보다 바람직하게는 50 내지 100개, 더욱 바람직하게는 80 내지 100개일 수 있다. 96-well의 사용을 고려하는 관점에서 96-well에 장착된 모든 반응 용기가 몸체 내에 고정될 수 있도록 상기 몸체의 개수는 96개인 것이 가장 바람직하다. 상기 범위의 갯수의 몸체(110)를 갖는 것이 현장 진단용의 열블록 모듈로서 바람직하며, 열블록 모듈이 상기 범위를 초과하는 갯수의 몸체를 갖는 경우, 열블록 모듈의 부피가 지나치게 커져 휴대용으로 적합하지 않을 수 있다.
열블록이 복수의 몸체를 포함하는 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 몸체들은 서로 접촉된 상태로 고정될 수 있다. 서로 접촉된 몸체들은 사용 시 발열체로부터 공급된 열을 서로에게 전도하기에 서로 상이한 몸체에 장착된 웰에서 동일한 진단 시험을 실시하는 경우, 동일한 온도 조건에서의 실시가 가능하여 시험 결과의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다는 이점이 존재한다.
본 개시에서 상기 기판(120) 및 몸체(110)는 동일한 물질로 구성되거나, 또는 서로 상이한 물질로 구성될 수 있다. 본 개시에서 상기 기판 및 몸체는 열전도성이 높은 금속 또는 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 기판 및 몸체는 바람직하게는 동일한 금속 또는 합금으로 이루어질 수 있으며, 본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 기판 및 몸체는 알루미늄을 포함하고, 보다 바람직하게는 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 상기 기판 및 몸체의 재질로서 알루미늄은 높은 열전도도 및 경량성의 관점에서 바람직하다.
또, 현장 진단용 열블록 모듈로서 목적 달성을 위해, 상기 기판 및 몸체는 박형으로 제작되는 것이 바람직하다. 본 개시의 일 구현 예에서, 상기 기판 및 몸체의 두께는 약 0.1 내지 1 mm일 수 있다. 바람직하게 상기 두께는 약 0.2 내지 0.5mm, 가장 바람직하게는 약 0.3 mm일 수 있다. 상기 두께가 이보다 두꺼운 경우, 열블록 모듈 전체의 총 중량이 증가하여 현장 진단용 열블록 모듈로서 사용하기에 무게가 부담스러워질 수 있다. 반대로 상기 두께가 지나치게 얇은 경우, 열블록 모듈의 내구성이 떨어지게 되고, 웰의 장착 및 탈착시 열블록이 찌그러지거나 파손되는 문제가 발생할 가능성이 높아진다.
상기 열블록은 발열체 상에 적층된다. 도 2를 참조하면, 열블록(100)의 기판(120)의 일 면에는 하나 이상의 몸체(110)가 적층되고, 그 반대 면은 발열체와 접촉한다. 이에 발열체로부터의 열 에너지가 기판을 통해 웰 및 반응 용기로 전달될 수 있다.
본 개시의 열블록 모듈은 센서를 장착할 수 있는 센서 장착 홀을 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 상기 센서 장착 홀(130)은 기판(120) 상에 적층된다. 본 개시의 일 구현 예에 따르면, 상기 센서 장착 홀(130)은 몸체(110)와 일체로 제작될 수 있고, 본 개시의 다른 구현 예에 따르면, 상기 센서 장착 홀(130)은 상기 몸체(110) 및 기판(120)과 일체로 제작될 수 있다. 상기 센서 장착 홀은 1개일 수도 있으며, 현장 진단 시험에 있어서, 다양한 환경 조건에 민감하게 영향을 받는 시험을 대비하여 복수의 홀이 구비될 수도 있다.
상기 센서 장착 홀을 이용하여 센서를 용이하게 탈부착할 수 있으며, 본 개시의 열블록 모듈은 센서를 더욱 포함할 수 있다. 상기 센서는 온도, 압력, 습도, 가스 등을 감지할 수 있는 센서일 수 있다. 본 개시에서는 바람직하게는 상기 센서는 온도 센서일 수 있다. 상기 온도 센서는 센서 장착 홀에 장착되고, 센서 장착 홀은 기판(120) 및 몸체(110)와 접촉하여 발열체로부터 제공된 열을 전달받는다. 이에 장착된 온도 센서를 통해 웰의 현재 온도가 어느 정도인지 실시간으로 확인이 가능하다.
도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 본 개시의 발열체 및 열블록은 접착제 등에 의해 직접적으로 고정되기 보다는 발열체 및 열블록을 감싸는 별도의 고정부를 통해 안정적으로 고정될 수 있다. 이러한 발열체와 열블록의 직접적인 고정은 발열체에서의 열 에너지 공급 시 접착제가 녹아 유해 가스를 발생시키거나 흘러 내리는 등의 문제점을 회피하는 것이 가능하다.
상기 고정부(300)는 제1 고정부(301) 및 제2 고정부(302)를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 상기 제1 고정부(301) 상에 발열체(200)가 적층될 수 있다. 상기 제1 고정부(301)의 일부는 제2 고정부(302)의 일부와 접촉하여 서로 맞물리거나, 또는 나사 또는 볼트와 같은 고정용 부자재를 이용하여 커플링된 형태를 고정할 수 있는 형태를 갖는다. 도 4를 참조하면, 상기 제2 고정부(302)는 열블록 위로 장착되며, 고정 후에도 열블록에 웰 및 반응 용기를 장착할 수 있도록 몸체의 상면이 외부로 노출될 수 있는 개구를 갖는다. 고정부(300)는 상기 개구를 제외하고는 열블록 및 발열체의 외부로의 노출을 최소화하여 열손실을 최소화하는 것이 바람직하다.
상기 고정부(300)는 발열체에서 발생하는 열에 의해 변형되지 않을 내열성을 갖추면서도 동시에 현장 진단용으로 적합한 경량성을 갖는 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 본 개시의 일 구현 예에서 상기 고정부는 내열성 플라스틱일 수 있다. 본 개시에 있어서 상기 고정부는 PEEK, PC, 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기와 같은 본 개시의 열블록 모듈은 용이 휴대가 가능하고, 정밀한 온도 제어가 필요한 진단 시험을 현장에서 바로 실시하는 것을 가능케 하여 종래의 열블록 모듈에 비해 편리성 및 신뢰성 측면에서 우수한 이점을 가질 것으로 예상된다.
이하, 본 개시의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예를 제시하지만, 하기의 실시예는 본 개시를 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
실험 예
96-well을 장착할 수 있는 도 1 내지 4와 같은 형태의 열블록 모듈을 제조하였고, 이를 이용하여 30℃ 이상의 온도가 최적 반응 온도인 바이오 반응의 활성도 및 재현성을 테스트하였다.
바이오 반응으로는 HRP에 의한 산화환원 반응을 이용하였다. Streptavidin(STV)을 96 well 표면에 고정하고, 그 위에 비오틴 라벨링된 HRP(horseradish peroxidase)를 고정하고, H2O2 및 TMB 처리를 한 후, 25-40℃ 범위의 다양한 온도 조건하에서 HRP에 의한 산화환원 반응을 수행하여, UV-vis 측정 장치를 이용해 반응에 따른 흡광도를 측정하였다.
온도에 따른 흡광도 결과는 도 5에 도시하였다. 상기 바이오 반응은 37-40℃의 온도를 최적 반응 온도로 하는 것으로 알려진 반응이며, 도 5를 참조하면, 상온에서 수행하는 것보다 높은 온도에서 흡광도가 높아지는 것을 확인할 수 있고, 37℃ 이상의 온도에서도 상대적으로 높은 재현성을 가짐을 확인할 수 있었다(도 5의 온도별 세로 막대의 폭 참조). 상기 재현성은 25℃에서 CV%=14.00; 30℃에서 CV%=14.43; 37℃에서 CV% = 1.13; 40℃에서 CV%=3.14로 계산되었으며, 37℃ 이상의 온도에서 그 미만의 온도에서보다 10배나 우수한 재현성 수치를 가짐을 확인할 수 있었다.
상기와 같은 결과로부터, 상온보다 높은 온도에서 최적 반응 온도를 갖는 바이오 또는 화학 반응을 통한 진단 시험이 요구되는 상황에서 현장에서 별다른 온도 제어 없이 시험을 실시하는 경우, 낮은 재현성 및 낮은 반응 활성으로 인해 시험의 신뢰도 및 정확도가 낮다는 문제점이 존재하는데, 본 개시의 열블록 모듈을 활용하는 경우, 공지의 최적 반응 온도로 열블록 모듈에 장착되는 웰의 온도를 제어하여 높은 반응 활성 및 재현성을 달성하는 것이 가능해져, 현장에서도 신속하고 편리하게 진단 시험을 수행하는 것이 가능해질 것으로 생각된다.
본 개시의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 개시의 영역에 속하는 것이며, 본 개시의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100: 열블록
110: 몸체 111: 상면 112: 하면
120: 기판
130: 센서 장착 홀
200: 발열체
300: 고정부 310: 제1 고정부 320: 제2 고정부
110: 몸체 111: 상면 112: 하면
120: 기판
130: 센서 장착 홀
200: 발열체
300: 고정부 310: 제1 고정부 320: 제2 고정부
Claims (9)
- 현장 진단용 열블록 모듈로서,
발열체;
상기 발열체 상에 적층되는 열블록, 여기서 상기 열블록은 기판 및 상기 기판 상에 적층되는 하나 이상의 몸체를 포함하고, 상기 몸체는 상면 및 하면이 개방된 관통형 구조를 가지며;
센서 장착 홀; 및
고정부를 포함하는, 현장 진단용 열블록 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 발열체는 면상 발열체인, 현장 진단용 열블록 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 열블록은 1개 내지 200개의 몸체를 포함하는, 현장 진단용 열블록 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 몸체의 하면은 기판에 부착되고,
상기 현장 진단용 열블록 모듈은 웰을 더욱 포함하며, 상기 웰은 상기 몸체의 상면을 통해 몸체 내에 배치되는, 현장 진단용 열블록 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판 및 몸체는 금속 또는 합금으로 이루어진, 현장 진단용 열블록 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판 및 몸체는 0.1 내지 1 mm의 두께를 갖는, 현장 진단용 열블록 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 센서 장착 홀은 기판 상에 적층되는, 현장 진단용 열블록 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 현장 진단용 열블록 모듈은 센서 장착 홀에 장착된 센서를 더욱 포함하며, 여기서 상기 센서는 온도 센서인, 현장 진단용 열블록 모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 고정부는 제1 고정부 및 제2 고정부를 포함하고,
상기 제1 고정부의 일부 및 제2 고정부의 일부는 서로 직접 또는 간접적으로 접촉하여 제1 고정부 및 제2 고정부 사이에 발열체, 열블록 및 센서 장착 홀을 고정시키는, 현장 진단용 열블록 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210085405A KR20230003837A (ko) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | 열블록 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210085405A KR20230003837A (ko) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | 열블록 모듈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230003837A true KR20230003837A (ko) | 2023-01-06 |
Family
ID=84924027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210085405A KR20230003837A (ko) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | 열블록 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230003837A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023128610A1 (ko) * | 2021-12-30 | 2023-07-06 | 한국전자기술연구원 | 휴대용 열블록 모듈 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210014739A (ko) | 2018-06-28 | 2021-02-09 | 주식회사 씨젠 | 열블록(thermal block) |
-
2021
- 2021-06-30 KR KR1020210085405A patent/KR20230003837A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210014739A (ko) | 2018-06-28 | 2021-02-09 | 주식회사 씨젠 | 열블록(thermal block) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023128610A1 (ko) * | 2021-12-30 | 2023-07-06 | 한국전자기술연구원 | 휴대용 열블록 모듈 |
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