KR20230009244A - Pcr 모듈 - Google Patents

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KR20230009244A
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Abstract

모세관 원리를 이용하여 시료 주입이 가능한 PCR 모듈이 개시된다. PCR 모듈은, 시료의 투입을 위해 형성된 인렛부를 포함하고, 사출 성형으로 제조 가능한 미소유체 챔버; 상하부가 관통된 복수의 마이크로-웰들을 포함하고, 상기 미소유체 챔버의 하부 면에 배치된 웰 어레이; 및 상기 인렛부를 통해 투입되는 시료가 모세관 현상에 의해 상기 마이크로-웰에 도달되도록 경로를 제공하는 모세관 부재를 포함한다. 모세관 원리를 이용하여 PCR 용액을 반응 공간으로 이동시키고 그 용액이 반응 공간을 채울 때, 반응 공간인 웰 어레이의 코너나 에지 영역에 에어 포켓이 생성되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라, PCR 시험결과에서 에어 포켓에 의한 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한 CMOS 포토센서 어레이 위에 웰 어레이가 위치하므로 실시간 PCR 반응을 측정할 수 있다.

Description

PCR 모듈{PCR MODULE}
본 발명은 PCR 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미소유체 챔버의 반응 공간의 코너나 에지 영역에서 에어 포켓의 발생을 방지하면서 동시에 실시간 PCR 측정이 가능한 PCR 모듈에 관한 것이다.
유전자 증폭기술은 분자진단에 있어서 필수적인 과정으로서 시료 내 미량의 디옥시리보핵산(Deoxyribonucleic Acid; DNA) 또는 리보핵산(Ribonucleic Acid; RNA)의 특정 염기서열을 반복적으로 복제하여 증폭하는 기술이다. 그 중 중합효소 연쇄반응(Polymerase chain reaction; PCR)은 대표적인 유전자 증폭 기술로서 DNA 변성단계(denaturation), 프라이머(Primer) 결합단계(annealing), DNA 복제단계(extension)의 3단계로 구성되어 있으며 각 단계는 시료의 온도에 의존되어 있으므로 시료의 온도를 반복적으로 변하게 함으로서 DNA를 증폭할 수 있다.
이전에 PCR은 일반적으로 96 또는 384-웰 마이크로플레이트(well microplates)에서 수행되었다. 더 높은 처리량을 요구하는 경우, 종래의 마이크로플레이트들에서의 PCR 방법은 비용에 있어 효과적 또는 효율적이지 않다. 한편, PCR 반응 용적을 감소시키면 시약의 소비를 줄이고 반응 용적의 감소된 열 질량에서 증폭 시간을 줄일 수도 있다. 이 전략은 배열 형식(m x n)으로 구현할 수도 있으므로, 그 결과 다수의 더 작은 반응 용적을 구현할 수도 있다. 또한 어떤 배열을 사용하면 증가된 정량 감도, 동적 범위와 특이성을 갖는 확장가능 고 처리량 분석을 허용한다.
지금까지 배열 형식들을 사용하여 디지털 중합 효소 연쇄 반응(dPCR)을 수행하였다. dPCR로부터의 결과들을 사용하여 희귀 대립 유전자(rare alleles)의 농도를 검출 및 정량화하고, 핵산 시료들의 절대 정량화를 제공하고, 또한 핵산 농도가 낮은 접이식 변화를 측정할 수 있다. 일반적으로, 복제의 수를 증가시키면 dPCR 결과들의 정확도 및 재현성이 증가한다.
대부분의 정량 중합 효소 연쇄 반응(qPCR) 플랫폼의 배열 형식은 시료별로 분석 실험을 위해 설계되며, 여기서 PCR 결과들은 사후 분석을 위해 어드레스 가능 해야한다. 그러나, dPCR에 대하여, 각각의 PCR 결과의 특정 위치 또는 우물은 중요하지 않으며, 단지 시료당 양성 및 음성 복제들의 수만 분석될 수도 있다.
dPCR에서, 타겟 폴리 뉴클레오타이드 또는 핵산 서열의 상대적으로 적은 수를 포함하는 용액을 작은 테스트 시료들로 분할할 수도 있으며, 그에 의해 각각의 시료는 일반적으로 타겟 뉴클레오타이드 서열의 한 분자를 포함하거나 또는 타겟 뉴클레오타이드 서열의 분자를 포함하지 않는다. 이어서 시료들이 PCR 프로토콜, 절차, 또는 실험에서 열적으로 순환되는 경우, 타겟 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 시료는 증폭되어, 양성 검출 신호를 생성하는 한편 어떠한 타겟 뉴클레오타이드 서열도 포함하지 않는 시료들은 증폭되지 않고 검출 신호를 생성하지 않는다.
이러한 디지털 PCR의 경우, 반응 공간의 크기가 매우 작고 그 숫자가 매우 많기 때문에 반응 공간들 각각에 시료를 투입하기 어렵다.
또한 시료가 반응 공간의 코너나 에지 영역까지 주입되지 않아서, 반응 공간의 코너나 에지 영역에 에어 포켓이 생길 수 있다. 에어 포켓은 PCR 과정 중의 온도 변화에 의해 팽창하거나 수축하여 시험결과에 오류가 발생한다.
기존의 주된 dPCR 방식은 시료를 반응 공간으로 투입하는 과정과 염기서열을 증폭하는 과정이 나누어지는 엔드-포인트(end-point) PCR을 사용하므로 각 반응 공간에서 실시간으로 염기서열이 증폭되는 반응을 측정하지 못한다.
한국등록특허 제10-2185443호(2020. 11. 25.)(디지털 실시간 PCR용 카트리지)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 모세관 원리를 이용하여 시료를 미소유체 챔버의 반응 공간에 주입하여 상기 반응 공간의 코너나 에지 영역에서 에어 포켓의 발생을 방지하면서 동시에 실시간 PCR 측정이 가능한 PCR 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 PCR 모듈은, 시료의 투입을 위해 형성된 인렛부를 포함하고, 사출 성형으로 제조 가능한 미소유체 챔버; 상하부가 관통된 복수의 마이크로-웰들을 포함하고, 상기 미소유체 챔버의 하부 면에 배치된 웰 어레이; 및 상기 인렛부를 통해 투입되는 시료가 모세관 현상에 의해 상기 마이크로-웰에 도달되도록 경로를 제공하는 모세관 부재를 포함한다.
일실시예에서, 상기 모세관 부재는, 상기 미소유체 챔버와 상기 웰 어레이 사이에 배치되고, 상기 인렛부에 대응하여 형성된 유입홀, 상기 웰 어레이에 대응하여 형성된 투입홀, 및 상기 유입홀의 직경보다 좁은 폭을 갖고서 상기 유입홀과 상기 투입홀을 연결하는 연결홀을 포함하는 제1 테이프를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 테이프는 사각 형상과 상기 사각 형상의 모서리 영역에 원 형상이 중첩된 형상을 갖고, 상기 사각 형상은 상기 웰 어레이에 대응하고, 상기 원 형상은 상기 미소유체 챔버의 인렛부에 대응할 수 있다.
일실시예에서, 상기 투입홀은 상기 사각 형상에 형성되고, 상기 유입홀은 상기 원 형상에 형성되고, 상기 연결홀은 상기 사각 형상과 상기 원 형상이 중첩된 영역에 형성될 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 테이프는 상기 미소유체 챔버에 접하는 면과 상기 웰 어레이에 접하는 면 각각에 접착층이 형성된 양면 테이프를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 투입홀은 상기 웰 어레이의 사각 형상보다 큰 사각 형상을 갖고서, 상기 웰 어레이의 마이크로-웰들을 노출할 수 있다.
일실시예에서, 상기 웰 어레이는 4개의 에지영역들이 상기 제1 테이프에 부착될 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 테이프의 연결홀을 형성하는 측면은 친수처리될 수 있다.
일실시예에서, 상기 모세관 부재는, 상기 웰 어레이의 하부에 배치되고, 상기 제1 테이프에 형성된 상기 연결홀과 상기 투입홀을 커버하는 제2 테이프를 더 포함하고, 상기 제2 테이프는 상기 제1 테이프의 원 형상에 대응할 수 있다.
일실시예에서, 상기 연결홀에 대응하는 상기 제2 테이프의 면은 친수처리될 수 있다.
일실시예에서, 상기 제2 테이프의 두께는 상기 웰 어레이의 두께와 동일할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제2 테이프는 상기 제1 테이프에 접하는 면에 접착층이 형성된 단면 테이프일 수 있다.
일실시예에서, 상기 미소유체 챔버는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 재질을 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 미소유체 챔버는, 사각 형상의 제1 플랫부, 상기 제1 플랫부의 중심영역에 형성된 사각 형상의 지지홀, 상기 제1 플랫부의 모서리 영역에 형성된 원 형상의 홀을 포함하는 사각 형상의 베이스부재; 및 사각 형상의 제2 플랫부, 접시 형상의 멤브레인 스위치 및 페루프 형상의 인렛부를 포함하고, 상기 베이스부재 위에 배치되는 사각 형상의 탑부재를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 PCR 모듈은 상기 웰 어레이 아래에 배치되고, 상기 웰 어레이의 마이크로-웰들에 충진된 시료의 반응 영상을 실시간으로 촬영하는 CMOS 포토센서 어레이를 더 포함할 수 있다.
이러한 PCR 모듈에 의하면, 모세관 원리를 이용하여 PCR 용액을 미소유체 챔버의 반응 공간으로 이동시키고 그 용액이 상기 반응 공간을 채울 때, 상기 반응 공간 내에 배치된 웰 어레이의 코너나 에지 영역에 에어 포켓이 생성되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라, PCR 시험결과에서 에어 포켓에 의한 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한 CMOS 포토센서 어레이 위에 웰 어레이가 위치하므로 실시간 PCR 반응을 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PCR 모듈을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 도 1에 PCR 모듈을 설명하기 위한 배면 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 모세관 부재를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 PCR 모듈을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 PCR 모듈(100)을 설명하기 위한 사시도이다. 도 2는 도 1에 PCR 모듈(100)을 설명하기 위한 배면 분해 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 모세관 부재(130)를 설명하기 위한 분해 사시도이다. 도 4는 도 1에 도시된 PCR 모듈(100)을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 PCR 모듈(100)은 미소유체 챔버(110), 웰 어레이(120), 및 모세관 부재(130)를 포함한다.
미소유체 챔버(110)는 베이스부재(112), 및 탑부재(114)를 포함한다. 베이스부재(112)와 탑부재(114)는 일체로 형성될 수 있다. 미소유체 챔버(110)의 바닥 영역에는 웰 어레이(120) 및 모세관 부재(130)를 수용하도록 후퇴된 형상의 공간이 형성된다. 미소유체 챔버(110)는 투명하고 탄력이 있는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미소유체 챔버(110)는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 미소유체 챔버(110)는 사출 성형으로 제조가 가능하다.
베이스부재(112)는 사각 형상의 제1 플랫부(112a), 상기 제1 플랫부(112a)의 하부의 중심영역에 형성된 사각 형상의 지지홀(112b), 상기 제1 플랫부(112a)의 하부의 제1 모서리 영역에 형성된 원 형상의 제1 플랫홀(112c), 및 상기 제1 플랫부(112a)의 하부의 제2 모서리 영역에 형성된 원 형상의 제2 플랫홀(112d)을 포함한다. 상기 제1 모서리 영역과 상기 제2 모서리 영역은 서로 마주한다. 지지홀(112b)은 웰 어레이(120)에 대응하고, 제1 플랫홀(112c)은 시료가 주입되는 인렛부에 대응하고, 제2 플랫홀(112d)은 시료가 배출되는 아웃렛부에 대응할 수 있다.
탑부재(114)는 접시 형상의 멤브레인 스위치(114a) 및 페루프 형상의 인렛부(114b)를 포함하고, 상기 베이스부재(112) 위에 배치된다.
멤브레인 스위치(114a)는 탑부재(114)의 중심영역에 배치되고 상향으로 돌출된다. 멤브레인 스위치(114a)의 하부 영역은 베이스부재(112)의 지지홀에 대응한다. 이에 따라 미소유체 챔버(110)의 바닥부에는 후퇴된 형상의 공간이 형성된다. 후퇴된 공간에는 CMOS 이미지 센서와 웰 어레이(120)가 수용될 수 있다.
인렛부(114b)는 울타리 형상(fence shape)을 갖고서, 시료의 투입을 위해 형성된다. 인렛부(114b)는 멤브레인 스위치(114a)의 일측에 상향으로 돌출되어 시료가 외부로 유출되는 것을 차단한다. 인렛부(114b)의 중심영역에는 베이스부재(112)의 수직 방향으로 인렛(INLET)이 형성된다. 상기 인렛을 통해 시료가 모세관 부재(130)를 경유하여 웰 어레이(120)에 주입된다.
탑부재(114)는 멤브레인 스위치(114a)의 타측에 관찰자 관점에서 상향으로 돌출된 그립부(114c)를 더 포함할 수 있다. 그립부(114c)는 멤브레인 스위치(114a)를 기준으로 인렛부(114b)와 마주하도록 배치될 수 있다. 그립부(114c)의 높이는 인렛부(114b)의 높이보다 높을 수 있다. 인렛부(114b)의 높이와 멤브레인 스위치(114a)의 높이는 동일할 수 있다.
웰 어레이(120)는 상하부가 관통된 복수의 마이크로-웰들을 포함하고, 미소유체 챔버(110)의 하부 면에 배치될 수 있다. 웰 어레이(120)는 CMOS 포토센서 어레이(140) 위에 배치되고, PCB(150)에 형성된 기판홀에 삽입되어 배치될 수 있다. 웰 어레이(120)는 복수의 마이크로 웰들을 포함할 수 있다. 마이크로 웰들의 형상이나, 치수, 개수 등은 다양할 수 있다. 마이크로 웰들 각각에는 분말시료 또는 액체시료와 같은 분석시료가 수용될 수 있다. 상기 분석시료는 생물학적 물질 분석을 위한 특이성분이다. 즉, 상기 분석시료란 특정한 생물학적 물질, 예를 들어 단백질, DNA, RNA 등의 정량 또는 정성 분석을 위한 성분으로서, 프라이머, 프로브, 항체, 앱타머, DNA 또는 RNA 중합효소 등을 의미하며, 특히 실시간 중합효소연쇄반응, 정온 효소반응 또는 LCR(Ligase Chain Reaction) 등을 수행하기 위해 필요한 성분을 의미한다.
모세관 부재(130)는 미소유체 챔버(110)와 웰 어레이(120) 사이에 배치된 제1 테이프(132) 및 웰 어레이(120)의 하부에 배치된 제2 테이프(134)를 포함하고, 인렛부(114b)를 통해 투입되는 시료가 모세관 현상(capillarity action)에 의해 마이크로-웰에 도달되도록 경로를 제공한다. 여기서, 모세관 현상이란 중력 등의 외부 힘에 상관없이 가느다란 관이나 다공성 물질 등의 좁은 공간을 따라 이동하는 성질을 말한다.
제1 테이프(132)는 사각 형상과 상기 사각 형상의 모서리 영역에 원 형상이 중첩된 형상을 갖고, 상기 사각 형상은 상기 웰 어레이(120)에 대응하고, 상기 원 형상은 미소유체 챔버(110)의 인렛부(114b)에 대응할 수 있다.
제1 테이프(132)는 인렛부(114b)의 인렛에 대응하여 형성된 유입홀(132a), 웰 어레이(120)에 대응하여 형성된 투입홀(132b) 및 유입홀(132a)의 직경보다 좁은 폭을 갖고서 유입홀(132a)과 투입홀(132b)을 연결하는 연결홀(132c)을 포함할 수 있다. 투입홀(132b)은 상기 사각 형상에 형성되고, 상기 유입홀(132a)은 상기 원 형상에 형성되고, 연결홀(132c)은 상기 사각 형상과 상기 원 형상이 중첩된 영역에 형성될 수 있다. 투입홀(132b)은 웰 어레이(120)의 사각 형상보다 큰 사각 형상을 갖고서, 웰 어레이(120)의 마이크로 웰들을 노출할 수 있다.
제1 테이프(132)는 미소유체 챔버(110)에 접하는 면과 웰 어레이(120)에 접하는 면 각각에 접착층이 형성된 양면 테이프일 수 있다. 이에 따라, 웰 어레이(120)는 4개의 에지영역들이 제1 테이프(132)에 부착된다. 제1 테이프(132)의 연결홀(132c)을 형성하는 측면은 친수처리될 수 있다. 이에 따라, 인렛을 통해 주입된 시료는 보다 원활하게 웰 어레이(120)에 도달될 수 있다.
제2 테이프(134)는 웰 어레이(120)의 하부에 배치되고, 제1 테이프(132)에 형성된 연결홀(132c)과 투입홀(132b)을 커버할 수 있다. 제2 테이프(134)는 제1 테이프(132)의 원 형상에 대응할 수 있다. 연결홀(132c)에 대응하는 제2 테이프(134)의 면은 친수처리될 수 있다. 이에 따라, 인렛을 통해 주입된 시료는 보다 원활하게 웰 어레이(120)에 도달될 수 있다. 제2 테이프(134)는 제1 테이프(132)에 접하는 면에 접착층이 형성된 단면 테이프일 수 있다.
본 발명에 따르면, 미소유체 챔버(110)와 웰 어레이(120) 사이에 배치된 제1 테이프(132) 및 웰 어레이(120)의 하부에 배치된 제2 테이프(134)로 모세관 부재(130)를 구성하므로써, 웰 어레이(120)의 코너나 에지 영역에 에어 포켓이 생성되는 것을 차단할 수 있다.
통상적으로, 에어 포켓은 PCR 과정 중의 온도 변화에 의해 팽창하거나 수축하여 PCR 시험결과에 오류가 발생한다. 하지만, 본 발명에 따르면 모세관 부재(130)를 이용한 모세관 현상에 의해 시료를 이동시키고 그 시료가 미소유체 챔버(110)의 반응 공간을 채울 때, 반응 공간인 웰 어레이(140)의 코너나 에지 영역에서 에어 포켓의 생성이 차단된다. 따라서, PCR 시험결과에서 에어 포켓에 의한 시험결과에 오류가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한 CMOS 포토센서 어레이(140) 위에 웰 어레이(120)가 위치하므로 실시간 PCR 반응을 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 PCR 모듈(100)은 CMOS 포토센서 어레이(140)를 더 포함할 수 있다. CMOS 포토센서 어레이(140)는 웰 어레이(120) 아래에 배치되고, 웰 어레이(120)의 마이크로-웰들에 충진되어 수행되는 PCR 반응 산물의 영상을 실시간으로 촬영할 수 있다.
CMOS 포토센서 어레이(140)는 PCB(150)에 형성된 기판홀에 삽입되어 배치될 수 있다. CMOS 포토센서 어레이(140)는 방출되는 광을 수용하여 PCR 장치에서 수행되는 PCR 반응 산물을 실시간으로 촬영할 수 있다. 즉, CMOS 포토센서 어레이(140)는 여기 광선에 의하여 다수의 프로브에서 발생하는 형광(emission light)을 검출한다. 상기한 형광의 검출은 시간 분리 방식에 의해 이루어질 수도 있고, 파장 분리 방식에 의해 이루어질 수도 있다.
상기한 시간 분리 방식의 경우, 형광물질이 여기광에 응답하여 방출광을 발현함에 따라, 형광센서 어레이 또는 어레이를 구성하는 단일 센서는 이미션 필터를 통과하는 방출광을 검출하고 검출된 방출광의 시상수를 구하여 형광을 감지한다.
이를 위해, PCR 모듈(100)은 미리 결정된 파장을 갖는 광을 선택하는 역할을 수행하는 이미션 필터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 이미션 필터는 CMOS 포토센서 어레이(140) 위에 배치될 수 있다.
한편, 상기한 파장 분리 방식의 경우, 형광물질이 여기광에 응답하여 방출광을 발현함에 따라, 형광센서 어레이 또는 어레이를 구성하는 단일 센서는 상기한 이미션 필터를 통과하는 방출광을 검출하고 검출된 방출광의 스펙트럼 분석을 통해 형광을 감지한다.
본 발명에 따른 PCR 모듈(100)은 PCB(150)를 더 포함할 수 있다. PCB(150)는 미소유체 챔버(110) 아래에 배치되고, 탑재되는 CMOS 포토센서 어레이(140)를 수납할 수 있다. PCB(150)는 미소유체 챔버(110)의 바닥 에지 영역에 접하도록 배치될 수 있다.
시료가 인렛에 투입되면, 모세관 부재(130)에 의해 웰 어레이(120)의 일부 영역, 상기 일부 영역의 상부 영역 및 상기 일부 영역의 하부 영역에 제공된다.
본 실시예에서, 상기 PCR 모듈(100)은 웰 어레이(120)의 마이크로 웰들 각각에 수용된 프로브를 향해 여기 광선(excitation light)을 조사하도록 배치된 광 제공부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 광 제공부는 LED(Light Emitting Diode) 광원, 레이저 광원 등과 같이 광을 방출하는 광원을 포함할 수 있다. 광원으로부터 방출된 광은 웰 어레이(120)의 마이크로 웰들을 통과하거나 반사하고, 이 경우 핵산 증폭에 의해 발생하는 광신호를 CMOS 포토센서 어레이(140)가 검출할 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, PCR 모듈의 웰 어레이에 시약이 내장된 상태로 출시되기 때문에, 시약을 셋팅하기 위한 별도의 절차가 불필요하여 오염가능성이 획기적으로 저하되고 검사 준비를 위한 별도의 절차가 필요하지 않다.
또한 디지털 실시간 PCR의 경우, 반응 공간인 웰 어레이의 마이크로-웰들의 크기가 매우 작고 그 숫자가 매우 많더라도 모세관 현상에 의해 반응 공간들 각각에 시료를 투입하는 것이 가능하다.
또한 시료가 웰 어레이의 코너나 에지 영역까지 주입되어, 반응 공간인 웰 어레이의 코너나 에지 영역에 에어 포켓이 생성되는 것이 방지되고, 시험결과의 신뢰성이 향상된다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : PCR 모듈 110 : 미소유체 챔버
112a : 제1 플랫부 112b : 지지홀
112c : 제1 플랫홀 112 : 베이스부재
112d : 제2 플랫홀 114 : 탑부재
114a : 멤브레인 스위치 114b : 인렛부
120 : 웰 어레이 130 : 모세관 부재
132 : 제1 테이프 132a : 유입홀
132b : 투입홀 132c : 연결홀
134 : 제2 테이프 140 : CMOS 포토센서 어레이
150 : PCB

Claims (15)

  1. 시료의 투입을 위해 형성된 인렛부를 포함하고, 사출 성형으로 제조 가능한 미소유체 챔버;
    상하부가 관통된 복수의 마이크로-웰들을 포함하고, 상기 미소유체 챔버의 하부 면에 배치된 웰 어레이; 및
    상기 인렛부를 통해 투입되는 시료가 모세관 현상에 의해 상기 마이크로-웰에 도달되도록 경로를 제공하는 모세관 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모세관 부재는,
    상기 미소유체 챔버와 상기 웰 어레이 사이에 배치되고, 상기 인렛부에 대응하여 형성된 유입홀, 상기 웰 어레이에 대응하여 형성된 투입홀, 및 상기 유입홀의 직경보다 좁은 폭을 갖고서 상기 유입홀과 상기 투입홀을 연결하는 연결홀을 포함하는 제1 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 테이프는 사각 형상과 상기 사각 형상의 모서리 영역에 원 형상이 중첩된 형상을 갖고,
    상기 사각 형상은 상기 웰 어레이에 대응하고, 상기 원 형상은 상기 미소유체 챔버의 인렛부에 대응하는 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 투입홀은 상기 사각 형상에 형성되고, 상기 유입홀은 상기 원 형상에 형성되고, 상기 연결홀은 상기 사각 형상과 상기 원 형상이 중첩된 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 테이프는 상기 미소유체 챔버에 접하는 면과 상기 웰 어레이에 접하는 면 각각에 접착층이 형성된 양면 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  6. 제2항에 있어서, 상기 투입홀은 상기 웰 어레이의 사각 형상보다 큰 사각 형상을 갖고서, 상기 웰 어레이의 마이크로-웰들을 노출하는 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  7. 제2항에 있어서, 상기 웰 어레이는 4개의 에지영역들이 상기 제1 테이프에 부착되는 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제1 테이프의 연결홀을 형성하는 측면은 친수처리된 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  9. 제2항에 있어서, 상기 모세관 부재는,
    상기 웰 어레이의 하부에 배치되고, 상기 제1 테이프에 형성된 상기 연결홀과 상기 투입홀을 커버하는 제2 테이프를 더 포함하고,
    상기 제2 테이프는 상기 제1 테이프의 원 형상에 대응하는 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 연결홀에 대응하는 상기 제2 테이프의 면은 친수처리된 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제2 테이프의 두께는 상기 웰 어레이의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제2 테이프는 상기 제1 테이프에 접하는 면에 접착층이 형성된 단면 테이프인 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  13. 제1항에 있어서, 상기 미소유체 챔버는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  14. 제1항에 있어서, 상기 미소유체 챔버는,
    사각 형상의 제1 플랫부, 상기 제1 플랫부의 중심영역에 형성된 사각 형상의 지지홀, 상기 제1 플랫부의 모서리 영역에 형성된 원 형상의 홀을 포함하는 사각 형상의 베이스부재; 및
    사각 형상의 제2 플랫부, 접시 형상의 멤브레인 스위치, 및 페루프 형상의 인렛부를 포함하고, 상기 베이스부재 위에 배치되는 사각 형상의 탑부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
  15. 제1항에 있어서, 상기 웰 어레이 아래에 배치되고, 상기 웰 어레이의 마이크로-웰들에 충진된 시료의 반응 영상을 실시간으로 촬영하는 CMOS 포토센서 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 모듈.
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