KR20230032656A - 유전자 증폭 장치 - Google Patents

유전자 증폭 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230032656A
KR20230032656A KR1020210115714A KR20210115714A KR20230032656A KR 20230032656 A KR20230032656 A KR 20230032656A KR 1020210115714 A KR1020210115714 A KR 1020210115714A KR 20210115714 A KR20210115714 A KR 20210115714A KR 20230032656 A KR20230032656 A KR 20230032656A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pcr
heating
film chip
roller
gene amplification
Prior art date
Application number
KR1020210115714A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102667763B1 (ko
Inventor
정광효
안효정
유한영
최요한
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020210115714A priority Critical patent/KR102667763B1/ko
Priority claimed from KR1020210115714A external-priority patent/KR102667763B1/ko
Priority to US17/665,248 priority patent/US20230061904A1/en
Publication of KR20230032656A publication Critical patent/KR20230032656A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102667763B1 publication Critical patent/KR102667763B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
    • B01L9/52—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips
    • B01L9/527—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips for microfluidic devices, e.g. used for lab-on-a-chip
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • B01L7/525—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples with physical movement of samples between temperature zones
    • B01L7/5255—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples with physical movement of samples between temperature zones by moving sample containers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/10—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices
    • G01N35/1081—Devices for transferring samples or any liquids to, in, or from, the analysis apparatus, e.g. suction devices, injection devices characterised by the means for relatively moving the transfer device and the containers in an horizontal plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems
    • B01L2200/147—Employing temperature sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0663—Whole sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0819—Microarrays; Biochips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0832—Geometry, shape and general structure cylindrical, tube shaped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0887—Laminated structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/12—Specific details about materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/12—Specific details about materials
    • B01L2300/123—Flexible; Elastomeric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • G01N2035/00099—Characterised by type of test elements
    • G01N2035/00108—Test strips, e.g. paper
    • G01N2035/00128—Test strips, e.g. paper with pressing or squeezing devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00346—Heating or cooling arrangements
    • G01N2035/00356—Holding samples at elevated temperature (incubation)
    • G01N2035/00366—Several different temperatures used
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00346—Heating or cooling arrangements
    • G01N2035/00356—Holding samples at elevated temperature (incubation)
    • G01N2035/00376—Conductive heating, e.g. heated plates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 증폭 장치는 공급롤러와, PCR 시료 충진이 가능한 복수의 PCR 챔버를 가지며 공급롤러에 감긴 롤 형태의 필름 칩과, 필름 칩을 밀착하여 회전시킨 후 PCR을 유도하는 가열롤러와, 가열롤러의 원주 표면에 기 설정된 간격을 두고 배치되어 필름 칩과 접촉하는 복수의 가열블록과, 가열롤러를 지나 PCR이 수행된 필름 칩을 폐기하는 폐기롤러를 포함한다.

Description

유전자 증폭 장치{APPARATUS FOR GENE AMPLIFICATION}
본 발명은 유전자 증폭 장치에 관한 것이다.
핵산을 보유한 생물체는 종 혹은 개체 특이 유전자 서열을 가지는데, 이 중에서 특이 유전자의 분석을 통해 생물체를 판별하는 유전자 검사법이 개발되었다.
분석 시료 내 유전자의 수는 일반적으로 극히 저농도로 존재하며, 일반적으로 유전자 분석을 위해 증폭하는 과정이 수행된다.
유전자를 증폭하는 대표적인 방법으로 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, 이하 'PCR'이라 함)이 있다. PCR 기술은 유전자를 증폭시료(DNA 템플레이트, 프라이머, 중합효소, dNTP, 버퍼 등을 혼합하여 준비)에 2 내지 3단계의 온도변화를 주는 열사이클링을 인가하여 연쇄촉매반응을 유도함으로써 증폭 대상의 특정 서열 유전자를 증폭시키는 기술이다.
보다 구체적으로, PCR 기술은 DNA 이중나선을 분리시키는 해리(denaturation) 과정(90 내지 98도), 프라이머(primer)가 DNA 템플레이트의 상보적인 쌍을 찾아가도록 조절하는 어닐링(annealing) 과정(50 내지 65도), DNA를 성장시키는 확장(extension) 과정(68 내지 75도)으로 이루어진 열사이클링을 통해 유전자 수가 사이클 당 2배씩 증가되도록 하는 방법이다.
최근에 PCR 증폭시료에 온도변화를 위한 여러 가지 열사이클링 방식이 개발되었지만, 서로 다른 일정한 온도로 유지된 가열원을 소형 용기 내 정지된 시료에 주기적으로 교체하여 인가하는 방법은 온도제어가 단순하다.
또한, 해당 방식은 가열원의 열중량을 시료 용기에 비하여 상대적으로 크게 할 수 있어서 시료의 온도 변화 시간을 단축시킬 수 있는 데 반해, 가열원을 움직이는 도구와 제어가 불가피하며, 매번 시료 용기의 움직임마다 가열원을 안정적으로 밀착시켜야 하는 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 가열원을 롤러의 표면에 배치하여 구동을 단순화함과 동시에 종래의 시료 용기 밀착 문제를 해결할 수 있는 유전자 증폭 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 증폭 장치는 공급롤러와, PCR 시료 충진이 가능한 복수의 PCR 챔버를 가지며 공급롤러에 감긴 롤 형태의 필름 칩과, 필름 칩을 밀착하여 회전시킨 후 PCR을 유도하는 가열롤러와, 가열롤러의 원주 표면에 기 설정된 간격을 두고 배치되어 필름 칩과 접촉하는 복수의 가열블록과, 가열롤러를 지나 PCR이 수행된 필름 칩을 폐기하는 폐기롤러를 포함한다.
가열블록은 가열롤러의 회전으로 인해 필름 칩과 순차적으로 접촉하여 필름 칩 내 PCR 시료의 유전자 증폭을 유도한다.
복수의 가열블록은 가열롤러의 외주 표면에 일정 간격으로 배치되되, PCR 열사이클링의 단계인 해리(denaturation), 어닐링(annealing) 및 확장(extension)을 위하여 서로 다른 온도로 일정하게 유지될 수 있다.
가열롤러는 중공 형상으로 이루어지며, 원주 표면에 배치된 복수의 가열블록이 저마다 다른 온도로 유지되도록 단열재로 이루어질 수 있다.
가열롤러는 중공 형상으로 이루어지며 가열블록과 대응하는 곡률을 갖는 가열롤러 외부구조체; 및 가열롤러 외부구조체의 내부 공간으로부터 외부로 연결된 홀을 포함할 수 있다.
가열블록은 가열롤러 외부구조체의 표면에 서로 다른 온도로 유지되도록 다수가 배치될 수 있다.
가열롤러는 접촉하는 필름 칩의 일부 구간이 단차를 가진 상태에서 밀착되도록 공급롤러와 폐기롤러 사이에 배치된다.
필름 칩은 폐기롤러로 향하는 과정 중에 일시 정지되어, PCR 챔버에 PCR 시료가 충진되도록 할 수 있다.
PCR 챔버는 필름 칩이 가열롤러의 상부 접촉면에 정렬된 후 외부 공기와 차단되는 것이 바람직하다.
PCR 챔버는 연결채널 및 시료유입구가 하나의 관로를 형성하여 PCR 시료를 충진하며, 시료유입구를 통해 연결채널로 PCR 시료가 충진될 시 별도의 탄성변형체에 의해 시료유입구가 외부 공기와 차단될 수 있다.
필름 칩은 동일한 패턴으로 제작된 복수의 필름이 적층되어 형성된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유전자 증폭 장치는 PCR 시료 충진이 가능한 복수의 PCR 챔버를 갖는 롤 형태의 필름 칩; 필름 칩을 밀착하여 회전시킨 후 PCR을 유도하는 가열롤러; 가열롤러의 원주 표면에 기 설정된 간격을 두고 배치되어 필름 칩과 접촉하는 복수의 가열블록; 가열블록의 온도를 감지하는 온도센서; 가열블록을 일정 온도로 유지하는 히터; 및 온도센서로부터 가열블록의 현재 온도값을 전달받아 기준 온도값과 비교 연산한 후 그 결과에 따라 상기 히터를 제어하는 제어부를 포함한다.
제어부는 가열롤러를 회전 및 일시 정지시켜 가열블록과 필름 칩이 순차적으로 접촉되도록 하여, 필름 칩 내 PCR 시료의 유전자 증폭을 유도할 수 있다.
가열롤러의 내부 공간에는 히터와 온도센서 사이의 도선이 뒤틀리는 것을 방지하는 슬립 링이 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면, 유전자 증폭 장치는 가열원을 롤러의 표면에 배치하여 구동을 단순화함과 동시에 종래의 시료 용기 밀착 문제를 해결할 수 있다.
특히, 본 발명은 필름 칩과 롤러의 안정적인 밀착을 통해 유전자 증폭을 신속하고 연속적으로 수행할 수 있고, 나아가 시료 용기의 원가를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 증폭 장치를 개략적으로 도시한 구성 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열롤러의 구조를 도시한 예시도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유전자 증폭 장치의 구성 간 작동 관계를 도시한 구성 예시도.
도 4는 도 3에 표시된 A-A'의 단면도.
도 5는 도 4에 표시된 B-B'의 단면도.
도 6은 도 4에 표시된 C-C'의 단면도.
도 7 내지 도 9는 필름 칩 내 PCR 챔버, 연결채널, 시료유입구의 다양한 배치 변화를 설명하기 위한 예시도.
도 10 내지 도 14는 밀폐부위 구조체의 형성 과정을 도시한 예시도.
도 15 및 도 16은 신호측정부의 구조를 도시한 부분 구성도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에서는 롤러의 표면에 서로 다른 일정한 온도로 유지된 2 내지 3개의 가열원을 배치하고, 롤러의 표면에 유연성 있는 필름 칩을 밀착시킨 후, 롤러를 일정한 방향으로 연속적으로 회전시킴으로써, 필름 칩 내의 유전자 증폭 시료에 열사이클링이 수행되도록 하는 장치와 방법을 제공한다. 또한, 필름 칩을 연속적으로 교체함으로써, 다수의 유전자 증폭을 연속적으로 수행하는 방법을 제공한다. 이하 실시 예를 통해 발명을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 증폭 장치를 개략적으로 도시한 구성 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 증폭 장치(10)는 크게 필름 칩(50), 가열롤러(100) 및 가열블록(400a, 400b, 400c)을 포함한다.
필름 칩(50)은 유연한 필름의 적층으로 제작되며, 내부에 PCR 챔버(60)가 설치된다. PCR 챔버(60)에는 외부(도 3의 시료공급부; 900)로부터 투입되는 PCR 시료(도 3의 910)가 충진된다.
필름 칩(50)은 공급롤러(510)에 의해 롤 형태로 감겨서 보관된다.
이러한 필름 칩(50)은 PCR 수행을 위하여 가열롤러(100)의 상부 접촉면으로 이동하여 일시 정지되며, PCR 수행이 완료된 후 가열롤러(100)의 회전에 의해 폐기롤러(520)로 이동하여 감겨서 폐기된다. 이러한 필름 칩(50) 이동 과정은 필름 카메라의 필름 이동 동작과 유사하다.
필름 칩(50)은 폐기롤러(520)에 설치된 모터의 구동에 의해 폐기롤러(520)로 당겨져 이동될 수 있으며, PCR 수행을 위하여 필름 칩(50) 내의 PCR 챔버(60)는 가열롤러(100)의 상부 접촉면에 정렬되도록 이동 제어된다.
가열롤러(100)의 회전은 필름 칩(50) 내의 PCR 챔버(60) 내에 충진된 PCR 시료에 PCR 열사이클링을 위한 해리, 어닐링, 확장을 위한 온도 변화를 인가한다.
PCR 열사이클링은 가열롤러(100)의 1회전마다 1회 수행된다. 일반적으로 PCR 열사이클링은 30내지 40회 수행된다. 즉, 필름 칩(50)이 정지된 상태에서 가열롤러(100)의 30 내지 40회 회전에 의해 PCR 열사이클링이 완료된다.
공급롤러(510)에는 필름 칩(50)과 가열롤러(100)의 강한 밀착을 위하여, 다시 말해 폐기롤러(520)에 설치된 모터에 의해 당겨지는 필름 칩(50)이 팽팽하게 유지하기 위하여, 필름 칩(50)의 이동 방향과 반대 방향으로 일정한 토크 저항을 인가하는 토크 모터(미도시)가 설치되거나, 일정 이상의 힘이 인가될 때까지 이동을 저항할 수 있는 파워더 브레이크(미도시)가 추가로 설치될 수 있다.
가열롤러(100)는 원형의 롤러 형태를 갖는 가열롤러 외부구조체(101)를 포함하는 구조를 가지며, 가열롤러 외부구조체(101)와 곡률이 맞게 제작된 가열블록(400a, 400b, 400c)이 가열롤러(100)의 원주 표면에 삽입되어 원형 롤러 형태가 완성되는 것이 바람직하다. 이때, 필름 칩(50)과의 마찰 감소 등의 필요에 따라서, 가열블록(400a, 400b, 400c)은 가열롤러(100)의 원주 표면에서 소량 돌출될 수도 있다.
가열롤러 외부구조체(101)는 표면 일부에 돌출 구조가 형성되거나, 가열롤러(100)의 내부 공간(102)으로부터 외부로 연결된 홀이 형성되어 가열롤러(100)와 접촉하는 필름 칩(50)의 바닥면에 특정 동작을 추가로 인가할 수 있다.
예를 들면, 돌출 구조에 의해 필름 칩(50) 바닥면에 추가로 형성된 테이프 등의 구조에 힘을 인가할 수 있으며, 칼날 형태의 돌출 구조가 형성되어 필름 칩(50)에 변형을 인가할 수도 있다. 또한, 가열롤러 외부구조체(101)의 홀을 통해 필름 칩(50) 바닥면에 냉각을 위한 공기 흐름을 인가할 수 있고, 홀에 의해 필름 칩(50)으로 광을 조사하거나 필름 칩(50)에서 유출된 외부 광을 수광할 수도 있다.
가열롤러 외부구조체(101)는 다수의 가열블록(400a, 400b, 400c) 간에 열적 고립을 위하여 단열재를 이용하여 제작되는 것이 바람직하다. 여기서, 단열재는 단열 플라스틱, 스티로폼, 우레탄폼, 유리섬유, 섬유 단열재, 열반사 단열재, 진공 단열재 등이 될 수 있다.
가열블록(400a, 400b, 400c)은 가열롤러 외부구조체(101)의 표면에 서로 다른 온도로 유지되도록 다수가 배치될 수 있다.
가열블록(400a, 400b, 400c)은 그 개수에 따라, 회전 제어 및 설계의 단순화를 위하여 서로 일정한 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.
가령, 3개의 가열블록(400a, 400b, 400c)이 형성된 경우 120도 간격으로 배치될 수 있다. 가열블록(400a, 400b, 400c)의 개수는 PCR의 온도 사이클링 방법에 따라, 최소 2개 내지 3개가 배치될 수 있다.
가열블록(400a, 400b, 400c)은 유전자 전처리 및 역전사 등 PCR 외 유전자 분석을 위한 다른 온도 인가 기능을 수행하기 위하여 그 개수를 추가할 수 있다. 또한, 가열블록(400a, 400b, 400c)은 설계 요구조건에 따라 같은 온도로 이루어진 n개로 중복 배치될 수도 있다.
가열블록(400a, 400b, 400c)의 온도는 PCR 열사이클링의 단계인 해리(denaturation, 해당 가열블록 400a), 어닐링(annealing, 해당 가열블록 400b), 확장(extension, 해당 가열블록 400c)을 위하여 각각 일정하게 유지되며, 가열롤러(100)는 시계방향으로 회전한다.
반면에, 가열블록(400a, 400b, 400c)은 일정한 온도 유지를 위하여, 열전도도가 큰 금속 물질(예: 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리합금 등)로 제작되는 것이 바람직하다. 이러한 가열블록(400a, 400b, 400c)은 필름 칩(50)의 접촉면 및 PCR 챔버(60) 내 시료 등 가열 대상보다 상대적으로 큰 열용량을 갖는 크기로 제작되는 것이 바람직하다.
필름 칩(50)과 접촉하는 가열블록(400a, 400b, 400c)의 외부표면은, 표면 폴리싱을 통해 경면 가공되어 안정적인 밀착과 열전달이 가능하다.
필름 칩(50)으로의 안정적인 열전달과 가열롤러(100)의 원활한 회전을 위하여, 가열블록(400a, 400b, 400c)의 외부표면에는 윤활제, 열전도 그리스(thermal grease), 오일 등이 도포될 수 있다.
유전자 증폭 장치(10)는 추가적으로 가이드 롤러(600)를 포함할 수 있다.
가이드 롤러(600)는 필름 칩(50)이 가열롤러(100)의 표면에 일정한 곡률을 가지고 잘 접촉되도록 하는 역할을 한다.
이러한 가이드 롤러(600)는 필름 칩(50)과 가열롤러(100)가 안정적으로 밀착되도록 필름카메라의 필름과 같이 필름 칩 내에 일정한 간격으로 펀칭 홀(hole)과, 이에 대응하는 돌기(미도시) 구조를 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열롤러의 구조를 도시한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 가열롤러(100)는 히터(200a, 200b, 200c)와, 온도센서(300a, 300b, 300c)를 포함한다.
히터(200a, 200b, 200c) 각각 가열블록(400a, 400b, 400c)의 내측에 배치되어, 가열블록(400a, 400b, 400c)을 일정한 온도로 유지시킨다. 이러한 히터(200a, 200b, 200c)는 필름 히터, FPCB(Flexible PCB) 히터, 열전소자(TEC, thermo electric element) 등이 될 수 있다.
온도센서(300a, 300b, 300c)는 가열블록(400a, 400b, 400c) 내에 배치되어 해당 구간의 온도를 감지한다.
이러한 온도센서(300a, 300b, 300c)는 열전대(thermocouple), 저항온도계(RTD, Resistance Thermometer), 서미스터(Thermistor) 등이 될 수 있다.
히터(200a, 200b, 200c) 및 온도센서(300a, 300b, 300c)는 제어부(미도시)와 도선(104)으로 연결된다. 제어부는 온도센서(300a, 300b, 300c)로부터 가열블록(400a, 400b, 400c)의 온도값을 전달받아, 그 온도값이 기준 온도값을 유지하도록 히터(200a, 200b, 200c)를 제어할 수 있다.
제어부와 히터(200a, 200b, 200c) 및 온도센서(300a, 300b, 300c) 각각의 사이에는 가열롤러(100)의 회전에 의해 꼬임이 발생하지 않도록 슬립 링(103)이 설치될 수 있다.
가열롤러 외부구조체(101)는 단열을 위하여 최소 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 이에 따라 가열롤러의 내부 공간(102)은 동공이 될 수 있다. 가열롤러 내부 공간(102)에는 신호 측정 및 필름 칩(50) 냉각 등의 필요에 따라 광학 부품 및 공기 펌프 등이 추가로 설치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유전자 증폭 장치를 도시한 구성 예시도이다.
도 3에서의 유전자 증폭 장치(10')는 도 1 및 도 2에서의 유전자 증폭 장치(10)의 구성 외에 열 제어, 회전 제어, 필름 칩 밀폐, 신호 측정, 시료 공급 등의 기능을 추가로 가질 수 있다.
필름 칩(50)은 같은 패턴으로 다수개가 제작되어(A-A'는 동일 패턴 중 하나의 패턴을 예시함) 공급롤러(510)에 권취되어 보관된다.
PCR 수행을 위하여 폐기롤러 모터(550)의 구동에 의해 공급롤러(510)로부터 폐기롤러(520)로 필름 칩(50)이 이동할 시, 필름 칩(50) 내의 PCR 챔버(60)는 가열롤러(100)의 상부 접촉면에 정렬된다.
유전자 증폭 장치(10')는 필름 칩(50)이 폐기롤러(520)로 이동하는 과정 중에 필름 칩(50)을 일시 정지한 후, 시료공급부(900)로부터 PCR 시료(910)를 PCR 챔버(60a, 60b, 60c)에 충진할 수 있다.
PCR 챔버(60a, 60b, 60c)는 필름 칩(50)이 이동하여 가열롤러(100)의 상부 접촉면에 정렬된 후 외부 공기와 차단돼야 한다. 왜냐하면, PCR 시료(910) 내에서 고온의 열원이 인가되는 PCR 과정 중에 일어날 수 있는 버블 형성 및 증발 손실을 막기 위해서다. 밀폐기구부(800)는 PCR 챔버(60a, 60b, 60c)를 외부 공기와 차단시킨다.
가열롤러(100)의 회전에 의하여 다수의 가열블록(400a, 400b, 400c)이 필름 칩(50)과 순차적으로 접촉됨으로써, PCR 시료(910)의 온도는 가열블록(400a, 400b, 400c)의 온도 변화에 대응하여 변화한다. 이러한 과정을 통해 PCR이 수행된다.
가열롤러(100)의 회전은, 필름 칩(50)과 접촉되는 가열블록(400a, 400b, 400c)의 교체를 위해 빠르게 수행되고, PCR 챔버(60a, 60b, 60c)로의 열전달을 위해 일정시간 정지된 후, 다음 가열블록으로 회전 이동(예: 60a → 60b)에 의해 교체되는 것이 바람직하다.
가열롤러(100)의 순차적 회전에 의해 PCR 챔버(60a, 60b, 60c) 내의 PCR 시료(910)에서는 유전자 증폭이 수행되며, 유전자 증폭의 양을 측정하기 위하여 신호측정부(700)가 설치될 수 있다.
신호측정부(700)의 신호측정은 가열롤러(100)의 회전 과정 중에 실시간으로 측정되거나, PCR 완료 후 수행될 수 있다. 여기서, 신호측정은 비접촉을 위하여 광학식 방법이 바람직하며, 해당 신호는 PCR에 비례하여 증가하는 형광 세기가 될 수 있다.
제어부(1000)는 유전자 증폭 장치(10')의 전체 구성을 제어하고, 제어 상황을 별도의 화면(LCD 등)에 표시할 수 있다.
유전자 증폭 장치(10')는 유전자 분석을 위한 유전자 추출 등의 목적으로 한 해당 구성 요소가 필요한 경우 그 용도에 맞게 구성 요소를 추가할 수 있다. 예컨대, 유전자 증폭 장치(10')는 전기적, 자기적 외력 인가를 위한 구성 요소와 전기적 신호의 추출을 위한 구성 요소가 별도로 추가될 수도 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 필름 칩 구성을 상세히 도시한 예시도이다.
필름 칩(50)의 PCR 챔버(60)의 중심을 원점으로 했을 때, 도 4는 필름 칩(50)의 평면도(x-y평면)이고, 도 5는 필름 칩(50)의 길이 방향(x축, B-B'선) 단면도(x-z평면)이고, 도 6은 필름 칩(50)의 폭 방향(y축, C-C'선) 단면도(y-z평면)이다.
도 4를 참조하면, 필름 칩(50)은 같은 패턴으로 다수로 제작되어(A-A'는 동일 패턴 중 하나의 패턴 구역) 사용될 수 있다. 이 경우, 하나의 패턴에 한 개의 PCR 챔버(60)가 형성된 예로서, PCR 챔버(60)에 시료를 충진하기 위하여 시료유입구(64) 및 연결채널(62)이 형성될 수 있다.
시료유입구(64)의 일측으로 유입된 PCR 시료는 모세관력에 의해 PCR 챔버(60)에 충진될 수 있으며, 이 경우 시료유입구(64)의 타측은 공기가 유출되는 토출구가 될 수 있다.
도 4의 가열부위(70)는 필름 칩(50)이 가열블록과 밀착되는 접촉면으로서, 가열블록의 열이 필름 칩(50)과 접촉하여 PCR 챔버(60)로 전달되는 가상의 면이다.
가열부위(70)의 크기는 PCR 챔버(60)의 폭과 길이보다 크게 형성되어 열이 PCR 챔버(60) 내 시료로 안정적으로 전달되도록 하는 것이 바람직하다. 밀폐부위(72)는 밀폐기구부(800)와 필름 칩(50) 간 접촉되는 가상의 면(부위)이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 필름 칩은 상부층(52), 중간층(54) 및 하부층(56)으로 이루어진 다수의 필름이 적층되어 형성된다.
상부층(52)에는 시료유입구(64)가 형성된다.
중간층(54)에는 연결채널(62) 및 PCR 챔버(60)가 형성될 수 있다.
하부층(56)은 패턴이 형성되지 않은 기판으로 제작될 수 있다. 적층된 다수의 필름은 가열 본딩(thermal bonding), 접착제 본딩(adhesive bonding), 열융착 필름 본딩(thermal melt film bonding) 등의 방법으로 안정적으로 본딩되는 것이 바람직하다. 해당 필름은 PET, PC, COC 등의 폴리머 재질 혹은 금속 박막 필름이 사용될 수 있으며, PCR을 위한 온도에서 변형이 일어나지 않는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 하부층(56)의 필름은 빠른 열전달을 위하여 두께가 10 내지 100 마이크론 인 것이 바람직하다.
다수의 필름이 적층되어 필름 칩(50)이 제작된 후, PCR 챔버(60), 연결채널(62) 및 시료유입구(64)의 내부 벽면은 PCR 시료의 필름 표면에 흡착을 방지하고, 시료 유입을 원활하게 하기 위하여 플라즈마 처리, 화학적 처리, 바이오물질 도포, 나노물질 도포 등의 방법을 이용하여 표면 처리될 수 있다.
또한, PCR 챔버(60) 내부에는 PCR pre-mix를 동결 건조 등의 방법으로 건조 보관하거나, PCR을 증진시킬 수 있는 나노물질이 보관될 수 있다.
도 7 내지 도 9는 필름 칩 내 PCR 챔버, 연결채널, 시료유입구의 다양한 배치 변화를 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 다수의 PCR 챔버가 폭 방향(y축)으로 어레이로 형성된 예로서, 가열부위(70)은 다수의 PCR 챔버에 공유된 면적으로 형성될 수 있으며, 밀폐부위(72)도 다수의 시료유입구(64)에 공유된 면적으로 형성될 수 있다.
도 8 및 도 9는 연결채널(62)와 시료유입구(64)가 PCR 챔버(60)의 길이 방향(x축)의 한쪽에 형성되어 밀폐부위(72)가 한쪽에만 형성된 예로서, 이 경우 밀폐부위의 개수를 줄일 수 있다.
도 8과 같이 PCR 챔버(60)는 폭 방향(y축)으로 길게 형성되거나, 도 9와 같이 길이 방향(x축)으로 길게 형성될 수 있다. PCR 챔버(60), 연결채널(62), 시료유입구(64)는 PCR 챔버(60)의 개수, 어레이 형성, 밀폐부위(72) 설치의 방법에 따라 다변화될 수 있다.
도 10 내지 도 14는 밀폐부위 구조체의 형성 과정을 도시한 예시도이다.
도 10을 참조하면, 밀폐하부구조(810)는 필름 칩(50)의 시료유입구(64)의 하방 하부층(56)에 밀착되어 배치된다.
밀폐상부구조(820)는 밀폐하부구조(810)의 상부에 이격 배치되되, 시료유입구(64)의 상방에 배치된다. 밀폐상부구조(820)의 하부에는 하방으로 뾰족한 형태의 탄성변형체(825)가 부착된다.
밀폐상부구조(820)가 필름 칩(50) 방향으로 이동할 시, 탄성변형체(825)가 변형되어 시료유입구(64)를 밀폐한다.
변형된 탄성변형체(825)는 시료유입구(64)를 통과하여 필름 칩(50)의 중간층(54) 바닥면과 연결채널(62)까지 유입될 수 있다.
도 11에서의 탄성변형체(825)는 사각 단면으로 이루어진다.
이러한 탄성변형체(825)는, 필름 칩의 상부층에 밀착되어 시료유입구를 밀폐한다.
도 12에서의 탄성변형체(825)는 필름 칩의 시료유입구 일측 상부층에 부착되어 설치되어 있다. 해당 예는 밀폐상부구조(820)가 일측(도면상 우측)에서 시료유입구 방향(도면상 좌측)으로 이동함에 따라 탄성변형체(825)를 압착하여 변형시킴으로써 시료유입구를 밀폐할 수 있다.
도 13은 실링 테이프(830)가 시료유입구의 주변 일측 상부층에 부착되어 설치되어 있다. 해당 예는 밀폐상부구조(820)가 일측(도면상 우측)에서 시료유입구 방향(도면상 좌측)으로 이동함에 따라 실링 테이프(830)를 밀어서 시료유입구에 부착되도록 함으로써 시료유입구를 밀폐할 수 있다.
도 14는 실링 테이프(830)가 밀폐상부구조(820)의 측면에서 연속적으로 공급되는 구조의 예다. 예컨대, 실링 테이프(830)가 밀폐상부구조(820)의 측면에 설치된 컨베이어 구조에 간격을 두고 배치된 상태에서, 실링 테이프(830)는 밀폐상부구조(820)에 의해 시료유입구(64)와 대향하는 위치에서 일시 정지한다.
이 경우, 실링 테이프(830)는 밀폐상부구조(820)에 의해 시료유입구(64)로 이동하면서 필름 칩의 시료유입구(64)에 부착되어 밀착된다.
이렇듯 도 10 내지 도 14를 통해 밀폐부위 구조체에 대한 다양한 예를 설명하였으나, 시료유입구를 PCR 수행 중에 밀폐하는 기타 다른 방법이 적용될 수 있다. 그 적용 예로서, 자기력, 전기력의 인가에 의한 밀폐 구조, 상변화 물질에 열을 인가하여 밀폐하는 구조가 될 수 있다.
도 15 및 도 16은 신호측정부의 구조를 도시한 부분 구성도이다.
도 15를 참조하면, 신호측정부(700)는 가열롤러(100)의 내부 공간(102)에 설치된 광원(710) 및 광원필터(740), 가열롤러 외부구조체(101)에 설치된 홀(150), 필름 칩(50)의 상부에 설치된 수광소자(720), 형광필터(750) 및 렌즈(760)로 구성될 수 있다.
광원(710)으로부터 유출된 광은 광원필터(740)를 통해 특정 파장(excitation 파장)의 입사광이 유출된다.
이는 홀(150)을 통하여 필름 칩(50) 내의 PCR 챔버(60)에 있는 PCR 시료의 형광을 여기(excitation) 시키고, 이에 따라 유출되는 형광을 형광필터(750)로 통과시켜 특정 파장(emission 파장)의 방출광을 수광소자(720)로 측정한다.
수광소자(720)의 형광 측정 신호는 형광의 세기가 약할 경우, 추가로 설치된 증폭 회로(미도시)를 통해 증폭할 수 있다.
수광소자(720)는 신호측정부(700)의 동작을 통해 PCR 수행 중에 형광 신호를 실시간으로 측정하거나, PCR 수행 완료 후 형광을 측정하여 PCR을 통한 유전자 증폭의 양을 측정할 수 있다.
가열롤러 외부구조체(101)에 설치된 홀(150)은 확장(extension)을 위한 가열블록(400c)과 해리(denaturation)을 위한 가열블록(400a)의 사이에 설치되어, 다수의 열사이클 중 한 사이클이 완료된 후에 측정되는 것이 바람직하다. 해당 측정은 가열롤러(100)의 회전을 홀(150)과 PCR 챔버(60)가 정렬되도록 일정 시간 정지되는 것이 바람직하다.
신호측정부(700)는 PCR 시료에 적용된 형광에 적합한 파장에 따라 광원필터(740) 및 형광필터(750)가 적용돼야 한다.
적용된 형광이 다수인 경우 광원필터(740) 및 형광필터(750)가 실시간으로 교체되는 구조가 적용될 수 있다.
도 16을 참조하면, 신호측정부(700)는 가열롤러(100) 및 필름 칩(50) 내 PCR 챔버(60)의 상부에 설치될 수 있다. 이러한 신호측정부(700)는 광원(710), 수광소자(720), 필터 큐브(730) 및 렌즈(760)를 포함할 수 있다.
이 중에서 필터 큐브(730)의 외면에는 특정 파장의 입사광과 방출광을 통과시키기 위하여 광원필터(740)와 형광필터(750)가 부착된다.
필터 큐브(730)의 내부에는 입사광과 방출광의 간섭을 최소화하기 위하여 다이크로닉 거울(735)이 설치될 수 있다.
광원(710)으로부터 유출된 광은 광원필터(740)를 통해 특정 파장(excitation 파장)의 입사광이 유출되는데, 이는 다이크로닉 거울(735)에 의해 반사된다.
렌즈(760)는 PCR 챔버(60)에 있는 PCR 시료(도 3의 910)의 형광을 여기(excitation) 시킨다. 이때, 유출되는 형광은 다이크로닉 거울(735)과 형광필터(750)를 통과시켜 특정 파장(emission 파장)의 방출광을 수광소자(720)로 측정한다. 해당 신호는 다수의 열사이클 중 한 사이클이 완료된 후에 측정되는 것이 바람직하다.
한편, 유전자 증폭 장치의 구동 방법은 필름 칩에 PCR시료를 투입하는 단계, 필름 칩을 공급롤러로부터 가열롤러의 상부로 이동하는 단계, 밀폐기구부로 필름 칩의 시료유입구를 밀폐하는 단계, 가열롤러를 회전하여 열사이클링을 수행하는 단계, 열사이클링 수행 과정에서 유전자 증폭 신호를 측정하는 단계, 필름 칩을 폐기롤러로 이동하여 폐기하는 단계로 구성될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10, 10': 유전자 증폭 장치
50: 필름 칩 52: 상부층
54: 중간층 56: 하부층
60, 60a, 60b, 60c: PCR 챔버 62: 연결채널
64: 시료유입구 70: 가열부위
72: 밀폐부위 100: 가열롤러
101: 가열롤러 외부구조체 102: 가열롤러 내부 공간
103: 슬립 링 104: 도선
110: 가열롤러 모터 150: 홀
200: 히터 300: 온도센서
400: 가열블록 510: 공급롤러
520: 폐기롤러 550: 폐기롤러 모터
600: 가이드 롤러 700: 신호측정부
710: 광원 720: 수광소자
730: 필터 큐브 735: 다이크로닉 거울
740: 광원필터 750: 형광필터
760: 렌즈 800: 밀폐기구부
810: 밀폐하부구조 820: 밀폐상부구조
825: 탄성변형체 830: 실링 테이프
900: 시료공급부 910: PCR 시료
1000: 제어부

Claims (13)

  1. 공급롤러;
    PCR 시료 충진이 가능한 복수의 PCR 챔버를 가지며, 상기 공급롤러에 감긴 롤 형태의 필름 칩;
    상기 필름 칩을 밀착하여 회전시킨 후 PCR을 유도하는 가열롤러;
    상기 가열롤러의 원주 표면에 기 설정된 간격을 두고 배치되어 상기 필름 칩과 접촉하는 복수의 가열블록; 및
    상기 가열롤러를 지나 PCR이 수행된 필름 칩을 폐기하는 폐기롤러를 포함하고,
    상기 가열블록은
    상기 가열롤러의 회전으로 인해 상기 필름 칩과 순차적으로 접촉하여 상기 필름 칩 내 PCR 시료의 유전자 증폭을 유도하는 것인 유전자 증폭 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 가열블록은
    상기 가열롤러의 외주 표면에 일정 간격으로 배치되되, PCR 열사이클링의 단계인 해리(denaturation), 어닐링(annealing) 및 확장(extension)을 위하여 서로 다른 온도로 일정하게 유지되는 것인 유전자 증폭 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가열롤러는 중공 형상으로 이루어지며, 원주 표면에 배치된 상기 복수의 가열블록이 저마다 다른 온도로 유지되도록 단열재로 이루어지는 것인 유전자 증폭 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열롤러는
    중공 형상으로 이루어지며 상기 가열블록과 대응하는 곡률을 갖는 가열롤러 외부구조체; 및
    상기 가열롤러 외부구조체의 내부 공간으로부터 외부로 연결된 홀을 포함하는 것인 유전자 증폭 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가열블록은
    상기 가열롤러 외부구조체의 표면에 서로 다른 온도로 유지되도록 다수가 배치되는 것인 유전자 증폭 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가열롤러는
    상기 접촉하는 필름 칩의 일부 구간이 단차를 가진 상태에서 밀착되도록 상기 공급롤러와 폐기롤러 사이에 배치되는 것인 유전자 증폭 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 필름 칩은
    상기 폐기롤러로 향하는 과정 중에 일시 정지되어, 상기 PCR 챔버에 PCR 시료가 충진되도록 하는 것인 유전자 증폭 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 PCR 챔버는
    상기 필름 칩이 상기 가열롤러의 상부 접촉면에 정렬된 후 외부 공기와 차단되는 것인 유전자 증폭 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 PCR 챔버는
    연결채널 및 시료유입구가 하나의 관로를 형성하여 PCR 시료를 충진하며, 상기 시료유입구를 통해 연결채널로 PCR 시료가 충진될 시 별도의 탄성변형체에 의해 상기 시료유입구가 외부 공기와 차단되는 것인 유전자 증폭 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 필름 칩은
    동일한 패턴으로 제작된 복수의 필름이 적층되어 형성되는 것인 유전자 증폭 장치.
  11. PCR 시료 충진이 가능한 복수의 PCR 챔버를 갖는 롤 형태의 필름 칩;
    상기 필름 칩을 밀착하여 회전시킨 후 PCR을 유도하는 가열롤러;
    상기 가열롤러의 원주 표면에 기 설정된 간격을 두고 배치되어 상기 필름 칩과 접촉하는 복수의 가열블록;
    상기 가열블록의 온도를 감지하는 온도센서;
    상기 가열블록을 일정 온도로 유지하는 히터; 및
    상기 온도센서로부터 가열블록의 현재 온도값을 전달받아 기준 온도값과 비교 연산한 후 그 결과에 따라 상기 히터를 제어하는 제어부를 포함하는 유전자 증폭 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 가열롤러를 회전 및 일시 정지시켜 상기 가열블록과 상기 필름 칩이 순차적으로 접촉되도록 하여, 상기 필름 칩 내 PCR 시료의 유전자 증폭을 유도하는 것인 유전자 증폭 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 가열롤러의 내부 공간에는 상기 히터와 온도센서 사이의 도선이 뒤틀리는 것을 방지하는 슬립 링이 구비되는 것인 유전자 증폭 장치.
KR1020210115714A 2021-08-31 2021-08-31 유전자 증폭 장치 KR102667763B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210115714A KR102667763B1 (ko) 2021-08-31 유전자 증폭 장치
US17/665,248 US20230061904A1 (en) 2021-08-31 2022-02-04 Gene amplification apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210115714A KR102667763B1 (ko) 2021-08-31 유전자 증폭 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230032656A true KR20230032656A (ko) 2023-03-07
KR102667763B1 KR102667763B1 (ko) 2024-05-22

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
US20230061904A1 (en) 2023-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109641212B (zh) 用于样品分析与处理的快速热循环
EP0723812B1 (en) Thermal cycling reaction apparatus and reactor therefor
US7666664B2 (en) Instrument for heating and cooling
CN108393101B (zh) 具有多个温度区的微流体器件
US9057568B2 (en) Temperature control devices and methods
US6436355B1 (en) Electrically conducting polymer reaction vessels
EP2061866B1 (en) Rapid thermocycler
US7754473B2 (en) Temperature control of reaction vessel, system with reaction vessel, software product for system and use of system
US20010049134A1 (en) Reaction vessels
EP3239288B1 (en) Pcr apparatus comprising sliding means
EP3463669B1 (en) Rapid thermal cycling for sample analyses and processing
CN111004708A (zh) Pcr温度循环控制方法及旋转驱动式pcr温度循环控制装置
CN111670253A (zh) 用于聚合酶链式反应的芯片及其操作方法、反应设备
US20230061904A1 (en) Gene amplification apparatus
KR102667763B1 (ko) 유전자 증폭 장치
CN102533526A (zh) 一种基因测序仪
JP5896110B2 (ja) 熱サイクル装置及び熱サイクル装置の制御方法
US9427739B2 (en) Rapid thermal cycling for PCR reactions using enclosed reaction vessels and linear motion
KR102434822B1 (ko) 분자 진단용 고속 열순환이 가능한 pcr 장치
KR20170045982A (ko) 복수의 열 블록을 관통하는 반응 튜브를 포함하는 pcr 장치
JP2018011566A (ja) 熱サイクル装置、反応容器及び核酸増幅反応方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right