KR20230077171A

KR20230077171A - Apparatus for pcr

Info

Publication number: KR20230077171A
Application number: KR1020210164133A
Authority: KR
Inventors: 이민호; 김성민
Original assignee: 중앙대학교 산학협력단
Priority date: 2021-11-25
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2023-06-01
Also published as: KR102605728B1

Abstract

피씨알 장치가 개시된다. 상기 피씨알 장치는 피씨알 튜브 삽입부를 포함하는 열유닛; 상기 피씨알 튜브 삽입부를 중심으로 서로 이웃하는 적어도 2개의 냉각수로; 상기 열유닛을 가열하는 적어도 하나의 열원; 및 상기 냉각수로로 냉각액을 공급하는 냉각액공급수단을 포함하고, 상기 적어도 2개의 냉각수로 및 상기 열원은 상기 피씨알 튜브 삽입부 하부에서 V자 또는 U자형 배치 구조를 이루며, 상기 냉각액공급수단은 상기 서로 이웃하는 2개의 냉각수로를 따라 흐르는 상기 냉각액의 흐름 방향이 서로 역방향이 되도록 상기 냉각액을 순환시키는 것을 특징으로 한다.A PCR device is disclosed. The PCR device includes a heat unit including a PCR tube insertion part; at least two cooling water passages adjacent to each other around the PCR tube insertion part; at least one heat source for heating the heat unit; and a cooling liquid supply means for supplying a cooling liquid to the cooling water passage, wherein the at least two cooling water passages and the heat source form a V- or U-shaped arrangement structure under the PCR tube insertion part, and the cooling liquid supply means comprises the cooling liquid supply means. The cooling liquid may be circulated so that flow directions of the cooling liquid flowing along two adjacent cooling water channels are opposite to each other.

Description

PCR device {APPARATUS FOR PCR}

본 발명은 피씨알 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기에너지 소모가 감소될 수 있는 피씨알 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a PCR device, and more particularly, to a PCR device capable of reducing electrical energy consumption.

중합 효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction; 이하, 피씨알(PCR))은 최근 유전물질을 다루는 거의 모든 과정에서 사용하고 있는 검사법으로 검출하기 위한 특정 표적유전자를 증폭하는 방법이다.Polymerase chain reaction (PCR) is a method of amplifying a specific target gene for detection as a test method used in almost all processes dealing with genetic materials in recent years.

피씨알은 최근 한국을 비롯하여 세계적으로 유행하고 있는 코로나19의 확진 여부를 판별하는데 사용되고 있는 것처럼 생명공학이나 과학수사 등 광범위한 분야에서 사용되는 매우 일반적인 검사법이다. PCR is a very common test method used in a wide range of fields such as biotechnology and forensic science, just as it is being used to determine whether COVID-19, which is currently trending around the world, including Korea, is confirmed.

피씨알은 대략 95℃ 정도에서 이루어지는 이중가닥 DNA를 단일가닥 DNA로 분리시키는 변성(Denaturation), 대략 60℃ 정도에서 이루어지는 프라이머와 DNA가 결합하는 결합(Annealing), 그리고 대략 72℃ 정도에서 이루어지며 DNA가 합성되는 신장(Extension) 과정을 반복하며 DNA가 복제되어 그 수가 증폭된다. 이러한 과정을 20회 반복하면 대략 100만배 정도의 증폭이 이루어진다. PCR consists of denaturation, which separates double-stranded DNA into single-stranded DNA at about 95 ° C, annealing, which combines primers and DNA at about 60 ° C, and DNA at about 72 ° C. By repeating the extension process in which DNA is synthesized, DNA is copied and the number is amplified. When this process is repeated 20 times, an amplification of about 1,000,000 times is achieved.

중합효소반응을 위해서는 시약을 가열/냉각을 반복하는 과정을 반복해야 한다. 이를 위해 시약이 담긴 튜브를 금속으로 제작된 열유닛에 장착한 후 열유닛을 반복적으로 가열/냉각한다. For the polymerase reaction, it is necessary to repeat the process of heating/cooling the reagent. To this end, a tube containing a reagent is mounted on a thermal unit made of metal, and the thermal unit is repeatedly heated/cooled.

가열은 저항체 등을 사용하여 용이하게 수행할 수 있지만 냉각은 가열에 비해 복잡한 장치들을 필요로 한다. 전기모터와 팬(Fan)을 사용하여 공기로 냉각하는 방식은 냉각속도가 느리고 소음도 크며 부피증가를 동반한다. 또한 냉장고, 에어콘 등에서 사용하는 압축기를 사용하는 방법은 보다 효율적으로 냉각을 수행할 수 있지만 역시 모터, 압축기, 증발기 등 복잡한 구성요소에 따른 부피증가와 발생하는 소음을 피할 수 없다. Heating can be easily performed using a resistor or the like, but cooling requires more complicated devices than heating. The air cooling method using an electric motor and a fan has a slow cooling speed, a large noise, and an increase in volume. In addition, the method using a compressor used in a refrigerator, air conditioner, etc. can perform cooling more efficiently, but it cannot avoid the increase in volume and noise caused by complex components such as a motor, compressor, and evaporator.

따라서 대부분의 피씨알 장치는 냉각을 위해 펠티어(Peltier) 소자를 사용한다. 펠티어 소자는 비교적 소형이며 반도체 소자로써 소음이 없는 장점을 지닌다. Therefore, most PCR devices use Peltier elements for cooling. The Peltier element is relatively small and has the advantage of being noiseless as a semiconductor element.

그러나 펠티어 소자는 냉각에 있어서 에너지 효율은 약 5~10%정도로 냉장고와 같은 냉동장치에서 비해 매우 낮은 단점을 갖는다. However, the energy efficiency of the Peltier element in cooling is about 5 to 10%, which is very low compared to refrigeration devices such as refrigerators.

또한, 종래 대부분의 피씨알 장치는 상기 열유닛에 열을 전달하는 열원 및 냉각을 위한 냉각수단이 상기 열유닛과의 거리가 멀어서 효율적인 열 전달이 이루어지지 못하는 문제가 있었다.In addition, most conventional PCR devices have a problem in that efficient heat transfer is not achieved because the heat source for transferring heat to the heat unit and the cooling means for cooling are far from the heat unit.

한국등록특허 제10-1882239호Korea Patent Registration No. 10-1882239

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전기에너지 소모가 절감되고, 나아가 중합 연소 연쇄 반응의 진행 속도가 빨라질 수 있도록 한 피씨알 장치를 제공하는데 있다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a PCR device capable of reducing electrical energy consumption and further speeding up the polymerization combustion chain reaction.

본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알 장치는 피씨알 튜브 삽입부를 포함하는 열유닛; 상기 피씨알 튜브 삽입부를 중심으로 서로 이웃하는 적어도 2개의 냉각수로; 상기 열유닛을 가열하는 적어도 하나의 열원; 및 상기 냉각수로로 냉각액을 공급하는 냉각액공급수단을 포함하고, 상기 적어도 2개의 냉각수로 및 상기 열원은 상기 피씨알 튜브 삽입부 하부에서 V자 또는 U자형 배치 구조를 이루며, 상기 냉각액공급수단은 상기 서로 이웃하는 2개의 냉각수로를 따라 흐르는 상기 냉각액의 흐름 방향이 서로 역방향이 되도록 상기 냉각액을 순환시키는 것을 특징으로 한다.A PCR device according to an embodiment of the present invention includes a heat unit including a PCR tube insertion unit; at least two cooling water passages adjacent to each other around the PCR tube insertion part; at least one heat source for heating the heat unit; and a cooling liquid supply means for supplying a cooling liquid to the cooling water passage, wherein the at least two cooling water passages and the heat source form a V- or U-shaped arrangement structure under the PCR tube insertion part, and the cooling liquid supply means comprises the cooling liquid supply means. The cooling liquid may be circulated so that flow directions of the cooling liquid flowing along two adjacent cooling water channels are opposite to each other.

일 실시예에 있어서, 상기 열유닛은 상기 피씨알 튜브 삽입부가 일 방향을 따라 복수로 배열되고, 상기 적어도 2개의 냉각수로는 상기 일 방향을 따라 상기 열유닛을 관통하여 형성되고, 상기 열원은 상기 일 방향을 따라 상기 열유닛에 삽입되는 히터를 포함할 수 있다.In one embodiment, in the heat unit, a plurality of the PCR tube inserts are arranged along one direction, the at least two cooling water channels are formed to penetrate the heat unit along the one direction, and the heat source is A heater inserted into the heat unit along one direction may be included.

일 실시예에 있어서, 상기 냉각액공급수단은, 상기 냉각수로로 공급되기 위한 냉각액을 저장하는 냉각액 저장탱크; 상기 적어도 2개의 냉각수로 중 어느 하나 및 상기 냉각액 저장탱크 사이에 연결되어 상기 냉각액을 상기 냉각수로와 평행한 제1 방향을 따라 공급하는 냉각액공급라인; 서로 이웃하는 2개의 냉각수로 사이에 연결되고, 상기 냉각액의 흐름 방향을 상기 제1 방향의 역방향인 제2 방향 또는 상기 제2 방향의 역방향인 상기 제1 방향으로 전환시키는 냉각액흐름전환라인; 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향의 종단 및 상기 냉각액 저장탱크 사이에 연결되어 상기 냉각액이 상기 냉각액 저장탱크로 회수되게 안내하는 냉각액회수라인; 및 상기 냉각액공급라인 상에 설치되어 상기 냉각액 저장탱크에 저장된 냉각액을 토출하여 순환시키는 냉각액 순환펌프를 포함할 수 있다.In one embodiment, the cooling liquid supply means includes a cooling liquid storage tank for storing the cooling liquid to be supplied to the cooling water path; a cooling liquid supply line connected between one of the at least two cooling water passages and the cooling liquid storage tank to supply the cooling liquid along a first direction parallel to the cooling water passage; a coolant flow diverting line connected between two adjacent cooling water passages and converting a flow direction of the cooling liquid to a second direction opposite to the first direction or to the first direction opposite to the second direction; a cooling liquid recovery line connected between an end of the first direction or the second direction and the cooling liquid storage tank to guide the cooling liquid to be returned to the cooling liquid storage tank; and a cooling liquid circulation pump installed on the cooling liquid supply line to discharge and circulate the cooling liquid stored in the cooling liquid storage tank.

일 실시예에 있어서, 상기 냉각액공급라인 또는 상기 냉각액공급라인이 연결된 냉각수로에 연결되어, 상기 냉각수로를 따라 순환되는 냉각액이 상기 냉각액 저장탱크로 회수된 후 상기 냉각수로 내의 잔여 냉각액을 상기 냉각액 저장탱크로 회수시키는 냉각액 회수수단을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, it is connected to the cooling liquid supply line or the cooling water path to which the cooling liquid supply line is connected, and after the cooling liquid circulated along the cooling water path is returned to the cooling liquid storage tank, the remaining cooling liquid in the cooling water path is stored in the cooling liquid supply line. A cooling liquid recovery means for recovering the cooling liquid into the tank may be further included.

일 실시예에 있어서, 상기 냉각액 회수수단은 공기 진행 방향이 상기 냉각액 저장탱크를 향하도록 상기 냉각액공급라인 또는 상기 냉각액공급라인이 연결된 냉각수로로 공기를 공급하는 송풍팬을 포함할 수 있다.In one embodiment, the cooling liquid recovery means may include a blowing fan for supplying air to the cooling liquid supply line or to the cooling water passage to which the cooling liquid supply line is connected so that the air travels toward the cooling liquid storage tank.

일 실시예에 있어서, 상기 냉각액공급수단, 상기 열원 및 상기 냉각액 회수수단을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 냉각액공급수단 및 상기 열원이 온(ON)/오프(OFF)를 반복하도록 제어하고, 상기 냉각액 회수수단이 상기 열원이 발열되기 전에 동작하도록 제어할 수 있다.In one embodiment, a control unit for controlling the cooling liquid supply unit, the heat source, and the cooling liquid recovery unit is included, and the control unit controls the cooling liquid supply unit and the heat source to be turned on/off repeatedly. And, the cooling liquid recovery means can be controlled to operate before the heat source generates heat.

본 발명에 따른 피씨알 장치에 의하면, 냉각수로 및 열원을 피씨알 튜브가 삽입되는 피씨알 튜브 삽입부를 중심으로 V자형 또는 U자형으로 배치하여 냉각수로 및 열원이 시료와 최대한 근접할 수 있고, 냉각수로들로부터의 냉각액 배출이 지연되므로 시료의 냉각속도 및 가열속도가 증가될 수 있고, 이에 따라 전기에너지 소모가 절감되고, 나아가 중합 연소 연쇄 반응의 진행 속도가 빨라질 수 있는 이점이 있다.According to the PCR device according to the present invention, the cooling water path and the heat source are arranged in a V-shape or a U-shape around the PCR tube insertion part into which the PCR tube is inserted, so that the cooling water path and the heat source can be as close as possible to the sample, and the cooling water Since the discharge of the cooling liquid from the furnace is delayed, the cooling rate and heating rate of the sample can be increased, thereby reducing electrical energy consumption and further increasing the speed of the polymerization combustion chain reaction.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 열유닛의 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 열유닛의 단면도이다.1 is a diagram for explaining the configuration of a PCR device according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of the heat unit shown in FIG. 1;
3 is a cross-sectional view of the thermal unit shown in FIG. 1;

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 피씨알 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 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. Hereinafter, a PCR device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the present invention can have various changes and various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, and includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown enlarged than actual for clarity of the present invention.

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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 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.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 열유닛의 사시도이고, 도 3은 도 1에 도시된 열유닛의 단면도이다.1 is a diagram for explaining the configuration of a PCR device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a heat unit shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the heat unit shown in FIG. .

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알 장치는 열유닛(100), 냉각수로(210, 220), 냉각액공급수단(300), 열원(400), 냉각액 회수수단(500), 제어부(600)를 포함할 수 있다.1 to 3, the PCR device according to an embodiment of the present invention includes a heat unit 100, cooling water passages 210 and 220, a cooling liquid supply unit 300, a heat source 400, and a cooling liquid recovery unit. (500) and a control unit (600).

열유닛(100)에는 시료가 수용된 피씨알 튜브가 삽입된다. 일 예로, 열유닛(100)은 베이스부(110) 및 피씨알 튜브 삽입부(120)를 포함할 수 있다.A PCR tube containing a sample is inserted into the thermal unit 100 . For example, the thermal unit 100 may include a base part 110 and a PCR tube insertion part 120 .

베이스부(110)는 블록 형태로서, 단면 형상이 다각형 형상일 수 있고, 일방향으로 긴 길이를 가질 수 있다. The base portion 110 has a block shape, may have a polygonal cross-sectional shape, and may have a long length in one direction.

피씨알 튜브 삽입부(120)는 시료가 담긴 피씨알 튜브(미도시)가 삽입된다. 상기 피씨알 튜브는 열 전도 가능한 재질일 수 있다. 피씨알 튜브 삽입부(120)는 베이스부(110)의 상면에서 베이스부(110)의 길이방향을 따라 다수 배열될 수 있다. 피씨알 튜브 삽입부(120)는 베이스부(110)의 상면에서 돌출되어 직립되며, 내부에 소정 깊이로 상기 베이스부(110) 저면을 향해 연장되는 튜브 삽입구멍(121)을 가질 수 있다. 또한, 피씨알 튜브 삽입부(120)는 실시간 피씨알 반응을 모니터링하기 위해 피씨알 튜브 삽입부(120)로 삽입되는 피씨알 튜브 내의 시약에 여기광을 유입시키는 것에 따른 형광이 방출되는 구멍(122)이 상기 베이스부(110)의 상면으로 돌출된 부분의 측면에 구비될 수 있다.A PCR tube (not shown) containing a sample is inserted into the PCR tube insertion unit 120 . The PCR tube may be a material capable of conducting heat. The PCR tube insertion part 120 may be arranged in plurality along the longitudinal direction of the base part 110 on the upper surface of the base part 110 . The PCR tube insertion part 120 protrudes from the upper surface of the base part 110 and is upright, and may have a tube insertion hole 121 extending toward the bottom surface of the base part 110 to a predetermined depth inside. In addition, the PCR tube insertion unit 120 has a hole 122 through which fluorescence is emitted by introducing excitation light into the reagent in the PCR tube insertion unit 120 to monitor the PCR reaction in real time. ) may be provided on the side surface of the part protruding from the upper surface of the base part 110.

이러한 열유닛(100)은 열전도성이 우수한 재질로 구비될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 또는 구리 재질일 수 있고, 열유닛(100)의 표면 부식을 방지하기 위해 아노다이징 표면처리 기법으로 표면처리될 수 있다.The thermal unit 100 may be made of a material having excellent thermal conductivity. For example, it may be made of aluminum or copper, and may be surface treated with an anodizing surface treatment technique to prevent surface corrosion of the thermal unit 100 .

냉각수로(210, 220), 냉각액공급수단(300) 및 열원(400)은 피씨알 튜브 삽입부(120)로 삽입된 피씨알 튜브 내의 시료의 가열 및 냉각을 반복하여 중합 효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction; PCR)을 수행하기 위해 구비된다.The cooling water passages 210 and 220, the cooling liquid supply means 300, and the heat source 400 repeat heating and cooling of the sample in the PCR tube inserted into the PCR tube insertion part 120 to cause a polymerase chain reaction. reaction; PCR) is provided.

냉각수로(210)는 적어도 2개일 수 있고, 상기 열유닛(100)의 베이스부(110)의 길이방향에 평행하도록 베이스부(110)의 길이방향의 일측 끝으로부터 다른 일측 끝을 향해 연장되어 베이스부(110)에 관통될 수 있다. 일 예로, 냉각수로(210, 220)는 제1 냉각수로(210) 및 제2 냉각수로(220)를 포함하여, 2개로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 제1 냉각수로(210) 및 제2 냉각수로(220)는 피씨알 튜브 삽입부(120)를 중심으로, 실질적으로는 피씨알 튜브 삽입부(120)의 튜브 삽입구멍(121)을 중심으로 피씨알 튜브 삽입구멍(121)의 좌측 및 우측에 배치될 수 있다.There may be at least two cooling water passages 210, and they extend from one end of the lengthwise direction of the base part 110 toward the other end parallel to the lengthwise direction of the base part 110 of the thermal unit 100, thereby extending the base part 110 toward the base part 110. Part 110 may be penetrated. For example, the cooling water passages 210 and 220 may include two, including the first cooling water passage 210 and the second cooling water passage 220 . In this case, the first cooling water passage 210 and the second cooling water passage 220 are centered around the PCR tube insertion part 120, and substantially the tube insertion hole 121 of the PCR tube insertion part 120 It can be arranged on the left and right sides of the PCR tube insertion hole 121 centered on .

냉각액공급수단(300)은 냉각액 저장탱크(310), 냉각액공급라인(320), 냉각액흐름전환라인(330), 냉각액회수라인(340) 및 냉각액 순환펌프(350)를 포함할 수 있다.The cooling liquid supply unit 300 may include a cooling liquid storage tank 310, a cooling liquid supply line 320, a cooling liquid flow conversion line 330, a cooling liquid recovery line 340, and a cooling liquid circulation pump 350.

냉각액 저장탱크(310)는 상기 냉각수로(210, 220)로 공급되기 위한 냉각액을 저장한다.The cooling liquid storage tank 310 stores the cooling liquid to be supplied to the cooling water passages 210 and 220 .

냉각액공급라인(320)은 상기 냉각액 저장탱크(310)를 상기 적어도 2개의 냉각수로(210, 220) 중 어느 하나에 유체 소통 가능하게 연결하며, 상기 냉각액 저장탱크(310)로부터 상기 냉각액을 상기 냉각수로(210, 220)에 평행한 제1 방향을 따라 공급할 수 있다. 예를 들어, 냉각액공급라인(320)은 상기 제1 냉각수로(210) 및 상기 냉각액 저장탱크(310) 사이에 연결되어, 상기 제1 방향을 따라 냉각액을 공급할 수 있다.The cooling liquid supply line 320 connects the cooling liquid storage tank 310 to any one of the at least two cooling water passages 210 and 220 in fluid communication, and supplies the cooling liquid from the cooling liquid storage tank 310 to the cooling water. It may be supplied along a first direction parallel to the furnaces 210 and 220 . For example, the cooling liquid supply line 320 may be connected between the first cooling water passage 210 and the cooling liquid storage tank 310 to supply the cooling liquid along the first direction.

냉각액흐름전환라인(330)은 서로 이웃하는 2개의 냉각수로(210, 220) 사이에 연결되어, 서로 이웃하는 2개의 냉각수로를 따라 흐르는 냉각수의 흐름 방향이 서로 역방향이 되도록 냉각수를 순환시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 냉각수로(210) 및 상기 제2 냉각수로(220)로 구성되는 경우 상기 냉각액공급라인(320)이 연결된 방향의 반대측에서 상기 제1 냉각수로(210) 및 상기 제2 냉각수로(220) 사이에 연결되어, 상기 제1 냉각수로(210)에서 상기 제1 방향을 따라 흐르는 냉각액을 상기 제1 방향의 역방향인 제2 방향을 따라 흐르도록 방향을 전환시켜서 상기 제2 냉각수로(220)를 따라 냉각액이 흐르도록 할 수 있다. 한편, 도시하지는 않았지만, 상기 냉각수로(210, 220)가 3개 이상인 경우 순차적으로 서로 이웃하는 2개의 냉각수로들 사이의 좌측 및 우측에 교번하여 연결될 수 있다.The coolant flow diverting line 330 is connected between the two neighboring cooling water passages 210 and 220, and can circulate the cooling water so that the flow direction of the cooling water flowing along the two neighboring cooling water passages is opposite to each other. . For example, when the first cooling water path 210 and the second cooling water path 220 are configured, the first cooling water path 210 and the second cooling water path 210 are connected at the opposite side to the direction in which the cooling liquid supply line 320 is connected. Connected between the cooling water passages 220, the cooling liquid flowing along the first direction in the first cooling water passage 210 is changed to flow along the second direction opposite to the first direction, so that the second cooling water Cooling liquid may flow along the furnace 220 . Meanwhile, although not shown, when the number of cooling water channels 210 and 220 is three or more, they may be sequentially connected alternately to the left and right sides of two neighboring cooling water channels.

냉각액회수라인(340)은 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향의 종단 및 상기 냉각액 저장탱크(310) 사이에 연결되어 상기 냉각액이 상기 냉각액 저장탱크(310)로 회수되게 안내한다. 예를 들어, 냉각액회수라인(340)은 상기 제1 냉각수로(210)를 통해 상기 제1 방향을 따라 흐른 냉각액이 상기 냉각액흐름전환라인(330)을 통과하여 상기 제2 방향으로 흐르도록 전환되어 상기 제2 냉각수로(220)를 따라 흐르는 냉각액이 상기 냉각액 저장탱크(310)로 회수되도록, 상기 제2 방향의 종단인, 상기 제2 냉각수로(220)의 일단부 및 상기 냉각액 저장탱크(310) 사이에 연결될 수 있다.The cooling liquid recovery line 340 is connected between the end of the first direction or the second direction and the cooling liquid storage tank 310 to guide the cooling liquid to be recovered to the cooling liquid storage tank 310 . For example, the coolant recovery line 340 is converted so that the coolant flowing along the first direction through the first coolant passage 210 passes through the coolant flow conversion line 330 and flows in the second direction. One end of the second cooling water passage 220, which is the end of the second direction, and the cooling liquid storage tank 310 so that the cooling liquid flowing along the second cooling water passage 220 is returned to the cooling liquid storage tank 310. ) can be connected.

냉각액 순환펌프(350)는 냉각액을 상기 적어도 2개의 냉각수로(210, 220) 및 저장탱크(220) 사이에 순환시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각액 순환펌프(350)는 상기 냉각액공급라인(320) 상에 설치되어 상기 냉각액 저장탱크(310)에 저장된 냉각액을 토출하여 순환시킬 수 있다.The cooling liquid circulation pump 350 may circulate the cooling liquid between the at least two cooling water passages 210 and 220 and the storage tank 220 . For example, the cooling liquid circulation pump 350 may be installed on the cooling liquid supply line 320 to discharge and circulate the cooling liquid stored in the cooling liquid storage tank 310 .

열원(400)은 시료의 가열을 위해 구비되며, 열유닛(100)의 길이방향을 따라 열유닛(100)에 삽입되는 히터를 포함할 수 있다. 일 예로, 히터는 봉 또는 바 타입의 카트리지 히터일 수 있다. 이러한 열원(400)은 피씨알 튜브 삽입부(120)를 중심으로 냉각수로(210, 220)와 함께 V자 또는 U자 형 배치 구조를 이룰 수 있다. 예를 들어, 열원(400)은 하나일 수 있고, 이러한 경우, 피씨알 튜브 삽입부(120)의 아래, 실질적으로는 피씨알 튜브 삽입부(120)의 튜브 삽입구멍(121)의 아래에 배치되어, 열유닛(100)의 길이방향에 수직한 단면으로 볼 때 튜브 삽입구멍(121)의 좌측 및 우측에 배치되는 제1 냉각수로(210) 및 제2 냉각수로(220)와 함께 V자 형으로 배치될 수 있다.The heat source 400 is provided for heating the sample and may include a heater inserted into the heat unit 100 along the length direction of the heat unit 100 . For example, the heater may be a rod or bar type cartridge heater. The heat source 400 may form a V- or U-shaped arrangement structure with the cooling water passages 210 and 220 centered on the PCR tube insertion part 120. For example, the heat source 400 may be one, and in this case, it is disposed below the PCR tube insertion part 120, substantially below the tube insertion hole 121 of the PCR tube insertion part 120. When viewed in cross section perpendicular to the longitudinal direction of the heat unit 100, the first cooling water path 210 and the second cooling water path 220 disposed on the left and right sides of the tube insertion hole 121 form a V-shape. can be placed as

예시된 바와 같이, 2개의 냉각수로(210, 220)와 1개의 열원(400)이 V자 형 배치를 이룰 때, 각각의 냉각수로(210, 220) 및 열원(400)은 튜브 삽입구멍(121)에 근접하게 배치되며, 각각의 냉각수로(210, 220)와 튜브 삽입구멍(121) 사이의 거리는 3mm 이하일 수 있고, 열원(400)과 튜브 삽입구멍(121) 사이의 거리는 3mm 이하일 수 있다.As illustrated, when the two cooling water passages 210 and 220 and the one heat source 400 form a V-shaped arrangement, each cooling water passage 210 and 220 and the heat source 400 form a tube insertion hole 121 ), the distance between each of the cooling water passages 210 and 220 and the tube insertion hole 121 may be 3 mm or less, and the distance between the heat source 400 and the tube insertion hole 121 may be 3 mm or less.

냉각액 회수수단(500)은 상기 냉각액공급라인(320) 또는 상기 냉각액공급라인(320)이 연결된 냉각수로(210)에 연결되어, 상기 적어도 2개의 냉각수로(210, 220)를 따라 순환되는 냉각액이 상기 냉각액 저장탱크(310)로 회수된 후 상기 냉각수로(210, 220) 내의 잔여 냉각액을 상기 냉각액 저장탱크(310)로 회수시킬 수 있다. The cooling liquid recovery unit 500 is connected to the cooling liquid supply line 320 or the cooling water passage 210 to which the cooling liquid supply line 320 is connected, so that the cooling liquid circulated along the at least two cooling water passages 210 and 220 is After being returned to the cooling liquid storage tank 310 , the remaining cooling liquid in the cooling water passages 210 and 220 may be returned to the cooling liquid storage tank 310 .

일 예로, 냉각액 회수수단(500)은 공기 진행 방향이 냉각액 저장탱크(310)를 향하도록 상기 냉각액공급라인(320) 또는 상기 냉각액공급라인(320)이 연결된 냉각수로(210)로 공기를 공급하는 송풍팬(510)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 송풍팬(510)은 상기 냉각액공급라인(320)의 일측으로부터 분기된 송풍관(520)으로서 연결될 수 있다. For example, the cooling liquid recovery unit 500 supplies air to the cooling liquid supply line 320 or the cooling water passage 210 to which the cooling liquid supply line 320 is connected so that the air travels toward the cooling liquid storage tank 310. A blowing fan 510 may be included. For example, the blowing fan 510 may be connected as a blowing pipe 520 branched from one side of the cooling liquid supply line 320 .

이때, 상기 냉각액공급라인(320) 상에서 상기 송풍관(520)의 분기 지점의 후단에 배치되어, 상기 공기 및 상기 냉각액이 상기 제1 냉각수로(210) 방향으로만 흐르도록 상기 제1 냉각수로(210) 방향으로만 개방되는 제1 체크밸브(11)가 설치될 수 있고, 상기 송풍관(520)에는 상기 공기 및 상기 냉각액이 상기 제1 냉각수로(210) 방향으로만 흐르도록 상기 분기 지점 방향으로만 개방되는 제2 체크밸브(12)가 설치될 수 있다.At this time, the first cooling water path 210 is disposed at the rear end of the branch point of the blow pipe 520 on the cooling liquid supply line 320 so that the air and the cooling liquid flow only in the direction of the first cooling water path 210. ) direction, a first check valve 11 may be installed, and the blower pipe 520 allows the air and the cooling liquid to flow only in the direction of the first cooling water passage 210 only in the direction of the branching point. A second check valve 12 that is opened may be installed.

제어부(600)는 냉각수단(200) 및 열원(400)이 온(ON)/오프(OFF)를 반복하도록 제어하고, 냉각액 회수수단(500)상기 열원(400)이 발열되기 전에 상기 냉각액 회수수단(500)이 동작하도록 제어할 수 있다. 냉각수단(200) 및 열원(400)의 온/오프 주기는 미리 설정된 시료의 가열 온도 및 시료의 냉각 온도에 따라 설정될 수 있다.The control unit 600 controls the cooling means 200 and the heat source 400 to be turned on/off repeatedly, and the cooling liquid recovery means 500 before the heat source 400 generates heat. 500 can be controlled to operate. An on/off cycle of the cooling means 200 and the heat source 400 may be set according to a pre-set heating temperature and cooling temperature of the sample.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알 장치는 제어부(600)의 제어에 따라 냉각액공급수단(300) 및 열원(400)의 온/오프를 반복하면서 미리 설정된 시료의 가열 온도 및 시료의 냉각 온도로 시료의 가열 및 냉각을 반복하여 중합 효소 연쇄 반응을 수행할 수 있다.In the PCR device according to an embodiment of the present invention, the cooling liquid supply means 300 and the heat source 400 are repeatedly turned on/off under the control of the controller 600, and the heating temperature and cooling temperature of the sample are set in advance. A polymerase chain reaction can be performed by repeatedly heating and cooling the furnace sample.

중합 효소 연쇄 반응을 위해 냉각액공급수단(300) 및 열원(400)의 온/오프가 반복되는 과정에서, 먼저, 열원(400)이 발열되기 전에, 냉각액공급수단(300)을 통해 제1 냉각수로(210) 및 제2 냉각수로(220)로 냉각액을 순환시킨다. 이때, 냉각액 순환펌프(350)가 구동되어 냉각액이 냉각액 저장탱크(310)로부터 토출되어 냉각액공급라인(320)을 통해 제1 냉각수로(210)로 공급되며, 공급된 냉각액은 제1 냉각수로(210)를 따라 제1 방향으로 이동하고, 상기 제1 냉각수로(210)를 통과한 냉각액은 냉각액흐름전환라인(330)으로 유입된 후 냉각액흐름전환라인(330)을 통과하여 제2 냉각수로(220)로 유입되어, 냉각액은 상기 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 흐름 방향이 전환되어서 제2 냉각수로(220)를 따라 흐르게 된다. 이어서, 제2 냉각수로(220)를 통과한 냉각액은 냉각액회수라인(340)을 따라 흘러서 냉각액 저장탱크(310)로 회수된다.In the process of repeating the on/off of the cooling liquid supply means 300 and the heat source 400 for the polymerase chain reaction, first, before the heat source 400 generates heat, the first cooling water is supplied through the cooling liquid supply means 300. 210 and the second cooling water passage 220 to circulate the cooling liquid. At this time, the cooling liquid circulation pump 350 is driven, and the cooling liquid is discharged from the cooling liquid storage tank 310 and supplied to the first cooling water path 210 through the cooling liquid supply line 320, and the supplied cooling liquid is supplied to the first cooling water ( 210), and the cooling liquid passing through the first cooling water path 210 flows into the cooling liquid flow diverting line 330 and passes through the cooling liquid flow diverting line 330 to the second cooling water ( 220), the flow direction of the cooling liquid is changed to a second direction opposite to the first direction, and flows along the second cooling water path 220. Subsequently, the cooling liquid that has passed through the second cooling water passage 220 flows along the cooling liquid recovery line 340 and is returned to the cooling liquid storage tank 310 .

이와 같이 냉각액이 회수된 직후에 냉각액 회수수단(500)이 구동된다. 즉, 송풍팬(510)이 구동되어 공기를 냉각액공급라인(320)으로 공급한다. 이때, 냉각액공급라인(320) 상의 제1 체크밸브(11) 및 송풍관(520) 상의 제2 체크밸브(12)에 의해 공기는 송풍팬(510) 방향 및 냉각액 순환펌프(350) 방향으로 흐르지 않고 제1 냉각수로(210) 방향으로 공급된다. 이어서, 상기 냉각액공급라인(320)으로 공급되는 공기는 순차적으로, 냉각액공급라인(320), 상기 제1 냉각수로(210), 상기 제2 냉각수로(220), 상기 냉각액흐름전환라인(330) 및 냉각액회수라인(340)을 따라 흐른 후 상기 냉각액 저장탱크(310)로 유입되면서 잔여 냉각액을 냉각액 저장탱크(310)로 밀어내어 냉각액 저장탱크(310)로 잔여 냉각액이 회수되도록 한다.In this way, immediately after the cooling liquid is recovered, the cooling liquid recovery means 500 is driven. That is, the blowing fan 510 is driven to supply air to the cooling liquid supply line 320 . At this time, air does not flow in the direction of the blowing fan 510 and the direction of the cooling liquid circulation pump 350 by the first check valve 11 on the cooling liquid supply line 320 and the second check valve 12 on the blowing pipe 520. It is supplied in the direction of the first cooling water passage 210 . Subsequently, the air supplied to the cooling liquid supply line 320 sequentially passes through the cooling liquid supply line 320, the first cooling water path 210, the second cooling water path 220, and the cooling liquid flow conversion line 330. And after flowing along the coolant recovery line 340, it flows into the coolant storage tank 310 and pushes the remaining coolant to the coolant storage tank 310 so that the remaining coolant is recovered into the coolant storage tank 310.

이러한 잔여 냉각액의 회수 과정이 완료된 후 열원(400)이 구동되어서 열유닛(100)의 베이스부(110)를 가열하고, 상기 베이스부(110)가 가열되면 다수의 피씨알 튜브 삽입부(120)에 삽입된 피씨알 튜브 내의 시료에 열이 전달된다.After the process of recovering the remaining coolant is completed, the heat source 400 is driven to heat the base part 110 of the heat unit 100, and when the base part 110 is heated, the plurality of PCR tube insertion parts 120 Heat is transferred to the sample in the PCR tube inserted into the

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알 장치는 냉각액이 냉각수로(210, 220)들에서 완전히 회수된 후 열원(400)이 구동되므로 열유닛(100)이 빠르게 가열될 수 있고, 이에 따라 시료로 빠르게 열이 전달될 수 있다.In the PCR device according to an embodiment of the present invention, since the heat source 400 is operated after the cooling liquid is completely recovered from the cooling water paths 210 and 220, the heat unit 100 can be quickly heated, and thus the sample heat can be transferred quickly.

또한, 적어도 2개의 냉각수로(210, 220) 및 열원(400)은 피씨알 튜브 삽입부(120)를 중심으로 V자형 또는 U자형의 배치를 이루고 있으므로 피씨알 튜브 삽입부(120)에 적어도 2개의 냉각수로(210, 220) 및 열원(400)이 최대한 근접하여 배치될 수 있고, 이에 따라, 냉각액공급수단(300) 및 열원(400)의 온/오프가 반복되어 시료의 가열 및 냉각이 반복될 때 열전달이 빠르게 진행되어 시료의 가열속도 및 냉각속도가 빨라질 수 있다.In addition, since the at least two cooling water passages 210 and 220 and the heat source 400 are arranged in a V-shape or a U-shape around the PCR tube insertion unit 120, at least two The cooling water passages 210 and 220 and the heat source 400 may be disposed as closely as possible, and thus, the cooling liquid supply means 300 and the heat source 400 are repeatedly turned on/off to repeatedly heat and cool the sample. When the heat transfer proceeds rapidly, the heating rate and cooling rate of the sample can be increased.

또한, 적어도 2개의 냉각수로(210, 220)를 따라 흐르는 냉각액은 서로 이웃하는 냉각수로(210, 220)들에서 서로 역방향으로 흐르게 되므로 냉각수로(210, 220)들로부터의 냉각액 배출이 지연되고, 따라서 열유닛(100) 및 시료의 냉각 속도는 더욱 빨라질 수 있다.In addition, since the cooling liquid flowing along the at least two cooling water passages 210 and 220 flows in opposite directions to each other in the cooling water passages 210 and 220 adjacent to each other, discharge of the cooling liquid from the cooling water passages 210 and 220 is delayed, Therefore, the cooling rate of the thermal unit 100 and the sample can be further increased.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알 장치를 이용하면, 냉각수로(210, 220) 및 열원(400)을 피씨알 튜브가 삽입되는 피씨알 튜브 삽입부(120)를 중심으로 V자형 또는 U자형으로 배치하여 냉각수로(210, 220) 및 열원(400)이 시료와 최대한 근접할 수 있고, 냉각수로(210, 220)들로부터의 냉각액 배출이 지연되므로 시료의 냉각속도 및 가열속도가 증가될 수 있고, 이에 따라 전기에너지 소모가 절감되고, 나아가 중합 연소 연쇄 반응의 진행 속도가 빨라질 수 있는 이점이 있다.When using the PCR device according to an embodiment of the present invention, the cooling water passages 210 and 220 and the heat source 400 are arranged in a V-shape or U shape around the PCR tube insertion part 120 into which the PCR tube is inserted. By arranging the cooling water passages 210 and 220 and the heat source 400 as close as possible to the sample, and the discharge of the cooling liquid from the cooling water passages 210 and 220 is delayed, the cooling rate and heating rate of the sample can be increased. Accordingly, there is an advantage in that electrical energy consumption is reduced, and furthermore, the progress speed of the polymerization combustion chain reaction can be increased.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the present invention. Thus, the present invention is not to be limited to the embodiments presented herein, but is to be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims

A thermal unit including a PCR tube insertion unit;
at least two cooling water passages adjacent to each other around the PCR tube insertion part;
at least one heat source for heating the heat unit; and
And a cooling liquid supply means for supplying a cooling liquid to the cooling water passage,
The at least two cooling water channels and the heat source form a V- or U-shaped arrangement structure at the bottom of the PCR tube insertion part,
Characterized in that the cooling liquid supply means circulates the cooling liquid so that the flow directions of the cooling liquid flowing along the two adjacent cooling water passages are opposite to each other.
pcr device.

According to claim 1,
The heat unit has a plurality of PCR tube inserts arranged along one direction,
The at least two cooling water passages are formed through the heat unit along the one direction,
The heat source includes a heater inserted into the heat unit along the one direction.
pcr device.

According to claim 2,
The cooling liquid supply means,
a cooling liquid storage tank for storing cooling liquid to be supplied to the cooling water passage;
a cooling liquid supply line connected between one of the at least two cooling water passages and the cooling liquid storage tank to supply the cooling liquid along a first direction parallel to the cooling water passage;
a coolant flow diverting line connected between two adjacent cooling water passages and converting a flow direction of the cooling liquid to a second direction opposite to the first direction or to the first direction opposite to the second direction;
a cooling liquid recovery line connected between an end of the first direction or the second direction and the cooling liquid storage tank to guide the cooling liquid to be returned to the cooling liquid storage tank; and
characterized in that it comprises a cooling liquid circulation pump installed on the cooling liquid supply line to discharge and circulate the cooling liquid stored in the cooling liquid storage tank,
pcr device.

According to claim 3,
Coolant recovery that is connected to the cooling liquid supply line or the cooling water passage to which the cooling liquid supply line is connected and returns the remaining cooling liquid in the cooling water passage to the cooling liquid storage tank after the cooling liquid circulated along the cooling water passage is returned to the cooling liquid storage tank. further comprising means,
pcr device.

According to claim 4,
The cooling liquid recovery means includes a blowing fan for supplying air to the cooling liquid supply line or the cooling water passage to which the cooling liquid supply line is connected so that the air travels toward the cooling liquid storage tank.
pcr device.

According to claim 5,
A control unit controlling the cooling liquid supply unit, the heat source, and the cooling liquid recovery unit;
Characterized in that the control unit controls the cooling liquid supply unit and the heat source to repeat on/off, and controls the cooling liquid recovery unit to operate before the heat source generates heat.
pcr device.