WO2017204513A1 - 피씨알모듈 및 이를 이용한 검사방법 - Google Patents

피씨알모듈 및 이를 이용한 검사방법 Download PDF

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WO2017204513A1
WO2017204513A1 PCT/KR2017/005299 KR2017005299W WO2017204513A1 WO 2017204513 A1 WO2017204513 A1 WO 2017204513A1 KR 2017005299 W KR2017005299 W KR 2017005299W WO 2017204513 A1 WO2017204513 A1 WO 2017204513A1
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sample
reaction space
cover
partition wall
flat valve
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PCT/KR2017/005299
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이도영
얼레그산드로브세르게이
최경학
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옵토레인 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a PAL module and an inspection method using the same, and relates to a PAL module and an inspection method using the same because there is no possibility of contamination.
  • PCR polymerase chain reaction
  • Real-time PCR is a method that can monitor the amplification status of the sample in amplification process in real time and enables quantitative analysis of DNA by measuring the intensity of fluorescence that changes according to the amount of DNA replication.
  • real-time PC devices are typically a heat transfer block for transferring heat to a tube containing a thermoelectric element and a sample, a light source unit for irradiating excitation light to a sample inside the tube, and a light receiving unit for receiving fluorescence generated from the sample. Consists of.
  • Samples for PCA analysis contain liquid biochemicals, which are susceptible to contamination or deterioration during transport.
  • a multi-chamber method including a plurality of samples, there is a possibility of contamination by mixing between the samples.
  • An object of the present invention is to provide a PAL module that is easy to transport a sample because there is no possibility of contamination.
  • Another object of the present invention is to provide a test method using the PC module.
  • the PCR module is coupled to the reader system.
  • the PAL module includes a base substrate, an optical sensor assembly, a partition, a cover, a flat valve, a sample injection unit, and a buffer material injection unit.
  • the optical sensor assembly may include a plurality of optical sensors disposed in the base substrate and arranged in an array to detect light emitted from a sample and generate an optical sensing signal.
  • the partition wall protrudes on the base substrate to define a reaction space for receiving the sample.
  • the cover surrounds the partition wall and the reaction space but is spaced apart from an upper portion of the partition wall.
  • the flat valve is disposed between the lower surface of the cover and the upper surface of the partition wall and a sample injection hole penetrates up and down on one side to open and close the reaction space according to the injection and discharge of the buffer material.
  • the sample injection unit is disposed on one side of the cover, and a sample injection hole is formed to penetrate up and down corresponding to the sample injection hole to inject the sample into the reaction space.
  • the buffer material injection part is disposed on one side of the cover, and penetrates up and down so that the buffer material is injected between the lower surface of the cover and the upper surface of the flat valve to seal the reaction space. Is formed.
  • the PCR module is coupled to the reader system and the reader system.
  • the PAL module includes a base substrate, an optical sensor assembly, a partition, a flat valve, a pressure cover, and a sample injection unit.
  • the optical sensor assembly may include a plurality of optical sensors disposed in the base substrate and arranged in an array to detect light emitted from a sample and generate an optical sensing signal.
  • the partition wall protrudes on the base substrate to define a reaction space for receiving the sample.
  • the plate-type valve is disposed in the upper portion of the reaction space and the partition wall and formed with a sample injection hole penetrating up and down on one side to allow the sample to be injected as the reaction space is opened and closed.
  • the pressure cover is disposed above the flat valve to pressurize the flat valve.
  • the sample injection unit is disposed on one side of the pressure cover, and a sample injection hole is formed to penetrate up and down corresponding to the sample injection hole to inject the sample into the reaction space.
  • the PAL module may further include a cover frame surrounding the partition wall and the reaction space, but spaced apart from an upper portion of the partition wall, and having a central portion open to insert the pressure cover.
  • the PAL module is detachably coupled to the reader system (Reader System), the base substrate, protrudes on the base substrate to accommodate the sample
  • a partition wall defining a reaction space, a sample injection hole penetrating up and down on one side thereof, and a flat valve for opening and closing the reaction space, and a sample penetrating up and down corresponding to the sample injection hole to inject the sample into the reaction space. It includes a sample inlet.
  • a reagent and a protective material covering the reagent are first injected into the reaction space. Subsequently, the flat valve is pressed toward the upper surface of the partition wall to isolate the reaction space from the outside.
  • reaction space moves the PAL module isolated from the outside. Subsequently, the pressure for pressing the flat valve toward the upper surface of the partition wall is removed. Subsequently, the sample is injected between the lower surface of the flat valve and the upper surface of the partition wall. Thereafter, the sample is mixed with the reagent in the reaction space.
  • the PAL module further includes a cover surrounding the partition wall and the reaction space and spaced apart from an upper portion of the partition wall, and presses the flat valve toward an upper surface of the partition wall to open the reaction space. Insulating from the outside, a buffer material may be injected between the lower surface of the cover and the upper surface of the flat valve.
  • the PAL module may further include a pressure cover configured to press the flat valve to be disposed on an upper portion of the flat valve to press the flat valve, and press the flat valve toward an upper surface of the partition wall. Insulating the reaction space from the outside, the pressure cover may be pressed toward the upper surface of the partition wall.
  • the PAL module provided to be detachable with the reader system, it is possible to easily isolate the reaction space from the outside by injecting a buffer material between the lower surface of the cover and the upper surface of the flat valve.
  • a plurality of samples corresponding to the plurality of reagents may be easily injected without a separate minute treatment.
  • the sample inside the storage spaces can be sealed.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a PC module mounted in a reader system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating the PAL module illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 2.
  • FIG. 5 is a plan view showing a PAL module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line III-III ′ of FIG. 5.
  • FIG. 7 and 8 are cross-sectional views showing a PAL module according to another embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a PC module mounted in a reader system according to an embodiment of the present invention.
  • a PCR module 200 is detachably coupled to a reader system 100.
  • the PAL module 200 is driven by the reader system 100.
  • one PC module 200 is shown in Figure 1 is coupled to the reader system 100, a person having ordinary knowledge and skills in the art, a plurality of PC in one reader system 100 It will be appreciated that the module 200 can be modified to be coupled at the same time.
  • the reader system 100 includes a central information processing unit 110, a memory 120, an interface 130, and a sample injection module 150.
  • the central information processor 110 reads the driving data stored in the memory 120 to drive the sample injection module 150 and the PC module 200, and receives the light sensing information, the temperature information, etc. from the PC module 200.
  • the license is stored in the memory 120 in real time.
  • the central information processing unit 110 generates gene amplification amount information by calculating gene amplification amount in real time using light sensing information, temperature information, etc. received from the PAL module 200.
  • the central information processor 110 stores the gene amplification information in the memory 120 in real time and transmits the information to the interface 130.
  • the reader system 100 further includes a light source driver 220, a light source 230, and an excitation light source filter 233.
  • the light source driver 220 drives the light source 230 under the control of the central information processor 110 to apply excitation light to the PC module 200.
  • the excitation light source filter 233 is disposed between the light source 230 and the reaction space 240 to filter the wavelength of the light generated by the light source 230 to be uniform.
  • the light source 230 may not be included in the reader system 100 but may be included in the PC module 200.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating the PD module illustrated in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the II ′ line of FIG. 2
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the II-II ′ line of FIG. 2.
  • the PC module includes a control interface 210, a base substrate 301, an optical sensor array 310, an emission filter 313, a partition wall 320, a temperature sensor 360, The temperature controller 370, the sample 420, the reagent 421, the protective material 425, the flat valve 430, the buffer material 435, and the cover 203 are included.
  • the base substrate 301 may include various materials such as silicon, sapphire, silicon carbide, germanium, glass, and synthetic resin.
  • the optical sensor array 310 includes a plurality of optical sensors arranged in an array shape in the base substrate 301.
  • the optical sensor array 301 may include a plurality of photodiodes, a plurality of thin film transistors, and the like formed on a silicon substrate through a semiconductor process.
  • photodiodes may be formed by forming a P-type semiconductor layer, an N-type semiconductor layer, or the like by doping while changing the type of impurities on the silicon substrate.
  • the emission filter 313 is disposed above the optical sensor array 310 and passes only emission light such as fluorescence and phosphorescence generated in the reaction space 240, and blocks excitation light generated by the light source.
  • the emission filter 313 may include a filter in which the photoresist and the pigment are mixed and cured or uncured.
  • the partition wall 320 protrudes on the emission filter 313 to define the reaction space 240.
  • the partition wall 320 may be formed of various materials such as plastic, PDMS, silicon, and metal.
  • the temperature sensor 360 is embedded on the base substrate 301 or in the base substrate 301 to measure the temperature of the reaction space 240.
  • the temperature detection signal measured by the temperature sensor 360 is applied to the reader system 100 through the interface 210.
  • the temperature controller 370 is disposed on the base substrate 301 to adjust the temperature in the reaction space 240.
  • the temperature controller 370 receives a temperature control signal from the control interface 210 to maintain or heat the temperature of the reaction space 240 at a constant level.
  • the temperature controller 370 may include a conductive pattern, a thermoelectric element, and the like.
  • the reagent 421 is disposed in the reaction space 240 and reacts with the sample 420 to generate fluorescence, phosphorescence, and the like.
  • the reagent 421 includes a primer, a probe, and the like. Genetic material contained in the sample 420 is amplified by a primer in the reagent 421. When excitation light is applied to the amplified dielectric material, fluorescence and phosphorescence are emitted by the probe.
  • the protective material 425 covers the reagent 421 in the reaction space 240.
  • the protective material 425 isolates the reagent 421 from external contaminants to prevent contamination, and prevents the reagent 421 from leaving the reaction space 420 by external impact.
  • the protective material 425 may comprise oil.
  • the flat valve 430 is disposed above the reaction space 240 and the partition wall 320 and isolates the reaction space 240 from the outside by the injection of the buffer material 435.
  • the flat valve 430 is fluid and includes a material that can be in close contact with the upper surface of the partition wall 320 to isolate the reaction space 240.
  • the flat valve 430 may include rubber, synthetic rubber, polydimethylsiloxane (PDMS), or the like.
  • the cover 203 covers an upper portion of the reaction space 240, the partition wall 320, and the flat valve 430 to form an upper portion of the PAL module 200.
  • the cover 203 includes a solid solid.
  • the cover 203 may include plastic, metal, ceramic, or the like.
  • the cover 203 may include a transparent plastic so that light generated from a light source may pass through the cover 203 and be irradiated into the reaction space 240.
  • the cover 203 is connected to the buffer material injection portion 214 and the sample injection portion 215.
  • the buffer material injection part 214 is disposed on one side of the cover 203 and is disposed between the lower surface of the cover 203 and the plate-type valve 430 through the buffer material injection hole 204 opened upward. Allow it to be injected or discharged.
  • a lower surface of the buffer material injector 214 may be spaced apart from all or a portion of the flat valve 430 so that the buffer material 435 may be injected toward the center of the cover 203.
  • the buffer material 435 is injected between the lower surface of the cover 203 and the upper surface of the flat valve 430, so that the lower surface of the flat valve 430 is in close contact with the upper surface of the partition wall 320 so that the reaction space 240 is closed. Isolate from the outside.
  • the buffer material 435 is injected between the lower surface of the cover 203 and the upper surface of the flat valve 430 so as to press the flat valve 430 toward the upper surface of the partition wall 320 regardless of the material.
  • the buffer material 435 may be a solid in the form of liquid, gas, or particles that do not react with the cover 203 and the flat valve 430.
  • the sample injection part 215 is disposed on one side of the cover 203 and is in close contact with the flat valve 430.
  • the lower surface of the sample injection unit 215 is in close contact with the upper surface of the flat valve 430, and the sample injection hole 205 penetrates through the sample injection unit 215 and the flat valve 430 to form a flat row valve 430.
  • the sample 420 is injected between the partition wall 320.
  • the sample 420 supplied from the sample injection module 150 of the reader system 100 is supplied to the sample injection unit 215.
  • the plate valve 430 When the sample 420 is injected between the plate valve 430 and the partition wall 320, the plate valve 430 is pushed toward the bottom surface of the cover 203 by the pressure at which the sample 420 is injected.
  • the flat valve 430 When the flat valve 430 is pushed toward the bottom surface of the cover 203, pressure is applied to the release material 435 disposed between the top surface of the flat valve 430 and the bottom surface of the cover 203.
  • the buffer material 435 When pressure is applied to the buffer material 435, the buffer material 435 is discharged to the outside through the buffer material injection hole 214.
  • the optical sensor array 310, the emission filter 313, the temperature controller 370, and the partition wall 320 are formed on the base substrate 301.
  • the reagent 421 and the protective material 425 are injected into the reaction space 240 defined by the partition wall 320.
  • the partition wall 320 and the reaction space 240 are covered using the cover 203 having the flat valve 430 attached to the lower surface thereof.
  • the buffer material 435 is injected between the lower surface of the cover 203 and the flat valve 430 through the buffer material injection hole 204.
  • the plate row valve 430 is pushed toward the top surface of the partition wall 320 to isolate the reaction space 240 from the outside. Let's do it.
  • the PAL module 200 is moved while the reaction space 240 is isolated from the outside.
  • the buffer material inlet 435 is blocked by the buffer material cover 208 to prevent the buffer material 435 from flowing out during the movement of the PC module 200.
  • the buffer material cover 208 is removed from the buffer material inlet 435.
  • the sample 420 is injected between the lower surface of the flat valve 430 and the upper surface of the partition wall 320 through the sample injection port 205 penetrating through the sample injection unit 215 and the flat valve 430.
  • the flat valve 430 is pushed upward to apply pressure to the buffer material 435.
  • the buffer material 435 is discharged to the outside through the buffer material inlet 435.
  • the sample 420 injected between the lower surface of the plate valve 430 and the upper surface of the partition wall 320 moves toward the lower reagent 421 by its own weight and diffusion.
  • a PCR cycle is experimented with the sample 420 and the reagent 421 mixed to amplify the dielectric material.
  • Fluorescence and phosphorescence generated from the amplified dielectric material are sensed through the lower optical sensor array 310.
  • the reaction space 240 can be easily isolated from the outside by injecting a buffer material 435 between the lower surface of the cover 203 and the upper surface of the flat valve 430. Therefore, contamination of reagents is prevented during the movement or during the experiment of PCS saricle, thereby improving the accuracy of the experimental results.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating a PC module according to another exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line III-III ′ of FIG. 5.
  • the pressure cover is used instead of the buffer material is the same as the embodiment shown in Figures 1 to 4, the duplicate description of the same components will be omitted.
  • the PAL module includes a control interface 210, a base substrate 301, an optical sensor array 310, an emission filter 313, a partition wall 320, a temperature sensor 360, The temperature controller 370, the sample 420, the reagent 421, the protective material 425, the flat valve 430, the pressure cover 209, and the cover frame 209c are included.
  • the flat valve 430 is disposed above the reaction space 240 and the partition wall 320 and isolates the reaction space 240 from the outside by the pressure of the pressure cover 209.
  • the pressure cover 209 is combined with the cover frame 209c to cover the upper portion of the reaction space 240, the partition wall 320, and the flat valve 430 to form an upper portion of the PC module.
  • the cover frame 209c covers the edge of the pressure cover 209 and supports the pressure cover 209.
  • the pressure cover 209 has a rectangular shape
  • the cover frame 209c has a rectangular frame shape formed with a space for accommodating the pressure cover 209 therein.
  • the cover frame 209c is connected to the sample injection unit 215.
  • the sample injection unit 215 is disposed on one side of the cover frame 209c and is in close contact with the flat valve 430.
  • the lower surface of the sample injection unit 215 is in close contact with the upper surface of the flat valve 430, and the sample injection hole 205 penetrates through the sample injection unit 215 and the flat valve 430 to form a flat row valve 430.
  • the sample 420 is injected between the partition wall 320.
  • the plate valve 430 When the sample 420 is injected between the plate valve 430 and the partition wall 320, the plate valve 430 is pushed upward by the pressure at which the sample 420 is injected.
  • the optical sensor array 310, the emission filter 313, the temperature controller 370, and the partition wall 320 are formed on the base substrate 301.
  • the reagent 421 and the protective material 425 are injected into the reaction space 240 defined by the partition wall 320.
  • the partition wall 320 and the reaction space 240 are covered using the cover frame 209c having the flat valve 430 attached to the bottom surface thereof.
  • the pressure cover 209 coupled with the cover frame 209c is pressed downward to closely contact the lower surface of the flat valve 430 to the upper surface of the partition wall 320.
  • the reaction space 240 is isolated from the outside.
  • the PAL module is moved while the reaction space 240 is isolated from the outside.
  • the pressure cover 209 is coupled to the cover frame 209c in a downwardly pressed state to prevent the reaction space 240 from being exposed to the outside during the movement of the PAL module.
  • the pressure cover 209 is removed from the pressure frame 209c.
  • the sample 420 is injected between the lower surface of the flat valve 430 and the upper surface of the partition wall 320 through the sample injection port 205 penetrating through the sample injection unit 215 and the flat valve 430.
  • the flat valve 430 naturally pushes upward.
  • the sample 420 injected between the lower surface of the plate valve 430 and the upper surface of the partition wall 320 moves toward the lower reagent 421 by its own weight and diffusion.
  • a PCR cycle is experimented with the sample 420 and the reagent 421 mixed to amplify the dielectric material.
  • Fluorescence and phosphorescence generated from the amplified dielectric material are sensed through the lower optical sensor array 310.
  • FIG. 7 and 8 are cross-sectional views showing a PAL module according to another embodiment of the present invention.
  • the remaining components except for the reaction space and the partition wall are the same as the embodiment shown in Figures 5 and 6, duplicate description of the same components will be omitted.
  • the PAL module includes a control interface 210, a base substrate 301, an optical sensor array 310, an emission filter 313, and a plurality of reaction spaces 240a and 240b.
  • the partition 320m defines a plurality of reaction spaces 240a and 240b.
  • a plurality of reagents 421a and 421b are disposed in the plurality of reaction spaces 240a and 240b.
  • the plurality of samples 420b and 420a are sequentially injected through one sample inlet 205 in the order corresponding to the distant reagents 421b and 421a. For example, when the second reagent 421b disposed in the second reaction space 240b with respect to the sample inlet 205 is farther from the first reagent 421a disposed in the first reaction space 240a. After the second sample 420b is first injected through the sample inlet 205, the first sample 420a is injected.
  • the PAL module provided to be detachable with the reader system, it is possible to easily isolate the reaction space from the outside by injecting a buffer material between the lower surface of the cover and the upper surface of the flat valve.
  • a plurality of samples corresponding to the plurality of reagents may be easily injected without a separate minute treatment.
  • the sample inside the storage spaces can be sealed.
  • the present invention not only can be used for the inspection of biochemicals such as genetic materials, but also has industrial applicability that can be used in fields such as environmental pollution, semiconductor inspection, fine chemicals, and the like.

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Abstract

피씨알모듈은 리더시스템과 탈착가능하도록 결합되며, 베이스기판, 광학센서어셈블리, 격벽, 커버, 평판형 밸브, 시료주입부, 및 완충물질 주입부를 포함한다. 상기 격벽은 상기 베이스기판 상에 돌출되어 상기 시료를 수납하는 반응공간을 정의한다. 상기 커버는 상기 격벽 및 상기 반응공간을 포위하되 상기 격벽의 상부로부터 이격되어 배치된다. 상기 평판형밸브는 상기 커버의 하면과 상기 격벽의 상면 사이에 배치되고 일측에 상하로 관통되는 시료주입공이 형성되어 완충물질의 주입 및 배출에 따라 상기 반응공간을 개폐한다. 상기 시료주입부는 상기 커버의 일측에 배치되며, 상기 시료주입공에 대응하여 상하로 관통되어 상기 시료가 상기 반응공간으로 주입되는 시료 주입구가 형성된다. 상기 완충물질 주입부는 상기 커버의 일측에 배치되며, 상하로 관통되어 상기 완충물질을 상기 완충물질이 상기 커버의 하면과 상기 평판형 밸브의 상면 사이에 주입되어 상기 반응공간을 밀폐하는 완충물질 주입구가 형성된다.

Description

피씨알모듈 및 이를 이용한 검사방법
본 발명은 피씨알모듈 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것으로, 오염가능성이 없어서 시료운반이 용이한 피씨알모듈 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것이다.
유전자 증폭기술은 분자진단에 있어서 필수적인 과정으로서 시료 내 미량의 DNA 또는 RNA의 특정 염기서열을 반복적으로 복제하여 증폭하는 기술이다. 그 중 중합효소 연쇄반응 (Polymerase chain reaction, PCR, 피씨알)은 대표적인 유전자 증폭 기술로서 DNA 변성단계(denaturation), Primer 결합단계(annealing), DNA 복제단계(extension)의 3단계로 구성되어 있으며 각 단계는 시료의 온도에 의존되어 있으므로 시료의 온도를 반복적으로 변하게 함으로서 DNA를 증폭 할 수 있다.
실시간 피씨알(Real-time PCR)은 증폭과정에 있는 시료를 실시간으로 증폭 상태를 모니터링 할 수 있는 방법으로서 DNA가 복제량에 따라 변하는 형광의 강도를 측정하여 DNA 의 정량분석을 가능하게 한다. 현재 사용되는 실시간 피씨알 기기는 통상적으로 열전소자와 시료가 담겨있는 튜브에 열을 전달하는 열전달 블록과 튜브 내부의 시료에 여기광을 조사하는 광원부, 그리고 시료에서 발생되는 형광을 수광하기 위한 수광부로 구성되어 있다.
피씨알 분석을 위한 시료는 액체상태의 생화학물질을 포함하기 때문에, 이동중에 오염이나 변질되기 쉽다. 또한 복수개의 시료들을 포함하는 멀티챔버(Multi-chamber) 방식의 경우, 시료들 사이의 혼합에 의한 오염가능성이 상존한다.
종래기술로 대한민국특허출원 제10-2016-0020053호(2016. 2. 19.)가 있다.
본 발명의 목적은 오염가능성이 없어서 시료운반이 용이한 피씨알모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 피씨알모듈을 이용한 검사방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피씨알모듈(PCR Module)은 리더시스템(Reader System)과 탈착가능하도록 결합된다. 상기 피씨알모듈은 베이스기판, 광학센서어셈블리, 격벽, 커버, 평판형 밸브, 시료주입부, 및 완충물질 주입부를 포함한다. 상기 광학센서어셈블리는 상기 베이스 기판 내에 배치되며 어레이 형상으로 배열되어 시료에서 발생되는 방출광을 감지하여 광감지신호를 생성하는 복수개의 광센서들을 포함한다. 상기 격벽은 상기 베이스기판 상에 돌출되어 상기 시료를 수납하는 반응공간을 정의한다. 상기 커버는 상기 격벽 및 상기 반응공간을 포위하되 상기 격벽의 상부로부터 이격되어 배치된다. 상기 평판형밸브는 상기 커버의 하면과 상기 격벽의 상면 사이에 배치되고 일측에 상하로 관통되는 시료주입공이 형성되어 완충물질의 주입 및 배출에 따라 상기 반응공간을 개폐한다. 상기 시료주입부는 상기 커버의 일측에 배치되며, 상기 시료주입공에 대응하여 상하로 관통되어 상기 시료가 상기 반응공간으로 주입되는 시료 주입구가 형성된다. 상기 완충물질 주입부는 상기 커버의 일측에 배치되며, 상하로 관통되어 상기 완충물질을 상기 완충물질이 상기 커버의 하면과 상기 평판형 밸브의 상면 사이에 주입되어 상기 반응공간을 밀폐하는 완충물질 주입구가 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 피씨알모듈(PCR Module)은 리더시스템(Reader System)과 탈착가능하도록 결합된다. 상기 피씨알모듈은 베이스기판, 광학센서어셈블리, 격벽, 평판형밸브, 가압커버, 및 시료주입부를 포함한다. 상기 광학센서어셈블리는 상기 베이스 기판 내에 배치되며 어레이 형상으로 배열되어 시료에서 발생되는 방출광을 감지하여 광감지신호를 생성하는 복수개의 광센서들을 포함한다. 상기 격벽은 상기 베이스기판 상에 돌출되어 상기 시료를 수납하는 반응공간을 정의한다. 상기 평판형밸브는 상기 반응공간 및 상기 격벽의 상부에 배치되고 일측에 상하로 관통되는 시료주입공이 형성되어 상기 반응공간을 개폐하에 따라 상기 시료가 주입되도록 한다. 상기 가압커버는 상기 평판형밸브의 상부에 배치되어 상기 평판형 밸브를 가압한다. 상기 시료주입부는 상기 가압커버의 일측에 배치되며, 상기 시료주입공에 대응하여 상하로 관통되어 상기 시료가 상기 반응공간으로 주입되는 시료 주입구가 형성된다.
일 실시예에서, 피씨알모듈은 상기 격벽 및 상기 반응공간을 포위하되 상기 격벽의 상부로부터 이격되어 배치되며 중앙부분이 개구되어 상기 가압커버가 삽입되는 커버프레임을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 피씨알모듈을 이용한 검사방법에 있어서, 피씨알모듈은 리더시스템(Reader System)과 탈착가능하도록 결합되며, 베이스기판과, 상기 베이스기판 상에 돌출되어 시료를 수납하는 반응공간을 정의하는 격벽과, 일측에 상하로 관통되는 시료주입공이 형성되어 상기 반응공간을 개폐하는 평판형밸브와, 상기 시료주입공에 대응하여 상하로 관통되어 상기 시료가 상기 반응공간으로 주입되는 시료 주입구를 포함한다. 상기 피씨알모듈을 이용한 검사방법에 있어서, 먼저 상기 반응공간 내에 시약 및 상기 시약을 커버하는 보호물질을 주입한다. 이어서, 상기 평판형밸브를 상기 격벽의 상면쪽으로 가압하여 상기 반응공간을 외부로부터 격리시킨다. 이후에, 상기 반응공간이 외부와 격리된 피씨알모듈을 이동시킨다. 계속해서, 상기 평판형밸브를 상기 격벽의 상면쪽으로 가압하는 압력을 제거한다. 이어서, 상기 평판형밸브의 하면과 상기 격벽의 상면 사이로 상기 시료를 주입한다. 이후에, 상기 반응공간 내에서 상기 시료를 상기 시약과 혼합시킨다.
일 실시예에서, 상기 피씨알모듈은 상기 격벽 및 상기 반응공간을 포위하되 상기 격벽의 상부로부터 이격되어 배치되는 커버를 더 포함하고, 상기 평판형밸브를 상기 격벽의 상면쪽으로 가압하여 상기 반응공간을 외부로부터 격리시키는 단계는, 상기 커버의 하면과 상기 평판형밸브의 상면 사이로 완충물질이 주입될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 피씨알모듈은 상기 피씨알모듈은 상기 평판형밸브의 상부에 배치되어 상기 평판형 밸브를 가압하는 가압커버를 더 포함하고, 상기 평판형밸브를 상기 격벽의 상면쪽으로 가압하여 상기 반응공간을 외부로부터 격리시키는 단계는, 상기 가압커버를 상기 격벽의 상면 쪽으로 가압할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 리더시스템과 탈착가능하도록 구비되는 피씨알모듈에 있어서, 커버의 하면과 평판형밸브의 상면 사이에 완충물질을 주입하여 반응공간을 외부와 용이하게 격리시킬 수 있다.
또한, 완충물질 대신에 가압커버를 이용하여 평판형밸브를 아래쪽으로 가압하여 반응공간을 외부와 용이하게 격리시킬 수 있다.
따라서 이동중 또는 피씨알 사리클을 실험하는 동안 시약의 오염이 방지되어 실험결과의 정확성이 향상된다.
또한, 시료주입구로부터 멀리 있는 시약들에 대응되는 순서에 따라 시료들이 주입함으로써, 별도의 미세한 처리가 없더라도 용이하게 복수개의 시약들에 대응되는 복수개의 시료들이 주입될 수 있다.
복수개의 수납공간들 상부에 외부유체의 유입/배출에 의해 수납공간들을 개폐하는 커버를 배치하여, 수납공간들 내부의 시료가 밀봉될 수 있다.
따라서 사용자에게 피씨알모듈을 전달하는 중에 수납공간들 사이의 오염을 방지할 수 있다. 또한 피씨알 싸이클을 수행하는 도중에도 수납공간들 사이의 오염을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리더시스템에 장착된 피씨알모듈을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 피씨알모듈을 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 I-I'라인의 단면도이다.
도 4는 도 2의 II-II'라인의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피씨알모듈을 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 5의 III-III'라인의 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피씨알모듈을 나타내는 단면도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 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 구성요소에 대해 사용하였다.
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 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 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 설시된 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리더시스템에 장착된 피씨알모듈을 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 피씨알모듈(PCR Module; 200)은 리더시스템(Reader System; 100)에 탈착가능하도록 결합된다. 피씨알모듈(200)은 리더시스템(100)에 의해 구동된다. 도 1에는 하나의 피씨알모듈(200)이 리더시스템(100)에 결합되는 것이 도시되어 있으나, 당해기술분야에서 통상의 지식과 기술을 가진 사람이라면 하나의 리더시스템(100)에 복수개의 피씨알모듈(200)이 동시에 결합되도록 변형될 수 있음을 이해할 것이다.
리더시스템(100)은 중앙정보처리부(110), 메모리(120), 인터페이스(130), 및 시료주입모듈(150)을 포함한다.
중앙정보처리부(110)는 메모리(120)에 저장된 구동데이터를 독출하여 시료주입모듈(150) 및 피씨알모듈(200)을 구동하고, 피씨알모듈(200)로부터 광센싱정보, 온도정보 등을 인가받아 실시간으로 메모리(120)에 저장한다.
중앙정보처리부(110)는 피씨알모듈(200)로부터 인가받은 광센싱정보, 온도정보 등을 이용하여 유전자 증폭량을 실시간으로 계산하여 유전자증폭량 정보를 생성한다. 중앙정보처리부(110)는 유전자증폭량 정보를 실시간으로 메모리(120)에 저장하고 인터페이스(130)로 전송한다.
본 실시예에서, 리더시스템(100)은 광원구동부(220), 광원(230), 및 여기광원필터(233)를 더 포함한다.
광원구동부(220)는 중앙정보처리부(110)의 제어에 의해 광원(230)을 구동하여 피씨알모듈(200)로 여기광을 인가한다.
여기광원필터(233)는 광원(230)과 반응공간(240) 사이에 배치되어, 광원(230)에서 발생된 광의 파장이 균일해지도록 필터링한다.
다른 실시예에서, 광원(230)이 리더시스템(100)에 포함되는 것이 아니라, 피씨알모듈(200)에 포함될 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 피씨알모듈을 나타내는 평면도이고, 도 3는 도 2의 I-I'라인의 단면도이며, 도 4는 도 2의 II-II'라인의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 피씨알모듈은 제어인터페이스(210), 베이스기판(301), 광학센서 어레이(310), 이미션필터(313), 격벽(320), 온도센서(360), 온도제어부(370), 시료(420), 시약(421), 보호물질(425), 평판형밸브(430), 완충물질(435), 및 커버(203)를 포함한다.
베이스기판(301)은 실리콘, 사파이어, 실리콘카바이트, 게르마늄, 유리, 합성수지 등 다양한 물질을 포함한다.
광학센서 어레이(310)는 베이스기판(301) 내에 어레이 형상으로 배열되는 복수개의 광학센서들을 포함한다. 본 실시예에서, 광학센서 어레이(301)는 반도체공정을 통하여 실리콘기판 상에 형성되는 복수개의 포토다이오드들, 복수개의 박막트랜지스터들, 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실리콘기판에 불순물의 종류를 변경하면서 도핑하여 P형반도체층, N형반도체층 등을 형성하여 포토다이오드들을 형성할 수 있다.
이미션필터(313)는 광학센서 어레이(310)의 상부에 배치되어 반응공간(240) 내에서 생성된 형광·인광 등의 방출광(Emission Light)만을 통과시키고 광원에서 생성된 여기광을 차단한다. 예를 들어, 이미션필터(313)는 포토레지스트와 안료가 혼합되어 경화 또는 미경화된 필터를 포함할 수 있다.
격벽(320)은 이미션필터(313) 상에 돌출되어 반응공간(240)을 정의한다. 격벽(320)은 플라스틱, PDMS, 실리콘, 금속 등 다양한 재질로 형성될 수 있다.
온도센서(360)는 베이스기판(301) 상에 또는 베이스기판(301) 내에 매립되어 반응공간(240)의 온도를 측정한다. 온도센서(360)에 의해 측정된 온도감지신호는 인터페이스(210)를 통하여 리더시스템(100)으로 인가된다.
온도제어부(370)는 베이스기판(301) 상에 배치되어 반응공간(240) 내의 온도를 조절한다. 본 실시예에서, 온도제어부(370)는 제어인터페이스(210)로부터 온도제어신호를 인가받아 반응공간(240)의 온도를 일정하게 유지시키거나 가열시킨다. 예를 들어, 온도제어부(370)는 도전패턴, 열전소자, 등을 포함할 수 있다.
시약(421)은 반응공간(240) 내에 배치되며 시료(420)와 반응하여 형광·인광 등을 생성한다. 본 실시예에서, 시약(421)은 프라이머(Primer), 프로브(Probe) 등을 포함한다. 시료(420) 내에 포함된 유전물질은 시약(421) 내의 프라이머에 의해 유전자증폭이 개시된다. 증폭된 유전물질에 여기광이 인가되면, 프로브에 의해 형광·인광 등이 방사된다.
보호물질(425)은 반응공간(240) 내에서 시약(421)을 커버한다. 보호물질(425)은 외부의 오염물질로부터 시약(421)을 격리시켜서 오염을 방지하고, 외부충격에 의해 시약(421)이 반응공간(420)으로부터 이탈하는 것을 방지한다.
예를 들어, 보호물질(425)은 오일을 포함할 수 있다.
평판형밸브(430)는 반응공간(240) 및 격벽(320)의 상부에 배치되고 완충물질(435)의 주입에 의해 반응공간(240)을 외부와 격리시킨다. 평판형밸브(430)는 유동성이 있으며 격벽(320)의 상면과 밀착되어 반응공간(240)을 격리시킬 수 있는 물질을 포함한다. 예를 들어, 평판형밸브(430)는 고무, 합성고무, 폴리다이메틸실록세인(Polydimethylsiloxane; PDMS) 등을 포함할 수 있다.
커버(203)는 반응공간(240), 격벽(320), 및 평판형밸브(430)의 상부를 커버하여 피씨알모듈(200)의 상부를 형성한다. 커버(203)는 강도가 있는 고체를 포함한다. 예를 들어, 커버(203)는 플라스틱, 금속, 세라믹 등을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 커버(203)는 투명한 플라스틱을 포함하여 광원에서 발생된 광이 커버(203)를 통과하여 반응공간(240) 내로 조사될 수 있다.
본 실시예에서, 커버(203)는 완충물질 주입부(214) 및 시료 주입부(215)와 연결된다.
완충물질 주입부(214)는 커버(203)의 일측에 배치되어 상부로 개구된 완충물질 주입구(204)를 통하여 커버(203)의 하면과 평판형밸브(430)의 사이로 완충물질(435)이 주입되거나 배출되도록 한다. 완충물질 주입부(214)의 하면은 평판형밸브(430)의 전부 또는 일부와 이격되어 완충물질(435)이 커버(203)의 중앙부 쪽으로 주입될 수 있다.
완충물질(435)은 커버(203)의 하면과 평판형밸브(430)의 상면 사이에 주입되어, 평판형밸브(430)의 하면이 격벽(320)의 상면에 밀착되어 반응공간(240)이 외부로부터 격리되도록 한다. 완충물질(435)은 커버(203)의 하면과 평판형밸브(430)의 상면 사이에 주입되어 평판형밸브(430)를 격벽(320)의 상면쪽으로 가압할 수 있다면 재질에 구애받지 않는다. 예를 들어, 완충물질(435)은 커버(203) 및 평판형밸브(430)와 반응하지 않는 액체, 기체, 또는 입자형태의 고체가 사용될 수 있다.
시료 주입부(215)는 커버(203)의 일측에 배치되며 평판형밸브(430)와 밀착된다. 구체적으로 시료주입부(215)의 하면은 평판형밸브(430)의 상면과 밀착되며, 시료주입구(205)는 시료주입부(215) 및 평판형밸브(430)를 관통하여 평판행밸브(430)와 격벽(320)의 사이로 시료(420)가 주입되도록 한다. 본 실시예에서, 리더시스템(100)의 시료주입모듈(150)로부터 공급된 시료(420)가 시료주입부(215)로 공급된다.
평판형밸브(430)와 격벽(320)의 사이로 시료(420)가 주입되면 시료(420)가 주입되는 압력에 의해 평판형밸브(430)가 커버(203)의 하면쪽으로 밀려올라가게 된다. 평판형밸브(430)가 커버(203)의 하면쪽으로 밀려올라가게되면 평판형밸브(430)의 상면과 커버(203)의 하면 사이에 배치된 완출물질(435)에 압력이 가해진다. 완충물질(435)에 압력이 가해지면 완충물질 주입구(214)를 통하여 완충물질(435)이 외부로 배출된다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 완충물질(435)과 시료(420)의 주입에 따른 평판형밸브(430)의 동작을 구체적으로 설명한다.
먼저, 베이스기판(301) 상에 광학센서 어레이(310), 이미션필터(313), 온도제어부(370), 및 격벽(320)을 형성한다.
이후에, 격벽(320)에 의해 정의되는 반응공간(240) 내에 시약(421) 및 보호물질(425)이 주입한다.
계속해서, 하면에 평판형밸브(430)가 부착된 커버(203)를 이용하여 격벽(320) 및 반응공간(240)을 커버한다.
이어서, 완충물질 주입구(204)를 통하여 커버(203)의 하면과 평판형밸브(430)의 사이로 완충물질(435)을 주입한다. 커버(203)의 하면과 평판형밸브(430)의 사이로 완충물질(435)이 주입되면, 평판행밸브(430)가 격벽(320)의 상면 쪽으로 밀려내려가서 반응공간(240)을 외부로부터 격리시킨다.
이후에, 반응공간(240)을 외부로부터 격리시킨 상태에서 피씨알모듈(200)을 이동한다.
본 실시예에서, 완충물질(435)을 주입한 후에 완충물질 주입구(435)를 완충물질커버(208)로 막아서 피씨알모듈(200)의 이동중에 완충물질(435)이 유출되는 것을 방지한다.
피씨알모듈(200)의 이동이 완료된 후에, 완충물질 주입구(435)로부터 완충물질커버(208)를 제거한다.
이어서, 시료주입부(215) 및 평판형밸브(430)를 관통하는 시료주입구(205)를 통하여 평판형밸브(430)의 하면과 격벽(320)의 상면 사이로 시료(420)를 주입한다. 평판형밸브(430)의 하면과 격벽(320)의 상면 사이로 시료(420)가 주입되면, 평판형밸브(430)가 위쪽으로 밀려올라가서 완충물질(435)에 압력이 가해진다. 완충물질 주입구(435)가 오픈된 상태에서 완충물질(435)에 압력이 가해지면 완충물질 주입구(435)를 통하여 완충물질(435)이 외부로 배출된다.
평판형밸브(430)의 하면과 격벽(320)의 상면 사이로 주입된 시료(420)는 자중 및 확산에 의해 하부의 시약(421)쪽으로 이동한다.
시료(420)와 시약(421)이 혼합된 상태에서 피씨알 사이클을 실험하여 유전물질을 증폭한다.
증폭된 유전물질에서 발생된 형광·인광은 하부의 광학센서 어레이(310)를 통하여 감지한다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 커버(203)의 하면과 평판형밸브(430)의 상면 사이에 완충물질(435)을 주입하여 반응공간(240)을 외부와 용이하게 격리시킬 수 있다. 따라서 이동중 또는 피씨알 사리클을 실험하는 동안 시약의 오염이 방지되어 실험결과의 정확성이 향상된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피씨알모듈을 나타내는 평면도이고, 도 6은 도 5의 III-III'라인의 단면도이다. 본 실시예에서, 완충물질 대신에 가압커버가 사용되는 것을 제외한 나머지 구성요소들은 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와 동일하므로, 동일한 구성요소들에 대한 중복되는 설명은 생략한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 피씨알모듈은 제어인터페이스(210), 베이스기판(301), 광학센서 어레이(310), 이미션필터(313), 격벽(320), 온도센서(360), 온도제어부(370), 시료(420), 시약(421), 보호물질(425), 평판형밸브(430), 가압커버(209), 및 커버프레임(209c)을 포함한다.
평판형밸브(430)는 반응공간(240) 및 격벽(320)의 상부에 배치되고 가압커버(209)의 압력에 의해 반응공간(240)을 외부와 격리시킨다.
가압커버(209)는 커버프레임(209c)와 결합하여 반응공간(240), 격벽(320), 및 평판형밸브(430)의 상부를 커버하여 피씨알모듈의 상부를 형성한다.
커버프레임(209c)는 가압커버(209)의 가장자리를 커버하고 가압커버(209)를 지지한다. 본 실시예에서, 가압커버(209)는 직사각형 형상을 가지며, 커버프레임(209c)는 내부에 가압커버(209)를 수납하기 위한 공간이 형성된 직사각형 프레임 형상을 갖는다.
본 실시예에서, 커버프레임(209c)은 시료 주입부(215)와 연결된다.
시료 주입부(215)는 커버프레임(209c)의 일측에 배치되며 평판형밸브(430)와 밀착된다. 구체적으로 시료주입부(215)의 하면은 평판형밸브(430)의 상면과 밀착되며, 시료주입구(205)는 시료주입부(215) 및 평판형밸브(430)를 관통하여 평판행밸브(430)와 격벽(320)의 사이로 시료(420)가 주입되도록 한다.
평판형밸브(430)와 격벽(320)의 사이로 시료(420)가 주입되면 시료(420)가 주입되는 압력에 의해 평판형밸브(430)가 상부쪽으로 밀려올라가게 된다.
이하, 가압커버(209)의 개폐여부와 시료(420)의 주입에 따른 평판형밸브(430)의 동작을 구체적으로 설명한다.
먼저, 베이스기판(301) 상에 광학센서 어레이(310), 이미션필터(313), 온도제어부(370), 및 격벽(320)을 형성한다.
이후에, 격벽(320)에 의해 정의되는 반응공간(240) 내에 시약(421) 및 보호물질(425)이 주입한다.
계속해서, 하면에 평판형밸브(430)가 부착된 커버프레임(209c)을 이용하여 격벽(320) 및 반응공간(240)을 커버한다.
이어서, 커버프레임(209c)과 결합된 가압커버(209)를 아래쪽 방향으로 가압하여 평판형밸브(430)의 하면을 격벽(320)의 상면에 밀착시킨다. 평판형밸브(430)의 하면이 격벽(320)의 상면에 밀착되면 반응공간(240)이 외부로부터 격리된다.
이후에, 반응공간(240)을 외부로부터 격리시킨 상태에서 피씨알모듈을 이동한다.
본 실시예에서, 가압커버(209)가 아래쪽 방향으로 가압된 상태에서 커버프레임(209c)에 결합되어 피씨알모듈의 이동중에 반응공간(240)이 외부로 노출되는 것이 방지된다.
피씨알모듈의 이동이 완료된 후에, 가압프레임(209c)으로부터 가압커버(209)를 제거한다.
이어서, 시료주입부(215) 및 평판형밸브(430)를 관통하는 시료주입구(205)를 통하여 평판형밸브(430)의 하면과 격벽(320)의 상면 사이로 시료(420)를 주입한다. 평판형밸브(430)의 하면과 격벽(320)의 상면 사이로 시료(420)가 주입되면, 평판형밸브(430)가 자연스럽게 위쪽으로 밀려올라가게 된다.
평판형밸브(430)의 하면과 격벽(320)의 상면 사이로 주입된 시료(420)는 자중 및 확산에 의해 하부의 시약(421)쪽으로 이동한다.
시료(420)와 시약(421)이 혼합된 상태에서 피씨알 사이클을 실험하여 유전물질을 증폭한다.
증폭된 유전물질에서 발생된 형광·인광은 하부의 광학센서 어레이(310)를 통하여 감지한다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 가압커버(209)를 이용하여 평판형밸브(430)를 아래쪽으로 가압하여 반응공간(240)을 외부와 용이하게 격리시킬 수 있다. 따라서 이동중 또는 피씨알 사리클을 실험하는 동안 시약의 오염이 방지되어 실험결과의 정확성이 향상된다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 피씨알모듈을 나타내는 단면도이다. 본 실시예에서, 반응공간 및 격벽을 제외한 나머지 구성요소들은 도 5 및 도 6에 도시된 실시예와 동일하므로, 동일한 구성요소들에 대한 중복되는 설명은 생략한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 피씨알모듈은 제어인터페이스(210), 베이스기판(301), 광학센서 어레이(310), 이미션필터(313), 복수개의 반응공간들(240a, 240b)을 정의하는 격벽(320m), 온도센서(360), 온도제어부(370), 복수개의 시료들(420a, 420b), 복수개의 시약들(421a, 421b), 보호물질(425), 평판형밸브(430), 가압커버(209), 및 커버프레임(209c)을 포함한다.
본 실시예에서, 격벽(320m)은 복수개의 반응공간들(240a, 240b)을 정의한다.
복수개의 반응공간들(240a, 240b) 내에는 복수개의 시약들(421a, 421b)이 배치된다.
복수개의 시료들(420b, 420a)은 하나의 시료주입구(205)를 통하여 멀리 있는 시약들(421b, 421a)에 대응되는 순서에 따라 순차적으로 주입된다. 예를 들어, 시료주입구(205)를 기준으로 제2 반응공간(240b) 내에 배치된 제2 시약(421b)이 제1 반응공간(240a) 내에 배치된 제1 시약(421a)보다 멀리 떨어져있는 경우, 시료주입구(205)를 통하여 제2 시료(420b)가 먼저 주입된 후에 제1 시료(420a)가 주입된다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 시료주입구(205)로부터 멀리 있는 시약들(421b, 421a)에 대응되는 순서에 따라 시료들(420b, 420a)이 주입함으로써, 별도의 미세한 처리가 없더라도 용이하게 복수개의 시약들(421b, 421a)에 대응되는 복수개의 시료들(420b, 420a)이 주입될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 리더시스템과 탈착가능하도록 구비되는 피씨알모듈에 있어서, 커버의 하면과 평판형밸브의 상면 사이에 완충물질을 주입하여 반응공간을 외부와 용이하게 격리시킬 수 있다.
또한, 완충물질 대신에 가압커버를 이용하여 평판형밸브를 아래쪽으로 가압하여 반응공간을 외부와 용이하게 격리시킬 수 있다.
따라서 이동중 또는 피씨알 사리클을 실험하는 동안 시약의 오염이 방지되어 실험결과의 정확성이 향상된다.
또한, 시료주입구로부터 멀리 있는 시약들에 대응되는 순서에 따라 시료들이 주입함으로써, 별도의 미세한 처리가 없더라도 용이하게 복수개의 시약들에 대응되는 복수개의 시료들이 주입될 수 있다.
복수개의 수납공간들 상부에 외부유체의 유입/배출에 의해 수납공간들을 개폐하는 커버를 배치하여, 수납공간들 내부의 시료가 밀봉될 수 있다.
따라서 사용자에게 피씨알모듈을 전달하는 중에 수납공간들 사이의 오염을 방지할 수 있다. 또한 피씨알 싸이클을 수행하는 도중에도 수납공간들 사이의 오염을 방지할 수 있다.
본 발명은 유전물질과 같은 생화학물질의 검사에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 환경오염, 반도체검사, 정밀화학 등의 분야에도 사용될 수 있는 산업상 이용가능성을 갖는다.

Claims (6)

  1. 리더시스템(Reader System)과 탈착가능하도록 결합되는 피씨알모듈(PCR Module)에 있어서,
    베이스기판;
    상기 베이스 기판 내에 배치되며 어레이 형상으로 배열되어 시료에서 발생되는 방출광을 감지하여 광감지신호를 생성하는 복수개의 광센서들을 포함하는 광학센서어셈블리;
    상기 베이스기판 상에 돌출되어 상기 시료를 수납하는 반응공간을 정의하는 격벽;
    상기 격벽 및 상기 반응공간을 포위하되 상기 격벽의 상부로부터 이격되어 배치되는 커버;
    상기 커버의 하면과 상기 격벽의 상면 사이에 배치되고 일측에 상하로 관통되는 시료주입공이 형성되어 완충물질의 주입 및 배출에 따라 상기 반응공간을 개폐하는 평판형 밸브;
    상기 커버의 일측에 배치되며, 상기 시료주입공에 대응하여 상하로 관통되어 상기 시료가 상기 반응공간으로 주입되는 시료 주입구가 형성되는 시료 주입부; 및
    상기 커버의 일측에 배치되며, 상하로 관통되어 상기 완충물질을 상기 완충물질이 상기 커버의 하면과 상기 평판형 밸브의 상면 사이에 주입되어 상기 반응공간을 밀폐하는 완충물질 주입구가 형성되는 완충물질 주입부를 포함하는 피씨알모듈.
  2. 리더시스템(Reader System)과 탈착가능하도록 결합되는 피씨알모듈(PCR Module)에 있어서,
    베이스기판;
    상기 베이스 기판 내에 배치되며 어레이 형상으로 배열되어 시료에서 발생되는 방출광을 감지하여 광감지신호를 생성하는 복수개의 광센서들을 포함하는 광학센서어셈블리;
    상기 베이스기판 상에 돌출되어 상기 시료를 수납하는 반응공간을 정의하는 격벽;
    상기 반응공간 및 상기 격벽의 상부에 배치되고 일측에 상하로 관통되는 시료주입공이 형성되어 상기 반응공간을 개폐하에 따라 상기 시료가 주입되도록 하는 평판형 밸브;
    상기 평판형밸브의 상부에 배치되어 상기 평판형 밸브를 가압하는 가압커버; 및
    상기 가압커버의 일측에 배치되며, 상기 시료주입공에 대응하여 상하로 관통되어 상기 시료가 상기 반응공간으로 주입되는 시료 주입구가 형성되는 시료 주입부를 포함하는 피씨알모듈.
  3. 제2항에 있어서, 상기 격벽 및 상기 반응공간을 포위하되 상기 격벽의 상부로부터 이격되어 배치되며 중앙부분이 개구되어 상기 가압커버가 삽입되는 커버프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피씨알모듈.
  4. 리더시스템(Reader System)과 탈착가능하도록 결합되며, 베이스기판과, 상기 베이스기판 상에 돌출되어 시료를 수납하는 반응공간을 정의하는 격벽과, 일측에 상하로 관통되는 시료주입공이 형성되어 상기 반응공간을 개폐하는 평판형밸브와, 상기 시료주입공에 대응하여 상하로 관통되어 상기 시료가 상기 반응공간으로 주입되는 시료 주입구를 포함하는 피씨알모듈(PCR Module)에 있어서,
    상기 반응공간 내에 시약 및 상기 시약을 커버하는 보호물질을 주입하는 단계;
    상기 평판형밸브를 상기 격벽의 상면쪽으로 가압하여 상기 반응공간을 외부로부터 격리시키는 단계;
    상기 반응공간이 외부와 격리된 피씨알모듈을 이동시키는 단계;
    상기 평판형밸브를 상기 격벽의 상면쪽으로 가압하는 압력을 제거하는 단계;
    상기 평판형밸브의 하면과 상기 격벽의 상면 사이로 상기 시료를 주입하는 단계; 및
    상기 반응공간 내에서 상기 시료를 상기 시약과 혼합시키는 단계를 포함하는 피씨알모듈을 이용한 검사방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 피씨알모듈은 상기 격벽 및 상기 반응공간을 포위하되 상기 격벽의 상부로부터 이격되어 배치되는 커버를 더 포함하고,
    상기 평판형밸브를 상기 격벽의 상면쪽으로 가압하여 상기 반응공간을 외부로부터 격리시키는 단계는, 상기 커버의 하면과 상기 평판형밸브의 상면 사이로 완충물질을 주입하는 것을 특징으로 하는 피씨알모듈을 이용한 검사방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 피씨알모듈은 상기 평판형밸브의 상부에 배치되어 상기 평판형 밸브를 가압하는 가압커버를 더 포함하고,
    상기 평판형밸브를 상기 격벽의 상면쪽으로 가압하여 상기 반응공간을 외부로부터 격리시키는 단계는, 상기 가압커버를 상기 격벽의 상면 쪽으로 가압하는 것을 특징으로 하는 피씨알모듈을 이용한 검사방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102565215B1 (ko) * 2020-12-31 2023-08-09 주식회사 에이아이바이오틱스 Rt-pcr용 인터페이스 튜브 모듈 및 이를 사용한 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100668320B1 (ko) * 2003-12-10 2007-01-12 삼성전자주식회사 중합 효소 연쇄 반응용 모듈 및 이를 채용한 다중중합효소 연쇄 반응 시스템
KR20080014758A (ko) * 2005-04-01 2008-02-14 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 제거가능한 광학 모듈을 갖는 멀티플렉스 형광 검출 장치
KR100952102B1 (ko) * 2007-08-29 2010-04-13 한양대학교 산학협력단 마이크로 중합효소 연쇄반응용 칩 및 이의 제조방법
KR20100114557A (ko) * 2009-04-16 2010-10-26 한국전자통신연구원 중합효소 연쇄반응 장치
KR101368463B1 (ko) * 2010-04-23 2014-03-03 나노바이오시스 주식회사 2개의 열 블록을 포함하는 ｐｃｒ 장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08233710A (ja) * 1995-02-24 1996-09-13 Hitachi Ltd 試料調製装置
JP2003094395A (ja) * 2001-09-26 2003-04-03 Olympus Optical Co Ltd アレイ化マイクロ流体素子
US7338637B2 (en) * 2003-01-31 2008-03-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic device with thin-film electronic devices
JP2007198765A (ja) * 2006-01-24 2007-08-09 Toray Ind Inc 分析チップおよび分析方法
KR101229961B1 (ko) * 2011-03-18 2013-02-05 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 미세 유체 유동 시스템
KR101696259B1 (ko) * 2014-07-23 2017-01-13 나노바이오시스 주식회사 멀티플렉스 ｐｃｒ 칩 및 이를 포함하는 멀티플렉스 ｐｃｒ 장치
KR20160020053A (ko) 2014-08-13 2016-02-23 김철호 상하면이 조사되는 바형상의 엘이디 조명장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100668320B1 (ko) * 2003-12-10 2007-01-12 삼성전자주식회사 중합 효소 연쇄 반응용 모듈 및 이를 채용한 다중중합효소 연쇄 반응 시스템
KR20080014758A (ko) * 2005-04-01 2008-02-14 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 제거가능한 광학 모듈을 갖는 멀티플렉스 형광 검출 장치
KR100952102B1 (ko) * 2007-08-29 2010-04-13 한양대학교 산학협력단 마이크로 중합효소 연쇄반응용 칩 및 이의 제조방법
KR20100114557A (ko) * 2009-04-16 2010-10-26 한국전자통신연구원 중합효소 연쇄반응 장치
KR101368463B1 (ko) * 2010-04-23 2014-03-03 나노바이오시스 주식회사 2개의 열 블록을 포함하는 ｐｃｒ 장치

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