WO2022240120A1 - 분자 진단용 핵산 증폭장치 - Google Patents

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WO2022240120A1
WO2022240120A1 PCT/KR2022/006622 KR2022006622W WO2022240120A1 WO 2022240120 A1 WO2022240120 A1 WO 2022240120A1 KR 2022006622 W KR2022006622 W KR 2022006622W WO 2022240120 A1 WO2022240120 A1 WO 2022240120A1
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WO
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nucleic acid
acid amplification
amplification device
heat transfer
sample tube
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/006622
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English (en)
French (fr)
Inventor
이국녕
조상규
신현진
홍동기
강주성
강혜림
윤서진
천정훈
Original Assignee
주식회사 위즈바이오솔루션
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Priority claimed from KR1020210128439A external-priority patent/KR102375991B1/ko
Priority claimed from KR1020220044429A external-priority patent/KR20230145718A/ko
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    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a nucleic acid amplification device for amplifying nucleic acid contained in an extracted sample, and more particularly, there is no loss of heat or cold air transmitted to the sample, and the amplification time can be shortened through rapid heating and cooling. , It relates to a nucleic acid amplification device for molecular diagnosis.
  • the process of molecular diagnosis usually includes a preprocessing process, a gene amplification process, and an analysis process.
  • the pretreatment process is a process of extracting nucleic acid containing a target gene from cells
  • the gene amplification process is a process of amplifying a gene through a polymerase chain reaction (PCR).
  • the analysis process is a process of identifying the cause or condition of a disease by using the amplified result information.
  • DNA and RNA are extracted from a small amount of sample, for example, bodily fluid, blood or somatic cells, and genetic testing is performed on the extract. It tends to be of low purity. Accordingly, in order to increase test accuracy, it is necessary to amplify the amount of extracted DNA or RNA or to amplify only a specific fragment of the base sequence.
  • Polymerase chain reaction is a representative technique for quantitatively amplifying genetic material having a specific nucleotide sequence region of a nucleic acid by repeatedly heating and cooling the genetic material to sequentially copy a region having a specific nucleotide sequence region.
  • thermoelectric element For repetitive heating and cooling of a dielectric material, various types of temperature control means are applied, and among them, a thermoelectric element is most commonly used.
  • a nucleic acid amplification device employing a thermoelectric element has a basic configuration in which a thermoelectric element is disposed under a metal block into which a sample tube is inserted, and the block is heated or cooled by driving the thermoelectric element.
  • thermoelectric element does not come into close contact with the metal block and is often finely opened.
  • heat or cold air cannot be properly transmitted, and naturally, the efficiency of nucleic acid amplification is greatly reduced and the inspection time is prolonged.
  • the present invention has been created to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a nucleic acid amplification device for molecular diagnosis, which enables efficient nucleic acid amplification because heat and cold air of a thermoelectric element can be quickly and evenly transmitted to a heating block assembly. have.
  • Another object of the present invention is to provide a nucleic acid amplification device for molecular diagnosis that enables accurate results to be obtained by shortening the amplification time of extracted DNA or RNA.
  • a nucleic acid amplification device for molecular diagnosis of the present invention as a means of solving problems for achieving the above object includes a case provided with a user interface; a support structure built into the case and providing support; a heating block assembly mounted on the support structure, in a state in which the sample tube containing the sample is detachably accommodated, and transfers heat and cold air transferred from the outside to the sample tube side; a temperature controller for heating or cooling the heating block assembly; A fluorescence measurement module located on the side of the heating block assembly and performing fluorescence measurement of the sample in each sample tube is included.
  • a sample tube support including a conductive heat transfer plate in the shape of a flat plate and a tube holder integrally formed on the heat transfer plate and opened upward to accommodate and support the sample tube, and having a side hole through which the received sample tube is exposed to the fluorescence measurement module side.
  • the heating block assembly covers the sample tube support and further includes a cover housing accommodating the tube holder and providing a vertical hole opening upward and a measurement hole opening the side hole in a lateral direction.
  • the temperature controller includes a plate-shaped thermoelectric element in close contact with the lower surface of the heat transfer plate, and a heat sink is installed below the thermoelectric element.
  • cover housing is further provided with a contact maintaining means that is detachably coupled to the heat sink and keeps the thermoelectric element in close contact with the heat transfer plate.
  • the heat transfer plate can be plastically deformed so that it can be molded to correspond to the shape of the upper surface of the thermoelectric element.
  • a bending allowance groove is formed in the heat transfer plate, in which bending stress is concentrated when bending force is applied to the heat transfer plate.
  • the bend-allowing groove is a groove extending in a straight line and is formed on the upper or lower surface of the heat transfer plate.
  • the bend-allowing groove is a groove extending in a straight line, and is formed in the same pattern on the upper and lower surfaces of the heat transfer plate.
  • the heat transfer bridge is formed integrally with the upper surface of the heat transfer plate and is provided with a bend-allowing slit that widens or narrows when the heat transfer plate is bent.
  • the nucleic acid amplification device for molecular diagnosis of the present invention as a means of solving the problems for achieving the above object includes one or more sample tubes for accommodating a sample; a sample tube support made of a thermally conductive material and coupled to the sample tube; a thermoelectric element coupled to the sample tube support and heating or cooling the sample tube support; The thermoelectric element includes a first heat sink coupled to a portion opposite to the sample tube support and a heat dissipation unit for dissipating heat from the first heat sink.
  • the heat dissipation part includes a heat conducting member composed of a coupling part closely coupled to the first heat sink, an extension part connected to the coupling part and extending in a longitudinal direction, one or more heat sinks coupled to the heat conduction member, coupled to the heat sink, and conducting heat. It includes one or more cooling fans to cool the member and the heat sink.
  • thermoelectric element a portion of the first heat sink is opened so that the coupling portion contacts the thermoelectric element.
  • the coupling portion and the extension portion are detachably coupled.
  • extension part is connected to both ends of the coupling part and is positioned to face each other, and the cooling fans are two, and the two are spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • the two cooling fans are operated to generate air flow in the same direction as each other.
  • the sample tube support includes a heat transfer plate that faces the thermoelectric element, and a tube having a side hole that is integrally formed with the heat transfer plate, provides a tube receiving space for accommodating the sample tube, and opens the sample tube in the lateral direction. Includes holder.
  • the sample tube has a conical end, and a portion of the tube holder into which the sample tube is inserted has a conical shape corresponding to the end of the sample tube.
  • the center is made orthogonal to the inclined plane constituting the conical shape of the sample tube.
  • the tube holder is plural and spaced apart at regular intervals.
  • the fluorescence measurement module positioned adjacent to the sample tube and monitoring the gene amplification process by radiating light to the sample tube inserted into the tube holder, and a driving unit for moving the fluorescence measurement module.
  • the fluorescence measurement modules are located on both sides of the sample tube.
  • the drive unit a motor; a driving pulley rotated by the motor; A driven pulley positioned to be spaced apart from the driving pulley; a belt that causes the drive pulley and the driven pulley to rotate in conjunction with each other; a belt connector coupled to the belt and moving along with the belt; It includes a guide rail installed parallel to the movement path of the belt connector and a carriage coupled to the belt connector and moving along a longitudinal direction of the guide rail and supporting a fluorescence measurement module.
  • thermoelectric element a conductive paste is applied between the sample tube support and the thermoelectric element.
  • the nucleic acid amplification device for molecular diagnosis of the present invention as a means of solving problems for achieving the above object includes a case provided with a user interface; a support structure built into the case and providing support; a heating block assembly mounted on the support structure to detachably accommodate a plurality of sample tubes containing samples, and transfer heat and cold air transferred from the outside to the sample tubes; a temperature controller that contacts the heating block assembly and heats or cools the heating block assembly; a fixing means for tightly fixing the heating block assembly to the temperature controller; A fluorescence measurement module located on the side of the heating block assembly and performing fluorescence measurement of the sample in each sample tube is included.
  • the heating block assembly A conductive heat transfer plate that is interviewed by the temperature controller, takes the shape of a flat plate, and is deformable by external force, and has a side hole that is integral with the upper part of the heat transfer plate, is open to the top, accommodates and supports the sample tube, and exposes the sample tube to the fluorescence measurement module side.
  • a sample tube support having a plurality of tube holders;
  • a cover housing covering the sample tube support includes a vertical hole accommodating each tube holder and opening upward, and a measuring hole opening the side hole in a lateral direction.
  • thermoelectric element in close contact with the lower surface of the heat transfer plate is included, and a heat sink is installed under the thermoelectric element.
  • Adhesion maintaining means coupled to the heat sink and maintaining a close contact state of the thermoelectric element with respect to the heat transfer plate is further provided.
  • the cover housing is provided with a plurality of female screw holes formed through the vertical direction and having female threads formed on the inner circumferential surface, and the fixing means; A pressure screw screwed into each female threaded hole and presses the heat transfer plate toward the thermoelectric element with a lower end so that the heat transfer plate adheres to the surface of the thermoelectric element.
  • the vertical holes are spaced apart at regular intervals, and the female screw holes have first female screw holes located between adjacent vertical holes and second female screw holes located between adjacent first female screw holes.
  • a bending allowance groove is formed in the heat transfer plate, in which bending stress is concentrated when a bending force is applied to the heat transfer plate with a pressure screw.
  • the bend-allowing groove is a groove extending in a straight line and is formed on the upper or lower surface of the heat transfer plate.
  • the bend-allowing groove is a groove extending in a straight line, and is formed in the same pattern on the upper and lower surfaces of the heat transfer plate.
  • a heat transfer bridge as a thermal bridge for maintaining thermal equilibrium between the tube holders is further formed.
  • the nucleic acid amplification device for molecular diagnosis of the present invention constituted as described above, there is no partial lifting of the heating block assembly for the thermoelectric element, and heat and cold of the thermoelectric element are generated even though a separate heat conduction medium is not interposed. It can be delivered rapidly and at even densities to the assembly, enabling efficient nucleic acid amplification.
  • the overall cooling capacity is excellent, and the time for one cycle of the amplification process for the object is remarkably shortened.
  • sample tube support can be pressurized and brought into close contact with the surface of the thermoelectric element using a pressure screw, so that even if the surface of the thermoelectric element is not smooth, the sample tube support can be fixed so as not to be lifted, so that stable heat transfer is possible.
  • FIG. 1 is a diagram showing an external appearance of a nucleic acid amplifying device for molecular diagnosis according to the present invention.
  • FIGS 2 to 4 are perspective views partially showing the internal configuration of the nucleic acid amplifying device for molecular diagnosis according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the heating block assembly, first heat sink, and heat pipe of FIG. 2 separately.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view in which the heating block assembly shown in FIG. 5 is disassembled from the first heat sink.
  • FIG. 7 and 8 are views for explaining the coupling structure of the housing of FIG. 6 and the sample tube support.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which the housing of FIG. 7 and the sample tube support are coupled.
  • FIG 10 is a view showing a modified example of a sample tube support that can be applied to the nucleic acid amplification device according to the first embodiment of the present invention.
  • 11A and 11B are views for explaining operation characteristics of the sample tube supporter of FIG. 10 .
  • 12A to 12C are side views showing another modified example of the sample tube support applicable to the nucleic acid amplification device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a perspective view of another sample tube support applicable to the nucleic acid amplification device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a perspective view of a nucleic acid amplification device according to a second embodiment of the present invention viewed from the front.
  • FIG. 15 is a perspective view of the nucleic acid amplification device of FIG. 14 viewed from the rear.
  • FIG. 16 is a view of the nucleic acid amplification device of FIG. 15 viewed from the A direction.
  • FIG. 17 is a view of the nucleic acid amplification device of FIG. 15 viewed from the B direction.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of the nucleic acid amplifying device of FIG. 14 taken along line V-V.
  • FIG. 19 is a partial cross-sectional view of a sample tube, a sample tube support, a thermoelectric element, a first heat sink, and a heat pipe in the nucleic acid amplification device of FIG. 14. Referring to FIG. 19
  • 20 is an exploded perspective view illustrating a sample tube, a sample tube support, a thermoelectric element, a first heat sink, and a heat pipe.
  • FIG. 21 is a view for explaining a modified example of the heat pipe shown in FIG. 20 .
  • FIG. 22 is a graph showing the temperature of a sample tube measured over time during nucleic acid amplification using a nucleic acid amplification device according to a second embodiment of the present invention and a conventional amplification device.
  • 23 to 25 are perspective views partially showing the internal configuration of a nucleic acid amplifying device for molecular diagnosis according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 26A is a view showing the heating block assembly, first heat sink, and heat pipe of FIG. 23 separately.
  • FIG. 26B is a plan view of the heating block assembly shown in FIG. 26A.
  • FIG. 27 is an exploded perspective view in which the heating block assembly shown in FIG. 26A is disassembled from the first heat sink;
  • 28 and 29 are views for explaining the coupling structure of the cover housing and the sample tube supporter of FIG. 27;
  • 30A and 30B are cross-sectional views for explaining a method of pressurizing the sample tube support with respect to the thermoelectric element.
  • the nucleic acid amplification device for molecular diagnosis of the present invention since there is no lifting of the heating block assembly with respect to the thermoelectric element, there is no loss of heat or cold air transferred to the specimen, and rapid heating and cooling of the specimen is possible. This feature shortens the amplification time and improves the accuracy of the test.
  • FIG. 1 is a view showing the external appearance of a nucleic acid amplifying device for molecular diagnosis according to a first embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 to 4 partially show the internal configuration of the nucleic acid amplifying device for molecular diagnosis shown in FIG. It is a perspective view.
  • the nucleic acid amplification device 10 includes a case 11, a support structure 14, a heating block assembly 50, a temperature controller, a fixing unit, and a fluorescence measuring module 40.
  • the case 11 has a design considering ease of use and has an interface 12 on the front side.
  • the interface 12 is a touch panel operated by a user. Through the interface 12, necessary conditions related to nucleic acid amplification (eg, temperature range, heating and cooling time, etc.) can be input. In addition, the status of the nucleic acid amplifying device can be checked through the screen of the interface 12.
  • An upper portion of the case 11 is provided with a cover 15 to be opened and closed.
  • the cover 15 protects the heating block assembly 50 .
  • the cover 15 is covered and protected.
  • the heating block assembly 50 is opened upward and the sample tube 100 can be inserted therein. That is, nucleic acid amplification can be performed by inserting the sample tube 100 into the vertical hole 51b of the heating block assembly 50.
  • the sample tube 100 is a transparent tube containing nucleic acid to be amplified. Since the sample tube is general, description thereof will be omitted.
  • the support structure 14 is fixed on the horizontal bottom plate 11a and has a cooling fan installation part 14a as providing a supporting force.
  • the cooling fan installation portion 14a is a hole in which a cooling fan (not shown) for cooling is mounted, and the cooling fan is not shown for convenience.
  • the guide rail 33 supports the carriage 34 so as to be slidable.
  • the carriage 34 is composed of saddles 34a installed on each guide rail 33 and a connecting rod 34b connecting the saddles 34a.
  • the two saddles 34a are connected by a connecting rod 34b and move simultaneously as one body.
  • One side saddle 34a is linked to the belt 32c through a belt connector 34c.
  • the belt 32c serves to move the carriage 34 by rotating in the direction of the arrow a and the opposite direction by the motor 31 .
  • the motor 31 is a motor that outputs bi-directional rotational force based on information input through the interface 12, and is vertically fixed by a motor bracket 31a.
  • a drive pulley 32a is installed on the drive shaft of the motor 31 and a driven pulley 32b is installed on the support structure 14, and the drive pulley 32a and the driven pulley 32b are connected by a belt 32c.
  • the rotational force of the motor 31 is transmitted to the carriage 34 through the belt 32c.
  • a fluorescence measurement module 40 is mounted on each of the saddles 34a.
  • the fluorescence measurement module 40 measures the sample inside the sample tube 100 (in the state of being inserted into the vertical hole 51b) through the measurement hole 51d and the side hole 57c, and matters related to nucleic acid amplification. find out
  • the operating principle of the fluorescence measurement module 40 itself is general and a description thereof will be omitted.
  • the heating block assembly 50 is mounted on the support structure 14 through the fixing arm 14c and detachably accommodates the sample tube 100 containing the sample.
  • the sample tube 100 is inserted into the vertical hole 51b of the heating block assembly 50.
  • the heating block assembly 50 moves the heat or cold air transmitted from the temperature controller to the sample tube 100 side.
  • the heating block assembly 50 itself is made of a thermally conductive metal. The reason for heating and cooling the sample tube is, of course, to amplify nucleic acids.
  • the heating block assembly 50 has a structure shown in FIG. 8 .
  • the heating block assembly 50 is composed of a cover housing 51 and a sample tube support 55 .
  • the cover housing 51 and the sample tube support 55 are detachably coupled.
  • the sample tube support 55 is composed of a conductive heat transfer plate 56 and a plurality of tube holders 57.
  • the heat transfer plate 56 is a rectangular plate of a certain thickness made of copper or aluminum, and is in contact with the upper surface of the thermoelectric element 61, which is a temperature controller. Heat or cold generated from the thermoelectric element 61 is transferred to the heat transfer plate 56 to heat or cool the heat transfer plate 56 as a whole.
  • the heat transfer plate 56 can be plastically deformed. That is, corresponding to the shape of the upper surface of the thermoelectric element 61, the heat transfer plate 56 can be deformed to some extent within the limit that the tube holder 57 can be fitted into the vertical hole 51b. A description related to this will be described later with reference to FIG. 10 .
  • the tube holder 57 is a cylindrical member integrally formed with the upper surface of the heat transfer plate 56 and open to the top, and provides a tube accommodating space 57a.
  • the outer diameter of the tube holder 57 is constant. However, as shown in FIG. 9, the inner diameter of the tube receiving space 57a decreases toward the bottom. This shape is for interviewing the lower end of the sample tube 100 and the inner surface of the tube holder 57.
  • side holes 57c are formed in each tube holder 57.
  • the side hole 57c is a through hole through which the sample tube accommodated in the tube holder 57 is exposed to the fluorescence measurement module 40 side.
  • the cover housing 51 covers the sample tube support 55 and has a plurality of vertical holes 51b, measurement holes 51d, and binding legs 51f.
  • the cover housing 51 may be made of a material having low thermal conductivity, such as synthetic resin.
  • the vertical hole 51b has a certain inner diameter and is a passage passing through in the vertical direction, and accommodates the tube holder 57. As shown in FIG. 9, each tube holder 57 is inserted and fixed into the vertical hole 51b. The inner circumferential surface of the tube holder 57 and the vertical hole 51b are in close contact. The tube accommodating space 57a of the tube holder 57 is opened to the top of the vertical hole 51b and accepts a lower portion of the sample tube 100. When the sample tube 100 is inserted into the vertical hole, the lower end of the sample tube 100 reaches the bottom of the tube receiving space 57a and becomes an interview state.
  • the measuring hole 51d is a through hole corresponding one to one to the side hole 57c.
  • the side hole 57c is opened laterally through the measuring hole 51d.
  • the fixing legs 51f are provided on both sides of the cover housing 51, and are extended downward to be caught and fixed by the locking jaws 63a of the first heat sink 63.
  • the binding leg 51f is an adhesion maintaining means for maintaining the adhesion state of the thermoelectric element to the heat transfer plate.
  • FIG. 5 is a view separately showing the heating block assembly 50, the first heat sink 63, and the heat pipe 65
  • FIG. 6 is an exploded perspective view in which the heating block assembly is disassembled from the first heat sink.
  • 7 and 8 are views for explaining the coupling structure of the cover housing 51 and the sample tube support 55
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which the cover housing and the sample tube support are coupled.
  • thermoelectric element 61 as a temperature controller and a first heat sink 63 are disposed below the heating block assembly 50 .
  • the heating block assembly 50, the thermoelectric element 61, and the first heat sink 63 are closely adhered to each other by the binding legs 51f.
  • the thermoelectric element 61 takes the form of a plate and faces the lower surface of the heat transfer plate 56 of the sample tube support 55.
  • the thermoelectric element 61 itself is a general one and emits heat and cold air by power applied from the outside.
  • the thermoelectric element 61 may be implemented as one as shown in FIG. 6, composed of two as shown in FIG. 11A, or three or more may be installed and operated as needed.
  • Heat or cold air generated from the thermoelectric element 61 is conducted to the heat transfer plate 56 .
  • the heat or cold air transferred to the heat transfer plate spreads horizontally and moves to each tube holder 57 at the same time. Since the sample tube 100 is inserted into the tube holder 57, the sample can be repeatedly heated and cooled by driving the thermoelectric element 61.
  • the first heat sink 63 serves to dissipate heat and cold air generated from the thermoelectric element to the outside. As is known, when heat is generated on one side of a thermoelectric element, cold air is emitted on the other side, and when cold air is generated on one side, heat is released on the other side. The performance of the thermoelectric element 61 is maintained by rapidly releasing the discharged cool air and heat.
  • Locking jaws 63a are provided on both sides of the first heat sink 63 .
  • the hooking jaw 63a is a part where the fastening leg 51f of the cover housing 51 is hooked.
  • a plurality of heat pipes 65 are fixed to the first heat sink 63 .
  • the heat pipe 65 moves the heat of the first heat sink 63 in the longitudinal direction and transfers it to the second heat sink 67 .
  • the second heat sink 67 is cooled by a cooling fan (not shown).
  • FIGS. 11A and 11B are examples of the sample tube support of FIG. It is a drawing for explaining the operating characteristics.
  • bend-allowing grooves 56a of mutually orthogonal patterns are formed on the lower surface of the heat transfer plate 56 .
  • the bending allowance groove 56a is a portion where bending stress is concentrated when bending force is applied to the heat transfer plate 56 .
  • the fact that the bending stress is concentrated means that it bends more easily than other parts.
  • FIG. 11A is a diagram for reference and explaining a problem when the upper surfaces of the two thermoelectric elements 61 are not located on the same horizontal plane and the heat transfer plate 56 is not plastically deformed.
  • thermoelectric element 61 the left half of the heat transfer plate 56 is in close contact with the thermoelectric element 61, but the right half of the heat transfer plate 56 is physically separated from the thermoelectric element 61. Since the heat transfer plate 56 is separated from the thermoelectric element, the supply of heat or cold air is blocked, and the tube holder 57 disposed in the open portion cannot perform its original function.
  • the heat transfer plate 56 of the sample tube support shown in FIG. 11B closely adheres to the thermoelectric elements 61 on both sides, even though the thermoelectric element 61 is not level. This close contact structure is possible because the heat transfer plate 56 can be plastically deformed and the bend-allowing groove 56a is located at the boundary between the two thermoelectric elements 61 .
  • 12A to 12C are side views showing another modified example of the sample tube support applicable to the nucleic acid amplification device according to the first embodiment of the present invention.
  • the bend-allowing groove 56a shown in FIG. 12A has a curved bottom surface rather than a right angle.
  • the inner shape or the overall pattern shape of the bend-allowing groove 56a may vary as much as desired.
  • the heat transfer plate 56 of the sample tube support 55 shown in Fig. 12B has a bend allowing groove 56a on its upper surface.
  • the bending allowance groove 56a is formed on the upper surface of the heat transfer plate 56.
  • the bend-allowing grooves 56a are formed in the same pattern on the upper and lower surfaces of the heat transfer plate 56 at the same time.
  • FIG. 13 is a perspective view of another sample tube support 55 applicable to the nucleic acid amplification device according to the first embodiment of the present invention.
  • the heat transfer bridge 57k is integrally formed between the respective tube holders 57.
  • the heat transfer bridge 57k serves as a thermal bridge for thermal uniformity between the tube holders 57, so to speak.
  • the heat transfer bridge 57k is a plate-like member having a certain thickness, and its lower end is integrated with the heat transfer plate 56.
  • a bend-allowing slit 57m is formed in each heat transfer bridge 57k.
  • the bending allowance slit 57m is open upward as a space that widens or narrows when the heat transfer plate 56 is bent.
  • the bend-allowing slit 57m widens when the sample tube support 55 is bent convexly upward, and narrows when bent concavely downward.
  • FIG. 14 is a perspective view of a nucleic acid amplification device according to a second embodiment of the present invention viewed from the front
  • FIG. 15 is a perspective view of the nucleic acid amplification device of FIG. 14 viewed from the rear.
  • 16 is a view of the nucleic acid amplification device of FIG. 15 viewed from the direction A
  • FIG. 17 is a view of the nucleic acid amplification device of FIG. 15 viewed from the direction B.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line V-V in the nucleic acid amplifying device of FIG. 14.
  • the external appearance of the nucleic acid amplification device 10 according to the second embodiment is the same as that shown in FIG.
  • the nucleic acid amplification device 10 includes a bottom plate 11a, a sample tube 100, a sample tube support 55, a thermoelectric element 61, a first ,2 includes heat sinks 63 and 67 and heat pipes 65.
  • the first and second heat pipes 63 and 67 and the heat pipe are heat dissipation units that discharge heat emitted from the thermoelectric element 61 to the outside.
  • the bottom plate 11a supports components of the nucleic acid amplification device and may be installed on a work space or table.
  • One or more sample tubes 100 are used to accommodate samples, that is, objects to be amplified.
  • the sample tube 100 is opened upward and accommodates the object to be amplified.
  • the sample tube support 55 is made of a thermally conductive metal material and accommodates and supports the sample tube 100 .
  • the temperature change of the sample tube support 55 is reflected in the sample tube 100. For example, when the sample tube support 55 is heated, the sample tube 100 is also heated, and conversely, when the sample tube support 55 is cooled, the sample tube 100 is also cooled.
  • the material of the sample tube support 55 may be copper or aluminum having excellent thermal conductivity. Alternatively, it may be manufactured by coating a copper thin film on an aluminum block.
  • silver paste which is one of the conductive pastes.
  • the silver paste serves to physically fix the opposing surfaces and to lower the thermal resistance between the contact surfaces.
  • the heat transfer efficiency between the sample tube support 55 and the thermoelectric element 61 can be stabilized and improved by applying the silver paste.
  • a copper plate may be applied instead of the silver paste.
  • thermoelectric element 61 Heat rapidly transferred from the thermoelectric element 61 to the sample tube support 55 shortens the time required for amplification as much as possible. In addition, overshooting when heating the sample tube 100 is minimized and undershooting when cooling the sample tube 100 is minimized. It is possible to precisely control the temperature.
  • the temperature of the sample tube support 55 is measured using a temperature sensor, and temperature information of the sample tube 100 can be obtained indirectly based on the measurement result. Furthermore, the temperature of the sample tube support 55 can be controlled by applying a controller (not shown) to control the intensity or polarity of the current applied to the thermoelectric element 61 based on the measured temperature information.
  • thermoelectric element 61 heats or cools the sample tube support 55 while being coupled to the lower surface of the sample tube support 55.
  • the thermoelectric element 61 uses a Peltier effect that absorbs or releases heat according to the direction of current.
  • the first heat sink 63 is coupled to the bottom surface of the thermoelectric element 61 .
  • the first heat sink 63 is coupled to the lower surface of the thermoelectric element 61, and the sample tube support 55 is coupled to the upper surface of the thermoelectric element 61.
  • the first heat sink 63 and the sample tube support 55 perform heat exchange in a state of close contact with the thermoelectric element 61 .
  • the heat pipe 65 radiates heat from the first heat sink 63 to the outside while being coupled with the first heat sink 63 .
  • An end of the heat pipe may be coupled to the bottom plate 11a.
  • the heat pipe 65 is coupled to the heat sink 67 . It is natural that the heat of the heat pipe 65 is more quickly dissipated through the heat sink 67 . In addition, the heat sink 67 is cooled by the cooling fan 71 .
  • the heat pipe 65 is made of a metal having excellent thermal conductivity such as copper or aluminum. It goes without saying that other heat transfer materials replacing the heat pipe 65 may be applied.
  • the heat pipe 65 has a bent shape and has a horizontal coupling portion 65a and a vertical extension portion 65b.
  • the coupling part 65a is inserted and fixed into the installation groove 63c of the first heat sink 63. It is installed to pass through the inside of the first heat sink 63 .
  • the extension portion 65b passes through the second heat sink 67 and extends vertically, and the extension end is connected to the bottom plate 11a.
  • the heat dissipation plate 67 is a plate-like member having good thermal conductivity, and is coupled to the extension portion 65b. There may be one or more heat sinks 67 . When there are a plurality of heat dissipation plates 67, the plurality of heat dissipation plates 67 are spaced at regular intervals along the longitudinal direction of the extension part 65b.
  • the heat dissipation plate 67 has a maximum surface area and can quickly dissipate the heat transferred to the heat pipe 65 to the outside.
  • the cooling fan 71 blows cooling wind toward the heat sink 67 to cool the heat sink 67 . A plurality of cooling fans 71 may be installed as needed.
  • a DNA amplification process by a nucleic acid amplification device includes a plurality of cycles, and each cycle has a denaturation step at the highest temperature, an annealing step at the lowest temperature, and an extension step at an intermediate temperature.
  • each cycle has a denaturation step at the highest temperature, an annealing step at the lowest temperature, and an extension step at an intermediate temperature.
  • one cycle must take a long time.
  • one cycle is realized by implementing rapid heat transfer using the first and second heat sinks 63 and 67 and the heat pipe 65.
  • the completion time is shortened compared to conventional nucleic acid amplification devices. It enables efficient cooling and heating of the amplification target.
  • the nucleic acid amplification device 10 further includes a fluorescence measurement module 40 and a driver.
  • the fluorescence measuring module 40 is installed on both sides of the sample tube support 55 and irradiates light to each of the sample tubes 100 inserted into the tube holder 57 to monitor the gene amplification process.
  • the fluorescence measurement module 40 includes a light sensing member 41, a lens (no reference numeral), a light emitting element 43, a reflection mirror 42, and an optical filter (not shown).
  • a light sensing member 41 a lens (no reference numeral)
  • a light emitting element 43 irradiates light to the reflective mirror 42
  • light is incident on the sample (amplification target)
  • fluorescence is output from the sample, and passes through the lens and the reflective mirror 42 to the light sensing member 41. It is investigated.
  • the light sensing member 41 monitors the DNA amplification process of the sample by analyzing the change in fluorescence intensity.
  • the optical filter enables the light sensing member 41 to detect a change in fluorescence intensity by distinguishing the wavelengths of the excitation light and the emitted fluorescence.
  • the configuration or operating principle of the fluorescence measurement module 40 is general.
  • the two fluorescence measurement modules 40 are mounted on the saddle 34a and positioned on both sides of the sample tube 100, respectively.
  • the saddle 34a connects the two fluorescence measurement modules 40 and is spaced apart from the first heat sink 63 . Since the fluorescence measurement module 40 may be implemented in various ways according to the design of the nucleic acid amplification device 10, a detailed description thereof will be omitted.
  • the driver serves to move the fluorescence measurement module 40 so that the fluorescence measurement module 40 can irradiate light to each of the sample tubes 100.
  • the driving unit includes a motor 31 as a power generating member, a driving pulley 32a, a driven pulley 32b, a belt 32c, a belt connector 34c, a guide rail 186, and a carriage 34.
  • the motor 31 is a bi-directional motor and may be installed on the bottom plate 11a.
  • the drive pulley (32a) is directly connected to the rotational shaft of the motor (31). However, in some cases, a reducer may be added between the driving pulley 32a and the rotating shaft of the motor 31.
  • the driven pulleys 32b are spaced apart from each other at the same height as the drive pulleys 32a.
  • the belt 32c causes the drive pulley 32a and the driven pulley 32b to rotate in conjunction with each other. That is, the rotational force of the drive pulley 32a is transmitted to the driven pulley 32b.
  • the belt connector 34c is coupled to the belt 32c and transmits the transport force of the belt 32c to the carriage 34.
  • the guide rail 186 extends parallel to the movement path of the belt connector 34c and guides the sliding movement of the carriage 34.
  • the carriage 34 is composed of a saddle 34a and a connecting rod 34b.
  • the fluorescence measurement module 40 passes by the side of the sample tube 100 while being fixed to the saddle 34a.
  • the driver moves the fluorescence measurement module 40 so that the fluorescence measurement module 40 examines the DNA of the sample contained in the sample tube 100.
  • FIG. 19 is a partial cross-sectional view of a sample tube, a sample tube support, a thermoelectric element, a first heat sink, and a heat pipe in the nucleic acid amplification device of FIG. 14. Referring to FIG. 19
  • the sample tube support 55 includes a heat transfer plate 56 and a tube holder 57 .
  • the heat transfer plate 56 is a part that receives heat and cold air from the thermoelectric element 61 and has a plate shape, so that it can be rapidly heated or cooled by the heat generated by the thermoelectric element 61 .
  • the tube holder 57 is formed integrally with the heat transfer plate 56 and accommodates the sample tube 100.
  • the tube holder 57 is opened from the top of the heat transfer plate 56 to the top.
  • the tube holder 57 takes a thin, substantially cylindrical shape, and can be quickly heated or cooled.
  • a side hole 57a is formed on one side of the tube holder 57.
  • the side hole 57a is a hole that opens the inner space of the sample tube 100 in the lateral direction.
  • the side hole 57a may pass through a portion of the tube holder 57 in the left and right directions.
  • the fluorescence measurement module 40 performs a DNA test on the amplification target contained in the sample tube 100 through the side hole 57a.
  • the tube holders 57 are spaced apart at regular intervals. For example, they may be arranged in two rows.
  • the sample tube 100 has a lower end portion, for example, a cone shape. It is natural that the inner space of the tube holder 57 conforms to the shape of the sample tube 100.
  • the imaginary center line T of the side hole 57a may be orthogonal to the inclined plane constituting the conical shape of the sample tube 100. Accordingly, the light irradiated from the fluorescence measurement module 40 may stably enter the sample tube 100 and then be reflected.
  • 20 is an exploded perspective view illustrating a sample tube, a sample tube support, a thermoelectric element, a first heat sink, and a heat pipe.
  • an installation groove 63a is provided on the upper surface of the first heat sink 63 .
  • the installation groove 63c is a groove for accommodating the coupling portion 65a of the heat pipe.
  • the upper portion of the coupling portion 65a is formed flat so that it can be interviewed with the thermoelectric element 61 .
  • the installation groove 63c has a shape corresponding to the coupling portion 65a. Accordingly, the surfaces S of the coupling portion 65a and the first heat sink 63 that are in contact with the thermoelectric element 61 may be positioned on the same plane. Accordingly, heat generated from the thermoelectric element 61 can be rapidly dissipated through the coupling portion 65a and the first heat sink 63 .
  • FIG. 21 is a view for explaining a modified example of the heat pipe shown in FIG. 20 .
  • the heat pipe 65 may be composed of a coupling part 65a, an extension part 65b, and a connecting part 65d.
  • the connection part 65d is a nut-shaped member in which a female thread is formed on the inner circumferential surface.
  • male threads are formed at the ends of the coupling portion 65a and the extension portion 65b.
  • the coupling part 65a and the extension part 65b may be connected using the connecting part 65d. In this way, by implementing the heat pipe 65 in an assembly type, the extension part 65b or the coupling part 65a can be partially replaced.
  • cooling fan 71 are disposed toward the extension part 65b.
  • the cooling fan 71 may blow air in the same direction. When air is blown in the same direction, heat from the heat sink can be dissipated more quickly.
  • the nucleic acid amplification apparatus 10 uses the sample tube support 55 having a contact surface having a small heat capacity and excellent heat conduction efficiency and a heat radiation unit, so heating and cooling proceed quickly.
  • the time for performing one cycle of the DNA amplification process is shorter than that of the conventional nucleic acid amplification device, and the test time can be significantly reduced compared to the conventional amplification device.
  • the sample tube support 55 included in the nucleic acid amplification device 10 according to the present embodiment has a portion in contact with the thermoelectric element 61 and a portion in contact with the sample tube 100, compared to the conventional amplification device. It is relatively thin. Compared to conventional nucleic acid amplification devices, the heating and cooling process can be performed relatively quickly. Therefore, the amplification time for amplifying the amount of DNA can be shortened.
  • the DNA amplification time of the nucleic acid amplification device 10 according to the present invention is shortened, unlike the conventional nucleic acid amplification device.
  • L1 is the temperature measured over time when the amplification process is performed using the nucleic acid amplification device according to the second embodiment
  • L2 is the case where the amplification process is performed using the conventional nucleic acid amplification device. temperature was measured over time.
  • the time required per cycle (t1) of the nucleic acid amplification device (L1) according to the second embodiment is shorter than the time (t2) required per cycle of the conventional nucleic acid amplification device (L2). From these results, it can be seen that the nucleic acid amplification device according to the second embodiment can amplify nucleic acid more quickly and quickly test DNA, compared to the conventional nucleic acid amplification device.
  • FIG. 23 and 24 are perspective views partially showing the internal configuration of a nucleic acid amplifying device for molecular diagnosis according to a third embodiment of the present invention.
  • the external shape of the nucleic acid amplification device of the third embodiment is as shown in FIG.
  • the nucleic acid amplification device for molecular diagnosis according to the third embodiment prevents the heating block assembly from being lifted with respect to the thermoelectric element, so that there is no loss of heat or cold air transmitted to the specimen, and rapid heating and cooling of the specimen is possible. This feature shortens the amplification time and improves the accuracy of the test.
  • the nucleic acid amplification device 10 includes a case 11, a support structure 14, a heating block assembly 50, a temperature controller, a fixing unit, and fluorescence. It includes a measurement module 40.
  • the case 11 is the same as that shown in FIG. 1 and a description thereof is omitted.
  • the support structure 14 is fixed on the horizontal bottom plate 11a and has a fan installation part 14a as providing a supporting force.
  • the fan installation part 14a is a part where a cooling fan (not shown) is mounted. The fan cools the first heat sink 57.
  • the fan itself is generic.
  • two guide rails 33 are arranged in parallel on the top of the support structure 14.
  • the guide rail 33 supports the carriage 34 so as to be slidable.
  • the carriage 34 is composed of saddles 34a installed on each guide rail 33 and a connecting rod 34b connecting the saddles 34a.
  • the two saddles 34a are connected by a connecting rod 34b and move simultaneously as one body.
  • One side saddle 34a is linked to the belt 32c through a belt connector 34c.
  • the belt 32c serves to move the carriage 34 by rotating in the direction of the arrow a and the opposite direction by the motor 31 .
  • the motor 31 is a motor that outputs bi-directional rotational force based on information input through the interface 12, and is vertically fixed by a motor bracket 31a.
  • a drive pulley 32a is installed on the drive shaft of the motor 31 and a driven pulley 32b is installed on the support structure 14, and the drive pulley 32a and the driven pulley 32b are connected by a belt 32c.
  • the rotational force of the motor 31 is transmitted to the carriage 34 through the belt 32c.
  • a fluorescence measurement module 40 is mounted on each of the saddles 34a. As shown in FIG. 30, the fluorescence measurement module 40 measures the sample inside the sample tube 100 (in the state of being inserted into the vertical hole 51b) through the measurement hole 51d and the side hole 57c. measurement, and find out matters related to nucleic acid amplification.
  • the heating block assembly 50 is mounted on the support structure 14 through the fixed arm 14c and detachably accommodates the sample tube 100 containing the sample.
  • the sample tube 100 is inserted into the vertical hole 51b of the heating block assembly 50.
  • the heating block assembly 50 moves the heat or cold air transmitted from the temperature controller to the sample tube 100 side.
  • the heating block assembly 50 itself is made of a thermally conductive metal. The reason for heating and cooling the sample tube is, of course, to amplify nucleic acids.
  • the configuration of the heating block assembly 50 is as follows.
  • FIG. 27A is a view separately showing a heating block assembly, a first heat sink, and a heat pipe
  • FIG. 27B is a plan view of the heating block assembly.
  • 27 is an exploded perspective view in which the heating block assembly shown in FIG. 26A is disassembled from the first heat sink
  • FIGS. 28 and 29 are views for explaining the coupling structure of the cover housing and the sample tube supporter of FIG. 27 .
  • FIGS. 30A and 30B are cross-sectional views for explaining a method of pressurizing the sample tube supporter with respect to the thermoelectric element.
  • the heating block assembly 50 is composed of a cover housing 51 and a sample tube support 55.
  • the cover housing 51 and the sample tube support 55 are detachably coupled, and the cover housing 51 is coupled to the first heat sink 63 through a fixing screw (51m in FIG. 9 ).
  • the sample tube support 55 is composed of a conductive heat transfer plate 56 and a plurality of tube holders 57.
  • the heat transfer plate 56 is a rectangular plate of a certain thickness made of copper or aluminum, and is in contact with the upper surface of the thermoelectric element 61, which is a temperature controller. Heat or cold generated from the thermoelectric element 61 is transferred to the heat transfer plate 56 to heat or cool the heat transfer plate 56 as a whole. In some cases, a carbon sheet having excellent thermal conductivity may be used as the heat transfer plate.
  • the heat transfer plate 56 can be deformed by an external force. That is, corresponding to the shape of the upper surface of the thermoelectric element 61, the heat transfer plate 56 can be deformed to some extent within the limit that the tube holder 57 can be fitted into the vertical hole 51b. The reason why the heat transfer plate 56 is deformably applied is to maximize the contact area of the heat transfer plate 56 with respect to the thermoelectric element 61 .
  • the thickness of the heat transfer plate varies as needed and may be approximately 1 mm or less.
  • the heat transfer plate 56 is pressed downward by a fixing means to be described later.
  • the fixing means are the first and second pressure screws 52 and 53, and the first and second pressure screws 52 and 53 press the heat transfer plate 56 down to the heat transfer plate on the surface of the thermoelectric element 61. (56) is subjected to a strongly pressurized interview.
  • the tube holder 57 is a cylindrical member integrally formed with the upper surface of the heat transfer plate 56 and open to the top, and provides a tube accommodating space 57a.
  • the outer diameter of the tube holder 57 is constant. However, as shown in FIG. 9, the inner diameter of the tube receiving space 57a decreases toward the bottom. This shape is for interviewing the lower end of the sample tube 100 and the inner surface of the tube holder 57.
  • side holes 57c are formed in each tube holder 57.
  • the side hole 57c is a through hole through which the sample tube accommodated in the tube holder 57 is exposed to the fluorescence measurement module 40 side.
  • the cover housing 51 covers the sample tube support 55 and brings it into close contact with the thermoelectric element 61, and includes a plurality of vertical holes 51b, a measuring hole 51d, a binding leg 51f, and a first It has a female screw hole 51p and a second female screw hole 51q.
  • the cover housing 51 may be made of a material having low thermal conductivity, for example, an ABS material.
  • the vertical hole 51b has a certain inner diameter and is a passage passing through in the vertical direction, and accommodates the tube holder 57. As shown in FIG. 9, each tube holder 57 is inserted and fixed into the vertical hole 51b.
  • the tube holder 57 and the inner circumferential surface of the vertical hole 51b are spaced apart to some extent. The reason for the separation is to allow the tube holder 57 to move when the heat transfer plate 56 is bent.
  • the tube accommodating space 57a is open to the upper part of the vertical hole 51b and accepts a part of the sample tube 100. When the sample tube 100 is inserted into the vertical hole, the lower end of the sample tube 100 reaches the bottom of the tube receiving space 57a and becomes an interview state.
  • the measuring hole 51d is a through hole corresponding one to one to the side hole 57c.
  • the side hole 57c is opened laterally through the measuring hole 51d, as shown in FIG. 30A.
  • the fixing legs 51h are three plate-like members formed on both sides of the cover housing 51 and extending downward, and are in close contact with both sides of the first heat sink 63, and are fixed with fixing screws 51m do. To this end, a through hole 51k is formed in the fixing leg 51h, and a screw hole 63c is formed in the side surface of the first heat sink 63.
  • the fixing screw 51m is a means for maintaining close contact between the first heat sink 63 and the heating block assembly 50 to maintain the close state of the thermoelectric element to the heat transfer plate.
  • the female screw hole is a hole that penetrates in the vertical direction and has a female thread formed on the inner circumferential surface.
  • the female screw hole includes a first female screw hole 51p and a second female screw hole 51q.
  • the first female screw hole 51p is located between adjacent vertical holes
  • the second female screw hole 51q is located between the adjacent first female screw holes 51p.
  • the four vertical holes 51b located at both ends of the cover housing 51 are the two first female screw holes 51p
  • the remaining vertical holes 51b are the three first female screw holes ( 51p).
  • adjacent vertical holes 51b share the first female threaded hole 51p.
  • the second female screw hole 51q is located at the center of the four vertical holes 51b.
  • the inner diameter of the second female screw hole 51q is relatively larger than that of the first female screw hole 51p.
  • the second pressure screw 53 inserted into the second female screw hole 51q has a larger diameter than the first pressure screw 52 inserted into the first female screw hole 51p. The reason why the sizes of the first and second pressure screws 52 and 53 are different in this way is to more strongly press the portion located vertically below the second female screw hole 51q. A description of this will be given later.
  • thermoelectric element 61 as a temperature controller and a first heat sink 63 are disposed below the heat transfer plate 56 .
  • the heating block assembly 50, the thermoelectric element 61, and the first heat sink 63 are maintained in close contact with each other by the fixing screws 51m described above.
  • the thermoelectric element 61 takes the form of a plate and faces the lower surface of the heat transfer plate 56 of the sample tube support 55.
  • the thermoelectric element 61 itself is a general one and emits heat and cold air by power applied from the outside.
  • the thermoelectric element 61 may be implemented as one as shown in FIG. 6, composed of two as shown in FIG. 11A, or three or more may be mounted and operated in parallel as necessary.
  • Heat or cold air generated from the thermoelectric element 61 is conducted to the heat transfer plate 56 .
  • the heat or cold air transferred to the heat transfer plate spreads horizontally and moves to each tube holder 57 at the same time. Since the sample tube 100 is inserted into the tube holder 57, the sample can be repeatedly heated and cooled by driving the thermoelectric element 61.
  • the first heat sink 63 serves to dissipate heat and cold air generated from the thermoelectric element to the outside. As is known, when heat is generated on one side of a thermoelectric element, cold air is emitted on the other side, and when cold air is generated on one side, heat is released on the other side. The performance of the thermoelectric element 61 is maintained by rapidly releasing the discharged cool air and heat.
  • the screw hole 63c is a female screw hole into which the fixing screw 51m is screwed. (See FIG. 9A )
  • a plurality of heat pipes 65 are fixed to the first heat sink 63 .
  • the heat pipe 65 moves the heat of the first heat sink 63 in the longitudinal direction and transfers it to the second heat sink 67 .
  • the second heat sink 67 is cooled by a cooling fan (not shown).
  • the fixing means for tightly fixing the heating block assembly 50 to the thermoelectric element 61 as a temperature controller includes a first press screw 52 and a second press screw 53.
  • the first pressure screw 52 is a headless bolt screwed into each first female threaded hole 51p.
  • the first pressure screw 52 is screwed into the first female screw hole 51p, and downwardly presses the heat transfer plate 56 toward the thermoelectric element 61 with its lower end. Since the cover housing 51 is coupled to the first heat sink 63, the downward pressing force of the heat transfer plate 56 can be accurately adjusted through the first pressing screw 52. As the first pressing screw 52 is rotated and inserted deeper into the first female screw hole 51p, the pressing force of the heat transfer plate 56 against the thermoelectric element 61 increases.
  • the second pressure screw 53 is screwed into each second female threaded hole 51q as a headless bolt, and downwardly presses the heat transfer plate 56 with its lower end. That is, the heat transfer plate 56 is pressed toward the thermoelectric element 61 so that the heat transfer plate 56 adheres to the surface of the thermoelectric element.
  • the operating principle of the second pressure screw 53 is the same as that of the first pressure screw 52 . As the second pressing screw 53 is tightened more strongly, the pressing force in the direction indicated by the arrow P in FIG. 9B increases.
  • thermoelectric element 61 As a result, by adjusting the degree of fastening of the plurality of first pressure screws 52 and the second pressure screws 53, it is possible to uniformly set the degree of adhesion of the heat transfer plate 56 to the thermoelectric element 61.
  • the first pressure screw 52 or the second pressure screw 53 located at the right end is tightened to remove the heat transfer plate 56. is pressurized downward and pressurized to the thermoelectric element 61 to bring it into close contact. Which part is open can be measured at any time through a sensor when assembling the heating block assembly 50 . In this way, by applying the first and second pressure screws 52 and 53, heat or cold air output from the thermoelectric element 61 can be transmitted to the heat transfer plate 56 at a uniform density.

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Abstract

본 발명은 분자 진단용 핵산 증폭장치에 관한 것이다. 이는, 사용자 인터페이스가 구비되어 있는 케이스와; 케이스에 내장되며 지지력을 제공하는 지지구조체와; 지지구조체에 장착되고, 검체가 담긴 검체튜브를 착탈 가능하게 수용한 상태로, 외부로부터 전달된 열기와 냉기를 검체튜브측으로 전달하는 가열블록조립체와; 가열블록조립체를 가열 또는 냉각시키는 온도조절기와; 검체튜브내의 검체에 대한 형광측정을 수행하는 형광측정모듈을 구비한다.

Description

분자 진단용 핵산 증폭장치
본 발명은 추출 검체 내에 포함되어 있는 핵산을 증폭하는 핵산 증폭장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 검체에 전달되는 열이나 냉기의 손실이 없어, 신속한 가열과 냉각을 통해 증폭 시간을 단축시킬 수 있는, 분자 진단용 핵산 증폭장치에 관한 것이다.
본 발명을 지원한 국가연구개발사업은 같다.
과제고유번호 1465032760
과제번호 HW20C2068
부처명 보건복지부
과제관리(전문)기관명 한국보건산업진흥원
연구사업명 감염병 방역기술개발사업
연구과제명 현장 신속 진단 가능한 시료전처리 일체형 LAMP
방식의 분자진단기기 개발
기여율 1/1
과제수행기관명 ㈜위즈바이오솔루션
연구기간 2020.09.01 ~ 2023.02.28
질병을 진단하는 여러 가지 첨단 기술 중, 분자진단은, 체외진단의 하나로서, 유전자 정보가 들어 있는 DNA나 RNA에서 일어나는 분자 수준 변화를 검출하고, 검출 데이터를 기초로 병증의 원인이나 감염 여부 등을 알아내는 진단 방법이다.
분자진단의 과정은, 보통, 전처리과정, 유전자증폭과정, 분석과정을 포함한다. 전처리과정은, 세포로부터 목표 유전자를 포함하는 핵산을 추출하는 과정이고, 유전자 증폭과정은, 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction. PCR)을 통해 유전자를 증폭하는 과정이다. 또한 분석과정은, 증폭된 결과 정보를 이용해 질병의 원인이나 상태를 파악하는 과정이다.
한편, 분자 진단을 수행하기 위해서는, 소량의 시료, 예를 들면, 체액, 혈액 또는 체세포로부터, DNA, RNA를 추출하고, 추출물에 대한 유전자 검사를 실시하게 되는데, 추출된 유전 물질은 그 양이 적고 순도가 낮은 상태이기 마련이다. 이에 따라, 검사 정확도를 높이기 위하여, 추출된 DNA 또는 RNA의 양을 증폭시키거나, 염기서열 중 특정 단편만을 증폭시킬 필요가 있다.
중합효소 연쇄반응은, 유전물질을 반복적으로 가열 및 냉각하여 핵산의 특정 염기서열을 갖는 부위를 연쇄적으로 복제함으로써, 해당 염기서열 부위를 갖는 유전물질을 양적으로 증폭시키는 대표적 기술이다.
상기한 바와 같이, 핵산의 증폭을 위해서는, 시료로부터 추출한 유전 물질과 증폭 시약을 포함하는 혼합액을 반복적 가열 및 냉각하여, 각 반응 과정 마다 특정 온도 환경을 제공해야 하는데, 온도 조절이 원활하지 않다면, 신속하고 효율적인 핵산 증폭 결과를 얻을 수 없게 된다. 가령, 온도 가변 과정에서 시간이 소요될수록, 핵산 증폭에 많은 시간이 소요되어 검사 시간이 길어지는 것이다.
유전물질에 대한 반복적인 가열과 냉각을 위해, 다양한 방식의 온도 조절 수단이 적용되고 있으며, 그 중에는 열전소자를 이용하는 것이 가장 일반적이다. 열전소자를 채용한 핵산 증폭장치는, 검체튜브가 끼워지는 금속 블록의 하부에 열전소자를 배치하고, 열전소자를 구동하여 블록을 가열 또는 냉각시키는 기본 구성을 갖는다.
그런데 종래의 증폭장치는, 열전소자의 표면이 금속 블록과 긴밀히 밀착하지 못하고 미세하게 벌어져 있는 경우가 많다. 열전소자와 금속 블록이 벌어지면, 열기나 냉기가 제대로 전달되지 못하게 되며, 당연히, 핵산 증폭 효율이 크게 떨어지고, 검사시간이 길어진다는 문제를 야기한다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 열전소자의 열기와 냉기가 가열블록조립체에 신속하고 고른 밀도로 전달될 수 있어 효율적인 핵산 증폭을 가능하게 하는, 분자 진단용 핵산 증폭장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 추출된 DNA 또는 RNA을 증폭하는 시간을 단축시켜 정확한 결과를 얻을 수 있게 하는 분자 진단용 핵산 증폭장치를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 분자 진단용 핵산 증폭장치는, 사용자 인터페이스가 구비되어 있는 케이스와; 케이스에 내장되며 지지력을 제공하는 지지구조체와; 상기 지지구조체에 장착되고, 검체가 담긴 검체튜브를 착탈 가능하게 수용한 상태로, 외부로부터 전달된 열기와 냉기를 검체튜브측으로 전달하는 가열블록조립체와; 가열블록조립체를 가열 또는 냉각시키는 온도조절기와; 상기 가열블록조립체의 측부에 위치하며, 각 검체튜브내의 검체에 대한 형광측정을 수행하는 형광측정모듈이 포함된다.
또한, 상기 가열블록조립체는; 평판의 형상을 취하는 전도성 전열판과, 전열판 상에 일체를 이루며 상부로 개방되고 검체튜브를 수용 지지하는 것으로서, 수용된 검체튜브를 형광측정모듈 측으로 내보이는 측부구멍을 갖는 튜브홀더가 포함된 검체튜브지지체를 구비한다.
또한, 상기 가열블록조립체는 검체튜브지지체를 커버하는 것으로서, 튜브홀더를 수용하며 상부로 개방하는 수직홀과, 측부구멍을 측방향으로 개방하는 측정홀을 제공하는 커버하우징을 더 포함한다.
또한, 상기 온도조절기는, 전열판의 저면과 밀착하는 플레이트 형태의 열전소자를 포함하고, 열전소자의 하부에는 히트싱크가 설치된다.
아울러, 상기 커버하우징에는, 히트싱크에 대해 착탈 가능하도록 결합하여, 전열판에 대한 열전소자의 밀착 상태를 유지시키는 밀착유지수단이 더 구비된다.
또한, 상기 전열판은, 열전소자 상면의 형상에 대응하여 형합 할 수 있도록 소성 변형 가능하다.
그리고, 상기 전열판에는, 전열판에 벤딩력을 가할 때 굽힘응력이 집중되는 굽힘허용홈이 형성된다.
또한, 상기 굽힘허용홈은 직선으로 연장된 홈으로서, 전열판의 상면 또는 저면에 형성된다.
또한, 상기 굽힘허용홈은 직선으로 연장된 홈으로서, 전열판의 상면과 저면에 동일한 패턴으로 형성된다.
또한, 상기 튜브홀더의 사이에는, 튜브홀더 간의 열적 평형을 유지시키는 전열브리지가 더 형성된다.
아울러, 상기 전열브리지는, 전열판의 상면에 일체를 이루고, 전열판의 굽힘 시 벌어지거나 좁아지는 굽힘허용슬릿이 마련되어 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 분자 진단용 핵산 증폭장치는, 시료를 수용하는 하나 이상의 검체튜브; 열전도성 소재로 이루어지고 상기 검체튜브와 결합되는 검체튜브지지체; 상기 검체튜브지지체에 결합되고 검체튜브지지체를 가열하거나 냉각시키는 열전소자; 상기 열전소자에서 검체튜브지지체에 대해 반대측 부분에 결합되는 제1히트싱크 및 제1히트싱크의 열을 방열하는 방열부를 포함한다.
또한, 상기 방열부는, 제1히트싱크와 밀착 결합하는 결합부와, 결합부에 이어지며 길이방향으로 연장된 연장부로 구성된 열전도부재, 열전도부재와 결합하는 하나 이상의 방열판, 상기 방열판에 결합되고, 열전도부재와 방열판을 냉각시키는 하나 이상의 냉각팬을 포함한다.
그리고, 상기 제1히트싱크는, 상기 결합부가 열전소자와 접촉되도록 일부분이 개구되도록 이루어진다.
또한, 상기 결합부에서 열전소자와 접촉되는 부분은 평면으로 이루어진다.
또한, 상기 결합부와 연장부는 분리 가능하게 결합된다.
아울러, 상기 연장부는 결합부의 양단 각각에 연결되고, 서로 마주하도록 위치되며, 상기 냉각팬은 두 개이며, 두 개가 서로 마주하도록 일정 거리 이격 배치된다.
또한, 상기 두 개의 냉각팬은 서로 동일한 방향으로 공기의 흐름을 생성하도록 동작된다.
또한, 상기 검체튜브지지체는, 상기 열전소자와 면접하는 전열판과, 상기 전열판과 일체로 이루어지며, 검체튜브를 수용하는 튜브수용공간을 제공하고, 검체튜브를 측방향으로 개방하는 측부구멍을 갖는 튜브홀더를 포함한다.
또한, 상기 검체튜브는 끝부분이 원뿔 형상으로 이루어지고, 상기 튜브홀더에서 상기 검체튜브가 삽입되는 부분은 상기 검체튜브의 끝부분과 대응되는 원뿔 형상으로 인입되게 이루어지며, 상기 측부구멍의 가상의 중심은 상기 검체튜브의 원뿔 형상을 구성하는 경사면에 대해 직교하도록 이루어진다.
또한, 상기 튜브홀더는 복수개이고, 일정 간격으로 이격 배치된다.
그리고, 상기 검체튜브에 인접하게 위치되며, 튜브홀더에 삽입된 검체튜브에 빛을 조사하여 유전자 증폭 과정을 모니터링하는 형광측정모듈과, 형광측정모듈을 이동시키는 구동 유닛을 포함한다.
또한, 상기 형광측정모듈은 검체튜브의 양측에 각각에 위치한다.
또한, 상기 구동부는, 모터; 상기 모터에 의하여 회전되는 구동풀리; 상기 구동풀리에 대해 이격되게 위치되는 종동풀리; 상기 구동풀리와 종동풀리가 서로 연동하여 회전되게 하는 벨트; 상기 벨트에 결합되고, 상기 벨트와 함께 이동되는 벨트커넥터; 상기 벨트커넥터의 이동경로와 평행하게 설치되는 가이드레일 및 상기 벨트커넥터와 결합하며 가이드레일의 길이방향을 따라 이동하고 형광측정모듈을 지지하는 왕복대를 포함한다.
또한, 상기 검체튜브지지체와 열전소자의 사이에는 전도성페이스트가 도포된다.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 분자 진단용 핵산 증폭장치는, 사용자 인터페이스가 구비되어 있는 케이스와; 상기 케이스에 내장되며 지지력을 제공하는 지지구조체와; 상기 지지구조체에 장착되는 것으로서, 검체가 담긴 다수의 검체튜브를 착탈 가능하게 수용하며, 외부로부터 전달된 열기와 냉기를 상기 검체튜브로 전달하는 가열블록조립체와; 상기 가열블록조립체와 접하며, 가열블록조립체를 가열 또는 냉각시키는 온도조절기와; 상기 가열블록조립체를 온도조절기에 밀착 고정시키는 고정수단과; 상기 가열블록조립체의 측부에 위치하며, 각 검체튜브내의 검체에 대한 형광측정을 수행하는 형광측정모듈이 포함된다.
또한, 상기 가열블록조립체는; 상기 온도조절기에 면접하고 평판의 형상을 취하며 외력에 의해 변형 가능한 전도성 전열판, 전열판의 상부에 일체를 이루며 상부로 개방되고 검체튜브를 수용 지지하며 검체튜브를 형광측정모듈 측으로 내보이는 측부구멍을 갖는 다수의 튜브홀더가 구비된 검체튜브지지체와; 상기 검체튜브지지체를 커버하는 것으로서, 각 튜브홀더를 수용하되 상부로 개방시키는 수직홀 및 상기 측부구멍을 측방향으로 개방하는 측정홀을 갖는 커버하우징이 포함된다.
그리고, 상기 온도조절기는; 전열판의 저면과 밀착하는 플레이트 형태의 열전소자를 포함하고, 열전소자의 하부에는 히트싱크가 설치된다.
또한, 상기 커버하우징에는; 히트싱크에 결합하여, 전열판에 대한 열전소자의 밀착 상태를 유지시키는 밀착유지수단이 더 구비된다.
아울러, 상기 커버하우징에는 수직방향으로 관통 형성되며 내주면에 암나사산이 형성되어 있는 다수의 암나사홀이 마련되어 있고, 상기 고정수단은; 각 암나사홀내에 나사 결합하며, 하단부로 상기 전열판을 열전소자측으로 가압하여, 전열판이 열전소자의 표면에 밀착되게 하는 가압스크류를 포함한다.
또한, 상기 수직홀은 일정간격으로 이격 배치되고, 상기 암나사홀은, 이웃하는 수직홀의 사이에 위치하는 제1암나사홀과, 이웃하는 제1암나사홀의 사이에 위치하는 제2암나사홀을 갖는다.
또한, 상기 제2암나사홀은 제1암나사홀에 비해 상대적으로 큰 내경을 갖는다.
또한, 상기 전열판에는, 가압스크류로 전열판에 벤딩력을 가할 때 굽힘응력이 집중되는 굽힘허용홈이 형성된다.
아울러, 상기 굽힘허용홈은 직선으로 연장된 홈으로서, 전열판의 상면 또는 저면에 형성된다.
또한, 상기 굽힘허용홈은 직선으로 연장된 홈으로서, 전열판의 상면과 저면에 동일한 패턴으로 형성된다.
그리고, 상기 튜브홀더의 사이에는, 튜브홀더 간의 열적 평형을 유지시키는 열교(熱橋)로서의 전열브리지가 더 형성된다.
또한, 상기 전열브리지는, 전열판의 상면에 일체를 이루고, 전열판의 변형 시 벌어지거나 좁아지는 굽힘허용슬릿이 마련되어 있다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 분자 진단용 핵산 증폭장치는, 열전소자에 대한 가열블록조립체의 부분적인 들뜸 현상이 없어, 별도의 열전도 매개체가 개재되지 않음에도 불구하고, 열전소자의 열기와 냉기가 가열블록조립체에 신속하고 고른 밀도로 전달될 수 있어, 효율적인 핵산 증폭을 가능하게 한다.
또한, 전체적인 냉각능력이 뛰어나, 대상물에 대한 증폭 공정의 한 사이클을 진행하는 시간이 현저히 단축된다.
그리고, 가압스크류를 이용해 검체튜브지지체를 열전소자의 표면에 대해 가압 밀착시킬 수 있어, 열전소자의 표면이 평활하지 않다하더라도, 검체튜브지지체를 들뜨지 않도록 고정시킬 수 있어 그만큼 안정적인 열전달이 가능하다.
도 1은 본 발명의 분자 진단용 핵산 증폭장치의 외부 모습을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 분자 진단용 핵산 증폭장치의 내부 구성을 부분적으로 나타내 보인 사시도이다.
도 5는 도 2의 가열블록조립체와 제1히트싱크와 히트파이프를 별도로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 가열블록조립체를 제1히트싱크로부터 분해한 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8은 도 6의 하우징과 검체튜브지지체의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7의 하우징과 검체튜브지지체가 결합하고 있는 모습을 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 핵산 증폭장치에 적용될 수 있는 검체튜브지지체의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 도 10의 검체튜브지지체의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 제1실시예에 따른 핵산 증폭장치에 적용 가능한 검체튜브지지체의 또 다른 변형 예를 도시한 측면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 핵산 증폭장치에 적용 가능한 또 다른 검체튜브지지체의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 핵산 증폭장치를 전방에서 바라본 사시도이다.
도 15는 도 14의 핵산 증폭장치를 후방에서 바라본 사시도이다.
도 16은 도 15의 핵산 증폭장치를 A방향에서 바라본 도면이다.
도 17은 도 15의 핵산 증폭장치를 B방향에서 바라본 도면이다.
도 18는 도 14의 핵산 증폭장치에서 Ⅴ-Ⅴ라인을 따라 취한 단면도이다.
도 19는 도 14의 핵산 증폭장치에서 검체튜브, 검체튜브지지체, 열전소자, 제1히트싱크 및 히트파이프을 발췌하여 도시한 일부 단면도이다.
도 20은, 검체튜브, 검체튜브지지체, 열전소자, 제1히트싱크 및 히트파이프를 발췌하여 도시한 분해사시도이다.
도 21은 도 20에 도시한 히트파이프의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 제2실시예에 따른 핵산 증폭장치와 종래 증폭장치를 이용한 핵산 증폭 중 시간에 따른 검체튜브의 온도를 측정한 그래프이다.
도 23 내지 도 25는 본 발명의 제3실시예에 따른 분자 진단용 핵산 증폭장치의 내부 구성을 부분적으로 나타내 보인 사시도이다.
도 26a는 도 23의 가열블록조립체와 제1히트싱크와 히트파이프를 별도로 도시한 도면이다.
도 26b는 도 26a에 도시한 가열블록조립체의 평면도이다.
도 27은 도 26a에 도시한 가열블록조립체를 제1히트싱크로부터 분해한 분해 사시도이다.
도 28 및 도 29는 도 27의 커버하우징과 검체튜브지지체의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 30a 및 도 30b는 열전소자에 대한 검체튜브지지체의 가압 방식을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 분자 진단용 핵산 증폭장치는, 열전소자에 대한 가열블록조립체의 들뜸 현상이 발생하지 않으므로, 검체에 전달되는 열이나 냉기의 손실이 없고, 검체에 대한 신속한 가열과 냉각이 가능하다. 이러한 특징은 증폭 시간을 단축시키며 검사의 정확성을 향상시킬 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 분자 진단용 핵산 증폭장치의 외부 모습을 도시한 도면이고, 도 2 내지 도 4는 도 1에 도시한 분자 진단용 핵산 증폭장치의 내부 구성을 부분적으로 나타내 보인 사시도이다.
도시한 바와 같이, 제1실시예에 따른 핵산 증폭장치(10)는, 케이스(11), 지지구조체(14), 가열블록조립체(50), 온도조절기, 고정수단, 형광측정모듈(40)을 포함한다.
케이스(11)는, 사용 편의성을 고려한 디자인을 가지며 전면부에 인터페이스(12)를 구비한다. 인터페이스(12)는 사용자에 의해 조작되는 터치패널이다. 인터페이스(12)를 통해, 핵산 증폭과 관련된 필요한 조건 (가령 온도범위와 가열 및 냉각시간과 같은 사항 등)을 입력할 수 있다. 아울러 인터페이스(12)의 화면을 통해 핵산 증폭장치의 상황을 확인할 수도 있다.
케이스(11)의 상부에는 커버(15)가 개폐 가능하게 구비된다. 커버(15)는 가열블록조립체(50)를 보호한다. 가열블록조립체(50)를 사용하지 않을 때에는 커버(15)를 덮어 보호한다. 커버(15)를 개방하면 가열블록조립체(50)가 상부로 개방되며 검체튜브(100)를 끼울 수 있다. 즉 검체튜브(100)를 가열블록조립체(50)의 수직홀(51b)에 끼워 핵산 증폭을 진행할 수 있는 것이다. 검체튜브(100)는 증폭할 핵산이 담겨진 투명한 튜브이다. 검체튜브는 일반적인 것이므로 그에 관한 설명은 생략한다.
지지구조체(14)는 수평의 바닥판(11a) 상에 고정되며 지지력을 제공하는 것으로서 냉각팬설치부(14a)를 갖는다. 냉각팬설치부(14a)는 냉각용 냉각팬(미도시)이 장착되는 구멍으로서, 편의상 냉각팬을 도시하지 않았다.
아울러 지지구조체(14)의 상부에는 두 개의 가이드레일(33)이 평행하게 배치된다. 가이드레일(33)은 왕복대(34)를 슬라이딩 가능하도록 받친다. 왕복대(34)는, 각 가이드레일(33) 상에 설치되는 새들(34a)과, 새들(34a)을 연결하는 연결로드(34b)로 이루어진다. 두 개의 새들(34a)은 연결로드(34b)로 연결되어 한 몸체로서 동시에 병진운동 한다.
일측 새들(34a)은 벨트커넥터(34c)를 통해 벨트(32c)에 링크된다. 벨트(32c)는 모터(31)에 의해 화살표 a방향 및 그 반대 방향으로 회전하여 왕복대(34)를 움직이는 역할을 한다. 모터(31)는 인터페이스(12)를 통해 입력된 정보에 의해 양방향 회전력을 출력하는 모터로서, 모터브라켓(31a)에 의해 수직으로 고정된다.
또한 모터(31)의 구동축에는 구동풀리(32a)가, 지지구조체(14)에는 종동풀리(32b)가 설치되며, 구동풀리(32a)와 종동풀리(32b)는 벨트(32c)로 연결된다. 모터(31)의 회전력이 벨트(32c)를 통해 왕복대(34)로 전달되는 것이다.
상기 각 새들(34a)에는 형광측정모듈(40)이 장착된다. 형광측정모듈(40)은, 측정홀(51d)과 측부구멍(57c)을 통해 (수직홀(51b)에 끼워져 있는 상태의) 검체튜브(100) 내부의 검체를 측정하며, 핵산 증폭과 관련된 사항을 알아낸다. 형광측정모듈(40) 자체의 작동원리는 일반적인 것이며 그에 관한 설명은 생략하기로 한다.
가열블록조립체(50)는, 고정아암(14c)을 통해 지지구조체(14)에 장착되는 것으로서, 검체가 담긴 검체튜브(100)를 착탈 가능하게 수용한다. 검체튜브(100)를 가열블록조립체(50)의 수직홀(51b)에 끼우는 것이다. 또한 가열블록조립체(50)는, 온도조절기로부터 전달된 열기나 냉기를 검체튜브(100)측으로 이동시킨다. 가열블록조립체(50) 자체가 열전도성 금속으로 제작됨은 물론이다. 검체튜브를 가열 및 냉각시키는 이유는, 당연히, 핵산의 증폭을 위한 것이다.
가열블록조립체(50)는 도 8에 도시한 구조를 갖는다.
즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 가열블록조립체(50)는, 커버하우징(51)과 검체튜브지지체(55)로 구성된다. 커버하우징(51)과 검체튜브지지체(55)는 분리 가능하도록 결합한다.
검체튜브지지체(55)는, 전도성 전열판(56)과, 다수의 튜브홀더(57)로 구성된다.
전열판(56)는 구리나 알루미늄으로 제작된 일정두께의 사각판으로서, 온도조절기인 열전소자(61)의 상면에 접한다. 열전소자(61)에서 발생하는 열기나 냉기는 전열판(56)으로 전달되어 전열판(56)을 전체적으로 가열하거나 냉각시킨다.
특히 전열판(56)은 소성변형 가능하다. 즉, 열전소자(61)의 상면의 형상에 대응하여, 튜브홀더(57)가 수직홀(51b)에 끼워질 수 있는 한도 내에서, 전열판(56)을 어느 정도 변형시킬 수 있는 것이다. 이와 관련된 설명은 도 10을 통해 후술하기로 한다.
튜브홀더(57)는, 전열판(56)의 상면에 일체를 이루며 상부로 개방된 원통형 부재로서 튜브수용공간(57a)을 제공한다. 튜브홀더(57)의 외부직경은 일정하다. 하지만 튜브수용공간(57a)의 내경은, 도 9에 도시한 바와 같이, 하부로 갈수록 작아진다. 이러한 형상은 검체튜브(100)의 하단부와 튜브홀더(57)의 내면을 면접시키기 위한 것이다.
또한 각 튜브홀더(57)에는 측부구멍(57c)이 형성되어 있다. 측부구멍(57c)은 튜브홀더(57)에 수용된 검체튜브를 형광측정모듈(40) 측으로 내보이는 관통구멍이다.
커버하우징(51)은, 검체튜브지지체(55)를 커버하는 것으로서, 다수의 수직홀(51b)과, 측정홀(51d)과, 결착레그(51f)를 갖는다. 커버하우징(51)은 열전도성이 낮은 소재, 가령 합성수지로 제작 가능하다.
수직홀(51b)은 일정 내경을 가지며 수직방향으로 관통하는 통로로서, 튜브홀더(57)를 수용한다. 각각의 튜브홀더(57)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 수직홀(51b)에 삽입 고정된다. 튜브홀더(57)와 수직홀(51b)의 내주면은 밀착한다. 튜브홀더(57)의 튜브수용공간(57a)은 수직홀(51b)의 상부로 개방되며 검체튜브(100)의 하부 일부를 받아들인다. 검체튜브(100)를 수직홀에 끼우면 검체튜브(100)의 하단부가 튜브수용공간(57a)의 바닥에 도달하여 면접 상태가 된다.
측정홀(51d)은 측부구멍(57c)에 일대일 대응하는 관통구멍이다. 커버하우징(51)에 검체튜브지지체(55)를 결합하면, 도 9에 도시한 바와 같이, 측부구멍(57c)이 측정홀(51d)을 통해 측방향으로 개방된다.
결착레그(51f)는 커버하우징(51)의 양측부에 두 개씩 마련되어 있는 부분으로서, 하부로 연장되어 제1히트싱크(63)의 걸림턱(63a)에 걸려 고정된다. 결착레그(51f)는 전열판에 대한 열전소자의 밀착 상태를 유지시키는 밀착유지수단이다. 결착레그(51f)를 걸림턱(63a)에 고정시킴으로써, 가열블록조립체(50)와 열전소자(61)와 제1히트싱크(63)가 밀착한 상태로 하나의 조립체를 구성한다. 실시예에 따라 걸림턱을 대신하여 나사를 이용한 고정도 얼마든지 가능하다.
도 5는 가열블록조립체(50)와 제1히트싱크(63)와 히트파이프(65)를 별도로 도시한 도면이고, 도 6은 가열블록조립체를 제1히트싱크로부터 분해한 분해 사시도이다. 또한, 도 7 및 도 8은 커버하우징(51)과 검체튜브지지체(55)의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 커버하우징과 검체튜브지지체가 결합하고 있는 모습을 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 가열블록조립체(50)의 하부에 온도조절기로서의 열전소자(61)와, 제1히트싱크(63)가 배치되어 있다. 가열블록조립체(50), 열전소자(61), 제1히트싱크(63)는, 결착레그(51f)에 의해 상호간에 긴밀히 밀착한다.
열전소자(61)는 플레이트의 형태를 취하며 검체튜브지지체(55)의 전열판(56) 저면에 면접한다. 열전소자(61) 자체는 일반적인 것으로서 외부로부터 인가된 전력에 의해 열기와 냉기를 방출한다. 열전소자(61)는 도 6에 도시한 것처럼 하나로 구현하거나, 도 11a과 같이 두 개로 구성하거나, 필요에 따라, 세 개 이상을 장착 운용할 수 있다.
열전소자(61)에서 발생하는 열기나 냉기는 전열판(56)으로 전도된다. 전열판으로 전달된 열기나 냉기는 수평으로 퍼짐과 동시에 각 튜브홀더(57)로 이동한다. 튜브홀더(57)에는 검체튜브(100)가 끼워지므로, 결국, 열전소자(61)의 구동을 통해, 검체의 가열과 냉각을 반복적으로 수행할 수 있게 된다.
제1히트싱크(63)는, 열전소자에서 발생하는 열기와 냉기를 외부로 방출하는 역할을 한다. 알려진 바와 같이, 열전소자는 한쪽에서 열기가 발생할 때 반대편은 냉기를 방출하고, 한쪽에서 냉기를 발생할 때 반대편은 열기를 방출하는데. 이러한 방출 냉기와 열기를 신속히 방출하여 열전소자(61)의 성능을 유지시킨다.
제1히트싱크(63)의 양측부에는 걸림턱(63a)이 마련되어 있다. 걸림턱(63a)은 커버하우징(51)의 결착레그(51f)가 걸리는 부분이다. 아울러, 제1히트싱크(63)에는 다수의 히트파이프(65)가 고정된다. 히트파이프(65)는 제1히트싱크(63)의 열을 길이방향으로 이동시켜 제2히트싱크(67)로 전달한다. 제2히트싱크(67)는 냉각팬(미도시)에 의해 냉각된다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 핵산 증폭장치(10)에 적용될 수 있는 검체튜브지지체(55)의 변형 예를 도시한 도면이고, 도 11a 및 도 11b는 도 10의 검체튜브지지체의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.
도시한 바와 같이, 전열판(56)의 저면에 상호 직교하는 패턴의 굽힘허용홈(56a)이 형성되어 있다. 굽힘허용홈(56a)은, 전열판(56)에 벤딩력을 가할 때 굽힘응력이 집중되는 부분이다. 굽힘응력이 집중된다는 의미는 다른 부분보다 쉽게 구부러진다는 뜻이다.
이와 같이 굽힘허용홈(56a)을 적용함으로써, 도 11b와 같이, 두 개의 열전소자(61)의 상면이 동일한 수평면상에 위치하지 않은 경우라 하더라도, 전열판(56)을 구부려, 전열판(56)이 열전소자(61)로부터 들뜨지 않게 할 수 있다. 전열판(56)이 열전소자(61)로부터 들뜬다면 열전달이 제대로 이루어지지 않아 핵산 증폭이 불가능해진다.
도 11a는 두 개의 열전소자(61)의 상면이 동일한 수평면상에 위치하지 않고, 게다가 전열판(56)이 소성 변형 하지 않을 때의 문제를 참고적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 11a를 참조하면, 도면상 전열판(56)의 좌측 절반은 열전소자(61)에 밀착하고 있지만, 우측 절반은 열전소자(61)로부터 물리적으로 벌어져 있음을 알 수 있다. 전열판(56)이 열전소자로부터 이격되어 있으므로, 열이나 냉기의 공급이 차단되어, 벌어져 있는 부분에 배치된 튜브홀더(57)는 본연의 기능을 할 수 없다.
이에 비해 도 11b에 도시한 검체튜브지지체의 전열판(56)은, 열전소자(61)의 수평이 맞지 않음에도 불구하고, 전열판(56)이 양측 열전소자(61)에 긴밀히 밀착하고 있다. 이러한 밀착 구조는, 전열판(56)이 소성 변형될 수 있고, 굽힘허용홈(56a)이 두 개의 열전소자(61)의 경계 부분에 위치하기 때문에 가능한 것이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 제1실시예에 따른 핵산 증폭장치에 적용 가능한 검체튜브지지체의 또 다른 변형 예를 도시한 측면도이다.
도 12a에 도시한 굽힘허용홈(56a)은, 바닥면이 직각이 아니라 만곡된 형상을 취한다. 굽힘허용홈(56a)의 내부 형상이나 전체적인 패턴 모양은 얼마든지 달라질 수 있다. 도 12b에 도시한 검체튜브지지체(55)의 전열판(56)은 굽힘허용홈(56a)을 상면에 갖는다. 굽힘허용홈(56a)이 전열판(56)의 상면에 형성된 것이다. 또한, 도 12c의 전열판(56)의 경우 굽힘허용홈(56a)이 전열판(56)의 상면과 저면에 동시에 동일한 패턴으로 형성된다.
도 13은 본 발명의 제1실시예에 따른 핵산 증폭장치에 적용 가능한 또 다른 검체튜브지지체(55)의 사시도이다.
도면을 참조하면, 각각의 튜브홀더(57) 사이에 전열브리지(57k)가 일체로 형성되어 있음을 알 수 있다. 전열브리지(57k)는 튜브홀더(57) 간의 열적 균일성을 위한, 말하자면, 열교(熱橋)의 역할을 한다. 전열브리지(57k)는 일정두께의 판상부재로서 하단부는 전열판(56)에 일체를 이룬다.
아울러, 각 전열브리지(57k)에는 굽힘허용슬릿(57m)이 형성되어 있다. 굽힘허용슬릿(57m)은, 전열판(56)의 굽힘 시 벌어지거나 좁아지는 공간으로서 상부로 개방되어 있다. 굽힘허용슬릿(57m)은 검체튜브지지체(55)를 상부로 볼록하게 구부리면 벌어지고, 하부로 오목하게 구부리면 좁아진다.
도 14는 본 발명의 제2실시예에 따른 핵산 증폭장치를 전방에서 바라본 사시도이고, 도 15는 도 14의 핵산 증폭장치를 후방에서 바라본 사시도이다. 또한, 도 16은 도 15의 핵산 증폭장치를 A방향에서 바라본 도면이며, 도 17은 도 15의 핵산 증폭장치를 B방향에서 바라본 도면이다. 그리고, 도 18는 도 14의 핵산 증폭장치에서 Ⅴ-Ⅴ라인을 따라 취한 단면도이다.
제2실시예에 따른 핵산 증폭장치(10)의 외부 모습을 도 1에 도시한 것과 동일하다.
이하의 설명에 있어서, 상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.
도 14 내지 도 18을 참조하면, 제2실시예에 따른 핵산 증폭장치(10)는, 바닥판(11a), 검체튜브(100), 검체튜브지지체(55), 열전소자(61), 제1,2히트싱크(63,67) 및 히트파이프(65)를 포함한다. 제1,2히트파이프(63,67)와 히트파이프는 열전소자(61)에서 방출되는 열기를 외부로 배출하는 방열유니트이다.
바닥판(11a)은 핵산 증폭장치의 구성 요소를 지지하는 것으로서 작업공간이나 테이블 상에 설치될 수 있다. 검체튜브(100)는 시료, 즉 증폭할 대상을 수용하는 것으로서 하나 이상이 사용된다. 검체튜브(100)는, 상부로 개방되며 증폭할 대상물을 수용한다.
검체튜브지지체(55)는 열전도성 금속 소재로 이루어지고, 검체튜브(100)를 수용 지지한다. 검체튜브지지체(55)의 온도 변화는 검체튜브(100)에 반영된다. 가령, 검체튜브지지체(55)가 가열되면 검체튜브(100)도 가열되고, 반대로, 검체튜브지지체(55)가 냉각되면 검체튜브(100)도 냉각된다.
검체튜브지지체(55)의 소재는 열전도 특성이 우수한 구리나 알루미늄일 수 있다. 또는 알루미늄 블록에 구리박막을 코팅하여 제작할 수도 있다.
검체튜브지지체(55)와 열전소자(61)의 사이에는, 전도성 페이스트 중 하나인 실버페이스트(silver paste, P)가 도포된다. 실버페이스트는, 대향하는 면을 물리적으로 고정시킴과 아울러 접촉면간의 전열 저항을 낮추는 역할을 한다.
여하튼, 실버페이스트를 적용함으로써 검체튜브지지체(55)와 열전소자(61) 사이의 열전달 효율을 안정화 및 향상시킬 수 있다. 경우에 따라, 실버페이스트를 대신하여 구리판을 적용할 수도 있다.
열전소자(61)로부터 검체튜브지지체(55)로 신속 전달되는 열은, 증폭에 소요되는 시간을 최대한 단축시킨다. 또한 검체튜브(100)의 가열 시 오버슈팅을, 검체튜브(100) 냉각 시 언더슈팅을 최소화시킨다. 온도의 정밀제어가 가능한 것이다.
도면에 도시하지는 않았으나, 온도센서를 이용해 검체튜브지지체(55)의 온도를 측정하고, 측정 결과를 기초로, 검체튜브(100)의 온도 정보를 간접적으로 얻을 수 있다. 더 나아가, 제어부(미도시)를 적용하여, 측정 온도 정보를 기초로, 열전소자(61)에 인가되는 전류의 세기나 극성을 제어함으로써 검체튜브지지체(55)의 온도 제어도 가능하다.
열전소자(61)는 검체튜브지지체(55)의 저면에 결합된 상태로 검체튜브지지체(55)를 가열하거나 냉각시킨다. 열전소자(61)는 전류의 방향에 따라 열을 흡수 또는 방출하는 펠티어 효과를 이용한 것이다.
제1히트싱크(63)는 열전소자(61)의 저면에 결합한다. 제1히트싱크(63)는 열전소자(61)의 저면에, 검체튜브지지체(55)는 열전소자(61)의 상면에 결합하는 것이다. 제1히트싱크(63)와 검체튜브지지체(55)는 열전소자(61)와 긴밀하게 면접한 상태로 열교환을 수행한다.
히트파이프(65)는 제1히트싱크(63)와 결합한 상태로 제1히트싱크(63)의 열을 외부로 방출한다. 히트파이프의 단부를 바닥판(11a)에 결합시킬 수 있다.
히트파이프(65)는 방열판(67)과 결합한다. 히트파이프(65)의 열이 방열판(67)을 통해 보다 신속해 방열됨은 당연하다. 아울러 방열판(67)은 냉각팬(71)에 의해 냉각된다. 히트파이프(65)는 구리나 알루미늄과 같은 열전도성이 우수한 금속으로 제작 된다. 히트파이프(65)를 대체하는 다른 연전달소재를 적용할 수도 있음은 물론이다.
히트파이프(65)는 구부러진 형상을 취하며, 수평의 결합부(65a)와 수직의 연장부(65b)를 갖는다. 결합부(65a)는 제1히트싱크(63)의 설치홈(63 c)에 삽입 고정된다. 제1히트싱크(63)의 내부를 관통하도록 설치되는 것이다. 연장부(65b)는 제2히트싱크(67)를 통과하며 수직으로 연장되고, 연장단부가 바닥판(11a)에 연결된다.
방열판(67)은 열전도성이 양호한 판상부재로서, 연장부(65b)와 결합한다. 방열판(67)은 하나 이상일 수 있다. 방열판(67)이 복수 개인 경우, 복수개의 방열판(67)은 연장부(65b)의 길이 방향을 따라서 일정 간격을 이룬다. 방열판(67)은 최대한 넓은 표면적을 가져 히트파이프(65)에 전달된 열을 외부로 신속하게 방출할 수 있다. 냉각팬(71)은 방열판(67)을 향해 냉각풍을 송풍하여 방열판(67)을 냉각시킨다. 필요에 따라 냉각팬(71)은 다수 개 설치할 수 있다.
한편, 알려진 바와 같이, 핵산 증폭장치에 의한 DNA 증폭 공정은 복수의 사이클을 포함하며, 각 사이클은 가장 높은 온도의 변성단계, 가장 낮은 온도의 어닐링단계 및 중간 온도의 확장단계를 갖는다. 또한, 변성단계 이후에 다른 단계로 전환 시, 냉각이 신속하게 이루어지지 않으면, 하나의 사이클의 진행 시간이 오래 걸릴 수밖에 없다.
그런데, 본 실시예에 따른 핵산 증폭장치(10)에 의한 증폭 공정은, 제1,2히트싱크(63,67)와 히트파이프(65)를 이용해, 신속한 열 이동을 구현함으로써, 하나의 사이클이 완성되는 시간이 종래의 핵산 증폭장치보다 단축되게 된다. 증폭 대상에 대한 냉각과 가열을 효율적으로 진행할 수 있게 한다.
제2실시예에 따른 핵산 증폭장치(10)에는 형광측정모듈(40)과 구동부가 더 포함된다.
형광측정모듈(40)은, 검체튜브지지체(55)의 양옆에 설치되며, 튜브홀더(57)에 삽입된 검체튜브(100) 각각에 빛을 조사하여 유전자 증폭 과정을 모니터링 한다.
형광측정모듈(40)은, 광감지부재(41), 렌즈(도면부호 없음), 발광소자(43) 및 반사미러(42), 광학필터(미도시)를 포함한다. 발광소자(43)가 반사미러(42)로 빛을 조사하면, 시료(증폭 대상물)에 빛이 입사되고 시료에서 형광이 출력되며, 렌즈와 반사미러(42)를 지나서 광감지부재(41)에 조사된다.
광감지부재(41)는 형광의 세기 변화를 분석하여, 시료의 DNA 증폭과정을 모니터링 한다. 광학필터는 여기광과 발광되는 형광의 파장을 구분할 수 있도록 하여, 형광의 세기 변화를 광감지부재(41)가 검출할 수 있도록 한다. 형광측정모듈(40)의 구성이나 작동 원리는 일반적인 것이다.
두 개의 형광측정모듈(40)은 새들(34a)에 장착되고, 검체튜브(100)를 기준으로 양측 각각에 위치한다. 새들(34a)는 두 개의 형광측정모듈(40)을 연결하며, 제1히트싱크(63)에 대해서는 이격된다. 형광측정모듈(40)은 핵산 증폭장치(10)의 설계에 따라 다양하게 구현될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
구동부는, 형광측정모듈(40)이 검체튜브(100) 각각에 빛을 조사할 수 있도록 형광측정모듈(40)을 이동시키는 역할을 한다. 구동부에는, 동력 발생 부재인 모터(31), 구동풀리(32a), 종동풀리(32b), 벨트(32c), 벨트커넥터(34c), 가이드레일(186) 및 왕복대(34)를 포함한다.
모터(31)는 양방향 모터로서, 바닥판(11a)에 설치될 수 있다. 구동풀리(32a)는 모터(31)의 회전축에 직결된다. 하지만, 경우에 따라 구동풀리(32a)와 모터(31)의 회전축 사이에 감속기를 추가할 수도 있다. 종동풀리(32b)는 구동풀리(32a)와 같은 높이에서 이격 배치된다.
벨트(32c)는 구동풀리(32a)와 종동풀리(32b)가 서로 연동하여 회전되게 한다. 즉, 구동풀리(32a)의 회전력을 종동풀리(32b)로 전달하는 것이다. 벨트커넥터(34c)는 벨트(32c)에 결합하고, 벨트(32c)의 이송력을 왕복대(34)에 전달한다.
가이드레일(186)는 벨트커넥터(34c)의 이동 경로와 평행하게 연장되고 왕복대(34)의 슬라이딩 이동을 가이드 한다. 왕복대(34)는, 새들(34a)과 연결로드(34b)로 이루어진다.
형광측정모듈(40)은 새들(34a)에 고정된 상태로 검체튜브(100)의 옆을 지나간다. 구동부는, 형광측정모듈(40)을 이동시켜, 형광측정모듈(40)로 하여금 검체튜브(100)에 담긴 시료의 DNA를 검사하게 한다.
도 19는 도 14의 핵산 증폭장치에서 검체튜브, 검체튜브지지체, 열전소자, 제1히트싱크 및 히트파이프을 발췌하여 도시한 일부 단면도이다.
도 19를 참조하면, 검체튜브지지체(55)는 전열판(56)과 튜브홀더(57)를 갖는다. 전열판(56)는 열전소자(61)로부터 열기와 냉기를 전달받는 부분으로서 판의 형상을 가져, 열전소자(61)에서 발생되는 열에 의해 신속하게 가열 또는 냉각 될 수 있다.
튜브홀더(57)는 전열판(56)와 일체로 이루어지고, 검체튜브(100)를 수용한다. 튜브홀더(57)는 전열판(56)의 상부에서 상부로 개방된다. 튜브홀더(57)는 얇은 두께의 대략 원통의 형상을 취하며, 신속하게 가열 또는 냉각될 수 있다.
한편, 튜브홀더(57)의 일측에는 측부구멍(57a)이 형성된다. 측부구멍(57a)은 검체튜브(100)의 내부공간을 측방향으로 개방시키는 구멍이다. 측부구멍(57a)은 튜브홀더(57)의 일부분을 좌우방향으로 관통할 수 있다. 형광측정모듈(40)은 측부구멍(57a)을 통하여 검체튜브(100)에 담긴 증폭대상물에 대한 DNA 검사를 수행한다. 튜브홀더(57)는 일정 간격으로 이격 배치된다. 예를 들어, 2열로 배치될 수 있다.
검체튜브(100)는, 하단부 부분이, 이를테면, 원뿔의 형상을 갖는다. 튜브홀더(57)의 내부 공간이 검체튜브(100)의 모양에 형합 함은 당연하다. 또한, 측부구멍(57a)의 가상의 중심선(T)은 검체튜브(100)의 원뿔 형상을 구성하는 경사면에 대해 직교하도록 이루어질 수 있다. 이에 따라, 형광측정모듈(40)에서 조사되는 빛이 검체튜브(100)에 안정적으로 입사되었다가 반사될 수 있다.
도 20은, 검체튜브, 검체튜브지지체, 열전소자, 제1히트싱크 및 히트파이프를 발췌하여 도시한 분해사시도이다.
도시한 바와 같이, 제1히트싱크(63)의 상면에는 설치홈(63a)이 마련되어 있다. 설치홈(63c)은 히트파이프의 결합부(65a)를 수용하는 홈이다. 또한, 결합부(65a)의 상측부는, 열전소자(61)와 면접할 수 있도록 평평하게 형성된다.
설치홈(63c)은 결합부(65a)와 대응되는 형상으로 이루어진다. 이에 따라, 결합부(65a)와 제1히트싱크(63)에서 열전소자(61)와 접촉되는 면(S)은 서로 동일 평면상에 위치될 수 있다. 이에 따라, 열전소자(61)에서 발생되는 열이 결합부(65a)와 제1히트싱크(63)를 통하여 신속하게 방열될 수 있다.
도 21은 도 20에 도시한 히트파이프의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 21에 도시한 바와 같이, 히트파이프(65)가, 결합부(65a), 연장부(65b), 연결부속(65d)으로 구성될 수도 있다. 연결부속(65d)은 내주면에 암나사산이 형성되어 있는 너트형 부재이다. 또한 결합부(65a)와 연장부(65b)의 단부에는 수나사산이 형성된다.
연결부속(65d)을 이용해 결합부(65a)와 연장부(65b)를 연결할 수 있다. 이와 같이 히트파이프(65)를 조립형으로 구현함으로써 연장부(65b)나 결합부(65a)를 부분적으로 교체할 수 있다.
한편, 도 17을 참조하면, 두 개의 냉각팬(71)이 연장부(65b)을 향해 배치되어 있음을 알 수 있다. 냉각팬(71)은 동일한 방향으로 송풍할 수 있다. 동일 방향으로 송풍할 경우, 방열판의 열이 더욱 신속하게 방열될 수 있다.
위에 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 핵산 증폭장치(10)는, 열용량이 작고 열전도 효율이 우수한 접촉면을 갖는 검체튜브지지체(55)와 방열부를 적용하므로, 가열과 냉각이 신속하게 진행된다. DNA 증폭 공정의 한 사이클을 진행하는 시간이 종래의 핵산 증폭장치보다 단축되고, 종래의 증폭장치에 비해 검사 시간이 현저하게 단축될 수 있다.
그리고, 본 실시예에 따른 핵산 증폭장치(10)에 포함되는 검체튜브지지체(55)는, 열전소자(61)와 접촉되는 부분과 검체튜브(100)와 접촉되는 부분이, 종래 증폭장치에 비해 상대적으로 얇게 구성되어 있다. 종래의 핵산 증폭장치에 비해 가열하고 냉각시키는 과정이 상대적으로 빠르게 실시될 수 있는 것이다. 그러므로 DNA의 양을 증폭하는 증폭 시간이 단축될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 핵산 증폭장치(10)가 종래의 핵산 증폭장치와 다르게 DNA 증폭 시간이 단축된다는 것은 다음의 실험 결과를 통하여 확인될 수 있다.
도 22의, L1은 제2실시예에 따른 핵산 증폭장치를 사용하여 증폭 공정을 실시하는 경우의 시간에 따른 온도를 측정한 것이고, L2는 종래의 핵산 증폭장치를 사용하여 증폭 공정을 실시하는 경우의 시간에 따른 온도를 측정한 것이다.
그래프에 도시된 바와 같이, L1의 시간 당 온도 변화량이 L2 보다 크기 때문에 가열 및 냉각 속도가 빠르게 진행되었다. 따라서, 제2실시예에 따른 핵산 증폭장치(L1)의 1회 사이클당 소요 시간(t1)은 종래 핵산 증폭장치(L2)의 1회 사이클당 소요 시간(t2)보다 단축되었다. 이러한 결과를 통해, 제2실시예에 따른 핵산 증폭장치가, 종래 핵산 증폭장치에 비해, 핵산을 더욱 빠르게 증폭시켜서 DNA를 신속하게 검사할 수 있음을 알 수 있다.
도 23 및 도 24는 본 발명의 제3실시예에 따른 분자 진단용 핵산 증폭장치의 내부 구성을 부분적으로 나타내 보인 사시도이다. 제3실시예의 핵산 증폭장치의 외부 형상은 도 1에 도시한 바와 같다.
제3실시예의 분자 진단용 핵산 증폭장치는, 열전소자에 대한 가열블록조립체의 들뜸 현상을 방지하여, 검체에 전달되는 열이나 냉기의 손실이 없고, 검체에 대한 신속한 가열과 냉각이 가능하다. 이러한 특징은 증폭 시간을 단축시키며 검사의 정확성을 향상시킬 수 있게 한다.
도 23 및 도 24에 도시한 바와 같이, 제3실시예에 따른 핵산 증폭장치(10)는, 케이스(11), 지지구조체(14), 가열블록조립체(50), 온도조절기, 고정수단, 형광측정모듈(40)을 포함한다.
케이스(11)는 도 1에 도시한 것과 동일하며 그에 관한 설명은 생략한다. 지지구조체(14)는 수평의 바닥판(11a) 상에 고정되며 지지력을 제공하는 것으로서 팬설치부(14a)를 갖는다. 팬설치부(14a)는 냉각용 팬(미도시)이 장착되는 부분이다. 팬은 제1히트싱크(57)를 냉각시킨다. 팬 자체는 일반적인 것이다.
아울러, 도 25에 도시한 바와 같이, 지지구조체(14)의 상부에는 두 개의 가이드레일(33)이 평행하게 배치된다. 가이드레일(33)은 왕복대(34)를 슬라이딩 가능하도록 받친다. 왕복대(34)는, 각 가이드레일(33) 상에 설치되는 새들(34a)과, 새들(34a)을 연결하는 연결로드(34b)로 이루어진다. 두 개의 새들(34a)은 연결로드(34b)로 연결되어 한 몸체로서 동시에 병진운동 한다.
일측 새들(34a)은 벨트커넥터(34c)를 통해 벨트(32c)에 링크된다. 벨트(32c)는 모터(31)에 의해 화살표 a방향 및 그 반대 방향으로 회전하여 왕복대(34)를 움직이는 역할을 한다. 모터(31)는 인터페이스(12)를 통해 입력된 정보에 의해 양방향 회전력을 출력하는 모터로서, 모터브라켓(31a)에 의해 수직으로 고정된다.
또한 모터(31)의 구동축에는 구동풀리(32a)가, 지지구조체(14)에는 종동풀리(32b)가 설치되며, 구동풀리(32a)와 종동풀리(32b)는 벨트(32c)로 연결된다. 모터(31)의 회전력이 벨트(32c)를 통해 왕복대(34)로 전달되는 것이다.
상기 각 새들(34a)에는 형광측정모듈(40)이 장착된다. 형광측정모듈(40)은, 도 30에 도시한 바와 같이, 측정홀(51d)과 측부구멍(57c)을 통해 (수직홀(51b)에 끼워져 있는 상태의) 검체튜브(100) 내부의 검체를 측정하며, 핵산 증폭과 관련된 사항을 알아낸다.
가열블록조립체(50)는, 고정암(14c)을 통해 지지구조체(14)에 장착되는 것으로서, 검체가 담긴 검체튜브(100)를 착탈 가능하게 수용한다. 검체튜브(100)를 가열블록조립체(50)의 수직홀(51b)에 끼우는 것이다. 또한 가열블록조립체(50)는, 온도조절기로부터 전달된 열기나 냉기를 검체튜브(100)측으로 이동시킨다. 가열블록조립체(50) 자체가 열전도성 금속으로 제작됨은 물론이다. 검체튜브를 가열 및 냉각시키는 이유는, 당연히, 핵산의 증폭을 위한 것이다. 가열블록조립체(50)의 구성은 아래와 같다.
도 27a는 가열블록조립체와 제1히트싱크와 히트파이프를 별도로 도시한 도면이고, 도 27b는 가열블록조립체의 평면도이다. 또한, 도 27은 도 26a에 도시한 가열블록조립체를 제1히트싱크로부터 분해한 분해 사시도이며, 도 28 및 도 29은 도 27의 커버하우징과 검체튜브지지체의 결합 구조를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 30a 및 도 30b는 열전소자에 대한 검체튜브지지체의 가압 방식을 설명하기 위한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 가열블록조립체(50)는, 커버하우징(51)과 검체튜브지지체(55)로 구성된다. 커버하우징(51)과 검체튜브지지체(55)는 분리 가능하도록 결합하고, 커버하우징(51)은 고정스크류(도 9의 51m)을 통해 제1히트싱크(63)에 결합한다.
검체튜브지지체(55)는, 전도성 전열판(56)과, 다수의 튜브홀더(57)로 구성된다. 전열판(56)는 구리나 알루미늄으로 제작된 일정두께의 사각판으로서, 온도조절기인 열전소자(61)의 상면에 접한다. 열전소자(61)에서 발생하는 열기나 냉기는 전열판(56)으로 전달되어 전열판(56)을 전체적으로 가열하거나 냉각시킨다. 경우에 따라, 전열판으로서 열전도성이 우수한 카본시트를 사용할 수 있다.
특히 전열판(56)은 외력에 의해 변형 가능하다. 즉, 열전소자(61)의 상면의 형상에 대응하여, 튜브홀더(57)가 수직홀(51b)에 끼워질 수 있는 한도 내에서, 전열판(56)을 어느 정도 변형시킬 수 있는 것이다. 전열판(56)을 변형 가능하게 적용한 이유는, 열전소자(61)에 대한 전열판(56)의 밀착면적을 최대화하기 위함이다. 전열판의 두께는 필요에 따라 달라지며 대략 1mm 내외 일 수 있다.
전열판(56)은 후술할 고정수단에 의해 하향 가압된다. 본 실시예에서의 고정수단은 제1,2가압스크류(52,53)인데, 제1,2가압스크류(52,53)가 전열판(56)을 내리 눌러, 열전소자(61)의 표면에 전열판(56)을 강력하게 가압 면접 시킨다.
튜브홀더(57)는, 전열판(56)의 상면에 일체를 이루며 상부로 개방된 원통형 부재로서 튜브수용공간(57a)을 제공한다. 튜브홀더(57)의 외부직경은 일정하다. 하지만 튜브수용공간(57a)의 내경은, 도 9에 도시한 바와 같이, 하부로 갈수록 작아진다. 이러한 형상은 검체튜브(100)의 하단부와 튜브홀더(57)의 내면을 면접시키기 위한 것이다.
또한 각 튜브홀더(57)에는 측부구멍(57c)이 형성되어 있다. 측부구멍(57c)은 튜브홀더(57)에 수용된 검체튜브를 형광측정모듈(40) 측으로 내보이는 관통구멍이다.
커버하우징(51)은, 검체튜브지지체(55)를 커버함과 아울러 열전소자(61)에 밀착시키는 것으로서, 다수의 수직홀(51b), 측정홀(51d), 결착레그(51f), 제1암나사홀(51p), 제2암나사홀(51q)을 갖는다. 커버하우징(51)은 열전도성이 낮은 소재, 가령 ABS소재로 제작 가능하다.
수직홀(51b)은 일정 내경을 가지며 수직방향으로 관통하는 통로로서, 튜브홀더(57)를 수용한다. 각각의 튜브홀더(57)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 수직홀(51b)에 삽입 고정된다.
튜브홀더(57)와 수직홀(51b)의 내주면은 어느 정도 이격된다. 이격시키는 이유는, 전열판(56)의 벤딩 시 튜브홀더(57)의 움직임을 가능하게 하기 위함이다. 튜브수용공간(57a)은 수직홀(51b)의 상부로 개방되며 검체튜브(100) 일부를 받아들인다. 검체튜브(100)를 수직홀에 끼우면 검체튜브(100)의 하단부가 튜브수용공간(57a)의 바닥에 도달하여 면접 상태가 된다.
측정홀(51d)은 측부구멍(57c)에 일대일 대응하는 관통구멍이다. 커버하우징(51)에 검체튜브지지체(55)를 결합하면, 도 30a에 도시한 바와 같이, 측부구멍(57c)이 측정홀(51d)을 통해 측방향으로 개방된다.
고정레그(51h)는, 커버하우징(51)의 양측부에 세 개씩 형성되며 하부로 연장된 판상부재로서, 제1히트싱크(63)의 양면에 밀착한 상태로, 고정스크류(51m)로 고정된다. 이를 위해, 고정레그(51h)에는 관통구멍(51k)이, 제1히트싱크(63)의 측면에는 스크류구멍(63c)가 형성되어 있다.
고정레그(51h)의 관통구멍(51k)을 스크류구멍(63c)에 맞춘 상태로, 관통구멍(51k)에 고정스크류(51m)를 끼워 스크류구멍(63c)에 결합시킴으로서, 제1히트싱크(63)에 대한 가열블록조립체(50)의 결합이 이루어져 하나의 조립체가 구성된다. 제1히트싱크(63)에 대한 가열블록조립체(50)의 결합 방식은 다양한 방식으로 구현 가능하다. 고정스크류(51m)는 제1히트싱크(63)와 가열블록조립체(50)를 결합시켜, 전열판에 대한 열전소자의 밀착 상태를 유지시키는 밀착유지수단이다.
한편, 커버하우징(51)에는 다수의 암나사홀이 형성되어 있다. 암나사홀은 수직방향으로 관통되며 내주면에 암나사산이 형성되어 있는 구멍이다. 암나사홀에는 제1암나사홀(51p)과 제2암나사홀(51q)이 포함된다.
제1암나사홀(51p)은, 이웃하는 수직홀의 사이에 위치하고, 제2암나사홀(51q)은 이웃하는 제1암나사홀(51p)의 사이에 위치한다. 말하자면, 도 5b를 기준으로, 커버하우징(51)의 양단부에 위치한 네 개의 수직홀(51b)은 두 개의 제1암나사홀(51p)에, 나머지 수직홀(51b)은 세 개의 제1암나사홀(51p)에 둘러싸이는 것이다. 또한, 이웃하는 수직홀(51b)은 제1암나사홀(51p)을 공유한다. 아울러, 제2암나사홀(51q)은 네 개의 수직홀(51b)의 중앙에 위치한다.
특히, 제2암나사홀(51q)의 내경은, 제1암나사홀(51p)의 내경에 비해 상대적으로 크다. 제2암나사홀(51q)에 끼워지는 제2가압스크류(53)가, 제1암나사홀(51p)에 끼워지는 제1가압스크류(52)보다 직경이 더 큰 것이다. 이와 같이 제1,2가압스크류(52,53)의 사이즈를 달리 한 것은, 제2암나사홀(51q)의 수직 하부에 위치한 부분을 더욱 강하게 가압하기 위한 것이다. 이에 대한 설명은 후술된다.
한편, 전열판(56)의 하부에는 온도조절기로서의 열전소자(61)와, 제1히트싱크(63)가 배치되어 있다. 가열블록조립체(50), 열전소자(61), 제1히트싱크(63)는, 위에 설명한 고정스크류(51m)에 의해 상호간에 긴밀히 밀착한 상태를 유지한다.
열전소자(61)는 플레이트의 형태를 취하며 검체튜브지지체(55)의 전열판(56) 저면에 면접한다. 열전소자(61) 자체는 일반적인 것으로서 외부로부터 인가된 전력에 의해 열기와 냉기를 방출한다. 열전소자(61)는 도 6에 도시한 것처럼 하나로 구현하거나, 도 11a과 같이 두 개로 구성하거나, 필요에 따라, 세 개 이상을 병렬적으로 장착 운용할 수 있다.
열전소자(61)에서 발생하는 열기나 냉기는 전열판(56)으로 전도된다. 전열판으로 전달된 열기나 냉기는 수평으로 퍼짐과 동시에 각 튜브홀더(57)로 이동한다. 튜브홀더(57)에는 검체튜브(100)가 끼워지므로, 결국, 열전소자(61)의 구동을 통해, 검체의 가열과 냉각을 반복적으로 수행할 수 있게 된다.
제1히트싱크(63)는, 열전소자에서 발생하는 열기와 냉기를 외부로 방출하는 역할을 한다. 알려진 바와 같이, 열전소자는 한쪽에서 열기가 발생할 때 반대편은 냉기를 방출하고, 한쪽에서 냉기를 발생할 때 반대편은 열기를 방출하는데. 이러한 방출 냉기와 열기를 신속히 방출하여 열전소자(61)의 성능을 유지시킨다.
제1히트싱크(63)의 양측면에는 세 개의 스크류구멍(63c)이 형성된다. 스크류구멍(63c)은 고정스크류(51m)가 나사 결합하는 암나사 구멍이다. (도 9a 참조) 아울러, 제1히트싱크(63)에는 다수의 히트파이프(65)가 고정된다. 히트파이프(65)는 제1히트싱크(63)의 열을 길이방향으로 이동시켜 제2히트싱크(67)로 전달한다. 제2히트싱크(67)는 냉각팬(미도시)에 의해 냉각된다.
한편, 가열블록조립체(50)를, 온도조절기인 열전소자(61)에 밀착 고정시키는 고정수단은, 제1가압스크류(52)와 제2가압스크류(53)를 포함한다.
제1가압스크류(52)는 각 제1암나사홀(51p)에 나사 결합하는 무두볼트이다. 제1가압스크류(52)는 제1암나사홀(51p) 내부에 나사 결합하고, 그 하단부로 전열판(56)을 열전소자(61) 측으로 하향 가압한다. 커버하우징(51)이 제1히트싱크(63)에 결합되어 있으므로, 제1가압스크류(52)를 통해 전열판(56)의 하향 가압력을 정확하게 조절할 수 있다. 제1가압스크류(52)를 회전시켜 제1암나사홀(51p) 내부로 깊게 넣을수록 열전소자(61)에 대한 전열판(56)의 가압력은 증가한다.
제2가압스크류(53)도 제1가압스크류(52)와 마찬가지로 무두볼트로서 각각의 제2암나사홀(51q)에 나사 결합하고, 그 하단부로 전열판(56)을 하향 가압한다. 즉, 전열판(56)을 열전소자(61) 측으로 가압하여, 전열판(56)이 열전소자의 표면에 밀착되게 하는 것이다. 제2가압스크류(53)의 작동 원리는 제1가압스크류(52)와 마찬가지이다. 제2가압스크류(53)를 강하게 죌수록, 도 9b의 화살표 P방향 가압력은 증가한다.
결국, 다수의 제1가압스크류(52)와 제2가압스크류(53)의 죔 정도를 조절하여, 열전소자(61)에 대한 전열판(56)의 밀착 정도를 균일하게 세팅할 수 있는 것이다. 예를 들어, 전열판(56)의 우측 단부가 열전소자(61)로부터 미세하게 벌어져 있는 경우, 우측 단부에 위치한 제1가압스크류(52)나 제2가압스크류(53)를 죄어, 전열판(56)을 하향 가압하여 열전소자(61)에 압착시켜 밀착시키는 것이다. 어느 부분이 벌어져 있는지는, 가열블록조립체(50)의 조립 시 센서를 통해 얼마든지 측정할 수 있다. 이와 같이, 제1,2가압스크류(52,53)를 적용함으로써, 열전소자(61)로부터 출력되는 열기 또는 냉기가, 전열판(56)에 균일한 밀도로 전달되게 할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (37)

  1. 사용자 인터페이스가 구비되어 있는 케이스와;
    케이스에 내장되며 지지력을 제공하는 지지구조체와;
    상기 지지구조체에 장착되고, 검체가 담긴 검체튜브를 착탈 가능하게 수용한 상태로, 외부로부터 전달된 열기와 냉기를 검체튜브측으로 전달하는 가열블록조립체와;
    가열블록조립체를 가열 또는 냉각시키는 온도조절기와;
    상기 가열블록조립체의 측부에 위치하며, 각 검체튜브내의 검체에 대한 형광측정을 수행하는 형광측정모듈이 포함된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열블록조립체는;
    평판의 형상을 취하는 전도성 전열판과,
    전열판 상에 일체를 이루며 상부로 개방되고 검체튜브를 수용 지지하는 것으로서, 수용된 검체튜브를 형광측정모듈 측으로 내보이는 측부구멍을 갖는 튜브홀더가 포함된 검체튜브지지체를 구비하는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가열블록조립체는 검체튜브지지체를 커버하는 것으로서,
    튜브홀더를 수용하며 상부로 개방하는 수직홀과, 측부구멍을 측방향으로 개방하는 측정홀을 제공하는 커버하우징을 더 포함하는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 온도조절기는,
    전열판의 저면과 밀착하는 플레이트 형태의 열전소자를 포함하고, 열전소자의 하부에는 히트싱크가 설치된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 커버하우징에는,
    히트싱크에 대해 착탈 가능하도록 결합하여, 전열판에 대한 열전소자의 밀착 상태를 유지시키는 밀착유지수단이 더 구비된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전열판은,
    열전소자 상면의 형상에 대응하여 형합 할 수 있도록 소성 변형 가능한,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  7. 제6항에 있어서.
    상기 전열판에는,
    전열판에 벤딩력을 가할 때 굽힘응력이 집중되는 굽힘허용홈이 형성된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 굽힘허용홈은 직선으로 연장된 홈으로서, 전열판의 상면 또는 저면에 형성된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 굽힘허용홈은 직선으로 연장된 홈으로서, 전열판의 상면과 저면에 동일한 패턴으로 형성된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 튜브홀더의 사이에는, 튜브홀더 간의 열적 평형을 유지시키는 전열브리지가 더 형성된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전열브리지는, 전열판의 상면에 일체를 이루고, 전열판의 굽힘 시 벌어지거나 좁아지는 굽힘허용슬릿이 마련되어 있는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  12. 시료를 수용하는 하나 이상의 검체튜브;
    열전도성 소재로 이루어지고 상기 검체튜브와 결합되는 검체튜브지지체;
    상기 검체튜브지지체에 결합되고 검체튜브지지체를 가열하거나 냉각시키는 열전소자;
    상기 열전소자에서 검체튜브지지체에 대해 반대측 부분에 결합되는 제1히트싱크 및
    제1히트싱크의 열을 방열하는 방열부를 포함하는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 방열부는,
    제1히트싱크와 밀착 결합하는 결합부와, 결합부에 이어지며 길이방향으로 연장된 연장부로 구성된 열전도부재,
    열전도부재와 결합하는 하나 이상의 방열판,
    상기 방열판에 결합되고, 열전도부재와 방열판을 냉각시키는 하나 이상의 냉각팬을 포함하는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1히트싱크는, 상기 결합부가 열전소자와 접촉되도록 일부분이 개구되도록 이루어진,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 결합부에서 열전소자와 접촉되는 부분은 평면으로 이루어진,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 결합부와 연장부는 분리 가능하게 결합되는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 연장부는 결합부의 양단 각각에 연결되고, 서로 마주하도록 위치되며,
    상기 냉각팬은 두 개이며, 두 개가 서로 마주하도록 일정 거리 이격 배치된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 두 개의 냉각팬은 서로 동일한 방향으로 공기의 흐름을 생성하도록 동작되는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 검체튜브지지체는,
    상기 열전소자와 면접하는 전열판과,
    상기 전열판과 일체로 이루어지며, 검체튜브를 수용하는 튜브수용공간을 제공하고, 검체튜브를 측방향으로 개방하는 측부구멍을 갖는 튜브홀더를 포함하는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 검체튜브는 끝부분이 원뿔 형상으로 이루어지고,
    상기 튜브홀더에서 상기 검체튜브가 삽입되는 부분은 상기 검체튜브의 끝부분과 대응되는 원뿔 형상으로 인입되게 이루어지며,
    상기 측부구멍의 가상의 중심은 상기 검체튜브의 원뿔 형상을 구성하는 경사면에 대해 직교하도록 이루어진,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 튜브홀더는 복수개이고, 일정 간격으로 이격 배치되는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 검체튜브에 인접하게 위치되며, 튜브홀더에 삽입된 검체튜브에 빛을 조사하여 유전자 증폭 과정을 모니터링하는 형광측정모듈과,
    형광측정모듈을 이동시키는 구동 유닛을 포함하는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 형광측정모듈은 검체튜브의 양측에 각각에 위치하는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 구동부는,
    모터;
    상기 모터에 의하여 회전되는 구동풀리;
    상기 구동풀리에 대해 이격되게 위치되는 종동풀리;
    상기 구동풀리와 종동풀리가 서로 연동하여 회전되게 하는 벨트;
    상기 벨트에 결합되고, 상기 벨트와 함께 이동되는 벨트커넥터;
    상기 벨트커넥터의 이동경로와 평행하게 설치되는 가이드레일 및
    상기 벨트커넥터와 결합하며 가이드레일의 길이방향을 따라 이동하고 형광측정모듈을 지지하는 왕복대를 포함하는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  25. 제12항에 있어서,
    상기 검체튜브지지체와 열전소자의 사이에는 전도성페이스트가 도포된,
    분자진단용 핵산 증폭장치.
  26. 사용자 인터페이스가 구비되어 있는 케이스와;
    상기 케이스에 내장되며 지지력을 제공하는 지지구조체와;
    상기 지지구조체에 장착되는 것으로서, 검체가 담긴 다수의 검체튜브를 착탈 가능하게 수용하며, 외부로부터 전달된 열기와 냉기를 상기 검체튜브로 전달하는 가열블록조립체와;
    상기 가열블록조립체와 접하며, 가열블록조립체를 가열 또는 냉각시키는 온도조절기와;
    상기 가열블록조립체를 온도조절기에 밀착 고정시키는 고정수단과;
    상기 가열블록조립체의 측부에 위치하며, 각 검체튜브내의 검체에 대한 형광측정을 수행하는 형광측정모듈이 포함된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 가열블록조립체는;
    상기 온도조절기에 면접하고 평판의 형상을 취하며 외력에 의해 변형 가능한 전도성 전열판, 전열판의 상부에 일체를 이루며 상부로 개방되고 검체튜브를 수용 지지하며 검체튜브를 형광측정모듈 측으로 내보이는 측부구멍을 갖는 다수의 튜브홀더가 구비된 검체튜브지지체와;
    상기 검체튜브지지체를 커버하는 것으로서, 각 튜브홀더를 수용하되 상부로 개방시키는 수직홀 및 상기 측부구멍을 측방향으로 개방하는 측정홀을 갖는 커버하우징이 포함된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 온도조절기는;
    전열판의 저면과 밀착하는 플레이트 형태의 열전소자를 포함하고, 열전소자의 하부에는 히트싱크가 설치된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 커버하우징에는;
    히트싱크에 결합하여, 전열판에 대한 열전소자의 밀착 상태를 유지시키는 밀착유지수단이 더 구비된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 커버하우징에는 수직방향으로 관통 형성되며 내주면에 암나사산이 형성되어 있는 다수의 암나사홀이 마련되어 있고,
    상기 고정수단은;
    각 암나사홀내에 나사 결합하며, 하단부로 상기 전열판을 열전소자측으로 가압하여, 전열판이 열전소자의 표면에 밀착되게 하는 가압스크류를 포함하는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 수직홀은 일정간격으로 이격 배치되고,
    상기 암나사홀은, 이웃하는 수직홀의 사이에 위치하는 제1암나사홀과, 이웃하는 제1암나사홀의 사이에 위치하는 제2암나사홀을 갖는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 제2암나사홀은 제1암나사홀에 비해 상대적으로 큰 내경을 갖는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  33. 제30항에 있어서.
    상기 전열판에는, 가압스크류로 전열판에 벤딩력을 가할 때 굽힘응력이 집중되는 굽힘허용홈이 형성된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 굽힘허용홈은 직선으로 연장된 홈으로서, 전열판의 상면 또는 저면에 형성된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 굽힘허용홈은 직선으로 연장된 홈으로서, 전열판의 상면과 저면에 동일한 패턴으로 형성된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  36. 제27항에 있어서,
    상기 튜브홀더의 사이에는, 튜브홀더 간의 열적 평형을 유지시키는 열교(熱橋)로서의 전열브리지가 더 형성된,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 전열브리지는,
    전열판의 상면에 일체를 이루고, 전열판의 변형 시 벌어지거나 좁아지는 굽힘허용슬릿이 마련되어 있는,
    분자 진단용 핵산 증폭장치.
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