KR102166494B1

KR102166494B1 - Pcr 장치

Info

Publication number: KR102166494B1
Application number: KR1020190061756A
Authority: KR
Inventors: 김은근
Original assignee: 김은근
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2039-05-27
Also published as: WO2020242189A1

Abstract

PCR(Polymerase Chain Reaction) 장치에 관한 것으로, PCR 장치는 상면 및 하면이 금속으로 패터닝 된 미세 유체 칩 및 제1영역, 상기 제1영역의 하부에 상기 미세 유체 칩이 삽입될 수 있도록 일정 높이를 유지하면서 상기 제1 영역과 평행하게 위치하는 제2 영역 및 상기 제1 영역 과 상기 제2 영역 사이에 배치되어 온도 드라이버로부터 온도 정보를 제공받아 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 온도를 조절하는 온도 모듈을 포함하는 PCR 처리부를 포함할 수 있다.

Description

PCR 장치{PCR APPARATUS}

본원은 PCR 장치에 관한 것이다.

생물학적 연구분야에 필수적인 단계로 요구되는 DNA 또는 RNA 증폭 기술은 생명과학, 유전공학 및 의학 분야 등의 연구개발 및 진단 목적으로 광범위하게 활용되고 있으며, 특히 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction; 이하 'PCR'이라 함)에 의한 DNA 증폭기술이 널리 활용되고 있다.

기존의 PCR 장치의 일 예는 하나의 가열기에 주형 핵산을 포함하는 샘플 용액을 다수 도입한 튜브 형태의 반응 용기를 장착하고, 반응 용기를 반복적으로 가열(heating) 및 냉각(cooling)하여 PCR을 수행하도록 구현된다. 그러나 상기 PCR 장치는 하나의 가열기를 구비하여 전체적인 구조가 복잡하지 않고, 복수 개의 시료를 도입할 수 있어 시료의 집적도(density)를 증가시킬 수 있는 장점이 있지만, 정확한 온도 제어를 위해 복잡한 회로를 구비해야 하고, 튜브형 반응 용기의 크기가 커서 많은 시료를 필요로 하고, 하나의 가열기에 대한 가열 또는 냉각의 반복으로 인해 전체 PCR 시간이 길어지는 문제점이 있다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-1789425호에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 미세 유체 칩의 양면을 열원으로 가열함으로써, 미세 유체 칩에 내장된 생물학적 성분의 영역 별 온도 차이를 최소화하고 온도 가열 및 냉각 속도를 높일 수 있는 PCR 장치를 제공하려는 것을 목적으로 한다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 미세 유체 칩과 접촉하는 복수의 영역을 열전도성 물질로 구성함으로써, 미세 유체 칩 내부의 온도 변화 속도를 극대화할 수 있는 PCR 장치를 제공하려는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 PCR(Polymerase Chain Reaction) 장치는, 상면 및 하면이 금속으로 패터닝 된 미세 유체 칩 및 제1영역, 상기 제1영역의 하부에 상기 미세 유체 칩이 삽입될 수 있도록 일정 높이를 유지하면서 상기 제1 영역과 평행하게 위치하는 제2 영역 및 상기 제1 영역 과 상기 제2 영역 사이에 배치되어 온도 드라이버로부터 온도 정보를 제공받아 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 온도를 조절하는 온도 모듈을 포함하는 PCR 처리부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 PCR 처리부는, 상기 제1 영역이 위치하는 상기 PCR 처리부의 옆면에 길이방향으로 형성된 홈, 상기 제2 영역이 위치하는 상기 홈의 하단에 바(bar) 형상으로 구비된 가이드부 및 상기 가이드부에 전후방 슬라이드 이동 가능하도록 결합된 이동부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 영역은, 상기 제1영역의 외부면에 돌출 결합되고, 상기 홈의 길이방향으로 전후방 슬라이드 이동할 수 있는 결합부를 포함하고, 상기 제2영역의 외부면은 상기 이동부와 결합되어, 상기 제2영역의 움직임에 의해 상기 이동부는 상기 가이드부의 길이방향으로 전후방 슬라이드 이동할 수 있다.

또한, 상기 홈의 일단 및 상기 가이드부의 일단 사이의 거리 값은 상기 홈의 타단 및 상기 가이드부의 타단 사이의 거리 값보다 적은 것일 수 있다.

또한, 상기 미세 유체 칩의 일단이 상기 온도 모듈과 인접하여 상기 미세 유체 칩에 일정 힘이 가해질 경우, 상기 결합부는 상기 홈의 타단에서 상기 홈의 일단 방향으로 슬라이드 이동할 수 있고, 상기 이동부는 상기 가이드부의 타단에서 상기 가이드부의 일단 방향으로 슬라이드 이동할 수 있고, 상기 결합부가 상기 홈의 일단에 위치하고 상기 이동부가 상기 가이드부의 일단에 위치할 경우, 상기 제1영역의 하면과 상기 제2영역의 상면은 상기 미세 유체 칩의 상면 및 하면과 각각 맞닿을 수 있다.

또한, 상기 제1영역에는 상기 온도 정보를 기반으로 상기 제1영역의 온도를 조절하는 제1열원이 구비되고, 상기 제2영역에는 상기 온도 정보를 기반으로 상기 제2영역의 온도를 조절하는 제2열원이 구비되고, 상기 제1열원 및 상기 제2열원은 서로 상이한 온도를 유지할 수 있다.

또한, 상기 미세 유체 칩과 인접하는 상기 제1영역의 하부면 및 상기 제2영역의 상부면은 열전도성 물질에 의해 패터닝될 수 있다.

또한, 상기 열전도성 물질은, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 텅스텐(W), 철(Fe), 주철, 탄소강, 구리(Cu), 청동, 칠삼황동, 납(Pb), 니켈(Ni) 및 백금(Pt) 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 미세 유체 칩의 양면을 열원으로 가열함으로써, 미세 유체 칩에 내장된 생물학적 성분의 영역 별 온도 차이를 최소화하고 온도 가열 및 냉각 속도를 높일 수 있는 효과가 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 미세 유체 칩과 접촉하는 복수의 영역을 열전도성 물질로 구성함으로써, 미세 유체 칩 내부의 온도 변화 속도를 극대화할 수 있다.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 PCR 처리부의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 제1영역 및 제2영역을 확대한 개략적인 평면도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩과 PCR 처리부의 개략적인 사시도이다.
도 4는 미세 유체 칩의 일단이 PCR 처리부의 온도 모듈에 인접한 경우의 PCR 장치의 개략적인 사시도이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩의 일단이 온도 모듈과 인접하여 미세 유체 칩에 일정한 힘이 가해진 경우의 PCR 장치의 개략적인 사시도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩의 개략적인 개념도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

참고로, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치와 관련된 용어(전방, 후방 등)는 도면에 나타나있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설정한 것이다. 예를 들어, 도 1을 보았을 때, 전반적으로 9시 방향이 전방, 전반적으로 3시 방향이 후방 등이 될 수 있다.

본원은 PCR 장치에 관한 것으로, 본원의 일 실시예에 따른 PRC 장치는 DNA 처리에만 한정 적용되는 것이 아니라, DNA 처리 외에 핵산(nucleic acid) 등과 같은 다른 생물학적 성분을 처리하는데 이용될 수 있다.

이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 PCR 장치(이하 '본 장치'라 함)에 대해 설명한다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 PCR 처리부의 개략적인 사시도이고, 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 제1영역 및 제2영역을 확대한 개략적인 평면도이고, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩과 PCR 처리부의 개략적인 사시도이며, 도 4는 미세 유체 칩의 일단이 PCR 처리부의 온도 모듈에 인접한 경우의 PCR 장치의 개략적인 사시도이고, 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩의 일단이 온도 모듈과 인접하여 미세 유체 칩에 일정한 힘이 가해진 경우의 PCR 장치의 개략적인 사시도이며, 도 6은 본원의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩의 개략적인 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 장치는 상면 및 하면이 금속으로 패터닝 된 미세 유체 칩(1) 및 제1영역, 상기 제1영역의 하부에 상기 미세 유체 칩(1)이 삽입될 수 있도록 일정 높이를 유지하면서 상기 제1 영역과 평행하게 위치하는 제2 영역 및 상기 제1 영역 과 상기 제2 영역 사이에 배치되어 온도 드라이버로부터 온도 정보를 제공받아 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 의 온도를 조절하는 온도 모듈을 포함하는 PCR 처리부(2)를 포함할 수 있다. 본 장치는 미세 유체 칩(1)를 포함할 수 있고, 미세 유체 칩(1)는 PCR 처리부(2)에 탈착이 가능하며, 전후 방향으로 이동할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 장치는 PCR 처리부(2)를 포함할 수 있다. PCR 처리부(2)는 상부의 제1영역(21) 및 제2영역(22)의 하부에 미세 유체 칩(1)이 삽입될 수 있도록 일정 높이를 유지하면서 제1영역(21)과 평행하게 위치하는 제2영역(22)을 포함할 수 있다. 여기서 일정 높이라 함은, 미세 유체 칩(1)이 제1영역(21) 및 제2영역(22) 사이에 배치될 수 최소한의 높이 내지 후술하는 스프링(251)의 복원력에 의해 홈(241)을 따라 결합부(242)가 홈(241)의 타단으로 이동함으로써, 제1영역(21) 및 제2영역(22)이 이격될 수 있는 최대한의 높이를 의미할 수 있다. 미세 유체 칩(1), 스프링(251), 홈(241) 및 결합부(242)에 대한 설명은 아래에 자세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 제1영역(21)의 상부에는 온도 정보를 기반으로 제1영역(21)의 온도를 조절하는 제1영역(21)의 온도를 조절하는 제1열원(212)이 구비되고, 제2영역(22)에는 온도 정보를 기반으로 제2영역(22)의 온도를 조절하는 제2열원(222)이 구비되고, 제1열원(212) 및 제2열원(222)은 서로 상이한 온도를 유지할 수 있다. 자세히 설명하면, 제1영역(21)은 하면이 미세 유체 칩(1)과 직접적으로 맞닿는 제1열전도부(211), 제1열전도부(211)의 상부에 위치하여 열을 공급하는 제1열원(212), 상기 제1열원(212)의 상부에 위치하여 방열하는 제1방열부(213) 및 상기 제1방열부(213)의 상부에 위치하여 상기 제1방열부(213)에서 방열된 열을 냉각시키는 제1쿨링팬(214)을 포함할 수 있다. 또한, 도 1 및 도 3을 참조하면, 제2 영역(22)은 상면이 미세 유체 칩(1)과 직접적으로 맞닿는 제2열전도부(221), 제2열전도부의 하부에 위치하여 열을 공급하는 제2열원(222), 제2열원(222)의 하부에 위치하여 방열하는 제2방열부(223) 및 제2방열부(223)의 하부에 위치하여 제2방열부(223)에서 방열된 열을 냉각시키는 제2쿨링팬(224)을 포함할 수 있다.

또한, PCR 처리부(2)는 제1영역(21)과 제2영역(22) 사이에 배치되어 온도 드라이버(미도시)로부터 온도 정보를 제공받아 제1영역(21) 및 제2영역(22)의 온도를 조절하는 온도 모듈(23)을 포함할 수 있다. 온도 드라이버는 온도 정보를 제공하는 모듈일 수 있으며, 온도 드라이버는 미세 유체 칩(1)에 내장되는 생물학적 성분을 기반으로 자동적 또는 수동적으로 온도 정보를 생성할 수 있다. 온도 드라이버로부터 생성된 온도 정보를 온도 모듈(23)은 수신할 수 있고, 온도 모듈(23)은 온도 정보를 기반으로 제1영역(21)의 제1열원(212) 및 제2영역(22)의 제2열원(222)은 열의 정도를 제어할 수 있다.

온도 드라이버와 온도 모듈(23)은 유무선 통신에 의해 온도 정보 및 생물학적 성분에 대한 정보를 송/수신할 수 있다. 구체적으로, 온도 드라이버는 사용자 단말(미도시)와 네트워크 통신에 의해 온도 정보 및 생물학적 성분에 대한 정보를 포함한 PCR 관련 정보를 송/수신할 수 있다. 여기서 네트워크는 단말 및 서버와 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 무선의 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예에는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5G 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등을 포함할 수 있다. 또한 사용자 단말은 생물학적 성분에 대한 정보, 온도 정보 및 증폭 과정 등에 대한 PCR 관련 정보를 디스플레이할 수 있는 디바이스로서, 휴대용 단말, 예를 들면, 스마트폰(Smartphone), 스마트패드(SmartPad), 스마트 TV, 태블릿 PC등과 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말 같은 사용자의 입력을 수신하고 화면상에 결과값을 디스플레이 하는 모든 종류의 무선 통신 장치 및 유선 통신 장치를 포함할 수 있다. PCR을 수행하고자 하는 실험자가 사용자 단말에 생물학적 성분에 대한 정보를 입력하면, 사용자 단말은 생물학적 성분에 대한 기존의 PCR 수행 이력을 제공할 수 있고, 상기 PCR 수행 이력으 기반으로 온도 드라이버는 온도 정보를 생성할 수 있다. 온도 드라이버에서 생성된 온도 정보를 기반으로 온도 모듈(23)은 제1 열원(212) 및 제2열원(222)의 온도를 제어할 수 있다.

또한, 미세 유체 칩(1)과 인접하는 제1영역(21)의 하부면 및 제2영역(22)의 상부면은 열전도성 물질에 의해 패터닝 될 수 있다. 자세히 설명하면, 미세 유체 칩(1)과 인접하는 제1영역(21)의 하부면인 제1열전도부(211) 및 제2영역(22)의 상부면인 제2열전도부(212)는 열전도성 물질에 의해 패터닝(또는 코팅, 도금) 될 수 있다. 여기서 열전도성 물질은, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 텅스텐(W), 철(Fe), 주철, 탄소강, 구리(Cu), 청동, 칠삼황동, 납(Pb), 니켈(Ni) 및 백금(Pt) 중 선택된 어느 하나일 수 있다. 제1열전도부(211) 및 제2열전도부(212)가 열전도성 물질에 의해 패터닝 됨으로써, 열 전달 효율을 높이고, 미세 유체 칩(1) 내부의 온도 변화 속도를 극대화할 수 있다. 또한, 미세 유체 칩(1)의 양면을 제1열전도부(211) 및 제1열원(212), 제2열전도부(221) 및 제2열원(222)을 통해 가열하여 영역별 온도 차이를 최소화할 수 있고, 제1영역(21) 및 제2영역(22)은 제1방열부(213) 및 제1쿨링팬(214), 제2방열부(223) 및 제2쿨랭핀(224)을 각각 포함함으로써, 미세 유심 칩(1)의 온도 가열 및 냉각 속도를 높일 수 있다.

도 1 및 도 3 내지 도 5를 참조하면, PCR 처리부(2)는 제1영역(21)이 위치하는 PCR 처리부(2)의 옆면에 길이방향으로 형성된 홈(241), 제2영역(22)이 위치하는 홈(241)의 하단에 바(bar) 형상으로 구비된 가이드부(25) 및 가이드부(25)에 전후방 슬라이드 이동 기능하도록 결합된 이동부(26)를 포함할 수 있다. 또한, 가이드부(25)의 일단에서 이동부(26)까지 관통하여 스프링(251)이 구비될 수 있다.

구체적으로, 도 1 및 도 3 내지 도 5를 참조하면, PCR 처리부(2)는 제1영역(21) 및 제2영역(22)의 좌우측에 구비되는 ㄷ형상의 프레임(24)을 포함할 수 있다. 또한, 제1영역(21)이 위치하는 프레임(24)의 상부에는 길이방향의 타원형인 홈(241)이 형성되어있을 수 있으며, 홈(241)의 하단, 즉, 제2영역(22)이 위치하는 프레임(24)에는 바(bar)형상으로 구비된 가이드부(25)가 구비될 수 있다. 또한, 프레임(24)이 존재하는 제1영역(21)의 외부면에 돌출 결합되고, 홈(241)의 길이방향으로 전후방 슬라이드 이동할 수 있는 결합부(242)를 포함할 수 있다. 결합부(242)는 프레임(24)이 존재하는 제1영역(21)의 좌우측 외부면에 돌출되도록 고정 결합될 수 있고, 홈(241)의 길이방향으로 전후방 슬라이드 이동 가능하도록 결합될 수 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 외력에 의해 제1영역(21) 및 제2영역(22)이 전후방 이동할 경우, 이동 반경을 홈(241)의 길이 방향으로 제한할 수 있다. 또한, 홈(241)의 일단 및 가이드부(25)의 일단 사이의 거리 값은 홈(241)의 타단 및 가이드부(25)의 타단 사이의 거리 값보다 적을 수 있다. 즉, 지면으로부터 홈(241)의 일단(도 1을 기준으로 9시 방향)의 높이는 지면으로부터 홈(241)의 타단(도1을 기준으로 3시 방향)의 높이보다 낮을 수 있다. 따라서, 제1영역(21) 및 제2영역(22)이 전방으로 이동(도1을 기준으로 9시에서 3시 방향으로 이동)할 경우, 제1영역(21)에 고정 결합된 결합부(242)가 홈(241)의 길이방향을 따라 홈(241)의 타단에서 일단으로 이동하게 되고, 홈(241)의 경사만큼 제1영역(21)은 하강 이동할 수 있다.

또한, 제2영역의 외부면은 이동부(26)와 결합되어, 제2영역(22)의 움직임에 의해 이동부(26)는 가이드부(25)의 길이방향으로 전후방 슬라이드 이동할 수 있다. 이동부(26)는 프레임(24)이 존재하는 제2영역(22)의 좌우측 외부면에 고정 결합되어, 제2영역(22)의 움직임에 의해 이동부(26)는 가이드부(25)의 길이방향을 따라 슬라이드 이동할 수 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 외력에 의해 제1영역(21) 및 제2영역(22)이 전후방 이동할 경우, 제1영역(21) 및 제2영역(22)의 이동 반경만큼 이동부(26)도 가이드부(25)를 따라 전후방향으로 이동할 수 있다. 이때, 일단은 프레임(24)의 외측면에 고정되고, 타단은 이동부(26)의 일측면에 고정되며, 가이드부(25)를 관통하는 스프링(251)이 구비될 수 있어, 제1영역(21) 및 제2영역(22)은 스프링(251)의 복원력에 의해 후방이동할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 미세 유체 칩(1)의 일단이 온도 모듈(23)과 인접하여 미세 유체 칩(1)에 일정 힘이 가해질 경우, 결합부(242)는 홈(241)의 타단에서 홈(241)의 일단 방향으로 슬라이드 이동할 수 있고, 이동부(26)는 가이드부(25)의 타단에서 가이드부(25)의 일단 방향으로 슬라이드 이동할 수 있고, 결합부(242)가 홈(241)의 일단에 위치하고 이동부(26)가 가이드부(25의 일단에 위치할 경우, 제1영역(21)의 하면과 제2영역(22)의 상면은 미세 유체 칩(1)의 상면 및 하면과 각각 맞닿을 수 있다.

자세히 설명하면, 미세 유체 칩(1)은 제1영역(21) 및 제2영역(22)의 사이, 즉 제1열전도부(211)의 하부 및 제2열전도부(221)의 상부 사이의 공간에 삽입될 수 있고, 미세 유체 칩(1)의 일단(도 3 내지 도 5를 기준으로 9시 방향)이 온도 모듈(23)에 인접하여 맞닿을 수 있다(도 4의 상태). 미세 유체 칩(1)에 일정 힘이 가해질 경우, 일정 힘에 의해 제1영역(21) 및 제2영역(22)은 후방에서 전방(3시에서 9시 방향)으로 이동할 수 있다. 이때, 홈(241)의 길이방향을 따라 결합부(242)의 슬라이드 하강 이동에 의해 제1영역(21)은 하강하면서 전방으로 이동할 수 있다. 여기서 일정 힘이라 함은, 도 3내지 도 5를 기준으로 3시에서 9시 방향으로 미세 유체 칩(1)에 외력(예를 들어, 실험자에 의한 인력으로 미세 유체 칩(1)를 움직이는 힘 등을 의미할 수 있음)이 가해지는 경우를 의미하며, 힘의 크기는 제1영역(21) 및 제2영역(22)이 후방에서 전방(3시에서 9시 방향)으로 이동될 수 있는 정도를 의미할 수 있다.

또한, 미세 유체 칩(1)에 일정 힘이 가해질 경우, 제2영역(22)에 고정 결합된 이동부(26)가 후방에서 전방(도 3 내지 도 5를 기준으로 3시에서 9시 방향)으로 이동하면서 스프링(251)이 압축될 수 있고, 결합부(242)가 홈(241)의 일단에 위치한 경우, 스프링(251)은 압축된 상태일 수 있다(도 5의 상태). 이 경우, 전술한 바와 같이, 제1영역(21)은 하강함에 따라 미세 유체 칩(1)의 상면은 제1영역(21)의 제1열전도부(211)의 하면과 맞닿을 수 있고, 미세 유체 칩(1)의 하면은 제2영역(22)의 제2열전도부(212)의 상면과 맞닿을 수 있다. 이렇게 미세 유체 칩(1)의 양 면을 열원(212, 222)으로 가열함으로써, 영역별 온도 차이를 최소화하고, 온도 가열 및 냉각 속도를 높일 수 있다. 만약, 미세 유체 칩(1)에 가해진 일정 힘이 감소할 경우, 스프링(251)의 복원력에 의해 제1영역(21) 및 제2영역(22)은 후방이동(도 4 내지 도 6을 기준으로 9시에서 3시 방향으로 이동)할 수 있으며, 결합부(242)가 홈(241)의 길이방향을 따라 후방이동하여 제1영역(21)은 후방으로 상승이동 할 수 있고, 결론적으로 미세 유체 칩(1)의 상면 및 하면은 제1영역(21) 및 제2영역(22)과 이격될 수 있다(도 4의 상태로 복귀될 수 있다).

도 6은 본원의 일 실시예에 따른 미세 유체 칩의 개략적인 개념도이다.

도 6을 참고하면, 미세 유체 칩(1)은 PCR 처리부(2)와 마주하는 미세 유체 칩(1)의 일측에는 생물학적 성분(12)이 내장되어 있을 수 있고, 생물학적 성분(12)이 존재하는 미세 유체 칩(1)의 상면 내지 생물학적 성분(12)이 내장되는 미세 유치 칩(1)의 내부면(내부면의 상면)은 금속 물질(13a)에 의해 패터닝될 수 있다. 또한, 생물학적 성분(12)이 존재하는 미세 유체 칩(1)의 하면 내지 생물학적 성분(12)이 내장되는 미세 유체 칩(1)의 내부면(내ㄴ부면의 하면)은 금속 물질(13b)에 의해 패터닝될 수 있다. 여기서 금속 물질(13)이라 함은, 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 텅스텐(W), 철(Fe), 주철, 탄소강, 구리(Cu), 청동, 칠삼황동, 납(Pb), 니켈(Ni) 및 백금(Pt) 중 선택된 어느 하나일 수 있다. 생물학적 성분(12)이 미세 유체 칩(1) 내에서 차지하는 면적은 금속 물질(13)이 미세 유체 칩(1)에 차지하는 면적보다 좁을 수 있따. 따라서, 제1열원(212) 및 제2열원(222)에 의해 미세 유체 칩(1)이 가열될 경우, 금속 물질(13)에 의해 생물학적 성분(12)이 균일하게 가열될 수 있다. 또한, PCR 처리부(2)와 마주하지 않는 미세 유체 칩(1)의 타측에는 시료 주입구/배출구(11)가 위치할 수 있다.

이와 같이, 본원의 일 실시예에 따른 PCR 장치에 따르면, 미세 유체 칩의 양면을 열원으로 가열함으로써, 미세 유체 칩에 내장된 생물학적 성분의 영역 별 온도 차이를 최소화하고 온도 가열 및 냉각 속도를 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 미세 유체 칩과 접촉하는 복수의 영역을 열전도성 물질로 구성함으로써, 미세 유체 칩 내부의 온도 변화 속도를 극대화할 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 미세 유체 칩
11: 시료 주입구/배출구
12: 생물학적 성분
13: 금속 물질
2: PCR 처리부
21: 제1영역
211: 제1열전도부
212: 제1열원
213: 제1방열부
214: 제1쿨링팬
22: 제2영역
221: 제2열전도부
222: 제2열원
223: 제2방열부
224: 제2쿨링팬
23: 온도 모듈
24: 프레임
241: 홈
242: 결합부
25: 가이드부
251: 스프링
26: 이동부

Claims

PCR(Polymerase Chain Reaction) 장치로서,
상면 및 하면이 금속으로 패터닝 된 미세 유체 칩; 및
제1영역, 상기 제1영역의 하부에 상기 미세 유체 칩이 삽입될 수 있도록 일정 높이를 유지하면서 상기 제1 영역과 평행하게 위치하는 제2 영역 및 상기 제1 영역 과 상기 제2 영역 사이에 배치되어 온도 드라이버로부터 온도 정보를 제공받아 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 온도를 조절하는 온도 모듈을 포함하는 PCR 처리부;를 포함하되,
상기 PCR 처리부는,
상기 제1 영역이 위치하는 상기 PCR 처리부의 옆면에 길이방향으로 형성된 홈;
상기 제2 영역이 위치하는 상기 홈의 하단에 바(bar) 형상으로 구비된 가이드부;
상기 가이드부를 관통하는 스프링;
상기 제1영역의 외부면에 돌출 결합되고, 상기 홈의 길이 방향으로 전후방 슬라이드 이동할 수 있는 결합부; 및
상기 가이드부에 전후방 슬라이드 이동 가능하도록 결합된 이동부를 포함하는 것이며,
상기 제1영역은 상기 미세 유체 칩에 일정 힘이 가해질 경우, 상기 홈의 길이 방향을 따라 상기 결합부의 슬라이드 하강 이동에 의해서 하강 및 전방 이동되어 상기 미세 유체 칩과 상기 제1영역 및 제2영역이 맞닿게 할 수 있으며, 상기 일정 힘이 사라지는 경우, 상기 스프링에 의해서 원상태로 복구되는 것이며,
상기 제1영역에는 상기 온도 정보를 기반으로 상기 제1영역의 온도를 조절하는 제1열원이 구비되고, 상기 제2영역에는 상기 온도 정보를 기반으로 상기 제2영역의 온도를 조절하는 제2열원이 구비되고, 상기 제1열원 및 제2열원은 서로 상이한 온도를 유지하는 것인, PCR 장치.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 홈의 일단 및 상기 가이드부의 일단 사이의 거리 값은 상기 홈의 타단 및 상기 가이드부의 타단 사이의 거리 값보다 적은 것인, PCR 장치.
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제1항에 있어서,
상기 미세 유체 칩과 인접하는 상기 제1영역의 하부면 및 상기 제2영역의 상부면은 열전도성 물질에 의해 패터닝된 것인, PCR 장치.
제7항에 있어서,
상기 열전도성 물질은,
알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 텅스텐(W), 철(Fe), 주철, 탄소강, 구리(Cu), 청동, 칠삼황동, 납(Pb), 니켈(Ni) 및 백금(Pt) 중 선택된 어느 하나인 것인, PCR 장치.