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KR102009505B1 - 유전자 증폭 모듈 - Google Patents

유전자 증폭 모듈 Download PDF

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KR102009505B1
KR102009505B1 KR1020190006143A KR20190006143A KR102009505B1 KR 102009505 B1 KR102009505 B1 KR 102009505B1 KR 1020190006143 A KR1020190006143 A KR 1020190006143A KR 20190006143 A KR20190006143 A KR 20190006143A KR 102009505 B1 KR102009505 B1 KR 102009505B1
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KR
South Korea
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amplification module
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gene amplification
thermal block
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KR1020190006143A
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이상훈
박창주
김세련
제훈성
오재훈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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Publication date
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Priority to EP20740902.0A priority patent/EP3903939A4/en
Priority to PCT/KR2020/000289 priority patent/WO2020149559A1/ko
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Abstract

유전자 증폭 모듈이 개시된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 반응용기 수용공간이 형성되는 열블록; 상기 열블록의 하부에 구비되는 가열부; 상기 가열부의 하부에 구비는 냉각부; 및 상기 열블록의 일측과 마주보도록 구비되고 상기 열블록에 냉각용 유체를 공급하는 유체 공급부; 를 포함하고, 상기 열블록에는 상기 열블록의 둘레를 형성하는 측벽이 형성되고, 상기 측벽에는 상기 냉각용 유체가 공급될 수 있는 공급홀이 하나 이상 형성되는 유전자 증폭 모듈이 제공된다.

Description

유전자 증폭 모듈{Module for polymerase chain reaction of sample}
본 발명은 종래에 비해 반응 용기 내의 시료를 빠르게 가열 및 냉각할 수 있는 유전자 증폭 모듈에 관한 것이다.
시료 내의 여러가지 생물학적 정보를 얻어내는 유전자 진단이 이루어지기 위해서는 핵산 증폭(polyermase chain reaction, 또는, 중합효소연쇄반응)을 위한 유전자 증폭 모듈이 필수적이다. 즉, 유전자 진단시 유전자 증폭 모듈에서 채취된 시료 내의 특정 유전자를 증폭하여 시료의 유전자의 수량을 늘린 후 특정 유전자의 증폭 정도를 확인함으로써 원하는 생물학적 정보를 얻게 된다.
이러한 유전자 증폭은 반복적인 온도 조절을 통해서 이루어지게 되는데, 보다 상게하게는, 일정한 시간 간격을 두고 시료의 온도를 주기적으로 상승 및 하강하면서 시료의 유전자를 증폭하게 된다.
그러나, 종래 기술에 따르면 유전자 증폭 모듈에서 온도가 상승 및 하강하는 주기가 길어 유전자의 증폭을 고속화하는 데 한계가 있었다. 특히, 종래 기술에 따르면 유전자 증폭 모듈 내에서 시료의 온도를 주기적으로 조절할 때 가열 속도에 비해 냉각 속도가 느리다는 문제점이 있었다. 이는 시료의 유전자를 증폭하는 데 걸리는 시간이 증대되는 문제점을 초래하였고, 궁극적으로는 유전자를 진단하는데 걸리는 시간을 증대시켰다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 시료의 유전자를 증폭하는 데 걸리는 시간을 감축함으로써 유전자를 진단하는 데 걸리는 시간을 줄이는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 유전자 증폭 모듈로서, 증폭하고자 하는 상기 시료가 구비된 반응용기가 수용되기 위한 반응용기 수용공간이 형성되는 열블록; 상기 열블록의 하부에 구비되고, 상기 열블록과 열전도에 의한 열교환에 의해 상기 열블록을 가열하는 가열부; 상기 가열부의 하부에 구비되고, 상기 가열부와 열전도에 의한 열교환에 의해 상기 열블록을 냉각하는 냉각부; 및 상기 열블록의 일측과 마주보도록 구비되고, 상기 열블록에 냉각용 유체를 공급하는 유체 공급부; 를 포함하고, 상기 열블록에는 상기 열블록의 둘레를 형성하는 측벽이 형성되고, 상기 측벽에는 상기 냉각용 유체가 공급될 수 있는 공급홀이 하나 이상 형성되는 유전자 증폭 모듈이 제공된다.
상기 열블록의 내부에는 빈 공간이 형성되고, 상기 빈 공간은 상기 공급홀과 연결될 수 있다.
상기 열블록에는 m×n(m, n은 서로 다른 자연수)의 행렬 형태로 총 m×n개의 상기 반응용기 수용공간이 형성되고, 상기 공급홀은 각각 반응용기 수용공간들 사이에 형성될 수 있다.
상기 유체 공급부는, 상기 공급홀이 형성되는 상기 열블록의 측벽과 마주보도록 구비되는 제1 유체 공급부; 및 상기 공급홀이 형성되는 상기 열블록의 다른 측벽과 마주보도록 구비되는 제2 유체 공급부; 를 포함할 수 있다.
상기 유체 공급부는 상기 측벽 중 상기 공급홀이 형성되는 측벽에 밀착 구비될 수 있다.
상기 빈 공간은 상기 반응용기 수용공간과 연결되지 않고 상기 반응용기 수용공간으로부터 이격되어 있을 수 있다.
상기 빈 공간은, 상기 공급홀과 연결되는 제1 빈 공간; 및 상기 제1 빈 공간과 교차하여 형성되는 제2 빈 공간; 을 포함할 수 있다.
상기 열블록의 측벽에는 상기 제2 빈 공간과 연결되는 배출홀이 형성될 수 있다.
상기 배출홀은 상기 제2 빈 공간의 양끝부에 각각 형성될 수 있다.
상기 유체 공급부는, 상기 냉각용 유체가 상기 열블록의 빈 공간 내에 공급될 수 있도록 회전 가능한 팬(fan); 을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래에 비해 시료를 냉각하는 방식을 추가함으로써 냉각 속도를 증가시키며, 이로 인해 시료의 유전자를 증폭하는 데 걸리는 시간을 감축함으로써 유전자를 진단하는 데 걸리는 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록의 구조의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록의 구조의 일 예를 도시한 수평 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈에서 열블록 및 유체 공급부 간의 결합 관계를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 구조를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록의 구조의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록의 구조의 다른 예를 도시한 수평 단면도이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 구조를 설명하도록 한다.
유전자 증폭 모듈
도 1은 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록의 구조의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록의 구조의 일 예를 도시한 수평 단면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈에서 열블록 및 유체 공급부 간의 결합 관계를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈은 열블록(100)을 포함할 수 있다.
열블록(100)은 증폭하고자 하는 시료를 수용하는 구성일 수 있다. 열블록(100)의 열전달에 의해 주기적으로 가열 및 냉각됨으로써 열블록(100)에 수용된 시료의 유전자가 증폭될 수 있다. 가열 및 냉각 과정에서 효율적인 열 전달을 위해 열블록(100)은 금, 은, 구리, 합금 등의 열전도성이 높은 물질로 제조될 수 있다. 예를 들어, 열블록(100)은 알루미늄으로 제조될 수 있다.
이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이 열블록(100)에는 증폭하고자 하는 시료가 구비된 반응용기(미도시)가 수용되기 위한 반응용기 수용공간(R)이 형성될 수 있다. 도 1에는 열블록(100)에 2×2의 행렬 형태로 총 4개의 반응용기 수용공간(R)이 형성된 경우가 도시되어 있다. 그러나, 반응용기 수용공간(R)의 개수 또는 배치 구조는 도 1에 제한되지 않는다. 한편, 반응용기는 플라스틱 소재로 이루어질 수 있다.
계속해서 도 1을 참고하면 열블록(100)에는 열블록(100)의 둘레를 형성하는 측벽(110)이 형성될 수 있다. 도 1에는 4개의 측벽이 각각 물결 형상의 곡면으로 형성된 경우가 도시되어 있다. 열블록(100)의 측벽이 물결 형상의 곡면으로 제조되는 경우 4개의 평면이 서로 만나 열블록의 측벽을 형성하는 경우와 비교하였을 때, 열블록(100)의 무게가 최소화되므로, 열블록(100)의 열용량이 감소하여 열블록의 가열과 냉각 속도가 최소화될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 열블록(100)의 둘레를 형성하는 측벽의 형상은 물결 형상 이외에도 다양한 형상을 가질 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 열블록(100)의 측벽의 형상이 물결 형상에 제한되는 것은 아니다.
한편, 열블록(100)의 측벽에는 적어도 하나 이상의 홀이 형성될 수 있다. 열블록(100)에 형성된 홀은 가열된 열블록(100)을 냉각하기 위한 냉각용 유체가 공급 및 배출되기 위한 구성일 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 열블록(100)의 측벽들(110) 중 일부에는 냉각용 유체가 공급되는 공급홀(SH)이 형성될 수 있고, 열블록(100)의 측벽들(110) 중 다른 일부에는 냉각용 유체가 외부로 배출될 수 있는 배출홀(DH)이 형성될 수 있다. 이때, 냉각용 유체는 기체일 수 있다. 예를 들어, 냉각용 유체는 상온의 공기일 수 있다.
계속해서 도 2를 참고하면, 열블록(100)의 내부에는 빈 공간(V)이 형성될 수 있다. 빈 공간(V)은 공급홀(SH) 및 배출홀(DH)과 연결될 수 있다. 따라서, 빈 공간(V)은 열블록(100)에 공급된 냉각용 유체가 유동하는 경로를 제공할 수 있다.
한편, 공급홀(SH)은 두 개가 형성될 수 있는데, 이때, 공급홀(SH)들은 빈 공간(V)을 사이에 두고 서로 반대편에 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 열블록(100)에 형성된 빈 공간(V)은 반응용기 수용공간(R)과 연결되지 않고 반응용기 수용공간(R)으로부터 이격되도록 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이 반응용기 수용공간(R)에는 증폭하고자 하는 시료가 구비된 반응용기가 수용될 수 있는데, 반응용기 수용공간(R)과 빈 공간(V)이 서로 연결되는 경우 반응용기 수용공간(R)을 형성하는 내벽이 반응용기를 충분히 감싸지 못하게 된다. 이 경우, 시료가 열블록(100)에 의해 신속하게 가열 또는 냉각되지 못하게 되므로 시료의 증폭에 걸리는 시간이 증가하게 된다. 따라서, 본 발명에 따르면 시료가 열블록(100)에 의해 신속하게 가열 또는 냉각될 수 있도록 반응용기 수용공간(R)은 빈 공간(V)과 연결되지 않는 것이 바람직할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 열블록(100)의 내부에 형성된 빈 공간(V)은 제1 빈 공간(V1)과 제2 빈 공간(V2)을 포함할 수 있다. 이 중 제1 빈 공간(V1)의 양끝부는 각각 공급홀(SH)과 연결될 수 있다. 또한, 제2 빈 공간(V2)은 제1 빈 공간(V1)과 교차하여 형성될 수 있다.
한편, 열블록(100)의 측벽에는 공급홀(SH) 이외에도 홀들이 더 형성될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 열블록(100)의 측벽에는 배출홀(DH)이 더 형성될 수 있다. 도 2에는 도 2를 기준으로 열블록(100)의 좌우에 형성된 측벽에 각각 배출홀(DH)이 하나씩 형성된 경우가 도시되어 있다. 배출홀(DH)은 제2 빈 공간(V2)와 연결될 수 있다. 또한, 배출홀(DH) 역시 복수로 구비될 수 있는데, 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 배출홀(DH)은 제2 빈 공간(V2)의 양끝부에 각각 형성될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈은, 열블록(100)의 측벽들 중 하나와 마주보도록 구비되고, 열블록(100)에 냉각용 유체를 공급하는 유체 공급부(400)을 더 포함할 수 있다. 유체 공급부(400)는 공급홀(SH, 도 2 참조)이 형성된 측벽과 마주볼 수 있다. 따라서, 유체 공급부(400)는 공급홀을 통해 열블록(100) 내부의 빈 공간(V, 도 2 참조)에 냉각용 유체를 공급할 수 있다.
계속해서 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 유체 공급부(400)는 복수로 구비될 수 있다. 유체 공급부(400)는 공급홀(SH, 도 2 참조)의 개수만큼 구비될 수 있다. 도 3에는 열블록(100)에 형성된 2개의 공급홀 중 하나가 형성되는 열블록(100)의 측벽과 마주보도록 구비되는 제1 유체 공급부(410) 및 열블록(100)에 형성된 2개의 공급홀 중 다른 하나가 형성되는 열블록(100)의 측벽과 마주보도록 구비되는 제2 유체 공급부(420)가 도시되어 있다.
한편, 본 발명에 따른 유체 공급부(400)는 냉각용 유체가 열블록(100)의 빈 공간 내에 공급될 수 있도록 회전 가능한 팬(fan)을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 유체 공급부(400)는 공급홀(SH, 도 2 참조)이 형성되는 측벽에 밀착 구비될 수 있다. 따라서, 냉각용 유체가 유체 공급부(400)에서 열블록(100) 이외에 다른 곳으로 누출되는 것을 최소화할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 열블록(100)에는 공급홀 및 배출홀(SH 및 DH, 도 2 참조)이 형성될 수 있는데, 유전자 증폭 모듈은, 배출홀과 마주보도록 구비되고, 배출홀을 통해 열블록(100) 내 냉각용 유체를 외부로 배출하는 유체 배출부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 구조를 도시한 사시도이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈(10)은 열블록(100) 및 유체 공급부(400)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈(10)은 열블록(100)의 하부에 구비되고 열블록(100)을 가열하는 가열부(200)를 포함할 수 있다. 가열부(200)는 열블록(100)과 접촉할 수 있다. 따라서, 가열부(200)는 열블록(100)과 열전도에 의한 열교환을 할 수 있다. 본 발명에 따른 가열부(200)는 펠티어 효과(peltier effect)에 의한 국부적인 온도 상승으로 열블록(100)을 가열하는 구성일 수 있다.
펠티어 효과는 물체의 양쪽에 전압을 걸면 전류와 함께 열 에너지가 이동하게 됨으로써 양쪽에 온도 차이가 발생하는 현상을 의미한다. 본 발명에 따른 가열부는 이러한 펠티어 효과를 통해 열블록을 가열하는 구성일 수 있다.
계속해서 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈(10)은 가열부(200)의 하부에 구비되고, 열블록(100)을 냉각하는 냉각부(300)를 더 포함할 수 있다. 냉각부(300)는 가열부(200)와 접촉할 수 있다. 따라서, 냉각부(300)와 가열부(200) 간의 열전도에 의한 열교환 및 가열부(200)와 열블록(100) 간의 열교환에 의해 냉각부(300)는 열블록(100)을 냉각할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 냉각부(300)는 열블록(100) 및 가열부(200)에 비해 온도가 낮고 열용량이 현저하게 큰 방열체(heat sink)일 수 있다.
이하, 전술한 내용 및 도면을 토대로 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈(10)의 작동 방식을 설명하면 다음과 같다.
열블록(100)의 반응용기 수용공간(R)의 내부에 시료가 구비된 반응용기를 배치한 후 가열부(200)를 작동하여 가열부(200)의 온도가 상승하면, 열블록(100)과 가열부(200) 간의 열전도에 의한 열교환에 의해 열블록(100)의 온도가 상승하게 되고, 그에 따라 반응용기 내 시료의 온도 역시 상승하게 된다.
시료의 온도가 일정 값에 도달하면 가열부(200)의 작동을 중단한다. 따라서, 냉각부(300)와 가열부(200) 간의 열전도에 의한 열교환과 가열부(200)와 열블록(100) 간의 열전도에 의한 열교환에 의해 열블록(100)의 온도가 하강하게 되고 그에 따라 반응용기 내 시료의 온도 역시 하강하게 된다.
특히, 본 발명에 따르면 냉각부(300)의 가동과 함께 유체 공급부(400)를 통해 냉각용 유체가 열블록(100)의 공급홀(SH)을 통해 열블록(100)의 빈 공간(V)에 냉각용 유체가 공급되므로 냉각용 유체가 열블록(100)을 추가로 냉각할 수 있게 되어, 열블록(100) 및 시료의 냉각이 보다 신속하게 이루어질 수 있고, 시료의 증폭 과정에 필요한 전체적인 시간 역시 현저하게 감소할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록의 구조의 다른 예를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록의 구조의 다른 예를 도시한 수평 단면도이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 열블록에는 2×2의 행렬 형태로 총 4개의 반응용기 수용공간이 형성될 수 있다. 그러나, 열블록은 이와는 다른 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록(100)에는 3×3의 행렬 형태로 총 9개의 반응용기 수용공간(R)이 형성될 수 있다. 또는, 열블록(100)에는 4×4의 행렬 형태로 총 9개의 반응용기 수용공간(R)이 형성될 수도 있다. 이를 일반화하면, 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록(100)에는 n×n의 행렬 형태로 총 n2개의 반응용기 수용공간이 형성될 수 있다.
또는, 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록에는 m×n(m, n은 서로 다른 자연수)의 행렬 형태로 총 m×n개의 반응용기 수용공간이 형성될 수도 있다. 예를 들어, 열블록에는 2×3의 행렬 형태로 총 6개의 반응용기 수용공간이 형성될 수 있다.
계속해서 도 5 및 도 6을 참고하면, 열블록(100)의 둘레를 형성하는 측벽들에는 각각 복수의 공급홀(SH) 및 배출홀(DH)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 열블록(100)에 3×3의 행렬 형태로 총 9개의 반응용기 수용공간(R)이 형성되는 경우, 열블록(100)의 내부에 형성되는 제1 빈 공간(V1)을 사이에 두고 서로 반대편에 형성되는 두 측벽에는 각각 2개의 공급홀(SH)이 형성되어, 열블록(100)에는 총 4개의 공급홀(SH)이 형성될 수 있다. 이와 유사하게, 도 6에 도시된 바와 같이 열블록(100)에 3×3의 행렬 형태로 총 9개의 반응용기 수용공간(R)이 형성되는 경우, 열블록(100)의 내부에 형성되는 제2 빈 공간(V2)을 사이에 두고 서로 반대편에 형성되는 다른 두 측벽에는 각각 2개의 배출홀(DH)이 형성되어, 열블록(100)에는 총 4개의 배출홀(DH)이 형성될 수 있다. 이를 일반화하면, 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록에 n×n의 행렬 형태로 총 n2개의 반응용기 수용공간이 형성되는 경우, 열블록의 제1 빈 공간을 사이에 두고 서로 반대편에 형성되는 두 측벽에는 각각 n-1개의 공급홀이 형성되어, 열블록에는 총 2× (n-1)개의 공급홀이 형성될 수 있다. 이와 유사하게, 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록에 n×n의 행렬 형태로 총 n2개의 반응용기 수용공간이 형성되는 경우, 열블록의 제2 빈 공간을 사이에 두고 서로 반대편에 형성되는 두 측벽에는 각각 n-1개의 배출홀이 형성되어, 열블록에는 총 2×(n-1)개의 배출홀이 형성될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유전자 증폭 모듈의 열블록에는 m×n(m, n은 서로 다른 자연수)의 행렬 형태로 총 m×n개의 반응용기 수용공간이 형성될 수 있는데, 이 경우, 열블록의 제1 빈 공간을 사이에 두고 서로 반대편에 있는 두 측벽에는 각각 m-1개의 공급홀이 형성되어, 열블록에는 총 2×(m-1)개의 공급홀이 형성될 수 있고, 열블록의 제2 빈 공간을 사이에 두고 서로 반대편에 있는 두 측벽에는 각각 n-1개의 배출홀이 형성되어, 열블록에는 총 2×(n-1)개의 배출홀이 형성될 수 있다.
열블록에 m×n의 행렬 형태로 총 m×n개의 반응용기 수용공간이 형성되는 경우, 열블록의 제1 빈 공간을 사이에 두고 서로 반대편에 있는 두 측벽에는 각각 m-1개의 공급홀이 형성되고 열블록의 제2 빈 공간을 사이에 두고 서로 반대편에 있는 두 측벽에는 각각 n-1개의 배출홀이 형성되는 것은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 공급홀(SH)들과 배출홀(DH)들이 각각 반응용기 수용공간(R)들 사이에 형성되기 때문일 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제1 빈 공간(V1)을 사이에 두고 서로 반대편에 형성된 공급홀(SH)들과, 제2 빈 공간(V2)을 사이에 두고 서로 반대편이 형성된 배출홀(DH)들은 각각 제1 빈 공간(V1)과 제2 빈 공간(V2)과 연결될 수 있다.
실시예 1
가로 16mm, 세로 16mm의 열블록을 제조하였다. 열블록의 네 측벽은 각각 물결 형상의 곡면으로 형성되었고, 열블록에는 2×2의 행렬 형태로 총 4개의 반응용기 수용공간이 형성되었다. 반응용기 수용공간의 직경은 각각 4.5mm로 형성되었다. 열블록은 알루미늄으로 제작되었다.
열블록의 네 측벽에는 각각 4.8mm의 직경을 갖는 홀들이 하나씩 형성되었고, 열블록의 내부에는 십(十)자 형태의 빈 공간이 형성되었다. 빈 공간에 의해 각 홀들이 서로 연결되었다.
열블록의 하부에는 열전소자인 펠티어 기반의 가열부가 밀착 구비되었다. 가열부는 펠티어 효과(peltier effect)에 의해 열블록을 가열하는 열전소자로서, 미국 TE technology, INC사에서 제조된 제품명 VT-127-1.4-1.15-71이 사용되었다.
가열부의 하부에는 냉각부가 밀착 구비되었다. 냉각부는 열을 흡수할 수 있는 방열체(heat sink)로 마련되었다. 방열체 하단에는 방열체의 온도를 낮추기 위한 송풍팬이 설치되었다. 방열체 및 송풍팬은 한국 Coolertech사에서 제조된 제품명 CTV-GF-04이 사용되었다.
열블록의 네 측벽 중 서로 반대편에서 마주보는 두 측벽에는 유체 공급부가 밀착 구비되었다. 유체 공급부는 팬을 가동하여 냉각용 유체를 열블록의 빈 공간에 공급하는 구성으로서, 유체 공급부를 구성하는 팬은 중국 YeHAUS에서 제조된 제품명 HFD 0200605 SEM, B-type이 사용되었다.
실시예 1에서는 가열부를 14.8V 및 5A의 전압 및 전류 하에 작동하여 열블록의 온도가 섭씨 95도에 도달할 때까지 가열한 후, 가열부의 작동을 중지시키고 11.1V, 0.28A 및 3.1W 하에 유체 공급부를 가동하여, 냉각용 유체 및 하단에 설치된 냉각부에 의해 열블록이 섭씨 60도에 도달할 때까지 냉각하였다. 특히, 냉각 과정에서는 방열체 하단에 설치된 송풍팬을 가동하여 방열체의 온도를 낮춤으로써 열블록과 방열체 사이에 구배를 발생하여 열블록을 냉각하였다. 상기 가열 과정과 냉각 과정을 반복하였다.
실시예 2
유체 공급부를 7.4V, 0.21V 및 1.5W 하에 작동하여 열블록의 온도를 섭씨 60도에 도달할 때까지 냉각하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
비교예
유체 공급부를 구비하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
실험예
실시예와 비교예에 따라 30번의 가열 과정 및 냉각 과정을 완료하는데 걸린 시간을 측정하였다.
실시예 1의 경우 30번의 가열 과정 및 냉각 과정을 완료하는데 602초가 소요되었고, 실시예 2의 경우 674초가 소요되었다. 비교예의 경우 840초가 소요되었다.
실험 결과에서도 확인할 수 있듯, 실시예 1 및 실시예 2에 따라 열블록의 빈 공간에 냉각용 유체를 공급하는 경우, 그렇지 않은 경우와 비교하여 가열 과정 및 냉각 과정이 이루어지는 데 걸리는 시간이 현저하게 감소하였음을 확인할 수 있다. 예를 들어, 비교예와 비교하여 실시예 1의 경우 가열 과정 및 냉각 과정이 완료되는 데 걸리는 시간이 약 30%가 감소한 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
10 : 유전자 증폭 모듈
100 : 열블록
110 : 측벽
200 : 가열부
300 : 냉각부
400 : 유체 공급부
410 : 제1 유체 공급부
420 : 제2 유체 공급부
R : 반응용기 수용공간
SH : 공급홀
DH : 배출홀
V1 : 제1 빈 공간
V2 : 제2 빈 공간

Claims (10)

  1. 유전자 증폭 모듈로서,
    증폭하고자 하는 시료가 구비된 반응용기가 수용되기 위한 반응용기 수용공간이 형성되는 열블록;
    상기 열블록의 하부에 구비되고, 상기 열블록과 열전도에 의한 열교환에 의해 상기 열블록을 가열하는 가열부;
    상기 가열부의 하부에 구비되고, 상기 가열부와 열전도에 의한 열교환에 의해 상기 열블록을 냉각하는 냉각부; 및
    상기 열블록의 일측과 마주보도록 구비되고, 상기 열블록에 냉각용 유체를 공급하는 유체 공급부; 를 포함하고,
    상기 열블록에는 상기 열블록의 둘레를 형성하는 측벽이 형성되고,
    상기 측벽에는 상기 냉각용 유체가 공급될 수 있는 공급홀이 하나 이상 형성되고,
    상기 냉각부는 방열체(heat sink)이고,
    상기 열블록의 상기 측벽에는 만입된 형상의 만입부가 형성되고,
    상기 유체 공급부는,
    상기 공급홀이 형성되는 상기 열블록의 측벽과 마주보도록 구비되는 제1 유체 공급부; 및
    상기 공급홀이 형성되는 열블록의 다른 측벽과 마주보도록 구비되고, 상기 열블록을 사이에 두고 상기 제1 유체 공급부와 서로 마주보는 제2 유체 공급부; 를 포함하는 유전자 증폭 모듈.
  2. 청구항 1에서,
    상기 열블록의 내부에는 빈 공간이 형성되고,
    상기 빈 공간은 상기 공급홀과 연결되는 유전자 증폭 모듈.
  3. 청구항 2에서,
    상기 열블록에는 m×n(m, n은 서로 다른 자연수)의 행렬 형태로 총 m×n개의 상기 반응용기 수용공간이 형성되고,
    상기 공급홀은 각각 반응용기 수용공간들 사이에 형성되는 유전자 증폭 모듈.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에서,
    상기 유체 공급부는 상기 측벽 중 상기 공급홀이 형성되는 측벽에 밀착 구비되는 유전자 증폭 모듈.
  6. 청구항 2에서,
    상기 빈 공간은 상기 반응용기 수용공간과 연결되지 않고 상기 반응용기 수용공간으로부터 이격되어 있는 유전자 증폭 모듈.
  7. 청구항 3에서,
    상기 빈 공간은,
    상기 공급홀과 연결되는 제1 빈 공간; 및
    상기 제1 빈 공간과 교차하여 형성되는 제2 빈 공간; 을 포함하는 유전자 증폭 모듈.
  8. 청구항 7에서,
    상기 열블록의 측벽에는 상기 제2 빈 공간과 연결되는 배출홀이 형성되는 유전자 증폭 모듈.
  9. 청구항 8에서,
    상기 배출홀은 상기 제2 빈 공간의 양끝부에 각각 형성되는 유전자 증폭 모듈.
  10. 청구항 2에서,
    상기 유체 공급부는,
    상기 냉각용 유체가 상기 열블록의 빈 공간 내에 공급될 수 있도록 회전 가능한 팬(fan); 을 포함하는 유전자 증폭 모듈.
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