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KR20140028431A - Pcr chip for detecting electrochemcial signal comprising heating block of repetitively disposed heater unit, real-time pcr device comprising the same, and real-time pcr using the same - Google Patents

Pcr chip for detecting electrochemcial signal comprising heating block of repetitively disposed heater unit, real-time pcr device comprising the same, and real-time pcr using the same Download PDF

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KR20140028431A
KR20140028431A KR1020120094677A KR20120094677A KR20140028431A KR 20140028431 A KR20140028431 A KR 20140028431A KR 1020120094677 A KR1020120094677 A KR 1020120094677A KR 20120094677 A KR20120094677 A KR 20120094677A KR 20140028431 A KR20140028431 A KR 20140028431A
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KR
South Korea
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pcr
heater
chip
real
temperature
Prior art date
Application number
KR1020120094677A
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Korean (ko)
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KR101983580B1 (en
Inventor
김성우
이정환
이유진
김덕중
Original Assignee
나노바이오시스 주식회사
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Publication date
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Priority to PCT/KR2013/007785 priority patent/WO2014035164A1/en
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Abstract

An embodiment of the present invention relates to a real-time PCR chip, having a block of repeatedly arranged heater units, for detecting electrochemical signals, and a real-time PCR device and a method using the same. According to the embodiment of the present invention, the plate-shaped chip not only analyzes multiple samples at a high speed via the block of repeatedly arranged heater units, but also contributes significantly to micro-miniaturization and enhanced portability of products by simple modularization allowing the easy detection of continuous electrochemical signals generated in a process of nucleic acid amplification.

Description

히터 유닛이 반복 배치된 열 블록을 포함하는 전기화학적 신호를 검출하기 위한 PCR 칩, 이를 포함하는 PCR 장치, 및 이를 이용한 실시간 PCR 방법{PCR chip for detecting electrochemcial signal comprising heating block of repetitively disposed heater unit, Real-time PCR device comprising the same, and Real-time PCR using the same}PCB chip for detecting an electrochemical signal including a heat block in which the heater unit is repeatedly arranged, a PCR device including the same, and a real-time PCR method using the same {PCR chip for detecting electrochemcial signal comprising heating block of repetitively disposed heater unit, Real -time PCR device comprising the same, and Real-time PCR using the same}

본 발명의 일 실시예는 증폭 핵산에 따른 전기화학적 신호를 실시간으로 검출 및 측정할 수 있는 PCR 칩, 이를 포함하는 실시간 PCR 장치, 및 이를 이용한 실시간 PCR 방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a PCR chip capable of detecting and measuring an electrochemical signal according to an amplified nucleic acid in real time, a real time PCR apparatus including the same, and a real time PCR method using the same.

중합효소 연쇄 반응, 즉 PCR(Polymerase Chain Reaction)은 주형 핵산의 특정 부위를 반복적으로 가열 및 냉각하여 상기 특정 부위를 연쇄적으로 복제하여 그 특정 부위를 갖는 핵산을 기하급수적으로 증폭하는 기술로써, 생명과학, 유전공학 및 의료 분야 등에서 분석 및 진단 목적으로 널리 사용되고 있다. 최근 상기 PCR을 수행하기 위한 PCR 장치가 다양하게 개발되고 있다. 종래 PCR 장치의 일 예는 하나의 반응 챔버에 주형 핵산을 포함하는 샘플 용액을 포함하는 용기를 장착하고, 상기 용기를 반복적으로 가열 및 냉각하여 PCR 반응을 수행한다. 그러나, 상기 PCR 장치는 하나의 반응 챔버를 구비하기 때문에 전체적인 구조가 복잡하진 않지만, 정확한 온도 제어를 위해 복잡한 회로를 구비해야 하고, 하나의 반응 챔버에 대한 반복적인 가열 및 냉각으로 인해 전체 PCR 수행 시간이 길어지는 문제점이 있다. 또한, 종래 PCR 장치의 다른 예는 PCR 진행 온도를 갖는 복수 개의 반응 챔버를 장착하고, 이들 반응 챔버를 통과하는 하나의 채널을 통해 핵산을 포함하는 샘플 용액을 흐르게 하여 PCR을 수행한다. 그러나, 상기 PCR 장치는 복수 개의 반응 챔버를 이용하기 때문에 정확한 온도 제어를 위한 복잡한 회로가 요구되진 않지만, 고온 및 저온의 반응 챔버를 통과하기 위한 긴 유로가 반드시 필요하므로 전체 구조가 복잡하고, 상기 반응 챔버를 통과하는 채널에 흐르는 핵산을 포함하는 샘플 용액의 유속을 제어하기 위한 별도의 제어 장치가 요구된다. 한편, 최근 PCR 장치는 PCR 수율을 개선하기 위한 노력뿐만 아니라 PCR 진행 과정을 실시간으로 파악하기 위한 효율적인 방법을 개방하기 위한 방향으로 개발되고 있다. 이와 같이 PCR 진행 과정을 실시간으로 파악할 수 있는 기술을 소위 "실시간 PCR(real-time PCR)"이라고 하는데, 실시간 PCR 장치는 PCR 챔버에 형광물질을 투입하여 증폭 산물과의 결합으로 발생하는 광신호를 측정하는 기술이 채용된다. 그러나, 이 경우 상기 실시간 PCR 장치는 형광물질로부터 광신호를 활성화하기 위한 별도의 광원 모듈, 증폭 핵산으로부터 획득된 광신호를 검출하기 위한 광검출 모듈, 및 기타 광 경로를 조절하기 위한 반사경 등 복잡한 구조를 반드시 채용해야 하는바, 기기의 소형화가 어렵고, 휴대용으로 활용하기 어려운 문제점이 있다.Polymerase chain reaction, or PCR (Polymerase Chain Reaction), is a technology that repeatedly heats and cools a specific site of a template nucleic acid, thereby serially replicating the specific site and exponentially amplifies a nucleic acid having the specific site. It is widely used for analysis and diagnostic purposes in science, genetic engineering and medical fields. Recently, various PCR apparatuses for performing the PCR have been developed. One example of a conventional PCR apparatus is equipped with a container containing a sample solution containing a template nucleic acid in one reaction chamber, and repeatedly heating and cooling the container to perform a PCR reaction. However, although the overall structure is not complicated because the PCR apparatus has one reaction chamber, it is necessary to have a complicated circuit for accurate temperature control, and the overall PCR execution time due to repeated heating and cooling of one reaction chamber. There is a problem with this lengthening. Further, another example of the conventional PCR apparatus is equipped with a plurality of reaction chambers having a PCR progression temperature, and PCR is performed by flowing a sample solution containing nucleic acid through one channel passing through these reaction chambers. However, since the PCR apparatus uses a plurality of reaction chambers, a complicated circuit for accurate temperature control is not required, but a long flow path for passing a high and low temperature reaction chamber is necessary, so that the overall structure is complicated. There is a need for a separate control device for controlling the flow rate of a sample solution comprising nucleic acid flowing in a channel through the chamber. On the other hand, the PCR apparatus has recently been developed to open an efficient method for grasping PCR progress in real time as well as efforts to improve PCR yield. Such a technique for real-time understanding of PCR progress is called "real-time PCR", and a real-time PCR device inputs a fluorescent material into a PCR chamber to detect an optical signal generated by coupling with an amplification product. The measuring technique is adopted. However, in this case, the real-time PCR apparatus has a complex structure such as a separate light source module for activating an optical signal from a fluorescent material, a light detection module for detecting an optical signal obtained from amplified nucleic acid, and a reflector for adjusting other optical paths. Bar must be adopted, there is a problem that it is difficult to miniaturize the device, it is difficult to utilize a portable.

따라서, PCR 시간을 줄임과 동시에 신뢰할 수 있는 PCR 수율을 얻을 수 있고, 더 나아가 제품의 소형화 및 휴대화가 가능한 PCR 칩 및 실시간 PCR 장치의 필요성이 부각되고 있는 실정이다.Therefore, the need for a PCR chip and a real-time PCR device that can reduce the PCR time and at the same time obtain a reliable PCR yield, further miniaturization and portability of the product is emerging.

위와 같은 배경기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 일 실시예는 PCR 시간 및 수율을 합리적으로 개선하고, 더 나아가 제품의 소형화 및 휴대화가 가능한 PCR 칩, 이를 포함하는 실시간 PCR 장치 및 이를 이용한 실시간 PCR 방법을 제안하고자 한다.In order to solve the above problems of the background art, an embodiment of the present invention provides a PCR chip capable of reasonably improving PCR time and yield, further miniaturizing and carrying a product, a real time PCR device including the same, and real time PCR using the same. I would like to suggest a method.

본 발명의 제1 실시예는 1 이상의 히터를 구비하는 히터 군, 상기 히터 군을 2 이상 구비하고 상기 2 이상의 히터 군은 상호 열 교환이 일어나지 않도록 이격 배치된 히터 유닛이 2 이상 반복 배치된 것으로서, 적어도 일 면에 시료 및 시약이 수용되는 PCR 칩의 접촉 면을 구비하는 열 블록; 상기 열 블록에 구비된 히터들에 전력을 공급하도록 연결된 열 전극을 구비하는 열 전극부; 및 상기 열 블록 상에 배치되고, 양 말단에 유입부 및 유출부가 구현된 1 이상의 반응 채널, 및 상기 반응 채널의 길이 방향으로 그 하단 면을 가로질러 반복 이격 배치되되 상기 반응 채널 내부에서 증폭 핵산과 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 검출하도록 구현된 검출 전극을 구비하는 것으로서, 상기 검출 전극은 상기 2 이상의 히터 군 사이에 배치되도록 구현된 판 형상의 PCR 반응부를 포함하는, PCR(Polymerase Chain Reaction) 칩을 제공한다.
According to a first embodiment of the present invention, a heater group including one or more heaters, two or more heater groups, and the two or more heater groups include two or more heater units spaced apart from each other such that mutual heat exchange does not occur. A thermal block having a contact surface of a PCR chip on which at least one surface accommodates a sample and a reagent; A column electrode unit having a column electrode connected to supply electric power to heaters provided in the column block; And at least one reaction channel disposed on the heat block, the inlet and the outlet being implemented at both ends, and repeatedly spaced apart across the bottom surface in the longitudinal direction of the reaction channel, Having a detection electrode implemented to detect an electrochemical signal generated due to the binding of the active material, the detection electrode includes a plate-shaped PCR reaction portion implemented to be disposed between the two or more heater groups, PCR (Polymerase) Chain Reaction) chip.

본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 칩에 있어서,In the PCR chip according to the first embodiment of the present invention,

상기 활성물질은 이온결합성 물질의 이온화 산물 중 양이온 물질일 수 있다.The active material may be a cationic material in the ionization product of the ionic binding material.

상기 이온결합성 물질은 메틸렌 블루(methylene blue)일 수 있다.The ion-bonding material may be methylene blue.

상기 전기화학적 신호는 상기 증폭 핵산의 음 전하와 상기 활성물질의 양 전하의 결합에 인한 총 전류값 변화에 기인하는 것일 수 있다.The electrochemical signal may be due to the change in the total current value due to the combination of the negative charge of the amplified nucleic acid and the positive charge of the active material.

상기 검출 전극은 금(Au), 코발트(Co), 백금(Pt), 은(Ag), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 및 탄소(Carbon)로 구성된 군으로부터 1 이상 선택될 수 있다.The detection electrode is at least one selected from the group consisting of gold (Au), cobalt (Co), platinum (Pt), silver (Ag), carbon nanotubes, graphene, and carbon. Can be.

상기 검출 전극은 상기 증폭 핵산과 활성물질의 결합이 일어나는 지시 전극(working electrode) 및 상기 증폭 핵산과 활성물질의 결합이 일어나지 않는 기준 전극(reference electrode)을 구비하는 2-전극 모듈, 또는 상기 지시 전극, 상기 기준 전극, 및 상기 지시 전극으로부터 발생하는 전자 밸런스를 조절하는 카운터 전극(counter electrode)을 구비하는 3-전극 모듈로 구현될 수 있다.The detection electrode is a two-electrode module having a working electrode (combination of the amplification nucleic acid and the active material) and a reference electrode (combination of the amplification nucleic acid and the active material does not occur), or the indicator electrode It may be implemented as a three-electrode module having a counter electrode for adjusting the electronic balance generated from the reference electrode and the indicator electrode.

상기 열 블록은 2개 내지 4개의 히터 군을 구비할 수 있다.The thermal block may have two to four heater groups.

상기 열 블록은 2개의 히터 군을 구비하고, 상기 제1 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 어닐링/연장 단계 온도를 유지하거나, 또는 상기 제1 히터 군은 PCR 어닐링/연장 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지할 수 있다.The thermal block has two heater groups, the first heater group maintains the PCR denaturation step temperature and the second heater group maintains the PCR annealing / extension step temperature, or the first heater group is PCR annealing Maintain extension step temperature and the second heater group may maintain PCR denaturation step temperature.

상기 열 블록은 3개의 히터 군을 구비하고, 상기 제1 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 어닐링 단계 온도를 유지하고 상기 제3 히터 군은 PCR 연장 단계 온도를 유지하거나, 또는 상기 제1 히터 군은 PCR 어닐링 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 연장 단계 온도를 유지하고 상기 제3 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하거나, 또는 상기 제1 히터 군은 PCR 연장 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하고 상기 제3 히터 군은 PCR 어닐링 단계 온도를 유지할 수 있다.The thermal block has three heater groups, the first heater group maintains the PCR denaturation step temperature, the second heater group maintains the PCR annealing step temperature, and the third heater group maintains the PCR extension step temperature. Or the first heater group maintains a PCR annealing step temperature and the second heater group maintains a PCR extension step temperature and the third heater group maintains a PCR denaturation step temperature, or the first heater group Maintaining the PCR extension step temperature and the second heater group may maintain the PCR denaturation step temperature and the third heater group may maintain the PCR annealing step temperature.

상기 1 이상의 반응 채널은 상기 히터 유닛 중 최선 배치된 히터의 상측 대응 부분과 최후 배치된 히터의 상측 대응 부분을 직선 길이 방향으로 통과하도록 연장 배치될 수 있다.The one or more reaction channels may be extended so as to pass in a straight longitudinal direction through the upper corresponding part of the heater most disposed among the heater unit and the upper corresponding part of the heater disposed last.

상기 PCR 반응부는 상기 검출 전극이 구비된 제1 판; 상기 제1 판 상에 배치되되 상기 1 이상의 반응 채널이 구비된 제2 판; 및 상기 제2 판 상에 배치되되 상기 유입부 및 유출부가 구비된 제3 판을 포함할 수 있다.
The PCR reaction unit comprises a first plate provided with the detection electrode; A second plate disposed on the first plate and provided with the one or more reaction channels; And a third plate disposed on the second plate and provided with the inlet and the outlet.

본 발명의 제2 실시예는 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 칩; 상기 열 전극부에 전력을 공급하기 위한 전력 공급부; 상기 PCR 칩이 장착되되 상기 PCR 칩의 검출 전극 말단과 전기적으로 연결되도록 구현된 연결 포트를 구비하는 칩 홀더; 및 상기 칩 홀더의 연결 포트와 전기적으로 연결되어 상기 PCR 칩의 반응 채널 내부에서 발생하는 전기화학적 신호를 실시간으로 측정하도록 구현된 전기화학적 신호 측정 모듈을 포함하는, 실시간 PCR(Polymerase Chain Reaction) 장치를 제공한다.
A second embodiment of the present invention is a PCR chip according to an embodiment of the present invention; A power supply unit for supplying power to the column electrode unit; A chip holder mounted with the PCR chip, the chip holder having a connection port configured to be electrically connected to the detection electrode end of the PCR chip; And an electrochemical signal measuring module electrically connected to the connection port of the chip holder to measure in real time an electrochemical signal generated in the reaction channel of the PCR chip. to provide.

본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 PCR 장치에 있어서,In the real-time PCR device according to a second embodiment of the present invention,

상기 전기화학적 신호 측정 모듈은 양극 벗김 전압전류계(anodic stripping voltammetry, ASV), 대시간 전류계 (chronoamperometry, CA), 순환 전압전류계(cyclic voltammetry), 네모파 전압전류계(square wave voltammetry, SWV), 펄스 전압전류계(differential pulse voltammetry, DPV), 및 임피던스계(impedance)로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다.The electrochemical signal measuring module includes an anodic stripping voltammetry (ASV), a chronoamperometry (CA), a cyclic voltammetry, a square wave voltammetry (SWV), and a pulse voltage It may be selected from the group consisting of differential pulse voltammetry (DPV), and impedance.

상기 PCR 칩은 상기 칩 홀더에 탈착 가능하게 구현될 수 있다.The PCR chip may be implemented detachably to the chip holder.

상기 1 이상의 반응 채널 내에서 유동하는 유체의 유량 및 유속을 제어하기 위해 양압 또는 음압을 제공하도록 배치된 펌프를 더 포함할 수 있다.It may further comprise a pump arranged to provide a positive or negative pressure to control the flow rate and flow rate of the fluid flowing in the one or more reaction channels.

본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 칩, 이를 포함하는 실시간 PCR 장치, 및 이를 이용한 실시간 PCR 방법에 따르면, 히터 유닛이 반복 배치된 열 블록 및 판 형상의 PCR 칩을 통해 다수의 샘플을 동시에 초고속으로 분석할 수 있을 뿐만 아니라, 핵산 증폭 과정에서 발생하는 연속적인 전기화학적 신호를 쉽게 검출할 수 있는 단순한 모듈 구현을 통해 제품의 극-소형화 및 휴대화에 상당히 기여할 수 있다.According to a PCR chip according to an embodiment of the present invention, a real-time PCR apparatus including the same, and a real-time PCR method using the same, a plurality of samples are simultaneously carried out at high speed through a heat block and a plate-shaped PCR chip in which a heater unit is repeatedly arranged. In addition to being able to analyze, a simple modular implementation that can easily detect the continuous electrochemical signals generated during nucleic acid amplification can contribute significantly to the miniaturization and portability of the product.

도 1 내지 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 칩의 열 블록 및 열 전극부를 도시한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 칩의 구체적인 구조를 개략적으로 도시한다.
도 6 내지 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 칩의 PCR 반응부를 도시한다.
도 9 내지 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 칩의 PCR 반응부의 검출 전극을 도시한다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 PCR 장치의 칩 홀더를 도시한다.
도 12는 PCR 칩, 전력 공급부, 및 펌프를 구비하는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 PCR 장치를 도시한다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 PCR 장치에 의한 핵산 증폭 과정, 및 그에 따른 핵산 증폭 신호를 실시간으로 검출 및 측정하는 과정을 도시한다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 PCR 장치를 이용하여 핵산 증폭, 및 그에 따른 핵산 증폭 신호를 실시간으로 검출 및 측정하는 일련의 과정을 도시한다.
1 to 4 show a column block and a column electrode portion of a PCR chip according to a first embodiment of the present invention.
5 schematically shows a specific structure of a PCR chip according to the first embodiment of the present invention.
6 to 8 illustrate a PCR reaction unit of a PCR chip according to a first embodiment of the present invention.
9 to 10 show detection electrodes of a PCR reaction unit of a PCR chip according to a first embodiment of the present invention.
11 shows a chip holder of a real-time PCR device according to a second embodiment of the present invention.
12 shows a real-time PCR device according to a second embodiment of the present invention having a PCR chip, a power supply, and a pump.
13 illustrates a nucleic acid amplification process by a real time PCR apparatus according to a second embodiment of the present invention, and a process of detecting and measuring a nucleic acid amplification signal in real time.
14 illustrates a series of procedures for detecting and measuring nucleic acid amplification and nucleic acid amplification signals in real time using a real time PCR apparatus according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 이하 설명은 본 발명에 따른 일 실시예들을 용이하게 이해하기 위한 것일 뿐이며, 보호범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following description is merely intended to facilitate understanding of embodiments of the present invention and is not intended to limit the scope of protection.

본 발명의 일 실시예에 있어서, PCR 장치란 특정 염기 서열을 갖는 핵산을 증폭하는 PCR(Polymerase Chain Reaction)에 사용하는 장치를 말한다. 예를 들어, 특정 염기 서열을 갖는 DNA(deoxyribonucleic acid)를 증폭하기 위해 PCR 장치는 주형 핵산인 이중 가닥의 DNA를 포함하는 PCR 시료 및 시약을 포함하는 용액을 특정 온도, 예를 들어 약 95℃로 가열하여 상기 이중 가닥의 DNA를 단일 가닥의 DNA로 분리하는 변성 단계(denaturing step), 증폭하고자 하는 염기 서열과 상보적인 서열을 갖는 올리고뉴클레오티드(oligonucleotide) 프라이머를 제공하고, 상기 분리된 단일 가닥의 DNA와 함께 특정 온도, 예를 들어 55℃로 냉각하여 상기 단일 가닥의 DNA의 특정 염기 서열에 상기 프라이머를 결합시켜 부분적인 DNA-프라이머 복합체를 형성하는 어닐링 단계(annealing step), 및 상기 어닐링 단계 이후 상기 용액을 적정 온도, 예를 들어 72℃로 유지하여 DNA 중합효소(polymerase)에 의해 상기 부분적인 DNA-프라이머 복합체의 프라이머를 기초로 이중 가닥의 DNA를 형성하는 연장 (혹은 증폭) 단계(extension step)를 수행하고, 상기 3 단계를 예를 들어 20회 내지 40회로 반복함으로써 상기 특정 염기 서열을 갖는 DNA를 기하급수적으로 증폭할 수 있다. 경우에 따라, 상기 PCR 장치는 상기 어닐링 단계와 상기 연장(혹은 증폭) 단계를 동시에 수행할 수 있고, 이 경우 PCR 장치는 상기 연장 단계와 상기 어닐링 및 연장(혹은 증폭) 단계로 구성된 2 단계를 수행함으로써, 제1 순환을 완성할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 일 구체예에 따른 실시간 PCR 장치는 상기 단계들을 수행하기 위한 모듈들을 포함하는 장치를 말하며, 본 명세서에 기재되지 아니한 세부적인 모듈들은 PCR을 수행하기 위한 종래 기술 중 개시되거나 또는 자명한 범위에서 모두 구비하고 있는 것을 전제로 한다.
In one embodiment of the present invention, a PCR device refers to a device used for PCR (Polymerase Chain Reaction) for amplifying a nucleic acid having a specific base sequence. For example, in order to amplify deoxyribonucleic acid, a PCR apparatus is designed to amplify a solution containing PCR sample and reagent containing double stranded DNA, which is a template nucleic acid, at a specific temperature, for example, about 95 < 0 & A denaturing step of separating the double stranded DNA into single strand DNA by heating, and an oligonucleotide primer having a sequence complementary to the nucleotide sequence to be amplified, wherein the isolated single strand DNA Annealing step (annealing step) of cooling the DNA to a specific temperature, for example, 55 ° C to bind the primer to a specific base sequence of the single strand DNA to form a partial DNA-primer complex, The solution is maintained at an appropriate temperature, for example, 72 ° C, and a primer of the partial DNA-primer complex is prepared by a DNA polymerase (Or amplification) step of forming double stranded DNA as a base, and repeating the above three steps 20 to 40 times, for example, to exponentially amplify the DNA having the specific nucleotide sequence . Optionally, the PCR device may simultaneously perform the annealing step and the extension (or amplification) step, wherein the PCR device performs two steps, comprising the extension step and the annealing and extension (or amplification) steps , Thereby completing the first circulation. Therefore, the real-time PCR device according to an embodiment of the present invention refers to a device including modules for performing the above steps, the detailed modules not described herein are disclosed or self-explanatory in the prior art for performing PCR It is assumed that all are provided in one range.

본 발명의 제1 실시예는 1 이상의 히터를 구비하는 히터 군, 상기 히터 군을 2 이상 구비하고 상기 2 이상의 히터 군은 상호 열 교환이 일어나지 않도록 이격 배치된 히터 유닛이 2 이상 반복 배치된 것으로서, 적어도 일 면에 시료 및 시약이 수용되는 PCR 칩의 접촉 면을 구비하는 열 블록; 상기 열 블록에 구비된 히터들에 전력을 공급하도록 연결된 열 전극을 구비하는 열 전극부; 및 상기 열 블록 상에 배치되고, 양 말단에 유입부 및 유출부가 구현된 1 이상의 반응 채널, 및 상기 반응 채널의 길이 방향으로 그 하단 면을 가로질러 반복 이격 배치되되 상기 반응 채널 내부에서 증폭 핵산과 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 검출하도록 구현된 검출 전극을 구비하는 것으로서, 상기 검출 전극은 상기 2 이상의 히터 군 사이에 배치되도록 구현된 판 형상의 PCR 반응부를 포함하는, PCR(Polymerase Chain Reaction) 칩을 제공한다.
According to a first embodiment of the present invention, a heater group including one or more heaters, two or more heater groups, and the two or more heater groups include two or more heater units spaced apart from each other such that mutual heat exchange does not occur. A thermal block having a contact surface of a PCR chip on which at least one surface accommodates a sample and a reagent; A column electrode unit having a column electrode connected to supply electric power to heaters provided in the column block; And at least one reaction channel disposed on the heat block, the inlet and the outlet being implemented at both ends, and repeatedly spaced apart across the bottom surface in the longitudinal direction of the reaction channel, Having a detection electrode implemented to detect an electrochemical signal generated due to the binding of the active material, the detection electrode includes a plate-shaped PCR reaction portion implemented to be disposed between the two or more heater groups, PCR (Polymerase) Chain Reaction) chip.

도 1 내지 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 칩의 열 블록 및 열 전극부를 도시한다.1 to 4 show a column block and a column electrode portion of a PCR chip according to a first embodiment of the present invention.

상기 열 블록(100)은 PCR을 수행하기 위해 시료 및 시약에 특정 온도로 열을 공급하도록 구현된 모듈로서, 적어도 일 면에 시료 및 시약이 수용되는 PCR 칩의 접촉 면을 구비하고, 이하 상세하게 설명될 PCR 칩의 일 면에 접촉하여, 1 이상의 반응 채널 내에 존재하는 시료 및 시약에 열을 공급하여 PCR을 수행하도록 한다. 상기 열 블록(100)은 기판을 몸체로 하여 구현될 수 있다. 상기 기판은 상기 기판 내에 배치된 히터의 가열 및 온도 유지로 인해 그 물리적 및/또는 화학적 성질이 변하지 않고, 상기 기판 내에 이격 배치된 2 이상의 히터 사이에서 상호 열 교환이 일어나지 않도록 하는 모든 재질로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판은 플라스틱, 유리, 실리콘 등의 재질로서, 투명 또는 반투명하게 구현될 수 있다. 상기 열 블록(100)은 전체적으로 판 형상으로 구현될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 열 블록(100)은 1 이상의 히터를 구비하는 히터 군, 상기 히터 군을 2 이상 구비하고 상기 2 이상의 히터 군은 상호 열 교환이 일어나지 않도록 이격 배치된 히터 유닛이 2 이상 반복 배치된다. 또한, 상기 PCR 칩의 접촉 면은 상기 열 블록(100)의 적어도 일 면에 구현되고, 시료 및 시약이 수용된 PCR 칩에 효율적으로 열을 공급하기 위한 다양한 형상, 예를 들어 접촉 면의 표면적을 넓게 하는 평면 형상 또는 필러(pillar) 형상으로 구현될 수 있다.The thermal block 100 is a module implemented to supply heat to a sample and a reagent at a specific temperature to perform a PCR, and has at least one surface of a contact surface of a PCR chip containing a sample and a reagent, One side of the PCR chip to be described is contacted to heat the sample and reagents present in one or more reaction channels to perform PCR. The thermal block 100 may be implemented using a substrate as a body. The substrate may be made of any material such that physical and / or chemical properties thereof do not change due to heating and temperature maintenance of a heater disposed in the substrate, and mutual heat exchange does not occur between two or more heaters spaced apart in the substrate. Can be. For example, the substrate may be formed of a material such as plastic, glass, silicon, or the like, or may be implemented to be transparent or translucent. The thermal block 100 may be implemented in a plate shape as a whole, but is not limited thereto. The thermal block 100 includes a heater group including one or more heaters, two or more heater groups, and the two or more heater groups are repeatedly disposed at least two heater units spaced apart from each other so that mutual heat exchange does not occur. In addition, the contact surface of the PCR chip is implemented on at least one surface of the thermal block 100, various shapes for efficiently supplying heat to the PCR chip containing the sample and reagents, for example, to increase the surface area of the contact surface It may be implemented in a planar shape or a pillar shape (pillar).

상기 히터(111, 112, 121, 122, 131, 132)는 발열 소자로서, 그 내부에 열선(도시되지 않음)이 배치되도록 구현될 수 있다. 상기 열선은 일정 온도를 유지하도록 다양한 열원과 구동가능하게 연결될 수 있고, 상기 열선의 온도를 모니터링하기 위한 다양한 온도 센서와 구동가능하게 연결될 수 있다. 상기 열선은 상기 히터의 내부 온도를 전체적으로 일정하게 유지하기 위해 상기 히터의 표면 중심점을 기준으로 상하 및/또는 좌우 방향으로 대칭되도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 히터는 그 내부에 박막 히터(thin film heater, 도시되지 않음)가 배치될 수도 있다. 상기 박막 히터는 상기 히터의 내부 온도를 전체적으로 일정하게 유지하기 위해 상기 히터 표면의 중심점을 기준으로 상하 및/또는 좌우 방향으로 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 또한, 상기 히터는 발열 소자로서, 동일한 면적에 대한 고른 열 분포 및 신속한 열 전달을 위한 그 자체로 금속 재질, 예를 들어 크롬, 알루미늄, 구리, 철, 은 등일 수 있다. 또한, 상기 히터는 광 투과성 발열 소자, 예를 들어 산화물 반도체 물질 또는 상기 산화물 반도체 물질에 In, Sb, Al, Ga, C 및 Sn로 구성된 군으로부터 선택된 불순물이 첨가된 물질을 포함하는 도전성 나노 입자, 인듐 주석 산화물, 전도성 고분자 물질, 탄소 나노 튜브, 및 그래핀(graphene)이 포함된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.The heaters 111, 112, 121, 122, 131, and 132 are heat generating elements, and may be implemented such that a hot wire (not shown) is disposed therein. The heating wire may be operably connected with various heat sources to maintain a constant temperature, and may be operably connected with various temperature sensors for monitoring the temperature of the heating wire. The heating wire may be disposed to be symmetrical in the vertical direction and / or the horizontal direction with respect to the surface center point of the heater in order to maintain a constant internal temperature of the heater as a whole. Also, the heater may have a thin film heater (not shown) disposed therein. The thin film heaters may be disposed at regular intervals in the vertical direction and / or the left and right directions with respect to the center point of the heater surface in order to maintain the internal temperature of the heater as a whole. In addition, the heater is a heating element, and may itself be a metal material, for example, chromium, aluminum, copper, iron, silver, and the like, for even heat distribution and rapid heat transfer over the same area. In addition, the heater is a light-transmitting heating element, for example, conductive nanoparticles including an oxide semiconductor material or a material added with impurities selected from the group consisting of In, Sb, Al, Ga, C and Sn to the oxide semiconductor material, And at least one selected from the group consisting of indium tin oxide, conductive polymeric materials, carbon nanotubes, and graphene.

상기 히터 군(110, 120, 130)은 상기 1 이상의 히터를 포함하는 단위로서, PCR 수행을 위한 변성 단계, 어닐링 단계 및/또는 연장 단계를 수행하기 위한 온도를 유지하는 영역이다. 상기 히터 군은 상기 열 블록(100)에 2 이상 배치되고, 상기 2 이상의 히터 군은 상호 열 교환이 일어나지 않도록 이격 배치된다. 상기 히터 군은 상기 열 블록(100)에 2개 내지 4개 포함될 수 있다. 즉, 상기 열 블록은 2개의 히터 군을 구비하고, 상기 제1 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 어닐링/연장 단계 온도를 유지하거나, 또는 상기 제1 히터 군은 PCR 어닐링/연장 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지할 수 있다. 또한, 상기 열 블록은 3개의 히터 군을 구비하고, 상기 제1 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 어닐링 단계 온도를 유지하고 상기 제3 히터 군은 PCR 연장 단계 온도를 유지하거나, 또는 상기 제1 히터 군은 PCR 어닐링 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 연장 단계 온도를 유지하고 상기 제3 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하거나, 또는 상기 제1 히터 군은 PCR 연장 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하고 상기 제3 히터 군은 PCR 어닐링 단계 온도를 유지할 수 있다. 바람직하게는 상기 히터 군은 상기 열 블록(100)에 3회 배치되어 PCR 수행을 위한 3 단계, 즉 변성 단계, 어닐링 단계 및 연장 단계를 수행하기 위한 온도를 각각 유지할 수 있고, 더 바람직하게는 상기 히터 군은 상기 열 블록(100)에 2회 배치되어 PCR 수행을 위한 2 단계, 즉 변성 단계 및 어닐링/연장 단계를 수행하기 위한 온도를 각각 유지할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 히터 군은 상기 열 블록(100)에 2회 배치되어 PCR 수행을 위한 2 단계, 즉 변성 단계 및 어닐링/연장 단계를 수행할 경우 PCR 수행을 위한 3 단계, 즉 변성 단계, 어닐링 단계 및 연장 단계를 수행하는 것보다 반응 시간을 줄일 수 있고, 히터의 수를 줄임으로써 구조를 단순화시키는 이점이 있다. 이 경우 PCR 수행을 위한 3 단계에 있어서, 변성 단계를 수행하기 위한 온도는 85℃ 내지 105℃, 바람직하게는 95℃이고, 어닐링 단계를 수행하기 위한 온도는 40℃ 내지 60℃, 바람직하게는 50℃이고, 연장 단계를 수행하기 위한 온도는 50℃ 내지 80℃, 바람직하게는 72℃이고, PCR 수행을 위한 2 단계에 있어서, 변성 단계를 수행하기 위한 온도는 85℃ 내지 105℃, 바람직하게는 95℃이고, 어닐링/연장 단계를 수행하기 위한 온도는 50℃ 내지 80℃, 바람직하게는 72℃이다. 다만, 상기 PCR 수행을 위한 특정된 온도 및 온도 범위는 PCR을 수행함에 있어서 실현 가능한 범위 내에서 조절 가능하다. 한편, 상기 히터 군은 온도 완충 역할을 수행하는 히터를 더 포함할 수 있다.The heater groups 110, 120, and 130 are units including the one or more heaters, and are regions that maintain a temperature for performing a denaturation step, annealing step, and / or extension step for PCR. Two or more heater groups are disposed in the thermal block 100, and the two or more heater groups are spaced apart from each other so that mutual heat exchange does not occur. Two to four heater groups may be included in the thermal block 100. That is, the thermal block includes two heater groups, the first heater group maintains the PCR denaturation step temperature and the second heater group maintains the PCR annealing / extension step temperature, or the first heater group Maintaining the PCR annealing / extension step temperature and the second heater group may maintain the PCR denaturation step temperature. The heat block includes three heater groups, the first heater group maintains the PCR denaturation temperature, the second heater group maintains the PCR annealing temperature, and the third heater group maintains the PCR extension temperature , Or the first heater group maintains the PCR annealing step temperature, the second heater group maintains the PCR extension step temperature, the third heater group maintains the PCR denaturation step temperature, or the first heater group Group can maintain the PCR extension step temperature, the second heater group can maintain the PCR denaturation step temperature, and the third heater group can maintain the PCR annealing step temperature. Preferably, the heater group may be disposed three times in the thermal block 100 to maintain three temperatures for performing PCR, that is, a temperature for performing a denaturation step, an annealing step, and an extension step, and more preferably, The heater group may be disposed twice in the thermal block 100 to maintain two temperatures for performing PCR, that is, a temperature for performing a denaturation step and an annealing / extension step, respectively, but is not limited thereto. The heater group is disposed in the heat block 100 twice, and when performing two steps for performing PCR, that is, denaturation step and annealing / extension step, three steps for performing PCR, that is, denaturation step, annealing step and extension step It is possible to reduce the reaction time than to perform, there is an advantage of simplifying the structure by reducing the number of heaters. In this case, in the three steps for performing the PCR, the temperature for performing the denaturation step is 85 ℃ to 105 ℃, preferably 95 ℃, the temperature for performing the annealing step is 40 ℃ to 60 ℃, preferably 50 ℃, the temperature for performing the extension step is 50 ℃ to 80 ℃, preferably 72 ℃, in two steps for performing the PCR, the temperature for performing the denaturation step is 85 ℃ to 105 ℃, preferably 95 ° C., and the temperature for performing the annealing / extension step is 50 ° C. to 80 ° C., preferably 72 ° C. However, the specified temperature and temperature range for performing the PCR can be adjusted within a range feasible in performing the PCR. On the other hand, the heater group may further include a heater that serves as a temperature buffer.

상기 히터 유닛(10, 20)은 상기 1 이상의 히터를 포함하는 상기 2 이상의 히터 군을 포함하는 단위로서, PCR 수행을 위한 변성 단계, 어닐링 단계 및/또는 연장 단계를 포함하는 제1 순환이 완료되는 영역이다. 상기 히터 유닛은 상기 열 블록(100)에 2 이상 반복 배치된다. 바람직하게는 상기 히터 유닛은 상기 열 블록(100)에 10회, 20회, 30회 또는 40회로 반복 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The heater units 10 and 20 are units including the two or more heater groups including the one or more heaters, and the first circulation including the denaturation step, annealing step, and / or extension step for performing PCR is completed. Area. The heater unit is repeatedly arranged at least two in the thermal block (100). Preferably, the heater unit may be repeatedly arranged in the heat block 100 10 times, 20 times, 30 times, or 40 times, but is not limited thereto.

도 1에 따르면, 상기 열 블록(100)은 반복 배치된 히터 유닛(10, 20), 그에 각각 포함된 2개의 히터 군(110, 120), 및 그에 각각 포함된 1개의 히터(111, 121)를 구비함으로써, PCR 수행을 위한 2 단계 온도, 즉 변성 단계의 1 온도 및 어닐링/연장 단계의 1 온도를 순차적으로 반복 제공한다. 예를 들어, 제1 히터(111)는 85℃ 내지 105℃ 범위 중 1 온도, 바람직하게는 95℃를 유지하여 상기 제1 히터 군(110)은 변성 단계를 수행하기 위한 온도를 제공하고, 제2 히터(121)는 50℃ 내지 80℃ 범위 중 1 온도, 바람직하게는 72℃를 유지하여 상기 제2 히터 군(120)은 어닐링/연장 단계를 수행하기 위한 온도를 제공함으로써, 상기 열 블록(100)은 제1 히터 유닛(10) 및 제2 히터 유닛(20)에서 PCR 수행을 위한 2 단계 온도를 순차적으로 반복 제공한다.According to FIG. 1, the heat block 100 includes heater units 10 and 20 repeatedly arranged, two heater groups 110 and 120 included therein, and one heater 111 and 121 respectively included therein. By providing a two-step temperature for performing the PCR, that is, one temperature of the denaturation step and one temperature of the annealing / extension step are repeatedly provided sequentially. For example, the first heater 111 maintains one temperature in the range of 85 ° C. to 105 ° C., preferably 95 ° C., so that the first heater group 110 provides a temperature for performing the modification step. The second heater 121 maintains one temperature in the range of 50 ° C. to 80 ° C., preferably 72 ° C. such that the second heater group 120 provides a temperature for performing an annealing / extension step. 100 sequentially and repeatedly provides two-step temperature for performing PCR in the first heater unit 10 and the second heater unit 20.

도 2에 따르면, 상기 열 블록(100)은 반복 배치된 히터 유닛(10, 20), 그에 각각 포함된 2개의 히터 군(110, 120), 및 그에 각각 포함된 2개의 히터(111, 112, 121, 122)를 구비함으로써, PCR 수행을 위한 2 단계 온도, 즉 변성 단계의 2 온도 및 어닐링/연장 단계의 2 온도를 순차적으로 반복 제공한다. 예를 들어, 제1 히터(111)는 85℃ 내지 105℃ 범위 중 1 온도, 제2 히터(112)는 85℃ 내지 105℃ 범위 중 상기 제1 히터(111)의 온도와 동일한 또는 상이한 1 온도를 유지하여 상기 제1 히터 군(110)은 변성 단계를 수행하기 위한 온도를 제공하고, 제3 히터(121)는 50℃ 내지 80℃ 범위 중 1 온도, 제4 히터(122)는 50℃ 내지 80℃ 범위 중 상기 제3 히터(121)의 온도와 동일한 또는 상이한 1 온도를 유지하여 상기 제2 히터 군(120)은 어닐링/연장 단계를 수행하기 위한 온도를 제공함으로써, 상기 열 블록(100)은 제1 히터 유닛(10) 및 제2 히터 유닛(20)에서 PCR 수행을 위한 2 단계 온도를 순차적으로 반복 제공한다.According to FIG. 2, the thermal block 100 includes heater units 10 and 20 repeatedly arranged, two heater groups 110 and 120 included therein, and two heaters 111 and 112 respectively included therein. 121, 122) to provide a two-step temperature for performing PCR, that is, two temperatures of the denaturation step and two temperatures of the annealing / extension step. For example, the first heater 111 has one temperature in the range of 85 ° C to 105 ° C, and the second heater 112 has one temperature that is the same as or different from the temperature of the first heater 111 in the range of 85 ° C to 105 ° C. By maintaining the first heater group 110 provides a temperature for performing the modification step, the third heater 121 is one temperature in the range of 50 ℃ to 80 ℃, the fourth heater 122 is 50 ℃ to The thermal block 100 is maintained by maintaining a temperature equal to or different from the temperature of the third heater 121 in an 80 ° C range so that the second heater group 120 provides a temperature for performing an annealing / extension step. Is sequentially and repeatedly provided two-step temperature for performing PCR in the first heater unit 10 and the second heater unit 20.

도 3에 따르면, 상기 열 블록(100)은 반복 배치된 히터 유닛(10, 20), 그에 각각 포함된 3개의 히터 군(110, 120, 130), 및 그에 각각 포함된 1개의 히터(111, 121, 131)를 구비함으로써, PCR 수행을 위한 3 단계 온도, 즉 변성 단계의 1 온도, 어닐링 단계의 1 온도, 및 연장 단계의 1 온도를 순차적으로 반복 제공한다. 예를 들어, 제1 히터(111)는 85℃ 내지 105℃ 범위 중 1 온도, 바람직하게는 95℃를 유지하여 상기 제1 히터 군(110)은 변성 단계를 수행하기 위한 온도를 제공하고, 제2 히터(121)는 40℃ 내지 60℃ 범위 중 1 온도, 바람직하게는 50℃를 유지하여 상기 제2 히터 군(120)은 어닐링 단계를 수행하기 위한 온도를 제공하고, 제3 히터(131)는 50℃ 내지 80℃ 범위 중 1 온도, 바람직하게는 72℃를 유지하여 상기 제3 히터 군(130)은 연장 단계를 수행하기 위한 온도를 제공함으로써, 상기 열 블록(100)은 제1 히터 유닛(10) 및 제2 히터 유닛(20)에서 PCR 수행을 위한 3 단계 온도를 순차적으로 반복 제공한다.According to FIG. 3, the heat block 100 may include heater units 10 and 20 repeatedly arranged, three heater groups 110, 120, and 130 included therein, and one heater 111, respectively included therein. 121, 131, sequentially provide three steps of temperature for performing PCR, that is, one temperature of the denaturation step, one temperature of the annealing step, and one temperature of the extension step. For example, the first heater 111 maintains one temperature in the range of 85 ° C. to 105 ° C., preferably 95 ° C., so that the first heater group 110 provides a temperature for performing the modification step. The second heater 121 maintains one temperature in the range of 40 ° C. to 60 ° C., preferably 50 ° C., so that the second heater group 120 provides a temperature for performing the annealing step, and the third heater 131. Is maintained at a temperature in the range of 50 ° C to 80 ° C, preferably 72 ° C, so that the third heater group 130 provides a temperature for performing the extension step, whereby the thermal block 100 is provided with a first heater unit. 10 and the second heater unit 20 sequentially and repeatedly provide three step temperatures for performing PCR.

도 4에 따르면, 반복 배치된 히터 유닛(10, 20), 그에 각각 포함된 3개의 히터 군(110, 120, 130), 및 그에 각각 포함된 2개의 히터(111, 112, 121, 122, 131, 132)를 구비함으로써, PCR 수행을 위한 3 단계 온도, 즉 변성 단계의 2 온도, 어닐링 단계의 2 온도, 및 연장 단계의 2 온도를 순차적으로 반복 제공한다. 예를 들어, 제1 히터(111)는 85℃ 내지 105℃ 범위 중 1 온도, 제2 히터(112)는 85℃ 내지 105℃ 범위 중 상기 제1 히터(111)의 온도와 동일한 또는 상이한 1 온도를 유지하여 상기 제1 히터 군(110)은 변성 단계를 수행하기 위한 온도를 제공하고, 제3 히터(121)는 40℃ 내지 60℃ 범위 중 1 온도, 제4 히터(122)는 40℃ 내지 60℃ 범위 중 상기 제3 히터(121)의 온도와 동일한 또는 상이한 1 온도를 유지하여 제2 히터 군(120)은 어닐링 단계를 수행하기 위한 온도를 제공하고, 제5 히터(131)는 50℃ 내지 80℃ 범위 중 1 온도, 제6 히터(132)는 50℃ 내지 80℃ 범위 중 상기 제5 히터(131)의 온도와 동일한 또는 상이한 1 온도를 유지하여 상기 제3 히터 군(130)은 연장 단계를 수행하기 위한 온도를 제공함으로써, 상기 열 블록(100)은 제1 히터 유닛(10) 및 제2 히터 유닛(20)에서 PCR 수행을 위한 3 단계 온도를 순차적으로 반복 제공한다.According to FIG. 4, heater units 10 and 20 repeatedly arranged, three heater groups 110, 120, and 130 included therein, and two heaters 111, 112, 121, 122, and 131 respectively included therein , 132) to provide three steps of temperature for performing PCR, that is, two temperatures of the denaturation step, two temperatures of the annealing step, and two temperatures of the extension step. For example, the first heater 111 has one temperature in the range of 85 ° C to 105 ° C, and the second heater 112 has one temperature that is the same as or different from the temperature of the first heater 111 in the range of 85 ° C to 105 ° C. By maintaining the first heater group 110 provides a temperature for performing the modification step, the third heater 121 is in the temperature range of 40 ℃ to 60 ℃ 1, the fourth heater 122 is 40 ℃ to The second heater group 120 provides a temperature for performing the annealing step by maintaining one temperature equal to or different from the temperature of the third heater 121 in a range of 60 ° C, and the fifth heater 131 is 50 ° C. The third heater group 130 extends by maintaining one temperature equal to or different from the temperature of the fifth heater 131 in a temperature range of 50 ° C. to 80 ° C., and the sixth heater 132. By providing a temperature for performing the step, the thermal block 100 is configured in three stages for performing PCR in the first heater unit 10 and the second heater unit 20. The system temperature is repeatedly provided sequentially.

도 1 내지 4와 같이, 일정 온도를 유지하는 2 이상의 히터를 반복 배치함으로써 온도 변화율을 상당히 개선할 수 있다. 예를 들어, 종래 하나의 히터만을 채택하는 단일 히터 방식에 의하면, 온도 변화율이 초당 3℃ 내지 7℃ 범위 내에서 이루어지는 데 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 반복 히터 배치 방식에 의하면, 상기 히터들 간의 온도 변화율이 초당 20℃ 내지 40℃ 범위 내에서 이루어져 반응 시간을 크게 단축할 수 있다. 상기 히터들은 상호 열 교환이 일어나지 않도록 이격 배치되어 있고, 그 결과, 미세한 온도 변화에 의해서도 큰 영향을 받을 수 있는 핵산 증폭 반응에 있어서, 상기 변성 단계, 어닐링 단계 및 연장 단계(또는 상기 변성 단계 및 어닐링/변성 단계)의 정확한 온도 제어가 가능하고, 상기 히터들로부터 열을 공급받는 부위에서만 원하는 온도 또는 온도 범위를 유지하는 것이 가능하다. 또한, 상기 열 블록(100)에는 상기 히터 유닛이 2 이상 반복 배치되어 있고, 상기 히터 유닛(10, 20)의 반복 배치 수는 PCR을 수행하고자 하는 사용자 또는 시료 및 시약의 종류에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 장치를 순환 주기 10회로 하는 PCR에 적용하고자 하는 경우 상기 히터 유닛을 10회 반복 배치할 수 있다. 즉, PCR을 수행하고자 하는 사용자 또는 시료 및 시약의 종류에 따라 PCR 순환 주기를 고려하여 상기 히터 유닛을 10회, 20회, 30회, 40회, 50회 등으로 반복 배치할 수 있고, 이는 특별히 제한되는 것은 아니다. 한편, 상기 히터 유닛을 미리 결정된 PCR 순환 주기의 절반의 수로 반복 배치할 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 장치를 순환 주기 20회로 하는 PCR에 적용하고자 하는 경우 상기 히터 유닛을 10회 반복 배치할 수 있다. 이 경우 시료 및 시약 용액은 이하 상세하게 설명될 1 이상의 반응 채널 내에서 유입부로부터 유출부 방향으로 PCR 순환 주기를 10회 반복 실행하되, 뒤이어 반대로 유출부로부터 유입부 방향으로 PCR 순환 주기를 10회 반복 실행할 수 있다.
1 to 4, by repeatedly disposing two or more heaters maintaining a constant temperature, the rate of change of temperature can be significantly improved. For example, according to the conventional single heater method using only one heater, while the temperature change rate is within the range of 3 ° C to 7 ° C per second, according to the repeated heater arrangement method according to an embodiment of the present invention, the heater The rate of change of temperature between them is within the range of 20 ℃ to 40 ℃ per second can greatly shorten the reaction time. In the nucleic acid amplification reaction in which the heaters are spaced apart from each other so that mutual heat exchange does not occur and as a result, they can be greatly affected even by a minute temperature change, the denaturation step, the annealing step and the extension step (or the denaturation step and annealing / Denaturation step), and it is possible to maintain a desired temperature or a temperature range only at a position where heat is supplied from the heaters. In addition, two or more heater units are repeatedly arranged in the thermal block 100, and the number of repetitive batches of the heater units 10 and 20 may vary according to a user or a kind of sample and reagent to be PCR. have. For example, when the PCR apparatus according to an embodiment of the present invention is to be applied to a PCR having 10 cycles, the heater unit may be repeatedly arranged 10 times. That is, the heater unit may be repeatedly arranged in 10 times, 20 times, 30 times, 40 times, 50 times, etc. in consideration of the PCR circulation cycle according to the user who intends to perform the PCR or the type of the sample and the reagent. It is not limited. On the other hand, the heater unit may be repeatedly arranged with a half number of a predetermined PCR cycle period. For example, when the PCR apparatus according to an embodiment of the present invention is applied to PCR in which the circulation cycle is 20 cycles, the heater unit can be repeatedly arranged 10 times. In this case, the sample and reagent solutions may be repeated 10 times of the PCR cycle from the inlet to the outlet in one or more reaction channels to be described in detail below, followed by 10 times of the PCR cycle from the outlet to the inlet. Can be run repeatedly

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 칩은 구체적인 구조를 개략적으로 도시한다.5 schematically shows a specific structure of a PCR chip according to a first embodiment of the present invention.

도 5에 따르면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 칩(1)은 열 블록(100), 상기 열 블록(100)에 구비된 히터들에 전력을 공급하도록 연결된 열 전극(210, 220)을 구비하는 열 전극부(200), 및 상기 열 블록(100) 상에 배치된 PCR 반응부(900)를 포함한다. 구체적으로, 도 5의 상단은 상기 PCR 칩(1)의 수직 단면도를 도시하고, 도 2의 하단은 상기 열 블록(100)의 수평 단면도를 도시한다. 도 5에 따르면, 상기 열 블록(100)은 10회 반복 배치된 히터 유닛을 포함하고, 상기 히터 유닛은 제1 히터 군 및 제2 히터 군을 포함하며, 상기 제1 히터 군 및 제2 히터 군은 각각 1개의 히터, 즉 제1 히터(110) 및 제2 히터(120)를 포함한다. 도 5에 따른 히터, 히터 군, 히터 유닛 및 열 블록에 관해서는 상기 설명된 것과 같다. 상기 열 전극부(200)는 전력 공급부(도시되지 않음)로부터 상기 열 블록(100)에 전력을 공급하여 상기 열 블록(100)을 가열하는 모듈로서, 상기 열 블록(100)에 구비된 히터들에 전력을 공급하도록 연결된 열 전극(210, 220)을 포함한다. 도 5에 따르면, 상기 열 블록(100)의 상기 제1 열 전극(210)은 상기 제1 히터(110)에 전력을 공급하도록 연결되고, 상기 제2 열 전극(220)은 상기 제2 히터(120)에 전력을 공급하도록 연결되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 만약 상기 제1 히터(110)가 PCR 변성 단계 온도, 예를 들어 85℃ 내지 105℃를 유지하고 상기 제2 히터(120)가 PCR 어닐링/연장 단계 온도, 예를 들어 50℃ 내지 80℃를 유지하는 경우 상기 제1 열 전극(210)은 전력 공급부로부터 PCR 변성 단계 온도 유지를 위한 전력을 공급받고, 상기 제2 열 전극(220)은 전력 공급부로부터 PCR 어닐링/연장 단계 온도 유지를 위한 전력을 공급받을 수 있다. 도 5에 따르면, 상기 제1 열 전극(210) 및 상기 제2 열 전극(220)은 상기 열 블록(100)에 반복 배치된 제1 히터(110) 및 2 이상의 제2 히터(120)에 각각 연결될 수 있다. 상기 제1 열 전극(210) 및 상기 제2 열 전극(220)은 금, 은, 구리 등 전도성 재질일 수 있고, 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 PCR 반응부(900)에 대해서는 후술한다.
Referring to FIG. 5, the PCR chip 1 according to the first exemplary embodiment of the present invention may include a thermal block 100 and a thermal electrode 210 and 220 connected to supply power to heaters provided in the thermal block 100. It includes a column electrode 200 having a, and a PCR reaction unit 900 disposed on the column block 100. Specifically, the top of FIG. 5 shows a vertical cross sectional view of the PCR chip 1, and the bottom of FIG. 2 shows a horizontal cross sectional view of the thermal block 100. According to FIG. 5, the thermal block 100 includes a heater unit repeatedly disposed ten times, and the heater unit includes a first heater group and a second heater group, and the first heater group and the second heater group. Each includes one heater, that is, the first heater 110 and the second heater 120. The heaters, heater groups, heater units and heat blocks according to FIG. 5 are as described above. The column electrode part 200 is a module for heating the heat block 100 by supplying power to the heat block 100 from a power supply unit (not shown), and the heaters provided in the heat block 100. And column electrodes 210 and 220 connected to supply power thereto. According to FIG. 5, the first column electrode 210 of the column block 100 is connected to supply power to the first heater 110, and the second column electrode 220 is connected to the second heater ( It is connected to supply power to 120, but is not limited thereto. If the first heater 110 maintains the PCR denaturation step temperature, for example 85 ℃ to 105 ℃ and the second heater 120 maintains the PCR annealing / extension stage temperature, for example 50 ℃ to 80 ℃ When the first column electrode 210 is supplied with power for maintaining the PCR denaturation step temperature from the power supply, the second column electrode 220 is supplied with power for maintaining the PCR annealing / extension step temperature from the power supply I can receive it. According to FIG. 5, the first column electrode 210 and the second column electrode 220 are respectively provided to the first heater 110 and the two or more second heaters 120 repeatedly arranged in the column block 100. Can be connected. The first column electrode 210 and the second column electrode 220 may be conductive materials such as gold, silver, and copper, and are not particularly limited. The PCR reaction unit 900 will be described later.

도 6 내지 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 칩의 PCR 반응부를 도시한다.6 to 8 illustrate a PCR reaction unit of a PCR chip according to a first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 PCR 칩(1)의 PCR 반응부(900)는 판 형상으로 구현되고, 양 말단에 유입부(931) 및 유출부(932)가 구현된 1 이상의 반응 채널(921), 및 상기 반응 채널(921)의 길이 방향으로 그 하단 면을 가로질러 반복 이격 배치되되 상기 반응 채널(921) 내부에서 증폭 핵산과 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 검출하도록 구현된 검출 전극(950)을 구비하는 것으로서, 상기 열 블록(100)과의 열 접촉시 상기 검출 전극(950)은 상기 2 이상의 히터 군(110, 120, 130) 사이에 배치되도록 구현된다.PCR reaction unit 900 of the PCR chip 1 according to the first embodiment of the present invention is implemented in a plate shape, at least one reaction channel (inlet 931 and outlet 932 implemented at both ends ( 921, and are arranged to be repeatedly spaced apart from the bottom surface in the longitudinal direction of the reaction channel 921 to detect an electrochemical signal generated due to the binding of the amplifying nucleic acid and the active material in the reaction channel 921. The detection electrode 950 is provided, and the detection electrode 950 is disposed between the two or more heater groups 110, 120, and 130 when in thermal contact with the thermal block 100.

상기 PCR 반응부(900)는 핵산, 예를 들어 PCR 시료인 주형 핵산 이중 가닥 DNA, PCR 시약인 증폭하고자 하는 특정 염기 서열과 상보적인 서열을 갖는 올리고뉴클레오티드 프라이머, DNA 중합효소, 삼인산화데옥시리보뉴클레오티드(deoxyribonucleotide triphosphates, dNTP), PCR 완충액 (PCR reaction buffer)을 포함하는 용액을 수용할 수 있다. 상기 PCR 반응부(900)는 상기 시료 및 시약을 도입하기 위한 유입부(931), 핵산 증폭 반응을 완료한 용액을 배출하기 위한 유출부(932) 및 상기 시료 및 시약의 핵산 증폭 반응이 수행되는 반응 채널(921)을 구비한다. 도 6에 따르면, 상기 반응 채널(921)은 상기 제1 히터의 상측 대응 부분 및 상기 제2 히터의 상측 대응 부분을 길이 방향으로 통과하도록 연장 배치될 수 있다. 상기 PCR 반응부(900)는 상기 열 블록(100)으로부터 열을 제공받고, 상기 PCR 반응부(900)의 반응 채널(921)에 포함된 PCR 시료 및 시약은 가열 및 유지될 수 있다. 또한, 상기 PCR 반응부(900)는 열 전도율을 높이고 2 이상의 반응 채널(921)을 구비할 수 있도록 전체적으로 판 형상으로 구현된다. 또한, 상기 PCR 반응부(900)를 포함하는 PCR 칩(1)의 외부 구조는 후술할 칩 홀더(300)로부터 이탈되지 않도록 상기 칩 홀더(300)의 내부 공간에 고정 장착되도록 구현된다. 또한, 상기 PCR 반응부(900)는 투명 또는 불투명 재질의 플라스틱 재질로 구현될 수 있는데, 플라스틱 재질의 특성상 두께 조절이 용이하여 두께 조절만으로 열 전달 효율을 증대시킬 수 있고, 제작 공정이 단순하여 제조 비용을 절감할 수 있다.The PCR reaction unit 900 may include an oligonucleotide primer having a sequence complementary to a specific nucleotide sequence to be amplified that is a nucleic acid, for example, a double strand DNA of a template nucleic acid as a PCR sample, a PCR reagent, a DNA polymerase, A deoxyribonucleotide triphosphate (dNTP), and a PCR reaction buffer. The PCR reaction unit 900 includes an inlet 931 for introducing the sample and the reagent, an outlet 932 for discharging the nucleic acid amplification reaction solution, and a nucleic acid amplification reaction of the sample and the reagent And has a reaction channel 921. According to FIG. 6, the reaction channel 921 may be extended to pass through the upper corresponding portion of the first heater and the upper corresponding portion of the second heater in the longitudinal direction. The PCR reaction unit 900 receives heat from the column block 100 and the PCR sample and the reagent included in the reaction channel 921 of the PCR reaction unit 900 can be heated and maintained. Also, the PCR reaction unit 900 is implemented in a plate shape as a whole so as to increase thermal conductivity and to have two or more reaction channels 921. In addition, the external structure of the PCR chip 1 including the PCR reaction unit 900 is implemented to be fixedly mounted in the inner space of the chip holder 300 so as not to be separated from the chip holder 300 to be described later. In addition, the PCR reaction unit 900 can be implemented with a transparent or opaque plastic material. Since the thickness of the PCR reaction unit 900 can be easily controlled due to the characteristics of the plastic material, heat transfer efficiency can be increased only by controlling the thickness, The cost can be reduced.

한편, 상기 활성물질(redox indicator)은 증폭 핵산과 화학적으로 반응(결합)하여 전기화학적 신호를 일으키는 물질로 정의되고, 상기 전기화학적 신호는 핵산의 연속적인 증폭에 따라 연속적으로 검출 및 측정될 수 있는 신호를 말한다. 예를 들어, 이중 가닥 핵산(DNA)의 경우 전체적으로 음전하를 띠는데, 활성물질이 양전하를 띠는 경우 핵산의 연속적인 증폭에 따라 증폭 핵산과 상기 활성물질이 반응하여 총 전하량 변화에 의해 검출가능한 신호가 도출될 수 있다. 따라서, 상기 전기화학적 신호는 상기 증폭 핵산의 음 전하와 상기 활성물질의 양 전하의 결합에 인한 총 전류값 변화에 기인할 수 있고, 상기 활성물질은 이온결합성 물질의 이온화 산물 중 양이온 물질일 수 있다. 더 구체적으로, 상기 이온결합성 물질은 메틸렌 블루(methylene blue)이고, 상기 활성물질은 메틸렌 블루의 이온화 산물 중 양이온 물질일 수 있다. 상기 메틸렌 블루(C16H18N3SCl·3H2O)는 용매에 녹이면 이온화 되어 C16H18N3S+와 Cl-로 이온화되고, 전자의 경우 황원자(S)에 의하여 양전하를 띤다. 이중 가닥 핵산(DNA)은 당과 염기와 인산으로 이루어져 있는데, 이 중 인산기가 음전하를 띠고 있어 이중 가닥 핵산(DNA)은 전체적으로 음전하를 띤다. 메틸렌 블루의 양이온이 DNA의 인산기와 결합하여, 메틸렌 블루의 겉보기 확산율보다 이중가닥 핵산과 결합한 메틸렌블루의 겉보기 확산율이 감소하고, 이에 따라 전류의 피크 값을 감소시킨다. 따라서 PCR 주기가 진행됨에 따라 이중 가닥 핵산(DNA)이 증폭되고 이중가닥 핵산(DNA)에 결합되는 메틸렌 블루의 양이 늘어나 전류의 피크 값이 감소하게 되고, 결과적으로 실시간 PCR의 증폭 산물과 메틸렌 블루의 화학적 결합으로 인한 전기적 신호를 통해 증폭 핵산의 실시간 정량이 가능하다.On the other hand, the redox indicator is defined as a substance which chemically reacts (binds) with an amplified nucleic acid to cause an electrochemical signal, and the electrochemical signal can be continuously detected and measured according to successive amplification of the nucleic acid Signal. For example, a double-stranded nucleic acid (DNA) has a negative charge as a whole. When the active material is positively charged, the amplified nucleic acid reacts with the active material due to continuous amplification of the nucleic acid, Can be derived. Therefore, the electrochemical signal may be caused by a change in the total current value due to the combination of the negative charge of the amplified nucleic acid and the positive charge of the active material, and the active material may be a cationic substance in the ionized product of the ion- have. More specifically, the ion-binding material is methylene blue, and the active material may be a cationic material in the ionized product of methylene blue. When methylene blue (C 16 H 18 N 3 SCl · 3H 2 O) is dissolved in a solvent, it is ionized and ionized to C 16 H 18 N 3 S + and Cl - , and in the case of electrons, it is positively charged by a sulfur source (S). The double-stranded nucleic acid (DNA) is composed of sugar, base, and phosphoric acid. Among them, the phosphate group is negatively charged, so that the double-stranded nucleic acid (DNA) is negatively charged as a whole. The cation of methylene blue binds to the phosphate group of DNA and the apparent diffusivity of methylene blue bound to the double-stranded nucleic acid is lower than the apparent diffusion rate of methylene blue, thereby decreasing the peak value of the current. Therefore, as the PCR cycle progresses, the double-stranded nucleic acid (DNA) is amplified and the amount of methylene blue bound to the double-stranded nucleic acid (DNA) is increased to decrease the peak value of the current. As a result, It is possible to quantify the amplified nucleic acid in real time through an electrical signal due to chemical bonding of the nucleic acid.

상기 검출 전극(950)은 상기 1 이상의 반응 채널(921) 내부에서 증폭 핵산과 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 검출할 수 있도록 다양한 재질로 구현될 수 있는데, 예를 들어 금(Au), 코발트(Co), 백금(Pt), 은(Ag), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 및 탄소(Carbon)로 구성된 군으로부터 1 이상 선택될 수 있다. 도 6 내지 8에 따르면, 상기 검출 전극(950)은 상기 반응 채널(921)의 길이 방향으로 그 하단 면을 가로질러 반복 이격 배치되되 상기 열 블록(100)과의 열 접촉시 상기 검출 전극(950)은 상기 2 이상의 히터 군(110, 120, 130) 사이에 배치되도록 구현된다. 상기 PCR 반응부(900)의 평면도를 도시하는 도 6에 따르면, 상기 검출 전극(950)은 상기 유입부(931)로부터 유출부(932)까지의 반응 채널(921) 영역에 일정한 간격으로 반복적으로 이격 배치되어 있는데, 이와 같은 구조를 통해 상기 반응 채널(921)을 길이 방향으로 통과하면서 순차적으로 증폭되는 핵산으로부터 반복적으로 전기화학적 신호를 검출할 수 있다. 아울러, 상기 PCR 반응부(900)의 수직 단면도를 도시하는 도 7 내지 8에 따르면, 상기 검출 전극(950)은 상기 반응 채널(921)의 하단 면에 배치된 것을 확인할 수 있다. 한편, 도 7 내지 8에 따르면, 상기 PCR 반응부(900)는 수직 단면도를 기준으로 크게 3개의 층(layer)으로 구분될 수 있다. 도 7 내지 8에 따르면, 상기 PCR 반응부(900)는 상기 검출 전극(950)이 구비된 제1 판(910); 상기 제1 판(910) 상에 배치되되 상기 1 이상의 반응 채널(921)이 구비된 제2 판(920); 및 상기 제2 판(920) 상에 배치되되 상기 유입부(931) 및 유출부(932)가 구비된 제3 판(930)을 포함할 수 있다.The detection electrode 950 may be formed of various materials to detect an electrochemical signal generated due to the binding of the amplified nucleic acid and the active material within the at least one reaction channel 921. For example, ), Cobalt (Co), platinum (Pt), silver (Ag), carbon nanotubes, graphene, and carbon. 6 to 8, the detection electrode 950 is repeatedly spaced apart across the bottom surface in the longitudinal direction of the reaction channel 921, and the detection electrode 950 is in thermal contact with the thermal block 100. ) Is implemented to be disposed between the two or more heater groups (110, 120, 130). According to FIG. 6, which shows a plan view of the PCR reaction unit 900, the detection electrode 950 is repeatedly provided at regular intervals in a region of the reaction channel 921 from the inlet 931 to the outlet 932. Although spaced apart from each other, the electrochemical signal may be repeatedly detected from nucleic acids sequentially amplified while passing through the reaction channel 921 in the longitudinal direction. In addition, according to FIGS. 7 to 8 showing vertical cross-sectional views of the PCR reaction unit 900, it can be seen that the detection electrode 950 is disposed on the bottom surface of the reaction channel 921. Meanwhile, according to FIGS. 7 to 8, the PCR reaction unit 900 may be largely divided into three layers based on the vertical cross-sectional view. 7 to 8, the PCR reaction unit 900 includes: a first plate 910 provided with the detection electrode 950; A second plate (920) disposed on the first plate (910) and having the at least one reaction channel (921); And a third plate 930 disposed on the second plate 920 and including the inlet 931 and the outlet 932.

상기 검출 전극(950)이 구비된 제1 판(910)의 상부 면은 상기 제2 판(920)의 하부 면에 접착 배치된다. 상기 제1 판(910)이 상기 반응 채널(921)을 구비하는 제2 판(920)에 접착 배치됨으로써 상기 반응 채널(921)에 관한 공간이 확보되고, 더 나아가 상기 반응 채널(921)의 적어도 일 영역(표면)에 상기 검출 전극(950)이 배치된다. 한편, 상기 제1 판(910)은 다양한 재질로 구현될 수 있으나, 바람직하게는 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 사이클로올레핀코폴리머(cycle olefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetharcylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프로필렌카보네이트(polypropylene carbonate, PPC), 폴리에테르설폰(polyether sulfone, PES), 및 폴리에틸렌텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 재질일 수 있다. 또한, 상기 제1 판(910)의 상부 면은 친수성 물질(도시되지 않음)이 처리되어 PCR을 원활하게 수행할 수 있다. 상기 친수성 물질 처리에 의해 상기 제1 판(910) 상에 친수성 물질을 포함하는 단일 층이 형성될 수 있다. 상기 친수성 물질은 다양한 물질일 수 있으나, 바람직하게는 카르복시기(-COOH), 아민기(-NH2), 히드록시기(-OH), 및 술폰기(-SH)로 구성된 군으로부터 선택되는 것일 수 있고, 상기 친수성 물질의 처리는 당 업계에 공지된 방법에 따라 수행할 수 있다. The upper surface of the first plate 910 provided with the detection electrode 950 is adhered to the lower surface of the second plate 920. The first plate 910 is adhered to the second plate 920 having the reaction channel 921 so that a space for the reaction channel 921 is ensured and at least a space for the reaction channel 921 is secured The detection electrode 950 is disposed in one region (surface). The first plate 910 may be formed of a variety of materials, but preferably includes polydimethylsiloxane (PDMS), cycle olefin copolymer (COC), polymethylmethacrylate , PMMA), polycarbonate (PC), polypropylene carbonate (PPC), polyether sulfone (PES), and polyethylene terephthalate (PET) And the like. In addition, a hydrophilic material (not shown) may be processed on the upper surface of the first plate 910 to facilitate PCR. A single layer containing a hydrophilic substance may be formed on the first plate 910 by the treatment of the hydrophilic substance. The hydrophilic material may be a variety of materials but is preferably selected from the group consisting of a carboxyl group (-COOH), an amine group (-NH2), a hydroxyl group (-OH), and a sulfone group (-SH) The treatment of the hydrophilic material can be carried out according to methods known in the art.

상기 제2 판(920)의 상부 면은 상기 제3 판(930)의 하부 면과 접촉 배치된다. 상기 제2 판(920)은 상기 반응 채널(921)을 포함한다. 상기 반응 채널(921)은 상기 제3 판(910)에 형성된 유입부(931)와 유출부(932)에 대응되는 부분과 연결되어 양 말단에 유입부(931) 및 유출부(932)가 구현된 1 이상의 반응 채널(921)을 완성한다. 따라서, 상기 반응 채널(921)에 PCR 시료 및 시약이 도입된 후 PCR이 진행된다. 또한, 상기 반응 채널(921)은 본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 칩 및 실시간 PCR 장치의 사용 목적 및 범위에 따라 2 이상 존재할 수 있다. 또한, 상기 제2 판(920)은 다양한 재질로 구현될 수 있으나, 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 사이클로올레핀 코폴리머(cycloolefin copolymer, COC), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ether, PPE), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene, POM), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK), 폴리테트라프로오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate, PBT), 불소화에틸렌프로필렌(fluorinated ethylenepropylene, FEP), 퍼플로로알콕시알칸(perfluoralkoxyalkane, PFA), 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 열 가소성 수지 또는 열 경화성 수지 재질일 수 있다. 또한, 상기 제2 판(920)의 두께는 다양할 수 있으나, 100 ㎛ 내지 200 ㎛에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 반응 채널(921)의 폭과 길이는 다양할 수 있으나, 바람직하게는 상기 반응 채널(921)의 폭은 0.5 mm 내지 3 mm에서 선택되고, 상기 반응 채널(921)의 길이는 20 mm 내지 40 mm에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 제2 판(920) 내벽은 DNA, 단백질(protein) 흡착을 방지하기 위해 실란(silane) 계열, 보바인 시럼 알부민(Bovine Serum Albumin, BSA) 등의 물질로 코팅할 수 있고, 상기 물질의 처리는 당 업계에 공지된 방법에 따라 수행될 수 있다.The upper surface of the second plate 920 is disposed in contact with the lower surface of the third plate 930. The second plate 920 includes the reaction channel 921. The reaction channel 921 is connected to a portion corresponding to the inlet 931 and the outlet 932 formed in the third plate 910 so that the inlet 931 and the outlet 932 are implemented at both ends Thereby completing at least one reaction channel 921. Therefore, after the PCR sample and the reagent are introduced into the reaction channel 921, the PCR proceeds. In addition, the reaction channel 921 may be present in two or more according to the purpose and range of use of the PCR chip and the real-time PCR device according to an embodiment of the present invention. The second plate 920 may be made of various materials, but preferably includes polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), cycloolefin copolymer (COC) Polypropylene (PP), polyphenylene ether (PPE), polystyrene (PS), polyoxymethylene (POM), polyetherimide (POM) , Polyetheretherketone (PEEK), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylchloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polybutyleneterephthalate , PBT), fluorinated ethylenepropylene (FEP), perfluoralkoxyalkane (PFA), and combinations thereof. It is chosen or a thermoplastic resin may be a thermosetting resin material. The thickness of the second plate 920 may vary, but may be selected from 100 μm to 200 μm. In addition, the width and length of the reaction channel 921 may vary, but preferably the width of the reaction channel 921 is selected from 0.5 mm to 3 mm, the length of the reaction channel 921 is 20 mm To 40 mm. The inner wall of the second plate 920 may be coated with a material such as silane series or bovine serum albumin (BSA) to prevent adsorption of DNA and protein, Can be carried out according to methods known in the art.

상기 제3 판(930)의 하부 면은 상기 제2 판(920)의 상부 면에 배치된다. 상기 제3 판(930)은 상기 제2 판(920)에 형성된 반응 채널(921) 상의 일 영역에 형성된 유입부(931) 및 다른 일 영역에 형성된 유출부(932)를 구비한다. 상기 유입부(931)는 PCR 시료 및 시약이 유입되는 부분이다. 상기 유출부(932)는 PCR이 종료된 후 PCR 산물이 유출되는 부분이다. 따라서, 상기 제3 판(930)은 상기 제2 판(920)에 형성된 반응 채널(921)을 커버하되 상기 유입부(931) 및 유출부(932)는 상기 반응 채널(921)의 유입부 및 유출부 역할을 수행하게 된다. 또한, 상기 제3 판(930)은 다양한 재질로 구현될 수 있지만, 바람직하게는 폴리디메틸실옥산(polydimethylsiloxane, PDMS), 사이클로올레핀코폴리머(cycle olefin copolymer, COC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmetharcylate, PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프로필렌카보네이트(polypropylene carbonate, PPC), 폴리에테르설폰(polyether sulfone, PES), 및 폴리에틸렌텔레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 및 그의 조합물로 구성된 군으로부터 선택되는 재질일 수 있다. 또한, 상기 유입부(931)은 다양한 크기를 구비할 수 있으나, 바람직하게는 지름 1.0 mm 내지 3.0 mm에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 유출부(932)는 다양한 크기를 구비할 수 있으나, 바람직하게는 지름 1.0 mm 내지 1.5 mm에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 유입부(931) 및 유출부(932)는 별도의 커버 수단(도시되지 않음)을 구비하여, 상기 반응 채널(921) 내에서 PCR 시료 및 시약에 대한 PCR이 진행될 때 용액이 누출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 커버 수단은 다양한 형상, 크기 또는 재질로서 구현될 수 있다. 또한, 상기 제3 판의 두께는 다양할 수 있으나, 바람직하게는 0.1 mm 내지 2.0 mm에서 선택될 수 있다. 또한, 상기 유입부(931) 및 상기 유출부(932)는 2 이상 존재할 수 있다.The lower surface of the third plate 930 is disposed on the upper surface of the second plate 920. The third plate 930 includes an inlet 931 formed in one region on the reaction channel 921 formed in the second plate 920 and an outlet 932 formed in another region. The inlet 931 is a portion into which the PCR sample and the reagent are introduced. The outflow portion 932 is a portion where the PCR product flows out after the completion of the PCR. The third plate 930 covers the reaction channel 921 formed in the second plate 920 and the inlet 931 and the outlet 932 are connected to the inlet and outlet of the reaction channel 921, And serves as an outlet. The third plate 930 may be made of various materials, but it is preferably made of polydimethylsiloxane (PDMS), cycle olefin copolymer (COC), polymethylmethacrylate , PMMA), polycarbonate (PC), polypropylene carbonate (PPC), polyether sulfone (PES), and polyethylene terephthalate (PET) And the like. In addition, the inlet portion 931 may have various sizes, but preferably may be selected from a diameter of 1.0 mm to 3.0 mm. In addition, the outlet 932 may have various sizes, but may preferably be selected from 1.0 mm to 1.5 mm in diameter. The inlet 931 and the outlet 932 are provided with separate cover means (not shown) to prevent the solution from leaking when the PCR for the PCR sample and the reagent proceeds in the reaction channel 921 Can be prevented. The cover means may be embodied in various shapes, sizes or materials. In addition, the thickness of the third plate may vary, but may be selected preferably from 0.1 mm to 2.0 mm. In addition, there may be two or more of the inlet 931 and the outlet 932.

한편, 상기 PCR 반응부(900)는 기계적 가공을 통해 유입부(931) 및 유출부(932)를 형성하여 제3 판(930)을 제공하는 단계; 상기 제3 판(930)의 하부 면과 대응되는 크기를 갖는 판재에 상기 제3 판(930)의 유입부(931)와 대응되는 부분으로부터 상기 제3 판(930)의 유출부(932)에 대응되는 부분까지 기계적 가공을 통해 반응 채널(921)을 형성하여 제2 판(920)을 제공하는 단계; 상기 제2 판(920)의 하부 면과 대응되는 크기를 갖는 판재의 상부 면에 표면 처리 가공을 통해 친수성 물질(922)로 구현된 표면을 형성하여 제1 판(910)을 제공하는 단계; 및 상기 제3 판(930)의 하부 면을 상기 제2 판(920)의 상부 면에 접합 공정을 통해 접합하고, 상기 제2 판(920)의 하부 면을 상기 제1 판(910)의 상부 면에 접합 공정을 통해 접합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 용이하게 제조될 수 있다. 상기 제3 판(930)의 유입부(931) 및 유출부(932), 및 상기 제2 판(920)의 반응 채널(921)은 사출성형, 핫-엠보싱(hot-embossing), 캐스팅(casting), 및 레이저 어블레이션(laser ablation)으로 구성된 군으로부터 선택되는 가공 방법에 의해 제조될 수 있다. 또한, 상기 제1 판(910) 표면의 친수성 물질(922)은 산소 및 아르곤 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리, 및 계면 활성제 도포로 구성된 군으로부터 선택되는 방법에 의해 처리될 수 있고 당 업계에 공지된 방법에 따라 수행될 수 있다. 또한, 상기 제3 판(930)의 하부 면과 상기 제2 판(920)의 상부 면, 및 상기 제2 판(920)의 하부 면과 상기 제1 판(910)의 상부 면은 열 접합, 초음파 융착, 용매 접합 공정에 의해 접착될 수 있고 당 업계에 공지된 방법에 따라 수행될 수 있다. 상기 제3 판(930)과 제2 판(920) 사이 및 상기 제2 판(920)과 제3 판(910) 사이에는 양면 접착제 또는 열가소성 수지 또는 열 경화성 수지(500)가 처리될 수 있다.Meanwhile, the PCR reaction unit 900 may include an inlet 931 and an outlet 932 through mechanical processing to provide a third plate 930; A portion of the third plate 930 corresponding to the inlet 931 of the third plate 930 is connected to the outlet 932 of the third plate 930, Forming a reaction channel (921) through mechanical processing to a corresponding portion to provide a second plate (920); Providing a first plate (910) by forming a surface of a hydrophilic material (922) on the upper surface of the plate material having a size corresponding to the lower surface of the second plate (920) through surface treatment; And the lower surface of the third plate 930 are joined to the upper surface of the second plate 920 through a joining process and the lower surface of the second plate 920 is joined to the upper surface of the first plate 910 And a step of joining to the surface through a bonding step. The inlet 931 and outlet 932 of the third plate 930 and the reaction channel 921 of the second plate 920 are injection molded, hot-embossing and casting. ), And laser ablation. In addition, the hydrophilic material 922 on the surface of the first plate 910 can be treated by a method selected from the group consisting of oxygen and argon plasma treatment, corona discharge treatment, and surfactant application, . ≪ / RTI > In addition, the lower surface of the third plate 930 and the upper surface of the second plate 920, the lower surface of the second plate 920 and the upper surface of the first plate 910 may be thermally bonded, It can be adhered by ultrasonic fusion, solvent bonding processes and can be carried out according to methods known in the art. A double-sided adhesive, a thermoplastic resin or a thermosetting resin 500 may be applied between the third plate 930 and the second plate 920 and between the second plate 920 and the third plate 910.

한편, 도 6의 "a" 부분을 확대한 도 9 내지 10에 따르면, 상기 검출 전극(950)은 다양하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 9와 같이 상기 증폭 핵산과 활성물질의 결합이 일어나는 지시 전극(working electrode)(950a) 및 상기 증폭 핵산과 활성물질의 결합이 일어나지 않는 기준 전극(reference electrode)(950b)을 구비하는 2-전극 모듈, 또는 도 10과 같이 상기 지시 전극(950a), 상기 기준 전극(950b), 및 상기 지시 전극으로부터 발생하는 전자 밸런스를 조절하는 카운터 전극(counter electrode)(950c)을 구비하는 3-전극 모듈(도 4의 좌측)로 구현될 수 있다. 이와 같이, 상기 검출 전극(950)의 구조가 도 9 내지 10과 같이 다-전극 모듈 방식으로 구현되면, 상기 반응 채널(921) 내부에서 발생하는 전기화학적 신호의 감도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 발생 신호의 검출 및 측정을 용이하게 수행할 수 있다.
Meanwhile, according to FIGS. 9 to 10 in which the portion “a” of FIG. 6 is enlarged, the detection electrode 950 may be implemented in various ways. For example, as illustrated in FIG. 9, a working electrode 950a in which the amplification nucleic acid is coupled to the active material and a reference electrode 950b in which the amplification nucleic acid is not coupled to the active material are provided. A two-electrode module or a counter electrode 950c for adjusting the electronic balance generated from the indicator electrode 950a, the reference electrode 950b, and the indicator electrode as shown in FIG. It may be implemented as an electrode module (left side of FIG. 4). As such, when the structure of the detection electrode 950 is implemented in the multi-electrode module method as illustrated in FIGS. 9 to 10, not only the sensitivity of the electrochemical signal generated inside the reaction channel 921 may be increased but also generated. Detection and measurement of signals can be performed easily.

본 발명의 제2 실시예는 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 칩; 상기 열 전극부에 전력을 공급하기 위한 전력 공급부; 상기 PCR 칩이 장착되되 상기 PCR 칩의 검출 전극 말단과 전기적으로 연결되도록 구현된 연결 포트를 구비하는 칩 홀더; 및 상기 칩 홀더의 연결 포트와 전기적으로 연결되어 상기 PCR 칩의 반응 채널 내부에서 발생하는 전기화학적 신호를 실시간으로 측정하도록 구현된 전기화학적 신호 측정 모듈을 포함하는, 실시간 PCR(Polymerase Chain Reaction) 장치를 제공한다.
A second embodiment of the present invention is a PCR chip according to an embodiment of the present invention; A power supply unit for supplying power to the column electrode unit; A chip holder mounted with the PCR chip, the chip holder having a connection port configured to be electrically connected to the detection electrode end of the PCR chip; And an electrochemical signal measuring module electrically connected to the connection port of the chip holder to measure in real time an electrochemical signal generated in the reaction channel of the PCR chip. to provide.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 PCR 장치의 칩 홀더를 도시한다.11 shows a chip holder of a real-time PCR device according to a second embodiment of the present invention.

도 11에 따르면, 상기 칩 홀더(300)는 상기 PCR 칩(1)이 장착되되 상기 PCR 칩(1)의 PCR 반응부(900)의 검출 전극(950) 말단과 전기적으로 연결되도록 구현된 연결 포트(310)를 구비한다. 상기 칩 홀더(300)는 상기 PCR 칩(1)이 상기 PCR 장치에 장착되는 부분이다. 상기 칩 홀더(300)의 내벽은 PCR 칩(1)이 상기 칩 홀더(300)로부터 이탈하지 않도록 상기 PCR 칩(1)의 외벽과 고정 장착되기 위한 형상 및 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 PCR 칩(1)이 상기 칩 홀더(300)에 장착되는 경우 상기 PCR 칩(1)의 PCR 반응부(900)의 검출 전극(950) 말단은 상기 칩 홀더(300)의 연결 포트(310)와 전기적으로 연결되어 상기 PCR 반응부(900)의 반응 채널(921) 내부에서 증폭 핵산과 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호가 후술할 전기화학적 신호 측정 모듈(800)로 전달된다. 한편, 상기 PCR 칩(1)은 상기 칩 홀더(300)와 탈착 가능하다. 또한, 상기 칩 홀더(300)는 임의의 구동 수단(도시되지 않음)에 연결되어 상기 실시간 PCR 장치 내부에서 상하 또는 좌우로 이동할 수 있음은 물론이다.
According to FIG. 11, the chip holder 300 has a connection port in which the PCR chip 1 is mounted but is electrically connected to an end of the detection electrode 950 of the PCR reaction unit 900 of the PCR chip 1. 310 is provided. The chip holder 300 is a portion in which the PCR chip 1 is mounted to the PCR device. The inner wall of the chip holder 300 may have a shape and structure for fixed mounting with the outer wall of the PCR chip 1 so that the PCR chip 1 does not leave the chip holder 300. That is, when the PCR chip 1 is mounted on the chip holder 300, an end of the detection electrode 950 of the PCR reaction unit 900 of the PCR chip 1 may be connected to the connection port of the chip holder 300 ( 310 is electrically connected to the electrochemical signal generated due to the combination of the amplified nucleic acid and the active material in the reaction channel 921 of the PCR reaction unit 900 is delivered to the electrochemical signal measurement module 800 to be described later . On the other hand, the PCR chip 1 is removable with the chip holder 300. In addition, the chip holder 300 may be connected to any driving means (not shown) to move up and down or left and right inside the real-time PCR apparatus.

도 12는 PCR 칩, 전력 공급부, 및 펌프를 구비하는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 PCR 장치를 도시한다.12 shows a real-time PCR device according to a second embodiment of the present invention having a PCR chip, a power supply, and a pump.

도 12에 따르면, 상기 PCR 반응부(900)는 상기 열 블록(100) 상에 배치되고, 상기 검출 전극(950)은 상기 열 블록(100)의 상부 표면에 반복 배치된 제1 히터 및 제2 히터 사이에 반복 배치되어 있다. 상기 PCR 반응부(900) 및 이에 포함된 구성요소에 관해서는 상술한 바와 같다. According to FIG. 12, the PCR reaction unit 900 is disposed on the column block 100, and the detection electrode 950 is repeatedly disposed on an upper surface of the column block 100. It is arrange | positioned repeatedly between heaters. The PCR reaction unit 900 and the components included therein are as described above.

상기 전력 공급부(400)는 상기 열 전극부(200)에 전력을 공급하기 위한 모듈로서, 상기 열 전극부(200)의 제1 열 전극(210) 및 제2 열 전극(220)과 각각 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 PCR 칩(1)이 PCR 수행을 위해 상기 실시간 PCR 장치에 배치되면, 상기 전력 공급부(400)의 제1 전력 포트(도시되지 않음)는 상기 제1 열 전극(210)과 전기적으로 연결되고, 상기 전력 공급부(400)의 제2 전력 포트(도시되지 않음)는 상기 제2 열 전극(220)과 전기적으로 연결된다. 뒤이어, PCR 수행을 위한 사용자 지시가 있는 경우 상기 전력 공급부(400)는 상기 제1 열 전극(210) 및 상기 제2 열 전극(220)에 각각 전력을 공급하여 상기 열 블록(100)의 제1 히터(110) 및 제2 히터(120)를 신속히 가열할 수 있고, 각 히터들(110, 120)이 미리 결정된 온도에 도달하게 되면 전력 공급량을 제어하여 상기 미리 결정된 온도를 유지하도록 한다. 예를 들어, 상기 미리 결정된 온도는 상기 제1 히터(110)에서는 PCR 변성 단계 온도(85℃ 내지 105℃, 바람직하게는 95℃) 및 상기 제2 히터(120)에서는 PCR 어닐링/연장 단계 온도(50℃ 내지 80℃, 바람직하게는 72℃)이거나, 또는 상기 제1 히터(110)에서는 PCR 어닐링/연장 단계 온도(50℃ 내지 80℃, 바람직하게는 72℃ 또는 60℃) 및 상기 제2 히터(120)에서는 PCR 변성 단계 온도(85℃ 내지 105℃, 바람직하게는 95℃)일 수 있다.The power supply unit 400 is a module for supplying power to the column electrode unit 200, and may be connected to the first column electrode 210 and the second column electrode 220 of the column electrode unit 200, respectively. have. For example, when the PCR chip 1 is disposed in the real-time PCR device to perform PCR, the first power port (not shown) of the power supply unit 400 is electrically connected to the first column electrode 210. The second power port (not shown) of the power supply unit 400 is electrically connected to the second column electrode 220. Subsequently, when there is a user instruction for performing a PCR, the power supply unit 400 supplies power to the first column electrode 210 and the second column electrode 220, respectively, so that the first block of the column block 100 is provided. The heater 110 and the second heater 120 can be quickly heated, and when the heaters 110 and 120 reach a predetermined temperature, the power supply is controlled to maintain the predetermined temperature. For example, the predetermined temperature may be a PCR denaturation temperature (85 ° C. to 105 ° C., preferably 95 ° C.) in the first heater 110 and a PCR annealing / extension temperature (in the second heater 120) 50 ° C to 80 ° C, preferably 72 ° C), or the PCR annealing / extension step temperature (50 ° C to 80 ° C, preferably 72 ° C or 60 ° C) in the first heater 110 and the PCR annealing / (85 deg. C to 105 deg. C, preferably 95 deg. C) in the PCR denaturation step (120).

상기 펌프(500)는 상기 PCR 반응부(900)의 1 이상의 반응 채널(921) 내에서 유동하는 유체의 유량 및 유속을 제어하기 위한 모듈로서, 양압 펌프 또는 음압 펌프일 수 있고, 예를 들어 실린지(syringe) 펌프일 수 있다. 상기 펌프(500)는 상기 반응 채널(921)의 일 부분에 구동가능하게 배치될 수 있으나, 바람직하게는 상기 반응 채널(921)의 양 말단에 형성된 유입부(931) 및/또는 유출부(932)에 연결 배치된다. 상기 펌프(500)가 상기 유입부(931) 및/또는 유출부(932)에 연결 배치된 경우 펌프 역할을 수행할 뿐만 아니라 상기 유입부(931) 및/또는 유출부(932)를 통해 시료 및 시약 용액이 새어 나오는 것을 방지하는 마개 역할을 수행할 수도 있다. 또한, 상기 반응 채널(921) 내에서 유동하는 유체, 즉 시료 및 시약 용액의 유량 및 유속을 일 방향으로 제어하고자 하는 경우 상기 펌프(500)는 상기 유입부(931) 및 상기 유출부(932) 중 어느 하나에만 연결 배치되고, 남은 하나에는 일반적인 마개가 밀봉 연결될 수 있고, 상기 반응 채널(921) 내에서 유동하는 유체, 즉 시료 및 시약 용액의 유량 및 유속을 양 방향으로 제어하고자 하는 경우에는 상기 펌프(500)는 상기 유입부(931) 및 상기 유출부(932) 모두에 연결 배치될 수 있다.The pump 500 is a module for controlling the flow rate and flow rate of the fluid flowing in the at least one reaction channel 921 of the PCR reaction unit 900 and may be a positive pressure pump or a negative pressure pump, It may be a syringe pump. The pump 500 may be drivably disposed on a portion of the reaction channel 921 but preferably includes an inlet 931 and / or an outlet 932 formed at both ends of the reaction channel 921 ). The pump 500 acts not only as a pump when the pump 500 is connected to the inlet 931 and / or the outlet 932 but also through the inlet 931 and / or the outlet 932, It may also serve as a stopper to prevent reagent solution from escaping. In addition, when it is desired to control the flow rate and flow rate of the fluid flowing in the reaction channel 921, that is, the sample and reagent solutions in one direction, the pump 500 includes the inlet part 931 and the outlet part 932. If only one of the connections, and the remaining one can be a general plug is sealed, the flow of the fluid flowing in the reaction channel 921, that is, if you want to control the flow rate and flow rate of the sample and reagent solution in both directions The pump 500 may be connected to both the inlet part 931 and the outlet part 932.

상기 실시간 PCR 장치 내에서 시료 및 시약의 핵산 증폭 반응은 일 실시예로서, 아래와 같은 단계를 통해 수행될 수 있다.The nucleic acid amplification reaction of the sample and the reagent in the real-time PCR device may be performed by the following steps as an example.

1. 원하는 이중 가닥 표적 DNA, 증폭하고자 하는 특정 염기 서열과 상보적인 서열을 갖는 올리고뉴클레오티드 프라이머, DNA 중합효소, 삼인산화데옥시리보뉴클레오티드(deoxyribonucleotide triphosphates, dNTP), PCR 반응 완충액(PCR reaction buffer)를 포함하는 시료 및 시약 용액을 준비한다.1.Double-stranded target DNA, oligonucleotide primer having a sequence complementary to the specific nucleotide sequence to be amplified, DNA polymerase, deoxyribonucleotide triphosphates (dNTP), PCR reaction buffer (PCR reaction buffer) Prepare a sample and reagent solution containing.

2. 상기 시료 및 시약 용액을 PCR 반응부(900)에 도입한다. 이 경우 상기 시료 및 시약 용액은 상기 유입부(931)를 통해 PCR 반응부(900) 내부의 반응 채널(921)에 배치된다.2. The sample and reagent solutions are introduced into the PCR reaction unit 900. In this case, the sample and reagent solutions are disposed in the reaction channel 921 inside the PCR reaction unit 900 through the inlet 931.

3. 상기 열 전극부(200), 구체적으로 제1 열 전극(210) 및 제2 열 전극(220)이 상기 전력 공급부(400)과 각각 연결되도록 하고, 상기 PCR 반응부(900)의 상기 유입부(931) 및 상기 유출부(932)를 펌프(500)와 밀봉 연결한다. 3. The column electrode unit 200, specifically, the first column electrode 210 and the second column electrode 220 are connected to the power supply unit 400, respectively, the inflow of the PCR reaction unit 900 The unit 931 and the outlet 932 are sealingly connected to the pump 500.

4. 상기 전력 공급부(400)에 전력 공급 지시를 하여 상기 제1 열 전극(210) 및 상기 제2 열 전극(220)을 통해 상기 제1 히터(110) 및 상기 제2 히터(120)를 발열시키고, 특정 온도, 예를 들어 제1 히터(110)의 경우 PCR 변성 단계 온도(95℃) 및 제2 히터(120)의 경우 PCR 어닐링/연장 단계 온도(72℃)를 유지한다.4. The power supply unit 400 is instructed to supply power to heat the first heater 110 and the second heater 120 through the first column electrode 210 and the second column electrode 220. And a specific temperature, for example, a PCR denaturation step temperature (95 ° C.) for the first heater 110 and a PCR annealing / extension step temperature (72 ° C.) for the second heater 120.

5. 상기 유입부(931)와 연결된 펌프(500)에 의해 양압이 제공되거나 또는 상기 유출부(932)와 연결된 펌프(500)에 의해 음압이 제공되면 상기 시료 및 시약 용액은 상기 반응 채널(921) 내부에서 수평 방향으로 유동하도록 한다. 이 경우 상기 시료 및 시약 용액의 유량 및 유속은 상기 펌프(500)에 의해 제공되는 양압 또는 음압의 세기를 조절하여 제어될 수 있다.
5. If a positive pressure is provided by the pump 500 connected to the inlet 931 or a negative pressure is provided by the pump 500 connected to the outlet 932, the sample and reagent solutions are transferred to the reaction channel 921. ) Flow in the horizontal direction from the inside. In this case, the flow rate and flow rate of the sample and reagent solutions may be controlled by adjusting the strength of the positive pressure or the negative pressure provided by the pump 500.

상기 단계들을 수행함으로써, 상기 시료 및 시약 용액은 상기 반응 채널(921)의 유입부(931) 말단으로부터 유출부(932) 말단까지 상기 제1 히터(110)의 상측 대응 부분(301) 및 상기 제2 히터(120)의 상측 대응 부분(302)을 길이 방향으로 이동하면서 PCR을 수행한다. 도 12에 따르면, 상기 시료 및 시약 용액은 상기 제1 히터(110) 및 상기 제2 히터(120)를 포함하는 히터 유닛이 10회 반복 배치된 열 블록(100)으로부터 열을 공급받아 상기 제1 히터(110)의 상측 대응 부분(301)에서 PCR 변성 단계 및 상기 제2 히터(120)의 상측 대응 부분(302)에서 PCR 어닐링/연장 단계를 거치면서 10회 PCR 순환 주기를 완료하게 된다. 뒤이어, 선택적으로, 상기 시료 및 시약 용액은 상기 반응 채널(921)의 유출부(931) 말단으로부터 유입부(932) 말단까지 상기 제1 히터(110)의 상측 대응 부분 및 상기 제2 히터(120)의 상측 대응 부분을 길이 방향으로 역 이동하면서 PCR을 재수행할 수 있다.
By performing the above steps, the sample and reagent solution may be transferred from the inlet 931 end of the reaction channel 921 to the outlet 932 end of the upper corresponding portion 301 and the first heater 110. 2 PCR is performed while moving the upper corresponding portion 302 of the heater 120 in the longitudinal direction. According to FIG. 12, the first sample and reagent solution receives heat from a heat block 100 in which a heater unit including the first heater 110 and the second heater 120 is repeatedly disposed 10 times. 10 PCR cycles are completed while undergoing a PCR denaturation step in the upper counterpart 301 of the heater 110 and a PCR annealing / extension step in the upper counterpart 302 of the second heater 120. Subsequently, optionally, the sample and reagent solution is formed from the upper end of the first heater 110 and the second heater 120 from the outlet 931 end of the reaction channel 921 to the end of the inlet 932. PCR can be performed again by moving the upper corresponding part of the back side in the longitudinal direction.

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 PCR 장치에 의한 핵산 증폭 과정, 및 그에 따른 핵산 증폭 신호를 실시간으로 검출 및 측정하는 과정을 도시한다.13 illustrates a nucleic acid amplification process by a real time PCR apparatus according to a second embodiment of the present invention, and a process of detecting and measuring a nucleic acid amplification signal in real time.

도 13에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 장치는 제1 히터(110) 및 제2 히터(120)가 수평 방향으로 반복 배치된 열 블록(100), 상기 제1 히터(110) 및 제2 히터(120) 사이 공간에 검출 전극(950)이 대응하도록 반복 배치된 PCR 반응부(900)를 포함하는 PCR 칩(1), 상기 칩 홀더(도시되지 않음)의 연결 포트(도시되지 않음)와 전기적으로 연결되어 상기 PCR 반응부(900)의 반응 채널(921) 내부에서 발생하는 전기화학적 신호를 실시간으로 측정하도록 구현된 전기화학적 신호 측정 모듈(800), 기타 비록 도시되지는 않았지만, 전력 공급부, 펌프 등을 포함한다. 상기 전기화학적 신호 측정 모듈(800)은 상기 칩 홀더의 연결 포트와 전기적 연결 수단(700), 예를 들어 리드 전선을 통해 전기 소통가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 상기 PCR 반응부(900)의 반응 채널(921) 내부에서 순차적인 핵산 증폭에 의해 반복적으로 발생하는 전기화학적 신호는 상기 PCR 반응부(900)의 검출 전극(950)을 통해 순차적으로 검출되고, 상기 검출된 신호는 상기 칩 홀더의 연결 포트와 상기 전기적 연결 수단(700)을 경유하여 상기 전기화학적 신호 측정 모듈(800)에서 측정되고 더 나아가 가공 또는 분석될 수 있다. 상기 전기화학적 신호 측정 모듈(800)은 다양할 수 있으나, 양극 벗김 전압전류계(anodic stripping voltammetry, ASV), 대시간 전류계 (chronoamperometry, CA), 순환 전압전류계(cyclic voltammetry), 네모파 전압전류계(square wave voltammetry, SWV), 펄스 전압전류계(differential pulse voltammetry, DPV), 및 임피던스계(impedance)로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 따라서, 도 13에 따른 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 PCR 장치에 따르면, PCR 수행시 핵산 증폭 과정을 실시간(real-time)으로 측정 및 분석할 수 있다. 이 경우 상기 시료 및 시약 용액은 종래 실시간 PCR 장치와는 달리 별도의 형광 물질이 첨가될 수 필요가 없다. 아울러, 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 PCR 장치에 의해 핵산 증폭 반응이 실시간(real-time)으로 측정되는 단계를 확인할 수 있다. 예를 들어, 시료 및 시약 용액은 상기 반응 채널(921) 내에서 상기 제1 히터(110)의 상측 대응 부분(301) 및 상기 제2 히터(120)의 상측 대응 부분(302)을 연이어 통과하면서 PCR 변성 단계 및 PCR 어닐링/연장 단계를 수행하는데, 이 경우 시료 및 시약 용액은 상기 제1 히터(110)와 상기 제2 히터(120) 사이, 및 상기 제1 히터(110)와 상기 제2 히터(120)를 포함하는 히터 유닛 사이에서 반복 배치된 상기 검출 전극(950) 영역을 통과하게 된다. 상기 시료 및 시약 용액이 상기 검출 전극(950)의 상측 대응 부분을 통과할 때 유체 제어를 통해 상기 시료 및 시약 용액의 유속을 느리게 하거나 잠시 정지 상태로 유지한 후 증폭 핵산과 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 상기 검출 전극(950)을 통해 순차적으로 실시간으로 검출 및 측정할 수 있다. 따라서, PCR 각 순환 주기가 진행되는 동안 상기 반응 채널(921) 내에서 (형광 물질 및 광 검출 시스템 없이) 핵산의 증폭에 의한 반응 결과를 실시간(real-time)으로 모니터링함으로써 표적 핵산의 양을 실시간(real-time)으로 검출 및 측정할 수 있다.
According to FIG. 13, a PCR device according to an embodiment of the present invention includes a heat block 100, the first heater 110, and the first heater 110 and the second heater 120 repeatedly arranged in a horizontal direction. PCR chip 1 including a PCR reaction unit 900 that is repeatedly arranged so that the detection electrode 950 corresponding to the space between the second heater 120, the connection port of the chip holder (not shown) (not shown) ) Is electrically connected to the electrochemical signal measuring module 800, which is implemented to measure in real time the electrochemical signal generated in the reaction channel 921 of the PCR reaction unit 900, other power, although not shown Supply, pump, and the like. The electrochemical signal measurement module 800 may be electrically connected to the connection port of the chip holder through an electrical connection means 700, for example, a lead wire. Therefore, the electrochemical signals generated repeatedly by the sequential nucleic acid amplification in the reaction channel 921 of the PCR reaction unit 900 are sequentially detected through the detection electrode 950 of the PCR reaction unit 900 , The detected signal may be measured in the electrochemical signal measurement module 800 via the connection port of the chip holder and the electrical connection means 700 and further processed or analyzed. The electrochemical signal measuring module 800 may be various but may be an anodic stripping voltammetry (ASV), a chronoamperometry (CA), a cyclic voltammetry, a square voltage ammeter wave voltammetry (SWV), differential pulse voltammetry (DPV), and impedance (Impedance). Therefore, according to the real-time PCR device according to the second embodiment of the present invention according to Figure 13, it is possible to measure and analyze the nucleic acid amplification process in real-time (PC) when performing the PCR. In this case, unlike the conventional real-time PCR device, the sample and reagent solutions do not need to be added a separate fluorescent material. In addition, the step of measuring the nucleic acid amplification reaction in real-time (real-time) by the real-time PCR device according to a second embodiment of the present invention can be confirmed. For example, the sample and reagent solutions pass through the upper corresponding portion 301 of the first heater 110 and the upper corresponding portion 302 of the second heater 120 in the reaction channel 921. A PCR denaturation step and a PCR annealing / extension step are performed, in which case the sample and reagent solution is between the first heater 110 and the second heater 120 and between the first heater 110 and the second heater. It passes through the detection electrode 950 region repeatedly disposed between the heater unit including the (120). When the sample and reagent solutions pass through the upper corresponding portion of the detection electrode 950, due to fluid control, the flow rate of the sample and reagent solutions is slowed or stopped for a short time, and then due to the binding of the amplifying nucleic acid and the active substance. The generated electrochemical signal may be sequentially detected and measured in real time through the detection electrode 950. Therefore, by monitoring the reaction result by amplification of the nucleic acid (without the fluorescent material and the optical detection system) in the reaction channel 921 during real-time during each cycle of the PCR, and can be detected and measured in real-time.

도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 PCR 장치를 이용하여 핵산 증폭, 및 그에 따른 핵산 증폭 신호를 실시간으로 검출 및 측정하는 일련의 과정을 도시한다.14 illustrates a series of procedures for detecting and measuring nucleic acid amplification and nucleic acid amplification signals in real time using a real time PCR apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 14에 따르면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 실시간 PCR 장치를 이용한 실시간 PCR 방법은 상술한 실시간 PCR 장치를 제공하는 단계; 주형 핵산을 포함하는 PCR 시료 및 상기 활성물질을 포함하는 PCR 시약을 상기 PCR 반응부(900)의 반응 채널(921)에 주입하는 단계; 상기 PCR 반응부(900)의 검출 전극(950) 말단이 상기 연결 포트(310)에 전기적으로 연결되도록 상기 PCR 시료 및 PCR 시약이 주입된 PCR 반응부(900)를 상기 칩 홀더(300)에 장착하는 단계; 상기 PCR 시료 및 PCR 시약을 상기 반응 채널(921)을 길이 방향으로 이동하게 하면서 PCR의 변성 단계 온도 및 PCR의 어닐링 및 연장(혹은 증폭) 단계 온도를 각각 유지하는 제1 히터 및 제2 히터에 순차적이고 반복적으로 열 접촉하여 PCR을 수행하는 단계; 및 상기 PCR 수행 중 상기 PCR 반응부(900) 내부에서 증폭 핵산과 상기 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 실시간으로 검출 및 측정하는 단계를 포함한다.According to Figure 14, the real-time PCR method using a real-time PCR device according to a second embodiment of the present invention comprises the steps of providing the above-described real-time PCR device; Injecting a PCR sample containing a template nucleic acid and a PCR reagent including the active material into the reaction channel 921 of the PCR reaction unit 900; The PCR reaction unit 900 into which the PCR sample and the PCR reagent are injected is mounted on the chip holder 300 such that the end of the detection electrode 950 of the PCR reaction unit 900 is electrically connected to the connection port 310. Making; The PCR sample and the PCR reagent are sequentially moved to the first heater and the second heater to maintain the denaturation stage temperature of the PCR and the annealing and extension (or amplification) stage temperatures of the PCR while moving the reaction channel 921 in the longitudinal direction, respectively. Repeatedly performing thermal contact with PCR; And detecting and measuring, in real time, an electrochemical signal generated due to the combination of the amplified nucleic acid and the active material in the PCR reaction unit 900 during the PCR.

실시간 PCR 장치 제공 단계(S1)는 상술한 실시간 PCR 장치를 준비하는 단계이다. 따라서, 이하 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 방법은 상기 실시간 PCR 장치의 구동을 전제로 한다. The real-time PCR device providing step S1 is a step of preparing the above-described real-time PCR device. Therefore, the real-time PCR method according to an embodiment of the present invention below assumes the operation of the real-time PCR device.

시료 및 시약 주입 단계(S2)는 상기 PCR 반응부(900)에 PCR 시료 및 시약, 아울러 증폭하고자 하는 주형 핵산과 화학적 반응(결합)을 통해 전기적 신호를 발생시킬 수 있는 물질, 예를 들어 메틸렌 블루를 주입하는 단계이다.Sample and reagent injection step (S2) is a material capable of generating an electrical signal through a chemical reaction (combination) with the PCR sample and reagents, and the template nucleic acid to be amplified, for example methylene blue in the PCR reaction unit 900 Injecting.

PCR 칩 장착 단계(S3)는 상기 PCR 시료 및 시약이 수용된 PCR 칩(1)을 상기 실시간 PCR 장치의 칩 홀더(300)에 장착하는 단계이다. 이 경우 전기화학적 신호 검출을 위해 상기 PCR 반응부(900)의 검출 전극(950)이 상기 칩 홀더(300)의 연결 포트(310)와 전기적으로 연결되어야 한다.The PCR chip mounting step S3 is a step of mounting the PCR chip 1 containing the PCR sample and the reagent on the chip holder 300 of the real-time PCR device. In this case, the detection electrode 950 of the PCR reaction unit 900 should be electrically connected to the connection port 310 of the chip holder 300 to detect the electrochemical signal.

PCR 단계(S4)는 상기 열 블록(100)의 제1 히터(110) 및 제2 히터(120)의 온도를 가열 유지하고, 상기 PCR 반응부(900)의 반응 채널(921)에서 시료 및 시약이 길이 방향으로 이동하면서 PCR이 수행되는 단계이다. 이 경우 상기 반응 채널(921) 내부를 이동하는 시료 및 시약 중에 주형 핵산을 기초로 표적 핵산 부위가 순차적으로 증폭되고, 표적 핵산 부위의 연속적인 증폭에 따라 상기 활성물질과의 연속적인 반응(결합)으로 인해 전기화학적 신호가 발생한다.In the PCR step S4, the temperature of the first heater 110 and the second heater 120 of the thermal block 100 is kept heated, and the sample and the reagent in the reaction channel 921 of the PCR reaction unit 900. This is a step in which PCR is performed while moving in the longitudinal direction. In this case, target nucleic acid sites are sequentially amplified on the basis of template nucleic acids in samples and reagents moving inside the reaction channel 921, and continuous reaction (combination) with the active material is performed according to continuous amplification of the target nucleic acid sites. This produces an electrochemical signal.

전기화학적 신호 검출 및 측정 단계(S5)는 상기 S4 단계에서 핵산의 연속적인 증폭에 의해 발생한 전기화학적 신호(전류값 변화)를 상기 PCR 반응부(900)의 검출 전극(950), 상기 칩 홀더(300)의 연결 포트(310), 상기 전기적 연결 수단(700), 및 상기 전기화학적 신호 측정 모듈(800)을 통해 검출 및 측정하는 단계이다.Electrochemical signal detection and measurement step (S5) is the electrochemical signal (current value change) generated by the continuous amplification of the nucleic acid in the step S4 to the detection electrode 950 of the PCR reaction unit 900, the chip holder ( Detecting and measuring through the connection port 310 of the 300, the electrical connection means 700, and the electrochemical signal measurement module 800.

Claims (15)

1 이상의 히터를 구비하는 히터 군, 상기 히터 군을 2 이상 구비하고 상기 2 이상의 히터 군은 상호 열 교환이 일어나지 않도록 이격 배치된 히터 유닛이 2 이상 반복 배치된 것으로서, 적어도 일 면에 시료 및 시약이 수용되는 PCR 칩의 접촉 면을 구비하는 열 블록;
상기 열 블록에 구비된 히터들에 전력을 공급하도록 연결된 열 전극을 구비하는 열 전극부; 및
상기 열 블록 상에 배치되고, 양 말단에 유입부 및 유출부가 구현된 1 이상의 반응 채널, 및 상기 반응 채널의 길이 방향으로 그 하단 면을 가로질러 반복 이격 배치되되 상기 반응 채널 내부에서 증폭 핵산과 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 검출하도록 구현된 검출 전극을 구비하는 것으로서, 상기 검출 전극은 상기 2 이상의 히터 군 사이에 배치되도록 구현된 판 형상의 PCR 반응부;
를 포함하는, PCR(Polymerase Chain Reaction) 칩.
Heater group having at least one heater, at least two of the heater group and the two or more heater group is a repeating arrangement of two or more heater units spaced apart so that mutual heat exchange does not occur, the sample and reagents on at least one side A thermal block having a contact surface of a PCR chip to be received;
A column electrode unit having a column electrode connected to supply electric power to heaters provided in the column block; And
At least one reaction channel disposed on the heat block and having inlets and outlets at both ends, and repeatedly spaced apart across the bottom surface in the longitudinal direction of the reaction channel, wherein the amplification nucleic acid is active within the reaction channel. A detection electrode implemented to detect an electrochemical signal generated due to the binding of a substance, wherein the detection electrode comprises a plate-shaped PCR reaction part configured to be disposed between the two or more heater groups;
Including, PCR (Polymerase Chain Reaction) chip.
제1항에 있어서,
상기 활성물질은 이온결합성 물질의 이온화 산물 중 양이온 물질인 것을 특징으로 하는 PCR 칩.
The method of claim 1,
The active material is a PCR chip, characterized in that the cationic material in the ionization product of the ion-bonding material.
제2항에 있어서,
상기 이온결합성 물질은 메틸렌 블루(methylene blue)인 것을 특징으로 하는 PCR 칩.
3. The method of claim 2,
The ion-bonding material is a PCR chip, characterized in that methylene blue (methylene blue).
제1항에 있어서,
상기 전기화학적 신호는 상기 증폭 핵산의 음 전하와 상기 활성물질의 양 전하의 결합에 인한 총 전류값 변화에 기인하는 것을 특징으로 하는 PCR 칩.
The method of claim 1,
The electrochemical signal is a PCR chip, characterized in that due to the change in the total current value due to the combination of the negative charge of the amplified nucleic acid and the positive charge of the active material.
제1항에 있어서,
상기 검출 전극은 금(Au), 코발트(Co), 백금(Pt), 은(Ag), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 및 탄소(Carbon)로 구성된 군으로부터 1 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 PCR 칩.
The method of claim 1,
The detection electrode is at least one selected from the group consisting of gold (Au), cobalt (Co), platinum (Pt), silver (Ag), carbon nanotubes, graphene, and carbon. PCR chip, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 검출 전극은 상기 증폭 핵산과 활성물질의 결합이 일어나는 지시 전극(working electrode) 및 상기 증폭 핵산과 활성물질의 결합이 일어나지 않는 기준 전극(reference electrode)을 구비하는 2-전극 모듈, 또는 상기 지시 전극, 상기 기준 전극, 및 상기 지시 전극으로부터 발생하는 전자 밸런스를 조절하는 카운터 전극(counter electrode)을 구비하는 3-전극 모듈로 구현되는 것을 특징으로 하는 PCR 칩.
The method of claim 1,
The detection electrode is a two-electrode module having a working electrode (combination of the amplification nucleic acid and the active material) and a reference electrode (combination of the amplification nucleic acid and the active material does not occur), or the indicator electrode And a three-electrode module having a counter electrode for adjusting the electronic balance generated from the reference electrode and the indicator electrode.
제1항에 있어서,
상기 열 블록은 2개 내지 4개의 히터 군을 구비하는 것을 특징으로 하는 PCR 칩.
The method of claim 1,
The thermal block is a PCR chip, characterized in that it comprises two to four heater groups.
제1항에 있어서,
상기 열 블록은 2개의 히터 군을 구비하고, 상기 제1 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 어닐링/연장 단계 온도를 유지하거나, 또는 상기 제1 히터 군은 PCR 어닐링/연장 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 PCR 칩.
The method of claim 1,
The thermal block has two heater groups, the first heater group maintains the PCR denaturation step temperature and the second heater group maintains the PCR annealing / extension step temperature, or the first heater group is PCR annealing And / or maintaining the extension step temperature and the second heater group maintains the PCR denaturation step temperature.
제1항에 있어서,
상기 열 블록은 3개의 히터 군을 구비하고, 상기 제1 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 어닐링 단계 온도를 유지하고 상기 제3 히터 군은 PCR 연장 단계 온도를 유지하거나, 또는 상기 제1 히터 군은 PCR 어닐링 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 연장 단계 온도를 유지하고 상기 제3 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하거나, 또는 상기 제1 히터 군은 PCR 연장 단계 온도를 유지하고 상기 제2 히터 군은 PCR 변성 단계 온도를 유지하고 상기 제3 히터 군은 PCR 어닐링 단계 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 PCR 칩.
The method of claim 1,
The thermal block has three heater groups, the first heater group maintains the PCR denaturation step temperature, the second heater group maintains the PCR annealing step temperature, and the third heater group maintains the PCR extension step temperature. Or the first heater group maintains a PCR annealing step temperature and the second heater group maintains a PCR extension step temperature and the third heater group maintains a PCR denaturation step temperature, or the first heater group The PCR chip, characterized in that to maintain the PCR extension step temperature, the second heater group maintains the PCR denaturation step temperature and the third heater group maintains the PCR annealing step temperature.
제1항에 있어서,
상기 1 이상의 반응 채널은 상기 히터 유닛 중 최선 배치된 히터의 상측 대응 부분과 최후 배치된 히터의 상측 대응 부분을 직선 길이 방향으로 통과하도록 연장 배치된 것을 특징으로 하는 PCR 칩.
The method of claim 1,
And said at least one reaction channel is extended so as to pass in a straight longitudinal direction through an upper corresponding part of a heater disposed most optimally and an upper corresponding part of a heater disposed last.
제1항에 있어서,
상기 PCR 반응부는 상기 검출 전극이 구비된 제1 판; 상기 제1 판 상에 배치되되 상기 1 이상의 반응 채널이 구비된 제2 판; 및 상기 제2 판 상에 배치되되 상기 유입부 및 유출부가 구비된 제3 판을 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 칩.
The method of claim 1,
The PCR reaction unit comprises a first plate provided with the detection electrode; A second plate disposed on the first plate and provided with the one or more reaction channels; And a third plate disposed on the second plate and provided with the inlet and the outlet.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 PCR 칩;
상기 열 전극부에 전력을 공급하기 위한 전력 공급부;
상기 PCR 칩이 장착되되 상기 PCR 칩의 검출 전극 말단과 전기적으로 연결되도록 구현된 연결 포트를 구비하는 칩 홀더; 및
상기 칩 홀더의 연결 포트와 전기적으로 연결되어 상기 PCR 칩의 반응 채널 내부에서 발생하는 전기화학적 신호를 실시간으로 측정하도록 구현된 전기화학적 신호 측정 모듈;
을 포함하는, 실시간 PCR(Polymerase Chain Reaction) 장치.
A PCR chip according to any one of claims 1 to 11;
A power supply unit for supplying power to the column electrode unit;
A chip holder mounted with the PCR chip, the chip holder having a connection port configured to be electrically connected to the detection electrode end of the PCR chip; And
An electrochemical signal measuring module electrically connected to a connection port of the chip holder and configured to measure in real time an electrochemical signal generated in a reaction channel of the PCR chip;
Real-time PCR (Polymerase Chain Reaction) apparatus comprising a.
제12항에 있어서,
상기 전기화학적 신호 측정 모듈은 양극 벗김 전압전류계(anodic stripping voltammetry, ASV), 대시간 전류계 (chronoamperometry, CA), 순환 전압전류계(cyclic voltammetry), 네모파 전압전류계(square wave voltammetry, SWV), 펄스 전압전류계(differential pulse voltammetry, DPV), 및 임피던스계(impedance)로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 실시간 PCR 장치.
The method of claim 12,
The electrochemical signal measuring module includes an anodic stripping voltammetry (ASV), a chronoamperometry (CA), a cyclic voltammetry, a square wave voltammetry (SWV), and a pulse voltage Real-time PCR device, characterized in that it is selected from the group consisting of differential pulse voltammetry (DPV), and impedance (impedance).
제12항에 있어서,
상기 PCR 칩은 상기 칩 홀더에 탈착 가능하게 구현된 것을 특징으로 하는 실시간 PCR 장치.
The method of claim 12,
The PCR chip is a real-time PCR device, characterized in that detachable implementation in the chip holder.
제12항에 있어서,
상기 1 이상의 반응 채널 내에서 유동하는 유체의 유량 및 유속을 제어하기 위해 양압 또는 음압을 제공하도록 배치된 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PCR 장치.
The method of claim 12,
And a pump arranged to provide a positive pressure or a negative pressure to control the flow rate and flow rate of the fluid flowing in the one or more reaction channels.
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