(57)【要約】【課題】  生体試料から核酸の抽出、ＰＣＲ反応および多様な波長帯の励起光と当該蛍光のスキャニングを通したリアルタイム反応産物の検出を自動化して行うことができ、一回の作動で様々な検査が可能であり、使用が簡便であり、特に短時間で正確な結果を得ることができる装置の提供。【解決手段】  核酸抽出試薬を媒介として生体試料の核酸を抽出する、核酸抽出カートリッジ（１００）と；  前記核酸抽出カートリッジに流路が連結される構造で結合し、前記核酸抽出カートリッジ（１００）で抽出された核酸溶液を供給されて、プライマーまたはプライマー／プローブまたはプライマープローブが含まれたＰＣＲ混合物の乾燥物が収容された少なくとも１以上の反応ウェルに収容するＰＣＲプレート（２００）と；  前記ＰＣＲプレート（２００）の上部に配置され、前記反応ウェル（Ｗ）に隣接して互いに異なる温度を印加し、回転動作および上下移動動作が可能な一対のヒーティングブロック（３１０、３２０）を含む温度制御モジュール（３００）と；を含むポリメラーゼ連鎖反応システム。
2021505204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核酸抽出試薬を媒介として生体試料の核酸を抽出する、核酸抽出カートリッジ（１００）と；
前記核酸抽出カートリッジに流路が連結される構造で結合し、前記核酸抽出カートリッジ（１００）で抽出された核酸溶液を供給されて、プライマーまたはプライマー／プローブまたはプライマープローブが含まれたＰＣＲ混合物の乾燥物が収容された少なくとも１以上の反応ウェルに収容するＰＣＲプレート（２００）と；
前記ＰＣＲプレート（２００）の上部に配置され、前記反応ウェル（Ｗ）に隣接して互いに異なる温度を印加し、回転動作および上下移動動作が可能な一対のヒーティングブロック（３１０、３２０）を含む温度制御モジュール（３００）と；
を含むポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項２】
前記温度制御モジュール（３００）は、
前記反応ウェルの表面に対応する第１加圧面（Ｇ１）が具現され、熱変性（ｄｅｎａｔｕｒａｔｉｏｎ）に必要な第１温度に維持される第１ヒーティングブロック（３１０）と；
前記第１ヒーティングブロック（３１０）と対応する位置に離隔して配置され、前記反応ウェルの表面に対応する第２加圧面（Ｇ２）が設けられ、結合（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）に必要な第２温度に維持される第２ヒーティングブロック（３２０）と；
前記第１ヒーティングブロック（３１０）と前記第２ヒーティングブロック（３２０）の回転動作または上下移動動作を具現する駆動モジュール（３３０）と；を含む、請求項１に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項３】
前記第１ヒーティングブロック（３１０）と前記第２ヒーティングブロック（３２０）の間の熱輻射伝導を制御する冷却ファンユニット（３４０）；をさらに含む、請求項２に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項４】
前記第２ヒーティングブロック（３２０）は、
前記第２加圧面（Ｇ２）の反対側の上部に具現される冷却パターン部（３２１）をさらに含む、請求項３に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項５】
前記第１ヒーティングブロック（３１０）と前記第２ヒーティングブロック（３２０）は、
温度センサーと加熱ユニットを通じて前記第１温度または前記第２温度に設定温度を維持する、請求項３に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項６】
前記駆動モジュール（３３０）は、
前記第１ヒーティングブロック（３１０）と前記第２ヒーティングブロック（３２０）を自体回転させて、前記反応ウェルの表面に接する前記第１加圧面（Ｇ１）または第２加圧面（Ｇ２）に変更させる駆動軸（Ｓ）を含む回転モジュールと；
前記駆動軸（Ｓ）と直交する方向への前記第１ヒーティングブロック（３１０）と前記第２ヒーティングブロック（３２０）の上下移動を具現する駆動フレーム（３３２）と、前記駆動フレームが貫通する構造で配置されるガイドフレーム（３３４）とを含む上下移動モジュールと；を含む、請求項３に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項７】
前記駆動フレームの内部に内挿される構造で配置されて、前記第１ヒーティングブロック（３１０）または前記第２ヒーティングブロック（３２０）と前記反応ウェルの表面の接触時に前記駆動フレームが上方向に復元力を印加する第１弾性部材（３３３）；をさらに含む、請求項６に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項８】
前記第１ヒーティングブロック（３１０）と前記第２ヒーティングブロック（３２０）の上部に離隔配置され、両端にガイドフレームの直径より大きくホールを備えて、一対のガイドフレーム（３３４）に挿入された後、ガイドフレームに備えられたピンによりガイドフレームから離脱を防止しつつ、駆動フレームの上下移動が可能にし、下方向に圧力を加えるとき、前記反応ウェルの表面の接触時に緩衝力を印加する第２弾性部材（３３５）；をさらに含む、請求項７に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項９】
核酸溶液を供給されて、プライマーまたはプライマー／プローブまたはプライマー／プローブが含まれたＰＣＲ混合物の乾燥物が収容されたＰＣＲプレート（２００）の上部に互いに異なる第１温度および第２温度を印加するように、回転動作および上下移動動作が可能な一対のヒーティングブロック（３１０、３２０）を含む温度制御モジュール（３００）と；
前記ＰＣＲプレート（２００）の下部に配置されて、前記ＰＣＲプレート（２００）の温度を前記第１温度または前記第２温度に維持する恒温プレート（３５０）と；をさらに含む、ポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項１０】
前記恒温プレート（３５０）は、
第１温度に加温される第１領域と、前記第１領域と離隔する第２温度に加温される第２領域とを含み、
前記恒温プレート（３５０）を前記ＰＣＲプレート（２００）の下部に水平移動する水平移動駆動モジュールをさらに含む、請求項９に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項１１】
前記恒温プレート（３５０）は、
前記第１領域と前記第２領域を区切る離隔部（Ｓｓ）が設けられ、
前記離隔部（Ｓｓ）の両側端を基準として前記第１領域と前記第２領域が連結される構造である、請求項１０に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項１２】
前記恒温プレート（３５０）は、
ＰＣＢ基板に温度センサーと発熱素子回路を形成し、発熱素子と温度センサーが密着するように第１領域と第２領域に該当するそれぞれの金属板を接着する、請求項１０に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項１３】
前記恒温プレート（３５０）の水平移動動作は、スライディング方式で具現され、かつ、
前記恒温プレート（３５０）の側面部と接触するスライディングテープと接触して移動する、請求項１０に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項１４】
前記第１領域がＰＣＲプレートの下部に水平移動して配置される場合、前記第１ヒーティングブロックが回転して前記ＰＣＲプレートの上部面と対向するように対応し、
前記第２領域がＰＣＲプレートの下部に水平移動して配置される場合、前記第２ヒーティングブロックが回転して前記ＰＣＲプレートの上部面と対向するように対応するように作動される、請求項１０に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項１５】
前記ＰＣＲプレート（２００）に対して温度循環を行う場合、
第１温度に上げるためには、第１ヒーティングブロックがＰＣＲプレートの上部面と対向するように回転運動し、ＰＣＲプレートの下部面は、前記恒温プレートの第１領域が水平移動した後、第１ヒーティングブロックが下方へ移動して接触加圧され、
第２温度に下げるためには、前記ＰＣＲプレート（２００）の上部面が前記第２ヒーティングブロックと対向するように回転運動し、ＰＣＲプレート（２００）の下部面では、前記恒温プレートの第２領域が水平移動した後、第２ヒーティングブロックが下方へ移動して接触加圧されて、
前記ＰＣＲプレート（２００）の上下面に同時に加温と冷却が行われるように駆動される、請求項１４に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項１６】
前記恒温プレート（３５０）は、
少なくとも一つ以上の箇所で前記恒温プレートの温度をセンシングする温度センサー（Ｔ１、Ｔ２）と、設定温度の変化を制御する制御モジュール（Ｃｐ）とを含む温度センサー部（３５１）；をさらに含む、請求項１０に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【請求項１７】
前記ＰＣＲプレート（２００）の下部に配置されて、前記反応ウェル（Ｗ）で増幅された反応物の濃度を多様な波長帯の励起光と当該蛍光をスキャニングするスキャニングモジュール（５００）を含み、
前記恒温プレート（３５０）に前記スキャニングモジュール（５００）の検出光が誘導される光透過部（Ｈ）が貫通構造で多数個設けられる、請求項１０に記載のポリメラーゼ連鎖反応システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリメラーゼ連鎖反応を具現する装置内で核酸の抽出と増幅反応および増幅された結果物をリアルタイムで検出できるシステム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
時間と場所に拘束されることなく、患者の疾患を正確かつ迅速に診断するＰＯＣ（Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  ｃａｒｅ）診断技術は、証拠基盤精密医学の非常に重要な技術として注目されている。せき、下痢、高熱、生殖器の異常などの疾患症状を基準として疾患症状の原因になるすべての感染病原体を一回の検査を通じて、短時間で検査して、原因病原体を確認し、最適な抗生剤と治療剤を処方する症状基盤の現場診断は、未来精密医学の核心的な新技術として多くの研究が加えられて発展していっている。このような現場診断技術は、従来妊娠を確認するための妊娠テストキット、血糖を確認できる血糖測定器のように現場で非専門家により迅速かつ正確に診断をすることができるという長所がある。現在、分子診断技術は、多様な病原体を同時に検査できる多重検査法が開発されており、このような技術を活用して感染疾患で正確な原因を把握し、最適な処方を可能にすることによって、早期に疾患を治療して、患者の回復期間を画期的に短縮して、医療の質を高め、医療費用を節減する未来医学の核心的な技術として注目をあびている。
【０００３】
しかしながら、現在の分子診断システムは、結果の確認まで３時間以上かかり、熟練した専門家が使用しなければならないので、現場で要求されるＰＯＣ分子診断のためには、複雑な核酸抽出過程とリアルタイム遺伝子増幅検査を全自動で行うことができる自動化した小型装置の開発が必須であり、専門担当者ではなくても、容易に作動できなければならない。
【０００４】
代表的な分子診断方法としては、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）、以下、「ＰＣＲ」という）を用いる方法がある。ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）は、１９８５年にＫａｒｙ  Ｍｕｌｌｉｓにより発明された以後、特定のＤＮＡを迅速かつ容易に増幅することができて、分子生物学と分子診断などに広範囲に用いられている。ＰＣＲ／ＲＴ−ＰＣＲを用いると、体試料内に特定のＤＮＡ／ＲＮＡが存在するか否かを確認することができて、ウイルスなど病原性微生物の感染を診断するのに多く用いられている。このＰＣＲ／ＲＴ−ＰＣＲ技術は、リアルタイム定量ＰＣＲ（Ｒｅａｌｔｉｍｅ  ＰＣＲ、ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  ＰＣＲ）に発展するに伴い、ＰＣＲの終了と同時に結果を知ることができて、検査過程を簡素化して検査時間を大幅低減することができると共に、病原体の数を正確に定量することができて、ＨＩＶ、ＨＣＶ、ＨＢＶウイルスなどの治療効果をモニタリングする標準診断法として使用されている。また、特定の疾患に関連した遺伝子発現様相や遺伝子変異を検査することができて、疾患を診断するのに最も重要な技術として用いられている。
【０００５】
このようなＰＣＲを行うためには、生体試料からＰＣＲ反応を阻害する物質を除去し、純粋な核酸を抽出する核酸抽出段階が必要である。核酸抽出過程は、多段階からなり、生体試料および核酸抽出の操作に熟練した技術が必要であり、手作業で行われる場合、作業者のミスによる汚染問題などがあるので、大部分は自動化した核酸抽出装備を使用して分子診断が行われている。
【０００６】
ＰＣＲ反応および反応産物の検出のためには、リアルタイム定量ＰＣＲ装置が備えられていなければならないので、従来、主に大型病院や臨床検査の専門機関で分子診断が行われた。
【０００７】
最近、研究開発を通じて核酸の抽出、ＰＣＲ反応および反応産物の検出の全過程を自動化して、専門的な技術がなくても、容易にＰＣＲを用いることができる多様な自動化システムおよびこれを用いる装置が開発されたことがある。
【０００８】
しかしながら、従来の装置は、非常に高価であるか、多くの処理時間がかかり、一度に多様な検査が行われにくいという問題点がある。
【０００９】
ＰＣＲの基本原理を説明すると、ＤＮＡ二重らせんを９５度加熱して1本鎖に分離させた後、反応溶液をアニール温度に冷却させて、ＰＣＲ反応溶液に入っている増幅しようとする部位の両末端に相補的なプライマーが選択的にハイブリダイゼーションされるようにすると、ＤＮＡポリメラーゼがそれぞれの1本鎖に相補的なＡ、Ｇ、Ｔ、Ｃの４種のヌクレオシド三リン酸（ｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ  ｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ）を順次に連結して、二重らせんに作る反応を繰り返して行うことである。実験的にＰＣＲ反応溶液を加温、冷却することを繰り返して３０〜４５サイクル（ｎ）を行うことによって、特定のＤＮＡ二重らせんを２ｎ個だけ幾何級数的に増幅させる反応である。
【００１０】
ＲＴ−ＰＣＲ反応は、逆転写反応を通じてｃＤＮＡを合成した後、ＰＣＲを通じて増幅できることになることによって、ＲＮＡを検出するための方法に拡張された。
【００１１】
ＰＣＲが分子診断に本格的に活用されるために、新しく開発されたリアルタイム定量ＰＣＲの原理を説明すると、ＰＣＲ反応を用いて増幅されるＤＮＡの定量分析のために、ＤＮＡの量に比例して蛍光が発生する物質をＰＣＲ反応液に添加した後、各サイクルごとに蛍光を測定して臨界蛍光値が検出されるサイクルを探し出して、これから初期のターゲット核酸の濃度を定量的に測定する方法である。
【００１２】
ＰＣＲが発明された以後、多様な応用技術が開発される間に、ゲノムプロジェクトを通じて数多くの病原体と疾患関連遺伝子の塩基配列が知られており、このような疾患関連ＤＮＡ／ＲＮＡ塩基配列を増幅して定性的に、定量的に診断する分子診断が迅速に発展してきた。従来のＰＣＲは、温度を循環するにあたって、２時間内外の時間がかかるので、現場診断のために、さらに迅速かつ正確にＰＣＲを行うことができる方法が持続的に開発されてきた（Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，２０１６，１６，３８６６−３８８４）。
【００１３】
短時間でＰＣＲ反応を行うためには、反応溶液の温度を迅速に変化させなければならない。また、正確なＰＣＲ反応で所望のターゲットのみを増幅するためには、プライマーが所望のターゲットに特異的につくようにデザインされなければならないし、ＰＣＲ温度循環反応でアニール温度を正確に調節しなければならない。
【００１４】
このためには、従来実験室で一般的に使用されている０．５、０．２ｍｌ反応器よりも、できるだけ熱容量が小さく、熱伝達がうまく行われる微細ＰＣＲ反応容器が開発された。このような微細反応器は、反応溶液を少なく使用し、広い表面積を有しているので、迅速に熱伝達が行われて、迅速な加熱と冷却が可能である。シリコンウェハーに１７×１５ｍｍのサイズで４０〜８０ｕｍの薄い反応溝にＰＣＲ溶液１０ｕｌを入れ、ガラス板で覆って、表面積が高く維持したが（＞１００ｍｍ２／１０ｕｌ）、従来のペルティエ（Ｐｅｌｔｉｅｒ）方式のサーマルブロック（ｔｈｅｒｍａｌ  ｂｌｏｃｋ）を使用して一つのサイクルが約３分に時間を短縮させることは示されていない（Ｃｌｉｎ．Ｃｈｅｍ．４０／９，１８１５−１８１８（１９９４））。
【００１５】
ＰＣＲ反応器を迅速に熱循環させるために、高温水槽と低温水槽にＰＣＲ反応器を繰り返して浸漬し、高温水槽と低温水槽を移動する方式が初期のＰＣＲ反応装置として開発された（Ｔｕｒｂｏ  Ｔｈｅｒｍａｌｃｙｃｌｅｒ．Ｂｉｏｎｅｅｒ  Ｃｏｒｐ．Ｄａｅｊｅｏｎ）。このように温度が異なる区域に反応器を循環させるＰＣＲ装備は、空間移動方式としてあらかじめ正確に温度が維持されている恒温水槽に反応器を浸漬することによって、迅速にかつ正確にＰＣＲ反応を行うことができるという長所がある。しかしながら、多数の恒温水槽が必要で、装備が大きくて、維持管理が煩雑であるので、固定されたブロックでペルティエ（Ｐｅｌｔｉｅｒ）素子などを用いて時間によって温度を変える時間差温度循環方式を採択したＰＣＲ装備が主流をなしている。
【００１６】
微細流路を用いたＰＣＲ方式も、空間移動温度循環方式と時間差温度循環方式で開発された。空間移動温度循環方式は、大きく、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ−Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ）方式で連続的に流れ出る開放された反応器方式と、異なる温度区間を繰り返して移動する閉鎖型方式とに分けられる。
【００１７】
開放型方式としては、１９９４年にＮａｋａｎｏなどが、温度が異なる区画を有する円筒形ブロックに毛細管を巻き取って、これに連続的にＰＣＲ溶液を流す方式で開発された（Ｂｉｏｓｃｉ．Ｂｉｏｔｅｃｈ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．，５８（２），３４９−３５２，１９９４）。これを微細流路の形態で１９９８年に高温と低温区間を繰り返して流れて通過する微細流路方式のＰＣＲ装備が、Ｋｏｐｐなどにより１０ｕｌの溶液を４．５秒のサイクルで２０サイクル通過させてＰＣＲが進行されることを確認した（Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２８０  １０４６−１０４８，１９９８）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
したがって、本発明の主な目的は、生体試料から核酸の抽出、ＰＣＲ反応および多様な波長帯の励起光と当該蛍光をスキャニングを通じて全自動でターゲット核酸検出を行すことができ、一回の作動で多数のターゲットを検査することができ、使用が簡便であり、特に短時間で正確な結果を得ることができる装置を提供することにある。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、ＰＣＲ過程に必要な温度調節過程を熱変性過程に必要な温度と結合過程に必要な正確な温度を反応対象物に迅速に繰り返して印加可能にして、迅速かつ正確なＰＣＲを可能にして、反応の信頼性を最大化できる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述した課題を解決するための手段として、本発明の実施例では、図１〜図２３に示されたように、内部に貯蔵された核酸抽出試薬を媒介として前記生体試料の核酸を抽出し、ＰＣＲ予備混合物または鋳型物を形成する核酸抽出カートリッジ１００と；前記核酸抽出カートリッジに挿入されて流路が連結される構造で結合し、前記核酸抽出カートリッジに流路が連結される構造で結合し、前記核酸抽出カートリッジ１００で抽出された核酸溶液を供給されて、プライマーまたはプライマー／プローブまたはプライマープローブが含まれたＰＣＲ混合物の乾燥物が収容された少なくとも１以上の反応ウェルに注入させて収容するＰＣＲプレート２００と；前記ＰＣＲプレート２００の上部に配置され、前記反応ウェルＷに隣接して互いに異なる温度を印加し、回転動作および上下移動動作が可能な一対のヒーティングブロック３１０、３２０を含む温度制御モジュール３００と；を含んで構成され得る。
【００２１】
また、上述したポリメラーゼ連鎖反応システムは、前記ＰＣＲプレート２００の下部に配置されて、前記反応ウェルＷで増幅された反応物の濃度をスキャニングするスキャニングモジュール５００；を含むポリメラーゼ連鎖反応システムで具現することができる。
【００２２】
この場合、前記温度制御モジュール３００は、前記反応ウェルの表面に対応する第１加圧面Ｇ１が具現され、加熱ユニットにより熱変性（ｄｅｎａｔｕｒａｔｉｏｎ）に必要な温度（以下、「第１温度」という）に維持される第１ヒーティングブロック３１０と；前記第１ヒーティングブロック３１０と対応する位置に離隔して配置され、前記反応ウェルの表面に対応する第２加圧面Ｇ２が設けられ、加熱ユニットにより結合（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）に必要な温度（以下、「第２温度」という）に維持される第２ヒーティングブロック３２０と；前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０の回転動作または上下移動動作を具現する駆動モジュール３３０と；を含む、ポリメラーゼ連鎖反応システムで具現することができる。
【００２３】
また、前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０の離隔空間の間の熱輻射伝導を制御する冷却ファンユニット３４０；をさらに含む、構造のポリメラーゼ連鎖反応システムを具現するようにすることができる。
【００２４】
また、前記第２ヒーティングブロック３２０は、前記第２加圧面Ｇ２の反対側の上部に具現される冷却パターン部３２１をさらに含む、ポリメラーゼ連鎖反応システムで具現することができる。
【００２５】
また、上述した構造において前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０は、内部に加熱ユニットと温度センサーを収容して、前記第１温度または第２温度に設定温度を維持するように、金属材質の胴体部で具現される、ポリメラーゼ連鎖反応システムで具現することができる。
【００２６】
また、本発明の実施例において上述した前記駆動モジュール３３０は、前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０を自体回転させて、前記反応ウェルの表面に接する前記第１加圧面Ｇ１または第２加圧面Ｇ２に変更させる駆動軸Ｓを含む回転モジュールと；前記駆動軸Ｓと直交する方向への前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０の上下移動を具現する駆動フレーム３３２と、前記駆動フレームが貫通する構造で配置されるガイドフレーム３３４とを含む 上下移動モジュールと；を含む、ポリメラーゼ連鎖反応システムで具現することができる。
【００２７】
また、前記駆動フレームの内部に内挿される構造で配置されて、前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０と前記反応ウェルの表面の接触時に駆動フレームが上方向に復元力を印加する第１弾性部材３３３をさらに含むポリメラーゼ連鎖反応システムで具現することができる。
【００２８】
本発明の実施例における前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０の上部に離隔配置され、両端にガイドフレームの直径より大きくホールを備えて、一対のガイドフレーム３３４に挿入された後、ガイドフレームに備えられたピンによりガイドフレームから離脱を防止しつつ、駆動フレームの上下移動が可能にし、下方向に圧力を加えるとき、前記反応ウェルの表面の接触時に緩衝力を印加する第２弾性部材３３５；をさらに含む、ポリメラーゼ連鎖反応システムを具現することもできる。
【００２９】
また、前述した構造における本発明によるポリメラーゼ連鎖反応システムは、前記ＰＣＲプレート２００の下部に配置されて、前記ＰＣＲプレート２００の温度を前記第１温度または第２温度に維持する恒温プレート３５０；をさらに含んで構成され得る。
【００３０】
また、前記恒温プレート３５０は、第１温度に加温される第１領域と、前記第１領域から離隔される第２温度に加温される第２領域とを含み、前記恒温プレート３５０を前記ＰＣＲプレート２００の下部に水平移動する水平移動駆動モジュール４００をさらに含んで構成され得る。
【００３１】
この場合、前記恒温プレート３５０は、前記第１領域と前記第２領域を区切る離隔部Ｓｓが設けられ、前記離隔部Ｓｓの両側端を基準として前記第１領域と前記第２領域が連結される構造で具現され得る。
【００３２】
また、前記恒温プレート３５０は、ＰＣＢ基板に温度センサーと発熱素子回路を形成し、発熱素子と温度センサーが密着するように第１領域と第２領域に該当するそれぞれの金属板を接着する構造で具現され得る。
【００３３】
また、前記恒温プレート３５０の水平移動動作は、スライディング方式で具現され、かつ、前記恒温プレート３５０の側面部と接触するスライディングテープと接触して移動するようにすることができる。
【００３４】
特に、前記第１領域がＰＣＲプレートの下部に水平移動して配置される場合、前記第１ヒーティングブロックが回転して、前記ＰＣＲプレートの上部面と対向するように対応し、前記第２領域がＰＣＲプレートの下部に水平移動して配置される場合、前記第２ヒーティングブロックが回転して、前記ＰＣＲプレートの上部面と対向するように対応するように作動するようにすることができる。
【００３５】
すなわち、前記ＰＣＲプレート２００に対して温度循環を行う場合、第１温度に上げるためには、第１ヒーティングブロックがＰＣＲプレートの上部面と対向するように回転運動し、ＰＣＲプレートの下部面は、前記恒温プレートの第１領域が水平移動した後、第１ヒーティングブロックが下方へ移動して接触加圧され、第２温度に下げるためには、前記ＰＣＲプレート２００の上部面が前記第２ヒーティングブロックと対向するように回転運動し、ＰＣＲプレート２００の下部面では、前記恒温プレートの第２領域が水平移動した後、第２ヒーティングブロックが下方へ移動して接触加圧されて、前記ＰＣＲプレート２００の上下面に同時に加温と冷却が行われるように駆動され得る。
【００３６】
また、前記恒温プレート３５０は、少なくとも一つ以上の箇所で前記恒温プレートの温度をセンシングする温度センサーＴ１、Ｔ２と、設定温度の変化を制御する制御モジュールＣｐとを含む温度センサー部３５１をさらに含んで構成され得る。
【００３７】
この場合、前記ＰＣＲプレート２００の下部に配置されて、前記反応ウェルＷで増幅された反応物の濃度を多様な波長帯の励起光と当該蛍光をスキャニングするスキャニングモジュール５００を含み、前記恒温プレート３５０に前記スキャニングモジュール５００の検出光が誘導される光透過部Ｈが貫通構造で多数個設けられるように具現することができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の実施例によれば、生体試料から核酸の抽出、ＰＣＲ反応および多様な波長帯の励起光と当該蛍光スキャニングを通したリアルタイム反応産物の検出を自動化して行うことができ、一回の作動で様々な検査が可能であり、使用が簡便であり、特に短時間で正確な結果が得られる装置を提供することができる。
【００３９】
また、本発明の実施例によれば、ＰＣＲ過程に必要な温度調節を熱変性段階と結合に必要な正確な温度を反応対象物に迅速にリアルタイムで一度に印加可能にして、正確なＰＣＲを可能にすることによって、反応の信頼性を最大化できる効果がある。
【００４０】
すなわち、従来の反応液を移動させながら温度を上昇させる温度制御方式の場合、温度の均一な増加を図ることができないので、ＰＣＲ反応に不利になり、反応液が移動しつつ順次的な温度増加をもたらす方式で反応物全体に同時に温度均一化を具現することができないので、他の反応が起こるおそれが高くなる問題を一掃して、ヒーティングブロックに設定された温度範囲を恒温状態に維持し、反応液全体に直接加圧して温度を増加させる方式でＰＣＲ反応に必要な温度増加を非常に効率的に具現することができる。
【００４１】
また、温度を高温から低温に変化させる過程も、時間遅延を最小化するために、ヒーティングブロックの位置を変更してリアルタイムで加圧が行われるようにするところ、温度変化過程で必要な時間遅延による問題を画期的に解消することができることになる。
【００４２】
また、ＰＣＲプレートを核酸抽出カートリッジに挿入型構造で具現して、核酸抽出カートリッジは、共通で使用し、多様な検査キットに使用されるＰＣＲプレートを少ない空間に保管しつつ、検査時に適合なＰＣＲプレートを必要に応じて挿入して使用することができる。ＰＣＲプレート内に備えられる１個の反応ウェルで最大６個の蛍光値を分析できるようにし、必要に応じてＰＣＲプレートの反応ウェルを８個まで増加させることができて、症状に関連した患者の生体試料に含まれている可能性があるすべての病原菌を増幅して検出することができるので、症状基盤の多重分子診断検査を提供することができるようにする。
【００４３】
また、本発明の実施例によれば、恒温プレートを第１温度と第２温度の勾配を有する領域に分画し、駆動モジュールを通じてヒーティングブロックの加圧時に前記ヒーティングブロックの温度に対応する設定温度（第１温度または第２温度）を有する領域が対応するように移動して、ＰＣＲプレートの上下面に同時に接触加圧を行うようにすることによって、単一温度に維持される恒温プレート方式に比べて２倍の効率を具現することができる効果もある。
【００４４】
また、移動型恒温プレート構造を具現するに際して、駆動動作を進める構成でスライディングテープを使用して製品の構成と移動の信頼性を確保することができるようにし、ターゲット内に入っているプレートの加熱時間を上下面に同時に具現される方法を取るので、検査時間を１／２に減らすことができる長所も具現される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例によるポリメラーゼ連鎖反応システムを構成する要部構成を示すブロック構成図である。
【図２】本発明における温度調節モジュール３００の構造を説明するための図面を示すものである。
【図３】本発明における温度調節モジュール３００の構造を説明するための図面を示すものである。
【図４】本発明における温度調節モジュール３００の構造を説明するための図面を示すものである。
【図５】本発明における温度調節モジュール３００の構造を説明するための図面を示すものである。
【図６】本発明における温度調節モジュール３００の構造を説明するための図面を示すものである。
【図７】本発明における温度調節モジュール３００の構造を説明するための図面を示すものである。
【図８】本発明に適用されるＰＣＲプレート２００の一具現例を示すものである。
【図９】本発明に適用される恒温プレートと水平移動駆動モジュールの構造および作動を説明するための概念図である。
【図１０】本発明に適用される恒温プレートと水平移動駆動モジュールの構造および作動を説明するための概念図である。
【図１１】本発明に適用される恒温プレートと水平移動駆動モジュールの構造および作動を説明するための概念図である。
【図１２】本発明に適用される恒温プレートと水平移動駆動モジュールの構造および作動を説明するための概念図である。
【図１３】本発明の核酸抽出カートリッジの斜視概念図であって、上述したＰＣＲプレートが挿入結合された構造を示すものである。
【図１４】図１３の分離斜視図である。
【図１５】図１４の構造においてカートリッジ蓋体Ｒ１の内部構造を示すものである。
【図１６】図１４の構造の結合状態を透視図で示すものである。
【図１７】本発明のカートリッジ構造の下部作動状態を示すものである。
【図１８】本発明のカートリッジ構造の下部作動状態を示すものである。
【図１９】本発明のカートリッジ構造の下部作動状態を示すものである。
【図２０】上述した本発明によるポリメラーゼ連鎖反応システムを構成する装置全体的な構造と配置構成を示すものである。
【図２１】図２０における本発明の主要部の結合配置図を拡大したものである。
【図２２】図２１の部分の垂直断面概念図を図示して要部構成の配置を示すものである。
【図２３】図２２の側面斜視断面概念図を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、詳細に後述されている実施例を参照すると明確になる。しかし、本発明は、ここで説明される実施例に限定されず、他の形態で具体化されることもできる。かえって、ここで紹介される実施例は、開示された内容が徹底且つ完全になり得るように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝達され得るようにするために提供されるものである。
【００４７】
本出願において使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解されなければならない。
【００４８】
図１は、本発明の実施例によるポリメラーゼ連鎖反応システム（以下、「本発明」という）を構成する要部構成を示すブロック構成図である。
【００４９】
図１を参照すると、本発明の実施例によるポリメラーゼ連鎖反応システム（以下、「本発明」という）は、ＰＣＲ過程に必要な温度調節過程を熱変性（ｄｅｎａｔｕｒａｔｉｏｎ）過程に必要な温度と結合過程（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）に必要な正確な温度を反応対象物に時間的差異なしにリアルタイムで一度に印加可能にして正確なＰＣＲを可能にし、反応の信頼性を最大化することができるように、ＰＣＲ反応プレートに接触して特定の温度を印加するヒーティングブロック構造物で具現される温度調節モジュールを備えることを特徴とする。
【００５０】
このような本発明による温度調節モジュールは、温度を第１温度から相対的に低温である第２温度またはこの逆の過程で第２温度から相対的に高温である第１温度で具現するのにかかる、時間遅延を最小化するように、第１温度と第２温度にそれぞれ設定されたヒーティングブロックの位置を変更してリアルタイムでＰＣＲ反応プレートに加圧が行われるようにするところ、温度変化過程で必要な時間遅延による問題を画期的に解消することができることになる。
【００５１】
また、本発明では、ＰＣＲプレートの下部に配置され、スライディング方式で水平移動する構造で動作する恒温プレート構造物をさらに備えるように具現することができる。この場合、前記ＰＣＲプレートの温度を第１温度または第２温度に維持する恒温プレート構造物で温度変化条件の印加に必要な所要時間を最小化して反応速度を最大化することができるようにする。
【００５２】
具体的に、本発明は、内部に貯蔵された核酸抽出試薬を媒介として前記生体試料の核酸を抽出し、ＰＣＲ予備混合物または鋳型物を形成する核酸抽出カートリッジ１００と、前記核酸抽出カートリッジに挿入されて流路が連結される構造で結合し、前記核酸抽出カートリッジ１００で抽出されたＰＣＲ予備混合物または鋳型物を供給されて、プライマー／プローブまたはプライマー／プローブが含まれたＰＣＲ乾燥物が収容された少なくとも１個以上の反応ウェルに分散させて収容するＰＣＲプレート２００と、前記ＰＣＲプレート２００の上部に配置され、前記反応ウェルＷに隣接して互いに異なる温度を印加する一対のヒーティングブロック３１０、３２０を含む温度制御モジュール３００とを含んで構成され得る。
【００５３】
特に、本発明は、前記ＰＣＲプレート２００の下部に配置されて、前記反応ウェルＷで増幅された反応物の濃度をスキャニングするスキャニングモジュール５００を含んで構成される。
【００５４】
本発明は、上述した構成を通じて、核酸抽出カートリッジを通じて専門家でなくても、所望の試料を投入して自由に核酸抽出が行われ得るようにする便宜性を提供すると同時に、ＰＣＲプレート２００に加えられる増幅に必要な温度循環を薄いフィルムと圧着を通じてＰＣＲプレート内の反応溶液に直接目標温度を印加できるヒーティングブロック構造物を用いて迅速かつ精密な温度制御が可能にすることができる。
【００５５】
また、スキャニングモジュールを通じて、リアルタイムでＰＣＲプレートの下部で多様な波長帯の励起光と当該蛍光スキャニングを通じて反応物に対する検出作業が行われ得るように一つのシステムで具現されたポリメラーゼ連鎖反応（以下、「ＰＣＲ」という）装置を提供することができるようにすることができる。
【００５６】
図２〜図７は、本発明における温度調節モジュール３００の構造を説明するための図面を示すものである。
【００５７】
図２および図３は、本発明の温度調節モジュールの斜視概念図を示すものである。
【００５８】
図２および図３を参照すると、前記温度調節モジュール３００は、生体試料の核酸を抽出し、ポリメラーゼと混合してＰＣＲ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）予備混合物または核酸抽出物を核酸抽出カートリッジ（図１、１００）から注入されて収容するＰＣＲプレート２００に対して一定の温度制御を行う機能を行う。
【００５９】
具体的には、前記温度制御モジュール３００は、ＰＣＲプレート２００に具現される反応ウェルＷの表面に対応する第１加圧面Ｇ１が具現され、加熱ユニットにより熱変性（ｄｅｎａｔｕｒａｔｉｏｎ）に必要な温度（以下、「第１温度」という）の範囲に設定された温度に維持される第１ヒーティングブロック３１０を備える。同時に、前記第１ヒーティングブロック３１０と対応する位置に離隔して配置され、前記反応ウェルの表面に対応する第２加圧面Ｇ２が設けられ、加熱ユニットにより結合（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）に必要な温度（以下、「第２温度」という）の範囲に設定された温度に維持される第２ヒーティングブロック３２０を備えて構成される。特に、前記第１ヒーティングブロック３１０と、前記第２ヒーティングブロック３２０の構造物は、回転動作および上下移動動作が可能に具現され得るようにする。
【００６０】
前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０は、図２および図３に示されたように、相互対向する構造で対向配置され、全体的に上部面には、平たい構造の加圧機能を行うための構造で具現され、その上方の部分は、一定の曲率を有する立体型構造で備えられる。
【００６１】
前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０は、相互対向して配置され、かつ、対向する面は、相互離隔する構造で具現され、それぞれが互いに異なる設定温度を備えるように維持され得る。
【００６２】
例えば、第１ヒーティングブロック３１０の前記第１温度は、二重らせんＤＮＡ（生体試料から抽出されたＤＮＡを含む）を分離させる熱変性段階（ｄｅｎａｔｕｒａｔｉｏｎ）に適用する温度であって、９４〜９６℃の範囲で設定され得る。本発明の好ましい一例では、９５℃に維持されるようにすることができる。
【００６３】
また、第２ヒーティングブロック３２０の前記第２温度は、分離した鋳型ＤＮＡにプライマーが結合されるようにするプライマー結合段階（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）に必要な温度であって、５０〜６５℃の範囲で設定され得る。本発明の好ましい一例では、５５℃に維持されるようにすることができる。
【００６４】
前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０は、内部に水や熱伝達流体を収容する方式でなく、熱容量が大きくて、熱伝達効率が良い金属材質の胴体を備える構造で具現されて、内部の加熱ユニットにより設定温度に常時維持が可能である。このために、内部に温度センサーを装着して一定の温度維持をすることができるように、加熱ユニットは、温度調節を通じて制御されなければならない。
【００６５】
すなわち、前記ＰＣＲプレート２００にＰＣＲ予備混合物が注入される場合、前記第１温度の適用が必要な時期には、前記第１ヒーティングブロック３１０が回転して、前記ＰＣＲプレート２００の表面に隣接することになる。すなわち、第１加圧面Ｇ１は、平たい構造の平板構造であるところ、ＰＣＲプレート２００の全体表面に同時に同じ温度で同じ加圧力で加熱が可能になるところ、全体試料に均一な温度伝達が可能になる。
【００６６】
また、結合段階に必要な前記第２温度の適用が必要な時期には、回転動作によって上部に配置される第２ヒーティングブロック３２０の下部に降りることになり、ＰＣＲプレート２００の全表面に同時に同じ温度で同じ加圧力で加熱可能にする。
【００６７】
すなわち、設定温度の反応を準備する時間が別に必要でなく、簡単な回転動作によってＰＣＲプレート２００の全体表面に同時に同じ温度で同じ加圧力で加熱可能な方式で駆動することになるところ、従来の設定温度を制御するための方式に比べて迅速かつ精密なＰＣＲ反応を導出することができることになる。
【００６８】
また、前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０は、互いに異なる温度に設定されていて、常時第１ヒーティングブロックにより第２ヒーティングブロックが輻射熱、伝導熱により加熱され得ることを勘案して、二つの構造物間の離隔空間に冷却効果を具現することができる冷却ファンユニット３４０を備えることができるようにする。
【００６９】
前記第２ヒーティングブロック３２０は、相対的に第２温度、例えば、５５℃のアニーリング温度を維持できるようにすることが重要なので、第１ヒーティングブロック３１０の熱干渉を最小化し、あふれる熱を容易に冷却ファンユニットにより発散できる発散型冷却パターンを上部に備えることができる。このような一例として、本発明では、前記第２ヒーティングブロック３２０に第２加圧面Ｇ２の反対側の上部に具現される冷却パターン部３２１をさらに含むようにすることができる。前記冷却パターン部３２１は、上部に突出型パターンが多数具現される構造であって、空気との接触表面積を広げて、熱発散効率を高めることができて、一定の低温を維持するのに有利にする。
【００７０】
上述した本発明は、ＰＣＲ反応を具現する反応試料を移動したり、時間設定を通じて他の加熱領域に移動させる方式とは異なって、反応試料を固定した状態で上部で全体的に同時に均一な温度を高めることができるようにヒーティングブロック構造を適用して、第１温度および第２温度の正確な伝達を具現することができることになる。
【００７１】
また、本発明の実施例では、上述した温度調節モジュールと連動する恒温プレート３５０をさらに含んで備えることができるようにする。
【００７２】
前記恒温プレート３５０は、図２および図３に示されたように、温度調節モジュールを構成するヒーティングブロック構造物の下部に配置され、ＰＣＲプレート２００が進入した後、上部で温度調節モジュール３００の第１ヒーティングブロック３１０や第２ヒーティングブロック３２０が回転動作と上下移動動作によってＰＣＲプレートを加圧する場合、第１ヒーティングブロック３１０や第２ヒーティングブロック３２０の温度と同じ温度を有するように調節することができるようにする。
【００７３】
このために、前記恒温プレート３５０は、前記ＰＣＲプレート２００の下部に水平移動する水平移動駆動モジュール４００をさらに含んで構成され得るようにする。
【００７４】
前記水平移動駆動モジュール４００は、図２および図３に示されたように、恒温プレート３５０の一端に結合する移動バー４２０と、駆動モーター部４１０、および前記駆動モーター部４１０の回転力を前記移動バー４２０の水平移動力に切り替える切替プレート４３０を含んで構成され得る。
【００７５】
このような水平移動駆動モジュール４００は、前記恒温プレート３５０を上述した温度調節モジュール３００の下部方向に水平移動することができるようにし、特に、本発明の実施例による前記恒温プレート３５０は、第１温度に加温される第１領域と、前記第１領域から離隔される第２温度に加温される第２領域とに区切られる構造で具現され得る（図２１〜図２３の部分の説明参照）。
【００７６】
すなわち、本発明の実施例では、前記恒温プレート３５０を第１温度と第２温度の勾配を有する領域に分画し、水平移動駆動モジュール４００を通じてヒーティングブロックの加圧時に前記ヒーティングブロックの温度に対応する設定温度（第１温度または第２温度）を有する領域が対応するようにスライディング構造で水平移動して、ＰＣＲプレートの上下面に同時に接触加圧を行うようにすることによって、単一温度に維持される恒温プレート方式に比べて２倍の効率を具現することになる。
【００７７】
図４および図５は、図２および図３の温度調節モジュールの横断面概念図であって、図４は、第１ヒーティングブロックの下部に降りた以後、図５のように下部に下降して、ＰＣＲプレート２００の表面に密着して第１温度を印加する過程を示すものである。
【００７８】
このように、本発明の温度調節モジュール３００は、前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０の回転動作または上下移動動作を具現する駆動モジュール３３０を備えて、このようなヒーティングモジュールの動作を自動化することができるようにする。
【００７９】
図２〜図５を参照すると、前記駆動モジュールは、第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０を自体回転させて、前記反応ウェルの表面に接する前記第１加圧面Ｇ１または第２加圧面Ｇ２に変更させる駆動軸Ｓを含む回転モジュールを備える。
【００８０】
すなわち、前記回転モジュールは、第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０を自体回転させる機能を行う。すなわち、図４および図５に示されたように、前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０の上下移動を具現するためには、駆動モーターＭの回転力を印加されて、ＰＣＲプレート表面と接触するヒーティングブロックを合わせることができるようにする。
【００８１】
また、上下移動を具現するために、前記駆動軸Ｓと直交する方向への前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０の上下移動を具現する駆動フレーム３３２と、前記駆動フレームが貫通する構造で配置されるガイドフレーム３３４とを含む上下移動モジュールを含んで構成され得る。
【００８２】
すなわち、図４のように、第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０がＰＣＲプレート２００から離隔（ｍ）しており、以後、図５に示されたようにガイドフレーム３３４に沿って駆動フレーム３３２が下降して、第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０の前記第１加圧面Ｇ１または第２加圧面Ｇ２がＰＣＲプレートの表面と接触できるようにする。
【００８３】
上述したように、本発明における温度制御モジュール３００は、ＰＣＲプレート２００内のＰＣＲ対象物全体に、第１温度と第２温度をＰＣＲプレートの表面全体にすぐに印加することができることになる長所が具現され、印加速度の観点および反応の効率性の観点から卓越した効果を具現することができることになる。
【００８４】
また、前記温度制御モジュール３００のヒーティングブロックの構造物は、常時回転が可能な上部に位置するようにし、ＰＣＲプレートと圧着する場合にのみ、下部に降りる構造である。このような構造を具現するために、前記駆動フレームの内部に内挿される構造で配置されて、圧着しない場合、常時上部に上昇するようにする復元力を有する第１弾性部材３３３を含むことができるようにする。
【００８５】
また、本発明では、前記ＰＣＲプレート２００に接して加圧を具現する場合、過度な加圧力を印加するのを防止するために、加圧する力を伝達する第２弾性部材３３５を備える。
【００８６】
前記第２弾性部材３３５は、前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０の上部に離隔配置され、両端にガイドフレームの直径より大きくホールを備えて、一対のガイドフレーム３３４に挿入された後、ガイドフレームに備えられたピンによりガイドフレームから離脱を防止しつつ、駆動フレームの上下移動が可能にし、下部に圧力を加えるとき、第２弾性部材３３５の中間を押圧して、第２弾性部材が若干曲がって一定の加圧をすることができるようにした。
【００８７】
また、前記第２弾性部材３３５は、図示された実施例では、板スプリング構造物で具現されて、下部方向への第１および第２ヒーティングブロックが加圧される場合に、一定の緩衝力を発揮して、過度な加圧力がＰＣＲプレートの表面に印加されないように制御できることになる。
【００８８】
本発明の前記温度制御モジュール３００の場合、前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０の上部に離隔配置される。
【００８９】
また、本発明のシステム構造においてＰＣＲプレート２００は、上面に反応ウェルが具現される板状型構造物の形態を備えるが、この場合、前記ＰＣＲプレート２００は、一定の温度、例えば第２温度（例えば５５℃）の範囲を維持できるように、下部に恒温プレート３５０の構造物をさらに含んで構成され得るようにする。
【００９０】
これは、本発明の温度制御モジュール３００により第１温度（例えば９５℃）の第１ヒーティングブロックを密着して温度を上昇させる場合や、第２温度（例えば５５℃）の第２ヒーティングブロックを密着する場合、ＰＣＲプレート２００が目標温度に迅速に到達する場合にのみ、内部増幅効率が非常に良くなるためである。
【００９１】
したがって、本発明の実施例では、前記ＰＣＲプレート２００の下部に配置されて、前記ＰＣＲプレート２００の温度を前記第２温度に維持する恒温プレート３５０をさらに含んで構成され得るようにするということが好ましい。
【００９２】
特に、前記恒温プレート３５０の構造物を備えることは、固定型で装着し、一定に設定された温度を印加する方式で具現することも良いが、上述したように、恒温プレート３５０自体を区切って、第１温度および第２温度を印加する領域に区分し、恒温プレートを水平移動できる構造で具現され得るようにすることがより好ましい。
【００９３】
図６は、図２の構造において恒温プレート３５０を水平移動駆動モジュール４００を通じて温度調節モジュールの下部に水平移動させて進入させた様子を示す図であり、図７は、図６の動作で恒温プレート３５０を外側に水平移動させて温度領域に変更を与えた様子を示すものである。すなわち、図６の構造では、第１ヒーティングブロックが第１温度を印加するように配置されれば、前記第１領域がＰＣＲプレートの下部に水平移動して配置される場合、前記第１ヒーティングブロックが回転して前記ＰＣＲプレートの上部面と対向するように対応する。以後、図７のように、前記第２領域がＰＣＲプレートの下部に水平移動して配置される場合、前記第２ヒーティングブロックが回転して前記ＰＣＲプレートの上部面と対向するように対応するように作動する様子を示すものである。
【００９４】
前記恒温プレート３５０の水平移動動作は、スライディング方式で具現され、かつ、前記恒温プレート３５０の側面部と接触するスライディングテープと接触して移動するように具現することができる。
【００９５】
また、図６および図７を参照すると、これは、本発明による温度制御モジュールの底面を示す概念図であって、図示のように、恒温プレート３５０は、前記ＰＣＲプレート２００と下部のスキャニングモジュール（不図示）（図１の参照符号５００）との間に配置されるようにし、前記スキャニングモジュールから照射される励起光が照射して前記ＰＣＲプレート２００に伝達され、蛍光が検出され得るように前記スキャニングモジュール５００の光が誘導される光透過部ｈが貫通構造で多数設けられる。
【００９６】
したがって、本発明では、上述したスキャナを装着した一体型システムで核酸抽出、ＰＣＲ過程と検出過程を一つのシステム内で具現することができ、多様な疾患診断に適用可能に分離型ＰＣＲプレート構造物を具現することができるようにする。
【００９７】
図８は、本発明に適用されるＰＣＲプレート２００の一具現例を示すものである。
【００９８】
図８を参照し、上述した図２および図３の概念図を参照すると、本発明による前記ＰＣＲプレート２００は、プレート形状の表面にプライマー乾燥物が収容される少なくとも１以上の反応ウェルＷ１…Ｗｎが具現される胴体部２１０と、前記胴体部２１０の一端から延び、前記核酸抽出カートリッジ１００に内挿される構造で結合する。
【００９９】
特に、前記核酸抽出カートリッジ１００で引き込まれるように前記ＰＣＲ予備混合物が注入される注入ホールｈ１を備える挿入部２２０が具現される構造で具現され得る。また、前記ＰＣＲプレート２００は、前記注入ホールｈ１と連結されて前記多数の反応ウェルに連結されるように前記胴体部の表面に設けられる流路部２３１を備える連結部２３０が設けられる構造で具現され得るようにする。
【０１００】
具体的に、前記ＰＣＲプレート２００は、図８に示されたように、多数の反応ウェルＷ１…Ｗｎが具現される胴体部２１０を備える。この場合、前記反応ウェルの場合、図示された構造では、８個の反応ウェルを備える構造で具現されたが、これに限定されるものではなく、少なくとも１個以上の個数を備える構造で具現することができることはもちろんであり、反応ウェルの構造も、胴体部２１０の表面を加工して凹状のパターン構造で具現することも可能である。
【０１０１】
特に、本発明の好ましい実施例としては、図８のように、胴体部２１０の表面領域に一定の前記反応ウェルの領域を区切る隔壁パターン２１５が突出する構造で設けられるようにし、前記反応ウェル内に乾燥された状態で備えられるプライマーと核酸抽出カートリッジで注入されるＰＣＲ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）予備混合物が反応ウェル内で分散して混合され得るようにする。
【０１０２】
また、前記ＰＣＲプレート２００は、前記多数の反応ウェルの上部を密封するカバー部材（不図示）を含んで構成され、前記カバー部材は、光透過性を有する透明な材質のフィルム素材を適用することができる。
【０１０３】
前記カバー部材が反応ウェルの表面に密着して反応ウェルの内部を空洞部で具現することになれば、以後、核酸抽出カートリッジで注入されるＰＣＲ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）予備混合物は、前記空洞部に存在する空気層を押し出して反応ウェルの内部に注入されることになる。
【０１０４】
特に、本発明では、図８の構造のように、前記胴体部２１０内の反応ウェルと連結される流路部２３１が備えられるようにする。前記流路部は、注入ホールｈ１と連結される 始点２３１から前記胴体部２１０を経由して前記胴体部の末端部２３２まで延長するように具現され、かつ、前記末端部２３２で前記挿入部と反対になる方向の前記多数の反応ホールの端部とそれぞれ連結されるように具現され得るようにする。
【０１０５】
すなわち、図２のように、挿入部の下部に設けられる注入ホールｈ１を通じて核酸抽出カートリッジが注入されることになる場合、流路の始点２３１から胴体部を横切る方向ｘ１に流路が具現され、胴体部の末端地点で左右に分岐されて、それぞれの反応ウェルに入口と連結されるように具現することができる。このように流路を形成する理由は、カバー部材で密封される反応ウェルの領域には、内部に空気層が微量存在することになって、注入されるＰＣＲ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）予備混合物が、図８の構造のように、胴体部の中心線ｃｘを基準として、下部領域３５０から満ちることになり、空気層は、胴体部の上部領域Ｃａに押されて上がることになる。
【０１０６】
したがって、相対的に反応ウェルの下部領域ＣｂにＰＣＲ反応が行われる混合物が配置されることになり、これは、本発明のヒーティングブロックが加圧を行う領域とスキャナモジュールの検出を行う領域が、装備の特性上、図８のように下部領域Ｃｂでなされることになって、検出の精密度やＰＣＲ反応の効率性、温度制御の効率性の全部を高めることができるようにすることができる。
【０１０７】
また、本発明において前記ＰＣＲプレート２００は、光透過性が高い合成樹脂材で具現されるようにすることが好ましい。これは、上述したスキャナモジュールの機能によって光透過性が高い材質で構成して、検出の効率性を高めることができるようにするためである。
【０１０８】
このような材質としては、透明ＰＰ、ＰＥ、ＰＰＡ、ＰＭＭＡ、ＰＣなど多様な合成樹脂材を適用することができるが、必ずこれらに限定されるものではなく、一定の光透過性を確保することができる材質であれば、適用が可能であるといえる。
【０１０９】
ただし、前記ＰＣＲプレート２００は、下部の恒温プレートで印加される熱源により一定の温度を維持することができるようになり、反応ウェル内に充填されるＰＣＲ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）予備混合物または核酸溶液と乾燥されたプライマー／プローブまたはこれらを含むＰＣＲ反応物に直接印加される温度制御モジュールの温度維持の効率性のために、前記胴体部２１０の厚さは、１．０ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲で具現され得るようにする。１．０ｍｍ未満の厚さでは、第１温度を設定する高温の熱が胴体部の下部までに容易に伝達されて、恒温プレートとの熱干渉がなされて、温度制御が容易でなく、３．０ｍｍを超過する場合には、反応ウェルに収容される物質に対する温度制御は容易であるが、下部の恒温プレートの温度制御が容易でないことになって、一定の温度維持が難しい短所が発生することになる。
【０１１０】
すなわち、本発明では、図４および図５で詳述したように、前記第１ヒーティングブロック３１０と前記第２ヒーティングブロック３２０を自体回転させて、前記反応ウェルの表面に接する前記第１加圧面Ｇ１または第２加圧面Ｇ２は、前記隔壁パターン２１５の上部面と前記隔壁パターンをカバーするカバー部材と接触する構造で加圧して、設定温度を第１温度や第２温度にして反応物の温度を制御することになる。
【０１１１】
また、前記ＰＣＲプレート２００に対して温度循環を行う場合、図２および図３の構造による温度調節モジュールにおいて、第１温度に上げるためには、第１ヒーティングブロックがＰＣＲプレートの上部面と対向するように回転運動し、ＰＣＲプレートの下部面は、前記恒温プレートの第１領域が水平移動した後、第１ヒーティングブロックが下方へ移動して接触加圧される。
【０１１２】
また、第２温度に下げるためには、前記ＰＣＲプレート２００の上部面が前記第２ヒーティングブロックと対向するように回転運動し、ＰＣＲプレート２００の下部面では、前記恒温プレートの第２領域が水平移動した後、第２ヒーティングブロックが下方へ移動して接触加圧されて、前記ＰＣＲプレート２００の上下面に同時加温と冷却が行われるように駆動されることになる。
【０１１３】
このような動作によって、ＰＣＲプレートの上下面に同時に接触加圧を行うようにすることによって、単一温度に維持される恒温プレート方式に比べて２倍の効率を具現することができるので、ターゲット内に入っているプレートの加熱時間を上下面に同時に具現される方法を取るので、検査時間を１／２に減らすことができる長所が具現される。
【０１１４】
図９〜図１２は、このような恒温プレートと水平移動駆動モジュールの構造および作動方式を詳細に説明するための図である。
【０１１５】
図９は、図２および図３で恒温プレート３５０が保持された構造を示すものであり、図１０は、恒温プレート構造のみを分離した構造を示すものである。
【０１１６】
図９および図１０を参照すると、本発明の実施例による恒温プレート３５０は、図２および図３に示された温度調節モジュールを構成するヒーティングブロック構造物の下部に配置され、ＰＣＲプレート２００が配置された後、上部で温度調節モジュール３００の第１ヒーティングブロック３１０や第２ヒーティングブロック３２０が回転動作と上下移動動作によってＰＣＲプレートを加圧する場合、第１ヒーティングブロック３１０や第２ヒーティングブロック３２０の温度と同じ温度を有するように機能することができるようにする。
【０１１７】
前記恒温プレート３５０は、図９に示されたように、第１温度を維持する前記第１領域ａ１と第２温度を維持する前記第２領域ａ２とを区切る離隔部Ｓｓが設けられ、前記離隔部Ｓｓの両側端ａ３、ａ４を基準として前記第１領域ａ１と前記第２領域ａ２が連結される構造で具現される。
【０１１８】
前記恒温プレート３５０の一端には、コネクター構造物Ｃａ、Ｃｂが装着されて電源印加または制御信号を伝達できるようにする。
特に、前記恒温プレート３５０の水平移動動作は、スライディング方式で具現され、かつ、前記恒温プレート３５０の側面部と接触するスライディングテープと接触して移動するように具現して、構造の簡素化を具現することはもちろん、移動性を増進することができるようにする。
【０１１９】
この場合、第２領域ａ２部分には、透過ホールＨを設けて増幅された反応物の濃度をスキャニングするスキャニングモジュール５００の検出光を透過することができるように具現することもできる。
【０１２０】
前記第１領域ａ１と前記第２領域ａ２には、温度センサーＳａ、Ｓｂを設けて当該領域の温度を測定し制御管理することができるようにすることができる。
【０１２１】
図１１は、図１０の下部面を示すものであって、制御信号と電源を印加する接続コネクター部Ｃｃ、Ｃｄが設けられ、温度センサーＳａ、Ｓｂを設けて第１温度および第２温度の恒温維持を具現することができるようにする。
【０１２２】
恒温プレートの第１領域や第２領域の温度維持は、多様な加熱手段、熱線や加熱抵抗体などの多様な手段をプレートの内部に装着する方式を使用することもできるが、本発明の好ましい実施例では、エポキシ印刷回路に電極と温度センサー回路を具現し、電極の間に発熱ペイントを塗布した後、第１領域と第２領域に該当する金属板をそれぞれの温度センサーと発熱ペイントに密着するように接着して、このような効果を具現することができるようにする。
【０１２３】
図１２は、図６および図７で上述した作動方式をより具体的に説明するための上部平面概念図である。
【０１２４】
本発明では、前記ＰＣＲプレート２００の下部に前記恒温プレート３５０を、水平移動する水平移動駆動モジュール４００をさらに含んで構成され得るようにする。
【０１２５】
前記水平移動駆動モジュール４００は、図２および図３に示されたように、恒温プレート３５０の一端に結合する移動バー４２０と駆動モーター部４１０、そして前記駆動モーター部４１０の回転力を前記移動バー４２０の水平移動力に切り替える切替プレート４３０を含んで構成され得ることは、上述したことがある。
【０１２６】
図１２に示されたように、核酸抽出カートリッジに挿入されて流路が連結される構造で結合し、前記核酸抽出カートリッジで抽出された核酸溶液は、注入ホールｈ１に注入されることになり、注入された抽出核酸溶液は、以後、プライマーまたはプライマー／プローブまたはプライマープローブが含まれたＰＣＲ混合物の乾燥物が収容された少なくとも１以上の反応ウェルに注入させて収容するＰＣＲプレート２００に移動することになる。
【０１２７】
以後、前記ＰＣＲプレート２００の反応ウェル部分に第１温度または第２温度を形成するための本発明の温度調節モジュールが回転して下降することになる。
【０１２８】
この場合、水平移動駆動モジュール４００は、前記恒温プレート３５０を温度調節モジュール３００の下部方向に水平移動することができるようにし、水平移動駆動モジュール４００を通じてヒーティングブロックを通じてＰＣＲプレートを加圧時に前記ヒーティングブロックの温度に対応する設定温度（第１温度または第２温度）を有する領域が対応するようにスライディング構造で水平移動することになる。
【０１２９】
この場合、前記第１領域ａ１がＰＣＲプレート２００の下部に水平移動して配置される場合、前記第１ヒーティングブロック（図２、３１０）が回転して前記ＰＣＲプレートの上部面と対向するように対応し、以後、ヒーティングブロックが下降してＰＣＲプレートの上部面と接触することになる。
【０１３０】
また、前記第２領域ａ２がＰＣＲプレートの下部に水平移動して配置される場合、前記第２ヒーティングブロック（図２、３２０）が回転して前記ＰＣＲプレートの上部面と対向するように対応するように作動し、以後、ヒーティングブロックが下降してＰＣＲプレートの上部面と接触することになる。
【０１３１】
つまり、ＰＣＲプレート２００に対して温度循環を行う場合、第１温度に上げるためには、第１ヒーティングブロックがＰＣＲプレートの上部面と対向するように回転運動し、ＰＣＲプレートの下部面は、前記恒温プレートの第１領域が水平移動した後、第１ヒーティングブロックが下方へ移動して接触加圧されるように駆動する。
【０１３２】
また、さらに、第２温度に降りるためには、前記ＰＣＲプレート２００の上部面が前記第２ヒーティングブロックと対向するように回転運動し、ＰＣＲプレート２００の下部面では、前記恒温プレートの第２領域が水平移動した後、第２ヒーティングブロックが下方へ移動して接触加圧されて、前記ＰＣＲプレート２００の上下面に同時に加温と冷却が行われるように駆動することになる。
【０１３３】
このように、ＰＣＲプレートの上下面に同時に接触加圧を行うようにすることによって、単一温度に維持される恒温プレート方式に比べて２倍の効率を具現することになる。
【０１３４】
以下では、上述した本発明におけるＰＣＲプレートに核酸抽出物を含むＰＣＲ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）予備混合物を具現する核酸抽出カートリッジを図１３〜図１９を参照して説明することとする。
【０１３５】
図１３は、本発明の核酸抽出カートリッジの斜視概念図であって、上述したＰＣＲプレートが挿入結合された構造を示すものである。図１０は、図９の分離斜視図であり、図１１は、図１０の構造でカートリッジ蓋体Ｒ１の内部構造を示すものである（本実施例では、遺伝子増幅プレートの反応ウェルが２個である構造を例示して説明することとする）。
【０１３６】
図１３〜図１５を参照すると、本発明による核酸抽出カートリッジ１００は、ＤＮＡ抽出に必要な溶液の入った多数の隔壁構造の収容部２２、２３、２４、２５、２６を備えるカートリッジ蓋体Ｒ１と、前記蓋体Ｒ１と挿入構造で結合し、前記収容部で引き込まれる溶液を試料と反応または洗浄する反応収容部１１が設けられるカートリッジ本体部Ｒ２とを含んで構成され得る。
【０１３７】
この場合、前記反応収容部１１で精製されたＰＣＲ予備混合物を前記カートリッジ本体部Ｒ２に内挿される構造で結合される前記ＰＣＲプレート２００の注入ホールｈ１に注射するピストン１８を備えて構成される。
【０１３８】
このような本発明の核酸抽出カートリッジの作用を図１４および図１５、図１７を参照して説明すると、次の通りである。図１６は、図１３の透明斜視図を図示して結合後の内部構造を示すものである。
【０１３９】
本発明の核酸抽出カートリッジは、本体部Ｒ２の底面に、内部に流路１９−１が形成されたロータリーバルブ１９が装着されていて、このロータリーバルブを回転させると、カートリッジ本体Ｒ２の各収容部１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７の空間と前記ロータリーバルブ１９の流路を連結させることができる。特定の収容部に流路を連結させた後、ピストン１８を作動させて、収容部に入れられた溶液を取り、他の収容部あるいはＰＣＲプレート２００に物質を移送することができるように設計された。
【０１４０】
図１４および図１５に示されたように、前記カートリッジ蓋体Ｒ１の内部には、ＤＮＡ抽出に必要なそれぞれの溶液の入った収容部２２、２３、２４、２５、２６が形成されており、この収容部の底面は、フィルムなどで密封されていて、本体収容部の貫通針（図１２の１０−１構成）により容易に貫通され得るように設計された。また、５個の孔２１−１、２１−２、２７、２８、２９が形成されている。
【０１４１】
前記カートリッジ蓋体Ｒ１の第１収容部２２には、バインディングバッファー（Ｂｉｎｄｉｎｇ  ｂｕｆｆｅｒ）、第２収容部２３には、第１洗浄バッファー、第３収容部２４には、第２洗浄バッファー、第４収容部２５には、第３洗浄バッファー、第５収容部２６には、溶出バッファー（Ｅｌｕｔｉｏｎ  ｂｕｆｆｅｒ）が入っている。
【０１４２】
ＰＣＲプレート２００は、透明なプラスチック材質［ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴなど］のフィルムで覆われており、反応ウェルの内部には、乾燥されたＰＣＲプライマー／プローブまたはこれらを含むＰＣＲ混合物が入っている構造であり、これは、上述した図８で詳述した構造と同じである。
【０１４３】
本発明の核酸抽出カートリッジの作用は、次のような順序に進行され得る。
【０１４４】
１．生体試料の投入
カートリッジ本体部Ｒ２、カートリッジ蓋体Ｒ１およびＰＣＲプレート２００が結合された状態で後述する自動化装備に装着され、図１４に示された第１孔２１−１に生体試料（血液）が投入される。
【０１４５】
２．細胞から核酸の流出およびビーズとの結合
図１７に示されたように、カートリッジ本体部Ｒ２の下部に配置されたロータリーバルブ１９の回転およびピストン１８の作用を通じて第１収容部２２のバインディングバッファーが反応収容部１１に投入されて、生体試料およびマグネチックタブレットＭＴのビーズ（シリカがコーティングされたマグネチックビーズ）と混ざる。
【０１４６】
本発明において使用されるマグネチックタブレットＭＴは、カートリッジ本体部Ｒ２の前記反応収容部１１の内部に延びる貫通管路の末端部にマグネチックタブレットＭＴが装着されて、生体試料に含有された細胞から抽出される核酸が前記マグネチックタブレットが溶解して分散したマグネチックビーズの表面と核酸が結合するようにする機能を行う。
【０１４７】
この際、前記のマグネチックタブレットの代わりに、バインディングバッファーに前記マグネチックビーズを懸濁させて使用してもよい。
【０１４８】
以後、カートリッジ本体部Ｒ２の密閉された第２孔２１−２に振動子（ｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ  ｔｉｐ）が投入されて超音波が加えられれば、プラスチックを通じて超音波が伝達されて、生体試料、タブレットおよびバインディングバッファーが混合されて反応液が均質化され、この際、生体試料に含有された生体組織も破砕されて、核酸が流出され、流出された核酸は、ビーズの表面に結合される。
【０１４９】
カートリッジ本体部Ｒ２の第３孔２７にマグネチックバー（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｂａｒ）が投入されれば、ビーズが反応収容部の壁面に固定され、ロータリーバルブの回転およびピストンの作用を通じて残りの反応液が第１収容部に移される。
【０１５０】
３．１次洗浄
図１６に示されたカートリッジ本体部Ｒ２のロータリーバルブの回転およびピストンの作用を通じて第２収容部２３の第１洗浄バッファー（Ｗａｓｈｉｎｇ  ｂｕｆｆｅｒ）が反応収容部１１に投入されて核酸が結合されたビーズと混ざる。
【０１５１】
以後、図１４の第３孔２７からマグネチックバーが除去され、第２孔２１−２に振動子に超音波が加えられれば、１次洗浄が行われる。この１次洗浄により核酸以外にビーズに非特異的に結合された物質が洗浄される。
【０１５２】
第３孔２７にマグネチックバーが投入されて、ビーズが反応収容部の壁面に固定され、ロータリーバルブの回転およびピストンの作用を通じて１次洗浄液が第２収容部２３に移される。
【０１５３】
４．２次洗浄
図１６に示されたカートリッジ本体部Ｒ２のロータリーバルブの回転およびピストンの作用を通じて第３収容部２４の第２洗浄バッファーが反応収容部１１に投入されて、核酸が結合されたビーズと混ざる。
【０１５４】
以後、図１４の第３孔２７からマグネチックバーが除去され、第２孔２１−２に振動子に超音波が加えられれば、２次洗浄が行われる。この２次洗浄により核酸以外にビーズに非特異的に結合された物質が洗浄される。
【０１５５】
前記第３孔２７にマグネチックバーが投入されて、ビーズが反応収容部の壁面に固定され、ロータリーバルブの回転およびピストンの作用を通じて２次洗浄液が第３収容部２４に移される。
【０１５６】
５．３次洗浄
図１６に示されたカートリッジ本体部Ｒ２のロータリーバルブの回転およびピストンの作用を通じて第４収容部２５の第３洗浄バッファーが反応収容部１１に投入されて、核酸が結合されたビーズと混ざる。
【０１５７】
以後、図１４の第３孔２７でマグネチックバーが除去され、第２孔２１−２に振動子に超音波が加えられれば、３次洗浄が行われる。この３次洗浄により核酸以外にビーズに非特異的に結合された物質が洗浄される。
【０１５８】
前記第３孔２７にマグネチックバーが投入されてビーズが反応収容部の壁面に固定され、ロータリーバルブの回転およびピストンの作用を通じて３次洗浄液が第４収容部２５に移される。
【０１５９】
６．核酸の溶出
図１６に示されたカートリッジ本体部Ｒ２のロータリーバルブの回転およびピストンの作用を通じて第５収容部２６の溶出バッファーが反応収容部１１に投入されて、核酸が結合されたビーズと混ざる。
【０１６０】
以後、図１４の第３孔２７からマグネチックバーが除去され、第２孔２１−２に振動子が投入されて超音波が加えられれば、ビーズの表面に結合されていた核酸が溶出バッファーに溶解する。
【０１６１】
７．ＰＣＲ予備混合物の生成
第３孔２７にマグネチックバーが投入されてビーズが反応収容部の壁面に固定され、ロータリーバルブの回転および小さいピストンを選択して、これを用いて核酸が溶解した溶出バッファーが第６収容部１７に投入されて、第６収容部に入れられたＰＣＲ材料［ポリメラーゼ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ）、ｄＮＴＰなどの混合物］と混ざり、これに伴い、ＰＣＲ予備混合物が生成される。本発明において使用される「ＰＣＲ予備混合物」は、以上の物質で具現されるものと定義して使用する。前記過程は、プライマー／プローブを含んでいるＰＣＲ反応物がＰＣＲプレートの各ウェルに乾燥されている場合、省略され、核酸溶出液を下記のようにすぐにＰＣＲプレートに注入する。
【０１６２】
８．ＰＣＲプレートへの伝達
図１６に示されたカートリッジ本体部Ｒ２のロータリーバルブの回転およびピストンの作用を通じて第６収容部に生成されたＰＣＲ予備混合物がＰＣＲプレート２００に投入されて、ＰＣＲプレート２００に入れられたプライマー／プローブと混ざる。このような投入過程は、図１９に示されたように、ピストン１８の加圧によってロータリーバルブの流路Ｙに沿って移動して、注入ホールｈ１に注入されることになる。
【０１６３】
以後、第４孔２９に加熱棒が投入されて、ＰＣＲ反応プレートの入口部分のカバーフィルムが加圧加熱され、これに伴い、ＰＣＲ反応プレートが密封される。
【０１６４】
９．ＰＣＲ反応
最終的に、ＰＣＲプレート２００には、生体試料から抽出された核酸、ポリメラーゼ（ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ）、ｄＮＴＰ、プライマー／プローブおよびその他緩衝液が含有された状態となる。
【０１６５】
したがって、このＰＣＲプレート２００に前述した本発明の温度制御モジュールを通した加圧式熱印加を通じてＰＣＲ反応が行われるようにする。
【０１６６】
図２０〜図２３は、上述した本発明によるポリメラーゼ連鎖反応システムを構成する装置全体的な構造と配置構成を示すものである。
【０１６７】
図２０のように、本発明によるポリメラーゼ連鎖反応システムに核酸抽出カートリッジが内部に装着されれば、側面には、上述したＰＣＲプレート２００が保持されることになる。前記ＰＣＲプレート２００の胴体部に該当する反応ウェルが存在する部分は、外部に露出し、その上部に上述した温度制御モジュール３００が配置されることになる。
【０１６８】
図２１は、図２０における本発明の主要部の結合配置図を拡大したものであり、図２２は、図２１の部分の垂直断面概念図を図示して要部構成の配置を示すものである。図２３は、図２２の側面斜視断面概念図を示すものである。
【０１６９】
図２１〜図２３に示されたように、本発明による核酸抽出カートリッジ１００の内部から抽出された核酸を含むＰＣＲ予備混合物は、反応ウェルが具現されたＰＣＲプレート２００に注入されることになる。前記ＰＣＲプレート２００の上部には、前記反応ウェルの表面に対応する第１加圧面Ｇ１が具現され、加熱ユニットにより熱変性（ｄｅｎａｔｕｒａｔｉｏｎ）に必要な温度に維持される第１ヒーティングブロック３１０が配置され、これと結合されて、軸Ｓを基準として回転によって加圧される領域が変更される構造で具現することができる第２ヒーティングブロック３２０が対向して配置される。これに伴い、反応ウェルに注入されたＰＣＲ予備混合物は、熱変性に必要な第１温度（９５℃）や、結合（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）に必要な第２温度（５５℃）に符合するように、ヒーティングブロックにより直接加熱されることになる。
【０１７０】
また、図２２および図２３に示されたように、ＰＣＲプレート２００の下部には、恒温プレート３５０が配置されて、ＰＣＲプレート２００の温度を一定の温度水準で維持されるようにする。
【０１７１】
前記恒温プレート３５０の下部には、スキャニングモジュール５００が配置されて、光照射部Ｅ１により照射される光Ｌが、恒温プレート３５０の光透過部Ｈを経由してＰＣＲプレート２００に到達することになって、蛍光検出が行われることになる。
【０１７２】
本発明の実施例では、上述したように、温度制御モジュールにより第１温度（例えば９５℃）の第１ヒーティングブロックを密着して温度を上昇させる場合や、第２温度（例えば５５℃）の第２ヒーティングブロックを密着する場合、ＰＣＲプレート２００が一定の温度範囲に維持される状態であれば、内部増幅反応物の温度制御が非常に容易になるので、上述した恒温プレートの温度を第２温度に一定に維持することが、反応の信頼性を高めるための大変重要な要因として作用することになる。ＰＣＲプレートの温度を９５℃に上げる場合、第１温度ブロックと第１高温区域を密着させて熱伝達速度を増加させてＰＣＲプレートの温度を２〜３秒内に迅速に９５℃に到達させることができる。
【０１７３】
ＲＮＡターゲットを検出するＲＴ／ＰＣＲを行う場合、ＲＴ−ＰＣＲ反応乾燥物が入っているＰＣＲ予備混合物やＰＣＲプレートを使用する。低温ブロックをＲＴ反応温度に調節して、ＰＣＲ反応プレートに密着した後、ＲＴ反応時間だけ維持して、逆転写反応を行った後、前記ＰＣＲ反応を行うことができる。
【０１７４】
前記ＰＣＲ反応を通じて増幅された核酸の存在有無あるいは増幅された核酸の濃度を決定してこの情報を診断に用いることができるが、この際、増幅された核酸の存在有無あるいは濃度は、通常の核酸検出方法を用いて達成することができる。
【０１７５】
例えば、ＤＮＡ挿入（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）染料であるＤＮＡマイナーグローブ挿入蛍光染料であるサイバーグリーン（ＳＹＢＲ  ｇｒｅｅｎ）を使用する方法、多様な蛍光と消光体が付着されたプローブを使用して多様な波長帯の励起光と当該蛍光をスキャニングする方法などが用いられるが、これに制限されるものではない。
【０１７６】
以上では、本発明を好ましい実施例に基づいて説明したが、本発明の技術的思想は、これに限定されず、請求項に記載された範囲内で変形や変更実施可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明白なことであり、そのような変形や変更は、添付の特許請求範囲に属すると言える。
【図１】
2021505204.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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2021505204.tif 000027
2021505204.tif 000028
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