KR20140004986A - Real-time pcr device for detecting electrochemcial signal, and real-time pcr using the same - Google Patents

Real-time pcr device for detecting electrochemcial signal, and real-time pcr using the same Download PDF

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Abstract

An embodiment of the present invention relates to a real-time PCR device and method. According to this, the device can simultaneously analyze multiple samples at a ultra high speed through a dual heat block and a plate-shaped PCR chip and can miniaturize the size thereof and improve portability through the simple modularization capable of easily detecting continuous electrochemical signals generated in a nucleic acid amplification process.

Description

전기화학적 신호를 검출하기 위한 실시간 ＰＣＲ 장치, 및 이를 이용한 실시간 ＰＣＲ 방법{Real-time PCR device for detecting electrochemcial signal, and Real-time PCR using the same}[0001] The present invention relates to a real-time PCR apparatus for detecting an electrochemical signal and a real-time PCR method using the same,

본 발명의 일 실시예는 증폭 핵산에 따른 전기화학적 신호를 실시간으로 검출 및 측정할 수 있는 실시간 PCR 장치 및 이를 이용한 실시간 PCR 방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a real-time PCR apparatus capable of detecting and measuring an electrochemical signal according to an amplified nucleic acid in real time 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 하는 바, 기기의 소형화가 어렵고, 휴대용으로 활용하기 어려운 문제점이 있다.Polymerase Chain Reaction (PCR) is a technique for repetitively heating and cooling a specific region of a template nucleic acid to successively replicate the specific region and amplify a nucleic acid having the specific region exponentially, Science, genetic engineering, and medical fields. Recently, a variety of PCR apparatuses for performing the PCR have been developed. One example of a conventional PCR device is one in which a container containing a sample solution containing a template nucleic acid is mounted in one reaction chamber, and the container is repeatedly heated and cooled to perform a PCR reaction. However, since the PCR apparatus has a single reaction chamber, the overall structure is not complicated. However, it is necessary to provide a complicated circuit for accurate temperature control, and the total PCR execution time There is a problem that this becomes longer. Another example of a conventional PCR apparatus is a PCR system in which a plurality of reaction chambers having a PCR progress temperature are mounted and a sample solution containing a nucleic acid is flowed through one channel passing through the 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 channel for passing through a reaction chamber of a high temperature and a low temperature is necessarily required, A separate control device for controlling the flow rate of the sample solution containing the nucleic acid flowing in the channel passing through the chamber is required. Meanwhile, recent PCR apparatuses are being developed in order to open an efficient method for grasping not only an effort to improve the PCR yield, but also a real time PCR process. Real-time PCR is a so-called " real-time PCR "technique in which a PCR process can be grasped in real time. A real-time PCR apparatus includes a fluorescence substance injected into a PCR chamber, A measurement technique is adopted. However, in this case, the real-time PCR apparatus may have a complex structure such as a separate light source module for activating an optical signal from a fluorescent substance, a light detecting module for detecting an optical signal obtained from an amplified nucleic acid, It is difficult to miniaturize the device and it is difficult to use the device as a portable device.

따라서, PCR 시간을 줄임과 동시에 신뢰할 수 있는 PCR 수율을 얻을 수 있고, 더 나아가 제품의 소형화 및 휴대화가 가능한 실시간 PCR 장치의 필요성이 부각되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a need for a real-time PCR device capable of obtaining a reliable PCR yield while reducing the PCR time, and further miniaturizing and porting the product.

위와 같은 배경기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 일 실시예는 PCR 시간 및 수율을 합리적으로 개선하고, 더 나아가 제품의 소형화 및 휴대화가 가능한 실시간 PCR 장치 및 이를 이용한 실시간 PCR 방법을 제안하고자 한다.In order to solve the problems of the background art as described above, one embodiment of the present invention is to propose a real-time PCR apparatus capable of reasonably improving the PCR time and yield, further miniaturizing and porting the product, and real-

본 발명의 일 실시예는 기판 상부에 이격 배치된 제1 열 블록 및 제2 열 블록; 양 말단에 유입부 및 유출부가 구현된 1 이상의 반응 채널, 및 상기 반응 채널의 적어도 일 영역에 배치되되 상기 반응 채널 내부에서 증폭 핵산과 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 검출하도록 구현된 전극을 구비하는, 판 형상의 PCR 칩; 상기 PCR 칩이 장착되되 상기 PCR 칩의 전극 말단과 전기적으로 연결되도록 구현된 연결 포트를 구비하는 칩 홀더; 상기 PCR 칩이 장착된 칩 홀더를 상하 또는 좌우로 이동하여 상기 PCR 칩이 상기 제1 열 블록 또는 상기 제2 열 블록에 열 접촉할 수 있도록 구현된 구동 수단; 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 장치를 제공한다.
One embodiment of the present invention includes a first column block and a second column block spaced above the substrate; And at least one reaction channel in which an inlet and an outlet are formed at both ends, and at least one reaction channel disposed in at least one region of the reaction channel and configured to detect an electrochemical signal generated due to binding of the amplified nucleic acid and the active substance in the reaction channel A plate-shaped PCR chip having electrodes; A chip holder having a connection port on which the PCR chip is mounted and is electrically connected to an electrode terminal of the PCR chip; Driving means for moving the chip holder mounted with the PCR chip vertically or horizontally to enable the PCR chip to make thermal contact with the first column block or the second column block; And an electrochemical signal measuring module electrically connected to the connection port of the chip holder to measure an electrochemical signal generated in the reaction channel of the PCR chip in real time.

본 발명의 일 실시예에 있어서,In one embodiment of the present invention,

상기 활성물질은 이온결합성 물질의 이온화 산물 중 양이온 물질일 수 있다. 이 경우 상기 이온결합성 물질은 메틸렌 블루(methylene blue)일 수 있다.The active material may be a cationic material in the ionized product of the ion-binding material. In this case, the ion-binding material may be methylene blue.

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

또한, 상기 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 electrode may be at least one electrode selected from the group consisting of Au, Co, Pt, Ag, carbon nanotube, graphene, Can be selected.

또한, 상기 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.Also, the electrode may be a two-electrode module having a working electrode where the amplified nucleic acid binds with the active material and a reference electrode in which the amplified nucleic acid and the active material are not coupled, Electrode module including a counter electrode for adjusting the electron balance generated from the electrode, the reference electrode, and the indicating electrode.

또한, 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.In addition, the electrochemical signal measurement module may include anodic stripping voltammetry (ASV), chronoamperometry (CA), cyclic voltammetry, square wave voltammetry (SWV) A differential pulse voltammetry (DPV), and an impedance system.

또한, 상기 제1 열 블록 및 제2 열 블록은 상기 제1 열 블록 및 제2 열 블록의 온도를 전체적으로 일정하게 유지하기 위해 각 열 블록의 중심점을 기준으로 상하 및/또는 좌우 방향으로 대칭되도록 내부에 열선이 배치될 수 있다.The first column block and the second column block may be symmetrically arranged in the vertical and / or lateral directions with respect to the center point of each column block in order to maintain the temperatures of the first column block and the second column block as a whole. A heat ray may be disposed on the heat source.

또한, 상기 제1 열 블록 및 상기 제2 열 블록 중 어느 하나는 PCR의 변성 단계 온도를 유지하고, 다른 하나는 PCR의 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계 온도를 유지하도록 구현될 수 있다. 이 경우 상기 변성 단계 온도는 90℃ 내지 100℃이고, 상기 연장 (혹은 증폭) 단계 온도는 55℃ 내지 75℃일 수 있다.In addition, any one of the first column block and the second column block may be configured to maintain the denaturation temperature of the PCR and the other to maintain the annealing and extension (or amplification) temperature of the PCR. In this case, the denaturation temperature may be 90 ° C to 100 ° C, and the extension (or amplification) temperature may be 55 ° C to 75 ° C.

또한, 상기 제1 열 블록과 제2 열 블록은 상호 열 교환이 일어나지 않도록 미리 결정된 거리로 이격 배치될 수 있다.In addition, the first column block and the second column block may be spaced apart from each other by a predetermined distance such that mutual heat exchange does not occur.

또한, 상기 구동 수단은 좌우 방향으로 연장된 레일, 및 상기 레일을 통해 좌우 방향으로 슬라이딩 이동가능하게 배치되고 상하 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 연결 부재를 포함하고, 상기 연결 부재의 일 말단에는 상기 칩 홀더가 배치될 수 있다.The driving means includes a rail extending in the left-right direction, and a connecting member slidably movable in the left-right direction through the rail and slidable in the vertical direction, and the chip holder .

또한, 상기 PCR 칩은 상기 칩 홀더에 탈착 가능하게 구현될 수 있다.In addition, the PCR chip may be detachably mounted on the chip holder.

또한, 상기 PCR 칩은 상기 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.
In addition, the PCR chip may include a first plate provided with the electrode; A second plate disposed on the first plate and having the at least one reaction channel; And a third plate disposed on the second plate and having the inlet and the outlet.

본 발명의 다른 일 실시예는 상기 실시간 PCR 장치를 제공하는 단계; 주형 핵산을 포함하는 PCR 시료 및 상기 활성물질을 포함하는 PCR 시약을 상기 PCR 칩의 반응 채널에 주입하는 단계; 상기 PCR 칩의 전극 말단이 상기 연결 포트에 전기적으로 연결되도록 상기 PCR 시료 및 PCR 시약이 주입된 PCR 칩을 상기 칩 홀더에 장착하는 단계; 상기 구동 수단을 가동하여 상기 칩 홀더에 장착된 PCR 칩이 PCR의 변성 단계 온도 및 PCR의 어닐링 및 연장(혹은 증폭) 단계 온도를 각각 유지하는 상기 제1 열 블록 및 상기 제2 열 블록에 반복적으로 열 접촉하여 PCR을 수행하는 단계; 및 상기 PCR 수행 중 상기 PCR 칩 내부에서 증폭 핵산과 상기 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 실시간으로 검출 및 측정하는 단계를 포함하는, 실시간 PCR 방법을 제공한다.
According to another embodiment of the present invention, Injecting a PCR sample containing a template nucleic acid and a PCR reagent containing the active material into a reaction channel of the PCR chip; Attaching the PCR chip into which the PCR sample and the PCR reagent are injected to the chip holder so that the electrode end of the PCR chip is electrically connected to the connection port; The driving means is operated to cause the PCR chip mounted on the chip holder to repeatedly execute the first column block and the second column block which respectively maintain the denaturation temperature of the PCR and the annealing and extension (or amplification) Performing PCR by thermal contact; And detecting and measuring in real time an electrochemical signal generated due to the binding of the amplified nucleic acid and the active material in the PCR chip during the PCR.

본 발명의 다른 일 실시예에 있어서,In another embodiment of the present invention,

상기 활성물질은 이온결합성 물질의 이온화 산물 중 양이온 물질일 수 있다. 이 경우 상기 이온결합성 물질은 메틸렌 블루(methylene blue)일 수 있다.The active material may be a cationic material in the ionized product of the ion-binding material. In this case, the ion-binding material may be methylene blue.

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

본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치 및 방법에 따르면, 듀얼(dual) 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 the real-time PCR apparatus and method according to an embodiment of the present invention, it is possible not only to analyze a large number of samples simultaneously at a very high speed through a dual column block and a plate-shaped PCR chip, Simple module implementation that can easily detect continuous electrochemical signals can contribute significantly to miniaturization and portability of the product.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치의 구동원리를 도시한다.
도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 칩을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 홀더를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치의 전기화학적 신호 측정 모듈의 배치도이다.
도 9는 본 발명의 일시예에 따른 실시간 PCR 방법을 수행한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 방법을 수행한 결과를 나타내는 전기영동 사진이다.1 shows a real-time PCR apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 shows a driving principle of a real-time PCR apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figures 3 to 6 show a PCR chip according to an embodiment of the present invention.
7 shows a chip holder according to an embodiment of the present invention.
8 is a layout diagram of an electrochemical signal measurement module of a real-time PCR device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a graph showing a result of performing a real-time PCR method according to a temporal example of the present invention.
10 is an electrophoresis image showing a result of performing a real-time PCR method according to an 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치를 도시한다. 1 shows a real-time PCR apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치(1)는 기판(400) 상부에 이격 배치된 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200); 양 말단에 유입부(931) 및 유출부(932)가 구현된 1 이상의 반응 채널(921), 및 상기 반응 채널(921)의 적어도 일 영역에 배치되되 상기 반응 채널(921) 내부에서 증폭 핵산과 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 검출하도록 구현된 전극(950)을 구비하는, 판 형상의 PCR 칩(900); 상기 PCR 칩(900)이 장착되되 상기 PCR 칩(900)의 전극(950) 말단과 전기적으로 연결되도록 구현된 연결 포트(310)를 구비하는 칩 홀더(300); 상기 PCR 칩(900)이 장착된 칩 홀더(300)를 상하 또는 좌우로 이동하여 상기 PCR 칩(900)이 상기 제1 열 블록(100) 또는 상기 제2 열 블록(200)에 열 접촉할 수 있도록 구현된 구동 수단(500, 510, 520); 및 상기 칩 홀더(300)의 연결 포트(310)와 전기적으로 연결되어 상기 PCR 칩(900)의 반응 채널(921) 내부에서 발생하는 전기화학적 신호를 실시간으로 측정하도록 구현된 전기화학적 신호 측정 모듈(800)을 포함한다.
The real-time PCR apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a first column block 100 and a second column block 200 spaced apart on a substrate 400; And at least one reaction channel 921 in which an inlet 931 and an outlet 932 are implemented at both ends and a reaction channel 921 disposed in at least one region of the reaction channel 921, A plate-shaped PCR chip 900 having an electrode 950 configured to detect an electrochemical signal generated due to binding of an active material; A chip holder 300 having a connection port 310 on which the PCR chip 900 is mounted and is electrically connected to an end of the electrode 950 of the PCR chip 900; The PCR chip 900 can be thermally contacted to the first column block 100 or the second column block 200 by vertically or horizontally moving the chip holder 300 on which the PCR chip 900 is mounted (500, 510, 520); And an electrochemical signal measurement module electrically connected to the connection port 310 of the chip holder 300 to measure an electrochemical signal generated in the reaction channel 921 of the PCR chip 900 in real time 800).

도 1은 기판(400) 상부에 이격 배치된 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200), 판 형상의 PCR 칩(900), 및 상기 PCR 칩(900)이 장착되는 칩 홀더(300), 상기 PCR 칩(900)이 장착된 칩 홀더(300)를 상하 또는 좌우로 이동하여 상기 PCR 칩(900)이 상기 제1 열 블록(100) 또는 상기 제2 열 블록(200)에 열 접촉할 수 있도록 구현된 구동 수단(500, 510, 520)을 도시한다.1 shows a first column block 100 and a second column block 200 separated from each other on a substrate 400, a plate-shaped PCR chip 900, and a chip holder The PCR chip 900 may be moved to the first column block 100 or the second column block 200 by moving the chip holder 300 on which the PCR chip 900 is mounted, (500, 510, 520) which are designed to be contacted.

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 장치(1)는 상기 단계들을 수행하기 위한 모듈들을 포함하는 장치를 말하며, 본 명세서에 기재되지 아니한 세부적인 모듈들은 PCR을 수행하기 위한 종래 기술 중 개시되고 자명한 범위에서 모두 구비하고 있는 것을 전제로 한다.
PCR device refers to a device used in 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 perform the annealing step and the extension (or amplification) step simultaneously, wherein the PCR device performs two steps of the extension step and the annealing and extension (or amplification) step , Thereby completing the first circulation. Accordingly, a real-time PCR apparatus 1 according to an embodiment of the present invention refers to an apparatus including modules for performing the above steps, and detailed modules not described in the present specification are disclosed in the prior art It is presumed that all of them are included in the self-evident range.

도 1에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치(1)는 기판(400) 상부에 배치된 제1 열 블록(100) 및 상기 기판(400) 상부에 상기 제1 열 블록(100)과 이격 배치된 제2 열 블록(200)을 포함한다. 상기 기판(400)은 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200)의 가열로 인해 그 물리적 또는 화학적 성질이 변하지 않고, 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200) 간에 열 교환이 일어나지 않도록 하는 재질을 갖는 물질로 구현될 수 있다. 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200)은 핵산을 증폭하기 위한 변성 단계, 어닐링 단계 및 연장 (혹은 증폭) 단계를 수행하기 위한 온도를 유지할 수 있다. 따라서 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200)은 상기 각 단계들에 요구되는 온도를 제공하고, 이를 유지하기 위한 다양한 모듈을 포함하거나 또는 그러한 모듈과 구동가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 상기 칩 홀더(300)에 장착된 PCR 칩(900)이 상기 각 열 블록(100, 200)의 일 면에 접촉하면 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200)은 상기 PCR 칩(900)과의 접촉 면을 전체적으로 가열할 수 있어서, 상기 PCR 칩(900) 내부에 수용된 용액을 균일하게 가열 또는 온도 유지할 수 있다. 기존의 단일 열 블록을 채용했던 실시간 PCR 장치는 단일 열 블록에서의 온도 변화율이 초당 3 내지 7℃ 범위 내에서 이루어지는데 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 열 블록을 포함하는 실시간 PCR 장치(1)는 각각의 열 블록(100, 200)에서의 온도 변화율이 초당 20 내지 40℃ 범위 내에서 이루어져 PCR 수행 시간을 상당히 단축할 수 있다. 또한, 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200)은 그 내부에 열선(도시되지 않음)이 배치될 수 있다. 상기 열선은 상기 변성 단계, 어닐링 단계 및 연장 (혹은 증폭) 단계를 수행하기 위한 온도를 유지하도록 다양한 열원과 구동가능하게 연결될 수 있고, 상기 열선의 온도를 모니터하기 위한 다양한 온도 센서와 구동가능하게 연결될 수 있다. 상기 열선은 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200) 내부 온도를 전체적으로 일정하게 유지하기 위해 각각의 열 블록(100, 200) 면의 중심점을 기준으로 상하 및/또는 좌우 방향으로 대칭되도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200)은 그 내부에 박막 히터(thin film heater, 도시되지 않음)가 배치될 수 있다. 상기 박막 히터는 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200) 내부 온도를 전체적으로 일정하게 유지하기 위해 각각의 열 블록(100, 200) 면의 중심점을 기준으로 상하 및/또는 좌우 방향으로 일정한 간격으로 이격 배치될 수 있다. 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200)은 상기 PCR 칩(900)에 동일 면적의 고른 열 분포 및 신속한 열 전달을 위해 판 형상으로 구현되고, 금속 재질, 예를 들어 알루미늄 재질을 포함하거나 또는 알루미늄 재질로 구성될 수 있다. 상기 제1 열 블록(100)은 상기 변성 단계, 또는 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계를 수행하기 위한 적정 온도를 유지하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치(1)의 제1 열 블록(100)은 50℃ 내지 100℃를 유지할 수 있고, 바람직하게는 상기 제1 열 블록(100)에서 상기 변성 단계를 수행하는 경우 90℃ 내지 100℃를 유지할 수 있고, 바람직하게는 95℃를 유지할 수 있으며, 상기 제1 열 블록에서 상기 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계를 수행하는 경우에는 55℃ 내지 75℃를 유지할 수 있고, 바람직하게는 72℃를 유지할 수 있다. 다만, 상기 특정 온도 및 범위는 상기 변성 단계, 또는 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계를 수행할 수 있는 온도라면 제한되는 것은 아니다. 상기 제2 열 블록(200)은 상기 변성 단계, 또는 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계를 수행하기 위한 적정 온도를 유지하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치(1)의 제2 열 블록(200)은 상기 제2 열 블록에서 상기 변성 단계를 수행하는 경우 90℃ 내지 100℃를 유지할 수 있고, 바람직하게는 95℃를 유지할 수 있으며, 상기 제2 열 블록에서 상기 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계를 수행하는 경우에는 55℃ 내지 75℃를 유지할 수 있고, 바람직하게는 72℃를 유지할 수 있다. 다만, 상기 특정 온도 및 범위는 상기 변성 단계, 또는 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계를 수행할 수 있는 온도라면 제한되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 열 블록(100)은 PCR의 변성 단계 온도 (denaturing temperature)를 유지할 수 있으며, 변성 단계 온도가 90℃보다 낮으면 주형 핵산의 변성이 일어나 수율이 떨어지거나 반응이 일어나지 않을 수도 있고, 변성 단계 온도가 100℃보다 높아지면 PCR에 사용되는 효소의 활성이 감소하거나 사라져서, 상기 변성 단계 온도는 90℃ 내지 100℃일 수 있고, 바람직하게는 95℃일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 열 블록(200)은 PCR 반응의 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계 온도(annealing/extension temperature)를 유지할 수 있다. 연장 (혹은 증폭) 단계 온도가 55℃보다 낮으면 PCR 반응 산물의 특이성(specificity)이 떨어질 수 있고, 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계 온도가 74℃보다 높으면 프라이머에 의한 연장이 일어나지 않을 수 있기 때문에 PCR 효율이 떨어지게 되므로 상기 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계 온도는 55℃ 내지 75℃일 수 있고, 바람직하게는 72℃일 수 있다. 상기 제1 열 블록(100)과 제2 열 블록(200)은 상호 열 교환이 일어나지 않도록 미리 결정된 거리로 이격 배치된다. 이에 따라, 상기 제1 열 블록(100)과 제2 열 블록(200) 사이에서 열 교환이 일어나지 않기 때문에, 미세한 온도 변화에 의해서도 중대한 영향을 받을 수 있는 핵산 증폭 반응에 있어서, 상기 변성 단계와 상기 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계의 정확한 온도 제어가 가능하다.
1, a real-time PCR apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a first column block 100 disposed on a substrate 400 and a second column block 100 disposed on the substrate 400 And a second column block 200 spaced apart from the second column block 200. The substrate 400 does not change its physical or chemical properties due to the heating of the first column block 100 and the second column block 200 and the first column block 100 and the second column block 200 To prevent heat exchange. The first column block 100 and the second column block 200 may maintain a temperature for performing a denaturation step, an annealing step, and an extension (or amplification) step for amplifying the nucleic acid. Accordingly, the first column block 100 and the second column block 200 may include or be operatively coupled to various modules for providing and maintaining the temperatures required for each of the steps. Accordingly, when the PCR chip 900 mounted on the chip holder 300 contacts one surface of each of the thermal blocks 100 and 200, the first thermal block 100 and the second thermal block 200 are separated from each other, The contact surface with the PCR chip 900 can be heated as a whole and the solution contained in the PCR chip 900 can be uniformly heated or maintained at a temperature. A real-time PCR apparatus employing a conventional single-column block has a real-time PCR apparatus including two column blocks according to an embodiment of the present invention, while a temperature change rate in a single column block is within a range of 3 to 7 ° C per second (1), the temperature change rate in each of the thermal blocks (100, 200) is within the range of 20 to 40 ° C per second, so that the PCR execution time can be significantly shortened. In addition, the first column block 100 and the second column block 200 may be arranged with heat lines (not shown) therein. The hot wire may be drivably connected to various heat sources to maintain the temperature for performing the denaturation step, the annealing step, and the extension (or amplification) step, and may be operably connected to various temperature sensors for monitoring the temperature of the hot wire . In order to keep the internal temperature of the first column block 100 and the second column block 200 as uniform as possible, the hot line may be vertically and / or horizontally oriented with respect to the center point of each of the heat block 100, And may be arranged to be symmetrical. In addition, a thin film heater (not shown) may be disposed in the first column block 100 and the second column block 200. The thin film heater may be vertically and / or horizontally oriented with respect to the center point of each of the heat block 100, 200 faces to maintain the internal temperatures of the first and second thermal blocks 100, Can be spaced apart at regular intervals. The first column block 100 and the second column block 200 are formed in a plate shape for uniform heat distribution and rapid heat transfer of the same area to the PCR chip 900 and are made of a metal material, Or may be made of an aluminum material. The first column block 100 may be implemented to maintain an appropriate temperature for performing the denaturation step, or the annealing and extension (or amplification) step. For example, the first column block 100 of the real-time PCR device 1 according to an embodiment of the present invention can maintain 50 ° C to 100 ° C, In the case of performing the denaturation step, it is possible to maintain 90 ° C to 100 ° C, preferably 95 ° C, and in the case of performing the annealing and extension (or amplification) steps in the first column block, Lt; RTI ID = 0.0 > 72 C, < / RTI > However, the specific temperature and the range are not limited as long as they can perform the denaturation step, or the annealing and extension (or amplification) step. The second thermal block 200 may be implemented to maintain an appropriate temperature for performing the denaturation step, or the annealing and extension (or amplification) step. For example, the second column block 200 of the real-time PCR device 1 according to an embodiment of the present invention can maintain 90 ° C to 100 ° C when the denaturation step is performed in the second column block, Preferably 95 [deg.] C, and 55 [deg.] C to 75 [deg.] C, preferably 72 [deg.] C, when the annealing and extension (or amplification) steps are performed in the second column block. However, the specific temperature and the range are not limited as long as they can perform the denaturation step, or the annealing and extension (or amplification) step. Therefore, according to one embodiment of the present invention, the first column block 100 can maintain the denaturing temperature of the PCR, and when the denaturation temperature is lower than 90 ° C, the denaturation of the template nucleic acid occurs, And the activity of the enzyme used in the PCR decreases or disappears when the denaturation step temperature is higher than 100 ° C, so that the denaturation step temperature may be 90 ° C to 100 ° C, preferably 95 ° C Lt; / RTI > Also, according to an embodiment of the present invention, the second thermal block 200 may maintain the annealing and extension (or amplification) temperature of the PCR reaction. If the extension (or amplification) step temperature is lower than 55 ° C, the specificity of the PCR reaction product may decrease, and if the annealing and extension (or amplification) step temperature is higher than 74 ° C, extension by the primer may not occur The temperature of the annealing and extension (or amplification) step may be 55 ° C to 75 ° C, preferably 72 ° C, since the PCR efficiency is lowered. The first column block 100 and the second column block 200 are spaced apart from each other by a predetermined distance such that mutual heat exchange does not occur. Accordingly, in the nucleic acid amplification reaction which can be significantly influenced even by a minute temperature change since heat exchange does not occur between the first column block 100 and the second column block 200, Accurate temperature control of the annealing and extension (or amplification) stages is possible.

본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치(1)는 구동 수단(500)을 포함한다. 상기 구동 수단(500)은 상기 PCR 칩(900)이 장착된 칩 홀더(300)를 상하 또는 좌우로 이동하여 상기 PCR 칩(900)이 상기 제1 열 블록(100) 또는 상기 제2 열 블록(200)에 각각 열 접촉할 수 있도록 구현된다. 상기 구동 수단(500)에 의해, 상기 PCR 칩(900)이 장착된 칩 홀더(300)는 상기 제1 열 블록(100)과 제2 열 블록(200) 사이에서 좌우로 왕복 운동이 가능하고, 상기 구동 수단(500)에 의해, 상기 PCR 칩(900)이 장착된 칩 홀더(300)는 상기 제1 열 블록(100)과 제2 열 블록(200)에 상하로 접촉 또는 분리될 수 있다. 도 1에 따르면, 상기 구동 수단(500)은 좌우 방향으로 연장된 레일(510), 및 상기 레일(510)을 통해 좌우 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 배치되고, 상하 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 연결 부재(520)를 포함하고, 상기 연결 부재(520)의 일 말단에 상기 칩 홀더(300)가 연결 배치된다. 상기 구동 수단(500)의 좌우 및/또는 상하 이동은 상기 실시간 PCR 장치(1)의 내부 또는 외부에 구동가능하게 배치된 제어 수단(도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다.
The real-time PCR apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a driving means 500. The driving means 500 moves the chip holder 300 mounted with the PCR chip 900 up or down or left and right so that the PCR chip 900 can move the first column block 100 or the second column block 100 200, respectively. The chip holder 300 on which the PCR chip 900 is mounted can reciprocate right and left between the first column block 100 and the second column block 200 by the driving means 500, The chip holder 300 on which the PCR chip 900 is mounted can be vertically contacted with or separated from the first column block 100 and the second column block 200 by the driving means 500. 1, the driving unit 500 includes a rail 510 extending in the left-right direction and a connecting member 520 (not shown) which is slidably movable in the left-right direction through the rail 510 and is slidable in the vertical direction And the chip holder 300 is connected to one end of the connecting member 520. The left and / or right and / or up and down movement of the driving means 500 can be controlled by control means (not shown) that is drivably disposed inside or outside the real-time PCR apparatus 1. [

본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치(1)는 PCR 시료 및 시약을 수용하는 판 형상의 PCR 칩(900) 및 칩 홀더(300)를 포함하고, 상기 PCR 칩(900)은 상기 칩 홀더(300)에 탈착 가능하게 구현된다, 상기 PCR 칩(900) 및 칩 홀더(300)에 관한 상세사항은 후술한다.
A real-time PCR apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a plate-shaped PCR chip 900 and a chip holder 300 for receiving a PCR sample and a reagent, The PCR chip 900 and the chip holder 300 will be described later in detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치의 구동원리를 도시한다.2 shows a driving principle of a real-time PCR apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2에 따르면, 본 발명에 따른 실시간 PCR 장치(1)를 이용한 핵산 증폭 반응은 아래와 같이 구현된다. 먼저, 상기 PCR 칩(900)에 예를 들어, 주형 핵산(예를 들어, 이중 가닥 DNA), 증폭하고자 하는 특정 염기 서열과 상보적인 서열을 갖는 올리고뉴클레오티드 프라이머, DNA 중합효소, 삼인산화데옥시리보뉴클레오티드(deoxyribonucleotide triphosphates, dNTP), PCR 완충액(PCR buffer)를 포함하는 PCR 시료 및 시약을 포함하는 용액을 도입한 후, 상기 PCR 칩(900)을 상기 칩 홀더(300)에 장착한다. 뒤이어, 상기 제1 열 블록(100)을 변성 단계 온도, 예를 들어, 90℃ 내지 100℃, 바람직하게는 95℃로 가열 및 유지한다. 뒤이어 또는 이와 동시에, 상기 제2 열 블록(200)을 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계를 위한 온도, 예를 들어, 55℃ 내지 75℃, 바람직하게는 72℃로 가열 및 유지한다. 그 후, 상기 구동 수단(500)의 연결 부재(520)를 제어하여 상기 PCR 칩(900)을 하향 이동시켜, 상기 칩 홀더(300)에 장착된 PCR 칩(900)을 상기 제1 열 블록(100)에 접촉시켜 PCR 제1 변성 단계를 수행한다(x 단계). 뒤이어, 상기 구동 수단(500)의 연결 부재(520)를 제어하여 상기 PCR 칩(900)을 상향 이동시켜, 상기 칩 홀더(300)에 장착된 PCR 칩(900)을 상기 제1 열 블록(100)으로부터 분리시켜 PCR 제1 변성 단계를 종료하고, 상기 구동 수단(500)의 레일(510) 및 연결 부재(520)를 제어하여 상기 PCR 칩(900)을 제2 열 블록(200)의 위로 이동시킨다(y 단계). 그 후, 상기 구동 수단(500)의 연결 부재(520)를 제어하여 상기 PCR 칩(900)을 하향 이동시켜, 상기 칩 홀더(300)에 장착된 PCR 칩(900)을 상기 제2 열 블록(100)에 접촉시켜 PCR 제1 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계를 수행한다(z 단계). 뒤이어, 상기 구동 수단(500)의 연결 부재(520)를 제어하여 상기 PCR 칩(900)을 상향 이동시켜, 상기 칩 홀더(300)에 장착된 PCR 칩(900)을 상기 제2 열 블록(100)으로부터 분리시켜 PCR의 제1 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계를 종료하고, 상기 구동 수단(500)의 레일(510) 및 연결 부재(520)를 제어하여 상기 PCR 칩(900)을 제1 열 블록(200)의 위로 이동시킨 후 상기 x, y, z 단계를 반복함으로써, 일정 주기로 핵산 증폭 반응을 수행한다(순환 단계).
2, the nucleic acid amplification reaction using the real-time PCR apparatus 1 according to the present invention is implemented as follows. First, an oligonucleotide primer having a sequence complementary to a specific nucleotide sequence to be amplified, a DNA polymerase, a triple oxidized deoxyribose (for example, The PCR chip 900 is loaded into the chip holder 300 after introducing a solution containing a PCR sample and a reagent containing a nucleotide (deoxyribonucleotide triphosphates, dNTP), a PCR buffer, and the like. Subsequently, the first heat block 100 is heated and maintained at a denaturation temperature, for example, from 90 캜 to 100 캜, preferably 95 캜. Subsequently or simultaneously, the second thermal block 200 is heated and maintained at a temperature for the annealing and extension (or amplification) step, e.g., 55 캜 to 75 캜, preferably 72 캜. Thereafter, the PCR chip 900 is moved downward by controlling the connecting member 520 of the driving unit 500 to move the PCR chip 900 mounted on the chip holder 300 to the first column block 100) to perform the first PCR denaturation step (step x). The PCR chip 900 mounted on the chip holder 300 is moved to the first column block 100 by controlling the connection member 520 of the driving unit 500 to move the PCR chip 900 upward, , The PCR first modification step is terminated and the PCR chip 900 is moved up to the second column block 200 by controlling the rail 510 and the connecting member 520 of the driving means 500 (Step y). Thereafter, the PCR chip 900 is moved down by controlling the connecting member 520 of the driving unit 500 so that the PCR chip 900 mounted on the chip holder 300 is moved to the second column block 100) to perform a PCR first annealing and extension (or amplification) step (z step). The PCR chip 900 is moved upward by controlling the connection member 520 of the driving unit 500 to move the PCR chip 900 mounted on the chip holder 300 to the second column block 100 (Or amplification) step of the PCR is completed to control the rail 510 and the connecting member 520 of the driving unit 500 so that the PCR chip 900 is moved to the first row The nucleic acid amplification reaction is performed at a constant cycle by repeating the above steps x, y, and z after moving up the block 200 (circulation step).

도 3 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 칩(900)의 상세도이다.3 to 6 are detailed views of a PCR chip 900 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 칩(900)은 양 말단에 유입부(931) 및 유출부(932)가 구현된 1 이상의 반응 채널(921), 및 상기 반응 채널(921)의 적어도 일 영역에 배치되되 상기 반응 채널(921) 내부에서 증폭 핵산과 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 검출하도록 구현된 전극(950)을 구비한다.The PCR chip 900 according to an embodiment of the present invention includes at least one reaction channel 921 in which an inlet 931 and an outlet 932 are implemented at both ends, And an electrode 950 disposed in the reaction channel 921 and configured to detect an electrochemical signal generated due to the binding of the amplified nucleic acid and the active material.

상기 PCR 칩(900)은 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 칩(900)은 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. 상기 PCR 칩(900)의 일 표면이 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200)에 열 접촉하면 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200)으로부터 열을 제공받고, 상기 PCR 칩(900)의 반응 채널(921)에 포함된 PCR 시료 및 시약은 가열 및 유지될 수 있다. 또한, 상기 PCR 칩(900)은 열 전도율을 높이고 2 이상의 반응 채널(921)을 구비할 수 있도록 전체적으로 판 형상으로 구현된다. 또한, 상기 PCR 칩(900)의 외부 구조는 상기 칩 홀더(300)로부터 이탈되지 않도록 상기 칩 홀더(300)의 내부 공간에 고정 장착되도록 구현된다. 또한, 상기 PCR 칩(900)은 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 칩 제조 비용을 절감할 수 있다. The PCR chip 900 includes a nucleic acid such as a template nucleic acid double stranded DNA as a PCR sample, an oligonucleotide primer having a sequence complementary to a specific nucleotide sequence to be amplified, which is a PCR reagent, a DNA polymerase, a triple oxidized deoxyribonucleotide a deoxyribonucleotide triphosphate (dNTP), and a PCR reaction buffer. The PCR chip 900 includes an inlet 931 for introducing the sample and the reagent, an outlet 932 for discharging the nucleic acid amplification-completed solution, and a reaction in which the nucleic acid amplification reaction of the sample and the reagent is performed And a channel 921. When one surface of the PCR chip 900 is thermally contacted with the first column block 100 and the second column block 200, heat is supplied from the first column block 100 and the second column block 200 And the PCR sample and the reagent contained in the reaction channel 921 of the PCR chip 900 can be heated and maintained. In addition, the PCR chip 900 is implemented in a plate shape so as to increase the thermal conductivity and to have two or more reaction channels 921. The outer structure of the PCR chip 900 is fixedly mounted in the inner space of the chip holder 300 so as not to be separated from the chip holder 300. The PCR chip 900 may be made of a transparent or opaque plastic material. Since the thickness of the PCR chip 900 can be easily controlled by 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 전극(950)은 상기 반응 채널(921)의 적어도 일 영역에 배치되되 상기 반응 채널(921) 내부에서 증폭 핵산과 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 검출하도록 구현된다. 상기 전극(950)은 위와 같은 기능을 수행하기 위하여 다양한 재질로 구현될 수 있지만, 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. 또한, 상기 전극(950)은 위와 같은 기능을 수행하기 위하여 다양한 형상 또는 구조로 구현될 수 있지만, 예를 들어 도 3과 같이 상기 반응 채널(921)의 중심 영역의 바닥에 배치되고, 그 말단이 상기 PCR 칩의 테두리 경계까지 연장되는 선 형상으로 구현될 수 있고, 더 나아가 도 4와 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(도 4의 우측), 또는 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 전극(950)의 구조가 도 4와 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.The electrode 950 is disposed in at least one region of the reaction channel 921 and is configured to detect an electrochemical signal generated due to the binding of the amplified nucleic acid and the active material within the reaction channel 921. The electrode 950 may be formed of various materials to perform the functions as described above. For example, the electrode 950 may be formed of gold (Au), cobalt (Co), platinum (Pt), silver (Ag), carbon nanotube ), Graphene, and carbon (s). The electrode 950 may be formed in various shapes or structures to perform the above functions. For example, as shown in FIG. 3, the electrode 950 may be disposed at the bottom of the central region of the reaction channel 921, A working electrode 950a where the amplified nucleic acid and the active material are bound to each other as shown in FIG. 4, and an amplifying nucleic acid and an active material Electrode module (right side in FIG. 4) having a reference electrode 950b where no coupling takes place, or a two-electrode module (right side in FIG. 4) having the reference electrode 950a, the reference electrode 950b, Electrode module (left side in FIG. 4) having a counter electrode 950c for adjusting the balance. 4, the sensitivity of the electrochemical signal generated in the reaction channel 921 can be increased, and the detection of the generated signal can be enhanced. And measurement can be easily performed.

한편, 도 5 내지 6에 따르면, 상기 PCR 칩(900)은 수직 단면도를 기준으로 크게 3개의 층(layer)으로 구분될 수 있다. 도 5 내지 6에 따르면, 상기 PCR 칩(900)은 상기 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.5 to 6, the PCR chip 900 may be divided into three layers based on vertical cross-sectional views. 5 to 6, the PCR chip 900 includes a first plate 910 having the 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 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 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 having the 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 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 장치(1)의 사용 목적 및 범위에 따라 2 이상 존재할 수 있고, 도 3에 따르면, 2개의 반응 채널(921)이 예시되고 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 exist in two or more depending on the purpose and scope of the PCR apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, and according to FIG. 3, two reaction channels 921 are illustrated have. 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. 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 and 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 931 may have various sizes, but may preferably be selected from 1.0 mm to 3.0 mm in diameter. 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 칩(900)은 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 chip 900 may be mechanically processed to form an inlet 931 and an outlet 932 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 the outlet 932 of the third plate 930 and the reaction channel 921 of the second plate 920 are formed by injection molding, hot-embossing, casting ), And laser ablation. ≪ IMAGE > 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 > The lower surface of the third plate 930 and the upper surface of the second plate 920 and the lower surface of the second plate 920 and the upper surface of the first plate 910 are thermally bonded, Ultrasonic welding, solvent bonding, and may be performed 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.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 홀더를 도시한다.7 shows a chip holder according to an embodiment of the present invention.

도 7에 따르면, 상기 칩 홀더(300)는 상기 PCR 칩(900)이 장착되되 상기 PCR 칩(900)의 전극(950) 말단과 전기적으로 연결되도록 구현된 연결 포트(310)를 구비한다. 상기 칩 홀더(300)는 상기 PCR 칩(900)이 상기 PCR 장치(1)에 장착되는 부분이다. 상기 칩 홀더(300)의 내벽은 판 형상을 갖는 PCR 칩(900)이 상기 칩 홀더(300)로부터 이탈하지 않도록 상기 PCR 칩(900)의 외벽과 고정 장착되기 위한 형상 및 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 PCR 칩(900)이 상기 칩 홀더(300)에 장착되는 경우 상기 PCR 칩(900)의 전극(950) 말단은 상기 칩 홀더(300)의 연결 포트(310)와 전기적으로 연결되어 상기 PCR 칩(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(900)은 상기 칩 홀더(300)와 탈착 가능하다. 또한, 상기 칩 홀더(300)는 상기 구동 수단(500), 구체적으로 상기 연결 부재(520)의 말단에 연결되어 상기 실시간 PCR 장치(1) 내부에서 상하 또는 좌우로 이동할 수 있다.
Referring to FIG. 7, the chip holder 300 includes a connection port 310 to which the PCR chip 900 is mounted and is electrically connected to an end of the electrode 950 of the PCR chip 900. The chip holder 300 is a portion in which the PCR chip 900 is mounted to the PCR device 1. The inner wall of the chip holder 300 may have a shape and a structure to be fixedly mounted on the outer wall of the PCR chip 900 so that the plate-shaped PCR chip 900 does not separate from the chip holder 300. That is, when the PCR chip 900 is mounted on the chip holder 300, the terminal of the electrode 950 of the PCR chip 900 is electrically connected to the connection port 310 of the chip holder 300, An electrochemical signal generated due to the binding of the amplified nucleic acid and the active material in the reaction channel 921 of the PCR chip 900 is transmitted to the electrochemical signal measurement module 800 to be described later. Meanwhile, the PCR chip 900 is detachable from the chip holder 300. The chip holder 300 is connected to the end of the driving unit 500, specifically, the connection member 520, and can move up and down or right and left in the real-time PCR apparatus 1.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치의 전기화학적 신호 측정 모듈의 배치도이다.8 is a layout diagram of an electrochemical signal measurement module of a real-time PCR device according to an embodiment of the present invention.

도 8에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 장치(1)는 상기 칩 홀더(300)의 연결 포트(310)와 전기적으로 연결되어 상기 PCR 칩(900)의 반응 채널(921) 내부에서 발생하는 전기화학적 신호를 실시간으로 측정하도록 구현된 전기화학적 신호 측정 모듈(800)을 포함한다. 상기 전기화학적 신호 측정 모듈(800)은 상기 칩 홀더(300)의 연결 포트(310)와 전기적 연결 수단(700), 예를 들어 리드 전선을 통해 전기 소통가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 상기 PCR 칩(900)의 반응 채널(921) 내부에서 발생된 전기화학적 신호는 상기 PCR 칩(900)의 전극(950)을 통해 검출되고, 상기 검출된 신호는 상기 칩 홀더(300)의 연결 포트(310)와 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.
8, a real-time PCR device 1 according to an embodiment of the present invention is electrically connected to a connection port 310 of the chip holder 300 and connected to a reaction channel 921 of the PCR chip 900 And an electrochemical signal measurement module 800 configured to measure an electrochemical signal generated in a real time. The electrochemical signal measurement module 800 may be electrically connected to the connection port 310 of the chip holder 300 through an electrical connection means 700, for example, a lead wire. Therefore, the electrochemical signal generated in the reaction channel 921 of the PCR chip 900 is detected through the electrode 950 of the PCR chip 900, May be measured at the electrochemical signal measurement module 800 via the connection port 310 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).

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 방법을 수행한 결과를 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing the results of real-time PCR according to an embodiment of the present invention.

도 9에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 방법은 상술한 실시간 PCR 장치(1)를 제공하는 단계; 주형 핵산을 포함하는 PCR 시료 및 상기 활성물질을 포함하는 PCR 시약을 상기 PCR 칩(900)의 반응 채널(921)에 주입하는 단계; 상기 PCR 칩(900)의 전극(950) 말단이 상기 연결 포트(310)에 전기적으로 연결되도록 상기 PCR 시료 및 PCR 시약이 주입된 PCR 칩(900)을 상기 칩 홀더(300)에 장착하는 단계; 상기 구동 수단(500)을 가동하여 상기 칩 홀더(300)에 장착된 PCR 칩(900)이 PCR의 변성 단계 온도 및 PCR의 어닐링 및 연장(혹은 증폭) 단계 온도를 각각 유지하는 상기 제1 열 블록(100) 및 상기 제2 열 블록(200)에 반복적으로 열 접촉하여 PCR을 수행하는 단계; 및 상기 PCR 수행 중 상기 PCR 칩(900) 내부에서 증폭 핵산과 상기 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 실시간으로 검출 및 측정하는 단계를 포함한다.According to FIG. 9, the real-time PCR method according to an embodiment of the present invention includes the steps of: providing the real-time PCR apparatus 1; Injecting a PCR sample containing a template nucleic acid and a PCR reagent containing the active material into a reaction channel 921 of the PCR chip 900; Mounting the PCR chip 900 into which the PCR sample and the PCR reagent are injected to the chip holder 300 so that the terminal of the electrode 950 of the PCR chip 900 is electrically connected to the connection port 310; The driving unit 500 is operated to allow the PCR chip 900 mounted on the chip holder 300 to maintain the denaturation temperature of the PCR and the annealing and extension (or amplification) Performing PCR by repeated thermal contact with the first column block (100) and the second column block (200); And detecting and measuring in real time an electrochemical signal generated due to the binding of the amplified nucleic acid and the active material in the PCR chip 900 during the PCR.

실시간 PCR 장치 제공 단계(S1)는 상술한 실시간 PCR 장치(1)를 준비하는 단계이다. 따라서, 이하 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 방법은 상기 실시간 PCR 장치(1)의 구동을 전제로 한다. The real-time PCR device providing step S1 is a step of preparing the real-time PCR device 1 described above. Therefore, the real-time PCR method according to one embodiment of the present invention is based on the premise of driving the real-time PCR apparatus 1. [

시료 및 시약 주입 단계(S2)는 상기 PCR 칩(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.The sample and reagent injecting step S2 may include injecting a PCR sample and a reagent into the PCR chip 900 as well as a substance capable of generating an electrical signal through a chemical reaction with the template nucleic acid to be amplified, Injection.

PCR 칩 장착 단계(S3)는 상기 PCR 시료 및 시약이 수용된 PCR 칩(900)을 상기 실시간 PCR 장치(1)의 칩 홀더(300)에 장착하는 단계이다. 이 경우 전기화학적 신호 검출을 위해 상기 PCR 칩(900)의 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 (900) containing the PCR sample and the reagent to the chip holder (300) of the real time PCR device (1). In this case, the electrode 950 of the PCR chip 900 should be electrically connected to the connection port 310 of the chip holder 300 for electrochemical signal detection.

PCR 단계(S4)는 상기 제1 열 블록(100) 및 제2 열 블록(200)을 가열 유지하고, 상기 구동 수단(500)을 가동하여 상기 PCR 칩(900)의 반응 채널(921)에서 PCR이 수행되는 단계이다. 이 경우 상기 반응 채널(921) 내부에서 주형 핵산을 기초로 표적 핵산 부위가 증폭되고, 표적 핵산 부위의 연속적인 증폭에 따라 상기 활성물질과의 연속적인 반응(결합)으로 인해 전기화학적 신호가 발생한다.The PCR step S4 is performed by heating the first column block 100 and the second column block 200 and activating the driving unit 500 to perform PCR in the reaction channel 921 of the PCR chip 900, Is performed. In this case, the target nucleic acid region is amplified based on the template nucleic acid in the reaction channel 921, and an electrochemical signal is generated due to continuous reaction (binding) with the active material upon successive amplification of the target nucleic acid region .

전기화학적 신호 검출 및 측정 단계(S5)는 상기 S4 단계에서 핵산의 연속적인 증폭에 의해 발생한 전기화학적 신호(전류값 변화)를 상기 PCR 칩(900)의 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. 이 경우 상기 전기화학적 신호 검출 및 측정 시점은 다양할 수 있으나, 핵산이 증폭되는 시점에 맞춰 상기 칩 홀더(300)에 장착된 PCR 칩(900)이 PCR의 연장 (혹은 증폭) 단계 온도를 유지하는 열 블록(제1 열 블록 또는 제2 열 블록)과 열 접촉하는 시점 또는 열 접촉 직후 시점이 바람직하다. 이 경우 열 접촉 직후 시점이라 함은 상기 칩 홀더(300)에 장착된 PCR 칩(900)이 PCR의 연장 (혹은 증폭) 단계 온도를 유지하는 열 블록에 열 접촉한 후 상기 구동 수단(500)을 통해 다른 열 블록으로 이동하는 시점뿐만 아니라 상기 칩 홀더(300)에 장착된 PCR 칩(900)이 PCR의 연장 (혹은 증폭) 단계 온도를 유지하는 열 블록에 열 접촉한 상태에서 그 열 블록의 온도가 하강하는 시점, 예를 들어 72℃에서 60℃로 하강하는 시점일 수 있다. 따라서, 본 단계에서 증폭 핵산의 실시간 확인이 가능하게 된다.
The electrochemical signal detection and measurement step S5 may be performed in the same manner as the electrochemical signal detection and measurement step S5 in which the electrochemical signal (change in current value) generated by the continuous amplification of the nucleic acid in the step S4 is inputted to the electrode 950 of the PCR chip 900, And the electrochemical signal measuring module 800. The electrochemical signal measuring module 800 is connected to the electrochemical signal measuring module 800, In this case, the electrochemical signal detection and measurement time may vary, but the PCR chip 900 mounted on the chip holder 300 maintains the temperature of the extension (or amplification) step of the PCR in accordance with the time of amplification of the nucleic acid It is preferable that the time point of thermal contact with the column block (the first column block or the second column block) or the time point immediately after the thermal contact. In this case, the term "immediately after thermal contact" means that the PCR chip 900 mounted on the chip holder 300 thermally contacts the thermal block for maintaining the temperature of the extension (or amplification) step of the PCR, The PCR chip 900 mounted on the chip holder 300 thermally contacts the thermal block which maintains the temperature of the extension (or amplification) step of the PCR, and the temperature of the thermal block For example, from 72 ° C to 60 ° C. Therefore, real-time confirmation of the amplified nucleic acid in this step becomes possible.

실시예Example

본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 장치(1)를 사용하여 핵산 증폭 반응을 수행하였다. 본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 장치(1)에 있어서, 상기 PCR 칩(900)은 플라스틱 재질의 판 형상으로 3개의 반응 채널(921) 및 이의 말단에 각각 연결된 전극(950)을 구비하되, 상기 전극(950)은 탄소 나노튜브(carbon nanotube) 및 은(Ag)을 이용하여 제작하였고, 상기 전기화학적 신호 측정 모듈(800)은 양극 벗김 전압전류계(anodic stripping voltammetry, ASV)를 채용하였으며, 상기 활성물질을 제공하는 물질로서 메틸렌 블루 100 ㎕를 이하, PCR 시약에 첨가하였다. 한편, 상기 양극 벗김 전압전류계의 전기화학적 신호의 검출 조건을 아래와 같이 전제하였다.The nucleic acid amplification reaction was performed using the PCR apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. In the PCR apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, the PCR chip 900 has a plate shape of a plastic material and has three reaction channels 921 and electrodes 950 connected to the ends thereof, The electrode 950 is fabricated using carbon nanotubes and Ag. The electrochemical signal measurement module 800 employs anodic stripping voltammetry (ASV) 100 [mu] l of methylene blue as the substance providing the active substance was added to the PCR reagent below. On the other hand, the detection condition of the electrochemical signal of the anodic stripping voltage ammeter was presumed as follows.

- Preconcentration step : accumulation at -0.5 V 50초- Preconcentration step: accumulation at -0.5 V 50 sec

- Stripping step : - 0.5 V → 0.5 V, step potential of 2 mV, amplitude of 25 mV, and frequency of 25 Hz
- Stripping step: - 0.5 V → 0.5 V, step potential of 2 mV, amplitude of 25 mV, and frequency of 25 Hz

PCR 시료로서 이중 가닥 주형 DNA(template ds-DNA) 0.1 ng/㎕을 준비하고, PCR 시약으로서 특정 염기 서열에 상보적으로 결합하는 프라이머 쌍, 구체적으로 포워드 프라이머(forward primer, 0.125 ㎕, 1pmole), 리버스 프라이머(reverse primer, 0.125 ㎕, 1pmole), dNTP 0.2 ㎖, 중합효소(i-starmax Ⅱ polymerase, iNtRON Biotechnology) 0.2 ㎖, PCR 버퍼(pH 9, 10 mM Tris-HCl, 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl2, 30 mM salt) 등을 준비한 후, 상기 PCR 시료 및 시약 용액을 본 발명의 일 실시예에 따른 PCR 칩(900)에 도입하고, 상기 PCR 칩(900)을 상기 칩 홀더(300)에 장착하였다. 한편, 상기 제1 열 블록(100)을 95℃, 즉 허용 온도 범위는 90℃ 내지 100℃로 가열 및 온도 유지하고, 상기 제2 열 블록(200)을 72℃, 즉 허용 온도 범위는 55℃ 내지 75℃로 가열 및 온도 유지하였다. 그 후 40 순환(cycle)의 PCR을 수행하기 위해 PCR 장치(1)를 구동하였다(Pre-denaturation, 95 ℃, 30 sec, 1회; Denaturation 95 ℃, 4 sec, 40회; Annealing & Extension 72 ℃, 30 sec, 40회). 상기 PCR 장치(1)가 구동됨에 따라 1 순환 단계마다 핵산 증폭 여부를 양극 벗김 전압전류계(anodic stripping voltammetry, ASV)로 측정하였다. 그 결과, 핵산 증폭 단계에 따라 전류의 피크 값 변화(감소)가 감지되었고, PCR을 완료한 후 산물을 전기영동 한 결과, 3개의 반응 채널(921) 모두에서 증폭 핵산을 확인할 수 있었다. 도 9는 본 발명의 일시예에 따른 실시간 PCR 방법을 수행한 결과를 나타내는 그래프이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 PCR 방법을 수행한 결과를 나타내는 전기영동 사진이다.As a PCR sample, 0.1 ng / 占 퐇 of double-stranded template DNA (template ds-DNA) was prepared and a pair of primers complementarily binding to a specific base sequence as a PCR reagent, specifically forward primer (0.125 占,, 1 pmole) (Reverse primer, 0.125 μl, 1 pmole), 0.2 ml of dNTP, 0.2 ml of polymerase (i-starmax II polymerase, iNtRON Biotechnology), PCR buffer (pH 9, 10 mM Tris-HCl, 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl 2 and 30 mM salt) and the like are introduced into the PCR chip 900 according to an embodiment of the present invention and then the PCR sample and the reagent solution are introduced into the PCR chip 900 according to an embodiment of the present invention, Respectively. Meanwhile, the first column block 100 is heated and maintained at a temperature of 95 ° C, that is, a temperature range of 90 ° C to 100 ° C, and the second column block 200 is maintained at 72 ° C, Lt; RTI ID = 0.0 > 75 C < / RTI > The PCR device 1 was then run for 40 cycles of PCR (Pre-denaturation, 95 ° C, 30 sec, Denaturation 95 ° C, 4 sec, 40 times, Annealing & Extension 72 ° C , 30 sec, 40 times). As the PCR apparatus 1 was driven, nucleic acid amplification was measured by anodic stripping voltammetry (ASV) at every circulation step. As a result, the peak value change (decrease) of the current was detected according to the nucleic acid amplification step, and after the completion of the PCR, the product was electrophoresed, and as a result, the amplified nucleic acid was confirmed in all three reaction channels 921. FIG. 9 is a graph showing a result of performing a real-time PCR method according to a temporal example of the present invention, and FIG. 10 is an electrophoresis image showing a result of performing a real-time PCR method according to an embodiment of the present invention.

Claims (18)

기판 상부에 이격 배치된 제1 열 블록 및 제2 열 블록;
양 말단에 유입부 및 유출부가 구현된 1 이상의 반응 채널, 및 상기 반응 채널의 적어도 일 영역에 배치되되 상기 반응 채널 내부에서 증폭 핵산과 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 검출하도록 구현된 전극을 구비하는, 판 형상의 PCR 칩;
상기 PCR 칩이 장착되되 상기 PCR 칩의 전극 말단과 전기적으로 연결되도록 구현된 연결 포트를 구비하는 칩 홀더;
상기 PCR 칩이 장착된 칩 홀더를 상하 또는 좌우로 이동하여 상기 PCR 칩이 상기 제1 열 블록 또는 상기 제2 열 블록에 열 접촉할 수 있도록 구현된 구동 수단; 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 장치.A first column block and a second column block spaced apart above the substrate;
And at least one reaction channel in which an inlet and an outlet are formed at both ends, and at least one reaction channel disposed in at least one region of the reaction channel and configured to detect an electrochemical signal generated due to binding of the amplified nucleic acid and the active substance in the reaction channel A plate-shaped PCR chip having electrodes;
A chip holder having a connection port on which the PCR chip is mounted and is electrically connected to an electrode terminal of the PCR chip;
Driving means for moving the chip holder mounted with the PCR chip vertically or horizontally to enable the PCR chip to make thermal contact with the first column block or the second column block; And
An electrochemical signal measuring module electrically connected to the connection port of the chip holder to measure an electrochemical signal generated in a reaction channel of the PCR chip in real time;
/ RTI > 제1항에 있어서,
상기 활성물질은 이온결합성 물질의 이온화 산물 중 양이온 물질인 것을 특징으로 하는 실시간 PCR 장치.The method according to claim 1,
Wherein the active material is a cationic substance in an ionized product of an ion-binding substance. 제2항에 있어서,
상기 이온결합성 물질은 메틸렌 블루(methylene blue)인 것을 특징으로 하는 실시간 PCR 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the ion-binding material is 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 실시간 PCR 장치.The method according to claim 1,
Wherein the electrochemical signal is caused by a change in total current value due to a combination of negative charges of the amplified nucleic acid and positive charges of the active material. 제1항에 있어서,
상기 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 실시간 PCR 장치.The method according to claim 1,
The electrode is at least one selected from the group consisting of gold (Au), cobalt (Co), platinum (Pt), silver (Ag), carbon nanotubes, graphene, Time PCR device. 제1항에 있어서,
상기 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 실시간 PCR 장치.The method according to claim 1,
Wherein the electrode includes a working electrode having a binding site between the amplified nucleic acid and the active material and a reference electrode having no binding between the amplified nucleic acid and the active material, Electrode module including a reference electrode and a counter electrode for adjusting an electron balance generated from the indicating electrode. 제1항에 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 according to claim 1,
The electrochemical signal measuring module may be an anodic stripping voltammetry (ASV), a chronoamperometry (CA), a cyclic voltammetry, a square wave voltammetry (SWV) A differential pulse voltammetry (DPV), and an impedance system. 제1항에 있어서,
상기 제1 열 블록 및 제2 열 블록은 상기 제1 열 블록 및 제2 열 블록의 온도를 전체적으로 일정하게 유지하기 위해 각 열 블록의 중심점을 기준으로 상하 및/또는 좌우 방향으로 대칭되도록 내부에 열선이 배치된 것을 특징으로 하는 실시간 PCR 장치.The method according to claim 1,
The first column block and the second column block may be arranged so as to be symmetrical in the vertical direction and / or the left and right direction with respect to the center point of each column block in order to maintain the temperatures of the first column block and the second column block as a whole. Wherein the PCR-primer is a polymerase chain reaction (PCR). 제1항에 있어서,
상기 제1 열 블록 및 상기 제2 열 블록 중 어느 하나는 PCR의 변성 단계 온도를 유지하고, 다른 하나는 PCR의 어닐링 및 연장 (혹은 증폭) 단계 온도를 유지하도록 구현된 것을 특징으로 하는 실시간 PCR 장치.The method according to claim 1,
Wherein one of the first column block and the second column block is maintained to maintain the denaturation temperature of the PCR and the other is maintained to maintain the annealing and extension (or amplification) temperature of the PCR. . 제9항에 있어서,
상기 변성 단계 온도는 90℃ 내지 100℃이고, 상기 연장 (혹은 증폭) 단계 온도는 55℃ 내지 75℃인 것을 특징으로 하는 실시간 PCR 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the denaturation step temperature is 90 ° C to 100 ° C and the extension (or amplification) step temperature is 55 ° C to 75 ° C. 제1항에 있어서,
상기 제1 열 블록과 제2 열 블록은 상호 열 교환이 일어나지 않도록 미리 결정된 거리로 이격 배치된 것을 특징으로 하는 실시간 PCR 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first column block and the second column block are spaced apart from each other by a predetermined distance so that mutual heat exchange does not occur. 제1항에 있어서,
상기 구동 수단은 좌우 방향으로 연장된 레일, 및 상기 레일을 통해 좌우 방향으로 슬라이딩 이동가능하게 배치되고 상하 방향으로 슬라이딩 이동 가능한 연결 부재를 포함하고, 상기 연결 부재의 일 말단에는 상기 칩 홀더가 배치된 것을 특징으로 하는 실시간 PCR 장치.The method according to claim 1,
Wherein the driving means includes a rail extending in the left and right direction and a connecting member slidable in the left and right direction through the rail and slidable in the up and down direction and the chip holder is disposed at one end of the connecting member Time PCR device. 제1항에 있어서,
상기 PCR 칩은 상기 칩 홀더에 탈착 가능하게 구현된 것을 특징으로 하는 실시간 PCR 장치.The method according to claim 1,
Wherein the PCR chip is detachably mounted on the chip holder. 제1항에 있어서,
상기 PCR 칩은 상기 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 실시간 PCR 장치.The method according to claim 1,
The PCR chip includes a first plate provided with the electrode; A second plate disposed on the first plate and having the at least one reaction channel; And a third plate disposed on the second plate, the third plate having the inlet and the outlet. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 실시간 PCR 장치를 제공하는 단계;
주형 핵산을 포함하는 PCR 시료 및 상기 활성물질을 포함하는 PCR 시약을 상기 PCR 칩의 반응 채널에 주입하는 단계;
상기 PCR 칩의 전극 말단이 상기 연결 포트에 전기적으로 연결되도록 상기 PCR 시료 및 PCR 시약이 주입된 PCR 칩을 상기 칩 홀더에 장착하는 단계;
상기 구동 수단을 가동하여 상기 칩 홀더에 장착된 PCR 칩이 PCR의 변성 단계 온도 및 PCR의 어닐링 및 연장(혹은 증폭) 단계 온도를 각각 유지하는 상기 제1 열 블록 및 상기 제2 열 블록에 반복적으로 열 접촉하여 PCR을 수행하는 단계; 및
상기 PCR 수행 중 상기 PCR 칩 내부에서 증폭 핵산과 상기 활성물질의 결합으로 인해 발생하는 전기화학적 신호를 실시간으로 검출 및 측정하는 단계;
를 포함하는, 실시간 PCR 방법.Providing a real-time PCR device according to any one of claims 1 to 14;
Injecting a PCR sample containing a template nucleic acid and a PCR reagent containing the active material into a reaction channel of the PCR chip;
Attaching the PCR chip into which the PCR sample and the PCR reagent are injected to the chip holder so that the electrode end of the PCR chip is electrically connected to the connection port;
The driving means is operated to cause the PCR chip mounted on the chip holder to repeatedly execute the first column block and the second column block which respectively maintain the denaturation temperature of the PCR and the annealing and extension (or amplification) Performing PCR by thermal contact; And
Detecting and measuring in real time an electrochemical signal generated due to the binding of the amplified nucleic acid and the active material in the PCR chip during the PCR;
Lt; / RTI > 제15항에 있어서,
상기 활성물질은 이온결합성 물질의 이온화 산물 중 양이온 물질인 것을 특징으로 하는 실시간 PCR 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the active substance is a cationic substance in an ionized product of an ion-binding substance. 제16항에 있어서,
상기 이온결합성 물질은 메틸렌 블루(methylene blue)인 것을 특징으로 하는 실시간 PCR 방법.17. The method of claim 16,
Wherein the ion-binding material is 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 실시간 PCR 방법.The method according to claim 1,
Wherein the electrochemical signal is caused by a change in total current value due to a combination of negative charges of the amplified nucleic acid and positive charges of the active material.
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