KR950003661Y1 - 핵산(dna) 증폭 배양기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

핵산(DNA) 증폭 배양기

제1도는 본 고안의 외관을 보인 전체 사시도.

제2도는 본 고안의 내부를 보인 평단면도.

제3도는 본 고안에서 핵산증폭실의 정단면도.

제4도는 본 고안에서 공기가열실의 정단면도.

제5도는 본 고안에서 공기흐름제어실의 정단면도.

제6도는 본 고안의 1 싸이클을 나타낸 그래프.

제7도는 종래장치의 1 싸이클을 나타낸 그래프.

제8도는 종래장치의 단계별로 나타낸 정단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 본체 10 : 핵산증폭실

20 : 공기가열실 21 : 세라믹전열소자

22 : 도체 30 : 공기흐름제어실

31 : 고정격벽 40 : 회전밸브

41 : 힌지핀 50 : 스텝핑모터

50a : 모터축 60 : 공기순환팬

61 : 케이스 70 : 제어부

80 : 관체 90 : 온도감지센서

91 : 공기배출팬

본 고안은 핵산(DNA)을 증폭 배양시키기 위한 핵산 증폭배양기에 관한 것으로 특히, 핵산의 증폭효과가 높고 증폭실내의 온도조절이 용이하도록 한 핵산(DNA) 증폭배양기에 관한 것이다.

일반적으로 세포핵 염색체의 기초물질로 알려진 핵산(DNA)은 각종 유전물질을 보유하고 있어 의학분야와 의약품 및 유전자조작과 관련된 생명공학의 중요한 연구분야로서 이를 위해서는 동일한 구조의 많은 핵산이 필요하다.

그러나, 핵산은 인위적인 생산이 불가능하기 때문에 통상 생체조직에서 분리해낸 것을 증폭배양시켜 사용하게 된다.

또한, 핵산의 증폭을 위해서는 배양온도가 중요한 바, 통산 핵산은 섭씨 55℃ 정도에서부터 시작하여 95℃ 정도까지 가열과 냉각을 방복하게 되는데 상기와 같이 1 싸이클이 완료될때마다 핵산은 2배씩 증가하는 것으로 알려져 있다.

종래에는 핵산의 배양온도를 유지시켜주기 위하여 제8도에서 보는 바와같이 섭씨 55℃, 72℃, 92℃ 정도의 물이 저장된 각각의 배양조(100)(101)(102)내에 핵산이 주입된 유리관(A)을 55℃로 부터 순차적으로 침지시켜 최종 92℃ 정도까지 승온시킨후 다시 55℃까지 냉각시켰던 것이다.

그런데, 이와 같은 종래의 장치는 유리관(A)이 배양조(100)(101)(102)내에 수장된 상태에서 물과의 접촉에 의해 그 온도가 승온 및 하강하는 것이므로 제7도와 같이 1 싸이클을 완료하는 시간이 매우 길고 이로 인해 핵산의 증폭 및 배양속도가 매우 느리다는 단점이 있으며, 유리관(A)을 넣었다 뺐다 해야 하는 불편함이 있었다.

본 고안의 목적은 상기한 문제점을 감안하여 핵산배양용 유리관의 가열방식을 공기순환가열방식으로 채택하되 온도의 상승과 하강속도가 높고 증폭실내의 온도조절이 용이한 핵산 증폭배양기를 제공함에 있다.

본 고안의 또다른 목적은 반영구적으로 사용가능한 열원을 가열수단으로 제공함에 있다.

본 고안은 상기의 목적을 달성하기 위하여 핵산을 증폭 및 배양시키는 핵산증폭실과, 얇은 판상으로 길이가 길며 그 내부에 발열선이 매입된 세라믹전열소자들이 복수개 설치되어 공기를 가열해주는 공기 가열실과, 외부 공기흡입구와 가열공기배출구를 보유하는 공기흐름제어실과, 상기 공기흐름제어실내의 공간을 구획하는 가변 격벽으로서 회동가능하게 설치되며 그 회동후의 정지위치에 따라 외부공기흡입구와 가열공기배출구를 동시에 차단하거나 개방시키게 되는 판상의 회전밸브와, 상기 회전밸브를 작동시키는 스텝핑모터와, 기기내의 공기를 강제 순환시키는 공기순환팬과, 상기 핵산증폭실내의 온도변화를 감지하는 온도감지센서와, 상기 온도감지센서로부터 제공되는 핵산증폭실내의 온도정보에 따라 상기 스텝핑모터의 구동과 상기 세라믹전열소자의 발열여부를 제어하는 제어부로 구성된다.

이하, 본 고안을 첨부된 실시예의 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안의 외관을 보인 전체사시도이고, 제2도는 본 고안의 내부를 보인 평단면도이다.

도시한 바와같이 본 고안의 본체(1)전면에는 핵산배양용 유리관이 장착된 장착틀(B)을 내부의 핵산증폭실까지 삽탈시킬수 있는 복수개의 삽탈홈(2a)과 각종 계기 및 온/오프스위치등이 부착된 프론트판넬(2)이 설치되고, 상기 프론트판넬(2)후단부는 케이스(3)로 감싸여진다.

상기 본체(1)내에는 핵산증폭실(10)과 공기가열실(20) 및 공기흐름제어실(30)등 핵산의 증폭배양에 필요에 설비들이 내장된다.

핵산을 증폭배양시키기 위한 핵산증폭실(10)은 본체(1)의 바닥면에 지간(12)을 통하여 고정되고, 그 내부의 양측면에는 공기흡입구(10a)과 공기배출구(10b)가 형성되며, 전후면에는 외부로부터 삽입되는 장착틀(B)을 안내 및 고정시키기 위한 복수개의 가이드홈(10c)과 고정홈(10d)이 형성된다.

상기 핵산증폭실(10)상단에는 제3도와 같이 뚜껑(11)이 씌워지고, 상기 뚜껑일측에는 온도감지센서(90)가 내부공간을 향하게 설치되며, 이 온도감지센서는 이후에 설명하는 제어부와 리드선으로 연결되어 상기 핵산증폭실(10)내의 온도변화를 제어부에 전달하게 된다.

상기 공기가열실(20)은 핵산증폭실(10)내의 온도를 유지시켜주기 위하여 열원의 매체로 사용되는 공기를 직접가열시켜 핵산증폭실(10)내로 공급시켜주기 위한 방으로서 내부의 양측면에 공기흡입구(20a)와 공기배출구(20b)가 형성되어 상기 공기흡입구(20a)가 상기 핵산증폭실(10)의 공기배출구(10b)와 관체(80)를 통하여 연결되고, 내부에는 얇은 판상으로 길이가 길며 발열선이 매입된 복수개의 세라믹전열소자(21)가 설치되며, 상단에는 제4도와 같이 뚜껑(23)이 씌워진다.

상기 세라믹전열소자(21)는 그 하단이 공기가열실(20)의 바닥면에 설치된 도체(22)상에 끼워져 견고히 고정됨과 동시 전기적으로도 연결되어 상기 도체(22)에 전원이 공급되면 세라믹전열소자(21)가 발열하게 된다.

본 고안의 가열수단으로서는 상기 세라믹전열소자(21)대신 할로겐램프를 사용할수도 있으나, 할로겐램프는 수명이 짧고 시간이 지남에 따라 발열량이 점차 감소하며 값이 비싼 단점이 있기 때문에 가열수단으로서는 부적합하다.

또한, 할로겐램프는 빛을 발산하는 만큼의 에너지 손실이 있는 반면, 세라믹전열소자는 전열효율이 높으며 세라믹의 가열 및 냉각속도가 빠르므로 신속한 온도변화에 민감하게 대응할 수 있는 가열수단이며 가열시 발생하는 원적외선으로 인해 더욱 높은 가열효과를 얻을 수 있는 것이다.

상기 도체(22)는 이후에 설명하는 제어부의 명령에 의해 전원이 온/오프 된다.

공기흐름제어실(30)은 가열된 공기가 기기내부만을 순환하도록 외부에 대하여 차단하거나 또는 가열된 공기를 배출하고 찬공기를 흡입토록 제어하는 일종의 밸브실로서 일측으로 공기흡입구(30a)와 공기 배출구(30b)가 형성되어 상기 공기흡입구(30a)가 상기 공기가열실(20)의 공기배출구(20b)와 연통되고, 타측으로는 외부공기 흡입구(20c)와 가열공기배출구(30d)가 형성되며, 상단에는 뚜껑(32)이 씌워진다.

상기 외부공기흡입구(30c)와 가열공기배출구(30d)사이에는 고정격벽(31)이 형성되어 이들 사이의 내부공간을 양분한다.

상기 공기흐름제어실(30)의 내부중앙으로는 공간을 구획하는 격벽으로서 회동가능한 판상의 회전밸브(40)가 설치되어 그 하단이 바닥면과 힌지핀(41)으로 연결되고, 일측면이 상기 고정격벽(31)의 선단부와 접하게 되어 상기 고정격벽(31)과 함께 공기흐름제어실(30)의 내부 공간을 3등분한다.

상기 회전밸브(40)를 작동시키기 위하여 설치되는 스텝핑모터(STEPPING MOTOR)(50)는 제5도와 같이 상기 공기흐름제어실(30)의 뚜껑(32)상단에 고정되어 그 하단의 모터축(50a)이 상기 회전밸브(40)상단에 결합되므로서 상기 스텝핑모터(50)에 의해 회전밸브(40)가 회전하면서 그 정지위치에 따라 외부공기흡입구(30c)와 가열공기배출구(30d)를 동시에 차단하거나 개방시키게 된다.

상기 스텝핑모터(50)는 제어부의 명령에 의해 작동된다.

또한, 본 고안은 온도를 높히는 매개체로서 사용되는 가열된 공기를 강제순환시키기 위한 수단으로서 공기순환팬(60)이 설치된다.

상기 공기순환팬(60)은 기기내의 적당한 위치에 설치할 수 있으나 상기 핵산증폭실(10)과 공기흐름제어실(30)사이에 설치되는 것이 보다 바람직하며 케이스(61)에 의해 감싸여진다.

상기 케이스(61)에는 상기 핵산증폭실(10)과 공기흐름제어실(30)의 공기흡입구(10a) 및 공기배출구(30b)와 연통되는 공기흡입구(61a) 및 공기배출구(61b)가 형성된다.

그런데, 상기 세라믹전열소자(21)와 스텝핑모터(50)의 구동시기를 제어하기 위해서는 별도의 제어부(70)가 필요한데, 상기 제어부(70)는 구체적으로 도시하지 않았지만 마이크로프로세스와 타이머 및 기판등으로 구성되어 상기 핵산증폭실(10)내에 설치된 온도감지센서(90)와 리드선으로 연결되며 상기 온도감지센서(90)로부터 제공되는 핵산증폭실(10)내의 온도정보에 따라 상기 스텝핑모터(50)의 동작과 세라믹전열소자(21)의 발열 여부를 제어하게 된다.

그리고, 상기 공기흐름제어실(30)의 외부공기흡입구(30c) 및 가열공기배출구(30d)와 마주보는 본체(1)에는 각각 흡입구(1a)와 배기구(1b)가 형성되고, 상기 배기구(1b)에는 공기배출팬(91)이 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 동작과 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 프론트판넬(2)의 삽탈홈(2a)을 이용하여 핵산증폭실(10)내에 핵산배양용 유리관이 장착된 장착틀(B)을 삽입하고, 전원스위치와 작동스위치를 온 시키면, 공기순환팬(60)이 작동함에 따라 핵산증폭실(10)과 공기가열실(20) 및 공기흐름제어실(30)내의 공기가 제2도의 화살표와 같은 방향으로 강제순환하게 된다.

상기 동작중 공기가열실(20)로 유입된 공기는 세라믹전열소자(21)에 의해 가열된 다음 공기흐름제어실(30)을 통하여 핵산증폭실(10)내에 삽입된 장착틀(B)의 핵산배양용 유리관을 지나면서 핵산증폭실(10)의 내부온도를 상승시키게 된다.

이때, 온도감지센서(90)는 핵산증폭실(10)내의 온도를 감지하여 이를 제어부(70)에 전달하므로서 제어부(70)에서는 상기 회전밸브(40)의 구동과 세라믹전열소자(21)의 발열상태를 제어하여 핵산증폭실(10)내의 온도를 배양조건에 맞도록 제어하게 된다.

즉, 상기 온도감지센서(90)에 의해 감지되는 핵산증폭실(10)내의 온도가 규정치 이하일 경우에는 스텝핑모터(50)를 제어하여 회전밸브(40)를 제2도의 실선과 같은 상태로 움직이므로서 공기흐름제어실(30)의 외부공기흡입구(30c)와 가열공기배출구(30d)를 차단하고, 동시에 공기가열실(20)의 도체(22)에 전원을 온 시켜 세라믹전열소자(21)를 발열시키므로서 순환하는 공기의 온도를 높혀주게 된다.

또한, 핵산증폭실(10)내의 온도를 현상태로 일정하게 유지시키고자 할때에는 제2도의 일점쇄선과 같이 제어부(70)에서 스텝핑모터(50)를 제어하여 회전밸브(40)를 약간만 회동시키므로서 약간의 외부공기가 순환공기와 혼합되고, 그만큼 가열공기의 일부가 외부로 배출되어 순환하는 공기는 항상 일정한 온도를 유지하게 된다.

반대로, 핵산증폭실(10)내의 온도가 규정치에 도달하여 온도를 급강하시킬때는 제어부(70)에서 세라믹전열소자(21)의 전원을 오프시킨 후 스텝핑모터(50)를 제어하여 회전밸브(40)를 최대 개방위치까지 회동시키므로서 차가운 외부공기가 내부로 유입되고, 가열된 공기가 외부로 빠져나가게 하면 된다.

이때, 상기 동작중 가열공기를 외부로 신속히 배출시키기 위하여 공기배출팬(91)이 동시에 작동하므로서 가열공기의 원활한 배출을 돕는다.

이와같은 동작에 의해 본 고안은 제6도와 같이 동작초기에는 회전밸브(40)에 의해 외부공기흡입구(30c)와 가열공기배출구(30d)가 차단된 상태에서 세라믹전열소자(21)가 가열되어 핵산증폭실(10)내의 온도를 약 55℃까지 올리고, 계속해서 약 72℃까지 승온시키게 되며, 이렇게 해서 핵산증폭실(10)내의 온도가 약 72℃까지 올라가면 이 상태에서 회전밸브(40)가 일점쇄선과 같이 약간 열리게 되어 이 온도를 약 15~20초 정도 유지하게 된다.

이후, 다시 회전밸브(40)가 닫히게 되므로 핵산증폭실(1)내의 온도는 약 92℃까지 급격히 올라게 되며, 이상태에서 회전밸브(40)가 이 점쇄선과 같이 완전히 열림과 동시에 세라믹전열소자(21)의 전원이 오프되므로서 핵산증폭실(10)내의 온도는 초기의 상태로 급강하하게 된다.

이렇게 해서 본 고안은 1 싸이클을 완료하게 되며, 이후에는 상기와 같은 동작이 반복되어 유리관내의 핵산을 증폭배양시키게 된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 핵산이 주입된 유리관이 공기와의 접촉에 의해 그 온도가 승온 및 강하되는 것이므로 1 싸이클을 완료하는 시간이 매우 짧아 그만큼 증폭 및 배양속도가 빠르고, 또한 공기가열수단이 세라믹전열소자인 관계로 수명이 긴 장점이 있으며, 무엇보다 공기흐름제어실의 간단한 조작만으로 온도조절유지가 손쉽고 에너지 효율이 매우 높은 특징을 갖는다.

아울러, 셋팅온도와 시간이 모두 제어부에 의해 자동 조정되므로 별도의 인력이나 불편이 따르지 않게 되어 이 또한 핵산의 증폭 및 배양속도를 단축시키는 장점이 있는 것이다.

Claims (5)

1. 핵산(DNA)배양용 유리관들이 장착된 복수개의 장착틀(B)이 삽탈 가능하게 장착되는 핵산증폭실(10)과, 상기 핵산증폭실과 관체(80)를 통하여 연통되며 그 내부에 길이가 긴 판상의 세라믹 전열소자(21)들이 복수개 설치되어 공기를 가열해주는 공기가열실(20)과, 상기 공기 가열실과 연통되며 외부공기흡입구(30c)와 가열공기배출구(30d)를 보유하는 공기흐름제어실(30)과, 상기 공기흐름제어실내의 공간을 구획하기 위한 격벽으로서 회동가능하게 설치되며 그 회동후의 정지위치에 따라 외부공기흡입구와 가열공기배출구를 동시에 차단하거나 개방시키는 판상의 회전밸브(40)와, 상기 회전밸브를 작동시키기 위한 스텝핑 모터(50)와, 상기 공기흐름제어실 및 핵산증폭실과 연통되게 설치되어 기기내의 공기를 강제순환시키는 공기순환팬(60)과, 상기 핵산증폭실내의 온도변화를 감지하는 온도감지센서(90)와, 상기 온도감지센서로부터 전달되는 핵산증폭실내의 온도정보에 따라 상기 스텝핑모터의 구동과 세라믹 전열소자의 발열여부를 제어하는 제어부(70)로 구성됨을 특징으로 하는 핵산(DNA) 증폭배양기.
2. 제1항에 있어서, 상기 핵산증폭실(10)내의 온도를 높힐때는 상기 판상의 회전밸브(40)가 외부공기흡입구(30c)가 가열공기배출구(30d)를 동시에 폐쇄토록 위치하며 일정온도를 유지하거나 온도를 강하시킬때에는 개방위치로 회동함을 특징으로 하는 핵산(DNA) 증폭배양기.
3. 제2항에 있어서, 상기 핵산증폭실(10)내의 온도를 강하시킬때는 세라믹전열소자(21)의 전원이 오프(off)됨을 특징으로 하는 핵산(DNA) 증폭배양기.
4. 제3항에 있어서, 상기 가열공기배출구(30d)의 외측으로 공기배출팬(91)이 설치됨을 특징으로 하는 핵산(DNA) 증폭배양기.
5. 제2항에 있어서, 상기 공기흐름제어실(30)의 외부공기흡입구(30c)와 가열공기배출구(30d)는 고정격벽(31)에 의해 양분된 공가부임을 특징으로 하는 핵산(DNA) 증폭배양기.