模块式同时诊断聚合酶链式反应系统

交叉引用

本申请要求于2021年5月30日提交的韩国专利申请10-2021-0069619的优先权，其全部内容以引用方式包含于此。

技术领域

本发明涉及一种聚合酶链式反应(PCR)装置，更加详细地，涉及一种如下的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统：在一个装置内设置多个聚合酶链式反应模块，能够利用一个控制模块控制这些多个聚合酶链式反应模块。

背景技术

聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction；PCR)是一种通过反复加热及冷却含有核酸分子的样品溶液，并链式复制具有特定碱基序列的位点(靶核酸)来以指数方式扩增的技术，是一种可以通过复制微量核酸来检测靶基因的技术。

这种聚合酶链式反应方法反复进行脱氧核糖核酸(DNA)变性步骤、退火步骤及脱氧核糖核酸合成步骤，脱氧核糖核酸变性步骤(denaturing step)是将含有双链模板脱氧核糖核酸的样品溶液在特定温度下，例如约95℃下加热5秒钟来将双链脱氧核糖核酸分离成单链脱氧核糖核酸的步骤，退火步骤(annealing step)是在脱氧核糖核酸变性步骤之后，将具有与待扩增的特定碱基序列具有互补的序列的引物注入样品溶液中，与单链脱氧核糖核酸一同在特定温度下，例如50℃下冷却5秒钟，使得引物与单链脱氧核糖核酸的特定碱基序列杂交来形成部分脱氧核糖核酸-引物复合物的步骤，脱氧核糖核酸合成步骤(extension step)是在退火步骤之后，使得样品溶液在脱氧核糖核酸聚合酶的活化温度下，例如72℃下保持5秒钟，从而通过脱氧核糖核酸聚合酶(polymerase)以部分脱氧核糖核酸-引物复合物的引物为基础形成双链脱氧核糖核酸的步骤。此外，可以通过检测与靶核酸结合的荧光染料产生的荧光来检测靶核酸。

图1是现有技术的聚合酶链式反应装置的简要结构图，图2是图1所示的聚合酶链式反应装置的使用状态图。

如图所示，现有的聚合酶链式反应装置100主要包括主体外壳110、聚合酶链式反应模块120、控制模块130及生物芯片140。

上述主体外壳110形成聚合酶链式反应装置100的外观，呈六面体形状，在内部形成规定尺寸的空间。上述聚合酶链式反应模块120对生物芯片140中收容的反应物进行加热及冷却，呈长方体形态，设置成可以通过形成在上述主体外壳110的前表面的开口部滑动到上述主体外壳110的内部而被收纳。

上述控制模块130设置于上述主体外壳110的内部，与上述聚合酶链式反应模块120电连接，通过控制聚合酶链式反应模块120来进行预定的聚合酶链式反应工序。

在上述生物芯片140形成有用于收容包含试样和试剂的反应物的多个腔室，放置于形成在上述聚合酶链式反应模块120上表面的放置槽122与上述聚合酶链式反应模块120一同设置于主体外壳110的内部。

此外，在上述聚合酶链式反应模块120的内部设置有用于对放置于上述放置槽122的生物芯片140进行加热及冷却的加热冷却模块150，以及用于向上述生物芯片140的侧面照射预定波长的光的光源模块160。上述加热冷却模块150包括加热板151、散热块153及散热风扇155，上述光源模块160包括多个发光二极管(LED)161及滤光器163。

并且，在上述主体外壳110的内部，检测模块170设置在放置槽122的上部，以检测从放置于上述聚合酶链式反应模块120的放置槽122的生物芯片140发射的荧光。上述检测模块170包括图像传感器171及滤光器173。

并且，在上述主体外壳110的上表面以可上下转动的方式设置有显示面板180。上述控制模块130包括控制部131及电源部133。未说明的附图标记135表示送风机。

如上所述，在现有的聚合酶链式反应装置100中，在上述主体外壳110的内部设置有一个聚合酶链式反应模块120，由于上述控制模块130无法控制上述聚合酶链式反应模块120、显示面板180，因此无法同时对多个试样进行聚合酶链式反应检查。并且，现有的显示面板180具有以可上下转动的方式设置于主体外壳110的上表面的结构，因此存在难以应用大面积面板且结构薄弱的问题。并且，现有结构中控制模块130紧固于主体外壳110的内部，因此存在难以维修及更换的问题。

即，为了利用现有的聚合酶链式反应装置对多个试样同时进行聚合酶链式反应检查，需要准备多个聚合酶链式反应装置100，因此导致设备购买成本增加，并且由于需要使用多个聚合酶链式反应装置100进行聚合酶链式反应检查，因此存在工作复杂且维护成本增加的问题。

发明内容

技术问题

本发明用于解决这种现有技术的问题，本发明的主要目的在于，提供一种可以利用一个聚合酶链式反应系统对多个试样同时进行聚合酶链式反应检查的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统。

并且，本发明的目的在于，提供一种如下的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统：在一个主体外壳设置多个聚合酶链式反应模块，通过利用设置于上述主体外壳内部的一个控制模块对构成多个聚合酶链式反应模块的多个加热冷却模块、多个光源模块、多个检测模块及多个显示面板进行集成控制，可以对多个试样同时进行聚合酶链式反应检查，并且由于使用一个聚合酶链式反应装置，因此工作简单、可以降低维护成本，通过省略重复构件，可以大大降低产品价格。

并且，本发明的目的在于，提供一种如下的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统：通过在一个聚合酶链式反应装置的前表面设置显示装置，使得结构稳定，并且可以应用大面积面板。

解决问题的手段

用于实现这种本发明目的的一种手段，本发明的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统的特征在于，包括：

主体外壳，构成外观，形成规定尺寸的内部空间；

多个生物芯片，放置于多个放置槽，上述多个放置槽在上述主体外壳的上表面凹陷形成；

多个加热冷却模块，以位于上述多个放置槽的下部的方式设置于上述主体外壳的内部，用于加热或冷却上述生物芯片；

多个光源模块，以位于上述多个放置槽的侧面的方式设置于上述主体外壳的内部，用于向上述生物芯片的侧面照射光；

多个盖部件，以可上下转动的方式设置于上述主体外壳的上表面，包括检测模块，上述检测模块以位于上述放置槽的上部的方式设置，以能够测量从上述生物芯片发出的荧光；以及

一个控制模块，设置于上述主体外壳的内部，与上述多个加热冷却模块、光源模块及检测模块电连接来控制它们。

在本发明中，在上述主体外壳的前表面还设置有显示面板，上述显示面板以能够上下转动的方式设置，与上述控制模块电连接。

在上述主体外壳的上表面的中央形成有规定高度的高度差部以呈阶梯形态，以上述高度差部为中心，在前方设置有下端上板，在后方设置有上端上板，在上述下端上板和上端上板以能够上下转动的方式设置有上述多个盖部件。

在上述主体外壳的前板形成有规定尺寸的开口部，使得以能够转动的方式支撑上述显示面板的连杆部件能够出入上述主体外壳的内部，在上述主体外壳的后板形成有规定尺寸的开口部，使得上述控制模块能够向前方或后方滑动来收纳。

在上述主体外壳的上板以与上述多个放置槽对应的方式形成有多个开口部，在上述开口部的下部设置有中央形成贯通孔的放置板以形成上述放置槽，在上述放置板的下部固定设置有用于支撑上述加热冷却模块的支撑板，在上述支撑板的后端上表面垂直设置有以可上下转动的方式支撑上述盖部件的铰链部件，在上述支撑板的左侧及右侧上表面设置有用于固定上述盖部件的水平固定轴，在上述放置板以位于上述放置槽的侧面的方式设置有上述光源模块。

上述盖部件包括：壳体，形成规定尺寸的内部空间，在底面形成有与上述放置槽对应的贯通部；以及“匚”形态的把手，设置于上述壳体的前表面和左右两侧，在上述壳体的后端形成有设置槽，在上述设置槽设置有上述转动部件。

在上述盖部件的内部以位于上述放置槽的上部的方式设置有上述检测模块，在上述放置槽的前方设置有用于向上述盖部件的上表面传递光的发光二极管显示部。

上述发光二极管显示部包括：发光二极管基板，水平排列有多个发光二极管；导光板，由透明材质形成，具有至少4个反射面，以能够通过多个反射面向上部传递从上述发光二极管基板发射的光；以及底座，通过支撑上述发光二极管基板和导光板来将它们固定到上述盖部件的底面。

在上述把手的两端的内侧面形成有中心槽，在上述盖部件的外侧面突出设置的旋转轴插入上述中心槽，上述把手以上述中心槽为中心以能够旋转的方式设置，形成有使得设置于上述支撑板的上表面并朝向上述主体外壳的上表面突出的水平固定轴插入并移动的引导槽，上述引导槽形成为在使上述把手向上部转动并垂直竖立时向下开放，在使上述把手向下部转动并水平躺平时，起到固定上述水平固定轴使其无法脱离的锁定功能。

上述主体外壳的前表面上端设置有可使上述显示面板能够上下转动的铰链，上述连杆部件包括：2个固定块，在上述主体外壳的底板以规定间隔隔开固定；2个下部连杆部件，在水平贯通上述2个固定块的下部水平固定轴以能够上下旋转的方式设置；2个上部连杆部件，在水平贯通上述2个下部连杆部件的上端的中间水平固定轴以能够上下旋转的方式设置；以及2个固定支架，在水平贯通上述2个上部连杆部件的上端的上端水平固定轴以能够上下旋转的方式设置并固定于上述显示面板的后表面。

上述多个加热冷却模块、多个光源模块、多个检测模块及多个显示面板由上述一个控制模块控制。

发明的效果

本发明具有如下效果：根据模块式同时诊断聚合酶链式反应系统，在一个主体外壳的上表面形成用于放置生物芯片的多个放置槽，在上述主体外壳的内部，与放置槽对应地设置多个加热冷却模块及多个光源模块，在上述主体外壳的上表面，以可上下转动的方式设置包括与上述放置槽对应的检测模块的多个盖部件，利用设置于上述主体外壳内部的一个控制模块对上述多个加热冷却模块、多个光源模块及多个检测模块进行集成控制，从而可以对收容于多个生物芯片的试样同时进行聚合酶链式反应检查，使得多个聚合酶链式反应工作变得简单、降低维护成本，通过省略重复构件，可以降低产品价格。

附图说明

图1是现有技术的便携式聚合酶链式反应装置的简要结构图。

图2是示出图1所示的现有的便携式聚合酶链式反应装置的使用状态的结构图。

图3是示出本发明的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统的简要结构图。

图4是示出图3所示的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统的使用状态的结构图。

图5及图6是示出本发明的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统的优选实施例的立体图。

图7是示出在图5所示的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统中，分离盖部件中的一部分并使显示面板转动的状态的立体图。

图8是示出在图6所示的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统中分离控制模块的状态的立体图。

图9是示出本发明的主体外壳的优选实施例的立体图。

图10是示出本发明的加热冷却模块的优选实施例的立体图。

图11是示出在图10所示的加热冷却模块的上部设置有放置板的状态的立体图。

图12是示出本发明的盖部件的内部结构的立体图。

图13是示出图12所示的盖部件的把手的立体图。

图14及图15是示出本发明的发光二极管显示部的一例的立体图。

图16是示出本发明的显示面板支撑用连杆部件的优选实施例的立体图。

具体实施方式

以下，将参照附图说明本发明的优选实施例。本实施例是示例性的，并且不以任何方式限制本发明。

图3是本发明的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统的简要结构图，图4是示出图3所示的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统的使用状态图。

如图所示，本发明的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统1包括：主体外壳10，构成外观，形成规定尺寸的内部空间；以及多个生物芯片40，放置于多个放置槽12，上述多个放置槽12形成在上述主体外壳10的上表面。

此外，在上述主体外壳10的内部，多个加热冷却模块50以与上述多个放置槽12对应的方式设置于上述多个放置槽12的下部，多个光源模块60以与上述放置槽12对应的方式设置于上述放置槽12的侧面。

并且，在上述主体外壳10的上表面，多个盖部件30以与上述多个放置槽12对应且可上下转动的方式设置于上述多个放置槽12的上部，在上述盖部件30的内部，检测模块70以与上述多个放置槽12对应的方式分别设置于上述多个放置槽12的上部。

并且，在上述主体外壳10的内部设置有一个控制模块30，上述一个控制模块30与上述多个加热冷却模块50、光源模块60及检测模块70电连接并控制它们。

此外，在上述主体外壳10的前表面以可上下转动的方式设置有与上述控制模块30电连接的显示面板80。

具体地，上述主体外壳10具有由塑料及金属材质形成的六面体结构，包括：下板，形成底面；2个侧板，形成2个侧面；上板11，形成上表面；前板，形成前表面；以及后板，形成后表面。

优选地，在上述上板11的中央以规定高度形成有规定高度的高度差部以具有阶梯形态，以上述高度差部为中心，在前方设置有下端上板11a，在后方设置有上端上板11b。

在上述上板11形成有规定尺寸的开口部，上述开口部与上述多个放置槽12对应，使得上述生物芯片40能够通过，在上述开口部的下侧设置有上述加热冷却模块50。

上述加热冷却模块50包括加热板51、散热块53及散热风扇55，上述加热板51由规定厚度的平板形成，从而形成上述放置槽12的底面。当提供预定电源时，上述加热板51产生热量或冷气来对位于其上侧的生物芯片40进行加热及冷却。在上述加热板51的下部设置有散热块53，在上述散热块53形成有多个散热销。此外，上述散热风扇55垂直设置于散热块53的后方。

上述生物芯片40由具有可放置于上述放置槽12的尺寸的基板形成，由透光良好的透明材质形成，在内部具有用于收容包括试剂和试样的反应物的多个腔室。优选地，上述生物芯片40的底面可以由具有优异的热传递性的薄密封膜形成。

上述光源模块60设置于上述放置槽12的侧面，通过向放置于上述放置槽12的生物芯片40的侧面照射光来使照射的光穿过多个腔室。上述滤光器63可以仅使特定波长的光穿过。

上述盖部件20用于覆盖形成在上述主体外壳10的上表面的放置槽12，当将生物芯片40插入上述放置槽12或从上述放置槽12取出时，向上部转动来开放，当对上述放置槽12的生物芯片40进行聚合酶链式反应工序时，向下部转动来封闭上述放置槽12的上部。

上述盖部件20包括：壳体21，具有能够完全覆盖上述放置槽12的尺寸；以及铰链部件25，以相对于上述主体外壳10可以上下转动的方式支撑上述壳体21。

此外，上述检测模块70设置于上述盖部件20的内部，为了能够检测从上述生物芯片40发射的荧光，当使上述盖部件20向上述主体外壳10的上表面转动时，上述检测模块70设置为位于上述放置槽12的上部。

上述显示面板80用于显示聚合酶链式反应进行过程或其结果，以能够前后转动的方式设置于上述主体外壳10的前表面。此外，上述控制模块30设置于上述主体外壳10的内部，与上述多个加热冷却模块50、多个光源模块60、多个检测模块70及一个显示面板80电连接。

如上所述，在本发明的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统1中，隔开形成多个放置槽12，以便在一个主体外壳10的上表面能够放置多个生物芯片40，在上述主体外壳10的内部，以与上述多个放置槽12对应的方式在上述多个放置槽12的下部设置多个加热冷却模块50，在上述多个放置槽12的侧面设置多个光源模块60，在上述主体外壳10的上表面，以与上述多个放置槽12对应且可以上下转动的方式设置多个盖部件20，在上述盖部件12的内部，以与上述多个放置槽12对应的方式在上述多个放置槽12的上部设置光学模块70，利用设置于上述主体外壳10内部的一个控制模块30对上述多个加热冷却模块50、多个光源模块60及多个检测模块70进行集成控制。

图5及图6是示出本发明的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统的优选实施例的立体图，图7是示出在图5所示的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统中，分离盖部件中的一部分并使显示面板转动的状态的立体图，图8是示出在图6所示的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统中分离控制模块的状态的立体图。

如图所示，本实施例的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统1包括：六面体形状的主体外壳10；多个盖部件20，在上述主体外壳10的上表面以规定间隔隔开设置；以及显示面板80，设置于上述主体外壳10的前表面。

上述主体外壳10的上表面以中央的高度差部为中心，分为下端上表面11a和上端上表面11b，在上述下端上表面11a及上述上端上表面11b分别设置有2个盖部件20。在此情况下，在每个盖部件20的前表面设置有把手23。

如图6所示，在上述主体外壳10的后表面以规定尺寸形成有开口部，在上述开口部可拆卸地设置有后盖板16。在此情况下，在上述后盖板16形成有可以连接各种电缆的联接件。因此，当分离上述后盖板16时，可以容易分离设置于上述主体外壳10的控制模块30。在此情况下，在上述主体外壳10的内部设置有用于引导上述控制模块30的导轨18。

如图7所示，在上述主体外壳10的上表面11形成有多个放置槽12，以能够放置生物芯片40。此外，在上述放置槽12的后方垂直设置有以能够上下转动的方式支撑上述盖部件20的铰链部件25。并且，在上述放置槽12的左右两侧垂直设置有锁定部件45，上述锁定部件45包括利用上述把手23将上述盖部件20固定到主体外壳10的水平固定轴44。

图9示出本发明的主体外壳10的优选实施例，在上述主体外壳10的前表面形成有开口部14，使得以可转动的方式支撑上述显示面板80的连杆部件85出入。并且，在上述主体外壳10的上表面形成有用于形成放置槽12的4个贯通部15，在上述贯通部15的后方形成有用于设置4个铰链部件25的4个贯通孔18。此外，在形成于上板11中央的高度差部13形成有多个通风口。

接着，图10是示出本发明的加热冷却模块50的优选实施例的立体图。如图所示，上述加热冷却模块50包括与上述主体外壳10的上板11的下部结合的支撑板56。在上述支撑板56的中央形成有用于设置散热块53和散热风扇55的贯通部，在左右两侧上表面垂直设置有与上述上板11的结合支架58。

此外，在设置于上述支撑板56的散热块53的上表面水平设置有规定尺寸的加热板51。并且，在上述加热板51的一侧设置有电源联接部和印刷电路板。此外，上述散热风扇55垂直设置于上述散热块53的后方。

接着，图11是示出在本发明的加热冷却模块50的上部设置有放置板59的状态的立体图。上述放置槽板58由塑料材质形成，在中央形成有贯通孔，使得生物芯片40能够贯通。此外，在上述放置槽板58的左右两侧设置有锁定部件45，在上述锁定部件45形成有用于固定上述盖部件20的水平固定轴44。并且，在上述放置槽12的左右两侧沿着水平方向形成有用于设置光源模块60的设置槽66。同时，在上述支撑板56的后端的上表面垂直设置有以可上下转动的方式支撑上述盖部件20的铰链部件25。

接着，图12是示出本发明的盖部件的内部结构的立体图。如图所示，上述盖部件20包括：壳体21，形成规定尺寸的内部空间；以及“匚”形态的把手30，包围上述壳体21的前表面和侧面的一部分，并以可上下转动的方式设置。在上述壳体21的底部以与上述放置槽12对应的方式形成有贯通孔22，在上述贯通孔22的上部设置有未示出的图像传感器71和滤光器73。此外，在上述贯通孔22的前方垂直设置有发光二极管显示部80。未说明的附图标记26表示设置有铰链部件25的设置槽。

如图13所示，上述把手23呈“匚”形态，在两端的内侧面形成有中心槽131，突出形成于上述盖部件20的外侧面的旋转轴插入上述中心槽131，上述把手23以上述中心槽131为中心，以能够旋转的方式设置。并且，在上述中心槽131的外侧形成有引导槽133，设置于上述支撑板56上表面的锁定部件45的水平固定轴44插入上述引导槽133。上述引导槽133在使把手23向上部转动并垂直竖立时一部分开放133a，使得上述水平固定轴44能够向下脱离，在使上述把手23向下部转动时固定上述水平固定轴44使其无法脱离。此外，未说明的附图标记132表示引导槽，用于引导上述把手23顺畅地旋转的单独的引导销插入上述引导槽。

图14及图15是示出本发明的发光二极管显示部90的一例的立体图。如图所示，上述发光二极管显示部80用于向盖部件20的上表面传递聚合酶链式反应模块的工作状态，包括：发光二极管基板91，与设置于上述盖部件20内部的印刷电路板连接，排列有多个发光二极管；导光板93，用于向上部传递从上述发光二极管基板91发射的光；以及底座95，通过结合上述发光二极管基板91和导光板93的下端并将其固定于上述盖部件20的底面。尤其，上述导光板93由透明材质形成，具有以45°的角度倾斜的至少4个反射面，因此使从下端水平入射的光反射到上部并从上述盖部件20的上表面垂直发射。

图16是示出用于支撑本发明的显示面板的连杆部件84的优选实施例的立体图。如图所示，上述连杆部件85包括：2个固定块851，在上述主体外壳10底部以规定间隔隔开固定；2个下部连杆部件853，以能够上下旋转的方式设置于水平贯通上述2个固定块851的下部水平固定轴852；2个上部连杆部件855，以能够上下旋转的方式设置于水平贯通上述2个下部连杆部件853的上端的中间水平固定轴854；以及2个固定支架857，以能够上下旋转的方式设置于水平贯通上述2个上部连杆部件855的上端的上端水平固定轴856，并固定于上述显示面板80的后表面。

并且，在上述上部连杆部件855的前表面设置有规定尺寸的前盖板858，用于阻挡开口部。

如上所述，在本发明的模块式同时诊断聚合酶链式反应系统1中，由于在上述主体外壳10的上表面设置有多个放置槽12，因此在使上述多个盖部件20向上转动并开放后，可以在上述多个放置槽12分别放置生物芯片40。此外，当放置生物芯片40时，使上述盖部件20向下转动。在此情况下，当使上述盖部件20的把手30向下旋转时，上述盖部件20被上述锁定部件45固定。

接着，设置于上述主体外壳10内部的上述控制模块30通过控制多个加热冷却模块50、多个光源模块60及多个检测模块70来对多个生物芯片40进行聚合酶链式反应工序。此外，将每个聚合酶链式反应工序的过程及结果显示于上述显示面板80。

以上，详细说明了本发明的优选实施例，但是本发明的权利范围不限于此，并且本领域技术人员利用所附的权利要求中定义的本发明的基本概念来进行的各种变形及改进也属于本发明的权利范围内。