표제지

목차

국문 초록 9

제1장 서론 11

제2장 본론 14

1. PCR 칩의 제작 14

2. PCR 칩 구동 시스템의 설계 15

2.1. 하드웨어 시스템의 설계 15

2.2. PCR 칩 구동 시스템의 기구 설계 및 제작 17

2.3. 소프트웨어 시스템의 설계 18

3. PCR 칩 구동 시스템의 기능 구현 및 시나리오 21

3.1. PCR 프로토콜의 처리 21

3.2. 온도 제어 기능의 구현 24

3.3. 형광 검출 기능의 구현 26

3.4. 정량 분석 기능의 구현 30

3.5. 유저 인터페이스의 구현 32

제3장 실험 및 결과 36

1. 온도 제어 실험 및 결과 36

2. Shot 스레드 대기시간 결정 실험 38

3. 형광 검출 실험 및 결과 39

4. DNA 증폭 실험 및 결과 41

제4장 결론 및 향후 과제 46

참고문헌 48

영문 초록 53

표 1. 그림 8의 시나리오를 PCR 프로토콜로 바꾼 표 22

표 2. 온도 제어 실험에 사용된 PCR 프로토콜 36

표 3. 63.5℃~91.5℃ 온도 구간에서 측정한 각 cycle의 ramping rate 37

표 4. 95℃ 와 60℃의 온도 안정 구간의 평균과 표준편차 37

표 5. 카메라 노출 시간에 따른 최소 대기 시간 39

표 6. 카메라 설정값에 따른 DW와 FAM 칩들의 형광값과 상대적 이득 값 40

표 7. 증폭 실험에 사용된 시약 조성도 41

표 8. 증폭 실험에 사용된 PCR 프로토콜 42

그림 1. PCR 칩의 구성도 14

그림 2. (a) PCR 칩의 측면도와 (b) 실제 제작된 PCR 칩 사진 (좌) 전면, (우) 후면 15

그림 3. PCR 칩 구동 시스템의 블록 다이어그램 16

그림 4. PCR 칩 구동 시스템의 측면도 17

그림 5. 실제 제작된 PCR 칩 구동 시스템 18

그림 6. PCR 열 순환을 위한 호스트-로컬 구조도의 예 19

그림 7. PCR 칩 구동 시스템의 소프트웨어 구조도 20

그림 8. 실시간 PCR 실험 시나리오의 한 예제 21

그림 9. PCR 컨트롤러가 프로토콜을 처리하기 위한 순서도 23

그림 10. (a) 열 순환 로컬 시스템에서 주기적으로 온도를 측정하는 함수와 (b) NTC 온도 센서의 값을 읽어오는 함수 25

그림 11. PCR 칩 구동 시스템의 형광 검출 시나리오 26

그림 12. 형광 취득 과정 중 광원에 최대로 노출된 이미지를 가져오기 위한 시퀀스 다이어그램 27

그림 13. 형광 값을 읽기 위한 region of interest 29

그림 14. 실시간 PCR 증폭 곡선 네 단계와 threshold line 및 Ct 값 30

그림 15. 구현된 칩 구동 시스템의 메인 유저 인터페이스 33

그림 16. (a) 실시간 PCR 실험의 설정을 위한 유저 인터페이스 (b) PCR 프로토콜을 편집하기 위한 유저 인터페이스 34

그림 17. 온도 제어 실험의 결과 그래프 37

그림 18. Excitation LED를 킨 후 카메라 노출 시간에 따른 밝기 변화 그래프 38

그림 19. 카메라 설정값에 따른 DW와 FAM 형광 시약이 주입된 PCR 칩의 챔버 사진 40

그림 20. ROI 영역에 포함된 green 채널 pixel 값들의 히스토그램 (a) 노출 시간 0.5s, gain 0 (b) 노출 시간 0.5s, gain 50 41

그림 21. DNA 증폭 실험 중 PCR 칩 챔버의 형광 밝기 변화 사진 43

그림 22. 그림 DNA 증폭 실험에서 얻은 원본 데이터의 증폭 곡선들 44

그림 23. 그림 22의 증폭 곡선에 baseline correction 방법을 "Fixed-mean"으로 적용한 그래프 44

그림 24. Baseline correction 방법과 threshold line에 따른 Ct 표준편차 그래프 45