KR0135311B1 - 마이크로타이티 플레이트 세척기 및 그 세척방법 - Google Patents

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Description

마이크로타이터 플레이트 세척기 및 그 세척방법

하기의 특별한 실시예에 대한 상세한 설명과 관련하여 본원의 일부를 형성하는 도면을 참조하면 본 발명은 더 잘 이해될 것이다.

제1도는 노즐없이 제시된, 본 발명의 제1실시예의 분해 사시도.

제2도는 제1도 장치에 클램핑된 하나의 노즐을 상세히 도시하는 종단면도.

제3도는 제1도 장치에 대한 변형예들을 도시하는 일련의 종단면도.

제4도는 세척 위치에 있는 다수 노즐을 보여주는, 클램핑된 위치에 있는 발명의 또다른 실시예의 종단면도.

제5도는 제4도 실시예의 장치에서 1회용 노즐을 제거하기 위한 개방 위치를 도시하는 종단면도.

제6도는 1회용 노즐을 삽입하기 위한 개방 위치를 도시하는 제4도 실시예의 종단면도.

제7도는 본 발명이 실시예의 유체 연계 경로를 보여주는 개요도.

제8도는 본 발명의 바람직한 실시예의 단면도.

제9도는 조립된 형태의 제8도 실시예의 단면도.

제10도는 제8도 실시예의 유체 분배 플레이트의 평면도.

제11도는 제10도 분배 플레이트의 측면도.

제12도는 제8도 실시예의 분배 플레이트에 부착된 세척액 구멍 플레이트의 평면도.

제13도는 제8도 실시예의 팁-위치 결정 플레이트의 평면도.

제14도는 제8도 실시예의 팁-클램핑 플레이트의 평면도.

제15도는 제8도 실시예의 마이크로타이터-플레이트-위치 결정 플레이트의 평면도.

본 발명은 마이크로타이터 플레이트(microtiter plate) 조작을 위한 자동 장치, 특히, 마이크로타이터 플레이트 세척을 위한 장치에 관한 것이다.

발명의 배경

많은 실험실 작업에 있어서는 다수 소량 샘플의 취급을 필요로 한다. 예를 들면, 면역 분석에 있어서 시약의 첨가 및 제거와 샘플의 계열 희석(serial dilution) 수행과 같은 많은 실험 조작 과정 중에는 100㎕ 이하인 소량의 시약과 샘플을 취급해야 한다. 다수 소량의 샘플 및 계열 희석 상태로 존재하는 샘플과 같은 다중 소량의 관련 샘플을 취급하기 위해, 마이크로타이터 플레이트로 알려진 일종의 반응 용기가 개발되었다. 그러한 플레이트는 통상적으로 폴리로필렌이나이와 유사한 플라스틱으로 만들어져 있으며, 관련 실험의 수행 및 편성을 용이하게 하는 기하 형태로 배치된 많은 웰(well)을 포한한다. 보통 사용되는 플레이트는 약 5×3.5인치이며, 8×12 직사각형 형태내에 96개의 웰을 포함하고 있는데, 각 웰은 1ml 또는 그 이하의 총 용량을 갖는다. 다른 수의 웰과 용량을 가진 그 외의 마이크로타이터 플레이트도 이용되고 있다.

최근, 자동 또는 반자동 장치가 많은 실험 작업을 수행하기 위해 개발되었다. 예를 들면, 자동적으로 시약을 첨가하고 샘플을 계열 희석하며, 마이크로타이터 플레이트내에서 수행된 분석 결과를 광학적으로 판독하는 장치가 이용되고 있다.

자동화된 그 외의 작업은 마이크로타이터 플레이트를 세척한 것이다. 많은 반응은 반응의 여러 단계에서 과량의 시약을 제거할 필요가 있다. 예를 들어, 면역적 분석 과정의 수행 중 검체와 특이하게 결합하는 항체와 같은 시약의 마이크로타이터 플레이트 웰의 벽면에 부착한다. 전형적 분석에서는 샘플이 첨가하면 검체는(만약, 존재한다면) 항체에 결합한다. 다음, 착색 시약(color-forming reagent)을 첨가하면, 검체가 샘플내에 존재할 경우에는 웰에 색이 형성된다. 검체가 첨가되지 않는 웰에 색이 형성되는 것을 방지하기 위해 웰로부터 시약을 완전히 세척해야 한다. 세척 작업을 자동적으로 수행하기 위해 마이크로타이터 플레이트 세척기가 개발되었다. 대표적인 캘리포니아, 리치몬드에 소재하는 바이오 래드 래보러토리즈(Bio-Rad Laboratories)에서 제조된 장치이다. 마이크로타이터 플레이트는 이를 적절한 위치로 이동시키는 호울더내에 수직으로 놓여진다. 하향의 일련의 바늘-모양 노즐을 통해 세척액을 플레이트 내부의 각각의 웰(플레이트 내부의 일렬의 웰)에 첨가하고, 웰에 하향 삽입된 다른 셋트의 바늘-모양 노즐을 이용하여 흡인함으로써 세척액을 제거한다. 유사한 디자인의 다른 세척기로는 캘리포니아 그래서 밸리 소재의 트라이-콘니넨트 사이언티틱, 버지니아 챈틸리 소재의 다이나테크 래보러토리즈 인코포레이티드, 노르웨이 리어 소재의 스카트론 아에스, 오스트리아 크로에팅 소재의 에스엘티-라빈스 투루먼트, 코넥티컷 오랜지 소재의 톰텍, 및 버지니아 맥린 소재의 플로우 래보러토리즈 인코포레이티드사에 의해 시판되고 있는 제품들이 있다.

상기 장치는 세척 작업을 시행하는 데에는 효과적이지만 복잡하고 비용이 많이 든다. 마이크로타이터 플레이트 벽면에 부착된 시약을 휘젓지 않고 효과적인 세척을 위해서 흡인 피펫으로 다량의 액체를 제거하려면 보다 주의깊은 디자인이 개발되어야 한다.

상향의 분무기를 이용하여, 큐벳과 같은 각각의 기구를 세척하는 간단한 장치를 이용할 수 있다. 그러나, 그러한 장치는 큐벳 내측에 세척액을 넣고 회수하는 데 통상적으로 진공을 이용한다. 그러나, 그 결과적으로 발생되는 비교적 큰 힘(플레이트의 큰 면적에 작용하는 진공으로부터의 힘)은 마이크로타이터 플레이트의 조작을 어렵게 하기 때문에, 마이크로터이터 플레이트와 같이 비교적 크고 편평한 장치에 진공을 이용하는 것이 부적당하다.

따라서, 적은 비용이 들고 디자인의 어색함이 없는 간단한 장치가 바람직하다.

발명의 요약

본 발명은 내부 공동을 구비한 동체 부재와 상기 공동으로부터 노즐의 외부에 이르는 구멍을 각각 갖는 다수 상향 노즐, 세척액을 각 노즐에 분배하기 위한 하나의 유체 유입구와 다수 유체 출구를 갖는 유체 분배 부재, 및 상기 노즐을 상기 유체 분배 부재에 해체 가능하게 밀봉하기 위한 클램핑 수단을 포함하는 마이크로타이터 플레이트 세척기를 제공한다. 상기 분배 시스템에 의해 외부 저장기를 상기 각각의 노즐 내부 공동에 연결할 수 있는 유체 도관이 또한 제공되는데, 상기 도관은 모든 노즐의 총 구멍 면적보다 넓은 최소 횡단면적을 갖는다. 본 발명은 노즐로서 표준 1회용 파펫팁을 사용할 수 있으므로, 본 발명은 또한 상기 설명한 바와 같이 노즐없이 클램핑 수단과 유체 분배 부재만을 포함할 수 있다. 클램핑 수단은 마이크로타이터 플레이트 전체 또는 일렬의 마이크로타이터 플레이트를 일시에 세척할 수 있도록 노즐을 배치하기 위해 특별히 설계된 것이다. 작동 중, 마이크로타이터 플레이트는 본 발명의 장치를 사용하여 배면의 위치에서 세척된다.

본 발명은 또한, 세척액을 다수의 노즐을 통해 상향으로 흐르게 하여 다수의 마이크로타이터 플레이트 웰을 세척하는 것을 포함하는 전술한 바와 같은 장치를 사용하는 방법을 포함한다.

특정한 실시예의 설명

본 발명의 마이크로타이터 플레이트 세척기는 세척 흐름을 상향으로 함으로써 다수 마이크로타이터 플레이트를 신속하게 세척할 수 있다. 압력-구동 유체흐름(전형적으로 중력-구동 또는 압축 기체-구동)을 사용하면, 상기 설명한 바와 같은 넓은 표면에 진공을 사용함으로 인해 제거되는 문제들을 피할 수 있다. 세척기는 사용후 필요하다면, 정화할 수 있도록 통상적으로 1회용 재료 또는 의료용 재료로 제조된다. 본 발명에 따른 세척기의 많은 장점을 도면 및 하기 상세한 설명에 의해 명확해질 수 있다.

제1도는 필요한 요소들이 제공되어 있는 본 발명의 제1실시예를 도시하는 분해 사시도이다. 제1도(및 제4도 내지 제6도는 단면도를 나타냄)는 네 개의 노즐을 갖는 간단한 2×2 플레이트 세척기를 나타낸다. 4×6, 6×8 또는 8×12 노즐 배열을 갖는 유사 디자인의 대형 플레이트 세척기를 사용할 수도 있다. 분배 상자(10)는 용기의 한 벽면에 유입구(14)를 갖는 용기벽(12)로 이루어져 있다. 분배 상자(10)의 내부에는 일련의 릿지(16)와 릿지 사이에 놓여지는 후술하는 장치의 부분을 지지하기 위해 간격을 띄운 채널(18)이 있다. 채널(18)은 유입구(14)를 통해 들어오는 유체가 장치내에서 각 노즐로 분배될 수 있도록 간격을 둔 것이다.

상기 제1실시예에서, 상부 부재를 하부 분배 상자에 적절히 맞추기 위해 분배 상자(10)의 모서리에 네 개의 릿지(11)가 제공되어 있다. 상부 부재가 분배 상자(10)의 윗면에 알맞는 입력을 받을 수 있도록 각 핀에는 나사가 제공될 수 있고, 또는 장치를 함께 지지할 다른 수단이 제공될 수 있다.

탄성 밀폐 부재가 릿지(16)과 채널(18)에 꼭 맞도록 제공된다. 제1도에 도시된 바와 같이, 맞춤 구멍(21)은 밀폐 부재(20)의 각 모서리에 제공되어 분배 상자(10)의 상부 표면에 밀폐 부재(20)을 고정시키고, 밀폐 부재 위에 놓여질 노즐들에 인접하게 제공되는 구멍(24)이 유체 분배용 채널(18)과 적당히 맞추어지도록 적당한 간격을 제공한다. 상기 실시예에 있어서, 탄성 밀폐 부재는 채널(18)이 개방된 상단을 가지고 있어서 유체 분배 구멍(24)의 모든 면에 대해 지지를 제공할 수 없으므로, 노즐에 대한 지지를 제공할 수 있도록 충분히 견고해야 한다. 구멍(24)은 마이크로타이터 플레이트의 웰과 일치되도록 일련로 배치되어 있는데, 이 사실은 하기 설명을 통해 명백해질 것이다.

전술한 실시예에 있어서, 위치 결정 부재(30)는 장치의 다음 층을 형성한다. 위치 결정 부재(30)은 각 모서리에 맞춤 구멍(31)을 가지고 있으며, 각각의 맞춤 구멍은 분배 상자(10)의 대응하는 기둥(11)에 꼭 맞는다. 일련의 구멍(34)은 밀폐 부재(20)의 구멍(24)과 맞도록 제공된다. 위치 결정 부재(30)의 구멍(34)은 밀폐 부재(20)의 대응 구멍(24)보다 크기가 크며, 대응 구멍(24)과 중심이 맞도록 배열되어 있다. 이는 유체가 밀폐 부재(20)을 통해 위치 결정 플레이트(30)의 구멍(34) 각각에 놓인 공동 노즐의 중심부에 분배되게 한다. 노즐을 적당히 위치시키기 위한 위치 결정 플레이트(30)의 사용법은 제2도에 제시되어 있으며, 제2도 설명에서 더 상세히 기술된다.

또한 클램핑 플레이트(40)의 각각의 모서리에는 맞춤 구멍(41) 및 노즐에 꼭 맞는 클램핑 구멍(44)이 제공되며, 전술한 바와 같이 밀폐 부재(20) 및 위치 결정 플레이트(30)의 대응구멍(24, 34)에 중심이 맞는 맞춤 구멍(41)과 기둥(11)의 상호 작용에 의해 정렬된다. 분배 상자(10)의 방향으로 압박할 경우, 클램핑 플레이트(40)가 밀폐 부재(20)에 대해 노즐을 클램핑할 수 있도록, 클램핑구멍(44)은 플레이트(30)의 결정 구멍(34)에 위치한 노즐의 하부보다 크기가 작다. 이러한 클램핑 관계는 또한 제2도에 도시되어 있으며, 제2도와 관련하여 하기에서 설명된다.

제1도의 실시예에 있어서, 기둥(11)에 있는 나사와 맞물릴 수 있는 일련의 네 개의 너트(45)는 분배상자(10)의 방향으로 밀폐 부재(20)에 밀봉된 노즐과 클램핑 플레이트(40)을 압박하기 위해 제공된다. 클램핑 플레이트를 압박하기 위한 다른 기관이 필요하다면 제공될 수 있으며, 이들의 변형예들이 이후 도면에 도시되어 있고 하기에서 설명된다.

마이크로타이터 플레이트 위치 결정 부재(플레이트)(50)는 제1도에 도시된 바와 같이 제공될 수 있다. 릿지(56) 또는 위치 결정 부재 위에 마이크로타이터 플레이트를 적당히 위치시키기 위한 다른 수단이 제공될 수 있다. 구멍(54)는 대응하는 클램핑 구멍(44) 위에 바로 위치하며, 그 안에 클램핑된 노즐이 위치한다. 필요하다면, 노즐은 위치 결정 플레이트(50)를 통해 연장될 수 있으며, 그 안의 구멍(54) 또는 위치 결정 부재(50)는 완전히 노즐 위에 위치할 수 있다. 제1도에 제시된 실시예에 있어서, 일련의 네 개의 볼트(52)는 위치 결정 플레이트(50)가 클램핑 플레이트(40) 위에서 다양한 높이로 위치할 수 있도록 위치 결정 플레이트(50)이 모서리에 있는 나사형 구멍에 의해 회전하여 맞물린다. 볼트(52)는 클램핑 플레이트(40)내 정렬 구멍(42)의 나사와 맞물리며, 볼트의 머리 맞춘 높이에서 위치 결정 플레이트(50)를 클램핑 플레이트(40)에 부착시키기 위해 회전시킬 수 있다.

노즐 클램핑의 세부 사항은 정위치내에 있는 하나의 노즐을 도시하고 마이크로타이터 플레이트 세척기의 일부 단면도를 도시하는 제2도에 나타나 있다. 노즐(60)은 하부(62)와 상부(64)를 포함하는데, 상부(64)는 클램핑 플레이트(40)의 구멍(44)를 통과할 수 있는 크기인 반면에, 구멍(44)의 모실 부분에 위치한 클램핑 플레이트(40)은 노즐의 하부(62)와 맞물려 있다. 클램핑 구멍(44)은 클램핑 플레이트(40)을 올렸을 때 노즐이 구멍(44)내에 유지될 수 있도록 노즐(60)의 상부(64)가 구멍(44)에 꼭맞게 결합되지 않을 정도의 크기이다. 제2도에 도시된 바와 같이, 클램핑 플레이트(40)은 밀폐 부재(20)보다 훨씬 높은 위치에 노즐(60)과 맞물리므로, 노즐(60)의 하부(62)가 구멍(24)을 중심으로 하여 밀폐 부재(20)에 대해 압박되기 전에 클램핑 플레이트(40)가 위치 결정 플레이트(30)에 접촉하지 않게 한다.

제1도 및 제2도에 도시된 실시예에 대한 많은 변형이 가능하다. 예를 들면, 밀폐 부재(20)와 위치 결정 플레이트(30)는 하나의 부재로 결합될 수 있다. 또한, 클램핑 플레이트(40)와 유사한 추가의 플레이트가 제공될 수 있지만, 밀폐 부재를 지지하도록 밀폐 부재(20)와 분배 상자(10) 사이에 위치 한다. 만약, 매우 유연한 밀폐 부재가 이용된다면, 상기 부가의 플레이트를 제공하는 것이 특히 유용하다. 반면, 밀폐 부재가 우수한 밀폐 작용을 제공하기에 충분히 탄력적이고, 클램핑 플레이트의 아래로 향하는 힘을 견디기에 충분한 강도를 가지고 있다면, 제2도에 도시된 바와 같은 장치, 또는 한 단위체로 제조된 결합 위치 결정 플레이트와 탄성 부재를 이용한 장치를 이용할 수 있다.

제3도는 본 발명이 장치 중 일부에 대한 일련의 단면도를 도시한 것으로, 각각의 단면도는 장치의 일부 또는 그 이상 부분에 대한 다른 변형을 도시한 것이다.

제3a도는 제1도의 밀폐 부재(20) 및 위치 결정 플레이트(30) 대신에 제공된 단일 부재(25)를 갖는 장치를 도시한 것이다. 또한 단일 부재(35)는 제1도에 도시된 실시예의 분리 클램핑 플레이트(40)와 위치 결정 위치 결정 플레이트(50) 대신에 제공된 것이다. 채널(18)이 노즐(60) 바로 아래에 위치하도록, 상기 부재(25)는 상자(10)의 릿지(16) 위에 놓여 있다.

제3b도는 내부 채널(18)을 갖는 분배 상자(10)를 도시한 것으로, 제1도에 도시된 바와 같은 길고 개방된 채널(18) 대신에 노즐(60) 아래에 중심을 둔 구멍(19)이 제공되어 있다. 따라서, 분배 상자(10)의 상부면은 내부지지없이 밀폐 부재(20)를 지지하기 위해 제공된다. 위치 결정 플레이트(30)는 제1도처럼 위치하지만, 노즐(60)은 결정 플레이트(30)의 높이를 초과하지 않는 하부(62)를 갖는다. 따라서 하향 돌출림(46)이 클램핑 플레이트(40)의 구멍(44) 주위에 제공되어 클램핑 구멍(44)가 위치 결정 플레이트(30)에 접촉하기 전에 노즐(60)을 탄성 부재(20)에 대하여 압박한다. 마이크로 플레이트 위치 결정 플레이트(50)는 제1도와 같이 제공된다.

제3c도는 다른 클램핑 및 위치 결정 수단을 이용한 실시예를 도시한다. 위치 결정 기둥(100)은 제1도의 기둥(11)과 유사한 방법으로 분배 상자(10)에 제공되어 있다. 그러나, 위치 결정 기둥(100)은 단지 분배 상자(10) 및 위치 결정 플레이트(30)와 맞물린다. 분리 기둥(110)은 분배 상자(10)에 있는 나사구멍(120)과 나사에 의해 맞물린다. 기둥(110)의 스프링 리테이너(145)는 클램핑 플레이트(40)와 맞물리며, 분리 기둥(110)의 나사(112)가 구멍(120)의 나사(114)와 맞물리고, 분리 기둥(110)이 회전할 때, 스프링 리테이너(145)는 클램핑 플레이트(40)을 분배 상자(10)의 방향으로 압박한다. 상기 방향과 반대 방향으로 회전시키면 클램핑 힘이 방출된다. 기둥(480)을 위치 결정 플레이트(50)의 하부면에 있는 리세스(580)에 삽입할 경우, 마이크타이터 플레이트 플레이트 위치 결정 플레이트(50)를 적절히 위치시키기 위해 위치 결정 기둥(480)이 상기 플레이트(40)에 제공된다.

제3d는 분리 기둥(110)의 한 단부에 위치한 기둥(122) 주위의 수직면과, 분배 상자(10)내에 위치한 나사 구멍(120) 내에서 회전할 수 있는 기둥(110)로 이루어진 스프링-장전된 클램핑 수단을 나타낸다. 스프링(148)은 용이한 조작을 위한 돌출부(147)에 제공된 스프링 리테이너(145)에 하향으로, 또한 스프링 리테이너(145)에 상향으로 압력을 가함으로써 클램핑 플레이트(40)에 하향력을 제공한다. 클램핑 플레이트(40)가 맞물릴 때, 상기 기둥(110)은 하부 스프링 리테이너(145)의 돌출부(147)에 상향력을 제공하는 스프링(148)을 압축시키는 동안에, 비작동 수평 위치(제3c도에서 화살표로 나타남)로부터 이동된다. 기둥(110)이 클램핑 플레이트(40)의 대응 슬롯(48)과 맞물리기 위한 위치로 기둥(110)을 회전시킬 때, 스프링(148)이 하부 스프링 리테이너(145)에 의해 클램핑 플레이트(40)와 맞물리고, 클램핑플레이트(40)와 분배 상자(10)의 방향으로 유지된 노즐 및 밀폐 부재(20)를 압박하도록 하부 스프링 리테이너(145)에 대한 하향력이 가해진다.

제4도는 노즐 이외의 모든 부재가 용이한 조작을 위하여 장치의 한 측면에 있는 경첩에 의해 함께 영구적 또는 일시적으로 연결되어 있는 발명의 다른 실시예를 보여준다. 밀폐 부재(20)는 영구적 또는 일시적으로 분배 상자(10)의 상부 표면에 부착되어 있으며, 분배 상자(10)는 밀폐 부재(20)의 구멍(24)와 꼭 맞는 구멍(19)을 상부면에 갖는 내부 채널(18)을 포함하고 있다. 경첩(115)은 베이스 부재를 장치의 나머지 부분에 연결하기 위해 분배 상자(10)의 한 면에 제공된다. 위치 결정 플레이트와 클램핑 플레이트(35)는 서로 결합되어 있다. 마이크로타이터 플레이트 위치 결정 플레이트(50)는 단일 부재(35)에 부착된 제1도와 같이 제공된다. 부재(35)의 형태에 대해서는 장치의 작동에 관한 실시예와 더불어 하기에서 더 자세히 기술된다. 노즐(60)의 베이스를 밀폐하기 위해 밀폐 부재(20)에 하향력을 제공하는 장치의 부분을 상기 장치의 도면에는 나타나 있지 않지만, 제3c도에 제시된 바와 같은 스프링-장전된 압박 수단 또는 이와 유사한 고속-작동 압박 수단은 본 발명의 상기 실시예에 특히 유용하다.

제5도는 장치의 상부가 수평 위치에 유지되어 있으나 분배 상자(10)와 그에 부착된 밀폐 부재(20)가 수직 위치로 회전되어 있는 상태를 도시한다. 노즐(60)은 클램핑 플레이트에 의해 정위치에 느슨하게 매달려 있으므로 떨어뜨려 제거할 수 있다. 그리고서, 분배 상자(10)는 원위치로 다시 회전될 수 있으며, 장치의 상부 제6도와 같이 역방향의 수평 위치로 회전될 수 있다. 상기 부재(35)에는 계단형 구멍이 제공되어 있어서 넓은 베이스 부분을 갖는 노즐이 상기 부재(35)에 수동적 또는 자동적으로 용이하게 삽입될 수 있다. 그후, 분배 상자(10)는 제6도에 제시된 위치에서 시계방향으로 회전되나, 상기부재(35)는 노즐이 결합 위치에서 이탈되는 것을 막기 위해 도시된 정위치에 유지된다. 클램핑 수단을 맞물리게 한 후, 상기 장치는 작동을 위해 정상적인 위치에 놓여진다.

제4도 내지 제6도에 도시된 실시예는 용이한 작동에 특히 유용하며, 필요하다면 1회용 노즐과 함께 사용하기 위해 자동화될 수 있다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 분배 상자, 노즐 등등 이외에, 본 발명의 장치는 통상적으로 저장기를 분배 상자에 연결하는 도관 및 저장기에서 분배 상자로의 액체 흐름을 조절하는 밸브를 포함하는 유체 분배 시스템에 연결될 것이다. 대표적인 장치는 제7도에 도식적으로 도시되어 있는데, 저장기(70)에서의 액체 흐름은 도관(90)을 통해 분배 상자(10)로 흐를 때 밸브(80)에 의해 조절된다. 유체흐름에 필요한 차압은 위치 에너지[즉, 분배 상자(10)보다 높은 위치에 저장기(70)를 위치시키는 것], 상기 저장기(70)에 연결된 적정 압축 기체 저장기(75), 펌프(도시되지 않음) 또는 저장기(70)로부터 분배 상자(10)로 액체를 유동시키는데 필요한 차압을 제공하는 다른 수단에 의해 제공할 수 있다.

저장기, 밸브 및 도관은 비교적 설계에 제한이 없다. 도관[또는 유체 분배 상자(10) 내부와 같은 유체 통로의 다른 부분]의 총 단면적보다 커야 한다. 분무력 및 분무 형태는, 분무 노즐을 설계하는 당업자들에게 공지된 노즐의 설계 특성, 차압, 연결관의 단면 직경 및 피펫의 총 단면 직경에 의해 결정된다. 그러나 시판용 1회용 피펫팁을 노즐로 사용할 수 있으므로, 복잡한 분무 노즐은 본 발명의 상용에는 필요하지 않다. 예를 들면, 본 발명의 장치에는 벡크만(Beckman) 또는 에펜도르프(Eppendorf) 자동마이크로 피펫과 함께 사용되는 피펫 팁을 사용할 수 있다. 바이오멕 로봇(Biomek robert)에 사용하기 위해 설계된 벡크만 팁은 클램핑 플레이트를 수용할 수 있고 신속히 해체할 수 있는 릿지를 가지고 있기 때문에 특히 유용하다. 클램핑 플레이트에 의해 쉽게 클램핑할 수 있는 다른 시판용 팁은 여러 플레이트에 있는 구멍의 크기 및 소정 형태의 팁을 사용하는데 필요한 플레이트간의 거리를 수정하여 쉽게 사용할 수 있다.

노즐로서 1회용 피펫 팁을 이용하는 통상의 피펫 세척기에서, 저장기는 세척기 위에 18-36인치 떨어져 위치하며, 도관(연결관)의 단면적은 액1.25㎠ 이고, 피펫 팁(96피펫)의 총 단면적은 약 0.2㎠이다.

도면에 도시되지 않은 장치의 변형예로서, 일련의 노즐을 지지하고 있는 1회용 시이트는 노즐을 장전하는데 사용될 수 있다. 또한, 노즐이 노즐의 큰 베이스부에 의해 1회용 시이트에 유지되도록, 클램핑 플레이트(40)에 있는 구멍(44)의 크기와 대략 유사한 크기의 구멍을 갖는 시이트의 형태로 제공함으로써 상기 위치 결정 플레이트(30)는 1회용 시이트로 대체될 수 있다. 그리고나서, 클램핑 플레이트(40)는 밀폐 부재(20)에 대하여 노즐의 베이스를 밀어내는 1회용 시이트와 접촉한다. 상기 플레이트는 삽입된 노즐을 갖는 완전 조립된 1회용 시이트를 클램핑 플레이트(35)(계단형 구멍을 요구하지 않음)에 낙하시킴으로써 제6도와 장치와 함께 사용할 수 있는데, 단일 부재(35)는 제6도에 도시된 역방향의 수평 위치에 놓여진다.

장치의 용도에 관해서는 이전의 도면과 관련하여 이미 설명하였다. 전술한 방법과는 다른 방법 중 하나는, 제7도에 도시된 바와 같이 압축 기체 저장기(76)[압축 기체 저장지(75)는 필요하지 않음] 및 제2제어 밸브(82)를 사용한다. 개방 밸브(80)와 폐쇄 밸브(82)를 교대로 사용하고, 개방 밸브(82)와 폐쇄밸브(80)를 사용함으로써 적은 세척액을 사용하고도 효과적인 세척을 할 수 있다. 솔레노이드-제어밸브는 80-개방/82-폐쇄 또는 82-개방/80-폐쇄 위치를 선택하는 이원 토글(toggle) 스위치를 갖는 밸브(80, 82)에 사용될 수 있다. 두 위치간의 토글링은 효과적이고 신속한 플레이트 세척을 제공한다.

또한, 다른 솔레노이드-제어 밸브 또는 다른 형태의 밸브가 제공된다면 전술한 바와 다른 세척액을 제공할 수 있다. 예컨대, 제7도의 임의의 저장기(72)와 제어 밸브(84)는 제2용액을 사용하여 세척하는데 이용될 수 있다. 상기 저장기(72)의 용액은 중력의 작용하에서 흐를 수 있고, 또는 전술한 저장기(70)와 관련하여 설명한 바와 같이 상기 압축 기체 저장기와의 연결에 의해 흐를 수 있다. 특별한 작동에 필요한만큼 많은 제어 밸브가 분배 부재에 연결될 수 있으며, 마이크로프로세서-제어 타이머 또는 다른 수단은 간혈적 공기, 질소 또는 필요한 다른 기체에 의한 세척과 함께 사용자가 정한 시간 동안 적합한 용액을 자동적으로 세척기에 보내 세척할 수 있다. 가스에 의한 주기적인 세척을 하는 경우, 도관(90), 분배 상자(10) 및 노즐에 남아 있는 액체에 대한 압축 기체의 힘이 마이크로타이터 플레이트 세척에 필요한 힘을 제공할 수 있으므로 더 낮은 압력의 액체와 더 낮은 높이의 액체 저장기가 필요하다.

본 발명의 장치는 본 발명에서 설명한 설계 특성을 충족시킬 수 있는 물질로 제조할 수 있다. 실제장치는 강철 클램핑 플레이트, 고무 밀폐 부재, 나일론 분배 상자 및, 위치 결정 플레이트와 스크류 등과 같은 여러 나일론 부분들을 이용하여 제조된다. 혈액 분석을 수행하는데 마이크로타이터 플레이트를 사용하려면, 고압 멸균을 견딜 수 있는 물질을 선택해야 한다. 또한, 인간의 혈청 또한 플라즈마를 실험하는 상황에서는 세척 과정 동안에 에어로솔이 생성될 수 있으므로, 비록 에어로솔의 포획이 장치 작동에 필수적이지 않을지라도 근접 사용자의 안전을 위해 제거할 필요가 있다. 감염원으로 오염될 가능성이 존재하는 경우, 상기 에어로솔 회수를 위해 부압하에서 유지되는 세척 장치 주위의 챔버내에 남아 있어야 한다. 세척 용액은 또한 살균제로 회수해야 한다.

본 발명은 본원 발명의 특히 바람직한 실시예인 제8도 내지 제15도를 참조하여 더 상세히 설명한다. 제8도는 본 발명의 실시예의 단면도를 나타내는데, 도면에서 실선은 가시 형태를 나타내며, 점선은 단부에서 보아 눈에 보이지 않는 내부 형태를 나타낸다. 쇄선은 중심선의 축(즉, 노즐 및 여러 구멍의 축)을 나타낸다. 분배 상자(10)는 유동 채널 위에 위치된 0.125인치(1/8인치)의 위치 결정 구멍을 포함하는 제2플레이트(15)[밀폐 부재(20)을 지지하는데 사용함]와 결합되어 있다. 두 플레이트는 에폭시를 사용하여 함께 부착되는데, 상기 에폭시는 상기 목적을 위해 설계된 플레이트(15)내의 외부 채널[본 도면에는 도시되어 있지 않음, 제10도의 채널(구멍19)]을 채우게 된다. 상부 플레이트에 있는 구멍은 위치 결정 구멍과 동일한 상대 위치에 0.125인치 직경의 구멍을 갖는 실리콘 고무 가스킷의 밀폐 부재(20)를 배치할 수 있게 하는 리세스(17)내에 위한다. 위치 결정 구멍용 리세스의 높이는 가변적이어서, 분배 상자(10)의 방향으로 클램핑 플레이트(40)을 압박하는 클램프(이후, 설명됨) 근접면보다 중간 부분이 더 낮다. 중앙의 두 행에 있어서 리세스는 0.125인치이다. 외측으로의 다음 두 행에 있어서 리세스는 0.133인치이고, 다음 두 행에 있어서는 0.141인치, 최외각 단부에서는 0.149인치이다. 이러한 층구조의 리세스들은 클램핑 동안 일어나는 플레이트의 약한 뒤틀림을 제공하여 팁 베이스에 보다 균일한 압력을 유발시킨다.

지지 플레이트(15)는 모든 팁 베이스가 위치 결정 구멍에 위치하도록 위치 결정 플레이트(30)을 위치시키는 맞춤 부재로서 작동하는 두개의 0.50인치 직경의 기둥(11)을 포함한다. 위치 결정 플레이트(30)는 팁 베이스용 0.297인치(19/64인치) 구멍과 지지 플레이트의 기둥들과 동일한 상대 위치에 있는 두개의 직경 0.53인치 맞춤 구멍을 포함한다. 클램핑 플레이트(40)는 팁 클램핑을 위한 0.219인치(7/32인치) 구멍을 갖는 U-자 모양의 11-게이지 스테인레스 강철 플레이트로 이루어져 있다. 팁-위치 결정 및 클램핑 플레이트의 구멍 크기는 벡크만 바이오멕 피펫 팁에 맞도록 특별히 설계되었지만, 다른 형태의 시판용(또는 특별히 제작된) 팁에 맞도록 쉽게 변형시킬수 있다. 지지 플레이트(15) 및 밀폐부재(20)는 다른 제조회사의 피펫 팁을 사용하기 위해 변결될 수 없다. 세척될 마이크로타이터 플레이트를 위치시키기 위한 상부 위치 결정 플레이트(50)는 위치 결정 나사(51)를 사용하여 소정의 높이로 조절된다.

전체 어셈블리는 상부 U자형 클램핑 플레이트(40)에 맞는 유연한 스테인레스 강철선(7)과 이 강철선을 클램핑 된 위치로 밀어넣기 위한 스테인레스 강철 토글 레버(8)로 이루어진 두 개의 신속-해체 토글 클램프를 각 면에 갖는 바닥 U자형 플레이트(5)로 이루어져 있다. 모든 단위체는 면에 균일하게 클램핑되어 있으며, U자형 형태로 플레이트 측면을 최소로 뒤틀리게함으로써 소정의 행에 있는 각 팁에 미치는 장력의 변화를 최소화한다. 상기 장력은 분배 상자(10)의 바닥과 하부 U자 모양의 금속 클램프 플레이트(5) 사이에 얇은 끼움쇠 스페이서를 위치시킴으로써 조절된다. 신속-해체 특징이 필요하지 않을 경우, U자 모양의 상부 플레이트에 의해 얻을 수 있는 클램핑의 균일성을 이용하여 스테인레스 강철 스크류 및 너트와 함께 단위체를 클램핑할 수 있다. 조립된 상기 실시예의 세척기는 제9도에 도시되어 있다. 유입구(14)(세척액용 입구)는 제8도 및 제9도에 도시되어 있다.

각각의 플레이트에 대한 자세한 사항은 제10도 내지 제15도에 도시되어 있다. 제10도에 분배 상자(10)가 평면으로 도시되어 있다. 세척액은 11/64인치(0.172인치) 측면 채널(18a, 18b) 내측으로 한 번에 두 방향으로 공급되며, 상기 분배 채널 각각은 상기 팁의 절반부에 교대로 도달하게 되어 있다. 팁에 이어진 채널(18c)의 깊이는 모두 0.1인치이며, 유입구와 맨앞에 있는 3개의 구멍의 폭은 1/8(0.125)인치로부터 다음 세 구멍에서는 3/32(0.094)인치로, 마지막 두 구멍에서는 1/16(0/063)인치로 변화한다. 각 행에 대해 상기와 같이 교대로 폭을 변경하므로써, 플레이트의 채널간 두께는 각각의 위치 결정구멍하에서 균일하게 유지되며, 각각의 출구 구멍하에서 액체 유동률은 비교적 일정하게 유지된다. 이상적으로는, 각각의 채널은 삼각형 모양(즉, 연결 측면 채널로부터의 거리에 따라 일정하게 폭 감소)이어야 하지만, 상기와 같은 두께의 엇갈림 변형은 보다 용이한 기계적 제작을 가능하게 하며, 좁은 분배채널내에서 적당한 유동 균일성을 갖는다. 또한, 구멍(19)과 유입구(14)의 결합이 제10도에 나타나 있다.

제11도에 분배 상자(10)가 측면도로 도시되어 있는데(축척), 이는 측면 채널에 대한 유동률 조절을 위한 유사 시스템을 나타낸다. 유입구(14)(본 실시예에서는 숫 호스 연결관)은 분배 상자(10)의 면에 나사 결합되며, 유체 유입 채널의 중심부로 작용하는 5/16인치 직경(단면적 0.077제곱인치)의 유입구(14')를 갖는다. 유입구는 바람직한 실시예에서는 델린 또는 나일론으로 제조된다. 연결관 나사는 1/2인치 직경, 인치당 13나사, 및 5/8인치 직경을 갖는 실리콘 고무 가스킷에서 부착되어 있으며, 상기 가스킷은 흡입구에 꼭 끼워맞춤되어 연결 부위를 밀폐하게 된다.

유입구는 채널(18)에 나사결합되는데, 채널(18)은 0.1875인치×0.275인치(너비×깊이, 단면적 0.052제곱인치)의 크기를 갖는 두 채널로 분할되며, 상기 채널(18)은 측면 채널(18a, 18b)로 접근함에 따라 바닥이 둥근 모양 또는 직사각형일 수 있다. 측면 채널의 시점에서 상기 두 채널은 0.275인치의 깊이를 가지며, 말단에서는 0.1인치의 깊이를 갖는다. 이들 측면 채널중 하나(18a)가 도시되어 있다. 이러한 테이퍼링은 지나친 유동률에 의한 생성물의 발생을 방지하며, 사체적(dead volum)을 최소화함으로써 사용되는 세척 완충액의 양을 감소시키는 채널링 시스템을 제공한다.

제12도는 유체 분배 구멍을 포함하는 지지 플레이트(15)의 평면도이다. 모든 구멍은 직경이 1/8(0.125)인치이며, 리세스는 너비 3.0인치×길이 4.5인치이다. 두 개의 맞춤 구멍(11)은 리세스의 엣지에 중심을 두고 있다. 실리콘 고무 가스킷(도시되지 않음)은 꼭 맞은 계단형 리세스(17)에 놓여 있다.

제13도는 팁-위치 결정 플레이트(30)의 평면도를 나타낸다. 1회용 팁을 위한 구멍(34)은 직경 19/64(0.297)인치이고, 맞춤 구멍(31)은 직경이 17/32(0.53)인치이다.

제14도는 탭-클램핑 플레이트(40)의 평면도를 나타낸다. 상기 플레이트는 팁의 베이스에 맞물리기 위한 7/32인치(0.219인치) 구멍(44)를 갖는 10- 또는 11-게이지 스테인레스 강철로 만들어져 있다. 플레이트(40)는 마이크로타이터-플레이트-위치 결정 플레이트(50)가 U자 모양 플레이트에 용이하게 맞도록 플라스틱 플레이트보다 약간 더 넓다.

제15도는 마이크로타이터-플레이트-위치 결정 플레이트(50)의 저면도를 나타낸다. 나사 형성된 1/4인치(0.25인치) 구멍(51)이 높이 조절을 위해 제공되어 있으며, 팁의 위치 선정을 위한 구멍(54)은 팁이 용이하게 상기 플레이트에 맞을 수 있게 하는 0.1인치 깊이, 및 60°테이퍼를 갖춘 1/8인치 직경이다.

본원에 언급된 모든 문헌은 본 발명에 관련된 당업자의 수준에서 설명한 것이다. 모든 문헌은 각각의 문헌이 본원 발명에 참고로 구체화될 수 있도록 특별히 그리고 개별적으로 설명된 바와 같이, 참고 문헌으로서 본원에 구체화되어 있다.

본 발명에 대해 충분히 설명하였으므로, 첨부된 청구범위 또는 본 발명의 정신에서 크게 벗어남이 없는 많은 변경 및 수정이 본 발명에 있을 수 있다는 것은 당업자에 의해 쉽게 이해될 것이다.

Claims (22)

1. 동일한 숫자의 마이크로타이터 플레이트 웰에 일치하도록 간격이 띄어져 있으며, 내부 공동 및 구멍이 구비된 몸통 부재를 각각 포함하는 다수 상향 노즐과, 액체를 상기 각각의 노즐 내부 공동에 분배하기 위한 분배 수단, 및 상기 분배 수단에 대해 상기 노즐을 해체 또는 체결하기 위한 클램핑 수단을 포함하며, 상기 노즐 각각의 베이스부는 상기 분배 수단과 결합하여, 액체가 상기 분배 수단으로부터 상기 노즐의 내부 공동을 경유해 상기 노즐 구멍으로 흐를 수 있게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
2. 제1항에 있어서, 세척액용 외부 저장기와 상기 외부 저장기를 상기 분배 수단에 연결하는 유체도관을 더 포함하며, 상기 마이크로타이터 플레이트 세척기내의 모든 노즐 구멍이 상기 노즐 구멍의 총면적인 경우 상기 유체 도관은 상기 노즐 구멍의 총면적보다 더 큰 최소 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
3. 제1항에 있어서, 상기 세척기는 상기 노즐 위에 마이크로타이터 플레이트를 맞추기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
4. 제1항에 있어서, 상기 다수의 노즐은 각각의 노즐의 집합체인 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
5. 제1항에 있어서, 상기 다수의 노즐 중 두 개 이상의 노즐은 하나의 몸통 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
6. 제1항에 있어서, 상기 클램핑 수단은 상기 노즐 구멍으로 포함하는 노즐 부분이 통과할 수 있지만 상기 노즐의 베이스 부분은 통과할 수 없는 크기로 형성된 다수의 구멍을 갖는 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
7. 제6항에 있어서, 상기 클램핑 수단은 상기 플레이트를 상기 분배 수단에 부착시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
8. 제6항에 있어서, 상기 플레이트 구멍은 상기 플레이트가 분배 수단으로부터 분리될 때, 노즐 자체의 중량에 의한 힘에 의해 상기 노즐이 상기 플레이트로부터 완전히 분리되도록 상기 노즐의 직경보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
9. 제6항에 있어서, 상기 분배 수단은 상기 분배 수단과 상기 플레이트의 엣지를 따라 상기 플레이트에 회전가능하게 부착되는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
10. 제1항에 있어서, 상기 분배 수단은 압축 기체 저장기에도 연결 되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
11. 제1항에 있어서, 상기 노즐은 상기 분배 수단에 대해 밀폐하기 위한 밀폐 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
12. 제11항에 있어서, 상기 밀폐 부재는 상기 분배 수단 또는 노즐 베이스에 부착된, 또는 상기 분배 수단 또는 노즐 베이스 형성부에 부착된 탄성 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
13. 제1항에 있어서, 상기 노즐은 1회용 자동 피펫 팁을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
14. 1회용 유체 분사 노즐을 사용하여 다수의 마이크로타이터 플레이트 웰을 세척하기 위한 마이크로타이터 플레이트 세척기로서, 상기 마이크로타이터 플레이트 웰의 일부 또는 모든 웰과 일치되게 간격이 띄어져 있는 다수의 유체 출구와 하나의 유체 유입구를 포함하는 유체 분배 수단과, 상기 유체 분배 수단의 구멍과 일치하게 간격이 띄어져 있는 다수의 구멍을 갖는 클램핑 플레이트, 및 상기 클램핑 플레이트를 상기 유체 분배 수단에 클랭핑하기 위한 클램핑 수단을 포함하며, 상기 클램핑 플레이트 구멍은 상기 노즐 부문이 자유스럽게 통과할 수 있으나 상기 노즐 베이스 부분은 통과할 수 없는 크기로 형성되어 있으며, 상기 클램핑 플레이트의 구멍내에 삽입된 상기 노즐의 베이스 부분은 상기 유체 출구의 위치에서 유체 분배 수단에 대해 압박되는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 위치 세척기.
15. 제14항에 있어서, 상기 클램핑 플레이트의 구멍에 위치하는 노즐 위에 뒤집어진 마이크로타이터 플레이트 웰을 맞추기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트 세척기.
16. 세척액이 상기 마이크로타이터 플레이트의 다수의 웰에 상향으로 분사될 수 있도록 위치된 상향 노즐 집합체 위에 마이크로타이터 플레이트를 뒤집어 위치시키는 단계, 및 상기 세척액을 상기 노즐을 통해 상기 웰 내측으로 상향으로 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로타이터 플레이트의 세척 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 노즐에는 밸브에 의해 제어되고 중력에 의해 구동되는 액체 저장기로부터 액체가 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 액체는 압축 기체에 의한 압력하에서 상기 노즐을 통해 상향으로 분사되는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 압축 기체는 상기 노즐내의 액체가 상기 압축 기체에 의한 압력에 의해 방출 된 후, 상기 노즐을 통해 분사되는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제16항에 있어서, 상기 노즐은 세척중 상기 웰내에 위치되는 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 노즐은 하나의 마이크로타이터 플레이트를 세척하는데 사용된 후 세척 또는 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제16항에 있어서, 상기 노즐은, 동일한 숫자의 마이크로타이터 플레이트 웰에 일치하도록 간격이 띄어져 있으며, 내부 공동 및 구멍이 구비된 몸통 부재를 각각 포함하는 다수 상향 노즐과, 액체를 상기 각각의 노즐 내부 공동에 분배하기 위한 분배 수단, 및 상기 분배 수단에 대해 상기 노즐을 해체 또는 체결하기 위한 클램핑 수단을 포함하며, 상기 노즐 각각의 베이스부는 상기 분배 수단과 결합하여, 액체 상기 분배 수단으로부터 상기 노즐의 내부 공동을 경유해 상기 노즐 구멍으로 흐를 수 있게 구성되어 있는 장치내에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.