KR100419003B1 - 디엔에이/프로테인 어레이어의 가습조절 장치 - Google Patents

디엔에이/프로테인 어레이어의 가습조절 장치 Download PDF

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Abstract

글래스칩 다이(15)를 수용하는 DNA/프로테인 어레이어(10) 내부에 장착되어 습도를 조절하는 장치에 있어서: 프레임(20); 상기 프레임(20) 상에 장착되는 물 탱크(21); 전후면이 개방되는 하우징(22) 내에 상기 물 탱크(21)의 내부에서 상부로 연장되는 펠트(23)를 수용하는 필터수단; 상기 하우징(22)의 개방면 일측에 설치되는 전동팬(24); 상기 하우징(22)의 개방면 타측에서 상부로 연장되어 설치되는 덕트(25); 상기 DNA/프로테인 어레이어(10) 내부에서 상기 덕트(25)와 최대로 이격되어 설치되는 습도센서(26); 및 상기 습도센서(26)의 신호에 따라 상기 팬(24)의 동작 전원을 단속하는 제어기(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
DNA/프로테인 어레이어 내의 습도를 제어하여 시간의 경과에 따른 DNA/프로테인 용액이나 스폿된 DNA/프로테인 시편의 증발을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

디엔에이/프로테인 어레이어의 가습조절 장치{An humidifying device for DNA/Protein arrayers}
본 발명은 DNA/프로테인 어레이어(DNA/Protein Arrayer)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DNA/프로테인 어레이어 내의 습도를 제어하여 시간의 경과에 따른 DNA/프로테인 용액이나 스폿된 DNA/프로테인 시편의 증발을 방지할 수 있도록 하는 디엔에이/프로테인 어레이어의 가습조절 장치에 관한 것이다.
최근 여러 생물의 게놈 프로젝트(Genome Project: 사람의 유전정보를 다 읽어내려는 범세계적 과제집단)의 진전과 함께 DNA/프로테인 칩(Protein Chip)이 개발되어 모든 유전자의 기능을 다량으로, 그리고 효율적으로 해석하는 기술이 개발되고 있다.
DNA/프로테인 칩은 슬라이드 글래스(Slide Glass)나 실리콘(Silicon) 등의 기판에 다수의 DNA/프로테인 분자를 정렬적으로 배열(Micro Array)해 유전자의 발현, 변이나 다형성 등을 동시에 해석하는 데 아주 유용하게 사용된다.
DNA/프로테인 칩은 기존의 분자 생물학적 지식에 현대에 엄청난 발전을 한 기계 및 전자공학의 기술을 접목하여 생성된다. 기계 자동화와 전자 제어 기술 등을 이용하여 적게는 수백개부터 많게는 수십만개의 DNA/프로테인을 아주 작은 공간에 집적할 수 있게 만든 것이다.
즉, DNA/프로테인 칩이란 유전자 검색용으로 엄청나게 많은 종류의 DNA/프로테인을 고밀도로 붙여 놓은 것을 말하며, 이러한 다수의 DNA/프로테인 단편이나 Oligonucleo-tide를 고상(고체상태의) 표면에 정렬하여 스폿팅(Spotting) 함으로써 고밀도 어레이를 제작하는 장치를 DNA/프로테인 어레이어라고 한다.
이러한 DNA/프로테인 어레이어 장비는 마이크로 플레이트(Micro Plate)에 분주한 DNA/프로테인 샘플의 일정량(중량으로서 10ng이하)을 수십 ㎛에서 수백 ㎛의 크기로 정해진 위치에 정량적으로 스폿(Spot)할 수 있는 성능이 요구된다. 동시에 유전자 발현의 정량적 해석이나 1 염기 변이를 해석하기 위해서는 스폿 사이즈나 모양의 변이를 최소화하여야 한다.
한편, 마이크로 플레이트 상에 저장되어 있는 DNA/프로테인 용액이나 글래스 칩(Glass Chip)상에 스폿된 DNA/프로테인 시편이 시간이 경과함에 따라 습도문제로 인하여 증발(Evaporation)함에 따라 이를 방지하기 위하여 DNA/프로테인 어레이어 내 습도관리가 필요하게 되었다.
일반적으로 DNA/프로테인 어레이어 내의 가습 장치는 크게 초음파 식, 가열식, 열전소자를 이용한 냉각판 방식 등으로 대별된다.
초음파 식은 초음파 발진회로에서 발진된 초음파 전원이 진동자에 유입이 되면, 진동자 진동판이 진동하게 되고, 이때 진동판 상면의 수중에서 케비테이션 현상에 의한 기포가 발생된다. 또한 발생된 기포는 기포가 흘러갈 수 있도록 안착된 유로에 의하여, 유로 공간 속에서 가수 분해 되어 미세한 물방울로 변하게 된다. 이 미세한 물방울(일명, 습기)을 모터에 따라 회전하는 블로워 팬에 의하여 유로를 따라 외부로 배출하는 원리로 되어 있다.
그러나 초음파식 가습의 경우 물의 입자를 초음파 진동자를 통하여 인위적으로 만들어 버리므로 진동자의 오염으로 인해 DNA/프로테인에 시편을 오염시킬 우려가 있으며, 물에 석회분의 성분이 비산되어 나오는 경우도 발생한다.
또한, 가열식은 물 탱크에서 공급된 물이 본체 상면의 바디부에 나 있는 낙차식 수로를 통해 가열조인 히터부를 거쳐 진동자로 공급된다. 전원을 인가하게 되면 처음에는 가습이 되고 일정시간 경과 후부터 히터부 내의 물이 서서히 데워져(약 70~80도) 데워진 진동자로 공급되어 습기화되도록 한다. 반면, 이 경우 물을 히터를 통하여 끓여 사용하기 때문에 물이 밖으로 튄 다거나 뜨거운 물로 인해 작업자의 안정성에 문제가 발생 할 소지가 많다.
또한, 열전소자를 이용한 방식은 Peltier 효과를 이용한 방식으로 플레이트에 직류전원을 인가하여 -30도 ~150도까지 냉각과 가열을 통해 대상물을 일정 온도로 유지하여 DNA/프로테인의 증발을 방지한다. 이와 같이 펠티어(Peltier)효과를 이용한 열전소자의 경우 구조가 복잡하고, 구조상 특정 부분의 공간만 온도관리를 할 수 있지 DNA/프로테인 어레이어의 모든 내부를 온도관리 할 수 없으며 제작 단가가 제일 비싼 편이다.
따라서 기존에 나와 있는 가습 방식은 가정용이나 혹은 산업용으로 많이 사용되는 가습 방식으로서 DNA/프로테인 어레이어의 용도로 사용하기에는 구조가 복잡하고 제어가 어려우며 비용이 많이 소요되는 편이다.
그러므로 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, DNA/프로테인 어레이어 내의 습도를 제어하여 시간의 경과에 따른 DNA/프로테인 용액이나 스폿된 DNA/프로테인 시편의 증발을 방지할 수 있도록 하는 디엔에이/프로테인 어레이어의 가습조절 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 배치 상태를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1의 주요부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
10 : DNA/프로테인 어레이어 15 : 글래스칩 다이
20 : 프레임 21 : 물 탱크
22 : 하우징 23 : 펠트
24 : 전동팬 25 : 덕트
26 : 습도센서 30 : 제어기
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 글래스칩 다이(15)를 수용하는 DNA/프로테인 어레이어(10) 내부에 장착되어 습도를 조절하는 장치에 있어서: 프레임(20); 상기 프레임(20) 상에 장착되는 물 탱크(21); 전후면이 개방되는 하우징(22) 내에 상기 물 탱크(21)의 내부에서 상부로 연장되는 펠트(23)를 수용하는필터수단; 상기 하우징(22)의 개방면 일측에 설치되는 전동팬(24); 상기 하우징(22)의 개방면 타측에서 상부로 연장되어 설치되는 덕트(25); 상기 DNA/프로테인 어레이어(10) 내부에서 상기 덕트(25)와 최대로 이격되어 설치되는 습도센서(26); 및 상기 습도센서(26)의 신호에 따라 상기 팬(24)의 동작 전원을 단속하는 제어기(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략적인 배치 상태를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 주요부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
전술한 종래의 여러 가지 가습 방식의 단점을 보완하고자 본 발명에서는 DNA/프로테인 어레이어(10)에 자연식 가습 방법을 적용한다. 자연식 가습 장치는 물을 자연 가습하여 증발시킴으로써 초음파식처럼 물 입자가 공중에서 응축(Condensation)되어 장비의 내부에 떨어진다거나 혹은 가습기 구동 시 발생하는 소음 및 초음파 진동자에 세균 번식을 방지하여 오염 문제로 DNA/프로테인 칩의 오염(Contamination)문제를 차단할 수 있다.
일반적으로 글래스칩 다이(15)를 수용하는 DNA/프로테인 어레이어(10)의 내부 공간은 마이크로 플레이트(Micro Plate)의 웰(Well)에 담긴DNA/프로테인 용액이나 글래스 칩에 스폿된 DNA/프로테인 시편이 시간의 경과에 따른 증발이 발생되지 않도록 60~70% RH의 습도로 관리되어야 한다. 이러한 습도관리를 위해서는 장비 내부에 별도의 습도 조절장치가 필요하며 습도의 변화량(Variation)은 ±5%정도로다소 크더라도 오염이 발생하면 안되며, 물의 공급이 원활한 구조로 되어 있어야 하며 유지보수가 간편해야 한다.
본 발명의 장치는 크게 물을 저장하는 물 탱크(21)와 물속에 오염원을 걸러주는 필터수단, 이 필터에 묻어 있는 물을 불어주어 물의 입자를 자연 가습시켜 외부로 방출시켜 주는 전동팬(24)과 가습용 덕트(25)로 구성되어 있으며, 이 외에 DNA/프로테인 어레이어(10) 내부의 습도를 체크하여 피드 백(Feedback)하는 습도센서(26) 및 제어기(30)가 포함된다.
물 탱크(21)는 물을 저장하여 놓는 장소로서 물의 수위가 낮아 질 경우 작업자가 DNA/프로테인 어레이어(10) 외부로 빼내어 물을 다시 채워 넣는 경우를 고려하여 프레임(20)에서 장착 및 탈착이 용이하도록 제작한다.
물 탱크(21)의 중심에는 전후면이 개방되는 하우징(22)을 수직으로 연장하여 설치하며, 하우징(22) 안에는 물의 오염원을 걸러 줄 수 있는 펠트(23)를 수용한다. 이 펠트(23)는 시중에서 쉽게 구할 수 있는 형태이면 무방하다. 물 탱크(21)와 펠트(23)를 일체로 연결하면 물 부족으로 인한 물의 공급 시나 펠트(23)의 교체시 동시에 인출할 수 있어 편리하다.
하우징(22)의 상류측 개방면에는 펠트(23)에 흡수되어 있는 물을 바람으로 불어 자연 가습시킬 수 있도록 하기 위한 두개의 전동팬(24)이 장착된다. 전동팬(24)은 산업용으로 많이 사용되는 일반적인 블로어 팬(Blower Fan)을 사용한다. 전동팬(24)에서 펠트(23)를 거쳐 수분이 함유되는 공기의 관로 역할을 담당하기 위한 덕트(25)가 하우징(22)상에서 하류측 개방면에 장착된다.
또, 본 발명에 따르면 DNA/프로테인 어레이어(10)의 내부에는 현재의 습도를 감지하는 습도센서(26)가 부착된다. 습도센서(26)는 현재의 습도에 따른 아나로그 또는 디지털 신호를 발생하여 출력한다.
또, 본 발명에 따르면 습도센서(26)의 입력을 받고 전동팬(24)에 출력하기 위한 제어기(30)가 구비된다. 제어기(30)는 덕트(25) 상에 설치할 수도 있으며 기타의 다른 장소도 무방하나 원격제어시 신호 전달이 원할하여야 한다. 제어기(30)는 작업자가 설정해 놓은 습도관리의 범위를 저장하고 있으며 습도센서(26)에 의한 습도가 설정 범위를 이탈할 경우 전동팬(24)을 단속하는 출력을 발생한다.
종래의 초음파식과 가열식 가습 방식은 가습 장치를 구성하기 위해서는 많은 요소품들이 필요하거나 그 구조가 복잡하여 DNA/프로테인 어레이어 내부에 많은 공간을 차지한다. 반면 본 발명에 제시된 자연 건조 가습 장치는 가습 장치에 소요되는 요소품의 수를 대폭 절감해 구조를 간단하게 제작함으로써 제조원가 및 유지보수(Maintenance)를 간편하게 하고, 가습 장치의 구조 배치 및 외곽 사이즈를 최소화하여 DNA/프로테인 어레이어 용도에 적합하다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 작동의 일예를 설명한다.
먼저 두개의 전동팬(24)에 DC 전원이 인가되면 DNA/프로테인 어레이어(10)의 내부공기가 순환하기 시작한다. 두개의 전동팬(24)에 의해 유동되는 공기는 하우징(22)의 펠트(23)를 지나게 된다. 펠트(23)의 하단부가 물 탱크(21) 속의 물에 잠겨 있으므로 물이 모세관 현상에 의해 전동팬(24)의 높이에 해당하는 위치까지 상승하면서 강제 증발에 의해 수분화된다. 수분이 충분히 포함된 공기는 덕트(25)를 따라 DNA/프로테인 어레이어(10) 내부를 순환하고 전체적인 습도를 서서히 상승시킨다.
이러한 과정에서 제어기(30)는 DNA/프로테인 어레이어(10) 내부에 장착된 습도센서(26)로부터 습도에 해당하는 데이터를 수신하는데, 현재 습도가 사용자의 설정치보다 낮다고 판단하면 두개의 전동팬(24)을 동시에 동작시켜 자연 가습을 실행하고, 설정치보다 높으면 두개의 전동팬(24)을 정지시킨다. 물론 현재 습도가 적절한 범위에 있는 동안 하나의 전동팬(24)만 작동시켜 현재 습도를 유지하도록 하는 제어도 가능하다.
DNA나 프로테인, 생체분자 등의 유체를 다루어야 하는 바이오 장비의 동작시 마이크로 플레이트의 웰 안에 담긴 DNA/프로테인 용액이나 글래스 칩에 분주되어 있는 DNA/프로테인 시편이 주변 온도, 습도의 변화로 인하여 증발(Evaporation)하여 정확한 실험이 일어나지 경우가 빈번하게 발생되고 있어 여러 바이오 장비회사에서는 선택(Option) 사양으로 장비의 챔버(Chamber) 내부에 대한 습도 관리를 수행하기도 한다.
그러나 본 발명의 장치는 DNA/프로테인 어레이어 작동시 장비 내부를 보다 고 품질의 습도제어 환경을 가능케 함으로써 보다 좋은 품질의 DNA/프로테인 칩을 생산할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 장치는 프레임(20) 상에 모든 구성품이 일체로 모듈화 되므로 분리가 용이하여 청정 습도관리 환경이 요구되어지는 모든 관련 바이오 장비들에 적용될 수 있다.
이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 DNA/프로테인 어레이어 내의 습도를 제어하여 시간의 경과에 따른 DNA/프로테인 용액이나 스폿된 DNA/프로테인 시편의 증발을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 글래스칩 다이(15)를 수용하는 DNA/프로테인 어레이어(10) 내부에 장착되어 습도를 조절하는 장치에 있어서:
    프레임(20);
    상기 프레임(20) 상에 장착되는 물 탱크(21);
    전후면이 개방되는 하우징(22) 내에 상기 물 탱크(21)의 내부에서 상부로 연장되는 펠트(23)를 수용하는 필터수단;
    상기 하우징(22)의 개방면 일측에 설치되는 전동팬(24);
    상기 하우징(22)의 개방면 타측에서 상부로 연장되어 설치되는 덕트(25);
    상기 DNA/프로테인 어레이어(10) 내부에서 상기 덕트(25)와 최대로 이격되어 설치되는 습도센서(26); 및
    상기 습도센서(26)의 신호에 따라 상기 팬(24)의 동작 전원을 단속하는 제어기(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 DNA/프로테인 어레이어의 가습조절 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터수단의 펠트(23)는 수분의 상향이동과 공기의 수평이동을 모두 허용하는 것을 특징으로 하는 DNA/프로테인 어레이어의 가습조절 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기(30)는 무선 원격제어를 위한 수신부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 DNA/프로테인 어레이어의 가습조절 장치.
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