KR101137250B1 - 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치 및 방법 - Google Patents

마이크로파를 이용한 시료 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

마이크로파(microwave)를 이용한 시료 처리 장치는, 냉매 및 시료를 수용하는 챔버 및 기체가 주입되는 주입구를 포함하는 반응 용기; 상기 챔버 내에 마이크로파를 조사하는 마이크로파원; 상기 주입구를 통해 주입된 기체를 운반하는 연결부; 및 상기 챔버 내에 위치하며, 상기 연결부를 통해 운반된 기체를 상기 챔버 내의 냉매에 주입하는 기체 공급부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 연결부는 부분적으로 상기 챔버 내의 상기 냉매의 표면보다 위에 위치하는 기체 운반 부분을 포함할 수 있다. 기체에 의한 거품 효과(bubbling effect)를 통해 냉매의 상부층과 하부층, 및 가운데 부분과 측면 부분을 고르게 순환시킬 수 있으며, 그 결과 많은 양의 시료를 한꺼번에 처리할 수 있고 효소 반응 등의 시료 처리가 종래에 비해 매우 짧은 시간 내에 이루어질 수 있는 이점이 있다.

Description

마이크로파를 이용한 시료 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING SAMPLE USING MICROWAVE}
실시예들은 마이크로파(microwave)를 이용한 시료 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
효소는 단백질로 이루어진 물질이며, 단백질은 많은 아미노산들이 연결되어 있는 고분자이다. 대부분의 단백질들은 3차원적으로 뭉쳐 있는 구조를 가지고 있는데, 이러한 구조는 주위의 환경에 따라 변화할 수 있다. 주위 환경 변화 중 중요한 요소가 온도 변화로서, 대부분 체온과 비슷한 온도에서 효소 반응(enzyme digestion)이 가장 빠르게 반응이 진행된다. 예를 들어, 트립신(trypsin)은 단백질의 라이신(lysine) 또는 알지닌(arginine) 사슬을 절단하는 효소인데, 이를 이용하여 단백질을 펩타이드(peptide)로 분해하고 이 펩타이드 조각들을 분석하여 단백질을 동정할 수 있다. 이상의 효소 반응에는 통상 약 37℃에서 약 12시간 이상이 소요된다.　　
한편, 마이크로파(microwave)를 조사하면서 효소 반응을 수행할 경우 단백질 분해(proteolytic) 절단이 가속될 수 있다. 예컨대, 공개특허공보 제10-2009-0110599호에는 마이크로파가 물질을 가열시키는 원리로서 쌍극자 분극을 통한 가열 및 이온성 전도가 기재되어 있으며, 이를 이용하여 특정 화합물을 결합시키거나 절단시키는 기술이 개시되어 있다. 또한, 가정에서 많이 이용되는 전자레인지 역시 물 분자를 공진 주파수의 전자기파에 의해 회전시켜 식품을 데우는 장치이다.
전자레인지의 내부는 금속으로 둘러싸여 있는 일종의 공진기(cavity resonator)이므로, 위치에 따라 전자파가 강한 곳과 약한 곳이 있다. 따라서, 식품에 마이크로파가 균일하게 흡수되도록 하기 위해서는, 방사되는 마이크로파를 섞거나 식품이 위치하는 용기를 회전시키는 과정이 요구되는 단점이 있다. 전자레인지뿐만 아니라 연구 목적의 마이크로파 장치들 역시 모든 위치에 균일하게 마이크로파가 도달하게 하지는 못한다. 나아가, 마이크로파를 이용하여 효소 반응을 수행하는 장치에서 챔버 내의 온도가 설정 온도에 도달하면 마이크로파의 발생이 순간적으로 멈추게 되는데, 이는 효소 반응의 속도를 느리게 만드는 단점이 있다.
공개특허공보 제10-2009-0110599호
본 발명의 일 측면에 따르면, 냉매의 기체 공급을 통한 거품 효과(bubbling effect)를 유도함으로써 챔버 내의 각 위치의 온도를 균일하게 조절할 수 있도록 구성된, 마이크로파(microwave)를 이용한 시료 처리 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 마이크로파(microwave)를 이용한 시료 처리 장치는, 냉매 및 시료를 수용하는 챔버 및 기체가 주입되는 주입구를 포함하는 반응 용기; 상기 챔버 내에 마이크로파를 조사하는 마이크로파원; 상기 주입구를 통해 주입된 기체를 운반하는 연결부; 및 상기 챔버 내에 위치하며, 상기 연결부를 통해 운반된 기체를 상기 챔버 내의 냉매에 주입하는 기체 공급부를 포함할 수 있다.
상기 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치에서, 상기 연결부는 부분적으로 상기 챔버 내의 상기 냉매의 표면보다 위에 위치하는 기체 운반 부분을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 방법은, 반응 용기의 챔버 내에 냉매 및 시료를 위치시키는 단계; 상기 챔버 내에 마이크로파를 조사하는 단계; 상기 챔버 내에 마이크로파가 조사되는 동안, 상기 반응 용기에 기체를 주입하는 단계; 주입된 기체를 연결부를 통해 운반하는 단계; 및 상기 연결부를 통해 운반된 기체를 상기 챔버 내의 냉매에 주입하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 연결부는 부분적으로 상기 챔버 내의 상기 냉매의 표면보다 위에 위치하는 기체 운반 부분을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 마이크로파(microwave)를 이용한 시료 처리 장치 및 방법에 의하면,　챔버 내의 냉매에 기체를 공급함으로써 발생되는 거품 효과(bubbling effect)를 통해 냉매의 상부층과 하부층, 및 가운데 부분과 측면 부분을 고르게 순환시킬 수 있다. 그 결과, 챔버 내의 각 부분을 고르게 가열할 수 있어 많은 양의 시료를 한꺼번에 처리할 수 있으며, 균일한(homogeneous) 마이크로파가 지속적으로 출력되도록 함으로써 효소 반응 등의 시료 처리가 종래에 비해 매우 짧은 시간 내에 이루어질 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 마이크로파(microwave)를 이용한 시료 처리 장치의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치에서 반응 용기의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치에서 반응 용기의 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치에서 기체 공급부의 부분 사시도이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치에서 연결부의 정면도이다.
도 5b는 도 5a에서 A-A'를 잇는 직선을 따른 측단면도이다.
도 5c는 도 5a에 도시된 연결부의 배면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치에서 설정 온도 도달 이후 시간에 따른 출력 마이크로파의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 7a는 96 웰 플레이트(well plate)상의 측정 위치를 나타내는 개략도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 각 측정 위치에서 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치를 이용하여 효소 반응을 수행한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8a 내지 8c는 실시예들에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치를 이용하여 효소 반응을 수행한 결과를 나타내는 그래프들이다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.
도 1은 일 실시예에 따른 마이크로파(microwave)를 이용한 시료 처리 장치의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치는 반응 용기(1) 및 마이크로파원(microwave source)(2)을 포함할 수 있다. 마이크로파원(2)은 마그네트론(magnetron) 등과 같이 마이크로파를 발생시킬 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 마이크로파원(2)에 의하여 방사된 마이크로파가 정해진 경로를 따라 반응 용기(1)에 도달하면, 마이크로파에 의하여 반응 용기(1)의 챔버(미도시) 내에 위치하는 시료를 가열할 수 있다. 예컨대, 마이크로파에 의하여 단백질을 펩타이드(peptide)로 분해하는 효소 반응(enzyme digestion)이 이루어질 수 있다.
또한, 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치는 제어부(4) 및 온도 센서(5)를 포함할 수 있다. 온도 센서(5)는 반응 용기(1)의 챔버 내의 온도를 측정하기 위한 장치로서, 예컨대 열전대(thermocouple) 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제어부(4)는 온도 센서(5)에 의해 측정된 온도에 기초하여 마이크로파원(2)을 제어함으로써, 반응 용기(1)의 챔버 내의 온도를 소정의 설정 온도로 유지할 수 있다. 예컨대, 제어부(4)는 반응 용기(1)의 챔버 내의 온도를 체온과 유사한 온도인 37℃로 유지하도록 동작할 수 있다. 제어부(4)는 설정 온도와 온도 센서(5)에 의한 측정 온도를 비교하고, 0.1℃를 문턱값으로 하여 설정 온도와 측정 온도의 차이가 문턱값 이하가 되도록 마이크로파원(2)에 의한 마이크로파 방사를 제어할 수 있다. 그러나, 설정 온도 및 문턱값은 실시예들에 따라 적절히 설정될 수 있으며 전술한 것에 한정되지 않는다.
나아가, 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치는 반응 용기(1)에 기체를 주입하기 위한 펌프(3)를 포함할 수 있다. 반응 용기(1)의 챔버 내에는 시료와 함께 냉매가 위치하는데, 펌프(3)를 이용하여 냉매에 기체를 주입함으로써 냉매 내에 기포를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 기포로 인한 거품 효과(bubbling effect)에 의하여 챔버 내의 냉매의 순환이 이루어져 챔버 내부가 균일하게 가열될 수 있다. 예컨대, 챔버 내의 냉매는 물일 수 있으며, 펌프(3)에 의하여 주입되는 기체는 공기일 수 있다. 그러나 실시예에 따라서는 다른 상이한 냉매 또는 기체가 사용될 수도 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치에서 반응 용기의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치는 반응 용기(1), 연결부(6) 및 기체 공급부(7)를 포함할 수 있다. 반응 용기(1)는 챔버(10) 및 주입구(13)를 포함할 수 있다. 챔버(10)는 냉매 및 시료를 수용하기 위한 공간을 제공하는 부분이다. 또한, 주입구(13)는 냉매에 공급될 기체가 반응 용기(1) 내로 주입되는 부분이다. 반응 용기(1)는 마이크로파가 투과 가능한 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 반응 용기(1)는 테프론(Teflon)과 같은 퍼플루오로알콕시(perfluoro alkoxy; PFA) 재질로 이루어질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 챔버(10) 내부는 플루오로카본(fluoro carbon) 등으로 코팅될 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 다른 상이한 물질로 챔버(10)가 코팅되거나 또는 코팅되지 않을 수도 있다.
일 실시예에서, 챔버(10)는 제1 구획(compartment)(101) 및 제2 구획(102)을 포함할 수 있다. 제1 구획(101)은 냉매를 수용하기 위한 공간으로서 제1 직경(R1)을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 구획(101)은 약 500 mL의 냉매를 수용하기 위한 직경 및 깊이를 갖도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 구획(101)의 전체 영역에 냉매가 채워질 수도 있으며, 또는 제1 구획(101)의 일부 영역에만 냉매가 채워질 수도 있다. 예컨대, 제1 구획(101)에서 반응 용기(1)의 벽면에 형성된 홈(groove) 등에 의하여 냉매가 수용될 영역을 구분할 수도 있다.
제2 구획(102)은 시료를 수용하기 위한 공간으로서 제1 직경(R1)과 상이한 제2 직경(R2)을 가질 수 있다. 예컨대, 제2 구획(102)의 제2 직경(R2)은 제1 구획(101)의 제1 직경(R1)에 비해 클 수 있으며, 직경의 차이로 인하여 생성되는 제1 구획(101)과 제2 구획(102) 사이의 단차를 이용하여 시료가 챔버(10) 내에 위치될 수 있다. 예컨대, 어레이(array) 형태로 배열된 복수 개의 웰(well)을 포함하는 웰 플레이트(well plate)의 각각의 웰 내에 시료를 주입할 수 있으며, 웰 플레이트는 제1 구획(101)과 제2 구획(102) 사이의 단차상에 놓여질 수 있다.
반응 용기(1)의 주입구(13)는 반응 용기(1) 내로 기체가 주입되기 위한 부분이다. 예컨대, 주입구(13)는 도 1을 참조하여 전술한 펌프(3) 등과 연결될 수 있다. 또한, 주입구(13)에는 기체 주입을 위한 튜브(tube) 등의 연결을 용이하게 하기 위한 연결 부재(미도시)가 결합될 수도 있다. 도 2에서 주입구(13)가 위치하는 반응 용기(1)의 하부면은 가운데 부분이 함몰된 형상으로 되어 있으나, 이는 단지 예시적인 것으로서 주입구(13)는 반응 용기(1)의 다른 상이한 표면상에 위치할 수도 있다.
연결부(6)는 주입구(13)를 통해 주입된 기체를 운반하여 기체 공급부(7)로 전달하기 위한 부분이다. 연결부(6)는 연결부 몸체(61) 및 튜브(62)를 포함할 수 있다. 연결부 몸체(61)는 튜브(62)가 통과하기 위한 경로를 형성하는 부분으로서, 튜브(62)가 삽입될 수 있는 하나 이상의 홀(hole) 또는 홈(groove) 등을 포함할 수 있다. 연결부 몸체(61)의 구체적인 형태에 대해서는 도 5a 내지 5c를 참조하여 상세히 후술한다. 또한, 연결부 몸체(61)는 폴리아세탈로 이루어질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 튜브(62)는 주입구(13)에 연결될 수 있으며, 주입구(13)를 통해 주입된 기체가 튜브(62)를 따라 운반된 후 기체 공급부(7)로 전달될 수 있다.
연결부(6)는 적어도 부분적으로 챔버(10) 내의 냉매의 표면보다 위에 위치하는 기체 운반 부분을 포함할 수 있다. 예컨대, 챔버(10)의 제1 구획(101)에 냉매가 채워져 있다고 하면, 챔버(10)의 바닥면으로부터 연결부(6)의 튜브(62)의 일 부분까지의 거리(D1)는 제1 구획(101)의 깊이(D2)에 비하여 클 수 있다. 그러나 냉매는 챔버(10) 내에서 다른 상이한 높이까지 채워질 수도 있으며, 이 경우에도 연결부(6)는 튜브(62)가 적어도 부분적으로 냉매의 표면보다 위에 위치하는 부분을 포함하도록 배치될 수 있다.
튜브(62)는 기체 공급부(7)를 통해 기체를 전달함으로써 냉매에 기체를 주입하기 위한 것이므로, 냉매와 물질 교환이 가능하도록 연결된다. 튜브(62)를 통해 기체가 주입되고 있는 동안에는 기체 압력으로 인하여 튜브(62) 내로 냉매가 유입되지 않으나, 기체가 주입되지 않는 동안에는 냉매 자체의 압력으로 인하여 역으로 냉매가 튜브(62) 내로 유입될 수 있다. 그러나 튜브(62)의 적어도 일부가 냉매의 표면보다 위에 위치하므로, 튜브(62) 내로 냉매가 유입되더라도 유입된 냉매는 챔버(10)에 주입된 전체 냉매의 수위까지만 차오르게 되며, 연결부(6)를 완전히 통과하지는 못한다. 따라서, 냉매가 챔버(10) 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치에서 반응 용기의 평면도이며, 도 4는 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치에서 기체 공급부의 부분 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 기체 공급부(7)는 연결부(6)를 통해 운반된 기체를 냉매에 공급하기 위한 부분이다. 기체 공급부(7)는 챔버(10) 내에 위치할 수 있으며, 챔버(10)에서 냉매가 수용되는 제1 구획(101) 내에 위치할 수 있다. 기체 공급부(7)는 챔버(10)의 바닥면상에 위치할 수도 있다. 또한, 기체 공급부(7)는 챔버(10)의 내측면의 외주부를 따라 연장되는 폐곡선 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 챔버(10)가 원통 형상일 경우 기체 공급부(7)는 속이 빈 고리 형상일 수 있다. 기체 공급부(7)는 적어도 부분적으로 폴리아세탈로 이루어질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
기체 공급부(7)는 기체를 주입하기 위한 하나 이상의 홀(71)을 포함할 수 있다. 예컨대, 기체 공급부(7)는 챔버(10)의 내벽을 따라 연장되는 덮개(70)를 포함할 수 있으며, 덮개(70)는 덮개(70)와 챔버(10)의 내벽 사이에 공간이 형성되도록 굽어지거나 휘어진 형상을 가질 수 있다. 덮개(70)와 챔버(10)의 내벽 사이의 공간에 기체가 주입될 수 있다. 하나 이상의 홀(71)은 덮개(70)상에 일정 간격으로 배열된 복수 개의 홀일 수 있다. 기체 공급부(7)는 연결부(6)와 기체 교환 가능하도록 연결되어, 기체 공급부(7) 내에 기체가 주입될 수 있다. 기체 공급부(7) 내로 주입된 기체가 하나 이상의 홀(71)을 통하여 냉매에 공급될 수 있다.
기체 공급부(7)는 하나 이상의 고정부(73)를 포함할 수도 있다. 고정부(73)는 나사 등의 고정 부재를 이용하여 기체 공급부(7)를 반응 용기(1)에 고정하기 위한 부분이다. 예컨대, 고정부(73)를 이용하여 기체 공급부(7)를 반응 용기(1)에서 챔버(10)의 바닥면상에 고정할 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것으로서, 실시예에 따라서는 기체 공급부(7)는 다른 상이한 고정 수단을 포함하거나 또는 별도의 고정 수단을 포함하지 않을 수도 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 도면들은 단지 실시예들에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치의 하나 이상의 구성 요소의 기능을 설명하기 위한 것으로서, 각각의 도면에 도시된 구성 요소의 위치 및 크기가 반드시 동일한 것은 아니며, 또한 각각의 도면에 도시된 구성 요소의 위치 및 크기가 해당 구성 요소의 실제 위치 및 크기를 나타내는 것이 아니라는 점은 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치에서 연결부의 정면도이며, 도 5b는 도 5a에 도시된 연결부에서 A-A'를 잇는 직선을 따른 측단면도이고, 도 5c는 도 5a에 도시된 연결부의 배면도이다.
도 5a 내지 5c를 참조하면, 연결부(6)의 연결부 몸체(61)는 기체를 운반하는 튜브(미도시)가 삽입될 수 있는 홈(610) 및 홀(611)을 포함할 수 있다. 또한, 연결부 몸체(61)는 나사 등의 고정 부재를 이용하여 연결부(6)를 반응 용기에 고정하기 위한 하나 이상의 고정부(613)를 포함할 수 있다. 홀(611)을 통하여 연결부 몸체(61)의 홈(610)에 튜브가 삽입될 수 있으며, 삽입된 튜브는 하나 이상의 고정부(613)를 감싸는 형태로 홈(610) 내에서 연장되어 다시 연결부 몸체(61)로부터 출사될 수 있다.
하나 이상의 고정부(613)의 위치는 고정부(613)의 바깥 부분을 따라 연장되는 튜브의 일 부분이 챔버 내의 냉매의 표면보다 위에 위치하도록 챔버의 구조 및 챔버 내에 수용될 냉매의 수위를 고려하여 적절히 결정될 수 있다. 이상의 구조를 갖는 연결부(6)를 챔버 내에 대해 적절하게 배치함으로써, 도 2를 참조하여 전술한 것과 같이 연결부(6)의 튜브의 적어도 일 부분이 냉매의 표면보다 위에 위치하도록 할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 설정 온도에 도달한 이후 시간에 따른 출력 마이크로파의 크기를 나타내는 그래프이다. 도 6은 약 400W의 마이크로파를 출력하는 마이크로파원을 이용하며 반응 용기의 챔버 내의 온도를 37℃로 설정한 후 설정 온도 도달 이후, 시간에 따른 출력 마이크로파의 크기 변화를 나타내는 그래프이다. 도시되는 바와 같이, 설정 온도 도달 이후 1시간 동안 마이크로파가 매우 일정하고 안정적으로 출력되고 있음을 알 수 있다.
도 7a는 시료가 주입되는 웰 플레이트상의 측정 위치를 나타내는 개략도이다. 도 7a를 참조하면, 12개의 열(1 내지 12) 및 8개의 행(A 내지 H)으로 이루어지는 어레이 형태로 96개의 웰이 배열된 약 130 mm × 약 85 mm의 크기의 96 웰 플레이트에서 임의로 10개의 측정 위치(A1, A12, B9, C3, D6, E2, E10, G7, H1 및 H12)를 선택하였다. 도 7b는 도 7a에 도시된 각 측정 위치에서 일 실시예에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치를 이용하여 효소 반응을 수행한 결과를 나타내는 그래프로서, 반응 결과가 위치에 따라 영향을 받지 않는다는 것을 나타내고 있다. 이때 시료 처리 장치 내의 냉매로는 물이 사용되었으며, 거품 효과를 위해 공급되는 기체로는 공기가 사용되었다.
구체적으로는, 96 웰 플레이트를 반응 용기의 챔버 내에 넣고 설정 온도를 37℃로 설정한 후 약 400W의 마이크로파를 조사하면서 효소 반응을 수행하였으며, 효소 반응의 결과물을 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화 비행 시간 분석형(Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization Time of Flight; MALDI-TOF) 질량 분석법에 의하여 분석한 결과 도 7b와 같이 질량 대 전하비(m/z) 별로 신호의 세기를 얻을 수 있었다. 거품 효과로 인하여 96 웰 플레이트상의 각 웰이 고르게 가열되므로, 측정 위치에 따른 영향이 거의 없이 균일한 효소 반응 결과를 얻을 수 있다.
도 8a 내지 8c는 실시예들에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치를 이용하여 효소 반응을 수행한 결과를 나타내는 그래프들로서, 효소 반응에 의하여 잘린 펩타이드를 확인하기 위하여 효소 반응 결과물을 MALDI-TOF 질량 분석법에 의하여 분석한 결과를 나타낸다. 이때 시료 처리 장치 내의 냉매로는 물이 사용되었으며, 거품 효과를 위해 공급되는 기체로는 공기가 사용되었다.
도 8a는, 약 85μL의 1 nmol 소혈청알부민(bovine serum albumin; BSA)을 약 95℃의 온도에서 약 20분 동안 놓아두었다가, pH 약 7.9의 약 45 mM의 디티오트레이톨(dithiothreitol; DTT)을 약 1μL 첨가하여 약 50℃의 온도에서 약 15분 동안 반응시킨 후, 약 100 mM의 요오드아세트아미드(iodoacetamide)를 약 1 μL 첨가하여 약 25℃에서 약 15분 동안 반응시켜 준비된 시료를 이용한 효소 반응 결과를 나타낸다. 이상과 같이 준비된 시료를 트립신(trypsin)과 혼합하여 반응 용기의 챔버 내에 위치시키고, 약 400W의 마이크로파를 약 10분간 조사하여 효소 반응이 이루어지도록 하였다.
또한, 도 8b는 약 50 μL의 혈청과 약 50 μL의 완충 용액(buffer)을 혼합한 시료를 이용한 효소 반응 결과를 나타낸다. 이상과 같이 준비된 시료를 Pngase F과 혼합하여 반응 용기의 챔버 내에 위치시키고, 설정 온도를 37℃로 설정한 후 약 400W의 마이크로파를 약 10분간 조사하여 효소 반응이 이루어지도록 하였다. 또한, 효소 반응 후 흑연화 탄소 컬럼(graphitized carbon column)을 이용하여 잘린 당쇄를 분리, 정제하였다. 정제된 중성 당쇄는 2,5-디하이드록시벤조이산(2,5-Dihydroxybenzoic acid, DHB)를 매트릭스로 이용하여 MALDI-TOF 분석을 하였다. 도 8c는 도 8b와 동일한 방법에 의하여 준비된 시료를 이용하여 IgG의 Pngase F 효소 반응을 실시한 결과를 나타낸다.
도 8b 및 8c에서 스펙트럼의 각 피크의 좌측 또는 상측에 도시된 것은 해당 질량 대 전하비 피크에 대응되는 당쇄(glycan)의 구조를 나타낸 것이다. 도시된 구조에서
Figure 112011102205275-pat00001
는 만노즈(mannose; Man)를 나타내고,
Figure 112011102205275-pat00002
는 헥소스(hexose; Hex)를 나타내며,
Figure 112011102205275-pat00003
는 N-아세틸글루코사민(N-acetylglucosamine; GlcNAc)을 나타내고,
Figure 112011102205275-pat00004
는 N-아세틸헥소사민(N-acetylhexosamine; HexNAc)을 나타내며,
Figure 112011102205275-pat00005
는 N-아세틸뉴라민산(N-acetylneuraminic acid; NeuAc)을 나타내고,
Figure 112011102205275-pat00006
는 푸코스(fucose; Fuc)를 나타낸다.
도 8a 내지 8c에 도시된 것과 같이, 실시예들에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치에 의하여 약 10분간 효소 반응을 수행한 결과물을 이용하여 시료의 동정을 수행할 수 있었다. 종래의 마이크로파 장치의 경우 약 50 μL의 혈청과 약 50 μL의 완충 용액을 혼합한 시료의 효소 반응에 약 16시간이 소요되는 것과 비교할 때, 본 발명의 실시예들에 따른 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치를 이용함으로써 다량의 시료를 매우 짧은 시간 내에 처리할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 냉매 및 시료를 수용하는 챔버 및 기체가 주입되는 주입구를 포함하는 반응 용기;
    상기 챔버 내에 마이크로파를 조사하는 마이크로파원;
    상기 주입구를 통해 주입된 기체를 운반하는 연결부; 및
    상기 챔버 내에 위치하며, 상기 연결부를 통해 운반된 기체를 상기 챔버 내의 냉매에 주입하는 기체 공급부를 포함하되,
    상기 연결부는 부분적으로 상기 챔버 내의 상기 냉매의 표면보다 위에 위치하는 기체 운반 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기체 공급부는, 상기 챔버 내측면의 외주부를 따라 연장되며, 기체를 주입하기 위한 하나 이상의 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기체 공급부는 상기 챔버의 바닥면상에 위치하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 주입구는 상기 챔버의 바닥면에 위치하며,
    상기 연결부는 양단이 상기 주입구 및 상기 기체 공급부에 각각 기체 교환 가능하도록 연결된 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버는,
    제1 직경을 가지며 냉매를 수용하는 제1 구획; 및
    상기 제1 직경에 비해 큰 제2 직경을 가지는 제2 구획을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 구획 및 상기 제2 구획 사이의 단차를 이용하여 상기 챔버 내에 배치되며, 시료를 수용하는 복수 개의 웰을 포함하는 웰 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 반응 용기는 퍼플루오로알콕시를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 시료 처리 장치.
  8. 반응 용기의 챔버 내에 냉매 및 시료를 위치시키는 단계;
    상기 챔버 내에 마이크로파를 조사하는 단계;
    상기 챔버 내에 마이크로파가 조사되는 동안, 상기 반응 용기에 기체를 주입하는 단계;
    주입된 기체를 연결부를 통해 운반하는 단계; 및
    상기 연결부를 통해 운반된 기체를 상기 챔버 내의 냉매에 주입하는 단계를 포함하되,
    상기 연결부는 부분적으로 상기 챔버 내의 상기 냉매의 표면보다 위에 위치하는 기체 운반 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 시료 처리 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기체를 상기 챔버 내의 냉매에 주입하는 단계는, 상기 챔버 내측면의 외주부를 따라 배열된 하나 이상의 홀을 통해 냉매에 기체를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 시료 처리 방법.
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