KR101185912B1

KR101185912B1 - 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치 및 분석방법

Info

Publication number: KR101185912B1
Application number: KR1020110063172A
Authority: KR
Inventors: 임호정; 이완연; 김종대
Original assignee: 한림대학교 산학협력단
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2012-09-25

Abstract

개시된 내용은 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치 및 분석방법에 관한 것으로서, 본체 내부에 구비된 전기영동기의 버퍼용액이 채워진 탱크에 아가로스 젤을 올려놓고 분석대상 물질을 투입한 후 전원을 공급하여 전기영동을 수행하며, 본체 내부에 구비된 카메라를 사용하여 전기영동이 진행되는 분석대상 물질을 사전에 결정된 시간 간격마다 촬영하여 이미지를 획득하되, UV 발광이 수행되는 시간에만 분석대상 물질이 UV 파장에 반응하여 발광하는 현상을 이용하여 카메라 촬영을 수행하는 통합분석기기와, 바이오 전문가의 동작모드 선택에 따라 사전에 설정되어 있는 제어명령 또는 바이오 전문가의 직접 입력에 따른 제어명령을 통합분석기기로 전송하여 전기영동과 젤 다큐멘테이션을 동시에 진행하도록 하며, 통합분석기기로부터 전송받은 사전에 결정된 시간 간격마다 촬영된 카메라 촬영정보를 토대로 바이오 전문가가 분석대상 물질의 분석 과정을 실시간으로 모니터링하는 관리자 컴퓨터로 구성된다. 따라서, 본 발명은 독립적으로 수행하던 전기영동과 젤 다큐멘테이션을 동시에 수행하면서, 젤 다큐멘테이션 기능이 완료된 최종 결과를 동작시간에 따라 지속적으로 확인함으로써, 바이오 전문가 인력의 중간 개입을 제거하여 바이오 전문가가 유발시키는 오염 가능성을 원천적으로 차단함은 물론, 경험치에 의존하는 검사의 부정확성, 긴 검사시간 등을 개선할 수 있다.

Description

전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치 및 분석방법{Apparatus and method for bioanalysis integrated electrophoresis and gel documentation}

본 발명은 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능을 통합 구성한 바이오 분석장치 및 분석방법에 관한 것이다.

최근 들어 바이오 기술이 발전하면서 신기술을 활용하거나 효율성을 높이기 위한 바이오 작업 수행용 IT 장치의 필요성과 관련 시장 규모가 점진적으로 커지고 있다. 검사 대상 물질에서 DNA를 추출하여 검사 대상 물질의 특성을 파악하는 바이오 기술은, 생명 공학 신기술 개발, 신종 바이러스 유행병 감염 여부 검사, 식품 재료 원산지 확인, 범죄 용의자 검사 등과 같이 매우 많은 분야에서 폭넓게 활용되고 있다.

DNA 검사와 관련된 장비로는 크게 전기영동(electrophoresis) 장치와 젤 다큐멘테이션(gel documentation, 젤닥이라고도 약칭함) 장치가 있으며, 각각의 장치가 독립적으로 구현되어 사용되고 있다.

전기영동은 분자량에 따른 전하량의 차이를 이용한 기술로서 이동 거리에 따라 DNA 순서나 단백질의 종류 또는 양을 조사하는 방법이며, 젤 다큐멘테이션은 염색된 분자(DNA, RNA, Protein)들이 UV(Ultraviolet, 자외선) 파장에 반응하여 발광하는 현상을 이용하여 전기영동이 끝난 후 이동된 지점을 디지털 카메라를 통해 이동 거리 영상을 촬영하여 이미지 파일로 제공하는 장치이다.

하지만, 상술한 바와 같은 종래의 전기영동과 젤 다큐멘테이션 장치를 독립적으로 사용하는 시스템 환경에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫 번째, 바이오 전문가의 중간 개입 작업이 필요한 문제점이 있었다. 전기영동은 대략 15~20분 정도 수행한 후 그 결과물을 젤 다큐멘테이션 장치에 넣고 분석결과 해석 기능을 수행하는데, 이때 전기영동장치에서 중간 검사 결과물을 젤 다큐멘테이션 장치로 옮기는 수작업이 요구되었다. 또한, 젤 다큐멘테이션 장치에서 전기영동장치의 DNA 특성 분석 기능이 충분히 수행되었는지 여부를 판단하고, 충분하지 않은 경우 중간 검사 결과물을 젤 다큐멘테이션 장치에서 전기영동장치로 다시 이동시키는 중간 개입 작업을 바이오 전문가가 수행해야 하였다.

두 번째, 바이오 전문가의 중간 개입 작업에 의한 높은 오염 가능성의 문제점이 있었다. 바이오 전문가가 중간에 개입하는 수작업은 중간 검사 결과물을 오염시킬 위험성이 내포된다. 전기영동장치의 DNA 특성분석 기능이 불충분하면 바이오 전문가가 중간 결과물을 여러 차례 옮기는 과정이 필요한데, 이 과정에서 중간 검사물질인 겔이 부주의로 손상되거나 오염되어 잘못된 최종 검사 결과로 연계될 위험성을 내포하고 있었다.

세 번째, 경험치에 의존하는 검사의 부정확성이 발생하였다. 종래에는 전기영동장치의 수행 시간과 입력 전압 값을 결정하는데 있어서 실험자의 느낌과 경험치에 의존하였다. 이로 인하여 DNA 특성 분석 기능이 불충분하거나 과도하게 실시되는 예외상황 발생이 발생할 수 있었다. DNA 특성분석 기능이 불충분하면 다시 연계해서 DNA 특성분석 기능을 추가로 실시하면 되지만, DNA 특성분석 기능이 과도하게 실시되면 중간 검사 결과물을 더 이상 사용할 수 없게 되는 심각한 문제를 유발시킬 수도 있었다.

네 번째, 검사 시간이 지체되는 문제점이 있었다. 종래의 전기영동장치의 입력 수행시간은 경험적으로 결정하기 때문에 전기영동장치의 DNA 특성 분석 기능이 이미 충분히 수행되었더라도 입력수행 시간이 완료되지 않았다면 종료될 때까지 기다려야 하였다.

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, 기존에 독립적으로 수행하던 전기영동 기능과 젤 다큐멘테이션 기능을 동시에 수행할 수 있도록 하는 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치 및 분석방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 바이오 전문가의 중간 개입을 제거하여 바이오 전문가가 유발시키는 오염 가능성을 원천적으로 차단하도록 하는 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치 및 분석방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 일정 시간 간격으로 촬영되는 분석 결과 영상을 토대로 바이오 분석을 실시간으로 모니터링함으로써, 수행 시간 입력의 필요성을 제거하여 검사의 정확성을 향상시키며, 바이오 분석의 조기 완료, 밴드 왜곡이나 문제 발생시 신속하게 최종 결과를 판단하여 전체 검사 시간을 단축할 수 있도록 하는 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치 및 분석방법을 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치는, 본체 내부에 구비된 전기영동기의 버퍼용액이 채워진 탱크에 아가로스 젤을 올려놓고 분석대상 물질을 투입한 후 전원을 공급하여 전기영동을 수행하며, 본체 내부에 구비된 카메라를 사용하여 전기영동이 진행되는 분석대상 물질을 사전에 결정된 시간 간격마다 촬영하여 이미지를 획득하되, UV 발광이 수행되는 시간에만 분석대상 물질이 UV 파장에 반응하여 발광하는 현상을 이용하여 카메라 촬영을 수행하는 통합분석기기, 그리고 바이오 전문가의 동작모드 선택에 따라 사전에 설정되어 있는 제어명령 또는 바이오 전문가의 직접 입력에 따른 제어명령을 통합분석기기로 전송하여 전기영동과 젤 다큐멘테이션을 동시에 진행하도록 하며, 통합분석기기로부터 전송받은 사전에 결정된 시간 간격마다 촬영된 카메라 촬영정보를 토대로 바이오 전문가가 분석대상 물질의 분석 과정을 실시간으로 모니터링하는 관리자 컴퓨터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석방법은, (1) 관리자 컴퓨터는, 통합분석기기에 구비된 전기영동기 내부에 위치한 아가로스 젤에 분석대상 물질을 투입한 바이오 전문가의 동작모드 선택에 따라 사전에 설정되어 있는 제어명령 또는 바이오 전문가의 직접 입력에 따른 제어명령을 통합분석기기로 전송하는 단계와, (2) 통합분석기기는, 관리자 컴퓨터로부터 전송받은 제어명령을 토대로 전기영동기에 전원을 공급하여 분석대상 물질의 전기영동을 시작하고, 습기제거용 통풍팬을 동작시키는 단계와, (3) 통합분석기기는, 분석대상 물질의 전기영동 수행하는 도중 사전에 설정된 카메라 촬영 시간이 되었는지를 확인하고, 카메라 촬영 시간이 되면 UV 발광을 수행한 후 본체 내부에 구비된 카메라를 통해 전기영동이 진행되는 분석대상 물질을 촬영하여 이미지를 획득하는 단계와, (4) 통합분석기기는, (3) 단계에서 촬영한 분석대상 물질의 이미지를 관리자 컴퓨터로 전송하고, UV 발광을 정지시키는 단계, 그리고 (5) 통합분석기기는, 전기영동기의 동작이 완료되는지를 판단하여 전기영동기의 동작이 완료될 때까지 (3) 단계 이후를 반복하여 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치 및 분석방법에 따르면, 독립적으로 수행하던 전기영동 기능과 젤 다큐멘테이션 기능을 동시에 수행함으로써, 기존 시스템에서 발생하였던 바이오 전문가 인력의 중간 개입을 제거하여 바이오 전문가가 유발시키는 오염 문제를 원천적으로 차단함은 물론, 사용의 편리성이 증대되며, 인건비 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 경험치에 의존하는 입력 수행 시간으로 인해 검사의 부정확성이 발생하고, 완료된 최종 결과 영상 한 장만을 획득할 수 있었던 기존의 시스템과 달리, 관리자 컴퓨터를 이용하는 바이오 전문가가 일정 시간 간격으로 촬영되는 분석 결과 영상을 토대로 바이오 분석을 실시간으로 모니터링함으로써, 수행 시간 입력의 필요성을 제거하여 검사의 정확성을 향상시킬 수 있으며, 전기영동과정이 조기에 완료되거나 밴드가 왜곡되거나 문제가 발생했을 때에도 신속하게 최종 결과를 판단할 수 있어 전체 검사 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2와 도 3은 도 1의 통합분석기기의 사시도와 측단면도를 각각 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도,
도 5는 아크릴 재질을 이용한 전기영동기의 UV 투과율을 설명하기 위한 사진,
도 6은 본 발명의 석영유리를 이용한 전기영동기의 UV 투과율 비교를 설명하기 위한 사진,
도 7은 전기영동에 의한 습기 발생 전과 후의 비교를 위한 사진,
도 8은 통풍팬 사용과 미사용 영상의 비교를 설명하기 위한 사진,
도 9는 UV 장기 노출의 영향을 비교하기 위한 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치 및 분석방법을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 2와 도 3은 도 1의 통합분석기기의 사시도와 측단면도를 각각 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 바이오 분석장치는, 통합분석기기(100)와 관리자 컴퓨터(200)로 구성된다.

통합분석기기(100)는 본체(110) 내부에 구비된 전기영동기(140)의 버퍼용액이 채워진 탱크에 아가로스 젤(agarose gel)(300)을 올려놓고 분석대상 물질을 투입한 후 전원 공급부(120)를 통해 전원을 공급하여 전기영동을 수행한다. 그리고 본체(110) 내부에 구비된 카메라(160)를 사용하여 전기영동이 진행되는 분석대상 물질을 사전에 결정된 시간 간격마다 촬영하여 이미지를 획득하여 관리자 컴퓨터(200)로 전송한다. 이때 카메라(160) 촬영은 전기영동기(140) 하부에 구비된 UV 발광부(150)를 통해 UV 발광이 수행되는 시간에만 수행하는데, 그 이유는 전기영동이 진행중인 분석대상 물질이 UV 파장에 반응하여 발광하기 때문이다.

관리자 컴퓨터(200)는 통합분석기기(100)와 USB 등의 접속 수단을 통해 통신 접속되어 있으며, 바이오 전문가의 동작모드 선택에 따라 사전에 설정되어 있는 제어명령을 통합분석기기(100)로 전송하거나 또는 바이오 전문가의 직접 입력에 따른 제어명령을 통합분석기기(100)로 전송하여 전기영동과 젤 다큐멘테이션을 동시에 진행하도록 한다. 그리고 통합분석기기(100)로부터 전송받은 사전에 결정된 시간 간격마다 촬영된 카메라 촬영정보를 토대로 바이오 전문가가 분석대상 물질의 분석 과정을 실시간으로 모니터링한다.

이때 관리자 컴퓨터(200)에서 통합분석기기(100)로 전송되는 제어명령은, 통합분석기기(100)에 구비된 전기영동기(140)의 수행 시간과 입력 전압, 젤 다큐멘테이션 진행을 위한 UV 발광부(150)의 온/오프 시간과 카메라(160) 촬영 시간 간격, 습기제거용 통풍팬(170)의 구동신호 등이 포함되어 있다.

상술한 통합분석기기(100)는 본체(110), 전원 공급부(120), 제어부(130), 전기영동기(140), UV 발광부(150), 카메라(160), 통풍팬(170) 등으로 구성된다.

본체(110)는 금속재질의 암실용으로 제작된다. 전면에 도어가 구비되고, 외측에는 하나 이상의 통풍팬(170)과 통풍구(172)가 구비되고, 내측 상부에는 카메라(160)가 구비되고, 내측 하부에는 전기영동기(140)가 구비되며, 전기영동기(140) 하부에는 UV 발광부(150)가 구비되어 있다.

전원 공급부(120)는 통합분석기기(100)의 각 구성에서 사용하는 전원을 공급한다.

제어부(130)는 통합분석기기(100)의 전기영동기능과 젤 다큐멘테이션 기능을 동시에 수행할 수 있도록 총괄적인 제어를 수행한다. 즉 제어부(130)는 관리자 컴퓨터(200)로부터 전송받은 제어명령을 토대로 전기영동기(140)의 수행 시간과 입력 전압, UV 발광부(150)의 온/오프 시간, 카메라(160)의 촬영 시간 간격, 통풍팬(170)의 구동을 제어하며, 사전에 결정된 시간 간격마다 촬영된 분석대상 물질의 촬영정보를 관리자 컴퓨터(200)로 전송한다.

예를 들어, 기존의 방식으로 전기영동을 수행할 경우 전기영동의 시간과 입력 전압을 정하는데 있어서 바이오 전문가의 느낌, 경험치에 의존하게 되며, 평균적으로 300V에 약 15~20분, 250V에 약 25분 전기영동을 수행하는데, 실험실의 환경 등에 따라 전기영동의 시간, 입력 전압이 변화되는 예외상황이 발생할 수 있다. 이 경우 제어부(130)는 관리자 컴퓨터(200)로부터 전송되는 제어명령을 토대로 이를 조절한다. 그리고 제어부(130)는 관리자 컴퓨터(200)의 제어명령을 토대로 UV 발광부(150)의 온, 오프 제어를 수 분 간격으로 제어한다. 그 이유는 전기영동시 사용되는 아가로스 젤(300)에 EtBr(Ethidium Bromide)의 형광물질이 들어가는데, EtBr은 장시간 UV에 노출될 때 증발하기 때문에 전기영동중인 분석대상 물질의 밴드가 끝까지 내려가는 것을 확인할 수 없게 되기 때문이다.

전기영동기(140)는 본체(110)의 최하부에 구비되는 전원 공급부(120), 제어부(130), UV 발광부(150)의 상부에 위치하여 분리, 결합이 가능하며, 내부에 버퍼용액이 채워지고 하부면에 분석대상 물질이 투입되는 아가로스 젤(300)을 올려놓을 수 있는 탱크와, 아가로스 젤(300)의 양단에 전기를 흘려넣을 수 있는 전극을 포함한다. 그리고 바이오 전문가가 본체(110) 전면의 도어를 열고 전기영동기(140)를 앞으로 끌어당기면 서랍과 마찬가지로 전기영동기(140)가 앞으로 나와 분석대상 물질, 시약을 아가로스 젤(300) 안에 넣을 수 있게 설계되어 있으며, 카메라(160)의 원활한 촬영을 위하여 커버는 제거되어 있다.

그리고 전기영동기(140)는 제어부(130)의 제어를 토대로 양단의 전극으로 전원 공급부(120)로부터 전원을 공급받아 아가로스 젤(300)에 투입된 분석대상 물질의 전기영동을 수행한다. 이때 전기영동기(140)는 커넥터(122)를 통해 전원 공급부(120)부터 전원을 공급받는데, 커넥터(122)는 바나나잭으로 형성되어 손쉽게 분리, 결합이 가능하다. 즉 바나나잭 형태의 커넥터(122)를 사용하여 손쉽게 분리, 결합함으로써, 종래의 전기영동기와 전원 공급부를 선으로 길게 연결하던 구성에서 선을 제거하는 것이 가능하다.

또한, 전기영동기(140)는 하부에 구비되는 UV 발광부(150)에서 발생하는 UV 광선의 투과율을 높이기 위하여 UV 발광부(150)와 맞닿는 하부면을 석영유리(142)로 구성하는 것이 바람직하다. 석영유리(142)를 사용하는 이유는 UV 광선을 쬐었을 때 기존의 아크릴 재질로 만들어져 있는 전기영동기보다 투과율이 높기 때문에 전기영동중인 분석대상 물질의 밴드가 선명하게 보이기 때문이다.

UV 발광부(150)는 전기영동기(140) 하부에 구비되며, 제어부(130)의 제어를 토대로 UV 발광을 수행한다. 이때 UV 발광부(150)는 제어부(130)의 제어를 토대로 사전에 설정된 시간 간격으로 온/오프 구동을 반복하게 되는데, 예를 들어, 3분 간격으로 온/오프 구동을 반복하도록 설정되어 있으며, UV 발광부(150)가 온 동작될 때에만 카메라(160)의 촬영이 진행된다.

카메라(160)는 본체(110) 내부의 상부에 설치( 경우에 따라 본체 외부의 상부에 설치되어, 내부 공간을 촬영하도록 구성할 수도 있음 )되며, 제어부(130)의 제어를 토대로 사전에 결정된 시간 간격마다 전기영동기(140)에서 진행중인 분석대상 물질의 전기영동 상태를 촬영한다.

통풍팬(170)은 본체(110)의 외측에 하나 이상 설치되어 있으며, 제어부(130)의 제어를 토대로 동작하여 본체(110) 내부에서 발생하는 습기를 외부로 배출한다. 이때 통풍팬(170)을 설치하는 이유는, 카메라(160)로 분석대상 물질을 촬영할 때 분석대상 물질의 밴드에 붙은 EtBr이 내뿜는 붉은 계통의 빛만 통과시켜 사진으로 촬영하는데, 전기영동을 수행하는 과정에서 열기로 인하여 본체(110) 내부에 습기가 차게 되는 경우 정확한 이미지 촬영이 불가능하기 때문이다. 그리고 통풍팬(170)의 외측으로는 먼지 등을 걸러주고 바람이 인입되도록 통풍구(172)가 구비되어 있다.

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석방법의 일 실시예를 도 4 내지 도 9를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이며, 도 5 내지 도 9는 본 발명의 통합분석기기 사용에 관련된 각종 상태를 설명하기 위한 사진이다.

우선, 바이오 전문가는 통합분석기기(100)에 구비된 전기영동기(140) 내부에 올려놓은 아가로스 젤(300)에 분석대상 물질을 투입하고(S10), 관리자 컴퓨터(200)를 통해 전기영동 및 젤 다큐멘테이션을 위한 동작모드 설정을 수행하거나 또는 직접 입력을 수행한다(S20).

그러면 관리자 컴퓨터(200)는 바이오 전문가의 동작모드 선택에 따라 사전에 설정되어 있는 제어명령을 통합분석기기(100)로 전송하거나 또는 바이오 전문가의 직접 입력에 따른 제어명령을 통합분석기기(100)로 전송한다(S30).

이때 S30 단계를 통해 바이오 전문가의 동작모드 선택 또는 직접 입력에 따라 관리자 컴퓨터(200)에서 통합분석기기(100)로 전송되는 제어명령은, 전기영동기(140) 진행을 위한 수행 시간과 입력 전압, 젤 다큐멘테이션 진행을 위한 UV 발광부(150)의 온/오프 시간과 카메라(160)의 촬영 시간 간격, 습기제거용 통풍팬(170)의 구동신호 등이 포함된다.

S30 단계를 통해 제어명령을 전송받은 통합분석기기(100)는 관리자 컴퓨터(200)로부터 전송된 제어명령에 따라 전기영동기(140)에 전원을 공급하여 분석대상 물질의 전기영동을 시작하고, 습기제거용 통풍팬(170)을 동작시킨다(S40).

이후 통합분석기기(200)는 분석대상 물질의 전기영동 수행하는 도중 사전에 설정된 카메라(160)의 촬영 시간이 되었는지를 판단한다(S50).

판단 결과 카메라(160)의 촬영 시간이 되면, 통합분석기기(100)의 제어부(130)는 UV 발광부(150)가 동작하도록 제어한 후, 본체(110) 내부에 구비된 카메라(160)를 통해 전기영동이 진행되는 분석대상 물질을 촬영하여 이미지를 획득한다(S60).

카메라(160) 촬영을 수행한 이후, 제어부(130)는 S60 단계에서 촬영한 분석대상 물질의 이미지를 관리자 컴퓨터(200)로 전송하고, UV 발광부(150)의 동작을 정지시킨다(S70). 이에 따라 바이오 전문가는 관리자 컴퓨터(200)를 통해 표시되는 카메라 촬영 이미지를 토대로 분석대상 물질의 분석 과정을 실시간으로 모니터링한다.

이후, 통합분석기기(100)는 전기영동기(140)의 동작이 완료되는지를 판단( 즉 전기영동의 전체 수행 시간이 경과하였는지를 판단 )하여(S80), 전기영동기(140)의 동작이 완료될 때까지 상술한 S50 단계 이후를 반복하여 수행한다.

그러므로 상술한 각 단계를 수행함에 따라 통합분석기기(100)를 사용하는 바이오 전문가들은 젤 다큐멘테이션을 통한 촬영 이미지 확인시 수작업으로 UV 발광을 온/오프 제어했던 것을 관리자 컴퓨터(200)를 통해 제어할 수 있고, 기존에 경험적으로 정했던 전기영동 수행 시간을 관리자 컴퓨터(200)를 통해 이미지를 확인하면서 조절이 가능하며, 수작업으로 조절하였던 전기영동 입력 전압 설정도 관리자 컴퓨터(200)를 통해 조절이 가능하다.

한편, 상술한 바와 같이 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능을 동시에 수행하고, 일정 시간 간격마다 전기영동의 촬영 이미지를 관리자 컴퓨터(200)로 전송하여 바이오 전문가가 분석대상 물질의 분석 과정을 실시간으로 모니터링하기 위해서는 전기영동기의 아크릴 재질에 의한 간섭 현상, 전기영동 과정에서 발생하는 습기의 제거, UV 장기 노출 영향에 의한 기술적 문제를 해결하여야 하는데, 본 발명에서 적용한 해결 방식은 다음과 같다.

첫 번째, 기존의 전기영동기 외곽 재질은 통상적으로 아크릴로 되어 있다. 이러한 전기영동기를 젤 다큐멘테이션 장비에 넣고 카메라 촬영을 수행한 실험을 하면, UV의 아크릴 재질 투과율이 낮으므로 도 5에서와 같이 최종 결과 영상 화질이 현격하게 떨어진다. 즉 도 5 (a)의 아크릴 재질의 UV 투과 전 영상과 도 5 (b)의 아크릴 재질의 UV 투과 후 영상을 비교해 보면, 아크릴 재질로 된 기존 전기영동기의 최종 결과 영상 화질이 저하됨을 확인할 수 있다. 그러므로 본 발명에서는 도 6에서와 같은 원본, 석영유리, 아크릴, 유리 등을 사용한 전기영동기의 UV 투과율 비교 결과를 토대로 원본에 가장 근접한 촬영 이미지를 얻을 수 있는 석영유리(142)를 전기영동기(140)의 하부에 구비하여 간섭 현상을 제거하였다.

두 번째, 전기영동 과정에서 발생하는 열기로 인하여 젤 다큐멘테이션 내부에 습기가 증가한다. 도 7은 전기영동에 의한 습기 발생 전과 후의 비교를 위한 사진으로서, 내부의 습기로 인하여 전기영동 과정의 촬영을 방해하여 최종 영상 결과 화질이 현격하게 떨어짐을 확인할 수 있다. 그러므로 본 발명에서는 습기를 제거하기 위하여 통합분석기기(100) 본체(110)의 외측에 하나 이상의 통풍팬(170)을 구비하여 내부의 습기를 외부로 방출하는 방식을 적용하였으며, 도 8 (a), (b)의 통풍팬 사용 3분, 15분 후의 촬영 영상과 도 8 (c), (d)의 통풍팬 미사용 3분, 15분 후의 촬영 영상의 비교 결과를 토대로 통풍팬의 사용이 매우 효과적임을 실험으로 확인하였다.

세 번째, 전기영동 과정에서 전류가 균일하지 못할 경우 밴드의 모양이 왜곡되거나 또는 일부분이 흐려지거나 심지어 가운데가 끊어진 형태로도 나타날 수 있다. 기존에는 젤 다큐멘테이션에서 최종적으로 분석 결과 영상 한 장만을 얻을 수 있었기 때문에 영상 내의 밴드 모양이 왜곡되거나 흐려지기 전의 이미지를 선택할 수 없었다. 그러나 본 발명에서는 분석기능을 수행하는 동안 연속해서 촬영을 할 수 있어서 해석 기능에 가장 적합한 영상을 선택할 수 있다. 그러므로 본 발명에서는 일정 시간 간격으로 연속적인 촬영을 수행하기 위하여 전기영동 결과의 촬영을 수행하는 시점에만 UV 발광을 수행하고, 촬영된 이미지를 관리자 컴퓨터(200)로 전송하는 방식을 사용하였다. 즉 연속적인 촬영 이미지를 얻기 위해서는 전기영동 작업이 진행되는 동안 지속적으로 통합분석기기(100)의 UV 발광부(150)를 동작시켜 놓고 이동거리 영상 이미지를 수시로 촬영하여야 한다. 하지만 분석대상 물질을 UV 발광에 장시간 노출시키면 도 9의 사진에서와 같이 분석대상 물질이 파괴되어 시간 경과에 따라 최종 영상 결과 화질이 지속적으로 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 그러므로 본 발명에서는 제어부(130)의 제어를 토대로 UV 발광부(150)의 동작을 일정 시간 간격(예를 들어, 3분)으로 온/오프되도록 제어함으로써 이를 해결하였다.

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 통합분석기기 110 : 본체
120 : 전원 공급부 122 : 커넥터
130 : 제어부 140 : 전기영동기
142 : 석영유리 150 : UV 발광부
160 : 카메라 170 : 통풍팬
172 : 통풍구 200 : 관리자 컴퓨터
300 : 아가로스 젤

Claims

본체 내부에 구비된 전기영동기의 버퍼용액이 채워진 탱크에 아가로스 젤을 올려놓고 분석대상 물질을 투입한 후 전원을 공급하여 전기영동을 수행하며, 본체 내부에 구비된 카메라를 사용하여 전기영동이 진행되는 상기 분석대상 물질을 사전에 결정된 시간 간격마다 촬영하여 이미지를 획득하되, UV(Ultraviolet) 발광이 수행되는 시간에만 상기 분석대상 물질이 UV 파장에 반응하여 발광하는 현상을 이용하여 카메라 촬영을 수행하는 통합분석기기, 그리고
바이오 전문가의 동작모드 선택에 따라 사전에 설정되어 있는 제어명령 또는 바이오 전문가의 직접 입력에 따른 제어명령을 상기 통합분석기기로 전송하여 전기영동과 젤 다큐멘테이션을 동시에 진행하도록 하며, 상기 통합분석기기로부터 전송받은 사전에 결정된 시간 간격마다 촬영된 카메라 촬영정보를 토대로 바이오 전문가가 분석대상 물질의 분석 과정을 실시간으로 모니터링하는 관리자 컴퓨터를
포함하는 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치.
제 1 항에 있어서,
상기 관리자 컴퓨터에서 상기 통합분석기기로 전송되는 제어명령은,
상기 통합분석기기의 전기영동 진행을 위한 수행 시간과 입력 전압, 젤 다큐멘테이션 진행을 위한 UV 온/오프 시간과 카메라 촬영 시간 간격, 습기제거용 통풍팬 구동신호를 포함하는 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치.
제 1 항에 있어서,
상기 통합분석기기는,
금속재질의 암실용 본체,
상기 통합분석기기에서 사용하는 전원을 공급하는 전원 공급부,
상기 관리자 컴퓨터로부터 전송받은 제어명령을 토대로 전기영동의 수행 시간과 입력 전압, UV 온/오프 시간, 카메라 촬영 시간 간격, 통풍팬 구동을 제어하며, 사전에 결정된 시간 간격마다 촬영된 분석대상 물질의 촬영정보를 상기 관리자 컴퓨터로 전송하는 제어부,
상기 본체 내부에 구비되어, 내부에 버퍼용액이 채워지고 하부면에 분석대상 물질이 투입되는 아가로스 젤을 올려놓을 수 있는 탱크와, 상기 아가로스 젤의 양단에 전기를 흘려넣을 수 있는 전극을 포함하며, 상기 제어부의 제어를 토대로 상기 전극에 상기 전원 공급부로부터 공급되는 전원을 공급하여 상기 아가로스 젤에 투입된 분석대상 물질의 전기영동을 수행하는 전기영동기,
상기 전기영동기 하부에 구비되며, 상기 제어부의 제어를 토대로 UV 발광을 수행하는 UV 발광부,
상기 본체 내부에 구비되어, 상기 제어부의 제어를 토대로 사전에 결정된 시간 간격마다 상기 전기영동기에서 진행중인 분석대상 물질의 전기영동 상태를 촬영하는 카메라, 그리고
상기 본체의 외측에 하나 이상 설치되며, 상기 제어부의 제어를 토대로 동작하여 내부에서 발생된 습기를 외부로 배출하는 통풍팬을
포함하는 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치.
제 3 항에 있어서,
상기 전기영동기는,
상기 전기영동기의 하부에 구비되는 상기 UV 발광부에서 발생하는 UV 광선의 투과율을 높이기 위하여 하부면을 석영유리로 구성한 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치.
제 3 항에 있어서,
상기 UV 발광부는,
상기 제어부의 제어를 토대로 사전에 설정된 시간 간격으로 온/오프 구동을 반복하는 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치.
제 5 항에 있어서,
상기 UV 발광부는 3분 간격으로 온/오프 구동을 반복하도록 설정되는 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치.
제 5 항에 있어서,
상기 UV 발광부가 온 동작될 때 카메라의 촬영이 진행되는 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석장치.
(1) 관리자 컴퓨터는, 통합분석기기에 구비된 전기영동기 내부에 위치한 아가로스 젤에 분석대상 물질을 투입한 바이오 전문가의 동작모드 선택에 따라 사전에 설정되어 있는 제어명령 또는 바이오 전문가의 직접 입력에 따른 제어명령을 상기 통합분석기기로 전송하는 단계,
(2) 상기 통합분석기기는, 상기 관리자 컴퓨터로부터 전송받은 제어명령을 토대로 상기 전기영동기에 전원을 공급하여 분석대상 물질의 전기영동을 시작하고, 습기제거용 통풍팬을 동작시키는 단계,
(3) 상기 통합분석기기는, 상기 분석대상 물질의 전기영동 수행하는 도중 사전에 설정된 카메라 촬영 시간이 되었는지를 확인하고, 카메라 촬영 시간이 되면 UV 발광을 수행한 후 본체 내부에 구비된 카메라를 통해 전기영동이 진행되는 상기 분석대상 물질을 촬영하여 이미지를 획득하는 단계,
(4) 상기 통합분석기기는, 상기 (3) 단계에서 촬영한 상기 분석대상 물질의 이미지를 상기 관리자 컴퓨터로 전송하고, UV 발광을 정지시키는 단계, 그리고
(5) 상기 통합분석기기는, 전기영동기의 동작이 완료되는지를 판단하여 전기영동기의 동작이 완료될 때까지 상기 (3) 단계 이후를 반복하여 수행하는 단계를
포함하는 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석방법.
제 8 항에 있어서,
상기 (1) 단계를 통해 바이오 전문가의 동작모드 선택 또는 직접 입력에 따라 상기 관리자 컴퓨터에서 상기 통합분석기기로 전송되는 제어명령은,
전기영동 진행을 위한 수행 시간과 입력 전압, 젤 다큐멘테이션 진행을 위한 UV 온/오프 시간과 카메라 촬영 시간 간격, 습기제거용 통풍팬 구동신호를 포함하는 전기영동과 젤 다큐멘테이션 기능이 통합된 바이오 분석방법.