KR101314426B1 - 생물학적 물질 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 특히 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 조작하기 위한 그리퍼 유닛이 제시된다. 용기는 개방 위치와 폐쇄 위치를 취할 수 있는 덮개를 갖는다. 그리퍼 유닛은 용기를 파지하고 해제하기 위한 그리퍼와, 용기와 관련하여 한정된 위치에 덮개를 보유하기 위한 덮개 홀더를 포함한다. 한정된 위치는 덮개의 개방 위치이다.
생물학적 물질 처리장치, 그리퍼 유닛, 생물학적 물질, 원심분리기, 용기 검출 방법

Description

생물학적 물질 처리장치{APPARATUS FOR PROCESSING BIOLOGICAL MATERIAL}
본 출원은 물질, 바람직하게는 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 또한, 본 출원은 원심분리기에 관한 것으로, 특히 생물학적 물질을 원심 분리하기 위한 원심분리기 또는 원심분리 장치와 원심분리기에서 생물학적 물질을 원심분리하기 위한 방법 또는 원심분리기 유닛에서 생물학적 물질을 처리하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 출원은 생체분자, 구체적으로 샘플 유체에서 나온 생체분자를 자동으로 처리하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 출원은 용기, 특히 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 조절하기 위한 그리퍼 유닛과, 이런 용기를 파지 및/또는 해제하기 위한 그리퍼와, 이런 용기를 위한 용기 홀더에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 용기, 특히 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 파지하기 위한 방법과 바람직하게는 그리퍼를 이용하여 이런 용기를 해제하기 위한 방법에 관한 것이다.
또한, 본 출원은 용기 운반 방법, 특히 용기 홀더 내외로 용기를 운반하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 구체적으로 그리퍼 유닛을 이용하여 용기 홀더로부터, 바람직하게는 원심분리기 회전자 내의 용기 홀더로부터 용기를 제거하기 위한 방법과, 용기 홀더에 용기를 배치하기 위한 유사한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 출원은 용기 전달 방법, 특히 그리퍼 유닛에 의해 제1 용기 홀더 에서 제2 용기 홀더로 용기를 전달하기 위한 방법 또는 원심분리기 회전자 내의 용기 홀더의 제1 보유 위치에서 원심분리기 회전자 내의 용기 홀더의 제2 보유 위치로 그리퍼를 이용하여 용기를 전달하기 위한 방법에 관한 것이다.
또한, 본 출원은 원심분리기의 원심분리기 회전자를 위치설정하기 위한 방법, 특히 원심분리기 회전자의 회전축 둘레에서 회전각으로 회전자를 위치설정하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 출원은 용기 홀더, 특히 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기 홀더의 편향각을 위치설정하기 위한 방법에 관한 것이다.
또한, 본 출원은 원심분리기 냉각 방법에 관한 것이다.
또한, 본 출원은 용기를 위한 홀더에 용기, 특히 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기의 존부를 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 출원은 용기 내에서 물질 표면의 높이를 결정하기 위한 방법과, 용기, 보다 구체적으로 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기의 특성을 검출하기 위한 방법과, 특히 용기를 위한 수용부 스테이션에서 용기의 특성을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 출원은 원심분리기의 수용 능력을 점검하기 위한 방법과 샘플 처리장치의 수용 능력을 점검하기 위한 방법에 관한 것이다.
화학, 생물학, 약학 또는 환경과학과 같은 수많은 기술분야에서, 예컨대 생물학적 물질(예컨대 유체)를 분석하거나 처리하거나 서로 반응시키는 것은 필수적이다. 이를 위해 유체 또는 생물학적 물질은 다양한 방법에 의해 여과, 냉각, 가열, 성분물로의 분해, 세척 또는 피펫 계량되거나 그 밖의 방식에 의한 처리를 받 는다. 생물학적 물질을 제조하기 위해서는 오랜 시간이 걸리고 복잡한 일련의 처리단계를 통과해야만 하는 경우가 자주 발생한다. 또한, 많은 경우에 있어 대규모의 서로 다른 많은 물질의 집합이 동일 순서에 따라 처리되어야 하거나 동일한 일련의 물질들이 병렬적으로 처리되어야 한다. 이는 시간 소모적이고 산출량을 제한하며 처리 동안 파손을 발생하는 경향이 있다.
생물학적 물질의 처리는 예컨대 핵산이나 단백질과 같은 생체분자의 추출 및/또는 정제 분야에서 사용된다. 예컨대 널리 알려진 생체분자 정제 방법은 생물학적 샘플 성분에 대한 억세스 제공["lysis(용해)"] 단계, 생물학적 샘플의 성분물과 고체 지지체 또는 운반 물질의 선택적 결합["binding(결합)"] 단계, 고체 지지체 또는 운반 물질로부터 부적절 성분 제거["washing(세척)"] 단계 및 대상 성분물의 용리["elution(용리)"] 단계에 기초한다.
생체분자 정제 과정에 있어 요구되는 흡수 및 제거를 허용하기 위해서 예컨대 실리카-겔로 형성된 특수한 필터 요소가 개발되었는데, 이는 한편으로 유체가 필터 요소를 통과할 수 있도록 하기 위해 다공성이거나 매트릭스이고 다른 한편으로 생체분자가 특정 또는 불특정 과정에서 분자들이 결합되는 표면을 갖는다. 그밖의 정제 과정에서, 생체분자는 단지 크기 배제의 효과에 의해 필터요소에 보유된다. 예컨대 핵산과 같은 생체분자를 함유한 액체가 필터 요소를 통과하면, 생체분자 또는 그 일부는 어느 경우든 필터 요소에 보유되는 반면 나머지는 필터 요소를 통과한다.
또한, 필터 요소로부터 생체분자를 얻기 위해서 뉴클레아제 비함유 물과 같 은 용리액이 생체분자를 분리하기 위해 필터 요소 위로 통과된다. 이로써, 원하는 생체분자는 필터 요소로부터 해제(용리)되어 용기에 포획된다. 이런 필터 요소는 주로 유입구와 유출구를 갖는 개별 용기에 배열되거나 다중벽 판재에 배열되는 멤브레인으로서 구성된다. 필터 요소들은 원심분리("스핀 포맷") 또는 진공에 기초한 장치를 이용하여 처리된다. 멤브레인을 갖고 원심분리기에서 사용될 수 있는 유입구와 유출구를 구비한 개별 용기들은 컬럼, 원심분리기 컬럼, 필터 용기, 크로마토그래피 컬럼, 컬럼, 스핀 컬럼 또는 단일 스핀 컬럼의 형태로도 알려져 있다.
일반적으로, 진공에 기초한 방법보다 우수한 원심분리기 방법의 장점은 고순도, 고농도 및 낮은 수준의 상호오염이다. 일반적으로, 품질과 농도에 관련하여 생체분자의 정제를 위한 최선의 결과는 멤브레인으로부터 원하는 물질의 최대 회수율과 최소 오염을 제공하기 때문에 높은 중력장(> 10,000 x g) 하에서 처리되는 원심분리기 컬럼(단일 스핀 컬럼)을 이용하여 얻어진다. 그러나, 한 가지 단점은 스핀 컬럼의 노동 집약적 수동 처리로 인해 특히 서로 다른 샘플들을 동시에 처리해야 할 경우 오차의 위험과 처리 시간을 증가시킨다는 것이다. 보다 빠른 산출과 더불어 고도의 표준화 및 자동화가 다중벽 판상 형식을 이용하여 달성될 수 있다. 그러나 이는 품질 및/또는 수량의 손실을 가져온다.
퀴아젠(QIAGEN)사는 "결합-세척-용리" 과정의 기본 원리에 기초하여 어떤 생물학적 샘플의 범위로부터 서로 다른 생체분자를 위한 광범위한 정제과정과 필수 제품을 제공한다. 이를 위해, 예컨대 W0 03/040364 또는 미국 특허 제 6,277,648호에 설명된 바와 같이, 서로 다른 필터 물질과 설비가 이용된다. 상업상 이용 가 능한 제품으로 "퀴아젠 퀴아프렙 스핀 미니프렙 키트(QIAGEN QIAprep Spin Miniprep Kit)"는 예컨대 통상의 정제 순서를 개시하며 여러 개의 시약과 버퍼와 함께 원심분리기에 사용하기 위한 표준화된 퀴아프렙 스핀 컬럼 및 2 ㎖ 수집 튜브를 제공한다.
생물학적 물질을 처리하는 것을 요지로 하는 많은 공보들이 있다. 예컨대 미국 특허 제6,060,022호는 자동 원심분리 장치를 포함하는 자동 샘플 처리 시스템을 개시한다. 미국 특허 제5,166,889호는 복수의 수집 용기가 직접 접근을 위한 캐리어 휠에 배치되는 혈액 채취 시스템을 개시한다. US 2004/0002415는 일반 원심분리기 내에 예컨대 핵산과 같은 생물학적 물질을 함유한 유체를 자동으로 원심분리하기 위한 자동 원심분리 시스템을 설명한다. W0 2005/019836호는 유체 샘플 처리장치를 설명한다. W0 00/38046은 자동 발송시스템을 이용하여 원심분리기의 컬럼들이 이용되는 원심분리기 자동 적재 장치를 설명한다. EP 122772는 반응 용기와 사용하기 위한 화학적 조작기를 설명한다. GB 2235639는 회전 수용부를 에워싸는 보호 자켓을 구비한 원심분리기를 설명한다.
기존 자동 시스템이 갖는 한 가지 단점은 이들 시스템이 지지하는 방법이 높은 품질 수준의 원심분리기 컬럼을 제공하지 않으며 약간의 수동 조정과 동시에 또는 수동 조작을 전혀 하지 않고 기능을 수행하는 것이 불가능하다는 점이다.
본 발명은 상술한 문제 중 적어도 일부를 해결하고자 한다. 이 목적은 청구항 제1항에 따른 그리퍼 유닛과, 청구항 제5항 및 제10항에 따른 용기 운반 및 전달 방법과, 청구항 제16항 및 제56항에 따른 용기 홀더와, 청구항 제19항, 제20항, 제21항, 제22항, 제40항, 제51항, 제60항, 제69항 및 제76항에 따른 생물학적 물질 처리장치와, 청구항 제31항 내지 제33항에 따른 용기 배치, 제거 및 전달 방법과, 청구항 제47항 및 제 55항에 따른 위치설정 방법과, 청구항 제67항에 따른 용기의 존부 검출 방법과, 청구항 제87항에 따른 용기 특성 검출 방법과, 청구항 제89항에 따른 원심분리기의 수용 능력 점검 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예 및 상세한 태양뿐만 아니라 본 발명의 그 밖의 장점, 특징, 태양 및 세부 사항은 종속항, 발명의 상세한 설명 및 도면에서 명확하게 될 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 조작하기 위한 그리퍼 유닛이 제시된다. 용기는 개방 위치와 밀폐 위치를 차지할 수 있는 덮개를 갖는다. 그리퍼 유닛은 용기를 파지 및 해제하기 위한 그리퍼와, 용기와 관련하여 한정된 위치에서 덮개를 보유하기 위한 덮개 홀더를 포함한다. 한정된 위치는 덮개의 개방 위치이다.
또한, 그리퍼 유닛과 원심분리기를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다. 그리퍼 유닛의 그리퍼는 원심분리기에 용기를 배치하고 이를 원심분리기로부터 제거하기에 적절하다.
또한, 용기 홀더 내외로 용기를 운반하기 위한 방법이 제시되는바, 용기는 용기의 개구를 폐쇄하기 위해 부착된 덮개를 포함한다. 이 방법은 그리퍼 유닛에 의해 용기를 파지하거나 보유하는 단계와, 용기와 관련하여 한정된 위치에 덮개를 보유하는 단계와, 용기와 관련하여 덮개의 한정된 위치를 유지하면서 그리퍼 유닛에 의해 용기 홀더 내외로 용기를 이동시키는 단계를 포함한다.
또한, 그리퍼 유닛을 이용하여 용기 홀더로부터 용기를 제거하기 위한 방법이 제시되는 바, 용기는 용기의 개구를 폐쇄하기 위해 부착된 덮개를 포함한다. 이 방법은 그리퍼 유닛에 의해 용기를 파지하는 단계와, 용기와 관련하여 한정된 위치에 덮개를 보유하는 단계와, 용기와 관련하여 덮개의 한정된 위치를 유지하면서 그리퍼 유닛을 이용하여 용기 홀더로부터 파지된 용기를 제거하는 단계를 포함한다.
또한, 그리퍼 유닛을 이용하여 용기 홀더에 용기를 설치하기 위한 방법이 제시되는 바, 용기는 용기의 개구를 폐쇄하기 위해 부착된 덮개를 포함한다. 이 방법은 그리퍼 유닛을 이용하여 용기를 보유하는 단계와, 용기에 관련하여 한정된 위치에 덮개를 보유하는 단계와, 용기에 대해 덮개의 한정된 위치를 유지하면서 그리퍼 유닛을 이용하여 용기 홀더 내로 보유된 용기를 배치 또는 삽입하는 단계를 포함한다. 선택사항으로, 이 방법은 그리퍼에 의해 용기를 해제하는 단계를 추가로 포함한다.
또한, 그리퍼 유닛을 이용하여 제1 용기 홀더의 제1 보유위치에서 제2 용기 홀더의 제2 보유위치로 용기를 전달하기 위한 방법이 제시되는 바, 용기는 용기의 개구를 폐쇄하기 위해 부착된 덮개를 포함한다. 이 방법은 그리퍼 유닛을 이용하여 제1 보유위치에 있는 용기를 파지하는 단계와, 용기와 관련하여 한정된 위치에 덮개를 보유하는 단계와, 그리퍼를 이용하여 제1 용기 홀더 또는 제1 보유위치에서 파지된 용기를 제거하는 단계와, 그리퍼를 이용하여 제2 용기 홀더에 또는 제2 보유위치로 파지된 용기를 삽입하는 단계를 포함한다. 제거 및 삽입 단계에서, 용기에 대한 덮개의 한정된 위치는 유지된다. 선택사항으로, 이 방법은 그리퍼에 의해 용기를 해제하는 단계를 추가로 포함한다.
또한, 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 용기 홀더가 제시되는 바, 용기는 용기의 개구를 폐쇄하기 위해 부착된 덮개를 포함한다. 용기 홀더는 원심분리기에 사용하기에 적절하며 용기를 보유하기 위한 적어도 하나의 보유부재 및 용기에 부착된 덮개를 보유하기 위한 적어도 하나의 덮개 수납부를 포함하되, 덮개 수납부는 용기를 위한 그리퍼 유닛의 덮개 홀더가 덮개에 대해 접근할 수 있도록 형성된다.
또한, 용기 홀더 및 원심분리기를 포함하며 용기 홀더는 원심분리기에 사용하기 위한 생물학적 물질 처리장치가 제시된다 .
또한, 생물학적 물질을 위한 용기를 보유하기 위한 적어도 하나의 용기 홀더를 갖는 회전 가능한 원심분리기 회전자를 구비한 원심분리기와 용기 홀더에 용기를 삽입하기 위한 그리퍼를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
또한, 생물학적 물질을 위한 용기를 보유하기 위한 적어도 하나의 용기 홀더를 갖는 회전 가능한 원심분리기 회전자를 구비한 원심분리기와 용기 홀더로부터 용기를 제거하기 위한 그리퍼를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
또한, 생물학적 물질을 위한 용기를 보유하기 위한 적어도 하나의 용기 홀더를 갖는 회전 가능한 원심분리기 회전자를 구비한 원심분리기와 용기 홀더의 제1 보유 위치에서 용기 홀더의 제2 보유 위치로 용기를 전달하기 위한 그리퍼를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
또한, 원심분리기 회전자 내의 용기 홀더에 그리퍼를 이용하여 용기를 배치하기 위한 방법이 제시되는 바, 용기 홀더는 용기를 위한 보유 위치를 갖는다. 본 방법은 그리퍼가 보유 위치에 대한 위치로 이동되는 단계와, 그리퍼가 보유위치에 용기를 배치하기 위해 이동되는 단계와, 용기가 그리퍼에 의해 해제되는 단계를 포함한다.
또한, 원심분리기 회전자 내의 용기 홀더에 그리퍼를 이용하여 용기를 제거하기 위한 방법이 제시되는 바, 용기 홀더는 용기를 위한 보유 위치를 갖는다. 본 방법은 그리퍼가 보유 위치에 대한 위치로 옮겨지는 단계와, 용기가 그리퍼에 의해 파지되는 단계와, 그리퍼가 보유 위치에서 용기를 제거하기 위해 이동되는 단계를 포함한다.
또한, 원심분리기 회전자 내의 용기 홀더의 제1 보유위치에서 원심분리기 회전자 내의 용기 홀더의 제2 보유위치로 그리퍼를 이용하여 용기를 전달하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 그리퍼가 제1 보유 위치와 관련된 위치로 이동되는 단계와, 용기가 그리퍼에 의해 파지되는 단계와, 그리퍼가 제1 보유위치로부터 용기를 제거하기 위해 이동되는 단계와, 그리퍼가 제2 보유위치와 관련된 위치로 이동되는 단계와, 그리퍼가 제2 보유위치에 용기를 배치시키기 위해 이동되는 단계와, 용기가 그리퍼에 의해 해제되는 단계를 포함한다.
또한, 회전자 축을 중심으로 회전 가능한 원심분리기 회전자와, 원심분리기 회전자를 위한 구동부와, 회전자와 동시에 회전 가능한 위치설정 대응요소와 상호 작용함으로써 원심분리기 회전자의 각방향 위치를 위치설정하기 위한 회전자와 동시 회전 가능하지 않은 위치설정 요소를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
또한, 원심분리기 회전자의 회전축을 중심으로 한 각방향 회전시 원심분리기의 원심분리기 회전자를 위치설정하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 원심분리기 회전자와 동시 회전 가능한 위치설정 대응요소가 원심분리기 회전자와 동시 회전 가능하지 않은 위치설정 요소와 상호 작용하기 위해 작업 범위로 이동되는 단계와, 원심분리기 회전자가 위치설정 대응요소와 위치설정 요소 간의 상호 작용에 의해 위치되는 단계를 포함한다.
또한, 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 용기 홀더를 피봇 가능하게 장착하기에 적절한 회전자 축을 중심으로 회전 가능한 원심분리기 회전자와, 용기 홀더의 피봇이동을 위한 제1 멈춤부와, 용기 홀더의 위치설정 대응요소와의 상호 작용에 의한 편향각으로 용기 홀더를 멈춤부에 대해 보유하기에 적절한 위치설정 요소를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
또한, 원심분리기 회전자에 피봇 가능하게 장착되는 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 용기 홀더의 편향각을 위치설정하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 위치 설정 요소가 용기 홀더의 위치설정 대응요소와 상호 작용하게 되는 단계와, 용기 홀더가 용기 홀더의 피봇이동을 위해 멈춤부와 접촉하는 단계와, 용기 홀더의 편향각이 위치설정 요소 및 위치설정 대응요소의 상호 작용에 의해 멈춤부에서 위치되는 단계를 포함한다.
또한, 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 용기 홀더가 제시된다. 용기 홀더는 원심분리기에 사용하기에 적절한 것이며, 용기를 보유하기 위한 보유부재와 위치설정 요소와 결합하도록 형성된 위치설정 대응요소를 포함한다. 이런 결합으로 인해 원심분리기 내에 용기 홀더의 각방향 위치 및/또는 편향각을 위치설정하는 것이 가능하다. 실제 멈춤부는 일반적으로 용기 홀더가 삽입되는 원심분리기 컵에 장착된다.
또한, 증가된 인식능을 갖는 적어도 하나의 용기부를 갖는 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 홀더와, 증가된 인식능을 갖는 용기부와 연관된 홀더 내의 기록 영역을 조사하기 위한 방사 공급원과, 기록 영역에서 나오는 방사선 강도를 측정하기 위한 센서와, 측정된 강도와 정의된 문턱값을 비교함으로써 용기의 존부를 기록하도록 구성된 평가 유닛을 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
또한, 용기의 홀더에 생물학적 물질을 위한 용기의 존부를 검출하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 증가된 인식능을 갖는 용기부와 연관된 홀더 내의 기록 영역이 조사되는 단계와, 기록 영역에서 나오는 방사선의 강도가 측정되는 단계와, 측정된 강도와 정의된 문턱값의 비교에 의해 용기의 존부가 기록되는 단계를 포함한다.
또한, 생물학적 물질용 용기를 수용하기 위한 용기 홀더와, 초음파원 및 초음파 센서를 구비한 센서 유닛과, 초음파 센서의 센서 데이터의 함수로서 용기의 개방 상태를 결정하고 초음파 센서의 센서 데이터의 함수로서 용기가 개방된 상태에서 용기에 물질의 가능한 존재를 결정하기 위한 평가 유닛을 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
또한, 용기들의 공급을 유지하는 수용부 스테이션과, 용기의 특성에 대한 정보를 포함하는 수용부 스테이션 상의 기록부와, 기록부를 판독하기 위한 방사선 센서를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
또한, 용기를 위한 수용부 스테이션에 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기의 특성을 검출하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 용기의 특성에 대한 정보를 포함하는 수용부 스테이션 상의 제1 기록부가 조사되는 단계와, 제1 기록부에서 나오는 방사선의 제1 강도가 측정되는 단계와, 용기의 특성이 측정된 제1 강도의 함수로서 기록되는 단계를 포함한다.
또한, 원심분리기의 수용 능력을 점검하기 위한 방법이 제시되는 바, 각각의 용기 보유 위치는 생물학적 물질을 위한 용기에 대한 복수의 용기 보유위치를 포함한다. 본 방법은 용기 보유위치에서 용기가 존재하는지 여부를 기록하는 단계와, 용기 보유위치에 존재하는 것으로 기록된 전체 용기의 수가 저장되는 단계와, 용기 보유 위치에 존재하는 것으로 기록된 전체 용기의 수에 따라 용기 보유위치에 용기들을 분배하기 위한 적어도 하나의 조건이 결정되는 단계와, 용기 보유위치에 존재하는 것으로 기록된 용기의 분배가 조건에 일치하는지 여부에 대한 점검이 이루어지는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 개시된 방법들을 수행하기 위한 장치에 관한 것이며 개별 방법 단계를 수행하기 위한 장치의 부분을 포함한다. 이들 방법 단계들은 하드웨어 성분에 의해, 적절한 소프트웨어를 이용한 컴퓨터 프로그램에 의해, 이들 두 가지의 조합에 의해 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 본 발명은 또한 상술한 장치가 작동하는 것에 따른 방법에 관한 것이다. 본 발명은 장치의 각 기능을 수행하기 위한 방법 단계들을 포함한다.
이하, 도면을 참조로 본 발명을 예시한 여러 실시예를 보다 상세히 설명한다.
도1a 내지 도1c는 피펫 처리 스테이션을 구비하고 그리퍼 유닛을 구비하지 않은 작업판의 상면도와, 피펫 처리 스테이션의 확대 평면도이고, 일 실시예에서 그리퍼 유닛을 구비하고 원심분리기 덮개가 개방된 작업판의 평면도이다.
도2a 및 도2b는 도 1c의 작업판과 하우징을 구비한 실시예의 사시도이다.
도3a 내지 도 3c는 각각 덮개가 폐쇄되고, 덮개가 개방되고, 덮개의 덮개 플랩이 제거된 상태에서 일 실시예의 원심분리기 유닛의 사시도이다.
도4는 도3a의 원심분리기 유닛의 측단면도이다.
도5a 내지 도5c는 원심분리기의 원심분리기 회전자에 현수된 용기 홀더와 용기 홀더의 최대 피봇각을 위한 멈춤부를 도시한다.
도6은 그리퍼와 피펫 유닛을 구비한 일 실시예의 그리퍼 활주부의 사시도이다
도7은 도6의 피펫 유닛의 사시도 이다.
도8은 도6의 그리퍼 유닛의 사시도 이다.
도9는 도8의 그리퍼 유닛의 그리퍼의 사시도이다.
도10은 일 실시예의 용기 홀더의 사시도이다.
도11a 내지 도11d는 일 실시예의 용기 홀더의 측면도이다.
도12는 일 실시예에서 소모된 물질을 위한 소모 제품 스테이션의 사시도이다.
도13은 요동하는 일 실시예를 가열하기 위한 유닛의 사시도이다.
도14a 및 도14b는 각각 일 실시예를 가열 및 요동하기 위한 유닛의 측면도 및 상면도이다.
도15는 일 실시예의 감지기능과 제어기능을 간단히 도식적으로 표현한 도면이다.
도16은 일 실시예의 감지 기능과 제어 기능을 상세히 도식적으로 표현한 도면이다.
도17a 및 도17b는 일 실시예의 사용자를 안내하기 위한 그림 사진이다.
도18a 및 도18b는 사용자가 과정을 선택하고 준비하고 진행하도록 돕기위한 실시예의 그림 화면이다.
기본개념
이하 설명되는 생물학적 물질 처리장치는 생물학적 물질을 처리하기 위한 방법 또는 처리 단계들의 효율적 진행을 허용하거나 돕는다. 본 장치는 바람직하게 는 다음의 유용한 하나 이상의 태양을 실행한다.
하나의 유용한 태양은 원심분리기 내부의 일부 방법 단계, 구체적으로는 단지 생물학적 물질 자체의 원심분리뿐 아니라 어떤 원심분리도 포함하지 않는 그밖의 단계들을 진행하는 것이다. 원심분리기에서 이런 방법 단계의 수행은 생물학적 물질을 위한 용기를 위한 홀더와 같은 원심분리기의 장치도 다른 처리 단계를 위해 효율적으로 사용될 수 있다는 장점을 갖는다. 동시에, 몇몇 경우에 원심분리기 외부에 대응하는 설비들이 배분될 수 있다. 동시에, 원심분리기 내외로의 물질 전달이 저감될 수 있다. 동시에, 이동 거리가 단축될 수 있다. 그 결과, 시간이 절약될 수 있고 상호 오염의 위험이 최소화될 수 있다.
원심분리기에서 처리 단계를 수행하기 위해, 원심분리기 내의 위치로부터 물질을 제거하거나 원심분리기 내의 위치로 물질을 도입하거나 원심분리기 내부의 서로 다른 위치 사이에서 물질을 전달하는 것도 유용하다. 이를 위해, 무엇보다 이용가능한 물질을 운반하는 두 가지 방법이 있다.
첫째로, 물질이 액체라면, 물질은 피펫 계량될 수 있다. 이를 위해, 장치는 피펫 유닛을 가질 수 있다(예컨대 도7 참조). 두 번째로, 물질을 수용한 용기가 운반될 수 있다. 이런 용기는 임의의 원하는 유형일 수 있다. 바람직하게는 용기는 예컨대 원심분리기 컬럼인 컬럼, 즉 하나의 스핀 컬럼이거나 예컨대 에펜도프 튜브(Eppendorf tube) 또는 이에 유사한 용기인 반응 또는 수집 용기, 즉 덮개를 구비하거나 구비하지 않은 플라스틱 용기이다. 이런 종류의 용기를 원심분리기 내부의 제1 위치에서 원심분리기 내부 또는 외부의 제2 위치로 전환하기 위해, 예컨 대 장치는 용기를 위한 가동 그리퍼를 가질 수 있다.
이들 및 이와 유사한 물질 운반 방법들이 원심분리기를 사용하지 않고도 실행될 수 있다.
도시된 실시예에 대해 독립적인 그리퍼의 여러 태양이 제시된다. 따라서, 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 파지하고 해제하기에 적절한 그리퍼가 제시된다. 이런 그리퍼는 용기를 파지 및 해제하기 위해 이동 가능한 파지요소와, 파지요소를 잠금 고정하기에 적절한 클램프 요소와, 승강요소와, 파지요소를 이동시키도록 승강요소의 승강 이동을 구동하기에 적절한 승강요소용 구동부를 포함한다.
선택사항으로, 클램프 요소는 개방 방향으로 파지요소를 잠금 고정하기에 적절하다. 다른 선택사항으로, 승강요소의 승강 이동은 폐쇄 방향으로 파지요소를 이동시킨다. 대안으로, 클램프 요소는 폐쇄 방향으로 파지요소를 잠금 고정하기에 적절하다. 다른 선택사항으로, 승강요소의 승강 이동은 개방 방향으로 파지요소를 이동시킨다.
또한 선택사항으로, 클램프 요소는 용기를 해제하기 위해 파지요소를 잠금 고정하기에 적절하다. 다른 선택사항으로, 승강요소의 승강 이동은 용기를 파지하도록 파지요소를 이동시킨다. 대안으로, 클램프 요소는 용기를 파지하기 위해 파지요소를 잠금 고정하기에 적절하다. 다른 선택사항으로서 승강요소의 승강 이동은 용기를 해제하기 위해 파지요소를 이동시킨다.
통상적으로, 파지요소는 용기의 칼라와 결합하기에 적절한 결각부를 갖는다. 파지요소는 선택사항으로 제1 파지요소이고, 따라서 그리퍼도 제1 파지요소와 유사 한 특성을 갖는 제2 파지요소를 갖는다. 그리퍼가 피봇축을 중심으로 피봇 가능하게 장착되는 것도 가능하다. 이 경우, 파지요소는 통상적으로 용기에 대한 중심축을 한정하고 피봇축은 중심축과 다르다.
또한, 그리퍼를 이용하여 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 파지하는 방법이 제시된다. 본 방법은 다음 단계들, 즉 승강요소의 승강 이동을 생성하는 단계와, 승강요소의 승강 이동을 클램프 요소가 파지요소에 작용하는 힘에 반대되는 방향인 폐쇄 방향 또는 용기를 파지하기 위한 방향으로 수행되는 파지요소의 이동으로 전환하는 단계와, 파지요소를 이용하여 용기를 파지하는 단계를 포함한다. 대안으로, 승강요소의 승강 이동은 예컨대 그리퍼가 용기의 내부로 향하는 용기의 용기 표면을 파지하는 경우, 용기를 파지하기 위해 개방 방향으로 향하는 파지 요소의 이동으로 전환될 수 있다.
또한, 그리퍼에 의해 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 해제하는 방법이 제시된다. 본 방법은 다음 단계들, 즉 파지요소의 이동을 개방 방향으로 허용하는 승강 이동인 승강요소의 승강 이동을 생성하는 단계와, 클램프 요소에 의해 용기를 해제하기 위해 파지요소의 이동을 개방 방향으로 생성하는 단계와, 파지요소에 의해 용기를 해제하는 단계를 포함한다. 대안으로, 승강요소의 승강 이동은 파지요소의 이동을 폐쇄 방향으로 허용할 수 있으며, 용기를 해제하기 위해 폐쇄 방향으로 수행되는 파지요소의 이동이 클램프 요소에 의해 생성될 수 있다.
또한, 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 조작하기 위한 그리퍼 유닛이 제시된다. 그리퍼 유닛은 z 방향으로 이동 가능한 그리퍼 부재와, 제1 위치에서 제2 위치로 그리퍼 부재에 대해 이동 가능한 용기를 파지하기 위한 그리퍼와, 제1 위치에서 제2 위치로 그리퍼를 이동시키기 위한 구동부를 포함한다.
선택사항으로, 그리퍼 유닛은 다른 용기에 용기를 삽입하도록 구성된다. 선택사항으로, 구동부는 전기 구동부이다. 선택사항으로, 제1 위치에서 제2 위치로의 그리퍼 이동은 z 방향 이외의 방향으로 수행된다. 선택사항으로, 제1 위치에서 제2 위치로의 그리퍼 이동은 z 방향에 수직한 방향으로 수행된다. 선택사항으로 제1 위치에서 제2 위치로의 그리퍼 이동은 피봇축 둘레의 피봇이동이다. 선택사항으로, 피봇축은 z 방향에 평행하게 연장된다.
또한, 샘플 물질, 바람직하게는 샘플 유체로부터 생체분자를 자동으로 처리하기 위한 장치가 제시되는 바, 다음 요소들, 즉 우선 각각의 수용부가 필터 용기를 착탈식으로 수용하고 보유하기 위한 적어도 하나의 제1 개구 및 선택사항으로 실링된 추가 용기를 착탈식으로 수용하고 보유하기 위한 적어도 하나의 제2 개구를 수용하는 복수의 수용부를 보유하고 회전시키기 위한 회전자를 포함하는 원심분리기와, 상기 제1 개구로부터 상기 필터 용기를 제거하기 위한 수단과 두 용기가 원심분리기와 연결되어 회전할 수 있고 액체 연결부가 필터 용기 및 추가 용기 사이에 마련되도록 상기 필터 용기 및 상기 추가 용기를 결합하기 위한 수단을 포함하는 적어도 하나의 조작 유닛을 포함한다.
조작 유닛은 선택사항으로 상기 필터 요소를 상기 제1 개구로부터 상기 제2 개구에 부착된 상기 추가 용기 상으로 배치하기 위한 수단을 포함한다. 조작 유닛은 또한 선택사항으로 상기 필터 용기 또는 상기 실링된 용기와 동축인 용기의 중 심선을 중심으로 상기 필터 용기 또는 상기 추가 용기를 회전시키기 위한 수단을 포함한다. 상기 제1 개구로부터 상기 필터 용기를 제거하기 위한 수단은 선택사항으로 상기 실링된 용기로부터 상기 필터 용기를 동축 방향으로 분리하기 위한 제1 모터를 포함한다. 상기 추가 용기 상에 상기 필터 용기를 배치하기 위한 수단은 선택사항으로 상기 추가 용기에 상기 필터 용기를 배치하기 위한 적어도 하나의 제2 모터를 포함한다.
또한, 생물학적 물질을 보유하기 위한 용기를 조작하기 위한 그리퍼 유닛이 제시된다. 용기는 개방 위치와 폐쇄 위치를 가질 수 있는 덮개를 갖는다. 그리퍼 유닛은 용기를 파지하고 해제하기 위한 그리퍼와, 용기와 관련하여 한정된 위치에 덮개를 봉하기 위한 덮개 홀더를 포함한다. 한정된 위치는 덮개의 개방 위치이다.
또한, 상술한 그리퍼 유닛을 포함하는 시스템이 제시된다. 시스템은 원심분리기를 포함하며 그리퍼는 원심분리기에 용기를 삽입하거나 원심분리기로부터 용기를 제거하기에 적절하다.
용기는 선택사항으로 플라스틱으로 제조된다. 덮개는 선택사항으로 용기에 부착된다. 선택사항으로, 그리퍼 유닛은 작업판의 면에 수직한 z 방향으로 또는 작업판의 면을 따르는 x-y 방향으로 이동 가능하다. 선택사항으로, 용기는 원형 단면, 바람직하게는 2 cm 또는 1 cm보다 작은 직경을 갖는다. 덮개는 선택사항으로 용기의 개구를 폐쇄하기에 적절하다. 덮개는 선택사항으로 커넥터를 거쳐 용기에 연결된다. 선택사항으로, 그리퍼는 용기가 그리퍼에 의해 파지될 때 덮개의 커넥터가 통과할 수 있는 리세스를 구비한 파지요소를 갖는다. 선택사항으로, 덮개 홀더는 덮개를 위한 기계식 멈춤부를 포함한다. 선택사항으로, 덮개는 커넥터에 의해 기계식 멈춤부에 대해 가압된다. 선택사항으로, 파지요소는 용기를 파지하고 해제하기 위해 이동 가능하다. 선택사항으로, 용기 홀더는 액체를 처리하기 위한 장치이다. 선택사항으로, 덮개 홀더는 파지요소가 용기를 잡아 올릴 때 덮개 홀더가 덮개를 따라 활주되거나 안내되도록 구성한다. 선택사항으로, 조작 단계는 용기 홀더에 용기를 배치하는 단계를 포함하되, 용기 홀더는 덮개 수납부를 갖고 덮개 홀더는 배치 과정 동안 덮개 수납부에 덮개를 배치하기에 적절하다. 선택사항으로, 조작 단계는 용기 홀더에서 용기를 제거하는 단계를 포함하되, 용기 홀더는 덮개 수납부를 갖고 덮개 홀더는 제거 과정 동안 덮개 수납부에서 덮개를 제거하기에 적절하다. 선택사항으로, 덮개 수납부와 덮개 홀더는 용기에 대해 동일한 덮개 위치를 한정한다.
또한, 용기 홀더 내외로 용기를 운반하기 위한 방법이 제시되며, 용기는 용기의 개구를 폐쇄하기 위해 부착된 덮개를 포함한다. 본 방법은 그리퍼 유닛에 의해 용기를 파지하거나 보유하는 단계와, 용기와 관련하여 한정된 위치에 덮개를 보유하는 단계와, 용기에 대해 덮개의 한정된 위치를 유지하면서 그리퍼 유닛을 이용하여 용기 홀더 내외로 용기를 이동시키는 단계를 포함한다.
용기 운반 방법은 선택사항으로 그리퍼 유닛을 이용하여 용기 홀더로부터 용기를 제거하기 위한 방법이며, 이때 용기 홀더 내외로 용기를 이동시키는 단계는 그리퍼를 이용하여 용기 홀더로부터 용기를 제거하는 것이다. 선택사항으로, 용기 홀더로부터 용기 제거 단계는 용기 홀더의 덮개 수납부에서 덮개를 제거하는 단계 를 포함한다. 선택사항으로, 용기 홀더는 용기의 덮개를 위한 덮개 수납부를 가지며, 따라서 용기 홀더로부터 용기를 제거하는 단계는 용기에 대한 덮개의 한정된 위치를 유지하면서 덮개 수납부에서 덮개를 제거하는 단계를 포함한다.
선택사항으로, 용기 운반 방법은 그리퍼 유닛을 이용하여 용기 홀더에 용기를 배치하기 위한 방법이며, 이때 용기 홀더 내외로 용기를 이동시키는 단계는 그리퍼를 이용하여 용기 홀더에 용기를 배치 또는 삽입하는 단계를 포함한다. 선택사항으로, 용기 홀더에 용기를 배치 또는 삽입하는 단계는 용기 홀더의 덮개 수납부에 덮개를 삽입하는 단계를 포함한다. 선택사항으로, 덮개를 보유하는 단계에서, 덮개는 그리퍼 유닛의 덮개 홀더에 의해 용기에 대해 한정된 위치에 보유된다. 선택사항으로, 용기를 배치하기 위해, 용기는 그리퍼 유닛에 의해 해제된다. 용기는 선택사항으로 원형 단면이며, 바람직하게는 2 cm 또는 1 cm보다 작은 직경을 갖는다.
선택사항으로, 용기 홀더는 용기의 덮개를 위한 덮개 수납부를 가지며, 따라서 용기 홀더 내로 용기를 삽입하는 단계는 용기에 대한 덮개의 한정된 위치를 유지하면서 덮개 수납부 내로 덮개를 삽입하는 단계를 포함한다.
또한, 그리퍼 유닛을 이용하여 제1 용기 홀더에서 제2 용기 홀더로 용기를 전달하는 방법이 제시되는데, 본 방법은 상술한 문단에서 설명된 바와 같이 제1 용기 홀더에서 또는 제1 용기 홀더의 제1 보유위치에서 용기를 제거하는 단계와, 상술한 문단에서 설명된 바와 같이 제2 용기 홀더에 또는 제2 용기 홀더의 제2 보유위치로 용기를 삽입하는 단계를 포함한다. 특히, 용기는 제1 용기 홀더의 제1 보 유 위치에서 제2 용기 홀더의 제2 보유위치로 전달된다. 제1 및 제2 보유위치는 일반적으로 서로 다르다. 제1 보유위치와 제2 보유위치는 동일한 용기 홀더에 있거나 서로 다른 용기 홀더에 있을 수 있다.
또한, 용기의 개구를 폐쇄하기 위해 부착된 덮개를 구비한 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 용기 홀더가 제시된다. 용기 홀더는 원심분리기에 사용하기 적절하며, 용기를 보유하기 위한 적어도 하나의 보유부재와 용기에 부착된 덮개를 보유하기 위한 적어도 하나의 덮개 수납부를 포함하되, 덮개 수납부는 용기를 위한 그리퍼 유닛의 덮개 홀더가 덮개에 대해 접근할 수 있도록 형성된다.
선택사항으로, 용기 홀더 또는 홀더들은 원심분리기에 장착된다. 선택사항으로, 용기 홀더 또는 홀더들은 원심분리기, 예컨대 원심분리기 회전자에 피봇되게 장착된다. 덮개는 선택사항으로 개방된다. 즉 덮개는 덮개의 개방 위치에 있다.
또한, 생물학적 물질 처리장치가 제시되는데, 용기의 개구를 폐쇄하기 위해 부착된 덮개를 구비한 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 보유하기에 적절한 용기 홀더와, 용기에 대해 한정된 위치에 덮개를 봉하기 위한 용기를 위한 덮개 홀더 또는 그리퍼 유닛을 포함하며, 용기 홀더는 용기에 부착된 덮개를 보유하기 위한 덮개 수납부를 갖고 덮개 수납부는 덮개 홀더가 덮개에 접근할 수 있도록 되어 있다. 처리장치는 선택사항으로 원심분리기를 추가로 포함하며, 용기 홀더는 원심분리기에 사용하기에 적절하다.
바로 위의 두 문단에서 설명된 용기 홀더 또는 장치에서, 덮개에 대한 덮개홀더의 접근은 덮개 홀더에 의한 덮개의 기계적 접촉을 포함한다. 덮개 수납부에 형성된 리세스는 선택사항으로 덮개에 대한 덮개 홀더의 접근을 허용한다. 이 장치는 선택사항으로 용기가 장치의 그리퍼에 의해 파지될 때 덮개에 대한 덮개 홀더의 접근이 얻어지도록 구성된다.
용기는 선택사항으로 플라스틱으로 제조된다. 덮개는 선택사항으로 용기에 부착된다. 용기는 선택사항으로 원형 단면이며, 바람직하게는 2 cm, 1 cm보다 작은 직경을 갖는다. 덮개는 선택사항으로 용기의 개구를 폐쇄하기에 적절하다.
또한, 생물학적 물질을 위한 용기를 보유하기 위한 적어도 하나의 용기 홀더를 갖는 회전 가능한 원심분리기 회전자를 구비한 원심분리기와, 용기 홀더에 용기를 삽입하기 위한 그리퍼를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
또한, 생물학적 물질을 위한 용기를 보유하기 위한 적어도 하나의 용기 홀더를 갖는 회전 가능한 원심분리기 회전자를 구비한 원심분리기와, 용기 홀더로부터 용기를 제거하기 위한 그리퍼를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
또한, 생물학적 물질을 위한 용기를 보유하기 위한 적어도 하나의 용기 홀더를 갖는 회전 가능한 원심분리기 회전자를 구비한 원심분리기와, 용기 홀더의 제1 보유위치에서 용기 홀더의 제2 보유위치로 용기를 전달하기 위한 그리퍼를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다. 선택사항으로, 제1 보유위치와 제2 보유위치는 서로 다르다. 제1 보유위치와 제2 보유위치는 동일한 용기 홀더에 있거나 서로 다른 용기 홀더에 있을 수 있다.
이들 장치에서, 그리퍼는 선택사항으로 용기 돌출부와 결합합으로써 용기를 파지하도록 구성된다. 그리퍼는 개구 또는 주요 개구와 용기 돌출부를 구비한 용 기를 위한 것이며, 따라서 그리퍼는 용기의 개구에서 멀리 떨어진 용기의 용기 돌출부의 측면을 파지하도록 구성된다. 선택사항으로, 파지요소는 용기의 칼라와 결합하기에 적절하고 바람직하게는 용기의 개구에서 멀리 떨어진 칼라의 측면과 결합하기에 적절한 결각부를 갖는다. 용기는 선택사항으로 생물학적 물질을 수용하기 위한 것이다. 그리퍼는 선택사항으로 용기 홀더의 각방향 위치 또는 편향 위치를 위치설정하기 위한 위치설정 요소를 포함한다. 선택사항으로, 위치설정은 위치설정 요소와 위치설정 대응요소의 상호 작용에 의해 수행된다. 편향 위치를 위치설정하기 위한 위치설정 요소는 선택사항으로 예컨대 원심분리기 회전자와 동시 회전 가능한 멈춤부인 용기 홀더를 위한 멈춤부와 협력하도록 구성된다. 선택사항으로, 그리퍼는 용기를 파지하고 해제하기 위해 이동 가능한 파지요소와, 파지요소를 잠금 고정하기에 적절한 클램프 요소와, 승강요소와, 승강요소의 승강 이동을 구동함으로써 파지요소를 이동시키기에 적절한 승강요소용 구동부를 포함한다. 전달은 선택사항으로 용기의 회전 이동을 포함한다. 용기 홀더는 선택사항으로 원심분리기로부터 제거 가능하다.
클램프 요소는 선택사항으로 파지요소를 개방 방향으로 잠금 고정하기에 적절하다. 승강요소의 승강 이동은 선택사항으로 파지요소를 폐쇄 방향으로 이동시킨다. 클램프 요소는 선택사항으로 파지요소를 폐쇄 방향으로 잠금 고정하기에 적절하다. 승강요소의 승강 이동은 선택사항으로 파지요소를 개방 방향으로 이동시킨다. 클램프 요소는 선택사항으로 용기를 해제하도록 파지요소를 잠금 고정하는 것이 가능하다. 승강요소의 승강 이동은 선택사항으로 용기를 파지하도록 파지요 소를 이동시킨다. 클램프 요소는 선택사항으로 용기를 파지하도록 파지요소를 잠금 고정하는 것이 가능하다. 승강요소의 승강 이동은 선택사항으로 용기를 해제하도록 파지요소를 이동시킨다.
용기 홀더는 선택사항으로 원심분리기 회전자에 회전 가능하게 장착된다. 이 경우, 위치설정 수단은 선택사항으로 삽입/제거/전달 동안 용기 홀더의 이동을 방지하거나 억제하는 것이 가능하다. 선택사항으로, 전달은 직접적으로 수행된다. 즉 그리퍼는 제1 보유위치에서 제거할 때로부터 제2 보유위치에 삽입하는 사이에 전체 기간에 걸쳐 용기를 보유한다. 전달 동안, 선택사항으로 제3 보유위치도 있으며, 따라서 장치는 제3 보유위치와 제1 또는 제2 보유위치 사이에서 용기를 추가로 전달할 수도 있다. 파지요소는 선택사항으로 용기의 칼라와 결합하기에 적절한 적어도 하나의 결각부를 포함한다. 파지요소는 선택사항으로 제1 파지요소이고, 그리퍼는 제1 파지요소와 유사한 특징을 갖는 제2 파지요소도 포함한다. 그리퍼는 선택사항으로 피봇축을 중심으로 피봇 가능하게 장착된다. 파지요소는 선택사항으로 용기를 위한 중심축을 한정하며, 따라서 피봇축은 중심축과 다르다.
또한, 그리퍼를 이용하여 원심분리기 회전자 내의 용기 홀더에 용기를 배치하기 위한 방법이 제시되는바, 용기 홀더는 용기를 위한 보유위치를 갖는다. 본 방법은 그리퍼가 보유위치와 관련된 위치로 옮겨지는 단계와, 그리퍼가 용기를 보유위치로 배치하기 위해 이동되는 단계와, 용기가 그리퍼에 의해 해제되는 단계를 포함한다.
또한, 그리퍼를 이용하여 원심분리기 회전자 내의 용기 홀더로부터 용기를 제거하기 위한 방법이 제시되는바, 용기 홀더는 용기를 위한 보유위치를 갖는다. 본 방법은 그리퍼가 보유위치와 관련된 위치로 이동되는 단계와, 용기가 그리퍼에 의해 파지되는 단계와, 보유위치로부터 용기를 제거하기 위해 그리퍼가 이동되는 단계를 포함한다.
또한, 그리퍼를 이용하여 원심분리기 회전자 내의 용기 홀더의 제1 보유위치에서 원심분리기 회전자 내의 용기 홀더의 제1 보유위치로 용기를 전달하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 그리퍼가 제1 보유위치와 관련된 위치로 이동되는 단계와, 용기가 그리퍼에 의해 파지되는 단계와, 제1 보유위치로부터 용기를 제거하기 위해 그리퍼가 이동되는 단계와, 그리퍼가 제2 보유위치와 관련된 위치로 이동되는 단계와, 제2 보유위치에 용기를 배치하기 위해 그리퍼가 이동되는 단계와, 용기가 그리퍼에 의해 해제되는 단계를 포함한다.
또한, 선택사항으로, 상술한 방법은 원심분리기 회전자의 회전축을 중심으로 용기 홀더의 소정 회전각을 조절하는 단계를 포함한다. 제거 및/또는 삽입 동안, 그리퍼와 그리퍼 부재는 선택사항으로 z 방향으로 함께 이동되며, 제2 보유위치와 관련한 용기의 위치설정 동안, 그리퍼는 선택사항으로 그리퍼 부재에 대해 이동된다. 또한, 본 방법은 선택사항으로 각방향 위치 또는 편향각을 고정하는 단계를 포함한다. 예컨대, 용기 홀더의 편향각은 그리퍼의 위치설정 요소가 용기 홀더의 위치설정 대응요소와 상호 작용하도록 함으로써 고정될 수 있으며, 용기 홀더는 용기 홀더의 피봇이동을 위해 멈춤부와 접촉되며, 용기 홀더의 편향각은 멈춤부에서 위치 설정 요소 및 위치 설정 대응요소의 상호 작용에 의해 고정된다. 용기 홀더 의 피봇이동을 위한 멈춤부는 선택사항으로 원심분리기 회전자와 동시 회전 가능하다. 보유 위치는 선택사항으로 원심분리기에서 제거 가능한 용기 홀더에 있다.
용기 파지 단계는 선택사항으로 승강요소의 승강 이동을 생성하는 단계와, 용기를 파지하기 위해 승강요소의 승강 이동을 폐쇄 방향 또는 개방 방향으로 수행되는 파지요소의 이동으로 전환시키되, 이동은 클램프 요소가 파지요소에 가하는 힘에 반대되는 방향으로 수행되는 전환 단계와, 이에 따라 파지요소에 의해 용기를 파지하는 단계를 포함한다.
용기 해제 단계는 선택사항으로 승강요소의 승강 이동을 생성하되 승강 이동은 개방 방향으로 파지요소의 이동을 허용하는 승강 이동 생성 단계와, 클램프 요소에 의해 용기를 해제하기 위해 개방 방향 또는 폐쇄 방향으로 파지요소의 이동을 생성하는 단계와, 따라서 파지요소에 의해 용기를 해제하는 단계를 포함한다.
용기 파지 단계는 선택사항으로 용기의 개구 또는 주요 개구에서 멀리 떨어진 용기 돌출부의 측면을 파지하는 단계를 포함한다.
제2 보유위치와 관련한 용기의 위치설정 동안, 그리퍼는 선택사항으로 z 방향과 다른 방향으로 그리퍼 부재에 대해 이동된다. 제2 보유위치와 관련한 용기의 위치설정 동안, 그리퍼는 선택사항으로 z 방향에 수직하게 연장되는 평면에서 그리퍼부재에 대해 이동된다. 제2 보유위치와 관련한 용기의 위치설정 동안, 그리퍼는 선택사항으로 z 방향과 평행하게 연장되는 축을 중심으로 그리퍼 부재에 대해 피봇된다. 선택사항으로, 제1 및 저2 보유위치는 서로 다르다. 이들 위치는 동일한 용기 홀더에 있거나 서로 다른 용기 홀더에 있을 수 있다. 그리퍼는 선택사항으로 용기의 돌출부와 결합한다.
상술한 물질 운반 방법의 경우, 제어된 유체 전달을 가능하게 하고 예컨대 원심분리기에서 자동화된 용기의 전달 동안 바람직하지 않은 이동을 방지하기 위해 원심분리기와 원심분리기에 장착된 용기 홀더를 고정 및/또는 위치설정하는 것이 유용하다. 이런 이동은 특히 그 축을 중심으로 한 원심분리기 회전자의 회전이거나 그 피복축을 중심으로 원심분리기 회전자 내에서 용기 홀더의 피봇 운동일 수 있다.
따라서, 다음 부품들, 즉 회전자 축을 중심으로 회전 가능한 원심분리기 회전자와, 원심분리기 회전자를 위한 구동부와, 회전자와 동시 회전 가능한 위치설정 대응요소와의 상호 작용에 의해 원심분리기 회전자의 각 방향 위치를 위치설정하기 위한 회전자와 동시 회전 가능하지 않은 위치설정 요소를 갖는 생물학적 물질 처리 장치가 제시된다.
각방향 위치의 위치설정은 선택사항으로 위치설정 요소외 위치 설정 대응요소간의 기계적 결합에 의해 수행된다. 원심분리기 회전자는 선택사항으로 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 용기 홀더를 수용하기에 적절하다. 위치설정 대응요소는 선택사항으로 용기 홀더 또는 원심분리기 회전자에 장착된다. 선택사항으로, 처리장치는 원심분리기 또는 원심분리기 회전자의 각방향 위치를 검출하기 위한 수단을 보유한다. 따라서 위치설정 요소는 검출된 각방향 위치의 함수로서 위치설정 요소가 위치설정 대응요소의 작업 범위에 위치되도록 정렬될 수 있다. 또한 위치 설정 요소는 선택사항으로 후술하는 바와 같이 용기 홀더의 편향각을 위 치설정하기에 적절하다. 원심분리기 회전자는 선택사항으로 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 용기 홀더의 피봇 장착에 적절하고 용기 홀더의 피봇이동을 위한 멈춤부를 갖는다. 따라서 위치설정 요소는 위치설정 대응요소와의 상호 작용에 의해 멈춤부에서 편향각을 갖고 보유위치를 보유하는 것이 가능하다.
위치설정 요소는 용기 홀더를 파지하기 위한 그리퍼 유닛의 그리퍼 부재에 부착될 수 있다. 대안으로, 위치설정 요소는 예컨대 피펫 유닛에 부착될 수 있다. 위치설정은 선택사항으로 각방향 위치가 0.1도의 정밀도로 조절될 수 있도록 한다. 처리장치는 각방향 위치가 1.5도의 정밀도로 조절될 수 있도록 하는 원심분리기 회전자를 대략적으로 위치설정하기 위한 수단을 추가로 포함한다. 처리장치는 선택사항으로 원심분리기 회전자의 각방향 위치를 검출하기 위한 수단, 예컨대 원심분리기 회전자의 각방향 위치가 1도의 정밀도로 검출될 수 있도록 하는 수단을 추가로 포함한다. 구동부는 선택사항으로 전기 구동부이고, 바람직하게는 유도모터, 즉 비동기식 모터이다. 위치설정 요소는 선택사항으로 스파이크를 포함하며, 이에 따라 위치설정 대응요소는 스파이크를 위한 리세스를 포함한다. 위치설정 요소는 선택사항으로 그리퍼가 용기 홀더의 용기 보유위치에 대한 접근로를 얻은 상태에서 위치설정이 가능하도록 그리퍼 부재에 부착된다. 위치설정 요소는 그리퍼 부재에 z 방향으로 탄성 장착된다. 탄성 장착은 선택사항으로 용기의 길이보다 큰 위치설정 요소의 이동을 허용한다. 용기는 선택사항으로 원형 단면을 가지며 바람직하게는 플라스틱으로 제조된다. 위치설정 요소는 선택사항으로 용기 홀더의 보유위치에 대해 고정된 각방향 관계로 배열된다. 처리장치는 복수의 위치설정 대응요소, 바람직하게는 세 개 보다 많고, 여섯 개 보다 많고, 열 개 보다 많은 위치설정 대응요소를 포함한다.
또한, 원심분리기 회전자의 회전축 둘레의 회전각으로 원심분리기의 원심분리기 회전자를 위치설정하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 다음 단계들, 즉 원심분리기 회전자와 동시 회전 가능한 위치설정 대응요소가 원심분리기 회전자와 동시 회전 가능하지 않은 위치설정 요소와의 상호 작용을 위한 작업 범위로 이동되는 단계와, 원심분리기 회전자가 위치설정 요소와 위치설정 대응요소의 상호 작용에 의해 위치설정되는 단계를 포함한다.
위치설정 대응요소는 선택사항으로 위치설정 대응요소가 작업 범위에 있도록 각방향 간격을 두고 회전축 둘레에서 원심분리기 회전자의 각방향 위치를 선택함으로써 위치설정 요소와의 상호 작용을 위한 작업 범위로 이동된다.
위치설정 대응요소는 선택사항으로 다음 두 단계, 즉 회전축 둘레의 원심분리기 회전자의 각방향 위치가 검출되고, 위치설정 요소가 검출된 각방향 위치의 함수로서 위치설정 요소가 작업 범위에 위치되도록 정렬됨으로써 위치설정 요소와의 상호 작용을 위한 작업 범위로 이동된다.
선택사항으로, 원심분리기 회전자의 위치설정에 의해, 원심분리기 회전자의 회전자 축을 중심으로 원심분리기 회전자 내의 용기를 위한 보유위치의 회전각이 결정된다. 상호 작용은 선택사항으로 기계적 결합이거나 자기적 상호 작용이다. 선택사항으로, 위치설정에 의해 회전자 축을 중심으로 원심분리기 회전자의 회전각이 결정된다. 선택사항으로, 원심분리기 내의 용기 홀더의 회전각의 위치설정과 함께 용기 홀더의 편향각이 위치설정되거나 고정된다.
또한, 회전자 축 둘레에서 회전 가능하고 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 용기 홀더의 피봇식 장착에 적절한 원심분리기 회전자와, 용기 홀더의 피봇이동을 위한 제1 멈춤부와, 용기 홀더의 위치설정 대응요소와의 상호 작용에 의해 멈춤부에 대해 편향각을 이루며 용기 홀더를 보유하기에 적절한 위치설정 요소를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
용기 홀더의 피봇이동은 일반적으로 그 이동이 일반적으로 편향각을 한정하기 때문에 요동 이동 또는 편향 이동으로 지정될 수 있다.
선택사항으로, 위치설정은 후술하는 각방향 위치설정을 위한 위치설정 요소에 의해 수행된다. 선택사항으로, 원심분리기 회전자는 원심분리기 회전자의 원심력에 의해 야기되는 피봇이동을 위한 제2 멈춤부도 포함한다. 선택사항으로, 제1 및/또는 제2 멈춤부는 원심분리기 회전자에 장착되거나 그와 함께 회전 가능하다. 선택사항으로, 위치설정은 멈춤부에 대해 용기 홀더를 가압함으로써 달성된다. 선택사항으로, 멈춤부는 원심분리기 회전자의 원심력에 의해 야기된 기준 피봇이동에 대항하는 용기 홀더의 피봇이동을 제한한다. 선택사항으로, 피봇이동은 사실상 수평축을 중심으로 발생한다.
생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 위치설정 대응요소를 포함한 용기 홀더를 피봇가능하게 장착하기에 적절하고 회전자 축을 중심으로 회전 가능한 원심분리기 회전자와, 용기 홀더의 피봇이동을 위한 멈춤부와, 용기 홀더의 위치설정 대응요소와의 상호 작용에 의해 용기 홀더를 멈춤부와 접촉시키기에 적절한 위 치설정 요소를 포함하되, 용기 홀더의 편향각은 접촉에 의해 위치설정되거나 고정된다.
또한, 원심분리기 회전자에 피봇식으로 장착되는 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 용기 홀더의 편향각을 위치설정하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 위치설정 요소가 용기 홀더의 위치설정 대응요소와 상호 작용하게 되는 단계와, 용기 홀더가 용기 홀더의 피봇이동을 위한 멈춤부와 접촉하는 단계와, 용기 홀더의 편향각이 멈춤부에서 위치설정 요소와 위치설정 대응요소의 상호 작용에 의해 위치설정되는 단계를 포함한다. 편향각은 피봇 위치라고도 한다.
선택사항으로, 위치설정은 상술한 바와 같이 각방향 위치설정을 위해 위치설정 요소를 이용하여 수행된다. 선택사항으로, 위치설정은 원심분리기 회전자에 장착되는 멈춤부에 대해 용기 홀더를 가압함으로써 수행된다.
또한, 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 용기 홀더가 제시된다. 용기 홀더는 원심분리기에 사용하기에 적절하며, 용기를 보유하기 위한 보유부와 위치설정 요소와 결합하도록 형성된 위치설정 대응요소를 포함한다. 이런 결합은 원심분리기 내에서 용기 홀더의 각방향 위치 및/또는 편향각이 위치설정될 수 있도록 한다.
선택사항으로, 용기 홀더는 원심분리기에 용기 홀더를 연결하기에 적절한 연결 부재를 추가로 포함한다. 선택사항으로, 연결부재는 피봇축을 한정한다. 선택사항으로, 용기 홀더의 위치설정 대응요소와 중심 간의 거리는 용기 홀더의 위치설정 대응요소와 모서리 사이의 거리보다 크다. 선택사항으로, 위치설정 대응요소는 위치설정 요소를 수용하기 위한 공동부를 갖는다. 선택사항으로, 위치설정 대응요소와 위치설정 요소 간의 결합은 적어도 하나의 평면 방향으로 위치설정 대응요소와 위치 설정 요소 사이의 상대 이동을 방지하기에 적절하다. 선택사항으로, 공동부의 단면은 공동부의 내부쪽으로 감소한다. 선택사항으로, 공동부의 한 모서리의 두 개의 대향하는 지점 간의 간격은 위치설정 요소가 공동부에 삽입될 수 있는 깊이 또는 이동 깊이보다 작다. 선택사항으로, 용기 홀더는 액체를 처리하기 위한 장치이다.
원심분리기와, 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 보유하기 위한 보유부재를 갖는 원심분리기에 위치되는 용기 홀더와, 위치설정 요소를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다. 용기 홀더는 위치설정 요소와의 결합에 의해 원심분리기 내의 용기 홀더의 각방향 위치 및/또는 편향각을 위치설정하도록 형성된 위치설정 대응요소를 포함한다.
또한, 처리장치가 작동하기에 용이하다면 유용하다. 예컨대 소모성 물질을 공급하고 사용된 소모성 물질을 제거하기 위하 처리장치 전방부 또는 그 밖의 여러 용이 접근 가능부를 제공하는 것이 유용하다. 특히 예컨대 서랍 또는 복수의 서랍 형태로 착탈부 또는 취출부로서 이 부위를 제공하는 것이 유용하다.
또한, 처리장치가 초기 단계에 통상적인 작동 오차 또는 설치 오차의 검출이 가능한 것이 유용하다. 예컨대 서로에 대한 그리고 선택된 과정의 기록성을 위해 사용자 입력을 점검하는 것이 유용하다. 또한, 서로에 대한 그리고 선택된 과정의 기록성을 위해 소모성 물질을 이용하여(예컨대, 처리 유체, 용기 및/또는 피펫 팁 을 이용하여) 적재를 점검하는 것이 유용하다.
또한, 가능한 직관적이어야만 할 것으로 최소의 가능한 입력 단계 후 처리가 시작될 수 있도록 가능한 복잡하지 않게 사용자 안내를 이루는 것이 유용하다. 예컨대, 도식적 디스플레이를 이용하여 구조적인 메뉴 가이드를 제공하는 것이 유용하다. 또한, 좀처럼 변경될 필요가 없는 입력 분야가 보통은 무시될 수 있는 선택사항인 서브-메뉴를 통해 달성될 수 있도록 메뉴 가이드를 설계하는 것이 유용하다. 또한, 처리장치가 최종 사용된 또는 빈번히 사용된 설정을 저장하여 신속한 접근을 위해 이들 세팅을 제공하는 것이 유용하다.
또한, 처리장치를 많은 서로 다른 과정에 유연하게 적합하도록 만드는 것이 유용하다. 특히, 예컨대 퀴아젠사에 의해 제시되는 바와 같이“결합-세척-용리”와 그 밖의 과정의 광범위한 스펙트럼이 지지될 수 있는 것이 유용하다. 또한, 생물학적 물질을 처리하기 위한 그 밖의 과정이 소프트웨어 갱신에 의해 추가될 수 있거나 기존 과정이 개정될 수 있는 것이 유용하다. 또한, 처리장치가 가변적인 수의 조사샘플[배치(batch) 크기]을 인식하고 이들 샘플을 유연하게 지지할 수 있는 것이 유용하다.
또한, 원심분리기의 온도를 조절하는 것, 특히 원심분리기를 냉각시키는 것이 유용하다. 이를 위해, 수용부와, 수용부를 위한 덮개와, 수용부 내부에 배열된 원심분리기 회전자와, 원심분리기 회전자를 위한 구동부와, 덮개를 냉각시키기 위한 제1 냉각장치와, 수용부를 냉각하기 위한 제2 냉각장치를 포함하는 생물학적 물질을 원심분리하기 위한 원심분리기가 제시된다.
선택사항으로, 제1 냉각장치는 냉각가스에 의해 수용부를 냉각하기 위한 냉각 장치이다. 선택사항으로, 제1 냉각장치는 냉각가스로 수용부를 채우기 위한 분출장치를 포함한다. 선택사항으로, 제1 냉각장치의 냉각가스는 주변 공기이다.
선택사항으로, 제2 냉각장치는 수용부에 냉각가스로 수용부의 외면을 채우기 위한 분출장치를 포함한다. 선택사항으로, 제2 냉각장치의 냉각가스는 주변 공기이다. 선택사항으로, 제2 냉각장치는 원심분리기 회전자를 위한 구동부에 독립적으로 제어가능하며 그리고/또는 제2 냉각장치는 구동부를 냉각하도록 구성된다.
선택사항으로, 제1 및 제2 냉각장치는 서로 다르다. 선택사항으로, 제1 및/또는 제2 냉각장치는 냉각 리브를 포함한다. 선택사항으로, 냉각 리브는 수평 및/또는 수직으로 배열된다. 선택사항으로, 제1 및/또는 제2 냉각장치는 능동적 냉각장치이다. 선택사항으로, 제1 및/또는 제2 냉각장치의 분출장치 또는 장치들은 각각 통풍기를 포함한다. 선택사항으로, 덮개는 수용부의 내부를 바람직하게는 수용부의 외부로부터 차단하기에 적절하다. 선택사항으로, 수용부는 덮개 폐쇄될 때 냉각 가스가 더 이상 수용부의 내부로 유동할 수 없거나 제1 및/또는 제2 냉각장치의 냉각 가스가 수용부의 내부로 유동할 수 없도록 구성된다.
또한, 원심분리기 내에서 생물학적 물질을 원심분리하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 원심분리기 회전자에 생물학적 물질을 적재하는 단계와, 덮개를 이용하여 원심분리기의 수용부를 폐쇄하는 단계와, 구동부에 의해 회전자 축을 중심으로 원심분리기 회전자를 회전시키는 단계와, 수용부를 냉각시키고 덮개를 냉각시키는 단계를 포함한다.
선택사항으로, 원심분리기 수용부의 냉각은 분출 장치를 이용하여 냉각가스를 원심분리기 수용부의 외면에 분출시킴으로써 수행된다. 선택사항으로, 원심분리기 수용부의 내측면 또는 원심분리기 수용부의 내면은 냉각 가스로 분출되지 않는다. 선택사항으로, 분출 장치는 구동부에 독립적이다. 선택사항으로, 원심분리기 회전자는 원심분리기 수용부 내부에 배열된다.
또한, 원심분리기 수용부와, 원심분리기 수용부의 내부에 배열된 원심분리기 회전자와, 원심분리기 수용부를 위한 덮개와, 주변 공기를 이용하여 덮개를 냉각하기 위한 장치를 포함하는 원심분리기가 제시된다. 장치는 원심분리기 수용부의 내부로부터 분리된 주변 공기를 위한 유로를 한정한다.
선택사항으로, 덮개를 냉각하기 위한 장치는 주변 공기를 덮개에 분출하기 위한 분출장치를 포함한다. 선택사항으로, 덮개는 내부 영역을 가지며 유로는 덮개의 내부 영역을 관통한다. 선택사항으로, 냉각 리브는 유로와 열적으로 접촉하는 덮개의 영역에 배열된다. 선택사항으로, 냉각 리브는 유로의 유동 방향으로 정렬된다. 선택사항으로, 덮개는 원심분리기 내부에서 열을 제거하기 위한 수단을 포함한다. 선택사항으로, 주변 공기는 주변의 온도를 갖는다. 선택사항으로, 덮개를 냉각하기 위한 장치는 바람직하게는 어떤 각도로 절단되어 서로 다른 정도로 멀리 떨어져 있는 냉각리브를 이용하여, 흡입된 주변 공기의 속도 프로파일을 균일하게 하기 위한 수단을 포함한다.
또한, 상술한 원심분리기 중 하나, 즉 그 온도를 제어하기 위해, 특히 원심분리기를 냉각하기 위해 설치된 원심분리기를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
또한, 원심분리기 냉각 방법이 제시된다. 원심분리기는 원심분리기 수용부와, 원심분리기 수용부의 내부에 배열된 회전 가능한 원심분리기 회전자와, 원심분리기 수용부를 위한 덮개를 포함한다. 본 방법은 다음 단계들, 즉 주변 공기를 흡입하여 원심분리기 수용부의 내부와 분리된 유로를 따라 덮개를 따라 주변 공기를 유동시키는 단계를 포함한다. 선택사항으로, 본 방법은 상술한 원심분리기 중 하나, 즉 그 온도를 제어하기 위해 설치된 원심분리기에서 수행된다.
또한, 원심분리기에 생물학적 물질을 적재하는 단계와, 구동부를 이용하여 회전자 축을 중심으로 원심분리기의 원심분리기 수용부 내부의 회전자 휠을 회전시키는 단계와, 구동부와 원심분리기 수용부의 외면에 냉각제를 분출하는 단계를 포함하는 원심분리기에서 생물학적 물질을 원심분리하기 위한 방법이 제시된다.
상술한 실시예들과 무관한 다른 태양의 원심분리기들이 제시된다. 특히, 다음 구성요소들, 즉 생물학적 물질을 위한 적어도 하나의 용기를 수용하기 위한 회전자 축을 중심으로 회전 가능한 회전자 휠과, 원심분리기 수용부와, 회전자 축을 중심으로 회전 가능하고 회전자 휠 및 원심분리기 수용부 사이에 배치되는 차폐부를 포함하며, 회전자 휠의 외측 경계부의 높이는 용기 또는 용기를 위한 용기 홀더의 상부 모서리가 원심분리 과정 동안 차지하는 위치의 높이보다 낮은 생물학적 물질을 원심분리하기 위한 원심분리기가 제시된다.
또한, 용기 내의 물질 표면의 높이를 결정하기 위한 방법이 제시된다. 선택사항으로, 물질은 액체지만, 예컨대 분말과 같은 다른 물질일 수도 있다. 본 방법 은 용기 내의 물질 표면이 방사 공급원에 의해 조사되는 단계와, 물질 표면에서 나온 방사선이 방사선 측정기에 의해 측정되는 단계와, 물질 표면에 수직한 곳과 방사 공급원에서 물질 표면까지 통과한 제1 빔 사이의 제1 각도가 물질 표면에 수직한 곳과 물질 표면에서 방사선 측정기까지 통과한 제1 빔에 의해 반사된 빔 사이의 제2 각도와 사실상 동일하도록 방사선 측정기에 의해 측정된 방사선에 따라 방사 공급원, 방사선 측정기 및 용기가 서로에 대한 공간 관계를 이루게 되는 단계와, 물질 표면의 높이가 방사 공급원, 방사선 측정기 및 용기의 공간 관계의 함수로서 결정되는 단계를 포함한다.
선택사항으로, 조사 단계는 0.3 mm 내지 3 cm의 범위, 바람직하게는 1 mm 내지 6 mm의 범위, 예컨대 약 3 mm의 광속(光束) 직경을 갖는 광속 빔을 통해 수행된다. 선택사항으로, 표면은 공기와 액체 사이의 계면이다. 선택사항으로, 방사 공급원과 방사선 측정기는 동일한 하우징에 수용된다. 선택사항으로, 방사 공급원과 방사선 측정기는 광 센서에 있다. 선택사항으로, 방사 공급원, 방사선 측정기 및 용기가 서로에 대한 공간 관계를 이루는 단계는 방사 공급원을 기울이는 단계를 수반한다. 선택사항으로, 응집력에 의해 야기된 액체의 표면의 곡률이 고려될 수 있다. 선택사항으로, 물질 표면의 높이는 제1 각도와 제2 각도가 동일하다는 사실을 이용하여 결정 된다.
또한, 생물학적 물질 처리장치가 제시된다. 처리장치는 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 용기 홀더와 용기내 물질의 표면 높이를 결정하기 위한 충전수위계를 포함한다. 충전수위계는 물질 표면을 조사하기 위한 방사 공급원과, 물질 표면 에서 나온 방사선을 측정하기 위한 방사선 측정기와, 위치설정 장치와, 제어부를 추가로 포함한다. 제어부는 물질 표면에 수직한 곳과 방사 공급원에서 물질 표면까지 통과한 제1 빔 사이의 제1 각도가 물질 표면에 수직한 곳과 물질 표면에서 방사선 측정기까지 통과한 제1 빔에 의해 반사된 빔 사이의 제2 각도와 사실상 동일하게 되도록 방사선 측정기에 의해 측정된 방사선의 함수로서 방사 공급원, 방사선 측정기 및 용기가 서로에 대한 공간 관계를 이루게 되고 방사 공급원, 방사선 측정기 및 용기의 공간 관계의 함수로서 물질 표면의 높이를 결정하기 위해 설치된다.
또한, 선택사항으로, 충전수위계의 광학 센서 또는 광 센서는 본 출원에서 설명되는 바와 같이 가동 센서부를 위치설정하거나 용기의 존재를 결정하기에 적절하다.
또한, 생물학적 물질 처리장치가 제시된다. 처리장치는 광학 센서 및 초음파 센서가 부착되는 가동부와, 광학 센서의 센서 데이터의 함수로서 액체 수용부를 위한 홀더 내의 액체 수용부의 존부를 검출하기 위한 수단과, 초음파 센서의 센서 데이터의 함수로서 액체 컨에 수용된 액체의 충전수위를 결정하기 위한 수단을 포함한다.
또한, 상술한 실시예들과 무관한 다른 태양의 감지장치들이 제시된다. 따라서, 용기가 증가된 인식능을 갖는 적어도 하나의 용기부를 갖는 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기를 위한 용기와, 기록 영역이 증가된 인식능을 갖는 용기부에 연관된 것으로 홀더 내의 기록 영역을 조사하기 위한 방사 공급원과, 기록 영역에서 나온 방사선의 강도를 측정하기 위한 센서와, 측정된 강도와 정의된 문턱값 간 의 비교를 수행함으로써 용기의 존부를 기록하도록 설치된 평가부를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
선택사항으로, 용기는 원심분리기 용기, 필터 용기, 수집 용기 또는 피펫 팁이다. 원심분리기 용기와 수집 용기는 일반적으로 용기 내외로 물질을 피펫 계량하기 위한 주 개구부와 선택사항으로 덮개를 갖는 소위 스핀 튜브, 즉 에펜도프 튜브이다. 또한, 원심분리기 용기는 일반적으로 주 개구부에 대향하는 원심분리기 용기의 일측에 배열된 유출구를 갖는다. 선택사항으로, 인식능이 증가된 용기부는 멤브레인, 필터, 필터 멤브레인, 용기의 덮개 힌지 및 또는 덮개이다.
선택사항으로, 센서는 이동 가능하다. 따라서, 처리장치는 처리장치 상의 조절 마크를 조사하거나 조절 마크에서 나온 방사선을 측정함으로서 센서의 위치를 결정하기에 적절할 수 있다. 따라서, 센서의 이동은 선택사항으로 용기를 위한 그리퍼 또는 피펫 팁을 수용하기 위한 피펫 유닛의 이동과 함께 적어도 일 방향으로, 바람직하게는 두 방향으로 결합된다.
선택사항으로, 센서는 후술하는 바와 같이 용기 내의 물질의 존재 또는 충전수위를 결정하는 것이 가능하다. 선택사항으로, 보유 영역에서 나온 방사선은 방사 공급원에서 나온 반사 방사선이다. 방사선은 통상적으로 전자기 방사선이고 바람직하게는 가시광선 또는 적외선 스펙트럼 영역에 있다. 선택사항으로, 평가부는 문턱값보다 낮은 측정된 강도의 부재와 문턱값보다 높은 측정된 강도의 존재를 기록하도록 구성된다.
선택사항으로, 조사 단계는 인식능이 증가된 용기부의 범위의 0.3배 및 1.3 배사이의 직경을 갖는 스폿을 이용하여 수행된다. 선택사항으로, 방사 공급원과 센서는 함께 이동 가능하다. 따라서, 처리장치는 보유 영역에 대해 방사 공급원과 센서를 위치설정하기 위한 위치설정 수단을 추가로 포함한다.
선택사항으로, 방사공급원에서 나온 방사선은 약 3 mm의 스폿 직경을 갖는다. 선택사항으로, 인식능이 증가된 용기부는 적어도 3 mm x 3 mm의 면적을 갖는다. 인식능이 증가된 용기부는 일반적으로 용기의 존재와 부재 사이에 신호 차이 또는 강도 차이가 증가되는 용기부이다.
또한, 용기를 위한 홀더 내에 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기의 존부를 검출하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 증가된 인식능을 갖는 용기부와 관련된 홀더 내의 기록 영역이 조사되는 단계와, 기록 영역에서 나온 방사선의 강도가 측정되는 단계와, 측정된 강도와 정의된 문턱값 간의 비교에 의해 용기의 존부가 기록되는 단계를 포함한다.
조사 및 측정 단계는 선택사항으로 가동 센서부에 의해 수행되며, 용기 존부 검출 방법은 선택사항으로 상술한 단계들 외에도 용기 홀더에 대해 센서부를 위치설정하는 단계를 포함한다. 선택사항으로, 센서부의 위치는 장치 상의 조절 마크를 조사하고 조절 마크에서 나온 방사선을 측정함으로써 결정된다.
또한, 생물학적 물질을 위한 용기를 수용하기 위한 용기 홀더와, 초음파 생성원 및 초음파 센서를 구비한 센서부와, 초음파 센서에서 전송되는 센서 데이터의 함수로서 용기의 개방 상태를 결정하고 초음파 센서에서 전송되는 센서 데이터의 함수로서 그리고 용기가 개방될 때 용기 내의 물질의 가능한 존재를 결정하기 위한 평가부를 포함하는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
선택사항으로, 물질은 유체이다. 선택사항으로, 평가부는 가능하게는 초음파 센서에서 전송되는 센서 데이터의 함수로서 물질의 충전수위를 결정하기에 적절하거나 결정하도록 배열된다. 선택사항으로, 평가부는 방출된 초음파 신호와 물질 표면에 의해 반사된 초음파 신호 간의 주행 시간을 측정함으로써 물질의 충전수위를 결정하기에 적절하거나 결정하도록 배열된다. 선택사항으로, 센서부는 이동 가능하며, 방사선 센서와, 방사선 센서에서 전송되는 센서 데이터의 함수로서 센서부를 용기와 관련하여 위치설정하기 위한 위치설정 수단을 추가로 포함한다. 선택사항으로, 방사선 센서는 용기의 존재를 결정하기에 적절하다. 결정은 예컨대 본 출원의 다른 곳(예컨대, 다음 면)에서 설명될 용기의 존재 결정 방법을 이용하여 수행될 수 있다.
또한, 선택사항으로, 용기가 인식능이 증가된 적어도 하나의 용기부를 갖고 센서부가 홀더 내의 기록 영역을 조사하기 위한 방사 공급원을 갖되, 기록 영역은 인식능이 증가된 용기부와 관련되는 것이 제시된다. 따라서, 방사선 센서는 기록 영역에서 나오는 방사선의 강도를 측정하기에 적절하며, 평가부는 측정 강도와 정의된 문턱값 간의 비교를 수행함으로써 용기의 존부를 기록하기 위해 설치된다.
또한, 용기의 공급을 유지하기 위한 수용부 스테이션과, 용기의 특성에 관한 정보를 보유한 수용부 스테이션 상의 마킹과, 마킹을 판독하기 위한 방사선 센서를 갖는 생물학적 물질 처리장치가 제시된다.
선택사항으로, 마킹은 수용부 스테이션의 모서리 전체에 걸쳐 돌출한 요소이 다. 선택사항으로, 마킹은 수용부 스테이션에 일체로 형성된 적어도 하나의 마킹요소를 포함한다. 선택사항으로, 마킹은 각각의 마킹요소가 이진수 정보, 즉 예/아니오 정보를 코드화한 적어도 두 개의 마킹요소를 포함한다. 선택사항으로, 수용부 스테이션은 장치와 관련된 다양한 방향으로 제공되거나 장치에 삽입될 수 있도록 구성된다. 선택사항으로, 마킹은 마킹의 판독이 다양한 방향 중에서 선택된 특별한 방향에 무관하도록 구성된다.
선택사항으로, 수용부는 각각의 보유위치가 하나의 용기에 대한 것인 복수의 보유위치를 보유하며, 따라서 광학 센서는 복수의 보유위치 각 보유위치에서 용기의 존재를 검출하기에 적절하다. 다음 문단에서 설명되는 방법은 그 결정을 위해 사용될 수 있다.
선택사항으로, 수용부 스테이션은 방사 공급원을 보유한다. 방사 공급원은 다음 기능, 즉 기록 영역을 조사하고 마킹요소를 조사하는 기능 중 하나 이상을 위해 사용될 수 있다. 또한, 선택사항으로 수용부 스테이션은 각각의 보유위치가 하나의 용기에 대한 것이고 해당 용기가 인식능이 증가된 적어도 하나의 용기부를 갖는 복수의 보유위치를 보유하며, 방사 공급원은 기록 영역을 조사하기에 적절하고 기록 영역은 인식능이 증가된 용기부와 관련된다. 또한, 선택사항으로 방사 공급원은 기록 영역에서 나오는 방사선의 강도를 측정하기에 적절하며, 평가부는 측정 강도와 정의된 문턱값 간의 비교를 수행함으로써 용기의 존부를 기록하기 위해 설치된다.
선택사항으로, 용기는 피펫 팁이다. 해당 용기의 특성은 예컨대 피펫 팁의 수집 부피, 피펫 팁의 물질 또는 피펫 팁에 보유되는 물질일 수 있다. 선택사항으로, 광학 센서는 광 센서이다. 방사 공급원과 함께, 광학 센서는 선택사항으로 광 센서의 일부이다. 선택사항으로, 방사 공급원은 마킹의 마킹요소를 조사하기에 적절하며, 장치는 마킹을 판독하고, 센서에 의해 마킹요소에서 나오는 방사선의 강도를 측정하고, 측정된 강도를 소정의 문턱 강도와 비교하기 위해 방사 공급원에 의해 마킹 요소를 조사하는 것이 가능하다.
또한, 용기를 위한 수용부 스테이션에 있는 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기의 특성을 검출하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 용기의 특성에 관한 정보를 보유한 수용부 스테이션의 제1 마킹이 조사되는 단계와, 제1 마킹에서 나온 방사선의 제1 강도가 측정되는 단계와, 용기의 유형이 측정된 제1 강도의 함수로서 기록되는 단계를 포함한다.
선택사항으로, 용기의 특성에 관한 정보를 보유한 수용부 스테이션의 제2 마킹이 조사되고, 제2 마킹에서 나온 방사선의 제2 강도가 측정되고, 용기의 특성이 측정된 제1 및 제2 강도의 함수로서 기록된다.
또한, 각각의 보유위치가 생물학적 물질을 위한 하나의 용기에 대한 것인 복수의 보유위치를 갖는 원심분리기의 수용 능력을 점검하기 위한 방법이 제시된다. 용기 보유위치에 대해, 용기가 그 위치에 존재하는지 여부가 기록되고, 용기 보유 위치에 존재하는 것으로 기록된 전체 용기의 수가 저장되고, 용기 보유위치에 존재하는 것으로 기록된 전체 용기의 수에 따라서 용기 보유위치에서 용기들의 분포를 위한 적어도 하나의 조건이 결정되고, 용기 보유위치에 존재하는 것으로 기록된 용 기의 분포가 조건을 충족하는지 여부가 점검된다. 샘플 용기 위치는 선택사항으로 샘플 용기를 위한 교반기 및/또는 히터에 배열된다.
또한, 복수의 용기 홀더를 갖는 원심분리기의 수용 능력을 점검하기 위한 방법이 제시된다. 용기 홀더들은 각각 생물학적 물질을 위한 적어도 하나의 용기를 위한 적어도 하나의 용기 보유위치와 관련된다. 각각의 용기 홀더에는 용기가 관련 용기 보유위치에 존재하지 않는 고갈 상태가 정의되고 적어도 하나의 용기가 임의의 관련 용기 보유위치에 존재하는 충만 상태가 정의된다. 본 방법은 다음 단계들, 즉 용기 홀더에 대해 이들 용기 홀더가 고갈 상태인지 충만 상태인지 기록되는 단계와, 전체 용기 홀더들의 분포와 전체수가 저장되는 단계와, 저장된 전체수에 따라서 전체 용기 홀더의 적절한 분포를 위한 적어도 하나의 조건이 결정되는 단계와, 저장된 전체 용기 홀더의 분포가 조건을 충족하는지 점검이 이루어지는 단계를 포함한다. 선택사항으로, 용기 보유위치에 존재하는 전체 용기의 수도 저장된다.
이들 방법에서, 용기 보유위치는 선택사항으로 원심분리기 회전자와 동시에 회전 가능하다.
이들 방법에서, 센서는 선택사항으로 용기가 용기 보유위치에 존재하는지 여부를 기록하며, 이에 따라 방법은 센서에 의해 샘플 용기 위치에 있는 샘플 용기의 수를 기록하는 단계를 추가로 포함한다. 이들 방법은 선택사항으로 샘플 용기의 수가 존재하는 것으로 기록된 전체 용기의 수와 일치될 수 있는지 여부, 즉 두 수가 일치하는지 또는 샘플 용기의 수가 일련의 용기 보유위치의 수에 대응하는지 점검하는 단계도 포함한다.
또한, 이들 방법은 선택사항으로 하나의 샘플 용기에 하나의 용기 보유위치를 할당하는 관련 조합을 설정하는 단계를 포함한다. 이 경우, 관련 조합은 선택사항으로 용기가 존재하는 것으로 기록되는 용기 보유위치를 각각의 샘플 용기에 할당되는 경우 또는 샘플 용기에 하나의 용기보유위치 그룹을 할당하되, 이때 용기는 용기 보유위치 그룹의 적어도 하나의 용기 보유위치에 존재하는 것으로 기록된다. 관련 조합은 통상적으로 용기 보유위치와 관련된 샘플 용기 위치로 샘플 용기를 가져하기 위한 명령을 내림으로써 달성된다. 샘플 용기 위치는 선택사항으로 공통 지정에 의해 용기 보유 위치에 할당된다. 샘플 용기 위치는 선택사항으로 샘플 용기 스테이션 내에서 샘플 용기 위치의 배열이 원심분리기 내에서 용기 보유위치의 배열에 대응한다는 사실에 의해 용기 보유위치에 할당된다. 관련 조합은 선택사항으로 샘플 용기의 샘플 용기 위치에 각각의 용기 보유위치를 할당하는 테이블을 생성함으로써 결정된다.
또한, 샘플 처리장치의 수용 능력을 점검하기 위한 방법이 제시된다. 본 방법은 단음 단계들, 즉 처리 대상인 샘플이 준비된 샘플 용기의 수가 기록되는 단계와, 준비된 샘플 용기의 수에 따라서 샘플을 처리하기 위해 필수적인 소모성 물질의 수 및/또는 양이 결정되는 단계와, 장치에 존재하는 소모성 물질의 수 및/또는 양이 결정되는 단계와, 장치에 존재하는 소모성 물질의 수 및/또는 양이 필요한 소모성 물질의 수 및/또는 양과 비교되는 단계를 포함한다.
선택사항으로, 용기 보유위치는 원심분리기 회전자와 동시 회전 가능하다. 선택사항으로, 필수적인 소모성 물질의 수 및/또는 양은 프로토콜에 따라 결정된 다. 선택사항으로, 소모성 물질은 용기들, 구체적으로 피펫 팁과, 예컨대 스핀 튜브와 같은 필터 용기와, 예컨대 소위 에펜도프 튜브와 같은 수집 튜브를 포함하는 항목에서 선택된다. 선택사항으로, 소모성 물질은 예컨대 생물학적 유체, 효소 및/또는 버퍼액과 같은 생물학적 물질도 포함한다. 선택사항으로, 소모성 물질의 실제 상태를 결정함으로써, 원하는 상태를 생성하기 위한 사용자를 위한 기준이 생성된다.
또한, 액체를 처리하기 위한 장치 또는 복수의 용기 홀더를 보유하기 위한 회전자를 구비한 원심분리기가 제시된다. 각각의 용기 홀더는 원심분리 동안, 즉 회전자 축을 중심으로 한 회전자의 회전 동안 제1 용기를 보유할 수 있다. 또한, 원심분리기는 각각의 용기 홀더에서 제1 용기를 제거하는 것이 가능한 조작부를 포함한다. 특히, 이것은 용기 홀더가 원심분리기에 있는 상태에서 수행될 수 있다. 또한, 조작부는 제1 용기를 제2 용기에 연결하거나 적어도 부분적으로 삽입할 수 있으며, 제2 용기는 용기 홀더에 보유된다. 선택사항으로, 그리퍼는 x 및 y 방향으로 이동될 수 있고, 피펫 유닛과 함께 x 및 y 방향으로의 이동을 수행할 수 있고 그리고/또는 z 방향으로 이동할 수 있다. z 방향으로의 이동은 일반적으로 피펫 유닛와 무관하다. 그리퍼는 회전될 수 있으며 용기 홀더에 용기를 재배치할 수 있다. 이런 재배치는 일반적으로 그리퍼를 회전시키는 작업을 포함한다.
또한, 원심분리기 유닛에서 생물학적 물질을 처리하기 위한 방법이 제시된다. 원심분리기 유닛은 회전 가능한 원심분리기 회전자를 구비한 원심분리기와, 원심분리기 회전자에서 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기가 보유되는 제1 보유 위치에 배열되는 용기 홀더와, 그리퍼를 구비한 그리퍼 유닛을 포함한다. 본 방법은 제1 보유위치에서 용기를 제거하기 위해 다음 단계들, 즉 제1 보유 위치에 접근하기 위해 그리퍼를 위치설정하는 단계와, 그리퍼에 의해 용기를 파지하는 단계와, 용기가 그리퍼에 의해 용기 홀더로부터 제거되도록 그리퍼를 이동하는 단계를 포함한다.
본 방법은 선택사항으로 원심분리기 회전자의 회전 위치를 위치설정하거나 회전 이동을 방지하는 단계를 추가로 포함한다. 선택사항으로, 용기 홀더는 원심분리기 회전자에 피봇식으로 장착되며, 본 방법은 원심분리기 회전자 내에서 용기 홀더의 피봇이동을 방지하는 단계를 추가로 포함한다.
발명의 상세한 설명에서 상술한 부분과 후술하는 부분은 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치에 사용될 수 있는 개별 요소들과 공정들을 설명한다. 도시된 개별 요소들과 공정들에 대한 설명은 특별히 반대로 기술한 경우 외에 기본적으로 생물학적 물질 처리장치와 무관하다. 따라서, 설명된 개별 요소들과 공정들은 본 출원에서 제시된 것과 다른 방식으로 결합될 수 있거나 서로 독립적으로 또는 처리장치에 독립적으로 달리 사용될 수 있다.
개별 태양에 대한 설명
전체 시스템의 부분들에 대한 개관
도1a는 본 발명의 일 실시예의 작업대(2)를 도시한 평면도이다. 도면에는 생물학적 물질을 처리하기 위한 과정의 단계들을 수행하기에 유용한 많은 모듈들이 도시되어 있다. 도 1a에는 다음의 모듈들이 도시되어 있다.
- 생물학적 물질을 원심분리하기 위한 원심분리기 유닛(200)(도3a 내지 도5 참조)
- 예컨대 사용된 피펫 팁과 같은 폐기물을 위한 폐품 스테이션(740)
- 생물학적 물질(도12 참조)을 위한 처리 단계들을 수행하기 위한 다양한 소모성 물질을 위한 소모성 제품 스테이션(700); 소모성 제품 스테이션은 다른 것 중에도 처리 단계들을 수행하기 위한 버퍼액을 구비한 수용부를 보유하기 위한 수용부 스테이션(710)을 포함한다. 소모성 물질을 위한 소모성 제품 스테이션(700)은 피펫 유닛을 통해 피펫 팁을 수용하기 위한 피펫 팁 스테이션(720)과 처리 단계를 수행하기 위한 그 밖의 유체들을 위한 그 밖의 수용부들을 포함한다.
- 생물학적 물질 및/또는 그 밖의 액체를 가열 및/또는 교반하기 위한 히터/교반기(600)(도13 및 도 14 참조). 히터/교반기는 예컨대 용해 단계를 수행하기 위해 사용될 수도 있다.
- 사용자 안내와 다른 정보의 입출력을 위해 사용되는 디스플레이(910)
도시된 개별 요소들은 될 수 있다면 모듈로서 배열된다. 이들 요소는 작업대에 개별적으로 착탈될 수 있으며 바람직하게는 삽입 가능하다. 예컨대 전류 공급을 위해 또는 개별 모듈들을 제어하기 위한 추가의 연결부들이 플러그-인 연결부에 의해 제공된다. 개별 모듈들이 용이하게 대체될 수 있도록 하기 위해, 모듈들은 이들 모듈이 수직으로 눌려질 수 있도록 작업대에 도시된 단면에 사실상 대응하는 작업대 하부의 공간을 차지한다. 그러나, 공간 상의 이유로 인해 작업대 하부 의 개별 모듈들이 작업대에 도시된 단면보다 다소 적은 공간을 차지하는 것도 유리할 수 있다.
작업대의 모듈 구성은 개별 모듈의 배열에 있어 상이한 다른 실시예들을 제시한다. 이로써, 특수 공간 조건이 고려될 수 있다. 또한, 도1a에 도시된 바와 같이 개별 모듈들이 생략된 다른 실시예들도 가능하다. 따라서, 예컨대 용해 단계가 수행될 필요가 없다면 용해 단계를 수행하기 위한 히터/교반기(600)가 생략된 실시예가 가능하다. 마찬가지로, 다른 단계를 수행하거나 이미 조장된 공정 단계들을 보다 양호하게 수행하기 위한 다른 모듈들이 추가될 수 있다. 다른 모듈들의 예로는 UV 램프와, 히터/교반기를 위한 능동 냉각기와, 예컨대 용기 홀더, 용기, 버퍼액 및 그 밖의 처리 유체와 같은 소모성 물질의 자동 적재 장치와, 처리된 유체를 분석하기 위한 분석 모듈과, 소모된 소모성 물질을 처분하기 위한 장치와, 그 밖의 모듈들이 있다.
도1c에는 생물학적 물질 처리장치의 작업대의 다른 단면도가 도시되어 있다. 도1a와 달리, 도1c에 도시된 평면도에서 원심분리기(200)의 원심분리기 덮개(240)는 설명 목적상 생략되어 있다. 이는 원심분리기 회전자(212)와 여기에 배열된 용기 홀더(120)가 보인다는 것을 의미한다. 또한, 원심분리기 덮개의 냉각 시스템을 위한 공기 유출 채널(255)과 공기 유입구(253)가 눈에 보인다. 또한, 원심분리기 덮개를 개폐하기 위한 기구(260)와 원심분리기 덮개를 폐쇄 상태로 고정하기 위한 요소(268)가 눈에 보인다. 이들 요소는 도3b 및 도5를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
또한, 그리퍼 유닛(400)과 피펫 유닛(500과 그리퍼 유닛 및 피펫 유닛을 이동하기 위한 운반 시스템(300)이 도시된다.
운반 시스템(300)(도6 참조)은 처리장치에, 예컨대 처리장치의 이면벽에 고정 부착된 X-레일(312)(즉 그 방향이 좌표계의 X 방향을 한정하는 레일)과 Y-레일(314)을 포함한다. Y-레일의 일단은 Y-레일이 X-레일(312)에서 활주요소(318)를 X 방향으로 활주시킴으로써 이동될 수 있도록 활주요소(318)에 의해 X-레일 상에 장착된다. Y-레일은 수평위치에 활주요소에 의해 보유된다. 비록 도면은 이를 도시하고 있지 않지만, 이와 달리 Y-레일이 두 단부의 각각에 활주요소에 의해 보유되도록 작업대(2)에 부착된 제2 X-레일을 따라 활주할 수 있는 제2 활주요소를 Y-레일의 타단에 제공하는 것이 가능하다.
운반부재(320)는 Y 방향으로 Y 레일을 따라 이동될 수 있는데, 운반부재(320)는 그리퍼 유닛(400)과 피펫 유닛(500)을 보유한다. 그리퍼 유닛과 피펫 유닛은 각각 z 방향(즉 도1c의 도면 평면에 수직한 수직 방향)으로 운반부재(320)을 따라 독립적으로 이동될 수 있다. 이로써, 그리퍼 유닛(400)과 피펫 유닛(500)은 모든 방향으로 이동될 수 있으며, z 방향의 이동은 독립적이다.
이어지는 과정의 난이성과 모듈의 배열에 따라 그리퍼와 피펫 유닛을 이동하기 위한 다른 실시예들이 가능하다. 예컨대 그리퍼 유닛(400)과 피펫 유닛(500)이 일 방향(예컨대 z 방향)으로만 이동될 수 있거나 두 개의 방향(예컨대, x 방향과 z 방향)으로만 이동될 수 있는 실시예가 가능하다. 이 경우, Y-레일(314)은 예컨대 생략될 수 있고 운반부재(320)은 고정된 레일에 직접 부착될 수 있다. 또한, 두 레일 중 하나 또는 두 레일 모두는 예컨대 운반부재(320)가 부착되는 피봇아암에 의해 곡면 이동을 생성하기 위해 예컨대 하나 이상의 요소로 대체될 수 있다. 또한, 원하는 처리 단계를 수행하는데 필요하지 않다면 그리퍼 또는 피펫 유닛을 생략하는 것도 가능하다.
하우징, 커버
도2a는 본 발명에 따른 장치의 사시도이다. 장치는 하우징(4)에 배열된다. 장치는 하우징 전면에 배치되는 커버를 추가로 포함한다. 커버는 도2a에서 폐쇄되어 있다. 하우징(4)은 예컨대 금속이나 플라스틱 또는 그 밖의 강한 재료로 제조될 수 있다. 커버(10)는 하우징을 수동으로 개방하기 위한 핸들(12)을 갖는다. 커버(10)는 작업 중에 장치의 내부가 광학적으로 감시될 수 있도록 투명 구조로 되어 있다.
커버(10)와 하우징(4)을 방음 구조로 제조하는 것이 유리하다. 이를 위해, 하우징(4)에는 소리를 흡수하는 내부 라이닝이 마련될 수 있다. 하우징 내부의 진동 부분들도 방음 방식으로 탄성적으로 현수될 수 있다. 커버(10)에 대해 시일이 마련될 수도 있다. 또한, 도2a는 디스플레이(910)를 보여준다. 또한 소모성 물질을 위한 폐기물 수용부(750)의 인출요소가 도시되어 있다. 인출요소는 손잡이(752)에 의해 장치의 전면에서 인출될 수 있다. 또한, 확성기를 위한 확성기 개구부(902)와 온/오프 스위치(6)가 도시되어 있다. 폐기물 수용부의 사용에 대하여는 아래에서 보다 상세히 설명한다.
도2b는 커버(10)가 제거된 도2a의 장치를 도시한다. 결국, 하우징(4)의 내부에는 도1a 및 도1c에 도시된 작업대(2)와 원심분리기 덮개(240)와 히터/교반기(600)와 포크형 차광부(852)와 수용부 스테이션(710)과 Y-레일(314)가 보인다. 또한, 커버(10)를 보유하기 위한 홀더(14)가 도시된다. 홀더(14)는 커버가 손으로 상향 개방될 수 있도록 상향 피봇될 수 있다.
원심분리기와 그 밖의 구성요소는 안정성을 달성하고 진동과 인접한 모듈들의 영향을 사실상 억제하도록 장치 작업대에 합체된다.
원심분리기
도3a는 원심분리기(200)의 사시도이다. 이 도면에서, 원심분리기 덮개(240)는 원심분리기의 회전자(212)가 보이지 않도록 폐쇄되어 있다. 원심분리기 덮개(240)는 덮개 카울링(244)을 포함한다. 덮개(240)의 외측 부품들은 도3c를 참조하여 설명한다. 도3a에는 원심분리기 회전자를 에워싸는 원심분리기 수용부(220)가 도시된다. 원심분리기 수용부는 주변 환경으로부터 원심분리기 회전자를 공기 역학적으로 차단하고 소음을 저감하는 역할과 함께 부품들이 높은 회전자 속도로 인해 분리되는 경우 안전수단으로서 작용한다. 또한, 비동기식 전기모터의 형태인 원심분리기 구동부(218)이 도시되어 있다. 예컨대 벨트나 체인을 이용하는 것과 같은 다른 형태의 구동부도 가능하다. 도시된 구동부는 약 0 내지 15,000 rpm의 속도를 위해 구성된다.
도3b에는 원심분리기 덮개(240)가 개방된 원심분리기(200)가 도시되어 있다. 원심분리기 회전자(212)는 원심분리기 스핀들(214)을 중심으로 회전 가능하다. 또한, 원심분리기 축(214)을 중심으로 원심분리기 회전자(212)와 함께 회전 가능한 차폐부, 즉 회전자 접시부(216)가 도시되어 있다. 원심분리기 회전자(212)는 용기 홀더(120)를 현수하기 위한 수단을 포함한다. 도11에는 이런 종류의 용기 홀더(120)가 도시되어 있다. 원칙적으로, 이런 목적을 위해 마련되는 위치들 중 여러 위치가 용기 홀더에 의해 차지되는데, 바람직하게는 불균형을 최소화하기 위해 용기 홀더들이 원심분리기 회전자 둘레에 균일하게 분포되도록 보장하기 위해 주의가 요구된다. 또한, 원심분리기 수용부의 내벽(222)은 원심분리기 회전자(212)와 함께 회전하지 않는다. 원심분리기 덮개(240)를 개폐하기 위해 구동부(미도시)에 의해 구동되는 전동 로드(262)가 도시되어 있다. 또한, 대응하는 결합부(268) 안으로 통과될 수 있고 덮개가 폐쇄될 때 덮개가 폐쇄 위치에 단단히 보유되도록 로킹 기구(269)에 의해 보유될 수 있는 덮개의 폐쇄부재(267)가 도시되어 있다. 또한, 원심분리기 덮개(240)가 폐쇄될 때 원심분리기 수용부(220)의 내부를 적어도 부분적으로 밀폐하는 원심분리기 덮개용 시일(228)이 도시되어 있다. 생물학적 샘플을 처리할 때, 원심분리기의 온도가 소정 온도 범위에서 유지될 수 있다면 이는 보다 양호한 결과를 가져올 수 있다. 특히, 원심분리 동안 생성되는 마찰열이 최소화되거나 외부로 배출될 수 있다면 개선된 결과가 얻어질 수 있다.
도3a, 도3b 및 도3c에 도시된 원심분리기에는 이들 조건을 어느 정도 충족하는 냉각 시스템이 설치된다. 냉각 시스템은 열이 원심분리기 밖으로 배출될 수 있도록 한다. 냉각 시스템은 또한 원심분리기 내부의 공기 유동이 유익하게 영향을 받을 수 있도록 한다.
원심분리기 냉각 시스템의 일 요소는 원심분리기 수용부(220)의 외부 냉각 부(230)이다. 도3a에는 외부 냉각부(230)이 도시되어 있다. 외부 냉각부는 열이 원심분리기 수용부(220) 또는 그 외부로부터 주변 공기로 효율적으로 방출될 수 있도록 하는 냉각 리브(232)를 포함한다. 냉각 리브(232)가 아닌 다른 형태의 냉각면도 가능하다. 예컨대 임의의 다른 방식으로 구성된 냉각 리브, 특별히 열도전성인 재료의 코팅 또는 열이 주변 공기로 효율적으로 방출될 수 있도록 하는 여러 가지 다른 표면도 가능하다. 도시된 실시예에 독립해서, 50 W/(m²K)보다 높은 열전달계수를 갖는 표면 또는 배열이 바람직한데, 100 W/(m²K)보다 높은 열전달계수가 특히 바람직하고 150 W /(m²K)보다 높은 열전달계수가 가장 특별히 바람직하다.
또한, 통풍기(234)는 원심분리기 수용부(220)를 외부에서 냉각하는 역할을 한다. 통풍기는 원심분리기의 수용부의 외벽 위로 공기를 송풍한다. 이는 또한 열을 보다 효율적으로 외부 공기로 배출하는 결과를 가져온다. 그러나, 통풍기(234)는 생략될 수도 있거나, 예컨대 질소와 같은 대안 냉각가스 또는 액체 냉각제(예컨대, 수냉) 분출하기 위한 장치와 같은 여러 다른 장치로 대체될 수 있다.
공기 흐름을 외부로 향하게 하기 위해, 원심분리기(204)의 바닥에는 구멍(205)이 마련된다. 원심분리기가 장치(1)의 일 모서리에 배열되거나 호스와 같은 적절한 공기 출구가 마련되는 경우 측방 공기 제거 슬롯도 가능하다. 도시된 실시예에서, 통풍기(234)는 냉각 리브(232)나 수용부 벽(222)의 외부뿐 아니라 동시에 원신분리기 회전자(212)의 구동부(218)도 냉각 가스로 분출될 수 있다.
도3a 내지 도3c에 도시된 원심분리기 냉각부는 공기나 그 밖의 냉각제가 원심분리기 수용부의 내부로 진입하지 못하도록 방지한다. 또한, 시일(228, 229)과 보호링(215a) 그리고 용기벽(222)의 특성은 냉각 가스의 통과를 방지하도록 돕는다. 도시된 실시예와 독립해서, 냉각 가스가 원심분리기 수용부(220)의 내부 위로 유동하지 않는 것이 바람직하다. 즉 냉각 공기나 그 밖의 냉각 가스는 원심분리기 수용부의 내부로 진입하지 않는다. 즉 원심분리기 수용부의 내부는 냉각 가스나 냉각 가스의 흐름으로부터 차폐된다.
원심분리기를 냉각하거나 원심분리기 내부에서 열을 배출하기 위한 다른 장치는 원심분리기 덮개(240)를 냉각하기 위한 덮개 냉각 시스템(250)이다. 원심분리기 덮개(240)의 냉각은 원심분리기 내부에서 가열된 공기가 상승하여 덮개 쪽으로 이동하는 경향을 갖게 되는 장점을 갖는다. 그 결과, 열은 덮개를 통해 특히 효율적으로 제거될 수 있다. 원심분리기 덮개(240)를 위한 냉각 장치(250)의 다양한 실시예가 가능하다.
하나의 이런 실시예가 도3a 내지 도3c에 도시되어 있다. 이 실시예는 원심분리기 덮개(240)를 냉각시키기 위해 주변 공기를 흡수해서 원심분리기 덮개(240) 쪽으로 송풍하는 통풍기(251)를 포함한다. 공기는 공기 유입 채널(252)을 통해 원심분리기 덮개(240)로 안내된다. 공기는 공기 유입구(253)와 이에 대응하여 덮개(240) 내부로 이어지는 공기 유입 개구(258)을 포함하는 도입 장치에 의해 원심분리기 덮개로 도입된다. 공기는 원심분리기 덮개(240)를 통과하거나 이를 통해 송풍됨으로써 원심분리기 덮개로부터 열을 흡수하거나 열을 운반한다. 이로써, 공 기는 원심분리기 덮개로부터 열을 방출할 수 있다. 공기는 공기 유출 개구(254)를 통해 배출되는데, 덮개를 통해 배출된 공기는 공기 유입 개구(254)를 통해 덮개로부터 빠져나간 후 공기 유출 채널(255)을 통해 장치의 기부로 안내되어 장치 밖으로 배출된다.
도3c는 덮개 카울링(244)이 제거된 원심분리기 덮개(240)를 도시한다(도3a 및 도3b 참조). 이는 원심분리기 덮개의 덮개 기부(242)가 공기 흐름을 위한 채널(257)을 한정하는 냉각 리브(256)들을 가짐을 보여준다. 냉각 리브(256)와 덮개의 확장면은 열이 원심분리기 덮개(240)로부터 덮개를 통해 유동하는 공기로 효율적으로 배출되도록 보장한다. 수용부(232)의 냉각 리브와 마찬가지로, 여기에서도 덮개 내부에 다른 형태의 표면을 갖는 것이 가능하다.
덮개의 냉각 특성이 상이한 다른 실시예도 가능하다. 예컨대, 원심분리기 덮개의 덮개 카울링(244)은 제거될 수 있으며 그리고/또는 통풍기(251)는 생략될 수 있다. 후자의 경우, 원심분리기 덮개는 주변 공기에 의해 수동적으로 냉각된다. 또한, 예컨대 물과 같은 냉각액으로 덮개를 냉각하는 것도 가능하다. 이 경우, 튜브에도 불구하고 덮개가 어려움 없이 개폐될 수 있도록 가용성 튜브를 이용하여 덮개의 표면에 대해 냉각액을 공급하고 제거하는 것이 유리하다. 도시된 실시예와 독립해서, 50 W/(m²K)보다 높은 열전달계수를 갖는 표면 또는 배열이 바람직한데, 100 W/(m²K)보다 높은 열전달계수가 특히 바람직하고 150 W/(m²K)보다 높은 열전달계수가 가장 특별히 바람직하다.
도3b는 원심분리기의 다른 구성요소로서 회전자 접시부 또는 차폐부(216)를 도시한다. 도4와 관련하여 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 회전자 접시부(216)는 원심분리기의 수용부(220) 내부에서 열과 공기 유동의 전개에 영향을 미친다(도4 참조). 도시된 실시예와 독립해서, 회전자 접시부(216)에서 원심분리기 스핀 들(214) 외부에는 어떤 멍이나 개구도 마련되어 있지 않다.
또한, 도3b에는 원심분리기의 회전자(212)가 도시되어 있다. 회전자는 용기홀더(120)를 수용하기 위한 12개의 수용위치를 갖는다. 수용위치에는 번호가 매겨져 있다. 번호 "1"이 표시된 제1 수용위치는 선택사항으로 예컨대 채색 마킹(미도시)과 같은 용이 인식가능한 마킹이 표시될 수도 있다. 회전자는 용기 홀더(120)를 위한 현수 수단(110)을 위한 홀더를 포함한다. 용기 홀더(120)를 구비한 현수수단(110)이 홀더로부터 현수된 경우, 이들 현수수단은 회전자(212)에 대해 수평축을 중심으로 피봇이능하다. 도3b는 예컨대 현수수단(110)에 의해 회전자(212) 내에 현수되고 수평 피봇축을 중심으로 외측으로 피봇되는 용기 홀더(120)를 도시한다. 현수수단(110)은 용기 홀더(120)와 일체로 형성될 수 있거나 용기 홀더(120)와 분리되어 형성될 수 있다. 후자의 경우, 용기 홀더(120)는 현수수단(110)에 삽입가능하도록 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에서 용기 홀더는 플라스틱으로 제조되고 현수수단은 예컨대 알루미늄과 같은 금속으로 제조된다.
회전자는 또한 용기 홀더(120)의 수평 피봇축 또는 그 현수수단(110) 둘레에 최대 피봇 위치를 위한 멈춤부를 나타낸다. 멈춤부는 최대 피봇각에 도달되었을 때 회전자(212)의 일부와 접촉하게 된다는 점에 있어서 용기의 최대 피봇각을 한정한다. 바람직하게는, 최대 피봇각은 외향 피봇 방향, 즉 회전자(212)가 그 축(214)을 중심으로 회전할 때 생성되는 원심력에 의해 생성되는 피봇 방향이다.
다른 현수수단(110)이나 현수수단(110)에 용기 홀더(120)를 장착하는 다른 방법-예컨대 현수수단(110) 내에서 용기 홀더(120)의 다른 방향성-을 이용함으로써, 다른 최대 피봇각을 위한 다른 멈춤부를 한정하는 것이 가능하다. 예컨대 90°, 60°, 45°, 30° 및 15°의 피봇각이 지지될 수 있다.
또한, 용기 홀더(120)를 내측으로 피봇시키기 위한 멈춤부가 제공될 수 있다. 두 멈춤부는 원심분리기 회전자(212) 또는 원심분리기(200)의 여러 다른 부분에 장착될 수 있다. 멈춤부와 원심분리기 회전자(212)에 대한 상세한 설명은 본 출원의 상세한 설명에서 원용되는 특허 출원 EP 05020948.5의 제39면 11행 내지 제 43면 제6행과, 도17 및 도18과 청구항 제61항 내지 제68항에 설명되어 있다.
도4는 회전자 축(214)을 보유한 단면을 따라 취한 원심분리기 회전자의 측단면도이다. 회전자 축(214) 둘레에는 모터 샤프트(215), 회전자 횔(212), 그 위에 장착된 용기 홀더(120) 및 회전자 접시부(216)가 회전 가능하게 장착된다. 모터(218)는 그 회전자 축을 중심으로 모터를 구동하는 역할을 한다. 회전자 축을 중심으로 회전 가능하지 않은 도시된 요소들은 수용부 벽(222)과 원심분리기(도4에 미도시)의 덮개 사이의 간극을 실링하기 위한 실링 링(228) 외에도 원심분리기 수용부(220)의 수용부 벽(222)과, 수용부 벽을 수반하기 위한 수용부 캐리어(226)와, 모터(218)의 고정 부분들과, 모터(218)의 외벽 및 수용부 벽(222) 사이의 실링 요소(229)를 포함한다. 또한, 모터 샤프트(215)의 출력부의 보호 링(215a)은 모터(218)의 내부와 원심분리기 수용부(220)의 내부를 서로 차단하는 역할을 한다.
모터 샤프트(215)의 출력부와 회전자 휠(212)과 회전자 접시부(216)은 서로 결합되어 있다. 회전자 휠(212)은 사용자에 의해 변경될 수 있다. 이를 위해, 회전자 휠은 모터 샤프트(215)의 출력부의 나사요소[모터 샤프트(215)의 출력부의 최상측 요소]에 의해 모터 샤프트의 출력부에 나사 체결되고 회전 이동을 전달하기 위한 핀에 의해 모터 샤프트의 출력부에 추가로 연결된다. 회전자 휠(212)에는 핀을 장착하기 위한 리세스(212a)가 마련된다. 리세스(212a)가 불균형을 일으키지 않도록 하기 위해 균등화 보어(212b)도 마련된다.
도4의 단면은 용기 홀더(120)도 도시한다. 용기 홀더는 도10에 보다 상세히 도시되어 있다. 용기 홀더는 예컨대 알루미늄 현수수단과 같은 현수수단(110)에 삽입된다.
도5에 도시된 바와 같이, 현수수단(110)은 원심분리기 회전자(212)에 현수될 수 있다. 이를 위해, 현수수단(110)은 이를 위해 마련되는 원심분리기 회전자(212)의 현수요소(112b)에 현수수단을 삽입하기에 적절한 축 부분(112a)을 포함한다. 현수수단(110)이 원심분리기 회전자(212)에 현수될 때, 이들과 여기에 삽입된 용기 홀더(120)는 수평 스핀들(113)을 중심을 피봇가능하다.
도4는 수평 피봇축에 대해 안착 위치에 마련된 용기 홀더를 도시한다. 원심분리 동안 발생하는 원심력은 용기를 외향으로 피봇시킨다. 즉 용기 홀더의 하부가 원심 분리기 축(214)에서 멀리 이동한다. 외향 피봇이동을 제한하기 위해, 멈춤부가 도5에 도시된 바와같이 마련된다. 멈춤부는 도 5c에 도시된 바와 같이 최 대 피봇(αs)에 도달할 때 원심분리기 회전자의 결합모서리(114b)와 접촉하게 되는 현수수단의 모서리(114a)에 의해 형성된다. 멈춤부에 대한 그 밖의 상세한 내용은 본 출원의 상세한 설명에서 원용되는 특허 출원 EP 05020948.5의 제42면 7행 내지 제43면 제6행에 설명되어 있다.
용기 홀더는 그 안착 위치에 대해 안쪽으로 피봇할 수 없다. 이는 각각 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 원심분리기 회전자(212)의 멈춤부(212m)(도4 참조) 및/또는 멈춤부(116b)가 이에 대응하는 현수수단(110)의 결합 멈춤부(110m 또는 116b)와 접촉하게 된다는 사실에 의해 방지된다.
생물학적 물질을 원심분리할 때, 용기 홀더(120)에 수용된 생물학적 물질을 위한 용기가 폐쇄된 덮개를 가질 필요는 없다. 사실, 이들 용기는 덮개를 전혀 갖지 않거나 덮개가 개방될 수 있다. 도4에 도시된 용기는 예컨대 용기 홀더(120)의 덮개 수납부에 보유되는 개방 덮개를 갖는다.
도3b와 도4에 도시된 원심분리기 접시부(216)는 원심분리기 스핀들(214)까지 내향하여 연장되는 바닥 영역을 갖는다. 원심분리기 접시부는 또한 상향 만곡된 외측 모서리 영역을 갖는다. 이런 곡률은 용기 홀더가 원심분리기 회전자(212)에 놓여 있을 때 용기 홀더(120)의 상부 모서리와 하부 모서리 사이에 원심분리기 접시부(216)의 외측 모서리의 높이가 위치된다는 것을 의미한다.
원심분리기 접시부(216)는 또한 내부, 즉 대략 그 외측 모서리의 높이까지 연장되는 영역을 한정한다. 동시에, 원심분리기 접시부(216)의 외측과 하측, 즉 원심분리기 수용부(220)로 향하는 측면은 회전 동안 공기의 마찰이 최소화될 수 있도록 비교적 평활한 표면을 한정한다. 그러나 원심분리기 접시부(216)는 원심부리기 수용부(220)의 상부 모서리까지 연장되지 않기 때문에, 원심분리기 수용부의 외벽(222) 쪽으로 배출될 수 있는 열과 함께 원심분리기 수용부(220)의 벽을 이용한 공기 교환도 동시에 가능하다. 이는 보다 효율적인 냉각을 허용한다.
도10은 용기(160)(도11 참조)를 보유하기 위한 용기 홀더(120)를 도시한다. 용기 홀더는 용기를 위해 세 개의 보유위치(130, 140, 150)를 갖는다. 보유위치는 각각 동일한 용기 또는 서로 다른 용기를 위해 마련될 수 있다. 예컨대 도 10에 도시된 용기 홀더에는 보유위치(130, 150)의 직경보다 큰 직경을 갖는 용기를 위한 보유위치(140)가 마련된다.
용기 홀더는 또한 액체를 보유하는 역할을 하는 부피(122)를 갖는다. 보유위치(130, 140, 150)는 부피(122) 안으로 향하는 액체의 출구용 개구를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 다시 도 11a를 참조하면, 보유위치(130, 140)는 보유위치(130)에 보유된 용기의 바닥 개구를 통해 배출되는 액체가 부피(122) 안으로 통과할 수 있는 통로인 개구를 포함한다. 그러나, 보유위치(150)에서 이들 보유위치들은 중실형 밀폐벽에 의해 에워싸여 있기 때문에 보유된 용기를 나온 액체는 부피(122)로 진입할 수 없다. 따라서 보유위치(150) 자체는 용기로서 작용할 수 있다.
도11a 내지 도11d에 도시된 바와 같이, 보유위치(140)의 직경 A2는 용기 홀더(120)의 보유위치(130,150)의 직경 A3 = A1 보다 크다. 그 결과 보유위치(140) 에 대한 삽입을 하용하는 외경 A2를 갖고 다른 두 보유위치의 직경 A3 = A1에 대응하는 내경을 갖는 제1 용기(170)를 보유위치에 삽입하는 것이 가능하다. 따라서, 보유위치(130, 150)가 마련되는 용기(160)는 이 용기(170)에 삽입될 수 있다.
특히, 이런 배열은 용기(160)가 예컨대 그리퍼(400)와 같은 그리퍼에 의해 보유위치(130)로부터 보유위치(140)에 보유된 용기(170)으로 전달될 수 있다. 유사한 용기 전달 방법이 본 출원의 상세한 설명에서 원용되는 EP 특허 출원 05020948.5의 제28면 26행 내지 제31면 제8행에 설명되어 있다. 이들 방법은 그리퍼(410)(도9 참조) 또는 유사한 그리퍼를 이용하여 수행될 수 있다.
용기 홀더(120)에 의해 보유될 대상인 용기들은 덮개를 가질 수 있다. 덮개(166)를 구비한 이런 용기(160)가 예컨대 도9에 도시되어 있다. 도10에 도시된 바와 같이, 덮개 수납부(132, 142, 144)가 용기 홀더(120) 상의 덮개들을 위해 이용 가능하다. 덮개 수납부는 원심분리 동안 고정 위치에 덮개를 고정하도록 구성된다. 덮개 수납부는 덮개 홀더(414)에 의한 덮개(166)로의 접근을 허용하도록 구성된다(도9 참조). 이를 위해, 덮개 수납부는 덮개 홀더(414)가 덮개와 접촉할 수 있고 그를 위한 멈춤부를 제공하는 통로인 개구(133, 143, 145)를 포함하는데, 이로써 용기 홀더(120)로부터 용기를 제거하는 동안 또는 용기 홀더에 용기를 삽입하는 동안 덮개는 덮게 홀더(414)에 의해 한정된 위치를 유지하면서 덮개 수납부에서 제거되거나 덮게 수용부에 위치될 수 있게 된다.
보유위치(140)의 경우, 도11d에 도시된 바와 같이 함께 삽입되는 두 개의 용기(160, 170)의 각각의 덮개에 대해 마련되는 두 개의 덮개 수납부(142, 144)가 이 용가능하다.
용기 홀더는 보유위치(130, 140)를 안정화시키도록 작용하는 지지 스트럿(136, 146)을 갖는다. 추가적인 안정을 위해, 이들 보유위치는 용기 홀더(120)의 외벽에 연결된다. 따라서, 보유위치는 원심분리 동안 발생하는 힘에도 불구하고 안정적으로 보유될 수 있다.
용기 홀더는 또한 위치설정 개구 또는 위치설정 대응요소(124)를 갖는다. 위치설정 대응요소(124)는 도8에 도시된 바와 같이 위치설정 장치(450)의 위치설정 스파이크 또는 위치설정 요소(452)와 결합하도록 형성된다. 도8을 참조로 설명된 바와 같이, 결합은 각방향 위치를 고정하거나 위치설정할 수 있다. 결합은 원심분리기 내에서 용기 홀더의 편향각을 위치설정하거나 고정할 수도 있다. 위치설정 대응요소(124)는 위치설정 요소를 수용하기 위한 공동부를 포함한다.
위치설정 대응요소(124)와 위치설정요소(450) 사이의 결합은 면방향, 즉 수평면 방향으로 위치설정 대응요소(124)와 위치설정 요소(450) 간의 상대적 이동을 방지하기에 적절하다.
위치설정 대응요소와 용기 홀더의 중간부 사이의 거리는 위치설정 대응요소와 용기 홀더의 모서리 사이의 거리보다 크다. 용기 홀더의 중간부는 일반적으로 도5c에 도시된 피봇축(113)에 의해 한정된다. 공동부는 하향으로 테이퍼되어 있다. 즉, 공동부의 단면은 공동부의 내부로 향하는 방향으로 감소한다. 공동부의 모서리는 두 대향점 간의 간극은 위치설정 요소가 공동부 안으로 도입될 수 있도록 하는 깊이 또는 행정 깊이보다 작다.
용기 홀더(120)의 다른 태양들은 본 출원의 상세한 설명에서 원용되는 EP 특허 출원 05020948.5에 설명되어 있다.
여하한 불균형이라도 방지하거나 최소화하기 위해 원심분리기를 가능한 균일하게 적재하는 것이 유리하다. 이를 위해, 원심분리기는 원심분리리가 가능한 균일하게 적재되도록 하기 위한 수단을 포함한다. 그 수단은 원심분리기 회전자(212)가 충분히 채워지지 않을 때에도 사실상 균일한 적재에 도움이 되는 표준자를 포함한다.
일 실시예에서, 표준자는 원심분리기 회전자(212)의 자동 적재를 위해 사용될 수 있다. 대안 실시예에서, 표준자는 수동 적재를 점검하기 위해 사용될 수 있다. 이런 경우 적재가 표준자와 일치하지 않거나 불균형과 관련하여 충분히 바람직한 분포를 갖지 않는다면, 경고 또는 오차 메시지가 나올 수 있다. 동시에, 적재 개선을 위한 제안이 주어질 수 있다.
표준자는 예컨대 원심분리기에 적재된 용기의 무게중심이 회전자 축(214)과 일치할 것을 요구할 수 있다. 이를 위해, 각각의 용기는 용기가 원심분리기 회전자에 배열되는 회전자 축(214) 둘레의 각도에 대응하는 방향인 벡터와 관련될 수 있다. 따라서, 표준자는 벡터들의 합이 0이거나 소정 문턱값보다 낮을 것을 요구 할 수 있다. 용기들이 서로 다른 중량이라면, 벡터 길이는 용기의 중량에 비례할 수 있다.
자동 적재를 위해 다른 표준자가 마련될 수 있다. 예컨대 P 위치의 B 용기 홀더 또는 용기들의 자동 적재를 위한 표준자는 균일 분포를 요구할 수 있다. 정 확히 원심분리기 회전자의 모든 (P/B)번째 위치는 P가 B로 나눠질 수 있는 경우 채워진다. P가 B로 나눠지지 않고 B'가 B에 비해 다음으로 큰 P의 제수라면, B'용기들이 균일하게 분포되도록 그 위에 (B'-B)의 비어있는 용기 또는 용기 홀더들이 적재된다.
또한, 구동부의 제어는 원심분리기의 구동부(218)의 일부인 가속 센서의 데이터로부터 불균형의 검출을 가능하게 한다. 이 경우 불균형이나 불균형의 시간 평균이 소정 문턱값을 초과한다면 오차 메시지가 생성되고 원심분리가 중단될 수 있다.
물질이 원심분리기에 적재되거나 원심분리기에서 해제되거나 전달되는 것이 파악되거나 원심분리기 내의 물질을 처리하거나 분석하기 위한 단계들이 수행되어야 한다면, 원심분리기의 회전자가 위치설정되거나 그리고/또는 그 위치가 검출되는 것이 유리하다. 회전자의 위치는 동시 회전 가능하지 않은 기준 각도에 대해 원심분리기 회전자 상의 어느 위치[예컨대, 용기 또는 마킹을 위한 홀더 또는 보유 위치와 같이 원심분리기 회전자(212)와 동시 회전 가능한 한정된 요소]의 회전각이다. 위치설정이란 위치에 대한 인식 또는 위치로 오는 것 또는 위치에 보유하거나 고정하는 것이다.
원심분리기 회전자의 제어는 원심분리기 회전자를 위치설정하기 위해 사용될 수 있다. 제어시 원하는 위치가 사전설정되면, 제어는 위치가 도달되고 선택사항으로 소정의 정밀도로 보유되도록 보장한다. 이로써, 예컨대 개개의 처리 단계에 필요한 용기 홀더 또는 용기는 적절한 처리수단, 가능하게는 피펫 유닛 또는 그리 퍼 또는 분석 장치와의 상호 작용을 위한 위치로 이동될 수 있다.
원심분리기의 구동부(218)는 비동기식 모터일 수 있다. 이는 통상적으로 비동기식 모터는 구성이 강하고 저렴할 수 있으며 고속 및 원활한 작업에 적절하다는 장점을 갖는다. 그러나, 서보모터에 비해 비동기식 모터는 이를 위해 요구되는 제어 데이터가 즉시 이용가능하지 않기 때문에 위치설정이 어렵다는 단점을 갖는다.
그러나, 비동기식 모터는 벡터 제어에 적합할 수 있다. 벡터 제어는 예컨대 제목이 “전기기계(Electric Machinery)"[맥그루-힐(McGraw-Hill),2003]인 에이. 피츠제랄드(Fitzgerald) 등의 간행물에서와 같은 종래 기술에 설명되어 있다. 백터 제어는 서보모터의 제어능과 비교가능한 비동기식 모터의 제어능을 제공한다. 이로써, 원심분리기의 유익한 고속 거동 및 위치설정을 모두 달성하는 것이 가능하다.
따라서, 설명된 실시예에 독립해서, 생물학적 물질을 위한 원심분리기, 바람직하게는 원심분리기의 회전자를 위한 구동부로서 백터 제어를 수반한 비동기식 모터를 갖는 연구실용 원심분리기를 제공하는 것이 제시된다. 비동기식 모터에도 회전자의 회전축 둘레에 소정 회전각으로 회전자를 위치설정하기 위한 수단이 설치된다. 바람직하게는, 그 수단은 회전자의 회전각을 결정하기 위한 센서를 포함한다.
또한, 속도 피드백을 이용하여 비동기식 모터의 수단에 의해 위치설정을 조절하는 것이 가능하다. 계량된 U/f-특성 제어를 이용한 공정이 제시된다. 이 공정에서는 실제 전류값이 검출되어 속도 조절기로 공급된다. 그후, 위치설정이 능동적 사인형 전류를 이용하여 조절된다.
스파이크를 이용한 원심분리기의 기계적 위치설정
또한, 위치설정은 원심분리기 회전자와 동시 회전 가능하지 않지만 원심분리기 회전자와 동시 회전 가능한 적어도 하나의 위치설정 대응요소와 상호 작용하기에 적절한 위치설정 요소를 이용하여 수행될 수 있다. 상호 작용은 예컨대 기계적 결합, 자기적 상호 작용 또는 마킹의 판독일 수 있다. 상호 작용을 위해서, 제1 단계에 있다면 위치설정 대응요소와 위치설정 요소가 서로 상호 작용하는 범위에 있도록 예컨대 원심분리기 회전자를 제어함으로써 개략적인 위치설정이 이미 수행되는 것이 유리하다. 복수의 위치설정 대응요소를 제공하는 것도 유리하다. 예컨대 원심분리기 회전자가 위치설정될 모든 위치에 대해 대응하여 배열된 위치설정 대응요소를 제공하는 것이 유리하다.
그리퍼에 대한 설명(도8 참조)에는 위치설정 요소(450)과 이에 대응하는 위치설정 대응요소(124)의 일 예를 보다 상세히 설명되어 있으며, 당업자라면 여기에 설명된 것과 유사하게 다른 위치설정 요소와 대응요소, 특히 그리퍼에 부착되지 않지만 예컨대 원심분리기 수용부(222)나 장치(1)의 작업대(2)에 부착되는 것들을 설치하는 방법을 알 수 있을 것이다.
그리퍼 및 피펫 유닛을 위한 운반대
도6은 그리퍼 유닛(400)과 피펫 유닛(500)을 이동시키기 위한 운반 시스템(300)의 사시도이다. 운반 시스템(300)은 고정 장착된 X-레일(312)과 Y-레 일(314)을 포함한다. Y-레일(314)은 활주요소(318)에 의해 X-레일에 연결된다. 활주요소(318)는 x 방향으로 X-레일(312)을 따라 활주할 수 있으며 따라서 Y-레일(314)을 x 방향으로 이동시킨다.
Y-레일(314)을 x 방향으로 이동시키기 위해, 구동부(316)와 구동 벨트가 마련된다. 구동 벨트는 두 개의 롤러에 현수된다. 구동부는 롤러들 중 하나의 회전을 구동할 수 있으며, 그 회전은 구동 벨트의 전진 이동으로 전환된다. 이를 위해, 롤러들과 구동 벨트는 바람직하게는 이들 사이에 결합이 발생하도록 형성된다. 즉 구동벨트는 치형 밸트이다. 구동 벨트는 고정 수단에 의해 X-레일에 단단히 연결된다. 고정 수단은 구동 벨트의 전진 이동이 X-레일을 따라, 즉 x 방향으로 Y-레일의 이동을 가져오도록 보장한다.
운반 시스템(300)은 운반부재(320)(도1c 참조)도 포함한다. 운전부재(320)는 y방향으로 Y-레일을 따라 이동 가능하다. 이를 위해, 운반부재는 Y-레일(314)을 따라 활주함으로써 운반부재를 y 방향으로 이동시킬 수 있는 활주요소(328)(도1c 참조)에 연결된다. 구동부(326)는 이런 이동을 구동하기 위해 제공된다. 활주요소(328)와 구동부(316)는 x 방향으로 Y-레일의 구동부(316)에 유사하게 구성된다. 구동부(326)는 Y-레일에 연결되며 운반부재(320)와 이동 가능하지 않다. 구동부(316, 326)는 xy 방향으로 운반부재(320)의 정확한 위치설정이 가능하도록 스테핑 모터의 형태이다. 스테핑 모터의 제어는 도16을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 편평한 밴드 케이블(309)은 제어부에 운반 시스템(300)을 연결하며, 이는, 계면(871a, 871b)들 사이의 도 16에 도시된 연결 케이블에 대응한다.
운반부재(320)는 그리퍼(400)를 위한 현수수단(340)을 갖는다. 현수수단은 그리퍼(400)가 z 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 이를 위해, 현수수단(340)은 그리퍼 레일(345)을 포함하며, 그리퍼(400)는 그리퍼 레일을 따라서 z 방향으로 이동될 수 있다(도8 참조). 또한, 구동부(348)는 이런 이동을 위해 마련되어 Y-레일(314)의 구동 벨트의 구동부와 마찬가지로 승강 벨트(342)를 구동한다. 승강 벨트(342)는 두 개의 롤러(336a, b) 위로 안내되며 구동부에 의해 이동될 수 있다. 그리퍼(400)는 승강 벨트가 전진함에 따라 z 방향으로 이동하도록 클램프 고정부(443)에 의해 승강벨트(342)에 부착된다.
또한, 그리퍼 운반대는 피펫유닛(500)을 위한 현수수단(350)을 갖는다. 현수수단(350)은 그리퍼(400)을 위한 현수수단(340)과 마찬가지로 피펫 유닛이 z 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 특히, 현수수단(350)은 승강 벨트(352)와, 피펫 유닛이 z 방향으로 이동될 수 있는 경로인 레일(355)(도7 참조)과, 그 둘레에 승강 벨트가 안내되는 롤러(356a, 356b)와, 피펫 유닛의 승강 이동을 z 방향으로 구동하기 위한 승강 구동부(358)를 갖는다. 이들 요소는 그리퍼 유닛(400)을 위한 대응요소들과 유사하다.
이런 구성으로 인해, 그리퍼 유닛(400)과 피펫 유닛(500)은 수평면에서, 즉 x 및 y 방향으로 함께 이동될 수 있다. 또한, 그리퍼 유닛(400)과 피펫 유닛(500)은 수직 방향, 즉 z 방향으로 서로 무관하게 이동될 수 있다.
Y-레일 및 운반부재의 구동부(316, 326)와 그리퍼 유닛과 피펫 유닛의 구동부(348, 358)는 스테핑 모터로서 구성된다. 홈 센서[319(도1c 참조), 329(도6 참 조)]가 구동부가 조정된 위치에 도달할 때를 검출하기 위해 마련된다[구동부(348, 358)에도 마련됨(미도시)]. 스테핑 모터와 홈 센서는 그리퍼(도8, 도9)와 도16에 관련된 설명과 유사하게 구성된다.
피펫 유닛
도7은 피펫 유닛(500)의 사시도 이다. 피펫 유닛은 도6에 도시된 바와 같이 레일(355)을 따라 z 방향으로 이동 가능한 피펫 부재(501)를 포함한다. 이를 위해, 피펫 부재(501)는 레일(355)을 따라 z 방향으로 활주할 수 있는 운반대 또는 활주 또는 구름요소(545)와, 피펫 부재(501)를 키 방향으로 이동시키기 위한 현수 수단(350)을 포함한다. 현수수단(350)은 승강벨트(352)와 롤러(356a, 356b)와, 승강 벨트(352)를 구동하기 위한 구동부(358)를 포함한다. 승강벨트는 부착수단(543)에 의해 피펫 부재(501)에 부착된다. 구동부(358)는 Y-레일의 구동부(316)와 유사하게 구성된다. 구동부(358)는 레일(355)을 따라 활주요소(545)의 이동, 따라서 피펫 본체(501)의 이동을 z 방향으로 구동할 수 있다.
피펫 유닛(500)은 피펫 팁(730)을 위한 피펫 팁 홀더(520)을 포함한다. 도7에서, 피펫 팁(730)은 피펫 팁 홀더(520) 상에 가압되었다. 피펫 팁은 착탈식으로, 즉 피펫 팁 홀더(520)에서 제거되거나 그 위에 배치될 수 있도록 눌러진다. 피펫 팁 홀더의 구조의 세부 사항은 본 명세서에 원용된 유럽 특허출원 0601976.6에 설명되어 있다. 이는 축방향으로 연장되는 종축을 갖는 커플링 요소를 구비한 피펫 팁을 보유하기 위한 장치를 제시한다.
피펫 팁 홀더(520) 위에는 피스톤 튜브(518)가 장착된다. 피펫 팁 홀더(520)는 피펫 팁(730)의 내부와 피스톤 튜브(518)의 내부 사이에 가스나 압력의 교환이 가능하도록 구성된다. 피스톤 튜브(518)와 피펫 팁(730)의 내부는 내부와 외부 사이에서 가스의 교환이 오직 피펫 팁(730)의 피펫 개구(732)를 통해서만 가능하도록 외부에 대해 밀폐된다. 외부보다 낮아진 피스톤 튜브(518)의 압력은 피펫 팁으로 전달되어 가스나 유체가 피펫 개구(732)를 통해 피펫 팁(730)의 내부로 흡입되도록 한다. 피스톤 튜브(518)의 과압력은 마찬가지로 가스나 유체가 피펫 개구(732)를 통해 피펫 팁(730)의 내부에서 배출되도록 한다.
저감된 압력이나 과압력을 생성하기 위해, 피펫 유닛(500)은 피스톤 시스템(510)을 포함한다. 피스톤 시스템은 구동부(512)와, 피스톤 레일(515b)을 따라 z 방향으로 이동 가능한 피스톤 운반대(515a)를 포함한다. 피스톤 시스템은 구동부(512)의 회전 운동을 피스톤 운반대(515a)의 승강 운동으로 전송하기 위한 전송 시스템(514)을 추가로 포함한다. 전송 시스템(514)은 웜 기어로서 구성된다. 피스톤 시스템은 고정구(517)에 의해 피스톤 캐리지(515a)에 부착된 피스톤(516)을 추가로 포함한다. 따라서, 피스톤(516)은 피스톤 튜브를 기밀 밀폐하도록 피스톤 튜브(518)에 배열된다.
피스톤 시스템은 피스톤 운반대, 따라서 피스톤의 조정 위치를 검출하기 위한 홈센서(513)을 추가로 포함한다. 홈센서는 후술하는 그리퍼의 홈센서(428)과 유사하게 구성된다(도9 참조). 바람직한 실시예에서, 승강요소의 구동부(512)는 스테핑 모터이다. 본 실시예에서 조정된 개방 상태가 검출될 수 있다면, 피스톤의 각각의 승강 상태는 조정된 개방 상태에서 시작하는 스테핑 모터의 단차들을 계수함으로써 검출될 수 있다. 피스톤의 스트로크와 흡입 또는 배출되는 유체의 부피 사이에는 고정된 관계가 있다.
피스톤(516)과 피스톤 튜브(518)은 주사기를 제공한다. 상술한 유럽 특허출원 06010976.6에서 설명된 피펫 팁 홀더가 주사기, 특히 피스톤 튜브(518)에 직접 부착되는 것이 유리하다. 이런 배열은 특히 콤팩트한 구조의 피펫 유닛(500)을 허용한다.
피펫 개구(732)가 액체에 침지되고 피스톤(516)이 상승되면, 피스톤 튜브(518) 내의 가스 부피의 증가는 피스톤 튜브(518)와 피펫 팁(730) 내부에 저감된 압력을 생성한다. 이런 저감된 압력으로 인해 유체는 개구(732)를 통해 피펫 팁(730)으로 흡입된다. 흡입된 액체의 부피는 피스톤 튜브(518)의 가스 부피의 증가에 대응한다.
피펫 팁(730)이 액체를 수용하고 피스톤(516)이 고정된 높이에서 보유되면, 액체는 피펫 팁에 보유된다.
피펫 팁(730)이 액체를 수용하고 피스톤(516)이 낮아지면, 피스톤 튜브(518)내의 가스 부피의 저감으로 인해 피스톤 튜브(518)와 피펫 팁(730) 내부에는 과압력이 생성된다. 과압력은 액체가 개구(732)를 통해서 피펫 팁 밖으로 전달되도록 한다. 배출되는 액체의 부피는 피스톤 튜브(518) 내부의 저감된 가스 부피에 대응한다.
피펫 팁을 수용하기 위해, 피펫 부재(501)는 피펫 팁 스테이션(720)(도1 및 도12 참조)에 위치된 적절한 피펫 팁(730) 위로 피펫 팁 홀더(520)와 함께 이동될 수 있다. 피펫 부재(501)는 피펫 팁 홀더(520)가 약 10 내지 50 N의 힘으로 피펫 팁 안으로 압입되도록 하향 이동된다. 피펫 팁은 예컨대 피펫 팁 홀더(520)의 외주연면 둘레에서 시일의 압박에 의해 그곳에 보유된다. 이런 종류의 시일은 다시 언급하는 유럽 특허출원 06010976.6에 설명되어 있다.
피펫 팁(730)을 폐기하기 위해, 폐기물을 위한 처리 시스템(740)이 도 1b의 평면도에 도시된 바와 같이 마련될 수 있다. 처리 시스템(740)은 큰 단면적을 갖는 영역(744)과 작은 단면적을 갖는 영역(746)을 갖는 개구(742)를 포함한다. 영역(744)의 큰 단면적은 피펫 팁(730)이 이를 통해 눌려질 수 있도록 구성된다. 영역(746)의 작은 단면적은 피펫 팁(730)이 이 영역을 통해 눌려질 수 없지만 피펫 팁 홀더(520)가 이 영역을 통해 눌려질 수 있도록 구성된다.
처리를 위해, 피펫 유닛(500)은 피펫 팁(730)을 구비한 피펫 팁 홀더(520)가 큰 영역을 갖는 영역(744) 위에 있도록 이동된다. 그후, 피펫 팁(730)을 구비한 피펫 팁 홀더(520)는 하강되고 피펫 팁은 개구(742) 안으로 눌려진다. 그후, 피펫 팁(730)을 구비한 피펫 팁 홀더(520)는 작은 단면적을 갖는 영역(746) 안으로 이동 되고 피펫 팁 홀더(520)는 개구(742)에서 회수된다. 피펫 팁(730)은 예컨대 개구영역(744)의 모서리에 의해 상부 모서리에 보유되며, 따라서 개구(742) 아래에 유지된다. 일단 피펫 팁 홀더(520)가 개구에서 완전히 제거되면, 피펫 팁(730)은 그로부터 자신을 분리하여 개구(742) 아래에 마련된 사용된 피펫 팁을 위한 용기 내로 떨어진다.
이하, 전체적인 피펫 계량 과정을 설명한다. 피펫 계량을 위해, 피펫 유닛은 우선 상술한 바와 같이 피펫 팁을 선택한다. 그후, 선택된 피펫 팁(730)은 흡입 대상인 액체를 보유한 용기 위로 피펫 본체(501)와 함께 이동되어 그 안으로 하강 된다.
피펫 팁(730)이 용기 내로 떨어지기 전에 용기의 충전수위가 알려지거나 결정되는 것이 피펫 계량시 유리하다. 이는 후술하는 충전수위를 측정하는 방법중 하나인 예컨대 초음파 유닛(830)을 이용하여 수행될 수 있다. 그후, 피펫 팁(730)은 설명된 실시예와 독립해서 일반적으로 충전수위에 따라 용기 내로 하강될 수 있다. 이는 예컨대 피펫 팁에 액적의 형성을 방지하도록 의존성이 선택될 수 있다는 장점을 갖는다.
그후, 원하는 양의 액체가 피펫 팁(730) 내로 흡입되고, 피펫 팁(730)은 표적 용기 위로 이동되고, 원하는 양의 액체가 피펫 팁에서 표적 용기 안으로 해제된다. 대상 용기 내에서 액체에 의한 피펫 팁의 오염이 방지될 수 있다면, 피펫 팁이 표적 용기에 액체와의 접촉 또는 표적 용기의 벽 또는 모서리와의 접촉을 배제하는 표적 용기의 높이에 위치하는 것이 유리하다.
기본적으로, 샘플의 오염 또는 상호 오염의 위험이 있을 수 있기 때문에 오염을 방지하기 위해 피펫 팁(730)을 교환하는 것이 유리하다. 이를 위해, 피펫 팁은 상술한 바와 같이 폐기물 처리 스테이션(740)에서 폐기되며, 새로운 피펫 팁이 상술한 바와 같이 선택된다.
그리퍼 유닛
도8은 그리퍼(400)의 사시도이다. 그리퍼는 도6에 도시된 바와 같이 레일(345)을 따라 z 방향으로 이동 가능한 그리퍼 부재(401)를 포함한다. 이를 위해, 그리퍼 부재(401)는 피펫 유닛(500)의 대응요소들과 유사하게(도7의 설명 참조) 레일(345)을 위한 운반대(445)와, 승강 벨트(342), 롤러(346a, 346b) 및 구동부(348)를 구비한 현수수단(340)을 포함한다.
그리퍼 유닛(400)은 용기(160)를 포획하기 위한 그리퍼(410)를 포함한다. 도9에는 그리퍼에 대한 상세한 도면이 도시되어 있다. 그리퍼는 단단한 그리퍼 하우징을 포함한다. 그리퍼는 두 개의 파지 아암(416a, 416b)을 포함한다. 파지 아암은 각각 그리퍼 하우징(412) 내에서 스핀들(426a, 426b)으로부터 현수되고 그들 각각의 스핀들을 중심으로 피봇될 수 있다. 파지 아암이 폐쇄 방향으로 피봇될 때, 두 아암(416a, 416b)은 용기를 위한 파지 영역에서 함께 이동하며, 따라서 용기(160)의 칼라(168)을 포획할 수 있다. 용기의 칼라(168)을 포획하기 위해 파지 아암(146a, 146b)의 각각의 파지 영역에는 칼라(168)와 일치하는 리세스(417a, 417b)가 마련된다.
용기(160)를 파지하기 위한 구동부(420)가 마련된다. 구동부는 승강요소(422)의 행정을 구동한다. 승강요소의 행정은 하측 돌출부들, 즉 상측 돌출부에서 스핀들(426a, 426b)의 타측에 위치된 돌출부들이 서로 가압되도록 파지 요소의 두 상측 돌출부를 분리되게 가압한다. 하측 돌출부들은 용기를 위한 파지 영역을 보유한다. 따라서 설명된 이동은 폐쇄 방향으로의 이동이며 하측 돌출부에 대한 압박은 용기(160)가 파지될 수 있도록 한다.
용기(160)를 해제하기 위해, 구동부(420)은 반대 방향, 즉 도9에서 상측으로 승강요소(422)를 이동시킬 수 있다. 이로써, 아암(146a, 146b)의 두 상측 돌출부는 승강요소(422)에 의해 보다 적게 떨어지게 가압된다. 그 결과, 스프링 또는 탄성 요소(424)는 두 개의 상측 돌출부, 따라서 두 개의 하측 돌출부를 서로 보다 멀리 떨어지게 가압한다. 이로써, 그리퍼는 개방 방향으로 이동되고 용기는 해제 된다.
도면에서, 탄성 요소(424)는 파지 아암(146a, 146b)의 하측 돌출부 영역에 위치한 압축 스프링으로 도시된다. 그러나 예컨대 스프링이 상측 돌출부 영역에 위치한 탄성장력 요소의 형태를 취하는 다른 실시예들도 가능하다. 탄성장력 요소가 바람직하지 않게 승강요소(422)와 충돌하지 않도록 주의가 요구된다. 이는 예컨대 두 상측 돌출부를 확장시키는 탄성 링의 형태로 탄성장력 요소를 만듦으로써 가능하다.
그리퍼의 개방 상태를 검출하기 위해, 그리퍼(410)는 그리퍼의 개폐 여부에 대한 정보를 보유한 센서 신호를 전달하는 홈센서(428)도 포함한다. 이를 위해, 홈센서(428)는 예컨대 그리퍼의 상태에 따라 그리퍼의 돌출부에 의해 차단되거나 차단되지 않는 광 경로의 광선을 보유할 수 있다. 이로써, 홈센서가 그 상태를 변경할 수 있는, 즉 예컨대 광선의 광 경로가 통과 상태와 차단 상태 사이에서 변경 되는 조정된 개방 상태가 검출될 수 있다. 하나의 가능한 실시예에서, 조정된 개방 상태는 예컨대 그리퍼가 최대로 개방된 개방 상태이다.
바람직한 실시예에서, 승강요소의 구동부(420)는 스테핑 모터이다. 본 실시예에서 조정된 개방 상태가 검출될 수 있다면, 그리퍼의 각각의 개방 상태는 조정된 개방 상태에서 시작하는 스테핑 모터의 단차들을 계수함으로써 검출될 수 있다. 예컨대 도16에 도시된 다른 홈센서들은 유사한 기능을 갖는다.
그리퍼(410)는 덮개 홀더(414)를 추가로 포함한다. 덮개 홀더(414)는 그리퍼 하우징(412)에 단단히 연결된다. 덮개 홀더(414)는 용기의 덮개(166)를 위한 멈춤부를 제공한다. 덮개(166)는 용기(160)에 덮개(166)를 연결하는 연결 요소(164)의 탄성력에 의해 멈춤부에 대해 가압되어 덮개를 고정된 위치에 위치설정 또는 보유한다. 파지 아암(416a)은 연결부재(164)가 리세스를 통해 연장되도록 구성된 리세스를 추가로 포함한다. 이런 리세스와 덮개 홀더(414)에 의해 용기(160)를 그리퍼(410)에 대해 배향하는 것이 가능하다. 그러나, 그리퍼는 덮개(166)를 보유하지 않는 용기(160)도 파지할 수 있다. 이런 경우, 어떤 배향도 제공되지 않는다.
다시 한번 도8을 참조하면, 그리퍼(410)는 스핀들(436a) 둘레에 회전 가능하게 장착된다. 그리퍼(410)는 회전장치(430)에 의해 스핀들(436a)을 중심으로 회전 될 수 있다. 회전장치(430)는 회전 구동부(431), 구동기어(434), 추가 기어(436) 및 홈센서(438)을 포함한다. 회전 구동부(431)는 구동기어(434)를 구동하도록 배열된다. 구동기어(434)는 추가 기어(436)와 치합한다. 그리퍼(410)는 추가 기어(436)에 고정 연결되어 회전 스핀들(326a)을 중심으로 함께 회전할 수 있다.
회전 구동부(431)는 바람직하게는 그리퍼(410)의 바람직한 각도가 회전 축(436a)을 중심으로 조절될 수 있도록 스테핑 모터로서 구성된다. 홈센서(438)는 그리퍼(410)가 그 원위치 또는 조정위치로 회전되었는지 여부에 대한 정보를 제공하고 스테핑 모터(431)를 제어하기 위한 조정점을 구성한다. 조정점의 기능은 상술한 파지 아암(416a, 416b)의 조정된 개방 상태의 기능과 유사하다.
그리퍼(400)는 바람직하게는 그리퍼(410)의 회전장치(430)에 의해 적어도 120° 회전될 수 있도록 구성된다.
그리퍼(400)는 바람직하게는 원심분리기(200)의 용기 홀더(120)를 위한 위치 설정 장치(450)를 추가로 포함한다. 위치설정 장치(450)는 위치설정 스파이크(452)를 포함한다. 위치 설정 스파이크는 용기 홀더(120)의 대응하는 위치설정 개구(124)에 결합될 수 있도록 구성된다. 보다 일반적으로, 위치설정 요소(452)는 예컨대 전자기력에 의해 용기 홀더(120)의 위치설정 대응요소(124)에 결합하거나 상호 작용할 수 있도록 구성된다. 위치설정 스파이크를 위한 위치설정 개구를 구비한 이런 유형의 용기 홀더가 예컨대 도10에 도시되어 있다. 이런 결합은 그리퍼 부재(401)가 용기 홀더(120)와 관련하여 한정된 위치에 있도록 보장한다.
위치설정 장치는 위치설정 스파이크(452)에 연결된 위치설정 부재(451)를 추가로 포함한다. 위치설정 부재(451)는 그리퍼 부재(401)에 독립해서 위치설정 레일(456)을 따라 Z 방향으로 이동 가능하다. 이를 위해, 위치설정 부재(451)는 Z 방향으로 위치설정 레일(456)을 따라 활주할 수 있는 위치설정 운반대(457)에 연결된다. 또한, 위치설정 부재는 고정구(458a, 458b)를 이용하여 위치설정 스프링(458)에 의해 그리퍼 부재(401)에 연결된다. 위치설정 스프링(458)은 그리퍼 부 재(401)에 대한 위치설정 부재(451)의 이동을 위한 재설정력을 제공한다. 위치설정 스프링은 두 요소 간의 결합이 보장되도록 용기를 파지하는 동안 충분한 힘이 위치설정 스파이크(452)에 의해 위치설정 대응요소(124)로 인가되도록 보장한다. 바람직하게는, 그 힘은 1 내지 10 N 사이이고, 바람직하게는 1 내지 5 N 사이이다.
도시된 실시예에 독립해서, 스프링 승강 범위[즉, 위치설정 스프링(458)이 위치설정 대응요소(124) 상으로 위치설정 요소(452)를 가압하는 용기 홀더(120)에 대해 z 방향으로 그리퍼 부재(401)의 높이 간격]는 용기(160)를 용기 홀더(120)에 대해 제거 또는 삽입하는 동안 그 범위가 요구조건을 충족하도록 되어 있다. 예컨대 승강 범위는, 위치설정 요소(452)와 위치설정 대응요소(124) 간의 결합이 용기(160)를 보유위치에 대해 제거 또는 삽입하는 전체 국면에 걸쳐 이루어질 수 있고, 그 동안 용기는 용기 홀더와 접촉 상태에 있거나 용기 홀더에서 충분히 제거되지 않거나 단지 부분적으로 삽입되도록 선택된다.
그리퍼(410)는 예컨대 생물학적 유체를 위한 다음 용기들을 파지하기에 적절하다.
- 덮개를 구비하지 않은 스핀 튜브(160), 에펜도프 튜브(170) 또는 그 밖의 유사한 용기들: 이들 용기는 파지 아암(416a, 416b)에 의해 외면이 파지된다. 선택사항으로, 하나 이상의 리세스(417a, 417b)가 용기의 칼라와 결합한다.
- 덮개(166, 176)를 구비한 스핀 튜브(160), 에펜도프 튜브(170): 덮개를 구비하지 않은 용기와 유사하게 이와 더불어 선택적인 덮개 홀더(414)가 상술한 바와 같이 덮개(166, 176)를 고정한다.
생물학적 유체용 용기는 이런 유체를 수용하고 이런 유체와 접촉하게 되는 구성요소로서 정의된다.
또한, 그리퍼(410)와 용기 홀더(120)는 그리퍼가 용기 홀더를 파지할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 용기 홀더의 일부는 그리퍼에 의해 파지되도록 구성된다. 예컨대 도10에 도시된 용기 홀더와 달리, 보유위치(150)에는 그리퍼가 용기와 동일한 방식으로 포획할 수 있도록 칼라가 설치될 수 있다. 한편, 용기 홀더는 바람직하게는 선택적인 덮개 홀더(414)가 파지를 방해하지 않도록 구성된다. 덮개 홀더는 또한 적절한 구성의 용기 홀더와 함께, 예컨대 보유위치(150)에 의해 한정된 축 둘레의 회전각과 같은 용기 홀더의 배향을 한정하기 위해 사용될 수 있다.
그리퍼는 다른 용기(170)에 용기(160)를 배치하기에 적절하다. 삽입은 보유위치(130, 150)에 용기(160)를 배치하는 것과 유사하게 수행된다. 바람직하게는, 다른 용기(170)가 용기 홀더(120)의 보유위치(140)에 있다. 바람직하게는, 용기 홀더(120)는 원심분리기(200)에 위치된다.
그리퍼는 다른 용기(170)로부터 용기(160)를 제거하기에 적절하다. 제거는 보유위치(130, 150)로부터 용기(160)를 배치하는 것과 유사하게 수행된다. 바람직하게는, 다른 용기(170)가 용기 홀더(120)의 보유위치(140)에 있다. 바람직하게는, 용기 홀더(120)는 원심분리기(200)에 위치된다. 또한, 제거 작업 동안 보유위치(140)에 다른 용기(170)를 고정하기 위한 장치를 제공하는 것이 유리하다. 이런 장치는 예컨대 용기의 상측 또는 모서리에서 다른 용기(170)와 접촉해서 하향 가압 하는 가압 요소(미도시)의 형태를 취할 수 있다. 이런 가압 요소는 위치설정 요소(452)와 유사하게 예컨대 스프링에 의해 사전 장력이 부가될 수 있거나 위치설정 요소(452)와 일체로 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 그리퍼의 구동부(420, 431, 441)는 스테핑 모터로서 구성된다. 구동된 유닛이 조정 위치에 도달했을 때를 검출하기 위한 홈센서(428, 438, 448)들이 마련된다. 따라서, 스테핑 모터의 단차들을 계수함으로써 조정된 위치에서 시작하는 구동된 유닛의 모든 위치를 검출하는 것이 가능하다. 홈센서(428, 438, 448)들은 광선으로서 구성된다. 조정 위치가 도달되면 광선의 광경로가 파손된다.
대안으로, 홈센서들은 조정 위치가 도달될 때 광선의 광 경로가 개방되는 고아선으로 구성되거나 접촉 센서 또는 그 밖의 센서로서 구성될 수 있다.
히터/교반기
도13과 도14는 샘플 또는 액체를 가열하고 교반하기 위한 유닛(600)의 계략도이다. 이런 유닛은 예컨대 과정의 용해 단계를수행하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 샘플이 가열되고 그리고/또는 교반되어야 하는 다른 처리 단계를 위해 사용 될 수도 있다. 동시에, 유닛은 생물학적 물질을 위한 한정된 보유위치를 제공한다. 따라서 가열 및 교반을 위한 유닛(600)은 장치의 샘플 홀더로서도 작용한다.
가열 및 교반을 위한 유닛(600)에는 도13에 도시된 바와 같이 작업대의 높이에 마련되는 작업대를 위한 인서트(602)가 설치된다. 유닛(600)은 12개의 용기 보 유위치(612)를 갖는 용기 캐리어(610)를 보유한다. 용기 캐리어는 보유 대상인 용기에 적합하게 되어 있으며 손으로 유닛(600)에 삽입될 수 있다. 많은 다른 유형의 용기가 사용된다면, 서로다른 유형의 용기 캐리어가 제공될 수 있다. 소정 과정에 특절한 특수한 용기 캐리어가 유닛(600)에 배치될 수 있다. 이 경우, 용이한 분류를 위해 용기 캐리어에는 번호 매김부가 마련된다(용기 캐리어가 번호 "2"를 갖는 도 14b 참조).
도시된 용기 캐리어(610)는 두 열의 여섯 용기로 배열되는 선택적 덮개를 구비한 12개의 반응 용기(예컨대, 에펜도프큐브 또는 그 밖의 용기)를 위해 구성된다. 도14a의 단면도에 도시된 바와 같이, 하나의 열, 즉 여섯 개의 보유위치는 1.5 ㎖ 형태를 위해 구성되고 다른 열은 2 ㎖ 형태를 위해 구성된다. 용기 캐리어(610)는 반응용기의 덮개를 수용하기 위한 덮개 보유위치(616)를 갖는다. 덮개 보유위치(616)는 예컨대 슬롯, 홈 또는 포켓의 형태를 취할 수도 있다. 용기 캐리어(610)는 용기 캐리어에 보유된 용기와 함께 또는 용기 캐리어에 수용된 샘플과 함께 삽입되고 제거될 수 있다. 그 결과, 용기 캐리어(610)는 장치 외부에 적재될 수 있다. 용기 캐리어는 용기가 작업자의 맨손을 이용하여 취입 및 취출 될 수 있도록 구성될 수 있다. 대안으로, 용기 캐리어는 용기가 하나씩 착용된 두개의 실험 장갑을 이용하여 삽입되고 제거될 수 있도록 구성된다. 또한, 용기 캐리어는 용기들이 기계에 의해 삽입되고 제거될 수 있도록 구성된다. 이 경우, 덮개 보유위치(616)가 마련된다면 그리퍼(410)에 마련된 어떤 덮개 홀더(414)(도9 참조)라도 덮개로 접근할 수 있도록 덮개 보유위치(616)를 구성하는 것이 유리하다.
12개의 보유위치를 구비한 용기 캐리어(610)는 최대 12개의 서로 다른 샘플 들을 병렬 처리할 수 있도록 한다. 다른 샘플들이 병렬로 처리되는 경우, 할당 오차를 방지하기 위해 용기 캐리어가 명확하게 위치될 수 있는 것이 유리하다. 명확한 위치 설정을 위한 장치가 예컨대 도13에 도시되어 있다. 이 장치에서, 예컨대 레일, 리세스 또는 슬롯과 같은 배향 요소(618)가 용기 캐리어(610)에 마련되며, 대응요소(619)에 대응하는 요동 프레임(634)은 용기 캐리어(610)가 단지 일방향으로 요동 프레임(634)에 삽입될 수 있도록 장착된다. 또한, 할당 오차를 방지하기 위해서, 도14b에 도시된 바와 같이, 예컨대 번호매김부(613)를 이용하여 보유위치(612)를 분류하는 것이 유리하다.
도13은 또한 가열 요소(622)와 연절달 요소(626)를 포함하는 가열 시스템을 도시한다. 도13의 실시예에 도시된 바와 같이 열전달 요소(626)가 용기 캐리어(610)에 삽입된 용기와 직접 접촉을 이루도록 열전달 요소(626)와 용기 캐리어(610)가 구성되는 경우 가열 시스템의 효율성을 증가시킨다. 열전달 요소(626)는 바람직하게는 λ>30 W/(m x K), 가장 바람직하게는 λ>100 W/(m x K)의 열전도도를 갖는다.
열전달 요소(626)는 예컨대 나사 연결에 의해 히터(600)에 연결된다. 용기구성이 변경되면 열전달 요소(626)도 변경될 수 있다. 대안으로, 연전달 요소(626)는 용기 캐리어(610)의 일부로서 구성될 수도 있다. 따라서, 용기 캐리어의 일부는 예컨대 열전도성 금속과 같은 열전도재를 포함할 수 있다. 따라서, 용기 구성이 변경될 경우, 용기 캐리어(610)만이 변경되어야 한다.
도시된 실시예에서, 샘플들은 최고 70 ℃의 온도까지 가열될 수 있다. 실온에서 55 ℃까지 범위의 가열 시간은 약 5분이다. 용기 캐리어(610)에 삽입되는 용기의 유체에 요구되는 온도 정밀도는 ± 3 K(55 ℃)이다. 온도 정밀도는 예컨대 히터의 표적 온도에 대한 편차 또는 히터 내부의 온도차로 인해, 유체의 표적온도에 대한 서로 다른 편차에 관련된다.
가열요소(626)는 약 100 W의 출력을 갖는 전기 가열요소이다. 두 개의 분리된 가열 회로가 내부에 마련된다. 가열 회로의 전력에 대한 유리한 분할은 제1 가열 회로용으로 70 W이고 제2 가열 회로용으로 30 W이다.
온도 조절은 예컨대 PT1000 형태의 온도 센서를 판독하는 것이 가능하다. 가열은 승온 시간 및 온도 정밀도와 관련한 상술한 명세 사항이 달성될 수 있도록 하는 정도이다. 전원 회로에는 직렬 연결된 온도 안전 장치가 있다. 이는 자동 복귀형이 아니다. 도시된 실시예에는 능동 냉각이 없다.
용기 캐리어(610)는 가열시스템(620)에 대한 손 보호장구 및 연절연체로서 구성될 수도 있다. 이로써, 사용자의 화상 위험이 방지되거나 저감될 수 있다. 예컨대, 용기 캐리어는 λ<5 W/(m x K), 보다 바람직하게는 λ>2 W/(m x K)의 열전도도를 같는 조작부를 가질 수 있다.
또한, 용기 캐리어(610)는 예컨대 세라믹 또는 플라스틱과 같은 단열재로 제조될 수 있다. 이는 단열특성이 열 손실을 경감시키는 장점을 갖는다. 사용되는 플라스틱은 예컨대 121 ℃에서 20분 동안의 고압 살균 작업(autoclaving)을 지탱하는 고압 살균가능한 플라스틱일 수 있다.
많은 과정의 용해 단계에서 샘플은 기계적으로 교반되어야 한다. 이를 위해 도13의 실시예는 교반기/히터(600)에 합체된 교반 시스템(630)을 포함한다. 교반 시스템(630)은 장치(1)에 부착된 구동 블록(636)과 이동 가능하고 구동 블록(636)에 의해 작업대(2)에 대해 진동하도록 설정될 수 있는 진동대(632)를 포함한다. 상술한 가열 시스템(620)과 용기 캐리어(610)는 이들 요소가 진동대에 함께 진동되도록 진동대에 장착된다.
구동 블록(636)은 예컨대 유럽 특허 공보 EP 1 201 297호에 설명되어 있다. 구동 블록은 네 개의 분리된 코일의 십자형 배열을 포함하는 교반운동을 생성하기 위한 전기 구동부를 보유한다. 이들 코일은 스테핑 모터로서 가동된다. 그러나, 구동부는 임의의 다른 바람직한 전기 구동부일 수도 있다. 교반 운동에 의한다 함은 무게중심을 중심으로 한 왕복 진동 운동 또는 회전 운동이나 이들 또는 유사한 운동들의 조합을 의미한다.
본 실시예에서 교반시스템(630)은 회전 교반기로서 구성된다. 회전 교반기는 약 2 mm(피크 대 피크)의 교반운동 진폭과 2000 rpm보다 빠른 최대 교반 기간 또는 회전 속도를 허용한다. 교반운동은 샘플들 간의 번짐과 이로 인한 상호 오염이 가능한 방지되도록 구성된다. 이런 이유로 인해, 교반운동은 하나의 면에서 발생하고 단지 약간의 그러나 수직이 아닌 성분을 갖는다. 교반 시스템에서, 구동 블록(636)과 작업대를 위한 인서트(602)는 작업대에 대해 고정되며 도13에 도시된 다른 요소들은 교반된다.
교반운동 동안 발생할 수 있는 어떤 번짐도 포획되어 상호 오염으로 이어지 지 않도록 샘플 용기에 대해 스크린 또는 차폐부를 제공하는 것이 유리하다. 차폐부는 예컨대 분할벽과 같은 분할 요소를 구비한 용기 캐리어(610)의 적절한 설계에 의해 얻어질 수 있다. 이런 종류의 분할요소는 도13과 도14에 도시되어 있지 않다. 이들 요소는 인접한 용기 보유위치(612) 사이에 마련되는 분할벽으로 생성되어 용기 홀더(610)에 합체될 수 있다. 분할벽은 용기가 용기 보유위치 중 어느 하나에 삽입될 때 용기 보유위치(612)에 마련되는 용기의 적어도 상측 모서리 높이에 대응하는 높이를 가질 수 있다. 바람직하게는 ,분할벽의 높이는 용기의 상측 모서리 높이보다 3 내지 7 mm 높다. 대안으로, 스크린도 용기 캐리어(610) 상에 위치될 수 있고 분할 요소들을 제공하는 다른 추가 부분에 의해 생성될 수도 있다. 바람직하게는, 분할요소는 피펫 유닛(500) 및/또는 그리퍼(400)가 용기에 대해 접근할 수 있도록 하는 것이 여전히 가능하도록 구성된다.
또한, 진동대가 한정된 안착 위치에 정지될 수 있도록 하는 것도 유용하다. 예컨대, 진동대를 멈춤부까지 가져가고 한정된 안착 위치에서 이 멈춤부에 대해 진동부를 위치시키는 것이 가능한 전자석이 교반기에 배열될 수 있다. 대안으로, 예컨대 구동 블록에는 예컨대 그리퍼의 구동부와 유사하게 홈센서를 갖는 스테핑 모터와 같이 한정된 안착 위치에 위치설정 수단이 마련될 수 있다.
히터/교반기(600)에 대한 다른 대안 실시예가 가능하다. 예컨대, 다음 각각의 경우 다른 시스템이 필요하지 않다면 교반 시스템을 구비하지 않은 가열 시스템 또는 가열 요소를 구비하지 않은 교반 시스템만이 사용될 수 있다. 다른 기능이 추가될 수도 있다. 예컨대, 공냉, 수냉, 또는 전열 냉각과 같은 냉각이 이용될 수 있다. 냉각은 원심분리기 중 230, 250을 위한 냉각과 조합될 수도 있다(도3 참조).
또한, 보유위치(612)의 배열이 변경될 수 있다. 도13과 도14는 6 x 2 보유 위치의 행렬을 도시하지만 n x m 보유위치의 다른 배열도 가능하다. 다른 가능한 배열은 예컨대 원형 또는 육각형 배열을 포함한다.
보유위치들이 원심분리기(200) 내의 보유위치의 배열에 대응하도록 하는 방식으로 용기 캐리어(610)의 보유위치(612)를 배열하는 것이 특히 유리하다. 이런 배열의 장점은 원심분리기 내의 보유위치와 용기 캐리어(610)의 보유위치(612)를 조화시키는 것이 특히 용이하다는 것이다. 특히 용기 캐리어(610)가 처리 대상 샘플을 위한 샘플 홀더로 사용될 때와 원심분리기가 처리 샘플들을 제공할 때, 할당 오차의 위험이 저감된다.
보유위치(612)의 배열은 도13 및 도14에 도시된 실시예에서 열전달 요소(626)에 의해 사전 설정된다. 그러나, 예컨대 액체조를 이용한 다른 가열 시스템이나 용기 캐리어에 합체된 열전달 요소도 보유위치(612)의 배열에 있어 보다 큰 융통성을 허용한다.
소모성 제품 스테이션
도12는 소모성 제품(700)을 위한 소모성 제품 스테이션의 사시도이다. 소모성 제품 스테이션은 유체 처리를 위한 수용부 스테이션(710)과, 피펫팁(730)을 위한 피펫 팁 스테이션(720)과, 처리 유체를 구비한 용기(714, 716)를 위한 그 밖의 홀더를 포함한다.
유체 처리를 위한 수용부 스테이션(710)은 처리 유체를 구비한 수용부(712)를 위한 여섯 개의 보유위치를 포함한다. 과정에 따라서는 다른 처리 유체가 사용 될 수 있다. 사용되는 처리 유치의 예는 결합-세척-용리 단계를 수행하기 위한 버퍼 유체이다. 수용부 스테이션(710)은 소모성 제품(700)을 위한 소모성 제품 스테이션에서 스테이션(710)을 제거하기 위한 핸들(718)을 추가로 포함한다. 핸들(718)은 수용부 스테이션(710)이 스테이션(700)에 삽입될 수 있는 명확한 방향을 정하기도 한다.
소모성 제품 스테이션(700)은 처리 유체를 수용하는 수용부(716, 714)를 위한 보유위치를 포함하기도 한다. 이들 수용부는 수용부(712)와 유사하지만 단지 소량으로 사용되는 처리 유체를 위해 마련된 것이다. 스테이션(714, 716)은 스테이션(714)이 용기의 덮개를 위한 덮개 홀더를 보유한다는 점에서 다르다. 따라서, 예컨대 에펜도프 튜브가 용기로서 사용될 수도 있다. 이에 비해 스테이션(716)은 덮개 홀더를 갖지 않으며 따라서 덮개나 나사덮개를 갖지 않은 용기를 위해서만 사용될 수 있다.
또한, 도12는 피펫 팁 스테이션(720)을 도시한다. 피펫 팁 스테이션은 소모성 제품을 위한 소모성 제품 스테이션에서 취출될 수 있다. 피펫 팁 스테이션(720)은 피펫 팁(730)을 위한 복수의 보유위치를 포함한다. 도면은 예컨대 보유하는 피펫 팁의 특성이 다를 수 있는 두 개의 피펫 팁 스테이션(720)을 도시한다. 예컨대 두 개의 피펫 팁 스테이션에서 피펫 팁의 피펫 계량 부피는 다를 수 있다.
피펫 팁의 종류에 대한 인식을 허용하기 위해, 피펫 팁 스테이션(720)은 마킹(721, 722)를 갖는다. 이들 마킹은 예컨대 광 센서를 이용하여 검출될 수 있는 돌출요소로서 구성된다. 각각의 마킹은 돌출요소가 존재(1)하는지 존재하지 않는지(0) 여부에 따라 1비트의 정보를 수반할 수 있다. 따라서 마킹 요소(721, 722)들은 2비트의 정보, 즉 1과 4 사이의 수에 대응하는 정보를 수반할 수 있다. 따라서, 도시된 실시예에서는 네 개의 서로 다른 판독 가능 상태가 구별될 수 있다. 이들 상태 중 세 개의 상태는 서로 다른 유형의 피펫 팁과 관련되며 네 개의 상태는 "피펫 팁 부재"를 지시한다.
다른 형태의 마킹(721, 722)도 가능하다. 예컨데, 용기의 일부를 서로 다른 광 흡수율 또는 반사율을 갖는 표면으로 피복함으로써 마킹이 마련될 수 있다. 마킹의 특성은 예컨대 칼라 부호 또는 자기 판독형 부호로 교체될 수도 있다. 도12에 도시된 부호화된 비트의 수도 가변적일 수 있다. 예컨대, 한 개, 세 개, 네 개 도는 다른 수의 판독 대상 마킹이 이왕 달리 제공될 수 있다.
마킹 요소(721, 722)들은 피펫 팁 스테이션의 두 개의 짧은 측면을 따라 점 대칭되게 구성된다. 결국, 마킹은 회전에 관계없이 증명될 수 있도록, 즉 피펫 팁 스테이션(720)이 소모성 제품 스테이션(700)에서 차지하는 두 개의 가능한 방향에 무관하게 판독할 수 있도록 장착된다. 도12는 비트 순서(1-1)에 대응하는 종류의 마킹을 보여준다. 즉, 두 마킹이 존재한다.
피펫 팁 스테이션(720)은 리세스(724)와 스트립(725)을 추가로 포함한다. 스트립(725)은 도12에 도시된 바와 같이 이들 스트립이 리세스(724)에 삽입될 수 있고 두 개의 인접한 피펫 팁 스테이션(720)을 서로 연결할 수 있도록 구성된다.
피펫 팁 스테이션(720)은 두 개의 다향하는 핸들 요소(726)들을 추가로 포함하는데, 이들 핸들 요소에 의해 피펫 팁 스테이션은 소모성 제품 스테이션(700)에 손을 삽입하고 제거함으로써 파지될 수 있다. 삽입시, 핸들 요소(726) 아래에 배열된 후크부가 소모성 제품 스테이션(700)에 걸리게 된다. 제거할 경우, 후크 요소는 핸들 요소(726)를 서로 가압함으로써 다시 해제될 수 있다.
소모성 제품 스테이션(700)은 작업대에 대해 소모성 제품 스테이션을 삽입하거나 제거하는 것을 용이하게 만드는 홀더(708)도 포함한다.
폐기물 스테이션
도1에 도시된 폐기물 처리 시스템(740) 아래에는 예컨대 피펫 팁 또는 컬럼 또는 그 밖의 용기와 같은 폐기물을 위한 수용 수용부다. 작업대(미도시)에서 그 자체의 개구를 통해 도달될 수 있는 폐유체를 위한 수용 수용부가 선택사항으로 마련될 수 있다.
도7을 참조하여 피펫 팁의 처리를 설명한다. 그 밖의 다른 폐기물을 처분하기 위해, 폐기물은 개구(748)를 통해 수용 수용부로 던져질 수 있다. 예컨대, 처분을 위해 사용되어 더 이상 필요하지 않은 유체가 개구(748)를 통해 예컨대 피펫 배출되어 해제될 수 있다. 또한, 예컨대 필터 용기와 같이 더 이상 필요하지 않은 용기는 개구(748)를 통해 처분될 수 있다.
다양한 수용 수용부는 바람직하게는 별도의 용기 또는 공통 수용부로서 폐기 물을 위한 수용 장치에 함께 배열된다. 수용 장치는 단일편으로 취출될 수 있도록 구성될 수 있다. 예컨대, 도2a의 폐기물 스테이션(750)에서 설명된 바와 같이, 수용 장치는 디스플레이(910) 아래에서 제거될 수 있는 서랍 형태일 수 있다.
제어부 및 센서
도15는 생물학적 물질을 처리하기 위한 장치의 가동을 고도로 단순화한 개략도이다. 제어부는 컴퓨터(870a')와, 입출력 유닛(870b')과, 외부 설비와의 통신을 위한 인터페이스(870c')와, 예컨대 모터, 스테핑 모터, 광선과 같은 장치(1)의 부품을 제어하기 위한 인터페이스(862')를 포함하는데, 이들 모든 구성요소는 기판(870') 또는 여러 기판 위에 배분되어 있다.
컴퓨터(870a')는 프로세서와, 작업 메모리와, 바람직하게는 내장형 OS인 운영체계와, 다양한 제어 기능을 진행하기 위한 프로그램을 포함한다. 작업 메모리 에는 특히 하나 이상의 프로토콜과 프로토콜을 진행하기 위한 매개 변수가 저장된다.
입출력 유닛(870b')은 예컨대 터치 스크린일 수 있는 그래픽 디스플레이 및/또는 키이를 사용하여 입력을 수신하기 위한 입력 인터페이스와 디스플레이(910)를 제어하기 위한 그래픽 제어부를 포함한다. 인터페이스(870c')는 예컨대 이더넷 인터페이스, USB 인터페이스, RS232 인터페이스 또는 그 밖의 다른 종래의 인터페이스일 수 있다. 인터페이스(870c')는 웹 서버를 포함할 수도 있다.
인터페이스(862')는 스테핑 모터와 같이 제어 대상인 다양한 여러 설비들을 위한 적절한 제어 인터페이스를 포함한다. 도15에 도시된 다양한 제어부가 도16의 설명에 기록되어 있다.
도16은 생물학적 물질 처리장치의 제어부의 일 예를 보다 상세히 도시한 도면이다. 도16의 제어부는 예컨대 도1c에 도시된 장치에 사용될 수 있다. 이 경우, 메인보드(870)는 장치의 메인보드에, 즉 작업대(2) 아래에 수용된다. Y-보드(874)는 Y-레일(314) 상에 배열된다. 운반보드(872)는 운반대(320)에 배열된다. 그리퍼 보드(876)는 그리퍼 유닛(400)에 배열되며 피펫 보드(877)는 피펫 유 닛(500)에 배열된다. 원심분리기 보드(878)는 원심분리기 유닛(200)에 배열된다. 상술한 보드들은 도15의 컴퓨터 보드(870')에 대응한다. 메인보드(870)는 메인 컴퓨터(870a), 그래픽 컨트롤러(870b) 및 인터페이스(870c, 870d, 870e)를 보유한다. 메인보드는 또한 제어 대상인 장치의 다양한 유닛들을 위한 인터페이스(862, 864)를 보유한다. 메인보드는 캐리지 보드 상에 장착된 대응 인터페이스(871b)를 통해 캐리지 보드(872)와 통신하기 위한 인터페이스(871a)를 보유한다.
메인 컴퓨터(870a), 그래픽 인터페이스(870b) 및 인터페이스(870c 내지 870e)는 도15에 도시된 요소들(870a', 870b', 870c')에 대응한다. 인터페이스(870c 내지 870e)는 다음 기능들을 갖는다. 즉 인터페이스(870c)는 USB 마스터 프로토콜을 제어하는 USB 호스트 인터페이스이다. 따라서 인터페이스(870c)는 새로운 프로토콜이 예컨대 USB 메모리 스틱을 통해 메인 컴퓨터(870a)의 메모리에 적재될 수 있도록 한다. 870d는 예컨대 수선 목적을 위해 사용될 수 있는 직렬 인터페이스(RS232)를 지시한다. 대안으로, 인터페이스(870c, 870d)를 조합하여 예컨대 이더넷 또는 TCP/IP와 같은 원하는 프로토콜을 이용하는 것이 가능하다. 인터페이스(870e)(RS232)는 원심분리기의 구동보드(878)와 통신하는 역할을 한다.
메인 컴퓨터(870a)는 직접적으로 또는 인터페이스(871a, 871b)를 통해 스테핑 모터 및 광선을 위한 다양한 인터페이스(862)를 제어한다. 광선은 일반적으로 스테핑 모터를 위한 홈센서로 작용한다. 즉, 예컨대 구동 대상인 부분에 고정된 차단부가 광선을 차단할 때와 같이 스테핑 모터에 의한 구동 대상인 부분이 한정된 조정 위치에 위치될 때 센서에는 신호나 신호 변경이 있다. 이와 달리, 광선은 이동 대상인 부분에 부착될 수도 있다. 이로써 메인 컴퓨터(870a)는 구체적으로 X-레일(316, 319)에서 Y-레일의 이동과, Y-레일(326, 329)에서 운반대의 이동과, Z-축(441, 448)을 따르는 그리퍼의 이동과, 그리퍼(420, 428)의 회전 이동과, 그리퍼 아암(431, 438)의 그리퍼 이동과, 피펫 부재(541, 548)의 Z 이동과, 피펫 피스톤 구동부(512)의 이동을 위한 각각의 스테핑 모터와 홈센서를 제어한다. 메인 컴퓨터(870a)는 또한 히터/교반기(636)를 위한 모터의 이동을 제어한다. 이 이동을 위해서는 어떤 홈센서도 필요하지 않지만, 인터페이스에 의해 제어 가능한 선택적인 광선(850)이 다른 목적을 위한 사용될수 있다. 다른 광선(850, 852)들이 예컨대 일관성 점검 및 그 밖의 오류 검출을 위해 다른 인터페이스를 거쳐 가동될 수 있다.
또한, 메인 컴퓨터는 원심분리기를 통풍시키기 위한 모터(234, 251)를 제어하며, 다른 인터페이스(864)를 거쳐 히터/교반기(600)의 가열요소(622)와 온도 센서(624)를 제어한다. 서로 다른 스테핑 모터를 위한 다양한 인터페이스가 서로 다 른 보드(870, 872, 874) 위에 배분된다.
또한, 메인 컴퓨터(870a)는 인터페이스(870e)를 거쳐 원심분리기(200)의 구동 전자부(878)를 제어한다. 구동 전자부(878)는 예컨대 적절한 개방 기구(260)(미도시)와 도어 록(269)에 의해 원심분리기(240)를 개방하기 위해 원심분리기의 모터(218)를 제어하기 위한 주요 제어수단을 포함한다.
또한, 그리퍼 보드(872)에는 메인 컴퓨터(870a)와 통신하는 별도의 컴퓨터(872a)가 마련된다. 컴퓨터(872a)는 광학 센서(810a) 및 광원(810b)을 포함하는 광 센서(810)(도7 참조)와, 초음파 센서(830a) 및 초음파원(830b)을 포함하는 초음파 유닛(830)을 대응하는 인터페이스(866, 867)들을 통해 제어하는 역할을 한다. 컴퓨터(872a)는 각각의 인터페이스(862)들을 통해 다른 스테핑 모터(441, 420, 431, 541, 512) 및 관련 홈센서(448, 428, 438, 548, 518)을 제어하기 위한 구동부를 추가로 포함한다.
장치의 다양한 상태와 그 적재를 검출하기 위한 센서들을 장치에 설치하는 것이 유리하다. 센서들은 예컨대 하나 이상의 다음 기능을 수행하기에 적절할 수 있다.
- 예컨대 피펫 팁을 위한 수용부(720)에서 피펫 팁을 위해 마련된 보유위치 내의 피펫 팁(730) 검출.
- 원심분리기에서 용기 홀더를 위해 마련된 위치 내의 용기홀더(120) 검출, 즉 원심분리기의 어느 위치가 용기 홀더에 의해 점유되었는지 검출.
- 예컨대 원심분리기(200) 내의 용기 홀더(120) 또는 히터/교반기(600) 또는 용기 스테이션(710)에서 해당 목적을 위해 마련된 보유위치(130, 140, 150, 612) 내의 컬럼(160), 용기(170) 또는 수용부(712, 714, 716) 검출.
- 예컨대 기계적 공차를 보상하기 위해 운반대(300), 그리퍼(400) 또는 피펫 유 닛(500)과 같은 가동부의 위치 조절.
- 스테핑 모터의 0점 또는 원위치 검출.
- 수용부(712, 714, 716) 또는 용기(160, 170) 내의 액체 또는 그 밖의 물질의 충전수위 측정.
- 예컨대 컬럼(160) 또는 피펫 팁(730)과 같은 용기의 특성 및/또는 용량 검출.
- 예컨대 원심분리기 덮개(240)와 장치의 카울링의 개방 상태 또는 폐기물 수용부의 충전 수준과 같은 설비의 상태 점검.
특히 상술한 기능 중 여러개의 기능과 그 밖의 기능을 수행하기에 적절한 센서를 제공하는 것이 유리하다.
바람직한 실시예에서, 하나 이상의 상술한 기능은 운반대(300), 그리퍼(400) 또는 피펫 유닛(500)에 부착될 수 있는 광 센서(810)에 의해 수행된다. 도6에 도시된 실시예에서, 예컨대 광 센서(810)는 피펫 유닛에 부착된다. 그 결과, 광 센서는 작업대(2)의 일부 위로 이동 가능하고 높이가 조정될 수 있다.
바람직하게는, 광 센서는 적색 또는 적외선 범위의 광 주파수를 갖고 그 조사 방법으로서 레이저 또는 광원뿔을 가지며 그리고/또는 3각측량에 의한 신호 변조와 백그라운드 페이딩(background fading)에 의해 외래 광선을 억제하기 위한 수 단이 설치된다. 따라서 광 센서는 광 센서의 검출 범위에서 특수한 반사 특성을 갖는 물질의 존재를 특히 광 센서의 광 주파수 범위 내의 확산 반사와 관련하여 검출하는 것이 가능하다.
피펫 팁, 컬럼, 용기 홀더 또는 그 밖의 소모성 물질과 같은 물품을 인식한다는 것은 해당 품목 또는 그런 유형의 품목에 사용하고자 하는 장치의 위치에 이들 물품의 존부에 대한 인식을 의미한다.
선택사항으로, 광 센서의 연속적인 이동이 많은 물품의 인식을 위해 수행될 수 있다. 이에 따라, 예컨대 센서 스폿은 다양한 위치에 걸쳐 한 라인씩 이동된다. 이동 동안, 측정은 절절한 위치에서 수행된다. 물품과 센서에 대한 위치 간에 기계적 공차가 너무 크면, 후술하는 바와 같이 센서 위치가 우선 조정될 수 있다. 측정이 이동 동안 이루어지면, 측정 시간은 짧아야만 하는데, 바람직하게는 수밀리초의 범위이고, 가능하게는 2 내지 100 ms 사이이다. 대안으로, 센서의 이동은 검출과정 동안 중단될 수 있다.
센서의 이동은 그 인식 범위가 예컨대 피펫 팁이나 피펫 팁의 일부와 같은 특수 물품을 위해 마련되는 지점이나 위치를 포함하도록 선택된다. 가능하다면 센서의 스폿이 측정 동안 가능한 정확하게 인식되어야 하는 특징을 가격하도록 보장되어야 한다. 피펫 팁의 경우, 예컨대 스폿은 피펫 팁의 모서리와 접축해서는 안되지만 피펫 팁 상으로 가능한 수직하게 떨어져야 한다.
인식 범위는 바람직하게는 증가된 인식능을 갖는 물품의 일부로 향한다. 증가된 인식능은 "물품 존재"와 "물품 부존재" 상태 사이의 증가된 신호차로서 정의 된다. 따라서 증가된 인식능을 갖는 부분은 물품이 존재하지 않을 때 반사 위치에서 검출되는 신호 거동과 다른 반사 특성이나 그 밖의 여러 신호 거동을 갖는다. 광 센서 또는 그 밖의 여러 방사 공급원의 광선은 바람직하게는 센서의 검출시 볼수 있는 증가된 인식능을 갖는 부분의 영역의 1.5배, 바람직하게는 1배 또는 0.7배를 넘지 않는 스폿 크기를 갖는다. 또한, 증가된 인식능을 갖는 부분이 센서에 대해 한정된 높이에 위치되는 것이 바람직하다.
피펫 팁의 경우, 증가된 인식능을 갖는 부분은 피펫 팁에 장착되는 피모일 수 있다. 피모는 일반적으로 백색이지만 그 밖의 다른 색상을 가질 수 도 있다. 용기 홀더의 경우, 증가된 인식능을 갖는 부분은 예컨대 특별한 반사율을 갖는 재료가 마련되는 용기 홀더의 일부일 수 있다. 컬럼(스핀 튜브)의 경우, 증가된 인식능을 갖는 부분은 멤브레인, 필터 멤브레인, 또는 프리즈(fliess)일 수 있다. 예컨대 에펜도프 튜브와 같은 용기의 경우, 증가된 인식능을 갖는 부분은 예컨대 플립형 덮개와 같은 덮개이거나 덮개를 위한 힌지요소 또는 고정요소일 수 있다.
용기나 컬럼의 경우, 이들 용기나 컬럼이 원하는 임의의 색상을 갖는 액체로 원하는 임의의 액체 수준으로 충전될 수도 있음을 유념하는 것이 유리하다. 컬럼 내의 펠트도 임의의 원하는 색상을 가질 수 있다. 따라서, 검출 과정을 위해 백그라운드 페이딩을 수반한 광 센서를 이용하는 것이 바람직하다. 이는 제1거리에서 연습되고 제1거리보다 짧은 제2 거리에서 컬럼이나 용기 위로 이동된다.
상술한 방법과 그 밖의 방법은 도1c에 도시된 것과 같은 장치의 적재를 점검하기에 적절하다. 예컨대, 장치는 완전성이나 일관성에 대해 점검될 수 있다. 따 라서, 예컨대 히터/교반기(600) 내에서 원심분리(200) 또는 샘플 홀더의 적재가 점검될 수 있다.
장치의 적재를 검사하기 위해서는 서로 다른 용기 보유위치에 대해 용기가 존재하는지 여부를 기록하는 것이 유리하다. 따라서, 용기 보유위치에 존재하는 것으로 기록된 전체 용기의 수가 결정되고 저장될 수 있다. 예컨대, 원심분리기 회전자(212) 내에서 용기 홀더(120)의 대응하는 보유위치에 있는 전체 용기의 수가 결정될 수 있다. 전체 용기의 수와 그 위치로부터 예컨대 원심분리기(200) 내에서 용기 홀더(120)의 수에 대한 결론을 도출하는 것이 가능하고 이는 개별적으로 기록될 수 있다. 용기 보유위치에 존재하는 것으로 기록된 전체 용기의 수에 따라 용기보유 위치에 용기를 분배하기 위한 조건이 결정된다. 조건은 예컨대 상술한 바와 같이 원심분리기(200)의 적재 불균형을 최소화하도록 설정할 수 있다. 그후, 용기 보유위치에 존재하는 것으로 기록된 용기의 분배가 규정된 조건과 일치하는지 여부에 대한 점검이 이루어진다.
상술한 바와 같이, 광학 센서는 용이가 용기 보유위치에 존재하는지 여부를 기록하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 이외에도 광학 센서는 샘플 용기 위치에 있는 샘플 용기의 수를 기록할 수 있다. 샘플 용기 위치는 교반기/히터(600)에 있을 수 있다. 따라서 샘플용기의 수가 존재하는 것으로 기록된 전체 용기의 수와 일치될 수 있는지 여부를 검사하는 것이 가능하다. 각각의 샘플 용기에 예컨대 원심분리기(200)의 용기 보유 위치와 같은 용기 보유 위치를 할당하는 할당 작업이 달성될 수도 있다.
할당 작업은 예컨대 용기가 존재하는 것으로 기록된 용기 보유위치를 샘플 용기에 할당하거나 용기가 용기 보유위치 그룹에서 적어도 하나의 용기 보유위치에 존재하는 것으로 기록되는 용기 보유위치 그룹을 샘플 용기에 할당할 수 있다. 또한, 할당 작업은 용기 보유위치로 할당된 샘플 용기 위치로 샘플 용기를 가져가도록 하는 명령을 내림으로써 달성될 수도 있다. 샘플 용기 위치는 예컨대 공통적 이름으로 용기 보유 위치에 할당되거나 샘플 용기 스테이션의 샘플 용기 위치의 배열이 원심분리기의 용기 보유위치위 배열과 대응한다는 사실에 의해 용기 보유위치에 할당될 수 있다. 할당 작업은 샘플 용기의 샘플 용기 위치에 각각의 용기 보유 위치를 할당하는 테이블을 생성함으로서 달성될 수도 있다.
광학 센서는 소모성 제품을 이용하여 장치의 적재를 점검하는 것을 가능하게도 한다. 이런 소모성 제품은 용기이거나 생물학적 물질일 수 있다. 특히, 소모성 제품은 피펫 팁, 스핀 튜브, 에펜도프 튜브 및 생물학적 유체, 효소 및/도는 버퍼 유체일 수 있다. 이를 위해, 처리를 위한 샘플을 갖는 준비된 샘플 용기의 수가 기록되는데, 준비된 샘플 용기의 수에 따라, 소정 경우에 프로토콜에 따라 샘플 처리를 위해 필수적인 수 밀/또는 양의 소모성 물질이 결정되며, 장치에 존재하는 소모성 물질의 수 및/또는 양은 필요한 소모성 물질의 수 및/또는 양과 비교된다. 소모성 물질의 실제 상태를 결정함으로써, 원하는 상태를 생성하기 위해 사용자를 위한 기준이 생성되어 모니터(910)에 표시된다.
제거 가능한 부분이 위치를 조절하기 위해, 하나 이상의 광 센서가 사용될 수 도 있다. 바람직하게는, 광 센서는 위치설정을 위한 물품을 검출하기 위해 사 용된다. 하나의 가능한 실시예에서는 하나 이상의 광 센서가 예컨대 운반대(300), 그리퍼(400) 또는 피펫 유닛(500)과 같은 가동 유닛에 부착됨으로써 가동 유닛과 함께 이동 가능하다. 가동 유닛의 이동 동안, 센서는 그 위치가 한정되고 공지된 마킹의 위로 이동된다. 이로서, 센서의 위치 그리고 이에 따른 가동 유닛의 위치가 결정된다.
마킹은 광 센서의 한정된 위치에서 광 센서의 신호차 또는 신호를 촉발하는 요소이다. 예컨대 마킹은 모서리의 일측 상에서 작업면(2)이 광 센서의 검출 범위에 있고 타측 상에서 검출 범위에 있지 않도록 작업면(2) 상의 모서리에 의해 형성 될 수 있다. 대안으로, 마킹은 서로 다른 확산 반사 특성을 갖는 두 면 간의 경계에 의해 형성될 수 있다. 여러 방향으로의 위치설정을 허용하기 위해, 여러 방향(예컨대 서로 수직한 두 방향)으로 연장되는 많은 모서리나 경계가 사용될 수 있다. 그러나, 예컨대 광 센서와 같이 구조상 비회전식 대칭인 센서의 경우, 서로 다른 방향으로의 위치설정은 통상 서로 다른 정밀도로 이루어진다. 이 경우, 복수의 광 센서가 사용될 수 있거나 서로 다른 방향으로 배향될 수 있거나 회전형 센서가 사용될 수 있다.
위치 마킹에 대한 가동부의 위치는 스테핑 모터의 단차를 계수함으로써 결정 될 수 있다. 예컨대 위치설정은 과다하도록 구성될 수 있다. 위치설정은 기계적 공차를 보상할 수 있다.
위치설정을 위해 다른 센서와 마킹이 사용될 수도 있다. 예컨대 센서는 자기 코일, 카메라 또는 광선일 수 있다. 따라서 마킹은 예컨대 유도성 도전요소, 색상 마킹 또는 광선 차단부재 일 수 있다. 예컨대, 스테핑 모터에 의해 이동되는 부분이 한정된 조정 위치(원위치)에 있는지 여부를 검출하기 위해 광선이 사용될 수 있다. 도8과 도 16을 참조하여 이런 종류의 센서(438)를 설명한다.
대안으로, 센서는 고정 장착될 수도 있으며 위치 마킹은 가동부에 마련될 수 있다. 도1c를 참조하면, 예컨대 위치 마킹은 원심분리기 회전자(212) 또는 용기 홀더(120) 상에 마련될 수 있다. 이에 따라 원심분리기 회전자(212)의 회전각은 광학센서를 이용하여 위치설정될 수 있다.
위치설정 마킹을 이용하여 원심분리기 회전자(212) 또는 여러 다른 가동부를 위치설정하기 위해 가동 센서를 이용하는 것도 가능하다. 예컨대 피펫 유닛(500)과 같이 스테핑 모터에 의해 이동 가능한 센서 유닛에 장착되는 센서가 사용될 수 있다. 가동부의 위치설정은 다음 단계에 의해 수행된다.
- 스테핑 모터에 의해 이동 가능한 센서 유닛의 위치 조정한다. 즉 예컨대 광학 센서로 고정 마킹을 판독함으로서 센서 유닛의 원위치를 설정한다. 마킹은 예컨대 작업대(2)에 마련될 수 있다.
- [예컨대 원심분리기(200)의 경우] 가동부의 이동 영역에 있는 한정된 위치로 센서 유닛을 이동시킨다. 한정된 위치는 센서 유닛의 스테핑 모터의 단차수를 계수함으로써 도달된다.
- 광한 센서가 가동부 상의 마킹, 가능하게는 원심분리기 회전자와 동시 회전 가능한 마킹이 과학 센서와 한정된 관계에 있다고 검출할 때까지 가동부를 이동시킨다. 즉 원심분리기 회전자(212)를 회전시킨다.
- 한정된 관계로부터 가동부의 위치를 계산한다.
대안으로, 가동부의 위치는 가동부의 이동 영역에 걸쳐 센서 유닛을 이동시킴으로써 검출될 수도 있다. 한편, 센서 유닛의 위치는 스테핑 모터의 단차의 수를 계수함으로써 갱신된다. 광학 센서가 가동부 상의 마킹이 광학 센서에 대해 한정된 관계에 있다고 결정하는 순간, 가동부의 위치는 한정된 관계로부터 계산될 수 있다.
생물학적 물질, 특히 액체를 위한 용기의 충전수위를 점검하기 위한 충전수위 점검장치는 이런 종류의 충전수위 점검장치를 사용하지 않고도 장치에 충분한 양의 버퍼를 제공할 책임이 사용자에게 남기 때문에 유리하다. 따라서 사용자에 의해 점검에 수반되는 오차 위험과 작업이 저감될 수 있다.
또한, 분말과 같은 고형 물질이나 그 밖의 액체의 충전수위를 점검하는 것도 가능하다. 특히, 각각의 충전수위가 소정 간격 내에 있도록 보장하는 것이 가능하다. 이런 물질의 존재는 후술하는 방법을 이용하여 점검될 수 도 있다.
예컨대 충전수위 점검장치를 이용하여 원심분리기 내에서 필터 용기(스핀 튜브)의 충전수위가 너무 높지 않도록 보장하는 것이 가능하다. 결국, 필터 용기가 넘칠 경우 경고가 주어질 수 있다. 이로써, 원심분리 동안 필터 용기의 차단을 방지하는 것이 가능하다.
액체의 충전수위를 측정하기 위해 다양한 방법이 이용될 수 있다. 상호 오염을 방지하기 위해서는 무접촉 방법이 특히 유리하다. 이하 여러 무접촉 충전수위 측정방법을 예로 설명한다.
통과 시간의 광학 측정시, 가벼운 자극이 광 섬유를 거쳐 용기로 공급된다. 액체 표면에서 반사된 광은 광 다이오드에 의해 검출된다. 자극과 반응 간의 시간 지체는 충전수위의 깊이에 대한 측정값이다.
초음파 측정시, 초음파 자극이 예컨대 압전 세라믹소자와 같은 압전소자에 의해 방출된다. 액체 표면에서 반사된 자극은 시간 지체후 동일한 압전소자에 의해 수신된다. 측정된 통과 시간은 센서와 액체 표면 사이의 거리에 대한 측정값이다. 약 ±1의 해상도와, 바람직하게는 약 250 ㎑의 전소 주파수인 센서를 이용하는 것이 바람직하다. 또한 기준면을 이용하여 시스템을 조정하는 것이 바람직하다.
용량 측정시, 용량 센서 헤드가 센서의 절환점에 도달할 때까지 액체 표면 쪽으로 이동된다. 절환점은 센서 헤드의 용량 전극이 표면에 근접할 때 도달된다.
광학적 전송율 측정시, 레이저의 파장은 레이저 광의 충전수위에 따라 흡수되도록 선택된다. 예컨대 약 1300 nm의 파장 영역이 유리하다. 흡수량은 충전수위의 측정값을 구성한다.
광학적 각도 측정시, 레이저 빔이 액체 표면에서 반사된다. 반사각과 이에 따른 액체 표면이 광학 라인 센서를 이용하여 결정된다. 이 과정에서, 물질의 표면은 레이저나 그 밖의 방사 공급원에 의해 조사되고 액체(또는 고형 물질)의 표면에 의해 반사된 또는 확산 재발사된 방사선이 방사선 측정기에 의해 측정되며, 바사선 측정기에 의해 측정된 방사선에 따라 방사 공급원, 방사선 측정기 및 용기는 물질 표면에 수직한 부분과 방사 공급원에서 물질 표면으로 통과하는 제1 빔 간의 제1 각도가 물질 표면에 수직한 부분과 물질 표면에서 방사선 측정기로 통과하는 제1 빔에 의해 반사된 빔 사이의 제2 각도와 동일하도록(예컨대 방사 공급원을 기울임으로써) 서로에 대한 공간 관계를 이루게 되며, 뒤이어 물질 표면의 높이가 방사 공급원, 방사선 측정기 및 용기의 공간 관계의 함수로서 결정된다.
물질 표면의 수위는 일반적으로 제1 및 제2 각도가 동일하다는 사실을 이용하여 결정된다. 조사 작업은 통상 3 mm의 광속 직경을 갖는 광속 빔을 이용하여 수행된다. 각방향 측정을 위해서, 예컨대 위치설정 및/또는 적재 점검과 같은 다른 목적을 위해서도 사용되는 광 센서를 사용하는 것이 유리하다.
광 센서, 특히 광학적 각도 측정을 위해 광학적 반사광 센서가 사용될 때, 다음의 오차 생성원을 고려해야 한다. 특히, 첫째로 광이 사방으로 반사되도록 하는 표면파가 있을 수 있다. 이는 전체 범위에 걸친 오류 신호를 가져올 수 있다. 따라서, 표면파의 여러 개의 파장 정점 위의 영역이나 충분히 긴 기간에 걸친 결정을 수행하는 것이 유리하다. 이로써, 표면파는 신호 최대값이 편평면의 반사각에 대부분 대응하는 반사각에서 얻어지도록 평준화 된다. 또한 용기의 벽과 기부에서의 반사를 여과하는 것이 바람직하며, 그렇지 않을 경우 이들 반사는 측정을 왜곡할 수 있을 것이다. 이는 용기의 현상이 알려진 경우 가능하다.
바람직하게는 그 수준이 연구 중인 특수 액체에 따라 마찰력을 고려하는 것도 바람직하다. 마찰력은 용기의 벽에 렌즈 형상면을 형성하게 된다. 이 표면이 고려되지 않는다면, 좁은 용기의 경우 오차를 가져올 수 있다. 마찰력을 고려하기 위해서, 스폿 크기가 용기 내단면 보다 크게 작은 것이 유리하다. 이에 따라, 반 사각은 수평 위치의 함수로서 측정될 수 있다. 의존도와 마찰력을 고려한 모델을 비교함으로써, 표면의 곡률이 결정되고 보상될 수 있다. 대안으로, 스폿이 너무 작다면, 스폿은 표면이 사실상 수평인 용기의 중심으로 향하게 될 수도 있다. 이를 위해, 스폿의 면적은 용기의 내단면의 1/10보다 작은 것이 바람직 하다.
용기의 특성 및/또는 용량을 검출하기 위해, 용기 자체 또는 용기를 위한 수용부에 부착된 마킹이 판독될 수 있다. 예컨대, 이런 마킹은 도12에 도시된 마킹돌기(721, 722)의 형태일 수 있다. 이런 마킹은 가동 광 센서에 의해 또는 광선이나 그 밖의 다른 센서를 이용하여 판독될 수 있다.
또다른 예에서, 용기의 크기는 용기의 파지부의 크기에 따를 수 있다. 이 경우, 용기를 파지할 때 용기의 크기는 파지 아암의 폐쇄 이동의 진폭을 측정함으로써 결정될 수 있다.
또다른 예에서, 용기의 크기는 그 길이에 따를 수 있다. 이 경우, 용기는 그 길이에 따라 수직하게 보유되도록 그리퍼에 의해 파지되고 그리퍼가 수평 광 경로를 갖는 하나 이상의 광선(852)(도1a 참조) 상부에 한정된 높이에서 이동되는 것이 유리하다. 용기의 길이와 특수 광선의 높이에 따라, 광선의 광 경로는 용기에 의해 차단되거나 차단되지 않을 수 있다. 길이는 광선이 차단되었는지 여부 또는 어느 광선이 차단되었는지에 대한 정보로부터 결정되거나 좁혀질 수 있다. 길이를 결정하기 위해 필요하다면, 그리퍼는 서로 다른 높이의 광선 또는 광선들 위로 수차례 이동될 수 있다. 그리퍼는 광 경로가 차단될 때까지 수직 검출시 광선 위에 위치되거나 이동될 수 있다.
유저 인터페이스, 작업 개념
장치의 작업 개념은 간단하고 직관적인 작업을 위한 것이다. 장치에 대한 사용자 안내가 특히 그 작업에 기여한다. 과정을 수행하기 위해 가능한 적은 입력 단계로서 가능한 직관적인 단계가 요구되고 사용자에 의해 요구되는 관련 정보는 가능한 이해하기 쉬운 형태로 표시되도록 구성된다. 예컨대, 이에 대한 기여는 자주 사용되는 과저의 설정이 저장될 수 있고 직접 호출될 수 있으며 변경을 거의 요하지 않는 입력 필드는 통상적으로 통과된다는 사실에 의해 이루어진다.
장치는 사실상 TFT 터치 스크린을 이용하여 조작된다. 예컨대, 240 x 320 픽셀의 해상도를 갖는 터치 스크린이 사용될 수 있다. 키와 스위치 같은 다른 조작 요소들도 예컨대 비상 차단 기능 또는 개별 모듈의 단독 작업을 위해 선택사항으로 가능하다. 장치는 또한 예컨대 진단 데이터를 전송하거나 소프트웨어 갱신을 진행하거나 장치의 원격 작업을 허용하기 위해 프로토콜과 매개변수를 적재하거나 저장하기 위해 디지털 데이터 교환을 위한 인터페이스를 포함한다. 도16은 이런 과정 및 유사한 과정을 위한 USB 인터페이스(870c) RS232 인터페이스(870d)를 도시한다.
도17b에는 디스플레이(910)에 도시된 사용자 안내를 위한 통상의 화면 설계가 도시된다. 도시된 화면(930)은 헤딩부(932), 값 필드 및 다양한 키["Standard" 937; "Save"; "Cancel"]를 갖는다.
헤딩부(932)는 예컨대 메뉴에서 사용자 안내에 있어 현재 위치에 대한 지침 으로서 작용한다. 헤딩부(932)에서 과도하게 긴 문장은 단축된다. 이는 일련의 도트에 의해 지시된다. 보다 중요한 쪽이 문장의 좌측인지 또는 우측인지에 따라 우측이나 좌측에서 차단된다.
값 필드는 값들, 이 경우에 버퍼 부피를 수정하기 위해 사용된다. 값 필드는 온/오프 제어요소(938)를 포함한다. 제어요소(938)의 "+"키를 누르면 값이 증가되고 "-"키를 누르면 값이 감소된다. 가능한 문턱값(934, 935)등이 도시되어 있다. 문턱값이 도달되면, 대응하는 제어요소(938)의 키는 비활성화 된다.
도시된 값 필드와 유사하게, 예컨대 많은 프로토콜로부터 프로토콜을 선택하기 위해 고정된 수의 요소로부터 어느 요소를 선택하기 위한 항목 필드(미도시)를 갖는 것도 가능하다. 제어요소(938)와 마찬가지로, 항목 필드는 원하는 요소를 선택하기 위한 화살표 키를 갖는다. 어떤 시간의 현재 요소가 프레임 내의 굵은 글씨와 큰 폰트로 도시되어 있다. 항목 필드는 선택된 요소에 의해 발생하게 될 것을 설명하는 동작 키를 포함한다. 선택된 항목 요소의 표현물이 직접 눌려질 때 가장 적당한 동작이 수행된다.
장치가 처음 사용될 때, 도17a에 도시된 바와 같이 시작화면(920)이 도시된다. 시작 화면(920)은 상술한 도17b의 화면과 전적으로 대응하지는 않는다. 이 화면은 두 개의 급시동 키(924)와, 프로토콜 키(922)와, 설비 설정 및 그 밖의 기능으로의 접근을 위한 툴 키(926)를 갖는다. 시작 화면 상의 키가 작동되는 순간, 사용자는 대응 메뉴를 보게 된다.
급시동 키(924)는 마지막으로 시작되는 프로토콜(좌측 키)과 마지막 이전 프 로토콜(우측 키)을 보여준다. 두 개보다 많은 급시동 키가 마련될 수 있다. 급시동키(924)의 자막은 프로토콜이 시작되면 변경된다. 프로토콜이 급시동 키에 할당되어야 하는 경우, 대응하는 급시동 키(924)는 장기간 작동될 수 있다.
프로토콜의 개별 표시 매개변수는 변경될 수 있다. 개조된 매개변수 집합을 갖는 프로토콜이 저장될 수 있고 항목 필드를 이용하여 선택될 수 있다. 그후, 매개변수 집합은 옵션 키를 이용하여 개조될 수 있다.
예컨대, 도18a와 도 18b는 프로토콜을 진행하기 위한 통상의 작업 과정을 도시한다. 제1 화면(920)은 도17a에 도시된 시작화면이다. 급시동 키가 눌려지면(911), 하나 이상의 화면(940)에는 소모성 물질을 장치에 적재하기 위한 명령(946)과 프로토콜을 위한 다른 준비가 나타난다.
표시된 화면(940)은 버퍼액을 위한 수용부(710)의 다양한 위치(942)를 위해 특정 프로토콜에 요구되는 액체 수준(944)과 액체를 보여준다. 도18a는 전체 화면(940)을 도시한다. 여기에서, 액체는 색상 부호로 되어 있으며 필수적인 액체 수준은 그래프적으로 표시된다. 적재시 상세한 정보는 "next"(미도시) 키를 누르면 얻어진다. "Skip" 키를 누르면 사용자 안내의 이 부분이 넘어간다.
원심분리기 덮개가 개방되는 순간, 유저 인터페이스도 원심분리기(미도시)를 적재하기 위한 명령을 표시한다.
도시된 예에서, "Skip" 키가 눌려진다(911). 도18a에 도시된 다음의 세번째 화면(950)은 수행될 프로토콜 단계들의 개관을 보여준다. 이들 단계는 진행 막대(951)의 요소로서 도시된다. 표시된 화면에는 프로토콜 단계들인, 초기 화("Initialize"), 용해("Lyse"), 배양("Incubate"), 용해("Lyse") 및 결합("Bind")이 도시된다. 공간상의 이유로 인해 표시될 수 없는 다른 단계들은 보여지지 않으며, 예컨대 도트(미도시)와 같은 요소에 의해 지시되거나 다른 시간에 보여지는데, 또다른 단계들은 요소를 만지면 지시될 수 있다.
"Edit" 키를 사용하면 예컨대 버퍼의 종류나 양, 이중 착시, 시작부피, RNase 처리 등과 같이 프로토콜의 다양한 매개변수를 조화시키는 것이 가능하다. "Start" 키(911)를 누르면 프로토콜이 시작된다.
도18b에는 프로토콜이 진행되는 동안 표시되는 화면(950)이 도시된다. 이 화면은 진행 디스플레이에 남은 예상 시간(945)과 실질적으로 진행된 프로토콜 단계(952)를 보여준다. 프로토콜은 언제라도 중단될 수 있지만 다시 계속될 수 있다. 인터럽트 키는 비상 차단(off) 버튼이 아니다. 다양한 과정이 최종 프로그램 종료 전에 완결되고 스핀들은 시작 위치로 복귀한다.
또한, 원심분리기와 교반기는 자체적으로, 즉 프로토콜에 돌깁해서 작동될 수 있다. 이들 기능은 예컨대 도17a의 시작 화면의 툴 메뉴(926)를 이용하거나 특수 키를 이용하여 접근될 수 있다.
다양한 설비 설정이 시작화면(도17a 참조)의 툴 메뉴(926)를 누른 후 선택 될 수 있다. 그후, 다음 설정 옵션을 갖는 메뉴가 나타난다.
- 프로토콜에 돌깁적인 원심분리기(200) 사용
- 프로토콜에 독립적인 가열 및/또는 교반
- 예컨대 가동부의 재설정과 같은 보수; 원심분리기 덮개의 개폐
- 예컨대 화면 휘도, 음성 신호와 같은 설정
- 예컨대 로그 파일, 설비 특성(일련번호, 명세사항 등) 저장, 갱신 수행 등 과 같은 시스템 제어
- 온도, 전압, 오차 메시지 등과 같은 시스템 설정
메뉴 항목의 순서는 사용 빈도에 따를 수 있으며, 메뉴에 자주 나타나는 기능이 보다 요구된다. 기본적으로, "Standard" 키도 이용 가능하다. 이 키는 선정 요소를 위한 표준값을 설정한다.
장치는 USB 마스터로서 구성된 USB 인터페이스(870c)를 갖는다. 이를 이용함으로써 데이터를 USB 메모리 스틱에 대해 판독하고 기록할 수 있다. 따라서 USB 메모리 스틱은 PC와 장치 간의 매개체로 작용할 수 있다. 대안으로, 이더넷 또는 RS232와 같은 다른 인터페이스가 사용될 수도 있으며 웹 서버와 같은 그 밖의 기능이 수행될 수 있다.
다음 데이터들은 USB 인터페이스를 사용하여 USB 메모리 스틱으로 교체될 수 있다.
- 프로토콜(개별 프로토콜 또는 많은 프로토콜을 동시에 적재하고 저장)
- 장비 정보 저장(예컨대 진단 정보, 서비스 데이터나 오차 데이터를 갖는 로그 파일, 상태 파일 등)
- 펌 웨어 또는 소프트웨어의 갱신
또한 프로토콜과 그 밖의 파일들이 (개별 프로토콜 또는 많은 프로토콜이 동 시에) 삭제 될 수 있다. 프로토콜은 SPS 알고리즘으로서 보호되고 xml파일로 저장된다.
각 종류의 파일(예컨대 적재 또는 저장될 프로토콜, 펌 웨어 등)은 인덱스가 소정 이름을 나타내는 USB 메모리 스틱의 인덱스 구조와 연관된다. USB 메모리 스틱 내외로의 파일 전송은 그 자체의 메뉴를 제공하는 특별한 보조 프로그램을 이용하여 수행된다. 사용자는 표적 장비에 이미 존재하는 파일을 덮어쓰거나 이미 존재하지 않는 파일만을 전송하는 선택을 갖는다.
장치가 특별한 서비스 소프트웨어가 설치된 RS232 인터페이스(870d)을 통해 PC에 접속된다면 다른 서비스 기능들이 수행될 수 있다.
작업은 가장 공통적인 용도를 위해 가장 용이하게 가능한 사용을 위해 구성 된다. 이들 용도는 일반적으로 새로운 프로토콜의 진행과 프로토콜의 제거이다.
프로토콜
이하, 예시적인 프로토콜을 참조하여 상술한 일부 모듈을 갖는 장치에서 생물학적 물질을 처리할 때 수행될 수 있는 부분 단계들을 설명한다. 우선, 도18a에 도시된 바와 같이, 요구되는 프로토콜이 검색되고 선택사항으로 프로토콜 매개변수가 선택된다. 이에 따라, 장치는 장치를 적재하기 위한 명령(940)을 발한다. 장치는 이들이들 명령에 따라 손으로 적재된다. 대안으로, 장치는 자동적으로 또는 일부 자동적으로 적재될 수 있다. 특히,
- 소모성 제품 스테이션(701)(도12 참조)에 피펫 팁(730)과 같은 소모성 제 품과 버퍼액(712, 714, 716)을 수용한 수용부가 적재된다.
- 원심분리기(200)에 적절한 용기 홀더(120)와 용기(160, 170)가 적재된다.
- 히터/교반기(600)에 샘플 용기(170)가 적재된다. 처리 대상 샘플은 샘플 용기(170)에 수용된다.
대안으로, 적재는 예컨대 장치에 준비된 스테이션(701)이나 용기 캐리어(610)를 삽입함으로써 수행될 수 있다.
그후 적재는 장치에 의해 일관성과 완전성이 점검된다. 상술한 바와 같이, 점검은 예컨대 작업대 위로 이동 가능한 광 센서(810) 및/또는 초음파 유닛(830)에 의해 수행될 수 있다. 다른 공정 매개변수(예컨대, 검출된 샘플용기(170)의 수로부터 처리 대상 샘플의 수)가 점검에 의해 얻어질 수도 있다.
프로토콜 단계들은 샘플들을 처리하기 위해 수행된다. 예로서, 용해, 펠릿화, 결합, 세척, 용리 단계를 포함하는 세포에서 얻은 생체분자를 정제하기 위한 프로토콜의 자동 진행을 설명한다. 처리 작업은 예컨대 공보물인 "퀴아젠 벤치 가이드(QIAGEN Bench Guide)", "템플레이트 정제 및 DNA 분석을 위한 키아젠 가이드(QIAGEN Guide to Template Purification and DNA Sequencing)", 및 "퀴아젠 퀴아프렙(기록상표) 스핀 미니프렙 핸드북(QIAGEN QIAprep Spin Miniprep Handbook)(제2판, 2005년 6월)"에 설명된 다른 프로토콜들을 포함할 수도 있다. 또한, 수행되는 프로토콜 단계들은 단지 일부 단계들만 포함하거나 이들 단계 이외에 또는 이들 단계 대신 다른 단계들을 포함할 수 있다.
용해 단계를 위해, 샘플 물질은 손으로 또는 선택사항으로 그리퍼(400)에 의 해 샘플 용기를 구비한 히터/교반기로 전달되거나 피펫 유닛(500)이 히터/교반기로 전달된다. 버퍼액은 샘플 물질 내로 피펫 계량된다. 예컨대 피펫 팁이 피펫 계량 과정에 오염되지 않도록 보장하기 위해 피펫 팁이 충분한 높이에 있다고 본다면, 동일한 피펫 팁이 모든 샘플에 대해 사용될 수 있다.
버퍼액과 샘플 물질은 히터/교반기를 교반함으로써 혼합된다. 선택사항으로, 샘플은 히터/교반기에서 가열함으로써 한정된 온도가 되고 그 온도에서 소정 시간 동안 유지된다(배양). 선택사항으로, 다른 버퍼액이 첨가된다. 이제 원하는 생체분자가 버퍼액에 용해된다(용해물).
그후, 용해물은 도7을 참조로 설명된 바와 같이 피펫 계량에 의해 원심분리기로 전달된다. 별도의 피펫 팁이 각각의 샘플에 대해 이용되고 폐기물 처리 스테이션(740)으로 폐기된다.
그후, 선택적으로는 펠릿화 단계가 수행된다. 이 단계에서, 샘플은 용해물과 세포 잔해물의 보다 양호한 분리를 얻기 위해 원심분리된다. 샘플은 원심 분리기 내의 용기로 피펫 계량되어 전달된다. 이런 용기는 예컨대 보유위치(140)에 보유되는 에펜도프 용기(170)이거나 용기 홀더(120)와 일체인 용기(150)일 수 있다(예컨대 도11c 참조). 대안으로, 내부에 샘플을 구비한 샘플 용기(170)가 그리퍼(400)에 의해 원심분리기 내의 보유위치(140)로 전달된다. 그후 샘플은 세포 잔해물이 주로 용기의 바닥에 모이도록 원심분리기(200)에서 원심분리된다. 원심분리 동안, 원심분리기의 덮개(240)는 덮개 제어부(260)에 의해 폐쇄된다. 그후, 덮개는 원심분리기 내부로 접근할 수 있도록 다시 개방된다.
그후, 결합 단계가 수행된다. 결합 단계에서, 용해물은 피펫 계량되어 필터 용기(160) 또는 예컨대 멤브레인과 같은 운반 물질을 수용하는 용기(160)로 전달된다. 세포 잔해물의 함량이 증가된 용기의 기부에 있는 용해물의 일부는 전달되지 않는다.
운반 물질을 수용하는 용기(160)는 용기 홀더(120)의 보유위치(130 또는 150)에 위치한다. 원심분리를 수행함으로써, 용해물은 운반 물질을 통과하거나 운반 물질을 따라 가압되는데, 생체분자는 바람직하게는 운반 물질에 잔류한다. 잔류하는 용해물은 용기 홀더(120)의 폐기물 부피(122) 안으로 세정된다(도11c 참조).
그후, 세척 단계가 수행된다. 피펫 유닛(500)을 이용하여 용기(160)에 하나 이상의 세척액을 첨가한 후 용기(160)에 원심분리기에 의한 원심작용이 수행됨으로써 세척액은 운반 물질을 통과하거나 운반 물질을 따라 가압된다. 이로써 필요없는 성분이 운반 물질로부터 제거된다. 용해된 성분을 함유한 세척액은 용기 홀더(120)의 폐기물 부피(122) 안으로 세정된다. 선택사항으로 세척 단계는 반복될 수 있다.
용리 단계를 위해 용기(160)가 전달된다. 일반적으로 그리고 다른 프로토콜 단계에 독립해서, 용기(160)는 용리 단계에 앞서 그리퍼를 사용하여 생물학적 물질, 바람직하게는 액체를 수용하기 위한 다른 용기(170)로 전달된다. 바람직하게는, 용기는 그리퍼(400)를 사용하여 전달된다. 그리퍼는 바람직하게는 도6, 도8 및/또는 도9와 관련하여 설명된 여러 특징들을 갖는다. 특히 바람직하게는, 추가 용기(170)가 원심분리기(200)에 배열되고, 가장 바람직하게는 추가 용기(170)가 원심분리기 내의 용기 홀더(120)의 보유위치(140)에 착탈식으로 배열된다. 또한, 용기(160)가 액체의 배출을 위한 유출구를 구비해야 하는 것과 전달 후의 용기(160)는 추가 용기(170)에 대한 배열 관계에 있어서 원심분리 동안 용기(160)의 유출구를 통해 나온 액체가 추가 용기(170)에 수집되도록 배열되는 것이 바람직하다.
이하, 비제한적 용량에 있어서, 전달 대상인 용기(160)는 제1 보유위치(130)에 배열되고 추가 용기(170)는 원심분리기 내의 용기 홀더(120)의 제2 보유위치(140)에 배열된다고 가정한다(도11c 참조). 그 후, 프로토콜의 다른 단계에 독립해서, 그리퍼에 의해 다른 용기의 용기 전달이 다음과 같이 수행될 수 있다. 예컨대, 도8 및 도 9의 설명에서 예시된 바와 같이, 그리퍼 유닛(400)은 용기 홀더(120)와 관련하여 위치되는데, 위치설정 요소(452)는 용기 홀더의 위치설정 대응요소(124)와 상호 작용한다. 필요하다면, 그리퍼(410)는 그리퍼가 용기(160)를 파지할 수 있도록 구동부(431)의 축(436a)을 중심으로 피봇된다. 그리퍼는 용기를 파지하여 보유위치(130)로부터 제거할 수 있다. 그리퍼는 구동부(431)에 의해 축(436a)을 중심으로 피봇된다. 마지막으로, 그리퍼는 추가 용기(170)에 용기(160)를 배치하여 용기를 해제한다. 이런 이동의 경로 전체에 걸쳐 위치설정 요소(452)가 용기 홀더의 위치설정 대응요소(124)와 상호 작용하는 것이 바람직하다. 이는 예컨대 스프링(458)에 의해 보장될 수 있다.
대안으로, 용기(160)는 제1 용기 홀더(120)의 제1 보유위치(130)에서 추가 용기(170)로 전달될 수도 있는데, 추가 용기는 원심분리기 내에서 제1 용기 홀 더(120)가 아닌 추가 용기 홀더에 배열된다. 그후, 제거와 삽입 사이에 추가 용기 홀더와 관련하여 그리퍼 유닛을 위치설정하는 추가적인 단계가 수행되어야 한다.
그리퍼(410)의 다른 세부 사항과 상술한 이동은 도8 및 도9와 관련하여 위에서 설명했다.
용리 단계를 위해, 용리액이 용기(160)에 첨가되고(피펫 계량) 용기(160)가 원심분리기에 의한 원심 작용을 받는다. 용리액은 운반 물질로부터 원하는 성분을 용해시켜서 그 성분을 추가 용기 내로 세척한다. 추가 용기에서 원하는 성분은 준비 상태로 보유되고 용리액에서 용해된다.
마지막으로, 최종 "클리어링(clearing)" 단계에서, 과정의 중간 단계에 사용된 용기들이 예컨대 폐기물 처리 스테이션(740)으로 보내짐으로써 수동 또는 자동으로 폐기된다.

Claims (97)

  1. 개방 위치 및 폐쇄 위치를 취할 수 있고 연결 요소(164)를 통해 용기와 연결되는 덮개(166)를 포함하는, 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기(160)를 조작하기 위한 그리퍼 유닛(400)이며,
    용기를 파지하고 해제하기 위한 파지 아암(416a, 416b)을 포함하는 그리퍼(410)와,
    용기(160)와 관련하여 덮개(166)의 개방 위치인 소정의 위치에 덮개(166)를 보유하기 위한 덮개 홀더(414)를 포함하며,
    상기 덮개 홀더(414)는 덮개(166)를 위한 멈춤부를 제공하며, 파지 아암(416a)은 리세스(417a)를 포함하고, 상기 리세스(417a)는 연결 요소(164)가 리세스(417a)를 통해 연장될 수 있도록 구성되며, 상기 리세스(417a)와 덮개 홀더(414)에 의해 용기(160)가 그리퍼(410)에 대해 배향되는
    그리퍼 유닛.
  2. 제1항에 따른 그리퍼 유닛과, 원심분리기(200)를 포함하며, 그리퍼(410)는 원심분리기 내에 용기를 배치하거나 원심분리기로부터 용기를 제거할 수 있는
    생물학적 물질 처리장치.
  3. 연결 요소(164)를 통해 용기(160)에 부착되어 용기의 개구를 폐쇄하기 위한 덮개(166)를 포함하는 용기(160)를 용기 홀더(120) 내로 또는 용기 홀더(120) 밖으로 운반하기 위한 방법이며,
    그리퍼 유닛(400)에 의해 용기(160)를 파지하거나 보유하는 단계와,
    용기(160)와 관련하여 덮개의 개방 위치인 소정의 위치에 덮개(166)를 보유하는 단계와,
    상기 그리퍼 유닛의 덮개 홀더(414)에 의해 용기에 대해 덮개의 소정 위치를 유지하면서 상기 그리퍼 유닛(400)에 의해 용기 홀더 내로 또는 용기 홀더 밖으로 용기를 이동하는 단계를 포함하는
    용기 운반 방법.
  4. 연결 요소(164)를 통해 용기에 부착되어 용기의 개구를 폐쇄하기 위한 덮개(166)를 구비하는 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기(160)를 위한 용기 홀더(120)이며,
    용기 홀더는 원심분리기(200)에 사용하도록 구성되고,
    용기를 보유하기 위한 적어도 하나의 보유부재(130, 140, 150)와,
    용기를 파지하고 해제하기 위한 파지 아암(416a, 416b)을 포함하는 그리퍼 유닛(410)의 덮개 홀더(414)에 의해 덮개에 접근할 수 있도록 형성된, 용기에 부착된 덮개(166)를 보유하기 위한 적어도 하나의 덮개 수납부(132, 142, 144)를 포함하고, 덮개 홀더(414)는 용기(160)와 관련하여 덮개(166)의 개방 위치인 소정의 위치에 덮개(166)를 보유하도록 구성되며,
    상기 덮개 홀더(414)는 덮개(166)를 위한 멈춤부를 제공하며, 파지 아암(416a)은 리세스(417a)를 포함하고, 상기 리세스(417a)는 연결 요소(164)가 리세스(417a)를 통해 연장될 수 있도록 구성되며, 상기 리세스(417a)와 덮개 홀더(414)에 의해 용기(160)가 그리퍼(410)에 대해 배향되는
    용기 홀더.
  5. 생물학적 물질 처리장치(1)이며,
    제4항에 따른 용기 홀더와,
    원심분리기(200)를 포함하며,
    용기 홀더(120)는 원심분리기에 사용하도록 구성된
    생물학적 물질 처리장치.
  6. 생물학적 물질 처리장치(1)이며,
    제1항에 따른 그리퍼 유닛과,
    증가된 인식능을 갖는 적어도 하나의 용기부를 포함하는 생물학적 물질을 수용하기 위한 용기(160, 170, 730)를 위한 홀더(120)와,
    증가된 인식능을 갖는 용기부와 연관되는 홀더 내의 기록 영역을 조사하기 위한 방사 공급원(810b)과,
    기록 영역에서 나오는 방사선의 강도를 측정하기 위한 센서(810a)와,
    측정된 강도와 정의된 문턱값을 비교함으로써 용기의 존부를 기록하기 위해 설치된 평가 유닛을 포함하는
    생물학적 물질 처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    방사 공급원과 센서는 함께 이동 가능하며, 상기 장치는 보유영역에 대해 방사 공급원과 센서를 위치설정하기 위한 위치설정 수단도 포함하는
    생물학적 물질 처리장치.
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  9. 제1항에 따른 그리퍼 유닛과,
    생물학적 물질을 위한 용기(160, 170, 712, 714, 716)를 수용하기 위한 용기 홀더와,
    초음파원(830b) 및 초음파 센서(830a)를 구비한 센서 유닛과,
    초음파 센서의 센서 데이터의 함수로서 용기의 개방 상태를 결정하고 초음파 센서의 센서 데이터의 함수로서 용기가 개방된 상태에서 용기에 물질의 잠재적 존재를 결정하기 위한 평가 유닛을 포함하는
    생물학적 물질 처리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    센서 유닛은 이동 가능하며,
    방사선 센서(810a)와,
    방사선 센서의 센서 데이터의 함수로서 용기와 관련하여 센서 유닛을 위치설정하기 위한 위치설정 수단(316, 326)을 포함하는
    생물학적 물질 처리장치.
  11. 생물학적 물질 처리장치(1)이며,
    제1항에 따른 그리퍼 유닛과,
    용기(730)의 공급을 유지하기 위한 수용부 스테이션(720)과,
    용기의 특성에 대한 정보를 포함하는, 수용부 스테이션 상의 마킹(721, 722)과,
    마킹을 판독하기 위한 방사선 센서(810a)를 포함하는
    생물학적 물질 처리장치.
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