KR101376545B1 - 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체 및 그것을 이용한 생물학적 물질의 추출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 내부 공간을 복수의 분할 공간으로 분할하는 격벽 및 상기 내부 공간의 중심에 형성된 회전축 삽입공을 구비하는 로터; 상기 로터의 분할 공간내에 제거 가능하게 수용되어 상기 로터의 회전시에 기울어질 수 있으며, 다수의 튜브 삽입 공간을 형성하는, 복수의 랙; 상기 복수의 랙에 구비된 다수의 튜브 삽입 공간에 제거 가능하게 삽입될 수 있는, 복수의 튜브들; 및, 상기 복수의 튜브의 상부에 제거 가능하게 끼워질 수 있는 선충전 튜브;를 포함하는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체 및, 그것을 이용한 추출 방법이 개시된다.

Description

생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체 및 그것을 이용한 생물학적 물질의 추출 방법{Rotor assembly of cetrifugal separator for automatic extraction of biological material and extraction method of biological material using the same}

본 발명은 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치 및 그것을 이용한 생물학적 물질의 추출 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 생물학적 물질의 샘플로부터 필요한 특정 물질을 자동적으로 추출할 수 있는 원심 분리 장치에 구비되는 로터 조립체, 시약 튜브 및 그것을 이용한 생물학적 물질의 추출 방법에 관한 것이다.

오늘날 바이오 산업은 21 세기 국가 경쟁력을 좌우할 첨단산업중 성장속도가 가장 빠른 분야이다. 이중 유전자를 이용한 분자진단(molecular Diagnostic) 기술은 시장의 성장률이 연평균 13%로 고성장이 예상되고 있다. 이러한 분자진단을 위한 프로세스는 유전자 추출, 유전자 증폭, 유전자 분석과정을 통해 이루어지고 있다. 이중 생물학적 물질로부터 DNA, RNA등 유전자를 추출하는 방법은 대상 유전자물질에 따라 이에 적합한 추출 Kit 및 용액(Buffer)가 상용화 되어 있어, 일반 실험실에서는 상용화된 추출Kit 와 용액을 이용하여 원심분리기와 피펫 작업을 이용하여, 작업자가 수작업으로 시료를 분리, 추출하여 왔다. 반면 극히 일부의 공공기관이나 대형 건강 검진 센터등에서는 숙련된 작업자가 고가의 자동추출 시스템을 이용 생체물질을 추출하고 있다.

생물학적 샘플(시료)로부터 핵산, 단백질을 분리하는 방법은 다양한 방법이 개발 되어왔다. 예를 들어, 침전법, 액상추출법, 전기영동, 크로마토그래피등이 전통적으로 사용되어 왔으며, 이러한 조작을 간단히 하기 위해 고상추출법이 개발되어 왔다. 이 고상추출법은 선택성을 가지는 고체를 이용하거나 또는 고도의 선택성을 가지는 리간드를 고체상에 붙여 제조된 고체입자를 이용하는 것이다. 고상추출법은 컬럼에 고체입자를 충전하거나 필터용막을 컬럼에 충전하여 사용해 왔다.

이 경우 부착용량을 늘리기 위해 넓은 표면적을 가지는 미세한 입자나 시료가 적은 경우 필터형태의 막을 사용한다. 그런데 이러한 미세입자로 충전하거나 필터형태의 막을 사용하면 미세한 공극사이로 용액이 천천히 흐르는 문제점이 있다. 따라서, 용액을 빠르게 흘려주기 위해 원심분리기를 이용해 중력값을 높여주거나 진공을 걸어 압력차를 주는 방식을 사용하고 있다. 또는 표면적이 넓은 미세한 자성입자를 이용하면 용액의 서스펜션상태에서 빠르게 생화학물질을 부착시키고, 자기장을 가해 타겟물질이 부착된 자성입자를 응집시킨다음 용액을 제거하여 줄 수 있기 때문에 간편하게 분리할 수 있어 1970년대부터 기술이 개발되어 왔다.

일반적으로 생체물질의 유전자를 추출하기 위한 원심분리과정은, 두세번의 세정 과정을 거쳐 필터 컬럼 튜브(이하 필터 튜브라함)에 유전자를 붙이고, 나머지는 세정 튜브 외부로 분리한 다음, 유전자가 붙어 있는 필터 튜브를 용리(Elution) 튜브에 이전하여 에탄올등의 시약 버퍼(buffer)를 이용하는 용리 과정을 거친다. 즉, 유전자가 포함된 생체물질(혈액,세포,티슈등)을 튜브의 필터에 부착하기 위한 바인딩(Binding)과정, 유전자만을 필터에 부착하고 잔유물을 걸러내기 위한 워싱(Washing)과정, 마지막으로 순수 유전자(DNA,RNA)만을 추출하기 위한 용리(Elution)과정을 포함하게 된다.

대부분의 실험실에서는 이러한 생체물질 분리 및 추출 장치를 위해 원심분리기와 필터가 내부에 붙어있는 튜브(Tube) 및 추출용 시약(buffer)를 이용하고 있으나 수작업으로 인한 단순 반복 작업 으로 진행되고 있어, 시간과 노동력이 과다하게 소모되는 비효율적인 작업구조이며, 작업자의 숙련도에 따라 재현성, 균일성등에 차이점이 발생하고, DNA/RNA 순도 및 교차오염의 염려가 항상 우려 되어 왔다. 아울러 정해진 추출 프로토콜(Protocol)에 따라 작업을 진행해야 하므로, 수작업에 의한 추출 과정의 실수가 비일비재하게 발생하고 있는 상황이다.

이를 극복하기 위해 대량으로 샘플을 처리해야하는 일부 관공서 실험실이나 대형 건강 검진 센터등에서는 생산성과 정확성을 위해 자동추출장비를 이용중이나 장비 가격이 고가이며, 특정 물질의 추출을 위해선 일부는 다시 수작업으로 해야하는등 일반실험실이나 중급형 병원, 바이오업체, 보건소등 많은 고객으로 저변확대가 되지 않는 상황이며, 유전자 추출장비는 90% 이상 고가의 자동장비를 수입사용중으로 국산화 필요성이 대두되어왔다.

한편, 현재의 유전자를 추출 방식은 크게 2가지로 분류할 수 있다. 자성의 원리를 이용하여 DNA, RNA를 마그네틱 비드에 붙이고, 자석으로 분리, 추출하는 마그네틱 비드(bead)방식과 DNA, RNA등을 멤브레인 필터에 바인딩(binding)하는 멤브레인 필터 방식으로 구별할 수 있다.

마그네틱 비드방식의 자동 추출장비는 장치 구성이 용이하다. 이방식은 동시 추출 건수도 다양하고, 가격도 다양하다. 마그네틱 비드방식은 대량추출이 가능하고, 사용상 편리한 점이 장점이나 소모품인 비드나 시약 가격이 고가로 건당 추출 비용이 높아, 추출 과정의 최종 단계인 용리시에 시약을 비드로부터 완전 건조하는것이 어려운 단점이 있다.

멤브레인 필터방식은 원심분리 방식과 진공 압력을 이용하여 컬럼에 공기를 가하는 추출 방식으로 구분된다. 이중 원심분리방식이 진공압력을 이용한 방법보다 더 우수하다. 원심분리 방식은 추출순도, 성능면 에서 더 우수하고, 일반 실험실에서 수작업을 할때 일반적으로 사용중인 필터 튜브를 사용하기 때문에 추출건당 비용이 저렴하고, 일반 실험자에게 익숙한 방식이다. 그러나 이방식은 고속회전을 요구하고, 자동 추출을 위해서는 필터튜브의 이동 과정, 추출 시약의 자동분주를 위한 메커니즘등이 요구되어 자동화하기에 어려움이 있었으며, 교차 오염 발생, 원가 상승등의 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체, 추출 시약 튜브 구조, 시약 주입 방법 및 그것을 이용한 원리 분리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 생물학적 물질의 자동 추출이 용이하고, 신속 정확하게 수행될 수 있는 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체 및 그것을 이용한 원리 분리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 시약을 튜브에 주입하는 과정등에서 오염이 방지될 수 있고, 원심 분리시에 소음이 방지될 수 있으며, 시약의 주입 및 튜브의 교체등이 자동적으로 수행될 수 있는 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체 및 그것을 이용한 원리 분리 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명에 따르면, 내부 공간을 복수의 분할 공간으로 분할하는 격벽 및 상기 내부 공간의 중심에 형성된 회전축 삽입공을 구비하는 로터; 상기 로터의 분할 공간내에 제거 가능하게 수용되어 상기 로터의 회전시에 기울어질 수 있으며, 다수의 튜브 삽입 공간을 형성하는, 복수의 랙; 상기 복수의 랙에 구비된 다수의 튜브 삽입 공간에 제거 가능하게 삽입될 수 있는, 복수의 튜브들; 및, 상기 복수의 튜브의 상부에 제거 가능하게 끼워질 수 있는 선충전 튜브;를 포함하는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체가 제공된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 다수의 튜브 삽입 공간은 상기 복수의 랙 각각에 제거 가능하게 수용될 수 있는 튜브 홀더에 형성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 격벽으로부터 스윙 축이 돌출되고, 상기 랙의 측벽에 형성된 축 삽입홈에 상기 스윙 축이 결합됨으로써, 상기 로터 조립체의 회전시에 상기 랙이 상기 스윙 축을 중심으로 회전하여 기울어진다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 복수의 튜브들중 적어도 하나는, 튜브의 내부에 필터가 구비되고 저부가 개방되어 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 선충전 튜브는 하나 이상의 격리 공간이 형성된 본체부 및, 상기 본체부로부터 연장되고 저부에 개방구가 형성된 연장부를 구비하고, 상기 하나 이상의 격리 공간의 각각의 저부에 해당하는 본체부의 저부를 천공함으로써 각각의 격리 공간에 충전된 용액이 상기 연장부의 개방구를 통해 배출될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 로터의 상부 단부를 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링 및 상기 베어링이 설치된 지지 부재를 더 구비한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 선충전 튜브는 하나 이상의 격리 공간이 형성된 본체부, 상기 본체부로부터 연장되고 저부에 개방구가 형성된 연장부, 상기 본체부의 서로 반대편에 있는 외표면에 형성된 결합용 돌출부 및 결합용 요부;를 구비하고, 어느 하나의 선충전 튜브의 결합용 돌출부 또는 결합용 요부는 다른 하나의 선충전 튜브의 결합용 요부 또는 결합용 돌출부와 서로 결합 또는 분리될 수 있고, 상기 하나 이상의 격리 공간의 각각의 저부에 해당하는 본체부의 저부를 천공함으로써 각각의 격리 공간에 충전된 용액이 상기 연장부의 개방구를 통해 배출될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 로터 조립체의 회전량을 측정하기 위하여, 로터 조립체에 표시된 마킹(marking)을 촬상할 수 있는 카메라 또는 로터 조립체에 설치된 발광부의 광을 수광할 수 있는 수광 센서를 더 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 로터를 내부에 수용할 수 있도록 로터의 외측에 배치된 챔버 및, 상기 챔버에 냉각용 공기를 송풍할 수 있는 팬(fan) 또는 냉각 장치를 더 포함한다.

또한 본 발명에 따르면, 격벽에 의해 형성된 복수의 분할 공간내에 설치된 랙을 가지는 로터 조립체에서, 로터 조립체의 회전시에 발생하는 원심력에 의해 상기 랙이 기울어질 수 있게 설치하고, 상기 랙에 구비된 튜브 삽입 공간 또는 상기 랙에 수용된 튜브 홀더에 제 1 내지 제 3 튜브를 삽입하고, 상기 제 2 튜브에는 필터를 제공하고 저부에 개구를 형성하고, 제 2 튜브의 상단부에 끼워질 수 있는 선충전 튜브에 형성된 제 1 내지 제 3 격리 공간들에 각각의 시약들을 충전시키거나 미리 충전된 선충전 튜브를 튜브 거치대에 배치하는, 생물학적 물질의 추출 준비 단계; 생물학적 물질의 샘플에 전처리 시약을 첨가하여 DNA를 분리하기 위해 세포나 조직의 멤브레인의 세포를 파괴(Cell lysis)하고, 세포 찌꺼기를 제거하거나, 샘플 종류에 따라 제 1 튜브에 샘플을 넣고 원심 분리하여 상하층을 분리하는 생물학적 샘플의 전처리 단계; 상기 전처리된 샘플중 일부나 전부를 상기 제 2 튜브에 주입하고, 상기 선충전 튜브를 제 2튜브의 상단부에 삽입하는 단계; 상기 로터 조립체를 이용하여 원심분리를 수행하여 생물학적 유전물질을 제 2 튜브에 구비된 필터에 부착시키는 바인딩 단계; 상기 선충전 튜브의 제 1 격리 공간을 천공함으로써 제 1 격리 공간의 시약을 제 2 튜브에 주입하면서 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 제 1 세정 단계; 상기 선충전 튜브의 제 2 격리 공간을 천공함으로써 제 2 격리 공간의 시약을 제 2 튜브에 주입하면서 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 제 2 세정 단계; 상기 선충전 튜브가 끼워진 상태의 상기 제 2 튜브를 상기 제 3 튜브에 삽입하고, 상기 제 3 격리 공간을 천공함으로써 제 3 격리 공간의 시약이 제 2 튜브의 저부에 있는 개구를 통해 제 3 튜브로 유동하는 상태로 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는,단계;를 포함하는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체를 이용한 추출 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 격벽에 의해 형성된 복수의 분할 공간내에 설치된 랙을 가지는 로터 조립체에서, 로터 조립체의 회전시에 발생하는 원심력에 의해 상기 랙이 기울어질 수 있게 설치하고, 상기 랙에 구비된 튜브 삽입 공간 또는 상기 랙에 수용된 튜브 홀더에 제 1 내지 제 3 튜브를 삽입하고, 상기 제 2 튜브에는 필터를 제공하고 저부에 개구를 형성하고, 제 2 튜브의 상단부에 끼워질 수 있는 선충전 튜브에 형성된 제 1 내지 제 4 격리 공간들에 각각의 시약들을 충전시키거나 이미 충전된 선충전 튜브를 튜브 거치대에 배치하는, 생물학적 물질의 추출 준비 단계; 생물학적 물질의 샘플에 전처리 시약을 첨가하여 세포나 조직의 멤브레인의 세포를 파괴(Cell lysis)하고, 세포 찌꺼기를 제거하거나, 샘플 종류에 따라 제 1 튜브에 샘플을 넣고 원심 분리하여 상하층을 분리하기 위한, 생물학적 샘플의 전처리 단계; 상기 전처리된 샘플중 일부나 전부를 상기 제 2 튜브에 주입하고, 상기 선충전 튜브를 상기 제 2 튜브의 상단부에 삽입하는 단계; 상기 선충전 튜브의 제 1 격리 공간을 천공함으로써 제 1 격리 공간에 포함된 바인딩 시약을 제 2 튜브에 주입한 후, 상기 로터 조립체를 회전하면서 유전물질을 제 2튜브의 필터에 부착하는 바인딩 단계; 상기 선충전 튜브의 제 2 격리 공간을 천공함으로써 제 2 격리 공간의 시약을 제 2 튜브에 주입하면서 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 제 1 세정 단계; 상기 선충전 튜브의 제 3 격리 공간을 천공함으로써 제 3 격리 공간의 시약을 제 2 튜브에 주입하면서 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 제 2 세정 단계; 상기 선충전 튜브가 끼워진 상태의 상기 제 2 튜브를 상기 제 3 튜브에 삽입하고, 상기 제 4 격리 공간을 천공함으로써 제 4 격리 공간의 시약이 제 2 튜브의 저부에 있는 개구를 통해 제 3 튜브로 유동하는 상태로 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체 및 그것을 이용한 원심 분리 장치는 생물학적 물질을 용이하고 정확하게 추출할 수 있게 한다. 또한 종래 기술에서 문제가 되었던 다양한 문제점을 극복할 있게 한다. 예를 들어, 세정용 시약 및 용리용 시약을 선충전 튜브에 선충전하고, 선충전 튜브를 천공하여 각각의 시약을 실리카 멤브레인 필터가 붙어있는 필터 튜브에 분배함으로써, 기존의 발명에서 1 회 주입량보다 현저하게 많은 시약이 들어있는 용기에서 1 회 주입량 만큼 시약을 흡입하여 필터 튜브로 분주하는 동안 발생될 수 있는 교차 오염등이 방지될 수 있으며, 자동 분주를 위한 별도의 메카니즘이 필요하지 않아 원가 절감이 가능하고, 외관의 크기를 작게 할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 원심 분리 장치에 구비되는 로터 조립체의 개략적인 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 도시된 로터 조립체의 랙 및 튜브 홀더에 대한 개략적인 사시도이다.
도 3 은 도 1 에 도시된 튜브 홀더의 개략적인 사시도이다.
도 4 는 튜브 홀더의 다른 예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 5 는 튜브 홀더에 튜브 및 선충전 튜브가 삽입된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 6 은 선충전 튜브에 대한 개략적인 사시도이다.
도 7 은 도 1 에 도시된 로터 조립체의 개략적인 측단면도이다.
도 8a 및 도 8b 는 본 발명에 따른 원심 분리 장치가 포함되는 자동 추출 장치의 개략적인 측면도 및 평면도를 도시한다.
도 9a 및 도 9b 는 본 발명에 따른 선충전 튜브의 다른 실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 10 은 본 발명에 따른 선충전 튜브의 다른 실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 11 은 도 9a 및 도 9b 에 도시된 결합 가능형 선충전 튜브가 튜브 홀더에 삽입되는 것을 도시하는 사시도이다.
도 12 는 본 발명에 따른 원심 분리 장치를 이용하여 생물학적 물질의 추출을 수행하기 위한 개략적인 순서도의 제 1 예이다.
도 13 은 본 발명에 따른 원심 분리 장치를 이용하여 생물학적 물질의 추출을 수행하기 위한 개략적인 순서도의 제 2 예이다.
도 14 는 본 발명에 따른 원심 분리 장치를 이용하여 생물학적 물질의 추출을 수행하기 위한 개략적인 순서도의 제 3 예이다.

도 1 에 도시된 것은 본원 발명에 따른 생물학적 물질 자동 추출 장치에 구비된 원심 분리 장치의 로터 조립체에 대한 개략적인 사시도이다.

도면을 참조하면, 로터 조립체(1)는 로터(10)와, 상기 로터(10)에 수용된 랙(21)과, 상기 랙(21)에 끼워지는 튜브 홀더(31)를 구비한다. 또한 로터 조립체(1)는 도 5 에 도시된 바와 같이 튜브 홀더(31)에 삽입되는 제 1 내지 제 3 튜브(51, 52, 53)와, 선충전 튜브(61)를 구비할 수 있다.

도 1 에 도시된 로터(10)는 스윙 아웃형 로터로서, 원형의 형상을 가진 원주벽(11)과, 상기 원주벽(11)으로 둘러싸인 원형 공간을 분할하는 격벽(14)과, 상기 로터(10)를 회전시키기 위한 회전축이 삽입되는 회전축 삽입공(13)을 구비한다. 회전축 삽입공(13)을 통하여 회전축(미도시)이 삽입될 수 있고, 회전축(미도시)은 구동 모터(미도시)에 의해 회전될 수 있다. 따라서 로터(10)는 회전될 수 있다.

원주벽(11)으로 둘러싸인 원형 공간은 격벽(14)에 의하여 복수의 구획부(12)로 분할된다. 구획부(12) 안에는 랙(rack, 21)이 수용될 수 있다. 도면에 도시된 예에서 로터(10)는 4 개의 구획부(12)를 구비한다. 랙(21)은 구획부(12)를 형성하는 격벽(14)으로부터 돌출된 스윙축(swing axis, 미도시)에 의해서 회전될 수 있게 유지된다. 즉, 격벽(14)으로부터 돌출된 스윙축은 랙(21)에 형성된 스윙축 삽입홈(도 3, 27)에 삽입되며, 랙(21)은 스윙축(미도시)을 중심으로 회전될 수 있다. 따라서, 로터(10)가 고속 회전시에는 원심력의 작용에 의해 랙(21)이 수직축에 대하여 경사지도록 회전하게 된다. 즉, 도 1 에 도시된 바와 같이 랙(21)의 저부가 로터(10)의 반경 방향 외측을 향하고, 랙(21)의 상부가 로터(10)의 반경 방향 내측을 향하는 경사진 상태가 된다.

랙(21)에는 튜브 홀더(31)가 수용된다. 튜브 홀더(31)는 이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 튜브를 수용하기 위한 것으로서, 하나 이상의 튜브 홀더(31)가 랙(21)에 수용될 수 있다. 도 1 에 도시된 예에서는 각각의 랙(21)에 4 개의 튜브 홀더(31)가 수용되어 있다. 도면에 도시되지 않은 다른 실시예에서는 원주벽(11)이 없는 스윙아웃형 로터를 고려할 수 있으며, 따라서 무게를 감소시킬 수 있다.

도 2 및 도 3 은 도 1 에 도시된 랙 및 튜브 홀더를 보다 상세하게 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면, 랙(21)에는 튜브 홀더(31)가 수용되어 있다. 도 2 에 도시된 예에서 오직 하나의 튜브 홀더(31) 만이 랙(21)에 수용되어 있으며, 튜브 홀더(31)에는 튜브가 삽입되어 있지 않은 상태이다. 튜브(미도시)는 튜브 홀더(31)에 형성된 튜브 삽입부(32)에 삽입되거나, 튜브 삽입부(32)로부터 제거될 수 있다. 랙(21)은 전면벽(22), 배면벽(23) 및 측벽(24a,24b)으로 이루어진 사각형의 공간을 구비한다. 전면벽(22) 및 배면벽(23)의 내측면에는 안내홈(25)이 형성되어 있다. 튜브 홀더의 형상에 따라서, 측벽(24a,24b)의 내측면에 안내홈이 형성될 수 있다. 안내홈(25)은 튜브 홀더(31)에 형성된 삽입부(34, 도 4)가 삽입될 수 있도록 형성된 것으로서, 튜브 홀더(31)가 랙(21)에 수용될 때 튜브 홀더(31)의 정확한 위치를 안내하는 작용을 한다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 전면벽(22)은 배면벽(23)보다 낮은 높이로 형성된다.

도 2 에 도시된 랙은 배면멱(23)의 중간 부분 일부가 제거된 상태(도면 번호 23a 로 표시된 부분)인 반면에, 도 3 에 도시된 랙은 배면벽(23')의 벽이 제거되지 않은 상태이며, 안내홈(25')은 배면벽(23')의 내측면 전체에 걸쳐서 수직 방향으로 형성되어 있다.

도 3 으로부터 알 수 있는 바로서, 측벽(24b)에는 축 삽입홈(27)이 형성되어 있다. 상기 축 삽입홈(27)의 하단부는 측벽(24b)의 저면에서 개방되게 형성되는 반면에, 상기 축 삽입홈(27)의 상단부는 측벽(24b)의 중간 부분 위의 위치에서 폐쇄된 상태이다. 따라서, 랙(21)을 도 1 에 도시된 구획부(12) 안에 설치할 때, 격벽(14)으로부터 돌출된 스윙축(72, 도 7)은 축 삽입홈(27)의 하단부로부터 삽입되고, 이후에 축 삽입홈(27)을 따라서 상방향으로 이동한 후에 축 삽입홈(27)의 상단부에서 걸리게 된다. 결과적으로 랙(21)은 스윙축(72, 도7)에 걸려 있는 상태가 된다. 따라서 도 1 에 도시된 바와 같이 로터(1)가 회전하는 동안 원심력이 작용하면 랙(21)은 스윙축(72, 도 7)을 중심으로 회전하여 기울어지게 된다.

도 4 에 도시된 것은 튜브 홀더(31)의 개략적인 사시도이다. 튜브 홀더(31)에는 도면에 도시된 바와 같이 하나 이상의 튜브 삽입구(32)가 형성되며, 도면에 도시된 예에서는 3 개의 튜브 삽입구(32)가 형성된 것이 도시되어 있다. 튜브 삽입구(32)에는 이후에 보다 상세하게 설명될 튜브들이 삽입된다. 튜브 홀더(31)의 일측에는 삽입부(34)가 형성될 수 있으며, 상기 삽입부(34)는 위에서 설명된 바와 같이 도 2 및 도 3 에 도시된 안내홈(25, 25')에 삽입될 수 있다. 또한 튜브 홀더(31)에 형성된 단차부(33)는 도 2 및 도 3 에 도시된 랙(21)의 전면벽(22)에 걸려서 유지된다. 따라서 튜브 홀더(31)는 랙(21)에 걸려서 유지되는 상태로 있게 되며, 튜브 홀더(31)가 랙(21)의 개방된 저부를 통해 빠져나가는 것이 방지된다.

도면에 도시되지 않은 본 발명에 따른 다른 실시예에서, 랙에 튜브 삽입 공간이 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 2 에 도시된 바와 같은 랙(21)과, 상기 랙(21)에 수용된 4 개의 튜브 홀더(31)를 하나의 부재로서 구성하고, 튜브 삽입구(32)를 튜브 삽입 공간으로서 구비할 수 있다. 즉, 튜브 홀더(31)를 랙(21)과 분리 가능한 별도의 부재가 아닌, 일체형 부재로서 랙(21)에 형성하는 것이다. 그러한 경우에 제조 비용이 저렴하고, 취급도 용이해지는 장점이 있다. 당업자는 도 2 에 도시된 것과 위의 설명에 기초하여, 랙에 튜브 삽입 공간이 구비되는 다른 실시예를 구현할 수 있으며, 그러한 예는 본 발명의 범위내에 포함된다.

도 5 에 도시된 것은 도 4 에 도시된 튜브 홀더에 튜브가 삽입된 상태를 도시하는 개략적인 단면도이다.

도면을 참조하면, 튜브 홀더(31)의 각 튜브 삽입구(32, 도 4)에는 제 1 내지 제 3 튜브(51,52,53)들이 삽입될 수 있다. 제 1 내지 제 3 튜브(51,52,53)는 도면에 도시된 바와 같이 상이한 형상을 가지거나, 또는 도면에 도시되지 않은 다른 실시예에서 동일한 형상을 가질 수도 있다. 제 1 내지 제 3 튜브(51,52,53)는 튜브 삽입구(32, 도 4)에 끼워지게 되며, 제 2 튜브(52)에는 선충전 튜브(pre-filled tube, 61)가 끼워질 수 있다. 선충전 튜브(61)에는 시약이 미리 충전되어 있으며, 제 2 튜브(52)에서 수행되는 작용에 필요한 시약을 제 2 튜브(52)에 공급할 수 있다. 선충전 튜브(61)는 이후에 보다 상세하게 설명되는 과정에 따라서 제 2 튜브(52)의 상단부에 끼워지거나 그로부터 제거될 수 있다. 도면에 도시된 예에서는 선충전 튜브(61)가 제 2 튜브(52)의 상단부에 끼워진 상태로 도시되어 있다.

제 1 튜브(51)는 예를 들어 샘플의 종류에 따라 원심 분리를 수행하기 위한 전처리용 튜브이다. 전처리용 튜브는 원심 분리 이전의 과정으로서 전처리가 이루어진 샘플을 수용하게 되며, 샘플을 약 10,000 rpm 이상으로 원심 분리하게 된다. 원심 분리후에는 전처리용 튜브 내부에서 샘플이 상층액 및 하층액으로 분리된 상태로 나타나게 되며, 여기에서 상층액만을 취하여 제 2 튜브(52)로 옮기게 된다. 다른 경우에, 혈액(blood)으로부터 핵산을 추출하고자 하는 경우, 전처리용 튜브를 사용하지 않을 수 있다.

제 2 튜브(52)는 예를 들어 필터 튜브(filter tube)이다. 필터 튜브는 하부에 필터(55)가 구비되어 있고, 하부에 개구(52a)가 형성되어 있다.

제 2 튜브(52)인 필터 튜브는 직경이 상대적으로 작은 하부 부분과 직경이 상대적으로 큰 상부 부분을 포함하며, 따라서 튜브에 단차가 형성된다. 제 2 튜브(52)에 형성된 단차는 튜브 홀더(31)에 형성된 삽입구 단차부(32a)에 걸리게 되며, 따라서 제 2 튜브(52)는 튜브 홀더(31)의 저면을 향해 더 이상 이동하지 않는다. 제 2 튜브(52)의 직경이 작은 하부는 이후에 설명될 제 3 튜브(53)의 내측으로 제 2 튜브(52)가 삽입되는 것을 허용한다.

제 2 튜브(52)에 해당하는 필터 튜브에 주입된 샘플은 선충전 튜브(61)가 상부에 끼워진 상태에서 10,000 rpm 이상으로 회전함으로써 원심 분리가 이루어진다. 이후에 보다 상세하게 설명되는 바로서, 필터 튜브를 이용한 원심 분리가 수행되기 전에, 다수의 격리 공간을 가진 선충전 튜브(61)의 일부에 구멍을 천공함으로써, 원심 분리가 이루어지는 동안 선충전 튜브(61)의 어느 한 공간으로부터 바인딩 시약, 세정 시약이 추출 프로세스에 따라 필터 튜브로 주입될 수 있다. 제 2 튜브(52)를 이용한 원심 분리가 수행되는 동안, 샘플로부터 추출하고자 하는 대상(예를 들어, 유전자)은 필터(55)에 부착되는 반면에, 필터(55)에 부착되지 않은 나머지는 제 2 튜브(52)의 하부에 형성된 개구(52a)를 통해 하부로 빠져나가게 된다.

제 3 튜브(53)는 예를 들어 용리 튜브(elution tube)이다. 용리 튜브를 이용한 원심 분리를 수행하기 위하여, 제 2 튜브(52)가 제 3 튜브(53)의 내부로 삽입될 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 제 2 튜브(52)는 상부 및 하부의 상이한 직경에 의하여 중간에 단차가 형성되며, 작은 직경을 가진 제 2 튜브(52)가 제 3 튜브(53) 안으로 삽입되고, 제 2 튜브(52)에 형성된 단차는 제 3 튜브(53)의 상단에 걸리게 된다. 제 3 튜브(53)를 이용하여 원심 분리를 수행하는 동안에는 제 2 튜브(52)가 제 3 튜브(53) 안에 삽입될 뿐만 아니라, 선충전 튜브(61)가 제 2 튜브(52)의 상부에 삽입된 상태를 유지한다. 이때 선충전 튜브(61)에 형성된 다수의 격리 공간들중 다른 하나를 천공함으로써, 그 격리 공간으로부터의 용리 시약이 제 2 튜브(52)의 필터(55)에 부착된 대상물(예를 들어, 유전자)을 용리시키게 한다. 원심 분리가 이루어지는 동안 용리된 대상물 및 시약은 제 2 튜브(52)의 하부에 형성된 개구(52a)를 통해 제 3 튜브(53)로 모이게 된다. 제 1 내지 제 3 튜브에 대하여 설명된 상기 내용은 예시적인 것이며, 본 발명이 상기 설명에 제한되는 것은 아니다.

도 6 에 도시된 것은 도 5 에 도시된 선충전 튜브(61)를 보다 상세하게 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면, 선충전 튜브(61)는 상부의 본체부(68) 및 하부의 연장부(69)를 구비한다. 상부의 본체부(68)는 격벽(62)으로 분리된 다수의 격리 공간을가지며, 도면에 도시된 예에서는 3 개의 격리 공간(63,64,65)이 형성되어 있다. 하부의 연장부(69)는 중공 원통형이고 하부에 개방구(66)가 형성되어 있다. 본체부(68)의 저면은 밀폐되어 있다. 격리 공간(63,64,65)에 충전된 시약은 각 격리 공간(63,64,65)의 하부에 해당하는 본체부(68)의 저면을 천공함으로써, 연장부(69)의 중공형 내부 공간으로 유동할 수 있다. 본체부(68) 저면의 천공은 각 격리 공간(63,64,65)에 대하여 개별적으로 이루어진다. 천공된 구멍을 통하여 유동한 선충전 튜브(61)의 시약은 이후에 개방구(66)를 통해 제 2 튜브(52) 안으로 유입될 수 있다. 본체부(68)의 저면 천공은 바늘 또는 다른 천공 수단을 통해서 이루어질 수 있다.

선충전 튜브(61)의 격리 공간(63,64,65)에는 상이한 종류의 시약들이 미리 충전될 수 있으며, 선충전 튜브(61)의 상단부는 예를 들어 밀봉 테이프로 밀봉될 수 있다. 예를 들어, 제 1 격리 공간(63)에는 제 1 세정용 시약을 충전시키고, 제 2 격리 공간(64)에는 제 2 세정을 위한 시약을 충전시키고, 제 3 격리 공간(65)에는 용리(elution)를 위한 시약을 충전시킬 수 있다.

도면에 도시되지 않은 다른 예에서는 선충전 튜브내에 형성되는 격리 공간의 수를 증가시키고, 준비되는 시약의 종류도 증가시킬 수 있다. 또 다른 예에서, 선충전 튜브는 상기 세정용 시약만이 충전되는 제 1 선충전 튜브 및 용리용 시약이 충전되는 제 2 선충전 튜브로 구별하여 사용될 수도 있다. 또한 도 8 에 도시된 테이블의 상부에서 튜브 거치대(85)에 여러 종류의 선충전 튜브를 거치해 놓고, 다른 종류의 추출 대상이나 추출 절차에 적합한 선충전 튜브를 선택적으로 이용하게 할 수도 있다. 도면에 도시되지 않은 또 다른 예에서, 선충전 튜브에 4 개의 격리 공간을 형성하고, 4 개의 격리 공간중 적어도 하나에 바인딩(binding) 시약을 충전시킬 수 있다. 바인딩 시약은 유전 물질이 멤브레인 필터에 부착될 수 있게 하는 역할을 한다.

도 7 에 도시된 것은 도 1 에 도시된 로터에 랙, 튜브 홀더 및, 튜브등이 조립된 상태를 측단면으로 도시한 것이다. 도면에서 좌측에 도시된 것은 로터가 회전하지 않은 상태에서 도시된 것으로서, 랙(21)이 수직의 상태를 유지하고 있는 반면에, 우측에 도시된 것은 로터(10)가 회전하고 있는 상태에서 도시한 것으로서, 랙(21)은 원심력에 의해 스윙축(72)을 중심으로 회전하여 기울어진 상태가 된다. 도면에 도시되지 않았으나, 로터(10)의 상부에는 원주벽(11)에 맞는 뚜껑이 덮힐 수 있다. 상기 로터 원주벽중 랙이 회전하는 부위의 원주벽은 로터의 무게를 줄이기 위해 제거될 수도 있다. 뚜껑(미도시)의 저면에는 방음재가 부착될 수 있다. 뚜껑 및, 뚜껑에 부착된 방음재는 원심 분리 작용이 수행되는 동안 발생되는 소음을 억제하는 작용을 한다. 또한 로터의 회전시에 진동을 방지하기 위하여 회전축의 상단부를 베어링(75) 및 지지 부재(77)로 지지하게 하여 고속 회전시 진동을 줄이는 역할을 할 수 있다. 지지 부재(77)는 챔버(81a)의 상단부를 가로지르도록 구비된 바아(bar)의 형태(폭이 좁은 부재의 형태)를 가지며, 베어링(75)이 지지 부재(77)상에 설치되어 회전축(71)을 지지한다. 로터(10)의 중심에 형성된 회전축 삽입공(13, 도 1)에 회전축(71)이 삽입됨으로써 회전축(71)의 회전 구동에 의하여 로터(10)가 회전될 수 있다.

도 8a 및 도 8b 는 본원 발명에 따른 생물학적 물질의 자동 추출 장치에 대한 개략적인 측면도 및 평면도를 도시한 것이다.

도 8a 를 참조하면, 테이블(81)의 상부에 X-Y 직교 좌표 로봇(82) 설치되어 있으며, 테이블(81)의 일측에 원심 분리 장치의 로터(10) 및 모터(86)가 구비되어 있다. 모터(86)의 구동력에 의해 로터(10)가 회전함으로써 원심 분리 작용이 이루어질 수 있다. 로봇(82)에는 당해 기술 분야에 공지된 바와 같이 그리퍼(gripper), 피펫, 흡입 및 분주 펌프, 천공 바늘등과 같이 소정의 작용을 수행하기 위한 각 수단이 필요에 따라 구비될 수 있으며, 이들은 승강부(83)의 작용에 의해 승강할 수 있다. 로봇(82)에 구비된 그리퍼는 위에 설명된 튜브 및 선충전 튜브를 파지하여 튜브 홀더(31)의 튜브 삽입구(32)에 삽입하거나 또는 그로부터 제거할 수 있다. 또한 피펫(84)과 흡입 및 진공 펌프(미도시)는 제 1 튜브의 상층액을 흡입하여 제 2 튜브에 주입하거나, 선충전 튜브에 시약을 분배 충전시키는 용도로 사용될 수 있다. 천공 바늘은 선충전 튜브(61)의 저부를 천공할 수 있다. 사용한 피펫이나 천공 바늘은 오염 방지를 위해 1 회 사용 이후에 또는 정해진 회수의 사용 이후에 오염을 방지하기 위해 자동으로 교체하거나 세정하여 재 사용될 수 있다.

한편, 도 8a 에서 로터(10)와 테이블(81) 사이에 형성된 공간은 로터(10)를 수용하기 위한 챔버(chamber, 81a)이다. 로터가 회전함에 따라서 챔버(81a)내의 공기 온도는 상승되므로 냉각 장치가 설치되는 것이 바람직스럽다. 냉각 장치는 팬(미도시)을 이용하여 구현될 수 있으며, 팬은 공기를 송풍함으로써 공기가 챔버(81a) 하단부로부터 원심 분리기 뚜껑이 있는 곳을 통과하여 외부로 배출되도록 할 수 있다. 냉각 효율을 높이기 위해 냉각용의 개스를 이용하거나 냉각 팬에 의한 공기가 펠티어 소자를 통과하여 보다 차가운 공기로서 챔버 내부로 유입되게 할 수 있다. 또한 원심 분리기 뚜껑을 냉각하기 위한 냉각 장치가 설치되거나 뚜껑이 열을 외부로 잘 전달할 수 있는 구조로 구성될 수 있다.

도 8b 를 참조하면, 테이블(81)의 상부 평면에서 로봇(82)이 X-Y 직교 좌표 운동을 수행한다는 점을 이해할 수 있으며, 로봇(82)이 원심 분리 장치의 로터(10)에 가깝게 이동하여 튜브를 파지하거나 또는 선충전 튜브를 제 2 튜브의 상단부에 삽입하는 작용을 수행할 수 있다는 점을 이해할 수 있다. 한편, 테이블(81)의 상부 표면에는 선충전 튜브 거치대(85)가 구비됨으로써, 로봇(82)에 의해 그리퍼 또는 피펫이 선충전 튜브 거치대(85)에 거치된 튜브들과 로터(10) 사이를 왕복 이동하면서 프로그램에 따라서 미리 결정된 작용을 수행할 수 있다.

모터와 같은 회전체에 의한 로터 조립체는 회전후 정해진 특정 위치로부터의 회전각을 유지하게 된다. 상기 특정 위치로부터의 회전각을 측정하기 위하여, 카메라를 이용하거나 또는 센서를 이용함으로써, 회전량을 측정하는 시스템이 구성될 수 있다. 예를 들어, 로터 조립체(1)의 회전하는 임의 위치에 마킹(marking)을 표시하고, 해당 마킹을 회전되지 않게 고정된 카메라로 촬상함으로써 회전량을 측정할 수 있다. 다른 예에서는 로터 조립체(1)의 회전하는 임의 위치에 발광부를 설치하고, 발광부에서 발생되는 광을 수광할 수 있는 수광 센서를 회전되지 않는 고정 위치에 설치하여, 수광 센서에서 수광되는 광을 카운트함으로써 회전량을 측정할 수 있다.

도 9a 및 도 9b 에 도시된 것은 본 발명에 따른 선충전 튜브의 다른 실시예에 대한 사시도이다.

도면을 참조하면, 결합 가능형 선충전 튜브(90)는 본체부(99)와, 본체부(99)의 하부에 연장된 연장부(69a)와, 본체부(99)의 측면에 형성된 결합용 돌출부(95) 및 결합용 요부(96)를 구비하고, 본체부(99)의 내부에는 격리 공간(63a,64a,65a)들이 형성되어 있다. 상기 본체부(99)에 격리 공간(63a,64a,65a)들이 형성되고 본체부(99)의 하부에 연장부(69a)가 형성되는 것은 도 6 을 참조하여 설명된 선충전 튜브의 본체부(68)에 격리 공간(63,64,65)들이 형성되고 본체부(68)의 하부에 연장부(69)가 형성되는 것과 동일하다. 도 9a 에 도시되어 있지 않으나, 연장부(69a)의 저부에 구멍이 형성되고, 각각의 격리 공간(63a,64a,65a)의 저면을 천공하여 연장부(69a)의 저부에 형성된 구멍을 통해 시약을 유출시킬 수 있는 것도 도 6 에 도시된 선충전 튜브를 참조하여 설명된 구성과 동일하다.

도 9a 에 도시된 본체부(99)는 사각형의 단면을 가지며, 제 1 면(91), 제 2 면(92), 제 3 면(93) 및 제 4 면(94)을 구비한다. 도면에 도시된 바와 같이 제 1 면(91)과 제 2 면(92)이 서로 반대편에 있고, 제 3 면(93)과 제 4 면(94)이 서로 반대편에 있다. 제 1 면(91)에는 결합용 돌출부(95)가 형성되는 반면에, 제 2 면(92)에는 결합용 요부(미도시)가 형성된다. 제 3 면(93)에는 결합용 돌출부(미도시)가 형성되는 반면에, 제 4 면(94)에는 결합용 요부(96)가 형성된다. 따라서, 임의의 선충전 튜브(90)의 결합용 돌출부(95)를 다른 선충전 튜브의 결합용 요부에 삽입함으로써, 다수의 결합 가능형 선충전 튜브들이 서로 결합될 수 있다. 도 9b 를 참조하면, 다수의 결합 가능형 선충전 튜브들이 서로 결합된 것이 도시되어 있다.

도 10 에는 일체형 선충전 튜브의 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 일체형 선충전 튜브는 일체형 본체부(68b)와, 일체형 본체부(68b)로부터 연장된 다수의 연장부(69b)를 구비하고, 일체형 본체부(68b) 내부에 격리 공간(63b,64b,65b)이 형성되어 있다. 도면에 도시된 예에서는 연장부(69b)가 4 개 형성되어 있으며, 각각의 연장부(69b)에 대응하는 위치에 격리 공간(63b,64b,65b)들이 각각 형성되어 있다. 도 6 을 참조하여 설명된 바와 같이 격리 공간(63b,64b,65b)의 저면을 천공함으로써 격리 공간에 주입된 시약이 연장부(69b)로 유동하게 되며, 연장부(69b)에 형성된 구멍을 통해 유출될 수 있다.

도 11 에 도시된 것은 결합 가능형 선충전 튜브가 튜브 홀더에 적용되는 것을 나타내는 사시도이다.

도면을 참조하면, 랙(22)에는 튜브 홀더(31)가 수용되어 있다. 상기 랙(22)과 홀더(31)는 도 2 내지 도 5 를 참조하여 설명된 것과 동일하다. 즉, 도 2 에 도시된 예에서는 랙(22)에 오직 하나의 튜브 홀더(31)가 수용된 것이 도시되어 있으나, 도 11 에 도시된 예에서는 4 개의 튜브 홀더(31)가 랙(22)에 수용되어 있다.

결합 가능형 선충전 튜브(90)는 4 개가 서로 결합된 상태로 도시되어 있다. 결합 상태로 되어 있는 결합 가능형 선충전 튜브(90)의 연장부(69a)는 튜브 홀더(31) 각각의 제 2 튜브(52)에 삽입될 수 있다. 즉, 도 5 를 참조하여 설명된 바와 같이 선충전 튜브를 제 2 튜브(52)에 삽입함에 있어서, 결합 가능형 선충전 튜브(90)를 사용하여 동시에 4 개의 제 2 튜브(52)에 연장부(69a)를 삽입할 수 있다. 이와 같은 동시의 삽입 작용에 의하여 보다 편리하고 신속한 작업이 가능해진다.

한편, 도 10 에 도시된 일체형 선충전 튜브를 이용하여, 동시에 4 개의 제 2 튜브(52)에 연장부(69b)를 삽입하는 것도 가능하다.

이하, 본원 발명에 따른 생물학적 물질의 자동 추출 작용을 개략적으로 설명하기로 한다.

도 12 에 도시된 것은 도 1 내지 도 11 을 통하여 설명된 본 발명에 따른 생물학적 물질의 자동 추출 장치를 이용하여 자동 추출 작용을 수행하는 과정을 개략적으로 도시한 순서도이다. 도면에 도시된 예에서는 생물학적 물질로부터 유전자를 추출하는 과정이 설명될 것이며, 그러나 본원 발명이 그에 제한되는 것은 아니다.

유전자 추출 과정을 수행하기 위한 사전 준비 과정으로서, 선충전 튜브(61)에는 미리 정해진 격리 공간(63,64,65) 안에 정해진 양의 세정 용액 및 용리 용액을 충전시키고, 밀봉 테이프를 본체부(68)의 상단부에 부착시킨다. 선충전 튜브(61)는 도 8b 에 도시된 테이블(81)에 놓인 튜브 거치대(85)상에 대기시킨다. 한편, 로터(10)에 있는 랙(21)에는 튜브 홀더가 장착되고 튜브 홀더에 제 1 내지 제 3 튜브(51,52,53)가 미리 장착되어 있다.

도 12 를 참조하면, 생물학적 물질로부터 추출하고자 하는 샘플의 전처리 단계(100)가 수행된다. 유전자 추출 과정을 예로 들면, 전처리 단계(100)는 생물학적 조직이나 세포, 혈액등과 같은 샘플에 유전자 추출용 전처리 시약을 첨가하여 여러 생물학적 물질을 용해시키고, 상기 용해된 조직, 세포, 혈액등에 유전자(핵산) 결합 시약 버퍼를 첨가하는 것이다.

전처리 과정이 끝나면 로봇(82)에 구비된 펌프 또는 피펫(미도시)을 이용하여 전처리된 샘플을 흡입한 후, 튜브 홀더(31)상의 제 1 튜브(51)로 이동하여 전처리된 샘플을 제 1 튜브(51)에 주입한다. 이때 샘플은 제 1 튜브(51) 안에서 상층액 및 하층액으로 분리된다. 차후 과정을 위해서 필요한 것은 상층액이므로, 피펫등을 이용하여 상층액을 취한다. (단계 120).

피펫으로 취해진 샘플의 상층액은 제 2 튜브(52)의 상부로 이동하여 제 2 튜브(52) 안에 주입된다. 다음에 로봇(82)의 그리퍼(미도시)를 이용하여 선충전 튜브(61)를 제 2 튜브(52)의 상부에 삽입한다. (단계 130).

위에서 설명된 바와 같이 선충전 튜브(61)의 격리된 공간(63,64,65)에는 세정액 및 용리액이 충전되어 있다. 상기 선충전 튜브(61)에 충전된 세정액을 제 2 튜브(52) 안에 주입시키기 위하여, 선충전 튜브(61)의 제 1 격리 공간(63)의 저부를 천공한다. 천공은 로봇(82)에 설치된 천공 바늘에 의해 이루어질 수 있다. 천공이 이루어진 후에, 제 1 격리 공간(63)에 충전된 세정액이 제 2 튜브(52)로 주입되는 상태에서 원심 분리 작용이 수행됨으로써, 1 차 세정이 이루어진다. 원심 분리가 진행되는 동안 제 2 튜브(52)에 있는 액체는 개구(52a)를 통해 외부로 배출되고, 유전자는 필터(55)에 남겨진다 (단계 140).

한편, 상기 선충전 튜브(61)는 도 9a 내지 도 11 을 참조하여 설명된 결합 가능형 선충전 튜브(90) 및 일체형 선충전 튜브로 대체될 수 있을 것이다.

다음에 원심 분리 작용을 중지하고, 선충전 튜브(61)의 제 2 격리 공간(64)의 저부를 천공한다. 천공이 이루어진 후에, 제 2 격리 공간(64)에 충전된 세정액이 제 2 튜브(52)로 주입되는 상태에서 원심 분리 작용이 수행됨으로써, 2 차 세정이 이루어진다. 세정에 쓰인 액체는 다시 개구(52a)를 통해 외부로 배출되고, 유전자는 필터(55)에 남겨진다 (단계 150).

2 차 세정이 이루어진 이후에는 원심 분리 작용이 중지된다. 다음에 제 2 튜브(52)의 상부에 선충전 튜브(61)가 끼워져 있는 상태로, 제 2 튜브(52)가 제 3 튜브(53)의 상부에 삽입된다 (단계 160).

다음에 다시 천공 바늘을 이용하여 선충전 튜브(61)의 제 3 격리 공간(65)의 저부를 천공함으로써, 제 3 격리 공간(65)에 충전되었던 용리 용액이 제 2 튜브(52) 안으로 주입되게 한다. 용리 용액은 필터(55)에 존재하는 유전자를 용리하게 된다. 다음에 원심 분리 작용이 수행되면, 유전자를 가지고 있는 용리액이 제 2 튜브(52)의 개구(52a)를 통해 제 3 튜브(53)로 반출된다. (단계 170)

이상의 유전자 추출 과정은 본원 발명의 장치로 수행될 수 있는 한가지 예에 불과하며, 추출 대상에 따라서 상이한 과정이 수행될 수도 있다.

도 13 을 참조하면, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체를 이용한 추출 방법의 다른 예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 생물학적 물질의 추출 준비 단계(200)가 수행되는데, 이는 위에서 설명된 본 발명에 따른 로터 조립체(1)를 이용하여 수행될 수 있다. 즉, 로터 조립체에서, 로터 조립체의 회전시에 발생하는 원심력에 의해 랙(21)이 기울어질 수 있게 설치하고, 상기 랙(21)에 구비된 튜브 삽입 공간 또는 상기 랙에 수용된 튜브 홀더(31)에 제 1 내지 제 3 튜브(51,52,53)를 삽입하고, 상기 제 2 튜브(52)에는 필터(55)를 제공하고 저부에 개구(52a)를 형성하고, 제 2 튜브(52)의 상단부에 끼워질 수 있는 선충전 튜브(61)에 형성된 제 1 내지 제 3 격리 공간(63,64,65)들에 각각의 시약들을 충전시키거나, 또는 미리 충전된 선충전 튜브 튜브 거치대(85)에 배치한다.

다음에, 생물학적 물질의 전처리 단계(210)로서, 생물학적 물질의 샘플에 전처리 시약을 첨가하여 DNA를 분리하기 위해 세포나 조직의 멤브레인의 세포를 파괴(Cell lysis)하고, 세포 찌꺼기를 제거하거나, 샘플 종류(bacteria, tissue등)에 따라서 제 1 튜브에 샘플을 넣고 원심 분리하여 상하층을 분리한다.

다음에, 상기 전처리된 샘플중 일부나 또는 전부를 상기 제 2 튜브(52)에 주입하고, 상기 선충전 튜브(61)를 제 2튜브(52)의 상단부에 삽입하는 단계(210)가 이루어진다. 이후에, 상기 로터 조립체를 이용하여 원심분리를 수행하여 생물학적 유전물질을 제 2 튜브(52)에 구비된 필터(55)에 부착시키는 바인딩 단계(230)가 이루어진다.

다음에, 상기 선충전 튜브의 제 1 격리 공간(63)을 천공함으로써 제 1 격리 공간의 시약을 제 2 튜브(52)에 주입하면서 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 제 1 세정 단계(240)를 수행한다. 다음에 상기 선충전 튜브(61)의 제 2 격리 공간(64)을 천공함으로써 제 2 격리 공간의 시약을 제 2 튜브(52)에 주입하면서 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 제 2 세정 단계(250)가 이루어진다. 또한, 상기 선충전 튜브(61)가 끼워진 상태의 상기 제 2 튜브(52)를 상기 제 3 튜브(53)에 삽입하고, 상기 제 3 격리 공간을 천공함으로써 제 3 격리 공간의 시약이 제 2 튜브의 저부에 있는 개구를 통해 제 3 튜브(53)로 유동하는 상태로 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는,단계(260);가 이루어진다.

도 14 를 참조하면, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체를 이용한 추출 방법의 또 다른 예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 도 13 의 예에서와 유사하게 생물학적 물질의 추출 준비 단계(300)가 수행된다. 예외적으로 도 13 에 도시된 예에서 사용되는 선충전 튜브에는 4 개의 격리 공간이 형성되며, 격리 공간중 하나에는 바인딩 시약이 충전된다. 이와는 달리, 또는 병행하여, 이미 충전된 선충전 튜브를 튜브 거치대(85)에 배치함으로써 생물학적 물질의 추출 준비 단계(300)가 수행될 수 있다.

다음에 생물학적 샘플의 전처리 단계(310)가 수행되는데, 이는 생물학적 물질의 샘플에 전처리 시약을 첨가하여 세포나 조직의 멤브레인의 세포를 파괴하고, 세포 찌꺼기를 제거하거나, 샘플 종류(bacteria, tissue)등에 따라서 제 1 튜브에 샘플을 넣고 분리하여 상하층을 분리하며, 상기 전처리된 샘플을 제 2 튜브에 주입하고 선충전 튜브를 상기 제 2 튜브(52)의 상단부에 삽입하는 단계(320)가 수행된다.

다음에, 상기 선충전 튜브의 제 1 격리 공간을 천공함으로써 제 1 격리 공간에 포함된 바인딩 시약을 제 2 튜브(52)에 주입한 후, 상기 로터 조립체를 회전하면서 유전물질을 제 2튜브의 필터(55)에 부착하는 바인딩 단계(330)가 수행된다.

다음에, 상기 선충전 튜브(61)의 제 2 격리 공간을 천공함으로써 제 2 격리 공간의 시약을 제 2 튜브에 주입하면서 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 제 1 세정 단계(340)가 수행된다. 다음에 상기 선충전 튜브의 제 3 격리 공간을 천공함으로써 제 3 격리 공간의 시약을 제 2 튜브에 주입하면서 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 제 2 세정 단계(350)가 수행된다.

이후에, 상기 선충전 튜브가 끼워진 상태의 상기 제 2 튜브를 상기 제 3 튜브(53)에 삽입하고, 상기 제 4 격리 공간을 천공함으로써 제 4 격리 공간의 시약이 제 2 튜브(52)의 저부에 있는 개구(52a)를 통해 제 3 튜브(53)로 유동하는 상태로 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 단계(360)가 수행된다.

도 13 및 도 14 에서 튜브의 이송, 선충전 튜브의 천공, 펌프 또는 피펫에 의한 샘플의 흡입 및 튜브로의 주입, 로터 조립체에 의한 원심 분리등은 도 12 를 참조하여 설명된 것과 동일하게 이루어질 수 있다.

1. 로터 조립체 10. 로터
11. 원주벽 12. 구획부
13. 회전축 삽입공 14. 격벽

Claims (11)

1. 내부 공간을 복수의 분할 공간으로 분할하는 격벽 및 상기 내부 공간의 중심에 형성된 회전축 삽입공을 구비하는 로터;
   상기 로터의 분할 공간내에 제거 가능하게 수용되어 상기 로터의 회전시에 기울어질 수 있으며, 다수의 튜브 삽입 공간을 형성하는, 복수의 랙;
   상기 복수의 랙에 구비된 다수의 튜브 삽입 공간에 제거 가능하게 삽입될 수 있는, 복수의 튜브들; 및,
   상기 복수의 튜브의 상부에 제거 가능하게 끼워질 수 있는 선충전 튜브;를 포함하는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 다수의 튜브 삽입 공간은 상기 복수의 랙 각각에 제거 가능하게 수용될 수 있는 튜브 홀더에 형성되는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 격벽으로부터 스윙 축이 돌출되고, 상기 랙의 측벽에 형성된 축 삽입홈에 상기 스윙 축이 결합됨으로써, 상기 로터 조립체의 회전시에 상기 랙이 상기 스윙 축을 중심으로 회전하여 기울어지는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 튜브들중 적어도 하나는, 튜브의 내부에 필터가 구비되고 저부가 개방되어 있는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 선충전 튜브는 하나 이상의 격리 공간이 형성된 본체부 및, 상기 본체부로부터 연장되고 저부에 개방구가 형성된 연장부를 구비하고, 상기 하나 이상의 격리 공간의 각각의 저부에 해당하는 본체부의 저부를 천공함으로써 각각의 격리 공간에 충전된 용액이 상기 연장부의 개방구를 통해 배출될 수 있는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 로터의 상부 단부를 회전 가능하게 지지하기 위한 베어링 및 상기 베어링이 설치된 지지 부재를 더 구비하는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 선충전 튜브는 하나 이상의 격리 공간이 형성된 본체부, 상기 본체부로부터 연장되고 저부에 개방구가 형성된 연장부, 상기 본체부의 서로 반대편에 있는 외표면에 형성된 결합용 돌출부 및 결합용 요부;를 구비하고,
   어느 하나의 선충전 튜브의 결합용 돌출부 또는 결합용 요부는 다른 하나의 선충전 튜브의 결합용 요부 또는 결합용 돌출부와 서로 결합 또는 분리될 수 있고,
   상기 하나 이상의 격리 공간의 각각의 저부에 해당하는 본체부의 저부를 천공함으로써 각각의 격리 공간에 충전된 용액이 상기 연장부의 개방구를 통해 배출될 수 있는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 로터 조립체의 회전량을 측정하기 위하여, 로터 조립체에 표시된 마킹(marking)을 촬상할 수 있는 카메라 또는 로터 조립체에 설치된 발광부의 광을 수광할 수 있는 수광 센서를 더 포함하는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 로터를 내부에 수용할 수 있도록 로터의 외측에 배치된 챔버 및,
   상기 챔버에 냉각용 공기를 송풍할 수 있는 팬(fan) 또는 냉각 장치를 더 포함하는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체.
10. 격벽에 의해 형성된 복수의 분할 공간내에 설치된 랙을 가지는 로터 조립체에서, 로터 조립체의 회전시에 발생하는 원심력에 의해 상기 랙이 기울어질 수 있게 설치하고, 상기 랙에 구비된 튜브 삽입 공간 또는 상기 랙에 수용된 튜브 홀더에 제 1 내지 제 3 튜브를 삽입하고, 상기 제 2 튜브에는 필터를 제공하고 저부에 개구를 형성하고, 제 2 튜브의 상단부에 끼워질 수 있는 선충전 튜브에 형성된 제 1 내지 제 3 격리 공간들에 각각의 시약들을 충전시키거나 미리 충전된 선충전 튜브를 튜브 거치대에 배치하는, 생물학적 물질의 추출 준비 단계;
    생물학적 물질의 샘플에 전처리 시약을 첨가하여 DNA를 분리하기 위해 세포나 조직의 멤브레인의 세포를 파괴(Cell lysis)하고, 세포 찌꺼기를 제거하거나, 샘플 종류에 따라 제 1 튜브에 샘플을 넣고 원심 분리하여 상하층을 분리하는 생물학적 샘플의 전처리 단계;
    상기 전처리된 샘플중 일부나 전부를 상기 제 2 튜브에 주입하고, 상기 선충전 튜브를 제 2튜브의 상단부에 삽입하는 단계;
    상기 로터 조립체를 이용하여 원심분리를 수행하여 생물학적 유전물질을 제 2 튜브에 구비된 필터에 부착시키는 바인딩 단계;
    상기 선충전 튜브의 제 1 격리 공간을 천공함으로써 제 1 격리 공간의 시약을 제 2 튜브에 주입하면서 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 제 1 세정 단계;
    상기 선충전 튜브의 제 2 격리 공간을 천공함으로써 제 2 격리 공간의 시약을 제 2 튜브에 주입하면서 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 제 2 세정 단계;
    상기 선충전 튜브가 끼워진 상태의 상기 제 2 튜브를 상기 제 3 튜브에 삽입하고, 상기 제 3 격리 공간을 천공함으로써 제 3 격리 공간의 시약이 제 2 튜브의 저부에 있는 개구를 통해 제 3 튜브로 유동하는 상태로 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는,단계;를 포함하는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체를 이용한 추출 방법.
11. 격벽에 의해 형성된 복수의 분할 공간내에 설치된 랙을 가지는 로터 조립체에서, 로터 조립체의 회전시에 발생하는 원심력에 의해 상기 랙이 기울어질 수 있게 설치하고, 상기 랙에 구비된 튜브 삽입 공간 또는 상기 랙에 수용된 튜브 홀더에 제 1 내지 제 3 튜브를 삽입하고, 상기 제 2 튜브에는 필터를 제공하고 저부에 개구를 형성하고, 제 2 튜브의 상단부에 끼워질 수 있는 선충전 튜브에 형성된 제 1 내지 제 4 격리 공간들에 각각의 시약들을 충전시키거나 이미 충전된 선충전 튜브를 튜브 거치대에 배치하는, 생물학적 물질의 추출 준비 단계;
    생물학적 물질의 샘플에 전처리 시약을 첨가하여 세포나 조직의 멤브레인의 세포를 파괴(Cell lysis)하고, 세포 찌꺼기를 제거하거나, 샘플 종류에 따라 제 1 튜브에 샘플을 넣고 원심 분리하여 상하층을 분리하기 위한, 생물학적 샘플의 전처리 단계;
    상기 전처리된 샘플중 일부나 전부를 상기 제 2 튜브에 주입하고, 상기 선충전 튜브를 상기 제 2 튜브의 상단부에 삽입하는 단계;
    상기 선충전 튜브의 제 1 격리 공간을 천공함으로써 제 1 격리 공간에 포함된 바인딩 시약을 제 2 튜브에 주입한 후, 상기 로터 조립체를 회전하면서 유전물질을 제 2튜브의 필터에 부착하는 바인딩 단계;
    상기 선충전 튜브의 제 2 격리 공간을 천공함으로써 제 2 격리 공간의 시약을 제 2 튜브에 주입하면서 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 제 1 세정 단계;
    상기 선충전 튜브의 제 3 격리 공간을 천공함으로써 제 3 격리 공간의 시약을 제 2 튜브에 주입하면서 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 제 2 세정 단계;
    상기 선충전 튜브가 끼워진 상태의 상기 제 2 튜브를 상기 제 3 튜브에 삽입하고, 상기 제 4 격리 공간을 천공함으로써 제 4 격리 공간의 시약이 제 2 튜브의 저부에 있는 개구를 통해 제 3 튜브로 유동하는 상태로 상기 로터 조립체를 이용하여 원심 분리를 수행하는, 단계;를 포함하는, 생물학적 물질의 자동 추출을 위한 원심 분리 장치의 로터 조립체를 이용한 추출 방법.
    

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