KR101576521B1

KR101576521B1 - 원심분리기

Info

Publication number: KR101576521B1
Application number: KR1020140052126A
Authority: KR
Inventors: 장기영
Original assignee: (주)어핀텍
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2015-12-10
Also published as: KR20150065126A; KR20150065121A

Abstract

본 발명은 원심분리기에 관한 것으로서, 생물학적 또는 화학적 물질을 갖는 시료와 버퍼가 함유된 혼합용액을 원심력에 의해 여과하는 복수의 스핀 컬럼이 원주방향을 따라 간격을 두고 배치되는 메인 로터와; 상기 스핀 컬럼으로부터 여과되며 배출되는 원심분리액을 수용하며, 상기 메인 로터가 일방향으로 회전할 때 관성력에 의해 상기 메인 로터의 회전 반대방향으로 상대 이동하는 복수의 집적 용기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 시료에 함유된 원하는 물질의 추출 작업이 간편하고, 작업성을 향상시키며, 자동화를 용이하게 할 수 있다.

Description

원심분리기{CENTRIFUGAL SEPARATOR}

본 발명은 원심분리기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 핵산 등의 생물학적 또는 화학적 물질을 갖는 시료를 버퍼와 혼합하여 원심분리를 통해 원하는 최종 물질을 간편하게 추출하거나 채집할 수 있는 원심분리기에 관한 것이다.

통상, 원심분리 키트는 스핀 컬럼(spin column)과 집적 용기(collection tube)가 결합된 상태에서 원심분리하기 위한 시료와 버퍼(buffer)가 함유된 혼합용액이 스핀 컬럼에 주입되고, 스핀 컬럼과 집적 용기가 결합된 원심분리 키트를 원심분리기 안의 로터(rotor) 안에 적재하여, 원심분리기의 원심력에 의해 스핀 컬럼에 수용된 혼합용액 내의 원하는 물질이 스핀 컬럼 하부의 필터에 남고, 나머지 물질 및 버퍼들은 스핀 컬럼 밖으로 유출되어 집적 용기에 모이게 된다.

그러나, 시료로부터 정화된 원하는 물질을 얻기 위해서는 상기와 같은 원심분리 과정이 한 번에 이루어지는 것이 아니라, 스핀 컬럼에 새로운 집적용기들을 교체 결합하면서 여러 버퍼들의 워싱(washing) 단계를 거쳐야 한다.

예컨대, 스핀 컬럼과 집적 용기를 결합한 상태에서, 원심분리하기 위한 시료와 버퍼가 함유된 혼합용액을 스핀 컬럼에 주입한 후, 원심분리기의 로터에 적재하여 원심력에 의해 1차 원심분리하여, 스핀 컬럼의 필터에서 여과되지 않고 배출되는 통과액(filtrate)을 집적 용기에 채집한다.

그리고, 통과액이 채집된 집적 용기가 결합된 스핀 컬럼을 로터로부터 꺼내고, 통과액이 채집된 집적 용기를 스핀 컬럼으로부터 분리하여 폐기하거나 통과액을 버린 후, 다시 스핀 컬럼에 새로운 집적용기를 결합하고 스핀 컬럼에 워싱 버퍼(washing buffer)를 새로이 주입하고 나서, 원심분리기의 로터에 다시 적재하여 2차 원심분리하여, 스핀 컬럼의 필터에서 여과되지 않고 배출되는 통과액을 집적 용기에 계속하여 채집한다.

이러한 스핀 컬럼과 집적 용기의 결합 및 분리, 스핀 컬럼과 집적 용기를 원심분리기의 로터에 적재 및 인출작업 등의 워싱 버퍼 과정을 여러 번 반복하여 스핀 컬럼의 필터에 정화된 원하는 물질이 남게 되면, 스핀 컬럼과 새로운 집적 용기를 다시 결합하여 스핀 컬럼에 일루션 버퍼(elusion buffer)를 주입한 후, 원심분리기의 로터에 다시 적재하여 원심분리하여, 스핀 컬럼의 필터에 남아있는 정화된 원하는 물질을 집적 용기에 채집할 수 있게 된다.

이와 같이, 종래에는 핵산 등의 생물학적 또는 화학적 물질을 갖는 시료를 버퍼와 혼합하여 원심분리를 통해 원하는 최종 물질을 추출하거나 채집하기 위해, 시료가 수용된 스핀 컬럼과 복수의 집적 용기의 결합 및 분리, 스핀 컬럼과 집적 용기의 원심분리기의 로터에 적재 및 인출작업 등의 워싱 버퍼 과정을 여러 번 반복해야 하므로, 시료에 함유된 원하는 물질의 추출 작업이 번거롭고, 작업성이 저하되는 문제점이 있다.

미국특허등록 US4,270,921 (등록일: 1981.06.02.) 미국특허등록 US4,787,971 (등록일: 1988.11.29.) 미국특허등록 US6,103,195 (등록일: 2000.08.15.) 미국특허등록 US8,062,533 (등록일: 2011.11.22.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 시료에 함유된 원하는 물질의 추출 작업이 간편하고, 작업성을 향상시키며, 자동화를 용이하게 하는 원심분리기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 원심분리 전에 스핀 컬럼에 혼합용액의 주입이 용이할 뿐만 아니라 혼합용액의 누설도 방지할 수 있는 원심분리기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 생물학적 또는 화학적 물질을 갖는 시료와 버퍼가 함유된 혼합용액을 원심력에 의해 여과하는 복수의 스핀 컬럼이 원주방향을 따라 간격을 두고 배치되는 메인 로터와; 상기 스핀 컬럼으로부터 여과되며 배출되는 원심분리액을 수용하며, 상기 메인 로터가 일방향으로 회전할 때 관성력에 의해 상기 메인 로터의 회전 반대방향으로 상대 이동하는 복수의 집적 용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심분리기를 제공한다.

여기서, 상기 스핀 컬럼은 상기 복수의 집적 용기 중 어느 하나에 선택적으로 일렬로 정렬되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 로터에 상대 회전가능하게 마련되며, 상기 복수의 집적 용기가 원주방향을 따라 상기 스핀 컬럼의 외측 반경방향으로 장착되는 보조 로터를 포함할 수 있다.

상기 메인 로터 및 상기 보조 로터 중 어느 하나로부터 돌출되게 마련되는 스토퍼 핀과; 상기 메인 로터 및 상기 보조 로터 중 다른 하나에 함몰 형성되어, 상기 스토퍼 핀이 결합되는 핀 결합부를 포함할 수 있다.

상기 핀 결합부는 장공의 형상을 가지며, 상기 스토퍼 핀의 회전 궤적을 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 핀 결합부의 저부면에는 상기 스토퍼 핀의 자유단부가 안착되는 복수의 안착홈이 형성되고, 상기 복수의 안착홈은 상기 집적 용기들의 배치 간격에 대응하여 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 스핀 컬럼을 장착하며, 원심력에 의해 스윙가능하도록 상기 메인 로터의 원주방향을 따라 마련되는 복수의 스핀 컬럼용 스윙 버켓을 포함할 수 있다.

상기 스핀 컬럼 및 상기 집적 용기가 장착되고, 상기 메인 로터에 스윙가능하게 결합되며 상기 메인 로터의 원주방향을 따라 배치되는 복수의 스윙 버켓을 포함할 수 있다.

상기 스윙 버켓은, 상기 메인 로터에 스윙가능하게 결합되며, 상기 집적 용기가 상기 메인 로터의 원주방향을 따라 유동가능하게 수용되는 수용부를 형성하는 버켓 본체와; 상기 버켓 본체에 장착되며, 상기 스핀 컬럼을 지지하는 컬럼 지지 커버를 포함할 수 있다.

상기 메인 로터는 그 중심에 대해 원주방향을 따라 간격을 두고 돌출된 복수의 레그를 더 포함하며, 상기 스윙 버켓은 인접하는 한 쌍의 상기 레그에 스윙가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

인접하는 한 쌍의 상기 레그를 향하는 상기 버켓 본체의 양 측벽에는 각각 한 쌍의 힌지핀이 마련되고, 인접하는 한 쌍의 상기 레그에는 상기 힌지핀이 각각 스윙가능하게 결합되는 힌지핀 결합홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 목적은, 생물학적 또는 화학적 물질을 갖는 시료와 버퍼가 함유된 혼합용액을 원심력에 의해 여과하는 복수의 스핀 컬럼이 원주방향을 따라 간격을 두고 배치되는 메인 로터와; 상기 스핀 컬럼과 일렬로 정렬되어 상기 스핀 컬럼으로부터 여과되며 배출되는 원심분리액을 수용하는 복수의 집적 용기가 배치되며, 상기 메인 로터에 상대 회전가능하게 마련되는 보조 로터와; 상기 보조 로터를 상기 메인 로터에 대해 승강시키는 승강용 모터와; 상기 메인 로터에 관통 형성되며, 상기 승강용 모터의 축이 통과하는 슬롯과; 상기 보조 로터에 함몰 형성되어, 상기 슬롯을 통과한 상기 승강용 모터의 축의 자유단부가 삽입되는 삽입홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심분리기에 의해서도 달성될 수 있다.

여기서, 상기 슬롯은 장공의 형상을 가지며, 상기 메인 로터의 회전 궤적을 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬롯의 길이는 상기 핀 결합부의 길이보다 같거나 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 시료에 함유된 원하는 물질의 추출 작업이 간편하고, 작업성을 향상시키며, 자동화를 용이하게 할 수 있다. 또한, 원심분리 전에 스핀 컬럼에 혼합용액의 주입이 용이할 뿐만 아니라 혼합용액의 누설도 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 원심분리기의 메인 로터와 보조 로터의 분해사시도,
도 2는 메인 로터와 보조 로터의 결합 상태를 도시한 도 1의 종단면도,
도 3은 도 1의 메인 로터와 보조 로터의 저면 사시도,
도 4는 스핀 컬럼과 제1집적용기가 일렬로 정렬된 상태를 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리기의 사시도,
도 5는 도 4의 평면도,
도 6은 스핀 컬럼과 제1집적용기가 일렬로 정렬된 상태에서 원심분리되는 상태를 도시한 도 4의 종단면도,
도 7은 스핀 컬럼과 제2집적용기가 일렬로 정렬된 상태를 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리기의 사시도,
도 8은 도 7의 평면도,
도 9는 스핀 컬럼과 제2집적용기가 일렬로 정렬된 상태에서 원심분리되는 상태를 도시한 도 7의 종단면도,
도 10은 다른 실시예로서 아우터 로터와 인너 로터의 결합 상태를 도시한 종단면도,
도 11은 도 10의 아우터 로터와 인너 로터가 상호 이격하는 상태를 도시한 도면,
도 12는 도 10의 아우터 로터와 인너 로터가 상호 이격하는 상태를 과장되게 도시한 저면 사시도,
도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 원심분리기의 메인 로터와 보조 로터의 분해사시도,
도 14는 원심분리전의 메인 로터와 보조 로터와 스윙 버켓의 결합 상태를 도시한 도 13의 종단면도,
도 15는 원심분리시의 메인 로터와 보조 로터와 스윙 버켓의 결합 상태를 도시한 도 13의 종단면도,
도 16은 도 13의 메인 로터와 보조 로터의 저면 사시도,
도 17은 스핀 컬럼과 제1집적용기가 일렬로 정렬된 상태에서 원심분리되는 상태를 도시한 본 발명의 제2실시예에 따른 원심분리기의 사시도,
도 18는 도 17의 평면도,
도 19는 스핀 컬럼과 제1집적용기가 일렬로 정렬된 상태에서 원심분리되는 상태를 도시한 도 17의 종단면도,
도 20은 스핀 컬럼과 제2집적용기가 일렬로 정렬된 상태에서 원심분리되는 상태를 도시한 본 발명의 제2실시예에 따른 원심분리기의 사시도,
도 21은 도 20의 평면도,
도 22는 스핀 컬럼과 제2집적용기가 일렬로 정렬된 상태에서 원심분리되는 상태를 도시한 도 20의 종단면도,
도 23은 본 발명의 제3실시예에 따른 원심분리기의 사시도,
도 24는 도 23의 분해 사시도,
도 25는 도 24의 평면도,
도 26은 도 25의 종단면도,
도 27은 스핀 컬럼과 제1집적용기가 일렬로 정렬된 상태에서 원심분리되는 상태를 도시한 평면도,
도 28은 도 27의 종단면도,
도 29는 스핀 컬럼과 제2집적용기가 일렬로 정렬된 상태에서 원심분리되는 상태를 도시한 평면도,
도 30은 도 29의 종단면도,
도 31은 다른 실시예에 따른 스윙 버켓이 장착된 원심분리기의 사시도,
도 32는 도 31의 다른 실시예에 따른 스윙 버켓의 사시도,
도 33은 도 32의 요부 파단 사시도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 원심분리기가 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 원심분리기(10)는 메인 로터(11)와, 보조 로터(21)를 포함한다.

메인 로터(11)는 원반 형상을 가지며, 중앙에 구동 모터(33)의 축(33a)과 결합될 수 있는 중앙 홀(13)이 형성되어 있다. 메인 로터(11)에는 중앙 홀(13)을 중심으로 원주방향을 따라 스핀 컬럼(71)이 안착되는 복수의 컬럼 안착부(15)가 간격을 두고 배치된다. 각 컬럼 안착부(15)에는 스핀 컬럼(71)이 수평 또는 경사를 유지하며 지지되는 컬럼 지지대(17)가 마련되어 있다.

여기서, 메인 로터(11)의 컬럼 안착부(15)에 안착되는 스핀 컬럼(71)의 구조 및 기능에 대해 간략히 설명하면, 스핀 컬럼(71)은 생물학적 또는 화학적 물질을 갖는 시료와 버퍼가 함유된 혼합용액(3)을 원심력에 의해 여과하는 역할을 한다. 스핀 컬럼(71)은 양측이 개구된 속이 빈 원형의 튜브 형상을 가지며, 혼합용액 수용부(73)와 유입부(75)와 배출부(77)와 필터(79)를 포함한다. 혼합용액 수용부(73)는 스핀 컬럼(71)의 내측에 형성되며, 유입부(75)로부터 유입된 혼합용액(3)을 수용한다. 혼합용액 수용부(73)에 수용된 혼합용액(3)은 원심분리시 발생하는 원심력에 의해 원심분리된다. 배출부(77)는 스핀 컬럼(71)의 타측 단부에 개구 형성되며, 혼합용액(3)으로부터 원심분리된 원심분리액(5)은 배출부(77)를 통해 스핀 컬럼(71)의 외측으로, 즉 집적 용기(81a,81b)를 향해 배출된다. 배출부(77)는 혼합용액 수용부(73)와 단차를 형성하며, 유입부(75)보다 상대적으로 작은 직경을 가진다.

스핀 컬럼(71)의 혼합용액 수용부(73)의 하단에는, 즉 유입부(75)와 배출부(77) 사이에는 필터(79)가 마련되어, 원심분리되는 혼합용액(3)을 여과한다. 필터(79)는 배출부(77)를 통해 배출되는 혼합용액(3)을 선택적으로 여과하는, 즉 시료와 버퍼가 함유된 혼합용액(3)으로부터 원하는 물질을 걸러 내거나, 또는 통과시키는 역할을 한다. 필터(79)는 분리막(Membrane) 또는 여과제(Media filter)로 이루어 질 수 있다. 일반적인 분리막의 구성물질은 실리카(Silica), 셀루로스(Cellulose), 나일론(Nylon), 그리고 PTFE(Polytetrafluorethylene) 등이며, 여과제의 구성 물질은 덱스트린(Dextrans), 폴리아키릴아미드(Polyacryamides), 그리고 이온 익스체인지 레진(ion-exchange resin) 등이다.

보조 로터(21)는 메인 로터(11)에 수용 가능하도록 원형단면의 링 형상을 가지며, 메인 로터(11)에 상대 회전가능하게 마련된다. 보조 로터(21)에는 원주방향을 따라 스핀 컬럼(71)의 외측 반경방향으로 집적 용기(81a,81b)가 안착되는 복수의 용기 안착부(23)가 간격을 두고 배치된다. 각 용기 안착부(23)에는 집적 용기(81a,81b)가 스핀 컬럼(71)의 배출부(77)의 축선에 대해 경사를 이루도록 집적 용기(81a,81b)를 지지하는 용기 지지대(25)가 마련되어 있다.

여기서, 보조 로터(21)의 용기 안착부(23) 또는 용기지지대(25)에 안착되는 집적 용기(81a,81b)의 구조 및 기능에 대해 간략히 설명하면, 집적 용기(81a,81b)는 메인 로터(11)가 일방향으로 회전할 때 관성력에 의해 메인 로터(11)의 회전 반대방향으로 상대 이동하며 스핀 컬럼(71)과 일렬로 정렬되어, 스핀 컬럼(71)으로부터 여과되며 배출되는 원심분리액(5)을 수용하는 역할을 한다. 집적 용기(81a,81b)의 내측에는 스핀 컬럼(71)으로부터 원심분리되어 필터(79)를 거쳐 배출된 원심분리액(5)을 수용하는 원심분리액 수용부(85)가 형성되어 있다. 집적 용기(81a,81b)는 스핀 컬럼(71)의 배출부(77)에 인접하게 위치하며, 배출부(77)의 축선에 대해 하향 경사지게 마련된다. 한편, 본 실시예에서의 집적 용기는 사각통 형상의 집적 용기(이하에서는 설명의 편리상 '제1집적 용기'라 한다)와, 원형 튜브 형상의 집적 용기(이하에서는 설명의 편리상 '제2집적 용기'라 한다)가 도시되어 있다. 제1집적 용기(81a)는 제2집적 용기(81b)에 비해 상대적으로 내부 체적이 큰 형상을 가진다. 제1집적 용기(81a)와 제2집적 용기(81b)는 교번적으로 용기 안착부(23)에 안착되며, 예컨대 제1집적 용기(81a)는 인접하는 한 쌍의 용기 지지대(25) 사이에 끼움 결합되고, 제2집적 용기(81b)는 용기 지지대(25)에 관통 결합된다. 본 실시예에서는 형상과 크기가 상이한 제1집적 용기(81a)와 제2집적 용기(81b)가 교번적으로 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 동일 형상을 갖는 집적 용기(81a,81b)가 용기 안착부(23) 및 용기 지지대(25)에 나란하게 배치될 수도 있다. 또한, 제1집적 용기(81a)와 제2집적 용기(81b)가 결합된 하나의 용기로 형성되어, 용기 안착부(23) 및 용기 지지대(25)에 나란하게 배치될 수도 있다.

한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 원심분리기(10)는 메인 로터(11)의 정역 회전에 의해 스핀 컬럼(71)을 보조 로터(21)의 복수의 집적 용기(81a,81b) 중 어느 하나에 선택적으로 일렬로 정렬하기 위한 스토퍼 핀(35)과 핀 결합부(41)를 포함한다.

스토퍼 핀(35)은 원기둥 형상을 가지며, 메인 로터(11)의 내주면으로부터 보조 로터(21)의 저부면을 향해 일정 높이만큼 돌출 형성되어 있다.

핀 결합부(41)는 보조 로터(21)의 저부면에 일정 깊이로 함몰 형성되어, 스토퍼 핀(35)이 왕복 이동가능하게 결합된다. 핀 결합부(41)는 일정 길이를 갖는 장공 형상을 가지며, 스토퍼 핀(35)의 회전 궤적을 따라 형성된다. 본 실시예에서의 핀 결합부(41)는 제1집적 용기(81a)와 스핀 컬럼(71)이 일렬로 정렬되는 제1정렬위치와, 제2집적 용기(81b)와 스핀 컬럼(71)이 일렬로 정렬되는 제2정렬위치 사이의 간격과, 스토퍼 핀(35)의 직경을 합한 길이를 가진다.

또한, 핀 결합부(41)의 저부면에는 스토퍼 핀(35)의 자유단부가 안착되는 복수의 안착홈(43,45)이 집적 용기(81a,81b)의 배치 간격에 대응하여 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 핀 결합부(41)의 저부면에 제1집적 용기(81a)와 스핀 컬럼(71)이 제1정렬위치를 유지하도록 스토퍼 핀(35)의 자유단부가 안착되는 제1안착홈(43)과, 제2집적 용기(81b)와 스핀 컬럼(71)이 제2정렬위치를 유지하도록 스토퍼 핀(35)의 자유단부가 안착되는 제2안착홈(45)이 형성되어 있다. 여기서, 본 실시예에서는 핀 결합부(41)의 저부면에 제1안착홈(43)과 제2안착홈(45)이 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지 않지만 이에 한정되지 않으며, 핀 결합부(41)의 저부면에 복수의 안착홈이 형성될 수 있으며, 복수의 안착홈은 워싱 버퍼를 수행하는 집적 용기(81a,81b)들의 배치 간격에 대응하여 마련될 수도 있다.

이러한 구성에 의하여, 도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 원심분리기(10)의 한 쌍의 스핀 컬럼(71), 한 쌍의 제1집적 용기(81a) 및 한 쌍의 제2집적 용기(81b)가 대칭을 이루며 원심분리기(10)의 메인 로터(11) 및 보조 로터(21)에 각각 장착된 상태에서 원심분리하는 방법에 대해 설명한다.

먼저, 원심분리하기 위한 핵산 등의 생물학적 또는 화학적 물질을 갖는 시료와 버퍼가 혼합된 혼합용액(3)이 주입된 스핀 컬럼(71)을 메인 로터(11)의 컬럼 안착부(15)에 안착시키고, 제1집적 용기(81a)와 제2집적 용기(81b)를 스핀 컬럼(71)에 대응하여 보조 로터(21)의 용기 안착부(23)에 안착시킨다. 이 때, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 제1집적 용기(81a)와 스핀 컬럼(71)이 제1정렬위치를 유지하도록, 스토퍼 핀(35)의 자유단부를 핀 결합부(41)의 제1안착홈(43)에 안착시킨다. 이로써, 스토퍼 핀(35)이 핀 결합부(41)의 제1안착홈(43)에 결합됨에 따라 메인 로터(11)와 보조 로터(21)는 상호 안정적으로 결합된다.

다음, 원심분리기(10)의 메인 로터(11)를 일방향으로 회전시킨다.

이 때, 도 6에 도시된 바와 같이 스핀 컬럼(71)에 수용된 혼합용액(3)은 원심력에 의해 필터(79)를 통과하여 여과되면서 원심분리된 후, 원심분리된 원심분리액(5) 예컨대, 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에서 여과되지 않고 배출되는 통과액(filtrate)는 스핀 컬럼(71)의 배출부(77)를 통해 제1집적 용기(81a)를 향해 배출되어 제1집적 용기(81a)에 채집된다.

그리고, 메인 로터(11)의 회전을 정지한 후, 스핀 컬럼(71)에 워싱 버퍼(washing buffer)를 새로이 주입하고 메인 로터(11)를 일방향으로 회전시켜 원심분리를 통해 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에서 여과되지 않고 배출되는 통과액을 제1집적 용기(81a)에 채집한다.

이러한 워싱 버퍼 과정을 여러 번 반복하여 제1집적 용기(81a)에 통과액을 채집하고, 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에 정화된 물질이 남게 되면, 스핀 컬럼(71)을 제2정렬위치로 이동시킨다.

이하, 스핀 컬럼(71)을 제1정렬위치에서 제2정렬위치로 이동시키는 과정에 대해 설명한다.

스토퍼 핀(35)이 핀 결합부(41)에 안착된 상태에서, 도 4에 도시된 바와 같이 메인 로터(11)의 상부에서 보았을 때 메인 로터(11)를 시계방향으로 회전시키면, 보조 로터(21)는 메인 로터(11) 사이에 관성이 발생하여 스토퍼 핀(35)은 핀 결합부(41)의 제2안착홈(45)에 대응하는 위치로 이동하게 되어, 스핀 컬럼(71)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 제2집적 용기(81b)와 일렬로 정렬되는 제2정렬위치를 유지하게 된다.

또한, 스토퍼 핀(35)이 핀 결합부(41)에 안착된 상태에서, 도 4에 도시된 바와 같이 메인 로터(11)의 상부에서 보았을 때 메인 로터(11)를 시계반대방향으로 회전시키면, 보조 로터(21)는 메인 로터(11) 사이에 관성이 발생하여 스토퍼 핀(35)은 핀 결합부(41)의 제1안착홈(43)에 대응하는 위치로 이동하게 되어, 스핀 컬럼(71)과 제2집적 용기(81b)는 제1정렬위치로 정렬된다.

다시, 원심분리 과정의 설명으로 돌아와서, 스핀 컬럼(71)이 제2정렬위치로 이동하면, 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에 남아 있는 정화된 물질을 얻기 위해 스핀 컬럼(71)에 일루션 버퍼(elusion buffer)를 주입한 후, 원심분리기(10)의 메인 로터(11)를 일방향으로 회전시킨다.

이 때, 도 9에 도시된 바와 같이, 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에 남아있는 정화된 물질은 일루젼 버퍼에 의해 필터(79)로부터 분리되어, 원심력에 의해 스핀 컬럼(71)의 배출부(77)를 통해 제2집적 용기(81b)를 향해 배출된다.

스핀 컬럼(71)의 필터(79)로부터 분리된 정화된 물질인 원심분리액(5)이 제2집적 용기(81b)의 원심분리액 수용부(85)에 채집되면, 원심분리기(10)의 메인 로터(11)의 회전을 정지한 후, 제2집적 용기(81b)의 원심분리액 수용부(85)에 수용된 최종적으로 원하는 정화된 물질을 얻을 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 원심분리기(10)는 메인 로터(11)의 회전시 발생하는 관성력에 의해 집적 용기(81)의 위치를 선택적으로 이동시키며, 스핀 컬럼(71)으로부터 여과되며 배출되는 원심분리액(5)을 집적 용기(81)에 수용함으로써, 시료에 함유된 원하는 물질의 추출 작업이 간편하고, 작업성을 향상시키며, 자동화를 용이하게 할 수 있게 된다.

한편, 전술한 제1실시예에서는, 메인 로터(11)의 회전시 발생하는 관성력에 의해 스핀 컬럼(71)을 제1정렬위치에서 제2정렬위치로, 반대로 제2정렬위치에서 제1정렬위치로 이동시키는 것으로 설명하고 있지만, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이 승강용 모터(51)와, 슬롯(55)과, 삽입홈(61)을 추가로 마련하여, 승강용 모터(51)의 구동에 의해 스핀 컬럼(71)을 제1정렬위치에서 제2정렬위치로, 반대로 제2정렬위치에서 제1정렬위치로 이동시킬 수도 있다,

승강용 모터(51)는 축(51a)이 승강하며, 보조 로터(21)를 메인 로터(11)에 대해 승강시킨다. 승강용 모터(51)의 축(51a)은 정역 회전함에 따라 승강한다. 승강용 모터(51)의 축(51a)은 나사 구동방식에 의해 길이 연장 및 축소되거나, 캠 구동방식에 의해 승강할 수도 있다.

슬롯(55)은 메인 로터(11)에 관통 형성되며, 승강용 모터(51)의 축(51a)이 관통한다. 슬롯(55)은 장공의 형상을 가지며, 메인 로터(11)의 회전 궤적을 따라 형성된다. 또한, 슬롯(55)의 길이는 핀 결합부(41)의 길이보다 같거나 크게 형성하는 것이 바람직하다. 슬롯(55)의 길이가 핀 결합부(41)의 길이보다 작을 경우, 메인 로터(11)의 정역 회전시 승강용 모터(51)의 축(51a)이 슬롯(55)의 양단부에서 간섭이 발생하게 되어, 스핀 컬럼(71)은 제1정렬위치와 제2정렬위치에 각각 위치할 수 없게 된다.

삽입홈(61)은 인너 로터(21)에 함몰 형성되어, 슬롯(55)을 통과한 승강용 모터(51)의 축(51a)의 자유단부가 삽입 지지된다. 여기서, 삽입홈(61)의 직경은 승강용 모터(51)의 축(51a)의 직경보다 약간 큰 크기를 갖는 것이 바람직하다.

이에 의해, 일 예로 스핀 컬럼(71)이 제1정렬위치에서 제2정렬위치로 이동시키는 과정에 대해 설명한다.

스핀 컬럼(71)이 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 제1정렬위치에 위치한 상태에서, 승강용 모터(51)의 축(51a)이 상승하도록 승강용 모터(51)를 구동하여 승강용 모터(51)의 축(51a)을 삽입홈(61)에 삽입시킨다.

다음, 승강용 모터(51)의 축(51a)을 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 더 상승시켜, 보조 로터(21)를 메인 로터(11)로부터 이격시킨다.

보조 로터(21)가 메인 로터(11)로부터 이격한 상태에서, 스토퍼 핀(35)이 핀 결합부(41)의 제2안착홈(45)에 위치하도록 구동 모터(33)를 제2정렬위치에 대응하는 각도만큼 타방향으로 회전시킨다.

그리고, 승강용 모터(51)의 축(51a)이 하강하도록 승강용 모터(51)를 구동하여 스토퍼 핀(35)을 핀 결합부(41)의 제2안착홈(45)에 안착시킨다.

이어서, 승강용 모터(51)의 축(51a)을 더 하강하여, 승강용 모터(51)의 축(51a)을 삽입홈(61)과 슬롯(55)으로부터 이격시킨다.

이로써, 스토퍼 핀(35)이 핀 결합부(41)의 제1안착홈(43)에 결합됨에 따라 메인 로터(11)와 보조 로터(21)는 상호 안정적으로 결합됨과 동시에, 스핀 컬럼(71)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 제2집적 용기(81b)와 일렬로 정렬되는 제2정렬위치를 유지하게 된다.

따라서, 승강용 모터(51)와 슬롯(55)과 삽입홈(61)의 상호 연동작용에 의해, 스핀 컬럼(71)을 제2집적 용기(81b)와 제2집적 용기(81b) 중 어느 하나에 선택적으로 정렬시킴으로써, 시료에 함유된 원하는 물질의 추출 작업이 간편하고, 작업성을 향상시키며, 자동화를 용이하게 할 수 있게 된다.

한편, 도 13 내지 도 17에는 본 발명의 제2실시예에 따른 원심분리기가 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 원심분리기(10' )는 전술한 제1실시예와는 달리, 스핀 컬럼(71)을 장착하며 원심력에 의해 스윙가능하도록 메인 로터(11)의 원주방향을 따라 마련되는 복수의 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)을 더 포함한다.

복수의 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)은 메인 로터(11)의 컬럼 지지대(17)에 스윙가능하도록 힌지 결합되어, 원심력에 의해 메인 로터(11)의 외측 반경 방향으로 스윙한다. 각 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)에는 스핀 컬럼(71)이 장착되는 컬럼 장착공(93)이 형성되어 있다. 한편, 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)에 원심력이 작용하지 않을 때는 컬럼 장착공(93)에 장착된 스핀 컬럼(71)이 메인 로터(11)의 바닥면에 대해 수직하게 배치되며 예컨대, 도 14에 도시된 바와 같이 스핀 컬럼(71)의 유입부(75)가 메인 로터(11)의 상방을 향해 배치되며, 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)에 원심력이 작용할 때는 도 15에 도시된 바와 같이 컬럼 장착공(93)에 장착된 스핀 컬럼(71)이 메인 로터(11)의 바닥면에 대해 경사지게 배치된다. 여기서, 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)에 원심력이 작용할 때 컬럼 장착공(93)에 장착된 스핀 컬럼(71)은 메인 로터(11)의 바닥면에 대해 수평 또는 예각을 이루며 경사지게 배치될 수 있다.

또한, 메인 로터(11)의 컬럼 지지대(17)에는 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)의 힌지축(95)이 회전가능하게 힌지 결합되는 힌지축 장착홈(19)이 함몰 형성되어 있다. 힌지축 장착홈(19)은 상방으로 개구된 형상을 가지며, 힌지축 장착홈(19)에는 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)의 힌지축(95)이 착탈가능하게 결합된다. 한편, 본 실시예에서는 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)의 힌지축(95)이 메인 로터(11)의 힌지축 장착홈(19)에 착탈가능하게 결합되는 것으로 도시되어 있지만, 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)의 힌지축(95)은 메인 로터(11)의 힌지축 장착홈(19)으로부터 분리가능하지 않도록 힌지축 장착홈(19)에 관통하며 결합될 수 있다.

그리고, 보조 로터(21)는 원형 단면의 링 형상을 가지며, 보조 로터(21)의 둘레에는 원주방향을 따라 집적 용기(81)가 안착되는 복수의 용기 안착부(23)가 간격을 두고 배치되어 있다.

한편, 보조 로터(21)의 용기 안착부(23)에 안착되는 집적 용기(81)는 전술한 제1실시예와는 달리, 일측이 개구된 사각 단면의 통 형상을 가지며 제1집적 용기와 제2집적 용기가 결합된 하나의 용기로 형성되고, 집적 용기(81)의 일측은 격벽(87)에 의해 제1집적 용기(81a)를 형성하고 집적 용기(81)의 타측은 제2집적 용기(81b)가 착탈되는 용기 장착공(89)이 형성되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 도 17 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 원심분리기(10' )에서 스핀 컬럼(71)이 장착된 한 쌍의 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91), 한 쌍의 집적 용기(81)가 대칭을 이루며 원심분리기(10' )의 메인 로터(11) 및 보조 로터(21)에 각각 장착된 상태에서 원심분리하는 방법에 대해 설명한다.

먼저, 도 14에 도시된 바와 같이 스핀 컬럼(71)이 장착된 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)을 메인 로터(11)의 컬럼 지지대(17)에 안착시키고, 집적 용기(81)를 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)에 대응하여 보조 로터(21)의 용기 안착부(23)에 안착시킨다. 이 때, 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)에 장착된 스핀 컬럼(71)은 메인 로터(11)의 바닥면에 대해 수직하게 배치된다. 또한, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이 원심분리시 제1집적 용기(81a)와 스핀 컬럼(71)이 제1정렬위치를 유지하도록, 스토퍼 핀(35)의 자유단부를 핀 결합부(41)의 제1안착홈(43)에 안착시킨다. 이로써, 스토퍼 핀(35)이 핀 결합부(41)의 제1안착홈(43)에 결합됨에 따라 메인 로터(11)와 보조 로터(21)는 상호 안정적으로 결합된다.

이와 같이, 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)에 장착된 스핀 컬럼(71)이 메인 로터(11)의 바닥면에 대해 수직하게 배치된 상태에서 예컨대, 스핀 컬럼(71)의 유입부(75)가 메인 로터(11)의 상방을 향하게 되고, 원심분리하기 위한 핵산 등의 생물학적 또는 화학적 물질을 갖는 시료와 버퍼가 혼합된 혼합용액(3)을 스핀 컬럼(71)의 유입부(75)를 통해 주입한다. 이로써, 스핀 컬럼(71)에 혼합용액(3)을 용이하게 주입할 수 있을 뿐만 아니라 스핀 컬럼(71)에 주입된 혼합용액(3)이 유입부(75)를 통해 누설되는 것을 방지할 수 있게 된다.

다음, 원심분리기(10' )의 메인 로터(11)를 일방향으로 회전시킨다.

이 때, 도 18에 도시된 바와 같이 스윙 버켓(91)은 원심력에 의해 메인 로터(11)의 반경방향으로 스윙하면서 스핀 컬럼(71)이 메인 로터(11)의 바닥면에 대해 경사를 이루며 스핀 컬럼(71)의 배출부(77)는 제1집적 용기(81a)를 향하게 된다.

따라서, 스핀 컬럼(71)에 수용된 혼합용액(3)은 원심력에 의해 필터(79)를 통과하여 여과되면서 원심분리된 후, 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에서 여과되지 않고 배출되는 통과액(filtrate)은 도 19에 도시된 바와 같이 스핀 컬럼(71)의 배출부(77)를 통해 제1집적 용기(81a)를 향해 배출되어 제1집적 용기(81a)에 채집된다.

그리고, 메인 로터(11)의 회전을 정지한 후, 스핀 컬럼(71)에 워싱 버퍼(washing buffer)를 새로이 주입하고 메인 로터(11)를 일방향으로 회전시켜 원심분리를 통해 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에서 여과되지 않고 배출되는 통과액을 제1집적 용기(81a)에 채집한다. 한편, 메인 로터(11)의 회전을 정지하면, 스윙 버켓(91)에는 원심력이 작용하지 않게 되어 스윙 버켓(91)에 장착된 스핀 컬럼(71)은 초기 상태와 같이 유입부(75)가 메인 로터(11)의 상방을 향하며 메인 로터(11)의 바닥면에 대해 수직하게 배치된다. 이에 의해, 스핀 컬럼(71)의 유입부(75)를 통해 워싱 버퍼를 용이하게 주입할 수 있을 뿐만 아니라 스핀 컬럼(71)에 주입된 워싱 버퍼의 누설이 방지된다.

스토퍼 핀(35)이 핀 결합부(41)에 안착된 상태에서, 도 17에 도시된 바와 같이 메인 로터(11)의 상부에서 보았을 때 메인 로터(11)를 시계방향으로 회전시키면, 보조 로터(21)는 메인 로터(11) 사이에 관성이 발생하여 스토퍼 핀(35)은 핀 결합부(41)의 제2안착홈(45)에 대응하는 위치로 이동하게 되어, 스핀 컬럼(71)은 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이 제2집적 용기(81b)와 일렬로 정렬되는 제2정렬위치를 유지하게 된다.

또한, 스토퍼 핀(35)이 핀 결합부(41)에 안착된 상태에서, 도 17에 도시된 바와 같이 메인 로터(11)의 상부에서 보았을 때 메인 로터(11)를 시계반대방향으로 회전시키면, 보조 로터(21)는 메인 로터(11) 사이에 관성이 발생하여 스토퍼 핀(35)은 핀 결합부(41)의 제1안착홈(43)에 대응하는 위치로 이동하게 되어, 스핀 컬럼(71)과 제2집적 용기(81b)는 제1정렬위치로 정렬된다.

다시, 원심분리 과정의 설명으로 돌아와서, 스핀 컬럼(71)이 제2정렬위치로 이동하면, 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에 남아 있는 정화된 물질을 얻기 위해 스핀 컬럼(71)에 일루션 버퍼(elusion buffer)를 주입한 후, 원심분리기(10' )의 메인 로터(11)를 일방향으로 회전시킨다.

이 때, 도 22에 도시된 바와 같이, 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에 남아있는 정화된 물질은 일루젼 버퍼에 의해 필터(79)로부터 분리되어, 원심력에 의해 스핀 컬럼(71)의 배출부(77)를 통해 제2집적 용기(81b)를 향해 배출된다.

스핀 컬럼(71)의 필터(79)로부터 분리된 정화된 물질인 원심분리액(5)이 제2집적 용기(81b)의 원심분리액 수용부(85)에 채집되면, 원심분리기(10' )의 메인 로터(11)의 회전을 정지한 후, 제2집적 용기(81b)의 원심분리액 수용부(85)에 수용된 최종적으로 원하는 정화된 물질을 얻을 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 원심분리기(10' )는 메인 로터(11)의 회전시 발생하는 관성력에 의해 집적 용기(81)의 위치를 선택적으로 이동시키며, 스핀 컬럼(71)으로부터 여과되며 배출되는 원심분리액(5)을 집적 용기(81)에 수용함으로써, 시료에 함유된 원하는 물질의 추출 작업이 간편하고, 작업성을 향상시키며, 자동화를 용이하게 할 수 있다. 또한, 메인 로터(11)에 스윙가능하게 결합되는 스핀 컬럼용 스윙 버켓(91)에 스핀 컬럼(71)을 장착함으로써, 원심분리 전에 스핀 컬럼(71)에 혼합용액(3)의 주입이 용이할 뿐만 아니라 혼합용액(3)의 누설도 방지할 수 있다.

도 23 내지 도 26에는 본 발명의 제3실시예에 따른 원심분리기가 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 원심분리기(10" )는 전술한 제1실시예와는 달리, 복수의 집적 용기(81)가 안착되는 보조 로터(21)와, 스토퍼 핀(35)과, 핀 결합부(41)를 구비하지 않고, 복수의 스핀 컬럼(71)과 복수의 집적 용기(81)가 메인 로터(11)에 안착된다.

본 발명의 제3실시예에 따른 메인 로터(111)는 전술한 실시예들과는 달리, 구동 모터(33)의 축(33a)이 결합되는 중앙 홀(13)을 중심으로 원주방향을 따라 등 간격으로 돌출된 복수의 레그(115)를 포함한다.

각 레그(115)의 자유단부는 두 갈래로 갈라져 있으며, 각 레그(115)의 자유단부에는 후술할 버켓 본체(123)의 힌지핀(129)이 스윙가능하게 결합되는 힌지핀 결합홈(117)이 형성되어 있다. 힌지핀 결합홈(117)은, 스윙 버켓(121)의 착탈이 가능할 뿐만 아니라 원심분리시 메인 로터(111)로부터 스윙 버켓(121)이 이탈하지 않도록, 일측이 개구된 비원형의 단면형상을 가진다. 이로써, 스윙 버켓(121)은 인접하는 한 쌍의 레그(115)에 스윙 가능하게 결합되고, 복수의 스윙 버켓(121)은 메인 로터(111)의 원주방향을 따라 배치되며 스윙가능하게 된다.

스윙 버켓(121)은 인접하는 한 쌍의 레그(115) 사이에 배치되며, 버켓 본체(123)와 컬럼 지지 커버(131)를 포함한다.

버켓 본체(123)는 네 측벽과 바닥판으로 이루어지고, 일측이 개구된 사각 단면의 통 형상을 가진다.

버켓 본체(123)에는 집적 용기가 유동가능하게 수용되는 수용부(127)가 마련되어 있다. 레그(115)를 향하는 버켓 본체(123)의 한 쌍의 측벽(125a,125b) 외측에는 각각 힌지핀(129)이 돌출 형성되어 있다. 각 힌지핀(129)은 메인 로터(111)의 레그(115)의 힌지핀 결합홈(117)에 착탈가능하게 결합된다.

컬럼 지지 커버(131)는 버켓 본체(123)의 개구에 장착되어, 버켓 본체(123)의 개구를 폐쇄함과 동시에, 스핀 컬럼(71)을 지지한다. 컬럼 지지 커버(131)의 일측에는 버켓 본체(123)의 개구 둘레에 착탈가능하도록 끼움 결합되는 끼움공(133)이 함몰 형성되어 있고, 또한 컬럼 지지 커버(131)의 판면에는 스핀 컬럼(71)이 관통 결합되는 컬럼 지지공(135)이 형성되어 있다. 이로써, 스핀 컬럼(71)은 도 24 및 도 26에 도시된 바와 같이 집적 용기(81)에 대해 수직하게 설치된다. 여기서, 스핀 컬럼(71)은 집적 용기(81)에 대해 경사지게 설치될 수도 있다.

또한, 컬럼 지지 커버(131)의 끼움공(133)에 인접한 영역에는 스핀 컬럼(71)의 캡(72)을 고정하기 위한 캡 장착공(137)이 형성되어 있다. 이에 의해, 스핀 컬럼(71)은 컬럼 지지 커버(131)에 고정 설치되므로, 원심력의 작용시 메인 로터(111)의 원주방향을 따라 유동하지 않게 된다.

집적 용기(81)는 메인 로터(111)의 반경방향을 따라 유동하지 않도록 버켓 본체(123)의 수용부(127)에 수용됨과 동시에, 메인 로터(111)의 회전에 의해 발생되는 관성력에 의해 집적 용기(81)가 메인 로터(111)의 회전 반대방향으로 메인 로터(111)의 원주방향을 따라 유동가능하도록 버켓 본체(123)의 수용부(127)에 수용된다.

집적 용기(81)는 일측이 개구된 사각 단면의 통 형상을 가지며 제1집적 용기(81a)와 제2집적 용기(81b)가 결합된 하나의 용기로 형성된다. 제1집적 용기(81a)와 제2집적 용기(81b)는 격벽(87)에 의해 서로 구획된다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 제3실시예에 따른 원심분리기(10" )에서 스핀 컬럼(71)과 집적 용기(81)가 장착된 스윙 버켓(121)을 메인 로터(11)에 장착된 상태에서 원심분리하는 방법에 대해 설명한다.

먼저, 스핀 컬럼(71) 및 집적 용기(81)가 장착된 스윙 버켓(121)의 힌지핀(129)을 메인 로터(11)의 레그(115)의 힌지핀 결합홈(117)에 결합시켜, 스윙 버켓(121)을 메인 로터(111)에 안착시킨다. 이 때, 스윙 버켓(121)에 장착된 스핀 컬럼(71)과 집적 용기(81)는 메인 로터(111)의 바닥면에 대해 수직하게 배치된다. 또한, 도 27에 도시된 바와 같이 원심분리시 제1집적 용기(81a)와 스핀 컬럼(71)이 제1정렬위치를 유지하도록, 제2집적 용기(81b)의 외측벽은 레그(115)를 향하는 버켓 본체(123)의 일 측벽(125a)에 밀착된다.

이와 같이, 스윙 버켓(121)에 장착된 스핀 컬럼(71)과 집적 용기(81)가 메인 로터(111)의 바닥면에 대해 수직하게 배치된 상태에서 예컨대, 스핀 컬럼(71)의 유입부(75)가 메인 로터(111)의 상방을 향하게 되고, 원심분리하기 위한 핵산 등의 생물학적 또는 화학적 물질을 갖는 시료와 버퍼가 혼합된 혼합용액(3)을 스핀 컬럼(71)의 유입부(75)를 통해 주입한다. 이로써, 스핀 컬럼(71)에 혼합용액(3)을 용이하게 주입할 수 있을 뿐만 아니라 스핀 컬럼(71)에 주입된 혼합용액(3)이 유입부(75)를 통해 누설되는 것을 방지할 수 있게 된다.

다음, 원심분리기(10" )의 메인 로터(111)를 일방향으로 회전시킨다.

이 때, 도 27 및 도 28에 도시된 바와 같이 스윙 버켓(121)은 원심력에 의해 메인 로터(111)의 반경방향으로 스윙하면서, 스핀 컬럼(71)과 집적 용기(81)는 메인 로터(111)의 바닥면에 대해 수평을 이루며 스핀 컬럼(71)의 배출부(77)는 제1집적 용기(81a)를 향하게 된다. 여기서, 원심분리시 스핀 컬럼(71)과 집적 용기(81)는 메인 로터(111)의 바닥면에 대해 경사를 이룰 수도 있다.

따라서, 스핀 컬럼(71)에 수용된 혼합용액(3)은 원심력에 의해 필터(79)를 통과하여 여과되면서 원심분리된 후, 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에서 여과되지 않고 배출되는 통과액(filtrate)은 스핀 컬럼(71)의 배출부(77)를 통해 제1집적 용기(81a)를 향해 배출되어 제1집적 용기(81a)에 채집된다.

그리고, 메인 로터(11)의 회전을 정지한 후, 스핀 컬럼(71)에 워싱 버퍼(washing buffer)를 새로이 주입하고 메인 로터(11)를 일방향으로 회전시켜 원심분리를 통해 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에서 여과되지 않고 배출되는 통과액을 제1집적 용기(81a)에 채집한다. 한편, 메인 로터(11)의 회전을 정지하면, 스윙 버켓(121)에는 원심력이 작용하지 않게 되어 스윙 버켓(121)에 장착된 스핀 컬럼(71) 및 집적 용기(81)는 초기 상태와 같이 유입부(75)가 메인 로터(111)의 상방을 향하며 메인 로터(111)의 바닥면에 대해 수직하게 배치된다. 이에 의해, 스핀 컬럼(71)의 유입부(75)를 통해 워싱 버퍼를 용이하게 주입할 수 있을 뿐만 아니라 스핀 컬럼(71)에 주입된 워싱 버퍼의 누설이 방지된다.

이러한 워싱 버퍼 과정을 여러 번 반복하여 제1집적 용기(81a)에 통과액을 채집하고, 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에 정화된 물질이 남게 되면, 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에 남아 있는 정화된 물질을 얻기 위해 스핀 컬럼(71)에 일루션 버퍼(elusion buffer)를 주입한 후, 스윙 버켓에 수용된 집적 용기에 원심력이 발생하도록 원심분리기(10" )의 메인 로터(111)를 타방향으로 회전시킨다.

이 때, 스윙 버켓(121)에 수용된 집적 용기(81)는 관성력에 의해 도 29 및 도 30에 도시된 바와 같이, 메인 로터(111)의 회전 반대방향으로 상대 이동하여 스핀 컬럼(71)은 제2집적 용기(81b)와 일렬로 정렬되는 제2정렬위치를 유지하게 된다. 예컨대, 제1정렬위치에서 스윙 버켓(121)에 수용된 집적 용기(81)가 관성력에 의해 버켓 본체(123)의 타 측벽(125b)을 향해 이동한 후, 제1집적 용기(81a)의 외측벽이 레그(115)를 향하는 버켓 본체(123)의 타 측벽(125b)에 밀착됨에 따라, 집적 용기(81)의 유동이 저지되어, 스핀 컬럼(71)과 제2집적 용기(81b)는 제2정렬위치를 유지하게 된다.

동시에, 스윙 버켓(121)은 원심력에 의해 메인 로터(111)의 반경방향으로 스윙하면서, 스핀 컬럼(71)과 집적 용기(81)는 메인 로터(111)의 바닥면에 대해 수평을 이루게 된다.

따라서, 스핀 컬럼(71)의 필터(79)에 남아있는 정화된 물질은 일루젼 버퍼에 의해 필터(79)로부터 분리되어, 원심력에 의해 스핀 컬럼(71)의 배출부(77)를 통해 제2집적 용기(81b)를 향해 배출된다.

스핀 컬럼(71)의 필터(79)로부터 분리된 정화된 물질인 원심분리액(5)이 제2집적 용기(81b)의 원심분리액 수용부(85)에 채집되면, 원심분리기(10" )의 메인 로터(111)의 회전을 정지한 후, 제2집적 용기(81b)의 원심분리액 수용부(85)에 수용된 최종적으로 원하는 정화된 물질을 얻을 수 있게 된다.

도 31 내지 도 33에는 스윙 버켓(121)의 다른 실시예로서, 두 쌍의 스핀 컬럼(71)이 하나의 스윙 버켓(121)에 장착된 도면이 도시되어 있다. 두 쌍의 스핀 컬럼(71)은 메인 로터(111)의 반경방향으로 간격을 두고 하나의 스윙 버켓(121)에 배치되어 있다. 이러한 경우에도 4개의 스핀 컬럼(71)에 대응하여 각각 4개의 집적 용기(81)가 마련되며, 각 집적 용기(81)는 전술한 제3실시예에서 설명한 바와 같이 메인 로터(111)가 일방향으로 회전할 때 관성력에 의해 메인 로터(111)의 회전 반대방향으로 상대 이동하도록 스윙 버켓(121)의 수용부(127)에 유동가능하게 수용된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 원심분리기(10" )는 하나의 스윙 버켓(121)에 스핀 컬럼(71) 및 집적 용기(81)의 수량을 다양하게 조절하여 장착할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 원심분리기(10" )는 메인 로터(111)의 회전시 발생하는 관성력에 의해 집적 용기(81)의 위치를 선택적으로 이동시키며, 스핀 컬럼(71)으로부터 여과되며 배출되는 원심분리액(5)을 집적 용기(81)에 수용함으로써, 시료에 함유된 원하는 물질의 추출 작업이 간편하고, 작업성을 향상시키며, 자동화를 용이하게 할 수 있다.

또한, 메인 로터(111)에 스윙가능하게 결합되는 스윙 버켓(121)에 스핀 컬럼(71) 및 집적용기(81)를 장착함으로써, 원심분리 전에 스핀 컬럼(71)에 혼합용액(3)의 주입이 용이할 뿐만 아니라 혼합용액(3)의 누설도 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

3 : 혼합용액 5 : 원심분리액
10,10' ,10" : 원심분리기 11, 111 : 메인 로터
13 : 중앙 홀 15 : 컬럼 안착부
17 : 컬럼 지지대 19 : 힌지축 장착홈
21 : 보조 로터 23 : 용기 안착부
25 : 용기 지지대 33 : 구동 모터
33a : 축 35 : 스토퍼 핀
41 : 핀 결합부 43 : 제1안착홈
45 : 제2안착홈 51 : 승강용 모터
51a : 축 55 : 슬롯
61 : 삽입홈 71 : 스핀 컬럼
72 : 캡 73 : 혼합용액 수용부
75 : 유입부 77 : 배출부
79 : 필터 81 : 집적 용기
81a : 제1집적 용기 81b : 제2집적 용기
85 : 원심분리액 수용부 87 : 격벽
89 : 용기 장착공 91 : 스핀 컬럼용 스윙 버켓
93 : 컬럼 장착공 95 : 힌지축
115 : 레그 117 : 힌지핀 결합홈
121 : 스윙 버켓 123 : 버켓 본체
125a,125b : 측벽 127 : 수용부
129 : 힌지핀 131 : 컬럼 지지 커버
133 : 끼움공 135 : 컬럼 지지공
137 : 캡 장착공

Claims

생물학적 또는 화학적 물질을 갖는 시료와 버퍼가 함유된 혼합용액을 원심력에 의해 여과하는 복수의 스핀 컬럼이 원주방향을 따라 간격을 두고 배치되는 메인 로터와;
상기 스핀 컬럼으로부터 여과되며 배출되는 원심분리액을 수용하며, 상기 메인 로터가 일방향으로 회전할 때 관성력에 의해 상기 메인 로터의 회전 반대방향으로 상대 이동하는 복수의 집적 용기와;
상기 메인 로터에 상대 회전가능하게 마련되며, 상기 복수의 집적 용기가 원주방향을 따라 상기 스핀 컬럼의 외측 반경방향으로 장착되는 보조 로터와;
상기 메인 로터 및 상기 보조 로터 중 어느 하나로부터 돌출되게 마련되는 스토퍼 핀과;
상기 메인 로터 및 상기 보조 로터 중 다른 하나에 함몰 형성되어, 상기 스토퍼 핀이 결합되는 핀 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제1항에 있어서,
상기 스핀 컬럼은 상기 복수의 집적 용기 중 어느 하나에 선택적으로 일렬로 정렬되는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
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삭제
제1항에 있어서,
상기 핀 결합부는 장공의 형상을 가지며, 상기 스토퍼 핀의 회전 궤적을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제1항에 있어서,
상기 핀 결합부의 저부면에는 상기 스토퍼 핀의 자유단부가 안착되는 복수의 안착홈이 형성되고, 상기 복수의 안착홈은 상기 집적 용기들의 배치 간격에 대응하여 마련되는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제1항에 있어서,
상기 스핀 컬럼을 장착하며, 원심력에 의해 스윙가능하도록 상기 메인 로터의 원주방향을 따라 마련되는 복수의 스핀 컬럼용 스윙 버켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제1항에 있어서,
상기 스핀 컬럼 및 상기 집적 용기가 장착되고, 상기 메인 로터에 스윙가능하게 결합되며 상기 메인 로터의 원주방향을 따라 배치되는 복수의 스윙 버켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제8항에 있어서,
상기 스윙 버켓은,
상기 메인 로터에 스윙가능하게 결합되며, 상기 집적 용기가 상기 메인 로터의 원주방향을 따라 유동가능하게 수용되는 수용부를 형성하는 버켓 본체와;
상기 버켓 본체에 장착되며, 상기 스핀 컬럼을 지지하는 컬럼 지지 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제9항에 있어서,
상기 메인 로터는 그 중심에 대해 원주방향을 따라 간격을 두고 돌출된 복수의 레그를 더 포함하며,
상기 스윙 버켓은 인접하는 한 쌍의 상기 레그에 스윙가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제10항에 있어서,
인접하는 한 쌍의 상기 레그를 향하는 상기 버켓 본체의 양 측벽에는 각각 한 쌍의 힌지핀이 마련되고, 인접하는 한 쌍의 상기 레그에는 상기 힌지핀이 각각 스윙가능하게 결합되는 힌지핀 결합홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
생물학적 또는 화학적 물질을 갖는 시료와 버퍼가 함유된 혼합용액을 원심력에 의해 여과하는 복수의 스핀 컬럼이 원주방향을 따라 간격을 두고 배치되는 메인 로터와;
상기 스핀 컬럼과 일렬로 정렬되어 상기 스핀 컬럼으로부터 여과되며 배출되는 원심분리액을 수용하는 복수의 집적 용기가 배치되며, 상기 메인 로터에 상대 회전가능하게 마련되는 보조 로터와;
상기 보조 로터를 상기 메인 로터에 대해 승강시키는 승강용 모터와;
상기 메인 로터에 관통 형성되며, 상기 승강용 모터의 축이 통과하는 슬롯과;
상기 보조 로터에 함몰 형성되어, 상기 슬롯을 통과한 상기 승강용 모터의 축의 자유단부가 삽입되는 삽입홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제12항에 있어서,
상기 슬롯은 장공의 형상을 가지며, 상기 메인 로터의 회전 궤적을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 원심분리기.
제12항에 있어서,
상기 슬롯의 길이는 상기 핀 결합부의 길이보다 같거나 큰 것을 특징으로 하는 원심분리기.