KR101742911B1 - 물질 혼합 장치 - Google Patents

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남궁완
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

내부에 제 1 시료가 수용되고, 상기 제 1 시료가 주입되는 제 1 개구를 구비한 제 1 용기가 동일 평면 상에서 횡방향 및 종방향으로 나란하게 복수개 구비되는 제 1 멀티 웰 플레이트; 상기 제 1 멀티 웰 플레이트의 상부측에 배치되고, 일면에 비투과성의 분리막이 구비되고 내부에 제 2 시료가 수용된 제 2 용기가 동일 평면 상에서 횡방향 및 종방향으로 나란하게 복수개 구비되는 제 2 멀티 웰 플레이트; 상기 제 1 시료와 상기 제 2 시료를 혼합시키기 위하여 상기 제 2 멀티 웰 플레이트의 상부측에 배치되고, 상기 제 2 용기에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 복수개의 파열부재; 상기 제 1 용기, 상기 제 2 용기 및 상기 파열부재가 횡방향으로 나란하게 일렬로 배열된 수에 대응되도록 복수개로 이루어지되, 상기 분리막을 파열시키도록 상기 파열부재를 상기 분리막 측으로 이동시키는 구동부; 상기 제 1 멀티 웰 플레이트를 종방향으로 이동시키기 위하여, 상기 제 1 멀티 웰 플레이트에 결합된 이동부; 및 횡방향으로 나란하게 일렬로 배열된 상기 제 2 용기 각각의 분리막이 모두 파열되면, 상기 구동부가 상기 분리막이 파열된 제 2 용기에 이웃한 상기 분리막이 파열되지 않은 제 2 용기 열로 이동되도록, 상기 이동부를 제어하는 제어부; 를 포함하는 물질혼합장치가 제공된다.

Description

물질 혼합 장치 {substance mixing device}
본 발명은 이종의 물질을 혼합하는 장치에 관한 것이다.
현재 대학, 기업, 연구기관 등에서 멀티 웰 플레이트 기반의 마이크로 플레이트 리더를 이용한 화합물 시험이 광범위 하게 활용되고 있다.
멀티 웰 플레이트는 다웰 플레이트 또는 다웰 블록 등으로 불리는데, 독립한 단위 웰이 복수개로 구성된 멀티 웰 플레이트는 규격화된 형식에 따라 구성되어 상업적으로 입수 가능하다. 예를 들어 96 웰 플레이트 또는 12X8 어레이가 가장 널리 쓰인다.
마이크로 플레이트 리더는 규격화된 마이크로 플레이트 리더에 물질을 주입하고 그 물질의 흡광 형광 발광 편광 등 광화학적 분석을 하는데 이용되는 장치이다.
현재 멀티 웰 플레이트에 물질을 주입하기 위해서는 주입기를 이용하거나 시험자가 수동으로 피펫을 이용하여 주입하는 방법이 있다. 따라서, 극히 제한된 수의 물질만을 원하는 시간에 주입할 수 있는 문제가 있고, 수만 종류에 이르는 화합물을 시험 및 검색해야하는 신약개발 또는 약물 스크리닝에 적합하지 않다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 복수의 웰을 가지는 장치 또는 멀티 웰 플레이트를 이용하여 화학적 생물학적 생화학적 시험을 진행하는 시험자가 수만에서 수십만 종류에 이르는 화합물을 신속하게 주입할 수 있음으로써 그 혼합 또는 화합 반응을 신속히 측정하는데 유용한 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로 플레이트 리더기와 호환 가능하도록, 멀티 웰 플레이트 기반으로한 화합물 주입 장치가 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 제 1 시료가 수용되며 상기 제 1 시료가 주입되는 제 1 개구를 구비한 제 1 용기; 일면에 비투과성의 분리막이 구비되고 내부에 제 2 시료가 수용된 제 2 용기; 상기 제 2 용기의 상기 분리막을 파열시켜 상기 제 1 시료와 상기 제 2 시료를 혼합시킬 수 있는 파열부재를 포함하며, 상기 제 1 용기의 상기 제 1 개구를 통하여 상기 제 2 용기의 적어도 일부가 삽입되어 상기 제 1 용기 내부에 상기 제 2 시료가 위치된 상태에서 상기 파열 부재가 상기 분리막을 파열시키도록 형성되는 물질 혼합 장치가 제공된다.
이 때, 상기 제 1 개구는 상기 제 1 용기의 상부측에 위치되며, 상기 제 2 용기는 상기 제 1 용기의 연직 방향 상부에 위치될 수 있다.
이 때, 상기 제 2 용기는 제 2 시료가 주입되는 제 2 개구를 구비하며, 상기 제 2 개구는 상기 제 2 용기의 상부측에 배치될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 용기는 상하 방향으로 동일한 제 1 단면적을 갖는 원통형상으로 이루어지고, 상기 제 2 용기는 상하 방향으로 동일하되 상기 제 1 단면적보다 작은 제 2 단면적을 갖는 원통형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제 2 용기가 상기 제 1 용기에 삽입된 상태에서 상기 제 1 시료에 상기 제 2 용기가 잠기지 않도록 상기 제 1 용기의 연장 방향 길이가 상기 제 2 용기의 연장 방향 길이보다 길게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 용기의 상기 제 1 개구 외주부에는 제 1 플랜지가 구비되며,
상기 제 2 용기의 상기 제 2 개구 외주부에는 제 2 플랜지가 구비되고,
상기 1 플랜지 상측에서 상기 제 2 플랜지가 지지됨으로써 상기 제 2 용기가 상기 제 1 용기 상에 지지될 수 있다.
이 때, 상기 분리막은 상기 원통형 제 2 용기의 하단면에 형성될 수 있다.
상기 파열부재는 상기 분리막을 향하도록 배치되는 커팅날; 및 일단부에 상기 커팅날이 결합되어 상기 커팅날을 지지하는 지지봉 부재를 포함하며, 상기 지지봉 부재는 상기 제 2 개구를 통하여 상기 커팅날을 상기 제 2 용기의 외부로부터 상기 분리막측으로 이동시키거나 상기 제 2 용기 내부에서 상기 커팅날을 상기 분리막측으로 이동시킬 수 있도록 타단부가 상기 제 2 용기의 외부로 연장된 형태로 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 파열부재의 상기 지지봉 부재를 이동 가능하게 지지하기 위하여 상기 제 1 용기 및 상기 제 2 용기의 외측에 위치되는 지지 부재를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 지지 부재는 상기 지지봉 부재가 관통되는 홀을 구비한 지지판을 포함하고, 상기 지지봉 부재는 상기 홀을 관통하여 상기 제 2 용기 방향으로 이동될 수 있도록 상기 지지판에 의하여 지지될 수 있다.
또한, 상기 지지판 및 상기 지지봉 부재 사이에 상기 지지판에 대하여 상기 지지봉 부재를 탄성적으로 지지하기 위하여 탄성 부재가 제공 될 수 있다.
또한, 상기 지지봉 부재를 상기 분리막측으로 이동시킬 수 있도록 상기 지지봉 부재와 결합된 구동기를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제 1 용기 및 상기 제 1 용기에 대응하는 제 2 용기는 복수 개로 이루어지며, 상기 복수개의 제 1 용기가 동일 평면 상에서 횡방향 및 종방향으로 나란하게 배열되도록 상기 복수의 제 1 용기를 상호 연결하는 연결 부재를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 복수의 제 1 용기의 제 1 시료에 상기 복수의 제 2 시료를 혼합시키기 위하여 상기 파열 부재가 상기 복수의 제 1 용기 및 상기 제 2 용기 각각의 적어도 일부에 복수 개로 제공 될 수 있다.
이 때, 상기 복수개의 파열 부재의 수는 상기 제 1 용기가 횡방향으로 나란하게 일렬로 배열된 수에 대응하며, 상기 복수 개의 파열 부재는 상기 일렬로 배열된 복수의 제 1 용기 상부에 각각 배치될 수 있다.
상기 복수의 제 1 용기를 동시에 종방향으로 이동시키기 위한 이동 수단을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 제 1 용기 및 상기 복수의 제 1 용기를 연결하는 연결 부재는 멀티 웰 플레이트일 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 상용화된 마이크로 플레이트 리더기에 호환되는 물질 혼합 장치가 제공된다. 이를 통하여, 상 하로 배열된 제 1 및 제 2 멀티 웰 플레이트에 시험자가 시험하고자 하는 제 1 및 제 2 시료를 주입한 후, 파열부재를 작동시켜, 신속하게 원하는 화합물을 각각의 웰에 독립적으로 주입하여 그 반응을 측정할 수 있다.
따라서 수십만 종류의 시료를 이용하는 신약 개발을 위한 약물 스크리닝 등에서 유용하게 활용 가능하다. 또한, 새로운 고속 스크리닝 방법으로도 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 물질 혼합장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 물질 혼합장치의 제 1 및 제 2 용기의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 물질 혼합장치의 작동시의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합장치의 제 1 멀티 웰 플레이트의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합장치의 구동기, 제 1 및 제 2 멀티 웰 플레이트가 결합된 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합장치가 마이크로 플레이트 리더 내부에 장착된 상태의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합장치의 복수의 지지부재가 일체로 형성되어 제 2 멀티 웰 플레이트에 결합된 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합장치가 마이크로 플레이트 리더 내부에 장착된 상태의 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)의 제 1 및 제 2 용기(10, 20)의 분해 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)는 상하로 배치된 제 1 및 제 2 용기(10, 20)에 제 1 및 제 2 시료(14, 24)를 주입하고, 상부측 용기 하부에 형성된 분리막(28)을 파열함으로써, 시험자가 신속하고 편리하게 화학적, 생물학적, 생화학적 반응을 측정하는데 유용한 장치이다.
그리고 본 발명의 일 실시예를 대규모로 확장하는 경우, 상하로 배치된 용기가 마이크로 사이즈에서 대량으로 배열될 수 있어, 많은 종류의 시료를 시험할 때 특히 유용하다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)는 제 1 용기(10), 제 2 용기(20), 파열 부재(30), 지지 부재(40) 및 구동기(50)를 포함할 수 있다.
제 1 용기(10)는 상부면이 개방되고 내부에 중공의 원통형상으로 형성된 용기일 수 있다. 그러나, 그 형상이 이에 제한되는 것은 아니다. 이 때, 중공의 원통형상으로 이루어진 경우, 제 1 용기(10)는 상하방면으로 동일한 제 1 단면적을 가지는 원통형상으로 이루어 질 수 있다.
또한 제 1 용기(10)는 측면이 투명하게 형성된 플라스틱 재질로 이루어진 것이 일반적이나, 단열기능이 내부에 형성된 스테인레스 재질로 구성될 수 있다.
이 때, 제 1 용기(10)의 개방된 상부면을 통하여 제 1 시료(14)가 주입될 수 있다. 이때, 제 1 용기(10)로 주입되는 제 1 시료(14)는 화학적, 생물학적 의미로 제한되는 것은 아니며 일상생활에서 혼합이 필요한 모든 물질이 가능하다.
제 1 용기(10)의 내부에는 제 2 용기(20)가 배치될 수 있다. 도 2 를 참조하면, 제 2 용기(20)는 상부면이 개방되고 하부면에 분리막이 형성된 원통의 용기로 형성될 수 있다. 이 때, 제 2 용기(20)는 상하방면으로 동일한 제 2 단면적을 가지는 원통형상으로 이루어질 수 있다. 다만, 제 2 용기의 형상이 반드시 원통으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 제 2 용기(20)의 형상은 제 1 용기(10)와 대응되는 형상이 일반적이며, 전술한 바와 같이 제 2 용기(20)가 제 1 용기(10)에 삽입될 수 있는 크기 또는 형상을 가질 수 있다. 또한, 제 1 용기(10)의 상하방면으로 동일한 제 1 단면적은 제 2 용기(20)의 상하방면으로 동일한 제 2 단면적 보다 넓을 수 있다.
도 2를 참조하면, 제 1 용기(10) 및 제 2 용기(20)의 상부면 상에 형성된 개구부의 외주부에는 제 1 및 제 2 플렌지(12, 22)가 형성될 수 있다. 이 때, 제 2 용기(20)의 플렌지가 제 1 용기(10)의 제 1 플렌지(12) 상에 배치되어, 제 2 용기(20)가 지지될 수 있다. 이 때, 제 1 용기 상부에 제 2 용기(20)가 배치되기 위하여 반드시 플렌지가 형성되어야 하는 것은 아니며 제 1 용기(10)의 내부에 단차가 형성되고 그 단차에 의해 제 2 용기(20)가 지지되도록 형성될 수 있다.
또한, 제 2 용기(20)가 제 1 용기(10)의 내부에 배치되는 경우, 제 1 용기(10)에 수용된 시료에 제 2 용기(20)가 잠기지 않도록 제 2 용기의 하부면은 시료로부터 이격될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에서는 제 2 용기가 플렌지에 의하여 제 1 용기(10)의 상부에 놓여지도록 형성되지만, 제 2 용기(20)가 제 1 용기의 상부에 제 1 용기로부터 이격되게 배치될 수 있다.
제 2 용기(20)의 개방된 상부면을 통해 제 2 시료(24)가 주입될 수 있다. 제 2 시료(24)는 제 1 시료와 다른 물질일 수 있는데, 제 1 시료(14)와 유사하게, 화학적 생물학적 샘플에 제한되지 않는다. 제한 없이 이종물질이 혼합되는 경우 널리 사용될 수 있다.
다만 상기 제 1 및 제 2 용기(10, 20)가 실험과정에서 쓰이는 경우 자외선, 산 또는 염기 저항성을 가지는 재질로 개별적으로 구성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)는 제 1용기 내부에 배치되는 제 2 용기(20)의 하부면에 형성된 분리막을 파열하기 위하여 파열 부재(30)를 구비한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 파열 부재(30)는 커팅날(36) 및 커팅날(36)을 지지하는 지지봉 부재(32)를 포함할 수 있다.
커팅날(36)은 제 2 용기(20) 하부면의 분리막을 파열시키기 위하여 적절한 재질로 구성될 수 있는데, 일반적으로 철재로 구성됨이 일반적이나, 제 2 시료(24) 등에 지속적으로 노출되는 점을 고려하면, 녹이 슬지 않도록 스테인리스 스틸 등으로 이루어 질 수도 있다.
이 때, 커팅날(36)이 제 2 용기(20) 하부면의 분리막을 파열시킨후, 파열된 분리막 조각이 제 1 용기(10)로 수용되지 않도록 적절한 형상이 요구 될 수 있다. 즉, 커팅날(36)은 다양한 형상으로 이루어 질 수 있으나, 제 2 용기(20) 하부면의 전부를 파열시키는 경우 파열된 분리막이 제 1 용기(10)부로 수용될 수 있으므로, 파열된 분리막이 제 1 용기(10)로 수용되는 것을 방지하기 위하여 분리막 일부를 파열하는 것이 바람직하다. 따라서, 커팅날(36)의 형상은 제 2 용기(20)에 수용된 시료가 제 1 용기(10)로 수용되는 속도 및 제 2 용기(20) 하부면의 면적등을 고려하여 하단부가 뾰족한 형태로 이루어질 수 있다.
커팅날(36)은 커팅날(36)을 지지해주는 지지봉 부재(32)의 일단과 결합되어 상, 하로 이동할 수 있다.
지지봉 부재(32)는 제 2 용기(20)의 하부면을 향하도록 일단에 커팅날(36)이 형성될 수 있다. 제 2 용기(20) 상부면을 통하여 커팅날(36)을 제 2 용기(20)의 외부로부터 분리막측으로 이동시키거나, 제 2 용기(20) 내부에서 커팅날(36)을 분리막측으로 이동시킬 수 있도록 타단부가 상기 제 2 용기(20)의 외부로 연장된 형태로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 지지봉 부재(32)의 하부측 일단은 커팅날(36)이 결합되며, 제 2 용기(20)를 향해 배치되고, 지지봉 부재(32)의 상부측 타단은 제 2 용기(20)의 외부로 연장된다.
이 때, 지지봉 부재(32)의 일단부는 커팅날(36)과 나사결합에 의하여 결합될 수 있는데, 이와 같이 지지봉 부재(32)가 커팅날(36)과 나사 결합될 경우 지지봉 부재를 커팅날과 분리시키기 용이하므로 커팅날(36) 교체가 용이할 수 있다. 이와 달리 지지봉 부재(32)가 커팅날(36)과 일체로 형성되는 것도 가능하다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 지지봉 부재(32)는 상하방향으로 이동이 원활하도록, 제 1 및 제 2 용기(10, 20) 외부측에 위치하는 지지 부재(40)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로 지지 부재(40)는 제 1 지지판(42) 및 제 2 지지판(43)을 포함할 수 있으며 제 1 및 제 2 용기(10, 20)의 상부측에 위치할 수 있다. 이 때, 제 1 지지판(42)은 제 1 및 제 2 용기의 상부측에 위치하며, 제 2 지지판(43)은 제 1 지지판(42)의 상부에 위치한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 제 1 및 제 2 지지판(42, 43)은 두 개의 판이 평행하게 배치되되 제 1 및 제 2 지지판(42, 43)에는 지지봉 부재(32)가 수직으로 삽입되어 이동 가능하도록 관통홀(41)이 형성될 수 있다. 두개의 판에는 각각 상하 방향으로 나란하게 두 개의 관통홀(41)이 형성되고 이에 삽입되는 지지봉 부재(32)는 측면 방향으로 흔들림 없이, 안정적으로 상 하 방향 이동이 가능하다.
두 개의 지지판(42, 43)은 이격되어 배치될 수 있다. 두 개의 지지판 사이의 이격된 공간에는 후술하는 바와 같이 지지봉 부재(32)에 탄성력을 제공하는 탄성 부재(38)가 추가 될 수 있다.
탄성 부재(38)는 지지봉 부재(32)가 제 2 용기(20)의 분리막을 파열할 때 압축되고 파열 후 평형위치로 복귀할 때 충분한 탄성력을 제공할 수 있다. 일반적으로 인장스프링이 포함될 수 있으며 인장스프링의 일단은 지지봉 부재(32)의 외부측 연장단에 결합되고 타단은 제 1 및 제 2 지지판(42, 43) 중 하부에 위치한 제 1 지지판(42)에 결합 될 수 있다.
지지봉 부재(32)의 상부에는 본 발명의 제 1 실시예의 사용자가 손으로 가압하여 작동 시킬 수 있으며, 이를 위해 지지봉 부재(32)의 상부에는 누름부(34)가 형성 될 수 있다.
도 3을 참조하면, 하부측에 위치한 제 1 지지판(42)은 제 1 및 제 2 용기(10, 20)의 상부로부터 소정 간격 이격 배치될 수 있다. 이 때, 커팅날(36)이 상부로 이동할 때, 제 1 지지판(42)은 커팅날(36)의 상부면이 접촉할 수 있고, 커팅날(36) 전부가 제 2 용기(20)의 외부로 배치되는 정도로 이격 될 수 있다. 이와 같이 커팅날 전부가 제 2 용기의 외부로 배치될 수 있는 정도로 제 1 지지판이 제 2 용기로부터 이격되는 경우, 후술하는 바와 같이 지지봉 부재(32)를 포함하는 파열 부재(30)가 마이크로 플레이트 리더 내부에 고정되고, 제 1 및 제 2 용기(10, 20)가 마이크로 플레이트 리더 내부의 하부측에 배치된 이동판(62) 위에 배치되어 전방 또는 후방으로 이동할 때, 그 이동을 원활히 할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
한편, 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 제어부를 구비한 구동기(50)가 파열 부재에 결합되어 파열 부재가 자동으로 제어될 수 있다. 이에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 지지봉 부재(32)를 가압하기 위하여 구동기(50)가 제공될 수 있다. 구동기(50)는 상하방향 선형 구동기(50)가 일반적일 수 있으나, 회전형 구동기(50)에 크랭크 샤프트 및 커넥팅 로드와 유사하게, 회전운동을 상하 왕복운동으로 변환하는 구동기(50) 어셈블리가 결합된 구조로 이루질 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 제 1 및 제 2 용기(10, 20)가 마이크로 플레이트 형태로 형성된다면, 정밀한 제어를 위해 멤스 구동기(50)가 포함될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 용기(10, 20)의 크기에 따라 유압실린더를 이용할 수도 있다. 즉, 구동기(50)의 종류는 본 발명의 제 1 실시예가 이용되는 상황에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
또한, 구동기(50)의 출력단에는 충격편(52)이 더 형성될 수 있다. 충격편(52)은 지지봉 부재(32)에 충격을 가하여 지지봉 부재(32)를 하부로 이동시킬 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 작동을 상세히 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)의 사용자는 수동으로 지지봉 부재(32)의 상부에 형성된 누름부(34)를 가압하여 지지봉 부재(32)를 하부로 이동 시킬 수 있다. 또는, 구동기(50)가 결합될 수 있고, 구동기(50)를 작동시키면 충격편(52)이 지지봉 부재(32)를 가압하여 지지봉 부재(32)를 하부로 이동 시킬 수 있다. 이 때, 지지봉 부재(32)의 하단 측에 형성된 커팅날(36)은 제 2 용기(20)부 하부의 분리막 부재(28)를 파열할 수 있다. 이 때, 제 1 용기(10)에 수용된 제 1 시료(14)는 제 2 용기(20)로 진행하여 제 2 용기(20)에서 혼합 내지 화합이 일어난다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)의 제 1 멀티 웰 플레이트의 사시도이다. 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)의 구동기, 제 1 및 제 2 멀티 웰 플레이트가 결합 사시도이다. 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)가 마이크로 플레이트 리더 내부에 장착된 상태의 구성도이다.
도 4 및 도 5을 참조하여 제 2 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)에 대하여 설명한다. 이 때, 제 1 실시예와 동일한 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하고 제 1 실시예와 구별되는 구성을 중심으로 제 2 실시예를 설명한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)는 제 1 용기(10)가 표준 규격화된 마이크로 멀티 웰 플레이트로 형성될 수 있다. 이 때 화학적, 생물학적, 생화학적 다종의 시료를 수용하는 제 1 및 제 2 용기(10, 20)가 복수개 배열되고, 내부에 다양한 시료를 수용하여 고속 약물 스크리닝에 이용될 수 있다.
마이크로 멀티 웰 플레이트란, 화학적 생물학적 생화학적 시험 등에서 광 범위하게 활용되는 복수개의 웰이 형성된 집합체이다. 통상 96웰이 널리 사용되나, 실험자의 상황에 따라 8웰 16웰 24웰 등 소규모로 형성될 수도 있고, 384웰 같이 마이크로 사이즈의 웰이 대규모로 배열 될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)의 제 1 및 제 2 용기(10, 20)는 전술한 바와 같이 복수개가 배열될 수 있는데, 구체적으로 복수개의 제 1 용기(10)는 제 1 개구(11)들이 모두 한 방향을 향해 동일 평면상에서 횡방향 및 종방향으로 나란하게 배열될 수 있다.
배열의 개수는 일반적으로 한 개의 열 또는 한 개의 행이 8개로 형성될 수 있으며 전체 개수는 96개에서 384개 또는 그 이상이 될 수 있다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)가 적용되는 멀티 웰 플레이트의 웰의 개수는 매우 다양할 수 있으며, 숫자의 차이에 불과한 실시 형태는 본 발명이 권리범위에 속함이 당연하다.
이 때, 복수로 배열된 제 1 용기(10)들을 상호 연결하는 얇은 판 형태의 제 1 연결 부재가 더 포함될 수 있고, 제 1 용기(10)들의 제 1 개구(11)가 제 1 연결 부재의 표면에 형성 될 수 있다. 연결 부재의 표면에 형성된 개구를 통해 웰의 형태로 형성된 제 1 용기(10)에는 시료가 수용될 수 있다.
이 때, 제 1 용기(10)가 배열된 집합체 및 제 1 연결부재(16)를 포함하는 구성 요소는 제 1 멀티 웰 플레이트(100)로 규정될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 제 2 용기(20)도 제 1 멀티 웰 플레이트(100)의 제 1 용기에 대응되도록 복수개가 배열될 수 있다.
도 5를 참조하면, 횡방향 및 종방향으로 복수 개 배열된 제 2 용기(20)는 제 1 용기(10)에 삽입되어 배치될 수 있으므로, 그 개수에 있어 대응되고, 제 1 용기(10) 삽입되기 적절한 크기로 형성 될 수 있다. 또한 제 2 용기(20)의 제 2 개구(21)가 제 2 연결 부재 표면에 형성될 수 있다. 이 때, 제 2 용기(20)는 제 2 개구(21)를 통하여 시료를 수용할 수 있다. 다만, 제 2 용기(20)는 하부에 분리막 부재(28)가 형성된 면에서 제 1 용기(10)와 구별된다. 이하, 제 2 용기(20)가 배열된 집합체 및 제 2 연결부재(26)를 포함하는 구성 요소는 제 2 멀티 웰 플레이트(200)로 규정될 수 있다.
제 1 및 제 2 멀티 웰 플레이트(100, 200)는 수용되는 물질에 따라 그 재질이 바뀔 수 있다. 산, 염기, 자외선 등 구체적인 사용처에 따라 그 재질이 다르게 형성될 수 있다.
이 때, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)의 파열 부재(30)도 복수개가 형성될 수 있다. 구체적으로 파열 부재(30)는 횡방향 또는 종방향 중 어느 하나로 나란하게 일렬로 배열된 수에 대응할 수 있다. 전술한 바와 같이 일렬로 배열된 숫자는 8개인 경우가 일반적이나, 반드시 이에 한할 것은 아니다.
또는, 제 1 및 제 2 멀티 웰 플레이트(100, 200)의 단위 웰의 개수에 대응되는 파열부재(30) 및 지지부재(40)가 제 2 멀티 웰 플레이트(200)의 상부에 결합 될 수 있다. 이에 대하여 후술 한다.
파열 부재(30)는 지지봉 부재(32)와 지지봉 부재(32) 하단에 형성된 커팅날(36)을 포함하는데, 커팅날(36)은 제 2 멀티 웰 플레이트(200) 단위 웰 내부로 삽입되어 제 2 용기(20)의 분리막 부재(28)를 파열하므로, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 단위 웰의 크기에 맞게 형성될 수 있다.
이 때, 파열 부재(30)의 지지봉 부재(32)는 관통홀(41)이 형성된 두 개 이상의 평행하게 배치된 제 1 및 제 2 지지판(42, 43)에 의해 이동 가능하도록 삽입될 수 있다. 이 때, 평행하게 배치된 제 1 및 제 2 지지판(42, 43)은 일렬로 배열된 파열 부재(30)의 개수와 대응되며 각 지지판(42, 43)은 연결되어 일체를 이룰 수 있다.
이 때, 두 개 이상의 지지판(42, 43) 중 하부에 위치한 제 1 지지판(42)은 제 2 멀티 웰 플레이트(200)의 상부에 이격 될 수 있다.
구체적으로, 제 1 및 제 2 멀티 웰 플레이트(100, 200)가 이동판(62)에 배치되어 전방 또는 후방으로 이동시, 커팅날(36)이 제 2 멀티 웰 플레이트(200)의 단위 웰 안에 위치되지 않도록 제 1 지지판(42)이 이격되어 배치될 수 있다.
이 때, 이격되어 배치된 두 개의 지지판(42, 43) 사이에 탄성 부재(38)가 더 포함되어 하부로 이동한 지지봉 부재(32)에 탄성력을 제공하여, 상부로 자동 복귀될 수 있다.
도 5 를 참조하면, 파열 부재(30) 및 파열 부재에 연결된 구동기(50) 또는 구동기(50) 어셈블리도 파열 부재(30)의 개수에 맞게 일렬로 배열 될 수 있다. 각 구동기(50)가 별개로 존재하므로 한 행 또는 한 열의 웰의 각각의 단위 웰에 대하여 시료의 혼합을 독립적으로 제어 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)의 제 2 멀티 웰 플레이트(200) 상부에 복수의 지지부재(40) 및 파열부재(30)가 일체로 형성되어 배치된 결합 사시도이다. 도 7을 참조하면, 파열부재(30) 및 지지봉 부재(32)를 가이딩 해주는 관통홀(41)이 형성된 제 1 지지판(42)은 제 2 멀티 웰 플레이트(200)의 단위 웰의 개수와 대응되도록 복수개가 형성 될 수 있다. 일반적으로 96웰에 대응되도록 형성되나 반드시 이에 한정할 것은 아니다.
이 경우, 제 1 지지판(42)은 제 2 멀티 웰 플레이트(200)에 이격 없이 밀착 결합될 수 있고, 제 1 지지판(42)은 연결되어 하나의 몸체를 형성 할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 마이크로 웰 플레이트로 형성된 물질 혼합 장치(1)는 마이크로 플레이트 리더에 투입되어 내부 혼합물의 화학반응을 광학적으로 측정 할 수 있다.
마이크로 플레이트 리더란, 화학적, 생물학적, 생화학적 시험시에 광범위하게 사용되는 실험 관측장비로서, 규격화된 멀티 웰 플레이트와 호환 가능하도록 구성되며 내부에 이동판(62) 및 주입기를 포함한다. 마이크로 플레이트 리더는 주입기를 이용하여 멀티 웰 플레이트의 한 열 또는 한 행에 시료를 주입할 수 있고, 주입이 완료된 경우 하부측에 배치된 이동판(62)이 자동으로 이동하여 다음 열 또는 행에 주입할 수 있도록 자동제어 될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면 멀티 웰 플레이트 형태로 구성된 물질 혼합 장치(1)는 전술한 바와 같이 멀티 웰 플레이트 규격으로 형성되므로 마이크로 플레이트 리더에 호환될 수 있다. 제 1 및 제 2 멀티 웰 플레이트(100, 200)는 규격화 되도록 형성되어, 마이크로 플레이트 리더 내부의 이동판(62)에 위치될 수 있다.
이 때, 지지봉 부재(32) 및 커팅날(36)을 포함하는 파열 부재(30)와 관통홀(41)이 형성된 제 1 및 제 2 지지판(42, 43)을 포함하는 지지 부재(40), 그리고 지지봉 부재(32) 상부에 연결된 구동기(50) 또는 구동기 어셈블리는 일렬로 결합되어 양 단이 마이크로 플레이트 리더 내측면에 배치되되, 제 2 멀티 웰 플레이트(200)의 한 행 또는 한 열의 상부에 소정 간격 이격되도록 마이크로 플레이트 리더 내부에 배치 될 수 있다.
이 때, 한 열 또는 행의 화합 또는 혼합 실험이 끝난 경우 멀티 플레이트는 내부 이동판(62)에 의해 다음 행 열 또는 행으로 이동할 수 있다. 이 때, 한 열 또는 행의 분리막 부재(28)의 파열 여부를 센싱하는 센서가 더 포함될 수 있다. 또한, 한 열 또는 행을 구성하는 모든 단위 웰에 반응이 끝난 경우 자동으로 다음 열로 이동할 수 있도록, 구동기(50)와 연결된 제어부를 더 포함 할 수 있다.
도 8은 전술한 대로 제 2 멀티 웰 플레이트(200)의 웰의 개수에 대응되는 지지판(42, 43) 및 파열부재(30)가 제 2 멀티 웰 플레이트(200) 상부에 결합되어 마이크로 플레이트 리더 내부에 배치된 구성도이다. 도 6과 달리, 일체로 형성된 지지판(42, 43) 및 파열부재(30)가 제 2 멀티 웰 플레이트(200) 상부에 결합되어, 함께 전방 또는 후방으로 이동할 수 있다.
이 때, 마이크로 플레이트 리더 내부에 배치된 구동기(50) 또는 구동기 어셈블리는 전방 또는 후방으로 이동하는 제 2 멀티 웰 플레이트(200)의 상부에 결합된 지지봉 부재(32)를 가압한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)가 멀티 웰 플레이트 형태로 구성된 경우, 실험자는 먼저, 제 1 멀티 웰 플레이트(100)에 다양한 화합물을 주입할 수 있다. 이후, 실험자는 제 2 멀티 웰 플레이트(200)에 동일하거나 서로 다른 화합물을 주입 할 수 있다. 주입이 완료된 경우 제 2 멀티 웰 플레이트(200)를 제 1 멀티 웰 플레이트(100)에 단위 웰 별로 정렬하여 결합하고 이를 마이크로 플레이트 리더기에 투입할 수 있다.
이 때, 구동기(50) 및 파열 부재(30)는 마이크로 플레이트 리더기 내부에 고정배치 될 수 있다. 실험자는 첫 열 또는 첫 행에 대하여 실험을 우선 진행 하고 각각의 단위 웰 별로 반응을 측정할 수 있다. 제어부를 통해 작동을 명령하면, 구동기(50)가 작동하여 충격편(52)을 하부로 이동시킨다. 충격편(52)은 지지봉 부재(32)의 상부를 가압하여 분리막 부재(28)를 파열하고 제 1 및 제 2 시료(14, 24)의 화합반응을 측정 할 수 있다. 이렇게 한 열 또는 한 행의 반응이 모두 측정된 경우, 마이크로 플레이트 리더 하부에 위치한 이동판(62)이 전방으로 이동할 수 있다. 전방으로 이동된 경우 실험자에게 다음 행 또는 열의 실험 준비가 끝났다는 신호를 보낼 수 있다. 이를 통해 다양한 물질을 원하는 시간에 신속하게 혼합 내지 화합하고 그 반응을 측정 할 수 있다.
일 예로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 물질 혼합 장치(1)를, FDA 허가약물의 대다수를 차지하는 G단백질 결합 수용체의 활성제를 찾는데 이용할 경우, 보다 신속하게 다양한 단백질 결합 수용체에 대한 활성제를 찾을 수 있을 것이다.
이상에서 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당해 기술분야의 평균적인 기술자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.
10 제 1 용기
20 제 2 용기
30 파열 부재
40 지지 부재
50 구동기
100 제 1 멀티 웰 플레이트
200 제 2 멀티 웰 플레이트

Claims (19)

  1. 내부에 제 1 시료가 수용되고, 상기 제 1 시료가 주입되는 제 1 개구를 구비한 제 1 용기가 동일 평면 상에서 횡방향 및 종방향으로 나란하게 복수개 구비되는 제 1 멀티 웰 플레이트;
    상기 제 1 멀티 웰 플레이트의 상부측에 배치되고, 일면에 비투과성의 분리막이 구비되고 내부에 제 2 시료가 수용된 제 2 용기가 동일 평면 상에서 횡방향 및 종방향으로 나란하게 복수개 구비되는 제 2 멀티 웰 플레이트;
    상기 제 1 시료와 상기 제 2 시료를 혼합시키기 위하여 상기 제 2 멀티 웰 플레이트의 상부측에 배치되고, 상기 제 2 용기에 대하여 상하 방향으로 이동 가능한 복수개의 파열부재;
    상기 제 1 용기, 상기 제 2 용기 및 상기 파열부재가 횡방향으로 나란하게 일렬로 배열된 수에 대응되도록 복수개로 이루어지되, 상기 분리막을 파열시키도록 상기 파열부재를 상기 분리막 측으로 이동시키는 구동부;
    상기 제 1 멀티 웰 플레이트를 종방향으로 이동시키기 위하여, 상기 제 1 멀티 웰 플레이트에 결합된 이동부; 및
    횡방향으로 나란하게 일렬로 배열된 상기 제 2 용기 각각의 분리막이 모두 파열되면, 상기 구동부가 상기 분리막이 파열된 제 2 용기에 이웃한 상기 분리막이 파열되지 않은 제 2 용기 열로 이동되도록, 상기 이동부를 제어하는 제어부; 를 포함하는 물질혼합장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 개구는 상기 제 1 용기의 상부측에 위치되며, 상기 제 2 용기는 상기 제 1 용기의 연직 방향 상부에 위치되는, 물질 혼합장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 용기는 제 2 시료가 주입되는 제 2 개구를 구비하며, 상기 제 2 개구는 상기 제 2 용기의 상부측에 배치되는 물질 혼합장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 용기는 상하 방향으로 동일한 제 1 단면적을 갖는 원통형상으로 이루어지고, 상기 제 2 용기는 상하 방향으로 동일하되 상기 제 1 단면적보다 작은 제 2 단면적을 갖는 원통형상으로 이루어지는 물질 혼합장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 용기의 연장 방향 길이가 상기 제 2 용기의 연장 방향 길이보다 길게 형성되는 물질혼합장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 용기의 상기 제 1 개구를 통하여 상기 제 2 용기의 적어도 일부가 삽입되어, 상기 분리막이 상기 제 1 용기 내부에 위치되는 물질혼합장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 분리막은 상기 원통형 제 2 용기의 하단면에 형성되는, 물질 혼합장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 파열부재는
    상기 분리막을 향하도록 배치되는 커팅날; 및
    일단부에 상기 커팅날이 결합되어 상기 커팅날을 지지하는 지지봉 부재를 포함하며,
    상기 지지봉 부재는 상기 제 2 개구를 통하여 상기 커팅날을 상기 제 2 용기의 외부로부터 상기 분리막측으로 이동시키거나 상기 제 2 용기 내부에서 상기 커팅날을 상기 분리막측으로 이동시킬 수 있도록 타단부가 상기 제 2 용기의 외부로 연장된 형태로 이루어지는 물질 혼합장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 파열부재의 상기 지지봉 부재를 이동 가능하게 지지하기 위하여 상기 제 1 용기 및 상기 제 2 용기의 외측에 위치되는 지지 부재를 더 포함하는 물질 혼합장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 지지봉 부재가 관통되는 홀을 구비한 지지판을 포함하고,
    상기 지지봉 부재는 상기 홀을 관통하여 상기 제 2 용기 방향으로 이동될 수 있도록 상기 지지판에 의하여 지지되는, 물질 혼합장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 지지판 및 상기 지지봉 부재 사이에 상기 지지판에 대하여 상기 지지봉 부재를 탄성적으로 지지하기 위하여 탄성 부재가 제공되는 물질 혼합장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 멀티 웰 플레이트는 복수개의 상기 제 1 용기를 상호 연결하는 제 1 연결부재를 포함하고,
    상기 제 2 멀티 웰 플레이트는 복수개의 상기 제 2 용기를 상호 연결하는 제 2 연결부재를 포함하는 물질혼합장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 연결부재의 상측에서 상기 제 2 연결부재가 지지됨으로써, 상기 제 2 멀티 웰 플레이트가 상기 제 1 멀티 웰 플레이트 상에 지지되는 물질 혼합 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 용기의 개수, 상기 제 2 용기의 개수 및 상기 파열부재의 개수가 서로 대응되는, 물질혼합장치.
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