KR101868824B1 - 면역반응 진단 자동화 시스템 - Google Patents

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Abstract

면역반응 진단 자동화 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 구체예에 따른 면역반은 진단 자동화 시스템은 스테이션과; 스테이션 상부에 배치되고 혈액 시료가 담긴 1 이상의 베큐테이너를 거치하고 각각의 베큐테이너를 식별하는 베큐테이너 모듈과; 베큐테이너 모듈로부터 이동된 혈액 시료를 혈구와 혈장으로 분리시키는 멤브레인 필터부가 설치된 혈장분리칩이 1 이상 로딩되는 혈장분리 모듈과; 혈장분리 모듈과 연결되는 것으로, 음압을 형성하여 혈장을 혈장분리칩의 혈장 챔버로 집적시키는 음압 모듈과; 혈장분리 모듈에서 분리된 혈장 시료를 도입시켜 면역반응을 검출하는 래피드 키트가 1 이상 로딩되는 래피드 키트 모듈과; 베큐테이너 모듈로부터 혈액 시료를 혈장분리 모듈로 이동시키고, 혈장분리 모듈로부터 혈장 시료를 래피드 키트 모듈로 이동시키고, 전개버퍼액을 래피드 키트 모듈에 주입하며, 래피드 키트의 검출부를 촬영하는 광학 모듈을 포함하는 로봇암과; 베큐테이너 모듈, 혈장분리 모듈, 래피드 키트 모듈 및 로봇암을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

면역반응 진단 자동화 시스템{IMMUNE REACTION DIAGONOSTIC AUTOMATING SYSTEM}
본 발명은 면역반응 진단 자동화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전혈시료의 혈청을 분리하는 전처리과정부터 시료의 수집, 이송, 분배 및 진단결과 확인까지 자동화로 진행되는 면역반응 진단 자동화 시스템에 관한 것이다.
체외진단 산업은 과거의 질환 치료 중심에서 조기 진단을 통한 사전 예방과 건강 증진 중심의 트렌드 변화를 보이고 있다. 체외진단이 전통적인 진단방식보다 정확도가 높고 언제 어디서든지 편리하고 신속한 진단과 분석이 가능한 방식으로 발전될 것이라 예상되는 이유다. 이에 따라 의료기관에서 사용하는 의료기기도 검사에 소요되는 시간을 단축하기 위해 자동화 및 사용자 편의성이 필수적으로 고려되고 있으며, 그 중 하나의 분야가 면역반응 진단 자동화 시스템이다.
면역검사 분야는 체외 진단기기 분야에서 가장 큰 부분을 차지하고 있으며, 대형병원에 구축된 Total Laboratory Automation(TLA)은 줄어드는 경향을 보이고 있다. 한편 최근에는 현장검사(point of care: POC)의 개념이 도입되어 동일한 성능을 보이면서도 기기의 소형화가 추구된 래피드 키트(Rapid Kit) 형태의 제품이 많이 이용되고 있으며, 시약 절감이나 검사비용 절감 등의 효과를 얻고 있다. 또한 시약과 시료의 반응 후, 반응 결과물의 검출 및 판독/분석을 위한 검사가 하나의 통합적 시스템 하에서 정확하고 신속하게 이루어지도록 하여 검사 시간과 검사 비용을 절감시키기 위한 장치 내지 시스템에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
그러나 아직까지 전혈시료의 혈청을 분리하는 전처리과정부터 시료의 수집, 이송, 분배과정과 래피드 키트의 검사결과 확인까지 모두 자동화로 진행되는 시스템의 개발은 보고된 바 없다. 이러한 시스템이 개발된다면, 부족한 인력을 지닌 중소형 병원이나 보건소에서도 환자의 진료시간 이내에 빠르고 정확한 면역검사가 가능해지게 될 것이다.
특허문헌 1: 한국등록특허 제10-1646549호 (2016.08.02 등록)
본 발명은 전혈시료(혈액시료)의 혈청을 분리하는 전처리과정부터 시료의 수집, 이송, 분배과정과 래피드 키트의 검사결과 확인까지 로봇암 등을 이용하여 모두 자동화로 진행시킬 수 있는 면역반응 진단 자동화 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 스테이션과; 스테이션 상부에 배치되고 혈액 시료가 담긴 1 이상의 베큐테이너를 거치하고 각각의 베큐테이너를 식별하는 베큐테이너 모듈과; 베큐테이너 모듈로부터 이동된 혈액 시료를 혈구와 혈장으로 분리시키는 멤브레인 필터부가 설치된 혈장분리칩이 1 이상 로딩되는 혈장분리 모듈과; 혈장분리 모듈과 연결되는 것으로, 음압을 형성하여 혈장을 혈장분리칩의 혈장 챔버로 집적시키는 음압 모듈과; 혈장분리 모듈에서 분리된 혈장 시료를 도입시켜 면역반응을 검출하는 래피드 키트가 1 이상 로딩되는 래피드 키트 모듈과; 베큐테이너 모듈로부터 혈액 시료를 혈장분리 모듈로 이동시키고, 혈장분리 모듈로부터 혈장 시료를 래피드 키트 모듈로 이동시키고, 전개버퍼액을 래피드 키트 모듈에 주입하며, 래피드 키트의 검출부를 촬영하는 광학 모듈을 포함하는 로봇암과; 베큐테이너 모듈, 혈장분리 모듈, 래피드 키트 모듈 및 로봇암을 제어하는 제어부를 포함하는 면역반응 진단 자동화 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 스테이션 상부에 배치되는 피펫팁 보관부를 더 포함하고, 피펫팁 보관부는, 1 이상의 피펫팁이 로딩되는 복수의 슬롯이 형성된 피펫팁 로딩카세트와; 속이 빈 박스형 보관함 형태로 피펫팁이 폐기되는 공간을 제공하는 피펫팁 폐기함을 포함할 수 있다.
또한, 로봇암은, 수직 이동부와; 수직 이동부의 측부를 따라 위 아래로 이동 가능하도록 결합되는 지지 부재와; 지지 부재의 상부에 일측 단부가 회전 가능하도록 결합되는 제1 관절과; 제1 관절의 타측 단부 상부에 일측 단부가 회전 가능하도록 결합되는 제2 관절과; 제2 관절의 타측 단부 상부에 일측 단부가 결합되는 제3 관절과; 제3 관절의 타측 단부에 결합되어 피펫팁을 장착 또는 장착 해제시키는 피펫팁 장착부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 피펫팁 장착부에는 원주를 따라 1 이상의 패킹재가 형성되고, 패킹재는 피펫팁이 장착되었을 때 피펫팁 장착부와 피펫팁 사이를 패킹시켜 압력의 누설을 막을 수 있다.
또한, 로봇암은, 제3 관절의 타측 단부에 결합되고 래피드 키트에 부착된 바코드 또는 QR 코드를 인식하여 획득한 데이터나 정보를 제어부로 전송하는 래피드키트 식별 리더기를 더 포함할 수 있다.
또한, 면역반응 진단 자동화 시스템은, 로봇암의 피펫팁 장착부와 연결되어 스테이션 상에 배치되는 시린지 모듈을 더 포함하고, 시린지 모듈은, 몸체부와; 몸체부의 측부에 결합하고 상부에 슬릿이 형성되는 브라켓과; 브라켓 내측에 결합되어 왕복 운동하는 피스톤부와; 몸체부의 상부에 고정되고 피스톤부의 왕복 운동에 따라 내부에 음압 또는 양압을 형성시키는 시린지부를 포함할 수 있다.
또한, 베큐테이너 모듈은, 베큐테이너를 거치시키는 복수의 슬롯이 형성된 시료 홀더와; 시료 홀더의 중앙 부분을 관통하도록 시료 홀더와 결합하고 시료 홀더를 회전시키는 회전부와; 시료 홀더의 측부를 향하도록 스테이션 상에 설치되고 베큐테이너에 부착된 바코드 또는 QR 코드를 인식하여 획득한 데이터나 정보를 제어부로 전송하는 베큐테이너 식별 리더기를 포함할 수 있다.
또한, 혈장분리 모듈은, 스테이션 상에 고정되는 혈장분리칩 거치대와; 혈장분리칩 거치대에 안착되고 혈장분리칩을 로딩시키는 혈장분리칩 트레이와; 혈장분리칩의 혈장 챔버를 덮는 진공 패드를 포함하고 음압 모듈과 연결되는 혈장 로딩부를 포함할 수 있다.
또한, 음압 모듈은, 몸체부와; 몸체부의 측부에 결합하고 상부에 슬릿이 형성되는 브라켓과; 브라켓 내측에 결합되어 왕복 운동하는 피스톤부와; 몸체부의 상부에 고정되고 피스톤부의 후방 이동에 따라 내부에 음압을 형성시키는 복수의 시린지부를 포함할 수 있다.
또한, 래피드 키트 모듈은, 스테이션 상에 고정되는 래피드 키트 거치대와; 래피드 키트 거치대에 안착되고 래피드 키트를 로딩시키는 래피드 키트 트레이를 포함할 수 있다.
또한, 면역반응 진단 자동화 시스템은, 외장을 이루는 하우징을 더 포함하고, 하우징은, 전면에 형성되어 사용자가 면역반응 진단 자동화 프로세스를 육안으로 확인하도록 하는 전면 윈도우와; 측면에 개폐 가능하도록 형성되는 측면 윈도우와; 제어부와 전기적으로 연결되는 것으로, 전면에 형성되어 면역반응 진단 자동화 프로세스와 진단 결과를 화면에 표시하고 시스템의 제어를 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 디스플레이를 포함할 수 있다.
본 발명의 구체예들에 따른 면역반응 진단 자동화 시스템은 전혈시료(혈액시료)의 혈청을 분리하는 전처리과정부터 시료의 수집, 이송, 분배과정과 래피드 키트의 검사결과 확인까지 로봇암 등을 이용하여 모두 자동화로 진행시킬 수 있다. 따라서 부족한 인력을 지닌 중소형 병원이나 보건소에서도 환자의 진료시간 이내에 빠르고 정확하고 간편한 방법으로 면역검사를 수행할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 면역반응 진단 자동화 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템에서 로봇암 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템에서 시린지 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템에서 베큐테이너 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템에서 혈장분리 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템에서 음압 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템에서 래피드 키트 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템의 하우징을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 하기의 설명은 본 발명을 구체적인 예시를 들어 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술적 사상이 하기의 설명에 한정되는 것은 아니다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. 도면에서 각 부재의 두께나 크기 등은 설명의 편의 등을 위해 과장, 생략, 개략적으로 도시될 수 있다.
본 명세서에 기재된 본 발명 구조에 대한 설명에서 위치관계나 방향은 특별히 언급하지 않는 한, 본 명세서에 첨부된 도면을 기준으로 한다.
본 명세서에 기재된 본 발명 구조에 대한 설명에서 공간에 대한 설명이나 위치관계에 대한 설명은 본 발명을 이루는 구성요소들 간의 상대적인 위치를 의미하는 것이다. 또한 특별히 언급하지 않는 한, 하나의 구성요소와 다른 구성요소 사이의 공간에는 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다. 예를 들어 본 명세서에서 하나의 구성요소의 "상부에" 또는 "위에" 다른 구성요소가 위치함을 언급하고 있는 경우, 하나의 구성요소의 바로 위에 다른 구성요소가 위치하는 경우 뿐만 아니라, 하나의 구성요소와 다른 구성요소들 사이에 또 다른 구성요소가 위치하는 경우까지를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 면역반응 진단 자동화 시스템(이하, 시스템으로 통칭한다)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 시스템은 스테이션(110), 로봇암(120), 시린지 모듈(130), 베큐테이너 모듈(140), 혈장분리 모듈(150), 음압 모듈(160), 래피드 키트 모듈(170), 피펫팁 보관부(180), 제어부(190)를 포함할 수 있다.
스테이션(110)은 상부에 로봇암(120), 시린지 모듈(130), 베큐테이너 모듈(140), 혈장분리 모듈(150), 음압 모듈(160), 래피드 키트 모듈(170) 및 피펫팁 보관부(180)가 배치되는 공간을 제공한다.
일 구체예에 있어서, 스테이션(110)은 플레이트 형으로 형성되는 상판(111) 및 하판(112)과, 상판(111)을 하판(112)으로부터 지지하는 복수의 기둥부재(113)를 포함하여 형성될 수 있다. 이 때, 스테이션(110)의 상판(111)과 하판(112) 사이에는 소정 크기의 공간이 형성되는데, 상기 공간에는 로봇암(120), 시린지 모듈(130), 베큐테이너 모듈(140), 혈장분리 모듈(150), 음압 모듈(160), 래피드 키트 모듈(170) 등과 전기적으로 연결되어 이들을 제어하는 각종 제어장치, 데이터 저장장치, 면역반응 검사 결과를 해석하고 분석하는 분석 장치들이 설치될 수 있다. 한편, 본 명세서에서는 상기 제어장치, 데이터 저장장치, 분석 장치들을 제어부(190)로 통칭하기로 한다.
로봇암(120)은 베큐테이너 모듈(140)로부터 혈액 시료를 혈장분리 모듈(150)로 이동시키는 기능, 혈장분리 모듈(150)로부터 혈장 시료를 래피드 키트 모듈(170)로 이동시키는 기능, 래피드 키트 모듈(170)에 버퍼액 등을 주입하는 기능, 래피드 키트 모듈(170)에 도입된 혈장 시료를 광학 측정하는 기능 등을 수행할 수 있다. 로봇암(120)의 구체적 구성 및 동작 등은 후술될 것이다.
시린지 모듈(130)은 로봇암(120)과 연결되어 로봇암(120)에 결합되는 피펫팁에 양압 또는 음압을 형성하는 기능을 수행할 수 있다. 시린지 모듈(130)의 구체적 구성 및 동작 등은 후술될 것이다.
베큐테이너 모듈(140)은 혈액 시료를 거치하고, 복수의 혈액 시료를 식별하는 기능을 수행할 수 있다. 베큐테이너 모듈(140)의 구체적 구성 및 동작 등은 후술될 것이다.
혈장분리 모듈(150)은 도입된 혈액 시료를 혈구와 혈장으로 분리시키는 기능을 수행할 수 있다. 혈장분리 모듈(150)의 구체적 구성 및 동작 등은 후술될 것이다.
음압 모듈(160)은 혈장분리 모듈(150)에 연결되어, 혈장분리 모듈(150)에서 분리된 혈장시료를 특정 지점으로 위치시키는 기능을 수행할 수 있다. 음압 모듈(160)의 구체적 구성 및 동작 등은 후술될 것이다.
래피드 키트 모듈(170)은 혈장분리 모듈(150)에서 분리된 혈장 시료를 도입시켜 면역반응을 검출하는 기능을 수행할 수 있다. 래피드 키트 모듈(170)의 구체적 구성 및 동작 등은 후술될 것이다.
피펫팁 보관부(180)는 복수의 피펫팁(40)을 보관 및 폐기하는 공간에 해당한다. 일 구체예에 있어서, 피펫팁 보관부(180)는 피펫팁 로딩카세트(181)와, 피펫팁 폐기함(182)을 포함할 수 있다. 예를 들어 스테이션(100)의 상판(111)의 구석 공간(도 1 참조)에는 피펫팁 로딩카세트(181)와 피펫팁 폐기함(182)이 나란히 배치될 수 있다. 피펫팁 로딩카세트(181)는 복수의 피펫팁(40)이 정렬된 채로 로딩될 수 있도록 복수의 슬롯(미표기)이 형성된 박스형 보관함 형태를 가질 수 있다. 피펫팁 폐기함(182)은 사용된 피펫팁(40)을 수거하는 공간이다. 피펫팁 폐기함(182)은 속이 빈 박스형 보관함 형태를 가질 수 있다. 도 1에서 피펫팁 폐기함(182)은 상부가 개방된 형태로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 피펫팁 폐기함(182)의 상부에 개폐 가능한 커버(미도시)가 추가적으로 형성될 수 있다.
로봇암(120)은 피펫팁(40)을 장착할 필요가 있는 경우, 피펫팁 보관부(180)의 상부로 이동한다. 그리고 피펫팁 보관부(180)에 로딩되어 있는 피펫팁(40)을 장착시킬 수 있다. 한편, 사용이 끝난 피펫팁(40)을 폐기하고자 할 때에, 로봇암(120)은 피펫팁 폐기함(182)의 상부로 이동한다. 그리고 피펫팁 폐기함(182)에 사용한 피펫팁(40)을 낙하시켜 폐기할 수 있다.
일 구체예에 있어서, 피펫팁 로딩카세트(181)에서 피펫팁(40)들이 각각 로딩되는 복수의 슬롯 내부에는 피펫팁(40)의 존재 여부를 감지하는 센서가 설치될 수 있다. 상기 센서는 피펫팁 로딩카세트(181)의 각 슬롯에 피펫팁(40)이 로딩되어 있는지 여부를 감지하고, 데이터를 제어부(190)로 송신할 수 있다. 따라서 제어부는 피펫팁 로딩카세트(181)에 로딩된 피펫팁(40)의 수량이나, 피펫팁(40)이 로딩되거나 또는 로딩되지 않은 슬롯을 인식할 수 있다. 제어부(190)는 이와 같이 인식된 피펫팁(40)의 로딩 정보를 기반으로 로봇암(120)을 구동시키는 제어 신호를 생성하여 전송할 수 있다.
본 발명에 따른 면역반응 진단 자동화 시스템은 스테이션(110) 상에 배치된 로봇암(120)과 각종 모듈을 통해 전혈시료의 혈청을 분리하는 전처리과정부터 시료의 수집, 이송, 분배과정과 래피드 키트의 검사결과 확인까지 모두 자동화로 진행된다.
본 명세서에서 '검사'는 검출, 분석, 판독을 모두 포괄하는 용어로 사용된다.
본 명세서에서 '시료'는 분석물을 포함하는 분석대상 화합물 또는 조성물을 가리키며, 액체상 또는 액체와 유사한 유동성 있는 물질이다. 일 구체예에 있어서 '시료'는 전혈 시료, 혈장 시료, 혈청 시료 등 체성분일 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 면역반응 진단 자동화 시스템의 각 구성 및 동작에 대해 구체적으로 설명한다. 한편, 필요에 따라 도 1을 함께 참조하여 설명한다.
로봇암(120)
도 2는 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템에서 로봇암(120) 부분을 확대하여 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 로봇암(120)은 지지 부재(121), 수직 이동부(122), 제1 관절(123), 제2 관절(124), 제3 관절(125), 피펫팁 장착부(126), 광학 모듈(127) 및 래피드키트 식별 리더기(128)를 포함하여 구성될 수 있다.
로봇암(120)은 스테이션(110)의 상부 후방에 배치될 수 있다. 로봇암(120)의 전방에는 베큐테이너 모듈(140), 혈장분리 모듈(150), 음압 모듈(160), 래피드 키트 모듈(170), 피펫팁 보관부(180)가 배치될 수 있다.
지지 부재(121)는 측부가 수직 이동부(122)에 결합된다(도 1 참고). 예컨대 지지 부재(121)의 측부가 수직 이동부(122)의 측부에 마련되는 이동 부재(미도시)에 결합될 수 있다. 상기 이동 부재는 수직 이동부(122)의 측부를 따라 위 아래로 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 수직 이동부(122)의 측부에는 상기 이동 부재의 이동을 위한 레일이 형성되고, 수직 이동부(122)의 내부에는 상기 이동 부재와 연결되어 상기 이동 부재를 위 아래로 이동시키는 구동 모터가 설치될 수 있다. 상기 이동 부재가 위 아래로 이동함에 따라 지지 부재(121)도 함께 위 아래로 이동할 수 있다.
제1 관절(123)은 두께를 가지며 단면이 타원형인 플레이트 형으로 형성될 수 있다. 제1 관절(123)은 지지 부재(121)의 위에 회전 가능하도록 결합된다. 구체적으로 제1 관절(123)의 일측 단부가 지지 부재(121)의 제1 회전축(미표기, 지지 부재의 중앙부분에 해당)을 중심으로 회전 가능하도록, 제1 관절(123)과 지지 부재(121)가 결합할 수 있다. 즉 제1 관절(123)은 일측이 지지 부재(121a)에 결합된 채로, 제1 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.
제2 관절(124)은 제1 관절(123)과 동일 또는 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 제2 관절(124)은 제1 관절(123)의 위에 위치하며, 제1 관절(123)의 타측 단부에 회전 가능하도록 결합된다. 구체적으로 제2 관절(124)의 일측 단부가 제1 관절(123)의 타측 단부의 제2 회전축(123a)을 중심으로 회전 가능하도록, 제2 관절(124)과 제1 관절(123)이 결합할 수 있다. 즉 제2 관절(124)은 일측이 제1 관절(123)에 결합된 채로, 제2 회전축(123a)을 중심으로 회전할 수 있다.
제3 관절(125)은 제2 관절(124)의 위에 위치하며, 제2 관절(124)의 타측 단부에 결합된다. 제3 관절(125)은 제2 관절(124)의 타측 단부에 회전 가능하도록 결합할 수도 있고, 고정되어 결합할 수도 있다. 구체적으로 제3 관절(125)의 일측 단부가 제2 관절(124)의 타측 단부에 결합할 수 있다. 제3 관절(125)은 제1 관절(123), 제2 관절(124)과 유사하게 두께를 가지며 단면이 타원형으로 형성된 플레이트 형일 수 있다.
이와 같은 지지 부재(121), 제1 관절(123), 제2 관절(124), 제3 관절(125)의 결합관계에 따라 제1 관절(123)이 제1 회전축을 중심으로 회전하고, 제2 관절(124)이 제2 회전축(123a)을 중심으로 회전한다. 제3 관절(125)은 경우에 따라 회전할 수도 있고, 회전하지 않을 수도 있다. 즉 제1 관절(123) 내지 제3 관절(125)의 회전 동작에 따라 제3 관절(125)의 타측 단부는 스테이션(110)의 면적 범위 내에서 임의의 지점으로 이동할 수 있다. 한편, 제1 관절(123), 제2 관절(124), 제3 관절(125)의 회전 동작은 본 기술분야에서 통상적으로 사용되는 서보 모터(Servo Motors)에 의해 이루어질 수 있으며, 이에 대해서는 공지의 기술을 사용할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 또한 상술한 것처럼 지지 부재(121)는 위 아래로 이동 가능하므로, 결국 로봇암(120)의 제3 관절(125)의 타측 단부는 스테이션(110)의 상부 공간의 임의의 지점으로 이동할 수 있다(수직 이동부(122)의 최상단 높이까지 이동 가능).
제3 관절(125)의 타측 단부에는 피펫팁 장착부(126), 광학 모듈(127), 래피드키트 식별 리더기(128)가 각각 결합될 수 있다. 경우에 따라 제3 관절(125)에는 제3 관절(125)의 타측 단부와 직각을 이루는 방향으로 별도의 플레이트가 제3 관절(125)에 결합되고, 피펫팁 장착부(126), 광학 모듈(127) 및 래피드키트 식별 리더기(128)가 상기 플레이트에 결합될 수 있다.
피펫팁 장착부(126)는 피펫팁(40)을 장착시키거나, 장착된 피펫팁(40)을 폐기하는 기능을 수행한다. 피펫팁 장착부(126)는 높이 방향으로 제3 관절(125)에 결합되고, 피펫팁 장착부(126)의 상단부는 후술할 시린지 모듈(130)과 실리콘 튜브 등으로 연결된다. 피펫팁 장착부(126)의 하단부에는 피펫팁(40)이 장착된다. 그리고 상기 하단부의 원주를 따라 1 이상의 패킹재(미도시)가 형성될 수 있다. 패킹재는 피펫팁 장착부(126)에 피펫팁(40)이 장착되었을 때, 피펫팁(40)이 낙하하지 않도록 피펫팁 장착부(126)와 피펫팁(40) 사이를 패킹시켜 압력의 누설을 막는 기능을 한다.
광학 모듈(127)은 래피드 키트 모듈(170)에 도입된 시료 중에 포함된 특정 대상 분석물을 정성 및/또는 정량화하는 기능을 수행한다. 광학 모듈(127)은 피펫팁 장착부(126) 부근에 높이 방향으로 설치될 수 있다. 광학 모듈(127)은 공지된 것을 사용할 수 있으며, 분석물의 검출에 사용된 형광물질의 종류에 맞춰 특정 파장의 빛을 조사하고 방출된 빛을 판독 할 수 있다. 일 구체예에 있어서, 광학 모듈(127)은 적어도 하나의 광(예컨대 레이저)을 출사하기 위한 광원부와, 래피드 키트 모듈(170)에 장착된 래피드 키트(30)로부터 조사되는 광을 받아 형광물질에서 발현되는 형광신호를 검출하여 영상 처리를 위한 디이털 신호로 변환하는 CCD 카메라를 포함할 수 있다. 그 외에도 광학 모듈(127)은 필요에 따라 필터 부재, 광 혼합부 등을 더 포함할 수 있다.
래피드키트 식별 리더기(128)는 피펫팁 장착부(126) 및 광학 모듈(127) 부근에 높이 방향으로 설치될 수 있다. 래피드키트 식별 리더기(128)는 복수의 래피드 키트(30)에 부착된 바코드 또는 QR 코드 등을 인식하여 획득한 데이터 또는 정보를 제어부로 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 래피드키트 식별 리더기(128)는 공지의 바코드 리더기 또는 QR 코드 리더기를 사용할 수 있다. 한편, 본 명세서에서 바코드는 1D 바코드 또는 2D 바코드를 포함하며, 래피드 키트(30)에 부착된 바코드 또는 QR 코드는 래피드 키트(30)에 도입되는 시료와 키트를 일치시키기 위한 식별 정보를 부호화 한 것으로 이해될 수 있다.
시린지 모듈(130)
도 3은 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템에서 시린지 모듈(130)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 시린지 모듈(130)은 몸체부(131), 브라켓(132), 시린지부(133) 및 피스톤부(134)를 포함하여 구성될 수 있다. 시린지 모듈(130)은 스테이션(110) 상의 임의의 위치에 고정 배치될 수 있다.
브라켓(132)은 몸체부(131)의 측부와 결합하며, 몸체부(131)의 내부에는 피스톤부(134)를 왕복 운동시키는 구동 모터 등이 위치할 수 있다. 브라켓(132)의 상부에는 소정 길이를 갖는 슬릿(132a)이 형성되며, 브라켓(132)의 내측에는 피스톤부(134)가 결합된다.
피스톤부(134)는 몸체부(131)의 상기 구동 모터와 연결되어 브라켓(132)의 단부에 결합하는 이동레일(미표기)과, 상기 이동레일 상에서 왕복 운동하는 제1 왕복운동편(134a)와, 제1 왕복운동편(134a)와 결합하고 상측으로 돌출되도록 형성된 단부가 슬릿(132a) 상에 노출되는 가압 플레이트(134b)를 포함할 수 있다. 시린지부(133)의 몸체부(133a)는 브라켓(132)의 상부에 복수의 시린지 고정부(132b)에 의해 고정되고, 시린지부(133)의 피스톤부(133b)가 가압 플레이트(134b)와 결합한다. 따라서 피스톤부(134)의 왕복 운동시에 시린지부(133)의 피스톤부(133b)가 함께 왕복 운동을 한다. 시린지부(133)의 피스톤부(133b)의 왕복 운동에 따라 시린지부(133)의 내부에는 음압 또는 양압이 형성된다. 한편, 시린지부(133)의 몸체부(133a)의 팁부분(미표기)은 실리콘 튜브 등을 통해 로봇암(120)의 피펫팁 장착부(126)의 상단부와 연결된다. 따라서 시린지부(133)에서 피스톤부(133b)가 후방으로 운동하면 음압이 형성되어 피펫팁 장착부(126)에 장착된 피펫팁(40)은 액체 등을 흡입하게 된다. 반대로 피스톤부(133b)가 전방으로 운동하면 양압이 형성되어 피펫팁 장착부(126)에 장착된 피펫팁(40)은 내부에 수용된 액체 등을 외부로 토출하게 된다.
베큐테이너 모듈(140)
도 4는 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템에서 베큐테이너 모듈(140)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 베큐테이너 모듈(140)은 시료 홀더(141), 회전부(142), 베큐테이너 식별 리더기(143)를 포함하여 형성될 수 있다. 베큐테이너 모듈(140)은 스테이션(110) 상의 전방 부분에 배치될 수 있다.
시료 홀더(141)는 베큐테이너(10)를 거치할 수 있도록 형성된다. 여기에서 베큐테이너(10)는 혈액 시료가 담긴 시험관을 의미한다. 배큐테이너(10)에는 바코드 또는 QR코드가 라벨링 되어 있을 수 있다. 일 구체예에 있어서, 시료 홀더(141)는 원형으로 형성되는 상판(141a) 및 하판(141b)과, 상판(141a)을 하판(141b)으로부터 지지하는 복수의 기둥부재(141c)를 포함하여 형성될 수 있다. 상판(141a)에는 원주 테두리를 따라 베큐테이너(10)를 거치할 수 있는 슬롯(141d)이 형성된다. 도 4에서 슬롯(141d)은 총 8개가 형성되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 베큐테이너(10)는 슬롯(141d)에 삽입되고, 하단부가 하판(141b)에 의해 지지됨으로써 시료 홀더(141)에 거치될 수 있다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 슬롯(141d)에는 베큐테이너(10)의 거치 여부를 감지하는 센서가 설치될 수 있다. 상기 센서는 시료 홀더(141)의 각 슬롯에 베큐테이너(10)가 로딩되어 있는지 여부를 감지하고, 데이터를 제어부로 송신할 수 있다. 따라서 제어부는 시료 홀더(141)에 로딩된 베큐테이너(10)의 수량이나, 베큐테이너(10)가 로딩되거나 또는 로딩되지 않은 슬롯을 인식할 수 있다. 제어부(190)는 이와 같이 인식된 베큐테이너(10)의 로딩 정보를 기반으로 로봇암(120)을 구동시키는 제어 신호를 생성할 수 있으며, 회전부(142)를 구동시키는 제어 신호를 생성할 수 있다.
회전부(142)는 시료 홀더(141)의 중앙 부분을 관통하도록 시료 홀더(141)와 결합한다. 회전부(142)는 구동 모터 등에 의해 회전할 수 있다. 회전부(142)가 회전하면, 회전부(142)에 결합된 시료 홀더(141)도 함께 회전한다.
베큐테이너 식별 리더기(143)는 시료 홀더(141)의 측부를 향하도록 스테이션(110) 상에 설치될 수 있다(도 1 참고, 도 4에서 베큐테이너 식별 리더기는 생략되어 있음). 앞서 설명한 것처럼 시료 홀더(141)는 회전부(142)에 의해 회전할 수 있으며, 이 때 회전부(142)는 제어부(190)의 제어 신호에 따라 특정 베큐테이너(10)가 베큐테이너 식별 리더기(143)의 전방에 위치하도록 회전될 수 있다.
베큐테이너 식별 리더기(143)는 앞서 설명한 래피트키트 식별 리더기(128)와 동일 또는 유사할 수 있는 바, 중복 설명은 생략한다. 베큐테이너 식별 리더기(143)는 시료 홀더(141)에 거치되어 있는 베큐테이너(10)에 부착된 바코드 또는 QR 코드 등을 인식하여 획득한 데이터 또는 정보를 제어부로 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 즉 베큐테이너 식별 리더기(143)는 혈액 시료를 식별하며, 앞서 설명한 래피드키트 식별 리더기(128)는 상기 혈액 시료의 혈장 시료가 도입되는 래피트 키트(30)를 식별하는 기능을 한다. 따라서 베큐테이너 식별 리더기(143) 및 래피드키트 식별 리더기(128)에 의해 획득한 식별 정보를 비교함으로써, 검체 정보와 상기 검체를 검사하는 검사키트가 일치하는지를 제어부에서 확인할 수 있다.
혈장분리 모듈(150)
도 5는 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템에서 혈장분리 모듈(150)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 혈장분리 모듈(150)은 혈장분리칩 거치대(151), 혈장분리칩 트레이(153), 혈장 로딩부(154)를 포함하여 형성될 수 있다. 혈장분리 모듈(150)은 스테이션(110) 상의 전방 부분에 배치될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 혈장분리 모듈(150)은 베큐테이너 모듈(140)과 인접하도록 배치될 수 있다. 로봇암(20)이 베큐테이너 모듈(140)에 거치된 혈액 시료로부터 혈액을 혈장분리 모듈(150)로 효율적으로 이동시킬 수 있도록 하기 위함이다.
혈장분리칩 거치대(151)는 데스크 형태로 형성되어 스테이션(110) 상에 고정된다. 혈장분리칩 거치대(151)의 상부에는 혈장분리칩 트레이(153)가 안착된다. 예컨대 혈장분리칩 거치대(151)의 상부에는 혈장분리칩 트레이(153)가 안착되도록 소정의 홈이 형성될 수 있다. 혈장분리칩 트레이(153)에는 개개의 혈장분리칩(20)을 거치시킬 수 있도록 홈(슬롯)이 형성될 수 있다. 도 5의 경우, 4개의 혈장분리칩(20)이 일렬로 배치되고 이들과 대칭되는 형태로 또 다른 4개의 혈장분리칩(20)이 일렬로 배치되고 있으나, 혈장분리칩(20)의 개수, 배치 형태 등은 이에 한정되는 것은 아니다. 도면에 도시되지는 않았으나, 혈장분리칩 트레이(153)의 각 홈에는 혈장분리칩(20)의 로딩 여부를 감지하는 센서가 설치될 수 있다. 상기 센서는 혈장분리칩 트레이(153)의 각 홈에 혈장분리칩(20)이 로딩되어 있는지 여부를 감지하고, 데이터를 제어부(190)로 송신할 수 있다. 따라서 제어부(190)는 혈장분리칩 트레이(153)에 로딩된 혈장분리칩(20)의 수량이나, 혈장분리칩(20)이 로딩되거나 또는 로딩되지 않은 홈을 인식할 수 있다. 제어부(190)는 이와 같이 인식된 혈장분리칩(20)의 로딩 정보를 기반으로 로봇암(120)을 구동시키는 제어 신호를 생성하여 전송할 수 있다.
한편, 혈장분리칩(20)에 대해 설명하면, 혈장분리칩(20)은 외관을 이루는 몸체부(21)와, 몸체부(21)에 마련되는 혈액 챔버(22) 및 혈장 챔버(23)를 포함할 수 있다. 혈액 챔버(22)와 혈장 챔버(23)는 나란히 형성된다. 혈액 챔버(22)에는 멤브레인 필터(미표기)가 설치되고, 멤브레인 필터의 하부 공간은 밀폐된다. 상기 멤브레인 필터는 혈액 시료 중에서 적혈구 등의 혈구는 하부로 통과시키지 않고, 혈장만을 통과시킬 수 있는 소재로 형성된다. 이 때, 도면에 도시되지는 않았지만 혈액 챔버(22)에서 멤브레인 필터의 하부 공간은 혈장 챔버(23)와 채널(미도시)에 의해 연통된다. 따라서 혈장분리칩(20)의 혈액 챔버(22)로 혈액 시료가 로딩되면 멤브레인 필터에 의해 혈장만이 혈액 챔버(22)의 하부 공간으로 걸러질 수 있다.
혈장 로딩부(154)는 후술할 음압 모듈(160)과 연결되어 혈장분리칩(20)에서 혈장을 혈장 챔버(23)로 위치시키는 기능을 수행할 수 있다. 혈장 로딩부(154)는 혈장분리칩 거치대(151)의 측부에 배치되는 프레임(154a)과, 프레임(154a)의 상부에 혈장분리칩(20) 방향으로 90도 가량의 범위 내에서 회전 가능하도록 결합되는 회전 블록(154b)과, 회전 블록(154b)의 단부에 결합되어 혈장분리칩(20)의 혈장 챔버(23)를 덮는 진공 패드(154c)와, 회전 블록(154b)을 회전시키는 풀리 및 모터를 포함하는 블록 구동부(154d)를 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같은 혈장 로딩부(154)는 혈장분리칩 거치대(151)의 양측에 각각 한 유닛씩 배치될 수 있다.
회전 블록(154b)은 도 5에 도시된 것처럼, 프레임(154a)의 상부 양단에 회전 가능하도록 결합되는 막대형 몸체(미표기)와, 막대형 몸체로부터 혈장분리칩(20) 방향으로 돌출되어 형성되는 돌출부(미표기)가 일체형으로 형성된 형태를 가질 수 있다. 돌출부는 혈장분리칩 트레이(153)에 형성된 홈의 개수에 대응하는 수를 가지도록 형성될 수 있다(도 5에서는 4개의 돌출부를 도시함). 돌출부의 하부에는 진공 패드(154c)가 결합된다. 그리고 막대형 몸체에는 각 진공 패드(154c)와 연통되는 포트(p)가 형성된다. 포트(p)는 후술할 음압 모듈(160)과 실리콘 튜브 등으로 연결된다. 진공 패드(154c)의 중앙부에는 미세홀(h)이 형성되고, 미세홀(h)은 포트(p)와 연통된다.
블록 구동부(154d)는 프레임(154a)의 하부에 설치되는 제1 풀리(미표기)와, 제1 풀리를 회전시키는 구동 모터(m)와, 제1 풀리와 체인(미도시)으로 연결되고 프레임(154a)의 상부에 설치되는 제2 풀리(미표기)를 포함하여 구성될 수 있다. 구동 모터(m)에 의해 제1 풀리가 회전하고, 회전력이 체인을 통해 제2 풀리에 전달됨으로써 회전 블록(154b)을 회전시킬 수 있다.
예를 들어, 도 5에서 혈장분리대 거치대(151)의 후방에 위치한 회전 블록(154b)은 회전되기 전 상태를 도시하고 있으며, 전방에 위치한 회전 블록(154b)은 회전된 상태를 도시하고 있다. 즉 회전 블록(154b)은 혈장분리대 거치대(151)의 후방에 위치한 모습을 기본 상태로 하여, 블록 구동부(154d)에 의해 혈장분리칩(20) 쪽으로 90도 가량 회전하여 혈장분리대 거치대(151)의 전방에 위치한 모습처럼 동작할 수 있다. 이 때, 회전 블록(154b)에 결합되는 진공 패드(154c)는 혈장분리칩(20)의 혈장 챔버(23)를 덮는다.
음압 모듈(160)
도 6은 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템에서 음압 모듈(160)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 음압 모듈(160)은 몸체부(161), 브라켓(162), 시린지부(163) 및 피스톤부(164)를 포함하여 구성될 수 있다. 음압 모듈(160)은 스테이션(110) 상의 임의의 위치에 고정 배치될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 음압 모듈(160)은 도 1에 도시된 바와 같이 높이 방향으로 세워진 형태로 지지부재(1)에 결합되어 배치될 수 있다.
브라켓(162)은 몸체부(161)의 측부와 결합하며, 몸체부(161)의 내부에는 피스톤부(164)를 왕복 운동시키는 구동 모터 등이 위치할 수 있다. 브라켓(162)의 상부에는 소정 길이를 갖는 슬릿(162a)이 형성되며, 브라켓(162)의 내측에는 피스톤부(164)가 결합된다.
피스톤부(164)는 몸체부(161)의 상기 구동 모터와 연결되어 브라켓(162)의 단부에 결합하는 이동레일(미표기)과, 상기 이동레일 상에서 왕복 운동하는 제2 왕복운동편(164a)와, 제1 왕복운동편(164a)와 결합하고 상측으로 돌출되도록 형성된 단부가 슬릿(162a) 상에 노출되는 가압 플레이트(164b)를 포함할 수 있다. 시린지부(163)의 몸체부(163a)는 브라켓(162)의 상부에 복수의 시린지 고정부(162b)에 의해 고정되고, 시린지부(163)의 피스톤부(163b)가 가압 플레이트(164b)와 결합한다. 따라서 피스톤부(164)가 후방으로 이동하면 시린지부(163)의 피스톤부(163b)가 함께 후방으로 이동한다. 시린지부(163)는 복수개가 마련될 수 있으며, 일 예로 도 6에서는 4개의 시린지부(163)를 도시하고 있다.
한편, 시린지부(163)의 몸체부(163a)의 팁부분(미표기)은 실리콘 튜브 등을 통해 혈장분리 모듈(150)의 회전 블록(154b)에 형성된 포트(p, 도 5 참고)와 연결된다. 이에 따라 혈장분리 모듈(150)의 회전 블록(154b)이 회전하여 진공 패드(154c)로 혈장분리칩(20)의 혈장 챔버(23)를 덮고 있는 상태에서 시린지부(163)에서 피스톤부(163b)가 후방으로 운동하면 음압이 형성되고, 상기 음압은 실리콘 튜브, 포트(p), 회전 블록(154b), 진공 패드(154c)까지 연결된 유로에 영향을 미치게 된다. 따라서 상술한 음압에 의해 혈장분리칩(20) 내부의 혈장들이 혈장 챔버(23)로 집적될 수 있다. 혈장들이 혈장 챔버(23)로 집적된 후에, 혈장분리 모듈(150)의 회전 블록(154b)을 원위치로 다시 회전시켜 진공 패드(154c)를 혈장 챔버(23)로부터 탈착시키면 상기 음압이 해제되고 시린지부(163)의 피스톤부(163b)는 다시 원위치로 되돌아갈 수 있다.
래피드 키트 모듈(170)
도 7은 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템에서 래피드 키트 모듈(170)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 래피드 키트 모듈(170)은 래피드 키트 거치대(171), 래피드 키트 트레이(172)를 포함하여 형성될 수 있다. 래피드 키트 모듈(170)은 스테이션(110) 상의 전방 부분에 배치될 수 있다. 일 구체예에 있어서, 래피드 키트 모듈(170)은 혈장분리 모듈(150)과 인접하도록 배치될 수 있다. 로봇암(20)이 혈장분리 모듈(50)로부터 혈장 시료를 채취하여 래피드 키트 모듈(170)로 효율적으로 이동시킬 수 있도록 하기 위함이다.
래피드 키트 거치대(171)는 데스크 형태로 형성되어 스테이션(110) 상에 고정된다. 래피드 키트 거치대(171)의 상부에는 래피드 키트 트레이(172)가 안착된다. 예컨대 래피드 키트 거치대(171)의 상부에는 래피드 키트 트레이(172)가 안착되도록 소정의 홈이 형성될 수 있다. 래피드 키트 트레이(172)에는 개개의 래피드 키트(30)를 거치시킬 수 있도록 홈(슬롯)이 형성될 수 있다. 도 7의 경우, 8개의 래피드 키트(30)가 일렬로 배치된 모습을 도시하고 있으나, 래피드 키트(30)의 개수, 배치 형태 등은 이에 한정되는 것은 아니다. 래피드 키트 트레이(172)의 홈에는 래피드 키트(30)의 로딩 여부를 감지하는 센서가 설치될 수 있다. 상기 센서는 래피드 키트 트레이(172)의 각 홈에 래피드 키트(30)가 로딩되어 있는지 여부를 감지하고, 데이터를 제어부(190)로 송신할 수 있다. 따라서 제어부는 래피드 키트 트레이(172)에 로딩된 래피드 키트(30)의 수량이나, 래피드 키트(30)가 로딩되거나 또는 로딩되지 않은 홈을 인식할 수 있다. 제어부(190)는 이와 같이 인식된 래피드 키트(30)의 로딩 정보를 기반으로 로봇암(120)을 구동시키는 제어 신호를 생성하여 전송할 수 있다.
한편, 래피드 키트(30)에 대해 설명하면, 래피드 키트(30)는 혈장 시료가 주입되는 시료 주입부(31a)가 형성되는 상부 기판(31)과, 시료 주입부(31a)를 통과한 혈장 시료가 집적되는 시료 로딩부(미도시) 및 시료 로딩부로부터 연장 형성되는 1 이상의 미세채널(미도시)을 포함하며 상부 기판(31)에 결합되는 하부 기판(32)과, 미세채널에 접촉되도록 배치되는 멤브레인 스트립(33)을 포함할 수 있다. 또한 도면에 도시되어 있지 않지만 스테이션(110)의 임의의 위치에는 시료 주입부(31a)에 주입되는 전개버퍼액을 보관하는 전개버퍼액 보관함(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 전개버퍼액은 통상적으로 이용되는 것을 사용할 수 있다.
시료 주입부(31a)를 통해 주입된 혈장 시료는 미세채널을 따라 멤브레인 스트립(33)으로 이동하고, 멤브레인 스트립(33)에서 일어나는 화학, 생물학적 면역 반응을 상술한 로봇암(20)의 광학 모듈(127)을 통해 관찰 및 분석할 수 있다. 또한 래피드 키트(30)에는 식별을 위한 바코드 또는 QR 코드가 부착되고 상술한 로봇암(20)의 래피드키트 식별 리더기(128)에 의해 인식될 수 있다.
하우징(200)
본 발명에 따른 면역반응 진단 자동화 시스템은 앞서 설명한 스테이션(110) 및 스테이션(110) 상에 배치되는 각종 구성요소들을 모두 덮는 형태의 하우징(200)을 추가적으로 포함할 수 있다. 관련하여 도 8은 도 1의 면역반응 진단 자동화 시스템의 하우징(200)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 하우징(200)의 내부에는 도 1과 같은 형태의 면역반응 진단 자동화 시스템이 수용될 수 있다.
하우징(200)은 면역반응 진단 자동화 시스템의 외장을 이룸과 동시에, 내부로 이물질의 유입을 차단하는 기능을 수행한다. 하우징(200)은 전체적으로 박스형으로 형성될 수 있으며 각 모서리는 라운드 지도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하우징(200)은 전면에 형성되어 사용자가 면역반응 진단 자동화 프로세스를 육안으로 확인하도록 하는 전면 윈도우(201)와, 측면에 개폐 가능하도록 형성되어 혈장 시료가 담긴 베큐테이너, 혈장분리칩, 래피드 키트, 피펫팁 등을 공급, 교체 또는 제거할 수 있도록 하는 측면 윈도우(202)와, 전면에 형성되어 면역반응 진단 자동화 프로세스를 화면에 표시하고, 면역반응 검사가 완료되면 그 결과를 표시할 뿐더러 사용자가 시스템을 제어할 수 있도록 UI(User Interface)를 제공하는 디스플레이(203)를 포함할 수 있다.
일 구체예에 있어서, 전면 윈도우(201)는 상하 방향으로 슬라이딩 이동 가능하도록 형성될 수 있다. 이 경우 전면 윈도우(201)를 상방향으로 슬라이딩 이동시키면 스테이션의 상부가 개방되므로, 혈장 시료가 담긴 베큐테이너, 혈장분리칩, 래피드 키트, 피펫팁 등을 공급, 교체 또는 제거가 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
일 구체예에 있어서, 측면 윈도우(202)는 하우징(200)의 양측에 각각 형성될 수 있다.
일 구체예에 있어서, 디스플레이(230)는 터치스크린일 수 있다. 이 경우 사용자는 터치 동작을 통해 전체 시스템을 제어할 수 있다. 디스플레이(230)는 전면 윈도우(201) 및/또는 측면 윈도우(202)의 개폐 상태를 화면에 표시하여 사용자에게 알릴 수 있다.
동작
이하, 다시 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 면역반응 진단 자동화 시스템의 동작에 대해 설명하도록 한다.
(1) 면역반응 진단을 하기 위하여 시스템 운용자는 환자로부터 채취한 혈액 시료(전혈 시료)가 담긴 1 이상의 베큐테이너(10)를 베큐테이너 모듈(140)에 장착한다. 그리고 혈장분리 모듈(150)에는 1 이상의 혈장분리칩(20)을 장착하고, 래피트 키트 모듈(170)에는 1 이상의 래피드 키트(30)를 장착한다. 피펫팁 보관부(180)의 피펫팁 로딩카세트(181)에는 복수의 피펫팁(40)들을 로딩시킨다. 베큐테이너 모듈(140), 혈장분리 모듈(150), 래피트 키트 모듈(170), 피펫팁 보관부(180)에 각각 설치되는 센서들은 베큐테이너(10), 혈장분리칩(20), 래피드 키트(30), 피펫팁(40)의 로딩 수량 및 로딩 슬롯에 관한 데이터를 제어부(190)로 송신하고, 제어부(190)는 이들 데이터를 가공하여 디스플레이(203)에 표시하여 시스템 운용자에게 알릴 수 있다.
(2) 로딩이 완료되면, 시스템 운용자는 하우징(200)의 디스플레이(203)를 통해 진단을 시작하는 명령을 내릴 수 있다. 이 때, 베큐테이너 모듈(140)에서는 시료 홀더(141)에 로딩된 각 베큐테이너(10)에 부착된 바코드 또는 QR 코드를 베큐테이너 식별 리더기(143)를 통해 인식하여 피검자의 정보를 획득하고 제어부(190)로 송신한다. 그리고 로봇암(120)이 운동하여 로봇암(120)에 장착된 래피드키트 식별 리더기(128)를 래피드 키트 모듈(170)의 윗 공간에 위치시킨 후, 래피드 키트(30)에 부착된 바코드 또는 QR 코드를 래피드키트 식별 리더기(128)를 통해 인식하여 래피드 키트의 정보를 획득하고 제어부(190)로 송신한다. 제어부(190)에서는 피검자 정보와 래피드 키트가 매칭이 되어 있는지를 확인하고, 이상 유무를 디스플레이(203)에 표시한다.
(3) 이상이 없으면, 진단이 시작된다. 베큐테이너 모듈(140)은 시료 홀더(141)를 회전시켜 가장 처음으로 진단을 시작할 베큐테이너(10)를 기준 위치로 이동시킨다. 로봇암(120)은 피펫팁 보관부(180)의 피펫팁 로딩카세트(181)로 이동하고, 피펫팁 장착부(126)에 피펫팁(40)을 장착한다. 이어서 로봇암(120)은 다시 베큐테이너 모듈(140)로 이동하고, 베큐테이너(10)에 담긴 혈액을 채취할 수 있는 높이로 하강한 후에 피펫팁(40)에 혈액을 채취한다. 이 때, 시린지 모듈(130)은 피펫팁 장착부(126)와 튜브 등으로 연결되어 있고, 시린지 모듈(130)에서 음압을 형성함으로써 피펫팁(40)에 혈액이 채취될 수 있다. 로봇암(120)은 기준위치로 상승한 후에 혈장분리 모듈(150)로 이동하고, 혈액주입 높이로 하강한 후에 혈액을 혈장분리칩(20)의 혈액 챔버(22)로 주입한다. 이 때, 시린지 모듈(130)에서 양압을 형성함으로써 피펫팁(40)에 담긴 혈액을 혈장분리칩(20)으로 주입할 수 있다. 그리고 로봇암(120) 및 시린지 모듈(130)은 혈장분리칩(20)에 주입되는 혈액이 기준량에 도달할 때까지 상기 동작들을 반복 수행할 수 있다.
(4) 혈장분리칩(20)에서 혈액은 혈구와 혈장으로 분리되고, 멤브레인 필터를 통과한 혈장만이 혈장분리칩(20)의 하부 공간에 모이게 된다. 이 때, 혈장 로딩부(154)의 회전 블록(154b)가 회전하여 진공 패드(154c)로 혈장분리칩(20)의 혈장 챔버(23)를 덮고, 회전 블록(154b)에 형성된 포트(p)와 연결된 음압 모듈(160)에서 음압을 형성함으로써, 상기 혈장이 혈장분리칩(20)의 혈장 챔버(23)로 집적된다. 혈장챔버(23)로 혈장의 집적이 완료되면, 회전 블록(154b)이 원위치로 되돌아가고 음압 모듈(160)에서 음압이 해제된다. 한편, 로봇암(120)은 피펫팁 보관부(180)의 피펫팁 폐기함(182)으로 이동하여, 피펫팁 장찹구(126)에 장착되어 있던 피펫팁(40)을 낙하시켜 폐기하고, 다시 피펫팁 보관부(180)의 피펫팁 로딩카세트(181)로 이동하여 새로운 피펫팁(40)을 장착한다.
(5) 로봇암(120)은 혈장분리 모듈(150)로 이동하고, 혈장을 채취할 수 있는 높이로 하강한 후에 혈장챔버(23)에 집적된 혈장을 피펫팁(40)으로 채취한다. 이 때, 시린지 모듈(130)에서 음압을 형성함으로써 피펫팁(40)에 혈장이 채취될 수 있다. 로봇암(120)은 기준위치로 상승한 후에 래피드 키트 모듈(170)로 이동하고, 혈장주입 높이로 하강한 후에 혈장을 래피드 키트(30)의 시료 주입부(31a)로 주입한다. 이 때, 시린지 모듈(130)에서 양압을 형성함으로써 피펫팁(40)에 담긴 혈장을 래피드 키트(30)로 주입할 수 있다. 로봇암(120) 및 시린지 모듈(130)은 래피드 키트(30)에 주입되는 혈장이 기준량에 도달할 때까지 상기 동작들을 반복 수행할 수 있다.
(6) 로봇암(120)은 다시 장착되어 있는 피펫팁(40)을 피펫팁 폐기함(182)에 폐기하고, 새로운 피펫팁(40)을 장착한다. 그리고 전개버퍼액 보관함 위치로 이동하여 전개버퍼액을 피펫팁(40)에 추출하고 래피드 키트(30)로 이동하여 상기 전개버퍼액을 주입한다. 래피드 키트(30)에서는 도입된 혈장 및 전개버퍼액이 멤브레인 스트립(33)으로 이송되면서 화학, 생물학적 면역 반응이 일어난다. 기준 시간이 경과 후에, 로봇암(120)은 래피드 키트 모듈(170)의 해당 래피드 키트(30)의 상부 공간으로 이동하고 로봇암(120)에 장착된 광학 모듈(127)은 래피드 키트(30)의 검출부를 촬영한다. 그리고 촬영된 이미지를 제어부(190)로 전송한다. 제어부(190)에서는 기 정해진 알고리즘에 따라 상기 이미지를 분석하여 양성, 음성 여부를 판단함으로써 면역반응 진단결과를 산출한다.
(7) 로봇암(120)은 다시 장착되어 있는 피펫팁(40)을 피펫팁 폐기함(182)에 폐기한 후에 원래 위치로 되돌아가 대기한다. 그리고 제어부(190)에서는 면역반응 진단결과를 포함하는 진단리포트를 작성하여 하우징(200)의 디스플레이(203)에 표시하고, 그 결과를 데이터베이스에 저장한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 면역반응 진단 자동화 시스템은 전혈시료(혈액시료)의 혈청을 분리하는 전처리과정부터 시료의 수집, 이송, 분배과정과 래피드 키트의 검사결과 확인까지 로봇암 등을 이용하여 모두 자동화로 진행시킬 수 있다. 따라서 부족한 인력을 지닌 중소형 병원이나 보건소에서도 환자의 진료시간 이내에 빠르고 정확하고 간편한 방법으로 면역검사를 수행할 수 있게 한다.
이상, 본 발명의 구현예들에 대하여 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 기술의 구체적 적용에 따른 단순한 설계변경, 일부 구성요소의 생략, 단순한 용도의 변경 등 본 발명을 다양하게 변형할 수 있을 것이며, 이러한 변형 역시 본 발명의 권리범위 내에 포함됨은 자명하다.
110: 스테이션
120: 로봇암
130: 시린지 모듈
140: 베큐테이너 모듈
150: 혈장분리 모듈
160: 음압 모듈
170: 래피드 키트 모듈
180: 피펫팁 보관부
190: 제어부
200: 하우징

Claims (11)

  1. 스테이션과;
    스테이션 상부에 배치되고 혈액 시료가 담긴 1 이상의 베큐테이너를 거치하고 각각의 베큐테이너를 식별하는 베큐테이너 모듈과;
    베큐테이너 모듈로부터 이동된 혈액 시료를 혈구와 혈장으로 분리시키는 멤브레인 필터부가 설치된 혈장분리칩이 1 이상 로딩되는 혈장분리 모듈과;
    혈장분리 모듈과 연결되는 것으로, 음압을 형성하여 혈장을 혈장분리칩의 혈장 챔버로 집적시키는 음압 모듈과;
    혈장분리 모듈에서 분리된 혈장 시료를 도입시켜 면역반응을 검출하는 래피드 키트가 1 이상 로딩되는 래피드 키트 모듈과;
    베큐테이너 모듈로부터 혈액 시료를 혈장분리 모듈로 이동시키고, 혈장분리 모듈로부터 혈장 시료를 래피드 키트 모듈로 이동시키고, 전개버퍼액을 래피드 키트 모듈에 주입하며, 래피드 키트의 검출부를 촬영하는 광학 모듈을 포함하는 로봇암과;
    베큐테이너 모듈, 혈장분리 모듈, 래피드 키트 모듈 및 로봇암을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 혈장분리 모듈은, 스테이션 상에 고정되는 혈장분리칩 거치대와; 혈장분리칩 거치대에 안착되고 혈장분리칩을 로딩시키는 혈장분리칩 트레이와; 혈장분리칩의 혈장 챔버를 덮는 진공 패드를 포함하고 음압 모듈과 연결되는 혈장 로딩부를 포함하는 면역반응 진단 자동화 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    스테이션 상부에 배치되는 피펫팁 보관부를 더 포함하고,
    피펫팁 보관부는, 1 이상의 피펫팁이 로딩되는 복수의 슬롯이 형성된 피펫팁 로딩카세트와; 속이 빈 박스형 보관함 형태로 피펫팁이 폐기되는 공간을 제공하는 피펫팁 폐기함을 포함하는 면역반응 진단 자동화 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    로봇암은, 수직 이동부와; 수직 이동부의 측부를 따라 위 아래로 이동 가능하도록 결합되는 지지 부재와; 지지 부재의 상부에 일측 단부가 회전 가능하도록 결합되는 제1 관절과; 제1 관절의 타측 단부 상부에 일측 단부가 회전 가능하도록 결합되는 제2 관절과; 제2 관절의 타측 단부 상부에 일측 단부가 결합되는 제3 관절과; 제3 관절의 타측 단부에 결합되어 피펫팁을 장착 또는 장착 해제시키는 피펫팁 장착부를 포함하는 면역반응 진단 자동화 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 피펫팁 장착부에는 원주를 따라 1 이상의 패킹재가 형성되고, 패킹재는 피펫팁이 장착되었을 때 피펫팁 장착부와 피펫팁 사이를 패킹시켜 압력의 누설을 막는 면역반응 진단 자동화 시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    로봇암은, 제3 관절의 타측 단부에 결합되고 래피드 키트에 부착된 바코드 또는 QR 코드를 인식하여 획득한 데이터나 정보를 제어부로 전송하는 래피드키트 식별 리더기를 더 포함하는 면역반응 진단 자동화 시스템.
  6. 청구항 3에 있어서,
    로봇암의 피펫팁 장착부와 연결되어 스테이션 상에 배치되는 시린지 모듈을 더 포함하고,
    시린지 모듈은, 몸체부와; 몸체부의 측부에 결합하고 상부에 슬릿이 형성되는 브라켓과; 브라켓 내측에 결합되어 왕복 운동하는 피스톤부와; 몸체부의 상부에 고정되고 피스톤부의 왕복 운동에 따라 내부에 음압 또는 양압을 형성시키는 시린지부를 포함하는 면역반응 진단 자동화 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    베큐테이너 모듈은, 베큐테이너를 거치시키는 복수의 슬롯이 형성된 시료 홀더와; 시료 홀더의 중앙 부분을 관통하도록 시료 홀더와 결합하고 시료 홀더를 회전시키는 회전부와; 시료 홀더의 측부를 향하도록 스테이션 상에 설치되고 베큐테이너에 부착된 바코드 또는 QR 코드를 인식하여 획득한 데이터나 정보를 제어부로 전송하는 베큐테이너 식별 리더기를 포함하는 면역반응 진단 자동화 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 혈장분리 모듈의 혈장 로딩부는,
    혈장분리칩 거치대의 측부에 배치되는 프레임과, 프레임의 상부에 혈장분리칩 방향으로 90°범위 내에서 회전 가능하도록 결합되는 회전 블록과, 회전 블록의 단부에 결합되어 혈장분리칩의 혈장 챔버를 덮는 진공 패드와, 회전 블록을 회전시키는 블록 구동부를 포함하는 면역반응 진단 자동화 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    음압 모듈은, 몸체부와; 몸체부의 측부에 결합하고 상부에 슬릿이 형성되는 브라켓과; 브라켓 내측에 결합되어 왕복 운동하는 피스톤부와; 몸체부의 상부에 고정되고 피스톤부의 후방 이동에 따라 내부에 음압을 형성시키는 복수의 시린지부를 포함하는 면역반응 진단 자동화 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    래피드 키트 모듈은, 스테이션 상에 고정되는 래피드 키트 거치대와; 래피드 키트 거치대에 안착되고 래피드 키트를 로딩시키는 래피드 키트 트레이를 포함하는 면역반응 진단 자동화 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    외장을 이루는 하우징을 더 포함하고,
    하우징은, 전면에 형성되어 사용자가 면역반응 진단 자동화 프로세스를 육안으로 확인하도록 하는 전면 윈도우와; 측면에 개폐 가능하도록 형성되는 측면 윈도우와; 제어부와 전기적으로 연결되는 것으로, 전면에 형성되어 면역반응 진단 자동화 프로세스와 진단 결과를 화면에 표시하고 시스템의 제어를 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 디스플레이를 포함하는 면역반응 진단 자동화 시스템.
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