KR102136719B1 - 유기물 분석장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 고분자의 유기물을 분석하는 장치로서, 전기장을 통해 유기물을 분리시키는 전기영동부; 내부에 완충용액이 수용되며, 상기 전기영동부의 상부와 하부가 각각 내부에 수용되는 수용부; 및 상기 전기영동부의 하측에 이격되어 배치되며, 상기 전기영동부로부터 이송된 유기물이 순차적으로 전사되는 블롯부를 포함하는 유기물 분석장치를 제공한다.
본 발명에 따른 유기물 분석장치에 의하면, 전기영동부의 하측에 블롯부를 설치하고 전기영동부에서 분리된 단백질이 곧바로 블롯부에 전사되도록 함으로써, 전기영동이 이루어진 겔판을 운반하고 고정하는 과정을 거치지 않고도 간단하게 블롯을 실시할 수 있으며, 그에 따라 전기영동 및 블롯을 수행함에 따른 시간과 비용이 과다하게 소요되는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기물 분석장치에 의하면, 전극의 전압을 조절하고, 구동모터를 이용하여 멤브레인의 이동속도를 조절함으로써, 실시자가 목적하는 범위의 해상도로 단백질을 분리시킬 수 있다.

Description

유기물 분석장치{Apparatus for analyzing organic matter}
본 발명은 유기물 분석장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 유기물을 전기영동시켜 분석하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 유기물 분석장치란 고분자의 유기물을 분석하는 장치를 의미한다. 그 유기물 분석의 대표적인 예로는 웨스턴 블롯(Western blot)이 있다. 웨스턴 블롯이란, 생물학적 시료에서 특정 단백질의 존재 유무를 검출하는 방법으로서, 분자생물학 연구에 있어서 필수적인 실험방법이라고 할 수 있다. 웨스턴 블롯은, 단백질들을 크기별로 분리하기 위해 아크릴아마이드 겔(Acrylamide gel)에서 전기영동을 시행하는 전기영동 단계와, 분리된 단백질들을 폴리비닐라이덴 디플루오라이드(PVDF;Polyvinylidene difluoride) 막에 붙여서 고정시키는 블롯 단계로 이루어진다. 그 이후에는, 단백질이 단단히 고정된 폴리비닐랄이덴 디플루오라이드 막을 항체가 포함된 용액에 침지하여, 표적 단백질을 검출하는 과정을 거치게 된다.
이러한 웨스턴 블롯과 관련된 것으로서, 대한민국 공개특허 제10-2017-0073529호에서는 고밀도 웨스턴 블롯 어레이 분석 방법에 관해 개시한다.
이러한 종래의 웨스턴 블롯 방법은, 전기영동 단계와 블롯 단계가 각각 분리된 별도의 장치에서 독립적으로 수행되는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 종래의 웨스턴 블롯 방법은, 전기영동이 이루어진 아크릴아마이드 겔을 전기영동 장치로부터 분리하여 블롯 장치로 운반한 후, 블롯 장치에서 블롯 단계를 수행하는 방식으로 실시된다.
이때, 상기 종래의 웨스턴 블롯 방법에 의하면, 아크릴아마이드 겔을 운반하는 중에 아크릴아마이드 겔이 찢어지거나 손상을 입을 수 있으며, 폴리비닐라이덴 디플루오라이드 막에 아크릴아마이드 겔이 정확하게 고정되지 않을 수 있다. 이 경우, 아크릴아마이드 겔 상에 분리된 단백질이 폴리비닐라이덴 디플루오라이드 막으로 정확하게 전사가 되지 않아, 결국 웨스턴 블롯의 전체 실험과정을 다시 실시해야하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 상기 종래의 웨스턴 블롯 방법은, 작업과정에 과다한 시간과 비용이 소요되며, 작업자의 고도화된 숙련도를 요구한다는 한계가 있다.
또한, 상기 종래의 웨스턴 블롯 방법에 의하면, 블롯 단계는 전기영동 단계에서 분리된 단백질을 막에 그대로 옮기는 작업에 불과하므로, 단백질의 해상도(분해능)는 오로지 전기영동 단계에서만 결정된다는 한계가 있다. 게다가, 그 해상도마저도 아크릴아마이드 겔의 밀도에 따라 정해진 범위 내의 값만을 갖는다는 한계가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0073529호(발명의 명칭 : 고밀도 웨스턴 블롯 어레이 분석 방법).
본 발명은 상술한 한계를 극복하기 위해 창출된 것으로서, 전기영동이 이루어진 겔을 운반하고 고정하는 과정을 거치지 않고도 블롯을 실시할 수 있으며, 목적하는 범위의 해상도로 단백질을 분리시킬 수 있는 유기물 분석장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은, 고분자의 유기물을 분석하는 장치로서, 전기장을 통해 유기물을 분리시키는 전기영동부; 내부에 완충용액이 수용되며, 상기 전기영동부의 상부와 하부가 각각 내부에 수용되는 수용부; 및 상기 전기영동부의 하측에 이격되어 배치되며, 상기 전기영동부로부터 이송된 유기물이 순차적으로 전사되는 블롯부를 포함하는 유기물 분석장치를 제공한다.
상기 수용부는, 내부에 상기 전기영동부의 상부가 삽입되는 상부 버퍼챔버와, 상기 상부 버퍼챔버로부터 하측으로 이격되도록 배치되며, 내부에 상기 전기영동부의 하부가 삽입되는 하부 버퍼챔버를 포함하며, 상기 블롯부는, 상기 하부 버퍼챔버의 내부에 수용되며, 상기 전기영동부의 하측에 이격되어 배치되고, 상기 전기영동부로부터 이송된 유기물이 순차적으로 전사되는 멤브레인을 포함할 수 있다.
상기 전기영동부는, 겔(Gel)판 상에서 유기물을 분리시키는 것으로서, 상기 겔판의 외측을 덮으며, 상기 겔판을 상기 상부 버퍼챔버 및 하부 버퍼챔버에 고정시키는 고정판과, 상기 상부 버퍼챔버와 하부 버퍼챔버에 각각 수용되어, 상기 겔판에 전기장을 가하는 한 쌍의 전극을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 전극은, 상기 상부 버퍼챔버에 수용되며, 상기 겔판의 상측에 배치되는 음전극과, 상기 하부 버퍼챔버에 수용되며, 상기 겔판 및 멤브레인의 하측에 배치되어 상기 겔판에서 분리된 유기물을 상기 멤브레인에 전사시키는 양전극을 포함할 수 있다.
상기 블롯부는, 서로 이격되도록 배치되며, 회전을 통해 상기 멤브레인을 일 측에서 타 측으로 이동시키는 한 쌍의 롤러와, 상기 롤러를 회전시키는 구동모터를 더 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 롤러는, 외주면에 감겨진 상기 멤브레인의 일 단부가 풀리는 제1롤러와, 상기 멤브레인의 타 단부가 감기며, 단부가 상기 하부 버퍼챔버의 외부로 돌출된 제2롤러를 포함하며, 상기 구동모터는, 상기 하부 버퍼챔버의 외측에 설치되고, 상기 블롯부는, 상기 제2롤러의 단부와 상기 구동모터의 구동축에 연결되는 구동풀리를 더 포함할 수 있다.
상기 유기물 분석장치는, 상기 전기영동부와 블롯부에 연결되며, 상기 전기영동부에서 분리되는 유기물 사이의 간격 또는 상기 멤브레인에 순차적으로 전사되는 유기물 사이의 간격을 선택적으로 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 한 쌍의 전극에 연결되며, 기 설정된 단위시간마다 상기 겔판에서 유기물이 분리되기 시작한 시점부터 해당 시점까지 소요된 총 경과시간에 매칭되는 전압값을 기 설정된 기준테이블로부터 산출하여, 상기 한 쌍의 전극의 전압이 산출된 전압값이 되도록 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 구동모터에 연결되며, 기 설정된 단위시간마다 상기 멤브레인에 유기물이 전사되기 시작한 시점부터 해당 시점까지 소요된 총 경과시간에 매칭되는 회전수값을 기 설정된 기준테이블로부터 산출하여, 상기 구동모터의 회전수가 산출된 회전수값이 되도록 조절할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 한 쌍의 전극에 연결되며, 상기 겔판에서 분리되는 유기물 사이의 간격의 감소율이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 한 쌍의 전극의 전압의 세기를 증가시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 구동모터에 연결되며, 상기 멤브레인에 순차적으로 전사되는 유기물 사이의 간격의 감소율이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 구동모터의 회전수를 증가시킬 수 있다.
상기 유기물 분석장치는, 상기 상부 버퍼챔버와 하부 버퍼챔버를 연결하며, 상기 상부 버퍼챔버와 하부 버퍼챔버에 수용된 완충용액을 순환시키는 순환부를 더 포함할 수 있다.
상기 순환부는, 상기 전기영동부를 사이에 두고 서로 이격되도록 배치되며, 상기 상부 버퍼챔버와 하부 버퍼챔버에 수용된 완충용액이 각각 이동되는 한 쌍의 순환관로와, 상기 순환관로에 설치되어 완충용액을 펌핑시키는 순환펌프를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 순환관로는, 상기 상부 버퍼챔버에 수용된 완충용액을 상기 멤브레인의 하측으로 공급하는 제1순환관로와, 상기 하부 버퍼챔버에 수용된 완충용액 중 상기 멤브레인의 상측에 분포하는 완충용액을 상기 상부 버퍼챔버로 공급하는 제2순환관로를 포함하며, 상기 순환펌프는, 상기 제2순환관로에 설치될 수 있다.
상기 전기영동부는, 상기 한 쌍의 순환관로 중 어느 하나와 상기 겔판의 사이에 설치되며, 상기 한 쌍의 순환관로를 따라 순환하는 완충용액을 통해 상기 겔판을 냉각시키는 방열판을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유기물 분석장치에 의하면, 전기영동부의 하측에 블롯부를 설치하고 전기영동부에서 분리된 단백질이 곧바로 블롯부에 전사되도록 함으로써, 전기영동이 이루어진 겔판을 운반하고 고정하는 과정을 거치지 않고도 간단하게 블롯을 실시할 수 있으며, 그에 따라 전기영동 및 블롯을 수행함에 따른 시간과 비용이 과다하게 소요되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 유기물 분석장치에 의하면, 전극의 전압을 조절하고, 구동모터를 이용하여 멤브레인의 이동속도를 조절함으로써, 실시자가 목적하는 범위의 해상도로 단백질을 분리시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 분석장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 유기물 분석장치의 정면도이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 분석장치(1000)는 고분자의 유기물을 분석하는 장치로서, 전기영동부(1100), 수용부(1200), 블롯부(1300), 제어부(1400) 및 순환부(1500)를 포함한다. 이때, 상기 유기물 분석장치(1000)는, 웨스턴 블롯(Western blot), 서던 블롯(Southern blot), 노던 블롯(Northern blot) 등 다양한 분자생물학적 실험을 수행할 수 있다. 만약, 상기 유기물 분석장치(1000)가 웨스턴 블롯을 수행하는 경우 상기 유기물은 단백질이 될 수 있으며, 상기 유기물 분석장치(1000)가 서던 블롯(Southern blot) 또는 노던 블롯(Northern blot)을 수행하는 경우 상기 유기물은 디옥시리보핵산(DNA;Deoxyribo neucleric acid) 또는 리보핵산(RNA;Ribo neucleric acid)이 될 수 있다. 다만, 이하부터 설명하게 될 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 분석장치(1000)는 웨스턴 블롯을 수행하는 장치이며, 그 대상이 되는 유기물은 단백질인 것으로 한다.
상기 전기영동부(1100)는 전기영동을 수행한다. 전기영동(Electrophoresis)이란 하전입자에 직류전압을 가하여 하전입자를 그 크기별로 분리하는 분자생물학적 실험기법을 의미한다. 단백질은 음전하를 띄는 고분자 유기화합물이므로, 전기장에 놓이게 되면 양전하를 띄는 쪽으로 이동하게 된다. 상기 전기영동부(1100)는 이러한 전기영동을 통해 공급받은 단백질 시료를 크기별로 분리한다.
상기 전기영동부(1100)는, 겔판(1110) 상에서 유기물을 분리시키는 것으로서, 고정판(1120), 방열판(1130) 및 한 쌍의 전극(1140)을 포함한다. 상기 겔판(1110)은, 아크릴아마이드(Acrylamide) 소재의 겔(Gel)로 이루어진 것으로서, 전기장 하에서 단백질이 분리되는 곳이다. 상기 겔판(1110)은 상기 블롯부(1300)의 멤브레인(1310)에 대하여 수직이 되도록 배치되며, 위에서 아래로 단백질이 이동하면서 분리되게 된다. 상기 고정판(1120)은, 플레이트 형상의 부재로서, 상기 겔판(1110)의 외측을 덮어 상기 겔판(1110)을 상기 수용부(1200)에 고정시키며, 상기 겔판(1110)의 형상이 유지될 수 있도록 한다.
상기 방열판(1130)은 상기 겔판(1110)에 설치되어 상기 겔판(1110)에서 발생되는 열을 외부로 방출시킨다. 상기 겔판(1110)은 전기장 하에서 전열을 발생시킨다. 이러한 전열을 외부로 방출하지 않는 경우, 상기 겔판(1110)의 물성이 바뀌어 상기 겔판(1110)상에서 전기영동이 원활하게 일어나지 않을 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위하여, 상기 방열판(1130)은 상기 겔판(1110)의 열을 외부로 방출하는 역할을 수행한다고 할 수 있다. 이때, 상기 방열판(1130)은, 외부로부터 공급된 냉각수를 통해 상기 겔판(1110)의 열을 흡수하는 수냉식 방열판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 한 쌍의 전극(1140)은, 상기 겔판(1110)의 상측과 하측에 각각 하나씩 배치되어, 상기 겔판(1110)에 전기장을 가한다. 그에 따라 상기 한 쌍의 전극(1140)은, 상기 겔판(1110) 상에서 단백질이 분리될 수 있도록 한다. 이때, 상기 한 쌍의 전극(1140)은, 음전극(1141)과 양전극(1142)을 포함할 수 있다. 그리고 상기 음전극(1141)은 상기 겔판(1110)의 상측에 배치되고, 상기 양전극(1142)은 상기 겔판(1110)의 하측에 배치될 수 있다. 이 경우, 음전하를 띄는 단백질은 상측에서 하측으로 이동하여, 상기 겔판(1110)의 하측에 배치된 멤브레인(1310)으로 전사되게 된다.
상기 수용부(1200)는, 내부에 완충용액(Buffer solution)이 수용되는 것으로서, 상기 전기영동부(1100)의 상부와 하부가 각각 내부에 삽입된다. 더욱 상세하게는, 상기 수용부(1200)는, 상부 버퍼챔버(1210)와 하부 버퍼챔버(1220)를 포함할 수 있다. 상기 상부 버퍼챔버(1210)는, 상기 겔판(1110)의 상측에 배치되며, 내부에 상기 겔판(1110) 및 고정판(1120)의 상부가 삽입된다. 상기 하부 버퍼챔버(1220)는, 상기 겔판(1110)의 하측에 배치되며, 내부에 상기 겔판(1110) 및 고정판(1120)의 하부가 삽입된다. 그리고 상기 음전극(1141)과 양전극(1142)은, 각각 상기 상부 버퍼챔버(1210)와 하부 버퍼챔버(1220)의 내부에 수용된다.
상기 블롯부(1300)는, 상기 전기영동부(1100)의 하측에 설치되는 것으로서, 멤브레인(1310), 한 쌍의 롤러(1320), 구동모터(1330) 및 구동풀리(1340)를 포함한다. 상기 멤브레인(1310)은, 얇은 판형의 부재로서, 폴리비닐라이덴 디플루오라이드(PVDF;Polyvinylidene difluoride) 소재로 형성된다. 그리고 상기 멤브레인(1310)은, 상기 하부 버퍼챔버(1220)의 내부에 수용되되, 상기 겔판(1110)과 수직을 이루도록 상기 겔판(1110)의 하측에 이격되어 배치된다. 이때, 상기 양전극(1142)은 상기 겔판(1110)의 길이방향을 따라 연장된 가상의 선상에 놓이는 상기 멤브레인(1310)의 하측에 배치된다. 이에 따라 상기 상부 버퍼챔버(1210)에 수용된 음전극(1141)과 상기 하부 버퍼챔버(1220)에 수용된 양전극(1142)이 가하는 전기장에 의해 상기 겔판(1110)의 상측에서 하측으로 이송된 단백질은, 상기 양전극(1142)을 향하여 그대로 상기 멤브레인(1310)으로 전사(Transcription)되게 된다.
상기 한 쌍의 롤러(1320)는, 상기 겔판(1110)의 길이방향을 따라 연장된 가상의 선을 기준으로 하여, 좌우로 서로 이격되도록 배치된다. 그리고 상기 한 쌍의 롤러는(1320)는 회전을 통해 상기 멤브레인(1310)을 일 측에서 타 측으로 이동시킨다. 이때, 상기 한 쌍의 롤러(1320)는, 제1롤러(1321)와 제2롤러(1322)를 포함할 수 있다. 상기 제1롤러(1321)는, 외주면에 상기 멤브레인(1310)의 일 단부가 감겨진 상태에서, 회전을 통해 상기 멤브레인(1310)의 일 단부를 풀어나간다. 상기 제2롤러(1322)는, 일 측에서 타 측으로 이동되는 상기 멤브레인(1310)의 타 단부가 감겨진다. 즉, 상기 제1롤러(1321)와 제2롤러(1322)는 서로 같은 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하고, 상기 제1롤러(1321)에서 풀려진 멤브레인(1310)이 상기 제2롤러(1322)로 이동하여 감기게 된다.
이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 겔판(1110) 및 고정판(1120)은 고정된 상태에서 상기 멤브레인(1310)이 일 측(좌측)에서 타 측(우측)으로 이동하게 되고, 상기 겔판(1110)의 하측으로 이송된 단백질이 좌측에서 우측으로 이동하는 상기 멤브레인(1310) 상에 전사되어 상기 멤브레인(1310)과 함께 좌측에서 우측으로 이동하게 된다. 이에 따라 상기 겔판(1110) 상에서 전기영동된 단백질은, 상기 멤브레인(1310)에 순차적으로 전사되게 된다.
이렇듯, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 분석장치(1000)는, 상기 겔판(1110)의 하측에 상기 멤브레인(1310)를 설치하고, 상기 겔판(1110)에서 분리된 단백질이 상기 한 쌍의 롤러(1320)에 의해 움직이는 상기 멤브레인(1310) 상에 곧바로 전사되도록 함으로써, 전기영동이 이루어진 상기 겔판(1110)을 운반하고 고정하는 과정을 거치지 않고도 간단하게 블롯을 실시할 수 있다. 그에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 분석장치(1000)는, 전기영동과 블롯을 수행함에 따라 시간과 비용이 과다하게 소요되는 문제를 해결할 수 있다.
상기 구동모터(1330)는, 상기 하부 버퍼챔버(1220)의 외측에 설치되며, 상기 한 쌍의 롤러(1320)를 회전시킨다. 더욱 상세하게는, 상기 제2롤러(1322)는 단부가 상기 하부 버퍼챔버(1220)의 외부로 돌출된다. 그리고 상기 구동풀리(1340)는, 상기 제2롤러(1322)의 단부와 상기 구동모터(1330)의 구동축(1331)에 연결된다. 상기 구동모터(1330)는, 상기 구동축(1331)에 연결된 구동풀리(1340)를 회전시킴으로써, 상기 제2롤러(1322)가 회전하면서 상기 멤브레인(1310)의 타 단부를 감도록 할 수 있다.
상기 제어부(1400)는, 상기 전기영동부(1100)와 블롯부(1300)에 연결되며, 상기 전기영동부(1100)에서 분리되는 단백질 사이의 간격 또는 상기 멤브레인(1310)에 순차적으로 전사되는 유기물 사이의 간격을 선택적으로 조절한다. 전기영동이 이루어질수록, 먼저 분리된 단백질의 속도가 저하되어, 나중에 분리된 단백질과의 거리가 좁혀지거나 나중에 분리된 단백질과 겹치게 되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이를 방지하기 위하여, 상기 제어부(1400)는 상기 전기영동부(1100)와 블롯부(1300)를 선택적으로 제어한다고 할 수 있다.
이하부터는, 상기 제어부(1400)가 상기 한 쌍의 전극(1140)에 연결되어 상기 겔판(1110)에서 전기영동되는 단백질의 간격을 조절하는 메커니즘과, 상기 제어부(1400)가 상기 구동모터(1330)에 연결되어 상기 멤브레인(1310) 상에 순차적으로 전사되는 단백질의 간격을 조절하는 메커니즘에 관해 상세히 설명한다.
상기 제어부(1400)는, 상기 한 쌍의 전극(1140)에 연결된다. 그리고 상기 제어부(1400)는, 기 설정된 단위시간마다, 상기 겔판(1110)에서 단백질이 분리되기 시작한 시점부터 해당 시점까지 소요된 총 경과시간에 매칭되는 전압값을, 기 설정된 기준테이블로부터 산출한다. 그리고 상기 제어부(1400)는, 상기 한 쌍의 전극(1140)의 전압이 산출된 전압값이 되도록 조절한다.
이때, 상기 기 설정된 기준테이블이란, 실험을 통해 얻어진 것으로서, 경과된 총 시간에 따른 상기 한 쌍의 전극(1140)의 요구되는 전압값의 관계를 나타낸 데이터를 의미한다. 전기영동이 이루어질수록 분리된 단백질과 단백질 사이의 거리는 점점 좁혀지며, 단백질과 단백질 사이의 거리를 넓히기 위해서는 기존에 가하던 전압과는 다른 크기의 전압이 가해져야 한다. 상기 기 설정된 기준테이블은, 경과된 총 시간과 분리된 단백질과 단백질 사이의 간격, 그리고 분리된 단백질과 단백질 사이의 간격에 따른 요구되는 상기 한 쌍의 전극(1140)의 전압값의 관계를 나타내는 데이터라고 볼 수 있다.
이와 같이 상기 제어부(1400)가 기 설정된 단위시간 및 기준테이블을 이용하여 상기 한 쌍의 전극(1140)의 전압값을 조절하는 경우, 상기 겔판(1110) 상에서 전기영동되는 단백질의 간격을 조절할 수 있으며, 그에 따라 실시자가 목적하는 범위의 해상도(분해능)로 단백질을 분리시킬 수 있게 된다.
상기 제어부(1400)는, 상기 한 쌍의 전극(1140)에 연결되되, 시간이 아닌 단백질의 간격 그 자체를 이용하여 분리되는 단백질의 간격을 조절할 수 있다. 더욱 상세하게는, 별도로 구비된 비전센서(미도시)가 상기 겔판(1110)에서 분리되는 단백질 사이의 간격을 측정하고, 상기 제어부(1400)는 상기 비전센서로부터 측정된 데이터를 전달받는다. 그리고 상기 제어부(1400)는, 분리되는 단백질과 단백질 사이의 간격의 감소율을 산출하고, 산출된 감소율이 기 설정된 기준값을 초과하는지 여부를 판단한다.
여기서, 상기 기 설정된 기준값은, 목적했던 해상도를 나타내기 위한 단백질과 단백질 사이의 최소한의 간격을 의미한다. 만약, 산출된 감소율이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 제어부(1400)는 분리되는 단백질의 해상도가 목적했던 해상도를 나타내지 않는다고 판단하여, 상기 한 쌍의 전극의 전압의 세기를 증가시킨다. 그에 따라 상기 제어부(1400)는, 실시자가 목적하는 범위의 해상도(분해능)로 단백질이 분리되도록 할 수 있다.
상기 제어부(1400)는, 상기 구동모터(1330)에 연결된다. 그리고 상기 제어부(1400)는, 기 설정된 단위시간마다, 상기 멤브레인(1310)에 단백질이 전사되기 시작한 시점부터 해당 시점까지 소요된 총 경과시간에 매칭되는 회전수값을, 기 설정된 기준테이블로부터 산출한다. 그리고 상기 제어부(1400)는, 상기 구동모터(1330)의 회전수가 산출된 회전수값이 되도록 조절한다.
이때, 상기 기 설정된 기준테이블이란, 실험을 통해 얻어진 것으로서, 경과된 총 시간에 따른 상기 구동모터(1330)의 요구되는 회전수값의 관계를 나타낸 데이터를 의미한다. 상기 전기영동부(1100)에 의한 전기영동 단계에서 분리된 단백질이 목적했던 해상도를 나타내지 않는 경우, 상기 멤브레인(1310) 상에 전사되는 단백질의 간격을 조절하여 목적하는 해상도를 얻어야 한다. 상기 기 설정된 기준테이블은, 경과된 총 시간과 상기 멤브레인(1310) 상에 전사된 단백질의 간격, 그리고 단백질의 간격에 따른 요구되는 상기 구동모터(1330)의 회전수값의 관계를 나타내는 데이터라고 볼 수 있다.
이와 같이 상기 제어부(1400)가 기 설정된 단위시간 및 기준테이블을 이용하여 상기 구동모터(1330)의 회전수값을 조절하는 경우, 상기 멤브레인(1310)의 이동속도를 조절하여 상기 멤브레인(1310) 상에 전사되는 단백질의 간격을 조절할 수 있으며, 그에 따라 실시자가 목적하는 범위의 해상도(분해능)로 단백질을 분리시킬 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 분석장치(1000)는, 1차적으로 전기영동부(1100)에서 단백질의 간격을 조절하고, 2차적으로 블롯부(1300)에서 단백질의 간격을 조절함으로써, 정확하게 실시자가 목적했던 해상도로 단백질이 분리되도록 할 수 있다.
상기 제어부(1400)는, 상기 구동모터(1330)에 연결되되, 시간이 아닌 단백질의 간격 그 자체를 이용하여 분리되는 단백질의 간격을 조절할 수 있다. 더욱 상세하게는, 별도로 구비된 비전센서(미도시)가 상기 멤브레인(1310)에 전사되는 단백질 사이의 간격을 측정하고, 상기 제어부(1400)는 상기 비전센서로부터 측정된 데이터를 전달받는다. 그리고 상기 제어부(1400)는, 전사되는 단백질과 단백질 사이의 간격의 감소율을 산출하고, 산출된 감소율이 기 설정된 기준값을 초과하는지 여부를 판단한다.
여기서, 상기 기 설정된 기준값은, 목적했던 해상도를 나타내기 위한 단백질과 단백질 사이의 최소한의 간격을 의미한다. 만약, 산출된 감소율이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 제어부(1400)는 분리되는 단백질의 해상도가 목적했던 해상도를 나타내지 않는다고 판단하여, 상기 구동모터(1330)의 회전수를 증가시킨다. 그에 따라 상기 제어부(1400)는, 상기 멤브레인(1310)의 이동속도를 조절하여, 실시자가 목적하는 범위의 해상도(분해능)로 단백질이 분리되도록 할 수 있다.
상기 순환부(1500)는, 상기 상부 버퍼챔버(1210)와 하부 버퍼챔버(1220)를 연결하며, 상기 상부 버퍼챔버(1210)에 수용된 완충용액과 상기 하부 버퍼챔버(1220)에 수용된 완충용액을 순환시킨다.
상기 전기영동부(1100)의 상측에서 하측으로 전기영동이 일어남에 따라, 그리고 상기 하부 버퍼챔버(1220)에 수용된 상기 멤브레인(1310) 상으로 단백질이 전사됨에 따라, 상기 하부 버퍼챔버(1220)는 온도가 과도하게 상승될 수 있으며, 상기 양전극(1142)에서 기포가 발생될 수 있다. 이 경우, 상기 겔판(1110)에서 상기 멤브레인(1310) 상으로 단백질이 원활하게 전사되지 않을 수 있으며, 상기 겔판(1110)과 멤브레인(1310) 상에서 분리되는 단백질이 목적했던 해상도를 나타내지 않을 수 있다.
하지만 상기와 같이 상기 순환부(1500)가 상기 상부 버퍼챔버(1210)와 하부 버퍼챔버(1220)의 완충용액을 순환시키는 경우, 어느 하나의 온도가 과도하게 상승되거나, 그 내부의 완충용액에서 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라 상기 순환부(1500)는, 전체적인 전기영동 및 블롯 과정이 실시자가 목적하는 바 대로 진행되도록 할 수 있다.
이를 위하여, 상기 순환부(1500)는, 한 쌍의 순환관로(1510) 및 순환펌프(1520)를 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 순환관로(1510)는, 상기 겔판(1110), 고정판(1120) 및 방열판(1130)을 사이에 두고 서로 이격되도록 배치된다. 그리고 상기 한 쌍의 순환관로(1510)는, 상기 상부 버퍼챔버(1210)에 수용된 완충용액과 상기 하부 버퍼챔버(1220)에 수용된 완충용액이 순환되도록 하는 경로를 제공한다.
이때, 상기 한 쌍의 순환관로(1510)는, 제1순환관로(1511) 및 제2순환관로(1512)를 포함할 수 있다. 상기 제1순환관로(1511)는, 상단부가 상기 상부 버퍼챔버(1210)에 연결되고 하단부가 상기 멤브레인(1310)의 하측에 배치된다. 그리고 상기 제1순환관로(1511)는, 상기 상부 버퍼챔버(1210)에 수용된 완충용액을 상기 멤브레인(1310)의 하측으로 공급한다. 만약, 상기 제1순환관로(1511)가 상기 상부 버퍼챔버(1210)에 수용된 완충용액을 상기 멤브레인(1310)의 상측으로 공급하는 경우, 상기 겔판(1110)에서 상기 멤브레인(1310) 상으로 전사되는 단백질의 이송을 방해할 수 있다. 따라서 상기 제1순환관로(1511)는, 상기 멤브레인(1310)의 하측으로 완충용액을 공급한다고 할 수 있다.
상기 제2순환관로(1512)는, 상단부가 상기 상부 버퍼챔버(1210)에 연결되고 하단부가 상기 멤브레인(1310)의 상측에 배치된다. 그리고 상기 제2순환관로(1512)는, 상기 하부 버퍼챔버(1512)에 수용된 완충용액 중 상기 멤브레인(1310)의 상측에 분포하는 완충용액을 상기 상부 버퍼챔버(1210)로 공급한다. 만약 상기 제2순환관로(1512)의 하단부가 상기 멤브레인(1310)의 하측에 배치되어, 상기 멤브레인(1310)의 하측에 분포하는 완충용액을 상기 상부 버퍼챔버(1210)로 공급하는 경우, 상기 하부 버퍼챔버(1220)에 수용된 완충용액 중 상기 멤브레인(1310)의 상측에 분포하는 완충용액은 다른 완충용액과의 열교환 및 물질교환이 원활하게 일어나지 않을 수 있다. 따라서 상기 하부 버퍼챔버(1220)에 수용된 완충용액이 골고루 순환될 수 있도록 하기 위하여, 상기 제2순환관로(1512)는 상기 멤브레인(13100 상측의 완충용액을 상기 상부 버퍼챔버(1210)로 공급한다고 할 수 있다.
상기 순환펌프(1520)는, 상기 제2순환관로(1512)에 설치되어, 상기 하부 버퍼챔버(1220)에 수용된 완충용액을 상기 상부 버퍼챔버(1210)로 펌핑시키는 제2순환펌프(1522)를 포함한다. 이때, 상기 순환펌프(1520)는 상기 제1순환관로(1511)에 설치되어, 상기 상부 버퍼챔버(1210)에 수용된 완충용액을 상기 하부 버퍼챔버(1220)로 펌핑시키는 제1순환펌프(1521)를 더 포함할 수 있다. 상기 제1순환펌프(1521) 및 제2순환펌프(1522)가 각각 상기 상부 버퍼챔버(1210)와 하부 버퍼챔버(1220)에 수용된 완충용액을 각각 상기 하부 버퍼챔버(1220)와 상부 버퍼챔버(1210)로 펌핑함으로써, 전체적으로 완충용액이 원활하게 순환하도록 할 수 있다.
한편, 상기 방열판(1130)은 상기 한 쌍의 순환관로(1510) 중 어느 하나와, 상기 겔판(1110)의 사이에 설치될 수 있다. 그리고 상기 방열판(1130)은 상기 한 쌍의 순환관로(1510)를 따라 순환하는 완충용액을 통해, 상기 겔판(1110)에서 발생되는 열을 외부로 방출시켜 상기 겔판(1110)을 냉각시킬 수 있다. 이 경우, 상기 방열판(1130)은, 상기 겔판(1110)의 물성이 바뀌는 것을 방지할 수 있고, 그에 따라 상기 겔판(1110)상에서 전기영동이 보다 원활하게 일어나도록 할 수 있다.
상기 방열판(1130)은, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1순환관로(1511)와 고정판(1120)에 각각 접하도록 상기 제1순환관로(1511)와 고정판(1120)의 사이에 개재될 수 있다. 그리고 상기 방열판(1130)은 상기 겔판(1110)에서 발생된 열을 흡수한 후, 이를 상기 제1순환관로(1511)를 따라 유동하는 완충용액으로 전달할 수 있다.
상기 하부 버퍼챔버(1220)에서는 상기 겔판(1110)에서 전기영동된 단백질이 상기 멤브레인(1310)으로 전사되는 작업이 수행되므로, 상기 상부 버퍼챔버(1210)에 수용된 완충용액은 상기 하부 버퍼챔버(1220)의 완충용액에 비해 상대적으로 낮은 온도를 유지한다. 따라서 상기 방열판(11300)이 상기 제1순환관로(1511)와 상기 겔판(1110)의 사이에 설치되는 경우, 상기 방열판(1130)은 상기 제1순환관로(1511)를 따라 유동하는 완충용액에 의해 냉각되어 낮은 온도를 유지할 수 있으며, 그에 따라 상기 방열판(1130)은 상기 겔판(1110)을 보다 원활하게 냉각시킬 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 상기 방열판(1130)은 그 내부로 상기 제1순환관로(1511)가 삽입되도록 설치될 수 있다. 즉, 상기 제1순환관로(1511)를 따라 유동하는 완충용액이 상기 방열판(1130)에 공급되는 냉각유체가 되어 상기 겔판(1110)을 직접 냉각시킬 수 있다. 이 경우, 상기 방열판(1130)에 별도의 냉각유체를 공급하지 않아도 상기 겔판(1110)을 냉각시킬 수 있으며, 그에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 분석장치(1000)의 전체 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 유기물 분석장치(1000)에 의하면, 전기영동부(1100)의 하측에 블롯부(1300)를 설치하고 전기영동부(1100)에서 분리된 단백질이 곧바로 블롯부(1300)에 전사되도록 함으로써, 전기영동이 이루어진 겔판(1110)을 운반하고 고정하는 과정을 거치지 않고도 간단하게 블롯을 실시할 수 있으며, 그에 따라 전기영동 및 블롯을 수행함에 따른 시간과 비용이 과다하게 소요되는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 유기물 분석장치(1000)에 의하면, 전극(1140)의 전압을 조절하고, 구동모터(1330)를 이용하여 멤브레인(1310)의 이동속도를 조절함으로써, 실시자가 목적하는 범위의 해상도로 단백질을 분리시킬 수 있다.
1000 : 유기물 분석장치 1100 : 전기영동부
1200 : 수용부 1300 : 블롯부
1400 : 제어부 1500 : 순환부

Claims (15)

  1. 고분자의 유기물을 분석하는 장치에 있어서,
    전기장을 통해 유기물을 분리시키는 전기영동부;
    내부에 완충용액이 수용되며, 상기 전기영동부의 상부와 하부가 각각 내부에 수용되는 수용부;
    상기 전기영동부의 하측에 이격되어 배치되며, 상기 전기영동부로부터 이송된 유기물이 순차적으로 전사되는 블롯부를 포함하되,
    상기 수용부는,
    내부에 상기 전기영동부의 상부가 삽입되는 상부 버퍼챔버와,
    상기 상부 버퍼챔버로부터 하측으로 이격되도록 배치되며, 내부에 상기 전기영동부의 하부가 삽입되는 하부 버퍼챔버를 포함하며,
    상기 블롯부는,
    상기 하부 버퍼챔버의 내부에 수용되며, 상기 전기영동부의 하측에 이격되어 배치되고, 상기 전기영동부로부터 이송된 유기물이 순차적으로 전사되는 멤브레인을 포함하되,
    상기 전기영동부는, 겔(Gel)판 상에서 유기물을 분리시키는 것으로서,
    상기 겔판의 외측을 덮으며, 상기 겔판을 상기 상부 버퍼챔버 및 하부 버퍼챔버에 고정시키는 고정판과,
    상기 상부 버퍼챔버와 하부 버퍼챔버에 각각 수용되어, 상기 겔판에 전기장을 가하는 한 쌍의 전극을 포함하며,
    상기 상부 버퍼챔버와 하부 버퍼챔버를 연결하며, 상기 상부 버퍼챔버와 하부 버퍼챔버에 수용된 완충용액을 순환시키는 순환부를 더 포함하는 유기물 분석장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 한 쌍의 전극은,
    상기 상부 버퍼챔버에 수용되며, 상기 겔판의 상측에 배치되는 음전극과,
    상기 하부 버퍼챔버에 수용되며, 상기 겔판 및 멤브레인의 하측에 배치되어 상기 겔판에서 분리된 유기물을 상기 멤브레인에 전사시키는 양전극을 포함하는 유기물 분석장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 블롯부는,
    서로 이격되도록 배치되며, 회전을 통해 상기 멤브레인을 일 측에서 타 측으로 이동시키는 한 쌍의 롤러와,
    상기 롤러를 회전시키는 구동모터를 더 포함하는 유기물 분석장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 한 쌍의 롤러는,
    외주면에 감겨진 상기 멤브레인의 일 단부가 풀리는 제1롤러와,
    상기 멤브레인의 타 단부가 감기며, 단부가 상기 하부 버퍼챔버의 외부로 돌출된 제2롤러를 포함하며,
    상기 구동모터는, 상기 하부 버퍼챔버의 외측에 설치되고,
    상기 블롯부는,
    상기 제2롤러의 단부와 상기 구동모터의 구동축에 연결되는 구동풀리를 더 포함하는 유기물 분석장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 전기영동부와 블롯부에 연결되며, 상기 전기영동부에서 분리되는 유기물 사이의 간격 또는 상기 멤브레인에 순차적으로 전사되는 유기물 사이의 간격을 선택적으로 조절하는 제어부를 더 포함하는 유기물 분석장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 한 쌍의 전극에 연결되며, 기 설정된 단위시간마다 상기 겔판에서 유기물이 분리되기 시작한 시점부터 해당 시점까지 소요된 총 경과시간에 매칭되는 전압값을 기 설정된 기준테이블로부터 산출하여, 상기 한 쌍의 전극의 전압이 산출된 전압값이 되도록 조절하는 유기물 분석장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 구동모터에 연결되며, 기 설정된 단위시간마다 상기 멤브레인에 유기물이 전사되기 시작한 시점부터 해당 시점까지 소요된 총 경과시간에 매칭되는 회전수값을 기 설정된 기준테이블로부터 산출하여, 상기 구동모터의 회전수가 산출된 회전수값이 되도록 조절하는 유기물 분석장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 한 쌍의 전극에 연결되며, 상기 겔판에서 분리되는 유기물 사이의 간격의 감소율이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 한 쌍의 전극의 전압의 세기를 증가시키는 유기물 분석장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 구동모터에 연결되며, 상기 멤브레인에 순차적으로 전사되는 유기물 사이의 간격의 감소율이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우, 상기 구동모터의 회전수를 증가시키는 유기물 분석장치.
  12. 삭제
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 순환부는,
    상기 전기영동부를 사이에 두고 서로 이격되도록 배치되며, 상기 상부 버퍼챔버와 하부 버퍼챔버에 수용된 완충용액이 각각 이동되는 한 쌍의 순환관로와,
    상기 순환관로에 설치되어 완충용액을 펌핑시키는 순환펌프를 포함하는 유기물 분석장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 한 쌍의 순환관로는,
    상기 상부 버퍼챔버에 수용된 완충용액을 상기 멤브레인의 하측으로 공급하는 제1순환관로와,
    상기 하부 버퍼챔버에 수용된 완충용액 중 상기 멤브레인의 상측에 분포하는 완충용액을 상기 상부 버퍼챔버로 공급하는 제2순환관로를 포함하며,
    상기 순환펌프는, 상기 제2순환관로에 설치되는 유기물 분석장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 전기영동부는,
    상기 한 쌍의 순환관로 중 어느 하나와 상기 겔판의 사이에 설치되며, 상기 한 쌍의 순환관로를 따라 순환하는 완충용액을 통해 상기 겔판을 냉각시키는 방열판을 더 포함하는 유기물 분석장치.
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