KR102158793B1 - 핵산 추출 장치 - Google Patents

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KR102158793B1
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Abstract

실시예에 따른 핵산 추출 장치는 복수의 자석 봉이 부착되어 있으며, 제1 구동부에 연결되어 제1 방향을 따라 이동 가능한 자성 장치, 상기 자성 장치와 제1 방향을 따라 이격되어 배치되어 있으며, 상기 제1 구동부에 연결되어 상기 제1 방향을 따라 이동 가능한 분주 장치, 그리고 처리되는 카트리지를 지지하는 지지부를 포함할 수 있다.

Description

핵산 추출 장치{APPARATUS FOR EXTRACTIMG NUCLEIC ACID}
본 개시는 핵산 추출 장치에 관한 것이다.
염기서열 분석 및 질병 진단 등을 목적으로 DNA 및 RNA와 같은 핵산의 유전 정보를 분석하기 위해서는, 미량의 핵산을 분석에 필요한 양 만큼 대량으로 증폭시킬 필요가 있다.
이러한 핵산을 증폭시키기 전에 생물학적 시약으로부터 핵산을 추출하는 단계가 필수적이다.
최근에는 핵산과 결합하는 자성을 이용하여 시료에서 핵산을 수집하는 방법이 사용되고 있다.
자성을 이용하여 핵산을 수집하는 장치는 반응 튜브에 자석을 위치시키고 자석을 상하 이동하기 위한 장비가 필요하고, 이에 의해 핵산 추출 장치가 복잡해진다.
또한, 자성을 이용하더라도 반응 튜브에 필요한 시약 등을 흡입 분주하기 위한 사용자의 추가 작업이 필요하다.
실시예들은 내부 장치를 복잡하게 하지 않으면서도 핵산 분리 및 자성을 이용한 핵산의 수집과 필요한 시약 등의 흡입 분주를 동시에 구현할 수 있는 핵산 추출 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 목적은 상술한 목적으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있음이 자명하다.
실시예에 따른 핵산 추출 장치는 복수의 자석 봉이 부착되어 있으며, 제1 구동부에 연결되어 제1 방향을 따라 이동 가능한 자성 장치, 상기 자성 장치와 제1 방향을 따라 이격되어 배치되어 있으며, 상기 제1 구동부에 연결되어 상기 제1 방향을 따라 이동 가능한 분주 장치, 그리고 처리되는 카트리지를 지지하는 지지부를 포함할 수 있다.
상기 제1 구동부는 상기 제1 방향을 따라 뻗어 있으며, 제1 연결부를 통해 상기 자성 장치와 연결되고, 제2 연결부를 통해 상기 분주 장치에 연결되어 있는 지지축, 그리고 상기 제1 방향과 수직을 이루는 방향으로 상기 지지축의 위와 아래에 위치하고, 상기 자성 장치와 연결되어 있는 제1 이동부와 상기 분주 장치에 연결되어 있는 제2 이동부를 포함할 수 있다.
상기 자성 장치와 상기 분주 장치는 상기 지지축을 따라 상기 제1 방향으로 이동 가능할 수 있다.
상기 제1 연결부는 상기 자성 장치에 부착될 수 있고, 상기 제2 연결부는 상기 분주 장치에 부착될 수 있고, 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 각기 관통홀을 가질 수 있고, 상기 지지축은 상기 관통홀을 통과하도록 배치될 수 있다.
상기 제1 이동부는 제1 방향을 따라 양쪽에 위치하는 두 개의 제1 회전부 및 상기 두 개의 제1 회전부에 걸려있는 제1 이동 벨트를 포함하고,
상기 제2 이동부는 제1 방향을 따라 양쪽에 위치하는 두 개의 제2 회전부 및 상기 두 개의 제2 회전부에 걸려있는 제2 이동 벨트를 포함할 수 있고, 상기 제1 이동 벨트는 제3 연결부를 통해 상기 자성 장치와 연결될 수 있고, 상기 제2 이동 벨트는 제4 연결부를 통해 상기 자성 장치와 연결될 수 있다.
상기 자성 장치는 상기 복수의 자성 봉이 부착되어 있는 제1 가로부, 상기 제1 방향과 수직을 이루는 제2 방향을 따라 상기 제1 가로부와 이격되어 상기 제1 가로부 위에 나란하게 위치하며, 복수의 제1 지지대에 의해 상기 제1 가로부와 연결되어 있는 제2 가로부, 상기 복수의 자성 봉과 일렬 정렬되는 복수의 홀을 포함하며 상기 제1 가로부 아래에 나란하게 위치하며, 로드팁이 부착될 수 있는 제3 가로부, 그리고 상기 제2 방향을 따라 상기 제3 가로부와 이격되어 상기 제3 가로부 위에 나란하게 위치하며, 복수의 제2 지지대에 의해 상기 제3 가로부와 연결되어 있는 제5 가로부를 포함할 수 있다.
상기 제4 가로부는 상기 제2 방향을 따라 상기 제1 가로부와 상기 제2 가로부 사이에 위치할 수 있다.
상기 자성 장치는 상기 제1 가로부 및 상기 제2 가로부에 연결되어, 상기 제1 가로부와 상기 제2 가로부를 상기 제2 방향으로 상하 구동하는 제1 상하 구동부, 그리고 상기 제3 가로부 및 상기 제4 가로부에 연결되어, 상기 제3 가로부와 상기 제4 가로부를 상기 제2 방향으로 상하 구동하는 제2 상하 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 분주 장치는 흡입 및 분주 동작을 수행하는 메인 동작부, 상기 메인 동작부를 상하 구동하는 메인 구동부, 그리고 상기 메인 동작부의 수평을 유지하는 수평 유지부를 포함할 수 있고, 상기 수평 유지부는 상기 메인 동작부의 양쪽 옆에 위치하는 두 개의 실린지일 수 있다.
상기 지지부는 상기 제1 방향을 따라 양쪽에 위치하는 제1 가열부 및 제2 가열부, 상기 카트리지를 고정하는 홀더, 그리고 상기 홀더의 이동 경로를 제공하는 가이드부를 포함할 수 있고, 상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부는 개별적으로 설정된 온도로 상기 카트리지를 가열할 수 있다.
상기 핵산 추출 장치는 상기 지지부 옆에 위치하는 보관부, 그리고 상기 지지부와 상기 보관부 사이에 위치하는 레저버를 더 포함할 수 있다.
실시예들에 따른 핵산 추출 장치에 따르면, 내부 장치를 복잡하게 하지 않으면서도 핵산 분리 및 자성을 이용한 핵산의 수집과 필요한 시약 등의 흡입 분주를 동시에 구현할 수 있다.
본 발명이 효과는 상술한 효과에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있음이 자명하다.
도 1 및 도 2는 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 일부를 도시한 사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 제1 구동부를 도시한 사시도이다.
도 4는 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 자성 장치를 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6은 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 자성 장치의 이동을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 분주 장치를 도시한 사시도이다.
도 8은 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 카트리지 지지부를 도시한 사시도이다.
도 9 및 도 10은 실시예에 따른 핵산 추출 장치에 장착되는 카트리지를 도시한 도면이다.
도 11은 실시예에 따른 핵산 추출 장치에 장착되는 카트리지의 한 예를 도시한 도면이다.
도 12는 실시예에 따른 핵산 추출 장치를 이용한 핵산 추출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고하여, 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 개략적인 구조에 대하여 설명한다. 도 1 및 도 2는 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 일부를 도시한 사시도이다. 도 1은 핵산 추출 장치에 카트리지 등이 설치되기 전을 도시하고, 도 2는 핵산 추출 장치에 카트리지 등이 설치된 후를 도시한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)는 자성 장치(100), 분주 장치(200), 지지부(300), 보관부(400)를 포함한다.
자성 장치(100)와 분주 장치(200)는 제1 구동부(500)에 연결되어 있으며, 제1 구동부(500)에 의해 좌우 방향의 이동이 제어된다.
자성 장치(100)는 복수의 자석 봉이 부착되어 있는 제1 부분(100a)과 로드 팁(10000)이 부착될 수 있는 로드 팁 지지부와 자석 봉과 상하 정렬되는 복수의 홈이 형성되어 있는 제2 부분(100b)을 포함하고, 제1 부분(100a)의 상하 운동을 제어하는 제1 상하 구동부(100c)와 제2 부분(100b)의 상하 운동을 제어하는 제2 상하 구동부(100d)를 포함한다. 도 2에서는 자성 장치(100)의 제2 부분(100b)에 로드 팁(10000)이 부착된 상태를 도시한다.
분주 장치(200)는 흡입 및 분주 동작을 수행하는 메인 동작부(200a), 분주 장치에 부착된 팁 등의 탈착을 위해 필요한 상하 동작을 제어하는 상하 구동부(200b)를 포함한다.
자성 장치(100)와 분주 장치(200)는 개별적으로 상하 이동 또는 분주 흡입 동작을 수행할 뿐만 아니라, 제1 구동부(500)에 함께 연결되어 좌우 이동이 가능하고, 이에 의해 필요한 동작 순서에 따라 지지부(300)에 설치되는 카트리지에 대응하는 위치로 이동 가능하다. 이에 대하여, 뒤에서 보다 구체적으로 설명한다.
지지부(300)는 양 옆에 위치하는 제1 가열부(300a) 및 제2 가열부(300b), 카트리지 홀더(300c)와 홀더의 이동 경로를 제어하는 가이드부(300d)를 포함한다.
제1 가열부(300a)는 핵산 추출에 사용되는 샘플과 시약 사이의 반응 활성을 높이기 위한 온도로 시약을 가열할 수 있고, 제2 가열부(300b)는 자성 비드에 결합되어 있는 핵산을 용리액으로 빠르게 분리시키기 위한 온도로 시약을 가열할 수 있다.
카트리지 홀더(300c)가 가이드부(300d)를 따라 이동함으로써, 도 2에 도시한 바와 같이, 카트리지(600)가 원하는 위치에 놓여질 수 있고, 핵산 추출 동작 중 진동 등에 의해 카트리지(600)의 위치가 변화하는 것을 방지할 수 있다.
도 2를 참고하면, 실시예에 따른 핵산 추출 장치(100)는 레저버(700)를 포함한다. 레저버(700)는 핵산을 추출하는데 사용하는 보조 시약을 보관하는데 이용될 수 있다.
도 2를 참고하면, 보관부(400)에는 분주 장치(200)에서 사용되는 복수의 팁(400a)이 위치한다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 실시예에 따르면 보관부(400)는 다른 필요한 소모품 등을 보관할 수 있으며, 추출된 핵산을 보관하는 튜브를 보관할 수도 있다.
그러면, 도 1 및 도 2와 함께 도 3을 참고하여, 실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)의 자성 장치(100) 및 분주 장치(200)를 함께 구동하는 제1 구동부(500)에 대하여 설명한다. 도 3은 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 제1 구동부를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 2와 함께 도 3을 참고하면, 제1 구동부(500)는 제1 방향(D1)과 나란한 방향으로 뻗어 있으며, 자성 장치(100)와 분주 장치(200)에 연결되어 있는 지지축(510), 제2 방향(D2)을 따라 지지축(510)의 위와 아래에 위치하는 제1 이동부(520) 및 제2 이동부(530)를 포함한다.
자성 장치(100)는 제1 연결부(510a)를 통해 지지축(510)에 연결되고, 분주 장치(200)는 제2 연결부(510b)를 통해 지지축(510)에 연결된다. 제1 연결부(510a)와 제2 연결부(510b)는 각기 지지축(510)이 관통할 수 있는 홀을 가진다.
제1 이동부(520)는 제1 방향(D1)을 따라 양쪽에 위치하는 두 개의 제1 회전부(520a)와 두 개의 제1 회전부(520a) 사이에 걸려있는 제1 이동 벨트(520b)를 포함하고, 제2 이동부(530)는 제1 방향(D1)을 따라 양쪽에 위치하는 두 개의 제2 회전부(530a)와 두 개의 제2 회전부(530a) 사이에 걸려있는 제2 이동 벨트(530b)를 포함한다.
자성 장치(100)는 제3 연결부(540a)를 통해 제1 이동부(520)의 제1 이동 벨트(520b)에 연결되고, 분주 장치(200)는 제4 연결부(540b)를 통해 제2 이동부(530)의 제2 이동 벨트(530b)에 연결된다.
두 개의 제1 회전부(520a)가 회전하게 되면, 두 개의 제1 회전부(520a)의 회전 방향에 따라 제1 이동 벨트(520b)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 이동하고, 제1 이동 벨트(520b)의 이동 방향에 따라 제1 이동 벨트(520b)에 연결되어 있는 자성 장치(100)가 지지축(510)을 따라 제1 방향(D1)과 나란하게 좌우 방향으로 이동하게 된다. 예를 들어, 제1 이동 벨트(520b)가 시계 방향으로 이동할 경우 자성 장치(100)는 오른쪽으로 이동할 수 있고, 제1 이동 벨트(520b)가 반시계 방향으로 이동할 경우 자성 장치(100)는 왼쪽으로 이동할 수 있다.
이와 유사하게, 두 개의 제2 회전부(530a)가 회전하게 되면, 두 개의 제2 회전부(530a)의 회전 방향에 따라 제2 이동 벨트(530b)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 이동하고, 제2 이동 벨트(530b)의 이동 방향에 따라 제2 이동 벨트(530b)에 연결되어 있는 분주 장치(200)가 지지축(510)을 따라 제1 방향(D1)과 나란하게 좌우 방향으로 이동하게 된다. 예를 들어, 제2 이동 벨트(530b)가 시계 방향으로 이동할 경우 분주 장치(200)는 오른쪽으로 이동할 수 있고, 제2 이동 벨트(530b)가 가 반시계 방향으로 이동할 경우 분주 장치(200)는 왼쪽으로 이동할 수 있다.
이처럼, 실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)는 하나의 지지축(510)에 연결되어 있으며, 별개로 지지축(510)을 따라 이동할 수 있는 자성 장치(100)와 분주 장치(200)를 포함함으로써, 핵산 추출 장치의 구조를 간단하게 하면서도 자성 장치(100)와 분주 장치(200)가 카트리지(600) 중 원하는 카트리지 부분으로 이동하여 원하는 동작을 수행할 수 있다.
그러면, 도 4 내지 도 6을 참고하여, 실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)의 자성 장치(100)에 대하여 설명한다. 도 4는 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 자성 장치를 도시한 사시도이다. 도 5 및 도 6은 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 자성 장치의 이동을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4를 참고하면, 자성 장치(100)는 복수의 자석 봉(1000a)이 부착되어 있는 제1 부분(100a)과 로드 팁(10000)이 부착될 수 있는 로드 팁 지지부와 자석 봉과 상하 정렬되는 복수의 홈(1000b)이 형성되어 있는 제2 부분(100b)을 포함하고, 제1 부분(100a)의 상하 운동을 제어하는 제1 상하 구동부(100c)와 제2 부분(100b)의 상하 운동을 제어하는 제2 상하 구동부(100d)를 포함한다.
제1 부분(100a)은 복수의 자석 봉(1000a)이 부착되어 제1 가로부(100a1), 제2 방향(D2)을 따라 제1 가로부(100a1)와 이격되어 제1 가로부(100a1) 위에 위치하며, 복수의 제1 지지대(10a)에 의해 제1 가로부(100a1)와 서로 연결되어 있는 제2 가로부(100a2)를 포함한다.
제1 부분(100a)의 제1 가로부(100a1)와 제2 가로부(100a2)는 제1 상하 구동부(100c)를 통해 제1 방향(D2)을 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다. 이에 따라 제1 가로부(100a1)에 부착되어 있는 복수의 자석 봉(1000a)이 상하 방향으로 이동할 수 있다.
제2 부분(100b)은 복수의 자석 봉(1000a)과 제2 방향(D2)으로 서로 중첩하는 위치에 형성되어 있는 복수의 관통 홀(1000b)을 가지고, 아래에 로드 팁(10000)이 부착될 수 있는 제3 가로부(100b1)와 제2 방향(D2)을 따라 제3 가로부(100b1)와 이격되어 제3 가로부(100b1) 위에 위치하며, 복수의 제2 지지대(10b)에 의해 제3 가로부(100b1)와 서로 연결되어 있는 제4 가로부(100b2)를 포함한다.
제2 부분(100b)의 제3 가로부(100b1)와 제4 가로부(100b2)는 제2 상하 구동부(100d)를 통해 제1 방향(D2)을 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다.
제2 부분(100b)의 제4 가로부(100b2)는 제1 부분(100a)의 제1 가로부(100a1)와 제2 가로부(100a2) 사이에 위치한다. 따라서, 제2 부분(100b)은 제1 부분(100a)의 제1 가로부(100a1)와 제2 가로부(100a2) 사이의 이격 간격만큼 상하 이동 가능하다.
자성 장치(100)는 제1 부분(100a)과 제2 부분(100b)이 각기 상하 이동할 수 있고, 이에 따라, 복수의 자석 봉(1000a)이 복수의 로드 팁(10000)이 서로 결합하거나 분리될 수 있고, 결합된 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)이 함께 상하로 이동할 수도 있다.
제1 부분(100a)의 상하 운동을 제어하는 제1 상하 구동부(100c)는 제1 모터(100c1), 제1 모터(100c1)에 연결되어 있는 제1 회전부(100c2), 제1 회전부(100c2)에 연결되어 있는 제1 회전축(100c3)을 포함한다. 이와 유사하게, 제2 부분(100b)의 상하 운동을 제어하는 제2 상하 구동부(100d)는 제2 모터(100d1), 제2 모터(100d1)에 연결되어 있는 제2 회전부(100d2), 제2 회전부(100d2)에 연결되어 있는 제2 회전축(100d3)을 포함한다.
제1 부분(100a)의 제2 가로부(100a2)는 제1 회전축(100c3)에 결합되어 있다. 따라서, 제1 모터(100c1)와 제1 회전부(100c2)에 의해 제1 회전축(100c3)이 회전함에 따라 제2 가로부(100a2) 및 제2 가로부(100a2)와 연결된 제1 가로부(100a1)는 상하 이동하게 된다.
이와 유사하게 제2 부분(100b)의 제4 가로부(100b2)는 제2 회전축(100d3)에 결합되어 있다. 따라서, 제2 모터(100d1)와 제2 회전부(100d2)에 의해 제2 회전축(100d3)이 회전함에 따라 제4 가로부(100b2) 및 제4 가로부(100b2)와 연결된 제3 가로부(100b1)는 상하 이동하게 된다.
그러면, 자성 장치(100)의 제1 부분(100a)과 제2 부분(100b)의 이동 동작에 대하여 도 5 및 도 6을 참고로 설명한다.
도 5는 자성 장치(100)의 제1 부분(100a)이 아래쪽으로 이동하는 경우를 도시한다.
앞서 설명한 바와 같이, 제1 모터(100c1)와 제1 회전부(100c2)에 의해 제1 회전축(100c3)이 회전함에 따라 제2 가로부(100a2) 및 제2 가로부(100a2)와 연결된 제1 가로부(100a1)가 아래쪽으로 이동할 수 있고, 자성 장치(100)의 제1 부분(100a)이 아래쪽으로 이동함으로써, 제1 가로부(100a1)에 부착되어 있는 복수의 자석 봉(1000a)이 아래쪽으로 이동하게 되고, 제2 부분(100b)의 복수의 관통 홀(1000b)을 통과하여 제2 부분(100b)의 아래 쪽에 부착되어 있는 복수의 로드 팁(10000)과 결합될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 자성 장치(100)의 제1 부분(100a)은 위쪽으로도 이동할 수 있으며, 이 경우 복수의 자석 봉(1000a)은 복수의 로드 팁(10000)으로부터 멀어질 수 있다.
도 6은 자성 장치(100)의 제2 부분(100b)이 위쪽으로 이동하는 경우를 도시한다.
앞서 설명한 바와 같이, 제2 모터(100d1)와 제2 회전부(100d2)에 의해 제2 회전축(100d3)이 회전함에 따라 제4 가로부(100b2) 및 제4 가로부(100b2)와 연결된 제3 가로부(100b1)가 위로 이동할 수 있고, 자성 장치(100)의 제2 부분(100b)이 윗쪽으로 이동함으로써, 제3 가로부(100b1)에 부착되어 있는 복수의 로드 팁(1000)이 위로 이동하게 되고, 제2 부분(100b)의 복수의 관통 홀(1000b)을 따라 복수의 자석 봉(1000a)이 상대적으로 이동하고, 제2 부분(100b)의 아래 쪽에 부착되어 있는 복수의 로드 팁(10000)이 복수의 자석 봉(1000a)과 결합될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 자성 장치(100)의 제2 부분(100b)은 아래쪽으로도 이동할 수 있으며, 이 경우 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)은 서로 멀어질 수 있다.
이처럼, 실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)의 자성 장치(100)는 서로 개별적으로 상하 이동 가능하며, 상하 방향으로 일렬 정렬되어 있는 제1 부분(100a)과 제2 부분(100b)을 포함하고, 복수의 자석 봉(1000a)이 부착되어 있는 제1 부분(100a)과 복수의 로드 팁(10000)을 부착할 수 있는 제2 부분(100b)의 상대적인 이동을 통해 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)이 결합되거나, 분리될 수 있다.
또한, 제2 부분(100b)의 제4 가로부(100b2)는 제1 부분(100a)의 제1 가로부(100a1)와 제2 가로부(100a2) 사이에 위치하기 때문에 제2 부분(100b)은 제1 부분(100a)의 제1 가로부(100a1)와 제2 가로부(100a2) 사이의 이격 간격만큼 상하 이동 가능하다. 그러므로, 제1 부분(100a)이 상하로 이동할 때, 제2 부분(100b) 역시 제1 가로부(100a1)와 제2 가로부(100a2) 사이의 이격 간격만큼 함께 상하 이동할 수 있다.
이처럼, 상하 방향으로 일렬 정렬되어 있으며, 복수의 자석 봉(1000a)이 부착되어 있는 제1 부분(100a)과 복수의 로드 팁(10000)을 부착할 수 있는 제2 부분(100b)이 서로 개별적으로 상하 이동 가능한 바, 제1 부분(100a)과 제2 부분(100b)이 모두 최대한 위쪽으로 이동할 경우, 제1 부분(100a)의 최대 이동 폭과 함께 제2 부분(100b)의 이동 폭만큼 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)이 위쪽으로 이동할 수 있다. 이와 유사하게, 제1 부분(100a)과 제2 부분(100b)이 모두 최대한 아래쪽으로 이동할 경우, 제2 부분(100b)의 이동 폭과 함께 제1 부분(100a)의 최대 이동 폭만큼 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)이 아래쪽을 이동할 수 있다.
따라서, 자성 장치(100)의 총 높이를 높게 형성하지 않으면서도, 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)의 결합 및 분리가 가능할 뿐만 아니라, 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)이 충분한 간격만큼 상하 이동하는 것도 가능하다.
이처럼, 자성 장치(100)의 높이를 높게 형성하지 않고, 충분한 간격만큼 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)의 상하 이동이 가능하기 때문에, 핵산 추출 장치(10)의 구조를 작고 복잡하게 하지 않고, 원하는 핵산 추출 공정을 진행할 수 있다.
그러면, 도 7을 참고하여, 실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)의 분주 장치(200)에 대하여 설명한다. 도 7은 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 분주 장치를 도시한 사시도이다.
핵산 추출 장치(10)의 분주 장치(200)는 흡입 및 분주 동작을 수행하는 메인 동작부(200a), 분주 장치에 부착된 팁 등의 탈착을 위해 필요한 상하 동작을 제어하는 상하 구동부(200b), 메인 동작부(200a)의 수평을 유지하기 위한 수평 유지부(200c), 그리고 분주 장치(200)의 상하 운동을 제어하는 메인 구동부(200d)를 포함한다.
분주 장치(200)의 메인 동작부(200a)는 필요한 동작에 따라, 원하는 시약 등을 흡입하거나 분주하는 동작을 수행할 수 있다.
분주 장치(200)는 메인 구동부(200d)에 부착되어, 메인 구동부(200c)의 회전 운동에 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다.
분주 장치(200)는 메인 동작부(200a)의 양 옆에 위치하는 두 개의 수평 유지부(200c)를 포함하여, 간단한 구조를 통해 메인 동작부(200a)의 수평을 유지할 수 있다. 두 개의 수평 유지부(200c)는 실린지일 수 있다.
이처럼, 분주 장치(200)는 구조를 간단하게 하면서도, 수평을 유지할 수 있어, 복수의 카트리지 내에 원하는 양만큼 흡입 또는 분주하는 동작을 수행할 수 있다.
도 8을 참고하여, 실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)의 지지부(300)에 대하여 설명한다. 도 8은 실시예에 따른 핵산 추출 장치의 카트리지 지지부를 도시한 사시도이다. 도 8에서 (a)는 카트리지(600)를 지지부(300)에 놓은 상태를 도시하고, (b)는 카트리지(600)를 홀더(300c)를 이용하여 고정한 상태를 도시한다.
도 1과 함께 도 8을 참고하면, 양 옆에 위치하는 제1 가열부(300a) 및 제2 가열부(300b)를 포함하는 지지부(300)에 카트리지(600)를 위치시키고, 카트리지 홀더(300c)를 가이드부(300d)를 따라 이동시켜 카트리지(600)를 고정할 수 있다.
이에 따라, 핵산 추출 과정 동안 카트리지(600)에 진동 등이 가해지더라도, 카트리지(600)의 위치가 변화하지 않고, 원하는 위치에 고정되어 위치될 수 있다.
다음으로, 실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)에 장착되는 카트리지(600)에 대하여 설명한다. 도 9 및 도 10은 실시예에 따른 핵산 추출 장치에 장착되는 카트리지를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10을 참고하면, 실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)에 장착되는 카트리지(600)는 8개씩 배치된 실린더가 12개줄로 배치되어 있으나, 이는 한 예에 불과하고, 카트리지(600)의 실린더의 개수 및 배치는 변화 가능하다. 예를 들어, 카트리지(600)의 한 열에 위치하는 실린더의 개수는 자성 장치(100)의 복수의 자석 봉(1000a)의 개수와 같을 수 있고, 카트리지(600)의 한 행에 위치하는 실린더의 개수는 핵산 추출에 필요한 시약의 개수와 같을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
핵산 추출 장치(10)에 장착되는 카트리지(600) 내에는 핵산 추출 공정에 필요한 시약 등이 분주된 상태로 밀봉되어 있을 수 있다. 그러나, 카트리지(600) 내에는 에탄올과 같이, 핵산 추출 공정에 부가적으로 필요하지만, 장기간 보관 시 쉽게 증발되어 없어질 수 있는 보조 시약은 포함되지 않을 수 있다. 이처럼, 장기간 보관이 어려운 보조 시약은 카트리지(600)와 별개의 형태로 개별적인 포장 후 이동 및 보관되어, 핵산 추출 공정 바로 전에 레저버(700)에 별개로 따른 후, 핵산 추출 공정에 이용될 수 있다.
그러면, 실시예에 따른 핵산 추출 장치에 장착되는 카트리지에 포함된 시약의 한 예에 대하여 설명한다. 도 11은 실시예에 따른 핵산 추출 장치에 장착되는 카트리지의 한 예를 도시한 도면이다.
도 11을 참고하면, 카트리지(600)의 한 행에 12개의 실린더가 위치할 수 있다.
예를 들어, 제1 실린더(1)에는 단백질 분해 효소가 위치할 수 있다. 단백질 분해 효소는 샘플에 존재하는 불순물인 단백질을 분해하며, 제1 실린더(1)에 원하는 샘플을 분주하게 된다.
제2 실린더(2)에는 세포 용액 시약(Lysis)이 위치할 수 있다. 세포 용액 시약은 샘플에 존재하는 세포 또는 바이러스를 분해하여 핵산이 용액으로 노출될 수 있도록 도와준다.
제3 실린더(3)에는 건조혈반 전처리 시약(DBS pre-treatment)이 위치할 수 있고, 제4 실린더(4)는 비어 있을 수 있다.
제5 실린더(5)에는 실리카 마그네틱 비드가 위치할 수 있으며, 세포 분해로 용액 내에 노출된 핵산이 부착된다.
제6 실린더(6)는 비어 있을 수 있으며, 여기에 분주 장치(200)를 통해 보조 시약이 분주될 수 있다.
제7 실린더(7) 내지 제9 실린더(9)에는 세척액이 위치할 수 있으며, 세척액은 실리카 마그네틱 비드에 부착된 핵산 이외의 불순물을 제거하는데 사용될 수 있다.
제10 실린더(10) 역시 비어 있을 수 있으며, 여기에 분주 장치(200)를 통해 보조 시약이 분주될 수 있다.
제11 실린더(11)에는 용리액(elution)이 위치할 수 있으며, 용리액은 실리카 마그네틱 비드에 부착된 핵산을 분리할 때 사용되며, 자동 분주기로 흡입되어 제12 실린더(12)에 배출될 수 있다.
제12 실린더(12)는 비어 있을 수 있으며, 핵산 추출 공정 중, 자동 분주기에 의해 용리액이 분주되어, 비드와 반응함으로써, 핵산을 수집할 수 있다.
위에 설명한 제1 실린더 내지 제12 실린더에 포함된 시약은 한 예이며, 필요에 따라 변화 가능하다.
그러면, 도 1 내지 도 7과 함께, 도 11 및 도 12를 참고하여, 핵산 추출 방법에 대하여 설명한다. 도 12는 실시예에 따른 핵산 추출 장치를 이용한 핵산 추출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 사용자의 전처리에 대하여 설명한다. 건조 혈반(dried blood spot)과 같은 시료를 제1 카트리지(1)이 투입한다. 다음으로, 핵산 추출 장치(10)에 로드 팁(10000)을 자성 장치(100)의 제2 부분(100b)에 장착하고, 카트리지(600)를 지지부(300)에 장착한다. 다음으로, 레저버(700)에 보조 시약을 따른 후 레저버(700)를 정해진 위치에 장착함으로써 사용자가 직접 처리해야하는 전처리는 완료된다.
다음으로, 핵산 추출 장치(10)의 핵산 추출 동작에 대하여 설명한다.
먼저 분주 장치(200)가 지지축(510)을 따라 레저버(700) 위로 이동한 후 상하 이동을 통해 레저버(700)에 팁이 담가질 수 있는 위치로 이동하여, 레저버(700) 내의 보조 시약을 흡입한 후, 위로 이동한 후 지지축(510)을 따라 카트리지(600)의 제6 실린더(6)위로 이동 후 상하 이동하여, 제6 실린더(6)에 보조 시약을 배출함으로써, 보조 시약을 제6 실린더(6)로 분주한다.
이와 유사하게 분주 장치(200)가 지지축(510)을 따라 제1 방향(D1)으로 이동하고, 제2 방향(D2)으로 상하 이동함으로써, 제3 실린더(3)에 위치하는 전처리 시약을 흡입하여 제1 실린더(1)로 배출함으로써, 전처리 시약을 제1 실린더(1)로 옮긴다.
지지부(300)의 제1 가열부(300a)가 가열을 시작한다.
분주 장치(200)가 원 위치로 이동함과 동시에 자성 장치(100)가 지지축(510)을 따라 제1 실린더(1) 위로 이동한 후, 자성 장치(100)의 제2 부분(100b)이 상하로 이동함으로써, 로드 팁(10000)이 제1 실린더(1) 내에서 상하 운동함으로써, 제1 실린더(1) 내의 용액을 혼합한다.
다음으로, 자성 장치(100)는 원 위치로 이동함과 동시에 분주 장치(200)가 제2 실린더(2) 위로 이동한 후 상하 이동하여, 세포 용해 시약을 흡입한 후, 제1 실린더(1) 위로 이동한 후 상하 이동하여, 세포 용해 시약을 배출함으로써, 세포 용해 시약을 제1 실린더(1)로 옮긴다.
분주 장치(200)가 원 위치로 이동함과 동시에 자성 장치(100)가 제1 실린더(1) 위로 이동한 후, 자성 장치(100)의 제2 부분(100b)이 상하로 이동함으로써, 로드 팁(10000)이 제1 실린더(1) 내에서 상하 운동함으로써, 제1 실린더(1) 내의 용액을 혼합한다.
다음으로, 자성 장치(100)는 원 위치로 이동함과 동시에 분주 장치(200)가 제1 실린더(1) 위로 이동하여, 제1 실린더(1) 내의 반응액을 흡입한 후, 제3 실린더(3) 위로 이동하여, 반응액을 배출함으로써, 반응액을 제1 실린더(1)로부터 제3 실린더(3)로 옮긴다.
분주 장치(200)가 원 위치로 이동함과 동시에 자성 장치(100)의 제1 부분(100a)과 제2 부분(100b)이 상하 이동하여 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)이 서로 결합하고 제5 실린더(5)로 이동하여, 제5 실린더(5)에 위치하는 자성 비드를 흡착한다. 자성 비드를 흡착한 후 자성 장치(100)는 제3 실린더(3)로 이동한 후 상하 운동함으로써, 제3 실린더(3)에 위치하는 반응액과 마그네틱 비드를 혼합한다. 다음으로, 자성 장치(100)가 위로 이동함으로써, 실리카 마그네틱 비드만 흡착하여 반응액으로부터 실리카 마그네틱 비드를 분리한다.
분리된 실리카 마그네틱 비드가 부착된 자성 장치(100)가 제7 실린더(7)로 이동하여, 상하 운동함으로써, 제7 실린더(7) 내의 세척액과 분리된 실리카 마그네틱 비드를 혼합한다. 그 후 자성 장치(100)가 위로 이동하여, 실리카 마그네틱 비드를 흡착하여 분리한 후, 제8 실린더(8)로 이동하고, 세척액과 실리카 마그네틱 비드를 혼합함으로써 세척 공정을 진행한다.
세척 공정이 완료된 후, 자성 장치(100)가 위로 이동하여, 실리카 마그네틱 비드를 흡착하여 분리한 후 원 위치로 이동한다.
분주 장치(200)가 제11 실린더(11)로 이동하여, 제11 실린더(11)로부터 용리액을 흡입하여, 제12 실린더(12)로 이동하여 배출함으로써, 원하는 양의 용리액을 제12 실린더(12)로 옮긴다.
지지부(300)의 제2 가열부(300b)가 가열을 시작한다.
실리카 마그네틱 비드를 흡착한 자성 장치(100)가 제12 실린더(12)로 이동하여, 상하 운동하면서 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)이 서로 분리됨으로써, 자성 장치(100)에 흡착되어 있는 실리카 마그네틱 비드가 제12 실린더(12)로 이동하게 되고 자성 장치(100)가 상하 운동하여 실리카 마그네틱 비드와 용리액을 혼합한다.
자성 장치(100)가 원 위치로 이동함과 동시에 분주 장치(200)가 제12 실린더(12)로 이동하여 흡입 후, 핵산이 분리된 용리액을 보관부(400)에 위치하는 트뷰(tube)에 배출함으로써, 핵산 추출이 완료된다.
자성 장치(100)가 실리카 마그네틱 비드와 용액을 혼합한 후, 실리카 마그네틱 비드를 다른 실린더로 이동한 후 실리카 마그네틱 비드와 용액을 혼합하는 과정은 도 12에 도시되어 있다.
도 12를 참고하여, 다시 설명하면, 도 12의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 카트리지(600a)에 실리카 마그네틱 비드(m)와 용액이 포함되어 있고, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)이 결합된 상태로 상하 이동하여 실리카 마그네틱 비드(m)와 용액을 혼합하고, 도 12의 (c) 및 (d)에 도시한 바와 같이, 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)이 결합된 상태로 위로 이동함으로써, 실리카 마그네틱 비드(m)를 흡착한 상태로 제1 카트리지(600a)에서 제2 카트리지(600b)로 이동한다. 도 12(e)에 도시한 바와 같이, 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)이 분리됨으로써, 자성 봉(1000a)에 부착되어 있던 실리카 마그네틱 비드(m)가 제2 카트리지(600b) 용액으로 분리되고, 다시 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)이 결합된 상태로 상하 이동하여 실리카 마그네틱 비드(m)와 용액을 혼합할 수 있다.
이처럼, 실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)는 하나의 지지축(510)에 연결되어 있으며, 별개로 지지축(510)을 따라 이동할 수 있는 자성 장치(100)와 분주 장치(200)를 포함함으로써, 핵산 추출 장치의 구조를 간단하게 하면서도 자성 장치(100)와 분주 장치(200)가 카트리지(600) 중 원하는 카트리지 부분으로 이동하여 원하는 동작을 수행할 수 있다.
실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)에 따르면, 상하 방향으로 일렬 정렬되어 있으며, 복수의 자석 봉(1000a)이 부착되어 있는 제1 부분(100a)과 복수의 로드 팁(10000)을 부착할 수 있는 제2 부분(100b)이 서로 개별적으로 상하 이동 가능하고, 제1 부분(100a)의 상하 폭만큼 제2 부분(100b)이 상하 이동할 수 있기 때문에, 자성 장치(100)의 총 높이를 높게 형성하지 않으면서도, 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)의 결합 및 분리가 가능할 뿐만 아니라, 복수의 자석 봉(1000a)과 복수의 로드 팁(10000)이 충분한 간격만큼 상하 이동하는 것도 가능하다.
실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)에 따르면, 분주 장치(200)는 메인 동작부(200a)의 양 옆에 위치하는 두 개의 수평 유지부(200c)를 포함하여, 간단한 구조를 통해 메인 동작부(200a)의 수평을 유지할 수 있다. 따라서, 구조를 간단하게 하면서도, 수평을 유지할 수 있어, 복수의 카트리지 내에 원하는 양만큼 흡입 또는 분주하는 동작을 수행할 수 있다.
실시예에 따른 핵산 추출 장치(10)에 따르면, 핵산 추출 공정에 부가적으로 필요하지만 장기간 보관 시 쉽게 증발되어 없어질 수 있는 보조 시약은 카트리지(600)에 포함되지 않고, 별개의 레저버(700)에 구비될 수 있는 바, 카트리지(600)의 이동 및 보관이 용이할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 핵산 추출 장치 100: 자성 장치
200: 분주 장치 300: 지지부
400: 보관부 500: 구동부
510: 지지축 600: 카트리지
700: 레저버 1000a: 자석 봉
1000b: 관통 홈 10000: 로드 팁
300a, 300b: 가열부 400a: 팁

Claims (10)

  1. 복수의 자석 봉이 부착되어 있으며, 제1 구동부에 연결되어 제1 방향을 따라 이동 가능한 자성 장치,
    상기 자성 장치와 제1 방향을 따라 이격되어 배치되어 있으며, 상기 제1 구동부에 연결되어 상기 제1 방향을 따라 이동 가능한 분주 장치, 그리고
    처리되는 카트리지를 지지하는 지지부를 포함하고,
    상기 자성 장치는
    상기 복수의 자석 봉이 부착되어 있는 제1 가로부,
    상기 제1 방향과 수직을 이루는 제2 방향을 따라 상기 제1 가로부와 이격되어 상기 제1 가로부 위에 나란하게 위치하며, 복수의 제1 지지대에 의해 상기 제1 가로부와 연결되어 있는 제2 가로부,
    상기 복수의 자석 봉과 일렬 정렬되는 복수의 홀을 포함하며 상기 제1 가로부 아래에 나란하게 위치하며, 로드팁이 부착될 수 있는 제3 가로부, 그리고
    상기 제2 방향을 따라 상기 제3 가로부와 이격되어 상기 제3 가로부 위에 나란하게 위치하며, 복수의 제2 지지대에 의해 상기 제3 가로부와 연결되어 있는 제4 가로부를 포함하고,
    상기 제2 방향을 따라 상기 제4 가로부는 상기 제1 가로부와 상기 제2 가로부 사이에 위치하고, 상기 제4 가로부는 상기 제2 방향을 따라 상기 제1 가로부와 상기 제2 가로부 사이에서 이동 가능한 핵산 추출 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 구동부는 상기 제1 방향을 따라 뻗어 있으며, 제1 연결부를 통해 상기 자성 장치와 연결되고, 제2 연결부를 통해 상기 분주 장치에 연결되어 있는 지지축, 그리고
    상기 제1 방향과 수직을 이루는 방향으로 상기 지지축의 위와 아래에 위치하고, 상기 자성 장치와 연결되어 있는 제1 이동부와 상기 분주 장치에 연결되어 있는 제2 이동부를 포함하고,
    상기 자성 장치와 상기 분주 장치는 상기 지지축을 따라 상기 제1 방향으로 이동 가능한 핵산 추출 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 연결부는 상기 자성 장치에 부착되고,
    상기 제2 연결부는 상기 분주 장치에 부착되고,
    상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부는 각기 관통홀을 가지고,
    상기 지지축은 상기 관통홀을 통과하도록 배치되는 핵산 추출 장치.
  4. 제2항에서,
    상기 제1 이동부는 제1 방향을 따라 양쪽에 위치하는 두 개의 제1 회전부 및 상기 두 개의 제1 회전부에 걸려있는 제1 이동 벨트를 포함하고,
    상기 제2 이동부는 제1 방향을 따라 양쪽에 위치하는 두 개의 제2 회전부 및 상기 두 개의 제2 회전부에 걸려있는 제2 이동 벨트를 포함하고,
    상기 제1 이동 벨트는 제3 연결부를 통해 상기 자성 장치와 연결되고,
    상기 제2 이동 벨트는 제4 연결부를 통해 상기 자성 장치와 연결되는 핵산 추출 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에서,
    상기 자성 장치는
    상기 제1 가로부 및 상기 제2 가로부에 연결되어, 상기 제1 가로부와 상기 제2 가로부를 상기 제2 방향으로 상하 구동하는 제1 상하 구동부, 그리고
    상기 제3 가로부 및 상기 제4 가로부에 연결되어, 상기 제3 가로부와 상기 제4 가로부를 상기 제2 방향으로 상하 구동하는 제2 상하 구동부를 더 포함하는 핵산 추출 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 분주 장치는
    흡입 및 분주 동작을 수행하는 메인 동작부,
    상기 메인 동작부를 상하 구동하는 메인 구동부, 그리고
    상기 메인 동작부의 수평을 유지하는 수평 유지부를 포함하고,
    상기 수평 유지부는 상기 메인 동작부의 양쪽 옆에 위치하는 두 개의 실린지인 핵산 추출 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 지지부는
    상기 제1 방향을 따라 양쪽에 위치하는 제1 가열부 및 제2 가열부,
    상기 카트리지를 고정하는 홀더, 그리고
    상기 홀더의 이동 경로를 제공하는 가이드부를 포함하고,
    상기 제1 가열부와 상기 제2 가열부는 개별적으로 설정된 온도로 상기 카트리지를 가열하는 핵산 추출 장치.
  10. 제1항에서,
    상기 지지부 옆에 위치하는 보관부, 그리고
    상기 지지부와 상기 보관부 사이에 위치하는 레저버를 더 포함하는 핵산 추출 장치.
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