KR102227983B1 - 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴 및 이를 이용한 미세액적 생성 방법 - Google Patents

센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴 및 이를 이용한 미세액적 생성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴 및 이를 이용한 미세액적 생성 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴은, 진공을 형성하도록 구성된 진공 압력부; 유전자 분석을 위한 미세액적을 생성하기 위해 유전자 분석 장치의 내부로 삽입되도록 미세액적 생성 유닛이 장착되는 도어부; 압력을 감지하도록 구성된 압력 센서, 상기 미세액적 생성 유닛의 위치를 감지하도록 구성된 위치 센서 및 미세액적 생성 툴 내부의 공기 유량을 감지하기 위한 공기 유량 센서 중 적어도 하나를 포함하는 센서; 및 상기 진공 압력부, 상기 도어부 및 상기 센서와 동작 가능하도록 구성된 제어부를 포함한다.

Description

센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴 및 이를 이용한 미세액적 생성 방법{MICRODROPLET GENERATION TOOL EQUIPPED WITH SENSOR BASED VACUUM AND METHOD USING THEREOF}
본 발명은 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴 및 이를 이용한 미세액적 생성 방법에 관한 것이다.
일반적으로 디지털 PCR(Polymerase Chain Reaction) 기술은 인간의 질병 중 슈퍼박테리아 또는 암 등과 같이 인간에게 치명적이면서 치사율이 높은 질병을 진단하기 위해 절대 정량의 분석을 필요로 하는 대표적인 유전자 검사법이다.
이러한 디지털 PCR 기술은 기존의 시료를 나노리터 부피의 미세액적으로 나누고, 그 안에 들어있는 타겟 유전자의 형광 변화가 관찰되도록 함으로써, 민감도가 높고, 절대 정량 분석이 가능하며, 유전자 분석, 바이오 마커 개발, 및 유전자 염기 서열 분석 등에 있어 그 활용도가 높다.
상술한 디지털 PCR 기술을 이용한 디바이스는 유전자 분석을 위해 미세액적을 생성하고, 생성된 미세액적에 대한 유전자 분석을 수행한다. 이러한 디바이스는 진공을 기반으로 하여 미세액적을 생성하거나, 주입 방식을 기반으로 하여 미세액적을 생성할 수 있다.
그러나, 이러한 디바이스는 점차 소형화가 이루어지고 있으므로, 미세액적 생성 시 디바이스 내부의 불량 발생 여부를 확인하기 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 소형화된 디지털 PCR 디바이스에서 불량 확인을 위해 적어도 하나의 센서를 구비하고, 이를 기반으로 하여 미세액적을 생성하기 위한 방법이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴 및 이를 이용한 미세액적 생성 방법을 제공하는 것이다.
구체적으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 미세액적 생성에 관련된 불량을 확인하기 위해 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴 및 이를 이용한 형광 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴 및 이를 이용한 미세액적 생성 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴은, 진공을 형성하도록 구성된 진공 압력부; 유전자 분석을 위한 미세액적을 생성하기 위해 유전자 분석 장치의 내부로 삽입되도록 미세액적 생성 유닛이 장착되는 도어부; 압력을 감지하도록 구성된 압력 센서, 상기 미세액적 생성 유닛의 위치를 감지하도록 구성된 위치 센서 및 미세액적 생성 툴 내부의 공기 유량을 감지하기 위한 공기 유량 센서 중 적어도 하나를 포함하는 센싱 유닛; 및 상기 진공 압력부, 상기 도어부 및 상기 센싱 유닛과 동작 가능하도록 구성된 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 도어부를 통해 상기 미세액적 생성 유닛이 장착되면 상기 위치 센서를 통해 상기 미세액적 생성 유닛의 위치를 감지하고, 상기 감지된 위치에 따라 상기 미세액적 생성 유닛을 상기 유전자 분석 장치의 내부로 삽입하는 제1 동작, 상기 진공 압력부를 통해 상기 진공이 형성되면 상기 압력 센서를 통해 상기 형성된 진공의 압력을 감지하고, 상기 감지된 압력에 따라 상기 미세액적 생성 유닛을 통해 상기 미세액적을 생성하는 제2 동작; 및 상기 공기 유량 센서를 통해 상기 미세액적 생성 툴 내부의 공기 유량을 감지하고, 상기 감지된 공기 유량에 따라 상기 미세액적 생성을 종료하는 제3 동작을 중 적어도 하나를 수행한다.
본 발명의 실시예에 따른 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴의 제어부에 의해서 수행되는 미세액적 생성 방법은, 유전자 분석을 위한 미세액적을 생성하기 위해 유전자 분석 장치의 내부로 삽입되도록 미세액적 생성 유닛이 장착되는 도어부에, 상기 미세액적 생성 유닛이 장착되면 위치 센서를 통해 상기 미세액적 생성 유닛의 위치를 감지하고, 상기 감지된 위치에 따라 상기 미세액적 생성 유닛을 상기 유전자 분석 장치의 내부로 삽입하는 제1 단계; 진공 압력부를 통해 진공을 형성하고, 압력 센서를 통해 상기 형성된 진공의 압력을 감지하고, 상기 감지된 압력에 따라 상기 미세액적 생성 유닛을 통해 상기 미세액적을 생성하는 제2 단계; 및 공기 유량 센서를 통해 상기 미세액적 생성 툴 내부의 공기 유량을 감지하고, 상기 감지된 공기 유량에 따라 상기 미세액적 생성을 종료하는 제3 단계를 포함하고, 상기 제1 단계, 상기 제2 단계 및 상기 제3 단계 중 적어도 하나가 수행된다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 진공 압력에 대한 문제를 발견하고, 이를 알리기 위한 진공 기반의 미세액적 생성 툴을 제공한다.
또한 본 발명은 유전자 분석 장치의 불량을 감지하고, 감지된 불량을 사용자가 인지하도록 함으로써, 사용자가 해당 불량에 대한 적절한 조치를 취하도록 할 수 있다.
또한 본 발명은 미세액적 생성 툴에 의해서 생성된 미세액적의 불량을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명은 보다 정밀하고 정확한 유전자 분석을 위해 사용되는 미세액적을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유전자 분석 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유전자 분석 장치에 대한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동부에 대한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진공 기반의 미세액적 생성 툴을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진공 기반의 미세액적 생성 툴의 유체 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 진공 기반의 미세액적 생성 툴에서 미세액적 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진공 기반의 미세액적 생성 툴에서 미세액적 생성 유닛의 위치에 따른 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 진공 기반의 미세액적 생성 툴에서 진공 압력에 따른 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 진공 기반의 미세액적 생성 툴에서 공기 유량에 따른 동작을 설명하는 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는(3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~ 를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서(또는 제어부)"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유전자 분석 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유전자 분석 장치에 대한 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 유전자 분석 장치(1)는 미세액적을 생성하고, 생성된 미세액적 내 유전자를 검출하기 위한 장치로서, 유전자 분석 장치(1)의 외형을 형성하는 하우징(2)을 포함할 수 있다.
하우징(2)은 직육면체형의 구조로 형성되어 내부에 상태표시부(3), 소음저감부(4), 전원부(5), 진공모터부(6), 도어부(7) 및 구동부(10)를 수용할 수 있다. 제시된 실시예에서 하우징(2)은 상술한 형태로 한정되지 않으며, 상태표시부(3), 소음저감부(4), 전원부(5), 진공모터부(6), 도어부(7) 및 구동부(10)를 수용하기 위한 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한 하우징(2) 내부에 수용되는 구성들 또한 상술한 바와 같이 한정되지 않으며, 일부의 구성이 제외되거나, 또다른 구성이 추가될 수도 있다.
하우징(2)의 일 면에는 개구부(8)가 형성되고, 개구부(8)를 통해 도어부(7)이 슬라이딩되어 삽입 또는 개방될 수 있다.
하우징(2)의 일 면 또는 타 면에는 색의 변화 또는 점등에 따라 유전자 분석 장치(1)의 전원, 작동상태, 이상 여부 등을 표시하기 위한 상태표시부(3)가 형성될 수 있다.
하우징(2) 내부에 형성된 소음저감부(4)는 구동부(10)과 연결되어 구동부(10)의 구동 시 생성된 소음을 저감할 수 있고, 전원부(5)는 유전자 분석 장치(1)의 작동에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
또한 진공모터부(6)는 구동부(10)의 동작에 필요한 동력을 제공할 수 있으며, 예를 들어, 하기에서 설명할 미세액적 생성 툴(즉, 도 4 및 도 5의 미세액적 생성 툴(100))에서 사용되는 압력부 및/또는 모터 등에 동력을 제공하거나, 도어부(7)의 동작을 제어하기 위한 모터 등에 동력을 제공할 수 있다.
도어부(7)는 미세액적 생성 툴의 미세액적 생성 유닛(110)이 수용되고, 일 면에 미세액적 생성 유닛(110)이 결합된 상태로 미세액적 생성 툴의 하우징 유닛과 탈착 가능하도록 구현될 수 있다. 이러한 도어부(7)는 하우징(2) 내부 방향으로 슬라이딩되어 삽입되거나, 반대방향으로 슬라이딩되어 개방될 수 있다.
이를 위해 도어부(7)는 상부에 미세액적 생성 유닛(110)을 고정시키기 위한 고정부(9), 및 고정부(9)에 고정된 미세액적 생성 유닛(110)을 하우징(2) 내부로 이동시키기 위한 레일(미도시)을 포함할 수 있다.
또한 도어부(7)는 미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 장착되는 위치를 감지하기 위한 위치 센서(미도시)를 더 구비할 수 있다. 이러한 위치 센서는 미세액적 생성 유닛(110)이 장착되는 위치에 근접하게 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다양한 실시예에서 하우징(2)은 도어부(7)의 동작을 제어하기 위한 모터 및 레일이 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 미세액적 생성 유닛(110)이 도어부(7)의 고정부(9)에 올바르게 장착되면 모터가 구동되어 미세액적 생성 유닛(110)이 레일을 통해 하우징(2) 내부로 이동할 수 있다.
구동부(10)는 미세 액적을 생성하고, 생성된 미세액적 내 유전자를 검출할 수 있다.
하기에서는 구동부(10)의 구성에 대해서 도 3을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 구동부에 대한 개략도이다.
도 3을 참조하면, 구동부(10)는 시료저장유닛(20), 멀티밸브유닛(30), 주사유닛(40), 오일유닛(50), 싱귤레이터유닛(60), 형광 검출 유닛(70), 폐기유닛(80), 및 세척유닛(90)을 포함할 수 있다.
시료저장유닛(20)은 PCR 시약 및 유전자가 포함된 시료가 저장될 수 있다.
멀티밸브유닛(30)은 시료와 오일을 제공받아 미세액적을 생성할 수 있는 유닛으로서, 밸브몸체, 시료밸브홀, 오일밸브홀, 액적밸브홀 및 세척밸브홀을 포함할 수 있다.
밸브몸체는 멀티밸브유닛(30)의 몸체로서, 미세액적 생성 유닛(110)과 결합될 수 있다. 여기서, 미세액적 생성 유닛(110)은 밸브몸체에 결합되어 시료밸브홀 및 오일밸브홀로부터 제공된 시료 및 오일을 이용하여 미세액적을 생성할 수 있다.
시료밸브홀은 주사유닛(40)으로부터 시료를 제공받고, 제공된 시료를 미세액적 생성 유닛(110)의 시료주입부에 주입할 수 있다.
오일밸브홀은 오일유닛(50)으로부터 오일을 제공받고, 미세액적 생성 유닛(110)의 오일주입부와 연결되어, 제공된 오일을 오일주입부에 주입할 수 있다.
액적밸브홀은 미세액적 생성 툴을 통해 생성된 미세액적을 싱귤레이터유닛(60)으로 제공할 수 있다. 액적밸브홀은 미세액적 생성 툴의 저장유닛과 연결되어 저장유닛에 저장된 미세액적을 싱귤레이터유닛(60)으로 이송할 수 있다.
세척밸브홀은 주사유닛(40)에 공기 또는 세척액을 주입하여 주사바늘부의 외측면을 세척할 수 있다.
주사유닛(40)은 시료저장유닛(20)으로부터 시료를 흡입하여 멀티밸브유닛(30)으로 제공하기 위한 유닛으로서, 주사바늘부, 주사이동부, 내부주사관 및 외부주사관을 포함할 수 있다.
주사바늘부는 시료저장유닛(20)의 내부에 삽입되어 시료를 흡입할 수 있다.
주사이동부는 주사바늘부의 상부에 결합되어 주사바늘부의 위치를 제어할 수 있다. 이러한 주사이동부는 주사바늘부를 승강시켜 일 측 또는 타 측으로 이송할 수 있다.
내부주사관은 주사바늘부에 의해 흡입된 시료를 시료밸브홀로 이송하도록 주사바늘부의 내부와 연통될 수 있다.
외부주사관은 내부주사관의 외측을 감싸도록 형성되어, 외부주사관의 내주면이 내부주사관의 외주면과 이격될 수 있다. 이러한 외부주사관은 주사바늘부의 상부에 위치한 내부주사관에 형성되어, 세척밸브홀과 연결될 수 있다.
오일유닛(50)은 멀티밸브유닛(30) 및 싱귤레이터유닛(60)에 오일을 제공하기 위한 유닛으로서, 오일저장부, 제1 오일펌프부 및 제2 오일펌프부를 포함할 수 있다.
오일저장부는 오일을 저장하고, 제1 오일펌프부는 오일밸브홀 및 오일저장부와 연결되어 오일저장부에 저장된 오일을 오일밸브홀에 공급할 수 있다.
제2 오일펌프부는 싱귤레이터유닛(60) 및 오일저장부와 연결되어 오일저장부에 저장된 오일을 싱귤레이터유닛(60)에 공급할 수 있다.
싱귤레이터유닛(60)은 멀티밸브유닛(30)으로부터 미세액적을 제공받아 미세액적 간의 간격을 증가시키기 위한 유닛으로서, 챔버부, 액적공급부, 제1 오일공급부, 제2 오일공급부, 액적배출부 및 분배부를 포함할 수 있다.
챔버부는 싱귤레이터유닛(60)과 몸체를 이루며, 미세액적 간의 간격이 넓어지는 공간인 챔버를 형성할 수 있다.
액적공급부는 멀티밸브유닛(30)의 액적밸브홀로부터 제공된 미세액적을 챔버부에 순차적으로 공급할 수 있다.
제1 오일공급부 및 제2 오일공급부는 챔버부에 오일을 공급하되, 미세액적의 진행 방향의 양측에서 오일을 공급하여 미세액적 간의 간격을 넓힐 수 있다. 제1 오일공급부 및 제2 오일공급부는 제2 오일펌프부와 연결되어 오일을 공급받을 수 있다. 이와 같이 미세액적 간의 간격이 넓어짐으로써, 형광 검출 유닛(70)에서 미세액적 내 유전자 검출을 용이하게 할 수 있다.
액적배출부는 챔버부를 통과하면서 상호 간격이 넓어진 미세액적을 순차적으로 형광 검출 유닛(70)에 배출할 수 있다.
분배부는 제1 오일펌프부에 의해 공급되는 오일이 제1 오일공급부 및 제2 오일공급부에 균일하게 공급되도록 제어할 수 있다.
폐기유닛(80)은 형광 검출 유닛(70)에 의해 유전자 검출이 완료된 미세액적을 폐기할 수 있다. 이러한 폐기유닛(80)은 세척유닛(90)과 연결되어 세척유닛(90)으로부터 제공된 세척액을 폐기할 수 있다.
세척유닛(90)은 주사바늘부를 세척하기 위해 사용된 세척액을 수용하여 수용된 세척액을 폐기유닛에 이송하여 폐기하도록 할 수 있다.
형광 검출 유닛(70)은 싱귤레이터유닛(60)으로부터 배출된 미세액적 내 유전자를 검출할 수 있다.
하기에서는 미세액적을 생성하기 위한 진공 기반의 미세액적 생성 툴에 대해서 도 4 및 도 5를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명에서 미세액적 생성 툴은 유전자 분석 장치(1)에 포함되며, 미세액적 생성을 위해 구동부(10)와 연결될 수 있다. 다양한 실시예에서 미세액적 생성 툴은 구동부(10)에 포함될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진공 기반의 미세액적 생성 툴을 설명하기 위한 개략도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진공 기반의 미세액적 생성 툴의 유체 흐름을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 유전자 분석 장치(1)는 미세액적 생성을 위한 진공 기반의 미세액적 생성 툴(100)을 포함하고, 이러한 미세액적 생성 툴(100)은 미세액적 생성 유닛(110), 저장 유닛(140), 진공압력 유닛(150), 센싱 유닛 및 제어부(180)를 포함할 수 있다. 제시된 실시예에서 센싱 유닛은 센서(160) 및 위치 센서(170) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서 센싱 유닛이 센서(160) 및 위치 센서(170) 중 적어도 하나를 포함하는 경우 해당 센서에 관련된 동작만이 수행될 수 있다. 하기에서는 센싱 유닛이 센서(160) 및 위치 센서(170) 모두를 포함하는 경우를 설명하도록 한다.
미세액적 생성 유닛(110)은 카트리지 유닛(112), 하우징 유닛(114) 및 배출 유닛(116)을 포함할 수 있다. 이러한 미세액적 생성 유닛(110)은 밸브 몸체와 결합함으로써, 미세액적 생성 툴(100)은 시료밸브홀 및 오일밸브홀로부터 제공된 시료 및 오일을 이용하여 미세액적을 생성할 수 있다.
카트리지 유닛(112)은 내부에 미세액적이 생성되며, 기판부(118), 오일주입부(120), 시료주입부(122) 및 포집부(124)를 포함할 수 있다. 이러한 카트리지 유닛(112)은 하우징 유닛(114)과 결합될 수 있다.
기판부(118)는 내부에 미세유로(미도시)가 형성될 수 있다. 여기서, 미세유로는 기판부(118)의 폭 방향으로 하나씩 형성된 오일주입부(120), 시료주입부(122) 및 포집부(124)를 하나의 어셈블리로 하여 어셈블리의 내부 유로를 연결할 수 있다. 또한 기판부(118)는 투명한 재질로 형성될 수 있으며, 압력 형성을 위해 탄성체가 결합될 수 있다.
오일주입부(120)는 기판부(118)의 상부에 형성되며, 미세유로에 오일을 주입할 수 있다. 또한 오일주입부(120)는 상술한 오일밸브홀과 연결되어 오일밸브홀을 통해 오일을 획득할 수 있다.
시료주입부(122)는 오일주입부(120)의 일 측에 형성되며, 미세유로에 시료를 주입할 수 있다. 여기서, 시료는 PCR 시약이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한 시료주입부(122)는 상술한 시료밸브홀과 연결되어 시료밸브홀을 통해 시료를 획득할 수 있다.
포집부(124)는 시료주입부(122)의 일 측에 형성되며, 미세유로 내에서 생성된 미세액적을 포집할 수 있다.
오일주입부(120), 시료주입부(122), 및 포집부(124)는 복수로 형성되어 기판부(118) 상에 각각 하나의 열을 형성할 수 있다. 구체적으로, 복수의 오일주입부(120), 시료 주입부(122) 및 포집부(124)는 기판부(118)의 길이 방향으로 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 카트리지 유닛(112)은 기판부(118)의 폭 방향으로 하나의 오일주입부(120a), 시료주입부(122a) 및 포집부(124a)가 위치하도록 배열되고, 기판부(118)의 길이 방향으로는 이와 같이 형성된 어셈블리가 복수개로 배치될 수 있다.
오일주입부(120) 및 시료주입부(122)는 유체 압력에 의해 각각 시료 및 오일을 미세유로를 향해 배출할 수 있다. 이때, 시료는 오일에 의해 분리되어 독립적인 미세방울 형태의 미세액적을 이룰 수 있다.
구체적으로, 시료와 오일은 혼합되지 않으므로, 하나의 어셈블리에 형성된 오일주입부(120a) 및 시료주입부(122a)는 유체 압력에 의해 시료 및 오일을 미세유로로 배출할 수 있다. 이러한 경우 각 오일이 시료의 중간 중간에 삽입되어 시료를 분리시킬 수 있다. 이와 같이 분리된 시료를 통해 미세액적이 생성되고, 생성된 미세액적이 유체압력에 의해 포집부(124)로 이동할 수 있다. 여기서, 유체 압력은 진공 압력 및 펌프 압력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다음으로, 하우징 유닛(114)은 카트리지 유닛(112)의 상부 및 하부에 형성되고, 기판부(118)의 상부 및 하부와 결합될 수 있다. 이러한 하우징유닛(114)은 오일주입구(126), 시료주입구(128) 및 포집배출구(130)가 형성될 수 있다.
오일주입구(126)는 하우징 유닛(114)의 상부에 오일주입부(120)와 결합 또는 매칭되도록 형성될 수 있다. 다시 말해서, 오일주입구(126)는 오일주입부(120)와 상응하는 위치에 형성될 수 있다.
시료주입구(128)는 하우징 유닛(114)의 상부에 시료주입부(122)와 결합 또는 매칭되도록 형성될 수 있다. 다시 말해서, 시료주입구(128)는 시료주입부(122)와 상응하는 위치에 형성될 수 있다.
포집배출구(130)는 하우징 유닛(114)의 상부에 포집부(124)와 결합 또는 매칭되도록 형성될 수 있다. 다시 말해서, 포집배출구(130)는 포집부(124)와 상응하는 위치에 형성될 수 있다.
또한 포집배출구(130)는 배출 유닛(116)과 결합되도록 내부에 결합홈이 형성될 수 있다. 예를 들어, 결합홈은 나사 홈 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
배출 유닛(116)은 하우징 유닛(114)과 결합되며, 생성된 미세액적을 배출할 수 있다. 이러한 배출 유닛(116)은 포집배출구(130)의 내부에 형성된 결합홈과 결합될 수 있는 스터드부(132)를 포함할 수 있다.
스터드부(132)는 하우징 유닛(114)의 포집배출구(130)의 내측에 삽입 결합되도록 형성되며, 내부에 미세액적이 배출될 수 있는 유로가 형성될 수 있다.
또한 스터드부(132)는 포집배출구(130)와 결합되도록 외부면에 나사산이 형성되어 포집배출구(130)의 내부에 형성된 결합홈과 나사 결합될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
생성된 미세액적을 저장 유닛(140)으로 이동시키기 위해 배출 유닛(116)과 저장 유닛(140) 사이에 튜브(190)가 형성될 수 있다. 이러한 경우 배출 유닛(116)의 상단은 튜브(190)와 결합할 수 있다. 이와 같이 결합된 튜브(190)는 스터드부(132)의 내부에 형성된 유로와 연통될 수 있다.
이와 같이 하우징 유닛(114)에 의해 카트리지 유닛(112)이 유전자 분석 장치(1)의 내측에 고정될 수 있다.
저장 유닛(140)은 튜브(190)에 의해 배출 유닛(116)과 연결될 수 있으며, 배출 유닛(116)으로부터 배출된 미세액적을 포집하여 저장할 수 있다. 이러한 저장 유닛(140)은 액적밸브홀과 연결되어 액적밸브홀을 통해 저장 유닛(140)에 저장된 미세액적을 싱글레이터 유닛(60)으로 이송시킬수 있다.
진공압력 유닛(150)은 배출 유닛(116)과 연결되며, 오일주입부(120)에 주입된 오일 및 시료주입부(122)에 주입된 시료를 진공 흡입하여 미세액적이 생성되도록 할 수 있다.
구체적으로, 진공압력 유닛(150)은 밸브(152) 및 진공 압력부(154)를 포함할 수 있다.
밸브(152)는 배출 유닛(116)과 저장 유닛(140) 사이에 배치되며, 진공압력 유닛(150)이 오일주입부(120)에 수용된 오일 및 시료주입부(122)에 수용된 시료를 진공 흡입할 시 진공 제어 및/또는 유속 제어를 위해 형성될 수 있다.
진공 압력부(154)는 오일주입부(120)에 수용된 오일 및 시료주입부(122)에 수용된 시료를 진공흡입하여 미세액적이 생성하도록 하며, 생성된 미세액적을 저장 유닛(140)으로 이송시킬 수 있다. 예를 들어, 진공 압력부(154)는 진공 펌프 또는 진공 모터 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 저장 유닛(140)은 진공 압력부(154)와 별도로 형성되거나, 진공 압력부(154) 내에 형성될 수 있다.
이와 같이 진공 압력부(154)가 오일주입부(120)에 수용된 오일 및 시료주입부(122)에 수용된 시료를 진공흡입 할 경우 시료는 미세유로를 통해 포집부(124)로 이동할 수 있다. 오일주입부(120)에 수용된 오일을 포집부(124)로 이송하는 미세유로는 시료주입부(122)에 수용된 시료를 포집부(124)로 이송하는 미세유로와 교차됨에 따라 오일이 포집부(124)로 이송되는 시료 사이로 주입되면서 미세액적이 생성될 수 있다.
센싱 유닛은 센서(160) 및 위치 센서(170) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
센서(160)는 진공 압력부(154)에 의해서 형성된 진공 압력을 감지(또는 측정)하고, 미세액적 생성 툴(100) 내부의 공기 유량을 감지하기 위한 센서로서, 진공 압력부(154)에 의해서 형성된 진공 압력을 감지하기 위한 압력 센서(162) 및 미세액적 생성 툴(100) 내부의 공기 유량을 감지하기 위한 공기 유량 센서(164)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 압력 감지 및/또는 공기 유량 감지를 위한 다양한 센서가 이용될 수 있다.
압력 센서(162)는 미세액적 생성 툴(100) 내 진공이 형성되는 위치에 배치될 수 있으며, 이러한 위치는 튜브(190) 내부 및/또는 미세액적 생성 유닛(110) 내부의 다양한 위치가 될 수 있다. 또한, 공기 유량 센서(164)는 미세액적 생성 툴(100) 내 공기가 흐르는 위치에 배치될 수 있으며, 이러한 위치는 이러한 위치는 튜브(190) 내부 및/또는 미세액적 생성 유닛(110) 내부의 다양한 위치가 될 수 있다.
예를 들어, 압력 센서(162) 및 공기 유량 센서(164)는 미세액적 생성 유닛(110)에 근접한 위치, 밸브(152)에 근접한 위치, 및 진공 압력부(154)에 근접한 위치 중 적어도 하나에 배치되거나, 포집배출구(130), 포집부(124) 내부 및 배출 유닛(116) 내부 중 적어도 하나에 배치되거나, 오일주입부(120)에 관련된 미세유로, 시료주입부(122)에 관련된 미세유로 및 포집부(124)에 관련된 미세유로 중 적어도 하나에 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다양한 실시예에서 압력 센서(162) 및 유량 센서(164) 각각은 동일한 위치에 배치되거나, 서로 다른 위치에 배치될 수도 있다.
위치 센서(170)는 미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 장착되는 위치를 감지하기 위한 센서로서, 도어부(7)에 형성된 고정부(9)와 근접하게 배치될 수 있다. 다양한 실시예에서 위치 센서(170)는 미세액적 생성 유닛(110)의 위치를 감지하기 위해 다양한 위치에 배치될 수 있으며, 예를 들어 개구부(8)에 근접하게 하우징(2) 내부 또는 외부에 배치될 수도 있다.
제어부(180)는 미세액적 생성 유닛(110), 저장 유닛(140), 진공압력 유닛(150), 및 센싱 유닛 등과 동작 가능하게 연결되며, 미세액적 생성 툴(100)이 미세액적을 생성하기 위한 다양한 명령들을 수행할 수 있다.
구체적으로, 미세액적 생성 유닛(110)이 도어부(7)의 고정부(9)에 장착되면 제어부(180)는 위치 센서(170)를 통해 미세액적 생성 유닛(110)의 위치를 감지하고, 감지된 위치가 기 설정된 임계 위치 범위에 해당하는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 감지된 위치가 임계 위치 범위에 해당하면 제어부(180)는 미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 올바르게 장착되었다고 결정할 수 있다. 감지된 위치가 임계 위치 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 제어부(180)는 미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 잘못 장착되었다고 결정할 수 있다.
미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 올바르게 장착되었다고 결정되면 제어부(180)는 미세액적 생성 유닛(110)이 유전자 분석 장치(1)의 내부로 삽입되도록 모터를 구동시킬 수 있다.
미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 잘못 장착되었다고 결정되면 제어부(180)는 미세액적 생성 유닛(110)의 위치 오류를 알리기 알림 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어부(180)는 알림 정보를 상태표시부(3)를 통해 표시할 수 있다.
다양한 실시예에서 미세액적 생성 유닛(110)이 유전자 분석 장치(1)의 내부로 삽입된 후 미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 잘못 장착되었다고 결정되면 제어부(180)는 모터를 통해 미세액적 생성 유닛(110)이 유전자 분석 장치(1)의 외부로 배출되도록 할 수 있다. 이러한 경우 도어부(7)가 개방되면서 레일을 통해 미세액적 생성 유닛(110)이 유전자 분석 장치(1)의 외부로 이동할 수 있다.
다양한 실시예에서 제어부(180)는 위치 센서(170)를 통해 미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 장착되었는지 여부를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(180)는 기 설정된 임계 시간 동안 위치 센서(170)를 통해 미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 장착되었는지를 감지할 수 있다.
미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 장착되면 제어부(180)는 위치 센서(170)를 통해 미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 올바르게 장착되었는지를 결정할 수 있다.
임계 시간 동안 미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 장착되지 않으면 제어부(180)는 유전자 분석 장치(1)의 전원을 오프하거나, 미세액적 생성 유닛(110)이 고정부(9)에 장착되지 않음을 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
미세액적 생성 유닛(110)이 유전자 분석 장치(1)의 내부로 삽입되면 제어부(180)는 진공 압력부(154)를 통해 진공을 형성할 수 있다. 다시 말해서, 제어부(180)는 진공 압력부(154)가 진공 압력을 형성하도록 제어할 수 있다.
제어부(180)는 압력 센서(162)를 통해 미세액적 생성 툴(100) 내부의 진공 압력을 감지하고, 감지된 진공 압력이 기 설정된 임계 압력 범위에 해당하는지를 결정할 수 있다.
예를 들어, 감지된 진공 압력이 임계 압력 범위에 해당하면 제어부(180)는 감지된 진공 압력을 미세액적을 생성하기 위해 적합한 정상 압력으로 결정할 수 있다. 감지된 진공 압력이 임계 압력 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 제어부(180)는 미세액적을 생성하기 위해 적합하지 않은 비정상 압력으로 결정할 수 있다.
감지된 진공 압력이 정상 압력으로 결정되면 제어부(180)는 미세액적 생성을 위한 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 제어부(180)는 진공 압력부(154)를 통해 오일주입부(120)에 수용된 오일 및 시료주입부(122)에 수용된 시료를 진공흡입하고, 오일 및 시료가 미세유로를 통해 포집부(124)로 이동되도록 할 수 있다. 이러한 경우 포집부(124)로 이송되는 시료 사이로 오일이 주입되어 미세액적이 생성될 수 있다. 이러한 경우 8개의 포집부(124a, 124b, 124c, 124d, 124e, 124f, 124g, 124h) 각각에 대응하여 동시에 미세액적이 생성되어 생성된 미세액적이 8개의 포집부(124a, 124b, 124c, 124d, 124e, 124f, 124g, 124h) 각각에 포집될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
감지된 진공 압력이 비정상 압력으로 결정되면 제어부(180)는 비정상 압력을 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에서 감지된 진공 압력이 비정상 압력으로 결정되면 제어부(180)는 진공을 다시 형성하도록 진공 압력부(154)를 제어하거나, 미세액적 생성 유닛(110)을 다시 고정 및/또는 삽입하도록 하기 위해 미세액적 생성 유닛(110)을 유전자 분석 장치(1)의 외부로 이동시키도록 모터를 구동시킬 수 있다.
진공 압력부(154)가 진공을 다시 형성한 경우 제어부(180)는 압력 센서(162)를 통해 진공 압력을 재감지하고, 재감지된 진공 압력이 임계 압력 범위에 해당하는지를 결정할 수 있다. 제어부(180)는 진공 압력부(154)의 재가동 및 진공 압력의 재감지를 기 설정된 횟수만큼 수행하고, 재감지된 진공 압력이 임계 압력 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 미세액적 생성 툴(100)의 불량을 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다.
미세액적 생성 유닛(110)이 다시 삽입된 경우 제어부(180)는 진공을 형성하도록 진공 압력부(154)를 재구동하고, 압력 센서(162)를 통해 진공 압력을 재감지할 수 있다. 제어부(180)는 미세액적 생성 유닛(110)의 배출/삽입, 진공 압력부(154)의 재가동 및 진공 압력의 재감지를 기 설정된 횟수만큼 수행하고, 재감지된 진공 압력이 임계 압력 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 미세액적 생성 툴(100)의 불량을 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에서 압력 센서(162)는 복수개 구비될 수 있다. 이러한 경우 복수의 압력 센서는 미세액적 생성 유닛(110) 내부 및/또는 튜브(190) 내부의 복수의 위치에 일정 간격으로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 복수의 압력 센서 중 적어도 하나는 배출 유닛(116)의 내부에 배치될 수도 있다.
제어부(180)는 복수의 압력 센서 각각을 통해 감지된 진공 압력이 기 설정된 임계 압력 범위에 해당하는지를 결정하고, 그중 적어도 하나의 진공 압력이 임계 압력 범위를 벗어나면 진공 압력부(154)가 비정상적으로 동작하거나, 튜브(190)가 비정상적으로 동작하거나, 미세액적 생성 유닛(110)이 비정상적으로 동작한다고 결정할 수 있다.
예를 들어, 진공 압력부(154)에 근접하게 위치한 압력 센서를 통해 감지된 진공 압력이 임계 압력 범위를 벗어나면 제어부(180)는 진공 압력부(154)가 비정상적으로 동작한다고 결정할 수 있다. 이러한 경우 제어부(180)는 진공 압력부(154)의 수리 또는 교체가 필요함을 알리기 위한 알림 정보를 출력하거나, 진공 압력부(154)의 동작을 중지한 후 재가동할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.
다양한 실시예에서 튜브(190) 내부의 복수의 위치에 배치된 압력 센서 중 적어도 하나의 압력 센서를 통해 감지된 진공 압력이 임계 압력 범위를 벗어나면 제어부(180)는 해당 진공 압력이 감지된 압력 센서의 위치 또는 근접 위치에 튜브(190) 파손이 발생되었다고 결정할 수 있다. 이러한 경우 제어부(180)는 튜브(190)의 수리 또는 교체가 필요함을 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에서 미세액적 생성 유닛(110) 내부의 복수의 위치에 배치된 압력 센서 중 적어도 하나의 압력 센서를 통해 감지된 진공 압력이 임계 압력 범위를 벗어나면 제어부(180)는 해당 진공 압력이 감지된 압력 센서의 위치 또는 근접 위치에 파손이 발생되었다고 결정할 수 있다. 이러한 경우 제어부(180)는 미세액적 생성 유닛(110)의 수리 또는 교체가 필요함을 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에서 제어부(180)는 임계 압력 범위를 벗어난 진공 압력이 감지된 위치에서 비정상 압력이 발생됨을 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수도 있다. 이를 통해 사용자는 튜브(190)의 어느 위치에서 파손이 발생되었는지를 정확하게 파악할 수 있다.
다양한 실시예에서 감지된 진공 압력이 임계 압력 범위를 벗어난 경우 제어부(180)는 해당 진공 압력이 임계 압력 범위 중 최소 임계 압력값보다 작거나, 임계 압력 범위 중 최대 임계 압력값보다 큰지를 확인할 수 있다. 예를 들어, 감지된 진공 압력이 최소 임계 압력값보다 작으면 제어부(180)는 진공이 약하게 발생되었다고 결정하고, 이를 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다. 감지된 진공 압력이 최대 임계 압력값보다 크면 제어부(180)는 진공이 과하게 발생되었다고 결정하고, 이를 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다.
다음으로, 제어부(180)는 공기 유량 센서(164)를 통해 미세액적 생성 툴(100) 내부의 공기 유량을 감지하고, 감지된 공기 유량이 기 설정된 임계 유량 범위에 해당하는지를 결정할 수 있다.
예를 들어, 감지된 공기 유량이 임계 유량 범위에 해당하면 제어부(180)는 미세액적을 생성하기 위해 사용되는 오일 및 시료가 존재하는 동안 미세액적 생성을 수행하고, 오일 및 시료가 존재하지 않으면 미세액적 생성을 종료할 수 있다.
감지된 공기 유량이 임계 유량 범위를 벗어나면 제어부(180)는 공기 누설이 발생됨을 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에서 제어부(180)는 공기 유량 센서(164)를 통해 기 설정된 횟수만큼 공기 유량을 감지하고, 감지된 공기 유량이 임계 유량 범위를 계속적으로 벗어나면 미세액적 생성 툴(100) 및/또는 미세액적 생성 유닛(110)에 대한 불량을 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에서 공기 유량 센서(164)는 복수개 구비될 수 있다. 이러한 경우 복수의 공기 유량 센서는 미세액적 생성 유닛(110) 내부, 튜브(190) 내부 및 미세유로 중 적어도 하나의 복수의 위치에 일정 간격으로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제어부(180)는 복수의 공기 유량 센서 각각을 통해 감지된 공기 유량이 기 설정된 임계 유량 범위에 해당하는지를 결정하고, 그중 적어도 하나의 공기 유량이 임계 유량 범위를 벗어나면 튜브(190)가 파손되거나, 하우징 유닛(114)이 기판부(118)를 제대로 고정시키지 못하거나, 미세유로 중 어느 적어도 한 부분이 이물질 등에 의해 막혀있다고 결정할 수 있다.
예를 들어, 오일주입부(120)에 수용된 오일을 포집부(124)로 이송하는 미세유로와 시료주입부(122)에 수용된 시료를 포집부(124)로 이송하는 미세유로가 교차되는 위치에 공기 유량 센서가 배치되고, 해당 공기 유량 센서를 통해 감지된 공기 유량이 임계 유량 범위를 벗어난다고 가정한다. 이러한 경우 제어부(180)는 임계 유량 범위를 벗어난 공기 유량이 감지된 위치에서 공기 누설이 발생됨을 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다. 다양한 실시예에서 제어부(180)는 기판부(118)를 교체하거나, 카트리지 유닛(112)을 교체하도록 하기 위한 알림 정보를 출력할 수도 있다.
다양한 실시예에서 감지된 공기 유량이 임계 유량 범위를 벗어난 경우 제어부(180)는 해당 공기 유량이 임계 유량 범위 중 최소 임계 유량값보다 작거나, 임계 유량 범위 중 최대 임계 유량값보다 큰지를 확인할 수 있다. 예를 들어, 감지된 공기 유량이 최소 임계 유량값보다 작으면 제어부(180)는 공기 누설이 발생되었다고 결정하고, 이를 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다. 감지된 공기 유량이 최대 임계 유량값보다 크면 제어부(180)는 공기 유량이 과하게 높다고 결정하고, 이를 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다.
다양한 실시예에서 복수의 공기 유량 센서 각각에서 감지된 공기 유량 전체 또는 적어도 일부가 임계 유량 범위를 벗어나면 제어부(180)는 미세액적 생성 툴(100)의 하드웨어 문제가 발생되었다고 결정하고, 이를 알리기 위한 알림 정보를 출력할 수 있다.
미세액적이 생성되면 생성된 미세액적은 저장 유닛(140)으로 이송되고, 저장 유닛(140)에 수용된 미세액적은 싱귤레이터 유닛(60)의 액적공급부로 순차적으로 이송될 수 있다.
이와 같이 생성된 미세 액적을 이용하여 유전자 분석을 수행할 경우 보다 정확하고 정밀한 유전자 분석이 가능하다.
하기에서는 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴(100)에서 미세액적을 생성하는 동작을 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 진공 기반의 미세액적 생성 툴에서 미세액적 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 도어부(7)에 미세액적 생성 유닛(110)이 장착되면 미세액적 생성 툴(100)은 위치 센서(170)를 통해 미세액적 생성 유닛(110)의 위치를 감지하고, 감지된 위치에 따라 미세액적 생성 유닛(110)을 유전자 분석 장치(1)의 내부로 삽입한다(S600).
미세액적 생성 툴(100)은 진공 압력부(154)를 통해 진공 압력을 형성하고, 압력 센서(162)를 통해 진공 압력을 감지하고, 감지된 진공 압력에 따라 미세액적 생성 유닛(110)을 통해 미세액적을 생성한다(S610).
미세액적 생성 툴(100)은 공기 유량 센서(164)를 통해 미세액적 생성 툴(100) 내부의 공기 유량을 감지하고, 감지된 공기 유량에 따라 미세액적 생성을 종료한다(S620).
미세액적 생성 툴(100)은 상술한 동작들(S600, S610, S620) 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
하기에서는 미세액적 생성 툴(100)에서 미세액적 생성 유닛(110)의 위치에 따른 동작을 도 7을 참조하여 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 진공 기반의 미세액적 생성 툴에서 미세액적 생성 유닛의 위치에 따른 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 4, 도 5 및 도 7을 참조하면, 미세액적 생성 툴(100)은 위치 센서(170)를 통해 미세액적 생성 유닛(110)의 위치를 감지한다(S700). 구체적으로, 유전자 분석 장치(1)의 도어부(7)에 미세액적 생성 유닛(110)이 장착되면 미세액적 생성 툴(100)은 위치 센서(170)를 통해 미세액적 생성 유닛(110)의 위치를 감지한다. 여기서, 위치 센서(170)는 미세액적 생성 유닛(110)의 위치를 감지하기 위한 다양한 위치에 배치 또는 장착될 수 있다.
이어서, 미세액적 생성 툴(100)은 감지된 위치가 기 설정된 임계 위치 범위에 해당하는지를 확인하여(S710) 감지된 위치가 임계 위치 범위에 해당하면 미세액적 생성 유닛(110)이 유전자 분석 장치(1)의 내부로 삽입되도록 모터를 구동시킨다(S720).
감지된 위치가 임계 위치 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 미세액적 생성 툴(100)은 미세액적 생성 유닛(110)의 위치 오류를 알리기 위한 알림 정보를 출력한다(S730).
하기에서는 미세액적 생성 툴(100)에서 진공 압력에 따른 동작을 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 진공 기반의 미세액적 생성 툴에서 진공 압력에 따른 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 4, 도 5 및 도 8을 참조하면, 미세액적 생성 툴(100)은 압력 센서(162)를 통해 진공 압력을 감지한다(S800). 예를 들어, 압력 센서(162)는 하나 이상으로 구비되어 미세액적 생성 툴(100) 내부의 적어도 하나의 위치에서 진공 압력을 감지할 수 있다.
미세액적 생성 툴(100)은 감지된 진공 압력이 기 설정된 임계 압력 범위에 해당하는지를 확인하여(S810) 감지된 진공 압력이 임계 압력 범위에 해당하면 미세액적을 생성한다(S820). 예를 들어, 감지된 진공 압력이 미세액적 생성을 위해 필요한 진공 압력에 도달하면 해당 진공 압력에 의해 시료 및 오일이 미세유로를 통해 배출되고, 각 오일이 시료 사이에 삽입되어 시료를 분리시킴으로써, 미세액적이 생성될 수 있다. 이와 같이 생성된 미세액적은 포집부(124)로 이송되어 쌓일 수 있다.
감지된 진공 압력이 임계 압력 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 미세액적 생성 툴(100)은 비정상 진공 압력을 알리기 위한 알림 정보를 출력한다(S830).
하기에서는 미세액적 생성 툴(100)에서 공기 유량에 따른 동작을 도 9를 참조하여 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 진공 기반의 미세액적 생성 툴에서 공기 유량에 따른 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 4, 도 5 및 도 9를 참조하면, 미세액적 생성 툴(100)은 공기 유량 센서(164)를 통해 미세액적 생성 툴(100) 내 공기 유량을 감지한다(S900). 예를 들어, 공기 유량 센서(164)는 하나 이상으로 구비되어 미세액적 생성 툴(100) 내부에서 공기 유량을 감지하기 위한 적어도 하나의 위치에 배치 또는 장착될 수 있다.
미세액적 생성 툴(100)은 감지된 공기 유량이 기 설정된 임계 유량 범위에 해당하는지를 확인하여(S910) 감지된 공기 유량이 임계 유량 범위에 해당하면 미세액적을 생성하기 위한 오일 및 시료가 존재하는지를 확인한다(S920).
감지된 공기 유량이 임계 유량 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 미세액적 생성 툴(100)은 공기 누설을 알기기 위한 알림 정보를 출력한다(S930).
미세액적을 생성하기 위한 오일 및 시료가 존재하면 미세액적 생성 툴(100)은 미세액적을 생성하고(S940), 미세액적을 생성하기 위한 오일 및 시료가 존재하는지를 확인한 후(S920) S950의 동작을 수행할 수 있다.
미세액적을 생성하기 위한 오일 및 시료가 존재하지 않으면 미세액적 생성 툴(100)은 미세액적 생성을 종료한다(S950). 예를 들어, 미세액적 생성의 종료는 오일주입부(120)에 오일이 존재하지 않고, 시료주입부(122)에 시료가 존재하지 않으며, 생성된 모든 미세액적이 포집부(124)에 포집된 상태를 의미할 수 있다.
이를 통해서 본 발명은 사용자에게 불량 발생을 알림으로써, 사용자가 디바이스 불량에 대한 적절한 조치를 취하도록 할 수 있다.
또한 본 발명은 불량이 최소화된 미세액적을 생성함으로써, 이를 이용하여 보다 정확하고 정밀한 유전자 분석이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 장치 및 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 연구는 대한민국 정부의 재원으로 방역연계범부처감염병연구개발사업(HI18C1903) 지원에 의하여 수행되었습니다(과제고유번호 HG18C0023).
1: 유전자 분석 장치
2: 하우징
3: 상태표시부
4: 소음저감부
5: 전원부
6: 진공모터부
7: 도어부
8: 개구부
9: 고정부
100: 미세액적 생성 툴

Claims (18)

  1. 진공을 형성하도록 구성된 진공 압력부;
    유전자 분석을 위한 미세액적을 생성하기 위해 유전자 분석 장치의 내부로 삽입되도록 미세액적 생성 유닛이 장착되는 도어부;
    압력을 감지하도록 구성된 압력 센서, 상기 미세액적 생성 유닛의 위치를 감지하도록 구성된 위치 센서 및 미세액적 생성 툴 내부의 공기 유량을 감지하기 위한 공기 유량 센서 중 적어도 하나를 포함하는 센싱 유닛; 및
    상기 진공 압력부, 상기 도어부 및 상기 센싱 유닛과 동작 가능하도록 구성된 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 도어부를 통해 상기 미세액적 생성 유닛이 장착되면 상기 위치 센서를 통해 상기 미세액적 생성 유닛의 위치를 감지하고, 상기 감지된 위치에 따라 상기 미세액적 생성 유닛을 상기 유전자 분석 장치의 내부로 삽입하는 제1 동작,
    상기 진공 압력부를 통해 상기 진공이 형성되면 상기 압력 센서를 통해 상기 형성된 진공의 압력을 감지하고, 상기 감지된 압력에 따라 상기 미세액적 생성 유닛을 통해 상기 미세액적을 생성하는 제2 동작; 및
    상기 공기 유량 센서를 통해 상기 미세액적 생성 툴 내부의 공기 유량을 감지하고, 상기 감지된 공기 유량에 따라 상기 미세액적 생성을 종료하는 제3 동작을 중 적어도 하나를 수행하고,
    상기 미세액적 생성 유닛이 상기 유전자 분석 장치의 내부로 삽입되도록 동작하는 모터를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 위치가 기 설정된 임계 위치 범위에 해당하는지를 확인하고,
    상기 감지된 위치가 상기 임계 위치 범위에 해당하면 상기 모터를 구동시키고,
    상기 감지된 위치가 상기 임계 위치 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 상기 미세액적 생성 유닛의 위치 오류를 알리기 위한 알림 정보를 출력하고,
    상기 공기 유량 센서를 통해 감지된 공기 유량이 기 설정된 임계 유량 범위에 해당하는지를 확인하고,
    상기 감지된 공기 유량이 상기 임계 유량 범위에 해당하면 상기 미세액적을 생성하기 위한 오일 및 시료가 존재하는지 확인하고,
    상기 오일 및 상기 시료가 존재하면 상기 미세액적을 생성하고,
    상기 오일 및 상기 시료가 존재하지 않으면 상기 미세액적의 생성을 종료하고,
    상기 감지된 공기 유량이 상기 임계 유량 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 공기 누설을 알리기 위한 알림 정보를 출력하도록 구성된, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위치 센서는,
    상기 미세액적 생성 유닛의 위치를 감지하기 위해 상기 유전자 분석 장치의 적어도 하나의 위치에 배치되는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 압력 센서는,
    상기 진공 압력부에 의해서 형성된 진공의 압력을 감지하기 위해 상기 유전자 분석 장치의 적어도 하나의 위치에 배치되는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 압력 센서를 통해 감지된 진공의 압력이 기 설정된 임계 압력 범위에 해당하는지를 확인하고,
    상기 감지된 진공의 압력이 상기 임계 압력 범위에 해당하면 상기 미세액적 생성 유닛을 통해 상기 미세액적을 생성하고,
    상기 감지된 진공의 압력이 상기 임계 압력 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 비정상 압력을 알리기 위한 알림 정보를 출력하는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센서는, 상기 미세액적 생성 툴 내부에 복수개 구비되고,
    상기 제어부는,
    상기 복수개의 압력 센서 중 어느 하나의 압력 센서를 통해 감지된 압력이 기 설정된 임계 압력 범위를 벗어나면 상기 임계 압력 범위를 벗어난 압력을 감지된 압력 센서의 위치에서 비정상 압력이 발생됨을 알리기 위한 알림 정보를 출력하는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴.
  7. 제1항에 있어서, 상기 공기 유량 센서는,
    상기 공기 유량을 감지하기 위해 상기 유전자 분석 장치의 적어도 하나의 위치에 배치되는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공기 유량 센서는, 상기 미세액적 생성 툴 내부에 복수개 구비되고,
    상기 제어부는,
    상기 복수개의 공기 유량 센서 중 어느 하나의 공기 유량 센서를 통해 감지된 공기 유량이 기 설정된 임계 유량 범위를 벗어나면 상기 임계 유량 범위를 벗어난 공기 유량이 감지된 공기 유량 센서의 위치에 공기 누설이 발생됨을 알리기 위한 알림 정보를 출력하는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴.
  10. 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴의 제어부에 의해서 수행되는 미세액적 생성 방법에 있어서,
    유전자 분석을 위한 미세액적을 생성하기 위해 유전자 분석 장치의 내부로 삽입되도록 미세액적 생성 유닛이 장착되는 도어부에, 상기 미세액적 생성 유닛이 장착되면 위치 센서를 통해 상기 미세액적 생성 유닛의 위치를 감지하고, 상기 감지된 위치에 따라 상기 미세액적 생성 유닛을 상기 유전자 분석 장치의 내부로 삽입하는 제1 단계;
    진공 압력부를 통해 진공을 형성하고, 압력 센서를 통해 상기 형성된 진공의 압력을 감지하고, 상기 감지된 압력에 따라 상기 미세액적 생성 유닛을 통해 상기 미세액적을 생성하는 제2 단계; 및
    공기 유량 센서를 통해 상기 미세액적 생성 툴 내부의 공기 유량을 감지하고, 상기 감지된 공기 유량에 따라 상기 미세액적 생성을 종료하는 제3 단계를 포함하고,
    상기 제1 단계, 상기 제2 단계 및 상기 제3 단계 중 적어도 하나가 수행되고,
    상기 제1 단계는,
    상기 감지된 위치가 기 설정된 임계 위치 범위에 해당하는지를 확인하는 단계;
    상기 감지된 위치가 상기 임계 위치 범위에 해당하면 상기 미세액적 생성 유닛이 상기 유전자 분석 장치의 내부로 삽입되도록 동작하는 모터를 구동시키는 단계; 및
    상기 감지된 위치가 상기 임계 위치 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 상기 미세액적 생성 유닛의 위치 오류를 알리기 위한 알림 정보를 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 제3 단계는,
    상기 감지된 공기 유량이 기 설정된 임계 유량 범위에 해당하는지를 확인하는 단계;
    상기 감지된 공기 유량이 상기 임계 유량 범위에 해당하면 상기 미세액적을 생성하기 위한 오일 및 시료가 존재하는지 확인하는 단계;
    상기 오일 및 상기 시료가 존재하면 상기 미세액적을 생성하는 단계;
    상기 오일 및 상기 시료가 존재하지 않으면 상기 미세액적의 생성을 종료하는 단계: 및
    상기 감지된 공기 유량이 상기 임계 유량 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 공기 누설을 알리기 위한 알림 정보를 출력하는 단계를 포함하는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴의 미세액적 생성 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 위치 센서는,
    상기 미세액적 생성 유닛의 위치를 감지하기 위해 상기 유전자 분석 장치의 적어도 하나의 위치에 배치되는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴의 미세액적 생성 방법.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서, 상기 압력 센서는,
    상기 진공 압력부에 의해서 형성된 진공의 압력을 감지하기 위해 상기 유전자 분석 장치의 적어도 하나의 위치에 배치되는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴의 미세액적 생성 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제2 단계는,
    상기 감지된 압력이 기 설정된 임계 압력 범위에 해당하는지를 확인하는 단계;
    상기 감지된 압력이 상기 임계 압력 범위에 해당하면 상기 미세액적 생성 유닛을 통해 상기 미세액적을 생성하는 단계; 및
    상기 감지된 진공의 압력이 상기 임계 압력 범위에 해당하지 않거나, 벗어나면 비정상 진공 압력을 알리기 위한 알림 정보를 출력하는 단계를 포함하는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴의 미세액적 생성 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 압력 센서가 상기 미세액적 생성 툴 내부에 복수개 구비되면 상기 복수개의 압력 센서 중 어느 하나의 압력 센서를 통해 감지된 압력이 기 설정된 임계 압력 범위를 벗어나는지 확인하는 단계; 및
    상기 감지된 압력이 상기 임계 압력 범위를 벗어나면 상기 임계 압력 범위를 벗어난 압력이 감지된 압력 센서의 위치에 비정상 진공 압력이 발생됨을 알리기 위한 알림 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴의 미세액적 생성 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 공기 유량 센서는,
    상기 공기 유량을 감지하기 위해 상기 유전자 분석 장치의 적어도 하나의 위치에 배치되는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴의 미세액적 생성 방법.
  17. 삭제
  18. 제10항에 있어서,
    상기 공기 유량 센서가 상기 미세액적 생성 툴 내부에 복수개 구비되면 상기 복수개의 공기 유량 센서 중 어느 하나의 공기 유량 센서를 통해 감지된 공기 유량이 기 설정된 임계 유량 범위를 벗어나는지 확인하는 단계; 및
    상기 감지된 공기 유량이 상기 임계 유량 범위를 벗어나면 상기 임계 유량 범위를 벗어난 공기 유량이 감지된 공기 유량 센서의 위치에 공기 누설이 발생됨을 알리기 위한 알림 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는, 센서를 구비한 진공 기반의 미세액적 생성 툴의 미세액적 생성 방법.
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