KR102425126B1 - 바이오 반응 유체 제어장치, 바이오 반응 시스템 및 바이오 반응 유체 제어방법 - Google Patents
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Abstract
반응액을 운반하는 피펫; 및 상기 피펫의 내부 압력을 조절하는 액체 펌프; 를 포함하는 바이오 반응 유체 제어장치가 제공된다.
Description
본 발명은 바이오 반응 유체 제어장치, 바이오 반응 시스템 및 바이오 반응 유체 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세척액 분사 장치를 간소화시킨 바이오 반응 유체 제어장치, 바이오 반응 시스템 및 바이오 반응 유체 제어방법에 관한 것이다.
면역반응은 항원과 항체가 선택적으로 결합하는 항원-항체 결합반응으로, 시료 내 특정 항원 혹은 항체의 존재 유무와 그 양을 측정하는 바이오 센싱에 많이 이용된다. 대표적인 면역반응 방법으로서 효소면역분석법이 있는데, 이는 효소를 표식자로 하여 항원-항체 반응의 양을 측정하는 방법이다. 이때 표식자는 효소가 아닌 형광물질, 나노물질 및 발광물질 등으로 대체될 수도 있다.
종래에는 이러한 면역반응이 모두 숙련된 인력에 의해 수행되었으나, 최근 면역반응을 자동화시킨 자동 면역반응 장치에 대한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 세척액의 분사와 반응액의 운반을 동일한 피펫으로 수행할 수 있는 바이오 반응 유체 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 부피를 줄일 수 있는 바이오 반응 유체 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다수 개의 피펫을 동일한 유량으로 제어할 수 있는 바이오 반응 유체 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다수 개의 피펫을 사용하여도 정밀한 결과를 얻을 수 있는 바이오 반응 유체 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 바이오 반응의 편리성을 확보하고 재현성을 향상시킬 수 있는 바이오 반응 유체 제어장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 유체 제어장치는 반응액을 운반하는 피펫; 및 상기 피펫의 내부 압력을 조절하는 액체 펌프;를 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 유체 제어장치는 상기 피펫의 내부에 위치하는 작동유체가 액체를 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 유체 제어장치는 상기 피펫의 작동유체가 세척액을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 유체 제어장치는 상기 피펫이 복수 개 제공될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 유체 제어장치는 상기 액체 펌프와 상기 피펫들 사이에 위치하는 압력 균등화 탱크를 더 포함하고, 상기 피펫들의 각각이 상기 압력 균등화 탱크에 병렬로 배치될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 유체 제어장치는 상기 피펫들의 각각과 상기 압력 균등화 탱크 사이에 위치하는 미세 채널들을 더 포함하며, 상기 피펫들의 각각이 상기 미세 채널들을 통해 상기 압력 균등화 탱크와 연결될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 유체 제어장치는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부가 상기 액체 펌프를 제어하여 상기 피펫의 작동유체의 압력을 조절할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 유체 제어장치는 이동장치를 더 포함하고, 상기 제어부가 상기 이동장치를 제어하며, 상기 이동장치는 상기 피펫의 위치를 이동시킬 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 유체 제어장치는 저장탱크를 더 포함하며, 상기 저장탱크가 상기 액체 펌프에 연결되어 상기 액체 펌프에 상기 피펫의 작동유체를 공급할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 유체 제어장치는 상기 피펫들의 각각과 상기 미세 채널들의 각각이 탈착 가능하게 결합될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 시스템은 반응액을 운반하는 피펫; 상기 피펫의 내부 압력을 조절하는 액체 펌프; 및 바이오 반응이 일어나는 반응칩; 을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 시스템은 상기 반응칩이 반응액 웰 및 반응 웰을 포함하며, 상기 반응액 웰이 반응액을 보관하며, 상기 반응 웰이 상기 반응액과 반응을 일으키는 물질을 보관할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 시스템은 상기 반응액 웰 및 상기 반응 웰이 복수 개 제공될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 시스템은 상기 피펫이 복수 개 제공될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 시스템은 반응액 또는 세척액을 폐기하기 위한 폐기 용기를 더 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 시스템은 상기 반응 웰이 덮개를 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 시스템은 상기 반응칩이 바이오 반응을 촉진시키는 촉진 장치를 더 포함하며, 상기 촉진 장치는 진동 장치 또는 가열 장치를 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 시스템은 상기 반응 웰을 관측하는 측정 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오 반응 유체 제어방법은 액체 펌프가 작동하여 피펫의 내부에 위치하는 세척액이 위로 이동하는 것; 상기 세척액이 위로 이동하여 상기 세척액의 밑에 위치하는 기체가 위로 이동하는 것; 및 상기 기체가 위로 이동하여 상기 피펫 내부로 반응액이 흡입되는 것; 을 포함할 수 있다.
본 발명의 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 이상에서 언급한 것에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 사항들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 바이오 반응 유체 제어장치에 따르면, 세척액의 분사와 반응액의 운반을 동일한 피펫으로 수행할 수 있다.
본 발명의 바이오 반응 유체 제어장치에 따르면, 바이오 반응 유체 제어장치의 부피를 줄일 수 있다.
본 발명의 바이오 반응 유체 제어장치에 따르면, 다수 개의 피펫을 동일한 유량으로 제어할 수 있다.
본 발명의 바이오 반응 유체 제어장치에 따르면, 다수 개의 피펫을 사용하여도 정밀한 결과를 얻을 수 있다.
본 발명의 바이오 반응 유체 제어장치에 따르면, 바이오 반응의 편리성을 확보하고 재현성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 바이오 반응 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 바이오 반응 시스템에서 압력 균등화 탱크(7)가 이동하는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 피펫이 작동하는 원리를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 압력 균등화 탱크를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 압력 균등화 탱크를 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 바이오 반응 시스템에서 압력 균등화 탱크(7)가 이동하는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 피펫이 작동하는 원리를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 압력 균등화 탱크를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 압력 균등화 탱크를 나타낸 사시도이다.
본 발명의 기술적 사상의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명 기술적 사상은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예들의 설명을 통해 본 발명의 기술적 사상의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상의 이상적인 예시도인 블록도, 사시도, 및/또는 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시 예들에서 다양한 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시 예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 바이오 반응 시스템을 나타낸 개념도이다.
이하에서, 도 1의 D1 방향을 제1 방향, D2 방향을 제2 방향, D3 방향을 제3 방향이라 칭할 수 있다. 제1 방향은 전방, 제2 방향을 우측, 제3 방향은 상측이라 칭할 수도 있다.
도 1을 참고하면, 바이오 반응 시스템은 바이오 반응 유체 제어장치 및 반응칩(1)을 포함할 수 있다. 바이오 반응 유체 제어장치는 피펫(3), 미세 채널(5), 압력 균등화 탱크(7), 주입관(8), 액체 펌프(P), 저장탱크(S), 이동장치(V) 및 제어부(C)를 포함할 수 있다.
피펫(3)은 반응액, 세척액 및/또는 공기 등의 유체를 운반할 수 있다. 피펫(3)은 내부공간(3h, 도 4 참고)을 포함할 수 있다. 내부공간(3h)에는 반응액, 세척액 및/또는 공기 등의 유체가 위치할 수 있다. 실시 예들에서, 내부공간(3h)을 정의하는 피펫 내면(33)은 제3 방향(D3)으로 갈수록 직경이 커질 수 있다. 피펫 외면(31)은 피펫 내면(33)과 같이 제3 방향(D3)으로 갈수록 단면적이 커질 수 있다. 즉, 피펫(3)은 절두 원추형일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 피펫 외면(31)의 직경은 일정할 수도 있다. 내부공간(3h)은 제3 방향(D3)의 반대방향에서 외부와 연통될 수 있다. 외부와 연통된 부분을 통해 내부공간(3h)에 위치한 반응액, 세척액 및/또는 공기 등의 유체는 외부로 유출입할 수 있다. 내부공간(3h)은 제3 방향(D3)에서 미세 채널(5)의 내부공간(5h)과 연통될 수 있다. 실시 예들에서, 미세 채널(5)의 내부공간(5h)과 연통된 부분을 통해 피펫(3)의 내부공간(3h)에 위치한 반응액, 세척액 및/또는 공기 등의 유체는 미세 채널(5)로 유출입할 수 있다. 실시 예들에서, 세척액만이 미세 채널(5)의 내부공간(5h)과 연통된 부분을 통해 피펫(3)의 내부공간(3h)으로부터 미세 채널(5)로 유출입될 수도 있다. 반응액 및/또는 공기 등의 유체는 미세 채널(5)로 유출입되지 아니할 수 있다. 피펫(3)은 복수 개 제공될 수 있다. 도 1을 참고하면, 5개의 피펫(3)이 제공된 실시 예가 도시되어 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 피펫(3)은 한 개 일수도 있고, 다른 개수일 수도 있다.
미세 채널(5)은 제3 방향(D3)으로 연장된 기둥 형상일 수 있다. 실시 예들에서, 미세 채널(5)은 원기둥 형상일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다. 미세 채널(5)은 내부공간(5h)을 포함할 수 있다. 미세 채널(5)의 내부공간(5h)은 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다. 미세 채널(5)은 피펫(3)의 일측에 결합될 수 있다. 실시 예들에서, 미세 채널(5)은 피펫(3)과 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 이를 위해 피펫(3)을 탈부착하는 장치가 추가로 제공될 수도 있다. 혹은, 피펫(3) 자체가 미세 채널(5)에 탈착 가능한 구조를 포함할 수도 있다. 피펫(3)은 미세 채널(5)에서 분리되어 교체될 수 있다. 피펫(3)이 한 번 사용되고 나면 용이하게 교체할 수 있다. 따라서 피펫(3)의 재사용에 의해 시료의 교차오염이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 후속 실험의 정밀도는 향상될 수 있다. 미세 채널(5)은 피펫(3)과 압력 균등화 탱크(7)를 연결시킬 수 있다. 미세 채널(5)의 내부공간(5h)은 피펫(3)의 내부공간(3h)과 연통될 수 있다. 미세 채널(5)의 내부공간(5h)을 통해 피펫(3) 내부의 유체는 압력 균등화 탱크(7)로부터 유동될 수 있다. 미세 채널(5)의 직경은 압력 균등화 탱크(7)보다 작을 수 있다. 미세 채널(5)은 복수 개 제공될 수 있다. 도 1을 참고하면, 5개의 미세 채널(5)이 제공된 실시 예가 도시되어 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 미세 채널(5)은 한 개 일수도 있고, 다른 개수일 수도 있다. 미세 채널(5)에 대한 상세한 구성은 후술하기로 한다.
압력 균등화 탱크(7)는 미세 채널(5)에 결합될 수 있다. 압력 균등화 탱크(7)의 단면적은 미세 채널(5)의 단면적보다 클 수 있다. 미세 채널(5)의 단면적이 압력 균등화 탱크(7)의 단면적보다 작으므로, 압력 균등화 탱크(7)에서 발생하는 압력강하보다 미세 채널(5)에서 발생하는 압력강하가 더 클 수 있다. 주입관(8)이 압력 균등화 탱크(7)의 일측에 치우쳐 있어도, 미세 채널들(5)의 일단에 결합된 피펫들(3)의 내부 압력은 모두 동일 또는 유사할 수 있다. 압력 균등화 탱크(7)는 복수 개의 피펫(3)의 각각 내에 위치하는 유체의 압력을 균등하게 조절할 수 있다. 유체의 압력이 균등하게 제어됨에 따라, 유체의 유량도 균등하게 제어될 수 있다. 유체의 유량이 균등하면 복수 개의 피펫을 사용하여도 정밀한 바이오 반응 결과를 얻을 수 있다. 압력 균등화 탱크(7)는 도 1에 도시된 것과 같이 직육면체 형상일수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다. 다른 형태의 압력 균등화 탱크(7)에 대한 실시 예들은 후술하도록 한다.
주입관(8)은 압력 균등화 탱크(7)의 일측에 결합될 수 있다. 실시 예들에서, 주입관(8)은 압력 균등화 탱크(7)의 측면(73)에 결합될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 압력 균등화 탱크(7)의 다른 위치에 결합될 수도 있다. 주입관(8)은 유체가 유동할 수 있는 관 형태일 수 있다. 주입관(8)을 통해 액체 펌프(P)가 압력을 조절하는 유체가 압력 균등화 탱크(7)로 유동할 수 있다.
액체 펌프(P)는 주입관(8)에 결합될 수 있다. 액체 펌프(P)는 주입관(8), 압력 균등화 탱크(7), 미세 채널(5) 및/또는 피펫(3) 내의 유체의 압력을 조절할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 액체 펌프라는 용어는, 액체의 압력을 조절하는 기계를 의미할 수 있다.
저장탱크(S)는 액체 펌프(P)에 연결될 수 있다. 저장탱크(S)는 액체 펌프(P)에 공급될 유체를 저장할 수 있다. 저장탱크(S)는 액체 펌프(P)에 유체를 공급할 수 있다. 실시 예들에서, 저장탱크(S)가 저장하는 유체는 액체일 수 있다. 실시 예들에서, 저장탱크(S)가 저장하는 유체는 세척액일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다.
이동장치(V)는 압력 균등화 탱크(7)를 이동시킬 수 있다. 이동장치(V)의 작동 원리에 대한 상세한 구성은 후술하기로 한다.
제어부(C)는 액체 펌프(P) 및/또는 이동장치(V)를 제어할 수 있다. 제어부(C)는 액체 펌프(P)의 출력을 제어하여 액체 펌프(P)에 연결된 주입관(8), 압력 균등화 탱크(7), 미세 채널(5) 및/또는 피펫(3)의 내부에 위치하는 유체의 압력을 조절할 수 있다. 유체의 압력이 조절됨에 따라, 피펫(3)의 내부공간(3h, 도 4 참고)에 위치하는 유체의 높낮이는 변할 수 있다. 이에 대한 상세한 원리는 후술하도록 한다. 제어부(C)는 이동장치(V)를 제어하여 압력 균등화 탱크(7)의 위치를 조절할 수 있다. 제어부(C)의 제어에 의해 압력 균등화 탱크(7)가 이동하면, 압력 균등화 탱크(7)에 결합된 미세 채널(5) 및/또는 피펫(3)도 이동할 수 있다. 이에 대한 상세한 원리는 후술하도록 한다.
반응칩(1)은 다양한 바이오 반응이 일어나는 장소를 제공할 수 있다. 실시 예들에서, 바이오 반응은 면역반응을 포함할 수 있다. 면역반응은 항원과 항체가 선택적으로 결합하는 항원-항체 결합반응을 의미할 수 있다. 면역반응은 효소면역분석법(Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay, 이하 ELISA)을 포함할 수 있다. ELISA는 효소를 표식자(indicator)로 하여 항원-항체 반응의 양을 측정하는 방법일 수 있다. ELISA에서 표식자 역할을 하는 물질은 효소 외에, 형광 물질, 나노물질, 발광물질 등을 포함할 수도 있다. ELISA에서 항원-항체 고정화, 항원-항체 반응, 표식자 반응이 순차적으로 수행될 수 있다. 각 반응 사이에는 비특이적 반응을 최소화하기 위하여 세척과정이 요구될 수 있다.
반응칩(1)은 반응액 웰(111a 내지 111e 등) 및 반응 웰(131a 내지 131e 등)을 포함할 수 있다.
반응액 웰(111a 등)은 바이오 반응에 필요한 반응액을 보관할 수 있다. 반응액 웰(111a 등)은 내부에 저장공간이 형성된 그릇 형상일 수 있다. 반응액 웰(111a 등)의 단면은 원 모양일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다. 반응액 웰(111a 등)은 덮개를 포함할 수 있다. 덮개는 반응액 웰(111a 등)에 보관되던 반응액이 증발하는 것을 방지할 수 있다. 반응액 웰(111a 등)은 복수 개 제공될 수 있다. 제2 방향(D2)으로 나열된 복수 개의 반응액 웰들(111a 내지 111e 등)은 하나의 반응액 웰 어레이(111)라 칭할 수 있다. 반응액 웰 어레이(111, 113)는 복수 개 제공될 수 있다. 복수 개의 반응액 웰 어레이들(111, 113)의 각각은 서로 제1 방향(D1)으로 이격된 채 배치될 수 있다.
반응 웰(131a 등)은 반응액과 반응을 일으키는 물질이 보관될 수 있다. 반응 웰(131a 등)에서는 반응액 웰들(111a 내지 111e 등)의 각각에 보관되던 반응액에 의해 바이오 반응이 일어날 수 있다. 바이오 반응은 항원-항체 고정화, 항원-항체 반응 또는 표식자 반응 등을 의미할 수 있다. 반응 웰(131a 등)은 내부에 저장공간이 형성된 그릇 형상일 수 있다. 반응 웰(131a 등) 의 단면은 원 모양일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다. 반응 웰(131a 등)은 덮개를 포함할 수 있다. 덮개는 반응 웰(131a 등)에 위치하는 반응액이 증발하는 것을 방지할 수 있다. 반응 웰(131a 등)은 복수 개 제공될 수 있다. 제2 방향(D2)으로 나열된 복수 개의 반응 웰들(131a 내지 131e 등)은 하나의 반응 웰 어레이(131)라 칭할 수 있다. 반응 웰 어레이(131, 133)는 복수 개 제공될 수 있다. 복수 개의 반응 웰 어레이들(131, 133)의 각각은 서로 제1 방향(D1)으로 이격된 채 배치될 수 있다. 반응액 웰 어레이들(111, 113)의 각각과 반응 웰 어레이들(131, 133)의 각각은 제1 방향(D1)으로 번갈아 가며 배치될 수 있다.
실시 예들에서, 본 발명에 따른 바이오 반응 시스템은 폐기용기(B)를 더 포함할 수 있다. 폐기용기(B)는 반응액 웰(111a 내지 111e 등) 및/또는 반응 웰(131a 내지 131e 등)에 보관되던 유체를 수용할 수 있다.
실시 예들에서, 반응칩(1)은 일회용일 수 있다. 반응칩(1)은 사출성형으로 제작될 수 있다. 반응칩(1)은 폴리스티렌(polystyrene), PMMA, COC, polycarbonate 등의 플라스틱을 포함할 수 있다. 반응칩(1)에는 표면처리 공정이 적용될 수 있다. 반응칩(1)은 항체 고정화 및 비특이적 면역 반응을 감소시킬 수 있다.
반응칩(1)은 복수 개의 반응액 웰 및/또는 반응 웰을 포함하므로, 동시에 여러 개의 반응이 진행될 수 있다. 바이오 반응에 필요한 시간은 단축될 수 있다.
실시 예들에서, 바이오 반응 유체 제어장치는 반응을 촉진시키는 촉진 장치(A)를 더 포함할 수 있다. 촉진 장치(A)는 진동 장치 또는 가열 장치를 포함할 수 있다. 촉진 장치(A)는 반응 웰의 하면에 위치할 수 있다. 진동 장치는 반응 웰을 진동시켜서 반응액과 반응을 일으키는 물질 간의 바이오 반응을 촉진시킬 수 있다. 가열 장치는 반응 웰을 가열시켜서 반응액과 반응을 일으키는 물질 간의 바이오 반응을 촉진시킬 수 있다. 바이오 반응에 필요한 시간은 단축될 수 있다.
실시 예들에서, 반응칩(1)은 반응 웰(131a 내지 131e 등)에서 발생한 바이오 반응의 결과를 획득하기 위한 측정 장치(I)를 더 포함할 수 있다. 측정 장치(I)는 반응 웰(131a 내지 131e 등)의 상측 또는 하측에 위치할 수 있다. 측정 장치(I)는 흡광도 측정 장치, 형광 측정 장치, 발광 측정 장치 및/또는 전기 신호 측정 장치를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 바이오 반응 시스템에서 압력 균등화 탱크(7)가 이동하는 과정을 나타낸 사시도이다.
도 2를 참고하면, 이동장치에 의해 압력 균등화 탱크(7)가 제1 방향(D1)으로 이동할 수 있다. 압력 균등화 탱크(7)이 이동에 의해, 피펫들(3)은 반응 웰 어레이(131)의 위에 정렬될 수 있다. 이때 피펫들(3)의 내부공간에는 반응액 웰 어레이(111)에서 흡수한 반응액이 위치할 수 있다.
도 3을 참고하면, 이동장치에 의해 압력 균등화 탱크(7)가 제3 방향(D3)의 반대 방향으로 이동할 수 있다. 반응 웰 어레이(131) 위에 정렬된 피펫들(3)은 반응 웰 어레이(131) 쪽으로 이동할 수 있다. 피펫들(3)의 각각은 반응 웰의 각각에 근접하게 배치될 수 있다. 제어부는 액체 펌프를 제어하여 피펫들(3)의 각각이 반응 웰의 각각에 반응액을 분사하도록 압력을 조절할 수 있다. 이에 대한 상세한 과정은 도 4 내지 도 8을 참고하여 후술하도록 한다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시 예들에 따른 피펫이 작동하는 원리를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참고하면, 피펫(3)은 반응액 웰(111a 내지 111e 등)의 위에 위치할 수 있다. 피펫(3)의 내부에는 내부공간(3h)이 형성될 수 있다. 피펫(3)의 내부공간(3h)은 미세 채널(5)의 내부공간(5h)과 연통될 수 있다.
도 5를 참고하면, 피펫(3)의 내부공간에는 액체가 위치할 수 있다. 실시 예들에서, 액체는 세척액(4)일 수 있다. 세척액(4)은 피펫(3)의 내부공간 일부를 점유하고, 미세 채널(5)의 내부공간을 채울 수 있다. 실시 예들에서, 세척액(4)은 미세 채널(5), 압력 균등화 탱크(7), 주입관(8) 및 액체 펌프(P)를 빈틈없이 채울 수 있다. 작동유체로 액체를 사용함에 따라 압력 변화에 따른 압축성 효과를 제거할 수 있고, 정밀한 유체 제어가 가능할 수 있다. 피펫(3)의 내부공간 중, 세척액(4)의 밑에는 기체(6)가 위치할 수 있다. 실시 예들에서, 기체(6)는 공기일 수 있다. 반응액 웰(111a 내지 111e 등)에는 반응액(2)이 위치할 수 있다. 피펫(3)은 피펫(3)의 일단이 반응액(2)에 담기도록 위치할 수 있다.
도 6을 참고하면, 제어부가 액체 펌프의 출력을 제어하여 세척액(4)의 압력이 변할 수 있다. 세척액(4)이 압력이 변하여 세척액(4)이 제3 방향(D3)으로 이동할 수 있다. 세척액(4)의 하면은 상승할 수 있다. 기체(6)는 제3 방향(D3)으로 이동할 수 있다. 기체(6)가 제3 방향(D3)으로 이동함에 따라, 반응액 웰(111a 내지 111e 등)에 위치한 반응액(2)은 피펫(3)의 내부공간으로 빨려 들어갈 수 있다.
도 7을 참고하면, 도 2 및 도 3의 과정을 거쳐 피펫(3)이 반응 웰(131a 내지 131e 등) 위로 이동될 수 있다. 제어부는 액체 펌프를 제어하여 세척액(4)의 압력을 조절할 수 있다. 세척액(4)의 압력이 변하여 세척액(4)이 제3 방향(D3)의 반대방향으로 이동할 수 있다. 세척액(4)의 하면이 하강하여, 기체(6)를 아래로 밀어낼 수 있다. 기체(6)가 아래로 이동하여 반응액(2)을 아래로 밀어낼 수 있다. 반응액(2)은 반응 웰(131a 내지 131e 등)로 배출될 수 있다. 반응 웰(131a 내지 131e 등)에서는 반응액(2)에 의해 다양한 바이오 반응이 수행될 수 있다.
도 8을 참고하면, 반응 웰등이 세척될 필요가 있을 때, 피펫(3)의 내부공간에 있던 세척액(4)이 외부로 배출될 수 있다. 즉, 제어부가 액체 펌프를 제어하여 세척액(4)의 압력을 조절할 수 있다. 세척액(4)이 기체를 모두 밀어내고, 세척액(4) 자체도 피펫(3)의 외부로 배출될 수 있다. 세척액(4)은 반응 웰 등을 세척할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 바이오 반응 유체 제어장치에 의하면, 반응액을 운반하는 피펫이 세척액을 작동유체로 작동하므로, 하나의 피펫으로 반응액을 운반하면서도 세척액을 배출할 수 있다. 바이오 반응의 중간에 요구되는 세척 과정을 위해 별도의 장비가 필요하지 않을 수 있다. 또한, 압력 균등화 탱크에 연결된 다수의 미세 채널과 다수의 피펫을 이용하여 하나의 펌프를 통해 다수의 반응을 동시에 수행할 수 있다. 이를 통해, 바이오 반응 시스템의 부피는 줄어들 수 있다. 바이오 반응 시스템의 가격은 저렴해질 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 바이오 반응 유체 제어장치에 의하면, 세척액과 반응액이 기체에 의해 분리되어 접촉하지 아니하므로, 세척액과 반응액이 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 반응의 정밀도는 향상될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 압력 균등화 탱크를 나타낸 사시도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 8을 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성에 대한 설명은 편의를 위하여 생략할 수 있다.
도 9를 참고하면, 압력 균등화 탱크(7)의 상면(71)에 주입관(8')이 결합될 수 있다. 상면(71)에 결합된 주입관(8')에 의해 액체 펌프로부터 작동유체가 공급될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 압력 균등화 탱크를 나타낸 사시도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 8을 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성에 대한 설명은 편의를 위하여 생략할 수 있다.
도 10을 참고하면, 압력 균등화 탱크(7')는 제3 방향(D3)으로 갈수록 단면적이 작아지는 형상일 수 있다. 주입관(8'')은 압력 균등화 탱크(7')의 상면(71')에 결합될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 반응칩
111, 113: 반응액 웰 어레이
131, 133: 반응 웰 어레이
111a~111e: 반응액 웰
131a~131e: 반응 웰
3: 피펫
5: 미세 채널
7: 압력 균등화 탱크
71: 상면
73: 측면
8: 주입관
P: 액체 펌프
S: 저장탱크
C: 제어부
V: 이동장치
2: 반응액
4: 세척액
6: 기체
111, 113: 반응액 웰 어레이
131, 133: 반응 웰 어레이
111a~111e: 반응액 웰
131a~131e: 반응 웰
3: 피펫
5: 미세 채널
7: 압력 균등화 탱크
71: 상면
73: 측면
8: 주입관
P: 액체 펌프
S: 저장탱크
C: 제어부
V: 이동장치
2: 반응액
4: 세척액
6: 기체
Claims (19)
- 압력 균등화 탱크;
상기 압력 균등화 탱크로부터 연장되는 복수 개의 미세 채널;
상기 복수 개의 미세 채널의 각각에 결합되며 반응액을 운반하는 복수 개의 피펫; 및
상기 복수 개의 피펫의 내부 압력을 조절하는 액체 펌프; 를 포함하되,
상기 압력 균등화 탱크는 상기 복수 개의 미세 채널 간의 압력을 균등하게 제어하며,
상기 복수 개의 미세 채널의 각각은 동일한 길이를 갖는 바이오 반응 유체 제어장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 피펫의 내부에 위치하는 작동유체는 액체를 포함하는 바이오 반응 유체 제어장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 복수 개의 피펫의 작동유체는 세척액을 포함하는 바이오 반응 유체 제어장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 피펫의 각각은 상기 압력 균등화 탱크에 병렬로 배치되는 바이오 반응 유체 제어장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
제어부를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 액체 펌프를 제어하여 상기 복수 개의 피펫의 작동유체의 압력을 조절하는 바이오 반응 유체 제어장치.
- 제 7 항에 있어서,
이동장치를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 이동장치를 제어하며,
상기 이동장치는 상기 복수 개의 피펫의 위치를 이동시키는 바이오 반응 유체 제어장치.
- 제 1 항에 있어서,
저장탱크를 더 포함하며,
상기 저장탱크는 상기 액체 펌프에 연결되어 상기 액체 펌프에 상기 복수 개의 피펫의 작동유체를 공급하는 바이오 반응 유체 제어장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 복수 개의 피펫의 각각과 상기 복수 개의 미세 채널의 각각은 탈착 가능하게 결합되는 바이오 반응 유체 제어장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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