KR102577031B1 - 고속분주스폿터용 드롭 카운터모듈 및 고속분주스폿터의 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터 분주 횟수 카운팅 방법은 (a) 고속분주스폿터의 헤드부의 노즐을 통하여 공기가 주입되어 시료가 노즐팁의 토출부로부터 토출되는 단계, (b) 토출된 시료가 드롭 카운터 모듈의 개구부를 통하여 타겟플레이트 상에 분주되는 단계, 및 (c) 드롭 카운터 모듈이 시료의 드롭 카운터 모듈의 개구부의 통과를 인식하여 상기 시료의 분주 횟수를 카운팅하는 단계를 포함할 수 있다. 이에, 고속분주스폿터를 이용한 시료의 분주에 있어, 시료의 분주 사실 확인 및 분주 횟수의 정확한 카운팅을 수행할 수 있다.
Description
본 발명은 고속분주스폿터용 드롭 카운터모듈, 이를 이용하는 카운터모듈의 제어방법에 관한 것으로서, 고속분주스폿터를 이용한 시료의 분주시 최소 수십 나노 리터의 단위로 분주되는 시료의 분주 횟수를 정확하게 카운팅(Counting)할 수 있는 고속분주스폿터용 드롭 카운터모듈, 이를 이용하는 카운터모듈의 제어방법에 관한 것이다.
최근 3차원 오가노이드 배양은 신약개발의 새로운 전임상 시험 모델로 크게 주목받고 있다. 기존의 2D 세포주 배양법은 세포가 유래한 위치 본연의 성질을 유지하는 데 필요한 기질과의 상호작용 및 조직 단위의 세포 특성을 재현하기 어려웠으며, 동물 모델은 생체 내 생리활성을 유사하게 모사할 수 있지만, 인체 생리활성 및 유전적 특성 차이로 인해 약물 효능 시험 결과를 완전히 담보할 수 없었다.
이러한 문제점 해결의 대안으로써 3D 오가노이드 기반 플랫폼은 기존 기술 대비 생체환경 모사의 탁월함으로 인하여 약물 스크리닝, 환자 오가노이드 바이오 뱅킹, 뇌 질환 및 감염 질환과 같이 기존에 구현하기 어려웠던 질병 모델링, 유전체 교정을 통한 재생 치료, 환자 유전체 정보와 연계한 맞춤 치료 및 정밀 치료 등 다양한 잠재적 응용 가능성을 보여주고 있다.
오가노이드를 대규모 약물 스크리닝 등에 활용하기 위해서는 대량으로 세포를 오가노이드로 형성시킬 수 있는 배양 플랫폼 등의 다양한 기술들이 필요하다. 특히, 세포와 세포외기질이 혼합된 혼합시료를 고속으로 정확하게 분주할 수 있는 분주 장치인 스폿터(Spotter)가 필수적이다. 동일한 조건을 가지는 오가노이드를 다량/고속으로 동일하게 분주해야 질병 및 약물 분석의 정확성을 담보할 수 있기 때문이다.
종래의 스폿터는 세포 및 세포외기질의 혼합 시료를 스폿터의 노즐로부터 토출하였다. 즉, 시료의 분주는 시료를 실장하고 스폿터 내부에서 발생되는 공기압에 의해 노즐팁의 토출부로 시료가 토출됨에 따라 수행될 수 있었다. 그러나, 종래의 스폿터에서도 한 번에 최소 수십 나노 리터 단위의 적은 양의 시료가 토출될 필요가 있었으며, 이 경우 시료의 정확한 분주 여부를 확인하거나, 시료의 분주 횟수를 카운팅하는 것이 매우 어려웠다. 이에, 스폿터의 노즐팁의 하단부에 탈착가능하면서, 시료 분주 여부 및 분주 횟수를 정확히 확인 및 카운팅할 수 있는 카운팅 모듈에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 시료 분주 여부 및 분주 횟수를 정확하게 확인 및 카운팅할 수 있는 고속분주스폿터용 드롭 카운터모듈 및 고속분주스폿터의 제어방법을 제공하여 시료의 분주시, 빠르고 정확한 분주를 담보하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 고속분주스폿터의 베이스부에서 고속분주스폿터의 헤드부와 탈부착 가능하도록 결합될 수 있는 고속분주스폿터용 드롭 카운터모듈, 이를 이용하는 카운터모듈의 제어방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
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 일 실시 예에 따른 고속분주스폿터의 분주 횟수 카운팅 방법은 (a) 고속분주스폿터의 노즐을 통하여 공기가 주입되어 시료가 토출되는 단계, (b) 토출된 시료가 드롭 카운터 모듈의 개구부를 통하여 타겟 플레이트에 분주되는 단계, 및 (c) 드롭 카운터 모듈이 시료의 드롭 카운터 모듈의 개구부의 통과를 인식하여 상기 시료의 분주 횟수를 카운팅하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 시료 분주 여부 및 분주 횟수를 정확하게 확인 및 카운팅할 수 있는 고속분주스폿터용 드롭 카운터모듈이 제공될 수 있으며, 고속분주스폿터를 이용한 시료의 분주시, 빠르고 정확한 시료의 분주를 담보할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 고속분주스폿터의 베이스부에서 고속분주스폿터의 헤드부와 드롭 카운터 모듈이 탈부착 가능하도록 결합될 수 있으며, 시료의 오염을 막기 위해 별도의 노즐팁이 결합되는 경우에도 정확한 분주 여부 확인 및 분주 회수 카운팅이 가능하다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터의 베이스부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스포터의 제어부를 나타낸 도면이다.
도 4a, 도 4b 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터의 노즐 및 노즐팁의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7a 내지 도 8b은 본 발명의 일 실시예에 따른 드롭 카운터 모듈 로딩을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 드롭 카운터 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터의 베이스부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스포터의 제어부를 나타낸 도면이다.
도 4a, 도 4b 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터의 노즐 및 노즐팁의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7a 내지 도 8b은 본 발명의 일 실시예에 따른 드롭 카운터 모듈 로딩을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 드롭 카운터 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하 본 발명의 다양한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 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.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 "위 (on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
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.
이하에서는 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터(1000)의 구조를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터를 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터의 베이스부를 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스포터의 제어부를 나타낸 도면이다. 도 4a, 도 4b 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터의 노즐 및 노즐팁의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터(1000)는 헤드부(100), 드롭 카운터 모듈(300), 하우징(400) 및 베이스부(500)을 포함하며, 이 경우, 고속분주스폿터(1000)는 시료(LQ)를 연속적으로 빠르고 정확하게 고속분주할 수 있다.
이 경우, 헤드부(100)는 압축 공기가 토출되는 노즐(101), 제어부(110), 토출제어벨브(120) 및 전공 레귤레이터(130)를 포함할 수 있다. 이 경우, 도 4a, 도 4b 및 도 5를 참조하면, 노즐(101)은 탈부착 가능한 일회용 노즐팁(200)을 별도로 로드할 수도 있고(도 4a 및 도 4b 참조), 노즐팁이 노즐(101)에 일체화하여 형성되어 있을 수 있다(도 5 참조).
한편, 노즐팁이 일체화된 노즐(101)을 사용하는 경우(도 5)에는 별도의 시료 저장소(도시되지 않음)를 구비할 수 있으며, 시료(LQ)를 시료 저장소에 수용한 후에 노즐(101)을 통하여 압축공기에 의하여 토출 시킬 수 있다. 이 때, 시료(LQ)가 일회 사용된 후에는 노즐(101)에 잔존하는 시료가 세척되어야 하며, 다시 시료 저장소를 교체하여 새로운 시료가 담아 노즐(101)에 재차 연결되어 시료의 분주에 재사용될 수 있다. 즉, 노즐팁(200)과 노즐(101)이 일체화되어 있을 경우에는 노즐팁(200)이 분리되어 폐기되는 대신에 공기/물 등의 세척을 분사하여 일체화된 노즐팁 및 노즐(101)을 세척할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 제어부(110)는 시료(LQ)의 토출량, 베이스부(500)의 푸셔(515)를 구동시키는 푸셔 실린더(410), 이송축 구동 모터(420) 및 드롭 카운터 모듈(300)을 제어할 수 있다. 푸셔 실린더(410)는 예컨대, 공압을 통하여 푸셔(515)를 구동시키며, 헤드부(100)가 노즐팁(200)을 픽업하는 경우, 또는 시료(LQ)를 분주하는 경우에, 타겟 플레이트(170) 또는 노즐팁 보관부(220) 또는 드롭 카운팅 모듈 고정부(102)를 밀어서 고정시킬 수 있다.
이 경우, 푸셔 실린더(415)는 실린더 동작 상태 감지 센서(415)와 연결되어, 푸셔 실린터(415)에 적절한 공압이 가해져서 타겟 플레이트(170) 또는 노즐팁 보관부(220)을 적절하게 밀어주고 있는지를 확인할 수 있다. 또한, 이송축 구동 모터(420)는 이송축 구동 모터(420)의 회전 위치를 파악하는 센서인 이송축 모터 엔코더(425)와 연결되어, 적절한 위치에 헤드부(100)가 도달하고 있는지 확인할 수 있다.
토출제어벨브(120) 및 전공 레귤레이터(130)는 제어부(110)와 함께 시료(LQ)의 토출량을 제어한다. 토출제어벨브(120)는 노즐(101)로의 압축 공기의 공급 시간을 제어할 수 있다. 이 경우, 전공 레귤레이터(130)는 고압의 압력을 가진 압축 공기를 사용자가 필요로 하는 수준의 압력으로 감소시킨 후 유지시켜 토출제어벨브(120)에 공급하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 드롭 카운터 모듈(300)은 시료(LQ)의 드롭 카운터 모듈(300)의 개구부(305)의 통과를 인식하여 시료(LQ)의 분주 횟수를 카운팅할 수 있으며, LED 발신부(303), LED 수신부(304) 및 개구부(305)를 포함할 수 있다. 한편, 드롭 카운터의 상세한 구성은 도 9 및 도 10에 대한 설명과 함께 추후 설명한다.
하우징(400)은 이송축(450) 및 이송축 구동 모터(420)를 포함할 수 있다. 이 경우, 하우징(400)은 헤드부(100), 드롭 카운터 모듈(300) 및 베이스부(500)을 수용하면서, 헤드부(100)를 이송축(450) 및 이송축 구동 모터(420)을 통하여 시료(LQ)를 타겟 플레이트(170)에 정확하게 드롭하여 스폿팅할 수 있도록 위치시킬 수 있다. 단, 이송축(450) 중 일부는 헤드부(100)의 수직 위치를 조절하기 위하여 헤드부(100)에 수용될 수 있다.
베이스부(500)는 노즐팁 보관부(220)를 대기시키는 노즐팁 수용부(510), 타겟플레이트 수용부(520) 및 타겟플레이트(170) 및 노즐팁 보관부(220)가 안정적으로 수용될 수 있도록 고정시켜주는 푸셔(515)를 포함할 수 있다. 일회용 노즐팁(200)을 사용하는 경우, 노즐팁(200)에 시료(LQ)를 장입하여 노즐팁 보관부(220)에 삽입된 상태로 노즐팁 수용부(510) 위에 놓게 된다. 이 때, 푸셔(515)는 노즐팁 보관부(220)를 고정하여 노즐팁(200)이 안정적으로 로딩되도록 한다. 한편, 타겟플레이트 수용부(520)는 시료(LQ)의 분주시에 타겟 플레이트(170)를 고정시켜 줄 수 있다. 이 때, 타겟 플레이트(170)는 필라(175)를 포함할 수 있고, 웰 형태일 수도 있다.
이하에서는 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터(1000)의 제어방법에 대하여 상세하게 설명한다. 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터의 제어방법을 나타낸 흐름도이다. 도 7a 내지 도 8b은 본 발명의 일 실시예에 따른 드롭 카운터 모듈 로딩을 설명하기 위한 도면이다. 도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 드롭 카운터 모듈의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터(1000)의 헤드부(100)에 일회용 노즐팁(200)이 로딩될 수 있다(S100). 이 경우, 일회용 노즐팁(200) 로딩 단계(S100)는 선택적인 단계로서 노즐팁이 일체화된 노즐(101)을 사용하는 경우에는 본 단계는 생략될 수 있다.
이 경우, 탈부착 가능한 일회용 노즐팁(200)은 노즐(101)에 탈부착 가능하도록 연결되고 탄성 재료(예컨대, 폴리프로필렌(polypropylene) 등)로 이루어질 수 있으며 내부에 시료(LQ)가 담길 수 있다. 이 때, 이송축(450) 및 이송축 구동 모터(420)는 제어부(110)의 제어에 의하여 노즐팁 수용부(510)의 상측으로 이동하고, 헤드부(100)이 다시 하측(중력 방향)으로 이동하면서 시료(LQ)가 담겨있는 노즐팁(200)을 픽업하여 노즐팁(200)이 로딩될 수 있다. 이 때, 일회용 노즐팁(200)은 자체적인 탄성에 의하여 노즐(101)에 결합된다. 일회용 노즐팁(200)을 사용하는 경우에는, 시료(LQ)의 데드 볼륨(dead volume)이 최소화된다. 즉, 사용하지 못하고 남게 되는 시료(LQ)가 최소화될 수 있으며, 이 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터(1000)는 아주 작은 용량 예를 들어, 40nL, 바람직하게는 20nL 이하의 시료도 분주 가능하며, 분주 균일도도 10% 이내로 제어할 수 있다.
이 경우, 노즐팁(200)은 내부에 시료(LQ)를 실장할 수 있으며, 실장된 시료(LQ)가 분주되고 난 후에 잔존 시료를 포함하는 노즐칩(200) 자체가 폐기될 수 있다. 즉, 고속분주스폿터(1000)의 노즐(101)에 시료(LQ)가 실장된 노즐팁(200)이 결합되고 고속분주스폿터(1000)의 시료(LQ)의 분주가 모두 수행되고 난 후에는, 결합되었던 노즐팁(200)은 노즐(101)로부터 분리되어 폐기될 수 있다.
노즐팁(200)에 실장되는 시료(LQ)는 환자 유래 조직으로부터 추출한 세포 및 세포외기질(즉, 스폿팅 소재)을 포함할 수 있다. 세포는 조직을 원심분리하여 추출할 수 있고, 스폿팅 소재인 세포외기질은 매트리겔, 콜라겐, BME, 알지네이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 때, 스폿팅 소재는 세포외기질을 포함하기 때문에, 노즐팁(200)의 토출부(232)을 통하여 평소에는 토출되지 않으며, 압축 공기로 압력을 가할 때에만 토출되게 된다. 이 때, 노즐팁(200)은 탄성 소재로 이루어져 있기 때문에, 압력 공기가 가해질 때에 시료(LQ)를 토출한 후 다시 본래의 토출부(232)의 크기를 유지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고속분주스폿터(1000)는 바이오 시료(LQ)를 입체적인 형상으로 스폿팅할 수 있다는 점에서 일반적인 약물을 분주하는 디스펜서와는 다르다. 따라서, 3차원 오가노이드 또는 3차원 오가노이드를 배양하기 위한 바이오 시료(LQ)를 분주하는 것에 최적화되어 있다.
이어서, 노즐팁(200)의 하부에 드롭 카운터 모듈(300)이 결합된다(S200). 드롭 카운터 모듈(300)은 헤드부(100)(및 노즐팁(200))의 하부에서 헤드부(100)를 향하는 상부 방향으로 헤드부(100)와 결합할 수 있다.
드롭 카운터 모듈(300)은 평상시에는 베이스부(500)의 드롭 카운터 모듈 수용부(530)에 수용되어 대기한다. 노즐팁(200)이 결합되거나, 시료(LQ)의 분주 프로세스가 시작되면, 헤드부(100)는 이송축(450) 및 이송축 구동 모터(420) 및 제어부(110)의 제어에 의하여 드롭 카운터 모듈 수용부(530) 위로 이동한다. 그리고, 헤드부(100)은 이송축(450) 및 이송축 구동 모터(420) 및 제어부(110)의 제어에 의하여 하방으로 하강하여 드롭 카운터 모듈(300)을 픽업하여 로드하게 된다.
이 때, 노즐팁(200)의 형상에 대응되는 드롭 카운터 모듈(300)의 노즐 수용 홈(306)에 노즐팁(200)이 유입된다. 노즐 수용 홈(306)은 드롭 카운터 모듈(300)과 노즐팁(200)이 결합할 경우에 유입되는 노즐팁(200) 형상에 대응되는 홈일 수 있다. 노즐 수용 홈(306)은 노즐팁(200)의 일부가 유입될 수도 있다. 노즐 수용 홈(306)은 노즐팁(200)이 유입되었을 경우에 노즐팁(200)이 시료를 토출할 수 있도록 노즐팁(200)의 토출부(232)에 대응되는 개구를 가질 수 있다. 즉, 노즐 수용 홈(306)은 헤드부(100)와 드롭 카운터 모듈(300)이 결합될 때, 노즐팁(200)이 유입되어 안착될 수 있고, 노즐팁(200)에 대응하는 개구를 가질 수 있다. 노즐 수용 홈(306)의 수는 헤드부(100)의 노즐(101)의 수에 대응될 수 있다.
그리고, 드롭 카운터 모듈(300)의 모듈 위치 가이드(302)가 모듈 위치 가이드(302)의 형상에 대응되는 헤드부(100)의 모듈 위치 결정홈(103)에 유입된다. 드롭 카운터 모듈(300)의 모듈 위치 가이드(302)는 노즐 수용 홈(306)의 연장 방향과 동일한 방향으로 연장된 바(bar) 형태의 돌출된 구조를 가질 수 있다. 헤드부(100)에는 모듈 위치 가이드(302)가 유입될 수 있는 모듈 위치 가이드(302)의 형상에 대응되는 홈인 모듈 위치 결정홈(103)이 존재할 수 있다. 헤드부(100)와 드롭 카운터 모듈(300)이 서로 결합되는 경우, 드롭 카운터 모듈(300)의 모듈 위치 가이드(302)는 헤드부(100)의 모듈 위치 결정홈(103)에 유입될 수 있다. 이러한 경우, 드롭 카운터 모듈(300)은 모듈 위치 결정홈(103)의 연장 방향을 따라 헤드부(100)와 결합할 수 있어, 올바른 결합 방향을 유지한 상태에서 드롭 카운터 모듈(300)의 결합이 이루어질 수 있다.
이 때, 모듈 위치 가이드(302)는 복수의 노즐 수용 홈(306) 사이에 배치된다. 모듈 위치 가이드(302)는 노즐 수용 홈(306)과 동일한 방향으로 연장될 수 있고, 나란하게 배치된 복수의 노즐 수용 홈(306) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 복수의 노즐 수용 홈(306)은 나란히 배치된 제1 노즐 수용 홈(306) 내지 제4 노즐 수용 홈(306)을 포함할 수 있다. 그리고, 모듈 위치 가이드(302)는 최소한 2개 이상일 수 있으며, 제1 모듈 위치 가이드(302) 및 제2 모듈 위치 가이드(302)를 포함할 수 있다. 제1 모듈 위치 가이드(302)는 제1 노즐 수용 홈(306)과 제2 노즐 수용 홈(306) 사이에 배치될 수 있고, 제2 모듈 위치 가이드(302)는 제3 노즐 수용 홈(306) 및 제4 노즐 수용 홈(306) 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 모듈 위치 가이드(302)의 수, 위치, 및 노즐 수용 홈(306)의 수, 위치는 이에 제한되는 것은 아니다.
그리고, 헤드부(100)로부터의 드롭 카운터 모듈(300)의 이탈이 방지되도록, 노즐(101)의 연장방향에 수직으로 돌출된 헤드부(100)의 고정부(102)에 드롭 카운터 모듈(300)의 고정 바(301)가 결합되면서 드롭 카운터 모듈(300)가 픽업된다. 구체적으로, 헤드부(100)는 드롭 카운터 모듈(300)의 고정 바(301)와 결합되어 헤드부(100)와 드롭 카운터 모듈(300)의 결합을 유지시킬 수 있는 고정부(102)를 포함할 수 있다. 헤드부(100)의 고정부(102)는 노즐(101)의 연장 방향과 수직인 방향으로 돌출될 수 있다. 그리고, 드롭 카운터 모듈(300)은 노즐 수용 홈(306)의 연장 방향과 수직인 방향으로 연장된 바(bar) 형태의 고정 바(301)를 포함할 수 있다. 이 때, 고정부(102)와 고정 바(301) 중 적어도 하나는 탄성 소재를 포함할 수 있다. 즉, 고정부(102)가 탄성 소재를 포함하는 경우 고정 바(301)는 탄성이 없는 소재만으로 이루어질 수 있고, 고정 바(301)가 탄성 소재를 포함하는 경우 고정부(102)는 탄성이 없는 소재로만 이루어질 수 있다. 이와 달리, 고정부(102)와 고정 바(301) 모두 비탄성 소재로 이루어질 수도 있다.
드롭 카운터 모듈(300)이 노즐(101)의 연장 방향으로 헤드부(100)와 가까워져 고정 바(301)와 고정부(102)가 접촉할 경우 고정 바(301)가 고정부(102)에 미는 힘을 작용할 수 있고, 고정 바(301)와 고정부(102) 중 적어도 하나가 탄성 소재를 포함함에 따라 고정 바(301)는 돌출된 고정부(102)를 밀어내며 헤드부(100) 방향으로 더욱 유입될 수 있다. 드롭 카운터 모듈(300)과 헤드부(100)의 결합이 완료된 상태에서, 드롭 카운터 모듈(300)과 헤드부(100)가 멀어지는 방향으로 힘이 작용할 경우, 고정 바(301)는 돌출된 고정부(102)에 걸리며 드롭 카운터 모듈(300)과 헤드부(100)가 분리되지 못하도록 고정력을 작용할 수 있다.
이어서, 시료(LQ)가 노즐(101)을 통하여 노즐팁(200)에 공기가 주입되어 토출된다(S300). 즉, 시료(LQ)가 드롭 카운터 모듈(300)의 개구부(305)를 통하여 타겟 플레이트(170)의 웰(미도시) 또는 필러(175) 상에 분주된다. 노즐팁(200)의 토출부(232)를 통하여 토출된 시료(LQ)는 드롭 카운터 모듈(300)의 개구부(305)를 통하여 외부로 토출되어 웰(미도시) 또는 필러(175) 상에 분주될 수 있다.
이어서, 드롭 카운터 모듈(300)이 시료(LQ)의 드롭 카운터 모듈(300)의 개구부(305)의 통과를 인식하여 시료(LQ)의 분주 횟수를 카운팅한다(S400). 구체적으로, 드롭 카운터 모듈(300)은 개구부(305)와 인접하여 배치되는 LED 발신부(303) 및 LED 수신부(304)를 포함할 수 있다. LED 발신부(303)는 LED 수신부(304)를 향하여 적외선 또는 가시광선을 발생시키는 구성이며, LED 수신부(304)는 LED 발신부(303)로부터 조사된 적외선 또는 가시광선을 수신하여 인식하는 구성이다. 드롭 카운터 모듈(300)의 LED 발신부(303)는 드롭 카운터 모듈(300)의 개구부(305)를 가로질러 드롭 카운터 모듈(300)의 LED 수신부(304)를 향하여 적외선 또는 가시광선을 조사한다. LED 발신부(303)와 LED 수신부(304)를 연결한 직선(적외선 또는 가시광선이 이동하는 경로)은 개구부(305)를 통하여 외부로 분주되는 시료(LQ)의 분주 이동 경로와 수직일 수 있으며, 적외선 또는 가시광선은 분주되어 개구부(305)를 통과하는 시료(LQ)를 향하여 조사될 수 있다.
이때, 드롭 카운터 모듈(300)의 개구부(305)를 통과하는 시료(LQ)에 의한 적외선 또는 가시광선의 수신 중단(또는 수신량 감소)에 의하여 LED 수신부(304)가 시료(LQ)의 분주 횟수를 카운팅한다. 구체적으로, LED 발신부(303)가 LED 수신부(304)를 향하여 조사하는 적외선 또는 가시광선은 시료(LQ)가 분주되지 않을 경우에 LED 수신부(304)에 도달하여 LED 수신부(304)에 의하여 인식될 수 있으나, 시료(LQ)가 분주되어 개구부(305)를 통과하는 시점에는 시료(LQ)에 의하여 LED 수신부(304)에 도달하지 못할 수 있어 LED 수신부(304)에 의하여 인식되지 못할 수 있다(또는 LED 수신부(304)에 의하여 인식되는 적외선 또는 가시광선의 양이 감소될 수 있다).
드롭 카운터 모듈(300)은 LED 수신부(304)를 이용하여 적외선 또는 가시광선의 인식과 인식중단(또는 인식양의 증감)을 이용하여 시료(LQ)가 개구부(305)를 통과했다는 것을 인식할 수 있고, 이에 기초하여 시료(LQ)의 분주 횟수를 카운팅할 수 있다. 시료(LQ)의 분주를 인식하는 경우에는 분주 회수는 제어부에 의하여 그 결과를 모니터(디스플레이)에 표시할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 하나 이상이 서로 결합되어 새로운 실시예를 구성할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 고속분주스폿터 분주 횟수 카운팅 방법은 (a) 고속분주스폿터의 노즐을 통하여 노즐팁에 공기가 주입되어 노즐팁 내의 시료가 노즐팁의 토출부로부터 토출되는 단계, (b) 토출된 시료가 드롭 카운터 모듈의 개구부를 통하여 필러 상에 분주되는 단계, 및 (c) 드롭 카운터 모듈이 시료의 드롭 카운터 모듈의 개구부의 통과를 인식하여 상기 시료의 분주 횟수를 카운팅하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, (c) 단계는, 드롭 카운터 모듈의 LED 발신부가 드롭 카운터 모듈의 개구부를 가로질러 드롭 카운더 모듈의 LED 수신부를 향하여 적외선 또는 가시광선을 조사하는 단계, 및 드롭 카운터 모듈의 개구부를 통과하는 시료에 의한 적외선 또는 가시광선의 수신 중단에 의하여 LED 수신부가 시료의 분주 횟수를 카운팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 방법은 노즐팁의 하부에 드롭 카운터 모듈을 결합시키는 단계를 더 포함하되, 노즐팁의 형상에 대응되는 드롭 카운터 모듈의 노즐 수용 홈에 노즐팁이 유입되는 단계, 및 드롭 카운터 모듈의 모듈 위치 가이드가 모듈 위치 가이드의 형상에 대응되는 헤드부의 모듈 위치 결정홈에 유입되는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 모듈 위치 가이드는 복수의 노즐 수용 홈의 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 방법은 노즐팁의 하부에 드롭 카운터 모듈을 결합시키는 단계를 더 포함하되, 헤드부로부터의 드롭 카운터 모듈의 이탈이 방지되도록, 노즐의 연장방향에 수직으로 돌출된 헤드부의 고정부에 드롭 카운터 모듈의 고정 바가 결합되는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 드롭 카운터 모듈은 고속분주스폿터의 노즐에 연결되는 노즐팁의 하부에 결합되고, 노즐팁 내부로부터 토출된 시료가 통과하는 개구부, 개구부를 가로질러 적외선 또는 가시광선을 발신하는 LED 발신부, 및 LED 발신부로부터 적외선 또는 가시광선을 수신하는 LED 수신부를 포함하고, 시료의 개구부의 통과를 인식하여 시료의 분주 횟수를 카운팅하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 노즐팁의 형상에 대응되어 노즐팁이 유입되는 노즐 수용 홈, 및 헤드부의 모듈 위치 결정홈에 유입되는 모듈 위치 가이드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 모듈 위치 가이드는 복수의 노즐 수용 홈의 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 고속분주스폿터의 헤드부의 돌출된 고정부에 결합되어 드롭 카운터 모듈의 헤드부로부터의 이탈이 방지되는 고정 바를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 고속분주스폿터는 드롭 카운터 모듈, 및 노즐팁에 공기를 주입하는 노즐을 포함하는 헤드부를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 시료 분주 여부 및 분주 횟수를 정확하게 확인 및 카운팅할 수 있는 고속분주스폿터용 드롭 카운터 모듈이 제공될 수 있으며, 고속분주스폿터를 이용한 시료의 분주시, 빠르고 정확한 시료의 분주를 담보할 수 있는 현저한 효과가 있다. 특히, 40nL이하 바람직하게는 20nL 이하의 분주 시에는 일반적인 수단으로서는 드랍을 확인하기 어렵다. 특히, 일반적인 노즐이나 시료의 주입 경로 상에 드롭 카운팅할 수 있는 모듈을 설치하여도 이를 정확하게 카운팅하기 어려우며, 시료가 드롭되기 직전에 카운팅해야만 정확한 카운팅을 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 고속분주스폿터의 베이스부에서 고속분주스폿터의 헤드부와 드롭 카운터 모듈이 탈부착 가능하도록 결합될 수 있으며, 시료의 오염을 막기 위해 별도의 노즐팁이 결합되는 경우에도 정확한 분주 여부 확인 및 분주 회수 카운팅이 가능하다. 특히, 단, 40nL이하 바람직하게는 20nL 이하의 시료 분주 시에는 일회용 노즐팁이 특히 유용한데, 이 경우에, 탈부착 가능한 카운팅 모듈을 사용하여야만 드롭 여부를 명확하게 확인할 수 있어서 본 발명은 특히 유용하다고 할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
이상에서, 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1000: 고속분주스폿터 100: 헤드부
101: 노즐 102: 고정부
103: 모듈 위치 결정홈 200: 노즐팁
300: 드롭 카운터 모듈 301: 고정 바
302: 모듈 위치 가이드 303: LED 발신부
304: LED 수신부 305: 개구부
306: 노즐 수용 홈 LQ: 시료
101: 노즐 102: 고정부
103: 모듈 위치 결정홈 200: 노즐팁
300: 드롭 카운터 모듈 301: 고정 바
302: 모듈 위치 가이드 303: LED 발신부
304: LED 수신부 305: 개구부
306: 노즐 수용 홈 LQ: 시료
Claims (10)
- (a) 탄성재료로 구성되는 일회용 노즐팁에 세포 및 세포외기질을 포함하는 시료를 장입하고 상기 일회용 노즐팁을 노즐팁 수용부에 보관하는 단계;
(b) 상기 노즐팁 수용부 상에서 고속분주스폿터의 헤드부가 하측으로 이동하여 상기 노즐팁과 상기 헤드부의 노즐이 상기 노즐팁의 탄성으로 결합되는 단계;
(c) 상기 노즐팁이 결합된 상기 노즐이 드롭 카운터 모듈 수용부에 대기하는 드롭 카운터 모듈 상으로 이동하고, 상기 노즐팁이 상기 드롭 카운터 모듈 내의 상기 노즐팁의 형상에 대응되는 노즐팁 수용 홈 내로 유입된 후 상기 헤드부가 상기 드롭 카운터 모듈을 픽업하여 착탈가능하게 결합하는 단계;
(d) 상기 노즐로부터 압축공기에 의하여 상기 노즐팁의 토출부로부터 토출되는 단계;
(e) 상기 시료가 상기 노즐팁 수용 홈 내의 개구부를 통하여 웰 또는 필러에 입체적인 형상으로 분주되는 단계; 및
(f) 상기 드롭 카운터 모듈이 상기 시료의 상기 드롭 카운터 모듈의 상기 개구부의 통과를 인식하여 상기 시료의 분주 횟수를 카운팅하는 단계를 포함하는, 고속분주스폿터 분주 횟수 카운팅 방법. - 제1항에 있어서,
상기 (f) 단계는,
상기 드롭 카운터 모듈의 LED 발신부가 상기 드롭 카운터 모듈의 상기 개구부를 가로질러 상기 드롭 카운터 모듈의 LED 수신부를 향하여 적외선 또는 가시광선을 조사하는 단계; 및
상기 드롭 카운터 모듈의 개구부를 통과하는 상기 시료에 의한 상기 적외선 또는 가시광선의 수신 중단에 의하여 상기 LED 수신부가 상기 시료의 분주 횟수를 카운팅하는 단계를 더 포함하는, 고속분주스폿터 분주 횟수 카운팅 방법. - 제1항에 있어서,
상기 드롭 카운터 모듈의 모듈 위치 가이드가 상기 모듈 위치 가이드의 형상에 대응되는 상기 헤드부의 모듈 위치 결정홈에 유입되는 단계를 더 포함하는, 고속분주스폿터 분주 횟수 카운팅 방법. - 제3항에 있어서,
상기 모듈 위치 가이드는 복수의 상기 노즐팁 수용 홈의 사이에 배치되는, 고속분주스폿터 분주 횟수 카운팅 방법. - 제1항에 있어서,
상기 드롭 카운터 모듈을 픽업하는 단계는 상기 헤드부로부터의 상기 드롭 카운터 모듈의 이탈이 방지되도록, 상기 노즐의 연장방향에 수직으로 돌출된 상기 헤드부의 고정부에 상기 드롭 카운터 모듈의 고정 바가 결합되는 단계를 더 포함하는, 고속분주스폿터 분주 횟수 카운팅 방법. - 드롭 카운터 모듈이 대기하는 드롭 카운터 모듈 수용부;
탄성재료로 이루어지고 세포 및 세포외기질을 포함하는 시료를 장입한 일회용 노즐팁이 대기하는 노즐팁 수용부;
압축공기를 노즐을 통해 분사하고, 상기 노즐을 수용하고, 상기 노즐팁 위에서 하측으로 이동하여 상기 노즐팁의 탄성으로 상기 노즐과 상기 노즐팁을 결합시키는 헤드부;
상기 드롭 카운터 모듈 수용부 상에서 상기 헤드부에 착탈 가능하게 픽업되는 상기 드롭 카운터 모듈 및
상기 헤드부를 이송하는 이송축 및 이송축 구동모터를 포함하되,
상기 드롭 카운터 모듈은 노즐팁 수용 홈; 상기 노즐팁 내부로부터 토출된 시료가 통과하며 상기 노즐팁 수용 홈 내에 마련된 개구부; 상기 개구부를 가로질러 적외선 또는 가시광선을 발신하는 LED 발신부; 및 상기 LED 발신부로부터 적외선 또는 가시광선을 수신하는 LED 수신부를 포함하고,
상기 드롭 카운터 모듈은 상기 시료의 상기 개구부의 통과를 인식하여 상기 시료의 분주 횟수를 카운팅하고,
상기 헤드부가 드롭 카운터 모듈 수용부 상으로 이동하고, 상기 노즐팁이 상기 드롭 카운터 모듈 내의 상기 노즐팁의 형상에 대응되는 노즐팁 수용 홈 내로 유입되도록 이동하여 상기 드롭 카운터 모듈을 픽업하여 착탈가능하게 결합하도록 동작하는 것을 특징으로 하는, 고속분주스폿터 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 드롭 카운터 모듈은 상기 고속분주스폿터의 헤드부의 모듈 위치 결정홈에 유입되는 모듈 위치 가이드를 더 포함하는, 고속분주스폿터 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 모듈 위치 가이드는 복수의 상기 노즐팁 수용 홈의 사이에 배치되는, 고속분주스폿터 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 드롭 카운터 모듈은 상기 고속분주스폿터의 헤드부의 돌출된 고정부에 결합되어 상기 드롭 카운터 모듈의 상기 헤드부로부터의 이탈이 방지되는 고정 바를 더 포함하는, 고속분주스폿터 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020230037289A KR102577031B1 (ko) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 고속분주스폿터용 드롭 카운터모듈 및 고속분주스폿터의 제어방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230037289A KR102577031B1 (ko) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 고속분주스폿터용 드롭 카운터모듈 및 고속분주스폿터의 제어방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102577031B1 true KR102577031B1 (ko) | 2023-09-11 |
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ID=88020264
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102577031B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1114630A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 分注装置 |
| US20110221815A1 (en) * | 2008-10-15 | 2011-09-15 | Kenneth Ward | Method Of Detecting Drops |
| KR20200118063A (ko) * | 2018-02-02 | 2020-10-14 | 디스펜딕스 게엠베하 | 자동 부피 측정 장치 |
-
2023
- 2023-03-22 KR KR1020230037289A patent/KR102577031B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1114630A (ja) * | 1997-06-20 | 1999-01-22 | Sanyo Electric Co Ltd | 分注装置 |
| US20110221815A1 (en) * | 2008-10-15 | 2011-09-15 | Kenneth Ward | Method Of Detecting Drops |
| KR20200118063A (ko) * | 2018-02-02 | 2020-10-14 | 디스펜딕스 게엠베하 | 자동 부피 측정 장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102577031B9 (ko) | 2024-01-11 |
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