KR102633098B1 - 자기 보조 분리 장치 및 관련 방법 - Google Patents

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Abstract

표적 물질이 내부에 현탁된 매체로부터 표적 물질을 분리하기 위한 자기 보조 분리 장치, 및 관련 방법이 제공된다. 일 양태에 따라, 자기 분리기는 매체를 포함하는 하나 이상의 컨테이너를 수용하도록 구성된 개구부를 가지는 프레임을 포함할 수 있다. 또한, 자기 분리기는, 하나 이상의 컨테이너가 제1 및 제2 자기장 생성 요소들 사이에 배치될 수 있도록 프레임의 대향 측면들 상에 장착된 제1 및 제2 자기장 생성 요소를 포함할 수 있다. 다른 양태에 따라, 작업 스테이션이 매체를 포함하는 하나 이상의 컨테이너를 수용하기 위한 작업 표면, 유체 전달 부재, 유체 전달 부재를 이동시키도록 구성된 자동화된 조작기, 및 하나 이상의 컨테이너로부터 먼 위치와 하나 이상의 컨테이너에 인접한 다른 위치 사이에서 각각 이동될 수 있는 복수의 자기장 생성 요소를 포함한다.

Description

자기 보조 분리 장치 및 관련 방법{MAGNETIC ASSISTED SEPARATION APPARATUSES AND RELATED METHODS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2017년 7월 19일자로 출원되고 그 전체 내용이 참조로 본원에 포함되는 미국 가특허출원 제 62/534,563호에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 개시 내용은 일반적으로 분리 장치 및 방법에 관한 것이고, 보다 특히, 표적 물질의 하류 프로세싱 또는 분석을 돕기 위해서, 표적 물질이 현탁된 유체 매체로부터 생체 분자와 같은 표적 물질을 분리하는 것에 관한 것이다.
특정 진단, 연구, 및 약물 제조 활동은, 세포 배양체 또는 다른 생물학적 혼합물 내에 함유된, 단백질과 같은, 표적 물질의 격리로부터 이득을 취하거나 그러한 격리를 필요로 한다. 이러한 과제는 과거에 다양한 기술을 통해서 달성되었다. 이러한 것 중 일부는, 표적 물질이 생물학적 혼합물의 외부로 석출되도록, 표적 물질의 용해도를 변경하는 것을 필요로 한다. 특정의 다른 기술은, 상이한 밀도의 입자들을 고정 점을 중심으로 고속으로 회전시킴으로써 상이한 밀도의 입자들을 분리시키는 원심 분리를 필요로 한다. 또 다른 기술은, 생물학적 혼합물의 구성 성분이 상이한 속도로 이동되는 필터링 재료를 통해서 생물학적 혼합물을 통과시킬 것을 필요로 하는 크로마토그래피를 기초로 한다.
그러한 통상적인 정제 기술 및 다른 기술은 시간-소모적, 노동-집약적이고 및/또는 비교적 적은 샘플 크기로 제한되는 경향이 있다. 예를 들어, 원심 분리는 테스트 관 또는 병 내에서 전형적으로 실행되고, 이는 주어진 시간에 프로세스될 수 있는 재료의 부피를 제한할 수 있다. 또한, 특정 통상적 정제 기술은, 비효율적일 수 있고 교차-오염 위험을 높일 수 있는, 다양한 컨테이너들 사이에서 실험실 기술자가 수작업으로 유체를 피펫팅할 것을 요구할 수 있다.
본 개시 내용은, 본원에서 설명된 해결과제 또는 필요성 중 하나 이상을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 다른 이점 및 장점을 제공할 수 있는, 기존 정제 장치 및 방법에 대한 유리한 대안을 구현하는 정제 관련 장치 및 방법을 기술한다.
본 개시 내용의 일 양태는 표적 물질이 현탁된 매체로부터 표적 물질을 분리 또는 제거하기 위한 자기 분리기를 제공한다. 자기 분리기는 매체를 포함하는 적어도 하나의 컨테이너 또는 용기를 수용하도록 구성된 제1 개구부를 갖는 프레임을 포함할 수 있다. 자기 분리기는 또한 제1 자기장 생성 요소 및 제2 자기장 생성 요소를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 자기장 생성 요소는, 적어도 하나의 컨테이너가 제1 및 제2 자기장 생성 요소 사이에 배치될 수 있도록 서로 거리를 두고 프레임의 대향 측면들 상에 장착될 수 있다.
본 개시 내용의 다른 양태는 정제 방법을 제공하고, 그러한 정제 방법은: (a) 표적 물질이 현탁된 매체를 컨테이너 또는 용기에 첨가하는 단계; (b) 복수의 자기 비드를 컨테이너에 첨가하는 단계로서, 표적 물질이 복수의 자기 비드와 일시적으로 결합되는, 단계; 및 (c) 제1 자기장 생성 요소와 제2 자기장 생성 요소 사이에 컨테이너를 배치하는 단계로서, 제1 및 제2 자기장 생성 요소가 프레임에 의해서 서로 거리를 두고 유지되며, 제1 자기장 생성 요소 또는 제2 자기장 생성 요소 중 적어도 하나가 복수의 자기 비드를 자기적으로 끌어 당기고 컨테이너의 내부 표면에 반하여(against) 유지하는, 단계를 포함할 수 있다.
본 개시 내용의 부가적인 양태는 표적 물질이 현탁된 매체로부터 표적 물질을 분리하기 위한 작업 스테이션을 제공한다. 작업 스테이션은 매체를 포함하는 적어도 하나의 컨테이너 또는 용기를 수용하기 위한 작업 표면, 및 적어도 하나의 컨테이너에 그리고 그로부터 유체를 전달하도록 구성된 유체 전달 부재를 포함할 수 있다. 또한, 작업 스테이션은 유체 전달 부재를 작업 표면에 대해서 이동시키도록 구성된 자동화된 조작기를 포함할 수 있다. 또한, 작업 스테이션은 복수의 자기장 생성 요소를 포함할 수 있고, 각각의 자기장 생성 요소는 적어도 하나의 컨테이너로부터 먼 제1 위치와 적어도 하나의 컨테이너에 인접하는 제2 위치 사이에서 작업 표면에 대해서 이동될 수 있다.
본 개시 내용의 또 다른 양태는 정제 방법을 제공하고, 그러한 정제 방법은: (a) 작업 표면, 작업 표면에 대해서 이동 가능하고 유체 전달 부재를 수반하는 자동화된 조작기, 및 서로 측방향으로 이격되어 복수의 행을 형성하는 복수의 자기장 생성 요소를 가지는 작업 스테이션을 제공하는 단계; (b) 표적 물질이 현탁된 적어도 하나의 매체를 복수의 컨테이너 또는 용기에 첨가하는 단계; (c) 복수의 자기 비드를 복수의 컨테이너에 첨가하는 단계로서, 표적 물질이 복수의 자기 비드에 일시적으로 결합되는, 단계; 및 (d) 복수의 자기장 생성 요소가 복수의 자기 비드를 자기적으로 끌어 당기고 복수의 컨테이너 중의 각각의 컨테이너의 내부 표면에 반하여 유지하도록, 복수의 컨테이너를 복수의 자기장 생성 요소들 사이에 형성된 복수의 행으로 배열하는 단계를 포함할 수 있다.
첨부 도면과 함께 이하의 설명으로부터 개시 내용을 보다 완전하게 이해할 것으로 생각한다. 다른 요소를 더 명확하게 도시하기 위해서, 선택된 요소의 생략에 의해서 도면의 일부가 단순화되었을 수 있다. 상응하게 작성된 설명에서 명백하게 설명된 경우를 제외하고, 일부 도면에서의 그러한 요소의 생략이 반드시 임의의 실시예에서 특정 요소의 존재 또는 부재를 나타내는 것은 아니다. 또한, 어떠한 도면도 필수적으로 실제 축척으로 그려진 것은 아니다.
도 1은 본 개시 내용의 원리에 따른 자기 분리기의 실시예의 상면 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자기 분리기의 전방 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 자기 분리기의 후방 사시도이다.
도 4는, 유체 매체 및 자기 비드를 포함한 컨테이너가 적재된, 도 1에 도시된 자기 분리기의 횡단면이다.
도 5는 본 개시 내용의 원리에 따른 자기 분리기의 다른 실시예의 사시도이다.
도 6a 내지 도 6g는 본 개시 내용의 원리에 따른 정제 방법의 일 실시예의 단계를, 연대 순으로, 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 개시 내용의 원리에 따른 자기 분리를 위한 작업 스테이션의 실시예의 개략적 표상의 정면 평면도이다.
도 8는 도 7에 도시된 작업 스테이션의 개략적 표상의 측면 평면도이다.
도 9는 본 개시 내용의 원리에 따른 작업 스테이션의 실시예의 정면 사시도이다.
본 개시 내용은 일반적으로 단백질과 같은 표적 물질을 표적 물질이 현탁된 유체 매체로부터 분리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 넓은 의미에서, 본원에서 개시된 장치 및 방법은 하나 이상의 자기장 생성 요소를 표적 물질을 갖는 매체를 포함하는 하나 이상의 컨테이너의 외부에 인접 배치하는 것을 포함한다. 복수의 자기 비드가 매체 내에 잠수될 수 있고 표적 물질과 결합될 수 있다. 하나 이상의 자기장 생성 요소가, 표적 물질과 결합된 자기 비드를 자기적으로 끌어 당길 수 있고 자기 비드를 하나 이상의 컨테이너의 내부 표면에 반하여 정적으로 부동화하거나 달리 유지할 수 있다. 이어서, 매체가 하나 이상의 컨테이너로부터 제거되어, 표적 물질과 결합된 자기 비드를 남길 수 있다. 그 후에, 자기 비드에 세척 및/또는 용리 과정을 적용하여 표적 물질을 자기 비드로부터 해제 및/또는 추출할 수 있다. 단순히 하나 이상의 자기장 생성 요소를 하나 이상의 컨테이너로부터 멀리 이동시키거나 그 반대로 하는 것에 의해서, 자기 비드가 결국 자기장으로부터 분리될 수 있다.
그렇게 구성될 때, 본 개시 내용의 장치 및 기본적인 방법은 표적 물질을 매체로부터 분리하는 프로세스를 유리하게 단순화하고, 특정 실시예에서, 실험실 기술자 또는 다른 사용자에 의해서 수작업으로 실시하여야 하는 과제의 수를 제거 또는 감소시킬 수 있다. 또한, 본원에서 개시된 장치 및 방법은, 정제 관련 장비에 필요한 작업 스테이션의 설치 면적을 실질적으로 증가시키지 않으면서, 비교적 큰 샘플 부피를 프로세스할 수 있는 능력을 제공할 수 있다. 또한, 본 개시 내용의 정제 장치 및 방법은, 하나 이상의 자기장 생성 요소가 샘플 매체 내로 잠수될 때 발생될 수 있는 교차-오염 가능성을 감소시킬 수 있다.
전술한 구성요소 및 관련 방법의 각각을 이제 더 구체적으로 설명할 것이다.
본 개시 내용의 장치 및 방법은 매우 다양한 표적 물질(예를 들어, 분자, 분자 복합체, 생체 분자, 생체 분자 복합체, 단백질, 단백질 복합체, 펩티드, 핵산 리간드, 병원성 미생물, 세포 등)을 매우 다양한 샘플 혼합물(예를 들어, 세포 배양체, 혈액, 샐비어(salvia), 점액, 땀, 소변, 대변, 토양, 식품 등)로부터 분리하기 위해서 이용될 수 있다. 또한, 격리시키고자 하는 표적 물질 및/또는 표적 물질이 현탁된 매체의 특성에 따라, 매우 다양한 자기 비드가 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 자기 비드는 구형 형상을 가질 수 있고, 표적 물질과 결합되거나 접합되는 재료로 코팅된 실리카-계 상자기 코어를 갖는다. 자기 비드와 표적 물질 사이의 결합 작용은, 수소 결합을 통해서, 반데르발스 힘을 통해서, 및/또는 임의의 다른 적합한 분자 결합 프로세스를 통해서, 공유결합적으로, 비-공유결합적으로, 정전기적으로 달성될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 매체는 세포 배양체 또는 다른 생물학적 혼합물일 수 있고, 표적 물질은 항체 또는 다른 단백질일 수 있고, 자기 비드가 단백질 A 자기 비드일 수 있다. 다른 실시예에서, 매체는 세포 배양체 또는 다른 생물학적 혼합물일 수 있고, 표적 물질은 폴리-히스티딘-태그형 단백질일 수 있고, 자기 비드가 니켈, 아연, 구리 또는 코발트로 코팅될 수 있다.
본원에서 개시된 정제 시스템 및 방법에서 구현될 수 있는 자기 비드의 유형의 예에 관한 비제한적인 목록이: 친화성 유형의 자기 비드(예를 들어, 아민 자기 비드, 알데히드 자기 비드, 카르복시 자기 비드, CDI 자기 비드, DVS 자기 비드, DADPA 자기 비드, 에폭시 자기 비드, 히드라지드 자기 비드, 히드록시 자기 비드, 아이오도아세틸 자기 비드, NHS 자기 비드, 설프히드릴 자기 비드, 토실 자기 비드, 티올 자기 비드, 실리카 자기 비드 IDA 자기 비드 등); 역-위상형 자기 비드(예를 들어, C4 자기 비드, C8 자기 비드, C18 자기 비드, 시아노프로필 자기 비드, 페닐 자기 비드, 디페닐 자기 비드 등); 이온 교환 유형 자기 비드(예를 들어 DEAE 자기 비드, PSA 자기 비드, SAX 자기 비드, WCX 자기 비드, SCX 자기 비드, 히드록시아파타이트 자기 비드 등); 항체 정제 유형 자기 비드(예를 들어, 단백질 A 자기 비드, 단백질 G 자기 비드, 단백질 A/G 자기 비드, 단백질 L 자기 비드, 퀵 IgG 순수 자기 비드, 항원 펩티드 자기 비드, 퀵 IgM 순수 자기 비드, 항-IgG 자기 비드, 퀵 IgA 순수 자기 비드, 티오필릭 자기 비드 등); 항체 부동화 유형 자기 비드(예를 들어, 단백질 A 자기 비드, 단백질 G 자기 비드, 단백질 A/G 자기 비드, 단백질 L 자기 비드, 에폭시-활성화 자기 비드, 알데히드-종단 자기 비드, 히드라지드-종단 자기 비드, 카르복실-종단 자기 비드, 아이오도아세틸-활성화 자기 비드, 티올-활성화 자기 비드 등); 재조합 단백질 정제 유형 자기 비드(예를 들어, Ni+ 대전 자기 비드, Co+ 대전 자기 비드, 말토스 자기 비드, 칼모둘린 자기 비드 등); 펩타이드 부동화 유형 자기 비드(예를 들어, 에폭시-활성화 자기 비드, 알데히드-종단 자기 비드, 카르복실-종단 자기 비드, 아민-종단 자기 비드, 아이오도아세틸-활성화 자기 비드, 티올-활성화 자기 비드 등); DNA 또는 RNA 정제를 위한 자기 비드; 내독소 제거를 위한 자기 비드; 풍부한 단백질 제거를 위한 자기 비드; 및/또는 EDTA 자기 비드를 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이, "자기"라는 용어는, 자기적, 상자성적, 및/또는 강자성적인 임의의 요소를 포함하도록 정의된다. 따라서, 자기 비드는 자기 비드, 상자성적 비드, 강자성적 비드, 또는 그 임의 조합일 수 있다.
일부 실시예에서, 자기 비드는, 매체의 밀도보다 높은 밀도를 가질 수 있고, 그에 따라, 자기 비드가 샘플 혼합물 내로 잠수될 때, 자기 비드가 매체를 유지하는 컨테이너의 하단부까지 가라 앉는다. 다른 실시예에서, 자기 비드는 매체보다 낮거나 그와 동일한 밀도를 가질 수 있고, 그에 따라 자기 비드가 매체 내에서 부유되거나, 부분적으로 부유된다.
도 1 내지 도 3은 본 개시 내용의 원리에 따른 자기 분리기(10)의 일 실시예를 도시한다. 자기 분리기(10)는 일반적으로 자기장 생성 요소들(14 및 16)을 서로 거리(X1)를 두고 장착하기 위한 프레임(12)을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 개구부(18)가 프레임(12) 내에 형성될 수 있고, 하나 이상의 컨테이너(20)가 개구부(18)를 통해서 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이의 공간 내로 삽입될 수 있도록 하는 치수를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 컨테이너(20)는 비-자기적 지지 랙(50)(도 4 참조)에 부착되거나 그에 의해서 달리 유지될 수 있고, 비-자기적 지지 랙은 또한 장착 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이에 배치될 수 있다.
일반적으로, 프레임(12)은, 자기장 생성 요소들(14 및 16) 및 컨테이너(20) 내에 배치된 자기 비드(40) 사이에 존재하는 자기적 인력 및/또는 척력에도 불구하고, 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이에서 분리 거리(X1)를 유지하는 기능을 한다. 자기장 생성 요소(14 및 16)가 프레임(12)에 의해서 설정 거리(X1)에서 고정되면, 사용자는 자기장 생성 요소(14 및 16)를 설정하거나 달리 취급할 필요가 없을 수 있고, 그러한 설정이나 취급은 부담이 될 수 있고, 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이의 자기적 당김력이 비교적 강한 상황에서는 안전하지 않을 수 있다. 또한, 자기장 생성 요소(14 및 16)와 직접적으로 접촉할 필요가 없음에 따라, 기구의 메모리 또는 다른 민감한 구성요소 또는 사용자에 수반되는 개인 전자기기의 손상 위험이 적을 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 자기장 생성 요소(14 및 16)를 분리하는 측방향 거리(X1)는 약(예를 들어, ±10%) 3 내지 36 인치의 범위 또는 약(예를 들어, ±10%) 3 내지 24 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 3 내지 18 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 3 내지 12 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 1 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 2 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 3 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 4 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 3.4 인치일 수 있다.
본 실시예에서, 자기장 생성 요소들(14 및 16)의 분리 거리(X1)는 조정될 수 없다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 프레임(12)이 조정 가능한 폭을 가질 수 있고, 그에 따라 사용자가 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이의 거리(X1)를 조정할 수 있게 하고 이어서 자기장 생성 요소(14 및 16)를 제 위치에서 록킹할 수 있게 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 프레임(12)은 제1 수직 측벽(30), 제2 수직 측벽(32), 및 수평 하단 벽(34)에 의해서 구성될 수 있다. 제1 및 제2 수직 측벽(30 및 32)은 도면에 도시된 바와 같이 서로 평행하게 배열될 수 있거나, 대안적인 실시예에서, 서로 비-평행 각도로 배열될 수 있다. 수평 하단 벽(34)은 제1 및 제2 수직 측벽(30 및 32) 사이에서 연장될 수 있고, 자기장 생성 요소(14 및 16) 및 컨테이너(20) 내에 배치된 자기 비드(40) 사이에 존재하는 자기적 인력 및/또는 척력의 결과로서 제1 및 제2 수직 측벽(30 및 32)이 서로에 대해서 이동되는 것을 방지하는데 필요한 구조적 지지를 제공할 수 있다. 부가적인 구조적 지지는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 수직 측벽들(30 및 32) 사이에서 연장되는 하나 이상의 빔(34a 내지 34d)에 의해서 제공될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 하단 벽(34)이 생략될 수 있고, 제1 및 제2 수직 측벽(30 및 32)을 분리 유지하기 위해서, 하나 이상의 빔(34a 내지 34d) 만이 포함될 수 있다. 또한 추가적인 대안적인 실시예에서, 빔(34a 내지 34d)이 생략될 수 있고, 제1 및 제2 수직 측벽(30 및 32)의 분리 거리를 유지하기 위해서, 하단 벽(34) 만이 포함될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(12)은 전방 벽, 상단 벽, 또는 후방 벽을 포함하지 않는다. 전방 벽 대신, 개구부(18)(즉, 전방 개구부)가 제1 및 제2 수직 측벽들(30 및 32) 사이에 형성된다. 유사하게, 상단 벽 및 후방 벽 대신, 상단 개구부(26) 및 후방 개구부(28)가 각각 제1 및 제2 수직 측벽들(30 및 32) 사이에 형성된다. 대안적인 실시예에서, 유일한 개구부가 전방 개구부(18) 및 후방 개구부(28)가 되도록, 또는 단지 전방 개구부(18) 및 상단 개구부(26)가 되도록, 또는 단지 전방 개구부(18)가 되도록, 상단 벽 및/또는 후방 벽이 포함될 수 있다. 또한 추가적인 대안적 실시예에서, 상단 개구부(26)가 프레임(12) 내에 형성된 유일한 개구부일 수 있다. 도시된 실시예에서, 전방 개구부(18)는 빔(34a)에 의해서 상단 개구부(26)로부터 구획되고, 상단 개구부(26)는 빔(34b)에 의해서 후방 개구부(28)로부터 구획된다. 빔(34a) 및 빔(34b)이 생략된 다른 실시예에서, 전방 개구부(18), 상단 개구부(26), 및 후방 개구부(28)가 서로 연속적일 수 있다(예를 들어, 도 5 참조).
또한, 수직 측벽(30 및 32) 및 수평 하단 벽(34)이 분리부(10)의 전체 길이를 따라 연속적으로 연장되는 중실형(solid) 구조물인 것으로 도시되어 있지만, 대안적인 실시예에서, 수직 벽(30 및 32) 및/또는 수평 하단 벽(34) 중 하나 이상이, 간극을 사이에 가지는 하나 이상의 스트럿 또는 거더(girder)에 의해서 형성될 수 있거나, 프레임(12)의 중량을 줄이기 위해서, 하나 이상의 컷-아웃 섹션을 갖는다.
프레임(12)은, 비제한적으로, 특정 유형의 금속 및/또는 플라스틱을 포함하는 강성 재료로 구성될 수 있다. 자기장 생성 요소들(14 및 16) 및 컨테이너(20) 내에 배치된 자기 비드(40) 사이에 존재하는 자기적 인력 및/또는 척력이 프레임(12)의 변형을 유발하지 않도록, 프레임(12)의 강성도가 결정되어야 한다. 일부 실시예에서, 프레임(12)은, 예를 들어, 플라스틱 및/또는 알루미늄과 같은 비-자기 재료로 구성될 수 있는 반면; 다른 실시예에서, 프레임(12)은 강자성 스테인리스 강과 같은 자기 재료로 제조될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 계속 참조하면, 제1 자기장 생성 요소(14)가 제1 수직 측벽(30)의 내향 대면 표면(36)에 움직이지 않게 고정될(rigidly secured) 수 있고, 제2 자기장 생성 요소(16)는 제2 수직 측벽(32)의 내향 대면 표면(38)에 움직이지 않게 고정될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 자기장 생성 요소(14) 및/또는 제2 자기장 생성 요소(16)가, 예를 들어, 볼트 및/또는 나사와 같은 체결부로 움직이지 않게 고정될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 제1 자기장 생성 요소(14) 및/또는 제2 자기장 생성 요소(16)의 각각이, 제1 수직 측벽(30)의 내향 대면 표면(36) 또는 제2 수직 측벽(32)의 내향 대면 표면(38)에 움직이지 않게 고정되는 각각의 케이지 또는 다른 외장(44 또는 46) 내에 수용될 수 있다. 케이지(44 및 46)의 각각이 측면 개구부(48 또는 50)를 가질 수 있고, 그에 따라 제1 또는 제2 자기장 생성 요소(14 또는 16)가 그 각각의 케이지(44 또는 46) 내로 활주 가능하게 삽입될 수 있거나 그로부터 제거될 수 있다.
자기장 생성 요소의 하향 대면 표면 또는 하단 표면이 수평 하단 벽(34)으로부터, 또는 수평 하단 벽(34)이 생략된 경우에, 프레임(12)이 놓이는 표면으로부터, 거리(X2) 만큼 수직 방향으로 이격되도록, 자기장 생성 요소(14 및 16)의 각각이 장착될 수 있다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 이는 비-자기 지지 랙의 측방향 측면들이 제1 및 제2 자기장 생성 요소(14 및 16)의 아래에 각각 삽입되게 하는 공간 또는 틈새를 제공할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 자기장 생성 요소(14 및 16)는, 각각, 제1 수직 측벽(30)의 내향 대면 표면(36) 및 제2 수직 측벽(32)의 내향 대면 표면(38)으로부터 내측으로 돌출된다. 대안적인 실시예에서, 제1 및 제2 자기장 생성 요소(14 및 16)는, 제1 수직 측벽(30)의 내향 대면 표면(36) 및 제2 수직 측벽(32)의 내향 대면 표면(38) 내에 각각 형성된 각각의 함몰부 또는 만입부 내에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 자기장 생성 요소(14 및 16)은 내향 대면 표면(36 및 38)과 각각 같은 높이일 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 및 제2 자기장 생성 요소(14 및 16)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 직사각형 횡단면을 가지는 전반적으로 편평한 또는 평면형인 형상을 가질 수 있다. 그러나, 다른 형상 및 횡단면이 또한 가능하다. 또한, 도면에 도시된 것 이외의 자기장 생성 요소가 포함될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 단일 자기장 생성 요소만이 포함될 수 있고, 그에 따라 수직 측벽(30 또는 32) 중 하나는 자기장 생성 요소를 가지지 않는다.
일부 실시예에서, 자기장 생성 요소(14 및 16)의 각각은 지속적 자기장을 자체적으로 생성하도록 구성된 각각의 영구자석으로 구성될 수 있다. 각각의 영구자석은 약(예를 들어, ±10%) 50 내지 1000 뉴턴(N), 또는 약(예를 들어, ±10%) 100 내지 800 N, 또는 약(예를 들어, ±10%) 100 내지 700 N, 또는 약(예를 들어, ±10%) 150 내지 600 N, 또는 약(예를 들어, ±10%) 200 내지 500 N, 또는 약(예를 들어, ±10%) 200 내지 450 N의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 50 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 100 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 150 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 200 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 250 N 이상의 최대 자기 당김력을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 영구자석의 조합된 총 자기 당김력은 약(예를 들어, ±10%) 500 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 1000 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 1500 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 2000 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 2500 N 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, 자기장 생성 요소(14 및 16)를 구성하는 영구자석이 니켈-도금된 네오디뮴 블록 자석일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 자기장 생성 요소(14 및 16)의 각각은, 전류가 공급될 때 자기장을 생성하도록 구성된 각각의 전자석으로 구성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 자기 분리기(10)는, 프레임(12)으로부터 분리되고 프레임(12)에 대해서 이동 가능한 비-자기 지지 랙(50)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 비-자기 지지 랙(50)은, 표적 물질(T)이 초기에 내부에 현탁된 매체(54)를 포함하는 복수의 컨테이너(20)를 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 비-자기 지지 랙(50)은, 자기장 생성 요소들(14 및 16) 및 컨테이너(20) 내에 배치된 자기 비드(40) 사이에 존재하는 자기적 인력 및/또는 척력의 결과로서, 컨테이너들(20)이 서로에 대해서 측방향으로 이동되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 비-자기 지지 랙(50)의 이러한 양태는, 예를 들어: 컨테이너(20) 중 하나를 수용하기 위한 치수를 각각 가지는 복수의 웰(well)을 갖는 비-자기 지지 랙(50)을 형성하는 것; 또는 하나 이상의 체결부 또는 접착제로 컨테이너(20)를 비-자기 지지 랙(50)에 움직이지 않게 고정하는 것; 또는 도 5에 도시된 실시예에서와 같이, 컨테이너(120) 및 지지 랙(150)이 하나의 단일 구조물을 형성하도록 컨테이너(120)와 지지 랙(150)을 일체로 접합시키는 것을 포함하는, 다양한 구성을 통해서 달성될 수 있다. 비-자기 지지 랙(50)은, 예를 들어, 플라스틱 또는 유리를 포함하는 임의의 비-자기 재료로 구성될 수 있고, 그에 따라 비-자기 지지 랙은 제1 및 제2 자기장 생성 요소들(14 및 16)에 의해서 자기적으로 끌어 당겨지거나 밀려나지 않는다. 컨테이너(20)는 또한, 예를 들어, 유리 또는 플라스틱을 포함하는, 비-자기 재료로 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 비-자기 지지 랙(50)은 1개, 2개, 3개, 또는 그 초과의 행으로 컨테이너(20)를 유지하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 비-자기 지지 랙(50)에 의해서 형성된 컨테이너(20)의 각각의 행이 제1 및 제2 수직 측벽(30 및 32)에 평행한 방향으로 길이방향으로 연장될 수 있다.
비-자기 지지 랙(50)은, 프레임(12)의 전방 측면 내의 개구부(18)를 통해서 일반적으로 수평 방향으로 삽입될 수 있도록 하는 폭을 갖거나 다른 치수를 가질 수 있다. 이러한 삽입은, 제1 및 제2 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이의 공간 내에 배치되는 컨테이너(20)를 초래할 수 있다. 도 4에 도시된 것과 같은 일부 실시예에서, 비-자기 지지 랙(50)의 폭(W1)은 제1 및 제2 자기장 생성 요소(14 및 16)를 분리하는 거리(X1)보다 넓을 수 있다. 그러한 실시예에서, 비-자기 지지 랙(50)의 높이(H1)는 제1 및 제2 자기장 생성 요소(14 및 16)의 하단 표면을 프레임(12)의 수평 하단 벽(34)으로부터 분리하는 수직 거리(X2)보다 낮을 수 있다. 따라서, 비-자기 지지 랙(50)의 제1 및 제2 측방향 단부(56 및 58)가 제1 및 제2 자기장 생성 요소(14 및 16)의 아래에 각각 끼워질 수 있다. 이러한 구성은 유리하게, 자기장 생성 요소(14 및 16)에 의해서 각각의 컨테이너(20)의 내부 표면에 반하여 자기적으로 당겨지는 자기 비드(40)의 관성에 의해서 유발되는 비-자기 지지 랙(50)의 측방향 이동을 제한할 수 있다. 이는, 비-자기 지지 랙(50)의 제1 및 제2 측방향 단부(56 및 58)가, 각각, 제1 수직 측벽(30)의 내향 대면 표면(36) 및 제1 수직 측벽(32)의 내향 대면 표면(38)에 반하여 접경될 수 있고, 그에 의해서 비-자기 지지 랙(50)의 상당한 측방향 이동을 방지하기 때문이다.
도 5를 참조하면, 본 개시 내용의 원리에 따른 자기 분리기(110)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 자기 분리기(110)는, 프레임(112)의 수직 벽들(130 및 132) 사이에서 연장되는 빔을 포함하지 않는다는 것을 제외하고, 자기 분리기(10)와 유사하다. 도 1 내지 도 4에 도시된 자기 분리기(10)의 요소와 동일하거나 유사한 도 5에 도시된 자기 분리기(110)의 요소는 100만큼 증가된 동일한 참조 번호에 의해서 표시된다. 간결함을 위해서 이러한 유사한 구성요소에 관한 설명은 생략한다.
프레임(112)의 수직 벽들(130 및 132) 사이에서 연장되는 빔의 부재는, 서로 연속적인 전방 개구부(118), 상단 개구부(126), 및 후방 개구부(128)를 초래한다. 따라서, 제1 및 제2 자기장 생성 요소들(114 및 116) 사이의 공간에 사용자가 더 접근할 수 있을 것이고, 비-자기 지지 랙(150)을 위한 하나 초과의 삽입 경로가 있을 수 있다.
이제, 도 6a 내지 도 6g를 참조하여, 정제 프로세스에서 자기 분리기(10)를 이용하는 방법을 설명할 것이다. 도 6a 내지 도 6g는 자기 분리기(10)의 개략적 측면도이고 그 여러 요소를 생략하였다. 이러한 요소의 생략은, 그러한 요소가 자기 분리기(10)에 반드시 존재하지 않아야 한다는 것을 의미하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 또한, 자기 분리기(110)가 도 6a 내지 도 6g에서 설명된 것과 유사하게 프로세스에서 사용될 수 있다.
초기 단계로서, 각각의 컨테이너(20), 또는 하나의 컨테이너(20)가 표적 물질(T)을 포함하는 소정 부피의 매체(54)로 충진될 수 있다. 다음에, 도 6a에 도시된 바와 같이, 자기 비드(40)가 컨테이너(20)에 첨가될 수 있고, 매체(54)와 상호작용하도록 소정 기간(예를 들어, 몇분, 1시간, 몇시간, 1일, 몇일, 등) 동안 유지될 수 있다. 이러한 배양 기간 동안, 자기 비드(40)가 표적 물질(T)에 결합될 수 있고, 그에 의해서 표적 물질(T)을 매체(54)의 나머지로부터 분리할 수 있다(도 6b 참조). 전술한 바와 같이, 자기 비드(40)와 표적 물질(T) 사이의 결합 작용은, 수소 결합을 통해서, 반데르발스 힘을 통해서, 및/또는 임의의 다른 적합한 분자 결합 프로세스를 통해서, 공유결합적으로, 비-공유결합적으로, 정전기적으로 달성될 수 있다. 일부 실시예에서, 표적 물질(T)과 자기 비드(40) 사이의 결합을 촉진하기 위해서 배양 기간 동안 매체(54)를 젓거나 교반시킬 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 자기 비드(40)가 표적 물질(T)과 결합되는 기간 동안, 컨테이너(20)가 자기 분리기(10) 내에 배치될 수 있다.
다음에, 이미 이루어지지 않은 경우에, 컨테이너(20)를 비-자기 지지 랙(50)에 고정할 수 있고, 도 6c에 도시된 바와 같이, 컨테이너(20)가 제1 및 제2 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이에 배치되도록, 비-자기 지지 랙(50)을 제1 및 제2 수직 측벽들(30 및 32) 사이에서 프레임(12) 내로 삽입할 수 있다. 이러한 단계는 사용자가, 컨테이너(20)가 위에 배치된 비-자기 지지 랙(50)을, 프레임(12)의 외측에 위치된 제1 위치로부터 제1 및 제2 수직 측벽들(30 및 32) 사이에서 프레임(12) 내에 위치된 제2 위치까지 수작업으로 이동시킬 것을 요구할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 이동은 비-자기 지지 랙(50) 및 컨테이너(20)를 수평 방향으로 프레임(12)의 전방 개구부(18)를 통해서 삽입하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 삽입 중에, 비-자기 지지 랙(50)의 제1 및 제2 측방향 단부(56 및 58)가 제1 및 제2 자기장 생성 요소(14 및 16)의 아래로 활주되거나 달리 끼워질 수 있다. 대안적인 실시예에서, 비-자기 지지 랙(50) 및 컨테이너(20)가 수직 하향 방향으로 상단 개구부(26)를 통해서, 또는 수평 방향으로 후방 개구부(28)를 통해서 삽입될 수 있다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 컨테이너(20)가 제1 및 제2 수직 측벽들(30 및 32) 사이에 배치될 때, 제1 및 제2 자기장 생성 요소(14 및 16)의 근접성은 제1 및 제2 자기장 생성 요소가 자기 비드(40)를 자기적으로 끌어 당기고 각각의 컨테이너(20)의 측벽(61)의 내부 표면에 반하여 유지하게 할 수 있다. 자기 비드(40)와 컨테이너(20)의 내부 표면(60) 사이의 마찰은 자기 비드(40)를 컨테이너(20)에 대해서 효과적으로 부동화하거나 고정할 수 있고, 그에 따라 자기 비드(40)는 후속되는 유체 제거 및 첨가 단계 중에 이동이 금지 또는 방지된다.
다음에, 도 6d에 도시된 바와 같이, 정제 방법은, 예를 들어, 피펫 또는 다른 유체 도관과 같은 유체 전달 부재(62)를 통해서 매체(54)를 컨테이너(20)로부터 흡인 또는 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 유체 전달 부재(62)의 원위 단부 또는 입구가 프레임(12) 내의 상단 개구부를 통해서, 그리고 이어서 컨테이너(20) 중 하나의 상단부 내에 형성된 개구부(64) 내로 삽입될 수 있고, 그에 따라 매체(54) 내로 잠수된다. 유체 전달 부재(62)가 컨테이너(20) 내의 매체(54)의 전부 또는 실질적으로 전부를 흡인할 수 있도록, 유체 전달 부재(62)의 입구가 컨테이너(20)의 하단 벽(66)에 인접하여 또는 달리 매우 근접하여 배치될 수 있다. 자기 비드(40)는 이러한 단계에서 제거되지 않는데, 이는, 제1 자기장 생성 요소(14) 및/또는 제2 자기장 생성 요소(16)의 자기적인 당김에 의해서 자기 비드가 컨테이너(20)의 측벽(61)의 내부 표면(60)에 반하여 유지되기 때문이다. 또한, 자기 비드(40)에 결합된 표적 물질(T)이 또한 컨테이너(20) 내에 남겨진다. 표적 물질(T)이 제거된 매체(54)를 제거하는 이러한 단계가 모든 컨테이너(20)에서 반복될 수 있거나, 일부 실시예에서, 다수의 유체 전달 부재로 모든 컨테이너(20)에서 동시에 실시될 수 있다.
매체(54)의 제거 후에, 도 6e에 도시된 바와 같이, 컨테이너(20)의 내부 표면(60) 및/또는 임의의 잔류 매체(54)의 자기 비드(40)를 세정하기 위해서, 세척 유체(70)(예를 들어, 염 용액)가 유체 전달 부재(62) 또는 다른 유체 도관을 통해서 컨테이너(들)(20)에 첨가될 수 있다. 그러나, 세척 유체(70)는 표적 물질(T)을 자기 비드(40)로부터 제거하지 않을 수 있다. 컨테이너(들)(20)에 첨가된 세척 유체(70)의 부피가 각각의 컨테이너(20)의 최대 부피와 동일하거나 그 미만(예를 들어, 일부)일 수 있다. 선택적으로, 세척 유체(70)를 컨테이너(20)에 첨가하기 직전 또는 직후에, 컨테이너(들)(20)가 제1 및 제2 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이에 배치되지 않도록, 컨테이너(20) 또는 전체 컨테이너(20)의 랙이 프레임(12)으로부터 제거될 수 있다. 자기장 생성 요소(14 및 16)의 비교적 강한 자기장의 부재시에, 자기 비드(40)가 세척 유체(60) 내에서 자유롭게 분산될 수 있고 세척 유체(60) 내에서 현탁되기 시작할 수 있다. 자기 비드(40)가 이러한 방식으로 분산되게 하는 것은 세척 프로세스의 효율을 높일 수 있고 및/또는 세척 유체(70) 내에서 자기 비드(40)를 젓거나 달리 교반하는 것을 허용할 수 있다. 세척이 완료된 후에, 세척 유체(70)는 유체 전달 부재(62) 또는 다른 유체 도관을 통해서 컨테이너(들)(20)로부터 제거될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 전술한 세척 유체 관련 단계의 하나 이상, 또는 전부가 생략될 수 있다.
다음에, 도 6f에 도시된 바와 같이, 용리제(72)(예를 들어, 액체 용리 용액)를 유체 전달 부재(62) 또는 다른 유체 도관을 통해서 컨테이너(들)(20)에 첨가하여 표적 물질(T)이 자기 비드(40)로부터 해제되게 할 수 있다. 이미 이루어지지 않은 경우에, 용리제(72)를 컨테이너(들)(20)에 첨가하기 직전 또는 직후에, 컨테이너(들)(20)가 제1 및 제2 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이에 배치되지 않도록, 컨테이너(20) 또는 컨테이너(20)의 전체 랙이 프레임(12)으로부터 제거될 수 있다. 자기장 생성 요소(14 및 16)의 비교적 강력한 자기장의 부재시에, 자기 비드(40)가 용리제(72) 내에서 자유롭게 분산될 수 있고 용리제(72) 내에서 현탁되기 시작할 수 있다. 자기 비드(40)가 이러한 방식으로 분산되게 하는 것은 용리 프로세스의 효율을 높일 수 있고 및/또는 용리제(72) 내에서 자기 비드(40)를 젓거나 달리 교반하는 것을 허용할 수 있다. 선택적으로, 이러한 용리 단계는, 컨테이너(들)(20)가 제1 및 제2 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이의 공간 내에 배치되는 동안 실시될 수 있다.
배양 기간 후에, 용리제(72) 및 용리제(72)에 결합된 표적 물질(T)이 유체 전달 부재(62) 또는 다른 도관을 통해서 컨테이너(들)(20)로부터 제거될 수 있고, 그 후에 외부 컨테이너(들)로 방출될 수 있다. 이미 이루어지지 않은 경우에, 이러한 유체 제거 단계 직전에, 자기 비드(40)가 각각의 컨테이너(들)(20)의 내부 표면(60)에 반하여 부동화되도록, 컨테이너(들)(20)가 제1 및 제2 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이에 재배치될 수 있다. 이어서, 전술한 단계들이, 정제를 필요로 하는 다른 매체 또는 혼합물을 포함하는 다른 컨테이너 또는 일괄적(batch) 컨테이너에서 반복될 수 있다.
컨테이너(들)(20)를 제1 및 제2 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이에 배치하는 및/또는 컨테이너(들)(20)를 제1 및 제2 자기장 생성 요소들(14 및 16) 사이로부터 제거하는 전술한 단계 중 임의의 단계가 실험실 기술자와 같은 사용자에 의해서 수작업으로 실시될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 또한, 사용자는, 예를 들어, 피펫의 도움으로 유체 첨가 또는 제거 단계 중 임의의 단계를 수작업으로 실시할 수 있다. 또한, 자기 분리기(10)가 다양한 표준 랩 벤치(lab benche) 및/또는 테이블 상판에서 지지될 수 있도록, 자기 분리기(10)의 치수가 결정되거나 달리 구성될 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 개시 내용의 원리에 따라, 표적 물질이 내부에서 현탁되는 매체로부터 표적 물질을 분리하기 위한 작업 스테이션(200)의 개략적인 도면이 도시되어 있다. 예를 들어, 매체의 제거, 세척 유체의 제거, 및/또는 용리 유체의 제거와 같은 유체 제거 단계 중에, 하나 이상의 자기장 생성 요소가, 매체 내에 잠수되고 표적 물질과 결합된 자기 비드를 부동화하기 위해서 이용된다는 점에서, 작업 스테이션(200)은 일부 측면에서 전술한 자기 분리기 실시예와 유사하다. 그러나, 하나 이상의 자기장 생성 요소가 정제 프로세스 중에 다양한 위치들 사이에서 이동되는 반면, 컨테이너(들)는 정지적으로 유지된다는 점에서, 작업 스테이션(200)은 전술한 자기 분리기의 실시예와 상이하다. 또한, 전술한 자기 분리기와 달리, 작업 스테이션(200)은, 유체 제거 및/또는 첨가 목적을 위해서 적어도 하나의 유체 전달 부재를 컨테이너에 대해서 이동시키도록 구성된 자동화된 조작기를 포함한다.
일반적으로, 작업 스테이션(200)이 다양한 표준 랩 벤치 및/또는 테이블 상판에서 지지될 수 있도록, 작업 스테이션(200)의 치수가 결정되거나 달리 구성될 수 있다. 도 7 내지 도 9를 참조하면, 작업 스테이션(200)은 일반적으로, 수평적으로 배치되고 상향 대면되는 작업 표면(212)을 포함하는 프레임(210), 유체 전달 부재(214), 자동화된 조작기(216), 및 하나 이상의 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 작업 스테이션(200)은 하나 이상의 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)에 연결된 하나 이상의 선형 작동기(220a 내지 220e), 유체 전달 부재(214)와 유체 연통되는 하나 이상의 펌프(222a 및 222b), 하나 이상의 펌프(222a 및 222b)와 유체 연통되는 다수-위치 밸브(224), 폐기물 컨테이너 또는 드레인(226), 하나 이상의 용리제, 세척 유체, 및/또는 다른 유체를 포함하는 하나 이상의 보조 컨테이너(228a 내지 228c), 및/또는 제어 유닛(230)을 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 자기장 생성 요소들(218a 내지 218e)이 규칙적인 간격으로 수평 방향으로 서로 측방향으로 이격되어, 복수의 컨테이너(240)를 활주 가능하게 수용하기 위한 복수의 행(232a 내지 232d)을 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 자기장 생성 요소들(218a 내지 218e) 중 인접한 것들을 분리하는 측방향 거리(X3)는 약(예를 들어, ±10%) 3 내지 10 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 3 내지 8 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 3 내지 6 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 3 내지 5 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 1 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 2 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 3 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 4 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 3.4 인치일 수 있다.
각각의 컨테이너(240)는, 표적 물질(T)이 내부에 현탁된 매체(242)로 초기에 충진될 수 있다. 각각의 컨테이너(240)는 그 상단부에 형성된 개구부(244), 내부 표면(246), 측벽(248), 및 측벽(248)에 연결된 하단 벽(250)을 가질 수 있다. 매체(242) 및 표적 물질(T)은 전술한 것들과 유사할 수 있다. 행(232a 내지 232d)의 각각에서, 컨테이너(240)는, 일부 실시예에서, 전술한 비-자기 지지 랙과 유사한 방식으로 구성될 수 있는, 비-자기 지지 랙(252)에 의해서 유지될 수 있다.
복수의 자기 비드(260)가 각각의 컨테이너(240) 내의 매체(242) 내에 잠수될 수 있다. 자기 비드(260)는 전술한 비드(40)와 유사한 방식으로 구성될 수 있고, 매체(242) 내에 현탁된 표적 물질(T)과 결합하도록 구성될 수 있다.
자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 각각이 길이방향 축(A)을 따라 길이방향으로 연장될 수 있다(도 8 참조). 또한, 일부 실시예에서, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 길이방향 축들(A)이 서로 평행할 수 있다. 각각의 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 길이(L2)가 각각의 자기장 생성 요소의 길이방향 축(A)에 평행할 수 있고, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 폭(W2)이 각각의 자기장 생성 요소의 길이방향 축(A)에 수직일 수 있다. 일부 실시예에서, 길이(L2)가 약(예를 들어, ±10%) 10 내지 48 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 10 내지 36 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 10 내지 30 인치의 범위, 약(예를 들어, ±10%) 10 내지 24 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 10 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 20 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 30 인치 이상일 수 있다. 일부 실시예에서, 폭(W2)이 약(예를 들어, ±10%) 0.5 내지 6 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 0.5 내지 4 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 0.5 내지 3 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 0.5 내지 2 인치의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 0.5 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 1 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 1.5 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 2 인치 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 2.5 인치 이상일 수 있다.
각각의 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)는, 각각의 컨테이너(240)의 행으로부터 원격지의 제1 또는 비-작업 위치와 각각의 컨테이너(240)의 행에 인접한(예를 들어, 바로 인접한) 제2 또는 작업 위치 사이에서, 작업 표면(212)에 대해서 전후로 이동될 수 있다. 도 8은 작업 위치를 점유한 자기장 생성 요소(218a 내지 218e) 중 하나를 실선으로 개략적으로 도시한다. 도 8은 또한, 이러한 자기장 생성 요소(218a 내지 218e) 중 하나의 비-작업 위치를 점선으로 도시한다. 본 실시예에서, 작업 스테이션(200)은 복수의 선형 작동기(220a 내지 220e)를 포함하고, 각각의 선형 작동기는 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 각각의 하나를 작업 위치와 비-작업 위치 사이에서 선형 수평 방향으로 전후로 독립적으로 왕복시키도록 구성된다. 다른 실시예에서, 단일 선형 작동기를 이용하여, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 전부를 그 작업 및 비-작업 위치들 사이에서 동시에 전후로 함께 이동시킬 수 있다. 선형 작동기(220a 내지 220e)의 각각은 유압 실린더, 공압 실린더, 또는 전기 모터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 유압 또는 공압 실린더를 포함하는 실시예에서, 왕복 피스톤이 유압 또는 공압 실린더를 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 각각의 하나에 연결할 수 있다. 회전 전기 모터가 포함되는 실시예에서, 랙-및-피니언 배열체, 풀리, 또는 기어 시스템을 이용하여, 전기 모터에 의해서 생성된 회전 운동 출력을 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 각각의 하나의 선형 운동으로 변환할 수 있다.
도 8에 도시된 실시예에서, 선형 작동기(220a 내지 220e)의 각각이 공압 선형 활주부의 형태를 취한다. 따라서, 선형 작동기(220a 내지 220e)의 각각은 가압 가스를 수용하기 위한 공압 실린더(221a 내지 221e), 및 공압 실린더(221a 내지 221e)의 상이한 단부들을 가압함으로써 전후로 병진운동되는 피스톤 또는 캐리어 요소(223a 내지 223e)를 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 공압 실린더(221a 내지 221e)의 각각이 작업 표면(212) 수직 아래의 프레임(210)의 내부 공간 내에 배치될 수 있다. 캐리어 요소(223a 내지 223e)의 각각이 작업 표면(212) 내에 형성된 각각의 개구부(225a 내지 225e)를 통해서 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 각각의 하나에 기계적으로 연결될 수 있다. 비록 도 8은 선형 작동기(220e) 및 자기장 생성 요소(218e)에 대한 선형 작동기의 연결만을 도시하지만, 다른 자기장 요소(218a 내지 218d) 및 선형 작동기(220a 내지 220d)가 유사한 방식으로 구성될 수 있고, 간결함을 위해서 도시하지는 않았다. 대안적인 실시예에서, 선형 작동기(220e)는 모든 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)를 함께 공동으로 이동시키도록 구성될 수 있다.
본 실시예의 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)가 작업 표면(212)에 평행한 수평 방향으로 이동될 수 있는 반면, 대안적인 실시예에서, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 각각이, 작업 표면(212)에 수직이거나 달리 비-평행인 수직 방향으로 이동 가능할 수 있다. 그러한 대안적인 실시예에서, 복수의 개구부가 작업 표면(212) 내에 형성될 수 있고, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 각각은 왕복적으로 이러한 개구부의 각각의 하나 내에서 후퇴되고 개구부의 각각으로부터 연장되도록 구성될 수 있다. 여기에서, (작업 표면(212) 아래에 위치될 수 있는) 후퇴 위치가 비-작업 위치에 상응할 수 있고, (작업 표면(212) 위에 위치될 수 있는) 연장 위치는 작업 위치에 상응할 수 있다.
도 9에 도시된 것과 같은 일부 실시예에서, 선형 작동기(220a 내지 220e)가 생략될 수 있다. 그러한 실시예에서, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 이동은, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 각각을 그 작업 위치와 비-작업 위치 사이에서 수평으로 및/또는 수직 방향으로 수작업으로 이동시키는 사용자에 의해서 달성될 수 있다.
자기장 생성 요소(218a 내지 218e)가 그 각각의 작업 위치를 점유할 때, 자기장 생성 요소는 자기 비드(260)를 자기적으로 끌어 당기고 컨테이너(240)의 측벽(248)의 내부 표면(246)에 반하여 유지할 수 있다. 자기 비드(260)와 컨테이너(240)의 내부 표면(246) 사이의 마찰은 자기 비드(260)를 컨테이너(240)의 각각의 하나에 대해서 효과적으로 부동화하거나 고정할 수 있고, 그에 따라 자기 비드(260)는 후속되는 유체 제거 및 첨가 단계 중에 이동이 금지 또는 방지된다.
일부 실시예에서, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 각각은 지속적 자기장을 자체적으로 생성하도록 구성된 각각의 영구 자석으로 구성될 수 있다. 각각의 영구자석은 약(예를 들어, ±10%) 50 내지 1000 뉴턴(N)의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 100 내지 800 N의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 100 내지 700 N의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 150 내지 600 N의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 200 내지 500 N의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 200 내지 450 N의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 250 내지 350 N의 범위, 또는 약(예를 들어, ±10%) 50 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 100 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 150 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 200 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 250 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 289N의 최대 자기 당김력을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 영구자석의 조합된 총 자기 당김력은 약(예를 들어, ±10%) 500 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 1000 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 1500 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 2000 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 2500 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 5000 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 7000 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 7500 N 이상, 또는 약(예를 들어, ±10%) 7225 N일 수 있다. 일부 실시예에서, 자기장 생성 요소(218 a 내지 218e)를 구성하는 영구자석이 니켈-도금된 네오디뮴 블록 자석일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 자기장 생성 요소(218 a 내지 218e)의 각각은, 전류가 공급될 때 자기장을 생성하도록 구성된 각각의 전자석으로 구성될 수 있다.
도 7 내지 도 9를 계속 참조하면, 자동화된 조작기(216)는, 미리-규정 또는 미리-프로그래밍될 수 있거나 그렇지 않을 수 있는, 여러 위치들 사이에서 유체 전달 부재(214)를 작업 표면(212)에 대해서 자동적으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 자동화된 조작기(216)는, 제어 유닛(230)에 의해서 제어되는 하나 이상의 전기 모터를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 자동화된 조작기(216)는, x-방향, y-방향, 및 z-방향의 각각으로 독립적으로 이동될 수 있는 데카르트 좌표 로봇의 형태를 취한다. 본 실시예에서, x- 및 y-방향은 수평 선형 방향인 반면, z-방향은 수직 선형 방향이다. 자동화된 조작기(216)는, 각각의 이동 방향의 달성을 위한, 별개의 전기 모터 및 별개의 트랙 부재를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 자동화된 조작기(216)는 단지 2개의 방향(예를 들어, 단지 x- 및 y-방향, 또는 단지 x- 및 z-방향, 또는 단지 y- 및 z-방향)으로, 또는 단지 하나의 선형 방향으로 이동될 수 있다. 또한 추가적인 실시예에서, 자동화된 조작기(216)는 복합적인 곡선형, 선형, 및/또는 회전적 이동이 가능한 로봇 아암의 형태를 취할 수 있다.
도 7 내지 도 9를 여전히 참조하면, 자동화된 조작기(216)는, 자동화된 조작기(216)에 수반되도록, 유체 전달 부재(214), 펌프(222a 및 222b), 다수-위치 밸브(224), 및/또는 다른 구성요소를 장착하기 위한 장착 판(262)을 포함할 수 있다. 유체 전달 부재(214)는 장착 판(262)에 기계적으로 연결될 수 있고(예를 들어, 체결부로 체결될 수 있고) 장착 판(262)으로부터 수직 방향으로 하향 연장될 수 있다. 본 실시예에서, 유체 전달 부재(214)는, 수평 거리에 의해서 서로 이격된 2개의 평행한 수직 유체 도관(264a 및 264b)(예를 들어, 가요성 또는 강성 플라스틱 관)을 포함한다. 유체 도관(264a)은 펌프(222a)와 유체 연통될 수 있고, 유체 도관(264b)은 펌프(222b)와 유체 연통될 수 있다. 2개의 유체 도관(264a 및 264b)을 분리하는 수평 거리는 행들(232a 내지 232d) 중 2개의 인접한 행들의 중심들을 분리하는 수평 거리와 동일할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 2개의 유체 도관(264a 및 264b)을 분리하는 수평 거리는 상이한 크기의 컨테이너들(240)을 고려하여 조정될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 유체 전달 부재(214)는 하나의 수직 유체 도관만을 포함할 수 있거나, 3개 이상의 수직 유체 도관을 포함할 수 있다.
일반적으로, 유체 전달 부재(214)를 통해서 컨테이너(240)의 각각의 하나에 대해서 유체를 제거 및/또는 첨가하도록, 각각의 펌프(222a 및 222b)가 구성될 수 있다. 펌프(222a 및 222b)의 각각은, 비제한적으로, 전기 모터 및/또는 가압 유압 유체의 공급원 및/또는 가스를 포함하는, 임의의 적합한 수단에 의해서 동력을 받을 수 있다. 정제 프로세스의 제원(specification)에 따라, 펌프(222a 및 222b)의 각각이 가변 속력으로 또는 단일 속력으로 동작될 수 있다. 일부 실시예에서, 펌프(222a 및 222b) 중 하나 이상의 동작이, 예를 들어, 제어 유닛(230)의 메모리에 저장된 프로그래밍 가능 명령어에 따라서 제어 유닛(230)에 의해서 전자적으로 제어될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 펌프(222a 및 222b)의 각각은, 수작업으로 ON/OFF 스위치를 작동시키는 및/또는 속력 노브를 회전시키는 사용자(예를 들어, 실험실 기술자)에 의해서 동작될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 9에 도시된 하나의 실시예에서와 같이, 펌프(222a 및 222b) 중 하나 이상이 연동 펌프와 같은 양변위 펌프로서 구성될 수 있고, 현탁된 고체(예를 들어, 자기 비드(260))를 함유하는 유체를, 그러한 고체의 손상이 없이, 펌핑할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 펌프(222a 및 222b) 중 하나 이상이, 유체를 이동시키기 위한 진공을 생성하기 위해서 회전 임펠러를 이용하는, 반경방향 유동 펌프와 같은, 원심 펌프일 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 펌프(222a 및 222b)의 각각이 가역적일 수 있다.
다수-위치 밸브(224)는 펌프(222a) 및/또는 펌프(222b)를 보조 컨테이너(228a 내지 228c), 드레인(226), 및/또는 다른 요소 중 하나 이상에 선택적으로 유체 연결하도록 구성될 수 있다. 보조 컨테이너, 드레인 등의 수에 따라서, 다수-위치 밸브(224)는 3-방향 밸브, 4-방향 밸브, 5-방향 밸브, 6-방향 밸브, 7-방향 밸브, 8-방향 밸브, 또는 임의의 수의 선택적으로 동작 가능한 오리피스를 갖는 임의의 다른 밸브일 수 있다. 일부 실시예에서, 다수-위치 밸브(224)의 동작이, 예를 들어, 제어 유닛(230)의 메모리에 저장된 프로그래밍 가능 명령어에 따라서 제어 유닛(230)에 의해서 전자적으로 제어될 수 있다. 다수-위치 밸브(224)는, 제어 유닛(230)으로부터의 명령 신호에 응답하여 다수-위치 밸브(224)의 오리피스를 개방 및 폐쇄하기 위한 하나 이상의 솔레노이드를 포함할 수 있다.
일반적으로, 제어 유닛(230)은 적어도 자동화된 조작기(216), 펌프(222a 및 222b), 및 선형 작동기(220a 내지 220e)(포함되는 경우)에 전기적으로 연결될 수 있고, 그에 따라 제어 유닛(230)은 이러한 구성요소로 및/또는 그로부터 전기 제어 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있다. 제어 유닛(230)은 프로세서(예를 들어, 마이크로프로세서), 유형적인, 비-일시적 컴퓨터-판독 가능 명령어를 저장하기 위한 메모리(예를 들어, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 프로세서에 의해서 실행될 수 있는 하드 디스크와 같은 비휘발성 메모리, 플래시 메모리, 분리 가능 메모리, 분리 불가능한 메모리 등), 통신 유닛, 디스플레이, 및 입력 장치(예를 들어, 키보드, 키패드, 터치스크린 등)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 유닛(230)이 프로그래밍 가능 로직 제어기일 수 있다. 제어 유닛(230)은 사용자의 미리-규정된 제원에 따라 정제 프로세스를 실행하도록 프로그래밍될 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 유닛(230)은, 작업 스테이션(200) 내에 포함되는 또는 그와 함께 이용되고 매체(242) 및/또는 표적 물질(T)(예를 들어, 부피, 온도, 중량, pH 등)의 특성을 나타내는 하나 이상의 센서로부터 수신된 센서 데이터, 타이머, 조작자의 아날로그 또는 디지털 입력, 및/또는 임의의 다른 관련 검출 가능 이벤트 또는 발생에 응답하여, 정제 프로세스의 단계들, 예를 들어 유체 전달 부재(214)를 이동시키기 위한 자동화된 조작기(216)의 활성화 및/또는 자기장 생성 요소(218a 내지 218e) 중 하나 이상을 이동시키기 위한 선형 작동기(220a 내지 220e) 중 하나 이상의 활성화를 실행할 수 있다.
정제 프로세스에서의 작업 스테이션(200)의 이용 방법을 이제 설명할 것이다. 초기 단계로서, 각각의 컨테이너(240), 또는 하나의 컨테이너(240)가 표적 물질(T)을 포함하는 소정 부피의 매체(242)로 충진될 수 있다. 다음에, 자기 비드(260)가 컨테이너(240)에 첨가될 수 있고, 매체(242)와 상호작용하도록 소정 기간(예를 들어, 몇분, 1시간, 몇시간, 1일, 몇일, 등) 동안 유지될 수 있다. 이러한 배양 기간 동안, 자기 비드(260)가 표적 물질(T)에 결합될 수 있고, 그에 의해서 (도 6b와 유사하게) 표적 물질(T)을 매체(242)의 나머지로부터 분리할 수 있다. 전술한 바와 같이, 자기 비드(260)와 표적 물질(T) 사이의 결합 작용은, 수소 결합을 통해서, 반데르발스 힘을 통해서, 및/또는 임의의 다른 적합한 분자 결합 프로세스를 통해서, 공유결합적으로, 비-공유결합적으로, 정전기적으로 달성될 수 있다. 일부 실시예에서, 표적 물질(T)과 자기 비드(242) 사이의 결합을 촉진하기 위해서 배양 기간 동안 매체(242)를 젓거나 교반시킬 수 있다.
다음에, 이미 이루어지지 않은 경우에, 컨테이너(240)가 복수의 비-자기 지지 랙(252)에, 그룹으로, 고정될 수 있다. 이어서, 적재된 비-자기 지지 랙(252)의 각각이 작업 표면(212)의 상단부 상의 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 각각의 쌍 사이에 수평으로 삽입될 수 있다. 그렇게 하는데 있어서, 각각의 컨테이너(240)는 자기장 생성 요소(218a 내지 218e) 중에서 인접한 것들 사이에 형성된 행(232a 내지 232d) 중 하나로 배열될 수 있다. 이러한 단계는, 사용자가 비-자기 지지 랙(252)의 각각을 행(232a 내지 232d)의 각각의 하나 내에 수작업으로 배치하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 삽입 단계는 각각의 작업 위치(도 9 참조)에 배치된 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 각각으로 실시될 수 있거나, 대안적으로, 각각의 작업 위치에 배치된 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 각각으로 실시될 수 있다. 후자의 경우에, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)는, 비-자기 지지 랙(252)을 작업 표면(212) 상에 배치한 후에, 그 각각의 작업 위치로 이동될 수 있다.
자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 근접은, 자기장 생성 요소가 자기 비드(260)를 자기적으로 끌어 당길 수 있게 하고 각각의 컨테이너(240)의 측벽(248)의 내부 표면(246)에 반하여 유지할 수 있게 한다. 자기 비드(260)와 컨테이너(240)의 내부 표면(246) 사이의 마찰은 자기 비드(260)를 컨테이너(240)에 대해서 효과적으로 부동화하거나 고정할 수 있고, 그에 따라 자기 비드(260)는 후속되는 컨테이너(240)에 대한 유체의 제거 및 첨가 단계 중에 이동이 금지 또는 방지된다.
다음에, 정제 방법은 유체 전달 부재(214)를 통해서 컨테이너(240)로부터 매체(242)를 흡인 또는 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이를 위해서, 제어 유닛(230)은, 유체 도관(264a)이 컨테이너(240) 중의 제1 컨테이너의 바로 수직 위쪽에 배치되고 유체 도관(264b)이 컨테이너(240) 중의 제2 컨테이너의 바로 수직 위쪽에 배치될 때까지, 유체 전달 부재(214)를, 예를 들어 x-방향 및/또는 y-방향으로 수평으로 이동시키도록 자동 조작기(216)를 제어할 수 있다. 그 후에, 제어 유닛(230)은, 제1 유체 도관(264a)이 컨테이너(240) 중의 제1 컨테이너의 상단부 내의 개구부(244)를 통해서 삽입되고 해당 컨테이너(240) 내의 매체(242) 내에 잠수되도록, 그리고 제2 유체 도관(264b)이 컨테이너(240) 중의 제2 컨테이너의 상단부 내의 개구부(244)를 통해서 삽입되고 해당 컨테이너(240) 내에 포함된 매체(242) 내에 잠수되도록, 유체 전달 부재(214)를 하향 수직 방향으로(즉, z-축을 따라) 이동시키기 위해서 자동 조작기(216)를 제어할 수 있다. 이러한 유체 전달 부재(214)는, 제1 유체 도관(264a)의 입구가 컨테이너(240) 중의 제1 컨테이너의 하단 벽(250)에 인접하거나 달리 매우 근접하고 제2 유체 도관(264b)이 컨테이너(240) 중의 제2 컨테이너의 하단 벽(250)에 인접하거나 달리 매우 근접할 때까지, 자동 조작기(216)에 의해서 하향 수직 방향으로 이동될 수 있다. 그렇게 구성되면, 제1 및 제2 유체 도관(264a 및 264b)은 모든 또는 실질적으로 모든 매체(242)를 각각의 컨테이너(240)로부터 흡인할 수 있다. 펌프(222a 및 222b)는, 매체(242)를 컨테이너(240)로부터 제거하는데 필요한 흡입을 생성하기 위해서, 유체 전달 부재(214)를 적절히 배치한 후에 제어 유닛(230)에 의해서 활성화될 수 있다. 자기 비드(260)는 이러한 단계에서 제거되지 않는데, 이는, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 자기적인 당김력에 의해서 자기 비드가 컨테이너(240)의 측벽(248)의 내부 표면(246)에 반하여 정적으로 유지되기 때문이다. 또한, 이러한 흡인 단계 중에, 펌프(222a 및 222b)의 각각을 폐기물 컨테이너 또는 드레인(226)과 유체 연결하기 위해서, 그에 따라 흡인된 유체가 방출되게 하기 위해서, 다수-위치 밸브(224)가 제어될 수 있다.
흡인이 일단 완료되면, 제어 유닛(230)은 자동 조작기(216)를 제어하여 유체 전달 부재(214)를 수직 방향으로 상향 이동시킬 수 있고, 그에 따라 제1 및 제2 유체 도관(264a 및 264b)을 각각의 컨테이너(240)로부터 제거할 수 있고, 그 후에 선행 문단에서의 프로세스가 작업 표면(212) 상에 배치된 다른 컨테이너(240)에서 반복될 수 있다.
다음에, 표적 물질(T)을 자기 비드(260)부터 제거하지 않으면서, 컨테이너(240)의 내부 표면(246) 및/또는 임의의 잔류 매체(242)의 자기 비드(260)를 세정하기 위해서, 세척 유체(예를 들어, 염 용액)가 유체 전달 부재(214)를 통해서 컨테이너(240)에 첨가될 수 있다. 초기에, 전술한 매체 제거 단계와 유사하게, 제어 유닛(230)은, 유체 도관(264a)이 컨테이너(240) 중의 제1 컨테이너의 바로 수직 위쪽에 배치되고 유체 도관(264b)이 컨테이너(240) 중의 제2 컨테이너의 바로 수직 위쪽에 배치되도록, 유체 전달 부재(214)를 수평으로 이동시키기 위해서 자동 조작기(216)를 제어할 수 있다. 그 후에, 제어 유닛(230)은, 제1 유체 도관(264a)이 컨테이너(240) 중의 제1 컨테이너의 상단부 내의 개구부(244)를 통해서 삽입되도록, 그리고 제2 유체 도관(264b)이 컨테이너(240) 중의 제2 컨테이너의 상단부 내의 개구부(244)를 통해서 삽입되도록, 유체 전달 부재(214)를 하향 수직 방향으로(즉, z-축을 따라) 이동시키기 위해서 자동 조작기(216)를 제어할 수 있다. 동시에, 또는 거의 동시에, 제어 유닛(230)은, 펌프(222a 및 222b)의 각각을 세척 유체를 포함하는 보조 컨테이너(228a 내지 228c) 중 하나 이상과 유체적으로 연결시키도록, 다수-위치 밸브(224)를 제어할 수 있다. 그 후에, 제어 유닛(230)은 펌프(222a 및 222b)를 활성화시켜, 세척 유체를 보조 컨테이너(228a 내지 228c) 중 하나 이상으로부터 흡입하고 그러한 세척 유체를 유체 전달 부재(214)를 통해서 컨테이너(240)에 전달할 수 있다.
세척 유체가 컨테이너(240) 중의 제1 및 제2 컨테이너에 첨가되면, 제어 유닛(230)은 자동 조작기(216)를 제어하여 유체 전달 부재(214)를 수직 방향으로 상향 이동시킬 수 있고, 그에 따라 제1 및 제2 유체 도관(264a 및 264b)을 각각의 컨테이너(240)로부터 제거할 수 있고, 그 후에 선행 문단에서의 프로세스가 작업 표면(212) 상에 배치된 다른 컨테이너(240)에서 반복될 수 있다.
선택적으로, 세척 유체를 컨테이너(240)에 부가하기 직전 또는 직후에, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)가 컨테이너(240)에 인접한 각각의 작업 위치로부터 컨테이너(240)로부터 먼 각각의 비-작업 위치로 병진운동될 수 있다. 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 비교적 강력한 자기장이 없을 때, 자기 비드(260)는 세척 유체 내에서 자유롭게 분산될 수 있고, 이는 세척 프로세스의 효율을 높일 수 있고 및/또는 세척 유체 내의 자기 비드(260)의 젓기 또는 다른 교반을 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)를 이동시키는 것은, 선형 작동기(220a 내지 220e) 각각이 자기장 생성 요소(218a 내지 218e) 중의 각각의 하나를 그 각각의 작업 위치로부터 그 각각의 비-작업 위치까지 병진운동시키도록 선형 작동기(220a 내지 220e)를 활성화시키는 제어 유닛(230)에 의해서 달성될 수 있다.
세척이 완료된 후에, 제어 유닛(230)은 다수-위치 밸브(224)를 제어하여 펌프(222a 및 222b)를 폐기물 컨테이너 또는 드레인(226)에 유체 연결시킬 수 있고, 또한 자동 조작기(216)를 제어하여, 세척 유체를 컨테이너(240)로부터 흡입하고 세척 유체를 드레인(226)으로 토출시키도록 펌프(222a 및 222b)를 제어하는 동안, 여러 컨테이너들(240) 사이에서 유체 전달 부재(214)를 이동시킬 수 있다. 이러한 세척 유체 제거 단계에 앞서서, 이미 이루어지지 않은 경우에, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)가 컨테이너(240)로부터 먼 그 각각의 비-작업 위치로부터 컨테이너(240)에 인접한 그 각각의 작업 위치까지 병진운동될 수 있다. 결과적으로, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 자기장은, 세척 유체가 컨테이너(240)로부터 제거되는 동안, 자기 비드(260)를 자기적으로 끌어 당길 수 있고 각각의 컨테이너(240)의 측벽(248)의 내부 표면(246)에 반하여 정적으로 유지할 수 있다. 제어 유닛(230)은, 선형 작동기(220a 내지 220e)를 활성화시켜 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)를 그 각각의 비-작업 위치로부터 그 각각의 작업 위치로 이동시키는 것을 담당할 수 있다.
대안적인 실시예에서, 전술한 세척 유체 관련 단계의 하나 이상, 또는 전부가 생략될 수 있다.
다음에, 용리제(예를 들어, 액체 용리 용액)를 유체 전달 부재(214)를 통해서 컨테이너(240)에 첨가하여 표적 물질(T)이 자기 비드(260)로부터 해제되게 할 수 있다. 여기에서 초기 단계로서, 제어 유닛(230)은, 펌프(222a 및 222b)를 용리제 유체를 포함하는 보조 컨테이너(228a 내지 228c) 중 하나 이상과 유체적으로 연결시키도록, 다수-위치 밸브(224)를 제어할 수 있다. 또한, 이미 이루어지지 않은 경우에, 용리제를 컨테이너(240)에 부가하기 직전 또는 직후에, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)가 컨테이너(240)에 인접한 각각의 작업 위치로부터 컨테이너(240)로부터 먼 각각의 비-작업 위치로 병진운동될 수 있다. 이는, 선형 작동기(220a 내지 220e)를 활성화시켜 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)를 그 각각의 작업 위치로부터 그 각각의 비-작업 위치로 이동시키는 제어 유닛(230)으로 달성될 수 있다. 이어서, 전술한 세척 유체 단계와 유사하게, 제어 유닛(230)은, 유체 도관(264a)이 컨테이너(240) 중의 제1 컨테이너의 바로 수직 위쪽에 배치되고 유체 도관(264b)이 컨테이너(240) 중의 제2 컨테이너의 바로 수직 위쪽에 배치되도록, 유체 전달 부재(214)를 수평으로 이동시키기 위해서 자동 조작기(216)를 제어할 수 있다. 그 후에, 제어 유닛(230)은, 제1 유체 도관(264a)이 컨테이너(240) 중의 제1 컨테이너의 상단부 내의 개구부(244)를 통해서 삽입되도록, 그리고 제2 유체 도관(264b)이 컨테이너(240) 중의 제2 컨테이너의 상단부 내의 개구부(244)를 통해서 삽입되도록, 유체 전달 부재(214)를 하향 수직 방향으로(즉, z-축을 따라) 이동시키기 위해서 자동 조작기(216)를 제어할 수 있다. 그 후에, 제어 유닛(230)은 펌프(222a 및 222b)를 활성화시켜, 용리제 유체를 보조 컨테이너(228a 내지 228c) 중 하나 이상으로부터 흡입하고 그러한 용리제 유체를 유체 전달 부재(214)를 통해서 컨테이너(240)에 전달할 수 있다.
자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 비교적 강력한 자기장이 없을 때, 자기 비드(260)는 용리제 내에서 자유롭게 분산될 수 있고, 이는 용리 프로세스의 효율을 높일 수 있고 및/또는 용리제 내의 자기 비드(260)의 젓기 또는 다른 교반을 허용할 수 있다. 전술한 용리제 첨가 프로세스가 모든 컨테이너(240)에서 반복될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 이러한 용리 단계는 각각의 작업 위치에 배치된 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)로 실시될 수 있다.
배양 기간 후에, 용리제 및 표적 물질(T)이 유체 전달 부재(214)를 통해서 컨테이너(240)로부터 제거될 수 있고, 그 후에 외부 컨테이너(들)로 방출될 수 있다. 여기에서 초기 단계로서, 제어 유닛(230)은, 표적 물질(T)과 혼합된 용리제 유체를 저장하기 위해서 펌프(222a 및 222b)를 보조 컨테이너(228a 내지 228c) 중 하나 이상과 유체적으로 연결시키도록, 다수-위치 밸브(224)를 제어할 수 있다. 또한, 이미 이루어지지 않은 경우에, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)가 컨테이너(240)로부터 먼 그 각각의 비-작업 위치로부터 컨테이너(240)에 인접한 그 각각의 작업 위치까지 병진운동될 수 있다. 이는, 선형 작동기(220a 내지 220e)를 활성화시켜 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)를 그 각각의 비-작업 위치로부터 그 각각의 작업 위치로 이동시키는 제어 유닛(230)으로 달성될 수 있다. 결과적으로, 자기장 생성 요소(218a 내지 218e)의 자기장은, 자기 비드(260)를 자기적으로 끌어 당길 수 있고 각각의 컨테이너(240)의 측벽(248)의 내부 표면(246)에 반하여 정적으로 유지할 수 있다. 이어서, 전술한 세척 유체 단계와 유사하게, 제어 유닛(230)은, 유체 도관(264a)이 컨테이너(240) 중의 제1 컨테이너의 바로 수직 위쪽에 배치되고 유체 도관(264b)이 컨테이너(240) 중의 제2 컨테이너의 바로 수직 위쪽에 배치되도록, 유체 전달 부재(214)를 수평으로 이동시키기 위해서 자동 조작기(216)를 제어할 수 있다. 그 후에, 제어 유닛(230)은, 제1 유체 도관(264a)이 컨테이너(240) 중의 제1 컨테이너의 상단부 내의 개구부(244)를 통해서 삽입되도록, 그리고 제2 유체 도관(264b)이 컨테이너(240) 중의 제2 컨테이너의 상단부 내의 개구부(244)를 통해서 삽입되도록, 유체 전달 부재(214)를 하향 수직 방향으로(즉, z-축을 따라) 이동시키기 위해서 자동 조작기(216)를 제어할 수 있다. 그 후에, 제어 유닛(230)은 펌프(222a 및 222b)를 활성화시켜, 표적 물질(T)과 혼합된 용리제 유체를 컨테이너(240)로부터 흡입하고 그러한 용리제 유체를 보조 컨테이너(228a 내지 228c) 중 하나 이상에 전달할 수 있다. 표적 물질(T)과 혼합된 용리제를 제거하는 프로세스가 모든 컨테이너(240)에서 반복될 수 있다.
자기장 생성 요소를 작업 및/또는 비-작업 위치로 그리고 그로부터 이동시키는 전술한 단계 중 임의의 단계가 실험실 기술자와 같은 사용자에 의해서 수작업으로 실시될 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
본 개시 내용의 장치, 시스템, 및 방법이 여러 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 개시 내용의 장치, 시스템, 및 방법이 추가적으로 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본원은, 전반적으로, 본 개시 내용의 원리를 따르고, 본 발명의 관련 분야의 알려지고 일반적인 실무에 포함되는, 본 개시 내용으로부터 벗어난 것을 포함하는, 장치, 시스템, 및 방법의 임의의 변경, 용도, 또는 적응을 포함할 것이다.
또한, 여러 예시적인 실시예에서 제시된 바와 같은, 개시된 자기 분리기 및 작업 스테이션, 그리고 그 여러 구성요소 및 조립체의 구성 및 배열이 단지 예시적이라는 것에 주목하여야 한다. 비록 문제가 되는 청구 대상의 몇몇 실시예만을 본 개시 내용에서 자세히 설명하였지만, 본 개시 내용을 검토하는 당업자는, 본원에서 개시된 청구 대상의 신규 교시 내용 및 장점으로부터 본질적으로 벗어나지 않고도, 많은 수정(예를 들어, 여러 요소의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율, 매개변수의 값, 장착 배열, 재료의 이용, 색채, 배향 등의 변경)이 이루어질 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 예를 들어, 일체로 형성된 것으로 도시된 요소가 다수의 부분들 또는 요소들로 구성될 수 있고, 그 반대의 경우도 마찬가지일 수 있다. 또한, 요소의 위치가 반전되거나 달리 변경될 수 있고, 구분된 요소 또는 위치의 성질 또는 수가 달라지거나 변경될 수 있다. 따라서, 모든 그러한 변경은 첨부된 청구항에서 규정된 바와 같은 본 개시 내용의 범위 내에 포함될 것이다. 또한, 임의의 프로세스 또는 방법 단계의 순서 또는 서열이 대안적인 실시예에 따라서 변경되거나 재-서열화될 수 있다. 본 개시 내용의 범위로부터 벗어나지 않고도, 여러 예시적인 실시예의 설계, 동작 조건 및 배열에서, 다른 치환, 수정, 변화, 및 생략이 이루어질 수 있다.

Claims (16)

  1. 표적 물질이 내부에 현탁된 매체로부터 표적 물질을 분리하기 위한 자기 분리기로서, 상기 매체가 적어도 하나의 컨테이너 내에 포함되는, 자기 분리기로서,
    제1 측벽 및 제2 측벽을 갖는 프레임으로서, 상기 제1 측벽 및 제2 측벽 사이에 상기 적어도 하나의 컨테이너를 수용하도록 구성된 제1 개구부를 규정하도록 상기 제1 측벽은 상기 제2 측벽으로부터 이격된, 프레임;
    상기 제1 측벽에 커플링된 제1 자기장 생성 요소 및 상기 제2 측벽에 커플링된 제2 자기장 생성 요소로서, 상기 제1 자기장 생성 요소 및 제1 측벽이 상기 제2 자기장 생성 요소 및 제2 측벽으로부터 상기 제1 개구부를 가로질러 배치되고 상기 적어도 하나의 컨테이너가 상기 제1 및 제2 자기장 생성 요소들 사이에 배치될 수 있도록 하는 제1 자기장 생성 요소 및 제2 자기장 생성 요소; 및
    상기 적어도 하나의 컨테이너를 유지하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 컨테이너를 상기 제1 및 제2 자기장 생성 요소들 사이에 배치하기 위해서 상기 제1 개구부를 통해서 삽입할 수 있게 하는 치수를 가지는 비-자기 지지 랙을 포함하고,
    상기 제1 자기장 생성 요소는 상기 제1 측벽의 내향 대면 표면 상에 장착되고, 상기 제2 자기장 생성 요소는 상기 제2 측벽의 내향 대면 표면 상에 장착되는, 자기 분리기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개구부를 통해서 삽입될 때, 상기 비-자기 지지 랙의 제1 단부가 상기 제1 자기장 생성 요소 아래에 끼워지고 상기 비-자기 지지 랙의 제2 단부가 상기 제2 자기장 생성 요소 아래에 끼워지는, 자기 분리기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 컨테이너가 복수의 컨테이너를 포함하고, 상기 비-자기 지지 랙은 상기 복수의 컨테이너가 서로에 대해서 측방향으로 이동되는 것을 방지하도록 구성되는, 자기 분리기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비-자기 지지 랙은 상기 적어도 하나의 컨테이너 중 하나를 수용할 수 있게 하는 치수를 각각 가지는 복수의 웰(well)을 포함하는, 자기 분리기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비-자기 지지 랙은 체결부 또는 접착제로 상기 적어도 하나의 컨테이너에 움직이지 않게 고정되는, 자기 분리기.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비-자기 지지 랙은 하나의 단일 구조물을 형성하도록 상기 적어도 하나의 컨테이너와 일체로 접합되는, 자기 분리기.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비-자기 지지 랙은 플라스틱 또는 유리 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 분리기.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비-자기 지지 랙의 제1 단부는 상기 제1 측벽의 내향 대면 표면에 접경되고 상기 비-자기 지지 랙의 제2 단부는 상기 제2 측벽의 내향 대면 표면에 접경되는, 자기 분리기.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 비-자기 지지 랙은 상기 제1 개구부를 통해 수평으로 삽입되어 상기 제1 자기장 생성 요소와 상기 제2 자기장 생성 요소 사이에 상기 적어도 하나의 컨테이너를 배치할 수 있게 하는 치수를 가지는, 자기 분리기.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 비-자기 지지 랙은 상기 복수의 컨테이너를 복수의 행으로 유지하도록 구성되는, 자기 분리기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 행의 각 행은 상기 제1 측벽 및 상기 제2 측벽에 평행한 방향으로 길이방향으로 연장되는, 자기 분리기.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 측벽의 내향 대면 표면과 상기 제2 측벽의 내향 대면 표면 사이에서 연장되는 빔 또는 제3 벽 중 적어도 하나를 포함하는, 자기 분리기.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 측벽은 상기 제2 측벽에 평행한, 자기 분리기.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프레임 내에 형성되고, 상기 적어도 하나의 컨테이너가 상기 제1 자기장 생성 요소와 상기 제2 자기장 생성 요소 사이에 배치될 때, 위로부터 상기 적어도 하나의 컨테이너에 접근할 수 있게 하는 제2 개구부를 포함하는, 자기 분리기.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 자기장 생성 요소가 제1 영구 자석을 포함하는, 자기 분리기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 영구 자석은 100 뉴턴(N) 이상의 최대 자기 당김력을 가지는, 자기 분리기.
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