KR102642844B1 - 검체 분석 장치 - Google Patents

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KR102642844B1
KR102642844B1 KR1020220030815A KR20220030815A KR102642844B1 KR 102642844 B1 KR102642844 B1 KR 102642844B1 KR 1020220030815 A KR1020220030815 A KR 1020220030815A KR 20220030815 A KR20220030815 A KR 20220030815A KR 102642844 B1 KR102642844 B1 KR 102642844B1
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Abstract

본 발명은 검체 분석 장치를 제공한다. 본 발명은 본체와, 상기 본체에 설치되는 피펫 팁과, 일단이 상기 피펫 팁과 연결되어, 상기 피펫 팁의 흡입력을 제공하는 시린지 유닛, 및 상기 피펫 팁의 일측에 이동 가능하게 설치되며, 상기 피펫 팁에 인접하게 배치되어 상기 피펫 팁의 내부에 자성 비드의 위치를 설정하는 마그넷 유닛을 포함한다.

Description

검체 분석 장치{SPECIMEN ANALYSIS APPARATUS}
본 발명은 시료용기에 담긴 자성 비드를 추출할 수 있으며, 시료 용기에서 반응을 검사할 수 있는 검체 분석 장치에 관한 것이다.
핵산(DNA, RNA) 및 항원-항체를 이용한 기술은 생명과학, 유전공학 및 의학 분야 등의 연구개발 및 진단 목적으로 광범위하게 활용되고 있다. 이러한 바이오 샘플들의 분석을 위해서는 여러 단계를 거치는 고가의 자동화된 장비를 사용하지 못하면, 모든 과정을 수작업으로 진행해야 하는 극단적인 경우가 자주 발생한다. 자동화 장비가 고가인 이유는 분석 과정이 여러 단계를 거쳐야 되어 장비의 구성이 복잡해지 때문이다.
예를 들어, DNA 검출을 위해 특정 DNA 염기서열의 농도를 높이는 방법인 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction; PCR)에 의한 DNA 증폭기술에서는 여러가지 시약들을 검체와 혼합해야 하고, 3단계 온도 조절을 위한 가열-냉각 과정을 위해 복잡한 제어 알고리즘과 하드웨어가 필요하다. 또한 혈액에서 핵산을 분리하는 과정만 해도 혈액샘플과 여러 시약의 혼합, 화학반응, 3단계 세척 및 핵산분리 등의 다단계의 과정이 필요하다.
생화학 실험에서 액체를 분주할 때 피펫팅 도구를 사용한다. 마이크로 피펫은 1957년에 독일에서 개발된 이후 생화학실험에서 액체를 이송하고나 분주할 때 편리하게 사용하는 도구이다. 피펫팅 도구를 이용하여, 시료 용액은 쉽게 분주할 수 있으나, 검체를 추출하는데는 한계가 있으므로, 구조적으로 단순하고 정확하게 검체를 추출할 수 있는 검체 분석 장치의 개발이 요구된다.
본 발명은 자성 비드를 추출할 수 있으며, 시료 용기에서 반응을 검사할 수 있는검체 분석 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일측면은, 본체와, 상기 본체에 설치되는 피펫 팁과, 일단이 상기 피펫 팁과 연결되어, 상기 피펫 팁의 흡입력을 제공하는 시린지 유닛, 및 상기 피펫 팁의 일측에 이동 가능하게 설치되며, 상기 피펫 팁에 인접하게 배치되어 상기 피펫 팁의 내부에 자성 비드의 위치를 설정하는 마그넷 유닛을 포함하는, 검체 분석 장치를 제공한다.
또한, 상기 마그넷 유닛은 상기 본체에서 회동 가능하게 설치되는 회동바, 및 상기 회동바의 일측에 설치되는 마그넷부를 구비한다.
또한, 상기 마그넷 유닛의 단부에 설치되며, 시료 용기의 개구에 정렬되어 화학 반응을 검사하는 센서 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 본체에 장착되며, 검출이 종료된 상기 피펫 팁을 분리시키는 이젝터 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 마그넷 유닛은 단부가 상기 피펫 팁에 마주보도록 배치되는 가이드 파이프와, 상기 가이드 파이프의 단부에 삽입되는 마그넷부, 및 상기 가이드 파이프의 내부에서 장력이 조절되어, 일단에 연결된 상기 마그넷부를 선형 이동시키는 연결 부재를 구비할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 검체 분석 장치는 자성 비드를 피펫 팁으로 추출할 수 있다. 피펫 팁에 적용되는 자기력을 조절하여, 자성 비드를 피펫 팁의 설정 영역에 침전 할 수 있다. 이로써, 검체 분석 장치는 시료 용액에서 검체(시료)가 부착된 자성 비드만 추출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 검체 분석 장치는 마그넷의 위치를 조절하여, 자성 비드를 피펫 팁에 침전시킬 수 있다. 특히, 검체 분석 장치는 간단한 구동 메커니즘을 적용하여 자성 비드를 피펫 팁에 부착할 수 있다. 마그넷 유닛은 마그넷을 회전시키거나, 선형 왕복 운동하여 마그넷과 피펫 팁 사이의 거리를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 검체 분석 장치는 시료의 화학 반응을 검사할 수 있다. 시료의 화학 반응을 검출할 수 있는 센서 유닛이 회동바의 단부에 배치되므로, 간단하게 회동바를 회전시켜, 화학 반응을 검출할 수 있다. 또한, 회동바의 단부에는 차단 부재가 배치되어, 외부 환경에 의한 노이즈를 차단하여, 화학 반응의 검출을 정확하게 수행할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 검체 분석 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 검체 분석 장치를 도시하는 사시도이다.
도 3의 도 2의 검체 분석 장치의 일부 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 2의 검체 분석 장치의 일부 구성을 도시하는 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 도 2의 검체 분석 장치의 일 동작을 도시하는 도면이다.
도 8은 도 2의 검체 분석 장치를 이용하여 자성 비드를 추출하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 9는 도 2의 검체 분석 장치의 다른 동작을 도시하는 사시도 이다.
도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검체 분석 장치를 도시하는 정면도이다.
도 11은 도 10의 검체 분석 장치의 구동을 도시하는 도면이다.
이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 검체 분석 장치(1)를 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 검체 분석 장치(1)는 분석 대상인 검체를 처리하여, 화학 분석, 유전자 분석 또는 면역 분석 등 다양한 분석을 수행할 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위해서, 이하에서는 검체 분석 장치(1)는 자성 비드(B)에 부착된 검체(시료)를 분석하는 것을 중심으로 설명하기로 한다.
검체 분석 장치(1)는 피펫 팁(10), 마그넷 유닛(20), 시린지 유닛(30) 및 컨트롤러(40)를 포함할 수 있다.
피펫 팁(10)은 도 2의 시료 용기(5)에 삽입되어, 시료를 흡입하면서 자성 비드(B)를 흡입할 수 있다. 피펫 팁(10)은 시린지 유닛(30)으로 부터 흡입력 또는 토출력을 제공받으며, 시료 용기의 시료 용액을 흡입 또는 토출할 수 있다.
피펫 팁(10)은 마그넷 유닛(20)에서 발생하는 자기력에 의해서, 자성 비드(B)를 피펫 팁(10)의 내부에 침전시킬 수 있다. 피펫 팁(10)은 자기력를 차폐하지 않는 재료로 형성될 수 있으며, 마그넷 유닛(20)이 피펫 팁(10)에 인접하게 배치되면, 자성 비드(B)에 작용하는 자기력에 의해서 자성 비드(B)가 침전 된다. 즉, 자성 비드(B)는 피펫 팁(10)의 내벽의 설정 영역(MA)에 부착될 수 있다.
마그넷 유닛(20)은 피펫 팁(10)의 일측에 이동 가능하게 설치되며, 마그넷 유닛(20)이 피펫 팁(10)에 인접하면, 자기력에 의해서 피펫 팁(10) 내의 자성 비드(B)가 피펫 팁(10)의 내벽에 위치하게 된다. 마그넷 유닛(20)은 피펫 팁(10)의 내부의 일 영역에 자성 비드(B)의 위치를 설정할 수 있다.
마그넷 유닛(20)은 3차원 공간 상에서 이동할 수 있다. 일 예로, 마그넷 유닛(20)은 X 축, Y 축, Z 축 방향으로 이동하여 피펫 팁(10)과의 거리가 조절될 수 있다. 또한, 마그넷 유닛(20)은 회동축을 중심으로 회전하여 피펫 팁(10)과의 거리가 조절될 수 있다.
시린지 유닛(30)은 피펫 팁(10)과 연결되어, 피펫 팁(10)에 흡입력을 제공할 수 있다. 시린지 유닛(30)은 피스톤부(31)와 구동부(32)를 구비할 수 있다. 피스톤부(31)의 플런저가 구동부(32)에 의해서 이동하고, 피스톤부(31)의 내부 유체가 피펫 팁(10)으로 이동하여 피펫 팁(10)에 흡입력 및 토출력을 제공할 수 있다.
또한, 시린지 유닛(30)은 검사를 위한 용액을 피펫 팁(10)에 제공할 수 있다. 피스톤부(31)의 내부에 용액이 제공되고, 구동부(32)를 이용하여 플런저를 이동함으로써, 피펫 팁(10)으로 용액을 제공할 수 있다.
컨트롤러(40)는 구동모듈(미도시)을 조절하여, 피펫 팁(10)의 위치를 조절할 수 있다. 상기 구동 모듈의 구동에 의해서, 피펫 팁(10)은 3차원 공간에서 이동할 수 있다. 컨트롤러(40)는 마그넷 유닛(20)의 위치를 제어할 수 있다. 컨트롤러(40)는 마그넷 유닛(20)을 피펫 팁(10)에 인접하게 이동시키거나, 피펫 팁(10)에서 멀어지게 이동시켜, 피펫 팁(10)에 작용하는 자기력의 세기를 조절할 수 있다. 또한, 컨트롤러(40)는 시린지 유닛(30)의 구동부(32)를 제어할 수 있다. 컨트롤러(40)의 신호에 의해서 시린지 유닛(30)의 피스톤부(31)가 구동되어, 피펫 팁(10)에 흡입력 또는 토출력이 생성되거나, 피펫 팁(10)에 반응을 위한 유체가 추가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 검체 분석 장치(1)는 간단하게 자성 비드(B)를 피펫 팁(10)으로 추출할 수 있다. 마그넷 유닛(20)을 피펫 팁(10)으로 가까이 하면, 자성 비드(B)와 마그넷 유닛(20) 사이의 인력이 생성되어, 자성 비드(B)를 설정 영역(MA)에 침전 할 수 있다. 이로써, 검체 분석 장치(1)는 시료 용액(M)에서 검체(시료)가 부착된 자성 비드(B)만 추출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 검체 분석 장치(100)를 도시하는 사시도이고, 도 3의 도 2의 검체 분석 장치(100)의 일부 구성을 도시하는 도면이며, 도 4는 도 2의 검체 분석 장치(100)의 일부 구성을 도시하는 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 검체 분석 장치(100)는 시료 용기(5)에 존재하는 검체를 피펫 팁(110)으로 흡입하고, 이를 분석할 수 있다. 검체 분석 장치(100)는 본체(101), 피펫 팁(110), 마그넷 유닛(120), 시린지 유닛(130), 센서 유닛(140), 이젝터 유닛(150) 및 컨트롤러(160)를 구비할 수 있다.
본체(101)는 검체 분석 장치(100)의 외관을 형성하고, 내부 공간에 시린지 유닛(130), 컨트롤러(160) 또는 구동 모듈들이 배치될 수 있다. 또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 본체(101)는 3차원 공간상에 이동할 수 있다. 본체(101)의 위치가 조절되며, 피펫 팁(110)이 시료 용기(5)의 상부에 정렬 및 이동될 수 있다.
피펫 팁(110)은 시린지 유닛(130)에서 제공된 흡입력이나 토출력에 의해서, 시료 용기(5)의 시료 용액(M)을 흡입 및 배출할 수 있다. 시료 용액(M)에는 자성 비드(B)가 포함되어 있으므로, 피펫 팁(110)이 시료 용액(M)을 흡입하면, 자성 비드(B)도 함께 피펫 팁(110) 내부로 유입되게 된다.
피펫 팁(110)은 본체(101)에 분리 가능하도록 설치된다. 피펫 팁(110)은 본체(101)에 장착되어 시료 용기(5)에서 검체, 즉 자성 비드(B)를 흡입할 수 있다. 자성 비드(B)에 부착된 물질의 분석이 종료되면, 이젝터 유닛(150)에 의해서 피펫 팁(110)은 본체에서 분리될 수 있다.
피펫 팁(110)은 자기력 또는 전기력이 차폐 되지 않는 물질로 형성된다. 일 실시예로, 피펫 팁(110)은 플라스틱으로 제조될 수 있다. 마그넷 유닛(120)에서 생성된 자기력이 피펫 팁(110)을 통과하므로, 마그넷부(123)가 피펫 팁(110)으로 인접하게 배치되면, 자성 비드(B)가 피펫 팁(110)의 내벽에 부착될 수 있다.
마그넷 유닛(120)은 피펫 팁(110)의 일측에 이동 가능하게 설치되며, 피펫 팁(110)에 인접하게 배치되며, 피펫 팁(110)의 내부에 자성 비드(B)의 위치를 설정할 수 있다. 마그넷 유닛(120)은 본체(101)에 제1 축(AX1)을 중심으로 회동 가능하게 설치되며, 마그넷 유닛(120)의 회전 각도에 따라서, 마그넷부(123)가 피펫 팁(110)에서 멀어지거나 가까워질 수 있다. 일 실시예로, 마그넷 유닛(120)은 회동바(121), 제1 구동 모듈(122), 마그넷부(123)를 가질 수 있다.
회동바(121)는 제1 구동 모듈(122)에 연결되며, 제1 축(AX1)을 중심으로 회전할 수 있다. 회동바(121)의 허브(121a)는 제1 구동 모듈(122)에 연결되고, 제1 부분(121b)은 허브(121a)에서 일측으로 연장된다. 제2 부분(121c)은 제1 부분(121b)에서 연장되되, 제1 부분(121b)에 대해서 소정의 각도로 경사지게 배치된다. 즉, 제1 부분(121b)과 제2 부분(121c)은 절곡된 형상을 가질 수 있다.
제1 구동 모듈(122)은 회동바(121)에 회전력을 전달할 수 있다. 제1 구동 모듈(122)은 컨트롤러(160)와 전기적으로 연결되며, 컨트롤러(160)에서 구동 신호를 생성 및 전달하면, 제1 구동 모듈(122)이 구동되어, 회동바(121)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다.
제1 구동 모듈(122)이 회동바(121)를 시계 방향으로 회전시키면, 마그넷부(123)가 생성하는 자기력에 의해서 자성 비드(B)가 피펫 팁(110)의 설정 영역(MA)에 부착된다(도 6 참조). 제1 구동 모듈(122)이 회동바(121)를 반시계 방향으로 회전시키면, 마그넷부(123)의 자기장이 해제되므로, 자성 비드(B)가 피펫 팁(110)의 설정 영역(MA)에서 분리된다(도 7).
마그넷부(123)는 회동바(121)의 일측에 설치된다. 마그넷부(123)는 회동바(121)의 회전에 따라, 피펫 팁(110)과 마주 볼 수 있는 일면에 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 마그넷부(123)는 회동바(121)의 제2 부분(121c)에 설치될 수 있다. 제2 부분(121c)은 제1 부분(121b)과 소정 각도로 절곡되게 배치되므로, 마그넷부(123)가 피펫 팁(110)의 일측면과 나란하게 배치될 수 있다.
피펫 팁(110)은 끝단으로 갈수록 직경이 좁아지는 대략 삼각뿔형상을 가진다. 제2 부분(121c)이 제1 부분(121b)에 경사지게 형성되므로, 도 6과 같이 회동바(121)가 회전하면, 피펫 팁(110)의 측면과 나란하게 배치되거나, 피펫 팁(110)의 측면에 마그넷부(123)가 접촉될 수 있다. 따라서, 마그넷부(123)가 제2 부분(121c)에 배치되므로, 마그넷부(123)가 생성하는 인력은 피펫 팁(110)의 설정 영역(MA)에서 같은 세기로 형성될 수 있다.
마그넷부(123)는 자기력을 생성하는 부품으로 정의된다. 일 예로, 마그넷부(123)는 자석일 수 있다. 다른 실시예로, 마그넷부(123)는 전자기력을 생성하도록, 전류와 연결된 코일 형상을 가질 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서, 마그넷부(123)가 막대 자석으로 설정되고, 제2 부분(121c)에 매립된 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
시린지 유닛(130)은 일단이 피펫 팁(110)과 연결되어, 피펫 팁(110)에 흡입력을 제공할 수 있다. 시린지 유닛(130)은 피스톤부(131), 제2 구동 모듈(132), 튜브(133)를 구비할 수 있다.
피스톤부(131)는 플런저 또는 피스톤의 이동으로 피펫 팁(110)에 흡입력 또는 토출력을 제공할 수 있다. 피스톤부(131)는 제2 구동 모듈(132)과 연결되어, 제2 구동 모듈(132)의 구동시에 상기 플런저 또는 상기 피스톤이 선형적으로 이동할 수 있다. 일 예로, 피스톤부(131)와 제2 구동 모듈(132)은 랙 앤 피니언 결합을 가질 수 있다.
제2 구동 모듈(132)은 컨트롤러(160)와 전기적으로 연결되며, 컨트롤러(160)에서 구동 신호를 생성 및 전달하면, 제2 구동 모듈(132)은 피스톤부(131)의 플런저 또는 피스톤을 이동시킨다.
튜브(133)는 일단이 피스톤부(131)에 연결되고, 타단이 피펫 팁(110)에 연결된다. 피스톤부(131)가 구동되면, 튜브(133)를 통한 유체가 이동하여 피펫 팁(110) 내부에 흡입력 또는 토출력이 전달될 수 있다.
검체 분석 장치(100)는 센서 유닛(140)을 구비하여, 시료의 화학 반응을 검출할 수 있다. 센서 유닛(140)은 시료 용기(5)에서 발생되는 화학 반응을 검사할 수 있다. 센서 유닛(140)은 마그넷 유닛(120)의 단부에 설치되며, 시료 용기(5)의 개구에 정렬되어, 시료 용기(5)에서 화학 반응시에 발생되는 파장, 열, 빛 등을 센서(141)를 통해서 측정할 수 있다.
도 4를 보면, 센서 유닛(140)은 회동바(121)의 단부에 설치될 수 있다. 제2 부분(121c)의 끝단에 센서 유닛(140)이 배치되고, 회동바(121)가 회전하면, 도 8과 같이 센서 유닛(140)은 시료 용기(5)의 개구에 정렬될 수 있다.
센서 유닛(140)은 회동바(121)의 단부에 배치되는 차단 부재(142)를 구비할 수 있다. 차단 부재(142)는 시료 용기(5)의 개구의 가장자리에 배치되므로, 화학 반응시에 외부 환경의 노이즈가 시료 용기(5)의 내부로 전달되는 것을 차단하여, 센서(141)가 정확하게 화학 반응을 측정할 수 있다.
차단 부재(142)는 소정의 탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 차단 부재(142)는 고무 재질, 실리콘 재질 등으로 형성되고, 차단 부재(142)가 시료 용기(5)에 밀착되어, 외부의 노이즈를 완전하게 차단할 수 있다.
센서(141)는 회동바(121)의 내부에 배치될 수 있다. 센서(141)는 제2 부분(121c)의 내측에 배치되므로, 회동바(121)의 회전으로, 센서 유닛(140)이 시료 용기(5)의 개구에 정렬되면, 센서(141)는 암전된 상태에서 화학 반응을 측정할 수 있다.
이젝터 유닛(150)은 본체(101)에 장착되며, 회동으로 피펫 팁(110)을 분리할 수 있다. 이젝터 유닛(150)은 피펫 팁(110)의 상부에 배치되며, 높이 방향으로 힘을 가하여, 피펫 팁(110)을 제거할 수 있다. 일 실시예로, 이젝터 유닛(150)은 회동편(151), 연결 로드(152), 이동 블록(153), 제3 구동 모듈(154)을 가질 수 있다.
회동편(151)은 제3 구동 모듈(154)에서 구동력을 전달 받아, 소정의 각도 회전할 수 있다. 회동편(151)이 제2 축(AX2)를 중심으로 회전하면, 연결 로드(152)는 높이 방향으로 왕복 운동할 수 있다. 연결 로드(152)는 이동 블록(153)과 연결된다. 연결 로드(152)가 아래 방향으로 이동하면, 이동 블록(153)도 아래 방향으로 이동하여, 피펫 팁(110)을 탈착 시킬 수 있다. 연결 로드(152)가 윗 방향으로 이동하면, 이동 블록(153)도 다시 제자리로 돌아 올 수 있다.
다른 실시예로, 이젝터 유닛은 전기적으로 연결된 솔레노이드 장치로 구성될 수 있다. 컨트롤러(160)에서 신호가 전달되면, 이젝터 유닛이 구동하여, 피펫 팁을 분리할 수 있다.
컨트롤러(160)는 제1 구동 모듈(122), 제2 구동 모듈(132), 제3 구동 모듈(154)의 구동을 제어할 수 있다. 컨트롤러(160)는 제1 구동 모듈(122)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시켜서, 마그넷부(123)와 피펫 팁(110) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 또한, 컨트롤러(160)는 제2 구동 모듈(132)을 제어하여, 시린지 유닛(130)을 구동하고, 이로써 피펫 팁(110)에서 흡입력 또는 토출력이 생성될 수 있다. 또한, 컨트롤러(160)는 제3 구동 모듈(154)을 제어하여, 분석이 종료된 피펫 팁(110)을 분리할 수 있다.
촬상 유닛(170)은 본체(101)의 일측에 배치되어, 피펫 팁(110)의 설정 영역(MA)에 배치된 자성 비드(B)의 영상을 획득할 수 있다. 또한, 촬상 유닛(170)은 센서 유닛(140)에 인접하게 배치되어, 시료 용기(5)에서 발생하는 화학 반응에 대한 영상을 획득할 수 있다.
램프 유닛(180)은 본체(101)의 일측에 배치되어, 촬상 유닛(170)에서 영상 획득시에 외부 조명을 제공할 수 있다. 램프 유닛(180)은 LED으로 구성될 수 있으며, 컨트롤러(160)에 의해서 구동이 제어될 수 있다.
도 5 내지 도 7은 도 2의 검체 분석 장치(100)의 일 동작을 도시하는 도면이고, 도 8은 도 2의 검체 분석 장치(100)를 이용하여 자성 비드(B)를 추출하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 검체 분석 장치(100)를 이용하여, 자성 비드(B)를 피펫 팁(110)에 흡착할 수 있다. 즉, 검체 분석 장치(100)를 이용하여, 자성 비드(B)에 부착된 특정 검체를 추출할 수 있다.
자성 비드(B)에는 분석 대상인 검체가 붙을 수 있다. 검체는 특정한 물질에 한정되지는 않으나, 이하에서는 설명의 편의를 위해서, 자성 비드(B)에 핵산(N)이 부착되며, 검체 분석 장치(100)가 핵산(N)을 추출하는 것을 중심으로 설명하기로 한다.
핵산 중에서 특정 유전자만 증폭하여, 그 증폭 여부를 검출하기 위해서, 검체 분석 장치를 사용할 수 있다. 우선, 혈액이나 조직 시료에 효소를 넣어 세포를 용해하고, 세포 용해액(시료 용액)에서 핵산만 추출한다. 이후, 핵산 중에서 특정 유전자만 증폭하여 그 증폭 여부를 검출할 수 있다.
도 8을 보면, 시료 용액(M)은 시료 용기(5)에 저장되고, 시료 용기(5) 내에는 핵산(N)이 부착된 자성 비드(B)와, 이물질(I)이 함께 존재한다.
도 5 및 도 8과 같이, 검체 분석 장치(100)는 피펫 팁(110)의 위치를 시료 용기(5)에 정렬하고, 피펫 팁(110)을 시료 용액(M)에 담근다. 시린지 유닛(130)이 구동하면, 시료 용액(M)과 함께 자성 비드(B)도 피펫 팁(110)의 내부로 유입된다.
도 6 및 도 8과 같이, 마그넷 유닛(120)은 일 방향으로 회전하고, 마그넷부(123)는 피펫 팁(110)의 외측에 인접하게 배치된다. 도면에는 도시되지 않았으나, 마그넷부(123)는 피펫 팁(110)의 외측에 부착될 수 도 있다. 이때, 마그넷부(123)의 자기력에 의해서, 핵산(N)이 부착된 자성 비드(B)는 설정 영역(MA)에 침전된다.
피펫 팁(110)에서 추출된 자성 비드(B)를 검사하여, 핵산의 증촉 여부를 측정할 수 있다. 추출이 종료되면, 도 7과 같이, 이젝터 유닛(150)이 구동되어, 피펫 팁(110)이 제거된다. 컨트롤러(160)가 제3 구동 모듈(154)을 구동하면, 회동편(151)이 소정 각도 회전하고, 연결 로드(152) 및 이동 블록(153)이 아래 방향으로 이동하여, 피펫 팁(110)을 밀어 낸다.
도 9는 도 2의 검체 분석 장치(100)의 다른 동작을 도시하는 사시도 이다.
도 9를 참조하면, 검체 분석 장치(100)를 이용하여, 시료 용기(5)에서 발생하는 화학 반응을 검출할 수 있다.
회동바(121)가 회전하여, 센서 유닛(140)이 시료 용기(5)와 마주보도록 배치된다. 이때, 차단 부재(142)가 시료 용기(5)의 개구의 가장자리에 배치되므로, 외부 환경에서 발생되는 노이즈, 예컨대 외부 광이 시료 용기(5)의 내부로 들어가지 않는다. 따라서, 센서 유닛(140)의 센서(141)는 완전한 암전인 상태에서 화학반응에서 발생하는 빛을 센싱할 수 있다.
본 발명에 따른 검체 분석 장치(100)는 자성 비드(B)를 피펫 팁(110)으로 추출할 수 있다. 마그넷 유닛(120)을 피펫 팁(110)으로 가까이 하면, 자성 비드(B)와 마그넷 유닛(120) 사이의 인력이 생성되어, 자성 비드(B)를 설정 영역(MA)에 침전 할 수 있다. 이로써, 검체 분석 장치(100)는 시료 용액(M)에서 검체(시료)가 부착된 자성 비드(B)만 추출할 수 있다.
본 발명에 따른 검체 분석 장치(100)는 마그넷의 위치를 조절하여, 자성 비드(B)를 피펫 팁(110)에 침전시킬 수 있다. 특히, 검체 분석 장치(100)는 간단한 구동 메커니즘을 적용하여 자성 비드(B)를 피펫 팁(110)에 부착할 수 있다. 마그넷 유닛(120)은 회동바(121)를 양방향으로 회전하여, 마그넷부(123)와 피펫 팁(110) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 이로써, 피펫 팁(110)에 작용하는 자기력의 크기를 조절하여, 간단하게 자성 비드(B)를 피펫 팁(110)의 내벽에 침전시킬 수 있다.
본 발명에 따른 검체 분석 장치(100)는 시료의 화학 반응을 검사할 수 있다. 시료의 화학 반응을 검출할 수 있는 센서 유닛(140)이 회동바(121)의 단부에 배치되므로, 간단하게 회동바(121)를 회전시켜, 화학 반응을 검출할 수 있다. 또한, 회동바(121)의 단부에는 차단 부재(142)가 배치되어, 외부 환경에 의한 노이즈를 차단하여, 화학 반응의 검출을 정확하게 수행할 수 있다.
도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 검체 분석 장치(200)를 도시하는 정면도이고, 도 11은 도 10의 검체 분석 장치(200)구동을 도시하는 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 검체 분석 장치(200)는 본체(201), 피펫 팁(210), 마그넷 유닛(220), 이젝터 유닛(250)을 구비할 수 있다.
피펫 팁(210)은 전술한 실시예의 피펫 팁(110)과 실질적으로 같은바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 피펫 팁(210)은 구동 모듈(215)과 연결되어, 피펫 팁(210)의 위치를 조절할 수 있다. 구동 모듈(215)을 구동하여, 피펫 팁(210)을 시료 용기(5)에 담그거나, 뺄 수 있다.
마그넷 유닛(220)은 마그넷부(223)를 선형이동 시켜서, 마그넷부(223)와 피펫 팁(210) 사이의 거리가 조절할 수 있다. 일 실시예로, 마그넷 유닛(220)은 텔레스코픽 방식으로, 마그넷부(223)를 피펫 팁(210)에 인접하게 배치하거나, 멀어지도록 배치할 수 있다.
마그넷 유닛(220)은 연결 부재(221), 제1 액추에이터(222), 마그넷부(223), 제1 블록(224), 가이드 파이프(225), 제2 액추에이터(226)를 구비할 수 있따.
연결 부재(221)는 일단이 마그넷부(223)가 장착되고, 타단이 제1 액추에이터(222)에 장착된다. 제1 액추에이터(222)에 의해서 연결 부재(221)의 장력이 조절되어, 마그넷부(223)의 위치가 조절될 수 있다. 또한, 연결 부재(221)는 가이드 파이프(225)의 내부에 기 설정된 경로로 배치되고, 제1 액추에이터(222)가 연결 부재(221)의 위치를 조절하여, 마그넷부(223)를 선형이동 시킬 수 있다.
일 실시예로, 연결 부재(221)는 마그넷부(223)에 장력을 가할 수 있는 와이어로 형성될 수 있다. 다른 실시예로, 연결 부재(221)는 체인, 기어 등과 같이 동력을 전달 할 수 있는 부품으로 설정될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서, 연결 부재(221)가 와이어인 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
제1 액추에이터(222)는 연결 부재(221)를 권취 또는 권출하여, 연결 부재(221)의 장력을 조절할 수 있다.
마그넷부(223)는 가이드 파이프(225)의 단부에 삽입되고, 가이드 파이프(225)를 따라 선형이동할 수 있다. 제1 액추에이터(222)의 구동에 따라, 마그넷부(223)는 가이드 파이프(225)의 단부에서 선형 왕복 운동할 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 액추에이터(222)가 구동되면, 연결 부재(221)는 마그넷부(223)를 피펫 팁(210)의 외측에 인접하게 이동시키거나, 멀어지게 이동시킬 수 있다. 마그넷부(223)가 피펫 팁(210)의 외벽에 가깝게 배치되면, 자성 비드(B)는 설정 영역(MA)에 부착될 수 있다.
제1 블록(224)은 제1 액추에이터(222), 가이드 파이프(225)가 장착되고, 제2 액추에이터(226)의 구동으로 위치가 조절 될 수 있다. 제2 액추에이터(226)가 제1 블록(224)을 높이 방향으로 이동시켜, 마그넷부(223)의 높이를 조절할 수 있다. 이로써, 마그넷부(223)는 피펫 팁(210)의 다양한 위치에 설정 영역(MA)을 형성할 수 있다.
가이드 파이프(225)는 기 설정된 경로를 가지고, 단부가 피펫 팁(210)에 마주보도록 배치된다. 가이드 파이프(225)의 내부에는 연결 부재(221)가 배치되고, 연결 부재(221)가 이동하는 경로를 형성한다. 가이드 파이프(225)의 내부에는 복수개의 가이드 롤러(미도시)가 배치되어 연결 부재(221)의 경로를 설정할 수 있다.
제2 액추에이터(226)는 본체(201)의 내부에 배치되며, 제1 블록(224)의 위치를 조절할 수 있다. 제2 액추에이터(226)의 구동으로 제1 블록(224)의 높이를 조절하여, 피펫 팁(210)에서 다양한 위치에 설정 영역(MA)이 형성될 수 있다.
이젝터 유닛(250)은 자성 비드(B)의 추출이 완료된 피펫 팁(210)을 제거할 수 있다. 이젝터 유닛(250)은 전술한 실시예의 이젝터 유닛(150)과 같이 이동 블록을 구동하여 피펫 팁(210)을 제거할 수 있다. 또한, 다른 실시예로 이젝터 유닛(250)은 솔레노이드 장치로 구비되어, 컨트롤러에서 인가되는 전기적인 신호로 피펫 팁(210)을 제거할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 검체 분석 장치(200)는 시린지 유닛을 구비하여, 피펫 팁(210)에 흡입력 또는 토출력을 제공할 수 있으며, 센서 유닛을 구비하여 화학 반응을 검출할 수 있다. 상기 센서 유닛은 마그넷 유닛(220)의 일측에 배치될 수 있으며, 제2 액추에이터(226)의 구동으로 높이 방향으로 이동될 수 있다.
본 발명에 따른 검체 분석 장치(200)는 자성 비드(B)를 피펫 팁(210)으로 추출할 수 있다. 마그넷 유닛(220)을 피펫 팁(210)으로 가까이 하면, 자성 비드(B)와 마그넷 유닛(220) 사이의 인력이 생성되어, 자성 비드(B)를 설정 영역(MA)에 침전 할 수 있다. 이로써, 검체 분석 장치(200)는 시료 용액(M)에서 검체(시료)가 부착된 자성 비드(B)만 추출할 수 있다.
본 발명에 따른 검체 분석 장치(200)는 마그넷의 위치를 조절하여, 자성 비드(B)를 피펫 팁(210)에 침전시킬 수 있다. 특히, 검체 분석 장치(100)는 간단한 구동 메커니즘을 적용하여 자성 비드(B)를 피펫 팁(210)에 부착할 수 있다. 마그넷 유닛(120)은 연결 부재(221)에 연결되어, 텔레스코픽 방식으로 마그넷부(223)의 위치를 조절 할 수 있다. 이로써, 피펫 팁(210)에 작용하는 자기력의 크기를 조절하여, 간단하게 자성 비드(B)를 피펫 팁(210)의 내벽에 침전시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1, 100, 200: 검체 분석 장치
10, 110, 210: 피펫 팁
20, 120, 220: 마그넷 유닛
30, 130: 시린지 유닛
40, 160: 컨트롤러
140: 센서 유닛
150, 250: 이젝터 유닛
170: 촬상 유닛
180: 램프 유닛

Claims (3)

  1. 본체;
    상기 본체에 설치되는 피펫 팁;
    상기 피펫 팁의 일측에 이동 가능하게 설치되며, 상기 피펫 팁에 인접하게 배치되어 상기 피펫 팁의 내부에 자성 비드의 위치를 설정하는 마그넷 유닛;
    상기 마그넷 유닛에 설치되며, 화학 반응을 검사하는 센서 유닛;을 포함하고,
    상기 마그넷 유닛은
    상기 본체에서 회동 가능하게 설치되는 제1 부분과, 상기 제1 부분에 대하여 경사를 가지는 제2 부분을 가지는 회동바; 및
    상기 제2 부분의 측면에 설치되는 마그넷부;를 구비하며,
    상기 센서 유닛은 상기 제2 부분의 단부에 배치되는, 검체 분석 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 본체에 장착되며, 검출이 종료된 상기 피펫 팁을 분리시키는 이젝터 유닛;을 더 포함하는, 검체 분석 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 유닛은
    상기 회동바의 내부에 배치되는 센서; 및
    상기 회동바의 단부에 배치되며, 상기 센서 유닛이 시료 용기의 개구에 정렬시에 암전된 상태를 형성하는 차단 부재;를 구비하는, 검체 분석 장치.
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