KR102669363B1 - 휴대용 생물반응기 - Google Patents
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Abstract
휴대용 생물 반응기는 하나 이상의 교반 슬리브(221)를 하나 이상의 튜브 카세트(21)에 대해 제 1 방향(L1)으로 변위시키기 위해 제공되고, 머신 프레임 유닛(3) 및 제 1 엘리베이터(5)를 포함한다. 제 1 엘리베이터(5)는 제 1 선형 이동 모듈(51), 제 1 전동 모듈(52), 및 제 1 선회 모듈(53)을 포함한다. 제 1 선형 이동 모듈(51)은 제 1 가이드 레일(511) 상에서 제 1 상부 위치와 제 1 하부 위치 사이에서 제 1 방향(L1)으로 슬라이딩 가능한 제 1 슬라이더(512)를 포함한다. 제 1 선회 모듈(53)은 제 1 선회 모듈(53)의 선회가 제 1 전동 모듈(52)에 의해 제 1 슬라이더(512)의 다양한 속도의 선형 슬라이딩 이동으로 중계될 수 있도록, 제 1 전동 모듈(52)을 통해 제 1 슬라이더(512)에 결합된다.
Description
본 개시내용은 생물반응기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 휴대용 생물반응기에 관한 것이다.
기존의 생물반응기는 시험 샘플에서 핵산(DNA 또는 RNA)을 추출하기 위해 실리카-코팅된 자기 비드를 사용한다. 중합효소 연쇄 반응 또는 다른 생물학적 검출에 사용하기 위해 핵산이 추가로 제공될 수 있다.
핵산의 추출비를 향상시키기 위해, 시험 샘플과 자기 비드를 상이한 유형의 시약과 반복적으로 블렌딩시킨다. 세포 용해, 세척, 회수 등의 절차를 거친 후, 정제 및 추출된 핵산을 시험 샘플에서 얻을 수 있다.
상기 블렌딩은 혼합 스크류가 있는 모터를 이용하여 이루어질 수 있으며, 블렌딩을 위한 혼합 스크류는 동일한 속도로 상하운동이 가능하다. 균일한 블렌딩을 위해서는, 복잡한 제어 프로그램이 포함된 고가의 컨트롤러가 필요할 수 있다. 혼합 스크류가 각 블렌딩에 대해 많은 횟수를 회전하도록 구동된다는 점을 감안할 때, 비교적 높은 에너지 소비가 발생할 수 있다. 또한, 이러한 혼합 스크류가 있는 모터는 쉽게 운반되지 않을 수 있다.
이와 같이 기존의 생물반응기를 실험실 밖에서 사용하기에는 어려움이 있다. 또한, 기존 생물반응기의 제조 비용이 비교적 높다.
따라서, 본 개시내용의 목적은 보다 저렴한 비용으로 제조될 수 있고, 더 나은 블렌딩 효과를 제공할 수 있으며, 주위로 용이하게 운반될 수 있는 신규한 휴대용 생물반응기를 제공하는 것이다.
본 개시내용에 따라, 하나 이상의 교반 슬리브를 하나 이상의 튜브 카세트에 대해 제 1 방향으로 변위시키기 위한 휴대용 생물반응기가 제공된다. 휴대용 생물반응기는 머신 프레임 유닛(machine frame unit)과 제 1 엘리베이터를 포함한다. 머신 프레임 유닛은 하나 이상의 튜브 카세트를 보유하기 위해 제공된다. 제 1 엘리베이터는 제 1 선형 이동 모듈, 제 1 전동 모듈, 및 제 1 선회 모듈을 포함한다. 제 1 선형 이동 모듈은 머신 프레임 유닛에 장착되는 제 1 가이드 레일, 및 하나 이상의 교반 슬리브를 보유하도록 결합되고, 제 1 가이드 레일 상에서 제 1 상부 위치(제 1 슬라이더가 하나 이상의 튜브 카세트로부터 먼 위치임)와 제 1 하부 위치(제 1 슬라이더가 하나 이상의 튜브 카세트에 근접한 위치임) 사이에서 제 1 방향으로 슬라이딩 가능한 제 1 슬라이더를 포함한다. 제 1 전동 모듈은 제 1 전동 부재 및 제 1 가이드 부재(guided member)를 포함한다. 제 1 전동 부재는 제 1 피봇 세그먼트(pivotal segment) 및 제 1 피봇 세그먼트에 대향하는 제 1 가이딩 세그먼트(guiding segment)를 갖는다. 제 1 가이드 부재는 제 1 가이딩 세그먼트에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 제 1 가이드 부재와 제 1 피봇 세그먼트 중 하나는 제 1 슬라이더에 결합된다. 제 1 선회 모듈은 제 1 가이드 부재와 제 1 피봇 세그먼트 중 다른 하나에 결합되어, 제 1 전동 부재의 선회 동안, 제 1 슬라이더가 하나 이상의 교반 슬리브와 함께 제 1 가이드 부재에 의해 이동되어 제 1 가이드 레일 상에서 다양한(varying) 속도로 제 1 방향으로 선형 슬라이딩되도록, 제 1 전동 부재를 선회시킨다.
휴대용 생물반응기의 제공으로, 하나 이상의 교반 슬리브가 다양한 속도로 이동하도록 구동될 수 있으며, 이는 블렌딩 효과를 향상시키는 데 유용하다. 또한, 휴대용 생물반응기는 부피가 줄어들고 저렴한 비용으로 제조될 수 있다.
본 개시내용의 다른 특징 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 실시양태(들)의 하기 상세한 설명에서 명백해질 것이다.
도 1은 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 휴대용 생물반응기의 부분 분해 사시도이다.
도 2는 휴대용 생물반응기의 사시도이다.
도 3은 휴대용 생물반응기의 개략적인 단면도이다.
도 4는 제 1 상부 위치에 있는 휴대용 생물반응기의 제 1 슬라이더를 도시하는 단편적인 부분 단면도이다.
도 5는 도 4와 유사하지만 중간 위치에 있는 제 1 슬라이더를 도시한다.
도 6은 도 4와 유사하지만 제 1 하부 위치에 있는 제 1 슬라이더를 도시하고 제 2 하부 위치에 있는 제 2 슬라이더를 추가로 도시한다.
도 7은 휴대용 생물반응기의 변형된 실시양태를 도시하는 단편적인 개략도이다.
도 8은 교반 카세트가 카세트 홀더를 통해 제 1 슬라이더에 장착되는 방식을 도시하는 단편적인 부분 분해 사시도이다.
도 9는 도 6과 유사하지만 제 2 슬라이더에 결합된 제 2 전동 모듈 및 튜브 카세트 내부의 긴 봉(elongated rod)을 추가로 도시한다.
도 1은 본 개시내용의 한 실시양태에 따른 휴대용 생물반응기의 부분 분해 사시도이다.
도 2는 휴대용 생물반응기의 사시도이다.
도 3은 휴대용 생물반응기의 개략적인 단면도이다.
도 4는 제 1 상부 위치에 있는 휴대용 생물반응기의 제 1 슬라이더를 도시하는 단편적인 부분 단면도이다.
도 5는 도 4와 유사하지만 중간 위치에 있는 제 1 슬라이더를 도시한다.
도 6은 도 4와 유사하지만 제 1 하부 위치에 있는 제 1 슬라이더를 도시하고 제 2 하부 위치에 있는 제 2 슬라이더를 추가로 도시한다.
도 7은 휴대용 생물반응기의 변형된 실시양태를 도시하는 단편적인 개략도이다.
도 8은 교반 카세트가 카세트 홀더를 통해 제 1 슬라이더에 장착되는 방식을 도시하는 단편적인 부분 분해 사시도이다.
도 9는 도 6과 유사하지만 제 2 슬라이더에 결합된 제 2 전동 모듈 및 튜브 카세트 내부의 긴 봉(elongated rod)을 추가로 도시한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 하나 이상의 교반 슬리브(221)를 하나 이상의 튜브 카세트(21)에 대해 제 1 방향(L1)으로 변위시키기 위해 제공되는 본 개시내용의 실시양태에 따른 휴대용 생물반응기는 머신 프레인 유닛(3) 및 제 1 엘리베이터(5)를 포함하는 것으로 도시되어 있다.
도 1에 도시된 실시양태에서는, 4개의 튜브 카세트(21)가 휴대용 생물반응기 내부에 설치될 수 있고, 각각의 튜브 카세트(21)는 제 1 방향(L1)을 가로지르는 제 2 방향(L2)으로 서로 변위되는 복수개의 튜브(211)를 포함할 수 있다. 튜브 카세트(21)는 제 1 및 제 2 방향(L1, L2) 둘 다를 가로지르는 제 3 방향(L3)으로 서로 변위될 수 있다. 각 튜브(211)에는 시약(213)이 주입되어 액체 표면(214)이 형성된다. 각 튜브 카세트(21)의 하나의 튜브(211)는 시험 샘플(S) 및 자기 비드(212)를 추가로 가질 수 있다(도 4 참조). 또한, 휴대용 생물반응기는 4개의 튜브 카세트(21)의 4개의 상응하는 튜브(211)에 각각 삽입하기 위해 제 3 방향(L3)으로 서로 변위되는 4개의 교반 슬리브(221)를 갖는 교반 카세트(22)를 보유할 수 있다. 교반 슬리브(221) 각각은 하단이 폐쇄되고 상단이 개방될 수 있다. 자기 비드(212)는 실리카-코팅될 수 있다.
튜브 카세트(21)의 수 및 교반 카세트(22) 내의 교반 슬리브(221)의 수는 4개보다 적거나 많을 수 있고, 요구사항에 따라 변할 수 있음에 주목해야 한다. 또한, 튜브 카세트(21)는 각각 상기 언급된 혼합물이 주입되는 긴 구멍의 어레이를 갖는 블록으로 대체될 수 있다.
머신 프레임 유닛(3)은 튜브 카세트(들)(21)를 보유하기 위해 제공된다. 도 1 내지 도 3에 도시된 실시양태에서, 머신 프레임 유닛(3)은 베이스 프레임(31), 제 1 사이드 프레임(32), 제 2 사이드 프레임(32'), 제 1 브라켓(33) 및 제 2 브라켓(33')을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 사이드 프레임(32, 32')은 제 3 방향(L3)으로 서로 이격되도록 베이스 프레임(31) 상에 배치된다. 제 1 및 제 2 사이드 프레임(32, 32') 각각은 개구부(321)를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 개구부(321)는 제 1 및 제 2 사이드 프레임(32, 32') 중 하나에만 형성될 수 있다. 제 1 및 제 2 브라켓(33, 33') 각각은 제 3 방향(L3)으로 연장되어 제 1 및 제 2 사이드 프레임(32, 32')을 서로 연결하고, 제 1 및 제 2 브라켓(33, 33')은 제 2 방향(L2)으로 서로 이격될 수 있다.
도 1에 도시된 실시양태에서는 제 1 및 제 2 사이드 프레임(32, 32')이 제공되지만, 다른 실시양태의 머신 프레임 유닛(3)은 제 1 및 제 2 사이드 프레임(32, 32')중 하나만을 포함할 수 있고, 제 1 및 제 2 브라켓(33, 33')은 제 1 및 제 2 사이드 프레임(32, 32') 중 하나에 장착될 수 있다. 변형된 실시양태에서, 제 1 및 제 2 사이드 프레임(32, 32')은 베이스 프레임(31)의 대향하는 두 면에 걸치도록 제 2 방향(L2)으로 연장될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 실시양태에서, 휴대용 생물반응기는 머신 프레임 유닛(3)의 베이스 프레임(31)에 장착될 수 있고 2개의 베이스 레일(41), 캐리어 부재(42) 및 구동 모듈(43)을 포함할 수 있는 운반 유닛(4)을 더 포함할 수 있다.
각각의 베이스 레일(41)은 제 2 방향(L2)으로 연장되며, 베이스 레일(41)은 제 3 방향(L3)으로 서로 이격되도록 베이스 프레임(31)에 장착된다.
캐리어 부재(42)는 베이스 레일(41)에 슬라이딩 가능하게 결합되고 튜브 카세트(들)(21)를 운반하도록 구성된다. 도 1에 도시된 실시양태에서, 캐리어 부재(42)는 베이스부(421) 및 캐리어부(422)를 포함할 수 있다. 베이스부(421)는 베이스 레일(41)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 캐리어부(422)는 튜브 카세트(들)(21)를 운반하도록 구성되고, 튜브 카세트(들)(21)와 함께 캐리어부(421)가 제 1 및 제 2 슬라이드 프레임(32, 32') 중 하나의 개구부(321)를 통해 머신 프레임 유닛(3)으로부터 제거될 수 있도록 베이스부(421)에 탈착가능하게 장착된다. 다르게는, 제 1 및 제 2 사이드 프레임(32, 32')에 개구부(321)가 형성되지 않을 수 있고, 캐리어부(421)가 장착 또는 탈착을 위해 제 2 방향(L2)으로 이동할 수 있다.
또한, 베이스부(421)에는 캐리어부(422)가 베이스부(421)에 정확하게 장착되었는지의 여부를 감지하는 센서(423)가 장착될 수 있다.
구동 모듈(43)은 캐리어 부재(42)를 머신 프레임 유닛(3)에 대해 슬라이딩시키도록 결합될 수 있다. 도 2에 도시된 실시양태에서, 구동 모듈(43)은 랙 피스(rack piece)(431), 구동 기어(432) 및 구동 부재(433)를 포함할 수 있다. 랙 피스(431)는 캐리어 부재(42) 아래에 장착된다. 구동 기어(432)는 머신 프레임 유닛(3)의 베이스 프레임(31)에 장착되고 랙 피스(431)와 맞물리도록 구성된다. 구동 부재(433)는 캐리어 부재(42)를 베이스 레일(41) 상에서 슬라이딩시키기 위해 구동 기어(432)를 회전시키도록 결합된다. 다른 실시양태에서는, 캐리어 부재(42)의 슬라이딩이 벨트-구동될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시양태에서, 운반 유닛(4)은 베이스부(421)에 장착되는 가열 부재(44)를 더 포함할 수 있으며, 캐리어부(422)는 가열 부재(44) 위의 튜브(211)가 상응하는 튜브(211) 내의 시험 샘플(S)의 추출을 용이하게 하기 위해 가열되도록 가열 부재(44)에 상응하는 위치에 하나 이상의 관통 구멍(424)을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 가열 부재(44)는 가열 금속판을 포함할 수 있지만, 이것으로 제한되지는 않는다.
제 1 엘리베이터(5)는 머신 프레임 유닛(3)에 장착되며, 제 1 선형 이동 모듈(51), 제 1 전동 모듈(52) 및 제 1 선회 모듈(53)을 포함한다.
제 1 선형 이동 모듈(51)은 제 1 가이드 레일(511) 및 제 1 슬라이더(512)를 포함한다. 제 1 가이드 레일(511)은 제 1 브라켓(33)에 장착될 수 있다. 제 1 슬라이더(512)는 교반 카세트(22)를 보유하도록 결합되고, 제 1 가이드 레일(511) 상에서 제 1 상부 위치와 제 1 하부 위치 사이에서 제 1 방향(L1)으로 슬라이딩 가능하다. 제 1 상부 위치에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 슬라이더(512)가 튜브 카세트(들)(21)로부터 멀리 떨어져 있다. 제 1 하부 위치에서는, 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제 1 슬라이더(512)가 튜브 카세트(들)(21)에 근접한다. 제 1 슬라이더(512)는 교반 슬리브(221)의 바닥이 튜브 카세트(21)의 상응하는 튜브(211)의 액체 표면(214) 위에 근접하게 배치되도록 제 1 상부 위치와 제 1 하부 위치 사이의 중간 위치(도 5)로 슬라이딩 가능하다.
제 1 전동 모듈(52)은 제 1 피봇 세그먼트(523) 및 제 1 피봇 세그먼트(523)에 대향하는 제 1 가이딩 세그먼트(524)를 갖는 제 1 전동 부재(521)를 포함한다. 제 1 가이드 부재(522)는 제 1 가이딩 세그먼트(524)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 제 1 가이드 부재(522)와 제 1 피봇 세그먼트(523)중 하나는 제 1 슬라이더(512)에 결합된다.
제 1 선회 모듈(53)은 제 1 가이드 부재(522) 및 제 1 피봇 세그먼트(523) 중 다른 하나에 결합되어, 제 1 전동 부재(52)의 선회 동안 제 1 슬라이더(512)가 교반 슬리브(들)(221)와 함께 제 1 가이드 부재(522)에 의해 이동되어 제 1 가이드 레일(511) 상에서 다양한 속도로 제 1 방향(L1)으로 선형 슬라이딩되도록 제 1 전동 부재(52)를 선회시킨다.
도 3 내지 도 6에 도시된 실시양태에서, 제 1 가이드 부재(522)는 제 1 슬라이더(512)에 결합되고, 제 1 선회 모듈(53)은 제 1 피봇 세그먼트(523)에 결합된다.
도 3 내지 도 6에 도시된 실시양태에서, 제 1 선회 모듈(53)은 구동 본체(531), 및 샤프트 축을 따라 제 2 방향(L2)으로 연장되고 구동 본체(531)에 의해 샤프트 축 둘레로 선회 가능하도록 작동되는 아웃풋 샤프트(output shaft)(532)를 포함할 수 있다. 구동 본체(531)는 제 1 사이드 프레임(32)에 장착될 수 있으며, 아웃풋 샤프트(532)는 시계 방향 및 반시계 방향 둘 다로 선회 가능하고 제 1 피봇 세그먼트(523)에 결합된다.
도 2 및 도 4 내지 도 6에 도시된 실시양태에서, 제 1 가이딩 세그먼트(524)는 제 1 가이드 부재(522)가 그 내부에 슬라이딩 가능하게 맞물릴 수 있도록 구성된 긴 슬롯을 갖는다.
아웃풋 샤프트(532)가 선회하도록 구동 본체(531)에 의해 작동될 때, 아웃풋 샤프트(532)의 선회는 제 1 슬라이더(512)가 다양한 속도로 제 1 방향(L1)으로 선형 슬라이딩되도록 제 1 전동 모듈(52)에 의해 중계될 수 있다. 한편, 교반 카세트(22)도 다양한 속도로 이동하도록 구동된다.
도 3 내지 도 6에 도시된 실시양태에서, 제 1 선회 모듈(53)과 제 1 가이드 부재(522)는 제 3 방향(L3)에서 제 1 가이드 레일(511)의 두 대향 면에 배치된다. 또한, 제 1 선회 모듈(53)은 스테퍼 모터로서 비용이 저렴하고 비교적 높은 토크를 제 1전동 모듈(52)에 정확하게 전달할 수 있다. 이와 관련하여, 교반 카세트(22)는 다양한 속도로 안정적으로 변위될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 휴대용 생물반응기의 변형된 실시양태에서, 제 1 전동 부재(521')의 제 1 피봇 세그먼트(523')는 제 1 슬라이더(512)에 결합되고, 제 1 선회 모듈(53')의 아웃풋 샤프트(532')는 아웃풋 샤프트(532')에 장착되고 제 1 전동 부재(521')의 제 1 가이딩 세그먼트(524')를 통해 제 1 가이드 부재(522')에 결합되는 캠 부재(530)를 갖는다. 제 1 가이드 부재(522')는 머신 프레임 유닛(3')에 장착될 수 있고, 제 1 전동 부재(521')의 제 1 가이딩 세그먼트(524')의 긴 슬롯에 슬라이딩 가능하게 맞물릴 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이, 카세트 홀더(6)는 제 1 슬라이더(512)에 장착되며, 교반 카세트(22)를 고정하기 위한 홀더 본체(61)와 센서(62)를 포함할 수 있다. 교반 카세트(22)는 제 1 및 제 2 사이드 프레임(32, 32') 중 하나의 개구부(321)를 통해 홀더 본체(61)에 설치될 수 있다. 센서(62)는 교반 카세트(22)가 홀더 본체(61)에 의해 단단히 보유되는지의 여부를 감지하기 위해 제공된다.
변형된 실시양태에서는, 교반 슬리브(221)가 홀더 본체(61)에 개별적으로 장착될 수 있음을 주목해야 한다. 예를 들어, 교반 슬리브(221)는 튜브 카세트(21) 중 하나의 튜브(211)에 미리 배치될 수 있다. 제 1 슬라이더(512)가 제 1 하부 위치 쪽으로 제 1 방향(L1)으로 이동할 때(도 6), 교반 슬리브(221)가 홀더 본체(61)에 연결될 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 9에 도시된 실시양태에서, 휴대용 생물반응기는 이송 유닛(7) 및 제 2 엘리베이터(9)를 더 포함할 수 있다.
이송 유닛(7)은 마운트 본체(mount body)(71), 및 마운트 본체(71)에 의해 보유되고 교반 슬리브(221) 내로 각각 삽입되도록 구성된 4개의 긴 봉(72)을 포함할 수 있다. 각각의 긴 봉(72)은 마운트 본체(71)에 연결된 봉 본체(721) 및 바닥 자기 흡인부(722)를 갖는다.
제 2 엘리베이터(9)는 머신 프레임 유닛(3)에 장착되며, 제 2 방향(L2)에서 제 1 엘리베이터(5)로부터 이격된다. 제 2 엘리베이터(9)는 제 2 선형 이동 모듈(91), 제 2 전동 모듈(92) 및 제 2 선회 모듈(93)을 포함한다.
제 2 선형 이동 모듈(91)은 제 2 가이드 레일(911) 및 제 2 슬라이더(912)를 포함할 수 있다. 제 2 가이드 레일(911)은 제 2 브라켓(33')에 장착될 수 있다. 제 2 슬라이더(912)는 이송 유닛(7)을 보유하도록 결합되어, 긴 봉(72)이 교반 슬리브(221) 내로 각각 삽입되게 한다. 제 2 슬라이더(912)는 제 2 가이드 레일(911) 상에서 튜브 카세트(들)(21)에 대해 제 2 상부 위치(도 3)와 제 2 하부 위치(도 9) 사이에서 제 1 방향(L1)으로 슬라이딩 가능하다. 도 3 및 도 9에 도시된 실시양태에서, 마운트 본체(71)와 제 2 슬라이더(912)는 일체형으로 형성된다. 다른 실시양태에서, 마운트 본체(71)와 제 2 슬라이더(912)는 별도로 형성되어 서로 연결될 수 있다.
제 2 전동 모듈(92)은 제 2 전동 부재(921) 및 제 2 가이드 부재(922)를 포함한다. 제 2 전동 부재(921)는 제 2 피봇 세그먼트(923) 및 제 2 피봇 세그먼트(923)에 대향하는 제 2 가이딩 세그먼트(924)를 갖는다. 제 2 가이드 부재(922)는 제 2 가이딩 세그먼트(924)에 슬라이드 가능하게 결합된다. 제 2 가이드 부재(922)와 제 2 피봇 세그먼트(923) 중 하나는 제 2 슬라이더(912)에 결합된다. 제 2 전동 모듈(92)은 제 1 전동 모듈(52)과 동일한 구조를 가질 수 있다.
제 2 선회 모듈(93)은 제 2 사이드 프레임(32')에 장착되며, 제 2 가이드 부재(922)와 제 2 피봇 세그먼트(923) 중 다른 하나에 결합되어, 제 2 전동 부재(921)의 선회 동안 제 1 슬라이더가 제 1 하부 위치(도 6 및 도 9)에 있을 때, 제 2 슬라이더(912)가 이송 유닛(7)과 함께 제 2 가이드 부재(922)에 의해 이동하여 다양한 속도로 제 2 하부 위치까지 선형으로 슬라이딩함으로써 튜브 카세트(21)의 상응하는 튜브(211) 내부의 자기 비드(212)가 각각 교반 슬리브(221) 주위로 흡인되도록, 제 2 전동 부재(921)를 선회시킨다. 제 2 선회 모듈(93)은 제 1 선회 모듈(53)과 동일한 구조를 가질 수 있다.
도 3 및 도 9에 도시된 실시양태에서, 제 2 가이드 부재(922)는 제 2 슬라이더(912)에 결합되고, 제 2 선회 모듈(93)은 제 2 피봇 세그먼트(923)에 결합된다. 제 2 가이딩 세그먼트(924)는 제 2 가이드 부재(922)가 내부에 슬라이딩 가능하게 맞물릴 수 있도록 구성된 긴 슬롯을 갖는다.
도 1 및 도 3에 도시된 실시양태에서. 휴대용 생물반응기는 제 1 및 제 2 사이드 프레임(32, 32') 중 하나에 장착될 수 있고 운반 유닛(4) 및 이송 유닛에 근접한 UV 광(81)을 포함할 수 있는 멸균 유닛(8)을 더 포함할 수 있다.
다음 단락에서는, 휴대용 생물반응기를 사용하여 핵산을 추출하는 절차를 설명한다.
단계 1에서는, 사용하지 않은 복수개의 튜브 카세트(21) 및 교반 카세트(22)를 준비한다. 각각의 튜브 카세트(21)는 제 2 방향(L1)으로 서로 변위되는 제 1 튜브(211), 제 2 튜브(211), 제 3 튜브(211) 등을 갖는다. 시험 샘플(S)과 자기 비드(212)를 각각 튜브 카세트(21)의 제 1 튜브(211)에 배치한다. 튜브 카세트(21)의 제 1 튜브(211), 제 2 튜브(211), 제 3 튜브(211) 등에 상이한 시약(213)을 붓는다.
단계 2에서는, 제 1 슬라이더(512)를 하강시켜 교반 카세트(22)가 카세트 홀더(6)의 홀더 본체(61)에 장착될 수 있도록 한다. 이어, 제 1 슬라이더(512)를 상승시켜 베이스 프레임(31)으로부터 멀리 이동시킨다. 이 순간, 튜브 카세트(21)를 지지하는 캐리어부(422)가 베이스부(421)에 장착될 수 있다. 안전한 추출을 위해, 센서(423, 62)로부터의 신호에 따라 캐리어부(422) 및 교반 카세트(22)가 단단히 장착되었는지의 여부를 확인할 필요가 있다.
단계 3 내지 단계 6에서는, 시험 샘플(S)이 세포 용해, 세척 및 회수 절차를 거치는 방법이 추가로 설명된다.
단계 3에서는, 상응하는 제 1 튜브(211)에 있는 각 시험 샘플(S)을 핵산 추출용 세포 용해 시약(213) 중에서 자기 비드(212)와 혼합한다. 이 실시양태에서는, 혼합물을 균질화하고 세포 용해에 필요한 시간을 줄이기 위해, 제 1 엘리베이터(5)에 의해 교반 슬리브(221)를 다양한 속도로 상하 이동시킨다. 이 단계에서, 제 2 슬라이더(912)는 제 2 상부 위치에 유지되어, 이송 유닛(7)을 상부 측으로 유지한다.
또한, 본 개시내용의 휴대용 생물반응기가 다음과 같은 효과를 가질 수 있음에 주목해야 한다. 제 1 슬라이더(512)가 중간 위치(도 5)로 이동될 때, 각각의 교반 슬리브(221)의 바닥은 상응하는 튜브(211)의 액체 표면(214) 위에 근접하게 배치된다. 제 1 슬라이더(512)가 중간 위치에 있을 때 제 1 가이드 부재(522)와 아웃풋 샤프트(532) 사이의 거리는, 제 1 슬라이더(512)가 제 1 상부 또는 하부 위치에 있을 때(도 4 또는 도 6) 제 1 가이드 부재(522)와 아웃풋 샤프트(532) 사이의 거리보다 짧다. 이는, 중간 위치로 이동할 때 제 1 슬라이더(512)의 순간 속도가, 제 1 상부 또는 하부 위치를 향해 이동할 때 제 1 슬라이더(512)의 순간 속도보다 느리다는 것을 의미한다. 이로써, 각각의 교반 슬리브(221)가 상응하는 액체 표면(214)을 통해 이동할 때, 상응하는 튜브(211) 내부의 혼합물이 분사되는 것을 방지할 수 있다. 다른 실시양태에서는, 제 1 방향(L1)에서 제 1 가이드 부재(522)와 아웃풋 샤프트(532) 사이의 거리가 변할 수 있어서, 상이한 위치에서 제 1 슬라이더(512)의 순간 속도를 변화시킬 수 있다.
단계 4에서는, 추출된 핵산을 포함하는 균질화된 혼합물을 자기 비드(212)에 부착시킬 수 있고, 제 2 슬라이더(912)를 제 2 하부 위치(도 9)로 하향 이동시켜, 제 1 튜브(211) 내의 균질화된 혼합물과 함께 자기 비드(212)가 각각 교반 슬리브(221) 주위로 흡인될 수 있도록, 긴 봉(72)을 제 1 튜브(211) 내의 교반 슬리브(221) 내로 개별적으로 삽입시킨다. 그 후, 제 1 슬라이더(512) 및 제 2 슬라이더(912)를 동시에 각각 제 1 상부 위치 및 제 2 상부 위치로 구동시켜, 균질화된 혼합물과 함께 자기 비드(212)를 각각 제 1 튜브(211)로부터 멀리 이동시킬 수 있다. 이송 유닛(7)을 이동시키기 위한 제 2 엘리베이터(9)를 벨트(들), 나사(들), 또는 다른 연결 메커니즘(들)에 의해 구동되는 다른 장치로 대체할 수 있음에 주목해야 한다.
단계 5에서는, 캐리어 부재(42)를 제 2 방향(L2)으로 이동시켜, 교반 슬리브(221)가 각각 튜브 카세트(21)의 제 2 튜브(211) 위에 배치되도록 할 수 있다. 제 2 튜브(211)에는 제 1 튜브(211)와 상이한 시약(213)을 부어서 핵산으로부터 불순물을 제거한다. 이어, 단계 3과 같이 제 1 슬라이더(512)를 상하로 이동시키고, 자기 비드(212)를 단계 4와 같이 제 2 튜브(211)에서 제거하고, 단계 5와 같이 튜브 카세트(21)의 제 3 튜브(211)로 이송한다. 핵산 세척 및 정제를 위해 이들 단계를 여러 번 반복한다. 또한, 추출을 가속화하고자 상응하는 튜브(211)를 가열하는 데 가열 부재(44)를 사용할 수 있다.
단계 6에서는, 튜브 카세트(211)의 마지막 튜브(211)로 자기 비드(212)를 이송시킨다. 마지막 튜브(211)에는 자기 비드로부터 추출된 핵산을 탈착 및 회수하기 위한 시약(213)을 주입한다. 필요에 따라, 제 1 슬라이더(512)를 단계 3과 같이 상하로 이동시킬 수 있다. 그 후, 단계 4와 같이 자기 비드(212)를 마지막 튜브(211)에서 제거하고, 추출된 핵산을 마지막 튜브(211)에 남긴다.
단계 7에서는, 제 1 엘리베이터(5)로부터 교반 카세트(22)를 제거한 후, 멸균 유닛(8)을 켜서 운반 유닛 및 이송 유닛(7)의 멸균을 수행한다.
본 개시내용의 휴대용 생물반응기 및 배경 기술 부분에 기재된 종래의 장치(혼합 스크류가 있는 모터)를 사용하여, 상기 단계에 기초하여 다음 시험을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1과 표 2에 요약하였다. 이들 시험은 상이한 장치를 사용한 것을 제외하고는 동일한 단계 및 동일한 시약을 사용하여 수행하였다. 2개의 시험 샘플이 준비되었는데, 그 중 하나는 인간 혈액 200μl이고, 다른 하나는 닭 비장 조직 40mg이었다. 각 장치에 대해 각 시험 샘플을 2회 추출하였다. 각 시험에서 추출된 핵산의 농도는 분광광도계를 이용하여 측정하였다. 추출된 핵산의 OD260/OD280 비가 1.6보다 크면, 추출이 충분했음을 의미한다. 하기 표에서 본 개시내용의 휴대용 생물반응기를 이용하여 추출된 핵산의 회수율은 종래의 장치를 이용하여 추출된 핵산의 회수율이 100%인 것을 기준으로 하여 계산되었음에 유의하여야 한다.
| 시험 | 핵산의 농도(ng/μl) | OD260/OD280 비 | 평균 농도(ng/μl) | 회수율 | |
| 종래의 장치 | 1 | 18.2 | 1.86 | 17.05 | 100% |
| 2 | 15.9 | 1.88 | |||
| 휴대용 생물반응기 |
1 | 25.8 | 1.97 | 24.65 | 145% |
| 2 | 23.5 | 1.83 |
| 시험 | 핵산의 농도(ng/μl) | OD260/OD280 비 | 평균 농도(ng/μl) | 회수율 | |
| 종래의 장치 | 1 | 58.7 | 1.95 | 54.5 | 100% |
| 2 | 50.3 | 1.94 | |||
| 휴대용 생물반응기 |
1 | 63.6 | 1.9 | 62.95 | 116% |
| 2 | 62.3 | 1.95 |
상기에 기초하여, 본 개시내용의 휴대용 생물반응기는 다음과 같은 이점을 갖는다:
1) 세포 용해 시약(213)에서의 시험 샘플(S)의 세포 용해 동안 제 1 슬라이더(512)가 다양한 속도로 상하로 이동할 수 있으므로, 제 1 튜브(211) 내부의 시험 샘플(S)을 보다 효율적인 방식으로 자기 비드(212)와 혼합할 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 휴대용 생물반응기를 사용하는 경우 핵산의 회수율이 비교적 높았다.
2) 추출된 핵산을 세척 및 정제하는 동안 제 1 슬라이더(512)가 다양한 속도로 상하로 이동할 수 있으므로, 두 번째 또는 다음 튜브 내부의 균질화된 혼합물의 난류 강도(turbulence intensity)가 증가되고, 이는 블렌딩을 더욱 우수하게 하고 블렌딩 시간을 단축시킬 수 있다.
3) 제 1 또는 제 2 전동 모듈(52, 92)의 제공으로, 휴대용 생물반응기의 크기 및 중량이 감소될 수 있고, 제 1 또는 제 2 선회 모듈(53, 93)을 제어하기 위한 프로그램이 단순화될 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 휴대용 생물반응기는 용이하게 운반될 수 있고 저렴한 비용으로 제조될 수 있다.
4) 제 1 또는 제 2 전동 모듈(52, 92)의 구동을 위해 제 1 또는 제 2 선회 모듈(53, 93)의 아웃풋 샤프트(532)가 비교적 적은 정도로 선회할 수 있으므로, 본 개시내용의 휴대용 생물반응기는 배터리-구동될 수 있고, 기존 장치에 비해 에너지 소비가 적을 수 있다. 따라서, 휴대용 생물반응기는 주위로 운반하고 실험실 외부에서 핵산을 추출하기에 편리하다.
상기 기재내용에서는, 설명하기 위하여, 실시양태(들)를 완전히 이해시키고자 다수의 특정 세부사항이 제시되었다. 그러나, 이러한 특정 세부사항중 일부 없이 하나 이상의 다른 실시양태가 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 "한 실시양태", "실시양태", 서수 표시가 있는 실시양태 등을 참조한 것은 특정 특징부, 구조 또는 특성이 본 개시내용의 실시에 포함될 수 있음을 의미함을 알아야 한다. 기재내용에서, 다양한 특징부는 개시를 간소화하고 본 발명의 다양한 양태의 이해를 돕기 위해 단일 실시양태, 도면 또는 그의 기재내용에서 함께 그룹화되며, 한 실시양태의 하나 이상의 특징부 또는 특정 세부사항은 본 개시내용의 실시에 적절한 경우 다른 실시양태의 하나 이상의 특징부 또는 특정 세부사항과 함께 실행될 수 있음을 또한 알아야 한다.
본 개시내용이 예시적인 실시양태(들)로 간주되는 것과 관련하여 기재되었지만, 본 개시내용은 개시된 실시양태(들)로 제한되지 않고, 그러한 모든 변형 및 등가 배열을 포함하도록 가장 넓은 해석 원리 및 영역 내에 포함된 다양한 배열을 포괄하고자 한 것으로 이해된다.
Claims (10)
- 하나 이상의 튜브 카세트를 보유하기 위한 머신 프레임 유닛; 및
제 1 선형 이동 모듈, 제 1 전동 모듈 및 제 1 선회 모듈을 포함하는 제 1 엘리베이터
를 포함하는, 하나 이상의 교반 슬리브를 하나 이상의 튜브 카세트에 대해 제 1 방향으로 변위시키기 위한 휴대용 생물반응기로서, 이 때
상기 제 1 선형 이동 모듈이 상기 머신 프레임 유닛에 장착되는 제 1 가이드 레일, 및 하나 이상의 교반 슬리브를 보유하도록 결합되고, 상기 제 1 가이드 레일 상에서 제 1 상부 위치(이 때, 제 1 슬라이더는 하나 이상의 튜브 카세트로부터 멀리 위치함)와 제 1 하부 위치(이 때, 제 1 슬라이더는 하나 이상의 튜브 카세트에 근접하게 위치함) 사이에서 제 1 방향으로 슬라이딩 가능한 제 1 슬라이더를 포함하고;
상기 제 1 전동 모듈이 제 1 피봇 세그먼트 및 상기 제 1 피봇 세그먼트에 대향하는 제 1 가이딩 세그먼트를 갖는 제 1 전동 부재, 및 상기 제 1 가이딩 세그먼트에 슬라이딩 가능하게 결합되는 제 1 가이드 부재를 포함하고,
상기 제 1 가이드 부재와 상기 제 1 피봇 세그먼트 중 하나가 상기 제 1 슬라이더에 결합되며;
상기 제 1 선회 모듈이 상기 제 1 가이드 부재와 상기 제 1 피봇 세그먼트중 다른 하나에 결합되어, 상기 제 1 전동 부재의 선회 동안 상기 제 1 슬라이더가 하나 이상의 교반 슬리브와 함께 상기 제 1 가이드 부재에 의해 이동하여 상기 제 1 가이드 레일 상에서 다양한 속도로 제 1 방향으로 선형 슬라이딩되도록 상기 제 1 전동 부재를 선회시키는 휴대용 생물반응기. - 제 1 항에 있어서,
하나 이상의 교반 슬리브의 바닥이 상기 하나 이상의 튜브 카세트 내부의 액체 표면 위에 근접하게 배치되도록, 제 1 슬라이더가 제 1 상부 위치와 제 1 하부 위치 사이의 중간 위치로 슬라이딩 가능하고;
제 1 슬라이더의 슬라이딩 동안, 중간 위치로 이동할 때의 제 1 슬라이더의 순간 속도가 제 1 상부 위치를 향해 이동할 때의 제 1 슬라이더의 순간 속도보다 느린, 휴대용 생물반응기. - 제 1 항에 있어서,
제 1 선회 모듈이 구동 본체, 및 제 1 방향을 가로지르는 제 2 방향에서 샤프트 축을 따라 연장되고 구동 본체에 의해 샤프트 축 둘레로 선회 가능하도록 작동되는 아웃풋 샤프트를 포함하고;
제 1 선회 모듈 및 제 1 가이드 부재가 제 1 방향 및 제 2 방향 둘 다를 가로지르는 제 3 방향에서 제 1 가이드 레일의 두 대향 면에 배치되는, 휴대용 생물반응기. - 제 1 항에 있어서,
제 1 가이드 부재가 제 1 슬라이더에 결합되고, 제 1 선회 모듈이 제 1 피봇 세그먼트에 결합되는, 휴대용 생물반응기. - 제 1 항에 있어서,
제 1 가이딩 세그먼트가, 제 1 가이드 부재가 그 내부에 슬라이딩 가능하게 맞물릴 수 있도록 구성된 긴(elongated) 슬롯을 갖는, 휴대용 생물반응기. - 제 1 항에 있어서,
휴대용 생물반응기가,
제 1 방향을 가로지르는 제 2 방향으로 각각 연장되고, 제 1 방향 및 제 2 방향 둘 다를 가로지르는 제 3 방향으로 서로 이격되도록 머신 프레임 유닛에 장착되는 2개의 베이스 레일,
상기 베이스 레일에 슬라이딩 가능하게 결합되고 하나 이상의 튜브 카세트를 운반하도록 구성된 캐리어 부재, 및
상기 캐리어 부재를 머신 프레임 유닛에 대해 슬라이딩시키도록 결합되는 구동 모듈
을 포함하는 운반 유닛을 추가로 포함하는, 휴대용 생물반응기. - 제 6 항에 있어서,
구동 모듈이, 캐리어 부재 아래에 장착되는 랙 피스, 머신 프레임 유닛에 장착되고 랙 피스와 맞물리도록 구성되는 구동 기어, 및 베이스 레일 상에서 캐리어 부재를 슬라이딩시키기 위해 구동 기어를 회전시키도록 결합되는 구동 부재를 포함하는, 휴대용 생물반응기. - 제 6 항에 있어서,
머신 프레임 유닛이 베이스 프레임 및 상기 베이스 프레임 상에 배치되고 개구부를 갖는 사이드 프레임을 포함하고;
베이스 레일이 상기 베이스 프레임에 장착되고;
캐리어 부재가 상기 베이스 레일 상에 슬라이딩 가능하게 결합되는 베이스부, 및 하나 이상의 튜브 카세트를 운반하도록 구성되고, 캐리어부를 하나 이상의 튜브 카세트와 함께 개구부를 통해 머신 프레임으로부터 제거할 수 있도록 베이스부에 탈착가능하게 장착되는 캐리어부를 포함하는, 휴대용 생물반응기. - 제 6 항에 있어서,
운반 유닛이 가열 부재를 추가로 포함하고;
캐리어 부재가, 베이스 레일에 슬라이딩 가능하게 결합되고 그 위에 가열 부재가 장착되는 베이스부, 및 하나 이상의 튜브 카세트를 운반하기 위해 상기 베이스부에 탈착가능하게 장착되고 상기 가열 부재에 상응하는 위치에 관통 구멍을 갖는 캐리어부를 포함하는, 휴대용 생물반응기. - 제 1 항에 있어서,
휴대용 생물반응기가,
하나 이상의 교반 슬리브 내로 삽입되도록 구성되고 바닥 자기 흡인부를 갖는 하나 이상의 긴 봉을 포함하는 이송 유닛; 및
머신 프레임 유닛에 장착되고, 제 1 방향을 가로지르는 제 2 방향에서 제 1 엘리베이터로부터 이격되는 제 2 엘리베이터
를 추가로 포함하고, 이 때
상기 제 2 엘리베이터가 제 2 선형 이동 모듈, 제 2 전동 모듈 및 제 2 선회 모듈을 포함하고,
상기 제 2 선형 이동 모듈이 제 2 가이드 레일, 및 긴 봉이 하나 이상의 교반 슬리브 내로 삽입될 수 있도록 이송 유닛을 보유하도록 결합된 제 2 슬라이더를 포함하고, 제 2 슬라이더가 제 2 가이드 레일 상에서 하나 이상의 튜브 카세트에 대해 제 2 상부 위치와 제 2 하부 위치 사이에서 제 1 방향으로 슬라이딩 가능하며;
상기 제 2 전동 모듈이 제 2 피봇 세그먼트 및 상기 제 2 피봇 세그먼트에 대향하는 제 2 가이딩 세그먼트를 갖는 제 2 전동 부재, 및 제 2 가이딩 세그먼트에 슬라이딩 가능하게 결합되는 제 2 가이드 부재를 포함하고, 제 2 가이드 부재와 제 2 피봇 세그먼트중 하나가 제 2 슬라이더에 결합되며;
상기 제 2 선회 모듈이 제 2 가이드 부재와 제 2 피봇 세그먼트 중 다른 하나에 결합되어, 제 2 전동 부재의 선회 동안 제 1 슬라이더가 제 1 하부 위치에 있을 때, 제 2 슬라이더가 이송 유닛과 함께 제 2 가이드 부재에 의해 이동되어 다양한 속도로 제 2 하부 위치로 선형으로 슬라이딩됨으로써, 하나 이상의 튜브 카세트 내부의 자기 비드가 하나 이상의 교반 슬리브 주위로 흡인될 수 있도록 제 2 전동 부재를 선회시키는, 휴대용 생물반응기.
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