KR20040010633A - 절단장치를 위한 액체 취급수단 - Google Patents

Abstract

액체 분배용 장치(32)는 이동가능한 헤드(28) 상에 지지되는 하나 이상의 액체 배출 수단(34, 36)을 포함한다. 상기 장치는 겔에서 운송되는 점(spot)들의 배열로부터 생체분자 점을 절단하기 위한 자동화된 절단 장치의 일부를 형성한다. 상기 헤드는 제어수단의 제어 하에서 X, Y, Z 방향으로 상기 헤드의 이동을 가능하도록 자동화된 동작 제어 시스템 상에 장착된다. 또한 상기 장치의 하나 이상의 액체 배출 수단으로부터 액체를 분배를 유발하기 위한 위치 변동 수단(46)은, 상기 배출구와 상기 흡입 장치(38), 일반적으로는 주입기 사이의 상기 배관(58, 도시되지 않음)의 길이를 보다 짧게 하는 것을 가능하게 하는 상기 액체 분배용 배출구(34, 36)를 이동시키는 상기 이동가능한 헤드(28)에 의해 지지된다. 이것은 액체 취급 작동 동안 상기 튜브의 팽창과 수축이 최소화되어 상기 배출구(34, 36)를 통해 특정한 양의 보다 정확한 분배를 의미한다. 상기 주입기(38)과 상기 배출구(34, 36)는 상기 장치의 이동축의 반대측에 장착되어, 상기 장치를 소형화하도록 한다. 일반적으로 상기 축은 상기 이동가능한 헤드를 지지하는 빔 또는 그와 유사한 것에 의해 한정되는 수평적인 X축 또는 수직적인 Y축이 될 것이다.

Description

절단장치를 위한 액체 취급수단{Liquid Handling Means For Excision Apparatus}

액체 취급장치들은 실험실에서 단백질, 펩티드, 당류, 지질, 핵산분자 같은 생체분자 및 당단백 같은 복잡한 생체분자의 처리에 사용된다. 이들은 2d 겔로부터의 점(spot)의 배열에서 절단된 하나의 점일 수도 있는 샘플 생체분자를 희석시키고, 상기 생체분자에 시약을 투여하고, 생체분자로부터 액체를 흡입하는데 사용된다. 상기 시약은 일반적으로 마이크로타이터 플레이트(MTP)에 보관되고, "팁"(또는 시약이 색층분석 수지(chromatographic resin)를 포함한다면 "집 팁")으로 알려진 피펫으로 흡수되며, 이 때 상기 샘플 또는 샘플들을 포함하는 여분의 MTP에 로봇식으로 이동된다. 적용되는 시약 및 처리의 특정한 순서는 상기 생체분자 및 요구되는 결과에 달려있다. 상기 생체분자는 예를 들면 MALDI-TOF 분석을 위하여 준비되어진(분류된) 단백질일 수도 있다. 일반적으로, 자동화된 액체 취급장치는 상기 기구의 작동지역으로부터 떨어진 고정된 플랫폼 상에 장착되는 주입기를 가진다. 이것은 주입기 및 액체 배출 지점, 즉 상기 팁 사이에 원거리 배관의 사용을 필요로 하게 된다.

이러한 접근에서의 문제는, 상기 튜브가 일반적으로 다루기 곤란한 상기 액체 취급장치의 이동부와 함께 운송되어야만 한다는 것이다. 더구나 상기 배관이 액체로 오염되게 되고 청소 및 교체가 어렵다.

두번째 문제는 상기 배관의 팽창, 상기 배관에서의 기포 및 이와 유사한 것으로 인한 상기 시스템의 불활성 때문에 상기 배관의 길이가 상기 장치의 배출구로부터 액체의 배출을 정확하게 제어하는 것이 어렵다는 것이다.

본 명세서에 포함된 문서, 기술, 자료, 장치, 논문 또는 기타 등등은 단지 본 발명을 설명하기 위한 문맥을 제공하기 위함이다. 이러한 내용들의 어떤 부분 또는 전부는 본 출원의 각 청구항의 우선일자 이전에 오스트레일리아 또는 다른 지역에 존재하는 것으로서 선행기술 기반의 부분을 형성하거나 본 발명과 연관된 분야의 일반적인 지식으로 사용용인으로서 고려되는 것이 아니다.

본 발명은 상기에서 논의된 종래 기술의 문제점을 다루는 향상된 액체 배출 및 흡입 장치를 제공하도록 시도한다.

본 발명은 액체 배출 및 흡입(즉, 액체의 픽업 및 배출) 장치에 관한 것으로, 특히 상기 액체 배출 및 흡입장치의 배출구 및 능동 배출원, 일반적으로 주입기 사이에 최소의 배관 연결을 가능하게 하는 자동화된 제어 시스템에 관련된 액체 배출 및 흡입장치에 관한 것이다.

본 발명의 특정한 실시예는 실례에 의해, 첨부되는 도면을 참고하여 설명될 것이다.

도 1은 본 발명을 실시하는 액체를 분배하고 흡입하기 위한 액체 취급 장치를 포함하는 샘플 절단 및 준비 장치의 측면도;

도 2는 도 1에 도시된 장치의 평면도;

도 3은 주입기와 양 방향 밸브의 개략도;

도 4는 상기 액체 취급 장치의 정면도; 그리고,

도 5는 도 4의 액체 취급 장치의 배면도이다.

따라서 본 발명에 의하면, 제어수단의 제어 하에서 X, Y 및 Z 방향으로 이동시킬 수 있도록 하기 위해 자동화된 동작 제어 시스템에 일반적으로 장착되는 이동가능한 헤드 상에 지지되는 하나 또는 그 이상의 액체 배출수단을 포함하는 액체분배용 장치를 제공하는데, 상기 장치의 하나 또는 그 이상의 액체 배출수단으로부터 액체의 분배를 유발하기 위한 위치 변동수단은 또한 상기 액체 분배용 배출수단을 지지하는 상기 이동가능한 헤드에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 위치 변동수단이 상기 헤드 상에서 지지된다는 사실은, 상기 배출구와 상기 흡입장치, 일반적으로 주입기 사이의 배관길이를 더욱 짧게 구성하는 것이 가능하여 이전의 배관 유지 및 교체보다 더욱 단순하게 하는 것을 가능하게 한다. 더구나, 상기 배관의 보다 짧은 길이는 상기 튜브의 팽창과 수축이 액체 취급 작동 동안에 최소화된다는 것을 의미하여 배출구를 통하여 특정한 양, 특히 서브-5 마이크로타이터 양을 보다 정확하게 번갈아 가며 배출하도록 한다. 대체로 격리된 흡입 장치를 통한 종래의 방법을 사용하여 특정 양의 이러한 정확한 배출을 달성하려면, 요구되는 수준의 정확성을 주기 위하여 정확히 100 마이크로리터의 양을 갖는 주입기를 사용하는 것이 필요하다. 그러나, 100 마이크로리터 주입기는 튼튼하지 않고 유지 및 교체를 자주할 것을 요구한다. 본 발명에 따른 시스템에서는, 더 큰 1mL의 주입기가 성공적으로 사용될 수 있다. 이러한 1mL 주입기는 100 마이크로리터 주입기 보다 더욱 튼튼하고 교체를 요구하기 전까지 더욱 오래 견딘다.

단일의 튜브에 의해 상기 이동가능한 헤드에 연결된 저수통은 상기 주입기에 액체(일반적으로 물)를 공급할 수 있다.

특히 바람직한 실시예에서, 상기 주입기 및 상기 배출구는 상기 장치의 이동축의 반대측에 장착된다. 일반적으로 상기 축은 상기 이동가능한 헤드를 지지하는 빔 또는 이와 유사한 것에 의해 한정되는 수평적인 X 또는 Y축이다. 상기 축의 일측 상의 상기 주입기 및 타측 상의 상기 배출구를 장착하는 것은 상기 기기를 소형화시키는 것을 가능하게 한다.

일반적으로 8개의 주입기의 열과 8개의 액체 배출수단의 열은 상기 이동가능한 헤드의 각 측에 장착되어 있다. 사용시에 피펫 또는 팁은 단순하게 배관의 끝단이 개방되어질 수 있는 상기 액체 배출수단에 부착된다. 이러한 팁은 시약을 픽업하고 분배하며, 세척하는 등 이와 유사한 데에 사용된다. 필요시에, 상기 팁은 버려지고 깨끗한 팁으로 교체된다. 또한 수지를 포함하는 "집 팁"이 사용되어질 수도 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 8개의 주입기는, 사용시에 일반적으로 수직으로 향해지는 평행한 축들 상에 설치된다. 그러나 상기 시스템은, 예를 들면 각 12개의 주입기로 된 8열과 같이 주입기의 더 많은 배열을 가능하도록 충분하게 튼튼하다.

액체 분배를 위한 상기 장치는, 여기에서 참고로 언급되어진 내용을 가진 "샘플 수집 및 준비장치(Sample Collection and Preparation Apparatus)"라는 제목으로 2002년 5월 27일에 시마쯔 코포레이션과 프로테움 시스템즈 피티와이 엘티디의 이름으로 출원된 국제특허출원에 명시된 샘플 절단 및 취급장치의 구성요소를 형성하는 것이 바람직하다. 액체 분배를 위한 장치는 절단 헤드와 같은 머신 헤드 상에 위치되고, 동일한 머신 헤드를 가지고 상기 Z축에서 상/하로 이동한다. 바람직한 실시예에서, 클러치 수단은, 풀려질 때, 상기 헤드가 상/하로 이동할 때마다 상기 주입기의 피스톤과 주입기 몸체가 함께 이동하도록 상기 피스톤에 관계된 상기 실린더를 고정하고, 작동될 때, 상기 모듈이 수직 방향으로 상/하 이동할 때마다 상기 피스톤이 상기 주입기 몸체에 대응하여 움직이도록 상기 피스톤에 관계된상기 주입기 몸체를 풀어 놓는 상기 주입기의 이동축 상에 제공되어진다. 밸브는 출구를 통하여 액체의 흐름을 제어하기 위해 제공되나, 클러치는 액체 취급 주입기에서 마멸을 감소시키므로 상기 클러치는 겔 절단동안 접속이 풀린다.

상기 도면들을 참고하면, 일반적으로 '10'으로 지시되는 상기 장치는 스캐너(14)가 지지되는 섀시(12)를 포함한다. 상기 스캐너는 고해상도 "데스트탑" 타입의 스캐너일 수 있고, 겔내에 있거나 박막상에 지지되는 단백질 같은 생체분자의 2차원 배열이 놓여질 수 있는 글래스 테이블(16)을 포함한다. 상기 스캐너에 인접하여, 네개의 마이크로타이터 플레이트(MTPs)(18), 384 웰(well) MALDI 타겟 플레이트(20), 피펫 팁 및/또는 "집 팁(zip tips)"(30)을 포함하는 상자(22), 다양한 용매와 시약을 포함하는 트레이(24) 및 정제된 물을 담고있는 384 웰 MTP(26)가 있다.

절단 공구(29)를 포함하는 머신 헤드(28) 및 8개의 인접한 액체 분배용 배출구(34)를 포함하는 8채널 액체 분배수단(32)(도 4 및 도 5에 가장 잘 도시되어 있다)이 스캐너상에서 움직이도록 장착된다. 머신 헤드는 두 Y축(38a, 38b)에 의해 지지되며 그 사이에서 번갈아 연장되는 X축(36)을 따라 이동한다. 상기 머신 헤드는 상기 절단 공구를 수직방향으로 상/하 구동하기 위한 Z축 구동기(40) 및 액체 분배수단을 구동하기 위한 평행한 W축(42)을 포함한다. 따라서, 상기 머신 헤드는 상기 베이스 프레임의 표면에 평행한 상호 수직한 수평선 X 및 Y 방향으로 이동할 수 있을 뿐 아니라, 상기 글래스 테이블(16)상에 지지되는 배열의 특정한 부분이 상기 절단공구(29)에 의해 절단되고 픽업될 수 있도록 수직적인 Z 방향으로 이동할 수도 있다. 상기 머신 헤드는 또한 상기 액체 분배용 배출구(34)에 의해 운송되는 액체 분배 팁(30)이 상기 용매 트레이(24) 또는 MTP(26)로부터 시약/용매를 빨아 들이기 위해, 그리고 상기 빨아 들여진 시약/용매가 상기 겔로부터 제거되고 마이크로타이터 플레이트(18)에 위치되어지는 샘플에 분배하기 위해 위치되도록 이동될 수도 있다. 또한 시약을 상기 겔에 있는 원위치에서 상기 샘플상에 분배하는 것도 가능하다. 또한 상기 팁(30)의 수직 높이는 Z축에 의해 제어된다. 도시되지 않은 상기 제어수단은 상기 장치의 작동을 제어한다.

액체 분배수단(32)은 8개의 액체 분배 배출구(34)를 운송하는 피펫 케리어(33)를 포함한다. 상기 배출구는 평탄한 팁 또는 집 팁(30) 중 어느 하나를 수용할 수 있다. 각 액체 분배 배출구는 물을 분배하고 흡입하는 것이 가능하도록짧은 길이의 배관(58)에 의해 액체 핸들러(38)에 연결된다. 상기 액체 핸들러는 8개의 평행한 양방향의 액체 취급 주입기(40)를 포함한다. 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 각 주입기는 양방향 밸브(42)를 경유하여 저수통에 연결된 배관(41) 또는 상기 밸브의 상태에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이 탐침중 하나에 연결되는 배관(58)에 연결된다. 상기 주입기의 몸체는 고정되어 있고, 작동기/피스톤 막대(46)는 상기 주입기로 액체를 흡입하고 상기 주입기로부터 액체를 배출하는 W축 작동기(46)에 의해 이동가능하다.

액체 취급 주입기들은 동시에 작동되고 상기 W축 로봇에 의해 가동된다. 또한 절단 동작동안 겔에 물을 공급하는 겔 절단 주입기는 액체 취급 주입기와 동시에 작동된다. 밸브들은 제어수단의 제어하에 병렬로 작동한다. 주입기는 클러치를 경유하여 W축에 연결된다. 모든 주입기는 동일한 로봇에 의해 작동된다. 만일 클러치가 제공되지 않는다면 액체 취급 주입기는 겔 절단 주입기가 작동되는 매 시간마다 작동될 것이다. 상기 밸브가 상기 유체의 흐름을 결정하기 때문에 이것이 액체를 다루는 공정에 영향을 미치지 않는다 하더라도 액체 취급 주입기에 실질적으로 더 많은 마모를 가져올 것이므로 클러치는 겔 절단 동안에 풀어 놓아진다. 그러나 다른 실시예에서 클러치는 생략될 수 있다.

주입기에 액체(일반적으로 정제된 물)를 공급하는 두개의 저수통은 중력의 효과를 최대화하는 상기 기구의 가장 높은 지점에 위치된다.

급수는 이동하는 W 및 Z축을 제어하기 위해 사용되는 제어 케이블 가이드에 뒤따르는 튜브를 경유하여 이루어진다. 하나의 저수통의 급수장치는 W축(42)상에서8개의 주입기 펌프를 연결하는 다기관으로 향하는 단일의 튜브이다. 다른 하나의 저수통 공급장치는 또한 W축 작동기(42)상에 위치된 절단 헤드 주입기 펌프에 연결하는 단일의 튜브에 의하여 이루어 진다.

상기에서 언급된 것처럼, W축으로부터 한 세트의 튜브(58)는 Z축상에 장착되는 절단 헤드와 피펫 팁에 주입기를 연결한다. 튜브는 마운팅 블록(60)을 넘어 지나간다. 이것은 펌프와 팁 사이에 가능한 한 가장 짧은 통로를 이루기 위함이다. 주입기 펌프 및 동일하게 움직이는 헤드상의 팁의 상호 위치는 펌프와 팁 사이의 긴 튜브 통로에 의해 발생하는 기포와 수압의 영향을 최소화한다.

샘플을 분리하는 공정동안, 탐침은 오른쪽 드로어상에 위치된 웰로부터 적절한 용액을 "적시고 흡수할" 것이다.

필요없는 여분을 제거하기 위해, 탐침들은 또한 오른쪽 드로워 위에 위치한 폐기지점으로 이동하며, 버려지는 용액은 드로워에 담겨지며 사이폰으로 기기에서 빼내질 것이다.

다양한 변형 및/또는 수정이 명확하게 설명된 것과 같은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어남이 없이 상기 특정한 실시예에서 보여지는 바와 같은 본 발명에 의해 달성될 수 있다는 것은 본 분야에 익숙한 사람들에 의해 인식될 것이다. 그러므로 본 발명의 실시예는 제한하지 않는 예증으로서 모든 측면에서 인식되어져야 한다.

Claims (9)

1. 제어수단의 제어하에서 X, Y 및 Z 방향으로 이동시킬 수 있도록 하기 위해 자동화된 동작제어 시스템에 장착되는 이동 가능한 헤드상에 지지되는 하나 또는 그 이상의 액체 배출수단을 포함하는 액체 분배용 장치에 있어서,

   상기 장치의 하나 또는 그 이상의 액체 배출수단으로부터 액체의 분배를 유발하기 위한 위치 변동수단은 상기 액체 분배용 배출수단을 지지하는 상기 이동가능한 헤드에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 액체 분배장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 변동수단은 주입기를 포함하고, 상기 액체 분배 배출수단은 제거 가능한 팁을 수용할 수 있는 피펫을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 분배장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 장치는 병렬로 장착되는 복수의 주입기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 분배장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주입기 및 상기 배출구는 상기 이동가능한 헤드가 이동하도록 배열되는 상기 장치의 이동축의 반대측에 장착되는 것을 특징으로 하는 액체 분배장치.
5. 선행하는 어느 하나의 청구항에 있어서, 저수통은 상기 위치 변동수단에 액체를 공급하기 위한 단일의 튜브에 의해 상기 이동가능한 헤드에 연결되는 것을 특징으로 하는 액체 분배장치.
6. 제 2 항 내지 제 5 항중 어느 하나의 항에 있어서, 8개 이상의 주입기는 사용시에 일반적으로 수직적인 방향으로 향하는 평행한 축들 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 액체 분배장치.
7. 선행하는 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 액체 분배장치는 절단 헤드와 같은 머신 헤드상에 위치되는 것을 특징으로 하는 액체 분배장치.
8. 제 2 항 내지 제 7 항중 어느 하나의 항에 있어서, 클러치 수단은, 풀려질 때, 상기 헤드가 상/하로 이동할 때마다 상기 주입기의 피스톤과 주입기 몸체가 함께 이동하도록 상기 피스톤에 관계된 상기 실린더를 고정하고, 작동될 때, 상기 모듈이 수직 방향으로 상/하 이동할 때마다 상기 피스톤이 상기 주입기 몸체에 대응하여 움직이도록 상기 피스톤에 관계된 상기 주입기 몸체를 풀어 놓는 상기 주입기의 이동축 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 분배장치.
9. 제 2 항 내지 제 8 항중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 또는 그 이상의 밸브는 액체를 상기 주입기로 향하게 하거나 또는 상기 주입기로부터 나오도록 하는흐름을 제어하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 액체 분배장치.