KR20090112640A - 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기 - Google Patents

생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기 Download PDF

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KR20090112640A
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reactor
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biochemical
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medium
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세르지오 스티벨리
피에트로 니꼴로 디
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제네디아 에스.알.엘.
스마트 호스피탈, 에스. 알.엘.
탤런트 에스.알.엘.
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Abstract

본 발명은, 생화학 프로세스를 수행하기 위한, 특히 추출, 정제, 농축, 및 침강을 위한, 반응기(1)에 있어서, 제거 가능한 유형의 폐쇄 수단(3)과 결합되는 하나 이상의 입구(2)가 구비되어 있고, 프로세스될 생화학 재료의 샘플을 수용할 수 있는 하나 이상의 프로세스 격실(4)을 내부에 가진 용기, 프로세스 매체를 위한 하나 이상의 수용 챔버(5), 및 상기 프로세스 매체를 상기 수용 챔버로부터 상기 프로세스 격실로 이송시키기 위한 적어도 제1 이송 수단을 포함하는, 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기에 관한 것이다..
Figure P1020097013319
반응기, 폐쇄 수단, 입구, 프로세스 격실, 용기, 수용 챔버, 제1 이송 수단, 제2 이송 수단, 개구, 캡슐, 관형 본체, 단부, 반대쪽 단부, 회전자, 원심분리 장치, 리셉터클, 공기 분배 유닛, 통로, 스템, 채널.

Description

생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기{REACTOR FOR PERFORMING BIOCHEMICAL PROCESSES}
본 발명은, 생화학 프로세스, 특히 추출, 정제, 농축, 및 침강을 수행하기 위한 반응기에 관한 것이다.
하나 이상의 단계의 시켄스에 의해 수행되는 예를 들면, 핵산(DNA, RNA)의 추출 및 정제, 바이러스 농축, 미세 입자 농축 또는 단백질의 침강 및 정제와 같은 여러 가진 생화학 프로세스가 공지되어 있는데, 상기 시켄스 중 다음의 것을 단지 예로서 언급하면, 즉, 샘플을 하나 이상의 매체로 혼합하기, 생물 재료의 용해, 침강, 원심분리에 의한 분리, 프로세스의 폐기물의 제거, 적절한 매체로 세척하기 등이다.
이들 프로세스는, 바닥이 폐쇄되고, 폐쇄 스토퍼가 착탈 가능하게 결합되는 상부 개구가 구비된 원통형 용기로 통상적으로 구성된 반응기 또는 테스트 튜브 내에서 수행된다.
여러 가지 다른 단계들, 특히 프로세스 매체(융해 매체, 세척 매체 등)을 첨가하거나 폐기물을 제거하는 단계를 수행하기 위해, 폐쇄 스토퍼를 제거하고 다시 적용하는 것이 필요하다.
또한, 이들 첨가 또는 제거 단계가 원심분리 단계에 의해 분리되면, 반응기를 원심분리 장치로부터 제거하는 것이 또한 필요하다.
이들 알려진 반응기는 여러 가지 단점을 가지는데, 그 중 하나는, 반응기가 연속적 핸들링, 개방 및 폐쇄 작동을 수행할 필요가 있어, 곤란할 뿐만 아니라 시간 및 비용을 막대하게 소비한다는 것이다.
공지된 반응기의 다른 단점은, 특히 생화학 프로세스가 수동으로 수행되면 작업자의 안전에 상당한 위험성을 내포한다는 것이다. 프로세스된 생물 재료가 자주 전염성 또는 병원성 매체를 포함한다는 사실을 고려할 때, 공지된 반응기를 핸들링하고, 개방하며 폐쇄하기 위해 연속적으로 작동하는 것은 실제로, "캐리오버(carry over)"라고 알려진 현상인 작업자의 전염 또는 샘플의 오염의 위험성을 내포한다.
또 다른 단점은, 공지된 유형의 반응기에서 수행되는 생화학 프로세스의 자동화는, 구조적으로 복잡한 핸들링 로봇과 같은 툴의 사용을 필요로 하고, 복잡하고 비싼 관리 및 제어 장치를 필요로 하며, 빈번한 유지보수를 필요로 한다는 것이다.
핵산(DNA-RNA)의 추출 및 정제를 특히 참조하면, 소위 "자기 비드(magnetic beads)"의 사용에 기초하는 프로세스와 필터의 사용에 기초한 프로세스로 분할될 수 있는 여러 가지 프로세스가 공지되어 있다.
자기 비드의 사용에 기초한 프로세스에서, 핵산을 샘플로부터 분리하는 작업은, 철로 이루어지고 실리카(silica)로 코팅된 자기 입자를 사용함으로써 달성된 다. 이들 입자들은, 핵산의 수성 용액을 포함하는 반응기에서 확산된다. 핵산은 입자의 외면에 접착되어 수소 결합을 형성한다. 다음에는, 핵산이 접착된 상태의 입자를 잃는 일 없이 수성 용액을 제거하고 및 필요한 세척을 수행할 수 있게 하기 위해, 핵상이 접착된 상태의 입자를 그러한 반응기의 소정 영역으로 운반하기 위해 용기의 외부에 자장이 인가된다. 다음에는, 그렇게 분리된 핵산이 용출된다.
필터의 사용에 기초한 프로세스에서, 샘플로부터 핵산을 분리하는 작업은, 수소 결합에 의해 핵산이 접착되는 실리카 입자를 사용함으로써 달성된다.
핵산을 추출하기 위한 이들 공지된 프로세스는 모두 단점을 가지는데, 단점 중, 공지된 프로세스들은 샘플의 제한된 부피, 즉 0.3 내지 0.5ml를 넘지 않는 부피를 프로세스할 수 있게 하며, 웰(well)당 부피가 대체로 2ml 미만인 시판중인 용기, 대체로 48/96웰을 가진 접시를 사용할 수 있게 한다는 사실을 언급하여야 한다.
이들 공지된 추출 프로세스의 또 다른 단점은, 자성 또는 비자성 실리카 입자에 핵산을 접착시키는 수소 결합이 약하기 때문에 샘플 내에 존재하는 모든 핵산의 추출을 확실하게 하지 못한다는 것이다.
또한, 이들 공지된 추출 프로세스는 공지된 유형의 반응기에서 수행되고, 따라서, 그러한 반응기를 사용하는 것과 관련된 모든 상술한 단점을 가진다.
본 발명의 목표는, 예를 들면 샘플을 하나 이상의 매체로 혼합하기, 생물 재료의 용해, 침강, 원심분리에 의한 분리, 프로세스의 폐기물의 제거, 적절한 매체로 세척하기 등과 같은 생화학 프로세스가 수행되는 여러 가지 단계의 수행을 단순화할 수 있는 생화학 프로세스, 특히 추출, 정제, 농축, 침강을 위한 반응기에 의해, 공지된 반응기의 단점을 극복하는 것이다.
본 발명의 목적은, 생화학 프로세스를 구성하는 여러 가지 단계를 안전하게 수행할 수 있게 하여, 작업자의 안전을 보장하고 소위 "캐리오버"의 현상을 피할 수 있게 하는 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 구조, 제조 및 관리가 간단하고 비용이 낮은 툴을 사용함으로써, 생화학 프로세스를 구성하는 여러 가지 단계를 용이하게 자동화할 수 있게 하는 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목표는, 생화학 샘플로부터 핵산을 간단하고 용이하게 추출할 수 있게 하고, 프로세스된 샘플 내에 포함된 모든 핵산을 추출할 수 있게 하는 본 발명에 따른 반응기를 사용하여 핵산을 추출하기 위한 프로세스를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 구조가 간단하고, 설치, 관리 및 유지보수 비용이 낮은 본 발명에 따른 반응기를 사용하여 자동화된 방식으로 생화학 프로세스를 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목표 내에서, 본 발명의 또 다른 목적은, 간단하고, 실제로 제공하기에 비교적 용이하며, 사용하기 안전하고, 작동이 효율적이며, 비용이 비교적 낮은 구조에 의해 상기 목표 및 목적들을 달성하는 것이다.
이러한 목표 및 이들 목적들은, 생화학 프로세스를 수행하기 위한, 특히 추출, 정제, 농축, 및 침강을 위한, 본 발명의 반응기에 있어서, 제거 가능한 유형의 폐쇄 수단과 결합되는 하나 이상의 입구가 구비되어 있고, 프로세스될 생화학 재료의 샘플을 수용할 수 있는 하나 이상의 프로세스 격실을 내부에 가진 용기, 프로세스 매체를 위한 하나 이상의 수용 챔버, 및 상기 프로세스 매체를 상기 수용 챔버로부터 상기 프로세스 격실로 이송시키기 위한 적어도 제1 이송 수단을 포함하는, 생화학 프로세스를 수행하기 위한 본 발명의 반응기에 의해 달성된다.
본 발명의 추가적 특징 및 이점은, 첨부된 도면에 제한을 목적으로 하지 않는 예로서 도시된 본 발명에 따른 생화학 프로세스를 수행하기 위한, 특히 추출, 정제, 농축, 및 침강을 위한, 반응기의 몇 가지 바람직하지만 배타적이 아닌 실시예의 상세한 설명으로부터 더욱 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 반응기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해도이다.
도 3은 도 1의 III-III 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 3의 분해도이다.
도 5는 본 발명에 따른 반응기의 폐쇄 수단의 저면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 반응기의 제1 전달 수단을 조절하기 위한 밸브의 저면도이다.
도 7은 조절 밸브가 폐쇄 위치에 있는 상태의 본 발명에 따른 반응기의 평면도이다.
도 8은 조절 밸브가 개방 위치에 있는 상태의 본 발명에 따른 반응기의 평면도이다.
도 9는 폐쇄 상태에 있는 본 발명에 따른 반응기의 캡슐의 사시도이다.
도 10은 도 9의 분해도이다.
도 11은 도 9의 축방향 단면도이다.
도 12는 도 11의 분해도이다.
도 13은 본 발명에 따른 원심 분리 장치의 부분 개략적 단면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 원심 분리 장치의 상세 단면도이다.
도면을 참조하면, 도면부호 1은 대체로, 생화학 프로세스, 특히 추출, 정제, 농출, 및 침강을 수행하기 위한 반응기 또는 테스트 튜브를 나타낸다.
본 설명에서, "상부" 및 "하부"라는 용어는 제한을 목적으로 하는 것으로 이해하여서는 않 되며, 반응기(1)의 작동 상태와 관련되어 이해하여야 한다.
본 설명에서, "프로세스 매체"라는 용어는, 단지 예를 들면 용해 매체, 세척 매체 등과 같은 생화학 프로세스에 관련되는 임의의 물질 또는 물질의 혼합물을 나타내도록 사용된다.
"프로세스 폐기물"이라는 용어는, 유용한 부분으로부터 분리될 생화학 프로세스의 제품의 부분을 나타내도록 사용되며, 그러한 폐기물은 대체로 상청액(上淸液)(supernatent) 유형이다.
반응기(1)는, 제거 가능 유형의 스토퍼(3)로 구성되는 폐쇄 수단과 결합되는 하나 이상의 입구(2)를 구비하는 용기, 및 입구(2)와 스토퍼(3) 사이에 정의되는 예를 들면 인터록킹 또는 바요넷 유형의 커플링 수단을 포함한다.
용기 내에, 프로세스될 생화학 재료의 샘플을 수용할 수 있는 하나 이상의 프로세스 격실(4), 프로세스 매체를 수용하기 위한 하나 이상의 챔버(5), 및 수용 챔버(5)로부터 프로세스 격실(4)로 프로세스 매체를 이송하기 위한 적어도 제1 수단이 있다.
또한, 용기 내에, 프로세스 폐기물을 수집하기 위한 하나 이상의 리셉터클(6), 그러한 폐기물을 프로세스 격실(4)로부터 수집 리셉터클(6)로 이송하기 위한 제2 수단이 있다.
외부로부터 제어될 수 있는 제1 이송 수단 및 제2 이송 수단을 조절하기 위한 수단은 스토퍼(3)와 결합된다.
용기는, 상호 착탈 가능하게 결합될 수 있는 2개의 부재, 즉 캡슐(8)과 관형 본체(9)로 구성된다.
캡슐(8)은 바닥에서 폐쇄되고, 캡슐(8)에 상부 개구(10)가 구비되며, 프로세스 격실(4)은 캡슐(8) 내에 형성된다.
관형 본체(9)는, 예를 들면 나사산을 가진 커플링에 의해 상부 개구(10)와 착탈 가능하게 결합되는 하부 단부(11)를 가지며, 스토퍼(3)에 의해 폐쇄될 수 있는 입구(2)는 반대쪽 단부에 구비된다.
수용 챔버(5), 수집 리셉터클(6), 및 제1 및 제2 이송 수산은 관형 본체(9) 내에 형성된다.
바람직한 실시예에서, 반응기(1)는, 캡슐(8)이 관형 본체(9)로부터 분리될 때, 캡슐(8)의 상부 개구(10)와 착탈 가능하게 결합될 수 있는 폐쇄 부재(12)를 포함한다.
폐쇄 부재(12)는, 예를 들면 프로세스 격실(4) 내에 사전에 도입되는 프로세스 매체를 보존하기 위해, 생화학 프로세스를 수행하기 위해 관형 본체(9)에 결합되기 전에 캡슐(8)을 폐쇄시킨다.
생화학 프로세스의 수행의 종료 시점에서, 프로세스의 제품이 축적되는 캡슐(8)은 관형 본체(9)로부터 분리된다.
프로세스 매체를 수용하기 위한 공간(13), 및 그러한 매체를 수용 공간(13)으로부터 프로세스 격실(4)로 이송하기 위한 수단(14)은 폐쇄 부재(12) 내에 구비된다.
관형 본체(9)의 하부 단부(11)에 폐쇄 플레이트가 구비되며, 폐쇄 플레이트로부터 2개의 반경방향 벽(15)이 돌출되어, 수용 챔버(5)의 경계를 설정하며, 수용 챔버(5)를 수집 리셉터클(6)로부터 분리시키고, 수용 챔버(5)와 수집 리셉터클(6)은 모두 그 상부 영역에서 입구(2)에 연결된다.
플레이트형 탭(16)은 폐쇄 플레이트의 하면으로부터 돌출되며, 프로세스 격실(4) 내로 돌출되고, 플레이트형 탭(16)은 에지(17)를 가지며, 에지(17)는 적어도 부분적으로 원호형이며, 프로세스 격실(4)의 내면과 협동하여, 프로세스 제품을 축적하기 위한 영역(18)의 경계를 설정한다.
제1 이송 수단은, 이송될 매체의 상승을 위한 하나 이상의 덕트(19)를 포함 하며, 덕트(19)의 하단부에, 수용 챔버(5) 내에 수용되는 흡입 오리피스가 구비되고, 덕트(19)의 상단부에, 프로세스 격실(4)에 연결되는 배출 오리피스가 구비된다.
도시된 실시예에서, 상승 덕트(19)에 일체로 스토퍼(3)가 구비되고, 관형 본체(9) 내에, 스토퍼(3) 내에 형성되는 포트(28)에 의해 상승 덕트(19)의 배출 오리피스에 연결되는 흡입 단부 및 프로세스 격실(4)로 연결되는 배출 단부를 가진 공급 덕트(20)가 있다.
제2 이송 수단은 프로세스 폐기물의 상승을 위한 하나 이상의 채널(22)을 포함하며, 채널(22)의 하단부에, 프로세스 격실(4) 내에 수용되는 흡입 구멍이 구비되고, 채널(22)의 상단부에, 수집 리셉터클(6)에 연결되는 배출 구멍이 구비된다.
상승 채널(22)은, 원호형 에지(17)에 대해 반대쪽에 놓이는 탭(16)의 에지에서 탭(16) 내로 연장된다.
바람직한 실시예에서, 상승 덕트(19) 및 상승 채널(22)은 모세관 유형이다.
제1 이송 수단을 조절하기 위한 수단(7)은, 스토퍼(3) 내에 구비되고 수용 챔버(5)에 연결되는 제1 흡입 포트(23)를 포함한다. 제1 흡입 포트(23)는, 수용 챔버(5)와 프로세스 격실(4) 사이의 주변 압력의 차이를 발생시키기 위해 압력 또는 흡입 하에 공기를 발생시키기 위한 도시되지 않은 수단과 결합될 수 있다. 결과적인 압력 차이는, 상승 덕트(19)와 공급 덕트(20)를 통해, 수용 챔버(5)로부터 프로세스 격실(4)로 프로세스 매체의 이송을 촉진할 수 있다.
마찬가지로, 제2 이송 수단의 조절 수단(7)은 제2 흡입 포트(24)를 포함하 며, 제2 흡입 포트(24)는 스토퍼(3) 내에 구비되고, 관형 본체(9) 내에 형성되는 덕트(25)를 통해 프로세스 격실(4)에 연결된다. 제2 흡입 포트(24)는, 프로세스 격실(4)과 수집 리셉터클(6) 사이의 주변 압력의 차이를 발생시키기 위해 압력 또는 흡입 하에 공기를 발생시키기 위한 도시되지 않은 수단과 결합될 수 있다. 결과적인 압력 차이는, 상승 채널(22)을 통해, 프로세스 격실(4)로부터 수집 리셉터클(6)로의 프로세스 폐기물의 이송을 촉진할 수 있다.
또한, 조절 수단(7)은, 수집 리셉터클(6)에 연결되는 벤트(26) 및 흐름 제어 밸브(27)를 포함하며, 밸브(27)는, 상승 덕트(19)와 공급 덕터(20) 사이의 연결을 위한 포트(28), 및 흡입 포트(23)로부터 수용 챔버(5)로의 공기의 통과를 위해 스토퍼(3) 내에 형성되는 구멍(29)을 제어할 수 있다.
밸브(27)는, 스토퍼(3) 내에 형성되는 대응 시트 내에서 회전될 수 있도록 결합되는 본체를 포함하며, 본체 내에는, 공기의 수용 챔버(5) 내로의 유입을 위해 제1 흡입 포트(23)를 구멍(29)에 연결할 수 있는 제1 반경방향 노치(270), 및 공급 덕트(20)에 연결되는 연결 포트(28)에 상승 덕트(19)를 연결할 수 있는 제2 반경방향 노치(271)가 있다.
밸브(27)에 작동 레버(272)가 더 구비되며, 도 7 및 도 8에, 밸브(27)가 2개의 폐쇄 위치와 개방 위치에 있는 상태의 반응기(1)가 도시되어 있다.
각각의 밀봉 가스켓(30)은 흡입 포트(23, 24)와 벤트(26)에 배치되고, 마찬가지로, 가스켓(31)은 밸브(27)의 본체와 스토퍼(3) 내에 형성되는 시트 사이에 삽입된다.
도 9 내지 도 12는, 폐쇄 부재(12)가 구비되는 캡슐(8)을 도시하고 있다.
폐쇄 부재(12)는, 캡슐(8)의 상부 개구(10)와 결합되는 중공 본체(120)를 포함하며, 중공 본체(120)에, 프로세스 격실(4) 내로 돌출되는 제1 개방 단부(121), 및 프로세스 격실(4) 밖으로 돌출되는 제2 개방 단부(122)가 구비된다.
또한, 폐쇄 부재(12)는, 제2 단부(122)를 임시로 폐쇄시키기 위한 뚜껑(123)을 포함하며, 뚜껑(123)으로부터, 제1 단부(121)를 폐쇄시키기 위한 플러그(124), 및 플러그(124)와 동축인 관형 재킷(125)이 돌출된다.
공간(13)은, 서로 결합되는 중공 본체(120)와 뚜껑(123) 사이에 형성된 상태로 유지되고, 이송 수단(14)은, 뚜껑(123) 따라서 플러그(124)가 제거되면, 제1 단부(121)에 의해 형성된다.
반응기(1)는, 폴리에틸렌(PE), 고밀도 폴리에틸렌(PEHD), 및 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 열가소성 유형의 중합체 재료로 이루어진다.
핵산(DNA, RNA)을 추출 및 정제하기 위한 프로세스를 특히 참조하면, 이들 핵산의 펠릿(pellet)이 이들 재료에 강하게 접착되는 것이 실제로 실험적으로 알려졌다.
반응기(1)는 다음과 같이 준비되는데, 즉,
- 우선, 폐쇄 부재(12)가 준비되고, 뚜껑(123)이 거꾸로 뒤집어져, 관형 재킷(125)은 컵으로서 작용하며, 컵 내로, 핵산을 추출하기 위한 프로세스의 경우에 이소프로핑 알코올에 의해 구성되는 프로세스 매체가 도입되고, 중공 본체(120)는 뚜껑(123)에 나사체결되며, 플러그(124)는 제1 개방 단부(121)로 진입되고, 결과적으로 발생되는 조립체는 폐쇄 부재(12)를 형성하며, 폐쇄 부재(12)는, 다른 프로세스 매체가 도입된 캡슐(8)과 결합되고, 핵산을 추출 및 정제하기 위한 생화학 프로세스의 경우에, 상기 매체는 용해 매체에 의해 구성된다.
- 수용 챔버(5)는 각각의 프로세스 매체로 채워지는데, 프로세스 매체는, 핵산을 추출 및 정제하기 위한 생화학 프로세스의 경우에, 70% 에타놀과 같은 세척 매체에 의해 구성된다. 다음에는 관형 본체(9)는 스토퍼(3)에 의해 폐쇄되고, 밸브(27)는 폐쇄 위치에 있다.
이제, 본 발명에 따른 반응기의 작동을, 본 발명에 따른 생화학 샘플로부터 핵산을 추출 및 정제하기 위한 프로세스를 참조하여 설명하는데, 본 발명에 따른 반응기의 사용은 이러한 프로세스에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 핵산을 추출 및 정제하기 위한 프로세스는 다음의 단계를 포함한다.
a) PP 또는 PEHD로 이루어지는 반응기(1)를 제공하는데, 반응기(1) 내에서, 캡슐(8)은 관형 본체(9)로부터 분리된다. 캡슐(8)은 용해 매체로 미리 채워지고 폐쇄 부재(12)에 의해 폐쇄되며, 폐쇄 부재(12)의 공간(13)은 이소프로필 알코올을 포함한다. 관형 본체(9)는 스토퍼(3)에 의해 폐쇄되고, 수용 챔버(5)는 세척 매체로 미리 채워진다.
b) 뚜껑(123)을 캡슐(8)로부터 제거하는데, 이러한 방식으로, 플러그(124)는 제1 개방 단부(121)를 자유롭게 하며, 제1 개방 단부(121)를 통해, 이소프로필 알 코올은 프로세스 격실(4)로 유입되고, 프로세스 격실(4) 내에서 용해 매체와 혼합된다.
c) 예를 들면 인간 플라즈마 또는 혈청, 생리액, 인간 및 비인간 세포, 박테리아 군체, 조직 균질화액과 같은 프로세스될 생화학 샘플을 프로세스 격실(4) 내로 도입한다.
d) 캡슐(8)을 관형 본체(9)의 하부 단부(11)에 결합시킨다.
e) 밸브(27)를 조작하여, 상승 덕트(19)를 공급 덕트(20)에 연결시키고, 제1 흡입 포트(23)를 수용 챔버(5) 내의 공기 흡입 구멍(29)에 연결시킨다.
f) 그렇게 조립된 반응기(1)를, 축적 영역(18)에 인접하는 프로세스 격실(4)의 내면에 접착되는 핵산의 펠릿이 분리되고 상청액 폐기물이 형성될 때까지, 제1 원심분리시킨다.
g) 상청액 프로세스 폐기물을 프로세스 격실(4)로부터 수집 리셉터클(6)로 이송시키기 위해 제2 이송 수단을 조절하기 위한 수단(7)을 작동시킨다. 상세히 설명하면, 제2 흡입 포트(24)와 덕트(25)를 통해, 상청액을 흡입 구멍으로부터 상승 채널(22)을 따라 리셉터클(6)로 연결되는 배출 구멍으로 흐르기 시작하게 하기 위해, 양의 압력 차이가 프로세스 격실(4)과 수집 리셉터클(6) 사이에 발생된다.
h) 세척 매체를 수용 챔버(5)로부터 프로세스 격실(4)로 이송하기 위해 제1 이송 수단의 조절 수단(7)을 작동시킨다. 상세하게는, 수용 챔버(5)와 프로세스 격실(4) 사이에 양의 압력 차이를 발생시키기 위해, 공기가 제1 흡입 포트(23)와 구멍(29)을 통해 도입된다. 이러한 방식으로, 세척 매체는 상승 덕트(19)를 따라 배출 단부(21)로 흐르며, 배출 단부(21)는 세척 매체를 프로세스 격실(4)로 도입한다.
i) 반응기(1)를 제2 원심분리시킨다.
l) 폐기 세척 매체를 단계 g)에서와 같이 프로세스 격실(4)로부터 수용 챔버(5)로 이송시키기 위해 제2 이송 수단의 조절 수단을 작동시킨다. 정제된 핵산의 펠릿은 프로세스 격실(4)의 내면에 접착된 상태로 유지된다.
m) 펠릿을 회수하기 위해, 분리되고 정제된 핵산의 펠릿을 포함하는 캡슐(8)을 관형 본체(9)로부터 제거하는데, 관형 본체(9)는 폐기 재료를 구성한다.
용해 매체는 구아니딘 이소티오시안산염을 포함하며, 폐쇄 부재(12)의 격실에 포함되는 프로세스 매체는 이소프로필 알코올이고, 세척 매체는 70% 에타놀이다.
제1 원심분리는 10분 동안 14,000rpm에서 발생되고, 제2 원심분리는 5분 동안 14,000rpm에서 발생된다.
도 13 및 도 14는, 하나 이상의 원심분리 단계를 제공하는 반응기(1)를 사용하여 생화학 프로세스를 자동 수행하기 위한 장치(100)를 부분적으로 도시하고 있다.
장치(100)는, 회전자(102)가 구비되는 원심분리 장치(101)를 포함하며, 회전자(102) 내에, 각각의 반응기(1)에 대해, 고정각도로 경사지는 하나 이상의 리셉터클(103)이 구비된다. 공기 분배 유닛(104)은 회전자(102)와 축방향으로 정렬되어 결합되며, 각각의 반응기(1)에 대해, 공기 분배 유닛(104)에 2개의 통로(105)가 구 비되고, 2개의 통로(105)는, 입력 시에는 압력 하에 공기를 발생시키기 위한 수단(106)에 연결되며, 출력 시에는 각각의 반응기(1)의 제1 및 제2 이송 수단의 흡입 포트(23, 24)에 연결될 수 있다.
압력 하에 공기를 발생시키기 위한 수단(106)은, 통로(105)에 공기를 공급하기 위한 하나 이상의 채널(108)이 구비되는 스템(107)을 포함한다.
스템(107)은, 작동 위치와 비작동 위치 사이에서 왕복 직선 운동을 하면서 이동될 수 있도록, 회전자(102) 위에 회전자(102)와 축방향 정렬되어 지지되며, 작동 위치에서, 스템(107)은, 채널(108)이 각각의 통로(105)에 연결된 상태에서, 분배 유닛(104) 내에 형성되는 대응 공동(109) 내에 삽입되며, 비작동 위치에서, 스템(107)은 공동(109)으로부터 퇴출된다.
작동 위치와 비작동 위치 사이에서 스템(107)의 왕복 직선 운동을 위한 안내 수단 및 선형 구동 수단이 구비된다.
또한, 회전자(102)와 압력 하에서 공기를 발생시키기 위한 수단(106)을 구동시키기 위한 제어 및 작동 유닛이 있다.
특히, 상술한 핵산을 추출하기 위한 생화학 프로세스를 참조하면, 제1 원심분리 후에, 회전자(102)가 정지될 때, 스템(107)은 공동(109)내로 진입될 때까지 작동 위치로 내려진다.
가압된 공기는, 채널(108)을 통해, 제2 흡입 포트(24)에 연결되는 통로(105) 내로 도입되며, 이러한 방식으로, 상승 채널(22)을 통해 상청액을 상승시키도록 과도압력이 프로세스 격실(4) 내에 발생되고, 상승 채널(22)은 상청액을 수집 리셉터 클(6) 내로 이송한다.
그 후에, 가압된 공기는, 제1 흡입 포트(23)에 연결되는 통로(105) 내로 채널(108)을 통해 도입되고, 이러한 방식으로, 프로세스 매체를 각각의 반응기(1)의 수용 챔버(5)로부터 프로세스 격실(4)로 이송시키기 위해 필요한 과도압력이 발생된다.
스템(107)은 비작동 위치로 퇴출되고, 제2 원심분리가 수행된다.
제2 원심분리의 종료시에, 스템(107)은 폐기 프로세스 매체를 프로세스 격실(4)로부터 수집 리셉터클(6)로 이송시키기 위해 작동 위치로 다시 내려진다.
마지막으로, 스템(107)은 다시 들어올려지고, 반응기(1)는 장치(100)로부터 퇴출된다.
본 발명에 따른 장치에 의해, 반응기를 원심분리 장치(101)로부터 제거할 필요 없이, 완전한 생화학 프로세스가 수행된다는 것이 알려졌다.
본 발명에 따른 반응기는 처분 가능한 형태이며, 통상적으로 100μl 내지 5ml, 특히 200μl의 여러 가지 부피의 생화학 샘플을 프로세스할 수 있다.
실제로, 상술한 본 발명은 제안된 목표 및 목적을 달성한다는 것이 알려졌다.
본 발명에 따른 반응기는 프로세스 매체로 미리 채워질 수 있기 때문에, 반응기는 개방 및 폐쇄를 위한 후속적 작동을 수행할 필요 없이 간단하고 용이하게 생화학 프로세스를 수행할 수 있게 하여, 작업자를 안전하게 하는 이점을 제공한다.
본 발명에 따른 반응기는 미리 채워질 수 있기 때문에, 간단한 구조, 저렴한 설치 및 관리 비용을 가진 툴을 사용하여 생화학 프로세스가 수행되는 단계를 용이하게 자동화할 수 있게 한다.
특히 제1 실시예에서의 본 발명에 따른 반응기는, 원심분리 장치로부터 그러한 반응기를 제거할 필요 없이 하나 이상의 원심분리 단계를 제공하는 생화학 프로세스를 수행할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 프로세스는, 통상적으로 100μl 내지 5ml, 특히 200μl의 임의의 부피의 생화학 샘플을 프로세스하고, PP 또는 PEHD 벽에 핵산 펠릿이 접착됨으로써, 프로세스된 샘플에 존재하는 모든 핵산을 추출할 수 있게 한다.
상기와 같이 고안된 본 발명은 여러 가지로 수정 및 변경될 수 있으며, 그러한 모든 수정 및 변경은 첨부된 청구범위의 범위 내에 있다.
모든 상세사항은 다른 기술적으로 동등한 것으로 더욱 대치될 수 있다.
실제로, 사용된 재료, 형상 및 크기는, 첨부된 청구범위의 보호범위를 포기함이 없이 요구사항에 따라 어떤 것도 될 수 있다.
본 출원이 우선권을 주장하는 이탈리아 특허출원 제MI2006A002272호에 기술된 내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함되었다.
어떤 청구항에서 언급된 기술적 특징에 도면부호가 부여된 경우에, 그러한 도면부호는 청구범위의 명확성을 증가시키는 목적으로 포함된 것으로서, 따라서, 그러한 도면부호는, 그러한 도면부호에 의해 예로서 식별되는 각각의 부재의 해석에 어떠한 제한적 효과도 가지지 않는다.

Claims (31)

  1. 생화학 프로세스를 수행하기 위한, 특히 추출, 정제, 농축, 및 침강을 위한, 반응기에 있어서,
    제거 가능한 유형의 폐쇄 수단과 결합되는 하나 이상의 입구가 구비되어 있고, 프로세스될 생화학 재료의 샘플을 수용할 수 있는 하나 이상의 프로세스 격실을 내부에 가진 용기,
    프로세스 매체(process agent)를 위한 하나 이상의 수용 챔버, 및
    상기 프로세스 매체를 상기 수용 챔버로부터 상기 프로세스 격실로 이송시키기 위한 적어도 제1 이송 수단
    을 포함하는, 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    복수개의 상기 수용 챔버, 및 복수개의 상기 제1 이송 수단을 더 포함하는, 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    프로세스 폐기물을 수집하기 위한 하나 이상의 리셉터클, 및 상기 폐기물을 상기 프로세스 격실로부터 상기 수집 리셉터클로 이송하기 위한 제2 수단은, 상기 용기 내에 형성되어 있는, 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐쇄 수단과 결합되고 외부로부터 작동될 수 있는 상기 제1 이송 수단 및 상기 제2 이송 수단 중의 하나 또는 양자를 조절하기 위한 수단을 더 포함하는, 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기는, 상부 개구가 구비되고 내부에 상기 프로세스 격실이 형성된 캡슐, 및 관형 본체를 포함하며,
    상기 관형 본체는, 상기 개구와 착탈 가능하게 결합된 단부, 및 상기 입구가 구비된 반대쪽 단부를 구비하고,
    상기 수용 챔버와 상기 제1 이송 수단은 상기 관형 본체 내에 형성되어 있는,
    생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수집 리셉터클 및 상기 제2 이송 수단은 상기 관형 본체 내에 형성되어 있는, 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 상부 개구를 위한 제거 가능한 유형의 폐쇄 부재를 더 포함하며,
    상기 캡슐은 상기 관형 본체에 대해 분리되어 있는,
    생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 폐쇄 부재는, 프로세스 매체를 수용하기 위한 하나 이상의 수용 공간을 포함하며,
    상기 반응기는, 상기 프로세스 매체를 상기 수용 공간으로부터 상기 프로세스 격실로 이송하기 위한 수단을 더 포함하는,
    생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폐쇄 부재는 중공 본체와 뚜껑을 포함하며,
    상기 중공 본체는 상기 캡슐의 상기 상부 개구와 결합되고,
    상기 중공 본체에는, 상기 프로세스 격실 내로 돌출된 제1 개방 단부, 및 상기 프로세스 격실 밖으로 돌출된 제2 개방 단부가 구비되어 있으며,
    상기 뚜껑은 상기 제2 단부를 임시로 폐쇄시키기 위한 것이고,
    상기 제2 단부로부터, 상기 제1 단부 및 관형 재킷을 폐쇄시키기 위한 플러그가 돌출되어 있으며,
    상기 공간은, 상호 결합되는 상기 중공 본체와 상기 뚜껑 사이에 형성되어 있으며,
    상기 이송 수단은 상기 제1 개방 단부에 의해 형성되어 있는,
    생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 이송 수단은 상기 매체의 상승을 위한 하나 이상의 덕트를 포함하며,
    상기 하나 이상의 덕트에, 일단부에서는, 상기 수용 챔버 내에 수용되는 흡입 오리피스가 구비되고, 반대쪽 단부에서는, 상기 프로세스 격실에 연결되어 있는 배출 오리피스가 구비되는,
    생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 이송 수단은 상기 매체를 공급하기 위한 덕트를 포함하며,
    상기 덕트는, 상기 배출 오리피스에 연결된 흡입 단부, 및 상기 프로세스 격실로 연결되는 배출 단부를 구비하는,
    생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  12. 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 이송 수단은, 상기 폐기물의 상승을 위한 하나 이상의 채널을 포함 하며,
    상기 하나 이상의 채널에, 일단부에서는, 상기 프로세스 격실 내에 수용된 흡입 구멍이 구비되고, 반대쪽 단부에서는, 상기 수집 리셉터클에 연결된 배출 구멍이 구비된,
    생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상승 덕트 또는 상기 상승 채널은 모세관 형태인, 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  14. 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절 수단은 하나 이상의 흡입 포트를 포함하며,
    상기 하나 이상의 흡입 포트는 상기 폐쇄 수단 내에 형성되어 있고, 가압된 공기 또는 흡입을 발생시키기 위한 수단과 결합될 수 있으며,
    상기 하나 이상의 흡입 포트는, 상기 매체의 이송을 위해서는, 상기 수용 챔버와 상기 프로세스 격실 사이에서, 상기 폐기물의 이송을 위해서는, 상기 프로세스 격실과 상기 수집 리셉터클 사이에서, 각각 주변 압력의 차이를 발생시키기 위해, 상기 수용 챔버 또는 상기 프로세스 격실에 연결되는,
    생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 조절 수단은, 상기 폐쇄 수단 내에 형성되어 있고 상기 수집 리셉터클에 연결되는 하나 이상의 벤트를 포함하는, 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 조절 수단은, 상기 제1 이송 수단의 흐름을 제어하기 위한 밸브를 포함하는, 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  17. 제5항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관형 본체가 제공되며,
    상기 캡슐의 상기 상부 개구와 결합된 상기 관형 본체의 단부에 탭이 구비되며,
    상기 탭은 상기 프로세스 격실 내로 돌출되며, 적어도 부분적으로 원호형인 에지를 구비하고,
    상기 원호형 에지는, 상기 프로세스 격실의 내면과 협동하여, 상기 프로세스 제품의 축적을 위한 영역의 경계를 설정하고 있는,
    생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응기는, 폴리에틸렌(PE), 고밀도 폴리에틸렌(PEHD), 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 그룹으로부터 선택된 열가소성 재료로 이루어져 있는, 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세스 격실 및/또는 상기 수용 챔버는 각각의 프로세스 매체로 미리 채워져 있는, 생화학 프로세스를 수행하기 위한 반응기.
  20. 생화학 샘플로부터 핵산을 추출 및 정제하기 위한 생화학 프로세스를 위한 제18항 또는 제19항에 따른 반응기에 있어서,
    상기 프로세스 격실은 용해 매체로 미리 채워져 있고,
    상기 프로세스 격실은, 세척 매체로 미리 채워져 있는 수용 챔버를 포함하는,
    반응기.
  21. 제20항에 따른 반응기를 사용하여 핵산을 추출 및 정제하기 위한 생화학 프로세스에 있어서,
    상기 프로세스 격실에 상기 생화학 샘플을 도입하는 단계,
    상기 프로세스 격실의 상기 내면에 접착된 핵산의 펠릿이 분리될 때까지 상기 반응기를 제1 원심분리하는 단계,
    상기 프로세스 격실로부터 상기 수집 리셉터클로 상기 상청액 프로세스 폐기물(supernatant precess waste)을 이송시키기 위해 상기 제2 이송 수단을 조절하기 위한 상기 수단을 작동시키는 단계,
    상기 수용 챔버로부터 상기 프로세스 격실로 상기 세척 매체를 이송시키기 위한 상기 제1 이송 수단의 상기 조절 수단을 작동시키는 단계,
    상기 반응기를 제2 원심분리시키는 단계, 및
    상기 프로세스 격실로부터 상기 수집 리셉터클로 상기 폐기 세척 매체를 이송시키기 위한 상기 제2 이송 수단의 상기 조절 수단을 작동시켜, 정제된 핵산의 펠릿을 상기 프로세스 격실의 내면에 부착시키키는 단계
    를 포함하는, 생화학 프로세스.
  22. 제21항에 있어서,
    정제된 핵산의 상기 펠릿을 상기 프로세스 격실로부터 회수하도록, 상기 관형 본체로부터 상기 캡슐을 제거하는 단계를 더 포함하는, 생화학 프로세스.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 삽입은, 상기 샘플을 상기 캡슐 내에 삽입함으로써 이루어지고,
    상기 캡슐은 상기 관형 본체로부터 분리되며, 삽입이 일단 이루어지면 상기 관형 본체와 결합되는,
    생화학 프로세스.
  24. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용해 매체는, 구아니딘 이소티오시안산염 및 이소프로필 알코올의 혼합물을 포함하는, 생화학 프로세스.
  25. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세척 매체는 70% 에타놀을 포함하는, 생화학 프로세스.
  26. 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 원심분리는 10분 동안 14,000rpm 내지 16,000rpm에서 이루어지는, 생화학 프로세스.
  27. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 원심분리는 5분 동안 14,000rpm 내지 16,000rpm에서 이루어지는, 생화학 프로세스.
  28. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 반응기에 의해 생화학 프로세스를 수행하기 위한 장치에 있어서,
    회전자가 구비된 원심분리 장치를 포함하고,
    상기 회전자 내에, 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 반응기를 위한 하나 이상의 리셉터클이 있으며,
    상기 리셉터클에 공기 분배 유닛이 결합되며,
    상기 공기 분배 유닛에 하나 이상의 통로가 구비되고,
    상기 통로는 입력 시에는 가압된 공기 또는 흡입을 발생시기 위한 수단에 연결될 수 있고, 출력 시에는 상기 반응기의 상기 제1 이송 수단 및/또는 상기 제2 이송 수단에 연결될 수 있는,
    반응기에 의해 생화학 프로세스를 수행하기 위한 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 가압된 공기 또는 흡입을 발생시기 위한 상기 수단은 스템(stem)을 포함하며,
    상기 스템 내에, 상기 분배 유닛의 상기 통로에 공기를 공급하기 위한 하나 이상의 채널이 구비되어 있고,
    상기 스템은, 작동 위치와 비작동 위치 사이에서 왕복 직선 운동으로 이동될 수 있도록 상기 회전자 위에 지지되어 있으며,
    상기 작동 위치에서, 상기 공급 채널이 각각의 상기 통로에 연결된 상태에서, 상기 스템은, 상기 분배 유닛 내에 형성된 대응 공동에 삽입되며,
    상기 비작동 위치에서, 상기 스템은 상기 공동으로부터 퇴출되는,
    반응기에 의해 생화학 프로세스를 수행하기 위한 장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 스템의 상기 왕복 직선 운동의 선형 작동을 위한 수단을 더 포함하는, 반응기에 의해 생화학 프로세스를 수행하기 위한 장치.
  31. 제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전자 및 압력 하에서 공기 또는 흡입을 발생시키기 위한 수단을 구동시키기 위한 제어 및 작동 유닛을 더 포함하는, 반응기에 의해 생화학 프로세스를 수행하기 위한 장치.
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