KR20110092239A - 액체 유동 장치와 액체 정량공급장치, 그리고 이를 이용한 목표물질 추출장치 및 목표물질 추출방법 - Google Patents

액체 유동 장치와 액체 정량공급장치, 그리고 이를 이용한 목표물질 추출장치 및 목표물질 추출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생화학적 반응을 포함하는 시험을 수행하기 위한 액체 유동 장치와, 액체 유동 장치에 액상물질을 자동으로 충전하기 위한 액체 정량공급장치 그리고 상기 액체 유동 장치와 액체 정량공급장치를 이용하여 다양한 생물학적 시료로부터 핵산이나 단백질 등 목표물질을 추출하기 위한 목표물질 추출장치와, 목표물질을 선택적으로 흡착하는 자성입자를 이용하여 다양한 생물학적 시료로부터 목표물질을 추출하기 위한 목표물질 추출방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 액체 유동 장치의 일 실시 예로는, 액상물질을 저장하는 다수 개의 저장챔버와; 두 가지 이상의 액상물질을 반응시키기 위한 반응챔버와; 상기 저장챔버와 반응챔버 사이에 형성되어 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 반응챔버로 공급하기 위한 다수 개의 공급이송채널과; 상기 다수 개의 저장챔버에 액상물질을 주입하도록 형성된 주입채널과; 상기 반응챔버와 연결되도록 형성된 배출채널;를 포함하도록 구성되어, 상기 배출채널과 연결되는 펌프 수단을 작동시키는 동시에 상기 다수 개의 주입채널을 선택적으로 개폐하여 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 반응챔버로 공급하거나 반응챔버 내의 액상물질을 외부로 배출하는 액체 유동 플레이트를 개시한다.

Description

액체 유동 장치와 액체 정량공급장치, 그리고 이를 이용한 목표물질 추출장치 및 목표물질 추출방법{LIQUID FLOW DEVICE, LIQUID FIXED SUPPLIER, APPARATUS FOR EXTRACTING TARGET SUBSTANCE AND METHOD FOR EXTRACTING TARGET SUBSTANCE USING THE SAME}
본 발명은 생화학적 반응을 포함하는 시험을 수행하기 위한 액체 유동 장치와, 액체 유동 장치에 액상물질을 자동으로 충전하기 위한 액체 정량공급장치 그리고 상기 액체 유동 장치와 액체 정량공급장치를 이용하여 다양한 생물학적 시료로부터 핵산이나 단백질 등 목표물질을 추출하기 위한 목표물질 추출장치와, 목표물질을 선택적으로 흡착하는 자성입자를 이용하여 다양한 생물학적 시료로부터 목표물질을 추출하기 위한 목표물질 추출방법에 관한 것이다.
최근 인간 유전체에 관한 연구 결과를 바탕으로 유전자 수준에서 질병의 원인을 분석함에 따라 인간의 질병을 치유하거나 예방하고자 하는 목적으로 생체 시료의 조작 및 생화학적 분석에 대한 요구가 증가하고 있다.
또한, 질병의 진단 외에도 신약개발, 바이러스나 박테리아 감염 여부의 검사 및 법의학 등의 다양한 분야에서 생체 시료나 세포가 포함된 시료로부터 핵산이나 단백질 등의 생물학적 물질을 추출하는 기술이 요구되고 있다.
생물학적 시료로부터 핵산이나 단백질 등의 생물학적 물질을 분리하는 방법으로는 침전법, 액상추출법, 전기영동, 크로마토그래피 등이 사용되고 있다. 그리고 최근에는 이러한 조작을 좀 더 간단히 하기 위한 고상추출법이 개발되었다.
고상추출법은 선택성을 가지는 고체입자를 이용하거나 또는 고도의 선택성을 가지는 리간드를 고체상에 붙여 제조된 고체입자를 이용하는 방법이다. 이 방법 시약용액에 생물학적 시료를 녹인 후, 목표물질을 고체상에 부착시키고, 목표물질이 부착된 고체입자를 시약용액에서 분리시킨 다음 고체상에 남아 있는 잔여 액체를 세척하여 다른 불순물을 제거한 후, 고체입자에서 원하는 목표물질을 떼어내어서 분리하는 원리이다.
대표적으로 미국특허 3,970,518 및 3,985,649에는 표면적이 넓은 미세한 자성입자를 이용하여 목표물질을 분리하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 시약용액에 자성입자를 분산시킨 상태에서 생화학물질을 자성입자에 부착시키고, 자기장을 가해 목표물질이 부착된 자성입자들을 응집시킨 다음, 잔여 용액을 제거하여 목표물질을 분리하는 것이다.
이 방식은 자동화가 가능하여 다양한 추출장비들이 개발되어 왔다. 이러한 물질추출과정을 자동화하기 위해서는, 목표물질 부착단계, 용액제거 및 세척단계, 목표물질 분리단계를 수행하는 구체적인 조작방법들이 수행되어야 한다. 예를 들어, 생화학물질이 포함된 시약용액에 자성입자를 균일하게 분산시키는 혼합조작과 시약용액에 분산된 자성입자를 응집시키는 응집조작이 등이 기본적으로 요구된다.
한편, 자성입자를 용액에 균일하게 혼합시키는 조작방법은, 통상적으로 용액이 담겨 있는 용기를 강하게 흔들어 와류를 만들어 주거나 용액을 막대기로 저어 주어 와류를 형성하는 방법 및 용액을 반복적으로 토출, 흡입하여 와류를 형성하는 방법 등이 있다. 그리고 용액에 분산된 자성입자를 응집시키는 조작으로는, 기본적으로 자기장을 가해주는 방법이 알려져 있다. 또한, 자기장을 가하는 위치에 따라 자성입자가 응집되는 위치가 변하게 되는데 이러한 자성입자 응집위치는 용액을 효율적으로 제거하는 데 중요하므로 이러한 자성입자의 응집위치에 관하여 여러 기술이 개발되어 있다.
예를 들어, 자석을 용기의 바닥에 위치시켜 자성입자를 용기의 바닥에 응집시키는 방법, 자석을 용기의 측면에 위치시켜 용기의 벽면에 자성입자를 응집시키는 방법과, 도넛 형태의 자석을 이동시켜 튜브의 내벽에 원형으로 자성입자를 응집시키는 방법 등이 개발되었다. 이러한 방법들은 모두 튜브 형상의 반응용기 안에 자성입자를 응집시키는 것이다.
그리고 미국특허 6,187,270에는 일회용 팁에 영구자석을 접근시켜 자성입자를 응집시켜 용액으로부터 분리하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 팁의 내부에 자성입자를 붙여서 반응용기 외부로 자성입자를 분리시키는 방법이다. 그러나 이 방법은 자성입자가 부착되어 있는 팁을 여러 반응용기로 이동시켜야 하므로 많은 수의 시료를 빠르게 처리하는 데는 한계가 있다.
또한, 미국특허 6,040,192호는 상하운동을 할 수 있는 자석 봉과 봉집을 용액이 담겨져 있는 반응용기들 사이를 이동하면서 자성입자를 분리하고 분산하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법도 많은 양의 일회용 봉집이 소비되고 자석 봉과 봉집을 이송하기 위한 이송수단이 구비되어야 한다는 단점이 있었다.
예를 들어, 대한민국특허 제10-0483684호에는 자성 봉과 봉집을 이용하여 자성입자를 분리하기 위한 복수의 챔버가 구획된 용기가 개시되어 있다. 이 용기는 상부가 개방된 다수 개의 챔버가 1열로 배열되어 있다. 따라서 여러 챔버들 사이를 이동하면서 자성입자를 분리하고 분산시키기 위해서는 봉집과 자석 봉을 상하로 이동하는 동시에 좌우로 이동하기 위한 이송수단이 반드시 구비되어야 한다.
한편, 대한민국특허 10-0720044호에는 멀티 웰 플레이트 키트가 개시되어 있다. 멀티 웰 플레이트 키트는 다수 개의 챔버가 상하좌우로 배열되어 있다. 따라서 여러 챔버들 사이를 이동하면서 자성입자를 분리하고 분산시키기 위해서는 2차원 어레이로 된 자석 봉과 봉집을 사용하는 추출장치가 요구된다. 이것은 장치가 복잡하고 규모가 커지며 가격 또한 고가인 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술은 시약용액이 바뀔 때마다 피펫이나 피펫의 선단에 끼우는 팁 또는 용액이 담기는 용기와 자성입자가 부착되는 봉집을 바꾸어 주어야 하므로 이러한 소모품이 다량으로 소비될 뿐만 아니라 이들을 갈아 끼우기 위한 시간이 많이 소요되고 절차가 번거로운 문제점이 있었다. 최근에는 팁이나 봉집을 자동으로 끼워주기 위한 장치가 개발되었으나 이러한 장치는 구조를 복잡하게 하고 공간을 많이 차지할 뿐만 아니라 장비 가격이 상승하는 문제가 있었다.
본 발명은 피펫이나 피펫의 선단에 끼우는 팁 또는 용액이 담기는 튜브 형태의 용기와 자성입자가 부착되는 봉집 등을 사용하지 않음으로써 소모품을 다량으로 소비하지 않을 뿐만 아니라 각종 이송장치나 로딩 기구와 같은 복잡한 장치들이 필요 없는 목표물질 추출장치에 관한 것이다.
본 발명은 하나의 플레이트나 블록 형태의 용기를 이용하여 생화학적 반응을 포함하는 모든 시험을 수행할 수 있는 액체 유동 장치에 관한 것이다.
최근 생물학적 시료를 분석하기 위하여 다양한 종류의 랩온어칩(lab-on-a-chip)이 개발되고 있다. 랩온어칩은 플라스틱, 유리, 실리콘 등의 소재를 이용하여 미세 채널을 만들고, 이를 통해 적은 양의 액체시료를 이동시켜 생물학적 시험을 수행할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 랩온어칩은 기본적으로 다양한 기능의 챔버와 챔버 간의 액체 흐름을 제어하기 위한 제어기로 구성된다. 예를 들어, 시료나 시약용액을 저장하는 저장챔버, 시료와 용액을 반응시키는 반응챔버, 저장챔버와 반응챔버를 연결하여 유체를 이동시키는 이동 채널 및 상기 이동 채널에 설치되어 유체의 이동을 단속하는 제어기로 구성된다.
특히, 종래의 랩온어칩은 상기 이동 채널에 밸브를 설치하여 다수 개의 챔버에 저장된 액상물질을 선택적으로 공급할 수 있도록 한다. 그러나 이동 채널에 설치되는 밸브는 랩온어칩의 구조를 복잡하게 할 뿐만 아니라 목표물질 추출장치의 구조에 제한을 주는 문제점이 있다.
즉, 종래의 랩온어칩은 칩 외부에 설치된 작동기구를 통해 밸브를 작동시켜야 하므로 랩온어칩을 상하 또는 좌우로 적층 하여 사용하는 것을 어렵게 한다. 따라서 종래의 랩온어칩을 이용하는 목표물질 추출장치는 다수 개의 랩온어칩을 수평으로 배열하여야 하므로 장치의 규모가 크기가 커지고 다수 개의 랩온어칩에 설치된 밸브를 작동시키기 위한 작동기구의 구조가 복잡하게 되어 장치의 규모가 커지고 가격이 올라가는 문제가 있다.
아울러 종래의 랩온어칩은 칩의 저장 챔버에 피펫을 사용하여 액상물질을 사전에 충전하여야 하므로 전처리 공정에 번거롭고 시간이 많이 걸리는 문제가 있었다.
본 발명은 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 주된 목적은, 하나의 플레이트나 블록에서 생화학적 반응을 포함하는 모든 시험을 수행할 수 있는 액체 유동 장치와 상기 플레이트나 블록에 액상물질을 정량으로 공급할 수 있는 액체 정량공급장치를 제공함으로써 목표물질 추출장치의 구조를 단순하게 하고 전처리 공정을 포함하는 목표물질 추출공정을 편리하게 할 수 있는 목표물질 추출장치와 목표물질 추출방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 하나의 플레이트나 블록에서 생화학적 반응을 포함하는 모든 시험을 수행할 수 있는 액체 유동 장치와 상기 플레이트나 블록에 액상물질을 정량으로 공급할 수 있는 액체 정량공급장치를 제공함으로써 피펫이나 피펫의 선단에 부착하는 팁, 봉집, 튜브 형상의 용기 등과 같은 각종 소모품을 사용하지 않고도 생화학적 시료로부터 목표물질을 추출할 수 있는 목표물질 추출장치와 목표물질 추출방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 자성입자가 분산된 액상물질을 액체 유동 플레이트나 블록의 저장챔버에 저장하고, 자성입자가 분산된 액상물질을 반응챔버로 공급하여 다른 액상물질과 혼합하여 목표물질을 자성입자에 결합시키고, 자성입자를 반응챔버의 내측 벽면에 고정하여 생물학적 시료에 포함되어 있는 목표물질을 분리할 수 있는 액체 유동 장치와 이를 이용한 목표물질 추출장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 또한, 다수의 액상물질을 저장하고, 두 가지 이상의 액상물질을 혼합 및 반응시키며, 자성물질을 응집 및 고정하고, 잔여 액상물질이나 용출액을 배출 및 회수할 수 있는 액체 유동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 다수의 액체 유동 플레이트를 적층 하여 다량의 시료를 한 번에 자동으로 처리할 수 있는 액체 유동 블록과 이를 이용한 목표물질 추출장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 액체 유동 장치에 구비된 다수 개의 주입채널을 선택적으로 개폐하기 위한 주입채널개폐수단과, 액체 유동 장치에 구비된 반응챔버나 혼합챔버의 내부에 진공을 형성하기 위한 펌프 수단을 구비하여 피펫이나 피펫의 선단에 부착하는 팁, 봉집, 튜브 형상의 용기 등과 같은 각종 소모품을 사용하지 않을 뿐만 아니라 피펫이나 봉집 이송장치 등을 생략하여 구조를 단순하게 하는 목표물질 추출장치 및 이를 이용한 목표물질 추출방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 액체 유동 장치는 크게 액체 유동 플레이트와, 액체 유동 블록으로 이루어진다.
상기 액체 유동 플레이트는,
액상물질을 저장하는 다수 개의 저장챔버와;
두 가지 이상의 액상물질을 반응시키기 위한 반응챔버와;
상기 저장챔버와 반응챔버 사이에 형성되어 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 반응챔버로 공급하기 위한 다수 개의 공급이송채널과;
상기 다수 개의 저장챔버에 액상물질을 주입하도록 형성된 주입채널과;
상기 반응챔버와 연결되도록 형성된 배출채널;를 포함하도록 구성되어,
상기 배출채널과 연결되는 펌프 수단을 작동시키는 동시에 상기 다수 개의 주입채널을 선택적으로 개폐하여 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 반응챔버로 공급하거나 반응챔버 내의 액상물질을 외부로 배출하는 것을 특징으로 한다.
상기 액체 유동 플레이트는,
상기 반응챔버에 이격되게 형성된 혼합챔버와;
상기 반응챔버 내의 액상물질을 상기 혼합챔버로 흡입하거나 상기 혼합챔버 내의 액상물질을 상기 반응챔버로 토출하도록 형성된 혼합이송채널과;
상기 혼합챔버 내부의 공기를 흡입하거나 상기 혼합챔버의 내부로 공기를 주입할 수 있도록 상기 혼합챔버의 상단에 형성된 공기흡입채널;을 더 포함하도록 구성되어,
상기 공기흡입채널에 연결된 펌프 수단을 작동시키는 동시에 상기 다수 개의 주입채널을 선택적으로 개폐하여 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 혼합챔버로 흡입하거나 상기 혼합챔버의 액상물질을 상기 반응챔버로 토출하여 액상물질을 혼합하는 것을 특징으로 한다.
상기 액체 유동 플레이트는,
상기 반응챔버에 이격되게 형성된 용출액 챔버와;
상기 반응챔버 내의 용출액을 상기 용출액 챔버로 이송하도록 형성된 용출액이송채널와;
상기 용출액 챔버에 형성되어 용출액을 흡입하는 용출액 회수채널;을 더 포함하도록 구성되어,
상기 용출액 회수채널에 연결된 펌프 수단을 작동시키는 동시에 상기 다수 개의 주입채널을 선택적으로 개폐하여 상기 저장챔버에 저장된 용출액을 상기 용출액 챔버로 흡입하거나 외부로 배출시키는 것을 특징으로 한다.
상기 액체 유동 플레이트에 있어서,
상기 반응챔버의 하부에는 자성인가수단이나 히터가 근접가능하도록 하는 설치부를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 액체 유동 플레이트는,
상기 반응챔버에 이격되게 형성되고 상기 공급이송채널을 통해 상기 저장챔버와 연결되는 제2 반응챔버와;
상기 반응챔버 내의 용출액을 상기 제2 반응챔버로 이송하도록 형성된 제2 용출액 이송채널과;
상기 제2 반응챔버와 연결되도록 형성된 액상물질 흡입채널;을 더 포함하도록 구성되어,
상기 용출액 회수채널에 연결된 펌프 수단을 작동시키는 동시에 상기 다수 개의 주입채널을 선택적으로 개폐하여 상기 반응챔버로부터 용출액을 흡입하고 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 제2 반응챔버로 공급하여 반응시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 반응챔버에는,
히터나 자성인가수단의 접근을 가능하게 하는 제2 설치부와;
상기 제2 반응챔버 내부의 반응을 관찰하기 위한 관찰 창이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
액상물질을 저장하기 위한 다수 개의 저장챔버와, 상기 저장챔버에 액상물질을 주입할 수 있도록 형성된 주입채널과, 상기 저장챔버에 이격되게 형성된 반응챔버와, 상기 다수 개의 저장챔버에 저장되어 있는 액상물질을 상기 반응챔버로 공급할 수 있도록 연결된 다수 개의 공급이송채널과, 상기 반응챔버의 일 측에 이격되어 형성되고 혼합이송채널을 통해 상기 반응챔버와 연결된 혼합챔버와, 상기 혼합챔버의 하단에 연결되어 혼합챔버 내부의 액상물질을 배출하기 위한 배출채널과, 상기 혼합챔버의 상단에 연결되어 혼합챔버 내부의 공기를 배출하기 위한 공기흡입채널을 포함하는 다수 개의 단위 액체 유동 플레이트로 이루어진 액체 유동 블록에 있어서,
상기 주입채널은 단위 액체 유동 플레이트를 관통하도록 형성되고;
상기 다수 개의 단위 액체 유동 플레이트는 이웃하는 단위 액체 유동 플레이트의 주입채널이 동일 선상으로 배열되도록 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 액체 유동 블록에 있어서,
상기 다수 개의 반응챔버의 하부에는 자성인가수단이나 히터가 근접가능하도록 하는 설치부를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 액체 유동 블록은,
상기 반응챔버에 이격되게 형성되고 상기 공급이송채널을 통해 상기 저장챔버와 연결되는 제2 반응챔버와;
상기 반응챔버 내의 용출액을 상기 제2 반응챔버로 이송하도록 형성된 제2 용출액 이송채널과;
상기 제2 반응챔버와 연결되도록 형성된 액상물질 흡입채널;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액체 유동 블록은,
상기 반응챔버에 이격되게 형성된 용출액 챔버와;
상기 반응챔버 내의 용출액을 상기 용출액 챔버로 이송하도록 형성된 용출액이송채널와;
상기 용출액 챔버에 형성되어 용출액을 흡입하는 용출액 회수채널;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 액체 유동 플레이트를 이용하는 목표물질 추출장치에 있어서,
상기 액체 유동 플레이트가 장착되는 목표물질 추출장치는,
상기 액체 유동 플레이트에 형성된 다수 개의 주입채널을 선택적으로 개폐하도록 설치된 주입채널개폐수단과;
상기 액체 유동 플레이트에 형성된 배출채널, 공기흡입채널 및 용출액 회수채널에 연결되어 상기 반응챔버, 혼합챔버 또는 용출액 챔버 내부의 액상물질이나 용출액을 흡입하는 펌프 수단과;
상기 반응챔버의 내부 벽면에 자성입자를 고정하는 자성인가수단과;
상기 주입채널개폐수단과 펌프 수단 그리고 상기 자성인가수단을 제어하기 위한 제어수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기한 액체 유동 블록을 이용하는 목표물질 추출장치에 있어서,
상기 액체 유동 블록이 장착되는 목표물질 추출장치는,
상기 액체 유동 블록을 장착하기 위한 장착부가 형성된 본체와;
상기 장착부에 장착된 액체 유동 블록에 밀착되어 상기 액체 유동 블록의 측면에 형성된 다수 개의 주입채널을 통해 액상물질을 주입하기 위한 액상물질 및 공기공급수단과;
상기 액체 유동 블록의 타 측면에 형성된 다수 개의 주입채널을 통해 액상물질과 공기를 흡입하기 위한 액상물질 및 공기흡입수단과;
상기 액체 유동 블록의 다른 면에 형성된 다수 개의 배출채널 및 공기흡입채널을 통해 액상물질을 배출하거나 공기를 흡입 또는 가압하여 액상물질을 혼합하기 위한 액상물질이송 및 배출수단과;
상기 액체 유동 블록의 또 다른 측면에 형성된 다수 개의 용출액 회수채널을 통해 용출액을 이송하거나 배출하기 위한 용출액이송 및 배출수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 액체 유동 블록을 이용하는 목표물질 추출장치는,
상기 다수 개의 반응챔버의 내측 벽에 자성물질을 응집 및 고정하기 위한 자성인가수단과;
상기 자성인가수단, 액상물질 및 공기공급수단, 액상물질 및 공기흡입수단, 액상물질이송 및 배출수단 및 용출액이송 및 배출수단을 제어하기 위한 제어수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 액상물질 및 공기공급수단은,
상기 액체 유동 블록에 형성된 다수 개의 주입채널에 긴밀하게 결합하는 다수의 메인공급관과;
액상물질을 보관하는 다수 개의 액상물질탱크와;
상기 메인공급관과 액상물질탱크를 연결하는 액상물질공급관과;
상기 다수 개의 액상물질공급관에 설치된 액상물질제어밸브와;
상기 다수 개의 메인공급관에 연결되고 타 단은 외기와 연통되는 다수 개의 공기공급관과;
상기 공기공급관에 설치되어 공기의 흐름을 단속하는 다수 개의 공기공급제어밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 액상물질 및 공기흡입수단은,
상기 액체 유동 블록에 형성된 다수 개의 주입채널에 긴밀하게 결합하는 다수 개의 메인흡입관과;
상기 메인흡입관에 설치되어 상기 주입채널 내부에 진공을 형성하는 다수 개의 메인 펌프와;
상기 메인 펌프와 연결되어 액상물질을 배출하는 액상물질드레인관과;
상기 다수 개의 메인흡입관에 설치되어 메인흡입관을 개폐하는 다수 개의 메인제어밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 액상물질이송 및 배출수단은,
상기 액체 유동 블록의 또 다른 측면에 구비된 다수 개의 배출채널에 연결되는 다수 개의 액상물질배출관과;
상기 다수 개의 액상물질배출관과 연결되는 메인액상물질배출관과;
상기 메인액상물질배출관에 설치되는 배출 펌프와;
상기 메인액상물질배출관에 설치된 액상물질배출제어밸브와;
상기 배출 펌프와 연결되는 액상물질드레인관과;
상기 액체 유동 블록의 공기흡입 및 토출채널에 연결되는 다수 개의 공기배출관과;
상기 다수 개의 공기배출관과 연결되는 메인공기배출관과;
상기 메인공기배출관에 설치된 혼합 펌프와;
상기 혼합 펌프와 연결되는 공기배기관과;
상기 메인공기배출관에 설치된 공기배출제어밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 용출액이송 및 회수수단은,
상기 액체 유동 블록의 또 다른 측면에 구비된 다수 개의 공기흡입채널에 연결되는 다수 개의 용출액배출관과;
상기 다수 개의 용출액배출관과 연결된 메인용출액배출관과;
상기 메인용출액배출관에 연결된 용출액 펌프와;
상기 메인용출액배출관에 설치되어 용출액의 배출을 제어하는 용출액배출제어밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
액체 유동 플레이트가 장착된 목표물질 추출장치를 이용하여 생물학적 시료로부터 핵산물질을 추출하는 목표물질 추출방법에 있어서,
상기 목표물질 추출방법은,
다수 개의 저장챔버에 액상물질이 충전된 액체 유동 플레이트를 목표물질 추출장치에 구비된 장착부에 안착하고 상기 목표물질 추출장치에 구비된 주입채널개폐수단의 밸브체를 대응하는 주입채널에 밀착시키고 상기 펌프 수단을 상기 액체 유동 플레이트의 배출채널, 공기흡입채널 및 용출액 회수채널에 연결하는 액체 유동 플레이트 장착단계와;
상기 주입채널개폐수단과 펌프 수단을 제어하여 상기 액체 유동 플레이트의 저장챔버에 저장된 액상물질을 선택적으로 반응챔버에 공급하는 액상물질 공급단계와;
상기 주입채널개폐수단과 펌프 수단을 제어하여 상기 반응챔버로 공급된 액상물질을 혼합하거나 자성입자와 같은 고체입자를 분산시키는 액상물질 혼합단계와;
상기 자성인가수단을 이용하여 상기 반응챔버 내부의 분산된 자성입자를 응집시켜 반응챔버 내측 벽에 부착하기 위한 자성입자 고정단계와;
상기 주입채널개폐수단과 펌프 수단을 제어하여 상기 반응챔버 내부의 잔여 용액을 외부로 배출하는 액상물질 배출단계와;
상기 주입채널개폐수단과 펌프 수단을 제어하여 상기 반응챔버 내부의 용출액을 용출액 챔버로 이송시키거나 용출액 회수채널을 통해 외부의 보관용기로 회수하는 용출액이송 및 회수단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 액체 유동 블록이 장착된 목표물질 추출장치를 이용하여 생물학적 시료로부터 핵산물질을 추출하는 목표물질 추출방법에 있어서,
상기 목표물질 추출방법은,
상기 액체 유동 블록을 본체에 구비된 장착부에 안착시키고 상기 장착부 주위에 구비된 액상물질 및 공기공급수단, 액상물질 및 공기흡입수단, 액상물질이송 및 배출수단 및 용출액이송 및 배출수단을 밀착시키는 액체 유동 블록 장착단계와;
상기 액상물질 및 공기흡입수단과 액상물질 및 공기공급수단을 이용하여 상기 액체 유동 블록에 구비된 다수 개의 주입채널을 통해서 각각의 저장챔버에 액상물질을 주입하는 액상물질 충전단계와;
상기 액상물질이송 및 배출수단과 액상물질 및 공기공급수단을 이용하여 상기 액체 유동 블록의 저장챔버에 저장된 액상물질을 반응챔버에 선택적으로 공급하는 액상물질 공급단계와;
상기 액상물질이송 및 배출수단과 액상물질 및 공기공급수단을 이용하여 상기 반응챔버로 공급된 액상물질을 혼합챔버로 혼합하거나 혼합챔버의 액상물질을 반응챔버로 토출하여 두 가지 이상의 액상물질을 혼합하거나 자성입자와 같은 고체입자를 분산시키는 액상물질 혼합단계와;
상기 자성인가수단을 이용하여 상기 반응챔버 내부의 분산된 자성입자를 응집시켜 반응챔버 내측 벽에 고정하는 자성입자 고정단계와;
상기 액상물질이송 및 배출수단과 액상물질 및 공기공급수단을 이용하여 상기 반응챔버와 혼합챔버 내부의 잔여 용액을 외부로 배출하는 액상물질 배출단계와;
상기 용출액이송 및 배출수단과 액상물질 및 공기공급수단을 이용하여 상기 반응챔버 내부의 용출액을 용출액 챔버로 이송시키거나 용출액 배출채널을 통해 외부의 보관용기로 회수하는 용출액이송 및 회수단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 액상물질 충전단계는,
상기 액상물질 및 공기흡입수단에 구비된 다수 개의 메인 펌프를 작동하여 메인흡입관에 진공을 형성하는 동시에 상기 액상물질 및 공기공급수단에 구비된 다수 개의 공기제어밸브는 모두 닫고, 액상물질저장탱크와 연결되어 있는 다수 개의 액상물질제어밸브를 모두 개방하여, 상기 액체 유동 블록의 주입채널 내부에 형성된 진공에 의해서 상기 액상물질저장탱크의 액상물질이 주입채널을 통해 이송되고, 이송되는 액상물질이 상기 주입채널과 연결된 다수 개의 저장챔버에 차례로 유입되어 각각의 저장챔버와 주입채널에 액상물질이 충전되는 액상물질주입단계와;
상기 액상물질 및 공기흡입수단에 구비된 다수 개의 메인 펌프를 작동하여 메인흡입관에 진공을 형성하는 동시에 상기 액상물질 및 공기공급수단에 구비된 다수 개의 액상물질제어밸브는 모두 닫고, 외기와 연결되어 있는 다수 개의 공기공급관의 공기제어밸브를 모두 개방하여 외부 공기가 상기 주입채널을 통해 메인흡입관으로 흡입되도록 하여, 상기 주입채널에 형성된 진공이 상기 저장챔버 내부의 표면장력 및 중력과 평행을 이룰 때까지 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 주입채널을 통해 외부로 배출함으로써 각 저장챔버 내부의 액상물질의 수위를 일정하게 하는 공기주입단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 액체 정량 유동 블록은,
블록의 한쪽 면에서 다른 쪽 면까지 관통하는 다수 개의 주입채널과;
상기 주입채널을 따라 일정 간격으로 설치되고 그 상단에 상기 주입채널과 연결되는 목부가 구비된 다수 개의 저장챔버와;
상기 다수 개의 저장챔버의 하단에 각각 연결되고 그 끝단은 외기와 연결되도록 형성된 다수 개의 배출채널을 포함하여 구성되어,
상기 주입채널과 연결된 펌프 수단을 통해서 액상물질을 흡입하거나 공기를 흡입 또는 토출함으로써 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 배출채널로 배출하는 것을 특징으로 한다.
액체 정량 유동 블록을 이용하여 액상물질을 정량 공급하는 액체 정량공급장치에 있어서,
상기 액체 정량공급장치는,
상기 액체 정량 유동 블록의 일 측에 설치되고 상기 주입채널의 한쪽에 연결되는 액상물질 및 공기공급수단과;
상기 액체 정량 유동 블록의 타 측에 설치되고 상기 주입채널의 다른 쪽에 연결되는 액상물질 및 공기흡입수단;을 포함하여 이루어지되,
상기 액상물질 및 공기공급수단은, 상기 액체 정량 유동 블록에 형성된 다수 개의 주입채널에 긴밀하게 결합하는 다수의 메인공급관과, 액상물질을 보관하는 다수 개의 액상물질탱크와, 상기 메인공급관과 액상물질탱크를 연결하여 액상물질을 공급하는 액상물질공급관과, 상기 다수 개의 액상물질공급관에 설치된 액상물질제어밸브와, 상기 다수 개의 메인공급관에 연결되고 타 단은 외기와 연통된 다수 개의 공기공급관과, 상기 공기공급관에 설치되어 공기의 흐름을 단속하는 다수 개의 공기공급제어밸브로 이루어지고;
상기 액상물질 및 공기흡입수단은, 상기 액체 정량 유동 블록의 타 측에 형성된 다수 개의 주입채널에 긴밀하게 결합하는 다수 개의 메인흡입관과, 상기 메인흡입관에 연결되도록 설치되어 상기 주입채널 내부에 진공을 형성하는 다수 개의 메인 펌프와, 상기 메인 펌프와 연결되어 액상물질을 배출하는 액상물질드레인관과, 상기 다수 개의 메인흡입관에 설치되어 메인흡입관을 개폐하는 다수 개의 메인제어밸브와, 상기 메인 펌프와 연결되어 공기를 배출시키는 공기배출관과, 상기 공기배출관에 설치된 공기배출제어밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 액체 정량공급장치를 이용한 액체 정량공급방법에 있어서,
상기 액체 정량공급방법은,
상기 액체 정량 유동 블록에 형성된 다수 개의 주입채널과 상기 주입채널과 연결된 다수 개의 저장챔버에 액상물질을 주입하는 액상물질 충전단계와;
상기 다수 개의 저장챔버에 주입된 액상물질의 수위를 동일하게 맞추기 위해서 상기 주입채널 내부의 공기를 흡입하는 공기흡입단계와;
상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 외부로 배출시키는 액상물질 배출단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 액상물질 충전단계는,
상기 액체 정량 유동 블록의 주입채널과 연결되어 있는 상기 메인흡입펌프를 작동시켜서 상기 메인흡입통로와 주입채널의 내부에 저압을 형성함과 아울러, 상기 액체 정량 유동 블록의 주입채널과 연결된 공기공급관에 설치된 공기제어밸브를 폐쇄한 상태에서 상기 주입채널과 연결된 액상물질공급관에 설치된 액상물질제어밸브를 개방하여, 상기 액상물질탱크의 액상물질이 상기 메인공급관을 통해 상기 주입채널로 유입되고, 상기 주입채널로 주입된 액상물질은 상기 주입채널과 연결되어 있는 저장챔버에 차례로 채워지는 것을 특징으로 한다.
상기 공기흡입단계는,
상기 액체 정량 유동 블록의 주입채널과 연결되어 있는 상기 메인흡입펌프를 작동시켜서 상기 메인흡입통로와 주입채널의 내부에 저압을 형성함과 아울러, 상기 액상물질제어밸브를 폐쇄한 상태에서 상기 공기제어밸브를 개방하여, 외기의 공기가 상기 메인공급관을 통해 상기 주입채널로 주입되어 메인흡입관 및 메인드레인관을 통해 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 액상물질 배출단계는, 상기 액체 정량 유동 블록의 주입채널과 연결되어 있는 상기 메인흡입펌프를 작동시켜서 상기 메인흡입통로와 주입채널의 내부에 고압을 형성함과 아울러, 상기 액상물질제어밸브와 공기제어밸브를 폐쇄하여, 상기 저장챔버에 고압이 형성되어 저장챔버 내부에 저장된 액상물질이 배출채널을 통해서 용기나 멀티 웰 플레이트 키트로 배출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 하나의 액체 유동 플레이트나 액체 유동 블록에서 생화학적 반응을 포함하는 모든 시험을 수행할 수 있어 동식물의 세포 등 다양한 생물학적 시료에서 핵산이나 단백질 등 생물학적 물질을 추출하는 과정을 자동화할 수 있다.
본 발명은 또한, 다수 개의 저장챔버에 형성된 주입채널을 선택적으로 개폐하는 동시에 반응챔버나 혼합챔버의 내부에 진공압을 형성하여 액상물질을 선택적으로 공급, 혼합 및 배출할 수 있어 유동 장치의 구조를 단순하게 할 뿐만 아니라 다수의 플레이트를 적층 하여 사용할 수 있어 다량의 시료를 한 번에 처리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다수 개의 단위 액체 유동 플레이트를 수직으로 적층 한 액체 유동 블록을 사용하여 다량의 바이오 정보를 신속하게 처리할 수 있고 다수 개의 튜브형 용기와 봉집 또는 이들을 위한 이송장치 등이 필요 없게 되어 소모품의 사용 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 그 크기를 줄여 콤팩트화가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 여러 종류의 액상물질을 자동으로 저장챔버에 정량 주입함으로써 준비과정을 자동화할 수 있고, 자성입자를 액체 유동 장치의 반응챔버의 내 측벽에 고정하기 때문에 자성입자를 옮기기 위한 팁이나 봉집 등이 필요 없게 되어 소모품의 사용량을 줄일 수 있으며, 팁이나 봉집 또는 자성입자가 고정된 피펫을 상하 및 전후좌우로 이동시키기 위한 이송수단이 필요 없게 되어 장치의 구조를 단순하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 액체 유동 플레이트의 일 예를 보여주는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 액체 유동 플레이트의 평면도,
도 3은 도 1에 도시된 액체 유동 플레이트의 단면도
도 4는 본 발명에 따른 액체 유동 플레이트의 다른 실시 예를 보여주는 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 액체 유동 플레이트의 다른 실시 예를 보여주는 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 액체 유동 플레이트의 또 다른 실시 예를 보여주는 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 액체 유동 플레이트를 이용한 목표물질 추출장치의 일 예를 보여주는 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 액체 유동 플레이트를 이용한 목표물질 추출장치의 다른 실시 예를 보여주는 사시도,
도 9는 본 발명에 따른 목표물질 추출방법의 일 예를 보여주는 흐름도,
도 10 내지 16은 본 발명에 따른 목표물질 추출방법을 보여주기 위한 설명도,
도 17은 본 발명에 따른 액체 유동 블록을 구성하는 단위 액체 유동 플레이트를 보여주는 사시도,
도 18은 본 발명에 따른 액체 유동 블록을 보여주는 사시도,
도 19는 도 18에 도시된 액체 유동 블록의 내부 구성을 보여주는 설명도,
도 20은 본 발명에 따른 목표물질 추출장치의 구조를 보여주는 개략적인 사시도,
도 21은 본 발명에 따른 목표물질 추출장치의 구조를 보여주는 설명도,
도 22는 본 발명에 따른 목표물질 추출장치의 구조를 설명하는 평면도,
도 23은 본 발명의 액체 유동 블록을 이용한 목표물질 추출방법을 보여주는 흐름도,
도 24 내지 도 30은 본 발명에 따른 목표물질 추출방법을 보여주기 위한 설명도,
도 31은 본 발명에 따른 액체 정량공급장치의 구성을 보여주는 개략적인 구성도,
도 32는 본 발명에 따른 액체 정량공급방법을 보여주는 흐름도,
도 33 내지 도 35는 본 발명에 따른 액체 정량공급방법을 보여주는 설명도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 액체 유동 장치의 바람직한 실시 예와 이를 이용한 목표물질 추출장치 및 그 방법에 대해서 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 액체 유동 장치의 일 실시예는 납작한 판 형상으로 된 액체 유동 플레이트(10)이다.
상기 액체 유동 플레이트(10)는 두 개 또는 세 개의 얇은 플레이트를 서로 접합하여 이루어지고, 내부에는 액상물질을 저장하거나 반응시키기 위한 다수 개의 챔버와 액상물질을 주입이나 배출 또는 이송을 위한 다수 개의 채널이 구비된다.
바람직하게 상기 액체 유동 플레이트(10)는 홈이나 관통부가 형성된 두 개의 플레이트를 서로 접합하거나 홈이나 관통부가 형성된 플레이트의 상면과 하면에 얇은 플레이트를 접합하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 액체 유동 장치는 생화학적 반응을 포함하는 모든 시험을 하나의 플레이트에서 수행할 수 있다는 점에서 종래의 랩온어칩과 유사하지만 이송 채널에 밸브가 구비되지 않는다는 점에서 차이가 있다. 따라서 본 발명의 액체 유동 장치는 여러 개의 액체 유동 플레이트(10)를 적층 하여 사용할 수 있는 특징이 있다.
먼저, 도 1 내지 3에서 보는 바와 같이, 상기 액체 유동 플레이트(10)의 일 실시예는, 다수 개의 저장챔버(22)와, 공급이송채널(15) 및 반응챔버(25)를 포함한다. 상기 저장챔버(22)는 시료, 시약용액 및 자성입자가 분산된 용액 등을 각각 저장하기 위한 것으로서, 플레이트의 상단부에 다수 개로 형성되어 있다. 그리고 각 저장챔버(22)에는 외부와 연결되어 해당하는 액상물질을 주입하기 위한 주입채널(13)이 각각 형성된다. 바람직하게 상기 주입채널(13)은 상부플레이트(10)를 관통하는 관통 홀로 이루어질 수 있다.
상기 저장챔버(22)의 하부에는 하나 또는 하나 이상의 반응챔버(25)가 형성된다. 상기 반응챔버(25)는 다수 개의 이송 채널, 더욱 구체적으로는 공급이송채널(15)을 통해 다수의 저장챔버(22)와 연결된다.
본 발명의 액체 유동 플레이트(10)에서, 공급이송채널(15)은 저장챔버(22)의 지름에 비해 훨씬 작은 지름을 갖는다. 예를 들어, 상기 채널의 직경은 1mm ~ 5mm이다. 따라서 저장챔버(22)에 저장된 액상물질은 외력 없이 스스로 공급이송채널(15)을 통과하여 반응챔버(25)로 이송될 수 없다. 그리고 도면에서는 다수 개의 저장챔버(22)가 동일한 크기로 형성되어 있으나 각 저장챔버(22)의 크기는 저장되는 물질의 양에 따라 다른 크기로 형성될 수 있다.
이어, 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 액체 유동 플레이트(10)는 혼합챔버(27)가 더 구비된다. 상기 혼합챔버(27)는 반응챔버(25)와 연결되게 설치되어 반응챔버(25) 내부의 용액을 혼합하는 기능을 한다.
이를 위해서, 상기 혼합챔버(27)는 혼합이송채널(16)을 통해서 상기 반응챔버(25)와 연결된다. 그리고 혼합챔버(27)의 하단에는 외부와 연결되는 배출채널(41)이 형성된다.
또한, 상기 액체 유동 플레이트(10)의 다른 실시 예는, 용출액 챔버(28)를 더 포함할 수 있다. 상기 용출액 챔버(28)는 용출액 이송채널(17)을 통해 반응챔버(25)와 연결된다. 그리고 상기 용출액 챔버(28)에는 외부와 연결되는 용출액 회수채널(42)이 더 형성된다. 따라서 상기 반응챔버(25) 내부의 목표물질(용출액)은 상기 용출액 챔버(28)를 통해서 추출된다.
그리고 상기 혼합챔버(27)의 상단에는 공기흡입채널(43)이 더 형성된다. 상기 공기흡입채널(43)은 외기와 연결되어 반응챔버(25)의 액상물질을 흡입하여 혼합챔버(27)로 보내거나 반대로 혼합챔버(27)의 액상물질을 가압하여 반응챔버(25)로 토출 하여 액상물질을 혼합하는 역할을 한다.
바람직하게 상기 용출액 회수채널(42), 배출채널(41) 및 공기흡입채널(43)의 단 부는 플레이트의 측면에 위치하고, 실린지나 펌핑 수단이 밀착되도록 수용 홈이 형성된다. 또한, 일부 저장챔버(22-1)의 상단에는 피펫 등을 이용하여 시약이나 시료 등의 물질을 주입하기 위한 고무마개(31)가 구비된 주입구(32)가 형성될 수 있다.
그리고, 도 5를 참조하면, 상기 액체 유동 플레이트(10)의 또 다른 실시 예는 상·하부플레이트(10)(11)와 그 사이의 중간플레이트(12)로 이루어진다. 도시된 바와 같이, 상기 중간플레이트(12)에는 다수 개의 저장챔버(22)와 반응챔버(25)를 형성하는 다수 개의 관통부가 형성된다. 그리고 상기 상부플레이트(10)와 하부플레이트(11)의 내측 면에는 채널을 형성하는 홈이 형성된다. 또한, 상기 중간플레이트(12)의 상면과 하면에는 상기 상·하부플레이트(10)(11)에 형성된 홈에 대응하는 홈이 각각 형성되어 공급이송채널(15a)(15b)을 형성한다. 그리고 상기 상·하부플레이트(10)(11)에는 주입채널(13) 및 배출채널(41)을 형성하기 위한 관통 홀이 각각 형성된다.
그리고 상기 중간플레이트(12)에는 중간플레이트(12)의 상면과 하면에 각각 형성된 공급이송채널(15a)(15b)을 연결하기 위한 연결채널(15c)이 형성되고 상기 연결채널(15c)에는 액상물질이 역류하는 것을 방지하는 체크밸브(15d)가 설치된다. 상기 체크밸브(15d)는 상기 중간플레이트(12)를 관통하는 연결채널(15c)에 형성되고 경사면이 형성된 밸브 채널(19)과 상기 밸브 채널()을 통과하여 일측으로 흐르는 액상물질의 흐름을 차단하기 위한 체크 볼(21)로 이루어진다. 상기 체크 볼은 고깔 형상의 경사면이 형성된 관통 홀에 설치되어 액상물질이 역으로 흐르는 것을 차단한다.
이어서, 도 6을 참조하면, 본 발명의 액체 유동 플레이트(10)의 또 다른 실시 예에는 제2 반응챔버(25a)가 더 설치된다. 상기 제2 반응챔버(25a)는 제2 용출액 이송채널(17a)을 통해 반응챔버(25)와 연결된다. 그리고 상기 제2 반응챔버(25a)에는 외부와 연결되는 액상물질 흡입채널(45)이 형성된다. 따라서 상기 반응챔버(25)의 용출액은 상기 액상물질 흡입채널(45)에 설치되는 펌프 수단의 펌핑 작용에 의해서 상기 제2 반응챔버(25a)로 유입될 수 있다.
또한, 상기 제2 반응챔버(25a)는 공급이송채널(15)을 통해서 하나 이상의 저장챔버(22)와 연결된다. 따라서 상기 저장챔버(22)에 저장된 액상물질은 상기 액상물질 흡입채널(45)에 설치되는 펌프 수단의 작용에 따라 상기 제2 반응챔버(25a)로 공급될 수 있다.
아울러, 상기 제2 반응챔버(25a)의 상부에는 제2 반응챔버(25a) 내부에서 반응이 일어난 물질을 분석하기 위한 관측창(29)이 더 형성될 수 있고, 상기 제2 반응챔버(25a)의 하부에는 제2 반응챔버(25a) 내부의 반응을 촉진하기 위한 진동기, 히터, 레이저 등을 설치하기 위한 제2 설치부(18a)가 형성된다. 미설명부호 29는 광분석기이다.
한편, 본 발명에 따른 상기 액체 유동 플레이트(10)의 저장챔버(22)는 액상물질의 종류에 따라 그 크기가 결정된다. 그리고 다수 개의 저장챔버(22) 중 일부에는 시료용액을 저장하는 시료 저장챔버로 사용된다. 바람직하게 시료 저장챔버의 상단에는 피펫을 사용하여 시료용액을 주입하기 위한 주입구(32)가 형성된다. 그리고 주입구(32)에는 공기와 이물질의 유입을 막기 위한 고무마개(31)가 설치된다. 또한, 도시하지는 않았으나 상기 용출액 챔버(28)에도 용출액을 회수하기 위한 회수구(34)가 더 형성될 수 있다. 따라서 피펫이나 주사기 등을 사용하여 용출액을 회수할 수 있다.
그리고 상기 액체 유동 플레이트(10)에 형성되는 공급이송채널(15)은 저장챔버(22)에 저장된 액상물질이 외력의 도움없이 공급이송채널(15)로 유입되지 않을 정도로 미세한 크기로 이루어진다. 예를 들어, 상기 공급이송채널(15)의 직경은 1mm~5mm로서 액상물질에 가해지는 대기압이나 중력만으로는 상기 공급이송채널(15)로 유입되지 못한다. 따라서 상기 저장챔버(22)의 액상물질을 공급이송채널(15)을 통해서 반응챔버(25)로 이송하기 위해서는 상기 저장챔버(22) 및 공급이송채널(15)에 액상물질을 흡입할 정도의 부압 즉, 진공을 형성해주어야 한다.
이를 위해서 본 발명의 액체 유동 플레이트(10)는 상기 반응챔버(25), 혼합챔버(27), 용출액 챔버(28) 또는 제2 반응챔버(25a)와 연결되는 배출채널(41), 용출액 회수채널(42), 공기흡입채널(43) 또는 액상물질 흡입채널(45)에는 압력이나 부 압력을 형성하기 위한 펌프 수단이 구비될 수 있다. 펌프 수단은 공기를 흡입하거나 공기를 불러 넣기 위한 것으로 통상의 공기 펌프이거나 실린지이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 액체 유동 플레이트(10)는, 다수 개의 저장챔버(22)를 구비하여 여러 종류의 액상물질을 저장할 수 있다. 또한, 저장챔버(22)와 연결되어 있는 반응챔버(25)와 혼합챔버(27)를 이용하여 액상물질을 혼합시키거나 자성입자를 분산시켜 목표물질을 분리할 수 있다. 이를 위해서 소정의 자성인가수단이 상기 액체 유동 플레이트(10)의 반응챔버(25)에 근접하게 설치될 수 있다. 미설명부호 18은 이러한 자성인가수단을 설치하기 위한 설치부이다. 또한, 상기 설치부(18)에는 히터나 초음파발생기 등 반응을 촉진하기 위한 장치들이 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 목표물질을 분리하기 위한 자성입자는 용액에 분산된 상태로 상기 저장챔버(22)에 저장된다. 그리고 저장챔버(22)에 저장된 자성입자는 반응챔버(25)로 공급되어 시료물질과 반응하여 목표물질을 부착한다. 이어 목표물질이 부착된 자성입자는 자성인가수단의 작용에 의해서 반응챔버(25)의 내측 면에 고정된다. 그리고 상기 혼합챔버(27)와 연결된 배출채널(41)을 통해서 자성입자를 제외한 나머지 잔여 용액을 외부로 배출된다.
그리고 상기 반응챔버(25)에 고정된 자성물질은 자성인가수단의 후퇴에 따라 반응챔버(25)의 벽면에서 떨어지고 상기 저장챔버(22)에서 공급되는 시약용액과 다시 반응한다. 그리고 시료에서 추출된 용액액은 상기 반응챔버(25)와 연결된 용출액 챔버(28)와 상기 용출액 챔버(28)에 연결된 용출액 회수채널(42)을 통해서 추출할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따라서 상기 반응챔버(25)와 연결된 제2 반응챔버(25a)를 이용하여 제2의 반응 예를 들어, DNA 증폭 등의 작업이 더 수행될 수 있다. 이를 위해서 상기 제2 반응챔버(25a)에는 중합효소 연쇄반응(PCR)을 위한 히터가 설치될 수 있다. 또한, 상기 제2 반응챔버(25a)에는 증폭 결과를 관측하기 위한 관측창(29)이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 액체 유동 플레이트(10)는 다양한 생물학적 시료로부터 핵산이나 단백질 등 생물학적 물질을 추출하거나 추출된 물질을 증폭할 수 있다.
또한, 본 발명의 액체 유동 플레이트(10)는 튜브형상의 용기나 봉집 또는 팁이 수행하던 기능을 하나의 플레이트에서 모두 수행하므로 종래의 튜브 형태의 용기, 봉집 또는 팁 등의 소모품을 사용하지 않는다.
또한, 종래의 목표물질 추출장치는 액상물질의 주입과 혼합 및 배출을 위해 팁 공급장치와 리퀴드 핸들러와 같은 복잡하고 큰 규모의 장치가 요구되었으나 본 발명의 액체 유동 플레이트(10)를 이용하면 이러한 장치의 구조를 매우 단순하게 할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 액체 유동 장치를 사용하는 목표물질 추출장치의 일 실시예에 대해서 설명한다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 목표물질 추출장치(200)는 크게 본 발명에 따른 액체 유동 플레이트(10)가 장착되는 본체(201)와 상기 본체(201)의 상면에 결합가능하게 구비되고 주입채널개폐수단(220)과 배출채널(41)에 결합하는 펌프 수단(240)이 구비된 덮개(203)로 이루어진다.
상기 본체(201)의 상면에는 액체 유동 플레이트(10)를 장착하기 위한 장착부(205)가 구비된다. 장착부(205)는 하나의 액체 유동 플레이트(10)를 넣을 수 있는 크기의 홈으로 이루어진다. 그리고 상기 장착부(205)의 하단에는 반응챔버(25) 내측면에 자성입자를 고정하기 위한 자성인가수단(290)이 구비된다. 예를 들어, 상기 자성인가수단(290)은 상하로 이동가능하게 설치된 영구자석이거나 스위치가 구비된 전자석으로 이루어진다.
그리고 상기 덮개(203)에는 액체 유동 플레이트(10)의 상면에 형성된 다수 개의 주입채널(13)을 선택적으로 개폐하기 위한 주입채널개폐수단(220)과, 액체 유동 플레이트(10)의 상면에 형성된 배출채널(41)에 결합하여 반응챔버(25) 내부에 진공을 형성하거나 액상물질을 배출시키기 위한 펌프 수단(240)이 구비된다. 바람직하게 상기 주입채널개폐수단(220)과 펌프 수단(240)은 서로 연동하여 저장챔버(22)의 액상물질을 반응챔버(25)로 공급하거나 반응챔버(25) 내부의 액상물질을 혼합하거나 또는 상기 반응챔버(25) 및 혼합챔버(27) 내부의 액상물질을 외부로 배출시킨다.
보다 구체적으로서, 상기 주입채널개폐수단(220)은, 다수 개의 주입채널(13)에 대응하게 설치된 다수 개의 밸브체와 상기 밸브체를 작동하기 위한 액추에이터로 이루어진다. 예를 들어, 상기 액추에이터는 밸브체를 상하로 이동시켜 주입채널(13)을 개방하거나 폐쇄할 수 있다. 상기 펌프 수단(240)은 상기 배출채널(41)에 연결되는 연결노즐과 진공펌프(또는 실린지)로 이루어진다.
아울러, 본 발명의 목표물질 추출장치(200)에는 주입채널개폐수단(220)과 펌프 수단(240)을 제어하기 위한 도시되지 않은 제어수단이 구비된다. 상기 제어수단은 다수 개의 주입채널(13) 중 어느 하나를 개방시킨 상태에서 상기 펌프 수단(240)을 작동시킨다. 또한, 본 발명의 목표물질 추출장치(200)에는 상기 제어수단에 필요한 자료를 입력하기 위한 조작부와 처리과정을 보여주기 위한 디스플레이가 더 구비될 수 있다. 상기 제어수단은 상기 주입채널개폐수단(220) 및 펌프 수단(240)의 액추에이터와 전기적으로 연결된다. 아울러 상기 목표물질 추출장치(200)에는 액상물질의 반응을 촉진하기 위하여 히터나 레이저 또는 초음파장치 등이 더 구비될 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 목표물질 추출장치(200)는, 상기 주입채널개폐수단(220)과 펌프 수단(240)을 이용하여 저장챔버(22)에 저장된 액상물질을 반응챔버(25)로 공급하거나 반응챔버(25)로 이송된 두 개 이상의 물질을 혼합하여 반응시킨다. 그리고 상기 자성인가수단(290)을 이용하여 목표물질과 결합하는 자성입자를 반응챔버(25)의 내측 벽에 고정함으로써 생물학적 물질을 추출하는 공정을 원활하게 수행할 수 있다.
그리고, 도 8은 본 발명의 목표물질 추출장치(200)의 다른 실시 예로서, 액체 유동 플레이트(10)의 배출채널(41), 공기흡입채널(43) 및 용출액 회수채널(42)이 액체 유동 플레이트(10)의 측면에 형성된 경우다. 따라서 본 실시 예에서는 상술한 펌프 수단(240)가 본체(201)에 설치되는 것을 제외한 나머지 구성은 전술한 실시 예와 동일하다.
도 7 및 도 8에 도시된 목표물질 추출장치(200)를 이용하여 생물학적 물질로부터 핵산을 추출하는 목표물질 추출방법은, 도 9에서 보는 바와 같이, 크게 액상물질 충전단계(S10), 액체 유동 플레이트 장착단계(S20), 액상물질 공급단계(S30), 액상물질 혼합단계(S40), 자성입자 고정단계(S50), 액상물질 배출단계(S60), 용출액이송 및 회수단계(S70)로 이루어진다.
상기 액상물질 충전단계(S10)는, 상기 액체 유동 플레이트(10)에 구비된 다수 개의 저장챔버(22)에 소정의 액상물질을 주입하는 단계이다. 액상물질은 시료용액, 자성입자가 분사된 분산용액, 용출용액, 세정용액, 완충액 등 생물학적 물질을 추출하는데 필요한 각종 시약용액을 포함한다. 이러한 액상물질은 저장챔버(22)에 형성된 각각의 주입채널(13)을 통해 주입된다. 그리고 시료용액의 경우에는 피펫을 사용하여 주입구(32)를 통해서 시료 저장챔버에 주입될 수 있다. 그리고 액상물질이 채워진 액체 유동 플레이트(10)의 주입채널(13)은 테이프나 스티커 등과 같은 밀봉수단으로 밀봉되고, 상기 주입구(32)는 고무마개(31)을 사용하여 밀폐한다. 도 10는 이러한 방법으로 액상물질이 충전된 액체 유동 플레이트(10)를 보여준다.
상기 액체 유동 플레이트 장착단계(S20)는, 상기 액상물질이 주입된 액체 유동 플레이트(10)를 본체(201)에 마련된 장착부(205)에 안착하고 덮개(203)를 닫는 단계이다. 상기 본체(201)에는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 하나의 장착부(205)가 구비될 수 있으나 다수 개의 장착부(205)를 설치하여 다수 개의 액체 유동 플레이트(10)를 설치할 수도 있다. 상기 액체 유동 플레이트(10)를 장착하고, 덮개(203)를 덮으면, 상기 액체 유동 플레이트(10)의 배출채널(41), 용출액 회수채널(42) 및 공기흡입채널(43)에는 각각 대응하는 펌프 수단(240)이 밀착되고, 상기 주입채널개폐수단(220)의 밸브체들은 대응하는 주입채널(13)에 각각 결합하게 된다. 이때, 상기 주입채널(13)을 밀봉하는 테이프나 스티커는 미리 제거된다.
이와 같이 액체 유동 플레이트(10)를 장착하고 덮개(203)를 닫은 상태에서, 추출공정이 진행된다. 이러한 추출공정은 다수 개의 저장챔버(22)에 저장된 액상물질을 반응챔버(25)로 공급하는 액상물질 공급단계(S30)와, 반응챔버(13)에서 공급된 두 가지 이상의 용액을 혼합하거나 자성입자와 같은 고체입자를 분산시키기 위한 액상물질 혼합단계(S40)와, 목표물질을 분리하기 위해서 분산된 자성입자를 반응챔버(25) 내측 벽에 고정하기 위한 자성입자 고정단계(S50)와, 반응챔버(25) 내부의 잔류 용액을 외부로 배출하는 액상물질 배출단계(S60)와, 반응챔버(25) 내부의 용출액을 용출액 챔버(28)로 이송시키거나 외부로 회수하는 용출액이송 및 회수단계(S70)를 포함하여 이루어진다. 이러한 추출공정은 상기 주입채널개폐수단(220)과 펌프 수단(240)을 제어함으로써 이루어지게 된다.
먼저, 상기 액상물질 공급단계(S30)는 배출채널(41)과 연결되어 있는 펌프 수단(240)을 작동시켜, 상기 반응챔버(25)와 혼합챔버(27) 내부에 진공이나 저압을 형성함과 아울러 상기 주입채널 개폐수단(220)의 주입채널(13) 중 하나 또는 하나 이상의 밸브체를 개방하여, 대응하는 저장챔버(22)가 외기와 연통하여 공기가 흡입되도록 함으로써 상기 저장챔버(22)의 내부가 대기압 상태가 되도록 한다. 그러면 저장챔버(22)에 저장된 대기압 상태의 액상물질은 반응챔버(25)에 형성된 진공이나 저압에 의해서 해당하는 공급이송채널(15)을 따라 반응챔버(25)로 공급된다.(도 11 참조)
이어 액상물질 혼합단계(S40)는, 상기 공기흡입채널(43)에 연결되어 있는 펌프 수단(240)을 작동시켜 상기 반응챔버(25) 내부의 액상물질을 반응챔버(25)로 흡입하는 단계와 상기 혼합챔버(27) 내부의 액상물질을 상기 반응챔버(25)로 토출하는 단계를 반복하여서 이루어진다. 예를 들어, 상기 펌프 수단(240)을 작동시켜 혼합챔버(27) 내부에 저압을 형성함과 아울러 상기 주입채널개폐수단(220)을 작동시켜 액상물질이 비어있는 저장챔버(22)의 주입채널(13)을 개방하면, 상기 반응챔버(25) 내부의 액상물질은 혼합챔버(27)의 진공에 의해 공급이송채널(16)을 통해서 혼합챔버(27)로 이송된다.(도 12 참조)
반대로, 상기 펌프 수단(240)을 작동시켜 혼합챔버(27) 내부로 공기를 주입함과 아울러 상기 주입채널개폐수단(220)을 작동하여 액상물질이 비어있는 저장챔버(22)의 주입채널(13)을 개방하면, 혼합챔버(27) 내부의 액상물질이 공급이송채널(16)을 통해 반응챔버(25)로 이송되게 된다.(도 13 참조) 이러한 흡입과 토출 과정을 반복적으로 실시함으로써 액체 유동 플레이트(10) 자체를 회전시키거나 흔들지 않아도 두 가지 이상의 액상물질을 골고루 혼합하거나 액상물질 중에 포함되어 있는 자성입자를 분산시켜 목표물질을 자성입자의 표면에 부착시킬 수 있다.
이어 상기 자성입자 고정단계(S50)는, 도시되지 않은 자성인가수단(290)의 작용에 의해 이루어진다. 예를 들어, 전자석에 전기를 인가하거나 영구자석(290)을 반응챔버(25) 쪽으로 근접시키면, 상기 반응챔버(25) 내에 분산되어 있는 자성입자(P)가 자성인가수단(290)의 자기장에 의해 응집됨과 아울러 반응챔버(25)의 내측 벽에 고정된다.(도 14 참조)
이어서, 상기 액상물질 배출단계(S60) 자성입자(P)를 반응챔버(25)의 내측 벽에 고정한 상태에서 이루어진다. 예를 들어, 상기 배출채널(41)에 연결된 펌프 수단(240)을 작동시켜 배출 펌프(241)에 진공을 걸어주는 동시에 상기 주입채널개폐수단(220)을 이용하여 액상물질이 비어있는 저장챔버(22)의 주입채널(13)을 개방하면, 저장챔버(22)와 연결된 반응챔버(25)와 혼합챔버(27)가 대기압 상태가 되어 상기 반응챔버(25) 내부의 잔류 액상물질을 외부로 배출시킨다.(도 15 참조)
그리고 상기 용출액이송 및 회수단계(S70)는, 상기 반응챔버(25) 내부의 용출액을 용출액 챔버(28)로 이송하는 과정과, 상기 용출액 챔버(28) 내부의 용출액을 외부로 배출하는 과정으로 이루어지는데, 이러한 용출액 이송 및 회수과정은 용출액 회수채널(42)에 연결된 펌프 수단(240)을 작동시켜 회수채널(42) 내부에 진공을 형성함과 아울러 상기 주입채널개폐수단(220)을 이용하여 액상물질이 비어있는 저장챔버(22)의 주입채널(13)을 개방하여 이루어진다. 그러면 상기 저장챔버(22)와 연결된 반응챔버(25)는 대기압 상태가 되어 반응챔버(25) 내부의 용출액이 용출액 챔버(28)로 이송되고, 상기 펌프 수단(240)을 계속하여 작동시키면, 용출액 챔버(28) 내부의 용출액은 용출액 회수 채널(42)을 통해 외부로 배출되게 된다. (도 16) 상기 용출액 이송단계와 회수단계(S70)는 하나의 연속 공정으로 이루어질 수 있으나, 용출액을 이송하는 단계와 용출액을 회수하는 단계가 별개의 공정으로 이루어질 수도 있다. 특히, 상기 용출액 회수단계는 종래와 같이 피펫을 이용하여 수행될 수도 있다.
이상에서는 목표물질 추출방법을 구성하는 단계 중에서 중요단계를 중심으로 설명하였으나 이러한 단계들은 시료나 목표물질에 따라서 변경될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 단계들은 목표물질이나 시약의 종류에 따라 특정한 단계를 반복하여 실시하거나 이들 단계들의 순서가 바뀌어 질 수 있다. 또한, 본 발명은 다수 개의 액체 유동 플레이트를 이용하여 핵산을 추출하는 것도 가능하나 이 경우에도 기본적인 공정은 동일하게 적용될 수 있다.
한편, 전술한 바와 같아, 본 발명에 따른 액체 유동 플레이트는 다수 개의 단위 액체 유동 플레이트를 적층 할 수 있다. 즉, 본 발명의 액체 유동 플레이트는 이송 채널 상에 설치되는 밸브를 제어하는 대신에 주입채널의 개폐를 통해서 액상물질의 흐름을 단속하는 것이므로 다수 개의 액체 유동 플레이트를 적층하는 것이 가능하다. 따라서 이하에서는 본 발명에 따라 다수 개의 액체 유동 플레이트를 적층하여 이루어진 액체 유동 블록과 이를 이용한 목표물질 추출장치 및 목표물질 추출방법에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 도 17 및 도 18은 발명에 따른 액체 유동 장치의 다른 실시 예로서, 단위 액체 유동 플레이트(100)와 다수 개의 단위 액체 유동 플레이트(100)를 적층하여 이루어진 액체 유동 블록(300)을 보여준다.
먼저, 도 17은 발명에 따른 단위 액체 유동 플레이트(100)를 보여주는 사시도이다. 본 발명에 따른 단위 액체 유동 플레이트(100)는 주입채널(113)이 액체 유동 플레이트(10)를 완전히 관통하는 것을 제외하고는 전술한 액체 유동 플레이트(10)와 동일한 구조를 갖는다.
도시된 바와 같이, 상기 단위 액체 유동 플레이트(100)는 납작한 판 형상으로 이루어지고, 그 상단부에는 다수 개의 저장챔버(22)가 형성된다. 그리고 상기 다수 개의 저장챔버(22)에는 각각의 저장챔버(22)에 대응하는 주입채널(113)이 형성된다. 상기 주입채널(113)은 저장챔버(22)의 상단부와 연결되고 상기 주입채널(13)과 저장챔버(22) 사이에는 지름이 좁은 목부가 구비된다.
한편, 상기 단위 액체 유동 플레이트(100)의 상면에는 피펫을 사용하여 시료용액을 주입하는 시료 저장챔버가 더 구비될 수 있다. 그리고 상기 시료 저장챔버의 상부에는 피펫을 사용하여 시료를 주입할 수 있는 주입구(32)가 형성된다. 그리고 상기 주입구(32)에는 공기와 이물질의 유입을 막기 위한 고무마개(31)가 구비된다. 그리고 상기한 용출액 챔버(28)의 상부에도 피펫을 사용하여 용출액을 회수할 수 있는 회수구(34)가 더 형성될 수 있다. 그리고 상기 회수구(34)에도 공기와 이물질의 유입을 막고 주사 바늘을 꽂아 용출액을 추출할 수 있는 고무마개(33)이 구비된다.
도 18에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 액체 유동 블록(300)은, 상기한 단위 액체 유동 플레이트(100)를 다수 개 적층하여 이루어진다. 예를 들어, 상기 액체 유동 블록(300)은 단위 액체 유동 플레이트(100:100A,100B,100C.....100H)를 수직으로 세운 상태에서 수평 방향(좌우방향)으로 적층하여 이루어진다. 이때, 상기 액체 유동 블록(300)은 이웃하는 단위 액체 유동 플레이트(100)의 주입채널(113)이 동일선상에 위치하도록 하여 이루어진다. 그리고 이웃하는 주입채널(113) 사이에는 도시되지 않은 오-링(O)을 끼워넣어 액상물질이 새는 것을 방지한다. 그리고 다수 개의 단위 액체 유동 플레이트(100)는 밴드나 카트리지 또는 트레이를 사용하여 단단히 결합함으로써 다수 개의 주입채널(113)들이 일렬로 배열되어 액체 유동 블록(300)의 한쪽 면에서 다른 쪽 면까지 연장되는 주입채널(313)을 형성한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액체 유동 블록(300)은 양 측면에는 다수 개의 주입채널(313:313a,313b,...313g)이 형성되고, 상기 액체 유동 블록(300)의 정면에는 다수 개의 용출액 회수채널(42:42A,42B...42H)이 형성되며 후면에는 다수 개의 배출채널(41:41A,41B...41H) 및 공기흡입채널(43:43A,43B...43H)이 형성된다. 또한, 상기 액체 유동 블록(300)의 상면에는 시료용액을 주입하기 위한 다수 개의 주입구(32)와 용출액을 회수하기 위한 다수 개의 회수구(34)가 형성된다. 그리고 상기 주입구(32)와 회수구(34)에는 고무마개(31)(33)가 각각 구비된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 액체 유동 블록(300)은 그 내부에 다수 개의 반응챔버(25:25A,25B...25H)가 구비되므로 한 번에 다량의 생물학적 시료로부터 목표물질을 추출할 수 있다. 또한, 본 발명의 액체 유동 블록(300)에는 하나의 주입채널(313)에 다수 개의 다수 개의 저장챔버(22:22A,22B,22C...22H)가 연결되어 있으므로 다수 개의 저장챔버(22:22A,22B,22C...22H)에 동일한 액상물질을 자동으로 충전할 수 있다. 즉, 종래에는 연구자가 다수 개의 반응 용기에 동일한 액상물질을 피펫을 사용하여 일정량으로 충전하여야 하므로 시간이 많이 걸리고 매우 번거로운 문제점이 있었으나, 본 발명의 액체 유동 블록(300)은 다수 개의 저장챔버(22:22A,22B,22C...22H)가 서로 연결되어 있으므로 동일한 액상물질을 정량 충전하는 작업을 쉽게 자동화할 수 있다. 이러한 액상물질의 자동충전방법과 핵산추출공정은 이하에서 설명하는 목표물질 추출장치에 의해서 달성된다.
도 13은 본 발명에 따른 액체 유동 블록(30)의 내부 구성을 보여주는 설명도이다. 도시된 바와 같이, 다수 개의 단위 액체 유동 플레이트(100)가 적층되어 있고, 그 내부에는 다수 개의 주입채널(113a:113Aa,113Ba,113Ca....113Ha)이 좌우로 연결되어 하나의 주입채널(313a)을 형성하고, 다수 개의 주입채널널(113b:113Ab,113Bb,113Cb.....113Hb)가 좌우로 연결되어 하나의 주입채널(313b)을 형성하며 다수 개의 주입채널(113g:113Ag,113Bg,113Cg.....113Hg)가 좌우로 연결되어 하나의 주입채널(313g)을 형성하고 있다.
그리고 각각의 주입채널(313a,313b… 313g)에는 동일한 물질을 동일한 양으로 저장하기 위한 다수 개의 저장챔버(22)가 연결되어 있다. 예를 들어, 주입채널(313a)에는 다수 개의 저장챔버(22Aa,22Ba,22Ca....22Ha)가 일렬로 연결되어 주입채널(313g)에는 다수 개의 저장챔버(22Ag,22Bg,22Cg… 22Hg)가 일렬로 연결된다.
따라서 주입채널(313a)에 시료용액을 주입하면 다수 개의 저장챔버(22Aa,22Ba,22Ca....22Ha)에는 시료용액이 일정량 주입되게 되고, 주입채널(313g)에 용액을 주입하면 다수 개의 저장챔버(22Ag,22Bg,22Cg… 22Hg)에 일정량의 용액이 충전되게 된다. 이와 같이 상기 주입채널(313)을 통해 다수 개의 저장챔버(22)에 액상물질을 정량으로 충전하는 방법에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
도 20 내지 도 21은 본 발명에 따른 액체 유동 블록(300)을 이용한 목표물질 추출장치(500)의 바람직한 실시 예를 보여준다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액체 유동 블록(300)을 이용하는 목표물질 추출장치(500)는, 본 발명의 액체 유동 블록(300)을 장착하는 본체(502)와 상기 본채(502)의 상부 개구부를 덮기 위한 덮개(503)로 이루어진다.
상기 본체(502)에는 액체 유동 블록(300)을 장착하기 위한 장착부(505)와 상가 장착부(505)에 장착된 액체 유동 블록(300)의 주입채널(313), 배출채널(41), 용출액 회수채널(42) 및 공기흡입채널(43)에 폄프 수단(240)을 밀착시켜서 액상물질을 주입 및 공급하거나 이송 및 배출하기 위한 동작을 수행할 수 있도록 하는 작동부(510)가 구비된다.
상기 장착부(505)는 상기 액체 유동 블록(300)의 하단부가 일정 깊이로 삽입되어 고정할 수 있는 소정 깊이의 홈으로 이루어진다. 상기 작동부(510)는, 상기 장착부(505)에 장착된 액체 유동 블록(300)의 각 면에 밀착되는 구조로 이루어지는데, 상기 장착부(505)를 중심으로, 좌측과 우측에 설치되는 좌측작동부(512)와 우측작동부(514), 전방과 후방에 설치되는 전방작동부(516)와 후방작동부(518)로 이루어진다.
상기 좌측작동부(512)와 우측작동부(414)는 좌우측 방향으로 수평 이동가능하게 설치되고, 상기 전방작동부(516)와 후방작동부(518)은 전후방향으로 수평 이동가능하게 설치된다. 이를 위해 상기 본체(502)의 내부에는 작동부(510)를 작동시키기 위한 작동수단이 구비된다. 예를 들어, 작동수단은 모터와 동력전달수단 그리고 가이드 수단 등으로 이루어진다. 이러한 구성은 당해 분야에서 널리 알려진 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이때, 상기 장착부(505)에는 액체 유동 블록(300)의 장착 여부를 감지하기 위한 센서가 구비되고, 상기 작동부(510)는 센서에 의해서 액체 유동 블록(300)의 장착이 감지되면 작동된다. 예를 들어, 상기 액체 유동 블록(300)이 장착부(505)에 장착되면, 상기 좌측작동부(512)와 우측작동부(514)는 좌우 측으로 이동하고, 상기 전방작동부(516)와 후방작동부(518)는 전후 측으로 각각 수평이동하여 상기 액체 유동 블록(300)의 각 측면에 형성된 채널에 폄프 수단(240)을 밀착되게 된다.
또한, 상기 본체(502)의 장착부(505)의 하부에는 자성인가수단(590)이 구비된다. 상기 자성인가수단(590)은 액체 유동 블록(300)에 형성된 설치부(18)에 대응하는 위치에 설치된다. 상기 자성인가수단(590)은 상하로 이동가능하게 설치된 영구자석이거나 스위치가 구비된 전자석으로 이루어진다. 그리고 도 13에서 보는 바와 같이, 상기 본체(502)의 일 측면에는 디스플레이부(506)와 입력부(507)가 구비된다.
이어, 도 22를 참조하면, 본 발명에 따른 작동부(510) 중에서 좌측작동부(512)에는 액상물질 및 공기공급수단(420)이 설치되고, 우측작동부(514)에는 액상물질 및 공기흡입수단(440)이 설치된다. 그리고 상기 후방작동부(518)에는 상기 액상물질이송 및 배출수단(460)이 설치되고, 전방작동부(516)에는 용출액이송 및 회수수단(480)이 설치된다. 상기 액상물질 및 공기공급수단(420)과 액상물질 및 공기흡입수단(440)은 전술한 실시 예에서 주입채널(13)을 제어하는 주입채널개폐수단(220)과 동일한 기능을 수행하되 액상물질을 자동으로 주입하기 위한 기능을 더 수행한다. 그리고 상기 액상물질이송 및 배출수단(460)과 용출액이송 및 회수수단(480)은 펌프 수단(240)과 동일한 기능을 수행한다. 그리고 상기 액상물질 및 공기공급수단(420)과 액상물질 및 공기흡입수단(440) 그리고 액상물질이송 및 배출수단(460)과 용출액이송 및 회수수단(480)이 설치되는 위치는 주입채널(13), 배출채널(41), 공기흡입채널(43) 및 용출액 회수채널(42)의 위치에 따라서 달라지는 것이므로 상술한 예로 한정되는 것은 아니다. 다만 상기 액상물질 및 공기공급수단(420)과 액상물질 및 공기흡입수단(440)은 주입채널(313)의 양측 입구에 각각 설치되는 것이므로 항상 액체 유동 블록(300)의 양 측면에 위치하게 된다.
다시 도 22를 참조하면, 상기 액상물질 및 공기공급수단(420)은, 상기 액체 유동 블록(300)의 좌측면에 형성된 다수 개의 주입채널(313)을 통해서 액상물질과 공기를 주입하기 위한 것이고, 상기 액상물질 및 공기흡입수단(440)은 상기 액체 유동 블록(300)의 우측면에 형성된 다수 개의 주입채널(313)을 통해서 액상물질과 공기를 흡입하기 위한 것이다. 즉, 상기 액상물질 및 공기공급수단(420)과 액상물질 및 공기흡입수단(440)은 서로 연계되어 상기 주입채널(313)을 통해 저장챔버(22)에 액상물질을 충전하거나 상기 저장챔버(22)에 공기를 주입하여 대기압 상태가 되도록 한다. 아울러 상기 액상물질 및 공기공급수단(420)과 액상물질 및 공기흡입수단(440)은 다수 개의 주입채널(313)을 선택적으로 개폐하여 상기 저장챔버(22)에 저장된 액상물질을 반응챔버(25)로 이송하거나 반응챔버(25)의 액상물질을 외부로 배출시킬 수 있도록 한다.
도시된 바와 같이, 상기 액상물질 및 공기공급수단(420)은, 액체 유동 블록(300)에 형성된 다수 개의 주입채널(313)에 긴밀하게 결합하는 다수의 메인공급관(424)과, 액상물질을 보관하는 다수 개의 액상물질탱크(422)와, 상기 메인공급관(424)과 액상물질탱크(422)를 연결하여 액상물질을 공급하는 액상물질공급관(426)과, 상기 다수 개의 액상물질공급관(426)에 설치된 액상물질제어밸브(428)와, 상기 다수 개의 메인공급관(424)에 연결되고 타 단은 외기와 연통된 다수 개의 공기공급관(436)과, 상기 공기공급관(436)에 설치되어 공기의 흐름을 단속하는 다수 개의 공기공급제어밸브(438)로 이루어진다.
이때, 상기 메인공급관(424)의 선단은 좌우로 이동가능하도록 설치된 좌측연결부(513)를 관통하여 이루어진다. 따라서 상기 좌측작동부(512) 전체를 좌우로 이동시키기 않고 상기 좌측연결부(513)만을 좌우로 이동시켜 상기 메인공급관(424)을 주입채널(313)에 긴밀하게 연결할 수 있다.
상기 액상물질 및 공기흡입수단(440)은, 액체 유동 블록(300)의 타 측에 형성된 다수 개의 주입채널(313)에 긴밀하게 결합하는 다수 개의 메인흡입관(444)과, 상기 메인흡입관(444)에 연결되도록 설치되어 상기 주입채널(313) 내부에 진공을 형성하는 다수 개의 메인 펌프(445)와, 상기 메인 펌프(445)와 연결되어 액상물질을 배출하는 액상물질드레인관(446)과, 상기 다수 개의 메인흡입관(444)에 설치되어 메인흡입관(444)을 개폐하는 다수 개의 메인제어밸브(448)와, 상기 메인 펌프(444)와 연결되어 공기를 배출시키는 공기배출관(447)과, 상기 공기배출관(447)에 설치된 공기배출제어밸브(449)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 메인흡입관(444)의 선단은 좌우로 이동가능하게 설치된 우측연결부(515)를 관통하여 이루어지고, 따라서 상기 우측작동부(514) 전체를 좌우로 이동시키기 않고 상기 우측연결부(515)만을 좌우로 이동시켜 상기 메인흡입관(444)을 주입채널(313)에 연결할 수 있다.
이어서, 상기 액상물질이송 및 배출수단(460)은, 액체 유동 블록(300)의 후면에 구비된 다수 개의 배출채널(41)에 연결되는 다수 개의 액상물질배출관(461)과, 상기 다수 개의 액상물질배출관(461)과 연결된 메인액상물질배출관(464)과, 상기 메인액상물질배출관(464)에 설치되는 배출 펌프(431)와, 상기 배출 펌프(431)에 연결된 액상물질드레인관(466)과, 상기 메인액상물질배출관(464)에 설치되어 액상물질의 배출을 제어하는 액상물질배출제어밸브(468)와, 상기 액상물질드레인관(466)에 연결되는 잔여 액상물질 저장탱크(462)를 포함한다.
또한, 상기 액체 유동 블록(300)의 후면에 구비된 다수 개의 공기흡입채널(143)과 연결되는 다수 개의 공기배출관(463)과, 상기 다수 개의 공기배출관(463)에 연결된 메인공기관배출관(465)과, 상기 메인공기배출관(465)과 연결되는 혼합 펌프(433)와, 상기 혼합 펌프(433)에 연결된 공기배기관(467)과, 상기 메인공기배출관(465)에 설치되어 공기의 흐름을 제어하는 공기배출제어밸브(469)를 포함하여 이루어진다. 도면에서는 액상물질배출관(461)과 공기배출관(463)이 겹쳐지게 표시되어 있으나 실제로 이들은 상하로 떨어져서 별개로 형성되어 있다.
그리고 상기 용출액이송 및 회수수단(480)은, 액체 유동 블록(300)의 전면에 구비된 다수 개의 용출액 회수채널(42)에 연결되는 다수 개의 용출액배출관(482)과, 상기 다수 개의 용출액배출관(482)에 연결된 메인용출액배출관(484)과, 상기 메인용출액배출관(484)에 연결된 용출액 펌프(432)와, 상기 메인용출액배출관(484)에 설치되어 용출액의 배출을 제어하는 용출액배출제어밸브(488)과, 상기 용출액 펌프(432)와 연결되는 용출액 회수관(489)을 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 목표물질 추출장치(500)는 상기한 액상물질 및 공기공급수단(420), 액상물질 및 공기흡입수단(440), 액상물질이송 및 배출수단(460), 용출액이송 및 회수수단(480)에 구비된 각종 밸브 및 펌프를 제어하기 위한 제어수단을 더 포함한다. 또한, 상기 제어수단은 각종 센서와 작동수단(모터) 그리고 상기 자성인가수단(490)과 전기적으로 연결된다.
따라서 본 발명에 따른 목표물질 추출장치(500)는 상기 액상물질 및 공기공급수단(420)과 액상물질 및 공기흡입수단(440), 상기 액상물질 및 공기공급수단(420)과 액상물질이송 및 배출수단(460) 또는 상기 액상물질 및 공기공급수단(420)과 용출액이송 및 회수수단(480)을 제어하여 액상물질을 저장챔버(22)에 충전하고, 저장챔버(22)에 저장된 액상물질을 반응챔버(25)로 이송하고, 반응챔버(22)와 혼합챔버(27) 사이에서 액상물질을 흡입 및 토출하여 액상물질을 혼합하거나 및 배출한다. 그리고 상기 자성인가수단(490)을 제어하여 자성입자를 반응챔버(25) 내부에 고정시키킴으로써 다양한 생물학적 시료부터 핵산물질을 추출할 수 있도록 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 액체 유동 블록을 이용한 목표물질 추출장치를 이용하여 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법에 대해서 설명한다.
도 23에서 보는 바와 같이, 본 발명의 목표물질 추출방법은, 크게 액체 유동 블록장착단계(S100), 액상물질 충전단계(S200), 액상물질 공급단계(S300), 액상물질 혼합단계(S400), 자성입자 고정단계(S500), 액상물질 배출단계(S600), 용출액이송 및 회수단계(S700)로 이루어진다.
먼저, 상기 액체 유동 블록장착단계(S100)는, 도 20 및 도 21에 도시된 목표물질 추출장치(500)의 본체(502)에 액체 유동 블록(300)을 장착하는 단계이다. 이때, 상기 액체 유동 블록(300)은 각 저장챔버(22)에 액상물질이 채워져 있거나 채워져 있지 않을 수 있으나 본 방법에서는 액상물질이 채워져 있지 않은 경우에 대해서 설명한다. 또한, 상기 액체 유동 블록(300)이 오염 방지를 위해 비닐 랩으로 포장된 경우에는 비닐 랩을 벗긴 상태로 상기 본체(502)의 장착부(505)에 장착한다.
그러면 본체(502)에 구비된 도시되지 않은 감지 센서가 이를 감지하고, 도시되지 않은 제어수단의 제어에 따라서 상기 작동부(510)의 좌측작동부(512)와 우측작동부(514) 또는 전방작동부(516)과 후방작동부(518)를 수평이동시켜 상기 액체 유동 블록(300)의 각 측면에 밀착시킨다. 이때, 상기 작동부(51)에 상술한 좌측연결구(512)와 우측연결부(515)가 구비된 경우에는 이들 연결구를 수평이동시킴으로써 좌측작동부(512)와 우측작동부(514) 전체를 움직이지 않고도 액체 유동 블록(300)의 양 측면에 밀착시킬 수 있다.
그러면, 상기 좌측작동부(512)에 구비된 다수 개의 메인공급관(424)과 메입흡입관(444)은 상기 액체 유동 블록(300)의 주입채널(313)에 연결된다. 그리고 상기 후방작동부(518)에 구비된 다수 개의 액상물질배출관(461)은 액체 유동 블록(300)의 후면에 구비된 다수 개의 배출채널(41)에 연결되고, 다수 개의 공기배출관(463)은 액체 유동 블록(300)의 후면에 구비된 다수 개의 공기흡입채널(43)에 연결된다. 그리고 상기 전방작동부(516)에 구비된 다수 개의 용출액배출관(482)은 액체 유동 블록(300)의 전면에 구비된 다수 개의 용출액 회수채널(42)에 각각 연결된다. 이때, 상기 메인공급관(424), 메입흡입관(444), 액상물질배출관(461), 공기배출관(463), 용출액배출관(482)의 선단에는 연결노즐이 구비되어 액체 유동 블록(300)의 배출채널(41), 용출액 회수채널(42), 공기흡입채널(43)에 긴밀하게 밀착되어 액상물질이 누설되는 것을 방지한다.(도 24 참조)
이어, 상기 액상물질 충전단계(S200)는 다수 개의 저장챔버(22)에 소정의 액상물질을 일정량 충전하는 공정으로서, 다시 액상물질 주입단계(S210)와 공기 주입단계(S220)로 구분된다. 이러한 액상물질 주입단계(S210)과 공기 주입단계(S220)는 좌측작동부(512)의 액상물질 및 공기공급수단(420)과 우측작동부(514)의 액상물질 및 공기흡입수단(440)의 상호 연동에 의해서 이루어진다.
먼저, 액상물질 주입단계(S210)는 우측작동부(514)에 구비된 다수 개의 메인 펌프(445)를 작동하여 상기 메인흡입관(444)에 진공을 형성하는 동시에 상기 좌측작동부(512)에 구비된 다수 개의 공기제어밸브(438)를 모두 닫고, 액상물질저장탱크(422)와 연결되어 있는 다수 개의 액상물질제어밸브(428)를 모두 개방하여, 상기 액체 유동 블록(300)의 주입채널(313)에 형성된 저압에 의해서 상기 액상물질저장탱크(422)의 액상물질이 주입채널(313)로 주입되게 한다.
그러면 상기 주입채널(313)을 통해 이송되는 액상물질은 주입채널(313)과 연결된 다수 개의 저장챔버(22)에 차례로 충전되어 각각의 저장챔버(22)와 주입채널(313)에 액상물질이 가득 채워지게 된다. 이 과정에서 일부 액상물질은 메인 펌프(445)와 연결된 메인드레인관(446)을 통해 액상물질 회수탱크(443)로 유입될 수 있다.(도 25 참조)
이어서, 상기 공기주입단계(S220)는 상기 주입채널(313)에 채워진 액상물질과 상기 저장챔버(22)에 저장된 액상물질의 일부를 외부로 배출시켜 각 저장챔버(22)에 주입된 액상물질의 수위, 즉 액상물질의 용량을 일정하게 맞추는 과정으로서, 우측작동부(514)에 구비된 다수 개의 메인 펌프(445)를 작동시켜 메인흡입관(444)에 진공을 형성하는 동시에 좌측작동부(512)에 구비된 다수 개의 액상물질제어밸브(428)를 모두 닫고, 외기와 연결되어 있는 다수 개의 공기공급관(436)의 공기제어밸브(438)를 모두 개방하여 외부 공기가 상기 주입채널(313)로 주입되도록 한다.
그러면 상기 주입채널(313)의 액상물질과 상기 저장챔버(22)에 저장된 액상물질의 일부가 외부로 배출되므로 각 저장챔버(22)의 수위가 일정하게 된다. 즉, 상기 주입채널(313)에 형성되는 흡입력과 저장챔버(22) 내부의 액상물질에 가해지는 표면장력과 중력이 평형이 될 때까지 상기 저장챔버(22)의 액상물질이 상기 주입채널(313)을 통해 배출되기 때문에 각 저장챔버(22) 내부의 액상물질의 수위가 일정하게 된다. 이때 상기 주입채널(313)에서 배출되는 액상물질은 메인드레인관(446)을 통해 제거되거나 다시 액상물질 회수탱크(443)로 회수될 수 있다. (도 26 참조)
이와 같이, 본 발명은 다수 개의 저장챔버(22)에 다수의 액상물질을 자동으로 충전할 수 있기 때문에 종래의 피펫 작업을 생략할 수 있다. 또한, 목표물질 추출장치에 액체 유동 블록(300)을 장착한 후에 액상물질을 공급하기 때문에 액상물질의 오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 별도의 전처리 장치를 생략할 수 있어 콤팩트화가 가능하다. 또한, 필요에 따라서는 피펫을 이용하여 액체 유동 블록(300)의 상면에 형성된 주입구(32)를 통해 시료 저장챔버로 주입할 수도 있다.
이어, 상기 액상물질공급단계(S300), 액상물질혼합단계(S400), 자성입자고정단계(S500), 액상물질배출단계(S600), 용출액이송 및 회수단계(S700)는 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하기 위한 핵산추출공정이다. 이 핵산추출공정은 전술한 액체 유동 플레이트(10)의 추출공정과 유사한 것이다. 또한, 이러한 추출공정의 단계들은 목표물질과 시약의 종류에 따라 각 단계의 진행 순서를 바꾸거나 어느 하나 또는 두 개의 단계를 연결시켜 반복적으로 수행할 수 있다.
먼저, 상기 액상물질공급단계(S300)는 특정한 주입채널(313)와 연결되어 있는 다수 개의 저장챔버(22)에 저장된 액상물질을 다수 개의 반응챔버(25)로 공급하는 공정이다. 즉, 상기 후방작동부(518)에 구비된 배출 펌프(431)를 작동시켜 액상물질배출관(461)과 연결된 액체 유동 블록(300)에 구비된 반응챔버(25) 및 혼합챔버(27) 내부에 진공압을 형성함과 아울러 특정한 주입채널(313) 즉, 반응챔버(25)로 공급하고자 하는 액상물질이 주입된 주입채널(313)와 연결되어 있는 공기공급관(436)의 공기제어밸브(438)를 개방하여, 외부 공기가 상기 주입채널(313)를 통해 각각의 저장챔버(22)로 유입되게 하면, 상기 저장챔버(22)가 대기압 상태가 되어 상기 저장챔버(22) 내부의 액상물질은 반응챔버(25)의 흡입력에 의해서 공급이송채널(115)를 통해 반응챔버(25)로 이송된다. 이때, 경우에 따라 일부 액상물질은 혼합이송채널(116)를 통해 혼합챔버(27)로 까지 이송될 수 있다. 이어 상기 저장챔버(22)의 액상물질이 모두 공급되면 개방된 공급제어밸브(438)를 닫고 상기 배출 펌프(431)를 반대 반향으로 작동시켜 혼합챔버(27)로 유입된 일부 액상물질을 다시 저장챔버(22)로 보냄으로써 액상물질 공급단계가 완료된다. 이때, 상기 특정한 주입채널(313)와 연결된 공기제어밸브(438)를 제외한 나머지 모든 공기제어밸브(438)와 모든 액상물질제어밸브(428) 및 모든 메인제어밸브(448)는 닫힌 상태를 유지한다. 그리고 이러한 과정을 반복함으로써 다수 개의 저장챔버(22)에 저장된 액상물질을 차례로 이송시켜 반응시킬 수 있다.(도 27 참조)
상기 액상물질혼합단계(S400)는, 반응챔버(25)로 공급된 두 가지 이상의 액상물질 또는 시료와 자성입자를 혼합하기 위한 공정으로서, 특히 반응챔버(25)에서 혼합챔버(27)로 또는 혼합챔버(27)에서 반응챔버(25)로 액상물질을 반복적 이송시키는 공정이다. 이를 위해, 상기 후방작동부(518)에 구비된 혼합 펌프(433)를 작동시켜 상기 혼합챔버(27)에 진공압을 형성하는 흡입단계와 상기 혼합 펌프(433)를 반대방향으로 작동시켜 상기 혼합챔버(27)에 압력을 형성하는 토출단계를 반복적으로 실시한다.
예를 들어, 상기 흡입단계는 상기 혼합챔버(27)에 진공압을 형성하는 동시에 특정한 주입채널(313), 즉 액상물질공급단계(S300)에서 저장챔버(22) 내부의 액상물질이 제거된 주입채널(313)와 연결되어 있는 공기공급관(436)의 공기제어밸브(438)를 개방하여, 외부 공기가 주입채널(313)와 저장챔버(22)를 통해 반응챔버(25)로 유입되도록 한다. 그러면, 해당 반응챔버(25)가 대기압 상태로 되므로 상기 반응챔버(25) 내부의 액상물질은 상기 혼합챔버(27)의 흡입력에 의해 공급이송채널(16)를 따라 혼합챔버(27)로 흡입되게 된다. 반대로 상기 혼합챔버(27)에 액상물질이 채워지면, 상기 후방작동부(518)에 구비된 혼합 펌프(433)를 반대로 작동시켜 상기 혼합챔버(27)로 공기를 불어넣는 동시에 특정한 주입채널(313), 즉 상기 액상물질공급단계(S300)에서 저장챔버(22)의 액상물질이 모두 제거된 주입채널(313)와 연결되어 있는 공기공급관(436)의 공기제어밸브(438)를 개방하면, 상기 혼합챔버(27) 내부의 액상물질이 공급이송채널(16)를 따라 대기압 상태의 반응챔버(25)로 토출되게 된다. 이러한 흡입단계와 토출단계를 반복함으로써 액상물질 속에 포함된 시료와 시약 또는 목표물질과 자성입자가 충분히 혼합되게 된다. 이때, 상기 특정한 주입채널(313)와 연결된 공기제어밸브(438)를 제외한 나머지 모든 공기제어밸브(438)와 모든 액상물질제어밸브(428) 및 모든 메인제어밸브(448)는 닫힌 상태이다.
상기 자성입자 고정단계(S500)는 상기 반응챔버(25)의 내측 벽에 자성입자를 응집시켜 고정하는 공정으로, 주로 시료와 반응하고 남은 시약용액과 이물질을 세척하기 위한 세정액을 배출하거나 용출액을 회수하고자 할 때 반응챔버(25) 내부에 분산되어 있는 자성입자를 반응챔버(25)의 내측 벽에 고정한다. 자성입자 고정단계(S500)는 본체(502)에 구비된 자성인가수단(490)에 의해서 이루어진다. 예를 들어, 상기 자성인가수단(490)의 전자석에 전기를 인가하거나 영구자석을 반응챔버(25)에 근접시키면, 상기 반응챔버(25) 내부의 분산된 자성입자가 자성인가수단(490)의 자기장에 의해 응집됨과 아울러 반응챔버(25)의 내부 벽면에 고정되게 된다. 이와 같이 자성입자를 반응챔버(25)의 내벽 면에 고정한 상태에서 잔여 액상물질을 배출하거나 용출액을 회수할 수 있다.(도 28 참조)
상기 액상물질 배출단계(S600)는 자성입자를 반응챔버(25)에 고정한 상태에서 자성입자를 제외한 잔여 액상물질(시약이나 세정액 등)을 배출하는 공정으로, 상기한 후방작동부(518)에 구비된 배출 펌프(431)를 작동시켜 진공을 형성함과 아울러 특정한 주입채널(313) 즉, 액상물질이 제거된 주입채널(313)과 연결되어 있는 공기공급관(436)의 공기제어밸브(438)를 개방하면, 외부의 공기가 주입채널(313), 저장챔버(22)를 통해 반응챔버(25)로 유입되어 상기 반응챔버(25)가 대기압 상태가 된다. 그러면 상기 반응챔버(25) 내부의 액상물질은 상기 배출 펌프(431)의 흡입력에 의해서 상기 혼합챔버(27)와 배출채널(41)을 통해 배출 펌프(431)로 흡입되게 된다. 그리고 상기 배출 펌프(431)로 흡입된 액상물질은 상기 액상물질드레인관(466)을 통해서 잔여 액상물질 저장탱크(462)로 배출된다.(도 29 참조)
이어서, 상기 용출액이송 및 회수단계(S700)는 자성입자를 반응챔버(25)에 고정한 상태에서 자성입자를 제외한 목표물질이 포함된 용출액을 이송하거나 회수하는 공정으로, 용출액을 용출액 챔버(28)로 이송하는 단계와 용출액 챔버(28) 내부의 용출액을 회수하는 단계로 이루어진다. 상기 용출액 이송단계는 상기 전방작동부(516)에 구비된 용출액 펌프(432)를 작동시켜 액체 유동 블록(300)에 구비된 용출액 챔버(28) 내부에 진공을 형성함과 아울러 액상물질이 제거된 주입채널(313)과 연결되어 있는 공기공급관(436)의 공기제어밸브(438)를 개방하면, 외기와 연결되는 반응챔버(25)는 대기압 상태가 되고 상기 용출액 챔버(28)는 저압 상태가 되어 반응챔버(25) 내부의 용출액이 용출액 이송채널(17)을 통해 용출액 챔버(28)로 이송된다. 그리고 상기 용출액 회수단계는 상기 용출액 챔버(28) 내부의 용출액을 용출액 펌프(432)와 연결된 용출액드레인관(487)을 통해 외부 용기로 회수하는 공정으로 상기 용출액 이송단계와 동일한 방법으로 수행된다. 한편, 상기 용출액 회수단계는 상기 용출액 펌프(432)를 사용하지 않고 별도의 피펫을 사용하여 액체 유동 블록(300)의 상면에 형성된 회수구(34)를 통해 이루어질 수도 있다.(도 30 참조)
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액체 유동 블록(300)을 이용한 목표물질 추출장치(500)는 저장챔버(22)에 액상물질을 자동으로 충전하는 액상물질 충전단계(S200)와 핵산추출에 반드시 필요한 액상물질의 공급, 혼합, 배출단계 및 자성입자 고정단계를 하나의 액체 유동 블록(300)에서 수행함으로써, 다량의 바이오 정보를 신속하게 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 목표물질 추출장치(500)는 종래의 튜브 형상의 용기나 멀티 웰 플레이트 키트와 달리 다양한 기능을 수행할 수 있는 액체 유동 장치를 사용하기 때문에 목표물질 추출장치의 크기를 소형화할 수 있으며 여러 종류의 액상물질을 자동으로 정량 주입하여 전처리공정을 신속하고 용이하게 수행할 수 있으며, 자성입자를 고정하거나 옮기기 위한 팁이나 봉집 등을 사용하지 않음으로 소모품의 사용을 줄일 수 있고 팁이나 봉집 또는 자성입자가 고정된 피펫을 상하 및 전후좌우로 이동시키기 위한 이송수단이나 로딩수단이 필요 없게 되어 목표물질 추출장치의 구조를 단순하게 할 수 있다.
이하에서는 도 31을 참조하여 본 발명에 따른 액체 정량공급장치(700)에 대해서 설명한다. 본 발명의 액체 정량공급장치(700)는 크게 다수 개의 저장챔버(22)와 상기 다수 개의 저장챔버(22)의 상단과 연결되어 있는 주입채널(313)과, 상기 다수 개의 저장챔버(22)의 하단에 각각 연결되어 있는 배출채널(41)로 이루어진 액체 정량 유동 블록(710)과, 상기 액체 정량 유동 블록(710)의 일 측에 설치되는 액상물질 및 공기공급수단(720)과 상기 액체 정량 유동 블록(710)의 타 측에 설치되는 액상물질 및 공기흡입수단(740)으로 이루어진다. 그리고 상기 액체 정량 유동 블록(710)의 하단에는 액상물질을 충전하기 위한 용기나 멀티 웰 플레이트 키트(750)가 설치된다.
상기 액상물질 및 공기공급수단(720)은 상기 액체 정량 유동 블록(710)의 좌측면에 설치되어 다수 개의 주입채널(313)을 통해서 액상물질과 공기를 주입하기 위한 것이고, 상기 액상물질 및 공기흡입수단(740)은 상기 액체 정량 유동 블록(710)의 우측면에 설치되어 다수 개의 주입채널(313)을 통해서 액상물질과 공기를 흡입하기 위한 것이다. 즉, 상기 액상물질 및 공기공급수단(720)과 액상물질 및 공기흡입수단(740)은 서로 연계되어 주입채널(313)을 통해 저장챔버(22)에 액상물질을 공급하거나 저장챔버(22)의 내부로 공기를 주입하여 상기 저장챔버(22)에 저장된 액상물질을 배출채널(41)을 통해서 용기나 멀티 웰 플레이트 키트(750)로 배출시킨다.
보다 구체적으로 상기 액상물질 및 공기공급수단(720)은, 액체 정량 유동 블록(710)에 형성된 다수 개의 주입채널(313)에 긴밀하게 결합하는 다수의 메인공급관(724)과, 액상물질을 보관하는 다수 개의 액상물질탱크(722)와, 상기 메인공급관(724)과 액상물질탱크(722)를 연결하여 액상물질을 공급하는 액상물질공급관(726)과, 상기 다수 개의 액상물질공급관(726)에 설치된 액상물질제어밸브(728)와, 상기 다수 개의 메인공급관(724)에 연결되고 타 단은 외기와 연통된 다수 개의 공기공급관(736)과, 상기 공기공급관(736)에 설치되어 공기의 흐름을 단속하는 다수 개의 공기공급제어밸브(738)로 이루어진다.
상기 액상물질 및 공기흡입수단(740)은, 액체 정량 유동 블록(710)의 타 측에 형성된 다수 개의 주입채널(313)에 긴밀하게 결합하는 다수 개의 메인흡입관(744)과, 상기 메인흡입관(444)에 연결되도록 설치되어 상기 주입채널(313) 내부에 진공을 형성하는 다수 개의 메인 펌프(745)와, 상기 메인 펌프(745)와 연결되어 액상물질을 배출하는 액상물질드레인관(746)과, 상기 다수 개의 메인흡입관(744)에 설치되어 메인흡입관(744)을 개폐하는 다수 개의 메인제어밸브(748)와, 상기 메인 펌프(744)와 연결되어 공기를 배출시키는 공기배출관(747)과, 상기 공기배출관(747)에 설치된 공기배출제어밸브(749)를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 액상물질드레인관(746)에는 액상물질 저장탱크(743)가 더 구비될 수 있다.
그리고 상기 액상물질 및 공기공급수단(720)과 상기 액상물질 및 공기흡입수단(740)은 도시되지 않은 제어부를 통해서 서로 연동된다.
따라서 본 발명의 정량공급장치(700)를 이용하면, 용기나 멀티 웰 플레이트 키트(750)에 다양한 종류의 액상물질을 정량적으로 공급할 수 있다. 본 발명의 액체 정량공급방법은, 도 32에 도시된 바와 같이, 상기한 액체 정량 유동 블록(710)에 형성된 다수 개의 주입채널(313)과 상기 주입채널(313)과 연결된 다수 개의 저장챔버(22)에 액상물질을 주입하는 액상물질 충전단계(S210)와; 상기 다수 개의 저장챔버(22)에 주입된 액상물질의 수위를 동일하게 맞추기 위해서 상기 주입채널(313) 내부의 공기를 흡입하는 공기흡입단계(S220)와; 상기 저장챔버(22)에 저장된 액상물질을 외부로 배출시키는 액상물질 배출단계(S230);로 이루어진다.
먼저, 상기 액상물질 충전단계(S210)는, 상기 액체 정량 유동 블록(710)의 주입채널(313)과 연결되어 있는 상기 메인흡입펌프(745)를 작동하여 메인흡입통로(744)와 주입채널(313)의 내부에 저압을 형성함과 아울러, 상기 액체 정량 유동 블록(710)의 주입채널(313)과 연결된 공기공급관(736)에 설치된 공기제어밸브(738)를 폐쇄한 상태에서 상기 주입채널(313)와 연결된 액상물질공급관(726)에 설치된 액상물질제어밸브(728)를 개방하여, 상기 액상물질탱크(722)의 액상물질이 상기 메인공급관(724)을 통해 상기 주입채널(313)로 유입되고, 상기 주입채널(313)로 주입된 액상물질은 상기 주입채널(313)과 연결되어 있는 저장챔버(22)에 차례로 채워진다. 이러한 액상물질 충전단계는 다수 개의 저장챔버(22)에 액상물질이 모두 채워지고 상기 주입채널(313)의 내부에 전부 또는 부분적으로 액상물질이 채워질 때까지 이루어진다. 그리고 상기 메인흡입관(744)으로 유입되는 액상물질은 메인드레인관(746)을 통해 배출된다.(도 33 참조)
이어, 상기 공기흡입단계(S220)는, 상기 액체 정량 유동 블록(710)의 주입채널(313)과 연결되어 있는 상기 메인흡입펌프(745)를 작동시켜서 상기 메인흡입통로(744)와 주입채널(313)의 내부에 저압을 형성함과 아울러, 상기 액상물질제어밸브(728)를 폐쇄한 상태에서 상기 공기제어밸브(738)를 개방하여, 외기의 공기가 상기 메인공급관(724)을 통해 상기 주입채널(313)로 주입되어 메인흡입관(744) 및 메인드레인관(746)을 통해 외부로 배출되도록 한다. 그러면 상기 주입채널(313)을 따라 흐르는 공기의 흐름에 의해서 상기 저장챔버(22)의 상단 병목부에 저압이 형성되어 상기 저장챔버(22) 내부의 액상물질 중 일정량의 액상물질이 상기 주입채널(313)를 통해서 외부로 배출된다. 이때, 상기 주입채널(313)과 연결된 다수 개의 저장챔버(22)의 크기와 형태가 동일하므로 상기 주입채널(313)로 배출되는 액상물질의 양이 동일하게 된다. 따라서 저장챔버(22) 내부의 액상물질의 수위가 동일하게 각각의 저장챔버(22)에는 동일한 양의 액상물질이 저장되게 된다. 그러므로 상기한 공기흡입단계(S220)는 다수 개의 저장챔버(22)에 저장된 액상물질의 수위가 동일하게 될 때까지 이루어진다.(도 34 참조)
이어서 상기 액상물질 배출단계(S230)는, 상기 저장챔버(22)에 저장된 액상물질을 배출하여 용기나 멀티 웰 플레이트 키트(750)로 정량 공급하는 것으로서, 상기 액체 정량 유동 블록(710)의 주입채널(313)과 연결되어 있는 상기 메인흡입펌프(745)를 작동시켜서 상기 메인흡입통로(744)와 주입채널(313)의 내부에 고압을 형성함과 아울러, 상기 액상물질제어밸브(728)와 공기제어밸브(738)를 폐쇄하면, 상기 저장챔버(22)에 고압이 형성되어 저장챔버(22) 내부에 저장된 액상물질이 배출채널(41)을 통해서 용기나 멀티 웰 플레이트 키트(750)로 배출되게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 액체 정량공급장치와 이를 이용한 액체 정량공급방법은, 다수 개의 주입채널(313)과 이들 다수 개의 주입채널(313)과 연결된 다수 개의 저장챔버(22)가 연결어 있으므로 종래의 피펫을 사용하지 않고도 액상물질을 정량공급할 수 있다. 또한, 다수 개의 용기에 정량으로 액상물질을 공급할 수 있으므로 많은 양의 액상물질을 정량 공급할 때 매우 편리하다. 또한, 본 발명의 액체 정량공급장치는 피펫을 상하 또는 전후로 이동시킬 필요가 없기 때문에 장치의 구조가 단순하게 된다.(도 35 참조)
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
10: 액체 유동 플레이트 13, 113, 313: 주입채널
15: 공급이송채널 16: 혼합이송채널
17: 용출액 이송채널 18: 설치부
22: 저장챔버 25: 반응챔버
25a: 제2 반응챔버 27: 혼합챔버
28: 용출액 챔버 29: 관측창
31, 33: 고무마개 32: 주입구
34: 회수구 41: 배출채널
42: 용출액 회수채널 43: 공기흡입채널
45: 액상물질 흡입채널 100: 단위 액체 유동 플레이드
200, 500:목표물질 추출장치 201, 502:본체
203, 503: 덮개 205, 505: 장착부
220: 주입채널개폐수단 240: 펌프 수단
290: 자성인가수단 300: 액체 유동 블록
420: 액상물질 및 공기공급수단 422: 액상물질탱크
424: 메인공급관 426: 액상물질공급관
428: 액상물질제어밸브 431: 배출 펌프
432: 용출액 펌프 433: 혼합 펌프
436: 공기공급관 438: 공기공급제어밸브
440: 액상물질 및 공기흡입수단 444: 메인흡입관
445: 메인 펌프 446: 액상물질드레인관
447: 공기배출관 448: 메인제어밸브
460: 액상물질이송 및 배출수단 461: 액상물질배출관
462: 액상물질 저장탱크 464: 메인액상물질배출관
465: 메인공기배출관 466: 액상물질드레인관
480: 용출액이송 및 회수수단 482: 용출액배출관
484: 메인용출액배출관 488: 용출액배출제어밸브
506: 디스플레이부 507: 조작부
510: 작동부 512: 좌측작동부
514: 우측작동부 516: 전방작동부
518: 후방작동부 700: 액체 정량공급장치
710: 액체 정량 유동 블록 720: 액상물질 및 공기공급수단
740: 액상물질 및 공기흡입수단 750: 용기나 멀티 웰 플레이트 키트

Claims (26)

  1. 액상물질을 저장하는 다수 개의 저장챔버와;
    두 가지 이상의 액상물질을 반응시키기 위한 반응챔버와;
    상기 저장챔버와 반응챔버 사이에 형성되어 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 반응챔버로 공급하기 위한 다수 개의 공급이송채널과;
    상기 다수 개의 저장챔버에 액상물질을 주입하도록 형성된 주입채널과;
    상기 반응챔버와 연결되도록 형성된 배출채널;를 포함하도록 구성되어,
    상기 배출채널과 연결되는 펌프 수단을 작동시키는 동시에 상기 다수 개의 주입채널을 선택적으로 개폐하여 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 반응챔버로 공급하거나 반응챔버 내의 액상물질을 외부로 배출하는 것을 특징으로 하는 액체 유동 플레이트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 액체 유동 플레이트는,
    상기 반응챔버에 이격되게 형성된 혼합챔버와;
    상기 반응챔버 내의 액상물질을 상기 혼합챔버로 흡입하거나 상기 혼합챔버 내의 액상물질을 상기 반응챔버로 토출하도록 형성된 혼합이송채널과;
    상기 혼합챔버 내부의 공기를 흡입하거나 상기 혼합챔버의 내부로 공기를 주입할 수 있도록 상기 혼합챔버의 상단에 형성된 공기흡입채널;을 더 포함하도록 구성되어,
    상기 공기흡입채널에 연결된 펌프 수단을 작동시키는 동시에 상기 다수 개의 주입채널을 선택적으로 개폐하여 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 혼합챔버로 흡입하거나 상기 혼합챔버의 액상물질을 상기 반응챔버로 토출하여 액상물질을 혼합하는 것을 특징으로 하는 액체 유동 플레이트.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 액체 유동 플레이트는,
    상기 반응챔버에 이격되게 형성된 용출액 챔버와;
    상기 반응챔버 내의 용출액을 상기 용출액 챔버로 이송하도록 형성된 용출액이송채널와;
    상기 용출액 챔버에 형성되어 용출액을 흡입하는 용출액 회수채널;을 더 포함하도록 구성되어,
    상기 용출액 회수채널에 연결된 펌프 수단을 작동시키는 동시에 상기 다수 개의 주입채널을 선택적으로 개폐하여 상기 저장챔버에 저장된 용출액을 상기 용출액 챔버로 흡입하거나 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 액체 유동 플레이트.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 반응챔버의 하부에는 자성인가수단이나 히터가 근접가능하도록 하는 설치부를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 액체 유동 플레이트.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 액체 유동 플레이트는,
    상기 반응챔버에 이격되게 형성되고 상기 공급이송채널을 통해 상기 저장챔버와 연결되는 제2 반응챔버와;
    상기 반응챔버 내의 용출액을 상기 제2 반응챔버로 이송하도록 형성된 제2 용출액 이송채널과;
    상기 제2 반응챔버와 연결되도록 형성된 액상물질 흡입채널;을 더 포함하도록 구성되어,
    상기 용출액 회수채널에 연결된 펌프 수단을 작동시키는 동시에 상기 다수 개의 주입채널을 선택적으로 개폐하여 상기 반응챔버로부터 용출액을 흡입하고 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 제2 반응챔버로 공급하여 반응시키는 것을 특징으로 하는 액체 유동 플레이트.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제2 반응챔버에는, 히터나 자성인가수단의 접근을 가능하게 하는 제2 설치부와;
    상기 제2 반응챔버 내부의 반응을 관찰하기 위한 관찰 창이 더 구비된 것을 특징으로 하는 액체 유동 플레이트.
  7. 액상물질을 저장하기 위한 다수 개의 저장챔버와, 상기 저장챔버에 액상물질을 주입할 수 있도록 형성된 주입채널과, 상기 저장챔버에 이격되게 형성된 반응챔버와, 상기 다수 개의 저장챔버에 저장되어 있는 액상물질을 상기 반응챔버로 공급할 수 있도록 연결된 다수 개의 공급이송채널과, 상기 반응챔버의 일 측에 이격되어 형성되고 혼합이송채널을 통해 상기 반응챔버와 연결된 혼합챔버와, 상기 혼합챔버의 하단에 연결되어 혼합챔버 내부의 액상물질을 배출하기 위한 배출채널과, 상기 혼합챔버의 상단에 연결되어 혼합챔버 내부의 공기를 배출하기 위한 공기흡입채널을 포함하는 다수 개의 단위 액체 유동 플레이트로 이루어진 액체 유동 블록에 있어서,
    상기 주입채널은 단위 액체 유동 플레이트를 관통하도록 형성되고;
    상기 다수 개의 단위 액체 유동 플레이트는 이웃하는 단위 액체 유동 플레이트의 주입채널이 동일 선상으로 배열되도록 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 유동 블록.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 다수 개의 반응챔버의 하부에는 자성인가수단이나 히터가 근접가능하도록 하는 설치부를 더 형성하는 것을 특징으로 하는 액체 유동 블록.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 액체 유동 블록은,
    상기 반응챔버에 이격되게 형성되고 상기 공급이송채널을 통해 상기 저장챔버와 연결되는 제2 반응챔버와;
    상기 반응챔버 내의 용출액을 상기 제2 반응챔버로 이송하도록 형성된 제2 용출액 이송채널과;
    상기 제2 반응챔버와 연결되도록 형성된 액상물질 흡입채널;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 유동 블록.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 액체 유동 블록은,
    상기 반응챔버에 이격되게 형성된 용출액 챔버와;
    상기 반응챔버 내의 용출액을 상기 용출액 챔버로 이송하도록 형성된 용출액이송채널와;
    상기 용출액 챔버에 형성되어 용출액을 흡입하는 용출액 회수채널;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 유동 블록.
  11. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 기재된 액체 유동 플레이트를 이용하는 목표물질 추출장치에 있어서,
    상기 액체 유동 플레이트가 장착되는 목표물질 추출장치는,
    상기 액체 유동 플레이트에 형성된 다수 개의 주입채널을 선택적으로 개폐하도록 설치된 주입채널개폐수단과;
    상기 액체 유동 플레이트에 형성된 배출채널, 공기흡입채널 및 용출액 회수채널에 연결되어 상기 반응챔버, 혼합챔버 또는 용출액 챔버 내부의 액상물질이나 용출액을 흡입하는 펌프 수단과;
    상기 반응챔버의 내부 벽면에 자성입자를 고정하는 자성인가수단과;
    상기 주입채널개폐수단과 펌프 수단 그리고 상기 자성인가수단을 제어하기 위한 제어수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 유동 플레이트를 이용하는 목표물질 추출장치.
  12. 제 7항 내지 제 10항 중 어느 하나의 항에 기재된 액체 유동 블록을 이용하는 목표물질 추출장치에 있어서,
    상기 액체 유동 블록이 장착되는 목표물질 추출장치는,
    상기 액체 유동 블록을 장착하기 위한 장착부가 형성된 본체와;
    상기 장착부에 장착된 액체 유동 블록에 밀착되어 상기 액체 유동 블록의 측면에 형성된 다수 개의 주입채널을 통해 액상물질을 주입하기 위한 액상물질 및 공기공급수단과;
    상기 액체 유동 블록의 타 측면에 형성된 다수 개의 주입채널을 통해 액상물질과 공기를 흡입하기 위한 액상물질 및 공기흡입수단과;
    상기 액체 유동 블록의 다른 면에 형성된 다수 개의 배출채널 및 공기흡입채널을 통해 액상물질을 배출하거나 공기를 흡입 또는 가압하여 액상물질을 혼합하기 위한 액상물질이송 및 배출수단과;
    상기 액체 유동 블록의 또 다른 측면에 형성된 다수 개의 용출액 회수채널을 통해 용출액을 이송하거나 배출하기 위한 용출액이송 및 배출수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 유동 블록을 이용하는 목표물질 추출장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 목표물질 추출장치는 상기 다수 개의 반응챔버의 내측 벽에 자성물질을 응집 및 고정하기 위한 자성인가수단과;
    상기 자성인가수단, 액상물질 및 공기공급수단, 액상물질 및 공기흡입수단, 액상물질이송 및 배출수단 및 용출액이송 및 배출수단을 제어하기 위한 제어수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 유동 블록을 이용하는 목표물질 추출장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 액상물질 및 공기공급수단은,
    상기 액체 유동 블록에 형성된 다수 개의 주입채널에 긴밀하게 결합하는 다수의 메인공급관과;
    액상물질을 보관하는 다수 개의 액상물질탱크와;
    상기 메인공급관과 액상물질탱크를 연결하는 액상물질공급관과;
    상기 다수 개의 액상물질공급관에 설치된 액상물질제어밸브와;
    상기 다수 개의 메인공급관에 연결되고 타 단은 외기와 연통되는 다수 개의 공기공급관과;
    상기 공기공급관에 설치되어 공기의 흐름을 단속하는 다수 개의 공기공급제어밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 유동 블록을 이용하는 목표물질 추출장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 액상물질 및 공기흡입수단은,
    상기 액체 유동 블록에 형성된 다수 개의 주입채널에 긴밀하게 결합하는 다수 개의 메인흡입관과;
    상기 메인흡입관에 설치되어 상기 주입채널 내부에 진공을 형성하는 다수 개의 메인 펌프와;
    상기 메인 펌프와 연결되어 액상물질을 배출하는 액상물질드레인관과;
    상기 다수 개의 메인흡입관에 설치되어 메인흡입관을 개폐하는 다수 개의 메인제어밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 유동 블록을 이용하는 목표물질 추출장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 액상물질이송 및 배출수단은,
    상기 액체 유동 블록의 또 다른 측면에 구비된 다수 개의 배출채널에 연결되는 다수 개의 액상물질배출관과;
    상기 다수 개의 액상물질배출관과 연결되는 메인액상물질배출관과;
    상기 메인액상물질배출관에 설치되는 배출 펌프와;
    상기 메인액상물질배출관에 설치된 액상물질배출제어밸브와;
    상기 배출 펌프와 연결되는 액상물질드레인관과;
    상기 액체 유동 블록의 공기흡입 및 토출채널에 연결되는 다수 개의 공기배출관과;
    상기 다수 개의 공기배출관과 연결되는 메인공기배출관과;
    상기 메인공기배출관에 설치된 혼합 펌프와;
    상기 혼합 펌프와 연결되는 공기배기관과;
    상기 메인공기배출관에 설치된 공기배출제어밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 유동 블록을 이용하는 목표물질 추출장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 용출액이송 및 회수수단은,
    상기 액체 유동 블록의 또 다른 측면에 구비된 다수 개의 공기흡입채널에 연결되는 다수 개의 용출액배출관과;
    상기 다수 개의 용출액배출관과 연결된 메인용출액배출관과;
    상기 메인용출액배출관에 연결된 용출액 펌프와;
    상기 메인용출액배출관에 설치되어 용출액의 배출을 제어하는 용출액배출제어밸브를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 유동 블록을 이용하는 목표물질 추출장치.
  18. 제 11항에 기재된 액체 유동 플레이트가 장착된 목표물질 추출장치를 이용하여 생물학적 시료로부터 핵산물질을 추출하는 목표물질 추출방법에 있어서,
    상기 목표물질 추출방법은,
    다수 개의 저장챔버에 액상물질이 충전된 액체 유동 플레이트를 목표물질 추출장치에 구비된 장착부에 안착하고 상기 목표물질 추출장치에 구비된 주입채널개폐수단의 밸브체를 대응하는 주입채널에 밀착시키고 상기 펌프 수단을 상기 액체 유동 플레이트의 배출채널, 공기흡입채널 및 용출액 회수채널에 연결하는 액체 유동 플레이트 장착단계와;
    상기 주입채널개폐수단과 펌프 수단을 제어하여 상기 액체 유동 플레이트의 저장챔버에 저장된 액상물질을 선택적으로 반응챔버에 공급하는 액상물질 공급단계와;
    상기 주입채널개폐수단과 펌프 수단을 제어하여 상기 반응챔버로 공급된 액상물질을 혼합하거나 자성입자와 같은 고체입자를 분산시키는 액상물질 혼합단계와;
    상기 자성인가수단을 이용하여 상기 반응챔버 내부의 분산된 자성입자를 응집시켜 반응챔버 내측 벽에 부착하기 위한 자성입자 고정단계와;
    상기 주입채널개폐수단과 펌프 수단을 제어하여 상기 반응챔버 내부의 잔여 용액을 외부로 배출하는 액상물질 배출단계와;
    상기 주입채널개폐수단과 펌프 수단을 제어하여 상기 반응챔버 내부의 용출액을 용출액 챔버로 이송시키거나 용출액 회수채널을 통해 외부의 보관용기로 회수하는 용출액이송 및 회수단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 유동 플레이트가 장착된 목표물질 추출장치를 이용한 목표물질 추출방법.
  19. 제 12항 내지 제 17항 중 어느 하나의 항에 기재된 액체 유동 블록이 장착된 목표물질 추출장치를 이용하여 생물학적 시료로부터 핵산물질을 추출하는 목표물질 추출방법에 있어서,
    상기 목표물질 추출방법은,
    상기 액체 유동 블록을 본체에 구비된 장착부에 안착시키고 상기 장착부 주위에 구비된 액상물질 및 공기공급수단, 액상물질 및 공기흡입수단, 액상물질이송 및 배출수단 및 용출액이송 및 배출수단을 밀착시키는 액체 유동 블록 장착단계와;
    상기 액상물질 및 공기흡입수단과 액상물질 및 공기공급수단을 이용하여 상기 액체 유동 블록에 구비된 다수 개의 주입채널을 통해서 각각의 저장챔버에 액상물질을 주입하는 액상물질 충전단계와;
    상기 액상물질이송 및 배출수단과 액상물질 및 공기공급수단을 이용하여 상기 액체 유동 블록의 저장챔버에 저장된 액상물질을 반응챔버에 선택적으로 공급하는 액상물질 공급단계와;
    상기 액상물질이송 및 배출수단과 액상물질 및 공기공급수단을 이용하여 상기 반응챔버로 공급된 액상물질을 혼합챔버로 혼합하거나 혼합챔버의 액상물질을 반응챔버로 토출하여 두 가지 이상의 액상물질을 혼합하거나 자성입자와 같은 고체입자를 분산시키는 액상물질 혼합단계와;
    상기 자성인가수단을 이용하여 상기 반응챔버 내부의 분산된 자성입자를 응집시켜 반응챔버 내측 벽에 고정하는 자성입자 고정단계와;
    상기 액상물질이송 및 배출수단과 액상물질 및 공기공급수단을 이용하여 상기 반응챔버와 혼합챔버 내부의 잔여 용액을 외부로 배출하는 액상물질 배출단계와;
    상기 용출액이송 및 배출수단과 액상물질 및 공기공급수단을 이용하여 상기 반응챔버 내부의 용출액을 용출액 챔버로 이송시키거나 용출액 배출채널을 통해 외부의 보관용기로 회수하는 용출액이송 및 회수단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 유동 블록이 장착된 목표물질 추출장치를 이용한 목표물질 추출방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 액상물질 충전단계는,
    상기 액상물질 및 공기흡입수단에 구비된 다수 개의 메인 펌프를 작동하여 메인흡입관에 진공을 형성하는 동시에 상기 액상물질 및 공기공급수단에 구비된 다수 개의 공기제어밸브는 모두 닫고, 액상물질저장탱크와 연결되어 있는 다수 개의 액상물질제어밸브를 모두 개방하여, 상기 액체 유동 블록의 주입채널 내부에 형성된 진공에 의해서 상기 액상물질저장탱크의 액상물질이 주입채널을 통해 이송되고, 이송되는 액상물질이 상기 주입채널과 연결된 다수 개의 저장챔버에 차례로 유입되어 각각의 저장챔버와 주입채널에 액상물질이 충전되는 액상물질주입단계와;
    상기 액상물질 및 공기흡입수단에 구비된 다수 개의 메인 펌프를 작동하여 메인흡입관에 진공을 형성하는 동시에 상기 액상물질 및 공기공급수단에 구비된 다수 개의 액상물질제어밸브는 모두 닫고, 외기와 연결되어 있는 다수 개의 공기공급관의 공기제어밸브를 모두 개방하여 외부 공기가 상기 주입채널을 통해 메인흡입관으로 흡입되도록 하여, 상기 주입채널에 형성된 진공이 상기 저장챔버 내부의 표면장력 및 중력과 평행을 이룰 때까지 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 주입채널을 통해 외부로 배출함으로써 각 저장챔버 내부의 액상물질의 수위를 일정하게 하는 공기주입단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 유동 블록이 장착된 목표물질 추출장치를 이용한 목표물질 추출방법.
  21. 블록의 한쪽 면에서 다른 쪽 면까지 관통하는 다수 개의 주입채널과;
    상기 주입채널을 따라 일정 간격으로 설치되고 그 상단에 상기 주입채널과 연결되는 목부가 구비된 다수 개의 저장챔버와;
    상기 다수 개의 저장챔버의 하단에 각각 연결되고 그 끝단은 외기와 연결되도록 형성된 다수 개의 배출채널을 포함하여 구성되어,
    상기 주입채널과 연결된 펌프 수단을 통해서 액상물질을 흡입하거나 공기를 흡입 또는 토출함으로써 상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 상기 배출채널로 배출하는 것을 특징으로 하는 액체 정량 유동 블록.
  22. 제 21항에 기재된 액체 정량 유동 블록을 이용하여 액상물질을 정량 공급하는 액체 정량공급장치에 있어서,
    상기 정량공급장치는,
    상기 액체 정량 유동 블록의 일 측에 설치되고 상기 주입채널의 한쪽에 연결되는 액상물질 및 공기공급수단과;
    상기 액체 정량 유동 블록의 타 측에 설치되고 상기 주입채널의 다른 쪽에 연결되는 액상물질 및 공기흡입수단;을 포함하여 이루어지되,
    상기 액상물질 및 공기공급수단은, 상기 액체 정량 유동 블록에 형성된 다수 개의 주입채널에 긴밀하게 결합하는 다수의 메인공급관과, 액상물질을 보관하는 다수 개의 액상물질탱크와, 상기 메인공급관과 액상물질탱크를 연결하여 액상물질을 공급하는 액상물질공급관과, 상기 다수 개의 액상물질공급관에 설치된 액상물질제어밸브와, 상기 다수 개의 메인공급관에 연결되고 타 단은 외기와 연통된 다수 개의 공기공급관과, 상기 공기공급관에 설치되어 공기의 흐름을 단속하는 다수 개의 공기공급제어밸브로 이루어지고;
    상기 액상물질 및 공기흡입수단은, 상기 액체 정량 유동 블록의 타 측에 형성된 다수 개의 주입채널에 긴밀하게 결합하는 다수 개의 메인흡입관과, 상기 메인흡입관에 연결되도록 설치되어 상기 주입채널 내부에 진공을 형성하는 다수 개의 메인 펌프와, 상기 메인 펌프와 연결되어 액상물질을 배출하는 액상물질드레인관과, 상기 다수 개의 메인흡입관에 설치되어 메인흡입관을 개폐하는 다수 개의 메인제어밸브와, 상기 메인 펌프와 연결되어 공기를 배출시키는 공기배출관과, 상기 공기배출관에 설치된 공기배출제어밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 액체 정량공급장치.
  23. 제 22항에 기재된 액체 정량공급장치를 이용한 액체 정량공급방법에 있어서,
    상기 액체 정량공급방법은,
    상기 액체 정량 유동 블록에 형성된 다수 개의 주입채널과 상기 주입채널과 연결된 다수 개의 저장챔버에 액상물질을 주입하는 액상물질 충전단계와;
    상기 다수 개의 저장챔버에 주입된 액상물질의 수위를 동일하게 맞추기 위해서 상기 주입채널 내부의 공기를 흡입하는 공기흡입단계와;
    상기 저장챔버에 저장된 액상물질을 외부로 배출시키는 액상물질 배출단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 액체 정량공급방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 액상물질 충전단계는,
    상기 액체 정량 유동 블록의 주입채널과 연결되어 있는 상기 메인흡입펌프를 작동시켜서 상기 메인흡입통로와 주입채널의 내부에 저압을 형성함과 아울러, 상기 액체 정량 유동 블록의 주입채널과 연결된 공기공급관에 설치된 공기제어밸브를 폐쇄한 상태에서 상기 주입채널과 연결된 액상물질공급관에 설치된 액상물질제어밸브를 개방하여, 상기 액상물질탱크의 액상물질이 상기 메인공급관을 통해 상기 주입채널로 유입되고, 상기 주입채널로 주입된 액상물질은 상기 주입채널과 연결되어 있는 저장챔버에 차례로 채워지는 것을 특징으로 하는 액체 정량공급방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 공기흡입단계는,
    상기 액체 정량 유동 블록의 주입채널과 연결되어 있는 상기 메인흡입펌프를 작동시켜서 상기 메인흡입통로와 주입채널의 내부에 저압을 형성함과 아울러, 상기 액상물질제어밸브를 폐쇄한 상태에서 상기 공기제어밸브를 개방하여, 외기의 공기가 상기 메인공급관을 통해 상기 주입채널로 주입되어 메인흡입관 및 메인드레인관을 통해 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 액체 정량공급방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 액상물질 배출단계는, 상기 액체 정량 유동 블록의 주입채널과 연결되어 있는 상기 메인흡입펌프를 작동시켜서 상기 메인흡입통로와 주입채널의 내부에 고압을 형성함과 아울러, 상기 액상물질제어밸브와 공기제어밸브를 폐쇄하여, 상기 저장챔버에 고압이 형성되어 저장챔버 내부에 저장된 액상물질이 배출채널을 통해서 용기나 멀티 웰 플레이트 키트로 배출되는 것을 특징으로 하는 액체 정량공급방법.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101420568B1 (ko) * 2013-04-02 2014-07-21 주식회사 진시스템 다수의 혼합 챔버를 구비한 진단 키트
KR101445085B1 (ko) * 2012-11-28 2014-10-01 한국전기연구원 시료이송용 가압부가 장착된 미세유세칩
KR101485684B1 (ko) * 2013-07-17 2015-01-22 주식회사 포스코 시료이송장치
WO2017119904A1 (en) * 2016-01-08 2017-07-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Polymerase chain reaction device including ejection nozzles
KR101863315B1 (ko) * 2017-02-24 2018-06-29 계명대학교 산학협력단 자동 주입형 진단 키트 장비
KR101989920B1 (ko) 2017-12-28 2019-06-17 에스디 바이오센서 주식회사 핵산 추출용 카트리지
KR20190080268A (ko) 2017-12-28 2019-07-08 에스디 바이오센서 주식회사 카트리지를 이용한 핵산 추출 방법
KR20190080267A (ko) 2017-12-28 2019-07-08 에스디 바이오센서 주식회사 핵산 추출용 카트리지의 유로 구조
US10857536B2 (en) 2016-01-08 2020-12-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Polymerase chain reaction device

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101445085B1 (ko) * 2012-11-28 2014-10-01 한국전기연구원 시료이송용 가압부가 장착된 미세유세칩
KR101420568B1 (ko) * 2013-04-02 2014-07-21 주식회사 진시스템 다수의 혼합 챔버를 구비한 진단 키트
KR101485684B1 (ko) * 2013-07-17 2015-01-22 주식회사 포스코 시료이송장치
WO2017119904A1 (en) * 2016-01-08 2017-07-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Polymerase chain reaction device including ejection nozzles
TWI617358B (zh) * 2016-01-08 2018-03-11 惠普發展公司有限責任合夥企業 聚合酶鏈反應裝置及其方法
US10857536B2 (en) 2016-01-08 2020-12-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Polymerase chain reaction device
US10882045B2 (en) 2016-01-08 2021-01-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Polymerase chain reaction device including ejection nozzles
KR101863315B1 (ko) * 2017-02-24 2018-06-29 계명대학교 산학협력단 자동 주입형 진단 키트 장비
KR101989920B1 (ko) 2017-12-28 2019-06-17 에스디 바이오센서 주식회사 핵산 추출용 카트리지
KR20190080268A (ko) 2017-12-28 2019-07-08 에스디 바이오센서 주식회사 카트리지를 이용한 핵산 추출 방법
KR20190080267A (ko) 2017-12-28 2019-07-08 에스디 바이오센서 주식회사 핵산 추출용 카트리지의 유로 구조

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