KR20130096053A - 멀티 분주 시스템과, 이를 이용한 멀티 분주 방법 - Google Patents

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Abstract

멀티 분주 시스템과, 이를 이용한 멀티 분주 방법을 개시한다. 본 발명은 제어부에 의하여 진공 신호를 제어하는 단계;와, 디스펜싱 유니트에 연결된 피펫 팁을 통하여 진공을 측정하면서 액체를 흡입하는 단계;와, 디스펜싱 유니트의 출력값을 제어부를 통하여 입력받아서, 측정된 전압값에 해당되는 액체의 볼륨값에 도달하는지 판단하는 단계;와, 예정 액체의 볼륨값에 도달하게 되면, 액체의 흡입을 중단하는 단계;를 포함하는 것으로서, 공압과, 고속 응답의 솔레노이드 밸브 및 센서를 이용하여 소망하는 양만큼 액체의 정밀한 분주를 제어할 수 있다. 또한, 고가의 시린지와 모터를 사용하지 않아도 되므로, 멀티 분주 시스템의 원가를 절감할 수 있다. 게다가, 멀티 분주 시스템의 소형화 및 경량화가 가능하다.

Description

멀티 분주 시스템과, 이를 이용한 멀티 분주 방법{Multi-dispensing system and multi-dispensing method using the same}
본 발명은 멀티 분주 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체를 정밀하게 분주할 수 있는 멀티 분주 시스템과, 이를 이용한 멀티 분주 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 미량의 액체 시료를 정확한 양으로 공급 또는 흡입하기 위하여 분주 시스템(Dispensing system)이 의료 및 바이오 분야에서 널리 사용되고 있다.
통상적인 액체 분주 방식은 여러 가지가 있다.
이중에서, 시린지 펌프, 모터, 유체 시스템을 이용하여 시린지 펌프에 의하여 압력을 조절하여 액체를 분주하는 방식이 있다. 이 경우, 유체 시스템을 이용해야 하므로, 튜브를 주기적으로 교체하여야 하고, 분주 헤드 및 튜브가 항상 같이 이동해야 하므로, 공간을 많이 차지하게 된다.
상기한 방식을 보완하기 위하여 다른 방식으로는 자동 분주 방식(Air displacement pipettor, ADP)이 있다. 자동 분주 방식은 시린지 펌프나, 유체 시스템이 필요하지 않고, 시린지에 곧바로 모터를 연결하여서, 주사기의 원리를 이용하여 액체를 분주하는 방식이다. 자동 분주 방식은 컴팩트하고, 유지 보수도 간편한 잇점이 있으나, 고가의 정밀 시린지와 모터, 모터 드라이버, 콘트롤러 등이 필요하므로, 가격이 고가이다.
한국공개특허 제2011-0046935호에 개시된 "액적 토출 장치"는 많은 유량의 액적과, 적은 유량의 액적을 선택적으로 정밀하게 분주할 수 있도록 구성된 액적 토출 장치에 관한 것으로서, 액체를 저장하는 저장 챔버 내에 공압을 주입시킴으로써, 액체를 이동시키며, 핀치 밸브를 이용해서 유량을 제어하고, 정밀 유량계를 이용하여 유량을 검출함으로써, 분주되는 액체를 조절하는 장치를 개시하고 있다. 그러나, 한국공개특허 제2011-0046935호는 단순히 핀치 밸브를 이용하여 유량을 제어하는 것으로서, 정밀하게 액체의 분주되는 양을 조절하는 것이 용이하지 않다.
본 발명은 공압과, 고속 응답의 솔레노이드 밸브 및 센서를 이용하여 액체를 정밀하게 분주할 수 있는 멀티 분주 시스템과, 이를 이용한 멀티 분주 방법을 제공하는 것을 주된 과제로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 멀티 분주 시스템은,
공기원;
상기 공기원에 연결되며, 액체를 흡입 및 배출되는 통로를 제공하는 피펫 팁이 연결된 디스펜싱 유니트; 및
디스펜싱 유니트에 연결된 제어부;를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 공기원은 공압을 발생시키는 구조이다.
일 실시예에 있어서, 상기 공기원은 공기 모터 드라이버로부터 신호를 전달받아 제어되며, 상기 디스펜싱 유니트에 연결되는 공기 펌프 모터를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 디스펜싱 유니트는 상기 공기원로부터 공압을 공급받아 제어되는 솔레노이드 밸브와, 상기 솔레노이드 밸브 내의 진공 및 압력을 측정하는 센서;를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 복수의 피펫 팁은 복수의 멀티 튜브에 각각 대응되게 설치되고, 상기 멀티 튜브는 하나의 공기원에 연결되어서, 액체의 흡입 및 배출가능하게 설치된다.
일 실시예에 있어서, 상기 멀티 튜브는 상기 공기원의 압력을 동일하게 분배하도록 동일한 튜브로 이루어진다.
본 발명의 다른 측면에 따른 멀티 분주 시스템을 이용한 멀티 분주 방법은,
제어부에 의하여 진공 신호를 제어하는 단계;
디스펜싱 유니트에 연결된 피펫 팁을 통하여 진공을 측정하면서 액체를 흡입하는 단계;
디스펜싱 유니트의 출력값을 제어부를 통하여 입력받아서, 측정된 전압값에 해당되는 액체의 볼륨값에 도달하는지 판단하는 단계; 및
예정 액체의 볼륨값에 도달하게 되면, 액체의 흡입을 중단하는 단계;를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 디스펜싱 유니트에 연결된 공기원에 의하여 공압이 제공된다.
일 실시예에 있어서, 디스펜싱 유니트에는 공기원으로부터 공압을 공급받아 제어되는 솔레노이드 밸브와, 솔레노이드 밸브 내의 압력을 측정하는 센서를 포함하며, 측정된 전압값에 해당하는 액체의 볼륨값에 도달하면 진공 신호를 오프하여 상기 솔레노이드 밸브의 동작을 정지시킨다.
상기한 바와 같이 본 발명의 멀티 분주 시스템과, 이를 이용한 멀티 분주 방법은 공압과, 고속 응답의 솔레노이드 밸브 및 센서를 이용하여 소망하는 양만큼 액체의 정밀한 분주를 제어할 수 있다. 또한, 고가의 시린지와 모터를 사용하지 않아도 되므로, 멀티 분주 시스템의 원가를 절감할 수 있다. 게다가, 멀티 분주 시스템의 소형화 및 경량화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 분주 시스템을 개략적으로 도시한 구성도,
도 2는 도 1의 멀티 분주 시스템을 이용한 멀티 분주 방법을 도시한 순서도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 분주 시스템을 개략적으로 도시한 구성도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 분주 시스템을 개략적으로 도시한 구성도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 분주 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 멀티 분주 시스템의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 분주 시스템(100)를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 상기 멀티 분주 시스템(100)은 공기원(110)과, 디스펜싱 유니트와, 디스펜싱 유니트와 연결된 제어부를 포함한다. 디스펜싱 유니트는 솔레노이드 밸브(120)와, 상기 솔레노이드 밸브(120) 내의 압력을 측정하는 센서(130)를 포함한다. 제어부는 피드백 제어보드(140)와, 이와 통신하는 메인 제어부(150)를 포함한다. 상기 솔레노이드 밸브(120)에는 팁 맨드렐(170)에 의하여 액체를 분주하는 피펫 팁(160)이 연결되어 있다.
상기 공기원(110)은 액체를 분주할 수 있는 구동력을 제공한다. 상기 공기원(110)은 상기 피펫 팁(160)으로부터 액체를 분주할 수 있도록 공압을 발생시킨다. 상기 공기원(110)은 공압을 발생시킬 수 있는 공압 컴프레서등과 같은 공압 발생 장치를 포함한다. 상기 공기원(110)으로부터 공압을 발생시키는 것에 의하여, 상기 피펫(160)으로부터 액체의 분주에 필요한 소망하는 범위의 공압을 공급하게 된다.
상기 공기원(110)에는 공기 튜브에 의하여 솔레노이드 밸브(120)가 연결되어 있다. 상기 솔레노이드 밸브(120)는 상기 피펫 팁(160)으로부터 분주되는 액체의 양을 제어할 수 있도록 상기 제어부에 의하여 선택적으로 열리거나, 닫힐 수 있다.
상기 솔레노이드 밸브(120)에는 센서(130)에 결합되어 있다. 상기 센서(130)는 흡기시에 상기 솔레노이드 밸브(120)에 가해지는 진공값과, 배기시에 상기 솔레노이드 밸브(120)에 가해지는 압력값을 측정하는 진공 센서 내지 압력 센서이다. 상기 센서(130)는 진공값과 압력값을 다같이 측정 가능하다.
상기 피드백 제어보드(140)는 흡기시의 진공값과, 배기시의 압력값을 피드백 받아서 센서(130)의 아날로그 출력값에 비례하는 액체 볼륨값에 도달하면, 그 신호를 상기 솔레노이드 밸브(120)에 전달하여 흡기 및 배기를 제어하기 위한 신호를 전달하는 보드이다. 상기 피드백 제어보드(140)는 메인 제어부(150)와 연결되어서 시리얼 통신을 이용하여, 흡기 및 배기 명령을 받아서 솔레노이드 밸브(120)의 작동을 제어한다.
상기와 같은 구성을 가지는 멀티 분주 시스템(100)을 이용하여 흡기하는 과정을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 메인 제어부(150)로부터 시리얼 통신에 의하여 흡기 명령을 전달받은 피드백 제어 보드(140)는 상기 솔레노이드 밸브(120)의 동작을 제어하게 된다.(S10) 진공 신호가 온(ON) 되면, 상기 솔레노이드 밸브(120)는 소정 시간동안 개방된다.(S20)
이처럼, 진공 신호가 온 되면, 상기 공기원(110)로부터 흡기에 필요한 정해진 범위의 공압을 공급하고, 진공 신호를 솔레노이드 밸브(120)에 전달하게 된다. 이에 따라, 흡기시, 진공 신호를 이용하여 진공을 발생시키고, 피펫 팁(160)을 통하여 액체를 흡입하기 시작한다.(S30)
액체의 흡입이 진행되면, 상기 센서(130)의 아날로그 출력값을 피드백 제어 보드(140)를 통하여 입력받고, 측정된 전압값에 해당되는 액체의 볼륨값에 도달하는지 판단하고(S40), 소망하는 액체의 볼륨값에 도달하게 되면, 바로 진공 신호를 오프하는 것에 의하여 솔레노이드 밸브(130)의 동작을 정지시킨다.(S50)
상기와 같은 과정을 통하여 정밀한 액체의 흡기가 완료된다.
한편, 상기 멀티 분주 시스템(100)을 이용하여 배기 공정을 수행할 경우, 액체를 마이크로 슬라이드 상에 적하시키기 위하여 상기 멀티 분주 시스템(100)을 이동하면서, 제어부로부터 전달되는 압력 신호를 솔레노이드 밸브(120)에 전달하고, 공기원(110)으로부터 공압을 전달하는 것에 의하여 상기 솔레노이드 밸브(120)를 선택적으로 개방하여서 배기를 제어하게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 분주 시스템(300)를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 상기 멀티 분주 시스템(300)은 공기원과, 디스펜싱 유니트와, 디스펜싱 유니트와 연결된 제어부를 포함한다. 공기원은 공기 모터 드라이버(380)로부터 신호를 전달받아 제어되는 공기 펌프 모터(310)를 포함한다. 디스펜싱 유니트는 솔레노이드 밸브(320)와, 상기 솔레노이드 밸브(320) 내의 압력을 측정하는 센서(330)를 포함한다. 제어부는 피드백 제어보드(340)를 포함한다. 상기 솔레노이드 밸브(320)에는 팁 맨드렐(370)에 의하여 액체를 분주하는 피펫 팁(360)이 연결되어 있다.
도 1의 경우, 멀티 분주 시스템(100)의 외부에서 공압 컴프레서와 같은 공압 발생 장치를 이용한 외부 공압이 요구되었다면, 본 실시예의 경우, 외부 공압 필요없이, 멀티 분주 시스템(300)에 구비된 공기 모터 드라이버(380)에 연결된 공기 펌프 모터(310)를 이용하여 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation) 방식으로 속도 및 정역회전을 소망하는 측정값까지 제어하여 직접 공기 튜브에 진공이나 압력을 발생시켜서, 액체를 흡입 및 배출하게 된다.
이때, 액체의 흡입 및 배출은 센서(330)를 이용하여 흡입 및 배출시의 진공값 및 압력값을 측정하고, 상기 솔레노이드 밸브(320)를 선택적으로 개방시키는 것에 의하여 소망하는 진공값 및 압력값에 도달하면, 상기 공기 펌프 드라이버(380)에 피드백시켜서 상기 솔레노이드 밸브(320)를 닫는 것에 의하여 상기 공기 펌프 모터(310)를 제어하게 된다.
상기와 같은 방식은 외부로부터 공압을 공급하는 별도의 장치가 필요하지 않게 되어서, 멀티 분주 시스템(300)이 간단해지고, 외부의 상위 제어부에서 통신선과 전원만 공급되면, 액체 분주 모듈 시스템(300) 내에서 모든 공정이 수행되므로, 자동화 장비를 셋팅하기에 유리하다고 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 분주 시스템(400)를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 상기 멀티 분주 시스템(400)은 공기원과, 디스펜싱 유니트와, 디스펜싱 유니트와 연결된 제어부를 포함한다. 공기원은 공기 모터 드라이버(480)로부터 신호를 전달받아 제어되는 공기 펌프 모터(410)를 포함한다. 디스펜싱 유니트는 솔레노이드 밸브(420)와, 상기 솔레노이드 밸브(420) 내의 압력을 측정하는 센서(430)를 포함한다. 제어부는 피드백 제어보드(440)를 포함한다.
상기 솔레노이드 밸브(420)에는 팁 맨드렐(470)에 의하여 액체를 분주하는 피펫 팁(460)이 연결되어 있다. 본 실시예의 경우, 복수의 피펫 팁(460)이 설치되어 있으며, 상기 피펫 팁(460)은 멀티 튜브(490)에 의하여 동시에 흡입 및 배출이 가능하도록 연결되어 있다.
이때, 하나의 공기 펌프 모터(410)에 의하여 솔레노이드 밸브(420)를 선택적으로 개방 및 밀폐시키고, 멀티 튜브(490)를 통하여 동일한 부피의 액체를 흡기 및 배기 분주 제어가 가능하다. 이렇게 공기 펌프 모터(410)를 적용하면서, 센서(430)를 통한 피드백을 통하여 정밀한 분주 제어가 가능하다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 분주 시스템(500)를 도시한 것이다
도면을 참조하면, 상기 멀티 분주 시스템(500)은 공기원과, 디스펜싱 유니트와, 디스펜싱 유니트와 연결된 제어부를 포함한다. 공기원은 공기 모터 드라이버(580)로부터 신호를 전달받아 제어되는 공기 펌프 모터(510)를 포함한다. 디스펜싱 유니트는 솔레노이드 밸브(520)와, 상기 솔레노이드 밸브(520) 내의 압력을 측정하는 센서(530)를 포함한다. 제어부는 피드백 제어보드(540)를 포함한다. 상기 솔레노이드 밸브(520)에는 팁 맨드렐(570)에 의하여 액체를 분주하는 피펫 팁(560)이 연결되어 있다.
본 실시예의 경우, 복수의 피펫 팁(560)이 설치되어 있으며, 상기 피펫 팁(560)은 멀티 튜브(590)에 의하여 동시에 흡입 및 배출이 가능하도록 연결되어 있다. 게다가, 하나의 공기 펌프 모터(510) 및 이에 의하여 선택적으로 개방 및 밀폐되는 솔레노이드 밸브(520)에 의하여 동일한 부피의 액체를 흡입 및 배출 제어 가능하다. 이때, 상기 멀티 튜브(590)는 상기 공기 펌프 모터(510)의 압력을 동일하게 분배하기 위하여 동일한 길이의 공기 튜브로 배치가능하다.
100...멀티 분주 시스템 110...공기원
120...솔레노이드 밸브 130...센서
140...피드백 제어 보드 150...메인 제어부
160...피펫 팁 170...맨드렐

Claims (9)

  1. 공기원;
    상기 공기원에 연결되며, 액체를 흡입 및 배출되는 통로를 제공하는 피펫 팁이 연결된 디스펜싱 유니트; 및
    디스펜싱 유니트에 연결된 제어부;를 포함하는 멀티 분주 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기원은 공압을 발생시키는 구조인 멀티 분주 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공기원은 공기 모터 드라이버로부터 신호를 전달받아 제어되며, 상기 디스펜싱 유니트에 연결되는 공기 펌프 모터를 포함하는 멀티 분주 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스펜싱 유니트는 상기 공기원로부터 공압을 공급받아 제어되는 솔레노이드 밸브와, 상기 솔레노이드 밸브 내의 진공 및 압력을 측정하는 센서;를 포함하는 멀티 분주 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 피펫 팁은 복수의 멀티 튜브에 각각 대응되게 설치되고,
    상기 멀티 튜브는 하나의 공기원에 연결되어서, 액체의 흡입 및 배출가능하게 설치된 멀티 분주 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 멀티 튜브는 상기 공기원의 압력을 동일하게 분배하도록 동일한 튜브로 이루어진 멀티 분주 시스템.
  7. 제어부에 의하여 진공 신호를 제어하는 단계;
    디스펜싱 유니트에 연결된 피펫 팁을 통하여 진공을 측정하면서 액체를 흡입하는 단계;
    디스펜싱 유니트의 출력값을 제어부를 통하여 입력받아서, 측정된 전압값에 해당되는 액체의 볼륨값에 도달하는지 판단하는 단계; 및
    예정 액체의 볼륨값에 도달하게 되면, 액체의 흡입을 중단하는 단계;를 포함하는 멀티 분주 시스템을 이용한 멀티 분주 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 디스펜싱 유니트에 연결된 공기원에 의하여 공압이 제공되는 멀티 분주 시스템을 이용한 멀티 분주 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    디스펜싱 유니트에는 공기원으로부터 공압을 공급받아 제어되는 솔레노이드 밸브와, 솔레노이드 밸브 내의 압력을 측정하는 센서를 포함하며,
    측정된 전압값에 해당하는 액체의 볼륨값에 도달하면 진공 신호를 오프하여 상기 솔레노이드 밸브의 동작을 정지시키는 멀티 분주 시스템을 이용한 멀티 분주 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109718883A (zh) * 2018-12-25 2019-05-07 迪瑞医疗科技股份有限公司 一种移液装置及移液方法
KR20200101761A (ko) * 2019-02-20 2020-08-28 재단법인대구경북과학기술원 멀티 채널 피펫 및 이를 이용한 조합 화학 분석 장치 및 방법

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