KR20140125387A - 샘플 캐리어 원심분리기 - Google Patents

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KR20140125387A
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아우스바이오 알앤디 유럽 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 샘플 캐리어 용기(14)를 가지는 샘플 캐리어를 위한 샘플 캐리어 원심분리기이고, 상기 샘플 캐리어 용기(14)는, 회전축(R) 주위에서 회전될 수 있고, 상기 샘플 캐리어(24) 용기가 회전하지 않을 때, 로딩(loading) 절차에서 상기 샘플 캐리어(24)가 삽입될 수 있는 유지 섹션(38)을 가지고, 상기 유지 섹션에서 상기 샘플 캐리어(24)는 상기 샘플 캐리어 용기(14)의 로딩 상태에서 유지되고, 상기 샘플 캐리어(24)는 언로딩(unloading) 단계에서 상기 유지 섹션으로부터 제거될 수 있고, 지정된 사용에 따라 상기 샘플 캐리어 원심분리기(10)를 지지하는 것을 위해 체현되는 상기 샘플 캐리어 원심분리기(10)의 플랫폼(22)은 상기 회전축(R)에 평행하게 방향지어지고, 상기 샘플 캐리어 용기(14)는 하나 또는 그 이상의 샘플 캐리어(24)에 대하여 체현(embodied)되고, 하나 또는 그 이상의 샘플 캐리어(24)는 상기 회전축(R)에 실질적으로 평행하게 연장된다.

Description

샘플 캐리어 원심분리기{SAMPLE CARRIER CENTRIFUGE}
본 발명은 본질적으로 중심의 샘플 채널(channel) 길이방향 축을 따라 연장되는 적어도 하나의 샘플 채널을 가지고 샘플 캐리어 용기를 가지는 샘플 캐리어(carrier)를 위한 샘플 캐리어 원심분리기에 관한 것이고, 샘플 캐리어 용기는 회전축 주위를 회전할 수 있고 샘플 캐리어 용기가 회전하고 있지 않을 때 로딩(loading) 절차에서 샘플캐리어가 삽입되는 유지 섹션(section)을 가지고, 그 섹션에서 샘플 캐리어는 샘플 캐리어 용기의 로딩된 상태에서 유지되고, 그 섹션으로부터 샘플캐리어는 언로딩(unloading) 절차에서 제거될 수 있다.
이러한 종류의 샘플 캐리어 원심분리기는 연구실 기술에서 일반적으로 알려져 있다. 특히, EP 2 124 054 A1의 도 6은 이러한 일반적인 형태의 샘플 캐리어 원심분리기를 개시하고 있고, 그것의 지정된 사용에 따라 수평으로 방향지어진 플랫폼(platform) 상에 지지되고 수직 방향축, 즉 샘플 캐리어 원심분리기의 플랫폼에 수직하게 방향지어진 축, 주위로 수직하게 회전할 수 있다.
이 알려진 샘플 캐리어 원심분리기는 회전축에 본질적으로 동심원인 중앙 샤프트(shaft)를 가지고,이 중앙 샤프트로부터 바는 회전축에 상대적으로 180도의 각 오프셋(offset)을 가지고 반지름 방향으로 연장된다. 이 반의 끝에는, 전술한 샘플 캐리어 원심분리기 안의 회전축 주위에서 회전 되기 위하여. 샘플 캐리어가 샘플 캐리어 용기에 부착될 수 있고, 이는 구체적으로 도시되지 않는다.
회전축에 대하여 직각에 있는 중앙 샤프트로부터 돌출되는 두 개의 바(bar)의 180도 각 오프셋은 회전 기구의 유리한 대칭의 질량 분배에 기초하고, 이는 가능한 많은 샘플 캐리어 원심분리기의 회전 동안에 불균형을 최소화한다.
알려진 샘플 캐리어 원심분리기에 있어서, 한편으로는 한번에 하나의 샘플 캐리어 이상임이 바람직하고, 이는 알려진 샘플 캐리어 원심분리기의 효율성을 증가시킨다.
다른 한편으로는, 알려진 샘플 캐리어 원심분리기의 동일한 각속도를 가진 돌출 바, 샤프트로부터 멀어지게 방향지어진 돌출바의 길이방향 끝단은 샘플 캐리어 용기가 구비됨, 는 더 높은 회전축 주위의 샘플 캐리어 기구의 경로속도를 제공하고, 그러므로 바가 더 길어질수록 더 큰 원심력이 각각의 샘플 캐리어에 가해진다.
EP 2 124 054 A1으로부터 알려진 샘플 캐리어 원심분리기에 있어서, 각각의 샘플 캐리어 용기, 즉,중앙 샤프트로부터 멀어지게 방향지어진 바의 각각의 길이방향 끝단에서, 샘플 캐리어는 샘플 캐리어 내에 포함된 적어도 하나의 샘플 채널의 샘플 채널 길이방향 축이 회전축에 본질적으로 수직하게 연장되고 그러므로 원심력의 작용 방향으로 방향지어지도록 수용될 수 있는 것이 또한 유리하다. 결과적으로, 시초부터, 알려진 샘플 캐리어 원심분리기의 샘플 캐리어는 그것들이 원심분리 과정에 대하여 최적으로 방향지어지도록 배열된다. 즉, 샘플 캐리어의 샘플 채널의 하나의 길이방향 끝단에 유도되는 시험 성분은 원심분리 과정 동안에 가해지는 원심력의 도움으로 샘플 채널 길이방향 축을 따라 샘플 캐리어 내로 몰아넣어질 수 있다
이 경우에, 샘플 캐리어는 앞서 기술한 바에 따른 체현된(embodied) 샘플 채널을 가진 어떠한 샘플 캐리어일 수 있다. 그러나, 바람직하게, 소위 “젤 카드(gel card)” 또는 “비드 카세트(bead cassette)”에 품어지고, 그것의 각각은, 샘플 캐리어의 공유된 축방향 섹션에서 본질적으로 평평하게 연장되는 샘플 캐리어 길이방향 축을 가지고, 서로 팽행하도록 배열되는 복수의 샘플 캐리어를 가진다. 그러한 “젤 카드”는 EP 2 124 054 A1으로부터 유사하고, 그것의 도 3 및 4에 도시된다.
본 발명이 바람직하게 품어지는 유사한 샘플 캐리어는 또한 EP 0 849 595 A1 또는 EP 0 305 337 A1으로부터 알려져 있다. 이러한 종류의 샘플 캐리어는 응집반응의 이용을 통하여 항원 및/또는 항체의 존재에 대한 테스트에 본질적으로 사용된다. 이러한 테스팅은 동일한 양의 시간에서 그것들에 작용하는 동일한 양의 힘을 가지고, 참조 물질, 특히 샘플 채널 내에 수용된 참조 젤, 내로 다른 거리를 침투하는 다른 응집율을 가진다는 사실의 장점을 취한다. 이 경우의 원동력은 샘플 캐리어 원심분리기에 의하여 발생되는 원심력이다.
알려진 샘플 캐리어 원심분리기에 있어서, 샘플 캐리어는 추후에 원심분리 과정 동안 가해질 원심력과 동일한 방향으로 사실상 이미 제공된 샘플 캐리어 용기 내에 배열될 수 있다. 그러나, 원심분리 과정이 시작할 때까지, 임의의 길이의 시간 간격은 중력에 배타적인 원심분리 과정에 대하여 샘플 캐리어가 준비되어온 시간 동안 흐를 수 있고, 중력은 샘플 채널 축방향에 수직으로 방향지어지고, 그러므로 참조 성분내로 테스트 성분의 요구되는 침투 방향에 수직이다. 이는 이어지는 테스트 결과 및 그것의 신뢰성에 부정적인 영향을 가진다.
알려진 샘플 캐리어 원심분리기의 샘플 캐리어 용기 내로 샘플 캐리어의 배치와 원심분리 과정의 시작 사이의 시간 간격은, 알려진 샘플 캐리어 특히 원심분리기가 가능한 불균형의 가장 적은 양으로 작동될 수 있기 전에 샘플 캐리어를 가진 모든 복수의 구비된 샘플 캐리어 용기를 갖추는 것이 가장 먼저 필요한 것이라는 사실 때문에 결국 오래 계속될 수 있다.
그러나, 흔히, 마련되고 테스팅이 준비된 샘플 캐리어 상에 테스트를 빨리 실시하는 것은 매우 중요하다. 이러한 경우에 있어서, 가능한 가장 의미있는 및/또는 신뢰할 수 있는 테스트 결과를 얻기 위하여 테스트 준비 설치 후에 가능한 빨리 샘플 캐리어를 원심분리 하는 것이 중요하다.
US 2008/0182742 A1은 각각의 디스크가 원심분리되는 액체를 수용한는 용기를 부착하는 것을 위한 부착부를 갖는 복수의 원심분리기 디스크(disc), 디스크를 회전시키는 것을 위해 제공되는 디스크 구동부 및, 각각 의 디스크 안으로 움직이고 디스크 구동부와 접촉하지 않는 디스크 연결부/분리부를 포함한다. 디스크는 수평축 주위를 회전한다. 원심분리되는 액체를 수용하는 용기는 약간의 그릇(vessel)을 포함할 수 있다. 이러한 용기는 대응하는 디스크의 평면에 배열된다. 만일 그러한 용기가 약간의 반응 그릇을 포함한다면, 이러한 반응 그릇들은 모두 회전축에 직각 방향으로 배열된다.
JP 2007-296456 A는 많은 수의 튜브(tube)를 원심분리하는 것을 위한 원심분리기를 개시한다. 이러한 원심분리기는 수직한 회전 축을 포함한다.
DD 106 482는 회전 속도에 비례하는 유지력을 제공하는 유지 메커니즘(mechanism)을 포함하는 평면형 구성요소를 회전시키는 것을 위한 원심분리기에 관련된다.
“Hanlab Compact Benchtop Centrifuges Labmaster ® ABC-CB200/ABC-CB200 R” 이라는 상표명하에, 원심분리기는 프로브(probe) 무게차이를 보상하는 것을 위한 빌트인(built-in) 자동 균형 메커니즘을 포함하는 것이 유용하다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 선행 기술과 비교하여 샘플 캐리어의 테스트 준비 설치와 원심분리 과정의 종료 사이에 시간을 유지가능하도록 하는 것이고, 더욱 더, 원심분리된 결과의 평가의 종료, 작게 그리고, 복수의 샘플 또는 높은 질 및 효율성을 가진 많은 양의 샘플 프로브를 신뢰성있게 원심분리하는 것을 허용할 수 있도록 일반적인 타입의 샘플 캐리어 원심분리기를 변경하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 샘플 캐리어 원심분리기에 의하여 해결된다. 유리한 실시예는 대응하는 종속항에 정의된다.
본 발명의 가장 일반적인 기본 개념에 따르면, 이 목적은 지정된 사용에 따라 샘플 캐리어 원심분리기를 셋업(set up)을 위하여 체현되는 플랫폼이 회전축에 평행하게 방향지어지는 도입부에서 언급된 형태의 샘플 캐리어 원심분리기에 의하여 이루어지고, 샘플 캐리어 용기는 하나 또는 그 이상의 샘플 캐리어를 유지하는 것을 위하여 제공되고, 하나 또는 그 이상의 샘플 캐리어는 회전축에 실질적으로 평행하게 연장된다.
셋업이 의도될 때, 샘플 캐리어 원심분리기는 그것의 플랫폼 상에 놓여지고, 플랫폼은 이러한 목적을 위하여 체현되고 배열된다. 대체로, 여기서 논의되고 있는 샘플 캐리어 원심분리기와 같은 연구실 장치는 일반적으로 연구실 테이블 상에서 이용되기 때문에 플랫폼은 수평으로 체현된다.
본 발명에 따른 샘플 캐리어 원심분리기의 디자인과 함께, 수평으로 방향지어진 회전축으로 작동하는 것이 준비되도록 샘플 캐리어 원심분리기를 생산하는 것이 그러므로 기본적으로 가능하다. 수평으로 방향지어진 회전 축을 가진 샘플 캐리어 원심분리기는 그것들이 발생시키는 원심력이 회전축 아래의 영역에서 중력에 의하여 증대되고, 회전축 아래의 영역에서 중력에 의하여 감소되고 그에 따라 증가하는 힘이 회전 진행에 따라 샘플 캐리어상에 가해진다는 단점을 가지나, 이 단점은 감소될 수 있고 가능한 빠른 샘플 캐리어 원심분리기의 달성가능한 장점에 의하여 더욱 보상될 수 있다.
단점은 감소될 수 있고, 예를 들면, 회전 속도를 증가하는 것에 의하여 감소될 수 있고. 3000RPM(revolutions per minute) 이상의 속도에서, 회전축으로부터 오히려 오직 작은 하나의 샘플 캐리어의 작은 반지름 거리에서 조차도 가능하고, 중력 가속도의 100배, 실질적으로 140배 이상의 원심? 가속을 달성하는 것이 가능하다. 이 경우에, 중력가속도가 원심력으로부터 다른 방향으로 작동하는 중력 가속도는 1%미만의 영향을 가진 간섭변수이다.
회전축에 평행한 플랫폼을 가진 샘플 캐리어 원심분리기는 자동 액체 조절 시스템으로 쉽게 구현되고, 왜냐하면 샘플 캐리어는 샘플 캐리어를 가진 원심분리기를 로딩하는 동안 정규 위치에서 유지될 수 있고, 또는 샘플 캐리어로부터 원심분리기를 방전시키기 때문이다.
샘플 캐리어는 액체를 유지하기 위한 어떠한 그릇일 수 있다. 그러한 샘플 캐리어는 하나 또는 그 이상의 닫히지 않은 개구, 예컨대 튜브 또는 미세적정 플레이트를 가진다. 액체 샘플을 운반하는 것을 위한 닫히지 않은 개구를 가진 그릇의 정규의 위치는 액체 샘플이 그릇안에 안전하게 유지되도록 위쪽을 향하는 방향의 개구를 가진다.
샘플 캐리어는 또한 완전히 닫히거나 봉인된 샘플일 수 있다. 혈액주머니는 일반적으로 완전히 봉인된다. 튜브는 뚜껑에 의하여 봉인될 수 있다. 그러나, 뚜껑을 가진 튜브의 개방과 닫힘은 자동적으로 수행되기에는 어려움이 있다.
적절한 샘플 캐리어의 예는 샘플 채널, 튜브, 병, 미세적정 플레이트, 혈액 주머니, 랙(rack) 안에 배치되는 하나 또는 그 이상의 튜브, 혈액 주머니와 같은 어떠한 종류의 그릇을 차지하는 캐리어, 또는 그 위에 액체 스팟(spot)을 정의하는 것을 위한 구조를 가지는 슬라이드를 가지는 샘플이다.
샘플 캐리어는 일부 미세적정에 1um이하의 부피를 가진 액체 샘플을 유지하는 것을 위하여 체현될 수 있다.
샘플 캐리어 또는 샘플 캐리어들이 회전축에 대하여 실질적으로 평행하게 연장됨에 따라, 거의 동일한 원심력이 모든 샘플 재료에 인가된다. 회전축에 대하여 평행한 방향으로 그것의 주연장(main extension)을 포함하는 혈액 주머니 같이 큰 샘플뿐만 아니라 회전축에 대하여 실질적으로 평행하게 배열되는 복수의 작은 튜브들 모두에 대하여 이것이 적용된다.
샘플 캐리어 용기는 회전축에 대하여 실질적으로 측방으로 부가적으로 연장되는 약간의 샘플 캐리어를 유지하는 것을 위하여 체현된다. 이러한 경우에 있어서, 동일한 캐리어 용기가 실질적으로 샘플 캐릴어의 측방 연장의 거리보다 실질적으로 더 큰 회전축에 이격되어 배열되는 것이 적절하다. 회전축과 샘플 캐리어 사이의 거리는 적어도 측방 연장만큼은 커야하고, 바람직하게 샘플 캐리어 용기 내의 샘플 캐리어의 측방 연방의 적어도 두배 또는 세배 이어야 한다. 그러한 배열과 함께, 일부 샘플 캐리어가 회전축에 대하여 측방 연장으로 배열되더라도 거의 동일한 원심력이 모든 샘플 재료에 가해지는 것이 또한 달성되어야 한다.
더 큰 양의 액체를 회전시키는 것을 위한 본 발명에 따른 샘플 캐리어 원심분리기는 평형추(counterweight)와 함께 체현된다. 평형추의 위치는 자동적으로 조정된다.
액체 샘플은 바람직하게 오일층으로 덮힌다. 이러한 오일층은 피펫팅(pippeting) 방법에 의하여 샘플에 자동적으로 부가될 수 있다. 이러한 오일층은 액체 샘플이 공기와 접촉하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 원심분리기를 사용하는 것과 함께 이러한 오일층이 튜브의 하부에 제공될 수 있다. 오일층을 원심분리하는 것에 의하여 액체 프로브가 오일층에 의하여 완전히 덮히도록 오일층 위의 액체 프로브는 오일층을 통하여 담가진다. 그러므로 가장먼저 오일층을 채우고 그 뒤에 오일 층에 의하여 덮히는 액체 샘플을 채우는 것이 가능하다. 그러므로, 튜브는 오일층과 함께 초기에 채워져 이용될 수 있고, 액체 샘플은 오일층을 통하여 담가질 수 있다. 이는 액체 샘플을 덮는 것이 자동화할 정도로 쉽고, 따라서 뚜껑이 다루어질 필요가 없다.
본 발명에 따른 원심발새기의 장점은 플랫폼에 수직인 수직 회전축을 가지는 원심분리기와 비교하여 플랫폼의 더 작은 공간을 요구하는 것이다. 수직 회전 축을 가진 원심분리기는 일반적으로 오직 함께 원심분리될 수 있는 약간의 샘플을 차지하기 위한 회전자(rotor)를 가진다. 또한 보통의 원심분리기의 모든 샘플 용기들은 균형적으로 원심분리기의 회전자를 가지는 프로브와 함께 채워진다.
본 발명에 따른 수평축은 플랫폼 상에서 약간의 원심분리기의 배열을 허용하고, 각각의 원심분리기는 별도로 제어된다. 따라서, 서로 개별적으로 약간의 샘플을 원심분리하는 것이 가능하고, 통상의 집단안에서 조합될 수 없다. 수평축은 양단에 고정되어 회전한다. 불균형의 큰 정도는 일단에 오직 고정된 수평 회전축과 함께 원심분리기가 조정된다. 본 발명의 원심분리기는 하나의 샘플 캐리어 용기에 체현될 수 있다. 용기가 다른 다른 무게의 샘플을 이동시킬 수 있기 때문에, 원심분리기의 회전부는 항상 균형있을 수 없다. 왜냐하면, 하나의 용기안에 모든 샘플들은 회전축의 동일 측면에 배치되기 때문이다. 만일 연속적으로 다른 샘플의 원심분리된 무게가 다양하다고 하더라도 이것은 원심분리기의 작동을 타협시킬 수 없다.
샘플 캐리어 원심분리기의 플랫폼에 평행하게 방향지어지는 회전축으로부터 발생하는 다른 장점은 아래의 본 발명의 유리한 변경에서 더욱 분명할 것이고, 대부분은 주청구항에 설명된 바와 같이, 플랫폼의 상대적인 배열과 회전축에 의하여 간단해진다.
본 발명에 따른 샘플 캐리어 원심분리기의 플랫폼의 상대적인 배열 및 회전축은 원심분리 과정이시작될 때까지 샘플 캐리어가 유지 섹션으로 삽입되고 샘플 캐리어 용기에 수용되는 것을 가능하게 하고, 중력의 작용 방향으로 연장되는 샘플 채널 길이방향 축을 가진다. 이것 때문에, 만일 샘플 캐리어 원심분리기가 샘플 캐리어 용기의 소정의 회전 위치를 검출하는 회전 위치센서를 가진다면, 예를 들어 샘플 캐리어 용기의 유지 섹션 내에 수용되는 샘플 채널의 샘플 채널 길이방향 축 내의 회전 위치가 중력의 작용의 방향으로 연장되도록 방향지어지면, 중력은 샘플 캐리어 상에 작용하도록 의도된 원심분리 작용에 의하여 발생되는 원심력 내에서 동일 방향으로 작용한다. 이 경우에 있어서, 원심분리 과정이 시작할 때까지, 중력 - 양적으로 아닌 질적으로 - 그 이후의 원심력과 같이 테스트-준비된 샘플 캐리어에 동일한 영향을 가진다.
센서는 샘플 캐리어 용기 또는 센서 측정 범위 내에 마킹 형성의 존재 또는 부재를 검출할 수 있는 비회전 방식으로 부착된 구성품 상에 마킹(marking) 형성 또는 과 함께 본질적으로 알려진 방식으로 협력할 수 있다. 유사하게, 샘플 캐리어 용기의 회전 위치는 샘플 캐리어 용기 상에, 후자의 구동 샤프트 상에, 또는 비회전 방식으로 또는 주변 위치에 민감한 다른 코딩 구성성분에 의하여 구성품 상에 연결되는 상에 장착되는 원형 바코드(barcode)에 의하여 협력할 수 있고, 이는 정해진 회전 위치 뿐만 아니라, 샘플 캐리어 용기의 다른 임시의 회전 위치를 결정하는 것을 가능하게 한다.
회전축에 대하여 방사형으로 상대적으로 큰 공간을 차지하지 않는 샘플 캐리어 원심분리기는 회전축이 샘플 캐리어 원심분리를 통과한다는 점에 의하여 달성될 수 있다. 그리고나서 회전축으로부터 샘플 캐리어 용기의 반지름 방향의 길이는 작다. 이는 샘플 캐리어 용기의 동일한 속도에서, 회전축으로부터 이격된 바(bar)에 의한 거리에 위치하는 샘플 캐리어 용기 상에 작용하는 것보다 그것을 통과하는 회전축을 가진 샘플 캐리어 용기 상에 작용하는 덜 강력한 원심력을 의미하는 것은 아니다. 그러나, 회전축으로부터 밖으로 돌출되는 샘플 캐리어 용기에 비교하면, 그것을 통과하는 회전축을 갖는 샘플 캐리어 용기는 회전축 주위를 회전하는 질량 내에 내재되고 회전 가속도에 저항을 일으키는 관성 질량 모멘트를 감소시키고, 따라서, 동일한 모터 출력을 가지고, 결국 높은 회전 스피드는 더 높은 관성 질량 모멘트를 가진 샘플 캐리어 원심분리기 내에서 보다 달성될 수 있다. 결과적으로, 다른 면에서 구동과 관련하여 동일한 샘플 캐리어 원심분리기 내에서, 회전축으로부터 샘플 캐리어 용기의 짧은 거리에 기인하여 초기에 걱정되었던 원심력의 감소는 다시 한번 적어도 부분적으로 보상될 수 있다.
회전축은 바람직하게 본질적으로 샘플 캐리어 용기를 통과하고, 그 까닭에, 언로딩된 샘플 캐리어 용기, 즉, 샘플 채널(channel)이 위치되지 않는 샘플 캐리어 용기는 회전축 주위를 회전할 때, 사실상 불균형을 가지고, 소정의 샘플 캐리어와 함께 로딩되는 샘플 캐리어 용기는 본질적으로 불균형을 가지지 않기 때문에, 본 발명에 따른 샘플 캐리어 원심분리기를 가진 특히 작은 수의 샘플 캐리어에 있어서, 작은 수의 샘플 채널을 원심분리하는 것이 가능하다. 이는 일반적으로 샘플 채널 및 원심분리 과정이 완료된 후에 얻어지는 테스트 결과 내에 제공되는 참조 성분 내로 테스트 성분의 도입에 의하여 샘플 캐리어의 테스트-준비 설치 사이에 지나는 시간 간격을 더욱 단축시키는 기능을 한다.
샘플 캐리어 용기 내의 샘플 캐리어의 안전한 유지를 허용하기 위하여, 유지 섹션이 원심력의 작용의 예상되는 방향에 대하여 형태 고정된 방법으로 샘플 캐리어를 유지한다면, 그러므로 원심력이 작용할 때 본질적으로 샘플 캐리어가 분리되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다. 이는 샘플 캐리어 용기를 체현(embody)하고 배열하는 것에 의하여 간단한 설계 수단을 통하여 구현될 수 있고, 따라서, 샘플 캐리어 용기가 회전할 때 및 그렇지 않을 때 모두 유지 섹션의 메인 치수 방향은 회전축에 평행하게 연장된다. 이러한 방식으로 체현되는 유지 섹션과 함께, 특히 도입부에 언급되고 샘플 캐리어 용기로서 바람직하게 의도된 “젤 카드”에 대하여, 샘플 캐리어 원심분리기의 회전축에 대하여 상대적으로 요구되는 위치내의 유지부에 유지되는 것이 가능하다. 샘플 캐리어 길이방향 축이 최종적으로 처음으로 회전축에 대하여 수직으로 연장되는 끝단 내로 샘플 캐리어 용기가 내로 회전하는 선행 기술에 따른, 원심력에 의해 구동되는, 일부 샘플 캐리어 원심분리기의 경우에 있어서, 유지부에 삽입된 직후에, 샘플 캐리어는 이어지는 원심분리 공정에 대하여 바람직하게 방향지어지고 다시 방향지어질 필요가 없다. 결과적으로, 샘플 캐리어가 유지 섹션으로 삽입될 때부터 유지 섹션으로부터 제거될 때까지, 샘플 캐리어 내에 제공되는 샘플 채널의 샘플 채널 길이방향 축이 항상 회전축에 본질적으로 수직하게 방향지어지고, 그러므로 원심력의 기대되는 작용 방향으로 방향지어지는 방식으로 샘플 캐리어는 샘플 캐리어 용기에 수용된다.
샘플 캐리어의 샘플 채널의 참조 성분내로 테스트 성분의 침투를 위한 구동력으로써 원심력의 최적의 작용을 위하여, 만일 샘플 채널의 길이방향 축이 샘플 채널의 길이방향 축 및 회전축 모두에 본질적으로 수직인 반지름 방향으로 샘플 채널의 가장 큰 반지름 치수보다 더 크지 않은 반지름 거리에 의하여 회전축으로부터 이격된다면 장점이다.
결과적으로, 샘플 채널의 길이방향 축은 각각의 샘플 채널을 통하는 가장 중앙의 가능한 길이방향 축이라고 가정할 수 있다. 그러나, 샘플 채널의 내부 경계면이 일반적으로 순환적으로 대칭이듯이 체현되기 때문에, 샘플 채널의 길이방향 축이 대칭축과 일치하기 때문에 샘플 채널의 길이방향 축을 결정하는 것은 문제가 아니다. 그러므로, 샘플 채널의 길이방향 축과 샘플 채널의 내부 벽 사이의 가장 큰 거리는 샘플 채널의 가장 큰 반지름 방향의 치수로서 이용되어야 한다.
게다가, 만일, 샘플 채널의 길이방향 축의 방향으로 회전축으로부터 샘플 캐리어의 축방향 거리가이 축방향으로의 샘플 캐리어의 치수보다 작다면, 특히 샘플 캐리어의 샘플 채널의 축방향 길이보다 작다면, 바람직하게 샘플 채널의 길이의 절반보다 작다면, 특히 바람직하게, 샘플 채널의 길이의 1/5보다도 작다면, 샘플 캐리어 원심분리기의 반지름 방향의 치수 및 그 결과로서 샘플 캐리어 원심분리기가 차지할 수 있는 공간의 양은 유리하게 작게 유지될 수 있다. 대체로, 샘플 채널이 샘플 캐리어보다 짧고, 이는 일반적으로 샘플 채널의 길이방향 축과 관련하여 샘플 채널(들) 아래에 축 방향으로 샘플 캐리어 상에 라벨(label)을 위한 공간을 제공한다.
설계 관점으로부터 특별히 유리한 방식으로, 유지 섹션은 오직 두 개의 하위 부품, 즉, 회전축이 그 사이로 지나가고 유지 섹션이 그 사이에 정의되는 회전축에 본질적으로 평행한 오직 두 개의 측벽으로 이루어질 수 있다. 유리하게 적으 수의 부품을 가지기 위하여 각각의 벽이 바람직하게 하나의 조각으로 체현되더라도, 이는 약간의 부품으로 이루어진 하나 또는 양 벽의 선택을 배제시켜서는 안된다.
“분리벽 섹션”으로서 아래에 언급될 각각의 측벽의 섹션은, 샘플 캐리어가 삽입되는 수용 개구의 경계를 정하기 위하여 각각의 측벽 상에 체현될 수 있고, 이는 샘플 캐리어 용기 내에 수용될 수 있다. 본질적으로 이 경계는 그것의 방향이 평행한 회전축에 수직인 방향의 경계이고, 개구는, 특히 “젤 카드”의 형태로 선호되는 샘플 캐리어를 수용하는 것을 위한 것이고, 회전 축에 평행한 메인 치수 방향으로 슬롯(slot) 형태의 개구의 형태로 체현된다.
가장 높은 가능한 속도에서의 작동과 그에 따른 샘플 캐리어 상의 가장 강력한 가능한 원심력을 가진 긴 서비스 시간을 달성하기 위하여, 만일 샘플 캐리어 용기가 소정의 샘플 캐리어에 관련하여 균형이 유지되어 회전축 주위를 회전할 때, 언로딩된 샘플 캐리어 용기가 소정의 샘플 캐리어에 로딩된 샘플 캐리어 용기보다 더 큰 불균형을 가진다면, 이는 장점이다. 언로딩된 상태에서 샘플 캐리어의 더 큰 불균형은 감소되고, 소정의 샘플 캐리어의 주입에 의하여 바람직하게 0까지 감소된다.
샘플 캐리어 원심분리기의 축방향에 수직인 작은 치수를 가지는 동시에 균형이유지되는 샘플 캐리어 용기의 능력은 회전축이 샘플 캐리어 용기를 본질적으로 통과한다는 전술한 유리한 사실에 의하여 중요하게 촉진된다. 균형잡는 목적을 위하여, 샘플 캐리어 용기는 균형섹터, 예를 들면, 샘플 캐리어 용기의 정확하게 계산된 위치에 정확하게 계산된 무게가 제공되는 무게의 설정을 가질 수 있다. 회전부의 균형은 여기에 불필요한 세세한 논의는 양보할 정도로 전문가 집단에 충분히 알려져 있다. 균형섹션 내에 요구되는 무게는 유리하게도 균형섹션이 회전축으로부터 더 이격될수록 더 작게 유지될 수 있다. 이러한 이유로, 샘플 캐리어를 수용하는 아직 설계되지 않은 측벽의 분리벽 섹션은 균형섹션보다 회전축에 가깝게 위치하는 것이 바람직하다.
분리벽 섹션으로부터 분리되거나 또는 측벽으로부터 전체적으로 분리된 균형섹션을 제공하는 선택은 배제되면 안되지만, 그럼에도 불구하고 마일 균형섹션이 측벽상에 제공되고 바람지갛게 그것에 통합적으로 연결된다면, 부품의 수를 줄이는 것은 바람직하다.
샘플 캐리어가 샘플 캐리어 용기 내로 삽입되는 로딩되고 다시 그것으로부터 언로딩되는 궤적에 가까운 균형섹션을 제공하는 것과, 그에 따라 샘플 캐리어 용기의 로딩 및 언로딩을 잠재적으로 방해하는 것을 피하기 위하여, 만일 샘플 캐리어 원심분리기가 복수의 균형섹션을 가진다면 장점이다. 이것들은 그러므로 샘플 캐리어 용기의 안으로 및 밖으로 샘플 캐리어의 방해받지 않은 로딩 및 언로딩을 허용하기 위하여 샘플 캐리어 용기 상에 제공될 수 있다.
바람직하게, 샘플 캐리어 원심분리가는 측벽을 가지듯이 많은 균형섹션을 가진다. 바람직하게, 각각의 측벽은 각각의 균형섹션이 제공된다. 그리고나서 균형섹션은 연관된 측벽 중에 어느 하나에 제공될 수 있고, 부품의 수를 줄이기 위하여, 연관된 측벽에 통합적으로 연결될 수 있다. 이 경우에, 측벽 자체는 균형섹션을 구성할 수 있다.
만일, 균형섹션의 부근의 측벽 사이의 거리가 유지 섹션으로부터의 거리가 증가하고 회전축으로부터의 거리가 증가하듯이 증가한다면, 자동화된 로딩 메커니즘에 의하여 더욱 샘플 캐리어 용기의 로딩을 위한 유지섹션 내의 충분한 간격과, 샘플 캐리어를 움켜지는 것을 위한 움켜지는 장치가 제공될 수 있다. 유지섹션을 향하여 공급하는 깔때기 모양의 균형섹션을 체현하는 것이 또한 가능하고, 그에 따라 샘플 캐리어에 대한 삽입 촉진 구성요소 또는 로딩 기계의 샘플 캐리어 움켜짐 장치로서 그것들을 사용할 수 있다. 분리벽 섹션 및 측벽의 균형섹션은 그러므로 바람직하게 각도를 이룬다. 이는 둔각, 즉 90도보다 클 수 있고, 그에 따라 측벽의 균형섹션은 분리벽 섹션에 의해 정의되는 유지섹션내로 샘플 캐리어의 삽입을 촉직하는데에 직접 이용될 수 있다. 균형섹션으로부터 분리벽 섹션까지의 이동의 라운딩(rounding)은 그러므로 균형섹션이 분리벽 섹션 내로 그것에 기대어 샘플 캐리어를 부드럽게 안내하고, 그에 따라 유지섹션 내로 부드럽게 안내하는 것을 허용한다.
그러나, 바람직하게, 반지름 방향으로 덜 퍼지고 동일한 질량에 대하여 더 낮은 관성 질량 모멘트를가지는 는 샘플 캐리어 용기를 생산하는 것이 가능하기 때문에, 분리벽 섹션과 측벽의 분리벽 섹션은 예각을 이룬다.
만일 샘플 캐리어 용기가 회전축 방향으로 서로 이격된 두 개의 베어링 포인트(bearing point)에서 원심분리기 하우징(housing)에 장착되고, 베어링 포인트 사이에 제공되는 유지섹션을 가지고, 이 하우징에 관련된 회전축 주위를 회전할 수 있다면, 샘플 캐리어 원심분리기의 더 높은 속도에서 조차도 약간의 불균형은 여전히 용인될 수 있다.
본 발명의 덜 바람직한 실시예에 따르면, 일측에 플로팅(floating) 지지를 가지는 샘플 캐리어 용기는 사실상 기본적으로 또한 가능하고, 특히, 그것의 로딩 및 언로딩이 회전축에 평행한 구적으로 로딩이 일어날 때 가능하다. 그러나, 전술한 샘플 캐리어 용기의 로딩 상태는 중요하게 개선된 진정한 운행 때문에 선호된다.
샘플 캐리어 용기의 회전 구동 유닛을 가능한한 샘플 캐리어 용기에 가깝게 배치하는 것을 가능하게 하기 위하여, 회전 구동 유닛의 회전 구동력을 도입하기 위하여, 샘플 캐리어 용기의 베어링 포인트는 샘플 캐리어 용기의 유지섹션 및 구동섹션 사이에 제공될 수 있다. 그러므로 구동 샤프트가 짧아지는 것이 가능하고, 특히 그것이 고속으로 왕복하기 위한 구동 샤프트의 경향을 의미있게 감소시키는 것을 도와주는 베어링에 의하여 지지되는 것이 가능하다.
바람직하게, 샘플 캐리어 용기의 회전축은 회전 구동 유닛의 출력 샤프트, 특히 전기적 회전 구동 유닛, 의 회전축과 일치한다. 이 경우에, 구동 유닛은 직접, 즉 삽입되는 속도 증가 또는 속도 감속 변속기 없이 구동없이, 샘플 캐리어 용기를 구동할 수 있다. 이는 요구되는 부품의 수를 더욱 줄일 뿐만 아니라, 유리하게도 작은 양의 공간을 차지하는 샘플 캐리어 원심분리기를 또한 생산할 수 있어서 연구실 장치를 셋업하기 위한 오직 작은 양의 공간에서 (여전히) 이용가능한 연구실에서 또한 이용될 수 있다.
샘플 캐리어 용기 불균형이 유리하게도 가능한한 작게 되도록 달성하기 위하여, 이 샘플 캐리어 용기는 회전축을 포함하는 대칭 평면에 관련된 거울-대칭으로서 체현된다.
도입부에 언급되었던 접합 반응 테스트와 함께, 자주 복수의 몸체 및 항체를 결합하는 것을 위한 가능성이 있기 때문에, 샘플 캐리어는 유리하게도 복수의 샘플 채널을 가지고, 하나의 샘플 캐리어는 몸체 및 항체의 복수의 또는 모든 가능한 치환을 테스트하는데 이용될 수 있다. 복수의 샘플 캐리어의 샘플 채널은 그리고나서 바람직하게 서로 평행하고 바람직하게 공통의 샘플 캐리어 평면에 평평하게 놓이고, 샘플 채널의 돌출을 제외한 샘플 캐리어가 “젤 카드” 또는 “비드 카세트”로 알려진 종류와 같이 평평하고 카드와 같다. 현재 출원의 문맥에서, 샘플 캐리어를 용어 “젤 카드”와 관련시킬 때, 젤이 샘플 채널 내에 실제로 포함되는지, 또는 다른 참조 성분을 포함하는지는 중요하지 않다. “젤 카드”라는 용어는 바람직한 샘플 캐리어의 오직 설계를 말할 뿐이다.
접합 반응 태스트의 대표적인 예는 혈액 그룹을 결정하는 테스트이다. 간소화된 설명에 있어서, 혈액은 붉은 혈구, 외부막이 각각의 혈액 그룹에 대응하는 항원 구조인 소위 “적혈구”를 포함한다. 혈액 그룹 A의 적혈구가 A 항원 구조를 가지고, 혈액 그룹 B의 적혈구는 B 항원 구조를 가지고, 혈액 그룹 AB의 적혈구는 A 및 B 항원 구조를 모두 가지고, 혈액 그룹 O의 적혈구는 항원 구조를 전혀 가지고 있지 않다.
부가적으로, 혈액은 혈액 그룹이 속하는 적혈구의 항원 구조와 다른 방원 구조를 연결하도록 설계되는 항체를 가진다. 각각의 항원 구조를 연결하는 것에 의하여, 항체는 접합 반응을 생성하고, 이는 응집반응으로서 간단히 언급될 수 있다. 혈액 그룹 A의 혈액은 항원 구조 B에 대한 항체를 가진다. 반대로, 혈액 그룹 B에 있어서 항체는 항원 구조 A에 대한 것이다. 혈액 그룹 AB는 두 항원 구조에 대한 적혈구를 가지나 어떠한 항체도 가지지 못하고, 반면에 혈액 그룹 O는 전형적으로 A 항원 구조 및 B 항원 구조 모두에 대한 항체를 가진다.
만일, 알려진 항원 구조 지향을 가진 항체가 알려지지 않은 혈액 그룹의 혈액 샘플에 추가된다면, 그러면 그것의 혈액 그룹은 접합에 의하여 결정될 수 있다. 원심분리를 할 때, 균일한 구동력을 가진, 테스트 성분으로 다른 깊이로 이동하는 다른 접합율을 가진 테스트 성분의 샘플들 때문에, 접합율은 참조 성분으로 각각의 혈액 샘플의 다른 이동 깊이에 의하여 결정될 수 있다.
만일 샘플 캐리어 용기, 즉 일반적으로 메인 치수의 평면, 내로 삽입되는 샘플 캐리어의 샘플 캐리어 평면이 회전축을 포함하거나 또는 회전축에 평행하고 샘플 채널의 샘플 채널 길이방향 축 및 회전축에 모두 본질적으로 수직인 반지름 방향으로 샘플 캐리어의 복수의 샘플 캐리어 채널 중 하나의 샘플 채널의 가장 큰 반지름 치수보다 크지 않은 거리에 의하여 이격되면, 그러면 원심분리 과정 동안에 일어나는 원심력은 각각의 샘플 채널의 길이방향 축과 본질적으로 일치하거나 쉽게 용인되는 오직 사소한 양에 의하여 그것들로부터 벗어나는 것을 보장하는 것이 가능하다. 이는 원심분리 과정 동안에 샘플 캐리어의 기능성을 보장한다. 용어 “샘플 캐리어 평면”은 여기서 샘플 캐리어의 모서리를 넘어 연장되는 이론상의 평면이다.
샘플 캐리어 용기는 복수의 샘플 캐리어를 수용하도록 체현될 수 있고, 이는 회전축에 관련하여 축방향으로 긴 샘플 캐리어 용기 내에서 나머지 뒤의 바람직하게 배치되는 하나일 수 있고, 샘샘플 캐리어 용기 내에 수용되는 모든 샘플 캐리어의 샘플 캐리어 길이방향 축은 공통의 평면내에 놓인다. 그러나, 가장 빠른 가능한 샘플 캐리어의 공정을 보장하기 위하여, 샘플 캐리어 용기는 바람직하게 정확히 하나의 샘플 캐리어를 수용하도록 체현된다. 반면에, 이는 회전축에 관련하여 축방향으로 짧고, 왕복하는 경향이 없거나 회전 작동 동안에 왕복하기 위한 의미있게 덜 명백한 경향을 가진 샘플 캐리어 용기를 생산한다. 반면에, 이는 더 샘플 캐리어가 샘플 캐리어 용기 내로 실려질 수 없기 때문에 테스트 준비된 샘플 캐리어가 즉시 원심분리될 수 있음을 보장한다.
첫째로, 원심분리 과정 동안에 샘플 캐리어를 보호하기 위하여, 둘째로, 여기서 논의가 되고 있는 샘플 캐리어 원심분리기의 밀접한 부근 내에 연구실 인원과 연구실 장치를 보호하기 위하여, 샘플 캐리어 원심분리기는 원신분리기 하우징에 움직이게 장착되는 커버에 의하여 개폐될 수 있는 접속 개구가 구비된 원심분리기 하우징이 제공될 수 있다. 바람직하게, 커버에 의하여 접속 개구를 개폐하는 것을 위한 분리된 구동 모터는, 특히 샘플 캐리어 용기를 회전 구동 유닛의 출력 샤프트에 전술한 직접 연결에 제공되고, 이는 원심분리기 하우징의 크기를 증가시키는 추가 공간을 차지하지 않는 샘플 캐리어 용기의 회전구동 모터의 옆에 제공될 수 있다. 예를 들면, 커버를 위한 구동 모터는 또한 출력 샤프트가 샘플 캐리어 용기를 위한 회전 구동 유닛의 출력 샤프트에 평행하게 방향지어질 수 있는 전기 구동 모터일 수 있다.
이 경우에 있어서, 만일 샘플 캐리어 용기쪽으로 방향지어진 원심분리기 하우징의 내표면 및/또는샘플 캐리어 용기쪽으로 방향지어진 커버의 내표면이 - 그것들의 둘레의 최소한의 부품들속에서 그리고 회전축 주위의 둘레방향으로 바람직하게 그것의 전체 경간(span)을 따라 - 그 축이 회전축인 원통 또는 부분적으로 원통의 형태 내에 체현된다면, 원심분리기 하우징은 가능한 최소한의 공간을 차지한다.
원심분리 동안 조차도 가능한 빠르게 샘플 캐리어를 평가하기 위하여, 샘플 캐리어 원심분리기는 광축으로 방향지어진 카메라 또는 다른 광학 기록 장치를 가질 수 있어서, 유지센견 내에 수용되는 샘플 캐리어를 기록할 수 있다.
결과적으로, 소정의 위치, 예를 들면 카메라의 광축에 수직인 샘플 캐리어 평면을 가진, 내에 샘플 캐리어 용기가 정지한 직후에, 그 위치는 전술한 센서에 의하여 검출될 수 있고 센서와 협력하는 조정 장치에 의하여 접근될 수 있고, 샘플 캐리어의 기록이 만들어 질 수 있으며, 이는 원심분리 과정 이후에 샘플 캐리어의 평가 상태에 대한 평가 유닛을 처리하는 이미지에 데이터 라인을 대응하는 것을 통하여 전송될 수 있다.
만일 샘플 캐리어 원심분리기가 플래시(flash) 유닛 또는 스트로보스코프(stroboscope)이 구비되어 있다면, 그러면 전술한 카메라는 원심분리 과정 동안 조차도 “온라인”으로 샘플 캐리어의 평가를 평가를 수행하는 데에 이용될 수 있다.
이를 달성하기 위하여, 데이터 전송 연결을 통하여 플래시 유닛 또는 스트로보스코프는 회전 위치 검출 센서 및/또는 샘플 캐리어 용기의 회전 구동 유닛에 연결될 수 있으며, 이는 회전하는 샘플 캐리어가 카메라의 광축, 예를 들면 광축에 수직으로 방향지어지는 적어도 하나의 샘플 채널 길이방향 축인 특히 유리한 소정의 회전 위치안에 있을 때 플래시를 작동시킨다.
단일 테스트에 대하여 요구되는 원심분리의 지속시간보다 더 짧은 다른 시간 간격에서 원심분리를 기다리는 복수의 샘플 캐리어 용기를 처리하기 위하여, 샘플 캐리어 원심분리기는 복수의 샘플 캐리어 용기, 바람직하게 평행 회전축, 특히 바람직하게 샘플 캐리어 용기마다 하나의 원심분리기 하우징을 구비하는 것이 가능하다. 바람직하게, 샘플 캐리어 용기는 각각 구동될 수 있다. 이는 전술한 샘플 캐리어 원심분리기의 모듈식으로 이루어질 수 있는 의 샘플 캐리어 원심분리기를 생산하고, 이는 그리고 샘플 캐리어 원심분리기 모듈 또는 샘플 캐리어 서브(sub) 원심분리기라고 불릴 수 있다. 그러나, 개별적으로 취급되는 각각의 이러한 분리된 샘플 캐리어 원심분리기 모듈은, 전술한 바와 같이 바람직하게 체현되고 기능한다.
샘플 캐리어 원심분리가 모듈이 사실상 또한 기본적으로 일치, 즉 같은 축, 하고 회전축의 평행한 배열이 바람직하고 왜냐하면 그렇지 않으면, 샘플 캐리어 회전 구동 유닛은 연속하는 샘플 캐리어 용기 사이에 위치하기 때문이다. 결과적으로 모듈로 구성된 샘플 캐리어 원심분리기는 외관이 복잡할 수 있다. 평행한 회전축의 선호되는 경우에 있어서, 샘플 캐리어 용기는 매우 제한된 공간에서 또 다른 하나의 옆에 배치될 수 있고, 자동화된 로딩 및 언로딩을 촉진할 수 있어서 원심분리되지 않는 샘플 캐리어는 더 이상 작동 인력에 의하여 이동되어질 필요 없고, 대신에 자동화된 장치에 의하여 이동될 수 있으며, 유리하게도 샘플 캐리어 내의 샘플의 오염의 위험을 줄일 수 있다.
샘플 캐리어의 자동화된 조절 및 특히 요구되는 모듈로 구성된 샘플 캐리어 원심분리기의 자동화된 로딩 및 언로딩을 위하여, 복수의 샘플 캐리어 용기의 회전축이 공통의 회전축 평면에 위본질적으로 위치하는 것이 가능하다. 바람직하게, 샘플 캐리어 원심분리기의 플랫폼은 회전축 평면에 평행하다.
그러므로, 로딩 기계에 의하여 하나 또는 그 이상의 샘플 캐리어 용기의 로딩 및 언로딩이 수행될 수 있는 원심분리기 배열을 생산할 수 있고 및/또는 샘플을 가진 샘플 캐리어의 구비는 샘플 캐리어 용기 내에 이미 수용된 샘플 캐리어 상에 자동화된 방식으로 수행될 수 있다. 피펫팅 장치는 샘플과 함께 샘플 캐리어를 구비(테스트 준비 구비)하여 제공될 수 있다.
전술한 바와 같이, 자동화의 이점은 본질적으로 수평으로 배열된 회전축을 가진 샘플 캐리어 원심분리기를 포함하는 원심분리기 기구를 가지고 달성될 수 있으며, 또한 적어도 하나의 샘플 캐리어 용기 내에 유지되는 샘플 캐리어의 샘플 채널 안으로 유체를 자동적으로 분배하는 것을 위한 피펫팅(pipetting) 장치를 포함한다. 피펫팅 장치는 본질적으로 수직 방향으로 연장되는 피펫팅 채널을 가지고, 이는 바람직하게 수직 움직임 축을 따라 움직일 수 있고 이는 피펫팅 장치에 부가적 또는 선택적이고, 원심분리기 배열은 적어도 하나의 샘플 캐리어 용기의 자동 로딩 및 언로딩을 위한 로딩(loading) 기계를 포함하고, 로딩 기계는 본질적으로 수직인 로딩 궤적으로 배열된다.
이 자동화의 구체적인 요구되는 정도는 회전축 또는 회전축들을 수평으로 배열하는 능력에 의하여 가능하게 되고, 한번 더 회전축에 평행하게 방향지어지는 샘플 캐리어 원심분리기의 플랫폼의 결과이다. 수직방향으로 연장되는 피펫팅 채널은 샘플 캐리어 안으로 테스트 성분의 분배가 중력에 의하여 도움을 받고 그러므로 가능한 최소한의 양의 적하(滴下)가 발생하게, 즉 오염의 발생이 없기 때문에 유리하다. 로딩 기계의 로딩 궤적은, 적어도 유지섹션에 가까운 종단섹션에는, 바람직하게 이 경우 이래로 수직하게 연장되고, 샘플 캐리어 용기는 그 사이에서 유지세션이 수용되는 두 개의 회전 베어링에 의하여 전술한 방법의 특히 안정된 방식으로 지지될 수 있다. 결과적으로, 샘플 캐리어 원심분리기의 적어도 하나의 수평으로 배열된 회전축의 공간은 샘플 캐리어를 조절하는 것 및/또는 샘플 캐리어 안으로 테스트 성분을 분배하는 것을 위하여 이용될 수 있다. 이는 소정의 선호되는 위치에서 수용될 수 있는 샘플 캐리어 용기에 따라 전술한 유리한 변형에 의하여 더욱 고무된다. 현재의 경우에 있어서, 이 선호되는 위치는 수직으로 배열되는 샘플 캐리어의 적어도 하나의 샘플 채널의 적어도 하나의 샘플 채널 길이방향 축 중의 하나일 수 있다. 그리고 테스트 성분이 절절히 샘플 채널 안으로 도입되는 적어도 하나의 샘플 채널의 길이방향 테스트 성분 도입단(端)은 샘플 채널 길이방향 축과 관련하여 반대편 축 길이방향 단보다 더 높게 위치한다.
피펫팅 장치와 로딩 기계 사이의 충돌을 방지하기 위하여 또는 이러한 사건의 위험을 최소화하기 위하여, 피펫팅 장치 및/또는 로딩 기계는 수평 방향으로 바람직하게 움직일 수 있다.
본 발명에 따른 원심분리기는 자동 액체 조절 시스템에서 쉽게 구현될 수 있다. 그러한 액체 조절 시스템은 피펫팅 로봇, 하나 이상의 유전자증폭기, 시약의 저장소 및/또는 다른 액체 조절 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 더 나은 측면은 원심분리기와 결합하여 액체 샘플을 봉인하는 것을 위한 오일층의 이용이다. 전술한 바와 같이, 액체 샘플은 오일층과 액체 샘플을 포함하는 그릇을 원심분리하는 것에 의하여 오일층을 액체 속에 담글 수 있다. 단지 그릇을 원심분리하는 것에 의한 오일층에 의하여 덮힌 액체 샘플 속에 어떠한 기포를 배출하는 것이 가능하다. 분리된 스텝에서 분리된 시약을 추가하는 것과 오일층을 통하여 단계적인 시약을 담그는 것이 가능하다.
액체 샘플을 봉인하는 것을 위하여 오일층을 이용하는 본 발명의 측면은 원심분리기의 설계에 독립적이다. 그러나, 오일층의 이용은 액체 샘플의 조절의 자동화를 간단히하고 그러므로 플랫폼에 평행한 회전축을 가진 원심분리기와 유리하게도 결합된다.
본 발명은 수반되는 도면과 함께 아래에 더욱 자세하게 설명될 것이다.
본 발명의 효과는, 선행 기술과 비교하여 샘플 캐리어의 테스트 준비 설치와 원심분리 과정의 종료 사이에 시간을 유지할 수 있으며, 더욱 더, 원심분리된 결과의 평가의 종료, 작게 그리고, 복수의 샘플 또는 높은 질 및 효율성을 가진 많은 양의 샘플 프로브를 신뢰성있게 원심분리하는 것을 허용하여, 일반적인 타입의 샘플 캐리어 원심분리기를 변경할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 샘플 캐리어 원심분리기의 실시예를 위에서 바라본 사시도이다.
도 2는 도 1로부터의 샘플 캐리어 원심분리기의 평면도이고,
도 3은 도 2의 III-III 단면을 따라 자른 도 1 및 2의 샘플 캐리어를 통한 단면도이다.
도 4a 내지 4e는 유지튜브 및 마이크로티터 플레이트(microtiter plate)를 위한 샘플 캐리어 용기의 단면도, 측면도, 평면도 및 사시도를 나타낸다.
도 5a 및 5b는 혈액주머니를 유지하는 것을 위한 샘플 캐리어 용기의 단면도 및 측면도이다.
도 6 내지 9는 약간의 작동 스테이지에서 마이크로티터 플레이트를 원심분리하는 것을 위한 원심분리기의 다른 실시예를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 1 내지 3은 본 발명에 따른 샘플 캐리어 원심분리기의 실시예를 나타내고, 이는 참조 번호 10으로 전체적으로 분류된다.
샘플 캐리어 원심분리기는 가능하게도 복합부의 원심분리기 하우징(12)를 가지고, 이는 구동 유닛과 원심분리기 부품을 수용할 수 있어서, 그것들은 외부 영향으로부터 보호된다.
원심분리기 하우징(12)은 각각의 하우징 모듈로 이루어질 수 있고, 그것들의 각각은 각각의 샘플 캐리어 용기(14)를 수용한다. 그러나, 도 1 내지 도 3에 도시된 예에서는 그렇지 않다. 도면들은 모두 공유된 원심분리기 하우징(12) 내에 수용된 샘플 캐리어 용기를 보여준다.
도 1 및 도 2에 도시된 현재의 예에 도시된 샘플 캐리어 원심분리기(10)의 실시예는 도 3에 특히 도시된 바와 같이, 네 개의 바람직하게 동일한 샘플 캐리어 용기(14)를 가진다.
샘플 캐리어 용기(14)는 각각 회전축(R) 주위로 회전될 수 있고, 각각의 샘플 캐리어 용기(14)는 그것 자신의 회전축(R)과 바람직하게 연관된다. 각각의 회전축(R)은 특히 도 3에 도시된 바와 같이, 중심을 달리하는 방식으로 그것의 연관된 샘플 캐리어 용기(14)를 바람직하게 통과한다. 모든 샘플 캐리어 용기(14)의 회전축(R)은 공통의 평면에 놓이고, 현재의 실시예에서의 공통의 평면은 도 2의 도면의 평면에 평행하고 도 3의 도면의 평면에 수직이다.
원심분리기 하우징(12)는 베어링 섹션(bearing section, 16), 샘플 캐리어 용기 섹션(18), 및 구동섹션(20)을 바람직하게 가지고, 이는 도 2에 주로 도시된 바와 같이, 회전축(R)의 방향으로 바람직하게 번갈아 배열된다.
베어링 섹션(16)은 회전축(R) 주위의 샘플 캐리어 용기(14)의 회전 지지를 위한 제1 베어링 수단을 바람직하게 수용한다. 샘플 캐리어 용기 섹션(18)은 그것 자체로 샘플 캐리어 용기(14)를 바람직하게 수용하여 회전축(R) 주위를 회전할 수 있다. 구동 섹션(20)은 회전축(R) 주위를 회전 방식으로 샘플 캐리어 용기(14)를 지지하는 것을 위한 부가적인 베어링 수단을 수용하고 샘플 캐리어 용기(14)의 회전 구동 유닛을 또한 수용한다.
샘플 캐리어 용기(14)의 안전하고 강건한 회전 지지를 달성하기 위하여, 바람직하게 제2 베어링 수단 - 연관된 회전축(R)에 관련됨- 은 샘플 캐리어 용기(14) 및 이 샘플 캐리어 용기(14)를 구동하는 구동 유닛 사이에 축방향으로 위치된다.
도 3에 특히 보이는 바와 같이, 샘플 캐리어 원심분리기(10) 및 특히, 그것의 원심분리기 하우징(12)은 도시된 실시예의 회전축(R)의 적어도 하나, 바람직하게는 모두에 본질적으로 평평하고 평행한 플랫폼(22)를 가진다. 바람직하게도, 플랫폼(22)은 회전축(R)을 수용하는 평면에 평행하다. 이는 유리하게도 도 1 내지 도 3에 도시된 샘플 캐리어 원심분리기(10)의 콤팩트한 설계, 앞서의 샘플 캐리어(24)를 가진 자동화된 로딩(loading) 및/또는 가능하게도 테스트 성분의 샘플 캐리어 용기(14) 이미 위치한 샘플 캐리어(24) 내로의 자동화된 분배가 가능하게 한다.
본 실시예에 도시된 선호되는 샘플 캐리어(24)는 소위 “젤 카드”라는 형태로 체현되고, 본 실시예에서, 각각은 바람직하게 본질적으로 동일하게 체현된(embodied) 8개의 각각의 샘플 채널(26)을 가진다.
본 실시예에서 샘플 채널(26)은 길이방향을 따라 샘플 채널(26)을 통하여 본직적으로 중심으로 지나가는 샘플 채널 길이방향 축(P)와 관련하여 순환적으로 대칭인 내벽에 바람직하게 체현된다. 바람직하게, 도 1 내지 도 3에 도시된 “젤 카드(24)”에서와 같이, 샘플 채널 캐리어(24)의 샘플 채널(26)의 샘플 채널 길이방향 축(P)은 공통 평면에 놓이고, 즉, 도 3의 도면의 평면에 수직으로 연장되는 샘플 캐리어(24)의 평면(E)이다.
샘플 캐리어 용기(14)는 홈통과 같이 유리하게 체현될 수 있다. 그러나, 기본적으로 어떤 다른 디자인 또한 가능하다.
도 1 내지 도 3에 도시된 예에서, 동일한 샘플 캐리어 용기(14)들은, 그 사이로 측벽(30)이 회전축(R)의 어느 한 측면으로 연장될 수 있는, 그것들의 길이방향 단부부위에서 끝벽(28)을 가진다. 끝벽(28)은 회전축(R)과 관련하여 가능한한 짧고 기능적인 샘플 캐리어 용기(14)를 체현할 수 있기 위하여 회전축(R)에 상대적으로 수직하게 바람직하게 위치된다.
샘플 캐리어 용기의 길이방향 끝단에서, 분리벽 섹션(32)이 제공될 수 있고, 이는 샘플 캐리어 용기(14)의 수용 개구(36) 쪽으로 연장되는 래치 형태인 래칭(latching) 구성요소(34)를 가지고, 이는 샘플 캐리어 용기(14) 내에 안전하게 샘플 캐리어(24)를 유지하고 샘플 캐리어 용기(14)로부터 떨어지는 바람직하지 않은 분리의 가능성을 감소시킨다. 도시된 실시예의 분리벽 섹션(32)은 수용 개구(36)의 양측 상에 샘플 캐리어 용기(14)의 길이방향 끝단 섹션에 오직 제공되거나, 하나의 길이방향 끝단으로부터 시작하는 회전축(R)을 따라 샘플 캐리어 용기(14) 안으로 더욱 또한 연장될 수 있거나, 길이방향 끝단 대신에 중앙섹션에 제공될 수 있거나, 샘플 캐리어 용기(14)의 전체 길이에 걸쳐 연장될 수 있다.
더 나은 이해를 위하여, 샘플 캐리어 용기(14) 및 각각의 개별의 원심분리기 모듈은 모든 다른 유사한 구성품에 본질적으로 동일하게 각각 체현되므로 모든 유사한 구성품에 사실상 적용되는 참조 번호가 참조 번호를 가진 도면에 과부하를 주지 않고 샘플 캐리어 원심분리기(10)의 명백한 서술을 주기 위하여 실시예를 통해 선택되는 구성품에 오직 제공된다는 점이 여기에 이용된 도 1 내지 도 3에서 주의되어야 한다.
돌출되는 래치대신에 다른 래칭 수단(34), 예를 들면 샘플 캐리어 용기(14) 내에 위치되는 샘플 캐리어(24)의 평면(E)와 관계하여 앞뒤로 탄력 있게 움직이는 돌기, 볼 캐치(ball catch) 등, 을 제공하는 것이 가능하다.
도 2 및 도 3에 특히 도시된 바와 같이, 샘플 캐리어 용기의 수용 개구(36)는 회전축(R)로부 밖으로 연장되는 사선(射線) 상에 바람직하게 위치되어 수용 개구(36) 내로 삽입되는 샘플 캐리어(24)의 샘플 캐리어 길이방향 축(P)은 샘플 캐리어 원심분리기(10)의 회전축(R)을 유리하게 교차한다. 그러나, 이것은 절대적인 요구조건은 아니다. 샘플 캐리어 길이방향 축(P)은 회전축(R), 예를 들면 샘플 채널 길이방향 축(P)으로부터 시작되는 샘플 채널(26)의 가장 큰 반지름 치수보다 크지 않은 거리에 의한, 으로부터 약간 이격되어 또한 통과할 수 있다. 이는 원심분리 과정동안 샘플 채널(26) 상에 작용하는 원심력의 작용방향이 샘플 채널(26) 내에 적어도 부분적으로 위치하는 것을 보장하고, 이는 효율적인 원심분리 과정을 보장한다.
샘플 캐리어(24)가 수용 개구(36) 내로 삽입될 때, 회전축에 더 가까운 샘플 채널(26)의 길이방향끝단이 회전축 상에 위치하는 것이 도 3으로부터 또한 분명하다. 결과적으로, 회전축(R)과 관련하여 반지름방향으로 매우 짧고 작은 양의 공간을 차지하는 원심분리기 하우징(12)을 달성하는 것이 가능하다.
그러나, 샘플 캐리어 원심분리기(10)의 회전축(R)로부터 회전축에 더 가까운 샘플 채널(26)의 길이방향 끝단의 거리는 0일 필요는 없다. 샘플 캐리어 길이방향 축(P)의 방향으로 샘플 캐리어(24)의 치수보다 더 작을 수 있고, 샘플 채널(26)의 길이보다 특히 더 짧을 수 있다.
도시된 예에서, 샘플 캐리어 용기(14)의 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)은, 특히 유지 섹션(38)은 바람직하게 수용 개구(36)와 분리벽 섹션(32)으로 이루어지고, 전술한, 즉 샘플 캐리어 용기(14)의 로딩된 상태에서 샘플 캐리어(24)의 평면(E) 내에 유리하게 놓인 본질적으로 수직으로 방향지어진 로딩 궤적(L)에 의하여 바람직하게 일어날 수 있다.
로딩 및 언로딩을 촉진하기 위하여, 예를 들면 로딩 기계의 붙잡는 도구에 의하여, 마주보는 측벽(30) 사이의 거리는 회전축(R)로부터의 거리가 바람직하게 증가하여, 하나에 속하는 측벽(30)과 동일한 샘플 캐리어 용기(14)는 깔때기 종류의 형태를 가질 수 있다.
도 3으로부터 분명한 바와 같이, 회전축(R)은 회전축에 수직으로 연장되는 삽입면과 함께 단면에서 샘플 캐리어 용기(14)를 보았을 때, 회전축(R)이 여기에 도시된 실시예에서 도 3의 샘플 캐리어 용기(14)의 단면그림의 엔벨로프(envelope)영역의 중앙에 놓여있지 않고, 이 엔벨로프는 둥근 모서리를 가진 사다리꼴 형태를 가지고, 도 3의 두 개의 평행한 사다리꼴 베이스 및 더 긴 것은 두 개의 평행한 사다리꼴 베이스의 더 짧은 것의 위에 위치하기 때문에, 본질적으로 평행하고 그것을 따라 유리하게도 연장되는 샘플 캐리어 용기(14)를 본질적으로 통과한다.
샘플 캐리어 용기(14)와 관련하여 회전축(R)의 이 선호되는 편심(eccentricity)에 의하여, 언로딩된 상태에서 회전축(R) 주위의 회전과 관련하여 불균형을 사실상 가지는 샘플 캐리어 용기(14) 내에서 유리한 균형 위치를 생산하는 것이 가능하다. 그러나, 이 불균형은 소정의 샘플 캐리어(24)와 함께 그것을 로딩하는 것에 의하여 감소되거나 더욱 제거될 수도 있다. 이 목적은 본 출원에세 “균형 섹션”(40)으로 언급된, 측벽(30)의 섹션에 의하여 또한 기능될 수 있고, 그 안으로 삽입되는 소정의 샘플 캐리어(24)를 가진 샘플 캐리어 용기(14)가 본질적으로 어떠한 불균형 없이 회전축(R) 주위를 회전할 수 있다.
샘플 캐리어 용기(14)의 유지 섹션(38)의 로딩 및 언로딩을 위하여, 샘플 캐리어 원심분리기(10)는 센서 유닛(42)이 구비될 수 있으며, 이는 도 3에 도시된 플랫폼(22)과 관련하여 샘플 캐리어 용기(14)의 선호되는 로딩 및 언로딩 위치를 검출한다. 예를 들면, 두 개의 센서(44), 예를 들면, 접근 센서 또는 포토다이오드에 의하여 수행될 수 있으며, 그것들은 샘플 캐리어 용기(14)가 소정의 위치에 있을 때 일치하는 신호를 오직 제거하도록 제공된다. 그 대신에, 센서는 구동 샤프트 상에, 이는 여기에 도시되지 않음, 또는 이 샤프트를 따라 회전하는 구성품 상에 또한 제공될 수 있고, 또는 이 구성품과 협력할 수 있다.
동일한 방식으로 여기서 논의되고 있는 본 발명에 따른 샘플 캐리어 원심분리기(10)의 실시예의 로딩 및 언로딩은 본질적으로 수직인 로딩 궤적(L)을 따라 일어날 수 있고, 그 안에 제공되는 참조 성분을 가진 최초의 샘플 캐리어(24)는 또한 처음으로 샘플 캐리어 용기(14)에 삽입될 수 있고 그리고 피펫팅 장치에 의하여 위로부터 분배되는 테스트 성분이 구비될 수 있다. 결과적으로, 샘플 캐리어(24)는 직후에 테스트 성분이 구비된 직후에 원심분리 될 수 있고, 그러므로 또한 여기서 논의되고 있는 샘플 캐리어 원심분리기(10)을 가진 시간을 다투는 테스트를 수행하는 것이 가능하다.
반면에 원심분리 동안에 샘플 캐리어(24)를 보호하기 위하여 그리고 반면에 주위의 연구실 장비 및 연관된 연구실 인원을 보호하기 위하여, 원심분리기 하우징(12)은 부분적으로 원통의 내벽(46)을 가질 수 있고, 내벽은 샘플 캐리어 용기(14)를 둘러싸고 그것의 부분적인 원통의 축이 회전축(R)과 바람직하게 일치한다. 내표면(46)의 오직 부분적으로 원통인 실시예는 이것이 샘플 캐리어(24)가 로딩될 수 있고, 언로딩될 수 있고, 및/또는 피펫될 수 있는 접속 개구(48)을 생성할 수 있기 때문에 유리하다.
접속 개구(48)를 닫기 위하여, 바람직하게 비슷하게 부분적인 원통 커버(50)가 제공될 수 있고, 이는 바람직하게 비슷하게 부분적인 원통의 축과 같이 회전축(R)을 가지고 회전축(R) 주위의 원운동을 실행하기 위하여 회전축(R)에 수직인 측벽(54, 56) 내의 홈(52) 안으로 가이드 될 수 있다. 도 3에 도시된 4개의 모듈 중에서 커버(50)는 더 나은 가시성을 위하여 좌측 상의 원심분리기 모듈 양측으로부터 제거된다.
바람직하게, 큰 원형둘레 표면 상에서 커버(50)은 적어도 하나의 맞물림 구성(58)를 가질 수 있고, 바람직하게 복수의 맞물림 구성(58), 예를 들면 작은 돌기의 형태이고, 원심분리기 하우징(12) 내에 제공되는 대응관계에 있는 맞물림 구성(60), 즉 기어는 작동자의 바람 또는 소정의 시퀀스(sequence), 예를 들면 로딩 기계의 움켜짐 장치 및/또는 피펫팅 채널의 접근에 의존함, 에 따라 접속 개구(48)의 개폐를 가능하게 하기 위하여 개폐 움직임을 실행하기 위한 형태고정 맞물림과 함께 구동할 수 있다. 이것을 위하여, 원심분리기 하우징(12)의 모토 섹션(20)은 분리된 커버 구동 유닛이 제공될 수 있고, 이는 가능한 움직임 방향 모두에서 대응관계에 있는 맞물림 구성(60)을 구동할 수 있다.
샘플 캐리어 용기 섹션(18)로부터 이격되어 방향지어진 측면 상에, 샘플 캐리어 원심분리기(12)의구동 섹션(20)은 유지 및 보수를 위한 제거 가능한 백 플레이트(back plate, 62)에 의하여 접근될 수 있다.
여기에 개시된 샘플 캐리어 원심분리기(10)과 함께, 가능한 최소의 공간을 차지하는 한편, 테스팅 성분이 구비된 후에 가장 짧은 시간 내에 복수의 샘플 캐리어(24) 뿐만 아니라 단독의 샘플 캐리어(24)를 원심분리 하는 것이 가능하다.
평가 시간을 감소시키는 것을 또한 가능하게 하기 위하여, 원심분리기 하우징(12)은 카메라(64)가 제공될 수 있고, 스트로보스코프(66)와 관련되어, 원심분리 과정 동안 조차도, 평가 유닛에 샘플 캐리어(24)의 이미지를 보낼 수 있으며, 도시되지 않았지만, 샘플 캐리어 용기(14)가 도 3의 위치에 있을 때, 또한 평가 위치에 있다. 이 목적을 위하여, 스트로보스코프(66)는 플래시 유닛을 작동시키기 위한 센서 배열(42)의 센서(44)와 협력할 수 있다.
바람직하게, 그러므로, 샘플 캐리어 용기(14)의 로딩 및 언로딩 위치 및 평가 위치는 하나 그리고 동일한 위치이고 이러한 위치들 모두는 하나의 센서 유닛(42)으로 검출될 수 있다.
도 4a, 4b 및 4c는 샘플 캐리어 용기(14)를 보여주고, 이는 다수의 각각의 튜브(70)를 유지하기 위하여 체현된다. 도 4a 및 4b의 용기는 도 1 내지 도 3에 따른 원심분리기 내의 대응하는 용기를 대신한다. 용기(14)는 끝벽(28), 측벽(30) 및 하단벽(71)을 포함한다. 약간의 수용 개구(72)는 하단벽에 제공된다. 하나의 튜브(73)는 각각의 수용 개구(72)내에 배치된다.
튜브(70)는 하단벽(71) 내의 튜브(70)를 고정시키는, 원형의 플랜지(flange, 74)가 그것의 상단에 제공된다. 도 4a 및 4b에 도시된 이 실시예는 4개의 일렬로 배열된 수용 개구(72)를 포함한다. 용기(14)는 어떤 다른 수의 수용 개구(72)가 체현될 수 있다. 그러나, 수용 개구(72)의 다른 배열이 기본적으로 가능하다. 용기(14)는 회전축(R) 주위에서 회전된다. 베어링 핀(bearing pin, 73)은 회전축(R)가 일렬인 끝벽(28)의 외표면에 제공된다. 이러한 베어링 핀(73)의 하나는 회전축(R) 주위의 샘플 캐리어 용기(14)를 회전하는 것을 위한 구동 모터(미도시)에 걸림된다.
용기(14)의 무게는 튜브(70) 및 그것들의 내재된 성분들의 무게보다 의미있게 더 크다. 게다가, 용기의 질량 중심은 회전축(R)에 가깝다. 튜브(70)의 무게가 용기의 무게에 비교하여 오히려 작기 때문에, 관성 모멘트는 다소 영향을 받고 질량 중심은 튜브의 무게에 의하여 약간 오직 이동되기 때문에, 심지어 튜브가 없이 또는 액체 샘플로 채워진 4개의 튜브(73)가 로딩될 때, 원심분리기는 높은 회전 속도로 작동될 수 있다.
도 4a, 4b 및 4c에 따른 샘플 캐리어 용기(14)는 일렬로 배열되는 4개의 수용 개구(72)를 가진다. 이러한 수용 개구(72)는 회전축(R)에 평행하게 배열된다.
도 4d는 유사한 샘플 캐리어 용기(14)를 나타내고, 이는 도 4a 내지 4c에 따른 것과 수용 개구(72)가 정확히 일렬로 배열되지 않고, 지그재그 형태로 배열되어 수용 개구(72)가 회전축(R)에 평행한 가상의 라인과 관련하여 오프셋(offset)되어 있다는 점에서 다르다. 오프셋의 양은 수용 개구(72)와 회전축(R) 사이의 거리보다 더 작다. 회전축(R)에 평행한 하나의 가상의 라인에 작은 오프셋을 가진 수용 개구(72)의 배열은 회전축(R)에 평팽하게 실질적으로 연장된다.
도 4e는 회전축(R), 마이크로티터(microtiter) 플레이트(84)를 유지하는 것을 위한 프레임(90), 및 베이렁 핀(73)을 가진 프레임(90)을 연결하는 것을 위한 두 개의 끝단벽(28)을 규정하는 두 개의 베어링 핀을 가지는 샘플 캐리어 용기(14)의 다른 실시예를 나타낸다. 회전축(R)에 측방향으로 마이크로티터 플레이트(84)의 반응조의 배열의 폭(w)은 회전축(R)과 프레임(90) 내로 삽입되는 마이크로티터 플레이트(84) 사이의 거리(d)보다 의미있게 작다. 그러므로, 거의 동일한 원심력이 마이크로티터 플레이트(84)의 다른 그릇의 모든 샘플에 작용하는 것이 보장된다.
도 5a 및 5b는 혈액주머니(75)를 유지하는 것을 위한 샘플 캐리어 용기(14)의 또다른 실시예를 나타낸다. 이 용기(14)는 다시 두 개의 측벽(30), 하나의 수용 개구(72)를 가지는 두 개의 끝벽(28) 및 하단벽(71)을 포함한다. 랙(rack, 76)은 혈액 주머니(75)를 유지하기 위하여 제공된다. 랙은 수용 개구(72)의 모서리에 위치하는 위로 향하는 돌출부와 맞물리는 이음 고리를 가진다.
랙은 압축성이 있어서, 혈액 주머니를 원심분리 한 이후에 랙과 혈액 주머니는 압축될 수 있고, 혈액 주머니의 상부에 모아진 혈장은 짜내어질 수 있어서 오직 적혈구 세페만 혈액 주머니에 남는다.
랙(76)은 오직 한번만 사용되고 처분된다.
측벽(30)은 전술한 실시예의 대응하는 측벽(30)보다 두껍고, 왜냐하면 이러한 측벽(30)은 혈액 주머니(75)에 대한 평형추로서 이용되기 때문이다. 그러므로 수백 ml 부피의 혈액 주머니(75)는 이 용기에 고정되고 높은 회전 속도로 원심분리된다.
더 큰 그릇을 원심분리하는 것을 위한 이러한 용기(14)는 자동으로 조절하는 평형추가 바람직하게 제공되고, 평형추의 위치는 전기 액츄에이터(actuator)에 의하여 조절되고, 보상되는 평형추에 의하여 대체되는 것에 의하여 조절되며, 더 낮은 속도의 회전과 회전부의 불균형이 검출된다. 균형잡힌 회전부를 가진 후에, 회전 속도는 증가될 수 있다.
도 6은 원심분리기(80)의 다른 실시예를 도식적으로 나타낸다. 원심분리기(80)는 수평축(R) 주위에회전가능하게 장착되는 회전자(rotor, 81)를 포함한다. 회전자(81)는 X형태의 뼈대(82)를 포함하고, 뼈대(82)의 외부 끝단에 샘플 캐리어 용기(83)이 제공된다. 이러한 용기(83)는 마이크로티터 플레이트(84)를 차지하는 것을 위하여 체현된다. 이러한 마이크로티터 플레이트는 업계에 잘 알려져 있으며, 96, 384, 1536개의 그릇을 가지는 마이크로티터 플레이트가 있다.
원심분리기(80)는 회전축(R) 아래에 낮은 개구(86)를 가진 하우징(85)과 회전축(R) 위에 높은 개구(87)를 포함한다. 개구(86, 87)는 회전문(88)에 의하여 닫아진다.
도 6에서, 원심분리기(80)는 하나의 용기(83)이 하부 섹션 상에 배치되는 단계에서 도시되고, 다른 용기(83)는 원심분리기의 상부 섹션 상에 배치된다. 양 용기(83) 모두는 이 위치에 숭평으로 배열된다. 마이크로티터 플레이트(84)는 수평의, 병진 운동의 움직임에 의하여 더 낮은 용기(83) 내로 실려질 수 있다.
원심분리기를 로딩한 후에, 문(88)은 개구(86, 87)을 닫고 회전자는 회전축(R) 주위로 회전된다.(도 7)
원심분리기(80)이 실려지거나 마이크로티터 플레이트(84)의 수평의 병진 운동의 움직임에 의하여 배출됨에 따라, 이 원심분리기는 자동적인 액체 조절 시스템에서 쉽게 구현될 수 있다.
그러나, 도 8은 도 6 및 도 7에서 원심분리기(80)의 상부에 배치되는 용기(83)가 마이크로티터 플레이트로 채워지는 것과 같은 같은 원심분리기를 나타낸다. 마이크로티터 플레이트(84)의 그릇은 반지름 방향으로 바깥쪽으로 개구부를 향한다. 회전자(81)를 회전시키는 것에 의하여, 마이크로티터 플레이트(84)의 그릇의 내용은 방사상으로 바깥으로 튄다. 이 배열은 마이크로티터 플레이트(84)의 그릇을 세척하는 데에 이용된다. 마이크로티터 플레이트(84)로 원심분리기를 채운 후에, 회전자는 180도로 회전하고 정지한다. 표면장력에 의하여 들러붙지 못한 모든 액체 내용물은 그릇의 아래에 배치된 보울(bowl, 미도시)로 떨어진다. 그리고나서 회전자는 마이크로티터 플레이트의 그릇으로부터 잔여 내용물을 없애기 위해 높은 속도로 회전된다.
하우징(85)는 상부에 자동적으로 제거가능한 뚜껑(89)을 포함한다. 마이크로티터 플레이트는 하우징(85)의 상부 아래에 직접 유지될 수 있고, 그리고 뚜껑(89)은 열릴 수 있다. 피펫팅 수단과 함께 세척용액은 마이크로티터 플레이트의 그릇 내로 유도될 수 있고, 마이크로티터 플레이트의 회전은 세척용액로 반복될 수 있다. 이 과정은 몇 번 반복될 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 원심분리기(80)는 화학적 및/또는 생물학적 반응을 수행하는 데에 이용되는 세척반응을 위한 세척 장치로서 또한 이용될 수 있다.
만일 이러한 원심분리기가 세척 및 원심분리 모두에 이용된다면, 그땐 각각의 세척 과정 이후에 대체될 수 있는 페이퍼-실린더(paper-cylinder) 같은 내부 처분 커버를 가진 하우징(85)을 제공하는 것이 바람직하다.
마이크로티터 플레이트를 원심분리 한 후에 그릇에 남아있는 세?용액의 잔여 부피는, 희석률 20,000: 1의 희석률에서 수회의 세척 단계의 결과에서 예를 들어, 200ul의 세?용액의 양이 적용하는 0.01ul보다 작았다. 마이크로티터 플레이트를 세척하는 것을 위한 평범한 세척기계는 희석률 40:1을 제공한다. 그러한 원심분리기를 이용하는 것은 희석률 5,000배를 증가시킨다. 그러므로, 원심분리기로 세척하는 것은 마이크르티터 플레이트에 대한 평범한 세척 시스템과 비교하여 효율성을 극적으로 증대시킨다.
바람직하게도, 몇번의 세척 단계, 예를 들면 두번, 세번, 또는 네번의 세척 과정이 수행되고, 각각의 세척 단계는 세척용액을 그릇에 피펫팅 하는 것으로 시작된다. 그리고나서, 용액은 원심분리기에 의하여 배출된다. 모든 세척 단계에 대하여 동일한 세척용액을 이용하는 것이 가능하고 또는 다른 세척 단계에 대하여 다른 종류의 세척액을 이용하는 것 또한 가능하다.
세척액 및/또는 세척되는 그릇은 세척 효율을 높이기 위하여 가열될 수 있다.
세척액이 원심분리기에 의하여 그릇으로부터 배출됨에 따라, 선행 기술에서처럼 바늘에 의하여 세척액을 열망할 필요가 없다. 때때로, 그릇에 담긴 잔해에 의하여 바늘들이 막히기 때문에, 이는 종종 선행 기술에서 문제를 유발한다.
본 발명은 몇 개의 다른 예에 의하여 위에 서술된다. 이러한 원심분리기는 온도가 영하 20도 내지 영상 40도의 범위에서 적당한 부화기의 일부일 수 있다.
게다가, 이러한 원심분리기는 진공펌프와 연결될 수 있어서 샘플을 원심분리하는 동안에 동시에 진공이 원심분리가 위치하는 하우징에 적용될 수 있다. 이는 원심분리 동시에 샘플의 건조를 허용한다.
게다가, 원심분리기를 불활성 기체의 소스에 연결하여 닫힌 하우징 내에 배열되는 원심분리기가 완전히 불황성 기체에 덮히게 하는 것이 가능하다. 그러한 불황성 기체는 예를 들면 N2, CO2, He이다.
도 6 내지 8에 따른 원심분리기는 뚜껑(89) 및 문(88)이 연결되어 동시에 개폐된다.
회전자(81)을 회전시키는 모터는 바람직하게 서보모터(servomotor)이다. 회전자(81)의 회전이 시작될 때, 원심분리기 내의 그릇의 상부위치에서 샘플이 손실되지 않도록 매우 빠르게 가속되어야 한다. 그러므로, 회전자의 움직임을 앞뒤로 흔드는것에 의하여 시작하는 것이 적절할 수 있고, 회전자의 진폭 및 속도는 단계적으로 증가된다. 이러한 흔들 움직임은 그릇 또는 마이크로티터 각각이 가장 하부 위치를 통하여 감속 과정 동안에 움직여지고 회전자의 용기(83)의 가장 하부 위치에서 최종적으로 완전히 멈추워지는 것을 위해 천천히 뒤로 흔들리는 그릇 또는 플레이트 내의 회전자의 움직임을 정지시키는데도 적절하다.
회전자의 용기(83)는 몇 개의 분리된 그릇, 특히 튜브를 유지하는 것을 위한 마이크로티터 플레이트 또는 랙을 클램핑(clamping)하는 클램프가 제공된다. 용기(83)는 다른 종류의 마이크로티터 플레이트, 특히 깊은 우물을 포함하는 마이크로티터 플레이트를 차지하는 것을 위하여 체현될 수 있다.
게다가, 바코드 리더는 마이크로티터의 그릇의 하벽 또는 튜브의 하부벽 상에 제공되는 바코드를 읽을 수 있는 원심분리기의 하부에 제공될 수 있다.
액체 샘플은 오일층으로 덮힐 수 있다. 이러한 오일층은 피펫팅 수단에 의하여 자동적으로 샘플에 추가될 수 있다. 이러한 오일층은 샘플이 공기와 접촉하는 것을 신뢰성 있게 방지할 수 있다. 이러한 원심분리기를 이용하는 것과 결합하여, 오일층은 튜브의 하부에 제공될 수 있다. 오일층과 오일층 상의 액체 프로브를 원심분리 하는 것에 의하여 액체 프로브는 오일층을 통하여 담가지고 액체 탐친은 오일층으로 완전히 덮히게 된다. 그러므로, 제일먼저 오일층을 채우고, 그 후에 오일층에 의해 덮혀야 하는 액체 샘플을 채우는 것이 가능하다. 그러므로, 튜브는 오일층으로 초기에 덮혀 이용될 수 있고, 액체 샘플은 오일층을 통하여 담가질 수 있다. 이는 어떠한 뚜껑도 조절될 필요가 없듯이,액체 샘플의 덮힘이 쉽게 자동화되도록 한다.
오일층을 이용하는 아래의 실시예는 샘, 시약 및 반응 혼합체를 원심분리하는 것에 대하여 서술된다. 샘플은 조사해야하는 템플릿(template) 또는 타겟을 포함하는 액체의 용액이다. 시약은 템플릿 이외에 특정의 화학적 및/또는 생물학적 반응에 대한 모든 구성품을 포함한다. 이러한 화학적 및/또는 생물학적 반응은 전형적으로 PCR, BDNA, 시퀀싱 또는 유사한 반응이다. 반응 혼합체는 적어도 하나의 샘플과 시약을 모두 포함한다. 사전 반응 혼합체라 불리는 증폭 전에 반응 혼합체와 사후 반응 혼합체라 불리는 증폭 후의 반응 혼합체 사이에서 또한 구별된다.
방법 a
그릇은 초기에 오일층이 제공된다. 샘플은 피펫팅엥 의하여 그릇 안으로 넣어질 수 있다. 오일층 상에 놓이는 샘플을 포함하는 그릇은 원심분리되고, 그것에 의하여 샘플은 오일층으로 스며들고 따라서, 원심분리 단계 이후에 샘플은 오일층에 의해 덮히게 된다.
방법 b
샘플은 그릇에 넣어진다. 오일층은 샘플 상에 넣어진다. 샘플 및 오일층을 포함하는 그릇은 원심분리되고, 샘플 및 오일층 사이의 내재된 공기는 제거된다.
이는 샘플이 공기와 접촉하는 것을 피하는 간단한 방법이다.
방법 c
방법 c는 방법 a 또는 방법 b 중 어느 하나에 기초하고, 오일층에 의해 덮힌 샘플을 포함하는 그릇으로 시작한다.
PCR에 적합한 시약이 그릇에 넣어진다. 그릇은 원심분리되고 따라서 시약은 오일층을 통하여 담가진다.
이 반응 혼합체는 PCR의 온도 순환을 겪고 샘플 내에 포함된 템플릿 또는 타겟은 증폭된다.
선택적으로 화학적 및/또는 생물학적 반응을 수행하는 것을 위하여 추가의 반응 혼합체를 부가하는 것이 가능하고, 이는 원심분리의 수단에 의하여 오일층 아래로 또한 넣어진다.
그러므로, 샘플을 덮기 위한 오일층의 이용은 샘플이 오염의 어떠한 위험 없이 반응 혼합체와 접촉하는 것을 가능하게 하고 약간의 반응 혼합체가 단계적으로 부가될 수 있다. 전체 과정은 단지 피펫팅과 원심분리에 의하여 수행될 수 있다. 기계적으로 뚜껑을 열거나 낙하에 의하여 반응 그릇을 천장을 만들 필요가 없다.
10: 샘플 캐리어 원심분리기
12: 원심분리기 하우징
14: 샘플 캐리어 용기
22: 플랫폼
24: 샘플 캐리어
26: 샘플 채널
36: 수용 개구

Claims (24)

  1. 샘플 캐리어 용기(14)를 가지는 샘플 캐리어를 위한 샘플 캐리어 원심분리기이고,
    상기 샘플 캐리어 용기(14)는, 회전축(R) 주위에서 회전될 수 있고, 상기 샘플 캐리어(24) 용기가 회전하지 않을 때, 로딩(loading) 절차에서 상기 샘플 캐리어(24)가 삽입될 수 있는 유지 섹션(38)을 가지고, 상기 유지 섹션에서 상기 샘플 캐리어(24)는 상기 샘플 캐리어 용기(14)의 로딩 상태에서 유지되고, 상기 샘플 캐리어(24)는 언로딩(unloading) 단계에서 상기 유지 섹션으로부터 제거될 수 있고,
    지정된 사용에 따라 상기 샘플 캐리어 원심분리기(10)를 지지하는 것을 위해 체현되는 상기 샘플 캐리어 원심분리기(10)의 플랫폼(22)은 상기 회전축(R)에 평행하게 방향지어지고,
    상기 샘플 캐리어 용기(14)는 하나 또는 그 이상의 샘플 캐리어(24)에 대하여 체현(embodied)되고, 하나 또는 그 이상의 샘플 캐리어(24)는 상기 회전축(R)에 실질적으로 평행하게 연장되는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전축(R)은 상기 샘플 캐리어 용기(14)을 통하여 지나가고, 특히 편심되어 상기 샘플 캐리어 용기를 지나는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어 용기(14)는 상기 회전축(R)에 실질적으로 측방으로 연장되는 약간의 샘플 캐리어(24)에 대하여 체현되고, 상기 샘플 캐리어(24) 및 상기 회전축(R) 사이의 거리는 적어도 상기 샘플 캐리어 용기(14) 내의 상기 샘플 캐리어(24)의 측방향 연장만큼 큰,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어(24)는 본질적으로 중앙의 샘플 채널 길이방향 축(P)를 따라 연장되는 적어도 하나의 샘플 채널(26)을 가지고,
    상기 샘플 캐리어(24)가 상기 샘플 캐리어 용기(14)의 상기 유지 셕션(38)에 수용될 때, 상기 샘플 캐리어 용기(14)는 체현되고 위치되고, 상기 샘플 캐리어 용기(14)가 회전할 때 및 회전하지 않을 때 모두 그것의 샘플 채널(26)의 상기 샘플 채널 길이방향 축(P) 상기 회전축(R)에 본질적으로 수직으로 방향지어지는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  5. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 채널 길이방향 축(P)는 상기 샘플 채널 길이방향 축(P) 및 상기 회전축(R) 모두에 본질적으로수직인 반지름 방향으로 상기 샘플 채널(26)의 가장 큰 반지름 치수보다 더크지 않은 거리만큼 상기 회전축(R)으로부터 반지름 방향으로 이격되는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 채널 길이방향 축(P)의 방향으로 상기 회전축(R)으로부터 상기 샘플 캐리어(24)의 축방향 거리는 그것의 축방향으로 상기 샘플 캐리어(24)의 치수보다 보다 적고, 특히 상기 샘플 캐리어(24) 상의 상기 샘플 채널(26)의 축방향 길이보다 적고, 바람직하게는 상기 샘플 채널(26)의 길이의 절반보다 적고, 특히 바람직하게는 상기 샘플 채널(26)의 길이의 1/5보다 적은,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어 용기(14)는,
    상기 회전축(R)이 그 사이로 지나고, 상기 유지 섹션(38)이 그 사이에서 정의되는, 상기 회전축(R)에 본질적으로 평행한 두 개의 측벽(30)을 가지는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  8. 제7항에 있어서,
    각각의 측벽(30)은 상기 유지 섹션(38)의 수용 개구(36)의 범위를 정하는 것을 위한 분리벽 섹션(32)를 가지는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    소정의 샘플 캐리어(24)와 관련하여 균형지어지고, 따라서, 상기 회전축(R) 주위를 회전하는 언로드된 샘플 캐리어 용기(14)는 상기 소정의 샘플 캐리어(24)가 로드된 상기 샘플 캐리어 용기(14)보다 더 큰 불균형을 가지는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어 용기(14)는 균형 섹션(40)을 가지고 상기 분리벽 섹션(32)는 상기 균형 섹션(40)보다 상기 회전축(R)에 더 가깝게 위치하는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  11. 제10항에 있어서,
    측벽(30)이 하는 것과 같이, 바람직하게 복수의 균형 섹션(40)을 가지고, 각각의 균형 섹션(40)은 연관된 측벽(30)에 통합적으로 결합되듯이 체현되고, 특히 바람직하게 상기 균형 섹션(40)의 부근에서 상기 측벽 사이의 거리는 상기 유지 섹션(38)과 상기 회전축(R)의 거리가 증가하듯이 증가하는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 분리벽 섹션(32) 및 측벽(30)의 상기 균형 섹션(40)은 각도, 특히 예각을 이루는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어 용기(14)는 상기 회전축(R) 방향으로 서로 이격된 두 개의 베이렁 포인트(bearing point, 16, 20)에서 원심분리기 하우징(12)에 장착되고, 이 하우징에 관련하여 상기 회전축(R) 주위를 회전할 수 있고, 상기 유지 섹션(38)은 상기 베이렁 포인트(16, 20) 사이에 제공되는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어 용기(14)의 베어링 포인트(20)는 회전 구동 유닛의 회전 구동력을 도입하기 위하여, 상기 유지 섹션(38) 및 상기 샘플 캐리어 용기(14)의 구동 섹션 사이에 제공되는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어 용기(14)는 상기 회전축(R)을 포함하는 대칭 평면에 관련한 거울면-대칭으로 체현되는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어(24)는 서로 평행하고, 특히 상기 샘플 캐리어(24)가 소위 “젤 카드(gel card)”라고 불리는 각각의 샘플 채널 길이방향 축(P)를 가진 복수의 샘플 채널(26)을 가지는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어 용기(14) 상에 수용될 수 있는 상기 샘플 캐리어(24)의 모든 샘플 채널(26)의 상기 샘플 채널 길이방향 축(P)은 공통의 샘플 캐리어 평면(E)에 놓이고, 상기 샘플 캐리어 용기(14) 안으로 삽입되는 샘플 캐리어(24)의 상기 샘플 캐리어 평면(E)은 상기 회전축(R)을 포함하거나 상기 회전축(R)에 평행하고 상기 샘플 채널(26)의 상기 샘플 채널 길이방향 축(P) 및 상기 회전축(R) 모두에 본질적으로 수직인 반지름 방향으로 상기 샘플 캐리어(24)의 복수의 샘플 채널(26) 중 하나의 샘플 채널(26)의 가장 큰 반지름 치수보다 더 크지 않은 거리만큼 이격되는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어 용기(14)는 정확히 하나의 샘플 캐리어(24)를 수용하도록 체현되는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    움직일 수 있게 장착되는 커버(50)에 의하여 개폐될 수 있는 접속 개구(48)을 가진 원심분리기를 더 포함하는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 샘플 캐리어 용기(14)를 향하여 방향지어진 상기 원심분리기 하우징(12)의 내표면(46) 및/또는 상기 샘플 캐리어 용기(14)를 향하여 방향지어진 커버(50)의 내표면 -적어도 그것들의 둘레를 따라 및 바람직하게 상기 회전축(R) 주위의 둘레 방향으로 전체적인 경간을 따라- 은 원통 또는 부분적으로 원통형으로 형성되고, 그것의 원통축은 상기 회전축(R)인,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 샘플 캐리어 용기(14)를 가지고, 바람직하게 평행한 회전축(R) 및 특히 바람직하게 샘플 캐리어 용기(14)마다 하나의 원심분리기 하우징(12)을 가지는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 복수의 샘플 캐리어 용기(14)의 상기 회전축(R)은 하나의 회전축 평면에 본질적으로 위치하는,
    샘플 캐리어 원심분리기.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 언급된 본질적으로 수평으로 배열되는 회전축(R)을 가지는 샘플 캐리어 원심분리기(10);
    적어도 하나의 샘플 캐리어 용기(14) 내에 유지되는 샘플 캐리어(24)의 샘플 채널(26) 내로 유체를 자동적으로 분배하는 것을 위한 피펫팅(pipetting) 장치를 포함하고,
    상기 피펫팅 장치는 본질적으로 수직 방향으로 연장되는 피펫팅 채널을 가지고, 상기 피펫팅 채널은 수직 움직임 축을 따라 바람직하게 움직일 수 있고 상기 피펫팅 장치에 부가적이거나 또는 선택적이고,
    적어도 하나의 샘플 캐리어 용기(14)의 자동화된 로딩 및 언로딩을 위한 로딩 기계를 더 포함하고,
    상기 로딩 기계는 본질적으로 수직인 로딩 궤적(L)으로 배열되는,
    원심분리 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 피펫팅 장치 및/또는 상기 로딩 기계는 상기 수평 방향으로 움직일 수 있는,
    원심분리 장치.
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