KR20150093467A

KR20150093467A - 시료 처리 장치

Info

Publication number: KR20150093467A
Application number: KR1020140014283A
Authority: KR
Inventors: 김양선; 김수경; 박규환; 양준영
Original assignee: 주식회사 아스타
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2015-08-18
Also published as: KR101649614B1

Abstract

본 발명은, 챔버를 형성하는 본체, 챔버에 마이크로파를 조사하는 마이크로파원, 시료 용기를 수용하며 챔버에 내부에 안착되는 트레이, 및 트레이와 연결되는 유동 형성부를 포함하며, 유동 형성부는 트레이를 챔버 내부에서 유동시키는 시료 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 효소 반응 시간을 획기적으로 단축할 수 있다.

Description

시료 처리 장치{Apparatus for processing a sample}

본 발명은 시료 처리 장치에 관한 것이다.

효소는 단백질로 이루어진 물질이며, 단백질은 무수히 많은 아미노산들이 연결되어 있는 고분자이다. 대부분의 단백질들은 3차원적으로 뭉쳐있는 구조를 가지고 있는데, 이러한 구조는 주위의 환경에 따라 변화할 수 있다. 주위 환경 변화 중 중요한 요소는 온도 변화로서, 대부분 체온과 비슷한 온도에서 효소 반응 (enzyme digestion)이 가장 빠르게 진행된다. 예를 들어, 트립신(trypsin)은 단백질의 라이신(lysine) 또는 알지닌(arginine) 사슬을 절단하는 효소인데, 이를 이용하여 단백질을 펩타이드(peptide)로 분해하고 이 펩타이드 조각들을 분석하여 단백질을 동정할 수 있다. 이상의 효소반응에는 통상 약 37에서 약 12시간 이상이 소요된다.

한편, 마이크로파(microwave)를 조사하면서 효소 반응을 수행할 경우 단백질 분해(proteolytic) 절단이 가속될 수 있다. 본 출원인은 이에 착안하여 "마이크로파를 이용한 시료 처리 장치 및 방법(대한민국 등록특허 제10-1137250호)"을 출원하여 등록받은 바 있다. 그러나, 본 출원인의 "마이크로파를 이용한 시료 처리 장치 및 방법" 보다도 빠른 시간 내에 효소 반응을 수행할 수 있는 시료 처리 장치가 요구되고 있는 실정이다.

(특허문헌 1) KR10-1137250 B1

본 발명은 효소 반응 시간을 단축시키고 효율을 극대화시킬 수 있는 시료 처리 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 다양한 시료에 따라 효소 반응 시간에 영향을 미치는 다양한 인자를 조절하여 다양한 실험 방법을 제공할 수 있는 시료 처리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치는, 챔버를 형성하는 본체; 상기 챔버에 마이크로파를 조사하는 마이크로파원; 시료 용기를 수용하며 상기 챔버에 내부에 안착되는 트레이; 및 상기 트레이와 연결되는 유동 형성부를 포함하며, 상기 유동 형성부는 상기 트레이를 상기 챔버 내부에서 유동시킬 수 있다.

상기 챔버 내부에는 상기 트레이에 수용된 시료 용기의 적어도 일부와 접촉하는 냉매가 수용되며, 상기 챔버 내부의 냉매의 온도를 감지하는 온도센서, 및 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 온도센서에 의해 측정된 냉매의 온도에 기초하여 상기 마이크로파원 및 유동 형성부를 제어할 수 있다.

상기 유동 형성부는, 모터; 상기 모터와 연결되는 로드; 및 상기 로드에 구비되며, 상기 트레이와 결합하는 연결구를 포함하며, 상기 연결구는 상기 로드가 회전되는 경우 편심 회전할 수 있다.

상기 유동 형성부는, 모터; 상기 모터와 연결되는 로드; 상기 로드의 말단에 구비되는 탄성부재; 및 상기 탄성부재에 구비되며 하부로 갈수록 직경이 커지는 원추형의 연결구를 포함하며, 상기 연결구는, 상기 트레이의 원형의 통공에 삽입되어 상기 로드가 회전하는 경우 편심 회전할 수 있다.

상기 챔버는, 냉매가 수용되는 제 1 구역, 및 상기 제 1 구역의 상부에 위치하는 제 2 구역을 포함하며, 상기 제 1 구역은 상부에 단턱을 포함하며, 상기 트레이는 상기 단턱에 안착될 수 있다.

상기 제 1 구역에는 상기 제 1 구역에 수용된 냉매를 진동시키는 진동 발생부가 구비될 수 있다.

상기 트레이는 외측에 형성되는 결합홈을 포함하며, 상기 제 2 구역에는 상기 결합홈 보다 작은 크기의 결합돌기가 구비되며, 상기 트레이는 상기 결합홈에 상기 결합돌기가 삽입되도록 상기 단턱에 안착될 수 있다.

상기 결합돌기의 돌출 길이는, 상기 제 2 구역의 직경 및 상기 트레이의 직경 차이 보다 길 수 있다.

상기 본체에 구비되며 기체가 주입되는 주입구; 상기 주입구를 통해 주입된 기체가 유동하는 연결부; 상기 연결부를 통해 유동한 기체를 상기 챔버 내의 냉매에 주입하는 기체 공급부를 더 포함하며, 상기 연결부는 적어도 일부가 상기 챔버 내의 냉매의 표면 보다 상부에 위치할 수 있다.

본 발명을 통해, 효소 반응 시간을 획기적으로 단축할 수 있다.

또한, 효소 반응 시간에 영향을 미치는 다양한 인자의 조절을 통해 다양한 실험을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치를 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치의 챔버 내부를 도시하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치의 트레이를 도시하는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치의 유동 형성부를 도시하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 처리 장치의 유동 형성부를 도시하는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 처리 장치의 유동 형성부의 작동을 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하에서는 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치의 구성을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치를 도시하는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치를 도시하는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치를 도시하는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치의 챔버 내부를 도시하는 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치의 트레이를 도시하는 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치의 유동 형성부를 도시하는 사시도이다.

도 1 내지 6을 참고하면, 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치는, 본체(100), 챔버(200), 마이크로파원(300), 트레이(400), 유동 형성부(500), 온도센서(600), 진동 발생부(700) 및 제어부(800)를 포함할 수 있다.

본체(100)는, 내부에 챔버(200)를 형성할 수 있다. 본체(100)는, 시료 처리 장치의 외관을 형성하며 내부에 시료를 처리하기 위한 공간인 챔버(200)를 구비할 수 있다. 본체(100)는, 일례로서 도 2에 도시된 바와 같이 직육면체로 구비될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

본체(100)는, 일례로서 개폐부(101) 및 챔버 형성부(102)를 포함할 수 있다. 개폐부(101)는, 후술할 챔버 형성부(102) 내부에 구비되는 챔버(200)를 개폐하는 역할을 할 수 있다. 개폐부(101)는, 일례로서 도 2에 도시된 바와 같이 챔버 형성부(102)의 상부에 뚜껑으로 구비되어 사용자에 의해 개폐될 수 있다. 다시 말해, 사용자는 개폐부(101)를 개폐하여 본체(100) 내부의 챔버(200)에 접근할 수 있다. 챔버 형성부(102)는 내부에 챔버(200)를 형성한다. 즉, 챔버 형성부(102) 내부에는 챔버(200)를 위한 중공이 구비될 수 있다.

본체(100)는, 일례로서 펌프(110), 주입구(미도시), 연결부(120) 및 기체 공급부(130)를 포함할 수 있다.

펌프(110)는, 챔버(200) 내부에 기체를 주입할 수 있다. 펌프(110)는, 주입구, 연결부(120), 기체 공급부(130)를 통해 챔버(200) 내부의 냉매에 기체를 공급하여 냉매에 기포를 발생시킬 수 있다. 이를 통해, 냉매에는 기포로 인한 거품 효과(bubbling effect)가 발생하여 냉매 전체가 순환하므로 냉매가 가열되는 경우 챔버(200) 내부가 균일하게 가열될 수 있다. 일례로서, 챔버(200) 내부의 냉매는 물일 수 있으며, 펌프(110)에 의하여 주입되는 기체는 공기일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니다.

주입구는, 챔버(200) 내부에 수용된 냉매에 공급될 기체가 공급되는 부분이다. 상기 주입구는 상기 펌프(110)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 주입구는 기체를 내부로 유동시키는 튜브(121)와 연결될 수 있다. 즉, 주입구는 펌프(110)에 의해 공급된 기체를 튜브(121) 내부로 유동시킬 수 있다. 상기 튜브(121)는 후술할 연결부(120)의 내부로 연장되며, 이에 대하여는 후술한다. 또한, 상기 튜브(121) 내부를 유동한 기체는 기체 공급부(130)를 통해 챔버(200) 내부의 냉매로 공급된다.

연결부(120)는, 상기 주입구와 연결된 튜브(121)를 수용하는 튜브 수용부(122)를 제공한다. 즉, 상기 튜브(121)는, 연결부(120) 내부에 배치된다. 이때, 상기 튜브(121)는, 적어도 일부가 상기 챔버(200) 내부의 냉매의 표면 보다 상부에 위치하게 구비될 수 있다. 물론, 상기 튜브(121)의 위치는 연결부(120)의 구조에 의한 것일 수 있다. 이를 통해, 튜브(121)를 통해 기체가 주입되지 않는 동안에도 냉매가 튜브(121)를 통해 역류하는 현상이 방지될 수 있는 장점이 있다.

기체 공급부(130)는, 튜브(121)를 통해 공급된 기체를 챔버(200) 내부의 냉매로 공급하는 역할을 할 수 있다. 기체 공급부(130)는, 챔버(200) 내부에 구비될 수 있으며 일례로서 챔버(200)의 제 1 구역(210)에 위치할 수 있다. 또한, 상기 기체 공급부(130)는, 챔버(200)의 바닥면상에 구비될 수도 있다. 다만, 기체 공급부(130)의 위치는 이에 제한되지 않는다. 기체 공급부(130)는, 일례로서 챔버(200)가 원통 형상일 경우 속이 빈 고리 형상일 수 있다. 또한, 기체 공급부(130)는, 적어도 일부가 폴리아세탈로 이루어질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

기체 공급부(130)는, 일례로서 덮개(131) 및 홀(132)을 포함할 수 있다. 덮개(131)는, 챔버(200)의 내벽을 따라 연장되도록 형성될 수 있다. 또한, 덮개(131)는, 일례로서 도 3에 도시된 바와 같이 덮개(131)와 챔버(200)의 내벽 사이에 공간이 형성되도록 굽어지거나 휘어진 형상을 가질 수 있다. 덮개(131)와 챔버(200)의 내벽 사이의 공간에는 기체가 주입될 수 있다. 홀(132)은, 챔버(200) 내부로 기체를 주입하기 위해 상기 덮개(131) 상에 다수가 구비될 수 있다. 상기 홀(132)은, 상기 덮개(131) 상에 일정 간격으로 이격 구비될 수 있다. 상기 덮개(131)와 챔버(200)의 내벽 사이의 공간에 주입된 기체는 다수의 홀(132)을 통해 챔버(200)의 냉매에 공급될 수 있다.

본체(100)는, 일례로서 조작부(150) 및 디스플레이부(160)를 포함할 수 있다. 조작부(150)는, 사용자에 의해 시료 처리 장치를 조작하기 위해 이용될 수 있다. 즉, 조작부(150)는, 시료 처리 장치의 작동 온(on)/오프(off), 챔버(200) 내의 온도 설정, 시료 처리 장치의 작동 시간 설정, 펌프(110)와 모터(510)와 초음파 발진기(710)의 작동 설정 등을 조작하기 위해 사용될 수 있다. 디스플레이부(160)는, 상기 조작부(150)에 의해 조작된 내용 및 시료 처리 장치의 현재 작동 상태 등을 출력할 수 있다. 즉, 사용자는 상기 디스플레이부(160)를 통해 자신이 조작하는 내용을 확인하면서 조작부(150)를 통해 시료 처리 장치를 조작할 수 있다. 또한, 디스플레이부(160)를 통해 시료 처리 장치에 의한 시료의 처리 정도를 확인할 수 있다.

챔버(200)는, 내부에 수용되는 시료를 효소 반응시키는 공간으로 기능할 수 있다. 챔버(200)는, 일례로서 원통형으로 구비될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

챔버(200)는, 일례로서 제 1 구역(210) 및 제 2 구역(220)을 포함할 수 있다. 제 1 구역(210)은, 내부에 냉매를 수용할 수 있다. 제 1 구역(210)은, 일례로서 도 3에 도시된 바와 같이 제 2 구역(220)의 하부에 위치할 수 있다. 또한, 제 1 구역(210)의 상단에는 단턱(211)이 구비될 수 있다. 상기 단턱(211)에는 후술할 트레이(400)가 안착될 수 있다. 이를 위해서는, 제 1 구역(210)의 직경은 상기 트레이(400)의 직경 보다 작고 제 2 구역(220)의 직경은 상기 트레이(400)의 직경 보다 클 수 있다. 제 2 구역(220)은, 상기 제 1 구역(210)의 상부에 위치할 수 있다. 상기 제 2 구역(220)의 내벽에는, 일례로서 결합돌기(221)가 구비될 수 있다. 상기 결합돌기(221)는, 후술할 트레이(400)의 결합홈(420)에 대응하는 형상으로 구비될 수 있다. 다만, 상기 결합돌기(221)는 상기 결합홈(420) 보다 작은 크기로 구비될 수 있다. 이를 통해, 상기 트레이(400)가 챔버(200)의 단턱(211)에 안착되는 경우 상기 결합돌기(221)는 상기 트레이(400)의 결합홈(420)에 삽입될 수 있다. 다만, 상기 결합돌기(221)의 돌출 길이는 제 2 구역(220)의 직경 및 트레이(400)의 직경 차이 보다는 길도록 구비될 수 있다. 이를 통해, 트레이(400)가 유동 형성부(500)에 의해 유동하더라도 회전되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 결합돌기(221) 및 결합홈(420)의 결합에 의해 트레이(400)는 회전하지 않고 소정의 공간 내에서 진동하는 움직임을 갖게 된다.

마이크로파원(300)은, 마그네트론(magnetron) 등과 같이 마이크로파를 발생시킬 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 마이크로파원(300)에 의하여 방사된 마이크로파가 정해진 경로를 따라 챔버(200)에 도달하면 챔버(200) 내부에 위치하는 시료및/또는 냉매를 가열할 수 있다. 일례로서, 마이크로파에 의하여 단백질을 펩타이드(peptide)로 분해하는 효소 반응(enzyme digestion)이 이루어질 수 있다. 마이크로파원(300)은, 일례로서 제어부(800)의 마이콤(810)과 연결되어 챔버(200) 내부를 설정 온도로 유지하도록 제어될 수 있다. 또한, 마이크로파원(300)은, 일례로서 2.54GHz의 국제 공통 주파수를 갖는 마그네트론(magnetron)일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니다.

트레이(400)는, 챔버(200) 내부에 수용될 수 있다. 또한, 트레이(400)는 상기 트레이(400) 상에 시료가 담긴 시료 용기가 수용되도록 구비될 수 있다. 트레이(400)는, 수용된 시료 용기 중 적어도 일부는 챔버(200)에 수용된 냉매에 접촉하도록 챔버(200)에 안착될 수 있다. 다시 말해, 챔버(200)의 제 1 구역(210)에는 냉매가 수용되고, 제 1 구역(210)의 상단인 단턱(211)에는 트레이(400)가 안착될 수 있다. 이 경우, 트레이(400)에 수용된 모든 시료 용기는 적어도 일부가 트레이(400)의 하부로 내려오게 되며 그 부분은 냉매에 잠기게 된다. 이를 통해, 냉매는 모든 시료 용기 내부의 시료가 고르게 가열될 수 있도록 열을 전달하는 역할을 할 수 있다.

트레이(400)는, 일례로서 도 5에 도시된 바와 같이 메인 바디(401), 통공(410), 결합홈(420), 및 연결부 회피홈(430)을 포함할 수 있다.

메인 바디(401)는, 트레이(400)의 골격을 형성하며 전체적으로 상부에서 본 형상이 챔버(200)의 상부에서 본 형상과 대응되도록 구비될 수 있다. 즉, 메인 바디(401)는, 챔버(200)의 단턱(211)에 안착될 수 있는 형상을 가질 수 있다. 상기 메인 바디(401)에는 통공(410), 결합홈(420) 및 연결부 회피홈(430)이 구비될 수 있으며, 이에 대하여는 후술한다.

통공(410)은, 상기 메인 바디(401) 상에 다수의 열과 행으로 이격 구비될 수 있다. 통공(410)은, 시료 용기 및 유동 형성부(500)의 연결구(530)가 수용되는 구멍일 수 있다. 즉, 통공(410)은, 시료 용기 및 상기 연결구(530)와 대응되는 형상으로 구비될 수 있다. 물론, 상기 트레이(400)에는 시료 용기를 위한 통공(410)과 연결구(530)가 삽입되기 위한 통공(410)을 별도로 구분하여 구비할 수도 있다. 상기 통공(410)에 수용된 시료 용기는 적어도 일부가 트레이(400)의 하부로 돌출되며, 이 돌출된 부분은 앞서 살핀 바와 같이 냉매에 잠길 수 있다. 또한, 상기 통공(410)에 수용된 연결구(530)는, 편심 회전을 통해 상기 트레이(400)를 유동시킬 수 있다. 보다 상세히, 상기 연결구(530)는 통공(410)을 형성하는 벽을 가압하여 일정 범위 내에서 트레이(400)를 진동시킬 수 있다.

결합홈(420)은, 도 5에 도시된 바와 같이 트레이(400)의 외측에 형성될 수 있다. 상기 결합홈(420)은, 앞서 살핀 바와 같이 트레이(400)가 챔버(200)의 단턱(211)에 안착되는 경우 결합돌기(221)를 수용할 수 있다. 즉, 트레이(400)가 챔버(200)에 수용되는 결합돌기(221)는 결합홈(420)에 내삽될 수 있다. 결합홈(420)은, 앞서 살핀 바와 같이 결합돌기(221)와 대응하는 형상을 가지나 크기는 더 크게 구비될 수 있다. 이러한 구조를 통해, 결합홈(420)과 결합돌기(221) 사이에는 이격 공간이 형성되며 상기 이격 공간이 트레이(400)의 유동 가능 공간이 되는 것이다.

연결부 회피홈(430)은, 도 5에 도시된 바와 같이 챔버(200)에 구비되는 연결부(120)를 수용하기 위한 홈이다. 트레이(400)가 챔버(200)의 단턱(211)에 안착되는 경우 상기 연결부(120)는, 연결부 회피홈(430)에 내삽될 수 있다. 이때, 연결부 회피홈(430)은, 연결부(120)와 대응되는 형상을 가지나 크기는 더 크게 구비될 수 있다.

유동 형성부(500)는, 트레이(400)와 연결되도록 구비될 수 있다. 이를 통해, 상기 유동 형성부(500)는 상기 트레이(400)를 챔버(200) 내부에서 유동시킬 수 있다. 유동 형성부(500)는, 트레이(400)를 유동시켜 트레이(400)에 수용된 시료 용기의 시료를 흔드는 역할을 할 수 있다. 이를 통해, 유동 형성부(500)는 시료에 진동 효과(shaking effect)를 만들어 단백질-효소 간의 유효 충돌 횟수를 증대 시킬 수 있다. 즉, 유동 형성부(500)는, 효소 반응 시간을 단축하는데 기여할 수 있다. 또한, 유동 형성부(500)는 시료 용기를 흔들어 시료 용기 내부의 시료가 골고루 섞일 수 있도록 하기 때문에, 시료 전체가 균일하게 가열될 수 있으며 효소 반응도 시료 전체에서 균일하게 발생될 수 있다.

유동 형성부(500)는, 일례로서 기체 배출 유로(501) 및 기체 배출구(502)를 포함할 수 있다. 상기 기체 배출 유로(501)는, 도 3에 도시된 바와 같이 본체(100)의 개폐부(101)를 관통하는 통로일 수 있다. 즉, 상기 기체 배출 유로(501)는, 챔버(200) 내부로 기체 공급부(130)를 통해 지속적으로 공급되는 기체가 챔버(200) 외부로 배출되는 유로일 수 있다. 상기 기체 배출 유로(501)를 통과한 기체는 기체 배출구(502)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 다시 말해, 기체 배출구(502)는 외부와 연통되도록 구비되어 상기 기체 배출 유로(501)를 유동한 기체가 외부로 배출될 수 있도록 한다.

유동 형성부(500)는, 일례로서 도 6에 도시된 바와 같이 모터(510), 로드(520) 및 연결구(530)를 포함할 수 있다.

모터(510)는, 로드(520)와 연결되어 상기 로드(520)에 회전력을 전달할 수 있다. 즉, 모터(510)는, 상기 로드(520)를 회전시킬 수 있다. 또한, 모터(510)는, 일례로서 수십 내지 수백 RPM 회전할 수 있다. 모터(510)는, 일례로서 도 6에 도시된 바와 같이 모터 하우징(511) 내부에 수용될 수 있다. 모터(510)는, 상기 모터 하우징(511)에 내삽되는 형식으로 결합되어 교체가 용이할 수 있다.

로드(520)는, 상기 모터(510)와 연결되어 회전할 수 있다. 로드(520)는, 도 6에 도시된 바와 같이 봉 형태일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 로드(520)는, 일례로서 알루미늄으로 제조될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

연결구(530)는, 상기 로드(520)의 말단에 구비되어 트레이(400)에 결합될 수 있다. 즉, 상기 연결구(530)는, 상기 로드(520)의 말단에 구비되어 상기 로드(520)와 함께 회전할 수 있다. 또한, 상기 연결구(530)는, 회전을 통해 트레이(400)에 진동을 발생시킬 수 있다. 상기 연결구(530)는, 일례로서 상기 연결구(530)의 중심이 상기 로드(520)의 회전 중심에서 빗겨 나도록 구비될 수 있다. 이를 통해, 상기 연결구(530)는, 상기 로드(520)가 회전하는 경우 편심 회전할 수 있다. 상기 연결구(530)의 편심 회전은 트레이(400)에 일정한 형태의 진동을 유발할 수 있다. 연결구(530)는, 트레이(400)의 통공(410)과 대응하는 형상으로 구비되어 상기 통공(410)에 삽입되는 방식으로 상기 트레이(400)와 결합될 수 있다. 연결구(530)는, 일례로서 테프론으로 제작될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.

온도 센서(600)는, 챔버(200) 내의 온도를 측정할 수 있다. 온도 센서(600)는, 일례로서 도 3에 구비된 바와 같이 챔버(200)의 바닥면에 구비될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 온도 센서(600)는, 일례로서 열전대(thermocouple) 센서일 수 있으나 이제 제한되는 것은 아니다. 상기 온도 센서(600)는 제어부(800)와 연결될 수 있으며, 상기 제어부(800)는 상기 온도 센서(600)에 의해 측정된 온도에 기초하여 마이크로파원(300), 유동 형성부(500) 및 후술할 초음파 발진기(710)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(800)는, 온도 센서(600)의 센싱값을 기초로 하여 챔버(200) 내부를 설정 온도로 유지시킬 수 있다. 제어부(800)는, 일례로서 설정 온도와 온도 센서(600)에 의한 측정 온도를 비교하여 0.1℃를 문턱값으로 하여 설정 온도와 측정 온도의 차이가 문턱값 이하가 되도록 마이크로파원(300)에 의한 마이크로파 방사를 제어할 수 있다. 또한, 초음파 발진기(710)도 제어될 수 있다. 이때, 설정 온도와 문턱값은 사용자에 의해 임의로 설정될 수 있다.

진동 발생부(700)는, 챔버(200) 내부에 수용된 냉매를 진동시키는 역할을 할 수 있다. 진동 발생부(700)는, 일례로서 도 3에 도시된 바와 같이 챔버(200)의 바닥면에 구비되어 챔버(200)의 제 1 구역(210)에 수용된 냉매를 진동시킬 수 있다.

진동 발생부(700)는, 일례로서 초음파 발진기(710), 진동자(720), 진동판(730), 포스트(740) 및 실링부재(750)를 포함할 수 있다. 초음파 발진기(710)는, 일례로서 수십 내지 수백 kHz의 초음파를 발생시킬 수 있다. 이와 같이 상기 초음파 발진기(710)에 의해 발생된 초음파는 진동자(720)로 전달되어 진동자(720)를 진동시킬 수 있다. 진동자(720)의 진동은 진동판(730)에 전달되며 결국 냉매가 진동하게 된다. 진동자(720)는, 살핀 바와 같이 초음파에 의해 진동하는 역할을 한다. 진동자(720)는, 일례로서 SUS를 가공하여 제작된 진동판(730)에 에폭시를 이용하여 접착시킨 후 챔버(200)의 포스트(740) 내부에 수용시킬 수 있다. 또한, 진동자(720)는, 용도에 따라 교체 가능하게 구비될 수 있다. 진동판(730)은, 진동자(720)와 결합되어 진동자(720)가 진동하는 경우 진동자(720)와 함께 진동할 수 있다. 진동판(730)의 진동은 냉매에 전달될 수 있다. 즉, 진동판(730)은, 진동자(720)의 진동을 냉매에 전달하는 역할을 할 수 있다. 포스트(740)는, 챔버(200)에 구비되어 진동자(720)가 수용될 수 있는 공간을 제공한다. 포스트(740)는, 일례로서 챔버(200)의 바닥면에 제공될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 포스트(740)는, 일례로서 도 3에 도시된 바와 같이 진동판(730)과 결합될 수 있다. 이때, 포스트(740)와 진동판(730) 사이에는 기밀을 위한 실링부재(750)가 구비될 수 있다. 또한, 포스트(740)와 챔버(200) 바닥면 사이에도 기밀을 위한 실링부재(750)가 구비될 수 있다. 즉, 실링부재(750)는, 포스트(740)의 내부로 냉매가 유입되는 것을 방지하기 위해 구비될 수 있다.

제어부(800)는, 온도 센서(600)에 의해 측정된 냉매의 온도 또는 챔버(200) 내부의 온도에 기초하여 마이크로파원(300)을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(800)는, 온도 센서(600)에 의해 측정된 냉매의 온도 또는 챔버(200) 내부의 온도에 기초하여 유동 형성부(500)를 제어할 수 있다. 제어부(800)는, 일례로서 도 1에 도시된 바와 같이 마이콤(810), 모터 제어부(820) 및 초음파 제어부(830)를 포함할 수 있다. 마이콤(810)은, 일례로서 온도 센서(600), 마이크로파원(300) 및 펌프(110)와 연결되어 측정값을 불러 들이거나 이들을 제어할 수 있다. 또한, 마이콤(810)은, 모터 제어부(820) 및 초음파 제어부(830)와 연결되어 연동될 수 있다. 모터 제어부(820)는, 유동 형성부(500)의 모터(510)와 연결되어 이를 제어할 수 있다. 또한, 초음파 제어부(830)는, 초음파 발진기(710)와 연결되어 이를 제어할 수 있다. 상기 모터 제어부(820) 및 초음파 제어부(830)의 제어는, 마이콤(810)에 의해 리딩된 온도 센서(600)에 의한 측정 온도에 기초할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치의 작동을 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치가 준비된다. 사용자는, 상기 시료 처리 장치의 개폐부(101)를 열어 챔버(200)를 개방하게 된다. 개방된 챔버(200) 내부에는 제 1 구역(210)의 상단에 단턱(211)이 구비되어 있으며, 사용자는 상기 트레이(400)에 반응을 시키고자하는 시료가 들어있는 시료 용기를 적재하여 상기 단턱(211)에 안착시킨다. 이때, 트레이(400)의 결합홈(420)에는 제 2 구역(220)에 구비된 결합돌기(221)가 내삽된다. 또한, 트레이(400)에 적재된 시료 용기의 하부는 제 1 구역(210)에 수용된 냉매에 잠긴 상태가 된다. 이후, 사용자는 개폐부(101)를 닫는다. 이를 통해, 개폐부(101)에 구비된 유동 형성부(500)의 연결구(530)는, 트레이(400)의 통공(410)에 삽입된다.

이후, 사용자는 본체(100)의 조작부(150)를 통해, 작동 시간 및 챔버(200) 내부의 설정 온도를 조작할 수 있다. 물론, 조작부(150)를 통해 마이크로파원(300), 펌프(110), 모터(510), 초음파 발진기(710) 등의 작동이 개별적으로 컨트롤 될 수도 있다.

사용자의 조작에 의해 마이크로파원(300)의 작동이 시작되면 마이크로파가 챔버(200) 내부로 공급되어 시료를 가열하게 된다. 또한, 유동 형성부(500)의 모터(510)가 작동하여 로드(520)를 회전시키고 로드(520)의 회전에 따라 연결구(530)도 회전하게 된다. 이때, 연결구(530)는 편심 회전을 하면서 트레이(400)를 진동시킨다. 트레이(400)의 진동에 따라 시료 용기 내부의 시료로 고르게 섞이게 된다. 이를 통해, 시료에는 진동 효과(shaking effect)가 발생되어 단백질-효소 간의 유효 충돌 횟수가 증가되어 효소 반응 시간이 단축된다. 또한, 시료 전체가 균일하게 가열되고, 효소 반응도 시료 전체에서 균일하게 발생된다.

한편, 펌프(110)에 의해 챔버(200) 내부의 냉매로 공급된 기체는 냉매에 거품 효과(bubbling effect)를 일으켜 냉매 전체를 순환시킨다. 또한, 초음파 발진기(710)에 의해 생성된 초음파는 진동자(720)를 진동시키고 진동자(720)의 진동에 의해 진동판(730)이 진동하여 냉매를 진동시킨다. 이와 같이 냉매에 제공되는 거품 효과와 진동에 의해 냉매는 전체적으로 순환하게 되며, 그에 따라 냉매는 챔버(200) 내부 전체의 온도를 균일하게 만드는 한편, 냉매에 잠겨 있는 다수의 시료 용기 내부의 시료 모두를 균일한 온도로 유지시킬 수 있게 된다.

이후, 효소 반응이 완료되면 사용자는 개폐부(101)를 열어 트레이(400)를 꺼낼 수 있으며, 이와 같은 일련의 과정을 통해 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치의 작동은 완료될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 처리 장치를 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 처리 장치의 유동 형성부를 도시하는 사시도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 처리 장치의 유동 형성부의 작동을 설명하기 위한 단면도이다.

도 7을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 처리 장치는, 본체(100), 챔버(200), 마이크로파원(300), 트레이(400), 유동 형성부(500), 온도센서(600), 진동 발생부(700) 및 제어부(800)를 포함할 수 있다. 상기 구성 중, 본체(100), 챔버(200), 마이크로파원(300), 트레이(400), 온도센서(600), 진동 발생부(700) 및 제어부(800)의 구성은 앞서 설명한 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치에서의 설명이 적용될 수 있다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 처리 장치의 경우 앞선 일례와 비교하여 유동 형성부(500)에서 차이를 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 시료 처리 장치의 유동 형성부(500)는, 상기 트레이(400)를 수평 방향으로 진동시키는 것에 더하여 상기 트레이(400)를 수직 방향으로도 진동시킬 수 있다.

상기 유동 형성부(500)는, 일례로서 도 5에 도시된 바와 같이 모터(510), 로드(520), 탄성부재(540) 및 원추형의 연결구(550)를 포함할 수 있다. 모터(510)와 로드(520)는 본 발명의 일례에 따른 시료 처리 장치의 유동 형성부(500)에서의 설명이 그대로 적용될 수 있다.

다만, 탄성부재(540)는, 본 실시예의 특유의 구성으로 원추형의 연결구(550)를 상하로 유동시키는 역할을 한다. 원추형의 연결구(550)는 상기 탄성부재(540)의 말단에 구비되며, 상기 원추형의 연결구(550)의 중심이 로드(520)의 회전 중심과 일치하지 않도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 원추형의 연결구(550)는, 하부로 갈수록 지름이 넓어지는 원추형으로 구비될 수 있다. 본 실시예에서는, 이와 같은 구성을 통해 트레이(400)의 통공(410)에 원추형의 연결구(550)가 삽입된 상태로 모터(510)가 작동되면 원추형의 연결구(550)가 편심 회전하는 동시에 상하로 유동하여 트레이(400)를 수평 방향 및 수직 방향으로 진동시킬 수 있는 장점이 있다.

도 8을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 유동 형성부의 작동을 설명하면, 상기 유동 형성부(500)의 원추형의 연결구(550)는 트레이(400)의 통공(410)에 삽입되어 트레이(400)의 통공(410)을 형성하는 측벽 하단의 접촉점(c)과 접촉된다. 이때, 탄성부재(540)는 로드(520)에 일단이 고정되어 원추형의 연결구(550)가 구비된 타단은 축(axial) 방향으로 자유롭게 유동이 가능한 상태이다. 이 상태에서, 로드(520)가 회전하면 원추형의 연결구(550)도 편심 회전하게 된다. 이때, 원추형의 연결구(550)와 트레이(400)가 접촉되는 접촉점(c)에서는 회전속도(ω)에 따른 반경(radial) 방향의 힘(Fx) 및 축(axial) 방향의 힘(Fy)이 발생된다. 이에 따라, 트레이(400)는 수평 방향 및 수직 방향으로 모두로 진동하게 된다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 본체
200 : 챔버
300 : 마이크로파원
400 : 트레이
500 : 유동 형성부
600 : 온도 센서
700 : 진동 발생부
800 : 제어부

Claims

챔버를 형성하는 본체;
상기 챔버에 마이크로파를 조사하는 마이크로파원;
시료 용기를 수용하며 상기 챔버에 내부에 안착되는 트레이; 및
상기 트레이와 연결되는 유동 형성부를 포함하며,
상기 유동 형성부는 상기 트레이를 상기 챔버 내부에서 유동시키는 시료 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 챔버 내부에는 상기 트레이에 수용된 시료 용기의 적어도 일부와 접촉하는 냉매가 수용되며,
상기 챔버 내부의 냉매의 온도를 감지하는 온도센서, 및 제어부를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 온도센서에 의해 측정된 냉매의 온도에 기초하여 상기 마이크로파원 및 유동 형성부를 제어하는 시료 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유동 형성부는,
모터;
상기 모터와 연결되는 로드; 및
상기 로드에 구비되며, 상기 트레이와 결합하는 연결구를 포함하며,
상기 연결구는 상기 로드가 회전되는 경우 편심 회전하는 시료 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유동 형성부는,
모터;
상기 모터와 연결되는 로드;
상기 로드의 말단에 구비되는 탄성부재; 및
상기 탄성부재에 구비되며 하부로 갈수록 직경이 커지는 원추형의 연결구를 포함하며,
상기 연결구는, 상기 트레이의 원형의 통공에 삽입되어 상기 로드가 회전하는 경우 편심 회전하는 시료 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 챔버는,
냉매가 수용되는 제 1 구역, 및 상기 제 1 구역의 상부에 위치하는 제 2 구역을 포함하며,
상기 제 1 구역은 상부에 단턱을 포함하며,
상기 트레이는 상기 단턱에 안착되는 시료 처리 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 구역에는 상기 제 1 구역에 수용된 냉매를 진동시키는 진동 발생부가 구비되는 시료 처리 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 트레이는 외측에 형성되는 결합홈을 포함하며,
상기 제 2 구역에는 상기 결합홈 보다 작은 크기의 결합돌기가 구비되며,
상기 트레이는 상기 결합홈에 상기 결합돌기가 삽입되도록 상기 단턱에 안착되는 시료 처리 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 결합돌기의 돌출 길이는,
상기 제 2 구역의 직경 및 상기 트레이의 직경 차이 보다 긴 시료 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 본체에 구비되며 기체가 주입되는 주입구;
상기 주입구를 통해 주입된 기체가 유동하는 연결부;
상기 연결부를 통해 유동한 기체를 상기 챔버 내의 냉매에 주입하는 기체 공급부를 더 포함하며,
상기 연결부는 적어도 일부가 상기 챔버 내의 냉매의 표면 보다 상부에 위치하는 시료 처리 장치.