KR20160000001A

KR20160000001A - 자동 면역분석 수행장치

Info

Publication number: KR20160000001A
Application number: KR1020140066562A
Authority: KR
Inventors: 손문탁
Original assignee: 주식회사 바이오포커스; 주식회사 바이오록스
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2016-01-04
Also published as: KR101809645B1

Abstract

본 발명은 자동 면역분석장치에 관한 것이다. 그러한 자동 면역분석장치는 베이스의 상부에 배치되어 X축 방향으로 왕복이송을 하며 웰이 정렬되는 웰스트립과; 베이스에 구비되어 X축 방향으로 왕복이송을 하는 X축 이송부와; X축 이송부에 고정되어 X축 방향으로 왕복운동하는 본체 프레임과; 본체 프레임에 구비되며, Z축 방향의 동력을 발생하고 승하강하는 Z축 이송부와; Z축 이송부에 구비되어 팁을 픽업하여 승하강하는 팁 승하강부와; Z축 이송부에 구비되어 자석봉을 Z축 방향으로 승하강시키는 자석봉 승하강부와; 자동 면역분석장치를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

자동 면역분석 수행장치{Apparatus for automatically performing analysis of immune}

본 발명은 자동 면역분석 수행장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 팁의 내부에 자석봉을 삽입가능하게 배치함으로써 필요시 자성 마이크로비드를 팁의 외주면에 부착시켜서 추출하고, 또한 세척시에는 자석봉을 팁으로부터 분리시켜서 자성 마이크로비드를 방출시킨 상태에서 세척을 실시하므로 보다 효율적인 세척이 이루어질 수 있는 장치에 관한 것이다.

근래에는 인간 유전체 프로젝트(human genome project)가 완료되고 포스트게놈(post genome) 시대가 도래함에 따라 쏟아져 나오는 많은 양의 마이크로 정보는 기존의 실험실 분석 시스템으로는 그 신속한 처리가 어려운 실정이다.

이러한 추세에 따라 생명현상의 규명과 신약 개발 및 진단을 위한 생물학적 검출시스템은 미세 유체 공학(microfluidics)의 기반 위에서 보다 적은 양으로 빠른 시간에 정확하고 편리하게 시료를 분석하기 위한 미세 종합 분석시스템(μ-TAS : micro-Total Analysis System)과 랩온어칩(lab-on-a-chip)의 형태로 발전하고 있다.

분석의 대상이 되는 대부분의 생화학적 시료는 용액상태로 존재하기 때문에 액체 시료를 전달하는 기술이 무엇보다도 중요한 요소라고 할 수 있다. 미세 유체 공학은 바로 이러한 미세 유체의 흐름을 조절하는 연구분야로서, 상기 미세 종합 분석시스템과 랩온어칩의 상용화에 기초가 되는 핵심기술을 연구 개발하는 분야이다.

상기 미세 종합 분석시스템은 다수의 실험 단계들과 반응을 거치는 화학 및 생물학 실험과 분석을, 하나의 실험대 위에 존재하는 하나의 유니트(unit)상에서 종합적으로 구현하는 시스템이다. 이러한 미세 종합 분석 시스템은 시료 채취 영역, 미세 유체 회로, 검출기 및 이들을 제어하는 제어기로 구성된다.

또한, 상기 랩온어칩이란 '칩 속의 실험실' 또는 '칩 위의 실험실'을 의미하는데, 이는 보통 플라스틱, 유리, 실리콘 등의 소재를 이용하여 나노리터 이하의 미세 채널을 만들고, 이를 통해 수 나노리터에 불과한 적은 양의 액체시료를 이동시켜 기존의 실험이나 연구 과정을 신속하게 수행할 수 있도록 한 것이다.

급증하는 마이크로 정보에 대한 분석을 신속하게 수행할 수 있는 상기의 미세 종합 분석시스템 또는 랩온어칩의 구현은 적절한 생체분석 방법들과의 결합에 의해 효과적으로 이루어질 수 있다.

생체분자들을 분석하기 위한 방법으로는 면역분석(immunoassays), DNA 혼성화(hybridization) 및 수용체 기반(receptor-based) 분석 등이 있다. 이들 생체분자들을 분석하기 위한 검출방법은 실험실에서의 분석뿐만 아니라 의료진단이나 신약개발 등에서 광범위하게 사용되고 있다.

면역분석법은 항원-항체간의 결합반응을 이용한 분석기술로서 그 검사 원리에 따라 다양한 형태가 존재하고 있으며, DNA 혼성화 분석은 탐침(probe) DNA 와 표적(target) DNA 간의 상보적 결합을 이용하고 있다. 또한 수용체 기반 분석은 특정 분자와 그 수용체 사이의 결합능력을 이용하는 분석방법이다. 이처럼 특정 결합을 할 수 있는 항체, DNA, RNA 및 분자 수용체들의 검출분자에 대한 선택적 결합능력을 이용하면 다양한 생체분자들의 검출이 가능하다.

이러한 생체분자들의 결합과정은 직접 관측할 수 없기 때문에 측정 가능한 신호를 발생시킬 수 있는 표지물질을 사용하게 된다.

일반적으로 형광물질, 방사성 물질, 효소 또는 자기입자 등을 표지물질로 사용한다. 이러한 측정방법에서는 고감도의 신호를 발생시켜 극미량의 검출 분자를 인식할 수 있도록 하는 것이 중요하다.

특히 최근에는 합성화학과 생명과학의 발전으로 신약개발 및 진단 등의 분야에 있어 분석될 표적물질이 다양화되고, 또한 이러한 표적물질들은 비용이 매우 고가이고 쉽게 구할 수 없는 이유로 극미량 분석을 통한 비용절감의 필요성이 증대되고 있는데 기인한다. 고감도의 신호발생을 보장하기 위한 검출방법 가운데 하나로서, 자기입자들을 이용하는 여러가지 방법들이 보고되어 있다.

그러나, 종래의 이러한 분석방법들은 자기입자와 같은 표지물질들을 웰 내부에서 효과적으로 추출하거나 방출하는데 어려움이 있다.

특허출원 제10-2014-46415호(명칭:핵산 검출 및 동정을 위한 통합 장치)

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 과제는 구조를 개선함으로써 팁에 의하여 자성 마이크로비드를 보다 용이하게 추출하거나 방출할 수 있으며, 또한 세척을 실시할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동면역분석장치는, 베이스의 상부에 배치되어 X축 방향으로 왕복이송을 하며 웰이 정렬되는 웰스트립과; 베이스에 구비되어 X축 방향으로 왕복이송을 하는 X축 이송부와; X축 이송부에 고정되어 X축 방향으로 왕복운동하는 본체 프레임과; 본체 프레임에 구비되며, Z축 방향의 동력을 발생하고 승하강하는 Z축 이송부와; Z축 이송부에 구비되어 팁을 픽업하여 승하강하는 팁 승하강부와; Z축 이송부에 구비되어 자석봉을 Z축 방향으로 승하강시키는 자석봉 승하강부와; 자동 면역분석장치를 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동 면역분석장치는 팁의 내부에 자석봉을 삽입가능하게 배치함으로써 필요시 자성 마이크로비드를 팁의 외주면에 부착시켜서 추출하고, 또한 세척시에는 자석봉을 팁으로부터 분리시켜서 자성 마이크로비드를 방출시킨 상태에서 세척을 실시하므로 보다 효율적인 세척이 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한, 팁을 승하강시키는 구성요소와, 자석봉을 승하강시키는 구성요소의 구조를 개선함으로써 보다 용이하게 면역분석과정을 수행할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 면역분석 장치의 외관을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.
도 3은 도 1의 평면도이다.
도 4는 도 1의 정면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 팁 승하강부의 마그네틱과 T팁의 부착관계를 보여주는 도면이다.
도 6(a) 내지 (j)는 도 1에 도시된 자동 면역분석장치에 의하여 자성 마이크로미드를 추출하거나 방출하는 과정을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 면역분석장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 자동 면역분석장치(1)는 베이스(3)의 상부에 배치되어 X축 방향으로 왕복이송을 하며 웰(17)이 정렬되는 웰 스트립(7)과; 베이스(3)에 구비되어 X축 방향으로 왕복이송을 하는 X축 이송부(2)와; X축 이송부(2)에 고정되어 X축 방향으로 왕복운동하는 본체 프레임(4)과; 본체 프레임(4)에 구비되며, Z축 방향의 동력을 발생하고 승하강하는 Z축 이송부(5)와; Z축 이송부(5)에 구비되어 팁(50)을 픽업하여 승하강하는 팁 승하강부(11)와; Z축 이송부(5)에 구비되어 자석봉(31)을 Z축 방향으로 승하강시키는 자석봉 승하강부(9)와; 자동 면역분석장치(1)를 제어하는 제어부(C)를 포함한다.

이러한 구조를 갖는 자동 면역분석 장치에 있어서, 웰 스트립(7)은 베이스(3)상에 배치되며 모터에 연결됨으로써 X축 방향을 따라 왕복이송을 한다. 이러한 웰 스트립(7)에는 웰(17)이 직립상태로 삽입될 수 있는 삽입홈(16)이 형성된다. 이때, 삽입홈(16)은 1열 혹은 2열 등 다수 열이 형성될 수 있다.

또한, 웰(17)은 1개 혹은 다수개가 삽입홈(16)에 삽입될 수 있으며, 예를 들면 8개의 웰(17)이 다수홈에 삽입되어 직립될 수 있다.

이러한 웰(17)에는 다양한 용액들이 저장되거나 팁(50)이 놓여질 수 있다. 예를 들면, 1번 웰(17)에는 T팁(50)이 놓여지며, 2번 웰에는 자성 마이크로비드가 저장되고, 3번 내지 7번에는 세척액이 저장되며, 8번 웰에는 인산완충용액이 저장될 수 있다.

물론, 이러한 웰(17)의 배치는 면역분석 환경에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 그리고, 상기 웰 스트립(7)은 베이스(3)상에 고정된 상태로 배치될 수도 있다.

이와 같이, 각 웰(17)에 용액이 저장된 후, 팁(50) 혹은 자석봉(31)을 삽입함으로써 교반 및 부착 등의 면역분석작업을 진행하는 바, 이러한 팁(50) 혹은 자석봉(31)의 삽입은 상기한 바와 같은 팁 승하강부(11)와 자석봉 승하강부(9)에 의하여 진행될 수 있으며, 이들 구성요소들은 X축 이송부(2)나 Z축 이송부(5)에 의하여 X축 및 Z축 방향으로 승하강이 가능하다.

즉, 상기 X축 이송부(2)는 베이스(3)의 일측에 배치되어 X축 방향의 원형궤적을 따라 회전함으로써 동력을 발생시키는 벨트부(13)(Belt portion)와; 벨트부(13)에 의하여 X축 방향으로 왕복이송을 하는 슬라이더(42)(Slider)와; 베이스(3)의 상면에 배치되며 슬라이더(42)의 하부를 활주가능하게 지지하는 레일(40)(Rail)을 포함한다.

이러한 구조를 갖는 X축 이송부(2)에 있어서, 벨트부(13)는 X축 서보모터(Servo motor;44)와; X축 서보모터(44)의 회전축에 구비되는 제 1풀리(First pully;45)와, X축 서보모터(44)와 일정 거리 떨어져 배치되어 공회전하는 제 2풀리(46)와; 제 1 및 제 2풀리(45,46)를 연결하는 벨트(Belt;48)를 포함한다.

이때, 벨트(48)는 원형의 고리형상으로서, 일측은 제 1풀리(45)에 걸리고, 타측은 제 2풀리(46)에 걸린 상태이다.

따라서, X축 서보모터(44)가 구동하여 회전축이 회전하는 경우, 제 1풀리(45)가 회전하게 되고, 이에 걸린 벨트(48)가 회전함으로써 제 2풀리(46)를 회전시켜서 결국은 원형궤적을 따라 회전하게 된다.

이때, X축 서보모터(44)의 회전각을 적절하게 제어함으로써 벨트(48)의 진행거리를 제어할 수 있으며 또한 회전축을 정역방향으로 선택적으로 회전시킴으로써, 결국, 슬라이더(42)의 X축 방향 이동거리 및 이동방향을 조절할 수 있다.

그리고, 슬라이더(42)의 X축 방향 이동거리를 조절함으로써 팁 승하강부(11) 및 자석봉 승하강부(9)의 X축 방향 이동거리를 조절하게 된다.

이러한 슬라이더(42)는 일측은 벨트(48)에 연결되고, 저면에는 레일홈(h)이 형성되어 레일(40)상에 얹혀진다. 따라서, 슬라이더(42)에 외력이 전달되는 경우 레일(40)을 따라 X축 방향으로 이동할 수 있는 상태이다.

이러한 상태에서 벨트(48)가 회전하는 경우, 슬라이더(42)는 레일(40)을 따라 X축 방향으로 왕복이송을 할 수 있다.

상기에서는 벨트 풀리 방식에 의하여 X축으로 이동하는 구조를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 LM가이드 방식에 의하여도 가능하다.

즉, 슬라이더(42)가 레일(40)상에 안착된 상태에서 LM모터와 스크류 볼트에 의하여 연결됨으로써 LM모터가 구동하는 경우, 슬라이더(42)가 레일(40)을 따라 전후진하는 방식도 가능하다.

한편, 슬라이더(42)는 연결판(43)에 의하여 상기 본체 프레임(4)에 연결됨으로써, 결국 팁 승하강부(11) 및 자석봉 승하강부(9)도 X축방향으로 이송이 가능하고, 또한 후술하는 바와 같이 Z축 방향으로도 왕복이송이 가능하다.

이러한 본체 프레임(4)은 슬라이더(42)의 연결판(43)에 직립상태로 고정된다. 따라서, 본체 프레임(4)이 슬라이더(42)에 연결된 상태이므로 슬라이더(42)가 X축 방향을 따라 이동하는 경우, 본체 프레임(4)도 같이 X축 방향으로 이동한다.

그리고, 본체 프레임(4)에는 Z축 이송부(5)가 구비된다. 이러한 Z축 이송부(5)는 본체 프레임(4)의 저면에 배치되며 서로 일정 거리 떨어져 배치되는 한 쌍의 레일블록(37)과; 레일(40)블록(37)의 사이에 배치되어 Z축 방향으로 승하강하는 Z축 이송 플레이트(22)와; 본체 프레임(4)의 일측면에 구비된 제 1서보모터(35)와; 제 1서보모터(35)의 회전축에 반경방향으로 연결되어 원형궤적을 따라 회전하는 제 1크랭크(32)와; 제 1크랭크(32)의 단부에 축방향으로 돌출되어 Z축 이송 플레이트(22)의 반원형홈을 관통하는 제 1링크핀(34)을 포함한다.

이러한 구조를 갖는 Z축 이송부(5)에 있어서, 한 쌍의 레일블록(37)은 서로 일정거리 떨어져 배치되어 서로 마주보며, 내측면에는 가이드 레일(r)이 형성된다. 그리고, 한 쌍의 레일블록(37) 사이에 배치되는 Z축 이송 플레이트(22)의 양측면에는 레일홈(V)이 각각 형성된다. 그리고, 가이드 레일(r)은 이 레일홈(V)에 활주가능하게 결합된다.

따라서, 제 1서보모터(35)의 회전력과 같은 외력이 작용하는 경우, Z축 이송 플레이트(22)는 레일블록(37)의 가이드 레일(r)을 따라 승하강하게 된다.

그리고, 제 1서보모터(35)의 회전축에는 상기한 제 1크랭크(32)가 반경방향으로 연결되며, 제 1크랭크(32)의 선단에는 제 1링크핀(34)이 축방향으로 돌출된다. 따라서, 제 1서보모터(35)가 구동하는 경우 제 1크랭크(32)가 회전축(38)을 중심으로 원주방향으로 시계방향 혹은 반시계 방향으로 회전하게 된다. 그리고, 제 1링크핀(34)도 같이 원형궤적을 따라 시계 혹은 반시계 방향으로 회전하게 된다.

이때, Z축 이송 플레이트(22)에는 반원형상의 제 1가이드홀(39)이 형성된다. 그리고, 제 1링크핀(34)은 제 1가이드홀(39)을 관통하고, 동시에 제 1가이드홀(39)의 내부 상측에 접촉한 상태이다.

따라서, 제 1크랭크(32)가 정방향 혹은 역방향으로 회전하는 경우, 제 1링크핀(34)도 정역회전하게 되며, 이때, 제 1링크핀(34)이 제 1가이드홀(39)의 내측 상부에 접촉한 상태이므로, 제 1링크핀(34)이 시계방향으로 회전하는 경우, 제 1링크핀(34)이 제 1가이드홀(39)의 상부를 밀어 올림으로써 Z축 이송 플레이트(22)가 Z축 방향을 따라 상승한다.

반대로, 제 1링크핀(34)이 반시계 방향으로 회전하는 경우, Z축 이송 플레이트(22)의 자중에 의하여 하강하게 된다.

이와 같이, 제 1링크핀(34)이 시계 혹은 반시계 방향으로 회전함에 따라 Z축 이송 플레이드가 Z축 방향을 따라 승하강할 수 있다.

이때, 제 1서보모터(35)는 1회만 구동함으로써 제 1링크핀(34)도 상승운동 혹은 하강운동을 1회만 하여 Z축 이동 플레이트도 1회만 승하강 할 수도 있다.

또는, 제 1서보모터(35)가 다수회 구동하는 경우에는 제 1링크핀(34)도 정역방향으로 다수회 회전함으로써 Z축 이송 플레이트(22)도 승하강을 다수회 반복함으로써 진동을 발생시킬 수도 있다.

이와 같이, Z축 이송 플레이트(22)가 Z축 운동을 함에 따라 Z축 이송 플레이트(22)에 장착된 팁 승하강부(11)와 자석봉 승하강부(9)도 같이 승하강할 수 있다.

즉, 제 1서보모터(35)의 구동에 의하여 팁 승하강부(11)와 자석봉 승하강부(9)가 같이 승하강 할 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 팁 승하강부(11)는 Z축 이송 플레이트(22)의 하부에 배치되며, 적어도 하나의 관통공(h1)이 상하방향으로 형성되어 자석봉(31)이 관통하는 몸체(33)와; 몸체(33)의 하부에 배치되어 자력에 의하여 팁(50)을 픽업하는 마그네틱(57)을 포함한다.

상기 몸체(33)는 Z축 이송 플레이트(22)에 결합되어 일체로 승하강하게 된다. 그리고, 관통공(h1)은 몸체(33)를 상하방향으로 관통하게 되며, 이 관통공(h1)에는 자석봉(31)이 삽입되어 승하강할 수 있다.

이 관통공(h1)은 1개 혹은 2개와 같이 복수공이 형성될 수 있으며, 이는 설계사양에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

그리고, 마그네틱(57)은 몸체(33)의 하부에 배치되며, 바람직하게는 3개의 마그네틱(57)이 삼각형상을 이루어 배치된다. 물론, 삼각배치 이외에 사각형등 다각 배치도 가능하다.

이러한 마그네틱(57)은 웰(17)에 삽입된 상태의 팁(50)을 자력에 의하여 부착시킬 수 있다. 즉, 팁(50)은 자성 마이크로비드를 부착하기 위한 것으로서, 다양한 형상의 팁(50)이 있으며, 예를 들면, T형 팁(50)을 포함할 수 있다.

이러한 T형 팁(50)은 합성수지와 같은 비자성 재질로 형성되며, 자석봉(31)이 삽입되는 경우 자성 마이크로비드가 부착되는 관체(54)와; 관체(54)의 상부에 장착되어 자력에 반응하는 헤드(52)를 포함한다.

관체(54)는 다양한 형상으로 제조될 수 있으며, 바람직하게는 상부에 개구가 형성된 원형관 형태이다. 그리고, 이 관체(54)는 플라스틱과 같은 비자성 재질로 형성된다. 따라서, 이 관체(54)의 내부에 자석봉(31)이 하강하여 삽입되는 경우, 자석봉(31)의 자력이 관체(54)의 외부 일정 범위에까지 미치게 됨으로써, 자성 마이크로비드가 이 관체(54)의 외주면에 자력에 의하여 부착될 수 있다.

그리고, 자석봉(31)이 상승하여 관체(54)로부터 이탈되는 경우, 관체(54) 주위에는 자력이 소멸되므로 관체(54)의 외주면에 부착되었던 자성 마이크로 비드는 다시 분리될 수 있다.

또한, 헤드(52)는 원형 고리 형상으로서 관체(54)의 상부에 배치되며, 바람직하게는 금속재질로 형성됨으로써 몸체(33)의 마그네틱(57)에 부착될 수 있다.

이러한 구조의 팁(50)은 통상적으로는 웰(17)에 꽂혀 있는 상태로 대기하게 되며, 이 상태에서, 팁 승하강부(11)가 하강하여 마그네틱(57)이 웰(17)의 상부에 근접함에 따라 자력에 의하여 팁(50)의 헤드(52)가 이 마그네틱(57)에 부착될 수 있다.

따라서, 팁 승하강부(11)는 마그네틱(57)에 의하여 팁(50)을 픽업하게 되고 상승할 수 있다.

이때, 마그네틱(57)의 자력은 팁(50)을 픽업할 수 있는 정도의 크기를 갖는 것이 바람직하다.

즉, 분석공정이 완료된 후, 팁(50)을 팁 승하강부(11)의 마그네틱(57)으로 부터 분리하는 경우, 과도한 자력이 작용하는 경우에는 팁(50)을 분리시키는 것이 어렵다. 따라서, 마그네틱(57)의 자력을 팁(50) 정도만 픽업할 수 있는 크기로 형성하면, 팁(50)을 분리할 때, 팁(50)이 부착된 상태에서 팁 승하강부(11)가 하강하여 팁(50)을 웰(17)의 내부에 꽂게 되고, 이 상태에서 Z축 이송부(5)가 X축 방향을 따라 후진하게 되면, 팁 승하강부(11)는 X축 방향으로 이동하나, 팁(50)은 웰(17)의 내측에 접촉하고 있는 상태이므로, 결국 팁 승하강부(11)가 X축으로 이동하려는 힘이 팁(50)을 부착하고 있는 마그네틱(57)의 자력보다 커지게 되면, 팁(50)은 마그네틱(57)으로부터 분리됨으로써 웰(17)의 내부에 남게 되고 팁 승하강부(11)만 X축 방향으로 이동할 수 있다.

상기한 바와 같은 과정으로 팁 승하강부(11)는 팁(50)을 승하강시킴으로써 웰(17)의 내부에 삽입하거나 분리시킬 수 있다.

한편, 상기 자석봉 승하강부(9)는 Z축 이송 플레이트(22)에 일체로 장착됨으로써 자석봉(31)을 승하강시킨다.

이러한 자석봉 승하강부(9)는 Z축 이송 플레이트(22)의 후면에 구비된 제 2서보모터(19)와; 제 2서보모터(19)의 회전축에 반경방향으로 연결되어 원형궤적을 따라 회전하는 제 2크랭크(23)와; 제 2크랭크(23)의 단부에 축방향으로 돌출되는 제 2링크핀(25)과; 제 2링크핀(25)에 걸린 상태로 승하강하는 브래킷(26)과; 브래킷(26)의 하부에 돌출된 자석봉(31)을 포함한다.

이러한 구조를 갖는 자석봉 승하강부(9)에 있어서, 제 2서보모터(19)의 회전축에는 상기한 제 2크랭크(23)가 반경방향으로 연결되며, 제 2크랭크(23)의 선단에는 제 2링크핀(25)이 축방향으로 돌출된다. 따라서, 제 2서보모터(19)가 구동하는 경우 제 2크랭크(23)가 회전축을 중심으로 원주방향으로 시계방향 혹은 반시계 방향으로 회전하게 된다. 그리고, 제 2링크핀(25)도 같이 원형궤적을 따라 시계 혹은 반시계 방향으로 회전하게 된다.

이때, Z축 이송 플레이트(22)에는 반원형상의 제 2가이드홀(29)이 형성된다. 그리고, 제 2링크핀(25)은 제 2가이드홀(29)을 관통한 상태이다. 따라서, 제 2크랭크(23)가 정방향 혹은 역방향으로 회전하는 경우, 제 2링크핀(25)도 정역회전하게 되며, 이때, 제 2링크핀(25)이 제 2가이드홀(29)을 따라 회전하게 된다.

그리고, 브래킷(26)은 Z축 이송 플레이트(22)의 전면에 배치되며, 상측에는 걸림홀(h2)이 형성됨으로써 제 2링크핀(25)이 관통하게 된다.

이때, 걸림홀(h2)의 직경은 제 2링크핀(25)이 관통할 수 있는 정도의 크기를 갖는다. 또한, 브래킷(26)의 하부에는 적어도 하나의 자석봉(31)이 축방향으로 장착된다.

이 자석봉(31)은 하부로 돌출되어 팁 승하강부(11)의 관통공(h1)을 관통할 수 있다.

따라서, 제 2서보모터(19)가 구동하여 제 2크랭크(23)가 시계방향으로 회전하는 경우, 제 2링크핀(25)이 제 2가이드홀(29)을 관통한 상태에서 원형궤적을 따라 시계 방향으로 회전하게 되고, 제 2링크핀(25)은 브래킷(26)의 걸림홀(h2)을 상부로 들어올림으로써 자석봉(31)도 Z축 방향으로 상승할 수 있다.

반대로, 제 2서보모터(19)가 역방향으로 구동하는 경우, 제 2크랭크(23)이 반시계방향으로 회전하게 되고, 제 2링크핀(25)은 제 2가이드홀(29)을 관통한 상태에서 반시계 방향으로 회전함으로써 브래킷(26)은 자중에 의하여 하강하게 된다.

이와 같이, 제 2서보모터(19)가 시계 혹은 반시계 방향을 따라 구동하는 경우, 브래킷(26)의 자석봉(31)도 Z축을 따라 승하강할 수 있다.

그리고, 제 2서보모터(19)는 1회만 구동함으로써 제 2링크핀(25)도 상승운동 혹은 하강운동을 1회만 하여 자석봉(31)도 1회만 승하강 할 수도 있다.

또는 제 2서보모터(19)가 다수회 구동하는 경우에는 제 2링크핀(25)도 정역방향을 따라 다수회 회전함으로써 자석봉(31)도 승하강을 다수회 반복함으로써 진동을 발생시킬 수도 있다.

그리고, 브래킷(26)의 하부에는 자석봉(31)이 연결되어 팁 승하강부(11)의 관통공(h1)에 승하강가능하게 삽입된 상태이므로, 브래킷(26)은 별도의 가이드 부재 없이도 Z축 방향을 따라 직선방향으로 승하강할 수 있다.

또한, 자석봉(31)은 전체가 모두 자성재질일 수도 있고, 하부만 자성재질일 수 있다.

한편, 상기 제어부(C)는 CPU와 같은 마이크로 프로세서를 이용하여 X축 서보모터와, 제 1 및 제 2서보모터(35,19)에 제어신호를 전송함으로써 각 서보모터의 회전각 및 회전방향 등을 제어할 수 있다.

또한, 각 서보모터를 순차적으로 구동시킴으로써 팁(50)을 이용하여 면역분석과정을 자동으로 실시할 수 있다.

이하, 이러한 자동 면역분석장치를 이용하여 면역분석과정을 수행하는 절차를 더욱 상세하게 설명한다.

도 6(a)에 도시된 바와 같이, 다수의 웰(17)을 웰 스트립(7)에 삽입하여 정렬한다. 그리고, 팁(50)을 다수의 웰(17)중 하나의 웰에 삽입하며, 바람직하게는 1번 웰에 삽입한다.

그리고, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 각 웰(17)에 시료를 주입한다. 즉, 세척액 혹은 인산완충용액을 각 웰(17)에 주입한다. 또한 자성 마이크로비드(m)를 1번 웰(17) 혹은 특정 웰에 주입한다.

도 6(c)에 도시된 바와 같이, 시약과 시료를 혼합한다. 즉, 팁 승하강부(11)를 x축 방향으로 이동시켜서 팁(50)이 삽입된 웰(17) 위치에 도달 되도록 한다. 그리고, 팁 승하강부(11)의 몸체(33)가 하강함으로써 마그네틱(57)이 팁(50)의 상부 헤드(52)에 접근하게 되고, 금속재질의 헤드(52)는 자력에 의하여 마그네틱(57)에 부착됨으로써 팁(50)이 팁 승하강부(11)에 의하여 픽업될 수 있다.

이 상태에서 제 1서보모터(35)가 정역방향으로 반복적으로 회전하는 경우, 제 1크랭크(32) 및 제 1링크핀(34)도 정역회전을 반복하게 되고, Z축 이송 플레이트(22)의 팁 승하강부(11)가 Z축 방향을 따라 승하강함으로써 팁(50)이 웰(17) 내부의 용액에 잠긴 상태에서 승하강하여서 시약과 시료를 혼합하게 된다.

혼합과정이 완료된 후, 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 자석봉(31)이 하강하여 팁(50)의 내부에 삽입됨으로써 웰(17) 내부에 저장된 자성 마이크로비드(m)가 팁(50)의 외주면에 부착될 수 있다.

즉, 제 2서보모터(19)가 구동함으로써 제 2크랭크(23) 및 제 2링크핀(25)이 회전하게 되고, 브래킷(26)이 자중에 의하여 하강함으로써 브래킷(26)에 연결된 자석봉(31)도 하강하게 된다. 그리고, 하강한 자석봉(31)은 팁(50)의 내부에 삽입된다. 이때, 자석봉(31)의 자력은 팁(50)의 외측 주변에까지 미치게 된다. 따라서, 웰(17) 내부에 저장된 자성 마이크로 비트가 자력에 의하여 팁(50)의 외주면에 부착됨으로써 추출할 수 있다.

그리고, 도 6(e)에 도시된 바와 같이, 팁(50)의 외주면에 자성 마이크로 비드(m)가 부착된 상태에서 팁(50)을 세척하기 위하여 세척액이 저장된 이웃한 웰(17a) 위치로 이동시킨다.

즉, 제어부(C)가 X축 이송부(2)에 신호를 전송함으로써 X축 서보모터(44)를 구동시켜서 제 1풀리(45) 및 제 2풀리(46)에 걸려있는 벨트(48)를 회전시킨다. 이때, 벨트(48)에는 슬라이더(42)가 연결된 상태이다. 따라서, 슬라이더(42)가 X축 방향을 따라 일정 거리 이동함으로써 Z축 이송부(5)도 같이 이동하게 되고, 이에 일체로 연결된 팁 승하강부(11) 및 자석봉 승하강부(9)도 X축으로 이동하게 된다.

이때, 제어부(C)는 X축 서보모터(44)의 회전각을 제어함으로써 팁(50)이 세척액이 저장된 이웃한 웰(17a) 위치에 도달할 수 있도록 한다.

이와 같이, 팁(50)이 세척액이 담긴 웰(17) 위치에 도달하면, 도 6(f)에 도시된 바와 같이, 자성 마이크로 비드(m)를 팁(50)으로부터 방출하게 된다.

즉, 자석봉 승하강부(9)의 제 2서보모터(19)를 구동시킴으로써 제 2크랭크(23) 및 제 2링크핀(25)이 시계방향으로 회전하게 되고, 제 2링크핀(25)이 브래킷(26)을 들어 올림으로 자석봉(31)도 같이 상승하게 된다. 그리고, 자석봉(31)이 상승하여 팁(50)으로부터 상측으로 분리되면, 팁(50)에는 자성이 더 이상 작용하지 않게 된다.

따라서, 팁(50)의 외주면에 부착되었던 자성 마이크로 비드(m)들이 팁(50)으로부터 분리됨으로써 웰(17) 내부로 방출될 수 있다.

이와 같이 자성 마이크로 비드(m)들이 방출된 상태에서, 도 6(g)에 도시된 바와 같이, 팁(50)에 대한 세척이 실시될 수 있다.

즉, 팁(50)으로부터 자석봉(31)이 분리된 후, 제 1서보모터(35)가 정역방향으로 구동함으로써 제 1크랭크(32) 및 제 1링크핀(34)도 정역방향으로 반복적으로 회전하게 되고, Z축 이송 플레이트(22) 및 팁 승하강부(11)도 반복적인 승하강을 하게 됨으로써, 팁(50)도 승하강하게 된다. 이때, 팁(50)은 상승 및 하강을 반복적으로 함으로써 상하방향으로 진동하는 것과 같은 상태가 된다.

따라서, 팁(50)의 외주면에 부착되었을 수 있는 이물질이 분리됨으로써 세척이 이루어질 수 있다.

이와 같이, 팁(50)에 대한 세척이 이루어진 후, 추가적인 세척을 실시할 수 있다. 이러한 추가적인 세척은 면역분석 조건에 따라 적절한 횟수로 실시될 수 있다.

이와 같이 팁(50)에 대한 세척이 완료되면, 도 6(h)에 도시된 바와 같이, 자성 마이크로 비드(m)를 다시 추출하게 된다. 이는 도 6(d)의 과정과 동일하다.

즉, 세척이 완료된 팁(50)의 내부에 자석봉(31)이 하강함으로써 웰(17) 내부에 저장된 자성 마이크로비드(m)가 팁(50)의 외주면에 부착될 수 있다.

이때, 자석봉(31)이 하강하는 과정은 상기한 바와 같이 동일하므로 이하 생략한다.

이와 같이, 팁(50)의 내부에 하강한 자석봉(31)의 자력에 의하여 자성 마이크로 비트가 팁(50)의 외주면에 부착됨으로써 추출할 수 있다.

그리고, 도 6(i)에 도시된 바와 같이, 자성 마이크로 비드(m)를 인산완충용액이 저장된 웰(17)에 방출하기 위하여 팁(50)을 해당 웰(17)로 이동시킨다.

이때, 팁(50)을 인산완충용액이 저장된 웰(17)로 이동시키는 과정은 상기한 바와 같은 X축 이송과정과 동일하므로 이하 생략한다.

이와 같이, 팁(50)이 세척액이 담긴 웰(17) 위치에 도달하면, 도 6(j)에 도시된 바와 같이, 자성 마이크로 비드(m)를 팁(50)으로부터 방출하게 된다.

따라서, 팁(50)의 외주면에 부착되었던 자성 마이크로 비드(m)들이 팁(50)으로부터 분리됨으로써 인산완충용액이 저장된 웰(17) 내부로 방출될 수 있다.

이와 같이, 자성 마이크로 비드(m)를 인산완충용액이 저장된 웰(17)에 방출 한 후, 팁(50)을 원위치인 1번 웰로 복귀시킨 후 분리하게 된다.

이때, 팁(50)을 팁 승하강부(11)로부터 분리하는 과정은 상술한 바와 같다. 즉, 팁(50)이 부착된 상태에서 팁 승하강부(11)가 하강하여 팁(50)을 웰(17)의 내부에 꽂게 되고, 이 상태에서 팁 승하강부(11)가 X축 방향을 따라 후진하게 되면, 팁 승하강부(11)는 X축 방향으로 이동하나, 팁(50)은 웰(17)의 내측에 접촉하고 있는 상태이므로, 결국 팁 승하강부(11)가 X축으로 이동하려는 힘이 팁(50)을 부착하고 있는 마그네틱(57)의 자력보다 커지게 되면, 팁(50)은 마그네틱(57)으로부터 분리됨으로써 웰(17)의 내부에 남게 되고 팁 승하강부(11)만 X축 방향으로 이동할 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여 자동 면역분석 과정이 수행될 수 있다.

Claims

베이스의 상부에 배치되어 X축 방향으로 왕복이송을 하며 웰이 정렬되는 웰스트립과;
베이스에 구비되어 X축 방향으로 왕복이송을 하는 X축 이송부와;
X축 이송부에 고정되어 X축 방향으로 왕복운동하는 본체 프레임과;
본체 프레임에 구비되며, Z축 방향의 동력을 발생하고 승하강하는 Z축 이송부와;
Z축 이송부에 구비되어 팁을 픽업하여 승하강하는 팁 승하강부와;
Z축 이송부에 구비되어 자석봉을 Z축 방향으로 승하강시키는 자석봉 승하강부와; 자동 면역분석장치를 제어하는 제어부를 포함하는 자동 면역분석장치.
제 1항에 있어서,
상기 X축 이송부는 베이스의 일측에 배치되어 X축 방향의 원형궤적을 따라 회전함으로써 동력을 발생시키는 벨트부(Belt portion)와; 벨트부에 의하여 X축 방향으로 왕복이송을 하는 슬라이더(Slider)와; 베이스의 상면에 배치되며 슬라이더의 하부를 활주가능하게 지지하는 레일(Rail)을 포함하며,
상기 벨트부는 X축 서보모터(Servo motor)와; X축 서보모터의 회전축에 구비되는 제 1풀리(First pully)와, X축 서보모터와 일정 거리 떨어져 배치되어 공회전하는 제 2풀리와; 제 1 및 제 2풀리를 연결하는 벨트(Belt)를 포함하는 자동 면역분석장치.
제 1항에 있어서,
Z축 이송부는 본체 프레임의 일측면에 배치되며 서로 일정 거리 떨어져 배치되는 한 쌍의 레일블록과; 레일블록의 사이에 배치되어 Z축 방향으로 승하강하는 Z축 이송 플레이트와; 본체 프레임의 일측면에 구비된 제 1서보모터와; 제 1서보모터의 회전축에 반경방향으로 연결되어 원형궤적을 따라 회전하는 제 1크랭크와; 제 1크랭크의 단부에 축방향으로 돌출되어 Z축 이송플레이트의 반원형홈을 관통하여 지지하는 제 1링크핀을 포함하는 자동 면역분석장치.
제 3항에 있어서,
상기 팁 승하강부는 Z축 이송 플레이트의 하부에 배치되며, 적어도 하나의 관통공이 상하방향으로 형성되는 몸체와; 몸체의 하부에 배치되어 자력에 의하여 팁을 픽업하는 마그네틱을 포함하는 자동 면역분석장치.
제 4항에 있어서,
자석봉 승하강부는 Z축 이송 플레이트의 후면에 구비된 제 2서보모터와; 제 2서보모터의 회전축에 반경 방향으로 연결되어 원형궤적을 따라 회전하는 제 2크랭크와; 제 2크랭크의 단부에 축방향으로 돌출되는 제 2링크핀과; 제 2링크핀에 걸린 상태로 승하강하는 브래킷과; 브래킷의 하부에 돌출되어 상기 몸체의 관통공에 삽입되는 자석봉을 포함하는 자동 면역분석장치.
제 5항에 있어서,
팁은 비자성 재질로 형성되며, 자석봉이 삽입되는 경우 자성 마이크로비드가 부착되는 관체와; 관체의 상부에 장착되어 상기 마그네틱에 부착/분리되는 헤드를 포함하는 자동 면역분석장치.