KR20170107917A - 신규한 플라즈마 돌연변이 육종 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신규한 플라즈마 돌연변이 육종 장치에 관한 것이다. 상기 신규한 플라즈마 돌연변이 육종 장치는, 생물 활성 오염물질이 없는 청결 작업 창고, 플라즈마 발생기, 및 플라즈마 발생기와 연결되는 무선주파수 전원 모듈을 포함하는 샘플 처리 시스템; 플라즈마 발생기를 냉각시키는 냉각 시스템; 플라즈마 제트류를 발생시키는 기체의 유량을 제어하는 기체 유량 제어기, 및 플라즈마 발생기에 의해 방출된 제트류의 온도를 검출하는 온도 센서를 포함하는 검출 시스템; 및 돌연변이 육종 장치 작동을 제어하고 작동 패널과, 무선주파수 전원 모듈, 기체 유량 제어기, 온도 센서, 냉각 시스템 및 작동 패널과 각각 연결되는 제어기를 포함하는 제어 시스템을 포함하고, 상기 플라즈마 발생기는 생물 샘플 처리 과정에서 37±3℃의 플라즈마 제트류를 안정하게 방출한다.

Description

신규한 플라즈마 돌연변이 육종 장치{A NOVEL PLASMA INDUCED MUTATION BREEDING DEVICE}
본 발명은 플라즈마 기술 처리 기기 분야에 속하는 것으로, 특히는 생물 육종에 사용되는 신규한 플라즈마 돌연변이 육종 장치에 관한 것이다.
품질이 좋은 미생물 균주는 항상 생물 산업의 핵심이고, 어떻게 고효율적인 생물 돌연변이 기술을 이용하여 균주의 신속한 최적화를 실현하는가 하는 것은 생물 산업의 중요한 작업이다. 통상적인 생물 돌연변이 방법은 보편적으로 작업 효율이 낮고 작업량이 많으며 맹목성이 큰 등 문제점들이 있고, 화학 돌연변이는 쉽게 작업자의 몸에 상처를 주고 환경을 오염시키며, 물리 돌연변이의 돌연변이의 성능이 좋지 않고 미생물을 반복적으로 사용 후 일정한 내성이 발생하며, 기타 방법은 모두 전업적인 복잡한 기기가 필요하고 일부 방법은 작업 단가가 아주 높기에 통상적인 생물 돌연변이 방법은 더이상 공업화 균종 발전의 수요에 적응되지 못하기에 돌연변이의 효율을 향상시키고 스크리닝 주기를 단축시키는 신규한, 고효율적이고, 작업이 편리한 돌연변이 육종 기술의 개발이 시급하다.
플라즈마 기술은 돌연변이 육종의 새로운 기술로서 통상적으로 육종 주기가 길고 진행과정이 더디며 고효율적인 변이품종을 얻기 힘든 단점이 있고, 유전자 공정보다 효율과 단가에서 더욱 우세를 차지하며, 특히는 복잡한 대사 네트워크의 생물 세포를 구비하고 비형질전환 돌연변이 방법에 대해 더욱 독특한 우세를 구비한다. 플라즈마는 물질의 고체, 액체와 기체와 공존하는 물질의 제4 형태로서 대량의 자유 전자와 대전된 이온을 주요 성분으로 하는 물질 형태이며, 거시적으로 전기적 중성을 나타낸다. 연구에서 알려진 바에 의하면, 플라즈마에 대량으로 존재하는 활성 입자는 다른 생물 샘플에 작용할 수 있고, 여러가지 목표 특성의 개진을 기인하며 생물 기술 분야에서 양호한 응용 전망을 구비한다.
현재 기존의 플라즈마 돌연변이 육종 장치는 흔히 하나 또는 여러개의 샘플만 처리 할 수 있다. 그러나 현재 생물 육종 분야는 흔히 대량의 생물 샘플을 처리 할 것을 요구하기에 플라즈마 발생기가 장시간 작업을 지속할 것을 요구한다. 이때 전체 처리 과정에 있어서, 무선주파수 전원은 항상 작업상태에 있고 무선주파수 에너지를 출력하여 플라즈마 발생기에 제공하며 플라즈마 발생기는 지속적으로 플라즈마 제트류를 발생시키고, 작동 시간이 증가함에 따라 발생된 플라즈마 제트류의 온도는 계속 올라가게 되어, 주어진 온도 범위의 플라즈마 제트류를 장기간 안정적으로 분사하지 못하는 문제점이 있다. 동시에 이러한 장치가 여름 또는 열대 지방에서 장시간 사용되면, 분사된 플라즈마 제트류의 온도는 더 빨리 높아지고, 장시간 안정적인 온도 범위의 제트류를 분사하는 것을 유지하는 것이 더욱 어렵다.
나아가 상기와 같이 장시간 복수개의 샘플을 처리하는 장치에 있어서, 무선주파수 전원은 계속 안정된 상태로 무선주파수를 플라즈마 발생기에 방출하여야 한다. 그러나 통상적으로 돌연변이 육종 장치에서, 무선주파수 전원은 돌연변이 육종 장치 중 기타 각 부재의 간섭을 받아 무선주파수 전원이 안정하게 무선주파수 에너지를 방출하지 못하도록 하고, 더 나아가 플라즈마 발생기가 안정된 제트류를 방출하는데 영향을 준다. 이 외에, 돌연변이 육종 장치가 장기간 사용되거나 무더운 지역 또는 계절에 사용되면, 플라즈마 발생기 자체의 작동 온도가 점차 상승되고, 온도의 상승은 플라즈마 발생기의 정전용량이 변화시키는데, 이때 무선주파수 전원의 설정을 제때에 조절하지 못하면, 발생된 제트류의 불안정을 초래할 수 있다. 현재 기존의 플라즈마 돌연변이 육종 장치는 무선주파수 전원에 하나의 수동 매칭기를 설치하여 상기 무선주파수 전원에 매칭시키는데, 이때 무선주파수 전원이 간섭을 받거나 플라즈마 발생기의 정전용량 등이 변화될 경우, 수동으로 무선주파수 전원과 플라즈마 발생기와 연결되는 매칭기를 조절하여 양자가 매칭되도록 하여 무선주파수 전원이 플라즈마 발생기에 적당한 무선주파수를 전송하도록 하고 플라즈마 발생기가 적당한 플라즈마 제트류를 방출하도록 한다. 따라서, 간섭이 비교적 엄중하가나 온도의 변화가 현저할 경우, 항상 또는 수시로 작동을 중지시키고 다시 수동으로 매칭을 진행하여 육종 장치가 샘플에 대한 처리의 효과와 효율에 심각한 영향을 준다. 이 외에, 불필요한 플라즈마 장치 내부의 간섭을 차단하기 위하여, 기존 기술에서의 장치에서 흔히 사용되는 것은 접지 성질이 비교적 좋은 강재 재료를 케이싱으로 하여 장치 내부의 간섭을 차단하나, 이는 전체 돌연변이 육종 장치의 무게가 매우 무겁게 되고 부피도 비교적 크게 되는 것을 초래할 수 있다.
복수개의 샘플에 대해 처리를 진행할 경우, 샘플이 비교적 많으면, 피처리 샘플이 작업 창고에서 기다리는 시간이 길고 처리되기 전 생물 샘플이 오염될 리스크가 대폭 상승하게 된다. 나아가, 피처리 샘플이 액체 샘플이면, 청결 작업 창고 내에 비교적 긴 시간 동안 방치된 후, 생물 샘플에서 액체 성분, 예컨대 배지부분은 건조되고 증발되어 상기 샘플에 대해 처리할 시 처리할 수 있는 충분한 액체 부피가 부족한 경우가 발생될 수 있다. 한편, 처리 후의 샘플이 제때에 수집되지 못할 경우, 돌연변이 육종의 효과에도 영향을 줄 수 있다. 따라서, 신규한 플라즈마 돌연변이 육종 장치가 곧 플라즈마 제트류를 분사하기 전에 청결 작업 창고 내에 피처리 샘플을 첨가하는 것을 실현하도록 하고, 플라즈마 처리 후 신속하게 상기 샘플에 대해 수집을 진행하도록 할 수 있다.
기존 기술에 존재하는 문제에 대해 본 발명은 신규한 플라즈마 돌연변이 육종 장치를 제공한다. 본 발명의 기술적 해결수단은 하기와 같다.
(1)생물 활성 오염물질이 없는 청결 작업 창고, 플라즈마 발생기, 및 플라즈마 발생기와 연결되는 무선주파수 전원 모듈을 포함하는 샘플 처리 시스템;
플라즈마 발생기를 냉각시키는 냉각 시스템;
플라즈마 제트류(jet flow)를 발생시키는 기체의 유량을 제어하는 기체 유량 제어기, 및 플라즈마 발생기에 의해 방출된 제트류의 온도를 검출하는 온도 센서를 포함하는 검출 시스템; 및
돌연변이 육종 장치 작동을 제어하고 작동 패널과, 무선주파수 전원 모듈, 기체 유량 제어기, 온도 센서, 냉각 시스템 및 작동 패널과 각각 연결되는 제어기를 포함하는 제어 시스템을 포함하고,
상기 플라즈마 발생기는 생물 샘플 처리 과정에서 안정하게 37±3℃의 플라즈마 제트류를 방출하는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
(2)(1)에 있어서,
상기 무선주파수 전원 모듈은 무선주파수 전원과, 무선주파수 전원을 자동으로 매칭시키는 매칭기(matcher)를 포함하고, 상기 무선주파수 전원은 매칭기를 경유하여 플라즈마 발생기와 연결되는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
(3)(2)에 있어서,
상기 샘플 처리 시스템, 검출 시스템과 제어기는 하나의 케이싱 내에 설치되고, 상기 냉각 시스템은 상기 케이싱의 외부에 설치되며, 상기 케이싱은 알루미늄형 재질의 케이싱이고, 상기 청결 작업 창고는 소독 장치 장착 위치를 구비하는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
(4)(1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서,
상기 온도 센서는 검출된 제트류 온도의 결과를 제어 시스템에 피드백하고, 상기 결과에 따라 냉각 시스템의 작업을 제어하여 샘플 처리 전체 과정에서 플라즈마 발생기에 의해 방출된 플라즈마 제트류의 온도를 37±3℃로 유지시키는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
(5)(1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서,
플라즈마 발생기는 동축형 구조이고, 피처리 샘플의 부피는 200μl이하이며, 바람직하게는 150μl이하이고, 더욱 바람직하게는 100μl이하이며, 더욱 바람직하게는 50μl이하이고, 더욱 바람직하게는 20μl이하 3μl이상이며, 바람직하게는 5μl이상인 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
(6)(1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서,
플라즈마 발생기는 평판형 구조이고, 피처리 샘플의 부피는 0.1mL~10mL이며, 바람직하게는 0.5mL~10mL이고, 더욱 바람직하게는 1mL~5mL인 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
(7)(1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서,
상기 청결 작업 창고 내에는 스태핑 모터(stepping motor)와 재물대가 설치되어 있고, 상기 제어기는 스태핑 모터를 제어하여 재물대의 승강 또는 수평 회전을 실현하여 복수개의 샘플을 자동으로 처리하며, 재물대의 회전 속도를 제어하여 샘플 처리 후 자동으로 다음 피처리 샘플로 교체하는 시간 간격을 5s이내로 되도록 하는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
(8)(1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서,
상기 청결 작업 창고 내에는 적재물 컨베이어 벨트, 샘플 주입기 및 샘플 회수 벨트가 설치되어 있는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
(9)(8)에 있어서,
샘플 주입기를 통해 샘플이 첨가된 후 5초 이내에 적재물 컨베이어 벨트에 의해 노즐 하방으로 전송된 샘플에 제트류를 분사하여 처리를 거친 후의 샘플이 5초 이내에 샘플 회수 벨트에 의해 회수되는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
(10)(9)에 있어서,
상기 샘플 회수 벨트에는 샘플을 회수하기 위한 보호제가 수용되는 용기가 설치되어 있는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
본 발명의 기술적 효과는 하기와 같다.
본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치는 무더운 여름 또는 열대 지방에서 장시간 사용하여 복수개의 샘플에 연속적인 처리를 진행하여도 플라즈마 발생기에 의해 방출되는 제트류 온도를 37±3℃인 범위로 유지시킴으로써, 미생물의 적당한 응급 복구 시스템을 발생시켜, 돌연변이를 효과적으로 활성화시킬 수 있으며, 복수개의 샘플에 대해 돌연변이 육종을 고효율적으로 진행하는 것을 실현할 수 있다.
본 방명의 플라즈마 돌연변이 육종 장치는 상이한 샘플에 따라 적당한 플라즈마 발생기를 교체할 수 있기에, 상이한 유형, 상이한 부피 크기의 샘플을 처리할 수 있다. 예컨대 세균, 방선균, 곰팡이로부터 식물 세포, 동물 세포, 식물 조직, 동물 조직 등까지 다양한 샘플을 처리할 수 있다.
본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치에 있어서, 무선주파수 전원 모듈 중의 매칭기는 주위 환경, 온도 변화에 따라 자동으로 무선주파수 전원과 플라즈마 발생기를 매칭시킴으로써, 외부 환경과 기타 부재의 간섭에 의한 영향을 받지 않고, 플라즈마 발생기로 하여금 37±3℃ 온도 범위의 플라즈마 제트류를 안정하게 방출하도록 할 수 있다. 이 외에, 매칭기와 무선주파수 전원을 모듈화함으로써, 기존의 플라즈마 돌연변이 육종 무선주파수 전원 모듈에 비해 부피가 1/3 감소된다. 또한 비교적 가볍고 편리한 알루미늄형 재질의 케이싱을 사용함으로써, 돌연변이 육종 장치의 무게도 기존 장치에 비해 1/3 감소된다. 전체 작동 과정에 있어서, 자주 수동 매칭을 진행할 필요가 없기에, 작업자의 작업 강도를 감소시킨다.
본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치는 대량의 생물 샘플을 처리할 수 있다. 또한 복수개의 샘플 처리 과정에 있어서, 제때에 샘플을 주입하고, 제때에 처리하며, 처리된 후 즉시 수집할 수 있기에, 복수개의 샘플 처리 과정에서의 기타 샘플이 대기 과정에서 건조되고 오염되는 리스크를 방지하며, 처리된 후의 샘플을 제때에 수집하여 돌연변이 육종의 효과를 확보할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치의 일 실시형태의 전체 구조 모식도이다.
도2는 본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치의 일 실시형태의 내부 구조 모식도이다.
도3은 본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치의 다른 일 실시형태의 내부 구조 모식도이다.
도4는 본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치의 일 실시형태의 샘플 주입 시스템의 모식도이다.
도5는 본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치의 일 실시형태의 동축형 구조의 플라즈마 발생기이다.
도6은 본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치의 일 실시형태의 평판형 구조의 플라즈마 발생기이다.
아래, 도면에 결부하여 본 발명을 설명한다.
본 발명의 플라즈마 돌연변이 육종 장치는 상압 실온 조건하에 플라즈마 기술로 생물 육종 샘플에 대해 돌연변이 육종을 진행하기 위한 것이고, 상기 플라즈마 돌연변이 육종 장치는 샘플 처리 시스템, 냉각 시스템, 검출 시스템 및 제어 시스템을 포함한다. 여기서, 샘플 처리 시스템은 생물 활성 오염물질이 없는 청결 작업 창고(2), 플라즈마 발생기(7), 및 플라즈마 발생기(7)와 연결되는 무선주파수 전원 모듈(8)을 포함하고, 냉각 시스템은 플라즈마 발생기(7)를 냉각시키는 시스템이며, 검출 시스템은 플라즈마 제트류를 발생시키는 기체의 유량을 제어하는 기체 유량 제어기(16), 및 플라즈마 발생기에 의해 방출된 제트류의 온도를 검출하는 온도 센서(13)를 포함하고, 제어 시스템은, 돌연변이 육종 장치 작동을 제어하고 작동 패널(4)과, 무선주파수 전원 모듈(8), 기체 유량 제어기(16), 온도 센서(13), 냉각 시스템 및 작동 패널(4)과 각각 연결되는 제어기(6)를 포함한다. 여기서 본 발명의 플라즈마 돌연변이 육종 장치의 플라즈마 발생기(7)는 샘플을 처리하는 전체 과정에서 37±3℃의 제트류를 안정하게 방출한다. 본 발명의 플라즈마 돌연변이 육종 장치를 이용하면, 생물 샘플을 처리하기 위해 방출된 플라즈마 제트류의 온도를 37±3℃로 유지시켜, 미생물의 적당한 응급 복구 시스템을 발생시킬 수 있으므로, 피처리 생물 샘플을 효과적으로 육종할 수 있다.
본 발명의 하나의 구체적인 실시형태에 있어서, 무선주파수 전원 모듈(8)은 무선주파수 전원(8')과, 무선주파수 전원(8')을 자동으로 매칭시키는 매칭기(8")를 포함한다. 무선주파수 전원(8')은 매칭기(8")를 통해 플라즈마 발생기(7)와 연결되고, 무선주파수 전원(8')은 무선주파수 소스를 매칭기(8")에 전송하며, 매칭기(8")를 거쳐 매칭된 후 상기 무선주파수 소스의 무선주파수 에너지를 플라즈마 발생기(7)에 전송함으로써, 헬륨가스 등과 같은 기체를 플라즈마 상태의 에너지(즉 플라즈마 제트류)로 전환시킨다. 무선주파수 전원(8')과 매칭기(8") 사이에는 피드백 신호를 전송하고 수집하는 신호선이 존재하고, 매칭기(8")와 플라즈마 발생기(7) 사이에는 무선주파선을 통해 연결되며, 상기 무선주파수선을 통해 매칭기(8")는 플라즈마 발생기(7)에 관한 물리적 성질(예컨대, 정전용량)의 정보를 수집할 수 있고, 매칭기(8")는 신호선을 통해 무선주파수 전원(8')에 상기 물리적 성질의 정보를 피드백할 수 있다. 플라즈마 발생기(7)의 온도가 환경 변화에 따라 비교적 뚜렷하게 변화하거나 장기간의 작업에 의해 플라즈마 발생기(7) 자체의 온도가 높아질 경우, 플라즈마 발생기(7)의 물리적 성질(예컨대, 정전용량)에는 변화가 발생할 수 있는데, 이때 매칭기(8")를 통해 상기 변화를 검출하며 자동으로 그 매칭된 수치를 변화시키며, 상기 신호를 무선주파수 전원(8')에 피드백하여 무선주파수 전원(8')이 피드백된 신호에 따라, 방출된 무선주파수를 조절할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 자동으로 플라즈마 발생기의 온도 변화 및 외부 환경의 온도 변화를 매칭시키기에, 플라즈마 발생기가 무선주파수 전원으로부터의 무선주파수 소스를 안정하게 수신하는 것을 유지할 수 있고, 온도가 37±3℃인 범위의 플라즈마 제트류를 안정하게 방출한다. 이 외에, 무선주파수 전원(8')과 매칭기(8")를 모듈화함으로써, 전체 무선주파수 전원 모듈(8)의 부피를 크게 감소시킬 수 있고, 기존의 플라즈마 돌연변이 육종 무선주파수 전원 모듈에 비해 부피가 1/3 감소된다.
본 발명의 플라즈마 돌연변이 육종 장치의 일 실시형태에 있어서, 플라즈마 발생기(7)는 동축형 구조의 플라즈마 발생기(이하, 동축 전극이라고도 함)이고, 동축형 구조의 플라즈마 발생기는 동축형 나금속을 사용하여 플라즈마 제트류를 발생시킨다. 동축 전극의 일 실시예로서, 도5에 도시된 바와 같다. 동축 전극의 출구단에 노즐(12)이 형성되고, 노즐(12)의 단면적은 직경이 8~20mm인 원형 단면일 수 있다. 동축 전극이 플라즈마 제트류를 분사하는데 사용되는 노즐 단면 면적이 비교적 작으나, 이는 집중적이고 안정적인 분사를 실현할 수 있기에, 동축 전극을 통해 발생된 플라즈마 제트류는 면적, 부피가 비교적 작은 샘플에 적용되는데, 예컨대 세균, 방선균, 곰팡이 등의 현탁균액 또는 포자의 현탁액을 처리하는데 적용될 수 있다. 동축 전극을 이용하여 플라즈마 제트류를 발생시킬 경우, 피처리 샘플의 부피는 통상적으로 200μl이하이고, 바람직하게는 150μl이하이며, 더욱 바람직하게는 100μl이하이고, 더욱 바람직하게는 50μl이하이며, 더욱 바람직하게는 20μl이하 3μl이상이고, 바람직하게는 5μl이상이다.
본 발명의 플라즈마 돌연변이 육종 장치의 다른 일 실시형태에 있어서, 플라즈마 발생기(7)는 평판형 구조의 플라즈마 발생기(이하, 평판 전극이라고도 함)를 사용하고, 평판형 구조의 플라즈마 발생기의 구체적인 실시예로서, 예컨대 CN100405879C 중국 발명 특허에서 서술한 플라즈마 발생기를 참조할 수 있으며, 평판형 플라즈마 발생기를 사용함에 있어서 부피가 비교적 큰 샘플, 예컨대 식물 종자, 식물 유모, 식물 캘러스(callus) 등을 처리할 수 있다. 평판 전극을 이용하여 플라즈마 제트류를 발생시킬 경우, 피처리 샘플의 부피는 통상적으로 0.1mL~10mL이며, 바람직하게는 0.5mL~10mL이고, 더욱 바람직하게는 1mL~5mL이다. 평판형 구조의 플라즈마 발생기의 일 실시예로서, 도6에 도시된 바와 같다.
도1은 본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치의 일 실시형태의 전체 구조 모식도이다. 상기 실시형태에서, 샘플 처리 시스템, 검출 시스템과 제어기는 케이싱(1) 내에 설치되고, 상기 냉각 시스템은 케이싱(1)의 외부에 설치되며, 도1에서 케이싱(1)에 밀착되어 설치된 소형 박스 구조가 바로 냉각 시스템이다.
본 발명의 플라즈마 돌연변이 장치의 다른 일 실시형태에 있어서, 상기 케이싱의 재료는 알루미늄형 재질이다. 알루미늄형 재질을 사용함으로써 장치 총 무게를 크게 감소시키고, 기존의 장치에 비해 무게가 약 1/3 감소된다. 기존 기술에서, 알루미늄형 재질은 흔히 접착 성능이 나쁘고, 케이싱 내 각 부재 사이의 간섭을 효과적으로 차단하지 못한다고 인식되고 있기에, 기존 기술의 장치에서는 통상적으로 접지 성능이 더 좋은 강재 재료를 사용하여 케이싱으로 한다. 본 발명의 플라즈마 돌연변이 육종 장치는 상기 무선주파수 전원 모듈(8)을 사용하였기에, 간섭의 영향이 크게 감소됨으로써, 더욱 가볍고 편리하며 미관적인 알루미늄형 재질을 사용하여 케이싱으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 냉각 시스템은 풍냉 시스템이고, 순차적으로 외장된 워터 펌프, 워터 탱크, 환열기를 포함하고, 플라즈마 발생기(7)의 양단은 각각 워터 펌프 및 방열기와 연결되며 순환을 형성한다.
본 발명의 다른 일 실시형태에 있어서, 상기 냉각 시스템은 수냉 시스템이고, 플라즈마 발생기(7)와 연결되는 외장 냉각수 순환기를 포함한다. 이때, 외장 냉각수 순환기는 하기와 같은 방식으로 케이싱(1)과 연결된다. 케이싱(1)에는 입수 연결부, 출수 연결부인 두 개의 연결부가 있고, 외장 냉각수 순환기의 출수구는 케이싱(1)의 입수구에 연결된 다음, 케이싱(1)의 내부에 진입하여 플라즈마 발생기(7)의 진입구에 연결되고, 다음 플라즈마 발생기(7)의 출수구는 케이싱(1)의 출수구에 연결되며, 마지막으로 냉각기의 입수구에 진입하여 순환을 형성한다.
본 발명의 실시형태에서, 바람직하게는 수냉 시스템을 냉각 시스템으로 사용한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 온도 센서(13)는 검출된 제트류 온도의 결과를 제어 시스템에 피드백하고, 상기 결과에 따라 냉각 시스템 작업을 제어하여 샘플 처리 전체 과정에서 플라즈마 발생기(7)에 의해 방출된 플라즈마 제트류의 온도를 37±3℃로 유지시킨다. 이러한 방식을 사용하는 것을 통해 플라즈마 발생기(7)가 온도가 37±3℃인 범위의 플라즈마 제트류를 안정하게 방출할 수 있도록 확보하였다. 따라서 본 발명의 신규한 플라즈마 돌연변이 육종 장치는 무더운 계절, 무더운 지방에서 장시간 안정적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 온도 센서(13)는 검출된 제트류 온도의 결과를 제어 시스템에 피드백하고, 제트류 온도가 37±3℃인 범위보다 낮을 경우, 제어기(6)는 온도 센서(13)에 의해 피드백된 온도의 결과에 따라 "예열중"이라는 신호를 송신할 수 있는데, 이때 상기 결과는 작동 패널에 표시되어 작업자가 샘플을 주입하지 않도록 알리고, 무선주파수 전원 모듈(8)이 지속적으로 무선주파수를 방출할 경우, 플라즈마 발생기(7)에 의해 방출된 플라즈마 제트류의 온도는 점차 높아질 수 있으며, 37±3℃인 범위까지 높아졌을 경우, 온도 센서(13)는 검출된 제트류 온도의 결과를 제어 시스템에 피드백하는데, 이때 작동 패널에는 "처리할 수 있음"이라는 신호가 표시되어 작업자가 샘플을 주입하는 처리를 진행할 수 있도록 알린다.
본 발명의 일 실시형태에서, 청결 작업 창고(2)는 소독 장치의 설치 위치를 구비하고, 상기 소독 장치의 설치 위치는 청결 작업 창고의 벽에 미리 설치된 자외선 램프 소켓 및 상기 자외선 램프 소켓의 전원선 통공이며, 상기 소독 장치는 자외선 램프이고, 상기 자외선 램프는 제어기와 연결된다. 다른 일 실시형태에서, 상기 소독 장치의 설치 위치는 청결 작업 창고의 벽에 낸 통공이고, 소독 장치는 화학 소독 기체 보급관이며, 화학 소독 기체 보급관은 화학 소독 기체 용기와 외부적으로 연결되고, 화학 소독 기체 보급관은 상기 통공을 통해 상기 청결 작업 창고 내로 확장된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 청결 작업 창고(2) 내에는 스태핑 모터(20)와 재물대(10)가 설치되어 있고, 상기 제어기(6)는 스태핑 모터(20)를 제어하는 것을 통해 재물대(10)의 승강 또는 수평 회전을 실현하여 복수개의 샘플을 자동으로 처리하며, 재물대의 회전 속도를 제어하여 샘플 처리 후 자동으로 다음 피처리 샘플로 교체하는 시간 간격을 5s이내로 되도록 한다. 도2는 본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치의 일 실시형태의 내부 구조 모식도이다.
제어기(6)가 스태핑 모터(20)를 제어하여 재물대(10)의 수평 회전을 실현할 경우, 상기 재물대(10)에는 원주를 따라 복수개의, 샘플을 저장하기 위한 함몰부가 설치되어 있고, 재물대(10)의 수평 회전에 의해 상기 함몰부로 하여금 순차적으로 노즐과 대응되도록 한다. 각 함몰부에 피처리 샘플을 설치하고, 특히는 부피가 비교적 작은 샘플에 적용시켜, 작동 패널(4)이 제어기(6)를 통해 스태핑 모터(20)를 제어하여 재물대(10)의 수평 회전을 실현하도록 하며, 피처리 샘플이 안착되는 함몰부는 순차적으로 동축 전극의 노즐(12) 또는 평판 전극과 대응되고, 플라즈마 발생기(7)에 의해 발생된 플라즈마 제트류는 샘플을 처리하기 시작하며, 샘플 처리가 완성된 후, 재물대(10)는 다시 하나의 각도로 수평 회전하여 다음 피처리 샘플의 함몰부가 동축 전극의 노즐(12) 또는 평판 전극과 대응되는 위치로 회전되어 처리되도록 하고, 이런 방식으로 유추하여, 간단하고 쉬운 구조로 대량, 특히는 작은 부피의 샘플의 자동화 및 연속화 돌연변이 처리를 실현한다.
본 발명의 상기 장치는 플라즈마가 고효율적이고 신속하게 생물 재료를 처리하는 동시에 기타 불순물, 미생물 등에 의해 오염되지 않는 것을 확보할 수 있음으로써, 생물 분야에서 양호한 응용 가치를 구비하고 있다. 청결 작업 창고 내에 스태핑 모터와 재물대를 설치하여 제어 시스템 중의 작동 패널이 제어기를 통해 스태핑 모터를 제어하여 재물대의 승강 또는 수평 회전을 실현하여 복수개의 샘플을 자동으로 처리하도록 하며, 상기 스태핑 모터 제어 기술과 재물대의 구조 결합하여 재물대 중의 피처리 샘플이 이에 따라 승강 또는 수평 회전되도록 하고, 어느 샘플이 처리된 후 자동으로 다음 피처리 샘플로 교체되어 대량 샘플의 연속적인 자동화 처리를 실현하며, 기존 기술이 인공으로 샘플의 안착과 추출을 진행하는 번잡한 작업을 방지하고, 돌연변이 과정에서 잡균 오염을 받지 않도록 확보하며, 인건비를 저하시키고, 돌연변이 육종 효율을 향상시킨다. 다기능 제어의 작동 패널은 자동 소독, 자동화 모니터링 및 제어 기능을 실현하여, 상압 실온 환경하에 플라즈마 돌연변이 육종을 고효율적으로 완성할 수 있다. 이 외에, 재물대의 회전 속도를 제어하여 샘플 처리 후 자동으로 다음 피처리 샘플로 교체하는 시간 간격을 5s이내로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 작동 패널에는 온도 표시 스크린, 기체 유량 설정 버튼, 기체 유량 표시 스크린, 처리 시간 설정 버튼, 소독 장치 제어 버튼, 스태핑 모터 제어 버튼 및 조명등 버튼이 설치되어 있고, 상기 제어기는 프로그래밍 로직 제어기일 수 있으며, 상기 프로그래밍 로직 제어기는 직렬 케이블 또는 필드 버스를 통해 작동 패널과 연결된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 청결 작업 창고(2) 내에는 적재물 컨베이어 벨트(32), 샘플 주입기(33) 및 샘플 회수 벨트(34)가 설치되어 있다. 도3은 본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치의 일 실시형태의 내부 구조 모식도이다. 도4는 상기 샘플 주입 시스템의 대략 구조를 나타낸다.
여기서 적재물 컨베이어 벨트(32)와 샘플 회수 벨트(34)는 무한궤도 전송 방식을 사용한다. 무한궤도에는 오른쪽으부터 왼쪽으로 복수개의 홀 위치가 설치되어 있어, 복수개의 슬라이드(slide)를 안착할 수 있고, 적재물 컨베이어 벨트(32)의 일 단측은 샘플을 주입할 수 있는 샘플 주입기(33)이며, 샘플 주입기(33)의 일측은 플라즈마 발생기(7)의 동축 전극의 노즐(12) 또는 평판 전극이다. 컨베이어 벨트의 작동 과정에서 샘플 주입기(33)와 가장 가까운 홀 위치는 먼저 샘플 주입기(33)의 정하방에 전이되고, 샘플을 주입한 후 노즐(12)의 정하방과 같은 위치로 다시 전이되어 처리되며, 처리된 후 다음 일정한 거리를 이동하여 적재물 컨베이어 벨트(32)의 가장자리에 위치하여 미리 준비된 보호제가 담겨있는 용기(예컨대 EP튜브)에 떨이지고, 다음 상기 용기는 샘플 회수 벨트(34)에 따라 자동으로 위치 이동하며, 다음의 빈 용기가 그 원래의 위치를 교체한다. 후속 순서의 샘플의 처리 과정도 유사하다.
본 실시형태에서, 보호제는 예컨대 상기 생물 샘플을 배양하는 액체 배지 또는 침투압 안정제인데, 0.8% 정도의 무균 식염수 등일 수 있다.
상기 샘플 주입 시스템을 사용하여 샘플 주입기(33)를 통해 샘플을 주입한 후 5초 이내에 적재물 컨베이어 벨트(32)에 의해 예컨대 노즐(12) 하방의 샘플 분사 제트류에 전송하고, 처리된 후의 샘플은 5초 이내에 샘플 회수 벨트(34)에 의해 회수된다. 본 발명에 따른 플라즈마 돌연변이 육종 장치는 대량의 생물 샘플을 처리할 수 있다. 또한 복수개의 샘플의 처리 과정에서 제때에 샘플을 주입하고, 제때에 처리하며, 처리된 후 즉시 수집하는 것을 실현할 수 있기에, 복수개의 샘플 처리 과정에서 기타 샘플이 대기 과정에서 건조되고 오염되는 리스크를 방지하고, 처리된 후의 샘플을 제때에 수집하여 돌연변이 육종의 효과를 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 작동 패널상에는 온도 표시 스크린, 기체 유량 설정 버튼, 기체 유량 표시 스크린, 처리 시간 설정 버튼, 소독 장치 제어 버튼, 적재물 컨베이어 벨트 제어 버튼, 샘플 주입기 제어 버튼, 샘플 회수 벨트 제어 버튼 및 조명등 버튼이 설치되어 있고, 상기 제어기는 프로그래밍 로직 제어기일 수 있으며, 상기 프로그래밍 로직 제어기는 직렬 케이블 또는 필드 버스를 통해 작동 패널과 연결된다.
본 발명의 검출 시스템는 기체 유량 제어기(16)와 온도 센서(13)를 포함한다. 기체 유량 제어기(16)는 플라즈마 발생기(7)와 연결되고, 온도 센서(13)는 플라즈마 발생기(7)의 동축 전극의 노즐(12) 또는 평판 전극의 부근에 위치하여, 동축 전극의 노즐(12) 또는 평판 전극에 의해 분사된 플라즈마 제트류의 온도를 검출하도록 한다. 온도 센서(13)는 연성관 온도 프로브를 사용하여 이의 각도 위치를 조절하고, 청결 작업 창고(2) 내, 및 플라즈마 발생기(7)가 동축 전극의 노즐(12) 또는 평판 전극으로부터 분사되는 플라즈마 제트류의 온도를 실시간으로 표시한다.
제어 시스템은 작동 패널(4), 전원 제어 버튼(5)과 제어기(6)를 포함하고, 하나의 실시형태에 있어서, 제어기(6)는 스태핑 모터(20), 무선주파수 전원 모듈(8), 기체 유량 제어기(16), 소독 장치, 조명 시스템, 온도 센서(13), 냉각 시스템과 작동 패널(4)과 각각 연결된다. 바람직하게는 제어기(6)는 프로그래밍 로직 제어기이고, 상기 프로그래밍 로직 제어기는 직렬 케이블 또는 필드 버스를 통해 작동 패널(4)과 연결된다.
다른 일 실시예에서, 제어기(6)는 적재물 컨베이어 벨트(32), 샘플 주입기(33), 샘플 회수 벨트(34), 무선주파수 전원 모듈(8), 기체 유량 제어기(16), 소독 장치, 조명 시스템, 온도 센서(13), 냉각 시스템과 작동 패널(4)과 가각 연결된다. 바람직하게는 제어기(6)는 프로그래밍 로직 제어기이고, 상기 프로그래밍 로직 제어기는 직렬 케이블 또는 필드 버스를 통해 작동 패널(4)과 연결된다.
작동 패널(4)은 케이싱(1)의 외표면에 설치되고, 즉 케이싱(1)의 외벽에는 작업자가 제어기(6)를 조절 제어하도록 제공되는 작동 패널(4)이 설치되어 있으며, 작동 패널(4)에는 온도 표시 스크린, 기체 유량 설정 버튼, 기체 유량 표시 스크린, 처리 시간 설정 버튼, 조명등 버튼, 파라미터 설치 표시 버튼과 기기 설명 버튼이 설치되어 있을 수 있고, 소독 장치 제어 버튼, 스태핑 모터 제어 버튼 및/또는 적재물 컨베이어 벨트, 샘플 주입기 및 샘플 회수 벨트 제어 버튼 등이 더 설치되어 있다. 상기 작동 패널(4)은 전체적으로 바람직하게는 액정 터치 스크린이고, 즉 액정 터치 스크린에는 "현재 날짜 시간" 표시 스크린, "기체 유량 표시 및 설정" 스크린, "온도 표시" 스크린, "처리 시간" 스크린, "조명등" 스크린, "소독 장치" 스크린 등이 구비된다고 이해할 수 있다. 기체 유량 표시 및 설정 스크린을 통해 실시간으로 플라즈마 발생 시스템의 공급 유량을 모니터링하고 플라즈마 발생 시스템의 공급 유량을 제어한다. 기체 공급 유량을 설정해야 할 경우, 손가락으로 작동 패널(4) 중 기체 유량 설정 버튼을 클릭하면, 시스템에는 자동으로 "숫자 설정 인터페이스"가 팝업되고, 수치 입력이 완료된 후, 확인 버튼을 클릭하고 입력된 값을 확인한다. 이어서, 제어기(6)는 기체 유량을 새로운 설정값으로 조절하고, 기체 유량 표시 스크린을 통해 표시한다. 상기 유량의 설정값이 주어진 범위를 초과하면, 설정값은 설정될 수 없고, 설정 입력창은 계속 0을 표시한다. "온도 표시" 스크린은 온도 프로브에 의해 검출된 온도 값을 표시하고, 주요하게는 플라즈마 발생기가 작업할 시의 환경 온도를 표시한다.
본 발명의 상기 장치의 작동 패널은 기체 유량, 처리 시간의 설정과 조명등, 소독 장치에 대한 제어, 및 스태핑 모터, 적재물 컨베이어 벨트, 샘플 주입기와 샘플 회수 벨트에 대한 제어를 실현할 수 있고, 샘플의 연속적인 자동화 처리, 모니터링과 제어 기능을 실현한다. 상기 장치의 사람과 기계의 인터랙션 인터페이스 기능이 완벽하고 작동 방법이 간편하여, 기체를 활성화시킬 수 있고, 플라즈마를 발생시키며, 생물 샘플의 돌연변이 처리에 사용되고, 생물 기술 분야에서 양호한 응용 전망을 가진다.
실시예
하기 실시예를 참조하여 본 발명의 플라즈마 돌연변이 육종 장치에 대해 더 설명하도록 한다.
실시예1: 상이한 온도의 플라즈마 제트류를 이용하여 처리할 시 샘플의 DNA 손상 정도
DNA 손상은 돌연변이를 발생시키는 가장 직접적인 원인이고, DNA에 손상이 발생하였을 경우, 세균은 lexA와 recA의 공동 작용에 의해 체내의 SOS 응답을 야기시키며, β-갈락토시다제의 효소 활성을 측정하는 것을 통해 SOS의 유도 수준을 반영함으로써, DNA의 손상 강도를 반영한다. Umu-test 방법(umu-test AT 키트(Isesaki, Japan))을 사용하여 유전자 손상을 특징화(characterization)한다. Umu-test는 2-니트로페닐-β-D-갈락토피라노시드를 기질로 사용하고 분광 광도법을 이용하여 β-갈락토시다제의 활성을 측정함으로써, SOS의 유도 정도를 특징화하고, 최종적으로 DNA의 손상 정도를 설명한다.
1. 실험균주: S. typhimurium NM2009를 사용하고; 상기 균주는 단백정제공업회사(Isesaki, Japan)에서 유래된 umu-test AT키트이다.
2. 실험에 사용된 약품: SDS(소듐도데실설페이트), DTT(디티오트레이톨), ONPG(o-니트로페닐-β-D-갈락토피라노시드), HEPES(4-히드록시에틸피페라진에탄설폰산), 암피실린, 클로람페니콜, NTG(니트로소구아니딘), 시트르산, 시트르산 나트륨, 인산이수소칼륨, 트립톤, Na2CO3, 디소듐포스페이트, 인산이수소나트륨, 이상의 샘플은 모두 시중에서 구매할 수 있다.
3. 실험에 사용된 배지와 시약
TGA 배지: 10g의 트립톤, 5g의 NaCl, 11.9g의 HEPES를 900mL의 물에 용해시켜, pH를 7.0±0.2까지 조절하고, 970mL까지 희석시키며, 다음 고압 증기로 멸균한다. 2g의 D(+)포도당을 30mL의 물에 용해시키고, 고압 증기로 멸균한다.
LB배지: 1%의 트립톤, 0.5%의 효모 추출물, 1%의 염화나트륨, 2%의 아가, 증류수.
B 완충 용액: 40.6g의 Na2HPO4·12H2O, 6.2g의 NaH2PO4·2H2O, 0.75g의 KCl, 0.25g의 MgSO4·7H2O을 900mL의 물에 용해시킨다. pH를 7.0±0.2까지 조절하고, 1.0g의 SDS을 넣어 1000ml까지 희석시키며, 0.154g의 DTT를 넣고, 4℃에서 밀봉하여 보관한다.
인산 완충용액(P-Buffer): 2.18g의 Na2HPO4·12H2O, 0.61g의 NaH2PO4·2H2O을 100mL의 물에 용해시켜, pH를 7.0±0.2까지 조절하고, 고압으로 멸균하며(121, 20min), 4℃에서 밀봉하여 보관한다.
ONPG 용액: 18mg의 ONPG을 4mL의 인산 완충 용액에 용해시켜, 어두운 환경(또는 은박지로 포장)에서 2h 동안 흔들어 용해시킨다.
반응 중지 용액: 106g의 Na2CO3을 900mL의 물에 용해시켜 다시 1000mL까지 희석시킨다. 상온에서 밀봉하여 보관한다.
기재: 무균 96 웰 플레이트, 마이크로 플레이트 리더, 16mm의 페트리 접시(20개), 1.5ml의 EP튜브, 멀티채널 피펫 등.
4. 시험단계
(1) 균주의 활성화와 전배양(pre-incubation)
S. typhimurium NM2009에 대하여, LB배지에 나트륨 암피실린(25μg·ml- 1)과 클로람페니콜(25μg·ml-1)이 첨가된 평판 배지를 이용하여 상기 균주에 대해 평판 활성화를 진행한다. 평판 활성화를 거친 균주를 TGA 액체 배지에 이식하여 하룻밤 전배양한다. 10%의 이식량을 TGA배지에 이식하여 37에서 상기 균주의 대수생장기까지 전배양한다.
(2) 균주 돌연변이
플라즈마 돌연변이: 매 100μL의 전배양 균액을 직경이 16mm인 페트리 접시에 넣는다. 모두 6군의 실험을 준비하는데 여기서 매 하나의 군 3개의 대조이다. 돌연변이 조건: 통기량은 10slpm이고 출력은 120w이며 플라즈마 발생기의 노즐(12)과 샘플 사이의 거리는 2mm를 유지하고 플라즈마 제트류의 온도를 측정하며 플라즈마 제트류의 온도를 각각 28℃, 34℃, 37℃, 40℃, 45℃로 제어하는 조건하에서 샘플에 대해 돌연변이를 진행하고 돌연변이 시간은 60s이다. 조사 후 균액이 100μL보다 적을 경우, TGA배지에 의해 100μL까지 보충한다.
(3) 처리 후 배양
상기 100μL까지 보충한 처리된 후의 샘플에서 각 균액을 30μL씩 추출하여 96웰 플레이트에 넣고, 동시에 270μL의 GTA배지를 넣는다. 균액을 넣지 않고 플라즈마 처리를 진행하지 않은 배지를 공백 대조로 하고, 균액을 넣었지만 플라즈마 처리를 진행하지 않은 배지를 음성 대조로 한다. 37℃, 100r·min-1에서 2h 동안 배양한다. 배양 완료 후 A600을 측정한다.
(4) β-갈락토시다제의 효소 활성 검출
처리 후 배양된 균액에서 30μL를 추출하여 새로운 96웰 플레이트에 이동한다. 동시에 120μL의 B완충 용액과 30μL의 ONPG 기질 용액을 넣는다. 28에서 30min동안 반응시킨다. 120μL의 상기 반응 중지 용액을 넣는다. A420을 측정하여, β-갈락토시다제의 효소 활성을 특징화시킨다.
(5) 결과와 산출
상이한 유전 독성 시험에서, 하기와 같은 mum/sos/검사의 시험 산출 공식으로 성장인자G와 유도율Ir을 산출한 결과는 하기와 같다.
Figure pat00001
Figure pat00002
G: 성장인자, 이는 독성 물질 처리 후, 미생물이 생존하고 생물 활성을 유지하는 능력을 반영한다.
Ir: 유도율, 이는 독성 물질 처리 후, mumC유전자가 유도 발현되는 능력을 반영한다.
A600T: 피처리 샘플이 600nm에서의 흡광도;
A600B: 공백 대조가 600nm에서의 흡광도;
A600N: 음성 대조가 600nm에서의 흡광도;
A420T: 피처리 샘플이 420nm에서의 흡광도;
A420B: 공백 대조가 420nm에서의 흡광도;
A420N: 음성 대조가 420nm에서의 흡광도;
(표1. 다른 플라즈마 제트류 온도 처리 하의 손상 정도 대비)
Figure pat00003
결론: 표1에서 알 수 있다시피, 28℃에서부터 플라즈마 온도의 상승에 따라 G값이 계속 저하되고 Ir값은 계속 상승하는데 이는 온도의 상승은 S. typhimurium NM2009에 대해 치사 또는 억제 작용이 있음을 알려주며, DNA의 손상 정도를 향상시키고 미생물의 응급 복구 시스템을 야기시킨다. 플라즈마 온도가 40℃보다 높을 경우, G값은 파동이 나타나고 Ir값은 현저하게 저하되는데 이는 일부 균주가 성장 방면에서 내성이 나타나고 손상 정도가 감소되는 것을 알려준다. 표1에서 알 수 있다시피, 플라즈마 제트류의 온도를 34~40℃ 범위로 유지시키는 것을 통해 플라즈마 제트류가 DNA의 손상 정도를 비교적 높은 범위로 유지시키고, 미생물의 적당한 응급 복구 시스템을 발생시켜, 효과적인 돌연변이를 활성화시킬 수 있다.
실시예2: 37±3℃의 플라즈마 제트류를 이용하여 돌연변이를 진행할 시의 치사율
1. 실험균류: 대장균ACCC01626.
2. 배지와 기재
LB 액체 배지: 1%의 트립톤, 0.5%의 효모 추출물, 1%의 염화나트륨, 증류수.
LB 고체배지: 1%의 트립톤, 0.5%의 효모 추출물, 1%의 염화나트륨, 2%의 아가, 증류수.
기타: 0.8%의 생리식염수, 10%의 글리세린, 피펫 팁(pipette tip), 코팅바, 원심 튜브, EP튜브
멸균조건: 121℃, 20min 동안 멸균
3. 시험단계
(1) 대장균을 LB 액체 배지(50mL/250mL)에 이식하고, 37℃, 200rpm의 조건하에 12h 동안 배양한다.
(2) 일정한 량의 균액(3mL정도)을 흡취하고, 4000rmp으로 5min 동안 원심 분리시키며, 생리식염수로 균체를 2번 세척하고, 최종적으로 일정한 량의 생리식염수에 재부유시켜 균의 농도가 106~108개/mL(A600은 0.6~0.8 사이에 있음)이 되도록 한다.
(3) 대장균이 건조에 민감하기에 균액에 글리세린을 첨가하여 글리세린의 최종 농도가 5%(균액과 10%의 글리세린을 1:1로 혼합)가 되도록 한다.
(4) 10μl 의 현탁액을 슬라이드에 흡취하여 균일하게 코팅하고, 돌연변이 파라미터를 출력은 120w이고 기량은 10SLM이며 플라즈마 발생기의 노즐(12)과 샘플 사이의 거리는 2mm이고, 돌연변이 시간은 30s으로 설정한다. 돌연변이를 시작하고, 본 발명의 장치를 이용하여 8개의 샘플에 대해 연속적인 돌연변이를 진행하며, 처리 과정에서, 샘플 처리된 후 자동으로 다음 피처리 샘플로 교체되는 시간 간격은 5s이내로 제어된다. 돌연변이의 과정에서, 온도 센서는 플라즈마 제트류의 온도를 검출하여, 8개의 샘플에 대해 돌연변이를 진행하는 과정에서, 플라즈마 제트류의 온도는 37±3℃인 범위에 안정되는 것을 표시한다.
(5) 돌연변이 후의 슬라이드를 EP튜브(1mL의 생리식염수를 포함)에 넣는다.
(6) 슬라이드가 로딩된 EP튜브를 1min동안 진동시키고, 100μL을 추출하여 LB배지 평판에 코팅하며, 37℃에서 16h 동안 배양한다.
(7) LB배지 평판에 생장한 균락을 계수하고, 치사율을 산출하며, 치사율 곡선을 그리고, 치사율 산출 공식은 하기와 같다.
Figure pat00004
(표2. 8개의 연속 처리된 샘플의 치사율)
Figure pat00005
결론: 본 발명의 장치를 이용하여 플라즈마 제트류의 온도를 계속 37±3℃인 범위로 제어하고, 기타 돌연변이 파라미터가 동일한 경우, 상이한 차수의 샘플의 치사율 파동 범위는 작은데 이는 본 발명의 장치가 안정적으로 장시간 복수개의 샘플에 대해 돌연변이 처리를 진행할 수 있음을 알려준다.
상기 구체적인 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 더욱 전면적으로 본 발명을 이해하도록 하는 것이지만, 임의의 방식으로 본 발명을 한정하지 아니한다. 따라서 본 발명의 명세서는 도면과 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명에 대해 수정 또는 균등 교체를 진행할 수 있음을 이해하여야 하고, 요컨대 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 기술적 해결수단 및 그 개선은 모두 본 발명 특허 보호범위에 포함되어야 한다.
1: 케이싱 2: 청결 작업 창고
3: 방열홀 4: 작동 패널
5: 전원 제어 버튼 6: 제어기
7: 플라즈마 발생기 8: 무선주파수 전원 모듈
10: 재물대 12: 노즐
13: 온도 센서 16: 기체 유량 제어기
20: 스태핑 모터 32: 적재물 컨베이어 벨트
33: 샘플 주입기 34: 샘플 회수 벨트

Claims (10)

  1. 생물 활성 오염물질이 없는 청결 작업 창고, 플라즈마 발생기, 및 플라즈마 발생기와 연결되는 무선주파수 전원 모듈을 포함하는 샘플 처리 시스템;
    플라즈마 발생기를 냉각시키는 냉각 시스템;
    플라즈마 제트류(jet flow)를 발생시키는 기체의 유량을 제어하는 기체 유량 제어기, 및 플라즈마 발생기에 의해 방출된 제트류의 온도를 검출하는 온도 센서를 포함하는 검출 시스템; 및
    돌연변이 육종 장치 작동을 제어하고 작동 패널과, 무선주파수 전원 모듈, 기체 유량 제어기, 온도 센서, 냉각 시스템 및 작동 패널과 각각 연결되는 제어기를 포함하는 제어 시스템을 포함하고,
    상기 플라즈마 발생기는 생물 샘플 처리 과정에서 37±3℃의 플라즈마 제트류를 안정하게 방출하는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선주파수 전원 모듈은 무선주파수 전원과, 무선주파수 전원을 자동으로 매칭시키는 매칭기(matcher)를 포함하고, 상기 무선주파수 전원은 매칭기를 경유하여 플라즈마 발생기와 연결되는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 샘플 처리 시스템, 검출 시스템과 제어기는 하나의 케이싱 내에 설치되고, 상기 냉각 시스템은 상기 케이싱의 외부에 설치되며, 상기 케이싱은 알루미늄형 재질의 케이싱이고, 상기 청결 작업 창고는 소독 장치 장착 위치를 구비하는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 검출된 제트류 온도의 결과를 제어 시스템에 피드백하고, 상기 결과에 따라 냉각 시스템의 작업을 제어하여 샘플 처리 전체 과정에서 플라즈마 발생기에 의해 방출된 플라즈마 제트류의 온도를 37±3℃로 유지시키는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    플라즈마 발생기는 동축형 구조이고, 피처리 샘플의 부피는 200μl이하이며, 바람직하게는 150μl이하이고, 더욱 바람직하게는 100μl이하이며, 더욱 바람직하게는 50μl이하이고, 더욱 바람직하게는 20μl이하 3μl이상이며, 바람직하게는 5μl이상인 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    플라즈마 발생기는 평판형 구조이고, 피처리 샘플의 부피는 0.1mL~10mL이며, 바람직하게는 0.5mL~10mL이고, 더욱 바람직하게는 1mL~5mL인 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 청결 작업 창고 내에는 스태핑 모터(stepping motor)와 재물대가 설치되어 있고, 상기 제어기는 스태핑 모터를 제어하여 재물대의 승강 또는 수평 회전을 실현하여 복수개의 샘플을 자동으로 처리하며, 재물대의 회전 속도를 제어하여 샘플 처리 후 자동으로 다음 피처리 샘플로 교체하는 시간 간격을 5s이내로 되도록 하는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 청결 작업 창고 내에는 적재물 컨베이어 벨트, 샘플 주입기 및 샘플 회수 벨트가 설치되어 있는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    샘플 주입기를 통해 샘플이 첨가된 후 5초 이내에 적재물 컨베이어 벨트에 의해 노즐 하방으로 전송된 샘플에 제트류를 분사하여 처리를 거친 후의 샘플이 5초 이내에 샘플 회수 벨트에 의해 회수되는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 샘플 회수 벨트에는 샘플을 회수하기 위한 보호제가 수용되는 용기가 설치되어 있는 플라즈마 돌연변이 육종 장치.
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