KR20170120782A

KR20170120782A - 추출물 분리 및 정제장치

Info

Publication number: KR20170120782A
Application number: KR1020160049095A
Authority: KR
Inventors: 장기영
Original assignee: (주)어핀텍
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2017-11-01
Also published as: KR101817671B1

Abstract

본 발명은 추출물 분리 및 정제장치에 관한 것으로서, 시료 또는 버퍼가 수용되는 챔버를 갖는 시료 용기와; 상기 시료 용기가 안착되며, 상기 시료 용기를 수평 궤적 운동시키는 오비탈 쉐이커와; 상기 오비탈 쉐이커에 안착된 상기 시료 용기의 챔버에 투입 가능한 보어와; 상기 보어를 상기 시료 용기의 챔버로 승강시키는 보어 구동부와; 상기 보어에 삽입 및 인출되어, 상기 시료 용기의 챔버에 수용된 자성 비드를 상기 보어의 표면에 부착하거나, 또는 상기 보어의 표면에 부착된 자성 비드를 상기 시료 용기의 챔버로 탈착시키는 마그네틱 로드와; 상기 마그네틱 로드를 상기 보어에 삽입 및 인출시키는 로드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

추출물 분리 및 정제장치{EXTRACTION AND PURIFICATION APPARATUS}

본 발명은 추출물 분리 및 정제장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 핵산 또는 항체 등의 여러 종류의 생물학적 물질을 분리 또는 정제하기 위한 추출물 분리 및 정제장치에 관한 것이다.

일반적으로 용액에 함유된 추출물의 자동 추출 장비에 응용되는 2가지 주요 핵심 기술은 추출하려는 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질이 부착(binding)되어 정제되는 물질에 따라 실리카 멤브레인(silica membrane)을 삽입하여 멤브레인에 핵산 등의 생물학적 물질을 부착시킨 후 원심력을 사용하여 정제하는 스핀 컬럼 방식과, 마그네틱 비드(magnetic bead) 또는 마그네틱 파티클(magnetic particles)을 시료(sample)에 투입하여 원하는 물질을 추출하는 마그네틱 비드 방식으로 나누어지고 있다.

실리카 멤브레인 스핀 컬럼을 투입하여 원심분리법을 사용하는 자동화 장비가 대중적으로 사용되지만, 원심분리기를 사용하지 않으면서 수월하게 구현할 수 있는 마그네틱 비드 방식이 점진적으로 대세를 이루고 있다.

이와 같이, 자동 핵산 추출 사용에 사용되는 마그네틱 방식의 추출법은 자성입자(magnetic particles) 또는 상자성 입자(paramagnetic particles)를 이용하여 고농도의 솔트(salt) 용액에서 핵산 또는 단백질 등의 생물학적 물질들이 자성 입자에 붙는 성질을 이용하여 용해된 세포 속의 불순물이 포함된 핵산을 고순도 추출에 사용되어지는 방법이다.

일 예로서, 마그네틱 비드 방식을 이용한 핵산 추출의 구체적인 절차를 살펴보면, 세포 또는 생물학적 물질들이 용해된 상태의 시료 용기에 자성 비드가 투입되고, 로봇 암에 연결된 보어(bore)가 용해물에서 빠른 승강운동을 하여 용해물을 유동시킨다. 이 과정에서 핵산, 항체 등의 생물학적 물질들과 자성 비드의 충돌에 의해 자성 비드에 핵산 등의 물질이 부착된다.

그리고, 보어 속에 자석을 삽입시킨 후, 용해물에서 자성 비드만을 자력이 미치는 보어의 표면에 부착(binding)시킨다.

자성 비드가 부착된 보어는 워싱 버퍼(washing buffer)가 포함된 다른 시료 용기로 이송된 후, 자석을 보어에서 빼내고 나서 자석을 승강시켜 보어에 부착된 마그네틱 비드를 시료 용기에 수용된 세척 용액에 보어의 승강운동에 의한 유체의 유동에 의해 탈착(releasing)시키고 자성 비드를 워싱한다.

이어서, 자성 비드의 워싱이 완료되면, 다시 보어에 자석을 삽입한 상태에서 워싱된 자성 비드가 수용된 시료 용기에 보어를 삽입하여, 자석의 자력에 의해 워싱된 자성 비드를 보어의 표면에 다시 부착시킨다.

이와 같은 절차들을 거쳐서, 워싱된 자성 비드를 일루션 버퍼(elution buffer)가 수용된 시료 용기에 투입하여, 핵산, 항체 등의 생물학적 물질을 분리한 후, 자성 비드를 수거하여 마무리한다.

이와 같은 추출 과정들에서, 추출하려는 물질의 최대 추출량과 고순도 추출을 위한 핵심 과정은, 핵산, 항체 등의 생물학적 물질이 자성 비드로의 부착과 분리 과정에 필요한 유체의 유동과, 보어에 삽입된 자석의 유무에 따른 보어로의 자성 비드의 부착(binding) 및 탈착(releasing) 과정에 필요한 유동을 최대화하는 것이다.

그러나, 보어의 승강에 따른 시료 용기 내에서의 시료의 유동시 시료의 비산(splashing)으로 인하여 시료의 손실이 발생할 뿐만 아니라 장치 주변을 오염시키며, 또한 보어의 승강 속도의 한계로 인해 시료를 유동시킴에 있어서 극히 제한적인 문제점이 있다. 이로써, 핵산, 항체 등 생물학적 물질들의 자성 비드로의 흡착과 분리가 효과적으로 일어나지 않고, 또한 자성 비드와 관련 버퍼들과의 불충분한 유동으로 인해 고순도의 최대 추출이 일어나지 않게 된다. 그리고, 대용량의 시료에서 핵산 추출시, 충분한 시료의 유동을 위해 시료 용기, 보어, 자석이 각각 시료의 양에 비례하여 커지게 되어, 농축된 핵산, 항체 등의 생물학적 물질이 포함된 적은 양의 일루션 버퍼를 얻기가 쉽지 않은 문제점이 있다.

미국등록특허 US 5,200,084(발명의 명칭: APPARATUS AND METHODS FOR MAGNETIC SEPARATION, 등록일: 1993.04.06.) PCT국제출원공개공보 WO 2001/68263 A1(발명의 명칭: VESSEL AND ROD, 공개일: 2001.09.20.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자성 비드와 추출물의 부착 및 분리 효율을 향상시키고, 체적이 크거나 또는 작은 시료 용기에서도 시료 또는 버퍼의 유동을 극대화하여 고농도의 추출물을 분리 및 정제할 수 있는 추출물분리 및 정제장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은, 시료 또는 버퍼가 수용되는 챔버를 갖는 시료 용기와; 상기 시료 용기가 안착되며, 상기 시료 용기를 수평 궤적 운동시키는 오비탈 쉐이커와; 상기 오비탈 쉐이커에 안착된 상기 시료 용기의 챔버에 투입 가능한 보어와; 상기 보어를 상기 시료 용기의 챔버로 승강시키는 보어 구동부와; 상기 보어에 삽입 및 인출되어, 상기 시료 용기의 챔버에 수용된 자성 비드를 상기 보어의 표면에 부착하거나, 또는 상기 보어의 표면에 부착된 자성 비드를 상기 시료 용기의 챔버로 탈착시키는 마그네틱 로드와; 상기 마그네틱 로드를 상기 보어에 삽입 및 인출시키는 로드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 추출물 분리 및 정제장치에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 보어 구동부는, 상기 보어를 지지하는 보어용 지지 브래킷과; 상기 보어용 지지 브래킷에 나사 회전가능하게 결합되어, 상기 보어용 지지 브래킷을 승강시키는 보어용 나사축과; 상기 보어용 나사축을 회전시키는 보어용 구동모터를 포함할 수 있다.

상기 로드 구동부는, 상기 마그네틱 로드를 지지하는 로드용 지지 브래킷과; 상기 로드용 지지 브래킷에 나사 회전가능하게 결합되어, 상기 로드용 지지 브래킷을 승강시키는 로드용 나사축과; 상기 로드용 나사축을 회전시키는 로드용 구동모터를 포함할 수 있다.

상기 보어 구동부와 상기 로드 구동부를 상기 보어의 승강방향에 대해 가로 방향으로 왕복 이동시키는 왕복 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 왕복 구동부는, 상기 보어 구동부와 상기 로드 구동부를 지지하는 메인 지지 브래킷과; 상기 메인 지지 브래킷에 나사 회전가능하게 결합되어, 상기 메인 지지 브래킷을 상기 보어의 승강방향에 대해 가로방향으로 왕복 이동시키는 메인 나사축과; 상기 메인 나사축을 회전시키는 메인 구동모터를 포함할 수 있다.

상기 오비탈 쉐이커는, 상기 시료 용기가 안착되는 쉐이킹 플랫폼과; 상기 쉐이킹 플랫폼을 수평 궤적 운동시키는 쉐이킹 모터를 포함할 수 있다.

상기 시료보다 높은 경도를 가지며, 상기 시료 용기에 투입되는 보조 비드를 더 포함할 수 있다.

상기 보조 비드는 스테인레스 비드(stainless bead), 지르코니아 비드(zirconia bead), 세라믹 비드(ceramic bead), 유리 비드(glass bead) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

본 발명에 따르면, 시료 용기에 수용된 시료 또는 버퍼를 오비탈 쉐이커의 수평 궤적 운동에 의해 유동시킴으로써, 시료 용기에 수용된 시료 또는 버퍼의 유동을 증대시켜 자성 비드와 추출물의 부착 및 분리 효율을 향상시키고, 또한 직경이 크거나 또는 작은 시료 용기에 수용된 적은 양의 시료로부터도 고농도의 추출물을 분리 및 정제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 추출물 분리 및 정제장치의 구성도,
도 2는 도 1의 추출물 분리 및 정제장치를 이용하여 생물학적 물질이 흡착된 자성 비드를 마그네틱 로드가 삽입된 보어를 사용하여 포집하는 과정을 도시한 도면,
도 3은 도 1의 추출물 분리 및 정제장치를 이용하여 생물학적 물질이 흡착된 자성 비드를 마그네틱 로드가 보어에서 분리된 상태에서 수평 궤적 운동에 의해 워싱하는 과정을 도시한 도면,
도 4는 도 1의 추출물 분리 및 정제장치를 이용하여 워싱된 자성 비드의 핵산 및 항체 또는 단백질 등의 물질을 일루션(elution) 버퍼에 방출(releaseing)하는 과정을 도시한 도면이다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 추출물 분리 및 정제장치가 도시되어있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 추출물 분리 및 정제장치(10)는 시료 용기(11), 오비탈 쉐이커(21), 보어(31), 보어 구동부(41), 마그네틱 로드(51), 로드 구동부(61)를 포함한다.

시료 용기(11)는 일측이 개구된 속이 빈 원형 단면의 튜브형상을 가진다. 또한, 시료 용기(11)의 내부에는 시료(sample) 또는 버퍼(buffer)를 수용하는 챔버(13)가 형성되어 있다. 여기서, 시료는 생물학 또는 화학적 프로세스에서 액체, 고체, 또는 액체와 고체의 혼합물로 이루어진 것들을 총칭한다. 버퍼는 워싱 버퍼(washing buffer), 일루션 버퍼(elusion buffer) 등을 총칭한다.

오비탈 쉐이커(21)는 시료 용기(11)가 안착되며, 시료 용기(11)를 수평 궤적 운동시킨다. 오비탈 쉐이커(21)는 쉐이킹 플랫폼(23)과, 쉐이킹 모터(27)를 포함한다.

쉐이킹 플랫폼(23)은 평판 형상을 가지며, 시료 용기(11)가 안착되는 복수의 안착홈(25)이 함몰 형성되어 있다. 복수의 안착홈(25)은 복수의 시료 용기(11)가 간격을 두고 안착되도록 일정 간격을 두고 형성되어 있다.

쉐이킹 모터(27)는 베이스(81)에 지지되고, 쉐이킹 모터(27)는 쉐이킹 플랫폼(23)과 커플링(미도시)에 의해 직결되어, 쉐이킹 플랫폼(23)을 수평 궤적 운동시킨다.

따라서, 쉐이킹 플랫폼(23)에 안착된 시료 용기(11)의 챔버(13)에 수용된 시료 또는 버퍼는 쉐이킹 모터(27)의 구동에 의해 시료 용기(11)의 벽면을 타고 유동하게 되고, 이에 고속으로 시료 또는 버퍼를 혼합 유동시킬 수 있게 된다. 또한, 직경이 크거나 또는 작은 시료 용기(11)에 수용된 많은 양 또는 적은 양의 시료로부터도 고농도의 추출물을 분리 및 정제할 수 있다.

보어(31)는 일측이 개구된 속이 빈 원형 단면의 튜브형상을 가진다. 보어(31)는 시료 용기(11)보다 상대적으로 작은 직경을 가지며, 이에 의해 시료 용기(11)에 삽입 가능하게 되고, 시료 용기(11)의 내주와의 사이에 시료 또는 버퍼가 유동할 수 있는 공간을 형성하게 된다. 또한, 보어(31)의 내측에는 마그네틱 로드(51)가 삽입 및 인출된다.

보어 구동부(41)는 보어(31)를 시료 용기(11)의 챔버(13)로 승강시킨다. 보어 구동부(41)는 보어용 지지 브래킷(43)과, 보어용 나사축(45)과, 보어용 구동모터(47)를 포함한다.

보어용 지지 브래킷(43)은 아암 형상을 가지며, 보어(31)를 현수 지지한다.

보어용 나사축(45)은 일정 길이의 봉 형상을 가지며, 보어용 나사축(45)의 외주에는 보어용 지지 브래킷(43)에 나사 결합되는 수나사가 형성되어 있다. 보어용 나사축(45)은 보어용 지지 브래킷(43)에 나사 회전가능하게 결합되어, 보어용 지지 브래킷(43)을 승강시킨다.

보어용 구동모터(47)는 보어용 나사축(45)과 커플링(미도시)에 의해 직결되어, 보어용 나사축(45)을 정역회전시킨다. 보어용 나사축(45)이 정역회전함에 따라 보어용 지지 브래킷(43)은 시료 용기(11)를 향해 승강하게 되고, 시료 용기(11)의 상방에 배치된 보어(31)는 시료 용기(11)의 챔버(13)로 승강하게 된다.

마그네틱 로드(51)는 일정 길이의 봉 형상을 가지며, 보어(31)에 삽입 및 인출된다. 마그네틱 로드(51)는 보어(31)와 동축을 이루며 보어(31)의 상방에 배치된다. 마그네틱 로드(51)의 일측 단부에는 자성 비드와 자력에 의해 결합하기 위한 자력을 발생하는 자성체(53)가 마련되어 있다. 이로써, 마그네틱 로드(51)가 보어(31)에 삽입되면, 시료 용기(11)의 챔버(13)에 수용된 자성 비드는 마그네틱 로드(51)의 자력에 의해 보어(31)의 표면에 부착(binding)된다. 반대로, 마그네틱 로드(51)가 보어(31)로부터 인출되면, 보어(31)의 표면에 부착된 자성 비드는 마그네틱 로드(51)의 자력이 상실됨에 따라 보어(31)의 표면으로부터 분리되어 시료 용기(11)의 챔버(13)로 탈착(releasing)된다.

로드 구동부(61)는 마그네틱 로드(51)를 보어(31)의 내측에 삽입 및 인출시킨다. 로드 구동부(61)는 로드용 지지 브래킷(63)과, 로드용 나사축(65)과, 로드용 구동모터(67)를 포함한다.

로드용 지지 브래킷(63)은 아암 형상을 가지며, 마그네틱 로드(51)를 현수 지지한다.

로드용 나사축(65)은 일정 길이의 봉 형상을 가지며, 로드용 나사축(65)의 외주에는 로드용 지지 브래킷(63)에 나사 결합되는 수나사가 형성되어 있다. 로드용 나사축(65)은 로드용 지지 브래킷(63)에 나사 회전가능하게 결합되어, 로드용 지지 브래킷(63)을 승강시킨다.

로드용 구동모터(67)는 로드용 나사축(65)과 커플링(미도시)에 의해 직결되어, 로드용 나사축(65)을 정역회전시킨다. 로드용 나사축(65)이 정역회전함에 따라 로드용 지지 브래킷(63)은 시료 용기(11)를 향해 승강하게 되고, 보어(31)의 상방에 배치된 마그네틱 로드(51)는 보어(31)의 내측으로 승강하게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 추출물 분리 및 정제장치(10)는 보어 구동부(41)와 로드 구동부(61)를 보어(31)의 승강방향에 대해 가로방향으로 왕복 이동시키는 왕복 이동부(71)를 더 포함한다.

왕복 이동부(71)는 메인 지지 브래킷(73)과, 메인 나사축(75)과, 메인 구동모터(77)를 포함한다.

메인 지지 브래킷(73)은 보어 구동부(41)와 로드 구동부(61)를 지지한다. 구체적으로, 본 실시예에서의 메인 지지 브래킷(73)의 일단부에는 보어용 구동모터(47)와 로드용 구동모터(67)를 지지함과 동시에, 보어용 나사축(45)과 로드용 나사축(65)이 관통하며 나사 결합된다. 또한, 메인 지지 브래킷(73)의 타단부에는 메인 나사축(75)이 관통하며 나사 결합된다.

메인 나사축(75)은 일정 길이의 봉 형상을 가지며, 메인 나사축(75)의 외주에는 메인 지지 브래킷(73)에 나사 결합되는 수나사가 형성되어 있다. 메인 나사축(75)은 메인 지지 브래킷(73)에 나사 회전가능하게 결합되어, 메인 지지 브래킷(73)을 보어(31)의 승강방향에 대해 가로방향으로 왕복 이동 예컨대, 보어(31)와 마그네틱 로드(51)를 보어(31)의 승강방향에 대해 가로방향으로 왕복 이동시킨다.

메인 구동모터(77)는 메인 나사축(75)과 커플링(미도시)에 의해 직결되어, 메인 나사축(75)을 정역회전시킨다. 메인 나사축(75)이 정역회전함에 따라 메인 지지 브래킷(73)을 보어(31)의 승강방향에 대해 가로방향으로 왕복 이동시킴에 따라, 보어(31)와 마그네틱 로드(51)를 시료 용기(11)의 상방에 위치시키거나, 시료 용기(11)로부터 이격시킨다. 이러한 메인 구동모터(77)는 베이스(81)에 지지되며, 베이스(81)에는 또한 오비탈 쉐이커(21)의 쉐이킹 모터(27)가 지지된다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 추출물 분리 및 정제장치(10)를 이용하여, 추출물로서 핵산 또는 항체 등의 여러 종류의 생물학적 물질을 시료로부터 분리 또는 정제하는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2를 이용하여 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질이 함유된 시료(1)로부터 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질을 분리하는 과정에 대해 설명한다.

분리하고자 하는 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질들이 함유된 시료(1)를 수용하는 제1시료 용기(11a)를 오비탈 쉐이커(21)의 쉐이킹 플랫폼(23)에 안착시킨다. 여기서, 제1시료 용기(11a)를 쉐이킹 플랫폼(23)에 안착시킨 후, 제1시료 용기(11a)에 분리하고자 하는 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질들이 용해된 시료(1)를 수용시킬 수 있다.

이어서, 제1시료 용기(11a)의 챔버(13)에 자성 비드(7)를 수용시킨다. 그리고, 오비탈 쉐이커(21)를 수평 궤적 운동시켜 자성 비드(7)와 시료(1) 속의 용해된 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질들과 상호 충돌(bead beating)을 야기시켜, 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질들을 자성 비드(7)에 부착(binding)시킨다. 또한, 시료보다 높은 경도를 갖는 보조 비드로서, 스테인레스 비드(stainless bead), 지르코니아 비드(zirconia bead), 세라믹 비드(ceramic bead), 유리 비드(glass bead) 중 적어도 어느 하나를 추가로 투입하여, 두꺼운 세균, 조직세포, 배설물 같은 고체물질, 또는 반고체물질 등과 같은 시료를 파괴하여 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질들을 추출한다. 즉, 제1시료 용기(11a) 속에 자성 비드(7) 이외에, 시료(1) 보다 경도가 높은 보조 비드를 추가로 투입한 후 수평궤적 운동시켜, 고체 또는 반고체물질 등의 시료를 분쇄시킴과 동시에 세균, 조식세포, 바이러스의 세포벽 또는 외투막(외투단백질)을 파괴하여, 내부의 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질들을 방출시킨 후, 자성 비드(7)에 부착시킨 후 워싱 과정과 일루션 과정을 거처 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질들을 추출할 수도 있다.

계속하여, 메인 구동부를 구동하여, 보어(31)와 마그네틱 로드(51)를 제1시료 용기(11a)의 상방에 위치시킨다.

그리고, 보어(31)의 내측에 마그네틱 로드(51)가 삽입되도록, 로드용 구동모터(67)를 구동한다.

이어서, 오비탈 쉐이커(21)의 쉐이킹 모터(27)를 구동하여, 쉐이킹 플랫폼(23)에 안착된 제1시료 용기(11a)를 수평 궤적 운동시킨다.

동시에, 제1시료 용기(11a)의 챔버(13)에서 보어(31)와 마그네틱 로드(51)가 함께 승강하도록 보어 구동부(41)의 보어용 구동모터(47)와 로드용 구동모터(67)를 동기화하며 함께 정역회전시킨다.

이와 같이, 제1시료 용기(11a)에 수용된 시료(1)는 오비탈 쉐이커(21)의 수평 궤적 운동에 의해 챔버(13)의 시료(1)는 수많은 자성 비드(7)와 함께 제1시료 용기(11a)의 벽면을 타고 고속으로 혼합 유동되고, 시료(1)에 함유된 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질을 둘러싸는 세포벽 또는 외투막을 파괴하여 시료(1)로부터 핵산, 항체 등의 생물학적 물질들의 분리된 후 자성 비드(7)에 부착되고, 핵산, 항체 등의 생물학적 물질들이 흡착된 자성 비드(7)는 보어(31)에 삽입된 마그네틱 로드(51)의 자력에 의해 보어(31)의 표면에 예컨대, 제1시료 용기(11a)의 챔버(13)에 위치한 보어(31)의 일단부 표면에 부착(binding)된다. 이 때, 보어(31)와 함께 챔버(13)에서 승강하는 마그네틱 로드(51)의 자력에 의해 제1시료 용기(11a)의 벽면을 타고 상하방향으로 유동하는 시료(1)에 혼합된 자성 비드(7)를 보어(31)의 표면에 더욱 골고루 부착시킬 수 있게 된다.

그리고, 보어(31)의 표면에 자성 비드(7)의 부착이 완료되면, 보어용 구동모터(47)와 로드용 구동모터(67)를 구동시켜, 보어(31)와 마그네틱 로드(51)를 함께 제1시료 용기(11a)의 챔버(13)로부터 이격한다.

이로써, 시료(1)로부터 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질이 분리되고 자성 비드(7)에 부착되는 과정이 완료된다.

이하에서는, 전술한 바와 같이 시료(1)로부터 분리되어, 생물학적 물질이 흡착된 자성 비드(7)를 워싱 및 일루션하는 과정에 대해 설명한다.

먼저, 메인 구동모터(77)를 구동하여, 워싱 버퍼(3, washing buffer)를 수용하며 오비탈 쉐이커(21)의 쉐이킹 플랫폼(23)에 안착된 제2시료 용기(11b)의 상방으로 도 3에 도시된 바와 같이 보어(31)의 표면에 자성 비드(7)가 부착된 보어(31)와 마그네틱 로드(51)를 이동시킨다.

다음, 보어용 구동모터(47)와 로드용 구동모터(67)를 구동하여, 보어(31)와 마그네틱 로드(51)를 함께 제2시료 용기(11b)의 챔버(13)에 수용시킨다.

이어서, 마그네틱 로드(51)가 보어(31)로부터 이격하도록 로드용 구동모터(67)를 구동시킨다.

이로써, 핵산, 항체 등의 생물학적 물질들이 흡착된 자성 비드(7)는 마그네틱 로드(51)의 자력이 상실됨에 따라 보어(31)의 표면으로부터 탈착(releasing)이 가능하며, 제2시료 용기(11b)의 워싱 버퍼(3)로 분산될 수 있다.

그리고, 쉐이킹 모터(27)를 구동하여, 제2시료 용기(11b)를 수평 궤적 운동시켜 제2시료 용기(11b)에 수용된 자성 비드(7)를 보어(31)에서 탈착시키고 자성 비드(7)를 워싱(washing)한다. 이 때, 자성 비드(7)에 핵산, 항체 등의 생물학적 물질들과 함께 흡착된 이물질들은 워싱 버퍼(3)에 의해 워싱되며 자성 비드(7)로부터 분리되어, 제2시료 용기(11b)의 워싱 버퍼(3)에 남게 된다.

워싱이 완료되면, 다시 보어(31)에 마그네틱 로드(51)를 삽입한 상태에서 보어(31)와 마그네틱 로드(51)를 제2시료 용기(11b)의 챔버(13)에 수용시켜, 마그네틱 로드(51)의 자력에 의해 워싱된 자성 비드(9, 도 4 참조)를 보어(31)의 표면에 부착시킨 후, 일루션 버퍼(5, elusion buffer, 도 4 참조)가 수용된 제3시료 용기(11c)로 이동시켜, 마지막 공정인 일루션 공정을 수행한다.

메인 구동모터(77)를 구동하여, 도 4에 도시된 바와 같이 보어(31)의 표면에 워싱된 자성 비드(9)가 부착된 보어(31)와 마그네틱 로드(51)를 일루션 버퍼(5)가 수용된 제3시료 용기(11c)의 상방으로 이동시킨다. 제3시료 용기(11c)는 쉐이킹 플랫폼(23)에 안착되며, 제3시료 용기(11c)는 원심분리기에 안착될 수도 있다.

다음, 보어용 구동모터(47)와 로드용 구동모터(67)를 구동하여, 보어(31)와 마그네틱 로드(51)를 함께 제3시료 용기(11c)의 챔버(13)에 수용시킨다.

이어서, 마그네틱 로드(51)가 보어(31)로부터 이격하도록 로드 구동용 모터(67)를 구동시킨다.

이 때, 마그네틱 로드(51)가 보어(31)로부터 이격함에 따라 마그네틱 로드(51)의 자력이 상실되어, 핵산, 항체 등의 생물학적 물질들이 흡착된 자성 비드(9)는 보어(31)의 표면으로부터 탈착(releasing)이 가능하며, 제3시료 용기(11c)의 일루션 버퍼(5)로 분산될 수 있다.

그리고, 쉐이킹 모터(27)를 구동하여, 제3시료 용기(11c)를 수평 궤적 운동시켜 제3시료 용기(11c)에 수용된 일루션 버퍼(5)에 자성 비드(9)를 보어(31)의 표면에서 분산되는 동시에, 자성 비드(9)에 흡착된 핵산, 항체 등의 생물학적 물질들은 방출되어, 자성 비드(9)로부터 핵산, 항체 등의 생물학적 물질들을 분리시킨다.

일루션이 완료되면, 도시되어 있지 않지만, 메인 구동부를 구동하여 보어(31)와 마그네틱 로드(51)를 제3시료 용기(11c)의 상방에 위치시킨다.

이어서, 보어(31)와 마그네틱 로드(51)가 함께 제3시료 용기(11c)의 챔버(13)에 수용되도록 보어용 구동모터(47)와 로드용 구동모터(67)를 구동시킨다.

이 때, 일루션 버퍼(5)에 의해 핵산, 항체 등의 생물학적 물질들이 분리된 순수한 자성 비드(미도시)는 마그네틱 로드(51)의 자력에 의해, 보어(31)의 일단부표면에 부착된다.

그리고, 보어(31)와 마그네틱 로드(51)가 함께 제3시료 용기(11c)의 챔버(13)로부터 이격하도록 보어용 구동모터(47)와 로드용 구동모터(67)를 구동시킨다.

이로써, 순수한 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질만이 제3시료 용기(l1c)에 남게 되어, 추출물로서 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질의 추출정제 과정이 완료된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 시료 용기에 수용된 시료 또는 버퍼는 오비탈 쉐이커의 수평 궤적운동에 의해 유동함으로써, 시료 용기에 수용된 시료 또는 버퍼의 유동을 증대시켜 자성 비드와 추출물의 부착 및 분리 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

시료 용기에 수용된 시료 또는 버퍼가 오비탈 쉐이커의 수평 궤적운동에 의해 유동함에 따라, 시료 용기의 챔버에 수용된 시료 또는 버퍼는 시료 용기의 벽면을 타고 유동하게 되어 고속으로 시료 또는 버퍼를 혼합 유동시킬 수 있고, 또한 직경이 크거나 작은 시료 용기에 수용된 많은 양 또는 적은 양의 시료로부터도 고농도의 추출물을 분리 및 정제할 수 있게 된다. 그리고, 자력이 작은 자성 비드와 작은 직경의 보어를 이용하여도 시료 또는 버퍼에 함유된 많은 양의 자성 비드를 보어에 부착할 수 있게 되어, 추출물의 부착 및 분리 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 추출물 분리 및 정제장치는 시료보다 경도가 높은 스테인레스 비드(stainless bead), 지르코니아 비드(zirconia bead), 세라믹 비드(ceramic bead), 유리 비드(glass bead) 등을 추가로 투입한 후 수평 궤적 운동시켜, 세포벽이 단단한 세균, 조직세포 또는 배설물 같은 고체 물질 등의 시료를 파괴하여 핵산 또는 항체 등의 생물학적 물질들을 추출할 경우, 호모지나이저(homogenizer) 기능과 추출 기능이 하나로 결합된 원스텝(one step) 자동화 장비를 구현할 수 있게 된다.

한편, 전술한 실시예에서는 하나의 시료 용기를 오비탈 쉐이커에 안착하여 수평 궤적 운동시킴과 동시에 보어를 승강시키는 것으로 설명하고 있지만 이에 한정되지 않으며, 복수의 시료 용기를 오비탈 쉐이커에 일렬로 안착시켜, 각 시료 용기에 투입된 시료 또는 버퍼를 동시에 수평 궤적 운동시킴과 동시에 보어를 승강시켜, 많은 수의 시료를 동시에 분리 및 정제할 수 있다.

10 : 추출물 분리 및 정제장치 11,11a,11b,11c : 시료 용기
13 : 챔버 21 : 오비탈 쉐이커
23 : 쉐이킹 플랫폼 27 : 쉐이킹 모터
31 : 보어 41 : 보어 구동부
43 : 보어용 지지 브래킷 45 : 보어용 나사축
47 : 보어용 구동모터 51 : 마그네틱 로드
61 : 로드 구동부 63 : 로드용 지지 브래킷
65 : 로드용 나사축 67 : 로드용 구동모터
71 : 왕복 이동부 73 : 메인 지지 브래킷
75 : 메인 나사축 77 : 메인 구동모터

Claims

시료 또는 버퍼가 수용되는 챔버를 갖는 시료 용기와;
상기 시료 용기가 안착되며, 상기 시료 용기를 수평 궤적 운동시키는 오비탈 쉐이커와;
상기 오비탈 쉐이커에 안착된 상기 시료 용기의 챔버에 투입 가능한 보어와;
상기 보어를 상기 시료 용기의 챔버로 승강시키는 보어 구동부와;
상기 보어에 삽입 및 인출되어, 상기 시료 용기의 챔버에 수용된 자성 비드를 상기 보어의 표면에 부착하거나, 또는 상기 보어의 표면에 부착된 자성 비드를 상기 시료 용기의 챔버로 탈착시키는 마그네틱 로드와;
상기 마그네틱 로드를 상기 보어에 삽입 및 인출시키는 로드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 추출물 분리 및 정제장치.
제1항에 있어서,
상기 보어 구동부는,
상기 보어를 지지하는 보어용 지지 브래킷과;
상기 보어용 지지 브래킷에 나사 회전가능하게 결합되어, 상기 보어용 지지 브래킷을 승강시키는 보어용 나사축과;
상기 보어용 나사축을 회전시키는 보어용 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 추출물 분리 및 정제장치.
제1항에 있어서,
상기 로드 구동부는,
상기 마그네틱 로드를 지지하는 로드용 지지 브래킷과;
상기 로드용 지지 브래킷에 나사 회전가능하게 결합되어, 상기 로드용 지지 브래킷을 승강시키는 로드용 나사축과;
상기 로드용 나사축을 회전시키는 로드용 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 추출물 분리 및 정제장치.
제1항에 있어서,
상기 보어 구동부와 상기 로드 구동부를 상기 보어의 승강방향에 대해 가로 방향으로 왕복 이동시키는 왕복 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 추출물 분리 및 정제장치.
제4항에 있어서,
상기 왕복 이동부는,
상기 보어 구동부와 상기 로드 구동부를 지지하는 메인 지지 브래킷과;
상기 메인 지지 브래킷에 나사 회전가능하게 결합되어, 상기 메인 지지 브래킷을 상기 보어의 승강방향에 대해 가로방향으로 왕복 이동시키는 메인 나사축과;
상기 메인 나사축을 회전시키는 메인 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 추출물 분리 및 정제장치.
제1항에 있어서,
상기 오비탈 쉐이커는,
상기 시료 용기가 안착되는 쉐이킹 플랫폼과;
상기 쉐이킹 플랫폼을 수평 궤적 운동시키는 쉐이킹 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 추출물 분리 및 정제장치.
제1항에 있어서,
상기 시료보다 높은 경도를 가지며, 상기 시료 용기에 투입되는 보조 비드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 추출물 분리 및 정제장치.
제7항에 있어서,
상기 보조 비드는 스테인레스 비드(stainless bead), 지르코니아 비드(zirconia bead), 세라믹 비드(ceramic bead), 유리 비드(glass bead) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 추출물 분리 및 정제장치.