KR20190031999A

KR20190031999A - Dna 처리 장치

Info

Publication number: KR20190031999A
Application number: KR1020170120391A
Authority: KR
Inventors: 김진오; 한진석; 고승현; 김은근; 김남중; 임태근; 장지성
Original assignee: (주)로봇앤드디자인
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-03-27
Also published as: KR101990599B1

Abstract

DNA 처리 장치가 개시되며, 상기 DNA 처리 장치는 복수의 피펫팁 및 대상체 용액이 준비되는 피펫팁 준비부를 포함하는 카세트; 복수 개의 처리 칸이 제1 열 및 제2 열로 나뉘어 배치되는 처리 영역 및 상기 처리 영역의 일단에 위치하는 PCR 처리 영역을 포함하고, 상기 PCR 처리 영역과 마주하는 상기 처리 영역의 타단이 상기 피펫팁 준비부에 이웃하여 배치되도록 상기 카세트에 장착되는 실험 키트; 및 상기 피펫팁 준비부로부터 대상체 용액이 수용되는 피펫팁을 체결하고 상기 대상체 용액을 상기 피펫팁 내에 수용하여 DNA 처리 공정을 수행하기 위해 상기 실험 키트 상에서 이동시키는 피펫팁 이송부를 포함하되, 상기 실험 키트의 제1열 및 제2열은 DNA 처리에 필요한 복수의 공정이 수행될 수 있다.

Description

DNA 처리 장치{DNA PROCESSING APPARATUS}

본원은 DNA 처리 장치에 관한 것이다.

생물학적 연구분야에서 필수적인 단계로 요구되는 DNA 또는 RNA 증폭기술은 생명과학, 유전공학 및 의학 분야 등의 연구개발 및 진단 목적으로 광범위하게 활용되고 있으며, 특히 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction; 이하 'PCR'이라 함)에 의한 DNA 증폭기술이 널리 활용되고 있다.

그런데, PCR은 다량의 정제된 핵산을 필요로 하게 되어 있다. 이로 인해, 대학의 실험실이나 기업의 연구소에서는 연구원의 수작업으로 생물학적 물질 또는 핵산을 분리하는 데에는 한계가 발생하였고, 그러한 한계를 극복하기 위해 생물학적 시료로부터 생물학적 물질 또는 핵산을 추출하기 위한 자동화 장치가 제조되어 사용되고 있다. 또한, PCR 처리에 의해 추출 및 증폭된 DNA를 이용하여 일련의 Assay 공정 및 결과 확인을 포함하는 다양한 DNA 처리 공정이 수행되어 왔다.

그러나, 종래에는 핵산을 추출하는 공정과 PCR공정 및 추출된 DNA를 이용한 일련의 처리 공정이 별도의 장치에서 개별적으로 수행되게 되므로, 처리 효율이 낮고 사용자의 불편함이 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 핵산을 추출하는 공정이 이루어진 후 사람 손에 의해 시료가 PCR 장치로 옮겨지므로, 많은 시료를 처리할 경우 오염이 발생하거나 정확도가 하향될 가능성이 있었다.

본원의 배경이 되는 기술은 등록특허공보 제10-1700624호에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간명한 구조로 PCR의 전처리 공정, PCR 및 PCR의 후처리 공정을 수행할 수 있는 DNA 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면에 따른 DNA 처리 장치는, 복수의 피펫팁 및 대상체 용액이 준비되는 피펫팁 준비부를 포함하는 카세트; 복수 개의 처리 칸이 제1 열 및 제2 열로 나뉘어 배치되는 처리 영역 및 상기 처리 영역의 일단에 위치하는 PCR 처리 영역을 포함하고, 상기 PCR 처리 영역과 마주하는 상기 처리 영역의 타단이 상기 피펫팁 준비부에 이웃하여 배치되도록 상기 카세트에 장착되는 실험 키트; 및 상기 피펫팁 준비부로부터 대상체 용액이 수용되는 피펫팁을 체결하고 상기 대상체 용액을 상기 피펫팁 내에 수용하여 DNA 처리 공정을 수행하기 위해 상기 실험 키트 상에서 이동시키는 피펫팁 이송부,를 포함하되, 상기 실험 키트의 제1열 및 제2열은 DNA 처리에 필요한 복수의 공정이 수행될 수 있다.

또한, 본원의 제1 구현예에 따른 DNA 처리 장치에 있어서, 상기 실험 키트의 제1 열의 최후방 처리 칸은 그 내부의 대상체 용액이 상기 실험 키트의 제2 열의 최후방 처리 칸으로 유입되도록 상기 제2 열의 최후방 처리 칸과 연결되고, 상기 제2 열의 최후방 처리 칸은 상기 PCR 처리 영역과의 용액 교환이 이루어지도록 모세관을 통해 상기 PCR 처리 영역과 연결될 수 있다.

또한, 본원의 제2 구현예에 따른 DNA 처리 장치에 있어서, 상기 제1열의 최후방 처리 칸을 제외한 나머지 처리 칸은 PCR 처리 전 공정이 이루어지고, 상기 제2열의 최후방 처리 칸 및 최전방 처리 칸을 제외한 나머지 처리 칸은 PCR 처리 후 공정이 이루어질 수 있다.

또한, 본원의 제3 구현예에 따른 DNA 처리 장치에 있어서, 상기 제1열의 최후방 처리 칸을 제외한 나머지 처리 칸 중 적어도 일부에서는 DNA 추출 공정이 이루어지고, 상기 피펫팁 이송부는 상기 대상체 용액에 대한 상기 DNA 추출 공정이 수행되도록, 상기 대상체 용액이 수용되는 피펫팁을 상기 제1 열의 최후방 처리 칸을 제외한 나머지 처리 칸에 대하여 전방에서 후방 방향으로 이동하고, 상기 제1열의 최후방 처리 칸에 PCR 처리를 위해 상기 DNA 추출 공정을 거친 대상체 용액을 수용시킬 수 있다.

또한, 본원의 제4 구현예에 따른 DNA 처리 장치에 있어서, 상기 제2열의 처리 칸 중 최후방 처리 칸 및 최전방 처리 칸을 제외한 나머지 처리 칸 중 적어도 일부에서는 DNA Assay 공정이 이루어지며, 상기 피펫팁 이송부는 상기 피펫팁이 상기 제2 열의 최후방 처리 칸의 PCR 처리 후의 대상체 용액을 수용한 후, 상기 PCR 처리 후의 대상체 용액에 대한 상기 DNA Assay 공정이 이루어지도록, 상기 PCR 처리 후의 대상체 용액이 수용된 피펫팁을 상기 제2열의 최후방 처리 칸으로부터 나머지 처리 칸에 대하여 후방에서 전방 방향으로 이동하고, 상기 제2열의 최전방 처리 칸에 상기 DNA Assay 공정을 거친 대상체 용액을 수용시킬 수 있다.

또한, 본원의 제5 구현예에 따른 DNA 처리 장치는, 상기 카세트의 하부에 위치하고, 상기 제2열의 최전방 처리 칸에 수용된 상기 DNA Assay 공정을 거친 대상체 용액을 확인하기 위한 광학 센서; 및 상기 PCR 처리 영역과 연동하여 상기 PCR 처리 영역에 유입된 대상체 용액에 대하여 PCR 처리를 수행하는 PCR 처리부를 더 포함할 수 있다.

또한, 본원의 제6 구현예에 따른 DNA 처리 장치는, 상기 실험 키트 상에서 상기 제1열 및 제2열을 따라 전후 방향으로 이동 가능하고, 상기 DNA 추출 공정 중에 자성 처리를 위한 복수의 자성체를 포함하는 마그네틱 모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 본원의 제7 구현예에 따른 DNA 처리 장치에 있어서, 상기 카세트에는 복수의 실험 키트가 장착되고, 상기 피펫팁 준비부는 하나의 실험 키트마다 DNA 처리 공정을 수행하기 위한 제1피펫팁 및 제2피펫팁을 수용할 수 있다.

또한, 본원의 제8 구현예에 따른 DNA 처리 장치에 있어서, 상기 실험 키트의 제1열의 처리 칸과 제2열의 처리 칸은 서로 다른 공정이 수행되고, 상기 서로 다른 공정은 면역 반응 공정과 분자 진단 공정을 포함할 수 있다.

또한, 본원의 제9 구현예에 따른 DNA 처리 장치에 있어서, 상기 피펫팁 이송부는 상기 제1열의 처리 칸에서의 공정 수행을 위해 상기 제1피펫팁을 체결하고, 상기 제1열의 처리 칸에서의 공정 후 상기 제2열의 처리 칸에서의 공정 수행을 위해 상기 제2피펫팁을 체결하여 상기 실험 키트 상에서 이동할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 실험 키트의 제1 열의 최후방 처리 칸을 제외한 다른 처리 칸에서 PCR 처리 전 공정이 이루어질 수 있어, PCR 처리 전 공정을 거친 대상체 용액이 제1 열의 최후방 처리 칸에 수용되어 제2 열의 최후방 처리 칸을 거쳐 PCR 처리부로 유입되어 PCR 처리될 수 있고, PCR 처리된 용액이 제2 열의 최후방 처리 칸으로 유입되므로, 제2 열의 최후방 처리 칸으로 유입된 PCR 처리 용액이 제2 열의 최후방 처리 칸을 제외한 다른 처리 칸을 순차적으로 거치며 Assay 공정을 거쳐 제2 열의 최전방 처리 칸으로 옮겨질 수 있다. 이와 같은 과정이 일원화되어 하나의 장치에서 수행될 수 있으므로, 대상체 용액의 오염이 방지될 수 있고, PCR 처리의 효율성이 향상될 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 DNA 처리 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 DNA 처리 장치의 실험 키트가 장착된 카세트의 개략적인 사시도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 DNA 처리 장치의 PCR 처리부와 연결되는 실험 키트가 장착된 카세트의 개략적인 평면도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 DNA 처리 장치의 피펫팁 이송부의 개략적인 사시도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

참고로, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치와 관련된 용어(전방, 후방 등)는 도면에 나타나 있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설정한 것이다. 예를 들어 도 2를 보았을 때, 전반적으로 2시 방향이 전방, 전반적으로 8시 방향이 후방 등이 될 수 있다. 반대로 도 1을 보았을 때, 전반적으로 8시 방향이 전방, 전반적으로 2시 방향이 후방 등이 될 수 있다

본원은 DNA 처리 장치에 관한 것이다. 참고로, 본원의 일 실시예에 따른 DNA 처리 장치는 DNA 처리에만 한정 적용되는 것이 아니라, DNA 처리 외에 핵산(nucleic acid) 등과 같은 다른 생물학적 성분을 처리하는데 이용될 수 있다.

이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 DNA 처리 장치(이하 '본 처리 장치'라 함)에 대해 설명한다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 DNA 처리 장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 DNA 처리 장치의 실험 키트가 장착된 카세트의 개략적인 사시도이며, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 DNA 처리 장치의 PCR 처리부와 연결되는 실험 키트가 장착된 카세트의 개략적인 평면도이고, 도 4는 본원의 일 실시예에 따른 DNA 처리 장치의 피펫팁 이송부의 개략적인 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 처리 장치는 카세트(1)를 포함한다. 도 1을 참조하면, 본 처리 장치는 복수의 카세트(1)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 도 1을 참조하면, 본 처리 장치는 4 개의 카세트(1)를 포함할 수 있다. 카세트(1)는 장치 본체의 트레이에 탈착 가능하며, 전후방향으로 이동할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 카세트(1)는 복수의 피펫팁(111) 및 대상체 용액이 준비되는 피펫팁 준비부(11)를 포함한다. 대상체 용액은 실험관(112)에 수용되어 피펫팁 준비부(11)에 준비될 수 있다. 예시적으로, 대상체 용액은 원심 분리 과정에 의해 형성된 혈청일 수 있다. 또한, 예를 들어, 피펫팁(111)은 1ml 팁일 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 실험 키트(2)에 대응하여 복수의 피펫팁(111)은 2개씩 마련될 수 있으며 실험관(112)은 1개씩 마련될 수 있다. 실험 키트(2)에 마련된 2개의 처리열인 제1열(21)과 제2열(22)의 갯수에 대응하여 피펫팁(111)이 2개 마련될 수 있다.

또한, 후술하는 피펫팁 이송부(3)에 의한 피펫팁(111)의 체결, 대상체 용액의 수용 및 각종 DNA 처리의 흐름, 순서에 맞춰 복수의 피펫팁(111)과 실험관(112)의 위치가 결정될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 카세트(1) 상에서 각 실험 키트(2)에 대응하여 2개의 피펫팁(111), 실험관(112)이 실험 키트(2)를 향하는 방향으로 순차적으로 배치될 수 있다. 또한, 피펫팁 이송부(3)에 의한 피펫팁(111)의 체결 후 피펫팁 이송부(3)의 상하 방향의 이동량을 최소화하고 이동하는 과정에서의 피펫팁(111)과 실험관(112)의 충돌을 방지하기 위해 카세트(1) 상에서2개의 피펫팁(111), 실험관(112), 실험 키트(2)의 배치 위치의 높이가 상이할 수 있다. 예를 들어, 피펫팁 이송부의 이동 방향을 고려하여 피펫팁(111)보다 실험관(112)의 배치 위치가 상대적으로 낮고 실험 키트(2)의 배치 위치가 상대적으로 최하단에 위치할 수 있다. 예를 들어, 실험관(112)은 카세트(1)의 (피펫팁 준비부(1)의)경사부에 위치할 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, 본 처리 장치는 실험 키트(2)를 포함한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 실험 키트(2)는 복수 개의 처리 칸이 제1 열(21) 및 제2 열(22)로 나뉘어 배치되는 처리 영역(21, 22) 및 처리 영역(21, 22)의 끝의 일단에 위치하는 PCR 처리 영역(23)을 포함한다. 또한, 도 2를 참조 하면, 실험 키트(2)는 PCR 처리 영역(23)과 마주하는 처리 영역(21, 22)의 타단(23의 반대편)이 피펫팁 준비부(1)에 이웃하여 배치되도록 카세트(1)에 장착된다. 다시 말해, 실험 키트(2)는 처리 영역(21, 22)의 한쪽 끝이 피펫팁 준비부(11)를 향하고 다른 한쪽 끝이 도시되지 않은 PCR 처리부에 연결되도록 카세트(1)에 장착될 수 있다. 또한, 카세트(1)에는 복수의 실험 키트(2)가 장착될 수 있다. 예시적으로 4 개의 실험 키트(2)가 장착될 수 있다. 이에 따라, 본원의 일 실시예에 따른 DNA 처리 장치에 따르면 총 16명에 대한 DNA 처리를 동시에 수행할 수 있다. 또한, 카세트(1)의 복수의 실험 키트(2) 각각이 장착되는 장착부에는 복수의 실험 키트(2) 각각의 장착 여부 및 장착 상태 중 하나 이상을 감지하는 센서가 구비될 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, 본 처리 장치는 피펫팁 이송부(3)를 포함한다. 피펫팁 이송부(3)는 피펫팁 준비부(11)로부터 대상체 용액이 수용되는(대상체 용액을 수용할) 피펫팁(111)을 체결하고 대상체 용액을 피펫팁(111) 내에 수용하여 DNA 처리 공정을 수행하기 위해 실험 키트(2) 상에서 이동시킨다. 도 1을 참조하면, 피펫팁 이송부(3)의 초기 위치는 실험 키트(2)의 후방일 수 있다. 실험 키트(2)의 후방에 위치하던 피펫팁 이송부(3)는 피펫팁 준비부(11)를 향해 전방으로 이동할 수 있고, 체결하고자 하는 피펫팁의 상부로 이동하고 하강하여 피펫팁 준비부(11)에서 피펫팁(111)을 파지(체결)할 수 있다. 또한, 파지된 피펫팁(111)의 적어도 일부를 대상체 용액이 수용된 실험관(112)내에 인입시켜 실험관(112) 내의 대상체 용액을 피펫팁(111) 내부로 수용시킬 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 피펫팁 이송부(3)는 피펫팁(111)으로의 대상체 용액의 수용 및 배출을 위한 시린지 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 대상체 용액이 피펫팁(111) 내부에 수용되면 대상체 용액이 실험 키트(2)의 각 처리칸에서 처리될 수 있도록, 대상체 용액이 수용된 피펫팁(111)을 실험 키트(2) 상에서 이동시킬 수 있다. 여기서, 피펫팁 이송부(3)가 피펫팁(111)을 실험 키트(2) 상에서 이동시킨다는 것은, 피펫팁(111)이 그 내부의 용액 중 적어도 일부를 적어도 하나의 처리 칸의 내부에 주입하는 구동, 적어도 하나의 처리 칸의 내부의 용액 중 적어도 일부를 흡입하는 구동 등 중 하나 이상을 하며, 복수의 처리 칸을 거쳐 전후 방향으로 이동하는 것을 의미할 수 있다.

보다 구체적으로, 대상체 용액의 실험 키트(2)에 대한 처리 공정은 이하와 같을 수 있다.

도 2를 참조하면, 실험 키트(2)의 제1 열(21) 및 제2 열(22)에서는 DNA 처리에 필요한 복수의 공정이 수행될 수 있다.

예시적으로, 제1열(21)의 최후방 처리 칸(211)을 제외한 나머지 처리 칸에서는 PCR 처리 전 공정이 이루어질 수 있다. 예시적으로, 제1열(21)의 최후방 처리 칸(211)을 제외한 나머지 처리 칸 중 적어도 일부에서는 DNA 추출 공정이 이루어질 수 있다. 이를 위해, 제1 열(21)의 최후방 처리 칸(211)을 제외한 나머지 처리 칸 중 DNA 추출 공정이 이루어지는 처리 칸에는 DNA 추출 공정을 위한 용액이 수용될 수 있다. 예시적으로, 제1 열(21)의 최후방 처리 칸(211)을 제외한 나머지 처리 칸 중 적어도 일부에서는 워싱 공정이 이루어질 수 있다. 워싱 공정은 대상체 용액 내의 세균, 바이러스 등을 파괴하여 DNA와 분리시키는 공정을 포함할 수 있다. 이를 위해, 제1 열(21)의 최후방 처리 칸(211)을 제외한 나머지 처리 칸 중 워싱 공정이 이루어지는 칸에는 워셔액이 수용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 워싱 공정이 이루어지는 칸은 3 개일 수 있다. 또한, 제1 열(21)의 최후방 처리 칸(211)을 제외한 나머지 처리 칸 중 적어도 일부에서는 비드를 이용한 DNA 추출 공정이 이루어질 수 있다.

피펫팁 이송부(3)는 대상체 용액에 대한 DNA 추출 공정이 수행되도록, 대상체 용액이 수용되는 피펫팁(111)을 제1 열(21)의 최후방 처리 칸(211)을 제외한 나머지 처리 칸에 대하여 전방에서 후방 방향으로 이동시킬 수 있다.

즉, 피펫팁 이송부(3)는 DNA 추출 공정 및 워싱 공정 중 하나 이상이 수행되도록, 피펫팁(111)이 그 내부에 수용된 용액 중 적어도 일부를 제1 열(21)의 최후방 처리 칸(211)을 제외한 나머지 처리 칸에 주입하는 구동, 상기 나머지 처리 칸 내의 용액 중 적어도 일부를 흡입하는 구동 등 중 하나 이상을 상기 나머 처리 칸 각각에 수행하게 하며 제1 열(21)의 최전방 처리 칸으로부터 후방으로 이동할 수 있다.(도 2의 왼쪽 화살표 방향)

이에 따라, 피펫팁(111) 내에 수용된 대상체 용액에 대한 DNA 추출 공정, 워싱 공정 등이 이루어질 수 있다.

참고로, 도 1을 참조하면, 본 DNA 처리 장치는 피펫팁 이송부(3)를 복수 개 포함할 수 있다. 또한, 복수 개의 피펫팁 이송부(3) 각각은 복수 개의 카세트(1) 각각에 대해 1:1 대응하며 구동될 수 있다. 예시적으로, 전술한 바와 같이, 카세트(1)가 4개 구비되는 경우, 4 개의 카세트(1) 각각에 대해 4 개의 피펫팁 이송부(3) 각각이 구비될 수 있다. 또한, 피펫팁 이송부(3)에는 복수 개의 피펫팁(11)이 장착되고 피펫팁(11) 각각에 대한 조작이 이루어질 수 있다. 예시적으로 도 4를 참조하면, 피펫팁 이송부(3)에는 4 개의 피펫팁(11)의 장착이 가능하다.

또한, 도 1을 참조하면, 본 처리 장치는 실험 키트(2) 상에서 제1 열(21) 및 제2 열(22)을 따라 전후 방향으로 이동 가능하고, DNA 추출 공정 중에 자성 처리를 위한 복수의 자성체를 포함하는 마그네틱 모듈(6)을 포함할 수 있다. 마그네틱 모듈(6)은 피펫팁 이송부(3)에 파지된 피펫팁(111)에 마그네틱 모듈(6)의 자력이 작용할 수 있는 거리 이내로 접근하여 피펫팁 이송부(3)에 파지된 피펫팁(111)에 자력을 가할 수 있다. 또한, 피펫팁 이송부(3)에 파지된 피펫팁(111)로부터 멀어짐으로써 피펫팁 이송부(3)에 파지된 피펫팁(111)에 대한 자력 작용을 해제할 수 있다. 또한, 예시적으로, 실험 키트(2)의 제1열(21) 및 제2열(22)의 일부 처리 칸에는 자성 비드가 포함될 수 있다. 이에 따라, 마그네틱 모듈은 피펫팁 이송부(3)에 파지된 피펫팁(111)에 자력을(자성을) 작용함으로써, 자성 비드 결합된 대상체 용액의 DNA의 결합을 유지하고 추출할 수 있다. 자성 비드와 DNA의 결합이 이루어지면 DNA가 결합된 자성 비드를 다른 성분으로부터 분리할 수 있다. 예를 들어, 마그네틱 모듈(6)이 자성 비드를 위치 고정시킨 후, 다른 용액을 제거함으로써, DNA가 결합된 자성 비드를 다른 성분으로부터 분리할 수 있다. 또한, 마그네틱 모듈은 DNA가 결합된 자성 비드에 대한 위치 고정을 해제해 DNA가 결합된 자성 비드가 제1 열(21)의 최후방 처리 칸을 제외한 나머지 처리 칸 중 하나 이상에 수용된 워싱액에 수용시킴으로써, DNA가 결합된 자성 비드에 결합된 오염 물질을 세척할 수 있다. 이러한 과정에 의해, 상술한 DNA 추출 공정, 워싱 공정 등이 수행될 수 있다.

이러한 공정들 외에도, 본 처리 장치에 의하면, DNA가 결합된 자성 비드로부터 DNA를 용출하는 단계, 용출된 DNA를 분자 농축하는 단계 등이 수행될 수 있다.

참고로, 마그네틱 모듈(6)은 자성물질을 포함할 수 있다. 이를테면, 자성 물질은, 자석일 수 있으며, 보다 구체적으로, 전자석일 수 있다. 자성 물질이 전자석인 경우, 전자석에 흐르는 전류를 온(ON)/오프(OFF)시키는 것을 통해 자성체의 자성을 상실 또는 재생시킬 수 있을 것이다.

또한, 도 3을 참조하면, 피펫팁 이송부(3)는 제1열(21)의 최후방 처리 칸에 PCR 처리를 위해 DNA 추출 공정을 거친 대상체 용액을 수용시킬 수 있다.

또한, 실험 키트(2)의 제1 열(21)의 최후방 처리 칸(211)은, 그 내부의 대상체 용액이 실험 키트(2)의 제2 열(22)의 최후방 처리 칸(221)으로 유입되도록, 제2 열(22)의 최후방 처리 칸(221)과 연결될 수 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 제2 열(22)의 최후방 처리칸(221)은 PCR 처리 영역(23)과의 용액 교환이 이루어지도록 모세관을 통해 PCR 처리 영역(23)과 연결될 수 있다.

즉, 피펫팁 이송부(3)는 피펫팁(111) 내에 대상체 용액을 수용시킨 후, 제1 열(21)의 최전방 처리 칸으로부터 후방으로 이동되며, 처리 칸 각각에 피펫 팁(111) 내의 대상체 용액을 배출하거나, 처리 칸 내의 용액을 피펫 팁(111) 내에 주입시키는 동작 등을 수행할 수 있다. 이러한 동작들을 수행하며 피펫팁(111)은 제1 열(21)의 최후방 처리 칸(221)에 도달하게 될 수 있고, 제1 열(21)의 최후방 처리 칸(211)의 바로 앞의 처리 칸에서까지 동작이 이루어져 피펫팁(111) 내에 수용된 용액을 제1 열(21)의 최후방 처리 칸(211)에 주입할 수 있다. 제1 열(21)의 최후방 처리 칸(221)에 주입된 용액은 제2 열(22)의 최후방 처리 칸(211)으로 유입될 수 있고, 제2 열(22)의 최후방 처리 칸(221)으로 유입된 용액은 모세관을 통해 PCR 처리 영역(23)으로 유입될 수 있다. PCR 처리 영역(23)으로 유입된 용액은 제2 열(22)의 최후방 처리 칸(221)으로 유입될 수 있다.

또한, 도시하지 않았지만, 본 처리 장치는 PCR 처리 영역(23)과 연동하여 PCR 처리 영역(23)에 유입된 대상체 용액에 대하여 PCR 처리를 수행하는 PCR 처리부를 포함할 수 있다. 예를 들어, PCR 처리부는 PCR 처리 영역(23) 연결 또는 접속될 수 있다. 이에 따라, 상술한 바와 같이, 제2 열(22)의 최후방 처리 칸(221)으로부터 PCR 처리 영역(23)으로 유입된 용액은 PCR 처리 될 수 있고, PCR 처리된 용액은 제2 열(22)의 최후방 처리 칸(221)으로 유입될 수 있다. 참고로, PCR 처리부는 DNA 추출 공정을 거친 대상체 용액을 특정 온도로 균일하게 가열하는 공정을 수차례 반복하면서 DNA의 합성 및 증폭 현상을 진행할 수 있다. 도면에는 자세히 도시되지 않았지만 도 3을 참조하면, 본 처리 장치는 PCR 처리부와 연결을 위한 PCR 연결부(4)를 더 포함할 수 있고, PCR 연결부(4)는 가열부, 냉각부, 냉각수의 유입과 배출이 이루어지는 냉각수 출입로(41) 등을 포함할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 제2열(22)의 최후방 처리 칸(221) 및 최전방 처리 칸(222)을 제외한 나머지 처리 칸에서는 PCR 처리 후 공정이 이루어질 수 있다. 예시적으로, 제2열(22)의 처리 칸 중 최후방 처리 칸(221) 및 최전방 처리 칸(222)을 제외한 나머지 처리 칸 중 적어도 일부에서는 추출되고 증폭된 DNA 이용하여 일련의 DNA Assay 공정이 이루어질 수 있다. 따라서, 제2열(22)의 복수의 처리칸에는 일련의 DNA Assay 공정에 필요한 다양한 시약이 수용될 수 있다.

또한, 피펫팁 이송부(3)는 피펫팁(111)이 제2 열(22)의 최후방 처리 칸(221)의 PCR 처리 후의 대상체 용액을 수용한 후, PCR 처리 후의 대상체 용액에 대한 DNA Assay 공정이 이루어지도록, PCR 처리 후의 대상체 용액이 수용된 피펫팁(111)을 제2열(22)의 최후방 처리 칸(221)으로부터 나머지 처리 칸에 대하여 후방에서 전방 방향(피펫팁 준비부(11)를 향해)으로 이동하고, 제2열(22)의 최전방 처리 칸(222)에 DNA Assay 공정을 거친 대상체 용액을 수용시킬 수 있다.

또한, 본 처리 장치는 카세트(1)의 하부에 위치하고, 제2 열(22)의 최전방 처리 칸(222)에 수용된 DNA Assay 공정을 거친 대상체 용액을 확인하기 위한 광학 센서(5)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 센서(5)는 카메라 모듈을 포함할 수 있다.

또한, 예시적으로, 제2 열(22)의 처리 칸 중 최후방 처리 칸(221) 및 최전방 처리 칸(222)을 제외한 나머지 처리 칸 중 적어도 일부에는 형광물질이 수용될 수 있고, PCR 처리 후의 대상체 용액은 상기 나머지 처리 칸을 거치면서 상기 형광물질에 의해 형광처리 될 수 있다. 이는 PCR 처리 후의 대상체 용액이 최전 방 처리 칸(222)에서 광학 센서(5)에 의해 센싱될 때, 광학 센서(5)에 보다 용이하게 센싱되게 하기 위함일 수 있다.

또한, 피펫팁 준비부(11)는 하나의 실험 키트(2) 마다 복수의 DNA 처리 공정을 수행하기 위한 제1 피펫팁 및 제2 피펫팁을 수용할 수 있다. 각 실험 키트(2)에 대응하여 실험 키트(2)에서 수행되는 공정의 종류에 따라 피펫팁이 결정될 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 제1 피펫팁 및 제2 피펫팁은 서로 다른 공정의 수행시 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 피펫팁은 제1 열(21)에 대한 공정을 수행할 때 사용될 수 있고, 제2 피펫팁은 제2열(22)에 대한 공정을 수행할 때 사용될 수 있다. 또는, 하나의 피펫팁이 제1열(21) 및 제2열(22)에 대한 공정을 수행할 때 사용될 수 있다. 따라서, 피펫팁 이송부(3)는 제1열(21)의 처리 칸에서의 공정 수행을 위해 제1피펫팁을 체결하고, 제1열(21)의 처리 칸에서의 공정 후 제2열(22)의 처리 칸에서의 공정 수행을 위해 제2피펫팁을 체결하여 실험 키트(2) 상에서 이동할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 전방에 위치한 피펫팁이 제1피펫팁이고 상대적으로 후방에 위치한 피펫팁이 제2피펫팁일 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 실험 키트(2)의 제1 열(21)의 처리 칸과 제2 열(22)의 처리 칸에는 서로 다른 공정이 수행될 수 있다. 서로 다른 공정은 상술한 바와 같이, PCR 처리 전 공정 및 PCR 처리 후 공정일 수 있다.

또한, 본원의 다른 일 실시예에 따르면, 서로 다른 공정은 면역 반응 공정과 분자 진단 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 열(21) 및 제2 열(22) 중 하나에는 면역 반응 공정이 수행되고, 다른 하나에는 분자 진단 공정이 수행될 수 있다. 이러한 경우, 피펫팁 이송부(3)는 제1 열(21)의 처리 칸에서의 공정 수행을 위해 제1 피펫팁을 체결하고 제1 열의 처리 칸(21)의 처리 칸에서의 공정 후, 제2 열의 처리 칸(22)에서의 공정을 수행하기 위해 제2 피펫팁을 체결하여 실험 키트(2) 상에서 상기 피펫팁을 이동시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 피펫팁 이송부(3)는 제1 열(21)의 처리 칸에서의 공정 수행을 위해 제1 피펫팁을 체결하고 제1열(21)의 최전방 처리칸부터 최후방 처리칸(211)의 방향으로 이동하고 제1 열의 처리 칸(21)의 처리 칸에서의 공정 후 PCR 처리 후의 제2 열의 처리 칸(22)에서의 공정을 수행하기 위해 피펫팁 준비부(11)로 복귀하여 제2 피펫팁을 체결하여 제2처리열의 최후방 처리칸(211)의 상부로 이동하여 대상체 용액을 수용한 후 제2처리열(22)을 따라 제2처리열(22)의 최전방 처리칸(222)을 향해 이동할 수 있다.

이와 같이, 본원의 일 실시예에 따른 DNA 처리 장치에 따르면, 복수의 대상체에 대한 DNA 처리를 동시에 수행할 수 있으며, 각 DNA 처리에 필요한 DNA 추출, 증폭, PCR처리, Assay 공정, 최종검시 등을 포함하는 일련의 처리를 하나의 처리 장치 내에서 수행할 수 있다. 또한, 사용자의 개입 없이 대량의 처리를 자동으로 수행할 수 있기 때문에 처리 과정에서 발생할 수 있는 불필요한 오염, 감염 등을 방지하고 처리의 정확도를 향상시킬 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 카세트
11: 피펫팁 준비부
111: 피펫팁
112: 실험관
2: 실험 키트
21: 제1 열
211: 제1 열의 최후방 처리 칸
22: 제2 열
221: 제2 열의 최후방 처리 칸
222: 제2 열의 최전방 처리 칸
23: PCR 처리 영역
3: 피펫팁 이송부
4: PCR 연결부
41: 냉각수 출입로
5: 광학 센서
6: 마그네틱 모듈

Claims

DNA 처리 장치에 있어서,
복수의 피펫팁 및 대상체 용액이 준비되는 피펫팁 준비부를 포함하는 카세트;
복수 개의 처리 칸이 제1 열 및 제2 열로 나뉘어 배치되는 처리 영역 및 상기 처리 영역의 일단에 위치하는 PCR 처리 영역을 포함하고, 상기 PCR 처리 영역과 마주하는 상기 처리 영역의 타단이 상기 피펫팁 준비부에 이웃하여 배치되도록 상기 카세트에 장착되는 실험 키트; 및
상기 피펫팁 준비부로부터 대상체 용액이 수용되는 피펫팁을 체결하고 상기 대상체 용액을 상기 피펫팁 내에 수용하여 DNA 처리 공정을 수행하기 위해 상기 실험 키트 상에서 이동시키는 피펫팁 이송부,
를 포함하되,
상기 실험 키트의 제1열 및 제2열은 DNA 처리에 필요한 복수의 공정이 수행되는 것인, DNA 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 실험 키트의 제1 열의 최후방 처리 칸은 그 내부의 대상체 용액이 상기 실험 키트의 제2 열의 최후방 처리 칸으로 유입되도록 상기 제2 열의 최후방 처리 칸과 연결되고,
상기 제2 열의 최후방 처리 칸은 상기 PCR 처리 영역과의 용액 교환이 이루어지도록 모세관을 통해 상기 PCR 처리 영역과 연결되는 것인, DNA 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1열의 최후방 처리 칸을 제외한 나머지 처리 칸은 PCR 처리 전 공정이 이루어지고,
상기 제2열의 최후방 처리 칸 및 최전방 처리 칸을 제외한 나머지 처리 칸은 PCR 처리 후 공정이 이루어지는 것인, DNA 처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1열의 최후방 처리 칸을 제외한 나머지 처리 칸 중 적어도 일부에서는 DNA 추출 공정이 이루어지고,
상기 피펫팁 이송부는 상기 대상체 용액에 대한 상기 DNA 추출 공정이 수행되도록, 상기 대상체 용액이 수용되는 피펫팁을 상기 제1 열의 최후방 처리 칸을 제외한 나머지 처리 칸에 대하여 전방에서 후방 방향으로 이동하고, 상기 제1열의 최후방 처리 칸에 PCR 처리를 위해 상기 DNA 추출 공정을 거친 대상체 용액을 수용시키는 것인, DNA 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 제2열의 처리 칸 중 최후방 처리 칸 및 최전방 처리 칸을 제외한 나머지 처리 칸 중 적어도 일부에서는 DNA Assay 공정이 이루어지며,
상기 피펫팁 이송부는 상기 피펫팁이 상기 제2 열의 최후방 처리 칸의 PCR 처리 후의 대상체 용액을 수용한 후, 상기 PCR 처리 후의 대상체 용액에 대한 상기 DNA Assay 공정이 이루어지도록, 상기 PCR 처리 후의 대상체 용액이 수용된 피펫팁을 상기 제2열의 최후방 처리 칸으로부터 나머지 처리 칸에 대하여 후방에서 전방 방향으로 이동하고, 상기 제2열의 최전방 처리 칸에 상기 DNA Assay 공정을 거친 대상체 용액을 수용시키는 것인, DNA 처리 장치.
제5항에 있어서,
상기 카세트의 하부에 위치하고, 상기 제2열의 최전방 처리 칸에 수용된 상기 DNA Assay 공정을 거친 대상체 용액을 확인하기 위한 광학 센서; 및
상기 PCR 처리 영역과 연동하여 상기 PCR 처리 영역에 유입된 대상체 용액에 대하여 PCR 처리를 수행하는 PCR 처리부,
를 더 포함하는, DNA 처리 장치.
제5항에 있어서,
상기 실험 키트 상에서 상기 제1열 및 제2열을 따라 전후 방향으로 이동 가능하고, 상기 DNA 추출 공정 중에 자성 처리를 위한 복수의 자성체를 포함하는 마그네틱 모듈,
을 더 포함하는, DNA 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 카세트에는 복수의 실험 키트가 장착되고,
상기 피펫팁 준비부는 하나의 실험 키트마다 DNA 처리 공정을 수행하기 위한 제1피펫팁 및 제2피펫팁을 수용하는 것인, DNA 처리 장치.
제8항에 있어서,
상기 실험 키트의 제1열의 처리 칸과 제2열의 처리 칸은 서로 다른 공정이 수행되고,
상기 서로 다른 공정은 면역 반응 공정과 분자 진단 공정을 포함하는 것인, DNA 처리 장치.
제9항에 있어서,
상기 피펫팁 이송부는 상기 제1열의 처리 칸에서의 공정 수행을 위해 상기 제1피펫팁을 체결하고, 상기 제1열의 처리 칸에서의 공정 후 상기 제2열의 처리 칸에서의 공정 수행을 위해 상기 제2피펫팁을 체결하여 상기 실험 키트 상에서 이동하는 것인, DNA 처리 장치.