KR20220096143A - Immunoassay automation device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기존의 면역분석실험 시에 요구되는 여러 단계의 시료처리과정을 자동화하기 위한 면역분석실험 자동화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an immunoassay automation apparatus for automating the sample processing process of various steps required in the conventional immunoassay experiment.
(1) 관련 분야(1) Related fields
관련 분야는 면역분석실험으로서, 분석을 위한 시료를 마이크로 플레이트 표면에 부착한 상태에서 면역분석 실험을 수행할 때 시약의 분주, 인큐베이션, 워싱 등 반복적인 시료 처리과정이 요구되는 실험이다. 예를 들어, 도 1은 ELISA(Enzyme-Linked Immuno-Sorbent Assay) 과정들을 나타낸 것이다.A related field is immunoassay, an experiment that requires repeated sample processing such as dispensing of reagents, incubation, and washing when performing an immunoassay experiment with a sample for analysis attached to the surface of a microplate. For example, Figure 1 shows the ELISA (Enzyme-Linked Immuno-Sorbent Assay) procedures.
(2) 적용가능 제품 및 방법(2) Applicable products and methods
관련 제품 및 방법은 다양한 항원 결합물질 기반의 면역분석실험에 적용 가능하며, 이를 이용한 진단키트(kit)(바이러스 및 암 진단키트) 및 세포분석에 활용 가능하다. 예를 들어, 도 2는 (좌) 바이러스(virus) 및 (우) 암 진단에 활용되는 면역분석기법을 나타낸 것이다.Related products and methods can be applied to various antigen-binding material-based immunoassays, and can be used for diagnostic kits (virus and cancer diagnostic kits) and cell analysis using the same. For example, FIG. 2 shows (left) an immunoassay technique used for diagnosing a virus and (right) cancer.
(3) 향후 적용이 예상되는 분야(3) Areas expected to be applied in the future
관련 제품 및 방법은 ELISA 및 세포면역분석 등에 적용 가능하고, 예를 들어 슬라이드(slide) 글라스 표면 및 마이크로 플레이트 웰(well) 표면에 부착된 시료의 분석을 위하여 반복적인 시약 처리과정이 필요한 면역분석 실험에 적용 가능하다.Related products and methods are applicable to ELISA and cellular immunoassay, for example, immunoassay experiments that require repeated reagent treatment for analysis of samples attached to the slide glass surface and microplate well surface. is applicable to
(4) 가장 관련도가 높은 종래기술(4) the most relevant prior art
기존의 면역분석실험은 마이크로 플레이트 웰에 시약 분주와 워싱 과정의 반복을 수작업으로 진행하였다.In the conventional immunoassay, reagent dispensing and washing process were repeated manually in microplate wells.
면역분석실험을 자동화하기 위한 마이크로 플레이트 워셔(washer)의 경우, 장비에 마이크로 플레이트를 장착시키면 장비에 고정된 노즐에 플레이트의 위치를 조정하며, 웰 내부에 세척 시약을 주입하고 흡입하여 제거하는 과정을 반복 수행하여 마이크로 플레이트 웰의 워싱을 자동화하였다. 예를 들어, 도 3은 세척기능만 있는 마이크로 플레이트 워셔를 나타낸 것이다.In the case of a microplate washer for automating immunoassay experiments, when the microplate is mounted on the equipment, the position of the plate is adjusted with the nozzle fixed to the equipment, and the washing reagent is injected and suctioned into the well to remove it. Washing of the microplate wells was automated by repeating. For example, FIG. 3 shows a microplate washer having only a washing function.
자동화 ELISA 처리시스템은 장비에 내장된 로봇식 암(robot arm)을 이용하여 시약의 분주와 워싱 과정을 수행할 수 있도록 하였다.The automated ELISA processing system enables dispensing and washing of reagents using a robot arm built into the equipment.
(5) 종래기술의 문제점(5) Problems of the prior art
기존에 면역 분석법을 수행하고자 할 경우, 분석하고자 하는 시료를 마이크로 플레이트 표면에 부착한 후 시약을 분주하고, 반응 시간 동안 인큐베이션한 후 세척 시약으로 씻어내는 과정을 수 차례 반복하였다. 기존의 방법은 모두 실험자의 수 작업에 의해 진행되므로 오랜 시간과 노동력이 요구되며, 실험자의 숙련도에 따라 실험 결과의 재현성에 차이가 발생할 수 있는 문제점이 있다.In the case of performing the conventional immunoassay, the sample to be analyzed is attached to the surface of the microplate, the reagent is dispensed, incubated for a reaction time, and then washed with a washing reagent was repeated several times. Since all existing methods are performed manually by the experimenter, a long time and labor are required, and there is a problem that a difference may occur in the reproducibility of the experiment result depending on the skill of the experimenter.
기존의 면역분석법 실험의 문제를 해결하기 위해, 마이크로 플레이트 워셔 및 ELISA 워크스테이션(workstation) 등의 자동화 장비가 제시되었다. 하지만, 이와 같은 장비는 마이크로 플레이트를 부피가 큰 외부 장비에 장착하여 사용해야 하므로, 공간 활용도가 떨어진다. 또한, 웰에 시약을 분주하고 워싱하기 위해 마이크로 플레이트 커버를 열고 닫는 과정에서 샘플(sample)의 오염이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 예를 들어, 도 4는 세척 및 시약처리 기능을 갖춘 ELISA 워크스테이션을 나타낸 것이다.In order to solve the problems of conventional immunoassay experiments, automated equipment such as microplate washers and ELISA workstations have been proposed. However, since such equipment must be used by mounting the microplate on a bulky external equipment, space utilization is poor. In addition, there is a problem that contamination of the sample may occur in the process of opening and closing the microplate cover to dispense and wash the reagent in the well. For example, Figure 4 shows an ELISA workstation with wash and reagent handling functions.
본 발명의 목적은 실험 소요 시간과 노동력을 줄이고, 실험자의 숙련도에 따른 실험 결과의 차이를 줄일 수 있으며, 부피가 작고, 샘플의 오염을 줄일 수 있는 면역분석실험 자동화 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an automated immunoassay apparatus capable of reducing the time and labor required for an experiment, reducing the difference in experimental results depending on the skill level of the experimenter, having a small volume, and reducing sample contamination.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 마이크로 플레이트 형태이고, 복수의 웰을 구비하는 하판; 하판 상부에 배치되고 자동화 기능이 부가된 마이크로 플레이트 커버 형태의 상판으로서, 상판의 하부에 배치되고 하판의 각 웰에 시약을 주입하는 시약 주입용 노즐, 상판의 하부에 배치되고 각 웰로부터 시약을 흡입하는 시약 흡입용 노즐, 상판의 내부에 배치되고 각 노즐과 연결되는 미세 유체 통로, 및 상판의 전면에 배치되고 미세 유체 통로와 연결되는 튜빙 결합부를 구비하는 상판; 상판의 튜빙 결합부와 튜빙을 통해 연결되는 펌프; 및 펌프와 튜빙을 통해 연결되는 시약 용기를 포함하는 분석실험 자동화 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is in the form of a microplate, the lower plate having a plurality of wells; An upper plate in the form of a microplate cover disposed on the upper part of the lower plate and with an added automation function, a reagent injection nozzle disposed on the lower part of the upper plate and injecting reagents into each well of the lower plate, and a reagent injection nozzle disposed on the lower part of the upper plate and sucking reagents from each well an upper plate having a reagent suction nozzle, a microfluidic passage disposed inside the upper plate and connected to each nozzle, and a tubing coupling part disposed in front of the upper plate and connected to the microfluidic passage; a pump connected to the tubing coupling part of the upper plate through tubing; And it provides an assay automation device comprising a reagent vessel connected through the pump and tubing.
본 발명에서 하판은 하면에 배치되고 광경화성 접착제가 주입되는 홈을 구비하고, 광경화성 접착제를 통해 커버글라스와 결합 가능하다.In the present invention, the lower plate is disposed on the lower surface and has a groove into which the photocurable adhesive is injected, and can be coupled to the cover glass through the photocurable adhesive.
본 발명에서 하판은 웰 둘레에 형성되고 경사면을 갖는 단차 영역을 구비하며, 시약 주입용 노즐은 단차 영역에 배치될 수 있다.In the present invention, the lower plate is formed around the well and has a stepped region having an inclined surface, and the reagent injection nozzle may be disposed in the stepped region.
본 발명에서 하판은 웰의 일측에 형성되는 홀을 구비하고, 시약 흡입용 노즐은 홀에 삽입될 수 있다.In the present invention, the lower plate has a hole formed on one side of the well, and the reagent suction nozzle can be inserted into the hole.
본 발명에서 시약 주입용 노즐은 웰 한 개당 복수 개로 배치되고, 시약 흡입용 노즐은 웰 한 개당 적어도 한 개로 배치되고, 각각의 노즐은 모두 개별적인 시약 주입용과 시약 흡입용 미세 유체 통로를 통해 개별적인 시약 주입용과 시약 흡입용 튜빙 결합부와 연결될 수 있다.In the present invention, a plurality of reagent injection nozzles are arranged per well, and at least one reagent suction nozzle is arranged per well, and each nozzle is individually injected through a microfluidic passage for reagent injection and reagent suction. It may be connected to a tubing coupling for inhalation of solvents and reagents.
본 발명에서 웰 한 개당 배치되는 한 세트의 노즐과 동일한 수를 갖는 한 세트의 튜빙 결합부가 상판의 중앙에 단일 세트로 형성되고, 단일 세트의 튜빙 결합부로부터 웰의 개수만큼 미세 유체 통로가 분기될 수 있다.In the present invention, a set of tubing coupling portions having the same number as a set of nozzles disposed per well are formed as a single set in the center of the upper plate, and the microfluidic passages are divided by the number of wells from the single set of tubing coupling portions. can
본 발명에서 하나의 튜빙 결합부로부터 분기된 복수의 미세 유체 통로는 튜빙 결합부로부터 노즐까지의 길이와 구조가 동일하여 각 웰로 동일 양의 시약이 주입 또는 흡입될 수 있다.In the present invention, the plurality of microfluidic passages branched from one tubing coupling part have the same length and structure from the tubing coupling part to the nozzle, so that the same amount of reagent can be injected or sucked into each well.
본 발명에서 상판은 3D 프린팅을 통해 제작되고, 단일 세트의 튜빙 결합부로부터 시작되는 미세 유체 통로의 분기 수를 증감함으로써, 웰의 개수가 다른 하판에도 적용 가능하다.In the present invention, the upper plate is manufactured through 3D printing, and by increasing or decreasing the number of branches of the microfluidic passage starting from a single set of tubing couplings, it is applicable to the lower plate having a different number of wells.
본 발명에서 펌프는 다이어프램식 마이크로 워터펌프이고, 펌프 및 용기 각각의 개수는 튜빙 결합부의 개수와 동일하며, 펌프는 유입부와 배출부를 각각 갖는 시약 주입 펌프 및 시약 배출 펌프로 구분되고, 용기는 시약 저장 용기 및 시약 배출 용기로 구분되며, 시약 주입 펌프의 유입부와 시장 저장 용기 및 시약 주입 펌프의 배출부와 시약 주입용 튜빙 결합부가 각각 튜빙으로 연결되고, 시약 배출 펌프의 배출부와 시장 배출 용기 및 시약 배출 펌프의 유입부와 시약 흡입용 튜빙 결합부가 각각 튜빙으로 연결될 수 있다.In the present invention, the pump is a diaphragm type micro water pump, the number of pumps and containers is the same as the number of tubing coupling parts, and the pump is divided into a reagent injection pump and a reagent discharge pump each having an inlet and an outlet, and the container is a reagent It is divided into a storage vessel and a reagent discharging vessel, and the inlet of the reagent inlet pump, the outlet of the market storage vessel and the reagent infusion pump, and the reagent injection tubing coupling unit are respectively connected by tubing, the outlet of the reagent discharging pump and the market discharging vessel And the inlet of the reagent discharge pump and the reagent suction tubing coupling portion may be connected to each other by tubing.
본 발명에서 시약은 반응 시약 및 세척 시약으로 구분되고, 시약 배출 펌프의 작동에 의해 각 웰 내부의 반응 완료 시약 또는 세척 시약은 각 웰의 흡입용 노즐을 통해 제거되고, 동시에 시약 주입 펌프의 작동에 의해 세척 시약 주입용 노즐을 통해 세척 시약이 분주되어 세척 시약이 계속적으로 흐르면서 웰 내부 세척을 가능하게 한다.In the present invention, the reagent is divided into a reaction reagent and a washing reagent, and the reaction completion reagent or washing reagent inside each well is removed through the suction nozzle of each well by the operation of the reagent discharge pump, and at the same time, the reagent injection pump is operated The washing reagent is dispensed through the nozzle for injection of the washing reagent by means of a continuous flow of the washing reagent, enabling washing of the inside of the well.
본 발명에서 커버글라스 표면에 분석 시료를 부착하고 커버글라스를 하판 하면에 결합시킨 후, 하판 위에 상판을 덮고 펌프를 작동시키되, 수행하고자 하는 분석실험 프로토콜에 따라 펌프의 작동 시간을 설정함으로써, 시약의 분주와 인큐베이션 및 워싱의 처리과정을 자동으로 처리할 수 있다.In the present invention, after attaching the analyte sample to the surface of the cover glass and bonding the cover glass to the lower surface of the lower plate, the upper plate is covered on the lower plate and the pump is operated. By setting the operation time of the pump according to the assay protocol to be performed, the reagent Dispensing, incubation, and washing can be handled automatically.
본 발명에 따른 면역분석실험 자동화 장치는 마이크로 플레이트에서 수행하는 면역분석 실험 시 특별한 기능이 없던 기존의 마이크로 플레이트 커버에 면역분석 실험의 자동화를 위한 기능을 부가하였다. 구체적으로, 마이크로 플레이트 커버 자체에 시약을 분주하고 흡입할 수 있는 미세 유체 통로와 노즐이 존재함으로써, 시료가 준비된 플레이트에 커버를 닫은 이후 모든 실험과정에서 커버의 오픈 없이 마이크로 플레이트 웰에 시약의 분주와 인큐베이션 및 워싱 과정을 자동화할 수 있다. 따라서, 실험 소요 시간과 노동력을 줄이고, 실험자의 숙련도에 따른 실험 결과의 차이를 줄일 수 있다. 또한, 마이크로 플레이트 커버 자체를 실험의 자동화 장치로 사용함으로써 부피가 작고, 시료처리과정 전반에 걸쳐 커버의 오픈 없이 면역분석이 가능하여 샘플의 오염을 줄일 수 있는 특징이 있다.The immunoassay test automation apparatus according to the present invention adds a function for automating the immunoassay experiment to the existing microplate cover, which had no special function during the immunoassay experiment performed on the microplate. Specifically, microfluidic passages and nozzles for dispensing and inhaling reagents exist in the microplate cover itself, so that after closing the cover on the plate where the sample is prepared, dispensing and dispensing reagents into the microplate wells without opening the cover in all experimental procedures Incubation and washing processes can be automated. Therefore, it is possible to reduce the time and labor required for the experiment, and to reduce the difference in experimental results according to the skill level of the experimenter. In addition, since the microplate cover itself is used as an automated device for the experiment, the volume is small, and immunoassay can be performed without opening the cover throughout the sample processing process, thereby reducing sample contamination.
도 1은 ELISA 과정들을 나타낸 것이다.
도 2는 (좌) 바이러스 및 (우) 암 진단에 활용되는 면역분석기법을 나타낸 것이다.
도 3은 세척기능만 있는 마이크로 플레이트 워셔를 나타낸 것이다.
도 4는 세척 및 시약처리 기능을 갖춘 ELISA 워크스테이션을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 면역분석법 자동화 장치 중 상판의 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 면역분석법 자동화 장치 중 하판의 평면도로서, 상부 도면은 하판의 상면 쪽을 나타내고, 하부 도면은 하판의 하면 쪽을 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 면역분석법 자동화 장치의 정면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 면역분석법 자동화 장치의 측면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 면역분석법 자동화 장치의 시약 주입 동작 상태도이다.
도 10은 본 발명에 따른 면역분석법 자동화 장치 중 하판의 정면도이다.1 shows the ELISA procedures.
2 shows (left) an immunoassay technique used for diagnosing viruses and (right) cancer.
3 shows a microplate washer having only a washing function.
4 shows an ELISA workstation with washing and reagent handling functions.
5 is a plan view of the upper plate of the automated immunoassay method according to the present invention.
6 is a plan view of the lower plate of the automated immunoassay method according to the present invention, wherein the upper view shows the upper side of the lower plate, and the lower view shows the lower side of the lower plate.
7 is a front view of an automated immunoassay method according to the present invention.
8 is a side view of an automated immunoassay method according to the present invention.
9 is a state diagram of a reagent injection operation of the automated immunoassay method according to the present invention.
10 is a front view of the lower plate of the automated immunoassay method according to the present invention.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 장치는 시료가 부착될 수 있는 커버 글라스(cover glass) 바닥으로 이루어진 마이크로 플레이트(micro-plate) 및 자동화 기능이 부가된 마이크로 플레이트 커버를 포함하고, 마이크로 플레이트 커버 내부에는 시약의 분주를 위한 채널(channel)이 존재하며, 커버의 하부에는 시약의 토출 또는 흡입을 위한 노즐(nozzle)이 존재하고, 마이크로 플레이트 커버 자체를 자동화 장치로 사용함으로써 커버의 오픈(open) 없이 시약의 분주와 인큐베이션(incubation) 및 워싱(washing) 등의 면역분석실험 시료처리과정을 자동화할 수 있는 장치에 관한 것이다.The device according to the present invention includes a micro-plate consisting of a bottom of a cover glass to which a sample can be attached and a micro-plate cover with an automation function added, and a reagent is dispensed inside the micro-plate cover. There is a channel for dispensing and incubating reagents without opening the cover by using the microplate cover itself as an automated device. It relates to a device capable of automating the immunoassay sample processing process, such as (incubation) and washing (washing).
도 5 내지 9를 참고하면, 본 발명에 따른 분석실험 자동화 장치는 상판(100), 하판(200), 펌프(300), 용기(400) 등으로 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 분석실험 자동화 장치는 면역분석실험(ELISA, 세포면역분석 등), PCR(Polymerase Chain Reaction) 등에 적용 가능하고, 이를 이용한 진단키트 및 세포분석 등에 활용 가능하다. 특히, 면역분석실험 자동화 장치는 마이크로 플레이트에서 수행하는 면역분석 실험과정을 자동화하기 위한 장치로서, 분석 시료의 부착을 위한 커버 글라스를 결합하여 제작한 마이크로 플레이트 형태의 하판(200)과 면역분석실험 시료 분주 채널이 포함된 마이크로 플레이트 커버인 상판(100)을 포함한다.5 to 9 , the apparatus for automating analysis experiments according to the present invention may include an
도 5 등을 참고하면, 상판(100)은 마이크로 플레이트인 하판(200) 상부에 배치되고 자동화 기능이 부가된 마이크로 플레이트 커버 형태로서, 튜빙(tubing) 결합부(110), 미세 유체 통로(120), 노즐(130) 등을 구비할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
튜빙 결합부(110)는 튜빙(500)이 결합되는 커넥터(connector)로서 역할을 한다. 튜빙 결합부(110)는 상판(100)의 전면(정면)에 약간 돌출된 형태로 배치되고, 내부적으로는 미세 유체 통로(120)와 연결되면서, 외부적으로는 튜빙(500)을 통해 펌프(300)와 연결될 수 있다.The
도 7을 참고하면, 튜빙 결합부(110)는 세트 단위로 구성될 수 있고, 하나의 세트는 복수의 시약 주입(분주 또는 공급)용 튜빙 결합부(111a, 111b, 111c, 111d, 111e) 및 적어도 하나의 시약 흡입(또는 배출)용 튜빙 결합부(112)로 구성될 수 있다. 한 세트 내에서 시약 주입용 튜빙 결합부(111a~111e)의 개수는 예를 들어, 2 내지 10개, 3 내지 8개, 또는 4 내지 6개일 수 있다. 한 세트 내에서 시약 흡입용 튜빙 결합부(112)의 개수는 예를 들어 1 내지 3개, 1 내지 2개, 또는 1개일 수 있다. 한 세트 내에서 복수의 튜빙 결합부(111a~111e, 112)는 대략 원형을 이루도록 배치될 수 있다. 한 세트 내의 튜빙 결합부(111a~111e, 112)의 개수는 웰(204) 한 개당 배치되는 한 세트의 노즐(130) 내의 노즐 개수와 동일할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
시약 주입용 튜빙 결합부 (111a~111e)에 장착한 튜빙(500, 510)은 시장 저장 용기(410~450)와 연결되며, 시약 저장 용기(410~450)의 시약을 상판(100) 내부의 미세 유체 통로(120)로 주입하기 위한 것이다. 시약배출용 튜빙 결합부(112)에 장착된 튜빙(500, 510)은 하판(200)의 웰(204)에서 반응이 끝난 시약 또는 세척 시약을 배출시키기 위한 것이며, 시약 배출 용기(460)와 연결된다.The
도 7 등을 참고하면, 튜빙 결합부(110)는 펌프(300)와 용기(400)의 개수를 줄이면서 효율적인 유체 흐름을 제공하기 위해, 상판(100)의 중앙에 배치되는 하나의 세트, 즉 단일 세트로 구성될 수 있다. 그러나, 튜빙 결합부(110)의 개수, 위치, 배치, 크기 등은 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있다.Referring to FIG. 7 and the like, the
미세 유체 통로(120)는 상판(100)의 내부에 배치되어 각 튜빙 결합부(110)와 노즐(130)을 연결하는 통로 역할을 한다. 이와 같이, 상판(100)의 내부에는 하판(200)의 마이크로 플레이트 웰(204)에 동일한 양의 시약을 분주 및 흡입 가능한 미세 유체 통로(120)가 존재한다. 미세 유체 통로(120)는 상판(100)의 내부에서 수직방향 및 수평방향으로 배치될 수 있고, 구체적으로 서로 연결되거나 분기되는 복수 개의 수직 유로와 수평 유로의 조합으로 구성될 수 있다. 미세 유체 통로(120)의 직경은 특별히 제한되지 않고, 수 마이크로미터 내지 수 밀리미터의 범위에서 적절하게 선택될 수 있다.The
도 7 및 도 8을 참고하면, 미세 유체 통로(120)는 튜빙 결합부(110)와 마찬가지로 세트 단위로 구성될 수 있고, 하나의 세트는 복수의 시약 주입용 미세 유체 통로(121a, 121b, 121c, 121d, 121e) 및 적어도 하나의 시약 흡입용 미세 유체 통로(122)로 구성될 수 있다. 미세 유체 통로(120) 각각은 대응하는 개별적인 튜빙 결합부(110)와 독립적으로 연결될 수 있다.7 and 8 , the
미세 유체 통로(120)는 상판(100)의 중앙에 배치되는 단일 세트의 튜빙 결합부(110)로부터 웰(204)의 개수만큼 분기될 수 있다. 이 경우, 중앙의 튜빙 결합부(110)를 기준으로, 대략 좌우 대칭적으로 배치될 수 있다. 또한, 하나의 튜빙 결합부(110)로부터 분기된 복수의 미세 유체 통로(120)는 튜빙 결합부(110)로부터 노즐(130)까지의 길이와 구조가 동일하여 각 웰(204)로 동일 양의 시약이 주입 또는 흡입될 수 있다. 이와 같이, 한 튜빙결합부(110)에서 시작된 미세 유체 통로(120)는 길이와 구조가 동일한 복수의 미세 유체 통로(120)로 분기되어 상판(100) 하부의 노즐(130)로 연결될 수 있고, 따라서 한 튜빙 결합부(110)에서 주입된 시약은 각각의 웰(204)에 동일한 양으로 분주될 수 있다. 그러나, 미세 유체 통로(120)의 분기 수, 분기 구조, 유로 구조와 배치, 크기 등은 필요에 따라 적절하게 설정될 수 있다.The
노즐(130)은 상판(100)의 하부에 배치되어 하판(200)의 각 웰(204)에 시약을 주입하거나 각 웰(204)로부터 시약을 흡입하는 역할을 한다. 이와 같이, 상판(100)의 하부에는 웰(204)에 시약의 주입과 흡입을 위한 노즐(130)이 배치되어 있다.The
도 5를 참고하면, 노즐(130)은 미세 유체 통로(120) 및 튜빙 결합부(110)와 마찬가지로 세트 단위로 구성될 수 있고, 하나의 세트는 복수의 시약 주입용 노즐(131a, 131b, 131c, 131d, 131e) 및 적어도 하나의 시약 흡입용 미세 유체 통로(132)로 구성될 수 있다. 노즐(130) 각각은 대응하는 개별적인 미세 유체 통로(120) 및 튜빙 결합부(110)와 독립적으로 연결될 수 있다. 즉, 각각의 노즐(130)은 모두 개별적인 시약 주입용과 시약 흡입용 미세 유체 통로(120)를 통해 개별적인 시약 주입용과 시약 흡입용 튜빙 결합부(110)와 연결될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 노즐(131a)-미세 유체 통로(121a)-튜빙 결합부(111a)끼리, 노즐(131b)-미세 유체 통로(121b)-튜빙 결합부(111b)끼리, 노즐(131c)-미세 유체 통로(121c)-튜빙 결합부(111c)끼리, 노즐(131d)-미세 유체 통로(121d)-튜빙 결합부(111d)끼리, 노즐(131e)-미세 유체 통로(121e)-튜빙 결합부(111e)끼리, 노즐(132)-미세 유체 통로(122)-튜빙 결합부(112)끼리 연결될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
시약 주입용 노즐(131a~131e)은 웰(204) 한 개(한 세트)당 복수 개로 배치되는데, 한 세트 내에서 시약 주입용 노즐(131a~131e)의 개수는 예를 들어, 2 내지 10개, 3 내지 8개, 또는 4 내지 6개일 수 있다. 시약 흡입용 노즐(132)은 웰(204) 한 개(한 세트)당 적어도 한 개로 배치되는데, 한 세트 내에서 시약 흡입용 노즐(132)의 개수는 예를 들어 1 내지 3개, 1 내지 2개, 또는 1개일 수 있다. 웰(204) 한 개에 대해, 한 세트의 노즐(131a~131e, 132)은 웰(204)의 형상과 대응하여 대략 원형을 이루도록 배치될 수 있다. 노즐(130) 세트의 수는 웰(204)의 개수와 동일할 수 있다. 그러나, 노즐(130)의 개수, 위치, 배치, 크기 등은 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있다.The
도 5에 도시된 예시와 같이, 웰(204) 한 개당 시약 주입용 노즐 5개(131a, 131b, 131c, 131d, 131e) 및 시약 흡입용 노즐(132) 1개가 배치될 수 있다. 마이크로 플레이트 커버인 상판(100)을 덮었을 때, 시약 주입용 노즐 5개(131a~131e) 및 시약 흡입용 노즐(132) 1개가 각 웰(204) 지름 내부에 포함되도록 상판(100) 하부에 위치시킬 수 있다. 한 개의 웰(204)을 위해 구성되는 노즐(131a~131e, 132)은 모두 개별적인 튜빙 결합부(110)에서 분기된 것일 수 있다.As illustrated in FIG. 5 , five
상판(100)은 미세 유체 통로(120)가 끝나는 하면으로부터 아래쪽으로 연장되는 테두리 부재를 포함할 수 있고, 이에 따라 테두리 부재 안쪽으로는 하면으로부터 테두리 부재 하단까지 빈 공간이 형성될 수 있다. 시약 주입용 노즐(131a~131e)은 하면으로부터 돌출되어 빈 공간 내에 배치될 수 있고, 시약 흡입용 노즐(132)은 원활한 흡입을 위해 하면으로부터 테두리 부재 하단을 넘어서까지 더 길게 돌출될 수 있으며, 이에 따라 두 종류의 노즐 사이에는 높이 차이가 형성될 수 있다.The
상판(100)은 고분자 재료 등을 이용하여 3D 프린팅(printing)을 통해 제작될 수 있고, 단일 세트의 튜빙 결합부(110)로부터 시작되는 미세 유체 통로(120)의 분기 수를 증감함으로써, 웰(204)의 개수가 다른 하판(200)에도 적용 가능하다. 이와 같이, 하나의 시약 주입부(튜빙 결합부(110))에서 시작된 채널(미세 유체 통로(120))의 분기 수를 증감시켜 웰(204)의 개수가 다른 마이크로 플레이트 하판(200)에도 적용 가능하다.The
도 6 등을 참고하면, 하판(200)은 하나의 판으로 구성될 수 있다. 도 6에서 상부 도면은 하나의 하판(200)을 상면(200a) 쪽에서 바라본 것이고, 하부 도면은 하판(200)을 하면(200b) 쪽에서 바라본 것이다. 도 7과 도 8과 같이, 하판(200)의 상부는 하부보다 약간 짧은 길이와 폭을 가질 수 있고, 이에 따라 상판(100)의 테두리 부재는 하판(200)의 상부와 끼움 결합할 수 있다.Referring to FIG. 6 and the like, the
하판(200)은 복수의(바람직하게는 4개 이상의) 웰(204)을 구비한 마이크로 플레이트 형태일 수 있고, 그 하면에 커버글라스를 부착하여 면역분석실험을 위한 시약 반응 챔버(chamber)로 이용할 수 있다. 마이크로 플레이트는 분석 및 진단 실험 등에 사용되고 복수의 웰(204)을 갖는 마이크로 웰 플레이트를 의미할 수 있다. 하판(200)은 고분자 재료 등을 이용하여 사출 성형을 통해 제작될 수 있다.The
하판(200)은 복수의 웰(204)을 구비할 수 있다. 웰(204)의 수는 예를 들어 2 내지 10,000개일 수 있고, 더욱 구체적으로는 6, 12, 24, 48, 96, 384, 1,536, 3,456, 9,600개일 수 있다. 각 웰(204)은 수십 나노리터 내지 수 밀리리터의 액체 샘플을 수용할 수 있다. 각 웰(204)은 위에서 볼 때 원형으로 이루어진 것이 바람직하지만, 타원형과 다각형(사각형 등) 등의 다른 형상도 가능하다.The
하판(200)은 각 웰(204)마다 구획될 수 있다. 각 웰(204)은 하판(200)을 관통하여 형성될 수 있고, 하판(200)의 하부에 장착되는 커버 글라스에 의해 웰(204)의 하부가 밀폐되어 시약 수용 공간 및 시약 반응 챔버를 형성할 수 있다.The
하판(200)의 하면(200b)에는 홈(202)이 형성될 수 있는데, 이 홈(202)에는 광경화성 접착제가 주입될 수 있고, 이 광경화성 접착제를 통해 커버글라스와 결합 가능하다. 이와 같이, 하판(200)의 하면에 존재하는 홈(202)에 광경화성 접착제를 주입한 후 노광하여 커버글라스를 결합할 수 있어서, 분석하고자 하는 시료에 적합하게 표면 처리된 커버글라스의 결합이 가능하다.A
홈(202)의 형태는 웰(204)의 형태에 따라 달라질 수 있지만, 하나의 홈(202)이 웰(204) 둘레를 따라 형성될 수 있다. 구체적으로, 홈(202)은 웰(204)과 인접하게 웰(204) 둘레를 따라 형성되는 하나의 메인(main) 홈; 및 이 메인 홈의 둘레를 따라 일정 간격으로 배치되고 메인 홈으로부터 바깥 쪽으로 연장되는 다수(예를 들어, 5~20개)의 서브(sub) 홈으로 구성될 수 있다. 서브 홈들은 모두 메인 홈과 일체로 연결되고, 따라서 전체적으로는 하나의 일체형 홈으로 구성될 수 있다.The shape of the
도 6에서 확인할 수 있듯이, 홈(202)은 전체적으로 볼 때 태양 형상으로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 하나의 메인 홈에 다수의 서브 홈을 일체로 형성하여 커버글라스와의 결합력을 더욱 효과적으로 증가시킬 수 있다. 또한, 홈(202)과 웰(204) 사이에는 이들을 분리하는 격벽이 형성되어 홈(202)에 주입된 접착제가 웰(204)로 흘러 들어가는 것을 방지할 수 있다. 도면의 예시 이외에, 홈(202)의 형상과 크기 등은 필요에 따라 적절하게 설정될 수 있다.As can be seen in FIG. 6 , the
웰(204)의 일측에는 홀(hole)(203)이 형성될 수 있고, 이 홀(203)에 시약 흡입용 노즐(132)이 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다. 이와 같이, 웰(204)의 한쪽에는 상판(100)의 시약 흡입용 노즐(132)이 끼워질 수 있는 홀(203)이 존재함으로써, 커버 글라스와 노즐(132) 끝이 맞닿게 하여 웰(204) 내부에 있는 시약을 효과적으로 흡입하여 세척할 수 있다. 홀(203)은 시약 흡입용 노즐(132)의 위치, 개수, 형상, 크기와 대응되도록 형성될 수 있다. 홀(203)은 하판(200)을 관통하여 형성될 수 있고, 웰(204)과 직접 연결될 수 있다.A
하판(200)의 상면(200a) 쪽에서, 웰(204)의 둘레에는 단차(201)가 형성될 수 있는데, 복수의 시약 주입용 노즐(131a~131e)은 이 단차 영역(201)에 배치될 수 있다. 이와 같이, 웰(204)의 가장자리에는 단차(201)를 두어 상판(100)에서 시약이 주입될 때 커버글라스에 부착된 시료가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 시약 주입용 노즐(131a~131e)은 하판(200)의 웰(204) 가장자리에 단차(201)가 존재하는 부분에 위치하여 시약이 주입되므로 분석시료의 손상을 최소화할 수 있다. 시약 주입용 노즐(131a~131e)로부터 주입된 시약은 단차 영역(201)에 떨어진 후, 단차 영역(201)의 안쪽에 있는 웰(204)로 흘러 들어갈 수 있다. 시약 주입용 노즐(131a~131e)은 단차 영역(201)과 높이 방향으로 이격될 수 있다.On the
단차(201)는 하판(200)의 상면(200a)보다 낮은 높이에 있고, 웰(204)과 동일 높이에서 직접 연결될 수 있다. 단차(201)는 홀(203)을 제외하고 웰(204)의 전체 둘레에 걸쳐 형성될 수 있고, 웰(204)과 대응되는 형상으로 그리고 시약 주입용 노즐(131a~131e)과 대응되는 적절한 면적으로 형성될 수 있다. 시약이 잘 흘러갈 수 있도록, 단차 영역(201)에는 별도의 관통 홀이 형성될 수 있다.The
도 10을 참고하면, 단차 영역(201)은 경사면을 포함할 수 있다. 경사면은 단차 영역(201)의 전체에 걸쳐 형성되거나, 단차 영역(201)의 일부 영역에 형성될 수 있다. 경사면의 경사 각도는 예를 들어 10 내지 50도, 또는 20 내지 40도일 수 있다. 이와 같이, 단차 영역(201)에는 기울기(경사면)가 존재하고, 상판(100)의 시약 주입용 노즐(131a~131e)에서 토출된 시약이 기울기(경사면)가 있는 단차(201) 위로 떨어지도록, 시약 주입용 노즐(131a~131e)의 위치를 디자인하여 웰(204)에 부착되어있는 시료의 손상 없이 시약의 주입이 가능하다. 또한, 단차(201)에 기울기가 존재하기 때문에, 시약 주입용 노즐(131a~131e)에서 토출된 시약이 단차(201) 위에 고이지 않고 웰(204) 내부로 흘러 주입될 수 있어, 시료와의 반응이 정상적으로 일어날 수 있고, 시약의 워싱 과정에서도 잔여물이 단차(201) 부분에 고이지 않고 완전히 워싱될 수 있다.Referring to FIG. 10 , the stepped
도 9를 참고하면, 펌프(300)는 상판(100)의 튜빙 결합부(110) 및 시약 용기(400)와 튜빙(500, 510)을 통해 연결되어 상판(100)으로 시약을 주입하거나 상판(100)으로부터 시약을 흡입하여 배출하는 역할을 한다. 펌프(300)는 다이어프램식 마이크로 워터펌프(diaphragm micro water pump)일 수 있다. 펌프(300)의 개수는 튜빙 결합부(110)의 개수와 동일할 수 있다. 펌프(300)는 유입부(301)와 배출부(302)를 가질 수 있고, 시약 주입 펌프(310, 320, 330, 340, 350) 및 시약 배출 펌프(360)로 구분될 수 있다. 시약 주입 펌프(310~350)의 유입부(301)와 시장 저장 용기(410~450)가 튜빙(510)으로 연결될 수 있고, 시약 주입 펌프(310~350)의 배출부(302)와 시약 주입용 튜빙 결합부(111a~111e)가 튜빙(500)으로 연결될 수 있다. 또한, 시약 배출 펌프(360)의 배출부(302)와 시장 배출 용기(460)가 튜빙(510)으로 연결될 수 있고, 시약 배출 펌프(360)의 유입부(301)와 시약 흡입용 튜빙 결합부(112)가 튜빙(500)으로 연결될 수 있다.9, the
도 9를 참고하면, 시약 용기(400)는 주입용 시약을 저장하고 배출되는 시약을 수용하는 역할을 한다. 시약 용기(400)는 펌프(300)와 튜빙(510)을 통해 연결될 수 있다. 시약 용기(400)의 개수는 튜빙 결합부(110) 및 펌프(300)의 개수와 동일할 수 있다. 시약 용기(400)는 시약 저장 용기(410, 420, 430, 440, 450) 및 시약 배출 용기(460)로 구분될 수 있다. 시약은 반응 시약 및 세척 시약으로 구분될 수 있다. 시약 배출 펌프(360)의 작동에 의해 각 웰(204) 내부의 반응 완료 시약 또는 세척 시약은 각 웰(204)의 흡입용 노즐(132)을 통해 제거되고, 동시에 시약 주입 펌프(310~350)의 작동에 의해 세척 시약 주입용 노즐(131a~131e)을 통해 세척 시약이 분주되어 세척 시약이 계속적으로 흐르면서 웰(204) 내부 세척을 가능하게 한다.Referring to FIG. 9 , the
커버글라스 표면에 분석 시료를 부착하고 커버글라스를 하판(200) 하면에 결합시킨 후, 하판(200) 위에 상판(100)을 덮고 펌프(300)를 작동시키되, 수행하고자 하는 분석실험 프로토콜에 따라 펌프(300)의 작동 시간을 설정함으로써, 시약의 분주와 인큐베이션 및 워싱의 처리과정을 자동으로 처리할 수 있다.After attaching the analyte sample to the surface of the cover glass and bonding the cover glass to the lower surface of the
면역분석실험 자동화 장치의 작동은 면역분석법 실험의 시료처리과정인 시약의 분주, 인큐베이션, 워싱 과정의 자동화를 포함할 수 있다.The operation of the immunoassay automation apparatus may include automation of reagent dispensing, incubation, and washing processes that are sample processing processes of an immunoassay experiment.
시약의 분주는 다음과 같이 수행될 수 있다.Dispensing of the reagent may be performed as follows.
시약 저장 용기(410~450)와 다이어프램식 마이크로 워터펌프(310~350)의 유입부(301), 그리고 상판(100) 전면부의 튜빙 결합부(111a~111e)와 다이어프램식 마이크로 워터펌프(310~350)의 배출부(302)가 각각의 튜빙(500, 510)으로 연결된다. 워터펌프(310~350)를 작동시키면, 시약 저장 용기(410~450) 내부의 시약이 펌프(310~350)를 통과하여 상판(100) 내부의 미세 유체 통로(121a~121e)로 유입된다.The reagent storage container (410 to 450), the inlet 301 of the diaphragm-type micro water pump (310 to 350), and the tubing coupling parts (111a to 111e) of the front part of the
시약 분주용 튜빙 결합부(111a~111e)에서 시작되는 미세 유체 통로(121a~121e)는 복수 개(예를 들어, 4개)의 갈래로 분기되어 상판(100) 하부의 노즐(131a~131e)과 연결된다. 하나의 튜빙 결합부(111a~111e)에서 분기된 복수 개의 채널(121a~121e)은 튜빙 결합부(111a~111e)에서 노즐(131a~131e)까지의 길이와 구조가 동일하므로, 하나의 튜빙 결합부(111a~111e)에서 유입된 시약은 노즐(131a~131e)에서 각각의 웰(204)에 동일한 양으로 토출된다. 노즐(131a~131e)에서 토출된 시약은 웰(204) 가장자리의 단차(201)가 존재하는 부분에 낙하하기 때문에, 커버글라스 면에 부착되어 있는 분석시료에 영향을 미치지 않고 시약의 주입이 가능하다.The
웰(204)에서 반응이 완료된 시약의 세척 과정은 다음과 같이 수행될 수 있다.A process of washing the reagent in which the reaction is completed in the well 204 may be performed as follows.
상판(100) 전면부에 존재하는 복수 개(예를 들어, 6개)의 튜빙 결합부(110) 중 적어도 1개의 튜빙 결합부(112)는 웰(204) 내부의 반응 완료 시약 또는 세척 시약의 배출을 위한 것이다.At least one
시약 흡입용 튜빙 결합부(112)와 다이어프램식 마이크로 워터펌프(360)의 유체 유입부(301), 그리고 시약 배출 용기(460)와 다이어프램식 마이크로 워터펌프(360)의 유체 배출부(302)가 각각의 튜빙(500, 510)으로 연결된다.The reagent
워터펌프(360)를 작동시키면, 웰(204) 내부의 반응 완료 시약 또는 세척 시약은 각 웰(204)의 흡입용 노즐(132)을 통해 상판(100) 내부의 미세 유체 통로(122)로 유입된 후 펌프(360)를 통과하여 시약 배출 용기(460)로 배출된다.When the
이어서 세척 시약 주입용 노즐(131a)을 통한 세척 시약의 분주과정, 흡입용 노즐(132)을 통한 세척 시약의 제거 과정을 동시에 수행함으로써, 세척 시약이 계속적으로 흐르면서 웰(204) 내부의 잔류 시약을 세척하는 효과를 가진다.Then, by simultaneously performing the dispensing process of the washing reagent through the washing
따라서, 하판(200)의 커버 글라스 표면에 분석하기 위한 시료를 부착하고, 상판(100)을 덮은 후 수행하고자 하는 면역분석실험 프로토콜에 따라 다이어프램식 마이크로 워터펌프(300)의 작동 시간을 설정하여 면역분석 실험을 위한 시약의 분주, 인큐베이션, 워싱 등의 시약처리과정을 자동화할 수 있다.Therefore, by attaching a sample for analysis to the cover glass surface of the
요컨대, 본 발명에 따른 장치는 마이크로 플레이트에서 수행하는 면역분석 실험과정을 자동화하기 위한 장치로서, 마이크로 플레이트 형태의 하판(200)과 면역분석 실험과정 자동화 기능이 부가된 마이크로 플레이트 커버인 상판(100)을 포함하며, 마이크로 플레이트 커버(100)를 닫고 펌프(300)를 작동시키면, 시약의 분주, 인큐베이션, 워싱 과정의 면역분석실험 시료 처리과정을 자동으로 처리할 수 있는 면역분석실험 자동화 장치이다.In short, the device according to the present invention is a device for automating the immunoassay test process performed on the microplate, and the microplate-shaped
또한, 마이크로 플레이트 상판(100)의 내부에는 각 웰(204)로 동일 양의 시약을 분주할 수 있는 미세 유체 통로(120)가 존재하며, 상판(100) 하부에는 노즐(130)이 존재하여 마이크로 플레이트 웰(204)에 시약을 주입하거나 웰(204) 내부 시약을 흡입할 수 있도록 기능화될 수 있다.In addition, there is a
또한, 마이크로 플레이트 하판(200)의 웰(204) 가장자리에는 단차(201)가 존재하며, 상판(100) 하부의 시약 주입 노즐(131a~131e)의 위치를 웰(204) 가장자리에 단차(201)가 존재하는 부분에 위치하게 하여 시약 주입 시 분석 시료의 손상을 최소화하면서 시약을 주입 가능하다.In addition, a
또한, 복수 개의 시약 주입용 노즐(131a~131e) 및 적어도 1개의 시약 흡입용 노즐(132)이 웰(204) 한 개를 위해 구성되며, 각각의 노즐(130)은 모두 개별적인 튜빙 결합부(110)에서 분기되어 내부의 미세 유체 통로(120)를 거쳐 웰(204)에 시약을 주입 및 흡입 가능하다.In addition, a plurality of
또한, 상판(100)을 3D 프린팅을 통해 제작하되, 하나의 시약 주입부(110)에서 시작된 채널(120)의 분기 수를 증감시킴으로써, 웰(204)의 개수가 다른 마이크로 플레이트 하판(200)에도 적용 가능하다.In addition, the
또한, 시약 저장 용기(410~450)와 다이어프램식 마이크로 워터펌프(310~350)의 주입부(301)가 튜빙(510)으로 결합되어 있으며, 다이어프램식 마이크로 워터펌프(310~350)의 배출부(302)는 상판(100)의 튜빙 결합부(110)와 연결될 수 있다.In addition, the
또한, 워터펌프(360)를 작동시키면, 웰(204) 내부의 반응 완료 시약 또는 세척 시약은 각 웰(204)의 흡입용 노즐(132)을 통해 제거되고, 동시에 세척 시약 주입용 노즐(131a)을 통해 세척 시약이 분주되어 세척 시약이 계속적으로 흐르면서 웰(204) 내부 세척을 가능하게 한다.In addition, when the
또한, 하판(200)의 커버글라스 표면에 분석 시료를 부착하고, 상판(100)을 덮은 후 수행하고자 하는 면역분석실험 프로토콜에 따라 다이어프램식 마이크로 워터펌프(300)의 작동 시간을 설정하여 시약의 분주, 인큐베이션, 워싱 등의 시약처리과정이 필요한 면역분석 실험을 자동화할 수 있다.In addition, after attaching the analysis sample to the cover glass surface of the
이상과 같이, 마이크로 플레이트에서 수행하는 면역분석 실험 시 특별한 기능이 없던 기존의 마이크로 플레이트 커버에 면역분석 실험의 자동화를 위한 기능을 부가하였다. 마이크로 플레이트 커버(상판(100)) 자체에 시약을 분주하고 흡입할 수 있는 미세 유체 통로(120)와 노즐(130)이 존재한다. 시료가 준비된 플레이트(하판(200))에 커버(상판(100))를 닫은 이후 모든 실험과정에서 커버(상판(100))의 오픈 없이 마이크로 플레이트 웰(204)에 시약의 분주, 인큐베이션, 워싱 과정을 처리할 수 있다. 따라서, 기존의 수 작업으로 진행하는 방식에 비해 소요 시간과 노동력을 줄이고, 실험자의 숙련도에 따른 실험 결과의 차이를 줄일 수 있다. 또한, 마이크로 플레이트 커버(상판(100)) 자체를 실험의 자동화 장치로 사용함으로써, ELISA 워크스테이션 및 마이크로 플레이트 워셔와 같은 기존의 장비에 비해 부피가 작고, 시료처리과정 전반에 걸쳐 커버(상판(100))의 오픈 없이 면역분석실험이 가능하여 샘플의 오염을 줄일 수 있는 특징이 있다.As described above, a function for automating the immunoassay experiment was added to the existing microplate cover, which had no special function during the immunoassay experiment performed on the microplate. A
100: 상판, 110: 튜빙 결합부, 111a, 111b, 111c, 111d, 111e: 시약 주입용 튜빙 결합부, 112: 시약 흡입용 튜빙 결합부, 120: 미세 유체 통로, 121a, 121b, 121c, 121d, 121e: 시약 주입용 미세 유체 통로, 122: 시약 흡입용 미세 유체 통로, 130: 노즐, 131a, 131b, 131c, 131d, 131e: 시약 주입용 노즐, 132: 시약 흡입용 미세 유체 통로, 200: 하판, 200a: 상면, 200b: 하면, 201: 단차, 202: 홈, 203: 홀, 204: 웰, 300: 펌프, 301: 유입부, 302: 배출부, 310, 320, 330, 340, 350: 시약 주입 펌프, 360: 시약 배출 펌프, 400: 시약 용기, 410, 420, 430, 440, 450: 시약 저장 용기, 460: 시약 배출 용기, 500, 510: 튜빙100: upper plate, 110: tubing coupling part, 111a, 111b, 111c, 111d, 111e: reagent injection tubing coupling part, 112: reagent suction tubing coupling part, 120: microfluidic passageway, 121a, 121b, 121c, 121d, 121e: microfluidic passage for reagent injection, 122: microfluidic passage for reagent suction, 130: nozzle, 131a, 131b, 131c, 131d, 131e: nozzle for reagent injection, 132: microfluidic passage for reagent suction, 200: lower plate, 200a: upper surface, 200b: lower surface, 201: step, 202: groove, 203: hole, 204: well, 300: pump, 301: inlet, 302: outlet, 310, 320, 330, 340, 350: reagent injection pump, 360: reagent drain pump, 400: reagent vessel, 410, 420, 430, 440, 450: reagent storage vessel, 460: reagent drain vessel, 500, 510: tubing
Claims (11)
하판 상부에 배치되고 자동화 기능이 부가된 마이크로 플레이트 커버 형태의 상판으로서, 상판의 하부에 배치되고 하판의 각 웰에 시약을 주입하는 시약 주입용 노즐, 상판의 하부에 배치되고 각 웰로부터 시약을 흡입하는 시약 흡입용 노즐, 상판의 내부에 배치되고 각 노즐과 연결되는 미세 유체 통로, 및 상판의 전면에 배치되고 미세 유체 통로와 연결되는 튜빙 결합부를 구비하는 상판;
상판의 튜빙 결합부와 튜빙을 통해 연결되는 펌프; 및
펌프와 튜빙을 통해 연결되는 시약 용기를 포함하는 분석실험 자동화 장치.a lower plate in the form of a microplate and having a plurality of wells;
An upper plate in the form of a microplate cover placed on the upper part of the lower plate and with an added automation function, a reagent injection nozzle disposed on the lower part of the upper plate and injecting reagents into each well of the lower plate, and a reagent injection nozzle disposed on the lower part of the upper plate and sucking reagents from each well an upper plate having a reagent suction nozzle, a microfluidic passage disposed inside the upper plate and connected to each nozzle, and a tubing coupling part disposed on the front surface of the upper plate and connected to the microfluidic passage;
a pump connected to the tubing coupling part of the upper plate through tubing; and
An assay automation device comprising a pump and reagent vessels connected via tubing.
하판은 하면에 배치되고 광경화성 접착제가 주입되는 홈을 구비하고, 광경화성 접착제를 통해 커버글라스와 결합 가능한 분석실험 자동화 장치.According to claim 1,
The lower plate is disposed on the lower surface and has a groove into which a photocurable adhesive is injected, and an assay automation device capable of bonding to a cover glass through a photocurable adhesive.
하판은 웰 둘레에 형성되고 경사면을 갖는 단차 영역을 구비하며, 시약 주입용 노즐은 단차 영역에 배치되는 분석실험 자동화 장치.According to claim 1,
The lower plate is formed around the well and has a stepped area having an inclined surface, and the reagent injection nozzle is disposed in the step area.
하판은 웰의 일측에 형성되는 홀을 구비하고, 시약 흡입용 노즐은 홀에 삽입되는 분석실험 자동화 장치.According to claim 1,
The lower plate has a hole formed on one side of the well, and a reagent suction nozzle is inserted into the hole.
시약 주입용 노즐은 웰 한 개당 복수 개로 배치되고, 시약 흡입용 노즐은 웰 한 개당 적어도 한 개로 배치되고, 각각의 노즐은 모두 개별적인 시약 주입용과 시약 흡입용 미세 유체 통로를 통해 개별적인 시약 주입용과 시약 흡입용 튜빙 결합부와 연결되는 분석실험 자동화 장치.According to claim 1,
A plurality of reagent injection nozzles are arranged per well, and at least one reagent aspiration nozzle is arranged per well, and each nozzle is each individual reagent injection and reagent suction through microfluidic passageways for individual reagent injection and reagent suction. An assay automation device that is connected to the tubing connector for use.
웰 한 개당 배치되는 한 세트의 노즐과 동일한 수를 갖는 한 세트의 튜빙 결합부가 상판의 중앙에 단일 세트로 형성되고, 단일 세트의 튜빙 결합부로부터 웰의 개수만큼 미세 유체 통로가 분기되는 분석실험 자동화 장치.6. The method of claim 5,
Automated assay in which a set of tubing coupling portions having the same number as a set of nozzles disposed per well are formed as a single set in the center of the upper plate, and microfluidic passages are branched from the single set of tubing couplings by the number of wells Device.
하나의 튜빙 결합부로부터 분기된 복수의 미세 유체 통로는 튜빙 결합부로부터 노즐까지의 길이와 구조가 동일하여 각 웰로 동일 양의 시약이 주입 또는 흡입되는 분석실험 자동화 장치.7. The method of claim 6,
A plurality of microfluidic passages branched from one tubing coupling part have the same length and structure from the tubing coupling part to the nozzle, so that the same amount of reagent is injected or sucked into each well.
상판은 3D 프린팅을 통해 제작되고, 단일 세트의 튜빙 결합부로부터 시작되는 미세 유체 통로의 분기 수를 증감함으로써, 웰의 개수가 다른 하판에도 적용 가능한 분석실험 자동화 장치.7. The method of claim 6,
The upper plate is manufactured through 3D printing, and by increasing or decreasing the number of branches of the microfluidic passage starting from a single set of tubing joints, the assay automation device can be applied to the lower plate with different number of wells.
펌프는 다이어프램식 마이크로 워터펌프이고, 펌프 및 용기 각각의 개수는 튜빙 결합부의 개수와 동일하며, 펌프는 유입부와 배출부를 각각 갖는 시약 주입 펌프 및 시약 배출 펌프로 구분되고, 용기는 시약 저장 용기 및 시약 배출 용기로 구분되며, 시약 주입 펌프의 유입부와 시장 저장 용기 및 시약 주입 펌프의 배출부와 시약 주입용 튜빙 결합부가 각각 튜빙으로 연결되고, 시약 배출 펌프의 배출부와 시장 배출 용기 및 시약 배출 펌프의 유입부와 시약 흡입용 튜빙 결합부가 각각 튜빙으로 연결되는 분석실험 자동화 장치.7. The method of claim 6,
The pump is a diaphragm-type micro water pump, the number of each of the pumps and containers is equal to the number of tubing coupling parts, and the pump is divided into a reagent injection pump and a reagent discharge pump each having an inlet and an outlet, and the container includes a reagent storage container and It is divided into a reagent discharging vessel, and the inlet of the reagent injection pump and the outlet of the market storage vessel and reagent infusion pump and the reagent injection tubing coupling are respectively connected by tubing, and the discharging portion of the reagent discharging pump and the market discharging vessel and reagent discharge An assay automation device in which the inlet of the pump and the coupling part of the reagent suction tubing are respectively connected by tubing.
시약은 반응 시약 및 세척 시약으로 구분되고, 시약 배출 펌프의 작동에 의해 각 웰 내부의 반응 완료 시약 또는 세척 시약은 각 웰의 흡입용 노즐을 통해 제거되고, 동시에 시약 주입 펌프의 작동에 의해 세척 시약 주입용 노즐을 통해 세척 시약이 분주되어 세척 시약이 계속적으로 흐르면서 웰 내부 세척을 가능하게 하는 분석실험 자동화 장치.10. The method of claim 9,
Reagents are divided into reaction reagents and washing reagents, and the reaction completion reagent or washing reagent inside each well is removed through the suction nozzle of each well by the operation of the reagent discharge pump, and the washing reagent is simultaneously operated by the reagent injection pump An assay automation device that dispenses wash reagents through an injection nozzle to enable rinsing of the inside of the wells with a continuous flow of wash reagents.
커버글라스 표면에 분석 시료를 부착하고 커버글라스를 하판 하면에 결합시킨 후, 하판 위에 상판을 덮고 펌프를 작동시키되, 수행하고자 하는 분석실험 프로토콜에 따라 펌프의 작동 시간을 설정함으로써, 시약의 분주와 인큐베이션 및 워싱의 처리과정을 자동으로 처리하는 분석실험 자동화 장치.According to claim 1,
After attaching the analyte sample to the surface of the cover glass and bonding the cover glass to the lower surface of the lower plate, cover the upper plate on the lower plate and operate the pump, by setting the operation time of the pump according to the assay protocol to be performed, dispensing and incubating the reagent and an assay automation device that automatically handles the washing process.
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KR1020200188340A KR102591840B1 (en) | 2020-12-30 | 2020-12-30 | Immunoassay automation device |
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JP2008518225A (en) * | 2004-10-27 | 2008-05-29 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Fluid container composed of two plates |
JP2012173059A (en) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Hitachi High-Technologies Corp | Analyzer |
KR20200067276A (en) * | 2018-12-03 | 2020-06-12 | 광운대학교 산학협력단 | Microfluidic adapter |
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2020
- 2020-12-30 KR KR1020200188340A patent/KR102591840B1/en active IP Right Grant
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