KR20220107265A - 유체 시스템 및 유체 시스템을 포함하는 샘플 처리기 - Google Patents
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Abstract
본 개시내용은 샘플 처리기용 유체 시스템 및 유체 시스템을 포함하는 샘플 처리기에 관한 것이다. 유체 시스템은 샘플 라인, 처리 유체 라인, 진공 라인, 및 공기 펌프를 포함한다. 샘플 라인은 샘플 용기를 유동 셀 유닛의 샘플 포트와 연통시킨다. 처리 유체 라인은 시스 유체 용기를 유동 셀 유닛의 처리 유체 포트와 연통시킨다. 진공 라인은 유동 셀 유닛과 연통한다. 공기 펌프는 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트를 포함한다. 제1 출력 포트에서 가압 가스가 생성되고, 제1 출력 포트는 샘플 용기 및 시스 유체 용기와 연통한다. 제2 출력 포트에서 진공이 생성되고, 제2 출력 포트는 진공 라인을 통해 유동 셀 유닛의 진공 포트와 연통한다.
Description
본 개시내용은 샘플 처리기용 유체 시스템 및 유체 시스템, 예를 들어 유동 셀 분류기 또는 분석기를 포함하는 샘플 프로세서에 관한 것이다.
본 섹션의 내용은 단지 본 개시내용과 관련된 배경 정보를 제공하고, 반드시 종래 기술을 구성하는 것은 아니다.
분류기 또는 분석기가 종종 마이크로솜 또는 셀과 같은 샘플을 분석 및 분류하기 위해 사용된다. 유동 분류기 또는 분석기는 유체 이송 유닛, 유동 셀 유닛, 및 샘플 분석 또는 분류 유닛을 포함한다. 유체 이송 유닛은 샘플 및 시스(sheath) 유체 또는 세정 유체를 유동 셀 유닛으로 이송하고, 샘플이 처리되거나 유동 셀 유닛이 세정된 이후 생성되는 폐기 유체를 진공에 의해 흡인 또는 배출하기 위해 안정적인 압력 소스를 제공하도록 구성된다. 유동 셀 유닛에서, 시스 유체는 샘플을 감싸고 분석 또는 분류를 위해 유출된다. 샘플 분석 또는 분류 유닛은 샘플을 검출, 분석, 또는 분류하기 위한 광학 장치, 전기 장치, 등을 포함한다. 작동 전 또는 후에 또는 고장이 발생할 때, 유체 이송 유닛은 유동 셀 유닛을 세정하기 위해 세정 유체를 유동 셀 유닛으로 이송하고, 이후 세정 후에 생성된 폐기 유체를 배출할 수 있다.
유체 이송 유닛은 다양한 유체를 공급하기 위해 안정적인 압력 소스를 제공하도록 펌프를 사용하고, 폐기 유체를 배출하기 위해 진공을 제공하도록 다른 펌프를 사용한다. 그러나, 2개의 펌프의 크기 및 중량 그리고 진동의 제한으로 인해서, 2개의 펌프는 보통 기구 하우징 외부에 독립적으로 배치된다. 2개의 펌프(특히, 2개의 외부 펌프)는 분류기 또는 분석기가 더 큰 전체 크기, 더 무거운 중량, 및 더 높은 비용을 갖게 한다. 게다가, 2개의 펌프가 기구 하우징 외부에 위치되기 때문에, 운반 및 설치가 불편하다.
따라서, 관련 기술 분야에서는 콤팩트 구조, 저비용, 및 편리한 작동을 갖는 분류기 또는 분석기를 제공하는 것이 예상된다.
본 섹션은 본 개시내용의 전체 범위 또는 본 개시내용의 모든 특징의 전체 개시내용보다는, 본 개시내용의 전체적인 요약을 제공한다.
본 개시내용의 목적은 콤팩트 구조, 저비용 및 편리한 작동을 갖는 샘플 처리기용 유체 시스템을 제공하는 것이다.
본 개시내용의 목적은 콤팩트 구조, 저비용 및 편리한 작동을 갖는 샘플 처리기를 제공하는 것이다.
본 개시내용의 일 양태에 따르면, 샘플 처리기를 위한 유체 시스템이 제공된다. 유체 시스템은 샘플 라인, 처리 유체 라인, 진공 라인, 및 공기 펌프를 포함한다. 샘플 라인은 샘플 용기를 유동 셀 유닛의 샘플 포트에 연통시킨다. 처리 유체 라인은 시스 유체 용기를 유동 셀 유닛의 처리 유체 포트에 연통시킨다. 진공 라인은 유동 셀 유닛과 연통한다. 공기 펌프는 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트를 포함한다. 제1 출력 포트에서 가압 가스가 생성되고, 제1 출력 포트는 샘플 용기 및 시스 유체 용기와 연통한다. 제2 출력 포트에서 진공이 생성되고, 제2 출력 포트는 진공 라인을 통해 유동 셀 유닛의 진공 포트와 연통한다.
본 개시내용에 따른 유체 시스템은 진공 소스 및 압력 소스를 통합한 공기 펌프를 갖는다. 따라서, 공기 펌프를 포함하는 유체 시스템이 더 작은 총 설치 크기, 더 작은 총 중량을 가질 수 있고, 운반 및 조립이 용이하다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 진공 챔버가 진공 라인 내에 배치되고, 진공 챔버는 진공 챔버로부터 흡인된 폐기 유체가 폐기 유체 용기 내로 직접 배출되도록 공기 펌프를 통해 폐기 유체 용기와 연통한다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 공기 펌프의 제2 출력 포트는 진공 챔버의 저부에 연결된다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 진공 챔버가 진공 라인 내에 배치된다. 진공 챔버를 선택적으로 진공화하거나 가압하기 위해 공기 펌프의 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트와 진공 챔버 사이에 전환 밸브가 배치된다. 진공 챔버는 유체 라인을 통해 폐기 유체 용기와 연통한다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 유체 라인은 진공 챔버의 저부에 연결된다. 전환 밸브의 출구가 진공 챔버의 상부 부분에 연결된다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 전환 밸브가 처리 유체 라인 내에 배치되고, 전환 밸브는 시스 유체 용기 또는 세정 유체 용기를 유동 셀 유닛과 선택적으로 연통시키도록 구성된다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 전환 밸브는, 전환 밸브가 세정 유체 용기로 스위칭될 때, 공기 펌프의 제2 출력 포트에서 생성된 진공에 의해 세정 유체 용기 내의 세정 유체를 유동 셀 유닛으로 흡인하고; 세정 유체가 유동 셀 유닛으로 흡인된 후, 전환 밸브를 시스 유체 용기로 스위칭하고, 가스 펌프의 제1 출력 포트에서 생성된 가압 가스에 의해 유동 셀 유닛 내의 유체를 유동 셀 유닛의 분무 포트를 통해 외부로 분무하도록 구성된다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 유체 시스템은 폐기 유체 라인 및 폐기 유체 펌프를 더 포함한다. 폐기 유체 라인은 유동 셀 유닛의 분무 포트로부터 유출되는 폐기 유체를 폐기 유체 용기 내로 배출한다. 폐기 유체 펌프는 폐기 유체 라인 내에 배치된다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 유체 시스템은 시스 유체 압력 조정 장치 및 샘플 압력 조정 장치를 더 포함한다. 시스 유체 압력 조정 장치는 시스 유체 용기의 상류에 배치되며, 시스 유체 용기 내로 공급되는 가압 가스의 압력을 조정하도록 구성된다. 샘플 압력 조정 장치는 샘플 용기의 상류에 배치되고 샘플 용기에 공급되는 가압 가스의 압력을 조정하도록 구성된다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 유체 시스템은 시스 유체 용기로부터 유동 셀 유닛 내로 공급되는 시스 유체의 압력을 검출하도록 구성된 시스 유체 압력 센서를 더 포함한다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 시스 유체 압력 조정 장치는, 시스 유체 압력 센서에 의해 검출된 시스 유체의 압력에 따라, 시스 유체 용기에 공급되는 가압 가스의 압력을 자동으로 조정하도록 구성된다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 시스 유체 압력 센서는 시스 유체 라인에 배치된다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 시스 유체 압력 센서는 수직 방향으로 유동 셀 유닛으로부터 일정한 거리에 있는 위치에 위치설정된다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 시스 유체 압력 센서는 유동 셀 유닛 내에 배치된다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 유체 시스템은 시스 유체 용기 내에 배치되고 시스 유체의 유체 레벨을 검출하기 위해 사용되는 시스 유체 레벨 센서를 더 포함한다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 시스 유체 압력 조정 장치는, 시스 유체 레벨 센서에 의해 검출된 유체 레벨에 따라, 시스 유체 용기에 공급되는 가압 가스의 압력을 자동으로 조정하도록 구성된다.
본 개시내용의 다른 양태에 따르면, 상기 유체 시스템 및 유동 셀 유닛을 포함하는 샘플 처리기가 제공된다.
본 개시내용에 따른 샘플 처리기는 상기 유체 시스템을 포함하고, 따라서 상기 유체 시스템과 동일한 장점을 갖는다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 유동 셀 유닛 및 공기 펌프는 하우징 내에 수용된다.
본 개시내용에 따른 몇몇 예에서, 공기 펌프는 진동 격리 장치를 통해 하우징에 연결된다.
첨부 도면을 참조한 이하의 설명을 통해서, 본 개시내용의 하나 이상의 실시예의 특징 및 장점이 더 용이하게 이해될 수 있을 것이고, 첨부 도면에서:
도 1a는 샘플 처리기의 기능 블록도이고;
도 1b는 본 개시내용의 실시예에 따른 샘플 처리기의 외관을 도시하는 3차원 개략도이고;
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른 공기 펌프의 외관을 도시하는 3차원 개략도이고;
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 샘플 처리 작동에서의 유체 유닛의 개략도이고;
도 4는 도 3과 유사하지만 세정 작동 상태인 유체 유닛의 개략도이고;
도 5는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 샘플 처리 작동에서의 유체 유닛의 개략도이고;
도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 유체 유닛의 시스 유체 압력 조정 구조체의 개략도이고;
도 7은 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 유체 유닛의 시스 유체 압력 조정 구조체의 개략도이고;
도 8은 본 개시내용의 또 다른 실시예에 따른 유체 유닛의 시스 유체 압력 조정 구조체의 개략도이다.
도 1a는 샘플 처리기의 기능 블록도이고;
도 1b는 본 개시내용의 실시예에 따른 샘플 처리기의 외관을 도시하는 3차원 개략도이고;
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른 공기 펌프의 외관을 도시하는 3차원 개략도이고;
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 샘플 처리 작동에서의 유체 유닛의 개략도이고;
도 4는 도 3과 유사하지만 세정 작동 상태인 유체 유닛의 개략도이고;
도 5는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 샘플 처리 작동에서의 유체 유닛의 개략도이고;
도 6은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 유체 유닛의 시스 유체 압력 조정 구조체의 개략도이고;
도 7은 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 유체 유닛의 시스 유체 압력 조정 구조체의 개략도이고;
도 8은 본 개시내용의 또 다른 실시예에 따른 유체 유닛의 시스 유체 압력 조정 구조체의 개략도이다.
본 개시내용은 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 통해 이하에 상세히 설명될 것이다. 복수의 첨부 도면에서, 유사한 참조 번호는 유사한 부분 및 구성요소를 나타낸다. 본 개시내용의 이하의 구체적인 설명은 단지 설명을 위한 것이고, 본 개시내용 및 그 적용예 또는 용도를 제한하지는 않는다. 본 명세서에 설명된 실시예는 포괄적인 것은 아니며, 단지 복수의 가능한 실시예 중 몇몇이다. 예시적인 실시예는 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 주지의 프로세스, 주지의 디바이스 구조, 및 주지의 기술이 상세하게 설명되지 않을 수 있다.
도 1a는 샘플 처리기(1)의 기능 블록도이다. 샘플 처리기(1)에 의해 분석되거나 분류된 샘플은 유기체의 세포 또는 체액을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 샘플 처리기(1)는 예로서 본 명세서에 설명된 특정 샘플에 제한되는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 샘플 처리기(1)는 유체 유닛(10), 유동 셀 유닛(20), 샘플 처리 유닛(30) 및 제어 유닛(40)을 포함한다.
유체 유닛(10)은 유동 셀 유닛(20)에 다양한 유체를 공급하고 유동 셀 유닛(20) 내의 유체를 배출하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 설명된 유체는 분석 또는 분류될 샘플, 시스 유체, 세정 유체, 폐기 유체, 등을 포함할 수 있다. 유체 유닛(10)은 유체를 이송하거나 유체를 배출하기 위한 다양한 펌프, 밸브, 압력 조정 장치, 센서 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 펌프는 샘플, 시스 유체, 또는 기타를 유동 셀 유닛(20)으로 이송하기 위해 가압 가스를 공급하기 위한 압력 펌프, 폐기 유체를 배출하기 위해 진공을 공급하기 위한 진공 펌프, 등을 포함할 수 있다.
다양한 유체, 특히 샘플 및 시스 유체는 유동 셀 유닛(20)으로 이송된다. 유동 셀 유닛(20)에서, 샘플은 시스 유체 내에 감싸지고 이후 처리를 위해 유동 셀 유닛(20)의 분무 포트를 통해 배출된다. 유동 셀 유닛(20)은 또한 일반적으로 노즐 유닛으로 지칭된다.
샘플 처리 유닛(30)은 시스 유체 내에 감싸지고 유동 셀 유닛(20)의 분무 포트를 통해 외부 분무된 샘플에 대한, 처리, 예컨대 검출, 분석 또는 분류를 수행한다. 샘플 처리 유닛(30)은 샘플 처리의 목적에 따라 다양한 광학 장치, 전기 장치, 및/또는 기계 장치를 포함할 수 있다.
제어 유닛(40)은 전체 샘플 처리기(1)의 구동을 제어하고, 특히, 유체 유닛(10) 및 샘플 처리 유닛(30)의 동작을 제어한다. 제어 유닛(40)은 회로 기판을 포함한다.
도 1b는 본 개시내용의 실시예에 따른 샘플 처리기의 외관을 도시하는 3차원 개략도이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 샘플 처리기(1)는 하우징(50)을 포함하고, 상기 유체 유닛(10), 유동 셀 유닛(20), 샘플 처리 유닛(30), 및 제어 유닛(40)은 샘플 처리기(1)에 통합 및 수용된다. 제어 유닛(40)은 하우징(50) 내부에 고정된 회로 기판을 포함하고, 따라서 도 1b에서는 보이지 않는다.
하우징(50)은 또한 프레임으로 지칭될 수 있고, 샘플 처리기(1)의 다양한 기능적 부분을 설치, 지지, 및 보호하기 위해 이용된다. 본 명세서에 개시된 하우징은 개별적으로 운반될 수 있는 일체형 부품을 지칭한다. 필요에 따라 하우징(50) 내부에 다양한 배플 또는 지지판이 제공될 수 있다. 배플 또는 지지판은 하우징(50)과 일체로 형성될 수 있거나, 별개로 형성되고 이어서 하우징(50)에 연결 또는 고정될 수 있다. 유리하게는, 더 작은 체적의 하우징(50)이 더 작은 공간을 점유하고, 더 작은 중량을 갖고, 이는 운반 등에 더 도움이 된다.
기존의 통상적인 샘플 처리기에서, 펌프의 크기 및 중량 그리고 진동의 제한으로 인해서, (전술한 바와 같은 압력 펌프 및 진공 펌프와 같은) 다양한 펌프가 보통 기구 하우징 외부에 독립적으로 배치된다. 이러한 방식으로, 전체 샘플 처리기는 더 큰 전체 크기, 더 무거운 중량, 및 더 높은 비용을 갖고, 운반 및 설치에 불편하다.
기존의 통상적인 샘플 처리기의 상기 문제를 기초로, 본 출원의 발명자는, 상기 압력 펌프 및 진공 펌프(설명의 용이함을 위해서, 간략히 공기 펌프로서 지칭된다)의 기능을 가지는 통합형 공기 펌프를 포함하는, 개선된 구조를 갖는 샘플 처리기를 제시한다. 공기 펌프는 하우징(50) 내부에 설치된다. 이러한 방식으로, 전체 샘플 처리기의 크기 및 중량이 상당히 감소될 수 있고, 또한 운반 및 설치가 편리하다.
도 2는 본 개시내용의 실시예에 따른 공기 펌프(11)의 외관을 도시하는 3차원 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 공기 펌프(11)가 진동 격리 장치(61)를 통해서 하우징(50)의 저부 플레이트(51) 상에 설치된다. 펌프(특히, 가압 가스를 공급하기 위한 압력 펌프)가 작동 중에 큰 진동을 생성시키고, 그에 따라 종종 기구 하우징 외부에 설치된다는 점이 잘 알려져 있다. 본 개시내용에 따른 샘플 처리기(1)에서, 진동 격리 장치(61)는 공기 펌프(11)의 작동 중에 생성된 진동이 하우징(50)에 전달되는 것을 방지하거나 하우징(50)에 전달된 진동을 최소 정도로 감소시켜, 이에 의해 샘플 처리에 거의 영향을 미치지 않을 수 있다.
공기 펌프(11)는 제1 출력 포트(11a) 및 제2 출력 포트(11b)를 포함하며, 가압 가스가 제1 출력 포트(11a)에서 생성되고, 진공이 제2 출력 포트(11b)에서 생성된다. 제1 출력 포트(11a) 및 제2 출력 포트(11b)가 공기 펌프(11)의 대향 측부들 상에 위치된다. 그러나, 공기 펌프(11)의 구조는 본 명세서에 설명된 기능을 달성할 수 있는 한 도시된 특정 예로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 샘플 처리 작동에서의 유체 유닛(100)의 개략도이다. 유체 유닛(100)은 유동 셀 유닛(20)으로 다양한 유체를 이송하고 유동 셀 유닛(20)으로부터 다양한 유체를 배출하도록 구성된다. 이를 위해, 유체 유닛(100)은 동력 소스의 작용 하에 다양한 유체 라인을 통해 다양한 유체 소스와 유동 셀 유닛(20)의 다양한 포트를 연통시킨다. 유동 셀 유닛(20)은 샘플을 수용하기 위한 샘플 포트(21), 시스 유체 또는 세정 유체와 같은 처리 유체를 수용하기 위한 처리 유체 포트(23), 폐기 유체 등을 흡인 또는 배출하기 위한 진공 포트(25), 및 샘플 등을 분무하기 위한 분무 포트(27)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 유체 유닛(100)은 공기 펌프(110)를 포함한다. 공기 펌프(110)는 유체 유닛(100)의 동력 소스, 구체적으로 압력 소스 및 진공 소스로서 기능한다. 공기 펌프(110)는 제1 출력 포트(111a) 및 제2 출력 포트(111b)를 포함한다. 가압 가스는 제1 출력 포트(111a)에서 생성되고 그에 따라 동력 소스가 제공된다. 진공은 제2 출력 포트(111b)에서 생성되고, 따라서 진공 소스가 제공된다.
제1 출력 포트(111a)는 유체 라인(129)을 통해 샘플 용기(120)와 연통한다. 처리될 샘플이 샘플 용기(120) 내에 수용된다. 샘플 용기(120)는 샘플 라인(121)을 통해 유동 셀 유닛(20)의 샘플 포트(21)와 연통한다. 이러한 방식으로, 공기 펌프(110)가 작동한 후에, 제1 출력 포트(111a)로부터 출력된 가압 가스는 유체 라인(129)을 통해 샘플 용기(120)로 진입한다. 가압 가스의 압력의 작용 하에서, 샘플 용기(120) 내의 샘플은 샘플 라인(121)을 통해서 유동 셀 유닛(20) 내로 펌핑된다.
제1 출력 포트(111a)는 유체 라인(139)을 통해 시스 유체 용기(130)와 연통한다. 시스 유체는 시스 유체 용기(130)에 수용된다. 시스 유체 용기(130)는 처리 유체 라인(131)을 통해 유동 셀 유닛(20)의 샘플 포트(23)와 유체 연통한다. 이러한 방식으로, 공기 펌프(110)가 작동한 후에, 제1 출력 포트(111a)로부터 출력된 가압 가스는 유체 라인(139)을 통해 시스 유체 용기(130)로 진입한다. 가압 가스의 압력의 작용 하에서, 시스 유체 용기(130) 내의 시스 유체는 처리 유체 라인(131)을 통해 유동 셀 유닛(20) 내로 펌핑된다.
샘플 제어 밸브(124)가 샘플 라인(121) 내에 배치될 수 있다. 샘플 제어 밸브(124)는 샘플 라인(121)의 연결 또는 분리를 제어하도록 구성되어, 이에 의해 샘플이 유동 셀 유닛(20)으로 펌핑되는 것을 허용 또는 방지한다. 유사하게, 처리 유체 제어 밸브(134)가 처리 유체 라인(131)에 배치될 수 있다. 처리 유체 제어 밸브(134)는 처리 유체 라인(131)의 연결 또는 분리를 제어하도록 구성되고, 이에 의해 처리 유체가 유동 셀 유닛(20)으로 펌핑되는 것을 허용 또는 방지한다. 처리 유체는 본 명세서에 설명된 시스 유체 및 세정 유체에 제한되는 것은 아니고, 요구되는 임의의 다른 액체를 포함할 수 있다. 샘플 제어 밸브(124) 및 처리 유체 제어 밸브(134)는, 예를 들어, 스위치 밸브, 일방향 밸브, 또는 임의의 다른 적합한 유형의 밸브일 수 있다.
샘플 압력 조정 장치(122)가 유체 라인(129)에 배치될 수 있다. 샘플 압력 조정 장치(122)는 샘플 용기(120)로 이송될 유체 라인(129) 내의 가압 가스의 압력을 조정하도록 구성된다. 예를 들어, 상이한 샘플 또는 상이한 처리 조건에 따라, 샘플 용기(120)로 이송되는 가압 가스의 압력은 샘플 압력 조정 장치(122)에 의해서 조정될 수 있고, 이에 의해 유동 셀 유닛(20)으로 펌핑되는 샘플의 속도 또는 양을 조정할 수 있다. 유사하게, 시스 유체 압력 조정 장치(132)는 유체 라인(139) 내에 배치될 수 있다. 시스 유체 압력 조정 장치(132)는 시스 유체 용기(130)로 이송될 유체 라인(139) 내의 가압 가스의 압력을 조정하도록 구성된다. 예를 들어, 시스 유체 용기의 위치, 시스 유체의 유체 레벨, 또는 처리 상태가 변할 때, 시스 유체 용기(130)로 이송되는 가압 가스의 압력은 시스 유체 압력 조정 장치(132)에 의해 조정될 수 있고, 이에 의해 유동 셀 유닛(20) 내로 펌핑되는 시스 유체의 속도 또는 양을 조정할 수 있다.
압력 챔버(112)가 제1 출력 포트(111a)의 출구 측에 배치될 수 있다. 제1 출력 포트(111a)로부터 배출된 가압 가스가 압력 챔버(112) 내에 저장될 수 있고, 압력 챔버(112) 내의 가압 가스가 샘플 용기(120) 및 시스 유체 용기(130)로 각각 이송된다.
제2 출력 포트(111b)는 진공 라인(111)을 통해 유동 셀 유닛(20)의 진공 포트(25)와 유체 연통한다. 또한, 제2 출력 포트(111b)는 유체 라인(119)을 통해 폐기 유체 용기(140)와 유체 연통한다. 이러한 방식으로, 공기 펌프(110)가 작동한 후에, 제2 출력 포트(111b)에서 생성된 진공으로 인해, 유동 셀 유닛(20) 내의 유체는 진공 라인(111) 및 유체 라인(119)을 통해 폐기 유체 용기(140)로 인출되어 배출된다.
기포제거 밸브(116)가 진공 라인(111)에 배치될 수 있다. 기포제거 밸브(116)는 샘플의 처리에 대한 영향을 방지하기 위해 유동 셀 유닛(20)의 기포를 제거하도록 구성된다. 진공 챔버(114)가 진공 라인(111)에 배치될 수 있다. 진공 챔버(114) 내의 폐기 유체가 폐기 유체 용기(140)로 직접 배출되는 것을 용이하게 하기 위해, 제2 출력 포트(111b)는 진공 챔버(114)의 저부에 연결될 수 있다. 진공 챔버(114)는 제2 출력 포트(111b)를 통해 폐기 유체 용기(140)와 연통할 수 있고, 따라서 진공 챔버(114)와 제2 출력 포트(111b) 사이에 밸브를 배치할 필요가 없다.
또한, 폐기 유체 용기(140) 내로의 폐기 유체의 중단되지 않은 수집을 보장하기 위해, 별도의 폐기 유체 라인(141)이 또한 배치될 수 있다. 폐기 유체 트랩(142)이 유동 셀 유닛(20)의 분무 포트(27) 아래에 배치될 수 있다. 폐기 유체 트랩(142)은 분무 포트(27)로부터 방출되는 처리된 폐기 유체를 폐기 유체 트랩(142) 내로 수집한다. 폐기 유체 라인(141)은 폐기 유체 트랩(142)을 폐기 유체 용기(140)와 유체 연통시킨다.
폐기 유체 펌프(160)가 폐기 유체 라인(141)에 배치될 수 있다. 폐기 유체 펌프(160)는 폐기 유체 트랩(142) 내에 수집된 폐기 유체를 폐기 유체 용기(140)로 펌핑하도록 구성된다. 별개의 폐기 유체 라인(141)이 샘플 처리기(1)의 작동 중에 폐기 유체를 연속적으로 배출할 수 있다. 이는 공기 펌프(110)가 폐기 유체를 흡인 및 배출할 수 없을 때 특히 유리하다.
전환 밸브(136)가 또한 처리 유체 라인(131)에 배치될 수 있다. 전환 밸브(136)는 상이한 처리 유체를 수용하는 용기를 유동 셀 유닛(20)과 선택적으로 연통시키도록 구성된다. 도 3에 도시된 예에서, 처리 유체 용기는 시스 유체 용기 및 세정 유체 용기를 포함한다. 따라서, 전환 밸브(136)는 시스 유체 용기(130) 또는 세정 유체 용기(150)를 유동 셀 유닛(20)과 선택적으로 연통시키도록 구성된다. 전환 밸브(136)는 예를 들어 3방향 밸브일 수 있고, 각각 시스 유체 용기(130) 또는 세정 유체 용기(150)에 연결되는 2개의 입구 및 유동 셀 유닛(20)에 연결되는 하나의 출구를 갖는다.
도 4는 도 3과 유사하지만 세정 작동 상태인 유체 유닛(100)의 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전환 밸브(136)는 세정 유체 용기(150)로 스위칭된다. 이때, 처리 유체 제어 밸브(134)가 개방되어 처리 유체 라인(131)을 연결하고, 즉, 세정 유체 용기(150)가 유동 셀 유닛(20)과 연통된다. 진공 라인(111)이 연결되고, 즉, 공기 펌프(110)의 제2 출력 포트(111b)가 유동 셀 유닛(20)과 연통한다. 이러한 방식으로, 유동 셀 유닛(20)(특히 유동 셀 유닛(20)의 상부 부분)을 세정하기 위해서, 세정 유체 용기(150) 내의 세정 유체가 공기 펌프(110)의 제2 출력 포트(111b)에서 생성된 진공에 의해서 유동 셀 유닛(20)으로 흡인된다. 이어서, 전환 밸브(136)가 시스 유체 용기(130)로 스위칭될 수 있고, 유동 셀 유닛(20) 내의 세정 유체가 공기 펌프(110)의 제1 출력 포트(111a)에서 생성된 가압 가스의 압력에 의해서 분무 포트(27)로부터 하향 분무되고, 이에 의해서 유동 셀 유닛(20)(특히 유동 셀 유닛(20)의 하부 부분)을 세정한다.
세정 요건에 따라서, 상기 진공 흡인 프로세스 및 압력 분무 프로세스가 여러 차례 반복될 수 있다. 진공 흡인 프로세스 및 압력 분무 프로세스는 미리 결정된 시간 간격으로 자동적으로 반복될 수 있다. 미리 결정된 시간 또는 반복 횟수는 제어 유닛의 프로그램에 미리 설정되거나 조작자에 의해 수동으로 입력될 수 있다.
도 4에 도시된 예에서, 세정 유체를 이송하기 위한 개별 펌프를 배치할 필요가 없고, 따라서 유체 유닛(100)은 간단화될 수 있어, 이에 의해 샘플 처리기의 크기, 중량, 및 비용을 추가 감소시킨다. 또한, 공기 펌프(110)를 세정 유체 용기(150)와 연통시킬 필요가 없고, 그에 따라 세정 유체 용기를 위한 강도 요건이 감소될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 예에 대하여, 폐기 유체 용기(140), 시스 유체 용기(130), 및 세정 유체 용기(150)가 각각 비교적 큰 체적을 갖는 경우, 이들은 샘플 처리기(1)의 하우징(50) 외측에 배치될 수 있고, 모든 다른 부품(샘플 용기(120)를 포함)은 샘플 처리기(1)의 하우징(50) 내에 통합될 수 있다. 각각의 용기가 작은 체적을 갖는 경우, 상기 모든 부분은 샘플 처리기(1)의 하우징(50)에 통합될 수 있다.
도 5는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 샘플 처리 작동에서의 유체 유닛(200)의 개략도이다. 유체 유닛(200)의 구조는 유체 유닛(100)의 구조와 유사하다. 유체 유닛(200)은 공기 펌프(210), 샘플 용기(220), 시스 유체 용기(230), 세정 유체 용기(250), 폐기 유체 용기(240), 폐기 유체 트랩(242), 폐기 유체 펌프(260), 샘플 라인(221), 처리 유체 라인(231), 진공 라인(211), 및 폐기 유체 라인(241)을 포함한다. 샘플 제어 밸브(224)가 샘플 라인(221)에 배치될 수 있다. 처리 유체 라인(231)에는 처리 유체 제어 밸브(234) 및 전환 밸브(236)가 구비될 수 있다. 진공 라인(211)에는 기포제거 밸브(216) 및 진공 챔버(214)가 구비될 수 있다. 샘플 압력 조정 장치(222)가 공기 펌프(210)와 샘플 용기(220) 사이에 배치될 수 있다. 시스 유체 압력 조정 장치(232)가 공기 펌프(210)와 시스 유체 용기(230) 사이에 배치될 수 있다. 유체 유닛(200)의 상기 부분은 유체 유닛(100)의 대응 부분과 유사한 기능 및 구조를 가지며, 따라서 그 상세한 설명은 생략된다.
유체 유닛(200)과 유체 유닛(100) 사이의 차이는, 공기 펌프(210)의 제2 출력 포트가 단지 진공을 생성시키는데 적합하고, 진공 챔버(214) 내의 유체를 폐기 유체 용기(240)로 배출하는데 적합하지 않다는 것이다. 유체 유닛(200)과 유체 유닛(100) 사이의 차이는 도 5를 참조하여 이하에 상세히 설명될 것이다.
진공 챔버(214) 내의 유체를 폐기 유체 용기(240) 내로 배출하기 위해, 유체 유닛(200)은 진공 챔버(214)로부터 폐기 유체 용기(240)와 유체 연통하는 개별 유체 라인(271)을 더 포함한다. 폐기 유체 밸브(272)는 유체 라인(271)의 연결 또는 분리를 제어하기 위해 유체 라인(271)에 배치될 수 있고, 이에 의해 진공 챔버(214) 내의 유체가 폐기 유체 용기(240) 내로 배출되는 것을 허용하거나 방지한다. 폐기 유체 밸브(272)는 예컨대 스위치 밸브 또는 일방향 밸브일 수 있다.
전환 밸브(218)는 진공 챔버(214)를 선택적으로 진공화 또는 가압하기 위해 공기 펌프(210)의 제1 출력 포트(211a) 및 제2 출력 포트(211b)와 진공 챔버(214) 사이에 배치된다. 전환 밸브(218)는 공기 펌프(210)의 제2 출력 포트(211b)에 연결된 입구, 압력 챔버(212)에 연결된 다른 입구, 및 진공 챔버(214)의 상부 부분에 연결된 출구를 포함하는 3방향 밸브일 수 있다. 압력 챔버(212)는 공기 펌프(210)의 제1 출력 포트(211a)와 샘플 용기(220) 및 시스 유체 용기(230) 사이에 배치된다.
전환 밸브(218)가 제2 출력 포트(211b)로 스위칭될 때, 유체는 진공에 의해 유동 셀 유닛(20)으로부터 흡인 및 배출된다. 전환 밸브(218)가 제1 출력 포트(211a)로 스위칭될 때, 진공 챔버(214) 내의 유체는 가압 가스의 압력의 작용 하에서 유체 라인(271)을 통해 폐기 유체 용기(240)로 배출된다.
유체 라인(271)은 진공 챔버(214)의 저부에 연결될 수 있고, 이는 진공 챔버(214) 내의 유체 배출에 유리하다. 전환 밸브(218)의 출구는 진공 챔버(214)의 상부 부분에 연결될 수 있고, 이는 진공 챔버(214)의 상부 공간 내로의 가압 가스의 배출을 용이하게 한다.
몇몇 유형의 샘플 처리기에 대해, 유체 압력의 변화는 샘플 처리에 큰 영향을 미칠 수도 있다. 따라서, 그러한 샘플 처리기에는 또한 압력 조정 장치, 예를 들어, 전술한 바와 같은 샘플 압력 조정 장치 및 시스 유체 압력 조정 장치가 구비될 수 있다. 본 개시내용에 따른 샘플 처리기(1)의 시스 유체 압력 조정 구조가 도 6 내지 도 8을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.
도 6은 본 개시내용의 실시예에 따른 유체 유닛의 시스 유체 압력 조정 구조(1000)의 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 시스 유체 용기(T)는 시스 유체 라인(즉, 상기 처리 유체 라인)(SL)을 통해 유동 셀 유닛(20)의 시스 유체 포트(23)와 연통한다. 유동 셀 유닛(20)은 시스 유체 용기(T) 위에 위치된다. 시스 유체 용기(T)의 저부벽을 기준면으로 간주하면, 시스 유체 용기(T) 내의 시스 유체 레벨(L)의 수직 높이는 h1이고, 유동 셀 유닛(20)의 시스 유체 포트(23)의 수직 높이는 h2이다. 시스 유체 레벨(L)과 시스 유체 포트(23) 사이의 높이 차이는 △h=h2-h1이다. 따라서, 시스 유체 레벨(L)과 시스 유체 포트(23) 사이에 중력 위치 에너지가 존재한다. 유체 레벨(L)에서의 시스 유체의 유체 유속은 V1이고, 시스 유체 포트(23)에서의 유체 유속은 V2이다. 따라서, 시스 유체 레벨(L)과 시스 유체 포트(23) 사이에 운동 에너지가 존재한다. 유체 레벨(L)에서의 시스 유체의 유속(V1)은 0에 근접하므로, 무시될 수 있다. 시스 유체 용기(T)의 유체 레벨(L)을 초과하는 가압 가스의 압력은 P1이며, 시스 유체 포트(23)에서의 시스 유체의 압력은 P2이다.
베르누이 방정식에 따르면, 압력 위치 에너지, 운동 에너지, 및 위치 에너지의 합은 변하지 않고 유지되어야 한다. 그러나, 샘플 처리기(1)의 구동이 시스 유체 레벨(L)을 떨어뜨리거나 시스 유체 용기의 위치를 수직 방향으로 변화시킬 때, 이에 따라 시스 유체 압력(P2) 또한 변화될 것이며, 이는 샘플의 처리에 영향을 미칠 수 있다. 시스 유체 압력(P2)을 일정한 값으로 유지하기 위해, 시스 유체 압력 조정 장치(1002)가 시스 유체 용기(T)의 상류측에 배치될 수 있다. 시스 유체 압력 조정 장치(1002)는 시스 유체 용기(T)에 진입될 가압 가스(G)의 압력(P1)을 조정하기 위해 전술한 바와 같이 구성된다.
도 6의 실시예에서, 시스 유체 압력 조정 구조(1000)는 시스 유체 라인(SL) 내에 배치된 시스 유체 압력 센서(1005)를 포함한다. 시스 유체 압력 센서(1005)는 시스 유체 용기(T)로부터 유동 셀 유닛(20)으로 공급되는 시스 유체의 압력을 검출하기 위해 사용된다. 시스 유체 압력 조정 장치(1002)는 시스 유체 압력 센서(1005)에 의해 검출된 시스 유체의 압력에 따라 자동으로 또는 수동으로 조정되고, 이에 의해 압력(P1)을 변화시킨다. 압력(P1)을 정확하게 조정하기 위해, 시스 유체 압력 센서(1005)와 유동 셀 유닛(20) 사이의 수직 방향의 거리는 변하지 않을 수 있다. 즉, 도 6의 △h1은 일정하다. 도시되지 않은 대안적인 예에서, 시스 유체 압력 센서(1005)는 시스 유체 포트(23)에 가까운 위치에 배치될 수 있다.
도 6의 예에 따르면, △h1의 값이 변하지 않기 때문에, 시스 유체 압력 센서(1005)에서의 시스 유체 압력은 시스 유체 포트(23)에서의 시스 유체의 압력(P2)을 정확하게 반영할 수 있다. 시스 유체 압력 센서(1005)에 의해 검출되는 압력이 변할 때, 압력 변화를 나타내는 정보가 (도 1a에 도시된 바와 같이) 제어 유닛(40)으로 피드백될 수 있다. 제어 유닛(40)은 정보에 따라 압력(P1)을 자동으로 조정하기 위해 시스 유체 압력 조정 장치(1002)를 제어할 수 있다. 조정된 압력(P1)은 시스 유체 압력 센서(1005)에 의해 검출된 압력 [즉, 압력(P2)]이 다시 원하는 값에 도달하게 하고, 이에 의해 샘플의 안정적인 처리 또는 검출을 보장한다.
도 7은 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 유체 유닛의 시스 유체 압력 조정 구조(2000)의 개략도이다. 시스 유체 압력 조정 구조(2000)와 시스 유체 압력 조정 구조(1000) 사이의 차이는 시스 유체 압력 센서를 배치하는 위치에 놓인다. 시스 유체 압력 조정 구조(2000)와 시스 유체 압력 조정 구조물(1000) 사이의 유사성을 상세히 설명하지는 않을 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 시스 유체 압력 조정 구조(2000)는 유동 셀 유닛(20) 내에 배치된 시스 유체 압력 센서(2005)를 포함한다. 따라서, 시스 유체 압력 센서(2005)에서의 시스 유체의 압력은 시스 유체 포트(23)에서의 시스 유체의 압력(P2)을 정확하게 반영할 수 있다. 시스 유체 압력 센서(2005)에 의해 검출되는 압력이 변할 때, 압력 변화를 나타내는 정보가 제어 유닛(40)에 피드백될 수 있다. 제어 유닛(40)은 정보에 따라, 압력(P1)을 자동으로 조정하기 위해 시스 유체 압력 조정 장치(2002)를 제어할 수 있고, 이에 의해 샘플의 안정적인 처리 또는 검출을 보장한다.
도 8은 본 개시내용의 또 다른 실시예에 따른 유체 유닛의 시스 유체 압력 조정 구조체(3000)의 개략도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 시스 유체 압력 조정 구조체(3000)는 시스 유체 레벨 센서(3005)를 포함한다. 시스 유체 레벨 센서(3005)는 시스 유체 용기(T) 내에 배치되고 그 내부의 시스 유체의 유체 레벨, 즉 h1을 검출하기 위해 사용된다. 압력(P2)의 변화값은 시스 유체 레벨 센서(3005)에 의해 검출된 유체 레벨에 의해 추정된다. 압력(P2)의 추정 변화값이 샘플의 처리에 영향을 줄 때, 시스 유체 압력 조정 장치(3002)는 압력(P1)을 자동으로 조정하도록 제어되어, 이에 의해 샘플의 안정적인 처리 또는 검출을 보장한다.
본 개시내용이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 개시내용은 본 명세서에 설명되고 도시된 특정 실시예에 제한되는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 청구범위에 의해 규정된 범주로부터 벗어나지 않고, 통상의 기술자는 예시적인 실시예에 다양한 변경을 행할 수 있다. 모순이 없다면, 다양한 실시예의 특징은 서로 조합될 수 있다. 대안적으로, 실시예의 특정 특징부가 또한 생략될 수도 있다.
Claims (19)
- 샘플 처리기용 유체 시스템이며,
샘플 용기를 유동 셀 유닛의 샘플 포트에 연통시키는 샘플 라인,
시스 유체 용기를 유동 셀 유닛의 처리 유체 포트에 연통시키는 처리 유체 라인,
유동 셀 유닛과 연통하는 진공 라인, 및
제1 출력 포트 및 제2 출력 포트를 포함하는 공기 펌프로서, 가압 가스가 제1 출력 포트에서 생성되고, 제1 출력 포트는 샘플 용기 및 시스 유체 용기와 연통하며, 진공이 제2 출력 포트에서 생성되고, 제2 출력 포트는 진공 라인을 통해 유동 셀 유닛의 진공 포트와 연통하는, 공기 펌프를 포함하는, 유체 시스템. - 제1항에 있어서, 진공 챔버가 진공 라인 내에 배치되고, 진공 챔버는 진공 챔버로부터 흡인된 폐기 유체가 폐기 유체 용기 내로 직접 배출되도록 공기 펌프를 통해 폐기 유체 용기와 연통하는, 유체 시스템.
- 제2항에 있어서, 공기 펌프의 제2 출력 포트는 진공 챔버의 저부와 연통하는, 유체 시스템.
- 제1항에 있어서, 진공 챔버가 진공 라인 내에 배치되고,
진공 챔버를 선택적으로 진공화 또는 가압하기 위해 공기 펌프의 제1 출력 포트 및 제2 출력 포트와 진공 챔버 사이에 전환 밸브가 배치되고,
진공 챔버는 유체 라인을 통해 폐기 유체 용기와 연통하는, 유체 시스템. - 제4항에 있어서, 유체 라인은 진공 챔버의 저부에 연결되고,
전환 밸브의 출구가 진공 챔버의 상부 부분에 연결되는, 유체 시스템. - 제1항에 있어서, 전환 밸브가 처리 유체 라인에 배치되고, 전환 밸브는 시스 유체 용기 또는 세정 유체 용기를 유동 셀 유닛과 선택적으로 연통시키도록 구성되는, 유체 시스템.
- 제6항에 있어서, 전환 밸브는,
전환 밸브가 세정 유체 용기로 스위칭될 때, 공기 펌프의 제2 출력 포트에서 생성된 진공에 의해 세정 유체 용기 내의 세정 유체를 유동 셀 유닛으로 흡인하고,
세정 유체가 유동 셀 유닛으로 흡인된 후, 전환 밸브를 시스 유체 용기로 스위칭하고, 가스 펌프의 제1 출력 포트에서 생성된 가압 가스에 의해 유동 셀 유닛 내의 유체를 유동 셀 유닛의 분무 포트를 통해 외부로 분무하도록 구성되는, 유체 시스템. - 제1항에 있어서,
유동 셀 유닛의 분무 포트로부터 유출되는 폐기 유체를 폐기 유체 용기 내로 배출하는 폐기 유체 라인, 및
폐기 유체 라인 내에 배치된 폐기 유체 펌프를 더 포함하는, 유체 시스템. - 제1항에 있어서,
시스 유체 용기의 상류에 배치되며 시스 유체 용기에 공급되는 가압 가스의 압력을 조정하도록 구성되는 시스 유체 압력 조정 장치, 및
샘플 용기의 상류에 배치되고 샘플 용기에 공급되는 가압 가스의 압력을 조정하도록 구성되는 샘플 압력 조정 장치를 더 포함하는, 유체 시스템. - 제9항에 있어서,
시스 유체 용기로부터 유동 셀 유닛 내로 공급되는 시스 유체의 압력을 검출하도록 구성되는 시스 유체 압력 센서를 더 포함하는, 유체 시스템. - 제10항에 있어서, 시스 유체 압력 조정 장치는, 시스 유체 압력 센서에 의해 검출된 시스 유체의 압력에 따라, 시스 유체 용기에 공급되는 가압 가스의 압력을 자동으로 조정하도록 구성되는, 유체 시스템.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 시스 유체 압력 센서는 시스 유체 용기를 유동 셀 유닛과 연통시키는 시스 유체 라인에 배치되는, 유체 시스템.
- 제12항에 있어서, 시스 유체 압력 센서는 수직 방향으로 유동 셀 유닛으로부터 일정한 거리에 있는 위치에 위치설정되는, 유체 시스템.
- 제10항 또는 제11항에 있어서, 시스 유체 압력 센서는 유동 셀 유닛 내에 배치되는, 유체 시스템.
- 제9항에 있어서,
시스 유체 용기 내에 배치되고 시스 유체의 유체 레벨을 검출하기 위해 사용되는 시스 유체 레벨 센서를 더 포함하는, 유체 시스템. - 제15항에 있어서, 시스 유체 압력 조정 장치는, 시스 유체 레벨 센서에 의해 검출된 유체 레벨에 따라, 시스 유체 용기에 공급되는 가압 가스의 압력을 자동으로 조정하도록 구성되는, 유체 시스템.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 유체 시스템 및 유동 셀 유닛을 포함하는, 샘플 처리기.
- 제17항에 있어서, 유동 셀 유닛 및 공기 펌프는 하우징 내에 수용되는, 샘플 처리기.
- 제18항에 있어서, 공기 펌프는 진동 격리 장치를 통해 하우징에 연결되는, 샘플 처리기.
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