KR20220114061A - 이동 가능한 용액셔틀을 포함하는 샘플 처리용 카트리지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동 가능한 용액셔틀을 포함하는 샘플 처리용 카트리지에 관한 것으로서, 구체적으로, 길이방향으로 직선 배치되는 복수의 추출 챔버를 포함하는 바디 및 상기 복수의 추출 챔버들 사이를 이동 가능하도록 형성된 용액셔틀을 포함하는 샘플 처리용 카트리지 및 상기 카트리지를 수용할 수 있는 스테이션 및 상기 카트리지를 이동시킬 수 있는 이동 모듈을 포함하는 샘플 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 카트리지 및 장치는 샘플 처리에 필요한 모든 시약을 카트리지에 포함할 수 있으므로, 간단한 구조를 가지면서도 어세이에 필요한 샘플 처리 과정을 단일 카트리지 내에서 자동으로 수행할 수 있다.
Description
본 발명은 이동 가능한 용액셔틀을 포함하는 샘플 처리용 카트리지에 관한 것이다.
현대인의 건강에 대한 관심이 높아지고, 기대 수명이 연장되면서, 병원균의 정확한 분석 및 환자의 유전자 분석 등 핵산 기반의 체외 분자 진단에 대한 중요성이 높아지고 있으며, 그 수요가 증가하고 있는 실정이다.
핵산 기반의 분자진단은 검체 샘플로부터 핵산을 추출 한 후, 추출된 핵산 중 타겟 핵산의 존재 유부를 확인하는 방식으로 이루어진다. 샘플로부터 핵산을 추출하는 샘플 처리 공정은 샘플과 각종 시약의 순차적 혼합, 핵산을 제외한 잔여물을 제거하는 과정을 포함한다. 이와 같은 샘플 처리 공정은 소량의 용액을 정교하게 처리하여야 하므로 대부분 실험자에 의하여 수동으로 진행되거나, 정교한 컨트롤이 가능한 Liquid handling 장비에 의하여 이루어졌다. 기존의 Liquid handling 장비는 장치 자체의 비용이 높고, 전문 인력이 필요한 문제점이 있다. 또한 기존의 Liquid handling 장비는 대량의 샘플을 동시에 처리하는 시스템이므로 시간당 샘플 발생수가 적은 경우 샘플 채취에서 검사 결과가 확정까지 오랜 시간이 소요되므로, 처리해야 할 샘플의 수가 적은 지역 병원, 의원 등에서 사용하기에는 부적절하다.
POC 시스템은 샘플의 채취 즉시 샘플 처리 프로세스를 진행할 수 있게 디자인 되므로, 지역 의료 현장에서 강점을 가진다. 기존의 분자진단용 샘플 처리 POC 시스템에는 챔버들 사이에 유로를 형성하고, 이를 제어하여 샘플을 처리하는 방식이 있다. 이러한 방식은 전통적인 파이펫 방식에 비하여 처리하는 용액의 용량이 부정확할 수 있으며, 다양한 샘플 처리 방식에 대한 카트리지의 범용성이 떨어진다. 또다른 POC 시스템으로는 샘플 처리용 챔버로 카트리지를 구성하고, 챔버간 액체 이동은 상기 카트리지를 운영하는 장치에 형성된 파이펫 모듈이 수행하는 방식이 있다. 이러한 방식은 장치에 형성된 파이펫 모듈에 사용되는 팁 등 소모품을 별도로 구비해야 하며, 파이펫 모듈의 상하, 좌우 이동이 카트리지를 기준으로 정확하게 이루어져야 하므로 기존의 대량 샘플 처리 장치와 같은 고가의 부품이 사용되어야 한다. 또한 샘플 처리 반응 중 액체 이동을 위하여 카트리지의 상단이 개방되어야 하는 문제가 있다.
따라서, 카트리지 장착 외에 별도의 장치에 대한 조작을 최소화하여 비 전문가도 운영이 가능하며, 파이펫 방식으로 용액 처리가 가능한 POC 시스템의 개발이 필요하다.
이러한 배경에서, 본 발명자들은 파이펫 방식으로 용액 처리가 이루어지며, 장치에 카트리지 외에 추가 소모품을 장착하지 아니하는 현장 검사 시스템을 개발하고자 노력하였다. 또한 이러한 시스템에서 이동모듈의 카트리지에 대한 위치상 정확성을 최대한 카트리지의 물리적 구조에 의하여 확보할 수 있도록 카트리지를 설계하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 수평한 평면의 기저면을 포함하는 하우징에 복수의 추출 챔버가 형성되고, 상기 복수의 추출 챔버들 사이를 이동 가능하도록 형성된 용액셔틀을 포함하는 카트리지 및 상기 카트리지를 작동시킬 수 있는 샘플 처리 장치를 개발하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 길이방향으로 직선 배치되는 복수의 추출 챔버를 포함하는 바디 및 상기 복수의 추출 챔버들 사이를 이동 가능하도록 형성된 용액셔틀을 포함하는 샘플 처리용 카트리지를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 상기 카트리지를 수용할 수 있는 스테이션 및 상기 카트리지 내의 용액셔틀을 이동시킬 수 있는 이동 모듈을 포함하는 샘플 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 구현예, 청구범위 및 도면에 의하여 보다 명확하게 된다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음을 포함하는 샘플 처리용 카트리지를 제공한다:
길이방향으로 직선 배치되는 복수의 추출 챔버를 포함하는 바디 및 상기 복수의 추출 챔버들 사이를 이동 가능하도록 형성된 용액셔틀.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 카트리지를 수용할 수 있는 스테이션 및 상기 카트리지 내의 용액셔틀을 이동시킬 수 있는 이동 수단을 포함하는 샘플 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 카트리지는 샘플 처리에 필요한 모든 시약을 카트리지에 포함할 수 있으므로, 간단한 구조를 가지면서도 어세이에 필요한 샘플 처리 과정을 단일 카트리지 내에서 자동으로 수행할 수 있다.
카트리지의 각 추출 챔버에 정해진 용량의 용액을 미리 주입하여 제조할 수 있으며, 카트리지의 이동 셔틀의 위치 제어가 좌우, 상하 방향은 물리적으로 제어가 가능하므로, 상기 카트리지를 운영하는 샘플 처리 장치에 고가의 liquid handing 부품을 사용해야 하는 필요성을 배제할 수 있다. 따라서, 저렴한 가격의 샘플 처리 장치 개발이 가능하다.
본 발명의 카트리지는 용액셔틀이 내장되어 있어 샘플 처리 장치에 피펫팁과 같은 추가 소모품을 장착할 필요가 없으므로, 본 카트리지 운영을 위한 샘플 처리 장치의 소형화가 가능하다.
본 발명의 카트리지 및 샘플 처리 장치를 이용하는 경우, 샘플 처리 및 핵산 검출 과정 대부분이 자동으로 진행되므로 핵산 추출, 정제 및 검출에 관한 전문적인 기술을 습득하지 아니한 사람도 간단한 조작으로 어세이를 진행할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 덮개는 카트리지에서 샘플을 처리하는 과정에서 발생하는 에어로졸 등의 비산물에 의한 장치의 오염을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 용액셔틀의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지 및 샘플 처리 장치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지 및 샘플 처리 장치를 도시한 것이다.
도 6은 루프에 배치된 개구를 가지며, 포집 모듈용 포트를 가지는 덮개를 포함하는 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 용액셔틀의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지 및 샘플 처리 장치를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지 및 샘플 처리 장치를 도시한 것이다.
도 6은 루프에 배치된 개구를 가지며, 포집 모듈용 포트를 가지는 덮개를 포함하는 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지를 도시한 것이다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
I. 샘플 처리용 카트리지
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음을 포함하는 샘플 처리용 카트리지를 제공한다:
길이방향으로 직선 배치되는 복수의 추출 챔버를 포함하는 바디 및 상기 복수의 추출 챔버들 사이를 이동 가능하도록 형성된 용액셔틀.
도 1은 일 실시예에 따른 샘플 처리용 카트리지이다.
본 명세서에서 용어 샘플은 생물학적 샘플 (예를 들어, 세포, 조직 및 생물학적 소스에서 나온 유체) 및 비생물학적 샘플 (예를 들어, 음식, 물 및 토양)을 포함할 수 있다. 상기 생물학적 샘플은 바이러스, 세균, 조직, 세포, 혈액 (예를 들어 전혈, 혈장 및 혈청), 림프, 골수액, 타액, 객담(sputum), 스왑(swab), 흡인액(aspiration), 젖, 소변, 분변, 안구액, 정액, 뇌 추출물, 척수액, 관절액, 흉선액, 기관지 세척액, 복수 및 양막액일 수 있다.
샘플 처리(processing)란 일차적으로 상기 샘플로부터 분석대상 물질을 분리하여 검출 반응이 가능한 상태의 물질을 수득하는 일련의 과정을 의미한다. 상기 샘플 처리란 검출 반응이 가능한 상태의 물질로부터 타겟 분석물질을 검출하는 과정을 추가로 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 상기 분석대상 물질은 예를 들어 핵산일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 샘플 처리는 핵산 추출 과정일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 샘플 처리용 카트리지는 길이방향으로 직선 배치되는 복수의 추출 챔버를 포함하는 바디를 포함한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 샘플 처리용 카트리지(100)는 복수의 추출 챔버(130)를 포함하는 바디(110)를 포함한다. 추출 챔버는 샘플로부터 검출 대상 물질을 추출하는 공정에 필요한 물질을 저장하고, 추출을 위한 물리적, 화학적 공정이 진행되는 공간이다. 상기 검출 대상 물질은 예를 들어 핵산일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 복수의 추출 챔버는 길이방향으로 직선 배치되어 있을 수 있다. 도 1에 표시된 바와 같이, 본 발명의 복수의 추출 챔버(130)는 길이방향(139)으로 직선 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 복수의 추출 챔버가 직선으로 배치되어 있는 경우, 상기 복수의 추출 챔버 사이에 용액을 이동시키는 용액셔틀의 움직임을 컨트롤하는 장치가 간단하게 구성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 추출 챔버는 용액을 수용할 수 있도록 형성된다. 구체적으로 추출 챔버는 챔버 상단에 용액의 출입이 가능한 개구(131)를 포함하며, 상기 개구(131)에서 아래로 연장되어 형성되는 용액수용부(135)를 포함한다.
상기 복수의 추출 챔버는 하부로 테이퍼 진 실린더 형상 또는 다각형 기둥 형상을 포함하나 이에 제한되지 않고 다른 형상일 수 있다. 각 추출 챔버는 3000 마이크로리터 이하, 2000 마이크로리터 이하, 1000 마이크로리터 이하, 800 마이크로리터 이하, 700 마이크로리터 이하, 500 마이크로리터 이하, 400 마이크로리터 이하, 300 마이크로리터 이하, 200 마이크로리터 이하 또는 100 마이크로리터 이하의 용액을 수용할 수 있도록 형성될 수 있다. 상기 복수의 추출 챔버는 PC(폴리카보네이트), ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체), 나일론 또는 이들 중 둘 이상의 합성 재질로 제조될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 복수의 추출 챔버 중 적어도 하나의 추출 챔버의 내부에는 고정된 흡입보조수단이 형성될 수 있다. 도 1C에 도시된 바와 같이, 상기 흡입보조수단(134)은 상기 용액셔틀(140)이 밀착하여 추출 챔버(130)의 바닥면에 위치하는 용액을 흡입할 수 있도록 형성될 수 있다. 상기 흡입보조수단(134)은 상기 용액셔틀(140)이 추출 챔버의 바닥면에 위치하는 용액을 흡입할 수 있도록 하는 수단이다. 상기 흡입보조수단(134)은 상면과 하면이 열려있으며, 상기 흡입보조수단(134)의 상부는 상기 용액셔틀(140)의 용액 노즐(142)과 밀착할 수 있는 구조로 되어 있을 수 있다. 상기 흡입보조수단(134)의 하면은 추출 챔버(130)의 바닥에 근접하여 고정되어 있을 수 있다. 흡입보조수단(134)이 추출 챔버(130) 내에 구현되어 있는 경우, 용액셔틀(140)의 용액 노즐(142)이 길게 형성될 필요가 없으므로 용액셔틀(140)의 수직이동 범위가 감소될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 복수의 추출 챔버 중 적어도 하나의 추출 챔버에는 상기 용액셔틀의 수직이동의 하한을 제한하는 수단이 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 복수의 추출 챔버 중 적어도 하나의 추출 챔버에는 상기 용액셔틀의 수직이동의 하한을 상기 제2높이로 제한하는 수단이 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 추출 챔버의 상면 개구부의 테두리가 상기 용액셔틀의 특정 부위와 맞닿아 용액셔틀의 하방 수직이동을 제한할 수 있다. 또 다른 구현예로는 상기 추출 챔버의 내부에 상기 용액셔틀의 용액노즐의 위치를 가이드하며, 하방 이동거리를 제한하는 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 복수의 추출 챔버(130)는 샘플챔버(135) 및 홀딩챔버(133)를 포함할 수 있다. 상기 홀딩챔버(133)는 자성입자, 파쇄용액, 세척용액, 용리용액 등 샘플 처리 반응에 필요한 물질을 각각 담아두기 위한 챔버이다. 상기 샘플챔버(135)는 샘플을 수용하는 챔버이다. 도 2를 참조하면, 상기 덮개(120)에 형성되는 샘플 주입구(126)는 바람직하게는 상기 샘플챔버(135)와 인접하여 배치될 수 있다.
샘플 처리용 카트리지(100)에 포함되는 추출 챔버(130)의 개수는 샘플 처리 방식에 따라 상이하게 구성될 수 있다. 상기 추출 챔버의 개수는 특별히 제한되지 아니하나 예를 들어, 5개, 6개, 7개 또는 8개 이상일 수 있으며, 20개, 15개, 14개, 13개, 12개 이하일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 카트리지(100)는 상기 복수의 추출 챔버(130)를 포함하는 바디(110)를 포함한다. 상기 바디(110)는 복수의 추출 챔버(130) 및 다른 부품을 포함하는 구조체이다. 상기 바디(110)는 상기 복수의 추출 챔버들을 고정시켜 챔버들 간의 상대적인 위치를 일정하게 유지시킨다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 바디(110)는 길이방향 및 가로방향을 포함하며 수평으로 형성되는 제1평면(111)을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 추출 챔버의 개구(131)들은 상기 제1평면(111)에 형성될 수 있다. 본 발명의 카트리지(100)는 상기 제1평면(111)의 아래에 추출 챔버(130)를 포함할 수 있으며, 상기 제1평면(111)의 위쪽 방향에 덮개(120)를 포함할 수 있다. 본 발명의 용액셔틀(140)은 덮개(120)와 상기 바디(110)의 제1평면(111)에 의하여 정의되는 내부 영역에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 카트리지는 핵산 반응 챔버(150)를 포함할 수 있다. 상기 핵산 반응 챔버(150)는 상기 추출 챔버(130)에서 추출된 핵산을 수용하여 반응시키는 챔버를 말한다.
상기 핵산 반응 챔버(150)는 일측면에 핵산 주입구가 형성되며 상기 핵산 주입구에 연결된 유로가 형성된 박막 형상의 챔버일 수 있다. 또는 상기 핵산 반응 챔버(150)는 상부에 핵산 주입구가 형성된 원통 튜브형상 또는 다각형 기둥 형상의 챔버일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 카트리지는 추가 챔버를 결합할 수 있는 챔버 결합부(미도시)가 형성될 수 있다. 상기 챔버 결합부는 시약을 포함하는 외부 챔버를 카트리지에 결합시킬 수 있도록 한다. 별도 보관이 필요하거나, 샘플에 따라 선택적으로 사용하여야 하는 시약은 별도의 외부 챔버에 담아서 보관하며, 필요시 선택적으로 카트리지에 장착하여 샘플 처리 반응에 사용할 수 있다. 상기 챔버 결합부는 상기 바디에 형성될 수 있다. 상기 챔버 결합부는 기 형성되어 있는 복수의 추출 챔버들과 함께 길이방향으로 직선 배치되어 형성될 수 있다. 상기 챔버 결합부는 외부 챔버를 결합할 수 있는 구멍을 포함할 수 있다. 상기 챔버 결합부는 결합된 외부 챔버를 고정할 수 있는 고정부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 카트리지는 상기 바디(110) 및 상기 용액셔틀(140)을 덮는 덮개(120)를 포함할 수 있다. 상기 덮개(120)는 상기 바디(110)의 상면을 커버하며, 상기 바디(110)의 상면과 상기 덮개(120) 사이에 상기 용액셔틀(140)이 이동할 수 있는 공간을 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 상면은 상기 바디(110)의 제1면의 상면을 말한다. 상기 용액셔틀(140)이 이동할 수 있는 공간은 상기 용액셔틀(140)이 복수의 추출 챔버들 사이를 이동할 수 있는 크기와 형태의 공간일 수 있다. 구체적으로 상기 용액셔틀(140)이 이동할 수 있는 공간은 상기 용액셔틀(140)의 하단이 상기 바디(110)의 제1면의 상면보다 높게 위치할 수 있을 정도의 높이를 가지며, 상기 용액셔틀(140)이 모든 챔버들 사이를 이동할 수 있을 정도의 길이를 가지는 공간일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 카트리지의 분해도이다. 도 2를 참조하면 상기 덮개(120)는 상기 바디(110)의 길이방향 양 말단 연부 및 길이방향 양 측면 연부를 각각 커버하는 복수의 측면 벽(121, 122, 123 ,124) 및 상기 측면 벽의 상단을 연결하는 루프(125)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 덮개(120)는 상기 바디(110)를 상방, 전방, 후방 및 좌우측면에서 차폐할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 덮개(120)는 용액셔틀(140)이 이동하는 공간을 제공하며, 바디(110)에 배치된 복수의 추출 챔버(130)의 용액이 유출되는 것을 막는다. 이를 위하여 상기 덮개(120)는 상기 바디(110)에 포함되는 제1평면(111)의 전체 가장자리(연부)로부터 위쪽 방향으로 형성되는 측면 벽(side wall) (121, 122, 123 ,124)을 포함하며, 상기 측면 벽들의 상단을 덮는 루프(125)를 포함한다. 도 2를 참조하면, 상기 복수의 측면 벽(121, 122, 123 ,124)은 상기 바디(110)의 제1평면(111)의 길이방향(139) 양 말단 연부를 커버하는 전면 벽(front wall) (121), 후면 벽(rear wall) (122), 그리고 상기 바디의 제1평면(111)의 길이방향(139) 양 측면 연부, 다시 말해 가로방향 양 말단 연부를 커버하는 좌측면 벽(left side wall)(123) 및 우측면 벽(right side wall)(124)을 포함한다. 상기 측면 벽의 높이는 카트리지 내부의 용액셔틀이 상기 제1평면(111) 위쪽에서 수평이동 할 수 있도록 결정될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 카트리지(100)는 상기 용액셔틀(140)을 가이드하는 가이드 면을 포함할 수 있다. 상기 가이드 면은 상기 덮개의 좌측면 벽(123) 및 우측면 벽(124)의 내면일 수 있다. 또는 상기 가이드 면은 상기 덮개(120)의 측면 벽(121, 122, 123, 124)들과 별도로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 가이드 면은 상기 측면 벽과 별도로 덮개(120)의 내부에 형성될 수 있다. 또는 상기 가이드 면은 카트리지의 바디의 상면의 측면 말단이 위로 연장하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 복수의 측면 벽 중 상기 길이방향 양 측면 연부를 커버하는 측면 벽(123, 124)은 상기 용액셔틀(140)의 이동을 가이드할 수 있다.
상기 좌측면 벽(123) 및 우측면 벽(124)은 상기 용액셔틀(140)이 복수의 추출 챔버들 간 이동시 이동 경로를 가이드 하여 용액셔틀이 목적하는 경로를 벗어나지 않도록 한다. 또한 상기 용액셔틀(140)이 이동 수단과 회전결착방식으로 결착하거나 결착을 해제하는 경우 상기 좌측면 벽(123) 및 우측면 벽(124)은 이동 수단의 회전시 용액셔틀이 같이 회전하지 않도록 잡아주는 역할을 한다. 따라서, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 상기 복수의 측면 벽 중 상기 길이방향 양 측면 연부를 커버하는 좌측면 벽(123) 및 우측면 벽(124)은 서로 대향하며 평행할 수 있다. 상기 좌측면 벽(123) 및 우측면 벽(124) 사이의 거리는 용액셔틀(140)의 가로방향 크기와 공차 없이 동일하거나 0.1mm 내지 2mm 더 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 가이드 면은 상기 용액셔틀의 수직 이동 및 수평 이동을 모두 가이드 할 수 있도록 형성될 수 있다. 상기 가이드 면에 의하여 가이드 되는 수직 이동 및 수평 이동에 대하여 각각 수직 이동 범위 및 수평 이동 범위가 설정 또는 미리 결정될 수 있다. 상기 수직 이동 범위는 용액셔틀이 챔버간 이동을 위하여 가장 높이 상승한 위치와 용액셔틀이 챔버 내 용액을 흡입하기 위하여 가장 낮게 하강한 위치 사이를 말한다. 상기 수평 이동 범위는 상기 용액셔틀이 카트리지 내 길이방향으로 가장 앞쪽에 위치한 챔버와 용액을 교환할 수 있는 위치와 가장 뒤쪽에 위치한 챔버와 용액을 교환할 수 있는 위치 사이를 말한다.
도 2A에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 덮개(120)에는 상기 복수의 추출 챔버 중 적어도 하나의 추출 챔버에 샘플을 주입할 수 있는 샘플 주입구(126)가 형성되어 있다. 상기 샘플 주입구를 통하여 상기 추출 챔버 중 하나에 샘플을 주입한다. 또한 상기 덮개에는 상기 샘플 주입구(126)의 개구를 개폐할 수 있는 뚜껑(128)이 포함되어 있을 수 있다.
도 2A에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 덮개(120)는 상기 복수의 측면 벽(121, 122, 123, 124) 중 하나에 용액셔틀(140)이 외부와 상호작용할 수 있는 개구(127)가 형성되어 있을 수 있다. 다시 말해, 상기 덮개(120)는 상기 용액셔틀(140)이 샘플 처리 장치의 이동모듈과 결합할 수 있도록 개구(127)를 포함할 수 있다.
상기 개구(127)를 통하여 상기 카트리지를 오퍼레이팅하는 장치의 샤프트와 같은 연결요소(coupling element)가 용액셔틀(140)과 결합할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 개구(127)는 상기 덮개(120)의 후면벽(122) 또는 전면벽(121)에 형성될 수 있다. 또는 택일적으로 상기 개구(127)는 상기 덮개(120)의 좌측면 벽(123), 우측면 벽(124) 또는 루프(125)에 형성될 수 있다.
카트리지에서 샘플 용액이 처리되는 동안 용액의 혼합, 가열, 분주 과정에서 에어로졸이 발생할 수 있다. 이러한 비산물의 반복적 발생은 샘플 처리 장치를 오염시킬 수 있다. 특히, 샘플 처리 장치가 특정 병원균을 검출하는 카트리지를 반복적으로 처리하는 경우, 샘플 처리 장치의 오염은 검사 결과에 영향을 미칠 수 있다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 카트리지의 덮개(120)는 이러한 비산물에 의한 샘플 처리 장치의 오염을 방지하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 개구(127)에는 차폐수단(shielding means)(129)이 형성될 수 있다. 상기 차폐수단(129)은 상기 개구(127)를 통하여 샘플 처리장치의 이동모듈이 용액셔틀을 움직일 수 있으면서도, 상기 개구를 통하여 비산물이 카트리지 외부로 확산되는 것을 차단할 수 있다. 상기 차폐는 상기 개구를 통한 공기의 유동을 억제하는 것이다. 상기 개구(127)을 통하여 용액셔틀의 움직임에 필요한 이동모듈의 샤프트(221)가 출입하거나, 이동하여야 한다. 따라서, 상기 차폐수단(129)은 공기의 유동을 완전히 차단하기 위하여 개구를 완전히 밀폐하지는 않는다. 상기 차폐수단(129)은 예를 들어 절개된 필름일 수 있다. 상기 절개된 부위를 통하여 샤프트가 카트리지 내로 출입하여 용액 셔틀과 결합할 수 있으며, 이동할 수 있다. 상기 차폐수단(129)의 또 다른 구현예는 슬릿이 형성된 또는 절개된 탄성력 있는 재질(예를 들어 고무 또는 실리콘)의 판일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 덮개는 포집모듈(capturing module)용 포트(128)를 가질 수 있다. 포집모듈은 비산방지를 위하여 샘플 처리 장치에 포함된 모듈로 이에 관하여는 뒤에 상세히 설명한다. 본 발명의 카트리지의 덮개는 상기 포집모듈이 카트리지와 연결될 수 있는 포트(128)를 포함할 수 있다. 상기 포트(128)를 통하여 카트리지 내부의 공기가 포집모듈로 이동하여, 비산물이 포집모듈에 포집된다. 또한 카트리지 내부가 음압이 유지되어 카트리지 내부에서 발생한 비산물이 외부로 확산되는 것을 방지한다. 상기 포트(128)는 상기 포집모듈의 연결부재와 결합되는 개구일 수 있다. 상기 포트(128)는 에어필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 덮개(120)는 상기 바디(110)의 상면 또는 상기 바디(110)의 하면에 탈착 가능하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 덮개(120)는 상기 바디(110)의 상면에 탈착 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 다르면, 상기 덮개(120)는 상기 바디(110)의 하면에 탈착 가능하게 결합되며, 상기 바디(110)의 상면에 탈착 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 덮개(120)는 바디(110)의 상면 및 하면에 탈착할 수 있도록 체결부가 형성될 수 있다. 상기 체결부는 특별히 제한되지 아니하나, 예를 들어, 상기 덮개(120)의 형성되는 결합공 또는 결합홈 및 상기 바디(110)에 형성되며 상기 결합공 또는 결합홈에 삽입되는 결합돌기를 포함할 수 있다. 상기 결합돌기는 상기 덮개(120)가 바디(110)의 상면에 결합하는 위치 및 상기 덮개(120)가 바디(110)의 하면에 결합하는 위치에 모두 배치될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 바디(110)의 상면에 형성되는 채결부는 덮개(120)와 채결되면 다시 탈거되기 불가능하거나, 탈거되기 어려운 채결부이며, 상기 바디(110)의 하면에 형성되는 채결부는 상면에 형성되는 채결부보다 덮개(120)와 탈착이 용이한 채결부일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 채결부는 상기 덮개(120)가 바디(110)의 상면에 결합하는 위치에만 위치할 수 있다. 본 발명의 카트리지는 하면에서는 비교적 용이하게 덮개(120)를 분리할 수 있어, 사용자의 조작 편의성을 높였으며, 상면에 덮개(120)를 결합한 후에는 상기 덮개(120)가 강한 힘에도 탈거되지 않아 샘플 처리 장치 내에서 안정적으로 작동할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 탈착가능한 덮개(120)를 포함하는 카트리지를 도시한 것이다. 도 6C와 같이, 상기 덮개(120)는 카트리지 사용전 바디(110)의 하면에 결합되어 있을 수 있다. 바디(110)의 하면에 결합된 덮개(120)은 카트리지가 보다 안정적으로 바닥에 놓일 수 있게 한다. 따라서, 환자로부터 채취한 샘플을 카트리지에 로딩하는 작업을 보다 안전하게 수행할 수 있다. 또한 상기 덮개(120)가 바디(110)의 하면에 결합한 경우 카트리지 전체의 부피가 절반으로 줄어들어 카트리지의 포장 및 유통이 월등히 효율적으로 이루어질 수 있다. 특히, 핵산 반응 챔버(150)는 열전달의 효율성 및 광학적 검출을 위하여 구조가 얇고 내구성이 약한 재질이 사용될 수 밖에 없으며, 핵산반응 및 광학적 검출을 위하여 샘플 처리 장치의 여러 모듈들이 밀착해야 한다. 따라서, 상기 핵산 반응 챔버(150)는 충격에 약한 구조를 가지지만, 상기 핵산 반응 챔버(150)를 유통과정상 보호하기 위한 구조를 바디(110)에 형성하기 곤란하다. 상기 덮개(120)을 바디(110)의 하면에 결합하여 유통하는 경우, 상기 핵산 반응 챔버(150)의 파손을 효과적으로 예방할 수 있다.
샘플을 카트리지에 넣은 후, 바디(110) 하면에 결합된 덮개(120)를 탈거하여 도 6B와 같이 바디의 상면에 결합한 후, 카트리지를 샘플 처리 장치에 로딩할 수 있다. 도 6B와 같이 상면에 덮개(120)가 결합되면, 상기 덮개(120)는 전술한 바와 같이, 용액셔틀(140)의 이동 공간을 제공하며, 용액셔틀(140)의 움직임을 가이드하며, 카트리지 내 비산물의 확산을 억제한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 샘플 처리용 카트리지는 용액셔틀을 포함한다.
상기 용액셔틀(140)은 복수의 추출 챔버들 사이 물질을 이동시켜 일련의 추출 반응을 진행시킨다.
이를 위하여 상기 용액셔틀(140)은 상기 복수의 추출 챔버들(130) 사이를 이동 가능하도록 구성된다. 상기 용액셔틀(140)은 상기 덮개(120)의 좌측면 벽(123) 및 우측면 벽(124)과 각각 대면하는 평면 부위를 포함할 수 있다. 상기 덮개(120)에 양 측면벽과 별도로 가이드면이 형성되는 경우에는 상기 용액셔틀(140)은 적어도 1 이상의 상기 가이드면에 접촉하는 부위를 포함할 수 있다. 상기 가이드 면과 접촉하는 부위는 용액셔틀(140)이 좌우이동 및 상하이동을 하는 동안 상기 가이드 면과 접촉할 수 있도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 용액셔틀(140)은 가이드면과 대향하는 면에 요철이 형성될 수 있다. 상기 요철은 가이드 면과 용액셔틀(140)의 접촉면적을 감소시켜 마찰을 줄일 수 있다. 상기 용액셔틀(140)은 용액을 수용할 수 있는 내부 빈 공간인 홀을 가지고 있다. 상기 용액셔틀(140)은 하부로 테이퍼 진 다각형 기둥 형상을 포함하나 이에 제한되지 않고 다른 형상일 수 있다. 상기 용액셔틀의 내부 홀은 3000 마이크로리터 이하, 2000 마이크로리터 이하, 1500 마이크로리터 이하, 1000 마이크로리터 이하, 800 마이크로리터 이하, 700 마이크로리터 이하, 500 마이크로리터 이하, 400 마이크로리터 이하, 300 마이크로리터 이하, 200 마이크로리터 이하 또는 100 마이크로리터 이하의 용액을 수용할 수 있는 부피를 가질 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 용액셔틀(140)은 에어포트(141) 및 용액노즐(142)을 포함한다. 상기 용액셔틀(140)은 상기 에어포트(141) 및 용액노즐(142) 외에 개구부가 없는 밀폐구조일 수 있다.
상기 용액노즐(142)은 용액셔틀(140)이 상기 추출 챔버 내의 물질을 흡입 또는 배출하는 개구이다. 상기 용액노즐(142)은 상기 용액셔틀(140)의 하면에 배치되며, 바람직하게는 하면의 중앙에 배치될 수 있다. 용액셔틀(140)에서 상기 용액노즐(142) 윗 부분은 용액이 담기는 부분이다. 용액셔틀(140)에 담긴 용액이 용액노즐(142)을 통하여 원할하게 배출될 수 있도록 용액셔틀(140)의 아랫부분은 용액노즐(142)을 중심으로 깔때기 모양으로 형성될 수 있다.
상기 용액셔틀(140)에 형성되는 에어포트(141)는 용액셔틀(140)을 이동시키고 용액셔틀(140)에 용액을 흡입, 배출할 수 있도록 용액셔틀 내 압력을 조절하는 샤프트와 같은 샘플 처리 장치의 연결 요소와 결합하기 위한 구조이다. 상기 에어포트(141)에는 공기가 출입할 수 있는 개구가 형성되어 있으며, 샤프트 등과 결합할 수 있는 결착 수단이 형성되어 있다. 상기 에어포트(141)가 형성되는 위치는 특별히 제한되지 아니하나, 샤프트가 카트리지와 연결되는 방향에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 용액셔틀(140)의 후면 또는 측면일 수 있다.
도 2에는 용액셔틀(140)의 후면에 에어포트(141)가 형성된 일 구현예를 도시하고 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 용액셔틀(140)의 에어포트(141)는 상기 복수의 추출 챔버가 배치된 길이 방향(139)으로 형성될 수 있다. 이러한 경우 상기 덮개(120)에 형성되는 개구(127)의 크기를 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 용액셔틀(140)의 에어포트(141)는 상기 복수의 추출 챔버가 배치된 길이 방향(139)의 수직 방향으로 형성될 수 있다. 이러한 경우 상기 덮개(120)의 좌측면벽(123) 또는 우측면벽(124)에 개구(127)이 형성되므로, 개구(127)의 크기는 커지지만, 상기 용액셔틀(140)을 이동시키기 위하여 용액셔틀(140)과 연결되는 샤프트의 길이가 카트리지의 길이 방향(139)의 길이만큼 길게 형성될 필요가 없다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 용액셔틀(140)의 에어포트(141)는 용액노즐(142)의 반대 방향인 용액셔틀의 위쪽 방향으로 형성될 수 있다. 이러한 경우, 용액셔틀(140)과 연결되는 샤프트의 길이를 길게 할 필요가 없으며, 샤프트의 수직이동으로 샤프트와 용액셔틀을 결합하는 동작과 용액셔틀을 추출 챔버에 적절한 깊이로 위치시키는 동작이 모두 가능하다. 따라서, 샘플 처리 장치의 이동 모듈의 기계적 구성이 단순해질 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 에어포트는 용액셔틀의 상부에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 에어포트의 개구는 용액셔틀의 위쪽으로 향하도록 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 카트리지 내에서의 용액셔틀(140)의 움직임을 설명하기 위한 도면이다. 상기 용액셔틀은 카트리지 내에서 이동 가능하게 형성된다. 도 3을 참조하면, 상기 용액셔틀은 카트리지 내에서 수평 이동이 가능하며, 수직 이동이 가능하다.
상기 수평이동은 상기 용액셔틀이 카트리지 내에서 복수의 추출 챔버들 사이를 이동하기 위한 이동이다. 도 3A를 참조하면, 상기 수평이동은 예를들어, 140c로 표시되는 용액셔틀이 140a로 표시되는 위치로 이동하는 이동을 의미한다. 상기 용액셔틀의 수평이동은 상기 복수의 추출 챔버들에 의하여 상기 수평이동이 방해받지 않는 높이에서 수행될 수 있으며, 이러한 '상기 복수의 추출 챔버 사이를 이동할 수 있는 높이'를 편의상 제1높이라 칭한다. 도 3A를 참조하면, 140a 또는 140c로 표시되는 용액셔틀이 위치하는 높이를 의미한다. 상기 제1높이는 상기 용액셔틀(140)의 용액 노즐의 하단이 상기 복수의 추출 챔버들(130)의 상단 개구보다 높게 위할 수 있는 높이일 수 있다.
상기 용액셔틀의 수직이동은 상기 용액셔틀이 '상기 복수의 추출 챔버에 포함되는 용액을 흡입할 수 있는 높이' (제2높이)와 상기 제1높이 사이를 이동하는 것이다. 예를 들어, 도 3B를 참조하면, 140b로 표시되는 용액셔틀의 높이가 제2높이 일 수 있다. 상기 제2높이는 상기 용액셔틀의 용액 노즐의 하단이 상기 복수의 추출 챔버(130)의 상단 개구보다 낮게 위치할 수 있는 높이일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 용액셔틀은 상기 복수의 추출 챔버 사이를 이동할 수 있는 높이 및 상기 복수의 추출 챔버에 포함되는 용액을 흡입할 수 있는 높이로 수직 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 도 3B를 참조하면, 상기 수직이동은 예를 들어 140a로 표시되는 용액셔틀의 높이와 140b로 표시되는 용액셔틀의 높이 사이를 이동하는 것을 의미한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 카트리지의 모든 추출 챔버는 상기 용액셔틀이 각 추출 챔버 상에서 제2높이에서 도달하는 경우 각 추출 챔버 내부 용액을 흡입할 수 있도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 추출 챔버는 각 추출 챔버의 하단의 높이가 서로 동일하도록 형성될 수 있다. 또는 상기 복수의 추출 챔버 내부에 각각 상기 용액셔틀의 용액 노즐과 밀착하여 추출 챔버내 용액이 용액셔틀로 흡입될 수 있도록 하는 흡입보조수단이 있는 경우, 각 추출 챔버의 상기 흡입보조수단이 상기 용액 노즐과 밀착하는 위치가 동일하도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 용액셔틀의 수직이동이 제1높이 및 제2높이 사이만을 이동하여도 모든 기능이 가능하도록 카트리지가 구성되는 경우, 용액셔틀의 수직이동을 정밀하게 제어할 필요가 없어 고가의 부품이 필요하지 않다. 또한 스토퍼 또는 위치 가이드와 같은 단순한 물리적 구성으로도 매우 정확히 용액셔틀의 수직이동을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 용액셔틀은 복수의 용액셔틀 일 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 카트리지는 복수의 용액셔틀을 포함할 수 있다. 카트리지가 복수의 용액셔틀을 포함하는 경우, 본 발명의 카트리지는 상기 복수의 용액셔틀을 교대로 사용하여 샘플 처리 작업을 수행할 수 있으므로, 단일 용액셔틀을 사용하는 경우에 비하여 오염 가능성이 낮다.
상기 복수의 용액셔틀의 수는 2 내지 5개, 2 내지 4개 또는 2 내지 3개일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 카트리지는 상기 복수의 용액셔틀을 위치시킬 수 있는 공간을 포함할 수 있다.
II. 샘플 처리 장치
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 상기 카트리지를 수용할 수 있는 스테이션 및 상기 카트리지 내의 용액셔틀을 이동시킬 수 있는 이동 수단을 포함하는 샘플 처리 장치를 제공한다. 상기 샘플 처리 장치는 본 발명의 카트리지를 작동시켜 목적하는 반응이 진행될 수 있도록 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 샘플 처리 장치를 도시한 것이다. 도 4A 및 도 4B는 각각 카트리지가 장착된 본 발명의 일 구현예에 따른 샘플 처리 장치(200)의 측면도 및 평면도이다. 도 5는 카트리지가 장착된 본 발명의 일 구현예에 따른 샘플 처리 장치(200)의 사시도이다. 이하 본 발명의 장치를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
본 발명의 샘플 처리 장치(200)는 카트리지(100)를 수용할 수 있는 스테이션(210)을 포함한다. 상기 스테이션(210)은 수용되는 카트리지(100)가 상기 샘플 처리 장치에 포함된 이동모듈, 열전달모듈 등 여러 파트와 정상적으로 상호작용할 수 있도록 정 위치에 고정시킨다. 이를 위하여 상기 스테이션은 카트리지(100)를 위한 위치 가이드 부재(210a) 및 지지체(210b)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 스테이션은 카트리지 이동을 위한 카트리지 이동부재를 포함할 수 있다. 상기 카트리지 이동부재는 상기 장치에 삽입되는 카트리지를 작동 가능한 위치로 이동시킨다.
본 발명의 샘플 처리 장치(200)는 또한 용액셔틀을 이동시킬 수 있는 이동 수단(220)을 포함한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 이동수단(220)은 샤프트(221)를 포함할 수 있다.
상기 샤프트(221)는 소정의 두께의 샤프트 벽으로 이루어진 관형이며, 제1단부와 제2단부를 구비한다. 내부 직경은 예를 들어 2mm - 20mm, 2mm - 15mm, 2mm - 10mm일 수 있다. 상기 샤프트의 길이는 카트리지의 길이에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 30mm - 200mm, 30mm - 150mm, 30mm - 120mm, 40mm - 100mm 또는 50mm - 100mm일 수 있다.
상기 제1단부는 카트리지의 용액셔틀(140)의 에어포트(141)와 결착할 수 있는 결착수단이 형성되어 있을 수 있다. 상기 제2단부는 회전체결모듈(222, 223)와 결합되어 있을 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 샤프트(221)는 내부에 에어필터부재를 포함할 수 있다. 상기 에어필터부재는 예를 들어 코튼볼 일 수 있으며, 카트리지 내부로 공급되는 에어를 필터하여 오염을 방지한다.
상기 회전체결모듈(222, 223)은 상기 샤프트(221)를 회전시켜 상기 샤프트(221)가 상기 용액셔틀(140)과 결합하게 한다. 또한 상기 샤프트(221)를 반대 방향으로 회전시켜 상기 샤프트(221)가 상기 용액셔틀(140)과 분리되게 한다. 상기 회전체결모듈(222, 223)은 회전모터(222) 및 제1지지체(223)를 포함한다. 상기 회전모터(222)의 회전축은 상기 제2단부와 결합하며, 상기 회전모터(222)는 상기 제1지지체(223)에 고정되어 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 회전모터(222)의 회전축 전방으로 상기 제1지지체(223)에 고정되며, 상기 샤프트(221)를 감싸고 있는 부싱부재(224)가 형성되어 있을 수 있다. 상기 부싱부재(224)는 샤프트(221)를 홀딩하여 상기 샤프트(221)가 회전축을 중심으로 안정적으로 회전할 수 있게 한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 이동 수단은 수직구동모듈 및 수평구동모듈을 포함할 수 있다.
상기 제1지지체는 수직구동모듈(225, 226)에 결합되어 있다. 상기 수직구동모듈은 상기 카트리지(100)의 용액셔틀(140)을 수직으로 구동하기 위한 것으로 이를 위하여, 상기 제1지지체(223)를 수직으로 이동시킨다. 상기 수직구동모듈은 제2지지체(226) 및 제1리니어 엑추에이터(225)를 포함한다. 상기 제2지지체(226)는 제1리니어 엑추에이터(225)를 지지한다. 상기 제1리니어 엑추에이터(225)는 이동체(225a)의 이동축이 수직방향이 되도록 상기 제2지지체(226)에 고정된다. 상기 제1리니어 엑추에이터(225)의 이동체(225a)는 상기 제1지지체(223)와 커플링되어 상기 제1지지체(223)를 수직 방향으로 이동시킨다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수직 구동모듈에는 1 이상의 LM 가이드가 추가로 포함될 수 있다. 상기 LM 가이드는 이동블럭의 이동축이 상기 제1리니어 엑추에이터의 이동체의 이동축과 평행하도록 형성될 수 있다. 상기 LM 가이드는 레일이 상기 제2지지체에 고정될 수 있으며, 이동블럭은 상기 제1지지체에 고정될 수 있다. 상기 LM가이드는 상기 제1지지체가 안정적으로 이동할 수 있도록 한다.
상기 제2지지체(226)는 수평구동모듈(227, 228)에 결합되어 있다. 상기 수평구동모듈은 상기 카트리지의 용액셔틀을 수평으로 구동시킨다. 구체적으로 상기 수평구동모듈은 상기 제2지지체(226)를 수평으로 이동시킨다. 상기 수평구동모듈은 제3지지체(228) 및 제2리니어 엑추에이터(227)를 포함한다. 상기 제3지지체(228)는 제2리니어 엑추에이터(227)를 지지한다. 상기 제2리니어 엑추에이터(227)는 이동체(227a)의 이동축이 수평방향이 되도록 상기 제3지지체에 고정된다. 상기 제2리니어 엑추에이터(227)의 이동체(227a)는 상기 제2지지체(226)와 커플링되어 상기 제2지지체(226)를 수평 방향으로 이동시킨다. 상기 제1 및 제2 리니어 엑추에이터는 예를 들어 공압, 유압 실린터 또는 모터와 볼스크류를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 장치는 압력 조절 모듈(241)을 포함할 수 있다. 상기 압력 조절 모듈은 샤프트(221)를 통하여 상기 용액셔틀이 용액을 흡입 또는 배출할 수 있도록 한다. 상기 압력 조절 모듈은 에어펌프(241)를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 에어펌프(241)는 상기 제1지지체(223) 또는 제2지지체(226)에 고정되어 있을 수 있다. 상기 에어튜브(241)는 상기 샤프트(221)와 연결될 수 있다. 이를 위하여 상기 샤프트의 일측면에 노즐(221a)이 형성되어 에어튜브의 일단과 연결되고, 상기 에어튜브의 다른 일단이 에어펌프(241)의 노즐(214a)과 연결될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 장치는 카트리지의 핵산 반응 챔버의 온도를 조절하기 위한 열전달모듈을 포함할 수 있다. 상기 핵산 반응 챔버의 온도 조절을 위한 열전달모듈을 제1열전달모듈(250)이라 한다. 상기 제1열전달모듈(250)은 상기 카트리지(100)의 핵산 반응 챔버(150)를 둘 이상의 온도로 변환한다. 상기 제1열전달모듈(250)은 히팅과 쿨링이 모두 가능한 모듈일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제1열전달모듈은 상기 핵산 반응 챔버에 열 공급 및 열 흡수를 모두 할 수 있는 펠티어 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 장치는 카트리지의 복수의 추출 챔버 중 적어도 하나의 추출 챔버의 온도를 조절하는 열전달모듈을 포함할 수 있다. 상기 추출 챔버의 온도 조절을 위한 열전달모듈을 제2열전달모듈(260)이라 한다. 상기 제2열전달모듈(260)은 히터 및 열전도성부재를 포함할 수 있다. 상기 히터는 상기 추출 챔버에 열을 공급하는 저항발열체를 포함할 수 있다. 택일적으로 상기 제2열전달모듈(260)은 히팅과 쿨링이 모두 가능한 모듈일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2열전달모듈(260)은 상기 핵산 반응 챔버에 열 공급 및 열 흡수를 모두 할 수 있는 펠티어 소자를 포함할 수 있다. 상기 제2열전달모듈(260)은 열전도성부재를 포함한다. 상기 열전도성부재는 상기 저항발열체 또는 펠티어 소자로부터 발생된 열을 가온 대상 추출 챔버에 전달한다. 상기 열전도성부재는 가온 대상 추출 챔버의 적어도 1면에 밀착할 수 있도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 장치는 추출 챔버 내의 자성입자를 컨트롤 하도록 구성된 마그네틱 모듈(270)을 포함할 수 있다. 상기 마그네틱 모듈(270)은 추출 챔버 내의 자성입자를 붙잡아 용액만을 선별적으로 제거할 수 있게 한다. 상기 마그네틱 모듈(270)은 자성을 온/오프할 수 있는 장치를 추출 챔버의 하단 일 면에 근접시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 택일적으로 상기 마그네틱 모듈(270)은 영구 자석 및 상기 영구자석을 이동시킬 수 있는 이동부재(270a)를 포함하여 필요시 상기 영구자석을 상기 추출 챔버의 하단 일면에 근접시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 장치는 포집모듈(capturing module)을 포함할 수 있다. 상기 포집모듈은 카트리지 내부에서 발생하는 에어로졸 등에 의한 샘플 처리 장치의 오염을 방지하기 위하여 카트리지 내 음압을 유지하고, 카트리지 내에서 발생하는 에어로졸 등 비산물을 포집한다. 상기 포집모듈은 카트리지 내 공기를 흡입하기 위한 에어펌프, 카트리지의 포트와 결합하는 연결부재 및 비산물을 포집하는 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 장치는 광학 모듈을 포함할 수 있다. 상기 광학 모듈은 상기 카트리지의 핵산 반응 챔버에서 발생하는 광학적 신호를 검출한다. 상기 광학 모듈은 검출기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 장치는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 샘플 처리 장치의 이동수단, 광학모듈, 열전달모듈, 마그네틱 모듈 등의 파트를 컨트롤하여 카트리지 내에서 샘플 처리가 수행될 수 있도록 한다.
본 특허출원은 2019년 12월 27일 한국에 출원한 특허출원번호 제10-2019-0177105호에 대해 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.
Claims (24)
- 다음을 포함하는 샘플 처리용 카트리지:
길이방향으로 직선 배치되는 복수의 추출 챔버를 포함하는 바디; 및
상기 복수의 추출 챔버들 사이를 이동 가능하도록 형성되며, 에어포트 및 용액 노즐을 포함하는 적어도 하나의 용액셔틀.
- 제1항에 있어서, 상기 용액셔틀의 상기 에어포트는 상기 용액셔틀의 상부에 배치되는 카트리지.
- 제1항이 있어서, 상기 카트리지는 핵산 반응 챔버를 추가로 포함하는 카트리지.
- 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 추가 챔버를 결합할 수 있는 챔버 결합부를 추가로 포함하는 카트리지.
- 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 용액셔틀은 복수의 용액셔틀인 카트리지.
- 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 용액셔틀의 이동을 가이드하는 가이드 면을 추가로 포함하는 카트리지.
- 제6항에 있어서, 상기 가이드 면은 상기 용액셔틀의 수직 이동 및 수평 이동을 모두 가이드 할 수 있도록 구성되는 카트리지.
- 제6항에 있어서, 상기 용액셔틀은 상기 가이드면에 접촉하는 부위를 포함하는 카트리지.
- 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 바디의 상면을 커버하는 덮개(cover)를 추가로 포함하며, 상기 덮개는 상기 용액셔틀이 이동할 수 있는 공간을 제공하도록 구성되는 카트리지.
- 제9항에 있어서, 상기 덮개는 상기 복수의 추출 챔버 중 적어도 하나의 추출 챔버에 샘플을 주입할 수 있는 샘플 주입구를 포함하는 카트리지.
- 제9항에 있어서, 상기 덮개는 상기 바디의 상면 또는 상기 바디의 하면에 탈착 가능하도록 구성되는 카트리지.
- 제9항에 있어서, 상기 덮개는 상기 용액셔틀이 샘플 처리 장치의 이동모듈과 결합할 수 있도록 개구를 포함하는 카트리지.
- 제12항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 개구에 차폐수단을 포함하는 카트리지.
- 제9항에 있어서, 상기 덮개는 포집모듈(capturing module)용 포트를 포함하는 카트리지.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 추출 챔버 중 적어도 하나의 내부에는 흡입보조수단이 형성되며, 상기 흡입보조수단은 상기 용액셔틀이 밀착하여 상기 추출 챔버의 바닥에 위치하는 용액을 흡입할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 카트리지.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 추출 챔버 중 적어도 하나는 상기 용액셔틀의 수직이동의 하한을 제한하는 수단을 포함하는 카트리지.
- 다음을 포함하는 샘플 처리 장치:
(i) 카트리지를 수용하는 스테이션; 상기 카트리지는 길이방향으로 직선 배치되는 복수의 추출 챔버를 포함하는 바디 및 상기 복수의 추출 챔버들 사이를 이동 가능하도록 구성된 적어도 하나의 용액셔틀을 포함하며; 및
(ii) 상기 카트리지 내의 상기 용액셔틀을 이동시키는 이동 모듈.
- 제17항에 있어서, 상기 장치는 상기 용액셔틀에 용액을 흡입 또는 배출하기 위한 압력 조절 모듈을 추가로 포함하는 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 이동 모듈은 수직구동모듈 및 수평구동모듈을 포함하는 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 장치는 핵산 반응 챔버의 온도를 조절하는 제1열전달모듈을 추가로 포함하는 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 복수의 추출 챔버 중 적어도 하나의 온도를 조절하는 제2열전달모듈을 추가로 포함하는 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 장치는 핵산 반응 챔버로부터 발생하는 광학 신호를 측정하는 광학 모듈을 추가로 포함하는 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 장치는 상기 추출 챔버 내의 자성 입자를 컨트롤 하도록 구성된 마그네틱 모듈을 추가로 포함하는 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 장치는 포집모듈을 추가로 포함하는 장치.
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