KR20230024560A - 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시약을 자동으로 분주하여 병원체를 분리 및 농축시키고 핵산물질을 추출하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대용량의 벌크병을 삽입하는 시약인입기; 상기 시약인입기에서 시약을 공급받아 저장하는 시약저장기; 상기 시약저장기의 시약을 내부에 흡입하고 카트리지에 분주하는 분주주사기;를 포함하며, 대용량의 벌크병으로부터 시약을 공급받아 여러개의 시약을 한꺼번에 처리할 수 있으며, 병원체의 분리, 농축과 정제 및 핵산 추출과정을 일괄처리 할 수 있어 일반적으로 사용되는 병원체 농축 장치와 핵산 정제 장치, 핵산 추출 장치를 별도로 필요로 하지 않는 일체형 벌크로 시약 분주 되는 핵산 추출 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 시약을 자동으로 분주하여 병원체를 분리 및 농축시키고 핵산물질을 추출하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대용량의 벌크병을 삽입하는 시약인입기; 상기 시약인입기에서 시약을 공급받아 저장하는 시약저장기; 상기 시약저장기의 시약을 내부에 흡입하고 카트리지에 분주하는 분주주사기;를 포함하며, 대용량의 벌크병으로부터 시약을 공급받아 여러개의 시약을 한꺼번에 처리할 수 있으며, 병원체의 분리, 농축과 정제 및 핵산 추출과정을 일괄처리 할 수 있어 일반적으로 사용되는 병원체 농축 장치와 핵산 정제 장치, 핵산 추출 장치를 별도로 필요로 하지 않는 일체형 벌크로 시약 분주 되는 핵산 추출 장치에 관한 것이다.
일반적으로 인체의 조직, 혈액 등 다양한 생물학적 샘플로부터 핵산이나 생물학적 물질을 추출 또는 정제하기 위한 장치는 의학, 생명공학 등 다양한 분야에서 널리 이용되고 있으며, 최근 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)을 통해 증폭시켜 유전자의 돌연변이를 검출하는 분자진단방법이 보편화됨에 따라 핵산 또는 다양한 생물학적 물질을 효율적이고 고순도로 분리 또는 정제하기 장치들이 속속 개발되고 있다.
또한, 이러한 장치는 인간뿐만 아니라 동물, 식물, 곤충, 해초류, 미생물, 세균, 진균, 바이러스 등에서 채취한 샘플에 대해서도 적용할 수 있다.
핵산 또는 다양한 생물학적 물질들을 추출 또는 정제하기 위해서는 라이시스(Lysis), 바인딩(Binding), 워싱(Washing), 일루팅(Elutting) 등 여러 단계를 거치게 되는 데, 이를 위한 장치를 수동으로 조작하게 제작하면, 사용할 시에 감염의 우려가 있을 뿐만 아니라 분리 또는 정제된 핵산 또는 다양한 생물학적 물질들의 양과 품질이 일정하지 않음으로 인해 신뢰성이 저하되는 문제를 야기하여서, 자동화한 장치로도 개발되었다. 이러한 장치들 중에 자동화 장치에 적용하는 데 유리한 방법으로서, 핵산 또는 다양한 생물학적 물질들을 흡착하는 특성을 갖는 자성체 물질인 자성입자를 사용하는 방법이 분자진단분야에 널리 보급되고 있는 실정이다.
이러한 과정을 수행하기 위한 도구로서, 종래의 핵산이나 생물학적 물질을 추출 또는 정제하기 위한 키트는 하단에 자석을 설치한 자석취부봉과, 개구된 상단으로 상기 자석취부봉이 삽입되는 취부봉커버와, 생물학적 시료를 분주한 후 자성체 물질을 투입하는 웰, 세정액을 분주하는 웰, 용리액을 분주하는 웰 등 추출 또는 정제에 필요한 복수의 웰을 구비하는 카트리지로 구성되며, 자동화장치에서는 자석취부봉 및 취부봉커버의 승강수단과 멀티웰의 이동수단을 추가 장착 구성한다. 복수의 생물학적 시료로부터 핵산 또는 다양한 생물학적 물질을 동시 추출 또는 정제하기 위해서 추출 또는 정제에 필요한 복수의 웰을 복수의 열로 구비한 카트리지와, 열의 개수로 나열한 취부봉커버 및 자석취부봉을 사용하기도 한다.
중합효소연쇄반응을 이용하여 핵산이나 생물학적 물질을 추출하기 위한 키트는 각 웰에 시약이 분주되고 카트리지의 개구된 상단에 시약 밀봉을 위한 실링(Sealing) 작업이 이루어진다.
그러나 복수의 열과 행으로 이루어진 멀티웰이 구비되는 카트리지의 경우 상단에 형성된 많은 개구부가 있어 시약 밀봉을 위한 실링지가 카트리지 상단과 접착되는 공간이 부족하므로, 각각의 웰을 밀봉하는 것에 어려움을 겪고 있다.
카트리지 상단에 실링지가 접착되는 공간의 제약으로 인해 고도의 기술력이 요구되며, 실링 과정이 실패하면 내부에 분주된 시약이 수행과정이 다른 웰로 넘어가거나 또는 카트리지 외부로 누출이 되어 사용할 수 없게 된다.
또한, 핵산이나 생물학적 물질을 추출하기 위해 사용되는 시약 중 에탄올의 경우, 끓는 점이 낮은 물성을 가지고 있어 액체상태에서 기체상태로 변하는 기화가 쉽게 일어난다는 단점이 있다.
따라서 에탄올은 키트의 웰에 적절한 용량으로 분주되어 제조되고, 상기 키트가 운송 과정중에 실링이 완벽히 이루어지지 않으면 에탄올이 기화되어 증발되거나 또는 다른 기능을 수행하는 웰로 혼합되어 상기 키트의 품질과 성능에 악영향으로 작용한다.
또한, 시약이 각 웰에 적절한 분주되어 제조되는 키트는, 추출하고자 하는 핵산 및 생물학적 물질에 따라 각기 다른 종류와 용량의 시약을 분주하여야 하므로, 추출을 원하는 생물학적 샘플의 종류에 따라 해당되는 키트를 별도로 구비하여야 한다. 이는 키트의 가격상승 요인으로 작용하게 되어 비용이 많이 발생할 수밖에 업고, 이로 인한 비효율성은 증가된다.
따라서 생물학적 샘플로부터 특정 물질을 일정한 양과 향상된 품질로 추출하기 위하여 여러 종류의 시약들을 자동으로 각 웰에 분주하고, 각 웰에 시약이 분주되어 실링이 어렵고 단일 샘플에서만 사용가능한 키트 형태로서 제공하는 것이 아닌 필요한 시약을 실링이 쉬운 벌크병 형태로 제공하며 각 생물학적 샘플에 따라 설정된 시약의 양이 분주되는 핵산추출장치의 개발이 대두된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 생물학적 샘플로부터 핵산을 추출하기 위한 시약을 카트리지에 자동으로 분주하고 시약을 시약저장기에서 흡입하는 과정도 분주주사기의 승하강으로 자동으로 수행함으로써 수동으로 조작시에 발생하는 오차를 줄이고, 추출되는 핵산의 양과 품질을 일정하게 유지하는 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 핵산 추출과정에서 필요로 하는 시약을 벌크병에 담겨있는 상태로 이동할 수 있어 실링이 쉽고 핵산 추출에 소요되는 실링 비용을 절감할 수 있는 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 생물학적 샘플에 따라 시약의 종류와 양을 설정한 값으로 카트리지에 분주되게 함으로써 다양한 샘플에 사용이 가능하여 범용성이 높은 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 분주주사기의 피스톤이 상승하는 높이에 따라 팁에 흡입되는 시약의 양이 결정되어 시액의 분주 용량을 편리하게 조절할 수 있는 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 벌크병으로부터 공급되어 저장되는 공간인 시약저장챔버 중앙부에 상방으로 돌출된 격벽을 형성하여, 작은 용량의 시약이 높은 수위를 형성하도록 함으로써 시약이 목표양만큼 유입되었는지 확인할 수 있고 격벽을 중심으로 양쪽으로 시약을 흡입할 수 있는 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 분주주사기의 주사촉에 탈착되는 팁을 복수 개 구비하고, 흡입 대상이 되는 시약의 종류에 따라 팁을 구분하여 장착함으로써 다른 종류의 시약이 서로 섞이지 않게 하여 핵산 추출의 품질을 유지할 수 있는 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 팁 내부의 시약을 분주한 후 남아 있는 잔량을 분주주사기의 피스톤이 추가로 더 하강하며 배출함과 동시에, 주사촉으로부터 팁을 분리함으로써 팁의 탈착을 자동화할 수 있는 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 분주주사기와 대향되는 곳에 샘플로부터 핵산을 분리 및 추출하는 추출기를 자동으로 승강 및 이동하도록 구비함으로써 시약의 분주와 핵산의 추출 과정이 동시에 이루어져 핵산 추출에 소요되는 시간을 대폭 감축할 수 있는 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 시약이 담긴 벌크병(20)이 내부에 삽입되며, 하측에 형성된 시약홀(110)을 통해 벌크병(20) 내부의 시약이 배출되는 시약인입기(100); 일단이 상기 시약홀(110)과 연통되어 시약이 중공인 내부를 따라 흐르며, 일측에 구비되는 밸브(210)에 의해 시약의 흐름을 제어하는 이송라인(200); 상기 이송라인(200)에서 시약을 공급받아 저장되는 시약저장챔버(310)가 서로 다른 크기로 복수 개 형성되는 시약저장기(300); 피스톤(431)이 실린더(441)와 결합하여 승강하면서 상기 시약저장기(300)에 저장된 시약을 흡입 및 배출하며, 상기 실린더(441)의 끝단에 복수의 행과 열로 주사촉(442)이 배치되는 분주주사기(400); 상기 시약저장기(300) 측면에 배치되고, 상기 주사촉(442)의 하단에 부착되어 이동하며 상기 주사촉(442)이 하강하여 시약저장기(300)에 삽입되어 시약을 흡입하는 팁(710)이 복수의 행과 열로 놓여지는 팁플레이트(700); 상기 팁(710)에 담긴 시약이 상기 피스톤(431)이 하강하면서 배출되어 내부에 담기며, 핵산 추출이 이루어지는 카트리지(600); 및 상기 카트리지(600)에서 추출된 핵산을 저장하는 보관카트리지(800);를 포함한다.
또한 본 발명의 상기 팁플레이트(700)에 놓여지는 팁(710)은 그 열의 개수가 상기 분주주사기(400)의 주사촉(442)의 열의 개수와 동일하고, 상기 팁(710)의 행의 개수는 상기 주사촉(442)의 행의 개수보다 많다.
또한 본 발명의 상기 시약저장챔버(310)는 이웃한 시약저장챔버(310)와 높이가 동일하되 그 길이는 서로 상이하다.
또한 본 발명의 상기 시약저장챔버(310) 중앙부에는 상방으로 돌출되는 격벽(311)이 형성되되, 상기 격벽(311)은 상기 시약저장챔버(310)의 길이보다 작아 시약이 상기 격벽(311)을 둘러싸면서 동일 높이의 수위를 형성하고, 상기 주사촉(442)에 부착되는 팁(710)은 2개의 열로 이루어지되, 팁(710)의 끝단에서 열 사이의 간격이 상기 격벽(311)의 폭보다 크고 상기 시약저장챔버(310)의 폭보다 작아 상기 격벽(311)을 사이에 두고 양쪽으로 하강하여 시약을 흡입한다.
또한 본 발명의 상기 시약인입기(100) 또는 상기 시약저장기(300)에는 수위센서(120)가 구비되어 시약의 수위가 목표 높이값에 도달했는지를 감지한다.
또한 본 발명의 어느 하나의 상기 시약저장챔버(310)에 저장된 시약은 2개의 열로 이루어진 상기 주사촉(442)과 부착되는 상기 팁(710)에 동시에 흡입되며, 상기 실린더(441)의 내측으로 상기 피스톤(431)이 들어가며 상기 카트리지(600) 내부로 동시에 분주된다.
또한 본 발명의 상기 분주주사기(400)는 하강하면서 상기 주사촉(442)에 장착된 상기 팁(710)을 분리시키는 탈착판(450); 및 상기 피스톤(431)과 함께 승강하며 상기 탈착판을 가압하는 푸쉬바(432)을 더 포함하며, 상기 탈착판(450)과 이격된 상기 푸쉬바(432)가 하강하면서 상기 탈착판(450)과 접촉되면서 상기 탈착판(450)이 아래로 하강하면서 상기 팁(710)을 분리한다.
또한 본 발명은 상기 피스톤(431)을 고정하는 피스톤판(430)과, 상기 실린더(441)를 고정하는 실린더판(440)을 더 포함하고, 상기 탈착판(450)은 상기 실린더판(440)의 하부에 배치되며, 상기 푸쉬바(432)의 하강시에 상기 푸쉬바(432)는 상기 실린더판(440)을 관통하여 상기 탈착판(450)을 가압하여 하강시키며, 상기 탈착판(450)은 주사촉(442)의 외부에서 하강하며 주사촉(442)과 결합된 상기 팁(710)을 분리시킨다.
본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치는 생물학적 샘플로부터 핵산을 추출하기 위한 시약을 카트리지에 자동으로 분주하고 시약을 시약저장기에서 흡입하는 과정도 분주주사기의 승하강으로 자동으로 수행함으로써 수동으로 조작시에 발생하는 오차를 최소화하고 추출되는 핵산의 양과 품질을 일정하게 유지하는 장점이 있다.
또한 본 발명은 핵산 추출과정에 분주되는 시약을 벌크병에 담겨있는 상태로 이동할 수 있어 실링이 쉽고 핵산 추출에 소요되는 실링 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 생물학적 샘플에 따라 시약의 종류와 양을 설정한 값으로 카트리지에 분주되게 함으로써 다양한 샘플에 사용이 가능하여 범용성이 높은 장점이 있다.
또한 본 발명은 분주주사기의 피스톤이 상승하는 높이에 따라 팁에 흡입되는 시약의 양이 결정되어 시약의 분주 용량을 편리하게 조절할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 벌크병으로부터 공급되어 저장되는 공간인 시약저장챔버 중앙부에 상방으로 돌출된 격벽을 형성하여, 작은 용량의 시약이 높은 수위를 형성하도록 함으로써 시약이 목표양만큼 유입되었는지 확인할 수 있고 격벽을 중심으로 양쪽으로 시약을 흡입할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 분주주사기의 주사촉에 탈착되는 팁을 복수 개 구비하고, 흡입 대상이 되는 시약의 종류에 따라 팁을 구분하여 장착함으로써 다른 종류의 시약이 서로 섞이지 않게 하여 핵산 추출의 품질을 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 팁 내부의 시약을 분주한 후 남아 있는 잔량을 분주주사기의 피스톤이 추가로 더 하강하며 배출함과 동시에, 주사촉으로부터 팁을 분리함으로써 팁의 탈착을 자동화할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 분주주사기와 대향되는 곳에 샘플로부터 핵산을 분리 및 추출하는 추출기를 자동으로 승강 및 이동하도록 구비함으로써 시약의 분주와 핵산의 추출 과정이 동시에 이루어져 핵산 추출에 소요되는 시간을 대폭 감축할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에 따른 전체 사시도.
도 2는 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 시약인입기를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 시약저장기를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 시약저장기를 나타낸 것으로, (a)는 평면도, (b)는 정면도.
도 5는 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 분주주사기를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 분주주사기의 작동 상태를 나타낸 것으로, (a)는 하강하기 전 상태의 배면도, (b)는 제1모터에 의해 승강판이 하강한 상태의 배면도.
도 7은 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 분주주사기의 작동 상태를 나타내기 위해 일부를 확대한 것으로, (a)는 제1모터에 의해 승강판이 하강한 상태의 정면도, (b)는 제2모터에 의해 피스톤판이 하강한 상태의 정면도.
도 8은 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 분주주사기의 작동상태를 나타내기 위해 일부를 확대한 것으로, (a)는 주사촉에 팁이 장착된 상태의 정면도, (b)는 탈착판이 팁을 분리하는 상태의 정면도.
도 9는 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 받침판에 카트리지, 보관카트리지 및 팁플레이트가 구비된 상태의 사시도.
도 10은 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 추출기를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 시약인입기를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 시약저장기를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 시약저장기를 나타낸 것으로, (a)는 평면도, (b)는 정면도.
도 5는 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 분주주사기를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 분주주사기의 작동 상태를 나타낸 것으로, (a)는 하강하기 전 상태의 배면도, (b)는 제1모터에 의해 승강판이 하강한 상태의 배면도.
도 7은 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 분주주사기의 작동 상태를 나타내기 위해 일부를 확대한 것으로, (a)는 제1모터에 의해 승강판이 하강한 상태의 정면도, (b)는 제2모터에 의해 피스톤판이 하강한 상태의 정면도.
도 8은 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 분주주사기의 작동상태를 나타내기 위해 일부를 확대한 것으로, (a)는 주사촉에 팁이 장착된 상태의 정면도, (b)는 탈착판이 팁을 분리하는 상태의 정면도.
도 9는 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 받침판에 카트리지, 보관카트리지 및 팁플레이트가 구비된 상태의 사시도.
도 10은 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 추출기를 나타낸 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
본 발명에 따른 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치는 도 1 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 중합효소연쇄반응을 이용하여 생물학적 샘플로부터 핵산이나 생물학적 물질을 추출 또는 정제하는 장치로서,
시약이 담긴 벌크병(20)이 내부에 삽입되며, 하측에 형성된 시약홀(110)을 통해 벌크병(20) 내부의 시약이 배출되는 시약인입기(100);
일단이 상기 시약홀(110)과 연통되어 시약이 중공인 내부를 따라 흐르며, 일측에 구비되는 밸브(210)에 의해 시약의 흐름을 제어하는 이송라인(200);
상기 이송라인(200)에서 시약을 공급받아 저장되는 시약저장챔버(310)가 서로 다른 크기로 복수 개 형성되는 시약저장기(300);
피스톤(431)이 실린더(441)와 결합하여 승강하면서 상기 시약저장기(300)에 저장된 시약을 흡입 및 배출하며, 상기 실린더(441)의 끝단에 복수의 행과 열로 주사촉(442)이 배치되는 분주주사기(400);
상기 시약저장기(300) 측면에 배치되고, 상기 주사촉(442)의 하단에 부착되어 이동하며 상기 주사촉(442)이 하강하여 시약저장기(300)에 삽입되어 시약을 흡입하는 팁(710)이 복수의 행과 열로 놓여지는 팁플레이트(700);
상기 팁(710)에 담긴 시약이 상기 피스톤(431)이 하강하면서 배출되어 내부에 담기며, 핵산 추출이 이루어지는 카트리지(600); 및
상기 카트리지(600)에서 추출된 핵산을 저장하는 보관카트리지(800);를 포함한다.
본 발명에 따른 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치는 중합효소연쇄반응을 이용하여 생물학적 샘플을 조작 및 정제하여 핵산물질을 추출하는 장치이다. 원하는 핵산물질을 추출하기 위해 생물학적 샘플에 라이시스(Lysis), 바인딩(Binding), 워싱(Washing), 일루팅(Elutting) 등 여러 단계를 거치게 되는데, 해당 과정을 수행하기 위해 다양한 시약이 투입된다.
상기 시약은 대용량의 벌크병(20) 형태로 담기어서 공급되며, 상기 벌크병(20)을 본 발명의 시약인입기(100)에 장착하여 이송라인(200)을 통해 시약저장기(300)로 이동한다. 분주주사기(400)에서 상기 시약을 설정된 용량만큼 흡입하여 카트리지(600)에 분주한 후 추출기(500)에서 핵산 추출 과정을 수행한다. 최종적으로 분리된 핵산을 추출기(500)가 보관카트리지(800)로 이동시킨다.
시약의 분주부터 추출된 핵산의 이동까지 전 과정이 자동화되어 운영되어 사람의 개입을 최소화하므로 더 정확한 양과 품질로 핵산 물질을 추출할 수 있다.
더불어, 대용량의 벌크병(20)의 형태로 시약을 공급하게 되어 시약 기화를 방지하기 위한 실링의 작업에 어려움이 없는 동시에 시약의 기화로 인한 핵산 추출의 품질도 악화되지 않고 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 생물학적 샘플에 따라 핵산 추출에 요구되는 시약의 종류와 양에 대응하여 설정된 값에 따라 시약이 분주되므로 다양한 생물학적 샘플에서도 핵산물질을 추출할 수 있다.
도 2과 같이, 본 발명에 따른 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치는 시약이 대용량으로 담긴 벌크병(20)의 입구가 하방으로 향하도록 삽입되는 시약인입기(100)가 일측에 구비된다. 상기 시약인입기(100)에는 벌크병(20)이 복수 개로 장착될 수 있으며, 본 발명의 일실시예에 의해 5개의 벌크병(20)이 장착되나 이에 한정되지 않는다.
상기 시약인입기(100) 하부에는 벌크병(20) 내부의 시약이 통과하는 시약홀(110)이 형성되어 있다. 상기 시약홀(110)은 각 시약인입기(100)의 중앙부에 형성된다. 벌크병(20)이 장착되는 각각의 칸 하부는 상기 시약홀(110)을 향해 하향으로 경사지게 형성된다.
상기 시약인입기(100)에는 벌크병(20) 내부의 시약의 수위가 목표 높이값에 도달했는지를 감지하는 수위센서(120)가 더 형성된다. 상기 수위센서(120)는 발신부와 수신부 1개씩 한 쌍으로 구성된다.
벌크병(20) 내부의 시약이 줄어들어 수위센서(120)가 위치한 높이보다 수위가 낮게 형성되거나 또는 시약이 소진되었을 시에는 어느 하나의 수위센서(120)에서 전기신호를 발신하여도 매개물이 없어 다른 하나의 수위센서(120)로 수신되지 않으므로 시약의 수위가 일정 높이이상 형성되지 않은 것을 감지할 수 있다.
상기 시약홀(110)로 벌크병(20) 내부의 시약이 흐르며 이송라인(200)을 통하여 시약저장기(300)로 공급된다. 상기 이송라인(200)은 상기 시약홀(110)과 연통되어 있으며 일측에 구비된 밸브(210)를 통하여 시약의 흐름을 제어한다. 상기 밸브(210)의 개폐 동작을 통해서 대용량의 벌크병(20)에 담겨있는 시약이 적정한 양으로 시약저장기(300)에 유입된다.
이송라인(200)은 일단이 상기 시약홀(110)과 연통되어 있어 벌크병(20) 내부에서 시약이 유입된다. 또한, 상기 이송라인(200)의 타단은 시약저장기(300) 일측에 연결되어 시약은 시약저장기(300)로 공급된다.
도 3 및 도 4와 같이, 상기 시약저장기(300)는 복수 개의 시약저장챔버(310)를 형성한다. 상기 시약저장챔버(310)는 서로 다른 크기로 형성되어 시약에 따른 필요한 양을 달리하여 시약을 저장할 수 있다.
상기 시약저장챔버(310)는 길이방향으로 길게 형성되며 각각 다른 길이를 형성함으로써 저장 가능한 시약의 양이 달리 형성되는 것이다. 여기서, 상기 시약저장챔버(310)의 높이는 이웃한 시약저장챔버(310)와 모두 동일하도록 형성된다.
시약저장챔버(310)의 개수는 이송라인(200)의 개수보다 하나 더 적은 수로 구비된다. 따라서 본 발명의 일실시예에 의하여 벌크병(20)이 삽입되는 시약인입기(100)가 5개 구비되어 이송라인(200) 또한 5개로 구비되며, 유사 기능의 시약의 경우 약간의 시약 혼합에도 핵산추출의 성능 저하가 없으므로 상기 시약저장챔버(310)는 이송라인(200)의 개수보다 하나 더 적은 4개로 구비된다.
각각의 시약저장챔버(310)는 상기 이송라인(200)과 연결되어 내부로 시약이 유입되되 어느 하나의 시약저장챔버(310)에는 두개의 이송라인(200)이 연결된다. 따라서 다른 종류의 시약이 어느 하나의 시약저장챔버(310)로 유입된다.
두개의 이송라인(200)이 연결된 시약저장챔버(310)에 유입되는 시약은 카트리지(600)의 세척을 수행하는 워싱 시약으로서, 어느 하나의 워싱 시약 잔량이 시약저장챔버(310) 내부에 일부 존재하여 다른 하나의 워싱시약과 약간 혼합되어도 그 성능 상에 영향을 유발하지 않기에 하나의 시약저장챔버(310)에 공동으로 저장할 수 있도록 한다.
각각의 시약저장챔버(310) 내부에는 한 쌍의 상기 수위센서(120)가 구비된다. 상기 수위센서는 시약저장챔버(310)의 내부에서 시약의 수위가 목표 높이값에 도달했는지를 감지하는 기능을 수행한다.
상기 수위센서(120)는 구비되는 시약저장챔버(310)의 크기에 따라 그 높이가 달리 형성된다. 도 4에서 수위센서(120)의 높이를 상면으로부터 떨어진 거리(a,b,c,d)로 도시하였다. a는 가장 작은 저장용량을 가지는 시약저장챔버(310)에 구비된 수위센서(120)의 높이로, 수위센서(120)가 가장 높은 위치에 배치되고, d는 가장 큰 저장용량을 가지는 시약저장챔버(310)에 구비된 수위센서(120)의 높이로, 수위센서(120)는 가장 낮은 위치에 배치된다. 저장 용량이 크게 형성되는 시약저장챔버(310)에는 더 낮은 높이로 수위를 형성하여도 흡입할 수 있는 시약의 양이 존재하므로 수위센서(120)는 더 낮은 위치에서 시약의 잔량을 확인한다. 상기 수위센서(120)는 시약인입기(100)에 구비되는 수위센서(120)와 기술사상이 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 시약저장챔버(310)에는 바닥면에서부터 상방으로 돌출되는 격벽(311)이 형성된다. 상기 격벽(311)은 상기 시약저장챔버(310)의 길이 방향을 따라 길게 형성되되 상기 시약저장챔버(310)의 길이보다 작게 형성된다. 또한 상기 격벽(311)은 상기 시약저장챔버(310)의 내부 옆면과 닿지 않으며 중앙부에서 독립적으로 형성된다.
시약저장챔버(310) 내부에 저장되는 시약은 격벽(311)을 둘러싸면서 챔버 내에서 수위가 동일하다. 상기 격벽(311)은 저장공간을 분할하지 않으므로 격벽(311) 일측에 위치한 시약은 타측으로 이동할 수 있다.
상기 격벽(311)은 상기 시약저장챔버(310) 내부에 저장되는 시약의 수위를 높게 형성하기 위한 것으로, 핵산 추출 작업을 위해 필요한 시약의 양은 미량이기 때문에 저장공간에 담기어서 시약의 존재 유무 확인을 위한 수위를 확인하기 위하여서 중앙부에 격벽(311)을 구비하여 미량의 시약이더라도 수위를 충분히 높게 형성할 수 있다.
더불어, 시약의 수위가 시약저장챔버(310) 내부에서 충분히 높게 형성되기 때문에 후술할 분주주사기(400)에서 주사촉(442)에 끼워진 팁(710)이 상기 시약저장챔버(310) 내부에 저장된 시약에 충분히 담길 수 있고 피스톤(431) 상승으로 인한 흡입시에 공기의 유입없이 액체만 흡입할 수 있다.
시약저장기(300)의 상방에 위치한 분주주사기(400)가 하강하여 시약저장챔버(310) 내부의 시약을 흡입시에 주사촉(442)에 팁(710)이 장착된 채 하강하며, 상기 팁(710)은 시약저장챔버(310)의 격벽(311) 양측으로 위치한다. 상기 팁(710)은 분주주사기(400)에서 1열에 8개씩 2개의 열로 장착되므로 상기 팁(710)이 시약저장챔버(310) 내부로 들어가면서 격벽(311)의 일측으로 1열에 위치한 8개의 팁(710)이 들어가고, 격벽(311)의 타측으로 2열에 위치한 8개의 팁(710)이 들어간다.
이때, 상기 팁(710)의 끝단은 그 열 사이의 간격이 격벽(311)의 폭보다 크고 상기 시약저장챔버(310)의 폭보다 작아 상기 팁(710)은 격벽(311)을 사이에 두고 상기 격벽(311)의 양측으로 총 16개의 팁(710)이 들어와 시약저장챔버(310) 내부에 저장된 시약을 동시에 흡입한다. 따라서 어느 하나의 시약저장챔버(310)에 저장된 시약은 16개의 팁(710)에 동시에 분할되면서 흡입된다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 분주주사기를 나타낸 것이다.
상기 시약저장기(300)에 저장된 시약은 상방에 위치하는 분주주사기(400)에 의해 흡입된다. 상기 분주주사기(400)는 시약을 흡입하여 카트리지(600)의 각각의 웰(610)에 분주한다.
도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 분주주사기(400)는 상하 또는 수평방향으로 이동이 가능하도록 구비되며 피스톤(431)의 승강에 의해 시약을 흡입 또는 분주하는 것으로, 수평방향으로 이동하는 분주프레임(410); 상하방향으로 이동하는 승강판(420); 상하로 이동하면서 시약을 흡입 및 분주하는 피스톤(431)이 하부에 복수 개로 고정되는 피스톤판(430); 상기 승강판(420)과 연결대(L)로 연결되며 상부에는 상기 피스톤(431)이 내부에서 움직이는 실린더(441)가 고정되고, 하부에는 상기 실린더(441)와 연통되는 주사촉(442)이 구비되는 실린더판(440)을 포함한다.
상기 분주프레임(410)의 일측은 수평방향으로 가로질러 배치되는 가로바(10)를 따라 이동되도록 결합된다. 또한, 상기 분주프레임(410)은 모터(M)와 치합되는 제1벨트(B1)와 결합되어, 상기 모터(M)에 의해 가로바(10)의 배치방향으로 이동한다.
따라서 상기 분주주사기(400)는 상기 시약저장기(300)에서 시약을 흡입한 후, 카트리지(600)의 상부로 이동하여 각각의 웰(610)에 시약을 분주한다.
상기 분주프레임(410)의 상측면에는 승강판(420)을 상하로 승강시키는 제1모터(M1)가 구비된다. 상기 제1모터(M1)는 하방으로 길게 형성된 제1회전축(A1)을 회전시킨다. 상기 제1회전축(A1)은 외주연에 스크류가 형성되며, 승강판(420)에 형성된 제1커넥터(C1)와 치합되어 상기 승강판(420)을 상하로 이동시킨다.
상기 제1커넥터(C1) 및 후술할 제2,3,4커넥터는 회전축으로부터 회전운동을 전달받아 자신이 상하로 이동되는 구성으로, 회전운동을 직선운동으로 동력을 변환하는 구성이다.
상기 제1커넥터(C1)는 내부에서 제1회전축(A1)이 관통하며, 상기 제1회전축(A1) 외주연의 스크류가 상기 제1커넥터(C1) 내주연과 치합되어 있으므로 상기 제1회전축(A1)이 제1모터(M1)에 의해 회전함에 따라 상기 제1커넥터(C1)는 상하로 이동한다.
상기 제1커넥터(C1)는 승강판(420)과 결합되어 있으므로 제1커넥터(C1)의 상하 이동에 따라 승강판(420)도 상하로 이동되는 것이다.
상기 승강판(420)이 상하 이동하면서 카트리지(600) 상부, 팁플레이트(700) 상부 또는 카트리지(600) 상부에 위치하여 시약의 분주에 필요한 동작을 수행한다.
상기 분주프레임(410)에 구비된 제1모터(M1)에 의해 상하로 움직이는 승강판(420)은 분주프레임(410)의 내측에 배치되며, 연결대(L)에 의해 실린더판(440)과 결합되어 있다. 상기 실린더판(440)은 상기 승강판(420)의 하방으로 일정 간격 이격되어 배치되며, 연결대(L)의 상단은 승강판(420)에, 하단은 실린더판(440)에 결합된다. 따라서 승강판(420)의 상하이동에 따라 상기 실린더판(440)도 상하로 이동할 수 있다.
상기 승강판(420)의 중앙부에는 피스톤판(430)을 승강시키는 제2모터(M2)가 구비된다. 상기 제2모터(M2)는 타이밍벨트(B)를 통해 상기 승강판(420)의 양측에 구비된 아이들기어(G)와 치합되어 연결되어 상기 아이들기어(G)를 회전시킨다. 양측의 상기 아이들기어(G)에서 하방으로 길게 형성된 제2회전축(A2)이 형성되며, 상기 제2회전축(A2)은 외주연에 스크류가 형성된다.
피스톤판(430)에 형성된 제2커넥터(C2) 내부로 제2회전축(A2)이 관통하면서 치합되어, 상기 제2회전축(A2)이 회전함에 따라 상기 제2커넥터(C2)는 회전운동을 전달받아 자신이 상하로 직선으로 이동한다.
상기 피스톤판(430)은 하부면에서 하방으로 길게 형성된 피스톤(431)이 복수의 열과 행으로 형성되며 상기 피스톤(431)은 실린더(441)와 결합하여 내부에서 상하로 이동한다. 상기 피스톤(431)이 상승시에 분주주사기(400)는 시약을 흡입하며, 피스톤(431)이 하강시에 흡입한 시약을 배출할 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤판(430)에는 후술할 탈착판(450)을 밀어주는 푸쉬바(432)가 하방으로 길게 연장되어 형성된다.
상기 피스톤판(430)에서 하방으로 일정 간격 이격되어 배치되는 상기 실린더판(440)은 연결대(L)를 통해 상기 승강판(420)과 결합된다. 제1모터(M1)에 의해 상기 승강판(420)이 승강시에 상기 실린더판(440)도 함께 승강한다.
상기 실린더판(440)의 상부에는 상기 피스톤(431)이 내부에서 승강하는 실린더(441)가 상기 피스톤(431)과 동일한 열과 행으로 구비되며, 하부에는 상기 실린더(441)의 끝단에 배치되며 상기 실린더(441)와 연통되는 주사촉(442)이 상기 실린더(441)와 동일한 복수의 열과 행으로 배치된다. 상기 주사촉(442)의 하단은 흡입되는 시약이 담기는 팁(710)이 탈착되도록 형성된다.
상기 실린더판(440)의 하부면에 주사촉(442)이 관통되는 구멍이 더 형성되는 탈착판(450)이 구비된다. 상기 탈착판(450)은 주사촉(442)에 장착된 팁(710)을 밀어서 분리한다. 피스톤판(430)이 하강하면서 푸쉬바(432)가 탈착판(450)을 가압하여 밀어주고, 상기 탈착판(450)이 푸쉬바(432)에 의해 하강하면서 주사촉(442)에 장착된 팁(710)을 분리한다.
이때, 상기 푸쉬바(432)는 항시 탈착판(450)과 접촉되지 않도록 일정 거리 떨어져서 이격되며, 피스톤판(430)이 일정 거리로 하강하였을 시에 접촉되게 하고, 접촉된 하강높이에서 추가적으로 더 하강하면 탈착판(450)이 푸쉬바(432)에 밀려 하강하면서 주사촉(442)에 장착된 팁(710)을 밀어 분리한다.
상기 탈착판(450)이 하강하여 팁(710)을 주사촉(442)으로부터 분리한 후, 푸쉬바(432)가 구비되는 피스톤판(430)이 상승하여 탈착판(450)을 가압하는 가압력이 제거되면 상기 탈착판(450)을 기존 위치로 되돌리는 복원핀(451)이 더 구비된다. 상기 복원핀(451)은 상기 탈착판(450)의 상부방향으로 형성된다. 스프링이 상기 복원핀(451)의 헤드와 실린더판(440) 사이에 위치하여 있어, 상기 탈착판(450)이 하강시에 스프링이 압축되어 복원력을 저장하고 푸쉬바(432)의 가압이 제거되면 복원력을 방출하여 상기 탈착판(450)을 상기 피스톤판(430)의 하부면으로 되돌려 위치시킨다.
분주주사기(400)에서, 분주프레임(410)은 가로바(10)와 연결되어 수평방향의 이동을 담당하고, 승강판(420)은 상기 분주프레임(410)에 구비된 제1모터(M1)에 의해 상하로 승강하는 이동을 담당한다. 상기 승강판(420)의 승강시에 실린더판(440)과 피스톤판(430)은 함께 상하로 이동한다.
제2모터(M2)에 의해 피스톤판(430)은 승강하며 이때 실린더판(440)은 제2모터(M2)에 의해 승강하지 않고 고정된다.
상기 피스톤판(430)이 높은 위치에 있을 때 푸쉬바(432)는 탈착판(450)과 접촉하지 않다가 피스톤판(430)이 일정 높이까지 하강하면 푸쉬바(432)는 실린더판(440)을 관통하면서 탈착판(450)과 접촉된다. 여기서 더 추가적으로 하강하면 푸쉬바(432)의 가압으로 탈착판(450)이 하강하면서 주사촉(442)에 장착된 팁(710)을 분리하여 떨어뜨린다.
본 발명의 일실시예에 따른 분주주사기(400)의 작동을 살펴보면, 벌크병(20)에 담긴 시약이 이송라인(200)을 통하여 시약저장기(300)로 유입되며, 상기 시약저장기(300)의 시약저장챔버(310)에 저장되는 시약을 분주주사기(400)에서 흡입한다.
먼저 분주주사기(400)는 팁(710)이 복수 구비되는 팁플레이트(700)의 상부에 위치하고 제1모터(M1)에 의해 승강하는 승강판(420)이 하강하면서 주사촉(442)에 팁(710)을 장착한다.
분주주사기(400)가 다시 시약저장기(300) 상부로 이동하고 주사촉(442)에 끼워진 팁(710)을 흡입하고자 하는 시약이 담긴 시약저장챔버(310) 내부로 하강하여 팁(710)을 시약에 담근다.
제2모터(M2)가 회전하여 피스톤판(430)이 상승하면서 팁(710) 내부로 시약을 흡입한다. 이때 피스톤(431)의 상승높이는 분주하기에 필요한 용량 만큼만 흡입될 수 있도록 기설정된 값에 따른 높이로만 상승하게 된다. 시약별로 분주에 필요한 용량이 다르게 형성되므로 피스톤(431)의 상승높이는 시약별로 다르게 설정된다. 따라서 생물학적 샘플과 시약의 종류에 따라 요구되는 시약의 양을 제어부(미도시)에 입력하여 피스톤(431)의 상승높이를 달리 설정할 수 있다.
또한 시약은 주사촉(442)을 관통하여 실린더(441) 내부로 유입되지 않고 팁(710) 내부에서만 저장되도록 하는 것이 바람직하다.
이후, 분주주사기(400)는 시약저장기(300)에서 분주하고자 하는 카트리지(600) 상부로 이동한다. 피스톤판(430)을 하강시켜 가압하여 팁(710) 내부에 담긴 시약을 카트리지(600)의 각 웰(610)로 분주하는 동작이 이루어진다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치의 하부면에는 생물학적 샘플로부터 핵산을 추출하는 과정이 이루어지는 카트리지(600)가 구비된다. 각 카트리지(600)는 수많은 웰(610)로 구성된다. 본 발명에서 일실시예에 의해 96 웰(610)로 구성된 카트리지(600)가 복수 개 구비된다.
상기 카트리지(600)에는 팁(710)에 담긴 시약이 상기 피스톤(431)이 하강하면서 시약이 배출되어 내부에 담긴다.
또한 시약저장기(300) 측면에 배치된 팁플레이트(700) 내부에 배열되는 복수의 팁(710)은 복수의 열과 행으로 배치된다. 상기 팁(710)의 열은 상기 주사촉(442)과 동일하며, 행은 상기 주사촉(442)의 행보다 더 많도록 구비된다.
상기 팁(710)의 행의 개수는 주사촉(442)의 행의 개수에서 시약저장챔버의 개수의 4배만큼 더 많도록 형성된다. 본 발명의 일실시예에 의해 주사촉(442)의 행의 개수가 2개이고, 시약저장챔버가 4개 구비되어 있으므로 팁의 행의 개수는 8개가 된다.
주사촉(442)에 장착된 상기 팁은 주사촉(442)이 하강하면서 같이 하강하여 시약저장기(300)에 삽입되어 시약을 흡입한다.
따라서 상기 주사촉(442)은 어느 하나의 시약을 흡입 및 분주할 시에는 일부의 팁(710)을 장착하고, 흡입 및 분주할 시약의 변경시에는 기존에 장착한 팁(710)을 분리하고 다른 행에 위치한 일부 팁(710)을 장착하여 시약을 흡입 및 분주한다.
따라서 시약의 종류에 따라 사용되는 팁(710)을 구분함으로써 상기 팁(710) 내부에 남아있는 잔량의 시약이 다른 종류의 시약과의 혼합을 방지할 수 있다.
상기 카트리지(600)에서 시약의 분주 및 핵산 추출과정이 이루어지고, 추출된 핵산 물질을 보관하는 보관카트리지(800)가 구비된다. 상기 보관카트리지(800)는 상기 추출된 핵산 물질을 안전하게 보관할 수 있도록 커버(810)가 더 구비되어 외부의 이물질이 유입되지 않도록 한다.
상기 카트리지(600)와 보관카트리지(800) 및 팁플레이트(700)는 받침판(900) 상면에 결합되어 구비되며, 상기 도 9에 도시된 모터(M)에 의해 받침판(900)은 수평방향으로 이동가능하도록 형성된다.
따라서 상기 카트리지(600)와 보관카트리지(800) 및 팁플레이트(700)는 수평방향의 이동을 통하여 분주주사기(400) 및 추출기(500)의 직하부로 위치할 수 있다. 받침판(900)은 이동하지 않고 고정된 채로 구비될 수 있으며 이 경우에는 분주주사기(400) 및 추출기(500)가 수평방향으로 이동 가능하도록 구성된다. 상기 분주주사기(400) 및 추출기(500)와 받침판(900)은 서로 상대적인 이동이 이루어질 수 있는 구조로 이루어져 핵산추출 과정이 수행될 수 있으면 충분하다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 분주주사기(400)의 구비된 방향의 타측에는 시약이 분주된 카트리지(600)의 웰(610)에 삽입 및 인출되며 핵산을 추출하는 추출기(500)가 승강이 가능한 구조로 형성된다.
상기 추출기(500)는 가로바(10)와 결합되어 수평방향으로 이동하는 추출프레임(510); 자석취부봉(521)이 하방으로 복수 개 형성되는 취부봉판(520); 및 상기 자석취부봉(521)이 내부에 삽입 및 인출되는 취부봉커버(531)가 복수 형성되는 커버판(530)을 포함한다.
상기 추출프레임(510)은 일측에서 제2벨트(B2)와 결합되어 있으며 상기 제2벨트(B2)는 모터(M)에 의해 이동한다. 따라서 상기 추출프레임(510)은 가로바(10)가 길게 형성된 방향으로 움직이면서, 카트리지(600) 또는 각 웰(610)을 왕복할 수 있으며 또는 카트리지(600)에서 보관카트리지(800)로 추출된 핵산을 옮길 수 있다.
상기 추출프레임(510)의 상측에는 취부봉판(520) 및 커버판(530)을 상하로 승강시키는 제3모터(M3) 및 제4모터(M4)가 배치되고 각각의 모터를 중심축으로 회전되는 제3회전축(A3) 및 제4회전축(A4)이 형성된다.
상기 제3모터(M3)에 의해 회전되는 제3회전축(A3)은 외주연에 스크류가 형성되며 취부봉판(520)에 구비되는 제3커넥터(C3)를 관통하며 치합된다. 제3모터(M3)에 의해 제3회전축(A3)이 회전하면 제3커넥터(C3)는 회전운동을 전달받아 직선운동으로 변환하여 상기 취부봉판(520)을 상하로 승강시킨다.
상기 취부봉판(520)의 승강에 따라 자석취부봉(521)도 상하로 승강이 이루어진다. 상기 자석취부봉(521)은 취부봉커버(531) 내부로 삽입 및 인출된다.
이와 동일하게, 제4모터(M4)에 의해 회전되는 제4회전축(A4)은 커버판(530)에 구비되는 제4커넥터(C4)와 결합되며, 상기 제4모터(M4)의 회전에 의해 상기 커버판(530)은 상하로 승강한다. 승강 메카니즘은 앞서 분주주사기(400)에 설명한 바와 기술적 사상이 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.
상기 커버판(530)이 승강하면서 취부봉커버(531)도 카트리지(600)의 웰(610) 내부로 삽입 및 인출된다. 이때 상기 자석취부봉(521)과 독립적으로 움직이되, 핵산추출 작업을 수행하도록 연계되어 상호적으로 움직인다. 자석취부봉(521) 및 취부봉커버(531)을 이용한 핵산 추출 작업은 종래의 기술을 차용하므로 각각이 이동하면서 핵산을 추출하는 과정의 설명은 생략한다.
상기 자석취부봉(521)의 하단에는 자석이 형성되어 자력으로 핵산 물질을 포집하며, 취부봉커버(810) 내부로 왕복한다. 상기 취부봉커버(810)는 상단이 개구되어 있고, 자석취부봉(521)의 자력에 의해 외표면에 자화된 핵산물질이 부착될 수 있다. 상기 추출기(500)에서 자석취부봉(521) 및 취부봉커버(531)는 종래의 기술사상 및 구성을 차용할 수 있다.
본 발명은 분주주사기(400)와 추출기(500)가 별도로 양측에 구비되어 독립적으로 작동된다. 분주주사기(400)에서 시약을 카트리지(600)의 웰(610)에 분주한 후 다음 과정을 위한 시약을 다른 웰(610)에 분주할 수 있으며, 추출기(500)에서는 시약이 기분주 된 웰(610)에서 핵산 추출 과정을 수행할 수 있다. 따라서 시약의 분주와 핵산 추출이 각각 독립적이면서 동시다발적으로 이루어져 소요되는 시간을 대폭 감축할 수 있다.
본 발명의 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치에서 핵산추출 과정을 일실시예를 들어 설명한다.
생물학적 샘플로부터 핵산을 추출하기 위해 서로 다른 종류의 벌크병(20)이 시약인입기(100)에 장착된다. 벌크병(20) 내부 시약은 시약홀(110)로 유입되어 이송라인(200)을 통해 시약저장기(300)로 유입된다.
시약저장기(300)는 일측에 연결된 이송라인(200)으로부터 시약을 유입받아 시약저장챔버(310)로 저장된다. 시약저장챔버(310) 중앙부에 형성된 격벽(311)에 의하여 시약은 주로 격벽(311) 양측으로 저장되면서 미량으로도 높은 수위를 형성한다.
분주주사기(400)는 가로바(10)를 따라 팁플레이트(700) 상부로 이동하고 제1모터(M1)에 의해 승강판(420)이 하강하면서 주사촉(442)에 팁(710)을 장착한다. 이후 다시 상승하여 시약저장기(300) 상부로 이동한다.
주사촉(442)에 팁(710)이 부착된 분주주사기(400)는 팁(710)이 시약저장챔버(310) 내부의 시약에 잠기는 높이까지 하강한다. 제2모터(M2)에 의해 승강하는 피스톤판(430)이 상승하면서 실린더(441) 내부에서 피스톤(431)이 상승하고, 시약저장챔버(310) 내부의 시약은 상기 팁(710)으로 흡입된다. 이때 피스톤(431)이 상승하는 높이는 필요한 시약의 양에 따라서 기설정된 높이만큼 상승하여 적절한 용량의 시약을 흡입한다.
또한, 상기 팁(710)은 2개의 열로 배열되어 어느 하나의 시약저장챔버(310) 내부로 잠기면서 복수 개의 팁(710)에 시약이 분할되면서 동시에 흡입된다.
이후 분주주사기(400)는 상승하여 카트리지(600) 상부로 이동한 후, 분주하고자 하는 웰(610)에 하강하면서 위치하고, 피스톤판(430)이 하강하면서 팁(710)에 저장된 시약을 웰(610)에 분주한다. 이때 피스톤(431)의 가압으로 팁(710) 내부의 시약은 동시에 분주된다. 이때 흡입과 분주 동작은 피스톤(431)이 실린더(441)의 내측에서 승강하면서 이루어진다.
분주가 끝난 후 다른 종류의 시약의 흡입을 위하여 팁(710)을 교환하게 되는데, 분주주사기(400)는 팁플레이트(700)의 상부에 위치하고 피스톤판(430)이 하강하면서 푸쉬바(432)가 탈착판(450)을 밀어서 주사촉(442)에 장착된 팁(710)을 분리한다. 이후 다시 흡입하고자 하는 시약에 알맞은 새로운 팁(710)을 주사촉(442)에 장착하고 시약저장기(300)로 이동하여 다른 종류의 시약을 흡입한다.
그리고 앞서 기술한 카트리지(600)의 웰(610)에 분주하는 동작을 반복한다.
생물학적 샘플이 담긴 웰(610)에 시약이 분주되면 추출기(500)에서 취부봉판(520)과 커버판(530)이 승강하면서 자석취부봉(521)과 취부봉 커버(810)가 카트리지(600)에서 핵산 추출을 위한 일련의 동작(종래기술 차용)을 수행하며, 추출된 핵산은 취부봉커버(531) 외표면에 부착되어 보관카트리지(800)로 옮겨진다.
본 발명에 따른 벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치는 핵산추출 작업을 위해 각 웰(610)에 시약이 분주된 카트리지(600) 형태로 제공하는 것이 아닌 시약을 벌크병(20)에 담아 생물학적 샘플에 따라 용량이 자동적으로 분주되므로 실링이 간단하고, 다양한 샘플에서도 신속하게 핵산 추출이 가능하고 범용성이 높은 장점이 있다.
또한, 시약저장기(300)의 각 시약저장챔버(310)에 격벽(311)이 형성되어 미량의 시약이더라도 수위를 높게 형성할 수 있어 분주주사기(400)에서 시약을 흡입하기에 용이하다.
더불어, 분주주사기(400)에서 카트리지(600)의 웰(610)에 시약을 분주하는 동안 추출기(500)에서 시약이 분주된 각 웰(610)에서 핵산을 추출하기 위한 과정을 동시다발적으로 수행할 수 있어 작업의 소요시간이 감축되어 신속하게 핵산을 추출할 수 있는 장점이 있다
M:모터 M1:제1모터 M2:제2모터 M3:제3모터 M4:제4모터 G:아이들기어
A1:제1회전축 A2:제2회전축 A3:제3회전축 A4:제4회전축
B:타이밍벨트 B1:제1벨트 B2:제2벨트
C1:제1커넥터 C2:제2커넥터 C3:제3커넥터 C4:제4커넥터
10:가로바 20:벌크병
100:시약인입기 110:시약홀 120:수위센서
200:이송라인 210:밸브
300:시약저장기 310:시약저장챔버 311:격벽
400:분주주사기 410:분주프레임 420:승강판 430:피스톤판 431:피스톤
432:푸쉬바 440:실린더판 441:실린더 442:주사촉 450:탈착판 451:복원핀
500:추출기 510:추출프레임 520:취부봉판 521:자석취부봉 530:커버판
531:취부봉커버
600:카트리지 610:웰 700:팁플레이트 710:팁 800:보관카트리지 810:커버
900:받침판
Claims (8)
- 시약이 담긴 벌크병(20)이 내부에 삽입되며, 하측에 형성된 시약홀(110)을 통해 벌크병(20) 내부의 시약이 배출되는 시약인입기(100);
일단이 상기 시약홀(110)과 연통되어 시약이 중공인 내부를 따라 흐르며, 일측에 구비되는 밸브(210)에 의해 시약의 흐름을 제어하는 이송라인(200);
상기 이송라인(200)에서 시약을 공급받아 저장되는 시약저장챔버(310)가 서로 다른 크기로 복수 개 형성되는 시약저장기(300);
피스톤(431)이 실린더(441)와 결합하여 승강하면서 상기 시약저장기(300)에 저장된 시약을 흡입 및 배출하며, 상기 실린더(441)의 끝단에 복수의 행과 열로 주사촉(442)이 배치되는 분주주사기(400);
상기 시약저장기(300) 측면에 배치되고, 상기 주사촉(442)의 하단에 부착되어 이동하며 상기 주사촉(442)이 하강하여 시약저장기(300)에 삽입되어 시약을 흡입하는 팁(710)이 복수의 행과 열로 놓여지는 팁플레이트(700);
상기 팁(710)에 담긴 시약이 상기 피스톤(431)이 하강하면서 배출되어 내부에 담기며, 핵산 추출이 이루어지는 카트리지(600); 및
상기 카트리지(600)에서 추출된 핵산을 저장하는 보관카트리지(800);를 포함하는
벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치.
- 제1항에 있어서,
상기 팁플레이트(700)에 놓여지는 팁(710)은 그 열의 개수가 상기 분주주사기(400)의 주사촉(442)의 열의 개수와 동일하고,
상기 팁(710)의 행의 개수는 상기 주사촉(442)의 행의 개수보다 많은
벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치.
- 제1항에 있어서,
상기 시약저장챔버(310)는 이웃한 시약저장챔버(310)와 높이가 동일하되 그 길이는 서로 상이한
벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치.
- 제1항에 있어서,
상기 시약저장챔버(310) 중앙부에는 상방으로 돌출되는 격벽(311)이 형성되되, 상기 격벽(311)은 상기 시약저장챔버(310)의 길이보다 작아 시약이 상기 격벽(311)을 둘러싸면서 동일 높이의 수위를 형성하고,
상기 주사촉(442)에 부착되는 팁(710)은 2개의 열로 이루어지되, 팁(710)의 끝단에서 열 사이의 간격이 상기 격벽(311)의 폭보다 크고 상기 시약저장챔버(310)의 폭보다 작아 상기 격벽(311)을 사이에 두고 양쪽으로 하강하여 시약을 흡입하는
벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치.
- 제1항에 있어서,
상기 시약인입기(100) 또는 상기 시약저장기(300)에는
수위센서(120)가 구비되어 시약의 수위가 목표 높이값에 도달했는지를 감지하는
벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치.
- 제1항에 있어서,
어느 하나의 상기 시약저장챔버(310)에 저장된 시약은 2개의 열로 이루어진 상기 주사촉(442)과 부착되는 상기 팁(710)에 동시에 흡입되며, 상기 실린더(441)의 내측으로 상기 피스톤(431)이 들어가며 상기 카트리지(600) 내부로 동시에 분주되는
벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치.
- 제1항에 있어서,
상기 분주주사기(400)는
하강하면서 상기 주사촉(442)에 장착된 상기 팁(710)을 분리시키는 탈착판(450); 및 상기 피스톤(431)과 함께 승강하며 상기 탈착판을 가압하는 푸쉬바(432)을 더 포함하며,
상기 탈착판(450)과 이격된 상기 푸쉬바(432)가 하강하면서 상기 탈착판(450)과 접촉되면서 상기 탈착판(450)이 아래로 하강하면서 상기 팁(710)을 분리하는
벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치.
- 제7항에 있어서,
상기 피스톤(431)을 고정하는 피스톤판(430)과, 상기 실린더(441)를 고정하는 실린더판(440)을 더 포함하고,
상기 탈착판(450)은 상기 실린더판(440)의 하부에 배치되며,
상기 푸쉬바(432)의 하강시에 상기 푸쉬바(432)는 상기 실린더판(440)을 관통하여 상기 탈착판(450)을 가압하여 하강시키며, 상기 탈착판(450)은 주사촉(442)의 외부에서 하강하며 주사촉(442)과 결합된 상기 팁(710)을 분리시키는
벌크로 시약 분주되는 핵산추출장치.
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| WO (1) | WO2023018193A1 (ko) |
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- 2022-08-09 WO PCT/KR2022/011876 patent/WO2023018193A1/ko unknown
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