KR20240043767A - 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템 - Google Patents
생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
생물학적 약품의 검출 및 스크리닝을 위한 기본 샘플을 제공하도록 생물학적 샘플을 배양하기 위해 사용되는 하나 이상의 인큐베이터(1); 인큐베이터(1)에서 배양된 생물학적 샘플에 대해 사전결정된 작업을 구현하기 위해 사용되는 액체 작업 시스템(3); 스크리닝을 용이하게 하도록 생물학적 샘플을 검출하기 위해 사용되는 샘플 검출 플랫폼(5); 인큐베이터(1)와 액체 작업 시스템(3) 사이 및/또는 액체 작업 시스템(3)과 샘플 검출 플랫폼(5) 사이에서 생물학적 샘플을 이송하기 위해 사용되는 이송 플랫폼; 및 인큐베이터(1), 액체 작업 시스템(3), 샘플 검출 플랫폼(5) 및 이송 플랫폼 중 적어도 하나의 작업을 제어하도록 구성된 자동 제어 시스템(6)을 포함하는, 생물학적 약품의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템(10). 생물학적 약품의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템(10)은, 생물학적 약품의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝의 처리량을 수 배 증가시키는 동시에 작업자의 수를 수 배 감소시킬 뿐만 아니라, 표준화된 작업을 통해 공정 작업 흐름의 안정성, 균일성 및 재현성을 크게 향상시킨다.
Description
본 개시내용은 일반적으로 생물학적 약물(biological drug)의 기술분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝(screening)을 위한 시스템 및 이의 작업 방법에 관한 것이다.
생물학적 약물의 연구, 개발, 평가 및 감정에서, 다양한 구성을 가진 단백질 샘플로부터 응용 요구사항을 만족하는 제품을 선택하기 위해 서로 다른 구성을 가진 다수의 단백질 샘플이 발현, 정제 및 다수의 표시자로 종합적으로 검출되어야 한다. 전체 공정으로서 배양, 종합적인 액체 작업(예를 들어 발현, 배양 및 보충, 일일 검출 샘플링, 샘플 검출 및 정제, 샘플 혼합 등), 검출 및 스크리닝(예로서, 단백질 농도 및 순도 검출, 특징화 분석 및 다른 검출)과 같은 다수의 공정 단계를 포함한다. 따라서, 종래의 수동 작업 공정에서는 비교적 큰 규모의 처리량에 도달하도록 전체 공정 작업을 완료하기 위해 일반적으로 수십 명의 사람이 필요하다.
종래의 수동 작업 모드는 대규모 인력 팀과 넓은 장소를 필요로 할 뿐만 아니라 특별히 훈련받은 고도로 숙련된 인력이 필요하므로, 연구 기관이나 기업에 높은 인적 자원 비용을 발생시킨다. 또한, 서로 다른 직원에 의해 수행된 작업은 공정 안정성, 재현성 등과 관련된 일부 문제를 발생시킬 것이다.
또한, 종래의 수동 작업 방식에서는 연구 및 개발 업무가 일반적으로 개방형 실험실에서 수행되었으며, 따라서 샘플 오염 사고가 발생하기 쉽고 이는 높은 재료비와 시간 소비를 발생시킬 수 있다. 한편, 개방형 실험실 환경에서 수동 작업 공정의 샘플 및 휘발성 물질은 작업자에게 생물학적 안전 관련 위험을 가져올 수 있다. 더욱이, 종래의 수동 작업 공정에서는 샘플 분석 및 스크리닝을 위해 다량의 데이터가 수집 및 분석되어야만 한다. 그러나 종래의 수동 작업 모드는 데이터 기록의 불완전성, 데이터 손실, 데이터 충돌, 장시간 데이터 저장 요구 등의 문제가 발생하는 경향이 있다.
새로운 단백질 약물의 신속한 개발과 새롭게 개발된 약물의 새로운 표적의 신속한 발견 및 약물의 신속한 반복에 대한 요구사항으로 인해, 종래의 수동 실험실이 시장 지향적인 신약 스크리닝에 대한 실제 요구사항을 만족시키기 위해 하루에 수천 개의 샘플(또는 그 이상)을 스크리닝할 수 있는 능력을 가질 수 있게 하도록 종래의 수동 실험실의 처리량을 수 배로 증가시키는 것이 필요하다. 또한, 단백질 약물의 스크리닝과 유사하게, 새로운 면역 세포의 치료에 사용되는 벡터 바이러스(렌티바이러스(lentivirus), 아데노 관련 바이러스 등) 및 유전자 치료에 사용되는 효능 바이러스(아데노바이러스(adenovirus), 아데노 관련 바이러스 등) 또한 높은 처리량의 발현 및 거대한 합성 샘플 데이터베이스로부터의 타겟 응용에 적합한 타겟 바이러스를 선별하기 위한 검출 및 스크리닝 수단을 필요로 한다. 이들 모두는 위의 문제를 더 악화시킨다.
따라서, 새로운 생물학적 약물의 연구, 개발, 평가 및 감정 과정에서, 단백질 제품 또는 바이러스 제품 및 핵산 제품에 관계없이 다음의 효과: 1) 처리량이 크게 증가된 샘플의 통합된 전체 공정 (발현 및 배양, 검출 준비, 검출 및 스크리닝) 작업; 2) 작업 공정의 높은 공정 안정성과 재현성; 3) 작업 공정 중 샘플, 작업 환경 및 작업자의 생물학적 안전성의 엄격한 보장; 4) 전체 공정에서 데이터의 표준화된 수집, 저장 및 기본적인 분석에 도달하기 위한 새로운 수단이 필요하다.
본 개시내용의 일 목적은 위의 문제점 중 하나 이상의 해결하고 다른 추가적인 이점을 실현하는 것이다.
본 개시내용의 제1 양태에서, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템이 제공되고, 이 시스템은: 생물학적 약물의 검출 및 스크리닝을 위한 기본 샘플을 제공하도록 생물학적 샘플을 배양하기 위해 사용되는 적어도 하나의 인큐베이터(incubator); 인큐베이터에서 배양된 생물학적 샘플에 대해 사전결정된 작업을 구현하기 위해 사용되는 액체 작업 시스템; 스크리닝을 용이하게 하도록 생물학적 샘플을 검출하기 위해 사용되는 샘플 검출 플랫폼(platform); 인큐베이터와 액체 작업 시스템 사이 및/또는 액체 작업 시스템과 샘플 검출 플랫폼 사이에서 생물학적 샘플을 이송하기 위해 사용되는 이송 플랫폼; 및 인큐베이터, 액체 작업 시스템, 샘플 검출 플랫폼, 및 이송 플랫폼 중 적어도 하나의 작업을 제어하도록 구성된 자동 제어 시스템을 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 이송 플랫폼은 인큐베이터와 액체 작업 시스템 사이에서 배양된 생물학적 샘플을 이송하기 위한 배양물 이송 플랫폼, 및 액체 작업 시스템과 샘플 검출 플랫폼 사이에서 검출될 생물학적 샘플을 이송하기 위한 테스트 샘플 이송 플랫폼 중 적어도 하나를 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 배양물 이송 플랫폼 및 테스트 샘플 이송 플랫폼 중 적어도 하나는 로봇을 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 로봇은 지상 가이드 레일(ground guide rail), 공중 가이드 레일 및 자동 유도 차량(Automatic Guided Vehicle) 중 어느 하나에 배열(arranging)된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 인큐베이터는 하우징(housing) 및 하우징에 수용되는 배양 조립체(culture assembly)를 포함하고, 배양 조립체는 이것이 제어된 방식으로 하우징 안팎으로 슬라이딩하는 것을 가능하게 하도록 자동 슬라이딩 테이블 요소 상에 제공된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 인큐베이터는 생물학적 샘플의 온도 및 습도를 자동으로 제어하도록 구성되고, 인큐베이터 내부의 온도는 16℃ 내지 38℃로 제어되며 인큐베이터 내부의 습도는 70% 내지 95%로 제어된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 인큐베이터는 인큐베이터 내부의 온도를 16℃ 내지 38℃로 제어하도록 인큐베이터를 자동으로 가열하기 위한 가열 필름을 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 인큐베이터는 제어된 방식으로 인큐베이터에 물을 공급하도록 구성된 자동 급수 장치(automatic water supply unit), 및 인큐베이터 내의 습도를 제어하기 위해 자동 급수 장치로부터 물을 분무하도록 구성된 분무기를 포함하는 가습 장치를 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 인큐베이터에는 인큐베이터 내의 CO2 농도를 제어하도록 인큐베이터에 CO2를 보충하기 위한 CO2 파이프, 및 인큐베이터 내의 CO2 농도를 측정하기 위한 CO2 센서가 제공될 수 있다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 인큐베이터에는 CO2의 보충을 제어하기 위한 CO2 팽창 밸브, 및 CO2 중의 불순물을 제거하기 위한 CO2 파이프 필터가 추가로 제공될 수 있다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 인큐베이터는 생물학적 샘플의 침전 및 농축이 필요한 경우 생물학적 샘플의 온도를 2℃ 내지 8℃로 제어하도록 구성되는 냉장 압축기(refrigeration compressor)를 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 액체 작업 시스템은 액체 작업 시스템의 내부 환경이 이의 외부 환경으로부터 분리되도록 제어된 층상 흐름 환경(controlled laminar flow environment)에 배치된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 액체 작업 시스템에는 압력차를 통해 액체 작업 시스템의 내부에 층상 흐름 환경을 형성하도록 구성되는 층상 흐름 장치(laminar flow unit)가 제공된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 층상 흐름 장치는 원심팬(centrifugal fan)을 포함하는 층상 공기 공급 장치를 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 층상 흐름 장치는 액체 작업 시스템의 하부에 배치(disposing)되는 층상 공기 반환 장치(laminar air-return unit)를 더 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 층상 공기 반환 장치는 층상 기체가 액체 작업실 내부에 진입하기 전에 층상 기체 내의 입자성 물질(particulate matter)을 여과하도록 구성되는 필터 스크린(filter screen)을 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 액체 작업 시스템은 보관실(storage compartment), 중앙 작업실(central operation compartment) 및 적어도 하나의 액체 작업실(liquid operation compartment)을 포함하고, 보관실은 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템의 연속적인 작업을 지원하도록 소모품(consumables)을 보관하기 위해 사용되며, 중앙 작업실 및 액체 작업실은 생물학적 샘플에 대한 다양한 작업을 구현하기 위해 사용된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 액체 작업 시스템은 중앙 작업실의 양측에 각각 배치되며 서로 독립적으로 그리고 동시에 작업할 수 있도록 구성된 2개의 액체 작업실을 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 보관실은 소모품 및 생물학적 샘플의 동시 적재(parallel loading)를 실현하도록 서로 독립적인 소모품 적재 채널 및 샘플 적재 채널을 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 소모품 적재 채널과 샘플 적재 채널은 각각 서로 수직인 방향으로 연장한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 소모품 적재 채널 내부에 이송 로봇을 포함하는 로봇 이송 장치가 제공된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 이송 로봇은 소모품 적재 채널을 따라 연장하는 슬라이드 레일 상에 배열되며 슬라이드 레일 상에서 슬라이딩 가능하다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 소모품 적재 채널 부근에 연속 적재 장치가 제공되며, 연속 적재 장치는 소모품의 연속적인 적재 및 하역을 실현하도록 연속 적재 턴테이블(turntable)의 형태로 구성된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 연속 적재 장치는 환형 전달 요소 및 환형 전달 요소 상에 배치된 소모품 이송 트레이를 포함하고, 이송 로봇은 소모품을 소모품 이송 트레이 상으로 이송하도록 및/또는 소모품을 소모품 이송 트레이로부터 다른 위치로 이송하도록 구성된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 보관실은 소모품을 보관하기 위한 복수의 보관 드럼(storage drum)을 포함하고, 각 보관 드럼은 소모품을 보관하기 위한 복수의 층과 열(column)로 배열된 복수의 공간을 포함하며, 이송 로봇은 보관을 위한 상응하는 보관 드럼의 상응하는 공간으로 소모품을 이송하도록 구성된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 복수의 보관 드럼은 보관실 내의 이송 로봇이 보관 드럼 내의 소모품을 중앙 작업실 및 액체 작업실 중 적어도 하나로 이송할 수 있도록 중앙 작업실과 액체 작업실에 인접하게 배열된다.
중앙 작업실은 다음의 디바이스(device): 소모품 뚜껑 개방/폐쇄 장치, 원심기 장치(centrifuge unit), 진공 여과 장치, 금속 욕조 장치(metal bath unit), 샘플 진동 장치, 소모품 보관 랙(rack), 재료의 2차 보관을 위한 2차 보관 랙, 및 다자유도(multi-degree-of-freedom) 로봇 중 적어도 하나가 장착된 작업 테이블 보드(operation table-board)를 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 작업 테이블 보드 상에 층상 공기 반환 메쉬 플레이트(laminar air-return mesh plate)가 제공되어 층상 반환 공기가 층상 공기 반환 메쉬 플레이트를 통해 중앙 작업실의 내부 공간으로 진입할 수 있게 한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 다자유도 로봇은 선형 모터 모듈(linear motor module)에 장착되고, 선형 모터 모듈은 수평 방향으로 연장하는 크로스빔(cross beam) 및 크로스빔에 장착되고 다자유도 로봇을 크로스빔이 연장하는 방향으로 구동시킨다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 중앙 작업실의 작업 테이블 보드의 중간 부분에 공간이 확보되고, 확보된 공간이 액체 작업실의 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블(consumable stage sliding table)을 수용되도록 구성된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 중앙 작업실은 다음의 작업: 진공 여과 작업, 원심 분리, 원심 농축, 진동 혼합 작업, 소모품 뚜껑 개방/폐쇄 작업 및 금속 욕조 배양 작업 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 액체 작업실은 다음의 작업: 플라스미드 준비(plasmid preparation) 및 냉동 튜브 뚜껑 개방/폐쇄 작업, 생물학적 샘플의 배양 및 보충, 생물학적 샘플의 형질주입(transfection) 발현, 자성 비드 분류(magnetic bead sorting), 자성 비드 정제 및 검출될 생물학적 샘플의 전처리 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 액체 작업실은 상응하는 작업을 수행하기 위한 공정에서 필요한 액체를 이송하도록 구성된 적어도 하나의 피펫팅 장치(pipetting unit)를 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 피펫팅 장치는 X축을 따라 이동 가능하게 구성되고 각각이 피펫팅 장치 내부의 Y축 및 Z축을 따라 독립적으로 이동 가능하게 구성된 하나 이상의 피펫팅 헤드를 포함하고, Y축은 수평면에 있고 X축에 수직이며, Z축은 수직면에 있고 X축 및 Y축에 수직이다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 피펫팅 장치는 Y축의 방향을 따라 장착된 하나 이상의 이동자(mover)를 포함하고, 이에 따라 각 피펫팅 헤드가 이동자의 구동 하에 Y축의 방향을 따라서 이동 가능하다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 피펫팅 장치는 서로 이격된 2개의 가이드 레일 구조 및 2개의 가이드 레일 구조 사이에서 연장하는 크로스빔을 포함하는 선형 모터 갠트리(gantry) 메인(main) 프레임 구조 상에 장착되고, 피펫팅 장치는 크로스빔 상에 제공된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 가이드 레일 구조는 X축을 따라 연장하도록 구성되며, 크로스빔은 가이드 레일 구조를 따라 X축 방향으로 이동 가능하다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 가이드 레일 구조 및 크로스빔은 선형 모터의 구성요소이고, 가이드 레일 구조는 선형 모터의 고정자(stator)를 구성하고 크로스빔은 선형 모터의 이동자를 구성하며, 가이드 레일 구조와 크로스빔 사이에는 기계적 접속이 존재하지 않는다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 액체 작업실은 액체를 펌핑(pumping)하고 보충하기 위한 장치, 및 펌프 세트를 더 포함하고, 액체를 펌핑하고 보충하기 위한 장치는 피펫팅 장치에 필요한 공정 유체를 제공하도록 사용되며, 펌프 세트는 액체를 펌핑하고 보충하기 위한 장치의 파이프 내에 공정 유체를 펌핑하도록 사용된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 액체 작업실은 작업 스테이지 및 작업 스테이지를 지지하기 위한 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블을 더 포함하고, 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블은 작업 스테이지로의 소모품 적재 또는 작업 스테이지로부터의 소모품 하역을 용이하게 하도록 제어된 방식으로 액체 작업실 밖으로 그리고 안으로 슬라이딩할 수 있게 구성된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블이 액체 작업실 밖으로 슬라이딩하는 경우 중앙 작업실의 상응하는 공간 내에 수용된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 액체 작업실은 소수의 소모품이 작업되어야 할 때 둘 이상의 독립적인 작업 영역에서 동시에 작업하거나 서로 독립적으로 작업하도록 구성되고, 많은 수의 소모품이 작업되어야 할 때는 일체식으로 작업하기 위해 함께 통합되도록 구성되는 2개 이상의 피펫팅 장치를 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 샘플 검출 플랫폼은 다음의 작업: 크로마토그래피 샘플 준비, 고성능 액체 크로마토그래피 검출, 질량 분석 검출, 겔 전기영동 검출, ELISA 분석기 검출 및 내독소 검출 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 샘플 검출 플랫폼에는 다음의 검출 디바이스: 고성능 액체 크로마토그래프, 질량 분석계, ELISA(Enzyme-linked immunosorbent assay) 분석기, 겔 전기영동 장치, 내독소 검출기, 계수기, 이미저 및 실시간 형광 정량 분석기 중 적어도 하나가 제공된다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 샘플 검출 플랫폼은, 검출될 생물학적 샘플을 샘플 검출 플랫폼 상의 서로 다른 검출 위치로 이송하도록 사용되는 인간-기계 협동 로봇(man-machine cooperative robot)을 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 인간-기계 협동 로봇은 힘 피드백 장치(force feedback unit)를 포함한다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 인간-기계 협동 로봇은 선형 모듈 상에 제공되며 선형 모듈을 따라서 이동 가능하다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 샘플 검출 플랫폼은 검출 디바이스가 장착되는 회전 플랫폼을 포함하는 검출 디바이스 장착 턴테이블을 포함하고, 회전 플랫폼은 검출 작업을 구현하기 위해서 인간-기계 협동 로봇을 향하는 쪽으로 그리고 액체 교체 및/또는 유지관리를 구현하기 위해서 작업자를 향하는 쪽으로 검출 디바이스를 회전시킬 수 있다.
본 개시내용의 실시예에 따르면, 회전 플랫폼은 회전하기 위해 드래그 체인(drag chain)을 통해서 모터에 의해 구동되도록 구성된다.
본 개시내용의 제2 양태에서, 지능형 인큐베이터 및 자동 제어 시스템을 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 지능형 시스템이 제공되고, 지능형 인큐베이터의 상부 우측면에는 전자동 코어 액체 작업 시스템이 제공되고, 전자동 코어 액체 작업 시스템의 우측에는 테스트 샘플 이송 플랫폼이 제공되며, 테스트 샘플 이송 플랫폼의 우측에는 전자동 검출 플랫폼이 제공된다.
본 개시내용의 실시예로서, 지능형 인큐베이터 내부의 상부면에는 디바이스 조명/정화/소독 장치가 배열되고; 지능형 인큐베이터 내부의 하부면에는 쉐이커 메커니즘 구동 장치가 배열되고; 쉐이커 메커니즘 구동 장치의 위에 그리고 지능형 인큐베이터 내부에는 디바이스 프레임 장치가 배열되고; 프레임 장치 내부의 하부면에 자동 슬라이딩 테이블 장치가 배열되고, 자동 슬라이딩 테이블 장치의 상부면에는 쉐이크 플라스크 적재 조립체가 배치되고; 지능형 인큐베이터의 상부 우측면에는 디바이스 작업 및 디스플레이 영역이 제공되고; 지능형 인큐베이터 내의 우측면에는 지능형 종합 제어 시스템 장치가 배열되며; 지능형 인큐베이터의 우측면에는 자동 밀봉 도어 장치가 제공된다.
본 개시내용의 실시예로서, 전자동 코어 액체 작업 시스템은 보관실, 중앙 작업실 및 전자동 액체 작업실을 포함하고; 중앙 작업실은 보관실의 후방에 배치되고, 전자동 액체 작업실은 중앙 작업실의 좌측 및 우측에 배치되고; 보관실의 상부면, 중앙 작업실 및 전자동 액체 작업실에는 모두 층상 흐름 장치가 제공되고, 보관실의 하부면, 중앙 작업실 및 전자동 액체 작업실에는 모두 층상 공기 반환 장치가 제공되고; 보관실 내 후방에는 냉장 인큐베이션 보관 드럼이 제공되고; 보관실 내의 전면에는 로봇 이송 장치가 제공되고; 보관실 및 로봇 이송 장치의 내부에는 연속 적재 장치가 배열되고, 연속 적재 장치에 상응하는 보관실의 우측면에는 소모품 적재 채널이 배열되고; 중앙 작업실 내부 우측면에 임시 보관 스탠드가 배열되고; 중앙 작업실 내의 좌측 후방에 로봇 모듈이 배열되고; 중앙 작업실 내부의 로봇 모듈 전방에는 진공 여과 장치 및 금속 욕조 장치가 배열되고; 중앙 작업실 내의 우측 전면에는 층상 공기 반환 메쉬 플레이트가 배열되고; 중앙 작업실 내의 우측 후면에는 소모품 보관 랙이 배열되고; 중앙 작업실 내의 우측면과 임시 보관 스탠드의 상부 좌측면에 자동 원심기 도어-턴오버 메커니즘이 배열되고; 중앙 작업실 내의 상부 우측면에는 소모품 뚜껑 개방/폐쇄 장치가 배열되고; 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조는 전자동 액체 작업실 내의 우측면에 배열되며; 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조의 단부 부분의 좌측면과 우측면에는 피펫팅 장치가 제공되고; 전자동 액체 작업실의 좌측 전면에 펌프 세트가 배치되고; 전자동 액체 작업실의 좌측면에는 액체를 펌핑하고 보충하기 위한 장치가 제공되고; 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블은 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조 아래와 전자동 액체 작업실 내부에 제공되고; 전자동 액체 작업실 내의 하부면에는 바닥실 액체 저장 장치가 제공되고; 전자동 액체 작업실 내 좌측면에는 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조에 상응하는 진동 장치가 제공되고; 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조의 단부 부분의 전면에는 소모품 캐리어가 제공되며; 작업 스테이지는 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조 위에 배치된다.
본 개시내용의 실시예로서, 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조는 각 장치의 X축 작업을 실현하도록 가이드 레일 구조를 갖는 양면 선형 모터 또는 단일 모터를 채택하고; 각 피펫팅 헤드가 Y축과 Z축을 따라 독립적으로 이동 가능하게 하도록 피펫팅 장치에는 1개 또는 2개 또는 4개의 피펫팅 헤드가 장착되고 상응하는 수의 이동자가 Y축 직선에 제공되고; 펌프 세트에는 바닥실에 저장된 액체를 테이블 보드 상의 파이프에 펌핑하도록 다중 채널 연동 펌프 또는 다른 유형의 펌프 본체가 장착되고; 액체를 펌핑하고 보충하기 위한 장치는 대용량 공정 액체를 시스템의 액체 이송 탱크로 완전히 자동으로 펌핑하고, 피펫팅 장치는 오리피스 플레이트용 로봇에 의해 이송되고; 액체 펌핑 작업 후에 파이프는 완전 자동 세척 및 폐쇄 작업을 거치고; 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블은 오리피스 플레이트, 쉐이크 튜브, 쉐이크 플라스크 등과 같은 소모품을 적재하기 위해 완전히 자동으로 슬라이드 아웃/인할 수 있고; 바닥실 액체 저장 장치는 배양 배지, 용해물 등과 같은 공정 액체를 저장하기 위해 사용되고; 진동 장치는 공정 중에 오리피스 플레이트, 쉐이크 튜브, 쉐이크 플라스크 등과 같은 소모품의 혼합 작업을 실현하고; 소모품 캐리어에는 실제 공정 요구사항에 따라 오리피스 플레이트, 쉐이크 튜브, 쉐이크 플라스크 등과 같은 다양한 유형의 소모품이 장착되고; 작업 스테이지는 자세 조정 및 공정 중 재료의 임시 보관을 위해 사용된다.
본 개시내용의 실시예로서, 전자동 검출 플랫폼은 턴테이블, 모터, 드래그 체인 및 회전 플랫폼을 포함할 수 있고, 모터는 턴테이블의 내부에 배열되고, 드래그 체인은 턴테이블의 우측면에 배열되며, 회전 플랫폼은 턴테이블의 단부 부분에 배치되고 디바이스 설치 및 위치결정 구멍이 제공된다.
본 개시내용의 실시예로서, 전자동 검출 플랫폼의 단부 부분의 좌측 후면에 HPLC가 제공되고, 전자동 검출 플랫폼의 단부 부분의 HPLC 우측에 겔 전기영동 장치가 배열되고, 전자동 검출 플랫폼의 단부 부분의 우측 후면에 ELISA 분석기가 배열되며, 전자동 검출 플랫폼의 단부 부분의 전면에 질량 분석계가 대칭으로 배열되고; 전자동 검출 플랫폼의 단부 부분의 중앙에 선형 모듈이 배열되며, 선형 모듈 위에 인간-기계 협동 로봇이 제공된다.
본 개시내용의 실시예로서, 계수기, 이미저, QPCR, BRA 등과 같은 디바이스를 추가하도록 전자동 검출 플랫폼의 테이블 보드 상에 충분한 공간이 확보된다.
본 개시내용의 실시예로서, 자동 제어 시스템은 온도 센서, 중량 센서, 차동 압력 센서, 광전기 센서, 카메라, 코드 리더기, I/O 획득 모듈, 산업용 개인 컴퓨터, 구동 모듈, 전열 필름, 로봇, 펌프, 전자기 밸브, 원심기, 슬라이딩 테이블 전기 실린더, 구동 모터 및 원심 팬을 포함한다.
본 개시내용의 추가적인 및/또는 다른 양태와 이점이 다음의 설명에 기재될 것이고, 또는 설명으로부터 명백하거나 본 개시내용의 실시를 통해 학습될 수 있다. 본 개시내용의 다양한 기술적 특징은 서로 모순되지 않는 한 임의로 조합될 수 있다.
첨부된 도면과 결합하여 본 개시내용의 구체적인 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 참조하면, 본 개시내용의 전술된 특징 및 장점 그리고 다른 특징 및 장점뿐 아니라 이의 구현 수단이 더욱 명백해질 것이다. 도면에서,
도 1은 본 개시내용의 실시예에 따른 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝 시스템의 전체 레이아웃을 도시한 정면도이다;
도 2a는 본 개시내용의 실시예에 따른 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템의 전체 레이아웃을 도시한 등각도이다;
도 2b는 본 개시내용의 실시예에 따른 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝 시스템의 이송 플랫폼의 등각도이다;
도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝 시스템의 작업 흐름도이다;
도 4는 본 개시내용의 실시예에 따른 전자동 인큐베이터의 등각도이다;
도 5는 본 개시내용의 실시예에 따른 전자동 코어 액체 작업 시스템의 등각도이다;
도 6은 본 개시내용의 실시예에 따른 전자동 코어 액체 작업 시스템의 측면도이다;
도 7은 본 개시내용의 실시예에 따른 보관실의 등각도이다;
도 8a는 소모품 적재 채널과 샘플 적재 채널을 개략적으로 도시한 본 개시내용의 실시예에 따른 보관실의 평면도이다;
도 8b는 본 개시내용의 실시예에 따른 보관실의 정면도이다;
도 9는 본 개시내용의 실시예에 따른 샘플 적재 채널의 등각도이다;
도 10은 본 개시내용의 실시예에 따른 연속 적재 턴테이블의 정면도이다;
도 11은 본 개시내용의 실시예에 따른 보관실 내 소모품의 이송 흐름도이다;
도 12는 본 개시내용의 실시예에 따른 보관실 내 샘플의 이송 흐름도이다;
도 13은 본 개시내용의 실시예에 따른 중앙 작업실의 정면도이다;
도 14는 본 개시내용의 실시예에 따른 중앙 작업실의 테이블 보드의 등각도이다;
도 15는 본 개시내용의 실시예에 따른 중앙 작업실의 등각도이다;
도 16은 본 개시내용의 실시예에 따른 슬라이드 아웃 상태의 액체 작업실의 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블의 등각도이다;
도 17은 본 개시내용의 실시예에 따른 액체 작업실의 전체 레이아웃의 등각도이다;
도 18은 본 개시내용의 실시예에 따른 액체 작업실의 전체 레이아웃의 평면도이다;
도 19는 본 개시내용의 실시예에 따른 피펫팅 장치의 실시간 구성의 개략도이다;
도 20은 본 개시내용의 실시예에 따른 갠트리 장착 구조의 개략도이다;
도 21은 본 개시내용의 실시예에 따른 액체 작업실의 작업 흐름도이다;
도 22는 본 개시내용의 실시예에 따른 전자동 샘플 검출 플랫폼의 등각도이다;
도 23은 본 개시내용의 실시예에 따른 전자동 샘플 검출 플랫폼의 작업 흐름도이다;
도 24는 본 개시내용의 실시예에 따른 검출 디바이스 장착 턴테이블의 개략적인 구조도이다;
도 25는 본 개시내용의 실시예에 따른 자동 제어 시스템의 아키텍처도이다;
도 26은 본 개시내용의 실시예에 따른 정보 시스템의 아키텍처도이다.
도면에서, 각각의 참조 부호는 각각의 구성요소를 나타낸다. 본 명세서에 기술된 예는 본 개시내용의 예시적인 양태를 설명하기 위해 사용되었으며, 이들 예는 어떤 방식으로든 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 개시내용의 실시예에 따른 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝 시스템의 전체 레이아웃을 도시한 정면도이다;
도 2a는 본 개시내용의 실시예에 따른 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템의 전체 레이아웃을 도시한 등각도이다;
도 2b는 본 개시내용의 실시예에 따른 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝 시스템의 이송 플랫폼의 등각도이다;
도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝 시스템의 작업 흐름도이다;
도 4는 본 개시내용의 실시예에 따른 전자동 인큐베이터의 등각도이다;
도 5는 본 개시내용의 실시예에 따른 전자동 코어 액체 작업 시스템의 등각도이다;
도 6은 본 개시내용의 실시예에 따른 전자동 코어 액체 작업 시스템의 측면도이다;
도 7은 본 개시내용의 실시예에 따른 보관실의 등각도이다;
도 8a는 소모품 적재 채널과 샘플 적재 채널을 개략적으로 도시한 본 개시내용의 실시예에 따른 보관실의 평면도이다;
도 8b는 본 개시내용의 실시예에 따른 보관실의 정면도이다;
도 9는 본 개시내용의 실시예에 따른 샘플 적재 채널의 등각도이다;
도 10은 본 개시내용의 실시예에 따른 연속 적재 턴테이블의 정면도이다;
도 11은 본 개시내용의 실시예에 따른 보관실 내 소모품의 이송 흐름도이다;
도 12는 본 개시내용의 실시예에 따른 보관실 내 샘플의 이송 흐름도이다;
도 13은 본 개시내용의 실시예에 따른 중앙 작업실의 정면도이다;
도 14는 본 개시내용의 실시예에 따른 중앙 작업실의 테이블 보드의 등각도이다;
도 15는 본 개시내용의 실시예에 따른 중앙 작업실의 등각도이다;
도 16은 본 개시내용의 실시예에 따른 슬라이드 아웃 상태의 액체 작업실의 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블의 등각도이다;
도 17은 본 개시내용의 실시예에 따른 액체 작업실의 전체 레이아웃의 등각도이다;
도 18은 본 개시내용의 실시예에 따른 액체 작업실의 전체 레이아웃의 평면도이다;
도 19는 본 개시내용의 실시예에 따른 피펫팅 장치의 실시간 구성의 개략도이다;
도 20은 본 개시내용의 실시예에 따른 갠트리 장착 구조의 개략도이다;
도 21은 본 개시내용의 실시예에 따른 액체 작업실의 작업 흐름도이다;
도 22는 본 개시내용의 실시예에 따른 전자동 샘플 검출 플랫폼의 등각도이다;
도 23은 본 개시내용의 실시예에 따른 전자동 샘플 검출 플랫폼의 작업 흐름도이다;
도 24는 본 개시내용의 실시예에 따른 검출 디바이스 장착 턴테이블의 개략적인 구조도이다;
도 25는 본 개시내용의 실시예에 따른 자동 제어 시스템의 아키텍처도이다;
도 26은 본 개시내용의 실시예에 따른 정보 시스템의 아키텍처도이다.
도면에서, 각각의 참조 부호는 각각의 구성요소를 나타낸다. 본 명세서에 기술된 예는 본 개시내용의 예시적인 양태를 설명하기 위해 사용되었으며, 이들 예는 어떤 방식으로든 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 개시내용은 본 개시내용의 여러 실시예가 도시된 도면을 참조하여 아래에 기술될 것이다. 그러나 본 개시내용은 다수의 서로 다른 방식으로 구현될 수 있으며, 아래에 기술된 예시적인 실시예로 한정되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 실제로, 이하에 기술되는 실시예들은 본 개시내용의 개시를 더욱 완전하게 하고 본 개시내용의 범위를 당업자에게 적절하게 설명하기 위한 것이다. 또한 본 명세서에 개시된 실시예는 많은 추가적인 실시예를 제공하기 위해 다양한 방식으로 조합될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
설명을 위해 "상부", "하부", "좌측", "우측", "수직", "수평", "상단", "바닥", "가로", "수직" 및 그 파생어는 모두 본 개시내용의 도면에서의 배향과 관련된다. 그러나, 달리 명확하게 나타내지 않는 한 본 개시내용은 다양한 대안적인 수정을 채택할 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면의 장치를 뒤집었을 때, 이전에 다른 특징 '아래'에 있다고 기술되었던 특징부가 이때에는 다른 특징부 '위에' 있는 것으로 기술될 수 있다. 장치는 또한 다르게 배향될 수 있으며 (90도 회전 또는 다른 배향으로) 상대적인 공간관계는 이에 따라 변경될 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 단수형 명사는 명확히 나타내지 않는 한 모두 복수형을 포함하는 것이다. 명세서에 사용된 "구성하는", "함유하는" 및 "포함하는"이라는 단어는 청구된 특징부의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 추가적인 특징부의 존재를 배제하는 것은 아니다. 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 표현은 나열된 관련 항목 중 하나 이상의 임의의 그리고 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서, 요소가 다른 요소에 "상에", "부착되어", "접속되어", "결합되어", "접촉하여" 존재하는 등으로 언급할 때, 이는 요소가 다른 요소 상에, 이에 부착되어, 이에 접속되어, 그와 결합되어, 또는 그와 접촉하여 존재할 수 있거나 또는 개재 요소가 또한 존재할 수 있다. 반면, 요소가 다른 요소에 '직접', '직접 부착되어', '직접 접속되어', '직접 결합되어', 또는 '직접 접촉하여' 존재한다고 언급된 경우에는 개재 요소가 존재하지 않는다. 본 명세서에서, 다른 특징부에 "인접하게" 배치된 특징부에 대한 언급은 인접한 특징부와 중첩되거나, 위에 있거나, 아래에 있는 부분을 가질 수 있음을 의미한다.
본 개시내용은 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템에 관한 것이다. 본 개시내용에 따른 시스템은 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝 등을 포함하는 전체 공정 작업을 자동적, 지능적 및/또는 표준적으로 실현하도록 구성된 자동 또는 지능형 시스템일 수 있다. 이를 통해 본 개시내용에 따른 시스템은 전체 공정에 필요한 작업자를 수 배 감소시키고 전체 공정의 처리량을 수 배 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수동 작업을 자동 또는 지능형 시스템으로 대체함으로 인해 종래의 수동 작업 공정에서 발생하기 쉬운 안정성, 균일성 및 재현성과 관련된 문제를 해결할 수 있다.
먼저 도 1 및 2a를 참조하면, 본 개시내용의 실시예에 따른 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템(10)이 도시되었다. 시스템(10)은: 생물학적 약물의 검출 및 스크리닝을 위한 기본 샘플을 제공하도록 생물학적 샘플을 배양하기 위한 하나 이상의 인큐베이터(1); 인큐베이터(1)에서 배양된 생물학적 샘플에 대해 사전결정된 작업(예를 들어, 생물학적 약물의 발현, 정제, 수확 및 농축과 관련된 작업)을 구현하기 위한 액체 작업 시스템(3); 및 생물학적 샘플의 스크리닝을 용이하게 하기 위해 생물학적 샘플을 검출하기 위한 샘플 검출 플랫폼(5)을 포함한다. 시스템(10)은 인큐베이터(들)와 액체 작업 시스템 사이 및/또는 액체 작업 시스템과 샘플 검출 플랫폼 사이에서 생물학적 샘플을 이송하기 위한 이송 플랫폼을 더 포함할 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 이송 플랫폼은 인큐베이터(들)(1)와 액체 작업 시스템(3) 사이에서 배양된 생물학적 샘플을 이송하기 위한 배양물 이송 플랫폼(2)을 포함한다. 예를 들어, 배양물 이송 플랫폼(2)은 상응하는 작업을 위해 인큐베이터(들)(1)에서 배양된 생물학적 샘플을 액체 작업 시스템(3)으로 이송할 수 있으며, 또한 추가 배양을 위해 생물학적 샘플을 액체 작업 시스템(3)으로부터 인큐베이터(들)(1)로 다시 이송할 수도 있다. 이송 플랫폼은 검출 및 스크리닝을 위해 액체 작업 시스템(3)과 샘플 검출 플랫폼(5) 사이에서 검출될 생물학적 샘플을 이송하기 위한 테스트 샘플 이송 플랫폼(4)을 더 포함할 수 있다(예를 들어, 테스트 샘플 이송 플랫폼(4)이 액체 작업 시스템(3)으로부터 샘플 검출 플랫폼(5)으로 검출될 생물학적 샘플을 이송하기 위해 사용될 수 있다).
본 개시내용에 따른 실시예에서, 인큐베이터(들)(1)와 액체 작업 시스템(3) 사이의 생물학적 샘플의 이송 및/또는 액체 작업 시스템(3)과 샘플 검출 플랫폼(5) 사이의 생물학적 샘플의 이송이 로봇을 통해 달성될 수 있도록 배양물 이송 플랫폼(2) 및/또는 샘플 검출 이송 플랫폼(4)이 로봇(기계 팔로도 지칭됨)을 포함할 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 배양물 이송 플랫폼(2) 및/또는 샘플 검출 이송 플랫폼(4)은 지상 가이드 레일 및 공중 가이드 레일 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 로봇은 생물학적 샘플을 더 넓은 범위에서 이송할 수 있게 하도록 지상 가이드 레일 및/또는 공중 가이드 레일 상에서 이동할 수 있다. 본 개시내용에 따른 다른 실시예에서, 배양물 이송 플랫폼(2) 및/또는 샘플 검출 이송 플랫폼(4)은 도 2b에 도시된 바와 같이 자동 유도 차량(AGV; Automatic Guided Vehicle)(20)을 포함할 수 있다. AGV(20)는 프레임(21)을 포함할 수 있다. 프레임(21)은 이송될 생물학적 샘플을 수용하기 위한 테이블 보드(22) 및 AGV의 편리한 이동을 위한 하나 이상의 바퀴(23)를 포함할 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, AGV(20)의 적어도 일부분은 AGV(20)의 이동을 가이드하도록 슬라이드 레일(24) 상에 배치될 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 로봇 또는 기계 팔은 인큐베이터(들)(1)와 액체 작업 시스템(3) 사이의 생물학적 샘플의 이송 및/또는 액체 작업 시스템(3)과 샘플 검출 플랫폼(5) 사이의 생물학적 샘플의 이송을 실현하기 위해 AGV(20) 상에 배치될 수 있다.
다음으로, 시스템(10)의 인큐베이터(1), 액체 작업 시스템(3) 및 샘플 검출 플랫폼(5)에 대해 상세히 기술될 것이다.
도 4를 참조하면, 본 개시내용의 실시예에 따른 인큐베이터(1)의 구체적인 구조가 도시되었다. 인큐베이터(1)는 하우징(100) 및 하우징(100)에 수용되는 배양 조립체를 포함할 수 있다. 배양 조립체는 생물학적 샘플을 담는 하나 이상의 쉐이크 플라스크(shake flask)(109)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 쉐이크 플라스크(109)는 쉐이크 플라스크 캐리어 조립체(105) 상에 배치될 수 있다. 쉐이크 플라스크 캐리어 조립체(105)는 쉐이크 플라스크 캐리어 조립체(105) 및 그 위에서 운반되는 쉐이크 플라스크(109)가 필요한 경우 제어된 방식으로 하우징(100) 안팎으로 슬라이딩할 수 있도록 자동 슬라이딩 테이블 장치(104) 상에 배치될 수 있다. 쉐이크 플라스크 캐리어 조립체(105) 및 자동 슬라이딩 테이블 장치(104)는 프레임 장치(103) 내에 배치될 수 있다. 진동 장치(예를 들어, 쉐이커 메커니즘 또는 쉐이커 메커니즘형 구동 장치)(102)는, 쉐이크 플라스크 캐리어 조립체(105) 및 그 위에서 운반되는 쉐이크 플라스크(109)가 필요한 경우 진동될 수 있도록 프레임 장치(103) 아래에 제공될 수 있다. 인큐베이터(1) 내부에는 또한 디바이스 조명/정화/소독 장치(101)가 제공될 수 있다. 디바이스 조명/정화/소독 장치(101)는 인큐베이터(1) 내부의 상부 위치에 배치될 수 있다. 적절한 디바이스 조명/정화/소독 장치(101)는 자외선 조사 장치일 수 있다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 인큐베이터(1)는 지능형 인큐베이터일 수 있다. 이를 위해, 인큐베이터(1)에는 인큐베이터(1)의 지능형 제어를 실현하기 위한 지능형 종합 제어 시스템(107)이 제공된다. 예를 들어, 종합 제어 시스템(107)은 진동 장치(102)의 실시간 진동, 자동 슬라이딩 테이블 장치(104)의 슬라이드-인/슬라이드-아웃, 그리고 디바이스 조명/정화/소독 장치(101)의 파워-온/파워-오프 등을 제어할 수 있다. 지능형 종합 제어 시스템(107)의 작업을 용이하게 하기 위해, 인큐베이터(1)는 디바이스 작업 및 디스플레이 영역(106)을 또한 포함할 수 있다. 디바이스 작업 및 디스플레이 영역(106)은 인간-컴퓨터 상호작용 인터페이스를 제공하도록 터치 스크린과 같은 입력/출력 구성요소를 포함할 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 인큐베이터(1)는 자동 밀봉 도어 장치(108)를 더 포함할 수 있다. 자동 밀봉 도어 장치(108)는 인큐베이터(1)를 개방/폐쇄하기 위한 종합 제어 시스템(107)의 제어 하에 자동으로 개방/폐쇄될 수 있다. 이들 모두는 인큐베이터(1)와 배양물 이송 플랫폼(2)의 자동 도킹에 기여한다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 인큐베이터(1)의 원격 제어를 실현하기 위해 지능형 네트워크 장치를 사용하여 (컴퓨터, 스마트폰 또는 다른 컨트롤러와 같은) 원격 단말기에 설치된 소프트웨어를 통해 종합 제어 시스템(107)에 지시를 전달하는 것도 가능하다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 인큐베이터(1)는 생물학적 샘플의 온도 및 습도를 자동으로 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 인큐베이터(1)는 15-40℃(예를 들어, 16-38℃, 20-38℃, 25-38℃, 20-40℃, 25-40℃ 등) 사이의 온도 제어 및/또는 70-95% 사이의 습도 제어를 실현할 수 있다. 인큐베이터(1)의 온도 제어는 가열 필름 및 단열재에 의해 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 가열 필름은 인큐베이터(1)를 사전결정된 온도 범위 내에 유지하도록 자동으로 가열하기 위해 사용되는 박막 가열 재료로 이루어질 수 있는 반면, 단열재는 인큐베이터(1)의 내부 공간과 외부 공간 사이의 온도 전달을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 습도 제어를 획득하기 위해, 인큐베이터(1)는 가습 장치를 포함할 수 있다. 가습 장치는 자동 급수 장치 및 분무기를 포함할 수 있다. 분무기는 자동 급수 장치에서 나오는 물을 분무하여 인큐베이터(1)의 습도를 제어할 수 있다. 이는 습도를 유지하기 위해 작업자가 특정 양의 물을 넣어야 하는 종래의 인큐베이터와는 대조적이다. 분무기는 초음파 분무기로 구성될 수 있다. 인큐베이터(1) 내의 습도를 효과적으로 제어하기 위해 종합 제어 시스템(107)의 제어 하에서 필요에 따라 분무기의 전원을 켜거나 끌 수 있다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 인큐베이터(1)는 생물학적 샘플이 자동으로 저온 침전 및 농축을 거치도록 구성될 수도 있다. 인큐베이터(1)에는 냉장 압축기가 제공될 수 있다. 냉장 압축기는 생물학적 샘플의 침전 및 농축이 필요한 경우, 생물학적 샘플의 저온 침전을 실현하기 위해 생물학적 샘플의 온도를 2-8℃ 사이로 제어하도록 구성된다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 인큐베이터(1)는 또한 인큐베이터 내의 CO2 농도를 제어하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 인큐베이터(1)에는 인큐베이터에 CO2를 보충하기 위한 CO2 파이프, 및 인큐베이터(1) 내의 CO2 농도를 측정하기 위한 CO2 센서가 제공될 수 있다. 특히, 인큐베이터(1)에는 CO2의 보충을 제어하기 위한 CO2 팽창 밸브, 및 CO2 중의 불순물을 제거하기 위한 CO2 파이프 필터가 또한 제공될 수 있다. 제어 중에, 종합 제어 시스템(107)은 CO2 센서를 통해 1초에 한 번씩 인큐베이터(1) 내의 CO2 농도를 검출할 수 있다. 인큐베이터(1) 내의 CO2 농도가 사전결정된 농도 범위보다 낮은 경우, 종합 제어 시스템(107)은 CO2 팽창 밸브의 개방 시간을 계산하고, 계산된 개방 시간에 따라 CO2 팽창 밸브를 개방하여 인큐베이터(1) 내에 CO2를 보충할 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 인큐베이터(1)의 CO2 농도는 0-10% 사이로 제어된다.
도 5 내지 21을 참조하면, 본 개시내용의 실시예에 따른 액체 작업 시스템(3)의 구체적인 구조가 도시되었다. 액체 작업 시스템(3)은 보관실(301), 중앙 작업실(302) 및 적어도 하나의 액체 작업실(303)을 포함할 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 액체 작업 시스템(3)은 전자동 액체 작업 시스템일 수 있다. 액체 작업 시스템(3)은 전체적으로 제어된 층상 흐름 환경에 배열될 수 있으며, 이는 액체 작업 시스템(3)의 내부 환경이 이의 외부 환경(예를 들어, 액체 작업 시스템(3)이 배열된 실험실 환경)으로부터 효율적으로 분리될 수 있게 한다. 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이, 액체 작업 시스템(3)에는 층상 흐름 장치(304)가 제공될 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 층상 흐름 장치(304)는 압력차를 이용하여 액체 작업 시스템(3)의 내부에 층상 흐름 환경을 형성하도록 구성될 수 있다. 층상 흐름 장치(304)는 층상 공기 공급 장치를 포함할 수 있다. 층상 공기 공급 장치는 액체 작업 시스템(3)의 상단에 배열될 수 있다. 층상 공기 공급 장치는 환경으로부터 기체를 전달할 수 있거나 또는 층상 흐름의 형태로 액체 작업 시스템(3)의 내부로 전용 기체 소스를 전달할 수 있는 송풍기 또는 원심 팬과 같은 공기 공급 디바이스를 포함할 수 있다. 층상 흐름 장치(304)는 층상 공기 반환 장치(305)를 더 포함할 수 있다. 층상 공기 반환 장치(305)는 액체 작업 시스템(3)의 바닥에 배열될 수 있다. 층상 공기 반환 장치(305)는 액체 작동 시스템(3) 내의 층상 기체를 순환 여과를 거치게 하고 액체 작동 시스템(3)의 내부에 다시 전달할 수 있으며, 이에 따라 작업 중에 인력, 샘플 및 주변 환경의 안전을 효과적으로 보장한다. 이를 위해, 층상 공기 반환 장치(305)는 층상 기체에 존재하는 입자성 물질을 여과할 수 있는 필터 스크린을 포함할 수 있다.
다음으로, 액체 작업 시스템(3)의 보관실(301)에 대해 먼저 상세하게 기술될 것이다.
보관실(301)은 적재실 및 하역실로도 지칭될 수 있다. 보관실(301)은 시스템(10)의 연속 작업을 지원하기 위해 내부의 소모품(예를 들어, 쉐이크 플라스크, 쉐이크 튜브, 오리피스 플레이트 등)을 대규모로 저장할 수 있다. 보관실(301)은 또한 액체 작업 시스템(3)의 작업 동안 냉장 인큐베이션을 위해 생물학적 샘플을 임시로 저장할 수 있다.
도 7, 8a 및 10을 참조하면, 보관실(301)은 소모품 적재 채널(309)을 포함할 수 있다. 소모품은 보관을 위해 보관실(301)에 적재될 수 있고, 소모품 적재 채널(309)을 통해 사용을 위해 보관실(301)로부터 하역될 수 있다.
도 7에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 본 개시내용에 따른 실시예에서, 소모품 적재 채널(309)에는 이송 로봇을 포함할 수 있는 로봇 이송 장치(307)가 제공된다. 이송 로봇은 슬라이드 레일(327) 상에 배치될 수 있다. 슬라이드 레일(327)은 소모품 적재 채널(309)을 따라 연장할 수 있으며, 이송 로봇은 소모품의 적재 및 하역을 수행하도록 슬라이드 레일(331)의 연장 방향을 따라 슬라이드 레일 상에서 슬라이딩할 수 있다.
소모품 적재 채널(309) 부근에는 연속 적재 장치(308)가 제공될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 개시내용에 따른 실시예에서, 연속 적재 장치(308)는 연속 적재 턴테이블의 형태로 구성될 수 있다. 연속 적재 턴테이블은 구동 벨트 등과 같은 무한 전달 요소(328)를 포함할 수 있다. 전송 요소(328)는 복수의 전송 서보 메커니즘(329)에 의해 회전하도록 구동될 수 있다. 도 10에 도시된 실시예에서, 무한 전송 요소(328)는 실질적으로 직사각형 형태를 가질 수 있으며, 각각 직사각형의 모서리에 배열될 수 있는 4개의 전송 서보 메커니즘(329)에 의해 구동될 수 있다. 전송 요소(328) 상에는 소모품을 운반하기 위한 복수의 소모품 이송 트레이(330)가 제공될 수 있다. 전송 요소(328)의 회전을 이용하여 복수의 소모품 이송 트레이(330)가 회전하도록 구성될 수 있다. 이송 로봇은 소모품을 보관을 위해 소모품 적재 채널(309)로부터 소모품 이송 트레이(330)로 이송하거나, 또는 사용을 위해 소모품 이송 트레이(330)로부터 소모품 적재 채널(309)로 이송하도록 구성될 수 있다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 연속 적재 턴테이블은 연속적인 이동을 유지하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 소모품 적재 채널의 혼잡을 초래하지 않고 지속적인 적재가 보장될 수 있다. 한편, 이송 로봇은 최대 부하에서 계속 작동하도록 구성할 수 있으며, 따라서 이송 효율성과 처리량을 크게 향상시킬 수 있다. 본 개시내용에 따른 이송 로봇과 연속 적재 턴테이블을 이용하여, 보관실(301)로부터 중앙 작업실(302)까지 재료의 연속적인 이송을 실현할 수 있으며, 이에 따라 보관실로부터 중앙 작업실로의 이송 효율성 및 처리량을 크게 향상시킬 수 있고, 이는 아래에 상세히 기술될 것이다.
도 8b를 참조하면, 본 개시내용에 따른 실시예에서, 보관실(301)에는 소모품을 보관하기 위한 복수의 보관 드럼(306) 및/또는 생물학적 샘플의 냉장 배양을 위한 냉장 인큐베이션 장치(332)가 내부에 제공될 수 있다. 냉장 인큐베이션 장치(332)는 생물학적 샘플의 냉장 인큐베이션을 수행하기 위해 생물학적 샘플이 담긴 보관 드럼을 저장할 수 있다. 복수의 보관 드럼(306)은 다양한 유형의 소모품의 동시 보관을 실현하기 위해 공정 요구사항에 따라 보관 드럼 어레이에 분산될 수 있다. 각 보관 드럼(306)은 소모품을 수용하기 위한 복수의 공간을 포함할 수 있으며, 복수의 공간은 복수의 층과 복수의 열로 배열될 수 있다. 시스템(10)은 복수의 보관 드럼(306) 중 각 보관 드럼(306)에 숫자를 부여할 수 있으며 소모품을 수용하기 위한 각 보관 드럼(306) 내 공간의 층과 열에 숫자를 부여하여, 이송 로봇이 보관을 위해 소모품을 상응하는 보관 드럼 내의 상응하는 공간으로 정확하게 이송할 수 있다. 보관실(301)에 복수의 보관 드럼(306)이 제공되는 경우, 보관실(301) 내의 이송 로봇을 통해, 소모품 이송 트레이(330) 상의 소모품이 상응하는 보관 드럼(306)으로 이송될 수 있거나, 또는 상응하는 보관 드럼(306) 내의 소모품이 하역을 위해 소모품 이송 트레이(330)로 이송될 수 있다.
도 8a 및 9로 돌아가서, 본 개시내용에 따른 실시예에서, 보관실(301)은 샘플 적재 채널(331)을 더 포함할 수 있다. 샘플 적재 채널(331)은 소모품 적재 채널(309)과 독립적으로 구성될 수 있다. 예를 들어 도 8a에 도시된 바와 같이, 샘플 적재 채널(331)은 소모품 적재 채널(309)의 연장 방향에 수직인 방향으로 중앙 작업실(302)을 향해 연장할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 샘플 적재 채널(331)은 적재 장치(3311) 및 적재를 위한 이송 로봇(3312)을 포함할 수 있다. 이송 로봇(3312)은 슬라이드 레일(3313) 상에 배치되어, 슬라이드 레일의 연장 방향을 따라 슬라이드 레일 상에서 슬라이딩할 수 있다. 본 개시내용에 따른 다른 실시예에서, 샘플 적재 채널(331)은 소모품 적재 채널(309)과 동일한 배열을 가질 수 있다. 보관실(301) 내의 서로 독립적인 소모품 적재 채널(309) 및 샘플 적재 채널(331)을 저장소에 제공함으로써, 다음의 장점이 획득될 수 있다: 1) 소모품과 생물학적 샘플이 동시에 적재될 수 있고, 따라서 높은 처리량 적재를 실현할 수 있다; 2) 소모품 적재 채널과 샘플 적재 채널이 독립적으로 배열되어, 작업자가 각 독립적인 영역에서 복잡한 작업을 수행할 수 있다; 그리고 3) 소모품 적재 채널과 샘플 적재 채널이 독립적으로 배열되어, 생물학적 샘플의 적재 과정에서 일부 일회용 소모품이 오염될 위험을 피할 수 있다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 보관실(301)의 보관 드럼(306)과 냉장 인큐베이션 장치(332)는 중앙 작업실(302)과 액체 작업실(303)에 인접하게 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 중앙 작업실(320) 및/또는 액체 작업실(303)이 재료(소모품 또는 생물학적 샘플)의 보충을 필요로 하는 경우, 보충될 재료가 중앙 작업실(302) 및/또는 액체 작업실(303)의 이송 위치로 쉽게 이송될 수 있다. 예를 들어, 중앙 작업실(302) 및/또는 액체 작업실(303)에 소모품을 보충해야 하는 경우, 시스템(10)은 보관실(301) 내의 필요한 소모품의 보관 위치를 자동으로 명시할 수 있으며, 필요한 소모품을 보관실(301) 내의 이송 로봇을 통해 중앙 작업실(302) 및/또는 액체 작업실(303)의 이송 위치로 이송할 수 있다. 대안적으로, 작업자는 보충될 생물학적 샘플을 보관 드럼(306)에 배치할 수 있으며, 시스템(10)이 액체 작업을 필요로 할 예정인 경우, 이송 로봇은 필요한 생물학적 샘플을 중앙 작업실(302) 및/또는 액체 작업실(303)의 이송 위치로 이송할 수 있다. 또한, 액체 작업의 종료 시에, 보관실(301) 내의 이송 로봇은 작업된 생물학적 샘플을 하역하기 위해 보관 드럼 내의 지정된 위치로 이송할 수도 있다.
도 11 및 12는 보관실(301) 내의 소모품 및 생물학적 샘플의 이송 흐름도를 각각 도시한다.
도 11을 참조하면, 보관실(301) 내의 소모품의 이송 과정이 기술될 것이다. 먼저, 작업자는 소모품 적재 채널(309)을 통해 소모품을 적재하고; 그 다음 소모품은 이송 로봇에 의해 연속 적재 턴테이블의 소모품 이송 트레이(330)로 이송되고; 소모품 이송 트레이(330)는 연속 적재 턴테이블의 전달 요소(328)의 이동을 따르며, 따라서 소모품을 보관실(301) 내의 보관 드럼(306)의 전방으로 이동시키고; 이때 이송 로봇은 소모품 이송 트레이(330) 상에 소모품을 파지하고 보관 드럼(306) 내의 상응하는 보관 위치로 이송하여 소모품의 보관을 완료한다. 소모품의 보관 후에, 이송 로봇은 필요한 경우 임시 보관을 위해 상응하는 보관 드럼(306)의 소모품을 중앙 작업실(302)의 임시 보관 위치로 이송할 수도 있다.
도 12를 참조하면, 보관실(301) 내의 샘플의 이송 과정이 기술될 것이다. 생물학적 샘플의 보충이 필요한 경우, 작업자는 샘플 적재 채널(331)을 통해 생물학적 샘플을 적재하고 상응하는 샘플 보관 드럼에 이를 저장하고; 그 다음 생물학적 샘플이 저장된 보관 드럼을 이송 로봇이 위치된 보관실(301) 내로 이송되고; 보관실(301) 내의 이송 로봇이 보관 드럼 내의 생물학적 샘플을 저장하는 소모품을 파지하고, 임시 보관을 위해 생물학적 샘플을 중앙 작업실(302) 내의 임시 보관 위치로 이송한다. 생물학적 샘플이 중앙 작업실(302) 내에 임시로 저장되면, 시스템(10)은 생물학적 샘플에 대해 상응하는 작업을 수행할 수 있다. 상응하는 작업을 거친 후에, 생물학적 샘플은 보관실(301) 내의 이송 로봇을 통해 중앙 작업실(302)의 임시 보관 위치 밖으로 꺼내진 다음, 하역을 위해 보관실(301) 내의 지정된 보관 드럼으로 반납될 수 있다.
다음으로, 도 13 내지 15를 참조하여 본 개시내용의 실시예에 따른 중앙 작업실(302)이 상세히 기술될 것이다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 중앙 작업실(302)은 소모품 및 생물학적 샘플이 다양한 구획 사이에서 이송되는 동안 중앙 작업실(302)의 구획 테이블 보드 상에서 일련의 상응하는 작업을 수행할 수 있도록 구성된다. 작업은: 샘플의 분리, 분류 및 정제 중 진공 음압 흡착(진공 여과) 작업; 원심 분리, 원심 농축 등의 수확 작업; 진동 혼합 작업; 소모품(예로서, 쉐이크 플라스크, 쉐이크 튜브 등) 뚜껑 개방/폐쇄 작업; 금속 욕조 인큐베이션 작업; 형광 정량적 PCR 분석기 작업; 등을 포함하지만 이것으로 한정되지는 않는다. 또한, 중앙 작업실(302)은 액체 작업실(303)의 고속 작업 동안 재료의 2차 임시 보관을 위해서도 사용될 수 있다.
구체적으로 도 13 및 14를 참조하면, 본 개시내용에 따른 실시예에서, 중앙 작업실(302)은 구획 테이블 보드(333)를 포함할 수 있다. 구획 테이블 보드(333)에는 액체 작업실(303)에 진입하기 앞서 생물학적 샘플의 전처리를 수행하기 위해 사전결정된 작업을 구현하기 위한 디바이스가 장착될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 구획 테이블 보드(333) 상에 사전결정된 작업을 수행하기 위해서, 구획 테이블 보드(333)에 장착된 디바이스는: (쉐이크 플라스크, 쉐이크 튜브 등과 같은) 소모품; 소모품에 대한 뚜껑 개방/폐쇄 작업을 구현하기 위한 뚜껑 개방/폐쇄 장치(316); 생물학적 샘플에 대한 원심 분리, 원심 농축 및 다른 작업을 수행하기 위해 사용되며 자동 원심 도어 회전 메커니즘(315), 원심 작업 임시 랙(310) 등을 포함할 수 있는 원심기 장치(341)(예로서, 자동 온도 제어 원심기 장치); 샘플의 분리, 분류, 정제 중에 진공 부압 흡착 작업을 구현하기 위한 진공 필터 장치(312); 생물학적 샘플의 금속 욕조 배양 작업을 구현하기 위한 금속 욕조 장치(326); 예를 들어, 생물학적 샘플의 진동 쉐이킹 작업을 장시간 구현하기 위한 샘플 진동 장치; 소모품과 같은 재료를 임시로 또는 이차적으로 보관하기 위한 소모품 보관 랙 및/또는 2차 보관 캐리어(314)를 포함할 수 있지만 이들로 한정되지는 않는다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 구획 테이블 보드(333)에는 층상 공기 반환 장치(305)로부터의 층상 반환 공기가 층상 공기 반환 메쉬 플레이트(313)를 통해서 중앙 작업실(302)의 내부 공간으로 진입할 수 있게 하기 위한 층상 공기 반환 메쉬 플레이트(313)가 추가로 제공될 수 있다. 층상 공기 반환 메쉬 플레이트(313)는 중앙 작업실(302) 내의 입자를 제거하기 위해 그 내부 공간으로 진입하는 층상 반환 공기를 필터링할 수 있다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 중앙 작업실(302) 내의 소모품 및 생물학적 샘플의 자동 이송 및 작업을 구현하기 위해, 중앙 작업실(302)의 구획 테이블 보드(333) 상에 다자유도 로봇(311)이 또한 제공될 수 있다. 다자유도 로봇(311)은 다양한 자유도로 이동할 수 있다(예를 들어, 수평 이동, 수직 이동, 자체 중심축 둘레의 회전, 수평축과 수직축 둘레의 편향 등). 도 13 및 14에 도시된 실시예에서, 다자유도 로봇(311)은 선형 모터 모듈(334) 상에 장착될 수 있다. 선형 모터 모듈(334)은 수평 방향으로 연장하는 크로스빔(335) 및 크로스빔에 장착되고 다자유도 로봇(311)을 크로스빔(335)의 연장 방향을 따라 구동시키는 선형 모터를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 다자유도 로봇(311)은 중앙 작업실(302) 내에서 사전결정된 범위 내에서 이동할 수 있고, 이를 통해 사전결정된 범위 내에서 소모품 및 생물학적 샘플의 자동 이송을 용이하게 한다. 다자유도 로봇(311)을 제공함으로써, 본 개시내용에 따른 시스템(10)의 지능 및 자동화가 향상될 수 있다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 중앙 작업실(302)과 액체 작업실(303)의 보다 우수한 도킹을 가능하게 하도록, 중앙 작업실(302)의 작업 테이블 보드의 중앙에 공간(336)이 확보될 수 있다(도 14 및 15 참조). 공간(336)은 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블(321)이 슬라이딩 아웃될 때(도 16 참조) 액체 작업실(303)의 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블(321)을 수용하도록 구성되어, 액체 작업실(303)의 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블 상의 소모품 적재 및 제거를 용이하게 한다. 이는 본 개시내용에 따른 시스템(10)의 자동 작업 공정을 보장하며 중앙 작업실(302)과 액체 작업실(303) 사이의 이송 효율성을 향상시킨다.
다음으로, 도 5 및 16 내지 20을 참조하면, 본 개시내용의 실시예에 따른 액체 작업실(303)이 상세히 기술될 것이다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 액체 작업실(303)은 테스트에 앞서 생물학적 샘플에 대한 다양한 작업을 수행하기 위해 사용되며, 이것은: 플라스미드 준비 및 냉동 튜브 뚜껑 개방/폐쇄 작업; 생물학적 샘플의 배양 및 보충; 생물학적 샘플의 형질 주입 발현; 자성 비드 분류; 자성 비드 정제; 검출될 생물학적 샘플의 전처리; 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 본 개시내용에 따른 다른 실시예에서, 액체 작업실(303)은 다음 작업: 피펫팅 건의 헤드 정화; 필러 스크리닝; 단백질 교환; 수확 및 농축 중 적어도 하나를 수행하기 위해 사용될 수도 있다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 시스템(10)은 2개의 액체 작업실(303#1, 303#2)을 포함할 수 있다. 2개의 액체 작업실(303#1, 303#2)은 정확히 동일한 기능을 가질 수 있도록 동일한 배열 및 구성을 가질 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 액체 작업실(303#1, 303#2)은 중앙 작업실(302)의 양측에 각각 배열될 수 있다. 본 실시예에서는 2개의 액체 작업실(303#1, 303#2)이 중앙 작업실(302)에 대해 거울상으로 배열될 수 있다. 2개의 액체 작업실(303#1, 303#2)은 서로 독립적일 뿐만 아니라 동시에 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 2개의 액체 작업실의 배열은 다음과 같은 점에서 유리하다: 1) 서로 다른 공정 및 서로 다른 사양 요구사항에서 샘플의 동시 작업이 실현될 수 있으며, 이는 공정 적응성을 제공한다; 2) 본 개시내용에 따른 시스템(10)의 처리량은 크기만큼 향상될 수 있다; 3) 2개의 액체 작업실의 배열로 인해, 시스템(10)의 일부 핵심 작업에 대해 중복 설계가 존재하며, 이는 2개의 액체 작업실(303#1, 303#2) 중 하나에 장애가 발생하는 경우 상응하는 핵심 작업을 수행하기 위해 다른 액체 작업실을 사용할 수 있게 함에 따라, 전체 시스템(10)의 다운타임(downtime)을 피하고 전체 시스템(10)의 자동 작업에 대한 높은 신뢰성을 보장한다.
도 17 및 18을 참조하면, 본 개시내용에 따른 실시예에서, 액체 작업실(303)은 적어도 하나의 피펫팅 장치(318), 예를 들어 1개, 2개 또는 그보다 많은 피펫팅 장치를 포함할 수 있다. 피펫팅 장치(318)는 상응하는 작업을 수행하도록 공정에서 필요한 액체를 이송하도록 구성된다. 피펫팅 장치(318)는 X축을 따라 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 각 피펫팅 장치(318)는 하나 이상의 피펫팅 헤드(337), 예를 들어 1개, 2개, 4개 또는 그보다 많은 피펫팅 헤드를 포함할 수 있다. 각 피펫팅 헤드(337)는 피펫팅 장치(318)에서 Y축 및 Z축을 따라 독립적으로 이동할 수 있으며, 여기서 Y축은 수평면에 있고 X축에 수직이며, Z축은 수직면에 있고 X축 및 Y축에 수직이다. 예를 들어, 피펫팅 장치(318)는 각 피펫팅 헤드(337)는 Y축 방향을 따라 이동하도록 이동자에 의해 구동될 수 있도록, Y축 방향을 따라서 장착된 하나 이상의 이동자를 포함할 수 있다. 또한, 피펫팅 장치(318)는 각 피펫팅 헤드(337)를 Z축을 따라 이동하게 구동하도록 Z축 구동 메커니즘를 더 포함할 수 있다.
피펫팅 장치(318)는 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317)에 장착될 수 있다. 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317)는 피펫팅 장치(318)가 X축을 따라 이동 가능하게 만들기 위해 양면 선형 모터 또는 단면 선형 모터 뿐 아니라 가이드 레일 구조를 포함할 수 있다. 도 20은 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317)의 구체적인 구성을 도시한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317)는 서로 이격된 2개의 가이드 레일 구조(338)와 그 사이에서 연장하는 크로스빔(339)을 포함할 수 있다. 가이드 레일 구조(338)는 X축을 따라 연장할 수 있는 반면, 크로스빔(339)은 Y축을 따라 연장할 수 있다. 크로스빔(339)은 가이드 레일 구조(338)를 따라 X축 방향으로 이동 가능하다. 피펫팅 장치(318)는 크로스빔(339)과 함께 X축을 따라 이동하도록 크로스빔(339) 상에 배치될 수 있다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 가이드 레일 구조(338) 및 크로스빔(339)은 선형 모터의 구성요소일 수 있고, 가이드 레일 구조(338)는 선형 모터의 고정자를 구성할 수 있으며 크로스빔(339)은 선형 모터의 이동자를 구성할 수 있다. 이러한 구성으로, 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317)의 가이드 레일 구조(338) 및 크로스빔(339)은 비기계적 방식으로 접속될 수 있다. 다시 말해, 도 20에 도시된 바와 같이, 전자기력의 작용으로 인해 작업 과정에서 가이드 레일 구조(338)와 크로스빔(339) 사이에 기체 갭(340)(기체 갭(340)은 밀리미터 수준으로 유지될 수 있음)이 존재한다. 이는 가이드 레일 구조(338)와 크로스빔(339) 사이의 기계적 마찰 및 기계적 마찰로 인한 먼지 오염을 제거하며, 또한 종래의 서보 메커니즘에 의한 윤활유 급유의 필요성과 윤활유 휘발로 인한 오염을 제거한다. 다른 한편으로, 가이드 레일 구조(338)와 크로스빔(339) 사이에는 기계적인 접속이 존재하지 않기 때문에, 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317) 상에 피펫팅 장치(318)가 쉽게 추가, 축소, 교체 또는 수리될 수 있다. 예를 들어, 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317)에 피펫팅 장치(318)를 추가할 필요가 있는 경우, 하나 이상의 피펫팅 장치(318)는 도 20에 도시된 F 방향으로 크로스빔(339) 위로부터 편리하게 장착될 수 있으며, 상응하는 전기 케이블과의 접속 후에 사용하게 된다. 피펫팅 장치(318)를 축소, 교체 또는 수리해야 하는 경우, 피펫팅 장치(318)는 전기 접속이 해제된 후 F 방향에 반대 방향으로 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317)의 크로스빔(339) 위로부터 편리하게 제거될 수 있다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 액체 작업실(303)은 액체를 펌핑하고 보충하기 위한 장치(320) 및 펌프 세트(319)를 포함할 수 있다. 액체를 펌핑하고 보충하기 위한 장치(320)는 필요한 공정 유체를 액체 작업실(303) 내의 액체 저장 탱크로 펌핑하고, 공정 유체를 로봇(예를 들어, 오리피스 플레이트 로봇)에 의해 피펫팅 장치(318)로 이송하도록 구성된다. 펌프 세트(319)에는 바닥실 액체 저장 장치(322)의 액체를 작업 테이블 보드 상에 제공된 (액체를 펌핑하고 보충하기 위한 장치(320)와 같은) 장치의 파이프로 펌핑하기 위한 다중 채널 연동 펌프 또는 다른 유형의 펌프가 장착될 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 바닥실 액체 저장 장치(322)는 배양 배지, 용해물 등과 같은 공정 유체를 저장하고 이들 공정 유체의 중량을 모니터링하도록 구성된다. 액체 펌핑 작업 후에는, 예를 들어 멸균된 액체를 사용하여 파이프가 전자동 세척 및 폐쇄 작업을 거칠 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 피펫팅 장치(318)는 상응하는 작업을 수행하도록 공정에 필요한 액체를 소모품(예로서, 오리피스 플레이트)으로 이송하도록 구성된다. 이를 위해, 액체 작업실(303)은 또한 상응하는 작업 영역을 포함할 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 액체 작업실(303)은 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블(321), 진동 장치(323), 소모품 캐리어(324) 및 작업 스테이지(325) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 작업 스테이지(325)는 재료에 대한 상응하는 작업을 수행하도록 구성되며 공정 중에 재료의 자세 조정 및 임시 보관을 실현할 수 있다. 작업 스테이지(325)는 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블(321) 상에 배열될 수 있다. 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블(321)은 오리피스 플레이트, 쉐이크 튜브 및 쉐이크 플라스크와 같은 소모품이 작업 스테이지(325) 상에 적재되거나 또는 작업 스테이지(325)로부터 하역될 수 있도록 제어된 방식으로 액체 작업실(303) 안팎으로 슬라이딩될 수 있다. 도 14 및 16에 도시된 바와 같이, 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블(321)이 액체 작업실(303) 밖으로 슬라이딩할 때, 이는 소모품의 적재 및 제거를 용이하게 하도록 중앙 작업실(302)의 공간(336)에 수용될 수 있다. 진동 요소(323)는 공정에서 오리피스 플레이트, 쉐이크 튜브 및 쉐이크 플라스크와 같은 소모품에 대한 혼합 작업을 수행하도록 구성되는 반면, 소모품 캐리어(324)는 오리피스 플레이트, 쉐이크 튜브, 쉐이크 플라스크 등과 같은 서로 다른 유형의 소모품을 운반하도록 구성된다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 액체 작업실(303)은 2개 이상의 피펫팅 장치(318)를 포함할 수 있으며, 이는 액체 작업실(303)이 실시간 자원 최적화를 통해 시스템의 활용 효율성을 향상시킬 수 있게 한다. 구체적으로, 소수의 소모품(예로서, 6-웰 플레이트, 8-웰 플레이트, 24-웰 플레이트, 또는 쉐이크 플라스크 등)이 작업되야 하는 경우, 액체 작업실 내의 2개 이상의 피펫팅 장치를 독립적으로 동작시킬 수 있거나 또는 2개 이상의 독립적인 작업 영역에서 동시에 동작시킬 수 있다. 예를 들어 도 19a에 도시된 바와 같이, 액체 작업실(303) 내의 2개의 피펫팅 장치(318)는 2개의 독립적인 작업 영역(318#1, 318#2)에서 독립적으로 또는 동시에 동작할 수 있다. 2개 이상의 피펫팅 장치가 각각의 작업 영역에서 동시에 동작하는 경우, 작업 효율성이 몇 배로 향상될 수 있다. 다수의 소모품(예로서, 96-웰 플레이트, 384-웰 플레이트 등)을 작업되어야 하는 경우, 2개 이상의 피펫팅 장치가 통합 작업을 위해 함께 통합될 수 있으며(예로서, 8-웰 피펫팅 장치로 통합될 수 있음), 이를 통해 높은 처리량 작업을 실현한다. 예를 들어 도 19b에 도시된 바와 같이, 2개의 피펫팅 장치(318)는 통합 작업을 수행하도록 일체형 8-채널 피펫팅 장치로 통합된다.
도 21을 참조하면, 본 개시내용의 실시예에 따른 액체 작업실(303)의 구체적인 작업 흐름이 도시되었다. 먼저, 중앙 작업실(302) 내의 이송 로봇이 재료를 액체 작업실(303)로 이송한 다음, 액체 작업실(303)에서 다중 경로 작업이 수행될 수 있다. 제1 경로에서, 액체 저장 탱크가 이송 도구(예로서, 오리피스 플레이트 그리퍼)에 의해 액체 펌핑 위치로 먼저 이송될 수 있고; 그 다음 액체를 펌핑하고 보충하기 위한 장치(320)(예를 들어, 4-채널 액체 펌핑 모듈)가 공정 요구사항에 따라 필요한 액체를 액체 저장 탱크에 추가하며; 그 다음 이송 도구(예로서, 그리퍼)가 액체 저장 탱크를 피펫팅 위치로 이송한다. 제2 경로에서, 먼저 (96-채널 뚜껑 오프너와 같은) 뚜껑 오프너를 사용하여 냉동 튜브의 뚜껑이 개방될 수 있고; 그 다음 피펫팅 장치(예로서, 96-채널 피펫팅 모듈)에 흡입 헤드가 장착되고, 이를 통해 냉동 튜브 내의 플라스미드가 표준 오리피스 플레이트로 이송되며; 마지막으로, 표준 오리피스 플레이트가 적재된 트레이가 진동 장치(323)에서 균일하게 흔들린다. 제3 경로에서, 흡입 헤드 카트리지가 공정 요구사항에 따라 사전에 피펫팅 장치(예를 들어 8-채널 피펫팅 모듈) 내에 분배될 수 있고, 이에 따라 사전분산된 흡입 헤드가 필요한 채널이 있는 후속 피펫팅 모듈에 전체적으로 장착될 수 있다. 작업 효율성을 향상시키기 위해 위의 세 가지 경로의 작업이 동시에 수행될 수 있다. 당연히, 본 개시내용은 이에 한정되지 않으며, 위의 세 가지 경로 내의 작업은 사전결정된 순서에 따라 순차적으로 수행될 수 있다. 위의 세 가지 경로의 작업이 완료된 후, 사전분산된 흡입 헤드가 피펫팅 장치(예로서, 96-채널 피펫팅 모듈) 상에 전체적으로 설치될 수 있으며, 그 다음 액체 저장 탱크 내의 액체가 흡입 헤드를 통해 필요한 오리피스 플레이트로 이송된다. 액체 저장 탱크 내의 액체가 필요한 오리피스 플레이트로 이송된 후에, 액체 작업 항목은 공정 요구사항에 따라 결정될 수 있다. 발현이 필요한 경우, 공정 요구사항에 따라 재료의 보충이 정기적으로 수행될 수 있다. 발현이 완료된 후에 검출이 필요한지 여부가 판단되고, 만약 검출이 필요하면 액체 작업실은 검출 아이템에 따라 샘플을 수집한 다음, 샘플을 작업실 밖으로 이송하여 이를 샘플 검출 플랫폼(5)으로 전달하고; 또는 만약 검출이 필요하지 않으면 발현된 생물학적 샘플을 직접 수확하여 작업실 밖으로 이송될 수 있다. 정제가 필요한 경우, 인큐베이션에 대한 공정 요구사항에 따라 자성 비드가 추가될 수 있고, 자성 비드를 흡착하기 위해 자성 베이스가 사용될 수 있으며, 인큐베이션 과정에서 필요에 따라 공정 액체가 추가될 수 있다. 배양이 완료된 후에, 생물학적 샘플이 필터링될 진공 여과 디바이스로 이송된 다음 오리피스 플레이트가 생물학적 샘플의 수집을 위한 원심분리 작업을 거치며, 수집된 생물학적 샘플이 피펫팅 장치로 이송된다. 정제된 생물학적 샘플이 검출되어야 하는 경우, 액체 작업실은 검출 아이템에 따라 샘플을 수집한 다음, 샘플을 액체 작업실 밖으로 이송하고 이를 샘플 검출 플랫폼(5)으로 전달하며; 검출이 필요하지 않은 경우, 정제된 생물학적 샘플은 로봇(예로서, 기계 팔)을 통해 저온 보관 영역으로 직접 이송될 수 있다.
다음으로 도 22를 참조하면, 본 개시내용의 실시예에 따른 샘플 검출 플랫폼(5)이 도시되었다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 샘플 검출 플랫폼(5)은 전자동 샘플 검출 플랫폼일 수 있다. 샘플 검출 플랫폼(5)은 크로마토그래픽 샘플 준비, HPLC(고성능 액체 크로마토그래피) 검출, 질량 분석 검출, 모세관 전기영동 또는 겔 전기영동 검출, ELISA 분석기 검출, 내독소 검출 등을 포함하지만 이들로 한정되지 않는, 생물학적 샘플에 대한 다양한 검출을 수행하도록 구성된다.
도 22에 도시된 바와 같이, 본 개시내용에 따른 실시예에서, 샘플 검출 플랫폼(5)에는 HPLC 검출을 수행하기 위한 고성능 액체 크로마토그래프(501); 질량 분석 검출을 수행하기 위한 질량 분석계(504); ELISA 분석기 검출을 수행하기 위한 ELISA 분석기(503); 및 모세관 전기영동 또는 겔 전기영동 검출을 수행하기 위한 모세관 전기영동 장치 또는 겔 전기영동 장치(502)가 제공될 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 샘플 검출 플랫폼(5)에는 복수의 고성능 액체 크로마토그래프(501), 복수의 질량 분석계(504), 복수의 ELISA 분석기(503) 및 복수의 모세관 전기영동 장치 또는 겔 전기영동 장치(502)가 제공될 수 있다. 복수의 고성능 액체 크로마토그래프(501), 복수의 질량 분석계(504), 복수의 ELISA 분석기(503) 및 복수의 모세관 전기영동 장치 또는 겔 전기영동 장치(502)는 HPLC 어레이, 질량 분석계 어레이, ELISA 분석기 어레이 및 모세관 전기영동 장치 또는 겔 전기영동 장치 어레이를 각각 형성할 수 있으며, 이에 따라 샘플 검출 플랫폼(5)이 동시에 그리고 높은 처리량으로 생물학적 샘플의 준비 및 검출을 충족할 수 있게 한다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 검출될 생물학적 샘플을 검출을 위해 샘플 검출 플랫폼 내의 서로 다른 검출 위치로 이송하기 위해서, 샘플 검출 플랫폼(5)은 로봇(506)을 포함할 수 있다. 로봇(506)은 인간-기계 협동 로봇일 수 있다. 보다 구체적으로, 로봇(506)은 다자유도(매우 유연한) 인간-기계 협동 로봇일 수 있다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 로봇(506)은 로봇(506)이 검출 디바이스(특히 일부 고정밀 검출 디바이스)에 사전결정된 값을 초과하는 힘으로 접촉하는 것을 방지하도록 구성된 힘 피드백 장치를 포함할 수 있으며, 이에 따라 작업 중인 검출 디바이스의 안전을 보장한다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 로봇(506)은 선형 모듈(505) 상에 배치될 수 있다. 선형 모듈(505)은 선형 가이드 레일의 형태로 구성될 수 있으며, 보다 넓은 범위의 검출을 위해 생물학적 샘플을 서로 다른 검출 위치로 이송하도록 로봇(506)을 선형 모듈(505)을 따라서 이동시킬 수 있다.
본 개시내용에 따른 실시예에서, 보다 많은 디바이스를 장착하여 샘플 검출 플랫폼(5)을 확장하기 위해 샘플 검출 플랫폼(5)의 테이블 보드 상에 충분한 공간(507)이 확보된다. 예를 들어, 내독소 검출기, 계수기, 이미저, 실시간 형광 정량 PCR(QPCR) 분석기, BRA 등과 같은 다른 검출 디바이스가 필요에 따라 샘플 검출 플랫폼(5) 상에 추가로 통합될 수 있다. 이는 본 개시내용에 따른 샘플 검출 플랫폼(5)의 레이아웃을 보다 유연하게 한다.
도 23은 본 개시내용에 따른 샘플 검출 플랫폼(5)을 이용하여 검출의 작업 흐름을 도시한다. 생물학적 샘플이 플라스미드 배양 및 발현을 거친 후, 역가 또는 단백질 농도 검출(역가 검출(Titer detection))이 먼저 수행될 수 있다. 구체적인 프로세스는 다음과 같다: 로봇(조작기로도 지칭됨)은 처리된 생물학적 샘플을 HPLC 검출을 위해 고성능 액체 크로마토그래프(501)로 운반하고; 소프트웨어는 다음의 프로세스에 의해 자동 데이터 처리를 수행한다: 1) 사전설정된 샘플 순서 및 수집 방법으로 데이터를 수집하고; 2) 사전설정된 처리 방법으로 데이터에 대한 통합 분석을 구현한다. 그 다음, 생물학적 샘플 내의 특징적인 단백질의 함량 비율이 목표 값보다 더 큰지 아닌지의 여부를 결정하는 단계로 이어진다. 생물학적 샘플 내의 특징 단백질의 함량이 목표 값보다 작은 경우, 결과가 시스템에 업로드되고 시스템으로부터의 추가 처리 지시를 기다린다. 생물학적 샘플 내의 특징 단백질 함량이 목표 값보다 높을 경우, 생물학적 샘플의 농도가 검출된다. 농도 검출 과정에서, 로봇(조작기로도 지칭됨)은 처리된 생물학적 샘플을 ELISA 분석기(503)로 운반하여 ELISA 분석기 검출을 구현하며; 소프트웨어는 특징 곡선을 참조하여 소정의 특징 단백질의 함량(g/ml)을 계산한다. 생물학적 샘플에 대한 다른 검출은 농도 검출 결과에 기초하여 후속적으로 수행될 수 있다. 후속 검출은 내독소 검출, 질량 분석 검출, 전기영동 검출 등을 포함할 수 있다.
내독소 검출 과정에서, 로봇(조작기로도 지칭됨)은 처리된 생물학적 샘플을 ELISA 분석기(503)로 운반하여 ELISA 분석기 검출을 구현하고; 소프트웨어는 표준 구멍 및 재천공에 대한 설정 정보 및 상응하는 특징 곡선에 따라 내독소의 함량 비율을 계산한다.
질량 분석 검출 과정에서, 로봇(조작기로도 지칭됨)은 처리된 생물학적 샘플을 질량 분석계(504)로 운반하여 질량 분석 검출을 구현하고; 생물학적 샘플이 이동 상태로부터 분리되어 질량 분석 중에 이온화된 후에, 이온 조각은 질량 분석계의 질량 분석기에 의해 질량수의 측면에서 분리되고 검출기에 의해 검출되어 질량 스펙트럼을 생성하며; 그 다음 데이터 분석을 통해 단백질 내의 다양한 물질 함량이 획득될 수 있다.
전기영동 검출 과정에서, 로봇(조작기로도 지칭됨)은 처리된 생물학적 샘플을 미세유체 모세관 전기영동 장치 또는 겔 전기영동 장치(502)로 운반하여 모세관 전기영동 또는 겔 전기영동 검출을 구현하며; 검출될 재료 내 성분의 전하 특징에 따라 분석이 이루어져 상응하는 물질의 함량 값을 획득한다.
일일 작업 중에는 샘플 검출 플랫폼(5) 상의 각 검출 디바이스가 세척액 및 교정액과 같은 시약의 추가를 필요로 하기 때문에 복잡한 액체 교체 작업이 요구된다. 본 개시내용에 따른 실시예에서, 샘플 검출 플랫폼(5)은 로봇의 높은 처리량 작업을 보장할 뿐만 아니라 작업자가 각 검출 디바이스에 대해 매일 교체(예로서, 액체 교체) 및/또는 유지관리(예로서, 세척 유지관리)를 고효율로 수행할 수 있도록 보장하기 위해, 검출 디바이스 장착 턴테이블(401)을 포함할 수 있다. 검출 디바이스 장착 턴테이블(401)은 회전 플랫폼(404)을 포함할 수 있다. 회전 플랫폼(404)에는 상응하는 검출 디바이스의 설치를 위한 복수의 디바이스 설치 및 위치결정 구멍(405)이 제공된다. 회전 플랫폼(404)은 드래그 체인(403)을 통해 모터(402)에 의해서 회전하도록 구동될 수 있다. 검출 디바이스가 액체 교체 및/또는 유지보수를 필요로 하는 경우, 회전 플랫폼(404)은 조작자가 검출 디바이스의 액체를 교체하고/하거나 검출 디바이스를 유지보수하는 것을 용이하게 하기 위해 검출 디바이스의 작업 표면이 로봇을 향하는 면에서 작업면이 작업자를 향하는 면으로 검출 디바이스가 회전되도록 180도 회전할 수 있다. 액체 교체 및/또는 검출 디바이스의 유지관리가 완료된 후, 회전 플랫폼(404)은 예를 들어 검출 디바이스의 작업 표면이 작업자를 향하는 면에서 로봇을 향하는 면으로 회전하여 검출 작업을 재시작하도록 180도 역회전할 수 있다. 검출 디바이스 장착 턴테이블(401)을 사용함으로써, 검출 디바이스가 일상 작업에서 작동하지 않을 때 작업자는 검출 디바이스의 액체를 효율적으로 교체할 수 있고/있거나 검출 디바이스를 유지 관리할 수 있으며, 액체 교체 후 및/또는 유지보수 후에 검출 디바이스를 다시 사용함으로써, 일반적으로 검출 디바이스의 중단 없는 작업을 실현한다.
위에 언급된 바와 같이, 본 개시내용에 따른 실시예에서, 시스템(10)은 자동식 지능형 시스템으로서 구성될 수 있으며 시스템(10) 내의 적어도 하나의 모듈 또는 모든 모듈(예를 들어, 인큐베이터, 액체 작업 시스템, 샘플 검출 플랫폼, 이송 플랫폼 등)은 자동 제어 시스템의 제어 하에 자동으로 설정될 수 있다. 도 25는 본 개시내용의 실시예에 따른 자동 제어 시스템(6)의 아키텍처를 도시한다. 도 25에 도시된 바와 같이, 본 개시내용에 따른 자동 제어 시스템(6)은 산업용 개인 컴퓨터(IPC), 입력/출력 데이터 획득 모듈 및 구동 모듈을 포함할 수 있다. 데이터 획득을 위해 온도 센서, 중량 센서, 차동 압력 센서, 광전기 센서, 카메라, 코드 판독기 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는 다양한 획득 디바이스가 시스템(10)에 제공될 수 있으며, 온도 센서, 중량 센서, 차동 압력 센서, 광전기 센서, 카메라 등은 필요에 따라 시스템(10)의 적절한 위치에 배열될 수 있다. 구동 모듈은 전열 필름, (이송용, 피펫팅용 등의) 로봇, (액체 펌핑용, 액체 방출용 등의) 펌프, 전자기 밸브, 원심기, 슬라이딩 테이블 전기 실린더, 구동 모터(예로서, 인큐베이터의 도어 및 쉐이커용 구동 모터), 원심 팬 등을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 시스템(10)의 다양한 구성요소 또는 모듈의 작업을 제어하기 위해 사용된다.
본 개시내용에 따른 시스템은 자동 제어 시스템의 도움으로 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝의 전체 공정을 자동화, 표준화, 및 지능화함으로써 발현, 정제, 검출 및 스크리닝의 처리량을 1-3배 증가시키며 인력 수를 1-2배 감소시킬 수 있다. 이는 인건비를 크게 감소시킬 뿐만 아니라, 장소에 대한 수요를 크게 감소시켜 인프라 건설 비용을 크게 감소시킨다. 또한, 표준화된 작업을 통해 본 개시내용에 따른 시스템은 공정 흐름의 안정성, 균일성 및 재현성을 크게 향상시키며, 본 개시내용에 따른 시스템은 다수의 장소 및 장면에 쉽게 배치될 수 있다.
도 26은 본 개시내용의 실시예에 따른 정보 시스템 아키텍처를 도시한다. 본 개시내용에 따른 시스템(10)은 다중 서버 구조를 채택하여, 동시에 서로 다른 작업을 안전성과 신뢰성, 그리고 고효율로 수행하는 것을 보장할 수 있으며, 데이터의 안전한 저장 및 백업을 실현할 수 있다.
본 개시내용에 따른 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템(10)의 구체적인 구조 및 구성이 도 1 내지 26을 참조하여 위에서 상세히 기술되었다. 이제 도 3으로 돌아가서, 본 개시내용에 따른 시스템(10)의 전체 작업 흐름이 상세히 기술될 것이다. 본 개시내용에 따른 시스템(10)이 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝에 사용될 때, 작업자는 먼저 정보 시스템을 통해 공정 배치(process batch)를 생성한 다음, 수동 또는 자동으로 재료의 코드를 스캔하여 (일반 소모품, 플라스미드, 세포, 준비된 시약 등과 같은) 재료를 보관실(301)(즉, 적재실 또는 하역실) 내에 적재할 수 있다. 재료를 확인하기 위해 코드를 스캔한 후, 보관실(301) 내의 이송 로봇(또는 기계 팔)이 재료를 중앙 작업실(302) 내의 이송 위치로 이송한 다음, 이 재료가 중앙 작업실(302) 내의 로봇(또는 기계 팔)을 통해 액체 작업실(303)로 이송된다. 액체 작업실(303)은 공정에 따라 상응하는 액체 작업을 수행한 다음, 검출될 중간 산물 또는 생물학적 샘플을 중앙 작업실(302)로 전달한다.
중간 산물이 검출되어야 하는 경우, 중앙 작업실(302) 내의 로봇이 검출될 생물학적 샘플을 샘플 검출 이송 플랫폼(4)으로 이송할 수 있으며, 검출을 위해 샘플 검출 이송 플랫폼(4) 및 샘플 검출 플랫폼(5) 내의 로봇이 검출될 생물학적 샘플을 상응하는 검출 장비로 이송할 수 있다.
중간 산물을 검출될 필요가 없는 경우, 중간 산물은 다음의 2가지 경로로 처리될 수 있다: 제1 경로에서, 중간 산물은 중앙 작업실(302)로 이송되고, 중앙 작업실(302) 내의 로봇은 상응하는 작업을 위해 중간 산물을 원심기, 진공 여과 장치 또는 금속 욕조 장치로 이송하며, 액체 작업의 다음 라운드를 위해 작업된 중간 산물을 액체 작업실(303)로 다시 전달한다. 제2 경로에서, 중간 산물은 보관실(301)로 이송되고 작업자 또는 이송 로봇에게 중간 산물을 꺼내도록 지시된다. 중간 산물이 생물학적 샘플에 대해 사전결정된 요구사항을 충족하는 경우, 중간 산물에 대해 수확 작업이 수행될 수 있다. 만약 중간 산물이 생물학적 샘플에 대해 사전결정된 요구사항을 충족시키지 못하고 추가 배양이 필요한 경우, 중간 산물(예로서, 중간 세포 생성물)은 추가 세포 배양을 위해 인큐베이터(1)로 이송될 수 있다. 배양시간이 경과한 후, 중간 산물은 수동 또는 자동으로 보관실(301)로 이송될 수 있으며, 그 다음 보관실(301), 중앙 작업실(302) 및 액체 작업실(303)에서 상응하는 작업 단계가 반복될 수 있다.
위에 언급된 바와 같이, 본 개시내용에 따른 시스템은 발현, 정제, 검출 및 스크리닝의 처리량을 1-3배만큼 증가시킬 수 있으며, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝의 전체 공정을 자동화, 표준화, 지능화함으로써 인력 수를 1-2배 감소시킬 수 있다. 이는 인건비를 크게 감소시킬 뿐만 아니라, 장소에 대한 수요를 크게 감소시켜 인프라 건설 비용을 크게 감소시킨다. 또한, 표준화된 작업을 통해 본 개시내용에 따른 시스템은 공정 흐름의 안정성, 균일성 및 재현성을 크게 향상시키며, 본 개시내용에 따른 시스템은 다수의 장소 및 장면에 쉽게 배치될 수 있다. 또한, 본 개시내용에 따른 시스템은 작업 공정에서 인력, 샘플 및 장착 환경의 생물학적 안전성도 보장할 수 있으며, 전체 공정에서의 데이터 수집, 저장, 역추적 및 포괄적인 적용을 효율적으로 실현할 수 있다.
본 개시내용에 따른 시스템은 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝의 전체 공정의 자동 작업에서뿐만 아니라, 대규모 액체 작업 및 약물의 연구, 개발, 평가 및 감정과 같은 유사한 응용분야에서의 유전자 검출, 화합물 스크리닝, 고처리량 검사 등과 같은 지원 검출 작업에도 사용될 수 있다. 또한, 본 개시내용에 따른 시스템 내의 모듈 개수 및 각 모듈의 내부 장치 개수도 실제 필요에 따라 조정될 수 있으며(예를 들어, 각 피펫팅 장치 내의 피펫팅 채널은 공정 요구사항에 따라 1-16개의 채널로 조정될 수 있다. 피펫팅 장치의 개수는 채널의 총 수가 96개 또는 심지어 384개에 도달하도록 증가될 수 있다), 이는 본 개시내용에 따른 시스템의 적용 가능성 및 레이아웃 유연성을 향상시킨다.
본 개시내용의 다른 실시예가 아래에 개시될 것이다.
도 1 내지 26을 참조하면, 본 개시내용은 다음과 같은 기술적 솔루션을 제공한다: 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 지능형 시스템은 지능형 인큐베이터(1) 및 자동 제어 시스템(6)을 포함하고, 지능형 인큐베이터(1)의 우측 상단에는 배양물 이송 플랫폼(2)이 제공되고, 배양물 이송 플랫폼(2)의 우측에는 전자동 코어 액체 작업 시스템(3)이 제공되고, 전자동 코어 액체 작업 시스템(3)의 우측에는 테스트 샘플 이송 플랫폼(4)이 제공되며, 테스트 샘플 이송 플랫폼(4)의 우측에는 전자동 검출 플랫폼(5)이 제공된다.
도 1 내지 4를 참조하면, 지능형 인큐베이터(1) 내부의 상부면에는 디바이스 조명/정화/소독 장치(101)가 배열된다. 지능형 인큐베이터(1) 내부의 하부면에는 쉐이커 메커니즘 구동 장치(102)가 배열된다. 쉐이커 메커니즘 구동 장치(102)의 위에 그리고 지능형 인큐베이터(1)의 내부에는 디바이스 프레임 장치(103)가 배열된다. 자동 슬라이딩 테이블 장치(104)가 디바이스 프레임 장치(103) 내의 하부면에 배열되며, 쉐이크 플라스크 적재 조립체(105)가 자동 슬라이딩 테이블 장치(104)의 상부면에 배치된다. 지능형 인큐베이터(1)의 상부 우측면에는 디바이스 작업 및 디스플레이 영역(106)이 제공된다. 지능형 인큐베이터(1) 내의 우측면에는 지능형 종합 제어 시스템 장치(107)가 배열된다. 지능형 인큐베이터(1)의 우측면에는 자동 밀봉 도어 장치(108)가 제공된다. 지능형 인큐베이터(1)는 25℃ 내지 38℃의 온도 제어 및 70% 내지 95%의 습도 제어 하에서 전자동(full-automatic) 온도 및 습도 제어 배양을 실현할 수 있고; 샘플 침전을 실현하기 위해 2℃ 내지 8℃의 온도 제어 하에서 전자동 저온 샘플 침전 및 농축을 실현할 수 있고; 전자동 로봇 이송 시스템과의 도킹을 위해 샘플이 완전히 슬라이딩 인/아웃하도록 하고; 전자동 로봇 이송 시스템과의 도킹을 위해 인큐베이터 도어가 완전히 자동으로 개폐되도록 하며; 배양 배치가 지능형 네트워크 장치를 통해 공장 소프트웨어에 의해서 원격 제어되게 한다.
도 1 내지 21을 참조하면, 전자동 코어 액체 작업 시스템(3)은 보관실(301), 중앙 작업실(302) 및 전자동 액체 작업실(303)을 포함한다. 중앙 작업실(302)은 보관실(301) 뒤에 배치되고, 전자동 액체 작업실(303)은 중앙 작업실(302)의 좌측과 우측에 배치된다. 보관실(301), 중앙 작업실(302) 및 전자동 액체 작업실(303)의 상부면에는 모두 층상 흐름 장치(304)가 제공되며, 보관실(301), 중앙 작업실(302) 및 전자동 액체 작업실(303)의 하부면에는 모두 층상 공기 반환 장치(305)가 제공된다. 보관실(301) 내의 후면에는 냉장 인큐베이션 보관 드럼(306)이 제공된다. 보관실(301) 내의 전면에는 로봇 이송 장치(307)가 제공된다. 보관실(301) 내부 및 로봇 이송 장치(307) 내부에는 연속 적재 장치(308)가 배열되며, 연속 적재 장치(308)에 상응하는 보관실(301)의 우측면에는 소모품 적재 채널(309)이 배열된다. 중앙 작업실(302) 내부 우측면에는 임시 보관 스탠드(310)가 배열된다. 중앙 작업실(302) 내부 좌측 후면에는 로봇 모듈(311)이 배열된다. 중앙 작업실(302) 내부의 로봇 모듈(311) 전방에는 진공 필터 장치(312) 및 금속 욕조 장치(326)가 배열된다. 중앙 작업실(302) 내부의 우측 전면에는 층상 공기 반환 메쉬 플레이트(313)가 배열된다. 중앙 작업실(302) 내의 우측 후면에는 소모품 보관 랙(314)이 배열된다. 중앙 작업실(302) 내의 우측면 및 임시 보관 스탠드(310)의 상부 좌측면에는 자동 원심기 플랩 도어(315)가 배열된다. 중앙 작업실(302) 내의 상부 우측면에는 소모품 뚜껑 개방/폐쇄 장치(316)가 배열된다. 전자동 액체 작업실(303) 내 우측에는 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317)가 배열된다. 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317)의 단부 부분의 좌측 및 우측에는 피펫팅 장치(318)가 제공된다. 전자동 액체 작업실(303)의 좌측 전면에는 펌프 세트(319)가 배치된다. 전자동 액체 작업실(303)의 좌측면에는 액체를 펌핑하고 보충하기 위한 장치(320)가 제공된다. 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블(321)이 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317) 아래 및 전자동 액체 작업실(303) 내부에 제공된다. 바닥실 액체 저장 장치(322)가 전자동 액체 작업실(303) 내의 하부면에 제공된다. 전자동 액체 작업실(303) 내의 좌측면에 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317)에 상응하는 진동 장치(323)가 제공된다. 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317)의 단부 부분의 전면에 소모품 캐리어(324)가 제공된다. 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317) 위에는 작업 스테이지(325)가 배치된다. 선형 모터 갠트리 메인 프레임 구조(317)는 각 장치의 X축 작업을 실현하도록 가이드 레일 구조를 갖는 양면 선형 모터 또는 단일 모터가 장착된다. 피펫팅 장치(318)에는 각 피펫팅 헤드가 Y축 및 Z축을 따라 독립적으로 이동 가능하게 하도록 1개 또는 2개 또는 4개의 피펫팅 헤드가 장착되며, 상응하는 수의 이동자가 Y축 직선상에 제공된다. 펌프 세트(319)에는 다중 채널 연동 펌프 또는 바닥실에 보관된 액체를 테이블 보드 상의 파이프로 펌핑하기 위한 다른 유형의 펌프 본체가 장착된다. 액체를 펌핑하고 보충하기 위한 장치(320)는 대용량 공정 액체를 시스템 내의 액체 이송 탱크로 완전히 자동으로 펌핑하며, 피펫팅 장치가 오리피스 플레이트용 로봇에 의해 이송된다. 액체 펌핑 작업 후에, 파이프는 완전 자동 세척 및 폐쇄 작업을 거친다. 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블(321)은 오리피스 플레이트, 쉐이크 튜브, 쉐이크 플라스크 등과 같은 소모품을 적재하기 위해 완전히 자동으로 슬라이드 아웃 및 슬라이드 인할 수 있다. 바닥실 액체 저장 장치(322)는 배양 배지, 용해물 등과 같은 공정 액체를 저장하기 위해 사용된다. 진동 장치(323)는 공정 중에 오리피스 플레이트, 쉐이크 튜브 및 쉐이크 플라스크와 같은 소모품의 혼합 작업을 실현한다. 소모품 캐리어(324)에는 실제 공정 요구사항에 기초하여 오리피스 플레이트, 쉐이크 튜브, 쉐이크 플라스크 등과 같은 다양한 유형의 소모품이 장착된다. 작업 스테이지(325)는 자세 조정 및 공정 중 재료의 임시 보관을 위해 사용된다. 전자동 코어 액체 작업 시스템(3)을 전체적으로 제어되는 층상 흐름 환경에 배열함으로써, 시스템 환경은 실험실 장착 환경으로부터 효과적으로 분리되며, 시스템 내의 기체는 지속적으로 순환 및 필터링되어 작업 중 인력, 샘플 및 환경의 안전을 보장한다. 보관실(301)에 소모품 적재 채널 및 샘플 적재 채널을 제공함으로써, 이것은: 동시 적재의 높은 처리량을 실현할 수 있고; 운영자가 독립적인 영역에서 복잡한 작업을 구현하도록 허용하며; 샘플의 적재 중에 일회용 소모품이 오염될 위험을 피할 수 있다. 연속 적재 장치(308)는 연속으로 계속 이동하고, 작업자에 의해 배치된 소모품은 상응하는 드럼의 전면으로 연속으로 이송되고, 로봇은 시스템에 의해 지정된 드럼 위치로 소모품을 이송시키며, 이에 따라 작업자가 연속으로 적재 작업을 구현할 수 있게 하여 단일 적재 채널의 혼잡을 피하고; 로봇이 최대 부하로 계속 작업할 수 있으므로 이송 효율성 및 처리량이 크게 향상시키며; 저장 위치로부터 중앙 작업실로의 지속적인 재료 이동이 실현될 수 있고, 이에 따라 효율성 및 처리량을 크게 증가시킨다. 중앙 작업실(302) 중앙에는 액체 작업실의 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블이 슬라이드 아웃될 수 있는 공간이 확보되며, 이는 슬라이딩 테이블 상의 소모품 적재 및 제거를 용이하게 하고 자동 작업 공정에서의 높은 이송 효율을 보장한다. 전자동 액체 작업실(303)의 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블이 중앙 작업실의 영역 안팎으로 슬라이딩하는 것은 중앙 작업실 내의 로봇이 고효율 적재 및 제거를 수행하도록 보장할 수 있다. 피펫팅 장치(318)는 실시간 자원 최적화를 통해 시스템의 활용 효율을 향상시킨다: 24-웰 플레이트, 6-웰 플레이트, 8-웰 플레이트 및 쉐이크 플라스크와 같은 소모품이 작업될 때, 2개의 피펫팅 장치가 동시에 작동하는 2개의 피펫팅 장치에 대해 동등하며 작업 효율성을 수 배 향상시킬 수 있는 좌측 및 우측의 독립 영역에서 동시에 동작하며; 96-웰 플레이트가 작업될 때, 2개의 피펫팅 장치가 8-채널 피펫팅 장치 내에 통합된다. 갠트리 구조의 Y축 크로스빔과 X축 가이드 레일 사이에는 기계적인 접속이 존재하지 않는다. 기능이 추가되는 경우, 새로운 모듈이 갠트리 구조 위로부터 편리하게 장착될 수 있고 오직 전기 케이블과의 접속으로만 사용하게 될 수 있으며; 작동 중인 장치를 교체 또는 수리해야 하는 경우, 전기 접속이 해제된 후에 갠트리 위로부터 작동 중인 장치가 편리하게 제거될 수 있다. 작업 중에, X축 가이드 레일과 Y축 크로스빔 사이에 밀리미터 수준의 기체 간격이 유지되며, 이는 기계적 마찰과 결과적인 먼지 오염을 제거하는 동시에, 종래의 서보 구조에 의한 윤활유 급유 필요성 및 윤활유 휘발로 인한 오염을 제거한다.
도 22 내지 25를 참조하면, 전자동 검출 플랫폼은 턴테이블(401), 모터(402), 드래그 체인(403) 및 회전 플랫폼(404)을 포함한다. 모터(402)는 턴테이블(401)의 내부에 배치되고, 드래그 체인(403)은 턴테이블(401)의 우측에 배치되고, 회전 플랫폼(404)은 턴테이블(401)의 단부 부분에 배치되며, 회전 플랫폼(404)에는 디바이스 설치 및 위치결정 구멍(405)이 제공된다. HPLC(501)는 전자동 검출 플랫폼(5)의 단부 부분의 좌측 후면에 제공되고, 전자동 검출 플랫폼(5)의 단부 부분 상의 HPLC(501)의 우측면에는 겔 전기영동 장치(502)가 배열되고, 전자동 검출 플랫폼(5)의 단부 부분의 우측 후면에는 ELISA 분석기(503)가 배열되며, 전자동 검출 플랫폼(5)의 단부 부분의 전면에는 질량 분석계(504)가 대칭으로 배열된다. 전자동 검출 플랫폼(5)의 단부 부분 중앙에는 선형 모듈(505)이 배열되며, 인간-기계 협동 로봇(506)은 선형 모듈(505) 상에 제공된다. 전자동 검출 플랫폼(5)의 테이블 보드 상에는 계수기, 이미저, QPCR, BRA 등과 같은 디바이스를 추가하기 위한 충분한 공간이 확보된다. 자동 제어 시스템(6)은 온도 센서, 중량 센서, 차동 압력 센서, 광전기 센서, 카메라, 코드 리더, I/O 획득 모듈, 산업용 개인 컴퓨터, 구동 모듈, 전열 필름, 로봇, 펌프, 전자기 밸브, 원심기, 슬라이딩 테이블 전기 실린더, 구동 모터 및 원심 팬을 포함한다.
첨부된 도면을 참조하여 본 개시내용의 예시적인 실시예가 위에 기술되었지만, 본 개시내용이 개시된 특정 구조에 한정되는 것은 아니라는 점을 당업자는 이해해야만 한다. 본 발명의 사상 및 범위를 실질적으로 벗어나지 않으면서 예시적인 실시예에 대한 다수의 변경 및 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 모든 변경 및 수정이 본 개시내용의 청구범위에 의해 정의된 것과 같은 보호 범위 내에 포함된다.
Claims (49)
- 생물학적 약물(biological drug)의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝(screening)을 위한 시스템으로서,
생물학적 약물의 검출 및 스크리닝을 위한 기본 샘플을 제공하도록 생물학적 샘플을 배양하기 위해 사용되는 적어도 하나의 인큐베이터(incubator);
인큐베이터에서 배양된 생물학적 샘플에 대해 사전결정된 작업을 구현하기 위해 사용되는 액체 작업 시스템;
스크리닝을 용이하게 하도록 생물학적 샘플을 검출하기 위해 사용되는 샘플 검출 플랫폼(platform);
인큐베이터와 액체 작업 시스템 사이 및/또는 액체 작업 시스템과 샘플 검출 플랫폼 사이에서 생물학적 샘플을 이송하기 위해 사용되는 이송 플랫폼; 및
상기 인큐베이터, 액체 작업 시스템, 샘플 검출 플랫폼, 및 이송 플랫폼 중 적어도 하나의 작업을 제어하도록 구성된 자동 제어 시스템을 포함하는,
생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 이송 플랫폼은 인큐베이터와 액체 작업 시스템 사이에서 배양된 생물학적 샘플을 이송하기 위한 배양물 이송 플랫폼, 및 액체 작업 시스템과 샘플 검출 플랫폼 사이에서 검출될 생물학적 샘플을 이송하기 위한 테스트 샘플 이송 플랫폼 중 적어도 하나를 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제2항에 있어서,
상기 배양물 이송 플랫폼 및 상기 테스트 샘플 이송 플랫폼 중 적어도 하나는 로봇을 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 로봇은 지상 가이드 레일(ground guide rail), 공중 가이드 레일 및 자동 유도 차량(automatic guided vehicle) 중 어느 하나에 배치(disposing)되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 인큐베이터는 하우징(housing) 및 상기 하우징에 수용되는 배양 조립체(culture assembly)를 포함하고, 상기 배양 조립체는 이것이 제어된 방식으로 하우징 안팎으로 슬라이딩하는 것을 가능하게 하도록 자동 슬라이딩 테이블 요소 상에 제공되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 인큐베이터는 생물학적 샘플의 온도 및 습도를 자동으로 제어하도록 구성되고, 인큐베이터 내부의 온도는 16℃ 내지 38℃로 제어되며 인큐베이터 내부의 습도는 70% 내지 95%로 제어되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 인큐베이터는 인큐베이터 내부의 온도를 16℃ 내지 38℃로 제어하도록 인큐베이터를 자동으로 가열하기 위한 가열 필름을 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 인큐베이터는 제어된 방식으로 인큐베이터에 물을 공급하도록 구성된 자동 급수 장치(automatic water supply unit), 및 인큐베이터 내의 습도를 제어하기 위해 상기 자동 급수 장치로부터 물을 분무하도록 구성된 분무기를 포함하는 가습 장치를 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 인큐베이터는 생물학적 샘플의 침전 및 농축이 필요한 경우 생물학적 샘플의 온도를 2℃ 내지 8℃로 제어하도록 구성되는 냉장 압축기(refrigeration compressor)를 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 액체 작업 시스템은 액체 작업 시스템의 내부 환경이 이의 외부 환경으로부터 분리되도록, 제어된 층상 흐름 환경(controlled laminar flow environment)에 배치되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 액체 작업 시스템에는 압력차를 통해 액체 작업 시스템의 내부에 층상 흐름 환경을 형성하도록 구성되는 층상 흐름 장치(laminar flow unit)가 제공되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 층상 흐름 장치는 원심팬(centrifugal fan)을 포함하는 층상 공기 공급 장치를 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 층상 흐름 장치는 액체 작업 시스템의 하부에 배치되는 층상 공기 반환 장치(laminar air-return unit)를 더 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 층상 공기 반환 장치는 층상 기체가 액체 작업실 내부에 진입하기 전에 층상 기체 내의 입자성 물질(particulate matter)을 여과하도록 구성되는 필터 스크린(filter screen)을 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 액체 작업 시스템은 보관실(storage compartment), 중앙 작업실(central operation compartment) 및 적어도 하나의 액체 작업실(liquid operation compartment)을 포함하고, 상기 보관실은 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템의 연속적인 작업을 지원하도록 소모품(consumables)을 보관하기 위해 사용되며, 상기 중앙 작업실 및 상기 액체 작업실은 생물학적 샘플에 대한 다양한 작업을 구현하기 위해 사용되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 액체 작업 시스템은 중앙 작업실의 양측에 각각 배치되며 서로 독립적으로 그리고 동시에 작업을 수행할 수 있도록 구성된 2개의 액체 작업실을 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 보관실은 소모품 및 생물학적 샘플의 동시 적재(parallel loading)를 실현하도록 서로 독립적인 소모품 적재 채널 및 샘플 적재 채널을 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제17항에 있어서,
상기 소모품 적재 채널과 상기 샘플 적재 채널은 각각 서로 수직인 방향으로 연장하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제17항에 있어서,
상기 소모품 적재 채널 내부에 이송 로봇을 포함하는 로봇 이송 장치가 제공되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제19항에 있어서,
상기 이송 로봇은 소모품 적재 채널을 따라 연장하는 슬라이드 레일 상에 배열(arranging)되며 상기 슬라이드 레일 상에서 슬라이딩 가능한, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제19항에 있어서,
상기 소모품 적재 채널 부근에 연속 적재 장치가 제공되며, 상기 연속 적재 장치는 소모품의 연속적인 적재 및 하역을 실현하도록 연속 적재 턴테이블(turntable)의 형태로 구성되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 연속 적재 장치는 환형 전달 요소 및 상기 환형 전달 요소 상에 배치된 소모품 이송 트레이를 포함하고, 상기 이송 로봇은 소모품을 소모품 이송 트레이 상으로 이송하도록 및/또는 소모품을 소모품 이송 트레이로부터 다른 위치로 이송하도록 구성되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제19항에 있어서,
상기 보관실은 소모품을 보관하기 위한 복수의 보관 드럼(storage drum)을 포함하고, 각 보관 드럼은 소모품을 보관하기 위한 복수의 층과 열(column)로 배열된 복수의 공간을 포함하며, 상기 이송 로봇은 보관을 위한 상응하는 보관 드럼의 상응하는 공간으로 소모품을 이송하도록 구성되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제23항에 있어서,
상기 복수의 보관 드럼은 보관실 내의 이송 로봇이 보관 드럼 내의 소모품을 중앙 작업실 및 액체 작업실 중 적어도 하나로 이송할 수 있도록 상기 중앙 작업실과 상기 액체 작업실에 인접하게 배열되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 중앙 작업실은 다음의 디바이스(device): 소모품 뚜껑 개방/폐쇄 장치, 원심기 장치(centrifuge unit), 진공 여과 장치, 금속 욕조 장치(metal bath unit), 샘플 진동 장치, 소모품 보관 랙(rack), 재료의 2차 보관을 위한 2차 보관 랙, 및 다자유도(multi-degree-of-freedom) 로봇 중 적어도 하나가 장착된 작업 테이블 보드(operation table-board)를 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제25항에 있어서,
상기 작업 테이블 보드 상에 층상 공기 반환 메쉬 플레이트(laminar air-return mesh plate)가 제공되어 층상 반환 공기가 층상 공기 반환 메쉬 플레이트를 통해 중앙 작업실의 내부 공간으로 진입할 수 있게 하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제25항에 있어서,
상기 다자유도 로봇은 선형 모터 모듈(linear motor module)에 장착되고, 상기 선형 모터 모듈은 수평 방향으로 연장하는 크로스빔(cross beam) 및 상기 크로스빔에 장착되고 상기 다자유도 로봇을 크로스빔이 연장하는 방향으로 구동시키는 선형 모터를 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제25항에 있어서,
상기 중앙 작업실의 작업 테이블 보드의 중간 부분에 공간이 확보되고, 상기 확보된 공간이 액체 작업실의 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블(consumable stage sliding table)을 수용되도록 구성되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 중앙 작업실은 다음의 작업: 진공 여과 작업, 원심 분리, 원심 농축, 진동 혼합 작업, 소모품 뚜껑 개방/폐쇄 작업 및 금속 욕조 배양 작업 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 액체 작업실은 다음의 작업: 플라스미드 준비(plasmid preparation) 및 냉동 튜브 뚜껑 개방/폐쇄 작업, 생물학적 샘플의 배양 및 보충, 생물학적 샘플의 형질주입(transfection) 발현, 자성 비드 분류(magnetic bead sorting), 자성 비드 정제 및 검출될 생물학적 샘플의 전처리 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제30항에 있어서,
상기 액체 작업실은 상응하는 작업을 수행하기 위한 공정에서 필요한 액체를 이송하도록 구성된 적어도 하나의 피펫팅 장치(pipetting unit)를 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제31항에 있어서,
상기 피펫팅 장치는 X축을 따라 이동 가능하게 구성되고 각각이 피펫팅 장치 내부의 Y축 및 Z축을 따라 독립적으로 이동 가능하게 구성된 적어도 하나의 피펫팅 헤드를 포함하고, Y축은 수평면에 있고 X축에 수직이며, Z축은 수직면에 있고 X축 및 Y축에 수직인, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제32항에 있어서,
상기 피펫팅 장치는 Y축의 방향을 따라 장착된 적어도 하나의 이동자(mover)를 포함하고, 이에 따라 각 피펫팅 헤드가 이동자의 구동 하에 Y축의 방향을 따라서 이동 가능한, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제31항에 있어서,
상기 피펫팅 장치는 서로 이격된 2개의 가이드 레일 구조 및 상기 2개의 가이드 레일 구조 사이에서 연장하는 크로스빔을 포함하는 선형 모터 갠트리(gantry) 메인(main) 프레임 구조 상에 장착되고, 상기 피펫팅 장치는 크로스빔 상에 제공되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제34항에 있어서,
상기 가이드 레일 구조는 X축을 따라 연장하도록 구성되며, 상기 크로스빔은 상기 가이드 레일 구조를 따라 X축 방향으로 이동 가능한, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제35항에 있어서,
상기 가이드 레일 구조 및 상기 크로스빔은 선형 모터의 구성요소이고, 상기 가이드 레일 구조는 선형 모터의 고정자(stator)를 구성하고 상기 크로스빔은 선형 모터의 이동자를 구성하며, 가이드 레일 구조와 크로스빔 사이에는 기계적 접속이 존재하지 않는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제31항에 있어서,
상기 액체 작업실은 액체를 펌핑(pumping)하고 보충하기 위한 장치 및 펌프 세트를 더 포함하고, 상기 액체를 펌핑하고 보충하기 위한 장치는 피펫팅 장치에 필요한 공정 유체를 제공하도록 사용되며, 상기 펌프 세트는 액체를 펌핑하고 보충하기 위한 장치의 파이프 내에 공정 유체를 펌핑하도록 사용되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제31항에 있어서,
상기 액체 작업실은 작업 스테이지 및 상기 작업 스테이지를 지지하기 위한 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블을 더 포함하고, 상기 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블은 작업 스테이지로의 소모품 적재 또는 작업 스테이지로부터의 소모품 하역을 용이하게 하도록 제어된 방식으로 상기 액체 작업실 밖으로 그리고 안으로 슬라이딩할 수 있게 구성되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제38항에 있어서,
상기 소모품 스테이지 슬라이딩 테이블이 상기 액체 작업실 밖으로 슬라이딩하는 경우 중앙 작업실의 상응하는 공간 내에 수용되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제31항에 있어서,
상기 액체 작업실은 소량의 소모품이 작업 중일 때 둘 이상의 독립적인 작업 영역에서 독립적으로 또는 동시에 실행하도록 구성되고 대량의 소모품이 작업 중일 때는 일체식으로 실행하기 위해 함께 통합되도록 구성되는 2개 이상의 피펫팅 장치를 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 샘플 검출 플랫폼은 다음의 작업: 크로마토그래피 샘플 준비, 고성능 액체 크로마토그래피 검출, 질량 분석 검출, 겔 전기영동 검출, ELISA 분석기 검출 및 내독소 검출 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 샘플 검출 플랫폼에는 다음의 검출 디바이스: 고성능 액체 크로마토그래프, 질량 분석계, ELISA 분석기, 겔 전기영동 장치, 내독소 검출기, 계수기, 이미저 및 실시간 형광 정량 분석기 중 적어도 하나가 장착되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제42항에 있어서,
상기 샘플 검출 플랫폼은, 검출될 생물학적 샘플을 샘플 검출 플랫폼 상의 서로 다른 검출 위치로 이송하도록 사용되는 인간-기계 협동 로봇(man-machine cooperative robot)을 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제43항에 있어서,
상기 인간-기계 협동 로봇은 힘 피드백 장치(force feedback unit)를 포함하는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제43항에 있어서,
상기 인간-기계 협동 로봇은 선형 모듈 상에 제공되며 상기 선형 모듈을 따라서 이동 가능한, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제42항에 있어서,
상기 샘플 검출 플랫폼은 검출 디바이스가 장착되는 회전 플랫폼을 포함하는 검출 디바이스 장착 턴테이블을 포함하고, 상기 회전 플랫폼은 검출 작업을 구현하기 위해서 인간-기계 협동 로봇을 향하는 쪽으로 그리고 액체 교체 및/또는 유지관리를 구현하기 위해서 작업자를 향하는 쪽으로 상기 검출 디바이스를 회전시킬 수 있는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제46항에 있어서,
상기 회전 플랫폼은 회전하기 위해 드래그 체인(drag chain)을 통해서 모터에 의해 구동되도록 구성되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 인큐베이터 내의 CO2 농도를 제어하기 위해, CO2를 인큐베이터 내에 보충하기 위한 CO2 파이프, 및 인큐베이터 내의 CO2 농도를 측정하기 위한 CO2 센서가 상기 인큐베이터에 제공되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템. - 제48항에 있어서,
CO2의 보충을 제어하기 위한 CO2 인플레이션 밸브, 및 CO2 중의 불순물을 제거하기 위한 CO2 파이프 필터가 상기 인큐베이터에 추가로 제공되는, 생물학적 약물의 발현, 정제, 검출 및 스크리닝을 위한 시스템.
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