WO2019004636A2 - 자동화된 핵산 분리 장치 - Google Patents

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WO2019004636A2
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김근영
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(주)오상헬스케어
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Definitions

  • the present invention relates to a nucleic acid separation apparatus, and more particularly, to a device capable of automatically separating nucleic acid (DNA, RNA) in a biological sample through a series of treatments.
  • PCR polymerase chain reaction
  • nucleic acids In recent years, methods for separating nucleic acids using a substance having a property of binding to a nucleic acid have been proposed in order to avoid the use of such an organic solvent.
  • Such materials include silica, glass fiber, anion exchange resin, and magnetic beads. These materials are advantageous in that they do not use harmful organic solvents and minimize physical and biochemical degradation of the nucleic acid during the separation process.
  • fixed nucleic acids are less susceptible to enzymes degrading nucleic acids.
  • nucleic acid separating apparatus an apparatus for automatically separating and extracting nucleic acid or biological material (hereinafter referred to as " nucleic acid separating apparatus ”) has been introduced.
  • the automated nucleic acid separation apparatus collects nucleic acids extracted using magnetic force, accelerates dissolution of cells by applying vibration to a well plate containing a sample, and sequentially repeats the process of extracting the nucleic acid, thereby increasing the purity of the extracted nucleic acid And so on.
  • the present invention provides a nucleic acid separating apparatus capable of stable operation and efficient production and operation by designing various driving mechanisms to be provided in an automated nucleic acid separating apparatus in consideration of space efficiency, weight balance, assemblability, and maintainability in a comprehensive manner That is the purpose.
  • a nucleic acid separating apparatus includes a base plate, a fixed frame including a horizontal plate spaced apart from the base plate by a predetermined height, and a vertical plate disposed perpendicular to the horizontal plate; A first driving part provided on a rear surface of the vertical plate so as to vertically transmit the pipette block, and a second driving part disposed above the pipette block on the vertical plate, A magnet block coupled to be movable in a vertical direction; And a second driving unit installed on the rear surface of the vertical plate to vertically transmit the magnet block.
  • the apparatus further includes left and right feed trays that are coupled to the horizontal plate so as to be movable in the left and right direction.
  • the left and right conveyance trays include a heating block that is coupled to the horizontal plate so as to be movable in the left-right direction and a well plate stage that surrounds the heating block, and the bottom surface of the horizontal plate And a third driving unit installed in the second housing.
  • the nucleic acid separating apparatus of the present invention can facilitate the dissolution of the biological sample contained in the well and physically break the biological sample contained in the well by repeating the forward and reverse rotation for a predetermined time after the first driving unit enters the pipette into the corresponding well of the well plate Do.
  • the second driving unit repeats the forward and reverse rotations for a predetermined time after the magnet enters the corresponding pipette on the pipette block, thereby physically promoting the elongation of the nucleic acid extracted from the biological sample contained in the well and containing magnetic beads It is also possible to do.
  • the second driving unit maintains the magnet in the corresponding pipette on the pipette block to temporarily fix the nucleic acid extracted from the biological sample contained in the well and containing the magnetic beads to the surface of the pipette .
  • the first driving unit and the second driving unit operate together to disengage the pipette and the magnet from the well plate while keeping the magnet in the pipette, and then the third driving unit drives the left and right And the third driving unit feeds the next tray along the left and right direction so that the next row corresponds to the position of the pipette and the magnet, and the third driving unit moves the first driving unit and the second driving unit
  • the driving part operates together to move the pipette and the magnet into the well of the next row on the well plate while keeping the magnet in the pipette, and then the second driving part is operated to release the magnet from the pipette Is temporarily fixed to the pipette surface in the well of the next row That it is possible to carry the nucleic acids.
  • the components arranged on the front surface and the rear surface are equally distributed on the basis of the vertical plate. Therefore, the nucleic acid separating apparatus of the present invention is excellent in stability against vibration generation during operation of the apparatus because the overall weight balance is good, and the assembled property is improved as the limited space is efficiently used. Further, since the first and second driving units, which are relatively more frequently operated than the left and right conveyance trays, are disposed on the rear surface of the vertical plate that is easily accessible from the outside, good maintenance can be ensured.
  • the nucleic acid separator of the present invention makes it possible to move the pipette quickly up and down by adopting a DC motor and a belt in the first driving part for driving the pipette block. Therefore, the nucleic acid separation apparatus of the present invention can physically accelerate the dissolution or disruption of the biological sample contained in the well plate by rapidly moving the pipette up and down using the first driving unit. Thus, So that it is unnecessary to provide the light emitting diode.
  • FIG. 1 is a perspective view of a nucleic acid separating apparatus according to the present invention, which is centered on a front surface thereof.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the rear surface of a nucleic acid separation apparatus according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a third driving unit installed on the bottom surface of the horizontal plate of the fixed frame;
  • FIG. 4 is a perspective view showing a structure in which a well plate stage of a left and right conveyance tray is coupled to a heating block;
  • FIG. 5 is a side view showing a state in which the pipette block moves up and down along the vertical plate of the fixed frame;
  • FIG. 6 is a side view showing a state in which a magnet block is lowered in a state where a pipette array is inserted into a well plate, and a magnet is inserted into each pipette.
  • FIG. 7 is a view schematically showing an embodiment in which an ultraviolet lamp and a dry fan are installed in a nucleic acid separation apparatus according to the present invention.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the rear surface of the nucleic acid separation apparatus 10 according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of a fixing frame 100 is a perspective view showing a third driving unit 230 installed on the bottom surface of the horizontal plate 120.
  • the nucleic acid separating apparatus 10 of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
  • the attached drawings show a structure in which a case (not shown) is removed to show the internal structure of the nucleic acid separator 10.
  • the nucleic acid separating apparatus 10 of the present invention includes a fixed frame 100 as a base for mounting various driving parts, operation blocks, and the like.
  • the fixed frame 100 is composed of three major parts.
  • the fixed frame 100 includes a base plate 110 which forms a floor, a horizontal plate 110 which is horizontally coupled to the base plate 110 by a predetermined height, And a vertical plate 130 vertically coupled to a rear surface of the horizontal plate 120.
  • the embodiment of the present invention shows a structure in which the vertical plate 130 is directly coupled to the horizontal plate 120, it is not necessarily required that the horizontal plate 120 and the vertical plate 130 are combined, 130 may be fixed to other components, for example, the base plate 110, if the structure in which the vertical plate 130 is disposed in a direction perpendicular to the base plate 120 is maintained.
  • the horizontal plate 120 is provided with a heating block 210 which is movable in the left and right direction and a left and right conveyance tray 200 including a well plate stage 220 which surrounds the heating block 210.
  • the terms for designating relative positions such as front, back, left, right, up and down, and the like refer to a direction in which the left and right conveyance trays 200 are viewed from the front, and all directions are defined on the basis thereof.
  • the heating block 210 is configured to include heat transfer means (not shown) for applying heat at a predetermined temperature, for example, about 90 ° C.
  • the heating block 210 is a block for heating the biological sample contained in the lysis solution to a temperature at which the biological sample can be effectively dissolved and a well plate WP is installed on the well plate stage 220 surrounding the heating block 210.
  • the well plate stage 220 is coupled to the heating block 210 so as to move left and right together with the heating block 210.
  • the third driving part 230 for moving the heating block 210 in the left-right direction is installed on the bottom surface of the horizontal plate 120.
  • the configuration of the third driving unit 230 is shown in detail in FIG. 3.
  • the illustration of the base plate 110 is omitted to expose the third driving unit 230.
  • the third driving unit 230 includes a first conveying screw 234 rotated in the normal and reverse directions by the first motor 232.
  • a screw coupling arm 212 is provided on the bottom surface of the heating block 210 placed on the horizontal plate 120 so as to protrude through a cutout 122 formed in a central region of the horizontal plate 120.
  • the first conveying screw 234 of the first motor 232 installed on the bottom surface of the horizontal plate 120 is threadedly engaged with the screw coupling arm 212 so as to be rotated by the normal rotation of the first motor 232
  • the block 210 is moved laterally on the horizontal plate 120.
  • the third driving unit 230 includes a first motor 232 and a first transfer screw 234.
  • the first motor 232 may be a stepping motor or various linear actuators, for example, a linear motor And the like can be applied.
  • Two types of vertically moving blocks are disposed on the vertical plate 130, which are the pipette block 300 and the magnet block 400.
  • the pipette block 300 a plurality of pipettes 312 arranged in a row are inserted and fixed so as to be replaceable, for example, in a sliding manner.
  • the plurality of pipettes 312 are integrally formed on one plate, so that the pipettes 312 arranged in a row can be collectively mounted and replaced at one time.
  • the magnet block 400 a plurality of pipettes 312 constituting the pipette array 310 are provided with magnets 410 corresponding to the number and positions thereof.
  • the pipette block 300 and the magnet block 400 are arranged such that the magnet block 400 is positioned above the pipette block 300. Both the pipette block 300 and the magnet block 400 can be lowered to a position where they can enter the well plate WP on the downwardly located well plate stage 220. That is, the magnet block 400 can be lowered to a position where each magnet 410 can deeply enter into the corresponding pipette 312.
  • the first driving part 320 for vertically transporting the pipette block 300 and the second driving part 420 for vertically transporting the magnet block 400 are installed on the rear surface of the vertical plate 130 .
  • the left and right conveyance trays 200 and the third driving unit 230 provided on the horizontal plate 120 and the first and second driving units 320 and 420 installed on the rear surface of the vertical plate 130 The components arranged on the front and rear surfaces of the vertical plate 130 are relatively uniformly distributed. Therefore, the nucleic acid separating apparatus 10 of the present invention is excellent in stability against vibration during operation of the apparatus because the overall weight balance is good, and the assembly efficiency is improved as the limited space is efficiently used. Since the first driving part 320 and the second driving part 420 which are relatively more frequently operated than the left and right conveyance trays 200 are disposed on the rear surface of the vertical plate 130 which is easy to access from the outside, Can be ensured.
  • the structures of the first driving unit 320 and the second driving unit 420 are shown in detail.
  • the pipette block 300 and the magnet block 400 are moved up and down along the second rail 430.
  • the second rail 430 is disposed on the rear surface of the vertical plate 130, .
  • the pipette block 300 and the magnet block 400 share one second rail 430, the structure is simplified.
  • the pipette block 300 and the magnet block 400 are formed so that the outer periphery of the pipette block 300 and the magnet block 400 surround the vertical plate 130. Accordingly, And helps to reduce the shaking when moving up and down.
  • the first and second driving units 320 and 420 have the same function of moving the pipette block 300 and the magnet block 400 up and down along the vertical plate 130, , 420 are slightly different from each other.
  • the second driver 420 is substantially the same as the third driver 230 described above. That is, the second driving unit 420 includes a second conveying screw 424 that rotates forward and reverse by the second motor 422, and the second conveying screw 424 includes a screw coupling The magnet block 400 moves upward and downward by the normal and reverse rotation of the second motor 422.
  • the second motor 422 can also be a stepping motor or various linear actuators, for example, a linear motor, in the same manner as the first motor 232.
  • the first driving unit 320 includes a belt 324 rotated in the forward and reverse directions by the DC motor 322 and the belt 324 is engaged with the belt binding opening 326 mounted on the pipette block 300
  • the pipette block 300 moves up and down at the same speed as the belt 324 rotates in the normal and reverse directions.
  • the use of the stepping motors 232 and 422 and the feed screws 234 and 424 respectively for the second and third drive units 420 and 230 is more important than the fast movement speed
  • the use of the DC motor 322 and the belt 324 in the first driving unit 320 is intended to realize an operation of moving the pipette 312 up and down quickly.
  • the second drive unit 420 can be rapidly moved up and down by physically accelerating the dissolution or disruption of the biological sample contained in the well plate WP by rapidly oscillating the pipette block 300, .
  • the nucleic acid separating apparatus 10 of the present invention does not need to have separate vibrating means unlike the prior art.
  • the third driving part 230 and the second driving part 420 provided with the conveying screws 234 and 424 are provided with bearings 520 to support the rotational movement of the conveying screws 234 and 424,
  • the optical sensors 510 are installed in the sensors 230, 320, and 420 to detect the positions of the blocks 210, 300, and 400, respectively.
  • the well plate stage 220 can be configured to move forward so as to be separated from the heating block 210.
  • FIG. 4 Such a configuration is shown in FIG. 4, in which the well plate stage 220 can be moved forward and backward with respect to the heating block 210, such that when the well plate stage 220 is mounted, So that it is convenient to hold the well plate WP in the receiving groove 222 of the well plate stage 220 by pulling forward.
  • a first rail 224 is provided on the well plate stage 220 and a rail guide 214 is provided on the heating block 210 to assist the back and forth movement of the well plate stage 220.
  • the first rail 224 can smoothly move along the rail guide 214.
  • the edge of the well plate (WP) placed on the drawn-out well plate stage (220) is temporarily fixed so as to be interchangeable with the gap of the binding plate (216) provided in the heating block (210).
  • the position of the well plate WP is stabilized by the binding plate 216 so that the well plate WP can be positioned at the correct position according to the left and right movement of the left and right feed tray 200.
  • the nucleic acid separating apparatus 10 of the present invention may further include an ultraviolet lamp 530 and / or a dry fan 540.
  • the ultraviolet lamp 530 is for sterilizing harmful bacteria and the like by irradiating ultraviolet rays to the well plate WP placed on the well plate stage 220 and the dry fan 540 is used for convection and flow around the well plate WP. This is to promote the vaporization action to reduce the drying time.
  • the ultraviolet lamp 530 and the dry fan 540 may be installed on a case not shown and the ultraviolet lamp 530 may be disposed above the well plate WP and the dry fan 540 may be provided with an air flow It may be installed on the lateral side of the nucleic acid separator 10 to facilitate the operation.
  • the pipette block 300 and the magnet block 400 are disposed on the left and right sides of the left and right transfer trays 200.
  • the pipette blocks 300 and the magnet blocks 400 are connected to the first and second driving units 230, Is automatically fed in the up and down direction. That is, the well plate WP is automatically transferred only in the left and right directions with respect to the pipette 312 and the magnet 410 moving in the vertical direction.
  • the number of the pipettes 312 and the number of the magnets 410 arranged in a row in the longitudinal direction of the nucleic acid separating apparatus 10 of the present invention is the number of wells arranged along the forward and backward direction of the well plate WP, In one-to-one correspondence. Accordingly, the nucleic acid separating apparatus 10 of the present invention performs the nucleic acid separation operation collectively on the entire wells in a row in the front-rear direction of the well plate WP at a time.
  • the nucleic acid separating apparatus 10 shown in the figure is configured to include two pipette blocks 300 and a pair of magnet blocks 400, which are paired with respect to one well plate WP. That is, one well plate (WP) is divided in half in the left and right direction so that the half of each well plate (WP) can be simultaneously operated, thereby increasing the amount of biological sample that can be processed in one cycle.
  • the 96 well plate (WP) arrayed in 8 x 12 is divided into two parts of 8 x 6 and processed in a batch.
  • the nucleic acid separating apparatus 10 of the present invention greatly increases the processing capacity and speed by simultaneously processing two of these 96 well plates (WP) in parallel. Of course, it is also possible to divide one well plate WP into two or more regions, and simultaneously process three or more well plates WP by increasing the size of the apparatus.
  • each of the driving units 230, 320, 420 and the heating block 210 is automatically controlled by a control unit (not shown) of the nucleic acid separation apparatus 10 of the present invention having such a configuration.
  • a control technique is a general and general technique, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • the well plate stage 220 will be described on the basis of a state in which the biological sample and the well plate (WP) prepared with various solutions for separating the nucleic acid from the biological sample are placed.
  • WP well plate
  • An example in which a group of pipettes 312 and magnets 410 performs a series of operations on 48 wells of 8x6 divided by half of a 96-well plate WP will be described.
  • the first driving unit 320 operates the pipette block 300 to rapidly enter the pipette array 310 into the corresponding wells of the well plate WP located downward for a predetermined time, for example, about 2 mm (See FIG. 5) by repeating the normal and normal rotations at a frequency of 60 Hz or more as a stroke of the first row and accelerating or dissolving the biological sample contained in the well of the first row.
  • nucleic acid separating apparatus 10 adopts the DC motor 322 and the belt 324 as the first driving unit 320, so that the pipette 312 quickly moves up and down, This eliminates the need for a separate vibrating means.
  • the second driving unit 420 operates to rotate the magnet (not shown) of the magnet block 400 410 into the corresponding pipettes 312 on the pipette array 310.
  • the second driving unit 420 can repeat the forward and reverse rotations for a predetermined time.
  • the repeated upward and downward motions of the magnet 410 can physically accelerate the elongation of the nucleic acid containing magnetic beads.
  • the nucleic acid containing the magnetic beads in the well is temporarily fixed to the surface of the pipette 312 by a magnetic force.
  • the first driving unit 320 and the second driving unit 420 operate together to maintain the magnet 410 in the pipette 312.
  • the pipette array 310 and the magnet 410 are connected to the well plate
  • the third drive unit 230 is driven to move the left and right conveyance trays 200 by a row of the well widths in the left and right direction to move the next well row to the pipette array 310 and the magnet 410).
  • This is a preparation operation for transporting the nucleic acid temporarily immobilized by the magnetic force to the surface of the pipette 312 to the well of the next row.
  • the first driving unit 320 and the second driving unit 420 operate together to move the pipette array 310 and the magnet 410 down while maintaining the state in which the magnet 410 enters the pipette 312
  • the second drive unit 420 operates only to move the magnet 410 out of the pipette array 310. Then, the operation of transferring the nucleic acid to the next well, which is the destination, is completed.
  • the cleaning liquid is prepared in the second to fifth rows, and the operation of the pipette 312 and the magnet 410 described above and the transportation of the nucleic acid are repeated in order to increase the purity of the separated nucleic acid And in the last well of the sixth column, a solution of distillate is prepared to separate the magnetic beads attached to the nucleic acid.
  • the present invention is useful for use in separating and purifying nucleic acids from various biological samples such as blood, tissues and the like.

Abstract

개시되는 발명은 핵산 분리 장치에 관한 것으로서, 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 대해 일정 높이만큼 이격되게 배치되는 수평 플레이트와, 상기 수평 플레이트에 대해 수직으로 배치되는 수직 플레이트를 포함하는 고정 프레임;과, 상기 수직 플레이트 상에 상하 방향으로 이동 가능하도록 결합하는 피펫 블록;과, 상기 피펫 블록을 상하 방향으로 이송하도록 상기 수직 플레이트의 후면에 설치되는 제1구동부;와, 상기 수직 플레이트 상에 상기 피펫 블록의 상방에 배치되어 상하 방향으로 이동 가능하도록 결합하는 마그넷 블록; 및 상기 마그넷 블록을 상하 방향으로 이송하도록 상기 수직 플레이트의 후면에 설치되는 제2 구동부;를 포함한다.

Description

자동화된 핵산 분리 장치
본 발명은 핵산 분리 장치에 관한 것으로서, 생물학적 시료 안에 있는 핵산(DNA, RNA)을 일련의 처리를 거쳐 자동으로 분리할 수 있는 장치에 관한 것이다.
혈액, 조직 등의 다양한 생물학적 시료로부터 핵산을 분리, 정제하는 것은 생물학, 생화학, 분자의학, 법의학, 진단의학 등과 같은 많은 분야에서 중요한 출발점이 된다. 이는 최근 들어서 DNA 증폭을 위한 중합효소 연쇄 반응(PCR)이 다양한 생물학적 연구와 진단 분야에서 빈번하게 사용되는데, 중합효소 연쇄 반응에 앞선 필수적인 준비 절차로서 생물학적 시료로부터 핵산을 분리하는 것이 선행될 필요가 있기 때문이다.
핵산을 생물학적 시료로부터 분리하기 위한 종래의 방법들은 페놀과 클로로포름과 같은 유기 용매를 사용하였다. 하지만, 페놀과 클로로포름 등의 유기 용매는 인체에 유해한 화학물질이어서 작업자의 건강에 좋지 못한 영향을 주기 쉽다.
최근에는 이러한 유기 용매의 사용을 피하기 위해, 핵산과 결합하는 성질을 가진 물질을 사용하여 핵산을 분리하는 방법들이 제시되었다. 이러한 물질로는, 실리카, 유리섬유, 음이온 교환수지, 자성 비드 등이 있다. 이러한 물질들은 유해한 유기 용매를 사용하지 않는다는 장점과 분리과정에서 핵산이 물리적, 생화학적으로 분해되는 것을 최소화한다는 점에서 유리하다. 그뿐만 아니라 고착된 핵산은 핵산을 분해하는 효소에 영향을 덜 받는다.
하지만, 이러한 새로운 방법은 여전히 고체물질을 다른 용기로 옮기기 위해 작업자가 일일이 손으로 피펫(pipette)을 사용하여 옮겨야 했었다. 이러한 작업은 번거로울뿐만 아니라 만약 핵산을 분리해야 하는 시작물질로서 감염된 혈액이나 박테리아를 사용할 경우 감염된 바이러스와 박테리아로부터 잠재된 바이러스와 세균에 작업자가 노출되는 문제가 있다.
따라서, 핵산이나 생물학적 물질을 자동으로 분리·추출하기 위한 장치(이하, "핵산 분리 장치"라 함)가 근래 소개되고 있다. 자동화된 핵산 분리 장치는 자성을 이용하여 추출된 핵산을 수집하고, 시료가 담긴 웰 플레이트에 진동을 가해 세포의 용해를 촉진하며, 순차적으로 핵산을 추출하는 과정을 반복함으로써 추출된 핵산의 순도를 높이는 등의 복합적인 작동이 자동으로 이루어져야 한다.
이와 같이 자동화된 핵산 분리 장치를 구현하기 위해서는 여러 개의 구동 수단과 진동 수단 등이 구비되어야 하는데, 한정된 공간 안에 다수의 구동 수단과 진동 수단을 배치함에 따라 조립성과 정비성이 나빠지는 문제가 있으며, 무거운 구동 수단이 편중되게 배치될 경우 핵산 분리 장치 전체의 무게 밸런스가 나빠져 장비 작동시 안정성이 떨어지는 문제가 발생한다.
본 발명은 자동화된 핵산 분리 장치에 구비되어야 하는 각종 구동 기구들을 공간 효율적이면서도 무게 밸런스와 조립성, 정비성까지 종합적으로 고려하여 설계함으로써 안정적인 사용과 효율적인 생산 및 운용이 가능한 핵산 분리 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있는 것이다.
개시되는 핵산 분리 장치는, 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 대해 일정 높이만큼 이격되게 배치되는 수평 플레이트와, 상기 수평 플레이트에 대해 수직으로 배치되는 수직 플레이트를 포함하는 고정 프레임;과, 상기 수직 플레이트 상에 상하 방향으로 이동 가능하도록 결합하는 피펫 블록;과, 상기 피펫 블록을 상하 방향으로 이송하도록 상기 수직 플레이트의 후면에 설치되는 제1구동부;와, 상기 수직 플레이트 상에 상기 피펫 블록의 상방에 배치되어 상하 방향으로 이동 가능하도록 결합하는 마그넷 블록; 및 상기 마그넷 블록을 상하 방향으로 이송하도록 상기 수직 플레이트의 후면에 설치되는 제2 구동부;를 포함한다.
그리고, 상기 수평 플레이트 상에 좌우 방향으로 이동 가능하도록 결합하는 좌우 이송 트레이를 더 포함한다.
여기서, 상기 좌우 이송 트레이는 상기 수평 플레이트 상에 좌우 방향으로 이동 가능하도록 결합하는 가열 블록과, 상기 가열 블록을 감싸는 웰 플레이트 스테이지를 포함하며, 상기 가열 블록을 좌우 방향으로 이송하도록 상기 수평 플레이트의 저면에 설치되는 제3 구동부를 더 포함한다.
본 발명의 핵산 분리 장치는 상기 제1 구동부가 피펫을 웰 플레이트의 대응하는 웰 안으로 진입시킨 후 정해진 시간 동안 빠르게 정역 회전을 반복하여 상기 웰 안에 수용된 생물학적 시료의 용해를 촉진하거나 물리적으로 파쇄하는 것이 가능하다.
나아가 상기 제2 구동부가 마그넷을 상기 피펫 블록 상의 대응하는 피펫 안으로 진입시킨 후 정해진 시간 동안 정역 회전을 반복함으로써, 상기 웰 안에 수용된 생물학적 시료로부터 추출되어 자성 비드를 함유하게 된 핵산의 신장을 물리적으로 촉진하는 것도 가능하다.
그리고, 상기 제2 구동부는 상기 마그넷을 상기 피펫 블록 상의 대응하는 피펫 안으로 진입시킨 상태를 유지하여, 상기 웰 안에 수용된 생물학적 시료로부터 추출되어 자성 비드를 함유하게 된 핵산을 상기 피펫 표면에 일시적으로 고정할 수 있다.
그리고, 상기 제1 구동부 및 제2 구동부가 함께 작동하여 상기 마그넷이 상기 피펫 안에 진입한 상태를 유지하면서 상기 피펫 및 마그넷을 상기 웰 플레이트의 상방으로 이탈시키고, 이후 상기 제3 구동부가 구동하여 상기 좌우 이송 트레이를 좌우방향을 따라 이송하고, 상기 제3 구동부가 상기 좌우 이송 트레이 상의 웰 플레이트가 좌우방향을 따라 다음의 열이 상기 피펫 및 마그넷의 위치에 대응하도록 이송한 후 상기 제1 구동부 및 제2 구동부가 함께 작동하여 상기 마그넷이 상기 피펫 안에 진입한 상태를 유지하면서 상기 피펫 및 마그넷을 상기 웰 플레이트 상의 다음 열의 웰 안으로 진입시키고, 다음으로 상기 제2 구동부가 작동하여 상기 마그넷을 상기 피펫으로부터 이탈시킴으로써 상기 다음 열의 웰 안에 상기 피펫 표면에 일시적으로 고정되어 있던 핵산을 운반하는 것이 가능하다.
상기와 같은 구성을 갖춘 본 발명의 핵산 분리 장치는 수직 플레이트를 기준으로 하여 전면과 후면에 설치되는 구성부품이 균등하게 배분되다. 따라서, 본 발명의 핵산 분리 장치는 전체적인 무게 밸런스가 양호하기 때문에 장비 작동시의 진동 발생에 대한 안정성이 우수하고, 한정된 공간을 효율적으로 사용함에 따라 조립성이 향상되는 장점이 있다. 또한, 좌우 이송 트레이에 비해 상대적으로 작동 빈도가 높은 제1 구동부 및 제2 구동부가 외부에서 접근하기 용이한 수직 플레이트의 후면에 배치되기 때문에 양호한 정비성을 확보하는 것이 가능해진다.
그리고, 본 발명의 핵산 분리 장치는 피펫 블록을 구동하는 제1 구동부에 직류 모터 및 벨트를 채택함으로써 피펫을 빠르게 상하로 이동시키는 동작을 가능케 하였다. 따라서, 본 발명의 핵산 분리 장치는 제1 구동부를 이용하여 피펫을 빠르게 상하로 이동시킴으로써 웰 플레이트 안에 수용된 생물학적 시료의 용해 내지는 파쇄를 물리적으로 촉진할 수 있고, 이를 통해 종래와는 다르게 별도의 진동 수단을 구비할 필요가 없어진다는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 핵산 분리 장치의 전면을 중심으로 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 핵산 분리 장치의 후면을 중심으로 도시한 사시도.
도 3은 고정 프레임의 수평 플레이트 저면에 설치되는 제3 구동부를 도시한 사시도.
도 4는 좌우 이송 트레이의 웰 플레이트 스테이지가 가열 블록에 대해 결합되는 구조를 도시한 사시도.
도 5는 고정 프레임의 수직 플레이트를 따라 피펫 블록이 상하로 이동하는 상태를 도시한 측면도.
도 6은 웰 플레이트에 피펫 어레이가 삽입된 상태에서 마그넷 블록이 하강하여 각 피펫에 마그넷이 삽입되는 상태를 도시한 측면도.
도 7은 본 발명에 따른 핵산 분리 장치에 자외선 램프와 드라이 팬이 구비되는 실시형태를 개략적으로 도시한 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 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 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 개재되어 간접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 핵산 분리 장치(10)의 전면을 중심으로 도시한 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 핵산 분리 장치(10)의 후면을 중심으로 도시한 사시도, 도 3은 고정 프레임(100)의 수평 플레이트(120) 저면에 설치되는 제3 구동부(230)를 도시한 사시도로서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 핵산 분리 장치(10)를 상세히 설명한다. 참고로, 첨부된 도면에는 핵산 분리 장치(10)의 내부 구성을 보여주기 위해 케이스(도면 미도시)를 제거한 구조를 도시하고 있다.
본 발명의 핵산 분리 장치(10)는 각종 구동부와 작동 블록 등을 장착하기 위한 토대가 되는 고정 프레임(100)을 포함한다. 고정 프레임(100)은 크게 세 부분으로 구성되어 있는데, 바닥을 이루는 베이스 플레이트(110)와, 상기 베이스 플레이트(110)에 대해 지지대(124)를 이용하여 일정 높이만큼 이격되게 수평을 이루도록 결합하는 수평 플레이트(120)와, 상기 수평 플레이트(120)의 후면에 수직으로 결합하는 수직 플레이트(130)를 포함한다.
여기서, 본 발명의 실시형태는 수평 플레이트(120)에 수직 플레이트(130)가 직접 결합하는 구조로 나타나 있지만, 반드시 수평 플레이트(120)와 수직 플레이트(130)가 결합될 필요는 없으며, 수평 플레이트(120)에 대해 수직한 방향으로 수직 플레이트(130)가 배치되는 구조가 유지된다면 각 플레이트(120, 130)가 다른 구성요소, 예를 들면 베이스 플레이트(110)에 각각 고정되는 것으로 구성될 수도 있다.
수평 플레이트(120) 상에는 좌우 방향으로 이동 가능하도록 결합하는 가열 블록(210)과, 상기 가열 블록(210)을 감싸는 웰 플레이트 스테이지(220)를 포함하는 좌우 이송 트레이(200)가 구비된다. 여기서, 본 발명을 설명함에 있어 전후좌우나 상하 등의 상대적인 위치를 지정하는 용어는 좌우 이송 트레이(200)를 정면에서 바라보는 방향을 전면으로 정하고, 이를 기준으로 하여 모든 방향을 정하는 것으로 한다.
가열 블록(210)은 정해진 온도, 예를 들면 90℃ 정도 온도의 열을 가하기 위한 전열 수단(도면 미도시)을 포함하는 구성이다. 가열 블록(210)은 라이시스 용액 안에 담긴 생물학적 시료가 효과적으로 용해될 수 있는 온도로 가열하기 위한 블록이며, 가열 블록(210)을 감싸는 웰 플레이트 스테이지(220) 위에는 웰 플레이트(WP)가 설치된다. 웰 플레이트 스테이지(220)는 가열 블록(210)을 감싸도록 결합되어 있어 가열 블록(210)과 함께 좌우로 이동하게 된다.
가열 블록(210)을 좌우 방향으로 이송시키는 제3 구동부(230)는 수평 플레이트(120)의 저면에 설치된다. 제3 구동부(230)의 구성은 도 3에 상세히 나타나 있는데, 도 3에서는 제3 구동부(230)를 노출하기 위해 베이스 플레이트(110)의 도시를 생략하고 있다. 도시된 실시형태에서는, 제3 구동부(230)가 제1 모터(232)에 의해 정역 회전하는 제1 이송 스크루(234)를 포함하고 있다. 수평 플레이트(120)에 놓여 있는 가열 블록(210)의 저면에는, 수평 플레이트(120)의 중앙 영역에 뚫려있는 절개부(122)를 관통하여 돌출되어 있는 스크루 결합 암(212)이 구비되어 있다. 스크루 결합 암(212)에는 수평 플레이트(120)의 저면에 설치된 제1 모터(232)의 제1 이송 스크루(234)가 관통하여 나사 결합하고, 따라서 제1 모터(232)의 정역 회전에 따라 가열 블록(210)은 수평 플레이트(120) 상에서 좌우로 이동하게 된다.
도시된 실시형태에서는 제3 구동부(230)가 제1 모터(232)와 제1 이송 스크루(234)로 구성되어 있는데, 제1 모터(232)로는 스테핑 모터나 각종 선형 구동기, 예를 들면 리니어 모터 등을 적용하는 것이 가능하다.
그리고, 수직 플레이트(130)에는 두 종류의 상하로 이동하는 블록이 배치되는데, 이 블록은 피펫 블록(300)과 마그넷 블록(400)이다. 피펫 블록(300)에는 일렬을 이루는 복수 개의 피펫(312)이 교체할 수 있도록, 예를 들면 슬라이딩 방식으로 삽입되어 고정되도록 장착된다. 도시된 실시형태에서는 복수 개의 피펫(312)이 하나의 플레이트 상에 일체로 형성된 피펫 어레이(310)로 구성됨으로써 한번에 일렬을 이루는 피펫(312) 전체를 일괄하여 장착 및 교체할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 마그넷 블록(400)에는 피펫 어레이(310)를 이루는 복수 개의 피펫(312)에 대해 그 개수와 위치에 대응하도록 마그넷(410)이 설치된다.
피펫 블록(300)과 마그넷 블록(400)의 상하 배치 관계를 보면, 피펫 블록(300) 상방에 마그넷 블록(400)이 위치한다. 피펫 블록(300)과 마그넷 블록(400)은 모두 하방에 위치한 웰 플레이트 스테이지(220) 상의 웰 플레이트(WP) 안까지 진입할 수 있는 위치까지 하강이 가능하다. 즉, 마그넷 블록(400)은 각 마그넷(410)이 대응하는 피펫(312) 안으로 깊숙이 진입할 수 있는 위치까지 하강이 가능하다.
피펫 블록(300)을 상하 방향으로 이송하기 위한 제1 구동부(320)와, 마그넷 블록(400)을 상하 방향으로 이송하기 위한 제2 구동부(420)는 모두 수직 플레이트(130)의 후면에 설치된다.
여기서, 수평 플레이트(120) 상에 설치되는 좌우 이송 트레이(200) 및 제3 구동부(230)와, 수직 플레이트(130)의 후면에 설치되는 제1 구동부(320) 및 제2 구동부(420) 사이의 전체적인 배치 구조를 보면, 수직 플레이트(130)를 기준으로 하여 전면과 후면에 설치되는 구성부품이 비교적 균등하게 배분되어 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 핵산 분리 장치(10)는 전체적인 무게 밸런스가 양호하기 때문에 장비 작동시의 진동 발생에 대한 안정성이 우수하고, 한정된 공간을 효율적으로 사용함에 따라 조립성이 향상되는 장점이 있다. 또한, 좌우 이송 트레이(200)에 비해 상대적으로 작동 빈도가 높은 제1 구동부(320) 및 제2 구동부(420)가 외부에서 접근하기 용이한 수직 플레이트(130)의 후면에 배치되기 때문에 양호한 정비성을 확보하는 것이 가능해진다.
도 2에는 제1 구동부(320) 및 제2 구동부(420)의 구조가 상세히 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 수직 플레이트(130)의 후면에는 제2 레일(430)이 설치되어 있는데, 이 제2 레일(430)을 따라 피펫 블록(300)과 마그넷 블록(400)이 상하 방향으로 이동하게 된다. 이처럼 본 발명은 하나의 제2 레일(430)을 피펫 블록(300)과 마그넷 블록(400)이 공유하기 때문에 그 구조가 간단해지는 이점이 있다.
또한, 피펫 블록(300)과 마그넷 블록(400)은 그 외곽이 수직 플레이트(130)를 감싸는 형태로 만들어져 있는데, 이에 따라 수직 플레이트(130) 자체가 피펫 블록(300)과 마그넷 블록(400)의 상하 이동시 흔들림이 감소하도록 보조하는 역할을 하게 된다.
여기서, 제1 구동부(320)와 제2 구동부(420)는 각각 피펫 블록(300)과 마그넷 블록(400)을 수직 플레이트(130)를 따라 상하로 이동시킨다는 기능에 있어서는 동일하지만, 각 구동부(320, 420)의 구성에 있어서는 약간 차이가 있다.
제2 구동부(420)는 전술한 제3 구동부(230)의 구성과 거의 동일하다. 즉, 제2 구동부(420)는 제2 모터(422)에 의해 정역 회전하는 제2 이송 스크루(424)를 포함하고 있으며, 제2 이송 스크루(424)가 마그넷 블록(400)에 장착된 스크루 결합구(426)에 대해 나사 결합함으로써 제2 모터(422)의 정역 회전에 의해 마그넷 블록(400)이 상하로 이동하게 된다. 제2 모터(422) 역시 제1 모터(232)와 동일하게 스테핑 모터나 각종 선형 구동기, 예를 들면 리니어 모터 등을 적용하는 것이 가능하다.
이에 비해, 제1 구동부(320)는 직류 모터(322)에 의해 정역 회전하는 벨트(324)를 포함하고 있으며, 벨트(324)가 피펫 블록(300)에 장착된 벨트 결속구(326)에 물려 고정됨으로써 벨트(324)의 정역 회전에 따라 동일한 속도로 피펫 블록(300)이 상하로 이동하게 된다.
제2 구동부(420) 및 제3 구동부(230)에 대해 각각 스테핑 모터(232, 422)와 이송 스크루(234, 424)를 적용하는 것은 빠른 이동 속도보다도 정확한 운동이 더 중요하기 때문이고, 이에 반해 제1 구동부(320)에 직류 모터(322) 및 벨트(324)를 채택한 것은 피펫(312)을 빠르게 상하로 이동시키는 동작을 구현하기 위한 것이다. 제2 구동부(420)를 빠르게 상하로 이동할 수 있도록 한 것은 피펫 블록(300), 즉 피펫(312)을 상하로 빠르게 진동을 시킴으로써 웰 플레이트(WP) 안에 수용된 생물학적 시료의 용해 내지는 파쇄를 물리적으로 촉진하기 위한 것이다. 이를 통해 본 발명의 핵산 분리 장치(10)는 종래와는 다르게 별도의 진동 수단을 구비할 필요가 없어진다.
참고로, 이송 스크루(234, 424)가 구비되는 제3 구동부(230)와 제2 구동부(420)에는 베어링(520)이 구비되어 이송 스크루(234, 424)의 회전 운동을 지지하며, 각 구동부(230, 320, 420)에는 위치 센서의 일종인 광센서(510)가 설치되어 각 블록(210, 300, 400)의 위치를 파악할 수 있도록 구성되어 있다.
한편, 좌우 이송 트레이(200)의 구성에 있어, 웰 플레이트 스테이지(220)는 가열 블록(210)에 대해 전방으로 분리되도록 이동할 수 있게 구성될 수 있다. 이러한 구성은 도 4에 도시되어 있는데, 웰 플레이트 스테이지(220)를 가열 블록(210)에 대해 전후방으로 이동할 수 있도록 한 것은 웰 플레이트 스테이지(220)를 장착할 때 웰 플레이트 스테이지(220)를 서랍처럼 앞으로 잡아당겨 웰 플레이트(WP)를 웰 플레이트 스테이지(220)의 수용 홈(222)에 안착시키기 편리하도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에서는, 웰 플레이트 스테이지(220)의 전후 이동을 보조하기 위하여, 웰 플레이트 스테이지(220)에는 제1 레일(224)을 설치하는 동시에 가열 블록(210)에는 레일 가이드(214)를 설치하여, 제1 레일(224)이 레일 가이드(214)를 따라 부드럽게 이동할 수 있도록 하였다.
그리고, 인출된 웰 플레이트 스테이지(220) 위에 안착된 웰 플레이트(WP)는 그 가장자리가 가열 블록(210)에 구비된 결속 플레이트(216)의 틈새에 끼워져 교체 가능하도록 일시 고정된다. 결속 플레이트(216)에 의해 웰 플레이트(WP)의 위치가 안정적으로 고정됨으로써 좌우 이송 트레이(200)의 좌우 움직임에 따라 정확한 지점에 웰 플레이트(WP)가 위치할 수 있다.
한편, 도 7에 간략히 도시되어 있는 것처럼, 본 발명의 핵산 분리 장치(10)에는 자외선 램프(530) 및/또는 드라이 팬(540)이 더 포함될 수 있다. 자외선 램프(530)는 웰 플레이트 스테이지(220) 위에 안착된 웰 플레이트(WP)에 자외선을 조사하여 유해한 세균 등을 멸균하기 위한 것이고, 드라이 팬(540)은 웰 플레이트(WP) 주변에서의 대류 및 기화 작용을 촉진하여 건조 시간을 줄이기 위한 것이다. 이러한 자외선 램프(530)와 드라이 팬(540)은 도시되지 않은 케이스 쪽에 설치될 수도 있으며, 자외선 램프(530)는 웰 플레이트(WP)의 상방에, 그리고 드라이 팬(540)은 공기 흐름이 형성되기 쉽도록 핵산 분리 장치(10)의 좌우방향 측면에 설치될 수 있다.
이상의 설명과 같이, 본 발명의 핵산 분리 장치(10)는 제1 내지 제3 구동부(230, 320, 420)는 좌우 이송 트레이(200)는 좌우로, 피펫 블록(300)과 마그넷 블록(400)은 상하 방향으로 자동으로 이송된다. 즉, 상하 방향으로 정렬되어 이동하는 피펫(312)과 마그넷(410)에 대해 웰 플레이트(WP)는 좌우 방향으로만 자동으로 이송된다. 이는 본 발명의 핵산 분리 장치(10)가 전후방향을 따라 일렬을 이루는 피펫(312)과 마그넷(410)의 개수가 웰 플레이트(WP)의 전후방향을 따라 배열된 웰의 개수, 도시된 실시형태에서는 8개에 일대일 대응하도록 구성되어 있기 때문이다. 따라서, 본 발명의 핵산 분리 장치(10)는 한 번에 웰 플레이트(WP)의 전후방향 일렬의 웰 전체에 대해 일괄적으로 핵산 분리 작업을 수행하게 된다.
또한, 도시된 핵산 분리 장치(10)는 피펫 블록(300)과 마그넷 블록(400)이 하나의 웰 플레이트(WP)에 대해 쌍을 이루어 두 개가 구비되도록 구성된 실시형태를 보여주고 있다. 즉, 하나의 웰 플레이트(WP)를 좌우방향으로 이분하여 그 절반씩을 동시에 작업할 수 있도록 구성함으로써 일 회로 처리할 수 있는 생물학적 시료의 분량을 늘렸다. 도시된 실시형태에서는, 8×12로 배열된 96 웰 플레이트(WP)를 8×6의 두 부분으로 나누어 동시에 일괄 처리하도록 구성되어 있다. 나아가 본 발명의 핵산 분리 장치(10)는 이러한 96 웰 플레이트(WP) 두 개를 동시에 병렬로 처리하도록 함으로써 처리 용량과 속도를 크게 늘리고 있다. 물론, 하나의 웰 플레이트(WP)를 두 개 이상의 영역으로 분할하는 것은 물론 장치의 크기를 키워 세 개 이상의 웰 플레이트(WP)를 동시에 처리하는 것도 가능하다.
이러한 구성을 가진 본 발명의 핵산 분리 장치(10)는 미도시된 제어부에 의해 각 구동부(230, 320, 420) 및 가열 블록(210)의 작동이 자동으로 제어된다. 이러한 제어기술은 통상적이고 일반적인 기술이므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
이제까지 설명한 핵산 분리 장치(10)의 구성을 바탕으로 하여, 그 작동 로직에 대해 설명하면 다음과 같다. 여기서, 웰 플레이트 스테이지(220)에는 생물학적 시료 및 이로부터 핵산을 분리하기 위한 각종 용액 등이 모두 준비된 웰 플레이트(WP)가 안착된 상태를 기준으로 하여 설명하기로 한다. 또한, 한 그룹의 피펫(312)과 마그넷(410)이 96 웰 플레이트(WP)가 반으로 나뉜 8×6의 48개 웰에 대해 일련의 작업을 수행하는 일례를 들어 설명하기로 한다.
먼저, 제1 구동부(320)는 피펫 블록(300)을 작동하여 하방에 위치한 웰 플레이트(WP)의 대응하는 웰 안으로 피펫 어레이(310)를 진입시킨 후 정해진 시간 동안 빠르게, 예를 들면 2㎜ 정도의 스트로크로서 60㎐ 이상의 주파수로 정역 회전을 반복함으로써 제1 열의 웰 안에 수용된 생물학적 시료의 용해를 촉진하거나 물리적으로 파쇄한다(도 5 참조).
맨 처음 처리를 받는 제1 열의 각 웰 안에는 세포 용해를 위한 라이시스 용액 및 생물학적 시료가 담겨 있으며, 또한 생물학적 시료에서 추출된 DNA 또는 RNA(이하, "핵산"이라 통칭함)에 부착되어 자성을 띄게 하는 자성 비드가 투입되어 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 핵산 분리 장치(10)는 제1 구동부(320)로서 직류 모터(322) 및 벨트(324)를 채택함으로써 피펫(312)이 빠르게 상하로 이동하는 동작을 구현하였으며, 이를 통해 별도의 진동 수단을 필요로 하지 않게 되었다.
정해진 시간 동안 피펫(312)의 상하 진동 운동이 수행되어 생물학적 시료에서 충분히 핵산이 추출된 다음에는, 도 6에 도시된 것과 같이, 제2 구동부(420)가 작동하여 마그넷 블록(400)의 마그넷(410)을 피펫 어레이(310) 상의 대응하는 피펫(312) 안으로 진입시킨다. 그리고, 제2 구동부(420)는 정해진 시간 동안 정역 회전을 반복할 수 있는데, 이러한 마그넷(410)의 반복하는 상하 운동에 의해 자성 비드를 함유한 핵산의 신장을 물리적으로 촉진할 수 있다.
그리고, 제2 구동부(420)가 작동을 일시 중지하여 마그넷(410)이 피펫 어레이(310) 상의 대응하는 피펫(312) 안에 진입한 상태를 일정 시간 유지하면, 웰 안의 자성 비드를 함유한 핵산은 자력에 의해 피펫(312) 표면에 일시적으로 고정된다.
그 다음으로 제1 구동부(320)와 제2 구동부(420)가 함께 작동하여 마그넷(410)이 피펫(312) 안에 진입한 상태를 유지하는 가운데 피펫 어레이(310)와 마그넷(410)을 웰 플레이트(WP)의 상방으로 이탈시키고, 이후 제3 구동부(230)가 구동하여 좌우 이송 트레이(200)를 좌우방향을 따라 일렬의 웰 폭만큼 이송함으로써 다음의 웰 열이 피펫 어레이(310) 및 마그넷(410) 아래에 대기하도록 한다. 이는 피펫(312) 표면에 자력으로 일시 고정된 핵산을 다음 열의 웰로 운반하기 위한 준비 동작이다.
그리고, 이 상태에서 제1 구동부(320) 및 제2 구동부(420)가 함께 작동하여 마그넷(410)이 피펫(312) 안에 진입한 상태를 유지하면서 피펫 어레이(310) 및 마그넷(410)을 하강시켜 다음 열의 웰 안으로 진입시키고, 이후 제2 구동부(420)만 작동하여 마그넷(410)을 피펫 어레이(310)로부터 이탈시면 핵산을 목적지로 하는 옆의 웰로 운반하는 작업이 완료된다.
본 발명의 실시형태에서는 제2 열 내지 제5 열의 웰에는 세정액을 준비하고 순차적으로 위에서 설명한 피펫(312)과 마그넷(410)의 동작 및 핵산의 운반을 반복함으로써 분리되는 핵산의 순도를 높이도록 하고 있으며, 마지막의 제6 열의 웰 안에는 일루션 용액을 준비하여 핵산에 부착되어 있는 자성 비드를 분리하도록 구성하고 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 혈액, 조직 등의 다양한 생물학적 시료로부터 핵산을 분리, 정제하는 작업에 사용하기에 유용하다.

Claims (20)

  1. 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트에 대해 일정 높이만큼 이격되게 배치되는 수평 플레이트와, 상기 수평 플레이트에 대해 수직으로 배치되는 수직 플레이트를 포함하는 고정 프레임;
    상기 수직 플레이트 상에 상하 방향으로 이동 가능하도록 결합하는 피펫 블록;
    상기 피펫 블록을 상하 방향으로 이송하도록 상기 수직 플레이트의 후면에 설치되는 제1구동부;
    상기 수직 플레이트 상에 상기 피펫 블록의 상방에 배치되어 상하 방향으로 이동 가능하도록 결합하는 마그넷 블록; 및
    상기 마그넷 블록을 상하 방향으로 이송하도록 상기 수직 플레이트의 후면에 설치되는 제2 구동부;
    를 포함하는 핵산 분리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수평 플레이트 상에 좌우 방향으로 이동 가능하도록 결합하는 좌우 이송 트레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 좌우 이송 트레이는 상기 수평 플레이트 상에 좌우 방향으로 이동 가능하도록 결합하는 가열 블록과, 상기 가열 블록을 감싸는 웰 플레이트 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가열 블록을 좌우 방향으로 이송하도록 상기 수평 플레이트의 저면에 설치되는 제3 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제3 구동부는 제1 모터에 의해 정역 회전하는 제1 이송 스크루를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 피펫 블록에 교체 가능하도록 일렬을 이루며 장착되는 복수 개의 피펫; 및
    상기 복수 개의 피펫에 대해 그 개수와 위치에 대응하도록 상기 마그넷 블록에 설치되면서, 대응하는 각 피펫 안으로 진퇴할 수 있는 복수 개의 마그넷;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 웰 플레이트 스테이지는 상기 가열 블록에 대해 전방으로 분리되도록 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 웰 플레이트 스테이지는 제1 레일을 포함하고, 상기 제1 레일은 상기 가열 블록에 설치된 레일 가이드를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 수직 플레이트의 후면에는 제2 레일이 설치되고, 상기 피펫 블록 및 마그넷 블록은 상기 제2 레일을 따라 상하 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 구동부는 직류 모터에 의해 정역 회전하는 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제2 구동부는 제2 모터에 의해 정역 회전하는 제2 이송 스크루를 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 가열 블록에는 웰 플레이트가 교체 가능하도록 삽입되는 결속 플레이트가 구비되고, 상기 웰 플레이트 스테이지에는 상기 웰 플레이트가 안착되는 수용 홈이 형성되며, 상기 피펫 블록과 상기 마그넷 블록에 각각 일렬을 이루도록 장착되는 피펫 및 마그넷의 개수는 상기 웰 플레이트의 전후방향을 따라 배열된 웰의 개수에 대응하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 구동부는 상기 피펫을 상기 웰 플레이트의 대응하는 웰 안으로 진입시킨 후 정해진 시간 동안 빠르게 정역 구동을 반복하여 상기 웰 안에 수용된 생물학적 시료의 용해를 촉진하거나 물리적으로 파쇄하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 구동부는 상기 마그넷을 상기 피펫 블록 상의 대응하는 피펫 안으로 진입시킨 후 정해진 시간 동안 정역 구동을 반복하여 상기 웰 안에 수용된 생물학적 시료로부터 추출되어 자성 비드를 함유하게 된 핵산의 신장을 물리적으로 촉진하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 구동부는 상기 마그넷을 상기 피펫 블록 상의 대응하는 피펫 안으로 진입시킨 상태를 유지하여, 상기 웰 안에 수용된 생물학적 시료로부터 추출되어 자성 비드를 함유하게 된 핵산을 상기 피펫 표면에 일시적으로 고정하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 구동부 및 제2 구동부가 함께 작동하여 상기 마그넷이 상기 피펫 안에 진입한 상태를 유지하면서 상기 피펫 어레이 및 마그넷을 상기 웰 플레이트의 상방으로 이탈시키고, 이후 상기 수평 플레이트의 저면에 설치된 제3 구동부가 구동하여 상기 좌우 이송 트레이를 좌우방향을 따라 이송하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제3 구동부는 상기 좌우 이송 트레이 상의 웰 플레이트가 좌우방향을 따라 다음의 열이 상기 피펫 및 마그넷의 위치에 대응하도록 이송하고, 이후 상기 제1 구동부 및 제2 구동부가 함께 작동하여 상기 마그넷이 상기 피펫 안에 진입한 상태를 유지하면서 상기 피펫 및 마그넷을 상기 웰 플레이트 상의 다음 열의 웰 안으로 진입시키는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 피펫 및 마그넷을 상기 웰 플레이트 상의 다음 열의 웰 안으로 진입시킨 후 상기 제1 구동부가 작동하여 상기 마그넷을 상기 피펫으로부터 이탈시킴으로써 상기 다음 열의 웰 안에 상기 피펫 표면에 일시적으로 고정되어 있던 상기 핵산을 운반하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 피펫 블록과 마그넷 블록은 그 외곽이 상기 수직 플레이트를 감싸는 형태인 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
  20. 제3항에 있어서,
    상기 웰 플레이트 스테이지 쪽으로 자외선을 조사하는 자외선 램프와 상기 웰 플레이트 스테이지 주변에 공기 유동을 발생시키는 드라이 팬 중의 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 분리 장치.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110408519A (zh) * 2019-09-04 2019-11-05 苏州达微致和基因科技有限公司 一种用于分子诊断的核酸提取装置
CN110923124A (zh) * 2020-02-17 2020-03-27 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 用于磁珠法提取纯化核酸的仪器
WO2020186601A1 (zh) * 2019-03-15 2020-09-24 深圳市易瑞生物技术股份有限公司 一种检测前处理设备
CN113846007A (zh) * 2021-11-05 2021-12-28 广州国睿科学仪器有限公司 一种核酸提取仪的磁棒套安装机构
CN113984419A (zh) * 2021-10-15 2022-01-28 广州国睿科学仪器有限公司 一种核酸提取仪的装载状态及运动干涉检测方法和系统
CN114371063A (zh) * 2021-12-23 2022-04-19 苏州睿康生物科技有限公司 一种全自动磁性固相萃取装置
WO2022237180A1 (zh) * 2021-05-13 2022-11-17 安图实验仪器(郑州)有限公司 一种自动化分子诊断仪磁吸温育机构
WO2023041048A1 (zh) * 2021-09-17 2023-03-23 圣湘生物科技股份有限公司 自动核酸提取设备及其核酸提取方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102258937B1 (ko) * 2019-07-02 2021-06-01 주식회사 제놀루션 핵산 추출 장치 및 핵산 추출 장치의 구동 제어 방법
KR102158793B1 (ko) * 2020-02-24 2020-09-23 주식회사 케이에이치메디칼 핵산 추출 장치
KR102526182B1 (ko) * 2021-03-31 2023-04-27 주식회사 제놀루션 핵산 또는 생물학적 물질의 추출장치 및 추출방법
KR102620858B1 (ko) * 2021-04-29 2024-01-04 주식회사 제놀루션 핵산추출장치 및 핵산추출장치에 사용되는 캡
KR102443820B1 (ko) * 2022-05-10 2022-09-16 주식회사 제놀루션 핵산추출장치

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100483684B1 (ko) * 2003-01-29 2005-04-18 (주)바이오넥스 핵산 또는 다양한 생물학적 물질을 분리 및 정제하기 위한키트와, 이러한 키트를 이용하여 생물학적 물질의 분리또는 정제 작업을 자동화하기 위한 시스템
CN101990639B (zh) * 2008-04-09 2014-08-13 株式会社百奥尼 自动提纯设备、多井板试样盒以及用于从生物试样提取核酸的方法
EP2191900B1 (en) * 2008-11-28 2016-03-30 F. Hoffmann-La Roche AG System and method for nucleic acids containing fluid processing
KR101762295B1 (ko) * 2012-02-10 2017-08-04 (주)바이오니아 생체시료의 자동 분석 장치 및 방법
KR101809645B1 (ko) * 2014-05-30 2017-12-15 주식회사 이지다이아텍 자동 면역분석 수행장치
KR101811786B1 (ko) * 2015-05-14 2017-12-22 바디텍메드(주) 일체화된 반응 및 검출 수단을 구비한 시험 장치에 사용되는 스테이션
CN106554901B (zh) * 2015-09-30 2019-06-14 精专生医股份有限公司 自动化萃取核酸的机台及配合其使用的针筒

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020186601A1 (zh) * 2019-03-15 2020-09-24 深圳市易瑞生物技术股份有限公司 一种检测前处理设备
CN110408519A (zh) * 2019-09-04 2019-11-05 苏州达微致和基因科技有限公司 一种用于分子诊断的核酸提取装置
CN110923124A (zh) * 2020-02-17 2020-03-27 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 用于磁珠法提取纯化核酸的仪器
WO2022237180A1 (zh) * 2021-05-13 2022-11-17 安图实验仪器(郑州)有限公司 一种自动化分子诊断仪磁吸温育机构
WO2023041048A1 (zh) * 2021-09-17 2023-03-23 圣湘生物科技股份有限公司 自动核酸提取设备及其核酸提取方法
CN113984419A (zh) * 2021-10-15 2022-01-28 广州国睿科学仪器有限公司 一种核酸提取仪的装载状态及运动干涉检测方法和系统
CN113984419B (zh) * 2021-10-15 2023-09-08 广州国睿科学仪器有限公司 一种核酸提取仪的装载状态及运动干涉检测方法和系统
CN113846007A (zh) * 2021-11-05 2021-12-28 广州国睿科学仪器有限公司 一种核酸提取仪的磁棒套安装机构
CN114371063A (zh) * 2021-12-23 2022-04-19 苏州睿康生物科技有限公司 一种全自动磁性固相萃取装置
CN114371063B (zh) * 2021-12-23 2023-10-20 苏州睿康生物科技有限公司 一种全自动磁性固相萃取装置

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