WO2020060080A1 - 자동화된 핵산 추출 시스템 - Google Patents

자동화된 핵산 추출 시스템 Download PDF

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WO2020060080A1
WO2020060080A1 PCT/KR2019/011457 KR2019011457W WO2020060080A1 WO 2020060080 A1 WO2020060080 A1 WO 2020060080A1 KR 2019011457 W KR2019011457 W KR 2019011457W WO 2020060080 A1 WO2020060080 A1 WO 2020060080A1
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WO
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strip cap
nucleic acid
holder
driving unit
strip
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PCT/KR2019/011457
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English (en)
French (fr)
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원병연
류승환
임윤태
안재운
박재호
연준
김수성
이준서
변성무
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주식회사 유진셀
바디텍메드(주)
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
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    • G01N35/02—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a plurality of sample containers moved by a conveyor system past one or more treatment or analysis stations
    • G01N35/04—Details of the conveyor system

Definitions

  • the embodiments disclosed herein relate to techniques for automatically extracting nucleic acids.
  • nucleic acid extraction technology is widely used in connection with polymerase chain reaction (PCR) to amplify DNA.
  • PCR polymerase chain reaction
  • nucleic acid extracting device that automatically performs a series of processes of lysing or crushing cells contained therein by applying vibration to a well plate, and collecting nucleic acids from cells using magnetism.
  • Korean Patent Registration No. 0720044 discloses an automated device for extracting biological substances or nucleic acids.
  • such a nucleic acid extracting device may extract nucleic acids by repeatedly performing the above process, but the most serious contamination problem may occur in the reaction using nucleic acid, or reuse of consumables used in the device in the process of processing a large number of samples Whether it is difficult or not, user inconvenience may be caused.
  • the nucleic acid extraction device may include moving means for moving a biological material such as nucleic acid bound to a magnetic bead to a designated well, and vibration means necessary to apply vibration to the designated well.
  • the moving means requires several driving means capable of moving the magnetic rod for catching the magnetic beads in the vertical and horizontal directions. Accordingly, the nucleic acid extracting device is not only bulky, but cross-contamination may occur due to a solution on a pipet or the like in the process of moving to a designated well.
  • the cap or well plate for protecting the magnetic rod is not separately marked for use, it may be difficult to determine whether it has been used, and the contaminated cap or plate may be reused. In particular, if the user needs to separately install the cap before performing the nucleic acid extraction process, the installed cap is not removed after the extraction process is over, and the contaminated cap may be used in the next extraction process.
  • Various embodiments of the present invention provides a nucleic acid extraction system that automatically extracts nucleic acids of each of a plurality of samples when a cartridge including a strip cap and a well plate is inserted.
  • Nucleic acid extraction / purification system according to an embodiment disclosed in the present document, a horizontal plate; A vertical support coupled to the horizontal plate; A first vertical plate coupled to the vertical support; And a second vertical plate installed to be movable in the horizontal direction on the first vertical plate.
  • a first driving unit installed on the first vertical plate and moving the second vertical plate in a horizontal direction along the first vertical plate;
  • the specified number of magnetic rods for catching magnetic beads;
  • a magnetic rod holder in which each of the specified number of magnetic rods are arranged in a row and combined;
  • a second driving unit installed on the second vertical plate and moving the magnetic rod holder in a vertical direction along the second vertical plate;
  • a nucleic acid is extracted from the specified number of samples according to a nucleic acid extraction method comprising a strip cap including a plurality of caps for covering each of the specified number of magnetic rods, and a plurality of steps.
  • a well plate including a plurality of wells arranged in a matrix designated for extraction, and the strip cap is inserted into a well of a first row of the plurality of wells (cartridge) );
  • a strip cap holder for holding the strip cap;
  • a third driving unit installed on the second vertical plate and moving the strip cap holder in the vertical direction along the second vertical plate;
  • a bay slot for mounting the cartridge;
  • a fourth driving unit installed on the horizontal plate and moving the bay slot in the horizontal direction along the horizontal plate to move the bay slot into and out of the system.
  • the magnetic rod is inserted into the plurality of caps of the strip cap through the first through hole, the magnetic rod holder is formed vertically to separate the hook coupled to the second through hole of the strip cap holder It includes a plurality of bumps, and in the first step of the nucleic acid extraction method, the first driver is a well of the first row.
  • the magnetic rod holder and the strip cap holder are moved to a horizontal position of the strip cap inserted in the third drive unit, and the third driving unit lowers the strip cap holder to combine the strip cap and the strip cap holder, and the nucleic acid extraction method
  • the first drive part moves the magnetic rod holder and the strip cap holder to the horizontal position of the well in the second row of the well plate
  • the second drive part and the third drive part are the magnetic rod holder and the
  • the strip cap holder is lowered to insert the magnetic rod covered with the strip cap into the well of the second row
  • the second driving unit further descends the magnetic rod holder to separate the strip cap from the strip cap holder. have.
  • a plate extending in one direction is formed on the top of the strip cap of the nucleic acid extraction system according to an embodiment disclosed in accordance with this document, and the plate is provided with an opening of the specified number of caps, and the plurality of hooks are It can be formed on a plate.
  • the at least one first through hole of the nucleic acid extraction system is formed to correspond to the specified number of magnetic rods, and the plurality of second through holes corresponds to the plurality of hooks
  • the plurality of bumps may be formed to correspond to the plurality of second through holes.
  • the first driving unit of the nucleic acid extraction system includes a first motor installed on the first vertical plate, a first timing belt rotated by the first motor, and the first timing belt. And a first rail for guiding movement of the first moving block moving in a horizontal direction along the first vertical plate, and a first moving block moved by power transmitted from the first motor through the first motor,
  • the first moving block is coupled to the second vertical plate, and the second driving unit includes a second motor installed on the second vertical plate, a second timing belt rotated by the third motor, and the second timing belt.
  • the 2 moving block is coupled to the magnetic rod holder
  • the third driving unit is a third motor installed on the second vertical plate, a screw shaft rotating by the second motor, a screw shaft support for supporting the screw shaft
  • the third moving block is coupled to the strip cap holder
  • the fourth driving part is a fourth motor installed on the horizontal plate, a third timing belt rotated by the fourth motor, and the third through the third timing belt. 4
  • the strip cap sensor at least during performing the nucleic acid extraction method Once, the binding can be confirmed.
  • the sensor of the nucleic acid extraction system may detect whether the binding is detected by detecting a sensor extending from the upper end of the strip cap when the strip holder is moved to a designated position.
  • an automated nucleic acid extraction / purification system includes a hook formed on the strip cap, and a magnetic rod holder without separate driving means for separating the strip cap coupled to the strip cap holder.
  • the strip cap can be automatically separated from the strip cap holder according to the nucleic acid extraction process using the bump formed in the.
  • the automated nucleic acid extraction system does not open the front of the system to install the strip cap separately, and minimizes the inflow of contaminants from the outside by opening only the door with minimal access to the cartridge containing the strip cap and well plate. have.
  • the automated nucleic acid extraction system can easily indicate whether the cartridge is used or not by using the position where the strip cap separated after nucleic acid extraction is inserted into the well plate.
  • FIG. 1 is a view showing a nucleic acid extraction system according to various embodiments.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating an internal configuration of a nucleic acid extraction system according to various embodiments of the present disclosure.
  • 3A and 3B are diagrams illustrating a first driving unit of a nucleic acid extraction system according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a view showing a second driving unit of the nucleic acid extraction system according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a view showing a third driving unit of the nucleic acid extraction system according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a view showing a fourth driving unit of the nucleic acid extraction system according to the embodiment.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating cartridges used in a nucleic acid extraction system according to an embodiment.
  • 8A is a flowchart illustrating a method of extracting a nucleic acid by a nucleic acid extraction system according to an embodiment.
  • 8B is a view showing that a nucleic acid extraction system according to an embodiment binds a strip cap to a strip cap holder.
  • 8C is a view showing a nucleic acid extraction system according to an embodiment separating a strip cap coupled to a strip cap holder.
  • Extraction herein includes separation and purification of nucleic acids contained in cells or other unwanted solutions from cells or from solutions for in vitro testing and the like.
  • the nucleic acid extraction system 10 may automatically extract (or separate, purify) nucleic acids (eg, DNA or RNA) from biological samples such as blood and tissue.
  • DNA includes plasmids, genomes and fragments thereof.
  • the nucleic acid extraction system 10 may automatically separate nucleic acids from a sample according to a designated nucleic acid extraction method.
  • the designated nucleic acid extraction method may include, for example, a plurality of steps (eg, cell lysis step, first washing step, second washing step, drying step, and nucleic acid recovery step (total 5 steps)).
  • the nucleic acid extraction system 10 may separate nucleic acids from a plurality of samples, respectively.
  • the nucleic acid extraction system 10 may separate nucleic acids from a plurality of samples by executing a designated nucleic acid extraction method once.
  • the plurality of samples may be contained separately in a well plate, for example.
  • the nucleic acid extraction system 10 may include a power button 11 for turning the system on or off.
  • the nucleic acid extraction system 10 may include a display 13 for displaying information related to the system.
  • the display 13 may output information about a nucleic acid extraction process.
  • the display 13 includes a touch panel for receiving a user's touch input, and can receive a user input for controlling the system.
  • the nucleic acid extraction system 10 may include a case 100 for protecting the internal configuration.
  • the case 100 may form the appearance of the nucleic acid extraction system 10.
  • the case 100 may include a front cover 110, a top cover 120, a side cover 130, a rear cover 140 and a bottom cover 150.
  • the front cover 110 may cover the front surface of the nucleic acid extraction system.
  • the front cover 110 may include a front door 111, a slot door 113, a control panel cover 115 and a display cover 117.
  • the front door 111 may be a door for opening the front surface of the nucleic acid extraction system 10.
  • the user can maintain the internal configuration of the nucleic acid extraction system 10 through the open front.
  • the front door 111 may be opened by rotating about a designated axis 1-1 '.
  • the slot door 113 may be opened by rotating about the same axis (1-1 ') as the front door 111.
  • the slot door 113 may be a door that is opened to insert a cartridge. The user can insert the cartridge into the system by mounting the cartridge in a bay slot exposed to the outside of the system through the open slot door 113.
  • control panel cover 115 may be a cover protecting the panel for controlling the nucleic acid extraction system.
  • the power button 11 connected to the control panel may be exposed to the outside through the control panel cover 115.
  • the display cover 117 may protect the outer portion of the display 13 and expose a portion where an image is displayed to the outside. In other words, the display cover 117 may form a frame of the display 13.
  • the top cover 120, the side cover 130, the back cover 140 and the bottom cover 150 may cover the top, side, back and bottom surfaces of the nucleic acid extraction system 10, respectively. .
  • the user can open the covered surface by separating the top cover 120, the side cover 130, the back cover 140 and the bottom cover 150 from the nucleic acid extraction system 10.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating an internal configuration of a nucleic acid extraction system according to various embodiments of the present disclosure.
  • the nucleic acid extraction system 10 may include a configuration therein for performing an operation for extracting nucleic acids.
  • the nucleic acid extraction system 10 includes a frame 200, a driving unit 300, a magnetic rod 400, a magnetic rod holder 500, a cartridge 600, a strip cap holder 700 therein , May include a bay slot 800 and a sensor 900.
  • the frame 200 may fix the internal configuration of the nucleic acid extraction system 10.
  • the frame 200 may include a horizontal plate 210, a vertical support 220, and a vertical plate 230.
  • the horizontal plate 210 may form the bottom of the nucleic acid extraction system 10. According to one embodiment, the horizontal plate 210 may be coupled to the bottom cover 150 forming the bottom of the nucleic acid extraction system 10.
  • the vertical support 220 is fixed to the horizontal plate 210, it is possible to fix the internal configuration to a specified height.
  • the vertical support 220 may include a first vertical support 221 and a second vertical support 223.
  • the first vertical support 221 and the second vertical support 223 may be fixed to the horizontal plate 210 in parallel with each other, for example, spaced apart by a specified distance.
  • the vertical plate 230 may be coupled to the height specified on the vertical support 220.
  • the vertical plate 230 may include a first vertical plate 231 and a second vertical plate 233.
  • the first vertical plate 231 may be fixed to the vertical support 220.
  • the second vertical plate 233 may be installed to be movable on the first vertical plate 231.
  • the second vertical plate 233 may be installed to be movable on the first vertical plate through the driving unit 300 (eg, the first driving unit 310).
  • the driving unit 300 may move the internal configuration of the nucleic acid extraction system 10 to a designated position.
  • the driving unit 300 may include a first driving unit 310, a second driving unit 320, a third driving unit 330, and a fourth driving unit 340.
  • the first driving unit 310 may be installed between the first vertical plate 231 and the second vertical plate 233. According to an embodiment, the first driving unit 310 may move the second vertical plate 233 in the horizontal direction (or the X-axis direction) along the first vertical plate 231. For example, the first driving unit 310 may move the second vertical plate 233 using a timing belt. A method for the first driving unit 310 to move the second vertical plate 233 will be described in detail in FIGS. 3A and 3B.
  • the second driving unit 320 may be installed on the second vertical plate 233. According to an embodiment, the second driving unit 320 may move the magnetic rod holder 500 in the vertical direction (or Z-axis direction) along the second vertical plate 233. For example, the second driving unit 320 may move the magnetic rod holder 500 using a rotating screw shaft. A method of moving the magnetic rod holder 500 by the second driving unit 320 will be described in detail in FIG. 4.
  • the third driving unit 330 may be installed on the second vertical plate 233. According to an embodiment, the third driving unit 330 may move the strip cap holder 700 in the vertical direction (or Z-axis direction) along the second vertical plate 233. For example, the third driving unit 330 may move the strip cap holder 700 using a timing belt. A method for the third driving unit 330 to move the strip cap holder 700 will be described in detail in FIG. 5.
  • the fourth driving unit 340 may be installed on the horizontal plate 210. According to an embodiment, the fourth driving unit 340 may move the bay slot 800 in the horizontal direction (or Y-axis direction) along the horizontal plate 210. For example, the fourth driving unit 340 may move the bay slot 800 using a timing belt. A method of moving the bay slot 800 by the fourth driving unit 340 will be described in detail in FIG. 6.
  • the magnetic rod 400 may catch a magnetic bead used to extract nucleic acids.
  • the magnetic rod 400 may catch the magnetic beads while covered with a cap.
  • the magnetic rod 400 may include a specified number of rods. The specified number may be determined according to the number of samples to be separated in one execution, for example.
  • the magnetic rod 400 may be vertically coupled to the magnetic rod holder 500. In other words, the magnetic rod 400 may be coupled to the magnetic rod holder 500 in parallel with the Z axis.
  • each of the specified number of magnetic rods 400 may be arranged in a line to be coupled to the magnetic rod holder 500.
  • the specified number of magnetic rods 400 may be arranged in a line in the Y-axis direction and coupled to the magnetic rod holder 500.
  • the magnetic rod holder 500 may hold the magnetic rod 400. According to an embodiment, the magnetic rod holder 500 may be connected to the third driving unit 330 and move in a vertical direction (or Z-axis direction).
  • the cartridge 600 may include a strip cap and a well plate.
  • the strip cap may include a specified number of caps to cover the specified number of magnetic rods 400.
  • the specified number of caps may be formed on the strip cap.
  • the well plate may include a plurality of wells arranged in a designated matrix. In other words, the plurality of wells may be formed in the well plate.
  • the strip cap may be inserted into a designated well among a plurality of wells of the well plate.
  • the specified number of samples may be contained in a well different from the designated well.
  • the cartridge 600 is described in detail in FIGS. 7A and 7B.
  • the strip cap holder 700 may hold the strip cap of the cartridge 600. For example, the strip cap holder 700 may move to a designated position to hold the strip cap. According to one embodiment, the strip cap holder 700 is located below the magnetic rod holder 500, the magnetic rod holder 500 may have the same horizontal position. Accordingly, the strip cap holder 700 may include a first through hole for penetrating the magnetic rod 400 coupled to the magnetic rod holder 500. The magnetic rod 400 may be inserted into the well plate together with the strip cap through the first through hole. According to one embodiment, the strip cap holder 700 may include a second through hole for holding the strip cap. The hook formed on the strip cap may be coupled to the second through hole.
  • the bay slot 800 may be a cartridge 600.
  • the cartridge 600 may be mounted in the bay slot 800.
  • the bay slot 800 is connected to the fourth driving unit 340 and may move in a horizontal direction.
  • the sensor 900 may detect whether the strip cap is mounted on the strip cap holder 700. For example, the sensor 900 may detect a strip cap mounted on the strip cap holder 700 moved to a designated position. According to one embodiment, the sensor 900 may include a sensor capable of detecting the presence or absence of a combined strip cap, such as an optical sensor, a pressure sensor, a magnetic sensor, and the like.
  • the nucleic acid extraction system 10 may further include a control circuit (not shown) for controlling the driving unit 300.
  • the control circuit may perform an operation of extracting a nucleic acid by controlling the driving unit 300.
  • the control circuit may perform an operation of extracting nucleic acid from a specified number of samples contained in the cartridge 600 by controlling the driving unit 300 according to a nucleic acid extraction method including a plurality of steps. The operation of extracting the nucleic acid is described in detail in FIG. 8A.
  • 3A and 3B are diagrams illustrating a first driving unit of a nucleic acid extraction system according to an embodiment.
  • the first driving unit 310 is installed between the first vertical plate 231 and the second vertical plate 233, so that the second vertical plate 233 is disposed on the first vertical plate 231.
  • the horizontal direction or X-axis direction.
  • the first driving unit 310 may include a first motor 311, a first timing belt 313, a first moving block 315, and a first rail 317.
  • the first motor 311 may be installed on the first vertical plate 231.
  • the first motor 311 has a rear surface 231b of the first vertical plate 231 so that the axis of rotation passes through the first vertical plate 231 and is exposed to the front surface 231a of the first vertical plate 231. Can be coupled to.
  • the first motor 311 may provide power for the movement of the second vertical plate 233.
  • the first timing belt 313 may be rotated by the first motor 311.
  • the first timing belt 313 may be rotated by being connected to a belt pulley coupled to the rotational axis and each of the designated positions of the first motor 311.
  • the designated position may be a position spaced apart by a specified distance in the horizontal direction from the rotation axis.
  • the first movement block 315 may move by power transmitted from the first motor 311 through the first timing belt 313.
  • the first moving block 315 may be coupled to the second vertical plate 233.
  • the first moving block 315 may be coupled to the rear surface 233b of the second vertical plate 233.
  • the first rail 317 may guide the movement of the first moving block 315.
  • the first rail 317 may guide the horizontal movement of the first moving block 315 in the horizontal direction.
  • the first rail 317 may be coupled to the front surface 231a of the first vertical plate 231.
  • the first driving unit 310 includes a magnetic bead holder (eg, the magnetic rod holder 500 of FIG. 2A) and a strip cap holder (eg, the strip cap holder 700) installed on the second vertical plate 233. It can be moved horizontally together.
  • a magnetic bead holder eg, the magnetic rod holder 500 of FIG. 2A
  • a strip cap holder eg, the strip cap holder 700
  • FIG. 4 is a view showing a second driving unit of the nucleic acid extraction system according to an embodiment.
  • the second driving unit 320 is installed on the second vertical plate 233 to move the magnetic rod holder 500 in the vertical direction (or Y-axis direction) along the second vertical plate 233. You can.
  • the second driving unit 320 may include a second motor 321, a second timing belt 323, a second moving block 325 and a second rail 327.
  • the second motor 321 may be installed on the second vertical plate 233.
  • the second motor 321 has a rear axis 233b of the second vertical plate 233 so that the rotation axis passes through the second vertical plate 233 and is exposed to the front surface 233a of the second vertical plate 233.
  • the second motor 321 may provide power for movement of the magnetic rod holder 500.
  • the second timing belt 323 may rotate by the second motor 321.
  • the second timing belt 323 may be connected to the second motor 321 by being connected to a rotational shaft and a belt pulley coupled to each of the designated positions.
  • the designated position may be a position spaced a predetermined distance in the vertical direction from the rotation axis.
  • the second movement block 325 may be moved by power transmitted from the second motor 321 through the second timing belt 323. According to an embodiment, the second moving block 325 may be coupled to the magnetic rod holder 500.
  • each of the specified number of magnetic rods 400 may be vertically coupled to the magnetic rod holder 500.
  • each of the specified number of magnetic rods 400 may be coupled to the magnetic rod holder 500 to face the -Z direction.
  • the specified number of magnetic rods 400 may be arranged in a row to be coupled to the magnetic rod holder 500.
  • the magnetic rod 400 may be arranged parallel to the Y axis to be coupled to the magnetic rod holder 500.
  • the specified number of magnetic rods 400 may be coupled to the lower surface of the magnetic rod holder 500.
  • the magnetic rod holder 500 may include a plurality of bumps vertically formed to separate the hooks coupled to the strip cap holder (eg, the strip cap holder 700 of FIG. 2). have.
  • the plurality of bumps may be formed on, for example, a lower surface of the magnetic rod holder 500.
  • the magnetic rod holder 500 may be a T-shaped block.
  • the magnetic rod holder 500 may include a holding portion extending in a direction parallel to the Y axis, and a connecting portion extending in a direction parallel to the X axis.
  • a predetermined number of magnetic rods 400 may be coupled to the holding portion.
  • the connecting portion may extend from the holding portion and be connected to the third moving block 337.
  • the second rail 327 may guide the movement of the second moving block 325.
  • the second rail 327 may guide the vertical movement of the second moving block 325 in the vertical direction.
  • the second rail 327 may be coupled to the front surface 233a of the second vertical plate 233.
  • the second driving unit 320 moves the magnetic rod holder 500 in the vertical direction, thereby moving the magnetic rod 400 together with the strip cap holder 700 into a designated well among a plurality of wells of the well plate. ) Can be inserted.
  • FIG. 5 is a view showing a third driving unit of the nucleic acid extraction system according to an embodiment.
  • the third driving unit 330 is installed on the second vertical plate 233 to move the strip cap holder 700 in the vertical direction (or Y-axis direction) along the second vertical plate 233. You can.
  • the third driving unit 330 includes a third motor 331, a screw shaft 333, a screw shaft support 335, a third moving block 337, a third rail 339 You can.
  • the third motor 331 may be installed on the second vertical plate 233.
  • the third motor 331 may be installed on the front surface 233a of the second vertical plate 233 such that the axis of rotation is directed downward (or -Z direction).
  • the screw shaft 333 may be rotated by the third motor 331.
  • the screw shaft 333 may be connected to the rotation shaft of the second motor 321 to rotate. Accordingly, the screw shaft 333 may be installed to face downward in the same manner as the rotating shaft.
  • the screw shaft support 335 may be installed on the second vertical plate 233 to support the screw shaft 333.
  • the screw shaft support 335 may be installed under the third motor 331 to support the screw shaft 333.
  • the screw shaft support 335 may include a bearing to support the rotating screw shaft 333.
  • the screw shaft 333 may penetrate the screw shaft support 335 including bearings.
  • the third movement block 337 may be moved by power transmitted from the third motor 331 through the screw shaft 333.
  • the third moving block 337 may be moved by rotation of the screw shaft 333 that is penetrated.
  • the third moving block 337 may be a nut block moved by rotation of the screw shaft 333.
  • the third moving block 337 may be combined with the strip cap holder 700.
  • the strip cap holder 700 includes at least one first through hole 700a for penetrating a specified number of magnetic rods (eg, the specified number of magnetic rods 400 of FIG. 4), and a strip
  • the hook formed on the cap may include a plurality of second through holes 700b for coupling.
  • the at least one first through hole 700a may be formed to correspond to a specified number of magnetic rods.
  • the specified number of magnetic rods may be inserted into a plurality of caps formed in the strip cap through the first through hole 700a of the strip cap holder 700.
  • the plurality of second through holes 700b may be formed to correspond to a plurality of hooks formed on the strip cap.
  • the plurality of hooks may be coupled to the first through hole 700a.
  • the method of coupling with the hook of the strip cap through the second through hole 700b is described in detail in FIG. 8B.
  • a plurality of bumps of the magnetic rod holder may be formed to correspond to the second through hole 700b.
  • the plurality of bumps may be inserted into the second through hole 700b to separate the combined hook. The method of separating the hook coupled to the second through hole 700b is described in detail in FIG. 8C.
  • the strip cap holder 700 may be a T-shaped block.
  • the strip cap holder 700 may include a holding portion extending in a direction parallel to the Y axis, and a connecting portion extending in a direction parallel to the X axis.
  • the holding portion may be, for example, a portion combined with a strip cap.
  • a first through hole 700a and a second through hole 700b may be formed in the holding portion.
  • the connecting portion may extend from the holding portion and be connected to the second moving block 325.
  • the strip cap holder 700 may be similar to the magnetic rod holder 500.
  • the holding portion of the strip cap holder 700 may be similar to the holding portion of the magnetic rod holder 500.
  • the third rail 339 may guide the movement of the third moving block 3357.
  • the third rail 339 may be a straight line in the vertical direction of the third moving block 337.
  • the third rail 339 may be coupled to the front surface 233a of the second vertical plate 233.
  • the third driving unit 330 moves the strip cap holder 700 vertically to couple the strip cap to the strip cap holder 700, and transfers the combined strip cap to a designated well among a plurality of wells of the well plate.
  • the strip cap holder 700 can be inserted.
  • FIG. 6 is a view showing a fourth driving unit of the nucleic acid extraction system according to the embodiment.
  • the fourth driving unit 340 is installed on the horizontal plate 210 to move the bay slot 800 in the horizontal direction (or Y-axis direction) according to the horizontal plate 210.
  • the fourth driving unit 340 may include a fourth motor 341, a third timing belt 343, a fourth moving block 345, and a fourth rail 347.
  • the fourth motor 341 may be installed on the horizontal plate 210.
  • the fourth motor 341 may be installed on the horizontal plate 210 so that the rotation axis is directed in the left direction (or -X direction).
  • the third timing belt 343 may rotate by the fourth motor 341.
  • the third timing belt 343 may be connected to the fourth motor 341 and rotated by being connected to a rotation axis and a belt pulley coupled to each of the designated positions.
  • the designated position may be a position spaced apart by a specified distance in the horizontal direction from the rotation axis.
  • the fourth movement block 345 may move by power transmitted from the fourth motor 341 through the third timing belt 343.
  • the fourth moving block 345 may be coupled to the bay slot 800.
  • the cartridge 600 may be mounted in the bay slot 800.
  • the fourth rail 347 may guide the movement of the fourth moving block 345.
  • the fourth rail 347 may guide the horizontal movement of the fourth moving block 345 in the horizontal direction.
  • the fourth rail 347 may be coupled to the upper surface 210a of the horizontal plate 210.
  • the fourth driving unit 340 moves the bay slot 800 in a horizontal direction to open the slot door 113, and the bay slot 800 is a nucleic acid extraction system (for example, the nucleic acid extraction system of FIG. 1). 10)). Further, the fourth driving unit 340 may introduce the bay slot 800 in which the cartridge 600 is mounted into the nucleic acid extraction system.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating cartridges used in a nucleic acid extraction system according to an embodiment.
  • the cartridge 600 may include a strip cap 610 and a well plate 620.
  • the strip cap 610 may include a plurality of caps 611 for covering each of a specified number of magnetic rods (eg, the specified number of magnetic rods 400 of FIG. 4).
  • a plate 613 extending in one direction may be formed at an upper end of the strip cap 610.
  • the opening 611a of the plurality of caps 611 may be formed on the plate 613.
  • a hook 615 for coupling to a strip cap holder (eg, the strip cap holder 700 of FIG. 5) may be formed perpendicular to the plate 613.
  • hooks 615 may be formed perpendicular to both sides of the plate 613.
  • a sensor for detecting whether a strip cap is coupled to a strip cap holder detects a detection unit 617 extending from an upper end of the strip cap 610 It can be confirmed whether the binding.
  • the sensing unit 617 may be formed to extend from the plate 613 of the strip cap 610, for example.
  • the well plate 620 may include a plurality of wells arranged in a designated matrix.
  • the plurality of rows 620a included in the designated matrix may be determined based on a nucleic acid extraction method including a plurality of steps.
  • the plurality of rows 620a may be determined to correspond to the remaining steps except for steps in which separate wells are not required (eg, drying step and strip cap separation step).
  • the plurality of steps are described in detail in FIG. 8A.
  • the plurality of rows 620a may include, for example, first to sixth rows 621 to 626.
  • the plurality of columns 620b included in the designated matrix may be determined based on the number of samples capable of extracting nucleic acids in one execution.
  • the number of magnetic rods (eg, the magnetic rod 400 of FIG. 4) may correspond to the number of the removable samples.
  • the plurality of samples may be contained in each of a plurality of wells in one row of the well plate 620.
  • the plurality of samples may be contained in each well of the second row 622.
  • the magnetic beads for extracting nucleic acids may be stored in a plurality of wells in another row of the well plate 620.
  • the magnetic beads may be contained in the wells of the sixth row 626.
  • the washing solution for washing the extracted nucleic acid may be contained in a plurality of wells in another row.
  • the washing solution may be contained in the wells of the third row 623 and the fourth row 624.
  • the strip cap 610 may be inserted into a designated well among the plurality of wells. For example, the wells of the first row 621 of the plurality of wells of the strip cap 610 may be inserted. According to an embodiment, the strip cap holder may move to a position where the strip cap 610 is inserted to engage the strip cap 610 inserted into the designated well of the well plate 620. How the strip cap 610 is coupled is described in FIG. 8B. According to one embodiment, the magnetic rod holder (eg, magnetic rod holder 500 of FIG. 4) and the strip cap holder are strip caps into wells different from the designated wells of the well plate 620 after nucleic acid extraction from the sample is finished. 610 can be separated. In other words, the strip cap 610 can be inserted into the different wells after nucleic acid extraction is finished from the sample. The method of removing the strip cap 610 is described in FIG. 8C.
  • FIG. 8C The method of removing the strip cap 610 is described in FIG. 8C.
  • 8A is a flowchart illustrating a method of extracting a nucleic acid by a nucleic acid extraction system according to an embodiment.
  • the nucleic acid extraction system (eg, the nucleic acid extraction system 10 of FIG. 1) is a strip cap (eg, the strip cap holder 700 of FIG. 5) strip cap (eg, FIG.
  • the strip caps 610 of FIGS. 7A and 7B may be combined.
  • the fourth driving unit (eg, the fourth driving unit 340 of FIG. 6) is a cartridge mounted in a bay slot (eg, bay slot 800 of FIG. 2) (eg, of FIGS. 7A and 7B)
  • the cartridge 600 may be introduced into a designated position inside the device.
  • the nucleic acid extraction system does not open the front of the system to install a strip cap, and opens only the minimum door (eg, the slit door 113 of FIG. 1) through which the cartridge is accessible, thereby contaminating the outside. Material inflow can be minimized.
  • the sample, washing solution and magnetic beads may be contained in a well plate (eg, well plate 620 of FIGS. 7A and 7B).
  • the first driving unit eg, the first driving unit 310 of FIGS. 3A and 3B
  • the third driving unit eg, the third driving unit 330 of FIG. 5
  • move the strip cap holder to strip The cap can be combined. This operation is described in detail in FIG. 8B.
  • the nucleic acid extraction system may collect magnetic beads.
  • the first driving unit may include a sixth row (eg, sixth row 626 of FIGS. 7A and 7B) of a magnetic rod (eg, magnetic rod 400 of FIG. 4) covered by a strip cap. It can be moved to a horizontal position.
  • the second driving unit eg, the second driving unit 320 of FIG. 4
  • the third driving unit eg, the third driving unit 330 of FIG. 5
  • the lowered magnetic rod can be inserted into the well of the sixth row to catch the magnetic beads.
  • the second driving unit and the third driving unit may raise the magnetic rod and the strip cap together.
  • the nucleic acid extraction system may separate nucleic acids by fusion of cells contained in the sample.
  • the first driving unit may move the magnetic rod catching the magnetic beads to the horizontal position of the second row (eg, the second row 622 of FIGS. 7A and 7B).
  • the magnetic rod may be in a state covered with a strip cap.
  • the second driving unit and the third driving unit may lower the magnetic rod and the strip cap together into the wells of the second row.
  • the second driving unit may increase the magnetic rod only to insert the magnetic beads into the wells of the second row.
  • the third driving unit may vibrate the strip cap to melt the cells. Nucleic acid released from the lysed cells can be bound to the injected magnetic beads.
  • the second driving unit may lower the magnetic rod.
  • the descending magnetic rod may be inserted into a strip cap to catch the magnetic beads bound with nucleic acids.
  • the second driving part and the third driving part may raise the magnetic rod and the strip cap together. The elevated magnetic rod and strip cap can be extracted from the second row of wells.
  • the nucleic acid extraction system may wash (or, first wash) the magnetic beads bound with the nucleic acid in the washing solution.
  • the nucleic acid-coupled magnetic beads may be released from molten cells or other impurities may be present.
  • the first driving unit may move the magnetic rod catching the magnetic beads to which the nucleic acid is bound to the horizontal position of the third row (eg, the third row 623 of FIGS. 7A and 7B).
  • the magnetic beads may be covered with a strip cap.
  • the second driving unit and the third driving unit may lower the magnetic rod and the strip cap together into the wells of the third row.
  • the second driving unit may increase the magnetic rod only to insert the magnetic beads into the wells of the third row.
  • the third driving unit may vibrate the strip cap to clean the magnetic beads in which impurities are present.
  • the magnetic beads may be in a state in which nucleic acids are bound.
  • the second driving unit may lower the magnetic rod.
  • the descending magnetic rod can be inserted into a strip cap to catch the primary washed magnetic beads.
  • the second driving part and the third driving part may raise the magnetic rod and the strip cap together. The elevated magnetic rod and strip cap can be extracted from the third row of wells.
  • the nucleic acid extraction system may wash (or second wash) the nucleic acid-coupled magnetic beads once again with the washing solution. Impurities may still be present in the first washed magnetic beads.
  • the first driving unit may move the magnetic rod catching the washed magnetic beads to the horizontal position of the fourth row (eg, the fourth row 624 of FIGS. 7A and 7B).
  • the magnetic beads may be covered with a strip cap.
  • the second driving unit and the third driving unit may lower the magnetic rod and the strip cap together into the well of the fourth row.
  • the second driving unit may increase the magnetic rod only to insert the magnetic beads into the wells of the fourth row.
  • the third driving unit may vibrate the strip cap to clean the magnetic beads with impurities.
  • the magnetic beads may be in a state in which nucleic acids are bound.
  • the second driving unit may lower the magnetic rod.
  • the descending magnetic rod can be inserted into a strip cap to catch the secondary washed magnetic beads.
  • the second driving part and the third driving part may raise the magnetic rod and the strip cap together. The elevated magnetic rod and strip cap can be extracted from the fourth row of wells.
  • the nucleic acid extraction system may dry the magnetic rod in which the alcohol component of the washing liquid is present.
  • the strip cap and magnetic rod may be dried, for example, at an elevated position in step S5.
  • the nucleic acid extraction system may recover the extracted nucleic acid.
  • the first driving unit may move the magnetic rod catching the dried magnetic beads to the horizontal position of the fifth row (eg, the fifth row 625 of FIGS. 7A and 7B).
  • the magnetic rod may be in a state covered with a strip cap.
  • the second driving unit and the third driving unit may lower the magnetic rod and the strip cap together into the wells of the fifth row.
  • the second driving unit may increase the magnetic rod only to insert the magnetic beads into the wells of the fifth row.
  • the third driving unit may separate the nucleic acid from the magnetic beads by vibrating the strip cap.
  • the second driving unit may lower the magnetic rod.
  • the descending magnetic rod may be inserted into a strip cap to catch magnetic beads from which nucleic acids have been separated.
  • the second driving part and the third driving part may raise the magnetic rod and the strip cap together. The elevated magnetic rod and strip cap can be extracted from the fifth row of wells.
  • the nucleic acid extraction system may separate the strip cap from the strip cap holder. This operation is described in detail in FIG. 8C.
  • the sensor of the nucleic acid extraction system (eg, sensor 900 of FIG. 2A) has a strip cap in a strip cap holder in at least one of a plurality of steps (steps S1 to S8) for separating nucleic acids. It can detect whether it is combined. For example, the sensor may detect whether the strip cap is engaged in each of a plurality of steps.
  • the nucleic acid extraction system may output an error message through a display (eg, the display of FIG. 1) installed on the front of the nucleic acid extraction system.
  • 8B is a view showing that a nucleic acid separation system according to an embodiment binds a strip cap to a strip cap holder.
  • the nucleic acid extraction system may bind the strip cap 610 to the strip cap holder 700 in the first step (or step S1).
  • the well plate 620 may contain a sample 20, a cleaning solution 30 and a magnetic bead 40.
  • the sample 20 may be contained in the well of the second row 622 of the well plate 620.
  • the sample 20 may include cells 21.
  • the washing liquid 30 may be contained in the wells of the third row 623 and the fourth row 624 of the well plate 620.
  • a magnetic bead 40 may be contained in the well of the sixth row 626 of the well plate 620.
  • the first driving unit may move the magnetic rod holder 500 and the strip cap holder 700 to a horizontal position of the strip cap 610 inserted into the well of the first row 621.
  • the third driving unit may be mounted on the plate 613 of the strip cap 610 by lowering the strip cap holder 700.
  • the plurality of hooks 615 formed on both sides of the plate 613 of the strip cap 610 may be inserted into the second through hole 700b of the strip cap holder 700.
  • the plurality of hooks 615 coupled to the second through hole 700b may hold, for example, the strip cap holder 700.
  • the force for holding the strip cap holder 700 may be an elastic force of a plurality of hooks 615 inserted into the second through hole 700b.
  • the strip cap 610 may be coupled to the lower portion of the strip cap holder 700 by a hook 615 inserted into the second through hole 700b.
  • the third driving unit may extract the strip cap 610 from the well of the first row 621 by raising the strip cap holder 700 to which the strip cap 610 is coupled.
  • the magnetic rod 400 may be inserted into the elevated strip cap 610.
  • the magnetic rod 400 is a strip cap coupled to the lower portion of the strip cap holder 700 through a first through hole of the strip cap holder 700 (eg, the first through hole 700a of FIG. 5). 610.
  • 8C is a view showing a nucleic acid separation system according to an embodiment separating a strip cap coupled to a strip cap holder.
  • the nucleic acid extraction system may separate the strip cap 610 from the strip cap holder 700 in the last step (or step S8).
  • the well plate 620 may contain impurities 21a and nucleic acids 21b according to nucleic acid extraction.
  • the wells of the third row 623 and the fourth row 624 of the well plate 620 may contain impurities 21a washed in steps S4 and S5.
  • the well of the fifth row 625 of the well plate 620 may contain the nucleic acid 21b separated in step S7.
  • the first driving unit may move the magnetic rod holder 500 and the strip cap holder 700 to the horizontal position of the well of the second row 622 of the well plate 620.
  • the magnetic rod 400 covered with the strip cap 610 may be in a state in which the magnetic beads 40 are caught.
  • the second driving unit and the third driving unit are lowered together with the magnetic rod holder 500 and the strip cap holder 700 so that the magnetic rod (covered with the strip cap 610 in the well of the second row 622) ( 400) can be inserted.
  • the second driving unit may further lower the magnetic rod holder 500 while the magnetic rod 400 having the strip cap 610 covered in the well of the second row 622 is inserted.
  • the plurality of bumps 500a formed in the magnetic rod holder 500 may be inserted into the second through hole 700b of the strip cap holder 700.
  • the inserted plurality of bumps 500a push the plurality of hooks 615 out of the second through hole 700b to separate the plurality of hooks 615 coupled to the second through hole 700b. I can do it. Accordingly, the nucleic acid extraction system is connected to the hook 615 and the magnetic rod holder 500 formed on the strip cap 610 without separate driving means for separating the strip cap 610 coupled to the strip cap holder 700. The strip cap 610 may be automatically separated from the strip cap holder 700 using the formed bump 500a.
  • the strip cap 610 separated from the strip cap holder 700 may be located in a well of a row different from the well of the row that was inserted before the operation of steps S1 to S8 of FIG. 8A.
  • the separated strip cap 610 may be located in a well of a second row 622 different from the well of the first row 621 inserted first. Accordingly, the user can easily check whether the cartridge is used through the position of the separated strip cap 500.
  • the cartridge in which the strip cap 610 is located in the second row 622 may be extracted outside the nucleic acid extraction system. The user can recover the cartridge extracted outside.
  • the nucleic acid extraction system 10 has a hook formed on the strip cap without separate driving means for separating the strip cap 610 coupled to the strip cap holder 700. 615), and using the bump 500a formed on the magnetic rod holder 500, the strip cap 610 may be automatically separated from the strip cap holder 700 according to the nucleic acid extraction process. And the nucleic acid extraction system 10 does not open the front of the system to separately install the strip cap 610, only the minimum door that the cartridge 600 including the strip cap 610 and the well plate 620 can access. By opening, it is possible to minimize the inflow of pollutants from the outside. In addition, the nucleic acid extraction system 10 can easily display whether or not the cartridge 600 is used by using the position where the strip cap 610 separated after nucleic acid extraction is inserted into the well plate 620.
  • first vertical support 223 second vertical support
  • first vertical plate 233 second vertical plate
  • first driving unit 320 second driving unit 330: third driving unit
  • third motor 333 screw shaft 335: screw shaft support

Abstract

본원은 자동화된 핵산 추출/정제 시스템을 개시한다. 본원에 따른 시스템은 카트리지와 함께 사용되는 스트립 캡 홀더에 결합된 스트립 캡을 분리시키기 위한 별도의 구동 수단 없이, 스트립 캡 및 마그네틱 홀더에 형성된 구성을 이용하여 핵산 추출 과정에 따라 스트립 캡을 자동적으로 분리시킬 수 있고, 카트리지가 출입 가능한 최소한의 도어만 개방함으로써, 외부로부터의 오염 물질 유입을 최소화할 수 있으며, 핵산 추출 이후에 분리된 스트립 캡이 웰 플레이트에 삽입된 위치를 이용하여 카트리지의 사용 여부를 쉽게 판별할 수 있다.

Description

자동화된 핵산 추출 시스템
본원에서 개시되는 실시 예들은 자동으로 핵산을 추출하는 기술에 관한 것이다.
혈액 및 조직 등의 다양한 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 기술은 생물학, 생화학, 의학 등과 같은 다양한 분야에서 중요한 출발점이 된다. 특히, 핵산 추출 기술은 DNA를 증폭하기 위한 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction)(PCR)과 연계되어 널리 사용되고 있다.
종래 핵산을 추출/정제하는 기술은 페놀과 클로로포름과 같은 인체에 유해한 유기용매를 사용하는 문제점이 있었다. 이러한 유기용매의 사용을 피하기 위해, 핵산과 결합하는 성질을 갖는 물질, 예를 들어 실리카(silica), 유리섬유, 마그네틱 비드(magnetic bead) 등과 같은 매개체를 사용하여 핵산을 추출/정제하는 기술이 개발되었다. 이러한 물질은 인체에 유해하지 않을 뿐만 아니라, 추출과정에서 핵산이 물리적 또는 생화학적으로 분해되는 것을 최소화하는 장점을 갖는다. 최근에는 웰 플레이트에 진동을 가해 그 안에 포함된 세포를 융해(lysis) 또는 파쇄시키고, 자성을 이용하여 세포로부터 유출된 핵산을 수집하는 일련의 과정을 자동적으로 수행하는 핵산 추출 장치가 개발되었다. 예를 들면 대한민국 등록특허 제0720044호는 생물학적 물질 또는 핵산 추출 자동화 장치를 개시한다. 하지만 이러한 핵산 추출 장치는 위 과정을 반복적으로 수행함으로써 핵산을 추출할 수 있으나, 핵산을 이용한 반응에서 가장 심각한 오염의 문제 등이 발생할 수 있거나 많은 시료를 처리하는 과정에서 장치에 사용되는 소모품을 재사용 구분여부가 어려운 등, 사용자의 불편이 초래될 수 있다.
핵산 추출 장치는 마그네틱 비드에 결합된 핵산 등의 생물학적 물질을 지정된 웰(well)로 이동시키기 위한 이동 수단, 및 상기 지정된 웰에 진동을 가하기 위해 필요한 진동 수단을 포함할 수 있다. 상기 이동 수단은 마그네틱 비드를 캐치(catch)하기 위한 마그네틱 로드(magnetic rod)를 수직 및 수평 방향으로 움직일 수 있는 여러 구동 수단이 필요하다. 이에 따라, 핵산 추출 장치는 부피가 클 뿐만 아니라, 지정된 웰로 이동하는 과정에서 피펫(pipet) 등에 묻은 용액으로 인해 교차 오염이 발생할 수 있다. 또한, 마그네틱 로드를 보호하기 위한 캡(cap)이나 웰 플레이트는 사용 완료 표시를 별도로 하지 않는 경우, 사용되었는지 여부를 확인하기 어려워 오염된 캡이나 플레이트를 다시 사용하게 될 수 있다. 특히, 핵산 추출 과정을 수행하기 전 사용자가 별도로 캡을 설치해야 하는 경우, 추출 과정이 끝난 후 설치된 캡을 제거하지 않아 다음 추출 과정에서 오염된 캡이 사용될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예는 스트립 캡 및 웰 플레이트를 포함하는 카트리지를 삽입하면 복수의 시료 각각의 핵산을 자동으로 추출하는 핵산 추출 시스템을 제공한다.
본 문서에 개시되는 일 실시 예에 따른 핵산 추출/정제 시스템은, 수평 플레이트; 상기 수평 플레이트에 결합된 수직 지지대; 상기 수직 지지대에 결합된 제1 수직 플레이트; 및 상기 제1 수직 플레이트에 수평 방향으로 이동 가능하도록 설치된 제2 수직 플레이트;를 포함하는 프레임; 상기 제1 수직 플레이트에 설치되고, 상기 제2 수직 플레이트를 상기 제1 수직 플레이트를 따라 수평 방향으로 이동시키는 제1 구동부; 마그네틱 비드를 캐치(catch)하기 위한 상기 지정된 개수의 마그네틱 로드; 상기 지정된 개수의 마그네틱 로드 각각이 일렬로 배열되어 결합된 마그네틱 로드 홀더; 상기 제2 수직 플레이트에 설치되고, 상기 마그네틱 로드 홀더를 상기 제2 수직 플레이트를 따라 수직 방향으로 이동시키는 제2 구동부; 상기 지정된 개수의 마그네틱 로드 각각을 커버(cover)하기 위한 복수의 캡(cap)을 포함하는 스트립 캡(strip cap), 및 복수의 단계를 포함하는 핵산 추출 방법에 따라 상기 지정된 개수의 시료로부터 핵산을 각각 추출하기 위해 지정된 행렬(matrix)로 배열된 복수의 웰(well)이 형성된 웰 플레이트(well plate)을 포함하고, 상기 스트립 캡은 상기 복수의 웰 중 제1 행의 웰에 삽입된 카트리지(cartridge); 상기 스트립 캡을 홀드(hold)하기 위한 스트립 캡 홀더; 상기 제2 수직 플레이트에 설치되고, 상기 스트립 캡 홀더를 상기 제2 수직 플레이트를 따라 수직 방향으로 이동시키는 제3 구동부; 상기 카트리지를 장착하기 위한 베이 슬롯(bay slot); 및 상기 수평 플레이트에 설치되고, 상기 베이 슬롯을 상기 수평 플레이트를 따라 수평 방향으로 이동시켜 상기 베이 슬롯을 상기 시스템 내부 및 외부로 이동시키는 제4 구동부;를 포함하고, 상기 스트립 캡은 상단부에 상기 스트립 캡 홀더와 결합하기 위해 수직으로 형성된 복수의 후크(hook)를 포함하고, 상기 마그네틱 로드를 관통시키기 위한 적어도 하나의 제1 관통홀, 및 상기 복수의 후크가 결합하기 위한 복수의 제2 관통홀을 포함하고, 상기 마그네틱 로드는 상기 제1 관통홀을 통해 상기 스트립 캡의 복수의 캡으로 삽입되고, 상기 마그네틱 로드 홀더는 상기 스트립 캡 홀더의 제2 관통홀에 결합된 후크를 분리시키기 위해 수직으로 형성된 복수의 범프(bump)를 포함하고, 상기 핵산 추출 방법의 첫번째 단계에서, 상기 제1 구동부는 상기 제1 행의 웰에 삽입된 스트립 캡의 수평 위치로 상기 마그네틱 로드 홀더 및 상기 스트립 캡 홀더를 이동시키고, 상기 제3 구동부는 상기 스트립 캡 홀더를 하강시켜 상기 스트립 캡과 상기 스트립 캡 홀더를 결합시키고, 상기 핵산 추출 방법의 마지막 단계에서, 상기 제1 구동부는 상기 웰 플레이트의 제2 행의 웰의 수평 위치로 마그네틱 로드 홀더 및 스트립 캡 홀더를 이동시키고, 상기 제2 구동부 및 상기 제3 구동부는 상기 마그네틱 로드 홀더 및 상기 스트립 캡 홀더를 하강시켜 상기 제2 행의 웰에 상기 스트립 캡이 커버된 마그네틱 로드를 삽입시키고, 상기 제2 구동부는 상기 마그네틱 로드 홀더를 더 하강시켜 상기 스트립 캡 홀더로부터 상기 스트립 캡을 분리할 수 있다.
본 문서에 따라 개시되는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 상기 스트립 캡의 상단에는 일방향으로 연장된 플레이트가 형성되고, 상기 플레이트에는 상기 지정된 개수의 캡의 개구부가 형성되고, 상기 복수의 후크는 상기 플레이트에 형성될 수 있다.
본 문서에 따라 개시되는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 상기 적어도 하나의 제1 관통홀은 상기 지정된 개수의 마그네틱 로드에 대응되도록 형성되고, 상기 복수의 제2 관통홀은 상기 복수의 후크에 대응되도록 형성되고, 상기 복수의 범프는 상기 복수의 제2 관통홀에 대응되도록 형성될 수 있다.
본 문서에 따라 개시되는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 상기 제1 구동부는 상기 제1 수직 플레이트에 설치된 제1 모터, 상기 제1 모터에 의해 회전하는 제1 타이밍 벨트, 상기 제1 타이밍 벨트를 통해 상기 제1 모터로부터 전달되는 동력에 의해 움직이는 제1 이동 블록, 및 상기 제1 수직 플레이트를 따라 수평 방향으로 움직이는 상기 제1 이동 블록의 움직임을 가이드(guide)하기 위한 제1 레일을 포함하고, 상기 제1 이동 블록은 상기 제2 수직 플레이트와 결합되고, 상기 제2 구동부는 상기 제2 수직 플레이트에 설치된 제2 모터, 상기 제3 모터에 의해 회전하는 제2 타이밍 벨트, 상기 제2 타이밍 벨트를 통해 상기 제2 모터로부터 전달되는 동력에 의해 움직이는 제2 이동 블록, 및 상기 제2 이동 블록의 움직임을 가이드하는 제2 레일을 포함하고, 상기 제2 이동 블록은 상기 마그네틱 로드 홀더와 결합되고, 상기 제3 구동부는 상기 제2 수직 플레이트에 설치된 제3 모터, 상기 제2 모터에 의해 회전하는 스크류 축, 상기 스크류 축 지지하기 위한 스크류 축 지지대, 상기 스크류 축을 통해 상기 제3 모터로부터 전달되는 동력에 의해 움직이는 상기 제3 이동 블록, 및 상기 제2 수직 플레이트를 따라 수직 방향으로 움직이는 상기 제3 이동 블록의 움직임을 가이드하기 위한 제3 레일을 포함하고, 상기 제3 이동 블록은 상기 스트립 캡 홀더와 결합되고, 상기 제4 구동부는 상기 수평 플레이트에 설치된 제4 모터, 상기 제4 모터에 의해 회전하는 제3 타이밍 벨트, 상기 제3 타이밍 벨트를 통해 상기 제4 모터로부터 전달되는 동력에 의해 움직이는 제4 이동 블록, 및 상기 제4 이동 블록의 움직임을 가이드하는 제4 레일을 포함하고, 상기 제4 이동 블록은 상기 베이 슬롯과 결합될 수 있다.
본 문서에 따라 개시되는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 상기 스트립 캡 홀더에 상기 스트립 캡이 결합되었는지 여부를 확인하기 위한 센서를 더 포함하고, 상기 스트립 캡 센서는 상기 핵산 추출 방법을 수행 중 적어도 한번 상기 결합 여부를 확인할 수 있다.
본 문서에 따라 개시되는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 상기 센서는 상기 스트립 홀더가 지정된 위치로 이동하였을 때 상기 스트립 캡의 상단부에서 연장된 감지부를 감지하여 상기 결합 여부를 확인할 수 있다.
본 문서에 개시되는 실시 예들에 따르면, 자동화된 핵산 추출/정제 시스템은 스트립 캡 홀더에 결합된 스트립 캡을 분리시키기 위한 별도의 구동 수단 없이, 상기 스트립 캡에 형성된 후크(hook), 및 마그네틱 로드 홀더에 형성된 범프를 이용하여 핵산 추출 과정에 따라 스트립 캡을 스트립 캡 홀더에서 자동적으로 분리시킬 수 있다. 그리고 자동화된 핵산 추출 시스템은 스트립 캡을 별도로 설치하기 위해 시스템 전면을 개방하지 않고, 스트립 캡 및 웰 플레이트가 포함된 카트리지가 출입 가능한 최소한의 도어만 개방함으로써, 외부로부터의 오염 물질 유입을 최소화할 수 있다. 또한, 자동화된 핵산 추출 시스템은 핵산 추출 이후에 분리된 스트립 캡이 웰 플레이트에 삽입된 위치를 이용하여 카트리지의 사용 여부를 사용자가 알기 쉽게 표시할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 다양한 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 제1 구동부를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 제2 구동부를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 제3 구동부를 나타낸 도면이다.
도 6의 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 제4 구동부를 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템에서 사용되는 카트리지를 나타낸 도면이다.
도 8a는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템이 핵산을 추출하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8b는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템이 스트립 캡 홀더에 스트립 캡을 결합시키는 것을 나타낸 도면이다.
도 8c는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템이 스트립 캡 홀더에 결합된 스트립 캡을 분리하는 것을 나타낸 도면이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 다양한 실시 예에 따른 핵산 추출/정제 시스템을 나타낸 도면이다. 본원에서 추출은 세포 또는 기타 원하지 않는 용액 중에 포함된 핵산을 인비트로 검사 등을 위해 세포로부터 또는 용액으로부터 분리 및 정제하는 것을 포함한다.
도 1을 참조하면, 핵산 추출 시스템(10)은 혈액, 조직 등의 생물학적 시료로부터 핵산(예: DNA 또는 RNA)을 자동적으로 추출(또는, 분리, 정제)할 수 있다. DNA는 플라스미드, 유전체(genome) 및 그 단편을 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 핵산 추출 시스템(10)은 지정된 핵산 추출 방법에 따라 시료로부터 핵산을 자동적으로 분리할 수 있다. 상기 지정된 핵산 추출 방법은, 예를 들어, 복수의 단계(예: 세포 융해 단계, 1차 세척 단계, 2차 세척 단계, 건조 단계 및 핵산 회수 단계(총 5 단계))를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 핵산 추출 시스템(10)은 복수의 시료로부터 핵산을 각각 분리할 수 있다. 예를 들어, 핵산 추출 시스템(10)은 지정된 핵산 추출 방법을 한번 실행하여 복수의 시료로부터 핵산을 각각 분리할 수 있다. 상기 복수의 시료는, 예를 들어, 웰 플레이트(well plate)에 분리되어 담길 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 핵산 추출 시스템(10)은 시스템을 온(on) 또는 오프(off)시키기 위한 전원 버튼(11)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 핵산 추출 시스템(10)은 시스템과 관련된 정보를 표시하기 위한 디스플레이(13)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이(13)는 핵산 추출 과정에 대한 정보를 출력할 수 있다. 또한, 디스플레이(13)는 사용자의 터치 입력을 수신하기 위한 터치 패널을 포함하고, 시스템을 제어하기 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 핵산 추출 시스템(10)은 내부 구성을 보호하기 위한 케이스(100)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 케이스(100)는 핵산 추출 시스템(10)의 외관을 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 케이스(100)는 전면 커버(110), 상면 커버(120), 측면 커버(130), 후면 커버(140) 및 하면 커버(150)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전면 커버(110)는 핵산 추출 시스템의 전면을 커버할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전면 커버(110)는 전면 도어(111), 슬롯 도어(113), 제어 패널 커버(115) 및 디스플레이 커버(117)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 전면 도어(111)는 핵산 추출 시스템(10)의 전면을 개방하기 위한 도어(door)일 수 있다. 사용자는 개방된 전면을 통해 핵산 추출 시스템(10)의 내부 구성을 정비할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전면 도어(111)는 지정된 축(1-1’)을 중심으로 회전하여 개방될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 슬롯 도어(113)는 전면 도어(111)와 동일한 축(1-1’)을 중심으로 회전하여 개방될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 슬롯 도어(113)는 카트리지(cartridge)를 삽입하기 위해 개방되는 도어일 수 있다. 사용자는 개방된 슬롯 도어(113)를 통해 시스템 외부로 노출된 베이 슬롯(bay slot)에 카트리지를 장착하여 카트리지를 시스템 내부로 삽입할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제어 패널 커버(115)는 핵산 추출 시스템을 제어하기 위한 패널을 보호하는 커버(cover)일 수 있다. 제어 패널에 연결된 전원 버튼(11)은 제어 패널 커버(115)를 통해 외부로 노출될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 커버(117)는 디스플레이(13)의 외곽을 보호하고 이미지가 표시되는 부분을 외부로 노출시킬 수 있다. 다시 말해, 디스플레이 커버(117)는 디스플레이(13)의 프레임(frame)을 형성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상면 커버(120), 측면 커버(130), 후면 커버(140) 및 밑면 커버(150)는 핵산 추출 시스템(10)의 상면, 측면, 후면 및 하면을 각각 커버할 수 있다. 사용자는 상면 커버(120), 측면 커버(130), 후면 커버(140) 및 밑면 커버(150)를 핵산 추출 시스템(10)으로부터 분리시켜 커버된 면을 개방시킬 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 다양한 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 핵산 추출 시스템(10)은 핵산을 추출하는 동작을 수행하기 위한 구성을 그 내부에 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 핵산 추출 시스템(10)은 그 내부에 프레임(200), 구동부(300), 마그네틱 로드(400), 마그네틱 로드 홀더(500), 카트리지(600), 스트립 캡 홀더(700), 베이 슬롯(800) 및 센서(900)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 프레임(200)은 핵산 추출 시스템(10)의 내부 구성을 고정시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프레임(200)은 수평 플레이트(210), 수직 지지대(220), 수직 플레이트(230)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 수평 플레이트(210)는 핵산 추출 시스템(10)의 바닥을 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 수평 플레이트(210)에는 핵산 추출 시스템(10)의 밑면을 형성하는 밑면 커버(150)가 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 수직 지지대(220)는 수평 플레이트(210)에 고정되고, 지정된 높이로 내부 구성을 고정시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 수직 지지대(220)는 제1 수직 지지대(221) 및 제2 수직 지지대(223)를 포함할 수 있다. 제1 수직 지지대(221) 및 제2 수직 지지대(223)는, 예를 들어, 지정된 거리로 이격된 상태로 서로 평행하게 수평 플레이트(210)에 고정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 수직 플레이트(230)는 수직 지지대(220)에 지정된 높이로 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 수직 플레이트(230)는 제1 수직 플레이트(231) 및 제2 수직 플레이트(233)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 수직 플레이트(231)는 수직 지지대(220)에 고정될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 수직 플레이트(233)는 제1 수직 플레이트(231)에 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 제2 수직 플레이트(233)는 구동부(300)(예: 제1 구동부(310))를 통해 제1 수직 플레이트에 이동 가능하도록 설치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 구동부(300)는 핵산 추출 시스템(10)의 내부 구성을 지정된 위치로 이동시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 구동부(300)는 제1 구동부(310), 제2 구동부(320), 제3 구동부(330) 및 제4 구동부(340)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 구동부(310)는 제1 수직 플레이트(231)와 제2 수직 플레이트(233)의 사이에 설치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 구동부(310)는 제2 수직 플레이트(233)를 제1 수직 플레이트(231)를 따라 수평 방향(또는, X축 방향)으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 구동부(310)는 타이밍 벨트(timing belt)를 이용하여 제2 수직 플레이트(233)를 이동시킬 수 있다. 제1 구동부(310)가 제2 수직 플레이트(233)를 이동시키는 방법에 대해서는 도 3a 및 도 3b에서 자세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 제2 구동부(320)는 제2 수직 플레이트(233)에 설치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부(320)는 마그네틱 로드 홀더(500)를 제2 수직 플레이트(233)를 따라 수직 방향(또는, Z축 방향)으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 구동부(320)는 회전하는 스크류 축을 이용하여 마그네틱 로드 홀더(500)를 이동시킬 수 있다. 제2 구동부(320)가 마그네틱 로드 홀더(500)를 이동시키는 방법에 대해서는 도 4에서 자세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 제3 구동부(330)는 제2 수직 플레이트(233)에 설치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 구동부(330)는 스트립 캡 홀더(700)를 제2 수직 플레이트(233)를 따라 수직 방향(또는, Z축 방향)으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 제3 구동부(330)는 타이밍 벨트를 이용하여 스트립 캡 홀더(700)를 이동시킬 수 있다. 제3 구동부(330)가 스트립 캡 홀더(700)를 이동시키는 방법에 대해서는 도 5에서 자세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 제4 구동부(340)는 수평 플레이트(210)에 설치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제4 구동부(340)는 베이 슬롯(800)을 수평 플레이트(210)를 따라 수평 방향(또는, Y축 방향)으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 제4 구동부(340)는 타이밍 벨트를 이용하여 베이 슬롯(800)을 이동시킬 수 있다. 제4 구동부(340)가 베이 슬롯(800)을 이동시키는 방법에 대해서는 도 6에서 자세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 마그네틱 로드(400)는 핵산을 추출하는데 이용되는 마그네틱 비드(magnetic bead)를 캐치(catch)할 수 있다. 예를 들어, 마그네틱 로드(400)는 캡(cap)으로 커버된 상태에서 마그네틱 비드를 캐치할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 마그네틱 로드(400)는 지정된 개수의 로드(rod)를 포함할 수 있다. 상기 지정된 개수는, 예를 들어, 한번의 실행으로 분리하고자 하는 시료의 개수에 따라 결정될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 마그네틱 로드(400)는 수직으로 마그네틱 로드 홀더(500)에 결합될 수 있다. 다시 말해, 마그네틱 로드(400)는 Z축과 평행하게 마그네틱 로드 홀더(500)에 결합될 수 있다. 또한, 지정된 개수의 마그네틱 로드(400) 각각은 일렬로 나열되어 마그네틱 로드 홀더(500)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 지정된 개수의 마그네틱 로드(400)는 Y축 방향으로 일렬로 나열되어 마그네틱 로드 홀더(500)에 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 마그네틱 로드 홀더(500)는 마그네틱 로드(400)를 홀드(hold)할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 마그네틱 로드 홀더(500)는 제3 구동부(330)에 연결되어 수직 방향(또는, Z축 방향)으로 움직일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 카트리지(600)는 스트립 캡(strip cap) 및 웰 플레이트(well plate)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 스트립 캡은 지정된 개수의 마그네틱 로드(400)를 커버하기 위한 지정된 개수의 캡(cap)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 스트립 캡에는 상기 지정된 개수의 캡이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 웰 플레이트는 지정된 행렬(matrix)로 배열된 복수의 웰(well)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 웰 플레이트에는 상기 복수의 웰이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 스트립 캡은 상기 웰 플레이트의 복수의 웰 중 지정된 웰에 삽입될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 지정된 개수의 시료는 상기 지정된 웰과 상이한 웰에 담길 수 있다. 카트리지(600)에 대해서는 도 7a 및 도 7b에서 자세하게 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 스트립 캡 홀더(700)는 카트리지(600)의 스트립 캡을 홀드(hold)할 수 있다. 예를 들어, 스트립 캡 홀더(700)는 지정된 위치로 이동하여 스트립 캡을 홀드할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스트립 캡 홀더(700)는 마그네틱 로드 홀더(500)의 아래 위치하고, 마그네틱 로드 홀더(500)와 수평 위치가 동일할 수 있다. 이에 따라, 스트립 캡 홀더(700)는 마그네틱 로드 홀더(500)에 결합된 마그네틱 로드(400)를 관통시키기 위한 제1 관통홀을 포함할 수 있다. 마그네틱 로드(400)는 제1 관통홀을 통과하여 스트립 캡과 함께 웰 플레이트에 삽입될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스트립 캡 홀더(700)는 스트립 캡을 홀딩하기 위한 제2 관통홀을 포함할 수 있다. 스트립 캡에 형성된 후크(hook)는 상기 제2 관통홀에 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 베이 슬롯(800)은 카트리지(600)를 할 수 있다. 다시 말해, 베이 슬롯(800)에 카트리지(600)를 장착할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 베이 슬롯(800)은 제4 구동부(340)에 연결되어 수평 방향으로 움직일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 센서(900)는 스트립 캡 홀더(700)에 스트립 캡이 장착되어 있는지 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서(900)는 지정된 위치로 이동한 스트립 캡 홀더(700)에 장착된 스트립 캡을 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서(900)는 광 센서, 압력 센서, 자기 센서 등, 결합된 스트립 캡의 존부를 감지할 수 있는 센서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 핵산 추출 시스템(10)은 구동부(300)를 제어하기 위한 제어 회로(미도시)를 더 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제어 회로는 구동부(300)를 제어하여 핵산을 추출하는 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어 회로는 복수의 단계를 포함하는 핵산 추출 방법에 따라 구동부(300)를 제어하여 카트리지(600)에 담긴 지정된 개수의 시료로부터 핵산을 추출하는 동작을 수행할 수 있다. 핵산을 추출하는 동작에 대해서는 도 8a에서 자세하게 설명된다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 제1 구동부를 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 구동부(310)는 제1 수직 플레이트(231)와 제2 수직 플레이트(233) 사이에 설치되어, 제2 수직 플레이트(233)를 제1 수직 플레이트(231)를 따라 수평 방향(또는, X축 방향)으로 움직일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 구동부(310)는 제1 모터(311), 제1 타이밍 벨트(313), 제1 이동 블록(315) 및 제1 레일(317)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 모터(311)는 제1 수직 플레이트(231)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제1 모터(311)는 회전축이 제1 수직 플레이트(231)를 관통하여 제1 수직 플레이트(231)의 전면(231a)으로 노출되도록 제1 수직 플레이트(231)의 후면(231b)에 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 모터(311)는 제2 수직 플레이트(233)의 움직임을 위한 동력을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 타이밍 벨트(313)는 제1 모터(311)에 의해 회전할 수 있다. 예를 들어, 제1 타이밍 벨트(313)는 제1 모터(311)에 회전축과 지정된 위치 각각에 결합된 벨트 풀리(belt pulley)에 연결되어 회전할 수 있다. 상기 지정된 위치는 상기 회전축으로부터 수평 방향으로 지정된 거리만큼 떨어진 위치일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 이동 블록(315)은 제1 타이밍 벨트(313)를 통해 제1 모터(311)로부터 전달되는 동력에 의해 움직일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 이동 블록(315)은 제2 수직 플레이트(233)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 제1 이동 블록(315)은 제2 수직 플레이트(233)의 후면(233b)에 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 레일(317)은 제1 이동 블록(315)의 움직임을 가이드(guide)할 수 있다. 예를 들어, 제1 레일(317)은 제1 이동 블록(315)의 수평 방향의 직선 움직임을 가이드할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 레일(317)은 제1 수직 플레이트(231)의 전면(231a)에 결합될 수 있다.
이에 따라, 제1 구동부(310)는 제2 수직 플레이트(233)에 설치된 마그네틱 비드 홀더(예: 도 2a의 마그네틱 로드 홀더(500)) 및 스트립 캡 홀더(예: 스트립 캡 홀더(700))를 함께 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 제2 구동부를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 제2 구동부(320)는 제2 수직 플레이트(233)에 설치되어 마그네틱 로드 홀더(500)를 제2 수직 플레이트(233)를 따라 수직 방향(또는, Y축 방향)으로 움직일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 구동부(320)는 제2 모터(321), 제2 타이밍 벨트(323), 제2 이동 블록(325) 및 제2 레일(327)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 모터(321)는 제2 수직 플레이트(233)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제2 모터(321)는 회전축이 제2 수직 플레이트(233)를 관통하여 제2 수직 플레이트(233)의 전면(233a)으로 노출되도록 제2 수직 플레이트(233)의 후면(233b)에 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 모터(321)는 마그네틱 로드 홀더(500)의 움직임을 위한 동력을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 타이밍 벨트(323)는 제2 모터(321)에 의해 회전할 수 있다. 예를 들어, 제2 타이밍 벨트(323)는 제2 모터(321)에 회전축과 지정된 위치 각각에 결합된 벨트 풀리에 연결되어 회전할 수 있다. 상기 지정된 위치는 상기 회전축으로부터 수직 방향으로 지정된 거리만큼 떨어진 위치일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 이동 블록(325)은 제2 타이밍 벨트(323)를 통해 제2 모터(321)로부터 전달되는 동력에 의해 움직일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 이동 블록(325)은 마그네틱 로드 홀더(500)에 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 지정된 개수의 마그네틱 로드(400) 각각은 마그네틱 로드 홀더(500)에 수직으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 지정된 개수의 마그네틱 로드(400) 각각은 -Z 방향을 향하도록 마그네틱 로드 홀더(500)에 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 지정된 개수의 마그네틱 로드(400)는 일렬로 배열되어 마그네틱 로드 홀더(500)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 마그네틱 로드(400)는 Y축과 평행하게 배열되어 마그네틱 로드 홀더(500)에 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 지정된 개수의 마그네틱 로드(400)는 마그네틱 로드 홀더(500)의 하면에 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 마그네틱 로드 홀더(500)는 스트립 캡 홀더(예: 도 2의 스트립 캡 홀더(700))에 결합된 후크를 분리시키기 위해 수직으로 형성된 복수의 범프(bump)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 범프는, 예를 들어, 마그네틱 로드 홀더(500)의 하면에 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 마그네틱 로드 홀더(500)는 T자 형상의 블록일 수 있다. 예를 들어, 마그네틱 로드 홀더(500)는 Y축과 평행한 방향으로 연장된 홀딩부, 및 X축과 평행한 방향으로 연장된 연결부를 포함할 수 있다. 상기 홀딩부에는, 예를 들어, 지정된 개수의 마그네틱 로드(400)가 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 연결부는 상기 홀딩부로부터 연장되어 제3 이동 블록(337)에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 레일(327)은 제2 이동 블록(325)의 움직임을 가이드할 수 있다. 예를 들어, 제2 레일(327)은 제2 이동 블록(325)의 수직 방향의 직선 움직임을 가이드할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 레일(327)은 제2 수직 플레이트(233)의 전면(233a)에 결합될 수 있다.
이에 따라, 제2 구동부(320)는 마그네틱 로드 홀더(500)를 수직 방향으로 움직임으로써, 스트립 캡 홀더(700)와 함께 마그네틱 로드(400)를 웰 플레이트의 복수의 웰 중 지정된 웰로 마그네틱 로드(400)를 삽입할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 제3 구동부를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제3 구동부(330)는 제2 수직 플레이트(233)에 설치되어 스트립 캡 홀더(700)를 제2 수직 플레이트(233)를 따라 수직 방향(또는, Y축 방향)으로 움직일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 구동부(330)는 제3 모터(331), 스크류 축(333), 스크류 축 지지대(335), 제3 이동 블록(337), 제3 레일(339)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 모터(331)는 제2 수직 플레이트(233)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제3 모터(331)는 회전축이 아래 방향(또는, -Z 방향)을 향하도록 제2 수직 플레이트(233)의 전면(233a)에 설치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스크류 축(333)은 제3 모터(331)에 의해 회전할 수 있다. 예를 들어, 스크류 축(333)은 제2 모터(321)에 회전축에 연결되어 회전할 수 있다. 이에 따라, 스크류 축(333)은 상기 회전축과 동일하게 아래로 향하도록 설치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스크류 축 지지대(335)는 제2 수직 플레이트(233)에 설치되어 스크류 축(333)을 지지할 수 있다. 예를 들어, 스크류 축 지지대(335)는 스크류 축(333)을 지지하기 위해 제3 모터(331)의 아래 설치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스크류 축 지지대(335)는 회전하는 스크류 축(333)을 지지하기 위해 베어링(bearing)을 포함할 수 있다. 스크류 축(333)은 베어링을 포함한 스크류 축 지지대(335)를 관통할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 이동 블록(337)은 스크류 축(333)을 통해 제3 모터(331)로부터 전달되는 동력에 의해 움직일 수 있다. 예를 들어, 제3 이동 블록(337)은 관통된 스크류 축(333)의 회전에 의해 움직일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 이동 블록(337)은 스크류 축(333)의 회전에 의해 움직이는 너트 블록(nut block)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 이동 블록(337)은 스트립 캡 홀더(700)와 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스트립 캡 홀더(700)는 지정된 개수의 마그네틱 로드(예: 도 4의 지정된 개수의 마그네틱 로드(400))를 관통시키기 위한 적어도 하나의 제1 관통홀(700a), 및 스트립 캡에 형성된 후크가 결합하기 위한 복수의 제2 관통홀(700b)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 제1 관통홀(700a)은 지정된 개수의 마그네틱 로드에 대응되도록 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 지정된 개수의 마그네틱 로드는 스트립 캡 홀더(700)의 제1 관통홀(700a)을 통해 스트립 캡에 형성된 복수의 캡으로 삽입될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 복수의 제2 관통홀(700b)은 스트립 캡에 형성된 복수의 후크에 대응되도록 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면 복수의 후크는 제1 관통홀(700a)에 결합될 수 있다. 상기 제2 관통홀(700b)를 통해 스트립 캡의 후크와 결합하는 방법은 도 8b에서 자세하게 설명된다. 일 실시 예에 따르면, 상기 마그네틱 로드 홀더의 복수의 범프는 제2 관통홀(700b)에 대응되도록 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 범프는 제2 관통홀(700b)로 삽입되어 상기 결합된 후크를 분리시킬 수 있다. 상기 제2 관통홀(700b)에 결합된 후크를 분리하는 방법은 도 8c에서 자세하게 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 스트립 캡 홀더(700)는 T자 형상의 블록(block)일 수 있다. 예를 들어, 스트립 캡 홀더(700)는 Y축과 평행한 방향으로 연장된 홀딩부, 및 X축과 평행한 방향으로 연장된 연결부를 포함할 수 있다. 상기 홀딩부는, 예를 들어, 스트립 캡과 결합되는 부분일 수 있다. 상기 홀딩부에는 제1 관통홀(700a) 및 제2 관통홀(700b)이 형성될 수 있다. 상기 연결부는 상기 홀딩부로부터 연장되어 제2 이동 블록(325)에 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스트립 캡 홀더(700)는 마그네틱 로드 홀더(500)와 유사할 수 있다. 예를 들어, 스트립 캡 홀더(700)의 홀딩부는 마그네틱 로드 홀더(500)의 홀딩부와 유사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 레일(339)은 제3 이동 블록(3357의 움직임을 가이드할 수 있다. 예를 들어, 제3 레일(339)은 제3 이동 블록(337)의 수직 방향의 직선 움직임을 가이드할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 레일(339)은 제2 수직 플레이트(233)의 전면(233a)에 결합될 수 있다.
이에 따라, 제3 구동부(330)는 스트립 캡 홀더(700)를 수직으로 움직임으로써, 스트립 캡 홀더(700)에 스트립 캡을 결합하고, 상기 결합된 스트립 캡을 웰 플레이트의 복수의 웰 중 지정된 웰로 스트립 캡 홀더(700)를 삽입할 수 있다.
도 6의 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템의 제4 구동부를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 제4 구동부(340)는 수평 플레이트(210)에 설치되어 베이 슬롯(800)을 수평 플레이트(210)에 따라 수평 방향(또는, Y축 방향)으로 움직일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제4 구동부(340)는 제4 모터(341), 제3 타이밍 벨트(343), 제4 이동 블록(345) 및 제4 레일(347)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제4 모터(341)는 수평 플레이트(210)에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제4 모터(341)는 회전축이 왼쪽 방향(또는, -X 방향)으로 향하도록 수평 플레이트(210)에 설치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 타이밍 벨트(343)는 제4 모터(341)에 의해 회전할 수 있다. 예를 들어, 제3 타이밍 벨트(343)는 제4 모터(341)에 회전축과 지정된 위치 각각에 결합된 벨트 풀리에 연결되어 회전할 수 있다. 상기 지정된 위치는 상기 회전축으로부터 수평 방향으로 지정된 거리만큼 떨어진 위치일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제4 이동 블록(345)은 제3 타이밍 벨트(343)를 통해 제4 모터(341)로부터 전달되는 동력에 의해 움직일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제4 이동 블록(345)은 베이 슬롯(800)에 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카트리지(600)는 베이 슬롯(800)에 장착될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제4 레일(347)은 제4 이동 블록(345)의 움직임을 가이드할 수 있다. 예를 들어, 제4 레일(347)은 제4 이동 블록(345)의 수평 방향의 직선 움직임을 가이드할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제4 레일(347)은 수평 플레이트(210)의 상면(210a)에 결합될 수 있다.
이에 따라, 제4 구동부(340)는 베이 슬롯(800)을 수평 방향으로 움직임으로써, 슬롯 도어(113)를 개방하고, 베이 슬롯(800)을 핵산 추출 시스템(예: 도 1의 핵산 추출 시스템(10))의 외부로 노출시킬 수 있다. 또한, 제4 구동부(340)는 카트리지(600)가 장착된 베이 슬롯(800)을 핵산 추출 시스템의 내부로 유입시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템에서 사용되는 카트리지를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 카트리지(600)는 스트립 캡(610) 및 웰 플레이트(620)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스트립 캡(610)은 지정된 개수의 마그네틱 로드(예: 도 4의 지정된 개수의 마그네틱 로드(400)) 각각을 커버하기 위한 복수의 캡(611)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스트립 캡(610)의 상단에는 일방향으로 연장된 플레이트(613)가 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 플레이트(613)에는 복수의 캡(611)의 개구부(611a)가 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스트립 캡 홀더(예: 도 5의 스트립 캡 홀더(700))에 결합하기 위한 후크(615)가 플레이트(613)에 수직으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 후크(615)는 플레이트(613)의 양측에 수직으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스트립 캡 홀더에 스트립 캡이 결합되었는지 여부를 감지하기 위한 센서(예: 도 2a의 센서(900))는 스트립 캡(610)의 상단부에서 연장된 감지부(617)를 감지하여 상기 결합 여부를 확인할 수 있다. 감지부(617)는, 예를 들어, 스트립 캡(610)의 플레이트(613)로부터 연장되어 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웰 플레이트(620)는 지정된 행렬(matrix)로 배열된 복수의 웰을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 지정된 행렬에 포함된 복수의 행(620a)은 복수의 단계를 포함하는 핵산 추출 방법에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 행(620a)은 별도의 웰이 필요하지 않은 단계(예: 건조 단계 및 스트립 캡 분리 단계)를 제외한 나머지 단계에 대응되도록 결정될 수 있다. 상기 복수의 단계는 도 8a에서 자세하게 설명된다. 복수의 행(620a)은, 예를 들어, 제1 행 내지 제6 행(621 내지 626)을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 지정된 행렬에 포함된 복수의 열(620b)은 한번의 실행으로 핵산을 추출 가능한 시료의 개수에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 마그네틱 로드(예: 도 4의 마그네틱 로드(400))의 개수는 상기 분리 가능한 시료의 개수에 대응될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 시료는 웰 플레이트(620)의 하나의 행의 복수의 웰 각각에 담길 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 시료는 제2 행(622)의 웰 각각에 담길 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 핵산을 추출하기 위한 마그네틱 비드는 웰 플레이트(620)의 다른 하나의 행의 복수의 웰에 담길 수 있다. 예를 들어, 상기 마그네틱 비드는 제6 행(626)의 웰에 담길 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 추출된 핵산을 세척하기 위한 세척액은 또 다른 행의 복수의 웰에 담길 수 있다. 예를 들어, 상기 세척액은 제3 행(623) 및 제4 행(624)의 웰에 담길 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스트립 캡(610)은 상기 복수의 웰 중 지정된 웰에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 스트립 캡(610)의 복수의 웰 중 제1 행(621)의 웰에 삽입될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스트립 캡 홀더는 스트립 캡(610)이 삽입된 위치로 이동하여 웰 플레이트(620)의 지정된 웰에 삽입된 스트립 캡(610)과 결합할 수 있다. 상기 스트립 캡(610)이 결합되는 방법은 도 8b에서 설명된다. 일 실시 예에 따르면, 마그네틱 로드 홀더(예: 도 4의 마그네틱 로드 홀더(500)) 및 스트립 캡 홀더는 시료로부터 핵산 추출이 끝난 이후에 웰 플레이트(620)의 상기 지정된 웰과 상이한 웰에 스트립 캡(610)을 분리할 수 있다. 다시 말해, 스트립 캡(610)은 시료로부터 핵산 추출이 끝난 이후 상기 상이한 웰에 삽입될 수 있다. 상기 스트립 캡(610)을 분리하는 방법은 도 8c에서 설명된다.
도 8a는 일 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템이 핵산을 추출하는 방법을 나타낸 순서도이다.
일 실시 예에 따르면, S1 단계에서, 핵산 추출 시스템(예: 도 1의 핵산 추출 시스템(10))은 스트립 캡 홀더(예: 도 5의 스트립 캡 홀더(700))에 스트립 캡(예: 도 7a 및 도 7b의 스트립 캡(610))을 결합시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제4 구동부(예: 도 6의 제4 구동부(340))는 베이 슬롯(예: 도 2의 베이 슬롯(800))에 장착된 카트리지(예: 도 7a 및 도 7b의 카트리지(600))를 장치 내부의 지정된 위치로 유입시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 핵산 추출 시스템은 스트립 캡을 설치하기 위해 시스템 전면을 개방하지 않고, 카트리지가 출입 가능한 최소한의 도어(예: 도 1의 슬릿 도어(113))만 개방함으로써, 외부로부터의 오염 물질 유입을 최소화할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 시료, 세척액 및 마그네틱 비드는 웰 플레이트(예: 도 7a 및 도 7b의 웰 플레이트(620))에 담길 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 구동부(예: 도 3a 및 도 3b의 제1 구동부(310)) 및 제3 구동부(예: 도 5의 제3 구동부(330))는 스트립 캡 홀더를 이동시켜 스트립 캡을 결합시킬 수 있다. 상기 동작은 도 8b에서 자세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, S2 단계에서, 핵산 추출 시스템은 마그네틱 비드를 수집할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 구동부는 스트립 캡에 의해 커버된 마그네틱 로드(예: 도 4의 마그네틱 로드(400))를 제6 행(예: 도 7a 및 도 7b의 제6 행(626))의 수평 위치로 이동 시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부(예: 도 4의 제2 구동부(320)) 및 제3 구동부(예: 도 5의 제3 구동부(330))는 스트립 캡에 의해 커버된 마그네틱 로드를 하강시킬 수 있다. 상기 하강된 마그네틱 로드는 제6 행의 웰로 삽입되어 마그네틱 비드를 캐치할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부 및 제3 구동부는 마그네틱 로드와 스트립 캡을 함께 상승시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, S3 단계에서, 핵산 추출 시스템은 시료에 포함된 세포를 융해시켜 핵산을 분리시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 구동부는 마그네틱 비드를 캐치한 마그네틱 로드를 제2 행(예: 도 7a 및 도 7b의 제2 행(622))의 수평 위치로 이동시킬 수 있다. 상기 마그네틱 로드는 스트립 캡으로 커버된 상태일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부 및 제3 구동부는 마그네틱 로드와 스트립 캡을 함께 제2 행의 웰로 하강시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 구동부는 마그네틱 로드만을 상승시켜 마그네틱 비드를 제2 행의 웰에 투입될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 구동부는 스트립 캡을 진동시켜 세포를 융해시킬 수 있다. 상기 융해된 세포로부터 배출된 핵산은 상기 투입된 마그네틱 비드에 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부는 마그네틱 로드를 하강시킬 수 있다. 상기 하강한 마그네틱 로드는 스트립 캡에 삽입되어 핵산이 결합된 마그네틱 비드를 캐치할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부 및 제3 구동부는 마그네틱 로드와 스트립 캡을 함께 상승시킬 수 있다. 상기 상승된 마그네틱 로드와 스트립 캡은 제2 행의 웰로부터 추출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, S4 단계에서, 핵산 추출 시스템은 핵산이 결합된 마그네틱 비드를 세척액에 세척(또는, 1차 세척)할 수 있다. 상기 핵산이 결합된 마그네틱 비드에는 융해된 세포에서 배출되거나 기타 불순물이 존재할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 구동부는 핵산이 결합된 마그네틱 비드를 캐치한 마그네틱 로드를 제3 행(예: 도 7a 및 도 7b의 제3 행(623))의 수평 위치로 이동시킬 수 있다. 상기 마그네틱 비드는 스트립 캡으로 커버된 상태일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부 및 제3 구동부는 마그네틱 로드와 스트립 캡을 함께 제3 행의 웰로 하강시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 구동부는 마그네틱 로드만을 상승시켜 마그네틱 비드를 제3 행의 웰에 투입될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 구동부는 스트립 캡을 진동시켜 불순물이 존재하는 마그네틱 비드를 세척할 수 있다. 상기 마그네틱 비드는 핵산이 결합된 상태일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부는 마그네틱 로드를 하강시킬 수 있다. 상기 하강한 마그네틱 로드는 스트립 캡에 삽입되어 1차적으로 세척된 마그네틱 비드를 캐치할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부 및 제3 구동부는 마그네틱 로드와 스트립 캡을 함께 상승시킬 수 있다. 상기 상승된 마그네틱 로드와 스트립 캡은 제3 행의 웰로부터 추출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, S5 단계에서, 핵산 추출 시스템은 핵산이 결합된 마그네틱 비드를 세척액에 다시 한번 세척(또는, 2차 세척)할 수 있다. 상기 1차적으로 세척된 마그네틱 비드에는 불순물이 여전히 존재할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 구동부는 세척된 마그네틱 비드를 캐치한 마그네틱 로드를 제4 행(예: 도 7a 및 도 7b의 제4 행(624))의 수평 위치로 이동시킬 수 있다. 상기 마그네틱 비드는 스트립 캡으로 커버된 상태일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부 및 제3 구동부는 마그네틱 로드와 스트립 캡을 함께 제4 행의 웰로 하강시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 구동부는 마그네틱 로드만을 상승시켜 마그네틱 비드를 제4 행의 웰에 투입될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 구동부는 스트립 캡을 진동시켜 불순물이 남아있는 마그네틱 비드를 세척할 수 있다. 상기 마그네틱 비드는 핵산이 결합된 상태일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부는 마그네틱 로드를 하강시킬 수 있다. 상기 하강한 마그네틱 로드는 스트립 캡에 삽입되어 2차적으로 세척된 마그네틱 비드를 캐치할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부 및 제3 구동부는 마그네틱 로드와 스트립 캡을 함께 상승시킬 수 있다. 상기 상승된 마그네틱 로드와 스트립 캡은 제4 행의 웰로부터 추출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, S6 단계에서, 핵산 추출 시스템은 세척액의 알코올 성분이 존재하는 마그네틱 로드를 건조시킬 수 있다. 상기 스트립 캡 및 마그네틱 로드는, 예를 들어, S5 단계의 상승한 위치에서 건조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, S7 단계에서, 핵산 추출 시스템은 추출된 핵산을 회수할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 구동부는 건조된 마그네틱 비드를 캐치한 마그네틱 로드를 제5 행(예: 도 7a 및 도 7b의 제5 행(625))의 수평 위치로 이동시킬 수 있다. 상기 마그네틱 로드는 스트립 캡으로 커버된 상태일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부 및 제3 구동부는 마그네틱 로드와 스트립 캡을 함께 제5 행의 웰로 하강시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 구동부는 마그네틱 로드만을 상승시켜 마그네틱 비드를 제5 행의 웰에 투입될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 구동부는 스트립 캡을 진동시켜 마그네틱 비드로부터 핵산을 분리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부는 마그네틱 로드를 하강시킬 수 있다. 상기 하강한 마그네틱 로드는 스트립 캡에 삽입되어 핵산이 분리된 마그네틱 비드를 캐치할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부 및 제3 구동부는 마그네틱 로드와 스트립 캡을 함께 상승시킬 수 있다. 상기 상승된 마그네틱 로드와 스트립 캡은 제5 행의 웰로부터 추출될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, S8 단계에서, 핵산 추출 시스템은 스트립 캡 홀더로부터 스트립 캡을 분리할 수 있다. 상기 동작은 도 8c에서 자세히 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 핵산 추출 시스템의 센서(예: 도 2a의 센서(900))는 핵산을 분리하기 위한 복수의 단계(S1 내지 S8 단계) 중 적어도 하나의 단계에서 스트립 캡 홀더에 스트립 캡이 결합되었는지 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서는 복수의 단계 각각에서 스트립 캡의 결합 여부를 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 핵산 추출 시스템은 스트립 캡이 결합되지 않은 경우 핵산 추출 시스템의 전면에 설치된 디스플레이(예: 도 1의 디스플레이)를 통해 에러(error) 메시지를 출력할 수 있다.
도 8b는 일 실시 예에 따른 핵산 분리 시스템이 스트립 캡 홀더에 스트립 캡을 결합시키는 것을 나타낸 도면이다.
도 8b를 참조하면, 핵산 추출 시스템은 첫번째 단계(또는, S1 단계)에서 스트립 캡 홀더(700)에 스트립 캡(610)을 결합시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웰 플레이트(620)에는 시료(20), 세척액(30) 및 마그네틱 비드(40)가 담겨있을 수 있다. 예를 들어, 웰 플레이트(620)의 제2 행(622)의 웰에는 시료(20)가 담겨있을 수 있다. 시료(20)는 세포(21)를 포함할 수 있다. 웰 플레이트(620)의 제3 행(623) 및 제4 행(624)의 웰에는 세척액(30)이 담겨있을 수 있다. 웰 플레이트(620)의 제6 행(626)의 웰에는 마그네틱 비드(40)가 담겨있을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 구동부는 제1 행(621)의 웰에 삽입된 스트립 캡(610)의 수평 위치로 마그네틱 로드 홀더(500) 및 스트립 캡 홀더(700)를 이동시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제3 구동부는 스트립 캡 홀더(700)를 하강시켜 스트립 캡(610)의 플레이트(613)에 안착시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스트립 캡(610)의 플레이트(613)의 양측에 형성된 복수의 후크(615)는 스트립 캡 홀더(700)의 제2 관통홀(700b)에 삽입될 수 있다. 상기 제2 관통홀(700b)에 결합된 복수의 후크(615)는, 예를 들어, 스트립 캡 홀더(700)를 홀드할 수 있다. 상기 스트립 캡 홀더(700)를 홀드하는 힘은 제2 관통홀(700b)에 삽입된 복수의 후크(615)의 탄성력일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스트립 캡(610)은 제2 관통홀(700b)에 삽입된 후크(615)에 의해 스트립 캡 홀더(700)에 하부에 결합될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제3 구동부는 스트립 캡(610)이 결합된 스트립 캡 홀더(700)를 상승시켜 스트립 캡(610)을 제1 행(621)의 웰로부터 추출할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 마그네틱 로드(400)는 상기 상승된 스트립 캡(610)에 삽입될 수 있다. 예를 들어, 마그네틱 로드(400)는 스트립 캡 홀더(700)의 제1 관통홀(예: 도 5의 제1 관통홀(700a))을 통해 스트립 캡 홀더(700)의 하부에 결합된 스트립 캡(610)에 삽입될 수 있다.
도 8c는 일 실시 예에 따른 핵산 분리 시스템이 스트립 캡 홀더에 결합된 스트립 캡을 분리하는 것을 나타낸 도면이다.
도 8c를 참조하면, 핵산 추출 시스템은 마지막 단계(또는, S8 단계)에서 스트립 캡 홀더(700)에서 스트립 캡(610)을 분리시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 웰 플레이트(620)에는 핵산 추출에 따른 불순물(21a) 및 핵산(21b)이 담겨있을 수 있다. 예를 들어, 웰 플레이트(620)의 제3 행(623) 및 제4 행(624)의 웰에는 S4 단계 및 S5 단계에서 세척된 불순물(21a)가 담겨있을 수 있다. 웰 플레이트(620)의 제5 행(625)의 웰에는 S7 단계에서 분리된 핵산(21b)이 담겨있을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제1 구동부는 웰 플레이트(620)의 제2 행(622)의 웰의 수평 위치로 마그네틱 로드 홀더(500) 및 스트립 캡 홀더(700)를 이동시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 스트립 캡(610)으로 커버된 마그네틱 로드(400)는 마그네틱 비드(40)를 캐치한 상태일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제2 구동부 및 제3 구동부는 마그네틱 로드 홀더(500)와 스트립 캡 홀더(700) 함께 하강시켜 제2 행(622)의 웰에 스트립 캡(610)이 커버된 마그네틱 로드(400)를 삽입시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제2 구동부는 제2 행(622)의 웰에 스트립 캡(610)이 커버된 마그네틱 로드(400)가 삽입된 상태에서, 마그네틱 로드 홀더(500)를 더 하강시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 마그네틱 로드 홀더(500)에 형성된 복수의 범프(500a)는 스트립 캡 홀더(700)의 제2 관통홀(700b)에 삽입될 수 있다. 상기 삽입된 복수의 범프(500a)는 복수의 후크(615)를 제2 관통홀(700b)의 외부로 푸쉬(push)하여 제2 관통홀(700b)에 결합된 복수의 후크(615)를 분리시킬 수 있다. 이에 따라, 핵산 추출 시스템은 스트립 캡 홀더(700)에 결합된 스트립 캡(610)을 분리시키기 위한 별도의 구동 수단 없이, 스트립 캡(610)에 형성된 후크(615) 및 마그네틱 로드 홀더(500)에 형성된 범프(500a)를 이용하여 스트립 캡(610)을 스트립 캡 홀더(700)로부터 자동적으로 분리시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스트립 캡 홀더(700)로부터 분리된 스트립 캡(610)은 도 8a의 S1 내지 S8 단계의 동작 수행 전 삽입되었던 행의 웰과 상이한 행의 웰에 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 분리된 스트립 캡(610)은 처음 삽입된 제1 행(621)의 웰과 상이한 제2 행(622)의 웰에 위치할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 상기 분리된 스트립 캡(500)의 위치를 통해 카트리지의 사용 여부를 쉽게 확인할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 스트립 캡(610)이 제2 행(622)에 위치하는 카트리지(예: 도 7a 및 도 7b의 카트리지(600))는 핵산 추출 시스템의 외부로 추출할 수 있다. 사용자는 외부로 추출된 카트리지를 회수할 수 있다.
도 1 내지 도 8c에서 설명한 다양한 실시 예에 따른 핵산 추출 시스템(10)은 스트립 캡 홀더(700)에 결합된 스트립 캡(610)을 분리시키기 위한 별도의 구동 수단 없이, 상기 스트립 캡에 형성된 후크(615), 및 마그네틱 로드 홀더(500)에 형성된 범프(500a)를 이용하여 핵산 추출 과정에 따라 스트립 캡(610)을 스트립 캡 홀더(700)에서 자동적으로 분리시킬 수 있다. 그리고 핵산 추출 시스템(10)은 스트립 캡(610)을 별도로 설치하기 위해 시스템 전면을 개방하지 않고, 스트립 캡(610) 및 웰 플레이트(620)가 포함된 카트리지(600)가 출입 가능한 최소한의 도어만 개방함으로써, 외부로부터의 오염 물질 유입을 최소화할 수 있다. 또한, 핵산 추출 시스템(10)은 핵산 추출 이후에 분리된 스트립 캡(610)이 웰 플레이트(620)에 삽입된 위치를 이용하여 카트리지(600)의 사용 여부를 사용자가 알기 쉽게 표시할 수 있다.
[부호의 설명]
10: 핵산 추출 시스템
11: 전원 버튼 13: 디스플레이
100: 케이스
110: 전면 커버 120: 상면 커버 130: 측면 커버
140: 후면 커버 150: 하면 커버
200: 프레임
210: 수평 플레이트 220: 수직 지지대 230: 수직 플레이트
221: 제1 수직 지지대 223: 제2 수직 지지대
231: 제1 수직 플레이트 233: 제2 수직 플레이트
300: 구동부
310: 제1 구동부 320: 제2 구동부 330: 제3 구동부
340: 제4 구동부
311: 제1 모터 313: 제1 타이밍 벨트
315: 제2 이동 블록 317: 제1 레일
321: 제2 모터 323: 제2 타이밍 벨트
325: 제2 이동 블록 327: 제2 레일
331: 제3 모터 333: 스크류 축 335: 스크류 축 지지대
337: 제3 이동블록 339: 제3 레일
341: 제4 모터 343: 제3 타이밍 벨트
345: 제4 이동 블록 347: 제4 레일
400: 마그네틱 로드
500: 마그네틱 로드 홀더
600: 카트리지
610: 스트립 캡 620: 웰 플레이트
611: 복수의 캡 613: 플레이트 615: 범프
617: 감지부
621 내지 626: 제1 행 내지 제6행
700: 스트립 캡 홀더
800: 베이 슬롯
900: 센서

Claims (7)

  1. 지정된 개수의 시료로부터 핵산을 추출하는 시스템에 있어서,
    수평 플레이트; 상기 수평 플레이트에 결합된 수직 지지대; 상기 수직 지지대에 결합된 제1 수직 플레이트; 및 상기 제1 수직 플레이트에 수평 방향으로 이동 가능하도록 설치된 제2 수직 플레이트;를 포함하는 프레임;
    상기 제1 수직 플레이트에 설치되고, 상기 제2 수직 플레이트를 상기 제1 수직 플레이트를 따라 수평 방향으로 이동시키는 제1 구동부;
    마그네틱 비드를 캐치(catch)하기 위한 상기 지정된 개수의 마그네틱 로드;
    상기 지정된 개수의 마그네틱 로드 각각이 일렬로 배열되어 결합된 마그네틱 로드 홀더;
    상기 제2 수직 플레이트에 설치되고, 상기 마그네틱 로드 홀더를 상기 제2 수직 플레이트를 따라 수직 방향으로 이동시키는 제2 구동부;
    상기 지정된 개수의 마그네틱 로드 각각을 커버(cover)하기 위한 복수의 캡(cap)을 포함하는 스트립 캡(strip cap), 및 복수의 단계를 포함하는 핵산 추출 방법에 따라 상기 지정된 개수의 시료로부터 핵산을 각각 추출하기 위해 지정된 행렬(matrix)로 배열된 복수의 웰(well)이 형성된 웰 플레이트(well plate)을 포함하고, 상기 스트립 캡은 상기 복수의 웰 중 제1 행의 웰에 삽입된 카트리지(cartridge);
    상기 스트립 캡을 홀드(hold)하기 위한 스트립 캡 홀더;
    상기 제2 수직 플레이트에 설치되고, 상기 스트립 캡 홀더를 상기 제2 수직 플레이트를 따라 수직 방향으로 이동시키는 제3 구동부;
    상기 카트리지를 장착하기 위한 베이 슬롯(bay slot); 및
    상기 수평 플레이트에 설치되고, 상기 베이 슬롯을 상기 수평 플레이트를 따라 수평 방향으로 이동시켜 상기 베이 슬롯을 상기 시스템 내부 및 외부로 이동시키는 제4 구동부;를 포함하고,
    상기 스트립 캡은 상단부에 상기 스트립 캡 홀더와 결합하기 위해 수직으로 형성된 복수의 후크(hook)를 포함하고,
    상기 마그네틱 로드를 관통시키기 위한 적어도 하나의 제1 관통홀, 및 상기 복수의 후크가 결합하기 위한 복수의 제2 관통홀을 포함하고,
    상기 마그네틱 로드는 상기 제1 관통홀을 통해 상기 스트립 캡의 복수의 캡으로 삽입되고,
    상기 마그네틱 로드 홀더는 상기 스트립 캡 홀더의 제2 관통홀에 결합된 후크를 분리시키기 위해 수직으로 형성된 복수의 범프(bump)를 포함하고,
    상기 핵산 추출 방법의 첫번째 단계에서,
    상기 제1 구동부는 상기 제1 행의 웰에 삽입된 스트립 캡의 수평 위치로 상기 마그네틱 로드 홀더 및 상기 스트립 캡 홀더를 이동시키고,
    상기 제3 구동부는 상기 스트립 캡 홀더를 하강시켜 상기 스트립 캡과 상기 스트립 캡 홀더를 결합시키고,
    상기 핵산 추출 방법의 마지막 단계에서,
    상기 제1 구동부는 상기 웰 플레이트의 제2 행의 웰의 수평 위치로 마그네틱 로드 홀더 및 스트립 캡 홀더를 이동시키고,
    상기 제2 구동부 및 상기 제3 구동부는 상기 마그네틱 로드 홀더 및 상기 스트립 캡 홀더를 하강시켜 상기 제2 행의 웰에 상기 스트립 캡이 커버된 마그네틱 로드를 삽입시키고,
    상기 제2 구동부는 상기 마그네틱 로드 홀더를 더 하강시켜 상기 스트립 캡 홀더로부터 상기 스트립 캡을 분리하는, 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스트립 캡의 상단에는 일방향으로 연장된 플레이트가 형성되고,
    상기 플레이트에는 상기 지정된 개수의 캡의 개구부가 형성되고,
    상기 복수의 후크는 상기 플레이트에 형성되는, 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 관통홀은 상기 지정된 개수의 마그네틱 로드에 대응되도록 형성되고,
    상기 복수의 제2 관통홀은 상기 복수의 후크에 대응되도록 형성되고,
    상기 복수의 범프는 상기 복수의 제2 관통홀에 대응되도록 형성되는, 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 구동부는 상기 제1 수직 플레이트에 설치된 제1 모터, 상기 제1 모터에 의해 회전하는 제1 타이밍 벨트, 상기 제1 타이밍 벨트를 통해 상기 제1 모터로부터 전달되는 동력에 의해 움직이는 제1 이동 블록, 및 상기 제1 수직 플레이트를 따라 수평 방향으로 움직이는 상기 제1 이동 블록의 움직임을 가이드(guide)하기 위한 제1 레일을 포함하고, 상기 제1 이동 블록은 상기 제2 수직 플레이트와 결합되고,
    상기 제2 구동부는 상기 제2 수직 플레이트에 설치된 제2 모터, 상기 제3 모터에 의해 회전하는 제2 타이밍 벨트, 상기 제2 타이밍 벨트를 통해 상기 제2 모터로부터 전달되는 동력에 의해 움직이는 제2 이동 블록, 및 상기 제2 이동 블록의 움직임을 가이드하는 제2 레일을 포함하고, 상기 제2 이동 블록은 상기 마그네틱 로드 홀더와 결합되고,
    상기 제3 구동부는 상기 제2 수직 플레이트에 설치된 제3 모터, 상기 제2 모터에 의해 회전하는 스크류 축, 상기 스크류 축 지지하기 위한 스크류 축 지지대, 상기 스크류 축을 통해 상기 제3 모터로부터 전달되는 동력에 의해 움직이는 상기 제3 이동 블록, 및 상기 제2 수직 플레이트를 따라 수직 방향으로 움직이는 상기 제3 이동 블록의 움직임을 가이드하기 위한 제3 레일을 포함하고, 상기 제3 이동 블록은 상기 스트립 캡 홀더와 결합되고,
    상기 제4 구동부는 상기 수평 플레이트에 설치된 제4 모터, 상기 제4 모터에 의해 회전하는 제3 타이밍 벨트, 상기 제3 타이밍 벨트를 통해 상기 제4 모터로부터 전달되는 동력에 의해 움직이는 제4 이동 블록, 및 상기 제4 이동 블록의 움직임을 가이드하는 제4 레일을 포함하고, 상기 제4 이동 블록은 상기 베이 슬롯과 결합되는, 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 스트립 캡 홀더에 상기 스트립 캡이 결합되었는지 여부를 확인하기 위한 센서를 더 포함하고,
    상기 스트립 캡 센서는 상기 핵산 추출 방법을 수행 중 적어도 한번 상기 결합 여부를 확인하는, 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 센서는 상기 스트립 홀더가 지정된 위치로 이동하였을 때 상기 스트립 캡의 상단부에서 연장된 감지부를 감지하여 상기 결합 여부를 확인하는, 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 시스템을 이용한 핵산 추출 방법.
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