WO2022108109A1 - 반응웰 카트리지 장치 및 반응웰 카트리지 시스템 - Google Patents

반응웰 카트리지 장치 및 반응웰 카트리지 시스템 Download PDF

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WO2022108109A1
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waste
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temporary storage
reaction
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김경남
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(주)마이크로디지탈
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    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0275—Interchangeable or disposable dispensing tips

Definitions

  • the present invention relates to a reaction well cartridge device and a reaction well cartridge system, and more particularly, to a reaction well cartridge device and a reaction well cartridge system that enable a smooth biochemical reaction or biological reaction.
  • CLI chemiluminescence
  • ELIA enzyme immunoassay
  • CLIA chemiluminescence immunoassay
  • CLIA chemiluminescent enzyme immunoassay
  • the presence and concentration of the analyte is confirmed through the selective reaction (biospecific binding) of antigens and antibodies.
  • materials that do not react selectively are removed through washing before signal measurement.
  • Capillary-driven flow using capillary force uses a phenomenon in which a fluid flows automatically by surface tension without an external pump.
  • Many simple disposable immunoassay products such as pregnancy diagnostic reagents have been developed using this capillary flow. Most of these products use porous materials to induce capillary flow and cannot perform more than two washes.
  • US Patent No. 6,271,040 generates capillary flow in a microchannel without using a porous material.
  • capillary force is used in the above products and patents, there is a major disadvantage in that it is difficult to remove the background signal caused by the sample because the microfluid is cleaned with only the sample solution.
  • the mixture of sample samples, reagents, and cleaning solutions that have been tested is discharged through a separate waste transport line, and the wastes discharged from the plurality of reaction wells are collected in a waste storage tank and stored in a large capacity. had been disposed of.
  • wastes accommodated in the waste storage tank not only give disgust in appearance, but wastes that have been reacted in a plurality of reaction wells are already contaminated or can be easily contaminated by various viruses or bacteria, etc. As time goes by, bacterial growth or decay proceeds rapidly, and there are problems that may contaminate the air or the environment in the atmosphere as well as the waste collection tube or the waste storage tank.
  • the idea of the present invention is to solve these problems, and while controlling the fluid for the biochemical reaction in the reaction well is simple and manufacturing the device is easy, the flow, stop, and cleaning of the fluid by the active pump This is controlled, the number of times of washing can be freely adjusted, and the waste is temporarily stored inside the cartridge to be discarded after being used as a disposable, so it has excellent aesthetics, and is very hygienic as it can prevent bacterial growth, decay, or external leakage of waste. , through which it is possible to increase the safety of bio-testing, to prevent environmental contamination in advance, and to prevent backflow of waste and accumulation of internal air, thereby enabling smooth flow of waste and reaction well cartridge system and reaction well cartridge system is to provide.
  • these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.
  • a reaction well receiving part capable of accommodating a reaction well in which a biological reaction is performed is formed, at least a dispensing tip receiving part accommodating a dispensing tip, and receiving a sample Among the sample receiving part, the reagent receiving part for accommodating the reagent, the mixed solution receiving part for accommodating the mixed solution in which the sample and the reagent are mixed, the diluting solution receiving part for accommodating the diluent, the cleaning solution accommodating part for accommodating the cleaning solution, and combinations thereof.
  • Cartridge body portion formed including any one or more; a temporary storage unit formed on the cartridge body and capable of temporarily storing the waste reacted in the reaction well; and a non-return valve device installed in a waste passage formed at one side of the temporary storage unit to prevent the introduced waste from flowing backward.
  • the non-return valve device may be provided with a valve having an X-shaped cutout.
  • the air is installed on the other side of the temporary storage unit, is located above the non-return valve device, and discharges the internal air to the outside so as to reduce the internal air pressure that is increased according to the inflow of the waste. It may further include a discharge unit.
  • the temporary storage unit a waste storage case unit having an accommodation space therein; and a waste absorber accommodated in the accommodating space and capable of absorbing the waste to prevent the waste from leaking to the outside.
  • the waste absorber may be a compressed dry sponge member capable of absorbing the waste while expanding.
  • the waste absorber may include a coagulant that is coagulated when mixed with moisture to prevent external leakage of the waste and environmental pollution caused by the waste.
  • the waste absorbent may include at least one of a disinfectant, a disinfectant, a deodorant, an antiseptic, a bleach, a fragrance, a coagulant, and combinations thereof.
  • the temporary storage unit includes at least any one or more of the sample receiving unit, the reagent receiving unit, the mixed solution receiving unit, the diluent receiving unit, the cleaning solution receiving unit, and combinations thereof. may be formed below.
  • the temporary storage unit may be formed below the reaction well receiving unit so as to be indirectly or directly connected to the reaction well.
  • a reaction well receiving part capable of accommodating a reaction well in which a biological reaction is made is formed, and at least a dispensing tip receiving part for accommodating the dispensing tip, a sample
  • a sample accommodating part accommodating a sample
  • a reagent accommodating part accommodating a reagent
  • a mixed solution accommodating part accommodating a mixed solution in which the sample and the reagent are mixed
  • a diluent accommodating part accommodating a diluent
  • a cleaning solution accommodating part accommodating a cleaning solution, and combinations thereof
  • Cartridge body formed including any one or more of them; a temporary storage unit formed on the cartridge body and capable of temporarily storing the waste reacted in the reaction well; and a non-return valve device installed in a waste passage formed on one side of the temporary storage unit to prevent a backflow of the introduced waste; and a waste transfer device for transferring the waste from the reaction well to the temporary storage unit.
  • the waste transfer device includes: a first transfer line connected from the reaction well to the temporary storage unit; a first valve installed on the first transfer line; and a first pump installed in the first transfer line.
  • fluid control for a biochemical reaction in the reaction well is simple and the device is easy to manufacture, and the flow, stop, and The cleaning is controlled, the number of times of cleaning can be freely adjusted, the waste is temporarily stored inside the cartridge to be discarded after being used as a disposable, and the aesthetics is excellent, and it is very hygienic as it can prevent the growth of bacteria, decay, or external leakage of waste. And, through this, it is possible to increase the safety of the bio-test, prevent environmental contamination in advance, and prevent the reverse flow of waste and the accumulation of internal air, thereby enabling the smooth flow of waste.
  • the scope of the present invention is not limited by these effects.
  • FIG. 1 is an external perspective view showing a reaction well cartridge device according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view illustrating the reaction well cartridge device of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the reaction well cartridge device and the reaction well cartridge system of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a photograph showing the reaction well cartridge device of FIG.
  • FIG. 5 is an external perspective view showing a reaction well cartridge device according to some other embodiments of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view showing the reaction well cartridge device of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the reaction well cartridge device and the reaction well cartridge system of FIG. 5 .
  • FIG. 8 is a photograph showing the reaction well cartridge device of FIG.
  • FIG. 1 is an external perspective view showing the reaction well cartridge device 100 according to some embodiments of the present invention
  • FIG. 2 is a side view showing the reaction well cartridge device 100 of FIG. 1
  • FIG. 3 is the reaction of FIG. It is a cross-sectional view showing the well cartridge device 100 and the reaction well cartridge system 1000
  • FIG. 4 is a photograph showing the reaction well cartridge device 100 of FIG.
  • the reaction well cartridge device 100 may largely include a cartridge body 10 and a temporary storage unit 20 . .
  • the cartridge body portion 10 capable of accommodating the reaction well 1 in which the biological reaction is made is formed, at least the dispensing tip (2) a dispensing tip receiving part 12 for accommodating, a sample receiving part 13 for accommodating a sample, a reagent accommodating part 14 for accommodating a reagent, and a mixed solution accommodating a mixed solution in which the sample and the reagent are mixed
  • It may be a multi-container-type part formed of a resin material, including any one or more of the part 15, the diluent accommodating part 16 for accommodating the diluent, the washing solution accommodating part 17 for accommodating the washing solution, and combinations thereof.
  • the temporary storage unit 20 is assembled or integrally formed in the cartridge body unit 10 , and reacts in the reaction well 1 . It may be a separate containerized section for temporary storage of finished waste.
  • the temporary storage unit 20 is accommodated in the storage space and the waste storage case unit 21 having an accommodating space therein, and the It may include a waste absorber 22 capable of absorbing the waste to prevent the waste from leaking to the outside.
  • the waste absorber 22 may be a compressed dry sponge member capable of absorbing the waste while expanding using a capillary phenomenon.
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and any type of porous material capable of absorbing the waste may be applied. Accordingly, the waste absorber 22 can be safely stored inside without leaking the waste once absorbed.
  • the waste absorber 22 may contain a coagulant that is coagulated into gel or gel when mixed with moisture to prevent external leakage of the waste and environmental pollution caused by the waste. Accordingly, the waste absorbed by the waste absorber 22 is solidified to prevent external departure, and to reduce moisture to prevent bacterial propagation or decay.
  • the waste absorbent 22 may include at least one of a disinfectant, a disinfectant, a deodorant, an antiseptic, a bleach, a fragrance, a coagulant, and combinations thereof.
  • the waste absorbed by the waste absorber 22 can prevent bacterial propagation or decay by the above-mentioned various drugs, as well as prevent various odors, discoloration, and contamination.
  • the temporary storage unit ( 20) may further include a non-return valve device 23 installed in the waste passage (P) formed on one side.
  • a valve 232 in which an X-shaped cutout 231 is formed may be installed.
  • the shape or type of the cutout 231 or the valve 232 is not necessarily limited to the drawings, and a valve in which a half-moon cutout is formed in the lower or upper portion or a valve in which a straight cutout is formed in the middle, etc. All types and types of valves may be applied.
  • the temporary storage unit 20 includes at least the sample receiving unit 13 , the reagent receiving unit 14 , the mixed solution receiving unit 15 , and the diluent receiving unit. It may be formed below the portion including any one or more of the portion 16, the cleaning solution receiving portion 17, and combinations thereof.
  • the temporary storage unit 20 is separated from the reaction well 1 to fundamentally prevent the waste from adversely affecting the reaction well 1 during the reaction process of the reaction well 1 .
  • the waste is temporarily stored inside the reaction well cartridge device to be discarded after being used as a disposable, so that the aesthetics is excellent, and it is very hygienic because it is possible to prevent bacterial growth, decay, or external leakage of waste. It can improve safety and prevent environmental pollution in advance.
  • the reaction well cartridge system 1000 includes the temporary storage unit ( 20) may include a waste transfer device 110 for transferring the waste.
  • the waste transfer device 110 includes a first transfer line L1 connected from the reaction well 1 to the temporary storage unit 20 , and the first transfer line It may include a first valve (V1) installed in (L1) and a first pump (P1) installed in the first transfer line (L1).
  • V1 first valve
  • P1 first pump
  • the first valve V1 various valve devices such as an electromagnetic valve or a mechanical valve such as a solenoid valve may be applied, and the first pump P1 is a diaphragm method or a diffusion method, etc. Various non-contact or contact pumps are all can be applied.
  • the waste is transferred to the first transfer line L1 ) may be transferred from the reaction well 1 to the temporary storage unit 20 , temporarily stored in the temporary storage unit 20 , and then separately disposed of together with the cartridge body unit 10 .
  • a binding-inducing material capable of adsorption or biospecific binding in the reaction well 1 is selected as an IL-6 specific antibody and applied to the surface.
  • the immobilization reaction can be performed on the surface for 30 minutes using a 1% concentration of glutaraldehyde diluted with 0.1M MES (pH6.1), 30 uL sample solution.
  • IL-6 specific antibody 10ug/mL, 30uL can be added and a reaction between glutaraldehyde and IL-6 antibody can be induced for 30 minutes.
  • IL-6 antigen is added for each concentration to be analyzed, and binding to the antibody is allowed to occur for 30 minutes.
  • streptavidin-HRP polymer can be added and biospecific binding between the antibody-biotin polymer and the streptavidin-enzyme polymer can occur for 30 minutes.
  • a substrate reacting with the enzyme is added and the reaction is performed for 15 minutes, and the amount of IL-6 antigen can be quantified.
  • an analysis method such as absorption, fluorescence, or chemiluminescence may be determined according to the type of substrate reacting with the enzyme.
  • the washing of the inside of the reaction well 1 of the present invention can increase the signal sensitivity and simplify the analysis apparatus by repeatedly lowering the background signal generated in the immunoassay process at least once or more, and can be used in biological reactions. It can be applied to microchip-based analysis devices that require cleaning of residual substances (antigens, antibodies, probes, etc.) after the essential reaction, for example, sandwich-type immunoassay and nucleotide detection, etc. It can be usefully utilized, and quick and simple cleaning is possible by an active pump, and biochemical analysis can be performed without an additional suction process to remove the cleaning solution during the cleaning process.
  • wastes generated in this process may be temporarily stored in the temporary storage unit 20 and separately disposed of together with the cartridge body unit 10 .
  • FIG. 5 is an external perspective view showing the reaction well cartridge device 200 according to some other embodiments of the present invention
  • FIG. 6 is a side view showing the reaction well cartridge device 200 of FIG. 5, and
  • FIG. It is a cross-sectional view showing the reaction well cartridge device 200 and the reaction well cartridge system 100
  • FIG. 8 is a photograph showing the reaction well cartridge device of FIG.
  • the reaction well cartridge device 200 is installed on the other side of the temporary storage unit 20, and the non-return valve device 23 ), and may further include an air discharge unit (E) for discharging internal air to the outside so as to reduce the internal air pressure that is increased according to the inflow of the waste.
  • E air discharge unit
  • the air discharge unit (E) may be a longitudinal discharge port formed long in the vertical direction to widen the air discharge area.
  • the shape of the air discharging part (E) is not necessarily limited to the drawings, and a plurality of them are formed very small, or a complex flow path is formed therein to prevent the outflow of the waste. All types of outlets can be applied.
  • the internal air pressure is increased, and no more waste is introduced due to the increased air pressure.
  • a waste stagnant phenomenon may occur, and at this time, by discharging the internal air to the outside using the air discharge unit (E), the waste stagnant phenomenon may be prevented and a smooth flow of waste may be induced.

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Abstract

본 발명은 생화학적 반응 또는 생물 반응이 원활하게 이루어질 수 있게 하는 반응웰 카트리지 장치 및 반응웰 카트리지 시스템에 관한 것으로서, 생물학적 반응이 이루어지는 반응웰을 수용할 수 있는 반응웰 수용부가 형성되고, 적어도 분주팁을 수용하는 분주팁 수용부, 샘플을 수용하는 샘플 수용부, 시약을 수용하는 시약 수용부, 상기 샘플과 상기 시약이 혼합된 혼합액을 수용하는 혼합액 수용부, 희석액을 수용하는 희석액 수용부, 세정액을 수용하는 세정액 수용부 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하여 형성되는 카트리지 몸체부; 상기 카트리지 몸체부에 형성되고, 상기 반응웰에서 반응을 마친 폐기물을 임시 보관할 수 있는 임시 보관부; 및 유입된 상기 폐기물이 역류하는 것을 방지할 수 있도록 상기 임시 보관부의 일측에 형성된 폐기물 통로에 설치되는 역류 방지 밸브 장치;를 포함할 수 있다.

Description

반응웰 카트리지 장치 및 반응웰 카트리지 시스템
본 발명은 반응웰 카트리지 장치 및 반응웰 카트리지 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 생화학적 반응 또는 생물 반응이 원활하게 이루어질 수 있게 하는 반응웰 카트리지 장치 및 반응웰 카트리지 시스템에 관한 것이다.
최근 수년 동안, 다양한 화학발광(chemiluminescence: CL) 방법이 개발되어 왔는데, 그 예로는 항원-항체 반응을 이용하는 효소면역분석법(enzyme immunoassay: ELIA), 화학발광성 화합물이 면역분석을 위한 추적자(tracer)로서 표지(labeling)에 이용되는 화학발광 면역분석법(chemiluminescence immunoassay: CLIA) 및 검출시 스템에서 화학발광성 화합물을 이용하여 효소의 활성을 고감도로 검출하는 화학발 광 효소 면역분석법(chemiluminescent enzyme immunoassay: CLEIA) 등이 있다.
이러한 면역분석법에서 항원 및 항체 등의 선택적인 반응(biospecific binding)을 통 해 분석물의 존재 및 농도를 확인하게 된다. 이 과정에서 선택적인 반응을 하지 않는 물질은 신호 측정 이전에 세정을 통해서 제거한다.
이러한 세정을 통해서 배경 신호(background signal)를 낮춤으로써 신호의 민감도(sensitivity)를 높일 수 있게 된다.
모세관력을 이용한 모세관 흐름(capillary-driven flow)은 외부의 펌프 없이도 표면 장력(surface tension)에 의해 유체가 자동적으로 흘러가는 현상을 이용한 것이다. 이러한 모세관 흐름을 이용하여 임신 진단 시약 등 간단한 일회용 면역분석 제품들 이 많이 개발되었다. 이러한 제품들의 대부분은 다공성 물질을 이용하여 모세관 흐름을 유도하고 두 번 이상의 세정을 수행할 수가 없다.
또한 미국등록특허 제6,271,040호는 다공성 물질을 이용하지 않고 미세유로 (microchannel)에서 모세관 흐름을 일으키고 있다. 그러나 상기 제품 및 특허에서는 모세관력을 이용하고 있지만 시료용액 하나만으로 미세유체의 세정을 일으키고 있기 때문에 시료에 의한 배경신호를 제거하기 어렵다는 큰 단점이 있다.
이상에서 보듯이 아직까지 효과적인 세정에 대한 기술 개발이 미비한 상황 이고 많은 개선의 여지가 남아 있다. 따라서 반용 웰 내에서 유체제어를 이용한 세 정 방법이 간단하고 카트리지의 제조가 용이하면서, 반복 세정을 빠르고 간편하게 가능케 하는 기술의 개발이 절실히 요구된다.
한편, 검사를 모두 마친 샘플 시료, 시약, 세정액 등의 혼합물은 별도의 폐기물 운반 라인을 통해 배출되고, 복수개의 반응웰로부터 배출된 폐기물들은 폐기물 저장 탱크로 모아서 대용량으로 저장하다가 폐기물 저장 탱크가 가득 차면 폐기 처리 했었다.
그러나, 폐기물 저장 탱크에 수용된 대용량의 폐기물들은 외관상으로도 혐오감을 줄 뿐만이 아니라, 복수개의 반응웰에서 반응을 마친 폐기물들은 특성상, 각종 바이러스나 세균 등에 의해 이미 오염되었거나 쉽게 오염될 수 있는 것으로서, 시간이 지남에 따라서 세균 증식이나 부패가 급격하게 진행되어 폐기물 수거 튜브나 폐기물 저장 탱크는 물론이고, 대기 중의 공기나 환경을 광범위하게 오염시킬 수 있는 문제점들이 있었다.
본 발명의 사상은, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 반응웰(Well) 내에 생화학 반응을 위한 유체 제어가 간단하고 소자의 제조가 용이하면서 능동 펌프(Active Pump)에 의해 유체의 흐름, 정지, 세정이 제어되고, 세정의 회수를 자유롭게 조절할 수 있으며, 폐기물을 일회용도로 사용후 폐기될 카트리지 내부에 임시 보관하여 미관이 우수하고, 세균의 증식이나 부패나 폐기물의 외부 누출을 방지할 수 있어서 매우 위생적이며, 이를 통해서 바이오 검사의 안전도를 높이고, 환경 오염을 사전에 방지할 수 있고, 폐기물의 역류 현상 및 내부 공기의 적체 현상을 방지하여 폐기물의 원활한 흐름을 가능하게 하는 반응웰 카트리지 장치 및 반응웰 카트리지 시스템을 제공함에 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 반응웰 카트리지 장치는, 생물학적 반응이 이루어지는 반응웰을 수용할 수 있는 반응웰 수용부가 형성되고, 적어도 분주팁을 수용하는 분주팁 수용부, 샘플을 수용하는 샘플 수용부, 시약을 수용하는 시약 수용부, 상기 샘플과 상기 시약이 혼합된 혼합액을 수용하는 혼합액 수용부, 희석액을 수용하는 희석액 수용부, 세정액을 수용하는 세정액 수용부 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하여 형성되는 카트리지 몸체부; 상기 카트리지 몸체부에 형성되고, 상기 반응웰에서 반응을 마친 폐기물을 임시 보관할 수 있는 임시 보관부; 및 유입된 상기 폐기물이 역류하는 것을 방지할 수 있도록 상기 임시 보관부의 일측에 형성된 폐기물 통로에 설치되는 역류 방지 밸브 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 역류 방지 밸브 장치는, X자 형상의 절개부가 형성된 판막이 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 임시 보관부의 타측에 설치되고, 상기 역류 방지 밸브 장치의 상방에 위치하며, 상기 폐기물의 유입에 따라 증대되는 내부의 공기압을 줄일 수 있도록 내부 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 임시 보관부는, 내부에 수용 공간이 형성되는 폐기물 보관 케이스부; 및 상기 수용 공간에 수용되고, 상기 폐기물이 외부로 누출되지 않도록 상기 폐기물을 흡수할 수 있는 폐기물 흡수체;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 폐기물 흡수체는, 팽창하면서 상기 폐기물을 흡수할 수 있는 압축식 건조 스펀지 부재일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 폐기물 흡수체는, 상기 폐기물의 외부 누출과 상기 폐기물로 인한 환경 오염을 방지할 수 있도록 수분과 혼합되면 응고되는 응고제를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 폐기물 흡수체는, 적어도 소독제, 살균제, 탈취제, 방부제, 표백제, 방향제, 응고제 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 임시 보관부는, 적어도 상기 샘플 수용부, 상기 시약 수용부, 상기 혼합액 수용부, 상기 희석액 수용부, 상기 세정액 수용부 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하는 부분의 하방에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 임시 보관부는, 상기 반응웰과 간접적 또는 직접적으로 연결될 수 있도록 상기 반응웰 수용부의 하방에 형성될 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 반응웰 카트리지 시스템은, 생물학적 반응이 이루어지는 반응웰을 수용할 수 있는 반응웰 수용부가 형성되고, 적어도 분주팁을 수용하는 분주팁 수용부, 샘플을 수용하는 샘플 수용부, 시약을 수용하는 시약 수용부, 상기 샘플과 상기 시약이 혼합된 혼합액을 수용하는 혼합액 수용부, 희석액을 수용하는 희석액 수용부, 세정액을 수용하는 세정액 수용부 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하여 형성되는 카트리지 몸체부; 상기 카트리지 몸체부에 형성되고, 상기 반응웰에서 반응을 마친 폐기물을 임시 보관할 수 있는 임시 보관부; 및 유입된 상기 폐기물이 역류하는 것을 방지할 수 있도록 상기 임시 보관부의 일측에 형성된 폐기물 통로에 설치되는 역류 방지 밸브 장치;를 포함하는 반응웰 카트리지 장치; 및 상기 반응웰로부터 상기 임시 보관부로 상기 폐기물을 이송하는 폐기물 이송 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 폐기물 이송 장치는, 상기 반응웰로부터 상기 임시 보관부로 연결되는 제 1 이송 라인; 상기 제 1 이송 라인에 설치되는 제 1 밸브; 및 상기 제 1 이송 라인에 설치되는 제 1 펌프;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 반응웰(Well) 내에 생화학 반응을 위한 유체 제어가 간단하고 소자의 제조가 용이하면서 능동 펌프(Active Pump)에 의해 유체의 흐름, 정지, 세정이 제어되고, 세정의 회수를 자유롭게 조절할 수 있으며, 폐기물을 일회용도로 사용후 폐기될 카트리지 내부에 임시 보관하여 미관이 우수하고, 세균의 증식이나 부패나 폐기물의 외부 누출을 방지할 수 있어서 매우 위생적이며, 이를 통해서 바이오 검사의 안전도를 높이고, 환경 오염을 사전에 방지할 수 있고, 폐기물의 역류 현상 및 내부 공기의 적체 현상을 방지하여 폐기물의 원활한 흐름을 가능하게 하는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 반응웰 카트리지 장치를 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 반응웰 카트리지 장치를 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 1의 반응웰 카트리지 장치 및 반응웰 카트리지 시스템을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 반응웰 카트리지 장치를 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 반응웰 카트리지 장치를 나타내는 외관 사시도이다.
도 6은 도 5의 반응웰 카트리지 장치를 나타내는 측면도이다.
도 7은 도 5의 반응웰 카트리지 장치 및 반응웰 카트리지 시스템을 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 5의 반응웰 카트리지 장치를 나타내는 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 반응웰 카트리지 장치(100)를 나타내는 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 반응웰 카트리지 장치(100)를 나타내는 측면도이고, 도 3은 도 1의 반응웰 카트리지 장치(100) 및 반응웰 카트리지 시스템(1000)을 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 1의 반응웰 카트리지 장치(100)를 나타내는 사진이다.
먼저, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 반응웰 카트리지 장치(100)는, 크게 카트리지 몸체부(10) 및 임시 보관부(20)를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지 몸체부(10)는, 생물학적 반응이 이루어지는 반응웰(1)을 수용할 수 있는 반응웰 수용부(11)가 형성되고, 적어도 분주팁(2)을 수용하는 분주팁 수용부(12), 샘플을 수용하는 샘플 수용부(13), 시약을 수용하는 시약 수용부(14), 상기 샘플과 상기 시약이 혼합된 혼합액을 수용하는 혼합액 수용부(15), 희석액을 수용하는 희석액 수용부(16), 세정액을 수용하는 세정액 수용부(17) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하여 수지 재질로 형성되는 멀티 용기형 부분일 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 임시 보관부(20)는, 상기 카트리지 몸체부(10)에 조립형 또는 일체형으로 형성되는 것으로서, 상기 반응웰(1)에서 반응을 마친 폐기물을 임시 보관할 수 있는 별도 용기형 부분일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 임시 보관부(20)는, 내부에 수용 공간이 형성되는 폐기물 보관 케이스부(21) 및 상기 수용 공간에 수용되고, 상기 폐기물이 외부로 누출되지 않도록 상기 폐기물을 흡수할 수 있는 폐기물 흡수체(22)를 포함할 수 있다.
여기서, 예컨대, 상기 폐기물 흡수체(22)는, 모세관 현상을 이용하여 팽창하면서 상기 폐기물을 흡수할 수 있는 압축식 건조 스펀지 부재일 수 있다. 그러나, 이에 반드시 국한되지 않고, 상기 폐기물을 흡수할 수 있는 모든 형태의 다공성 물질이 적용될 수 있다. 따라서, 상기 폐기물 흡수체(22)는, 한번 흡수된 상기 폐기물이 외부로 누출되지 않고 내부에서 안전하게 보관될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 폐기물 흡수체(22)는, 상기 폐기물의 외부 누출과 상기 폐기물로 인한 환경 오염을 방지할 수 있도록 수분과 혼합되면 젤이나 갤 등으로 응고되는 응고제를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 폐기물 흡수체(22)에 흡수된 상기 폐기물은 고형화되어 외부 이탈을 방지할 수 있고, 수분을 줄여서 세균 번식이나 부패를 방지할 수 있다.
이외에도, 상기 폐기물 흡수체(22)는, 적어도 소독제, 살균제, 탈취제, 방부제, 표백제, 방향제, 응고제 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 폐기물 흡수체(22)에 흡수된 상기 폐기물은 상술된 각종 약제에 의해서 세균 번식이나 부패를 방지하는 것은 물론이고, 각종 냄새나 변색이나 오염을 방지할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 반응웰 카트리지 장치(100)는, 유입된 상기 폐기물이 역류하는 것을 방지할 수 있도록 상기 임시 보관부(20)의 일측에 형성된 폐기물 통로(P)에 설치되는 역류 방지 밸브 장치(23)를 더 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 역류 방지 밸브 장치(23)는, X자 형상의 절개부(231)가 형성된 판막(232)이 설치될 수 있다.
그러나, 이러한 상기 절개부(231)나 상기 판막(232)의 형태나 종류는 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 하부 또는 상부에 반달형 절개부가 형성되는 판막이나 가운데에 일자형 절개부가 형성되는 판막 등 매우 다양한 형태 및 종류의 판막들이 모두 적용될 수 있다.
따라서, 예컨대, 이러한 상기 판막(232)이 설치된 상기 역류 방지 밸브 장치(23)를 이용하여 상기 폐기물이 외부로 누출되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.
한편, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 임시 보관부(20)는, 적어도 상기 샘플 수용부(13), 상기 시약 수용부(14), 상기 혼합액 수용부(15), 상기 희석액 수용부(16), 상기 세정액 수용부(17) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하는 부분의 하방에 형성될 수 있다.
따라서, 상기 임시 보관부(20)는 상기 반응웰(1)로부터 분리되어 상기 반응웰(1)의 반응 과정에서 상기 폐기물이 상기 반응웰(1)에 악영향을 주는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.
그러므로, 상기 폐기물을 일회용도로 사용후 폐기될 상기 반응웰 카트리지 장치 내부에 임시 보관하여 미관이 우수하고, 세균의 증식이나 부패나 폐기물의 외부 누출을 방지할 수 있어서 매우 위생적이며, 이를 통해서 바이오 검사의 안전도를 높이고, 환경 오염을 사전에 방지할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 반응웰 카트리지 시스템(1000)은 상술된 상기 반응웰 카트리지 장치(100) 및 상기 반응웰(1)로부터 상기 임시 보관부(20)로 상기 폐기물을 이송하는 폐기물 이송 장치(110)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 폐기물 이송 장치(110)는, 상기 반응웰(1)로부터 상기 임시 보관부(20)로 연결되는 제 1 이송 라인(L1)와, 상기 제 1 이송 라인(L1)에 설치되는 제 1 밸브(V1) 및 상기 제 1 이송 라인(L1)에 설치되는 제 1 펌프(P1)를 포함할 수 있다.
이러한, 상기 제 1 밸브(V1)는 솔레노이드 밸브 등 전자식 밸브나 기계식 밸드 등 다양한 밸브 장치가 적용될 수 있고, 상기 제 1 펌프(P1)는 다이아프램 방식이나 디퓨전 방식 등 다양한 비접촉식 또는 접촉식 펌프가 모두 적용될 수 있다.
따라서, 예컨대, 상기 반응웰(1)에서 반응을 마친 후, 상기 제 1 펌프(P1)를 작동시키거나, 또는 상기 제 1 밸브(V1)를 오픈하면, 상기 폐기물은 상기 제 1 이송 라인(L1)을 따라 상기 반응웰(1)로부터 상기 임시 보관부(20)로 이송되어 상기 임시 보관부(20)에 임시 보관되었다가 상기 카트리지 몸체부(10)와 함께 개별적으로 폐기될 수 있다.
여기서, 상기 반응웰(1)에서 이루어지는 반응 과정을 예를 들면, 상기 반응웰(1) 내에서 흡착 또는 생체특이적인 결합 등이 일어날 수 있는 결합유도물질을 IL-6 특이 항체로 선정하여 표면에 고정한 것으로서, 예컨대, 0.1M MES(pH6.1)로 희석한 글루타알데히드(glutaraldehyde) 1% 농도, 30uL 시료용액을 이용하여 표면에 30분 동안 고정화 반응을 시킬 수 있다.
이어서, 그 다음 0.1M MES(pH6.1)로 구성된 세정용액 30uL를 이용하여 10분 동안 1회 세정할 수 있다. IL-6 특이 항체 10ug/mL, 30uL를 넣어주고 30분 동안 글루타알레히드와 IL-6 항체 사이의 반응을 유도할 수 있다.
이어서, 2% BSA, 0.05% TritonX100-0.1M Tris(pH7.6) 시료 용액을 넣고 10분 동안 2회 반응시키고, 반응 웰(100) 내 표면에서 결합 하지 않은 글루타알데히드의 작용기(functional group)를 제거할 수 있다.
이어서, IL-6 항원을 분석하고자 하는 농도 별로 30uL씩 넣어주고 항체와의 결합이 30분 동안 일어나게 한다. 0.05% TritonX100- Tris(pH7.6)로 구성된 세정용액 30uL를 넣어주고 10분 동안 1회 세정할 수 있다.
이어서, 항체-바이오틴(biotin) 중 합체 2ug/mL, 30uL를 추가하고 30분 동안 생체특이적 결합을 유도한다. 다시 0.05% TritonX100- Tris(pH7.6)로 구성된 세정용액 30uL를 넣어주고 10분 동안 1회 세정할 수 있다.
이어서, 그 다음 스트렙타비딘-효소(streptavidin-HRP) 중합체 30uL를 추가하고 30분 동안 항체-바이오틴 중합체와 스트렙타비딘-효 소 중합체 사이에 생체특이적인 결합이 일어나게 할 수 있다.
이어서, 0.05% TritonX100-Tris(pH7.6)로 구성된 세 정용액 30uL를 넣어주고 10분 간격으로 3회 세정하여, 결합하지 않은 스트렙타비딘-효소를 씻어 낼 수 있다.
마지막으로 효소(enzyme)와 반응하는 기질(substrate) 30uL를 넣고 15분 반응을 시키고 IL-6 항원의 양을 정량할 수 있다. 이때, 효소와 반응하는 기질의 종류에 따라 흡광, 형광, 화학발광과 같은 분석법이 결정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 상기 반응웰(1) 내부의 세정이 적어도 1회 이상 반복적으로 면역 분석 과정에서 발생하는 배경 신호를 낮춤으로써 신호의 민감도를 높일 수 있고 분석장치를 단순화시킬 수 있으며, 생물 반응에서 필수적으로 발생하는 반응 후 잔여물질(항원, 항체, 프로브 등)의 세정이 필요한 마이크로칩 기반의 분석 소자에 응용될 수 있고, 예컨대, 샌드위치 형태의 면역분석법(immunoassay)과 핵산 검출법(nucleotide detection) 등에서 유용하게 활용 될 수 있으며, 능동 펌프에 의해 빠르고 간단한 세정이 가능하고, 세정 과정 동안에 세정용액을 제거하기 위한 추가적인 흡입 과정 없이 생화학적 분석을 가능하게 할 수 있다.
또한, 이러한 과정에서 발생되는 상기 폐기물들은 상기 임시 보관부(20)에 임시 보관되었다가 상기 카트리지 몸체부(10)와 함께 개별적으로 폐기될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 반응웰 카트리지 장치(200)를 나타내는 외관 사시도이고, 도 6은 도 5의 반응웰 카트리지 장치(200)를 나타내는 측면도이고, 도 7은 도 5의 반응웰 카트리지 장치(200) 및 반응웰 카트리지 시스템(100)을 나타내는 단면도이고, 도 8은 도 5의 반응웰 카트리지 장치를 나타내는 사진이다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 반응웰 카트리지 장치(200)는, 상기 임시 보관부(20)의 타측에 설치되고, 상기 역류 방지 밸브 장치(23)의 상방에 위치하며, 상기 폐기물의 유입에 따라 증대되는 내부의 공기압을 줄일 수 있도록 내부 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출부(E)를 더 포함할 수 있다.
이러한 상기 공기 배출부(E)는 공기 배출 면적을 넓게 할 수 있도록 상하 방향으로 길게 형성되는 장방향 배출구일 수 있다.
그러나, 이러한 상기 공기 배출부(E)의 형상은 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 복수개가 매우 작게 형성되거나, 또는 내부에 상기 폐기물의 유출을 방지할 수 있도록 복잡한 유로가 형성되는 등 매우 다양한 종류 및 형태의 배출부들이 모두 적용될 수 있다.
따라서, 상기 폐기물이 상기 역류 방지 밸브 장치(23)를 통과하여 상기 임시 보관부(20)로 유입되면, 이로 인하여 내부의 공기 압력이 상승되고, 상승된 공기 압력으로 인하여 더 이상의 폐기물이 유입되지 못하는 폐기물 정체 현상이 발생될 수 있는 데, 이 때, 상기 공기 배출부(E)를 이용하여 내부의 공기를 외부로 배출시킴으로써 폐기물 정체 현상을 방지하여 원활한 폐기물의 흐름을 유도할 수 있다.
그러므로, 상기 반응웰(1) 내에 생화학 반응을 위한 유체 제어가 간단하고 소자의 제조가 용이하면서 능동 펌프(Active Pump)에 의해 유체의 흐름, 정지, 세정이 제어되고, 세정의 회수를 자유롭게 조절할 수 있는 것은 물론이고, 폐기물의 역류 현상 및 내부 공기의 적체 현상을 방지하여 폐기물의 원활한 흐름을 가능하게 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 생물학적 반응이 이루어지는 반응웰을 수용할 수 있는 반응웰 수용부가 형성되고, 적어도 분주팁을 수용하는 분주팁 수용부, 샘플을 수용하는 샘플 수용부, 시약을 수용하는 시약 수용부, 상기 샘플과 상기 시약이 혼합된 혼합액을 수용하는 혼합액 수용부, 희석액을 수용하는 희석액 수용부, 세정액을 수용하는 세정액 수용부 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하여 형성되는 카트리지 몸체부;
    상기 카트리지 몸체부에 형성되고, 상기 반응웰에서 반응을 마친 폐기물을 임시 보관할 수 있는 임시 보관부; 및
    유입된 상기 폐기물이 역류하는 것을 방지할 수 있도록 상기 임시 보관부의 일측에 형성된 폐기물 통로에 설치되는 역류 방지 밸브 장치;
    를 포함하는, 반응웰 카트리지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 역류 방지 밸브 장치는, X자 형상의 절개부가 형성된 판막이 설치되는, 반응웰 카트리지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 임시 보관부의 타측에 설치되고, 상기 역류 방지 밸브 장치의 상방에 위치하며, 상기 폐기물의 유입에 따라 증대되는 내부의 공기압을 줄일 수 있도록 내부 공기를 외부로 배출시키는 공기 배출부;
    를 더 포함하는, 반응웰 카트리지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 임시 보관부는,
    내부에 수용 공간이 형성되는 폐기물 보관 케이스부; 및
    상기 수용 공간에 수용되고, 상기 폐기물이 외부로 누출되지 않도록 상기 폐기물을 흡수할 수 있는 폐기물 흡수체;
    를 포함하는, 반응웰 카트리지 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 폐기물 흡수체는, 팽창하면서 상기 폐기물을 흡수할 수 있는 압축식 건조 스펀지 부재인, 반응웰 카트리지 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 폐기물 흡수체는, 상기 폐기물의 외부 누출과 상기 폐기물로 인한 환경 오염을 방지할 수 있도록 수분과 혼합되면 응고되는 응고제를 포함하는, 반응웰 카트리지 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 폐기물 흡수체는, 적어도 소독제, 살균제, 탈취제, 방부제, 표백제, 방향제, 응고제 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하는, 반응웰 카트리지 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 임시 보관부는, 적어도 상기 샘플 수용부, 상기 시약 수용부, 상기 혼합액 수용부, 상기 희석액 수용부, 상기 세정액 수용부 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하는 부분의 하방에 형성되는, 반응웰 카트리지 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 임시 보관부는, 상기 반응웰과 간접적 또는 직접적으로 연결될 수 있도록 상기 반응웰 수용부의 하방에 형성되는, 반응웰 카트리지 장치.
  10. 생물학적 반응이 이루어지는 반응웰을 수용할 수 있는 반응웰 수용부가 형성되고, 적어도 분주팁을 수용하는 분주팁 수용부, 샘플을 수용하는 샘플 수용부, 시약을 수용하는 시약 수용부, 상기 샘플과 상기 시약이 혼합된 혼합액을 수용하는 혼합액 수용부, 희석액을 수용하는 희석액 수용부, 세정액을 수용하는 세정액 수용부 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하여 형성되는 카트리지 몸체부; 상기 카트리지 몸체부에 형성되고, 상기 반응웰에서 반응을 마친 폐기물을 임시 보관할 수 있는 임시 보관부; 및 유입된 상기 폐기물이 역류하는 것을 방지할 수 있도록 상기 임시 보관부의 일측에 형성된 폐기물 통로에 설치되는 역류 방지 밸브 장치;를 포함하는 반응웰 카트리지 장치; 및
    상기 반응웰로부터 상기 임시 보관부로 상기 폐기물을 이송하는 폐기물 이송 장치;
    를 포함하는, 반응웰 카트리지 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 폐기물 이송 장치는,
    상기 반응웰로부터 상기 임시 보관부로 연결되는 제 1 이송 라인;
    상기 제 1 이송 라인에 설치되는 제 1 밸브; 및
    상기 제 1 이송 라인에 설치되는 제 1 펌프;
    를 포함하는, 반응웰 카트리지 시스템.
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