WO2022163962A1 - Experiment automation device for performing life science and chemical experiments, and method therefor - Google Patents

Experiment automation device for performing life science and chemical experiments, and method therefor Download PDF

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WO2022163962A1
WO2022163962A1 PCT/KR2021/012694 KR2021012694W WO2022163962A1 WO 2022163962 A1 WO2022163962 A1 WO 2022163962A1 KR 2021012694 W KR2021012694 W KR 2021012694W WO 2022163962 A1 WO2022163962 A1 WO 2022163962A1
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experimental
experiment
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김규태
이성훈
박준성
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주식회사 싱크오르비스
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/02Burettes; Pipettes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type

Definitions

  • Experimental tools used in life science and chemical experiments include laboratory consumables such as test tubes, general-purpose instruments such as sample preparation, stirrers, and distilled water, and tools for environment creation/protection of experimenters.
  • FIG. 1 is a view for explaining an experiment automation apparatus according to an embodiment.
  • the pipette control unit 120 may identify the position of the target sample and the dispensing position of the target sample based on the first detection means.
  • the result data collection unit 130 may collect experimental result data according to suction and dispensing operations using a robot pipette.
  • the experiment automation apparatus 200 includes an x-axis driving unit 241 that moves the robot pipette 230 in the x-axis direction, a y-axis driving unit 242 that moves the robot pipette 230 in the y-axis direction, and a robot.
  • the pipette driver may further include a z-axis driver 243 that moves the pipette in the z-axis direction.
  • the pipette controller may control the operation of the robot pipette 230 through infrared-based distance measurement.
  • the program receiving unit may receive an experiment program corresponding to the extension module disposed on the main board.

Abstract

The present invention relates to an experiment automation device and a method therefor, and an experiment automation device according to an embodiment comprises: a program reception unit for receiving an experiment program corresponding to an extension module arranged on a mainboard; a pipette control unit for performing suction and aliquot operations on at least one target sample, provided in the extension module, by controlling the operation of a robot pipette on the basis of the received experiment program; and a result data collection unit for collecting experiment result data according to the suction and aliquot operations.

Description

생명과학 및 화학 실험을 수행하는 실험 자동화 장치 및 그 방법Laboratory automation device and method for performing life science and chemical experiments
본 발명은 실험 자동화 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실험 프로그램에 기반한 로봇 피펫의 동작 제어를 통해 생명과학 및 화학 실험을 자동 수행하는 기술적 사상에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for automation of experiments, and more particularly, to a technical idea for automatically performing life science and chemical experiments through motion control of a robot pipette based on an experimental program.
생명과학 및 화학 실험에 사용되는 실험 도구는 시험관과 같은 실험용 소모품과, 샘플 준비, 교반기, 증류수기 등의 범용기기 및 환경조성/실험자 보호를 위한 도구 등 다수의 품목을 포함한다.Experimental tools used in life science and chemical experiments include laboratory consumables such as test tubes, general-purpose instruments such as sample preparation, stirrers, and distilled water, and tools for environment creation/protection of experimenters.
이러한 실험 도구 중 피펫(pipet)은 적은 양의 액체를 옮기는 데에 사용되는 실험 도구로, 액체나 기체의 부피를 정밀하게 측정할 수 있으며, 눈금 피펫과 홀 피펫 및 마이크로 피펫 등이 있다.Among these experimental tools, a pipette is an experimental tool used to move a small amount of liquid, and can precisely measure the volume of a liquid or gas, and includes a graduated pipette, a hole pipette, and a micropipette.
이러한 피펫은 실험 과정에서 액체를 취할 때 필러를 사용하도록 하고 입으로 빨아들이지 않도록 하며, 피펫에 액체를 넣은 채 돌아다니지 않아야 한다. These pipettes should use a filler when taking liquids in the course of the experiment, avoid sucking by mouth, and do not move around with liquids in the pipette.
구체적으로, 홀 피펫은 피펫에 표시된 양을 정확히 얻기 위해서는 액체가 모두 흘러내린 후 오른손 둘째 손가락으로 피펫의 윗구멍을 막고 왼손으로 피펫의 중앙부분을 가볍게 쥐어 피펫의 끝에 남은 액체를 떨어뜨려야 한다. 또한, 눈금 피펫의 경우에는 피펫 끝의 액체를 취하지 않아야 한다.Specifically, in a hole pipette, in order to obtain the exact amount indicated on the pipette, after all the liquid has flowed out, close the upper hole of the pipette with the second finger of the right hand and lightly squeeze the center of the pipette with the left hand to drop the remaining liquid at the tip of the pipette. Also, in the case of graduated pipettes, do not take liquid from the tip of the pipette.
즉, 생명과학 및 화학 실험 과정에서 피펫은 미세하고 정확한 조작이 요구되는데, 현재 피펫의 조작은 주로 수작업으로 진행이 되고 있으며, 이로 인한 실험자의 조작 미숙으로 인해 실험이 실패할 가능성이 존재한다. That is, in the course of life science and chemistry experiments, the pipette requires fine and precise manipulation. Currently, the pipette is mainly operated manually, and there is a possibility that the experiment will fail due to the inexperience of the experimenter.
또한, 일부 실험과정을 자동화한 실험기기는 존재하나, 이와 동시에 실험 데이터를 자동으로 가공(수집 및 정리)하여 제공하는 장치는 존재하지 않아, 실험 자동화 기능 및 결과 데이터 가공 기능을 동시에 제공하는 장치에 대한 개발이 필요한 실정이다.In addition, there are experimental equipment that automates some experimental processes, but at the same time, there is no device that automatically processes (collects and organizes) experimental data at the same time. development is needed.
본 발명은 입력된 실험 프로그램에 따라 피펫을 이용한 생명과학 및 화학 실험을 자동으로 수행하는 실험 자동화 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide an experiment automation apparatus and method for automatically performing life science and chemical experiments using a pipette according to an input experiment program.
또한, 본 발명은 수행된 실험에 따른 결과 데이터를 자동으로 수집 및 정리하여 사용자에게 제공함으로써, 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 실험 자동화 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an experiment automation apparatus and method capable of improving user convenience by automatically collecting and organizing result data according to the performed experiment and providing it to the user.
본 발명의 일실시예에 따른 실험 자동화 장치는 메인 보드 상에 배치된 확장 모듈에 대응되는 실험 프로그램을 수신하는 프로그램 수신부와, 수신된 실험 프로그램에 기초한 로봇 피펫의 동작 제어를 통해 확장 모듈 내에 구비된 적어도 하나의 타겟 샘플에 대한 흡입 및 분주 동작을 수행하는 피펫 제어부 및 흡입 및 분주 동작에 따른 실험 결과 데이터를 수집하는 결과 데이터 수집부를 포함할 수 있다.Experimental automation apparatus according to an embodiment of the present invention is provided in the expansion module through a program receiver for receiving an experiment program corresponding to the expansion module disposed on a main board, and control the operation of a robot pipette based on the received experiment program. It may include a pipette control unit for performing suction and dispensing operations for at least one target sample, and a result data collection unit for collecting experimental result data according to suction and dispensing operations.
일측에 따르면, 확장 모듈은 타겟 샘플이 구비되는 컨테이너 모듈, 피펫 팁 장착 모듈, 피펫 팁 수거 모듈, 전류 공급 모듈, 원심 분리기 모듈, 온도 조절 모듈 및 볼텍싱(voltexing) 모듈 중 적어도 하나의 실험 모듈을 포함할 수 있다. According to one side, the expansion module includes at least one experimental module of a container module equipped with a target sample, a pipette tip mounting module, a pipette tip collection module, a current supply module, a centrifuge module, a temperature control module, and a vortexing module. may include
일측에 따르면, 실험 프로그램은 실험 모듈의 종류 정보, 실험 모듈의 위치 정보, 실험 프로세스 정보 및 실험의 결과를 통해 수집되는 실험 데이터 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다. According to one side, the experiment program may include at least one of information about the type of the experiment module, the location information of the experiment module, the experiment process information, and the experiment data information collected through the results of the experiment.
일측에 따르면, 로봇 피펫은 제1 센서 및 제1 카메라 중 적어도 하나의 제1 감지수단을 포함하고, 피펫 제어부는 제1 감지수단에 기초하여 타겟 샘플의 위치 및 타겟 샘플의 분주 위치를 식별할 수 있다. According to one side, the robot pipette may include a first detecting means of at least one of a first sensor and a first camera, and the pipette controller may identify the position of the target sample and the dispensing location of the target sample based on the first detecting means. have.
일측에 따르면, 피펫 제어부는 수신된 실험 프로그램 및 제1 감지수단에 기초하여 확장 모듈에 구비된 피펫 팁 장착 모듈에 대응되는 위치로 이동한 후, 피펫 팁 장착 모듈에 구비된 적어도 하나의 피펫 팁을 장착하도록 로봇 피펫의 동작을 제어할 수 있다. According to one side, the pipette control unit moves to a position corresponding to the pipette tip mounting module provided in the extension module based on the received experimental program and the first detection means, and then moves at least one pipette tip provided in the pipette tip mounting module. You can control the movement of the robotic pipette to mount it.
일측에 따르면, 피펫 제어부는 수신된 실험 프로그램 및 제1 감지수단에 기초하여 확장 모듈에 구비된 피펫 팁 제거 모듈에 대응되는 위치로 이동한 후, 피펫 팁 제거 모듈에 대응되는 위치에서 장착된 피펫 팁을 제거하도록 로봇 피펫의 동작을 제어할 수 있다. According to one side, the pipette control unit moves to a position corresponding to the pipette tip removal module provided in the expansion module based on the received experimental program and the first detection means, and then the pipette tip mounted at the position corresponding to the pipette tip removal module It is possible to control the movement of the robot pipette to remove the
일측에 따르면, 실험 자동화 장치는 로봇 피펫을 x축 방향으로 이동 시키는 x축 구동부, 로봇 피펫을 y축 방향으로 이동 시키는 y축 구동부 및 로봇 피펫을 z축 방향으로 이동 시키는 z축 구동부를 포함하는 피펫 구동부를 더 포함하고, 피펫 제어부는 수신된 실험 프로그램에 기초한 피펫 구동부의 제어를 통해 로봇 피펫의 동작을 제어할 수 있다. According to one side, the experimental automation device is a pipette comprising an x-axis driving unit for moving the robot pipette in the x-axis direction, a y-axis driving unit for moving the robot pipette in the y-axis direction, and a z-axis driving unit for moving the robot pipette in the z-axis direction. It further includes a driving unit, and the pipette control unit may control the operation of the robot pipette through control of the pipette driving unit based on the received experimental program.
일측에 따르면, 메인 보드 및 확장 모듈 중 적어도 하나는 제2 센서, 제2 카메라 및 현미경 중 적어도 하나의 제2 감지수단을 포함하고, 결과 데이터 수집부는 제1 감지수단 및 제2 감지수단 중 적어도 하나의 감지수단에 기초하여 분주 동작이 수행된 타겟 샘플에 대한 실험 결과 데이터를 수집할 수 있다. According to one side, at least one of the main board and the expansion module includes a second sensing means of at least one of a second sensor, a second camera, and a microscope, and the result data collection unit includes at least one of the first detecting means and the second detecting means. It is possible to collect experimental result data for the target sample on which the dispensing operation is performed based on the detection means.
일측에 따르면, 프로그램 수신부는 제2 감지수단에 기초하여 메인 모드 상에서의 확장 모듈의 배치 상태를 모니터링할 수 있다.According to one side, the program receiver may monitor the arrangement state of the extension module in the main mode based on the second sensing means.
일측에 따르면, 결과 데이터 수집부는 수집된 실험 결과 데이터를 사용자 입력에 따라 기설정된 표 형식 및 그래프 형식 중 적어도 하나의 형식으로 가공하고, 가공된 실험 결과 데이터를 디스플레이 및 기설정된 사용자 단말 중 적어도 하나에 제공할 수 있다. According to one side, the result data collection unit processes the collected experimental result data in at least one format of a table format and a graph format preset according to a user input, and displays the processed test result data in at least one of a display and a preset user terminal. can provide
본 발명의 일실시예에 따른 실험 자동화 장치의 동작방법은 프로그램 수신부에서 메인 보드 상에 배치된 확장 모듈에 대응되는 실험 프로그램을 수신하는 단계와, 피펫 제어부에서 수신된 실험 프로그램에 기초한 로봇 피펫의 동작 제어를 통해, 확장 모듈 내에 구비된 적어도 하나의 타겟 샘플에 대한 흡입 및 분주 동작을 수행하는 단계 및 결과 데이터 수집부에서 흡입 및 분주 동작에 따른 실험 결과 데이터를 수집하는 단계를 포함할 수 있다.An operating method of an experiment automation apparatus according to an embodiment of the present invention includes receiving an experiment program corresponding to an extension module disposed on a main board by a program receiving unit, and operating a robot pipette based on the experimental program received from the pipette control unit The method may include performing a suction and dispensing operation on at least one target sample provided in the expansion module through control, and collecting experimental result data according to the suction and dispensing operation in a result data collection unit.
일실시예에 따르면, 본 발명은 입력된 실험 프로그램에 따라 피펫을 이용한 생명과학 및 화학 실험을 자동으로 수행할 수 있다. According to an embodiment, the present invention can automatically perform life science and chemical experiments using a pipette according to an input experiment program.
일실시예에 따르면, 본 발명은 수행된 실험에 따른 결과 데이터를 자동으로 수집 및 정리하여 사용자에게 제공함으로써, 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다.According to one embodiment, the present invention can improve user convenience by automatically collecting and organizing result data according to the performed experiment and providing it to the user.
도 1은 일실시예에 따른 실험 자동화 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an experiment automation apparatus according to an embodiment.
도 2는 일실시예에 따른 실험 자동화 장치의 구현예를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram for explaining an implementation example of an experiment automation apparatus according to an embodiment.
도 3은 일실시예에 따른 실험 자동화 장치의 동작방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a method of operating an experiment automation apparatus according to an embodiment.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed herein are only exemplified for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiment according to the concept of the present invention These may be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention may have various changes and may have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들면 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one element from another, for example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be named a second element, and similar The second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들면 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Expressions describing the relationship between elements, for example, “between” and “between” or “directly adjacent to”, etc. should be interpreted similarly.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, and includes one or more other features or numbers, It should be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. Like reference numerals in each figure indicate like elements.
도 1은 일실시예에 따른 실험 자동화 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an experiment automation apparatus according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 실험 자동화 장치(100)는 입력된 실험 프로그램에 따라 피펫을 이용한 생명과학 및 화학 실험을 자동으로 수행할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the experiment automation apparatus 100 according to an embodiment may automatically perform life science and chemical experiments using a pipette according to an input experiment program.
또한, 실험 자동화 장치(100)는 수행된 실험에 따른 결과 데이터를 자동으로 수집 및 정리하여 사용자에게 제공함으로써, 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다. In addition, the experiment automation apparatus 100 may improve user convenience by automatically collecting and organizing result data according to the performed experiment and providing it to the user.
이를 위해, 실험 자동화 장치(100)는 프로그램 수신부(110), 피펫 제어부(120) 및 결과 데이터 수집부(130)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로그램 수신부(110), 피펫 제어부(120) 및 결과 데이터 수집부(130)는 실험 자동화 장치(100)의 메인 보드 상에 탑재될 수 있다. To this end, the experiment automation apparatus 100 may include a program receiving unit 110 , a pipette control unit 120 , and a result data collecting unit 130 . For example, the program receiving unit 110 , the pipette control unit 120 , and the result data collecting unit 130 may be mounted on the main board of the experiment automation apparatus 100 .
일실시예에 따른 프로그램 수신부(110)는 메인 보드 상에 배치된 확장 모듈에 대응되는 실험 프로그램을 수신할 수 있다. The program receiving unit 110 according to an embodiment may receive an experiment program corresponding to an extension module disposed on the main board.
예를 들면, 메인 보드 및 확장 모듈 중 적어도 하나는 제2 센서, 제2 카메라 및 현미경 중 적어도 하나의 제2 감지수단을 포함할 수 있다. For example, at least one of the main board and the expansion module may include a second sensing means of at least one of a second sensor, a second camera, and a microscope.
또한, 메인 보드는 디스플레이, 전자보드 및 확장 모듈의 작동을 위한 전력 공급 수단을 더 포함할 수도 있다. In addition, the main board may further include a power supply means for the operation of the display, the electronic board and the expansion module.
일측에 따르면, 확장 모듈은 타겟 샘플이 구비되는 컨테이너 모듈, 피펫 팁 장착 모듈, 피펫 팁 수거 모듈, 전류 공급 모듈, 원심 분리기 모듈, 온도 조절 모듈 및 볼텍싱(voltexing) 모듈 중 적어도 하나의 실험 모듈을 포함할 수 있으며, 여기서 컨테이너 모듈은 적어도 하나의 샘플(일례로, 용액)을 구비하는 복수의 마이크로 튜브를 포함할 수 있다. According to one side, the expansion module includes at least one experimental module of a container module equipped with a target sample, a pipette tip mounting module, a pipette tip collection module, a current supply module, a centrifuge module, a temperature control module, and a vortexing module. may include, wherein the container module may include a plurality of microtubes containing at least one sample (eg, a solution).
또한, 실험 프로그램은 실험 모듈의 종류 정보, 실험 모듈의 위치 정보, 실험 프로세스 정보 및 실험의 결과를 통해 수집되는 실험 데이터 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다.In addition, the experiment program may include at least one of information about the type of the experiment module, location information of the experiment module, experiment process information, and experiment data information collected through the results of the experiment.
구체적으로, 확장 모듈은 생명과학 및 화학 실험에 쓰이는 장치가 구비되는 모듈로, 사용자에 의해 메인 보드 상에 자유롭게 배치될 수 있으며, 프로그램 수신부(110)는 사용자 입력을 통해 메인 보드 상에 배치된 실험 모듈에 대응되는 실험 프로세스를 포함하는 실험 프로그램을 외부 서버로부터 네트워크를 통해 수신할 수 있다. Specifically, the extension module is a module equipped with devices used for life science and chemical experiments, and can be freely arranged on the main board by a user, and the program receiver 110 is an experiment arranged on the main board through a user input. An experiment program including an experiment process corresponding to the module may be received from an external server through a network.
예를 들면, 네트워크는 블루투스(bluetooth), 와이파이(wifi), 무선랜(wireless LAN)과 같은 무선 통신망 또는 유선 케이블을 이용하는 유선 통신망 중 적어도 하나일 수 있다.For example, the network may be at least one of a wireless communication network such as Bluetooth, Wi-Fi, and a wireless LAN, or a wired communication network using a wired cable.
한편, 프로그램 수신부(110)는 제2 감지수단을 통해 메인 보드 상에 배치된 실험 모듈에 대한 정보를 감지하고, 감지된 실험 모듈에 대한 정보에 대응되는 실험 프로그램의 수신을 위한 요청 신호를 외부 서버로 전달하며, 외부 서버로부터 요청 신호에 대응되는 실험 프로그램을 수신할 수도 있다. On the other hand, the program receiving unit 110 detects information on the test module disposed on the main board through the second sensing means, and sends a request signal for receiving the test program corresponding to the detected test module information to the external server. and may receive an experiment program corresponding to the request signal from an external server.
구체적으로, 프로그램 수신부(110)는 제2 감지수단을 통해 메인 보드에 배치된 실험 모듈의 종류, 실험 모듈의 배치 위치, 실험 모듈에 구비된 샘플의 종류 및 샘플이 구비된 마이크로 튜브의 위치 중 적어도 하나의 정보를 감지할 수 있으며, 사용자의 개입없이 감지된 정보에 부합하는 실험 프로그램을 자동으로 수신할 수 있다. Specifically, the program receiving unit 110 receives at least one of a type of an experiment module disposed on the main board through the second sensing means, an arrangement position of the experiment module, a type of a sample provided in the experiment module, and a position of a microtube provided with the sample. One piece of information can be detected, and an experiment program matching the sensed information can be automatically received without user intervention.
예를 들면, 프로그램 수신부(110)는 제2 카메라를 통해 식별되는 실험 모듈의 형상, 색상 및 위치 중 적어도 하나를 통해 정보를 감지할 수 있다. For example, the program receiver 110 may detect information through at least one of a shape, a color, and a location of an experiment module identified through the second camera.
또한, 실험 모듈은 실험 모듈의 정보를 식별하는 태그(tag)와 같은 식별자를 구비할 수 있으며, 프로그램 수신부(110)는 제2 센서를 통한 각각의 태그의 인식을 통해 적어도 하나를 통해 정보를 감지할 수도 있다. In addition, the experiment module may have an identifier such as a tag for identifying information of the experiment module, and the program receiving unit 110 detects information through at least one through recognition of each tag through the second sensor. You may.
일측에 따르면, 프로그램 수신부(110)는 제2 감지수단에 기초하여 메인 모드 상에서의 확장 모듈의 배치 상태를 모니터링할 수 있다. According to one side, the program receiving unit 110 may monitor the arrangement state of the extension module in the main mode based on the second sensing means.
구체적으로, 프로그램 수신부(110)는 실험 프로그램이 수신되면, 제2 감지수단을 통해 실험 프로그램에 포함된 실험 프로세스 수행 과정에서 필요한 확장 모듈이 올바르게 배치되었는지 점검할 수 있으며, 디스플레이 또는 기설정된 사용자 단말을 통해 점검 결과를 사용자에게 제공할 수 있다.Specifically, when the test program is received, the program receiving unit 110 may check whether an extension module required in the process of performing an experiment process included in the experiment program is correctly arranged through the second sensing means, and may display or display a preset user terminal. Through this, the inspection result can be provided to the user.
예를 들면, 프로그램 수신부(110)는 확장 모듈에 구비된 QR 코드와 같은 표식을 카메라로 인식하는 방법 및 확장 모듈의 회로에 구비된 메모리 정보를 감지하는 방법 중 적어도 하나의 방법을 통해 확장 모듈이 올바르게 배치되었는지 점검할 수 있다. For example, the program receiving unit 110 detects a mark such as a QR code provided in the extension module with a camera and a method of detecting memory information provided in the circuit of the extension module. You can check that they are placed correctly.
일실시예에 따른 피펫 제어부(120)는 수신된 실험 프로그램에 기초한 로봇 피펫의 동작 제어를 통해, 확장 모듈 내에 구비된 적어도 하나의 타겟 샘플에 대한 흡입 및 분주 동작을 수행할 수 있다. The pipette controller 120 according to an exemplary embodiment may perform suction and dispensing operations on at least one target sample provided in the expansion module by controlling the operation of the robot pipette based on the received experimental program.
예를 들면, 로봇 피펫은 제1 센서 및 제1 카메라 중 적어도 하나의 제1 감지수단을 포함할 수 있다. 또한, 로봇 피펫은 샘플에 대한 흡입 및 분주 동작을 수행하는 모터를 더 포함할 수도 있다. For example, the robotic pipette may include a first sensing means of at least one of a first sensor and a first camera. In addition, the robot pipette may further include a motor for performing suction and dispensing operations for the sample.
일측에 따르면, 피펫 제어부(120)는 수신된 실험 프로그램에 포함된 실험 프로세스에 따라 로봇 피펫 뿐만 아니라 실험 모듈, 제1 감지수단 및 제2 감지 수단의 동작을 제어할 수 있으며, 이를 통해 자동으로 실험을 수행할 수 있다. According to one side, the pipette control unit 120 may control the operation of the robot pipette as well as the experiment module, the first detection means, and the second detection means according to the experiment process included in the received experiment program, and through this, automatically experiment can be performed.
예를 들면, 실험 프로그램이 DNA 추출, 전기 영동 및 PCR 프로세스에 관한 프로그램인 경우에, 피펫 제어부(120)는 로봇 피펫을 이용하여 샘플을 분주하고 이동시키는 피펫팅을 수행할 수 있으며, 부가적으로, DNA 추출 프로세스에서는 실험 모듈 중 볼텍싱 모듈, 원심 분리기 모듈 및 온도 조절 모듈의 동작(냉각 동작)을 제어하고, 전기 영동 프로세스에서는 실험 모듈 중 전류 공급 모듈의 동작을 제어하며, PCR 프로세스에서는 볼텍싱 모듈, 원심 분리기 모듈 및 온도 조절 모듈의 동작(가열 동작)을 제어할 수 있다.For example, when the experimental program is a program related to DNA extraction, electrophoresis, and PCR process, the pipette controller 120 may perform pipetting of dispensing and moving a sample using a robot pipette, and additionally , DNA extraction process controls the operation (cooling operation) of the vortexing module, centrifuge module, and temperature control module among the experimental modules, the electrophoresis process controls the operation of the current supply module among the experimental modules, and vortexing in the PCR process It is possible to control the operation (heating operation) of the module, the centrifuge module and the temperature control module.
이하에서는, 일실시예에 따른 실험 자동화 장치(100)를 이용하여 DNA 추출 프로세스에 따른 실험을 자동 수행하는 예시에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, an example of automatically performing an experiment according to a DNA extraction process using the experiment automation apparatus 100 according to an embodiment will be described in more detail.
메인 보드에 구비된 컨테이너 모듈은 각각 서로 다른 샘플을 구비하는 복수의 마이크로 튜브를 포함할 수 있으며, 구체적으로 제1 마이크로 튜브에는 식물 조직, 제2 마이크로 튜브에는 EBA(extraction buffer A), 제3 마이크로 튜브에는 EBB(extraction buffer B), 제4 마이크로 튜브에는 SDS(sodium dodecyl sulphate), 제5 마이크로 튜브에는 포타슴아세테이트(potassium acetate), 제6 마이크로 튜브에는 기설정된 온도 이하의 차가운 온도를 갖는 아이소프로필 알코올 (isopropyl alcohol), 제7 마이크로 튜브에는 70%의 에탄올(ethanol), 제8 마이크로 튜브에는 아세트산 나트륨(sodium acetate), 제9 마이크로 튜브에는 DW(Dilution/Wash), 제10 마이크로 튜브에는 TE(tris-EDTA)가 구비될 수 있다. The container module provided on the main board may include a plurality of microtubes each having different samples. Specifically, the first microtube contains plant tissue, the second microtube contains EBA (extraction buffer A), and the third microtube EBB (extraction buffer B) in the tube, sodium dodecyl sulphate (SDS) in the fourth microtube, potassium acetate in the fifth microtube, and isopropyl having a cold temperature below a preset temperature in the sixth microtube Alcohol (isopropyl alcohol), 70% ethanol in the 7th microtube, sodium acetate in the 8th microtube, DW (Dilution/Wash) in the 9th microtube, and TE (in the 10th microtube) tris-EDTA) may be provided.
피펫 제어부(120)는 DNA 추출 프로세스를 이용하여 자동으로 실험을 수행할 수 있다. The pipette controller 120 may automatically perform an experiment using a DNA extraction process.
구체적으로, 피펫 제어부(120)는 로봇 피펫의 동작을 제어하여 제1 마이크로 튜브에 300ul EBA, 900ul EBB 및 100ul SDS를 주입할 수 있다. Specifically, the pipette controller 120 may control the operation of the robot pipette to inject 300ul EBA, 900ul EBB, and 100ul SDS into the first microtube.
다음으로, 피펫 제어부(120)는 로봇 피펫의 동작을 제어하여 제1 마이크로 튜브에 구비된 샘플을 원심 분리기 모듈로 이동시키고, 원심 분리기 모듈 및 볼텍싱 모듈을 제어하여 이동된 샘플을 느리게 회전시켜 볼텍싱을 수행할 수 있다. Next, the pipette control unit 120 controls the operation of the robot pipette to move the sample provided in the first microtube to the centrifuge module, and controls the centrifuge module and the vortexing module to rotate the moved sample slowly. Texing can be done.
다음으로, 피펫 제어부(120)는 로봇 피펫의 동작을 제어하여 볼텍싱된 샘플을 제11 마이크로 튜브로 이동시킬 수 있으며, 온도 조절 모듈을 제어하여 제11 마이크로 튜브로 이동된 샘플을 10분 동안 65℃의 온도에서 인큐베이트(incubate)할 수 있다. Next, the pipette controller 120 may control the operation of the robot pipette to move the vortexed sample to the eleventh microtube, and control the temperature control module to move the sample moved to the eleventh microtube 65 for 10 minutes. It can be incubated at a temperature of °C.
다음으로, 피펫 제어부(120)는 로봇 피펫의 동작을 제어하여 인큐베이트된 샘플을 원심 분리기 모듈로 이동시키고, 로봇 피펫, 원심 분리기 모듈 및 온도 조절 모듈을 제어하여 이동된 샘플에 대한 냉각을 수행한 후, 410ul의 포타슴아세테이트를 담고 느리게 섞은 후에 13,200 rpm으로 15분 동안 원심 분리 동작을 수행할 수 있다. Next, the pipette control unit 120 controls the operation of the robot pipette to move the incubated sample to the centrifuge module, and controls the robot pipette, the centrifuge module, and the temperature control module to cool the moved sample. After that, after containing 410ul of portamacetate and mixing slowly, centrifugation operation can be performed at 13,200 rpm for 15 minutes.
다음으로, 피펫 제어부(120)는 로봇 피펫의 동작을 제어하여 원심 분리된 샘플 중 상측액 1ml만을 흡입하여 다른 마이크로 튜브로 이동시키고, 로봇 피펫 및 온도 조절 모듈의 동작을 제어하여 이동된 샘플에 540ul의 차가운 아이소프로판올(isopropanol)을 넣고 20분간 냉각 상태에서 인큐베이팅할 수 있다(이하, 제1 과정).Next, the pipette control unit 120 controls the operation of the robot pipette to suck only 1ml of the supernatant from the centrifuged sample and move it to another microtube, and controls the operation of the robot pipette and the temperature control module to add 540ul to the moved sample. of cold isopropanol may be added and incubated in a cooled state for 20 minutes (hereinafter, the first process).
다음으로, 피펫 제어부(120)는 로봇 피펫, 원심 분리기 모듈 및 온도 조절 모듈의 동작을 제어하여 인큐베이팅된 샘플 10,200rpm으로 10분간 원심 분리 동작을 수행한 후 상층액을 제거하고 500ul 에탄올을 넣고 건조시켜 세정(washing)할 수 있다(이하, 제2 과정).Next, the pipette control unit 120 controls the operation of the robot pipette, the centrifuge module, and the temperature control module to perform a centrifugation operation at 10,200 rpm for the incubated sample for 10 minutes, then removes the supernatant, put 500ul ethanol, and dried It can be washed (hereinafter, the second process).
다음으로, 피펫 제어부(120)는 로봇 피펫 및 온도 조절 모듈의 동작을 제어하여 세정된 샘플에 600ul의 TE를 넣고 리서스펜딩(resuspending)한 후 60ul의 3M 아세트산 나트륨, 360ul의 차가운 아이소프로판올을 넣은 후 20분간 인큐베이팅할 수 있다(이하, 제3 과정). Next, the pipette control unit 120 controls the operation of the robot pipette and the temperature control module to put 600ul of TE in the washed sample and suspending (resuspending), and then 60ul of 3M sodium acetate and 360ul of cold isopropanol. After that, it can be incubated for 20 minutes (hereinafter, the third process).
다음으로, 피펫 제어부(120)는 로봇 피펫, 원심 분리기 모듈 및 온도 조절 모듈의 동작을 제어하여 제1 내지 제3 과정을 9회 내지 11회 반복 수행할 수 있다. Next, the pipette controller 120 may control the operation of the robot pipette, the centrifuge module, and the temperature control module to repeat the first to third processes 9 to 11 times.
마지막으로, 피펫 제어부(120)는 로봇 피펫 및 원심 분리기 모듈의 동작을 제어하여 제1 내지 제3 반복 과정이 반복 수행된 샘플에 TE를 넣고 리서스펜딩하여 자동 실험을 완료할 수 있다. Finally, the pipette controller 120 may control the operation of the robot pipette and the centrifuge module to put TE into the sample in which the first to third iterations have been repeatedly performed, and suspend the TE to complete the automatic experiment.
일측에 따르면, 피펫 제어부(120)는 제1 감지수단에 기초하여 타겟 샘플의 위치 및 타겟 샘플의 분주 위치를 식별할 수 있다. According to one side, the pipette control unit 120 may identify the position of the target sample and the dispensing position of the target sample based on the first detection means.
예를 들면, 피펫 제어부(120)는 제1 카메라를 통해 식별되는 마이크로 튜브의 형상 및 색상에 기초하여 위치를 식별할 수 있으며, 제1 센서를 통해 마이크로 튜브 각각에 구비된 태그를 인식하여 위치를 식별할 수도 있다. For example, the pipette controller 120 may identify a location based on the shape and color of the micro tube identified through the first camera, and recognize the tag provided in each micro tube through the first sensor to determine the location. can also be identified.
일측에 따르면, 피펫 제어부(120)는 수신된 실험 프로그램 및 제1 감지수단에 기초하여 확장 모듈에 구비된 피펫 팁 장착 모듈에 대응되는 위치로 이동한 후, 피펫 팁 장착 모듈에 구비된 적어도 하나의 피펫 팁을 장착하도록 로봇 피펫의 동작을 제어할 수 있다. According to one side, the pipette control unit 120 moves to a position corresponding to the pipette tip mounting module provided in the extension module based on the received experimental program and the first detection means, and then moves to a position corresponding to the pipette tip mounting module provided in the extension module. The motion of the robotic pipette can be controlled to mount the pipette tip.
또한, 피펫 제어부(120)는 수신된 실험 프로그램 및 제1 감지수단에 기초하여 확장 모듈에 구비된 피펫 팁 제거 모듈에 대응되는 위치로 이동한 후, 피펫 팁 제거 모듈에 대응되는 위치에서 장착된 피펫 팁을 제거하도록 로봇 피펫의 동작을 제어할 수도 있다. In addition, the pipette control unit 120 moves to a position corresponding to the pipette tip removal module provided in the expansion module based on the received experimental program and the first detection means, and then moves the pipette mounted at a position corresponding to the pipette tip removal module. It is also possible to control the motion of the robotic pipette to remove the tip.
즉, 피펫 제어부(120)는 실험 프로세스에 따라 피펫 팁을 자동으로 장착하거나 제거할 수 있다. That is, the pipette control unit 120 may automatically mount or remove the pipette tip according to an experimental process.
일측에 따르면, 피펫 제어부(120)는 제1 감지수단에 기초하여 로봇 피펫의 흡입 및 분주 동작을 제어할 수 있다. According to one side, the pipette controller 120 may control the suction and dispensing operations of the robot pipette based on the first sensing means.
예를 들면, 피펫 제어부(120)는 제1 센서를 이용하여 로봇 피펫이 흡입하는 샘플의 용량을 모니터링할 수 있으며, 모니터링 결과에 따라 흡입 동작을 실시간으로 제어하여 보다 정확하게 흡입 동작을 제어할 수 있다. For example, the pipette control unit 120 may monitor the volume of a sample sucked by the robot pipette using the first sensor, and may control the suction operation in real time according to the monitoring result to more accurately control the suction operation. .
또한, 피펫 제어부(120)는 제1 센서 및 제1 카메라를 통해 분주 위치를 정확히 식별한 후, 식별된 위치 상에서 샘플이 분주되도록 제어하여 보다 정확하게 분주 동작을 제어할 수 있다. In addition, the pipette controller 120 may accurately control the dispensing operation by accurately identifying the dispensing position through the first sensor and the first camera, and then controlling the sample to be dispensed on the identified position.
일측에 따르면, 피펫 제어부(120)는 실험 프로세스에 따라 분주 동작이 자동으로 제어할 수 있다. 다시 말해, 피펫 제어부(120)는 버튼과 같은 수동 입력수단이 아니라 실험 프로세스에 따른 소프트웨어를 통해 자동으로 분주 동작을 제어할 수 있으며, 이를 통해 사용자 조작없이 소프트웨어에 의해 피펫을 목적지까지 용이하게 이동시킬 수 있어 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다. According to one side, the pipette control unit 120 may automatically control the dispensing operation according to the experimental process. In other words, the pipette control unit 120 can automatically control the dispensing operation through software according to the experimental process, rather than a manual input means such as a button. This can improve user convenience.
일실시예에 따른 결과 데이터 수집부(130)는 로봇 피펫을 이용한 흡입 및 분주 동작에 따른 실험 결과 데이터를 수집할 수 있다. The result data collection unit 130 according to an embodiment may collect experimental result data according to suction and dispensing operations using a robot pipette.
일측에 따르면, 결과 데이터 수집부(130)는 제1 감지수단 및 제2 감지수단 중 적어도 하나의 감지수단에 기초하여 로봇 피펫을 통해 분주 동작이 수행된 타겟 샘플에 대한 실험 결과 데이터를 수집할 수 있다. According to one side, the result data collection unit 130 may collect experimental result data for a target sample on which a dispensing operation is performed through a robot pipette based on at least one detection means among the first detection means and the second detection means. have.
예를 들면, 결과 데이터 수집부(130)는 제1 카메라, 제2 카메라 및 현미경 중 적어도 하나를 이용하여 분주 동작이 수행된 타겟 샘플의 형상, 치수 및 색상 중 적어도 하나에 대한 실험 결과 데이터를 수집할 수 있다. For example, the result data collection unit 130 collects experimental result data for at least one of the shape, dimension, and color of the target sample on which the dispensing operation is performed using at least one of the first camera, the second camera, and the microscope. can do.
또한, 결과 데이터 수집부(130)는 제1 센서 및 제2 센서 중 적어도 하나의 센서를 이용하여 분주 동작이 수행된 타겟 샘플에 대한 온도, 흡광도, 투과도 및 반사율 중 적어도 하나에 대한 실험 결과 데이터를 수집할 수 있다. In addition, the result data collection unit 130 uses at least one of the first sensor and the second sensor to obtain experimental result data for at least one of temperature, absorbance, transmittance, and reflectance for the target sample on which the dispensing operation is performed. can be collected
한편, 결과 데이터 수집부(130)는 수집된 실험 결과 데이터를 사용자 입력에 따라 기설정된 표 형식 및 그래프 형식 중 적어도 하나의 형식으로 가공하고, 가공된 실험 결과 데이터를 디스플레이 및 기설정된 사용자 단말 중 적어도 하나에 제공할 수 있다. Meanwhile, the result data collection unit 130 processes the collected experimental result data in at least one of a table format and a graph format preset according to a user input, and displays the processed test result data in at least one of a display and a preset user terminal. can be provided in one.
다시 말해, 결과 데이터 수집부(130)는 수집된 실험 결과 데이터를 사용자 입력에 따라 기설정된 형식으로 분류/정리할 수 있으며, 분류/정리된 실험 결과 데이터를 사용자에게 제공할 수 있다. In other words, the result data collection unit 130 may classify/organize the collected experimental result data in a preset format according to a user input, and may provide the classified/organized experimental result data to the user.
예를 들면, 결과 데이터 수집부(130)는 전기영동 실험이 종료되면, 전기영동의 실험 결과를 카메라로 촬영한 후, 촬영된 이미지에서 객체 검출(object detection)을 수행하여 DNA 파편의 위치를 판단할 수 있으며, 판단 결과에 기초하여 DNA의 질량을 판단하고 이를 그래프로 시각화할 수 있다.For example, when the electrophoresis experiment is finished, the result data collection unit 130 determines the location of the DNA fragment by photographing the result of the electrophoresis experiment with a camera, and then performing object detection on the photographed image. It is possible to determine the mass of DNA based on the judgment result and visualize it as a graph.
도 2는 일실시예에 따른 실험 자동화 장치의 구현예를 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining an implementation example of an experiment automation apparatus according to an embodiment.
도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 실험 자동화 장치(200)는 메인 보드(210)와, 메인 보드(210) 상에 배치되는 확장 모듈(220) 및 확장 모듈(220)에 대응되는 실험 프로그램에 기초하여 자동으로 실험을 수행하는 로봇 피펫(230)을 포함할 수 있으며, 여기서 메인 보드(210)는 도 1을 통해 설명한 프로그램 수신부, 피펫 제어부 및 결과 데이터 수집부를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , an experiment automation apparatus 200 according to an embodiment includes a main board 210 , an extension module 220 disposed on the main board 210 , and an experiment program corresponding to the extension module 220 . It may include a robot pipette 230 that automatically performs an experiment based on , wherein the main board 210 may include the program receiving unit, pipette control unit, and result data collection unit described with reference to FIG. 1 .
확장 모듈(220)은 생명과학 및 화학 실험에 쓰이는 장치가 구비되는 모듈로, 사용자에 의해 메인 보드 상에 자유롭게 배치될 수 있다. The expansion module 220 is a module equipped with devices used for life science and chemical experiments, and may be freely disposed on the main board by a user.
일측에 따르면, 실험 자동화 장치(200)는 로봇 피펫(230)을 x축 방향으로 이동 시키는 x축 구동부(241), 로봇 피펫(230)을 y축 방향으로 이동 시키는 y축 구동부(242) 및 로봇 피펫을 z축 방향으로 이동 시키는 z축 구동부(243)를 포함하는 피펫 구동부를 더 포함할 수 있다. According to one side, the experiment automation apparatus 200 includes an x-axis driving unit 241 that moves the robot pipette 230 in the x-axis direction, a y-axis driving unit 242 that moves the robot pipette 230 in the y-axis direction, and a robot. The pipette driver may further include a z-axis driver 243 that moves the pipette in the z-axis direction.
메인 보드에 구비되는 피펫 제어부는 실험 프로그램에 포함된 실험 프로세스에 따라 피펫 구동부의 x축 구동부(241), y축 구동부(242) 및 z축 구동부(243)를 제어하여 로봇 피펫(230)의 동작을 제어할 수 있다. The pipette control unit provided on the main board controls the x-axis driving unit 241, y-axis driving unit 242, and z-axis driving unit 243 of the pipette driving unit according to the experimental process included in the experimental program to operate the robot pipette 230. can be controlled.
구체적으로, 피펫 제어부는 x축 구동부(241) 및 y축 구동부(242)를 제어하여 로봇 피펫(230)을 확장 모듈(220) 상에서 원하는 위치로 이동시킬 수 있으며, z축 구동부(243)를 제어하여 특정 위치로 이동된 로봇 피펫(230)를 통해 샘플을 흡입 및 방출할 수 있다. Specifically, the pipette control unit may control the x-axis driving unit 241 and the y-axis driving unit 242 to move the robot pipette 230 to a desired position on the expansion module 220 , and control the z-axis driving unit 243 . Thus, the sample can be sucked and discharged through the robot pipette 230 moved to a specific position.
일측에 따르면, 피펫 제어부는 카메라 및 스위치 제어 동작을 통해 피펫 구동부의 x축 구동부(241), y축 구동부(242) 및 z축 구동부(243)를 제어하여 로봇 피펫(230)의 동작을 제어할 수 있다.According to one side, the pipette control unit controls the operation of the robot pipette 230 by controlling the x-axis driving unit 241, the y-axis driving unit 242, and the z-axis driving unit 243 of the pipette driving unit through camera and switch control operations. can
구체적으로, 피펫 제어부는 사전에 구비된 스위치를 통해 스위치가 눌리는 상태를 인식하여 로봇 피펫(230)의 초기 위치를 확인할 수 있고, 회전하는 시간과 방향을 통해 로봇 피펫(230)이 초기 위치에서 얼마나 이동했는지 확인할 수 있으며, 이는 리니어 액츄에이터(linear actuator)를 띌 수 있다. Specifically, the pipette control unit can identify the initial position of the robot pipette 230 by recognizing the state in which the switch is pressed through a switch provided in advance, and how much the robot pipette 230 moves from the initial position through the rotation time and direction. It can be checked whether it has moved, which can be a linear actuator.
일측에 따르면, 피펫 제어부는 적외선 기반의 거리측정을 통해 로봇 피펫(230)의 동작을 제어할 수도 있다.According to one side, the pipette controller may control the operation of the robot pipette 230 through infrared-based distance measurement.
도 3은 일실시예에 따른 실험 자동화 장치의 동작방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a method of operating an experiment automation apparatus according to an embodiment.
다시 말해, 도 3은 도 1 내지 도 2를 통해 설명한 일실시예에 따른 실험 자동화 장치의 동작방법을 설명하기 위한 도면으로, 이하에서 도 3을 통해 설명하는 내용 중 도 1 내지 도 2를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다. In other words, FIG. 3 is a view for explaining an operation method of an experiment automation apparatus according to an embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2 , and among the contents described with reference to FIG. 3 below, FIG. 1 and FIG. 2 . A description that overlaps with the content will be omitted.
도 3을 참조하면, 310 단계에서 일실시예에 따른 실험 자동화 장치의 동작방법은 메인 보드 상에 확장 모듈을 배치할 수 있다. Referring to FIG. 3 , in operation 310 , an expansion module may be disposed on a main board in the method of operating an experiment automation apparatus according to an embodiment.
예를 들면, 메인 보드 및 확장 모듈 중 적어도 하나는 제2 센서, 제2 카메라 및 현미경 중 적어도 하나의 제2 감지수단을 포함할 수 있다. For example, at least one of the main board and the expansion module may include a second sensing means of at least one of a second sensor, a second camera, and a microscope.
또한, 확장 모듈은 타겟 샘플이 구비되는 컨테이너 모듈, 피펫 팁 장착 모듈, 피펫 팁 수거 모듈, 전류 공급 모듈, 원심 분리기 모듈, 온도 조절 모듈 및 볼텍싱(voltexing) 모듈 중 적어도 하나의 실험 모듈을 포함할 수 있다. In addition, the expansion module may include at least one experimental module among a container module equipped with a target sample, a pipette tip mounting module, a pipette tip collection module, a current supply module, a centrifuge module, a temperature control module, and a vortexing module. can
다음으로, 320 단계에서 일실시예에 따른 실험 자동화 장치의 동작방법은 프로그램 수신부에서 메인 보드 상에 배치된 확장 모듈에 대응되는 실험 프로그램을 수신할 수 있다. Next, in step 320 , in the method of operating an experiment automation apparatus according to an embodiment, the program receiving unit may receive an experiment program corresponding to the extension module disposed on the main board.
예를 들면, 실험 프로그램은 실험 모듈의 종류 정보, 실험 모듈의 위치 정보, 실험 프로세스 정보 및 실험의 결과를 통해 수집되는 실험 데이터 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함할 수 있다. For example, the experiment program may include at least one of information about the type of the experiment module, location information of the experiment module, experiment process information, and experiment data information collected through the results of the experiment.
일측에 따르면, 320 단계에서 일실시예에 따른 실험 자동화 장치의 동작방법은 프로그램 수신부에서 제2 감지수단에 기초하여 메인 모드 상에서의 확장 모듈의 배치 상태를 모니터링할 수 있다. According to one side, in step 320 , in the operating method of the experiment automation apparatus according to an embodiment, the program receiving unit may monitor the arrangement state of the extension module in the main mode based on the second sensing means.
다음으로, 330 단계에서 일실시예에 따른 자동화 장치의 동작방법은 피펫 제어부에서 수신된 실험 프로그램에 기초한 로봇 피펫의 동작 제어를 통해, 확장 모듈 내에 구비된 적어도 하나의 타겟 샘플에 대한 흡입 및 분주 동작을 수행할 수 있다. Next, in step 330, the operation method of the automated device according to an embodiment performs suction and dispensing operations for at least one target sample provided in the expansion module through operation control of the robot pipette based on the experimental program received from the pipette controller. can be performed.
예를 들면, 로봇 피펫은 제1 센서 및 제1 카메라 중 적어도 하나의 제1 감지수단을 포함할 수 있다. For example, the robotic pipette may include a first sensing means of at least one of a first sensor and a first camera.
일측에 따르면, 330 단계에서 일실시예에 따른 자동화 장치의 동작방법은 피펫 제어부에서 제1 감지수단에 기초하여 타겟 샘플의 위치 및 타겟 샘플의 분주 위치를 식별할 수 있다. According to one side, in step 330 , in the operating method of the automated apparatus according to an embodiment, the pipette control unit may identify the position of the target sample and the dispensing position of the target sample based on the first sensing means.
일측에 따르면, 330 단계에서 일실시예에 따른 자동화 장치의 동작방법은 피펫 제어부에서 수신된 실험 프로그램 및 제1 감지수단에 기초하여 확장 모듈에 구비된 피펫 팁 장착 모듈에 대응되는 위치로 이동한 후, 피펫 팁 장착 모듈에 구비된 적어도 하나의 피펫 팁을 장착하도록 로봇 피펫의 동작을 제어할 수 있다.According to one side, in step 330, the operation method of the automated device according to an embodiment moves to a position corresponding to the pipette tip mounting module provided in the extension module based on the first detection means and the experimental program received from the pipette control unit. , to control the operation of the robot pipette to mount at least one pipette tip provided in the pipette tip mounting module.
또한, 330 단계에서 일실시예에 따른 자동화 장치의 동작방법은 피펫 제어부에서 수신된 실험 프로그램 및 제1 감지수단에 기초하여 확장 모듈에 구비된 피펫 팁 제거 모듈에 대응되는 위치로 이동한 후, 피펫 팁 제거 모듈에 대응되는 위치에서 장착된 피펫 팁을 제거하도록 로봇 피펫의 동작을 제어할 수 있다. In addition, in step 330, in the operating method of the automated device according to an embodiment, the pipette moves to a position corresponding to the pipette tip removal module provided in the expansion module based on the experimental program and the first detection means received from the pipette control unit, and then the pipette The operation of the robot pipette may be controlled to remove the mounted pipette tip at a position corresponding to the tip removal module.
다음으로, 340 단계에서 일실시예에 따른 자동화 장치의 동작방법은 결과 데이터 수집부에서 흡입 및 분주 동작에 따른 실험 결과 데이터를 수집할 수 있다. Next, in step 340, the operation method of the automated device according to an embodiment may collect experimental result data according to the suction and dispensing operation in the result data collection unit.
일측에 따르면, 340 단계에서 일실시예에 따른 자동화 장치의 동작방법은 결과 데이터 수집부에서 제1 감지수단 및 제2 감지수단 중 적어도 하나의 감지수단에 기초하여 분주 동작이 수행된 타겟 샘플에 대한 실험 결과 데이터를 수집할 수 있다.According to one side, in step 340, the operation method of the automated device according to an embodiment of the result data collection unit on the basis of the at least one detection means of the first detection means and the second detection means for the target sample on which the dispensing operation is performed. Experimental results data can be collected.
결국, 본 발명을 이용하면, 입력된 실험 프로그램에 따라 피펫을 이용한 생명과학 및 화학 실험을 자동으로 수행할 수 있다. After all, by using the present invention, life science and chemical experiments using a pipette can be automatically performed according to an input experiment program.
또한, 본 발명을 이용하면, 수행된 실험에 따른 결과 데이터를 자동으로 수집 및 정리하여 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, by using the present invention, it is possible to automatically collect and organize result data according to the performed experiment and provide it to the user.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들면, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 장치, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with reference to the limited drawings as described above, various modifications and variations are possible by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components, such as devices, structures, devices, circuits, etc., are combined or combined in a different form than the described methods, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (11)

  1. 메인 보드 상에 배치된 확장 모듈에 대응되는 실험 프로그램을 수신하는 프로그램 수신부; a program receiver configured to receive an experiment program corresponding to the expansion module disposed on the main board;
    상기 수신된 실험 프로그램에 기초한 상기 로봇 피펫의 동작 제어를 통해, 상기 확장 모듈 내에 구비된 적어도 하나의 타겟 샘플에 대한 흡입 및 분주 동작을 수행하는 피펫 제어부 및 a pipette control unit for performing suction and dispensing operations for at least one target sample provided in the expansion module through operation control of the robot pipette based on the received experimental program;
    상기 흡입 및 분주 동작에 따른 실험 결과 데이터를 수집하는 결과 데이터 수집부Result data collection unit for collecting experimental result data according to the suction and dispensing operation
    를 포함하는 실험 자동화 장치.Experimental automation device comprising a.
  2. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 확장 모듈은, The extension module is
    상기 타겟 샘플이 구비되는 컨테이너 모듈, 피펫 팁 장착 모듈, 피펫 팁 수거 모듈, 전류 공급 모듈, 원심 분리기 모듈, 온도 조절 모듈 및 볼텍싱(voltexing) 모듈 중 적어도 하나의 실험 모듈을 포함하는 At least one experimental module of a container module in which the target sample is provided, a pipette tip mounting module, a pipette tip collection module, a current supply module, a centrifuge module, a temperature control module, and a vortexing module
    실험 자동화 장치.Experimental automation device.
  3. 제2항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 실험 프로그램은, The experimental program is
    상기 실험 모듈의 종류 정보, 상기 실험 모듈의 위치 정보, 실험 프로세스 정보 및 실험의 결과를 통해 수집되는 실험 데이터 정보 중 적어도 하나의 정보를 포함하는At least one of information on the type of the experiment module, location information of the experiment module, experiment process information, and experiment data information collected through the results of the experiment
    실험 자동화 장치.Experimental automation device.
  4. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 로봇 피펫은, The robot pipette,
    제1 센서 및 제1 카메라 중 적어도 하나의 제1 감지수단을 포함하고, Comprising a first sensing means of at least one of the first sensor and the first camera,
    상기 피펫 제어부는, The pipette control unit,
    상기 제1 감지수단에 기초하여 상기 타겟 샘플의 위치 및 상기 타겟 샘플의 분주 위치를 식별하는Identifying the position of the target sample and the dispensing position of the target sample based on the first detection means
    실험 자동화 장치.Experimental automation device.
  5. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 피펫 제어부는, The pipette control unit comprises:
    상기 수신된 실험 프로그램 및 상기 제1 감지수단에 기초하여 상기 확장 모듈에 구비된 피펫 팁 장착 모듈에 대응되는 위치로 이동한 후, 상기 피펫 팁 장착 모듈에 구비된 적어도 하나의 피펫 팁을 장착하도록 상기 로봇 피펫의 동작을 제어하는After moving to a position corresponding to the pipette tip mounting module provided in the extension module based on the received experimental program and the first detection means, at least one pipette tip provided in the pipette tip mounting module is mounted. to control the movement of the robot pipette
    실험 자동화 장치.Experimental automation device.
  6. 제5항에 있어서, 6. The method of claim 5,
    상기 피펫 제어부는, The pipette control unit comprises:
    상기 수신된 실험 프로그램 및 상기 제1 감지수단에 기초하여 상기 확장 모듈에 구비된 피펫 팁 제거 모듈에 대응되는 위치로 이동한 후, 피펫 팁 제거 모듈에 대응되는 위치에서 장착된 피펫 팁을 제거하도록 상기 로봇 피펫의 동작을 제어하는 After moving to a position corresponding to the pipette tip removal module provided in the expansion module based on the received experimental program and the first detection means, the mounted pipette tip is removed from the position corresponding to the pipette tip removal module. to control the movement of the robot pipette
    실험 자동화 장치.Experimental automation device.
  7. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 로봇 피펫을 x축 방향으로 이동 시키는 x축 구동부, 상기 로봇 피펫을 y축 방향으로 이동 시키는 y축 구동부 및 상기 로봇 피펫을 z축 방향으로 이동 시키는 z축 구동부를 포함하는 피펫 구동부A pipette driving unit comprising an x-axis driving unit for moving the robot pipette in the x-axis direction, a y-axis driving unit for moving the robot pipette in the y-axis direction, and a z-axis driving unit for moving the robot pipette in the z-axis direction.
    를 더 포함하고, further comprising,
    상기 피펫 제어부는, The pipette control unit comprises:
    상기 수신된 실험 프로그램에 기초한 상기 피펫 구동부의 제어를 통해 상기 로봇 피펫의 동작을 제어하는 Controlling the operation of the robot pipette through the control of the pipette driver based on the received experimental program
    실험 자동화 장치.Experimental automation device.
  8. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 메인 보드 및 상기 확장 모듈 중 적어도 하나는, At least one of the main board and the expansion module,
    제2 센서, 제2 카메라 및 현미경 중 적어도 하나의 제2 감지수단을 포함하고, a second sensor, a second camera, and a second sensing means of at least one of a microscope,
    상기 결과 데이터 수집부는, The result data collection unit,
    상기 제1 감지수단 및 상기 제2 감지수단 중 적어도 하나의 감지수단에 기초하여 상기 분주 동작이 수행된 타겟 샘플에 대한 상기 실험 결과 데이터를 수집하는collecting the experimental result data for the target sample on which the dispensing operation is performed based on at least one of the first detecting means and the second detecting means
    실험 자동화 장치.Experimental automation device.
  9. 제8항에 있어서, 9. The method of claim 8,
    상기 프로그램 수신부는, The program receiving unit,
    상기 제2 감지수단에 기초하여 상기 메인 모드 상에서의 상기 확장 모듈의 배치 상태를 모니터링하는 monitoring the arrangement state of the expansion module in the main mode based on the second sensing means
    실험 자동화 장치.Experimental automation device.
  10. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 결과 데이터 수집부는, The result data collection unit,
    상기 수집된 실험 결과 데이터를 사용자 입력에 따라 기설정된 표 형식 및 그래프 형식 중 적어도 하나의 형식으로 가공하고, 상기 가공된 실험 결과 데이터를 디스플레이 및 기설정된 사용자 단말 중 적어도 하나에 제공하는Processing the collected experimental result data into at least one format of a table format and a graph format preset according to a user input, and providing the processed test result data to at least one of a display and a preset user terminal
    실험 자동화 장치.Experimental automation device.
  11. 프로그램 수신부에서, 메인 보드 상에 배치된 확장 모듈에 대응되는 실험 프로그램을 수신하는 단계; receiving, at the program receiving unit, an experiment program corresponding to an extension module disposed on the main board;
    피펫 제어부에서, 상기 수신된 실험 프로그램에 기초한 상기 로봇 피펫의 동작 제어를 통해, 상기 확장 모듈 내에 구비된 적어도 하나의 타겟 샘플에 대한 흡입 및 분주 동작을 수행하는 단계 및 performing, in the pipette control unit, suction and dispensing operations for at least one target sample provided in the expansion module, through operation control of the robot pipette based on the received experimental program;
    결과 데이터 수집부에서, 상기 흡입 및 분주 동작에 따른 실험 결과 데이터를 수집하는 단계In the result data collection unit, collecting experimental result data according to the suction and dispensing operation
    를 포함하는 실험 자동화 장치의 동작방법.An operating method of an experiment automation device comprising a.
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