KR20110081718A

KR20110081718A - 생물학적 물질 자동정제장치

Info

Publication number: KR20110081718A
Application number: KR1020100002021A
Authority: KR
Inventors: 박한오; 김종갑
Original assignee: (주)바이오니아
Priority date: 2010-01-08
Filing date: 2010-01-08
Publication date: 2011-07-14
Anticipated expiration: 2030-01-08
Also published as: KR101307978B1

Abstract

본 발명은 다수의 생물학적 시료로부터 타겟물질을 분리하는 자동정제장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피펫블럭의 전후방향 이동시 다수의 피펫으로부터 용액이 부적절하게 낙하되어 멀티 웰 플레이트 키트의 다수개의 단위 웰에 유입되는 것을 방지할 수 있는 생물학적 물질 자동정제장치에 관한 것이다.

Description

생물학적 물질 자동정제장치{automatic purification apparatus for biological sample preparation}

생물학적 시료로부터 핵산, 단백질등을 분리하는 방법은 다양한 방법들이 개발되어 왔다. 침전법, 액상추출법, 전기영동, 크로마토그래피 등이 전통적으로 많이 사용되어 왔으며 이러한 조작을 좀 더 간단히 하기위해 고상추출법이 개발되어 왔다. 이 고상추출법은 선택성을 가지는 고체를 이용하거나 또는 고도의 선택성을 가지는 리간드를 고체상에 붙여 제조된 고체입자들을 이용하는 방법이다. 이 방법은 먼저 타겟물질이 선택적으로 부착되는 용액에 생물학적 시료를 녹인 후 타겟물질을 고체상에 부착시키고 고체를 용액에서 분리시키고 고체상에 남아 있는 잔여 액체를 세척하여 다른 불순물을 제거한 후 원하는 타겟물질이 떨어지는 용액으로 다시 떼어내는 원리이다. 고상추출법은 칼럼에 고체입자들을 충진 하거나 필터용막을 칼럼에 충진하여 사용해 왔다. 이 경우 부착용량을 늘리기 위해 넓은 표면적을 가지는 미세한 입자나 시료가 적은 경우 필터형태의 막을 사용한다. 그런데 이러한 미세입자로 충진 하거나 필터형태의 막을 사용하면 미세한 공극사이로 용액이 아주 천천히 흐르는 문제점이 있다. 그래서 용액을 빠르게 흘려주기 위해 원심분리기를 이용해 중력값을 늘려주거나 가압이나 진공을 걸어 압력차를 주는 방식을 사용하고 있다. 또한, 표면적이 넓은 미세한 자성입자들을 이용하여, 용액의 서스펜션 상태에서 빠르게 생화학 물질들을 부착시키고 자기장을 가해 타겟 물질이 부착된 자성입자들을 응집시킨 다음, 용액을 제거하여 주는 방법 및 장비들이 개발되고 있다.

이처럼, 생물학적 시료로부터 핵산, 단백질 등을 분리하는 방법을 자동화하기 위해 다양한 기술들이 개발되고 있으며, 이들 중에서 피펫을 이용하여 자동화한 방법이 일반적으로 널리 사용되고 있다.

랩시스템사에서는 미국특허 5,647,994 (우선권 1993년 6월 21일)에서와 같이 일회용 피펫 형태를 이용한 자성입자를 분리하는 여러 가지 방법에 대해 기술을 하고 있다. 이 방법은 미국특허 5,702,950이나 미국특허 6,187,270과 같이 피펫에 자성입자를 응집시키는 방법에 관한 앞선 선행기술이다. 구성요소는 하나의 관형으로서 직렬로 제트채널에 연결되어 있고 제트채널은 관의 끝의 흐름 출입구로 정의되며 분리챔버보다 작은 직경을 가지는 것; 자성요소로서 첫 번째 위치는 분리벽의 바깥쪽에 인접한 곳이고 두 번째 위치는 분리챔버 범위 안에 있는 것으로 첫 번째 위치에 있을 때는 자기장의 영향으로 자성입자들을 수집할 수 있는 위치이고 두 번째 위치에 있을 경우는 자성입자들을 더 이상 붙잡아 둘 수 없는 것으로 정렬이 된 것; 관형은 실린더 모양의 분리챔버와 직렬로 연결된 2번째 부분인데 분리챔버는 제트채널과 떨어져 있고 실린저 채널은 이동가능한 피스톤이 장착되어 분리챔버로 액체를 빨아올리고 밀어낼 수 있는 구조로 된 것으로 구성되어 있다.

프레시즌시스템사이언스사의 방법(미국특허 5,702,950 및 6,231,814)도 피펫에 자성입자를 붙이는 방법으로 기본적으로 원리는 미국특허 5,647,994 와 같다. 다른 점은 자석을 피펫의 한 방향에서 붙였다 떼였다 하여서 팁의 한쪽 방향의 자기장을 제어하여 주는 방법이다. 이 특허의 청구항은 자성물질을 끌어당기고 풀어주는 조절 방법으로서 다음 단계로 구성된다. 용기로부터 자성입자를 포함하고 있는 액체를 흡입할 수 있고 액체를 배출할 수 있는 액체입구를 포함하는 액체흡입라인을 가지고 있는 피펫수단과, 피펫수단의 액체흡입라인의 외부표면에 맞게 부착이 가능한 자석몸체, 또는 자석몸체들을 제공하는 것; 피펫 수단이 끌어당기고 풀어주는 조절을 함에 있어 자성물질 함유용액을 흡입하고, 유지하는 것과 자석들의 자기장에 의해 액체흡입라인에 있는 자성물질들을 피펫수단의 안쪽벽에 끌어당기고 유지하는 것과 반대로 자석들에 의한 자기장을 방해함으로서 용액 흡입라인의 용액 내에 있는 자성물질을 풀어주는 그래서 자성물질과 용액이 같이 용액흡입구 밖으로 나오는 방법이다.

로슈다이아노스틱 사에서는 일회용 팁에 영구자석을 접근시켜 자성입자를 부착시켜 자성입자를 응집시켜 용액으로부터 분리하는 방법을 제시하였다.(USP 6,187,270) 이 장비는 펌프에 연결된 피펫, 자석, 그리고 피펫을 자석쪽이나 반대쪽으로 이송해 주기 위한 수단, 또는 자석을 피펫쪽과 반대방향으로 이송해 줄 수 있도록 구성되어 있다. 270 특허는 상기 발명과 유사한 발명으로 주요청구범위는 액체내의 마이크로자성입자들을 분리하는 수단으로서 다음과 같은 것으로 구성된 것이다. 1번 청구항은 액체내의 마이크로자성입자들을 분리하는 수단으로서, 마이크로자성입자를 함유하고 있는 액체를 내부에 가지고 있는 피펫으로서 피펫이 길이 방향으로 회전이 가능한 것; 피펫에 연결되어 있는 펌프; 피펫의 외부에 자기장을 가해줄 수 있게 위치할 수 있어서 마이크로자성입자들을 피펫의 내부벽면에 붙일수 있는 자석; 피펫과 자석이 서로 간의 방향으로 최소한 어느 하나가 움직일 수 있게 되어 있는 이동수단. 2번 청구항에서는 액체내의 마이크로자성입자들을 분리하는 수단으로서, 마이크로자성입자를 함유하고 있는 액체를 내부에 가지고 있는 피펫; 피펫에 연결되어 있는 펌프; 피펫의 외부에 자기장을 가해줄 수 있게 위치할 수 있어서 마이크로자성입자들을 피펫의 내부벽면에 붙일수 있는 자석; 피펫과 자석이 서로 간의 방향으로 최소한 어느 하나가 움직일 수 있게 되어 있는 이동수단. 단 이때 자석은 피펫의 길이 방향으로 움직일 수 있게 되어 있는 것으로서 1 번 항의 피펫의 회전이 없는 대신에 이동수단이 자석이 길이 방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 것을 청구하고 있다. 3번째 독립항도 이동수단이 자석과 피펫이 상대적으로 움직여서 마이크로자성입자를 응집 이탈 시키는 것을 제시하고 있다.

이러한 구조들은 모두 일회용 피펫을 이용하여 용액과 분리를 하고 다른 용액에 현탁시킬 수 있는 방법을 제시하고 있지만 가장 큰 한계점은 피펫으로부터 용액이 부적절하게 낙하되어 시료의 오염 가능성을 배제할 수 없다는 점이다.

본 발명은 피펫블럭의 전후방향 이동시 다수의 피펫으로부터 용액이 부적절하게 낙하되어 멀티 웰 플레이트 키트의 다수개의 단위 웰에 유입되는 것을 방지할 수 있는 생물학적 물질 자동정제장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 시료보관용 튜브에 보관된 시료와 진단키트용 튜브에 보관된 진단키트를 저온, 이를테면 3 ~ 5 ℃ 정도로 유지할 수 있는 생물학적 물질 자동정제장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 피펫블럭에 장착된 다수의 피펫이 상하방향으로 이동하면서 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 출입하는 경우 멀티 웰 플레이트 키트의 상방향 이탈이 방지될 수 있는 생물학적 물질 자동정제장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 피펫블럭에 장착된 다수의 피펫을 이용하여 시료보관용 튜브에 보관된 시료와 진단키트용 튜브에 보관된 진단키트를 자동으로 혼합할 수 있는 생물학적 물질 자동정제장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 다수의 생물학적 시료로부터 타겟물질을 분리하는 자동정제장치에 있어서, 다수의 피펫(141, 142)이 분리 가능하도록 적어도 2열로 장착되며, 상기 장착된 다수의 피펫(141, 142)에 각각 타켓물질을 포함하는 생물학적 시료를 흡입 및 토출시키기 위한 피펫블럭(100); 상기 피펫블럭(100)을 지지하는 고정몸체(200); 상기 피펫블럭(100)에 장착된 각 열의 피펫(141, 142)에 자기장을 인가 및 해제하기 위한 자기장인가부; 상기 고정몸체(200)에 설치되어 상기 피펫블럭(100)을 상하방향으로 이동시키는 피펫블럭 상하 이동수단; 상기 고정몸체(200)를 전후방향으로 이동시킴으로써 상기 피펫블럭(100)을 전후방향으로 이동시키는 피펫블럭 전후 이동수단; 상기 고정몸체(200)에 설치된 용액 받이대 이동수단에 의하여 전후방향으로 이동 가능하도록 설치되어 상기 피펫블럭(100)의 전후방향 이동시 상기 피펫블럭(100)에 장착된 다수의 피펫(141, 142) 하부에 위치하는 용액 받이대(510); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 다수의 생물학적 시료로부터 타겟물질을 분리하는 자동정제장치에 있어서, 다수의 피펫(141, 142)이 분리 가능하도록 적어도 2열로 장착되며, 상기 장착된 다수의 피펫(141, 142)에 각각 타켓물질을 포함하는 생물학적 시료를 흡입 및 토출시키기 위한 피펫블럭(100); 상기 피펫블럭(100)을 지지하는 고정몸체(200); 필터 카트리지에 의하여 용액을 제거하기 위한 가압 또는 진공수단; 상기 고정몸체(200)에 설치되어 상기 피펫블럭(100)을 상하방향으로 이동시키는 피펫블럭 상하 이동수단; 상기 고정몸체(200)를 전후방향으로 이동시킴으로써 상기 피펫블럭(100)을 전후방향으로 이동시키는 피펫블럭 전후 이동수단; 상기 고정몸체(200)에 설치된 용액 받이대 이동수단에 의하여 전후방향으로 이동 가능하도록 설치되어 상기 피펫블럭(100)의 전후방향 이동시 상기 피펫블럭(100)에 장착된 다수의 피펫(141, 142) 하부에 위치하는 용액 받이대(510); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 용액 받이대 이동수단은, 상기 고정몸체(200)에 회동 가능하게 장착되는 피니언(521); 상기 피니언(521)에 맞물려 상기 고정몸체(200)에 대하여 전후방향으로 이동 가능한 래크(531); 일측부에 상기 래크(531)가 부착되고 타측부에 상기 용액 받이대(510)가 부착되는 래크 지지대(533); 상기 래크 지지대(533)를 전후방향으로 안내하는 래크 지지대 안내수단; 을 포함할 수 있는데, 상기 래크 지지대 안내수단은, 상기 래크 지지대(533)가 전후방향으로 슬라이딩 가능하도록 상기 래크 지지대(533)에 형성된 래크 지지대 안내공(533-1)에 끼워지며 양측단이 상기 고정몸체(200)에 고정되는 래크 지지대 안내봉(535)을 포함할 수 있다.

본 발명은 상기 고정몸체(200) 하부에 위치하는 베이스 플레이트(400)를 포함하되, 상기 베이스 플레이트(400)에는 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420'), 상기 피펫블럭(100)에 적어도 2열로 장착되는 다수의 피펫(141, 142)이 삽착 수용되는 피펫랙(430), 정제된 시료를 보관하기 위한 다수의 시료보관용 튜브(442-1)가 적어도 2열로 삽착 수용되는 시료보관용 튜브랙(440) 및 상기 피펫블럭(100)에 장착된 다수의 피펫(141, 142)으로부터 버려지는 폐액을 수용하기 위한 폐액통(450)이 탑재될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 시료보관용 튜브랙(440)에는 진단키트용 튜브(442-3)가 적어도 2열로 삽착 수용되는 진단키트용 튜브 삽착공(440-3)가 형성될 수 있고, 상기 베이스 플레이트(400)에는 상기 시료보관용 튜브랙(440)을 냉각하기 위한 냉각블럭(441)이 탑재될 수 있고, 상기 냉각블럭(441) 내부에는 일측단이 냉각수 유입라인(441-1)에 연결되고 타측단이 냉각수 유출라인(441-2)에 연결되는 냉각수 라인이 설치될 수 있다.

본 발명은 상기 피벳블럭(100), 고정몸체(200), 피벳블럭 상하 이동수단, 피벳블럭 전후 이동수단 및 베이스 플레이트(400)가 수용되는 케이싱(300); 상기 케이싱(300)의 하판(302) 하면에 부착되는 송풍기(610); 상기 케이싱(300)의 하판(302)에 부착되는 상면이 방열판(621)으로 형성되며 상기 송풍기(610)에 의해 강제된 공기가 일측단으로 유입되고 타측단으로 유출되는 공기 안내통(620); 상기 방열판(621)의 상면 중 상기 케이싱(300)의 하판(302)에 형성된 관통부를 통하여 노출되는 부분에 탑재되는 히트 파이프(631); 상기 히트 파이프(631)에 탑재되는 펠티어 소자(633); 상기 펠티어 소자(633)에 탑재되는 냉각블럭(635); 상기 시료보관용 튜브랙(440)을 냉각하기 위하여 상기 베이스 플레이트(400)에 장착되며, 하면이 상기 냉각블럭(635)의 상면과 접촉하는 열전달블럭(637); 을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 공기 안내통(620) 내부에는 상기 송풍기(610)에 의하여 유입된 공기를 안내하기 위한 다수개의 일자형 안내판(623)이 상호 이격되어 설치될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 베이스 플레이트(400)는 플레이트 받침판(400-2)과, 상기 플레이트 받침판(400-1) 상면에 체결되며 상기 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')가 상기 플레이트 받침판(400-2)에 안착되도록 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h, 400-1h')이 형성되는 플레이트 본체(400-1)를 포함하되, 상기 플레이트 본체(400-1)의 하면에는 상기 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h)에 연통되는 탄성체 삽착홈(400-1G)이 형성되고, 상기 탄성체 삽착홈(400-1G)에는 상기 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h, 400-1h')에 안착되는 상기 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')의 측면에 탄성 접촉되는 이탈 방지 탄성체(400-1P)가 끼워질 수 있는데, 상기 이탈 방지 탄성체(400-1P)는 연성 재질로 된 봉 형상의 탄성체가 링 형상으로 변형되며 상기 탄성체 삽착홈(400-1G)에 끼워져 소정부위가 상기 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h, 400-1h')으로 돌출될 수 있다.

본 발명은 용액 받이대를 구비함으로써, 피펫블럭의 전후방향 이동시 다수의 피펫으로부터 용액이 부적절하게 낙하되어 멀티 웰 플레이트 키트의 다수개의 단위 웰에 유입되는 것이 방지된다.

본 발명은 냉각블럭을 구비함으로써 시료보관용 튜브랙이 냉각되어 시료보관용 튜브에 보관된 시료와 진단키트용 튜브에 보관된 진단키트를 3 ~ 5 ℃ 로 유지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 탄성체 삽착홈에 이탈 방지 탄성체가 끼워져 멀티 웰 플레이트 키트의 측면에 탄성 접촉하게 됨에 따라, 피펫블럭에 장착된 다수의 피펫이 상하방향으로 이동하면서 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 출입하는 경우 멀티 웰 플레이트 키트의 상방향 이탈이 방지되는 장점이 있다.

본 발명은 베이스 플레이트의 시료보관용 튜브랙에 진단키트용 튜브를 삽착함으로써, 피펫블럭에 장착된 다수의 피펫을 이용하여 시료보관용 튜브(442-1)에 보관된 시료와 진단키트용 튜브에 보관된 진단키트를 자동으로 혼합할 수 있는 장점이 있다.

도1은 본 발명의 일실시예의 피펫블럭의 개략도.
도2는 본 발명의 일실시예의 자기장 인가부의 개략도.
도3은 케이싱이 일부 제거된 본 발명의 일실시예의 개략도.
도4는 본 발명의 일실시예의 베이스 플레이트의 사시도.
도5는 본 발명의 일실시예의 베이스 플레이트의 사용 상태도.
도6은 도5의 고온반응용 튜브의 장착도.
도7은 본 발명의 일실시예의 베이스 플레이트가 케이싱에 인입되는 상태도.
도8은 본 발명의 일실시예의의 멀티웰 플레이트 키트의 사시도.
도9 내지 도12는 본 발명의 일실시예의 용액 받이대 및 용액 받이대 작동수단의 작동도.
도13은 본 발명의 일실시예의 베이스 플레이트에 시료보관용 튜브랙이 장착된 상태도.
도14는 본 발명의 일실시예의 베이스 플레이트에 냉각블럭이 장착된 상태도.
도15는 도14의 배면 사시도.
도16은 본 발명의 일실시예의 플레이트 본체의 배면 사시도.
도17은 본 발명의 다른 일실시예의 케이싱의 하판의 저면 사시도.
도18은 본 발명의 다른 일실시예의 펠티어 소자의 장착 상태도.
도19는 본 발명의 다른 일실시예의 냉각블럭의 장착 상태도.
도20은 본 발명의 다른 일실시예의 열전달블럭의 장착 상태도.
도21은 본 발명의 일실시예를 이용하여 혈액으로부터 DNA를 추출한 결과도.
도22는 본 발명의 일실시예를 이용하여 혈액으로부터 추출된 DNA를 이용한 중합효소 연쇄반응 결과도.

이하 도면을 참조하며 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 일실시예는 다수의 생물학적 시료로부터 타겟물질을 분리하는 생물학적 물질 자동정제장치에 관한 것이다. 이하, 생물학적 물질 자동정제장치 중 자성입자를 이용하여 다수의 생물학적 시료로부터 자성입자와 가역적으로 결합되는 타겟물질을 분리하는 장치에 관하여 설명하지만, 본 발명은 필터 카트리지에 의하여 용액을 제거하기 위한 가압 또는 진공수단을 구비하는 생물학적 물질 자동정제장치를 포함한다.

도1은 본 발명의 일실시예의 피펫블럭의 개략도를, 도2는 본 발명의 일실시예의 자기장 인가부의 개략도를, 도3은 케이싱이 일부 제거된 본 발명의 일실시예의 개략도를, 도4는 본 발명의 일실시예의 베이스 플레이트의 사시도를, 도5는 본 발명의 일실시예의 베이스 플레이트의 사용 상태도를, 도6은 도5의 고온반응용 튜브의 장착도를, 도7은 본 발명의 일실시예의 베이스 플레이트가 케이싱에 인입되는 상태도를, 도8은 본 발명의 일실시예의의 멀티웰 플레이트 키트의 사시도를, 도9 내지 도12는 본 발명의 일실시예의 용액 받이대 및 용액 받이대 작동수단의 작동도를, 도13은 본 발명의 일실시예의 베이스 플레이트에 시료보관용 튜브랙이 장착된 상태도를, 도14는 본 발명의 일실시예의 베이스 플레이트에 냉각블럭이 장착된 상태도를, 도15는 도14의 배면 사시도를, 도16은 본 발명의 일실시예의 플레이트 본체의 배면 사시도를, 도17은 본 발명의 다른 일실시예의 케이싱의 하판의 저면 사시도를, 도18은 본 발명의 다른 일실시예의 펠티어 소자의 장착 상태도를, 도19는 본 발명의 다른 일실시예의 냉각블럭의 장착 상태도를, 도20은 본 발명의 다른 일실시예의 열전달블럭의 장착 상태도를, 도21은 본 발명의 일실시예를 이용하여 혈액으로부터 DNA를 추출한 결과도를, 도22는 본 발명의 일실시예를 이용하여 혈액으로부터 추출된 DNA를 이용한 중합효소 연쇄반응 결과도를 나타낸다.

본 발명의 일실시예는 피펫블럭(100), 고정몸체(200), 자기장인가부(도면부호 미부여), 피펫블럭 상하 이동수단(도면부호 미부여), 피펫블록 전후 이동수단(도면부호 미부여), 케이싱(300), 베이스 플레이트(400), 용액 받이대(510) 및 용액 받이대 이동수단(도면부호 미부여)를 포함한다.

도1을 참조하면 피펫블럭(100)은 피스톤 고정판(110)을 가진다. 도2 및 도3을 함께 참조하면 피스톤 고정판(110)의 하면에는 다수개의 피스톤(120)이 2열로 부착된다. 본 발명의 경우 다수개의 피스톤(120)은 적어도 2열로 부착되면 충분하다. 다수개의 피스톤(120)은 제1 열 피스톤(121, 도2 참조) 및 제1 열 피스톤(121, 도2 참조)과 동일한 수의 제2 열 피스톤(122, 도3 참조)로 이루어진다. 예를 들면 제1 열 피스톤(121, 도2 참조) 및 제2 열 피스톤(122, 도3 참조)은 각각 8 또는 12일 수 있다.

도1 내지 도3을 참조하면 피펫블럭(100)은 피스톤 안내부(130)를 가진다. 피스톤 안내부(130)에는 다수개의 피스톤(120)의 상하 이동을 안내하는 피스톤 안내공(131, 132)이 형성된다. 피스톤 안내공(131, 132)은 피스톤 안내부(130)의 상단부로부터 하단부 근부까지 형성될 수 있다.

도2를 참조하면 피스톤 안내부(130)의 하단에는 피펫장착부(133, 134)가 2열로 돌출 형성된다. 피펫장착부(133, 134)에는 피스톤 안내공(131, 132)에 연통되는 연결공(133-1, 134-1)이 형성되는데, 연결공(133-1, 134-1)은 피펫장착부(133, 134)의 하단부로부터 상부를 향하여 형성된다. 한편, 피펫장착부(133, 134)는 피스톤 안내부(130)가 하방으로 이동함에 따라 피펫장착부(133, 134) 하부에 2열로 배열된 다수개의 피펫(141, 142) 내주면 상단에 밀착되며 끼워진다. 피펫장착부(133, 134)의 외주면에는 밀착링(133-2, 134-2)이 끼워질 수 있는데, 이에 따라 피펫장착부(133, 134)가 피펫(141, 142) 내주면 상단에 밀착되며 끼워질 수 있다. 피펫장착부(133, 134)는 다수개의 피펫(141, 142)이 삽착된 경우 상호 동일한 높이까지 삽착되도록 동일한 형상으로 형성된다. 이에 따라 후술하는 자기장 인가부에 의하여 다수개의 피펫(141, 142)의 상호 대응하는 부위에 동일한 크기의 자력이 작용할 수 있도록 한다.

도1 및 도2를 참조하면 피스톤 안내부(130)의 하단부는 피스톤 안내부 지지판(150)에 고정 지지된다. 도2를 참조하면 피스톤 안내부 지지판(150)에는 피펫장착부(133, 134)가 하부로 관통되도록 관통공(도면부호 미부여)이 형성된다.

도1을 참조하면 피벳블럭(100)의 피스톤 안내부 지지판(150)에는 고정너트(152)가 고정 부착된다. 한편, 고정너트(152)에는 상하 이동스크류(233)가 상대 회전 가능하도록 체결된다.

도3을 참조하면 상하 이동스크류(233)의 상측단은 고정몸체(200)에 연결되는데, 고정몸체(200)에 대하여 상대 회전 가능하나 상하 이동은 불가능하도록 연결된다. 도3을 참조하면 고정몸체(200)에는 상하 이동모터(231)가 설치되고, 상하 이동모터(231)에는 상하 이동벨트(232)가 연결된다. 상하 이동벨트(232)가 이송됨에 따라 상하 이동스크류(233)가 회전하고, 이어서 피스톤 안내부 지지판(150)이 고정몸체(200) 상하로 이동한다. 상하 이동벨트(232)는 타이밍 벨트일 수 있다.

도1을 참조하면 피펫블럭(100)은 안내봉(160)을 가진다. 안내봉(160)은 피스톤 안내부 지지판(150)의 상면에 돌출 형성된다. 안내봉(160)은 피스톤 고정판(110)에 끼워져, 피스톤 고정판(110)의 상하 이동을 안내한다. 피스톤 고정판(110)에는 피스톤 고정판(110)의 상하 이동을 안내하기 위한 안내가이드(112)가 고정 연결될 수 있다.

도1을 참조하면 안내봉(160)의 상단에는 피스톤 조절모터 지지판(171)이 설치된다. 피스톤 조절모터 지지판(171)에는 피스톤 조절모터(172)가 탑재되고, 피스톤 조절모터(172)에는 피스톤 조절스크류(173)가 회전하며 상하 이동 가능하도록 연결된다. 피스톤 조절스크류(173)의 하측단은 피스톤 고정판(110)에 상대 회전 가능하나 상하 이동 불가능하도록 연결된다.

도1을 참조하면 피스톤 안내부(130)의 상부에는 상부 탈착판(181)이 설치된다. 상부 탈착판(181)에는 다수개의 피스톤(120)이 관통되도록 관통공(도면 미도시)이 형성된다.

도2를 참조하면 피스톤 안내부 지지판(150)의 하부에는 하부 탈착판(182)이 설치된다. 하부 탈착판(182)에는 다수개의 피펫장착부(133, 134)가 관통되는 관통공(도면부호 미부여)이 형성된다. 피펫장착부(133, 134)가 관통되는 관통공(도면부호 미부여)은 다수개의 피펫장착부(133, 134)는 통과시키나, 상기 피펫장착부에 장착된 다수개의 피펫(141, 142)은 통과시키지 않는 크기를 가지도록 형성된다. 따라서, 하부 탈착판(182)이 하방으로 이동함에 따라 피펫장착부에 장착된 다수개의 피펫(141, 142)의 상단부를 하방으로 압박하여 다수개의 피펫(141, 142)을 분리시킬 수 있다. 상부 탈착판(181)과 하부 탈착판(182)은 연결봉(183)에 의하여 상하 일정거리를 유지하도록 상호 연결된다. 한편, 연결봉(183)의 설치를 위하여 피스톤 안내부(130)에는 관통공(도면부호 미부여)이 형성된다.

도1을 참조하면 하부 탈착판(182)의 상면에는 돌출봉(184)이 돌설된다. 돌출봉(184)은 피스톤 안내부 지지판(150)에 형성되는 관통공(도면 미도시)을 통하여 피스톤 안내부 지지판(150)의 상부로 돌출된다. 돌출봉(184)에는 스프링(185)이 삽착되는데, 스프링(185)은 하단부가 피스톤 안내부 지지판(150)의 상면에 탄지되고 상단부가 돌출봉(184)의 상단부에 탄지된다. 따라서, 하부 탈착판(182)이 피스톤 안내부 지지판(150)에 밀착되도록 소정의 탄성력을 가하게 된다. 도2를 함께 참조하면 피스톤 고정판(110)이 하방으로 이동하여 상부 탈착판(181)을 압박하는 경우, 상기 압박력이 스프링(185)의 탄성력보다 크게 되면 하부 탈착판(182)이 하방으로 이동하여 다수개의 피펫(141, 142)을 분리시키게 된다.

즉, 피펫장착부(133, 134)가 하방으로 이동함에 따라 다수의 피펫(141, 142)이 피펫장착부(133, 134)에 삽착되고, 하부 탈착판(182)이 하방으로 이동함에 따라 상기 장착된 다수의 피펫(141, 142)이 피펫장착부(133, 134)로부터 분리된다. 또한, 피스톤(120)이 상하로 이동함에 따라 상기 장착된 다수의 피펫(141, 142)에 각각 타켓물질을 포함하는 생물학적 시료가 흡입 및 토출된다.

도2를 참조하면 피펫장착부(133, 134)에 삽착되는 다수개의 피펫(141, 142)은 4개의 주요기능을 수행하는 구조로 구성된다. 피펫 141과 피펫 142는 동일하므로 피펫 142에 대하여 설명한다. 피펫(142) 하단의 송곳부(142a)는 후술하는 멀티웰 플레이트 키트(420, 420')의 필름(도면 미도시)에 구멍을 쉽게 꿇을 목적으로 뾰족하게 형성된다. 용액통로(142b)는 멀티웰 플레이트 키트(420)의 웰(421A, 421B, 421C, 421D, 421E, 421F) 바닥까지 닿을 수 있게 길게 형성하고 또한 체류하는 액을 최소화하기 위하여 가능하면 가늘게 형성하였다. 자성입자 수집부(142c)는 외부로부터 자석을 근접시켰을 때 자기력에 의하여 하방으로 흘러 내려가는 액체 속의 자성입자가 그 내벽에 충분히 부착될 수 있도록 구성된다. 자성입자 수집부(142c)의 내경이 크면 자석에 인접한 내벽쪽의 자성입자는 자력에 의하여 포집가능하나 그와 마주보는 내벽쪽의 자성입자는 포집되지 않고 하방으로 흘러 내리게 된다. 따라서 자성입자 수집부(142c)는 자석에 인접한 내벽의 반대쪽 내벽부위를 통과하는 자성입자도 포집할 수 있는 반경을 갖도록 형성된다. 한편, 용액저장부(142d)는 이웃하는 96웰 플레이트 키트에서 상호 인접한 열의 웰 사이의 간격인 9mm 이내에서 최대한 많은 용량을 담을 수 있게 내경과 길이를 조절하였다.

도1 및 도2를 참조하면 자기장인가부(도면부호 미부여)는 피펫블럭(100)에 장착된 각 열의 피펫(141, 142)에 자기장을 인가 및 해제하기 위한 장치이다. 자기장인가부(도면부호 미부여)는 제1열 자석장착부(191), 자석장착부 모터(191M), 제1열 기어(191G), 제1열 회전축(191S), 제2열 자석장착부(192), 제2열 기어(192G), 제2열 회전축(192S)을 포함한다.

도1 및 도2를 참조하면 제1열 자석장착부(191)에는 제1열의 피펫장착부(133)에 장착된 제1열의 피펫(141)에 자기장을 인가하기 위한 자석(191-1)이 장착된다. 특히, 도1을 참조하면 자석(191-1)은 제1열의 피펫(141)에 대응하는 수만큼 장착될 수 있다.

도1 및 도2를 참조하면 제1열 기어(191G)는 피스톤 안내부 지지판(150)에 연결되어 자석장착부 모터(191M)에 의하여 회전한다. 제1열 회전축(191S)은 제1열 기어(191G)에 연결되어 제1열 기어(191G)가 회전함에 따라 회전한다. 한편, 제1열 자석장착부(191)는 제1열 회전축(191S)에 방사방향으로 연결되어 제1열 회전축(191S)이 회전함에 따라 자석(191-1)과 제1 열의 피펫(141) 사이의 거리가 조절된다. 자석(191-1)과 제1 열의 피펫(141) 사이의 거리가 멀어짐에 따라 제1 열의 피펫(141)에 인가되던 자기장이 해제된다. 따라서, 자석장착부 모터(191M), 제1열 기어(191G) 및 제1열 회전축(191S)은 제1 열 자석장착부(191)를 이동시키는 이동수단이다.

도2를 참조하면 제2열 자석장착부(192)에는 제2열의 피펫장착부(134)에 장착된 제2열의 피펫(142)에 자기장을 인가하기 위한 자석(192-1)이 장착된다. 도면에 도시되지는 않았으나, 자석(192-1)은 제2열의 피펫(142)에 대응하는 수만큼 장착될 수 있다.

도2를 참조하면 제2열 기어(192G)는 제1열 기어(191G)와 맞물려 제1열 기어(191G)가 회전함에 따라 회전한다. 제2열 회전축(192S)은 제2열 기어(192G)에 연결되어 제2열 기어(192G)가 회전함에 따라 회전한다. 한편, 제2열 자석장착부(192)는 제2열 회전축(192S)에 방사방향으로 연결되어 제2열 회전축(192S)이 회전함에 따라 자석(192-1)과 제2 열의 피펫(142) 사이의 거리가 조절된다. 자석(192-1)과 제2 열의 피펫(142) 사이의 거리가 멀어짐에 따라 제2 열의 피펫(142)에 인가되던 자기장이 해제된다. 따라서, 제2열 기어(192G) 및 제2열 회전축(192S)은 제2 열 자석장착부(192)를 이동시키는 이동수단이다.

한편, 본 발명에 따른 일실시예의 경우 제1열 자석장착부(191), 제1열 기어(191G), 제1열 회전축(191S)에 의하여 제1 열의 피펫(141) 각각에 가해지는 자기장의 세기 및 시간은 제2열 자석장착부(192), 제2열 기어(192G), 제2열 회전축(192S)에 의하여 상기 제2 열의 피펫(142) 각각에 가해지는 자기장의 세기 및 시간과 동일하다. 따라서, 제1열 기어(191G)와 제2열 기어(192G)는 동일하고, 제1열 회전축(191S)과 제2열 회전축(192S)은 상호 대칭이고, 제1열 자석장착부(191)와 제2열 자석장착부(192)는 상호 동일하다. 따라서, 동일한 자기장을 형성하는 제1열 자석장착부(191)와 제2열 자석장착부(192)는 상호 대칭적으로 회전한다. 한편, 자석(191-1, 192-1)은 디스크형의 영구자석들일 수 있는데, 바람직하게는 네오듐, 사마륨/코발트, 알리코 등 초강력자석들이다.

한편, 본 발명에 따른 일실시예의 경우 제1열 기어(191G) 대신 제2 열 기어(192G)가 자석장착부 모터(191M)에 의하여 구동될 수 있다.

도3 및 도7을 참조하면 케이싱(300)에는 전후 이동 지지봉(310)이 전후방향으로 설치된다.

도3을 참조하면 전후 이동 지지봉(310)에는 전후 이동 슬라이더(241)가 삽착되는데, 전후 이동 슬라이더(241)는 고정몸체(200)에 고정 연결된다. 케이싱(300)에는 전후 이동모터(320)가 장착된다. 전후 이동모터(320)에는 전후 이동벨트(330)가 연결되어 이송되는데, 이동벨트(330)는 소정부위가 고정몸체(200)에 부착된다. 따라서, 이동벨트(330)가 이송됨에 따라 전후 고정몸체(200)가 전후 이동 지지봉(310)을 따라 전후로 이동한다.

도3을 참조하면 전후 이동 지지봉(310)의 맞은편에는 고정몸체(200)의 타측을 지지하여 그 전후이동을 안내하기 위한 또 다른 전후 안내가이더(311)가 설치된다.

도3을 참조하면 고정몸체(200) 하부에는 베이스 플레이트(400)가 위치한다. 도4를 참조하면 베이스 플레이트(400)의 하단부에는 케이싱(300)에 슬라이딩 되도록 슬라이딩 레일(410)이 설치될 수 있다.

도4 및 도5를 참조하면 베이스 플레이트(400)에는 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420'), 피펫블럭(100)에 장착되는 다수의 피펫(140)이 2열로 삽착 수용되는 피펫랙(430), 정제된 시료를 보관하기 위한 다수의 시료보관용 튜브(442-1) 및 진단키트용 튜브(442-3)가 각각 2열로 삽착 수용되는 시료보관용 튜브랙(440), 피펫블럭(100)에 장착된 다수의 피펫(140)으로부터 버려지는 폐액을 수용하기 위한 폐액통(450)이 탑재된다. 한편, 베이스 플레이트(400)에는 2열로 삽착 수용되는 다수의 고온반응용 튜브(462)를 가열하기 위한 고온반응블럭(460)이 탑재될 수 있다.

도6을 참조하면 고온반응용 튜브(462)는 고온반응용 튜브랙(464)을 통하여 고온반응블럭(460)에 삽착될 수 있다. 고온반응용 튜브랙(464)은 실험자가 손으로 파지하기 용이하도록 열전달율이 낮은 플라스틱제품일 수 있다. 도면부호 460-1은 히터를, 460-2는 전원부를, 460-3은 일정온도를 유지하기 위한 온도차단부를 나타낸다.

도3을 참조하면 케이싱(300) 내부에는 멸균을 위한 자외선 램프(340) 또는 오존발생기(도면 미도시) 등의 멸균장치가 구비될 수 있다.

도8에는 베이스 플레이트(400)에 탑재되어 케이싱(300)에 수용되며, 피펫블럭(100) 하부에 위치하는 멀티 웰 플레이트 키트(420)가 도시되어 있다.

도8을 참조하면 멀티 웰 플레이트 키트(420)는 인접하여 2열을 이루는 다수개의 웰(421A, 421B, 421C, 421D, 451E, 421F)로 이루어지는 다수개의 단위 웰(A, B, C, D, E, F)과, 상기 다수개의 단위 웰(A, B, C, D, E, F)의 상단부를 밀봉하는 필름(도면 미도시)을 포함한다. 즉, 멀티 웰 플레이트 키트(420)는 96웰 플레이트 키트일 수 있다. 한편, 멀티 웰 플레이트 키트(420)는 도8에 도시된 것과는 달리 단위 웰이 1열로 이루어진 것일 수도 있다. 단위 웰 A는 세포 용해 및 단백질 분해 또는 RNA 분해를 위한 단백질 분해효소, RNA 분해효소 또는 시료 전처리에 필요한 완충액이 주입되어 밀봉된다. 단위 웰 B는 상기 생물학적 시료를 용해시키는 세포용해용액이 주입되어 밀봉되고, 단위 웰 C는 결합용액이 주입되어 밀봉되고, 단위 웰 D는 자성입자가 분산된 수분용액이 주입되어 밀봉되고, 단위 웰 E는 세척용액이 주입되어 밀봉되고, 단위 웰 F는 용출 용액이 주입되어 밀봉될 수 있다. 즉, 단위 웰 중 적어도 하나를 제외한 나머지 단위 웰에는 시료를 정제하기 위한 용액이 수용되되, 동일한 단위웰에는 동일한 용액이 수용된다.

한편, 상기 밀봉된 하나의 단위 웰에 수용되는 용액이 자성입자가 분산된 수분산액인 경우 상기 수분산액에 분산된 자성입자는 실리카로 코팅된 구형의 자성입자일 수 있다.

도9 내지 도12를 참조하면 용액 받이대(510)는 상기 용액 받이대 이동수단(도면부호 미부여)에 의하여 고정몸체(200) 상에서 전후방향으로 이동 가능하도록 설치된다. 용액 받이대(510)는 피펫블럭(100)의 전후방향 이동시 상기 용액 받이대 이동수단(도면부호 미부여)에 의하여 다수의 피펫(141, 142) 하부에 위치하게 된다. 따라서, 피펫블럭(100)의 전후방향 이동시 용액 받이대(510)가 피펫블럭(100)과 함께 전후방향으로 이동하면서 다수의 피펫(141, 142)으로부터 부적절하게 낙하되는 용액을 받게 되고, 이에 따라 피펫블럭(100)의 전후방향 이동시 다수의 피펫(141, 142)으로부터 용액이 부적절하게 낙하되어 멀티 웰 플레이트 키트(420)의 다수개의 단위 웰(A, B, C, D, E, F)에 유입되는 것이 방지된다.

도9 내지 도12를 참조하면 상기 용액 받이대 이동수단(도면부호 미부여)은 고정몸체(200)에 설치된다. 상기 용액 받이대 이동수단(도면부호 미부여)은 피니언(521), 래크(531), 래크 지지대(533), 래크 지지대 안내수단(도면부호 미부여)을 포함한다.

도9 및 도10을 참조하면 피니언(521)은 고정몸체(200)에 회동 가능하게 장착된다. 즉, 고정몸체(200)에는 피니언 블럭(523)이 돌출 형성되는데, 피니언(521)은 피니언 블럭(523)에 회동 가능하도록 장착될 수 있다. 한편, 피니언 블럭(523)의 상면에는 피니언 회전모터(525)가 설치될 있다. 피니언 회전모터(525)는 피니언(521)을 회동시키기 위한 것이다.

도10을 참조하면 래크(531)는 피니언(521)에 맞물려 고정몸체(200)에 대하여 전후방향으로 이동 가능하도록 설치된다.

도11 및 도12를 참조하면 래크 지지대(533)는 일측부가 래크(531)에 부착된다.

도11 및 도12를 참조하면 래크 지지대(533)의 타측부에는 용액 받이대(510)가 부착된다.

도11 및 도12를 참조하면 상기 래크 지지대 안내수단(도면부호 미부여)은 래크 지지대(533)를 전후방향으로 안내하기 위한 것인데, 래크 지지대 안내봉(535) 및 래크 지지대 안내봉 고정돌기(537)를 포함한다.

도11 및 도12를 참조하면 래크 지지대 안내봉 고정돌기(537)는 고정몸체(200)의 외측면에 돌출 형성될 수 있다.

도11 및 도12를 참조하면 래크 지지대 안내봉(535)은 양측단이 고정몸체(200)에 고정된다. 래크 지지대(533)에 래크 지지대 안내공(533-1)이 전후방향으로 형성되는데, 래크 지지대 안내공(533-1)에는 래크 지지대 안내봉(535)이 끼워진다. 따라서, 래크(531)의 전후방향 이동시 래크 지지대(533)가 래크 지지대 안내봉(535)에 안내되며 고정몸체(200)에 대하여 전후방향으로 슬라이딩하게 된다.

도13을 참조하면 베이스 플레이트(400)의 시료보관용 튜브랙(440)에는 시료보관용 튜브 삽착공(440-1) 및 진단키트용 튜브 삽착공(440-3)이 각각 2열로 형성된다. 시료보관용 튜브 삽착공(440-1)은 정제된 시료를 보관하기 위한 다수의 시료보관용 튜브(442-1)를 삽착하기 위한 것이고, 진단키트용 튜브 삽착공(440-3)은 시료보관용 튜브(442-1)에 보관된 시료와의 혼합을 위한 진단키트가 보관된 진단키트용 튜브를 삽착하기 위한 것이다.

도14를 참조하면 베이스 플레이트(400)에는 시료보관용 튜브랙(440)을 냉각하기 위한 냉각블럭(441)이 탑재된다.

도15를 참조하면 냉각블럭(441) 내부에는 일측단이 냉각수 유입라인(441-1)에 연결되고 타측단이 냉각수 유출라인(441-2)에 연결되는 냉각수 라인(도면 미도시)이 설치된다. 냉각수 유입라인(441-1)을 통하여 유입된 냉각수가 상기 냉각수 라인(도면 미도시)을 통과하여 냉각수 유출라인(441-2)으로 유출됨으로써 냉각블럭(441)이 냉각되고, 이에 따라 냉각블럭(441)의 상면에 접촉하는 시료보관용 튜브랙(440)이 냉각된다.

도14를 참조하면 베이스 플레이트(400)는 플레이트 본체(400-1)와 플레이트 받침판(400-2)을 포함한다. 플레이트 본체(400-1)는 플레이트 받침판(400-1) 상면에 체결된다. 플레이트 본체(400-1)에는 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')가 플레이트 받침판(400-2)에 안착되도록 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h, 400-1h')이 형성된다.

도16을 참조하면 플레이트 본체(400-1)의 하면에는 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h, 400-1h')에 연통되는 탄성체 삽착홈(400-1G)이 형성된다.

도16을 참조하면 탄성체 삽착홈(400-1G)에는 이탈 방지 탄성체(400-1P)가 끼워진다. 이탈 방지 탄성체(400-1P)는 연성 재질로 된 봉 형상의 탄성체인데, 링 형상으로 변형되며 탄성체 삽착홈(400-1G)에 끼워져 소정부위가 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h, 400-1h')으로 돌출된다. 따라서, 이탈 방지 탄성체(400-1P)는 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h, 400-1h')에 안착되는 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')의 측면에 탄성 접촉하게 된다. 이에 따라, 피펫블럭(100)에 장착된 다수의 피펫(141, 142)이 상하방향으로 이동하면서 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')의 단위 웰(A, B, C, D, E, F)에 출입하는 경우 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')의 상방향 이탈이 방지된다.

도17을 참조하면 본 발명에 따른 다른 일실시예의 경우 케이싱(300)의 하판(302) 하면에는 송풍기(610) 및 공기 안내통(620)이 부착될 수 있다.

도17을 참조하면 공기 안내통(620)은 케이싱(300)의 하판(302)에 부착되는 상면이 방열판(621)으로 형성된다. 공기 안내통(620)은 송풍기(610)에 의해 강제된 공기가 일측단으로 유입되고 타측단으로 유출되도록 양측단이 개방된다. 한편, 공기 안내통(620) 내부에는 송풍기(610)에 의하여 유입된 공기를 안내하기 위한 다수개의 일자형 안내판(623)이 상호 이격되며 설치된다.

도18을 참조하면 방열판(621)의 상면 중 소정부분은 케이싱(300)의 하판(302)에 형성된 관통부(도면부호 미부여)를 통하여 케이싱(300) 내측에 노출된다. 한편, 방열판(621)의 상면 중 케이싱(300) 내측에 노출된 상기 소정부분에는 히트 파이프(631)가 탑재된다.

도18을 참조하면 히트 파이프(631)에 탑재되는 펠티어 소자(633)가 탑재되고, 도19를 참조하면 펠티어 소자(633)에는 냉각블럭(635)이 탑재된다. 따라서, 펠티어 소자(633)의 상면에 탑재된 냉각블럭(635)이 냉각된다. 한편, 펠티어 소자(633)의 하면은 히트 파이프(631) 및 방열판(621)을 통하여 냉각되게 된다.

도20을 참조하면 베이스 플레이트(400)에는 열전달블럭(637)이 장착된다. 열전달블럭(637)은 베이스 플레이트(400)의 이동 상태에 따라 하면이 냉각블럭(635)의 상면과 접촉함으로서 냉각된다. 냉각블럭(635)의 상면은 시료보관용 튜브랙(440)과 접촉함으로써 시료보관용 튜브랙(440)을 냉각하게 된다.

이하, 상기한 일실시예의 작동에 대하여 설명한다.

도4 및 도5를 참조하면 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')인 96웰 플레이트 키트는 베이스 플레이트(400) 상면에 형성된 홈(도면부호 미부여)에 장착되어 사용된다. 베이스 플레이트(400) 하단에는 슬라이딩 레일(410)이 장착되어 있어서 손잡이(401)를 이용하여 도7에 도시된 것과 같이 베이스 플레이트(400)를 케이싱(300) 밖으로 끌어낸 후 필요한 것들을 장착한다. 도4 및 도5를 참조하면 상기한 일실시예를 가동시키기 위해서는 베이스 플레이트(400)에 생성된 고유의 홈(도면부호 미부여)에 웰 플레이트 키트(420, 420'), 폐액통(450) 등을 각각 올려놓으면 된다. 이와 같이 준비하는 과정을 자세히 설명하면 먼저 상기한 일실시예를 가동시키기 위해서는 타겟물질이 포함된 생물학적 시료의 개수를 정해야 한다. 실시예1은 1개부터 최대 16개의 시료를 탄력적으로 정제할 수 있다. 상기한 일실시예의 특수한 예로서 도5는 16개의 시료를 준비하는 과정을 보여주고 있다. 멀티 웰 플레이트 키트(420)인 96웰 플레이트 키트는 자성입자와 각종용액들을 가지고 있고, 또한 사용시에 생물학적 시료를 주입하여 장착하는 플레이트로서 기능을 하므로 먼저 필요한 생물학적 시료 수만큼을 피펫 팁을 이용하여 96웰 플레이트 키트의 단위 웰 A를 밀봉한 필름을 뚫고, 필요한 각각의 생물학적 시료를 각각의 웰(421A)에 하나씩 주입한다. 이것이 준비되면 이 96웰 플레이트 키트를 베이스 플레이트(400)에 장착하고 이어서 나머지 다른 용액들이 담겨져 있는 다른 하나의 96웰 플레이트 키트를 베이스 플레이트(400)에 장착한다. 정제과정에서 나오는 폐액들을 모으기 위한 폐액통(450)을 장착한다. 고온반응처리 필요시 고온반응을 시킬 수 있는 고온반응블럭(460)에서 반응을 시킨다. 도6에 도시된 바와 같이 고온 반응용 튜브(462)를 필요한 숫자만큼 고온반응용 튜브랙(464)에 장착하고 이 랙을 고온반응블럭(460)에 삽입한다. 이때 가온반응이 필요 없는 경우는 고온 반응용 튜브(462)와 고온반응용 튜브랙(464)을 장착하지 않는다. 다수개의 피펫(140)을 장착할 때는 96웰 플레이트 키트에 넣어 준 시료의 위치를 확인하고 시료가 주입된 위치와 같은 위치가 되게 피펫(140)을 피펫랙(430)에 꼽은 후 도3과 같이 장착한다. 정제된 시료보관용 튜브(442)도 같은 수만큼 시료보관용 튜브랙(440)에 꼽은 후 장착된다. 이때 시료보관용 튜브(442)는 PCR 용 8 스트립 튜브와 같은 96 웰 플레이트 키트에 사용되는 표준품을 사용한다.(도5에서는 16개의 모든 시료를 다 장착하는 것을 나타내고 있다.) 16 개미만의 일부분의 웰 만을 사용하게 될 때에는 피펫(140)들과 시료보관용 튜브(442)와 고온반응용튜브(462)의 위치를 모두 같이 하는 것이 중요하다. 이를 위해 각각의 랙인 피펫랙(430), 시료보관용튜브랙(440), 그리고 고온반응용튜브랙(464)을 나란히 놓고 같은 위치에 각각의 피펫(140)들, 시료보관용튜브들(442), 고온반응용 튜브들(462)을 꼽는 것이 바람직하다.

이상의 장착이 끝나면 장착된 베이스 플레이트(400)를 밀어 스토퍼(403)에 의해 더 이상 밀려 들어 가지 않는 위치까지 정렬을 시키고 케이싱(300)의 문짝(350)을 닫고 터치스크린(360)을 조작하여 자동정제를 수행한다. 약 30분 내외로 자동정제가 끝나면 문짝(350)을 열어 베이스 플레이트(400)을 당겨 빼내고 정제된 핵산이 들어 있는 시료보관용튜브랙(440)을 들어내어 정제된 시료를 먼저 회수하고 사용한 피펫과 고온반응용 튜브랙(464)을 들어내어 시료보관용튜브(442)의 뚜껑을 닫은 후 곧바로 필요한 실험에 사용할 수도 있고, -20도 냉동고에 보관할 수도 있다. 핵산 추출에 사용한 모든 96웰 플레이트 키트와 피펫, 폐액통 등은 베이스 플레이트(400)로부터 꺼내어 버린 후 베이스 플레이트(400)를 밀어 스토퍼(403)에 의해 더 이상 밀려들어가지 않는 위치까지 이동시킨 후 문을 닫고 자외선램프(340)를 이용한 기기내부 살균을 수행한다. 96웰 플레이트 키트는 16개 웰을 모두 사용하였을 경우 제거하고 사용하지 않은 웰이 남아 있는 경우는 후에 다시 사용한다.

이러한 사용자의 준비 및 후처리 과정을 제외한 정제과정은 자동정제장비에 구비된 자동화 기구와 컴퓨터회로에 의해 동작될 수 있다. 이러한 동작을 수행하기 위해 2열로 배열된 다수개의 피펫(140)은 피펫블럭(100)의 피펫장착부(133, 134)에 자동으로 꽂혀서 운영된다.

한편, 피펫블럭(100)의 상하운동은 상하이동 스크류(233)에 의하여 수행되고, 전후운동은 전후이동벨트(330)에 의하여 수행된다. 상하이동 스크류(233)와 전후이동벨트(330)에 의하여 원하는 위치에서 작업을 수행할 수 있다.

또한, 상기한 일실시예는 베이스 플레이트(400)의 시료보관용 튜브랙(440)에 진단키트용 튜브(442-3)를 삽착하여, 피펫블럭(100)에 장착된 다수의 피펫(141, 142)을 이용하여 시료보관용 튜브(442-1)에 보관된 시료와 진단키트용 튜브(442-3)에 보관된 진단키트를 자동으로 혼합할 수 있는 장점이 있다.

상기한 일실시예 또는 다른 일실시예는 냉각블럭(441, 635)을 구비함으로써 시료보관용 튜브랙(440)이 냉각되어 시료보관용 튜브(442-1)에 보관된 시료와 진단키트용 튜브(442-3)에 보관된 진단키트를 3 ~ 5 ℃ 로 유지할 수 있는 장점이 있다.

상기한 일실시예는 용액 받이대(510)를 구비함으로써, 피펫블럭(100)의 전후방향 이동시 다수의 피펫(141, 142)으로부터 용액이 부적절하게 낙하되어 멀티 웰 플레이트 키트(420)의 다수개의 단위 웰(A, B, C, D, E, F)에 유입되는 것이 방지된다.

상기한 일실시예는 탄성체 삽착홈(400-1G)에 이탈 방지 탄성체(400-1P)가 끼워져 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h, 400-1h')에 안착되는 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')의 측면에 탄성 접촉하게 된다. 이에 따라, 피펫블럭(100)에 장착된 다수의 피펫(141, 142)이 상하방향으로 이동하면서 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')의 단위 웰(A, B, C, D, E, F)에 출입하는 경우 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')의 상방향 이탈이 방지된다.

실험예

실시예1을 이용한 염색체 DNA의 추출

1) 염색체 DNA 추출를 위한 키트의 제작

염색체 DNA 추출 키트를 제작하기 위하여 96웰 플레이트 키트의 단위 웰 B에서 E까지 미리 제조한 시약을 사용량에 알맞게 분주한다. 염색체 DNA의 추출을 위한 단위 웰의 시약 조성은 다음과 같다. 96웰 플레이트 키트의 단위 웰 B에는 전혈 내 세포의 용해를 위한 완충용액으로써 1M~8M의 구아니딘 히드로클로라이드, 10mM~100mM의 트리스 히드로클로라이드, 10mM~500mM 염화나트륨, 1%~50%의 계면활성제(트리톤 X-100, 트윈-20, 트윈-80, NP-40 등), 전체 pH는 4.0~7.0으로 구성된 세포용해용액을 넣어준다. 단위 웰 C에는 염색체 DNA와 자성입자 간 결합력을 높여주기 위한 알코올(이소프로필알콜, 에칠알콜)을 넣고, 단위 웰 D에는 자성입자가 분산된 자성입자 수분산액을 넣어준다. 단위 웰 E에는 자성입자와 DNA의 결합력은 유지한 채 불순물만 선택적으로 제거하기 위한 1M~8M의 구아니딘 히드로클로라이드, 10~100mM의 트리스 히드로클로라이드, 10mM~500mM 염화나트륨, 10%~90%의 알코올(이소프로필알콜, 에칠알콜)로 구성되는 세척용액을 넣어준다. 단위 웰 F에는 자성입자로부터 DNA를 용출시켜 순수한 DNA를 획득하기 위하여 1mM~50mM의 트리스 히드로클로라이드, pH는 8.0~9.0로 구성된 핵산용출용액을 넣어준다.

2) 전혈로부터 염색체 DNA의 추출

상기에서 준비된 DNA 추출용 키트의 단위 웰 A에 전혈 200㎕를 분주한 후 DNA 추출키트, 폐액통, 가온반응용 튜브가 꽂힌 랙, 피펫이 꽂힌 랙, 시료보관용 튜브가 꽂힌 랙을 자동정제장비 내 각 위치에 장착한 후 미리 세팅된 전혈로부터 DNA를 추출하는 방법을 선택하여 핵산 추출을 자동으로 진행한다.

미리 세팅된 전혈로부터 DNA를 추출하는 방법에는 DNA 추출에 필요한 모든 과정, 피펫의 상하이동 및 자성입자의 운반을 위한 자석의 이동, 각 멀티플레이트에 담겨져 있는 용액들의 운반을 위한 피펫의 이동을 포함하여 각 멀티플레이트에 담겨져 있는 용액의 종류 및 양, 폐액을 버리는 위치 및 버리는 양, 가온반응을 시켜야 하는 튜브의 위치 및 시간, 모든 핵산 정제가 완료된 후 자동으로 UV램프 살균이 진행되는 프로세스 등을 포함하고 있다.

3) 추출된 염색체 DNA의 확인

추출된 염색체 DNA의 수율, 농도 및 순도는 UV-흡광광도계를 이용하여 측정한다. 먼저 멸균된 3차 증류수를 이용하여 260nm, 280nm, 320nm에서의 베이스라인을 측정한 후 추출된 DNA의 각 파장의 흡광도를 측정한다. 측정된 흡광도 값을 이용하여 다음의 계산식에 따라 수율, 농도 및 순도를 계산한다.

추출된 DNA의 농도=(260nm의 흡광도-320nm의 흡광도)50희석배수

추출된 DNA의 수율=추출된 DNA의 농도용출용액의 부피

추출된 DNA의 순도=(260nm의 흡광도-320nm의 흡광도)/(280nm의 흡광도-320nm의 흡광도)

상기 계산식에 따라 추출된 DNA의 농도 및 수율, 순도를 계산한 결과를 아래의 테이블에 나타내었다. 총 16개의 시료로부터 분리한 염색체 DNA의 평균 농도는 36ng/㎕이고, 평균 수율은 3.6ng이며, 평균 순도는 1.95로 매우 높은 수준의 DNA가 분리되었음을 보여주고 있다.

추출된 DNA 100ng을 정량하여 1% 아가로오스 겔에서 전기 영동하여 그 상태를 확인하였다. 도22를 참조하면 레인 M은 바이오니아사의 사이즈마커(Cat. No. D-1040)이고 레인 1에서 16은 추출된 각각의 DNA를 보여준다. 그 결과 전혈로부터 염색체 DNA를 추출하는 과정 중 분해가 되거나 다른 불순물(RNA 등)이 섞이지 않았음을 확인할 수 있었다.

또한, 추출된 DNA 10ng을 정량하여 GAPDH유전자 부위를 증폭할 수 있는 중합효소연쇄반응(PCR)용 프라이머와 함께 바이오니아사의 AccuPowerPCR Premix를 이용하여 다음과 같은 조건으로 GAPDH유전자 부위를 증폭하였다. DNA 변성을 위해 94도 1분, 각 프라이머의 표적부위 부착을 위해 60도 1분, 상보가닥 합성을 통한 이중가닥 DNA의 제조를 위해 72도 3분의 과정을 40번 반복 수행하였다. 중합효소연쇄반응을 마친 후 중합효소연쇄반응물 중 5㎕를 1% 아가로오스 겔에서 전기 영동하여 증폭된 중합효소연쇄반응물의 크기를 확인함으로써 추출된 DNA가 다른 실험에 충분히 사용될 수 있음을 증명하였다. 도23을 참조하면 레인 M은 바이오니아사의 사이즈마커(Cat. No. D-1070)이고 레인 1에서 16은 각 추출된 DNA를 주형으로 한 중합효소연쇄반응산물로써 정확히 모두 같은 크기를 증폭하였다.

100:피펫블럭 200:고정몸체
300:케이싱 400:베이스 플레이트
510:용액 받이대

Claims

다수의 생물학적 시료로부터 타겟물질을 분리하는 자동정제장치에 있어서,
다수의 피펫(141, 142)이 분리 가능하도록 적어도 2열로 장착되며, 상기 장착된 다수의 피펫(141, 142)에 각각 타켓물질을 포함하는 생물학적 시료를 흡입 및 토출시키기 위한 피펫블럭(100);
상기 피펫블럭(100)을 지지하는 고정몸체(200);
상기 피펫블럭(100)에 장착된 각 열의 피펫(141, 142)에 자기장을 인가 및 해제하기 위한 자기장인가부;
상기 고정몸체(200)에 설치되어 상기 피펫블럭(100)을 상하방향으로 이동시키는 피펫블럭 상하 이동수단;
상기 고정몸체(200)를 전후방향으로 이동시킴으로써 상기 피펫블럭(100)을 전후방향으로 이동시키는 피펫블럭 전후 이동수단;
상기 고정몸체(200)에 설치된 용액 받이대 이동수단에 의하여 전후방향으로 이동 가능하도록 설치되어 상기 피펫블럭(100)의 전후방향 이동시 상기 피펫블럭(100)에 장착된 다수의 피펫(141, 142) 하부에 위치하는 용액 받이대(510);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치.
다수의 생물학적 시료로부터 타겟물질을 분리하는 자동정제장치에 있어서,
다수의 피펫(141, 142)이 분리 가능하도록 적어도 2열로 장착되며, 상기 장착된 다수의 피펫(141, 142)에 각각 타켓물질을 포함하는 생물학적 시료를 흡입 및 토출시키기 위한 피펫블럭(100);
상기 피펫블럭(100)을 지지하는 고정몸체(200);
필터 카트리지에 의하여 용액을 제거하기 위한 가압 또는 진공수단;
상기 고정몸체(200)에 설치되어 상기 피펫블럭(100)을 상하방향으로 이동시키는 피펫블럭 상하 이동수단;
상기 고정몸체(200)를 전후방향으로 이동시킴으로써 상기 피펫블럭(100)을 전후방향으로 이동시키는 피펫블럭 전후 이동수단;
상기 고정몸체(200)에 설치된 용액 받이대 이동수단에 의하여 전후방향으로 이동 가능하도록 설치되어 상기 피펫블럭(100)의 전후방향 이동시 상기 피펫블럭(100)에 장착된 다수의 피펫(141, 142) 하부에 위치하는 용액 받이대(510);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용액 받이대 이동수단은,
상기 고정몸체(200)에 회동 가능하게 장착되는 피니언(521);
상기 피니언(521)에 맞물려 상기 고정몸체(200)에 대하여 전후방향으로 이동 가능한 래크(531);
일측부에 상기 래크(531)가 부착되고 타측부에 상기 용액 받이대(510)가 부착되는 래크 지지대(533);
상기 래크 지지대(533)를 전후방향으로 안내하는 래크 지지대 안내수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치.
제3항에 있어서, 상기 래크 지지대 안내수단은,
상기 래크 지지대(533)가 전후방향으로 슬라이딩 가능하도록 상기 래크 지지대(533)에 형성된 래크 지지대 안내공(533-1)에 끼워지며 양측단이 상기 고정몸체(200)에 고정되는 래크 지지대 안내봉(535)을 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고정몸체(200) 하부에 위치하는 베이스 플레이트(400)를 포함하되,
상기 베이스 플레이트(400)에는 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420'), 상기 피펫블럭(100)에 적어도 2열로 장착되는 다수의 피펫(141, 142)이 삽착 수용되는 피펫랙(430), 정제된 시료를 보관하기 위한 다수의 시료보관용 튜브(442-1)가 적어도 2열로 삽착 수용되는 시료보관용 튜브랙(440) 및 상기 피펫블럭(100)에 장착된 다수의 피펫(141, 142)으로부터 버려지는 폐액을 수용하기 위한 폐액통(450)이 탑재되는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치.
제5항에 있어서,
상기 시료보관용 튜브랙(440)에는 진단키트용 튜브(442-3)가 적어도 2열로 삽착 수용되는 진단키트용 튜브 삽착공(440-3)가 형성되는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치.
제5항에 있어서,
상기 베이스 플레이트(400)에는 상기 시료보관용 튜브랙(440)을 냉각하기 위한 냉각블럭(441)이 탑재되는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치.
제7항에 있어서,
상기 냉각블럭(441) 내부에는 일측단이 냉각수 유입라인(441-1)에 연결되고 타측단이 냉각수 유출라인(441-2)에 연결되는 냉각수 라인이 설치되는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치.
제5항에 있어서,
상기 피벳블럭(100), 고정몸체(200), 피벳블럭 상하 이동수단, 피벳블럭 전후 이동수단 및 베이스 플레이트(400)가 수용되는 케이싱(300);
상기 케이싱(300)의 하판(302) 하면에 부착되는 송풍기(610);
상기 케이싱(300)의 하판(302)에 부착되는 상면이 방열판(621)으로 형성되며 상기 송풍기(610)에 의해 강제된 공기가 일측단으로 유입되고 타측단으로 유출되는 공기 안내통(620);
상기 방열판(621)의 상면 중 상기 케이싱(300)의 하판(302)에 형성된 관통부를 통하여 노출되는 부분에 탑재되는 히트 파이프(631);
상기 히트 파이프(631)에 탑재되는 펠티어 소자(633);
상기 펠티어 소자(633)에 탑재되는 냉각블럭(635);
상기 시료보관용 튜브랙(440)을 냉각하기 위하여 상기 베이스 플레이트(400)에 장착되며, 하면이 상기 냉각블럭(635)의 상면과 접촉하는 열전달블럭(637);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치.
제9항에 있어서,
상기 공기 안내통(620) 내부에는 상기 송풍기(610)에 의하여 유입된 공기를 안내하기 위한 다수개의 일자형 안내판(623)이 상호 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치.
제5항에 있어서,
상기 베이스 플레이트(400)는 플레이트 받침판(400-2)과, 상기 플레이트 받침판(400-1) 상면에 체결되며 상기 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')가 상기 플레이트 받침판(400-2)에 안착되도록 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h, 400-1h')이 형성되는 플레이트 본체(400-1)를 포함하되,
상기 플레이트 본체(400-1)의 하면에는 상기 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h)에 연통되는 탄성체 삽착홈(400-1G)이 형성되고,
상기 탄성체 삽착홈(400-1G)에는 상기 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h, 400-1h')에 안착되는 상기 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')의 측면에 탄성 접촉되는 이탈 방지 탄성체(400-1P)가 끼워지는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치.
제11항에 있어서,
상기 이탈 방지 탄성체(400-1P)는 연성 재질로 된 봉 형상의 탄성체가 링 형상으로 변형되며 상기 탄성체 삽착홈(400-1G)에 끼워져 소정부위가 상기 멀티 웰 플레이트 키트 안착공(400-1h, 400-1h')으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 생물학적 물질 자동정제장치.