KR20240133267A

KR20240133267A - 액체생검을 위한 인체유래 물질 추출 자동화 기기 및 이를 이용한 인체유래 물질 추출 방법

Info

Publication number: KR20240133267A
Application number: KR1020230027009A
Authority: KR
Inventors: 오명열; 박상희
Original assignee: (주)한국바이오셀프
Priority date: 2023-02-28
Filing date: 2023-02-28
Publication date: 2024-09-04
Also published as: WO2024181638A1

Abstract

본 발명은 환자 샘플로부터 인체유래 물질 추출을 하나의 장치에서 처리하기 위한 것으로서, 환자의 혈액에서 혈장으로부터 ctDNA를 추출하고, PBMC로부터 CTC를 하나의 장비에서 추출하여 환자에게 부담이 적게 작용하게 하며, 기존 수작업 대비 재현성을 높이고, 자동화 방식으로 추출을 간편하게 하는 액체생검을 위한 인체유래 물질 추출 자동화 기기 및 이를 이용한 인체유래 물질 추출 방법에 관한 것이다.
이에 따른 본 발명은, 작업용기(10), 시약용기(20), 일회용 팁(30)을 보관되게 하는 용기 보관 부재(100)와; 대상 물질의 흡입 및 분주를 위한 다수의 시린지(221)가 장착된 분주모듈(220)이 마련되고, 상기 분주모듈(220)을 X, Y, Z 방향으로 이송되게 하는 유체 이송 부재(200)와; 작업용기(10)의 이송을 위한 그립퍼(320)를 갖고, 상기 그립퍼(320)를 X, Y, Z 방향으로 이송되게 하는 용기 이송 부재(300)과; 상기 유체 이송 부재(200)를 통해 샘플에 시약이 분주된 작업용기(10)가 상기 용기 이송 부재(300)를 통해 안착되면, 안착된 작업용기(10) 내에서 샘플과 시약을 혼합하고, 혼합된 샘플과 시약에서 인체유래 물질을 추출하는 추출 부재(400)를 포함하여 구성된다.

Description

액체생검을 위한 인체유래 물질 추출 자동화 기기 및 이를 이용한 인체유래 물질 추출 방법{Human Biological Material extracting device for Liquid Biopsy and extracting method}

본 발명은 환자 샘플로부터 인체유래 물질 추출을 하나의 장치에서 처리하기 위한 것으로서, 환자의 혈액에서 혈장으로부터 ctDNA를 추출하고, PBMC로부터 CTC를 하나의 장비에서 추출하여 환자에게 부담이 적게 작용하게 하며, 기존 수작업 대비 재현성을 높이고, 자동화 방식으로 추출을 간편하게 하는 액체생검을 위한 인체유래 물질 추출 자동화 기기 및 이를 이용한 인체유래 물질 추출 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 환자 샘플로부터 ctDNA 및 CTC 물질을 추출하는 기기의 경우 기존에는 환자 샘플로부터 DNA 추출 및 CTC 분리를 수작업으로 진행하거나, 각각의 기능을 하는 장비들에서 각각 추출 또는 분리를 수행하고 있다.

한편, cfDNA는 세포에서 유래된 무세포성(cell free) DNA이며, ctDNA는 그 중에서 종양세포에서 유래된 Circulation Tumor DNA로서 cfDNA의 범위에 속해있다.

이러한 ctDNA 및 CTC 물질의 추출은 동일한 환자의 혈액에서 혈장으로부터 ctDNA를 추출하고, PBMC로부터 CTC를 추출하는데, 추출된 ctDNA는 농도 측정 및 CpG Methylation 정도를 분석하여 조기 암 진단에 사용이 가능하다.

그러나 종래에는 수작업을 통해 ctDNA를 추출하는데, 추출환경(인력, 시약, 장비 등)에 따라 그 농도가 일정하지 않아 재현성이 떨어져 분자유전 분석(PCR 또는 NGS 등)에 제한적인 문제점이 있었다.

한국등록특허공보 제10-2441735호(2022.09.05.등록)

본 발명은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 작업용기, 시약용기, 일회용 팁 등이 보관되는 랙을 갖는 용기 보관 부재, 다수의 시린지를 이용해 유체를 이송되게 하는 유체 이송 부재, 작업용기의 이송을 위한 그립퍼를 갖는 용기 이송 부재, 작업용기 내의 샘플과 시약의 혼합 및 인체유래 물질을 추출하기 위한 추출 부재를 이용해 완전한 자동화 방식으로 ctDNA 및 CTC 물질 추출을 가능하게 하는 자동화 기기 및 이를 이용한 추출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 자동화 방식에 따라 기존 수작업 대비 재현성이 떨어지는 한계를 극복하면서 분자유전 분석(PCR 또는 NGS 등)이 가능하도록 하여 본 개발 기기를 체외진단의료기기로 사용하여 현장(병원 및 검진센터 등)에서 환자의 검체를 이용하여 사용자(임상병리사 등)가 쉽게 추출할 수 있도록 하는 자동화 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은;

작업용기, 시약용기, 일회용 팁을 보관되게 하는 용기 보관 부재와;

대상 물질의 흡입 및 분주를 위한 다수의 시린지가 장착된 분주모듈이 마련되고, 상기 분주모듈을 X, Y, Z 방향으로 이송되게 하는 유체 이송 부재와;

작업용기의 이송을 위한 그립퍼를 갖고, 상기 그립퍼를 X, Y, Z 방향으로 이송되게 하는 용기 이송 부재과;

상기 유체 이송 부재를 통해 샘플에 시약이 분주된 작업용기가 상기 용기 이송 부재를 통해 안착되면, 안착된 작업용기 내에서 샘플과 시약을 혼합하고, 혼합된 샘플과 시약에서 인체유래 물질을 추출하는 추출 부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인체유래 물질 추출 자동화 기기를 제공한다.

또한, 본 발명은;

(S1) 유체 이송 부재의 분주모듈을 이용해 용기 보관 부재에 보관된 해당 시약용기의 시약을 흡입 후 제1랙부의 순번에 해당하는 작업용기에 분주하는 단계;

(S2) 이후 상기 시약이 분주된 작업용기를 용기 이송 부재를 이용해 추출 부재의 제1작업대로 이동시키는 단계;

(S3) 이후 제1작업대의 작업용기 내부로 추출용 팁을 하강시킨 후 설정시간 동안 상하 작동되게 하여 샘플과 시약을 혼합하는 단계;

(S4) 이후 용기 이송 부재를 이용해 용기 보관 부재의 제1랙부의 순번에 해당하는 작업용기를 추출 부재의 제2작업대로 이동시키는 단계;

(S5) 이후 상기 추출용 팁을 제1작업대의 작업용기 바닥 부분까지 하강시키는 단계;

(S6) 이후 마그넷 바를 상기 추출용 팁에 삽입되도록 하강시킨 후 자기장을 인가하여 인체유래 물질을 상기 추출용 팁의 외부에 부착되게 하는 단계;

(S7) 이후 상기 추출용 팁과 마그넷 바를 동시에 상승시켜 인체유래 물질을 제1작업대의 작업용기로부터 추출하는 단계;

(S8) 이후 상기 제2작업대의 작업용기를 인체유래 물질이 추출된 추출용 팁과 마그넷 바의 위치로 이동되게 하는 단계;

(S9) 이후 상기 제2작업대의 작업용기 바닥 부분까지 추출용 팁과 마그넷 바를 하강시키는 단계;

(S10) 이후 상기 마그넷 바를 상기 추출용 팁으로부터 이탈되게 상승시키는 단계;

(S11) 이후 상기 추출용 팁을 상하 작동시켜 추출용 팁에 부착된 인체유래 물질을 작업용기 내부로 떨어지게 하는 단계;

(S12) 이후 상기 추출용 팁을 작업용기로부터 이탈되게 상승시켜 추출을 완료하는 단계;

(S13) 이후 제1작업대의 작업용기 및 제2작업대의 작업용기를 용기 보관 부재의 제1랙부에 해당하는 순번에 맞게 순차적 이동시키는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인체유래 물질 추출 방법을 제공한다.

이러한 본 발명에 따르면, 자동화 방식의 ctDNA 및 CTC 추출 기기를 제공함에 따라 ctDNA 및 CTC 물질의 추출이 간편하고, 환자에게 부담이 적게 작용하며, 기존 수작업 대비 재현성이 떨어지는 한계를 극복하여 분자유전 분석(PCR 또는 NGS 등)이 가능하도록 하여 본 개발 기기를 체외진단의료기기로 사용하여 현장에서 환자의 검체를 이용하여 사용가자 쉽게 추출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인체유래 물질 추출 자동화 기기의 전체 구성도.
도 2는 도 1의 인체유래 물질 추출 자동화 기기 중 용기 보관 부재의 구성도.
도 3은 도 1의 인체유래 물질 추출 자동화 기기 중 작업용기, 시약용기의 구성도.
도 4는 도 1의 인체유래 물질 추출 자동화 기기 중 일회용 팁의 구성도.
도 5는 도 1의 인체유래 물질 추출 자동화 기기 중 냉각부의 구성도.
도 6은 도 1의 인체유래 물질 추출 자동화 기기 중 가열부의 구성도.
도 7은 도 1의 인체유래 물질 추출 자동화 기기 중 유체 이송 부재 및 용기 이송 부재의 구성도.
도 8은 도 1의 인체유래 물질 추출 자동화 기기 중 추출 부재의 구성도.
도 9는 도 8의 추출 부재 중 추출용 팁 및 마그넷 바의 구성도.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인체유래 물질 추출 방법의 흐름도이다.

본 발명에 따른 인체유래 물질 추출 자동화 기기 및 이를 이용한 인체유래 물질 추출 방법을 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

한편, 본 발명의 실시 예들은 발명이 속하는 기술분야의 범위에서 다양한 실시 형태로 구현될 수 있으며, 특별히 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지는 않는다.

또한, 도면과 관련하여 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 설명과 관계없는 부분에 대하여 도면의 도시를 생략하도록 하였으며, 명세서에 전반적으로 동일 또는 유사한 구성요소에 대하여 동일 또는 유사한 도면 부호를 사용하도록 하였고, 통상의 구성요소를 설명하는 경우 이에 대한 도면 부호는 생략하도록 하였다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 9는 본 발명의 기본 실시 예에 따른 인체유래 물질 추출 자동화 기기를 설명하기 위한 도면이다.

이에 따른 인체유래 물질 추출 자동화 기기(1)는, 작업용기(10), 시약용기(20), 일회용 팁(30)을 보관되게 하는 용기 보관 부재(100); 대상 물질의 흡입 및 분주를 위한 다수의 시린지(221)가 장착된 분주모듈(220)이 마련되고, 상기 분주모듈(220)을 X, Y, Z 방향으로 이송되게 하는 유체 이송 부재(200); 작업용기(10)의 이송을 위한 그립퍼(320)를 갖고, 상기 그립퍼(320)를 X, Y, Z 방향으로 이송되게 하는 용기 이송 부재(300); 상기 유체 이송 부재(200)를 통해 샘플에 시약이 분주된 작업용기(10)가 상기 용기 이송 부재(300)를 통해 안착되면, 안착된 작업용기(10) 내에서 샘플과 시약을 혼합하고, 혼합된 샘플과 시약에서 인체유래 물질을 추출하는 추출 부재(400);로 구성된다.

먼저, 용기 보관 부재(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이 인체유래 물질 추출 자동화 기기(1)의 본체 내측 하부에 구비되고, 용기 보관 부재(100)의 상측에는 다수의 작업용기(10), 다수의 시약용기(20), 다수의 일회용 팁(30)이 보관되어 있다.

이때, 다수의 작업용기(10) 중 일부에는 환자의 샘플이 수용되고, 다수의 시약용기(20)에는 인체유래 물질인 ctDNA 및 CTC 물질을 추출하는데 사용되는 시약(및 자성비드 포함)이 구비되어 있고, 다수의 일회용 팁(30)은 유체 이송 부재(200)의 분주모듈(220)에 구비된 시린지(221)에 교체방식으로 장착되도록 한다.

한편, 용기 보관 부재(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 작업용기(10)가 순번에 따라 보관되는 제1랙부(110); 용량별 다수의 일회용 팁(30)이 보관되는 제2랙부(120); 및 상온 보관용으로 다수의 시약용기(20)가 보관되는 제3랙부(130);를 더 포함한다.

제1랙부(110)는 총 6개의 작업용기(10)가 각각 안착되어 보관되게 하는데, 제1랙부(110)는 도 2의 구성과 같이 안쪽 중앙부터 1번, 2번, 3번 랙이 있고, 바깥쪽 중앙부터 4번, 5번, 6번 랙이 마련되어 있으며, 이들 랙의 상단에 작업용기(10)가 안착되어 보관되게 한다.

이때, 작업용기(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 가로세로 방향으로 일정간격 배치된 수용공간이 구비된 트레이 형태로 이루어진다.

제2랙부(120)는 용량별로 다수의 일회용 팁(30)이 보관되도록 도 2와 같이 바깥쪽에 2개의 랙이 구비되어 있으며, 이들 랙의 상단에 서로 다른 용량의 일회용 팁(30)이 트레이에 가로세로 일정간격 배치된 상태로 안착되어 보관된다.

이때, 일회용 팁(30)은 도 4에 도시된 형태로 용량별로 모양이 상이하게 구비될 수 있으나, 특별히 이에 한정한 것은 아니다.

제3랙부(130)는 제1랙부(110)와 제2랙부(120) 사이로 하나의 랙이 마련되어 있으며, 제3랙부(130)의 랙 상단에 상온 보관이 가능한 시약이 채워진 시약용기(20)가 트레이에 가로세로 일정간격 배치된 상태로 안착되어 보관된다.

또한, 용기 보관 부재(100)는 작업용기(10) 및 시약용기(20)의 냉각을 수행하는 냉각부(140)를 더 포함한다.

냉각부(140)는 도 5에 도시된 바와 같이 용량별 다수의 시약용기(20)가 각각 안착되며, 시약용기(20)의 냉각을 수행하는 제1냉각모듈(141); 및, 작업용기(10)가 안착되며, 작업용기(10)의 냉각을 수행하는 제2냉각모듈(142)을 더 포함한다.

제1냉각모듈(141)은 제1랙부(110)와 제2랙부(120) 사이로 제3랙부(130)에 인접하게 구비되는데, 도 5의 구성과 같이 상부에는 용량별 다수의 시약용기(20)가 각각 안착되는 제1냉각플레이트(141a)가 마련되고, 제1냉각플레이트(141a)의 하부로 열전소자(41), 온도센서(42), 방열판(43), 방열팬(44)이 구비되어 제1냉각플레이트(141a)에 안착된 시약용기(20)에 대한 냉각을 수행되게 한다.

이때, 시약용기(20)는 도 3에 도시된 형태로 용량별로 모양이 상이하게 구비될 수 있으나, 특별히 이에 한정한 것은 아니다.

이 경우 인체유래 대상 물질에 따라 상온 보관 중인 제3랙부(130)에 있는 시약용기(20)에 수용된 시약을 사용하거나, 제1냉각모듈(141)에 있는 시약용기(20)에 수용된 시약을 선택적 사용할 수 있으며, 시약은 자성비드를 포함한다.

제2냉각모듈(142)은 제1랙부(110)의 1번 랙에 인접한 측에 구비되는데, 도 5의 구성과 같이 상부에는 작업용기(10)가 안착되는 제2냉각플레이트(142a)가 마련되고, 제2냉각플레이트(142a)의 하부로 열전소자(41), 온도센서(42), 방열판(43), 방열팬(44)이 구비되어 제2냉각플레이트(142a)에 안착된 작업용기(10)에 대한 냉각을 수행되게 한다.

또한, 용기 보관 부재(100)는 작업용기(10)의 히팅을 위한 가열부(150)를 더 포함한다.

가열부(150)는 제2냉각모듈(142)의 인접한 측에 구비되는데, 도 6의 구성과 같이 작업용기(10)가 안착되는 가열플레이트(151)가 마련되고, 가열플레이트(151)의 하부로 카트리지히터(51), 온도센서(52)가 구비되어 가열플레이트(151)에 안착된 작업용기(10)에 대한 냉각을 수행되게 한다.

그리고 유체 이송 부재(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이 인체유래 물질 추출 자동화 기기(1)의 본체 내부로 용기 보관 부재(100)의 상부 측에 다수의 시린지(221)가 구비된 분주모듈(220)이 X, Y, Z 방향으로 이동 가능하게 구비되며, 분주모듈(220)을 이용해 인체유래 물질 추출을 위한 해당 시약이 수용된 시약용기(20)에서 시약(및 자성비드 포함)을 흡입한 후 용기 보관 부재(100)의 제1랙부(110)에 안착된 다수의 작업용기(10) 중 인체유래 물질 추출을 위한 해당 작업용기(10)에 시약을 분주되게 한다.

한편, 유체 이송 부재(200)는 도 7에 도시된 바와 같이 분주모듈(220)을 X, Y, Z 방향으로 이송되게 하는 제1이송부(210); 및, 상기 제1이송부(210)를 통해 X, Y, Z 방향으로 이송되며, 하부에 용량별 일회용 팁(30)이 각각 구비된 다수의 시린지(221)가 구비된 분주모듈(220);을 더 포함한다.

제1이송부(210)는 X 축 방향으로 이동 가능한 리니어 액추에이터가 구비되고, X 축 리니어 액추에이터의 하부로 Y축 리니어 액추에이터가 연결되어 이루어지며, Y축 리니어 액추에이터의 하부로 분주모듈(220)이 연결되어 X, Y 축 방향으로 분주모듈(220)을 이동 가능하게 한다.

이때, 분주모듈(220)은 도 7의 구성과 같이 양측에 다수의 시린지(221)가 용량별 일회용 팁(30)이 장착될 수 있도록 일렬로 수직 배치되어 있으며, 다수의 시린지(221)가 배치된 측에는 Z 축 리니어 액추에이터가 구비되어 다수의 시린지(221)를 Z 축 방향으로 이동 가능하게 한다.

또한, 유체 이송 부재(200)는 도 7에 도시된 바와 같이 다수의 시린지(221) 하부에 구비되는데, 용량별 일회용 팁(30)이 각각 구비된 측으로 수평 왕복 이동이 가능하고, 일회용 팁(30)으로부터 유출되는 물질을 받는 드랍 캐쳐(230)를 더 포함한다.

드랍 캐쳐(230)는 분주모듈(220)의 하부로 X 축 방향의 리니어 액추에이터가 구비되고, X 축 리니어 액추에이터에 대략 'ㄷ'자 모양으로 분주모듈(220)의 양측에 구비된 다수의 시린지(221) 사이의 간격에 대응한 드랍 캐쳐(230)가 연결되어 양측 다수의 시린지(221) 사이를 드랍 캐쳐(230)가 왕복 이동되게 한다.

이때, 드랍 캐쳐(230)는 시약을 흡입한 측의 시린지(221) 하부로 이동하여 일회용 팁(30)을 통해 흡입된 시약이 하부로 떨어지는 것을 받아 유출을 방지하는 기능을 한다.

그리고 용기 이송 부재(300)는, 도 1에 도시된 바와 같이 인체유래 물질 추출 자동화 기기(1)의 본체 내부로 유체 이송 부재(200)에 인접한 측에서 그립퍼(320)를 X, Y, Z 방향으로 이동 가능하게 구비되며, 그립퍼(320)를 이용해 인체유래 물질의 추출 과정에서 해당 작업용기(10)를 목적한 위치로 이동되게 한다.

한편, 용기 이송 부재(300)는 도 7에 도시된 바와 같이 그립퍼(320)를 X, Y, Z 방향으로 이송되게 하는 제2이송부(310); 및 제2이송부(310)를 통해 X, Y, Z 방향으로 이송되며, 작업용기(10)의 선택적 파지가 가능한 그립퍼(320);를 더 포함한다.

제2이송부(310)는 X 축 방향으로 이동 가능한 리니어 액추에이터가 구비되고, X 축 리니어 액추에이터에 Y축 리니어 액추에이터가 연결되어 이루어지며, Y 축 리니어 액추에이터의 하부로 그립퍼(320)가 연결되어 X, Y 축 방향으로 그립퍼(320)를 이동 가능하게 한다.

그립퍼(320)는 Z 축 방향으로 이동 가능한 리니어 액추에이터의 하부에 구비되어 상하 이동 가능하고, 양방향 액추에이터에 그립퍼(320)의 집게가 구비되면서 선택적 집게 동작으로 해당 작업용기(10)를 파지하여 목적한 위치로 이동 가능하게 한다.

그리고 추출 부재(400)는, 도 1에 도시된 바와 같이 인체유래 물질 추출 자동화 기기(1)의 본체 내부로 유체 이송 부재(200) 및 용기 이송 부재(300)의 하부에 구비되며, 용기 보관 부재(100)에 보관된 작업용기(10)가 용기 이송 부재(300)를 통해 이송되어 안착되고, 안차된 작업용기(10) 내에서 샘플과 시약(및 자성비드 포함)을 혼합하고, 혼합된 샘플과 시약에서 인체유래 물질을 추출하기 위한 것이다.

한편, 추출 부재(400)는 도 8에 도시된 바와 같이 서로 다른 용도의 작업용기(10)가 각각 안착되는 제1,2작업대(410,420); 및 상기 제1,2작업대(410,420)를 목적한 위치로 이동되게 하는 제3이송부(430);를 더 포함한다.

제1,2작업대(410,420)는 제3이송부(430)의 상부에서 Y 축 방향으로 이동 가능하게 각각 구비되며, 제1작업대(410) 및 제2작업대(420)는 제3이송부(430)에 의해 독립된 작동을 하며, 제1,2작업대(410,420)의 상단에 작업용기(10)가 안착되게 된다.

제3이송부(430)는 Y 축 방향으로 각각 독립된 작동을 하는 리니어 액추에이터가 제1작업대(410)의 위치 및 제2작업대(420)의 위치에 각각 구비된 형태로 이루어지며, 제3이송부(430)는 제1작업대(410) 및 제2작업대(420)를 인체유래 물질 추출 과정에서 알맞은 해당 위치로 각각 이동되게 한다.

이 경우 제1작업대(410)의 작업용기(10)에서 샘플과 시약(및 자성비드 포함)을 혼합하고, 혼합된 샘플과 시약에서 인체유래 물질을 추출하며, 추출된 인체유래 물질을 제2작업대(420)의 작업용기(10)로 옮기는 작업을 하면서 인체유래 물질을 추출되게 한다.

또한, 추출 부재(400)는 도 8 내지 도 9에 도시된 바와 같이 작업용기(10)의 내부에 삽입된 상태에서 설정시간 동안 상하 작동하여 샘플과 시약을 혼합하는 추출용 팁(440); 추출용 팁(440)의 상부에 수직으로 배치되고, 상하 작동을 통해 추출용 팁(440)의 내부로 삽입 가능하며, 자기장의 인가에 따라 인체유래 물질을 추출되게 하는 마그넷 바(450);를 더 포함한다.

추출용 팁(440)은 Z 축 방향의 리니어 액추에이터에 연결되어 상하 작동하는데, 도 9의 구성과 같이 다수의 추출용 팁(440)이 가로세로 일정 간격으로 수직 배치되며, 추출용 팁(440)은 상부가 개구된 용기 형태로 이루어지고, 추출용 팁(440)의 하부로 상하 작동에 따라 샘플과 시약(및 자성비드 포함)을 용이하게 혼합될 수 있도록 접시 형태로 돌출된 헤드(441)를 갖는다.

마그넷 바(450)는 추출용 팁(440)의 상부에서 Z 축 방향의 리니어 액추에이터에 연결되어 상하 작동하는데, 도 9의 구성과 같이 다수의 마그넷 바(450)가 다수의 추출용 팁(440)의 배치 형태에 대응하여 가로세로 일정간격으로 수직 배치되며, 상하 작동에 따라 추출용 팁(440)의 상부 개구부를 통해 추출용 팁(440)의 내측으로 마그넷 바(450)가 삽입될 수 있다.

이 경우 추출용 팁(440)은 작업용기(10) 내에서 설정시간 동안 상하 작동하여 샘플과 시약(및 자성비드 포함)을 혼합하고, 상기 마그넷 바(450)는 작업용기(10)에 대한 혼합이 완료된 상태에서 추출용 팁(440)의 내부에 삽입된 후 자기장을 인가하여 추출용 팁(440)의 외부로 작업용기(10) 내의 샘플과 시약의 혼합 물질로부터 인체유래 물질을 부착시켜 추출을 수행되게 한다.

이때, 인체유래 물질의 부착 과정을 간략하게 설명하면, 샘플과 시약의 혼합에 따라 인체유래 물질들이 자성비드의 표면에 부착되고, 인체유래 물질이 부착된 자성비드가 마그넷 바(450)의 자기화에 의해 추출용 팁(440)의 외부에 부착되면서 이 자성비드를 추출하여 인체유래 물질을 얻을 수 있게 되는 것이다.

한편, 전술한 구조의 인체유래 물질 추출 자동화 기기(1)는 제어 모듈을 통해 용기 보관 부재(100), 유체 이송 부재(200), 용기 이송 부재(300), 추출 부재(400)의 작동이 제어되는데, 이를 위해 제어 모듈은 사용자가 프로토콜 입력 및 수정할 수 있는 모니터, 입력장치 등이 구비될 수 있다.

이때, 제어 모듈은 각종 센서를 통해 제공되는 위치 값이나, 냉각부(140), 가열부(150)의 온도센서를 통해 제공되는 온도 측정값 등이 제공되어 이를 활용할 수 있으며, 미리 설정된 시간동안 냉각 및 가열을 가능하게 하고, 유체 이송 부재(200), 용기 이송 부재(300), 추출 부재(400)의 작동 제어를 통해 인체유래 물질 추출의 전반적인 과정을 자동화되게 한다.

이하, 도 10을 참고로 본 발명의 일 실시 예에 따른 인체유래 물질 추출 방법을 설명한다.

이에 따르면, 전술한 인체유래 물질 추출 자동화 기기(1)를 이용한 인체유래 물질 추출 방법은,

(S1) 유체 이송 부재(200)의 분주모듈(220)을 이용해 용기 보관 부재(100)에 보관된 해당 시약용기(20)의 시약(및 자성비드 포함)을 흡입 후 제1랙부(110)의 순번에 해당하는 작업용기(10)에 분주하는 단계;

(S2) 이후 상기 시약이 분주된 작업용기(10)를 용기 이송 부재(300)를 이용해 추출 부재(400)의 제1작업대(410)로 이동시키는 단계;

(S3) 이후 제1작업대(410)의 작업용기(10) 내부로 추출용 팁(440)을 하강시킨 후 설정시간 동안 상하 작동되게 하여 샘플과 시약을 혼합하는 단계;

(S4) 이후 용기 이송 부재(300)를 이용해 용기 보관 부재(100)의 제1랙부(110)의 순번에 해당하는 작업용기(10)를 추출 부재(400)의 제2작업대(420)로 이동시키는 단계;

(S5) 이후 상기 추출용 팁(440)을 제1작업대(410)의 작업용기(10) 바닥 부분까지 하강시키는 단계;

(S6) 이후 마그넷 바(450)를 상기 추출용 팁(440)에 삽입되도록 하강시킨 후 자기장을 인가하여 인체유래 물질을 상기 추출용 팁(440)의 외부에 부착되게 하는 단계;

(S7) 이후 상기 추출용 팁(440)과 마그넷 바(450)를 동시에 상승시켜 인체유래 물질을 제1작업대(410)의 작업용기(10)로부터 추출하는 단계;

(S8) 이후 상기 제2작업대(420)의 작업용기(10)를 인체유래 물질이 추출된 추출용 팁(440)과 마그넷 바(450)의 위치로 이동되게 하는 단계;

(S9) 이후 상기 제2작업대(420)의 작업용기(10) 바닥 부분까지 추출용 팁(440)과 마그넷 바(450)를 하강시키는 단계;

(S10) 이후 상기 마그넷 바(450)를 상기 추출용 팁(440)으로부터 이탈되게 상승시키는 단계;

(S11) 이후 상기 추출용 팁(440)을 상하 작동시켜 추출용 팁(440)에 부착된 인체유래 물질을 작업용기(10) 내부로 떨어지게 하는 단계;

(S12) 이후 상기 추출용 팁(440)을 작업용기(10)로부터 이탈되게 상승시켜 추출을 완료하는 단계;

(S13) 이후 제1작업대(410)의 작업용기(10) 및 제2작업대(420)의 작업용기(10)를 용기 보관 부재(100)의 제1랙부(110)에 해당하는 순번에 맞게 순차적 이동시키는 단계;를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 (S3) 단계는,

(S3-1) 선택적으로 용기 이송 부재(300)를 이용해 샘플과 시약의 혼합이 완료된 작업용기(10)를 용기 보관 부재(100)의 냉각부(140)를 이용해 냉각되게 하거나, 또는 가열부(150)를 이용해 가열되게 하는 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 인체유래 물질 추출 방법은 선택적으로 용기 보관 부재(100)의 제1랙부(110)에 보관된 작업용기(10)의 순번에 따라 상기 (S1) 단계 내지 (S13) 단계를 임의 횟수로 반복하는 것을 더 포함한다.

예를 들어 인체유래 물질 추출 방법은 cfDNA 대상의 인체유래 물질을 추출하는 경우 전술한 (S1) 단계 내지 (S13) 단계, (S3-1) 단계를 통해 Protein 제거 과정(혈장에 존재하는 단백질을 제거하는 과정)을 수행하고, 이 과정이 끝나면 Washing 1, Washing 2, Washing 3, Elution의 각 과정마다 전술한 (S1) 단계 내지 (S13) 단계를 순차적으로 반복하면서 실시하게 된다.

이 경우 Protein 제거 과정은 용기 보관 부재(100)의 제1랙부(110)의 순번 중 1번 작업용기(10)에서 인체유래 물질을 추출한 후 2번 작업용기(10)에 인체유래 물질을 옮겨 실시하고, Washing 1은 2번 작업용기(10)에서 인체유래 물질을 추출한 후 3번 작업용기(10)에 인체유래 물질을 옮겨 실시하는 방식으로, 나머지 Washing 2, Washing 3, Elution의 각 과정들을 용기 보관 부재(100)의 제1랙부(110)의 작업용기(10) 순번에 따라 순차적으로 진행하게 된다.

또한, CTC 대상의 인체유래 물질을 추출하는 경우 전술한 (S1) 단계 내지 (S13) 단계를 통해 수행하고, 전술한 (S1) 단계 내지 (S13) 단계를 제1랙부(110)의 작업용기(10) 순번에 따라 특정 횟수로 반복적 진행할 수 있다.

이때, CTC 대상의 인체유래 물질을 추출하는 중에 전술한 (S1) 단계 내지 (S13) 단계를 반복 수행하는 경우 (S1) 단계의 시약 분주 단계를 생략할 수도 있다.

한편, ctDNA 또는 CTC 물질 등의 추출되는 대상에 따라 상온 보관 중인 제3랙부(130)에 있는 시약용기(20)에 수용된 시약을 사용하거나, 제1냉각모듈(141)에 있는 시약용기(20)에 수용된 시약을 선택적 사용할 수 있다.

이 경우 전술한 인체유래 물질 추출 방법의 단계들을 이용한 바람직한 실시 예로서, ctDNA 또는 CTC 물질의 추출 예를 설명하였지만, 본 발명의 인체유래 물질 추출 방법의 단계들은 이들 예에 특별히 한정된 것을 아니며, 인체유래 대상 물질, 추출 환경 등에 따라 전술한 단계들을 다양하게 활용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 특정의 바람직한 실시 예를 예시한 설명과 도면으로 표현 하였으나, 여기서 사용하는 용어들은 본 발명을 용이하게 설명하기 위함으로 이 용어들에 대한 의미 한정이나, 특허청구범위에 기재된 범위를 제한하기 위함이 아니며,

본 발명은 상기한 실시 예에 따른 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 수준에서 발명을 용이하게 실시하기 위해 다양하게 변경 및 개조, 수정 등이 가능할 수 있음을 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1; 인체유래물질 추출 자동화 기기 10; 작업용기
20; 시약용기 30; 일회용 팁
100; 용기 보관 부재 110; 제1랙부
120; 제2랙부 130; 제3랙부
140; 냉각부 141; 제1냉각모듈
142; 제2냉각모듈 150; 가열부
200; 유체 이송 부재 210; 제1이송부
220; 분주모듈 221; 시린지
230; 드랍 캐쳐 300; 용기 이송 부재
310; 제2이송부 320; 그립퍼
400; 추출 부재 410; 제1작업대
420; 제2작업대 430; 제3이송부
440; 추출용 팁 450; 마그넷 바

Claims

작업용기(10), 시약용기(20), 일회용 팁(30)을 보관되게 하는 용기 보관 부재(100)와;
대상 물질의 흡입 및 분주를 위한 다수의 시린지(221)가 장착된 분주모듈(220)이 마련되고, 상기 분주모듈(220)을 X, Y, Z 방향으로 이송되게 하는 유체 이송 부재(200)와;
작업용기(10)의 이송을 위한 그립퍼(320)를 갖고, 상기 그립퍼(320)를 X, Y, Z 방향으로 이송되게 하는 용기 이송 부재(300)과;
상기 유체 이송 부재(200)를 통해 샘플에 시약이 분주된 작업용기(10)가 상기 용기 이송 부재(300)를 통해 안착되면, 안착된 작업용기(10) 내에서 샘플과 시약을 혼합하고, 혼합된 샘플과 시약에서 인체유래 물질을 추출하는 추출 부재(400)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인체유래 물질 추출 자동화 기기.
제1항에 있어서,
상기 용기 보관 부재(100)는 다수의 작업용기(10)가 순번에 따라 보관되는 제1랙부(110);
용량별 다수의 일회용 팁(30)이 보관되는 제2랙부(120); 및
상온 보관용으로 다수의 시약용기(20)가 보관되는 제3랙부(130)를 더 포함한 인체유래 물질 추출 자동화 기기.
제1항에 있어서,
상기 용기 보관 부재(100)는 작업용기(10) 및 시약용기(20)의 냉각을 수행하는 냉각부(140)를 더 포함한 인체유래 물질 추출 자동화 기기.
제3항에 있어서,
상기 냉각부(140)는 용량별 다수의 시약용기(20)가 각각 안착되며, 시약용기(20)의 냉각을 수행하는 제1냉각모듈(141); 및
작업 용기(10)가 안착되며, 작업 용기(10)의 냉각을 수행하는 제2냉각모듈(142)을 더 포함한 인체유래 물질 추출 자동화 기기.
제1항에 있어서,
상기 용기 보관 부재(100)는 작업 용기(10)의 히팅을 위한 가열부(150)를 더 포함한 인체유래 물질 추출 자동화 기기.
제1항에 있어서,
상기 유체 이송 부재(200)는 분주모듈(220)을 X, Y, Z 방향으로 이송되게 하는 제1이송부(210);
상기 제1이송부(210)를 통해 X, Y, Z 방향으로 이송되며, 하부에 용량별 일회용 팁(30)이 각각 구비된 다수의 시린지(221)가 구비된 분주모듈(220)을 더 포함한 인체유래 물질 추출 자동화 기기.
제6항에 있어서,
상기 유체 이송 부재(200)는 다수의 시린지(221) 하부에 구비되는데, 상기 용량별 일회용 팁(30)이 각각 구비된 측으로 수평 왕복 이동이 가능하고, 일회용 팁(30)으로부터 유출되는 물질을 받는 드랍 캐쳐(230)를 더 포함한 인체유래 물질 추출 자동화 기기.
제1항에 있어서,
상기 용기 이송 부재(300)는 그립퍼(320)를 X, Y, Z 방향으로 이송되게 하는 제2이송부(310);
상기 제2이송부(310)를 통해 X, Y, Z 방향으로 이송되며, 작업용기(10)의 선택적 파지가 가능한 그립퍼(320)를 더 포함한 인체유래 물질 추출 자동화 기기.
제1항에 있어서,
상기 추출 부재(400)는 서로 다른 용도의 작업용기(10)가 각각 안착되는 제1,2작업대(410,420);
상기 제1,2작업대(410,420)를 목적한 위치로 이동되게 하는 제3이송부(430);를 더 포함하고,
상기 제1작업대(410)의 작업용기(10)에서 샘플과 시약을 혼합하고, 혼합된 샘플과 시약에서 인체유래 물질을 추출하며, 추출된 인체유래 물질을 상기 제2작업대(420)의 작업용기(10)로 옮기는 것을 특징으로 하는 인체유래 물질 추출 자동화 기기.
제9항에 있어서,
상기 추출 부재(400)는 작업용기(10)의 내부에 삽입된 상태에서 설정시간 동안 상하 작동하여 샘플과 시약을 혼합하는 추출용 팁(440);
상기 추출용 팁(440)의 상부에 수직으로 배치되고, 상하 작동을 통해 상기 추출용 팁(440)의 내부로 삽입 가능하며, 자기장의 인가에 따라 인체유래 물질을 추출되게 하는 마그넷 바(450);를 더 포함한 인체유래 물질 추출 자동화 기기.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 인체유래 물질 추출 자동화 기기를 이용한 인체유래 물질 추출 방법에 있어서,
(S1) 유체 이송 부재(200)의 분주모듈(220)을 이용해 용기 보관 부재(100)에 보관된 해당 시약용기(20)의 시약을 흡입 후 제1랙부(110)의 순번에 해당하는 작업용기(10)에 분주하는 단계;
(S2) 이후 상기 시약이 분주된 작업용기(10)를 용기 이송 부재(300)를 이용해 추출 부재(400)의 제1작업대(410)로 이동시키는 단계;
(S3) 이후 제1작업대(410)의 작업용기(10) 내부로 추출용 팁(440)을 하강시킨 후 설정시간 동안 상하 작동되게 하여 샘플과 시약을 혼합하는 단계;
(S4) 이후 용기 이송 부재(300)를 이용해 용기 보관 부재(100)의 제1랙부(110)의 순번에 해당하는 작업용기(10)를 추출 부재(400)의 제2작업대(420)로 이동시키는 단계;
(S5) 이후 상기 추출용 팁(440)을 제1작업대(410)의 작업용기(10) 바닥 부분까지 하강시키는 단계;
(S6) 이후 마그넷 바(450)를 상기 추출용 팁(440)에 삽입되도록 하강시킨 후 자기장을 인가하여 인체유래 물질을 상기 추출용 팁(440)의 외부에 부착되게 하는 단계;
(S7) 이후 상기 추출용 팁(440)과 마그넷 바(450)를 동시에 상승시켜 인체유래 물질을 제1작업대(410)의 작업용기(10)로부터 추출하는 단계;
(S8) 이후 상기 제2작업대(420)의 작업용기(10)를 인체유래 물질이 추출된 추출용 팁(440)과 마그넷 바(450)의 위치로 이동되게 하는 단계;
(S9) 이후 상기 제2작업대(420)의 작업용기(10) 바닥 부분까지 추출용 팁(440)과 마그넷 바(450)를 하강시키는 단계;
(S10) 이후 상기 마그넷 바(450)를 상기 추출용 팁(440)으로부터 이탈되게 상승시키는 단계;
(S11) 이후 상기 추출용 팁(440)을 상하 작동시켜 추출용 팁(440)에 부착된 인체유래 물질을 작업용기(10) 내부로 떨어지게 하는 단계;
(S12) 이후 상기 추출용 팁(440)을 작업용기(10)로부터 이탈되게 상승시켜 추출을 완료하는 단계;
(S13) 이후 제1작업대(410)의 작업용기(10) 및 제2작업대(420)의 작업용기(10)를 용기 보관 부재(100)의 제1랙부(110)에 해당하는 순번에 맞게 순차적 이동시키는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 인체유래 물질 추출 방법.
제11항에 있어서,
상기 (S3) 단계는,
(S3-1) 선택적으로 용기 이송 부재(300)를 이용해 샘플과 시약의 혼합이 완료된 작업용기(10)를 용기 보관 부재(100)의 냉각부(140)를 이용해 냉각되게 하거나, 또는 가열부(150)를 이용해 가열되게 하는 단계를 더 포함한 인체유래 물질 추출 방법.
제11항에 있어서,
상기 인체유래 물질 추출 방법은 선택적으로 용기 보관 부재(100)의 제1랙부(110)에 보관된 작업용기(10)의 순번에 따라 상기 (S1) 단계 내지 (S13) 단계를 임의 횟수로 반복하는 것을 더 포함한 인체유래 물질 추출 방법.