KR100422278B1

KR100422278B1 - 유전자 분석용 디엔에이 함유 겔 단편 자동 추출장치 및그것을 채용한 유브이 일루미네이터

Info

Publication number: KR100422278B1
Application number: KR10-2001-0024415A
Authority: KR
Inventors: 박용원
Original assignee: 박용원
Priority date: 2001-05-04
Filing date: 2001-05-04
Publication date: 2004-03-10
Also published as: KR20020085123A

Abstract

본 발명은 DNA 밴드 함유 겔 단편 자동 추출장치에 관한 것으로, 두 개의 이격된 레일(15)상에서 이동가능한 가동 플랫폼(16)에 제공되어 그 하측에 배치되는 용기(24)에 수용된 겔에 함유된 DNA 밴드들에서 필요한 DNA 밴드를 함유한 겔 단편만을 추출하고 후속적인 과정 수행을 위해 용기에 투입하도록 된 피펫수단(25)을 구비한 추출기(20)와, 상기 추출기의 피펫수단을 용기(24)내의 필요한 DNA의 위치로 이동시키고 피펫수단에서 추출한 DNA함유 겔 부분을 후속적인 과정 수행을 위해 용기(33)에 투입시키도록 추출기(20)를 X축방향, Y축방향 및 Z축방향으로 이동시키는 구동수단을 포함하여 구성됨으로써, DNA을 함유한 겔 단편을 추출하고 UV 일루미네이터 외측에 제공된 분석 샘플 수용용기에 담는 일련의 과정을 순차적으로 자동적으로 수행하여 유독성 약품과 자외선으로부터 연구원의 안전을 보장하고 정확하고 신속하게 필요한 DNA 함유 겔 단편을 추출할 수 있는 장점이 있다.

Description

유전자 분석용 디엔에이 함유 겔 단편 자동 추출장치 및 그것을 채용한 유브이 일루미네이터{APPARATUS FOR PICKING UP GEL SEGMENT INCLUDING DNA FOR DNA ANALYSIS AND ULTRAVIOLET ILLUMINATOR EMPLOYING IT}

본 발명은 유전자 분석 및 재조작을 위한 연구용으로 DNA 함유 겔 단편의 추출을 수작업에 의하지 않고 자동화한 자동 추출장치에 관한 것으로, 특히 분석하고자하는 DNA를 함유한 겔 상태의의 재료에서 UV 일루미네이터(illuminator)에서 분석 및 촬영한 다음 후속적으로 DNA를 클로닝하고 형질전환등의 과정을 수행하기 위해 필요한 DNA 밴드를 함유한 겔 부분만을 3차원적으로 이동되는 피펫수단으로 자동적 그리고 안전하게 추출하기 위한 자동 추출장치에 관한 것이다.

생물체의 DNA의 분석 및 형질 변환의 연구를 수행하기 위한 과정은 일반적으로 해당 세포를 분쇄하여 완충용액에서 원심분리하여 DNA 밴드를 분리하고, PCR 용액에서 증폭시켜 제한효소를 이용하여 전기영동시킨 다음 발색시약을 첨가하여 UV 일루미네이터에서 자외선을 조사하여 얻고자 하는 DNA 함유 겔 단편만을 추출하여 클로닝 또는 재조합등의 과정을 거치게 되는데, 이러한 DNA 분석 과정들을 일반적인 것이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

그런데, 종래 발색시약인 EtBr 용액에 침지시킨 후 UV 일루미네이터에서 자외선을 조사하여 나타난 DNA 밴드를 분석 및 촬영한 다음, 해당 DNA 밴드만을 함유한 겔을 칼로 절단하여 추출하는 일련의 과정을 연구원의 수작업에 의존하기 때문에 연구원은 피부에 닿으면 피부암을 유발할 수 있는 유해한 상기 발색 시약과 자외선에 노출되는 위험이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 DNA 분석 및 재조작등의 연구 과정에서 인체에 유해한 발색 시약 및 자외선에 노출되지 않고 필요한 DNA 밴드를 함유한 겔 단편만을 추출하여 후속공정을 위해 용기에 담는 과정을 피펫수단을 기계적으로 3차원으로 이동시켜 필요한 DNA 함유 겔 단편 추출을 자동화한 추출장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 전기 영동 및 발색 과정을 거쳐 DNA 밴드 분석 및 촬영과정에 이어 필요한 DNA 함유 겔 단편의 분리 추출을 자동화하도록 상기한 DNA 함유 겔 단편 자동 추출장치를 장착한 UV 일루미네이터(Ultraviolet illuminator)를 제공하는 것이다.

도 1은 분석할 유전자를 증폭한 다음 버퍼 용액을 넣고 전기영동하여 EtBr로 염색한 것을 관찰 및 촬영하기 위한 종래 UV 일루미네이터의 개략적인 사시도.

도 2는 본 발명에 따라 UV 일루미네이터에 장착되어 유전자 함유 겔 단편을 추출하기 위한 자동 추출장치의 구성을 보여주는 개략적인 사시도.

도 3은 도 2의 피펫수단의 구조를 보여주는 단면도.

도 4는 도 2의 자동 추출장치에서 피펫수단에 의해 추출된 겔 단편을 분석샘플 용기에 자동으로 담는 것을 설명하기 위한 개략적인 단면도.

도 5는 피펫수단의 추출된 DNA 함유 겔 단편의 자동 배출, 세정 및 건조 과정을 설명하기 위한 부분 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : UV 일루미네이터 12 : 전자결합소자 카메라

13 : 모니터 14 : 추출기

19,21,27 : 구동모터 22 : 스크류봉

25 : 피펫수단 26 : 지지봉

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 필요한 DNA 함유 겔 단편 자동 추출장치는 레일상에서 이동가능한 가동 플랫폼에 제공되어 그 하측에 배치되는 용기에 수용된 겔에 함유된 DNA 밴드들에서 필요한 DNA를 함유한 겔 단편만을 추출하고 후속적인 과정 수행을 위해 용기에 투입하도록 된 피펫수단을 구비한 추출기와, 상기 추출기의 피펫수단을 용기내의 필요한 DNA의 위치로 X축방향, Y축방향 및 Z축방향으로 각각 이동시키는 구동수단, 피펫수단에 의해 추출한 필요한 DNA 함유 겔 단편을 후속적인 과정 수행을 위해 용기에 투입시킨 다음 상기 피펫수단의 피펫을 세척하는 세정 및 건조수단을 포함하여 구성된다.

상기 구동수단은 추출기를 가동 플랫폼위에서 폭방향(X축방향)으로 이동시키도록 관통된 이송 스크류를 구동시키는 X축방향 구동 모터와, 한쌍의 이격된 레일상에서 가동 플랫폼을 이동시키도록 레일상에서 구름운동하는 휠을 구동시키는 Y축방향 구동 모터, 및 상기 추출기에 장착되어 피펫수단을 수직방향으로 이동시키는 Z축방향 구동모터를 포함하여 구성된다.

상기 추출기에는 그 측부에 X축방향으로 연장된 지지봉이 고정되어 있으며, 그 지지봉에는 필요한 DNA 함유 겔 단편을 추출하기 위한 피펫수단이 장착되어 있고, 또한 상기 피펫수단을 상하로 (Z방향으로) 구동시키도록 추출기에 구동 모터가 장착되고 그의 출력축에 피니온이 형성되어 있으며, 피펫수단에는 래크가 형성되어 Z방향 구동 모터의 작동시 회전되는 출력축의 피니온과 맞물려 상하방향으로 이동하도록 구성되어 있다.

이하에서는 본 발명의 일실시예를 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명의 자동 추출장치를 채용한 UV 일루미네이터(10)를 개략적으로 도시하고 있다. 상기 UV 일루미네이터는 분획된 DNA를 배양, 증폭하여 전기 영동과정을 거쳐 발색 시약으로 염색된 DNA 밴드들을 함유하는 겔을 용기에 담아 입구(11)를 통해 내부 공간에 자외선을 조사하여 발색되어 나타나는 DNA 밴드를 전하결합소자 카메라(12)로 촬영하여 컴퓨터 제어하에 모니터(13)에 DNA 밴드들이 나타나도록 하여 DNA를 분석하기 위한 것이다.

본 발명에 따라, UV 일루미네이터 내부 공간에는 모니터(13)에 나타난 DNA 밴드들에서 필요한 DNA를 함유한 겔 단편만을 추출하기 위한 추출장치(14)가 도 3에 도시된 바와같이 제공된다.

본 발명에 따른 추출장치(14)는 피펫수단(25)을 X-Y축 방향으로 이동시키기 위하여 먼저 Y 축방향으로 연장된 두 개의 이격된 레일(15)에서 Y축 방향으로 이동가능하게 가동 플랫폼(16)이 장착되고, 상기 가동 플랫폼에는 레일(15)에서 이동할 수 있도록 레일의 요홈(17)에서 구름회전하도록 4개의 휠(18)이 배치되며, 그중에서 후방의 두 개의 휠은 레일의 요홈에 형성되는 치형과 맞물리도록 기어가 형성된 구동휠인 것이 바람직하며, 상기 구동휠을 회전시키도록 구동 모터로서 스텝모터(19)가 가동 플랫폼(16) 위에 장착된다.

상기 가동 플랫폼에는 피펫을 상하 이동가능하게 지지하는 추출기(20)가 제공되며, 가동 플랫폼의 일측부에는 스텝모터(21)가 장착되고 그로부터의 출력축으로서 스크류봉(22)이 상기 추출기(20)의 하단 중앙부를 관통하여 가동 플랫폼의 폭방향, 즉 X축 방향으로 연장되어 있고 두 개의 가이드봉(23)들이 추출기의 전후단부를 이동가능하게 관통하여 지지함으로써 스텝모터(21)의 정역회전 구동으로 스크류봉(22)이 회전함에 따라 거기에 맞물려 있는 추출기는 가동 플랫폼 위에서 가이드봉(23)들의 폭방향에 의해 지지되어 X축방향으로 이동하게 된다. 이때 추출기는 스크류봉의 정회전시에 나사결합되므로 도면에서 좌측으로 이동하고 역회전시에는 스크류봉과의 나사결합이 풀리는 방향으로 회전됨에 따라 추출기가 도면에서 우측으로 이동하게 된다.

상기 추출기의 전면에는 스텝모터(27)가 Z축방향 구동모터로서 제공되어 있고, 추출기의 측면에는 X축방향으로 지지봉(26)이 고정되어 있고 그 지지봉에는 피펫수단(25)이 장착되어 있다. 상기 지지봉 내부의 공간에는 스텝모터(27)의 출력축으로서의 스크류봉(28)이 배치되어 있고, 상기 피펫수단은 도 3에 도시된 바와같이 내부에 피펫(29)이 슬라이드가능하게 장착되어 있으며 그 일측면에는 래크가 형성되어 스크류봉(28)과 맞물려 있어서 스텝모터(27)의 작동에 의해 스크류봉(28)이 회전함에 따라 피펫(25')이 상하방향으로 이동하게 된다. 스크류봉의 정방향 회전시에 피펫(29)이 하방으로 이동하며, 이때 후술하는 DNA 밴드들을 함유한 겔 수용 용기위에서 필요한 DNA를 함유한 겔 단편만을 피펫의 내부 통로와 연통된 호스(37)를 통해 펌프(36)의 작동으로 피펫 선단부의 내부 통로로 흡입하여 추출하도록 되어 있다.

상기 추출기의 측면에 고정된 지지봉(26)은 피펫수단(25)을 지지하는 기능뿐만 아니라, 피펫(29)에 의해 추출된 DNA 밴드를 포함한 겔부분을 분석샘플 용기로 옮기기 위하여 스텝모터(21)가 계속 작동하여 추출기(20)를 X축방향으로 최대거리로 이동시킴에 따라 지지봉이 UV 일루미네이터의 하우징의 측부에 제공된 도어부(31)를 밀면서 전진하게 되어 도 4에 도시된 바와같이 피펫수단(25)이 UV 일루미네이터 외측에 제공된 샘플 용기(33) 위에 배치되고, 이어서 펌프(36)의 작동으로 피펫(25')에 흡입된 DNA 밴드 함유 겔부분을 샘플 용기(33)속에 배출한다. 그 샘플 용기(33)는 연구원에 의해 형질전환등의 후속적인 연구 수행을 위해 옮겨지게 된다. 그런다음, 상기 피펫(29)은 다시 필요한 DNA 함유 겔 단편의 추출을 위해 세정과정을 거치게 되며, 이를 위하여 샘플 용기(33)의 후방으로 세척기(34)와 건조기(35)가 제공되어 있으며, 피펫(25')의 DNA 함유 겔 단편을 샘플 용기에 배출한 다음에 Y축방향으로 후퇴하여 피펫(29)을 세척 및 건조시켜 다음의 DNA 함유 겔 단편 추출과정을 수행할 수 있도록 한다.

이하에서는 상기와 같은 구성의 추출장치의 작용을 간략히 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 두 개의 레일(15)들 사이에서 UV 일루미네이터의 바닥에 분석할 DNA 밴드들을 함유한 겔을 담은 용기가 배치되어 전하결합소자 카메라(12)로 촬영하여 모니터에 DNA 밴드들이 나타나 필요한 DNA 단편을 찾을 수 있다. 마우스로 모니터에 나타난 DNA 단편을 지정하여 추출 명령을 지시하면 미리 입력된 제어프로그램에 의해 스텝모터(19)의 제어하에 가동 플랫폼(16)이 레일을 따라 Y축방향으로 이동한 다음 스텝모터(21)의 제어하에 추출기(20)를 X축방향으로 이동시켜 해당 DNA 단편의 위치의 직상방에 배치시킨다. 그런 다음, 스텝모터(27)가 작동하여 그 출력측의 스크류봉(28)을 회전시켜 피펫(29)을 Z축방향으로, 즉 하방으로 이동시킴과 함께 펌프(36)의 작동으로 해당 DNA을 함유한 겔 단편만을 피펫(25')이 흡입하여 추출한다. 이로써 종래 연구원이 해당 DNA 함유 겔 단편을 칼로 절단하여 추출하던 것과 비교하여 연구원이 직접 겔에 접촉하지 않고 자외선을 쪼이지 않게 되므로 연구원의 안전을 보장하고, 해당 DNA 함유 겔 단편 추출 작업이 자동적으로 이루어져 간편하고 정확한 샘플을 얻을 수 있게 된다.

이와같이 추출된 필요한 DNA 함유 겔 단편이 피펫(29)의 내부 통로에 흡입된 상태에서, 스텝모터(21)가 다시 작동하여 추출기를 X축방향으로 최대거리로 이동시켜 도 4에 도시된 바와같이 지지봉(26)이 도어부(31)를 밀어 열게 되며 이때 피펫수단(25)은 필요한 DNA 단편을 수용하기 위한 샘플 용기(33) 바로 위에 (도 5참조) 위치하게 되며, 이 상태에서 펌프(36)가 작동하여 피펫(25')에 흡입된 DNA 함유 겔단편을 용기에 배출하게 되어 연구원은 그 용기를 후속적인 연구를 위해 사용할 수 있게 된다.

상기와 같은 과정을 통해 연구에 필요한 DNA 단편을 추출한 다음, 다른 DNA 단편을 추출하는 작업을 수행하기 위하여 피펫(29)을 세정하여야 하며, 이를 위하여 UV 일루미네이터의 측부에는, 도 5에 간략하게 도시되었지만 세척기(34)와 건조기(35)가 제공되어 피펫의 내부 통로를 증류수로 세척하고 이어서 건조할 수 있게 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라, UV 일루미네이터 내부에 추출장치를 장착하여 연구에 필요한 DNA 함유 겔 단편을 추출하기 위해 해당 DNA 함유 겔 단편이 있는 위치로 추출기를 스텝모터들로 X-Y축으로 이동시킨 다음 피펫수단(25)을 Z축방향으로 하강시켜 해당 DNA을 함유한 겔 단편을 추출하고 UV 일루미네이터 외측에 제공된 분석 샘플 수용용기에 담는 일련의 과정을 순차적으로 자동적으로 이루어지도록 구성함으로써, 유독성 약품과 자외선으로부터 연구원의 안전을 보장하고 정확하고 신속하게 필요한 DNA 함유 겔 단편을 추출할 수 있는 장점이 있다.

Claims

두 개의 이격된 레일(15)상에서 이동가능한 가동 플랫폼(16)에 제공되어 그 하측에 배치되는 용기(24)에 수용된 겔에 함유된 DNA 밴드들에서 필요한 DNA 밴드를 함유한 겔 단편만을 추출하고 후속적인 과정 수행을 위해 용기에 투입하도록 된 피펫수단(25)을 구비한 추출기(20)와, 상기 추출기의 피펫수단을 용기(24)내의 필요한 DNA의 위치로 이동시키고 피펫수단에서 추출한 DNA함유 겔 부분을 후속적인 과정 수행을 위해 용기(33)에 투입시키도록 추출기(20)를 X축방향, Y축방향 및 Z축방향으로 이동시키는 구동수단을 포함하며, 상기 구동수단은 추출기를 가동 플랫폼위에서 폭방향(X축방향)으로 이동시키도록 관통된 스크류(22)를 구동시키는 X축방향 구동 모터(21)와, 한쌍의 이격된 레일(15)상에서 가동 플랫폼을 이동시키도록 휠(18)을 구동하는 Y축방향 구동 모터(19), 및 상기 추출기(20)에 장착되어 피펫수단(25)의 피펫(29)을 수직방향으로 이동시키는 Z축방향 구동모터(27)로 구성된 DNA 밴드 함유 겔 단편 자동 추출장치.
제 1 항에 있어서, 상기 추출기(20)는 X축방향으로 연장된 지지봉(26)이 고정되어 있으며, 상기 피펫수단(25)이 필요로 하는 DNA 밴드를 추출하도록 지지봉(26)에 장착되어 있고, 또한 상기 피펫수단의 내부에 슬라이드가능하게 장착된 피펫(29)을 상하로 (Z방향으로) 이동시키도록 추출기에 Z방향 구동 모터(27)의 스크류(28)가 피펫(25')의 대향측에 형성된 래크에 맞물려 있는 것을 특징으로 하는 DNA 밴드 함유 겔 단편 자동 추출장치.
제 1 항에 있어서, 상기 피펫수단의 피펫(29)을 세정하도록 세정수단(34)과 내부에 히터를 구비한 건조수단(35)이 제공된 DNA 밴드 함유 겔 단편 자동 추출장치.
분획된 DNA를 배양, 증폭하여 전기 영동과정을 거쳐 발색 시약으로 염색된 DNA 밴드들을 함유하는 겔에 자외선을 조사하여 발색되어 나타나는 DNA 밴드를 전하결합소자 카메라(12)로 촬영하여 컴퓨터 제어하에 모니터(13)에 DNA 밴드들이 나타나도록 하여 DNA를 분석하는 UV 일루미네이터에 있어서, 내부 바닥에 고정되는 두 개의 이격된 레일(15)상에서 이동가능한 가동 플랫폼(16)에 제공되어 그 하측에 배치되는 용기(24)에 수용된 겔에 함유된 DNA 밴드들에서 필요한 DNA 밴드를 함유한 겔 단편만을 추출하고 후속적인 과정 수행을 위해 용기에 투입하도록 된 피펫수단(25)을 구비한 추출기(20)와, 상기 추출기의 피펫수단을 용기(24)내의 필요한 DNA의 위치로 이동시키고 피펫수단에서 추출한 DNA함유 겔 부분을 후속적인 과정 수행을 위해 용기(33)에 투입시키도록 추출기(20)를 X축방향, Y축방향 및 Z축방향으로 이동시키는 구동수단을 포함하며, 상기 구동수단은 추출기를 가동 플랫폼위에서 폭방향(X축방향)으로 이동시키도록 관통된 스크류(22)를 구동시키는 X축방향 구동 모터(21)와, 한쌍의 이격된 레일(15)상에서 가동 플랫폼을 이동시키도록 휠(18)을 구동하는 Y축방향 구동 모터(19), 및 상기 추출기(20)에 장착되어 피펫수단(25)의 피펫(29)을 수직방향으로 이동시키는 Z축방향 구동모터(27)로 구성된 DNA 밴드 함유 겔 단편 자동 추출장치를 포함하는 UV 일루미네이터.