KR100612880B1 - 챔버 샘플투입구의 패킹 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 챔버 상판 덮개에 형성된 샘플투입구의 패킹 장치에 있어서, 마개와 맞닿는 샘플투입구의 상단 일측 또는 샘플투입구와 맞닿는 마개의 하단 일측에 공기배출구(air vent)을 구비하는 것을 특징으로 하는 패킹 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 생물분자(biomolecule)와 같은 반응 물질들의 반응을 위한 챔버(chamber)내에 샘플투입구를 통해 샘플 투입후 마개를 닫을 때 삽입된 마개의 부피로 인한 공기압을 챔버 내부에 전달하지 않는 구조적 디자인을 통하여 챔버내 샘플 용액이 한쪽으로 몰리는 현상을 해소할 수 있으며, 바이오칩의 혼성화 챔버에 있어서, 바이오 칩상의 스팟 영역(spot area)를 샘플 용액과 효율적으로 교반(agitation)함으로써 혼성화 반응의 효율을 높힐 수 있다.

Description

챔버 샘플투입구의 패킹 장치{Packing device for the sample loading hole of a chamber}

도 1은 챔버의 상판 덮개에 형성된 샘플주입구를 나타낸 사진이다.(상판 덮개는 반만 도시하였음)

도 2는 챔버에 마개를 닫을때 공기압에 의해 샘플 용액이 이동하는 것을 보여주는 그림이다.

도 3는 종래기술로서 Rechi Precision Co., Ltd.사의 패킹 장치를 나타낸 그림이다.

도 4는 종래기술로서 테칸(Tecan)사의 패킹 장치를 나타낸 사진이다.

도 5은 종래기술로서 Genomic solution사의 패킹 장치를 나타낸 사진이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예인 패킹장치를 장착한 혼성화 시스템의 측면도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예인 패킹장치를 장착한 혼성화 시스템 상판 덮개의 구성을 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예인 패킹장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 9는 본 발명의 실시예에서 사용된 본 발명의 패킹 장치가 장착된 혼성화 시스템의 사진이다.

본 발명은 챔버 상판 덮개에 형성된 샘플투입구의 패킹 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 마개와 맞닿는 샘플투입구의 상단 일측 또는 샘플투입구와 맞닿는 마개의 하단 일측에 공기배출구(air vent)을 구비하는 것을 특징으로 하는 패킹 장치에 관한 것이다.

생물분자(biomolecule)와 같은 반응 물질들의 혼성화 반응을 위한 챔버(chamber)(1)들은 일반적으로 챔버의 상판 덮개에 샘플을 투입하기 위한 샘플투입구(2)를 구비하고 있다(도 1 참조). 그런데, 챔버에 샘플을 투입한 후 마개(3)를 닫을 때 샘플투입구(2)내로 삽입된 마개의 부피로 인한 공기압이 발생되고 이런 압축된 공기가 챔버 내부로 전달되어 샘플 용액(4)이 초기 영역(area)에서 반대편으로 이동하게 됨으로써 결국 혼성화 반응이 효율적으로 일어나지 않은 영역이 생기게 된다(도 2 참조).

이러한 문제점은 주로 챔버 바닥에 고정된 바이오칩과 샘플투입구를 통해 투입된 표적샘플의 혼성화 반응을 위한 챔버에서 많이 발생된다. 바이오칩(bio chip)이란 기질상에 분석하고자 하는 DNA, 단백질 등의 생분자(biomolecules) 프로브를 고밀도로 부착시킨 칩으로서, 상기 프로브와 샘플내 표적물질과의 혼성화(hybridization) 여부를 검출하여 유전자 발현 양상, 유전자 결함, 단백질 분포, 반응 양상 등을 분석해낼 수 있다. 바이오칩은 프로브의 종류에 따라 DNA 칩이나 단백질칩 등으로 나누고, 프로브의 부착형태에 따라 고체 기질상에 부착된 마이크로어레이 칩(microarray chip)과 미세채널상에 부착된 랩온어칩(lab-on-a-chip)으로 나눌 수 있다.

종래 Rechi Precision 사의 특허(US 6739847)는 도 3에서 보여지듯이, 밸브에 압력을 가하여 패킹하는 구조로서 마개위에 형성된 스프링을 통해 압력을 흡수할 수 있도록 하였다.

종래 Tecan 사의 특허(US 20030013184)는 도 4에서 보여지듯이, 샘플 투입 후 일반 마개로 패킹을 하고 있다.

종래 Genomic Solution사의 특허(US6432696)도 도 5과 같이 샘플 투입 후 일반 마개로 패킹을 하고 있다.

이에, 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점들을 극복하기 위하여 예의 연구노력한 결과, 챔버의 샘플 투입구 또는 마개에 압축공기를 방출할 수 있는 공기배출구(air vent)를 구비하면 상기 문제점들을 해소할 수 있음을 확인하고, 본　발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 주된 목적은 챔버내 샘플 투입후 마개를 닫을 때 삽입된 마개의 부피로 인한 공기압을 챔버 내부에 전달하지 않는 구조적 디자인을 갖는 패킹 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 챔버 상판 덮개에 형성된 샘플투입구의 패킹 장치에 있어서, 마개와 맞닿는 샘플투입구의 상단 일측에 공기배출구(air vent)을 구비하는 것을 특징으로 하는 패킹 장치를 제공한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 챔버 상판 덮개에 형성된 샘플투입구의 패킹 장치에 있어서, 샘플 투입구와 맞닿는 마개의 하단 일측에 공기배출구(air vent)을 구비하는 것을 특징으로 하는 패킹 장치를 제공한다.

본 발명의 패킹 장치에 있어서, 상기 챔버는 상호 반응을 요하는 어떤 물질들의 반응 챔버일 수 있으나, 바람직하게는 생물분자(biomolecule)의 혼성화(hybridization) 반응을 위한 챔버인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 패킹 장치에 있어서, 상기 마개는 상기 챔버의 상판 덮개와 별도로 형성되어 있을 수 있으나, 바람직하게는 상기 챔버 상판 덮개위에 구비된 제2 덮개의 아래에 달려 있는 것을 특징으로 한다. 더욱 바람직하게는 상기 제 2 덮개는 일측이 힌지에 의해 덮개와 연결되어 타측의 상하 움직임에 의해 샘플투입구를 개폐할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 생물분자를 반응시키기 위한 챔버 구성 시 상판의 공기압을 챔버 내부에 전달하지 않는 구조적 디자인과 이를 통하여 스팟 영역을 효율적으로 교반할 수 있는 구조적 디자인을 담고 있다.
본 발명은 칩과 덮개를 이용한 챔버 구성에 있어 챔버 패킹시 공기압을 발생시키지 않는 구조적 장점이 있으며, 또한 패킹시 타깃 샘플의 이동을 막아 칩에 ㄱ교반을 효율적으로 할 수 있는 장점이 있다.

삭제

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.

도 6a는 본 발명의 일 실시예인 패킹장치를 장착한 혼성화 시스템의 측면(투시)도이다. 도 6을 참조하면, 본 실시예의 혼성화 시스템은 폐쇄 시스템 내에서 밸브와 펌프를 이용한 혼성화 시스템으로서, 바이오칩 지지대를 포함하는 본체(400)위에 힌지(112)로 연결된 제 1 덮개(110)가 걸림쇠(111)에 의해 닫혀있고, 제 1덮개와 힌지(122)로 연결된 제 2 덮개(120)은 걸림쇠(121)로부터 열려 있으며, 마이크로 피펫(15)으로 샘플 투입구(13)를 통해 혼성화 챔버(11)에 샘플을 투입하는 것을 보여준다. 상기 제 2 덮개(120)는 제 1 덮개의 샘플투입구(13)를 막을 수 있는 마개(14)가 구비되어 있다. 상기 혼성화 챔버의 하부에는 히터(410)가 구비되어 있다. 상기 시스템 본체(400)의 내부에는 교반장치(미도시)에 장착되어 있으며, 세척/건조 장치로서 제1 분지밸브(27), 제2 분지밸브(36) 및 제3 분지밸브(35)가 구비되어 있으며, 외부의 완충액 용기와 연결되는 버퍼라인 투입구(450)를 구비하고 있다. 본체 내부의 열을 식히기 위한 공기팬(430)을 구비하며, 공기 펌프(440)을 구비하고 있다. 또한, 본체 외부에는 비스듬히 시스템의 작동상태를 보여주는 LCD 모니터(420)를 구비하고 있다.

도 6b는 본 발명의 패킹장치를 장착한 혼성화 시스템의 일 실시예의 완성된 제품의 사진이다. 본 실시예의 완성된 혼성화 시스템의 사이즈는 최대 30 x 30 x 25 (단위 cm)로 양산 제조원가를 $7,500 이하로 낮출 수 있으며, PC와 인터페이스가 가능하며, 한 시스템으로 다수의 HS 장비를 연결가능하고, 독립운영을 위하여 자체 컨트롤러와 LCD 판넬을 내장하고 있으며, 동시 테스트칩 수가 4장으로, 온도제어범위는 0 ~ 80 ℃이고, 혼성화 방식은 펌프를 이용한 교반 방식이고, 세척은 펌프를 이용한 유동 방식으로 하고, 건조는 에어 블로윙(air blowing) 방식으로 한다.

도 7a은 본 발명의 일 실시예인 패킹장치를 장착한 혼성화 시스템의 혼성화 챔버를 위에서 본 투시도이다. 4개의 혼성화 챔버(11)가 있으며, 각 혼성화 챔버(11)의 양 말단에 샘플 투입구(13)를 통해 에어 채널(21, 21')이 연결되어 있으며, 이들 에어 채널은 힌지가 있는 동일 방향으로 형성되어 덮개의 개폐를 가능하게 한다. 상기 에어 채널은 개폐가능한 밸브 및 펌프와 연결되어 혼성화 챔버내 샘플용액의 교반장치(미도시)를 구성한다. 상기 에어 채널(21, 21')은 상기 샘플투입구(13)의 측벽에 연결되고, 세척/건조 장치(미도시)의 유로는 분지 밸브를 통하여 상기 에어 채널에 연결됨으로써, 궁극적으로 하나의 채널을 통해 혼성화 챔버에 연결되는 통합 유로 시스템을 구비하게 된다.

도 7b는 본 발명의 일 실시예인 패킹장치를 장착한 혼성화 시스템의 혼성화 챔버를 위에서 사진이다. 화살표 방향으로 제2 덮개가 닫힐때 제2 덮개 아래에 형성된 마개가 샘플투입구를 막게 된다.

도 7c는 본 발명의 일 실시예인 패킹장치를 장착한 혼성화 시스템 상판 덮개의 구성을 나타낸 도면이다. 히터(410)위에 바이오칩(12)을 올려놓고, 칩위에 상판 덮개를 올려놓아 혼성화 챔버(11)를 형성하게 된다. 상기 상판 덮개는 고무로 된 상판 덮개 상부(110a)와 투명 아크릴로 된 상판 덮개 하부(110b)로 구성되나, 이들 상판 덮개 상부와 상판 덮개 하부는 동일재료의 일체형일수도 있다, 상기 상판 덮개 위에 고무로 된 제 2 덮개(120)를 덮게 되며, 상기 제 2 덮개의 하면에는 샘플주입구를 막을 수 있는 마개(14)와 맞은편에 샘플로딩시 샘플의 원활한 분산을 위한 벤트 홀(hole)(16)를 구비하고 있다. 상기 제2 덮개를 열고 피펫(15)으로 샘플을 주입한다.

도 8a는 본 발명의 일 실시예인 패킹장치를 장착한 혼성화 시스템의 샘플투입구와 에어 채널을 위에서 본 투시도이다. 혼성화 챔버(11)의 양 말단에 샘플 투입구(13)를 통해 에어 채널(21, 21')이 연결되어 있으며, 이들 에어 채널은 힌지가 있는 동일 방향으로 형성되어 덮개의 개폐를 가능하게 한다.

도 8b는 본 발명의 일 실시예인 패킹장치를 장착한 혼성화 챔버의 덮개의 종단면도와 마개의 구조를 나타낸 도면이다. 상기 덮개(110)에는 샘플투입구(13)가 형성되며, 상기 샘플투입구는 제2 덮개(120)의 아래에 형성된 마개(14)에 의해 개폐된다. 본 실시예의 혼성화 시스템에 있어서, 상기 샘플 투입구(13)의 측벽에 에어 채널(21)이 연결되어 궁극적으로 혼성화 챔버의 말단에 연결된다. 또한, 본 실시예의 혼성화 시스템에서, 상기 샘플투입구(13)은 상단 일측에 공기배출구(14b)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 공기 배출구(14b)은 상기 마개(14)가 닫혀져서 마개 밑면(14b)가 덮개 상면에 접촉하였을때 마개 꼭지(14c)의 삽입으로 인한 샘플주입구내 공기의 압축을 완화하고 공기 배출구(air vent)로서의 역할을 한다. 따라서, 압축된 공기로 인한 혼성화 챔버내 샘플용액의 이동(한쪽으로 밀림) 현상을 방지할 수 있다.

도 8c는 본 발명의 일 실시예인 패킹장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 패킹장치는 챔버 상판 덮개에 형성된 샘플투입구(13) 중 마개와 맞닿는 샘플투입구의 상단 일측에 공기배출구(14b)을 구비하고 있다. 상기 공기배출구(14b)는 상기 샘플투입구(13)의 일측벽에 상단으로부터 일정 길이 그루브 모양으로 파여 있어서, 샘플 투입구(13)에 마개(14)를 닫을때 삽입되는 마개의 부피로 인한 압축 공기를 화살표 방향으로 배출하게 해주며, 최종적으로 샘플투입구의 직경보다 큰 마개 상단 밑면(14a)이 챔버 상판 덮개와 밀착하면서 샘플투입구를 패킹하게 된다.

도 8d는 본 발명의 일 실시예인 패킹장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 패킹장치는 챔버 상판 덮개에 형성된 샘플투입구(13)와 맞닿는 마개(14)의 하단 일측에 공기배출구(14b)를 구비하고 있다. 상기 공기배출구(14b)는 상기 마개(14)의 일측벽에 하단으로부터 일정 길이 그루브 모양으로 파여 있어서, 샘플 투입구(13)에 마개(14)를 닫을때 삽입되는 마개의 부피로 인한 압축 공기를 화살표 방향으로 배출하게 해주며, 최종적으로 샘플투입구의 직경보다 큰 마개 상단 밑면(14a)이 챔버 상판 덮개와 밀착하면서 샘플투입구를 패킹하게 된다.

도 8e는 본 발명의 일 실시예인 패킹장치를 장착한 혼성화 챔버에 샘플을 주입하는 상태와 주입 완료된 상태를 도시한 도면이다. 제2덮개(120)를 열고 피펫(15)으로 샘플을 주입하며, 샘플을 주입한 후에는 제2덮개(120)를 닫아 상기 제2덮개 아래에 형성된 마개(14)가 샘플주입구(13)를 폐쇄하게 한다. 이때 삽입된 마개의 부피로 인한 공기압은 샘플주입구의 일측 상단에 형성된 공기배출구(14b)를 통해 배출되고, 최종적으로 샘플투입구의 직경보다 큰 마개 상단 밑면(14a)이 챔버 상판 덮개와 밀착하면서 샘플투입구를 패킹하게 된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.

실시예: 샘플 투입(sample loading) 후 타깃 이동성 테스트

도 9에 도시된 본 발명의 일 실시예인 패킹 장치가 장착된 혼성화 챔버를 사용하여 샘플 주입후 표적 용액이 혼성화챔버내에서 얼마나 이동하는지를 시험하였다. 투명한 아크릴로 된 챔버 안에 샘플 용액을 마이크로 피펫을 이용하여 35ul 채운 후 일반적 마개로 막은 경우와 본 발명에서 제시한 구조적 특징을 지닌 마개로 막은 경우 타깃 이동에 대한 비교실험을 진행하였다. 일반적 마개로 챔버를 덮은 경우 투입한 샘플이 초기 투입된 부분보다 3mm로 이동한 것을 유관으로 관측하였으나, 본 발명의 마개를 사용한경우 샘플의 이동이 나타나지 않았다. 이는 혼성화 챔버의 높이가 100um 정도에 불과하여 챔버 부피가 약 35 ul정도에 불과한 데 비하여, 샘플주입구의 직경은 약 2,000 um로 상대적으로 커서 마개의 삽입으로 인해 줄어드는 부피가 약 10 ul에 이르러 압축된 공기가 배출되지 않으면 챔버내 샘플용액이 반대쪽으로 밀려날 수밖에 없기 때문이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 생물분자(biomolecule)와 같은 반응 물질들의 반응을 위한 챔버(chamber)내에 샘플투입구를 통해 샘플 투입후 마개를 닫을 때 삽입된 마개의 부피로 인한 공기압을 챔버 내부에 전달하지 않는 구조적 디자인을 통하여 챔버내 샘플 용액이 한쪽으로 몰리는 현상을 해소할 수 있으 며, 바이오칩의 혼성화 챔버에 있어서, 바이오 칩상의 스팟 영역(spot area)를 샘플 용액과 효율적으로 교반(agitation)함으로써 혼성화 반응의 효율을 높힐 수 있다.

Claims (4)

1. 챔버 상판 덮개에 형성된 샘플투입구의 패킹 장치에 있어서, 마개와 맞닿는 샘플투입구의 상단 일측에 공기배출구(air vent)을 구비하는 것을 특징으로 하는 패킹 장치.
2. 챔버 상판 덮개에 형성된 샘플투입구의 패킹 장치에 있어서, 샘플 투입구와 맞닿는 마개의 하단 일측에 공기배출구(air vent)을 구비하는 것을 특징으로 하는 패킹 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 챔버는 생물분자(biomolecule)의 혼성화 반응을 위한 챔버인 것을 특징으로 하는 패킹 장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 마개는 상기 챔버 상판 덮개위에 구비된 제2 덮개의 아래에 달려 있는 것을 특징으로 하는 패킹 장치.

Images