KR100939989B1 - 핵산 추출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분뇨나 오니와 같은 종래에는 핵산의 추출이 곤란하다고 해왔던 시험체로부터 핵산을 추출하고 따라서 PCR법에 의한 분석(폴리메라제의 연쇄반응을 사용한 분석)이 가능한 상태로 하게 할 수가 있는 핵산추출장치의 제공을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 진탕기(3)와, 원심분리기(5)와, 입자지름이 다른 복수종류의 입자체를 공급하는 입자체공급기구(8,9)와 약액을 공급하는 약액공급기구(11)와 시험체 혹은 시험체가 들어간 튜브를 반송하는 아암(13,14,15)과, 제어수단(20)과를 포함하며, 그 제어수단(20)은 큰 입자 지름을 갖는 입자체와 시험체와를 공급한 튜브를 진탕하여 원심분리기(5)에 거는 것으로 인하여 시험체로부터 핵산을 포함하는 물질을 분리하여 핵산을 포함하는 물질을 작은 입지 지름을 갖는 입자체와, 시험체와를 공급한 튜브를 진탕하여 원심분리기(5)에 거는 것에 의하여 핵산을 포함하는 물질을 파쇄하여 핵산을 추출하도록 제어를 행하도록 구성되어 있다.

상술한 구성을 구비하는 본 발명의 핵산추출장치에 의하면 시험체로부터 핵산(DNA)을 포함하는 물질(예로 균체)을 분리하며 그것을 파쇄하는 것에 의해 핵산을 추출하고 있으므로 분변이나 오니 등 종래에는 핵산의 추출이 곤란하다고 되어 있던 시험체로부터도 용이하고 또 확실하게 핵산을 추출하는 것이 가능하게 된다.

핵산추출장치, 진탕, 원심분리기, 입자체공급기구, 튜브, 암, 제어수단

Description

핵산 추출장치{Nucleic acid extraction apparatus}

본 발명은 분뇨, 오니 기타의 각종 시험체로부터 DNA(디옥시리보핵산)를 추출하기 위한 장치에 관한 것이다.

근래에는 특이적 PCR 프라이머를 이용해서 비교적으로 간단, 신속, 정확하게 균을 검출 및 확인하는 기술의 발달이 가능하게 되었다.

그러나 사람의 분뇨, 배설물이나 오니 등을 시료로 하는 경우에는 상술한 PCR 프라이머를 이용하는 분석(PCR법)을 행하기 위해서는 당해시료로부터 PCR에 제공하기 쉬운 DNA를 단리(또는 추출)할 필요가 있다.

그러나 종래 기술에서는 관계하는 핵산의 추출을 사람의 수작업으로 행하여 왔기 때문에 사람의 분뇨, 배설물이나 오니 등을 시료로 하는 PCR 프라이머를 이용한 분석을 수행하기 위해서는 당해시료로부터 핵산을 추출하는 공정을 자동화하여 신속하고 정확하게 행할 필요가 요구 되어 왔으나 그와 같은 자동화장치나 자동화 방법의 개발이 아직 확립되지 못하고 있는 상황이다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로 분뇨나 오니의 경우 종래와 같은 방법으로는 핵산의 추출이 곤란 한 것으로 되어 있는 시험체로부터 핵산을 추출하고, 따라서 PCR법에 의한 분석(폴리메라제의 연속반응을 이 용한 분석)을 가능케하고 자동화 된 핵산추출장치를 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

본 발명의 핵산 추출장치는 진탕기(3, shaker, 교반기)와 원심분리기(5)와 입경이 다른 복수 종류의 입자체(예를들면 비즈(beads))를 공급하는 입자체공급기구(8. 9)와 약액을 공급하는 약액 공급기구(11)와 시험체 또는 시험체(예를들면 분뇨, 오니 등)가 들어있는 튜브(52)를 이송시키는 암(복수의 암을 갖는 경우와 단일의 암을 갖는 경우를 포함함 : 13, 14, 15)과 제어수단을 포함하되, 제어수단은 큰 입경을 갖는 입자체와 시험체를 공급하는 튜브(52)를 진탕(shaking)시켜 원심분리기(5)에 보내거나, 시험체로부터 핵산(DNA)을 포함하는 물질을 분리하고, 분리된 핵산을 포함하는 물질(예를들면 균체)과 작은 입경을 갖는 입자체를 공급한 튜브(52)를 진탕시켜 원심분리기(5)에 보내는 것에 의해 핵산을 함유하는 물질(예를들면 균체)을 파쇄시켜 핵산을 추출하는 제어를 행하는 것과 같은 구성으로 되어 있다(청구항 1: 도 1 내지 도 3).

여기서 앞에서 기술한 제어수단은 핵산(DNA)을 포함하는 물질을 파쇄하여 핵산(DNA)을 분리하고, 분리된 핵산(DNA)을 회수(알콜, 예를들면 에틸알콜을 이용한 원심분리, 침전회수, 건조)하여 겔 여과 크로마토그래피에 의해 정제하는 제어를 행하는 것과 같은 구성을 이룬다(청구항 2).

본 발명의 실시예에서 전술한 원심분리기는 소정의 정지위치에 대응하여 배치된 정지위치 지시부재(예를들면 슬릿트 54S 를 가진 슬릿 캠 54)와, 당해 정지위 치 지시부재가 소정위치에 있는 것을 검출하는 지시부재 검출수단 (원점위치 센서 5B)과, 정지위치 지시부재가 소정위치에 정지되지 않은 경우에 정지위치까지 이동시키기 위한 구동수단(정지용모터 59) 및 회전 전달기구(타이밍 풀리 58, 타이밍 벨트 5K, 로타 51)을 갖추는 것이 바람직하다(청구항 3 : 도 10과 도11).

이것은 시험체를 공급한 튜브를 일정한 위치에서 정지시키기 위함이다.

또한 상기 입자체공급기구는 입자체(예를들어 입경이 큰 비즈)의 공급량에 상당하는 용적을 갖는 공간부(은폐 구멍 85H)을 형성한 회전부재(회전차륜 85)가 공급통로(88H)에 설치되어 있고, 해당 공급통로(88H)는 수직방향으로 뻣어 있으며, 또한 공급할 입자체(예를 들면 입경이 큰 비즈)를 저장하는 저류부(홉파82) 및 하방의 통로(82H)와 연통되어 있고, 상기 저류부(홉파82)에는 입자체 교반수단(예를들면 핀 84를 구비한 원반 83)이 회전 가능하도록 설치되는 것이 바람직하다(청구항4: 도4 내지 도6).

회전부재(회전차륜85)가 회전하여 저류부(홉파82) 하방의 통로(82H)와 회전부재의 공간부(은폐구멍 85H)가 연통되면 공급해야할 입자체(예를들면 입경이 작은 비즈)가 공간부(은폐구멍 85H)내에 충진되어 회전부재(회전차륜85)가 회전하고, 회전부재의 공간부(은폐구멍 85H)와 그 하방의 공급통로(88H)가 연통되면, 공간부(맹공85H)내에 충진된 공급할 입자체(예를들면 입경이 큰 비즈)는 하방의 공급통로(88H)를 통과 낙하되어 공급되어지는 것이다.

혹은 상기 입자체공급기구는 입자체(예를 들면 입경이 작은 비즈)의 공급량(예를들면 계량부97의 용적피스톤 98의 체적)을 계량하기 위한 계량부(97)와, 당해 계량부(97) 하방에 설치된 공급부(99)와, 계량부(97) 상방에 설치된 (예를들면 입경이 작은 비즈(beads)와 같은 모양) 입자체저장부(95)와, 입자체저장부(95)와 계량부(97)와의 경계에 형성된 시트부(와샤 96)가 상하 이동이 가능하게 되어 하방으로 이동할 때에는 상기의 시트부(96)를 개방함과 동시에 상기 공급부의 입구(노즐 99S)를 폐쇄하고, 상방으로 이동할 때에는 상기의 시트부(96)를 폐쇄함과 동시에 상기 공급부의 입구(노즐 99S)를 개방하도록 구성된 밸브(피스톤98)와, 당해 밸브(피스톤 98)를 상하로 움직이는 수단(솔레노이드 91, 이음수단92, 스프링93)등이 구비되는 것이 바람직 하다(청구항5: 도12).

상기 밸브(피스톤98)가 하방으로 이동하여 상기 시트부(96)를 개방하면 시트부의 내주면(96I)으로부터 비교적 입경이 작은 입자체(예를들면 입경 약 0.1mm의 피스)가 계량부(97)에 유입된다.

여기서 계량부(97)내로 유입되는 입자체의 량은 [계량부97의 용적 - 피스톤 98의 체적]에 상당한다.

그리고 계량부 97에 유입된 정량의 입자체는 하기와 같은 공정으로 공급되어진다.

상기 밸브(피스톤98)가 상승하고 공급부의 입구(노즐입구99S)가 개방되면 상기 [계량부97의 용적 - 피스톤 98의 체적]에 상당하는 량의 입자체(예를들면 입경 약 0.1mm의 피스)는 공급부 (노즐99)에 의해 자유 낙하되고 다음공정으로 공급되어 진다.

그 다음 본 발명에 있어서 복수의 암(예를 들어 3종류의 암)을 사용하는 경 우에는 랙크(rack)내의 샘플, 시험체 칩 등을 이동시키기 위한 제1의 암(13)과, 펌프와 일체로 구성되어 불필요한 액체를 흡인시켜 폐기시키는 제2의 암(14)과, 냉각조(22)와 분리용기기(진탕기3이나 원심분리기5)와의 사이에서 시험 대상을 이동시키는 제3의 암(15)을 구비하는 것이 바람직하다.

물론 상술한 제1 내지 제3의 암(3대의 XYZ 로봇 24A-24C를 포함)대신에 단일의 암(및 XYZ로봇)으로 상술한 역할을 수행하게 하는 기술구성도 가능하다.

상술하고 있는 구성을 갖는 본원의 핵산추출장치에 의하면 시험체로부터 핵산(DNA)을 포함하는 물질(예를 들면 균체)을 분리하고 그것을 파쇄하여 핵산을 추출하는데 있어서 분뇨나 오니 등 종래에는 핵산 추출이 곤란한 것으로 인식되었던 시험체로부터도 용이하게 또 확실하게 핵산을 추출하는 것이 가능하게 된다.

또한 본원의 핵산추출장치(1A)는 진탕기(128)와 원심분리기(118)와 입경이 다른 복수 종류의 입자체를 공급하는 입자체공급기구(112, 114)와, 약액을 공급하는 약액공급기구(분주 노즐: 110)와, 튜브(52)에 뚜껑(캡)을 탈착시키는 뚜껑탈착장치(캡파:106)와, 작업테이블(100)을 갖고 있으며, 시험체나 분뇨나 오니 등의 시험체가 들어간 복수개의 튜브(52)는 튜브 수용부재(샘플랙크:102)의 구획공간(102A - 102D)의 각각에 수용되고, 해당 튜브 수용부재(102)는 작업테이블(100)상에서 이동수단(XYZ 로봇 :104)에 의해 이동가능하게 되고, 상기 진탕기(128), 원심분리기(118), 입자체 공급기구( 입경이 큰 비스 공급기(112), 입경이 작은 비스 공급기 (114)), 약액 공급기구(110), 뚜껑 착탈장치(106)는 복수의 튜브를 동시처리 가능하도록 구성되어 상기 입자체공급기구(112, 114), 약액공급기구(110) 및 뚜껑 탈착장치(106)는 튜브 수용부재 중의 튜브에 필요한 처리를 하고자 할 때 상기 작업테이블(100)바로 위에 위치하고 상기 작업테이블로부터 이격된 위치와의 사이를 이동 가능하게 구성되어 있고 제어 수단을 포함하되, 그 제어수단은 큰 입경을 갖는 입자체와 시험체를 공급한 튜브(52)를 진탕시켜 원심분리기(5)에 보내거나, 시험체로부터 핵산(DNA)을 포함하는 물질(예를들면 균체)을 분리하고, 분리된 핵산을 포함하는 물질(예를 들면 균체)과 작은 입경을 갖는 입자체와를 공급한 튜브(52)를 진탕시켜 원심분리기(5)에 보내는 것에 의해 핵산을 함유하는 물질(예를들면 균체)을 파쇄시켜 핵산을 추출하는 제어를 행하는 것과 같은 구성으로 되어 있다(청구항 6).

본원의 핵산추출장치(1A)에 의하면 캐퍼(106,Capper), 피스톤 펌프(108), 분주노즐(110), 입자가 큰 비즈(beads)공급구(112), 입자가 작은 비즈공급구(114)는 복수개(도16 내지 도22의 제2실시예에서는 4개)의 튜브에 대해서 동시에 처리할 수 있는 것으로 구성되어 있다.

또한 필요한 처리를 수행하여 할 경우에는 상술한 기기(캐파106, 피스톤 펌프108, 분주노즐110, 입자가 큰 비즈공급구112, 입자가 작은 비즈공급구114)가 작업테이블(100) 근방의 위치까지 이동하여 랙크(샘플 랙:102)내의 복수개의 튜브에 대하여 필요한 처리를 수행하는 방식으로 구성되어 있다.

그로 인하여 이들 기기(106, 108, 110, 112, 114)가 고정되고 암이나 로봇트에 의해 유지되는 튜브가 1개씩 필요한 처리를 수행하기 때문에 각 기기의 위치까지 이동하는 것에 비교해서 핵산추출 작업에 소요되는 시간 및 비용이 압도적으로 단축하는 것이 가능하게 된다.

도 1는 본발명의 제1실시예의 구성을 나타내는 정면도이다.

도 2는 도 1의 평면도,

도 3은 도 1의 측면도,

도 4는 입경이 큰 비즈공급기의 측면도,

도 5는 도 4의 B-B 단면 정면도,

도 6은 도 4의 A-A 단면 배면도,

도 7은 진탕기의 측면도,

도 8은 도 7의 C부 확대도,

도 9는 도 8의 A-A단면 배면도,

도 10은 원심분리기의 측면도,

도 11는 도 10의 A-A 단면도,

도 12는 입경이 작은 비즈공급기의 측단면도,

도 13은 도 1 내지 도 3에서 나타낸 구성에 의한 핵산추출장치의 자동 운전 동작의 플로우챠트이고

도 14는 도 13과 같은 형식으로 핵산추출장치의 자동 운전 동작의 플로우챠트에 계속되는 공정을 나타내는 플로우차트이고,

도 15는 도 13와 도 14와 같은 형식으로 핵산추출장치의 자동 운전 동작의 플로우챠트에 도 14에의 연속 공정을 나타내는 플로우차트이고

도 16은 본 발명의 제2실시예의 구성을 나타내는 평면도이며,

도 17는 제2실시예에서 이용되는 캡파의 1부 단면 정면도이고,

도 18은 도 17에서 나타내는 캡파의 평면도,

도 19는 제2실시예로 캡퍼에 의한 튜브의 캡을 떼어내고 있는 상태를 나타내는 평면도이고

도 20은 제2실시예 형태에 있어서 분주 노즐에 의한 튜브내의 약품을 주입하고 있는 형태를 나타낸 평면도

도 21는 제2실시예 형태에 있어서 피스톤 펌프 선단에 칩을 설치하고 있는 상태를 나타낸 평면도

도 22는 제2실시예 형태에 있어서 피스톤 펌프에 의한 튜브로부터 위의 맑은 것을 흡인 제거하고 있는 상태를 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관해서 설명한다.

도시되고 있는 실시예는 동물의 분뇨를 시험체(핵산추출의 대상물)로 하여 핵산을 추출하는 경우에 관해 설명한다.

이하의 설명에 있어서 시험체(시료) 또는 칩이란 해석해야 될 미생물 함유 피시험 시료를 나타내고 있다. 또 본 설명중에 튜브는 2㎖ 스크류 캡이 붙은 마이크로튜브 또는 1.5㎖ 스크류 캡이 붙은 마이크로튜브를 나타내고 있다.

우선, 도 1~도15를 참조하여 본 발명의 제 1실시형태에 관해서 설명한다.

도 1~도3은 핵산추출장치(1)의 전체를 표시하고 있고, 분뇨로부터 핵산추출 을 하기 위하여, 세정, 파쇄, 분리의 각 공정을 하나의 유닛트 내에서 행하기 위해 구성되어 있다. 핵산추출장치(1)의 정면을 표시하는 도 1과, 도 1의 상부 커버를 제거한 평면도를 표시한 도 2와 도 1의 측면을 표시하는 도 3에 있어서, 세로 1500㎜, 폭1200㎜, 깊이 750㎜에서 바닥면 G상에 구성된 상자체(2)내에 이하의 각 장치가 배치되어 있다.

상자체(2)의 하부(2a)에 조작 패널(25A)과 장치 전반을 자동조작시키는 제어장치(20)가 배치되어 있고, 상부(2b)에 각 장치를 병합설치한 요령으로 튜브수납상자(4A), 시험체가 있는 칩의 수납상자(5A), 칩용 스테이지(8A), 튜브용 스테이지(10A), 시약스텐드(11A), 입자체공급기구의 큰 비즈공급기(8) 및 작은 비즈 공급기(9), 약액공급기구의 급송액 노즐11 등을 주로하여 이들 장치사이에서 샘플, 시약(칩)이 들어간 튜브를 반송하는 매뉴플레이터인 제1의 아암(13)이 상부(26)의 상부에 장착된 xyz로봇(24A)에 의해서 이동이 자유롭도록 장착되어 있다.

또 상부(2b)에 상기 각 장치와 병설하여 캐리어배치기(28), 시약(칩) 스탠드(11A), 튜브용스테이지(10A), 튜브의 뚜껑을 탈착하는 캠퍼(18), 튜브를 진동시켜서 시약을 교반하는 진탕기(3), 시약스탠드(13A), 냉각시약용스탠드(20A), 시약의 건조기(24), 시약의 냉각조(22), 폐액을 폐기하기 위한 폐기조(16)와 주로 이들의 장치간의 샘플, 시약(칩)의 이동 및 불필요한 액체를 반송 폐기하는 매뉴플레이터인 제2의 아암(14)이 시린지펌프(6)를 병설하여, 상부(2b)의 상부에 장착된 xyz로봇(24B)에 의해서 이동자유롭게 장착되어 있다.

또, 상부(2b)에 상기 각 장치와 병설하여 실린더펌프(17) 및 원심분리기(5)와 상기 각 장치와 이들 장치간의 이송에 관계하는 매뉴플레이터인 제3의 아암(15)이 상부(2b)의 상부에 장착된 XYZ로봇(24c)에 의해 이동자유롭게 장착되어 있다.

또 3개의 아암의 작용 구분으로서는 제1의 아암(13)은 랙내의 샘플, 칩(시험제)의 스테이지에로의 반송을 하며, 제2의아암(14)은 각 유닛으로의 반송, 즉 스테이지로부터 캡퍼, 캡퍼로부터 공급기, 진탕기, 냉각조, 폐튜브 등의 반송을 행하는 동시에 실린더 펌프와 일체로 불필요한 액체를 흡인하여 폐기하며, 제3의 아암(15)은 냉각조와 분리용기기(원심분리기)와의 사이에서 시험 대상을 반송하는 것을 주된 작용으로 하고 있다.

각 아암(13,14,15)은 자동화된 공지의 시판 장치 적용도 가능하다. 또 제1~제3의 아암(13,14,15)은 단일의 암으로 구성해도 된다.

또한 상자체(2)의 꼭대기부에 장치 내부를 강제 배기하는 크린유닛(23)이 마련되어 있다.

도 4~도 6은 입자체공급기구의 큰 비즈(예를 들면 입자지름이 2~3㎜의 유리비즈) 공급기(8)를 나타내고 있다. 도 4는 전체 구성의 측면을 나타내며, 도 5는 도 4의 B-B 단면을 나타내며, 도 6은 도 4의 A-A단면을 나타내고 있다.

큰 비즈 공급기(8)는 상자체(2)의 하부(2a)(도 1 및 도 3 참조)에 설치된 수평기대(80a)와 수직기대(80b)로서 구성되는 운반체(80)에 장착된 모우터(8c)와 고정틀(88)내를 미끄러져 움직여서 회전하는 회전부재의 회전차륜(85)과, 고정틀(88)의 상부에 고정된 저류체(80c) 내를 회전요동하는 원반(83)으로서 주요부가 구성되 어 있다.

회전차륜(85)은 고정틀(88)의 수직 방향으로 마련된 공급통로(88H)에 설치되어 모우터(8c)로 구동되는 축(8ca)에 연결되어 있어 축(8ca)에 회전차륜(85)의 회전 위치를 결정하는 원점정지판(8A)와 캠(8H)이 장착되어 있다.

회전차륜(85)에 중심을 넘어까지 형성된 공간부(은폐된 구멍 85H)가 형성되어 은폐 구멍(85H)의 저부에 차륜(85)의 외부로 통하도록 양단에 머리가 달린 가동핀(87)이 축방향으로 미끄러져 움직임이 가능하게 끼워 들어가 있다. 가동핀(87)의 은폐 구멍(87H)측에 스프링(86)이 장착되어 있다.

고정틀(88)의 하부에 통로(89H)를 갖춘 노즐(89)이 달아 붙여지며, 통로(89)는 차륜(85)이 소정의 비즈공급위치에 있을 때에 은폐구멍(85H)과 연이어 통하도록 구성되어져 있다.

원점정지판(8A)은 수평기대(80a)에 고정된 센서(8A)와 마주보아서 회전차륜(85)의 회전 정지 위치를 규정하도록 구성되어 있다.

또 캠(8H)은 축(8Ga)을 중심으로 하는 제2의 링크(8G)를 스프링(8J)에 대항하여 요동시키도록 접하여 배치되어져 있다. 축(8Ga)과 수평방향으로 같은 높이로 마련된 축(8Da)을 중심으로 하는 제1의 링크(8D)가 핀(8E)를 통해서 제2의 링크(8G)와 동일하게 요동회전하도록 구성되어 있다.

저류체(80C)의 내부에 비즈를 저류하는 저류부인 호퍼(82)가 형성되어 호퍼(82)의 수직저부(82a)의 하부에 통로(82H)가 마련되어, 고정틀(88)의 상부에 마련된 통로(88H)에 연이어 통하도록 구성되어 있다.

원반(83)은 저류부(82)의 바닥부(82a)에 하단부를 근접하게 마련되며, 원판(83)의 상,하부 각각에 수평으로 핀(84,84)이 마련되고, 원반(83)의 축부(83a)는 저류체(80c)에 수평으로 요동자유롭게 지지되어져 있다.

축부(83a)의 후단부에 링크(8Ea)를 통해서 핀(8E)가 달아붙여지며, 핀(8E)의 요동에 의하여 원반(83)이 회전 요동하는 것과 함께 핀(84,84)이 호퍼(82)내를 교반하여 비즈가 자유롭게 낙하하도록 구성되어 있다.

호퍼(82)내의 비즈는 이하와 같이하여 노즐(89)로부터 외부의 튜브로 공급된다.

우선 모우터(8c)의 회전에 의해 캠(8H)가 회전되며, 제1 및 제2의 링크를 통해서 핀(8E)이 요동된다. 핀(8E)의 요동에 의해서 원반(83)이 요동회전되어 핀(84 및 84)의 요동 회전에 의해서 호퍼(82)내의 비즈가 교반되어 체류하는 일 없이 하방으로 낙하가능하게 된다.

한편, 회전차륜(85)은 일방향, 예를 들면 시계 방향으로 회전하여 원점정지판(8B)과 센서(8A)에 의해서 소정의 정지위치, 즉, 은폐구멍(85H)이 통로(82H,88H)와 연이어 통하는 위치에 정지한다.

통로(82H,88H)를 통해서 비즈가 소정수 즉, 스프링(86)에 대항하여 은폐구멍(85H)에 충진된다. 이어서 회전차륜(85)이 반회전하여 은폐구멍(85H)내의 비즈를 통로(89H)에 낙하시킨다. 이때 압축된 스프링(86)의 신장력이 적정수량의 비즈의 치수오차를 보정하여 비즈의 밀어내기에 가담한다.

이와같이 하여 소정량의 비즈가 낙하공급된다.

도7~도9는 편심회전, 상하진동식의 진탕기(3)를 나타낸다. 도 7은 측면 구성을 나타내며, 도 8은 도 7의 A부 확대 상세를 나타내며, 도 9는 도 8의 A-A 단면을 나타낸다.

진탕기(3)는 상자체(2)의 하부(2a)(도 1 및 도 3 참조)에 방진탄성체(3D)를 통해서 설치된 기대(3J)내에 달아붙여진 모우터(3C)와, 진탕할 튜브(32)를 간직하는 홀더(31)와, 홀더(31)를 상하 좌우로 격렬하게 진탕하여서 시험체를 교반하는 진탕레버(34)로서 주요부가 구성되어져 있다.

모우터(3C)에 직결하는 축(3Ca)에 풀리(3Ba,3Bb)와 벨트(3A)를 통한 축(3Aa)이 베어링홀더(39)에 의해서 지지되어 있다. 그 축(3Aa)에 축심이 어긋난 편심축(35)이 마련되어 편심축(35)을 중심으로 하는 진탕레버(34)가 수평으로 경사하여 달아붙여져 있다.

축(3Aa)에 슬릿캠(36)이 붙여지며, 슬릿캠(36)과 짝(쌍)이 되는 정정지센서(37)에 의해서 진탕레버(34)의 회전 정지 위치가 결정되도록 구성되어 있다.

진탕레버(34)의 외단부에 홀더캡(3G)을 통해서 튜브(32)를 지지하는 원통상구멍(31a)을 구비한 홀더(31)가 고정되어 있다.

원통상구멍(31a)에 홀더캡(3G)의 반대측에, 도시한 예에서는 2개의 수직방향으로 환봉상의 탄성체(3E)가 반경방향 내측으로 돌출하여 달아붙여져 있다.

홀더캡(3G)와 홀더(31)의 창공(31b)의 사이에 탄성판(3F)이 사이에 장치되며, 탄성체(3F)의 후면틈(3Ga)이 배관용 피팅(33)으로부터의 공기로에 연이어 통하 여 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이 피팅(33)은 배관라인을 통하여 삼방 전자밸브(3L) 및 에어펌프(3K)에 연이어 통해 있다.

상기 구성에 의한 진탕기(3)는 다음과 같이 작용한다.

슬릿캠(36)과 정정지센서(37)에 의해 진탕레버(34)가 소정의 위치에 정지하여 시험체가 삽입된 튜브(32)가 아암(14)과 로봇(24B)에 의해 구멍(31a)에 삽입된다. 튜브(32)는 에어펌프(3K)로부터의 에어에 의해서 탄성판(3F)과 탄성체(3E)와의 사이에 유연하게 압압되어서 안정하게 수용되어 적당한 내진, 내충격성을 가지고 고정된다.

이어서 모우터(3C)의 회전에 의해 튜브(32)는 진탕레버(34)의 편심과 경사에 의해 반경방향 및 상하방향으로 가진되어 시험체가 교반된다.

진탕에 의한 교반 후는 진탕레버(34)가 소정의 위치에 정지하므로 도 1 및 도 3의 로봇(24B)과 아암(14)에 의하여 자동적으로 튜브(32)가 탈착되어진다.

본 진탕기(3)에서는 세정시 균체의 균일화는 1000rpm이상에서 5초간 이상을 행한다. 또 균체를 파쇄하여 균체를 균일화시키려면 1000rpm이상에 10초 이상을 행한다. 폐놀 클로로포름 처리는 3000rpm에서 60초 이상 행한다. 특히 세정시의 균일화는 1500rpm에서 10초 정도 행하며, 파쇄후의 균일화는 4000rpm~5000rpm에서 30초 정도 행하며, 페놀, 클로로포름 처리를 3000rpm에서 60초 정도 행하는 것이 바람직하다.

도 10 및 도 11은 스윙로우터 방식의 원심분리기(5)를 나타내고 있다.

도 10은 측면 구성을 나타내고, 도 11은 도 10의 A~A 단면 확대 상세를 나타 내고 있다.

원심분리기(5)는 상자체(2)의 하부(2a)(도 1 및 도 3 참조)에 방진탄성체(56)를 통해서 설치된 기대(5H)에 붙여진 모우터(55)와, 원심분리할 튜브(52)를 간직하는 바켓(53)과, 바켓(53)의 정지 위치를 소정의 위치로 이동시키는 구동수단의 정정지용모우터(59)와, 모우터(9)의 회전을 전달하는 회전전달기구와, 그것을 위한 정지위치검출용의 원점위치센서(5B)등으로 주요부가 구성되어 있다.

원심분리용 모우터(55)에 직결하는 축(5G)에 상부가 개방된 중공형의 원반상의 로우터(51)가 고정되며, 로우터(51)내에 지지부재(50)에 의해서 수평동작으로 달아 붙여진 복수의 바켓드(53)가 튜브(52)를 간직하도록 구성되어 있다.

도 11을 참조하여 축(5G)에 슬릿(54)을 갖는 정지위치 지시부재의 슬릿캠(54)이 장착되며, 슬릿캠(54)의 회전 방향 위치를 검출하는 지시부재 검출 수단의 원점위치센서(5B)와, 원점위치센서(5B)에서 시계 회전 방향으로 90도 위상차를 갖는 회전센서(5C)가 마련되어 있다.

모우터(55)의 하부에 정정지용모우터의 회전전달기구(5Z)의 일부인축(5F), 크럿치(57) 및 축(5E)이 접속되어 있다. 축(5E)은 타이밍풀리(58), 벨트(5K), 타이밍풀리(58) 등의 회전전달기구(5Z)를 통해서 정정지용모우터(59)에 연이어 통해져 있다.

상기 구성에 의한 원심분리기(5)는 다음과 같이 작용한다.

슬릿캠(54)과 정정지센서(5B)에 의해 로우터(51) 및 바켓(53)이 소정의 위치에 정지하고, 시험체가 삽입된 튜브(52)가 도 1 및 도 3의 암(15)과 로봇(24C)에 의해 바켓(53)에 끼워 넣어진다.

이때 로우터(51)와 바켓(53)의 소정위치에로의 정지는 모우터(55)에 의한 정지 위치를 정확하게 보정하기 위하여 정정지용 모우터(59)에 의해서 행한다. 즉 모우터(55)의 정지후 클럿치(57)가 작동하여 축(5F)에 연결하고, 그후 정정지용모우터(59)가 회전하여 로우터(51)를 약간 회전시키고 정정지센서(5B)위치에서 정지시킨다.

이와같이 바켓(53)이 소정의 위치에 정지하는 것으로 튜브(52)의 착,탈이 자동화 가능하게 된다.

회전센서(5C)는 본 실시예에 있어서의 바켓(53)의 90도 간격 위치를 확인하여 다음의 바켓(53)에 다음의 튜브(52)를 정확하게 삽입시키도록 작용한다.

전체바켓(53)에 튜브(52)가 삽입된 후에 크럿치(57)가 차단되어 모우터(55)에 의해서, 예를 들면 핵산추출이라면 저속 회전으로, 세정으로 균체를 침전시키려면 고속 회전으로 튜브(52)내의 시험체가 원심분리된다.

본 원심분리기(5)에서는 세정시에는 3000×g 이상의 회전수로 일분간 이상을 행한다.

또한 원심분리기(5)의 구조를 대형으로 하면 시험체를 넣은 튜브를 본실시예와 같은 4분산 할 필요는 없으나, 장치의 원유닛화 및 자동화를 위해서는 4시험체의 소형 원심분리기가 바람직하다.

또 명확하게는 도시되지 않았지만, 튜브(52)에 스핀칼럼(도시않음)을 붙인 경우 바켓(5-3) 중앙과 당해 스핀 칼럼이 간섭하지 않도록 凹부를 마련하는 것이 바람직하다.

도 12는 입자체공급기구의 작은비즈(예를들면 입경이 0.13㎜) 공급기(9)를 나타내고 있다.

작은 비즈공급기(9)는 비즈를 외부로 부터 공급하고 저장시키는 입자체저장부의 홉퍼체(9B)와, 튜브에 공급하기 위한 소정량의 비즈를 저류하여 방출하는 계량부(97)와, 계량부(97)에 있어서의 계량과 방출을 위한 밸브인 피스턴(98) 붙은 봉상재(9A)와, 봉상재(9A)를 상하 조작하는 솔레노이드(91)로서 주요부가 구성되어 있다.

호퍼체(9B)는 외부에 개방된 비즈공급구(95)를 가지며, 상부에서 축받이(94)에 접하도록 고정하고, 하부에서 나팔꽃 모양 구멍(9Ca)을 원추형몸체(9C)에 접하여 고정되어 있다.

원추형몸체(9C)의 하부에 형성된 감압공(9Cb)에 계량부(97)를 갖춘 공급부의 노즐체(9D)가 계합되어져 있다. 구멍(9Ca)과 계량부(97)는 시트부의 밸브좌체(96)를 통해서 연이어 통해져 있다. 밸브좌체(96)에 밸브구멍이 될 내주면(96I)이 형성되어 있다.

노즐체(9D)는 계량부(97)를 형성하는 내공(9Db)과 이것에 연통하는 노즐구멍(99)과를 가지도록 구성되어 있다. 또 내공(9Db)과 노즐구멍(99)은 밸브좌(99S)에서 연통되어 있다.

축받이(94)는 상부에 봉상재(9A)를 하방으로 압압하는 스프링(93)을 삽입하는 구멍(94a)과, 봉상재(9A)를 상하 이동 가능하게 마련한 구멍(94b)을 갖추며,끌 어당김식 솔레노이드(91)를 지지부재(9F)를 통해서 지지하도록 구성되어 있다.

솔레노이드(91)는 이음매(92)를 통해서 봉상재(9A)를 상,하 이동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

봉상재(9A)는 상단부에서 이음매(92)에 나사 연결되며, 스프링(93)으로 하방으로 압압되며, 중앙부(9Aa)에서 구멍(94b)을 통해 상하로 미끄러져 움직이고, 하단에 피스톤(98)을 구비하도록 구성되어 있다. 피스톤(98)은 계량부(97)내에 위치하며, 하단부가 구면 밸브좌(98a)로 형성되며, 상단부가 원추형 밸브좌(98b)로 형성되어 있다.

계량부(97)와 피스톤(98)과는 (계량부 (97)의 용적-피스톤(8)의 용적=비즈공급용량)으로 되어 소정량의 비즈를 튜브에 공급할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 구성에 의한 작은비즈공급기(9)는 다음과 같이 작용한다.

도 12의 상태는 비즈공급구(95)로부터 공급된 비즈가 호퍼부(9B)내에 있으며, 밸브좌(96)의 내주면(96I)을 경유하여 계량부(97)내에 유입할 수 있는 상태이다. 이때 밸브좌(98a) 및 (99S)는 서로 접촉하고 있어서 노즐구멍(99)은 폐쇄되어 있다.

상기의 상태에 있어서 계량부(97)내의 비즈의 용량은(계량부(97)의 용적-피스톤(8)의 용적)으로 되어 소정량이 확보되어져 있다.

이어서 솔레노이드(91)를 끌어올린다. 이에따라 피스톤(98)이 상승하여 밸브좌(98a,99s)가 개방되는 동시에 밸브좌(98b)와 밸브좌체(96)는 접촉하여 폐쇄된다. 이결과 비즈용량(계량부(97)의 용적-피스톤(8)의 용적)이 노즐구멍(99)으로부터 튜 브에 공급된다.

이어서 솔레노이드(91)를 끌어올려서 도 12의 상태로 하는 것으로 계량부(97)내에 소정의 비즈가 유입된다.

제어수단의 제어장치(20)는 상기 각 장치를 사용하여 자동적으로 핵산을 추출하는 일련의 작업을 행하게 하기 위한 시험체의 공급, 계측, 판단, 시험체의 반송, 교반, 분리 등을 제어시키는 기능을 갖고서 구성되어 있다.

즉, 큰 입자체의 비즈와 시험체와를 공급한 튜브를 진탕하여 교반하며, 원심분리기(5)에서 핵산을 함유하는 물질을 분리하고, 분리된 핵산을 포함하는 물질을 작은 입경을 갖는 입자체와 시험체와를 공급한 튜브를 진탕 교반하여 원심분리시키는 것으로서 핵산을 포함하는 물질을 파쇄하여 핵산을 추출하는 기능을 갖도록 구성되어 있다.

그때문에 제어장치(20)는 진탕기(3)의 정정지센서(37)와, 모우터(3C), 원심분리기(5)의 원점위치센서, 90도 회전위치센서와 정정지모우터(59), 큰비즈공급기(8)의 센서(8A)와 모우터(8C), 소비즈공급기(9)의 솔레노이드(91), 제1~제3암(13,14,15)과 로봇(24A)등에게 신호선 또는 제어선으로 연통되어 있다.

또 제어장치(20)는 핵산을 포함하는 물질을 파쇄하여 핵산을 분리하고, 분리된 핵산을 알콜(예를 들면 에틸알콜)을 사용하여 건조해서 겔여과클로마토그래피에 의해 정제하는 것 같은 제어 기능을 가지도록 구성되어 있다.

상기 구성에 의한 핵산추출장치(1)의 작용을 도 13~도15의 자동 운전 플로우차아트에 의해서 설명한다.

도 13은 시험체의 세정공정(S1A)을 나타내고 있다. 이 공정(SIA)은 시험체가 들어 있는 튜브에 2~3㎜의 큰지름 비즈를 넣고서 전체를 균질화시켜 교반 및 원심분리 등으로 세정~균체 파쇄를 하는 공정이다.

스텝(S11)에서는 제1의 아암(13)에 의해 시험체(0.2㎖)가 들어 있는 튜브(2㎖)를 (10A)에 준비되고, 제2의 아암(14)에 의해서 캐퍼(18) 후 캐리어배치기(28)에 반송한다.

스텝(S12)에서는 그의 튜브에 송액노즐(11)에서 PBS버퍼 1.0㎖를 주입하고, 큰 비즈공급기(9)로부터 큰 비즈(2~3㎜)를 공급한다. 이후의 스텝(S26)까지 2㎖의 튜브를 사용한다.

스텝(S13)에서는 제2의 아암(14)에 의해 캐퍼(18)로 반송, 뚜껑을 달아 붙인다.

스텝(S14)에서는 튜브를 제2의 아암(14)에 의해 진탕기(3)로 반송하여 진탕시킨다.

큰 지름 비즈들의 진탕에 의해서 시험체가 용매중에 균일하게 부유하는 균질화가 행하여진다.

스텝(S15)에서는 진탕에 의한 발열을 억제하여 핵산을 보호하기 위하여 제2의 암(14)에 의해 진탕후의 튜브를 냉각조(22)에 반송한다. 그리고 4℃로 냉각한다.

스텝(S16)에서는 냉각된 튜브를 제3의 아암(15)에 의해 원심분리기(5)로 반송하여 원심분리를 행한다. 여기에서는 핵산추출에 필요한 균체에 비교해서 핵산 추출에 무관계한 이물의 일부는 가용성이므로 용매의 상방에 상징액(표면에 떠 있는 액을 지칭한다)으로서 부유한다.

스텝(S17)에서는 제3의 아암(15)에 의해 원심분리기(5)로부터 튜브를 집어내서 캐퍼(18)에서 뚜껑을 빼고, 캐리어배치기(28)로 반송한다. 그리고 제2의아암(14)에 의해 튜브내의 상징액(1.0㎖)을 흡입하여 폐기조(16)에 폐기한다. 이것으로 핵산추출에 무관계한 균체이외의 이물을 포함하는 상기 상징액만이 제거된다.

스텝(S18)에서는 송액노즐(11)에서 스텝(S17)에서 폐기된 상징액과 동량(1.0㎖)의 PBS버퍼를 첨가한다.

스텝(S19)에서는 스텝(S13)~스텝(S18)을 3회 반복한다.

또한 본예에서는 3회로 하고 있으나, 회수는 한정되지 않는다. 이 반복에 의해 균체(혹은 핵산추출에 관계 있는 물질) 이외의 물질, 즉 핵산 추출에 무관계한 불순물이 시험체로부터 완전히 제거된다.

소정의 반복회수(반복하지 않을 경우도 있다)가 완료되었으면, 스텝(S20)(연결된 스텝)에서 스텝(S21)으로 간다. 이하는 핵산 추출을 위해 균체를 파쇄하는 공정이 된다.

스텝(S21)에서는 송액노즐(11)의 다른 노즐에서 용균버퍼 0.3㎖를 튜브에 주입한다. 또 송액노즐의 또다른 노즐에서 폐놀 0.5㎖를 주입한다. 더해서 작은비즈 공급기(9)에서 작은비즈를 공급한다.

이것에 의해서 큰 비즈에서는 균체가 상대적으로 지나치게 작아서 파쇄되지 않았던 균체가 작은비즈에 의해서 파쇄가 가능하게 된다. 또 용균버퍼의 주입은 균체의 파쇄를 보다 용이하게 하기 위하여 행한다.

스텝(S22)에서는 제2의 아암(14)에 의해 튜브를 캐파(18)에 반송하여 달아붙임을 한다.

스텝(S23)에서는 제2의 아암(14)에 의해 뚜껑 붙은 튜브를 진탕기(3)에 반송하여 진탕한다. 여기서 작은 지름 비즈가 다른 큰지름 또는 작은 지름 비즈와 충돌하는 것으로서 균체가 파쇄되어 핵산이 방출된다. 진탕에 의해 튜브가 발열한다.

스텝(S14)에서는 스텝(S23)에 의해 발열한 튜브를 핵산보호를 위해 제2의 아암(14)에 의해 냉각조(22)로 반송하여 4℃에서 냉각한다.

스텝(S25)에서는 냉각된 튜브를 제3의 아암(15)에 의해 원심분리기(5)에 달아붙여서 원심분리시킨다. 이경우 핵산은 가용성(수용성)이므로 용매의 상방의 영역에 표면에 떠 부유하므로써 분리하기 쉽다.

스텝(S26)에서는 제3의 아암(15)에 의해 원심분리기(5)에서 튜브를 집어내서 캐리어 배치기(28)에 반송한다. 여기서 상징액을 피펫팅(pipet)하여 다른 튜브랙으로 반송한다.

그리고 이후의 공정으로 핵산의 처리를 한다.

튜브내의 침전폐기액은 튜브와 함께 폐기조(16)에 폐기한다.

스텝(S27)에서는 피펫팅에 의해 흡입된 상징액(표면에 떠 있는 액)이 도시하지 않은 다른 튜브에 주입되고 다시 페놀, 클로로포롬, 이소아밀알콜의 혼합액이 주입되어 비즈(대소어느것이나)를 공급하지 않고 진탕기(3)에서 진탕하여 냉각조(22)에서 냉각되어 다시 원심분리기(5)로 원심분리를 한다.

이 스텝은 비즈에 의한 균체를 파쇄하는 것이 아니라, 단백질 성질을 변형시키는 공정이다. 원심분리기(5)에서 튜브를 집어내서 캐리아배치기(28)에 반송하여 상징액을 피펫팅하여 다른 1.5㎖의 튜브(를 셋팅한 랙)로 이동한다. 그리고 이후의 공정으로 알콜침전의 처리를 한다. 이하 도 14의 알콜침전공정으로 나아간다.

도 14는 상기 스텝(S27)에 이어지는 공정으로 알콜에 핵산을 침전시켜서 추출하는 알콜침전공정(S2A)를 나타내고 있다. 이 공정(S2A)에서 얻어진 침전물은 핵산이 고체로 석출한 상태이다.

스텝(S31)은 스텝(S27)의 단백질을 변성한 상태의 그것이다. 이하의 튜브는 상기와 같이 1.5㎖ 지름을 사용해서 행한다.

스텝(S32)은 캐리어배치기(28)로 이소푸로판몰 0.3㎖, 1N아세트산나트륨 75㎕를 주입한다. 이소푸로판올을 용매로 하는 것으로 핵산을 효율 좋게 침전시킬 수가 있다.

또 핵산은 한번 침전한 후에는 재차의 부양은 없는 것으로 생각되므로 최초에만 이소푸로판올을 사용하여 후술하는 2회째의 반복 공정부터는 에탄올을 사용한다. 에탄올은 증발하기 쉽고 핵산이 건조하기 쉽다.

스텝(S33)에서는 제2의 아암(14)에 의해 튜브를 캐퍼(18)에로 반송하여 뚜껑을 부착한다. 스텝 S34에서는 뚜껑 달린 튜브를 제2의 아암(14)에 의해 진탕기(3)로 반송하여 진탕시킨다.

스텝(S35)에서는 진탕에 의해 균일화한 튜브를 냉각하여 핵산을 보호하기 위하여 제3의 아암(15)에 의해 진탕 후의 튜브를 냉각조(22)에 반송하여 4℃에서 냉각시킨다.

스텝(S36)에서는 냉각된 튜브를 제3의 아암(15)에 의해 원심분리기(5)로 반송하여 달아붙여 원심분리 하도록 한다. 스텝(S35)의 진탕과 병행하는 것으로 핵산과 이소프로판올이 충분히 접촉하여 소정의 반응이 행하여진다.

스텝(S37)에서는 제3의 아암(15)에 의해 원심분리기(5)에서 튜브를 집어내서 캐퍼(18)에서 뚜껑을 집어내고 캐리어배치기(28)로 반송한다. 여기에서는 이소푸로판올의 작용에 의해 핵산은 침전하여 상징액에는 핵산이 없게 된다. 그리고 제2의아암(14)에 의해 튜브내의 상징액을 흡입(900㎕)하여 폐기조(16)에 폐기한다. 그리고 스텝(S37A)으로 나아간다.

스텝(S37A)에서는 튜브에 70%에탄올(900㎕)을 첨가하고, 스텝(S33)~스텝(S37)을 반복한다. 에탄올은 증발하기 쉽고, 건조하기 쉽지만 이소푸로판올은 핵산이 침전하기 쉽다. 일단 침전하면 다시 부양하는 일은 없다고 생각되므로 최초의 스텝(S32)의 단계만 이소푸로판올을 사용하고, 스텝(S37A)의 단계에서는 70%에탄올을 사용한다.

이어서 스텝(S38)으로 나아간다.

스텝(S38)에서는 상징액을 폐기한 튜브를 제2의 아암(14)에 의해 건조기(24)로 반송하여 60℃에서 30분간 이상에 걸쳐서 건조시킨다.

스텝(S39)에서는 TE버퍼(10mM Tris-Hcl, 1mM EDTA pH8.0)100㎕를 첨가한다. 이어서 도 15의 여과에 의한 정제공정(S3A)으로 나아간다.

스텝(S51)이후의 공정은 겔 여과 크로마토그래피에 의해서 행한다. 핵산은 큰 분자에 해당하므로 이동 속도는 빠르다. 스텝(S51)은 제2의 아암(14)에 의해 스텝(S39)의 결과를 직접 피펫팅한다. 혹은 피펫팅에 대신해서 진탕, 원심분리의 이하의 스텝(S40)~스텝(S44)에 의한 핵산의 주입을 행하는 것도 가능하다. 사용하는 암의 부호는 생략한다.

스텝(S40)에서는 캐퍼(18)에서 뚜껑의 달아 붙임을 한다.

스텝(S41)에서는 진탕기(3)에 의해 진탕시킨다.

스텝(S42)에서는 원심분리기(5)에 달아 붙인다.

스텝(S43)에서는 원심분리를 하게 한다.

스텝(S44)에서는 뚜껑을 떼어내서 피펫팅하여 핵산을 스텝(S51)로 이동시킨다.

스텝(S51)에 앞서 겔여과칼럼(혹은 스핀칼럼)을 스텝(S51)의 상태로 하기 위해서 스텝(S47)~스텝(S49)을 행한다.

스텝(S47)은 스핀칼럼에 버퍼와, 다공질 충진제가 채워져 있다. 시판품의 이용으로도 된다.

스텝(S48)에서는 원심분리기(5)에 의해 원심분리 하고 버퍼는 아래에, 충진제는 위로 분리시킨다.

스텝(S49)에서는 스핀칼럼을 이동시켜 달아붙인다. 이어서 겔여과공정의 스텝(S51)로 나아간다.

스텝(S52)에서는 원심분리기(5)에 의해 핵산이 하방의 영역으로 분리된다.

핵산은 큰 분자에 해당하므로 이동 속도는 빠르다. 따라서 하방으로 도달하기 쉽다. 기타의 분자는 충진제 내의 구내를 이동하므로 이동에 장시간을 요해서 하방으로 도달하기 어렵다.

스텝(S53)에서는 『그밖의 작은 분자』가 존재하는 스핀칼럼을 떼어내어 폐기조(16)에 폐기한다. 하방에는 핵산이 추출된 상태로 되어 있다. 스텝(S54)에서는 튜브에 뚜껑을 한다.

스텝(S55)에서는 튜브를 소정의 랙에 반송하여 정치(定置)한다. 이것에 의해서 일련의 작동을 완료한다.

다음에 도 16~도 22를 참조하여 본 발명의 제2실시 형태를 설명한다.

도 1~도 15의 제1실시예에서는 튜브는 1개씩 처리되고 있었으나, 도 16~도 22의 제2실시예에서는 복수(도 16~ 도 22에서는 4개)의 튜브를 동시에 처리하고 있다.

먼저 도 16을 이용하여 제2실시예의 구성을 설명한다.

도 16에 있어서 제2실시예에 관한 핵산 추출 장치는 전체가 부호(1A)로 표시되어 있다.

핵산추출장치(1A)의 중앙부에는 작업테이블(100)이 마련되어 있고, 작업 테이블(100)위를 랙(102)이 이동하도록 구성되어 있다. 그리고 랙(102)에는 4개의 구획(102A~102D)이 마련되어 있고, 구획(102A~102D)의 각각에는 4개씩 튜브(도 16에는 도시하지 않음)가 수용된다.

랙(102)은 xyz로봇(104)에 의해 작업테이블(100) 위를 이동하도록 구성되어 있다.

작업테이블(100)로부터 도 16에서 나타내는 상태에서는 약간 격리된 위치에 캐퍼(106), 피스톤 펌프(108), 분주노즐(110)(제1실시예의 약액공급기구의 송액노즐(11)에 대응), 큰 비즈공급기(112), 작은 비즈공급기(114)가 마련되어 있다.

도 1~도 15의 제1실시예에서는 이들의 기기는 고정되어 있고, 암 혹은 로봇에 의해 간직된 튜브가 상술한 상태로 각 기기의 위치까지 이동하였으나, 도 16~도 22에서 나타내는 제2실시예에서는 상술의 기기(캐퍼(106), 피스톤 펌프(108), 분주노즐(11), 큰 비즈공급기(112), 작은 비즈공급기(114)가 작업테이블(100) 근방의 위치까지 이동하여 래크(102)내의 튜브에 대하여 필요한 처리를 행하도록 구성되어 있다.

또, 상술한 바와 같이 캐퍼(106), 피스톤펌프(108), 분주노즐(110), 큰 비즈공급기(112), 작은 비즈공급기(114)는 4개의 튜브에 대하여 동시에 처리할 수 있도록 구성되어 있다.

기타의 구성 및 작용효과에 대하여는 도 1~도 15의 제1실시예와 같은 모양이다.

또한 캐퍼(106)의 상세한 구성에 대하여는 도 17, 도 18을 참조하여 후술한다.

도 16에 있어서, 핵산추출장치(1A)는 작업테이블(100)에 인접한 위치에 건조기(116)를 갖추고 있으며, 건조기(116)에 인접해서 원심분리기(118)를 마련하고 있 다.

원심분리기(118)는 도 1~도 15의 제1실시예에서 사용된 원심분리기(5)와 유사한 구성을 구비하고 있다. 단 제1실시예의 원심분리기(5)에서는 4개의 바켓이 각각 튜브를 1개씩 수납하는 것에 대하여, 도 16~도22에서 나타내는 원심분리기(118)의 4개의 바켓(118-1~118-4)의 각각에는 샘플랙(102)의 구획(102A~102D)의 각각이 수용되어진다. 바꿔말하면 원심분리기(118)의 4개의 바켓(118-1~118-4)의 각각에는 4개씩 튜브가 수용될 수 있도록 구성되어 있다.

명확하게는 도시되어 있지 않으나, 원심분리기(118)는 그의 내부(적어도 바켓 118-1~118-4의 내부)를 저온(예로 4℃)으로 유지하는 냉장기능을 갖고 있다.

또한, 관계되는 냉장기능은 공지 및 시판되고 있는 기기를 사용하여 달성하는 것이 가능하다.

건조기(116)에 인접하는 것은 뚜껑랙(120)이다.

또, 피스톤펌프(108)의 작업테이블(100)측의 위치에는 폐액 및 폐칩(칩(chip)에 대하여는 도 21을 참조하여 후술한다)을 폐기하기 위한 용기(122)(폐기조(16)에 상당)가 마련되어 있다.

튜브를 폐기하기 위한 용기는 도 16에서는 부호(124)로 나타내 있다. 그의 용기(124)에 인접하여 사용이 끝난 바켓을 수납하는 바켓수납용기(126)가 마련되어 있다. 그리고 용기(124)(126)에 인접하는 위치에는 진탕기(128)가 마련되어 있다. 진탕기(128)의 구성 및 작용효과는 4개의 튜브를 동시에 진탕시키는 점을 제외하고 도 1~도 15의 제1실시예에서 사용되는 진탕기(3)와 같은 모양이다.

도 16에 있어서 부호(130)는 시린지펌프(Syringe pump)를 나타내며, 부호(132)는 각종 약제 보급용의 보틀랙을 나타내며, 부호(134)는 칩(도 21을 참조하여 후술함)을 재치하는 영역을 나타내며, 부호(136)는 랙(102)의 구획(102A~102D)의 각각에 튜브를 4개씩 배치하기 위한 튜브용 바켓을 나타내며, 부호(138)는 칩 재치에리어(134) 및 튜브용바켓(136....)이 위치하고 있는 테이블을 나타내고 있다.

다음에 도 17,도 18을 참조하여 캐퍼(106)의 구조의 상세를 설명한다.

도시하는 캐퍼(106)은 4개의 튜브에 대하여 동시에 캡(뚜껑)의 탈착처리를 하는 것이다.

도 17 및 도 18에 있어서, 캐퍼(106)은 4개의 코렛척(106-1....)을 갖고 있어 코렛척(106-1)은 도시하지 않은 뚜껑과 계합하여서 간직하는 작용을 한다.

또 도 17에서는 도시의 간략화를 위하여 코렛척(106-1)은 2개만을 나타냈다.

코렛척(106-1....)의 각각의 정회전, 역회전 하기 위한 모우터(106-M)가, 코렛척(106-1...)의 상방으로 부터 약간 가로 방향으로 치우쳐진 위치에 마련되어 있다.

도 17에서 나타낸 바와 같이 모우터(106-M)의 회전축(106-MS)에는 기어(106-MG)가 고정 부착되어 있고, 기어(106-MG)는 기어(106-1G)와 맞물려져 있고, 기어(106-1G)가 고정부착되어 있는 코렛척의 축(106-1S)를 통해서 코렛척(106-1)에 모우터(106-M)의 회전을 전달하고 있다.

도 18에서 나타낸 바와 같이 4개의 코렛척(106-1...)의 직상부에는 4개의 모 우터(106-M.....)를 배치할 만큼의 스페이스는 없다. 그때문에 코렛척의 축(106-1S)에 마련한 기어(106-1G)와, 모우터의 회전축(106-MS)에 고정한 기어(106-MG)와를 맞물리게 하는 것에 의해 모우터(106-M)을 코렛척(106-1) 직상부의 위치로부터 약간 가로 방향으로 치우치게 되어 있는 것이다.

모우터(106-M)의 중앙에는 실린더(106-S)가 마련되어 있다. 이 실린더(106-S)는 로드(106-R)를 상하이동하는 것에 의해 거기에 달아 붙여진(코렛척(106-1)의)확장, 수축용의 부재(106-2)를 상하이동하게 하므로써 코렛척(106-1)을 수축하거나(부재106-2의 하강시)혹은 확장(부재(106-2)의 상승시)시키고 있다.

로드(106-R)가 하강하여 확장 수축용의 부재(106-2)를 하강시키면 부재(106-2)의 단부(106-2E)가 코렛척(106-1)의 테이퍼면(106-1T)에 당접하여 테이퍼면(106-1T)을 압압한다. 그결과 코렛척(106-1)의 단부(106-1E)는 수축한다.

이상태로부터 로드(106-R)를 상승하여 부재(106-2)를 상승시키면, 부재(106-2)의 단부(106-2E)에 의한 코렛척(106-1)의 테이퍼면(106-1T)의 압압이 해제되어 코렛척(106-1)의 단부(106-1E)는 수축한 상태로부터 수축전의 상태까지 확장한다.

부재(106-2)에는 베어링(106-3)이 마련되어서 코렛척(106-1)의 축(106-S)을 미끄러져 움직이도록 축지지하고 있다. 그러한 베어링(106-3)의 작용에 의해 모우터(106-M)에 의한 코렛척(106-1)의 회전운동은 실린더(106-S)에 하등 간섭하지 않고 실린더(106-S)에 의한 콜렛척(106-1)의 수축 확장은 모우터(106-M)의 회전운동 전달에 간섭하지 않는다.

주로 도 17을 참조하여 캐퍼(106)에 의한 튜브에 대하여 캡(뚜껑)을 착탈하 는 예를 설명한다.

도시하지 않은 튜브로부터 캡을 개방하는데에 있어서, 실린더(106-S)에 의해 로드(106-R) 및 부재(106-2)를 하강시켜 부재(106-2)의 단부(106-2E)가 코렛척(106-1)의 테이퍼면(106-1T)를 압압하는 것에 의해서 코렛척(106-1)이 수축하여 도시하지 않은 캡을 잡아주어 고정한다. 그 상태에서 모우터(106-M)를 회전하여 코렛척(106-1)을 캡 개방방향으로 회전하여 튜브로부터 캡을 잡아벗긴다.

튜브에 캡을 달아붙이는 경우에는 캡을 잡아쥔 코렛척(106-1)을 튜브와 위치를 합치게 하여 캡을 튜브 단부에 위치시킨다. 그 상태에서 모우터를 회전시켜서 캡을 달아붙임 방향으로 회전시키면 캡은 튜브에 나사 결합된다. 그 상태에서 실린더(106-S)에 의해 부재(106-2)를 상승하면 콜렛척은 확장하여 캡과의 계합이 해제되어진다.

상술한 바와 같이 도 16~도 22의 제2실시예에 있어서도 그의 처리의 상세는 제1실시예와 같은 모양이지만 도 16~도 22의 경우는 한번에 4개의 튜브를 처리하고 있는 것이 상이하다. 그것에 덧붙여서 캐퍼(106), 피스톤펌프(108), 분주노즐(110), 큰비즈공급기(112), 작은비즈공급기(114)가 작업테이블(100) 근방의 위치까지 이동하여, 랙(102)내의 튜브에 대하여 필요한 처리를 행하며, 처리후 작업테이블(100)로부터 격리하여 도 16에서 나타내는 원위치까지 되돌리는 점에서도 상이하다.

여기서 도 16~도 22의 제2의실시예에 있어서의 조작 혹은 처리에서는 4개의 튜브가 한번에 처리되어져 있고, 또 상술한 바와 같이 원심분리기(118)에 수용된 튜브는 저온분위기하에 두게 된다. 그때문에 도 1~도 15의 제1실시예에 있어서의 『4℃에서 냉각』하여 랙에서 간직하는 공정, 구체적으로는 도 13의 스텝(S15),스텝(S24), 도 14의 스텝(S35)은 도 16~도 22의 제2실시예에서는 불필요하게 된다.

다음에 도 16, 도 19~도 22를 참조해서 상기한 기기가 작업테이블(100)에 근접하고 격리하는 상태를 주로하여 이하에서 설명한다.

우선 도 19에서는 도 16에서 나타낸 상태로부터, 샘플랙(102)이 도면 중 좌측으로 이동하여 캐퍼(106)에 대응하는 위치에 도달하고 있다.

캐퍼(106)가 작업테이블(100) 상방의 위치까지 이동하여 샘플랙(102)의 각 구획(102A~102D)에 배치되어 있는 캡(도시 하지 않음)의 캡을 4개 동시에 풀어낸다.

샘플랙(102)은 구획의 길이에 대응하는 량만큼 도면에 있어 좌측으로 보내져서 캡(106)은 구획(102A)(102B)(102C)(102D)의 순서로 1구획씩 거기에 배치되어 있는 튜브의 캡 4개를 동시에 떼어내는 것이다.

여기서 도 19에서는 캐퍼(106)가 구획(102B)에 있는 4개의 캡을 떼어내는 상태가 나타내 있다.

도 19에서 나타내는 처리는 도 1로부터 도 15의 제1실시예에 있어서 도 13의 스텝(S12)에 상당한다.

또 튜브에 캡을 달아붙이는 때에도(도 13의 스텝(S13)에 상당)도 19와 같이 캐퍼(106)는 작업테이블(100) 직상의 위치까지 이동하여 샘플랙(102)은 그것에 대응한 곳에 위치한다.

도 19에서 나타내는 상태, 즉 캐퍼(106)에 의해 4개의 튜브로부터 캡을 떼어내면, 도 20에 나타내는 상태로 된다.

도 20에서는 샘플랙(102)은 분주노즐(110)에 대응하는 위치까지 이동하고 있고, 분주노즐(110)은 작업테이블(100)의 직상부의 위치에 접근하고 있다. 그리고 분주노즐(110)에 의해 샘플랙(102)의 각 구획에 수용된 4개의 튜브에 소정의 약재가 주입되는 것이다.

도 1로부터 도 15의 제1실시예였다면 예를들어 도 13의 스텝(S12)에서 PBS 버퍼 1.0㎖를 주입하는 과정이 도 20의 상태에 상당한다. 혹은 도 13의 스텝(S18), 스텝(S21), 스텝(S27), 도 14의 스텝(S37A), 스텝(S39)등에 상당하는 과정이 도 16~도 22의 제2실시예에 있어서의 도 20의 상태에 상당한다.

도시되지 않았지만 도 16~도 22의 제2실시예에서도 제1실시예의 도 13에 있어서의 큰 비즈공급과정(스텝S12) 혹은 작은 비즈공급과정(스텝S21)과 마찬가지로, 큰 비즈(예를 들면 입경 2㎜~3㎜의 비즈) 혹은 작은 비즈(입경 0.1㎜의 비즈)를 튜브내에 공급한다. 그럴때에는 큰 비즈공급기(112) 혹은 작은 비즈공급기(114)가 샘플랙(102)의 각 구획(102A~102D) 직상부의 위치까지 이동하여 샘플랙(102)이나 비즈공급기(112,114), 분주노즐(110)의 상대적인 위치 관계는 도 20에 나타내는 위치와 유사한 상태로 된다.

도 16~도 22의 제2실시예에 있어서 도 13의 스텝(S17)에 나타낸 바와 같이 튜브내의 상청액(상부에 부유하는 맑은 액)을 피스톤 펌프(108)로 흡인하여 폐기 하기 위해서는 그에 앞서 피스톤 펌프(108) 선단에 칩(테이블(138)의 칩 탑재에리 어(134)에 재치되어 있는 도 16 참조)을 달아 붙여둘 필요가 있다.

도 21은 그와 같은 과정을 나타내고 있다. 테이블(138)이 도 16에서 나타내는 위치보다도 도면에 있어 우방향으로 이동하여 칩 탑재에리어(134)을 피스턴펌프(108)와 대응하는 위치까지 이동한다. 그리고 피스턴펌프(108)가 칩탑재에리어(134) 직상부 위치까지 이동하면, 도 21에 나타내는 상태로 된다.

명확하게는 도시되지 않았지만 도 21로 나타낸 상태에서 피스턴 펌프(108)는 그 4개의 선단에 각 칩을 달아붙인다.

피스톤펌프(108)의 선단에 칩을 달아붙였으면 튜브로부터 그 상부에 부유하는 액체를 흡인 가능한 상태로 되므로, 도 22에서 나타낸 바와 같이 샘플랙(102)을 이동하여 피스톤펌프(108)를 샘플랙(102)의 직상부 위치까지 이동시킨다.

도 22에서는 샘플랙(102)의 구획(102C)에서 수용된 도시하지 않은 4개의 튜브의 상청액을 피스톤펌프(108)로 흡인하고 있는 상태를 나타내고 있다.

도 22에 나타낸 상태는 제1실시예에서는 예를 들면 도 13의 스텝(S17), 스텝(S26), 도 14의 스텝(S37)등의 과정에 대응한다.

도시되어 있지 않으나, 도 22에서 나타내는 상태에서 흡인된 상청액은 도시하지 않은 칩과 함께(폐액 및 폐칩을 폐기하기 위한)용기(122)에 폐기된다.

도 16~도 22의 제2실시예에 있어서, 샘플랙(102)의 작업테이블(100)상의 이동과 각 기기(캐퍼(106), 피스톤펌프(108), 분주노즐(110), 큰 비즈공급기(112), 작은 비즈공급기(114))의 이동과의 타이밍, 위치를 일치시킴에 대해서는 각종 위치 검출센서의 검출신호에 의거하여 행하거나 혹은 클럭펄스에 맞춰서 타이밍을 취하 는 것에 의해 행하여 진다.

단, 그밖의 공지의 수법을 사용하여 관계되는 타이밍 맞추기나 위치 맞추기를 행하여도 좋다. 환언하면 그와 같은 제어에 대하여는 특히 한정할 취지는 아니다.

도시하는 실시예는 어디까지나 예시이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 취지의 내용이 아니라는 것을 부기한다.

예를 들면 도시한 실시예에서는 튜브를 1개씩 처리하는 타입(도 1~도 5)과, 튜브를 4개씩 처리하는 타입(도 16~도 22)에 대하여 설명하고 있으나, 동시에 처리하는 튜브의 개수는 이것에 한정되는 것은 아니다.

(1)본 발명에 의하면 진탕기, 원심분리기, 입자체공급기, 약액공급기구, 튜브반송암과 이들의 장치를 제어하여 핵산을 자동적으로 추출하게 하는 제어수단을 일체로 구성하고 있으며, 또 종래에 핵산의 추출이 곤란하다고 되어 있던 시험체로부터도 단시간에 확실하게 핵산을 추출하는 것이 가능하다.

(2) 본 발명에 의한 제어수단에 의하면 큰 입자체(비즈)와 시험체를 튜브에 넣어서 진탕하고, 원심분리기에 의해서 핵산을 포함하는 균체를 분리하며, 분리된 균체를 작은 지름의 입자체와 함께 진탕하여 원심분리로 균체를 파쇄해서, 핵산을 추출시키고 있으므로 불순물을 확실하게 제거하여 단시간에 핵산만을 정확하게 추출할 수가 있다.

(3) 본 발명에 의한 제어수단에 의하면 핵산을 포함하는 물질을 파쇄하여 핵 산을 분리하고, 분리된 핵산을 알콜을 사용해서 건조하고 겔 여과 클로마토그래피에 의해서 정제하므로 알콜에 의한 증발건조가 빠르고 겔 여과 클로마토그래피에 의해서 핵산이 이동 속도가 빠르게 되어 핵산 추출 시간을 단축할 수가 있다.

(4) 큰지름의 입자체(대경비즈)의 공급기구는 입자체의 저류부(호퍼)에 입자체교반수단이 마련되어 있으므로 큰지름의 입자체가 공급기구내에서 막히는 일이 없이 공급되도록 낙하공급할 수가 있다.

(5)작은 지름의 입자체(소경비즈)의 공급기구는 입자체의 저장부(호퍼)와 계량부가 접해서 마련되어 계량부에로의 유입, 계량부로부터 외부에로의 공급유출이 밸브의 상하 한 동작에 의해서 동시에 행하여지므로, 정확한 계량과 공급유출이 확실하게 할 수 있다.

Claims (6)

1. 진탕기(3, 128)와;

   원심분리기(5, 118)와;

   큰 크기의 입자체를 위한 공급기구(8, 112)와;

   작은 크기의 입자체를 위한 또 다른 공급기구(9, 114)와;

   약액을 공급하기 위한 약액공급기구(11,110)와;

   시험체 또는 상기 시험체를 포함하고 있는 튜브(52)를 이송하기 위한 암(13,14,15)과;

   제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하되,

   상기 제어수단은 큰 크기의 입자체 직경을 갖는 입자체들과 시험체를 공급하는 튜브(5)를 진탕시키기 위하여 제어 작용을 수행하며, 그리고 상기 튜브를 원심분리기(5,118)로 삽입하여 핵산을 포함하고 있는 물질을 상기 시험체로부터 분리시키는 제어 작용을 수행하며, 핵산과 작은 크기의 입자체 직경을 갖는 입자체들을 포함하는 분리된 재료로 상기 튜브(52)를 진탕하는 제어 작용을 하며, 상기 튜브를 상기 원심분리기(5,118)로 삽입하여 핵산을 포함하고 있는 재료를 분쇄하고 핵산을 추출하는 제어작용을 수행하는 것을 특징으로 하며, 큰 크기의 입자체들을 위한 상기 공급기구는, 공급된 입자체들의 분량에 해당하는 소정의 용량을 갖는 공간부(85H)를 구비하며 그리고 공급 통로(88H)에 설치되는 회전부재(85)와;

   수직 방향으로 연장되며, 공급되는 입자체들을 저장하기 위한 저류부(82) 하부에 위치하는 통로(82H)에 연결되는 공급통로(88H)를 구비하고 있으며, 상기 입자체 교반수단(83, 84)은 상기 저류부(82) 내에서 회전 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하며, 작은 크기의 입자체를 위한 상기 공급기구는, 공급된 입자체들의 분량을 측정하기 위한 계량부(97)와;

   상기 계량부(97) 하부에 위치하는 공급부(99)와;

   상기 계량부(97)의 상부에 위치하는 입자체 저장부(95)와;

   상기 입자체 저장부(95) 및 계량부(97) 사이의 경계에 설치된 시트부(96)와;

   수직으로 이동 가능하며, 하부 방향으로 이동할 때는 상기 시트부(96)를 열고 그리고 상기 공급부의 입구(99S)를 닫으며, 그리고 상부로 이동할 때는 상기 시트부(96)를 닫고, 상기 공급 유니트의 입구(99S)를 여는 밸브(98)와;

   상기 밸브(98)를 수직으로 이동시키기 위한 수단(91,92,93)을 포함하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
2. 1항에 있어서,

   상기 제어수단은 핵산을 포함하고 있는 재료를 분쇄하여 핵산을 분리시키고, 분리된 핵산을 복구시키고, 그리고 겔 여과 크로마토그라피 방법에 따라 복구된 핵산을 정제시키기 위한 제어 작용을 수행하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 장치.
3. 1항 또는 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원심 분리기는 특정 위치에 있는 정지 위치 지시 부재를 검출하기 위한 특정 정지 위치 지시 부재 검출 수단(5B)에 대응하여 배치된 정지 위치 지시부재(5A)와, 상기 정지 위치 지시 부재가 상기 특정 위치에 정지하지 않을 때 상기 정지 위치 지시 부재를 상기 정지 위치로 이동시키기 위한 구동 수단(59) 및 회전 전달기구(58,5K,51)를 구비하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출장치.
4. 1항에 있어서 복수개의 튜브(52) 각각에 대하여 그리고 그로부터 뚜껑을 탈부착하기 위한 뚜껑 탈부착 유니트(106)와; 작업 테이블(100)을 구비하는 것을 특징으로 하며, 시험체(표본)들 또는 시험체들을 그 내부에 포함하고 있는 복수개의 튜브(52)들은 튜브포함부재(102)의 해당 구획(102A 내지 102D)내에 각각 포함되며, 상기 튜브 포함 부재(102)는 상기 작업 테이블(100) 위로 이송수단(104)에 의해 이동될 수 있으며, 그리고 상기 진탕기(128), 원심분리기(118), 입자체 공급 기구(112, 114), 약액 공급기구(110) 및 뚜껑 탈부착유니트(106)는 상기 복수개의 튜브들을 동시에 처리 가능하게 구성되며, 그리고 상기 입자체 공급기구(112, 114), 약액공급기구(110) 및 뚜껑 탈부착 유니트(106)는 상기 튜브 포함 부재 내의 튜브들에게 필요로 하는 공정을 제공할 때 상기 작업 테이블(100)의 직상부 위치와, 상기 작업 테이블(100)로부터 소정 거리 떨어진 위치 사이에서 이동 가능하도록 구성되며, 그리고 상기 핵산 추출 장치는 제어 수단을 구비하며, 상기 제어수단은 큰 기의 입자체 직경을 갖는 입자체들과 시험체들이 공급된 튜브(52)들을 교반하기 위한 제어 기능을 수행하도록 형성되며, 상기 튜브들을 상기 원심분리기(118)를 통하여 삽입하여 각각의 시험체부터 핵산을 포함하는 물질을 분리시키도록 하며, 핵산을 포함하는 분리된 물질이 공급된 튜브(52) 및 작은 직경을 갖는 입자체들을 교반하며, 상기 튜브들을 원심분리기(118)을 통하여 삽입하여 핵산이 포함된 재료를 분쇄하고 그리고 핵산을 추출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 핵산 추출 장치.
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