KR101288165B1 - 바이오칩 스탬핑 장치 및 스탬핑 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 바이오칩 스탬핑 장치는 제1바이오칩이 정렬되는 스탬핑 지그; 제2바이오칩을 상하 반전시키는 반전기구; 및 상하 반전된 제2바이오칩을 상기 스탬핑 지그로 이송시켜, 제1바이오칩과 제2바이오칩을 접합시키는 이동기구;를 포함할 수 있다.

Description

바이오칩 스탬핑 장치 및 스탬핑 방법{Stamping device for biochip and stamping method}
본 발명은 스탬핑 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터칩(Data analysis toxicology assay chip)과 메타칩(metabolizing enzyme toxicology assay chip)을 정밀하게 스탬핑할 수 있는 바이오칩 스탬핑 장치에 관한 것이다.
바이오칩(Biochip)은 DNA, 단백질, 효소, 기타 리간드(Ligand), 질병 염기배열의 패턴, 기타 화학 및 생물학적 시료 등을 고체(실리콘, 금속, 유리 등) 표면에 고밀도로 집적화하고 조합하여 마이크로어레이화(미세집적배열, Microarray) 또는 미세유체화(Microfluidics) 시킨 칩이다.
이러한 바이오칩은 의약이나 화장품 등의 독성 테스트를 가능케 할 수 있으며, 이때 사용되는 바이오칩을 독성진단분석칩(Data analysis toxicology assay chip) 또는 간단하게 데이터칩(Data Chip)이라고 한다.
데이터칩을 이용한 독성의 판단은 생물 세포가 배양된 데이터칩과 다양한 화학제품 또는 개발 신약들이 함유된 메티칩을 접합한 뒤, 그에 따른 생물 세포의 변화를 검사하는 방식으로 이루어진다. 여기서 데이터칩과 메타칩의 접합은 스탬핑지그에 각 칩을 고정하고, 핀을 이용하여 위치를 조정하는 방식에 의해 이루어진다. 이후, 접촉된 두 바이오칩을 고정한 후 지그를 제거하면, 데이터 칩과 메타 칩이 결합된 바이오칩을 얻을 수 있다.
그러나 종래의 스탬핑 공정은 수작업으로 이루어지므로, 작업능률이 떨어진다. 특히, 위와 같은 스탬핑 공정은 통상 7 ~ 10회 정도 반복적으로 이루어지므로, 반복수행에도 동일한 실험결과를 얻을 수 있는 스탬핑 공정의 신뢰성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 데이터칩과 메타칩의 정밀한 접합이 가능한 바이오칩 스탬핑 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치는 제1바이오칩이 정렬되는 스탬핑 지그; 제2바이오칩을 상하 반전시키는 반전기구; 및 상하 반전된 제2바이오칩을 상기 스탬핑 지그로 이송시켜, 제1바이오칩과 제2바이오칩을 접합시키는 이동기구;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 상기 스탬핑 지그는 제1바이오칩 및 제2바이오칩의 위치를 정렬하는 가이드 핀을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치는 제1바이오칩과 제2바이오칩이 외부의 이물질에 의해 오염되는 것을 방지하는 덮개를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치는 상기 덮개 내부의 온도를 조절하는 공기조화기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 상기 공기조화기는 가습기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치는 대기상태의 제1바이오칩과 제2바이오칩이 얹어지는 제1받침대와 제2받침대를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 상기 제1받침대와 상기 제2받침대는 제1바이오칩과 제2바이오칩을 각각 고정하기 위한 클립을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 상기 제1받침대 또는 상기 제2받침대는 제1바이오칩을 고정하는 진공흡착수단을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 상기 이동기구는, 제1방향으로 길게 형성된 제1안내 부재; 상기 제1안내 부재를 따라 이동 가능하고, 제1방향과 수직한 제2방향으로 길게 형성된 제2안내 부재; 상기 제2안내 부재를 따라 이동 가능하고, 상기 제1안내 부재와 상기 제2안내 부재에 대해 각각 수직한 방향으로 길게 형성된 제3안내 부재; 및 상기 제3안내 부재를 따라 이동 가능하고, 상기 제1바이오칩 및 상기 제2바이오칩 중 적어도 어느 하나를 집어서 이동시킬 수 있는 헤드 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 상기 헤드 부재는 바이오칩을 흡착하기 위한 흡착 수단을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 상기 반전기구는, 상기 제1바이오칩 또는 상기 제2바이오칩을 파지하는 파지수단; 및 상기 파지수단을 회전시켜 상기 제1바이오칩 또는 상기 제2바이오칩을 상하 반전시키는 구동수단;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 상기 반전기구는, 바이오칩 스탬핑 장치에 고정되는 고정판; 상기 고정판에 설치되고, 상기 고정판의 일 방향을 따라 이동 가능한 한 쌍의 가동 부재; 상기 한 쌍의 가동 부재에 회전 가능하게 설치되고, 상기 제1바이오칩 또는 상기 제2바이오칩을 파지하는 복수의 파지 부재; 및 상기 복수의 파지 부재를 회전시키는 회전수단;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 상기 회전수단은, 상기 가동 부재에 회전 가능하게 설치되는 제1도르래; 상기 복수의 파지 부재에 각각 설치되는 제2도르래; 상기 제1도르래와 상기 제2도르래를 연결하는 벨트; 및 상기 제1도르래를 회전시키는 구동모터;를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 방법은 1) 제1바이오칩을 스탬핑 지그에 정렬하는 단계; 2) 제2바이오칩을 반전기구를 이용하여 상하 반전시키는 단계; 3) 상하 반전된 제2바이오칩을 스탬핑 지그에 장착하는 단계; 및 4) 제1바이오칩과 제2바이오칩을 접합시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 방법은 접합된 제1바이오칩과 제2바이오칩을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 방법의 제1바이오칩은 제1받침대의 진공흡착수단에 의해 고정될 수 있다.
본 발명은 제1바이오칩과 제2바이오칩의 스탬핑 작업을 자동화 기기를 통해 수행할 수 있으므로, 스탬핑 작업을 수작업으로 처리하면서 발생하는 작업 오차의 발생빈도를 현저하게 줄일 수 있다.
아울러, 본 발명은 스탬핑 작업의 반복 수행에 따른 오차가 수작업에 비해 상대적으로 미미하므로, 스탬핑 작업의 반복 수행을 통해 정확하고 신뢰할 수 있는 실험결과를 얻어낼 수 있다.
또한, 본 발명은 스탬핑 작업의 연속 수행이 가능하므로, 바이오칩의 스탬핑 작업을 신속하게 처리할 수 있다.
또한, 본 발명은 공기조화기를 통해 바이오칩의 주변온도 및 습도를 최적의 상태로 유지시키므로, 스탬핑 작업 또는 스탬핑 작업을 위한 대기상태에서 바이오칩의 세포 또는 시험 약물이 변형 또는 변질되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 사시도이고,
도 2 및 3은 도 1에 도시된 스탬핑 지그의 평면도와 A-A 단면도이고,
도 4는 도 1에 도시된 반전기구의 확대 사시도이고,
도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 반전기구의 평면도와 측면도이고,
도 7은 도 1에 도시된 반전기구의 작동원리를 설명하기 위한 사용상태 사시도이고,
도 8 및 9는 도 1에 도시된 바이오칩 스탬핑 장치에 사용되는 제1바이오칩과 제2바이오칩의 분리 사시도와 결합상태의 단면도를 나타낸 도면이고,
도 10 내지 13은 도 1에 도시된 바이오칩 스탬핑 장치를 통한 스탬핑 작업을 나타낸 도면이고,
도 14는 본 발명의 제2실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 사시도이고,
도 15는 본 발명의 제3실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 사시도이고,
도 16은 도 15에 도시된 받침대의 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
본 발명은 수작업으로 진행하던 바이오칩의 스탬핑 작업을 바이오칩의 이동 및 상하 반전이 가능한 기구를 통해 자동으로 수행할 수 있다. 이 같은 본 발명은 기구를 통해 바이오칩을 이동 및 반전시키므로, 바이오칩의 오염을 최소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 가이드 핀이 형성된 스탬핑 지그를 통해 제1바이오칩(예를 들어, 메타칩)과 제2바이오칩(예를 들어, 데이터칩)을 정밀하게 스탬핑할 수 있을 뿐만 아니라 스탬핑 작업의 반복 수행이 가능하다.
따라서, 본 발명은 통상적으로 7회 이상의 스탬핑 작업이 필요한 생체조직의 약물실험 등에 효과적으로 사용될 수 있다.
다음에서는 이러한 효과를 갖는 본 발명의 한 실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 사시도이고, 도 2 및 3은 도 1에 도시된 스탬핑 지그의 평면도와 A-A 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 반전기구의 확대 사시도이고, 도 5 및 도 6은 도 1에 도시된 반전기구의 평면도와 측면도이고, 도 7은 도 1에 도시된 반전기구의 작동원리를 설명하기 위한 사용상태 사시도이고, 도 8 및 9는 도 1에 도시된 바이오칩 스탬핑 장치에 사용되는 제1바이오칩과 제2바이오칩의 분리 사시도와 결합상태의 단면도를 나타낸 도면이고, 도 10 내지 13은 도 1에 도시된 바이오칩 스탬핑 장치를 통한 스탬핑 작업을 나타낸 도면이다.
제1실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치(100)는 몸체(102), 스탬핑 지그(10), 회전수단을 포함하는 반전기구(200), 이동기구(40)를 포함할 수 있으며, 선택적으로 전술된 구성요소들을 제어하기 위한 제어장치(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.
몸체(102)는 바이오칩 스탬핑 장치(100)의 외형을 구성할 수 있으며, 전술한 구성요소들이 장착될 수 있는 평판(104)을 포함할 수 있다. 몸체(102)는 금속재질 또는 내약품성이 강한 재질로 제작될 수 있다. 또한, 몸체(102)는 개별적으로 높이 조절이 가능한 복수의 다리(도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 이를 통해 평판(104)을 수평상태로 유지시킬 수 있다. 아울러, 몸체(102)는 별도의 부가장치들이 설치될 수 있도록 수납공간(106)을 구비할 수 있으며, 이동이 용이하도록 바퀴를 포함할 수 있다.
스탬핑 지그(10)는 평판(104)의 일 측에 설치될 수 있다. 스탬핑 지그(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 바이오칩을 수용하는 복수의 안착부(14)를 포함할 수 있다. 여기서, 안착부(14)는 바이오칩의 크기와 동일 또는 유사한 폭(W1)과 길이(L1)를 가질 수 있다.
스탬핑 지그(10)는 각각의 안착부(14)에 바이오칩이 정확하게 놓일 수 있도록 가이드 핀(12)을 더 포함할 수 있다. 가이드 핀(12)은 안착부(14)의 둘레에 형성될 수 있다. 본 실시 예에서는 안착부(14)의 좌측 및 우측에 2개씩 형성되고, 앞쪽 및 뒤쪽에 1개씩 형성되어 있으나, 이는 필요에 따라 증감될 수 있다. 한편, 안착부(14)를 사이에 두고 서로 마주보는 가이드 핀(12) 간의 거리는 안착부(14)의 폭(W1) 또는 길이(L1)와 동일할 수 있다. 또는 가이드 핀(12) 간의 거리(L2, L3)는 하방(-Z축 방향)으로 갈수록 안착부(14)의 폭(W1) 또는 길이(L1)와 동일해질 수 있다. 즉, 거리 L2는 안착부(14)의 폭(W1) 또는 길이(L1)보다 크고, 거리 L3는 안착부(14)의 폭(W1) 또는 길이(L1)와 동일할 수 있다.
여기서, 후자는 전자에 비해 바이오칩의 정렬에 유리할 수 있다. 참고로, 가이드 핀(12)은 바이오칩과의 충돌 시 바이오칩의 파손을 유발하지 않도록, 바이오칩에 비해 상대적으로 무른 재질(예를 들어, 천연고무, 합성 고무, 플라스틱 등)로 제작될 수 있다.
반전기구(200)는 고정판(210), 가동 부재(220, 230), 파지 부재(240)를 포함할 수 있다.
고정판(210)은 평판(104)에 고정될 수 있다. 고정판(210)은 가동 부재(220)의 왕복 이동을 위한 안내 레일(212)을 구비할 수 있다. 안내 레일(212)은 도 4에 도시된 바와 같이 Y축 방향을 따라 길게 형성될 수 있다.
가동 부재(220, 230)는 고정판(210)에 이동 가능하게 설치될 수 있다. 가동 부재(220, 230)는 상호 대칭형상인 2개의 부재로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1가동 부재(220)와 제2가동 부재(230) 중 적어도 하나는 고정판(210)에 고정될 수 있고, 다른 하나는 고정판(210)에 이동 가능하게 설치될 수 있다. 또는 제1가동 부재(220)와 제2가동 부재(230) 모두 고정판(210)에 이동 가능하게 설치될 수 있다. 어느 경우이든, 제1가동 부재(220)와 제2가동 부재(230) 간의 폭(W2)은 사용자의 편의에 따라 조절될 수 있다.
파지 부재(240)는 가동 부재(220, 230)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 구체적으로, 파지 부재(240)는 가동 부재(220, 230)의 길이방향(X축 방향)을 따라 일정간격으로 설치될 수 있으며, 제1가동 부재(220)와 제2가동 부재(230)에서 서로 마주보는 일면에 설치될 수 있다. 파지 부재(240)는 바이오칩이 파지할 수 있는 형상을 가지거나 또는 바이오칩이 끼워질 수 있는 홈(242)을 가질 수 있다.
제1가동 부재(220)와 제2가동 부재(230)에 설치된 파지 부재(240)는 상호 짝을 이룰 수 있다. 즉, 제1가동 부재(220)의 파지 부재(240)와 제2가동 부재(230)의 파지 부재(240)는 하나의 바이오칩을 파지하는데 사용될 수 있다. 따라서, 가동 부재(220, 230)에 4쌍의 파지 부재(240)가 설치되면, 4개의 바이오칩을 동시에 파지할 수 있다. 참고로, 본 실시 예에 도시된 파지 부재(240)의 수는 단지 예시적인 것이므로, 필요에 따라 증감될 수 있다.
회전수단은 다수의 도르래(260, 262, 264, 266), 축(270), 벨트(280, 282), 구동 모터(290)를 포함할 수 있다.
제1도르래(260)는 가동 부재(220, 230)의 타 면에 설치될 수 있으며, 파지 부재(240)와 결합할 수 있다. 즉, 제1도르래(260)는 가동 부재(220, 230)를 기준으로 대응하는 위치에 배치된 각각의 파지 부재(240)와 결합하여, 함께 회전운동할 수 있다. 참고로, 제1도르래(260)와 파지 부재(240)의 원활한 회전운동을 위해, 제1도르래(260) 또는 파지 부재(240)는 베어링을 매개로 가동 부재(220, 230)에 설치될 수 있다.
제2도르래(262)는 가동 부재(220, 230)에 설치될 수 있다. 구체적으로는, 제2도르래(262)는 가동 부재(220, 230)에 고정된 축(270)에 설치될 수 있으며, 축(270)과 함께 회전 운동할 수 있다. 한편, 제2도르래(262)는 제1도르래(260)와 제1벨트(280)를 매개로 연결될 수 있도록 축(270)의 양끝에 각각 위치될 수 있다.
제3도르래(264)는 축(270)에 고정될 수 있다. 제3도르래(264)는 제2도르래(262)와 마찬가지로 축(270)과 함께 회전 운동할 수 있으며, 제2벨트(282)를 매개로 구동 모터(290)의 구동축과 연결될 수 있다.
보조 도르래(266)는 가동 부재(220, 230)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 구체적으로는, 보조 도르래(266)는 제1도르래(260)의 사이 사이에 설치될 수 있다. 이와 같이 설치된 보조 도르래(266)는 제1도르래(260)에 걸린 제1벨트(280)의 장력을 조절하고, 제1벨트(280)가 제1도르래(260)로부터 이탈되는 것을 억제할 수 있다.
축(270)은 가동 부재(220, 230)에 고정될 수 있다. 구체적으로는, 축(270)은 제1가동 부재(220)에 고정된 제1지지대(214)와 제2가동 부재(230)에 고정된 제2지지대(216)에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 여기서, 제1지지대(214)와 결합한 축(270)은 회전운동만이 가능하나, 제2지지대(216)와 결합한 축(270)은 회전 운동 및 직선운동(Y축 방향)이 가능할 수 있다.
따라서, 제1가동 부재(220)가 Y축 방향으로 이동하면 제1가동 부재(220)와 함께 축(270)이 이동할 수 있으나, 제2가동 부재(230)가 Y축 방향으로 이동하면 축(270)은 제2가동 부재(230)와 함께 이동하지 않을 수 있다(즉, 축(270)은 제2가동 부재(230)에 대해 상대적인 직선운동을 할 수 있다).
한편, 본 실시 예에서는 파지 부재(240)의 회전 수단으로 도르래와 벨트가 도시 및 설명되었으나, 필요에 따라 기어로 변경될 수 있다. 또한, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 바이오칩이 파지 부재(240) 사이에 위치했는지 여부를 감지하기 위한 센서를 더 포함할 수 있다.
다음에서는 위와 같이 구성된 반전기구(200)의 작동원리를 도 7을 참조하여 설명한다.
반전할 바이오칩이 반전기구(200)로 이동되면, 제1가동 부재(220)와 제2가동 부재(230)는 바이오칩(320)을 집을 수 있도록 가동 부재들(220, 230) 간의 거리를 넓힐 수 있다. 여기서, 가동 부재들(220, 230) 간의 거리 조절은 제1가동 부재(220)가 -Y축 방향으로 이동하거나 또는 제2가동 부재가 +Y축 방향으로 이동함으로써 이루어질 수 있다. 또는 제1가동 부재(220)와 제2가동 부재(230) 모두가 서로 다른 방향으로 이동함으로써 가동 부재들(220, 230) 간의 거리가 조절될 수 있다.
가동 부재들(220, 230) 간의 거리가 바이오칩(320)을 수용할 정도로 충분히 넓혀지면, 바이오칩(320)을 제1가동 부재(220)와 제2가동 부재(230) 사이에 위치시킬 수 있다. 이후, 가동 부재들(220, 230) 간의 거리를 좁히면, 바이오칩(320)을 한 쌍의 파지 부재(240)로 파지할 수 있다.
한 쌍의 파지 부재(240)에 의해 바이오칩(320)이 안정적으로 파지되면, 구동모터(290)를 구동시킬 수 있다. 구동모터(290)가 구동되면, 구동모터(290)의 회전력이 제2벨트(282)를 매개로 제3도르래(264)에 전달될 수 있으며, 이에 따라 축(270)이 회전될 수 있다. 여기서, 축(270)에는 제3도르래(264)와 함께 제2도르래(262)가 결합되어 있으므로, 축(270)이 회전하면 제2도르래(262)도 함께 회전할 수 있다. 아울러, 제2도르래(262)는 제1벨트(280)를 매개로 제1도르래(260)와 연결되어 있으므로, 제2도르래(262)가 일 방향(도 7 기준으로 시계방향)으로 회전하면, 제1도르래(260)도 동일 방향으로 회전할 수 있다.
여기서, 제1도르래(260)에는 파지 부재(240)가 연결되어 있으므로, 제1도르래(260)의 회전 시 파지 부재(240) 그리고 파지 부재(240)에 고정된 바이오칩이 함께 회전될 수 있다. 따라서, 구동모터(290)의 회전크기를 조절하면, 파지 부재(240)에 설치된 복수의 바이오칩을 동시에 상하 반전시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하여 제1실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 이동기구(40)를 설명한다.
이동기구(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1안내 부재(42), 제2안내 부재(44), 제3안내 부재(46), 헤드 부재(48)를 포함할 수 있다.
제1안내 부재(42)는 도 1을 기준으로 X축 방향으로 길게 연장될 수 있다. 제1안내 부재(42)는 구름 운동 또는 미끄럼 운동을 위한 레일 또는 이와 대응하는 구성을 포함할 수 있다. 아울러, 제1안내 부재(42)는 제2안내 부재(44)의 왕복 운동을 가능케 하는 별도의 구동수단을 더 포함할 수 있다.
제2안내 부재(44)는 Y축 방향으로 길게 연장될 수 있다. 제2안내 부재(44)는 제1안내 부재(42)와 결합할 수 있으며, 제1안내 부재(42)를 따라 X축 방향으로 왕복 운동할 수 있다. 이를 위해 제2안내 부재(44)는 구동수단을 더 포함할 수 있으며, 그 자체가 선형모터를 포함할 수 있다.
제3안내 부재(46)는 Z축 방향으로 길게 연장될 수 있다. 제3안내 부재(46)는 제2안내 부재(44)와 결합할 수 있으며, 제2안내 부재(44)를 따라 Y축 방향으로 왕복 운동할 수 있다. 이를 위해 제3안내 부재(46)는 구동수단을 더 포함할 수 있으며, 그 자체가 선형모터일 수 있다.
헤드 부재(48)는 제3안내 부재(46)와 결합할 수 있다. 헤드 부재(48)는 제3안내 부재(46)를 따라 Z축 방향으로 왕복 운동할 수 있다. 아울러, 헤드 부재(48)는 다수의 바이오칩을 파지할 수 있는 흡착판(예를 들어, 진공흡착판) 또는 집게 수단을 구비할 수 있다.
이와 같이 구성된 이동기구(40)는 헤드 부재(48)가 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있으므로, 바이오칩을 스탬핑 지그(10) 또는 반전기구(200)로 이동시키거나 스탬핑 지그(10) 또는 반전기구(200)로부터 바이오칩을 용이하게 꺼낼 수 있다.
한편, 도시되어 있지 않으나, 바이오칩 스탬핑 장치(10)는 제어장치를 포함할 수 있다. 제어장치는 전술된 반전기구(200)와 이동기구(40)의 작동을 제어할 수 있으며, 바이오칩 스탬핑 장치(10)에 추가될 구성요소들을 제어할 수 있다. 제어장치는 몸체(102)의 측면 또는 수납공간(106)에 설치될 수 있다.
다음에서는 본 스탬핑 장치에서 사용되는 바이오칩을 간단히 설명한다.
먼저, 본 스탬핑 장치에 사용되는 바이오칩을 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
종래 기술에서 설명한 바와 같이 바이오칩은 메타칩(이하 제1바이오칩(310)이라고 함)과 데이터칩(이하 제2바이오칩(320)이라고 함)을 포함할 수 있다.
제1바이오칩(310)은 다수의 홈(312)을 구비할 수 있다. 홈(312)은 제1바이오칩(310)의 길이 및 폭 방향을 따라 일정간격으로 형성될 수 있으며, 동일한 깊이를 가질 수 있다. 각각의 홈(312)에는 생체조직의 약물실험을 위한 신약 또는 기타 약물(410)이 투입될 수 있다.
제2바이오칩(320)은 다수의 돌기(322)를 구비할 수 있다. 돌기(322)는 제2바이오칩(320)의 길이 및 폭 방향을 따라 일정간격으로 형성될 수 있으며, 동일한 높이로 돌출될 수 있다. 그리고 각각의 돌기(322)에는 생체조직(420, 예를 들어 간세포 등)이 배양될 수 있다. 이를 위해 돌기(322)의 표면에는 생체조직의 부착이 용이한 구조가 형성될 수 있다.
이와 같이 이루어진 제2바이오칩(320)과 제1바이오칩(310)은 스탬핑 작업을 통해 도 9에 도시된 바와 같이 접합될 수 있다.
그런데 이러한 스탬핑 작업은 제2바이오칩(320)의 돌기(322)와 제1바이오칩(310)의 홈(312)을 정확하게 일치시켜야 하므로, 수작업을 통한 반복수행이 용이하지 않다. 또한, 통상의 바이오칩(310, 320)은 파손의 위험이 있으므로, 취급 시 상당한 주의가 요구된다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여, 제2바이오칩(320)과 제1바이오칩(310)의 스탬핑 작업을 자동화시킨 것이다. 특히, 본 실시 예에 따르면, 다수의 바이오칩들(310, 320)의 스탬핑 작업이 동시에 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 반복수행도 가능하므로, 바이오칩을 통한 약물실험의 정확성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
다음에서는 도 10 내지 도 13을 참조하여 본 실시 예에 따른 스탬핑 작업과정을 설명한다.
1) 제1바이오칩의 준비 단계
본 단계는 제1바이오칩(310)을 스탬핑 지그(10)에 정렬하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 본 단계에서는 신약이 투여된 제1바이오칩(310)을 스탬핑 지그(10)에 정렬할 수 있다. 여기서, 제1바이오칩(310)은 이동기구(40)의 헤드 부재(48)에 부착된 상태로 스탬핑 지그(10)로 이동될 수 있으며, 스탬핑 지그(10)의 가이드 핀(12)에 의해 정렬될 수 있다.
도 10에는 다수의 제1바이오칩(310)이 스탬핑 지그(10)에 정렬된 것으로 도시되어 있으나, 실험종류에 따라 하나의 제1바이오칩(310)이 스탬핑 지그(10)에 정렬될 수 있다.
2) 제2바이오칩의 준비 단계
본 단계는 제2바이오칩(320)을 반전기구(200)에 준비하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 본 단계에서는 생체조직이 배양된 제2바이오칩(320)을 반전기구(200)에 배치할 수 있다. 여기서, 제2바이오칩(320)은 이동기구(40)의 헤드 부재(48)에 의해 외부 또는 바이오칩에 적층된 매거진으로부터 반전기구(200)로 옮겨질 수 있다. 또는 반전기구(200) 부근에 놓인 제2바이오칩(320)을 반전기구(200)가 직접 파지할 수 있다. 반전기구(200)에 의한 바이오칩의 파지방법은 전술한 내용과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
3) 제2바이오칩의 (상하) 반전 단계
본 단계는 제2바이오칩(320)을 상하 반전시키는 단계일 수 있다. 예를 들어, 본 단계에서는 반전기구(200)에 제2바이오칩(320)이 구동모터(290)의 구동에 의해 상하 반전될 수 있다. 즉, 구동모터(290)가 작동하면, 구동모터(290)의 구동력이 제2벨트(282), 제3도르래(264), 제2도르래(262), 제1벨트(280)를 순차적으로 거쳐 제1도르래(260)에 전달될 수 있으며, 제1도르래(260)의 회전에 의해 파지 부재(240)가 회전되어 제2바이오칩(320)이 상하 반전될 수 있다.
제2바이오칩(320)의 상하 반전 각도는 반전기구(200)에 추가로 구성된 센서나 구동모터(290)의 정밀제어를 통해 조절될 수 있다.
4) 스탬핑 단계
본 단계는 제1바이오칩(310)과 제2바이오칩(320)의 스탬핑이 이루어지는 단계일 수 있다. 예를 들어, 본 단계에서는 스탬핑 지그(10)의 제1바이오칩(310) 위에 상하 반전된 제2바이오칩(320)이 포개질 수 있다. 여기서, 제2바이오칩(320)의 이동은 이동기구(40)에 의해 자동으로 이루어질 수 있다.
참고로, 제1바이오칩(310) 위에 포개지는 제2바이오칩(320)의 높이는 바이오칩의 기하학적 구조에 의해 정해지거나 또는 이동기구(40)의 정밀제어에 의해 이루어질 수 있다.
이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 따른 스탬핑 장치 및 스탬핑 방법은 제2바이오칩(320)의 상하 반전을 포함한 제2바이오칩(320)과 제1바이오칩(310)의 스탬핑 작업이 반전기구(200)와 이동기구(40)를 통해 일괄적으로 이루어질 수 있다. 따라서, 본 실시 예에 따르면, 스탬핑 작업의 반복 수행이 가능할 뿐만 아니라 스탬핑 작업의 반복 수행에 따른 오차를 대폭 줄일 수 있다.
다음에서는 도 14 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예를 설명한다. 도 14는 본 발명의 제2실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 사시도이고, 도 15는 본 발명의 제3실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치의 사시도이고, 도 16은 도 15에 도시된 받침대의 평면도이다.
제2실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치(100)는 공기조화기(50)와 덮개(80)를 더 포함할 수 있다.
바이오칩은 전술한 바와 같이 생체조직을 포함할 수 있다. 따라서, 주변환경(특히, 온도와 습도)에 대단히 민감하게 반응할 수 있다. 예를 들어, 생체조직을 포함한 바이오칩은 건조환경에서 쉽게 말라버리거나 변형될 수 있다.
본 실시 예는 이러한 점을 감안하여, 스탬핑 장치의 몸체(102)에 공기조화기(50)와 가습기(52)를 더 구비할 수 있다. 또한, 외부 환경으로부터 스탬핑 작업 환경을 보호하기 위한 덮개(80)를 더 포함할 수 있다.
공기조화기(50)는 평판(104) 위쪽으로 돌출된 토출구(51)를 가질 수 있으며, 이를 통해 스탬핑 작업 공간(평판(104) 위쪽 공간)으로 냉기 또는 온기를 제공할 수 있다. 아울러, 가습기(52)는 평판(104)에 형성된 구멍(53)과 연결될 수 있으며, 이를 통해 스탬핑 작업 공간으로 일정한 수증기를 제공할 수 있다. 따라서, 본 실시 예에 따르면, 스탬핑 장치의 내부공간을 바이오칩의 보존에 필요한 환경으로 수시간 동안 유지시킬 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시 예는 다수의 바이오칩에 대한 스탬핑 작업을 반복수행하는 경우에 매우 유리하다.
제3실시 예에 따른 바이오칩 스탬핑 장치(100)는 받침대(60, 62)와 진공흡착수단(70)을 더 포함할 수 있다.
바이오칩의 스탬핑 작업은 포개진 2개의 바이오칩을 분리하는 언 스탬핑 작업을 포함할 수 있다. 그런데 일단 포개진 2개의 바이오칩은 쉽게 떨어지지 않으므로, 포개진 바이오칩을 다시 분리하기 어렵다.
본 실시 예는 이러한 점을 감안하여, 다수의 바이오칩에 대한 스탬핑 작업을 동시에 수행할 수 있도록 바이오칩을 보관하기 위한 받침대(60, 62)를 더 구비할 수 있으며, 제1받침대(60) 또는 제2받침대(62)에는 진공흡착수단(70)이 설치 또는 연결될 수 있다.
진공흡착수단(70)은 제1받침대(60) 또는 제2받침대(62)와 연결될 수 있다. 구체적으로는 진공흡착수단(70)은 제1받침대(60) 또는 제2받침대(62)의 바닥에 형성된 구멍(66)을 통해 제1받침대(60) 또는 제2받침대(62)에 정압 또는 부압을 형성할 수 있다. 예를 들어, 진공흡착수단(70)은 접합된 제2바이오칩(320)과 제1바이오칩(310) 중 어느 하나를 단단히 흡착고정할 수 있도록, 구멍(66)에 부압을 발생시킬 수 있다. 또한, 진공흡착수단(70)은 제1받침대(60) 또는 제2받침대(62)에 얹어진 제1바이오칩(310) 또는 제2바이오칩(320)을 용이하게 배출시킬 수 있도록 구멍(66)에 정압을 발생시킬 수 있다.
한편, 받침대(60, 62)는 스탬핑될 다수의 바이오칩들이 준비될 수 있도록 평판(104)에 형성될 수 있다. 받침대(60, 62)는 공기조화기(50)의 토출구(51)의 부근에 설치될 수 있다. 아울러, 받침대(60, 62)는 바이오칩들을 고정하기 위한 클립(64)을 더 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 실시 예는 진공흡착수단(70)을 통해 제1바이오칩(310) 또는 제2바이오칩(320)을 받침대(60, 62)에 단단히 유지시킬 수 있으므로, 제2바이오칩(320)과 제1바이오칩(310)의 언 스탬핑 작업에 유리하다.
본 발명은 이상에서 설명되는 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.
100 스탬핑 장치 102 (스탬핑 장치의) 몸체
10 스탬핑 지그 12 가이드 핀
200 반전기구 210 고정판
220, 230 가동 부재 240 파지 부재
260, 262, 264, 266 도르래
270 축 280, 282 벨트
290 구동모터
40 이동기구 42 제1안내 부재
44 제2안내 부재 46 제3안내 부재
48 헤드 부재
50 공기조화기 52 가습기
60 제1받침대 62 제2받침대
64 클립
70 진공흡착수단 80 덮개

Claims (16)

  1. 제1바이오칩이 정렬되는 스탬핑 지그;
    제2바이오칩을 상하 반전시키는 반전기구; 및
    상하 반전된 제2바이오칩을 상기 스탬핑 지그로 이송시켜, 제1바이오칩과 제2바이오칩을 접합시키는 이동기구;
    를 포함하는 바이오칩 스탬핑 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스탬핑 지그는 제1바이오칩 및 제2바이오칩의 위치를 정렬하는 가이드 핀을 포함하는 바이오칩 스팸핑 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    제1바이오칩과 제2바이오칩이 외부의 이물질에 의해 오염되는 것을 방지하는 덮개를 더 포함하는 바이오칩 스탬핑 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 덮개 내부의 온도를 조절하는 공기조화기를 더 포함하는 바이오칩 스탬핑 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공기조화기는 가습기를 더 포함하는 바이오칩 스탬핑 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    대기상태의 제1바이오칩과 제2바이오칩이 얹어지는 제1받침대와 제2받침대를 포함하는 바이오칩 스탬핑 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1받침대와 상기 제2받침대는 제1바이오칩과 제2바이오칩을 각각 고정하기 위한 클립을 포함하는 바이오칩 스탬핑 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1받침대 또는 상기 제2받침대는 제1바이오칩을 고정하는 진공흡착수단을 포함하는 바이오칩 스탬핑 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이동기구는,
    제1방향으로 길게 형성된 제1안내 부재;
    상기 제1안내 부재를 따라 이동 가능하고, 제1방향과 수직한 제2방향으로 길게 형성된 제2안내 부재;
    상기 제2안내 부재를 따라 이동 가능하고, 상기 제1안내 부재와 상기 제2안내 부재에 대해 각각 수직한 방향으로 길게 형성된 제3안내 부재; 및
    상기 제3안내 부재를 따라 이동 가능하고, 상기 제1바이오칩 및 상기 제2바이오칩 중 적어도 어느 하나를 집어서 이동시킬 수 있는 헤드 부재;
    를 포함하는 바이오칩 스탬핑 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 헤드 부재는 바이오칩을 흡착하기 위한 흡착수단을 포함하는 바이오칩 스탬핑 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 반전기구는,
    상기 제1바이오칩 또는 상기 제2바이오칩을 파지하는 파지수단; 및
    상기 파지수단을 회전시켜 상기 제1바이오칩 또는 상기 제2바이오칩을 상하 반전시키는 구동수단;
    을 포함하는 바이오칩 스탬핑 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 반전기구는,
    바이오칩 스탬핑 장치에 고정되는 고정판;
    상기 고정판에 설치되고, 상기 고정판의 일 방향을 따라 이동 가능한 한 쌍의 가동 부재;
    상기 한 쌍의 가동 부재에 회전 가능하게 설치되고, 상기 제1바이오칩 또는 상기 제2바이오칩을 파지하는 복수의 파지 부재; 및
    상기 복수의 파지 부재를 회전시키는 회전수단;
    을 포함하는 바이오칩 스탬핑 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 회전수단은,
    상기 가동 부재에 회전 가능하게 설치되는 제1도르래;
    상기 복수의 파지 부재에 각각 설치되는 제2도르래;
    상기 제1도르래와 상기 제2도르래를 연결하는 벨트; 및
    상기 제1도르래를 회전시키는 구동모터;
    를 포함하는 바이오칩 스탬핑 장치.
  14. 1) 제1바이오칩을 스탬핑 지그에 정렬하는 단계;
    2) 제2바이오칩을 반전기구를 이용하여 상하 반전시키는 단계;
    3) 상하 반전된 제2바이오칩을 스탬핑 지그에 장착하는 단계; 및
    4) 제1바이오칩과 제2바이오칩을 접합시키는 단계;
    를 포함하는 바이오칩의 스탬핑 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    접합된 제1바이오칩과 제2바이오칩을 분리하는 단계를 더 포함하는 바이오칩의 스탬핑 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    제1바이오칩은 제1받침대의 진공흡착수단에 의해 고정되는 바이오칩의 스탬핑 방법.
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