KR101025135B1

KR101025135B1 - 자동정제장치, 멀티 웰 플레이트 키트 및 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법

Info

Publication number: KR101025135B1
Application number: KR1020090025743A
Authority: KR
Inventors: 김종훈; 김종갑; 이양원; 박한오
Original assignee: (주)바이오니아
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2011-03-31
Also published as: KR20090107927A

Abstract

본 발명은 많은 수의 생물학적 시료용액으로부터 용액에 포함되어 있는 각각의 목표물질들을 분리하기 위하여 자성입자를 이용하여, 자성입자와 가역적으로 결합되는 타겟물질을 분리하는 자동정제장치 및 자동정제장치에 사용되는 멀티 웰 플레이트 키트에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 자동정제장치를 이용하여 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 생물학적 시료로부터 핵산, 단백질 등을 자동으로 분리하는 데 이용될 수 있다.

대칭, 자성입자, 2열 피펫, 자동정제장치, 시료, 타겟물질

Description

자동정제장치, 멀티 웰 플레이트 키트 및 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법{The automatic purification apparatus, multi well plate kit and isolation method of nucleic acid from biological samples}

생물학적 시료로부터 핵산, 단백질등을 분리하는 방법은 다양한 방법들이 개발되어 왔다. 침전법, 액상추출법, 전기영동, 크로마토그래피 등이 전통적으로 많이 사용되어 왔으며 이러한 조작을 좀 더 간단히 하기위해 고상추출법이 개발되어 왔다. 이 고상추출법은 선택성을 가지는 고체를 이용하거나 또는 고도의 선택성을 가지는 리간드를 고체상에 붙여 제조된 고체입자들을 이용하는 방법이다. 이 방법은 먼저 타겟물질이 선택적으로 부착되는 용액에 생물학적 시료를 녹인 후 타겟물 질을 고체상에 부착시키고 고체를 용액에서 분리시키고 고체상에 남아 있는 잔여 액체를 세척하여 다른 불순물을 제거한 후 원하는 타겟물질이 떨어지는 용액으로 다시 떼어내는 원리이다. 고상추출법은 칼럼에 고체입자들을 충진 하거나 필터용막을 칼럼에 충진하여 사용해 왔다. 이 경우 부착용량을 늘리기 위해 넓은 표면적을 가지는 미세한 입자나 시료가 적은 경우 필터형태의 막을 사용한다. 그런데 이러한 미세입자로 충진 하거나 필터형태의 막을 사용하면 미세한 공극사이로 용액이 아주 천천히 흐르는 문제점이 있다. 그래서 용액을 빠르게 흘려주기 위해 원심분리기를 이용해 중력값을 늘려주거나 가압이나 진공을 걸어 압력차를 주는 방식을 사용하고 있다. 그러나 원심분리를 이용하는 방법은 자동화를 하기에 어려운 면이 많이 있다. 가압이나 진공을 거는 방법은 비교적 간단히 자동화 할 수 있으나 다수의 시료를 다루는 경우 시료간의 용액의 흐름속도의 차이로 시료간의 차이가 생기는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 표면적이 넓은 미세한 자성입자들을 이용하면, 용액의 서스펜션 상태에서 빠르게 생화학물질들을 부착시키고 자기장을 가해 타겟물질이 부착된 자성입자들을 응집시킨 다음, 용액을 제거하여 줄 수 있기 때문에 간편하게 분리할 수 있어 1970년대부터 기술이 개발되어 왔다.(USP 3,970,518 USP 3,985,649) 이 방식은 간단하게 자동화 할 수 있어 자성입자를 사용하여 타겟물질을 분리하는 다양한 장비들이 개발되어 왔다.

이렇게 자성입자를 이용하여 생화학적 혼합액에서 타겟물질을 분리하는 방법은 진행순서로 보면 크게 타겟물질 부착단계, 용액제거 및 세척단계, 타겟물질 탈 착단계의 3단계로 나누어 볼 수 있다. 자동화를 위해서는 이러한 단계들을 수행하는 구체적인 조작방법들을 수행해야 한다. 이러한 단계들은 복잡한 것 같지만 자성입자의 형태로서 나누어 보면 2가지 조작으로 압축된다. 먼저 자성입자를 균일하게 용액에 서스펜션을 시키는 조작과 다른 하나는 용액에 서스펜션된 자성입자를 응집시키는 조작으로 귀결진다.

그러면 자성입자들을 용액에 균일하게 서스펜션하는 조작방법들은 어떠한 방법이 사용되는가. 통상적으로 용액을 포함하고 있는 용기를 강하게 흔들어 와류를 만들어 주는 방법이 사용된다. 다른 방법으로는 용액을 막대기들의 수단으로 저어 주어 와류를 형성하는 방법이 있고, 마지막으로 용액을 반복적으로 토출, 흡입하여 와류를 형성하는 방법이 있다.

용액에 서스펜션된 자성입자를 응집시키는 조작으로는 기본적으로 자기장을 가해주는 것이다. 이러한 자기장은 영구자석에 의한 것과 전자석에 의한 방법이 있다. 통상적으로 영구자석은 전자석과 달리 열이 나지 않으면서도 강력한 자기장을 가할 수 있는 장점이 있다. 그러나 영구자석은 전자석과 같이 자속을 on/off 스위칭할 수 없기 때문에 자성입자용액과 자석사이를 물리적으로 이동시켜 스위칭을 해야 하는 점에서 자동화에 불리한 점이 있다.

자기장을 가하는 위치에 따라 자성입자가 응집되는 위치가 변하게 되는데 이러한 자성입자 응집위치는 용액을 효율적으로 제거하는 데 중요하므로 이러한 위치에 관한 기술들이 개발되어 있다. 자성입자를 이용한 분리장치들은 주로 항원항체반응을 이용한 진단 검사장비와 핵산추출장비에 많이 응용이 되어 개발되었다. 96 well 플레이트에 자성입자를 바닥에 응집시키고 다시 서스펜션 시키는 방법이 파스테르 사노피 다이아노스틱 사에서 개발되었다.(USP 5,558,839) 이 방법은 바닥에 있는 용액을 완전히 제거하려면 바닥의 자성입자도 손실이 발생하는 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 자석을 용기의 측면에 위치시키고 자석이나 용기를 회전시켜 서스펜션을 시키고 정지시키면 벽면에 자성입자를 응집시킬 수 있는 방법이 개발되었다.(WO96/26011) 히타치에서는 일정한 자기장과 교번되는 자기장을 이용하여 응집과 서스펜션이 가능한 시스템을 개발하였다.(USP 5,770,461) 이 방법은 일정한 자기장으로 자성입자를 튜브의 벽면에 붙여 응집시키고 세척하고, 교번되는 자기장을 이용하여 서스펜션시키는 방법이다. 아머샴(Amersham International plc)사에서는 용기와 수직방향으로 도넛 형태의 자석을 이동시켜 자기장을 스위칭하는 시스템을 개발하여(USP 5,897,783) 튜브의 내벽에 원형으로 자성입자를 응집시키는 방법을 개발하였다. 이러한 방법들은 모두 반응용기 안에 자성입자를 응집시키고 용액을 제거하고 새로운 용액을 넣어주고 다시 서스펜션시키는 방법들에 관한 것이다.

이러한 방법에 대비하여 용액들이 담겨져 있는 반응용기들 사이를 자성입자를 이동시켜 서스펜션하고 다시 이동시키는 방법이 랩시스템(Labsystem) 사에 의해 개발되었다. 이 시스템은 낚시대와 같이 각각 상하운동을 할 수 있는 봉과 봉집으로 구성된다. 봉의 하단 끝에 영구자석이 설치되어 있고 봉집은 자력이 투과되는 플라스틱으로 봉을 용액과 접촉되지 않게 밀봉하고 있다.(USP 6,040,192) 작동방식은 자석봉이 빠져 있는 상태에서 봉집을 자성입자가 들어 있는 반응용액에 넣고 상 하운동을 하여 자성입자를 서스펜션시켜 반응을 시킨 후 자석봉을 봉집의 끝까지 밀어 넣어 자석봉의 자기장에 의해 자성입자가 자석봉집의 표면에 응집하게 하면 원하는 타겟물질이 부착된 자성입자를 자석봉과 봉집을 함께 다음 용액으로 이동시킬 수 있다. 옮긴 후에 자석봉을 봉집에서 빼어 자기장을 제거해준 후 봉집을 상하로 운동시키면 응집된 자성입자를 새로운 용액에 서스펜션 되는 방법이다. 같은 방식의 자동핵산 추출기가 (주) 바이오넥스 사에서 개발되었다.(대한민국특허 10-0483684) 이것은 상기 192 특허와 같은 방식으로 자성입자를 다양한 자석봉이 들어간 봉집에 붙여서 다른 용액으로 이동 서스펜션시키며 핵산을 추출하는 방식이다. 그런데 랩시스템사의 기술이나 바이오넥스 사의 기술은 모두 1열로 된 시료를 처리하는 것으로 되어 있어 다수의 시료를 처리하는 데는 한계가 있다. 그래서 96 웰 플레이트에 담겨져 있는 시료와 같은 다수의 시료들을 처리하기 위한 자동추출장비로 코아바이오시스템에서 2차원 어레이로 된 봉과 봉집을 사용하는 기술이 개발되었다.(대한민국특허 10-0720044) 상기의 세가지 기술들은 각각의 용액들을 일정위치에 설치하여 선택적 부착과 세척과정을 거쳐 최종적으로 마지막 용액에서 타겟물질을 자성입자로부터 분리시켜 원하는 물질을 분리하는 방법이다. 그러므로 카트리지에 있는 마지막 용액으로부터 시료를 원하는 보관용기에 다시 옮겨주어야 하는 번거로움이 있다. 또한 봉집에 타겟물질을 부착하여 이동을 하므로 초기 셋팅할 때 표면이 오염이 되지 않도록 주의를 기울여야 하고 각각의 봉집과 용액카트리지를 하나씩 일일이 셋팅하는데 번거로운 면이 있다.

가장 유연성이 뛰어난 방법으로는 자성입자와 용액들을 모두 원하는 것으로 이동시킬 수 있는 방법이다. 랩시스템사에서는 미국특허 5,647,994 (우선권 1993년 6월 21일)에서와 같이 일회용 피펫 형태를 이용한 자성입자를 분리하는 여러 가지 방법에 대해 기술을 하고 있다. 이 방법은 미국특허 5,702,950이나 미국특허 6,187,270과 같이 피펫에 자성입자를 응집시키는 방법에 관한 앞선 선행기술이다. 여기에서 피펫에 자기장을 가하는 방법으로 제시된 것은 피펫의 외부에 즉 도넛형태의 자석에 피펫이 관통하게 설치하여 자석을 상하로 이동시켜 자기장을 스위칭하거나 또는 고정된 도넛형태의 자석과 피펫사이에 자장을 차단하는 금속을 이동시켜 자기장을 스위칭하는 방법이 제시되어 있다. 또한 994 특허에서는 피펫의 중앙에 용액과 접촉되지 않게 봉집으로 보호되는 자석봉을 상하로 이동시켜 자기장을 스위칭하여 자성입자를 분산/수집하는 것을 최초로 제시하고 있다. 이것은 같은 회사에서 등록한 미국특허 6,040,192 특허의 기본이 되는 선행기술이다. 950 특허는 자성입자를 포함하고 있는 첫 번째 용액으로부터 자성입자를 분리하는 방법과 자성입자를 두 번째 용액에 전달해 주는 방법에 대한 청구항 1과 이를 위한 수단으로 청구항 2를 주요 청구범위로 하고 있다. 청구항 1은 첫째 분리챔버를 제공하는 것으로서 분리챔버라 정의한 관형은 직렬로 제트채널에 연결되어 있고 제트채널은 관의 끝의 흐름 출입구로 정의되며 분리챔버보다 작은 직경을 가지는 것; 자기장을 제공하는 자석요소를 제공하는 것; 분리챔버 안으로 흐름출입구를 통해 제트채널을 통해 첫 번째 용액을 흡입하는 것; 자성요소를 분리챔버의 바깥 쪽이 인접한 첫 번째 위치와 분리챔버 안의 두 번째 위치에 정렬하는 것; 첫째 위치와 자성요소의 수집 표면에 정렬하였을 때, 둘째 위치에 정렬하였을 때, 자성요소의 자기장의 영향 하 에 자성입자가 첫 번째 용액으로부터 분리챔버의 안쪽의 한곳에 모이게 자성요소를 활성화시키는 것; 자성요소를 활성화 시킨 후 제트채널을 통해 흐름 출입구로 첫 번째 용액을 제거하는 단계; 첫 번째 용액을 제거한 후에 제트채널을 통해 흐름 출입구로 두 번째 용액을 끌어들이는 단계; 두 번째 용액을 끌어들인 후, 첫째 위치와 자성요소의 수집 표면에 정렬하였을 때, 둘째 위치에 정렬하였을 때, 자성요소의 자기장의 영향 하에 자성입자가 더 이상 분리챔버의 안쪽의 한곳에 유지하지 않도록 자성요소를 불활성화시키는 단계로 구성되어 있다. 이러한 단계를 수행하는 분리수단의 2번 청구항은 관형의 청구범위로 하고 있다. 구성요소는 하나의 관형으로서 직렬로 제트채널에 연결되어 있고 제트채널은 관의 끝의 흐름 출입구로 정의되며 분리챔버보다 작은 직경을 가지는 것; 자성요소로서 첫 번째 위치는 분리벽의 바깥쪽에 인접한 곳이고 두 번째 위치는 분리챔버 범위 안에 있는 것으로 첫 번째 위치에 있을 때는 자기장의 영향으로 자성입자들을 수집할 수 있는 위치이고 두 번째 위치에 있을 경우는 자성입자들을 더 이상 붙잡아 둘 수 없는 것으로 정렬이 된 것; 관형은 실린더 모양의 분리챔버와 직렬로 연결된 2번째 부분인데 분리챔버는 제트채널과 떨어져 있고 실린저 채널은 이동가능한 피스톤이 장착되어 분리챔버로 액체를 빨아올리고 밀어낼 수 있는 구조로 된 것으로 구성되어 있다. 프레시즌시스템사이언스사에서는 자성입자를 이용한 면역화학분석기에 이용되는 자성물질을 붙이고 떼는 방법으로 미국특허 5,702,950(우선권 1994년 6월 14일)에서 제시하고 있다. 이 기술을 이용한 분석기는 미국특허 6,231,814에서 분리 출원되었다. 이 방법도 피펫에 자성입자를 붙이는 방법으로 기본적으로 원리는 미국 특허 5,647,994 와 같다. 다른 점은 자석을 피펫의 한 방향에서 붙였다 떼였다 하여서 팁의 한쪽 방향의 자기장을 제어하여 주는 방법이다. 이 특허의 청구항은 자성물질을 끌어당기고 풀어주는 조절 방법으로서 다음 단계로 구성된다. 용기로부터 자성입자를 포함하고 있는 액체를 흡입할 수 있고 액체를 배출할 수 있는 액체입구를 포함하는 액체흡입라인을 가지고 있는 피펫수단과, 피펫수단의 액체흡입라인의 외부표면에 맞게 부착이 가능한 자석몸체, 또는 자석몸체들을 제공하는 것; 피펫 수단이 끌어당기고 풀어주는 조절을 함에 있어 자성물질 함유용액을 흡입하고, 유지하는 것과 자석들의 자기장에 의해 액체흡입라인에 있는 자성물질들을 피펫수단의 안쪽벽에 끌어당기고 유지하는 것과 반대로 자석들에 의한 자기장을 방해함으로서 용액 흡입라인의 용액 내에 있는 자성물질을 풀어주는 그래서 자성물질과 용액이 같이 용액흡입구 밖으로 나오는 방법이다.

로슈다이아노스틱 사에서는 일회용 팁에 영구자석을 접근시켜 자성입자를 부착시켜 자성입자를 응집시켜 용액으로부터 분리하는 방법을 제시하였다.(USP 6,187,270) 이 장비는 펌프에 연결된 피펫, 자석, 그리고 피펫을 자석쪽이나 반대쪽으로 이송해 주기 위한 수단, 또는 자석을 피펫쪽과 반대방향으로 이송해 줄 수 있도록 구성되어 있다. 270 특허는 상기 발명과 유사한 발명으로 주요청구범위는 액체내의 마이크로자성입자들을 분리하는 수단으로서 다음과 같은 것으로 구성된 것이다. 1번 청구항은 액체내의 마이크로자성입자들을 분리하는 수단으로서, 마이크로자성입자를 함유하고 있는 액체를 내부에 가지고 있는 피펫으로서 피펫이 길이 방향으로 회전이 가능한 것; 피펫에 연결되어 있는 펌프; 피펫의 외부에 자기장 을 가해줄 수 있게 위치할 수 있어서 마이크로자성입자들을 피펫의 내부벽면에 붙일수 있는 자석; 피펫과 자석이 서로 간의 방향으로 최소한 어느 하나가 움직일 수 있게 되어 있는 이동수단. 2번 청구항에서는 액체내의 마이크로자성입자들을 분리하는 수단으로서, 마이크로자성입자를 함유하고 있는 액체를 내부에 가지고 있는 피펫; 피펫에 연결되어 있는 펌프; 피펫의 외부에 자기장을 가해줄 수 있게 위치할 수 있어서 마이크로자성입자들을 피펫의 내부벽면에 붙일수 있는 자석; 피펫과 자석이 서로 간의 방향으로 최소한 어느 하나가 움직일 수 있게 되어 있는 이동수단. 단 이때 자석은 피펫의 길이 방향으로 움직일 수 있게 되어 있는 것으로서 1 번 항의 피펫의 회전이 없는 대신에 이동수단이 자석이 길이 방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 것을 청구하고 있다. 3번째 독립항도 이동수단이 자석과 피펫이 상대적으로 움직여서 마이크로자성입자를 응집 이탈 시키는 것을 제시하고 있다.

이러한 구조들은 모두 일회용 피펫을 이용하여 팁의 내부에 마이크로자성입자를 붙여서 용액과 분리를 하고 다른 용액에 현탁시킬 수 있는 방법을 제시하고 있지만 많은 수의 시료들을 간편하면서도 빠르게 처리하는 데는 한계점을 가지고 있다.

본 발명은 다수의 생물학적 시료로부터 원하는 물질을 자성입자를 이용하여 간편하고 빠르게 분리하는 자동정제 장비에 관한 것이다. 자성입자를 이용하여 생물학적 시료을 처리하는 장비들은 여러 가지 제품과 기술들이 개발되어 있으나 복잡한 구조로 인하여 장비들이 대부분 큰 외형 사이즈를 가지고 있고 장비의 가격 또한 고가이고 사용하는 데 있어서 복잡한 문제점이 있다. 특히 자성나노입자들을 이용한 자동정제 장비에 사용되는 소모품들은 한 시료당 하나의 용액블럭과 정제용 피펫을 사용하여야 하므로 소모품의 가격이 고가인 문제점이 있고 많은 수의 시료들을 처리할 때 일일이 하나하나 장비에 각종 소모품들을 설치하여야 하므로 세팅을 하는데 시간이 많이 걸리고 또한 정제가 끝난 후 정제된 핵산을 정제블럭에서 보관용기로 옮겨 주어야 하는 불편한 점이 있어서 수동으로 핵산을 정제하는 것에 비해 큰 장점이 없었다. 그리하여 개발된 장비들이 널리 보급되지 못하고 대부분의 실험실에서 여전히 원심분리기 등을 이용하여 수동으로 핵산들을 정제하고 있어서 핵산정제의 재현성이 떨어지고 아직까지도 실험실에서 핵산등을 정제하는 데 고급 인력들이 많은 시간을 소모하고 있는 문제점이 있다. 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하고자 자성입자를 포함한 각종 용액들이 들어 있는 하나의 멜티웰 블록들로 키트를 구성하여 빠르고 간편하게 시약들을 장착할 수 있고 자동화장비의 크기를 작게 하면서도 다수의 시료를 처리할 수 있게 2열로 장착되는 다수개의 피펫을 사용하고, 대칭적으로 회전하여 각열의 피펫에 동일한 시간동안 동일한 크기 의 자기장을 가하도록하여 피펫삽입부터 시료보관용기에 최종산물을 분주하기까지의 전 과정을 자동화시킴으로서 빠르고 사용이 간편하면서도 경제적으로 사용할 수 있는 멀티웰 플레이트 키트와 자동정제장치를 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명은 핵산 용출과정에 알코올이 핵산과 함께 용출됨으로써 중합효소 연쇄반응이나 실시간 중합효소 연쇄반응, 시퀀싱 반응 등에 사용되는 효소들과 직접 또는 간접적인 반응을 일으켜 이들 효소의 성능 저하, 민감도 저하 등의 문제점을 일으키는 것을 방지할 수 있는 핵산 추출 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 자성입자를 이용하여 다수의 생물학적 시료로부터 자성입자와 가역적으로 결합되는 타겟물질을 분리하는 장치에 있어서, 다수의 피펫이 분리 가능하도록 적어도 2열로 장착되며, 상기 장착된 다수의 피펫에 각각 타켓물질을 포함하는 생물학적 시료를 흡입 및 토출시키기 위한 피펫블럭; 상기 피펫블럭을 지지하는 고정몸체; 상기 피펫블럭에 장착된 각 열의 피펫에 자기장을 인가 및 해제하기 위한 자기장인가부; 상기 피펫블럭을 상하방향으로 이동시키는 피펫블럭 상하 이동수단; 상기 피펫블럭을 전후방향으로 이동시키는 피펫블럭 전후 이동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동정제장치에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 상기 피펫블럭은, 다수개의 피스톤이 2열로 부착되는 피스톤 고정판; 상기 피스톤 고정판을 상하로 이동시키는 피스톤 이동수단; 상기 다수개의 피스톤의 상하 이동을 안내하는 피스톤 안내공이 형성되는 피스톤 안내부; 2열로 배열된 다수개의 피펫 내주면 상단에 밀착되며 끼워지도록 상기 피스톤 안내 부의 하단에 2열로 돌출 형성되고, 상기 각각의 피스톤 안내공에 각각 연통되는 다수개의 연결공이 형성되는 피펫장착부;를 포함할 수 있는데, 상기 피펫장착부의 외주면에는 상기 피펫장착부가 피펫 내주면에 밀착 끼워지도록 밀착링이 끼워질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 피펫블럭은 상기 피스톤 안내부의 하단부를 지지하는 피스톤 안내부 지지판; 상기 피스톤 안내부 지지판의 상면에 돌출 형성되어 상기 피스톤 고정판의 상하 이동을 안내하는 안내봉; 상기 피스톤 고정판의 하면에 접촉되어 하방으로 연동함으로써 상기 피펫장착부에 장착된 다수개의 피펫을 분리시키는 피펫분리부;를 포함할 수 있는데, 상기 피펫분리부는 상기 피스톤 안내부 상부에 위치하며 상기 다수개의 피스톤이 관통되는 상부 탈착판; 상기 피스톤 안내부 지지판 하부에 위치하며 상기 다수개의 피펫장착부가 관통되며 하방으로 이동함에 따라 상기 피펫장착부에 장착된 다수개의 피펫의 상단부를 하방으로 압박하여 분리시키는 하부 탈착판; 상기 상부 탈착판과 하부 탈착판이 일정 거리를 유지하도록 연결하는 상하 연결봉; 상기 하부 탈착판의 상면에 돌설되어 상기 피스톤 안내부 지지판에 형성된 관통공을 통하여 상기 피스톤 안내부 지지판 상부로 돌출되는 돌출봉; 하단부가 상기 피스톤 안내부 지지판 상면에 지지되고 상단부가 상기 돌출봉 상단부에 지지되어 상기 하부 탈착판이 상기 피스톤 안내부 지지판에 밀착되도록 소정의 탄성력을 가하는 스프링;을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 피스톤 이동수단은 피스톤 조절모터가 탑재되며 상기 안내봉에 의하여 지지되는 피스톤 조절모터 지지판; 상기 피스톤 조절모터에 의 해 상하로 이동하며 하단부가 상기 피스톤 고정판에 연결되는 피스톤 조절스크류; 를 포함할 수 있는데, 상기 자기장인가부는 상기 피펫블럭에 장착된 제1 열의 피펫에 자기장을 인가하기 위한 자석이 장착되는 제1열 자석장착부; 상기 피펫블럭에 장착된 제2 열의 피펫에 자기장을 인가하기 위한 자석이 장착되는 제2열 자석장착부; 상기 제1열 자석장착부에 장착된 자석과 상기 피펫블럭에 장착된 제1 열의 피펫 사이의 거리를 조절하기 위한 제1열 자석장착부 이동수단; 상기 제2열 자석장착부에 장착된 자석과 상기 피펫블럭에 장착된 제2 열의 피펫 사이의 거리를 조절하기 위한 제2열 자석장착부 이동수단;을 포함하되, 상기 제1열 자석장착부 및 제1열 자석장착부 이동수단에 의하여 상기 제1 열의 피펫 각각에 가해지는 자기장의 세기 및 시간은 상기 제2열 자석장착부 및 제2열 자석장착부 이동수단에 의하여 상기 제2 열의 피펫 각각에 가해지는 자기장의 세기 및 시간과 동일할 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 제1 열 자석장착부는 상기 제1 열 자석장착부 이동수단에 의하여 상기 제1 열 피펫 중 상호 이웃한 피펫과 피펫 사이에 위치하며 자석이 장착되는 제1 열 중간판 및 상기 제1 열 자석장착부 이동수단에 의하여 상기 제1 열 피펫 중 측단에 위치하는 피펫의 바깥쪽에 위치하며 자석이 장착되는 제1 열 엔드판을 포함하고, 상기 제2열 자석장착부는 상기 제2 열 자석장착부 이동수단에 의하여 상기 제2 열 피펫 중 상호 이웃한 피펫과 피펫 사이에 위치하며 자석이 장착되는 제2 열 중간판 및 상기 제2 열 자석장착부 이동수단에 의하여 상기 제1 열 피펫 중 측단에 위치하는 피펫의 바깥쪽에 위치하며 자석이 장착되는 제1 열 엔드판을 포함할 수 있고, 상기 제1 열 중간판 및 제1 열 엔드판에는 각각 자석이 장착 되도록 상기 제1 열 피펫의 열방향과 평행한 방향으로 관통공이 형성되고, 상기 제2 열 중간판 및 제2 열 엔드판에는 각각 자석이 장착되도록 상기 제2 열 피펫의 열방향과 평행한 방향으로 관통공이 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서 상기 제1열 자석장착부 이동수단은 상기 피펫블럭에 연결되어 자석장착부 모터에 의하여 회전하는 제1열 기어와, 상기 제1 기어가 회전함에 따라 회전하는 제1열 회전축을 포함하고, 상기 제2열 자석장착부 이동수단은 상기 피펫블럭에 연결되며 상기 제1열 기어와 맞물려 상기 제1열 기어가 회전함에 따라 반대방향으로 회전하는 제2열 기어와, 상기 제2열 기어가 회전함에 따라 회전하는 제2열 회전축을 포함하며, 상기 제1열 자석장착부는 상기 제1열 회전축에 방사방향으로 연결되어 회전하고, 상기 제2열 자석장착부는 상기 제2열 회전축에 방사방향으로 연결되어 회전할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 피벳블럭은 상기 고정몸체에 상하로 이동 가능하도록 설치되고, 상기 피벳블럭 상하 이동수단은 상기 고정몸체에 설치되는 상하 이동모터와, 상기 상하 이동모터에 의해 회전함으로써 상기 피벳블럭에 고정된 고정너트를 상하 이동시키는 상하 이동스크류를 포함하고, 상기 피벳블럭 전후 이동수단은 상기 고정몸체가 전후로 이동 가능하도록 지지하는 전후 지지봉과, 상기 고정몸체를 전후 방향으로 이동시키도록 소정부위가 상기 고정몸체에 부착되는 전후 이동벨트를 포함할 수 있고, 상기 고정몸체 하부에 위치하는 베이스 플레이트를 포함하되, 상기 베이스 플레이트에는 멀티 웰 플레이트 키트, 상기 피펫블럭에 장착되는 다수의 피펫이 2열로 삽착 수용되는 피펫랙, 정제된 시료를 보관하기 위한 다수의 시료보관용 튜브가 2열로 삽착 수용되는 시료보관용 튜브랙 및 상기 피펫블럭에 장착된 다수의 피펫으로부터 버려지는 폐액을 수용하기 위한 폐액통이 탑재될 수 있으며, 상기 베이스 플레이트에는 2열로 삽착 수용되는 다수의 고온반응용 튜브를 가열하기 위한 고온반응블럭이 탑재될 수 있고, 또한 상기 피벳블럭, 고정몸체, 피벳블럭 상하 이동수단, 상기 피벳블럭 전후 이동수단 및 베이스 플레이트가 수용되는 케이싱을 포함하되, 상기 케이싱 내부에는 멸균을 위한 자외선 램프 또는 오존발생기가 설치될 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 어느 하나의 한 항의 자동정제장치자동정제장치 분리에 사용되는 멀티 웰 플레이트 키트로서, 인접한 2열의 웰로 이루어지는 다수개의 단위 웰과, 상기 다수개의 단위 웰의 상단부를 밀봉하는 필름을 포함하되, 상기 단위 웰 중 적어도 하나를 제외한 나머지 단위 웰에는 타겟물질 분리를 위한 용액이 수용되되, 상기 동일한 단위웰에는 동일한 용액이 수용되는 것을 특징으로 하는 멀티 웰 플레이트 키트에 관한 것인데, 상기 밀봉된 하나의 단위 웰에 수용되는 용액이 자성입자가 분산된 수분산액인 경우 상기 수분산액에 분산된 자성입자는 실리카로 코팅된 구형의 자성입자일 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 자동정제장치를 이용한 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법으로서, 상기 피펫을 이용하여 생물학적 시료를 멀티 웰 플레이트 키트의 웰에 주입된 세포용해용액과 혼합하는 단계; 상기 피펫을 이용하여 상기 세포용해용액과 혼합된 상기 시료를 멀티 웰 플레이트 키트의 웰에 주입된 결합용액과 혼합하는 단계; 상기 피펫을 이용하여 상기 결합용액과 혼합된 혼합물을 멀티 웰 플레이트 키트의 웰에 주입된 자성입자 수분산액과 혼합하는 단계; 상기 결합용액과 혼합된 혼합물이 상기 피펫에 흡입된 상태에서, 상기 혼합물이 상기 피펫으로부터 배출되도록 상기 피펫에 배출압력을 가하고, 동시에 상기 결합용액과 혼합된 혼합물 중 상기 자성입자 수분산액의 자성입자 및 상기 자성입자에 부착된 부착물은 상기 배출압력에 의하여 배출되지 않고 상기 피펫 내부에 잔류되도록 상기 피펫에 자기장을 인가하는 단계; 상기 자기장을 해제하여 상기 자성입자 및 상기 자성입자에 부착된 부착물을 멀티 웰 플레이트 키트의 웰에 주입된 알코올을 함유한 세척용액과 혼합하여 상기 자성입자로부터 핵산을 제외한 불순물을 제거하는 단계; 상기 세척용액과 혼합된 혼합물이 상기 피펫에 흡입된 상태에서, 상기 혼합물이 피펫으로부터 배출되도록 상기 피펫에 배출압력을 가하고, 동시에 상기 세척용액과 혼합된 혼합물 중 핵산이 부착된 상기 자성입자는 상기 배출압력에 의하여 배출되지 않고 피펫 내부에 잔류되도록 상기 피펫에 자기장을 인가하는 단계; 상기 자기장을 해제하여 핵산이 부착된 상기 자성입자를 고온반응볼록상의 고온반응용 튜브에 주입하여 상기 자성입자에 잔류된 세척용액 중의 알코올을 제거하는 단계; 상기 피펫을 이용하여 멀티 웰 플레이트 키트의 웰에 주입된 핵산용출용액과 상기 고온반응용 튜브에 주입된 상기 자성입자를 혼합하여 상기 핵산을 분리시키는 단계; 상기 자성입자로부터 분리된 핵산이 포함된 핵산용출용액과 자성입자가 상기 피펫에 흡입된 상태에서, 핵산이 포함된 핵산용출용액이 상기 피펫으로부터 배출되도록 상기 피펫에 배출압력을 가하고, 동시에 상기 자성입자는 상기 배출압력에 의하여 배출되지 않고 상기 피펫 내부에 잔류되도록 상기 피펫에 자기장을 인가하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법에 관한 것이다.

한편, 본 발명은 상기 자동정제장치를 이용한 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법으로서, 상기 피펫을 이용하여 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 생물학적 시료를 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 세포용해용액과 혼합하는 단계; 상기 피펫을 이용하여 상기 세포용해용액 및 세포 용해가 진행된 상기 생물학적 시료를 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 결합용액과 혼합하는 단계; 상기 피펫을 이용하여 상기 결합용액과 혼합된 혼합물을 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 자성입자 수분산액과 혼합하는 단계; 상기 결합용액과 혼합된 혼합물이 상기 피펫에 흡입되어 상기 폐액통 상부에 위치한 상태에서, 상기 피스톤의 하부 이동에 의하여 상기 결합용액과 혼합된 혼합물이 상기 피펫으로부터 배출되도록 상기 피펫에 배출압력을 가하고, 동시에 상기 결합용액과 혼합된 혼합물 중 상기 자성입자 수분산액의 자성입자 및 상기 자성입자에 부착된 부착물은 상기 배출압력에 의하여 배출되지 않고 상기 피펫 내부에 잔류되도록 상기 자석장착부를 이용하여 상기 피펫에 자기장을 인가하는 단계; 상기 자기장을 해제하여 상기 자성입자 및 상기 자성입자에 부착된 부착물을 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 알코올을 함유한 세척용액과 혼합하여 상기 자성입자로부터 핵산을 제외한 불순물을 제거하는 단계; 상기 세척용액과 혼합된 혼합물이 상기 피펫에 흡입되어 상기 페액통 상부에 위치한 상태에서, 상기 피스톤의 하부 이동에 의하여 상기 세척용액과 혼합된 혼합물이 상기 피펫으로부터 배출되도록 상기 피펫에 배출압력을 가하고, 동시에 상기 세척용액과 혼합된 혼합물 중 핵산이 부착된 상기 자성입자는 상기 배출압력에 의하여 배출되지 않고 상기 피펫 내부에 잔류되도록 상기 자석장착부를 이용하여 상기 피펫에 자기장을 인가하는 단계; 상기 자기장을 해제하여 핵산이 부착된 상기 자성입자를 상기 고온반응용 튜브에 주입하여 상기 자성입자에 잔류된 세척용액 중의 알코올을 제거하는 단계; 상기 피펫을 이용하여 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 핵산용출용액과 상기 고온반응용 튜브에 주입된 상기 자성입자를 혼합하여 상기 핵산을 분리시키는 단계; 상기 자성입자로부터 분리된 핵산이 포함된 핵산용출용액과 자성입자가 상기 피펫에 흡입되어 상기 시료보관용 튜브 상부에 위치한 상태에서, 상기 피스톤의 하부 이동에 의하여 상기 자성입자로부터 분리된 핵산이 포함된 핵산용출용액이 상기 피펫으로부터 배출되도록 상기 피펫에 배출압력을 가하고, 동시에 상기 자성입자는 상기 배출압력에 의하여 배출되지 않고 상기 피펫 내부에 잔류되도록 상기 자석장착부를 이용하여 상기 피펫에 자기장을 인가하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 있어서 상기 자성입자에 잔류된 세척용액 중의 알코올을 제거하는 단계는, 상기 자성입자가 상기 피펫에 포집된 상태에서, 상기 자성입자가 상기 고온반응용 튜브에 용이하게 주입되도록 상기 피스톤의 상부 이동에 의하여 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 알코올을 상기 피펫에 흡입하는 단계; 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰로부터 상기 피펫에 흡입된 알코올을 핵산이 부착된 상기 자성입자와 함께 상기 고온반응용 튜브에 주입하는 단계를 포함할 수 있는데, 상기 자성입자에 잔류된 세척용액 중의 알코올을 제거하는 단계는 핵산이 부착된 상기 자성입자 및 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰로부터 상기 피펫에 흡입된 알코올이 상기 고온반응용 튜브에 주입된 상태에서, 상기 고온반응블럭을 가열하거나 또는 상기 피스톤의 상하 이동에 의하여 상기 고온반응용 튜브에 공기를 유입 및 유출시키거나 또는 이들을 동시에 수행하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 생물학적 시료를 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 결합용액과 혼합하는 단계 전에 상기 생물학적 시료의 세포 용해가 용이하게 진행되도록 상기 피펫을 이용하여 상기 세포용해용액과 혼합된 생물학적 시료를 상기 고온 반응용 튜브에 주입하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명은 자성입자를 이용하여, 자성입자와 가역적으로 결합되는 타겟물질을 분리하기위한 장비로서 다수의 생물학적 시료를 처리하는데 적어도 2열로 구성된 다수개의 피펫을 사용함으로써 1열로 된 기존의 장비에 비해 작은 크기의 장비로서 2배의 수의 시료들을 전자동으로 처리할 수 있다.

본 발명은 96웰 플레이트와 같은 멀티웰플레이트를 사용하여 시료 및 시약의 장착이 간편하고 빠르게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 피펫은 4개의 각 기능에 최적화된 것을 사용하여 다양한 용량의 시료들로부터 빠르게 자성입자들을 분리하고 분산시킬 수 있어 빠르게 자동정제를 할 수 있다.

본 발명은 피펫의 장착과 이탈이 자동으로 되며 사용 후 오염된 피펫을 고온 반응튜브랙에 삽착하여 함께 폐기함으로써 사용자가 병원균에 접촉하는 것을 방지하였으며 장비내부에 살균장치를 설치하여 위생적으로 병원성 시료들을 다룰 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 생물학적 시료나 임상시료를 처리할 시 생물학적용 클린벤치에서 96웰 플레이트의 상부에 부착된 필름을 최소한의 구멍을 팁으로 직접 뚫어서 시료를 주입하여 바로 장착하므로 시료와 공기와의 접촉이 최소화되어 오염을 방지할 수 있다.

본 발명은 자석장착부에 의하여 자석을 피펫의 양쪽에 가까이 위치시킴으로써 피펫에 인가되는 자기장의 강도를 더욱 크게 하였다. 따라서, 자석장착부에 의한 자기장 인가시 핵산이 결합된 자성입자들이 피펫 내면 한쪽에만 부착됨이 없이 피펫 내면 주위에 균일하게 분산 및 부착되어 효율적으로 포집되기 때문에, 자성입자와 결합된 핵산이 손실되지 않고 고순도로 분리 가능하게 되는 장점이 있다.

자성입자에 잔존하는 알코올이 핵산용출용액을 이용한 핵산 용출과정에서 핵산과 함께 용출되면, 중합효소 연쇄반응이나 실시간 중합효소 연쇄반응, 시퀀싱 반응 등에 사용되는 효소들과 직접 또는 간접적인 반응을 일으켜 이들 효소의 성능 저하, 민감도 저하 등의 요인으로 작용하게 된다. 본 발명은 자성입자에 미량 잔존하거나 잔존할 가능성이 있는 세척용액 중의 알코올을 핵산용출용액을 이용한 핵산 용출과정 전에 완전히 제거할 수 있는 장점이 있다.

이하 도면을 참조하며 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.

실시예1

실시예1은 본 발명에 따른 자동정제장치, 즉 자성입자를 이용하여 다수의 생물학적 시료로부터 자성입자와 가역적으로 결합되는 타겟물질을 분리하는 장치에 관한 것이다. 도1 및 도2는 실시예1의 주요부의 개략도를, 도3은 케이싱이 일부 제거된 실시예1의 개략도를, 도4는 실시예1의 베이스 플레이트의 사시도를, 도5는 실시예1의 베이스 플레이트의 사용 상태도를, 도6은 도5의 고온반응용 튜브의 장착도를, 도7은 실시예1의 베이스 플레이트가 케이싱에 인입되는 상태도를, 도8은 실시예1의 멀티웰 플레이트 키트의 사시도를, 도9는 실시예1을 이용하여 혈액으로부터 DNA 추출 결과도를, 도10은 실시예1을 이용하여 혈액으로부터 추출된 DNA를 이용한 중합효소연쇄반응 결과도를 나타낸다.

실시예1은 피펫블럭(100), 고정몸체(200), 자기장인가부(도면부호 미부여), 피펫블럭 상하 이동수단(도면부호 미부여), 피펫블록 전후 이동수단(도면부호 미부여), 케이싱(300), 베이스 플레이트(400)를 포함한다.

도1을 참조하면 피펫블럭(100)은 피스톤 고정판(110)을 가진다. 도2 및 도3을 함께 참조하면 피스톤 고정판(110)의 하면에는 다수개의 피스톤(120)이 2열로 부착된다. 다수개의 피스톤(120)은 제1 열 피스톤(121, 도2 참조) 및 제1 열 피스톤(121, 도2 참조)과 동일한 수의 제2 열 피스톤(122, 도3 참조)로 이루어진다. 예를 들면 제1 열 피스톤(121, 도2 참조) 및 제2 열 피스톤(122, 도3 참조)은 각각 8 또는 12일 수 있다.

도1 내지 도3을 참조하면 피펫블럭(100)은 피스톤 안내부(130)를 가진다. 피 스톤 안내부(130)에는 다수개의 피스톤(120)의 상하 이동을 안내하는 피스톤 안내공(131, 132)이 형성된다. 피스톤 안내공(131, 132)은 피스톤 안내부(130)의 상단부로부터 하단부 근부까지 형성될 수 있다.

도2를 참조하면 피스톤 안내부(130)의 하단에는 피펫장착부(133, 134)가 2열로 돌출 형성된다. 피펫장착부(133, 134)에는 피스톤 안내공(131, 132)에 연통되는 연결공(133-1, 134-1)이 형성되는데, 연결공(133-1, 134-1)은 피펫장착부(133, 134)의 하단부로부터 상부를 향하여 형성된다. 한편, 피펫장착부(133, 134)는 피스톤 안내부(130)가 하방으로 이동함에 따라 피펫장착부(133, 134) 하부에 2열로 배열된 다수개의 피펫(141, 142) 내주면 상단에 밀착되며 끼워진다. 피펫장착부(133, 134)의 외주면에는 밀착링(133-2, 134-2)이 끼워질 수 있는데, 이에 따라 피펫장착부(133, 134)가 피펫(141, 142) 내주면 상단에 밀착되며 끼워질 수 있다. 피펫장착부(133, 134)는 다수개의 피펫(141, 142)이 삽착된 경우 상호 동일한 높이까지 삽착되도록 동일한 형상으로 형성된다. 이에 따라 후술하는 자기장 인가부에 의하여 다수개의 피펫(141, 142)의 상호 대응하는 부위에 동일한 크기의 자력이 작용할 수 있도록 한다.

도1 및 도2를 참조하면 피스톤 안내부(130)의 하단부는 피스톤 안내부 지지판(150)에 고정 지지된다. 도2를 참조하면 피스톤 안내부 지지판(150)에는 피펫장착부(133, 134)가 하부로 관통되도록 관통공(도면부호 미부여)이 형성된다.

도1을 참조하면 피벳블럭(100)의 피스톤 안내부 지지판(150)에는 고정너트(152)가 고정 부착된다. 한편, 고정너트(152)에는 상하 이동스크류(233)가 상대 회전 가능하도록 체결된다.

도3을 참조하면 상하 이동스크류(233)의 상측단은 고정몸체(200)에 연결되는데, 고정몸체(200)에 대하여 상대 회전 가능하나 상하 이동은 불가능하도록 연결된다. 도3을 참조하면 고정몸체(200)에는 상하 이동모터(231)가 설치되고, 상하 이동모터(231)에는 상하 이동벨트(232)가 연결된다. 상하 이동벨트(232)가 이송됨에 따라 상하 이동스크류(233)가 회전하고, 이어서 피스톤 안내부 지지판(150)이 고정몸체(200) 상하로 이동한다. 상하 이동벨트(232)는 타이밍 벨트일 수 있다.

도1을 참조하면 피펫블럭(100)은 안내봉(160)을 가진다. 안내봉(160)은 피스톤 안내부 지지판(150)의 상면에 돌출 형성된다. 안내봉(160)은 피스톤 고정판(110)에 끼워져, 피스톤 고정판(110)의 상하 이동을 안내한다. 피스톤 고정판(110)에는 피스톤 고정판(110)의 상하 이동을 안내하기 위한 안내가이드(112)가 고정 연결될 수 있다.

도1을 참조하면 안내봉(160)의 상단에는 피스톤 조절모터 지지판(171)이 설치된다. 피스톤 조절모터 지지판(171)에는 피스톤 조절모터(172)가 탑재되고, 피스톤 조절모터(172)에는 피스톤 조절스크류(173)가 회전하며 상하 이동 가능하도록 연결된다. 피스톤 조절스크류(173)의 하측단은 피스톤 고정판(110)에 상대 회전 가능하나 상하 이동 불가능하도록 연결된다.

도1을 참조하면 피스톤 안내부(130)의 상부에는 상부 탈착판(181)이 설치된다. 상부 탈착판(181)에는 다수개의 피스톤(120)이 관통되도록 관통공(도면 미도시)이 형성된다.

도2를 참조하면 피스톤 안내부 지지판(150)의 하부에는 하부 탈착판(182)이 설치된다. 하부 탈착판(182)에는 다수개의 피펫장착부(133, 134)가 관통되는 관통공(도면부호 미부여)이 형성된다. 피펫장착부(133, 134)가 관통되는 관통공(도면부호 미부여)은 다수개의 피펫장착부(133, 134)는 통과시키나, 상기 피펫장착부에 장착된 다수개의 피펫(141, 142)은 통과시키지 않는 크기를 가지도록 형성된다. 따라서, 하부 탈착판(182)이 하방으로 이동함에 따라 피펫장착부에 장착된 다수개의 피펫(141, 142)의 상단부를 하방으로 압박하여 다수개의 피펫(141, 142)을 분리시킬 수 있다. 상부 탈착판(181)과 하부 탈착판(182)은 연결봉(183)에 의하여 상하 일정거리를 유지하도록 상호 연결된다. 한편, 연결봉(183)의 설치를 위하여 피스톤 안내부(130)에는 관통공(도면부호 미부여)이 형성된다.

도1을 참조하면 하부 탈착판(182)의 상면에는 돌출봉(184)이 돌설된다. 돌출봉(184)은 피스톤 안내부 지지판(150)에 형성되는 관통공(도면 미도시)을 통하여 피스톤 안내부 지지판(150)의 상부로 돌출된다. 돌출봉(184)에는 스프링(185)이 삽착되는데, 스프링(185)은 하단부가 피스톤 안내부 지지판(150)의 상면에 탄지되고 상단부가 돌출봉(184)의 상단부에 탄지된다. 따라서, 하부 탈착판(182)이 피스톤 안내부 지지판(150)에 밀착되도록 소정의 탄성력을 가하게 된다. 도2를 함께 참조하면 피스톤 고정판(110)이 하방으로 이동하여 상부 탈착판(181)을 압박하는 경우, 상기 압박력이 스프링(185)의 탄성력보다 크게 되면 하부 탈착판(182)이 하방으로 이동하여 다수개의 피펫(141, 142)을 분리시키게 된다.

즉, 피펫장착부(133, 134)가 하방으로 이동함에 따라 다수의 피펫(141, 142) 이 피펫장착부(133, 134)에 삽착되고, 하부 탈착판(182)이 하방으로 이동함에 따라 상기 장착된 다수의 피펫(141, 142)이 피펫장착부(133, 134)로부터 분리된다. 또한, 피스톤(120)이 상하로 이동함에 따라 상기 장착된 다수의 피펫(141, 142)에 각각 타켓물질을 포함하는 생물학적 시료가 흡입 및 토출된다.

도2를 참조하면 피펫장착부(133, 134)에 삽착되는 다수개의 피펫(141, 142)은 4개의 주요기능을 수행하는 구조로 구성된다. 피펫 141과 피펫 142는 동일하므로 피펫 142에 대하여 설명한다. 피펫(142) 하단의 송곳부(142a)는 후술하는 멀티웰 플레이트 키트(420, 420')의 필름(도면 미도시)에 구멍을 쉽게 꿇을 목적으로 뾰족하게 형성된다. 용액통로(142b)는 멀티웰 플레이트 키트(420)의 웰(421A, 421B, 421C, 421D, 421E, 421F) 바닥까지 닿을 수 있게 길게 형성하고 또한 체류하는 액을 최소화하기 위하여 가능하면 가늘게 형성하였다. 자성입자 수집부(142c)는 외부로부터 자석을 근접시켰을 때 자기력에 의하여 하방으로 흘러 내려가는 액체 속의 자성입자가 그 내벽에 충분히 부착될 수 있도록 구성된다. 자성입자 수집부(142c)의 내경이 크면 자석에 인접한 내벽쪽의 자성입자는 자력에 의하여 포집가능하나 그와 마주보는 내벽쪽의 자성입자는 포집되지 않고 하방으로 흘러 내리게 된다. 따라서 자성입자 수집부(142c)는 자석에 인접한 내벽의 반대쪽 내벽부위를 통과하는 자성입자도 포집할 수 있는 반경을 갖도록 형성된다. 한편, 용액저장부(142d)는 이웃하는 96웰 플레이트 키트에서 상호 인접한 열의 웰 사이의 간격인 9mm 이내에서 최대한 많은 용량을 담을 수 있게 내경과 길이를 조절하였다.

도1 및 도2를 참조하면 자기장인가부(도면부호 미부여)는 피펫블럭(100)에 장착된 각 열의 피펫(141, 142)에 자기장을 인가 및 해제하기 위한 장치이다. 자기장인가부(도면부호 미부여)는 제1열 자석장착부(191), 자석장착부 모터(191M), 제1열 기어(191G), 제1열 회전축(191S), 제2열 자석장착부(192), 제2열 기어(192G), 제2열 회전축(192S)을 포함한다.

도1 및 도2를 참조하면 제1열 자석장착부(191)에는 제1열의 피펫장착부(133)에 장착된 제1열의 피펫(141)에 자기장을 인가하기 위한 자석(191-1)이 장착된다. 특히, 도1을 참조하면 자석(191-1)은 제1열의 피펫(141)에 대응하는 수만큼 장착될 수 있다.

도1 및 도2를 참조하면 제1열 기어(191G)는 피스톤 안내부 지지판(150)에 연결되어 자석장착부 모터(191M)에 의하여 회전한다. 제1열 회전축(191S)은 제1열 기어(191G)에 연결되어 제1열 기어(191G)가 회전함에 따라 회전한다. 한편, 제1열 자석장착부(191)는 제1열 회전축(191S)에 방사방향으로 연결되어 제1열 회전축(191S)이 회전함에 따라 자석(191-1)과 제1 열의 피펫(141) 사이의 거리가 조절된다. 자석(191-1)과 제1 열의 피펫(141) 사이의 거리가 멀어짐에 따라 제1 열의 피펫(141)에 인가되던 자기장이 해제된다. 따라서, 자석장착부 모터(191M), 제1열 기어(191G) 및 제1열 회전축(191S)은 제1 열 자석장착부(191)를 이동시키는 이동수단이다.

도2를 참조하면 제2열 자석장착부(192)에는 제2열의 피펫장착부(134)에 장착된 제2열의 피펫(142)에 자기장을 인가하기 위한 자석(192-1)이 장착된다. 도면에 도시되지는 않았으나, 자석(192-1)은 제2열의 피펫(142)에 대응하는 수만큼 장착될 수 있다.

도2를 참조하면 제2열 기어(192G)는 제1열 기어(191G)와 맞물려 제1열 기어(191G)가 회전함에 따라 회전한다. 제2열 회전축(192S)은 제2열 기어(192G)에 연결되어 제2열 기어(192G)가 회전함에 따라 회전한다. 한편, 제2열 자석장착부(192)는 제2열 회전축(192S)에 방사방향으로 연결되어 제2열 회전축(192S)이 회전함에 따라 자석(192-1)과 제2 열의 피펫(142) 사이의 거리가 조절된다. 자석(192-1)과 제2 열의 피펫(142) 사이의 거리가 멀어짐에 따라 제2 열의 피펫(142)에 인가되던 자기장이 해제된다. 따라서, 제2열 기어(192G) 및 제2열 회전축(192S)은 제2 열 자석장착부(192)를 이동시키는 이동수단이다.

한편, 실시예1의 경우 상기 제1열 자석장착부(191), 제1열 기어(191G), 제1열 회전축(191S)에 의하여 상기 제1 열의 피펫(141) 각각에 가해지는 자기장의 세기 및 시간은 제2열 자석장착부(192), 제2열 기어(192G), 제2열 회전축(192S)에 의하여 상기 제2 열의 피펫(142) 각각에 가해지는 자기장의 세기 및 시간과 동일하다. 따라서, 제1열 기어(191G)와 제2열 기어(192G)는 동일하고, 제1열 회전축(191S)과 제2열 회전축(192S)은 상호 대칭이고, 제1열 자석장착부(191)와 제2열 자석장착부(192)는 상호 동일하다. 따라서, 동일한 자기장을 형성하는 제1열 자석장착부(191)와 제2열 자석장착부(192)는 상호 대칭적으로 회전한다. 한편, 자석(191-1, 192-1)은 디스크형의 영구자석들일 수 있는데, 바람직하게는 네오듐, 사마륨/코발트, 알리코 등 초강력자석들이다.

한편, 실시예1의 경우 제1열 기어(191G) 대신 제2 열 기어(192G)가 자석장착 부 모터(191M)에 의하여 구동될 수 있다.

도3 및 도7을 참조하면 케이싱(300)의 고정몸체(200)에는 전후 이동 지지봉(310)이 전후방향으로 설치된다.

도3을 참조하면 전후 이동 지지봉(310)에는 전후 이동 슬라이더(241)가 삽착되는데, 전후 이동 슬라이더(241)는 고정몸체(200)에 고정 연결된다. 케이싱(300)에는 전후 이동모터(320)가 장착된다. 전후 이동모터(320)에는 전후 이동벨트(330)가 연결되어 이송되는데, 이동벨트(330)는 소정부위가 고정몸체(200)에 부착된다. 따라서, 이동벨트(330)가 이송됨에 따라 전후 고정몸체(200)가 전후 이동 지지봉(310)을 따라 전후로 이동한다.

도3을 참조하면 전후 이동 지지봉(310)의 맞은편에는 고정몸체(200)의 타측을 지지하여 그 전후이동을 안내하기 위한 또 다른 전후 안내가이더(311)가 설치된다.

도3을 참조하면 고정몸체(200) 하부에는 베이스 플레이트(400)가 위치한다. 도4를 참조하면 베이스 플레이트(400)의 하단부에는 케이싱(300)에 슬라이딩 되도록 슬라이딩 레일(410)이 설치될 수 있다.

도4 및 도5를 참조하면 베이스 플레이트(400)에는 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420'), 피펫블럭(100)에 장착되는 다수의 피펫(140)이 2열로 삽착 수용되는 피펫랙(430), 정제된 시료를 보관하기 위한 다수의 시료보관용 튜브(442)가 2열로 삽착 수용되는 시료보관용 튜브랙(440), 피펫블럭(100)에 장착된 다수의 피펫(140)으로부터 버려지는 폐액을 수용하기 위한 폐액통(450)이 탑재된다. 한편, 베이스 플레이트(400)에는 2열로 삽착 수용되는 다수의 고온반응용 튜브(462)를 가열하기 위한 고온반응블럭(460)이 탑재될 수 있다. 도6을 참조하면 고온반응용 튜브(462)는 고온반응용 튜브랙(464)을 통하여 고온반응블럭(460)에 삽착될 수 있다. 고온반응용 튜브랙(464)은 실험자가 손으로 파지하기 용이하도록 열전달율이 낮은 플라스틱제품일 수 있다. 도면부호 460-1은 히터를, 460-2는 전원부를, 460-3은 일정온도를 유지하기 위한 온도차단부를 나타낸다.

도3을 참조하면 케이싱(300) 내부에는 멸균을 위한 자외선 램프(340) 또는 오존발생기(도면 미도시) 등의 멸균장치가 구비될 수 있다.

도8에는 베이스 플레이트(400)에 탑재되어 케이싱(300)에 수용되며, 피펫블럭(100) 하부에 위치하는 멀티 웰 플레이트 키트(420)가 도시되어 있다.

도8을 참조하면 멀티 웰 플레이트 키트(420)는 인접하여 2열을 이루는 다수개의 웰(421A, 421B, 421C, 421D, 451E, 421F)로 이루어지는 다수개의 단위 웰(A, B, C, D, E, F)과, 상기 다수개의 단위 웰(A, B, C, D, E, F)의 상단부를 밀봉하는 필름(도면 미도시)을 포함한다. 즉, 멀티 웰 플레이트 키트(420)는 96웰 플레이트 키트일 수 있다. 한편, 멀티 웰 플레이트 키트(420)는 도8에 도시된 것과는 달리 단위 웰이 1열로 이루어진 것일 수도 있다. 단위 웰 A는 세포 용해 및 단백질 분해 또는 RNA 분해를 위한 단백질 분해효소, RNA 분해효소 또는 시료 전처리에 필요한 완충액이 주입되어 밀봉된다. 단위 웰 B는 상기 생물학적 시료를 용해시키는 세포용해용액이 주입되어 밀봉되고, 단위 웰 C는 결합용액이 주입되어 밀봉되고, 단위 웰 D는 자성입자가 분산된 수분용액이 주입되어 밀봉되고, 단위 웰 E는 세척용액이 주입되어 밀봉되고, 단위 웰 F는 용출 용액이 주입되어 밀봉될 수 있다. 즉, 단위 웰 중 적어도 하나를 제외한 나머지 단위 웰에는 시료를 정제하기 위한 용액이 수용되되, 동일한 단위웰에는 동일한 용액이 수용된다.

한편, 상기 밀봉된 하나의 단위 웰에 수용되는 용액이 자성입자가 분산된 수분산액인 경우 상기 수분산액에 분산된 자성입자는 실리카로 코팅된 구형의 자성입자일 수 있다.

이하, 상기한 실시예1의 작동에 대하여 설명한다.

도4 및 도5를 참조하면 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420')인 96웰 플레이트 키트는 베이스 플레이트(400) 상면에 형성된 홈(도면부호 미부여)에 장착되어 사용된다. 베이스 플레이트(400) 하단에는 슬라이딩 레일(410)이 장착되어 있어서 손잡이(401)를 이용하여 도7에 도시된 것과 같이 베이스 플레이트(400)를 케이싱(300) 밖으로 끌어낸 후 필요한 것들을 장착한다. 도4 및 도5를 참조하면 실시예1을 가동시키기 위해서는 베이스 플레이트(400)에 생성된 고유의 홈(도면부호 미부여)에 웰 플레이트 키트(420, 420'), 폐액통(450) 등을 각각 올려놓으면 된다. 이와 같이 준비하는 과정을 자세히 설명하면 먼저 실시예1을 가동시키기 위해서는 타겟물질이 포함된 생물학적 시료의 개수를 정해야 한다. 실시예1은 1개부터 최대 16개의 시료를 탄력적으로 정제할 수 있다. 실시예1의 특수한 예로서 도5는 16개의 시료를 준비하는 과정을 보여주고 있다. 멀티 웰 플레이트 키트(420)인 96웰 플레이트 키트는 자성입자와 각종용액들을 가지고 있고, 또한 사용시에 생물학적 시료 를 주입하여 장착하는 플레이트로서 기능을 하므로 먼저 필요한 생물학적 시료 수만큼을 피펫 팁을 이용하여 96웰 플레이트 키트의 단위 웰 A를 밀봉한 필름을 뚫고, 필요한 각각의 생물학적 시료를 각각의 웰(421A)에 하나씩 주입한다. 이것이 준비되면 이 96웰 플레이트 키트를 베이스 플레이트(400)에 장착하고 이어서 나머지 다른 용액들이 담겨져 있는 다른 하나의 96웰 플레이트 키트를 베이스 플레이트(400)에 장착한다. 정제과정에서 나오는 폐액들을 모으기 위한 폐액통(450)을 장착한다. 고온반응처리 필요시 고온반응을 시킬 수 있는 고온반응블럭(460)에서 반응을 시킨다. 도6에 도시된 바와 같이 고온 반응용 튜브(462)를 필요한 숫자만큼 고온반응용 튜브랙(464)에 장착하고 이 랙을 고온반응블럭(460)에 삽입한다. 이때 가온반응이 필요 없는 경우는 고온 반응용 튜브(462)와 고온반응용 튜브랙(464)을 장착하지 않는다. 다수개의 피펫(140)을 장착할 때는 96웰 플레이트 키트에 넣어 준 시료의 위치를 확인하고 시료가 주입된 위치와 같은 위치가 되게 피펫(140)을 피펫랙(430)에 꼽은 후 도3과 같이 장착한다. 정제된 시료보관용 튜브(442)도 같은 수만큼 시료보관용 튜브랙(440)에 꼽은 후 장착된다. 이때 시료보관용 튜브(442)는 PCR 용 8 스트립 튜브와 같은 96 웰 플레이트 키트에 사용되는 표준품을 사용한다.(도5에서는 16개의 모든 시료를 다 장착하는 것을 나타내고 있다.) 16 개미만의 일부분의 웰 만을 사용하게 될 때에는 피펫(140)들과 시료보관용 튜브(442)와 고온반응용튜브(462)의 위치를 모두 같이 하는 것이 중요하다. 이를 위해 각각의 랙인 피펫랙(430), 시료보관용튜브랙(440), 그리고 고온반응용튜브랙(464)을 나란히 놓고 같은 위치에 각각의 피펫(140)들, 시료보관용튜브들(442), 고온반응용 튜브들(462)을 꼽는 것이 바람직하다.

이상의 장착이 끝나면 장착된 베이스 플레이트(400)를 밀어 스토퍼(403)에 의해 더 이상 밀려 들어 가지 않는 위치까지 정렬을 시키고 케이싱(300)의 문짝(350)을 닫고 터치스크린(360)을 조작하여 자동정제를 수행한다. 약 30분 내외로 자동정제가 끝나면 문짝(350)을 열어 베이스 플레이트(400)을 당겨 빼내고 정제된 핵산이 들어 있는 시료보관용튜브랙(440)을 들어내어 정제된 시료를 먼저 회수하고 사용한 피펫과 고온반응용 튜브랙(464)을 들어내어 시료보관용튜브(442)의 뚜껑을 닫은 후 곧바로 필요한 실험에 사용할 수도 있고, -20도 냉동고에 보관할 수도 있다. 핵산 추출에 사용한 모든 96웰 플레이트 키트와 피펫, 폐액통 등은 베이스 플레이트(400)로부터 꺼내어 버린 후 베이스 플레이트(400)를 밀어 스토퍼(403)에 의해 더 이상 밀려들어가지 않는 위치까지 이동시킨 후 문을 닫고 자외선램프(340)를 이용한 기기내부 살균을 수행한다. 96웰 플레이트 키트는 16개 웰을 모두 사용하였을 경우 제거하고 사용하지 않은 웰이 남아 있는 경우는 후에 다시 사용한다.

이러한 사용자의 준비 및 후처리 과정을 제외한 정제과정은 자동정제장비에 구비된 자동화 기구와 컴퓨터회로에 의해 동작될 수 있다. 이러한 동작을 수행하기 위해 2열로 배열된 다수개의 피펫(140)은 피펫블럭(100)의 피펫장착부(133, 134)에 자동으로 꽂혀서 운영된다.

한편, 피펫블럭(100)의 상하운동은 상하이동 스크류(233)에 의하여 수행되고, 전후운동은 전후이동벨트(330)에 의하여 수행된다. 상하이동 스크류(233)와 전후이동벨트(330)에 의하여 원하는 위치에서 작업을 수행할 수 있다.

실험예

실시예1을 이용한 염색체 DNA의 추출

1) 염색체 DNA 추출를 위한 키트의 제작

염색체 DNA 추출 키트를 제작하기 위하여 96웰 플레이트 키트의 단위 웰 B에서 E까지 미리 제조한 시약을 사용량에 알맞게 분주한다. 염색체 DNA의 추출을 위한 단위 웰의 시약 조성은 다음과 같다. 96웰 플레이트 키트의 단위 웰 B에는 전혈 내 세포의 용해를 위한 완충용액으로써 1M~8M의 구아니딘 히드로클로라이드, 10mM~100mM의 트리스 히드로클로라이드, 10mM~500mM 염화나트륨, 1%~50%의 계면활성제(트리톤 X-100, 트윈-20, 트윈-80, NP-40 등), 전체 pH는 4.0~7.0으로 구성된 세포용해용액을 넣어준다. 단위 웰 C에는 염색체 DNA와 자성입자 간 결합력을 높여주기 위한 알코올(이소프로필알콜, 에칠알콜)을 넣고, 단위 웰 D에는 자성입자가 분산된 자성입자 수분산액을 넣어준다. 단위 웰 E에는 자성입자와 DNA의 결합력은 유지한 채 불순물만 선택적으로 제거하기 위한 1M~8M의 구아니딘 히드로클로라이드, 10~100mM의 트리스 히드로클로라이드, 10mM~500mM 염화나트륨, 10%~90%의 알코올(이소프로필알콜, 에칠알콜)로 구성되는 세척용액을 넣어준다. 단위 웰 F에는 자성입자로부터 DNA를 용출시켜 순수한 DNA를 획득하기 위하여 1mM~50mM의 트리스 히드로클로라이드, pH는 8.0~9.0로 구성된 핵산용출용액을 넣어준다.

2) 전혈로부터 염색체 DNA의 추출

상기에서 준비된 DNA 추출용 키트의 단위 웰 A에 전혈 200㎕를 분주한 후 DNA 추출키트, 폐액통, 가온반응용 튜브가 꽂힌 랙, 피펫이 꽂힌 랙, 시료보관용 튜브가 꽂힌 랙을 자동정제장비 내 각 위치에 장착한 후 미리 세팅된 전혈로부터 DNA를 추출하는 방법을 선택하여 핵산 추출을 자동으로 진행한다.

미리 세팅된 전혈로부터 DNA를 추출하는 방법에는 DNA 추출에 필요한 모든 과정, 피펫의 상하이동 및 자성입자의 운반을 위한 자석의 이동, 각 멀티플레이트에 담겨져 있는 용액들의 운반을 위한 피펫의 이동을 포함하여 각 멀티플레이트에 담겨져 있는 용액의 종류 및 양, 폐액을 버리는 위치 및 버리는 양, 가온반응을 시켜야 하는 튜브의 위치 및 시간, 모든 핵산 정제가 완료된 후 자동으로 UV램프 살균이 진행되는 프로세스 등을 포함하고 있다.

3) 추출된 염색체 DNA의 확인

추출된 염색체 DNA의 수율, 농도 및 순도는 UV-흡광광도계를 이용하여 측정한다. 먼저 멸균된 3차 증류수를 이용하여 260nm, 280nm, 320nm에서의 베이스라인을 측정한 후 추출된 DNA의 각 파장의 흡광도를 측정한다. 측정된 흡광도 값을 이용하여 다음의 계산식에 따라 수율, 농도 및 순도를 계산한다.

추출된 DNA의 농도=(260nm의 흡광도-320nm의 흡광도)50희석배수

추출된 DNA의 수율=추출된 DNA의 농도용출용액의 부피

추출된 DNA의 순도=(260nm의 흡광도-320nm의 흡광도)/(280nm의 흡광도-320nm의 흡광도)

상기 계산식에 따라 추출된 DNA의 농도 및 수율, 순도를 계산한 결과를 아래의 테이블에 나타내었다. 총 16개의 시료로부터 분리한 염색체 DNA의 평균 농도는 36ng/㎕이고, 평균 수율은 3.6ng이며, 평균 순도는 1.95로 매우 높은 수준의 DNA가 분리되었음을 보여주고 있다.

추출된 DNA 100ng을 정량하여 1% 아가로오스 겔에서 전기 영동하여 그 상태를 확인하였다. 도9를 참조하면 레인 M은 바이오니아사의 사이즈마커(Cat. No. D-1040)이고 레인 1에서 16은 추출된 각각의 DNA를 보여준다. 그 결과 전혈로부터 염색체 DNA를 추출하는 과정 중 분해가 되거나 다른 불순물(RNA 등)이 섞이지 않았음을 확인할 수 있었다.

또한, 추출된 DNA 10ng을 정량하여 GAPDH유전자 부위를 증폭할 수 있는 중합효소연쇄반응(PCR)용 프라이머와 함께 바이오니아사의 AccuPowerPCR Premix를 이용하여 다음과 같은 조건으로 GAPDH유전자 부위를 증폭하였다. DNA 변성을 위해 94도 1분, 각 프라이머의 표적부위 부착을 위해 60도 1분, 상보가닥 합성을 통한 이중가닥 DNA의 제조를 위해 72도 3분의 과정을 40번 반복 수행하였다. 중합효소연쇄반응을 마친 후 중합효소연쇄반응물 중 5㎕를 1% 아가로오스 겔에서 전기 영동하여 증폭된 중합효소연쇄반응물의 크기를 확인함으로써 추출된 DNA가 다른 실험에 충분히 사용될 수 있음을 증명하였다. 도10을 참조하면 레인 M은 바이오니아사의 사이즈마커(Cat. No. D-1070)이고 레인 1에서 16은 각 추출된 DNA를 주형으로 한 중합효소연쇄반응산물로써 정확히 모두 같은 크기를 증폭하였다.

실시예2

실시예2는 본 발명에 따른 자동정제장치, 즉 자성입자를 이용하여 다수의 생물학적 시료로부터 자성입자와 가역적으로 결합되는 타겟물질을 분리하는 또 다른 장치에 관한 것이다. 도11 내지 도13은 실시예2의 주요부의 개략도를 나타낸다.

도11 내지 도13을 참조하면 자기장인가부(도면부호 미부여)는 제1열 자석장착부(191), 제1열 기어(191G), 제1열 회전축(191S), 제2열 자석장착부(192), 자석장착부 모터(192M), 제2열 기어(192G), 제2열 회전축(192S)을 포함한다.

도11 및 도12를 참조하면 제2열 자석장착부(192)는 제2열 회전팔(192-2), 제2 열 판설치대(192-3)를 포함한다.

도11 및 도12를 참조하면 제2열 회전팔(192-2)은 제2열 회전축(192S)에 방사방향으로 고정 연결된다. 제2 열 판설치대(192-3)는 제2열 회전팔(192-2)의 단부에 제2열 회전축(192S)와 평행하게 고정 설치된다.

도11 및 도12를 참조하면 제2 열 판설치대(192-3)에는 제2 열 중간판(192-4M) 및 제2 열 엔드판(192-4E)이 동일한 간격을 유지하며 각각 설치된다. 제2 열 중간판(192-4M)은 제2 열 회전축(192S)이 회전함에 따라 제2 열 피펫(142) 중 상호 이웃한 피펫과 피펫 사이에 위치한다. 제2 열 중간판(192-4M)에는 자석(192-1)이 장착되도록 제2 열 피펫(142)의 열방향과 평행한 방향으로 관통공이 형성된다. 제2 열 엔드판(192-4E)은 제2 열 회전축(192S)이 회전함에 따라 제2 열 피펫(142) 중 측단에 위치하는 피펫의 바깥쪽에 위치한다. 제2 열 엔드판(192-4E)에는 자석(192-1)이 장착되도록 제2 열 피펫(142)의 열방향과 평행한 방향으로 관통공이 형성된다. 제2 열 중간판(192-4M)에 형성된 관통공과 제2 열 엔드판(192-4E)에 형성된 관통공은 동일 직선상에 위치한다.

도11 및 도12를 참조하면 제2열 기어(192G)는 자석장착부 모터(192M)에 의하여 회전한다. 제2열 회전축(192S)은 제2열 기어(192G)에 연결되어 제2열 기어(192G)가 회전함에 따라 회전한다. 한편, 제2열 자석장착부(192)는 제2열 회전축(192S)에 방사방향으로 연결되어 제2열 회전축(192S)이 회전함에 따라 자석(192-1)과 제2 열의 피펫(142) 사이의 거리가 조절된다. 자석(192-1)과 제2 열의 피펫(142) 사이의 거리가 멀어짐에 따라 제2 열의 피펫(142)에 인가되던 자기장이 해제된다. 따라서, 자석장착부 모터(192M), 제2 열 기어(192G) 및 제2 열 회전축(192S)은 제2 열 자석장착부(192)를 이동시키는 이동수단이다.

도11 및 도12를 참조하면 제1열 자석장착부(191)는 제1열 회전팔(191-2), 제1 열 판설치대(191-3)를 포함한다.

도11 및 도12를 참조하면 제1열 회전팔(191-2)은 제1열 회전축(191S)에 방사방향으로 고정 연결된다. 제1 열 판설치대(191-3)는 제1열 회전팔(191-2)의 단부에 제1열 회전축(191S)와 평행하게 고정 설치된다.

도11 및 도12를 참조하면 제1 열 판설치대(191-3)에는 제1 열 중간판(191- 4M) 및 제1 열 엔드판(191-4E)이 동일한 간격을 유지하며 각각 설치된다. 제1열 중간판(191-4M)은 제1 열 회전축(191S)이 회전함에 따라 제1 열 피펫(142) 중 상호 이웃한 피펫과 피펫 사이에 위치한다. 제1 열 중간판(191-4M)에는 자석(191-1)이 장착되도록 제1 열 피펫(141)의 열방향과 평행한 방향으로 관통공이 형성된다. 제1 열 엔드판(191-4E)은 제1 열 회전축(191S)이 회전함에 따라 제1 열 피펫(142) 중 측단에 위치하는 피펫의 바깥쪽에 위치한다. 제1 열 엔드판(191-4E)에는 자석(191-1)이 장착되도록 제1 열 피펫(141)의 열방향과 평행한 방향으로 관통공이 형성된다. 제1 열 중간판(191-4M)에 형성된 관통공과 제1 열 엔드판(191-4E)에 형성된 관통공은 동일 직선상에 위치한다.

도11 및 도12를 참조하면 제1열 기어(191G)는 제2열 기어(192G)와 맞물려 제2열 기어(192G)가 회전함에 따라 회전한다. 제1열 회전축(191S)은 제1열 기어(191G)에 연결되어 제1열 기어(191G)가 회전함에 따라 회전한다. 한편, 제1열 자석장착부(191)는 제1열 회전축(191S)에 방사방향으로 연결되어 제1열 회전축(191S)이 회전함에 따라 자석(191-1)과 제1 열의 피펫(141) 사이의 거리가 조절된다. 자석(191-1)과 제1 열의 피펫(141) 사이의 거리가 멀어짐에 따라 제1 열의 피펫(141)에 인가되던 자기장이 해제된다. 따라서, 제1열 기어(191G) 및 제1 열 회전축(191S)은 제1 열 자석장착부(191)를 이동시키는 이동수단이다.

한편, 실시예2의 경우 제2 열 기어(192G) 대신 제1열 기어(191G)가 자석장착부 모터(192M)에 의하여 구동될 수 있다.

도12를 참조하면 하나의 피펫(141, 142) 양쪽에 자석이 각각 위치하는 경우, 효율적으로 타겟 물질인 핵산이 결합된 자성입자를 손실함이 없이 피펫(141, 142) 내부에 포집할 수 있게 된다. 피펫(141, 142)의 한쪽에만 자석이 위치하는 경우 타겟 물질인 핵산이 결합된 자성입자가 피펫(141, 142) 내면 한쪽에만 집중적으로 부착 및 포집될 수 있다. 이럴 경우 후속단계에서 자기장 인가부 및 피스톤(120)을 이용하여 피펫(141, 142)에 흡입된 혼합물 중 핵산이 결합된 자성입자를 제외한 혼합물을 폐액통(450)에 배출시키거나 하는 경우에 뭉쳐있는 자성입자가 손실될 가능성이 있다.

도12를 참조하면 자석장착부(191, 192)에 의하여 자석(191-1, 192-1)을 피펫(141, 142)의 양쪽에 가까이 위치시킴으로써 피펫(141, 142)에 인가되는 자기장의 강도를 더욱 크게 하였다. 따라서, 자석장착부(191, 192)에 의한 자기장 인가시 핵산이 결합된 자성입자들이 피펫(141, 142) 내면 한쪽에만 부착됨이 없이 피펫(141, 142) 내면 주위에 균일하게 분산 및 부착되어 효율적으로 포집되기 때문에, 자성입자와 결합된 핵산은 손실됨이 없이 고순도로 분리 가능하게 된다. 즉 핵산의 수율이 높아지게 된다. 실시예2의 자석장착부(191, 192)에는 제1 열 피펫(14)과 제2 열 피펫(142)을 구성하는 각각의 피펫 양쪽에 자기장을 인가하기 위한 자석(191-1, 192-1)이 장착된다.

기타의 사항은 실시예1에서 설명한 바에 준한다.

실시예3

실시예3은 실시예1 또는 실시예2의 자동정제장치에 사용되는 멀티 웰 플레이 트 키트에 관한 것이다. 이에 대한 설명은 실시예1에서 기술한 바와 같으므로 그 설명을 생략한다.

실시예4

실시예4는 실시예1 또는 실시예2의 자동정제장치를 이용한 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법에 관한 것이다.

도14는 실시예4의 흐름도를 나타낸다.

도14를 참조하면 실시예4는 준비단계(S10)를 가진다.

도5를 참조하면 준비단계(S10)에서는 두개의 멀티 웰 플레이트 키트(420, 420'), 피펫블럭(100)에 장착되는 다수의 피펫(140)이 2열로 삽착 수용되는 피펫랙(430), 정제된 시료를 보관하기 위한 다수의 시료보관용 튜브(442)가 2열로 삽착 수용되는 시료보관용 튜브랙(440), 피펫블럭(100)에 장착된 다수의 피펫(140)으로부터 버려지는 폐액을 수용하기 위한 폐액통(450) 및 2열로 삽착 수용되는 다수의 고온반응용 튜브(462)를 가열하기 위한 고온반응블럭(460)이 베이스 플레이트(400)에 탑재된다. 도7을 참조하면 상기 베이스 플레이트(400)는 케이싱(300)에 실장된다.

도14를 참조하면 실시예4는 세포용해용액과의 혼합단계(S11)를 가진다.

도8을 참조하면 혼합단계(S11)에서는 피펫(141, 142, 도2 참조)을 이용하여 멀티 웰 플레이트 키트(420)의 단위 웰 A에 주입된 생물학적 시료를 멀티 웰 플레이트 키트(420)의 단위 웰 B에 주입된 세포용해용액에 혼합하게 된다.

도14를 참조하면 참조하면 실시예4는 효소반응 활성화단계(S12)를 가진다.

도5를 참조하면 효소반응 활성화단계(S12)에서는 상기 생물학적 시료의 세포 용해가 용이하게 진행되도록 피펫(141, 142, 도2 참조)을 이용하여 상기 세포용해용액과 혼합된 생물학적 시료를 고온 반응용 튜브(462)에 주입하게 된다. 멀티 웰 플레이트 키트(420, 도8 참조)의 단위 웰 A에는 생물학적 시료에 따라 세포용해 및 단백질 분해를 위한 효소가 주입되어 밀봉될 수 있다. 고온 반응용 튜브(462)에서 상기 효소에 의한 반응이 활성화되어 상기 생물학적 시료의 세포가 빠른 시간 내에 완전히 용해된다.

도14를 참조하면 실시예4는 결합용액과의 혼합단계(S13)를 가진다.

도8을 참조하면 결합용액과의 혼합단계(S13)에서는 피펫(141, 142, 도2 참조)을 이용하여 상기 세포용해용액 및 세포 용해가 진행된 상기 생물학적 시료를 멀티 웰 플레이트 키트(420)의 단위 웰 C에 주입된 결합용액에 혼합하게 된다. 즉, 결합용액과의 혼합단계(S13)에서는 효소 반응이 진행된 고온 반응용 튜브(462, 도5 참조) 내의 혼합물이 멀티 웰 플레이트 키트(420)의 단위 웰 C에 주입된다. 상기 결합용액은 핵산과 자성입자 간의 결합력을 높여주기 위한 알코올(이소프로필알코올, 에칠알코올)일 수 있다.

도14를 참조하면 실시예4는 수분산액과의 혼합단계(S14)를 가진다.

도8을 참조하면 수분산액과의 혼합단계(S14)에서는 피펫(141, 142, 도2 참조)을 이용하여 상기 결합용액과 혼합된 혼합물을 멀티 웰 플레이트 키트(420)의 단위 웰 D에 주입된 자성입자 수분산액에 혼합하게 된다. 이에 따라 타겟 핵산이 자성입자의 표면에 부착된다.

도14를 참조하면 실시예4는 제1 배출단계(S15)를 가진다.

도8을 참조하면 제1 배출단계(S15)에서는 상기 결합용액과 혼합된 혼합물이 피펫(141, 142, 도2 참조)에 흡입되어 폐액통(450, 도5 참조) 상부에 위치하게 된다. 도2를 참조하면 이어서, 피스톤(120)의 하부 이동에 의하여 상기 결합용액과 혼합된 혼합물이 피펫(141, 142)으로부터 폐액통(450)에 배출되도록 피펫(141, 142)에 제1 배출압력을 가하고, 동시에 상기 결합용액과 혼합된 혼합물 중 상기 자성입자 수분산액의 자성입자 및 상기 자성입자에 부착된 부착물은 제1 배출압력에 의하여 피펫(141, 142)으로부터 배출되지 않고 피펫(141, 142) 내부에 잔류되도록 자석장착부(191, 192)를 이용하여 피펫(141, 142)에 자기장을 인가하게 된다. 따라서, 제1 배출단계(S15)에서는 상기 결합용액과 혼합된 혼합물 중 상기 자성입자 수분산액의 자성입자 및 상기 자성입자에 부착된 부착물을 제외한 혼합물이 폐액통(450)으로 배출된다.

도14를 참조하면 실시예4는 제1 제거단계(S16)를 가진다.

도5를 참조하면 제1 제거단계(S16)에서는 상기 자기장을 해제하고 피펫(141, 142, 도2 참조)을 이용하여 상기 자성입자 및 상기 자성입자에 부착된 부착물을 멀티 웰 플레이트 키트(420)의 단위 웰 E에 주입된 세척용액과 혼합하여 고온반응용 튜브(462) 또는 멀티 웰 플레이트 키트(420)의 단위 웰 H, I, J, K 및 L 중 한곳에서 수회에 걸쳐 세척하게 된다. 상기 세척용액은 상기 자성입자와 핵산의 결합력은 유지한 채 상기 자성입자에 부착된 불순물만 선택적으로 제거하기 위한 것으로, 1M~8M의 구아니딘 히드로클로라이드, 10~100mM의 트리스 히드로클로라이드, 10mM~500mM 염화나트륨 및 10%~90%의 알코올(이소프로필알코올, 에칠알코올)을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 제1 제거단계(S16)에서는 상기 자성입자로부터 핵산을 제외한 불순물이 제거된다.

도14를 참조하면 실시예4는 제2 배출단계(S17)를 가진다.

도5를 참조하면 제2 배출단계(S17)에서는 상기 세척용액과 혼합된 혼합물이 피펫(141, 142, 도2 참조)에 흡입되어 폐액통(450) 상부에 위치하게 된다. 도2를 참조하면 이어서, 피스톤(120)의 하부 이동에 의하여 상기 세척용액과 혼합된 혼합물이 피펫(141, 142)으로부터 폐액통(450)에 배출되도록 피펫(141, 142)에 제2 배출압력을 가하고, 동시에 상기 세척용액과 혼합된 혼합물 중 상기 자성입자, 상기 자성입자에 부착된 핵산은 제2 배출압력에 의하여 피펫(141, 142)으로부터 배출되지 않고 피펫(141, 142) 내부에 잔류되도록 자석장착부(191, 192)를 이용하여 피펫(141, 142)에 자기장을 인가하게 된다. 따라서, 제2 배출단계(S15)에서는 상기 세척용액과 혼합된 혼합물 중 상기 자성입자, 상기 자성입자에 부착된 핵산을 제외한 혼합물이 폐액통(450)으로 배출된다.

도14를 참조하면 실시예4는 제2 제거단계(S18)를 가진다. 제2 제거단계(S18)에서는 세척과정에 의해 상기 자성입자에 잔류하거나 잔류될 가능성이 있는 세척용액중의 알코올을 제거할 수 있게 된다.

도5를 참조하면 제2 제거단계(S18)에서는 상기 자기장을 해제하고 피펫(141, 142, 도2 참조)을 이용하여 상기 자성입자, 상기 자성입자에 부착된 핵산을 고온반 응용 튜브(462)에 주입하게 된다. 이 경우 상기 자성입자에 잔류되어 있던 세척용액 중의 알코올은 고온반응용 튜브(462)에서 가열되어 기화됨으로써 상기 자성입자로부터 제거된다. 한편, 제2 제거단계(S18)는 피펫으로의 흡입단계(S18-1), 고온반응용 튜브로의 주입단계(S18-2), 및 공기 유출입단계(S18-3)를 포함할 수 있다.

도2를 참조하면 피펫으로의 흡입단계(S18-1)에서는 상기 자성입자가 피펫(141, 142)에 포집된 상태에서 피스톤(121, 122)의 상부 이동에 의하여 멀티 웰 플레이트 키트(420', 도5 참조)의 단위 웰 G(도5 참조)에 주입된 알코올을 피펫(141, 142)에 흡입하게 된다. 피펫으로의 흡입단계(S18-1)는 상기 자성입자, 상기 자성입자에 부착된 핵산이 상기 단위 웰 G(도5 참조)에 주입된 알코올과 혼합되어 고온반응용 튜브(462, 도5 참조)에 용이하게 주입되도록 하기 위한 것이다.

도5를 참조하면 고온반응용 튜브로의 주입단계(S18-2)에서는 피펫으로의 흡입단계(S18-1)에서 흡입된 알코올을 상기 자성입자, 상기 자성입자에 부착된 핵산 및 상기 자성입자에 잔류된 세척용액 중의 알코올과 함께 고온반응용 튜브(462, 도5 참조)에 주입하게 된다.

도2를 참조하면 공기 유출입단계(S18-3)에서는 상기 자성입자, 상기 자성입자에 부착된 핵산, 상기 자성입자에 잔류된 세척용액 중의 알코올 및 피펫으로의 흡입단계(S18-1)에서 흡입된 알코올이 고온반응용 튜브(462, 도5 참조)에 주입된 상태에서, 피스톤(121, 122)의 상하 이동에 의하여 고온반응용 튜브(462, 도5 참조)에 공기를 유입 및 유출시키게 된다. 고온반응용 튜브(462, 도5 참조)에 공기를 유입 및 유출시키거나 고온반응블록을 가열시키거나 또는 이들을 동시에 수행함으 로써 상기 자성입자에 잔류된 세척용액 중의 알코올 및 피펫으로의 흡입단계(S18-1)에서 흡입된 알코올이 고온반응용 튜브(462, 도5 참조)로부터 완벽하게 제거될 수 있다.

도14를 참조하면 실시예4는 핵산 분리단계(S19)를 가진다.

도5를 참조하면 핵산 분리단계(S19)에서는 피펫(141, 142, 도2 참조)을 이용하여 멀티 웰 플레이트 키트(420, 도8 참조)의 단위 웰 F에 주입된 핵산용출용액을 고온반응용 튜브(462)에 주입하게 된다. 이에 따라 고온반응용 튜브(462) 내에서 상기 자성입자로부터 상기 핵산이 분리된다.

도14를 참조하면 실시예4는 핵산 수집단계(S20)를 가진다.

도5를 참조하면 핵산 수집단계(S20)에서는 상기 자성입자로부터 분리된 핵산이 포함된 핵산용출용액과 자성입자가 피펫(141, 142, 도2 참조)에 흡입되어 시료보관용 튜브(442) 상부에 위치하게 된다. 도2를 참조하면 이어서, 피스톤(120)의 하부 이동에 의하여 상기 자성입자로부터 분리된 핵산이 포함된 핵산용출용액과 자성입자가 피펫(141, 142)으로부터 시료보관용 튜브(442)에 배출되도록 피펫(141, 142)에 제3 배출압력을 가하고, 동시에 상기 자성입자로부터 분리된 핵산이 포함된 핵산용출용액과 자성입자 중 상기 자성입자는 제3 배출압력에 의하여 피펫(141, 142)으로부터 배출되지 않고 피펫(141, 142) 내부에 잔류되도록 자석장착부(191, 192)를 이용하여 피펫(141, 142)에 자기장을 인가하게 된다. 따라서, 핵산 수집단계(S20)에서는 상기 자성입자로부터 분리된 핵산이 포함된 핵산용출용액과 자성입자 중 상기 자성입자를 제외한 자성입자로부터 분리된 핵산이 포함된 핵산용출용액 이 시료보관용 튜브(442)에 수집된다. 즉, 시료보관용 튜브(442)에는 핵산이 포함된 핵산용출용액이 수집된다.

한편, 자성입자를 이용하여 생물학적 시료로부터 핵산을 분리 정제하는 경우, 자성입자에 결합된 핵산 외 기타 불순물들은 핵산용출용액을 이용한 핵산분리단계(S19) 전에 반드시 제거되어야 한다. 이를 위해 자성입자에 결합된 불순물을 제거할 목적으로, 제1 제거단계(S16)에서 10~90%의 알코올을 포함하는 세척용액을 사용하여 자성입자를 세척하게 된다.

그러나, 세척용액에 포함되어 있는 알코올은 제1 제거단계(S16) 후에 자성입자에 미량 잔존하게 된다. 자성입자에 잔존하는 알코올이 핵산용출용액을 이용한 핵산 용출과정에서 핵산과 함께 용출되면, 중합효소 연쇄반응이나 실시간 중합효소 연쇄반응, 시퀀싱 반응 등에 사용되는 효소들과 직접 또는 간접적인 반응을 일으켜 이들 효소의 성능 저하, 민감도 저하 등의 요인으로 작용하게 된다. 따라서 자성입자에 미량 잔존하는 세척용액 중의 알코올은 핵산용출용액을 이용한 핵산 용출과정 전에 반드시 완벽히 제거되어야 한다. 따라서, 실시예4에서는 제2 제거단계(S18)에서 자성입자에 잔존하는 세척용액 중의 알코올을 제거하게 된다.

실험예

일반 정상인의 전혈 200㎕로부터 바이오니아사의 Genomic DNA Extraction Kit(K-3032)를 이용하여 염색체 DNA를 추출하였다. 제품에 동봉되어 있는 사용설명 서에 따라 실험을 수행하였으며, 최종 핵산 용출 볼륨은 50㎕로 하였다. 또한, 상기에서 사용한 것과 동일한 검체, 동일한 양을 이용하여 상기 실시예4에서 언급한 실험방법에 따라 염색체 DNA를 추출하였다. 핵산 추출이 끝난 후 각 4개의 검체에 대하여 사람 GAPDH 유전자를 증폭 및 정량 할 수 있도록 고안된 프라이머와 프로브 세트, 그리고 이들의 증폭을 실시간으로 측정할 수 있도록 제작된 바이오니아사의 실시간 중합효소 연쇄반응용 키트(AccuPowerDualstar^TM qPCR Premix, K-6100)와 실시간 유전자 정량 증폭 장치(Exicycler ^TM 96 Real-Time Quantitative Thermal Block, A-2060)를 이용하여 유전자를 증폭하였다.

도15는 실시간 중합효소 연쇄반응 실험액에 각 농도별로 에칠알코올을 혼합한 후 수행한 실시간 중합효소 연쇄반응 그래프이다.

도15를 참조하면 전체 부피의 0.2%에 해당하는 알코올을 실시간 중합효소 연쇄반응 실험액에 넣어줄 경우 실시간 중합효소 연쇄반응의 형광값이 떨어지기 시작하며, 2%를 초과하는 경우 전혀 실험 결과를 확인할 수 없음을 알 수 있다.

도16은 실시예4의 실험방법에 따라 추출한 DNA(#1, #2, #3)를 이용하여 실시간 중합효소 반응시킨 것을 나타낸 그래프이다. Control은 시중에서 판매중인 염색체 DNA 추출 키트(Bioneer, K-3032)를 이용하여 동일한 검체, 동일한 양으로부터 추출한 DNA를 이용한 실시간 중합효소 반응의 결과이고, (-) control은 상기 Control 실험에서 주형 DNA대신 멸균된 3차 증류수를 넣은 결과이며, Blank는 멸균된 증류수만 넣고 반응시킨 결과이다. 도16에 도시된 바와 같이 실시예4에 따르는 경우 DNA가 순수하게 분리된 것을 확인할 수 있다.

도1 및 도2는 실시예1의 주요부의 개략도.

도3은 케이싱이 일부 제거된 실시예1의 개략도.

도4는 실시예1의 베이스 플레이트의 사시도.

도5는 실시예1의 베이스 플레이트의 사용 상태도.

도6은 도5의 고온반응용 튜브의 장착도.

도7은 실시예1의 베이스 플레이트가 케이싱에 인입되는 상태도.

도8은 실시예1의 멀티웰 플레이트 키트의 사시도.

도9는 실시예1을 이용하여 혈액으로부터 DNA 추출 결과를 나타내는 도.

도10은 실시예1을 이용하여 혈액으로부터 추출된 DNA를 이용한 중합효소연쇄반응 결과를 나타낸 도.

도11 내지 도13은 실시예2의 주요부의 개략도.

도14는 실시예4의 흐름도.

도15는 실시간 중합효소 연쇄반응 실험액에 각 농도별로 에칠알코올을 혼합한 후 수행한 실시간 중합효소 연쇄반응 그래프.

도16은 실시예4의 실험방법에 따라 추출한 DNA(#1, #2, #3)를 이용하여 실시간 중합효소 반응시킨 것을 나타낸 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100:피펫블럭 200:고정몸체

300:케이싱 400:베이스 플레이트

Claims

자성입자를 이용하여 다수의 생물학적 시료로부터 자성입자와 가역적으로 결합되는 타겟물질을 분리하는 장치에 있어서,

다수의 피펫이 분리 가능하도록 적어도 2열로 장착되며, 상기 장착된 다수의 피펫에 각각 타켓물질을 포함하는 생물학적 시료를 흡입 및 토출시키기 위한 피펫블럭;

상기 피펫블럭을 지지하는 고정몸체;

상기 피펫블럭에 장착된 각 열의 피펫에 자기장을 인가 및 해제하기 위한 자기장인가부;

상기 피펫블럭을 상하방향으로 이동시키는 피펫블럭 상하 이동수단;

상기 피펫블럭을 전후방향으로 이동시키는 피펫블럭 전후 이동수단;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제1항에 있어서, 상기 피펫블럭은,

다수개의 피스톤이 2열로 부착되는 피스톤 고정판;

상기 피스톤 고정판을 상하로 이동시키는 피스톤 이동수단;

상기 다수개의 피스톤의 상하 이동을 안내하는 피스톤 안내공이 형성되는 피스톤 안내부;

2열로 배열된 다수개의 피펫 내주면 상단에 밀착되며 끼워지도록 상기 피스톤 안내부의 하단에 2열로 돌출 형성되고, 상기 각각의 피스톤 안내공에 각각 연통되는 다수개의 연결공이 형성되는 피펫장착부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제2항에 있어서,

상기 피펫장착부의 외주면에는 상기 피펫장착부가 피펫 내주면에 밀착 끼워지도록 밀착링이 끼워지는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제2항에 있어서, 상기 피펫블럭은,

상기 피스톤 안내부의 하단부를 지지하는 피스톤 안내부 지지판;

상기 피스톤 안내부 지지판의 상면에 돌출 형성되어 상기 피스톤 고정판의 상하 이동을 안내하는 안내봉;

상기 피스톤 고정판의 하면에 접촉되어 하방으로 연동함으로써 상기 피펫장착부에 장착된 다수개의 피펫을 분리시키는 피펫분리부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제4항에 있어서, 상기 피펫분리부는,

상기 피스톤 안내부 상부에 위치하며 상기 다수개의 피스톤이 관통되는 상부 탈착판;

상기 피스톤 안내부 지지판 하부에 위치하며 상기 다수개의 피펫장착부가 관통되며 하방으로 이동함에 따라 상기 피펫장착부에 장착된 다수개의 피펫의 상단부를 하방으로 압박하여 분리시키는 하부 탈착판;

상기 상부 탈착판과 하부 탈착판이 일정 거리를 유지하도록 연결하는 상하 연결봉;

상기 하부 탈착판의 상면에 돌설되어 상기 피스톤 안내부 지지판에 형성된 관통공을 통하여 상기 피스톤 안내부 지지판 상부로 돌출되는 돌출봉;

하단부가 상기 피스톤 안내부 지지판 상면에 지지되고 상단부가 상기 돌출봉 상단부에 지지되어 상기 하부 탈착판이 상기 피스톤 안내부 지지판에 밀착되도록 소정의 탄성력을 가하는 스프링;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제4항에 있어서, 상기 피스톤 이동수단은,

피스톤 조절모터가 탑재되며 상기 안내봉에 의하여 지지되는 피스톤 조절모터 지지판;

상기 피스톤 조절모터에 의해 상하로 이동하며 하단부가 상기 피스톤 고정판에 연결되는 피스톤 조절스크류;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자기장인가부는,

상기 피펫블럭에 장착된 제1 열의 피펫에 자기장을 인가하기 위한 자석이 장착되는 제1열 자석장착부;

상기 피펫블럭에 장착된 제2 열의 피펫에 자기장을 인가하기 위한 자석이 장착되는 제2열 자석장착부;

상기 제1열 자석장착부에 장착된 자석과 상기 피펫블럭에 장착된 제1 열의 피펫 사이의 거리를 조절하기 위한 제1열 자석장착부 이동수단;

상기 제2열 자석장착부에 장착된 자석과 상기 피펫블럭에 장착된 제2 열의 피펫 사이의 거리를 조절하기 위한 제2열 자석장착부 이동수단;

을 포함하되,

상기 제1열 자석장착부 및 제1열 자석장착부 이동수단에 의하여 상기 제1 열의 피펫 각각에 가해지는 자기장의 세기 및 시간은 상기 제2열 자석장착부 및 제2열 자석장착부 이동수단에 의하여 상기 제2 열의 피펫 각각에 가해지는 자기장의 세기 및 시간과 동일한 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제7항에 있어서,

상기 제1열 자석장착부는 상기 제1 열 자석장착부 이동수단에 의하여 상기 제1 열 피펫 중 상호 이웃한 피펫과 피펫 사이에 위치하며 자석이 장착되는 제1 열 중간판 및 상기 제1 열 자석장착부 이동수단에 의하여 상기 제1 열 피펫 중 측단에 위치하는 피펫의 바깥쪽에 위치하며 자석이 장착되는 제1 열 엔드판을 포함하고,

상기 제2열 자석장착부는 상기 제2 열 자석장착부 이동수단에 의하여 상기 제2 열 피펫 중 상호 이웃한 피펫과 피펫 사이에 위치하며 자석이 장착되는 제2 열 중간판 및 상기 제2 열 자석장착부 이동수단에 의하여 상기 제2 열 피펫 중 측단에 위치하는 피펫의 바깥쪽에 위치하며 자석이 장착되는 제2 열 엔드판을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제8항에 있어서,

상기 제1 열 중간판 및 제1 열 엔드판에는 각각 자석이 장착되도록 상기 제1 열 피펫의 열방향과 평행한 방향으로 관통공이 형성되고,

상기 제2 열 중간판 및 제2 열 엔드판에는 각각 자석이 장착되도록 상기 제2 열 피펫의 열방향과 평행한 방향으로 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제7항에 있어서,

상기 제1열 자석장착부 이동수단은 상기 피펫블럭에 연결되어 자석장착부 모터에 의하여 회전하는 제1열 기어와, 상기 제1 기어가 회전함에 따라 회전하는 제1열 회전축을 포함하고,

상기 제2열 자석장착부 이동수단은 상기 피펫블럭에 연결되며 상기 제1열 기어와 맞물려 상기 제1열 기어가 회전함에 따라 반대방향으로 회전하는 제2열 기어와, 상기 제2열 기어가 회전함에 따라 회전하는 제2열 회전축을 포함하며,

상기 제1열 자석장착부는 상기 제1열 회전축에 방사방향으로 연결되어 회전하고, 상기 제2열 자석장착부는 상기 제2열 회전축에 방사방향으로 연결되어 회전하는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제8항에 있어서,

상기 제1열 자석장착부 이동수단은 상기 피펫블럭에 연결되어 자석장착부 모터에 의하여 회전하는 제1열 기어와, 상기 제1 기어가 회전함에 따라 회전하는 제1열 회전축을 포함하고,

상기 제2열 자석장착부 이동수단은 상기 피펫블럭에 연결되며 상기 제1열 기어와 맞물려 상기 제1열 기어가 회전함에 따라 반대방향으로 회전하는 제2열 기어와, 상기 제2열 기어가 회전함에 따라 회전하는 제2열 회전축을 포함하며,

상기 제1열 자석장착부는 상기 제1열 회전축에 방사방향으로 연결되어 회전하고, 상기 제2열 자석장착부는 상기 제2열 회전축에 방사방향으로 연결되어 회전하는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제9항에 있어서,

상기 제1열 자석장착부 이동수단은 상기 피펫블럭에 연결되어 자석장착부 모터에 의하여 회전하는 제1열 기어와, 상기 제1 기어가 회전함에 따라 회전하는 제1열 회전축을 포함하고,

상기 제2열 자석장착부 이동수단은 상기 피펫블럭에 연결되며 상기 제1열 기어와 맞물려 상기 제1열 기어가 회전함에 따라 반대방향으로 회전하는 제2열 기어와, 상기 제2열 기어가 회전함에 따라 회전하는 제2열 회전축을 포함하며,

상기 제1열 자석장착부는 상기 제1열 회전축에 방사방향으로 연결되어 회전하고, 상기 제2열 자석장착부는 상기 제2열 회전축에 방사방향으로 연결되어 회전하는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피펫블럭은 상기 고정몸체에 상하로 이동 가능하도록 설치되고,

상기 피펫블럭 상하 이동수단은 상기 고정몸체에 설치되는 상하 이동모터와, 상기 상하 이동모터에 의해 회전함으로써 상기 피펫블럭에 고정된 고정너트를 상하 이동시키는 상하 이동스크류를 포함하고,

상기 피펫블럭 전후 이동수단은 상기 고정몸체가 전후로 이동 가능하도록 지지하는 전후 지지봉과, 상기 고정몸체를 전후 방향으로 이동시키도록 소정부위가 상기 고정몸체에 부착되는 전후 이동벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제7항에 있어서,

상기 고정몸체 하부에 위치하는 베이스 플레이트를 포함하되,

상기 베이스 플레이트에는 멀티 웰 플레이트 키트, 상기 피펫블럭에 장착되는 다수의 피펫이 2열로 삽착 수용되는 피펫랙, 정제된 시료를 보관하기 위한 다수의 시료보관용 튜브가 2열로 삽착 수용되는 시료보관용 튜브랙 및 상기 피펫블럭에 장착된 다수의 피펫으로부터 버려지는 폐액을 수용하기 위한 폐액통이 탑재되는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제14항에 있어서,

상기 베이스 플레이트에는 2열로 삽착 수용되는 다수의 고온반응용 튜브를 가열하기 위한 고온반응블럭이 탑재되는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제14항에 있어서,

상기 피펫블럭, 고정몸체, 피펫블럭, 상하 이동수단, 상기 피펫블럭, 전후 이동수단 및 베이스 플레이트가 수용되는 케이싱을 포함하되,

상기 케이싱 내부에는 멸균을 위한 자외선 램프 또는 오존발생기가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동정제장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 자동정제장치에 사용되는 멀티 웰 플레이트 키트로서,

인접한 2열의 웰로 이루어지는 다수개의 단위 웰과, 상기 다수개의 단위 웰의 상단부를 밀봉하는 필름을 포함하되,

상기 단위 웰 중 적어도 하나를 제외한 나머지 단위 웰에는 타겟물질 분리를 위한 용액이 수용되되, 상기 동일한 단위웰에는 동일한 용액이 수용되는 것을 특징으로 하는 멀티 웰 플레이트 키트.
제17항에 있어서,

상기 밀봉된 하나의 단위 웰에 수용되는 용액이 자성입자가 분산된 수분산액인 경우 상기 수분산액에 분산된 자성입자는 실리카로 코팅된 구형의 자성입자인 것을 특징으로 하는 멀티 웰 플레이트 키트.
제1항의 자동정제장치를 이용한 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법으로서,

상기 피펫을 이용하여 생물학적 시료를 멀티 웰 플레이트 키트의 웰에 주입된 세포용해용액과 혼합하는 단계;

상기 피펫을 이용하여 상기 세포용해용액과 혼합된 상기 시료를 멀티 웰 플레이트 키트의 웰에 주입된 결합용액과 혼합하는 단계;

상기 피펫을 이용하여 상기 결합용액과 혼합된 혼합물을 멀티 웰 플레이트 키트의 웰에 주입된 자성입자 수분산액과 혼합하는 단계;

상기 결합용액과 혼합된 혼합물이 상기 피펫에 흡입된 상태에서, 상기 혼합물이 상기 피펫으로부터 배출되도록 상기 피펫에 배출압력을 가하고, 동시에 상기 결합용액과 혼합된 혼합물 중 상기 자성입자 수분산액의 자성입자 및 상기 자성입자에 부착된 부착물은 상기 배출압력에 의하여 배출되지 않고 상기 피펫 내부에 잔류되도록 상기 피펫에 자기장을 인가하는 단계;

상기 자기장을 해제하여 상기 자성입자 및 상기 자성입자에 부착된 부착물을 멀티 웰 플레이트 키트의 웰에 주입된 알코올을 함유한 세척용액과 혼합하여 상기 자성입자로부터 핵산을 제외한 불순물을 제거하는 단계;

상기 세척용액과 혼합된 혼합물이 상기 피펫에 흡입된 상태에서, 상기 혼합물이 피펫으로부터 배출되도록 상기 피펫에 배출압력을 가하고, 동시에 상기 세척용액과 혼합된 혼합물 중 핵산이 부착된 상기 자성입자는 상기 배출압력에 의하여 배출되지 않고 피펫 내부에 잔류되도록 상기 피펫에 자기장을 인가하는 단계;

상기 자기장을 해제하여 핵산이 부착된 상기 자성입자를 고온반응볼록상의 고온반응용 튜브에 주입하여 상기 자성입자에 잔류된 세척용액 중의 알코올을 제거하는 단계;

상기 피펫을 이용하여 멀티 웰 플레이트 키트의 웰에 주입된 핵산용출용액과 상기 고온반응용 튜브에 주입된 상기 자성입자를 혼합하여 상기 핵산을 분리시키는 단계;

상기 자성입자로부터 분리된 핵산이 포함된 핵산용출용액과 자성입자가 상기 피펫에 흡입된 상태에서, 핵산이 포함된 핵산용출용액이 상기 피펫으로부터 배출되도록 상기 피펫에 배출압력을 가하고, 동시에 상기 자성입자는 상기 배출압력에 의하여 배출되지 않고 상기 피펫 내부에 잔류되도록 상기 피펫에 자기장을 인가하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법.
제15항의 자동정제장치를 이용한 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법으로서,

상기 피펫을 이용하여 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 생물학적 시료를 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 세포용해용액과 혼합하는 단계;

상기 피펫을 이용하여 상기 세포용해용액 및 세포 용해가 진행된 상기 생물학적 시료를 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 결합용액과 혼합하는 단계;

상기 피펫을 이용하여 상기 결합용액과 혼합된 혼합물을 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 자성입자 수분산액과 혼합하는 단계;

상기 결합용액과 혼합된 혼합물이 상기 피펫에 흡입되어 상기 폐액통 상부에 위치한 상태에서, 상기 다수개의 피스톤의 하부 이동에 의하여 상기 결합용액과 혼합된 혼합물이 상기 피펫으로부터 배출되도록 상기 피펫에 배출압력을 가하고, 동시에 상기 결합용액과 혼합된 혼합물 중 상기 자성입자 수분산액의 자성입자 및 상기 자성입자에 부착된 부착물은 상기 배출압력에 의하여 배출되지 않고 상기 피펫 내부에 잔류되도록 상기 자석장착부를 이용하여 상기 피펫에 자기장을 인가하는 단계;

상기 자기장을 해제하여 상기 자성입자 및 상기 자성입자에 부착된 부착물을 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 알코올을 함유한 세척용액과 혼합하여 상기 자성입자로부터 핵산을 제외한 불순물을 제거하는 단계;

상기 세척용액과 혼합된 혼합물이 상기 피펫에 흡입되어 상기 폐액통 상부에 위치한 상태에서, 상기 다수개의 피스톤의 하부 이동에 의하여 상기 세척용액과 혼합된 혼합물이 상기 피펫으로부터 배출되도록 상기 피펫에 배출압력을 가하고, 동시에 상기 세척용액과 혼합된 혼합물 중 핵산이 부착된 상기 자성입자는 상기 배출압력에 의하여 배출되지 않고 상기 피펫 내부에 잔류되도록 상기 자석장착부를 이용하여 상기 피펫에 자기장을 인가하는 단계;

상기 자기장을 해제하여 핵산이 부착된 상기 자성입자를 상기 고온반응용 튜브에 주입하여 상기 자성입자에 잔류된 세척용액 중의 알코올을 제거하는 단계;

상기 피펫을 이용하여 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 핵산용출용액과 상기 고온반응용 튜브에 주입된 상기 자성입자를 혼합하여 상기 핵산을 분리시키는 단계;

상기 자성입자로부터 분리된 핵산이 포함된 핵산용출용액과 자성입자가 상기 피펫에 흡입되어 상기 시료보관용 튜브 상부에 위치한 상태에서, 상기 다수개의 피스톤의 하부 이동에 의하여 상기 자성입자로부터 분리된 핵산이 포함된 핵산용출용액이 상기 피펫으로부터 배출되도록 상기 피펫에 배출압력을 가하고, 동시에 상기 자성입자는 상기 배출압력에 의하여 배출되지 않고 상기 피펫 내부에 잔류되도록 상기 자석장착부를 이용하여 상기 피펫에 자기장을 인가하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법.
제20항에 있어서,

상기 자성입자에 잔류된 세척용액 중의 알코올을 제거하는 단계는,

상기 자성입자가 상기 피펫에 포집된 상태에서, 상기 자성입자가 상기 고온반응용 튜브에 용이하게 주입되도록 상기 다수개의 피스톤의 상부 이동에 의하여 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 알코올을 상기 피펫에 흡입하는 단계;

상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰로부터 상기 피펫에 흡입된 알코올을 핵산이 부착된 상기 자성입자와 함께 상기 고온반응용 튜브에 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법.
제21항에 있어서,

상기 자성입자에 잔류된 세척용액 중의 알코올을 제거하는 단계는 핵산이 부착된 상기 자성입자 및 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰로부터 상기 피펫에 흡입된 알코올이 상기 고온반응용 튜브에 주입된 상태에서, 상기 고온반응블럭을 가열하거나 또는 상기 다수개의 피스톤의 상하 이동에 의하여 상기 고온반응용 튜브에 공기를 유입 및 유출시키거나 또는 이들을 동시에 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법.
제20항에 있어서,

상기 생물학적 시료를 상기 멀티 웰 플레이트 키트의 단위 웰에 주입된 결합용액과 혼합하는 단계 전에 상기 생물학적 시료의 세포 용해가 용이하게 진행되도록 상기 피펫을 이용하여 상기 세포용해용액과 혼합된 생물학적 시료를 상기 고온 반응용 튜브에 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생물학적 시료로부터 핵산을 추출하는 방법.