(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にサンプルを収容するチャンバーを有するボディと，
前記ボディの一端に結合されるキャップと，
少なくとも一部に試薬がドッティング（dotting）され，前記チャンバーの内部に挿入されるドッティング部材（dotting substrate）と，
前記ボディの他端に移動可能に結合され，前記チャンバーに収容されたサンプルを排出する排出チップと，
前記チャンバー内に挿入され，外部から加えられる磁場の変化に応じて作用する磁気力によって回転することにより，前記サンプルをミックス（mixing）する永久磁石と，
前記キャップ内に移動可能に備えられ，その移動に伴って前記チャンバー内のサンプルを加圧して外部へ排出する移動部とを含み，
前記ドッティング部材は，
ドッティング部材ボディと，
前記ドッティング部材ボディの一側に延設される少なくとも一つの第１延長部と，
前記ドッティング部材ボディの他側に延設される少なくとも一つの第２延長部とを含んでなることを特徴とするサンプル前処理モジュール。
【請求項２】
前記ドッティング部材の全長は前記チャンバーの長さと一致することを特徴とする請求項１記載のサンプル前処理モジュール。
【請求項３】
前記永久磁石は上下方向に沿ってＮ−Ｓ又はＳ−Ｎに着磁されたことを特徴とする請求項１記載のサンプル前処理モジュール。
【請求項４】
前記キャップは前記チャンバーに連通する中空部を含み，前記移動部は前記中空部内に移動可能に備えられることを特徴とする，請求項１乃至３いずれか一項記載のサンプル前処理モジュール。
【請求項５】
前記中空部の内壁に沿って形成され，前記チャンバー内の圧力を調節する少なくとも一つのベンティングラインをさらに含んでなることを特徴とする請求項４記載のサンプル前処理モジュール。
【請求項６】
前記チャンバーと排出チップとの間に介在する貫通膜と，
前記排出チップのチャンバー側の一端に備えられ，前記排出チップがチャンバー側へ移動するにつれて前記貫通膜を貫通することにより，前記チャンバー内のサンプルを排出することが可能な排出流路を形成する貫通部をさらに含んでなる請求項１記載のサンプル前処理モジュール。
【請求項７】
前記貫通膜に形成され，前記貫通部が貫通膜の一定の位置を貫通することができるように案内する貫通ガイドをさらに含む請求項６記載のサンプル前処理モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，サンプル前処理モジュール及びこれを用いたサンプル前処理方法に関し，より詳細には，サンプル前処理過程での作業者のエラーを減らして試験結果の信頼性を確保し，前処理過程を簡便かつ容易に行うことができ，前処理されたサンプルの定量吐出が可能なサンプル前処理モジュール及びこれを用いたサンプル前処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に，流体試料の分析は，化学及びバイオテクノロジーの分野だけでなく，患者から採取した血液，体液の分析による診断分野などで広く用いられている。
【０００３】
近年では，このような流体試料の分析をより簡便かつ効率よく行うために，小型化された様々な種類の分析及び診断装備と技術が開発されている。
【０００４】
一方，このような流体試料を分析する方法において重要なことの一つは，流体試料を前処理することである。
【０００５】
ここで，流体試料の前処理とは，流体試料の分析の前に所望の量のサンプルを抽出して，例えば，希釈バッファーなどにこれを適正の割合で正確に処理するか，固体，液体状態の反応試薬との混合，充填，又は支持体を活用した分離及び精製を行うことをいう。
【０００６】
通常，このためにピペット又はスポイトを使って流体試料を前処理するが，lab-on-a-chip又はlab-on-a-tip単位のサンプル分析において，前処理に用いられる試料の量はごく少量であり，また，非常に正確に処理されなければならないため，作業者が直接ピペット又はスポイトを使って所望の極少量のサンプルを正確に前処理することは容易ではない。
【０００７】
しかも，現場検査手法では，採取した試料を前処理し，これをさらに測定機器に投入する段階を経るが，投入段階でもう一度印加する試料量の誤差の問題が発生する。
【０００８】
よって，極少量の血液ないしその他の試料を前処理するにあたり，作業者のエラーを最小限に抑え，前処理過程を容易かつ簡便かつ簡単に行うことができ，前処理されたサンプルの定量吐出が可能なサンプル前処理モジュールの必要性が台頭している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の実施形態は，作業者が直接手作業で行う場合に発生するおそれのあるエラーを最小限に抑え，サンプルの前処理及びテスト結果におけるその正確性及び均一性を確保しようとする。
【００１０】
また，本発明は，サンプルの混合と排出を簡便に行うことにより，作業の利便性を高め，ユーザーに親しい実験環境を提供しようとする。
【００１１】
また，本発明は，チャンバー内の急激な圧力変化にもサンプルの破裂を防止することができるようにチャンバー内の圧力を均一に維持及び調節しようとする。
【００１２】
また，本発明は，チャンバー内に収容されたサンプルへの熱伝達力を高めることにより，短時間内に所望の温度で加熱してサンプルの混合及び反応効率を高めようとする。
【００１３】
また，本発明は，磁力を利用してサンプルのミックス効果を増加させ，機械的な駆動を最小化しようとする。
【００１４】
また，本発明は，サンプルの前処理の後にこれを定量吐出させることができるサンプル前処理モジュールを提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様によれば，内部にサンプルを収容するチャンバーを有するボディと，前記ボディの一端に結合されるキャップと，少なくとも一部に試薬がドッティング（dotting）され，前記チャンバーの内部に挿入されるドッティング部材（dotting substrate）と，前記ボディの他端に移動可能に結合され，前記チャンバーに収容されたサンプルを排出する排出チップと，前記チャンバー内に挿入され，外部から加えられる磁場の変化に応じて作用する磁気力によって回転することにより，前記サンプルをミックス（mixing）する永久磁石と，前記キャップ内に移動可能に備えられ，その移動に伴って前記チャンバー内のサンプルを加圧して外部へ排出する移動部とを含む，サンプル前処理モジュールが提供できる。
【００１６】
前記ドッティング部材は，ドッティング部材ボディと，前記ドッティング部材ボディの一側に延設される少なくとも一つの第１延長部と，前記ドッティング部材ボディの他側に延設される少なくとも一つの第２延長部とを含んでなることができる。
【００１７】
前記ドッティング部材の全長は，前記チャンバーの長さと一致するように構成できる。
【００１８】
前記永久磁石は，上下方向に沿ってＮ−Ｓ又はＳ−Ｎに着磁できる。
【００１９】
前記キャップは，前記チャンバーに連通する中空部を含み，前記移動部は，前記中空部内に移動可能に備えられ得る。
【００２０】
本発明に係るサンプル前処理モジュールは，前記中空部の内壁に沿って形成され，前記チャンバー内の圧力を調節する少なくとも一つのベンティングラインをさらに含んでなることができる。
【００２１】
本発明に係るサンプル前処理モジュールは，前記チャンバーと排出チップとの間に介在する貫通膜と，前記排出チップのチャンバー側の一端に備えられ，前記排出チップがチャンバー側へ移動するにつれて前記貫通膜を貫通することにより，前記チャンバー内のサンプルを排出することが可能な排出流路を形成する貫通部をさらに含んでなることができる。
【００２２】
本発明に係るサンプル前処理モジュールは，前記貫通膜に形成され，前記貫通部が貫通膜の一定の位置を貫通することができるように案内する貫通ガイドをさらに含んでなることができる。
【００２３】
本発明の他の態様によれば，ボディの内部に一定の空間を形成するチャンバー内にバッファーをドッティング（dotting）し，乾燥（drying）させる段階と，前記チャンバー内にドッティング部材と永久磁石を挿入し，前記ボディに排出チップを結合する段階と，前記チャンバー内にサンプルを注入する段階と，前記ボディの一端に連結されたキャップを結合してチャンバーを閉じる段階と，前記チャンバー内の永久磁石に磁力を加えて回転させることにより，前記サンプルをミックス（mixing）する段階とを含んでなる，サンプル前処理方法が提供できる。
【００２４】
本発明に係るサンプル前処理方法は，前記チャンバーと排出チップとの間に介在した貫通膜を，排出チップに備えられた貫通部で貫通させた後，前記キャップに備えられた移動部を移動させてサンプルを定量吐出する段階をさらに含んでなることができる。
【００２５】
本発明に係るサンプル前処理方法は，前記チャンバー内にドッティング部材を挿入する前に，前記ドッティング部材の一側に金ナノ粒子をドッティングし，乾燥させる段階をさらに含んでなることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の実施形態は，作業者が直接手作業で行う場合に発生するおそれのあるエラーを最小限に抑え，サンプルの前処理及びテスト結果におけるその正確性及び均一性を確保することができる。
【００２７】
また，本発明は，サンプルの混合と排出を簡便に行うことにより，作業の利便性を高め，ユーザーに親しい実験環境を提供することができる。
【００２８】
また，本発明は，チャンバー内の急激な圧力変化にもサンプルの破裂を防止することができるようにチャンバー内の圧力を均一に維持及び調節することができる。
【００２９】
また，本発明は，チャンバー内に収容されたサンプルへの熱伝達力を高めることにより，短時間内に所望の温度で加熱してサンプルの混合及び反応効率を高めることができる。
【００３０】
また，本発明は，磁力を利用してサンプルのミックス効果を増加させ，機械的な駆動を最小化することができる。
【００３１】
また，本発明は，サンプルの前処理の後にこれを定量吐出させることが可能なサンプル前処理モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールの側面構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールを部分的に切り欠いた分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールのドッティング部材を示す斜視図及び正面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールのボディとキャップを示す斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールの排出チップを示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールの定量吐出のために排出口の直径を求める方式を説明するための構成図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理システムの斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理システムのホルダーステージが引き出された状態でサンプル前処理モジュールを装着した状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理システムのモジュールホルダーを示す斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理システムのホルダーステージが引き出された状態を示す斜視図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理システムのホルダーステージが収納された状態を示す斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールのドッティング部材に金ナノ粒子をドッティングし，乾燥させる過程を示す構成図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールのチャンバー内にバッファーをドッティングし，乾燥させる過程を示す構成図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールの各パーツを組み立てた状態を示す構成図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールのチャンバーにサンプルを注入した状態を示す構成図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールの永久磁石に磁力を加えてサンプルをミックスする過程を示す構成図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールのキャップ縁部を押して貫通膜を貫通する過程を示す構成図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールキャップの移動部を押してサンプルを排出する過程を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下，添付図面を参照して，本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。しかし，本発明は，ここで説明される実施形態に限定されず，他の形態に具体化されることもできる。むしろ，ここで紹介される実施形態は，開示された内容が徹底且つ完全となるように，そして当業者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするために提供されるものである。明細書全体にわたって，同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
【００３４】
図１は，本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールの斜視図，図２は，本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールの側面構成図，図３は，本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールを部分切開した分解斜視図，図４は，本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールのドッティング部材を示す斜視図及び正面図，図５は，本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールのボディとキャップを示す斜視図，図６は，本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールの排出チップを示す断面図，図７は，本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールの定量吐出のために排出口の直径を求める方式を説明するための構成図である。
【００３５】
図１乃至図７を参照すると，本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュール１００は，大きく，内部にサンプルを収容するチャンバー１１２を有するボディ１１０と，前記ボディ１１０の一端に結合されるキャップ１２０と，少なくとも一部に試薬がドッティング（dotting）され，前記チャンバー１１２の内部に挿入されるドッティング部材（dotting substrate）１３０と，前記ボディ１１０の他端に移動可能に結合され，前記チャンバー１１２に収容されたサンプルを排出する排出チップ１４０とを含んでなることができる。
【００３６】
本実施形態において，前記ボディ１１０は，一定の高さを有する円筒状からなることができ，前記ボディ１１０内には，やはり円筒状からなる，一定の空間を形成するチャンバー１１２が備えられ得る。もちろん，前記ボディ１１０及びチャンバー１１２の形態は，円筒状に限定されず，必要に応じて様々な形態に変形実施できる。
【００３７】
前記ボディ１１０は，前記チャンバー１１２に収容されたサンプルを加熱するとき，熱伝達力を高めることができるようにその外壁をできる限り薄く形成することが好ましい。
【００３８】
前記ボディ１１０の一側には流入口１１４が備えられ，サンプル又はバッファーがチャンバー１１２に注入できるが，前記ドッティング部材１３０も前記流入口１１４を介してチャンバー１１２に挿入されて収容できる。
【００３９】
前記ボディ１１０の他側には排出チップ１４０が結合され，チャンバー１１２と排出チップ１４０との間には貫通膜１１６が備えられ得る。前記貫通膜１１６は，後述する貫通部１４６によって貫通する前まで排出チップ１４０との連通を遮断することにより，サンプルがチャンバー１１２内に収容できる。
【００４０】
前記貫通膜１１６には，サンプルの注入前にチャンバー１１２内にドッティング（dotting）されたバッファーが塗布された状態で乾燥（drying）され，後で注入されたサンプルがバッファーとミックス（mixing）されて希釈又は混合液を形成する前処理過程を経る。
このとき，貫通膜１１６だけでなく，チャンバー１１２の内壁など，チャンバー１１２の内部に前処理物質を適用することも可能である。
【００４１】
前記ボディ１１０，排出チップ１４０，キャップ１２０及び貫通膜１１６などは，弾性材質の合成樹脂で製造できるが，例えば，ＰＳ（Polystyrene），ＰＰ（Polypropylene）又はＰＥ（Polyethylene）やその他弾性を持つ他の材質も使用可能であり，弾性材質を用いた射出成形によって製造できる。
【００４２】
特に，バッファーとしてビタミンＤ（Vitamin D）が使用される場合には，前記排出チップ１４０の樹脂材質をＰＰで製作することが好ましい。これは溶液の粘性を考慮したもので，ビタミンＤ（Vitamin D）の前処理溶液は，粘性が低いため，排出チップ１４０を疎水性に作って，サンプルが任意に意図せずに流出するのを防止し，定量的に調節されて排出できるようにするためである。
【００４３】
逆に前処理溶液の粘性が高い場合には，前記排出チップ１４０を親水性の材質で製造すると，バッファーと混合されたサンプルの排出が円滑に行われるように構成することができる。
【００４４】
前記ドッティング部材１３０は，サンプルと一緒に前記チャンバー１１２内に収容され，前記ドッティング部材１３０の少なくとも一側には所定の試薬がドッティングされて挿入されることにより，収容されたサンプルが試薬と反応又は混合できる。前記ドッティング部材１３０には，試薬だけでなく，追加のサンプルや前処理物質がドッティングされて挿入できる。
【００４５】
前記ドッティング部材１３０は，ドッティング部材ボディ１３４と，前記ドッティング部材ボディ１３４の一側に延設される少なくとも一つの第１延長部１３６と，前記ドッティング部材ボディ１３４の他側に延設される少なくとも一つの第２延長部１３８とを含んでなることができる。
【００４６】
前記ドッティング部材ボディ１３４は，略四角の多面体形状からなり，前述した試薬は，前記第２延長部１３８に主にドッティングできる。もちろん，これに限定されるものではなく，前記ボディ１３４と第１延長部１３６にも試薬がドッティングされてチャンバー１１２内へ挿入できる。
【００４７】
本実施形態において，前記第１延長部１３６は，二つが前記ドッティング部材ボディ１３４の両側から上方に向かって延設できる。本実施形態において，前記第１延長部１３６を二つに分離して延設する理由は，サンプル注入空間を確保するためであって，ピペット（ｐｉｐｅｔｔｅ）がチャンバー１１２の入口に入る空間を設けるためである。前記ドッティング部材１３０を最大限にチャンバー１１２の外壁に密着するように設計したが，誤差が発生しても遊動的に挿し込まれるようにするためである。
【００４８】
前記第２延長部１３８は，前記ドッティング部材ボディ１３４の下部から下方に向かって延設できる。このとき，前記第２延長部１３８は，前記ドッティング部材ボディ１３４との段差をなして下方に延長できる。
【００４９】
もともとドッティングされる試薬は，サンプルが接触する面積内に存在しなければならないが，試薬を第２延長部１３８の表面に滴下したときに拡散しながら乾燥するため，ドッティング面積を局所的に調節することが難しいという問題点がある。しかし，本実施形態では，ドッティング部材ボディ１３４と第２延長部１３８との間に段差が形成されるので，試薬が段差をから外れて拡散せずにドッティングできる。
【００５０】
第２延長部１３８の長さは，チャンバー１１２内に収容されるサンプルの水位だけ（又はその以下）延設されることにより，サンプルと試薬とが完全に反応するようにすることができる。すなわち，注入されるサンプルの量に応じて前記第２延長部１３８の面積又は延長長さが調節できる。
【００５１】
もちろん，前記ドッティング部材１３０の形状は，図４に示されたところに限定されるものではなく，必要に応じて様々な形状に変更実施できる。
【００５２】
前記ドッティング部材１３０と一緒に永久磁石１３２がチャンバー１１２の内部へ一緒に挿入できる。本実施形態において，前記永久磁石１３２は，円筒状をし，外部から加えられる磁場の変化に応じて作用する磁気力によって回転することにより，前記サンプルをミックス（mixing）する役割を果たす。このとき，前記永久磁石１３２は，第２延長部１３８によって形成された空間に配置され，サンプルのミックスを行うことができる。
【００５３】
前記永久磁石１３２は，上下方向に沿ってＮ−Ｓ又はＳ−Ｎに着磁されたものであって，前記チャンバー１１２の周辺でボルテックス磁石３２０（図１７参照）を回転させると，前記永久磁石１３２も円周方向に沿って回転する。
【００５４】
この際，前記ボルテックス磁石３２０の回転軸と前記永久磁石１３２の回転軸とは互いに垂直をなす。もし前記ボルテックス磁石３２０が前記サンプル前処理モジュール１００の垂直方向の上部又は下部に位置する場合には，前記ボルテックス磁石３２０の回転軸と前記永久磁石１３２の回転軸とは互いに水平をなす。
【００５５】
前述したように，前記ドッティング部材１３０の第２延長部１３８には，追加のサンプルがドッティング及び乾燥されて提供できる。例えば，前記第２延長部１３８には，金ナノ粒子（gold nano particle,Ｇ，図１３を参照）がドッティング（dotting）及び乾燥（drying）されてチャンバー１１２内でサンプルと一緒に混合できる。
【００５６】
前記金ナノ粒子Ｇの他にも，様々な前処理物質が使用できるが，ドッティング部材１３０に前処理物質を適用する方法は，前述したドッティング及び乾燥だけでなく，凍結乾燥方法などが選択的に適用できる。
【００５７】
前処理物質は，貫通膜１１６やチャンバー１１２の内壁など，チャンバー１１２の内部にも前述した方法を用いて収容できる。
【００５８】
前記ドッティング部材１３０の全長は，前記チャンバー１１２の長さと一致するように構成できる。よって，前記ドッティング部材１３０は，チャンバー１１２内に挿入されたときに，チャンバー１１２の形状を維持するフレームの役割も一緒に果たすことができる。
【００５９】
前記ボディ１１０の流入口１１４側にはキャップ１２０が結合できる。前記キャップ１２０は，キャップ連結部１２８によって前記ボディ１１０の一側に連結された状態で提供できる。ここで，前記キャップ１２０は，前記チャンバー１１２に連通する中空部１２２と，前記中空部１２２内に移動可能に備えられ，その移動に伴って前記チャンバー１１２内のサンプルを加圧して外部へ排出する移動部１２４とを含んでなることができる。前記移動部１２４は，例えば，ゴム材質のパッキン（packing）からなることができる。
【００６０】
前記中空部１２２は，前記キャップ１２０が前記ボディ１１０と結合されるとき，前記チャンバー１１２に連通することができる。このため，前記キャップ１２０は，前記中空部１２２から延設されるチャンバー連通部１２６を備え，前記チャンバー連通部１２６が前記流入口１１４に挿入されることにより，前記キャップ１２０がボディ１１０に結合されるとともに前記チャンバー１１２と中空部１２２とが互いに連通することができる。
【００６１】
前記中空部１２２内に挿入された移動部１２４を加圧すると，前記移動部１２４がチャンバー１１２の方向に移動しながら，前記チャンバー１１２の内部へ圧力が伝達されてサンプルが外部へ排出できる。
【００６２】
ところが，前述したように，前記チャンバー１１２が貫通膜１１６によって塞がれている状態なので，前処理されたサンプルが排出されるためには，前記貫通膜１１６を先ず突き抜かなければならない構造である。このために，前記排出チップ１４０がチャンバー１１２側へ移動するにつれて前記貫通膜１１６を貫通することにより，前記チャンバー１１２内のサンプルを排出することが可能な排出流路１４９を形成する貫通部１４６が備えられ得る。
【００６３】
図６に示すように，前記排出チップ１４０は，一側の排出部１４２と他側の貫通部１４６とが排出流路１４９によって連通したdouble-pointed構造からなる。具体的に，前記排出チップ１４０は，前記ボディ１１０に設けられた挿入孔１１８に挿入される挿入ボディ１４４を備え，前記貫通部１４６は，前記挿入ボディ１４４の上端から延設される。もちろん，前記貫通部１４６は，移動しながら前記貫通膜１１６を貫通することができるように先端が細くなって尖った形状からなる。
【００６４】
本実施形態において，前記貫通部１４６は，中央部が尖るように両側が対称を成して傾きながら細くなる形状からなることができる。
【００６５】
前記挿入孔１１８の内周側には，円周方向に沿って凸形状をなす係止突条１１９が形成され，前記挿入ボディ１４４の上部には，初期組立の際に，前記係止突条１１９に係止されて排出チップ１４０の追加の移動を制限する係止部１４５が形成できる。
【００６６】
したがって，前記ボディ１１０と排出チップ１４０とを初期に組み立てるとき，一応，前記係止突条１１９に係止部１４５が係止される程度のみまで挿入され，後でサンプルの希釈又は混合過程が完了し，サンプルを排出するときにさらに外力を加えて押し込むことにより，貫通部１４６が貫通膜１１６を突き抜く。
【００６７】
この際，前記貫通膜１１６には，前記貫通部１４６が貫通膜１１６の一定の位置を貫通することができるように案内する貫通ガイド１１６ａが形成できる。図２及び図３に示されているように，前記貫通ガイド１１６ａは，貫通膜１１６の中央部が貫通できるように貫通部１４６を案内する。前記貫通ガイド１１６ａは，前記ボディ１１０と排出チップ１４０とが初期に組み立てられたとき，貫通部１４６が貫通膜１１６の任意の位置を突き抜いてサンプルが漏れる可能性を抑える役割も一緒に果たすことができる。
【００６８】
前記挿入ボディ１４４の下部にはフランジ部１４３が形成される。前記フランジ部１４３が前記ボディ１１０の挿入孔１１８の縁部に係止されるため，前記貫通膜１１６が貫通膜１１６を貫通した後，排出チップ１４０の追加の前進を制限することができる。
【００６９】
このように前記排出チップ１４０の貫通部１４６が貫通膜１１６を貫通した状態でチャンバー１１２内のサンプルが排出できる排出流路１４９が形成され，この状態で，前述したようにキャップ１２０の中空部１２２に備えられた移動部１２４を押圧すると，サンプルが排出部１４２から吐出できる。
【００７０】
この際，吐出されるサンプルの量は，前記移動部１２４の移動距離及び速度によって左右されるが，移動部１２４を作業者が直接押すこともできるが，一定の速度と距離を加えることが可能な装置を構成して適用することにより，吐出量を一定に定量的に維持することができる。
【００７１】
一方，同一の速度と移動距離を適用したときに吐出されるサンプルの量は，排出部１４２の大きさを異ならせることにより調節することができる。前記排出チップ１４０は，前記ボディ１１０に着脱可能に結合されるので，前記排出部１４２は，サンプルの種類及び排出量に適した直径を有する排出部１４２に交換可能である。
【００７２】
また，前記排出部１４２の大きさに応じて吐出されるサンプルの滴容積が変わることができ，前記排出部１４２の直径に応じて吐出される容積の調節が可能となる。
【００７３】
図７に示すように，前記排出部１４２は，前記チャンバー１１２で前処理されたサンプルの種類及び排出量などに応じて対応する直径を有するように形成されることが好ましい。
【００７４】
このため，前記排出部１４２の直径は，球状キャップ（spherical cap）の大きさで求められることができる。例えば，前記排出部１４２の半径をａ，排出されるサンプルの滴ｄの半径をｒ，球状キャップの高さをｈとしたとき，前記サンプル滴ｄの容積ＶはＶ＝４／３πｒ3であり，ｒ＝（ａ2＋ｈ2）／２ｈという式から前記排出部１４２の直径を求めることができる。
【００７５】
また，前記サンプル滴ｄの表面張力で求めることもできる。例えば，Ｗ＝２πｒγ（ここで，Ｗ＝反応した検体滴の重量，ｒ＝吐出路の半径，γ＝表面張力）の式から前記排出部１４２の直径を求めることもできる。
【００７６】
一方，前記貫通部１４６が貫通膜１１６を突き抜くとき，チャンバー１１２内の圧力が急激に増加して，チャンバー１１２に収容されたサンプルが破裂することがある。前記ボディ１１０の外周側に意図せぬ外力が加わるにつれてチャンバー１１２内の圧力が上昇する場合が発生するおそれがある。
【００７７】
このような状況に備えて，前記キャップ１２０の中空部１２２の内壁には，前記チャンバー１１２内の圧力を調節するベンティングライン１２５が形成できる。前記ベンティングライン１２５は，前記中空部１２２の内壁に垂直方向に沿って一定の長さに形成され，チャンバー１１２内の上昇圧力を外部へ排出することにより，チャンバー１１２内の圧力を調節する役割を果たすことができる。
【００７８】
本実施形態において，前記ベンティングライン１２５は，前記中空部１２２の内壁の一側と他側に二つが形成されることにより，一つのベンティングライン１２５が詰まった場合でも，チャンバー１１２内へ圧力を調節する役割を果たし続けることができる。
【００７９】
図８は本発明の一実施形態に係るサンプル前処理システムの斜視図，図９は本発明の一実施形態に係るサンプル前処理システムのホルダーステージが引き出された状態でサンプル前処理モジュールを装着した状態を示す斜視図，図１０は本発明の一実施形態に係るサンプル前処理システムのモジュールホルダーを示す斜視図，図１１は本発明の一実施形態に係るサンプル前処理システムのホルダーステージが引き出された状態を示す斜視図，図１２は本発明の一実施形態に係るサンプル前処理システムのホルダーステージが収納された状態を示す斜視図である。
【００８０】
図１乃至図１２を参照すると，本発明の一実施形態に係るサンプル前処理システム１０００は，前述したサンプル前処理モジュール１００が装着されるモジュールホルダー５２０が備えられるホルダー出し入れ部５００と，前記サンプル前処理モジュール１００のチャンバー１１２に収容されたサンプルが排出されてロード（loading）されるカートリッジ（図示せず）が収納されるカートリッジ収納部４００と，前記サンプル前処理モジュール１００内に備えられた永久磁石１３２を回転させるように磁力を生成する磁力生成部３００と，前記サンプル前処理モジュール１００の貫通膜１１６を貫通させ，キャップ１２０の移動部１２４を加圧して前記サンプルを排出させる貫通及び排出実行部２００とを含んでなることができる。
【００８１】
前記ホルダー出し入れ部５００は，前処理対象であるサンプルを収容したサンプル前処理モジュール１００をサンプル前処理システム１０００内にロードする役割を果たす。図８ではサンプル前処理システム１０００の内部構成がそのまま現れるように示したが，外側を覆うカバー（図示せず）が備えられてもよい。
【００８２】
前記ホルダー出し入れ部５００の詳細な構成を参照すると，前述したように，サンプル前処理モジュール１００が装着されるモジュールホルダー５２０が備えられる。前記モジュールホルダー５２０はホルダーステージ５３０上に設置されるが，前記ホルダーステージ５３０は移動可能に備えられることにより，前記モジュールホルダー５２０をロード又はアンロード位置へ移動させることができる。
【００８３】
前記ホルダーステージ５３０をモジュールホルダー５２０と一緒に移動させることができる駆動力を提供するように，前記ホルダーステージ５３０の一側には第４モーター５１０が備えられ得る。前記第４モーター５１０は，モーターの回転軸に連結された出し入れ部ピニオンギア５１２を回転運動させ，前記出し入れ部ピニオンギア５１２は，前記ホルダーステージ５３０の下部に備えられたラックギア（図示せず）に噛み合って回転運動を水平運動に変換させることにより，ホルダーステージ５３０を水平方向に移動させる。
【００８４】
ここで，前記ホルダーステージ５３０の下部には，ガイドレール５３２が備えられることにより，前記ホルダーステージ５３０の水平移動をガイドすることができる。
【００８５】
最初に前記サンプル前処理モジュール１００を装着させる場合には，前記第４モーター５１０が一方向に駆動してホルダーステージ５３０がガイドレール５３２上でスライドすることにより，外側に引き出される。このとき，サンプル前処理システム１０００の全体カバー（図示せず）上に前記ホルダーステージ５３０が出入りすることが可能なドア（図示せず）が備えられ得る。
【００８６】
外側に引き出されたホルダーステージ５３０のモジュールホルダー５２０上にサンプル前処理モジュール１００を装着させた後は，さらに第４モーター５１０が反対方向に駆動し，それによりホルダーステージ５３０がガイドレール５３２上でスライドして内側に収納される。
このような動作は，ユーザーが外側に備えられたスイッチ（図示せず）を押して行われるように実現することができる。
【００８７】
前記ホルダーステージ５３０上に備えられたモジュールホルダー５２０は，前記サンプル前処理モジュール１００が装着できるように内側に略円筒状の空間を形成する。そして，前記モジュールホルダー５２０の外側には，前記サンプル前処理モジュール１００を加熱するモジュールヒーター５２４が備えられ得る。
【００８８】
具体的に，前記モジュールヒーター５２４は，図１０に示すように，ホルダーボディ５２２の外側を囲む熱線からなり，電流が流れるにつれて発熱することにより，ホルダーボディ５２２の内側に装着されたサンプル前処理モジュール１００を加熱する。
【００８９】
前述したように，本実施形態に係る前記サンプル前処理モジュール１００のボディ１１０は，薄い厚さを有し，熱伝達力が高いため，熱源である前記モジュールヒーター５２４から発散する熱をよく吸収して短時間内に所望の温度でサンプルを加熱することができる。このとき，前記モジュールヒーター５２４とサンプル前処理モジュール１００との間に介在するホルダーボディ５２２も，熱伝導率の良い金属性材質からなることが好ましい。図１０に示すように，前記モジュールヒーター５２４の外側にはヒーターカバー５２６を設置して仕上げる。
【００９０】
前記サンプル前処理モジュール１００の温度及び維持時間は，前処理対象であるサンプルとバッファーの種類が変わり得る。例えば，ビタミンＤ（Vitamin D）の場合，４９℃で１０分間維持し，ＦｒｅｅＴ４及びテストステロン（Testosterone）の場合，３７℃で５分間維持する。
【００９１】
一方，前記貫通及び排出実行部２００は，前記サンプル前処理モジュール１００のキャップ縁部１２９（図１８及び図１９を参照）を加圧して前記サンプル前処理モジュール１００内部の貫通膜１１６を突き抜く縁部加圧部２２０と，前記移動部１２４を加圧して前記サンプルを排出させる移動部加圧部２３０とを含んでなることができる。
【００９２】
名称から推測することができるように，前記貫通及び排出実行部２００は，前述したサンプル前処理モジュール１００の貫通膜１１６を貫通する役割と，サンプルが排出できるように加圧する役割とを一緒に果たすことができる。
【００９３】
前述したように，吐出されるサンプルの量は，サンプル前処理モジュール１００の移動部１２４の移動距離及び速度によって左右されるが，移動部１２４を前記移動部加圧部２３０を介して一定の速度及び距離で加圧することにより，吐出される量を一定に定量的に維持することができる。
【００９４】
前記モジュールホルダー５２０の一側には，前記サンプル前処理モジュール１００内に備えられた永久磁石１３２を回転させるように磁力を生成する磁力生成部３００が備えられ得る。
【００９５】
前記磁力生成部３００は，前記モジュールホルダー５２０の一側に回転可能に設置されるボルテックス（vortexing）磁石３２０と，前記ボルテックス磁石３２０を回転させる第２モーター３１０とを備える。
【００９６】
前記カートリッジ収納部４００は，前処理済みのサンプルを投入するカートリッジ（図示せず）をロード又はアンロードする役割を果たし，ロード又はアンロードすることが可能な駆動力を提供する第３モーター４１０を備える。
【００９７】
図１３は本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールのドッティング部材に金ナノ粒子をドッティングし，乾燥させる過程を示す構成図，図１４は本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールのチャンバー内にバッファーをドッティングし，乾燥させる過程を示す構成図，図１５は本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールの各パーツを組み立てた状態を示す構成図，図１６は本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールのチャンバーにサンプルを注入した状態を示す構成図，図１７は本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールの永久磁石に磁力を加えてサンプルをミックスする過程を示す構成図，図１８は本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールのキャップ縁部を押して貫通膜を貫通する過程を示す構成図，図１９は本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュールキャップの移動部を押してサンプルを排出する過程を示す構成図である。
【００９８】
以下，図８乃至図１９を参照して，本発明の一実施形態に係るサンプル前処理モジュール１００を用いたサンプル前処理過程について考察する。
【００９９】
まず，図１３に示すように，サンプル前処理モジュール１００に挿入するドッティング部材１３０の第２延長部１３８に追加のサンプルをドッティングする。本実施形態では，前記第２延長部１３８に金ナノ粒子Ｇをドッティングし，乾燥させる。
【０１００】
次に，図１４に示すように，前記チャンバー１１２内の貫通膜１１６上にリリースバッファー（release buffer,B）をドッティングし，乾燥させる。このとき，ビタミンＤモード（vitamin D mode）ではビタミンＤ（vitamin D）がバッファーとして使用できる。
【０１０１】
その後，図１５に示すように，サンプル前処理モジュール１００の各パーツを組み立てる。すなわち，前記チャンバー１１２内に永久磁石１３２とドッティング部材１３０を配置し，前記ボディ１１０に排出チップ１４０を結合する。このとき，前記排出チップ１４０は，貫通部１４６が貫通膜１１６を貫通しないように一部のみ挿入された状態である。前記キャップ１２０の中空部１２２内に移動部１２４を挿し込む。
【０１０２】
図１６に示すように，前記チャンバー１１２内にサンプルを注入してからキャップ１２０を閉じた後，サンプル前処理システム１０００のモジュールホルダー５２０にサンプル前処理モジュール１００を装着させてロードする。
【０１０３】
このようにサンプル前処理モジュール１００をサンプル前処理システム１０００にロードした後，図１７に示すようにボルテックス磁石３２０を回転させると，前記永久磁石１３２に磁力が作用して回転し，それによりサンプルの混合が行われ得る。
【０１０４】
そして，モジュールヒーター５２４を稼動してサンプルを加熱するが，適用される温度を具体的に，例えば，ビタミンＤモード（vitamin D mode）では４９℃で約１０分間加熱し，ＦｒｅｅＴ４，テストステロン（testosterone）では３７℃で約５分間加熱する。
【０１０５】
このように前処理が完了すると，図１８に示すように，前記縁部加圧部２２０がキャップ縁部１２９を下部に押して貫通膜１１６を貫通させる。前記貫通膜１１６を突き抜いた後は，図１９に示すように，前記移動部加圧部２３０が下方に移動しながら，前記キャップ１２０の中空部１２２に位置した移動部１２４を押す。
【０１０６】
前記移動部１２４が下方に移動しながら加圧すると，チャンバー１１２内のサンプルが前記排出部１４２を介して定量吐出される。このとき，前記移動部１２４は，前記移動部加圧部２３０によって一定の移動距離及び速度で加圧されるので，吐出される量を一定に定量的に維持することができる。
【０１０７】
このように排出されたサンプルは，下部に位置した流体分析用カートリッジ（図示せず）にドロップして診断及び分析に活用される。
【０１０８】
表１及び表２は，本発明のサンプル前処理モジュール１００を用いて実際前処理及び定量吐出実験を行った結果を示すもので，プラズマ（Plasma）と金粒子（Gold particle）とを混合し，３７℃で５分間維持する条件を適用した。
【０１０９】
試験は，表１と表２の両方とも，次のような過程を経て行われた。
（１）ドッティング部材（dotting substrate）に５μＬの金粒子をドッティングし，乾燥させる。
（２）（１）のドッティング部材（dotting substrate）をモジュールに挿入する。
（３）ピペット（Reference2，エッペンドルフ（eppendorf））を用いて７０μＬの血漿を取り，（２）のモジュールに注入する。
（４）（３）のモジュールを前処理システム機器に挿入する。
（５）（４）のモジュールを前処理システム機器で５分間３７℃で加熱する。
（６）（５）が行われている間，磁気攪拌方式で金粒子（gold particle）と血漿とを３０秒間混合する。
（７）加熱が終わった（６）の溶液を３滴定量吐出させる。
（８）３滴吐出を確認した後，電子はかり（ME204,METTLER TOLEDO）で容量を測定する。
【０１１０】
【表１】
0006606615.tif 000002
【０１１１】
【表２】
0006606615.tif 000003
【０１１２】
表１及び表２に示すように，吐出量がマイクロ単位であるにも拘わらず，ほぼ一定のレベルを維持し，その標準偏差が１未満であることを確認することができる。
【０１１３】
今まで説明した本発明の実施形態に係るサンプル前処理モジュールは，作業者が直接手作業で行う場合に発生するおそれのあるエラーを最小限に抑え，サンプルの前処理及びテスト結果におけるその正確性及び均一性を確保することができ，サンプルの混合と排出を簡便に行うことにより，作業の利便性を高め，ユーザーに親しい実験環境を提供することができる。
【０１１４】
また，チャンバー内の急激な圧力変化にもサンプルの破裂を防止することができるようにチャンバー内の圧力を均一に維持及び調節することができ，チャンバー内に収容されたサンプルへの熱伝達力を高めることにより，短時間内に所望の温度で加熱してサンプルの混合及び反応効率を高めることができる。
【０１１５】
また，磁力を利用してサンプルのミックス効果を増加させ，機械的な駆動を最小化することができ，サンプルの前処理の後にこれを定量吐出させることができる。
【０１１６】
以上，本発明の一実施形態を参照して説明したが，当該技術分野における当業者は，後述する特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で，本発明を多様に修正及び変更実施することができるだろう。よって，変形された実施が基本的に本発明の特許請求の範囲の構成要素を含むならば，いずれも本発明の技術的範疇に含まれると見なすべきである。
【図１】
0006606615.tif 000004
【図２】
0006606615.tif 000005
【図３】
0006606615.tif 000006
【図４】
0006606615.tif 000007
【図５】
0006606615.tif 000008
【図６】
0006606615.tif 000009
【図７】
0006606615.tif 000010
【図８】
0006606615.tif 000011
【図９】
0006606615.tif 000012
【図１０】
0006606615.tif 000013
【図１１】
0006606615.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
0006606615.tif 000016
【図１４】
0006606615.tif 000017
【図１５】
0006606615.tif 000018
【図１６】
0006606615.tif 000019
【図１７】
0006606615.tif 000020
【図１８】
0006606615.tif 000021
【図１９】
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