KR20170086521A - 검체의 파쇄 장치 및 그 방법 - Google Patents

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아키토 요네다
도모히사 가와바타
요이치 엔도
다이스케 히베
미키오 츠유키
다츠유키 데나와
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와꼬 쥰야꾸 고교 가부시키가이샤
후지필름 테크노 프로덕츠 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 검체, 다수의 소경 비즈 및 1 개의 대경 비즈 검체를 저류한 용기를 원운동시켜 검체를 파쇄하는 장치 및 그 방법에 있어서, 단시간 또한 효율적으로 검체를 파쇄한다.
(해결 수단) 검체를 포함하는 용액 (S), 다수의 소경 비즈 (SB) 및 1 개의 대경 비즈 (BB) 를 용기 (2) 에 저류시킨다. 구동부 (40) 가 저류시킨 용기 (2) 의 하부를 원운동시킨다. 제어부 (70) 가, 용기 (2) 의 하부가 2 개 이상의 서로 상이한 회전수 사이에서 연속적으로 변화되는 원운동을 하도록, 구동부 (40) 를 제어한다.

Description

검체의 파쇄 장치 및 그 방법 {SPECIMEN FRAGMENTATION DEVICE AND METHOD FOR SAME}
본 발명은, 검체의 파쇄 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 균체 또는 바이러스 등의 검체를 포함하는 용액 및 비즈를 용기에 저류시키고, 저류시킨 용기를 원운동시킴으로써, 검체에 비즈에 의한 물리적 충격을 주어 파쇄하는 파쇄 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근, 생명 과학의 발전에 수반하여 유전자 진단이 주목을 끌고 있다. 유전자 진단에 있어서는, 균체 또는 바이러스 등의 검체를 파쇄하고, 그 내부로부터 DNA (Deoxyribonucleic Acid) 나 RNA (Ribonucleic Acid) 등의 핵산을 추출한다. 그리고, 추출된 핵산은, 정제된 후에 PCR (Polymerase Chain Reaction) 법 등으로 증폭되고, 전기 영동법 등으로 분석된다.
이와 같이, 유전자 진단에 있어서는, 전처리로서 핵산을 파괴하지 않을 정도로 검체를 파쇄할 필요가 있다. 그리고, 이 검체의 파쇄 처리에 관해서는, 다양한 수법이 알려져 있다. 검체를 포함하는 용액과 단백질 분해 효소를 용기에 저류하고, 저류한 용기의 하부를 편심 회전시킴으로써, 용액 및 단백질 분해 효소를 교반하여 파쇄하는 기술이 알려져 있다 (특허문헌 1).
또, 용기의 중심축과 회전축이 평행한 상태에서 용기를 편심 회전시키는 기술도 알려져 있다 (특허문헌 2). 그 외에도, 검체에 계면 활성제를 혼합하여 검체를 파쇄하는 방법도 있다.
그러나, 상기와 같은 화학적 처리에 의한 파쇄에서는, 세포의 경질의 세포벽을 충분히 파쇄할 수 없을 우려가 있다. 그래서, 검체를 포함하는 용액, 다수의 소경 (小徑) 비즈 및 1 개의 대경 (大徑) 비즈를 용기에 저류시켜 교반함으로써, 비즈에 의한 물리적 충격을 검체에 부여하여 파쇄하는 기술이 제안되어 있다 (특허문헌 3).
일본 공개특허공보 2002-255호 일본특허공보 제5542379호 일본 공개특허공보 2006-141292호
그러나, 유전자 진단에 있어서는, 동물 (주로 사람) 이나 식물로부터 채취한 다수의 검체를 단시간에 파쇄하고, 진단 효율을 높이는 것도 요구되고 있다. 특허문헌 3 에 제안되는 기술은, 검체를 파쇄하기 위해서 다수의 소경 비즈와 1 개의 대경 비즈를 사용하는 것을 개시하고 있는 것에 불과하며, 이들 비즈를 사용하여 어떻게 진단 효율을 향상시키는지까지는 조금도 제언하는 것은 아니다.
본 발명은, 상기 사정을 감안하여, 검체, 다수의 소경 비즈 및 1 개의 대경 비즈 검체를 저류한 용기를 원운동시켜 검체를 파쇄하는 장치 및 방법으로서, 단시간 또한 효율적으로 검체를 파쇄할 수 있는 검체 파쇄 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 검체의 파쇄 장치는, 검체를 포함하는 용액, 다수의 소경 비즈 및 1 개의 대경 비즈를 저류시킨 용기의 하부에 원운동을 시키는 구동부와, 이 구동부를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부가, 용기의 하부에 2 개 이상의 서로 상이한 회전수 사이에서 연속적으로 변화되는 원운동을 시키도록, 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 검체의 파쇄 방법은, 검체를 포함하는 용액, 다수의 소경 비즈 및 1 개의 대경 비즈를 용기에 저류시키고, 이 용기의 하부에 2 개 이상의 서로 상이한 회전수 사이에서 연속적으로 변화되는 원운동을 시켜, 비즈에 의해 검체를 파쇄하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 「다수의 소경 비즈」란, 0.1 ∼ 1 ㎜ 정도의 입자경을 갖는 비즈가 10 ∼ 50000 개, 바람직하게는 1000 ∼ 10000 개, 보다 바람직하게는 5000 ∼ 10000 개 정도 존재하는 것을 의미한다. 상기 「대경 비즈」란, 소경 비즈의 입자경보다 10 ∼ 100 배 정도 큰 입자경을 갖는 비즈를 의미하고, 그 입경은 1 ∼ 10 ㎜, 바람직하게는 3 ∼ 8 ㎜ 이다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 장치 및 그 방법에 있어서, 2 개 이상의 서로 상이한 회전수 중, 최저 회전수가 1000 ∼ 4000 rpm 의 범위, 최고 회전수가 5000 ∼ 9000 rpm 의 범위인 것이 바람직하다. 상기 「rpm」이란, 1 분간당의 회전수 (revolution per minute) 를 의미한다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 장치에 있어서, 용기는, 상방의 내주면에, 소경 비즈를 내주면으로부터 튀어 올리는 리브를 구비하는 것이 바람직하다. 또, 용기는, 그 하방의 내주면이 원운동 중에 대경 비즈를 하방의 내주면 상에서 전동시키도록, 평탄한 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 방법은, 대경 비즈를 용기 하방의 내주면 상에서 전동시키고, 소경 비즈를, 원운동의 회전수의 변화에 따라, 용기 내에서 상하 방향으로 이동시키는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 장치에 있어서, 구동부는, 용기의 상부를, 용기가 용기의 중심축 둘레로 회전 불능인 상태에서, 지지하는 지지 부재와, 소정의 회전축 둘레로 회전하는 회전 부재와, 중심축이 회전축에 대해 교차한 상태에서, 용기의 하부를 회전 부재에 직접 또는 간접적으로 연결하는 연결 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 또, 본 발명의 검체 파쇄 방법에 있어서, 용기의 중심축이 원운동의 회전축과 교차한 상태에서 원운동을 시키는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 장치 및 그 방법에 있어서, 중심축과 회전축이 교차하는 각도는 2 ∼ 5 도의 범위인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 장치에 있어서, 지지 부재는, 용기의 상부를 삽입 통과시키는 구멍을 갖는 가요성 부재로 이루어지는 것이어도 된다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 장치에 있어서, 가요성 부재가, 구멍의 주위에 용기의 재질보다 경질인 환상부를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 장치에 있어서, 연결 수단은, 회전 부재에, 회전축으로부터 떨어진 위치에 형성된 오목부 또는 볼록부와, 용기의 하단에 직접 또는 간접적으로 형성된, 오목부 또는 볼록부와 끼워 맞추는 볼록부 또는 오목부로 이루어지는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 장치에 있어서, 지지 부재가, 가요성 부재의 구멍과 연통하는 개구를 갖는 바닥이 있는 통형상의 용기 수용부를 추가로 구비하고, 용기 수용부의 바닥부에 볼록부와, 용기 수용기의 내주면 상에, 용기의 외주면 상에 형성된 리브와 걸어 맞춰 용기의 중심축 둘레의 회전을 방지하는 돌기가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 장치 및 방법에 있어서, 복수의 용기를 동시에 원운동시켜도 된다. 또, 본 발명의 검체 파쇄 장치 및 방법에 있어서는, 복수의 용기 중, 일부의 용기를 원운동시키고 있는 동안, 나머지 용기를 일부의 용기와는 상이한 회전수로 원운동시켜도 된다.
본 발명의 검체 파쇄 장치 및 그 방법은, 검체를 포함하는 용액, 다수의 소경 비즈 및 1 개의 대경 비즈를 용기에 저류시키고, 이 용기의 하부에 2 개 이상의 서로 상이한 회전수 사이에서 연속적으로 변화되는 원운동을 시킴으로써, 단시간에 효율적으로 검체를 파쇄할 수 있다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 장치는, 용기의 상방의 내주면에, 소경 비즈를 내주면으로부터 튀어 올리는 리브를 구비함으로써, 용기의 상방에 위치하는 소경 비즈를 내주면으로부터 튀어 올리고, 용액 내에 분산시키기 때문에, 보다 단시간에 효율적으로 검체를 파쇄할 수 있다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 장치는, 용기의 하방의 내주면을, 대경 비즈가 전동하도록, 평탄하게 형성함으로써, 전동하는 대경 비즈가 용액을 교반하여 검체를 보다 단시간에 효율적으로 파쇄할 수 있다.
또, 본 발명의 검체 파쇄 방법은, 대경 비즈를 용기 하방의 내주면에서 전동시키고, 소경 비즈를, 회전수의 변화에 따라, 용기 내에서 상하 방향으로 이동시킴으로써, 소경 비즈가 용액 내에 분산되고, 또한 전동하는 대경 비즈가 용액을 교반하기 때문에, 검체를 보다 단시간에 효율적으로 파쇄할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태인 검체 파쇄 장치의 전체 구성을 나타내는 사시도
도 2 는 본 발명의 실시형태인 검체 파쇄 장치에 장착되는 용기의 사시도
도 3 은 본 발명의 실시형태인 검체 파쇄 장치에 장착되는 용기의 단면 (斷面) 도
도 4 는 본 발명의 실시형태인 검체 파쇄 장치의 구동부의 사시도
도 5 는 본 발명의 검체 파쇄 장치의 수용 유닛의 전체도 및 분해도
도 6 은 본 발명의 검체 파쇄 장치의 가요성 부재의 내측의 구조도
도 7 은 본 발명의 검체 파쇄 장치의 제어계의 블록도
도 8 은 본 발명의 검체 파쇄 장치에 의한 용기의 회전수의 변화를 나타내는 도면
도 9 는 본 발명의 검체 파쇄 장치에 의한 파쇄 방법의 플로 차트
도 10 은 본 발명의 검체 파쇄 장치에 있어서의 대경 비즈의 작용을 나타내는 도면
도 11 은 본 발명의 검체 파쇄 장치에 의한 교반의 양태도
도 12 는 본 발명의 검체 파쇄 장치에 의한 검체의 파쇄 결과를 나타내는 데이터도 (그 1)
도 13 은 본 발명의 검체 파쇄 장치에 의한 검체의 파쇄 결과를 나타내는 데이터도 (그 2)
도 14 는 본 발명의 검체 파쇄 장치에 의한 검체의 파쇄 결과를 나타내는 데이터도 (그 3)
도 15 는 본 발명의 검체 파쇄 장치에 의한 검체의 파쇄 결과를 나타내는 데이터도 (그 4)
본 발명의 일 실시형태에 대해 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 도 1 은 본 발명의 일 실시형태인 검체 파쇄 장치 (1) 의 전체 구성을 나타낸다. 도 2 는 검체 파쇄 장치 (1) 에 카트리지로서 장착되는 용기 (2) 의 사시도를 나타낸다. 도 3 은 용기 (2) 의 단면도를 나타낸다.
처음으로 용기 (2) 에 대해 설명한다. 용기 (2) 에는, 검체 (K) 를 포함하는 용액 (S), 다수의 소경 비즈 (SB) 및 1 개의 대경 비즈 (BB) 를 저류시킨다. 용기 (2) 에는, 복수 개의 대경 비즈 (BB) 를 저류시켜도 된다. 또한, 용기 (2) 에는, 대경 비즈 (BB) 및 소경 비즈 (SB) 의 어느 비즈와도 입경이 상이한 비즈를 저류시켜도 된다.
용기 (2) 는, 통형상 본체 (21) 와 덮개 본체 (31) 로 구성된다. 통형상 본체 (21) 는, 대략 반구상의 바닥부 (211) 와, 바닥부 (211) 로부터 연속하는 원주상의 하방부 (212) 와, 하방부 (212) 로부터 연속하여 상단에 원형의 개구를 갖는 대략 역원뿔대 형상의 상방부 (213) 로 이루어진다. 또한, 상방부 (213) 는, 원주상이어도 된다.
통형상 본체 (21) 에 대해 설명한다. 통형상 본체 (21) 에 있어서, 통형상 본체 (21) 의 중심축 (AC) 방향의 높이에 대해, 바닥부 (211) 가 15 퍼센트 정도의 높이, 하방부 (212) 가 25 퍼센트 정도의 높이, 상방부 (213) 가 60 퍼센트 정도의 높이를 각각 차지하고 있다. 또한, 통형상 본체 (21) 에 있어서, 각 부가 차지하는 비율은 특별히 한정되는 것은 아니다.
그리고, 통형상 본체 (21) 는 대략 균일한 주벽 (周壁) (214) 을 갖고 있다. 주벽 (214) 의 내주면 (215) 은, 바닥부 (211) 의 근방이 대략 균일한 곡률 반경을 갖는 오목반구면 형상, 하방부 (212) 의 근방이 중심축 (AC) 과 직교하는 단면이 대략 균일한 직경을 갖는 원이 되는 면상 (面狀), 상방부 (213) 의 근방이, 중심축 (AC) 과 직교하는 단면이 상방을 향할수록 확대되는 직경을 갖는 원이 되는 면상으로 형성되어 있다.
바닥부 (211) 의 근방에 있어서, 내주면 (215) 에는 상방으로 돌출하는 하 (下) 리브 (216) 가 복수 형성되어 있다. 하 리브 (216) 는 용액 (S) 을 교반하는 것이다. 하 리브 (216) 는 중심축 (AC) 에 대해 동등한 각도 간격을 두고 형성되어 있는 것이 바람직하고, 하 리브 (216) 의 중심축 (AC) 과 직교하는 단면은 사각형상이다. 본 실시형태에 있어서, 3 ㎜ 정도의 높이를 갖는 3 개의 하 리브 (216) 가, 서로 120 도의 각도 간격을 두고 형성되어 있다. 또한, 하 리브 (216) 의 높이 치수 및 각도 간격은, 검체 (K) 의 종류나 저류량에 따라 적절히 조정 가능하고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 용액 (S) 을 교반하는 것, 나아가 용기 (2) 의 원운동시에 용기 (2) 내를 전동 중인 소경 비즈 (SB) 또는 대경 비즈 (BB) 가 충돌하고, 그 궤도를 불규칙하게 하는 것이 바람직하다.
하방부 (212) 의 근방에 있어서, 내주면 (215) 은 홈이나 돌기 등을 갖지 않는 면상으로 형성되어 있다. 또, 상방부 (213) 의 근방에 있어서, 내주면 (215) 에는, 중심축 (AC) 방향으로 돌출하는 상 (上) 리브 (217) 가 복수 형성되어 있다. 상 리브 (217) 도 용액 (S) 을 교반하는 것이다. 상 리브 (217) 는, 중심축 (AC) 에 대해 동등한 각도 간격을 두고 형성되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 3 개의 상 리브 (217) 가 서로 120 도의 각도 간격을 두고 형성되어 있다. 또, 상 리브 (217) 는, 하방부 (212) 와의 경계 근방으로부터 상방으로 연장되어 있다. 또, 상 리브 (217) 의 중심축 (AC) 과 직교하는 단면은 사각형상이다. 또, 하방부 (212) 와의 경계 근방에 있어서, 상 리브 (217) 의 정상면은 내주면 (215) 과 대략 면일 (面一) 이다. 그리고, 상 리브 (217) 는, 상방으로 연장될수록, 그 정상면이 연속적으로 높아지고 있다. 또한, 상 리브의 수, 높이 치수, 각도 간격 및 단면 형상도, 용액의 종류나 점도나 저류량 등에 따라 적절히 변경 가능하고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 용액 (S) 을 교반하는 것, 나아가 용기 (2) 의 원운동시에 용기 (2) 내를 전동 중인 소경 비즈 (SB) 가 충돌하고, 그 궤도를 불규칙하게 하는 것이 바람직하다.
상방부 (213) 에 있어서, 외주면 (220) 에는, 덮개 본체와 나호하는 나사산 (221) 이 형성되고, 나사산 (221) 의 하방에는, 환상의 플랜지 (222) 가 형성되어 있다. 덮개 본체 (31) 는, 덮개 본체 (31) 의 하단이 플랜지 (222) 와 근접하는 위치까지 통형상 본체 (21) 와 나호한다.
플랜지 (222) 보다 하방에 있어서, 외주면 (220) 에는 외측으로 돌출하는 외 (外) 리브 (223) 가 복수 형성되어 있다. 외 리브 (223) 는 용기 (2) 를 검체 파쇄 장치 (1) 에 걸어 맞추기 위해 이용된다. 외 리브 (223) 는, 플랜지 (222) 의 근방으로부터 바닥부 (211) 의 하단까지 하방으로 연장되어 있다. 또, 외 리브 (223) 는 중심축 (AC) 에 대해 서로 동등한 각도 간격을 두고 형성되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 6 개의 외 리브 (223) 가 서로 60 도의 각도 간격을 두고 형성되어 있다. 외 리브 (223) 의 중심축 (AC) 과 직교하는 단면은 사각형상이다. 또, 외 리브 (223) 의 하단은, 용기 (2) 를 평탄면에 재치 (載置) 했을 때, 용기 (2) 가 기립 자세를 유지하도록, 평탄한 면상으로 되어 있다. 이로써, 사용자에 의한 작업성이 향상된다.
외 리브 (223) 의 상단에 있어서, 외 리브 (223) 의 정상면은 외주면 (220) 과 대략 면일이다. 그리고, 외 리브 (223) 는, 하방으로 연장될수록, 그 정상면이 연속적으로 높아지고 있다. 이로써, 중심축 (AC) 과 외 리브 (223) 의 정상면의 거리는 대략 일정하게 되어 있다. 또한, 외 리브 (223) 의 수, 높이 치수, 각도 간격 및 단면 형상은, 검체 파쇄 장치 (1) 의 걸어 맞춤 구조에 따라 적절히 변경 가능하고, 특별히 한정되는 것은 아니다.
덮개 본체 (31) 는, 대략 원통상의 하 덮개부 (311) 와 대략 직방체상의 상 덮개부 (312) 로 이루어진다. 하 덮개부 (311) 에는, 하단으로부터 대략 원형의 오목부 (313) 가 형성되어 있다. 그리고, 오목부 (313) 의 측주면에는, 통형상 본체 (21) 의 나사산 (221) 과 나호하는 나사홈 (314) 이 형성되어 있다. 또, 오목부 (313) 에는 상 덮개부 (312) 와 연통하는 원형의 개구 (315) 가 형성되어 있다.
상 덮개부 (312) 에는, 상단으로부터 대략 정방형의 오목부 (316) 가 형성되어 있다. 그리고, 오목부 (316) 에는, 개구 (315) 와 연통하는 원형의 개구 (317) 가 형성되어 있다. 개구 (317) 는 금속막 (318) 으로 봉지되어 있다. 금속막 (318) 은, 파쇄 처리 후에 추출침 등으로 천공할 수 있는 정도의 두께를 가지고 있다. 또한, 금속막의 재질은, 알루미늄이나 스테인리스 등이지만, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또, 상기 금속막은 수지막이어도 된다. 그 수지막의 재질은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등이지만, 특별히 한정되는 것은 아니다.
이로써, 파쇄 처리 용액 (S) 을 회수하기 위해서, 통형상 본체 (21) 와 덮개 본체 (31) 의 나호를 해제할 필요가 없어지고, 작업성이 향상된다. 또한, 나호 해제에 의한 콘타미네이션의 발생을 저감시킬 수도 있다.
검체 파쇄 장치 (1) 에 대해 설명한다. 검체 파쇄 장치 (1) 에는, 카트리지로서 용기 (2) 가 착된다. 그리고, 검체 파쇄 장치 (1) 는 용액 (S) 내의 검체를 파쇄하는 장치이다. 검체 파쇄 장치 (1) 는, 복수의 용기 (2) 의 상부를 각각 지지하는 지지 프레임 (11) 과, 복수의 용기 (2) 의 하부를 각각 원운동시키는 복수의 구동부 (40) 와, 복수의 구동부 (40) 를 각각 고정시키는 고정 프레임 (13) 과, 지지 프레임 (11) 과 고정 프레임 (13) 을 연결하는 연결 프레임 (14) 을 구비하고 있다.
지지 프레임 (11) 은, 도 1 중의 X 축 방향으로 배열된 4 개의 용기 (2) 를, 소정 간격을 두고 지지하고 있다. 그리고, 용기 (2) 는, 도 1 중의 Z 축 방향으로 대략 기립한 자세로 장착된다. 또한, 장착되는 용기 (2) 의 수, 배열 방향, 간격은 특별히 한정되는 것은 아니다. 고정 프레임 (13) 은, 4 개의 구동부 (40) 가 용기 (2) 의 하방에 위치하도록, 4 개의 구동부 (40) 를 각각 고정시킨다.
도 4 는 구동부 (40) 의 사시도이다. 구동부 (40) 는, 용기 (2) 를 수용하는 수용 유닛 (50) 과, 수용 유닛 (50) 과 연결하여 수용 유닛 (50) 을 편심 회전 운동시키는 편심 회전 유닛 (60) 을 구비하고 있다.
수용 유닛 (50) 은, 덮개 본체 (31) 를 노출시킨 상태에서 용기 (2) 를 수용하여 회전시키는 수용 회전 부재 (51) 와, 지지 프레임 (11) 과의 사이에서 수용 회전 부재 (51) 를 협지 (挾持) 하는 금속 링 (52) 으로 이루어진다. 수용 회전 부재 (51) 는, 그 하단에 있어서, 편심 회전 유닛 (60) 과 연결되어 있다. 또, 금속 링 (52) 에는 도시를 생략한 나사의 장착공 (孔) 이 형성되어 있다.
편심 회전 유닛 (60) 은, 수용 회전 부재 (51) 와 연결하는 회전판 (61) 과, 회전판 (61) 에 회전 운동을 전달하는 회전 샤프트 (62) 와, 회전 샤프트 (62) 의 선단부를 자유롭게 회전할 수 있도록 유지하고 또한 편심 회전 유닛 (60) 을 고정 프레임 (13) 에 고정시키는 상 브래킷 (63) 과, 회전 샤프트 (62) 를 회전시키는 모터 (64) 와, 회전 샤프트 (62) 의 기단부를 자유롭게 회전할 수 있도록 유지하고 또한 모터 (64) 를 고정시키는 하 브래킷 (65) 과, 상 브래킷 (63) 과 하 브래킷 (65) 을 연결하는 포스트 (66) 를 구비하고 있다.
편심 회전 유닛 (60) 은, 모터 (64) 의 구동 샤프트에 장착된 도시를 생략한 구동 풀리와, 회전 샤프트 (62) 의 기단부에 장착된 도시를 생략한 종동 풀리, 이들 풀리 사이에 걸어 감긴 벨트 (67) 를 구비함으로써, 모터 (64) 의 회전 운동을 회전 샤프트 (62) 에 전달하고 있다.
그리고, 회전판 (61) 에는 원형의 구멍 (611) 이 형성되어 있다. 구멍 (611) 은, 수용 회전 부재 (51) 와의 연결에 이용된다. 구멍 (611) 은, 회전축 (AR) 으로부터 소정의 거리만큼 오프셋된 위치에 개구되어 있다. 또한, 회전판 (61) 의 중심은 회전축 (AR) 의 축 상에 있다.
수용 회전 부재 (51) 에 대해 설명한다. 도 5 는 수용 회전 부재 (51) 의 전체 구성 및 분해 상태를 나타내는 도면이다. 수용 회전 부재 (51) 는, 가요성을 갖는 용기 지지부 (54) 와 연결 튜브 (55) 로 이루어진다. 그리고, 용기 지지부 (54) 는 연결 튜브 (55) 에 피복되어 있다. 용기 지지부 (54) 및 연결 튜브 (55) 는 서로 고정되어 있다. 용기 지지부 (54) 는 폴리우레탄, 연결 튜브 (55) 는 폴리프로필렌을 일체 성형한 것이다. 용기 지지부 (54) 의 재질은 가요성을 갖는 것이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또, 연결 튜브 (55) 의 재질도 특별히 한정되는 것은 아니다.
용기 지지부 (54) 는, 상단에 원형의 개구 (541), 하단에 원형의 개구 (542) 를 갖는 바닥이 없는 원통 형상이고, 상단에는 플랜지 (543) 가 형성되어 있다. 그리고, 플랜지 (543) 에는, 금속 링 (52) 의 장착공에 대응하는 4 개의 장착공 (543A) 이 형성되어 있다. 수용 유닛 (50) 과 편심 회전 유닛 (60) 은, 개구 (541) 의 중심 (541A) 이 회전축 (AR) 상에 위치하도록 연결되어 있다.
연결 튜브 (55) 는 상단에 개구 (551) 및 하단에 바닥 (554) 을 갖는 바닥이 있는 원통 형상이다. 용기 지지부 (54) 는 개구 (551) 로부터 삽입 통과된다. 바닥 (554) 에는 하방으로 돌출하는 돌기 (552) 가 형성되어 있다. 돌기 (552) 는, 회전판 (61) 의 구멍 (611) 에 끼워 삽입되고, 연결 튜브 (55) 와 회전판 (61) 을 연결하기 위해서 이용된다. 돌기 (552) 를 구멍 (611) 에 직접 끼워 삽입시켜도 되는데, 예를 들어 수지제 튜브 (553) 를 개재하여 간접적으로 끼워 삽입시켜도 된다. 또한, 바닥 (554) 에 용기 (2) 가 낙하하지 않을 정도의 구멍을 형성하고, 회전판 (61) 에 상방으로 돌출하는 돌기를 형성하여 연결해도 된다.
도 6 은 용기 지지부 (54) 의 내측 구조를 나타내는 도면이다. 용기 지지부 (54) 의 내주면 (544) 에는, 용기 지지부 (54) 의 중심축 방향을 향하여 돌출하는 걸어 맞춤 리브 (545) 가 복수 형성되어 있다. 걸어 맞춤 리브 (545) 는, 걸어 맞춤 리브 (545) 사이의 홈에 통형상 본체 (21) 의 외 리브 (223) 를 삽입 통과시킴으로써, 용기 (2) 를 용기 지지부 (54) 에 걸어 맞춘다. 이로써, 용기 (2) 가 용기 지지부 (54) 에 대해 회전하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 3 ㎜ 정도의 높이를 갖는 12 개의 걸어 맞춤 리브 (545) 가, 서로 30 도의 각도 간격을 두고 형성되어 있다. 또한, 걸어 맞춤 리브 (545) 의 수, 높이 및 각도 간격은, 외 리브 (223) 의 구조에 따라 적절히 변경 가능한 것이다.
용기 지지부 (54) 의 상단 근방에 있어서, 내주면 (544) 에는, 보강 링 (546) 이 끼워 넣어져 있다. 보강 링 (546) 은, 운전 중에 용기 (2) 와 용기 지지부 (54) 가 직접 접촉하는 것으로부터, 접촉 부분이 마모되는 것을 방지하는 것이다. 보강 링 (546) 의 재질은, 용기 지지부 (54) 보다 경질이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 알루미늄이나 스테인리스 등의 금속 재료가 바람직하다.
용기 (2) 는, 개구 (541) 로부터 외 리브 (223) 와 걸어 맞춤 리브 (545) 와 걸어 맞춰지면서 삽입되고, 바닥 (554) 에 맞닿아 수용된다. 또, 용기 (2) 는, 외 리브 (223) 와 걸어 맞춤 리브 (545) 의 걸어 맞춤에 의해, 수용 유닛 (50) 에 대한 회전이 방지된다. 또, 용기 (2) 는, 중심 (541A) 이 용기 (2) 의 대략 중심축 (AC) 상에 있는 상태에서 수용된다.
이와 같이, 용기 지지부 (54) 는, 중심 (541A) 이 대략 회전축 (AR) 상에 위치하고, 또한 돌기 (552) 가 회전축 (AR) 으로부터 오프셋된 구멍 (611) 과 연결되어 있다. 따라서, 수용된 용기 (2) 는 중심축 (AC) 과 회전축 (AR) 이 교차한 상태에서 원운동한다. 원운동 중에 있어서, 용기 (2) 의 상부의 미소한 원운동은 용기 지지부 (54) 의 가요성에 의해 흡수된다.
본 실시형태에 있어서, 중심 (541A) 으로부터 바닥 (554) 까지의 거리는, 용기 (2) 의 중심축 (AC) 방향의 길이에 대해 70 퍼센트 정도를 차지한다. 또, 용기 (2) 의 중심축 (AC) 과 회전판 (61) 의 회전축 (AR) 이 이루는 각도 (θ) 는 2 ∼ 5 도의 범위가 바람직하다.
다음으로 검체 파쇄 장치 (1) 의 제어계에 대해 설명한다. 도 7 은, 검체 파쇄 장치 (1) 의 제어계의 블록도를 나타낸다. 검체 파쇄 장치 (1) 에 있어서, 4 개의 구동부 (40) 가 1 개의 제어부 (70) 에 의해 독립적으로 제어되고 있다. 그리고, 제어부 (70) 는, 4 개의 구동부 (40) 가 용기 (2) 의 하부를 동시에 원운동시키도록, 구동부 (40) 를 제어한다.
또, 제어부 (70) 는, 용기 (2) 의 하부의 회전수가 저회전수와 고회전수 사이를 반복하도록, 구동부 (40) 를 제어한다. 구체적으로, 제어부 (70) 는, 회전판 (61) 의 회전수가 저회전수와 고회전수 사이를 연속적으로 변화하도록, 모터 (64) 를 PWM (Pulse Width Modulation) 방식으로 제어한다. 이 경우, 저회전수와 고회전수 사이에 무회전이 될 시간이 없도록 제어하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에 있어서, 모터 (64) 는 직류 모터이지만, 그 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다.
저회전수는, 1000 rpm ∼ 5000 rpm 의 범위가 바람직하고, 1000 rpm ∼ 4000 rpm 의 범위가 보다 바람직하다. 또, 고회전수는, 6000 rpm ∼ 10000 rpm 의 범위가 바람직하고, 6000 rpm ∼ 9000 rpm 의 범위가 보다 바람직하고, 7000 rpm ∼ 9000 rpm 의 범위가 더욱 바람직하고, 7000 rpm ∼ 8000 rpm 의 범위가 특히 바람직하다. 또, 고회전수와 저회전수는, 상기 범위이고 또한 회전수 차가, 1000 rpm ∼ 9000 rpm 이 바람직하고, 2000 rpm ∼ 8000 rpm 이 보다 바람직하고, 3000 rpm ∼ 7000 rpm 이 더욱 바람직하고, 4000 rpm ∼ 7000 rpm 이 특히 바람직하다.
또, 제어부 (70) 는, 저회전수 및 고회전수 이외에, 예를 들어 중회전수 등의 3 종류 이상의 회전수 사이를 반복하도록 제어하는 것이어도 된다.
도 8 은 시간축에 대한 회전수의 변화를 나타내는 도면이다. 제어부 (70) 는, 도 8 의 실선으로 나타내는 바와 같이, 회전수가, 저회전수와 고회전수 사이를 대략 일정한 주기 (T) 로 소정의 반복수만큼 변화되도록, 구동부 (40) 를 제어한다. 본 실시형태에서는, 제어부 (70) 는, 회전수의 변화를 나타내는 파형이 대략 사각형파가 되도록, 구동부 (40) 를 제어하는 것이다. 회전수의 변화를 나타내는 파형은 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 정현파나 삼각파 등이어도 되고, 저회전수에서의 파형과 고회전수에서의 파형이 상이한 것이어도 된다. 또한, 엄밀한 사각형일 필요는 없고, 구동부 (40) 의 기계적인 백래시 등의 영향에 의한 제어부 (70) 로부터의 제어 명령에 대한 지연을 포함하는, 사각형에 가까운 파형이어도 된다. 또, 도 8 에 있어서는, 일례로서 어느 주기 (T) 에 있어서도 저회전수를 3000 rpm 으로 고회전수를 8000 rpm 으로 설정하고 있는데, 저속 회전수를 1000 rpm ∼ 5000 rpm 의 범위에서, 및/또는 고속 회전수를 6000 rpm ∼ 10000 rpm 의 범위에서 상이한 값으로 설정해도 된다. 그리고, 주기마다 상이하도록 설정해도 되고, 적어도 1 개의 주기가 상이하도록 설정해도 된다.
또, 주기 (T) 나 반복수는, 검체의 종류나 용액의 저류량 등에 따라 적절히 조정되는 것이지만, 주기 (T) 가 3 ∼ 10 초의 범위에서, 반복수가 4 ∼ 30 회, 바람직하게는 10 ∼ 20 회의 범위인 것이 바람직하다. 또, 제어부 (70) 는, 4 개의 구동부 (40) 를 2 개의 그룹으로 나누고, 일방의 그룹에 속하는 구동부 (40) 가 용기의 하부를 고회전수로 원운동시키고 있는 동안, 타방의 그룹에 속하는 구동부 (40) 가 저회전수로 원운동시키도록 제어해도 된다.
본 실시형태에서는, 제어부 (70) 가, 2 개의 구동부 (40) 가 2 개의 용기 (2) 를 도 8 의 실선으로 나타내는 파형을 따라 원운동시키고 있는 동안, 다른 2 개의 구동부 (40) 가 2 개의 용기 (2) 를, 실선의 파형과는 반주기 (T/2) 만큼 위상이 상이한 파선의 파형을 따라 원운동시키도록 제어한다. 이로써, 모든 구동부 (40) 가 동일한 회전수로 회전하는 것에 의한 공진을 저감시킬 수 있다.
다음으로 검체 파쇄 장치 (1) 에 의한 검체의 파쇄 방법에 대해, 도 9 의 플로 차트를 사용하여 설명한다. 최초로, 통형상 본체 (21) 에, 용액 (S) 과, 1 개의 대경 비즈 (BB) 와, 다수의 소경 비즈 (SB) 를 저류시킨다 (ST1). 덮개 본체 (31) 와 통형상 본체 (21) 를 나호하여 용기 (2) 를 장착한다 (ST2).
사용자에 의한 지시 혹은 용기 (2) 의 장착을 확인하는 센서로부터의 신호를 접수하고 (ST3), 용기 (2) 를 저회전수로 반주기 (T/2) 만큼 편심 회전시킨다 (ST4). 다음으로, 고회전수로 반주기 (T/2) 만큼 편심 회전시킨다 (ST5). 또한, (ST4) 를 고회전수에서의 편심 회전, (ST5) 를 저회전수에서의 편심 회전으로 해도 된다.
주기 (T) 의 반복수가, 사용자로부터 접수한, 혹은 미리 설정되어 있는 소정 횟수에 도달했는지의 여부를 종료했는지를 확인하고 (ST6), 종료되어 있지 않은 경우에는 다시 (ST4) 로 돌아오고, 종료되어 있는 경우에는 검체 파쇄 장치 (1) 의 운전을 종료한다 (ST7). 용기 (2) 를 검체 파쇄 장치 (1) 로부터 분리하고 (ST8), 용액 (S) 을 추출하여 종료한다.
다음으로 검체 (K) 에 대해 설명한다. 검체 (K) 는, 균체나 바이러스를 포함할 가능성이 있는 것이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 동물 (특히 사람) 의 체액 (혈액, 혈청, 혈장, 수액 (髓液), 누액, 땀, 뇨, 고름, 콧물, 또는 객담 등), 배설물 (분변 등), 장기, 조직, 점막, 피부, 그것들을 포함한다고 생각되는 착과 검체 (스왑), 양치질액, 배양액 등을 사용할 수 있다.
상기 균체나 바이러스로는, 예를 들어 결핵균, 폐렴 구균, 디프테리아균, 수막염균, 임균, 포도상구균, 렌사구균, 장내 세균, 대장균, 헬리코박터·피롤리 등의 세균, 루베라 바이러스, 헤르페스 바이러스, 간염 바이러스, ATL 바이러스, AIDS 바이러스, 인플루엔자 바이러스, 아데노 바이러스, 엔테로 바이러스, 폴리오 바이러스, EB 바이러스, HAV, HBV, HCV, HIV, HTLV 등의 바이러스, 예를 들어 칸디다, 크립토코커스 등의 진균 등을 들 수 있다.
검체 (K) 는, 그대로의 상태로 사용해도 되는데, 본 실시형태에 있어서는, 적당한 희석액으로 희석한 용액 (S) 으로서 사용한다. 또한, 희석액은, 필요에 따라 살균성을 가져도 되고, 소화 효소나 변성제를 함유시켜도 된다.
상기 희석액으로는, 통상 이 분야에서 사용되는 물, 완충액 등을 들 수 있고, 그 완충액으로는, 트리스하이드록실아미노메탄 완충액, 인산 완충액, 붕산 완충액, Good's 완충액 등을 들 수 있고, 그 완충제의 농도는, 통상 5 mM ∼ 500 mM 이고, 바람직하게는 20 mM ∼ 200 mM 이다.
다음으로 각 비즈에 대해 설명한다. 대경 비즈 (BB) 및 소경 비즈 (SB) 는, 검체에 물리적 충격을 주는 경도를 갖는 것이면, 그 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 유리, 가닛 및/또는 지르코니아로 이루어지는 비즈가 바람직하고, 지르코니아 비즈가 보다 바람직하다.
소경 비즈 (SB) 의 형상도, 용액 (S) 내에 분산되기 쉬운 것이면, 특별히 한정되는 것은 아니고, 대경 비즈 (BB) 의 형상은, 용기 (2) 의 내주면 (215) 상을 전동하기 쉬운 것이면, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 양 비즈 모두 그 형상은 구상인 것이 바람직하다.
소경 비즈 (SB) 의 입자경은 0.1 ㎜ ∼ 1 ㎜ 정도인 것이 바람직하다. 대경 비즈 (BB) 의 입자경은, 소경 비즈 (SB) 의 직경 치수의 수십 배 정도인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 1 ∼ 10 ㎜, 바람직하게는 3 ㎜ ∼ 8 ㎜ 정도인 것이 바람직하다.
다음으로, 대경 비즈 (BB), 소경 비즈 (SB), 하 리브 (216) 및 상 리브 (217) 의 작용에 대해 설명한다. 도 10 은, 원운동 중인 대경 비즈 (BB) 의 작용을 설명하는 도면이다. 또한, 도 10 에 있어서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 소경 비즈 (SB) 의 도시를 생략하고 있다.
도 10 에 나타내는 바와 같이, 원운동 중인 대경 비즈 (BB) 에는, 도면 중 화살표로 나타내는 원심력 (F) 이 작용한다. 그리고, 원심력 (F) 의 작용에 의해, 대경 비즈 (BB) 는, 회전축 (AR) 으로부터 가장 떨어진 하방 위치로 이동한다.
도 10 에 있어서, 접촉점 (TP) 은, 대경 비즈 (BB) 와 내주면 (215) 이 접촉하는 점, 중심 (KP) 은 대경 비즈 (BB) 의 중심을 나타내고 있다. 또, 투영점 (PP) 은 중심 (KP) 을 회전축 (AR) 에 투영한 점을 나타낸다. 중심 (KP) 과 투영점 (PP) 을 연결하는 선분이 대경 비즈 (BB) 의 회전 반경 (R) 이 된다.
회전 반경 (R) 은 8 ∼ 12 ㎜ 정도인 것이 바람직하다. 또, 원심력 (F) 은, 예를 들어 회전 반경 (R) 이 8 ㎜, 지르코니아로 이루어지는 대경 비즈 (BB) 의 밀도가 5.68 g/㎤, 입자경이 5 ㎜, 저회전수가 3000 rpm, 고회전수가 8000 rpm 인 조건에 있어서, 원심 저회전수시에 0.29 N 정도, 고회전수시에는 2.09 N 정도가 된다.
접촉점 (TP) 근방의 내주면 (215) 은, 전술한 바와 같이, 리브나 홈 등을 갖지 않는 평탄면이다. 따라서, 대경 비즈 (BB) 는, 편심 회전 중, 대략 일정한 회전 반경 (R) 이 되는 궤적을 그려 내주면 (215) 상을 전동한다. 또한, 접촉점 (TP) 의 위치는, 내주면 (215) 의 형상에 따라 적절히 조정 가능하다.
용액 (S) 은, 편심 회전 중, 하 리브 (216) 에 의해 교반됨과 함께, 전동하는 대경 비즈 (BB) 에 의해서도 교반된다. 또, 상 리브 (217) 에 도달한 용액 (S) 은 상 리브 (217) 에 의해서도 교반된다.
도 11 은, 저속 회전시의 용액 (S) 의 교반 양태를 나타낸다. 도 11 에 있어서, 좌측 도면이 저속 회전시의 교반 양태, 우측 도면이 고속 회전시의 교반 양태를 나타낸다. 용액 (S) 에는, 대경 비즈 (BB), 하 리브 (216) 및 상 리브 (217) 에 의한 교반에 의해, 액면에 소용돌이가 발생한다.
저속 회전시에는, 원심력 (F) 의 작용에 의해 다수의 소경 비즈 (SB) 가, 용기 (2) 의 하방 위치에 모이고, 전동하는 대경 비즈 (BB) 와 소경 비즈 (SB) 의 충돌, 그리고 이들 비즈와 내주면 (215) 의 충돌에 의해, 검체 (K) 에는 물리적 충격이 부여된다.
그리고, 저속 회전으로부터 고속 회전으로 변화되면, 용액 (S) 의 소용돌이가 커지고, 액면도 내주면 (215) 을 따라 상방한다. 그리고, 가벼운 소경 비즈 (SB) 도 용액 (S) 과 함께 상방으로 이동하기 시작한다. 상방으로 이동하기 시작한 소경 비즈 (SB) 와 대경 비즈 (BB) 의 충돌이 발생하고, 검체 (K) 에 부여되는 물리적 충격이 증가한다. 소경 비즈 (SB) 가 더욱 상방으로 이동하면, 상 리브 (217) 에 의해 소경 비즈 (SB) 는 내주면 (215) 으로부터 튀어 오르고, 용액 (S) 내로 분산된다.
다시, 고속 회전으로부터 저속 회전으로 변화되면, 용액 (S) 내에 분산된 소경 비즈 (SB) 가 다시 하방으로 이동하기 시작한다. 하방으로 이동하기 시작한 소경 비즈 (SB) 와 대경 비즈 (BB) 의 충돌이 발생하고, 검체 (K) 에 부여되는 물리적 충격이 증가한다. 이와 같이, 저속 회전과 고속 회전을 반복하고, 소경 비즈 (SB) 를 용기 (2) 내에서 상하 이동시킴으로써, 소경 비즈 (SB) 와 대경 비즈 (BB) 의 충돌 빈도가 증가하고, 검체 (K) 에 효율적으로 물리적 충격을 부여할 수 있다.
본 발명의 파쇄 장치를 사용한 검체의 파쇄 방법은, 본 발명에 관련된 용기 (2) 내에, 검체를 포함하는 용액, 다수의 소경 비즈 (SB) 및 1 개의 대경 비즈 (BB) 를 넣고, 그 용기 (2) 를 2 개 이상의 서로 상이한 회전수 사이에서 연속적으로 변화시켜 원운동시킴으로써 이루어진다. 구체적으로는 예를 들어 100 ∼ 1000 uL 의 검체를 포함하는 용액, 0.1 ∼ 1 ㎜ 의 소경 비즈 (SB) 를 5000 ∼ 10000 개, 1 ∼ 10 ㎜ 의 대경 비즈 (BB) 1 개를 용기에 넣고, 1000 ∼ 5000 rpm 의 저회전 3 ∼ 10 초와 6000 ∼ 10000 rpm 의 고회전 3 ∼ 10 초의 조합을 1 주기로 하여 10 ∼ 20 회의 원운동을 반복함으로써 이루어진다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 검체 (K) 를 포함하는 용액 (S), 다수의 소경 비즈 (SB) 및 1 개의 대경 비즈 (BB) 를 용기 (2) 에 저류시키고, 그 용기 (2) 의 하부를, 서로 상이한 회전수 사이에서 연속적으로 변화되는 원운동을 시킴으로써, 다수의 소경 비즈 (SB) 와 대경 비즈 (BB) 의 충돌 빈도를 증가시켜 검체 (K) 를 단시간에 효율적으로 파쇄할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 상 리브 (217) 가 소경 비즈 (SB) 를 내주면 (215) 으로부터 튀어 올리고, 소경 비즈 (SB) 를 용액 (S) 으로 분산시키고, 전동하는 대경 비즈 (BB) 와의 충돌 빈도를 증가시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 용기 (2) 의 하방의 내주면 (215) 이 평탄하기 때문에, 대경 비즈 (BB) 가, 회전 반경 (R) 으로 일정한 궤적을 그려 전동할 수 있고, 소경 비즈 (SB) 와의 충돌 빈도를 증가시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 저속 회전과 고속 회전 사이에서 회전수를 변화시키므로, 소경 비즈 (SB) 를 용기 (2) 에 있어서 상하 이동시키기 때문에, 대경 비즈 (BB) 와의 충돌 빈도를 증가시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 의하면, 4 개의 구동부 (40) 가 4 개의 용기 (2) 의 하부를 동시에 원운동시키기 때문에, 1 번에 다량의 검체 (K) 를 효율적으로 파쇄할 수 있다. 또, 4 개의 구동부 (40) 중, 2 개의 구동부 (40) 가 용기 (2) 의 하부를 저속 회전시키고 있는 동안, 다른 2 개의 구동부 (40) 가 용기 (2) 의 하부를 고속 회전시키기 때문에, 검체 파쇄 장치 (1) 에 발생하는 진동을 저감시킬 수도 있다.
실시예 1
이하에 나타내는 실시예에서는, 검체 (K) 로서 「포자 (SPORE)」를 형성하는 「고초균 (Bacillus subtillis)」 등의 「바실루스 (Bacillus) 속 세균」을 사용하였다. 용액 (S) (살균액을 포함한다) 600 uL 중에는 Bacillus.spore (5 × 103 ctu) 가 첨가되어 있다. 또, 용기 (2) 에는, 대경 비즈 (BB) 로서 입경 5 ㎜ 의 지르코니아 비즈를 1 개, 소경 비즈 (SB) 로서 입경 0.2 ㎜ 의 지르코니아 비즈를 0.4 g (8000 개 정도) 을 저류시켰다.
파쇄 평가는, 검체 파쇄 장치 (1) 에서 Bacillus.spore (5 × 103 ctu) 를 파쇄하고, 정제한 후에 핵산을 회수하였다. 다음으로, 박테리아 계산반 (SLGC 사 제조) 을 사용하여 현미경하 400 배로 spore 수를 계측하였다. 계산반 1 눈금당 세포수를 5.8, 1.0, 0.4, 0.1 이 되도록 희석하여 spore 수를 산출하였다.
검량선은 증류수를 사용하여 B.subtilis spore 게놈을 단계 희석 (0 ∼ 1 × 106/reaction) 하였다. qPCR 의 반응 시약 조성은, Syber Premix ExTaqII (10 ㎕), 100 nM of Bs-spo-F4-1/R4-1 (amplicon = 235-bp), 온도 사이클은, 95 ℃ (30 sec) 의 초기 상태로부터 개시하고, 95 ℃ (6 sec), 62 ℃ (20 sec), 72 ℃ (20 sec) 를 1 사이클로 하여 45 회 반복하였다.
도 12 및 도 13 은 첨가한 spore 수에 대한 qPCR 정량값 (％) 의 값을 나타내는 데이터도이다. 도 12 는 저속 회전수를 3000 rpm 으로 설정하고, 고속 회전수의 설정을 6000 rpm 으로부터 1000 rpm 마다 10000 rpm 까지 변화시킨 경우의 데이터이다. 또, 도 13 은 고속 회전수를 8000 rpm 으로 설정하고, 저속 회전수의 설정을 1000 rpm 으로부터 1000 rpm 마다 5000 rpm 까지 변화시킨 데이터이다.
또, 도 12 에는 저속 회전의 설정을 0 rpm, 고속 회전의 설정을 3000 rpm 으로 한 비교 데이터, 도 13 에는 저속 회전의 설정을 0 rpm, 고속 회전의 설정을 8000 rpm 으로 한 비교 데이터도 나타내고 있다. 또, 도 12 및 도 13 에 있어서, 고속 회전 및 저속 회전의 회전 시간은 각각 2.5 초이고, 1 주기를 5 초로 하여 6 회 (30 초), 12 회 (60 초), 18 회 (90 초), 24 회 (120 초) 를 반복한 데이터를 나타내고 있다.
도 12 의 비교 데이터는 3000 rpm 의 저속 회전을 2.5 초, 회전 정지 2.5 초를 1 주기로 하여, 6 회 (30 초), 12 회 (60 초), 18 회 (90 초), 24 회 (120 초) 로 각각 반복시킨 것이고, 120 초의 동작 시간에 의해 qPCR 정량값 (％) 이 최대이며 13 ％ 이다.
이것에 대해, 본 발명의 실시예에서는, 30 초, 60 초, 90 초 및 120 초의 모두에 있어서, 상기 3000 rpm 의 저속 회전과 0 rpm 의 반복의 경우의 동 초수와 비교하여, 높은 qPCR 정량값 (％) 을 나타내고 있다. 또, 30 초 이상의 동작 시간에 있어서, 3000 rpm 의 저속 회전과 6000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 41 ％ 이상이 되고, 3000 rpm 의 저속 회전과 7000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 32 ％ 이상이 되고, 3000 rpm 의 저속 회전과 8000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 64 ％ 이상이 되고, 3000 rpm 의 저속 회전과 9000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 50 ％ 이상이 되고, 3000 rpm 의 저속 회전과 10000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 35 ％ 이상이 되고, 모두 3000 rpm 의 저속 회전과 0 rpm 의 반복의 최대 qPCR 정량값 (13 ％) 보다, 높은 qPCR 정량값 (％) 이 단시간에 실현되고 있다.
도 13 의 비교 데이터는 8000 rpm 의 고속 회전을 2.5 초, 회전 정지 2.5 초를 1 주기로 하여, 6 회 (30 초), 12 회 (60 초), 18 회 (90 초), 24 회 (120 초) 를 각각 반복시킨 것이고, 120 초의 동작 시간에 의해 qPCR 정량값 (％) 이 최대이며 54 ％ 이다.
이것에 대해, 본 발명의 실시예에서는, 30 초, 60 초, 90 초 및 120 초의 모두에 있어서, 상기 8000 rpm 의 고속 회전과 0 rpm 의 반복의 경우의 동 초수와 비교하여, 높은 qPCR 정량값 (％) 을 나타내고 있다. 또, 60 초 이상의 동작 시간에 있어서, 1000 rpm 의 저속 회전과 8000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 56 ％ 이상이 되고, 30 초 이상의 동작 시간에 있어서, 2000 rpm 의 저속 회전과 8000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 67 ％ 이상이 되고, 30 초 이상의 동작 시간에 있어서, 3000 rpm 의 저속 회전과 8000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 64 ％ 이상이 되고, 30 초 이상의 동작 시간에 있어서, 4000 rpm 의 저속 회전과 8000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 62 ％ 이상이 되고, 모두 8000 rpm 의 고속 회전과 0 rpm 의 반복의 경우의 최대 qPCR 정량값 (54 ％) 보다, 높은 qPCR 정량값 (％) 이 단시간에 실현되고 있다.
또, 5000 rpm 의 저속 회전과 8000 rpm 의 고속 회전의 반복에서도, 90 초 이상의 동작 시간에 있어서, qPCR 정량값 (％) 이 62 ％ 이상이 되고, 8000 rpm 의 고속 회전과 0 rpm 의 반복의 경우의 최대 qPCR 정량값 (54 ％) 보다, 높은 qPCR 정량값 (％) 이 단시간에 실현되고 있다.
도 14 는, 저속 회전을 1000 rpm 으로 하고, 고속 회전수의 설정을 6000 rpm 으로부터 1000 rpm 마다 10000 rpm 까지 변화시킨 경우의 데이터이다. 또, 도 14 에는, 저속 회전의 설정을 1000 rpm, 고속 회전의 설정을 5000 rpm 으로 한 비교 데이터도 나타내고 있다. 고속 회전 및 저속 회전의 회전 시간은 각각 2.5 초이고, 5 초간의 주기를 6 회 (30 초), 12 회 (60 초), 18 회 (90 초), 24 회 (120 초) 를 반복한 데이터를 나타내고 있다.
도 14 의 비교 데이터는 5000 rpm 의 고속 회전을 2.5 초, 회전 정지 2.5 초를 1 주기로 하여, 6 회 (30 초), 12 회 (60 초), 18 회 (90 초), 24 회 (120 초) 로 반복시킨 것이고, 120 초의 동작 시간에 의해 qPCR 정량값 (％) 이 최대이며 52 ％ 이다. 도 14 의 결과에 의하면, 30 초, 60 초, 90 초 및 120 초의 모두에 있어서, 상기 1000 rpm 의 저속 회전과 5000 rpm 의 고속 회전의 반복의 경우의 동 초수와 비교하여, 높은 qPCR 정량값 (％) 을 나타내고 있다. 그리고, 30 초 이상의 동작 시간에 있어서, 1000 rpm 의 저속 회전과 6000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 57 ％ 이상이 되고, 60 초 이상의 동작 시간에 있어서, 1000 rpm 의 저속 회전과 7000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 87 ％ 이상이 되고, 60 초 이상의 동작 시간에 있어서, 1000 rpm 의 저속 회전과 8000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 56 ％ 이상이 되고, 90 초 이상의 동작 시간에 있어서, 1000 rpm 의 저속 회전과 9000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 55 ％ 이상이 되고, 60 초 이상의 동작 시간에 있어서, 1000 rpm 의 저속 회전과 10000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 59 ％ 이상이 되고, 모두 1000 rpm 의 저속 회전과 5000 rpm 의 고속 회전의 반복에 의한 최대 qPCR 정량값 (52 ％) 보다, 높은 qPCR 정량값 (％) 이 단시간에 실현되고 있다.
도 15 는, 저속 회전을 5000 rpm 으로 하고, 고속 회전수의 설정을 6000 rpm 으로부터 1000 rpm 마다 10000 rpm 까지 변화시킨 경우의 데이터이다. 또, 도 15 에는 저속 회전의 설정을 4000 rpm, 고속 회전의 설정을 5000 rpm 으로 한 비교 데이터도 나타내고 있다. 고속 회전 및 저속 회전의 회전 시간은 각각 2.5 초이고, 5 초간의 주기를 6 회 (30 초), 12 회 (60 초), 18 회 (90 초), 24 회 (120 초) 반복한 데이터를 나타내고 있다.
도 15 의 비교 데이터는 4000 rpm 의 저속 회전을 2.5 초, 회전 정지 2.5 초를 1 주기로 하여, 6 회 (30 초), 12 회 (60 초), 18 회 (90 초), 24 회 (120 초) 로 각각 반복시킨 것이고, 120 초의 동작 시간에 의해 qPCR 정량값 (％) 이 최대이며 59 ％ 이다. 도 15 의 결과에 의하면, 120 초에 있어서의 상기 4000 rpm 의 저속 회전과 5000 rpm 의 고속 회전의 반복의 경우와 비교하여, 90 초 이상의 동작 시간에 있어서, 5000 rpm 의 저속 회전과 6000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 66 ％ 이상이 되고, 120 초 이상의 동작 시간에 있어서, 5000 rpm 의 저속 회전과 7000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 74 ％ 이상이 되고, 90 초 이상의 동작 시간에 있어서, 5000 rpm 의 저속 회전과 8000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 62 ％ 이상이 되고, 120 초 이상의 동작 시간에 있어서, 5000 rpm 의 저속 회전과 9000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 79 ％ 이상이 되고, 120 초 이상의 동작 시간에 있어서, 5000 rpm 의 저속 회전과 10000 rpm 의 고속 회전의 반복으로 qPCR 정량값 (％) 이 68 ％ 이상이 되고, 모두 4000 rpm 의 저속 회전과 5000 rpm 의 반복에 의한 최대 qPCR 정량값 (59 ％) 이상보다, 높은 qPCR 정량값 (％) 이 단시간에 실현되고 있다.

Claims (20)

  1. 검체를 포함하는 용액, 다수의 소경 비즈 및 1 개의 대경 비즈를 저류시킨 용기의 하부에 원운동을 시키는 구동부와,
    그 구동부를 제어하는 제어부를 구비하고,
    그 제어부가, 상기 용기의 하부에 2 개 이상의 서로 상이한 회전수 사이에서 연속적으로 변화되는 상기 원운동을 시키도록, 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 용기의 하부에, 상기 2 개 이상의 서로 상이한 회전수 중, 최저 회전수가 1000 ∼ 5000 rpm 의 범위이고, 또한 최고 회전수가 6000 ∼ 10000 rpm 의 범위인 상기 원운동을 시키도록, 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 용기가, 그 용기의 상방의 내주면에, 상기 소경 비즈를 상기 내주면으로부터 튀어 올리는 리브를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 용기의 하방의 내주면이, 상기 원운동 중에 상기 대경 비즈를 상기 하방의 내주면 상에서 전동시키도록 평탄한 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동부가,
    상기 용기의 상부를, 상기 용기가 그 용기의 중심축 둘레로 회전 불능인 상태에서, 지지하는 지지 부재와,
    소정의 회전축 둘레로 회전하는 회전 부재와,
    상기 중심축이 상기 회전축에 대해 교차한 상태에서 상기 용기의 하부를 상기 회전 부재에 직접 또는 간접적으로 연결하는 연결 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 중심축과 상기 회전축이 교차하는 각도가 2 ∼ 5 도의 범위인 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 지지 부재가, 상기 용기의 상부를 삽입 통과시키는 구멍을 갖는 가요성 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가요성 부재가, 상기 구멍의 주위에 상기 용기의 재질보다 경질인 환상부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 장치.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 수단이, 상기 회전 부재에, 상기 회전축으로부터 떨어진 위치에 형성된 오목부 또는 볼록부와, 상기 용기의 하단에 직접 또는 간접적으로 형성된, 상기 오목부 또는 볼록부와 끼워 맞추는 볼록부 또는 오목부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 장치.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 지지 부재가, 상기 가요성 부재의 상기 구멍과 연통하는 개구를 갖는 바닥이 있는 통형상의 용기 수용부를 추가로 구비하고, 그 용기 수용부의 바닥부에 볼록부와, 상기 용기 수용기의 내주면 상에, 상기 용기의 외주면 상에 형성된 리브와 걸어 맞춰 상기 용기의 상기 중심축 둘레의 회전을 방지하는 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동부를 복수 구비하고, 그 복수의 구동부가 복수의 상기 용기를 동시에 상기 원운동시키는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 복수의 용기 중, 일부의 상기 용기를 상기 원운동시키고 있는 동안, 나머지 상기 용기를 상기 일부의 용기와는 상이한 회전수로 상기 원운동시키도록, 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 장치.
  13. 검체를 포함하는 용액, 다수의 소경 비즈 및 1 개의 대경 비즈를 용기에 저류시키고,
    그 용기의 하부에 2 개 이상의 서로 상이한 회전수 사이에서 연속적으로 변화되는 원운동을 시켜, 상기 비즈에 의해 상기 검체를 파쇄하는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 2 개 이상의 서로 상이한 회전수 중, 최저 회전수가 1000 ∼ 5000 rpm 의 범위이고, 최고 회전수가 6000 ∼ 10000 rpm 의 범위인 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 원운동에 의해, 상기 대경 비즈를 상기 용기의 하방의 내주면 상에서 전동시키고, 상기 소경 비즈를, 상기 원운동의 회전수의 변화에 따라, 상기 용기 내에서 상하 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 방법.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기의 중심축이 상기 원운동의 회전축과 교차한 상태에서 상기 원운동을 시키는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 용기의 상부를 지지한 상태에서 상기 원운동시키는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 중심축이 상기 회전축에 대해 2 ∼ 5 도의 범위의 각도를 이루어 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 방법.
  19. 제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용기를 복수 준비하고, 각 그 용기에 상기 용액, 상기 다수의 소경 비즈 및 상기 1 개의 대경 비즈를 저류시키고, 상기 복수의 용기를 동시에 상기 원운동시키는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 용기를 2 개의 그룹으로 나누고, 일방의 그룹에 속하는 상기 용기의 하부에 상기 원운동을 시키고 있는 동안, 타방의 그룹에 속하는 상기 용기의 하부에 상기 일방의 그룹과는 상이한 회전수로 상기 원운동을 시키는 것을 특징으로 하는 검체의 파쇄 방법.
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