KR101879526B1 - 회전가능한 뚜껑을 구비한 카트리지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동 분석기 (800) 용 카트리지 (100) 를 제공한다. 카트리지는 회전 축선 (106) 둘레에서 선회하도록 작동가능하다. 카트리지는 회전 축선 (106) 에 수직인 전방면 (114) 을 구비한 지지 구조체 (102); 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하기 위한 유동 구조체; 전방면에 적어도 하나의 검출 구역 (1100) 을 구비한 측정 구조체 (402); 및 전방면을 덮는 회전가능한 뚜껑 (104) 을 포함한다. 회전가능한 뚜껑은 지지 구조체에 대해 회전 축선을 중심으로 회전가능하다. 회전가능한 뚜껑은 지지 구조체에 대한 제 1 위치로부터 지지 구조체에 대한 제 2 위치로 회전할 수 있다. 회전가능한 뚜껑은 샘플 유입 개구 (202, 300) 를 갖는다. 회전가능한 뚜껑은 검출 구역 개구 (412) 를 갖는다. 제 1 위치에서 샘플 유입구는 샘플 유입 개구와 정렬되고 측정 구조체는 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있다. 제 2 위치에서 샘플 유입구는 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있고 측정 구조체는 검출 구역 개구와 정렬된다.

Description

회전가능한 뚜껑을 구비한 카트리지{CARTRIDGE WITH A ROTATABLE LID}
본 발명은 생물학적 샘플들용 분석 테스트 기기들, 특히 생물학적 샘플의 측정을 수행하기 위한 회전가능한 카트리지들의 설계 및 용도에 관한 것이다.
두 종류의 분석 시스템들, 습식 분석 시스템들 및 건식 화학 분석 시스템들이 의료 분석 분야에 공지되어 있다. 본질적으로 "습식 시약들" (액체 시약들) 을 사용해 작동하는 습식 분석 시스템들은, 예를 들어, 샘플 및 시약을 시약 용기로 제공하는 단계, 시약 용기에서 샘플과 시약을 함께 혼합하는 단계, 원하는 분석적 결과 (분석 결과) 를 제공하도록 측정 가변 특징에 대해 혼합물을 분석하는 단계와 같은 다수의 요구되는 단계들을 통하여 분석을 수행한다. 이러한 단계들은 종종 기술적으로 복잡하고, 대형인, 라인 작동식 분석 계기들을 사용해 수행되고, 이것은 참여 요소들의 요구되는 많은 이동을 허용한다. 이런 종류의 분석 시스템은 전형적으로 대형 의료 분석 실험실에서 사용된다.
한편으로는, 건식 화학 분석 시스템들은, 전형적으로 테스트 요소에서 통합되고 예를 들어 "테스트 스트립" 으로서 구현되는 "건조 시약들" 을 사용해 작동한다. 이 건식 화학 분석 시스템들이 사용될 때, 액체 샘플은 테스트 요소에서 시약들을 용해하고, 샘플 및 용해된 시약의 반응은 측정 변수 변화를 유발하고, 이 변수는 테스트 요소 자체에서 측정될 수 있다. 무엇보다도, 이 종류에서 광학적으로 분석할 수 있는 (특히 비색) 분석 시스템들이 전형적이고, 여기에서 측정 변수는 색상 변화 또는 다른 광학적으로 측정가능한 변수이다. 이 종류에서 전기 화학 시스템들이 또한 전형적이고, 여기에서 분석을 위한 전기 측정 변수 특징, 특히 규정된 전압의 인가시 전류가 측정 존에 제공되는 전극들을 사용해 테스트 요소의 측정 존에서 측정될 수 있다.
건식 화학 분석 시스템들의 분석 계기들은 보통 콤팩트하고, 그 중 일부는 휴대용이고 배터리로 작동된다. 시스템들은, 예를 들어, 병원 병동에서 수련의의 분산 분석, 및 환자 자신에 의한 의료 분석 파라미터들의 모니터링 중 소위 "홈 모니터링" (특히 당뇨병 환자들에 의한 혈당 분석 또는 와파린 환자들에 의한 응고 상태) 에 사용된다.
습식 분석 시스템들에서, 고성능 분석 계기들은 보다 복잡한 다단계 반응 시퀀스들 ("테스트 프로토콜들") 의 수행을 허용한다. 예를 들어, 면역 화학 분석들은, 종종, 결합/자유 분리" (이하 "b/f 분리"), 즉, 결합 단계 및 자유 단계의 분리가 필요한 다단계 반응 시퀀스를 요구한다. 한 가지 테스트 프로토콜에 따르면, 예를 들어, 프로브는 먼저 분석물을 위한 특정 결합 시약을 함유한 다공성 고체 매트릭스를 통하여 수송될 수 있다. 마킹 시약은 그 후 다공성 매트릭스를 통하여 유동하고, 결합 분석물을 마킹하고 그것의 검출을 허용하도록 될 수 있다. 정확한 분석을 달성하기 위해서, 미결합 마킹 시약이 완전히 제거되는 세척 단계가 수행되어야 한다. 여러모로 상이하지만 다수의 반응 단계들을 가지는 복잡한 취급을 요구하고, 특히 또한 b/f 분리가 가능하다면 필요한 특징을 공유하는, 여러 가지 분석물들을 결정하기 위한 다수의 테스트 프로토콜들이 공지되어 있다.
테스트 스트립들 및 유사한 분석 요소들은 보통 제어된 다단계 반응 시퀀스들을 허용하지 않는다. 건조된 형태로 시약들을 공급할 뿐만 아니라, 전혈로부터 적혈구를 분리하는 것과 같은 추가 기능들을 허용하는, 테스트 스트립들과 유사한 테스트 요소들이 공지되어 있다. 하지만, 그것은 보통 개별 반응 단계들의 시간 시퀀스의 정확한 제어를 허용하지 않는다. 습식 화학 실험실 시스템들은 이런 능력을 제공하지만, 많은 용도들을 위해 취급하기에 너무 크고 너무 비싸고 너무 복잡하다.
이 간극들을 폐쇄하기 위해서, 적어도 하나의 외부 제어된 (즉, 테스트 요소 그 자체 외부의 요소를 사용) 액체 수송 단계가 발생하도록 구현되는 테스트 요소들 ("제어가능한 테스트 요소들") 을 사용해 작동하는 분석 시스템들이 제안되었다. 외부 제어는 압력 차이 (과압 또는 저압) 의 적용 또는 힘 작용 변화 (예컨대, 테스트 요소의 자세 (attitude) 변화 또는 가속력에 의한 중력 작용 방향 변화) 를 기반으로 할 수 있다. 외부 제어는, 회전 속도에 따라 회전 테스트 요소에 작용하는 원심력에 의해 특히 자주 수행된다.
제어가능한 테스트 요소들을 가지는 분석 시스템들이 공지되어 있고 전형적으로 치수 안정 플라스틱 재료를 포함하는 하우징, 및 하우징에 의해 포위된 샘플 분석 채널을 가지고, 이것은 보통 일련의 다수의 채널 섹션들 및 그 사이에 놓여 있는 채널 섹션들과 비교해 확장된 챔버들을 포함한다. 채널 섹션들 및 챔버들을 가지는 샘플 분석 채널의 구조는 플라스틱 부분들의 프로파일링에 의해 규정된다. 이런 프로파일링은 사출 성형 기술 또는 열간 스탬핑에 의해 발생될 수 있다. 하지만, 리소그래피 방법들에 의해 발생된 미소구조들이 최근에 점점 더 많이 사용되고 있다.
제어가능한 테스트 요소들을 가지는 분석 시스템들은, 단지 대형 실험실 시스템들을 사용해 수행될 수 있는 테스트의 소형화를 허용한다. 게다가, 상기 시스템들은, 하나의 샘플로부터 유사한 분석 및/또는 다른 샘플들로부터 동일한 분석의 병행 프로세싱을 위한 병렬 프로세싱을 위한 동일한 구조들을 반복 적용함으로써 절차들의 병행화를 허용한다. 테스트 요소들은 전형적으로 설정된 제조 방법들을 사용해 제조될 수 있고 또한 공지된 분석 방법들을 사용해 측정 및 분석될 수 있는 추가 장점이 있다. 공지된 방법들 및 제품들은 또한 이러한 테스트 요소들의 화학적, 생화학적 구성요소들에서 이용될 수 있다.
이런 장점들에도 불구하고, 개선할 추가 필요성이 있다. 특히, 제어가능한 테스트 요소들을 사용해 작동하는 분석 시스템들은 여전히 너무 크다. 가능한 가장 콤팩트한 치수들은 많은 의도된 용도들을 위해 실제적으로 대단히 중요하다.
미국 특허 US 8,114,351 B2 는 분석물용 체액 샘플의 분석을 위한 분석 시스템을 개시한다. 분석 시스템은 테스트 요소 및 도우징 스테이션과 측정 스테이션을 가지는 분석 계기를 제공한다. 테스트 요소는 하우징과 하우징에 의해 포위된 (적어도) 하나의 샘플 분석 채널을 갖는다. 테스트 요소는 테스트 요소를 통하여 연장되는 회전 축선 둘레에서 회전가능하다.
미국 특허 8,470,588 B2 는 분석물을 검출하기 위한 테스트 요소 및 방법을 개시한다. 테스트 요소는 본질적으로 디스크 형상이고 평평하고, 디스크 형상의 테스트 요소의 평면에 직교하는 바람직하게 중심 축선을 중심으로 회전할 수 있다.
Kim, Tae-Hyeong 외의 "Flow-enhanced electrochemical immunosensors on centrifugal microfluidic platforms" 랩 온 어 칩 13.18 (2013): 3747 ~ 3754, doi:10.1039/c3lc50374g, (이하 "Kim 외") 는 비드 기반 효소 링크된 면역 흡착 어세이 및 유동 향상된 전기 화학 검출을 통하여 생물학적 샘플들로부터 타겟 항원 포집을 위한 특징들을 갖는 완전히 통합된 원심 미세 유동 기기를 개시한다. 이것은 "랩 온 어 디스크" 또는 미세 유동 CD 들로도 알려진 원심 미세 유동 디스크들로 통합된다.
Martinez-Duarte, Rodrigo 외의 "The integration of 3D carbon-electrode dielectrophoresis on a CD-like centrifugal microfluidic platform." 랩 온 어 칩 10.8 (2010): 1030 ~ 1043, doi:10.1039/B925456K, (이하 "Martinez-Duarte 외") 는 콤팩트 디스크 (CD) 기반 원심 플랫폼을 구비한 유전이동 (DEP) 지원형 필터를 개시한다. 3D 탄소 전극들은 C-MEMS 기술을 사용해 제조되고 관심 입자들을 트랩하기 위해서 DEP-이네이블된 (enabled) 활성 필터를 구현하는데 사용된다.
유럽 특허 출원 EP 2 11 497 A2 는 혈액 분석 장치를 개시한다. 혈액 분석 장치는, 광이 통과할 수 있는 애퍼처를 가지고 측정 액체를 유지하기 위한 μ-TAS 칩을 유지하는 칩 홀딩부; 칩 홀딩부가 장착되는 회전체; 광원; 및 수광 유닛을 포함한다. 측정 액체가 광원으로부터의 광으로 측정될 회전체의 측정 위치는, 광원으로부터 방출되고 애퍼처를 통하여 수광 유닛에 의해 수용되는 광의 광 값을 획득하도록 회전체를 회전시키고; 광 값이 한계값 이상인 회전체의 회전 위치를, 측정 위치로서, 설정함으로써 설정된다.
본 발명은 독립항들에서 카트리지를 사용한 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법, 자동 분석기용 카트리지, 및 자동 분석기를 제공한다. 실시형태들은 종속항들에서 제공된다.
여기에서 사용되는 것과 같은 카트리지는 또한 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하기 위한 임의의 테스트 요소를 포함한다. 카트리지는 생물학적 샘플에서 측정이 수행될 수 있도록 하는 구조들 또는 구성요소들을 포함할 수도 있다. 카트리지는 US 특허 8,114,351 B2 및 특허 8,470,588 B2 에서 규정되고 설명한 바와 같은 테스트 요소이다. 본원에서 사용되는 것과 같은 카트리지는, "랩 온 어 디스크" 또는 미세 유동 CD 로도 공지된, 원심 미세 유동 디스크로도 지칭될 수도 있다.
본원에서 사용되는 것과 같은 생물학적 샘플은 또한 유기체에서 채취한 샘플로부터 유도되거나, 카피되거나, 복제되거나 재현되는 임의의 화학 생성물을 포함한다.
일 양태에서, 본 발명은 카트리지를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법을 제공한다. 상기 카트리지는 회전 축선 둘레에서 선회하도록 작동가능하다. 대안적으로, 카트리지는 회전 축선 둘레에서 선회하도록 설계되거나 구성되는 것으로 설명될 수도 있다.
카트리지는 지지 구조체를 포함한다. 지지 구조체는 회전 축선에 수직인 전방면을 갖는다. 지지 구조체는 또한 카트리지 보디 또는 카트리지의 주요부로서 지칭될 수도 있다. 카트리지는 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하기 위한 유동 구조체를 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 유동 구조체는 미세 유동 구조체일 수도 있다.
유동 구조체는 생물학적 샘플을 수용하기 위한 샘플 유입구를 포함한다. 카트리지는 전방면에 측정 구조체를 추가로 포함한다. 측정 구조체는 또한 대안적으로 전방면으로 노출되거나 전방면에서 볼 수 있는 측정 구조체로서 설명될 수도 있다.
측정 구조체는 유동 구조체에 유동적으로 연결된다. 측정 구조체는 적어도 하나의 검출 구역을 포함한다. 검출 구역은, 프로세싱된 생물학적 샘플의 분석물의 광학 측정이 이루어지는 영역일 수도 있다. 카트리지는 전방면을 덮는 회전가능한 뚜껑을 추가로 포함한다. 회전가능한 뚜껑은 지지 구조체에 대해 회전 축선을 중심으로 회전하도록 작동가능하거나, 설계되거나 구성된다. 회전가능한 뚜껑은 지지 구조체에 대한 제 1 위치로부터 지지 구조체에 대한 제 2 위치로 회전하도록 작동가능하다. 회전가능한 뚜껑은 샘플 유입 개구를 갖는다. 회전가능한 뚜껑은 검출 구역 개구를 갖는다. 제 1 위치에서, 샘플 유입구는 샘플 유입 개구와 정렬된다. 정렬된다는 것은, 회전가능한 뚜껑이 샘플 유입 개구를 차단하지 않는 것을 의미한다. 제 1 위치에서, 생물학적 샘플을 샘플 유입구에 배치할 수 있다. 제 1 위치에서, 측정 구조체는 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있다.
제 2 위치에서, 샘플 유입구는 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있다. 샘플 유입구가 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있을 때, 더이상 생물학적 샘플을 샘플 유입구에 배치할 수 없다. 제 2 위치에서, 측정 구조체는 검출 구역 개구와 정렬된다. 제 2 위치에 있을 때, 측정 구조체와 검출 구역 개구를 정렬하면 광학 측정을 수행하는 것을 가능하게 한다. 제 1 위치에 있을 때 검출 구역 개구가 측정 구조체와 정렬되지 않고 이것은 광학 측정을 방지한다.
본 방법은 생물학적 샘플을 샘플 개구에 배치하는 단계를 포함한다. 방법이 개시될 때 회전가능한 뚜껑은 제 1 위치에 있다. 방법은 회전가능한 뚜껑을 제 1 위치로부터 제 2 위치로 회전시키는 단계를 추가로 포함한다. 방법은 유동 구조체를 사용해 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하도록 카트리지의 회전 속도를 제어하는 것을 추가로 포함한다. 방법은 프로세싱된 생물학적 샘플을 측정 구조체로 유입시킬 수 있도록 카트리지의 회전 속도를 제어하는 것을 추가로 포함한다. 방법은 광학 계기로 측정 구조체에서 광학 측정을 수행하는 것을 추가로 포함한다.
이 실시형태는, 샘플 유입구로 접근과 또한 측정 구조체의 보호를 제어하는 단일 수단을 제공하기 때문에 유리할 수도 있다. 이것은 결과적으로 카트리지가 사용되기 전 측정 구조체를 더 잘 보호할 수 있고 또한 카트리지가 사용되거나 측정이 수행되고 나면 부가적 생물학적 샘플이 잘못하여 카트리지로 부가되는 것을 방지할 수 있다.
측정은, 측광 전달 측정, 광 산란 측정, 화학 발광, 형광성, 및 전기 화학 발광 (ECL) 측정을 포함할 수도 있지만, 이에 제한되지 않는다.
다른 실시형태에서, 회전 축선은 지지 구조체를 관통한다.
다른 실시형태에서, 유동 구조체는 지지 구조체에 의해 형성된다.
다른 실시형태에서, 측정 구조체는 유동 연결부에 의해 유동 구조체에 유동적으로 연결된다.
다른 실시형태에서, 유동 연결부는 지지 구조체에 의해 형성된다.
다른 실시형태에서, 회전가능한 뚜껑은 지지 구조체에 부착된다.
다른 실시형태에서, 지지 구조체는 플라스틱으로 형성된다.
다른 실시형태에서, 지지 구조체는 제 1 부분 및 제 2 부분으로 형성된다. 예를 들어, 제 1 부분 및/또는 제 2 부분 양자는 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 제 1 부분 및 제 2 부분은 사출 성형 및/또는 열간 스탬핑에 의해 형성된 후 지지 구조체로 조립될 수 있다. 이것은 지지 구조체 및 따라서 카트리지를 제조하는 편리하고 비용 효과적인 수단을 제공할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 유동 구조체는 사출 성형 및/또는 열간 스탬핑에 의해 형성된다.
다른 실시형태에서, 측정 구조체는 지지 구조체에 의해 적어도 부분적으로 형성된다.
다른 실시형태에서, 측정 구조체는 사출 성형 및/또는 열간 스탬핑에 의해 적어도 부분적으로 형성된다.
다른 실시형태에서, 유동 연결부는 사출 성형 또는 열간 스탬핑에 의해 형성된다.
다른 실시형태에서, 회전가능한 뚜껑은 베어링을 사용하여 지지 구조체에 부착된다.
다른 실시형태에서, 베어링은 회전가능한 뚜껑 및 지지 구조체 양자에 의해 적어도 부분적으로 형성된다.
다른 실시형태에서, 베어링은 사출 성형 및/또는 열간 스탬핑에 의해 적어도 부분적으로 형성된다.
다른 실시형태에서, 측정 구조체는 2 개 이상의 전극들 및/또는 광학 측정 구조체를 포함한다. 측정 시스템은 전기 측정을 하기 위한 시스템을 포함한다. 측정 시스템은 광학 측정을 하기 위한 시스템을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 광학 측정 구조체는 투명한 구조체 또는 광학적으로 투명한 구조체일 수도 있다. 측정 시스템은 광학 측정 시스템을 포함한다.
일부 실시예들에서, 광학적으로 투명은 근적외선 및 근자외선을 포함할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 광학적으로 투명은 근적외선 또는 근자외선을 배제할 수도 있다.
일부 실시예들은 보다 복잡한 테스트들을 위해 투명 구조체를 구비한 측정 구조체와 또한 전극들 양자를 가질 수도 있다 예를 들어, 측정 구조체는, 전극들이 샘플에서 광학 여기를 일으키는 전기 화학 발광 측정을 하기 위한 구조체일 수도 있다.
다른 실시예들에서, 측정 구조체는 프로세싱된 생물학적 샘플의 전기 측정 또는 ECL 측정을 하기 위한 2 개 이상의 전극들을 포함한다. 예를 들어, Martinez-Duarte 외 또는 Kim 외의 측정 구조체들이 카트리지로 통합될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 카트리지가 회전할 때 회전 축선은 수직 위치에 배치된다.
다른 실시형태에서, 샘플 유입구는 전방면에 있다.
다른 실시형태에서, 검출 구역은 분석물을 포집하도록 작동가능하다. 예를 들어, 측정 구조체는 소위 고체상일 수도 있다. 본원에 사용된 바와 같은 고체상은 그것에 부착된 항체들을 가지는 표면 또는 재료를 포함한다. 하지만, 이것은 측정 구조체에 필요하지 않을 수도 있다. 대안예는, 측정 구조체가 고체상을 포함하지 않는 것이다. 예를 들어, 측정 구조체는 측광 전달 측정을 가능하게 하는 큐벳 (cuvette) 일 수 있다. 측정 구조체는 또한 전자 발광 검출을 가능하게 하는 하나 이상의 전극들을 포함할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 측정 구조체는 노출되고 사용자에 의해 직접 접촉가능할 수도 있는 크로마토그래픽 막일 수도 있다. 측정 구조체는 또한 큐벳과 같은 폐쇄된 구조체를 포함할 수도 있다. 사용자가 전방면에 위치한 큐벳 윈도우와 접촉할 수 없도록 큐벳은 뚜껑에 의해 보호될 수도 있다. 이 경우에, 회전가능한 뚜껑은 사용자의 손가락들로 접촉함으로써 윈도우가 오염되거나 더러워지는 것을 방지할 수도 있어서, 광학 검출 정확성을 개선시킬 수 있다.
측정 구조체는 크로마토그래픽 막일 수 있다. 크로마토그래픽 막은 막 입구를 통하여 유동 구조체에 유동적으로 연결될 수도 있다. 크로마토그래픽 막은 분석물을 포집하기 위해 작동가능한 적어도 하나의 검출 구역을 포함할 수도 있다. 크로마토그래픽 막은 전방면에 노출될 수도 있다. 이 실시형태에서, 회전가능한 뚜껑은 크로마토그래픽 막을 효과적으로 보호한다.
다른 실시형태에서, 카트리지는 측정 구조체에 유동적으로 연결된 하류 유동 구조체를 포함할 수도 있다. 하류 유동 구조체는, 모세관 작용을 사용해, 측정 구조체로부터 하류 유동 구조체로 또는 그것을 통하여 프로세싱된 생물학적 샘플을 유입하기 위해 작동가능하거나, 설계되거나 구성될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 하류 유동 구조체는 폐기물 리저버 또는 폐기물 플리스 (fleece) 일 수도 있다.
다른 실시형태에서, 광학 계기는 형광 검출자, 예컨대 형광 분광계일 수도 있다. 이 경우에, 광학 측정은 형광 측정일 수도 있다.
다른 실시형태에서, 광학 계기는 측광 검출자, 예컨대 측광 전달 분광계일 수도 있다. 광학 측정은 하나 이상의 특정 파장에서 이루어진 광 전송 측정일 수도 있다.
다른 양태에서, 유동 구조체는 배양 챔버에서 시약을 추가로 포함한다. 시약은 적어도 하나의 제 1 유형의 항체를 포함한다. 적어도 하나의 검출 구역은 분석물을 적어도 하나의 제 2 유형의 항체와 결합하기 위한 결합 부위를 포함한다. 유동 구조체를 사용해 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하도록 카트리지의 회전 속도를 제어하는 단계는 배양기 챔버로 생물학적 샘플을 수송하는 것을 포함한다. 유동 구조체를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플로 생물학적 샘플을 프로세싱하는 것은 적어도 하나의 유형의 항체를 분석물에 부착하기 위해서 생물학적 샘플로 시약을 배양하는 것을 추가로 포함한다.
이 실시형태의 변형예에서 시약은 건조 또는 액체 시약 중 어느 하나일 수 있다. 시약이 건조 시약이라면 생물학적 샘플을 사용해 수화된 시약으로 건조 시약을 수화하는 부가적 단계가 있을 수도 있다. 그러면, 수화된 시약은 생물학적 샘플로 배양된 시약일 수도 있다.
다른 변형예에서 시약은 액체 시약일 수도 있다.
다른 실시형태에서, 유동 구조체는 배양 챔버에서 건조 시약을 추가로 포함한다. 건조 시약은 검출 항체를 포함할 수도 있다. 검출 항체는 제 1 유형의 항체이다. 건조 시약은 포집 항체를 추가로 포함한다. 포집 항체는 제 2 유형의 항체일 수도 있다. 검출 항체는 그것을 분석물에 부착하기 위해 제 1 결합 부위를 포함한다. 포집 항체는 분석물에 부착하기 위해 제 2 결합 부위를 포함한다. 검출 항체는 라벨, 예컨대 형광 라벨에 부착된다. 포집 항체는 비오틴과 같은 특정 결합 쌍의 제 1 화학물질에 부착된다. 적어도 하나의 검출 구역은, 비오틴과 같은 특정 결합 쌍의 제 1 화학물질에 결합하기 위해 스트렙타아비딘과 같은 특정 결합 쌍의 제 2 화학물질을 포함한다. 유동 구조체를 사용해 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하도록 카트리지의 회전 속도를 제어하는 단계는 생물학적 샘플을 배양 챔버로 수송하는 것을 포함한다. 유동 구조체를 사용해 생물학적 샘플을 프로세싱하는 것은 생물학적 샘플을 사용해 건조 시약을 수화된 시약으로 수화하는 것을 추가로 포함한다. 유동 구조체를 사용해 생물학적 샘플을 프로세싱하는 것은 분석물에 포집 항체 및 검출 항체를 부착하기 위해서 생물학적 샘플로 수화된 시약을 배양하는 것을 추가로 포함한다. 생물학적 샘플을 배양하는 것은 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 변환한다.
다른 실시형태에서, 생물학적 샘플을 배양하는 단계는 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 변환한다.
다른 실시형태에서, 생물학적 샘플은 혈액이다. 프로세싱된 생물학적 샘플은 혈장을 포함한다. 카트리지는 혈구 수집 구역을 추가로 포함한다. 유동 구조체를 사용해 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하는 카트리지의 회전 속도를 제어하는 단계는 혈구 수집 구역을 사용해 혈액으로부터 혈장을 분리하는 것을 포함한다.
다른 실시형태에서, 카트리지는 세척 유체를 측정 구조체에 제공하기 위해 세척 유체 리저버를 추가로 포함한다. 방법은 광학 측정을 수행하기 전 유체로 측정 구조체를 세척하는 것을 추가로 포함한다. 대안적으로, 카트리지는 세척 유체를 측정 구조체에 제공하기 위해 세척 유체 유입구를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 리저버는 유체를 제공하기 위해 다수의 부분 표본 실험 (aliquotations) 수단을 제공할 수도 있다. 이 경우에, 유체는 그러면 광학 측정을 수행하기 전 측정 구조체를 여러 번 세척하는데 사용될 수 있다. 이것은 품질을 증가시킬 수도 있고 그리고/또는 광학 측정시 소음량을 감소시킬 수도 있다.
다른 양태에서 본 발명은 자동 분석기용 카트리지를 제공한다. 카트리지는 회전 축선 둘레에서 선회하도록 작동가능하다. 카트리지는 지지 구조체를 포함한다. 지지 구조체는 회전 축선에 수직인 전방면을 갖는다. 카트리지는 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하기 위한 유동 구조체를 추가로 포함한다. 유동 구조체는 생물학적 샘플을 수용하기 위한 샘플 유입구를 추가로 포함한다. 카트리지는 전방면에 측정 구조체를 추가로 포함한다. 측정 구조체는 유동 구조체에 유동적으로 연결된다. 측정 구조체는 적어도 하나의 검출 구역을 포함한다. 카트리지는 전방면을 덮는 회전가능한 뚜껑을 추가로 포함한다. 회전가능한 뚜껑은 지지 구조체에 대해 회전 축선을 중심으로 회전하도록 작동가능하다. 회전가능한 뚜껑은, 지지 구조체에 대한 제 1 위치로부터 지지 구조체에 대한 제 2 위치로 회전하도록 작동가능하다. 회전가능한 뚜껑은 샘플 유입 개구를 갖는다. 회전가능한 뚜껑은 검출 구역 개구를 갖는다. 제 1 위치에서, 샘플 유입구는 샘플 유입 개구와 정렬된다. 제 1 위치에서, 측정 구조체는 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있다. 제 2 위치에서, 샘플 유입구는 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있다. 제 2 위치에서, 측정 구조체는 검출 구역 개구와 정렬된다.
다른 실시형태에서, 회전가능한 뚜껑은 지지 구조체에 대한 제 2 위치로부터 지지 구조체에 대한 제 3 위치로 회전하도록 작동가능하다. 제 3 위치에서, 샘플 유입구는 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있다. 제 3 위치에서, 측정 구조체는 또한 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있다. 이것은, 카트리지가 사용되고 측정이 수행된 후 회전가능한 뚜껑이 제 3 위치로 이동될 수도 있기 때문에 유리할 수도 있다. 이것은, 샘플 개구가 덮여있어서 많은 생물학적 샘플이 그것에 부가되지 않을 수도 있고 또한 측정 구조체가 덮여있다는 점에서 카트리지가 재사용되는 것을 방지할 수도 있다. 측정 구조체가 공간으로 노출되는 일부 실시예들에서, 사용된 후 카트리지 및 그것의 성분들에 의한 환경 오염을 회피하기 위해서 측정 구조체를 보호하는 것이 유리할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 회전가능한 뚜껑은 지지 구조체에 대한 제 1 위치로부터 지지 구조체에 대한 중간 위치로 회전하도록 작동가능하다. 중간 위치에서, 샘플 유입구는 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있다. 중간 위치에서, 측정 구조체는 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있다. 회전가능한 뚜껑은 지지 구조체에 대한 중간 위치로부터 지지 구조체에 대한 제 2 위치로 회전하도록 작동가능하다. 예를 들어, 카트리지가 사용할 때 샘플이 먼저 샘플 개구에 부가될 수도 있고 그 후 회전가능한 뚜껑은 중간 위치로 이동된다. 그러면, 카트리지는 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하도록 제어 속도로 회전될 수도 있다. 그러면, 측정을 수행해야 할 때 회전가능한 뚜껑은 측정을 하기 직전 제 3 위치로 이동될 수 있다. 이것은, 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하는 동안 측정 구조체가 보호될 수도 있으므로 유리할 수도 있다. 측정 구조체가 분위기에 노출되는 일부 실시예들에서, 측정 구조체로부터 유체의 증발을 최소화하거나 회피하도록 측정 구조체를 덮는 것이 유리할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 회전가능한 뚜껑은 지지 구조체에 대한 제 1 위치 또는 제 2 위치로부터 지지 구조체에 대한 다수의 위치들 중 하나로 회전하도록 작동가능하다. 단지 제 1 위치와 제 2 위치를 가지는 것과는 달리 회전가능한 뚜껑이 회전할 수 있는 임의의 수의 다수의 위치들일 수도 있다. 이것은, 예를 들어, 세척 유체를 제공하거나 부가적 생물학적 샘플들을 제공하기 위한 부가적 유입구들이 단순히 회전가능한 뚜껑을 회전함으로써 다른 시간에 덮여있거나 노출될 수도 있는 자체 유입구들을 가질 수도 있으므로 유리할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 제 3 위치나 또한 중간 위치는 또한 다수의 위치들 중 하나일 수도 있다. 하나 이상의 다수의 위치들에서, 다른 구조체들, 예로 부가적 측정 구조체들 또는 페일 세이프들 (fail safes) 또는 다른 구조체들이 노출될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 카트리지는 회전가능한 뚜껑을 지지 구조체에 회전가능하게 부착하는 베어링을 추가로 포함한다. 베어링은, 예를 들어, 가이드 레일 함몰부와 메이팅하는 피봇 또는 원형 가이드 레일일 수 있다.
다른 실시형태에서, 카트리지는 회전가능한 뚜껑을 지지 구조체에 부착하기 위해 회전 축선에서 중심에 있는 피봇을 추가로 포함한다. 피봇은, 예를 들어, 지지 구조체의 일 부분일 수도 있고, 그것은 회전가능한 뚜껑의 일 부분일 수도 있고, 또는 그것은 회전가능한 뚜껑 및/또는 지지 구조체에 회전가능하게 부착하는 별개의 구성요소일 수도 있다. 이것은, 회전가능한 뚜껑을 지지 구조체에 회전가능하게 고정시킬 수 있는 단순한 수단일 수도 있으므로 유리할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 카트리지는 회전 축선을 중심으로 중심에 있는 원형 가이드 레일을 추가로 포함한다. 카트리지는 원형 가이드 레일과 메이팅하기 위해 가이드 레일 함몰부를 추가로 포함한다. 회전가능한 뚜껑은 원형 가이드 레일과 가이드 레일 함몰부 중 하나를 포함한다. 지지 구조체는 원형 가이드 레일과 가이드 레일 함몰부 중 다른 하나를 포함한다. 예컨대, 회전가능한 뚜껑이 원형 가이드 레일을 포함한다면 그러면 지지 구조체는 가이드 레일 함몰부를 포함한다. 다른 경우에, 회전가능한 뚜껑은 가이드 레일 함몰부를 포함하고 지지 구조체는 원형 가이드 레일을 포함한다. 원형 가이드 레일은 가이드 레일 함몰부 내에서 선회할 수 있도록 가이드 레일 함몰부와 원형 가이드 레일은 함께 끼워맞추어진다.
다른 실시형태에서, 지지 구조체는 디스크 형상이다. 대안적으로, 지지 구조체는 실린더로서 설명될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 지지 구조체는 원형 측면 에지를 갖는다. 지지 구조체는 원형 측면 에지의 원주 둘레에 노치를 갖는다. 노치는 원형 측면 에지의 전체 원주 둘레에 뻗어있는 원형 측면 에지에 절단된 홈이다. 회전가능한 뚜껑은 원형 노치와 맞물리는 부착 요소를 포함한다. 예컨대, 부착 요소는, 노치에 끼워맞추어지거나 파지하고 회전가능한 뚜껑이 카트리지로부터 제거되는 것을 방지하는 재료 또는 구조체일 수도 있다.
다른 실시형태에서, 원형 측면 에지는 제 1 래칫 구조체를 포함한다. 뚜껑은 제 2 래칫 구조체를 포함한다. 제 1 래칫 구조체와 제 2 래칫 구조체는 단 하나의 방향으로만 지지 구조체에 대한 회전가능한 뚜껑의 회전을 가능하게 하도록 래칫을 형성한다. 예컨대, 제 1 래칫 구조체는 톱니 패턴 또는 구조체를 가질 수도 있고 제 2 래칫 구조체는 단 하나의 방향으로만 이동될 때 제 1 래칫 구조체에 대해 이동할 수 있는 일종의 탄성 요소를 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 부착 구조체와 노치는 래칫 구조체의 부분이다. 예컨대, 제 1 래칫 구조체는 노치 내에서 위치할 수도 있다. 부착 요소는 또한 제 2 래칫 구조체로서 기능할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 래칫 구조체는 톱니 패턴을 가질 수도 있다. 부착 요소는 회전가능한 뚜껑의 측면에 내장되는 치형 요소일 수 있다. 대안적으로, 뚜껑으로부터 연장되는 라운드 바 또는 로드가 또한 작동할 수도 있다. 예컨대, 회전 축선에 평행하고 회전가능한 뚜껑으로부터 연장되는 작은 로드들이 제 2 래칫 구조체로서 기능할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 카트리지는 로킹 기구를 추가로 포함한다. 로킹 기구는 회전가능한 뚜껑이 제 1 위치로부터 제 2 위치로 회전될 수 있도록 작동가능하다. 로킹 기구는 회전가능한 뚜껑이 제 2 위치로부터 제 1 위치로 회전되는 것을 방지하도록 작동가능하다. 일부 실시예들에서, 래칫은 로킹 기구일 수도 있다.
로킹 기구는 또한 뚜껑이 제 3 위치로부터 제 2 위치로 회전되는 것을 방지할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 로킹 기구는 회전가능한 뚜껑이 중간 위치로부터 제 1 위치로 회전되는 것을 방지한다.
다른 실시형태에서, 로킹 기구는 예컨대 래칫 구조체, 각각의 홀 구조체로의 클릭, 및 래칭 구조체이다.
다른 실시형태에서, 로킹 기구는 단 하나의 회전 방향으로 지지 구조체에 대한 회전가능한 뚜껑의 회전을 방지한다.
다른 실시형태에서, 유동 구조체는 배양 챔버에 건조 시약을 추가로 포함한다. 건조 시약은 검출 항체를 포함한다. 건조 시약은 포집 항체를 추가로 포함한다. 검출 항체는 분석물에 부착하기 위한 제 1 결합 부위를 포함한다. 포집 항체는 분석물에 부착하기 위한 제 2 결합 부위를 포함한다. 검출 항체는 형광 라벨에 부착된다. 포집 항체는 제 1 결합 분자에 부착된다. 적어도 하나의 검출 구역은 제 2 결합 분자를 포함한다. 제 1 결합 분자와 제 2 결합 분자는 함께 결합하도록 조작가능하다.
다른 실시형태에서, 제 1 결합 분자와 제 2 결합 분자는 비오틴-스트렙타아비딘 또는 비오틴-아비딘과 같은 리간드-바인더 상호 작용부일 수 있다.
다른 실시형태에서, 유동 구조체는 배양 챔버에 건조 시약을 추가로 포함한다. 건조 시약은 검출 항체를 포함한다. 검출 항체는 분석물에 부착하기 위한 제 1 결합 부위를 포함한다. 검출 항체는 형광 라벨에 부착된다. 적어도 하나의 검출 구역은 포집 항체를 포함한다. 포집 항체는 분석물에 부착하기 위한 제 2 결합 부위를 포함한다.
다른 실시형태에서, 회전가능한 뚜껑은 에지를 갖는다. 회전가능한 뚜껑은 면으로부터 전방면을 지나 연장되는 원형 연장부를 포함한다. 이 실시형태는, 원형 연장부가 카트리지의 전방면에 있는 과도한 유체를 캐치하는데 사용될 수도 있기 때문에 유리할 수도 있다. 예컨대, 유체가 샘플 유입구를 통하여 카트리지에 부가되고 카트리지가 선회하기 시작할 때, 카트리지 밖으로 나오거나 표면으로 유출된 소량의 유체가 카트리지의 외부 반경을 향해 강제 이동되기 시작할 것이다. 원형 연장부는 이런 소량의 유체가 튀는 것을 방지할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 샘플 유입 개구는 원형 연장부에 있다.
다른 실시형태에서, 샘플 유입구는 카트리지의 측면 에지에 있다. 이것은, 특히, 샘플 유입 개구가 원형 연장부에 있을 때 적용될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 샘플 유입구는 전방면에 있다.
다른 실시형태에서, 유동 구조체는 하나 이상의 페일 세이프 인디케이터들을 포함한다. 하나 이상의 페일 세이프 인디케이터들 각각은, 회전가능한 뚜껑이 제 2 또는 제 3 위치에 있을 때 볼 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 페일 세이프는, 영역이 유체로 충분히 충전되었음을 광학적으로 보여주기 위해 작동가능하거나 기능하는 영역이다. 예컨대, 페일 세이프는, 더 큰 챔버가 적절히 충전되었을 때 충전하는 유동 구조체에서 더 큰 챔버에 부착된 작은 측면 챔버일 수도 있다.
다른 실시형태에서, 적어도 회전가능한 뚜껑이 제 2 위치에 있을 때 페일 세이프를 볼 수 있도록 회전가능한 뚜껑에 하나 이상의 페일 세이프 인디케이터들 각각을 위한 슬롯 또는 홀이 있다. 슬롯을 사용하는 경우에, 단지 제 2 위치에서보다 더 많이 페일 세이프 인디케이터를 볼 수 있도록 슬롯이 위치결정될 수도 있다. 예컨대, 그것은 제 1 위치, 중간 위치, 또는 다른 위치에서 볼 수도 있다.
다른 양태에서, 본 발명은 실시형태들 중 임의의 실시형태에 따른 카트리지를 수용하도록 구성된 자동 분석기를 제공한다. 자동 분석기는 카트리지 스피너, 광학 계기, 및 자동 분석기를 제어하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 유동 구조체를 사용해 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하도록 카트리지 스피너를 사용해 카트리지의 회전 속도를 제어하도록 구성된다. 컨트롤러는, 또한, 프로세싱된 생물학적 샘플을 측정 구조체로 유입시킬 수 있도록 카트리지 스피너를 사용해 카트리지의 회전 속도를 제어하도록 구성된다. 컨트롤러는, 또한, 형광 분광계로 측정 구조체에서 형광 측정을 수행하도록 구성된다. 컨트롤러에 의한 이런 작용들은 예컨대 프로세서 또는 다른 컨트롤러에 의해 구성될 수도 있다.
다른 실시형태에서, 자동 분석기는 뚜껑 회전 기구를 추가로 포함한다. 컨트롤러는 뚜껑 로테이터를 사용해 회전가능한 뚜껑을 제 1 위치로부터 제 2 위치로 회전시키도록 추가로 구성된다.
조합된 실시형태들이 상호 배타적이지 않기만 하면 본 발명의 전술한 실시형태들 중 한 가지 이상이 조합될 수도 있음을 이해한다.
하기에서, 본 발명의 실시형태들은, 단지 예로서, 도면들을 참조하여 더 상세히 설명된다.
도 1 은 카트리지의 실시예를 보여준다.
도 2 는 카트리지의 추가 실시예를 보여준다.
도 3 은 카트리지의 추가 실시예를 보여준다.
도 4 는 카트리지의 지지 구조체를 보여준다.
도 5 는 도 4 의 지지 구조체를 추가로 보여준다.
도 6 은 도 4 의 지지 구조체를 추가로 보여준다.
도 7 은 카트리지의 지지 구조체의 추가 실시예를 보여준다.
도 8 은 자동 분석기의 실시예를 보여준다.
도 9 는 도 8 의 자동 분석기가 사용될 수 있는 방법의 실시예를 보여주는 흐름도를 도시한다.
도 10 은 크로마토그래픽 막 또는 고체상을 사용해 분석물이 포집될 수 있는 방법을 보여준다.
도 11 은 막을 사용해 측정 구조체가 구성될 수 있는 방법의 일 실시예를 도시한다.
도 12 는 카트리지의 단면도를 도시한다.
도 13 은 도 12 의 지지 구조체의 측면도를 도시한다.
도 14 는 도 13 의 단면도를 도시한다.
도 15 는 도 12 의 카트리지의 회전가능한 뚜껑의 측면도를 도시한다.
이 도면들에서 같은 부호의 요소들은 등가의 요소들이거나 동일한 기능을 수행한다. 앞서 설명된 요소들은, 기능이 등가이라면 이후 도면들에서 반드시 논의되지는 않을 것이다.
도 1 은 카트리지의 실시예를 도시한다. 도 1 내지 도 3 은 카트리지 (100) 의 다른 변형예들의 단면도를 도시한다. 이 도면들에 모든 특징들이 도시되지는 않는다. 도 1 에서, 카트리지 (100) 는 지지 구조체 (102) 및 회전가능한 뚜껑 (104) 을 포함한다. 카트리지 (100) 는 회전 축선 (106) 을 중심으로 회전하도록 작동가능하다. 회전가능한 뚜껑 (104) 은 지지 구조체 (102) 에 대해 회전 축선 (106) 을 중심으로 회전하도록 작동가능하거나 설계된다. 이 실시예에서, 지지 구조체 (102) 를 회전가능한 뚜껑 (104) 에 연결하는 연결 요소 (108) 가 있다. 연결 요소 (108) 는 뚜껑 (104) 이 지지 구조체 (102) 에 대해 회전할 수 있게 한다. 예컨대, 연결 요소 (108) 는 피봇일 수도 있다. 지지 구조체 (102) 는 예컨대 사출 성형을 사용해 만들어질 수 있고 제 1 부분 (110) 및 제 2 부분 (112) 으로 조립될 수 있다. 지지 구조체 (102) 내에 유동 구조체 및 미도시된 측정 구조체가 있다. 지지 구조체 (102) 는, 회전 축선 (106) 에 수직이고 회전가능한 뚜껑 (104) 을 대면하는 전방면 (114) 을 갖는다. 회전가능한 뚜껑 (104) 의 에지에서 원형 연장부 (116) 를 볼 수 있다. 원형 연장부 (116) 는 전방면 (114) 을 지나 연장된다. 예를 들어 카트리지가 회전 축선 (106) 을 중심으로 선회하기 시작할 때 전방면 (114) 에 유체가 있다면 그것은 지지 구조체 (102) 의 외부 직경을 향해 강제 이동될 것이다. 원형 연장부 (116) 는 전방면 (114) 에 있는 임의의 유체로부터 튀는 것을 방지하거나 감소하는 것을 도울 수도 있다.
이 실시예에서, 카트리지 (110) 와 특히 지지 구조체 (102) 는 실린더형 또는 디스크 형상이다. 지지 구조체 (102) 는 측면 에지 (118) 를 갖는다.
도 2 는 도 1 에 도시된 카트리지 (100) 의 변형예를 도시한다. 이 실시예에서, 지지 구조체 (102) 는 측면 에지 (118) 에 샘플 유입구 (200) 를 갖는다. 회전가능한 뚜껑 (104) 은 원형 연장부 (116) 에 샘플 유입 개구 (202) 를 가지는 것으로 나타나 있다. 샘플 유입 개구 (202) 가 샘플 유입구 (200) 와 정렬되거나 (제 1 위치에 대응) 그렇지 않으면 샘플 유입 개구 (202) 가 샘플 유입구 (200) 로부터 이격되어 회전된 후 샘플 유입구 (200) 가 환경으로부터 폐쇄되거나 밀봉되도록 (제 2 위치에 대응) 회전가능한 뚜껑 (104) 은 회전될 수 있다. 원형 연장부 (116) 는 연장되었고 도 1 에 도시된 것보다 더 길다. 원형 연장부 (116) 는 또한 원형 연장부로부터 지지 구조체 (102) 를 향해 뒤로 연장되는 립 (204) 을 가지는 것으로 나타나 있다. 립 (204) 은 지지 구조체 (102) 와 회전가능한 뚜껑 (104) 사이에 임의의 유체를 트랩하는 것을 도울 수도 있다. 립 구조체를 부가하면 카트리지 (100) 에 의해 유체가 튀는 것을 더욱 감소시키도록 도울 수도 있다.
도 3 은 카트리지 (100) 의 추가 변형예를 도시한다. 도 3 에 도시된 실시예에서, 샘플 유입구 (200) 는 이제 측면 에지 (118) 대신에 전방면 (114) 에 배치된다. 회전가능한 뚜껑 (104) 은 전방면 (114) 에 가까운 회전가능한 뚜껑 (104) 의 부분에 위치한 샘플 유입 개구 (300) 를 갖는다. 예를 들어, 원형 연장부 (116) 를 배제한 회전가능한 뚜껑 (104) 부분은 회전가능한 뚜껑 (104) 의 주요부 또는 커버부로서 지칭될 수도 있다.
도 4 는 회전가능한 뚜껑 (104) 없이 지지 구조체 (102) 의 상면도를 도시한다. 이 상면도에서처럼 지지 구조체는 이 실시예에서 원형 또는 디스크 형상인 것을 알 수 있다. 이 실시예에서, 샘플 유입구 (200) 는 전방면 (114) 의 상단면에 있다. 샘플 유입구는, 샘플 유입구 (200) 에 배치된 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하기 위해 작동가능한 유동 구조체 (400) 에 연결된다. 샘플 유입구 (200) 는 유동 구조체 (400) 에 유동적으로 연결된다. 유동 구조체 (400) 는 또한 유동적으로 측정 구조체 (402) 에 연결된다. 측정 구조체 (402) 는 예를 들어 크로마토그래픽 막일 수 있다. 유동 구조체 (400) 와 측정 구조체 (402) 사이에 유동 연결부 (403) 가 존재한다.
도 5 는 카트리지 (100) 의 추가 도면을 도시한다. 도 5 에서, 회전가능한 뚜껑 (104) 은 지지 구조체 (102) 를 덮는다. 파선은 지지 구조체 (102) 의 부분들을 나타낸다. 화살표 (410) 의 방향으로 지지 구조체 (102) 에 대한 뚜껑 (104) 의 회전을 제한하는데 사용될 수도 있는 제 1 래칫 구조체 (406) 와 제 2 래칫 구조체 (408) 를 포함한 로킹 기구 (404) 가 있다.
회전가능한 뚜껑 (104) 은 샘플 유입 개구 (300) 와 검출 구역 개구 (412) 를 가지는 것으로 도시되어 있다. 회전가능한 뚜껑 (104) 은 제 1 위치에 도시되어 있다. 샘플 유입 개구 (300) 는 샘플 유입구와 정렬된다. 검출 구역 개구 (412) 는 측정 구조체 (402) 위에 있지 않다. 측정 구조체 (402) 는 현재 회전가능한 뚜껑 (104) 에 의해 덮여서 보호된다.
도 6 은 도 5 에 도시된 바와 동일한 카트리지 (100) 를 도시하지만 회전가능한 뚜껑 (104) 이 이제 지지 구조체 (102) 에 대해 제 2 위치에 있도록 회전가능한 뚜껑 (104) 은 방향 (410) 으로 회전되었다. 래칫 요소들 (406, 408) 이 현재 맞물려 있고 회전가능한 뚜껑 (104) 이 제 1 위치로 다시 회전하는 것을 방지하는 것을 알 수 있다. 샘플 유입 개구 (300) 는 더이상 샘플 유입구 (200) 위에 있지 않다. 샘플 유입구 (200) 는 더이상 접근가능하지 않다. 이 제 2 위치에서, 검출 구역 개구 (412) 는 이제 측정 구조체 (402) 위로 회전하였다.
도 7 은 카트리지의 지지 구조체 (102) 의 실시예를 도시한다. 지지 구조체 (102) 는 유동 구조체 (400) 뿐만 아니라 측정 구조체 (402) 를 포함한다. 이 실시예에서, 측정 구조체 (402) 는 크로마토그래픽 구조체이다. 유동 구조체는 미세 유동 구조체일 수도 있다. 지지 구조체 (102) 는, 샘플 적용을 포함한 대응하는 카운터피스 (커버층) (미도시) 및 지지 구조체 (102) 에서 구조체들과 대응하는 벤트 개구들에 의해 덮여있다.
샘플 액체, 특히 전혈은 샘플 유입구 (200) 를 통하여 적용된다. 샘플 액체는 모세관력 및/또는 원심력에 의해 구동되는 샘플 계량 구역 (705) 을 충전한다. 샘플 계량 구역 (705) 은 이와 관련하여 또한 건조 시약을 포함할 수 있다. 그것은 예를 들어 소수성 배리어 또는 기하학적/비폐쇄 밸브의 형태일 수 있는 모세관 스톱들 (706, 708) 에 의해 구획된다. 모세관 스톱들 (706, 708) 에 의한 샘플 계량 구역 (705) 의 구획화는, 규정된 샘플 체적이 받아들여져 샘플 계량 구역 (705) 의 하류에 위치한 유동 구역들로 통과하는 것을 보장한다. 카트리지가 회전될 때, 임의의 샘플 초과량은 샘플 유입구 (200) 및 샘플 계량 구역 (705) 으로부터 샘플 초과량을 위한 컨테이너 (707) 로 이송되고 반면에 샘플의 측정량은 샘플 계량 구역 (705) 으로부터 채널 (709) 로 이송된다.
샘플이 시약들과 접촉하기 전 세포 샘플 성분들이 샘플 액체로부터 분리된다. 이것은, 항상 혈장 또는 혈청이 먼저 시약들과 접촉하고 따라서 용해/배양/반응 거동이 거의 동일하기 때문에 샘플 재료로서 전혈 또는 혈장 또는 혈청의 사용이 다른 측정 결과들을 이끄는 장점을 가지고 있다.
전술한 대로, 액체 샘플은 먼저 샘플 유입구 (200) 를 통하여 카트리지에 적용된다. 그 후, 샘플은 모세관력 및/또는 원심력에 의해 샘플 유입구 (200) 로부터 채널 구조체들로 추가로 수송된다. 샘플은 샘플 유입구 (200) 로 적용 후 샘플 계량 섹션 (705) 으로 이송되고 그 후 혈청 또는 혈장은 회전에 의해 전혈로부터 분리된다. 본질적으로 적혈구들인 원치 않는 세포 샘플 성분들이 적혈구 트랩 또는 혈구 수집 구역 (711) 에서 수집하고 반면에 혈청 또는 혈장은 구역 (710) 에서 수집한다. 혈청은 모세혈관을 통하여 구역 (710) 으로부터 제거되고 샘플이 유입될 때 건조 시약들이 수용 및 용해되는 채널 구조체 (709) 로 추가로 수송된다. 샘플-시약 혼합물은 다시 카트리지를 회전시킴으로써 채널 구조체 (709) 로부터 모세관 스톱 (714) 을 극복할 수 있고 따라서 채널 (715) 을 통하여 막 또는 측정 구조체 (402) 에 도달할 수 있다. 채널 (715) 은 유동 구조체 (400) 와 측정 구조체 (402) 사이에서 유동 연결부로서 기능할 수도 있다. 회전이 느려지거나 정지될 때, 샘플-시약 혼합물은 막 또는 측정 구조체 (402) 를 통하여 폐기물 플리스 (713) 로 수송된다. 모세관 스톱 (714) 은 추가 액체들, 예컨대, 세척 버퍼를 부가하기 위해 개구 (716) 에 연결되는 것으로 도시되어 있다. 이것은, 후에 세척 버퍼를 측정 구조체 (402) 에 제공하는 모세관 스톱으로 세척 버퍼와 같은 유체들을 직접 놓을 수 있도록 한다.
도 7 에 도시된 다수의 벤트홀들 (717) 이 있다. 벤트홀들 (717) 은 유동 구조체 또는 요소로 진입한 유체가 공기 또는 다른 가스를 대체할 수 있도록 한다. 공기가 트랩되는 벤트홀들 (717) 없이, 예를 들어, 유동 구조체 (400) 및 유체들은 카트리지에 의해 프로세싱될 수 없을 것이다.
본 발명에 따른 테스트 요소로 가능한 회전 프로세스들의 시간 제어는, 체류 시간과 따라서 시약들을 이용한 샘플의 배양 시간 및 반응 시간의 선택적 제어를 허용한다.
회전하는 동안, 시약-샘플 혼합물은 유동 구조체들 (710; 혈청/혈장 수집 구역 및 711; 적혈구 수집 구역) 로 안내된다. 시약-샘플 혼합물에 적용하는 원심력 때문에, 혈장 또는 혈청은 적혈구들로부터 분리된다. 이 프로세스에서 적혈구들은 적혈구 수집 구역 (711) 에 수집되고 반면에 혈장은 본질적으로 수집 구역 (710) 에 잔류한다.
미립자 샘플 성분들을 분리하는데 막들 또는 플리스들을 사용하는 테스트 요소들 (예를 들어, 일반적으로 혈액 분리막들 또는 플리스들로 지칭되는, 전혈로부터 적혈구들을 분리하는 유리 섬유 플리스들 또는 비대칭 다공성 플라스틱 막들) 에 반하여, 샘플이 더이상 제거될 수 없는 사실상 데드 (dead) 체적들 (예컨대, 섬유 틈새들 또는 포어들의 체적들) 이 존재하지 않기 때문에 샘플 체적이 본 발명에 따른 테스트 요소들과 훨씬 더 효과적으로 이용될 수 있다. 또한, 종래 기술의 이런 혈액 분리막들 및 플리스들 중 일부는, 본 발명에 따른 테스트 요소들로 또한 관찰되지 않는, (용해) 세포들을 파괴하거나 샘플 성분들 (예컨대, 단백질) 을 흡착하는 원치 않는 경향을 가지고 있다.
카트리지들의 회전이 정지하거나 느려지면, 시약-혈장 혼합물 (면역 분석법의 경우에, 분석물과 항체 콘쥬게이트들의 샌드위치 착제는 예를 들어 분석물의 존재 하에 형성) 은 흡입 작용에 의해 다공성, 흡수성 매트릭스 또는 측정 구조체 (402) 로 흡수되고 이 매트릭스로 통과된다. 면역 분석법의 경우에 분석물 함유 착체들은 막 또는 측정 구조체 (402) 에 존재하고 미결합된 고정 결합 파트너들에 의해 검출 구역에서 포집되고, 라벨링된 콘쥬게이트는 제어 구역에서 결합된다. 다공성, 흡수성 매트릭스와 인접한 플리스 (713) 는 막 또는 측정 구조체 (402) 를 통한 샘플의 이동을 보조한다. 플리스 (713) 는, 막 또는 측정 구조체 (402) 를 통과한 후, 부가적으로 샘플을 수용하는 역할을 한다.
액체 샘플이 카트리지의 유동 구조체를 통하여 샘플 유입구 (200) 로부터 플리스 (713) 까지 유동한 후, 세척 버퍼는 후속 단계에서 샘플 유입구 (200) 로 피펫팅된다. 모세관력, 원심력 및 크로마토그래픽력의 동일한 조합 결과로서, 세척 버퍼는 카트리지의 대응하는 유동 구조체들을 통하여 유동하고 결합된 분석물 착물들이 현재 위치한 특히 막 또는 측정 구조체 (402) 를 세척하여서 과도한 시약 잔여물들을 제거한다. 세척 단계는 신호 대 백그라운드 비를 개선하도록 한 번 또는 여러 번 반복될 수 있다. 이것은 분석물에 대한 검출 한계의 최적화와 동적 측정 범위의 증가를 허용한다.
액체 샘플이 샘플 유입구 (200) 로부터 축선에서 떨어진 막 또는 측정 구조체 (402) 의 제 1 단부로 카트리지에서 수송되는 샘플 채널은 본원의 경우에 샘플 계량 구역 (705), 모세관 스톱 (708), 채널 (709), 혈청/혈장 수집 구역 (710) 및 적혈구 챔버 (711) 를 포함한다. 다른 실시형태들에서 샘플 채널은 다소간의 단일 구역들/영역들/챔버들로 구성될 수 있다.
샘플 액체 및/또는 세척 액체가 단지 회전 보조 및 결과적으로 발생한 원심력으로 또는 원심력과 모세관력의 조합으로 이동되도록 카트리지 표면들의 친수성 또는 소수성 성질이 선택적으로 설계될 수 있다. 원심력과 모세관력의 조합으로 이동시키는 것은 테스트 요소 (1) 의 유동 구조체들에서 적어도 부분적으로 친수성화된 표면들을 요구한다.
카트리지는 과도하게 테스트 요소에 적용되는 샘플로부터 샘플 부분 표면의 비교적 정확한 측정을 허용하는 자동 기능 (소위 계량 시스템) 을 갖는다. 이 계량 시스템은 본 발명의 추가 주제이다. 그것은 본질적으로 도시된 카트리지의 요소들 (200, 705, 706, 707) 을 포함한다. 샘플 액체와 특히 전혈은 샘플 유입구 (200) 를 통하여 카트리지로 공급된다. 샘플 액체는 모세관력 및/또는 원심력에 의해 구동된 샘플 계량 구역 (705) 을 충전한다. 샘플 계량 구역 (705) 은 이와 관련하여 또한 건조 시약들을 포함할 수 있다. 그것은 예를 들어 소수성 배리어들 또는 기하학적/비폐쇄 밸브의 형태일 수 있는 모세관 스톱들 (706, 708) 에 의해 구획된다. 모세관 스톱들 (706, 708) 에 의한 샘플 계량 구역 (705) 의 구획화는, 규정된 샘플 체적이 샘플 계량 구역 (705) 의 하류에 위치한 유동 구역들로 받아들여져서 통과되도록 보장한다. 카트리지가 회전할 때, 임의의 샘플 초과량은 샘플 유입구 (200) 와 샘플 계량 구역 (705) 으로부터 샘플 초과량을 위한 컨테이너 (707) 로 이송되고, 반면에 계량된 양의 샘플은 샘플 계량 구역 (705) 으로부터 채널 (709) 로 이송된다. 대안적으로, 예컨대, 샘플 입력측에 과압을 인가하거나 샘플 출력측에 부압을 인가함으로써, 샘플을 이동시키는 회전에 의해 발생되는 힘 대신에 이 목적으로 다른 힘들을 또한 사용할 수 있다. 그러므로, 도시된 계량 시스템은 반드시 회전가능한 테스트 요소들에 구속되지 않고 다른 테스트 요소들에서 또한 사용될 수 있다.
도 8 은 자동 분석기의 실시예를 도시한다. 자동 분석기 (800) 는 카트리지 (100) 를 수용하도록 되어있다. 회전 축선 (106) 을 중심으로 카트리지 (100) 를 회전시키도록 작동가능한 카트리지 스피너 (802) 가 있다. 카트리지 스피너 (802) 는, 카트리지의 부분 (808) 에 부착되는 그리퍼 (806) 에 부착된 모터 (804) 를 갖는다. 카트리지 (100) 는 또한 측정 구조체 (402) 를 가지는 것으로 도시되어 있다. 예를 들어 프로세싱된 생물학적 샘플에 대한 광학 측정을 수행할 수 있는 측정 시스템 (812) 전방에 측정 구조체 (402) 가 있도록 카트리지 (100) 가 회전될 수 있다. 액추에이터 (811) 는 지지 구조체 (102) 에 대해 회전가능한 뚜껑 (104) 을 회전시키는데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 또한, 유체를 카트리지 (100) 에 제공하기 위한 도우징 니들을 구비한 디스펜서일 수도 있다.
액추에이터 (811), 카트리지 스피너 (802), 및 측정 시스템 (812) 은, 모두 컨트롤러 (814) 의 하드웨어 인터페이스 (816) 에 연결되는 것으로 도시되어 있다. 컨트롤러 (814) 는, 하드웨어 인터페이스 (816), 전자 저장부 (820), 전자 메모리 (822), 및 네트워크 인터페이스 (824) 와 통신하는 프로세서 (818) 를 포함한다. 전자 메모리 (822) 는, 프로세서 (818) 가 자동 분석기 (800) 의 작동과 기능을 제어할 수 있도록 하는 기계 실행가능한 명령을 갖는다. 전자 저장부 (820) 는, 프로세서 (818) 에 의해 명령 (830) 이 실행될 때 획득되는 측정 (832) 을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 네트워크 인터페이스 (824) 는 프로세서 (818) 가 네트워크 인터페이스 (826) 를 통하여 실험실 정보 시스템 (828) 으로 측정 (832) 을 보낼 수 있도록 한다.
도 9 는 도 8 의 자동 분석기 (800) 를 작동하거나 카트리지 (100) 를 사용하는 방법을 보여주는 흐름도를 도시한다. 먼저, 단계 (900) 에서 생물학적 샘플은 샘플 개구 (200) 에 배치된다. 방법이 개시될 때 회전가능한 뚜껑 (104) 은 제 1 위치에 있다. 다음에, 단계 (902) 에서 회전가능한 뚜껑은 제 1 위치로부터 제 2 위치로 회전된다. 예를 들어 도 8 에서 액추에이터 (811) 는 지지 구조체 (102) 에 대해 회전가능한 뚜껑 (104) 을 회전시키는데 사용될 수 있다. 그 후, 단계 (904) 에서, 유동 구조체 (400) 를 사용해 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하기 위해서 카트리지의 회전 속도가 제어되도록 프로세서 (818) 는 카트리지 스피너 (802) 를 제어한다. 다음에, 단계 (906) 에서, 프로세싱된 생물학적 샘플을 측정 구조체 (402) 로 유입시킬 수 있도록 카트리지의 회전 속도를 제어하기 위해서 프로세서 (818) 는 카트리지 스피너 (802) 를 제어한다. 끝으로, 단계 (908) 에서, 광학 계기로 측정 구조체 (402) 에서 광학 측정을 수행하도록 프로세서 (818) 는 측정 시스템 (812) 을 제어한다. 회전가능한 뚜껑을 제 1 위치로부터 제 2 위치로 회전시키는 것은 단계 (904) 직전에 수행될 필요는 없다.
단계 (900) 에 나타난 것처럼 생물학적 샘플을 개구에 배치한 후 단계 (908) 에서 광학 측정을 수행하기 전 수행되기만 하면 뚜껑은 회전될 수도 있다.
대안예에서, 생물학적 샘플은 자동 분석기 (800) 가 아니라 조작자에 의해 샘플 개구에 배치될 수도 있다. 다른 대안예들에서, 자동 분석기는 또한 생물학적 샘플을 샘플 개구에 피펫팅하거나 배치할 것이다. 또다른 대안예들에서, 회전가능한 뚜껑을 제 1 위치로부터 제 2 위치로 회전시키는 단계 (902) 는 수동으로 수행될 것이다. 다른 실시예들에서, 회전가능한 뚜껑을 회전시키는 것은 액추에이터, 예로 도 8 에 도시된 대로 액추에이터 (811) 에 의해 수행된다.
도 10 은 크로마토그래픽 막 또는 고체상을 사용해 분석물 (1000) 이 포집될 수 있는 방법을 도시한다. 분석물 (1000) 은 제 1 항체 (1002) 및 제 2 항체 (1006) 와 결합된 것으로 도시되어 있다. 제 1 항체 (1002) 는 또한 그것에 부착된 형광 마커 (1004) 를 갖는다. 제 2 항체 (1006) 는 또한 그것에 부착된 제 1 결합 분자 (1008) 를 갖는다. 제 1 결합 분자 (1008) 는 제 2 결합 분자 (1010) 에 결합되는 것으로 도시되어 있다. 제 2 결합 분자 (1010) 는 측정 구조체 (402) 에 부착된다. 일부 실시형태들에서, 제 1 항체 (1002) 와 제 2 항체 (1006) 양자는 배양 챔버에서 분석물에 부착된다. 다른 실시형태들에서, 제 1 항체 (1002) 는 배양 챔버에서 분석물 (1000) 에 부착되고 제 2 항체 (1006) 는 이미 측정 구조체 (402) 에 결합되어 있다. 제 1 결합 분자 (1008) 와 제 2 결합 분자 (1010) 는 예컨대 비오틴-스트렙타아비딘 또는 비오틴-아비딘과 같은 리간드-바인더 상호 작용 부분일 수도 있다.
도 11 은 측정 구조체 (402) 가 막을 사용해 구성될 수 있는 방법의 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 분석물 (1000) 은 도 10 에 도시된 대로 배양 챔버 (710) 에서 제 1 항체 (1002) 및 제 2 항체 (1006) 와 접촉하게 된다. 제 2 항체 (1006) 는 또한 그것에 부착되는 제 1 결합 분자를 갖는다. 다음에, 프로세싱된 생물학적 샘플은, 이 경우에 막인 측정 구조체 (402) 로 수송된다. 프로세싱된 생물학적 샘플을 막을 통하여 유입하는 폐기물 플리스 (713) 가 있다. 막에서 3 개의 다른 영역들이 있다. 영역 (1100) 은 포집 및 검출 구역이다. 포집 및 검출 구역 또는 라인에서 이 라인은 제 2 결합 분자를 포함한다. 제 2 항체 (1006) 에 부착된 제 1 결합 분자는 제 2 결합 분자에 결합될 수 있다. 제 1 결합 분자와 제 2 결합 분자는 스트렙타아비딘 및 비오틴과 같은 리간드-결합 쌍의 결합 파트너들일 수도 있다. 이 라인은 도 10 에 도시된 샌드위치 착체를 캐치한다. 다음에, 구조체 (1102) 는 보정 라인이다. 이 보정 라인은 측정 계기를 보정하는데 사용되는 규정된 농도의 형광발색단을 포함한다. 다음에, 구조체 (1104) 는 제어 라인이다. 라인은 고정 분석물 분자들로 구성될 수도 있다. 검출 항체들 또는 형광 마커 (1004) 를 구비한 제 1 항체들 (1002) 은 또한 이 제어 라인 (1104) 에 결합할 것이고 이 라인의 형광성은 증가할 것이다. 이것은 항체들 (1002) 이 용해되어 작용한다면 알려준다.
도 12 는 대안적인 카트리지 (100) 의 단면도를 도시한다. 이 실시예에서, 회전가능한 뚜껑 (104) 은 회전 축선 (106) 을 중심으로 대칭인 원형 가이드 레일 (1200) 을 갖는다. 지지 구조체 (102) 내에 원형 가이드 레일들 (1200) 을 수용하기 위한 가이드 레일 함몰부들 (1202) 이 있다. 이것은 회전 축선 (106) 둘레에서 피봇선회하도록 커버 (104) 를 위한 수단을 제공한다. 커버 (104) 가 표면에서 이탈하지 못하게 하도록 측면 에지 (118) 에 절단된 노치 (1204) 가 있다. 회전가능한 뚜껑 (104) 은 맞물림 요소들 (408) 이 들러붙어 있는 원형 연장부들 (116) 을 갖는다. 맞물림 요소들 (408) 은 노치 (1204) 로 진입하고 회전가능한 뚜껑 (104) 이 떨어지는 것을 방지한다. 노치들 (1204) 은 로킹 기구 또는 래칫의 일부로서 또한 기능하도록 톱니형 구조체를 또한 가질 수도 있다.
도 13 은 도 12 의 지지 구조체 (102) 의 측면도를 도시한다. 노치 (1204) 는 분명히 볼 수 있다. 단면도의 위치를 보여주는 도면부호 1300 으로 표기되고 A-A 로 라벨링된 파선이 있다. 노치 (1204) 는 그것의 일부를 따라 제 1 래칫 구조체 (406) 를 가지는 것으로 도시되어 있다. 다른 실시형태들에서, 래칫 구조체 (406) 는 노치 (1204) 의 전체 원주 둘레에 있다.
도 14 는 도 13 에 도시된 A-A (1300) 의 단면도를 도시한다. 이것은 지지 구조체 (102) 의 바닥에서 내려다 본 상부로부터의 도면이다. 노치 (1204) 를 볼 수 있다. 노치 내에 제 1 래칫 구조체들 (406) 이 있다. 이것은 톱니형 구조체들이다. 이 구조체 (406) 는 회전가능한 뚜껑 (104) 이 제 1 위치로 되돌아가는 것을 방지할 것이다. 다른 실시형태들에서, 톱니형 구조체들 (406) 은 지지 구조체 (102) 의 전체 원주 둘레에 있다.
도 15 는 회전가능한 뚜껑 (104) 의 측면도를 도시한다. 측면들에서 원형 연장부들 (116) 을 볼 수 있다. 이 실시예에서, 원형 연장부 (116) 의 단면들은 부착점 (1500) 을 제외하고 절단되어 있다. 이것은 요소들 (406) 과 맞물릴 수 있는 톱니 요소 (1502) 로서 래칫 구조체 (408) 를 형성한다.
100 카트리지
102 지지 구조체
104 회전가능한 뚜껑
106 회전 축선
108 연결 요소
110 제 1 부분
112 제 2 부분
114 전방면
116 원형 연장부
118 측면 에지
200 샘플 유입구
202 샘플 유입 개구
204 립
300 샘플 유입 개구
400 유동 구조체
402 측정 구조체
403 유동 연결부
404 로킹 기구
406 제 1 래칫 구조체
408 제 2 래칫 구조체, 부착 요소
410 회전 방향
412 검출 구역 개구
705 샘플 계량 구역 (채널의 계량 섹션)
706 모세관 스톱 (예컨대, 소수성 배리어, 기하학적/비폐쇄 밸브)
707 샘플 초과량을 위한 컨테이너
708 모세관 스톱 (예컨대, 소수성 배리어, 기하학적/비폐쇄 밸브)
709 채널
710 혈청/혈장 수집 구역 (혈청/혈장 챔버) 또는 배양 챔버
711 적혈구 수집 구역 (적혈구 챔버)
713 폐기물 (플리스)
714 모세관 스톱 (예컨대, 소수성 배리어, 기하학적/비폐쇄 밸브)
715 채널
716 추가 액체들, 예컨대, 세척 버퍼를 부가하기 위한 개구
717 벤트홀
800 자동 분석기
802 카트리지 스피너
804 모터
806 그리퍼
808 카트리지의 부분
810 측정 구조체
811 액추에이터
812 광학 계기
814 컨트롤러
816 하드웨어 인터페이스
818 프로세서
820 전자 저장부
822 전자 메모리
824 네트워크 인터페이스
826 네트워크 접속부
828 실험실 정보 시스템
830 실행가능한 명령
832 측정
900 생물학적 샘플을 샘플 개구에 배치하는 단계
902 회전가능한 뚜껑을 제 1 위치로부터 제 2 위치로 회전
904 유동 구조체를 사용해 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하도록 카트리지의 회전 속도를 제어
906 프로세싱된 생물학적 샘플을 측정 구조체로 유입시키도록 카트리지의 회전 속도를 제어
908 광학 계기로 측정 구조체에서 광학 측정을 수행
1000 분석물
1002 제 1 항체
1004 형광 마커
1006 제 2 항체
1008 제 1 결합 분자
1010 제 2 결합 분자
1100 포집 및 검출 구역
1102 계기 제어 구역
1104 어세이 제어구역
1200 원형 가이드 레일
1202 가이드 레일 함몰부
1204 노치
1300 단면 라인 A-A
1500 부착점
1502 톱니 구조체

Claims (24)

  1. 카트리지 (100) 를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법으로서,
    상기 카트리지는 회전 축선 (106) 둘레에서 선회하도록 작동가능하고, 상기 카트리지는:
    - 지지 구조체 (102) 로서, 상기 지지 구조체는 상기 회전 축선에 수직인 전방면 (114) 을 가지고, 상기 회전 축선은 상기 지지 구조체를 관통하는, 상기 지지 구조체 (102);
    - 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하기 위한 유동 구조체 (400) 로서, 상기 유동 구조체는 상기 생물학적 샘플을 수용하기 위한 샘플 유입구 (200) 를 포함하고, 상기 유동 구조체는 상기 지지 구조체에 의해 형성되는, 상기 유동 구조체 (400);
    - 상기 전방면에 위치한 측정 구조체 (402) 로서, 상기 측정 구조체는 유동 연결부 (403, 715) 에 의해 상기 유동 구조체에 유동적으로 연결되고, 상기 유동 연결부는 상기 지지 구조체에 의해 형성되고, 상기 측정 구조체는 적어도 하나의 검출 구역 (1100) 을 포함하는, 상기 측정 구조체 (402);
    - 상기 전방면을 덮는 회전가능한 뚜껑 (104) 으로서, 상기 회전가능한 뚜껑은 상기 지지 구조체에 이동가능하게 부착되고, 상기 회전가능한 뚜껑은 상기 지지 구조체에 대해 상기 회전 축선을 중심으로 회전하도록 작동가능하고, 상기 회전가능한 뚜껑은 상기 지지 구조체에 대한 제 1 위치로부터 상기 지지 구조체에 대한 제 2 위치로 회전하도록 작동가능하고, 상기 회전가능한 뚜껑은 샘플 유입 개구 (202, 300) 를 가지고, 상기 회전가능한 뚜껑은 검출 구역 개구 (412) 를 가지고, 상기 제 1 위치에서 상기 샘플 유입구는 상기 샘플 유입 개구와 정렬되고, 상기 제 1 위치에서 상기 측정 구조체는 상기 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있고, 상기 제 2 위치에서 상기 샘플 유입구는 상기 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있고, 상기 제 2 위치에서 상기 측정 구조체는 상기 검출 구역 개구와 정렬되는, 상기 회전가능한 뚜껑 (104)
    을 포함하고;
    상기 방법은:
    - 상기 생물학적 샘플을 샘플 유입구에 배치하는 단계 (900);
    - 상기 회전가능한 뚜껑을 상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로 회전시키는 단계 (902);
    - 상기 유동 구조체를 사용해 상기 생물학적 샘플을 상기 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하도록 상기 카트리지의 회전 속도를 제어하는 단계 (904);
    - 상기 프로세싱된 생물학적 샘플을 상기 측정 구조체로 유입시키도록 상기 카트리지의 회전 속도를 제어하는 단계 (906); 및
    - 광학 계기 (812) 로 상기 측정 구조체에서 광학 측정을 수행하는 단계 (908)
    를 포함하고,
    상기 유동 구조체는 배양 챔버 (709) 에 시약을 더 포함하고, 상기 시약은 적어도 하나의 제 1 유형의 항체 (1002) 를 포함하고, 상기 적어도 하나의 검출 구역은 적어도 하나의 제 2 유형의 항체 (1006) 와 분석물을 결합하기 위한 결합 부위 (1010) 를 포함하고, 상기 유동 구조체를 사용해 상기 생물학적 샘플을 상기 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하도록 상기 카트리지의 회전 속도를 제어하는 단계는:
    - 상기 생물학적 샘플을 상기 배양 챔버로 수송하고;
    - 적어도 하나의 유형의 항체를 분석물에 부착하도록 상기 생물학적 샘플로 시약을 배양하는 것
    을 포함하는, 카트리지 (100) 를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 생물학적 샘플은 혈액이고, 프로세싱된 생물학적 샘플은 혈장을 포함하고, 상기 카트리지는 혈구 수집 구역 (711) 을 더 포함하고, 상기 유동 구조체를 사용해 상기 생물학적 샘플을 상기 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하도록 상기 카트리지의 회전 속도를 제어하는 단계는 상기 혈구 수집 구역을 사용해 혈액으로부터 혈장을 분리하는 것을 포함하는, 카트리지 (100) 를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 플라스틱으로 형성되는, 카트리지 (100) 를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 적어도 제 1 부분 (110) 및 제 2 부분 (112) 으로 형성되는, 카트리지 (100) 를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 유동 구조체는 사출 성형 및/또는 열간 스탬핑에 의해 형성되는, 카트리지 (100) 를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 측정 구조체는 상기 지지 구조체에 의해 적어도 부분적으로 형성되는, 카트리지 (100) 를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 측정 구조체는 사출 성형 및/또는 열간 스탬핑에 의해 적어도 부분적으로 형성되는, 카트리지 (100) 를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 유동 연결부는 사출 성형 또는 열간 스탬핑에 의해 형성되는, 카트리지 (100) 를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 회전가능한 뚜껑은 베어링 (108) 을 사용하여 상기 지지 구조체에 부착되는, 카트리지 (100) 를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 베어링은 상기 회전가능한 뚜껑 및 상기 지지 구조체 양자에 의해 적어도 부분적으로 형성되는, 카트리지 (100) 를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 베어링은 사출 성형 및/또는 열간 스탬핑에 의해 적어도 부분적으로 형성되는, 카트리지 (100) 를 사용해 프로세싱된 생물학적 샘플에서 분석물의 광학 측정을 수행하는 방법.
  13. 자동 분석기 (800) 용 카트리지 (100) 로서,
    상기 카트리지는 회전 축선 (106) 둘레에서 선회하도록 작동가능하고, 상기 카트리지는:
    - 지지 구조체 (102) 로서, 상기 지지 구조체는 상기 회전 축선 (106) 에 수직인 전방면 (114) 을 가지고, 상기 회전 축선은 상기 지지 구조체를 관통하는, 상기 지지 구조체 (102);
    - 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하기 위한 유동 구조체로서, 상기 유동 구조체는 상기 생물학적 샘플을 수용하기 위한 샘플 유입구 (200) 를 포함하고, 상기 유동 구조체는 상기 지지 구조체에 의해 형성되는, 상기 유동 구조체;
    - 상기 전방면 상의 측정 구조체 (402) 로서, 상기 측정 구조체는 유동 연결부 (403, 715) 에 의해 상기 유동 구조체에 유동적으로 연결되고, 상기 유동 연결부는 상기 지지 구조체에 의해 형성되고, 상기 측정 구조체는 적어도 하나의 검출 구역 (1100) 을 포함하는, 상기 측정 구조체 (402);
    - 상기 전방면을 덮는 회전가능한 뚜껑 (104) 으로서, 상기 회전가능한 뚜껑은 상기 지지 구조체에 부착되고, 상기 회전가능한 뚜껑은 상기 지지 구조체에 대해 상기 회전 축선을 중심으로 회전하도록 작동가능하고, 상기 회전가능한 뚜껑은 상기 지지 구조체에 대한 제 1 위치로부터 상기 지지 구조체에 대한 제 2 위치로 회전하도록 작동가능하고, 상기 회전가능한 뚜껑은 샘플 유입 개구 (202, 300) 를 가지고, 상기 회전가능한 뚜껑은 검출 구역 개구 (412) 를 가지고, 상기 제 1 위치에서 상기 샘플 유입구가 상기 샘플 유입 개구와 정렬되도록 상기 샘플 유입 개구가 위치결정되고, 상기 제 1 위치에서 상기 측정 구조체가 상기 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있도록 상기 검출 구역 개구가 위치결정되고, 상기 제 2 위치에서 상기 샘플 유입구가 상기 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있도록 상기 샘플 유입 개구가 위치결정되고, 상기 제 2 위치에서 상기 측정 구조체가 상기 검출 구역 개구와 정렬되도록 상기 검출 구역 개구가 위치결정되고,
    상기 회전가능한 뚜껑은 상기 지지 구조체에 대한 제 2 위치로부터 상기 지지 구조체에 대한 제 3 위치로 회전하도록 작동가능하고, 상기 제 3 위치에서 상기 샘플 유입구는 상기 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있고, 상기 제 3 위치에서 상기 측정 구조체는 상기 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있는, 상기 회전가능한 뚜껑 (104) 을 포함하는, 자동 분석기 (800) 용 카트리지 (100).
  14. 삭제
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 회전가능한 뚜껑은 상기 지지 구조체에 대한 제 1 위치로부터 상기 지지 구조체에 대한 중간 위치로 회전하도록 작동가능하고, 상기 중간 위치에서 상기 샘플 유입구는 상기 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있고, 상기 중간 위치에서 상기 측정 구조체는 상기 회전가능한 뚜껑에 의해 덮여있고, 상기 회전가능한 뚜껑은 상기 지지 구조체에 대한 상기 중간 위치로부터 상기 지지 구조체에 대한 상기 제 2 위치로 회전하도록 작동가능한, 상기 회전가능한 뚜껑 (104) 을 포함하는, 자동 분석기 (800) 용 카트리지 (100).
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 카트리지는 상기 회전가능한 뚜껑을 상기 지지 구조체에 부착하기 위해 상기 회전 축선에서 중심에 위치한 피봇 (108) 을 더 포함하는, 자동 분석기 (800) 용 카트리지 (100).
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 카트리지는 상기 회전 축선을 중심으로 중심에 있는 원형 가이드 레일 (1200) 을 더 포함하고, 상기 카트리지는 상기 원형 가이드 레일과 메이팅하기 위해 가이드 레일 함몰부 (1202) 를 더 포함하고, 상기 회전가능한 뚜껑은 상기 원형 가이드 레일과 상기 가이드 레일 함몰부 중 하나를 포함하고, 상기 지지 구조체는 상기 원형 가이드 레일과 상기 가이드 레일 함몰부 중 다른 하나를 포함하는, 자동 분석기 (800) 용 카트리지 (100).
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 원형 측면 에지 (118) 를 가지고, 상기 지지 구조체는 상기 원형 측면 에지의 원주 둘레에 노치 (1204) 를 가지고, 상기 회전가능한 뚜껑은 원형의 상기 노치와 맞물리기 위한 부착 요소 (408) 를 포함하는, 자동 분석기 (800) 용 카트리지 (100).
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 원형 측면 에지는 제 1 래칫 구조체 (406) 를 포함하고, 상기 뚜껑은 제 2 래칫 구조체 (408) 를 포함하고, 상기 제 1 래칫 구조체와 상기 제 2 래칫 구조체는 단지 일 방향으로만 상기 지지 구조체에 대한 상기 회전가능한 뚜껑의 회전을 가능하게 하도록 래칫 (404) 을 형성하는, 자동 분석기 (800) 용 카트리지 (100).
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 카트리지는 로킹 기구 (404) 를 더 포함하고, 상기 로킹 기구는 상기 회전가능한 뚜껑이 상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로 회전할 수 있도록 작동가능하고, 상기 로킹 기구는 상기 회전가능한 뚜껑이 상기 제 2 위치로부터 상기 제 1 위치로 회전하는 것을 방지하도록 작동가능한, 자동 분석기 (800) 용 카트리지 (100).
  21. 제 13 항에 있어서,
    상기 회전가능한 뚜껑은 에지를 가지고, 상기 회전가능한 뚜껑은 상기 에지로부터 상기 전방면을 지나 연장되는 원형 연장부 (116) 를 포함하는, 자동 분석기 (800) 용 카트리지 (100).
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 샘플 유입 개구 (202) 는 상기 원형 연장부에 있는, 자동 분석기 (800) 용 카트리지 (100).
  23. 제 13 항에 있어서,
    상기 샘플 유입구는 상기 전방면 (114) 에 있는, 자동 분석기 (800) 용 카트리지 (100).
  24. 제 13 항 및 제 15항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 따른 카트리지를 수용하도록 구성된 자동 분석기로서,
    상기 자동 분석기는 카트리지 스피너 (802), 광학 계기 (812), 및 상기 자동 분석기를 제어하도록 구성된 컨트롤러 (814) 를 포함하고, 상기 컨트롤러는:
    - 유동 구조체를 사용해 생물학적 샘플을 프로세싱된 생물학적 샘플로 프로세싱하도록 상기 카트리지 스피너를 사용해 상기 카트리지의 회전 속도를 제어하고 (904);
    - 상기 프로세싱된 생물학적 샘플을 측정 구조체로 유입할 수 있도록 상기 카트리지 스피너를 사용해 상기 카트리지의 회전 속도를 제어하고 (906); 그리고
    - 형광 분광계로 상기 측정 구조체에서 형광 측정을 수행하도록 (908)
    구성되는, 카트리지를 수용하도록 구성된 자동 분석기.
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