KR100675698B1

KR100675698B1 - 완전한 샘플 처리 능력을 포함하는 자동화된 진료 검출 시스템

Info

Publication number: KR100675698B1
Application number: KR1020027001601A
Authority: KR
Inventors: 클라크데이비드디.; 스티펜스제프리더블유.; 도어슨존; 웰즈이안; 후지알란제이.; 매이나드제임스이.; 베이커제이; 제이스존; 맥이쳔리차드디.; 고오가구니오; 주니어. 발사비치존씨.; 빅오프챨스; 거슨앤드류
Original assignee: 써모 바이오스타, 인크.; 아사히 가세이 가부시키가이샤
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2007-02-01
Also published as: EP1250602A2; JP3823053B2; CN1556922A; WO2001011374A3; TW517158B; KR20020042636A; JP2006138866A; US6656428B1; WO2001011374A2; AU6524100A; JP2004505231A; CN100374863C

Abstract

본 발명은 샘플 내의 피분석물의 존재 또는 양을 결정하기 위한 비용 효율적인 분석 기구에 관한 것이다. 분석 기구는 샘플 수용 포트 및 다수의 시약 웰을 포함하는 회전 가능한 원형 컨베이어를 포함하는 분석 카트리지를 사용한다. 각 시약 웰은 시약을 시험 표면으로 이송하기 위한 피스톤 요소를 포함한다. 기구는 샘플 및 시약을 소정의 유연성 있는 방식으로 시험 표면에 이송시키도록 분석 카트리지를 인덱싱할 수 있고, 따라서 분석 중인 샘플의 종류에 특정한 분석 프로토콜을 제공한다. 또한 본 발명은 이러한 기구를 사용하기 위한 요소, 형상부, 일회용품, 시약 이송 시스템, 액세서리 및 방법에 관한 것이다. 적절한 적용예는 병원인 질병 시험, 암 검출 및 감시, 치료 약 수준 감시, 알러지 시험, 환경 시험, 음식 시험, 인간 및 동물 샘플의 진단 시험 및 오프 라인 처리 시험을 포함한다.

원형 컨베이어, 시약 웰, 분석 기구, 분석 카트리지, 피분석물, 샘플, 시험 표면

Description

완전한 샘플 처리 능력을 포함하는 자동화된 진료 검출 시스템{AN AUTOMATED POINT OF CARE DETECTION SYSTEM INCLUDING COMPLETE SAMPLE PROCESSING CAPABILITIES}

본 출원은 여기에서 청구항, 도면 및 표 모두를 포함하여, 그 전체를 참조하는 1999년 8월 6일자 출원된 미국 가특허출원 제60/147,681호에 관계되고 그로부터 우선권을 주장한다.

본 발명은 부분적으로 소량 내지 중간 샘플량 적용에 대한 비용 효율적이고 자동화된 시험을 제공하는 분석 기구에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 부분적으로 이러한 기구를 사용하기 위한 요소, 형상부, 일회용품, 시약 이송 시스템, 액세서리 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 분석 기구는 자동화된 의료 진단 시험을 위한 분석 시험을 위해 사용될 수 있다. 본 발명은 자동화된 샘플 분석을 수행하기 위한 본 발명의 기구와 연결되어 사용되는 완전 자급식 시험 표면 및 시약 이송 장치를 설명한다. 기구 및 카트리지 시스템은 의료 시험 환경의 의료 지점 또는 다른 분석 시험 환경에 적합하다.

본 발명의 배경에 대한 다음의 설명은 단순히 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이고 본 발명의 종래 기술을 설명하거나 구성하는 것은 인정되지 않는다.

종래의 자동화된 임상 및 화학 분석기는 크고, 복잡한, 다중 모듈로 된 기구 인 경향이 있다. 예를 들면, 미국 특허 제5,902,548호는 고처리 분석을 위한 분석기를 설명한다. 이러한 분석기는 비싸고, 유지하기 힘들며, 상당한 크기의 바닥 또는 벤치 공간을 필요로 할 수 있다. 샘플 처리는 분석기와 무관하게 일반적으로 처리되고 분석기의 샘플링 위치 내로 처리된 샘플을 수동으로 위치시키는 것을 필요로 한다. 이러한 분석기는 소량 샘플의 분석뿐만 아니라 단일 시험 결과를 제공하는데 있어서 비용 효율적이지 않다.

종래 분석기의 대부분은 분석 과정을 완성하는데 필요한 다양한 분석 기능에 있어서 모듈식 접근을 사용한다. 예를 들면, 하나의 모듈이 샘플 적용을 위한 분석기의 섹션으로 시험 장치를 이송할 수도 있다. 다음 모듈은 하나 이상의 시약을 도입하도록 사용될 수 있다. 다른 모듈이 시험 장치를 배양하는데 필요하게 될 수도 있고 다른 모듈이 시약 첨가의 다음 사이클에 앞서 시험 장치를 세척하기 위해 필요하게 될 수도 있다. 마지막 모듈이 시험 장치 위 또는 그 내부에 발생된 결과를 분석하는데 사용될 수 있다. 미국 특허 제6,042,786호에 개시된 바와 같은 몇몇 장치들은 온보드 기구 요소로서 키보드가 구성된다. 미국 특허 제5,332,549호에 설명된 바와 같이, 분리 모듈이 분석기로부터 소모된 시험 장치를 제거하기 위해 요구될 수도 있다. 이러한 구성은 분석기 내부에 적절한 작동을 보장하기 위해 시험 장치의 정확한 위치 설정을 필요로 한다. 동시에, 분석기 이송 시스템은 시험 장치가 캐리어 위치 내에 결합됨이 없이 위치 설정되고 제거되는 것은 허용해야 한다. 미국 특허 제5,167,922호 및 미국 특허 제5,219,526호는 시험 장치를 캐리어 내에 고정하는 역할을 하는 분석기 내부의 시험 장치 및 캐리어 형상부의 장치 를 설명한다. 이러한 종류의 분석기에 있어서, 전체 시험 장치는 다양한 처리 스테이션으로 회전되거나 이송되어야 한다.

많은 자동화된 분석기는 하나의 용기로부터 시험 용기로 샘플 또는 시약을 자동적으로 빼내고 분배하는 탐침 또는 피펫 팁 장치와 조합된 형태의 흡입기를 사용한다. 예를 들면, 미국 특허 제5,983,734호는 흡입기형 샘플 이송 장치를 갖춘 분석기를 개시한다. 유사하게, 미국 특허 제6,063,340호는 흡입기와 샘플 및 시약 분배를 위한 분배 탐침을 갖춘 분석기를 개시한다. 오염을 피하기 위해, 종종 팁은 각각의 시약이 부가된 후에 폐기되어야 하고, 다음의 용해제와 접촉하기 전에 세척되어야 한다. 각각의 사용 후의 팁의 폐기는 기구에 높은 폐기 비용을 부가시킨다. 시약 이송 시스템의 계속되는 세척은 일상적으로 폐기되어야 하는 액체 생물학적으로 위험하고 유독한 많은 양의 폐기물 발생을 의미한다. 단일 시약 용기의 다중 샘플링은 시약이 오염될 가능성을 증가시킨다. 팁이 용해제와 접촉하면, 팁 또는 탐침의 측면은 용해제(샘플 또는 시약)로 덮일 수도 있다. 이어서 잔류 용해제는 시험 용기 또는 다른 시약 용기에 부적절하게 폐기될 수도 있다. 다음 시약의 오염은 수행된 첫 번째 시험에서뿐만 아니라 시약 용기를 사용하는 모든 후속 시험에 있어서 불완전한 분석 결과를 나을 수도 있다. 흡입기형 장치의 사용은 시약 용기가 증발 및 잠재적 오염으로 이어지는 개방된 환경에 노출되는 것을 의미한다. 흡입기 시스템 내의 파동은 전체 시약 이송 기구의 막대한 오염으로 이어질 수 있고 폐기되는 유체량이 변하게 될 수 있다. 대부분의 시스템은 다중 샘플 시약 용기를 사용하고 각각의 새로운 분석의 초기화로 하나의 단위의 시약을 폐기하며 실제 시험 장치 또는 표면을 포함하는 분리된 모듈을 포함한다.

많은 자동화된 분석기는 시약의 이동 및 양 제어를 위해 원심력을 사용한다. 원심력의 사용은 시약의 반경 방향 배열 및 정밀한 유체 경로 구성을 필요로 한다. 원심력은 유체를 장벽 너머로, 그리고 검출 요소가 만나게 될 때까지, 다음 시약 또는 반응 챔버 내로 구동하는데 사용된다. 고정밀 성형 요건은 개별적인 회전 시험 장치를 지극히 고가로 만든다. 새로운 시약을 도입하고 배양 시간을 허용하기 위한 유체 경로 내부의 반응 챔버 및 다중 유체 경로는 시험 장치의 구성을 더욱 어렵게 만든다. 시험 장치에 대한 다중 폭발 원심력의 작용은 원하는 경로를 따라 유체의 유동에 있어서 오류를 유발할 수 있다. 미국 특허 제5,912,134호는 시약 이송을 제어하기 위한 채널, 모세관, 용기 및 정지 연결부를 사용하는 분석 카트리지 및 모세관, 중력 및 원심력의 기능으로서 카트리지 내부에 샘플 희석물을 개시한다.

몇몇 분석 시스템이 앰플 또는 캡슐 또는 백과 같은 분리된 시약 용기를 사용했다. 시약은 파손 또는 피어싱 기구에 의해 개봉된다. 이어서 시약 이송은 수동적인 중력 공급에 기초하고 적절한 양의 필요 시약이 분배되는 것을 보장할 수 없다. 파손 또는 피어싱 기구는 또한 시약 이송을 간섭할 수 있다. 파손 또는 피어싱 기구가 하나 이상의 시약 용기와 접촉하면 시험 표면에 이송된 다음 시약에 영향을 주는 시약을 이월하는 것이 가능해진다. 어떤 경우에는, 일단 피어싱 부재가 시약 용기를 관통하며, 유체는 모세관 작용 또는 중력 공급에 의해 시험 표면으로 이송되도록 피어싱 부재 내부의 채널을 통하여 유동한다. 예를 들면, 미국 특허 제5,968,453호는 시약 제거를 위한 샘플링 장치로 개방되는 시약 카트리지를 개시한다. 반대로, 미국 특허 제6,043,097호는 밀봉된 덮개로 구성된 복잡한 시약 용기 및 용기 내의 하나 이상의 챔버의 개방 및 폐쇄를 제어하는 밸브를 개시한다. 시약 챔버는 시약을 개봉하도록 파손되는 유리 앰플 및 필터 요소를 지지한다.

다른 카트리지는 부재가 피어싱 되고 이어서 시험 카트리지로 모세관 작용에 의해 특정량의 샘플을 이송할 때까지 시험 카트리지로부터 샘플을 몰아내도록 피어싱 가능한 부재를 사용한다. 미국 특허 제5,888,826호 또는 미국 특허 제 5,602,037호는 진공 척(chuck)의 하향 이동이 시험 카트리지의 한 섹션 상에서 아래로 압박되도록 사용되는 장치를 개시한다. 시험 카트리지의 샘플 컵의 하강은 피어싱 가능한 부재 내로 피어싱 부재를 하강시킨다. 진공이 가해질 때 일정량의 샘플이 샘플 컵 내로 흡입될 수도 있다.

미국 특허 제4,689,204호는 시약 이송을 위한 가변 높이의 일련의 플런저식 실린더를 이용하는 시약 이송 시스템을 개시한다. 상부 판형 액츄에이터가 다양한 실린더 상으로 압박됨에 따라 샘플 또는 시약은 반응 튜브로 이송된다. 시약 이송 순서는 실린더의 높이에 의해 제어된다. 실린더가 짧을수록 순서상 나중의 시약이 이송된다. 반응 튜브는 반응 튜브로의 샘플 첨가와 반응 튜브로의 최종 시약 이송 사이에서 거친 필터를 포함한다. 마지막의 반응 튜브는 관심이 되는 피분석물, 구체적으로는 박테리아가 남는 조밀한 필터이다. 렌즈는 조밀한 필터의 가시화를 위하여 반응 튜브 경로 내에 포함된다.

미국 특허 제4,689,204호의 다른 실시예에서는, 개별적인 시약 챔버가 반응 챔버 내로 밀려질 때 시약을 이송 튜브 내로 압력 감응 밀봉부를 지나게 구동하는 피스톤형 부재가 구성될 수도 있다. 액츄에이팅 부재는 유체 유동을 시작하도록 출구 포트에서 밀봉부를 피어싱하는 피스톤형 부재를 밀어낸다.

미국 특허 제4,689,204호의 두 실시예에서, 반응 튜브를 통하는 샘플 및 시약의 유동은 모세관 또는 중력 유동이고 각 시약의 액츄에이션은 각각의 피스톤형 부재를 통과함에 따라 액츄에이팅 부재의 선형 진행에 기초한다. 각각의 유체는 특정한 피스톤형 부재를 갖춘 액츄에이터의 접촉으로부터 거친 필터에 이어서 조밀한 필터를 통하여 유동하는 다음의 피스톤형 부재를 갖춘 액츄에이터의 접촉까지의 시간만을 갖는다. 거친 필터의 구성은 사전 혼합 및 다양한 유체의 상호 작용이 일어날 수도 있는 거친 필터 위에 위치된 크게 개방되거나 사장된 체적, 또는 헤드 공간을 갖는다. 또한, 이러한 사장된 볼륨은 조밀한 필터로의 불완전한 샘플 및 시약 도입을 일으키는 상당량의 유체를 수용한다.

미국 특허 제5,922,591호는 단일 유닛으로 다수의 샘플을 수집하고 분석할 수 있는 분석 장치를 개시한다. 공기 시스템은 유체 운동에 다양한 압력을 가하도록 사용된다.

일회용 처분 진단 장치는 다수의 적용, 구체적으로는 의료 진단 적용을 위해 개발되었다. 이러한 시험은 적절한 단일 시험 결과를 제공하지만 시험 결과를 생성하도록 사용자 개입을 필요로 한다.

미국 특허 제5,006,309호는 자동화된 분석 시스템 내에 사용하기 위한 폐기 가능한 장치를 개시한다. 장치는 두 개의 웰을 포함한다. 한 웰은 샘플을 처리하 고 시약을 부가하는데 사용된다. 두 번째 웰은 분석 결과를 판독하는데 사용된다. 처리된 샘플은 한 웰로부터 유체 분사를 사용하는 다른 웰로 전달된다. 처리된 샘플은 피분석물 및 실질적으로 피분석물과 반응하는 미세 입자로 이루어진다. 처리된 샘플은 피펫 또는 다른 전달 장치와 접촉하지 않고 웰 사이에서 이동된다. 샘플 웰 및 판독 웰은 유체 통로에 의해 연결되고 처리된 샘플은 고속 세척 용해제에 의해 통로를 통해 이동된다. 세척 용해제는 일련의 노즐에 의해 도입된다. 판독 웰은 특정량의 처리된 샘플을 포함한다. 판독 웰은 처리된 샘플을 수용하는 섬유질의 매트릭스를 내장한다. 섬유질의 매트릭스를 통하는 유체 유동은 매트릭스 아래의 진공 또는 흡수재의 사용으로 증가될 수도 있다. 미세 입자는 피분석물을 실질적으로 잡고 보유하도록 사용된다. 섬유질 매트릭스는 섬유질 매트릭스 내부에 미세 입자를 고정시키도록 선택된다. 일단 입자가 고정되면, 신호 발생 재료가 매트릭스에 첨가되고 신호가 발생된다. 섬유질의 재료는 일단 미세 입자가 고정되면 용이한 유체 유동을 지원하고 다공질로 남아야 한다. 샘플 및 시약은 흡입 기구에 의존하고 폐기물에 외부에 있는 피펫 및/또는 전달 장치의 사용을 통하여 샘플 웰에 첨가된다. 세척 용해 속도의 제어는 장치의 효과적인 기능에 중요하다.

대부분의 분석 장치 또는 시스템은 샘플 수집의 온보드 처리용으로 제공되지 않고 심지어 하나 이상의 종류의 샘플 수집 장치를 처리하거나 하나 이상의 종류의 샘플을 처리할 수 있는 시스템은 거의 없다. 미국 특허 제5,415,994호는 샘플 수집 장치가 스웝(swab)인 수동 분석 장치를 개시한다. 시료 보유 스웝은 분석 장치 내부의 웰에 위치된다. 추출 시약이 스웝을 포함하는 웰에 첨가되고 스웝 상의 시 료로부터 피분석물을 추출하는 스웝을 지나 유동하게 된다. 용해제는 분석을 위하여 시험 표면으로 장치를 통하여 유동하기를 계속한다. 샘플 수용 위치는 사발 구조로 연결된다. 샘플 수용 위치는 스웝을 사발 위에 완전하게 위치시키는 멈춤 형상부를 갖는다. 추출 챔버는 출구 포트를 통해 샘플 수용 구역과 유체 접촉한다. 샘플 수용 구역의 매트릭스는 추출 챔버로부터 유체 통로를 형성한다. 추출 챔버는 고형 장치의 일체부로서 형성된다.

미국 특허 제5,084,245호는 유사한 샘플 처리 장치를 개시한다. 장치는 기부에 샘플 검출 요소를 갖추도록 구성된다. 장치의 상부는 샘플 검출 요소를 덮고 샘플 검출 요소에 인접하게 위치된 긴 형상부를 포함한다. 이러한 긴 형상부는 샘플을 이송하는 스웝을 보유하는데 사용된다. 다수의 연장부가 긴 형상부 내부에 포함되고 긴 형상부 내로 밀려짐에 따라 스웝으로부터 유체를 압착하고 압출 하는데 사용된다. 압출된 유체는 이어서 샘플 검출 요소와 접촉한다. 장치의 상부는 샘플 검출 요소가 가시화되도록 제거되어야 한다. 또한 긴 통로로부터의 연장부는 유체 유동을 샘플 검출 요소의 표면으로 안내하는 역할을 한다. 본 발명에서 샘플 포함 스웝은 추출 시약 내에 배양되고 추출 시약이 스웝의 섬유질을 적시게될 때까지 샘플 처리 장치 내로 위치 설정되지 않는다. 팁이 검출 요소와 유체 접촉할 때까지 스웝은 긴 형상부 내에 삽입된다.

미국 특허 제5,994,150호는 회전 플랫폼 상에 다수의 특정 구역을 광학적으로 분석하기 위한 SPR 기초 검출 시스템을 개시한다.

본 발명의 배경을 설명하는 앞에서의 미국 특허 각각은 여기에서 모든 표, 도면 및 청구항을 포함하는 전체에 있어서 참조된다.

본 발명은 샘플 내의 피분석물의 존재 또는 양을 판단하기 위한 비용 효율적인 분석 기구를 제공한다. 본 발명은 단지 제한된 크기의 실험실 공간을 필요로 하는 기구를 사용하여, 단일 또는 작은 매체 샘플량 적용을 위한 자동화된 시험 결과를 제공하는데 유용한 장치, 기구 및 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 하나 이상의 분석 또는 시험을 수행하고 결과를 제공하는 모든 요소를 포함하는 시험 카트리지를 갖춘 분석기를 제공함으로써 현재의 자동화된 분석기에서 발견되는 기술적 한계를 제기한다. 숙련된 자는 본 발명의 시험 카트리지 구성이 다수의 다양한 광학적 또는 전자적 방법이 피분석물을 검출하거나 시험 결과를 제공하는데 사용될 수도 있다는 것을 용이하게 이해할 수 있다. 또한 본 발명의 시험 카트리지는 하나 이상의 분석 결과를 유연하게 제공하도록 고안된다.

본 발명의 분석 장치의 분석 또는 의료부 및 요소의 태양은 자급식 샘플 처리 및 소량 내지 중간량의 시험 요건을 위한 시약 능력을 제공한다. 대표적인 시험 적용예는, 이에 한정되지는 않지만, 전염성 질병 시험, 암 검출 또는 감시, 유전자 시험, 치료 의약 수준 감시, 알러지 시험, 환경 시험, 음식 시험, 인간 및 수의학 샘플의 진단 및/또는 예후 시험, 오프라인 처리 시험 등을 포함한다. 바람직하게는, 기구는 고정된 편광 타원계 방식에 기초한 광학적 검출 방법 및 박막의 분석을 위해 구성된 시험 표면을 사용한다. 이러한 방법 및 시험 표면의 구체적으로 바람직한 실시예는 미국 특허 제5,494,829호 및 제5,631,171호에 설명되어 있고, 모든 도면을 포함하여 그들 전체가 여기에 참조된다. 이러한 실시예에서, 시험 장치는 시험 장치의 표면으로부터 빛의 굴절을 수정하도록 박막의 조합을 사용한다. 대안으로서, 기구는 예를 들면 분광식, 화학 조도식, 형광성, 또는 전위식 검출 방법인 검출 시스템을 사용하고, 검출 방법은 시험 표면, 분석 카트리지 내에 포함된 지원 시약 및 시험 표면으로부터 발생된 신호와 일치된다.

분석 카트리지는 특정 유형의 분석을 수행하도록 구성된 일회용 처분 요소인 것이 바람직하다. 이러한 카트리지는 다수의 시약에 대하여 카트리지 유닛 내에 분리되어 저장되도록 하는 형상부를 포함한다. 또한, 카트리지는 기구 요소와 연결되어, 이들 시약을 시험 표면으로 적합한 순서로 이송시킬 수 있는 특징을 전형적으로 갖는다. 이들 실시예에서, 카트리지는 샘플을 수용할 수 있고, 기구 요소와 연결되어, 시험 표면에 적용하기 위한 샘플을 처리하는 것이 가능하다. 카트리지의 샘플 처리 요소는 예를 들면, 스웝 또는 샘플 용기 등과 같은 샘플 수집 장치를 수용하고 보유하는 능력을 포함한다. 양호한 실시예에서, 샘플 처리 요소는 카트리지로서 안정된 구성으로 샘플 수집 장치를 보유할 수 있고, 또는 그 요소는 다양한 분석 위치로 인덱스되거나 이동된다.

샘플 처리 요소는 제조 중에 카트리지 내로 삽입되거나, 사용에 앞서 즉시 사용자에 의해 부착되는 분리된 요소일 수 있다. 대안으로서, 샘플 처리 요소는 카트리지의 일체 부품일 수 있다. 그러므로, 오로지 단일 카트리지 구성만이 필요한 반면, 샘플 처리 요소는 광범위한 샘플 수집 장치 또는 샘플 종류를 수용하도록 균일하게 재단될 수 있다. 카트리지 내로 삽입되어지는, 또는 아니면 그와 연합되 는 샘플 처리 요소의 선택은 카트리지가 수행하도록 구성되는 특정한 분석의 기능이다. 샘플 처리 요소는 특정한 샘플 종류를 수용하도록 구성될 수 있고, 또는 다수의 샘플 종류를 수용하도록 구성될 수도 있다. 양호한 실시예에서, 샘플 처리 요소는 스웝형 샘플 수집 장치의 축을 지지하도록 구성된 힌지된 연장부를 포함한다. 사용할 때, 힌지식 연장부는 스웝축이 부주의하게 제거되는 것을 방지 할 수 있고, 스웝이 사용 중에 있는 기구에 신호로서 작용할 수 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 필터 맴브레인은 샘플 유체가 유동되어야 하는 샘플 처리 요소 내의 작은 개구부 아래에 위치된다.

또한 본 발명의 분석 카트리지는 샘플 및 분석 시약을 카트리지 내의 시험 표면으로 이송하도록 구성된다. 기구와 함께 분석 카트리지는 시험 표면 또는 카트리지의 다른 구역으로의 시약의 적절한 첨가가 허용되도록 특정한 순서로 인덱스될 수도 있다. 기구는 시험 표면이 분석 과정 내의 하나 이상의 스테이지에서 분석을 위해 이용 가능하도록 카트리지를 인덱스하는 것이 바람직하다. 기구 내에 포함된 검출 시스템은 카트리지 내에 수용된 시약 및 시험 표면의 종류에 적합하도록 구성된다. 예를 들면, 시험 표면이 피분석물 특정 결합 시약(analyte-specific binding reagent)으로 코팅된 맴브레인이고 시약 중 하나가 형광 라벨로 파생된 반피분석물(anti-analyte)이면, 이어서 기구는 분석을 위해 형광측정기를 포함할 수 있다. 만약 시험 표면이 일련의 미세 전극이고 시약이 산화 환원식 시약이라면, 기구는 전위차 결과를 제공하는 검출 시스템을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 분석 카트리지는 외부의 신호 관련 시약의 첨가 없이 신호를 발생할 수 있 다. 단지 용이한 소개만을 위하여, 처음 설명된 시험 표면은 광학적으로 활성인 시험 표면이다. 그러나, 이 기술 분야에서 숙련된 자는 시험 카트리지 구성의 유연성 및 능력과, 본 발명의 자동화된 기구 시스템 내부의 특정한 검출 시스템에 이들 특성을 맞추는 방법을 알 수 있다.

그러므로, 바람직한 실시예에서 본 발명은 바닥 부재 및 상부 부재를 포함하는 바람직한 분석 카트리지에 관한 것이고, 바닥 부재는 광학 판독 웰 및 시험 표면을 포함하고, 상부 부재는 회전식 시약 원형 컨베이어를 포함한다. 시약 원형 컨베이어는 샘플 수용 포트 및 다수의 시약 웰을 포함한다. 시약 원형 컨베이어는 표면의 분석이 수행될 때 시험 표면을 포함하는 광학 판독 웰과 정렬된다. 하나 이상의 시약 웰은 시약 및 하나 이상의 시약을 시험 표면 및/또는 샘플 수용 포트로 이송하기 위한 시약 웰 피스톤을 포함한다. 상부 부재는 시약 원형 컨베이어가 바닥 부재에 대하여 회전할 수도 있도록 바닥 부재에 부착된다.

다른 태양으로, 본 발명은 특정한 분석 및 샘플 종류를 위한 분석 카트리지를 생산하기 위한 방법에 관한 것이다. 분석 카트리지는 종래 기술에서 잘 알려진 제조 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 바람직하게는, 분석 카트리지는 바닥 부재를 상부 부재에 부착함으로써 조립되어, 회전식 시약 원형 컨베이어는 바닥 부재에 대하여 회전될 수도 있다. 구체적으로 본 발명의 분석 카트리지를 조립하는 바람직한 방법이 여기에 설명된다.

본 발명의 또 다른 태양은 분석 기구와 함께 사용하기 위한 시험 키트에 관한 것으로, 시험 키트는 키트가 검출하고자 하는 피분석물에 특정한 다수의 분석 카트리지 및 그들을 사용하기 위한 기구를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게 는, 키트는 시험 과정 및 설비의 부가적인 품질 제어를 위한 하나 이상의 외부 키트 제어 요소를 포함한다. 가장 바람직하게는, 이러한 키트는 피분석물의 종류가 키트의 분석 카트리지를 사용하여 검출되도록 샘플 요건과 일치하는 적절한 샘플 수집 장치(예를 들면, 액체 샘플링 컵 등)를 포함한다.

구체적인 바람직한 실시예에서, 분석 카트리지는 다음 중 하나 이상을 포함한다. ⅰ) 시험 표면상에 피분석물을 고정시키기 위한 피분석물 특정 결합층을 포함하는 시험 표면, ⅱ) 그 위에 피분석물을 불특정하게 고정하는 시험 표면, ⅲ) 광학 활성 시험 표면인 시험 표면, ⅳ) 간섭, 타원계 또는 편광화 신호를 발생하도록 적용된 광학 활성 시험 표면, ⅴ) 샘플 처리 요소를 더 포함하는 회전식 원형 컨베이어, ⅵ) 필터 표면을 포함하는 샘플 처리 요소, ⅶ) 스웝형 샘플 수입 장치를 수용하도록 적용된 샘플 수용 포트, ⅷ) 파손 가능한 밀봉 재료로 밀봉된 각각의 시약 웰의 바닥부 및 파손 가능한 밀봉 재료와 결합하는 시약 웰 피스톤에 의해 밀봉된 각각의 시약 웰의 상사부, ⅸ) 시약 웰의 바닥부를 밀봉하는 파손 가능한 밀봉 재료를 깨는 피어싱 요소를 포함하는 시약 웰 피스톤, ⅹ) 분석 기구를 갖춘 분석 카트리지의 적절한 정합(registration)을 확보하도록 구성된 연장 탭 또는 다른 기구를 포함하는 바닥 부재, 및 ⅹⅰ) 헥스 보스 요소를 포함하는 시약 웰 피스톤.

분석 카트리지는 폴리스틸렌과 같이, 기계적인 강도 및 안정성을 제공하는 플라스틱 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 숙련된 자는 이러한 분석 카트리지 또는 그 요소가 사출 성형에 적합한 다수의 열가소성 재료로 만들어질 수도 있음을 알 수 있다. 양호한 실시예에서, 분석 카트리지의 바닥 부재는 단일편의 플라스틱 재료로 제조된다. 가장 바람직하게는, 분석 카트리지의 바닥 부재는 함께 정합하는 상부 및 하부 섹션을 포함한다. 시약 원형 컨베이어를 포함하는 상부 요소는 제조 중 조작 특성을 용이하게 하도록 활석으로 보강된, 바람직하게는 폴리에틸렌과 같은 적합한 재료로 만들어 질 수 있다. 시약 원형 컨베이어는 바닥 부재에 대한 시약 원형 컨베이어의 회전을 허용하는 방식으로 분석 카트리지의 상부 부재에 부착된다.

여기에서 사용되는 "샘플"이란 용어는 본 발명에 따른 분석 카트리지 내부에 분석하기에 적절한 시편을 칭한다. 바람직한 샘플 종류는, 이에 한정되지 않으나, 스웝(예를 들면, 목, 질, 자궁, 직장, 요도, 코 또는 비인두 스웝), 유체, 물, 소변, 혈액, 타액, 혈청, 혈장, 대변, 흡입물, 세정물, 티슈, 균등액 또는 샘플, 처리 유체 등 상에 수집된, 생물제제를 포함하는, 재료를 포함한다.

여기에서 사용되는 "샘플 수집 장치"란 용어는 장치 내로 샘플을 전달하기 위해 사용되는 지지체를 말한다. 적합한 샘플 수집 장치는 이 기술 분야에 숙련된 자에게 잘 알려져 있다. 바람직하게는, 샘플 수집 장치는 스웝, 나무 압설기, 무명 볼, 필터, 또는 가제 패드와 같은 흡수성 재료, 흡수성 도포기, 모세관 튜브 및 피펫일 수 있다.

진공 요소는 샘플 수집 장치로부터 샘플을 압출하고, 샘플 또는 그 부분을 광학 활성 시험 표면으로 이송하는데 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 동일한 진공원은 카트리지를 기구의 카트리지 플랫폼에 고정하도록, 및/또는 광학 활성 시험 표면을 통하거나, 그에 걸치거나, 그 주위에 샘플 및 시약 유동을 촉진하는데 사용될 수 있다. 대안으로서, 카트리지 잠금 및 위치 설정이 잠금 기구 또는 핀과 같은 기계적 요소에 의해 수행될 수도 있다. 또한 하나 이상의 다양한 진공 요소가 특정한 분석을 완성하는데 필요한 다양한 진공 기능을 분리하기 위하여 사용될 수도 있다.

샘플은 카트리지의 샘플 처리 요소로부터 광학 활성 시험 표면으로 이동하기에 앞서 처리될 수도 있다. 샘플을 처리하기 위해, 하나 이상의 시약이 샘플 처리 요소 내부의 샘플 수집 장치에 첨가된다. 이러한 시약은 샘플 수집 장치로부터 그리고 샘플 매트릭스로부터 또는 샘플 수집 장치 상에 포함된 유기체로부터의 피분석물을 압출하거나, 해방시키는 역할을 한다. 시약은 억제 또는 불특정 결합과 같은 샘플 매트릭스 효과를 제거하는데 도움을 줄 수도 있다. 또한, 샘플 처리 요소는 시험 표면으로의 도입에 앞서 샘플로부터 입자를 제거하는 필터 형상부를 포함할 수도 있다.

다른 바람직한 실시예에서, 샘플은 광학 활성 표면에 샘플을 도입하기에 앞서, 예를 들면 연속되는 추출을 갖추거나 갖추지 않은 여과에 의해, 처리된다. 소변이나 현탁액과 같은 유체가 피분석물을 포함하면, 피분석물은 여과 표면을 포함하는 샘플 처리 요소 상에 보유될 수도 있다. 시약 원형 컨베이어가 카트리지에 위치된 흡수성 재료 위로 회전되면 샘플은 샘플 수용/처리 조립체에 첨가된다. 흡수성 재료는 자급식 폐기물 용기로서 역할을 하고 다른 카트리지 요소를 폐기 재료에 노출시키지 않는다. 샘플 유체는 진공 또는 다른 압력차를 인가함으로써 여과 표면을 통해 인출된다. 일단 샘플 유체가 여과되면, 추출 시약은 여과 표면에 적용될 수 있다. 이어서 피분석물은 광학 활성 시험 표면에 도입되기에 앞서서 추출 시약 내에서 용해된다. 샘플 처리 요소는 시험 표면 위치 및 이송된 샘플로 인덱스된다. 분석 처리는 여기에 설명된 바와 같이 진행된다.

여기에서 사용되는 "피분석물"이란 용어는 질병의 특정한 지시제, 감염, 약물 수준, 분석 조건, 환경 조건, 처리 조건, 의료 조건 또는 피분석물의 존재 또는 양을 신속하고 민감하게 검출함으로써 진단하거나 평가할 수 있는 다른 조건인 재료를 의미한다. 바람직하게는, 피분석물은 항원, 항체, 핵산, 금속, 수용체, 효소, 효소 기질, 효소 억제제, 리간드(ligand), 킬레이터(chelator), 합텐(hapten), 의약, 또는 유사체, 또는 이러한 재료의 조각이다.

더 구체적인 바람직한 실시예에서, 분석 카트리지는 ⅰ) 샘플 수집 장치 또는 샘플 종류에 따라 독특한 농축 요소 상에 유체 샘플을 수용할 수 있는 샘플 수용 포트, ⅱ) 연속적인 처리를 위해 시약 원형 컨베이어 내의 적절한 위치 내에 스웝식 샘플 수집 장치를 고정하기 위한 보유 기구(예를 들면, 성형된 핑거)를 포함하는 샘플 수용 포트, ⅲ) 기구에 내장된 검출 방법을 위해 적절한 광학 특성을 갖는 표면을 생성하도록 그 위에 위치된 하나 이상의 광학층을 갖는 낮은 다공성 재료로 구성되는, 카트리지의 기부에 위치된 광학 활성 시험 표면 및 ⅳ) 하나 이상의 시약을 포함하는 플라스틱 하우징 내의 시약 원형 컨베이어를 포함한다.

여기에서 사용되는 "샘플 수용 포트"란 용어는 카트리지 내부로 접근부를 제공하는 분석 카트리지 내의 개구부를 말한다. 적합한 샘플 수용 포트는 샘플의 종류 및/또는 샘플 수집 장치에 기초하여, 이 기술 분야의 숙련자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.

위에서 설명된 바와 같이, 샘플 처리 요소는 제조 중 카트리지 내로 삽입되거나 사용자에 의해 부착되는 분리된 요소일 수 있거나, 카트리지의 일체 부품일 수 있다. 샘플 처리 요소는 특정한 시험 방법 및 피분석물을 위한 특정한 샘플 종류를 수용하도록 구성되는 것이 바람직하다. 양호한 실시예에서, 샘플 이송 포트는 카트리지의 시약 원형 컨베이어 섹션 내에 완전하게 일체화되고, 적절한 시약 이송 구조를 포함한다. 다른 바람직한 실시예에서, 시약 이송 구조는 추출 시약이 샘플 수집 요소로부터 피분석물을 추출하기 위한 샘플 수용 포트의 상부에 있는 홈 또는 채널 내로 유동되도록 한다.

바람직하게는, 스웝은 샘플 수집 장치로서 사용되고, 샘플 처리 요소는 스웝 홀더 또는 스웝 처리 삽입체를 포함한다. 스웝 홀더 또는 스웝 처리 삽입체는 단일 샘플 처리 요소가 다양한 양의 섬유를 갖추고, 또는 홀더 또는 삽입체 내에 안전하게 고정되도록 다양한 수준의 견고성으로 감겨진 스웝을 허용함으로써 모든 종류의 스웝을 수용하도록 테이퍼지거나 경사질 수 있다. 가장 바람직하게는, 스웝 홀더 및 스웝 처리 삽입체는 시약 카트리지 인덱싱 중 안정성을 제공하고, 스웝 주위나 그를 통하는 유체 유동에 도움이 되도록 진공 밀봉을 제공하도록 스웝을 견고하게 고정한다.

여기에서 사용되는 "시험 표면"이란 용어는 샘플 내의 피분석물의 존재 또는 양에 대응하는 검출 신호를 제공하도록 구성된 분석 카트리지 내의 표면을 말한다. 여기에 형성된 바와 같이 광학 활성 시험 표면이 가장 바람직하다. 시험 표면은 분석 카트리지의 상부 섹션 내의 광학 판독 웰을 통하는 기구의 검출 요소에 이용 가능하게 만들어질 수 있다. 여기에서 사용되는 "광학 판독" 웰이란 시험 표면이 광학적으로 판독될 수 있고 시험 표면에 의해 또는 거기에서 발생된 신호의 종류에 적합한 검출기에 의해 분석될 수 있는 분석 카트리지 내의 구멍 또는 개구부를 말한다.

본 발명에 따른 시험 표면을 구성할 때는, 이러한 표면이 피분석물을 구체적으로 묶도록 적용되는 것이 바람직하고, 그렇지 않으면 시험 표면 상에 불특정하게 고정되어 있는 피분석물이 구체적으로 검출될 수 있다. 그러므로, 시험 표면은 시험 표면 상에 관심이 되는 하나 이상의 피분석물을 고정하기 위한 피분석물 특정 결합층을 포함한다. 피분석물 특정 결합층은 시험 매트릭스 내에서 피분석물과 구체적으로 상호 작용하고 분석 과정을 통하여, 또는 신호가 시험 표면으로부터 검출될 때까지 피분석물을 보유하는 재료일 수도 있다. 가장 바람직하게는, 피분석물 특정 결합층은 항체, 항원, 핵산, 효소, 효소 기질, 효소 억제제, 수용체, 리간드, 금속, 킬레이터, 합성 약제, 합텐, 또는 유사체, 또는 이러한 재료의 조각을 포함할 수 있다. 광학 활성 시험 표면의 구성에서, 피분석물 특정 결합 시약의 장기간의 안정성을 제공하도록 재료의 층을 첨가하는 것이 유익할 수도 있다. 이러한 층은 분석 과정 중에 제거되거나 분석 과정과 간섭하지 않는다.

피분석물 특정 결합층은 시험 표면, 바람직하게는 광학 활성 표면에 많은 과정에 의해 적용될 수 있다. 숙련자는 이러한 과정이 피분석물을 구체적으로 결합하기 위해 채용되는 미립자의 특성에 의존함을 알 수 있다. 바람직한 실시예에서, 피분석물 특정 결합층은 액체 코팅 용해제 내에 담금으로써 전체 표면에 코팅되거 나, 미세 스폿팅, 잉크 분사 또는 다른 인쇄형 과정에 의해 적용된다. 피분석물 특정 결합층은 코팅 용해제의 체적 및 점성과 표면의 가용성에 의해 결정된 특정한 직경의 단일 스포트로서 적용될 수도 있다. 피분석물 특정 결합층은 상업적으로 이용 가능한 처리 장치를 사용하는 선 또는 다른 심벌로서 적용될 수도 있다.

다른 구체적인 바람직한 실시예에서, 본 발명의 시험 표면은 다수의 피분석물 특정 결합층을 포함하고, 각각은 다른 피분석물을 위해 특정한 하나 이상의 결합 시약을 포함한다. 바람직하게는, 결합 시약은 다수 영역의 시험 표면에 적용되어, 단일 분석의 단일 샘플로부터 다수의 피분석물을 검출하게 한다. 그러므로, 피분석물 특정 결합층은 원하는 배열로 일련의 줄, 점 또는 다른 심벌로 적용될 수 있다. 시험 표면에 위치된 배열의 크기는 가용한 시험 표면 영역, 배열 내부의 각각의 위치를 특이하게 확인하는데 필요한 공간 분할, 검출기의 공간 분할 능력 및 적용하는 피분석물 특정 결합층의 공간 분할에 의해 제한된다. 피분석물 특정 결합층에 더하여, 또한, 다양한 분석 제어, 예를 들면, 포지티브 및/또는 네거티브 제어 구역이 시험 결과의 품질 제어에 사용하기 위하여 시험 표면에 적용될 수 있다.

시험 방법의 감도를 개선하기 위해, 일단 피분석물이 시험 표면 상의 피분석물 특정 결합 시약과 연합되면, 피분석물 특정 결합 시약을 포함하는 제2 시약이 사용될 수도 있다. 이러한 부가적인 피분석물 특정 시약은 다른 표면 구성이 신호 생성을 위해 제공되도록 사용될 때 광학 활성 시험 표면에 피분석물의 결합을 증폭시키도록 구체적으로 그와 연합되는 부가적인 시약을 포함할 수도 있다. 바람직하 게는, 이러한 부가적인 시약은 효소, 막 형성 입자, 불용해성 생성물을 생성하는 촉매 시약, 자기 어셈블리 미립자, 또는 피분석물 층의 광학 두께를 증가시키는 다른 재료로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 시험 표면 구성이 광학 기능층을 포함하지 않으면, 증폭 시약은 단독으로 신호 생성을 책임진다. 피분석물 특정 결합 시약이 시험 표면 상에 사용되지 않으면, 피분석물은 시험 표면과 불특정 상호 작용에 의해 보유될 수도 있다. 이러한 종류의 분석에 특이성은 제2 피분석물 특정 시약으로 얻어진다.

여기에서 사용되는 "광학 활성 시험 표면"이란 입사광을 바꾸도록 적용되는 시험 표면을 말한다. 입사광은 표면 상에 부딪치는 전자기 방사선을 말한다. 양호하게는, 입사광은 편광되지 않은 빛, 편광, 타원계 편광, 선형 편광, 단색광, 다색광, 가시광, 자외선 및 적외선이다. 광학 활성 시험 표면을 준비하는 방법은 이 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있다. 광학 활성 시험 표면을 준비하는 바람직한 방법이 PCT 국제 출원 번호 제WO 94/03774호 및 미국 특허 출원 제08/950,963호에 기재되어 있고, 이들은 여기에서 유사한 광학 원리에 따라, 또는 모든 도면을 포함하는 전체 내용이 참조된다. 바람직하게는, 광학 활성 시험 표면은 진공원의 적용에 의해 왜곡되지 않도록 카트리지의 기부 위치 내에 밀봉된다. 구체적으로 바람직한 밀봉 처리는 가열 밀봉, 압력 감응식 접착, 접착, 음파 용접 또는 초음파 용접 등이다.

여기에 사용되는 "광학 기능층"이란 용어는 수용 재료에 대한 피분석물의 결합 상에 신호를 발생시킬 수 있는 층을 말한다. 층은 원하는 정도의 반사성, 전달 성 및 최종 분석 구성에 접합한 흡수성이 얻어지도록 지원 재료의 광학 특성을 수정하도록 구성된 반반사성(antireflective, AR) 층을 갖거나 갖지 않는 기부층을 포함하는 하나 이상의 코팅을 가질 수도 있다. 광학 기능층은 결과가 피분석물 결합부 상의 최종 장치에 설치된 분석에서 관찰될 수 있도록 하나 이상의 빛의 파장 범위를 줄일 수도 있다. 빛의 저감은 가시적으로 관찰 가능한 색상 변화를 위하여AR 코팅된 분석 장치에서의 빛의 특정 파장의 흡광 또는 증가를 수반할 수도 있다. 또는 특정 파장의 빛의 강도는 최종 분석 장치로부터의 반사 또는 전달에 따라 수정될 수도 있다. AR 효과의 발생은 박막 효과의 기구화된 검출에 있어서 필요하지 않다. 모든 경우에 있어서, 광학 기능층은 광학 활성 시험 표면 상의 박막과 빛의 상호 작용을 통하여 광학 활성 시험 표면에 입사되는 광을 줄이는 역할을 한다. 또한, 광학 기능층은 입사광의 편광 상태 또는 정도의 변화를 허용하도록 장치의 광학 파라미터를 수정할 수도 있다. 광학 기능층은 비결정질 실리콘, 실리콘 질화물, 다이아몬드형 탄소, 티타늄, 티타늄 2산화물, 실리콘 2산화물, 실리콘 탄화물, 실리콘 산화질화물, 실리콘 일산화물 및 다른 관련 재료 또는 이들 재료의 합성물을 포함한다. 광학 기능층의 바람직한 구성은 폴리카보네이트 맴브레인 상에 코팅되고 이어서 다이아몬드형 탄소층으로 코팅된 비결정질의 실리콘층이다. 다른 광학 기능층의 바람직한 구성은 폴리카보네이트 맴브레인 상에 코팅되고 이어서 실리콘 질화물층 및 얇은 다이아몬드형 탄소층으로 코팅된 비결정질의 실리콘층이다. 광학 기능 재료는 스퍼터링, 이온 비임 증착, 증기 증착, 스핀 코팅, 직류 플라즈마, 화학 증착 또는 이 기술분야의 숙련자에게 잘 알려진 다른 방 법에 의해 지원 재료에 적용될 수도 있다.

기부 광학층은 적절한 반사성, 흡수성 또는 전달 특성을 생성하는데 필요한 광학 특성을 제공하는 역할을 한다. 이는 지지체의 후방 측면으로부터의 표류광 누출 또는 후방 흩어짐을 제거하도록 충분히 조밀해야 한다. 기부층의 두께가 증가함에 따라 수정된 지지체의 반사성 비율도 증가한다. 원하는 반사성 비율은 기구 내에 연합된 광학 시스템에 의존한다. 적절한 기부층 재료는 비결정질 실리콘, 다결정 실리콘, 납 텔루르 화합물, 티타늄, 게르마늄, 크롬, 코발트, 갈륨, 텔루르 또는 철 산화물을 포함한다. 광학 활성 시험 표면의 최종 광학 특성은 최종 시험 표면의 모든 층의 광학 기여도를 고려하여 최적화된다. 이어서, 기부 광학층은 최종 광학 활성 시험 표면에 존재하는 부착층 또는 피분석물 특정 결합층 또는 다른 층에 대하여 계산하는 박막 반사 이론 모델링 또는 경험적 시험에 기초하여 조절될 수도 있다.

광학 기능층은 원하는 광학 특성을 제공하는 역할을 할 수도 있고 또한 부착층으로서의 역할을 할 수도 있다. 부가적인 층이 단 하나의 목적인 부착층 역할을 하는 광학 활성 시험 표면의 구성 내에 적용될 수도 있다.

구체적으로 바람직한 실시예에서, 광학 활성 표면은 ⅰ) 표면에 고정된 피분석물 특정 결합 시약을 갖고, ⅱ) 검출된 피분석물을 불특정하게 포획할 수 있고, ⅲ) 반사성이며 분석 단계의 수행 중 광학 활성 표면에 특정 피분석물 또는 목표부의 부가로 간섭 신호를 발생시킬 수 있고, ⅳ) 반사성이며 분석 단계의 수행 중 광학 활성 표면에 특정 피분석물 또는 목표부의 부가로 타원계 신호를 발생시킬 수 있고, ⅴ) 반사성이며 분석 단계의 수행 중 광학 활성 표면에 특정 피분석물 또는 목표부의 부가로 편광 신호를 발생시킬 수 있고, ⅵ) 간섭, 타원계 또는 편광화 신호는 특정 피분석물 또는 목표부의 존재 또는 양에 관계된다.

부가적인 부착층은 광학 재료 또는 다른 종류의 시험 표면에도 적용될 수 있어, 그들의 결합 및 피분석물 특정 결합층의 장력을 개선시킨다. 부착층은 광학 기능층에 대한 수용 재료의 결합을 증가시키거나 촉진시키는 재료나 재료들의 조합이다. 또한, 부착층은 모든 연속적인 처리 및 분석 단계에 대한 충분한 갈망을 갖춘 수용 재료를 보유해야 한다. 바람직하게는, 부착층은 수용 재료의 안정성을 감소시키지 않아야 하고 수용 재료를 광학 기능층 또는 층들로부터 절연되어야 하며, 이로써 수용 재료의 안정성을 개선시킨다. 어떠한 수용층도 사용되지 않으면, 부착층은 관심이 되는 피분석물을 불특정하게 결합하는데 사용될 수도 있다. 부착층은 시레인(silane), 시록산(siloxane), 중합 재료, 니켈, 다이아몬드형 탄소 등으로 구성될 수 있다. 부착층은 증기 위상 퇴적, 용해제 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 인쇄형 처리, 또는 이 기술분야에서 알려진 다른 방법에 의해 적용될 수도 있다. 적정한 부착층 및 부착층을 확인하기 위한 방법의 목록이 전체적으로 여기에서 참조하는 미국 특허 번호 제5,468,606호에 기재되어 있다.

또한, 부착층은 피분석물 특정 결합층의 안정화에 도움이 되어야 한다. 부착층이 채용되면, 재료는 진공 상태에서 시험 표면을 재료의 증기에 노출시킴으로써 적용될 수 있다. 또는 부착층은 용해제 코팅, 스핀 코팅, 잉크 분사, 인쇄 처리 또는 원하는 재료의 얇은 층의 적용을 위한 다른 방법에 의해 적용될 수 있다. 일단 재료가 시험 표면에 적용되면, 경화 단계가 시험 표면의 층의 영구적인 접착을 확보하기 위해 채용될 수 있다. 경화는 일반적으로 일정 기간 동안 상승된 온도에 시험 표면을 노출시킴으로써 수행된다. 바람직하게는, 특히 광학 활성 시험 표면이 사용되면, 부착층의 두께는 피분석물 특정 결합층에 충분한 밀도를 제공하고 시험 표면으로부터 결합층을 분리한다. 이어서 부착층이 광학 재료에 적용된다. 부착층은 관심이 되는 피분석물을 불특정하게 포획하기 위한 적용예에 사용될 수도 있다. 광학 활성 시험 표면과 다른 시험 표면의 구성은 부착층의 사용을 필요로 하지 않을 수도 있다.

여기에서 사용된 "막" 및 "박막"이란 용어는 기판 표면 상에 증착되는 하나 이상의 샘플 재료 층을 말한다. 막은 약 1 Å, 약 5 Å, 약 10 Å, 약 25 Å, 약 50 Å, 약 100 Å, 약 200 Å, 약 350 Å, 약 500 Å, 약 750 Å, 약 1000 Å 및 약 2000 Å의 두께일 수 있다. 구체적으로는 약 5 Å 내지 약 1000 Å의 두께인 막이 바람직하고, 가장 바람직하게는 약 5 Å 내지 약 750 Å의 두께를 갖는 막이다.

다른 구체적인 바람직한 실시예에서, 시약 원형 컨베이어는 ⅰ) 샘플 수집 장치가 샘플 수용 포트 내에 삽입되면 기구의 다른 부분에 결합됨이 없이 약 90°, 120°, 150°, 180°, 210°, 240°, 270°, 300°, 330° 및 가장 바람직하게는 360°만큼 바닥 부재 상에서 자유롭게 회전될 수 있고, ⅱ) 바닥 섹션이 전체 분석 카트리지의 바닥 섹션을 생성하도록 밀봉될 수도 있는 두 개의 성형된 플라스틱 물건으로 형성되는 분석 카트리지의 바닥 섹션의 상부 표면에 정합되고, ⅲ) 바닥 섹 션의 상부 표면은 연장 탭 또는 셋 핀과 같은 하나 이상의 요소를 포함하며, ⅳ) 바닥 섹션의 바닥 표면은 기구에 수납될 때 시험 카트리지에 대한 사용자의 그립을 개선할 뿐만 아니라 분석 방법을 수행하기 위한 적절한 위치 및 방향 내에 카트리지가 있도록 하기 위한 톱니 모양부와 같은 하나 이상의 요소를 포함한다.

여기에서 사용되는 "연장 탭"이란 용어는 분석 카트리지로부터 연장하고 기구 내부에서 카트리지의 방향을 설정하는데 도움을 주는 요소를 말한다. 연장 탭은 최종 조립된 분석 카트리지에서 상승된 위치에 있고 시약 원형 컨베이어를 설정 위치에 고정하는 역할을 한다. 카트리지가 기구 내에 적절한 정합 상태에 있으면, 탭은 아래로 눌려지고 시약 원형 컨베이어는 회전하도록 방치된다. 카트리지는 이 기술분야에서 잘 알려진 다양한 기구에 의해 기구 내의 설정 위치에 고정될 수도 있다. 카트리지의 정렬 및 안정성을 제공하는 바람직한 수단은 압착기 다리부, 해제 아암 및/또는 카트리지 바닥의 기구 카트리지 슬롯에 대한 자물쇠형 정합, 또는 카트리지를 안정시키고 보유하기에 충분한 높이의 셋 핀의 단순한 정합에 의해 가해진 힘을 이용한, 진공의 적용일 수 있다.

다른 구체적인 바람직한 실시예에서, (ⅰ) 시약은 시약 웰의 바닥에 있는 파손 가능한 밀봉 재료의 얇은 층에 의해 시약 원형 컨베이어 내부에 밀봉되고, (ⅱ) 시약은 시약 웰의 상부 개구부에서 불침투성의 증기 밀봉 재료의 얇은 층에 의해 시약 원형 컨베이어 내에 밀봉되고, (ⅲ) 상부 시약 웰 밀봉부는 시약 웰 피스톤과 접촉하고, (ⅳ) 시약 웰 피스톤은 피스톤의 최상부 세그먼트가 카트리지의 시약 원형 컨베이어의 상부 표면 위로 연장되도록, 피스톤의 최상부 세그먼트 내의 피스톤(예를 들면, 헥스 보스)을 구동하기 위한 플런저 요소를 위한 수용 요소를 갖추도록 구성된 고체(예를 들면, 플라스틱) 요소이고, (ⅴ) 헥스 보스는 기구 하우징 내의 플런저 요소의 푸쉬 로드와 정합하도록 구성되고, (ⅵ) 푸쉬 로드는 헥스 보스 또는 피스톤의 다른 수용 요소와 정합하고, 수직 구동 요소는 광학 활성 표면 상으로 시약을 방출하도록 하부 불침투성 증기 밀봉부를 통하여 피스톤을 밀고, (ⅶ) 플런저 요소는 카트리지가 다음 분석 위치로 적절히 이동되도록 상부 위치로 피스톤을 뒤로 끌어내며, (ⅷ) 플런저 요소는 카트리지 내부의 시약 원형 컨베이어 및 맴브레인 홀더의 정합을 개선하도록 선택적인 압착기 다리부를 포함한다.

또 다른 구체적인 실시예에서, 시약 웰 피스톤은 플런저 요소로 아래로 눌려지나, 상기 플런저를 위한 수용 요소를 갖추지 않는다. 대신에, 플런저는 헥스 보스와 같은 요소에 정합하지 않고 피스톤의 최상부 표면을 접촉함으로써 피스톤을 압박한다. 플런저가 피스톤과 정합하지 않기 때문에, 상부 위치 내로 피스톤을 뒤로 끌어내지 않고 눌려진 위치로 머물러 있게 한다.

여기에서 사용되는 "증기 밀봉 재료"란 용어는 각 시약 웰의 상부 및/또는 바닥부에 액체 및 증기 불침투성 장벽을 제공하는 파손 가능한 밀봉 재료를 말한다. 증기 밀봉 재료는 시약의 유동을 제공하기 위하여, 분석 과정 내의 적절한 지점에서 시약 웰 피스톤에 의해 가해진 힘에 의해 깨지게 되어 있다. 적합한 증기 밀봉 재료는 이 기술분야의 숙련자에게 잘 알려져 있다. 구체적으로 바람직한 증기 밀봉 재료는 마일라 및 저밀도 폴리에틸렌이다. 바람직한 실시예에서, 증기 밀 봉 재료는 접착제에 의해 시약 웰에 부착된다. 또한, 증기 밀봉 재료는 포일(foil), 종이, 부가적인 플라스틱 등과 같은 재료의 부가적인 층을 포함한다. 바람직하게는, 증기 밀봉 재료는 15 파운드 폴리에틸렌 층, 알루미늄 포일 층, 7.2 파운드 폴리에틸렌 층 및 25파운드 C1F 코팅된 종이(Genesis Converting Corporation)를 포함한다. 이 기술분야에 숙련자는 유사한 화합물의 다른 재료가 증기 밀봉 재료로 대용될 수도 있음을 알 수 있다.

여기에서 사용되는 "시약 웰"이란 용어는 분석 과정에 사용하기 위한 시약을 내장하는 원형 컨베이어 내의 챔버를 말한다. 시약은, 그에 한정되지 않지만, 여기에 설명되는 바와 같이, 세정 시약, 버퍼 시약, 추출 시약, 중화 시약, 증폭 시약 또는 신호 발생 시약을 포함하는 적절한 시약일 수도 있다.

여기에서 사용되는 "시약 웰 피스톤"이란 용어는 시약을 이송하기 위해 시약 웰에 정압을 제공하는 요소를 말한다. 시약 피스톤용으로 바람직한 재료는 폴리카보네이트이다. 시약 웰 피스톤은 기구의 플런저 기구에 의해 압박되어, 시약 웰의 하부 밀봉을 깨뜨리고 시약 웰로부터 유체를 이송하는데 충분한 힘을 발생시킨다. 시약 웰 피스톤은 플런저 기구에 의해 포지티브 체결을 확보하기 위한 요소를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 포지티브 체결을 확보하기 위한 요소는 헥스 보스이다. 시약 웰 피스톤은 하부 시약 웰 밀봉부를 깨뜨리는데 도움을 주는 피어싱 요소를 포함한다. 시약 웰 피스톤은, 일단 그것이 시약 밀봉부를 피어싱하는데 사용되면, 원형 컨베이어 구성 및 피스톤이 시약 원형 컨베이어의 회전을 방지하는지 여부에 따라, 시약 웰 내로 후퇴되어질 필요가 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 푸쉬 로드 기구로 안착될 필요가 없으므로, 후퇴될 필요가 없는 피스톤 구성은 헥스 보스 요소를 필요로 하지 않는다. 또한, 시약 웰 피스톤은 시약 웰의 상부를 밀봉하는데 도움을 주는 역할을 할 수 있다.

피스톤 구성, 플런저 기구가 피스톤을 피스톤 웰 내에 위치시키는 속도 및/또는 시약 웰에 대한 구멍 크기는 시험 표면으로 시약의 유동의 제어를 고려할 수 있다. 또한 피스톤 구성 및 이동은 시험 표면에 이송된 시약의 양을 제어하는데 사용될 수 있다. 피스톤은 다양한 형상, 크기 및 수의 홈으로 구성될 수 있다. 피스톤 내의 홈의 형상 및 수는 피스톤이 이동됨에 따라 피스톤 재료와 접촉하는 유체의 표면 장력 및 보유력과 같은 상호 작용을 통하여 유체 유동 속도를 수정한다. 하부 증기 밀봉부 내의 재료뿐만 아니라, 피스톤 구성 및 이송 속도가 시약의 분배를 위한 구멍 크기를 결정한다. 구멍의 품질은 유체 유동 속도를 결정하는데 중요하다. 발생된 구멍의 품질은 개구부의 크기, 개구부의 구조, 개구부의 청결도를 의미한다. 피스톤의 이송 속도뿐만 아니라 피스톤 구성 및 하부 증기 밀봉부는 시약 분배를 최적화하는데 함께 평가되어야 한다.

여기에서 사용되는 "헥스 보스"란 용어는 육각형 리세스를 포함하는 시약 웰 피스톤의 상부에 있는 상승된 요소를 말한다. 바람직한 실시예에서, 플런저 기구는 플런저에 의해 시약 웰 피스톤의 포지티브 체결을 확보하도록 육각형 리세스와 정합한다. 이 기술 분야의 숙련자는 리세스가 육각형일 필요는 없고, 플런저 기구와 정합할 수 있는 형상일 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 플런저 기구는 푸쉬 로드를 제어하도록 스프링 부하 기구로 구성될 수 있다. 스프링 기구의 장력 해제는 푸쉬 로드가 피스톤을 이동시키도록 한다. 다양한 압력이 시약 밀봉부를 깨뜨리는데 필요하다면, 동심 푸쉬 로드는 변하는 이동 능력을 제공하도록 다양한 스프링 장력으로 구성될 수 있다.

다른 태양에서, 본 발명은 본 발명에 따른 분석 카트리지를 사용 또는 포함하는 분석 기구, 분석 카트리지를 수용하기 위한 기구, 요소 또는 부속 조립체, 시약 원형 컨베이어를 회전시키고 인덱스하는 하나 이상의 회전 요소 또는 부속 조립체, 시약을 시약 웰로부터 샘플 수용 포트 및/또는 시험 표면으로 이송하도록 시약 웰 피스톤을 체결하기 위한 플런저 요소 또는 부속 조립체, 샘플 및/또는 시약을 시험 표면으로 안내하기 위한 진공 요소 또는 부속 조립체 및 시험 표면으로부터 신호를 검출하기 위한 검출기에 관한 것이다. 바람직하게는, 제어 처리기가 분석 알고리즘에 따른 회전, 플런저 및 진공 요소와, 발생된 신호를 피분석물의 존재 또는 양에 연관시키기 위한 신호 처리기를 제어한다.

구체적인 바람직한 실시예에서, 본 발명의 분석 기구는 (ⅰ) 분석 카트리지를 안정시키기 위한 압착기 다리부, (ⅱ) 카트리지 방향을 결정하기 위한 광학 제어 요소, (ⅲ) 기계적인 아암 및 모터를 포함하는 회전 요소, (ⅳ) 수직 구동 요소에 부착된 푸쉬 로드를 포함하는 플런저 요소, (ⅴ) 시약 웰 피스톤의 헥스 보스 요소 내에 안착되게 구성된 푸쉬 로드, (ⅵ) 시약 웰 피스톤을 시약의 이송을 따르는 시약 웰 내의 원래 위치 근방으로 복귀시키는 푸쉬 로드, (ⅶ) 컬러 센서, 컬러 검출기, 화상 검출기, 분광광도계, 광도계, 형광계, 전위차계, 간섭계, 편광계 및 타원계를 포함하는 그룹으로부터 선택된 검출기, (ⅷ) 고정된 편광 타원계인 검출기, (ⅸ) 기구 제어 및 데이터 처리 알고리즘을 수행하도록 프로그램된 단일 범용 컴퓨터를 포함하는 제어 처리기 및 신호 처리기, (ⅹ) 피분석물 및/또는 샘플을 분석 기구에 확인시키는 확인 요소를 포함하는 분석 카트리지, (ⅹⅰ) 바코드인 확인 요소 및 바코드를 판독하기 위해 구성된 바코드 판독기를 포함하는 분석 카트리지 및 (ⅹⅱ) 스웝형 샘플 수집 장치를 수용하도록 구성된 샘플 수용 포트 중 하나 이상을 포함한다.

분석 기구는 시험 표면으로부터 신호를 검출하기 위한 요소를 포함하는 것이 바람직하다. 수행되어지는 분석의 종류에 의존하여, 검출기는 컬러 센서, 컬러 검출기, 화상 검출기, 분광광도계, 광도계, 형광계, 전위차계, 간섭계, 편광계 및 타원계일 수 있다. 이 기술 분야에 숙련자는 수행되는 분석에 적절한 검출 요소를 용이하게 정합시킬 수 있다. 가장 바람직하게는, 검출 요소는 고정각 타원계이다.

여기에서 사용되는 "간섭 신호"란 용어는 표면에 흡수되거나 구체적으로는 튀어 오른 샘플 재료의 광학 두께의 변화에 기인하여, 광학 활성 표면에 의해 반사된 파장(컬러) 광의 변화를 말한다. 간섭은 이 기술 분야의 숙련자에게는 잘 알려진 특정한 피분석물 또는 목표물의 존재 또는 양으로 측정되고 그에 관계될 수도 있다.

여기에서 사용되는 "타원계 신호"란 용어는 표면에 흡수되거나 구체적으로는 튀어 오른 샘플 재료의 광학 두께의 변화에 기인하여, 광학 활성 표면에 의해 반사된 타원계 편광의 변화를 말한다. 타원계 신호는 이 기술 분야의 숙련자에게는 잘 알려진 특정한 피분석물 또는 목표물의 존재 또는 양으로 측정되고 그에 관계될 수도 있다.

여기에서 사용되는 "편광화 신호"란 용어는 표면에 흡수되거나 구체적으로는 튀어 오른 샘플 재료의 광학 두께의 변화에 기인하여, 광학 활성 표면에 의해 반사된 타원계 편광의 변화를 말한다. 타원계 신호는 이 기술 분야의 숙련자에게는 잘 알려진 특정한 피분석물 또는 목표물의 존재 또는 양으로 측정되고 그에 관계될 수도 있다.

구체적인 바람직한 실시예에서, 분석 기구는 (ⅰ) 사용자 인터페이스 요소를 포함하고, (ⅱ) 제어 처리기를 포함하고, (ⅲ) 신호 처리기를 포함하고, (ⅳ) 신호 처리 및 데이터 분류를 위한 알고리즘을 포함하고, (ⅴ) 분석 순서를 결정하기 위한 알고리즘을 포함하고, (ⅵ) 하나 이상의 분석 카트리지를 수용하고, (ⅶ) 카트리지의 광학 활성 표면이 분석 처리의 하나 이상의 스테이지에서의 분석에 이용 가능하도록 분석 카트리지를 기계적으로 인덱스하고, (ⅷ) 시약을 적절한 순서로 카트리지의 광학 활성 표면으로 이송하기 위해 다양한 위치로 시약 원형 컨베이어를 인덱스하는 기계적인 아암 및 모터로 이루어진 원형 컨베이어 회전 요소를 포함하며, (ⅸ) 시약 원형 컨베이어 인덱싱, 카트리지 위치 설정 및 카트리지 방향 결정을 위한, 엔코더 또는 바코드 판독기와 같은, 하나 이상의 광학 제어 요소를 포함하고, 사용되어지는 분석 방법 및 보고되어지는 결과의 종류를 수립한다.

여기에서 사용되는 "사용자 인터페이스"란 용어는 사용자가 장치에 정보 및/또는 명령을 제공하고, 및/또는 사용자에게 정보 및/또는 명령을 제공하기 위한 기구의 요소를 말한다. 이 기술 분야에 숙련자는 적절한 사용자 인터페이스를 알 수 있다. 예를 들면, 사용자 인터페이스는 바코드 판독기, 키보드, 컴퓨터의 "마우 스", 라이트 펜(light pen), 컴퓨터 스크린 및 컴퓨터 프린터 중 하나 이상일 수 있다.

여기에서 사용되는 "알고리즘"이란 용어는 분석으로부터 얻어진 분석 및/또는 분석 데이터를 수행하도록 따르게 되는 단계의 순서를 말한다. 바람직한 실시예에서, 알고리즘은 분석 기구의 작동을 제어하는 제어 처리기 및/또는 시험 표면으로부터 발생된 신호를 의미 있는 분석 결과로 처리하는 신호 처리기 상에 저장된다. 바람직하게는, 제어 및 신호 처리기는 적절한 알고리즘으로 프로그램되는 하나 이상의 목적을 갖는 컴퓨터 요소 또는 컴퓨터 칩이다.

여기에서 사용되는 "데몬(daemon)"이란 용어는 이면에서 일어나는 처리를 말하고 사용자에게는 보이지 않는다. 바람직하게는, 데몬은 분석 과정 전체를 통해 연속적으로 진행된다. 또한, 데몬은 실행의 이면 과정 또는 이면 맥락으로서 언급될 수도 있다.

여기에서 사용되는 "인덱스"란 용어는 분석 카트리지를 특정 위치에 위치 설정하는 것을 말한다. 카트리지는 카트리지 상의 불연속 위치, 예를 들면 시약 웰 및 시험 표면이 적절한 시기 및/또는 위치의 시약 이송에 대하여 서로 정밀하게 정렬되도록 인덱스될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 분석 기구는 카트리지 인덱싱을 위하여 기계적 기구 또는 부속 조립체를 사용한다.

여기에서 사용되는 "광학 제어 요소"란 용어는 카트리지 요소의 방위를 결정하는 광학 센서 기구를 말한다. 적정한 광학 제어 요소는 이 기술 분야에 잘 알려져 있다.

바람직하게는, 적절한 샘플 처리를 위해 필요한 하나 이상의 파라미터들이 기구의 사용자 인터페이스를 통하여 사용자에 의해 제공될 수 있다. 예를 들면, 사용자는 샘플의 종류, 샘플 수집 장치의 종류 및/또는 샘플 프로토콜을 표시할 수도 있다. 그러나, 가장 바람직하게는, 분석 종류, 샘플 수집 장치 등의 각 조합이 기구에 의해 인식되고 다른 카트리지와 구별될 수 있는 별개의 분석 카트리지에 의해 대표되도록 제조 중에 구성된다. 별개의 분석 카트리지는 주어진 샘플 수집 장치에 의해 필요한 샘플 보유 및 추출 기구뿐만 아니라, 분석을 위한 적절한 시약 원형 컨베이어를 제공할 수 있다. 예를 들면, 스웝형 샘플 수집 장치에 대하여, 샘플 수용 기구는 스웝 섬유 주위에서만이 아니라 스웝 섬유 내로 추출 유체를 안내하는 역할도 해야 한다. 분석 순서, 배양 시간 및 다른 파라미터들은 각 카트리지 구성을 위하여 미리 설정될 수 있다. 또한, 카트리지 로트 정보는 데이터 분석 방법뿐만 아니라 적절한 분석 파라미터 및 순서를 선택하도록 기구를 일러줄 수도 있다. 대안으로서, 데이터 처리는 사용자에 의해 수동으로 일어날 수도 있다.

다른 구체적인 바람직한 실시예에서, 분석 기구의 진공 요소는 (ⅰ) 하나 이상의 진공 포트를 갖는 단일 진공원을 포함하고, (ⅱ) 카트리지 보유 및 안정, 시약 유동 통과, 샘플 추출 및 시험 표면 건조를 위해 진공을 사용하고, (ⅲ) 광학 활성 표면을 통하거나 그에 걸쳐서 또는 그 주위로 유체를 유동시키고 카트리지 내부의 폐기물 흡수 재료 또는 리저버 내로 안내하도록 진공을 사용하며, (ⅳ) 진공에 의해 광학 활성 표면을 통하여 또는 그 주위에 시약을 전달하기에 앞서 보통의 중력 조건하에서 일정 기간 동안 광학 활성 표면의 표면 상에 샘플 또는 그 요소를 배양한다.

바람직하게는, 시험 표면이 광학 판독 웰을 통해 판독하기 위해 위치 설정되면 진공원은 약한 진공(약 20 mm Hg 내지 40 mm Hg, 바람직하게는 약 30 mm Hg)을 유지한다. 다른 바람직한 실시예에서, 시험 표면 상에서의 배양 중 및/또는 시약 원형 컨베이어가 인덱스되면 진공원은 해제된다. 바람직하게는 판독에 앞서 시험 표면을 건조시키거나, 스웝으로부터 추출 시약을 끌어내거나, 추출에 앞서 집중 맴브레인을 통해 유체를 끌어내기 위하여, 진공 수준은 약 120 mm Hg 및 약 180 mm Hg로 상승시킬 수 있고, 가장 바람직하게는 약 150 mm Hg로 상승시킬 수 있다. 이 기술 분야에 숙련자는 시약 유동을 위해 요구되는 진공이 시약의 합성 및 맴브레인, 필터 또는 시험 표면의 합성 및 다공성에 따라 변할 수 있다는 것을 알 수 있다. 샘플 또는 시험 조건에 따른 진공 수준의 변화를 위한 피드백 루프는 시약 유동에 영향을 주는 다수의 파라미터를 수용하도록 장치 내에 진공을 자동적으로 조절하게 연합될 수도 있다.

또한 실시예에서, 일련의 공기 밸브가 기구의 카트리지 수용 스테이지 아래에 부가될 수도 있다. 이러한 공기 밸브는 카트리지 또는 기구의 다양한 부품 내로 또는 그 위로 공기를 도입하도록 한다. 공기 유동은 시험 표면을 건조시키는데 진공 시스템을 돕도록 광학 활성 시험 표면 상에 도입될 수도 있다. 또는 공기 유동은 유체 이동에 도움을 주도록 사용될 수도 있다.

다른 구체적인 바람직한 실시예에서, (ⅰ) 기구는 광학 분석 구성으로서 고 정각 타원계를 사용하고, (ⅱ) 기구는 LED 광원을 포함하고, (ⅲ) LED 광원은 525 nm로 빛을 방출하고, (ⅳ) LED 광원은 광학 활성 시험 표면의 평면에 수직인 선에 대하여 20°의 입사각으로 위치 설정되고, (ⅴ) 광다이오드 검출기는 광학 활성 시험 표면의 평면에 수직인 선에 대하여 20°의 입사각으로 위치 설정되고, (ⅵ) 편광 및 분석 편광자는 서로에 대하여 90°로 위치 설정되며, (ⅶ) 기구는 동기 검출에 대하여 소음원으로서 표류광을 제거하도록 한다.

여기에서 사용되는 "광원"이란 용어는 전자기 방사선의 공급원을 말한다. 또한, 전자기 방사선은 "광"이라 언급될 수도 있다. 이러한 전자기 방사선은 약 10^-6 μm 내지 약 10⁸ μm의 파장을 포함할 수도 있고, 자외선으로부터 적외선 파장으로의 전자기 방사선인 것이 바람직하고, 구체적으로 바람직한 전자기 방사선은 가시광이다. 적합한 광원은 이 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있고, 단색 또는 다색 방사선의 공급원을 포함할 수 있다. 단색 방사선의 사용이 바람직하다. 여기에서 사용되는 "단색 방사선" 또는 "단색 광"이란 용어는 구성 목적상 단일 파장으로서 기능하도록 충분히 좁은 밴드폭을 갖는 전자기 방사선을 말한다. 바람직한 광원은 레이저, 레이저 다이오드 및 광 방사 다이오드(LEDs)이다. 바람직한 실시예에서, 구멍, 바람직하게는 바형 구멍은 광학 경로 내에 위치되고, 시험 표면의 스트립형 포착 구역에 평행하게 위치된다. 구멍은 시험 표면의 더 큰 의문(interrogation) 영역을 제공할 수 있고, 신호가 그에 걸쳐 평균 수준이 되는 더 큰 영역을 제공하며, 검출기를 시험 표면 내의 표면 변화에 덜 민감하게 만든 다.

여기에 사용된 바와 같이, "검출기"란 용어는 전기 또는 광학 신호의 생성물에 의해 전자기 방사선을 검출하기 위한 장치를 말하고, 컬러 센서, 컬러 검출기, 화상 검출기, 분광광도계, 광도계, 형광계, 전위차계, 간섭계, 편광계 및 타원계를 포함하며, 이들 검출기는 다른 광검출 장치뿐만 아니라 아날로그 또는 디지털 신호를 제공하도록 구동된다. 양호한 검출기는 전자기 방사선, 특히 가시 광선을 전기 또는 광학 신호의 결과 생성물에 의해 검출된다. 신호 처리 요소는 신호를 광학 막 두께와 연결시키도록, 예를 들면 표준 커브의 사용에 의해, 이러한 정보를 가져오도록 이들 신호를 처리할 수 있다. 특별히 바람직한 실시예에서, 광학 막 두께는 결합 분석 결과로서, 예를 들면 특정 피분석물에 대한 시험에서 포지티브, 네거티브 또는 결정적이지 않은 결과 중 하나를 보여주는 시험의 결과로 해석될 수 있다.

바람직하게는, 기구의 광원 및 검출기는 광학 활성 시험 표면의 평면에 수직인 선에 대하여 약 10° 내지 약 40°사이의 입사각으로 위치 설정된다. 가장 바람직하게는, 입사각은 약 10°, 20°, 30° 및 40°이다.

여기에서 사용되는 "편광자"란 용어는 들어오는 전자기 방사선을 수용하고 그로부터 편광된 방사선을 생산하는 장치를 말한다. 편광 필터 및 분석기와 같은 적합한 편광자는 이 기술 분야에 숙련자에게 잘 알려져 있다. 여기에 설명되는 바와 같이, 편광자는 연구하는 샘플로부터 반사된 빛뿐만 아니라, 연구하는 샘플과 접촉하기에 앞서 광원으로부터 들어오는 빛을 편광시키도록 위치 설정될 수 있다. 편광자는 광학 경로 내부에 고정될 수 있다. 대안으로서, 하나 이상의 편광자는 그 광학 축 상에서 편광 요소 또는 그 요소를 회전시킴으로써 시간에 따라 편광된 빛의 s- 및 p- 요소를 변화시키기 위한 기구를 포함한다. 바람직하게는, 이러한 기구는 종래의 타원계 내의 편광자 또는 분석기의 위치에 위치되는 편광 필터를 회전시킨다. 편광 필터의 회전은 연구하는 샘플로부터 반사된 전자기 방사선 내에 대응하는 준사인 곡선(quasi-sinusoidal)의 강도를 제공한다.

여기에 사용되는 "편광 편광자" 및 "분석 편광자"란 용어는 광학 활성 시험 표면 상에 부딪치는 빛의 앞선 입사광 및 그 다음의 빛과 상호 작용하는 편광자를 말한다. 바람직한 실시예에서, 편광 및 분석 편광자는 서로에 대하여 약 70°내지 약 110°로 설정된다. 가장 바람직하게는, 편광 및 분석 편광자는 서로에 대하여 약 70°, 80°, 90°, 100° 및 110°로 설정된다.

여기에 사용되는 "선형 편광"이란 용어는 필수적으로 모두 s-편광 또는 모두 p-편광인 편광 상태를 말한다. 전자기 방사선은, 측정의 결과물에 영향을 주는데 충분하지 않은 다른 편광 상태에 있다면, 어느 한 선형 상태로 선형 편광되어 진다. 바람직하게는, 선형 편광 필터는 적정한 측정 오차를 발생시키지 않고 그 광학축의 약 20° 회전 종료까지 회전될 수도 있다.

다른 태양에서, 본 발명은 샘플 내의 피분석물의 존재 또는 양을 결정하는 방법에 관한 것이다. 방법은 여기에 형성된 바와 같은 분석 카트리지 및 분석 기구를 제공하는 단계, 샘플을 분석 카트리지의 샘플 수용 포트 내로 위치시키는 단계, 분석 카트리지를 분석 기구의 수용 기구 내로 위치시키는 단계, 분석 알고리즘에 따라 분석 기구를 사용하는 분석을 수행하는 단계 및 샘플 내에 피분석물의 존재 또는 양을 결정하는 신호 처리기를 사용하는 단계를 포함한다.

구체적인 바람직한 실시예에서, 샘플은 목 스웝, 질 스웝, 자궁 스웝, 직장 스웝, 요도 스웝, 코 스웝, 비인두 스웝, 유체, 물, 소변, 혈액, 타액, 혈청, 혈장, 대변, 흡입물, 세정물, 티슈 균등액 및 처리 유체로부터 선택된다.

기구 및 카트리지를 사용하는 바람직한 방법은 데이터를 분석하고 결과를 보고하기 위한 방법을 포함한다. 사용하는 바람직한 방법은 광학 검출 시스템이 고정된 편광자 타원계에 기초되는 광학 활성 시험 표면 상의 피분석물을 검출하도록 구성된 시약 또는 분석 카트리지의 관점에서 설명된다. 이 기술 분야에 숙련자는 기구 및 시약 카트리지를 사용하기 위한 방법이 피분석물, 시험 표면 및 검출 시스템의 다른 조합에 대해서 유사하다는 것을 알 수 있다.

시스템을 사용하는데 있어서, 사용자는 관심이 되는 피분석물을 위해 구성된 시약 카트리지, 예를 들면, 특정한 미세 조직을 검출하도록 구성된 시약 카트리지를 선택한다. 구체적인 바람직한 실시예에서, 미세 조직은 박테리아, 바이러스, 또는 균류이고, 가장 바람직하게는, 병원인 박테리아, 바이러스 또는 균류이다. 사용자는 예를 들면 목 스웝을 사용하여 수집된 관심이 되는 피분석물을 시험하도록 환자로부터의 시료을 제공한다. 사용자는 시료 확인 번호 및 시약 카트리지 로트 정보를 스캐닝 한다(예를 들면 바코드에 의함). 대안으로서, 기구는 그것이 기구 내에 위치될 때 카트리지의 상부, 측부 또는 바닥부에서 바코드를 판독할 수도 있다. 바코드 또는 카트리지의 다른 확인 요소는 분석 품질 제어 파라미터, 로트 번호, 시험 종류 등을 기구에 제공하는 "달라스(Dallas)" 칩에 정보를 제공할 수 있다. 사용자는 시약 카트리지 내의 샘플 수용 포트 내에 목 스웝을 위치시키고 카트리지를 기구 내로 적재시킨다. 기구는 방향 설정 및 안정을 위한 시약 카트리지 후방의 문을 폐쇄할 수도 있거나, 또는 카세트 플레이어형 기구를 갖춘 적절한 슬롯 내로 카트리지를 잡아당길 수도 있다. 카트리지는 카트리지 수용 스테이지 또는 그 위에 형성된 정렬부 또는 셋핀 상에 위치되거나 설정될 수도 있다. 셋핀은 카트리지가 적절히 방향 설정되게 한다. 회전 요소는 하나의 셋핀으로서의 역할을 할 수도 있다. 바람직하게는, 카트리지가 시약 첨가의 적절한 순서 및 배양 단계를 통해 기계적으로 인덱스될 수 있도록 적정한 정합 및 배열로 카트리지를 수용할 수 있다. 이어서 사용자는 기구의 사용자 인터페이스를 거쳐 "분석 시작"에 들어갈 수도 있거나, 또는 카트리지의 존재를 검출하는 광학 센서가 분석 프로토콜을 초기화시킬 수도 있다.

이어서 기구는 광학 활성 시험 표면이 기준선 판독을 제공하기 위해 스캐닝될 수도 있도록 설정 위치 내로 시약 원형 컨베이어를 회전시킨다. 광학 스캐닝 과정은 광학 시약 웰 내부에 하나 이사의 고정된 지점에서 실행될 수도 있고, 또는 광학 활성 시험 표면의 선형 세그먼트일 수도 있고, 또는 완료된 시험 표면을 분석할 수도 있다. 광학 검출 시스템은 움직이지 않지만 카트리지는 각 판독 지점의 광학 활성 시험 표면의 새로운 섹션을 노출시키도록 선형으로 이동될 수도 있다.

가능한 판독 체계가 다음과 같이 일어난다. 수집된 데이터는 최종 데이터 분석 루틴에 사용되도록 저장된다. 기준선 스캐닝을 위하여, 카트리지는 광학 판독창으로 회전된다. 카트리지는 비임 스폿이 판독 영역 주연의 외부 에지에 위치되도록 기구의 양의 Y축을 따라 이동된다. 카트리지는 음의 Y축을 따라 이동되고 판독은 매 12.7 mm 마다 일어난다. 샘플 크기는 비임 크기 및 구성과 최종 결과에 요구되는 정확도를 얻는데 필요한 단위 영역 당 샘플의 수에 의존한다. 가공되지 않은 데이터는 파일 내에 저장된다. 가공되지 않은 데이터의 제1 열은 광학 활성 시험 표면의 판독 영역 위치이다. 제2 열은 기준선 스캐닝에 대하여 밀리볼트로 대응하는 반사된 신호이다. 동일한 과정이 적절한 분석 단계에서 반복된다. 특정 스테이지에서의 판독이 미리 설정된 범위밖에 있으면 다수의 판독은 시험 카트리지의 품질 관리 검사를 제공하고 시험을 정지시킬 수 있다. 분석 당 다수의 판독은 분석 과정에서 일찍 거절되도록 시험에 대하여 높은 소음을 발생하게 한다.

이어서 데이터 분석 소프트웨어는 다른 스캐닝에 대하여 각각의 스캐닝을 정렬시키도록 에지 특징부를 선택함으로써 동일한 표면의 다중 스캐닝을 정렬시킬 수 있고, 적절한 데이터 비교를 제공한다. 에지 특징부는 데이터 분석 루틴으로부터 제거될 수 있다. 판독은 요구되는 인덱스 거리 및 가장 정확한 수준의 결과를 제공하도록 선택된 오버랩 정도를 취할 수 있다. 그러나, 측정의 수가 결과까지의 시간에 영향을 줄 수 있기 때문에 최소의 수용 가능한 값으로 설정되어야 한다. 데이터 분석의 최종 방법은 사용되는 시험 방법의 종류, 요구되는 정밀도 및 정확도, 및 시험 결과의 사용 의도에 의해 결정된 다른 파라미터로 재단될 수 있다. 만족할 만한 데이터 분석 루틴은 이 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있으나 피크 대 피크 비교, 피크 평탄화 또는 데이터 감소를 위한 방법 또는 수집된 데이터를 평준화하는 다른 방법을 포함할 수 있다. 다른 대안이 표면의 화상 처리를 행하도록 있을 수도 있다. 이러한 경우에, 각 스캔은 전체 시험 표면을 가시화한다. 화상은 최종 시험 결과를 제공하도록 선택된 스캔과 적절한 데이터 사이에서 비교될 수 있다. 앞의 과정에서 설명된 검출 스캔 중 하나 이상은 모든 검출 방법 및 검출 표면에 대하여 요구되지 않을 수도 있다. 그러나, 하나 이상의 스캔은 데이터 평준화를 위하여 충분한 정보를 제공하도록 요구된다.

기준선 스캔이 일단 완료되면, 기구는 추출 시약 웰을 활성화시키고 추출 시약이 샘플 수용 포트 내로 유동되도록 한다. 시약 원형 컨베이어는 광학 활성 시험 표면에 걸쳐 샘플 수용 포트를 정렬시키도록 회전에 의해 인덱스된다. 미리 설정된 추출 기간에 이어서, 진공 시스템이 샘플 유체를 샘플 수집 장치로부터 입자를 제거하는 필터를 통하여 광학 활성 시험 표면 상으로 빼내어 질 수 있다. 진공이 샘플 처리 요소에 가해져, 샘플 유체 또는 처리된 샘플 유체는 샘플 처리 요소의 필터를 거쳐, 광학 활성 시험 표면을 통하여 빼내어짐 없이 광학 활성 시험 표면 위로 빼내어진다. 이것은 샘플 처리 요소 및 광학 활성 시험 표면 사이에 진공 포트를 배치함으로써 달성되어, 유체는 광학 활성 시험 표면으로만 유동하고 표면을 통과하거나 그 위로 또는 주위로 유동하지는 않는다.

샘플 첨가 및 미리 설정된 배양에 이어서, 시약 원형 컨베이어는 적절한 시약을 광학 활성 시험 표면과 정렬시키도록 회전한다. 샘플은 적절한 시약 웰로부터 샘플의 첨가에 앞서 시험 표면에 첨가되어지는 중화제에 첨가되어질 수도 있다. 기구의 플런저 기구는 시약 밀봉부가 깨지도록 피스톤을 가압하고 유체를 광학 활성 시험 표면으로 이송한다. 피스톤 및 플런저 기구를 사용함으로써, 시험 표면으로 이송되는 시약의 유동 속도는 제어될 수 있다. 유체는 피스톤에 의해 정으로 이동되고 중력 및 포지티브 이동 하에서 광학 활성 시험 표면으로 이동된다. 이러한 경우에, 포지티브 이동은 어떠한 공기의 흡입 또는 도입도 포함하지 않으나 포 지티브 이동을 위한 기계적인 방식이다. 시약은 광학 활성 시험 표면의 표면에서 시험 샘플과 결합한다. 미리 설정된 정적 배양 기간에 이어서, 유체는 진공 시스템의 활성화에 의해 광학 활성 시험 표면을 통해, 또는 그에 걸쳐, 또는 그 주위로 빼내어지고 모든 액체 폐기물은 분석 카트리지 내에 보유되어 진다. 피분석물이 중화된 샘플 내에 존재하면, 피분석물은 하나 이상의 위치에서 광학 활성 시험 표면 상의 피분석물 특정 결합층에 결합한다. 특정 시약 첨가 후, 시험 표면은 반응하지 않은 시약을 제거하도록 하나 이상의 시약 웰로부터 용해제로 세정될 수도 있다. 세정 단계 이후에, 시험 표면은 진공 및 공기 유동의 조합에 의해, 진공 하나만에 의해, 또는 공기 유동 하나만으로 건조될 수도 있다.

다음으로, 새로운 시약 웰이 광학 활성 시험 표면에 걸쳐 정렬하고 세정제가 이송된다. 모든 시약 첨가는 해제된 위치에서 진공 시스템으로 이루어진다. 일단 시약이 이송되고 미리 설정된 기간이 지나면, 진공 시스템은 광학 활성 시험 표면을 통해, 또는 그에 걸쳐, 또는 그 주위로 빼내어지도록 체결된다. 시약 제거는 진공의 적용에 의해 제어된다. 처리를 통한 유동이 분석 처리를 단순화시키면서 정적 배양은 분석 성능을 개선시킨다. 시험 표면은 하나 이상의 시약 웰로부터 하나 이상의 세정 시약으로 린스되어질 수도 있다. 일단 광학 활성 시험 표면이 린스되면, 시약 원형 컨베이어는 광학 판독 웰로 회전되고, 광학 활성 표면은 샘플로부터의 불특정 결합 및 파면을 찾고 광학 활성 시험 표면 강도를 적합하게 하기 위해 다시 스캐닝 된다. 샘플 첨가에 이어지는 스캔은 데이터의 평준화를 돕도록 요구된다. 또한 채용된 시험 표면의 종류에 대하여 적절해지면 피분석물과 함께 증 폭 또는 신호 생성이 시험 표면에 부가될 수도 있다.

제2 광학 스캔의 완성으로, 증폭 시약 또는 신호 생성 시약(시험 표면에 의존함)이 시험 표면에 걸친 적절한 시약 웰의 회전에 의해 광학 활성 시험 표면에 가해질 수 있다. 증폭 시약은 일정 기간 동안 반응하도록 허용되고 이어서 진공 시스템이 광학 활성 시험 표면을 통해, 또는 그에 걸쳐, 또는 그 주위로 반응하지 않은 시약을 빼내도록 체결된다. 시약 원형 컨베이어는 시험 표면 및 적용된 세정제에 걸쳐 시약 웰을 정렬하도록 다시 회전된다. 시약 밀봉부는 원래의 시약 운송에 의해 피어싱되고, 진공은 적절한 시간에 작용된다. 진공이 광학 활성 시험 표면을 건조시키는 역할을 한다. 작은 공기 유동 장치는 표면 건조의 속도를 개선하도록 포함될 수도 있다. 시험 표면이 광학적으로 활성되지 않으면, 이어서 이 최종 건조 단계는 필요하지 않게 될 수도 있다.

일단 광학 활성 시험 표면이 세정되고 건조되면, 이어서 최종 광학 스캔이 수행된다. 시약 원형 컨베이어의 광학 판독부는 시험 표면 및 수행된 스캔에 걸쳐 회전된다. 시험 표면의 아무런 왜곡도 진공 하에서 발생되지 않는다면 광학 스캔이 체결된 진공 시스템에 발생될 수도 있다. 결합한 피분석물의 포지티브한 보고는 충분한 신호 강도가 관찰될 때만 제공되고 시험 표면의 요소의 적절한 순서가 확인된다.

기구 요소 목록은 기구 지지 구조에 부착될 수도 있는 단일 공통 유닛 내에 포함되는 것이 바람직한 광학 검출 요소, 내장된 모든 필요한 기능을 갖춘 단일 유닛인 플런저, 최종 조립된 기구 내부에 카트리지를 방향 설정, 보유 및 위치 설정하기 위하여 제공하는 카트리지 캐리지, 기구의 모든 기능적 유닛을 위치시키고 안 정시키도록 구성되고 기구의 위치설정 및 이동을 지원할 수도 있는 지지 구조체, 진공 시스템, 플런저 및 카트리지 등의 위치 설정을 구동하기 위한 하나 이상의 모터 및 기구에 의해 만들어진 측정 및 다양한 기능을 제어하고, 감시하고 보고하는 전자 요소를 포함하는 것이 바람직하다.

가장 바람직하게는, 분석 카트리지는 다음과 같이 제조될 수 있다. 카트리지는 다음의 성형 부품, 원형 컨베이어, 피스톤(하나 이상의 구성), 시험 표면 홀더(상부), 폐기물 용기 홀더(바닥부), 샘플 수용 포트 및 부착 가능한 힌지식 스웝 보유 요소(필요시)로 이루어진다. 시험 표면 홀더는 개구부를 갖고 광학 활성 시험 표면은 광학 표면이 개구부를 통해 노출되도록 개구부의 바닥부에 열 밀봉된다. 광학 활성 시험 표면은 광학 코팅 및 적절한 광학 기능을 위해 필요한 다른 층을 적용함으로써 생성되고 이어서 시험 표면 홀더에 부착되도록 대기하기 전에 적절한 피분석물 특정 포획 시약으로 코팅된다. 폐기물 용기는 부품의 바닥의 웰 내부에 위치되도록 고 흡수성 재료의 하나 이상의 흡수 패드에 대한 위치를 갖는다. 이들 두 개의 부품은 최종 조립된 카트리지의 플랫폼을 제공하도록 함께 열 밀봉, 접착, 또는 스냅될 수도 있다. 시약 원형 컨베이어는 증기 밀봉부의 폴리에틸렌 층을 열 밀봉시킴으로써 예를 들면 원형 컨베이어의 에지 및 각 시약 웰의 주위에 있는 다수의 지점에서 플라스틱 원형 컨베이어에 적용된 상부 증기 밀봉부를 갖는다. 플라스틱 피스톤은 시약 웰 상에 적재되고 이어서 시약 웰은 시약으로 채워진다. 이어서, 하부 증기 밀봉부는 카트리지에 적용된다. 하부 증기 밀봉부는 샘플 수용 포트에 대응하는 개구부 및 판독 웰에 대응하는 컷아웃을 갖는다. 원형 컨베이어 의 하부 측면 및 증기 밀봉부가 개구부를 갖는 곳에서, 하나 이상의 맴브레인[중력 맴브레인, 단일 세공 크기 맴브레인, 맴텍스(등록 상표) 맴브레인 등]이 샘플 수용 포트의 표면 하에 열 밀봉되며, 이어서 접착제, 플라스틱 가스켓이 사용 중 진공의 형성을 돕도록 맴브레인 위에 적용된다. 샘플 수용 형상부가 성형부에 일체 부품이 아니면, 요소는 원형 컨베이어 내부에 위치로 스냅 맞춤 되는 형상일 수 있다. 이어서, 원형 컨베이어는 카트리지의 하부 플랫폼 요소에 부착된다. 전체 카트리지는 증기 프루프(proof) 백으로 감싸져 있을 수도 있고 또는 개별적인 열린 유닛으로서 하나의 키트 내에 위치될 수도 있다.

도1은 대표적인 분석 카트리지의 평면도이다.

도2a는 다양한 요소 및 위에서부터 본 분석 카트리지의 시약 원형 컨베이어부에 대한 정렬을 도시한다.

도2b는 시약 원형 컨베이어의 기부의 평면도이다.

도3은 다양한 요소 및 아래서부터 본 분석 카트리지의 시약 원형 컨베이어부에 대한 정렬을 도시한다.

도4는 시약 원형 컨베이어 내부의 밀봉된 시약 웰 및 시약 웰 내부에 포함된 하나의 가능한 피스톤 구성의 확대도 및 분석 카트리지의 바닥 섹션 내의 시약 이송 포트와 시약 웰 사이의 접촉부를 도시한다.

도5a 내지 도5c는 시약 원형 컨베이어 내부의 시약 웰 및 시약 이송을 위한 피스톤 작용을 도시한다.

도6은 개방된 기구 시스템의 정면도이다.

도7은 광학 요소 및 이들 요소를 위한 고정판을 도시한다.

도8은 카트리지 위치 설정을 시행하는 개방된 기구 시스템 및 다른 주요 기구 특징부의 평면도이다.

도9는 개방된 기구 시스템의 측면도이다.

도10은 개방된 기구 시스템의 사시도이다.

도11은 개방된 기구 시스템의 저면도이다.

도12는 설치된 시스템의 처리에 동력을 위한 시스템 흐름도이다.

도13a 및 도13b는 온도 감시 및 컴퓨터 시스템 감시 데몬(Daemon)에 대한 시스템 흐름도이다.

도14는 바코드 감시 데몬에 대한 시스템 흐름도이다.

도15는 제어 로트(lot) 검증을 위한 시스템 흐름도이다.

도16은 카트리지 장착 감시 데몬을 대한 시스템 흐름도이다.

도17a 및 도17b는 주처리에 대한 시스템 흐름도이다.

도18은 시작을 위한 시스템 흐름도이다.

도19는 분석 감시 데몬을 위한 시스템 흐름도이다.

도20은 분석을 위한 시스템 흐름도이다.

도21은 광학 측정을 위한 시스템 흐름도이다.

도22는 카트리지 언 로딩을 위한 시스템 흐름도이다.

도23은 기구 품질 검사를 위한 시스템 흐름도이다.

도24a 내지 도24f는 데이터 검토를 위한 시스템 흐름도이다.

도25는 데이터 업로딩을 위한 시스템 흐름도이다.

도26a 내지 도26n은 설정을 위한 시스템 흐름도이다.

도27은 진단을 위한 시스템 흐름도이다.

도28은 주처리인 do-assay를 위한 시스템 흐름도이다.

도29는 주처리인 do-scan을 위한 시스템 흐름도이다.

도30은 시작을 위한 시스템 흐름도이다.

도31은 분석을 위한 시스템 흐름도이다.

도32는 광학 측정을 위한 시스템 흐름도이다.

도33은 추출 시약을 해제하기 위한 시스템 흐름도이다.

도34는 샘플을 추출하기 위한 시스템 흐름도이다.

도35는 광학 활성 표면 또는 맴브레인에 시약을 첨가하기 위한 시스템 흐름도이다.

도36은 광학 활성 표면 또는 맴브레인에 세정제를 첨가하기 위한 시스템 흐름도이다.

도37a 및 도37b는 다른 부속 처리를 위한 시스템 흐름도이다.

도38은 최고 수준 데이터 정량화(qualification)/분류 알고리즘을 도시한다.

도39는 사전 스캔 정량화용 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도40은 사후 결합(post-conjugate) 스캔 정량화용 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도41은 사후 기질(post-substrate) 스캔 정량화용 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도42는 비율 형성 및 피크 검출 위한 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도43은 결과의 저장 및 인쇄를 위한 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도44는 데이터로부터 광학 시스템 오버스캔(over-scan)을 제거하기 위한 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도45는 사전 스캔 미터법 생성을 위한 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도46은 사전 스캔 정량화를 위한 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도47은 사전 및 사후 결합 스캔 데이터의 정렬을 위한 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도48은 사후 결합 미터법의 생성을 위한 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도49는 사후 결합 미터법의 정량화를 위한 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도50은 비율 데이터의 피크를 검출하기 위한 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도51은 사후 결합 미터법의 생성을 위한 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도 시한다.

도52는 사후 결합 미터법의 정량화를 위한 데이터 정량화/분류 알고리즘을 도시한다.

도53은 조립된 시약 카트리지의 확대도이다.

도54a 내지 도54d는 시험 카트리지의 하나의 가능한 바닥부의 구조를 도시한다.

도1은 본 발명의 기구로서 사용하기 위한 조립된 시험 카트리지를 도시한다. 조립된 카트리지(2)는 광학 판독 웰(20), 샘플 처리 요소(6), 시약 원형 컨베이어(4) 및 시약 웰(8)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 시험 카트리지는 추가적인 파지부(16), 카트리지 고정 구성부(10) 및 카트리지/기구 정합 구성부(18)를 더 포함할 수 있다. 또한, 도시된 실시예에서 시험 카트리지의 바닥 부재는 두개의 분리된 성형 부품으로 제작된다. 바닥 섹션(12)은 카트리지 조립체의 최하부 조각이고 분석 처리 동안 폐기물 샘플과 시약의 분리를 위한 흡수재를 수용하여 보유하도록 구성된다. 시험 카트리지의 바닥의 상부 섹션(14)은 광학 활성 시험 표면이 용합되거나 또는 다른 방식으로 개구의 바닥에 부착되는 것을 허용하도록 광학 판독 웰의 바닥에서 개구 및 광학 판독 웰을 포함한다. 시험 표면을 부착하기 위한 바람직한 방법은 열밀봉, 열박음(heat staking) 및 접착 처리이다. 완전한 시험 카트리지는 상부 부재 시약 원형 컨베이어(4), 샘플 취급 또는 처리 요소(6) 및 바닥 섹션의 두 개의 조각(12, 14)으로 구성된다. 추가적인 파지부(16)는 카트 리지 측벽의 만입부에서 부품(12, 14)의 표면으로부터 연장된 리브이다. 만입부 및 파지부(16)는 사용자에 의한 카트리지의 적재(loading) 및 취급을 용이하도록 포함된다. 부가적인 원형 컨베이어 고정 연장부 탭(10)이 상향 위치에 있을 때, 고정 기구는 카트리지가 자유롭게 회전하지 못 하도록 카트리지와 결합한다. 카트리지(2)가 기구와 적절하게 정합된 때, 탭(10)은 가압되고 원형 컨베이어(4)는 해제되어 회전될 수 있다. 시약 원형 컨베이어(4)의 회전은 시약 웰(8)이 웰(20)의 바닥에서 광학 활성 시험 표면과 광학 판독 기록 웰(20)에 걸쳐서 적절한 순서로 정렬되는 것을 허용한다. 시약 원형 컨베이어(4)의 회전은 샘플 처리 장치(6)가 적절한 시기에 광학 판독 웰(20)에, 따라서 광학 활성 표면에 걸쳐서 정렬되는 것을 허용한다.

시약 원형 컨베이어

도2a는 시약 원형 컨베이어(2)의 분해도이다. 추가적인 카트리지 라벨(22)이 모든 분석 특정 정보 및 식별 표지를 운반하고 하부 표면은 시약 웰(8)의 밀봉을 조력하기 위한 접착 표면이다. 견고한 플라스틱(예컨대, 폴리스틸렌) 피스톤(24)은 시약 원형 컨베이어(4)의 채움 및 구성 도중에 각 시약 웰(8)에 배치된다. 피스톤(24)은 바람직하게는 시약 웰(8)의 상부 개구의 밀봉 및 광학 활성 시험 표면으로의 시약의 전달을 조력하도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 피스톤(24)은 라벨(22)이 또한 시약 웰(8)의 벽부에 밀봉되는 동안 라벨(22)에 밀봉되는 평평한 표면을 갖는다. 당업자는 시약 웰을 밀봉하는 다른 방법이 또한 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예컨대, 개별 밀봉 또는 습기 장벽이 각각의 시약 웰의 상부 개구를 밀봉하는 데 사용될 수 있다. 도2에서 샘플 취급 또는 처리 장치(6)는 특정 치수 또는 섬유 더미 크기의 스웝을 고정하도록 구성된 일련의 핑거(30, finger)부로 구성된다. 샘플 처리 장치(6)는 샘플이 카트리지(2) 내로 도입되고 그리고/또는 분석 시험이 기구화된 분석 시스템에서 카트리지(2)에 의해 수행되는 형태의 장치(예컨대, 스웝)에 보완적인 것이다. 바람직한 실시예에서 샘플 처리 장치(6)는 압력 또는 물리적인 간섭 또는 억지 끼움 기구에 의해 시약 원형 컨베이어 내부에 고정되거나 또는 시약 원형 컨베이어의 일부로서 형성된다. 바닥 시약 밀봉부(26)는 시약 웰의 바닥을 밀봉하기 위해 사용된다. 바람직하게는 시약 밀봉부(26)는 시약 웰이 상부로부터 채워질 때 액체 시약이 시약 웰(8)로 도입되기 전에 형성된 플라스틱 부품(28)에 접착된 마닐라(mylar)형 필름이다. 만일 시약 웰이 바닥으로부터 채워진다면, 라벨(22)은 먼저 인가되고 라벨(26)은 채운 후에 인가된다. 바람직하게는 시약 웰(8)은 약 100 내지 약 600 ㎕의 시약을 담을 수 있지만, 시약 웰의 체적은 의도되는 용도에 따라서 당업자에 의해 결정될 수 있다. 시약 웰(8)은 제작된 부품(28) 내부에서 특정 시약의 변하는 체적을 수용하기 위해 변화하는 내부 직경이 되도록 구성될 수 있다. 해당 분야의 숙련자는 다른 c 구성의 시약 웰이 채용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 성형 플라스틱 부품(28)은 시약 웰(8)이 평평한 상부 덮개(top)로부터 하향 돌출하도록 형성될 수 있다. 웰의 돌출부는 웰의 바닥이 성형 플라스틱 부품(28)의 바닥 아래로 연장되지 않도록 하향된다. 이와 같은 구성은 기구 내에서 노출이나 끌림(drag) 때문에 상부 위치로 피스톤을 복귀시킬 필요 없이 시약 웰(8) 내부로 피스톤(24)이 가압되는 것을 허용한다. 피스톤 크기(24) 및 이것이 시약 웰(8) 내에서 변위시키는 공기의 체적은 또한 시약 웰(8) 내의 채움 체적을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 채움 처리는 적절한 웰(8)에 각각의 시약의 미리 설정된 체적을 분배한다. 시약 밀봉부(26)는 처리된 샘플의 광학 활성 시험 표면으로의 유동을 허용하기 위해 샘플 처리 장치(6) 아래에 위치될 수 있는 개구를 포함한다. 진공 가스켓(32)은 샘플 처리 개구 아래에 시약 밀봉부(26)에 접착제에 의해 선택적으로 밀봉된다. 이는 샘플 처리 장치(6)가 광학 판독 웰(20)과 정렬되고 진공이 광학 활성 시험 표면 아래로부터 인가될 때 시약 원형 컨베이어(4)와 카트리지(2)의 정합을 향상시키기 위해서이다. 일정 실시예에서는 처리된 샘플은 진공이 카트리지(2)로 인가된 때 광학 활성 시험 표면으로 전달된다. 이러한 실시예에서는, 진공은 처리된 샘플이 광학 활성 시험 표면과 쉽게 접촉해서 유동하지 않는 때 유동을 제공하기 위해서 사용된다. 바람직하게는 시약 원형 컨베이어(4)의 부품 번호 6및 28(도2)은 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 제작되고 카트리지의 부품 번호 12 및 14는 폴리에틸렌으로 제작된다. 그러나, 해당 분야의 숙련자는 다른 재료가 유사한 구조적인 특성을 제공할 수 있다는 것을 알 수 있다.

도2b는 시약 원형 컨베이어(4)의 도시된 실시예의 기부(28)를 도시한다. 시약 웰(8)도 또한 도시된다. 개구(34)는 분석 절차 동안 시약 원형 컨베이어의 적절한 정합 및 회전을 위해 카트리지 회전 요소(96)가 안착되는 것을 허용한다. 개구(36)는 다양한 샘플 처리 모듈(6)을 수납하도록 구성된다. 바람직하게는, 시약 밀봉부(26)는 열박음 처리에 의해 시약 웰(8)에 인가된다.

도3은 시약 원형 컨베이어(4)의 도시된 실시예의 저부도이다. 이 도면으로부터 보이는 구성요소는 샘플 처리 장치(6)로의 추출 시약(들)의 유동을 제어하도록 구성된 추출 시약 유동 채널(38) 및 차등 밀봉부(34)를 포함한다. 일부 실시예에서, 평평한 피스톤(도시되지 않음)은 취약한 시약 밀봉부(34)를 깨뜨리고 시약 채널(38) 내에 유동 발생을 허용하도록 압력을 인가한다. 피스톤이 하향으로 변위됨에 따라 추출 시약은 채널(38)을 통해 샘플 처리 구성(6) 내부에 담겨진 웰로의 채널(38)의 연속부까지 보내진다. 이러한 실시예에서, 피스톤의 정방향 변위는 추출 시약을 위로 샘플 처리 구성까지 이동시키기에 충분한 압력을 발생시킨다. 따라서, 추출 시약 또는 희석액은 샘플 처리 장치 내로 유동하여 샘플 수집 장치 또는 부가된 샘플과 접촉한다. 샘플 유동을 용이하게 하기 위해 진공을 사용하는 실시예에서, 진공의 인가는 샘플 수집 장치로부터의 원하는 피분석물을 시험 표면으로 해제시킨다.

도4는 최종 조립된 시약 원형 컨베이어(4)의 바람직한 실시예의 시약 웰(8)의 단면도이다. 라벨(22)은 피스톤(24)의 상부가 라벨(22)로 또한 밀봉되도록 구성된다. 따라서, 라벨(22)은 다중-부품 밀봉부를 제공하기 위해서 시약 웰(8)의 덮개 및 피스톤(24)과 접촉한다. 피스톤(24)은 기구 플런저 기구와 정합하도록 구성된 추가적인 헥스 보스 요소(40)를 포함하고 뾰족한 단부 구조를 갖는다. 도4는 광학 판독 웰(20)에 걸쳐서 위치된 시약 웰(8)을 도시하고 광학 판독 웰(20) 측벽(42)의 단면을 도시한다. 측벽(42)은 바람직하게는 연속된 광학 경로를 제공하고 광학 활성 시험 표면에 인가될 시약 체적을 수용하도록 구성된다. 추가적인 가스켓은 카트리지(2)의 바닥 섹션의 상부(14)와 시약 원형 컨베이어(4) 사이에 위치될 수 있다.

도5a 내지 도5c는 피스톤(24)이 광학 활성 시험 표면의 표면으로 시약을 이송하기 위한 바람직한 변위 처리를 도시한다. 이 실시예에서, 푸시 로드(46)는 수직 구동 요소(44)에 부착된다(도5b). 푸시 로드(56)의 단부는 피스톤(24)의 추가적인 헥스 보스(40) 내부에 안착되도록 구성된다. 피스톤이 헥스 보스 구성을 포함하지 않을 때 푸시 로드는 단순히 피스톤과 접촉하여 이를 구동할 수 있다. 도5b에서와 같이, 그런 후 수직 구동 요소(44)는 푸시 로드(46)를 구동하여 피스톤(24)을 하향으로 이동시켜, 피스톤(24)은 밀봉부(26)를 천공하여 시약 웰(8)로부터 시약을 해제시킨다. 또한, 푸시 로드(46)는 피스톤(24)과 접촉하기 전에 라벨(22)을 천공할 수 있다. 수직 구동 요소(44) 및 푸시 로드(46)에 의해 작용하는 하향력은 밀봉부(22)로부터 피스톤(24)의 상부 평평한 구조의 밀봉부를 깨뜨리기에 충분하다. 본 명세서에서 설명된 바람직한 밀봉부 재료에 대해서는 약 2.27(5파운드) 내지 3.17 kgf(7 파운드)의 힘이 필요하다. 숙련자는 다른 밀봉 재료를 깨뜨리데 필요한 힘을 용이하게 결정할 수 있다. 일단 밀봉부(26)가 피어싱되면, 시약은 양호하게 광학 판독 웰(20)의 측벽(42) 아래로 흘러 내리고 추가적인 활성 시험 표면과 접촉한다. 그런 후, 수직 구동 요소(44) 및 푸시 로드(46)는 피스톤(24)이 카트리지(2)의 회전을 제한하는 것을 방지하기 위해 시약 웰(8) 내부에서 이의 원래 위치로 피스톤(24)을 추가적으로 당긴다(도5c). 수축 기구는 만일 헥스 보스가 피스톤에 포함되지 않고 피스톤이 원래 위치로 복귀하는 것이 요구되지 않는다면 필요하지 않다.

도53은 도1의 시약 원형 컨베이어(4)와 도54a 내지 도54d의 카트리지 바닥으로 구성되는 조립된 카트리지의 도시된 실시예의 분해도이다. 분석될 샘플 형태가 피분석물 함유 미립자가 이로부터 제거될 유체일 때, 샘플 처리 구성(36)의 바닥은 바람직하게는 미립자를 보유하고 과도한 샘플 유체를 제거하도록 구성된 추가적인 막 재료로 구성된다. 필요하다면, 진공은 유체 샘플이 인가되고 유체가 흡수제(140) 내로 유동되도록 포트(36)가 136과 정렬되고 난 후 포트(36)에 인가된다. 추출 시약은 포트(36) 내의 막에 인가될 수 있으며 피분석물은 미립자 매트릭스로부터 제거된다. 도시된 실시예에서, 포트(36)가 광학 활성 시험 표면(132)에 걸쳐서 정렬되고 진공이 인가된 때 추출된 피분석물은 포트(36)의 하부의 막을 통해 그리고 여과 유닛(36) 통해 광학 활성 시험 표면(132) 상으로 유동한다. 만일 샘플 처리 구성(36)이 비유동 샘플과 함께 사용되도록 구성되었다면 또는 피분석물이 결합된 미립자가 아니라면, 포트(36)의 하부로 밀봉된 막은 필요하지 않을 수 있다. 피스톤(122)은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 추출 시약을 이송하기 위해 사용된다.

도54a는 분석 카트리지 바닥(152)의 바람직한 구성을 도시하고, 여기서 부품(152)은 도1에 도시된 분석 카트리지의 부품(12) 및 부품(14)을 대체한다. 연장부(34)는 시약 원형 컨베이어(4) 내에서 대응 개구(34)와 정합하고 시약 원형 컨베이어의 회전을 구동하기 위해 기구의 부분(120)과 조화된다. 이 카트리지 구성은 분석 카트리지의 수동 파지를 개선하기 위해 표면 연장부를 지지할 수 있는 추가적인 파지 위치(138)를 포함한다. 개구(136)는 소변과 같은 유체 샘플이 도53에 도시된 흡수제 폐기물 패드(140)로 배향되는 것을 허용한다. 개구(132)는 광학 활성 시험 표면으로의 접근을 제공한다. 광학 활성 시험 표면은 위치(132)에서 부품(152)의 바닥에 부착된다. 개구(154)는 진공 포트이다. 도54b는 분석 카트리지 바닥(152)의 바람직한 구성의 저면도이다.

도54c는 분석 카트리지(2)의 카트리지 바닥 수용부(156)의 바람직한 구성의 저면도를 도시한다. 바닥 수용부(156)는 조립된 분석 카트리지 내에 추가적인 손잡이(138)와 정렬하는 추가적인 파지부(142)를 갖는다. 개구(34)는 분석 카트리지 회전 기구의 부분으로써 카트리지 바닥(152)의 개구(34)와 정렬된다. 진공 수용부(156)의 상승 섹션(144)은 기구 내부에서 카트리지의 기계적인 안착을 제공하기 위해서 사용된다. 도54d는 진공 수용부(156)의 바람직한 구성의 평면도를 도시한다. 바람직하게는 웰(146, 148)은 도53에 도시된 흡수제 재료(150, 140)를 보유한다.

분석 기구

도6은 기구 시스템(84)의 바람직한 실시예의 정면도를 도시한다. 이 실시예에서 기구는 레그(74)에 의해 지지된 플랫폼 상에서 지지된다. 바람직하게는 기구는 부품(66, 64, 68, 62, 70) 및 추가적인 보유 브래킷(50)으로 구성된다. 브래킷(50)은 주요 기구 부품의 위치를 안정시키는 데 사용될 수 있다. 부품(66)은 기구 후방 지지부(80) 및 케이싱 지지부(58)에 부착되어 기구의 광학 검출부의 부품과 정렬하도록 구성된 추가적인 강판이다. 바람직한 실시예에서 광학 검출부는 광 공급원(62) 및 고정된 편광 요소(70)를 포함한다. 또한, 광학 검출부는 검출기(64) 및 고정된 분석 광학 요소(68)로 구성된다. 부품(66)의 v-블록 구조는 기구의 광학 검출부를 위한 고정된 각 위치 또는 각 제어를 제공한다. 광학 인코더(78)는 표면의 광학 스캐닝을 조력하는 데 사용된다. 숙련자는 기구 설계가 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 다른 검출기 형태를 사용하기 위해 변경될 수 있 음을 알 수 있다. 예를 들면, 설명된 광학 검출부는 형광계, 측광기 등에 의해 대체될 수 있다.

플런저 또는 수직 구동 요소(44)는 바람직하게는 선형 모터(48)에 부착된다. 푸시 로드(46)는 수직 구동 요소(44)에 부착될 수 있다. 전체 수직 또는 선형 조립체의 이 실시예의 다른 요소는 추가적인 압착기 푸트(foot, 52)이다. 압착기 푸트(52)는 카트리지를 정렬하고 안정시키기 위해서 카트리지(2) 상에 하향 압력을 제공한다. 만일 고정 및 해제 기구 방법이 기구 내부에서 카트리지를 고정하기 위해 사용된다면, 압착기 푸트는 필요하기 않을 수 있다.

도시된 실시예에서, 카트리지 위치설정 조립체는 보유 링(60)에 의해 적재 도어(54)에 고정되는 레일에 부착되는 추가적인 적재 도어(54)를 포함한다. 카트리지 레일(76)은 시약 해제 및 광학 분석을 위해 수직 구동 조립체 및 광학 검출부를 위한 적절한 위치 내부에서 분석 카트리지(2)를 수평방향으로 정렬하고 위치시키기 위해 사용될 수 있다. 이 실시예에서 래치(56)는 추가적인 적재 도어(54)를 고정하기 위해 사용되지만, 숙련자는 다른 기구가 사용될 수 있음을 알 수 있다. 도시된 구성 모두 또는 일부는 예컨대 잠금형 또는 핀 고정형 기구가 카트리지 보유 및 안정성을 위해 사용된다면 모두 제거될 수 있고, 최적 설계는 선택된 카트리지의 형식, 검출기 형태 등의 요구에 기초하여 숙련자가 행할 수 있다. 이러한 핀 고정 기구와 함께 카트리지 보유를 위한 두 개의 핀 및 회전 요소(96)에 의해, 부품 번호 52, 76, 54, 60, 88, 90, 92, 94 및 54는 제거된다. 카트리지 레일(76)은 기구의 각 측 상의 단일 돌출 활주 지지에 의해서 대체될 수 있다. 카트리지 수용 스테이지(stage)는 활주할 수 있는 브래킷에 부착되고 브래킷은 측면 지지부에 활주 가능하게 부착된다.

추가적인 센서(104)는 추가적인 진공 결합 기구(72)가 분석 카트리지(2)로 진공을 인가하기 위해 정렬된 때를 검출한다. 임의의 실시예에서는 진공 결합 기구(72)는 카트리지 회전 및 카트리지 적재(loading) 및 하역(unloading)을 허용하기 위해 기구의 바닥과 결합으로부터 진공을 변위시킨다. 센서(104) 및 진공 결합 기구(72)는 카트리지 수용 기구가 진공 없이 카트리지를 정렬하고 안정화시키기에 충분하다. 양호한 실시예에서, 스테이지는 브래킷에 의해서 돌출된 측 지지부에 부착되고 카트리지는 카트리지 적재 도어로부터 기구의 내부로 이동됨에 따라서 가압된다. 카트리지가 수용 스테이지 상으로 낮아짐에 따라 진공이 카트리지로 인가될 때 진공 밀봉부를 제공하는 역할을 하는 추가적인 진공 매트와 접촉한다.

도7은 기구(84)의 바람직한 광학 검출부의 확대도를 도시한다. v-블록 구조(66)는 명확히 도시되고 적절한 광학 정렬을 위해 제공된다. v-블록 구조는 바람직하게는 광학 정렬이 요구하는 안정성을 제공하기 위해 기계 가공된 또는 주조된 금속 구조물로 제작된다. 숙련자에게 공지된 다른 유사한 재료가 유사한 안정성을 제공할 수 있다. 다양한 장착 구멍(86)이 v-블록 구조(66) 내부에 도시된다.

도8은 기구(84)의 도시된 실시예의 평면도를 도시한다. 이 도면에 도시된 추가적인 구성은 카트리지 이송 조립체 내에 일단 고정된 카트리지(2)를 위해 정렬 및 안정성을 제공하는 정렬 스프링(94)이다. 카트리지 위치설정을 조력하는 추가 적인 압착기 푸트(52)는 또한 더욱 명료하게 도시되어 있다. 또한, 바람직한 실시예에서 스프링(92)은 카트리지(2)의 정렬 및 안정성을 조력한다.

임의의 바람직한 실시예에서, 카트리지(2)는 카트리지(2) 상의 추가적인 탭(10)과 추가적인 압력 피트(90)의 접촉에 의해 자유롭게 회전한다. 또한, 정렬 및 안정성은 잠금 피트(88)에 의해서 제공될 수 있다. 카트리지 이송 조립체 레일(76)이 또한 도시된다. 도시된 실시예에서, 카트리지(2)는 분석을 위한 적절한 위치에 카트리지가 적재된 기구의 전방으로부터 변위된다. 또한, 추가적인 카트리지 적재 도어(54)는 카트리지(2)의 안정성 및 정렬을 제공한다. 회전 구동 요소(96)는 바람직하게는 카트리지(2)의 중심부에 안착되어 분석 절차가 수행됨에 따라 적절한 위치로 시약 원형 컨베이어(4)의 회전을 조력한다. 전술된 바와 같이 이들 요소의 일부 또는 전부는 카트리지를 보유하고 위치설정하기 위해 사용되는 기구에 따라 대체되거나 또는 제거될 수 있다.

도9는 기구(84)의 도시된 실시에의 측면도를 도시한다. 이 도면에서 도시된 구성은 추가적인 카트리지 위치설정 조립체 측벽(102)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 측벽은 분석 절차가 수행되고 광학 분석이 완료되기 위한 적절한 정렬로 카트리지(2)가 이동됨에 따라 카트리지(2)를 보유 및 정렬하는 것을 조력한다. 이 도면에서 추가적인 진공 결합 요소(72)는 진공이 적절한 순서 및 위치로 인가되도록 결합된 위치에 있다. 추가적인 광학 센서(104)는 카트리지(2) 회전의 제어에 관계된다. 도시된 실시예에서 이행 나사(98)는 모터 레일(100)에 부착되어 기구 검출 경로 및 처리 요소로 그리고 이들로 부터의 카트리지(2)의 이동을 제공한다. 임의의 바람직한 실시예에서, 102로 지시된 두개의 분리된 조각은 카트리지 플랫폼이 활주할 수 있는 브래킷에 부착되고 브래킷이 측 지지부에 활주 가능하게 부착된 때 하나의 단일 돌출 측 지지부가 될 수 있다. 활주는 기구 내부에서 카트리지의 적절한 위치설정을 허용한다.

도10은 기구(84)의 도시된 실시예의 비스듬하게 본 모양을 도시한다. 이 도면에서 추가적인 압착기 푸트(52)는 모터(106)가 도시되도록 카트리지(2)와 접촉으로부터 상승되어 있다. 바람직한 이 실시예에서 모터(106)는 추가적인 진공 결합 기구(72)를 기구(84)와의 접촉으로 또는 접촉으로부터 이동시킨다. 따라서, 모터(106)는 분석 절차 중의 진공의 활성 및 제거를 조력한다. 또한, 광학 래치 기구(56)는 더욱 명료하게 보인다. 전술된 바와 같이, 일단 카트리지(2)가 카트리지 이송 트랙으로 적재되고 난 후 적재 도어(54)를 고정시키기 위해 사용될 수 있는 임의의 다른 기구가 사용될 수 있거나 또는 만일 다른 기계적인 정합 기구가 카트리지를 위해 사용된다면 필요하지 않을 수 있다. 추가적인 광학 센서(110)는 카트리지가 광학 검출 하에서와 피스톤 구동 요소에 대하여 적절하게 위치될 때를 감지하는데 사용된다. 바람직한 실시예에서 레일(108)은 카트리지(2)에 대항하여 카트리지 적재 도어(54)를 밀봉하는 역할을 하고 견고한 카트리지 정렬을 제공한다. 이들 추가적인 레일(108)은 모터(106)에 의해 구동될 수 있고 또는 이들의 이동을 제어하는 독립적인 모터를 가질 수 있다. 추가적인 센서(112)는 카트리지 적재 도어(54)가 원래 또는 초기 위치에 있는 때를 감지한다. 모터(106)는 진공 시스템 결합 구성이 카트리지 위치설정 및 진공 매트 시스템에 의해 처리된다면, 제거될 수 있다.

도11은 기구(84)의 도시된 실시예를 저면도로 도시한다. 이 도면에서 도시 된 구성은 원형 컨베이어 회전 모터(114) 및 진공 커넥터(116)이다. 추가적인 진공 커넥터는 적절한 카트리지 구성에 진공 밀봉부를 생성하는 것을 조력하는 가요성 플라스틱 가스킷 또는 흡입컵 내로 공급된다. 바람직한 실시예에서, 구동 벨트(118)는 카트리지를 회전시키기 위해 회전 모터(114)와 함께 작동한다. 또한, 구동 벨트(118)와 접촉해 있는 회전 구동 요소(120)의 바닥 섹션이 도시된다. 카트리지를 회전시키고 그리고/또는 인덱스하기 위한 다른 기구가 도시된 실시예의 모터 및 구동 벨트 대신에 사용될 수 있다. 적절한 회전 기구의 선택은 바람직하게는 숙련자에게 의존하며, 카트리지 설계에 적절하게 할 수 있다.

기구 제어 알고리즘

도12 내지 도54는 바람직한 파워온(power-on) 처리부터 최종 자료 분석까지에 대한 다양한 시스템 순서도를 도시한다. 기구의 설계는 숙련자가 특정 분석에 대한 적절한 제어 알고리즘을 설계하는 데 충분한 유연성을 제공한다. 해당 분야의 숙련자는 도시된 순서도의 전부가 아니라 이의 다양한 부분들이 주어진 분석 또는 기구 설계에 필요할 수 있다. 숙련자는 도시된 순서도 또는 이의 다양한 부분들은 주어진 프로토콜, 분석 또는 기구의 필요에 의해 하나의 기능으로 결합될 수 있고 또는 다중 기능으로 분리될 수 있다.

도12는 시스템 파워온 처리를 위해 사용되는 바람직한 제어 알고리즘을 도시한다. 도시된 제어 알고리즘은 설계서(specification)를 읽지 않음으로써 시작 절차를 완료하는 것에 실패를 초래할 수 있고 사용자에 의한 동작이 요구되는 바람직한 시작 절차 동안의 다양한 제어 지점을 지시한다. 예를 들면, 제어 지점1 내지 4는 도13a, 도14, 도16 및 도13b에서 각각 발견된다. 제어 지점1은 분석이 실행될 수 있기 전에 최적 분석 성능을 위해 시스템의 주변 온도가 적절한 범위 내에 있는지를 판단한다(도13a). 임의의 실시예에서 이 제어 지점은 주어진 분석의 필요 온도에 시스템의 온도를 유지시키기 위해 구성된 가열 및/또는 냉각 유닛에 대한 피드백 제어를 포함할 수 있다. 해당 기술 분야의 숙련자는 주어진 시스템을 위한 프로토콜(protocol) 또는 분석을 포함하는 분석 온도 필요를 인식할 수 있다. 제어 지점2는 바코드 판독기 기능(포함되었을 때)이 키트 박스(kit box), 분석 카트리지 및/또는 시료(specimen) 상의 바코드 정보를 적절하게 식별하는지를 판단한다. 만일 바코드에 결함이 있다면 사이클 사용자 간섭(cycle user intervention)이 요구된다(도14). 제어 지점3은 카트리지가 있는지와 카트리지 정보가 분석 절차를 시작하는 데 적합한지를 판단한다(도14). 제어 지점(3)은 그 자신의 제어 지점(6)을 갖는다(도17). 이 제어 지점은 모드 필요 조건이 만족되고 분석 절차가 시작될 수 있는지를 판단한다. 제어 지점4(도13b)는 시스템 메모리가 설계서에 맞게 수행되는지 확증한다. 만일 바코드 판독기가 기구화된 시스템 내에 포함되지 않는다면, 다른 확인 방법이 적절한 제어 정보의 유효성을 확인하기 위해 시스템 소프트웨어로 구성될 수 있다.

도15는 로트(lot) 정보를 확인하기 위해 사용되는 바람직한 알고리즘을 도시한다. 도18은 바람직한 시스템 시작 알고리즘을 도시한다. 이 처리는 분석 카트리지가 기구 내에 올바르게 정합되었는지와, 카트리지가 이전에 사용되지 않았는지와, 카트리지가 유효 기간 내에 있는지와, 진공 펌프가 켜진 상태인지와, 그리고 적절한 수준의 진공이 도달하였는지와 광학 기구가 올바르게 작동하는지를 보증한다. 제어 지점7(도19)은 진공 수준이 설계서 내부에 있는지와 광학 신호가 설계서 내부에 있는지를 판단한다. 광학 기구는 데몬(daemon)의 일부로써 모니터된다.

도20은 분석 절차를 위한 바람직한 제어 알고리즘을 도시한다. 바람직한 실시예에서, 이 알고리즘은 분석 절차를 위한 가장 높은 수준을 제어하는 것이다. 바람직하게는 이 알고리즘은 분석 절차를 위한 부품들 모두가 제 위치에 및 설계서 내부에 있고 선택된 분석 절차를 위한 적절한 처리 위치에 분석 카트리지의 인덱싱을 제어한다. 또한, 이는 분석 절차의 결론에서 자료 출력을 제공한다. 알고리즘은 진행될 분석을 위해 반드시 만족하는 내부 제어 루프를 갖는다. 제어 루프는 모든 필요한 입력이 입력되거나 또는 수용되었는지를 확인한다. 해당 분야의 숙련자는 제어 알고리즘이 주어진 분석을 수행하기 위해 필요한 단계들에 의존한다는 것을 알 수 있다.

도21은 광학 측정 절차를 위한 바람직한 제어 알고리즘을 도시한다. 임의의 실시예에서, 이 알고리즘은 반응한 광학 활성 시험 표면의 스캐닝, 스캔 동안 행해진 측정의 수 및 자료 저장을 제어한다. 도22는 반응한 분석 카트리지의 하역(unloading) 및 시작 위치로의 복귀를 위한 바람직한 제어 알고리즘을 도시한다. 바람직한 실시예에서 제어 지점5는 기구가 분석 카트리지 기구로부터 제거되었는지를 확인하는 것을 허용하여 기구를 새로운 분석 카트리지의 삽입을 위한 "준비" 모드로 복귀시킨다. 도23은 QC 처리를 위한 바람직한 제어 알고리즘을 도시한다. QC가 작동함에 따라 작동을 식별하는 것을 제외하고는 나머지 프로토콜은 시 험 샘플을 위한 것과 동일하다.

도24는 자료 검토 및 적절한 제어 지점 및 제어 절차를 위한 바람직한 제어 알고리즘을 도시한다. 적절한 저리 기능은 시료 식별, 사용자 식별, 자료, 피분석물 또는 카트리지 지정의 사용자 선택에 따라 선택된다. 제어 지점8(도24b)은 특정 시료 식별에 의해 자료 검토를 허용한다. 제어 지점9(도24c)는 자료가 특정 연산자 식별에 의해 검토되는 것을 허용한다. 제어 지점10(도d)은 자료가 선택된 자료 또는 범위에 의해 검토되는 것을 허용한다. 제어 지점11(도24e)은 자료가 특정 피분석물에 의해 검토되는 것을 허용하고 제어 지점12(도24f)는 자료가 특정 카트리지 로트 번호에 의해 검토되는 것을 허용한다. 도25는 자료 처리 하역으로부터 LIS 또는 HIS까지를 위한 제어 절차를 도시한다. 자료는 하역 중에 또는 부가된 개별 기능으로 삭제될 수 있다.

도26은 전체 분석 절차를 위한 바람직한 설정(set-up) 제어 알고리즘을 도시한다. 도26a는 최고 수준 제어도이고 제어 지점 13 내지 26을 식별한다. 제어 지점13(도26b)은 사용자에게 시간 및 시간 형식을 설정할 것을 상기시킨다. 제어 지점14(도26c)는 사용자에게 날짜 및 날짜 형식을 설정할 것을 상기시킨다. 제어 지점15(도26d)는 사용자에게 보고 언어를 설정할 것을 상기시킨다. 제어 지점16(도26e)은 연산자 식별이 상기되었는지 또는 입력되었는지 또는 디폴트(default) 식별이 선택되었는지를 확인한다. 제어 지점17(도26f)은 시료 식별이 상기되어 입력되었는지를 식별한다. 제어 지점18(도26g)은 사용자가 새로운 쉬프트(shift), 새로운 날짜, 새로운 연산자를 선택하였다면 QC 시료가 반드시 작동되어야 하는지를 식별한다. 일단 QC 변수가 기구 설정 루틴(routine)에서 선택되면 기구는 QC 변수가 변경될 때 QC 시료가 작동될 때까지 어떠한 환자의 시험도 분석되는 것을 허용하지 않는다. 제어 지점19(도26h)는 기구 식별이 생성된 보고 출력 내에 포함되는지를 확인한다. 제어 지점20(도26i)은 사용자가 시스템 벨을 위한 적절한 소리 수준을 설정하는 것을 확인한다. 제어 지점21(도26j)은 새로운 보고 헤더(header)를 입력하도록 사용자를 상기시킨다. 제어 지점22(도26k)는 단일 분석 결과에 대해 요구되는 보고의 수를 입력하도록 사용자를 상기시킨다. 제어 지점23(도26l)은 LIS 또는 HIS를 올려주기(upload)하기 위한 자료 형식을 설정하도록 사용자를 상기시킨다. 제어 지점24(도26m)는 LIS 또는 HIS에 직렬 포트 연결을 위하여 변수를 설정하도록 사용자를 상기시킨다. 제어 지점24는 기기 제작 중에 존재하기 때문에, 분석 소프트웨어 내에서 개별 제어 지점으로 필요하지 않는다. 제어 지점25(도26n)는 보고서에 등급화된 또는 반정량적 결과에 덧붙여 정성적 결과를 포함하는 옵션을 사용자에게 제공한다. 제어 지점26(도26o)는 불확정 결과를 나타내기 위해 보고 상에 "±" 또는 "?" 중 하나의 기호를 사용하는 선택권을 사용자에게 제공한다.

도27은 기구의 다양한 부품들 및 다양한 분석 절차에 대한 그들의 관계를 위한 바람직한 진단 처리를 다양한 분석 처리를 도시한다. 처리 플로우 27 내지 32는 모든 분석 카트리지 및 분석 절차에 대해 유일한 것은 아니며 다양한 부품이 활성이고 설계서 내에 있는 것을 보장하기 위해 요구되는 최고 수준 제어 처리이다. 이들 처리 플로우는 모니터링 목적으로 자기 검사를 알고리즘 내로 피드백 루프를 삽입할 수 있다.

도28은 최종 결과를 생성하기에 필요한 순서로 바람직한 전체 분석 절차 필요 조건을 도시한다. 도29는 광학 스캐닝 처리를 완료하는 데 필요한 전체 순서 및 광학 스캐닝 절차를 허용하기 위해 필요한 카트리지 취급을 도시한다. 도30은 분석 절차에서 진공 제어에 필요한 전체 순서를 도시한다. 도31은 요구 조건을 처리하는 전체적인 분석 순서를 도시한다. 이 프로토콜은 다수의 상이한 피분석물 특정 시험 프로토콜을 수용할 수 있다. 그러나, 처리 단계의 수와 순서는 임의의 피분석물 특정 시험 프로토콜을 수용하도록 조정될 수 있다. 도32는 분석 카트리지 내부에서 광학 활성 시험 표면의 광학 판독을 위한 처리 순서를 도시한다. 도33은 하나의 가능한 추출 시약 부가 순서를 도시한다. 도34는 피분석물 특정 시험 프로토콜을 위한 하나의 가능한 추출 순서를 완성한다. 도35는 광학 활성 시험 표면 또는 막에 시약 부가를 위해 요구되는 처리 단계의 순서를 도시한다. 이는 수행되는 피분석물 특정 시험에 따른 처리 단계의 하나의 가능한 순서이다. 이 프로토콜은 다수의 피분석물 특정 시험에 적용 가능할 수 있다.

도36은 광학 활성 시험 표면 또는 막 상의 하나의 세척 사이클을 위한 하나의 가능한 순서를 도시한다. 단일 분석 절차 내의 그리고 피분석물 특정 시험 절차들 사이의 세척 사이클은 다수의 변수에서 상이할 수 있다. 이들 변수들은 진공의 인가 전에 표면과 접촉하여 세척이 허용되는 시간, 시험 표면의 건조를 용이하게 하기 위해 표면 위로의 공기 유동의 사용, 진공 펄스 횟수 및 압력을 포함한다. 다른 변수는 유지되는 압력 수준 및 수준이 유지되는 시간 등을 포함한다. 시험 표면의 건조는 진공 압력에 관련된다. 동일한 수준의 건조는 각각의 세척 단계에 후속하여 필요하지 않을 수 있고 동일한 수준의 건조는 시험 표면의 상이한 형태에 대해 요구되지 않을 수 있다. 광학 활성 시험 표면이 광학적으로 스캔될 때 표면 은 반드시 건조되어야 한다. 도37은 진공 수준 고려 및 절차를 도시한다.

도38은 분석 절차 중에 수집된 광학 자료를 평가하기 위한 하나의 가능한 방법을 도시한다. 자료는 수집되는 대로 평가되고 임의의 지점에서 자료가 평가 필요 조건을 만족시키지 못하면 분석은 그 지점에서 종결된다. 도39는 사전 분석 절차인 광학 스캔에 미터법을 적용하는 제1 수준의 광학 자료 평가를 도시한다. 도40은 다른 수준의 광학 자료 평가를 도시한다. 이 경우 미터법은 광학 활성 시험 표면에 증폭 시약의 부가 후에 완료된 스캔에 적용된다. 증폭 시약은 항체 및 효소 접합체로 구성된다. 광학 스캔은 임의의 무한 증폭 시약을 제거하기 위해 세척 사이클이 완료된 후에 수행된다. 적용될 미터법 중 하나는 평가될 광학 스캔의 정렬이 분석 결과에 관련되지 않은 임의의 표면 변화성을 설명하기 위해 임의의 이전 스캔의 정렬과 일치하는지를 확인하여야 한다. 광학 자료의 평가 및 광학 스캔의 수와 적용될 미터법은 분석 하의 시험 표면의 형태와 함께 바뀐다. 도41은 도40에 도시된 바와 같은 동일한 형태의 평가를 도시한다. 그러나, 침전 기질이 증폭 시약과 반응하는 것이 허용되기 전에 평가는 수행되어야 한다. 도42는 하나의 가능한 자료 처리 기구를 도시한다. 이 경우 평가된 광학 스캔은 스캔 자료의 비를 생성하는데 사용된다. 피크 비의 자료는 최종 결과로서 보고된다. 도43은 결과를 저장하고 보고하기 위해 필요한 단계들을 도시한다. 저장표는 모든 중요한 분석 정보가 저장되는 것을 허용하여야 한다. 도44는 자료 세트(set)로부터 광학 오버스캔(overscan)을 제거하기 위해서 사용될 수 있는 방법을 도시한다. 임의의 수의 표준화 루틴이 자료에서 오버스캔을 보정하기 위해서 사용될 수 있다. 사빗스키-고래이(Savitsky-Golay) 다항식이 사용될 수 있다. 일단 적절한 계수 및 다항식이 특정 분석 카트리지를 위해 정해지면 카트리지 정보는 프로그램으로 하드 코딩(hard coded)된다. 특정 분석 시스템을 위한 노이즈 컷-오프는 경험적으로 정해지고 다시 프로그램으로 하드 코딩된다. 제45도는 하나의 가능한 사전 스캔 미터법 분석을 도시하고 도46은 이들 미터법의 평가를 도시한다. 도47은 사전 및 사후 결합(conjugate) 스캔의 정렬을 위해 사용된 처리를 도시한다. 이러한 처리는 피분석물 시편 시험 프로토콜 및 분석 카트리지의 일 형태에 특정된다. 그러나, 유사한 고려가 다른 분석 시스템에 적용될 수 있다. 도48은 분석 프로토콜의 일 형태에서 미터법의 생성을 위한 방법을 도시하고, 도49는 동일한 미터법을 평가한다. 카트리지 내부의 시험 표면의 피분석물 포획부가 시험 표면을 따라 선형으로 포획 시약을 인가함으로써 생성될 때 광학 스캔에서 에지 검출 및 피크 검출은 자료 분석의 중요한 부분이 될 것이다. 도50은 이들 이슈들을 다루는 이러한 한가지 접근법을 나타낸다. 도51은 사후 결합(conjugate) 미터법을 생성하기 위한 처리를 도시하고 도52는 미터법을 도시한다. 제어 알고리즘은 또한 품질 제어 필요 요건을 위해 존재하여, 시간 및 자료, 기구 알람 및 통지 구성, 보고 언어 또는 시간 및 날짜 조정 또는 설정, 기구 알람 및 통지 구성, 기구 자기 진단, 생성되는 보고의 수 등을 위해 존재한다.

피분석물 검출

바람직한 피분석물 검출 방법은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 타원계(ellipsometric) 검출법과 함께 광학 활성 시험 표면을 사용한다. 해당 분야의 숙련자는 본 명세서에서 설명된 방법이 다른 시험 표면 및 검출 방법에 맞게 개조될 수 있음을 알 수 있다. 임의의 바람직한 실시예에서 광학 활성 시험 표면은 지지 재료, 하나 이상의 광학 기능층, 추가적인 부착층, 피분석물 특정 수용 재용 및 추가적인 보호 코팅과 같은 부품들을 포함한다. 바람직하게는 광학 활성 시험 표면은 빛과 박막 상호 작용을 이용한다. 광학 활성 시험 표면 상에 입사된 빛의 감쇠는 광학 활성 시험 표면에 피분석물 결합에 기인한 광학 필름 두께의 변화와 관련된다.
바람직한 실시예에서, 대표 지지 재료는 전체 표면적의 15 % 이하의 구멍 밀도를 갖는 트랙 에칭 폴리 탄산 에스테르 막이다. 다른 적절한 지지 재료는 폴리에스테르, 나일론, 셀룰로오스 아세테이터, 직조된(woven) 또는 직조되지 않은(non-woven) 재료, 폴리술폰(polyshlfones), 폴리프로필렌(polypropylenes) 및 폴리우레탄(polyurethanes)이다. 다른 다공성 또는 비다공성 재료가 사용될 수 있다. 비다공성 재료는 진공 하에서 시험 표면 주위로 유체 유동을 허용하도록 카트리지(1)의 개조가 필요하고, 표면은 진공 하에서 파손되거나 크랙이 발생하여서는 안된다. 이 지지체는 광학 기능층을 배치하도록 사용된 절차 및 모든 후속 처리 단계에 의해 처리될 수 있어야 한다. 지지체는 후속 코팅이 적절한 광학 특성을 제공하기 때문에 최종 광학 특성 시험 표면에서 요구되는 광학 특성을 가질 필요는 없다. 지지체는 후속 처리 단계에서 사용되는 모든 화학 약품 및 용매에 화학적으로 활성을 가져서는 안 된다. 모든 후속 층들은 원래 지지체의 다공성을 유지하여야 한다.

바람직하게는 피분석물 특정 수용층은 광학 활성 시험 장치의 표면에 중요한 피분석물을 결합하기 위해 충분한 친화력 및 특이성을 가지는 재료 또는 재료들이다. 이것은 중요한 피분석물의 검출을 허용한다. 일단 피분석물 특정 수용층이 광학 활성 시험 표면 상으로 코팅되면, 보호 코팅은 광학 활성 시험 장치의 장기간의 안정성을 증가시키기 위해 인가될 수 있다. 대표적인 피분석물 특정 수용 층은 항원(antigens), 항체(antibodies), 리포폴리삭카라이드(lipopolysaccarides), 폴리삭카라이드(polysaccharides), 미생물(micro organism), 식품 오염물질(food contaminants), 환경 작용제(environmental agents), 알레르겐(allergens), 핵산, DNA, RNA, 살균제, 리간드(ligands), 킬레이트(chelates), 단백질(proteins), 효소, 제초제, 무기 또는 유기 화합물 또는 조각 또는 이들의 유사물을 포함한다. 피분석물 특정 수용 재료는 용해 코팅, 분무 코팅, 국소 코팅(spot coating), 잉크 분사(ink jetting), 공기 브러싱(air brushing), 또는 해당 분야의 숙련자에게 알려진 다른 처리에 의해서 표면으로 인가될 수 있다. 피분석물 특정 결합 재료는 선, 또는 점 또는 다른 적절한 기하학적 형상으로 인가될 수 있다. 피분석물 특정 결합 재료는 반응 표면의 광학 판독을 용이하게 하기 위해 특정되고 재생 가능한 패턴으로 인가되어야 한다.

피분석물 특정 결합 재료에 더해, 시험 표면은 하나 이상의 제어 재료로 코팅될 수 있다. 이들 제어 표면은 적절한 분석 순서가 수행되었고 분석 시약이 예상한 바와 같은 기능을 하는지를 확인하는 것을 조력하는 데 사용될 수 있다. 또다른 바람직한 실시예에서, 하나 이상의 피분석물 특정 결합 재료는 시험 표면에 인가될 수 있다. 인가된 피분석물 결합 재료의 수는 사용되는 검출 방법으로 개별 반응 영역을 분석할 수 잇는 능력에 의해서만 제한된다.

바람직한 피분석물은 항원(antigens), 항체(antibodies), 리포폴리삭카라이 드(lipopolysaccarides), 폴리삭카라이드(polysaccharides), 미생물(microorganism ), 식품 오염 물질(food contaminants), 환경 작용제(environmental agents), 알레르겐(allergens), 핵산, DNA, RNA, 살균제, 리간드(ligands), 킬레이트(chelates), 단백질(proteins), 효소, 제초제, 무기 또는 유기 화합물 또는 조각 또는 이들의 유사물을 포함한다.

분석 시스템은 광범위한 상이한 분석 시험 용도에 적용될 수 있다. 분석 카트리지 부품들은 어떤 피분석물이 검출될 것인지 그리고 어떤 기구가 카트리지 내에서 시험 표면 상의 반응을 분석하여 결과를 보고할 것인지를 결정한다. 분석 카트리지는 목 스웝(throat swab), 코 스웝(nasal swab), 코 세척물(nasal wash), 소변, 혈액, 장액, 혈장, 상처 스웝(wound swab), 질 스웝(vaginal swab), 요도 스웝(urethral swab), 경관내막 스웝(endocervical swab) 또는 다른 적절한 체액 또는 수집 스웝(collection swab)일 수 있는 환자의 시료로부터 감염 질병의 검출에 사용될 수 있다. 이 분석 카트리지는 유사한 시료 형태로부터 다른 신체 상태를 검출하는 데 사용될 수 있다. 분석 카트리지는 제작 공정의 폐기물의 특정 성분을 검출하는 데 사용될 수 있다. 분석 카트리지는 식품 내의 바람직하지 못한 성분의 존재를 검출하는 데 사용될 수 있다. 분석 카트리지는 특정 결합 작용제에 존재하는 물질을 검출하도록 구성될 수 있다.

임의의 실시예에서, 증폭 시약이 박막 시험 표면(즉, 광학 활성 시험 표면)에 피분석물 결합의 박막 효과를 증가시키도록 사용될 수 있고, 바람직하게는 효소로 분류되는 항체이다. 예를 들면, 불용성 반응 제품은 고정화 항체-항원-항체-효 소 복합체가 시험 표면 상에 존재할 때 생긴다. 시약 제품은 용액에서 침전제(precipitating agent) 상의 효소의 반응에 의해 촉매작용으로 침전된다. 침전체는 산소 자유 라디칼을 갖는 TMB(3,3', 5,5'-tetra-methyl-benzidine)의 상호작용에 의해 형성된 제품뿐만 아니라, 알긴산(alginic acid), 덱스트란 황산염(dextran sulfate), 메틸 비닐 에테르/말레산 무수물 공중합체, 또는 카라게닌(carrageenan) 및 이와 유사물을 포함한다. 이들 특정 침전제는 자유 라디칼(free radical)이 TMB와 접촉할 때마다 불용성 제품을 형성한다. 4-클로로나프톨(chloronapthol), 디아미노벤지딘(diaminobenzidene) 테트라하이드로클로라이드(tetrahydrochloride), 아미노에틸-카바졸(aminoethyl-carbazole), 오르토페닐렌디아미네(orthophenylenediamine) 등을 포함하는 다른 물질이 침전제로 사용될 수 있다. 침전제는 일반적으로 10 mM 로부터 100 mM 까지의 범위의 농도로 사용된다. 그러나, 피분석물 특정 결합 시약에 부착될 수 있어 피분석물 층의 광학 두께를 증가시키는 작용을 할 수 있는 임의의 물질도 사용될 수 있다.

특히 바람직하게는, 기구 내에 사용되는 광학 검출 시스템은 미국특허 제5,494,829호 및 미국특허 제5,631,171호에서 설명된 박막 분석기일 수 있고, 이들 참조문헌은 본 명세서에서 전체적으로 포함된다. 박막 분석기는 광학 활성 시험 표면 상에 입사된 빛의 편광 정도의 변화를 검출하도록 구성된다. 피분석물 결합에 기인한 박막 내의 변화는 빛의 편광 정도의 추가 변화에 기인한 빛의 감쇠를 발생시킨다. 빛은 박막을 통한 반사에 의해 지연된 위상이다. 광학 검출 시스템은 단순하고 저렴하다. 시스템은 광 공급원, 2개의 편광자 및 검출기를 포함한다. 바람직하게는 광 공급원은 단색성이다. 검출기는 규소 다이오드이다. 시스템 내의 제1 편광자는 선형으로 분극된 입사광을 제공하기 위해 사용된다. 제2 편광자 또는 분석기는 피분석물의 존재에 기인한 반사된 빛의 편극의 변화를 선택하도록 설정된다. 다시 말해, 분석기는 빛이 반응하지 않은 광학 활성 시험 표면으로부터 반사될 때 검출기로의 신호를 최소화하도록 설정된다.

다른 바람직한 실시예에서, 시험 표면은 또한 변경되지 않은 폴리탄산에스테르 지지체일 수 있다. 이 경우 시험 표면은 바람직하게는 피분석물 특정 결합 시약으로 코팅될 수 있고 신호 발생은 고정화 피분석물을 결합시키고 이와 함께 검출에 조력하기 위해 발색단(chromophore), 형광단(fluorophore) 등을 지니는 시약 때문이다. 시험 표면의 구조는 광학층을 개재하지 않고 광학 활성 시험 표면에 인가된 구조와 아주 유사하다. 그러나, 피분석물 특정 결합 시약의 인가는 아주 유사한 방법을 사용한다. 카트리지의 조립 및 사용은 광학 활성 표면이 사용된 때와 상이하거나 상이하지 않을 수 있다. 바람직하게는 수행될 분석에 의해 만족될 특정 필요 조건에 따라 사용될 적절한 카트리지 설계 및 방법을 결정하는 것은 숙련자에게 맡겨진다.

비록 발명이 해당 분야의 숙련자가 제조하여 사용하도록 하기 위해 충분히 상세하게 설명되고 예시되었지만, 다양한 대안, 개조 및 개선이 본 발명의 범위 및 사상을 벗어남이 없이 명백하다.

해당 분야의 숙련자는 본 발명이 목적을 수행하며 본 발명에 고유한 것뿐만 아니라 언급된 목표 및 장점을 얻을 수 있다는 것을 기꺼이 인정할 것이다. 세포계, 효소, 동물 및 이들을 생성하기 위한 처리 및 방법은 예시적이고 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아닌 바람직한 실시예에 의해 대표된다. 이들의 개조 및 다른 용례가 해당 분야의 숙련자에게 일어날 것이다. 이들 개조는 본 발명의 사상 내에 포함되며 청구범위의 범위 내에 한정된다.
해당 분야의 숙련자는 다양한 대체 및 개조가 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 명세서에 개시된 발명에 이뤄질 수 있음을 쉽게 알 수 있다.

명세서에서 언급된 모든 특허 및 간행물은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술을 가진 자의 수준을 지시하는 것이다. 모든 특허 및 간행물은 각각의 개별 간행물이 참조로 합체되도록 명확하게 그리고 개별적으로 지적된 동일한 정도로 참조로 본 명세서에 통합되었다.

본 명세서에서 도시적으로 설명된 본 발명은 본 명세서에서 특정하여 개시되지 않은 어떠한 요소 또는 요소들, 제한, 제한들 없이도 적절하게 실시될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 각 예에서, 용어 "포함하는" "필수적으로 구성된" 및 "구성되는"은 다른 두개의 용어들 중 하나로 대체될 수 있다. 사용된 용어 및 표현은 서술적인 용어이고 제한적인 용어는 아니며, 도시되고 서술된 구성의 어떠한 등가물을 제외하는 이러한 용어 및 표현 또는 이의 부분의 사용에서 제한은 없지만 그러나 다양한 변경이 청구된 발명의 범위 내에서 가능하다. 따라서, 비록 본 발명이 바람직한 실시예 및 추가적인 구성으로 상세히 개시되어 있지만 여기서 개시된 개념의 변경 및 개조는 해당 분야의 숙련자에 의해 의지하며 이러한 변경 및 개조는 첨부된 청구범위에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

또한, 본 발명의 구성 또는 측면은 마퀴시(Ma) 그룹의 형식으로 서술되었지만 해당 기술 분야의 숙련자는 어떠한 개별 부재 또는 마퀴시 그룹의 부재의 소그룹의 형식으로 또한 서술될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들면, 만일 X가 브롬, 염소 및 요오드로 구성된 그룹으로부터 선택된 것과 같이 서술된다면, X가 브롬이라는 청구항과 X가 염소 및 염소라는 청구항이 자세히 서술된다.

다른 실시예는 다음의 청구범위 내에서 설명된다.

Claims

분석 기구에 사용하는 분석 카트리지이며,

광학 판독 웰 및 시험 표면을 포함하는 바닥 부재와,

샘플 수용 포트 및 다수의 시약 웰을 포함하는 회전 가능한 시약 원형 컨베이어를 포함하는 상부 부재를 포함하고,

하나 이상의 상기 시약 웰은 시약 및 시험 표면에 상기 시약을 이송하기 위한 시약 웰 피스톤을 포함하는 분석 카트리지.
분석 기구에 사용하는 분석 카트리지이며,

광학 판독 웰 및 시험 표면을 포함하는 바닥 부재와,

샘플 수용 포트, 다수의 시약 웰, 시약 유동 채널 및 차동 밀봉부를 포함하는 회전 가능한 시약 원형 컨베이어를 포함하는 상부 부재를 포함하고,

상기 시험 표면은 상기 광학 판독 웰 내에 놓이고,

하나 이상의 상기 시약 웰은 시약 및 시험 표면에 상기 시약을 이송하기 위한 시약 웰 피스톤을 포함하며,

상기 시약 유동 채널은 상기 샘플 수용 포트에 인접하고, 상기 시약 유동 채널의 상부는 상기 샘플 수용 포트의 상부에 연결되며 상기 차동 밀봉부는 상기 시약 유동 채널의 바닥부와 상기 시약 웰 중 하나의 바닥부 사이에 놓임으로써, 상기 시약 웰 중 하나로부터 상기 시약 유동 채널을 통해 상기 샘플 수용 포트로 유동을 허용하는 분석 카트리지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시험 표면은 상기 시험 표면 상에 피분석물을 고정시키기 위한 피분석물 특정 결합층을 포함하는 분석 카트리지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시험 표면은 상기 시험 표면 상에 피분석물을 불특정하게 고정시키는 분석 카트리지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시험 표면은 광학 활성 시험 표면인 분석 카트리지.
제5항에 있어서, 상기 광학 활성 시험 표면은 간섭, 타원형 또는 편광 신호를 발생하도록 구성되는 분석 카트리지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전 가능한 원형 컨베이어는 샘플 처리 요소를 더 포함하는 분석 카트리지.
제7항에 있어서, 상기 샘플 처리 요소는 여과 표면을 포함하는 분석 카트리지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 샘플 수용 포트는 스웝형 샘플 수집 장치를 수용하도록 구성되는 분석 카트리지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각 시약 웰의 바닥부는 파손 가능한 밀봉 재료로 밀봉되고, 각 시약 웰의 상부는 파손 가능한 밀봉 재료와 결합되는 상기 시약 웰 피스톤에 의해 밀봉되는 분석 카트리지.
제10항에 있어서, 각 시약 웰 피스톤은 충분한 힘의 적용으로 상기 시약 웰의 바닥을 밀봉하는 상기 파손 가능한 밀봉 재료를 파손시키는 피어싱 요소를 포함하는 분석 카트리지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 바닥 부재는 상기 분석 기구와 상기 분석 카트리지의 적절한 정합을 확보하도록 구성된 연장 탭을 포함하는 분석 카트리지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각 시약 웰 피스톤은 헥스 보스 요소를 포함하는 분석 카트리지.
제1항 또는 제2항에 따른 분석 카트리지를 제조하는 방법이며,

회전 가능한 시약 원형 컨베이어가 바닥 부재에 대하여 회전되도록 상부 부재에 바닥 부재를 부착하는 단계를 포함하는 방법.
샘플 내의 피분석물의 존재 또는 양을 결정하기 위한 분석 기구이며,

(ⅰ) 광학 판독 웰 및 시험 표면을 포함하는 바닥 부재와, (ⅱ) 샘플 수용 포트 및 다수의 시약 웰을 포함하는 시약 원형 컨베이어를 포함하는 상부 부재를 포함하고, 하나 이상의 상기 시약 웰은 시약 및 상기 시험 표면에 상기 시약을 이송하기 위한 시약 웰 피스톤을 포함하고, 상기 상부 부재는 상기 시약 원형 컨베이어가 상기 바닥 부재에 대하여 회전하도록 상기 바닥 부재에 부착되는 분석 카트리지와,

상기 분석 카트리지를 수용하기 위한 기구와,

상기 시약 원형 컨베이어를 회전시키고 인덱싱하기 위한 회전 요소와,

상기 시약 웰로부터 상기 샘플 수용 포트 또는 상기 시험 표면, 또는 상기 샘플 수용 포트 및 상기 시험 표면 양쪽으로 시약을 이송하도록 상기 시약 웰 피스톤을 체결하기 위한 플런저 요소와,

샘플 또는 시약, 또는 샘플 및 시약의 양쪽을 상기 시험 표면으로 안내하기 위한 진공 요소와,

상기 시험 표면으로부터 신호를 검출하기 위한 검출기와,

분석 알고리즘에 따라 회전, 플런저 및 진공 요소를 제어하기 위한 제어 처리기와,

상기 피분석물의 존재 또는 양에 생성된 신호를 연관시키기 위한 신호 처리기를 포함하는 분석 기구.
제15항에 있어서, 분석 기구 내부로 분석 카트리지를 전달하기 위한 선형 전달 기구용 기구를 더 포함하는 분석 기구.
제15항에 있어서, 상기 분석 카트리지를 안정시키기 위한 압착기 다리부를 더 포함하는 분석 기구.
제15항에 있어서, 카트리지 방향을 결정하기 위한 광학 제어 요소를 더 포함하는 분석 기구.
제15항에 있어서, 상기 회전 요소는 기계적인 아암 및 모터를 포함하는 분석 기구.
제15항에 있어서, 상기 플런저 요소는 수직 구동 요소에 부착된 푸쉬 로드를 포함하는 분석 기구.
제20항에 있어서, 상기 푸쉬 로드는 상기 시약 웰 피스톤의 헥스 보스 요소 내에 안착되도록 구성되는 분석 기구.
제21항에 있어서, 상기 푸쉬 로드는 상기 시약의 이송을 따르는 시약 웰 내의 원래 위치 근방으로 상기 시약 웰 피스톤을 복귀시키는 분석 기구.
제15항에 있어서, 상기 검출기는 컬러 센서, 컬러 검출기, 화상 검출기, 분광광도계, 광도계, 형광계, 전위차계, 간섭계, 편광계 및 타원계를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 분석 기구.
제15항에 있어서, 상기 검출기는 고정된 편광 타원계인 분석 기구.
제15항에 있어서, 상기 제어 처리기 및 상기 신호 처리기는 기구 제어 및 데이터 처리 알고리즘을 수행하도록 프로그램된 단일 범용 컴퓨터를 포함하는 분석 기구.
제15항에 있어서, 상기 분석 카트리지는 피분석물 또는 샘플, 또는 비분석물 및 샘플의 양쪽을 상기 분석 기구에 확인시키는 확인 요소를 포함하는 분석 기구.
제26항에 있어서, 상기 확인 요소는 바코드이고, 상기 분석 기구는 상기 바코드를 판독하기 위해 구성된 바코드 판독기를 포함하는 분석 기구.
제15항에 있어서, 상기 샘플 수용 포트는 스웝형 샘플 수집 장치를 수용하도록 구성되는 분석 기구.
샘플 내의 피분석물의 존재 또는 양을 결정하는 방법이며,

(ⅰ) 광학 판독 웰 및 시험 표면을 포함하는 바닥 부재와, (ⅱ) 샘플 수용 포트 및 다수의 시약 웰을 포함하는 시약 원형 컨베이어를 포함하는 상부 부재를 포함하고, 하나 이상의 상기 시약 웰은 시약 및 상기 시험 표면에 상기 시약을 이송하기 위한 시약 웰 피스톤을 포함하고, 상기 상부 부재는 상기 시약 원형 컨베이어가 상기 바닥 부재에 대하여 회전하도록 상기 바닥 부재에 부착되는 분석 카트리지를 제공하는 단계와,

(ⅰ) 상기 분석 카트리지를 수용하기 위한 기구와, (ⅱ) 상기 회전 가능한 원형 컨베이어를 회전시키고 인덱싱하기 위한 회전 요소와, (ⅲ) 상기 시약 웰로부터 상기 시험 표면으로 시약을 이송하도록 상기 시약 웰 피스톤을 체결하기 위한 플런저 요소와, (ⅳ) 샘플 또는 시약, 또는 샘플 및 시약의 양쪽을 상기 시험 표면으로 안내하기 위한 진공 요소와, (ⅴ) 상기 시험 표면으로부터 신호를 발생시키기 위한 검출기와, (ⅵ) 분석 알고리즘에 따라 회전, 플런저 및 진공 기구를 제어하기 위한 제어 처리기와, (ⅶ) 상기 피분석물의 존재 또는 양에 생성된 신호를 연관시키기 위한 신호 처리기를 포함하는 분석 기구를 제공하는 단계와,

상기 샘플을 상기 카트리지의 샘플 수용 포트 내로 위치시키는 단계와,

상기 분석 카트리지를 상기 수용 기구 내로 위치시키는 단계와,

상기 분석 알고리즘에 따라 상기 분석 기구를 사용하여 분석을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 신호 처리기는 상기 샘플 내의 상기 피분석물의 존재 또는 양을 결정하는 방법.
제29항에 있어서, 상기 샘플은 목 스웝, 질 스웝, 자궁 스웝, 직장 스웝, 요도 스웝, 코 스웝, 비인두 스웝, 유체, 물, 소변, 혈액, 타액, 혈청, 혈장, 흡입물, 세정물, 티슈 균등액 및 처리 유체를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 분석 기구는 자동화된 진료 기구인 분석 카트리지.
제15항에 있어서, 상기 분석 기구는 자동화된 진료 기구인 분석 기구.
샘플 내의 피분석물의 존재 또는 양을 결정하는 방법이며,

시험 표면, 샘플 수용 포트 및 분석을 위해 필요한 모든 시약을 포함하는 분석 카트리지를 제공하는 단계와,

(ⅰ) 상기 분석 카트리지를 수용하기 위한 기구와, (ⅱ) 상기 샘플을 상기 시험 표면으로 이송하기 위한 기구와, (ⅲ) 상기 시약을 상기 시험 표면으로 이송하기 위한 기구와, (ⅳ) 상기 시험 표면으로부터 신호를 발생시키기 위한 검출기와, (ⅴ) 분석 알고리즘에 따라 상기 이송 기구를 제어하기 위한 제어 처리기와, (ⅵ) 발생된 신호를 상기 피분석물의 존재 또는 양에 관련시키기 위한 신호 처리기를 포함하는 분석 기구를 제공하는 단계와,

상기 샘플을 상기 카트리지의 샘플 수용 포트 내로 위치시키는 단계와,

상기 분석 카트리지를 상기 수용 기구 내로 위치시키는 단계와,

상기 분석 알고리즘에 따라 상기 분석 기구를 자동적으로 사용하여 분석을 수행하는 단계를 포함함으로써, 상기 신호 처리기가 상기 샘플 내의 상기 피분석물의 존재 또는 양을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

상기 시약 중 하나는 샘플 추출 시약을 포함하고,

상기 분석 기구는 상기 샘플 추출 시약을 상기 샘플 수용 포트로 이송시키고 상기 샘플로부터 하나 이상의 피분석물의 추출을 허용하기 위한 기구를 더 포함하며,

상기 시험 표면에 상기 샘플을 이송시키기 위한 상기 기구는 상기 추출된 샘플을 상기 시험 표면으로 이송시키기 위한 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 내의 피분석물의 존재 또는 양을 결정하는 방법.
제33항에 있어서,

상기 샘플은 소변, 물, 혈액, 타액, 혈장, 혈청, 흡입물, 세정물, 티슈 균등액, 처리 유체, 목 스웝, 질 스웝, 자궁 스웝, 직장 스웝, 요도 스웝, 비인두 스웝 및 생물제제 유체를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 샘플 내의 피분석물의 존재 또는 양을 결정하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 분석 기구는 자동화된 진료 기구인 분석 카트리지.
제12항에 있어서, 상기 연장 탭은 원형 컨베이어 회전을 위한 잠금 기구를 더 포함하는 분석 카트리지.
제1항 또는 제2항에 있어서, 샘플 수용 포트에 추출 시약의 제어를 위한 차동 밀봉부 및 추출 시약 유동 채널을 더 포함하는 분석 카트리지.
제33항에 있어서,

상기 분석 카트리지는 (a) 광학 판독 웰 및 상기 시험 표면을 포함하는 바닥 부재와 (b) 회전 가능한 시약 원형 컨베이어를 포함하는 상부 부재를 포함하고,

상기 시약 원형 컨베이어는 상기 샘플 수용 포트 및 복수의 시약 웰을 포함하고,

하나 이상의 상기 시약 웰은 시약과 상기 시약을 상기 시험 표면으로 이송하기 위한 시약 웰 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 샘플 내의 피분석물의 존재 또는 양을 결정하는 방법.