KR102379308B1 - 생체유체 샘플 분배 및/또는 분석을 위한 장치 및 시스템 - Google Patents

생체유체 샘플 분배 및/또는 분석을 위한 장치 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 개시의 일 양태는, 일반적으로 생체유체 샘플들을 분배하기 위한 장치(즉, 생체유체 샘플 분배 장치)에 관한 것이다. 상기 장치는, 저장소들의 한 세트와 캐비티들의 한 세트를 포함하는 카트리지를 포함하고, 각각의 캐비티는 저장소 내에 있고, 생체유체의 미리 결정된 샘플 볼륨을 분배하고, 각각의 저장소는, 상기 생체유체를 받아들이기 위한 입구; 상기 입구와 유체 연통하는 출구; 상기 저장소 내에 있는 캐비티 내의 상기 생체유체 샘플을 담기 위해 상기 출구를 둘러싸고, 다른 캐비티와의 유체 연통을 방지하는 주변 배리어; 상기 캐비티 내의 상기 생체유체 샘플을 해제 가능하게 밀봉하기 위해 상기 출구에 배치되는 밸브; 및 상기 캐비티 내에 담길 수 있고, 상기 밸브를 통해 상기 캐비티로부터 분배될 수 있는 상기 생체유체 샘플의 미리 결정된 볼륨을 제한하는 범람 출구를 포함한다.

Description

생체유체 샘플 분배 및/또는 분석을 위한 장치 및 시스템
본 개시는 일반적으로 적어도 하나의 생물학적 유체(생체유체)를 수집, 계량, 분배 및/또는 분석하기 위한 장치 또는 장치들과 시스템 또는 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 적어도 하나의 생체 유체의 샘플들, 예를 들어 유기체들에 의해 생성된 생물 유기 화학의 유체들을 수집, 계량 및 분배하고, 생체 유체 샘플들을 예를 들어 시약들로 분석하기 위한 장치 및 시스템의 다양한 실시 예들을 설명한다.
본 개시는 2015년 11월 4일에 출원된 미국 특허 출원 제62/250,573호의 이익을 주장하며, 이는 본 명세서에서 참조로서 통합된다.
넓은 의미에서, 분석은 생체유체 샘플들의 분석물들의 존재 또는 양 또는 기능적 활성을 양적으로 측정하거나, 질적으로 측정하기 위한 의한 및/또는 생물학적 상황들에서의 조사 또는 분석 절차이다. 샘플들에서 생체유체의 타입에 따라, 분석들은 피험자의 질병의 존재 또는 범위를 탐지하는데 사용될 수 있다. 생체유체는 유기체들(예를 들어, 살아있는 사람들)로부터 배설되거나 분비될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니지만 혈청, 혈장, 뇨, 혈액, 침, 간질 액 및 세포질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 요검사(urinalysis)는 사람의 신장 및 요로의 해부학 및 기능에 대한 정보의 출처를 제공하는 살아있는 사람들의 생체유체 샘플들 상에 수행되는 분석 타입이다. 그것은 만성 신장 질환 및/또는 당뇨병과 같은 전신 질환의 상태에 대한 통찰을 제공한다. 요검사를 위한 테스트 스트립 또는 딥스틱들은 간단한 프로토콜을 제공하고 비용면에서 효율적이기 때문에 건강 검진 목적으로 널리 사용된다. 딥스틱 검사는 편리하지만, 인간의 눈(예를 들어, 간호사)이 수행할 때 색 변화 차별로 인해 위양성(false positive) 및 위음성(false positive) 결과가 발생할 수 있다. 따라서, 딥스틱 요검사를 위해 시간이 지남에 따라 색상이 저하되므로, 결과들이 실제 결과로부터 지연될 수 있다. 연해, 요검사를 위해 시판되는 대부분의 현장 진단 장치(point-of-care device)들은 반 정량적이며, 테스트 스트립 및 스트립 리더를 사용한다.
완전한 양적인 요검사 결과는 병원이나 또는 임상 실험실에서 자동 소변 분석기를 사용하여 얻어질 수 있다. 그러나, 소면 분석기는 일반적으로 데형 데스크탑 기기 또는 완전히 자동화된 혈청/소변 분석기와 같은 대형 장치의 일부이고, 정확한 피펫 시스템은 정확한 샘플 볼륨을 분배하기 위한 메인 시스템 내의 서브 시스템이다. 이러한 자동화 분석기들은 비용이 많이 들고, 큰 공간들과, 숙련된 인원이 필요하다. 볼륨이 작을 경우, 부적절하거나 현장 진단 테스트에 적합하지 않을 수 있다. 따라서, 이러한 분석기들은 중앙 집중식 위치들에 위치되고, 농촌 지역에 거주하는 사람들은 적절한 진단 테스트에 대한 접근이 제한적이다.
요검사 분석 공정의 예에서, 여러 물질들의 동시 분석은 보다 정확한 진단을 위해 유용할 수 있다. PCT 공보 WO2015/130225에 기재된 바와 같이, 만성 신장 질환(CKD)은 소변에서 미세알부민뇨(microalbuminuria)를 측정함으로써 초기 단계에서 진단될 수 있다. WO2015/130225는 소변 미세알부민뇨 및 크레아티닌 농도 및 상응하는 알부민 대 크레아티닌 비(ACR)를 측정하는 것과 같은 CKD 진단을 위한 검사를 개시한다. 테스트들이 소변 샘플을 분석하는데 사용될 수 있지만, 테스트들은 다른 생체유체 샘플들(예를 들어, 타액, 혈액 등) 분석에도 적합할 수 있다. 이와 같이, "소변 미세알부민뇨" 또는 "미세알부민뇨"라는 용어는 "알부민(albumin)"으로 더 광범위하게 언급될 수 있다.
미세 알부민뇨/알부민 및 크레아티닌 농도들은 소변에서 개별적으로 측정되고, 소변의 ACR은 계산된다. ACR을 계산하기 위해, 2개의 알부민과 하나의 크레아티닌 시약들이 각각 측정에 사용된다. 시약들은 예를 들어, 시약들은 액체 또는 수성 형태로 젖어 있을 수 있고, 예를 들어 파우더 형태로 건조 상태일 수 있다. 제 1 시약-브로모크레졸 그린(bromocresol green, BCG)-은 알부민 검출에 사용되고, 제 2 시약-3,5 디니트로벤조산(dinitrobenzoic acid, DNBA) 또는 대안적으로 피크린 산(picric acid)-은 크레아티닌 검출을 위해 사용된다. ACR은 CKD를 진단하거나 보다 일방적으로 신부전 위험의 예후 인자로서 유용한 파라미터이다.
알부민과 크레아티닌 농도들은 다른 시간들 또는 다른 단계들에서 측정될 수 있지만, 시간이 오래 걸리고, 수동 작업 단계들이 더 필요하므로, 측정 시간을 줄이기 위해서는 동시 분석이 바람직하다. 그러나, 수동 작업 단계들은 일관성이 없고 신뢰할 수 없는 결과를 초래하는 인적 오류가 발생하기 쉽다. 알부민과 크레아티닌의 측정은 시약들과 함께 소변의 화학 반응이 필요할 수 있으며, 정확하게 일관된 결과를 얻기 위해서는 적절한 반응 시간이 필요하다. 수동 작동 단계들로 인해, 알부민과 크레아티닌이 너무 일찍 또는 너무 늦게 측정될 수 있고, 즉, 반응 시간이 일치하지 않거나 부정확하다.
소변 분석 공정을 개선하기 위해서는 숙련된 인력 및 지원 실험실 장비가 필요할 수 있다. 예를 들어, 생체 유체 샘플들을 측정하고 분배하기 위한 반복성, 정확성 및 정밀성을 높이기 위해, 정밀 피펫들 및 주사기펌프들과 같은 정밀한 분배 시스템이 사용된다. 그러나, 이러한 장비들은 공간과 비용으로 인해, 가정용 또는 임상용으로 현장 진단 장치에 통합되기에는 적합하지 않을 수 있다.
따라서, 전술한 문제점들 및/또는 단점들 중 적어도 하나를 해결하거나 완화하기 위해, 적어도 하나의 생체유체를 분배 및/또는 분석하기 위한 장치 및 시스템을 제공할 필요가 있으며, 이는 상기 선행 기술에 비해 적어도 하나의 개선점 및/또는 장점이 있다.
본 개시의 제 1 양태에 따르면, 생체유체 샘플들을 분배하기 위한 장치(즉, 생체유체 분배 장치)가 있다. 상기 장치는 저장소들의 한 세트와 캐비티들의 한 세트를 포함하는 카트리지를 포함하고, 각각의 캐비티는 저장소 내에 있고, 생체유체의 미리 결정된 샘플 볼륨을 분배한다. 각각의 저장소는, 상기 생체유체를 받아들이기 위한 입구; 상기 입구와 유체 연통하는 출구; 상기 저장소 내에 있는 캐비티 내의 상기 생체유체 샘플을 담기 위해 상기 출구를 둘러싸고, 다른 캐비티와의 유체 연통을 방지하는 주변 배리어; 상기 캐비티 내의 상기 생체유체 샘플을 해제 가능하게 밀봉하기 위해 상기 출구에 배치되는 밸브; 및 상기 캐비티 내에 담길 수 있고, 상기 밸브를 통해 상기 캐비티로부터 분배될 수 있는 상기 생체유체 샘플의 미리 결정된 볼륨을 제한하는 범람 출구를 포함한다.
본 개시의 제 2 양태에 따르면, 생체유체 샘플들을 분석하기 위한 장치(즉, 생체유체 분석 장치)가 있다. 상기 장치는, 생체유체 샘플 분배 장치의 큐벳들의 한 세트를 수용하기 위한 리셉터클 -각각의 큐벳은, 상기 생체유체의 샘플 및 시약을 포함하는 분석 샘플을 담고 있음-; 상기 리셉터클 내에 상기 큐벳들을 밀봉하기 위해, 상기 생체유체 샘플 분배 장치 및 리셉터클 사이에 밀봉 맞물림을 제공하기 위한 리셉터클 밀봉 요소; 및 상기 리셉터클 내에 상기 큐벳들을 유지하는 동안, 상기 큐벳들의 상기 분석 샘플들 상에 분석 공정을 수행하기 위해 상기 리셉터클에 연결된 자동화 시스템을 포함한다.
본 개시의 제 3 양태에 따르면, 생체유체 샘플들을 분배 및 분석하기 위한 시스템이 있다. 상기 시스템은, 생체유체 샘플 분배 장치 및 생체유체 분석 장치를 포함한다. 상기 생체 유체 샘플 분배 장치는, 저장소들의 한 세트; 캐비티들의 한 세트 -각각의 캐비티는 저장소 내에 있고, 생체유체의 미리 결정된 샘플 볼륨을 분배함-; 상기 캐비티들 내의 상기 생체유체 샘플들을 해제 가능하게 밀봉하기 위한 밸브들의 한 세트 -각각의 밸브는 캐비티에 커플링됨-; 및 상기 밸브들을 통해 상기 생체유체 샘플들을 받아들이기 위한 큐벳들의 한 세트 -각각의 큐벳은 적어도 하나의 캐비티에 커플링 가능하고, 시약을 담고 있음-를 포함한다. 상기 생체유체 분석 장치는, 상기 큐벳들을 수용하기 위한 리셉터클; 상기 리셉터클 내에 상기 큐벳들을 밀봉하기 위해, 상기 생체유체 샘플 분배 장치 및 리셉터클 사이에 밀봉 맞물림을 제공하기 위한 리셉터클 밀봉 요소; 및 각각의 큐벳 내의 분석 샘플 상에 분석 공정을 수행하기 위해 상기 리셉터클에 연결된 자동화 시스템을 포함한다.
본 개시의 제 4 양태에 따르면, 생체유체 샘플들을 분배하기 위한 장치(즉, 생체유체 분배 장치)가 있다. 상기 장치는, 복수 개의 저장소들과 복수 개의 캐비티들을 포함하는 카트리지 -각각의 캐비티는 저장소 내에 있고, 상기 카트리지는 상기 캐비티들 내에 담길 수 있는 생체유체의 복수 개의 샘플들로 생체유체의 벌크 샘플을 자가 배분함-를 포함한다. 각각의 저장소는, 상기 생체유체를 받아들이기 위한 입구; 상기 입구에 유체 연통하는 출구; 상기 저장소 내에 있는 캐비티 내의 상기 생체유체 샘플의 미리 결정된 볼륨을 담기 위해 상기 출구를 둘러싸고, 상기 미리 결정된 볼륨을 넘는 볼륨들을 위한 다른 캐비티와 유체 연통을 허용하는 주변 배리어; 및 상기 캐비티 내에 상기 생체유체 샘플을 해제 가능하게(releasably) 밀봉하기 위해 상기 출구에 배치된 밸브를 포함한다.
본 개시의 하나 이상의 양태들의 장점은, 장치 및/또는 시스템이 시약들로 생체유체 샘플들을 계량, 분배 및 분석하기 위한 보다 비용 효율적인 해결책을 제공할 수 있다는 점이다. 상기 장치들 및/또는 시스템은 보다 작은 공간을 차지하므로 컴팩트하다. 따라서, 상기 장치들 및/또는 시스템은 휴대성이 좋고, 체외 진단(IVD) 장치 및 가정용 또는 임상용 양적인 현장 진단 장치로 적합하다. 이식성 요소(portability factor)는 분산형 또는 병상 양적인 측정(bed-side quantitative measurement)들을 가능하게 하여, 사용자가 클리닉이나 병원에 가지 않고 집에서 자가 진단을 수행할 수 있게 한다.
또 다른 장점은, 하나 이상의 분석 공정들의 수행뿐만 아니라, 생체유체 샘플들의 계량 및 분배와 같은 몇몇 공통적이고 수동적인 공정이, 장치 설계의 결과로서 보다 자동적이고 자연스럽게 발생한다는 점이다. 비-숙련 인력, 예를 들어 가정 사용자는, 더 높은 신뢰도와 반복성으로 분석 공정을 수행할 수 있으며, 얻은 분석 결과는 보다 일관적이고, 인간의 실수가 적은 경향이 있다.
또 다른 장점은, 복수의 생체유체 샘플들을 동시에 얻을 수 있으므로, 가정 사용자가 생체유체의 벌크 샘플을 카트리지에 한번만 적재하고, 분석 프로세스 수행을 위한 여러가지 생체유체 샘플들을 얻을 수 있다는 점이다. 또한, 생체유체 샘플들이 동시에 큐벳들에 분배될 수 있어, 생체유체 샘플들이 동시에 큐벳 내의 시약과 반응할 수 있다. 따라서, 분석 공정들을 실질적으로 동시에 분석 샘플들 상에 수행할 수 있다. 이것은 복수의 분석 측정들 및 결과들이 실질적으로 동시에 획득될 수 있으므로, 분석 공정들의 효율을 향상시킨다.
본 개시에 따른 하나 이상의 생체유체의 분배 및/또는 분석을 위한 장치 및 시스템이 여기에 개시된다. 본 개시의 다양한 특징들, 양태들 및 장점들은 첨부된 도면들과 함께 비제한적인 예로서 다음의 상세한 설명들로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 생체유체 샘플들을 분배하기 위한 장치의 분해 사시도이다.
도 2a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 생체유체 샘플들을 분배하기 위한 장치의 카트리지의 사시도이다.
도 2b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 도 2a의 카트리지의 절개 사시도이다.
도 2c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 도 2a의 카트리지의 평면도이다.
도 2d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 도 2a의 카트리지의 단면도이다.
도 3a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 생체유체 샘플들을 분배하기 위한 장치의 사시도이다.
도 3b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 도 3a의 장치의 절개 사시도이다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 DNBA-적재 큐벳(DNBA-loaded cuvette)과 특히 관련된, 생체유체 샘플들을 분배하기 위한 장치의 단면도이다.
도 4b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 BCG-적재 큐벳(BCG-loaded cuvette)들과 특히 관련된, 도 4a의 장치의 다른 단면도이다.
도 5a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 움직이지 않은 상태의 피스톤들과 특히 관련된, 생체유체 샘플들을 분배하기 위한 장치의 절개 사시도이다.
도 5b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 부분적으로 움직인 상태의 피스톤들과 특히 관련된, 도 5a의 장치의 다른 절개 사시도이다.
도 5c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 완전히 움직인 상태의 피스톤들과 특히 관련된, 도 5a의 장치의 다른 절개 사시도이다
도 5d 내지 도 5g는 본 개시의 일 실시 예에 따른 다른 길이들의 스태거링 피스톤들을 갖는 대안적인 피스톤 어셈블리의 단면도들이다.
도 6a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 생체유체를 분석하기 위한 장치의 외부를 도시한다.
도 6b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 도 6a의 장치의 내부를 도시한다.
도 6c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 생체유체 샘플들을 분배하기 위한 장치가 조립된 도 6a의 장치의 내부를 도시한다.
도 7a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 생체유체를 분석하기 위한 장치의 리셉터클의 사시도이다.
도 7b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 도 7a의 리셉터클의 다른 사시도이다.
도 7c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 도 7a 및 도 7b의 리셉터클의 평면도이다.
도 8a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 DNBA-적재 큐벳과 특히 관련된, 생체유체를 분석하기 위한 장치를 위한 전자기 제어 시스템의 단면도이다.
도 8b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 BCG-적재 큐벳과 특히 관련된, 도 8a의 전자기 제어 시스템의 다른 단면도이다.
도 8c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 도 8a 및 도 8b의 전자기 제어 시스템의 전자기 요소들을 운반하는 전자기 유닛의 사시도이다.
도 8d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 도 8c의 전자기 유닛에 의한 자성체의 이동 경로(motion path)를 도시한다.
도 8e는 본 개시의 일 실시 예에 따른 도 8d의 자성체의 대안적인 이동 경로를 도시한다.
도 8f는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자기 요소들을 홀딩하기 위한 다른 길이들을 갖는 도 8c의 전자기 유닛을 도시한다.
도 9a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 DNBA-적재 큐벳과 특히 관련된, 생체유체를 분석하기 위한 장치를 위한 광학 시스템의 단면도이다.
도 9b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 BCG-적재 큐벳과 특히 관련된 도 9a의 광학 시스템의 다른 단면도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 생체유체를 분석하기 위한 장치의 온도 제어 시스템을 도시한다.
도 11a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 생체유체를 분배하고 분석하기 위한 시스템의 외부를 도시한다.
도 11b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 도 11a의 시스템의 내부를 도시한다.
도 12a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 미작동 상태(unactuated state)에서 분배 장치와 함께 생체유체를 분배하고 분석하기 위한 시스템의 사시도이다.
도 12b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 작동 상태에서 분배 장치를 갖는 도 12a의 시스템의 다른 사시도이다.
본 개시에서, 특정한 요소의 묘사 또는 특정 그림에서의 특정 요소 번호 또는 그에 대한 참조를 해당 서술 자료에서 고려하거나 사용하는 것은, 등가물 또는 다른 도면에서 식별된 유사한 요소 또는 요소 번호 또는 이와 관련된 기술 자료를 포함할 수 있다. 도면 또는 연관된 텍스트에서 "/"의 사용은 달리 지시되지 않는 한 "및/또는"을 의미하는 것으로 이해된다. 본원에 사용된 바와 같이, "세트(set)"라는 용어는 알려진 수학적 정의에 따라 적어도 하나의 카니널리티(cardinality)를 수학적으로 나타내는 요소들의 비어 있지 않은 유한 조직으로 정의되거나 대응된다(예를 들어, 본원에서 정의된 세트는 유닛, 단일체 또는 단일 요소 세트 또는 복수의 요소 세트에 대응할 수 있음). 본원에서 특정 수치 값 또는 값 범위는 대략 수치적인 값 또는 값 범위를 포함하거나 암시하는 것으로 이해되어야 한다.
간략화 및 명료성을 위해, 본 개시의 실시 예들에 대한 설명들은 도면들에 따라 적어도 하나의 생체유체(biofluid sample)를 분배(dispense) 및/또는 분석(assay)하기 위한 장치 및 시스템에 관한 것이다. 본 개시의 양태들이 본원에 제공된 실시 예들과 관련하여 설명될 것이지만, 이들은 본 개시를 이들 실시 예들로 제한하려는 의도가 아니라는 점이 이해된다. 반대로, 본 개시는 첨부된 청구 범위에 의해 한정된 바와 같이 본 개시 내용의 범위 내에 포함되는 본원에 기술된 실시 예들에 대한 대안, 수정 및 등가물을 포함하도록 의도된다. 또한, 이하의 상세한 설명에서, 본 개시의 완전한 이해를 제공하기 위한 구체적인 세부 사항들이 제시된다. 그러나, 통상의 기술자, 즉 숙련자는 특정 세부 사항 없이 및/또는 특정 실시 예들의 양태들의 조합으로부터 발생하는 다수의 세부사항들로 본 개시가 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 많은 경우들에 있어서, 공지된 시스템, 방법, 절차 및 구성 요소들은 본 개시의 실시 예들의 양태들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 설명되지 않았다.
생체유체 샘플 분배 장치(20)
본 개시의 대표적인 또는 예시적인 실시 예들에서, 적어도 하나의 생체유체의 샘플들을 분배하기 위한 장치(20), 즉 생체유체 샘플 분배 장치(20)가 도 1에 도시된다. 적어도 하나의 생체유체는 신장 관련 질환들 또는 CKD를 진단하기 위해 살아있는 사람으로부터 배설되는 소변과 같은 생체유체의 벌크 샘플(bulk sample)을 포함할 수 있다. 생체유체 샘플 분배 장치(20)는, 생체유체의 벌크 샘플의 더 작은 테스트 샘플들을 홀딩(holding) 및/또는 계량(metering)하기 위한 카트리지(100, cartridge)와, 카트리지(100)로부터 생체유체 샘플들을 받아들이기 위한 큐벳(200, cuvette)들의 한 세트와, 카트리지(100)를 커버하는 커버(300)와, 카트리지(100)로부터 큐벳(200)으로 생체유체 샘플들을 해제 또는 분배하기 위한 피스톤 어셈블리(400, piston assembly)를 포함한다.
장치(20)의 다양한 구성 요소들은 몰딩 또는 다른 공지된 제조 방법들에 의해 제조될 수 있다. 구성 요소들은 다음의 재료로 구성될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 폴리프로필렌/폴리프로핀(polypropylene/polypropene, PP), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 실리콘, 부틸 고무, 질산 고무 및 폴리(메틸 메타크릴산염)(PMMA), 또는 재료들의 조합, 스티렌 아크릴로니트릴 수지(SAN). 재료 PMMA는 대안적으로 Plexiglas®, Acrylite®, Lucite® 및 Perspex®라는 상품명뿐만 아니라 아크릴 또는 아크릴 글라스로도 알려져 있다. 적절한 경우, 장치(20)의 다양한 구성 요소들은 밀봉 요소들과 함께 조립되어 생체유체의 누출을 방지하거나 적어도 완화시킨다. 이러한 밀봉 요소들은 탄성 제료들, 고무/실리콘 타이트 피팅 연결부들, 자외선 본딩, 초음파 본딩, 접착 글루, 래칭, 캔틸레버 등으로 만들어진 개스켓들 또는 O-링들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
카트리지(100)
도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 카트리지(100)는 캐비티(102)들의 한 세트와, 저장소(103, reservoir)들의 한 세트를 포함한다. 특히, 카트리지(100)는 복수 개의 생체유체 샘플들에 생체유체의 벌크 샘플을 자가 배분(self-apportion)하도록 구성된 복수 개의 캐비티(102)들을 포함한다. 각각의 캐비티(102)는 카트리지(100)의 각각의 저장소(103) 내에 있고(reside within), 생체유체의 샘플, 즉 후속 분석들을 위한 생체유체의 벌크 샘플의 파트 또는 일부를 담을 수 있다(contain). 각각의 캐비티(102)는 후속 분석들을 위해 생체유체의 미리 결정된(predetermined) 샘플 볼륨을 분배할 수 있다. 생체유체의 벌크 샘플은 캐비티(102)들에 할당되고, 각각의 캐비티(102)는 저장소(103)들 사이에 위치된 연결 공간(105)들을 가로지르는 유체 이동에 의해 일부 생체유체를 받아들인다.
각각의 저장소(103)는 유체 연통하는 입구(104) 및 출구(106)를 포함한다. 다양한 실시 예들에서, 입구(104)는 생체유체를 받아들이기 위해 출구(106) 위에 포지셔닝되고, 생체유체는 중력에 의해 입구(104)로부터 출구(106)로 연통하거나 유동할 수 있다. 각각의 저장소(103)는 출구(106)를 둘러싸는 주변 배리어(108, peripheral barrier)를 더 포함하고, 저장소(103)들이 연결되는 위어(weir) 또는 벽을 제공한다. 특히, 공간(105)들은 주변 배리어(108)들 상에 형성된다. 주변 배리어(108)는 입구(104)로부터 출구(106)로의 유체 유동을 돕기 위해 테이퍼되거나 기울기를 가질 수 있다. 주변 배리어(108), 구체적으로는 주변 배리어의 공간(105)은, 미리 결정된 볼륨을 넘는 생체유체 샘플의 볼륨들, 즉, 캐비티(102)들 내의 미리 결정된 볼륨을 넘어서는 과량의 생체유체 샘플들에 대해, 하나 이상의 다른 저장소(103)들/캐비티(102)들과 각각의 저장소(103)의 유체 연통(fluid communication)을 허용할 수 있다. 따라서, 저장소(103)들은 공간(105)들을 통해 서로 유체 연통 가능할 수 있다.
각각의 캐비티(102)는, 캐비티(102)가 출구(106)를 통해 생체유체 샘플을 분배할 수 있도록, 각각의 저장소(103) 및 출구(106)를 공유한다. 각각의 캐비티(102)는, 캐비티(102) 내의 생체유체 샘플을 해제 가능하게 밀봉하기 위해, 출구(106)에 배치된, 특히 출구(106) 아래에 배치된 밸브(110)를 포함한다. 밸브(110)는 출구(106)와 통합되거나, 출구(106)에 부착/삽입될 수 있다. 밸브(110)는 밸브(110) 내의 통로(들)를 개방, 폐쇄 또는 부분적으로 차단함으로써 유체의 유동을 조절, 유도 또는 제어한다. 특히 밸브(110)는, 밸브(110)를 통한 유체 유동 또는 유체 유속에 따라 폐쇄 상태(디폴트 상태)와 개방 상태 사이를 전환 또는 이동하도록 구성된다. 예를 들어, 캐비티(102)가 생체유체 샘플에 작용하는 외력, 압력 또는 중량 없이 생체유체 샘플을 보유하고 있을 때, 밸브(110)는 디폴트 폐쇄 상태로 유지된다. 캐비티(102)는 폐쇄 상태의 밸브(110)와 함께 생체유체 샘플을 밀봉/홀딩/유지한다. 생체유체 샘플을 캐비티(102)로부터 분배하기 위해 피스톤 어셈블리(400)에 의한 것과 같은 외력이 가해질 때, 생체유체 샘플은 가압되어 밸브(110)를 폐쇄 상태에서 개방 상태로 바꾼다. 개방 상태에 있는 밸브(110)는 생체유체 샘플이 캐비티(102)의 출구(106)로부터 방출되거나 분배되도록 한다. 개방 상태에 있는 밸브(110)는 출구(106)의 일측에서 출구(106)를 통해 유체 연통할 수 있다. 밸브(110)는 역류로 인한 오염을 방지하기 위해 의학적 응용에 일반적으로 사용되는 덕빌 밸브(duckbill valve)의 형태 또는 구성일 수 있다. 동일하거나 유사한 기능들을 수행하는 밸브(110) 또는 밸브 타입들의 형태 또는 구성은 당업자에게 명백할 것이다.
각각의 저장소(103)는 캐비티(102) 내에 담길 수 있는 생체유체 샘플의 미리 결정된 볼륨을 제한하는 범람 출구(112, overflow outlet)를 더 포함한다. 따라서, 각각의 범람 출구(112)는 각각의 캐비티(1020에서 정확한 볼륨의 생체유체 샘플을 계량하도록 구성된다. 각각의 캐비티(102) 내에 포함된 생체유체 샘플의 특정 양은 밸브(110)를 통한 후속 분배를 위한 계량된 체적이다. 바람직하게는, 각각의 캐비티(102) 내에 포함된 생체 유체 샘플들은 실질적으로 동시에 밸브(110)들을 통해 분배 가능하다.
일부 실시 예들에서, 범람 출구(112)는 주변 배리어(108) 상에 형성된 절개부 또는 채널일 수 있다. 범람 출구(112)는 상부 또는 제 1 범람 출구 평면(112A) 및 하부 또는 제 2 범람 출구 표면(112B)을 포함할 수 있다. 또한, 범람 출구(112)는 상부 또는 제 1 범람 출구 평면(112A) 및 하부 또는 제 2 범람 출구 표면(112B)을 갖는 공간(105)과 동일 평면 상에 있을 수 있다. 보다 구체적으로, 제 1 범람 출구 평면(112A)은 제 1 공간 평면(105A)과 동일 평면에 있고, 제 2 범람 출구 평면(112B)은 제 2 공간 평면(105B)과 동일 평면에 있다. 대안적으로, 평면들(112A, 112B) 사이 및 평면들(105A, 105B) 사이의 간격은 생체유체 샘플들의 상이한 볼륨들을 처리하기 위해(account for) 상이하거나 변할 수 있다.
범람 출구(112)는 유체를 저장소(103)로부터 멀어지게 유도한다(direct). 특히, 캐비티(102) 내에 담긴 생체유체 샘플이 미리 결정된 볼륨을 초과하거나, 범람 출구(112), 특히 제 2 범람 출구 평면(112b)의 수준을 넘을 때, 생체유체 샘플의 과량이 캐비티(102)로부터 멀리 이동된다. 범람 출구(112)는 출구(106) 위의 높이에 포지셔닝되고, 캐비티(102) 내에 담긴 생체유체의 양을 제한 또는 계량한다. 미리 결정된 볼륨을 넘는, 즉 범람 출구(112)의 하부 평면(112B)에 의해 지시된 수준을 넘는 양 또는 볼륨은, 범람 출구(112)로부터 방출된다(discharge). 일부 다른 실시 예들에서, 범람 출구(112)는 캐비티(102)의 브림 영역(brim region)일 수 있다. 특히, 생체유체 샘플이 입구(104)로부터 캐비티(102) 내로 도입될 때, 캐비티(102)는 채워질 것이다. 캐비티(102) 내로 도입된 임의의 초과 볼륨은, 주변 배리어(108) 위에서 범람 출구(112)로부터 범람할 것이다.
범람 출구(112)는 각각의 캐비티(102)에서 정확한 미리 결정된 볼륨의 생체유체 샘플을 홀딩 또는 보유하도록 주변 배리어(108)와 관련하여 그에 따르는 크기 또는 형상을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 범람 출구(112)는 반원형으로 연장되어 리세스 또는 돌출부로 형성될 수 있다. 대안적으로, 각각의 캐비티(102)는 후속의 분석들을 위해 생체유체 샘플의 가변적인 미리 결정된 볼륨을 분배하도록 구성된 상이한 볼륨들로 크기가 정해질 수 있다. 또한, 범람 출구(112)는, 과량의 생체유체 샘플을 받아들이고 저장소(103)로부터 멀리 이동시키기 위해, 주변 배리어(108)에 대하여 미리 정의된(predefined) 높이에 위치된 입장 홀(entry hole)을 갖는 채널일 수 있다.
카트리지(100)는 도면들에 도시된 바와 같이 다수의 캐비티(102)들, 즉 하나 또는 그 이상의 예컨대 3개의 캐비티(102)들을 포함한다. 카트리지(100)는 단일 캐비티 카트리지(100) 또는 다중 캐비티 카트리지(100)일 수 있고, 동일한 작동 원리가 유사하게 적용될 수 있다. 캐비티(102)들의 수는 캐비티(102)들 내에 담긴 생체유체 샘플들 상에 수행되는 분석의 수와 동일한다. 캐비티(102)들 및 이에 상응하는 저장소(103)들은 카트리지(100)의 중심 수직 축을 중심으로 원주 방향으로 배열될 수 있다. 보다 구체적으로, 캐비티(102)들 및 저장소(103)들은 중심 수직 축에 대해 등간격으로 이격될 수 있다. 일부 다른 실시 예들에서, 캐비티(102)들과 저장소(103)들의 배열은 서로 다른 각도로 서로 다를 수 있다. 대안적으로, 캐비티(102)들 및 저장소(103)들은 어레이 또는 그리드 형태로 배열될 수 있다.
카트리지(100)는 생체유체의 벌크 샘플의 유동을 저장소(103)들 내로 그리고 캐비티(102)들을 향해 안내 또는 유도하기 위한 적재 채널(114, loading channel)을 포함한다. 대안적으로, 카트리지(100)는 각각의 저장소(103) 내로, 각각의 캐비티(102)를 향해 생체유체의 벌크 샘플의 유동을 안내 또는 유도하기 위해 서로 이격된 적재 채널(114)들의 한 세트를 포함한다. 적재 채널(114)들의 각각은 생체유체의 벌크 샘플의 유동에 대한 중력 효과를 더욱 향상시키기 위해 소정의 기울기 또는 각도로 기울어질 수 있다. 따라서, 각각의 캐비티(102)는 사용자에 의해 적재된 생체유체의 벌크 샘플의 더 작은 또는 테스트 샘플을 받아 들인다(receive). 각각의 저장소(103)에 대한 범람 출구(112)는 미리 결정된 볼륨 이상의 초과 볼륨이 방출되도록 하여, 캐비티(102) 내에 생체유체 샘플의 미리 결정된 볼륨을 제한한다. 범람 출구(112)들은 서로 수평으로 평면일 수 있고, 및/또는 출구(106)들은 서로 수평으로 평면일 수 있어서, 각각의 캐비티(102)는 동일한 볼륨들의 생체유체 샘플들을 담을 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 범람 출구(112)들 및/또는 하나 이상의 출구(106)들은 하나 이상의 캐비티(102)들에서 미리 결정된 볼륨들을 변화시키기 위해 상이한 수평 수준에 있을 수 있다.
도 2a 내지 도 2d에 도시된 일부 실시 예들에서, 카트리지는 3개의 저장소(103)들 내에 있는 3개의 캐비티(102)들-제 1 저장소(103a) 내에 있는 제 1 캐비티(102a), 제 2 저장소(103b) 내에 있는 제 2 캐비티(102b) 및 제 3 저장소(103c) 내에 있는 제 3 캐비티(102c)-을 포함한다. 저장소들(103a-c)을 가로지르는 생체유체의 벌크 샘플의 이송은, 각각의 주변 배리어(108)들 상에 형성된 각각의 공간(105)들, 구체적으로는 제 1 공간(105a), 제 2 공간(105b) 및 제 3 공간(105c) 사이를 유동하는 생체유체에 의해 달성된다. 카트리지(100)는 중심 돌출부(115, centre protrusion)를 더 포함하고, 중심 돌출부(115)는 연결 공간들(105a-c)과 협동하여, 생체유체의 벌크 샘플을 적재 채널(114)로부터 저장소들(103a-c) 및 후속의 캐비티들(102a-c)로 전달한다.
제 1 공간(105a)은 생체유체를 받아들이기 위해 적재 채널(114)에 직접적으로 연결되고, 제 2 공간(105b) 및 제 2 공간(105c)에 비해 적재 채널(114)로부터 생체유체의 보다 큰 초기 유동을 처리하기 위해 더 클 수 있다. 생체유체의 갑작스러운 유동을 처리하기 위해 다른 조정들이 구현될 수 있다. 당업자는 유체가 최소 저항성 경로를 따라 유동한다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 도 2에 도시된 구성에 기초하면, 생체유체는 제 2 저장소(103b) 및 제 2 저장소(103c)로 실질적으로 동시에 유동하여, 제 1 저장소(103a)를 향해 범람하여 연속적으로 제 1 캐비티(103a)를 채우기 전에, 먼저 제 2 캐비티(102b) 및 제 3 캐비티(102c)를 채운다. 카트리지(100)의 다른 변형들은 생체유체의 벌크 샘플이 저장소들(103a-c) 및 캐비티들(102a-c)로 동시에 유동할 수 있게 한다. 도 2d를 참조하면, 각각의 캐비티(102a/102b/102c)는 원통형 공간(102a1/102b1/102c1), 원추형 공간(102a2/102b2/102c2) 및 출구 공간(102a3/102b3/102c3) 내에 각각 미리 결정된 샘플 볼륨을 보유한다. 공간들(102(a-c)(1-3))의 다른 형상들 및 프로파일들이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
캐비티(102)들 내에 담긴 생체유체 샘플들은, 캐비티(102)들의 출구(106)들에 배치된 밸브(110)들을 통해 카트리지(100)로부터 나중에 분배될 수 있다. 구체적으로, 생체유체 샘플들은 캐비티(102)들로부터 큐벳(200)들 내로 분배될 수 있다.
큐벳(200)들
큐벳(200)들은 카트리지(100)의 캐비티(102)들로부터 분배 가능한 생체유체 샘플들을 수령한다(receipt). 특히, 카트리지(100)는 생체유체 샘플들을 받아들일 수 있고, 캐비티(102)들로부터 각각의 큐벳(200)으로 분배할 수 있다. 각각의 큐벳(200)은 다른 큐벳(200)들과 실질적으로 동일한 시간에 생체유체 샘플과 함께 분배될 수 있거나, 또는 대안적으로 각각의 큐벳(200)은 다른 큐벳(200)들과 같이 스태거링 타임들 또는 인터벌들에서 생체유체 샘플과 함께 분배될 수 있다.
도 3a 내지 도 4b를 참조하면, 각각의 큐벳(200)은 투명 컨테이너 또는 튜브 또는 적어도 하나의 광학적으로 투명한 윈도우를 갖는 컨테이너의 조합이고, 분석들 또는 분광 실험들을 수행하는 것과 같이, 일단이 밀봉되거나 또는 생체유체 샘플을 홀딩하기 위한 메이팅 밀봉을 가지고, 분석들 또는 분광 실험들을 수행한다. 일반적으로, 큐벳(200)은, 광학 왜곡을 줄이기 위해, 분석 결과들의 보다 정확한 측정을 위해 직선형 측면들 또는 균일한 표면들을 포함할 수 있다. 그러나, 큐벳(200)의 프로파일은 둥근 측면들이거나 다양한 단면 형태들을 가질 수 있다. 큐벳(2000은 플라스틱, 유리 융합된 석영 물질 또는 전술한 물질 중 임의의 물질의 조합으로 제조될 수 있다.
각각의 큐벳은 출구(106)에서 적어도 하나의 캐비티(102)에 통합되거나 커플링/커플링 가능할 수 있다. 예를 들어, 큐벳(200)은 하나 이상의 캐비티(102)들에 커플링/커플링 가능할 수 있어서, 하나 이상의 캐비티(102)들 내의 생체유체 샘플들이 바람직하게는 동시에 큐벳(200) 내로 분배될 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 큐벳(200)들은 각각의 캐비티(102)들이 큐벳(200)과 결합되거나 쌍을 이루도록 캐비티(102)들에 커플링/커플링 가능할 수 있다. 큐벳(200)들은 자외선 본딩/초음파 본딩/접착 글루에 의해 카트리지(100)에 영구적으로 부착될 수 있다. 카트리지(100) 및 영구적으로 부착된 큐벳(200)들을 갖는 생체유체 샘플 분재 장치(20)는 한번만 사용된 다음 처분될 수 있고, 즉 장치(20)는 일회용이며 재사용할 수 없다.
선택적으로, 큐벳(200)들은 출구(106)들 주위에 배치된 래치 메커니즘(118)들의 한 세트를 통해 카트리지(100)에 커플링 가능, 즉 제거 가능하게(removably) 또는 영구적으로 커플링 가능할 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 큐벳(200)들은, 캐비티(102)들의 래칭 메커니즘(118)들의 세트에 래칭 또는 부착하기 위한 래치(206)들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 큐벳(200)들은 카트리지(100)의 내부/외부 나사와 맞물리기 위한 외부/내부 나사를 각각 포함할 수 있다. 동일한 카트리지(100)는 상이한 시약 또는 다른 시약들을 담고 있는 상이한 큐벳(200)들과 같이, 큐벳(200)들의 처분 가능한 세트들로 재사용 가능하다. 역으로, 카트리지(100)는 일회용일 수 있고, 동일한 큐벳(200)들의 세트들은 상이한 카트리지(100)들과 함께 사용될 수 있다.
사용 시, 각각의 큐벳(200)은 습윤(예를 들어, 액체 또는 수성), 건조(예를 들어, 고체 또는 분말) 또는 이들의 조합일 수 있는 시약을 담고 있다. 예를 들어, 큐벳(200)들 내의 시약들은 알부민 및 크레아티닌을 각각 검출하고, CKD를 진단하기 위해 ACR을 계산하기 위한 BDG 및 DNBA를 포함할 수 있다. 당업자는 BCG 및 DNBA와 함께 CKD를 진단하도록 다른 시약들이 구성될 수 있음을 이해할 것이다. 본 개시의 다양한 예시들에서, 시약으로 DNBA를 담고 있는 큐벳(200)은 큐벳(200a)으로 라벨링되고, 시약으로 BCG를 담고 있는 큐벳은 큐벳(200b)으로 라벨링된다.
큐벳(200)은, 생체유체 샘플들이 캐비티(102)들로부터 그들의 분배 시에 시약-형성 분석 샘플들과 화학적으로 반응할 수 있도록, 시약들로 사전-침착(pre-deposite)되거나 예비 적재(preload)될 수 있다. 생체유체 샘플들이 큐벳(200)들에 함께 분배됨에 따라, 반응들은 실질적으로 동일한 시간에 시작될 수 있고, 분석 공정은 또한 실질적으로 동시에 분석 샘플들 상에서 수행될 수 있다. 이것은 복수의 분석 측정들 및 결과들이 실질적으로 동시에 얻어질 수 있기 때문에, 분석 공정의 효율을 향상시킨다.
일부 실시 예들에서, 도면들에 도시된 바와 같이, 캐비티(102)들의 수에 대응하는 2개의 큐벳(200)들이 있다. CKD를 진단하기 위한 ACR의 계산을 위해, 2개의 큐벳(200b)이 BCG로 미리 적재되고-하나는 분석을 위한 것이고, 다른 하나는 비교 대조 또는 참조로서 기능함-, 제 3 큐벳(200a)은 DNBA로 미리 적재된다.
각각의 큐벳(200)은, 큐벳(200) 내에서 생체유체 샘플 및 시약의 물리적인 혼합 및 교반(agitating)을 용이하게 하기 위해, 하나 이상의 자성체(202)들을 추가로 담고 있고, 예를 들어 네오디뮴 또는 페라이트 구형체들 또는 볼들을 담고 있다. 구체적으로, 자성체(202)들은 자기장의 인가와 같은 큐벳(200) 내에서 이동하도록 구성되고, 그에 의해 큐벳(200) 내에 생체유체 샘플 및 시약을 포함하는 분석 샘플을 물리적으로 교반 및 혼합한다. 각각의 큐벳(200)은 샘플의 미리 정의된 볼륨을 갖는 적어도 하나의 자성체(202)를 담고 있다.
각각의 큐벳(200)은 소수성 막으로 밀봉된 구멍(204, orifice)을 포함한다. 구멍(204)은 큐벳(200)의 측면들 중 하나 상에 배치될 수 있고, 큐벳(200) 내의 분석 샘플보다 높은 위치, 예컨대, 큐벳(200)의 상부 영역에 배치될 수 있어서, 분석 샘플이, 분석 샘플의 혼합 또는 교반 동안, 이를 밀봉하는 구멍(204) 또는 소수성 막과 접촉할 가능성이 적다. 소수성 막은 일반적으로 약 0.6㎛로 얇다. 소수성 막은 기체 물질, 예를 들어, 공기가 구멍(204)을 통과할 수 있도록 하며, 구멍(204)을 통한 액체들의 연통은 방지한다. 따라서, 별도의 진공 펌프를 사용하는 것과 같이, 기체 물질은 구멍 및 소수성 막(204)을 통해 큐벳(200)들로부터 추출될 수 있다. 이것은 분석 샘플들에서 기포들의 형성을 감소시킴으로써, 분석 결과들의 보다 정확한 측정을 제공한다.
커버(300)
커버(300)는 특히 생체유체 샘플들을 큐벳(200)들 내로 분배하는 동안, 카트리지(100)를 커버한다. 도 2c를 참조하면, 카트리지(100)는 커버(300)에 커플링, 접합 또는 연결하기 위해 카트리지(100) 주위에 배열된 패스너(116, fastener)들을 포함한다. 패스너(116)들은 커버(300) 및 카트리지(100)의 정렬을 위해 원주 방향으로 포지셔닝되는 적어도 하나의 돌출부를 포함할 수 있다. 패스너(116)들은 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이 볼트 또는 스크류 홀들 또는 래칭 메커니즘들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 암수 래치들은 메이팅 맞물림(mating engagement)을 위해 카트리지(100) 및 커버(300) 상에 포지셔닝될 수 있다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 커버(300)는 커버(300)를 카트리지(100)에 커플링하기 위한 카트리지(100)의 패스너(116)들에 대응하는 유사하거나 매칭되는 패스너(302)들을 포함한다. 커버 밀봉 요소(304)는 생체유체가 카트리지(100) 내에 한정된 공간 내로 입구(104)들에 범람할 때, (커버(300)에 의해 커버됨) 카트리지(100)의 내부로부터 생체유체의 누출을 방지한다.
커버(300)는 생체유체의 벌크 샘플을 수용하기 위한 적재 포트(306, loading port)를 포함한다. 특히, 카트리지(100)가 커버(300)에 의해 커버될 때, 사용자는 커버(300)의 적재 포트(306)를 통해 카트리지(100)의 캐비티(102)들로 생체유체의 벌크 샘플을 적재할 수 있다. 적재 포트(306)는 카트리지(100)의 적재 채널(114)과 정렬되어, 생체유체의 벌크 샘플이 적재 포트(306)를 통한 진입 시 캐비티(102)들로 분배된다. 적재 포트(306)는 깔대기 또는 원추형으로 구성되어 중력 효과(gravitational effect)를 더욱 향상시켜, 생체유체의 벌크 샘플을 캐비티(102)들로 더 안내한다. 적재 채널(114)은 생체유체의 벌크 샘플의 샘플을 캐비티(102)들로 안내한다. 커버(300)는 적재 포트(306)를 폐쇄 또는 밀봉하기 위한 캡(308)을 더 포함하여, 유체가 카트리지(100)로 들어가거나 액체가 누설되는 것을 방지한다.
커버(300)는 하나 이상의 공기 통풍구(310, air vent)들을 더 포함하고, 각각의 공기 통풍구(310)는 예를 들어, 0.5㎛ 내지 1㎛ 또는 특히 0.6㎛의 두께를 갖는 소수성 막으로 밀봉된다. 소수성 막들은 기체 물질이 공기 통풍구(310)를 통과할 수 있게 하지만, 공기 통풍구(310)를 통한 액체들의 연통은 방지한다. 공기 통풍구(310)들 및 소수성 막들은 사용자가 적재 포트(306)를 통해 생체유체의 벌크 샘플을 사용하여 카트리지(100)를 적재할 때 카트리지(100) 내부의 공기가 움직이게 한다(displace). 공기를 배출시킴으로써, 공기 통풍구(310)들은 카트리지(100) 내부에 압력이 축적되는 것을 방지한다.
커버(300)는 별도의 분배 시스템과 같은 액츄에이터를 수용하기 위한 중앙 부분에 채널(312)을 더 포함한다. 채널(312)은 카트리지(100)의 중심 축과 동축이다. 채널(312)은 관형 프로파일 또는 다른 단면 형상일 수 있다. 액츄에이터는 캐비티(102)들로부터 생체유체 샘플들을 큐벳(200)들로 분배하도록 피스톤 어셈블리(400)를 작동시킨다.
피스톤 어셈블리(400)
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 피스톤 어셈블리(400)는 중앙 피스톤(404)에 연결된 피스톤들/샤프트들/플런저들의 한 세트(402)를 포함한다. 중앙 피스톤(404)은 커버(300)의 채널(312) 내에 위치하고, 카트리지(100)의 중심 수직축과 동축이다. 작동 중에, 액츄에이터는 중앙 피스톤(404)과 접촉하여 이동하여 결과적으로 캐비티(102)들로부터 생체유체 샘플들을 분배하기 위해 피스톤(402)을 저장소(103)들 및 캐비티(102)들로 움직이게 한다. 또한, 작동 중에, 공기 통풍구(310)들은 피스톤(402)들이 움직임에 따라, 커버(300) 외부의 공기가 소수성 막들을 통해 내부로 움직이게 한다. 공기를 내부로 움직이게 함으로써, 공기 통풍구(310)들은 카트리지(100) 내에서 양의 압력 변위를 허용하여, 피스톤(402)들의 플런징 또는 전진 이동 효과(forward movement effect)를 허용한다.
대안적인 실시 예에서, 중앙 피스톤(404)은 함께 조립될 때, 중앙 피스톤(404)을 나타내는 동일하게 절단된 섹션들의 한 세트를 포함할 수 있다. 균등하게 절단된 섹션들 각각은 생체유체 샘플들을 분배하기 위한 시간-분리 연통을 위한 단계적 진입 효과를 전달하도록 구성된 상이한 단계 또는 깊이 또는 높이를 가질 수 있고, 즉 캐비티(102)들 내의 생체유체 샘플들은 서로 다른 시간에 있지만 중앙 피스톤(404)으로부터 동일한 작동 효과에 의해 움직인다. 또한, 피스톤(402)들의 치수들은 유사한 효과를 달성하도록 변경될 수 있다.
큐벳(200)들과 유사하게, 각각의 피스톤(402)은 캐비티(102)와 관련되거나 쌍을 이룬다. 일부 실시 예들에서, 도면들에 도시된 바와 같이 캐비티(102)들의 수에 대응하는 3개의 피스톤(402)들이 있다. 각각의 피스톤(402)은 각각의 저장소(103) 및 캐비티(102) 내에서, 캐비티(102)에 담긴 생체유체 샘플에 압력을 가하거나, 밸브(110)를 통해 생체유체 샘플을 분배하기 위해, 특히 그 입구(104) 및 출구(106) 사이에서 움직일 수 있다(displaceable). 캐비티(102)들 내의 피스톤(402)들의 움직임은 주사기 내의 플런저의 움직임과 유사하다.
각각의 밸브(110)는 각각의 캐비티(102)의 중심에 직접적으로 포지셔닝될 수 있다. 대안적으로, 각각의 밸브(110)는 각각의 캐비티(102)의 중심으로부터 오프셋되어 위치될 수 있고, 예를 들어 카트리지(100)의 중심 수직 축에 가깝게 위치될 수 있다. 이는 큐벳(200)들이 함께 더 밀접하게 위치될 수 있게 하여, 장치(20)의 전체 공간을 감소시킨다. 또한, 밸브(110)들은 중앙 피스톤(404)에 더 가깝게 포지셔닝되어, 피스톤(404)의 힘 하에서 생체유체 샘플들을 분배하는 효과를 향상시킬 수 있다.
피스톤 어셈블리(400)는 중앙 피스톤(404) 주위에 배치되어 중앙 피스톤(404)과 채널(312)의 인터페이스에서 밀봉 맞물림을 제공하는 피스톤 밀봉 요소(406)를 더 포함한다. 피스톤 밀봉 요소(406)는 실리콘 또는 고무 재료로 제조된 O-링 또는 개스킷일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 피스톤 밀봉 요소(406)는, 중앙 피스톤(404)이 움직여 피스톤(402)들을 이동시켜 생체유체 샘플들을 분배할 때, 카트리지(100) 내부로부터 생체유세 샘플의 누출을 방지하고자 한다.
각각의 피스톤(402)은 피스톤(402)의 바닥에 피스톤 엔드(408, piston end)를 포함하거나 그 피스톤 엔드로 캡핑된다(cap). 피스톤 엔드(408)들은 연성의 탄성 재료, 예를 들어 고무 또는 실리콘으로 제조된 오-링 또는 개스킷일 수 있거나, 또는 이를 포함할 수 있다. 피스톤(402)들이 캐비티(102)들의 하부 파트, 즉 출구(106)들로 움직일 때, 피스톤 엔드(408)들은 스토퍼들로서 기능한다. 당업자는 피스톤 엔드(408)들이 주사기 내의 플런저들과 유사하게 작동한다는 것을 이해할 것이다. 특히, 피스톤 엔드(408)들은 저장소(103)들 내에서 피스톤(402)들의 인터페이스들, 보다 구체적으로는 주변 배리어(108)들에, 저장소(103)들 내에 피스톤(402)들의 움직임 동안 밀봉 맞물림을 제공한다. 피스톤(402)들이 생체유체 샘플들에 압력을 가할 때, 캐비티(102)들 및 저장소(103)들 내부로부터 생체유체 샘플의 누출을 방지하기 위해 피스톤 엔드(408)들이 탐색되어 생체유체 샘플이 밸브(110)들을 통해 캐비티(102)들로부터 배출되도록 보장한다. 또한, 피스톤 엔드(408)들은 캐비티(102)의 출구(106)들 상에 피스톤(402)들에 의해 야기된 충격을 약화시켜, 피스톤(402)들 및 캐비티(102)들에 대한 손상의 위험을 상당히 방지하거나 적어도 완화시킬 수 있다.
생체유체 샘플 분배 장치(20)의 사용
다양한 실시 예들에서, 생체유체 샘플(20)은 분석될 생체유체 샘플을 분배하는데 사용된다. 생체유체 샘플 분배 장치(20)의 카트리지(100)가 생체유체의 벌크 샘플을 받아 들이거나 적재하기 위해, 사용자는 먼저 생체유체, 예를 들어 소변을 모든 종류의 컵 또는 용기에 수집할 수 있다. 예를 들어, 적어도 10ml의 생체유체가 한 컵에 수집될 수 있다. 그런 다음 일회용 주사기 또는 피펫을 사용하여 컵에서 생체유체를 적재할 수 있다. 예를 들어, 주사기 또는 피펫은 적어도 5ml의 생체유체를 보유할 수 있다. 그 다음, 동일한 주사기 또는 피펫을 사용하여 생체유체의 벌크 샘플을 커버(300)의 적재 포트(306)로 분배한다.
장치(20)는 생체 유체에 관한 정보를 제공하기 위해, 종래의 바코드, 매트릭스 바코드 또는 무선 주파수 식별(RFID) 태그와 같은 기계 판독 가능 코드를 포함할 수 있다. 이 정보에는 시약(들)의 정보, 내용 및/또는 구성이 포함될 수 있지만 이에 국한되지는 않는다. 이 정보는 장치(20)의 세부사항들과 같은 다양한 구성 요소들의 디테일들과 장치(20)의 구성들의 작동 명령들을 포함할 수 있다.
적재 후에, 생체유체의 벌크 샘플은 적재 포트(306)를 통해 적재 채널(114)로 전달되어, 저장소(103)들 및 캐비티(102)들로 분배된다. 저장소(103)들은 함께 연결되고, 주변 배리어(108)들, 예를 들어 그들의 입구(104)들 위에서 서로 유체적으로 연통되고, 함께 링크된다. 따라서, 카트리지(100) 내에 적재된 생체유체의 벌크 샘플의 양은, 캐비티(102)들 주위를 유동하여 중전하기 위해, 주변 배리어(108)들을 충분히 커버해야 한다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이 3개의 캐비티들(102a-c)이 있고, 각각의 캐비티(102a/102b/102c)가 생체유체 샘플의 1ml의 미리 결정되거나 계량된 볼륨을 홀딩/담고 있어, 생체유체의 벌크 샘플로서 주사기/피펫으로부터 5ml의 생체유체를 분배하는 것은, 각각의 저장소(103)의 주변 배리어(108)를 충분히 커버할 것이고, 각각의 캐비티(102)가 생체유체 샘플로 완전히 채워지는 것을 보장한다.
생체유체가 저장소(103) 및 캐비티(102)를 채울 때, 각각의 저장소(103)의 범람 출구(112)는 기체 물질 또는 공기가 저장소(103)로부터 움직이도록 한다. 이는 캐비티(102)가 생체유체 샘플의 부정확한 양 또는 볼륨을 담고 있게 할 수 있는, 저장소(103)/캐비티(102) 내부에 포획된 공기를 최소화하거나 적어도 감소시킨다. 각각의 캐비티(102)가 생체유체로 채워짐에 따라, 범람 출구(112)는 또한 캐비티(102) 내에 포함될 생체유체 샘플의 정확한 볼륨 또는 양을 미리 결정/제한/계량 한다. 범람 출구(112)는 피스톤(402)에 의해 플런징 효과 동안, 과량의 생체 유체 볼륨들(미리 결정된/계량된 볼륨, 예를 들어 1ml를 넘는 볼륨)이 저장소(103)로부터 멀리 흐르게 한다.
생체유체의 점도가 높아서 과량의 생체유체 볼륨들이 범람 출구(112)들로부터 쉽게 방출되지 않을 수도 있다. 피스톤 어셈블리(400)의 작동 중에, 피스톤(402)은 저장소(103) 내의 생체유체에 압력을 가하고, 초과 볼륨들(예를 들어 1ml를 넘는 볼륨)이 범람 출구(112)로부터 방출되게 할 수 있다. 초과 볼륨들의 방출은 피스톤(402)이 범람 출구(112)에 도달할 때, 특히 피스톤 엔드(408)가 범람 출구(112)의 하부 평면(112B)에 도달할 때 중단될 것이다. 이 하부 평면(112B)에서, 피스톤 엔드(408) 및 밸브(110) 사이의 캐비티(102) 내에 포함된 생체유체 샘플의 양은 미리 결정된 볼륨, 예를 들어 1ml이다.
캐비티(102)는 0.4 내지 2ml와 같은 상이한 양의 생체유세 샘플을 담고 있을 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 캐비티(102)는 또한 하나 이상의 다른 캐비티(102)들과 동일한 양의 생체유체 샘플을 포함할 수 있다. 캐비티(102)들의 수 및/또는 배열, 각각의 캐비티(102)에서 요구되는 미리 결정된 생체유체 샘플의 볼륨, 각각의 저장소(103) 및 공간(105)의 볼륨 및/또는 커버(300) 및 카트리지(100) 사이의 공간의 볼륨과 같이, 카트리지(100) 내에 적재 가능한 생체유체의 총 볼륨은 변화할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 캐비티(102)들은 사용자에 의해 적재된 생체유체로 채워지고, 피스톤(402)들은 움직이지 않은 또는 비작동 상태(402A)에 있다. 생체유체는 검은 음영으로 표시된다. 캐비티(102)들 내에 생체유체 샘플들은 미리 결정된 볼륨들 이상이다. 작동 중에, 과량의 생체유체가 자연적으로 범람 출구(112)들로부터 방출되도록 허용할 수 있다. 대안적으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 피스톤 어셈블리(400)는 별도의 디스펜서 장치로부터 액츄에이터로 작동될 수 있다. 중앙 피스톤(404) 및 피스톤(402)들은 하방으로 움직여지고, 즉 부분적으로 움직여진/작동된 상태(402B), 및 초과 볼륨들은 범람 출구(112)들의 밖으로 배출될 것이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 피스톤 엔드(408)들이 범람 출구(112)들의 하부 평면(112B)들에 도달할 때, 각각의 캐비티(102) 내의 생체유체의 나머지 볼륨들은 후속적은 분배를 위한 생체유체 샘플의 미리 결정된/계량된 볼륨이다.
도 5c를 참조하면, 캐비티(102)들로부터 생체유체 샘플들을 분배하기 위해, 피스톤(402)들이 액츄에이터에 의해 더 아래쪽으로, 즉 완전히 움직여진/작동된 상태(402C)로 움직여짐에 따라, 생체유체 샘플들은 피스톤(402)들로부터의 양의 정압(positive pressure)에 의해 가압된다. 정압이 밸브(110)들로 전달되고, 정압이 밸브(110)들 내의 임계 압력 이상인 경우, 밸브(110)들은 디폴트 폐쇄 상태에서 개방 상태로 변할 것이다. 개방 상태에서, 밸브(110)들은 생체유체 샘플이 캐비티(102)들로부터 큐벳(200)들로 분배될 수 있게 한다. 피스톤(402)들이 계속해서 아래쪽으로 이동하여 생체유체 샘플들을 밀어내면, 공기는 공기 통풍구(310)들을 통해 카트리지(100)로부터 움직여 카트리지(100)의 압력 형성을 방지한다. 이는 또한 분배 동안 카트리지(100)로부터 범람하거나 유출되는 생체유체 샘플들의 위험을 최소화하거나 완화시킬 것이다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 큐벳(200)들은 캐비티(102)들로부터 분배된 생체유체 샘플들(검은색 음영으로 표시됨)을 담고 있다.
액츄에이터는 피스톤(402)들에 더 높은 정압을 가하고, 밸브(110)들을 통해 생체유체 샘플들의 유속을 증가시킬 수 있음이 이해된다. 대안적으로, 밸브(110)들은 밸브(110)들을 폐쇄상태로 양호하게 유지하고, 밸브(110)들을 통해 생체유체 샘플들의 유속을 감소시키기 위해 더 강한 재료 또는 편향 메커니즘과 같이 더 탄력적으로 만들어질 수 있다. 따라서, 액츄에이터 및/도는 밸브(110)들은 개별적으로 구성 가능하거나 공동으로 작동하여 생체유체 샘플들의 분배 시간 또는 지속 시간을 제어한다. 예를 들어, 큐벳(200)들 내의 시약들에 의존하는 것과 같은 몇몇 상황들에서, 생체유체 샘플들은 큐벳(200)들 내로 천천히 그리고 연속적으로 분배되어, 예를 들어 시약들과의 화학 반응 시간을 증가시킨다. 다른 상황들에서, 생체유체 샘플들은 큐벳(200)들 내로 신속하고 완전하게 분배될 수 있다.
피스톤(402)은 다른 것들과 다른 길이일 수 있고, 예를 들어 더 길 수 있고, 피스톤(402)과 관련된 캐비티(102) 내의 생체유체 샘플은 다른 생체유체 샘플들보다 먼저 분배될 수 있고, 모든 피스톤(402)들은 실질적으로 동시에 움직여진다. 도 5d 내지 도 5g는 상이한 길이들의 피스톤(402a-c)들을 갖는 피스톤 어셈블리(400)의 작동 순서를 도시한다. 피스톤(402a-c)들은 캐비티(102)들 내로 동시에 작동된다. 상이한 길이들로 인해, 일부 캐비티(102)들은 먼저 자신의 생체유체 샘플이 분배될 것이다. 캐비티(102)들로부터 생체유체 샘플들의 분배는, 이러한 방식으로 간격을 두고 스태거링되거나 분배될 수 있다. 따라서, 생체유체 샘플들은 각각의 피스톤들(402a-c)에 의해 캐비티들(102a-c)로부터 단계적으로 분배된다. 캐비티들(102a-c)로부터 생체유체 샘플들의 분배 순서는 피스톤들(402a-c)을 그에 따라 수정함으로써 상이한 순서들의 "단계들"을 달성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 생체유체 샘플 대 시약 상호작용을 위한 정확한 시간 또는 지속 시간 제어는 액츄에이터 및/또는 피스톤 어셈블리(400)에 의해 달성될 수 있다.
따라서, 생체유체 샘플 분배 장치(20)는, 상이한 미리 증착된 시약들, 예를 들어 BCG 및 DNBA를 갖는 큐벳(200)들 내로 생체유체 샘플들을 나누어 주거나 분배하기 전에, 캐비티(102)들 내에 생체유세 샘플들의 상이한 볼륨들을 나누어 분배하는 것을 제공하기 위해, 복수의 피스톤 어셈블리(400) 및 복수의 캐비티 카트리지(100)를 포함한다. 각각의 캐비티(102)는 밸브(110)를 통해 분배될 미리 결정된 볼륨의 생체유체를 제한/제어/계량하기 위해 범람 출구(112)를 저장소(103) 내에 있다. 출력 부분(106)들에 개별 밸브(110)들이 부착된 복수의 캐비티 카트리지(100)와 결합된 다수의 피스톤(402)들을 갖는 피스톤 어셈블리(400)는, 분배의 시간/지속 시간을 제어하는데 사용된다. 생체유체 샘플 분배 장치(20)의 설계는, 시약들이 미리 적재된 큐벳(200)들과 통합될 수 있는 생체유체 샘플들을 계량 및 분배하기 위한 저비용이고, 간단하고, 컴팩트한 솔루션을 제공하고자 한다. 또한, 생체유체 샘플 분배 장치(20)는 카트리지(100) 및 큐벳(200)들과 같은 일회용 소모품을 포함할 수 있다. 이것은 잠재적으로 제조 공정의 비용을 절감시키고, 제조 공정을 개선할 수 있다.
생체유체 샘플 분배 장치(20)에 의해 분배된 생체유체 샘플들은, 이후에 생체유체 분석 장치(30)로 분석될 수 있다. 생체유체 분석 장치(30)는 생체유체 샘플 및 시약들을 포함하는 분석 시료들에 대해 분석 공정을 수행하여, 수동 사용자 조작을 최소화하거나 적어도 감소시키는 자동화 시스템을 포함할 수 있다. 자동화된 환경은 분석 샘플들에서 수행되는 분석 프로세스들의 효율을 유리하게 향상시킬 수 있다.
생체유체 분석 장치(30)
본 개시의 대표적인 또는 예시적인 실시 예들에서, 도 6a 내지 도 6c에 도시된 생체유체 분석 장치(30) 또는 생체유체를 분석하기 위한 장치(30)가 도시된다. 생체유체 분석 장치(30)는 생체유체 분배 장치(20)의 큐벳(200)들의 한 세트를 수용하기 위한 리셉터클(500)을 포함하고, 각각의 큐벳(200)은 시약 및 생체유체의 샘플을 포함하는 분석 샘플을 담을 수 있다. 특히, 큐벳(200)들은 리셉터클(500) 또는 리셉터클(500) 내부의 챔버/공간 내에 수용될 수 있다. 생체유체 분석 장치(30)는, 리셉터클(500) 내에 큐벳(200)들을 유지시키면서, 큐벳(200)들 내에 분석 샘플들에 대한 분석 공정을 수행하기 위해 리셉터클(500)에 연결된 자동화시스템을 더 포함한다. 생체유체 분석 장치(30)는, 리셉터클(500) 내의 큐벳(200)들을 밀봉하기 위해, 생체유체 샘플 분배 장치(20) 및 리셉터클(500) 사이의 밀봉 맞물림을 제공하기 위한 리셉터클 밀봉 요소(502)를 더 포함한다. 리셉터클 밀봉 요소(502)는, 실리콘 또는 고무 재료로 만들어진 오-링 또는 개스킷을 포함할 수 있고, 리셉터클(500) 주위에 배치될 수 있다. 리셉터클 밀봉 요소(502)는 리셉터클(500) 내부로부터 진공 밀봉을 제공한다. 적절한 경우, 장치(30)의 다양한 구성 요소들은 진공 밀봉들을 제공하거나, 적어도 생체 유체의 누출을 완화시키기 위해 밀봉 요소들과 함께 조립된다. 이러한 밀봉 요소들은, 탄서어 재료들, 고무/실리콘 타이트 피팅 연결부, 자외선 본딩/초음파 본딩/접착 글루, 래칭, 캔틸레버 등으로 만들어진 오-링들 또는 개스킷들을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다.
리셉터클(500)은 큐벳(200)들과 결합하는 리셉터클 소켓(504)들의 한 세트를 더 포함한다. 캐비티(102)들 및 피스톤(402)들과 유사하게, 각각의 큐벳(200)은 리셉터클 소켓(504)과 관련되거나 페어링될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 도면에 도시된 바와 같이 큐벳(200)들을 수용하기 위한 3개의 리셉터클 소켓(504)들이 있다. 또한, 리셉터클 소켓(504) 및 큐벳(200)의 각각의 쌍에 대해, 이들의 프로파일들 또는 형상들은 서로 실질적으로 일치할 수 있어서, 큐벳(200)들은 리셉터클 소켓(504)들에 단지 하나의 방향으로 삽입되거나/받아들여질 수 있다. 보다 광범위하게는, 리셉터클 소켓(504)들은, 생체유체 샘플 분배 장치(20)가 리셉터클(500)에 오직 하나의 방향으로 삽입되거나/받아들여질 수 있도록 배열될 수 있다. 구체적으로, 생체유체 샘플 분배 장치(20)는 생체유체 분석 장치(30)의 리셉터클(500)에 오직 하나의 방향 및 배향으로만 삽입되거나/받아들여질 수 있다. 임의의 다른 방향의 배향 또는 방향으로의 삽입은 큐벳(200)들의 완전한 삽입을 허용하지 않으며, 생체유체 샘플 분배 장치(20)는 리셉터클(500)에서 안정적으로 지지되지 않을 것이다.
각각의 리셉터클 소켓(504)은, 리셉터클(500) 주위의 리셉터클 밀봉 요소(502)에 추가하여 또는 대신에, 리셉터클(500) 내부로부터 진공 밀봉을 제공하기 위한 유사한 리셉터클 소켓 밀봉 요소를 포함할 수 있다. 각각의 소켓 밀봉 요소는 큐벳(200)과 리셉터클 소켓(504)의 인터페이스에서 밀봉 맞물림을 제공한다.
또한, 리셉터클 소켓(504)들은 분석 공정이 실질적으로 동시에 큐벳(200)들 내에 분석 샘플 상에서 수행 가능하도록 배열될 수 있다. 특히, 큐벳(200)이 리셉터클(500) 내에 밀봉될 때, 실질적으로 동시에 큐벳(200)들 내의 모든 분석 샘플들에 대해 분석 공정이 수행될 수 있으므로, 분석 공정의 성능 효율이 향상될 수 있다.
분석 공정은 전자기 제어 시스템(650), 광학 시스템(700) 및 온도 제어 시스템(750) 중 적어도 하나를 포함하는 자동화 시스템에 의해 수행되거나/수행 가능하다. 자동화 시스템의 다양한 구성 요소들은 판금으로 제조된 바디 케이싱(506, body casing)을 더 포함할 수 있는 생체유체 분석 장치(30) 내에 수용될 수 있다. 바디 케이싱(506)은 생체유체 분석 장치(30)에 구조적인 지지를 제공하고, 또한 자동화 시스템의 구성 요소들을 보호한다. 바디 케이싱(506)은 판금과 유사한 구조적인 완전성을 갖는 다른 재료로 만들어질 수 있음이 이해된다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 리셉터클(500)은 분석 공정에서 또는 분석 공정의 일부로서 배출 공정(evacuation process)을 거치도록(undergo) 구성될 수 있다. 리셉터클(500)의 배출은 큐벳(200)들을 위한 밀봉된 환경을 생성하고, 결과적으로 큐벳(200)들 내부로부터 기체 물질을 배출한다. 리셉터클 밀봉 요소(502)는 배출 공정의 효율을 향상시키기 위해 생체유체 샘플 분배 장치(20) 및 리셉터클(500) 사이의 향상된 밀봉 맞물림을 제공한다. 따라서, 생체유체 샘플 분배 장치(20)가 생체유체 분석 장치(30)에 삽입될 때, 즉 큐벳들이 리셉터클 소켓(504)들과 맞물릴 때, 큐벳(200)들은 공기를 포함하는 유체들의 누출을 방지하거나 완화시키기 위해 실질적으로 밀봉된 리셉터클(500) 내에 수용될 것이다.
일부 실시 예들에서, 각각의 리셉터클 소켓(504)은 진공 챔버로서 기능하고 각각의 큐벳(200)을 위한 실질적으로 밀봉된 환경을 제공한다. 리셉터클(500)은 배출을 위한 진공 포트(508)를 포함하여, 각각의 큐벳(200)을 위한 진공 환경을 생성한다.
장치(30)는 리셉터클 소켓(504)들을 실질적으로 배출하기 위한 별도의 진공 펌프 또는 진공 소스를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 진공 펌프는 진공 포트(508)들을 통해 리셉터클 소켓(504)들에 있는 큐벳(200)들을 실질적으로 배출하도록 작동 가능하다. 각각의 진공 포트(508)는 도관, 예를 들어 튜빙 또는 호스에 의해, 진공 공정을 위해 진공 펌프에 연결된다.
몇몇 다른 실시 예들에서, 리셉터클 소켓(504)들은 큐벳(200)들이 단지 하나의 방향으로 삽입되는 것을 허용하면서 단일 진공 챔버로서 통합되도록 구성될 수 있다. 따라서, 리셉터클 소켓(504)은 배출 공정을 위한 진공 펌프에 연결 가능한 공통 도관(common conduit)을 공유할 수 있다. 진공 펌프는 최대 등급이 약 25 내지 28 Hg인 브러시리스 다이어프램(brushless diaphragm) 타입일 수 있다.
진공 공정 중에, 진공 펌프는 리셉터클 소켓(504)들에 대해 음의 진공 압력을 생성하고, 가스 물질, 특히 공기 및 수증기가 리셉터클 소켓(504)들로부터 추출된다. 또한, 도관들 내의 임의의 수증기의 존재는 음의 진공 압력에 의해 제거되어, 수증기에 의한 분석 샘플들의 오염을 피할 수 있다.
큐벳(200)들이 리셉터클 소켓(504)들 내에 있으므로, 큐벳(200)들 내에 포함된 임의의 기체 물질들이 추출될 것이다. 특히, 기체 물질은 큐벳(200)들의 구멍(204)들을 통해 추출되고, 그 각각은 예를 들어, 0.5 내지 1㎛, 또는 보다 구체적으로 0.6㎛의 두께를 갖는 소수성 막으로 밀봉된다. 소수성 막들은 음의 진공 압력이 큐벳(200)들 내로 통과할 수 있게 하고, 결과적으로 큐벳(200)들로부터 기체 물질들이 추출되게 한다. 소수성 막들을 통한 큐벳(200)들로부터 기체 물질만의 배출은, 액체 분석 샘플들이 큐벳(200)들 밖으로 누출되는 것을 방지한다. 이것은 분석 샘플들에서 기포들의 형성을 감소시킨다. 특히, 분석 샘플들의 물리적인 혼합 동안 형성된 기포들은 최소화되거나 전혀 없다.
진공 공정은 중앙 또는 메인 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 장치(30)의 메인 보드에 의해 제어될 수 있음이 이해된다. 메인 PCB는 열 방출을 위해 실리콘 열 레이어를 추가로 포함하거나 실리콘 열 레이어에 부착될 수 있다.
전자기 제어 시스템(650)
시약들이 미리 적재된 큐벳(200)들 내에 생체유체 샘플들을 분배한 후, 생체유체 샘플들 및 시약들을 포함하는 분석 샘플들은 분석 샘플들을 균질화하기(homogenize) 위해 함께 잘 혼합될 필요가 있다.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 전자기 제어 시스템(650)은 분석 공정에서 또는 분석 공정의 일부로서 혼합 공정을 수행한다. 전자기 제어 시스템(650)은 리셉터클(500) 내에, 보다 구체적으로는 리셉터클(500)에 수용된 큐벳(200)들 내에 자기장들을 생성하기 위한 전자기 유닛(652)들의 한 세트를 포함한다. 자기장은 각각의 큐벳(200)들 내의 자성체(202, magnetic object)의 이동을 유발함으로써, 큐벳(200)들 내의 분석 샘플들의 물리적인 혼합을 용이하게 한다. 큐벳(200)들 내의 자성체(202)들의 이동은 분석 샘플들을 물리적으로 교반하고 혼합한다.
자성체(202)들은 자기장의 영향에 의해 움직일 수 있도록 네오디뮴(neodymium) 또는 페라이트(ferrite) 물질로 제조될 수 있다. 보다 구체적으로, 자성체(202)들의 코어들은 네오디뮴/페라이트 물질로 제조되고, 자성체(202)들은 불활성 물질(inert material)로 외부적으로 코팅된다. 이 불활성 물질은 분석 샘플들과 비-반응성이고, 분석 결과들에 영향을 줄 수 있는 분석 샘플들의 오염을 방지한다. 자성체(202)들은 분석 샘플들을 교반 및 혼합시키기 위해, 이동하기에 충분한 공간을 갖는 큐벳(200)들 내에 적합하도록 작아야 한다.
각각의 전자기 유닛(652)은 전자기 요소(654)들의 어레이를 포함하고, 각각의 큐벳(200)은 전자기 요소(654)들의 하나 이상의 어레이들과 관련된다. 전자기 요소(654)들은 자기장을 생성하기 위한 자기 막대(magnetic rod)들일 수 있거나, 자기 막대들을 포함할 수 있다. 도 8c는 2개의 전자기 요소들(654a, b)의 제 1 어레이(656) 및 4개의 전자기 요소들(654c,d,e,f)의 제 2 어레이(658)를 포함하는 전자기 유닛(652)을 도시한다. 전자기 유닛(652)은 전자기 요소들(654a-f)에 의해 생성된 자기장을 제어하기 위한 PCB(660)를 더 포함한다. PCB(660)는 열 발산(dissipation of heat)을 위해 실리콘 열 레이어(layer of silicone thermal)를 더 포함하거나, 그에 부착될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 예를 들어, CKD를 진단하기 위한 ACR의 계산을 위해, 자성체(202)들을 갖는 분석 샘플들을 포함하는 3개의 큐벳(200)들이 있다. 제 1 큐벳(200b) 및 제 2 큐벳(200b)은 BCG로 사전 적재되고, 제 3 큐벳(200a)은 DNBA로 사전 적재된다. 전자기 제어 시스템(650)은 생체유체 분석 장치(30)의 대향하는 사이드들 상에 배치된 2개의 전자기 유닛(652)들을 포함한다. 2개의 전자기 유닛(652)들은 서로 대면하고, 3개의 큐벳(200)들이 그들 사이에 있다. 2개의 전자기 유닛(652)들 각각은 전자기 요소들(654a,b)의 제 1 어레이(656)와, 전자기 요소들(654c-f)의 제 2 어레이(658)를 포함한다. 전자기 유닛(652)들을 갖는 큐벳(200)들의 배열은, 큐벳(200)이 하나 이상의 전자기 유닛(652)들의 다음 또는 인접하게 위치되고, 전자기 요소(654)들의 하나 이상의 어레이들이 큐벳(200)들을 향해 타겟되도록(target) 있을 수 있다. 큐벳(200)을 타겟하는 전자기 요소(654)들 및 전자기 유닛(652)들의 수는, 생체유체 분석 장치(30)에 있는 큐벳(200)들의 수, 큐벳(200)들의 형상 및/또는 전자기 유닛(652)들을 위한 공간의 가용성에 의해 좌우될 수 있다.
예를 들어, 도 8a를 참조하면, DNBA-적재된 큐벳(200a)은 2개의 전자기 유닛(652)들 사이, 구체적으로는 2개의 전자기 요소들(654a,b)의 제 1 어레이(656)들 사이에 각각 위치될 수 있다. 이제 도 8b를 참조하면, BCG_적재된 큐벳(200b)은 하나의 전자기 유닛(652)에 인접하게, 구체적으로는 4개의 전자기 요소들(654c-f)의 제 2 어레이(658)에 인접하게 위치될 수 있다. 유사하게, 다른 BCG-적재된 큐벳(200b)은 다른 전자기 유닛(652)의 4개의 전자기 요소들(654c-f)의 제 2 어레이(658)에 인접하게 위치될 수 있다. 각각의 큐벳(200)이 적어도 하나의 전자기 유닛(652) 옆에 위치되므로, PCB(600)들로 자기장을 제어함으로써 실질적으로 동시에 모든 큐벳(200)들 내의 분석 샘플들을 혼합할 수 있다.
PCB(660)들은 전자기 요소(654)들의 자화를 위해, 예를 들어 전자기 유닛(652)들에 전류를 인가함으로써, 실행 가능한 기계 판독 가능 명령들로 프로그래밍되거나 저장될 수 있고, 자성체(202)들을 전자기 요소(654)들을 향해 끌어 당긴다. 따라서, 큐벳(200)들 내의 자성체(202)들의 이동 경로(motion path)들이 제어될 수 있다. 보다 구체적으로, 각각의 전자기 요소(654)는 큐벳(200) 내의 미리 정의된 경로를 따라 자성체(202)를 이동시키기 위해 개별적으로 작동 가능하다. 대안적으로, PCB(660)들은 장치(30)의 중앙 또는 메인 PCB에 통신 가능하게 연결될 수 있으며, 전자기 유닛(652)들 및 전자기 요소(654)들은 중앙 또는 메인 PCB에 의해 제어된다.
DNBA-적재된 큐벳(200a)의 일 예시에서, (2개의 제 1 어레이(656)들로부터) 자성체(202)의 이동을 제어하기 위한 4개의 전자기 요소들(654a,b)이 있다. 순서, 타이밍, 지속 시간, 각각의 전자기 요소들(654a,b)의 자화의 루프들/사이클들의 수를 제어함으로써, 자성체(202)는 실질적으로 사변형/원형 이동 경로로 이동하도록 제어될 수 있다. 특히, 이동 경로는 제 1 어레이(656) 모두에 수직인 평면 상에 있다. BCG-적재된 큐벳(200b)들 중 하나와 관련된 또 다른 예시에서, 큐벳(200)의 한쪽에만 제 2 어레이(658)들 중 하나로부터 4개의 전자기 요소들(654c-f)이 있다. 자성체(202)는 유사하게 제 2 어레이(658)에 평행한 평면 상에 존재하는 실질적으로 사변형/원형 이동 경로로 이동하도록 제어될 수 있다. 사변형 이동 경로의 예는 도 8d에 도시된다. 자성체(202)의 다른 이동 경로는 도 8e에 도시된다.
큐벳(200)을 타겟하는 전자기 요소(654)들의 수 및/또는 큐벳(200)을 향한 전자기 유닛(652)들의 수에 따라, 큐벳(200) 내의 자성체(202)가 상이한 이동 경로로 이동하도록 제어될 수 있음이 이해된다. PCB들로 자기장을 제어함으로써, 자성체(202)들은 타이밍들, 속도 및 방향으로 이동되어, 생체유체 샘플들 및 시약들을 분석 샘플들에 물리적으로 함께 혼합할 수 있다. 또한, 전자기 유닛(652)들은 도 8f에 도시된 바와 같이, 전자기 요소(654)들을 홀딩하기 위한 가변 길이들 또는 치수들을 가질 수 있다. 이는 일부 전자기 요소(654)들이 다른 전자기 요소(654)들 보다 큐벳(200)들에 더 가깝게 하여, 이동 경로를 따라 상이한 포지션들에서 자기장들의 강도를 제어하는데 있어서 더 많은 변화를 제공한다.
포지셔닝된 전자기 요소(654)들 각각의 거리 및/또는 큐벳(200)을 향한 전자기 요소(652)들의 자기력에 따라, 큐벳(200) 내의 자성체(202)는 상이한 이동 경로들로 이동하도록 제어될 수 있다. PCB(660)들로 자기장들을 제어함으로써, 자성체(202)들은 인-아웃 방식(in-and-out fashion)으로 교번하여(alternating manner) 움직이게 되어, 분석 샘플들에서 생체유체 샘플들과 시약들을 함께 물리적으로 혼합할 수 있다.
따라서, 전자기 제어 시스템(650)을 작동시킴으로써, 리셉터클(500)에 자기장을 발생시키고 인가함으로써, 분석 샘플들은, 외부 구성 요소, 예를 들어, 글라스 교반기(glass stirrer)와의 접촉 없이, 또는 연속적인 반전 방법(continuous inversion method)에 의해 자성체(202)들에 의해 물리적으로 혼합될 수 있다. 분석 샘플들을 혼합하기 위해 글라스 분광기를 삽입할 필요 없이, 생체유체 분석 장치(30)는 생물학적 위험 샘플(biohazard sample)들을 안전하게 분석하는데 사용될 수 있다. 또한, 혼합할 때 기포가 최소화되거나 전혀 형성되지 않는다. 따라서, 전자기 제어 시스템(650)은 큐벳(200)들 내의 분석 샘플들을 물리적으로 혼합하는 자동화된 방법을 제공한다. 더욱이, 분석 샘플들을 혼합하기 위한 제한된 시간이 있다면, PCB(660)들은 분석 샘플들이 시간 주기 내에서 균질하게 혼합되도록 프로그래밍될 수 있다. 특히, 분석 샘플들의 균일한 혼합 또는 교반은 분석 샘플에 남아있는 또는 혼합되지 않는 생체유체 샘플 또는 시약이 존재하지 않는다는 것을 의미한다.
전자기 제어 시스템(650)은 배출 공정 전, 도중 또는 후에 작동될 수 있다. 예를 들어, 전자기 제어 시스템(650)의 작동에 의해 분석 샘플들을 혼합한 후에, 시약들의 타입 및/또는 혼합 속도에 따라 분석 샘플들에 기포들이 남아있을 수 있다. 기포들은, 예를 들어 광학 시스템(700)에 의한 광 흡수에 의해, 분석 결과들의 측정에 영향을 미치거나, 신용을 위태롭게 할 수 있다. 전자기 제어 시스템(650)의 작동 후에 배출 공정을 수행하는 것은 분석 샘플들에서 실질적으로 기포를 제거, 즉 분석 샘플들로부터 기포를 실질적으로 제거하는 것이다. 대안적으로, 배출 공정은 전자기 제어 시스템(650)의 작동과 동시에 이루어질 수 있으므로, 혼합 공정 중에 분석 샘플들 내에 기포들이 형성되는 경향이 더 낮다. 실험 데이터는 -55 내지 -100kPa, 보다 바람직하게는 -70 내지 -90kPa 범위의 음의 진공 압력이 큐벳(200)들 내에서 허용 가능한 진공 레벨을 유지하기에 충분하다는 것을 나타낸다. 최대 등급이 25 내지 28Hg인 진공 펌프는 이 진공 수준을 달성할 수 있다. 큐벳(200)들 내의 진공 수준은 혼합 공정의 지속 시간동안 유지될 수 있고, 예를 들어, 0.5 내지 3분 동안, 또는 일반적으로 3분 미만 동안 유지될 수 있다. 또한, 배출 공정은 전자기 제어 시스템(650)의 작동 이전에 수행될 수 있다. 이는 큐벳(200)들 내의 실질적으로 진공 환경을 형성할 것이고, 이는 또한 혼합 공정 동안 분석 샘플들에서 기포들이 형성되는 경향을 감소시킨다.
광학 시스템(700)
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 광학 시스템(700)은 분석 공정에서 또는 분석 공정의 일부로서 분광 검사 공정(spectroscopic inspection process)을 수행한다. 분석 샘플들이 혼합된 후, 분광 검사 공정은 분석 샘플들과 전자기 방사성, 예를 들어 광의 상호 작용을 분석 또는 연구한다. 예를 들어, 시약 BCG 및 생체유체 샘플 소변을 포함하는 분석 샘플들에서 알부민의 존재와, 시약 DNBA 및 생체유체 샘플 소변을 포함하는 분석 샘플에서 크레아티닌 존재를 결정하기 위해 분광 검사 공정이 사용된다.
광학 시스템(700)은 각각의 분석 샘플을 담고 있는 큐벳(200)에 대한 분광 검사 공정을 수행하기 위한 각각의 광학 유닛(702), 광학 유닛(702)들의 세트를 포함한다. 일부 실시 예들에서, 예를 들어, CKD를 진단하기 위한 ACR의 계산을 위해, 분석 샘플들을 포함하는 3개의 큐벳(200)들이 있다. 각각의 큐벳(200)은 하나의 큐벳(200)에 대해서만 분광 검사 공정을 수행하도록 특정하게 구성되도록 광학 유닛(702)과 관련되거나 쌍을 이룬다. 따라서, 3개의 큐벳(200)들 내의 분석 샘플들은 실질적으로 동시에 검사될 수 있다.
각각의 광학 유닛(702)은 예를 들어 조명 장치(704, illumination device)를 포함하고, 예를 들어, 큐벳(200) 내로 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 조명 장치(704)로부터 방출된 광은 발산적이기 때문에, 각각의 광학 유닛(702)은 광의 시준(collimation)/방향 전환(redirection)을 위해 배치된 하나 이상의 광학 요소(706)들, 예를 들어 수렴 렌즈, 수렴 및 발산 렌즈들의 조합 또는 큐벳(200) 내에 분석 샘플 내로 방출된 광을 시준하기 위한 렌즈들의 어레이을 포함한다. 대안적으로, 광학 요소(706)들은 발산하여 조명 장치(704)들로부터 광을 수렴시킬 수 있다. 따라서, 광학 요소(706)들은 조명 장치(704)들로부터의 광을 큐벳(200)들 내의 분석 샘플들로 수렴시킨다. 조명 장치(704)들로부터의 광 방출은 또한 열을 방출할 수 있다. 광학 시스템(700)의 성능 또는 손상에 영향을 미칠 수 있는 과열 문제들을 완화하기 위해, 각각의 광학 유닛(702)은 조명 장치(704)로부터 열을 흡수/방출하기 위한 히트 싱크(708)를 포함한다. 히트 싱크(708)는 또한 분석 샘플들에서 생체유체 샘플들 및 시약들에 대한 부정확한 결과 또는 효과를 방지하기 위해 열을 분산시키는데 사용된다.
각각의 광학 유닛(702)은, 각각의 큐벳(200)에서 조명된 분석 샘플에 대한 분광 측정들을 수행하기 위해, 분광기(710, spectroscopy instrument), 예를 들어 포토다이오드(photodiode) 또는 광검출기(photodetector)를 더 포함한다. 특히, 분광기(710)는 분석 샘플의 광 흡수의 변화를 측정하는데 사용된다. 분광기(710)는 전자기 방사선, 예를 들어 400 내지 900nm 파장 범위의 빛을 검출 및 측정하기 위한 실리콘-기반 포토다이오드일 수 있다. 각각의 광학 유닛(702)에서, 조명 장치(704) 및 분광기(710)는 분석 샘플의 대향하는 측면들 상에 위치되고, 조명 장치(704)로부터 방출된 광이 분석기(710)에 의해 검출되고 측정되기 전에 분석 샘플을 통과할 수 있다. 또한, 광학 유닛(702)들이 배열되어, 각각의 한 쌍의 조명 장치(704)와 분광기(710) 사이의 광 경로들은 서로 교차하지 않거나, 서로 간섭하지 않아, 분석 샘플들이 실질적으로 동시에 검사될 수 있게 한다.
각각의 분석 샘플에서, 생체유체 샘플, 예를 들어 소변은 흡수 변화를 일으키는 비색 화학 반응에서 시약, 예를 들어 DNBA 또는 BCG와 반응한다. 상이한 컬러의 광 또는 상이한 파장의 광은 반응된 분석 샘플의 흡수 파장과 매칭하도록 미리 구성된다. 따라서, 조명 장치(704)들은 분석 샘플들에 의해 요구되는 특정 파장들로 공급될 수 있다. 대안적으로, 조명 장치(704)들은 다양한 파장 또는 파장들의 범위의 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 각각의 분석 샘플에 대해 시간에 대한 흡광도 그래프(graph of absorbance value)가 측정된다. 분석 샘플의 알부민 또는 크레아티닌 농도는 알부민 또는 크레아티닌 농도들의 미리 결정된 교정 곡선들을 이용함으로써 얻어질 수 있다. 소변 내의 크레아티닌 및 알부민의 농도들을 구한 후, CKD 진단에 유용한 변수인 ACR이 계산될 수 있다.
소변에서 크레아티닌의 존재 및 농도를 검출하기 위한 일 예시로, 도 9a에 도시된 바와 같이, DNBA 및 소변을 포함하는 큐벳(200) 내에 분석 샘플이 존재한다. DNBA-적재된 큐벳(200a)과 관련된 조명 장치(704)는 분석 샘플로 495 내지 570nm 파장 범위의 녹색광을 방출하도록 구성된다. 녹색광은 530nm의 파장을 갖는 것이 바람직하다. 크레아티닌이 소변에 존재하면, 크레아티닌은 DNBA와 반응하여 보라색-붉은색 복합체(purple-red complex)를 형성한다. 일정 기간동안 복합체의 녹색광의 영향 하에서 흡광도 스펙트럼의 변화를 측정함으로써, 일정 기간 동안 복합체의 흡광도 변화율을 계산하고, 계산된 속도를 크레아티닌 농도의 미리 결정된 교정 곡선과 비교함으로써, 크레아티닌의 농도는 결정될 수 있다.
소변 내의 알부민의 존재 및 농도를 검출하기 위한 또 다른 예에서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 2개의 큐벳(200)들 내에 제 1 분석 샘플 및 제 2 분석 샘플이 있고, 각각의 분석 샘플은 BCG 및 소변을 포함한다. 제 2 분석 샘플은 소변을 변성시키기 위한 다른 시약과 함께 첨가되며, 이 분석 샘플은 비교할 제 1 분석 샘플의 대조군 또는 대조군으로 사용된다. BCG-적재된 큐벳(200b)들과 관련된 조명 장치(704)들은 620 내지 750nm 파장 범위의 적색광을 각각의 분석 샘플들을 방출하도록 구성된다. 바람직하게는, 적색광은 약 630nm의 파장을 갖는다. 소변에 알부민이 있으면, 알부민은 BCG와 반응하여 착색된 복합체를 형성한다. 소변을 변성시키기 위한 추가 시약과 함께 제 2 분석 샘플의 경우, 복합체의 형성이 차단된다. 따라서, 제 1 분석 샘플은 복합체를 형성하지만, 제 2 분석 시료는 복합체를 형성하지 못한다. 복합체의 색상 강도는 소변 중 알부민의 농도에 직접적으로 비례한다. 적색광의 영향 하에 제 1 및 제 2 분석 샘플들의 흡광도 스펙트럼을 측정하고, 제 1 및 제 2 분석 샘플의 흡광도 스펙트럼의 차이를 계산하고, 계산된 차이 스펙트럼을 알부민 농도의 미리 결정된 눈금 커브(calibration curve)를 비교하여, 알부민의 농도가 결정될 수 있다.
분광 검사 공정에서 분광 측정들은 분석 샘플들이 전자기 복사를 흡수하는 흡수 분광법과 관련하여 기술되어 있지만, 예를 들어, 광, 미리 정의된 파장의 스팩트럼, 다른 형태들의 분광 측정들이 분석 샘플들에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 다른 형태들의 분광 측정들은 투과 분광 측정들이 분석 샘플들에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 다른 형태의 분광 측정들은 투과 분광법(transmission spectroscopy), 반사 분광법(reflectance spectroscopy) 및 산란 분광법(scattering spectroscopy)들과 관련될 수 있다. 간략하게, 투과 분광법에서, 빛은 분석 샘플들을 통해 투과되고, 투과광은 분석 샘플들을 통과하지 않은 빛과 비교된다. 반사 분광법에서, 빛은 분석 샘플들로 방출되고, 분석 샘플들로부터의 광의 반사가 분석된다. 산란 분광법은 분석 샘플들에서 산란 또는 산란에 대한 분석이 수행된다는 점에서 반사 분광법과 유사하다. 다른 형태의 분광 측정들을 수행하기 위해, 광학 시스템(700)은 추가 또는 대안적인 구성 요소들을 포함할 수 있다. 이들은 다양한 파장의 광을 방출하는 광원, 광 검출기, 렌즈, 거울 및 다른 공지된 광학/광학의 구성 요소들을 포함할 수 있지만, 이제 제한되는 것은 아니다. 다양한 형태의 분광법 측정들은 상이한 또는 측정 광학/광학의 구성 요소들을 필요로 할 수 있고, 광학 시스템(700)의 배열 및 구성은 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이 변할 수 있다.
또한, 생체유체 분배 장치(20) 및 생체유체 분석 장치(30)의 리셉터클(500) 사이의 밀봉 맞물림은 오정렬, 움직임 및/또는 진동을 방지하여, 임의의 추가 이동에 의해 영향을 받는 잡음을 최소화하여, 광학 시스템(700)에 의해 수행된 분광 측정들이 정확하다.
분광법 측정들의 자동화를 돕기 위해, 각각의 광학 유닛(702)은, 광학 유닛(702)의 다양한 구성 요소들을 제어하기 위해 실행 가능한 기계 판독 가능 명령어로 프로그래밍되거나 저장되는 PCB(712)를 더 포함한다. 대안적으로, PCB(712)들은 광학 유닛(702)들이 중앙 또는 메인 PCB에 의해 제어되도록, 장치(30)의 중앙 또는 메인 PCB에 통신 가능하게 연결될 수 있다. PCB(712)는 열 발산을 위해 실리콘 열 레이어를 더 포함하거나, 이에 부착될 수 있다.
조명 장치(704)로부터 큐벳(702)으로 광을 방출하므로, 각각의 광학 유닛(702)에서, 분광기는 미리 정해진 지속 시간이 경과된 후에 큐벳(200) 내의 조명된 분석 샘플에 대한 분광 측정들을 수행하도록 구성될 수 있다. 또한, 광의 방출은 전자기 제어 시스템(650)에 의해 수행되는 혼합 프로세스의 완료에 응답하여 또는 미리 정해진 지속시간이 경과된 후, 0.5 내지 3 분 또는 일반적으로 3분 미만으로 혼합 공정을 완료한다. 따라서, 혼합 공정 및 분광 검사 공정은 감소된 또는 최소한의 수동 사용자 간섭과 함께 작동할 수 있다. 보다 광범위하게, 분석 샘플들에서 수행된 분석 공정은 대체로 자동화될 수 있다.
온도 제어 시스템(750)
도 10을 참조하면, 온도 제어 시스템(750)은 분석 공정에서 또는 분석 공정의 일부로서 온도 제어 공정을 수행한다. 분석 샘플들의 화학 반응들은 대개 환경 또는 주변 온도에 영향을 받는다. 특히, 주위 온도가 높아지면 반응 속도가 빨라질 수 있으며, 때로는 바람직하지 않을 수 있다. 화학 반응의 온도 조절은, 예를 들어, CKD 진단을 위한 ACR 계산을 위한 분석 결과의 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 온도 제어 공정은 시약들과의 반응을 위해 큐벳(200)들 내로 생체유체 샘플들을 분배하기 전에 수행될 수 있다. 이것은 각각의 큐벳(200) 내에 일정한 환경을 제공하고, 각각의 반응이 거의 동일한 온도에서 시작하도록 보장한다.
온도 제어 시스템(750)은 리셉터클(500) 또는 리셉터클(500) 내부의 챔버/공간을 미리 정의된 온도로 유지하기 위한 가열 및/또는 냉각 요소 세트를 포함한다. 구체적으로, 가열/냉각 요소들의 세트는 리셉터클(500) 내에 수용된 큐벳(200)들 (또는 리셉터클(500) 내의 챔버/공간)을 미리 정의된 온도로 유지하도록 구성된다. 소변과 DNBA 또는 BCG의 반응에 대한 미리 정의된 온도는 35-40℃ 범위일 수 있다.
주위 온도(ambient temperature)가 미리 정의된 온도보다 높으면, 가열 및/또는 냉각 요소들, 예를 들어, 도 10에 도시된 냉각 팬들은 공기 순환을 개선하여, 생체유체 분석 장치(30)로부터 열을 방출하여, 큐벳(200)들의 온도를 미리 정의된 온도로 조절하도록 활성화될 수 있다. 주위 온도가 소정의 온도보다 낮으면, 가열 및/또는 냉각 요소, 예를 들어, 도 9a에 도시된 히터(754)들은, 큐벳(200)들에서 열을 발생시키도록 작동될 수 있으며, 이에 의해 큐벳(200)들의 온도를 미리 정의된 온도로 조절할 수 있다. 히터(754)들은 리셉터클 소켓(504)들 내부에 배치되어, 리셉터클 소켓(504)들 내로 열을 방출하여, 결과적으로 큐벳(200)들을 가열할 수 있다. 선택적으로, 히터들은 히터(754)들이 큐벳(200)들과 직접적으로 접촉하도록, 리셉터클 소켓(504)들의 내부 주위에 배치될 수 있다. 또한, 히터(754)들은 전자기 유닛(652)들의 구성 요소들로서 포함될 수 있다.
바람직하게는, 가열 및/또는 냉각 요소(752)들은 미리 정의된 온도로부터의 변차들에 대응하여 자동으로 작동하도록 프로그래밍되거나 구성될 수 있다. 또한, 생체유체 분석 장치(30)의 바디 케이싱(506)은 열전도성 물질, 예를 들어 판금으로 구성될 수 있고, 이는 생체유체 분석 장치(30)에서의 온도의 균질화를 도울 수 있다. 따라서, 생체유체 분석 장치(30)는 온도 제어 공정의 결과로서 미리 정의된 온도에 신속하게 도달하고 유지할 수 있다. 온도 제어 시스템(750)은 온도 피드백에 대한 적절한 접근법을 채택하기 위해, 온도 피드백을 수집하기 위해 장치(30) 내에 온도 데이터를 제공할 수 있는 온도 조절기(thermostat)를 포함할 수 있다. 온도 피드백 및 제어는 온도 제어 시스템(750)의 PCB 및/또는 장치(30)의 중앙 또는 메인 PCB에 의해 제어될 수 있음이 이해된다.
생체유체 분배 장치(20)와 생체유체 분석 장치(30)가 서로 커플링 가능한 별도의 장치들로서 설명되었으나, 생체유체를 분배 및 분석하기 위한 통합 시스템(50)으로서, 장치들(20, 30)이 함께 결합되거나 조립될 수 있음이 이해된다.
시스템(40)
본 개시의 대표적인 또는 예시적인 실시 예에서, 도 11a 및 도 11b에 도시된 생체유체를 분배 및 분석하기 위한 시스템(40)이 있다. 시스템(40)은 전술한 바와 같이 생체유체 분배 장치(20) 및 생체유체 분석 장치(30)를 포함한다. 생체유체 분배 장치(20)는 캐비티(102)들의 한 세트를 포함하고, 각각의 캐비티(102)는 미리 결정된 생체유체의 샘플 볼륨을 분배한다. 생체유체 분배 장치(20)는 캐비티(102)들 내에 생체유체 샘플들을 해제 가능하게 밀봉하기 위한 밸브(110)들의 한 세트를 더 포함하고, 각각의 밸브(110)는 캐비티(102)에 커플링된다. 생체유체 분배 장치(20)는 밸브(110)들을 통해 생체유체 샘플들을 받아 들이기 위한 큐벳(200)들의 한 세트를 더 포함하고, 각각의 큐벳(200)은 적어도 하나의 캐비티(102)에 커플링되거나/커플링 가능하고, 시약을 담고 있다. 생체유체 분석 장치(30)는 큐벳(200)들을 수용하기 위한 리셉터클(500)과, 리셉터클(500) 내에 큐벳(200)들을 밀봉하기 위해 리셉터클(500) 및 생체유체 샘플 분배 장치920) 사이에 밀봉 맞물림을 제공하기 위한 리셉터클 밀봉 요소(502)와, 각각의 큐벳(200) 내에 분석 샘플에 대한 분석 공정을 수행하기 위해 리셉터클(500)에 연결되는 자동화 시스템을 포함한다. 생체유체 샘플들은 캐비티(102)들로부터 큐벳(200)들로 분배 가능하고, 그 내부의 시약과 결합하여, 분석 공정을 위한 분석 샘플들을 생성한다.
시스템(40)은 시약들로 생체유체 샘플들을 계랑, 분배 및 분석하기 위한 비용이 적게 들고, 간단하며, 컴팩트한 솔루션을 제공할 수 있다. 생체유체 샘플들의 계량 및 분배, 혼합 공정과 같은 몇 가지 공통적이고 수동적인 공정은 시스템(40)의 사용에 의해 적어도 부분적으로 자동화될 수 있다. 분석 공정을 수행하기 위한 자동화 시스템은 숙련되지 않은 사용자에게 더 큰 신뢰성과 더 큰 반복성으로 분석 공정을 수행할 수 있다. 얻어진 분석 결과들은 더 일관되며, 인간의 눈에 의해 색의 변화가 측정되는 경우에 발생할 수 있는 인적 오류들을 덜 발생시킨다.
시스템(40)은 분석 공정의 수행을 보다 용이하게 하기 위한 컴퓨팅 장치(800, computing apparatus)를 더 포함한다. 컴퓨팅 장치(800)는, 분석 공정을 수행하고 분석하기 위해, 사용자, 예를 들어 임상의를 위한 입력 장치들의 세트 및 모니터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 사용자 인터페이스로서 컴퓨팅 장치(800)를 조작하여, 원하는 온도를 조정하기 위한 온도 제어 공정을 제어하기 위해 사용자 정의 파라미터들을 입력하고, 분석 샘플들의 균일한 혼합/교반을 보장하기 위해 자성체(202)들의 이동 경로들을 프로그래밍하고 및/또는 분광 검사 공정으로부터의 결과들과 분석 측정들을 분석할 수 있다. 대안적으로, 모든 조건이 제공되면, 사용자는 경계 조건들을 조정하여 결과들을 최적화하고 수집할 수 있다.
시스템(40)은 생체유체 분배 장치(20) 및 생체유체 분석 장치(30)를 수용하기 위한 바디(802)를 포함한다. 바디(802)는 장치들(20, 30)를 손상으로부터 보호한다. 바디(802)는 사용자가 장치들(20, 30)을 액세스하고 조작하기 위한 액세스 도어(804, access door)를 포함한다. 예를 들어, 사용자는 장착된 생체유체 샘플들을 갖는 카트리지(100)를 포함하는 장치(20)를 액세스 도어(804)를 통해 장치(30)에 삽입할 수 있다. 그 다음, 액세스 도어(804)는 분배를 개시하고 분석 공정을 수행하기 전에 폐쇄될 수 있다.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 생체유체 샘플들의 분배를 자동화하기 위해, 시스템(40)은 캐비티(102)들로부터 밸브(110)들을 통해 큐벳(200)들 내로 생체유체 샘플들을 분배하는 분배 장치(850)를 포함한다. 분배 장치(850)는, 생체유체 분배 장치(20)의 피스톤(402)들의 한 세트를 움직이기 위해, 액츄에이터(852), 예를 들어 리드 스크류를 포함한다. 피스톤(402)들의 움직임은 생체유체 샘플들에 정압을 가하여, 밸브(110)들을 개방하고, 생체유체 샘플들을 그를 통해 분배시킨다. 도 12a는 액츄에이터(852)가 디폴트 상태 또는 작동되지 않은 상태에 있는 분배 장치(850)를 도시하고, 도 12b는 움직여진 또는 작동된 상태의 액츄에이터(852)를 도시한다.
분배 장치(850)는 전기 모터, 예를 들어 스테퍼 모터로 제어되거나 수동으로 작동하는 작동 메커니즘(actuating mechanism)을 더 포함한다. 스테퍼 모터는 액츄에이터(852)의 이동을 안내하는 기어와 함께 작동될 수 있고, 의도된 포지션에서 액츄에이터(852)를 정지시키기 위한 리미트 스위치들과 함께 작동할 수 있다. 분배 장치(850)는 또한 타이머 또는 타이밍 장치와 통합되어, 작동 메커니즘의 정확한 시간 제어가 생체유체 샘플들을 분배하기 위해 달성될 수 있다. 분배 장치(850)는 또한 컴퓨팅 장치(800)에 의해 제어될 수 있고, 액츄에이터(852)의 속도를 조절하여 생체유체 샘플들의 분배 속도를 제어할 수 있다. 따라서, 각각의 큐벳(200) 내의 화학 반응이 실질적으로 동시에 시작할 수 있도록, 생체유체 샘플들과 시약들 사이의 화학 반응의 시작이 제어될 수 있다. 반응 시간들 또는 지속 시간들은 신뢰성 있고, 정확하며, 일관된 분석 결과를 얻기 위해 중요하다. 반응 시간들을 수동으로 측정하는 경우, 인간의 반응 지연들로 인해 인적 오류들이 발생할 가능성이 더 크다.
분배 중에, 액츄에이터(852)는 0.4 내지 0.8mm/s 범위의 저속으로 움직일 수 있다. 결과적으로 각각의 피스톤(402)은 생체유체 샘플들을 큐벳(200)들 내로 분배하기 위한 동일한 속도로 이동될 것이다. 이 저속에서, 큐벳(200)들에 분배되는 생체유체 샘플들의 양 사이의 변동 계수는 2% 이하로 제어될 수 있다. 이는 모든 큐벳(200)들 내의 생체유체 샘플들의 양이 실질적으로 동일하므로, 후속하는 분석 결과에서 개선된 신뢰성 및 일관성을 가져올 것이다.
전술한 상세한 설명에서, 적어도 하나의 생체유체를 분배 및/또는 분석하기 위한 장치 및 시스템과 관련된 본 개시의 실시 예가 제공된 도면을 참조하여 설명된다. 본원의 다양한 실시 예들의 설명은 단지 본 개시의 특정 또는 특정 표현들을 불러내거나 제한하기 위한 것이 아니라, 본 개시의 비제한적인 실시 예들을 설명하기 위한 것이다. 예를 들어, 본 개시의 실시 예들이 소변 검사와 관련하여 기술되었으나, 본원에 기술된 장치 및 시스템이 대안적으로 다른 질병의 다른 용도 및/또는 진단을 위해 사용될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.
본 개시는 선행 기술과 관련된 언급된 문제점 및 쟁점 중 적어도 하나를 처리하는 역할을 한다. 본 개시의 일부 실시 예들이 본원에 개시되어 있지만, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고, 개시된 실시 예들에 다양한 변경들 및/또는 수정들이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백하다. 그러므로, 이하의 청구범위의 범위 뿐만 아니라, 개시된 범위는 본원에 기술된 실시 예에 한정되지 않는다.

Claims (55)

  1. 생체유체를 분석하기 위한 장치에 있어서,
    생체유체 샘플 분배 장치의 큐벳들의 한 세트를 제거 가능하게 수용하기 위한 리셉터클 -각각의 큐벳은, 상기 생체유체의 샘플 및 시약을 포함하는 분석 샘플을 담고 있음-;
    상기 리셉터클 내에 상기 큐벳들을 밀봉하기 위해, 상기 생체유체 샘플 분배 장치 및 리셉터클 사이에 밀봉 맞물림을 제공하기 위한 리셉터클 밀봉 요소; 및
    상기 리셉터클 내에 상기 큐벳들을 유지하는 동안, 상기 큐벳들의 상기 분석 샘플들 상에 분석 공정을 수행하기 위해 상기 리셉터클에 연결된 자동화 분석 시스템;
    을 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리셉터클은 리셉터클 소켓들의 한 세트를 포함하고,
    각각의 큐벳은 상기 리셉터클 소켓들의 세트의 각각에 받아들여질 수 있는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 리셉터클 소켓들은, 상기 생체유체 샘플 분배 장치가 오직 한 방향으로 상기 리셉터클에 받아들여질 수 있도록 배열되는 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 리셉터클 소켓들은, 상기 분석 공정에서 각각이 동시에 상기 분석 샘플들 상에서 수행 가능하도록 배열되는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 리셉터클은 배출 공정을 거치는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 큐벳들을 배출하기 위한 진공 펌프를 더 포함하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 진공 펌프를 리셉터클 소켓의 진공 포트에 연결하는, 각각의 리셉터클 소켓을 위한 도관을 더 포함하는 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 진공 펌프를 리셉터클 소켓들의 세트의 진공 포트에 연결하는, 상기 리셉터클 소켓들의 세트를 위한 공통 도관을 더 포함하는 장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출 공정 동안, 가스 물질은 상기 큐벳들로부터 추출되는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 물질은, 상기 큐벳의 구멍을 밀봉하는 소수성 막을 통해 각각의 큐벳으로부터 추출되는 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동화 분석 시스템은 혼합 공정을 수행하기 위한 전자기 제어 시스템을 포함하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전자기 제어 시스템은, 상기 큐벳들 내에 자기장을 생성하기 위한 전자기 유닛들의 한 세트를 포함하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 자기장은, 상기 큐벳들 내의 상기 분석 샘플들의 물리적인 혼합을 일으키는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 자기장은, 상기 분석 샘플을 각각의 큐벳 내에서 물리적으로 혼합하기 위해, 각각의 큐벳 내에서 자성체의 이동을 일으키는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    각각의 전자기 유닛은 전자기 요소들의 어레이를 포함하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    각각의 큐벳은 전자기 요소들의 하나 이상의 어레이들과 쌍을 이루고,
    각각의 전자기 요소는, 상기 큐벳 내의 미리 정의된 경로를 따라 상기 자성체를 이동시키도록 개별적으로 작동 가능한 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동화 분석 시스템은 분광 검사 공정을 수행하기 위한 광학 시스템을 포함하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 광학 시스템은 광학 유닛들의 한 세트를 포함하고,
    각각의 광학 유닛은 큐벳 상에 상기 분광 검사 공정을 수행하는 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    각각의 광학 유닛은 상기 큐벳 내로 광을 방사하기 위한 조명 장치를 포함하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    각각의 광학 유닛은, 상기 큐벳 내의 조명된 분석 샘플에 대한 분광 측정들을 수행하기 위한 분광 기구를 포함하는 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동화 분석 시스템은, 온도 제어 공정을 수행하기 위한 온도 제어 시스템을 포함하는 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 온도 제어 시스템은, 미리 정의된 온도에서 상기 큐벳들을 유지하기 위한 가열 및/또는 냉각 요소들의 한 세트를 포함하는 장치.
  23. 생체유체를 분배하고 분석하기 위한 시스템에 있어서, 생체유체 샘플 분배 장치 및 생체유체 분석 장치를 포함하고,
    상기 생체 유체 샘플 분배 장치는,
    저장소들의 한 세트;
    캐비티들의 한 세트 -각각의 캐비티는 저장소 내에 있고, 생체유체의 미리 결정된 샘플 볼륨을 분배함-;
    상기 캐비티들 내의 생체유체 샘플들을 해제 가능하게 밀봉하기 위한 밸브들의 한 세트 -각각의 밸브는 캐비티에 커플링됨-; 및
    상기 밸브들을 통해 상기 생체유체 샘플들을 받아들이기 위한 큐벳들의 한 세트 -상기 큐벳들은 상기 캐비티들에 커플링되고, 하나 이상의 시약을 담고 있음-;
    를 포함하고,
    상기 생체유체 분석 장치는,
    상기 큐벳들을 제거 가능하게 수용하기 위한 리셉터클;
    상기 리셉터클 내에 상기 큐벳들을 밀봉하기 위해, 상기 생체유체 샘플 분배 장치 및 리셉터클 사이에 밀봉 맞물림을 제공하기 위한 리셉터클 밀봉 요소; 및
    각각의 큐벳 내의 분석 샘플 상에 분석 공정을 수행하기 위해 상기 리셉터클에 연결된 자동화 분석 시스템;
    을 포함하는 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 밸브들을 통해 상기 캐비티들로부터 상기 큐벳들로 상기 생체유체 샘플들을 분배하기 위한 분배기 장치를 더 포함하는 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 분배기 장치는, 상기 생체유체 샘플들을 상기 큐벳들로 분배하기 위해, 상기 생체유체 분배 장치의 피스톤들의 한 세트를 움직이기 위한 액츄에이터를 포함하는 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 피스톤들의 움직임은 상기 생체유체 샘플들 상에 정압을 가하고, 이에 의해 상기 밸브들을 개방시키고, 그것을 통해 상기 생체유체 샘플들을 분배하는 시스템.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 피스톤들의 움직임은, 스태거링 시간들에서 상기 생체유체 샘플들을 분배하도록 단계적인 방식으로 작동하는 시스템.
  28. 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 생체유체 샘플들은, 상기 큐벳들 내의 시약들과 결합하기 위해 상기 큐벳들 내로 분배 가능하여, 상기 분석 공정을 위한 상기 분석 샘플들을 만드는 시스템.
  29. 생체유체 샘플들을 담고 분배하기 위한 장치에 있어서,
    저장소들의 한 세트와 캐비티들의 한 세트를 포함하는 카트리지를 포함하고,
    각각의 캐비티는 저장소 내에 있고, 생체유체의 미리 결정된 샘플 볼륨을 담고 분배하고,
    각각의 저장소는,
    상기 생체유체를 받아들이기 위한 입구;
    상기 입구와 유체 연통하는 출구;
    상기 저장소 내에 있는 캐비티 내의 상기 생체유체 샘플을 담기 위해 상기 출구를 둘러싸고, 다른 캐비티와의 유체 연통을 방지하는 주변 배리어;
    상기 캐비티 내의 상기 생체유체 샘플을 해제 가능하게 밀봉하기 위해 상기 출구에 배치되는 밸브; 및
    상기 캐비티 내에 담길 수 있고, 상기 밸브를 통해 상기 캐비티로부터 분배될 수 있는 상기 생체유체 샘플의 미리 결정된 볼륨을 제한하는 범람 출구;
    를 포함하는 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 볼륨을 넘는 상기 생체유체 샘플의 볼륨들을 방출하기 위해, 각각의 저장소의 상기 범람 출구는 각각의 저장소의 상기 주변 배리어 상에 형성되는 장치.
  31. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,
    각각의 저장소의 상기 주변 배리어의 공간은, 상기 저장소의 캐비티와, 상기 미리 결정된 볼륨을 넘는 상기 생체유체 샘플의 볼륨들을 위한 다른 캐비티의 유체 연통을 허용하는 장치.
  32. 제 29 항에 있어서,
    큐벳들의 한 세트를 더 포함하고,
    각각의 큐벳은 상기 캐비티들 중 적어도 하나와 커플링 가능하고, 상기 캐비티로부터 분배 가능한 상기 생체유체 샘플을 받아 들이는 장치.
  33. 제 32 항에 있어서,
    각각의 큐벳은 시약을 담고 있는 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    각각의 큐벳은, 상기 생체유체 샘플 및 시약의 물리적인 혼합을 일으키기 위한 자성체를 담고 있는 장치.
  35. 제 32 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 큐벳은, 소수성 막으로 밀봉된 구멍을 포함하는 장치.
  36. 제 29 항에 있어서,
    상기 저장소들의 입구들을 커버하기 위해 상기 카트리지에 커플링 가능한 커버를 더 포함하는 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 카트리지 및 커버 사이에 밀봉 맞물림을 제공하기 위한 커버 밀봉 요소를 더 포함하는 장치.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 커버는 생체유체의 벌크 샘플을 받아들이기 위한 적재 포트를 포함하는 장치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 카트리지는 상기 생체유체의 벌크 샘플을 상기 저장소들로 안내하기 위한 적재 채널을 더 포함하는 장치.
  40. 제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,
    상기 커버는 상기 적재 포트를 폐쇄하기 위한 캡을 포함하는 장치.
  41. 제 36 항에 있어서,
    상기 커버는 적어도 하나의 공기 통풍구를 포함하는 장치.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 공기 통풍구는 소수성 막으로 밀봉되는 장치.
  43. 제 36 항에 있어서,
    상기 커버는 액츄에이터를 받아들이기 위한 채널을 포함하는 장치.
  44. 제 29 항에 있어서,
    상기 캐비티들로부터 상기 생체유체 샘플들을 분배하기 위한 피스톤 어셈블리를 더 포함하는 장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 피스톤 어셈블리는 피스톤들의 한 세트를 포함하고,
    각각의 피스톤은, 상기 생체유체 샘플을 분배하기 위해, 상기 입구 및 출구 사이의 저장소 내에서 움직일 수 있는 장치.
  46. 제 45 항에 있어서,
    각각의 피스톤은, 상기 피스톤이 움직이는 동안, 상기 저장소의 주변 배리어 및 피스톤 사이의 밀봉 맞물림을 제공하기 위한 피스톤 엔드를 포함하는 장치.
  47. 제 29 항에 있어서,
    상기 저장소들의 출구들은 서로 수평으로 평면인 장치.
  48. 제 29 항에 있어서,
    상기 캐비티들은 상기 카트리지의 중심 수직 축을 중심으로 원주 방향으로 배열되는 장치.
  49. 생체유체 샘플들을 담고 분배하기 위한 장치에 있어서,
    복수 개의 저장소들과 복수 개의 캐비티들을 포함하는 카트리지 -각각의 캐비티는 저장소 내에 있고, 상기 카트리지는 상기 캐비티들 내에 담길 수 있는 생체유체의 복수 개의 샘플들로 생체유체의 벌크 샘플을 자가 배분함-를 포함하고,
    각각의 저장소는,
    상기 생체유체를 받아들이기 위한 입구;
    상기 입구에 유체 연통하는 출구;
    상기 저장소 내에 있는 캐비티 내의 상기 생체유체 샘플의 미리 결정된 볼륨을 담기 위해 상기 출구를 둘러싸고, 상기 미리 결정된 볼륨을 넘는 볼륨들을 위한 다른 캐비티와 유체 연통을 허용하는 주변 배리어; 및
    상기 캐비티 내에 상기 생체유체 샘플을 해제 가능하게 밀봉하기 위해 상기 출구에 배치된 밸브;
    를 포함하는 장치.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 생체유체 샘플들은, 밸브들을 통해 상기 캐비티들로부터 동시에 분배 가능한 장치.
  51. 제 49 항에 있어서,
    상기 생체유체 샘플들은, 상기 밸브들을 통해 상기 캐비티들로부터 스태거링 시간들에서 분배 가능한 장치.
  52. 제 49 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 저장소는, 상기 저장소의 캐비티 내에 담길 수 있는 상기 생체유체 샘플의 미리 결정된 볼륨을 제한하기 위한 범람 출구를 더 포함하는 장치.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 볼륨을 넘는 상기 생체유체 샘플의 볼륨들을 분배하기 위해, 각각의 저장소의 상기 범람 출구는 각각의 저장소의 상기 주변 배리어 상에 형성되는 장치.
  54. 제 49 항에 있어서,
    상기 미리 결정된 볼륨을 넘는 상기 생체유체 샘플의 볼륨들을 위해, 각각의 저장소의 상기 주변 배리어의 공간은, 상기 저장소 내의 상기 캐비티와 다른 캐비티의 유체 연통을 허용하는 장치.
  55. 제 49 항에 있어서,
    복수 개의 큐벳들을 더 포함하고,
    각각의 큐벳은, 상기 캐비티들 중 적어도 하나에 커플링 가능하고, 상기 캐비티로부터 분배 가능한 상기 생체유체 샘플을 받아 들이는 장치.
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