KR102429636B1 - 수정된 도관을 갖는 장치 - Google Patents

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워렌 에드워드 3세 파르남
그레고리 트리굽
로버트 저스티스 샤틀레
다니엘 이 쾨너
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조에티스 서비시즈 엘엘씨
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Abstract

원심 로터 장치는, 유체를 수용하도록 구성된 제1 챔버 및 이 제1 챔버로부터 유체를 받아들이도록 구성된 제2 챔버를 포함한다. 원심 로터 장치는 또한 도관 입구에서 제1 챔버에 결합되고 도관 출구에서 제2 챔버에 결합된 도관을 포함하며, 이 도관은 제1 챔버에서 제2 챔버로의 유체의 이동을 허용하도록 구성된다. 도관은 제1 채널 및 이 제1 채널에 인접한 제2 채널을 포함한다. 제2 채널은 제1 채널과 유체 연통하며 제1 채널의 최소 치수보다 작은 치수를 갖는다. 도관은 또한 제2 채널에서 유체의 이동을 방해하도록 제2 채널 내에 존재하는 하나 이상의 폐쇄성 피처를 포함한다.

Description

수정된 도관을 갖는 장치
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2016년 6월 27일자로 출원된 ""DEVICES WITH MODIFIED CONDUITS"라는 명칭의 미국 특허 가출원 번호 제62/355,168호를 우선권 주장하며, 그 전체 개시 내용을 참조로 본 명세서에 원용한다.
몇몇 원심 로터 장치에서, 초음파 커버 용접 중에 용착산 용융 흐름(energy-director melt flow)에 의해 채워지지 않은 작은 영역 등에서 메인 사이펀 채널의 에지를 따라 모세관 흐름 선단(capillary-flow front)이 형성될 수 있다. 그러한 흐름 선단이 로터가 여전히 선회하고 있는 중에 채널 출구에 도달하면, 그 선단은 다른 문제점들 중에서 원심 압력을 받아 파열될 수 있다.
따라서, 원심 로터 장치에서 개선된 도관 설계에 대해 충족되지 않는 필요성이 존재한다.
유럽 특허출원공개공보 제2,952,258호(2015.12.09) 일본 공표특허공보 특표2007-502979호(2007.02.15) 일본 특허공보 특공평6-16829호(1994.03.09)
몇몇 실시예는 원심 로터 장치에 관한 것으로, 이 원심 로터 장치는, 유체를 수용하도록 구성된 제1 챔버, 및 그 유체를 제1 챔버로부터 받아들이도록 구성된 제2 챔버를 포함한다. 원심 로터 장치는 또한, 도관 입구에서 제1 챔버에 결합되고 도관 출구에서 제2 챔버에 결합된 도관을 포함하며, 이 도관은 제1 챔버에서 제2 챔버로의 유체의 이동을 허용하도록 구성된다. 그 도관은, 제1 채널, 및 제1 채널에 인접하여 형성된 제2 채널을 포함한다. 제2 채널은 제1 채널과 유체 연통하며 제1 채널의 최소 치수보다 작은 치수를 갖는다. 그 도관은 또한, 제2 채널에서 유체의 이동을 방해하도록 제2 채널 내에 존재하는 하나 이상의 폐쇄성 피처(obstructive feature)를 포함한다.
몇몇 실시예는 원심 로터 장치에 관한 것으로, 이 원심 로터 장치는, 반경방향 내측 방향 및 반경방향 외측 방향을 획정하는 림(rim); 및 유체의 세트를 받아들이도록 구성된 제1 챔버를 포함한다. 제1 챔버는 또한 사용 중에 혼합 유체를 생성하도록 유체의 세트를 실질적으로 혼합하도록 구성되는 한편, 측벽을 포함한다. 원심 로터 장치는 또한, 도관 입구에서 제1 챔버의 측벽에 결합된 커플링 부분을 포함한 도관을 포함하며, 이 도관은 제1 챔버와 유체 연통하다. 커플링 부분은 반경방향 내측 방향과 이 반경방향 내측 방향에 수직한 방향 사이에서, 반경방향 내측 방향으로부터 약 0도 내지 약 180도의 각도로 형성되는 한편, 측벽의 반경방향 외측 에지로부터 약 0.025㎜ 내지 약 1㎜의 거리에 배치된다.
몇몇 실시예는 원심 로터 장치에 관한 것으로, 이 원심 로터 장치는, 반경방향 내측 방향 및 반경방향 외측 방향을 획정하는 림을 포함한다. 원심 로터 장치는 또한, 유체의 세트를 받아들이도록 구성된 제1 챔버를 포함한다. 제1 챔버는 또한 사용 중에 혼합 유체를 생성하도록 유체의 세트를 실질적으로 혼합하도록 구성되는 한편, 제1 챔버는 측벽을 포함한다. 원심 로터 장치는 또한, 도관 출구에서 제1 챔버의 측벽에 결합된 커플링 부분을 포함한 도관을 포함하며, 이 도관은 제1 챔버와 유체 연통하다. 커플링 부분은 반경방향 내측 방향과 이 반경방향 내측 방향에 수직한 방향 사이에서, 반경방향 내측 방향으로부터 약 0도 내지 약 180도의 각도로 형성된다.
몇몇 실시예는 원심 로터 장치에 관한 것으로, 이 원심 로터 장치는, 반경방향 내측 방향 및 반경방향 외측 방향을 획정하는 외측 림; 및 유체의 세트를 받아들이도록 구성된 제1 챔버를 포함한다. 제1 챔버는 또한 사용 중에 혼합 유체를 생성하도록 유체의 세트를 실질적으로 혼합하도록 구성되는 한편, 측벽을 포함한다. 원심 로터 장치는 또한, 도관 입구에서 제1 챔버의 측벽에 결합된 커플링 부분을 포함한 도관을 포함하며, 이 도관은 제1 챔버와 유체 연통하며, 커플링 부분은 측벽의 반경방향 외측 에지로부터 약 0.025㎜ 내지 약 1㎜의 거리에 배치된다.
몇몇 실시예는 원심 로터 장치에 관한 것으로, 이 원심 로터 장치는, 반경방향 내측 방향 및 반경방향 외측 방향을 획정하는 림; 및 유체의 세트를 받아들이도록 구성된 제1 챔버를 포함한다. 제1 챔버는 또한 사용 중에 혼합 유체를 생성하도록 유체의 세트를 실질적으로 혼합하도록 구성되는 한편, 제1 챔버는 내부와 측벽을 포함한다. 원심 로터 장치는 또한, 도관 입구에서 제1 챔버의 측벽에 결합된 도관을 포함하며, 이 도관은 제1 챔버와 유체 연통하다. 도관 입구는 반경방향 내측 방향과 이 반경방향 내측 방향에 수직한 방향 사이에서, 반경방향 내측 방향으로부터 0도보다 큰 각도로 형성된다.
몇몇 실시예는 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은, 제1 기판의 제1 측부를 제2 기판의 제1 측부와 접촉하게 배치하여, 그 사이에 채널을 형성하는 단계를 포함하며, 그 제1 기판은 제1 기판의 제1 측부에 형성된 용착산을 포함한다. 그 방법은 또한, 채널 주위에 용접부를 형성하도록 고주파수 사운드를 용착산에 인가함으로써 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 단계를 포함하며, 그 용접부의 적어도 일부분은 채널 내로 연장한다. 용착산의 에지는 채널의 길이방향에 대해 약 20도 내지 약 160도의 각도로 형성된다.
몇몇 실시예는 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 방법은, 제1 기판의 제1 측부를 제2 기판의 제1 측부와 접촉하게 배치하여, 그 사이에 채널을 형성하는 단계를 포함하며, 그 제1 기판은 제1 기판의 제1 측부에 형성된 용착산을 포함한다. 채널은 제1 채널 및 이 제1 채널에 인접한 제2 채널을 포함하며, 제2 채널은 제1 채널과 유체 연통한다. 제2 채널은 메인 채널의 최소 치수보다 작은 치수를 가지며, 용착산은 제2 채널에 비교적 근접하고 제1 채널로부터 비교적 떨어져 있다. 그 방법은 또한, 용접부를 형성하도록 고주파수 사운드를 용착산에 인가함으로써 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 단계를 포함한다. 용접부의 적어도 일부분은 사용 중에 제2 채널에서의 유체의 이동을 방해하도록 구성된 폐쇄성 피처의 형태로 제2 채널로 연장한다.
도 1a 내지 도 1g는 실시예에 따른 원심 로터 장치의 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 원심 로터 장치의 도관의 도면이다.
도 3a 내지 도 3d는 실시예에 따른 도 2의 도관의 설계에 있어서의 변형예를 도시한다.
도 4는 도 2 및 도 3a 내지 도 3d의 도관의 설계 양태의 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 실시예에 따른 원심 로터 장치의 추가적 도관의 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 실시예에 따른 도 5a 및 도 5b의 도관의 설계에 있어서의 변형예를 도시한다.
도 7a, 도 7b, 도 8, 도 9a, 도 9b, 도 10 및 도 11a 내지 도 11c는 실시예에 따른 폐쇄성 피처를 갖는 경우(도 8, 도 9a, 도 9b, 도 10 및 도 11a 내지 도 11c) 또는 폐쇄성 피처를 갖지 않는 경우(도 7a 및 도 7b)의 도관의 단면 이미지이다.
도 12a 내지 도 12f는 실시예에 따른 폐쇄성 피처를 갖지 않는 경우에 도관 내에서의 유체 흐름의 시계열적 이미지이다.
도 13a 내지 도 13f는 실시예에 따른 폐쇄성 피처를 갖는 경우에 도관 내에서의 유체 흐름의 시계열적 이미지이다.
도 14a 내지 도 14c는 실시예에 따른 도관 입구와 챔버의 측벽 사이의 커플링의 구조의 도면이다.
도 15는 실시예에 따른 장치를 제조하는 방법이다.
도 16a 내지 도 16c는 실시예에 따른 채널에 인접한 용접 조인트의 예시적인 도면이다. 도 16a는, 용접 조인트를 포함한 제1 기판과 채널이 형성된 제2 기판의 부분을 포함하는 구성의 사시도이다. 도 16b는 도 16a의 구성의 평면도이다. 도 16c는 도 16a의 구성의 측면도이다.
도 17은 실시예에 따른 장치를 제조하는 다른 방법이다.
본 발명은 원심 로터 장치에서 챔버로 액체를 급송하는 방법 및 장치를 제공한다. 로터는 로터 내의 원하는 챔버로 액체의 계량된 체적의 정확한 급송을 보장하는 도관을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 원심 로터 장치는 임의의 액체, 통상은 전혈(whole blood) 또는 플라즈마 등의 생물학적 샘플의 분석에 적합하다. 또한, 소변, 가래, 정액, 타액, 수정체 수액, 대뇌액, 척수액, 양수액 등의 다수의 기타 생물학적 유체에 유용할 수 있다. 테스트될 수 있는 다른 유체로는 조직 배양 매체, 음식물 및 산업용 화학물질을 포함한다.
로터는, 생물학적 샘플(예를 들면, 전혈)로부터 세포 성분을 분리하고, 액체 샘플(예를 들면, 플라즈마)의 정확한 채적을 측정하고, 그 샘플을 적절한 희석제와 혼합하고, 그 희석된 샘플을 광학적 분석을 위해 큐벳(cuvette)에 급송할 수 있는 챔버를 포함한다. 큐벳에 급송된 유체는 큐벳 내에서 반응, 예를 들면 유체 내의 1종 이상의 피분석물을 검출하기 위해 분석 절차의 일부를 형성하는 시약과의 반응을 경험한다. 그 샘플은 또한 사전 반응의 여부에 관계없이 로터 내에 존재한 상태에서 광학적으로 분석될 수도 있다.
본 명세서에서 개시하는 바와 같은 분석 로터 장치는 미국 캘리포니아주 풀러톤 소재의 Beckman Instruments, Inc., Spinco Division, 미국 팬실베이니아주 피츠버그 소재의 Fisher scientific, 미국 캘리포니아주 샌프란시스코 소재의 VWR Scientific 및/또는 등의 공급업자로부터 구매 가능한 형태의 종래의 실험실 원심 분리기에 장착될 수 있다. 원심 로터 장치는 원심 분리기에 의해 제공되는 수직 구동 샤프트에 장착하기에 적합한 리셉터클 및/또는 기타 커플링 장치를 포함할 수 있다. 리셉터클 또는 커플링 장치의 특정 구조는 원심 분리기의 특성에 의존할 수 있고, 본 명세서에서 개시하는 원심 로터 장치는 현재 이용 가능하거나 미래에 이용 가능하게 될 모든 또는 대부분의 원심 분리기 형태에 이용하도록 맞춰질 수 있다는 점을 이해할 것이다. 본 명세서에서 개시하는 바와 같은 로터 장치의 양태는, 미국 특허 제5,304,348호에 개시된 바와 같은 시약 컨테이너; 미국 특허 제5,242,606호에 개시된 바와 같은 샘플 계량기; 미국 특허 제5,472,603호에 개시된 바와 같은 혼합 챔버; 미국 특허 제5,122,284호에 개시된 바와 같은 생물학적 유체의 광학적 분석을 위한 큐벳/챔버; 및 미국 특허 제5,591,643호에 개시된 바와 같은 하나 이상의 입구 채널 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
로터 바디는 아래에서 보다 상세하게 설명하는 바와 같이 복수의 챔버, 상호 연결 통로 및 통기부들 간에 원하는 기하학적 패턴 또는 관계를 유지하는 구조를 포함할 수 있다. 본 발명의 로터에 이용하기에 적합한 다양한 전문적 챔버 및 채널이 미국 특허 제5,061,381호, 제5,122,284호 및 제7,998,411호와, 미국 특허 출원 번호 제07/678,762호 및 제07/783,041호에 개시되어 있으며, 이들 각각의 전체 개시 내용은 참조로 본 명세서에 인용된다.
몇몇 실시예에서, 로터 바디는 챔버 또는 통로들이 그렇지 않다면 솔리드였을 매트릭스 내에 공간 또는 보이드로서 형성되어 있는 실질적으로 솔리드 플레이트 또는 디스크일 수 있다. 그러한 솔리드 플레이트는, 예를 들면 복수의 별개로 형성된 층들을 함께 적층하여 복합 구조체를 형성함으로써 형성될 수 있고, 그 복합 구조에서 챔버 및 수평 통로들이 대체로 인접한 층들 사이에 형성된다. 수직 통로는 층들을 통해 형성될 수 있다. 개별 층들은 사출 성형, 기계 가공 또는 그 조합에 의해 형성될 수 있고, 통상은 적절한 접착제를 이용하거나 초음파 용접에 의해 함께 접합된다. 밀봉된 최종 체적은 층들이 함께 합쳐질 때에 형성된다.
몇몇 실시예에서, 원심 로터 장치는 적절한 프레임워크에 배치된 튜브, 용기, 챔버 등의 복수의 별개의 구성 요소들로서 형성될 수 있다.
로터 바디는 각종 다양한 재료로 형성될 수 있으며, 몇몇 실시예에서는 2종 이상의 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 그 재료는 생물학적 유체, 세포 성분 및 시약의 존재 및 분포가 다양한 내부 챔버 및 통로 내에서 관찰될 수 있도록 투명할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 예를 들면, 큐벳 등의 분석 챔버나 기타 테스트 웰(well)이 로터 내에 형성된 결과로, 큐벳 내의 함유물이 분광 측색적으로, 형광 분석적으로 또는 기타 광학적 평가 장비에 의해 관찰될 수 있도록 적절한 광학적 경로가 로터 내에 형성될 수 있다. 특별한 광학 경로가 형성된 적절한 큐벳의 구조가 미국 특허 제5,173,193호에 개시되어 있으며, 그 전체 개시 내용은 본 명세서에 참조로 인용된다. 몇몇 실시예에서, 원심 로터 장치는 적어도 광학 경로를 형성하는 그러한 영역에서 적절한 광학 특성을 갖는 아크릴 수지로 형성될 수 있다.
본 명세서에서 개시하는 장치 및 방법은, 혈액 플라즈마 및 기타 샘플에 유리하게 또는 필연적으로 수행되는 각종 다양한 분석 절차(analytic procedure) 및 분석(assay)을 수행하는 데에 적합할 수 있다. 분석 절차는, 샘플이 1종 이상의 시약과 조합되어 특정 성분(피분석물)의 존재 및/또는 양 또는 샘플의 특징과 관련될 수 있는 몇몇 검출 가능한 변화가 발생하도록 할 것을 요구할 수 있다. 예를 들면, 샘플은, 종래의 분광 광도계, 형광계, 광 검출기 등에 의해 측정될 수 있는 색상, 형광, 발광 등에서의 변화를 초래하는 반응 또는 기타 변화를 겪을 수 있다. 몇몇 경우에, 면역 분석 및 기타 결합 분석이 무세포 유체 포집 챔버 내에서 또는 그 포집 챔버에 연결된 큐벳 내에서 수행될 수 있다. 몇몇 경우에, 그러한 분석 단계는 동종일 수 있고, 분리 단계를 요구하지 않을 수 있다. 다른 경우에, 면역적 반응 단계가 이루어진 후에 포집 챔버 또는 다른 테스트 웰이나 큐벳으로부터 샘플(예를 들면, 혈액 플라즈마)을 분리하는 수단을 제공함으로써 이종 분석 시스템이 포함될 수도 있다. 임의의 다수의 분석 방법이 분석될 특정 샘플 및 검출될 성분에 의존하여 본 명세서에서 개시하는 원심 로터 장치에 이용하도록 맞추질 수 있다.
혈액 분석의 경우, 종래의 혈액 분석이 통상 수행된다. 수행될 수 있는 분석의 예로는, 포도당, 젖산, 탈수소 효소, SGOT(serum glutamic-oxaloacetic transaminase), SGPT(serum glutamic-pyruvic transaminase), BUN(blood urea nitrogen), 총 단백질, 알칼리도, 포스파타아제, 빌리루빈, 칼슘, 염화물, 나트륨, 칼륨, 마그네슘 등을 검출하도록 구성된 것들을 포함한다. 이 리스트는 제한적인 것이 아니며 단지 본 명세서에서 개시하는 장치 및 방법을 이용하여 수행될 수 있는 분석의 예로서 의도한 것이다. 몇몇 실시예에서, 그러한 테스트는 플라즈마에서 광학적으로 검출 가능한 변화, 통상은 측광에 의해 검출 가능한 변화를 초래하는 1종 이상의 시약과 혈액 및 플라즈마가 조합될 것을 요구할 것이다. 필요로 하는 시약은 공지되어 있고, 특허 및 과학 문헌에 충분히 설명되어 있다.
시약은 안정성을 증가시키도록 동결 건조 형태로 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시약은, 그 전체 개시 내용이 본 명세서에 참조로 인용되는 미국 특허 제5,413,732호에 기술된 바와 같이 동결 건조 시약 구체의 형태로 제공된다.
이하, 도 1a 내지 도 1f를 참조하면, 챔버 및 채널을 포함하는 분석용 원심 로터 장치(100)(때로는 로터로서도 지칭함)가 도시되어 있다. 설명을 목적으로 본 명세서에는 사용 중인 것으로 설명하면, 도 1a는 혈액 샘플(102)이 로터 바디(100) 내에 탑재된 후 혈액 도포 챔버(104) 내의 혈액 샘플(102)(예로서, 비한정적인 샘플 유체)의 위치를 도시하고 있다. 챔버(106) 내의 희석제 컨테이너는 그 전체 개시 내용이 본 명세서에 참조로 인용되는 본 출원인에게 양도된 미국 특허 제5,275,016호에 기술된 바와 같이 원심 분리기의 스핀들 상에 로터의 장착 시에 개방된다. 일반적으로, 본 명세서에서 설명하는 유체(즉, 샘플 및/또는 희석제)는 도 1a 내지 도 1f에서 해칭선으로 도시되어 있다.
도 1b는, 로터가 적절한 분당 회전수(rpm), 예를 들면 1,000rpm, 2,000rpm, 3,000rpm, 4,000rpm, 5,000rpm, 6,000rpm 등(그 사이의 모든 값 및 하위 범위를 포함)의 회전수로 선회한 후의 희석제(108)와 혈액 샘플(102)의 위치를 도시하고 있다. 혈액 샘플(102)은 혈액 도포 챔버(104)를 나가기 시작하고 플라즈마 계량 챔버(110)로 들어간다. 동시에, 희석제(112)가 희석제 컨테이너로부터 수용 챔버(108) 내로 비워진다. 희석제는 실질적으로 즉시 채널(116)을 통해 희석제 계량 챔버(114)로 들어가기 시작한다.
도 1a 내지 도 1f를 계속 참조하면, 도 1c는 로터(100)가 선회하기 시작할 때의 액체의 위치를 도시한다. 여기서, 혈액 샘플(102)은 혈액 도포 챔버(104)로부터 비워졌고, 플라즈마 계량 챔버(110)에서 오버플로우 챔버(118)로 넘쳐흐르며, 여기서 그 샘플은 헤모글로빈 큐벳(120)과 과잉 혈액 덤프(122)로 흐른다. 한편, 희석제(112)는 희석제 계량 챔버(114)를 채우며, 그 과잉의 희석제는 채널(124)을 통해 희석제 전용 큐벳(126) 및 과잉 희석제 덤프(127)로 흐른다.
도 1d는 제1 선회의 마지막에 있어서의 액체의 위치를 도시한다. 혈액 샘플(102)은 세포(128)와 플라즈마(130)로 분리된다. 희석제 전용 큐벳(126)이 채워지고 희석제의 미리 정해진 양이 희석제 계량 챔버(114)에 남는다. 이어서, 로터(100)는 정지하고, 희석제 계량 챔버(114)로부터의 도관(132)(때로는 사이펀으로서도 지칭함)은 물론 플라즈마 계량 챔버(110)로부터의 도관(134)은 전술한 바와 같이 프라이밍(priming)이 허용된다. 도관(134)은 본 발명의 도관이다. 그 도관은 입구(138)에서 플라즈마 계량 챔버(110)에 연결된다. 입구(138)는 도관 출구(139)의 반경방향 외측에 위치하며, 그 도관 출구를 통해 도관(134)이 혼합 챔버(136)로 비워진다.
도 1e는 로터(100)의 제2 선회 중의 액체의 위치를 도시한다. 희석제 계량 챔버(114)는 도관(132)을 통해 혼합 챔버(136)로 비워진다. 미리 정해진 양의 플라즈마(130)가 혼합 챔버(136) 내로 계량되고, 두 유체가 혼합되어 희석 플라즈마(131)를 형성한다. 혼합 챔버(136)로 급송된 플라즈마(130)의 양은 도관(134)에서의 출구(139)의 위치에 의해 결정된다. 그 도면에서 확인할 수 있는 바와 같이, 플라즈마 계량 챔버(110)에서의 플라즈마(133)의 최종 레벨은 출구(139)와 동일한 반경방향 위치이다. 따라서, 혼합 챔버(136)로 급송되는 플라즈마의 체적은 오버플로우 챔버(129)로의 출구와 플라즈마(133)의 최종 레벨 사이에서의 플라즈마 계량 챔버(110)의 체적에 의해 결정된다. 플라즈마와 희석제가 혼합 챔버(136)에서 혼합된 후, 로터는 다시 정지하며, 출력 도관(140)이 프라이밍된다.
도 1f는 로터가 제3 선회 중에 선회할 때의 희석 플라즈마(131)의 위치를 도시한다. 이 도면은 분배 링(142) 및 입구 채널(144)을 통한 큐벳(146) 및 과잉 희석 플라즈마 덤프(147)로의 희석 플라즈마(131)의 이동을 도시한다. 출력 도관(140)에서의 유동 저항은, 큐벳(146) 내의 공기가 그 큐벳이 채워질 때에 빠져나갈 수 있도록 분배 링(142) 및 입구 채널(144)에서의 유동 저항보다 크도록 선택된다. 구체적으로, 도관(140)은 입구 채널(144) 내의 액체의 단면적에 대한 입구 채널(144)의 단면적의 비가 2:1보다 크도록, 바람직하게는 약 4:1보다 크도록 치수 설정된다. 입구 채널(144)의 단면적은 통기되지 않은 큐벳 내의 가스가 입구 채널(144) 및 분배 채널(142)을 통해 빠져나가도록 통상적으로 분배 채널(142)의 단면적과 동일하거나 그보다 약간 작다. 샘플이 플라즈마 또는 희석 플라즈마이고 채널이 직사각형 단면을 갖는다면, 그 치수는 통상 다음과 같다. 도관: 0.150㎜ 깊이, 0.200㎜ 폭, 0.100㎜ 깊이, 0.200㎜ 폭; 분배 채널: 0.300㎜ 깊이, 0.5㎜ 폭; 입구 채널: 0.150 깊이, 0.500 폭 (이들 사이의 모든 값 및 하위 범위 포함).
큐벳이 채워진 후, 큐벳 내에 존재하는 시약이 그 용액과 혼합되고, 필요한 광도 분석이 그 샘플에 이루어진다. 그러한 분석은 당업자에게 공지된 방법에 따라 전술한 바와 같이 수행된다. 상기한 발명이 이해의 명료성을 위해 상세하게 설명되었지만, 첨부된 청구 범위의 보호 범위 내에서 임의의 수정이 실시될 수도 있다는 점은 자명할 것이다.
도 1g는 로터(100)의 림(150)을 도시한다. 림(150)은 로터(100)를 위한 반경방향 내측 방향(RI) 및 반경방향 외측 방향(RO)을 획정한다.
본 명세서에서 개시하고 아래에서 보다 상세하게 설명하는 몇몇 실시예는 유체를 수용하도록 구성된 제1 챔버 및 이 제1 챔버로부터 유체를 받아들이도록 구성된 제2 챔버를 포함하는 원심 로터 장치에 관한 것이다. 그 원심 로터 장치는 또한, 도관 입구에서 제1 챔버에 결합되고 도관 출구에서 제2 챔버에 결합된 도관을 포함하며, 이 도관은 제1 챔버에서 제2 챔버로의 유체의 이동을 허용하도록 구성된다. 그 도관은, 제1 채널, 및 제1 채널에 인접하여 형성된 제2 채널을 포함한다. 제2 채널은 제1 채널과 유체 연통하며 제1 채널의 최소 치수보다 작은 치수를 갖는다. 그 도관은 또한, 제2 채널에서 유체의 이동을 방해하도록 제2 채널 내에 존재하는 하나 이상의 폐쇄성 피처를 포함한다.
도 2는 실시예에 따른 도관(132)(여기에서는 도면 부호 232로 나타냄)의 확대도를 도시한다. 도관(232)은 챔버(114)(때로는 제1 챔버로도 지칭함)에 결합된 입구 부분(246) 및 챔버(136)(때로는 제2 챔버로도 지칭함)에 결합된 출구 부분(250)을 포함한다. 도관(232)은 또한 입구 부분(246) 및 출구 부분(250)의 반경방향 최외측으로부터 반경방향 내측(도 1a 내지 도 1g 및 도 2 참조)을 향한 만곡 부분을(254) 포함한다. 이러한 식으로, 사용 중에 바람직하지 못한 때(예를 들면, 특정 rpm 값 및/또는 rpm 범위에서)의 도관(232) 내의 유체 흐름이 반경방향 내측 위치에서 만곡 부분을 유지함으로써 방지될 수 있다.
도관과 관련하여 본 명세서에서 이용하는 바와 같은 "입구 부분"이란 용어는 도관의 길이를 따라 도관 입구로부터 약 1㎜까지의 도관의 섹션을 지칭한다. 도관과 관련하여 본 명세서에서 이용하는 바와 같은 "출구 부분"이란 용어는 도관의 길이를 따라 도관 출구로부터 약 0.05㎜까지의 도관의 섹션을 지칭한다. 도관과 관련하여 본 명세서에서 이용하는 바와 같은 "만곡 부분"이란 용어는 입구 부분과 출구 부분 사이에서 적어도 부분적으로 비선형으로 된 도관의 섹션을 지칭한다.
도관(232)은 또한 메인/제1 채널(258) 및 제1 채널의 양측에 각각 형성된 제2/보조 채널(260A, 260B)(때로는 각각 제1 보조 채널 및 제2 보조 채널로도 지칭함)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제2 채널(260A, 260B)은 예를 들면 초음파 용접 등의 제조 프로세스의 부산물이다. 예를 들면, 초음파 용접 중에 제1 채널(258)을 형성하는 용접부가 제1 채널에 인접한 영역을 남기며, 그 결과로 제2 채널(260A, 260B) 중 하나 이상을 형성하는 것이 가능하다. 다른 실시예에서, 제2 채널(260A, 260B)은 의도한 설계에 의해 형성된다.
제2 채널(260A, 260B)의 내부 공간/체적은 제1 채널(258)의 내부 공간/체적에 연속할 수 있다. 설명을 위해 제2 채널(260A)을 참조하면, 몇몇 실시예에서, 제2 채널(260A)의 적어도 하나의 치수는 제1 채널(258)의 최소 치수보다 작다. 예를 들면, 제1 채널의 최소 치수가 제1 채널(258)의 깊이라면, 제2 채널(260A)의 폭 또는 깊이가 제1 채널(258)의 깊이보다 작거나 하는 등등이 가능하다. 이러한 식으로, 제2 채널(260A, 260B)의 유체 흐름은 제1 채널(258)과는 상한 특징을 보일 수 있고 고려될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 제2 채널(260A, 260B)의 치수는 모세관 작용을 증가시킬 수 있어, 제1 채널(258)에서보다 제2 채널에서 상이한/더 높은 유량을 초래할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 도 2에 도시한 바와 같이 하나 이상의 폐쇄성 피처(270)가 제2 채널(260A, 260B) 중 하나 이상의 내에 배치, 생성, 부착 및/또는 다른 방식으로 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폐쇄성 피처(270)는 제2 채널(260A, 260B)에서의 유체 흐름을 방해하도록 구성된 임의의 적절한 구성 요소일 수 있다. 비한정적인 예로서, 몇몇 실시예에서, 폐쇄성 피처(270)는 제조 중에 또는 그 후에 형성되는 제2 채널(260A, 260B) 내의 소유성(fluidphobic) 영역(예를 들면, 채널 내에서 유체를 반발하도록 구성된 소수성 등의 영역)일 수 있다. 다른 예로서, 초음파 용접 중에 제2 채널(260A, 260B)에 형성된 용접 영역/스톱(stop) 등의 제조 중에 형성된 스톱일 수 있다.
폐쇄성 피처(270)는 도관(232)의 실질적으로 전체 길이를 따라 또는 그 임의의 부분에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이, 폐쇄성 피처는 채널(260A, 260B)의 선형 및/또는 만곡 부분에 형성될 수 있다. 폐쇄성 피처(270)가 제2 채널(260A, 260B) 모두에 형성되어 있는 (도 2에 도시한 바와 같은) 몇몇 실시예에서, 폐쇄성 피처는 서로에 독립적으로 제2 채널에 형성될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 폐쇄성 피처가 채널(260A)에 있어서 채널(260B)의 폐쇄성 피처의 바로 맞은편에, 즉 도관(232)의 길이를 따른 동일한 지점에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 폐쇄성 피처가 제2 채널(260A)에 있어서 채널(260B)의 폐쇄성 피처와는 도관(232)의 길이를 따른 상이한 지점에서 형성된다. 몇몇 실시예에서, 각 폐쇄성 피처는 채널(232)의 길이를 따른 상이한 지점에 형성되며, 즉 채널(260A)에서의 폐쇄성 피처가 채널(260B)에서의 폐쇄성 피처와 엇갈려 배치된다.
몇몇 실시예에서, 임의의 두 폐쇄성 피처(270) 간의 간격은, 폐쇄성 피처가 채널(260A)을 따라 또는 상이한 채널(260A, 260B)들에 형성되는 지에 관계없이, 약 0.2㎜, 약 0.5㎜, 약 1㎜, 약 1.5㎜, 약 2㎜, 약 2.5㎜, 약 3㎜, 약 4㎜일 수 있다(그 사이의 모든 값 및 하위 범위 포함). 몇몇 실시예에서, 폐쇄성 피처(270)는 완전히 제2 채널(260A, 260B) 내에 배치될 수 있는 한편, 다른 실시예에서는 폐쇄성 피처(270)의 적어도 일부가 제1 채널(258) 내로 돌출할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폐쇄성 피처(270)는, 이들이 형성되는 제2 채널의 단면의 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 90%, 적어도 99%, 적어도 100%를 폐쇄할 수 있다(그 사이의 모든 값 및 하위 범위 포함).
도 3a 내지 도 3d는 예시적인 실시예에 따른 도 2에서 설명한 바와 같은 도관(232)에 폐쇄성 피처(270)의 형성에 대한 변형예를 도시한다. 예를 들면, 도 3d는 도관(232)의 직선 부분과 만곡 부분에 폐쇄성 피처(270)의 형성을 도시하고 있다. 도 4는 도관(232)에 형성된 폐쇄성 피처(270)의 설계 양태에 대한 추가적 세부 사항을 도시하고 있다.
도 5a 및 도 5b는 도관(134, 140)(여기에서는 각각 도면 부호 334, 440으로 나타냄)에서의 폐쇄성 피처의 형성을 도시한다. 명백하게 달리 언급하지 않는다면, 도관(334, 440) 내의 폐쇄성 피처는 도관(232)에 대해 전술한 바와 유사한 방식으로 형성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다.
도관(334)은 챔버(110)(때로는 제1 챔버로도 지칭함)에 결합된 입구 부분(346) 및 챔버(136)(때로는 제2 챔버로도 지칭함)에 결합된 출구 부분(350)을 포함할 수 있다. 도관(334)은 제1/메인 채널(358) 및 제2/보조 채널(360A, 360B)을 포함한다. 도관(334)은 또한 도시한 바와 같이 하나 이상의 폐쇄성 피처(370)를 포함한다.
도관(440)은 챔버(136)(때로는 제1 챔버로도 지칭함)에 결합된 입구 부분(446) 및 챔버(142)(때로는 제2 챔버로도 지칭함)에 결합된 출구 부분(450)을 포함할 수 있다. 도관(440)은 제1/메인 채널(458) 및 제2/보조 채널(460A, 460B)을 포함한다. 도관(434)은 또한 도시한 바와 같이 하나 이상의 폐쇄성 피처(470)를 포함한다. 도 6a 내지 도 6c는 도관(340, 440) 각각에서의 폐쇄성 피처(370, 470)의 형성의 변형예를 도시한다.
몇몇 실시예에서, 도관(232, 334, 440) 중 적어도 하나는 그 내에 형성된 하나 이상의 폐쇄성 피처를 구비할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각 도관(232, 334, 440)은 그 내에 형성된 하나 이상의 폐쇄성 피처를 구비할 수 있다.
도 2 내지 도 6에 도시한 도관을 전반적으로 참조하면, 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 폐쇄성 피처(예를 들면, 피처(270, 370, 및/또는 470))는 복수의 폐쇄성 피처를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 세트의 폐쇄성 피처는 제1 채널(예를 들면, 채널(258))에 인접한 제1 보조 채널(예를 들면, 채널(260A))에 형성되고, 제2 세트의 폐쇄성 피처는 제2 보조 채널(예를 들면, 채널(260B))에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 도관은 그와 관련된 길이를 가지며, 제1 세트의 폐쇄성 피처 중 적어도 하나의 폐쇄성 피처는 제2 세트의 폐쇄성 피처 중 적어도 하나의 폐쇄성 피처와는 도관의 길이를 따른 동일한 지점에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 제1 세트의 폐쇄성 피처 중 적어도 하나의 폐쇄성 피처는 제2 세트의 폐쇄성 피처 중 적어도 하나의 폐쇄성 피처와는 도관의 길이를 따른 상이한 지점에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 제1 세트의 폐쇄성 피처와 제2 세트의 폐쇄성 피처의 각 폐쇄성 피처는 도관의 길이를 따른 상이한 지점에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 폐쇄성 피처의 적어도 일부분은 제1 채널 내로 연장한다.
몇몇 실시예에서, 임의의 두 폐쇄성 피처들 간의 간격은 약 0.2㎜, 약 0.5㎜, 약 1㎜, 약 1.5㎜, 약 2㎜, 약 2.5㎜, 약 3㎜, 약 3.5㎜, 약 4㎜이다(그 사이의 모든 값 및 하위 범위 포함). 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 폐쇄성 피처는, 제2 채널의 벽의 일부분 상에 형성된 돌출부, 용접부(예를 들면, 용착산) 및 소수성 영역으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 몇몇 실시예에서, 제2 채널은 용접 조인트(예를 들면, 용착산)에 인접한다. 이러한 다른 방식에서, 제2 채널은 일측에서는 제1 채널 인접하는 한편, 타측에서는 용접 조인트에 인접할 수 있다.
도 2 내지 도 6을 계속 참조하면, 몇몇 실시예에서, 제1 보조 채널(예를 들면, 채널(360A)) 및 제2 보조 채널(예를 들면, 채널(360B)) 중 적어도 하나는 실질적으로 모세관 작용으로 인해 제1 챔버에서 제2 챔버로 유체의 이동을 허용하도록 구성된 모세관 채널이다. 몇몇 실시예에서, 제1 보조 채널(예를 들면, 채널(460A))과 제2 보조 채널(예를 들면, 채널(460B)) 모두가 실질적으로 모세관 작용으로 인해 제1 챔버에서 제2 챔버로 유체의 이동을 허용하도록 구성된 모세관 채널이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 몇몇 실시예에서, 원심 로터 장치는 반경방향 내측 방향 및 반경방향 외측 방향을 획정하는 림을 포함하고, 도관은 입구 부분, 출구 부분, 및 이들 입구 부분과 출구 부분 사이에 형성된 만곡 부분을 포함할 수 있다. 만곡 부분은 입구 부분 및 출구 부분의 반경방향 최외측으로부터 반경방향 내측으로 형성되며, 하나 이상의 폐쇄성 피처는 적어도 도관의 만곡 부분에 형성된다.
몇몇 실시예에서, 제1 챔버는 유체 분배 챔버(예를 들면, 챔버(114) 또는 챔버(110))이며, 제2 챔버는 혼합 챔버(예를 들면, 챔버(136))이다. 몇몇 실시예에서, 제1 챔버는 혼합 챔버(예를 들면, 챔버(136))이며, 제2 챔버는 분배 채널(예를 들면, 링/채널(142))이다.
도 7a 및 도 7b는 폐쇄성 피처가 존재하지 않는 그 길이를 따른 지점에서의 도관(232)(도 7a) 및 도관(334)(도 7b)의 예시적인 단면의 이미지이다. 제2 채널(260A, 260B; 270A, 270B)은 초음파 용접의 생성물로서 양측 모두에서 두드러지게 관찰된다. 도 8은 그 일부가 제1 채널(258) 내로 연장하는 폐쇄성 피처(여기서는 용접부)에 의해 완전히 폐쇄된 채널(260A)을 갖는 도관(232)의 단면의 이미지이다.
도 9a 및 도 9b는 상이한 크기의 폐쇄성 피처를 갖는 도관(232)(도 9a) 및 도관(334)(도 9b)의 예시적인 단면의 이미지이다. 도 9a는 제2 채널(260A)을 완전히 폐쇄하는 비교적 큰 폐쇄성 피처(270)를 도시한다. 도 9b는 제2 채널(360A)을 부분적으로 폐쇄하는 비교적 작은 폐쇄성 피처(370)를 도시한다. 도 10은 도 9a보다 작은 폐쇄성 피처를 갖는 도관(232)의 예시적인 단면의 이미지이다.
도 11a 내지 도 11c는 예시적인 원심 로터 장치를 위한 도관(232, 도 11a; 334, 도 11b; 440, 도 11c)의 단면을 도시한다. 도 11a 내지 도 11c 각각에서, 적어도 하나의 제2 채널이 완전히 폐쇄된다.
본 명세서에서 개시하는 바와 같은 원심 로터 장치의 도관에 폐쇄성 피처의 사용의 이점이 도 12a 내지 도 12f 및 도 13a 내지 도 13f에 도시되어 있다. 도 12a 내지 도 12f는 폐쇄성 피처가 존재하지 않는 도관(232)에서의 유체 흐름의 시간 경과를 도시한다. 제1 채널(258)에서의 유체의 선단 프로파일(front profile)은 도면 부호 L1로 나타내는 한편, 제2 채널(260A)에서의 유체의 선단 프로파일은 도면 부호 L2로 나타낸다. 도 12a 내지 도 12c 사이의 제1 채널(258)에서의 유체 프로파일(L1)의 이동에서는 거의 이동을 볼 수 없지만, 제2 채널(260A)에서의 유체 프로파일(L2)은 모세관 힘으로 인해 보다 빨리 출구 부분(250)(도 12e 및 도 12f 참조)에 도달한다. 이 시점에, 제2 채널(260A)로부터의 유체는 제1 채널(258) 내로 흘러들어 제1 채널을 실질적으로 폐쇄하는 것으로 관찰된다. 이는 원심 로터 장치 및 하류측 작동의 고장을 야기할 수 있다.
도 13a 내지 도 13f는 폐쇄성 피처(270)가 존재하는 도관(232)에서의 유체 흐름의 시간 경과를 도시한다. 선단 프로파일(L1)은 때로는 L2보다 뒤처지지만(도 13b 및 도 13c 참조), 하류측의 폐쇄성 피처(270)의 존재는 L1이 실질적으로 L2를 따라잡게 하여, 제1 채널(258) 및 제2 채널(260A)에서의 두 흐름 프로파일 모두가 대략 동시에 출구 부분에 도달하게 한다.
본 명세서에서 개시하는 몇몇 실시예는 반경방향 내측 방향 및 반경방향 외측 방향을 획정하는 림을 포함하는 원심 로터 장치에 관한 것이다. 그 장치는 또한, 사용 중에 혼합 유체를 생성하도록 유체의 세트를 받아들여 그 유체의 세트를 실질적으로 혼합하도록 구성되는 제1 챔버를 포함하며, 이 제1 챔버는 측벽을 포함한다. 그 장치는 또한, 도관 입구에서 제1 챔버의 측벽에 결합된 커플링 부분을 포함한 도관을 포함하며, 이 도관은 제1 챔버와 유체 연통하다. 몇몇 실시예에서, 커플링 부분은 반경방향 내측 방향과 이 반경방향 내측 방향에 수직한 방향 사이에서, 반경방향 내측 방향으로부터 약 0도 내지 약 180도의 각도로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 커플링 부분은 반경방향 내측 방향과 이 반경방향 내측 방향에 수직한 방향 사이에서, 반경방향 내측 방향으로부터 0도보다 큰 각도로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 커플링 부분은 측벽의 반경방향 외측 에지로부터 약 0.025㎜ 내지 약 1㎜의 거리에 배치된다.
몇몇 실시예에서, 그 각도는 약 70도 내지 약 80도이다. 몇몇 실시예에서, 도관 입구는 측벽의 반경방향 외측 에지로부터 약 0.5㎜ 내지 약 0.8㎜의 거리에 배치된다.
몇몇 실시예에서, 제1 챔버는 혼합 챔버이고, 원심 로터 장치는 제2 챔버를 더 포함하며, 제2 챔버는 도관 출구에서 도관에 결합되며, 제2 챔버는 도관을 통해 제1 챔버로부터 혼합 유체를 받아들이도록 구성된다.
몇몇 실시예에서, 유체의 세트는 테스트 유체와 희석 유체를 포함하며, 도관은 제1 도관을 포함한다. 이러한 실시예에서, 원심 로터 장치는, 테스트 유체를 수용하도록 구성된 제2 챔버(예를 들면, 챔버(110))와, 제1 챔버와 제2 챔버를 유체적으로 결합하여 테스트 유체의 적어도 일부를 제2 챔버에서 제1 챔버로 옮기도록 구성된 제2 도관(예를 들면, 도관(134) 및/또는 도관(334))을 포함할 수 있다. 원심 로터 장치는 또한, 희석 유체를 수용하도록 구성된 제3 챔버(예를 들면, 챔버(114))와, 제1 챔버와 제3 챔버를 유체적으로 결합하여 희석 유체의 적어도 일부를 제3 챔버에서 제1 챔버로 옮기도록 구성된 제3 도관(예를 들면, 도관(132) 및/또는 도관(232))을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 도관, 제2 도관, 제3 도관 중 적어도 하나는 제1 채널 및 이 제1 채널에 인접하여 형성된 제2 채널을 포함하며, 제2 채널은 제1 채널과 유체 연통하며, 제2 채널은 제1 채널의 최소 치수보다 작은 치수를 갖는다. 제1 도관, 제2 도관 및 제3 도관 중 적어도 하나는 또한 제2 채널 내에 존재하는 하나 이상의 폐쇄성 피처를 포함하며, 이 하나 이상의 폐쇄성 피처는 제2 채널에서 유체의 이동을 방해하도록 구성된다.
몇몇 실시예에서, 도관은 또한, 입구 부분, 출구 부분, 및 이들 입구 부분과 출구 부분 사이에 형성된 만곡 부분을 포함한다. 만곡 부분은 입구 부분 및 출구 부분의 반경방향 최외측으로부터 반경방향 내측으로 형성된다.
도 14a는 도관 입구(542)에서 챔버(136)(도 1d 참조)의 측벽(580)에 결합된 커플링 부분(546)을 갖는 도관(140)(여기에서는 도면 부호 540으로 나타냄)을 도시한다. 몇몇 실시예에서, 커플링 부분(546)은 본 명세서에서 설명한 바와 같은 입구 부분(446)과 유사할 수 있다. 도 14a는 또한 반경방향 내측 방향(DIR1) 및 DIR1에 대해 수직한 방향(DIR2)을 도시한다. 커플링 부분(546)은 DIR1에 대해 각도 α로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 각도 α는 약 0도, 약 20도, 약 40도, 약 60도, 약 80도, 약 100도, 약 120도, 약 140도, 약 160도, 약 180도(그 사이의 모든 값 및 하위 범위 포함)를 비롯하여 이들에 한정되지 않는 임의의 적절한 값을 취할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각도 α는 약 70도 내지 약 80도이다.
도 14a에 역시 도시한 바와 같이, 커플링 부분(546)은 벽(580)의 반경방향 외측 에지(582)로부터 거리 D에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 거리 D는 0.2㎜, 0.5㎜, 0.8㎜, 1㎜, 1.2㎜, 1.5㎜(그 사이의 모든 값 및 하위 범위 포함)를 비롯하여 이들에 한정되지 않는 임의의 적절한 값을 취할 수 있다. 이들 값은 한정하고자 하는 것이 아니며 도관(540), 원심 로터 장치 및/또는 등의 치수에 기초하여 조정될 수 있다는 점을 이해할 것이다.
도 14b 및 도 14c는 예시적인 실시예에 따른 커플링 부분의 상이한 위치들의 묘화(rendering)이다. 예를 들면, 도 14b에서 커플링 부분(546)에 의해 형성된 각도 α는 도 14c에서 커플링 부분(546')에 의해 형성된 것보다 비교적 작은 한편, 거리 D는 도 14b에서보다 도 14c(거의 무시 가능함, 도시 생략)에서 비교적 더 작다. 도 14b는 채널(540)에 형성된 폐쇄성 구조(570)를 도시하는 한편, 이들 폐쇄성 구조는 도 14c에 도시한 채널(540')의 실시예에는 존재하지 않는다.
이러한 식으로, 본 명세서에서 설명한 바와 같은 혼합 챔버로서의 챔버(136)의 사용 중에, 도관(540) 내로 들어가는 미혼합 유체의 체적은 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%(그 사이의 모든 값 및 하위 범위 포함)만큼 감소한다. 몇몇 실시예에서, 사용 중에 침전물이 챔버(136)의 반경방향 외측 섹션 근처에 축적되는 경우, 거리 D를 수정함으로써 도관(540) 내로 들어가는 침전물의 양을 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 개시하는 실시예들은 하류측의 분석을 위해 보다 균질하고 침전물이 없는 샘플을 얻는 데에 유리하다.
도 15는 몇몇 실시예에 따른 장치를 제조하는 방법(1500)을 도시한다. 예를 들면, 방법(1500)은 본 명세서에서 개시하는 일부/모든 특징을 포함하는 임의의 원심 로터 장치를 제조하는 데에 유용할 수 있다. 그 방법(1500)은 단계(1510)에서 제1 기판의 제1 측부를 제2 기판의 제1 측부와 접촉하게 배치하여, 그 사이에 채널(예를 들면, 본 명세서에서 개시하는 임의의 도관)을 형성하는 것을 포함한다. 제2 기판은 제2 기판의 제1 측부에 형성된 용착산을 포함한다. 그 방법(1500)은 또한 단계(1520)에서 채널 주위에 용접부를 형성하도록 고주파수 사운드를 용착산에 (예를 들면, 초음파 용접을 통해) 인가함으로써 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 것을 포함하며, 그 용접부의 적어도 일부(예를 들면, 폐쇄성 피처로서)는 채널 내로 연장한다. 몇몇 실시예에서, 용착산의 에지는 채널의 길이방향에 대해 약 20도 내지 약 160도의 각도(그 사이의 모든 값 및 하위 범위 포함)로 형성된다. 몇몇 실시예에서, 용착산의 에지는 채널의 길이방향에 대해 약 45도 내지 약 135도의 각도로 형성된다.
도 16a 내지 도 16c는 실시예에 따른 채널에 인접한 용착산의 형성의 예시적인 도면이다. 도 16a 내지 도 16c는 제1 기판(1610)(편의상 도 16a에 파선으로 도시) 및 제2 기판(1620)을 포함한다. 제2 기판(1620)은 그 상에 형성된 용착산/용접 조인트(1630) 및 채널(1640)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 기판(1610, 1620)은 본 명세서에서 개시하는 바와 같은 임의의 원심 로터 장치를 형성하도록 초음파 용접을 이용하여 함께 접합된다(예를 들면, 도 15에서 설명함). 도 16a 및 도 16b는 채널(1640)의 길이방향 길이를 따른 방향에 대체로 상응하는 방향(DIR3) 및 용착산(1630)의 길이방향 길이를 따른 방향에 대체로 상응하는 방향(DIR4)을 도시한다. 몇몇 실시예에서, 방향(DIR4)은 채널(1640) 부근 또는 그에 실질적으로 인접한 용착산(1630)의 에지의 방향을 특정한다. 몇몇 실시예에서, 각도 β는 대체로 DIR3과 DIR4 간의 각도 분리를 특정할 수 있다. 각도 β는 약 30도, 약 40도, 약 60도, 약 80도, 약 100도, 약 120도, 약 140도, 약 160도, 약 180도(그 사이의 모든 값 및 하위 범위 포함) 등의 임의의 적절한 값을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각도 β는 약 45도 내지 약 135도 범위의 값을 갖는다.
이러한 식으로, 제2 채널(예를 들면, 제2 채널(260A, 260B; 360A, 360B; 460A, 460B) 중 임의의 채널)이 초음파 용접 중에 형성되는 경우, 용착산(1630)의 에지의 일부분은 제2 채널의 적이도 일부분에서 폐쇄성 구조로서의 용접 조인트를 형성하며, 몇몇 실시예에서는 제1 채널(1640)에서도 마찬가지이다. 각도 β를 제어함으로써, 폐쇄성 구조가 제2 채널내로 그리고 (선택적으로는) 제1 채널(1640) 내로도 연장하는 위치 및 크기가 제어될 수 있다.
도 17은 몇몇 실시예에 따른 장치를 제조하는 방법(1700)을 도시한다. 예를 들면, 방법(1700)은 본 명세서에서 개시하는 일부/모든 특징을 포함하는 임의의 원심 로터 장치를 제조하는 데에 유용할 수 있다. 그 방법(1700)은 단계(1710)에서 제1 기판의 제1 측부를 제2 기판의 제1 측부와 접촉하게 배치하여, 그 사이에 채널(예를 들면, 본 명세서에서 개시하는 임의의 도관)을 형성하는 것을 포함한다. 제2 기판은 제2 기판의 제1 측부에 형성된 용착산을 포함하며, 그 채널은 제1 채널(예를 들면, 제1 채널(258, 358, 458) 중 임의의 채널) 및 이 제1 채널에 인접한 제2 채널(예를 들면, 제2 채널(260A, 260B; 360A, 360B; 460A, 460B) 중 임의의 채널)을 포함하며, 제2 채널은 제1 채널과 유체 연통한다. 제2 채널은 메인 채널의 최소 치수보다 작은 치수를 갖는다. 용착산은 제2 채널에 비교적 근접하고 제1 채널로부터 비교적 멀리 떨어져 있다.
그 방법(1700)은 또한 단계(1720)에서 용접부를 형성하도록 고주파수 사운드를 용착산에 인가함으로써 제1 기판과 제2 기판을 접합하는 단계를 포함한다. 용접부의 적어도 일부가 사용 중에 제2 채널에서의 유체의 이동을 방해하도록 구성된 폐쇄성 피처(예를 들면, 폐쇄성 피처(270, 370, 470) 중 임의의 피처)의 형태로 제2 채널로 연장한다.
다수의 본 발명의 실시예들에 대해 본 명세서에서 설명하고 도시하였지만, 당업자라면 본 명세서에서 설명한 기능을 수행하거나 및/또는 그 결과 및/또는 이점 중 하나 이상을 달성하기 위해 각종 기타 수단 및/또는 구조를 고려할 수 있고, 그러한 변형 및/또는 수정 각각은 본 명세서에서 설명하는 본 발명의 실시예의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 보다 일반적으로 말해, 당업자라면, 본 명세서에서 설명하는 모든 파라미터, 치수, 재료 및 구성은 예시적인 것이며, 실제 파라미터, 치수, 재료 및/또는 구성은 본 발명의 교시가 이용되는 특정 용례 또는 용례들에 좌우될 것이라는 점을 이해할 것이다. 당업자라면 본 명세서에서 설명하는 특정 실시예에 대한 수많은 등가물을 단지 일상적인 실험을 이용하여 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 상기한 실시예들은 단지 예로서 제시된 것으로서, 첨부된 청구 범위의 보호 범위 및 그 등가물 내에서 본 발명의 실시예들은 본 명세서에서 구체적으로 설명하고 청구된 바와 달리 실시될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 본 개시의 실시예들은 본 명세서에서 설며한 각각의 개별 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법에 관한 것이다. 게다가, 그러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법이 상호 모순되지 않는다면, 그러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법의 2개 이상의 임의의 조합은 본 개시의 보호 범위 내에 포함된다.
달리 명시적으로 지시하지 않는다면, 본 명세서에서 사용하는 단수 표현들은 "적어도 하나"를 의미한 것으로서 이해해야 할 것이다. 참조한 수치 표현과 관련하여 본 명세서에서 이용하는 바와 같은 "약", "대략" 및 "실질적으로"와 같은 표현은 참조한 수치 표현에 그 참조한 수치 표현의 10%를 플러스 또는 마이너스 한 것을 의미한다. 예를 들면, "약 50" 유닛 또는 "대략 50" 유닛이란 표현은 45 유닛에서 55 유닛까지를 의미한다. 그러한 편차는 제조 공차 또는 기타 실무적 고려(예를 들면, 측정 장비와 관련된 공차, 사람의 허용 가능한 에서 등)로부터 초래될 수 있다.
본 명세서에서 이용하는 바와 같은 "및/또는"이라는 표현은 그렇게 등위 접속된 요소들의 "어느 하나 또는 둘 모두", 즉 몇몇 경우에는 연결적으로 존재하고 다른 경우에는 분리적으로 존재하는 요소를 의미하는 것으로 이해해야 할 것이다. "및/또는"이란 표현에 의해 열거된 복수의 요소들은 동일한 방식으로, 즉 그렇게 등위 접속된 요소들 중 "하나 이상"으로 해석해야 할 것이다. 구체적으로 확인된 요소와 관련이 있거나 관련이 없든 "및/또는" 이라는 절에 의해 구체적으로 확인된 요소들 이외에 다른 요소가 선택적으로 존재할 수도 있다. 따라서, 비한정적인 에로서, "A 및/또는 B"란 언급은, "포함하는" 등의 개방형 표현과 함께 사용될 때, 하나의 실시예에서는 단지 A만을 가리키거나(선택적으로 B 이외의 요소를 포함); 다른 실시예에서는 단지 B만을 가리키거나(선택적으로 A 이외의 요소를 포함); 또 다른 실시예에서는 A와 B 모두를 가리키는(선택적으로 다른 요소를 포함함) 등이 가능하다.

Claims (28)

  1. 원심 로터 장치로서:
    유체를 수용하도록 구성된 제1 챔버, 및
    상기 유체를 상기 제1 챔버로부터 받아들이도록 구성된 제2 챔버; 및
    도관 입구에서 상기 제1 챔버에 결합되고 도관 출구에서 상기 제2 챔버에 결합된 도관
    을 포함하며, 상기 도관은 상기 제1 챔버에서 상기 제2 챔버로의 유체의 이동을 허용하도록 구성되며, 상기 도관은,
    제1 채널;
    상기 제1 채널에 인접하여 형성된 제2 채널로서, 상기 제2 채널은 상기 제1 채널과 유체 연통하며, 상기 제2 채널은 상기 제1 채널의 최소 치수보다 작은 치수를 갖는 것인 제2 채널; 및
    상기 제2 채널에서 유체의 이동을 방해하도록 상기 제2 채널 내에 존재하는 하나 이상의 폐쇄성 피처(obstructive feature)
    를 포함하는 것인 원심 로터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 폐쇄성 피처는 복수의 폐쇄성 피처를 포함하는 것인 원심 로터 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 채널은 상기 제1 채널의 제1 측부에 인접하여 형성된 제1 보조 채널이며, 상기 제1 보조 채널에 형성되는 상기 하나 이상의 폐쇄성 피처는 상기 제1 보조 채널에 형성되는 제1 세트의 폐쇄성 피처를 포함하며,
    상기 도관은
    상기 제1 채널의 제2 측부에 인접하여 형성되는 제2 보조 채널; 및
    상기 제2 보조 채널에 형성된 제2 세트의 폐쇄성 피처
    를 더 포함하는 것인 원심 로터 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도관은 그와 관련된 길이를 가지며, 상기 제1 세트의 폐쇄성 피처 중 적어도 하나의 폐쇄성 피처는 상기 제2 세트의 폐쇄성 피처 중 적어도 하나의 폐쇄성 피처와 상기 도관의 길이를 따른 동일한 지점에 형성되는 것인 원심 로터 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 도관은 그와 관련된 길이를 가지며, 상기 제1 세트의 폐쇄성 피처 중 적어도 하나의 폐쇄성 피처는 상기 제2 세트의 폐쇄성 피처 중 적어도 하나의 폐쇄성 피처와는 상기 도관의 길이를 따른 상이한 지점에 형성되는 것인 원심 로터 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 도관은 그와 관련된 길이를 가지며, 상기 제1 세트의 폐쇄성 피처와 상기 제2 세트의 폐쇄성 피처의 각 폐쇄성 피처는 상기 도관의 길이를 따른 상이한 지점에 형성되는 것인 원심 로터 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 보조 채널과 상기 제2 보조 채널은 각각 모세관 작용으로 인해 상기 제1 챔버에서 상기 제2 챔버로 유체의 이동을 허용하도록 구성된 모세관 채널인 것인 원심 로터 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 채널은 모세관 작용으로 인해 상기 제1 챔버에서 상기 제2 챔버로 유체의 이동을 허용하도록 구성된 모세관 채널인 것인 원심 로터 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 폐쇄성 피처의 일부분은 상기 제1 채널 내로 연장하는 것인 원심 로터 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    반경방향 내측 방향 및 반경방향 외측 방향을 획정하는 림(rim)을 더 포함하며, 상기 도관은,
    입구 부분;
    출구 부분;
    상기 입구 부분과 상기 출구 부분 사이의 만곡 부분
    을 포함하며, 상기 만곡 부분은 상기 입구 부분 및 출구 부분의 반경방향 최외측으로부터 반경방향 내측으로 형성되며,
    상기 하나 이상의 폐쇄성 피처는 적어도 상기 도관의 만곡 부분에 형성되는 것인 원심 로터 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 폐쇄성 피처는 복수의 폐쇄성 피처를 포함하며, 임의의 두 폐쇄성 피처들 간의 간격은 1㎜ 내지 2㎜인 것인 원심 로터 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 폐쇄성 피처는, 상기 제2 채널의 벽의 일부분 상에 형성된 돌출부 및 소수성 영역으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 원심 로터 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 유체 분배 챔버이고 상기 제2 챔버는 혼합 챔버인 것인 원심 로터 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 혼합 챔버이고 상기 제2 챔버는 분배 채널인 것인 원심 로터 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 채널은 용접 조인트에 인접하는 것인 원심 로터 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 제1 유체를 수용하도록 구성된 제1 유체 분배 챔버이며, 상기 제2 챔버는 혼합 챔버이며, 상기 도관은 제1 도관이며, 상기 하나 이상의 폐쇄성 피처는 제1 세트의 폐쇄성 피처이며, 상기 원심 로터 장치는,
    제2 유체를 수용하도록 구성된 제2 유체 분배 챔버;
    상기 제2 유체 분배 챔버에 결합되고 또한 상기 혼합 챔버에 결합되며 제2 세트의 폐쇄성 피처를 포함하는 제2 도관;
    분배 채널; 및
    상기 혼합 챔버에 결합되고 또한 상기 분배 채널에 결합되며 제3 세트의 폐쇄성 피처를 포함하는 제3 도관
    을 더 포함하는 것인 원심 로터 장치.
  17. 원심 로터 장치로서:
    반경방향 내측 방향 및 반경방향 외측 방향을 획정하는 림;
    유체의 세트를 받아들이도록 구성된 제1 챔버로서, 상기 제1 챔버는 또한 사용 중에 혼합 유체를 생성하도록 상기 유체의 세트를 혼합하도록 구성되는 한편, 상기 제1 챔버는 측벽을 포함하는 것인 제1 챔버;
    도관 입구에서 상기 제1 챔버의 측벽에 결합된 커플링 부분을 포함한 도관
    을 포함하며, 상기 도관은 제1 챔버와 유체 연통하며, 상기 커플링 부분은 상기 반경방향 내측 방향과 이 반경방향 내측 방향에 수직한 방향 사이에서, 상기 반경방향 내측 방향으로부터 0도 내지 180도의 각도로 형성되며, 상기 커플링 부분은 상기 측벽의 반경방향 외측 에지로부터 0.25㎜ 내지 1㎜의 거리에 배치되고,
    상기 유체의 세트는 테스트 유체와 희석 유체를 포함하며, 상기 도관은 제1 도관을 포함하며, 상기 원심 로터 장치는,
    상기 테스트 유체를 수용하도록 구성된 제2 챔버,
    상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 유체적으로 결합하여 상기 테스트 유체의 적어도 일부를 상기 제2 챔버에서 상기 제1 챔버로 옮기도록 구성된 제2 도관;
    상기 희석 유체를 수용하도록 구성된 제3 챔버, 및
    상기 제1 챔버와 상기 제3 챔버를 유체적으로 결합하여 상기 희석 유체의 적어도 일부를 상기 제3 챔버에서 상기 제1 챔버로 옮기도록 구성된 제3 도관
    을 더 포함하고,
    상기 제1 도관, 제2 도관 및 제3 도관 중 적어도 하나는,
    제1 채널;
    상기 제1 채널에 인접하여 형성된 제2 채널로서, 상기 제2 채널은 상기 제1 채널과 유체 연통하며, 상기 제2 채널은 상기 제1 채널의 최소 치수보다 작은 치수를 갖는 것인 제2 채널; 및
    상기 제2 채널에서 유체의 이동을 방해하도록 상기 제2 채널 내에 존재하는 하나 이상의 폐쇄성 피처
    를 포함하는 것인 원심 로터 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 각도는 70도 내지 80도인 것인 원심 로터 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 도관 입구는 상기 측벽의 반경방향 외측 에지로부터 0.5㎜ 내지 0.8㎜의 거리에 배치되는 것인 원심 로터 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 혼합 챔버이며, 상기 원심 로터 장치는 제2 챔버를 더 포함하며, 상기 제2 챔버는 도관 출구에서 상기 도관에 결합되며, 상기 제2 챔버는 상기 도관을 통해 상기 제1 챔버로부터 혼합 유체를 받아들이도록 구성되는 것인 원심 로터 장치.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제17항에 있어서,
    상기 도관은 입구 부분, 출구 부분, 및 이들 입구 부분과 출구 부분 사이에 형성된 만곡 부분을 더 포함하며, 상기 만곡 부분은 상기 입구 부분 및 출구 부분의 반경방향 최외측으로부터 반경방향 내측으로 형성되는 것인 원심 로터 장치.
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 장치를 제조하는 방법으로서:
    제1 기판의 제1 측부를 제2 기판의 제1 측부와 접촉하게 배치하여, 그 사이에 채널을 형성하는 단계로서, 상기 제2 기판은 상기 제2 기판의 제1 측부에 형성된 용착산(energy director)을 포함하는 것인 단계; 및
    채널 주위에 용접부를 형성하도록 고주파수 사운드를 상기 용착산에 인가함으로써 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 접합하는 단계로서, 상기 용접부의 적어도 일부분은 채널 내로 연장하는 것인 단계
    를 포함하며, 상기 용착산의 에지는 상기 채널의 길이방향에 대해 45도 내지 135도의 각도로 형성되는 것인 방법.
  28. 장치를 제조하는 방법으로서:
    제1 기판의 제1 측부를 제2 기판의 제1 측부와 접촉하게 배치하여, 그 사이에 채널을 형성하는 단계로서, 상기 제2 기판은 상기 제2 기판의 제1 측부에 형성된 용착산을 포함하며, 상기 채널은 제1 채널 및 이 제1 채널에 인접한 제2 채널을 포함하며, 상기 제2 채널은 상기 제1 채널과 유체 연통하며, 상기 제2 채널은 상기 제1 채널의 최소 치수보다 작은 치수를 가지며, 상기 용착산은 상기 제2 채널에 비교적 근접하고 상기 제1 채널로부터 비교적 멀리 떨어져 있는 것인 단계; 및
    용접부를 형성하도록 고주파수 사운드를 상기 용착산에 인가함으로써 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 접합하는 단계로서, 상기 용접부의 적어도 일부분은 폐쇄성 피처의 형태로 상기 제2 채널 내로 연장하며, 상기 폐쇄성 피처는 사용 중에 상기 제2 채널에서 유체의 이동을 방해하도록 구성되는 것인 단계
    를 포함하는 방법.
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