KR102602904B1 - 건조 화학물질 용기 - Google Patents

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Abstract

카트릿지 및 용기를 포함하는 마이크로유체 시스템이 제공된다. 카트릿지는 하나 이상의 챔버에 커플링된 복수의 마이크로유체 채널을 포함한다. 용기는 건조 화학물질을 유지하고, 제1 개구부 및 제1 개구부보다 작은 제2 개구부를 구비하는 하우징을 포함한다. 용기가 개구부 내에서 독립적으로 고정되도록, 용기는 카트릿지의 개구부 내로 삽입되게 설계된다. 용기의 삽입은, 용기가 제2 개구부를 통해서 복수의 마이크로유체 채널 중의 마이크로유체 채널과 유체적으로 커플링되게 할 수 있다.

Description

건조 화학물질 용기
본 발명의 실시예는 건조된 화학물질을 유체 시스템과 통합시키기 위한 유체 시스템 및 방법에 관한 것이다.
분자 테스팅 및 면역분석 기술 자동화의 복잡성을 감안할 때, 환자 부근의 테스팅 셋팅에서 임상적으로 이용할 수 있는 적절한 성능을 제공하는 제품이 부족하다. 전형적인 분자 테스팅은 시약의 정확한 투여량, 샘플 도입, DNA 또는 RNA를 추출하기 위한 세포의 용해, 정제 단계, 및 후속 검출을 위한 증폭을 포함하는 다양한 프로세스를 포함한다. 이러한 프로세스를 자동화하는 중앙 실험실 로봇 플랫폼이 있지만, 중앙 실험실은 짧은 전환 시간을 요구하는 많은 테스트를 위한 필요 시간 요건 이내에 결과를 제공할 수 없다.
마이크로유체 장치는, 더욱 소형, 더욱 저렴한 장치에서 실험실 테스트의 많은 능력을 제공할 수 있는 "랩-온-어-칩(labs-on-a-chip)"으로써 작용하는 것에 의해서 밝은 전망을 보여준다. 그러나, 여러 생물학적 및 화학적 시약을 마이크로유체 장치와 통합하는 것에서 많은 난제가 있다. 일 예는 마이크로유체 장치와 함께 동결-건조된 시약 (또는 동결건조된(lyophilized) 시약)을 이용하는 것에 관한 것이다. 동결-건조된 시약을 조작하는 것은 복잡하고 복합적이다. 동결-건조된 시약은 낮은 습도에서 유지되어야 하며, 이는 그러한 시약이 제어된 환경 내에서 취급되어야 한다는 것을 의미한다. 동결-건조된 시약은 분말형이고(종종 "케이크"로 지칭된다), 이는 그러한 시약이 매우 조심스럽게 취급되어야 한다는 것을 의미한다. 동결-건조된 시약에 과다한 힘을 인가하는 것은 시약을 파괴시킬 수 있는 한편, 어떠한 테스트가 실시되든지 간에 무결성(integrity)을 유지하는 것이 일반적으로 중요하다. 카트릿지 내에 삽입되도록 구성되는 용기는 예를 들어 미국 출원 공개 제2009/061450호, 제2007/287149호 및 제2015/111215호에 기술되어 있다.
건조 화학물질 시약을 마이크로유체 장치에 운반하기 위한 용기의 실시예가 제공된다. 또한, 용기와 마이크로유체 장치의 통합은 건조 화학물질 시약을 위한 거의-일정한 제어된 환경을 제공한다. 용기를 이용하고 용기를 마이크로유체 장치와 연결하는 예시적인 방법이 또한 제공된다.
실시예에서, 마이크로유체 시스템은 카트릿지 및 용기를 갖는다. 카트릿지는 하나 이상의 챔버에 커플링된 복수의 마이크로유체 채널을 포함한다. 용기는 건조 화학물질을 유지하도록 설계되고, 제1 개구부 및 제1 개구부보다 작은 제2 개구부를 구비하는 하우징을 포함한다. 용기가 개구부 내에서 독립적으로 고정되도록, 용기는 카트릿지의 개구부 내로 삽입되게 설계된다. 용기의 삽입은, 용기가 제2 개구부를 통해서 복수의 마이크로유체 채널 중의 마이크로유체 채널과 유체적으로 커플링되게 할 수 있다.
다른 실시예에서, 마이크로유체 장치와 연결되도록 설계된 용기는 하우징, 제1 덮개, 및 제2 제거 가능 덮개를 포함한다. 하우징은 건조 화학물질을 유지하도록 설계되고 제1 개구부 및 제1 개구부보다 작은 제2 개구부를 구비하는 챔버를 둘러싼다. 제1 덮개는 제1 개구부를 덮도록 설계되는 한편, 제2 제거 가능 덮개는 제2 개구부를 덮도록 설계된다. 용기가 개구부 내에서 독립적으로 고정되도록, 하우징은 마이크로유체 장치의 개구부 내로 삽입되게 설계된다. 하우징의 삽입 시에, 마이크로유체 장치의 마이크로유체 채널은 제2 개구부를 통해서 챔버와 유체적으로 커플링된다.
건조 화학물질을 유지하도록 설계된 챔버를 둘러싸는 하우징을 구비하며 제1 개구부 및 제1 개구부보다 작은 제2 개구부를 구비하는 용기를 제공하는 단계를 포함하는 예시적인 방법이 설명되고, 제1 개구부는 제1 덮개에 의해서 밀봉되고 제2 개구부는 제2 제거 가능 덮개로 밀봉된다. 방법은 제2 개구부로부터 제2 제거 가능 덮개를 제거하는 단계 및 용기가 개구부 내에서 독립적으로 고정되도록 하우징을 마이크로유체 장치의 개구부 내로 삽입하는 단계를 포함한다. 방법은 또한, 마이크로유체 장치의 마이크로유체 채널을 이용하여, 제2 개구부를 통해, 액체를 챔버 내로 유동시키는 단계를 포함한다.
본원에 포함되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면이 본 발명의 실시예를 도시하고, 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하기 위한 그리고 관련 기술 분야의 통상의 기술자가 실시예를 만들고 이용할 수 있게 하기 위한 역할을 추가적으로 한다.
도 1a 내지 도 1c는, 실시예에 따른, 마이크로유체 시스템의 여러 도면을 도시한다.
도 2a는, 실시예에 따른, 용기의 3-차원적인 도면이다.
도 2b는, 실시예에 따른, 용기의 다른 3-차원적인 도면이다.
도 3a는, 실시예에 따른, 용기에 대한 상단부 덮개의 3-차원적인 도면이다.
도 3b는, 실시예에 따른, 용기의 나머지와 함께 상단부 덮개를 도시한 3-차원적인 도면이다.
도 4는, 실시예에 따른, 용기의 하단부 덮개의 3-차원적인 도면이다.
도 5는, 실시예에 따른, 용기의 다른 3-차원적인 도면이다.
도 6은, 실시예에 따른, 복수의 용기를 유지하기 위한 플레이트의 3-차원적인 도면이다.
도 7a 및 도 7b는, 일부 실시예에 따른, 용기의 다른 도면을 포함한다.
도 8 및 도 9는, 일부 실시예에 따른, 예시적인 방법의 흐름도이다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명할 것이다.
비록 구체적인 구성 및 배열이 설명되지만, 이러한 것은 단지 설명을 위한 것임을 이해하여야 한다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도, 다른 구성 및 배열이 이용될 수 있다는 것을 알 것이다. 본 발명이 또한 다양한 다른 적용예에서 이용될 수 있다는 것이 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
명세서에서 "일 실시예", "실시예", "예시적인 실시예" 등에 대한 언급은, 설명된 실시예가 특별한 특징, 구조, 또는 특성을 포함할 수 있으나, 모든 실시예가 그러한 특별한 특징, 구조, 또는 특성을 반드시 포함하지 않을 수도 있다는 것을 주목하여야 한다. 또한, 그러한 문구가 반드시 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 또한, 특별한 특징, 구조, 또는 특성이 실시예와 관련하여 설명될 때, 명시적으로 설명되었거나 그렇지 않았거나 간에, 다른 실시예와 함께 그러한 특징, 구조, 또는 특성을 실시하는 것이 관련 기술 분야의 통상의 기술자의 지식에 포함된다는 것을 제시할 것이다.
본원에서 설명된 실시예는 마이크로유체 장치에 관한 것이다. 마이크로유체 장치에 대한 샘플 도입은, 특히 샘플이 건조 화학물질을 포함할 때, 난제일 수 있다. 건조 화학물질의 예는 동결-건조된(동결건조된) 화학물질을 포함한다. 동결건조 지점으로부터 마이크로유체 장치로 동결-건조된 화학물질을 안전하고 안정적인 방식으로 운반하기 위해서 이용될 수 있는 용기의 실시예가 본원에서 설명된다. 비록 용기의 다양한 도면이 본원에서 제공되었지만, 그러한 도면은 단지 예시적인 것이고, 여러 특징부의 구체적인 형상 및/또는 크기는 전체적인 개념을 제한하는 것으로 간주되지 않음을 이해하여야 한다.
도 1a 내지 도 1c는, 실시예에 따른, 마이크로유체 시스템(100)의 여러 도면을 도시한다. 마이크로유체 시스템(100)은 일반적으로 카트릿지(102)와 같은 마이크로유체 장치, 및 카트릿지(102)와 유체적으로 인터페이스할 수 있는 용기(104)를 포함할 수 있다. 예에서, 용기(104)는 카트릿지(102)와 함께 이용하기 위한 건조 화학물질을 유지할 수 있다. 건조 화학물질은 동결-건조된 화학물질일 수 있다. 용기(104)가 임의 유형의 마이크로유체 장치와 인터페이스할 수 있으나, 카트릿지(102)가 마이크로유체 장치의 하나의 예로서 제공되었다는 것을 이해하여야 한다.
도 1a는 카트릿지(102)와 연결되기 전의 용기(104)를 보여주는 분해도를 도시한다. 카트릿지(102)는 복수의 마이크로유체 채널 및 챔버를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카트릿지(102)는 반응이 발생되는 복수의 반응 챔버(106)를 포함할 수 있고, 반응의 결과는, 광학적 또는 전기적 조사(interrogation)와 같은, 일부 기구를 통해서 측정된다. 카트릿지(102)는 또한, 카트릿지(102) 내에서 이동되도록 설계된 운반 챔버(108)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 운반 챔버(108)는 카트릿지(102) 내에서 측방향으로 이동된다. 이러한 운반 챔버는 여러 유체 포트를 운반 챔버와 정렬시키기 위해서 그리고 카트릿지(102)의 여러 유체 채널 및 챔버 전체를 통한 유체의 이동을 제어하기 위해서 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 카트릿지(102)는 카트릿지(102)의 상단부 부분을 따라 포트를 통해서 용기(104)와 연결되도록 설계된다. 다른 예에서, 카트릿지(102)는 카트릿지(102)의 임의 측면을 따라 포트를 통해서 용기(104)와 연결된다. 카트릿지(102)와 용기(104) 사이의 연결은 (예를 들어, 용기(104)를 제 위치에서 스냅결합시키기 위해서) 용기(104)를 카트릿지(102) 내로 가압하는 것을 포함할 수 있거나, 용기(104)를 카트릿지(102) 내로 나사결합하거나 달리 체결하는 것을 포함할 수 있거나, 용기(104)와 카트릿지(102) 사이에서 유체 채널을 연결하는 것을 포함할 수 있다.
도 1b는, 실시예에 따른, 용기(104) 어떻게 연결되는지를 보여주는 카트릿지(102)의 절개된 부분을 도시한다. 용기(104)는 샘플(107)을 유지하는 챔버(105)를 포함한다. 특별한 실시예에서, 샘플(107)은 카트릿지(102)로 화학물질 테스팅을 실시하기 위해서 이용되는 동결-건조된 피분석물이다. 마이크로유체 채널(112)은 유체를 챔버(105)로 전달하기 위해서 그리고 그로부터 방출하기 위해서 이용된다. 마이크로유체 채널(112)은 카트릿지(102) 내에 존재하는 복수의 마이크로유체 채널 중 하나의 채널이다. 도 1b는 또한, 운반 챔버(108)가 측방향으로 이동될 수 있는, 카트릿지(102)를 통한 중앙 개구부(110)를 도시한다.
실시예에 따라, 용기(104)를 카트릿지(102) 내에 배치하는 것은 용기(104)가 카트릿지(102)의 마이크로유체 채널(112)과 유체적으로 커플링되게 할 수 있다. 카트릿지(102) 내의 복수의 마이크로유체 채널 중 다른 마이크로유체 채널이 또한 용기(104)와 유체적으로 커플링될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 유체적으로 커플링되는 것은 일반적으로, 커플링된 유체 채널을 통해서 용기(104)의 내용물에 유체적으로 접근할 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 유체는 마이크로유체 채널(112)을 통해서 챔버(105)에 진입할 수 있고 그곳에서 임의의 동결-건조된 시약을 재-부유(re-suspend)시킬 수 있다. 비록 도 1b에서 용기(104)가 카트릿지(102) 내에 전체적으로 배치되어 도시되어 있지만, 이러한 것이 필수적인 것은 아니다. 용기(104)는 카트릿지(102)의 임의의 마이크로유체 채널과 유체적으로 커플링되기만 하면 된다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 실시예에 따라, 카트릿지(102)는 용기(104)의 크기 및 형상을 수용하도록 성형된 개구부(103)를 포함한다. 따라서, 개구부(103)는 전체 용기(104)를 수용할 수 있다. 예를 들어, 카트릿지(102)의 개구부(103) 내로 아래로 가볍게 용기(104)에 힘을 인가할 때 용기(104)가 개구부(103) 내에 편안하게 피팅(snugly fit)되도록, 카트릿지(102) 내의 개구부(103)의 크기가 결정될 수 있다. 다른 예에서, 마이크로유체 채널(112)이 용기(104)와 유체적으로 커플링되도록, 용기(104)가 개구부(103) 내로 나사결합될 수 있다. 용기(104)가 개구부(103) 내에서 독립적으로 고정되도록, 용기(104)가 개구부(103) 내로 피팅될 수 있다. 예를 들어, 사용자 또는 기계가 용기(104)를 개구부(103) 내로 삽입한 후에, 사용자 또는 기계에 의한 추가적인 조작을 필요로 하지 않고, 용기(104)는 개구부(103) 내에서 고정되어 유지된다.
마이크로유체 채널(112)은, 용기(104)가 마이크로유체 채널(112)에 유체적으로 커플링될 때까지 대기에 개방될 수 있는 원위 포트(109)를 포함한다. 다른 실시예에서, 용기(104)가 개구부(103) 내에 배치될 때까지 원위 포트(109)가 덮인다. 예를 들어, 원위 포트(109)는, 용기(104)를 개구부(103) 내에 배치하기 직전에 인간 사용자 또는 기계에 의해서 수동적으로 제거되는 제거 가능 플러그를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 원위 포트(109)는, 용기(104)가 개구부(103) 내에 배치될 때 원위 포트(109)를 노출시키도록 작동되는 기계적 활주되는 커버, 경첩형 커버, 또는 회전 가능 커버를 포함한다.
실시예에서, 카트릿지(102)는, 마이크로유체 채널(112)의 원위 포트(109) 위에 구획부(partition)를 생성하도록 설계된 개구부(103) 내의 벽 단편(111)을 포함할 수 있다. 이러한 구획부는 도 1b에 도시된 바와 같이 용기(104)의 일부를 수용하기 위한 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 벽 단편(111)에 의해서 생성된 구획부는, 용기(104)의 나머지 원통형 부분보다 작은 용기(104)의 원통형 부분을 수용하기 위한 크기를 가질 수 있다. 용기(104)의 일부 실시예와 관련된 부가적인 예시적인 기하형태의 상세 부분이 도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4 및 도 5를 참조하여 본원에서 제공된다.
도 1c는, 실시예에 따른, 카트릿지(102)의 측면도를 도시한다. 이러한 도면은 카트릿지(102) 내에 존재할 수 있는 여러 마이크로유체 채널 및 챔버의 예시적인 시각적 제시를 가능하게 한다. 용기(104)와 유체적으로 커플링시키기 위해서 그러한 마이크로유체 채널(112) 중 하나가 이용될 수 있다.
본원의 설명은 용기(104)의 설계 및 기능에 보다 초점을 맞출 것이다. 예시적인 상응하는 카트릿지(102)에 관한 추가적인 상세 내용은 함께-계류중인 미국 출원 제13/836,845호에서 찾아볼 수 있을 것이며, 그러한 출원의 개시내용은 그 전체가 본원에서 참조로 포함된다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자는, 유체 채널을 구비하는 다른 마이크로유체 카트릿지가 그 대신에 용기(104)와 함께 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 2a 및 도 2b는, 일부 실시예에 따른, 용기(104)의 3 차원적인 렌더링 및 그 여러 부분을 도시한다. 용기(104)는, 용기(104) 내에서 챔버(105)를 둘러싸는 하우징(202)을 포함한다. 용기(104)는 또한 상단부 덮개(208) 및 하단부 덮개(210)를 포함한다.
하우징(202)은 제1 원통형 부분(204) 및 제2 원통형 부분(206)을 포함한다. 하우징(202)은 예를 들어 폴리프로필렌과 같은 중합체 재료의 사출 성형을 통해서 형성될 수 있다. 제1 원통형 부분(204)은 제2 원통형 부분(206)보다 큰 직경을 갖는다. 예를 들어, 제1 원통형 부분(204)은 8 내지 12 밀리미터의 직경을 가질 수 있는 한편, 제2 원통형 부분(206)은 3 내지 5 밀리미터의 직경을 가질 수 있다. 하우징(202)의 전체 높이는 예를 들어 13 내지 20 밀리미터일 수 있다. 하나의 특별한 예에서, 제1 원통형 부분(204)의 직경은 10 밀리미터이고, 제2 원통형 부분(206)의 직경은 5 밀리미터이며, 하우징(202)의 높이는 14 밀리미터이다. 제1 원통형 부분(204) 및 제2 원통형 부분(206)은 경사진 외장(enclosure)(205)에 의해서 연결될 수 있다. 경사진 외장(205)의 각도가 가변적일 수 있다. 일 예에서, 경사진 외장(205)의 각도는 경사진 외장(205) 내에서 유지되는 시약과 접촉되는 표면적을 증가시키기 위해서 충분히 가파르다. 부가적으로, 도면이 제1 원통형 부분(204)과 중심에서 정렬된 제2 원통형 부분(206)을 도시하지만, 관련 기술 분야의 통상의 기술자는, 임의의 중심을 벗어난 정렬과 같은 다른 정렬이 대안적으로 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
상단부 덮개(208)는 하우징(202)의 제1 개구부(212)를 밀봉하기 위해서 이용될 수 있는 제거 가능한 덮개이다. 하단부 덮개(210)는 하우징(202)의 제2 개구부(214)를 밀봉하기 위해서 이용될 수 있는 제거 가능한 덮개이다. 제1 개구부(212)는 제2 개구부(214)보다 크다. 상단부 덮개(208) 및 하단부 덮개(210) 모두는 예를 들어 폴리프로필렌과 같은 중합체의 사출 성형을 통해서 형성될 수 있다. 덮개가 그들의 각각의 개구부 내로 삽입될 때, 제1 개구부(212) 및 제2 개구부(214)를 각각 밀봉하도록, 상단부 덮개(208) 및 하단부 덮개(210)의 크기가 적절히 결정될 수 있다. 비록 제1 개구부(212) 및 제2 개구부(214)(그리고 유사하게, 상단부 덮개(208) 및 하단부 덮개(210))가 원형인 것으로 도시되어 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 개구부는 각각의 개구부를 밀봉하기 위한 적절하게 성형된 덮개와 함께 임의의 형상을 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 상단부 덮개(208)는 제1 개구부(212)를 밀봉하기 위해서 이용된 후에 제1 개구부(212)로부터 제거될 수 없도록 설계된다. 예를 들어, 샘플을 용기(104)의 챔버(105) 내에 배치한 후에, 상단부 덮개(208)는 제1 개구부(212)를 영구적으로 밀봉하기 위해서 이용되고, 이어서 샘플에 대한 일방향 접근은 제2 개구부(214)를 통해서 이루어진다. 용기(104)는, 상단부 덮개(208)가 제1 개구부(212)를 영구적으로 밀봉하기 위해서 이용될 때 폐기될 수 있도록 설계될 수 있다.
도 3a는 상단부 덮개(208)의 예를 도시한다. 상단부 덮개(208)는 상단부 덮개(208)의 외주 주위로 연장되는 제1 돌출 구조물(302), 및 슬롯형 개구부(306)가 있는 곳을 제외하고, 상단부 덮개(208)의 외주 주위로 연장되는 제2 돌출 구조물(304)을 포함한다. 제1 돌출 구조물(302) 및 제2 돌출 구조물(304)은, 예를 들어, 그러한 구조물이 하우징(202)의 내부 벽에 대해서 가압되어 외부 환경으로부터 개구부(214)를 밀봉하도록 고무-유사 재료 또는 유연성 중합체로 제조될 수 있다.
슬롯형 개구부(306)는 상단부 덮개(208)의 하단부 부분 주위에 존재할 수 있다. 상단부 덮개(208)가 제1 개구부(212) 위에 배치되나 제1 개구부(212)를 밀봉하지 않을 때, 개구부에 의해서 공기가 하우징(202)의 제1 개구부(212)를 통과할 수 있기만 한다면, 슬롯형 개구부(306)의 크기, 수, 및 형상은 중요하지 않다. 그러한 배열체가 도 3b에 도시되어 있다. 여기에서, 실시예에 따라, 제2 돌출 구조물을 제1 개구부(212) 주위의 립(lip) 상에 놓음으로써, 상단부 덮개(208)는 제1 개구부(212)의 꼭대기에 안착된다. 상단부 덮개(208)를 제2 돌출 구조물 상에 놓음으로써, 슬롯형 개구부(306)는 공기가 제1 개구부(212)를 통해서 그리고 용기(104) 내로 여전히 전달되게 할 수 있다. 이러한 셋업은, 예를 들어, 챔버(105) 내에 배치된 샘플의 동결-건조 과정 중에, 공기가 그러한 과정 동안 빠져나가게 허용하기 위해서 이용될 수 있다. 동결-건조 프로세스가 완료된 후에, 제1 돌출 구조물(302)이 제1 개구부(212)를 밀봉하도록 그리고 어떠한 추가적인 요소(예를 들어, 공기, 수분)도 챔버(105)에 진입할 수 없도록, 상단부 덮개(208)는 챔버(105)를 향해서 하향 가압될 수 있다.
도 4는, 실시예에 따른, 하단부 덮개(210)를 도시한다. 하단부 덮개(210)는 캡(402) 및 플러그(404)를 포함한다. 캡(402)은 사용자 또는 기계적 장치에 의한 하단부 덮개(210)의 제2 개구부(214)의 내외로의 삽입 및 제거를 돕기 위한 크기를 가질 수 있는 한편, 플러그(404)는, 하단부 덮개(210)가 제2 개구부(214) 내로 삽입될 때, 제2 개구부(214)를 밀봉하기에 적합한 직경을 갖는다. 플러그(404)는 상단부 덮개(208)로부터 제1 돌출 구조물(302) 및 제2 돌출 구조물(304)을 형성하기 위해서 이용되는 재료와 유사한 재료로 제조될 수 있다. 일 예에서, 하단부 덮개(210)는, 용기(104)가 카트릿지(102)와 연결되기 전까지, 제2 개구부(214)를 밀봉하기 위해서 이용된다.
도 5는, 실시예에 따른, 정렬 구조물(502)과 함께 용기(104)의 다른 도면을 제공한다. 정렬 구조물(502)은, 개구부(103) 내로 삽입되고 마이크로유체 채널(112)과 유체적으로 커플링될 때, 용기(104)를 안정화시키기 위해서 제공될 수 있다. 정렬 구조물(502)은, 용기(104)가 마이크로유체 채널(112)과 유체적으로 커플링되도록 용기(104)를 개구부(103) 내에서 정렬하기 위한, 개구부(103) 내에서 용기(104)를 고정하기 위한, 또는 그 모두를 위한 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 용기(104)와 마이크로유체 채널(112) 사이에 유체 누출이 없도록, 용기(104)가 개구부(103) 내에 고정될 수 있다. 정렬 구조물(502)은 용기(104)가 카트릿지(102)와 연결될 때 용기(104)가 제 위치 내로 "스냅결합"되게 할 수 있다. 따라서, 개구부(103)의 내부 벽은, 정렬 구조물(502)과 교합되는 각각의 구조물 또는 요홈부를 포함할 수 있다. 용기(104)를 개구부(103) 내의 제 위치로 활주시키는 궤도 또는 안내부와 같은, 다른 유형의 정렬 구조물이 또한 가능하다. 다른 예에서, 정렬 구조물(502)은, 용기(104)가 개구부(103) 내로 나사결합되게 할 수 있는 나사산형 나사와 유사하다. 비록 단일 정렬 구조물(502)만이 도시되어 있지만, 복수의 정렬 구조물이 또한 용기(104)의 외측에서 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
도 6은 플레이트(602) 내로 배치된 복수의 용기(104)를 도시한다. 플레이트(602)는 알루미늄과 같은 열 전도성 재료일 수 있고, 샘플 준비 프로세스 중에 많은 수의 용기(104)를 유지하기 위해서 이용될 수 있다. 일 예에서, 샘플 준비는 다양한 용기(104) 내에서 유지되는 시약을 동결-건조시키는 것을 포함한다. 상이한 용기들(104) 내의 다수의 샘플을 동결-건조하는 것을 돕기 위해서, 플레이트(602)는 동결건조기 또는 시약을 동결-건조하기 위해서 이용되는 임의의 다른 유사 장치 내로 배치될 수 있다.
용기(104) 내의 건조된 시약은 운반 중에 용기 내에서 이탈될 수 있다. 이는, 유체가 용기 내로 도입되는 원위 포트(109)로부터 먼 곳에 시약이 위치되는 경우에, 시약을 부유시키는 것을 더 어렵게 할 수 있다. 실시예에서, 용기(104)의 내부 표면은 입자형 또는 임의의 다른 유형의 결이 형성된(texturized) 표면을 포함한다. 이러한 표면 결은 용기가 취급되는 동안 건조된 시약을 제 위치에서 고정하는데 도움을 준다. 일부 다른 실시예에 따라, 도 7a 및 도 7b는, 건조된 시약을 용기 내의 제 위치에서 고정하는데 도움을 주기 위해서 용기(104)에 만들어진 2개의 변경예를 도시한다.
도 7a는, 실시예에 따른, 협소 영역(necking region)(702)을 갖는 용기의 횡단면을 도시한다. 시약은 협소 영역(702) 주위에서 건조될 수 있고, 그에 따라 협소 영역(702) 주위의 조여진 기하형태는 건조된 시약을 제 위치에서 고정하는 것을 돕는다. 도 7b는, 실시예에 따른, 하나 이상의 내측부 구조물(704)을 갖는 용기의 다른 횡단면을 도시한다. 내측부 구조물(704)은 건조된 시약과 용기의 내측부 표면의 접촉 표면적을 증가시키고, 그에 따라 건조된 시약을 내측부 구조물(704) 주위의 제 위치에서 고정하는데 도움을 주기 위한 임의의 적합한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 협소 영역(702) 및 내측부 구조물(704) 모두의 조합을 용기와 함께 이용하여 건조된 시약의 고정을 도울 수 있다.
도 8은, 실시예에 따른, 용기(104) 내에서 샘플을 준비하기 위한 방법(800)을 도시한 흐름도이다. 방법(700)에 도시된 단계가 포괄적이지 않다는 것 그리고, 설명된 실시예의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않고도, 다른 단계가 또한 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
방법(800)은 블록(802)으로 시작되고, 그러한 블록에서 제1 개구부 및 제2 개구부를 갖는 용기가 제공되고, 제2 개구부는 제거 가능한 덮개로 밀봉된다. 제1 개구부는 제2 개구부 보다 크다. 이러한 스테이지에서, 용기는 비어 있고 샘플을 유지하기 위해서 사용될 준비가 된다.
블록(804)에서, 동결-건조하기 위한 샘플이 제1 개구부를 통해서 용기 내에 배치된다. 샘플은 액체 또는 반-고체 형태일 수 있다. 고체 샘플은 저장을 위해서 동결-건조할 필요가 없지만, 일부 상황에서 고체 샘플이 이용될 수 있다. 샘플은, 예를 들어, 제1 개구부를 통해서 주사기를 경유하여 용기 내로 도입될 수 있다.
블록(806)에서, 덮개는 제1 개구부를 밀봉하지 않고 제1 개구부 상에 배치된다. 예를 들어, 덮개는 도 3b에 도시된 바와 같이 제1 개구부 상에 배치될 수 있다. 개구부를 밀봉하지 않고 덮개를 개구부 위에 배치하는 것은 공기가 제1 개구부를 여전히 통과할 수 있게 하고, 동결-건조 프로세스 중에 용기 내의 공기가 환기되게 할 것이다.
블록(808)에서, 샘플은 용기 내에서 동결-건조된다(즉, 동결건조된다). 용기는 먼저 유사한 용기들과 함께 플레이트 내에 배치될 수 있다. 이어서, 여러 용기 내의 샘플을 동결-건조하기 위해서 플레이트가 동결건조기 내에 배치될 수 있다.
블록(810)에서, 제1 개구부를 밀봉하기 위해서 제1 개구부 위에서 덮개를 이용함으로써 용기가 밀봉된다. 일 예에서, 덮개는 제1 개구부를 밀봉하기 위해서 제1 개구부 위의 덮개의 놓여진 위치로부터 아래로 강하게 가압된다. 동결-건조 프로세스가 종료된 후에 용기를 밀봉하기 위해서 여러 용기의 덮개를 아래로 가압하도록, 동결건조기가 설계될 수 있다. 용기를 밀봉하기 위해서 덮개는 또한 수동으로 아래쪽으로 누를 수 있다. 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려진 다른 밀봉 기구가 또한 이용될 수 있다. 실시예에서, 제1 개구부를 밀봉하기 위해서 이용되는 덮개는, 제1 개구부를 밀봉하기 위해서 이용된 후에, 제거할 수 없다.
동결-건조 프로세스 이후에 용기가 일단 밀봉되면, 그러한 용기는 주위 조건에서 유지될 수 있다. 용기는 하나의 위치에서 용기 내의 샘플을 동결건조하기 위한 동결-건조 프로세스를 거칠 수 있고, 이어서 다른 위치로 운송될 수 있고, 그러한 다른 위치에서 제2 덮개를 제거하여 용기 내의 샘플에 접근한다.
도 9는, 실시예에 따른, 용기를 마이크로유체 장치에 연결하기 위한 방법(900)을 도시한 흐름도이다. 방법(900)에 도시된 단계가 포괄적이지 않다는 것 그리고, 설명된 실시예의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않고도, 다른 단계가 또한 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 일부 실시예에서, 방법(900)은 방법(800)의 연속이다.
방법(900)은 블록(902)에서 시작되고, 그러한 블록에서 제1 덮개로 밀봉된 제1 개구부 및 제2 제거 가능 덮개로 밀봉된 제2 개구부를 갖는 용기가 제공된다. 앞서서 주목한 바와 같이, 제1 덮개는 제거 가능할 수 있거나 제거 불가능할 수 있다. 블록(902)에서 제공된 용기는 그러한 용기 내에 샘플을 이미 포함한다. 일 예에서, 용기 내의 샘플은 건조 화학물질 샘플이다. 건조 화학물질 샘플은 동결-건조된 샘플일 수 있다.
블록(904)에서, 제2 제거 가능 덮개가 제거된다. 제2 제거 가능 덮개는 제어된 환경에서, 예를 들어, 온도- 및 습도-제어된 환경에서 제거될 수 있다. 제어된 환경은 공기 중에서 수분을 실질적으로 구비하지 않을 수 있다. 제2 제거 가능 덮개는 용기가 마이크로유체 장치 내로 삽입되기 전에 제거될 수 있거나, 삽입 프로세스의 일부로서 자동적으로 제거될 수 있다. 다른 예에서, 제2 제거 가능 덮개는 제2 개구부에 걸쳐 연신되는 막으로 대체된다. 용기 내의 샘플에 접근하기 위해서 막을 천공할 수 있다. 천공은, 예를 들어, 중공형의 뾰족한 바늘(또는 유사한 중공형의 뾰족한 구조물)을 통해서, 용기를 마이크로유체 장치에 삽입할 때 이루어질 수 있다. 다른 예에서, 막은 용기가 마이크로유체 장치 내로 삽입되기 전에 인간 사용자 또는 기계에 의해서 천공될 수 있다.
블록(906)에서, 용기는 마이크로유체 장치의 개구부 내로 삽입된다. 마이크로유체 장치의 예는 카트릿지(102)를 포함한다. 마이크로유체 장치 내로 용기를 삽입하는 것은 또한, 예를 들어, 블록(904)에서 설명된 것과 동일한 제어된 환경에서 실시될 수 있다. 개구부는 전체 용기를 개구부 내에 수용할 수 있는 크기를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 전체 용기가 마이크로유체 장치의 개구부 내로 삽입된다. 다른 예에서, 개구부는, 용기(104)의 상단부 부분이 카트릿지(102)로부터 돌출되게, 적어도 용기(104)의 하단부를 편안하게 수용하기 위한 크기를 갖는다. 용기가 개구부 내에서 독립적으로 고정되도록, 용기는 마이크로유체 장치의 개구부 내로 피팅될 수 있다.
용기와 마이크로유체 장치 사이의 연결은 용기를 마이크로유체 장치와 유체적으로 커플링시키는 작용을 한다. 예를 들어, 유체가 마이크로유체 채널을 통해서 용기 내로 유동될 수 있고 그로부터 방출될 수 있도록, 용기가 마이크로유체 장치의 마이크로유체 채널과 유체적으로 커플링될 수 있다. 실시예에서, 마이크로유체 채널은 제2 개구부를 통해서 용기와 유체적으로 커플링된다.
블록(908)에서, 액체는 제2 개구부를 통해서 용기 내로 유동된다. 액체는 용기 내의 동결-건조된 샘플을 재-부유시키도록 설계된 용출 액체일 수 있다. 액체는 용기에 도달하도록 마이크로유체 장치의 마이크로유체 채널을 통해서 유동될 수 있다.
블록(910)에서, 용기 내의 샘플은 액체 내에서 재-부유된다. 프로세스는, 액체 내의 샘플의 재-부유를 돕기 위해서, 용기의 약한 교반을 포함할 수 있거나, 액체를 용기의 내외로 설정된 횟수로 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
블록(912)에서, 재-부유된 샘플을 포함하는 액체는 제2 개구부를 통해서 추출된다. 일 예에서, 액체는 마이크로유체 장치의 다른 챔버로 추출된다. 액체는, 예를 들어, 마이크로유체 장치 내에서 측방향으로 이동되는 챔버로 추출될 수 있다. 액체는 마이크로유체 장치의 특정 반응 챔버로 추출될 수 있고, 그러한 챔버에서 광학적 또는 전기적 센서를 이용하여 다양한 화학적 및/또는 생물학적 반응을 측정한다.
특정 실시예에 관한 전술한 설명은 본 발명의 일반적인 특성을 완전히 나타낼 것이고, 그에 따라 다른 사람은, 관련 기술 분야의 통상의 기술자의 지식을 적용하는 것에 의해서, 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고, 과도한 실험이 없이도, 다양한 적용예를 위해서 그러한 특정 실시예를 용이하게 수정 및/또는 적응시킬 수 있을 것이다. 그에 따라, 그러한 적응 및 수정은, 본원에서 제시된 교시 내용 및 지침을 기초로, 개시된 실시예의 균등물의 의미 및 범위 내에 포함될 것이다. 본원의 어구 또는 용어는 설명을 위한 것이고 제한적인 것이 아니며, 그에 따라 본 명세서의 용어 및 어구는 교시 내용 및 지침에 비추어 볼 때 통상의 기술자에 의해서 해석될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예는 특정 기능 및 그 관계의 구현예를 설명하는 기능적 구축 블록의 도움으로 전술되었다. 이러한 기능적 구축 블록의 경계는 설명의 편의를 위해서 본원에서 임의적으로 규정되었다. 특정 기능 및 관계가 적절하게 실시될 수 있는 한, 대안적인 경계가 규정될 수 있다.
'발명의 내용' 및 '요약서' 항목은 본 발명자(들)가 생각하는 바와 같은 본 발명의 모든 예시적인 실시예가 아닌 하나 이상 예시적인 실시예를 기술할 수 있고, 그에 따라 본 발명 및 첨부된 청구범위를 어떠한 방식으로도 제한하기 위한 것은 아니다.
본 발명의 폭 및 범위는 전술한 예시적인 실시예의 어느 것에 의해서도 제한되지 않고, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 규정되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 마이크로유체 시스템이며:
    하나 이상의 챔버에 커플링된 복수의 마이크로유체 채널을 구비하는 카트릿지;
    건조 화학물질을 유지하도록 구성되고 제1 원통형 개구부 및 제1 원통형 개구부보다 작은 제2 개구부를 구비하는 하우징을 구비하는 용기로서, 용기는, 용기가 카트릿지의 개구부 내에서 독립적으로 고정되도록 그리고 용기의 제2 개구부를 통해서 복수의 마이크로유체 채널 중의 마이크로유체 채널과 유체적으로 커플링되도록, 카트릿지의 개구부 내로 삽입되도록 구성되는, 용기; 및
    제1 원통형 개구부를 덮도록 구성되고 덮개의 상단부 부분의 외측부 외주 주위로 연장되는 제1 돌출 구조물, 및 덮개의 하단부 부분을 통한 슬롯형 개구부들 사이에서 덮개의 하단부 부분의 외측부 외주 주위로 연장되는 제2 돌출 구조물을 포함하는 덮개로서, 슬롯형 개구부는 제2 돌출 구조물 위에서 연장되는, 덮개를 포함하는, 마이크로유체 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    하우징은 제1 원통형 부분 및 제1 원통형 부분보다 작은 제2 원통형 부분을 구비하는, 마이크로유체 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 원통형 부분의 직경은 제1 원통형 개구부의 직경과 동일하고, 제2 원통형 부분의 직경은 제2 개구부의 직경과 동일한, 마이크로유체 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    용기는 제1 원통형 부분으로부터 외향으로 돌출되고 카트릿지의 개구부 내에서 용기를 유지하도록 구성된 하나 이상의 구조물을 더 포함하는, 마이크로유체 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    카트릿지는 하나 이상의 구조물과 교합되는 각각의 구조물 또는 요홈부를 포함하는, 마이크로유체 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    건조 화학물질은 동결-건조된 시약을 포함하는, 마이크로유체 시스템.
  7. 마이크로유체 장치와 연결되도록 구성된 용기이며:
    건조 화학물질을 유지하도록 구성되고 제1 원통형 개구부 및 제1 원통형 개구부보다 작은 제2 개구부를 구비하는 챔버를 둘러싸는 하우징;
    제1 원통형 개구부를 덮도록 구성되고 제1 덮개의 상단부 부분의 외측부 외주 주위로 연장되는 제1 돌출 구조물, 및 제1 덮개의 하단부 부분을 통한 슬롯형 개구부들 사이에서 제1 덮개의 하단부 부분의 외측부 외주 주위로 연장되는 제2 돌출 구조물을 포함하는 제1 덮개로서, 슬롯형 개구부는 제2 돌출 구조물 위에서 연장되는, 제1 덮개; 및
    제2 개구부를 덮도록 구성된 제2 제거 가능 덮개를 포함하고,
    용기가 개구부 내에서 독립적으로 고정되도록, 그리고 마이크로유체 장치의 마이크로유체 채널이 제2 개구부를 통해서 챔버와 유체적으로 커플링되도록, 하우징이 마이크로유체 장치의 개구부 내로 삽입되게 구성되는, 용기.
  8. 제7항에 있어서,
    제1 돌출 구조물은 제1 원통형 개구부가 제1 덮개에 의해서 덮일 때 수분이 제1 원통형 개구부를 통해서 챔버 내로 진입하는 것을 방지하는, 용기.
  9. 제7항에 있어서,
    하우징은 제1 원통형 부분 및 제1 원통형 부분보다 작은 제2 원통형 부분을 구비하는, 용기.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 원통형 부분의 직경은 제1 원통형 개구부의 직경과 동일하고, 제2 원통형 부분의 직경은 제2 개구부의 직경과 동일한, 용기.
  11. 제9항에 있어서,
    제1 원통형 부분으로부터 외향으로 돌출되고, 하우징이 마이크로유체 장치의 개구부 내로 삽입될 때, 마이크로유체 장치 내에서 하우징을 유지하도록 구성된 하나 이상의 구조물을 더 포함하는, 용기.
  12. 제7항에 있어서,
    제2 돌출 구조물은 제1 원통형 개구부를 밀봉하지 않고 제1 원통형 개구부 위에 제1 덮개가 안착될 수 있게 하는, 용기.
  13. 제12항에 있어서,
    슬롯형 개구부는 상기 제1 덮개의 제2 돌출 구조물이 제1 원통형 개구부 내에 삽입될 때, 공기가 제1 원통형 개구부를 통과하게 허용하도록 구성되는, 용기.
  14. 제7항에 있어서,
    하우징은 제1 원통형 개구부보다 제2 개구부에 더 가까이 위치되는 협소 영역을 포함하고, 협소 영역은 건조 화학물질을 협소 영역 주위에서 유지하도록 구성되는, 용기.
  15. 제7항에 있어서,
    하우징은 제1 원통형 개구부보다 제2 개구부에 더 가까이 위치되는 하나 이상의 내측부 구조물을 포함하고, 하나 이상의 내측부 구조물은 건조 화학물질을 하나 이상의 내측부 구조물 주위에서 유지하도록 구성되는, 용기.
  16. 방법이며:
    건조 화학물질을 유지하도록 구성된 챔버를 둘러싸는 하우징을 구비하며 제1 원통형 개구부 및 제1 원통형 개구부보다 작은 제2 개구부를 구비하는 용기를 제공하는 단계로서, 제1 원통형 개구부는 제1 덮개를 갖고 제2 개구부는 제2 제거 가능 덮개를 갖는, 용기를 제공하는 단계;
    제1 원통형 개구부를 통해서 샘플을 용기의 챔버 내로 도입하는 단계;
    공기가 슬롯형 개구부를 경유하여 제1 개구부를 통과하도록, 덮개의 하단부 부분을 통해서 슬롯형 개구부들 사이의 제1 덮개의 하단부 부분의 외측부 외주 주위로 연장되는 돌출 구조물 상의 제1 원통형 개구부 위에 제1 덮개를 놓는 단계로서, 슬롯형 개구부는 돌출 구조물 위로 연장되는, 단계;
    챔버 내의 샘플을 동결-건조시키는 단계; 및
    용기의 제1 원통형 개구부를 밀봉하기 위해서 제1 덮개에 힘을 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    제2 제거 가능 덮개를 제2 개구부로부터 제거하는 단계;
    용기가 개구부 내에서 독립적으로 고정되도록, 용기를 마이크로유체 장치의 개구부 내로 삽입하는 단계; 및
    마이크로유체 장치의 마이크로유체 채널을 이용하여, 제2 개구부를 통해, 액체를 챔버 내로 유동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    액체를 유동시키는 단계는 챔버 내의 샘플을 재-부유시키는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    샘플과 함께 액체를 챔버로부터, 마이크로유체 채널을 통해서, 마이크로유체 장치의 다른 챔버로 추출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    제거하는 단계 및 삽입하는 단계가 제어된 대기 내에서 실시되는, 방법.
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