KR20000048669A - Apparatus for and method of chemical analysis - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for chemical analysis is provided to establish the state of the serum after introducing a blood sample into the apparatus and centrifuging so as to separate blood cells from serum. CONSTITUTION: An apparatus and method for chemical analysis comprises a disc shaped member (1) which has a chamber (8), pathways (10a and b), reservoir (12) and analysis cells (16) formed integrally there within. A blood sample is introduced into the apparatus and is centrifuged so as to separate blood cells from serum. Serum is then subjected to a number of processes and/or tests, for example, in order to establish the state of the serum. The apparatus for chemical analysis is able to repeat certain processes, for example cyclical tests or reactions, by causing or permitting a sample to flow into a region or volume then allowing it to flow out, then allowing it to flow into the region or volume again. Thus washing or rinsing is possible. Optionally sealed pistons (32) which are housed in the disc (1) contain liquid reagents or solvents or water. A matrix of beads (26) whose surface has been coated with a reagent may be disposed in a reaction chamber.

Description

화학 분석 장치 및 방법 {APPARATUS FOR AND METHOD OF CHEMICAL ANALYSIS}Chemical Analysis Apparatus and Methods {APPARATUS FOR AND METHOD OF CHEMICAL ANALYSIS}

현재 화학 분석에서는 "원-샷(one-shot)" 용도로 의도되는 검정 방법 및 검정 수단의 개발이 늘고 있는 추세이다. 이러한 장치에서, 분석 수단은 분석이 수행된 후에 생물 샘플 자체와 함께 폐기된다. 이는 관리하고 측정해야할 장비가 없다는 점에서 작업자에게 편리하며, 위생상 특히 중요하다. 또 다른 이점은 DNA 시험에서 중요한 문제인 일련의 샘플 사이에서의 교차 오염을 제거한다는 것이다.In current chemical analysis, the development of assay methods and assay means intended for "one-shot" use is increasing. In such a device, the assay means are discarded with the biological sample itself after the analysis is performed. This is convenient for the operator in that there is no equipment to manage and measure and is particularly important for hygiene. Another advantage is the elimination of cross-contamination between a series of samples, an important issue in DNA testing.

습식 화학 분석 시스템의 공통적인 특징은 하나 이상의 시약과 함께 분석물이 혼합, 여과, 따라내기, 계측 및 분할과 같은 일련의 여러 절차를 통해 차례로 제공된다는 점이다. DAN의 중합효소 연쇄 반응(PCR) 증폭법과 같은 보다 진보된 검정 방법은 샘플이 여러번 열적으로 사이클링될 것을 필요로 하며, 반응 또는 검정의 최종 생성물을 검출하는 데 광학 수단을 사용하는 것이 보통이다.A common feature of wet chemical analysis systems is that the analytes, together with one or more reagents, are provided in turn through a series of procedures, such as mixing, filtration, decantation, instrumentation, and partitioning. More advanced assay methods, such as polymerase chain reaction (PCR) amplification of DAN, require the sample to be thermally cycled many times, usually using optical means to detect the final product of the reaction or assay.

요약하면, 유체 취급 수단의 어느 형태는 검정 시스템 자체가 용도 및 목적에서 서로 상이할 수 있다고 하더라도 대부분의 검정 시스템의 공통적이고 중요한 특성이다.In summary, any form of fluid handling means is a common and important characteristic of most assay systems, although the assay system itself may differ from each other in use and purpose.

미국 특허 제 5,160,702호(Molecular Devices Corp)에는 분석용 샘플이 합성 플라스틱 디스크내 소형 셀에 도입되는 분석기가 기재되어 있다. 샘플은 이후 모세관 작용과, 중심점에 대해 디스크를 스피닝(spinning)시키므로써 발생된 원심력을 조합하여 변하시키므로써 일련의 인접 셀을 통해 이동한다. 인접셀은 고형물질을 분리시켜내고, 분석 용액으로부터의 물질을 밀도차로 분리시키는 것과 같은 다양한 기능을 수행하도록 구성된다.US Patent No. 5,160,702 to Molecular Devices Corp describes an analyzer in which analytical samples are introduced into a small cell in a synthetic plastic disc. The sample then travels through a series of adjacent cells by varying the capillary action and the centrifugal force generated by spinning the disk about the center point. Adjacent cells are configured to perform various functions such as separating solids and separating materials from analytical solutions by density differences.

그러나, 사실상 성형된 플라스틱 장치에 형성된 모세관을 사용하는 경우에는 몇개의 단점이 있다. 이들중 일부는 하기와 같다:However, there are some disadvantages when using capillaries formed in virtually shaped plastic devices. Some of these are:

1. 모세관이 합성 플라스틱중에 정확하게 성형되기 어렵다.1. Capillaries are difficult to form accurately in synthetic plastics.

2. 협소한 채널은 매우 막히기 쉽다.2. Narrow channels are very easy to block.

3. 합성 플라스틱 표면의 습윤성(및 이에 따른 모세관 특성)이 변할 수 있다.3. The wettability (and thus the capillary properties) of the synthetic plastic surface may vary.

4. 모세관 흐름을 바꾸는데 매우 큰 압력 구배가 요구된다.4. A very large pressure gradient is required to change the capillary flow.

5. 다부 모세관 셀 어셈블리가 경로에서의 모세관 작용에 의해 측부 누설 없이 함께 결합되기 어렵다.5. Multi-head capillary cell assemblies are difficult to join together without side leakage by capillary action in the path.

6. 디스크가 스피닝하기 때문에 반응 공정의 시각적 관찰이 어렵다.6. Because the disk is spinning, visual observation of the reaction process is difficult.

7. 유체를 방출시키기 위한 원심력의 사용이 선택적이지 않기 때문에 시약 유체의 저장 및 도입에 제한이 있다. 예를 들어, 두개 이상의 파열성 시일(seal)(시약의 용적을 밀봉시킴)은 전개된 특정 중력하에서 작동되고, 이후 모든 시일은 동시에 파열될 것이다. 이는 상이한 중력하에서 트리거링(triggering)되는 시일을 배열시키는 것이 사실상 있을 수 없기 때문이다.7. There is a limit to the storage and introduction of reagent fluids because the use of centrifugal force to release the fluid is not optional. For example, two or more rupturable seals (sealing the volume of reagent) may be operated under a certain gravity deployed, after which all the seals will burst at the same time. This is because there can be virtually no arrangement of seals that are triggered under different gravity.

또한, 가변 중력을 제공하기 위해 원심력을 사용하는 것은 모터에 대한 전기력의 제어가 어렵고, 비용이 많이 들고, 비교적 큰 대용량 전기 모터를 필요로 한다는 점에서 결점을 갖는다.In addition, the use of centrifugal force to provide variable gravity has drawbacks in that it is difficult to control the electric force on the motor, which is expensive and requires a relatively large capacity electric motor.

미국 특허 제 5,162,237(Miles Inc)에는 혈액 샘플이 도입되어 하나 이상의 시약과 혼합되는 직사각형 카셋트가 기재되어 있다. 혼합 후 시각적 관찰 또는 광학적 측정이 이루어진다. 상기 카셋트는 유체 방해물질을 함유하는 어셈블리를 앞뒤로 진동시켜 다양한 유체를 효과적으로 혼합시키는 것과 관련되며, 이로써 유체는 상호 혼합된다.U.S. Patent No. 5,162,237 to Miles Inc describes a rectangular cassette into which a blood sample is introduced and mixed with one or more reagents. Visual mixing or optical measurements are made after mixing. The cassette is associated with the effective mixing of the various fluids by vibrating back and forth the assembly containing the fluid interferences, whereby the fluids are mixed together.

그러나, 종래의 시스템을 사용하여 제어된 순서로 다수개의 개별적인 공정 단계를 수행하는 것은 불가능하다.However, it is not possible to perform multiple individual process steps in a controlled order using conventional systems.

본 발명은 화학 분석 장치 및 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 생화학적 분석에 관한 것이나 이에 제한되는 것은 아니다.The present invention relates to a chemical analysis device and method, and more particularly, but not limited to biochemical analysis.

도 1은 회전가능한 디스크 부재의 평면도이다.1 is a plan view of a rotatable disc member.

도 2는 작동 원리를 도시하면서 유체를 수용하기 위한 압축가능한 부재를 상세하게 도시한 것이다.Figure 2 shows in detail the compressible member for receiving a fluid while showing the principle of operation.

도 3 및 4는 도 1에 도시된 구체예를 사용하는 장치를 작동시키는 방법을 상이한 측면으로 도시한 것이다.3 and 4 show, in different aspects, a method of operating a device using the embodiment shown in FIG. 1.

도 5는 디스크 부재, 캡 부재 및 원심분리기의 로터 설치를 나타내는 단면 분해도이다.Fig. 5 is a cross-sectional exploded view showing the rotor installation of the disc member, the cap member and the centrifuge.

도면과 관련하여 살펴보면, 도 1은 디스크 부재(1)의 형태인 장치를 도시하고 있다. 디스크 부재(1)은 유체 경로(6)에 의해 반응실(8)과 결합되는 원심분리실(4)와 연결되는 유입구(2)를 포함한다. 반응실(8)은 다양한 유체 경로(10)에 의해 폐기물 저장실(12), 분석셀의 어레이(16) 및 제 1 및 제 2 액체 주입실(18, 20)을 포함하는 상이한 저장기에 결합된다. 호흡 튜브(22)가 또한 구비된다. 인덱스 마아크(24)는 디스크(1)의 회전이 다양한 각 위치에서 한정된다는 사실에 의해 개시 위치이다. 이러한 의도는 하기에 설명될 것이다.Referring to the drawings, FIG. 1 shows an apparatus in the form of a disc member 1. The disc member 1 comprises an inlet 2 which is connected to a centrifuge chamber 4 which is coupled to the reaction chamber 8 by a fluid path 6. The reaction chamber 8 is coupled to different reservoirs, including waste storage chambers 12, arrays of assay cells 16, and first and second liquid injection chambers 18, 20 by various fluid paths 10. Breathing tube 22 is also provided. The index mark 24 is a starting position by the fact that the rotation of the disc 1 is defined at various angular positions. This intention will be explained below.

각각의 분석셀(16)(고정 체적 계측셀)은 샘플을 지지하는 용액의 색변화를 일으키거나 용액에 유도되는 형광 현상을 억제시키는, 시험 샘플내 존재하는 항원과 반응하는 특정 효소를 함유한다. 시각적 관찰 및 자동화 검출 및 측정을 위해 여러 비색 분석 방법이 공지되어 있다. 분석셀(16)로의 경로(10b)는 커다란 구멍이나, 폐기물 저장소(14)로의 유출구(25)는 협소한 구멍이다. 이 이유는 하기에서 설명될 것이다.Each assay cell 16 (fixed volumetric cell) contains a specific enzyme that reacts with the antigen present in the test sample, causing color change of the solution supporting the sample or suppressing fluorescence induced in the solution. Several colorimetric analysis methods are known for visual observation and automated detection and measurement. The path 10b to the analysis cell 16 is a large hole, while the outlet 25 to the waste reservoir 14 is a narrow hole. This reason will be explained below.

디스크(1)는 도입된 샘플(분석물)을 습윤제, 건조제 또는 이둘 모두를 포함하는 하나 이상의 습식 화학 처리 단계로 처리하여 샘플이 통상의 실험실내 존재하는 바와 같이 유사한 방법 및 물질을 사용하여 처리되도록 한다. 이는 상기 장치내에서 완전하게 달성된다. 따라서, 상기 장치는 작업의 유연성, 위생적인 작업, 샘플간의 교차 오염의 배제 및 장기간의 수명을 포함하는 여러 주요 이점을 제공한다.The disc 1 is subjected to an introduced sample (analyte) with one or more wet chemical treatment steps comprising a wetting agent, a desiccant or both so that the sample is treated using similar methods and materials as are present in a conventional laboratory. do. This is achieved completely in the device. Thus, the device provides several key advantages including flexibility of work, hygienic work, elimination of cross contamination between samples and long life.

일반적으로, 장치는 두께가 5㎜이고, 직경이 70㎜인 디스크 형태이나, 동시에 다른 형태도 있을 수 있다(사각형 또는 육각형과 같은). 유체 경로(10a, 10b)는 직경이 예를 들어 0.2㎜, 일반적으로는 0.5㎜로 모세관 크기보다 커서 유체가 자연 중력 작용하에 비교적 자유스럽게 흐를 수 있도록 한다. 액체를 저장하고 분배하기 위한 주입실은(하기 도 2를 참조로 더욱 상세하게 기술됨) 직경이 3㎜이고, 길이가 10 내지 20㎜이다. 이들 치수는 약 30 내지 500㎕ 크기의 샘플을 처리할 수 있다.In general, the device may be in the form of a disk 5 mm thick and 70 mm in diameter, but at the same time other shapes (such as square or hexagon). The fluid paths 10a, 10b are, for example, 0.2 mm in diameter, generally 0.5 mm, larger than the capillary size, allowing the fluid to flow relatively freely under natural gravity. The injection chamber for storing and dispensing liquids (described in more detail with reference to FIG. 2 below) is 3 mm in diameter and 10-20 mm in length. These dimensions can handle samples of size about 30-500 μl.

사용시 반응실(8)은 직경이 약 0.6㎜인 유리 비드(26)의 집합체를 포함한다. 이 직경은 비드가 이들이 잔류하는 챔버로부터 유출되지 않을 정도로 충분히 크지만, 샘플 유체내 확산 과정에 의해 용이하게 접근할 수 있는 적절하게 큰 표면적을 제공할 정도로 충분히 작도록 보장한다. 이상적으로는, 유체중의 모든 위치들은 1가장 가까운 비드 표면의 100 미크론내에 있다. 비드(26)는 특정 장소에 부을 수 있고 또한 기계식 계수가 가능하기 때문에 화학 물질을 부동화시키는 편리한 비히클이다. 매우 실용적인 비드의 직경은 0.1㎜ 내지 3.0㎜이다. 바람직하게는 비드의 직경은 0.5 내지 1.5㎜이다.In use, the reaction chamber 8 comprises an aggregate of glass beads 26 having a diameter of about 0.6 mm. This diameter ensures that the beads are large enough to prevent them from exiting the remaining chamber, but small enough to provide a reasonably large surface area that is easily accessible by the diffusion process in the sample fluid. Ideally, all positions in the fluid are within 100 microns of the nearest bead surface. Bead 26 is a convenient vehicle for immobilizing chemicals because it can be poured at a particular location and mechanically countable. Very practical beads have a diameter of 0.1 mm to 3.0 mm. Preferably the diameter of the beads is from 0.5 to 1.5 mm.

주입실(18 및 20)은 각각 주입 장치로서 작용하는 실린더형 저장기(30)가 들어있다. 각각의 챔버 내부에는 불침투성 상부면 및 하부면(34)을 갖는 포움 물질(32)이 있다. 흡수성 포움 플라스틱 스폰지형 물질은 피스톤 본체(32)에 적합하다. 이러한 물질은 개방 포아(pore) 구조를 갖는 것으로 정의된다. 이는 상기 물질이 유체를 흡수하고 보유함을 의미한다. 피스톤(32)의 상부면 및 하부면(34)은 또한 포움 플라스틱으로부터 형성될 수 있다. 피스톤(32)의 상부면 및 하부면(34)은 피스톤 본체가 충전되는 경우에 흡수된 어떠한 유체도 증발되거나 누설되지 않도록 불침투성이다. 다르게는, 상부면 및 하부면은 실리콘 고무 물질, 또는 왁스/그리스 함침 물질을 포함할 수 있다. 이들 물질은 또한 실린더(들)를 한정하는 장치의 내면으로의 우수한 등각 고정을 보장한다.The injection chambers 18 and 20 each contain a cylindrical reservoir 30 which acts as an injection device. Inside each chamber there is a foam material 32 having an impermeable upper and lower surface 34. The absorbent foam plastic sponge-like material is suitable for the piston body 32. Such materials are defined as having an open pore structure. This means that the material absorbs and retains fluid. The upper and lower surfaces 34 of the piston 32 may also be formed from foam plastic. The upper and lower surfaces 34 of the piston 32 are impermeable to prevent evaporation or leakage of any absorbed fluid when the piston body is filled. Alternatively, the top and bottom surfaces may comprise a silicone rubber material, or a wax / grease impregnation material. These materials also ensure good conformal fixation to the inner surface of the device defining the cylinder (s).

이러한 유형의 피스톤(32)은 상부면 및 하부면에 불침투성 물질을 가지는 흡수성 포움 물질의 시트(요구되는 피스톤의 길이와 동일한 두께를 가지는)를 피복시킨 후, 회전하는 중공 드릴형 시스템(미도시됨)으로 실린더를 펀칭하므로써 제조된다. 점선으로 표시된 작동기 로드(36)는 피스톤(32)을 압축하기 위해 임의로 제공된다. 또 다른 작동기 수단이 제공될 수도 있다.This type of piston 32 is coated with a sheet of absorbent foam material having an impermeable material on its upper and lower surfaces (having the same thickness as the length of the piston required) and then rotating hollow drill type system (not shown). It is manufactured by punching a cylinder. An actuator rod 36, indicated by the dashed line, is optionally provided for compressing the piston 32. Another actuator means may be provided.

도 5와 관련하면, 도 5는 디스크(1)와 로터 설치에 대한 단면도로서, 디스크(1)은 디스크(1)의 본체에 결합된 투명판(50)을 구비함을 알 수 있다. 디스크(1)의 하부면은 중앙의 반구상 정렬 가이드(52) 및 이의 주변에 배치된 정렬 도그(54)를 구비한다. 가이드(52) 및 도그(54)는 볼트(72) 및 볼트 홀(74)에 의해 전기 모터(미도시됨)의 주로터 부재(70)에 설치되기에 적합한 디스크 설치 어뎁터 플레이트(60)의 상응하는 가이드(62,64)와 결합한다. 어뎁터 플레이트(60)는 두개의 정반대의 가요성 부재(66)를 구비한다. 사용시, 부재(66)는 지압에 의해 외측으로 이동되어 디스크가 어뎁터 플레이트(60)의 위치로 결합되도록 한 후, 디스크를 스냅핑(snaping)하여 적당한 위치에서 디스크를 보유하도록 할 수 있다. 로터는 45도 각도로 설치되며, 이에 따라 디스크 또한 유사한 각도로 위치한다.Referring to FIG. 5, FIG. 5 is a cross-sectional view of the disc 1 and the rotor installation, which can be seen that the disc 1 has a transparent plate 50 coupled to the body of the disc 1. The lower surface of the disk 1 has a central hemispherical alignment guide 52 and an alignment dog 54 arranged around it. The guide 52 and the dog 54 correspond to the disc mounting adapter plate 60 suitable for being installed on the juter member 70 of the electric motor (not shown) by the bolt 72 and the bolt hole 74. Is combined with the guides (62, 64). The adapter plate 60 has two opposite flexible members 66. In use, the member 66 may be moved outward by acupressure to allow the disk to engage the position of the adapter plate 60 and then snap the disk to hold the disk in the proper position. The rotor is installed at an angle of 45 degrees, so that the disc is also located at a similar angle.

도 2a 내지 d는 저장기(30) 및 피스톤(32)의 작동을 도표식으로 도시한 것이다. 셀에는 상기 기재된 바와 같이 포움 피스톤(32), 및 시약이 특정 시간에 주입되는 챔버 "A"가 들어 있는 것으로 도시되어 있다. 제조 동안에, 피스톤(32)은 부분적으로 실린더(30)에 삽입되고, 포움 피스톤(32) 본체의 일부를 노출되게 남겨둔다. 패키징 바로 전에, 정해져 계측된 양의 액체 시약이 자동화 적정기(미도시됨)에 의해 노출된 포움 피스톤(32)에 첨가된다. 포움은 시약을 흡수하고, 이후 피스톤(32)이 실린더(30)로 밀려져, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상부의 불침투성 면(34)이 셀 표면으로(또는 약간 아래로)유출된다. 이러한 상태에서는 저장기에 남아 있는 유체를 위한 증발 경로가 없게 된다. 피스톤은 실린더 벽에 의해서와 피스톤(32)상의 불침투성 면(34)에 의해 용접 밀폐된다. 시약을 챔버 "A"로 옮기고자 하는 경우에, 푸시로드(작동기(36))는 도 2b에 도시된 바와 같이 피스톤을 압축하도록 화살표 방향으로 삽입된다. 피스톤(32)이 용접 밀폐되기 때문에, 도 2c에 도시된 바와 같이, 하부 불침투성면이 연결 튜브(33) 아래로 이동할 때까지 피스톤(32)은 실린더에서 하향으로 이동한다. 이 단계에서, 포움 피스톤(32)에서 챔버 "A"로 빠져나가는 시약을 위한 튜브(33)을 따라 유체 경로가 존재하고, 이에 따라 피스톤(32)의 추가 압축이 시약을 챔버 "A"로 주입시킨다. 피스톤이 완전히 압축된 경우 푸쉬로드는 들어가고, 이후 피스톤은 붕괴되거나 스냅핑되어, 호흡 튜브(35) 및 챔버 "A"의 상부 영역에 의해 공기를 흡수한다. 이는 물질 및 셀 구조에 의해 의존한다. 어느 한 경우에, 정확한 양의 시약이 선택된 시간에 필요 구획에 주입된다. 주입 과정은 요구 조건에 따라 신속하거나 느릴 수 있으며, 또한, 단계식으로 수행될 수 있다(25% 적정으로 4회).2A-D graphically illustrate the operation of the reservoir 30 and the piston 32. The cell is shown containing a foam piston 32 as described above, and a chamber “A” into which reagent is injected at a particular time. During manufacture, the piston 32 is partially inserted into the cylinder 30, leaving a portion of the foam piston 32 body exposed. Immediately before packaging, a predetermined and metered amount of liquid reagent is added to the exposed foam piston 32 by an automated titrator (not shown). The foam absorbs the reagent, and then the piston 32 is pushed into the cylinder 30, causing the upper impermeable face 34 to flow out (or slightly down) the cell surface, as shown in FIG. 2A. In this state there is no evaporation path for the fluid remaining in the reservoir. The piston is hermetically sealed by the cylinder wall and by the impermeable face 34 on the piston 32. If the reagent is to be transferred to chamber "A", the pushrod (actuator 36) is inserted in the direction of the arrow to compress the piston as shown in Figure 2b. Since the piston 32 is hermetically sealed, as shown in FIG. 2C, the piston 32 moves downward in the cylinder until the lower impermeable surface moves below the connecting tube 33. In this step, there is a fluid path along the tube 33 for the reagent exiting the foam piston 32 into the chamber "A", so that further compression of the piston 32 injects the reagent into the chamber "A". Let's do it. The push rod enters when the piston is fully compressed and then the piston collapses or snaps, absorbing air by the breathing tube 35 and the upper region of the chamber "A". This depends on the material and the cell structure. In either case, the correct amount of reagent is injected into the required compartment at the selected time. The infusion process can be quick or slow depending on the requirements and can also be performed stepwise (four times with 25% titration).

도 1, 3 및 4에 관련하면, 이들 도면은 본 발명을 사용하여 면역 검정을 위한 대표적인 일련의 과정을 나타내며, 디스크(1)의 위치 변화는 원심분리실(4)에 인접한 인덱스 마아크(24)의 관찰에 의해 이루어질 수 있다. 도 5에 도시된 어뎁터를 사용하는 원심분리기에 디스크를 설치한 후의 일련의 과정이 하기에 기재된다.1, 3, and 4, these figures represent a representative series of procedures for the immunoassay using the present invention, wherein the change in position of the disc 1 is the index mark 24 adjacent the centrifuge chamber 4; By observation. A series of procedures after installing the disk in the centrifuge using the adapter shown in FIG. 5 are described below.

상기 과정은 8개의 단계를 포함한다. 많은 다른 과정이 가능한 것으로 인지되어야 할 것이다:The process includes eight steps. Many other processes should be recognized as possible:

1. 샘플 획득. 디스크(1)을 180°위치로 맞추어 혈액 샘플(약 30㎕)을 유입구(2)를 거쳐 원심분리실(4)에 주입한다. 이 위치에서, 원심분리실(4)의 축은 수직 하향이고, 액체는 원심분리실에 잔류하게 된다.1. Sample Acquisition. The blood sample (about 30 µl) is inserted into the centrifuge chamber 4 through the inlet port 2 by setting the disk 1 to the 180 ° position. In this position, the axis of the centrifuge chamber 4 is vertically downward, and the liquid remains in the centrifuge chamber.

2. 적혈구 분리. 혈액 샘플을 원심분리에 의해 "스펀-다운(spun-down)"시켜 샘플내 적혈구를 침전시킨다. 이후, 디스크(1)를 마아커(24)가 180°에 가까운 위치, 즉, 원심 분리실(4)를 가지는 위치로 복귀시킨다. 이 위치는 도 3b에 도시된다.2. Isolation of red blood cells. Blood samples are "spun-down" by centrifugation to precipitate erythrocytes in the sample. Thereafter, the disk 1 is returned to the position where the marker 24 is close to 180 °, that is, the position having the centrifugal chamber 4. This location is shown in Figure 3b.

3. 혈청 분리 및 친화성 트래핑(trapping). 원심분리실(4)의 혈청을 0°위치에 대해 반시계 방향으로의 디스크의 단계식 회전에 의해 반응실(8)에 따라 부우므로써, 도 3c에 도시된 바와 같이 혈청이 경로(6)를 통해 중력하에서 흐르도록 한다. 적혈구를 원심분리실(4)에 이후에 남겨진다. 단기간 동안에, 혈청내 항원은, 유리(또는 세라믹) 비드(26)의 표면에 이전 작동으로 부가된(결합된) 항체에 결합한다.3. Serum isolation and affinity trapping. The serum in the centrifuge chamber 4 is poured along the reaction chamber 8 by stepwise rotation of the disk counterclockwise with respect to the 0 ° position, so that the serum is routed to the path 6 as shown in FIG. To flow under gravity. The red blood cells are subsequently left in the centrifuge chamber 4. For a short time, the antigen in serum binds to an antibody added (bound) in a previous operation to the surface of free (or ceramic) beads 26.

4. 혈청 제거. 혈청을 경로(10)를 따라 챔버(8)로부터 이후 제 1 폐기물 저장기(12)로 언급되는 저장기(12)로 배출시킨다. 이는 디스크를 270°위치로 회전시키므로써 발생하며, 도 3d에 도시된다. 폐기물 저장기(12)에는 동반되는 유체를 트래핑하기 위해 다공성 포움 또는 여과지 물질(미도시됨)이 들어 있다. 혈청내 항원 항체 착물은 비드(26)에 부가되어 존재한다. 이후, 디스크(1)은 180°위치로 시계방향으로 복귀된다.4. Serum removal. Serum is discharged from chamber 8 along path 10 to reservoir 12, referred to as first waste reservoir 12. This occurs by rotating the disk to the 270 ° position, which is shown in FIG. 3d. Waste reservoir 12 contains a porous foam or filter paper material (not shown) to trap the accompanying fluid. Serum antigen antibody complexes are present in addition to the beads 26. Thereafter, the disc 1 is returned clockwise to the 180 ° position.

5. 세척. 디스크를 0°위치로 복귀시키고(도 3c를 참조하여 상기 단계 3에서 기재된 바와 같이), 포움 피스톤 주입기(30)을 작동기 로드(36)를 사용하여 압축한다. 이는 개방셀 포움 피스톤(32)내에 들어 있는 헹굼 용액을 반응실(8)에 주입시키는 작용을 한다. 세척 단계는 도 4a에 도시된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 디스크의 적합한 각으로의 이동은 혼합 목적으로 용액을 이동시키기에 충분하다. 그러나, 다른 유형의 교반이 이 단계에서 수행될 수 있다. 디스크(1)가 상향으로 초당 1회전하는 경우, 즉, 용액이 반응실에 남지 않기에는 충분히 빠르고, 큰 중력이 발생될 정도로는 빠르지 않은 경우에, 이후 비드 주변의 챔버내 용액은 교반되어 반응이 보다 효율적이고 신속하게 일어나도록 도와준다. 다르게는, 진동 베드(미도시됨)가 이를 달성하도록 제공될 수 있다.5. Wash. The disc is returned to the 0 ° position (as described in step 3 above with reference to FIG. 3C) and the foam piston injector 30 is compressed using an actuator rod 36. This serves to inject the rinsing solution contained in the open cell foam piston 32 into the reaction chamber 8. The washing step is shown in Figure 4a. As shown in Figure 4, the movement of the disk to the proper angle is sufficient to move the solution for mixing purposes. However, other types of agitation can be performed at this stage. If the disk 1 rotates upwards one revolution per second, i.e., fast enough so that the solution does not remain in the reaction chamber and not fast enough to generate a large gravity, the solution in the chamber around the beads is then stirred to react Helps you get up more efficiently and quickly Alternatively, a vibrating bed (not shown) can be provided to accomplish this.

6. 세척 용액의 제거. 헹굼 용액을 디스크를 270°위치로 회전시키므로써(도 4b에 도시됨) 제 1 폐기물 저장기(12)에 따라 붓고, 이를 0°위치로 반시계 방향으로 복귀시킨다. 이 단계에서, 반응실(8)내 화학물질 존재물은 세척된 항체-항원 착물이다.6. Removal of wash solution. The rinse solution is poured along the first waste reservoir 12 by rotating the disk to the 270 ° position (shown in FIG. 4B) and returning it counterclockwise to the 0 ° position. In this step, the chemicals present in the reaction chamber 8 are washed antibody-antigen complexes.

7. 도 4c에서 도시된 바와 같이 0°위치에서 용리를 수행한다. 챔버(20)의 피스톤(32)에 들어 있는 용리액을, 피스톤(32)을 압축시키므로써 반응실(8)에 방출시켜 용액의 pH를 변화시킨다. 이는 항원-항체 결합을 파괴시키고, 이로써 트래핑된 항원이 용액에 다시 방출된다.7. Elution is performed at position 0 ° as shown in FIG. 4C. The eluent contained in the piston 32 of the chamber 20 is released to the reaction chamber 8 by compressing the piston 32 to change the pH of the solution. This disrupts antigen-antibody binding, whereby the trapped antigen is released back into solution.

8. 계측 및 광학적 측정. 끝으로, 반응실 내용물을, 디스크(1)를 90°위치로 회전시키므로써 광학적 조사를 위한 다수개의 고정된 용적의 분석셀(16)에 따라 붓는다. 이는 도 4c에 도시된다. 고정 체적의 분석셀(16)은 각각의 고정 체적 셀로 유도되는 비교적 큰 구멍의 유입구(10b)를 포함한다. 비교적 작은 구멍의 유출관은 각각의 셀로부터 공통의 폐기물 저장기(14)로 유도한다. 이러한 구조는 충전 수준에 의존하는 유체 임피던스(impedance)를 갖는다. 유체는 작은 구멍부에 도달될 때까지 각각의 셀(16)으로 비교적 용이하게 흐를 수 있으며, 이 단계에서 유체를 셀에 지속적으로 유도하는 데 요구되는 힘은 크게 상승한다. 이때, 최저 저항의 경로를 따라 매우 쉽게 흐르는 유체는 인접 셀 등으로 유도되는 도관으로 효과적으로 전환된다. 따라서, 각각의 셀(16)은 차례로 효과적으로 충전된다. 이는 셀의 순차적 충전을 보장한다. 일단 셀이 충전되면 각각의 셀로 흘러 들어가는 추가의 유체는 거의 없으며, 이에 따라 셀내 유효 체적이 적절하게 정의된다. 이는 정량 측정의 관점에서 중요할 수 있다.8. Instrumentation and optical measurements. Finally, the contents of the reaction chamber are poured into a plurality of fixed volume assay cells 16 for optical irradiation by rotating the disk 1 to a 90 ° position. This is shown in Figure 4c. Fixed volume assay cell 16 includes a relatively large orifice inlet 10b leading to each fixed volume cell. A relatively small hole outlet pipe leads from each cell to a common waste reservoir 14. This structure has a fluid impedance that depends on the level of charge. The fluid can flow relatively easily into each cell 16 until it reaches a small hole, and at this stage the force required to continuously guide the fluid into the cell rises significantly. At this time, the fluid flowing very easily along the path of lowest resistance is effectively converted to conduits leading to adjacent cells and the like. Thus, each cell 16 is effectively charged in turn. This ensures sequential charging of the cell. Once the cells are filled, there is little additional fluid flowing into each cell, so the effective volume in the cell is properly defined. This may be important in terms of quantitative measurements.

유체 경로의 직경, 유체 경로의 단면적의 변형 및 유체 경로에 의해 형성된루프 또는 벤드를 신중하게 선택하므로써, 한 저장기에서 다른 저장기로 또는 한 저장기에서 분석셀로의 유체 흐름에 대해 설정된 지연 횟수를 도입할 수 있다. 이들 경로는 유체 논리 회로를 한정하도록 효과적으로 형성되어, 예를 들어, 샘플이 두개 이상의 용적으로 분리될 수 있으며, 하나의 서브 샘플은 경로를 따라 반응실로 직접 유도될 수 있으며, 이에 반해 또 다른 서브 샘플은 지연 라인을 거쳐 상이한 챔버로 전송되어 상이한 설정된 시점에서 상이한 반응으로 처리될 수 있다.By carefully selecting the diameter of the fluid path, the deformation of the cross-sectional area of the fluid path, and the loop or bend formed by the fluid path, the number of delays set for the fluid flow from one reservoir to another or from one reservoir to the assay cell Can be introduced. These pathways are effectively formed to define a fluid logic circuit such that, for example, the sample can be separated into two or more volumes, and one subsample can be led directly to the reaction chamber along the pathway, while another subsample is Can be transferred to different chambers via delay lines and treated with different reactions at different set time points.

호흡 튜브(22)는 유체가 그 위로 공기를 배출시키므로써 자유롭게 이동할 수 있도록 보장한다. 호흡 튜브(22)는 과량의 유체가 화학 분석을 방해하지 않도록 하면서 비임계 체적을 연결하도록 구성된다.The breathing tube 22 ensures that the fluid can move freely by releasing air over it. The breathing tube 22 is configured to connect the non-critical volume while ensuring that excess fluid does not interfere with chemical analysis.

본 발명의 디스크 형상 구체예는 편의상 최종 어셈블리의 상부 절반 및 하부 절반을 나타내는 두개의 합성 플라스틱 모울딩의 형태로 제조될 수 있다. 하부 절반 모울딩에는 챔버, 저장기, 셀, 도관 경로 및 주입 실린더의 하부 절반을 한정하는 만입부와 리세스가 포함된다. 상부 절반 모울딩에는 주입 실린더의 상부 절반을 한정하는 만입부만이 포함된다. 추가 부재가 하부 절반중 적합한 캐비티에 위치할 수 있다. 디스크의 상부 절반은 하부 절반과 결합된다. 추가 부재는 하기와 같으며, 이에 제한되지 않는다:Disc shaped embodiments of the present invention can be made in the form of two synthetic plastic moldings, which, for convenience, represent the upper half and lower half of the final assembly. The lower half moulding includes indentations and recesses defining the lower half of the chamber, reservoir, cell, conduit path and injection cylinder. The upper half moulding only includes an indentation defining the upper half of the injection cylinder. The additional member may be located in a suitable cavity in the lower half. The upper half of the disk is combined with the lower half. Additional members include, but are not limited to:

1. 발포 피스톤 주입기(시약과 함께 사전 부하되거나 분배전에 후속 부하를 위해 건조).1. Foam piston injector (preloaded with reagent or dried for subsequent loading before dispensing).

2. 흡수제(다공성 페이퍼 패드와 같은 폐기물 저장기 또는 저장소에 대해).2. Absorbents (for waste reservoirs or reservoirs such as porous paper pads).

3. 부동이거나 항체 부가된 유리/세라믹 미세비드.3. Float or antibody added glass / ceramic microbeads.

4. 응고 예방을 위한 헤파린 부하 겔 또는 페이퍼.4. Heparin-loaded gel or paper to prevent clotting.

5. 효소 부하된 페이퍼 디스크(해독 세포에서)5. Enzyme Loaded Paper Discs (in Detox Cells)

상부 및 하부 절반의 결합은 미국 특허 제 4,865,716호에 기재된 다공성 개스켓(gasket) 기법 또는 이의 변형을 사용하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 조직 페이퍼 또는 중합체의 개스켓은 왁스 또는 저온 가열 아교로 함침되고, 구멍이 아교가 없는 영역에 생성되도록 하는 형상으로 펀칭된다. 이후, 개스켓은 두개의 절반을 함께 스내핑에 의해 디스크(1)의 상부 및 하부 절반 사이에 끼워진다. 이후, 상기 어셈블리는 왁스의 용융점(대표적으로 55℃) 또는 아교(대표적으로 110℃)보다 높은 온도에서 열적으로 사이클링되고, 이로써 상기 배치를 밀봉한다. 디스크 어셈블리의 상기 두 절반으로 모울딩된 기계식 정합 특성은 매우 정확한 배열, 및 "스냅-핏(snap-fit)"을 보장한다.Bonding of the top and bottom halves can be accomplished using the porous gasket technique described in US Pat. No. 4,865,716 or variations thereof. For example, a gasket of tissue paper or polymer is impregnated with wax or low temperature heated glue and punched into a shape such that holes are created in the area without glue. The gasket is then sandwiched between the upper and lower half of the disk 1 by snapping the two halves together. The assembly is then thermally cycled at a temperature above the melting point (typically 55 ° C.) or glue (typically 110 ° C.) of the wax, thereby sealing the batch. The mechanical mating properties of the two halves of the disk assembly ensure a very accurate arrangement and "snap-fit".

따라서, 본 발명은 적어도 바람직한 구체예에서 하기 이점을 가짐을 알 수 있다:Thus, it can be seen that the present invention has the following advantages in at least preferred embodiments:

전술된 방법의 변형은 구체예를 반영하도록 이루어질 수 있다.Modifications of the aforementioned methods can be made to reflect embodiments.

1. 모든 샘플 및 시약 유체는 밀봉된 환경에 들어 있으며, 결과적으로 본 발명은 사용시 위생적이다.1. All sample and reagent fluids are in a sealed environment and as a result the invention is hygienic in use.

2. 본 발명은 매우 다양한 상이한 검정으로 조작될 수 있으며, 단일형에 비특이적이다.2. The present invention can be manipulated in a wide variety of different assays and is nonspecific to a single form.

3. 부재가 모두 저렴하며, 제조 및 조립이 간단하다.3. All the members are inexpensive, and the manufacturing and assembly is simple.

4. 간단한 제어 시스템을 사용하는 시스템의 자동화가 실용적이다.4. Automation of the system using a simple control system is practical.

5. 진행되는 분석의 시각적 체크가 가능하다.5. Visual check of ongoing analysis is possible.

6. 본 발명의 포켓용(기계에 속박되지 않음) 형태가 가능하며(현장 작업 및 제 3세계 사용), 사각형, 오각형 또는 육각형 등의 형태로의 신용 카드 크기 형태가 엣지에 의존하여 있을 수 있어, 수동식 회전을 가능하게 하고 적합한 기간 및/또는 적합한 순서로 위치하도록 한다.6. The pocketable (not machine bound) form of the present invention is possible (field work and third world use), and credit card size forms in the form of squares, pentagons or hexagons may be dependent on the edge. Manual rotation should be enabled and positioned in the appropriate period and / or in the proper order.

7. 내부 유체 분배 수단이 선택적이다. 따라서, 수개의 상이한 시약이 상이한 회수, 상이한 비율로 투여될 수 있다.7. Internal fluid dispensing means is optional. Thus, several different reagents can be administered at different times, at different rates.

8. 내부 유체 분배 수단이 정확하다.8. The internal fluid distribution means is correct.

9. 내부 유체 분배 수단은 용접식으로 고정되어 오랜 수명을 제공한다.9. The internal fluid distribution means is welded to provide a long life.

10. 경로의 코너부가 둥글게 되거나 곡면을 이루어 날까로운 코너부에 또는그 주변에서의 물질의 축적을 방지한다. 이는 또한 제조 동안에 금형으로부터 성형물의 제거를 개선시킨다.10. The corners of the path are rounded or curved to prevent accumulation of material at or near sharp corners. It also improves the removal of moldings from the mold during manufacture.

11. 경로 표면의 습윤성이 이를 당 또는 유사 물질의 미세층으로 피복시키므로써 개선될 수 있다.11. The wettability of the pathway surface can be improved by coating it with a microlayer of sugar or similar material.

본 발명은 실시예에 의해서만 기술된 것이며, 이에 대한 변형이 본 발명의 범위에서 출발하지 않고도 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 장치는 소정의 방사선 밴드에 투명한 물질로부터 형성될 수 있다. 광학 판독기가 분석셀(16)에 인접하여 위치하여 셀내 색변화를 모니터링하거나 검출할 수 있다. 색변화의 시그날 표시는 셀내 샘플에 의해 흡수되거나 반영될 수 있다. 광학 섬유와 같은 광학 판독기는 샘플에 배치되어 색변화를 검출하여 전자 시그날로 전환시켜 분석을 위해 떨어져 있는 실험실에 디스플레이, 분석 또는 전송한다. 후자의 경우, 전송은 예를 들어, 전화선 링크 또는 GSM 접속에 의해 이루어질 수 있다. 판독기에 의해 얻어진 시그날을 전자 시그날로 전환시키기 위한 수단, 판독기 및 디스크 부재를 포함하는 시스템은 모뎀과 같은 고속 전자 데이타 링크에 접속될 수 있다. 따라서, 구성된 시스템은 시그날을 원거리 실험실에 전송하여 전문가가 분석할 수 있도록 하는 데 사용될 수 있다. 다르게는, 원격 분석은 분석셀로부터 시그날을 수신하도록 프로그램밍된 컴퓨터를 사용하여 수행될 수 있다. 따라서, 프로그램밍된 컴퓨터는 수백 가지의 분석 또는 진단을 수행할 수 있다.The invention has been described by way of example only, and variations thereof may be made without departing from the scope of the invention. For example, the device of the present invention may be formed from a material transparent to a given radiation band. An optical reader can be positioned adjacent the assay cell 16 to monitor or detect color changes within the cell. The signal indication of the color change can be absorbed or reflected by the sample in the cell. Optical readers, such as optical fibers, are placed on the sample to detect color changes, convert them into electronic signals, and display, analyze, or transmit them to a remote laboratory for analysis. In the latter case, the transmission may for example be by telephone line link or GSM connection. The system comprising means for converting the signal obtained by the reader into the electronic signal, the reader and the disk member can be connected to a high speed electronic data link such as a modem. Thus, the configured system can be used to send signals to remote laboratories for analysis by experts. Alternatively, telemetry can be performed using a computer programmed to receive signals from the assay cell. Thus, a programmed computer can perform hundreds of analyzes or diagnostics.

본 발명의 목적은 매우 다양한 검정 유형에 대해 구성될 수 있는, 다수의 공정 단계를 갖는 습식 화학 검정을 수행하기 위한 간소한 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다. 추가로, 본 발명의 장치는 저렴하며 작동시키기가 용이하며, 실험실로부터 떨어져 사용하기에 적합하다.It is an object of the present invention to provide a simplified apparatus and method for performing a wet chemical assay with multiple process steps that can be configured for a wide variety of assay types. In addition, the device of the present invention is inexpensive, easy to operate, and suitable for use away from the laboratory.

본 발명에 따르면, 하나 이상의 분석셀, 하나 이상의 저장기, 및 유입구를 거쳐 샘플을 수용하기에 적합한 하나 이상의 원심분리실과 유체 연통하는 반응실이 형성된 부재를 포함하여, 사용시 부재가 제 1 정위에 위치하는 경우에는 샘플이 원심분리실에서 반응실로 제공되고, 부재가 제 2 정위에 위치하는 경우에는 반응실에서 제 1 저장기로 흐르고, 부재가 제 3 정위에 위치하는 경우에는 샘플이 저장기에서 반응실로 흐르고, 부재가 제 4 정위에 위치하는 경우에는 반응셀에서 하나 이상의 분석셀로 흐름을 특징으로 하는 화학 분석 장치가 제공된다.In accordance with the present invention, a member is positioned in a first orientation in use, including a member having at least one assay cell, at least one reservoir, and a reaction chamber in fluid communication with at least one centrifuge chamber suitable for receiving a sample via an inlet. Sample is provided from the centrifuge chamber to the reaction chamber, if the member is located at the second position, flows from the reaction chamber to the first reservoir, and if the member is located at the third position, the sample flows from the reservoir to the reaction chamber. And a chemical analysis device characterized by flow from the reaction cell to one or more assay cells when the member is positioned at the fourth position.

바람직하게는 제 1 및 제 3 정위는 실질적으로 동일하며, 이에 따라 샘플은 이전 챔버로 반송되게 하거나 이를 허용한다.Preferably the first and third positions are substantially identical, thus allowing or allowing the sample to be returned to the previous chamber.

특히 바람직한 구체예에서, 부재는 부재를 지지하는 원심분리 각속도 보다 적은 각속도에서 반대로 회전할 수 있다. 따라서, 한 정위에서 다른 정위로의 부재의 반복된 사이클링에 의해 예를 들어, 샘플의 세척 또는 헹굼이 달성될 수 있다. 유리하게는, 한 정위에서 다른 정위로의 부재의 변위는 예를 들어 원호와 같은 예정된 경로를 통해 부재를 나아가게 하므로써 달성된다.In a particularly preferred embodiment, the member can rotate inversely at an angular velocity less than the centrifugal angular velocity supporting the member. Thus, for example, washing or rinsing of a sample can be achieved by repeated cycling of the member from one location to another. Advantageously, the displacement of the member from one position to another is achieved by moving the member through a predetermined path, for example an arc.

전술된 장치는 화학 물질 분석 및/또는 질병의 진단에 사용될 수 있다.The aforementioned devices can be used for chemical analysis and / or diagnosis of disease.

저장기, 챔버 및 경로는 부재의 기준 수준으로부터 상이한 높이로 위치하는 것으로 정의될 수 있다. 상호연결 유체 경로 또는 도관은 경사질 수 있으며, 모든 특징이 어느 한 수준에 있음으로 해서 형성될 수 있다.The reservoir, chamber and path may be defined as being located at different heights from the reference level of the member. The interconnecting fluid path or conduit may be inclined and may be formed by having all features at one level.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 원심분리실과 연결된 샘플 유입구가 형성되어 있는 회전실, 유체 경로에 의해 원심분리실과 연결된 반응실, 및 유체 경로에 의해 반응실과 연결된 하나 이상의 분석셀을 포함하는 화학 분석 장치에 있어서, 회전실은 원심분리실내에서 분석하려는 샘플을 원심분리시키기 위해 사용시에 스피닝되고, 이 회전실은 이후 고정되고 설정된 원호를 통해 수직면으로 적어도 부분적으로 회전을 위해 스텝핑되어 분석용 샘플이 하나 이상의 시약과의 반응을 위해 중력의 영향하에서 반응실로 흘러 들어오도록 할 수 있으며, 이후 반응실의 생성물은 하나 이상의 분석셀로 흘러 들어가는 것을 특징으로 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, a chemical analysis including a rotary chamber in which a sample inlet connected to a centrifuge chamber is formed, a reaction chamber connected to a centrifuge chamber by a fluid path, and one or more assay cells connected to a reaction chamber by a fluid path In the apparatus, the rotating chamber is spun in use for centrifuging the sample to be analyzed in the centrifuge chamber, which is then stepped for at least partially rotation into a vertical plane through a fixed and established arc such that the sample for analysis is one or more reagents. It is possible to allow the reaction to flow into the reaction chamber under the influence of gravity, and then the product of the reaction chamber flows into one or more assay cells.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 수직면에 하나 이상의 부재를 가지는 회전을 위해 설치되며 원심분리실이 그 안에 형성되어 있는 회전 부재, 유체 경로에 의해 원심분리실과 연결된 반응실 및 유체 경로에 의해 반응실과 연결된 하나 이상의 분석셀을 제공하는 단계,According to another aspect of the present invention, the reaction chamber is installed by a rotating member having a centrifugal chamber formed therein, the reaction chamber connected to the centrifugal chamber by a fluid path, and the fluid path installed for rotation with one or more members in a vertical plane. Providing one or more connected analysis cells,

분석용 샘플을 원심분리실에 도입시키고, 회전 부재를 스피닝시켜 샘플을 원심 분리시키는 단계,Introducing an analytical sample into the centrifuge chamber and spinning the rotating member to centrifuge the sample,

회전 부재의 스피닝을 중단시키고, 설정된 제 1 원호를 통해 회전 부재를 회전시켜 원심분리 생성물이 유체 경로를 통해 중력의 영향하에서 반응실로 흐르도록 하는 단계,Stopping spinning of the rotating member and rotating the rotating member through the first set arc so that the centrifugal product flows through the fluid path into the reaction chamber under the influence of gravity,

반응실내 원심분리 생성물을 하나 이상의 시약으로 처리하는 단계 및Treating the centrifugation product in the reaction chamber with one or more reagents, and

설정된 제 2 원호를 통해 회전 부재를 회전시켜 반응실의 함유물을 중력의 영향하에서 하나 이상의 분석셀로 흐르게 하는 단계를 포함하는 화학 분석 방법을 제공한다.Rotating the rotating member through the set second arc to provide a chemical analysis method comprising flowing the contents of the reaction chamber to one or more analysis cells under the influence of gravity.

바람직하게는, 상기 부재는 반응실내 샘플이 반복되는 일련의 반응 및/또는 공정에 영향받도록 다수 단계의 단계 및 역회전을 하게 된다. 이러한 예로는 샘플이 예를 들어, 비드의 표면상에 지지된 기판에 화학적으로 결합되어, 비드의 세척 또는 헹굼 단계가 반복 수행되는 경우가 있을 수 있다.Preferably, the member is subjected to a number of steps and counter-rotation such that the sample in the reaction chamber is subjected to a repeated series of reactions and / or processes. An example of this may be when the sample is chemically bonded to a substrate supported on the surface of the beads, for example, such that the washing or rinsing step of the beads is repeated.

따라서, 본 발명을 사용하는 경우에는 제어된 순서로 처리 단계가 수행될 수 있다. 샘플은 유체 경로를 통해 중력의 영향하에서 이동될 수 있으며, 이 유체 경로는 모세관력이 유체 흐름을 방해하지 않을 정도로 충분히 큰 직경을 갖는다. 일반적으로 상기 경로는 직경이 약 1㎜이다. 보다 구체적으로, 상기 경로는 직경이 0.5㎜보다 크다.Thus, when using the present invention, the processing steps can be performed in a controlled order. The sample can be moved under the influence of gravity through the fluid path, which fluid diameter is large enough so that capillary forces do not interfere with the fluid flow. Typically the path is about 1 mm in diameter. More specifically, the path is larger than 0.5 mm in diameter.

회전 부재는 바람직하게는 평평한 디스크 형태이며, 가시선 주파대의 조사에 대해 실질적으로 투명한 하나 이상의 표면을 갖는 합성 플라스틱 물질로 형성된다. 투명한 표면은 시각적 관찰을 허용하고, 반응의 진전을 용이하게 모니터링하게 한다. 매우 바람직하게는, 회전 부재는 오염을 피하도록 1회 분석 후 폐기될 수 있다.The rotating member is preferably formed of a synthetic disk material in the form of a flat disk and having at least one surface substantially transparent to the irradiation of the visible band. The transparent surface allows visual observation and facilitates monitoring of the progress of the reaction. Very preferably, the rotating member may be discarded after one analysis to avoid contamination.

본 발명의 바람직한 구체예에서, 반응실은 예를 들어 항체와 같은 시약으로 피복되었거나, 그 위에 시약이 작업 동안에 도포될 수 있는 소형 유리 또는 세라믹 비드의 집합체를 함유한다. 이들 유리 또는 세라믹 비드(이후, 미세비드로 칭함)의 사용은 유체가 반응실에 공급되어 비드에 의해 한정되는 매트릭스를 통해 침투되는 경우에 자연 난류를 유도한다. 또한, 비드는 시약의 큰 표면적을 샘플 유체에 노출시킨다. 비드가 사용됨에 따라, 유체의 어느 지점에서 가장 가까운 비드 표면으로의 확산 경로가 비교적 짧게 된다. 사실상, 상호 비드 거리는 수십 미크론 정도이다.In a preferred embodiment of the invention, the reaction chamber contains a collection of small glass or ceramic beads, for example coated with a reagent such as an antibody, or onto which the reagent can be applied during operation. The use of these glass or ceramic beads (hereinafter referred to as microbeads) induces natural turbulence when fluid is supplied to the reaction chamber and permeates through the matrix defined by the beads. In addition, the beads expose a large surface area of the reagent to the sample fluid. As the beads are used, the diffusion path to the nearest bead surface at any point in the fluid becomes relatively short. In fact, the mutual bead distance is on the order of tens of microns.

또 다른 일면에 따르면, 본 발명은 표면상에 시약을 수용하기 위한 비드의 집합체를 포함하는 반응실이 형성되어 있는 회전실 및 유체 경로에 의해 반응실과 연결된 하나 이상의 분석셀을 포함하는 화학 분석 장치에 있어서, 회전 부재가 고정되고 설정된 원호를 통해 회전을 위해 스텝핑되어 이후 반응실의 생성물이 하나 이상의 분석셀로 흐르게 할 수 있는 장치를 제공한다.According to another aspect, the present invention relates to a chemical analysis device including a rotating chamber in which a reaction chamber including a collection of beads for receiving a reagent on a surface thereof and one or more analysis cells connected to the reaction chamber by a fluid path are provided. In this case, the rotating member is fixed and is stepped for rotation through a set arc, thereby providing a device that allows the product of the reaction chamber to flow into one or more assay cells.

바람직한 구체예에서, 액체 시약은 액체 시약이 저장되는 스폰지와 같은 하나 이상의 압축성 개방셀 구조를 회전 부재에 제공하므로써 반응실에 도입된다. 액체를 수용하고 저장하는 피스톤 또는 기타 수단이 개방셀 부재를 압축하기 위해 제공되어 반응실과 연결된 유체 경로로 액체(시약이나 헹굼 매질일 수 있다)를 압착할 수 있다. 이러한 수개의 피스톤이 제공될 수 있다. 특히 바람직한 구체예에서, 제 1 및 제 2 개방셀 부재는 각각 서로 상이한 액체 시약을 함유하는 별도의 실린더에 제공되며, 이 두 부재는 제 1 및 제 2 피스톤에 의해 독립적으로 작동될 수 있다.In a preferred embodiment, the liquid reagent is introduced into the reaction chamber by providing the rotating member with at least one compressible open cell structure such as a sponge in which the liquid reagent is stored. Pistons or other means for receiving and storing the liquid may be provided to compress the open cell member to compress the liquid (which may be a reagent or a rinse medium) into the fluid path associated with the reaction chamber. Several such pistons may be provided. In a particularly preferred embodiment, the first and second open cell members are each provided in separate cylinders containing different liquid reagents, both of which can be operated independently by the first and second pistons.

본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 본 발명은 반응실이 형성되어 있는 회전부재, 유체 경로에 의해 반응실에 연결된 하나 이상의 분석셀 및 샘플에 작용하는 하나 이상의 액체를 반응실에 도입시키기 위한 저장 수단을 포함하는 화학 분석 장치에 있어서, 저장 수단이 챔버내 설치되기에 적합한 압축성 개방셀 부재를포함하고, 저장 수단이 사용시 액체를 함유하여 압축시에 액체가 반응실과 연결된 유체 유로로 방출됨을 특징으로 하는 장치를 제공한다.According to yet another aspect of the present invention, the present invention provides a rotary member in which a reaction chamber is formed, at least one analysis cell connected to the reaction chamber by a fluid path, and storage means for introducing at least one liquid acting on the sample into the reaction chamber. A chemical analysis apparatus comprising: a storage means comprising a compressible open cell member suitable for installation in a chamber, wherein the storage means contains liquid in use such that upon compression the liquid is discharged into a fluid flow path connected to the reaction chamber. Provide the device.

본 발명은 상기 부재를 원심분리기와 연결시키기 위한 어뎁터(adaptor)를 포함하며, 또한 전술된 디스크 부재를 수용하기에 적합하며 고속 원심분리 모드 및 비교적 저속 스텝핑 모드로 선택적으로 작동될 수 있도록 제어될 수 있는 원심분리 시스템을 포함하므로써 상기 부재를 비교적 느린 시계방향 및 저속 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다.The present invention includes an adapter for connecting the member with the centrifuge and is also suitable for receiving the above-described disc member and can be controlled to be selectively operated in a high speed centrifugation mode and a relatively low stepping mode. Inclusion of a centrifugal system in which the member can be rotated in a relatively slow clockwise and slow counterclockwise direction.

바람직하게는 원심분리 시스템은 주원심분리 로터와 직접 연결되거나 기어 시스템에 의해 로터와 연결될 수 있는 스텝퍼 모터를 구비한다.Preferably the centrifugal system has a stepper motor that can be directly connected to the main centrifugal rotor or can be connected to the rotor by a gear system.

상기 시스템의 제어는 수동 또는 컴퓨터에 의할 수 있다.The control of the system can be manual or by computer.

본 발명의 바람직한 구체예가 하기에서 도면을 참조로 실시예에 의해 기술될 것이다.Preferred embodiments of the invention will now be described by way of examples with reference to the drawings.

Claims (23)

하나 이상의 분석셀, 하나 이상의 저장기, 및 유입구를 거쳐 샘플을 수용하기에 적합한 하나 이상의 원심분리실과 유체 연통하는 반응실이 형성된 부재를 포함하여, 사용시 부재가 제 1 정위에 위치하는 경우에는 샘플이 원심분리실에서 반응실로 제공되고, 부재가 제 2 정위에 위치하는 경우에는 반응실에서 제 1 저장기로 흐르고, 부재가 제 3 정위에 위치하는 경우에는 샘플이 저장기에서 반응실로 흐르고, 부재가 제 4 정위에 위치하는 경우에는 반응셀에서 하나 이상의 분석셀로 흐름을 특징으로 하는 화학 분석 장치A sample may be formed when the member is in the first orientation, in use, including a member having at least one assay cell, at least one reservoir, and a reaction chamber in fluid communication with at least one centrifuge chamber suitable for receiving the sample via an inlet. From the centrifuge chamber to the reaction chamber, if the member is located at the second position, flows from the reaction chamber to the first reservoir; if the member is located at the third position, the sample flows from the reservoir to the reaction chamber, and the member is 4 If located at a position, a chemical analysis device characterized by the flow from the reaction cell to one or more analysis cells 제 1 항에 있어서, 제 1 및 제 3 정위가 거의 동일하여, 샘플을 챔버 또는 이미 유입된 저장기에 반송시키거나 이를 허용함을 특징으로 하는 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the first and third positions are nearly identical to convey or allow the sample to the chamber or to a reservoir already introduced. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 부재가 부재를 지지하는 원심분리 각속도 보다 적은 각속도에서 반대로 회전할 수 있음을 특징으로 하는 장치.The device according to claim 1 or 2, wherein the member can rotate inversely at an angular velocity less than the centrifugal angular velocity supporting the member. 원심분리실과 연결되는 샘플 유입구가 형성되어 있는 회전실, 유체 경로에 의해 원심분리실과 연결되는 반응실, 및 유체 경로에 의해 반응실과 연결되는 하나 이상의 분석셀을 포함하는 화학 분석 장치에 있어서, 회전실은 원심분리실내에서 분석하려는 샘플을 원심분리시키기 위해 사용시에 스피닝되고, 이 회전실은 이후 고정되고 설정된 원호를 통해 수직면으로 적어도 부분적으로 회전을 위해 스텝핑되어 분석용 샘플이 하나 이상의 시약과의 반응을 위해 중력의 영향하에서 반응실로 흘러 들어오도록 할 수 있으며, 이후 반응실의 생성물은 하나 이상의 분석셀로 흘러 들어감을 특징으로 장치.In a chemical analysis device comprising a rotary chamber having a sample inlet connected to the centrifuge chamber, a reaction chamber connected to the centrifuge chamber by a fluid path, and one or more analysis cells connected to the reaction chamber by a fluid path, wherein the rotary chamber is Spinning, in use, to centrifuge the sample to be analyzed in the centrifuge chamber, the rotary chamber is then stepped for at least partially rotation into a vertical plane through a fixed and established arc so that the sample for analysis is gravity for reaction with one or more reagents. And the product of the reaction chamber flows into one or more assay cells. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 회전 부재가 바람직하게는 평평한 디스크 형태임을 특징으로 하는 장치.Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the rotating member is in the form of a flat disk. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 부재가 가시선 주파대의 조사에 대해 실질적으로 투명한 하나 이상의 표면을 갖는 합성 플라스틱 물질을 포함함을 특징으로 하는 장치.6. The device of claim 1, wherein the member comprises a synthetic plastic material having at least one surface that is substantially transparent to radiation in the visible line band. 7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 다수개의 비드 또는 입자가 사용시 반응실에 제공되고, 이러한 비드 또는 입자는 이들 표면에 시약이 존재함을 특징으로 하는 장치.The device according to claim 1, wherein a plurality of beads or particles are provided to the reaction chamber in use, the beads or particles having a reagent present on their surface. 표면상에 시약을 수용하기 위한 비드의 집합체를 포함하는 반응실이 형성되어 있는 회전실 및 유체 경로에 의해 반응실과 연결되는 하나 이상의 분석셀을 포함하는 화학 분석 장치에 있어서, 회전 부재가 고정되고 설정된 원호를 통해 회전을 위해 스텝핑되어 이후 반응실의 생성물이 하나 이상의 분석셀로 흐르도록 할 수 있음을 특징으로 하는 장치.A chemical analysis device comprising a rotating chamber in which a reaction chamber including a collection of beads for receiving a reagent on a surface thereof and one or more analysis cells connected to the reaction chamber by a fluid path, wherein the rotating member is fixed and set And stepped for rotation through the arc to allow the product of the reaction chamber to flow into one or more assay cells. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 유체 저장 수단이 제공되어 유체 저장 수단의 압축시에 유체가 하나 이상의 챔버로 방출됨을 특징으로 하는 장치.9. An apparatus according to any one of the preceding claims, wherein a fluid storage means is provided such that the fluid is released into one or more chambers upon compression of the fluid storage means. 반응실이 형성되어 있는 회전부재, 유체 경로에 의해 반응실에 연결되는 하나 이상의 분석셀 및 샘플에 작용하는 하나 이상의 액체를 반응실에 도입시키기 위한 저장 수단을 포함하는 화학 분석 장치에 있어서, 저장 수단이 챔버내 설치되기에 적합한 압축성 개방셀 부재를 포함하고, 저장 수단이 사용시 액체를 함유하여 압축시에 액체가 반응실과 연결되는 유체 유로로 방출됨을 특징으로 하는 장치.A chemical analysis device comprising a rotating member in which a reaction chamber is formed, at least one analysis cell connected to the reaction chamber by a fluid path, and storage means for introducing at least one liquid acting on the sample into the reaction chamber. And a compressible open cell member suitable for installation in the chamber, wherein the storage means contains liquid in use such that upon compression the liquid is discharged into a fluid flow path connected to the reaction chamber. 제 7항 또는 제 9항에 있어서, 비드가 구형이고, 평균 직경이 0.1㎜ 내지 3㎜임을 특징으로 하는 장치.10. The apparatus of claim 7 or 9, wherein the beads are spherical and have an average diameter of 0.1 mm to 3 mm. 제 11 항에 있어서, 비드의 평균 직경이 0.5㎜ 내지 0.7임을 특징으로 하는 장치.12. The apparatus of claim 11, wherein the average diameter of the beads is between 0.5 mm and 0.7. 제 9 항에 있어서, 유체 저장 수단이 긴 형태이고, 밀폐된 두개의 마주하는단부를 가짐을 특징으로 하는 장치.10. A device according to claim 9, wherein the fluid storage means is elongate and has two closed opposite ends. 제 1 항에 있어서, 부재가 거의 평평한 엣지를 가지는 다각형 형태임을 특징으로 하는 장치.2. The apparatus of claim 1, wherein the member is in the form of a polygon having an almost flat edge. 제 1 항, 제 4 항, 제 8 항 또는 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 챔버와 경로 인접부에 부재의 상면에 결합된 플레이트 캡 부재를 포함하는 장치.The apparatus of claim 1, 4, 8 or 10 comprising a plate cap member coupled to the top surface of the member in the vicinity of the chamber and the path. 제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 반응실과 연결되어 있는 비교적 구멍이 큰 유입로와 폐기물 저장기와 연결되어 있는 비교적 구멍이 작은 유출로를 가지는 분석셀의 어레이를 포함하는 장치.16. The device of any one of claims 1 to 15, comprising an array of assay cells having a relatively large inlet passage connected to the reaction chamber and a relatively small aperture outlet passage connected to the waste reservoir. 제 1 항 내지 제 16 항에 따른 장치를 원심분리기의 로터에 설치시키기 위한 어뎁터 플레이트.Adapter plate for installing the device according to claim 1 in the rotor of the centrifuge. 제 17 항에 따른 어뎁터 및 제 1 항 내지 제 16 항에 따른 장치를 포함하는 원심분리기에 있어서, 원심분리기가 고속 원심분리 모드 및 반대로 비교적 저속 스텝핑 모드로 선택적으로 작동될 수 있도록 제어될 수 있어, 부재를 비교적 느린 시계방향 및 저속 반시계 방향으로 회전시킬 수 있음을 특징으로 하는 원심분리기.A centrifuge comprising an adapter according to claim 17 and a device according to claims 1 to 16, wherein the centrifuge can be controlled to be selectively operated in a high speed centrifugal mode and vice versa in a relatively low stepping mode, A centrifuge characterized in that the member can be rotated in a relatively slow clockwise and a slow counterclockwise direction. 수직면에 하나 이상의 부재를 가지는 회전을 위해 설치되며 원심분리실이 그 안에 형성되어 있는 회전 부재, 유체 경로에 의해 윈심분리실과 연결되는 반응실 및 유체 경로에 의해 반응실과 연결되는 하나 이상의 분석셀을 제공하는 단계,Provided with a rotating member having a centrifuge chamber formed therein, a reaction chamber connected to the winshim separation chamber by a fluid path, and one or more analysis cells connected to the reaction chamber by a fluid path, for rotation with one or more members in a vertical plane Steps, 분석용 샘플을 원심분리실에 도입시키고, 회전 부재를 스피닝시켜 샘플을 원심 분리시키는 단계,Introducing an analytical sample into the centrifuge chamber and spinning the rotating member to centrifuge the sample, 회전 부재의 스피닝을 중단시키고, 설정된 제 1 원호를 통해 회전 부재를 회전시켜 원심분리 생성물이 유체 경로를 통해 중력의 영향하에서 반응실로 흐르도록 하는 단계,Stopping spinning of the rotating member and rotating the rotating member through the first set arc so that the centrifugal product flows through the fluid path into the reaction chamber under the influence of gravity, 반응실내 원심분리 생성물을 하나 이상의 시약으로 처리하는 단계 및Treating the centrifugation product in the reaction chamber with one or more reagents, and 설정된 제 2 원호를 통해 회전 부재를 회전시켜 반응실의 함유물을 중력의 영향하에서 하나 이상의 분석셀로 흐르도록 하는 단계를 포함하는 화학 분석 방법.Rotating the rotating member through the set second arc to flow the contents of the reaction chamber into one or more analysis cells under the influence of gravity. 제 19 항에 있어서, 하나 이상의 분석셀로부터 시그날을 얻어 이 시그날을 전기통신 링크를 사용하여 원격 위치에 전송하는 단계를 포함하는 방법.20. The method of claim 19 including obtaining a signal from at least one analysis cell and transmitting the signal to a remote location using a telecommunications link. 제 19 항 또는 제 20 항에 따른 진단 방법.A diagnostic method according to claim 19 or 20. 도면을 참조로 기재된 것과 실질적으로 같은 장치.Substantially the same as described with reference to the drawings. 도면을 참조로 기재된 것과 실질적으로 같은 방법.Substantially the same as described with reference to the drawings.
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