KR20040111119A

KR20040111119A - 액체 시스템에서 작동 유체 희석의 감소

Info

Publication number: KR20040111119A
Application number: KR1020040045130A
Authority: KR
Inventors: 제이콥스메리트; 딩종
Original assignee: 오르토- 클리니컬 다이아그노스틱스, 인코포레이티드
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2004-12-31
Also published as: CA2471686A1; US7247487B2; AU2004202662B2; JP4494877B2; EP1489303A2; KR101140439B1; CA2471686C; AU2004202662A1; EP1489303A3; US20040259268A1; JP2005010165A; EP1489303B1

Abstract

본 발명은 목적 유체, 예컨대 샘플을 수송하는 작동 유체를 제공하는 단계; 상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 1 완충 유체의 제 1 구획을 제공하는 단계; 목적 유체의 제 1 구획을 제공하는 단계; 상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 2 완충 유체의 제 2 구획을 제공하는 단계; 수송 및 추가로 조작될 목적 유체를 제공하는 단계; 및 작동 유체에 원동력을 가하여 상기 작동 유체가 제 1 및 제 2 완충 유체를 통해 목적 유체에 힘을 가하도록 함으로써 채널 내에서 목적 유체를 수송하는 단계를 포함하는, 채널 내에서 목적 유체를 수송하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 진단 분석기 또는 혈액의 면역혈액학적 시험용 장치와 같은 장치에서 샘플의 희석을 예방한다. 미세유체 취급 시스템은 제 1 편평 평면; 및 상기 제 1 평면과 마주보는 제 2 편평 평면을 갖는 기판을 갖는 마이크로시스템 플랫폼을 포함한다. 제 1 평면은 하나 이상의 마이크로채널; 임의적인 시약원; 임의적인 반응 챔버; 유체를 수송하는 원동력원; 마이크로채널 내의 작동 유체; 상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 1 완충 유체의 제 1 구획; 목적 유체의 제 1 구획; 상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 2 완충 유체의 제 2 구획; 및 수송 및 추가로 조작될 목적 유체를 포함하고, 상기 유체는 마이크로채널 내에 작동 유체; 제 1 완충 유체; 목적 유체의 제 1 구획, 제 2 완충 유체; 및 목적 유체의 순서로 존재한다.

Description

액체 시스템에서 작동 유체 희석의 감소{REDUCING WORKING FLUID DILUTION IN LIQUID SYSTEMS}

본 발명은 채널, 예컨대 도관에서의 유체의 수송에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 채널에서의 유체 수송 및 수송되는 유체의 오염 및/또는 희석 감소를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

유체 취급, 예를 들어 분석기(화학적, 생물학적 및 면역학적) 및 혈액형 결정 시스템(예컨대, 오쏘-클리니컬 다이어그노스틱스 인코포레이티드(Ortho-Clinical Diagnostics, Inc.)에 의해 제조되는 오쏘 프로뷰^TM(Ortho ProVue^TM) 시스템)과 같은 시스템에서의 액체 취급은 당해 분야에 공지되어 있다. 또한, 미국 특허 제 6,453,928호 및 제 5,992,820호, 및 PCT 공개공보 WO 97/21090호 및 WO 02/18949호에 기술된 바와 같은 미세유체(microfluidic) 시스템에서의 유체 취급도 당해 분야에 공지되어 있다. 상이한 액체 샘플을 분리시키기 위해, 또는 상이한 샘플에 대한 정보를 확인 또는 제공하기 위해 공기를 사용하는 유체 취급 시스템이 또한 당해 분야에 공지되어 있다. 예컨대, 미국 특허 제 4,853,336호, 제 4,259,291호, 제 3,479,141호, 제 2,797,149호 및 제 2,879,141호를 참조한다. 또한, WO 88/04052호를 참조한다.

유체 취급 시스템에서, 취급, 예컨대 흡인(aspirate) 또는 분배(dispense)되는 유체를, 계량되는 유체에 계량 펌프 운동을 수력학적으로 결합시킴에 의해 더욱 잘 제어하기 위해 작동 유체(물, 염수 등)라 이후 지칭되는 하나의 유체를 사용하는 것이 일반적으로 공지되어 있다. 작동 유체는 수송되는 유체가 계량 펌프의 운동을 모방하는 방식으로 이동되는 것을 보장하도록 돕는다. 공기계 시스템 또는 부분 공기 및 부분 작동 유체를 갖는 시스템은 공기의 압축성으로 인해 계량 정밀도 및 정확도가 감소될 수 있다.

작동 유체만으로 채워진 시스템의 불리한 점은 시스템중의 유체가 계량되는 유체를 희석시키거나 그 유체와 화학적으로 상호작용할 수 있다는 점이다. 상기유체의 혼합은 와류(turbulence), 계면에서의 확산, 및 내벽상의 잔여 경계층 유체로 인해 발생할 수 있다. 수송되는 유체를 분리시키기 위한 공기 갭의 사용이 일반적으로 공지되어 있다. 일반적으로 공기 갭의 크기는 이상적으로 공기에 연관된 증가된 압축성이 너무 커서 취급 정밀도 및 정확도를 실질적으로 저하시키지 않도록 최소화된다. 공기 갭 또는 기포는 두 유체 사이에 물리적 분리를 제공하면서 잔여 유체의 내벽을 "문지르는(scrubbing)" 기능을 수행할 수 있다.

공기 갭이 존재해도 수 개의 인자가 상기 두 유체간의 혼합의 증가를 초래할 수 있으며, 이는 공기 갭의 유효성을 감소시키고 두 유체의 만족스럽지 않은 뒤섞임을 초래할 수 있다. 이들 인자중 일부를 열거하면 다음에 같다:

· 유체가 유동하는 도관의 내표면의 평활성(역으로는 거칠기(roughness)), 증가된 거칠기는 더 많은 양의 유체를 보유하기 때문.

· 루멘(lumen)과 같은 도관 내경의 변화, 내경의 변화가 와류를 유도하기 때문.

· 도관 표면의 표면 습윤성.

· 흡인시 탐침의 말단에서 작동 유체의 제어.

· 작동 유체와 수송되는 유체의 채널 표면과의 접촉각.

· 수송되는 유체의 유동학, 고점도 유체는 경계층의 크기를 증가시키기 때문.

따라서, 작동 유체와 피취급 유체 사이에 공기 갭이 없거나 단일 공기 갭이 있는 것은, 작동 유체의 오염 효과가 중요할 수 있는 임상 화학 진단, 면역진단,혈액 스크리닝, 면역혈액학 및 미세유체를 포함하는 많은 용도에서 불만족스럽다.

본 발명의 목적은 상기 당해 분야의 불리점을 극복하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 유체의 오염 또는 바라지 않은 희석이 더 적거나, 바람직하게는 없는 유체 조작 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 유체를 조작, 예컨대 유체를 수송 또는 분배할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.

도 1a는 작동 유체 및 피취급 유체를 포함하고 그 사이에 공기 갭이 없는 유체 취급 시스템의 모식도이다.

도 1b는 작동 유체 및 피취급 유체를 포함하고 그 사이에 단일 공기 갭이 있는 유체 취급 시스템의 모식도이다.

도 1c는 본 발명의 바람직한 실시양태에 따라 작동 유체 및 피취급 유체를 포함하고 그 사이에 이중 공기 갭이 있는 유체 취급 시스템의 모식도이다.

본 발명의 상기 및 추가의 목적은, 목적 유체를 수송하는 작동 유체를 제공하는 단계; 상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 1 완충액의 제 1 구획을 제공하는 단계; 목적 유체의 제 1 구획을 제공하는 단계; 상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 2 완충액의 제 2 구획을 제공하는 단계; 수송 및 추가로 조작될 목적 유체를 제공하는 단계; 및 작동 유체에 원동력을 가하여 상기 작동 유체가 제 1 및 제 2 완충 유체를 통해 목적 유체에 힘을 가하도록 함으로써 목적 유체를 채널 내에서 수송하는 것을 포함하는, 채널에서 목적 유체를 수송하는 방법을 제공하는 본 발명의 한 양태에 따라 달성된다.

본 발명의 다른 양태는, 목적 유체를 수송하는 작동 유체를 제공하는 단계; 상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 1 완충 유체의 제 1 구획을 제공하는 단계; 목적 유체의 제 1 구획을 제공하는 단계; 상기 작동 유체 및 목적 유체와비혼화성인 제 2 완충 유체의 제 2 구획을 제공하는 단계; 및 수송 및 추가로 조작될 목적 유체를 제공하는 단계를 포함하는, 채널에서 수송되는 유체의 오염 또는 희석을 예방 또는 감소시키는 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 양태는, 작동 유체가 함유된 탐침을 제공하는 단계; 상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 1 완충 유체의 구획을 완충 유체원으로부터 상기 탐침으로 흡인하는 단계; 분배할 유체의 구획을 흡인하는 단계; 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 2 완충 유체의 구획을 완충 유체원으로부터 분배할 유체의 구획 후의 상기 탐침으로 흡인하는 단계; 분배할 유체의 선택된 양을 흡인하는 단계; 제 1 및 제 2 완충 유체 사이에 위치한 분배할 유체의 구획은 분배시키지 않으면서 분배할 유체의 상기 선택된 양을 분배하는 단계를 포함하는, 분석할 유체를 분배시키는 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 양태는 분석할 분석물(analyte)을 함유하는 유체 샘플원; 분석할 유체 샘플을 수용하기 위한 샘플 수용 요소; 및 유체중에 함유된 분석물을 검출하기 위한 검출기, 샘플을 수송하는 채널을 포함하는 것으로, 채널 내의 작동 유체; 상기 작동 유체 및 샘플과 비혼화성인 제 1 완충 유체의 제 1 구획; 상기 샘플의 제 1 구획; 상기 작동 유체 및 샘플과 비혼화성인 제 2 완충 유체의 제 2 구획; 및 수송 및 분석할 샘플을 포함하고, 상기 유체가 채널 내에 작동 유체; 제 1 완충 유체; 유체 샘플의 제 1 구획, 제 2 완충 유체; 및 분석할 샘플의 순서로 존재하는 유체 취급 시스템을 포함하는, 분석물을 함유하는 유체 샘플을 분석하기 위한 분석기를 제공한다.

본 발명의 또 다른 양태는 샘플 및 시약 계량 시스템; 샘플중에 함유된 적혈구를 교착시키기 위한 겔을 갖는 다수의 마이크로튜브를 함유하는 겔 시험 카드; 하나 이상의 겔 카드를 인큐베이팅하기 위한 인큐베이터; 하나 이상의 겔 카드를 원심분리하기 위한 원심분리기; 및 시험 카드의 화상을 기록하고 그 결과를 처리하여, 약 내지 강의 교착 강도(0+, 1+, 2+, 3+, 4+), 공백 겔 카드, 2배 세포 개체군; 과량 적색 세포 및 결정된 결과 없음 중 하나 이상을 결정하기 위한 화상 기록기 및 처리기를 포함하는, 혈액의 면역혈액학적 시험용 장치를 제공하고, 여기서 상기 샘플 및 시약 계량 시스템은 샘플 또는 시약을 수송하는 채널을 포함하는 유체 취급 시스템을 포함하되, 상기 유체 취급 시스템은 채널 내의 작동 유체; 상기 작동 유체 및 샘플과 비혼화성인 제 1 완충 유체의 제 1 구획; 샘플 또는 시약의 제 1 구획; 상기 작동 유체 및 샘플 또는 시약과 비혼화성인 제 2 완충 유체의 제 2 구획; 및 수송 및 분석할 샘플 또는 시약을 포함하고, 상기 유체는 채널 내에 작동 유체; 제 1 완충 유체; 유체 샘플 또는 시약의 제 1 구획, 제 2 완충 유체; 및 분석할 샘플 또는 시약의 순서로 존재한다.

본 발명의 또 다른 양태는 제 1 편평 평면; 및 상기 제 1 평면과 마주보는 제 2 편평 평면을 갖는 기판을 포함하는 마이크로시스템 플랫폼을 포함하는 미세유체 취급 시스템을 제공한다. 제 1 평면은 하나 이상의 마이크로채널; 임의적인 시약원; 임의적인 반응 챔버; 유체를 수송하기 위한 원동력원; 마이크로채널 내의 작동 유체; 상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 1 완충 유체의 제 1 구획; 목적 유체의 제 1 구획; 상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 2 완충 유체의 제 2 구획; 및 수송 및 추가로 조작될 목적 유체를 갖고, 상기 유체는 마이크로채널 내에 작동 유체; 제 1 완충 유체; 목적 유체의 제 1 구획, 제 2 완충 유체; 및 목적 유체의 순서로 존재한다.

본 발명의 추가의 목적, 특징 및 이점은 다음의 바람직한 실시양태를 상세히 고려함으로써 당해 분야의 숙련자에게 명백할 것이다.

벽으로 둘러싸인 채널, 예컨대 도관을 갖는 유체 취급 시스템에서, 유체 유동 속도 프로필은 벽으로 둘러싸인 채널에서 균일하지 않으며, 그 대신 중심에서 최고 속도를 갖는다. 작동 유체는 분리가 이루어지지 않을 경우 목적 유체(예컨대 시약 또는 샘플)와 언제나 혼합된다. 이는 이들 각각의 용해도에 크게 좌우된다. 작동 유체에 의해 목적 유체가 오염되는 것을 피하기 위해 목적 유체의 큰 "무효(dead) 체적"이 흡인될 수 있지만, 고체 벽 상의 유체의 제로(0) 속도로 인해 다소의 오염이 언제나 발생한다. 작동 유체를 목적 유체로부터 분리시키기 위해 단일 기포를 사용하는 것이 일반적으로 실시되었다. 이 기술은 두 상이한 유체 사이의 오염 감소에 도움이 될 수 있다. 그러나 단일 기포에 의한 오염 회피는 유체가 액체-공기 계면에서 채널을 통과할 때 채널 표면을 피복하는 경향이 있다는 사실로 상쇄된다. 본 발명자들은 제 2 공기 기포를 도입함으로써, 두 기포 사이의 액체가 선행 유체에 의해 남겨진 오염물에 대한 희석제로서 작용한다는 것을 발견했다. 두 기포 사이의 액체의 농도는 작동 유체보다 상당히 낮다. 따라서 목적 유체의 오염은 상당히 감소된다.

따라서, 본 발명은 압축성이 공기와 같은 시스템보다 낮기 때문에 시스템의채널 내에 존재하는 유체(이후 "작동 유체"라 지칭)에 의한, 취급 또는 작용 및 추가의 조작에 사용되는 유체(이후 "목적 유체"라 지칭)의 희석 또는 오염을 감소 또는 바람직하게는 제거하여 목적 유체의 취급(예컨대 수송 또는 분배)을 더욱 양호하게 제어하도록 하는 것에 관한 것이다. 그러나, 상기 명시한 바와 같이, 작동 유체를 갖고 작업 시스템 사이에 공기를 갖거나 갖지 않는 시스템을 사용하는 것은 목적 유체의 오염 및 희석 문제를 계속 초래한다.

본 발명은 공기의 추가의 구획(또는 임의의 다른 비-반응성 비혼화성 유체)을 혼입시킴으로써 작동 유체에 의한 목적 유체의 희석 및/또는 오염이 감소 및/또는 제거된다는 것을 밝혀냈다. 이는 미세유체 취급에서 특히 사실이다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서 작동 유체가 제자리에 위치한 후, 공기 기포가 시스템으로 흡인된다. 이후 선택된 양의 목적 유체를 흡인한 다음, 또 다른 공기 기포를 흡인한다. 실제로 분배시키고자 하는 목적 유체를 이후 흡인한다. 2개의 기포 및 계량될 물질과 동일한 물질(비록 희석되었지만)의 층이 이제 계량될 목적 유체를 작동 유체로부터 분리시킨다. 따라서 작동 유체에 의한 계량될 목적 유체의 오염이 크게 감소된다. 이 실시양태에서 분배되는 유체는 기포와 접촉하게 되며 상기 기포는 잠재적으로 희석되는 동일 유체의 분량과 접촉하게 되고 상기 유체의 분량은 다시 기포에 의해 작동 유체로부터 분리된다.

동일한 선 상에서, 본 발명은 또한 적절한 양의 분리를 얻는데 필요한 정도로 완충 유체(예컨대 공기) 및 목적 유체의 추가의 세퍼레이터 구획을 첨가하는 다른 실시양태를 포함한다. 주된 이점은 2개의 기포가 둘 대신 4개의 유체 계면을제공하며, 각각의 유체-공기 계면이 경계층 표면 필름을 감소시키는 능력을 갖는다는 점이다. 이로써 시스템중의 전체 공기의 체적은 작으면서 양호한 운송(carry-in) 제어를 얻게 되고, 기계적인 설계에 결함이 있는 시스템이 허용가능하게 기능할 수 있게 한다. 즉, 본 발명을 이용함으로써 기하구조 및 크기를 고려하여 목적 유체의 큰 무효 체적의 사용이 허용되지 않는 시스템중의 작동 유체 및 목적 유체 사이의 요구되는 분리를 제공할 수 있다. 이는 미세-유체공학에서 작은 채널 크기가 필수적이며 또한 운송 또는 희석 효과를 감소시키기 때문에 중요할 수 있다.

"목적 유체" 및 "작동 유체"는 상기에 정의되었다. 목적 유체는 추가로 조작, 예컨대 분석할 임의의 유체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 목적 유체는 분석물의 존재에 대해 분석할 혈액 또는 임의의 다른 신체 유체를 포함할 수 있다. 본원에서 "분석물"은 샘플중에서 검출 및/또는 정량될 임의의 분자이다. 바람직한 분석물은 핵산, 항체, 단백질, 당 등과 같은 생분자를 포함한다. 본원에서 "혈액"은 전체 혈액 또는 전체 혈액의 임의의 성분, 예컨대 적혈구, 혈장, 혈청 등을 광범위하게 포함한다.

작동 유체는 장치, 예컨대 분석기 또는 미세유체 취급 시스템의 채널에 혼입된다. 작동 유체는 종종, 예컨대 사용시마다 교체되거나, 또는 더 내구성이고 단지 주기적으로 교체되거나 심지어 교체하지 않는 유체일 수 있다. 작동 유체는 염수, 물, 실리콘 오일과 같은 불활성 오일, 헵탄 등과 같은 유체를 포함할 수 있다.

본원에서, "채널"은 특정한 방향으로 유체 유동을 향하게 하는 경로를 지칭한다. 채널은 바닥 및 측면을 갖는 홈 또는 호로서, 또는 완전히 둘러싸인 관 또는 도관으로서 형성될 수 있다. 채널은 실질적으로 임의의 단면, 예컨대 원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, V형, U형, 육각형, 팔각형, 불규칙형 등을 가질 수 있다. 채널은 선형, 곡선, 사형(예컨대 곡선 또는 루프에 의해 다른 선형 부분과 연결된 선형 부분, 상기 다른 선형 부분 그 자체는 곡선 또는 루프에 의해 제 3 선형 분기와 연결)을 포함하나 이에 한정되지 않는 임의의 편리한 배열을 가질 수 있다. 채널은 예컨대 상이한 배관이 연결됨으로 인한 직경의 돌연한 변화, 예컨대 계단형 변화를 가질 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 배관이 금속관의 외측 직경에 맞춰질 경우, 전이는 플라스틱 배관의 더 큰 직경으로부터 금속관의 더 작은 직경으로의 돌연한 전이일 것이다. "마이크로채널"이란 용어는 본원에서 미세유체 실시양태에서 약 100㎛ 미만의 특징 치수를 갖는 채널에 대해 사용된다.

작동 유체 및 목적 유체 사이에는 제 1 및 제 2 완충 유체가 위치한다. 제 1 완충 유체는 작동 유체와 목적 유체의 제 1 구획 사이에 위치한다. 목적 유체의 제 1 구획과 목적 유체의 추가의 구획 사이에는 제 2 완충 유체가 위치한다. 제 1 및 제 2 완충 유체는 동일하거나 상이할 수 있다. 완충 유체의 요건은 목적 유체 및 작동 유체와 비혼화성이어야 한다는 것이다. 본원에서, "비혼화성"이란 용어는 두 상이한 유체 사이에 실질적인 혼합이 없음을 지칭한다. 따라서, 제 1 유체는 사용된 조건하에서 두 유체가 분리된 유체 상으로 유지되는 경우 단시간내에는 비혼화성이다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 완충 유체는 기체, 예컨대 공기, 또는 표준 조건하에서 비교적 불활성인 기체, 예컨대 질소, 아르곤, 이산화탄소, 헬륨이다. 바람직한 실시양태에서 모든 완충 유체는 동일하고 공기이다. 사용될수 있는 다른 완충 유체는 실리콘 오일 및/또는 헵탄을 포함하고 상기 명시한 바와 같으며, 일부 실시양태에서, 완충 유체의 둘 이상의 구획이 사용될 수 있다. 상기 경우에, 제 3, 제 4 등의 완충 유체/목적 유체 구획이 사용될 수 있다.

원동력이 채널을 통해 유체를 움직이기 위해 제공된다. 원동력은 임의의 적당한 장치에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 임상 분석기 또는 혈액형 결정 시스템과 같은 시스템에서는, 통상적인 펌핑 시스템 또는 흡인 분배 탐침 등이 사용될 수 있다.

미세유체 시스템에서는, 더 적은 양의 유체가 이동된다. 이러한 경우 원동력은 WO 97/21090호에 기술된 바와 같은 구심 작용 또는 미국 특허 제 5,992,820호에 기술된 바와 같은 전극 기본 펌핑에 의해 공급될 수 있으며, 상기 특허는 둘 다 본원에 참고로 전체가 인용된다.

조작 또는 수송된 목적 유체는 일반적으로 다른 조작에 사용되며, 예컨대 분석할 시험 요소에 분배되거나 또는 MTS ID-마이크로 타이핑 시스템^TM(Micro Typing System^TM) 겔 카드와 같은 겔 혈액형 결정 카드에 분배된다. 상기 카드는 샘플중에 존재하는 적혈구를 교착시키기 위한 겔을 함유하는 마이크로튜브를 함유한다. 추가의 기술은 본원에 참고로 전체가 인용된 미국 특허 제 5,650,068호 및 제 5,552,064호에서 찾을 수 있다. 본원에서, "시험 요소"는 그 속에 1종 이상의 시약이 공급된 임의의 반응 용기를 의미하고, 예를 들어 예컨대 미국 특허 제 3,992,158호에 기술된 바와 같은 소위 건조 슬라이드 시험 요소; 또는 미국 특허제 5,441,895호에 기술된 바와 같은 1종 이상의 항체로 예비 코팅된 공동을 갖는 컵 또는 웰, 또는 시약이 첨가되는 미코팅된 공동이다. 바람직한 실시양태에서 시스템은 임상 분석기이고, 목적 유체가 시험 요소로 분배된 후에, 시험 요소는 추가로 인큐베이팅되고, 추가의 시약이 첨가될 수 있고, 시험 요소는 분광광도계를 사용하여 판독될 수 있다. 본 발명을 위한 특히 바람직한 사용은 면역혈액학적 혈액 시험용의 자동화 기계, 예컨대 전술된 MTS 프로뷰^TM에 있다. 바람직한 기계는 본 발명의 유체 취급 시스템, 하나 이상의 겔 시험 카드, 예컨대 MTS ID-마이크로 타이핑 시스템^TM을 포함하는 샘플 및 시약 계량 시스템; 하나 이상의 겔 카드를 인큐베이팅하기 위한 인큐베이터; 하나 이상의 겔 카드를 원심분리하기 위한 원심분리기; 및 시험 카드의 화상을 기록하고 그 결과를 처리하여, 약 내지 강의 교착 강도(0+, 1+, 2+, 3+, 4+), 공백 겔 카드, 2배 세포 개체군, 과량의 적색 세포 및 결정된 결과 없음 중 하나 이상을 결정하기 위한 화상 기록기 및 처리기를 포함한다. 화상 기록기 및 처리기는 당해 분야에 잘 공지된 것일 수 있으며 전형적으로 카드의 화상을 기록하기 위한 카메라, 화상을 저장하기 위한 메모리 및 화상을 분석하기 위한 마이크로프로세서를 포함한다.

또한, 본 발명은 미세유체 또는 유체 미세조작에 특히 유용하다. 이러한 시스템은 전술된 WO 97/21090호와 같은 공개 문헌에 기술되어 있다. 미세유체 시스템에서, 바람직한 마이크로 채널은 관, 홈, 마주보는 장벽에 의해 형성된 채널 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다.

바람직한 미세유체 장치에서, 채널은 기판의 표면에 형성된 홈이고, 상기 장치는 채널 위에 놓여 그를 밀봉하는 커버 요소를 포함한다. 이 실시양태의 변형에서, 커버 요소는 제거가능하게 기판에 부착된다.

특히 바람직한 채널/커버 요소/투사 부재 물질은 유리, 규소, 석영 또는 다른 무기질, 플라스틱, 세라믹, 금속, 종이, 반금속, 반전도성 물질, 시멘트 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 또한, 겔을 형성하는 물질, 예컨대 단백질(예컨대 젤라틴), 지질다당류, 실리케이트, 아가로스 및 폴리아크릴아미드를 사용할 수 있다. 광범위하게 다양한 천연 및 합성 유기 및 무기 중합체를 채널 물질로서 사용할 수 있다. 예시적인 중합체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸부텐), 폴리스티렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리(에틸렌테레프탈레이트), 레이온, 나일론, 폴리(비닐 부티레이트), 폴리비닐리덴 다이플루오라이드(PVDF), 폴리다이메틸실록세인(PDMS), 실리콘, 폴리폼알데하이드, 셀룰로즈, 셀룰로즈 아세테이트, 나이트로셀룰로즈 등을 포함한다.

중합체 채널 물질은 의도된 용도에 따라 강성, 반강성 또는 비-강성, 불투명, 반불투명 또는 투명성일 수 있다. 예를 들어, 모든 광학적 또는 시각적 검출 요소를 포함하는 장치는 일반적으로, 적어도 부분적으로, 투명 물질로부터 제조됨으로써 그 검출을 허용하거나 적어도 용이하게 한다. 다르게는, 예컨대 유리 또는 석영의 투명창이 장치에 통합될 수 있다. 게다가, 중합체 물질은 선형 또는 분지형 주쇄를 가질 수 있고 가교결합되거나 가교결합되지 않을 수 있다. 특히 바람직한 중합체 물질의 예는 예컨대 폴리다이메틸실록세인(PDMS), 폴리우레탄, 폴리염화비닐(PVC), 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리카보네이트 등을 포함한다. 전술한 바와 같이, 이 실시양태에서 채널은 미세유체 장치의 구성요소이다. 본 발명의 미세유체 양태에 사용되는 채널의 제작 방법은 당해 분야의 숙련자에게 잘 공지되어 있다. 예를 들어, 채널이 표면 상에 제작되는 경우, 이들은 표준 기술을 사용하여 형성될 수 있고, 예컨대 이들은 기계가공(machining), 몰딩, 카빙(carving), 에칭, 적층, 압출 또는 침착 등으로 가공될 수 있다. 상기 방법은 WO 02/18949호에 더욱 충분히 기술되어 있다.

완충 유체는 임의의 공지된 방식으로 시스템에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 임상 분석기에서, 일반적으로 공기인 완충 유체가 주위 공기로부터 계량 탐침을 통해 시스템에 흡인될 수 있다. 미세유체 실시양태에 대해서는, 전술된 미국 특허 제 5,992,820호에 기술된 바와 같이 전극 유도된 기포를 사용할 수 있다.

일부 시스템에서, 각각의 목적 및/또는 작동 유체 구획 사이에 실리콘 오일과 같은 추가의 완충 유체를 첨가하는 것이 가능할 수 있다. 두 목적 유체 구획 사이의 2개의 완충 유체의 한 예는 미국 특허 제 3,479,141호에 기술된 바와 같은 공기 및 실리콘 오일을 포함한다. 이는 기체가 완충 유체임으로 인한 시스템의 소위 "연화"를 예방하는 이점을 갖는다. 그러나, 희석되는 경향이 증가하므로, 각각의 목적 및/또는 작동 유체 구획 사이에 단지 단일 완충 유체(바람직하게는 기체)를 두는 것이 일반적으로 바람직하다.

도 1a는 작동 유체(2)와 목적 유체(1) 사이에 완충 유체를 포함하지 않는 시스템을 도시한다. 이 경우, 작동 유체 및 목적 유체가 비혼화성이 아니라면, 상당한 길이의 채널에 대해 목적 유체의 상당한 희석이 있을 것이다. 도 1b는 단일 공기 기포(3)를 도시하고, 여기서 작동 유체는 채널 측벽을 갖는 잔여 경계층(4)에 보유된다. 이 경우, 공기 기포(3)중의 상기 잔여 작동 유체로 인해 목적 유체(1)의 상당한 희석이 초래된다. 도 1c는 본 발명의 실시양태를 도시한다. 이 실시양태에서, 제 1 공기 기포(3)를 도입하고, 다음에 목적 유체의 제 1 구획(6)이 도입된다. 목적 유체의 제 1 구획이 도입된 후에, 다른 공기 기포(5)가 도입되고, 다음에 목적 유체(1)가 도입된다. 제 1 공기 기포(3)는 도 1b에 도시된 바와 같이 경계층(4)에서 보유된 작동 유체를 함유하고, 따라서 목적 유체의 구획(6)의 상당한 희석을 초래한다. 그러나, 제 2 기포(5)가 존재함으로써 목적 유체의 추가의 경계층(7)이 제 1 공기 기포(3)중의 경계층보다 상당히 적게 작동 유체로 희석되게 된다. 그 결과 추가로 분배 또는 추가로 조작되는 목적 유체(1)는 작동 유체로 상당히 덜 희석된다.

본 발명의 다른 양태는 기술된 방법을 사용하여 분석할 샘플 및/또는 시약을 흡인 및 분배하는 분석기를 제공한다. 분석기는 샘플 저장기, 임의적으로 시약 저장기, 샘플 및/또는 시약을 수송 및 분배할 수 있는 유체 취급 시스템, 임의적으로 인큐베이터 및 검출기, 예컨대 분광광도계를 포함한다. 유체 취급 시스템은 바람직하게는 일회용 첨단(tip)을 포함하는 흡인/분배 탐침이다. 샘플, 시약 및 완충 유체, 바람직하게는 공기는 탐침 첨단을 통해 유체 취급 시스템에 들어간다. 전형적인 분석기, 예컨대 면역혈액학적 분석기 시스템은 미국 특허 제 6,096,561호 및 "자동 임상 분석기에서의 실패 검출(Failure Detection in Automatic ClinicalAnalyzers)"이라는 명칭으로 2000년 1월 13일자로 출원된 미국 특허출원 제 09/482,599호에서 찾을 수 있으며, 이들 둘 다는 본원에 참고로 전체가 인용된다.

당해 분야의 숙련자에게는 본 발명의 화합물, 조성물 및 공정에 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 이러한 변경 및 변형이 첨부된 청구범위 및 그의 등가물의 범위 내에 있는 한 본 발명은 이들을 포괄하도록 의도된다.

상기 인용된 모든 문헌의 개시내용은 마치 각각이 개별적으로 참고로 인용된 것과 동일한 정도로 명백하게 전체가 본원에 참고로 인용된다.

본 발명에 따르면, 채널 내에서 수송되는 유체의 오염 및/또는 희석을 감소시키면서 유체를 수송 또는 분배할 수 있다.

Claims

목적 유체를 수송하는 작동 유체를 제공하는 단계;

상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 1 완충 유체의 제 1 구획을 제공하는 단계;

목적 유체의 제 1 구획을 제공하는 단계;

상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 2 완충 유체의 제 2 구획을 제공하는 단계;

수송 및 추가로 조작될 목적 유체를 제공하는 단계;

원동력을 작동 유체에 가하여 상기 작동 유체가 제 1 및 제 2 완충 유체를 통해 목적 유체에 대해 힘을 가하도록 함으로써 채널 내에서 목적 유체를 수송하는 단계를 포함하는, 채널 내에서 목적 유체를 수송하는 방법.
제 1 항에 있어서,

제 1 및 제 2 완충 유체가 동일한 방법.
제 2 항에 있어서,

제 1 및 제 2 완충 유체가 공기를 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,

목적 유체가 분석할 분석물(analyte)을 함유하는 방법.
제 1 항에 있어서,

목적 유체가 혈액형 결정할 혈액을 함유하는 방법.
제 1 항에 있어서,

작동 유체가 실리콘 오일을 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,

채널이 도관인 방법.
제 1 항에 있어서,

채널의 단면이 계단식으로 변화하는 방법.
제 8 항에 있어서,

채널이 플라스틱 관으로부터 금속관으로 변화하는 방법.
제 1 항에 있어서,

채널이 평활하지 않은 방법.
제 1 항에 있어서,

채널이 분배 노즐의 일부이고 목적 유체가 분배 및/또는 흡인되는 방법.
목적 유체를 수송하는 작동 유체를 제공하는 단계;

상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 1 완충 유체의 제 1 구획을 제공하는 단계;

목적 유체의 제 1 구획을 제공하는 단계;

상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 2 완충 유체의 제 2 구획을 제공하는 단계; 및

수송 및 추가로 조작될 목적 유체를 제공하는 것을 포함하는, 채널 내에서 수송되는 유체의 오염 또는 희석을 예방 또는 감소시키는 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 작동 유체가 목적 유체 전에 채널 내에 존재하는 방법.
작동 유체가 함유된 탐침을 제공하는 단계;

상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 1 완충 유체의 구획을 완충 유체원으로부터 상기 탐침으로 흡인하는 단계;

분배할 유체의 구획을 흡인하는 단계;

상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 2 완충 유체의 구획을 완충 유체원으로부터 분배할 유체의 구획 후의 상기 탐침으로 흡인하는 단계;

분배할 유체의 선택된 양을 흡인하는 단계; 및

제 1 및 제 2 완충 유체 사이에 위치한 분배할 유체의 구획은 분배시키지 않으면서 분배할 유체의 상기 선택된 양을 분배하는 단계를 포함하는, 분석할 유체의 분배 방법.
제 14 항에 있어서,

제 1 및 제 2 완충 유체가 동일한 방법.
제 15 항에 있어서,

제 1 및 제 2 완충 유체가 공기를 포함하는 방법.
분석할 분석물을 함유하는 유체 샘플원;

분석할 유체 샘플을 수용하기 위한 샘플 수용 요소; 및

유체중에 함유된 분석물을 검출하기 위한 검출기,

샘플을 수송하는 채널을 포함하는 것으로, 채널 내의 작동 유체; 상기 작동 유체 및 샘플과 비혼화성인 제 1 완충 유체의 제 1 구획; 상기 샘플의 제 1 구획; 상기 작동 유체 및 샘플과 비혼화성인 제 2 완충 유체의 제 2 구획; 및 수송 및 분석할 샘플을 포함하고, 상기 유체가 채널 내에 작동 유체; 제 1 완충 유체; 유체 샘플의 제 1 구획, 제 2 완충 유체; 및 분석할 샘플의 순서로 존재하는 유체 취급 시스템을 포함하는,

분석물을 함유하는 유체 샘플을 분석하기 위한 분석기.
제 17 항에 있어서,

상기 유체 취급 시스템이 흡인 및 분배 탐침, 및 일회용 첨단(tip)을 포함하는 분석기.
샘플 및 시약 계량 시스템;

샘플중에 함유된 적혈구를 교착시키기 위한 겔을 갖는 다수의 마이크로튜브를 함유하는 겔 시험 카드;

하나 이상의 겔 카드를 인큐베이팅하기 위한 인큐베이터;

하나 이상의 겔 카드를 원심분리하기 위한 원심분리기; 및

시험 카드의 화상을 기록하고 그 결과를 처리하여, 약 내지 강의 교착 강도(0+, 1+, 2+, 3+, 4+), 공백 겔 카드, 2배 세포 개체군; 과량의 적색 세포 및 결정된 결과 없음 중 하나 이상을 결정하기 위한 화상 기록기 및 처리기를 포함하는, 혈액의 면역혈액학적 시험용 장치로서,

상기 샘플 및 시약 계량 시스템이 샘플 또는 시약을 수송하는 채널을 포함하는 유체 취급 시스템을 포함하되, 상기 유체 취급 시스템은 채널 내의 작동 유체; 상기 작동 유체 및 샘플과 비혼화성인 제 1 완충 유체의 제 1 구획; 샘플 또는 시약의 제 1 구획; 상기 작동 유체 및 샘플 또는 시약과 비혼화성인 제 2 완충 유체의 제2 구획; 및 수송 및 분석할 샘플 또는 시약을 포함하고, 상기 유체가 채널 내에 작동 유체; 제 1 완충 유체; 유체 샘플 또는 시약, 제 2 완충 유체의 제 1 구획; 및 분석할 샘플 또는 시약의 순서로 존재하는 것인, 혈액의 면역혈액학적 시험용 장치.
제 1 편평 평면; 및 상기 제 1 평면과 마주보는 제 2 편평 평면을 갖고, 상기 제 1 평면이 하나 이상의 마이크로채널; 임의적인 시약원; 임의적인 반응 챔버를 포함하는 기판을 포함하는 마이크로시스템 플랫폼;

유체를 수송하는 원동력원;

마이크로채널 내의 작동 유체;

상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 1 완충 유체의 제 1 구획;

목적 유체의 제 1 구획;

상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 2 완충 유체의 제 2 구획; 및

수송 및 추가로 조작될 목적 유체를 포함하고, 상기 유체가 마이크로채널 내에 작동 유체; 제 1 완충 유체; 목적 유체, 제 2 완충 유체의 제 1 구획; 및 목적 유체의 순서로 존재하는, 미세유체 취급 시스템.
제 20 항에 있어서,

원동력원이 기판 또는 플랫폼을 회전시켜 구심력을 제공하는 취급 시스템.
제 20 항에 있어서,

원동력원이 전극계 펌프인 취급 시스템.
제 20 항에 따른 미세유체 취급 시스템을 제공하는 단계;

목적 유체를 수송하는 작동 유체를 제공하는 단계;

상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 1 완충 유체의 제 1 구획을 제공하는 단계;

목적 유체의 제 1 구획을 제공하는 단계;

상기 작동 유체 및 목적 유체와 비혼화성인 제 2 완충 유체의 제 2 구획을 제공하는 단계;

수송 및 추가로 조작될 목적 유체를 제공하는 단계; 및

상기 작동 유체에 원동력을 가하여 상기 작동 유체가 제 1 및 제 2 완충 유체를 통해 목적 유체에 압력을 가하도록 함으로써 목적 유체를 도관 내에서 수송하는 것을 포함하는, 미세유체 취급 시스템에서 유체를 수송하는 방법.