KR20070092097A - 분석 시스템, 장치 및 카트리지 - Google Patents

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KR20070092097A
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조엘 엠. 블래트
캐롤 알. 스티버스
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메트리카, 인크.
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Abstract

본 발명은 단일 샘플에서 2가지 이상의 상이한 기술을 이용하여 2개 이상의 상이한 분석물을 검출 또는 정량화하기 위한 시스템, 장치, 카트리지, 방법 및 키트에 관한 것이다. 카트리지는 통상적으로 2개 이상의 테스트 사이트를 포함하며 하나 이상의 테스트 사이트의 위치는 대응하는 측정 장치에 종속되지 않는다. 시스템은 일반적으로 장치, 메모리 및 프로세싱 모듈을 포함한다. 장치는 광원, 배열 검출기 및 카트리지의 적어도 일부분을 수용하도록 구성되는 포트를 포함한다. 프로세싱 모듈은 카트리지의 이미지 분석을 수행하도록 구성된다. 방법은 측정 정보를 획득하는 단계, 카트리지의 이미지를 획득하는 단계, 이미지 분석을 수행하는 단계 및 테스트 사이트에 의해 요구되는 기술에 대응하는 특정 검출 또는 정량 기술을 통하여 순환시키는 단계를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능 매체가 또한 개시된다.
분석 시스템, 카트리지, 분석물, 테스트 사이트, 테스트 사이트 판독 영역

Description

분석 시스템, 장치 및 카트리지 {ANALYTICAL SYSTEMS, DEVICES, AND CARTRIDGES THEREFOR}
일반적으로, 본 발명은 다중 분석물(analyte)의 검출 및 정량 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 가지 초과의 측정 기술, 하나의 단일 샘플, 및 하나의 단일 장치를 이용한 다중 분석물의 검출 및/또는 정량 분야에 관한 것이다.
현재, 특별한 검출 또는 정량 기술을 이용하여 특별한 분석물을 검출 또는 정량하는 것은 통상적인 방식이다. 예를 들면, 효소 측정(enzyme assay), 면역측정(immunoassay), 화학 색채계 측정(chemical colorimetric assay), 형광 표지(fluorescence labeling) 및 측정, 화학발광 표지(chemilumininescent labeling) 및 측정, 및 전기화학발광 표지 및 측정은 다양한 분석물의 존재를 검출하기 위해 이용될 수 있는 몇몇의 예시적인 주지된 분석 기술이다. 다수의 이러한 기술은 테스트 스트립(test strip) 또는 카트리지 상에서 수행된다.
테스트 스트립은 전형적으로 스트립에 대한 다양한 위치에 소재하는 검사(testing)를 위한 특별한 영역 또는 사이트(site)를 가진다. 이러한 스트립들 중 일부는 단일 분석물의 다중 검사를 위한, 또는 다중 분석물의 동시 검사를 위한 테스트 사이트의 배열체를 포함한다. 이용되는 특별한 검출 또는 정량 기술에 따 라, 테스트 스트립은 별도의 측정 장치와 조합되어 이용될 수 있거나 이용되지 않을 수 있다. 예를 들면, 정량 광학 검출이 요구되는 경우, 부가 측정 장치가 또한 테스트 스트립 또는 카트리지의 결과를 판독하기 위해 요구된다. 이는 예를 들면 테스트 스트립 상의 관측 가능한 색깔 변화 자체가 테스트의 결과를 표시하는, 대부분의 처방전 없이 구입할 수 있는 임신 테스트에서 이용되는 것과 같은, 정성 시각 분석의 경우와 다르다. 아마도 별도의 장치와 조합되어 이용되는 테스트 스트립의 가장 널리 알려진 예는 포도당 계량기와 조합되어 이용되는 포도당 테스트 스트립이다.
그러나, 테스트 스트립에 부가 측정 장치가 이용되는지 여부와 관계없이, 상이한 검출 및 정량 기술은 통상적으로 서로 조합되지 않는다. 이는 부분적으로 각각의 기술이 특유의 감도(sensitivity), 견실도(robustness) 및 공차(tolerance)를 갖기 때문이다. 또한, 각각의 기술은 통상적으로 특유의 물리적 및 화학적 요구조건을 가진다. 또한, 테스트 사이트 판독 영역의 물리적 위치는 대응 측정 장치가 테스트 결과를 판독할 수 있도록 고정 또는 미리 결정되어야 하는 경우가 종종 있다. 이는 측정 장치 내의 광학 부품이 고정 위치에 있으며, 따라서 판독 영역이 (예를 들면, 통상적으로 대부분의 광학 판독 포도당 테스트 스트립에서) 판독 결과를 얻을 수 있도록 광학 부품에 대응하는 고정 위치에 있어야 하기 때문이다.
또한, 하나의 분석물에 대한 최적 검사 상태를 얻기 위해 요구되는 테스트 샘플 희석 인자(test sample dilution factor) 및 검출 시스템은 종종 제2 분석물을 위해 요구되는 희석 인자 및 검출 시스템과 양립할 수 없다. 따라서, 2개의 분 석물을 검사하기 위하여, 이용자는 다중 샘플이 상이한 테스트 스트립에 대한 상이한 샘플로서 이용될 수 있도록, 상이한 테스트 스트립에 이용하기 위해 환자로부터 다중 샘플을 취하거나, 하나의 대형 샘플을 뽑아서 다중 샘플로 나누어야 한다. 다중 샘플, 또는 하나의 대형 샘플을 뽑아야 하는 요구는, 예를 들면 샘플이 혈액이어서 정맥 천자(venipuncture) 또는 다중 핑거 랜스(multiple finger lances)로 뽑아야 할 때, 환자가 불편할 뿐만 아니라 고통스럽다.
따라서, 종래에는 다중 검출 또는 정량 기술이 요구되거나 바람직할 때 단일 카트리지 상에서 수행되는 다중 테스트가 제한되었다. 실제로, 상이한 기술의 이용이 요구되거나 바람직할 때, 이용자는 테스트 결과를 얻기 위하여 때때로 다수의 판매처로부터 매우 흔하게 다수의 기구를 이용한다. 이용자가 의사 또는 연구원인 경우, 이러한 장치가 어지럽게 흩어져 있어 고가의 작업대 공간의 이용가능성이 감소될 수 있다.
또한, 상업적으로 이용 가능한 분석 장치는 단일 분석물을 측정하거나, 다중 분석물을 측정할 수 있는 경우 대형 샘플 크기가 요구된다는 점에서 제한된다. 예를 들면 DCA 2000 시스템(뉴욕, 태리타운(Tarrytown), 다이어그노스틱스 디비젼(Diagnostics Division), 바이어 코포레이션(Bayer Corporation))은 혈액의 매우 작은 샘플(1μL)을 이용하여 헤모글로빈 A1c("HbA1c")를 측정할 수 있으며, 작은 체적을 이용하여 단일 카트리지 상의 단일 분석물을 검출할 수도 있다. 카트리지 테스트 당 하나의 측정물이 있다. DCA 2000은 단일 카트리지 상에서 하나 이상의 분석물을 분석하도록 구성될 때, 요구되는 샘플 체적이 매우 크다. 예를 들면, 마 이크로알부민(microalbumin) 및 크레아티닌(creatinine)을 검출하기 위한 테스트는 40-μL 소변 샘플이 요구된다. 유사하게, 케어 케미스트리(Care Chemistry) 및 일렉트로라이트 시스템(Electrolyte System)(캘리포니아, 유니온 시티(Union City), 애브액시스, 아이엔씨.(Abaxis, Inc.))의 피콜로 포인트(Piccolo Point)는 약 12개의 테스트까지의 패널에 작용할 수 있지만 100 μL의 혈액, 혈장 또는 혈청 샘플이 요구된다.
일반적으로, 상업적으로 이용 가능한 분석 장치는 또한 이용자에게 평이한 방식으로 소프트웨어 업데이트(예를 들면, 분석 개선 또는 메뉴 확대)를 수행할 수 없다는 점에서 제한된다. 또한, 비록 현장 진료 이용을 위해 설계된 일부 장치가 자동 품질 관리("QC") 체크를 수행하지만, 이용자가 수동으로 샘플을 관리하여 정밀한 성능을 보장할 것이 많이 요구된다. 이용자는 또한 새로운 분석 등을 위한 소프트웨어 또는 데이터를 수동으로 업로딩할 것이 요구된다. 이러한 작업은 이용자가, 많은 잠재적인 이용자가 얻게 되거나 얻을 수 있는 것보다, QC 검사 요구조건 및 기구 유지의 더 많고 상세한 지식을 가질 것이 요구된다. 또한, 새로운 테스트, 알고리즘, 및 절차가 개발될 때 자동 업데이트 성능이 없는 장치는 불가피하게 폐기된다.
따라서, 하나 이상의 검출 또는 정량 기술을 이용하여, 단일 샘플 상에서 다중 테스트를 수행할 수 있는 시스템, 장치 및 카트리지를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 작은 샘플 체적을 이용하여, 이러한 특징을 수행할 수 있는 카트리지 및 장치를 제공하는 것이 바람직하다. 또한 자동 QC 체크, 업데이트, 및 데이터 저장을 제공하는 장치를 갖는 것이 바람직하다.
본 명세서에서 인용되는 모든 특허, 간행물, 학회 논문 및 다른 참고 문헌은 마치 이들 각각이 개별적으로 참조되어 포함되어 있는 것처럼 본 발명에 그 전체 내용이 참조로 포함되어 있다.
본 명세서에서, 단일 샘플에서 2가지 이상의 상이한 기술을 이용하여 2개 이상의 상이한 분석물을 검출 및/또는 정량하기 위한 시스템, 장치, 카트리지 및 키트가 설명된다. 또한 2가지 이상의 상이한 기술을 이용하여 2개의 상이한 분석물을 검출하기 위한 방법이 설명된다. 일반적으로, 본 명세서에 설명되는 카트리지는 2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 위한 2개 이상의 테스트 사이트를 포함하며, 2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 위해 2가지 이상의 상이한 기술을 이용하도록 구성된다. 하나 이상의 테스트 사이트 판독 영역의 정밀한 위치는 대응하는 측정 장치에 종속되지 않는다.
카트리지는 적어도 일부분이 무공성(non-porous)인 바닥 층, 샘플 분배 층 및 2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 갖는 2개 이상의 테스트 사이트를 포함할 수 있다. 테스트 사이트는 통상적으로 샘플 분배 층에 매립되어 있거나 샘플 분배 층에 인접해 있으며, 2가지의 상이한 기술을 이용하여 2개 이상의 분석물을 검출하도록 구성된다. 상술된 바와 같이, 하나 이상의 테스트 사이트 판독 영역의 위치는 대응하는 측정 장치에 종속되지 않는다.
일부 변형 예에서, 샘플 분배 층은 다공성 재료를 포함하며, 다른 변형 예에서, 샘플 분배 층은 개방 채널 모세관 층을 포함한다. 카트리지는 또한 적혈구 세포 분리 층을 단독으로 또는 유지 층과 조합하여 포함할 수 있다. 유지 층은 바닥 층, 샘플 분배 층, 테스트 사이트 및 임의의 부가의 선택적인 광학 층을 서로 부착하도록 구성된다.
일부 변형 예에서, 카트리지는 3개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 포함한다. 다른 변형 예에서, 카트리지는 적어도 4개, 5개 또는 6개의 테스트 사이트 판독 영역을 포함한다. 하나 이상의 테스트 사이트는 치료제(treatment), 질환(disease), 병(disorder) 또는 특정 질병(ailment specific)인 분석물을 검출 또는 정량하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 테스트 사이트는 남용 물질, 약 또는 이들의 부산물, 환경적 독소 또는 오염물, 또는 생물학적 또는 화학적 무기 작용제인 분석물을 검출 또는 정량하도록 구성될 수 있다. 테스트 사이트는 동일한 높이일 수 있으며, 또는 상이한 높이일 수 있다. 유사하게, 일부 테스트 사이트는 동일한 높이일 수 있는 반면, 동일한 카트리지 상의 나머지 테스트 사이트는 상이한 높이일 수 있다. 명백한 바와 같이, 단일 테스트 카트리지 상의 높이의 혼합이 가능하다.
카트리지는 바아 코드, 기계적 패턴, 마이크로칩 또는 인쇄 패턴과 같은 특유의 식별 태그(unique identifier tag)를 더 포함한다. 카트리지는 또한 밀폐되지만 개방 가능한 방습 패키지 내에 포장될 수도 있다. 일부 변형 예에서, 카트리지는 약 20μL 또는 그 이하의 샘플 체적을 수용하도록 구성될 수 있고, 일부 변형 예에서, 샘플은 전혈, 혈장, 혈청, 땀, 타액, 눈물, 간질액(interstitial fluid), 척수액(spinal fluid), 안구액(ocular fluid), 고름, 젖, 정액, 양수, 질분비액(vaginal secretion), 점액 분비물(mucous secretion) 및 소변과 같은 체액이다.
또한 2개 이상의 상이한 분석물을 검출 또는 정량하기 위한 시스템이 제공된다. 일반적으로, 시스템은 장치, 메모리 및 프로세싱 모듈을 포함한다. 상기 장치는 카트리지의 적어도 일부분을 수용하도록 구성되는 포트, 광원 및 배열 검출기(array detector)를 포함하며 상기 부분은 2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 가진다. 상기 장치는 또한 카트리지 상의 전기화학적 테스트와 통신하기 위한 전기 접촉부를 가진다. 프로세싱 모듈은 배열 검출기로부터 신호를 수신하고 테스트 사이트 판독 영역의 위치 및 정확하고 정밀한 측정을 위한 이미지의 최적 부분을 확인하기 위해 카트리지의 이미지 분석을 수행하도록 구성된다. 시스템은 2가지 이상의 상이한 검출 또는 정량 기술을 이용하여 2개 이상의 분석물의 검출 또는 정량을 가능하게 한다. 이러한 검출 또는 정량 기술은 효소 분석, 특정 결합 측정, 면역측정, 핵산 교배 측정, 형광 표지, 화학형광 표지, 전기화학형광 표지, 형광 측정, 화학형광 측정, 전기화학형광 측정, 반사율 측정, 투과율 측정, 흡수율 측정, 혼탁도 측정, 전기화학적 작용 및 이들의 조합으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. 이 위치들이 각각의 카트리지 테스트 조합의 기능이 최적화되도록 독립적으로 선택된다는 점에서, 이러한 검출 기술의 바람직한 위치는 고정되지 않는다.
프로세싱 모듈은 또한 오류 상태, 예를 들면 만료된 카트리지, 부적절한 샘플 체적, 불가능한 분석물 값, 시약 불량, 기계적 불량, 전기적 불량 및 이들의 조합과 같은 상태를 결정하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 프로세싱 모듈은 자동 업그레이드 가능하다. 또한, 시스템은 카트리지 상의 특유의 식별 태그를 판독하도록 구성될 수 있고, 시스템은 자가 측정될 수 있다. 시스템은 또한 서버 연결 라인, 비휘발성 메모리, 컴퓨터 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한 소프트웨어 업그레이드, 새로운 테스트 소프트웨어 알고리즘, 특정 로트(lot) 측정 정보, 그리고 관련된 스포트웨어 및 데이터를 자동으로 획득하기 위한 시스템, 장치 및 방법이 제공된다.
2개 이상의 상이한 분석물을 검출 또는 정량하기 위한 키트가 또한 본 명세서에서 설명된다. 일반적으로, 키트는 광학 기구를 구비하거나 구비하지 않은 카트리지를 포함한다. 일부 변형 예에서, 키트는 위에서 설명된 시스템 및 카트리지를 포함한다. 카트리지의 적어도 일부분이 장치의 포트로부터 돌출되어 구성되도록 키트의 카트리지가 구성될 수 있다. 이러한 돌출 부분은 적혈구 세포 분리기, 특유의 식별 태그 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 카트리지는 또한 일회용일 수 있다.
2개 이상의 상이한 분석물을 검출 또는 정량하기 위한 장치가 본 명세서에서 제공되며, 통상적으로 카트리지의 적어도 일부분을 수용하도록 구성되는 포트, 광원, 배열 검출기, 메모리 및 프로세싱 모듈을 포함하며, 상기 카트리지의 적어도 일부분은 하나 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 가진다. 프로세싱 모듈은 배열 검출기로부터 신호를 수신하여 테스트 사이트 판독 영역의 위치를 확인하기 위한 카트리지의 이미지 분석을 수행하도록 구성된다. 상기 장치는 2가지 이상의 상이한 검출 또는 정량 기술을 이용하여 2개 이상의 분석물의 검출 또는 정량을 할 수 있다.
광원은, 필터 휠을 구비하거나 구비하지 않은, 하나 이상의 발광 다이오드("LED"), 백열 램프 또는 넓은 범위의 파장을 방출하는 다른 복사 에너지원, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 배열 검출기는 통상적으로 전하 결합 소자(charged coupled device)("CCD") 또는 상보성 금속 산화막 반도체(complementary metal-oxide semiconductor)("CMOS") 기술을 포함한다. 프로세싱 모듈은 위에서 설명된 바와 같은, 오류 상태를 결정하도록 구성될 수 있다. 상기 장치는 또한 카트리지 상의 특유의 식별 태그를 판독하도록 구성될 수 있다. 상기 장치는 또한 편광 광학 장치(polarization optics), 예비 전원(back-up power source), 비휘발성 메모리 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 변형 예에서, 상기 장치는 단지 약 1 입방 피트(0.028 입방 미터)의 체적을 점유한다.
카트리지의 이미지 분석을 수행하기 위한 코드를 포함하는 컴퓨터 판독 매체가 또한 본 명세서에서 설명된다. 일반적으로, 카트리지는 2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 위해, 2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 가지며 2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 위해 2가지 이상의 상이한 기술을 이용하도록 구성된다. 이미지 분석은 하나 이상의 테스트 사이트 판독 영역의 위치를 확인한다. 일부 변형 예에서 컴퓨터 판독 매체는 펌웨어(firmware)이며, 다른 변형 예에서, 컴퓨터 판독 매체는 소프트웨어이다.
또한, 2가지 이상의 상이한 검출 또는 정량 기술을 이용하여 단일 카트리지 상의 2개 이상의 상이한 분석물의 존재 또는 부재를 검출하거나 상기 2개 이상의 분석물을 정량하기 위한 방법이 본 명세서에서 설명된다. 일반적으로, 상기 방법은 통상적으로 2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 갖는 카트리지에 대한 측정 정보를 획득하는 단계, 배열 검출기를 이용하여 카트리지의 이미지를 획득하는 단계, 하나 이상의 테스트 사이트 판독 영역의 위치를 확인하기 위해 카트리지의 이미지 분석을 수행하는 단계, 및 2가지 이상의 상이한 기술이 이용하여 테스트 사이트에 의해 요구되는 검출 또는 정량 기술에 대응하는 특별한 검출 또는 정량 기술을 통하여 순환시키는 단계를 포함한다.
도1A 및 도1B는 상술된 바와 같은 적절한 시스템 및 장치의 개략도이다.
도2A 및 도2B는 예시적인 카트리지 구성을 도시하는 분해도이다.
도2C 및 도2D는 각각 음성 및 양성 포토레지스트 기술이 이용되는 마스크 또는 레티클(reticle)을 도시하는 도면이다.
도3의 (A) 내지 도3의 (F) 및 도3G는 예시적인 샘플 분배 층 구성을 도시하는 도면이다.
도4의 (A)는 샘플 수집 포트를 포함하는 일부분이 대응하는 장치의 포트로부터 돌출되도록 구성되는 샘플 분배 층을 도시하는 도면이다.
도4의 (B)는 균일하게 혼합된 적혈구 세포 분리기를 갖는 샘플 수집 포트를 포함하는 일부분이 대응 장치의 포트로부터 돌출되도록 구성되는 샘플 분배 층을 도시하는 도면이다.
도4의 (C)는 샘플 분포 포트를 포함하는 일부분이 대응 장치의 포트로부터 돌출되도록 구성되는 샘플 분배 층을 도시하며, 샘플 분배 층으로의 입구가 적혈구 세포 분리기 방벽을 구비하는 것을 도시하는 도면이다.
도4의 (D)는 다중 샘플 수집 포트를 갖는 일부분이 대응 장치의 포트로부터 돌출되도록 구성되는 샘플 분배 층을 도시하는 도면이다.
도4의 (E)는 샘플 수집 포트 및 특유의 식별 태그 모두를 갖는 일부분이 대응 장치의 포트로부터 돌출되도록 구성되는 샘플 분배 층을 도시하는 도면이다.
도4의 (F)는 전기화학 성능을 가지며 특유의 식별 태그를 갖는 일부분이 대응 장치의 포트로부터 돌출되도록 구성되는 샘플 분배 층을 도시하는 도면이다.
도5A는 하나의 테스트 사이트가 검사를 위해 전혈을 수용하는 반면 나머지 테스트 사이트가 혈장을 수용하는 샘플 분배 층을 도시하는 도면이다.
도5B는 대응 장치의 포트로부터 돌출되도록 구성되는 일부분 및 층상 테스트 사이트를 갖는 샘플 분배 층을 도시하는 도면이다.
도6A 및 도6B는 예시적인 카트리지 구성의 단면도이다.
도6C는 도6A 및 도6B의 평면도이다.
도7A는 본 명세서에서 설명되는 카트리지와 함께 사용하기에 적합한 구성을 도시하는 단면도이다.
도7B는 도7A의 평면도이다.
도8A는 본 명세서에서 설명되는 카트리지와 함께 사용하기에 적합한 구성을 도시하는 단면도이다.
도8B는 도8A의 평면도이다.
도9A는 본 명세서에서 설명되는 카트리지와 함께 사용하기에 적합한 구성을 도시하는 단면도이다.
도9B는 도9A의 평면도이다.
도10은 광학 검출이 요구될 때 본 명세서에서 설명되는 카트리지와 함께 사용하기에 적합한 구성을 도시하는 단면도이다.
도11A 및 도11B는 광학 검출이 요구될 때 본 명세서에서 설명되는 카트리지와 함께 사용하기에 적합한 구성을 도시하는 단면도이다.
일반적으로, 본 명세서에서 설명되는 카트리지, 시스템 및 장치는 2가지 이상의 상이한 기술을 이용하여 2개 이상의 상이한 분석물을 검출 또는 정량할 수 있으며, 단일 샘플을 검사하기 위해 이러한 상이한 기술들을 이용할 수 있다. 따라서, 예를 들면 상이한 감도 요구조건 또는 화학적 작용에 의해 상이한 검출 기술들이 요구되는 테스트들이 동일한 테스트 카트리지 내에서 조합될 수 있으며 단일 샘플을 이용하여 작동될 수 있다. 상이한 기술을 이용하여 다중 분석물을 측정하기 위한 성능을 가짐으로써 작동될 수 있는 테스트들의 유형 내에 더 큰 융통성(flexibility), 및 카트리지 상의 개별 테스트 사이트의 개수 및 위치에서 더 큰 융통성을 제공할 수 있다.
검출 또는 정량이라는 구절이 본 명세서 전반에 걸쳐 이용될 때, 검출(예를 들면, 분석물의 존재 또는 부재의 검출) 또는 정량(예를 들면, 주어진 샘플 내에 존재하는 분석물 양의 정량), 이들 중 하나 또는 이들의 조합을 포함하는 의미를 갖는다는 것을 이해하여야 한다. 검출 및 정량은 본 명세서에서 설명된 목적을 위해 상호 배타적인 것은 아니다. 본 명세서에서 설명되는 장치 및 카트리지를 이용하기에 적절한 검출 및 정량 기술의 예는 효소 측정, 특정 결합 측정, 면역측정, 형광 표지 및 측정, 화학형광 표지 및 측정, 전기화학형광 표지 및 측정, 반사율 측정, 투과율 측정, 흡수율 측정, 혼탁도 측정, 전기화학적 작용, 및 이들의 조합을 포함한다. 명백한 바와 같이, 또한 본 상세한 설명에 포함되는 것은 동일한 기술의 2개의 상이한 유형(예를 들면, 전기화학적 기술의 2개의 상이한 유형)의 사용이며, 따라서, 2가지 기술을 "상이하게" 만든다. 예를 들면, 경합적 면역측정 및 샌드위치(sandwich) 면역측정은 이종 및 동종 면역측정과 같이 상이한 기술이다. 유사하게, 투과율 측정에 이용되는 면역측정은 동일한 유형의 형광 측정을 이용하는 면역측정과 상이한 기술이다. 이러한 방식으로, 분석물의 2개 이상의 상이한 농도 범위는, 상이한 기술이 각각의 농도 범위의 측정을 위해 응용되는 경우, 본 발명의 범위 내에 있으며 여기서 수행될 것이다.
Ⅰ. 일반적 이용
본 명세서에서 설명되는 시스템, 장치, 및 카트리지는 몇 가지의 목적을 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 시스템, 장치, 및 카트리지는 의사의 사무실, 진료소, 약국, 병원 침대, 응급실, 차량 의료 설비, 군사 설비 등에서 이용하기 위한 포괄적인 진단 검사를 위해 이용될 수 있다. 즉, 카트리지는 특별한 질환, 병 또는 특정 질병의 진단을 돕기 위한 다중 테스트를 하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 목이 아파서 고생하는 사람은 단일 카트리지 및 단일 샘플을 이용하여, 목의 연쇄상 구균, 단핵증, 인두염, 편도선염 등을 위해 검사할 수 있다. 유사하게, 성적 접촉으로 감염되는 병이 걸린 것으로 의심되는 사람은 단일 카트리지 및 단일 샘플을 이용하여, 클라미디아, 음부 포진, 에이즈(AIDS), 임질, 매독, 등을 검사할 수 있다. 이는 비록 상이한 분석물일지라도 특별한 병의 존재 또는 부재를 확인하도록 상이한 기술을 이용하여 검출될 것이 필요할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 카트리지 및 장치는 또한 특정한 대상 분석물의 수준을 확인하기 위해 다중 테스트를 수행하도록 구성될 수 있다. 이는 예를 들면 비효율적으로 낮을 뿐만 아니라 잠재적 위험성이 높은 혈액 분석물 농도를 검출하는데 유용할 수 있다. 이러한 유형의 구성은 또한 특별한 질병(예를 들면, 당뇨병, 갑상선 부전증, 등)의 존재를 검출하고, 질병의 모니터링, 질병의 계층화, 및/또는 주어진 질병 상태에 대한 위험을 평가하는데 유용할 수 있다. 예를 들면, 통상적으로 하나 이상의 분석물(또는 다양한 분석물의 상승된 농도)이 주어진 병과 관련되며, 이러한 분석물의 검출(또는 분석물의 상승된 농도의 검출)은 사람이 겪을 수 있는 질병을 결정하는데 도움이 될 수 있다.
이러한 유형의 구성은 또한 다양한 치료 체제와의 환자의 수용상태를 모니터링하는데 이용할 수 있다. 예를 들면, 혈액은 샘플로서 취득할 수 있고, 혈액 내의 다양한 약물의 농도가 정량화될 수 있다. 모니터링되는 환자의 수용상태는 정신병 환자의 경우 특히 유용할 수 있으며, 그렇지 않으면 수용상태를 결정하는 것이 어려울 수 있다(예를 들면, 간단히 환자에게 문진함으로써). 따라서, 예로서, 정신병 의사는 환자의 혈류 내의 기분 안정제 농도에 대한 임계적인 정보를 얻을 수 있다. 즉, 혈류 내의 대응되고 특별한 검출 가능한 물질이 있는 간, 콩팥, 또는 다른 내부 장기에 대한 손상을 포함하는 잠재적으로 불리한 부작용이 이러한 방식으로 모니터링될 수 있다. 예를 들면, 양극성 질환을 치료하는 경우, 밸프로닉 산(valproic acid)이 투여될 수 있다. 테스트는 밸프로닉 산 농도를 모니터링하도록 구성될 수 있는 반면(치료가 효과적인가를 확인하기 위하여), 동시에 간이 손상되지 않았는지를 확인하기 위해 관심있는 다양한 효소를 모니터링하도록 구성될 수 있다. 이러한 유형의 분석을 위한 단일 카트리지 상의 테스트의 통상적인 조합은, 예를 들면, 알라닌 아미노전이효소("ALT", "SGPT"), 아스파라긴산 아미노전이효소("AST", "SGOT"), 및 젖산 탈수소화효소("LDH")와 같은 밸프로닉 산 및 간 효소를 위한 테스트 사이트를 포함할 수 있다.
카트리지는 또한 다양한 남용 물질에 대한 테스트를 하도록 구성될 수 있다. 이러한 물질은 헤로인, 코카인, 크리스탈 메쓰(crystal meth), 엑스터시, 리세그르산 디에틸아미드("LSD") 등과 같은 거리 마약을 포함할 수 있으며, 이는 경찰력에 특히 유용할 수 있다. 유사하게, 이러한 테스트는 또한 예를 들면 환자가 의식불명 상태로 병원에 도달할 때 특별히 과량 복용된 마약을 신속하게 검출하는데 도움이 됨으로써, 의사에게 유용할 수 있다. 남용 물질은 또한 다양한 스테로이드를 포함할 수 있으며, 이는 시합 전에 운동선수를 검사하는데 특히 유용할 수 있다.
의학적 응용에 부가하여, 본 명세서에서 설명되는 시스템, 장치, 카트리지, 키트 및 방법은 또한 환경적 및 음식 검사와 같은 영역에서 효용을 찾을 수 있다. 예를 들면, 카트리지는 소정의 환경적으로 설정된 표준과의 수용 상태를 결정하도 록 다양한 환경적 독소 또는 오염물(예를 들면, 수은, 납, 중금속 등)을 검출하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 카트리지는 환자 샘플 내에서 환경적 독소 및 오염물을 검출 또는 정량하도록 구성될 수 있다. 음식은 또한 본 명세서에서 설명되는 카트리지, 시스템, 및 장치를 이용하여 다양한 오염물에 대해 검사될 수 있다. 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 음식이 샘플로서 이용되는 경우, 음식이 유체 형태로 제공하기 위한 적절한 매체 내에서 균질화되는 것이 필요하게 된다.
시스템, 장치, 및 카트리지는 또한 다양한 생물학적 및 화학적 무기 작용제를 검출 또는 정량하도록 구성될 수 있다. 이는 전쟁 중에, 예컨대 다양한 군사 설비에서 이용하는 데에 유용할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 시스템, 장치, 카트리지, 키트 및 방법을 이용하여 검출을 하기에 적절한 예시적인 분석물의 리스트뿐만 아니라 분석물의 임상 이용, 및 생물학적 또는 치료 농도 범위(노버트 더블유. 티에츠(Nobert W. Tietz)의 "임상 화학의 교본(Textbook of Clinic Chemistry)"으로부터 발췌함)가 아래에 제시된다. 2개 이상의 상이한 분석물이 참조되어야 할 때, 2개 이상의 상이한 분석물이 구조적 및 화학적으로 동일하지만 상이한 농도 범위를 갖는 경우를 포함하는 것을 의미한다는 것에 주목하여야 한다. 명백한 바와 같이, 어떠한 유형의 분석물도 본 명세서에서 설명되는 시스템, 장치 및 카트리지를 이용하여 검사될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 용어 "분석물(analyte)"이 참조되어야 할 때, 이러한 용어는 정량적으로 또는 정성적으로 검출될 수 있는 단백질, DNA(DNA의 단일 스트랜드 또는 파편), 작은 분자, 등과 같은 어떠한 화학적 실체도 포함하는 것을 의미한다는 것으로 이해되어야 한다. 아래 표는 단지 예시적인 것이지 본 발명을 이에 제한하려는 것은 아니다.
[표 1]
예시적인 분석물 , 이들의 임상 이용예 , 및 이들의 생물학적 또는 치료 농도 범위
Figure 112006089781788-PCT00001
Figure 112006089781788-PCT00002
Figure 112006089781788-PCT00003
Ⅱ. 시스템
본 명세서에서 설명되는 시스템은 2가지 이상의 상이한 기술을 이용하여 2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 할 수 있다. 일반적으로, 시스템은 장치, 메모리 및 프로세싱 모듈을 포함한다. 상기 장치는 카트리지의 적어도 일부분을 수용하도록 구성되는 포트, 광원 및 배열 검출기를 포함한다. 상기 장치로 들어가는 카트리지의 부분은 2개 또는 그 이상의 상이한 분석물들 중 하나 이상의 검출 또는 정량을 위한 2개 또는 그 이상의 테스트 사이트 판독 영역들 중 하나 이상을 가진다. 그러나, 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 어떠한 개수의 분석물도 본 명세서에서 설명되는 시스템, 장치 및 카트리지를 이용하여 검출될 수 있으며 이는 실용적이고 바람직하다.
동일한 도면부호가 동일한 구성을 나타내는 도면을 참조하면, 도1A는 시스템이 구성되는 방법을 하나의 전형적인 예로서 제공한다. 포트(102)를 갖는, 장치(100)의 외부가 도시되어 있으며, 포트는 카트리지(104)의 적어도 일부분을 수용하도록 구성되어 있다. 포트는 또한 자동 삽입 및 배출 성능을 포함할 수 있다. 다양한 제어 노브 및 스위치(106)가 도시되어 있으며, 이 제어 노브 및 스위치는 상기 장치를 켜고 상기 장치의 몇몇의 특징을 제어하기에 유용할 수 있다. 전력으로의 라인(108), 및 원하는 경우 컴퓨터 또는 개인 컴퓨터("PC") 보드(112)와 같은 프로세싱 모듈(PM)에 부착될 수 있는 케이블(110)이 제공된다. 실제로, 상기 장치는 PC 보드, 정보(예를 들면, 테스트 결과, 유지 업데이트, 업데이트 경보, 등)를 나타내는 디스플레이(D), 및 테스트 결과를 인쇄하는 프린터(도시 안됨) 등과 같은, PM을 포함하도록 제공될 수 있다.
전력 공급 라인(108)이 도시되었지만, 상기 장치는 또한 배터리로 작동될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 상기 장치는 또한 전력 공급 중단의 경우 상기 장치에 전력을 공급할 수 있도록 하는, 예비 전원, 예를 들면 배터리(도시 안됨)를 가질 수 있다. 이러한 이유 때문에, 또한 상기 장치가 비휘발성 메모리를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
상기 장치는 또한 슬라이딩, 또는 그렇지 않으면 개방 가능한(예를 들면, 힌지형) 샘플 도어(도시 안됨)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 카트리지가 상기 장치로 삽입될 때, 샘플 도어는 카트리지로의 접근이 가능하도록 개방될 수 있다. 샘플 도어는, 예를 들면 카트리지의 위치에 대응하는 위치에 최적으로 배치될 수 있어 카트리지가 상기 장치 내로 삽입된 후 샘플은 상대적으로 용이하게 카트리지에 배치될 수 있다. 선택적으로, 상기 장치는 카트리지가 상기 장치로 삽입된 후 샘플의 적용을 허용하는 제2 접근 포트를 포함할 수 있다.
장치(100)가 여기서 직사각형을 갖는 것으로서 도시되었지만, 상기 장치는 소정의 적절한 또는 원하는 기하학적 형상을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 상기 장치는 또한 임의의 원하는 크기일 수 있다. 일부 변형 예에서, 상기 장치는 약 2 입방 피트(0.056 입방 미터) 이하, 또는 약 1 입방 피트(0.028 입방 미터) 이하의 크기를 갖는 것이 바람직하여, 작업대 상부를 어지르는 것을 최소화하도록 한다. 유사하게, 제어 노브 및 스위치(106)가 장치(100)의 측부에 위치하는 것으로서 도1A에 도시되어 있지만, 노브 및 스위치는 상기 장치의 어떠한 원하는 또는 편리한 장소에도 위치될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 노 브 및 스위치는 상기 장치의 전방, 상기 장치의 후방, 또는 이들의 조합된 위치에 있을 수 있다. 이러한 제어 노브 및 스위치의 기능 모두 또는 일부는 기능적으로 터치 스크린으로 수행될 수 있다.
도1B는 장치의 내부를 개략적으로 도시하고 있다. 도1B에 도시된 바와 같이, 장치(114)는 그 안에 카트리지(116)를 가진다. 예시적인 광원은 하나 또는 그 이상의 LED(118) 및 백열 램프(120)로 도시되어 있다. 필터 휠(122)이 이용될 수도 있다. 다중 광원은 도1B에 도시된 바와 같이 상기 장치 내에 수용될 수 있거나 단지 하나의 광원이 이용될 수 있다. 광원은 카트리지(116)에 빛을 직접 비추도록 구성되어야 한다. 광원은 카트리지 아래로부터, 카트리지 상부로부터, 카트리지 측부로부터, 이들을 조합하여 카트리지에 빛을 비추도록 구성될 수 있다. 따라서, 배열 검출기는, 광원 입력부의 방향에 따라, 통상적으로 편리한 출력 위치에 위치된다. 배열 검출기(124)는 CCD 기술, CMOS 기술 등뿐만 아니라 본 발명의 기술분야에서 공지된 기술을 포함할 수 있다.
또한, 도1B에는 PM(예를 들면, PC 보드)이 상기 장치에 연결될 수 있도록 하는 선택적인 케이블(126)이 도시되어 있다. 디스플레이(D)는 결과를 모니터링하고, 그리고 다른 정보를 디스플레이하도록 PM에 후크식으로 연결될 수 있다. 유사하게, 무선 연결부(W) 또는 다른 인터넷 연결 성능(예를 들면, 모뎀, 케이블, 등)이 PM에 후크식으로 연결될 수 있다. 라인(128)은 상기 장치가 부가 전기화학적 측정 시스템(EC)과 함께 이용될 수 있도록 하며, 상기 EC는 선택적으로 상기 장치 내부에 있을 수 있다. EC는 전기화학적 분석기와 전기 연결하기 위해 이용되는 컨 덕터를 포함할 수 있다. 상술된 바와 같이, 선택적인 프린터(도시 안됨)는 또한 상기 장치와 함께 이용할 수 있다. 전술한 부재(예를 들면, 장치, EC, PM, W, D, 프린터) 모두 또는 일부가 선택적으로 단일 하우징 내에 포함될 수 있다.
아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 시스템은 또한 카트리지 상의 특유의 식별 태그를 판독하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템은 테스트 사이트 판독 영역의 유형, 개수 및 적절한 위치를 확인할 수 있을 뿐 아니라, 테스트 사이트 판독 영역의 측정, 알고리즘, 및 로트 정보(lot information)를 결정할 수 있다. 따라서, 상기 장치는 태그를 영상화하기 위한 스캐닝 윈도우(식품점에 이용된 것과 유사한), 스캐닝 또는 스위핑 슬롯(swiping slot)(신용 카드에 이용되는 것과 유사한), 또는 카트리지에 매립 또는 부착된 마이크로칩으로부터 정보를 얻는 비접촉 전자 방법을 더 포함할 수 있다. 유사하게, 특유의 식별 태그를 갖는 카트리지는 태그가 판독되도록 상기 장치로 완전히 삽입되도록 구성될 수 있다.
그러나, 상기 시스템은 특유의 식별 태그로부터 정확한 판독 영역 정보를 얻을 필요가 없다. 실제로, 상기 시스템은 배열 검출기로부터 신호를 수신하도록 구성되어 이미지 분석, 또는 카트리지의 스캔을 수행하여 판독 영역의 유형 및 위치를 확인하도록 하는 프로세싱 모듈을 포함한다. 프로세싱 모듈(PM)이 도1A에서 상기 장치의 외부에 도시되어 있지만, 도1B에 도시된 바와 같이 상기 장치 자체 내부에 있을 수도 있다.
프로세싱 모듈은 하드웨어 로직(logic)(예를 들면, 집적 회로 칩, 프로그램 가능한 게이트 배열체(PGA), 특수용도의 집적 회로(ASIC), 등) 또는 예를 들면, 자 기 저장 매체(예를 들면, 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크, 테이프), 광학 저장(예를 들면, CD-ROM, 광 디스크, 등), 휘발성 및 비휘발성 메모리(예를 들면, EEPROM, ROM, PROM, RAM, DRAM, SRAM, 펌웨어(firmware), 프로그램 가능한 로직, 등)과 같은 컴퓨터 판독 가능 매체에서 실행되는, 코드 또는 로직일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체 내의 코드는 프로세서에 의해 접근되어 실행된다.
따라서, 본 명세서에서 2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 위한 2개 이상의 사이트 판독 영역을 포함하는 카트리지의 이미지 분석을 수행하기 위해 코드를 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공될 수 있다. 이미지 분석은 2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역의 위치를 확인한다. 일부 변형 예에서, 컴퓨터 판독 매체는 펌웨어이고, 다른 변형 예에서 소프트웨어이다.
이미지 분석은, 기계 비젼(vision) 시스템을 위해 개발된 알고리즘, 또는 이미지 대수(algebra)를 위한 알고리즘을 이용하여, 닐레이(Neeley)의 임상 화학(Clin. Chem.) 제29권 제6호, 1038 내지 1041면(1983년)의 "반사율 디지털 매트릭스 광도 측정(Reflectance Digital Matrix Photometry)", 임상 화학 제27권 제10호 1665 내지 1668면(1981년)의 "디지털 매트릭스 광도용 기구(An Instrument for Digital Matrix Photometry)", 및 임상 화학 제34권 제11호, 2367 내지 2370면(1988년)의 "다증 층 드라이-필름 슬라이드에 이용하기 위한 사각 광다이오드 배열 검출기 반사율 광도계(A Reflectance Photometer with a Square Photodiode Array Detector for Use on Multilayer Dry-Film Slides)"에서 설명된 방식으로 수행될 수 있다. 일반적으로, 프로세싱 모듈은 카트리지의 일반적인 이미지를 제공 하는 배열 검출기로부터 신호를 수신한다. 그리고 나서 측정되어야 하는 영역이 그리드(grid) 같이 작은 서브유닛으로 분할된다. 그리고 나서 이미지 분석이 화소의 더 큰 클러스터의 외부 에지 내에 위치하고, 이용되는 카트리지에 의해 수행되는 테스트의 그룹으로부터 개략적으로 미리 결정된 위치에 위치하는, 유사한 강도 값을 갖는 화소의 클러스터의 확인에 의해 진행된다.
따라서, 작동 중, 카트리지 상의 특별한 테스트 사이트의 유형 및 위치가 첫 번째로 확인된다. 그리고 나서 시스템은 통상적으로, 테스트를 하기 위하여, 테스트 절차, 알고리즘, 및 측정값이 시스템 메모리 내에 저장되었는지를 찾아서 체크한다. 프로세싱 모듈(PM)과 같이, 시스템 메모리(M)는 도1A에 도시된 바와 같이 상기 장치 외부에 있을 수 있거나, 도1B에 도시된 바와 같이 시스템 자체 내에 있을 수 있다. 시스템 메모리는 또한 프로세싱 모듈의 부분일 수 있다. 시스템이 동일한 제조 로트로부터 카트리지를 미리 접하는 경우(및 따라서 동일한 측정 매개변수 값, 테스트 절차, 및 알고리즘을 갖는 경우), 시스템은 메모리 내에 이러한 정보를 저장하게 된다. 따라서, 시스템은 검사가 진행될 수 있는 조작자에게 통지하거나 신호를 보낼 수 있다. 통지는, 예를 들면 가청 신호, 프롬프트(prompt) 및 신호의 조합 등에 의해 디스플레이(예를 들면, LCD 스크린, 등) 상에 워드 프롬프트(word prompt)로서 발생될 수 있다.
카트리지를 위한 알고리즘 및 테스트 절차가 시스템 메모리 내에 존재하지만, 특정 로트 정보(측정 매개변수, 만료 날짜, 등)가 존재하지 않는 경우, 시스템은 서버 연결(예를 들면, 지상 통신선, 휴대폰선, 등과 같은 직접 전화 회선, 또 는 케이블 또는 다른 유선과 같은 인터넷 연결, 무선 및 위성 라인 등)을 경유하여 호스트 서버 컴퓨터(host server computer)와 같은 원격 공급원(source)으로부터 이러한 값들을 자동으로 다운로드할 수 있다. 그러나, 검사 절차, 알고리즘, 및 측정 매개변수가 저장되지 않은 경우(테스트가 이용 가능한 테스트의 메뉴에 최근에 부가된 경우 발생할 수 있는 바와 같은 경우), 시스템은 작동하여 테스트뿐만 아니라 특정 로트 정보를 해석하도록 적절한 테스트 절차 및 알고리즘 모두를 다운로드할 수 있다. 카트리지가 검출을 위한 전기화학적 방법 단독으로 또는 광학 방법과 조합하여 이용하는 경우, 실제 전기 접촉 및 이들의 특정 기능이 유사한 방식으로 얻어져 이용될 수 있다. 시스템의 프로세싱 모듈은 또한 권한을 부여받은 전문가에 의한 복구를 위해 시스템이 테스트 결과 및 샘플 ID 정보를 호스트 서버의 컨피덴셜 데이터베이스(confidential database)로 자동으로 전달할 수 있도록 하는 실행 가능한 코드를 포함할 수 있다. 전술한 기능들 중 어느 것도 이용자의 제어 하에서 선택적일 수 있다.
알고리즘, 테스트 절차, 및 로트 정보가 얻어진 후, 시스템은 상술된 바와 같이 카트리지의 초기 "드라이(dry)" 이미지(또는 연속 이미지)를 얻기 위하여 광원 및 배열 검출기를 이용한다. 즉, 예를 들면, 검출된 빛의 경로에서 하나 또는 그 이상의 필터와 선택적으로 조합되는, 하나 또는 그 이상의 광원으로부터 선택된 방사 파장을 이용하여, 조명의 상이한 상태 하에서 카트리지 표면의 이미지가 얻어진다. 그리고 나서 시스템은 후의 이용을 위해 이미지를 메모리에 저장한다. 조작자는 상술된 바와 같이, 시스템에 의해 송신될 때, 카트리지 내에 샘플을 이제 배치할 수 있다.
샘플의 존재가 검출된 때(선택적으로 또는 전도율 또는 정전 용량과 같은 전기적 변화를 이용하는 방법에 의해), 프로세싱 모듈은 시스템이 카트리지 상의 테스트 또는 테스트의 조합을 위해 특정된 다양한 측정을 수행하도록 한다. 이는 순서대로 반복적으로 작동되는 3개 또는 그 이상의 측정 모드를 초래한다. 예를 들면, 605 nm LED가 2개의 상이한 판독 영역에서의 반사율 측정을 위해 켜지며, 그리고 나서 500 nm LED가 켜져서(그리고 필터가 상기 LED로부터 빛의 출력 모두를 반드시 차단하도록 검출 빛의 경로로 삽입된다) 3개의 상이한 판독 영역에서 형광 측정을 수행하도록 한다. 이러한 조명의 2개의 상이한 상태 하에서 획득된 전체 카트리지 표면의 이미지가 저장되어 동일한 상태 하에서 얻어진 후속하는 이미지와 비교된다.
테스트를 위한 일반적인 표면 위치에서의 화소 세기에서의 변화가 사소한 미리 결정된 수준에 도달할 때, 또는 변화의 비율이 정상 상태에 도달할 때, 이미지 획득이 중단되고 상기 테스트를 위해 적절하게 각각의 테스트 영역에 대해, 반사율, 형광 등, 또는 이들의 변화 비율을 결정하기 위해 계산이 수행된다. 그리고 나서 이러한 수치는, 저장된 알고리즘 및 측정 매개변수 값을 이용하여, 상기 장치 또는 PC 상의 디스플레이(D)를 경유하여 또는 소정의 다른 적절한 방법에 의해 보고되는 분석물 농도로 변환된다. 이러한 값들은 또한 환자 데이터베이스 내의 저장을 위해 PC로 인쇄, 통신될 수 있거나 모두 가능하다. 시스템의 작동은 화학발광성 또는 전기화학적 검출을 요구하는 테스트를 위해 전술된 것과 유사하게 될 수 있지만, 이러한 기술에는 광원이 요구되지 않는다. 전기화학적 검출은 장치의 광학 성능의 어떠한 이용도 요구하지 않는다.
본 명세서에서 설명되는 장치 및 시스템의 프로세싱 모듈은 또한 특별한 오류 상태를 검출하도록 구성될 수 있다. 이러한 오류 상태는, 예를 들면, 만료된 카트리지의 검출, 부적절한 샘플 체적, 불가능한 분석물 값, 시약 불량, 기계적 불량 및 이들의 조합일 수 있다. 오류 상태가 검출되는 경우, 적절한 신호가 상기 장치에 의해 디스플레이될 수 있다. 디스플레이는 장치 수리가 요구되는지 여부를 추가로 표시한다. 이러한 유형의 통지는 불량 부분의 신속한 교체를 용이하게 할 수 있다. 프로세싱 모듈은 또한 서버 연결 라인을 통하여 호스트 서버로 오류 상태를 전달하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 수리가 요구되는 경우, 호스트 서버의 소유자가 개입하여 적시에 시스템 및 장치를 수리하도록 할 수 있다. 또한, 시스템 또는 장치의 고장 중에 소유자가 시스템 또는 장치를 작동시키는 경우 오류 상태의 테스트 결과를 얻거나 보고되지 않도록, 프로세싱 모듈이 시스템 또는 장치가 작동되지 않도록 구성될 수 있다.
일부 변형 예에서, 프로세싱 모듈은 자동 업그레이드 가능하다. 이러한 변형 예에서, 상기 장치는 호스트 서버와 같은 원격 공급원으로의 연결이 가능하게 하는, 서버 라인 연결부를 가질 수 있다. 여기서, 업그레이드는 장치 조작자에 의한 관여가 요구되지 않고 장치 작동의 정상 과정 동안 자동으로 발생한다. 서버 라인 연결은 또한 기본적으로 요구되는 호스트 서버와의 자동 연결을 위해 제공될 수 있다. 예를 들면, 존재하는 하드웨어 또는 소프트웨어 업그레이드의 주기적 보 수 검토 또는 통지와 같은 자동 메시지가 시스템으로 전송될 수 있다. 일부 변형 예에서, 시스템은 또한 자가 측정된다. 즉, 시스템은 비연산 기술(ratioing technique), 내부 표준, 및 제어, 및 본 기술분야에서 공지된 다른 기술을 이용하여 정기적인 측정을 수행할 수 있다.
위에서 설명된 시스템으로부터 명백한 바와 같이, 개별 장치가 또한 제공된다. 일반적으로, 상기 장치는 카트리지의 적어도 일부분을 수용하도록 구성되는 포트, 광원, 배열 검출기, 메모리, 및 프로세싱 모듈을 포함하며, 상기 카트리지는 2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 가지며 상기 카트리지의 적어도 일부분은 하나 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 가진다. 프로세싱 모듈은 판독 영역의 위치를 확인하도록 카트리지의 이미지 분석을 수행하기 위해 배열 검출기로부터 신호를 수용하도록 구성된다.
상술된 바와 같이, 광원은 하나 또는 그 이상의 고체 상태의 장치(LED, 레이저 다이오드 등)를 포함할 수 있거나 백열 램프 또는 넓은 범위의 파장(예를 들면, 텅스텐 광원에 대해 약 300 nm 내지 약 1000 nm)을 방출하는 다른 방사 에너지원을 포함할 수 있다. 필터 휠은 선택적으로 이용될 수 있다. 상기 장치는 또한 형광 편광 면역측정을 수행할 수 있도록 편광 기술을 포함할 수 있다. 유사하게, 상기 장치는 또한 온도 변화를 검출하도록 구성될 수 있으며, 온도 제어를 제공하도록 구성될 수 있다.
Ⅲ. 카트리지
일반적으로, 카트리지는 2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 위한 2개 이상의 테스트 사이트를 포함하며, 2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 위해 2가지 이상의 상이한 기술을 이용하도록 구성된다. "테스트 사이트"라는 구절이 인용될 때, 이는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 주어진 테스트를 수행하기에 필요한 시약 및 영역에 의해 점유되는 카트리지의 영역, 또는 영역들을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 명백하게, 일부 테스트 사이트는 어떠한 시약의 이용도 요구되지 않는다. 유사하게, 용어 "판독 영역", 또는 "테스트 사이트 판독 영역"은, 본 명세서에서 인용될 때, 테스트의 결과가 얻어지는 테스트 사이트의 영역, 또는 영역들을 설명하기 위한 것을 의미한다. 카트리지 상의 판독 영역들 중 하나 이상의 위치가 검사 동안 시스템 또는 장치에 의해 확인되기 때문에, 판독 영역들 및 테스트 사이트들 중 하나 이상의 정확한 위치가 고정되지 않는다. 즉, 판독 영역들 및 테스트 사이트들 중 하나 이상의 위치는 대응하는 측정 장치에 종속되지 않는다.
일반적으로, 카트리지는 바닥 층, 샘플 분배 층, 및 2개 이상의 상이한 테스트 사이트 판독 영역을 포함한다. 바닥 층은 통상적으로 무공성(예를 들면, 플라스틱, 유리 등)이며 분석물의 광 투과 측정이 바람직할 때, 투명할 수 있다. 샘플 분배 층은 샘플이 다양한 테스트 사이트로 유동하는 것을 허용한다. 테스트 샘플은 어떠한 적절한 유체일 수 있다. 예를 들면, 테스트 샘플은 전혈, 혈장, 혈청, 땀, 타액, 눈물, 간질액, 척수액, 안구액, 고름, 젖, 정액, 양수, 질분비액, 점액 분비물 및 소변과 같은 체액일 수 있다. 유사하게, 테스트 샘플은 물(오염된 것으로 의심되는)일 수 있으며, 음식물일 수 있다. 샘플이 음식물인 경우, 음식물은 통상적으로 갈거나 균일화하여 적절한 매체로 혼합할 것이 요구된다. 검사를 위한 적절한 샘플을 준비하기 위해 추가의 조작이 요구될 수 있다(예를 들면, 추출 또는 정제). 테스트 사이트는 샘플 분배 층에 매립되거나 인접할 수 있으며 2가지의 상이한 기술을 이용하여 2개 이상의 분석물을 검출하도록 구성된다.
카트리지는 작은 샘플 체적, 예를 들면 20μL 또는 10μL의 혈액 샘플을 수용하도록 구성될 수 있다. 이는 작은 샘플 체적을 이용하여 다중 테스트가 수행되도록 하는 장점을 제공한다. 그러나, 샘플은 또한 더 큰 샘플을 제공하도록 희석될 수 있다. 예를 들면, 10μL의 혈액 샘플이 10배로 희석되어 100μL의 샘플 체적을 제공할 수 있다. 따라서, 다중 테스트는 환자로부터 추출되는 작은 혈액 샘플을 이용하여 수행될 수 있으며, 그리고 나서 후속적으로 희석될 수 있다. 이러한 방식으로, 환자의 고통이 최소화될 수 있다. 따라서, 카트리지는 어떠한 적절한 샘플 체적도 수용하도록 구성될 수 있다.
적절한 카트리지의 하나의 변형 예의 분해도가 도2A에 도시된다. 카트리지(200)가 바닥 층(202), 샘플 분배 층(204), 테스트 사이트(208)를 갖는 테스트 사이트 층(206), 및 유지 층(210)을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 유지 층은 아래의 대응하는 테스트 사이트로부터 분석물의 광학 검출을 위해 투명하거나 개방 윈도우(212)를 갖는 것으로서 도시된다. 이러한 변형 예에서, 바닥 층(202) 및 유지 층(210)은 통상적으로 무공성 재료, 예를 들면, 플라스틱, 유리 등으로 형성되고, 샘플 분배 층(204)은 예를 들면 플라스틱을 펀칭한, 개방 채널형 모세관 층이다. 이러한 변형 예에서, 샘플 분배 층(204)은 바닥 층(202)과 테스트 사이트 층(206) 사이에 삽입된다.
또 다른 적절한 카트리지의 변형 예의 분해도가 도2B에 도시된다. 카트리지(214)는 바닥 층(216), 샘플 분배 층(218), 및 테스트 사이트(220)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 이러한 변형 예에서, 샘플 분배 층(218)은 유체 유동을 제한하거나 방지하도록, 소수성 주변부(hydrophobic surrounding)를 갖는 다공성 막 또는 막으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 소수성 주변부는 도2B에서 대각선 줄무늬로 도시된 왁스 등일 수 있다. 바닥 층(216)은 통상적으로 무공성 재료로 제조될 수 있다.
선택적인 유지 층(도시 안됨)은 또한 층을 서로 유지 또는 고정하기 위해 적용될 수 있다. 이러한 층은 샘플 분배 층과 전체적으로 중복되거나, 단지 에지 또는 모서리에서 샘플 분배 층과 중복될 수 있다. 유지 층은 또한 메시, 나일론, 등일 수 있다. 또한, 유지 층은 기화를 방지하도록 사실상 폐쇄되거나 밀봉될 수 있다. 물론, 개별 밀봉 층, 또는 부분도 수용 가능하다. 상술된 바와 같이, 그러나, 유지 링은 선택적이고, 상기 층은 소정의 적절한 체결 방법에 의해 서로 고정될 수 있다. 예를 들면, 상기 층은 기계적 클램핑, 스냅 조립, 열 수축, 접착(임의의 적절한 접착제를 이용하여) 등을 이용하여 서로 고정될 수 있다.
도2A 또는 도2B에 도시되지 않았지만, 카트리지는 또한 적혈구 세포가 테스트 사이트에 도달하기 전에 적혈구 세포를 제거하도록, 적혈구 세포 분리기 층을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 소정의 광학 측정을 방해하는 적혈구 세포가 제거된다. 이러한 층은 예를 들면 샘플 분배 층 바로 아래 배치될 수 있으며, 동 시에 존재할 수 있거나 단지 샘플 분배 층의 일부분을 덮을 수 있다.
도2B에 도시된 바와 같이, 테스트 사이트(220)는 샘플 분배 층에 인접하며, 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 주어진 분석물을 검출하도록 구성된다. 테스트 사이트(220)는 도2B에서 2개의 층을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 아래의 테스트 사이트 설명으로부터 명백한 바와 같이, 실용 가능하거나 바람직한 것으로서 소정의 개수의 층이 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 테스트 사이트는 가변 높이를 가질 수 있다. 즉, 하나의 테스트 사이트는 단지 하나의 층만을 갖는 반면, 카트리지 상의 상이한 위치에 있는 또 다른 테스트 사이트는 2개 또는 그 이상의 층을 가질 수 있다. 또한, 테스트 사이트는 가변 폭 및 길이를 가질 수 있다.
일반적으로 언급하면, 샘플 분배 층은 소정의 개수의 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 샘플 분배 층은 레이저가공(lasering), 엠보싱(embossing), 구조형성법(Lithographie Galvanoformung Abformung)("LIGA"), 전기도금, 전기주조, 포토리소그래피, 반응 이온 에칭, 이온 비임 밀링, 압축 몰딩, 캐스팅, 반응 사출 성형, 사출성형, 미세기계가공, 등과 같은 공정을 이용하여 제조될 수 있다.
일부 변형 예에서, 포토리소그래피 기술을 이용하여 샘플 분배 층을 제조하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 중합체는 음 또는 양의 포토레지스트 유형의 재료를 이용하여, 측방향 유동 또는 여과 막으로 결합될 수 있다. 포토레지스트 재료는 스크린 인쇄법, 분무법(spraying), 액침법(dipping), 리버스 롤러 코팅(reverse roller coating), 그라비어 코팅(gravure coating) 등에 의해 막으로 주입된다. 그리고 나서 막은, 일부 영역이 노출로부터 보호되도록, 포토리소그래 피 마스크 또는 레티클을 이용하여, UV 광에 노출된다. 그때, 막은 중합되지 않는 재료(예를 들면, 음의 포토레지스트인 경우) 또는 용해 가능한 형태로 변환되는 재료(예를 들면, 양의 포토레지스트인 경우)를 유동시키기 위해 적절한 용매를 이용하여 전개된다. 막 전개는 어떠한 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 막은 평면 베드 상의 여과를 이용하여, 또는 적절한 용매로 막을 담금으로써 전개될 수 있다.
음의 포토레지스트가 이용되는 마스크 또는 레티클의 하나의 전형적인 구성이 도2C에 도시되어 있다. 여기서, 레지스트 내의 중합체는 UV 광에 노출되는 영역(E)에서 십자로 연결된다. 이와 같이 십자로 연결된 중합체는 전개 동안 막의 노출되지 않은 영역(UE)으로부터 레지스트를 용해하지 않도록 선택되는 용매 내에서 불용성이다. 양의 포토레지스트로 이용되는 마스크 또는 레티클의 예시적인 구성이 도2D에 도시되어 있다. 여기서, UV 광에 노출된 영역(E)은 적절한 용매(예를 들면, 약한 수계 알칼리 용매)를 이용하여 용해될 수 있는, 가용성 형태(예를 들면, 카르복실산)로 변환된다. 노출되지 않은 영역(UE)은 용해되지 않은 상태로 남아 있게 된다.
포트레지스트 기술을 이용하여 제조되는 샘플 분배 층은 수 개의 장점을 제공한다. 예를 들면, 막은 패턴을 형성하기 위해 절개되거나 스탬핑되지 않아, 어렵고 정밀한 제조 절차에 대한 필요를 제거한다. 대신, 제조가 간단하여, 공정이 상이한 크기 및 형상의 포토리소그래피 마스크 또는 레티클을 이용하여 용이하게 실시된다. 유사하게, 상이한 테스트 사이트들 사이의 혼선이 제거된다.
위에서 설명된 바와 같이, 카트리지는 임의의 개수의 테스트 사이트 및 테스트 사이트 판독 영역을 포함할 수 있으며 임의의 개수의 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 카트리지는 2개 또는 그 이상, 3개 또는 그 이상, 4개 또는 그 이상, 5개 또는 그 이상, 6개 또는 그 이상, 8개 또는 그 이상, 또는 10개 또는 그 이상의 테스트 사이트 및 대응하는 판독 영역, 등을 가질 수 있다. 실제로, 임의의 개수의 테스트 사이트는 실용적이거나 바람직한 것으로서 이용될 수 있다. 이러한 테스트 사이트들 중 일부는 반복 또는 제어 검사 목적을 위해 이용될 수 있다.
도3의 (A) 내지 도3의 (F) 및 도3G에 도시된 바와 같이, 본 명세서에서 설명되는 카트리지를 이용하기에 적절한 샘플 분배 층의 예시적인 구성이 도시된다. 샘플 분배 층은 도3의 (A)에 도시된 바와 같은 규칙적인 형태의 다중 테스트 사이트 위치(검은 점으로 표시된 바와 같은)가 제공될 수 있다. 샘플 분배 층은 또한 도3의 (B)에 도시된 테스트 사이트에 대해 이용 가능한 공간을 최적화하도록 카트리지를 통해 다중 테스트 사이트가 제공된다. 샘플 분배 층은 모든 테스트 사이트가 도3의 (C)에서와 같이 카트리지의 일 측부에 형성되도록 구성될 수 있다.
샘플 분배 층은 또한 도3의 (D)에 도시된 바와 같이, 테스트 사이트의 임의 분배를 위해 제공되도록 무정형일 수 있다. 별모양의 형상을 제공하도록 구성되는, 샘플 분배 층의 또 다른 변형 예가 도3의 (E)에 도시되어 있다. 샘플 분배 층이 도3의 (F)에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 샘플 유입 포트를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 2개의 상이한 샘플이 원하는 경우 동시에 (예를 들면, 2개의 혈액 샘플, 소변 및 혈액 샘플, 등) 검사될 수 있다. 2개의 상이한 샘플 유입 포트 가 도3의 (F)에 도시되어 있지만, 임의의 개수의 포트(예를 들면, 3, 4, 5, 또는 그 이상)가 이용될 수 있다. 도3G는 테스트 사이트 및 판독 영역이 샘플 유입 포트(SEP) 주위에 방사형으로 분배되는 하나의 변형 예가 도시되어 있다. 이러한 방식으로, 테스트 사이트로의 동일한 샘플 분배가 촉진될 수 있다. 다시, 판독 영역의 위치가 검사 전에 시스템 또는 장치에 의해 확인되기 때문에, 사이트는 카트리지를 통해 어디에도 위치될 수 있다.
카트리지는 또한 카트리지의 일부분이 대응 장치의 포트로부터 돌출되도록 구성되도록 설계될 수 있다. 이는, 예를 들면, 장치가 자동 삽입 및 배출 특징부를 가지지 않는 경우, 장치 내에 카트리지의 삽입 및 제거를 도울 수 있다. 이러한 카트리지의 예시적인 평면도가 도4의 (A) 내지 도4의 (F)에 도시되어 있다. 도4의 (A)에서, 돌출부(400)는 내부에 샘플 수집 포트(402)를 가진다. 이러한 방식으로, 카트리지는 첫번째로 장치 내로 삽입되고 나서, 샘플이 장치 포트로부터 돌출되는 샘플 수집 포트(402)에 배치될 수 있다.
유사한 구성이 도4의 (B)에 도시되어 있다. 도4의 (B)에는 돌출부(404) 및 샘플 수집 포트(406)가 도시되어 있다. 샘플 수집 포트(406) 내에 적혈구 세포 분리기(408)가 있다. 적혈구 세포 분리기는 본 기술분야에서 널리 알려져 있으며, 예를 들면, 아래에서 설명되는 바와 같이, 소정의 식물성 단백질(예를 들면, 렉틴, 대두 혈응집소 등), 소정의 항-적혈구 세포 항체(예를 들면, α-RBC), 또는 소정의 중합 재료를 포함할 수 있다. 도4의 (C)에는 그 위에 샘플 수집 포트(412)를 갖는 돌출부(410)가 도시되어 있다. 적혈구 세포 분리기 방벽(414)은 검사하기 전에 적 혈구 세포를 분리하도록 샘플 분배 층으로의 입구와 연결되어 있다.
도4의 (D)는 돌출부(416)를 갖는 카트리지의 또 다른 구성을 보여준다. 도4의 (D)에 도시된 바와 같이, 돌출부는 임의의 타입의 구성 또는 기하학적 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 나머지 카트리지보다 좁을 수 있거나, 도4의 (D)에 도시된 바와 같이 나머지 카트리지보다 넓을 수 있다. 또한, 돌출부는 그 위에 다중 샘플 수집 포트(418)를 가질 수 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 수집 포트는 적혈구 세포 분리기를 더 포함할 수 있다.
도4의 (E)에는 돌출부(420)를 갖는 카트리지가 도시되어 있다. 이러한 변형 예에서, 돌출부는 긴 타원의 형상을 가지지만, 상술된 바와 같이 돌출부가 임의의 바람직한 기하학적 형상을 가질 수 있다. 도4의 (E)의 돌출부는 샘플 수집 포트(422) 및 특유의 식별 태그(424)를 가진다. 특유의 확인 태그(424)는 바아 코드로서 도시되어 있지만, 임의의 특유의 패턴이 이용될 수 있다. 패턴은 예를 들면, 기계적인 방법에 의해, 또는 인쇄에 의해 돌출될 수 있다. 유사하게, 특유의 식별 태그는 마이크로칩 등일 수 있다. 상술된 바와 같이, 특유의 식별 태그는 시스템 또는 장치가 검사하기 전에 카트리지 상의 테스트 사이트 및 판독 영역의 위치, 개수, 및 유형을 결정하도록 할 수 있거나, 측정치, 알고리즘, 및 검사 절차 정보를 직접적으로 또는 간접적으로 제공할 수 있다. 상술된 바와 같이, 특유의 식별 태그가 포트 외부에 있는 경우, 장치는 태그를 이미지화하기 위한 스캐닝 윈도우(식품점에 이용된 것과 유사한), 스캐닝 또는 스위핑 슬롯(swiping slot)(신용 카드에 이용되는 것과 유사한), 등을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 태크는 삽입하기 전에 상치에 의해 판독될 수 있다. 그러나, 카트리지는 또한 특유의 식별 태그가 판독될 수 있도록 장치 내로 완전히 삽입될 수 있으며, 그리고 나서 돌출부가 다시 장치 포트 외부에 있도록 배출될 수 있다.
또한 도4의 (F)에는 전기화학적 분석을 가능하게 하는 커넥터(430)가 도시되어 있다. 예를 들면, 커넥터(430)는 장치 내의 대응 소켓 내로 플로그 결합될 수 있다. 유사하게, 커넥터는 대신 대응 소켓으로의 부착을 위한 POGO 핀일 수 있다. 도4의 (A) 내지 도4의 (F)에는 카트리지가 대응 장치로부터 돌출되도록 구성되는 부분을 갖는 다양한 구성으로 도시되어 있으며, 카트리지는 아래에서 설명되는 카트리지와 같이 돌출부를 가질 필요가 없다는 것을 이해하여야 한다.
도5A는 샘플 분배 층 자체 내에 적혈구 세포 분리기를 이용하는 구성을 보여준다. 이러한 방식으로, 적혈구 세포 제거를 요구하는 검사를 하는 샘플 분배 층만 적혈구 분리기를 가지게 된다. 이를 수행하는 하나의 방식이 도5A에 도시되어 있다. 도5A에는 5개의 분석물을 검출하도록 구성된 샘플 분배 층(500)이 도시되어 있다. 적혈구 세포 분리기 방벽(502)이 테스트 사이트 개구(504) 바로 앞에 배치될 수 있다. 따라서, 전혈(508)이 샘플 분배 층을 통하여 유동하여 적혈구 세포 분리기 방벽(502)을 만날 때, 적혈구 세포는 샘플로부터 제거되어 혈장(506) 만이 남아 있게 된다. 유사하게, 적혈구 세포 분리기 방벽(502)이 존재하지 않는 경우, 전혈이 "510"에 의해 표시된 바와 같이, 검사를 위해 테스트 사이트 개구(504)를 계속적으로 통과한다. 적혈구 세포 분리기(502)가 동일하고 일반적인 성질을 갖는 것으로서 도5A에 도시되었지만, 원하는 경우 각각의 적혈구 세포 분리기가 상이할 수 있다. 즉, 하나의 적혈구 세포 분리기가 식물성 단백질을 이용하는 반면, 다른 적혈구 세포 분리기는 항-적혈구 세포 항체를 이용할 수 있다.
적혈구 세포 분리기는 또한 중합체 비드 내로 결합될 수 있다. 비드는 예를 들면, 전혈 샘플에 의해 접촉될 때 팽창될 수 있다. 그러나, 팽창된 중합체 비드 내의 구멍이 적혈구 세포를 배제하도록 충분히 작을 수 있다. 이러한 비드를 형성하기 위한 적절한 중합체의 예는 pH의 변화에 의해 팽창될 수 있는 산성 또는 염기성 수화 겔, 및 이온화 세기의 변화에 의해 팽창될 수 있는 이온화 수화 겔이다. 이들은 제어된 약물 전달 분야에 공지되어 있다. 폴리비닐 알콜로 제조된 수화겔은 예를 들면 본 명세서에서 전체적으로 참조되는, 미국 특허 제6,608,117호에 설명되어 있다. 다른 적절한 수화겔 재료는 가수분해된 폴리아크릴로니트릴, 폴리아크릴아미드, 녹말, 젤라틴 등을 포함한다.
도5B는 테스트 사이트가 샘플 분배 층의 상부에 어떻게 위치하는가를 보여준다. 도5B에는 샘플 분배 층(514), 및 대응하는 측정 장치(516)로부터 돌출되도록 구성되는 부분이 도시되어 있다. 이러한 예에서, 부분(516)은 그 위에 샘플 포트(518)를 가진다. 테스트 사이트(520)가 도시되어 있으며, 도5B에서 3개의 층으로 도시되어 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 임의의 개수의 층이 테스트 사이트를 위해 이용될 수 있다.
상술된 바와 같이, 임의의 개수의 검출 또는 정량 기술이 본 명세서에서 설명되는 카트리지 및 장치와 함께 이용될 수 있다. 즉, 하나의 기술이 하나의 테스트 사이트에서 이용될 수 있는 반면, 또 다른 기술이 수 개의 다른 테스트 사이트 에서 이용될 수 있다. 적절한 기술은 효소 측정, 면역측정, 형광 표지 및 측정, 화학발광 표지 및 측정, 및 전기화학발광 표지 및 측정, 반사율 측정, 투과율 측정, 흡수율 측정, 혼탁도 측정, 전기화학적 작용 등을 포함한다. 도6A 및 도6B는 샘플 테스트 사이트 구성을 예시적으로 설명한다.
도6A에는 본 명세서에서 설명되는 장치를 이용하기에 적절한 카트리지(600)의 단면이 도시되어 있다. 카트리지(600)는 바닥 층(602), 샘플 분배 층(604), 및 테스트 사이트 층(606)을 포함한다. 도6A에 도시되는 테스트 사이트 층(606)은 유체가 유동하는 것을 방지하기 위해 2개의 무공성 부분(608)을 가진다. 테스트 사이트는 또한 공액 영역(610)을 가진다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 용어 "공액 영역(conjugate zone)"은 확산 고정된 공액체에 의해 점유된 테스트 사이트의 면적을 설명하는 것을 의미하며, 공액체는 결합 쌍의 특정 결합 개수에 연결되는 소정의 표지이다. 예시적인 결합 부재는, 제한 없이, 분석물, 분석물 유사체, 항체, 핵산 또는 핵산의 단편, 렉틴 등을 포함한다. 예시적인 표지는, 제한 없이, 형광 물질, 미소입자, 착색 분자 또는 미소입자, 효소, 조효소, 등을 포함한다. 공액 영역(610)에는 확산 고정된 공액체가 도시되어 있으며, 이 공액체는 관심있는 분석물 또는 비확산 고정된 특정 결합 부재에 결합된다.
도6A에 도시된 변형 예에서, 예를 들면, 특정 결합 부재는 항체일 수 있으며, 테스트 사이트는 균질 면역측정(즉, 측정하기 전에 결합된 공액체로부터의 자유 공액체의 분리를 요구하지 않는 면역측정)을 하도록 구성될 수 있다. 또한 주어진 반응을 하기 위해 필요한, 다른 시약, 기질, 효소 및 지시약(indicator)이 통 상적으로 공액 영역에 포함된다. 따라서, 이 설계에서, 공액 영역 및 지시약 영역(즉, 효소 및 효소 기질과 같은 신호 전개 시약에 의해 점유되는 테스트 사이트의 영역)이 동일하다. 이러한 영역들은 다양한 테스트 사이트 구성을 참조하여 더 상세하게 후술된다.
또 다른 변형 예가 도6B에 도시되며, 이번에는 2개의 테스트 사이트 층을 가진다. 도6B에는 카트리지(612)의 단면이 도시된다. 카트리지는 바닥 층(614), 샘플 분배 층(616), 및 테스트 사이트 층(618 및 624)을 가진다. 테스트 사이트 층(618)은 무공성 부분(620) 및 공액 영역(622)을 가진다. 테스트 사이트 층(624)은 무공성 부분(626) 및 지시약 영역(628)을 가진다. 도6A에서 도시되는 테스트 사이트와 같이, 도6B의 테스트 사이트는 균질 면역측정을 하도록 구성될 수 있다. 그러나 도6B에서, 공액 영역 및 지시약 영역이 분리된다. 이러한 방식으로, 지시약은 특정 결합 부재로부터 분리될 수 있으며, 이는 예를 들면, 배경색의 발생을 감소시키기에 유용할 수 있다. 도6C는 도6A 및 도6B의 테스트 사이트의 평면도를 제공한다. 여기서 도시된 바와 같이, 분석물은 공액 영역 위치(630) 위에서 직접 검출된다. 카트리지 내의 샘플 분배 층은 "632"와 같이 점선으로 도시되어 있다.
도7A는 분리되는 공액 및 포획 영역을 구비한 테스트 사이트를 갖는, 또 다른 적절한 카트리지 구성의 단면도이다. 따라서, 예를 들면, 도7A의 테스트 사이트는 이질 면역측정(즉, 측정하기 전에 결합된 공액체로부터 자유 공액체의 분리를 요구하는 면역측정)을 수행하도록 구성된다. 카트리지(700)는 바닥 층(706), 샘플 분배 층(704), 및 테스트 사이트 층(706 및 712)을 포함한다. 테스트 사이트 층(706)은 무공성 부분(708) 및 공액 영역(710)을 가진다. 상술된 것과 유사한 공액 영역(710)은 공액체 및/또는 다른 시약(점으로 표시됨)을 포함할 수 있다. 공액 영역(710)의 바로 위가 테스트 사이트 층(712) 내의 포획 영역(716)이며, 공액체는 결합 또는 반응에 의해 포획된다. 본 명세서에서 이용된 바와 같이, "포획 영역(capture zone)"은 테스트 사이트의 영역을 설명하는 것을 의미하며 공액체가 비확산 고정된 특정 결합 분배에 의해 결합된다. 비결합 시약을 포함하는, 부가 유체가 무공성 방벽(714)에 도달할 때까지 부가 유체가 테스트 사이트 층(712)을 유동한다.
도7A의 평면도가 도7B에 제공된다. 도시된 바와 같이, 공액체는 포획 영역(716)에 대응하는 위치(718)에서의 검출을 위해 포획된다. 비포획 시약 및 부가 시약 재료는 비다공성 영역(714) 전의 위치에 대응하는 위치(720)로 유동한다. 또한 샘플 분배 층(722)이 도7B에 도시되며 도7B에서 최상부 테스트 사이트 층 아래 2개의 층이 위치하기 때문에 점선으로 도시된다.
도8A는 적절한 카트리지 구성의 또 다른 단면도이다. 도7A의 구성과 유사하게, 테스트 사이트는 이러한 구성에서, 공액 영역(818) 및 포획 영역(822)이 동일한 테스트 사이트 층(812)에 있다는 것을 제외하고, 이종 면역측정(예를 들면, 샌드위치, 경합, 추출 등)을 수행하도록 구성될 수 있다. 여기서, 카트리지(800)는 바닥 층(802), 샘플 분배 층(804), 및 테스트 사이트 층(806 및 812)을 포함한다. 테스트 사이트 층(806)은 무공성 부분(808) 및 이를 통해 유동하는 유체를 위한 다공성 부분(810)을 가진다. 이러한 방식으로, 샘플은 샘플 분배 층(804)으로부터 다공성 부분(810)을 통하여 테스트 사이트 층(812)으로 그리고 다공성 부분(816)으로 유동할 수 있다. 그리고 나서 샘플은 분석물이 그 안에 포함되는 시약과 결합 또는 반응하는 공액 영역(818)을 유동한다. 반응된 분석물(예를 들면, 분석물과 분석물의 표지 특정 결합 부재, 또는 표지 공액체 사이의 복합물)은 다공성 부분(820)을 통하여 자유 공액체 또는 분석물::공액체 복합물이 반응 또는 결합을 경유하여 포획되는 포획 영역(822)으로 계속적으로 유동한다. 부가적인 비반응 분석물 및 비결합 시약은 다공성 부분(824)을 통하여 계속적으로 유동하지만 무공성 부분(814) 앞의 장소(826)에서 중단된다. 도8A의 평면도가 도8B에 제공된다. 검출을 위한 판독 영역이 포획 영역(822)에 대응하는 위치(828)에서 볼 수 있다. 샘플 분배 층은 "830"으로 도시되어 있다.
적절한 카트리지의 또 다른 구성이 도9A에 도시되어 있다. 도8A에 도시된 카트리지와 유사하게, 도9A의 카트리지의 테스트 사이트는 이종 면역측정을 하도록 구성될 수 있다. 여기서 공액 영역(914)은 포획 영역(922)과 같이 동일한 검사 사이트 층(916)에 있지 않다. 대신, 공액 영역(914)은 테스트 사이트 층(910)에 있다. 공액 영역(914)은 무공성 영역(912)에 의해 둘러싸인다. 이러한 구성에서, 샘플은 화살표로 표시된 바와 같이 샘플 분배 층(904)을 통하여, 공액 영역을 통하여 그리고 나서 테스트 사이트 층(916)을 통하여 유동한다. 자유 공액체 또는 분석물, 공액 복합물은 포획 영역(922)에서 포획된다. 비반응 분석물 및 비결합 시약은 무공성 영역(918) 앞의 위치(926)에서 정지할 때까지 다공성 부분(924)을 통하여 계속적으로 유동한다. 도9A의 평면도가 도9B에 제공된다. 검출을 위한 판독 영역이 포획 영역(922)에 대응하는 위치(928)에 위치한다. 샘플 분배 층은 "930"으로 도시되어 있다.
포획 영역은 막 또는 다른 다공성 재료로 원하는 성분(예를 들면, 항체 또는 항원)으로 시약 미소입자를 침전시킴으로써 형성될 수 있다. 시약 미소입자는 막 또는 다공성 재료의 표면에 흡수 또는 화학적으로 결합될 수 있다. 또한, 미소입자의 크기 및 화학적 특성은 미소입자가 이동할 수 없도록 배치될 수 있다(즉, 미소입자의 직경이 포획 영역 재료의 평균 기공 크기보다 더 크게 구성될 수 있다). 포획 영역은 또한 본 기술분야의 기술자에게 익숙한 절차에 의해 막 또는 다공성 재료에 원하는 성분(항체, 항원, 항원 유사체, 등)의 직접적인 결합에 의해 형성될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 명세서에서 설명되는 시스템, 장치 및 카트리지는 하나 이상의 측정 기술을 이용하여, 하나 이상의 분석물의 검사를 허용하도록 구성된다. 즉, 카트리지는 예를 들면, 5개의 테스트 사이트를 가질 수 있으며 이중 하나는 형광 측정을 적용하도록 구성되며, 이중 하나는 화학발광 측정을 적용하도록 구성된다. 전기화학적 검출을 수행할 수 있는 테스트 사이트가 도면에서 상세하게 도시되지 않았지만, 전기화학적 검출을 수행할 수 있는 테스트 사이트를 갖는 카트리지가 본 발명의 범위 내에 있다는 것을 이해하여야 한다(예를 들면, 다양한 전기화학적 센서를 구비한 카트리지 또는 전기화학적 시약과 접촉하는 전극을 갖는 테스트 사이트를 구비한 카트리지). 테스트 사이트 구성이 또한 광 투과 측정을 허용하기 위해 제공된다.
광 측정을 허용하는 테스트 사이트를 설명하는 적절한 카트리지 구성의 단면이 도10에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 카트리지(100)는 무공성 바닥 층(1002), 무공성 투명 막 층(1008), 샘플 분배 층(1010), 및 무공성 투명 상부 층(1014)을 포함한다. 바닥 층(1002), 및 샘플 분배 층(1010)은 각각 "1004" 및 "1012"로서 설명되는 수 개의 비투명 영역을 가진다. 이러한 예에서, 비투명 영역(1012)은 또한 이를 통한 샘플 유동을 방지하도록 무공성이다. 이러한 방식으로, 빛(L)이 바닥 층의 투명한 부분(1006)을 통하여 조명될 수 있다. 샘플은 좌측으로부터 샘플 분배 층(1010)으로 유동한다.
이러한 구성에서, 빛(L)은 샘플 분배 층(1010)을 통과하며, 여기서 샘플 분배 층 내의 샘플 및 분석물을 통하여 빛이 비추게 된다. 그러나, 샘플은 무공성 영역(1012)을 통과하는 것이 방지되기 때문에, 투명 영역(1013)은 샘플을 포함하지 않으며, 따라서 분석물이 없으며, 따라서 투명 영역은 제어부로서 이용될 수 있다. 테스트 영역(1011)을 통하여 비추어지는 빛(L)은 대응하는 파장으로 분석물을 분석할 수 있으며, 검출기(D)로 정보가 통과한다. 유사하게, 제어 영역(1013)을 통하여 비추는 빛(L)은 제어 빛 경로(CLP)로서 기능한다.
도11A 및 도11B는 다양한 투명 영역을 적용하는 카트리지 구성의 변형 예를 보여준다. 도11A에 도시된 바와 같이, 카트리지(1100)는 무공성 바닥 층(1102), 샘플 분배 층(1108), 및 무공성 상부 투명 층(1110)을 포함한다. 이러한 변형 예에서, 적절한 광원으로부터의 빛(L)은 상부 투명 층(1110)을 통하여, 샘플 분해 층(1108)을 통하여 조명되고 바닥 층(1102)의 부분(1101)에서 반사된다. 반사된 빛은 바닥 층(1102)의 마주하는 부분(1103)으로부터 반사되어 검출기(D)에 의하여 검출되도록 샘플 분배 층(1108) 및 상부 투명 층(1110)을 통하여 지지되는 이동을 계속하게 된다. 빛을 반사하기 위한 바닥 층의 부분은 임의의 적절한 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 바닥 층은 다양한 각도를 포함하도록 성형될 수 있거나, 부가 부분이 필요한 각도를 형성하기 위해 바닥 층에 부착될 수 있다. 각도(1104 및 1106)는 반사된 빛의 패턴을 증가, 감소 또는 변화시키기 위해 원하는 대로 조정될 수 있다.
도11B의 구성은, 빛을 반사하도록 구성된 부분이 바닥 층(1114)과 마주하는 샘플 분배 층에 있는 것을 제외하고, 도11A의 구성과 유사하다. 따라서, 빛을 반사하도록 구성된 부분이 바닥 층(1114)에 있지 않기 때문에, 바닥 층은 투명하지 않을 것이 요구된다. 샘플 분배 층(1116)에 위치하게 되는 빛을 반사시키도록 구성되는 부분을 가짐으로써, 검출 감도가 증가될 수 있다. 도11A의 구성을 구비한 경우, 도11B의 각도(1118 및 1120)는 상기 부분을 통하여 반사되는 빛의 길이 및 패턴을 조정하기 위해 임의의 적절한 방식으로 조정될 수 있다.
Ⅳ. 공액 또는 지시약 영역 구성
상술된 바와 같이, 다수의 적절한 공액 또는 지시약 영역 구성이 있다. 선택된 구성은 통상적으로 수행되어야 하는 테스트의 화학적 성질에 종속한다. 일반적으로, 이러한 구성들은 측정되어야 하는 분석물의 농도 범위, 분석물의 분자량 및 구조에 대해 주어진 고려에 의해 설계된다.
예를 들면, 일부 분석물이 높은 농도에 존재할 수 있어 효소 또는 색채 형성 시약과의 반응 결과로서 검출 가능하다. 이러한 분석물은 직접 또는 지시약 영역 내이 시약과의 반응 또는 복잡한 형성에 따라 측정될 수 있다. 전형적인 분석물은 리튬, 나트륨, 헤모글로빈, 빌리루빈 등을 포함하는 범주 내에 있다.
분석물은 또한 비효소 또는 효소 산화환원 반응일 수 있다. 이러한 유형의 산화환원 반응은 산화 또는 환원형의 니코틴 아미드 아데닌 디누클레오티드("NAD" 또는 "NADH"), 니코틴 아미드 아데닌 디누클레오티드 인산("NADP"), 산화 또는 환원형의 플라빈-아데닌 디뉴클레오티드("FAD" 또는 "FADH"), 및 과산화수소와 같은 통상의 산화환원 중간물의 연속적인 제조 또는 이러한 제조 없이 발생할 수 있다. 유사하게, 이러한 반응은 전기화학적 센서로부터 전자의 이득 또는 손실 또는 이러한 전자의 이득 또는 손실 없이 발생할 수 있다. 산화환원 중간물이 제조될 때, 이 중간물은 색소 기질을 선택적으로 산화 또는 환원할 수 있다. 이러한 방식으로 검출하기 적절한 분석물은, 제한 없이, 총 콜레스테롤, HDL-콜레스테롤, 포도당, β-히드록시부티르산, 헤모글로빈, 등을 포함한다.
일부 분석물은 물리적 방법(예를 들면, 색 측정법, 반사측정법, 형광측정법, 전기화학 측정법, 등)에 의해 직접 검출되는 특성을 가지거나, 상술된 경우와 유사한 산화환원 반응성(예를 들면, 콜레스테롤 에스테르, 트리글리세라이드, 등)을 갖는 물질을 생산하도록 가수분해 효소에 의해 나누어질 수 있다. 상술된 기준에 의해 반응하지만 직접적인 산화환원 반응 또는 검출이 측정될 수 없는 낮은 농도에서 존재하는 분석물에 대해, 면역화학 또는 다른 특정 결합 측정법이 적절할 수 있다. 유사하게, 상술된 기준에 의해 반응하지 않는 분석물에 대해, 면역화학 또는 다른 특정 결합 측정법이 적절할 수 있다.
항체와 결합하는 하나 또는 약간의 항원결정인자를 갖는 낮은 중량의 분석물에 대해, 동종 또는 이종 경합 또는 경합 억제 면역측정법이 적절할 수 있다. 이러한 범주에 있는 예시적인 분석물은 발프로익산, 카바마제핀, 코디졸, 티록신("T4"), 트리요오드티로닌("T3"), 디곡신, 페니토인, 페노바르비탈, 테오필린, 등을 포함한다.
하나의 항원결정인자를 구비한 높은 분자량 화합물에 대해, 하나 또는 2개의 항체(샌드위치, 경합 또는 경합 금지)를 적용하는 이종 또는 동종 면역측정법은, 분석물 농도에 따라, 적절할 수 있다. 이러한 범주 내의 분석물은, 제한 없이, 헤모글로빈 A1c("HbA1c"), 섬모막성 생식호르몬("hCG"), 갑상선 자극 호르몬("TSH"), 고 감도 TSH, 브레인 나트리우레틱 펩타이드(brain natriuretic peptide)("BNP"), 카디악 트로포닌 I(cardiac troponin I)("cTnI"), 크레아틴 키나제 동종 효소 MB("CKMB"), 사이토카인, 마이크로알부민, 미오글로빈, 등을 포함한다. 분석물이 매우 낮은 농도로 존재하는 경우, 형광 미소구조물 또는 효소 표지를 적용하는 샌드위치 면역측정법이 바람직할 수 있다. 화학발광 검출법도 감도를 개선하기 위해 적용될 수 있다.
분석물이 효소 또는 촉매 작용을 하는 다른 고분자인 경우, 하나 이상의 바람직한 테스트 사이트 구성이 가능할 수 있다. 예를 들면, 활성 측정법은 직접 또는 간접적으로 검출 가능한 하나 또는 그 이상의 제품으로 변환되는, 하나 또는 그 이상의 기질을 적용하여 수행될 수 있다. 이러한 범주 내의 예시적인 분석물은 아 스파라긴산 아미노기전이효소("SGOT"), 알라닌 아미노기전이효소("ALT"), 알칼리성 인산효소("ALK-P"), 아밀라제, 크레아틴 키나제("CK") 등을 포함한다. 유사하게, 고분자량에 대해 위에서 설명한 바와 같은 질량 측정법(샌드위치, 경합 또는 경합 금지 면역 분석법)이 예를 들면 분석물이 CKMB 등일 때, 이용될 수 있다.
Ⅴ. 테스트 사이트 구성
본 명세서에서 이용되는 카트리지와 이용할 수 있는 다양한 테스트 사이트 구성의 예들이 설명된다. 이러한 예들은 상술된 카트리지와 이용하기에 적절한 포괄적이거나 완전한 테스트 사이트 구성의 많은 변형 예가 아님을 이해하여야 한다. 이러한 예들은 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니라 단지 본 발명의 이해 목적을 위한 것이다.
A. 결손 효소 반응 면역 효소 시스템( ARIS ") 배열체
이러한 유형의 동종 면역측정법은 발프로익산, 카바마제핀, 또는 티록신과 같은 작은 분자 분석물에 적합하지만, 면역글로블린과 같은 대형 분석물을 검출하기 위해서도 이용될 수 있다. 공액체가 플라빈-아데닌 디뉴클레오티드("FAD")에 공유결합되는 공액체가 구성된다. 이러한 공액체는 특정 항체에 결합하기 위한 샘플 내의 표지되지 않은 분석물과 경합한다. 샘플로부터의 자유 분석물과의 경합 때문에, 항체에 결합되지 않는 FAD-공액 분석물은 아포-글루코스 산화효소(apo-glucose oxidase)에 자유롭게 결합되어, FAD-공액 분석물을 활성화시킨다. 결과적으로 글루코스 산화효소 활성이 샘플 내의 분석물의 양에 직접 비례한다.
예를 들면, 도6A를 참조하면, 공액 영역(610)은 아포-글루코스 산화효소, FAD-분석물: 항-분석물 항체의 미리 형성된 복합물, 포도당, 양고추냉이 과산화 효소("HRP"), 및 색소검출, 형광, 또는 화학발광 HRP 기질을 포함할 수 있다. 샘플이 경합하여 FAD-분석물::항 분석물 항체 복합물로부터 FAD-분석물을 분리할 때, FAD-분석물은 아포-글루코스 산화효소에 자유롭게 결합되어, FAD-분석물을 활성화시킨다. 도6B에서, 공액 영역(622)은 아포-글루코스 산화효소, FAD-분석물::항-분석물 항체의 미리 형성된 복합물, 및 HRP를 포함할 수 있으며, 지시약 영역(628)은 포도당 및 색소검출, 형광, 또는 화학발광 HRP 기질을 포함할 수 있다.
B. 효소 다중 면역 분석 기술(" EMIT ") 배열체
이러한 유형의 동종 면역측정법은 특히 페니토인, 발프로익산, 및 티록신과 같은 작은 분자 분석물을 검사할 수 있지만, 또한 면역글로빈과 같은 대형 분석물을 검출하기 위해 이용될 수 있다. 분석물이 효소에 공유결합되는 공액체가 형성된다. 이러한 공액체는 특정한 항체에 결합하기 위한 샘플 내의 표지가 없는 분석물과 경합한다. 일 실시예에서, 항체에 결합되는 분석물 공액 효소는 감소된 활성을 나타낸다. 샘플에 존재하는 분석물은 항체 결합, 분석물 공액 효소를 해제하기 위해 경합한다. 따라서, 샘플 내의 분석물의 농도가 높을수록, 더 높은 효소 활성이 관측되게 될 것이다. 적절한 온도 모니터링 및 시스템 또는 장치에 의한 정정으로, 엔드포인트를 간단하게 함으로써, 반응률이 결정될 수 있다(실제로, 일부 예에서, 온도 모니터링은, 예를 들면, 효소의 활성이 직접 측정되어, 매우 바람직하다).
예를 들면, 도6A를 참조하면, 공액 영역(610)은, 효소 기질을 따라, 분석물- 효소::항-분석물 항체의 미리 형성된 복합물을 얻을 수 있다. 샘플이 경합하여 분석물-효소::항-분석물 항체 복합물로부터 분석물-효소를 분리할 때, 분석물-효소는 색소검출, 형광, 또는 화학발광 기질 상에서 자유롭게 작용한다. 따라서, 색채 형성의 비율은 샘플 내의 분석물의 농도에 직접 비례한다. 유사하게, 도6B를 참조하면, 공액 영역(622)은 분석물-효소::항-분석물 항체의 미리 형성된 복합물을 포함할 수 있으며, 반면 지시약 영역(628)은 색소검출, 형광, 또는 화학발광 효소 기질을 포함할 수 있다.
EMIT 측정을 위해 이용되는 통상적인 효소는 리소자임, 글루코스-6-인산염 가수분해효소, 및 β-갈락토시다제를 포함한다.
C. 경합 결합 측정법
이러한 유형의 측정의 하나의 버젼에서, 샘플내의 분석물이 특정한 결합 파트너에 결합된 표지 분석물과 경합한다. 측정의 마지막에서 결합 파트너와 관련된 표지의 양은 샘플내의 분석물의 농도와 반비례한다. 예를 들면, 도7A에서, 공액 영역(710)은 표지 분석물: 항-분석물 항체의 미리 형성된 복합물을 포함한다. 샘플이 이러한 복합물과 접촉할 때, 항체 결합 사이트에 대해 결합된 표지과 경합하여, 복합물로부터 표지를 변위시킨다. 포획 영역(716)은 제1 항체에 대한 비확산 고정 항체를 포함할 수 있다. 제1 항체는 남아있는 결합된 표지를 따라, 이러한 사이트에서 포획된다. 이러한 사이트에서 측정된 신호는 샘플 내의 분석물의 농도와 직접 비례한다. 벨프로에이트의 경우, 샘플 내의 벨프로에이트가 염소 항-벨프로에이트 항체에 결합하기 위한 표지 벨프로에이트 유사체와 경합한다. 이러한 항 체는 포획 영역을 향하여 유동하여, 보조 항-염소 항체에 의해 포획된다. 결합되지 않은 분석물과 표지 분석물은 포획 영역으로부터 반지름방향으로 유동하며, 포획 영역에서의 신호는 샘플 내의 벨프로에이트의 농도에 간접적으로 비례한다.
이러한 측정 유형의 또 다른 버젼에서, 특별한 결합 파트너가 표지를 운반한다. 이 경우, 샘플로부터 분석물로 결합되지 않는 표지 결합 파트너는 예를 들면 포획 영역에서 고정되어 있는 분석물 또는 분석물 유사체에 자유롭게 결합된다. 예를 들면, 도8A에서, 공액 영역(818)은 검사되는 분석물에 대해 특정한, 하나 또는 그 이상의 표지 항체 또는 다른 결합 파트너를 포함할 수 있다. 표지 항체 또는 다른 결합 파트너는 샘플 내의 분석물과 혼합된 다음, 포획 영역(822)으로 유동하며, 포획 영역에서, 분석물에 결합되지 않는 결합 파트너 또는 표지 항체는 포획 영역에서 고정되는 분석물에 결합될 수 있다. 예를 들면, 티록신의 경우, 표지 항체가 항-티록신 항체일 수 있다. 샘플 내에서 티록신과 반응하지 않는 표지 항체는 포획 영역으로 유동하여 포획 영역에서 고정되는 티록신 항체와 반응한다.
D. 샌드위치 결합 측정법
이러한 타입의 이종 측정은 특히 사람의 섬모막성 생식 호르몬("hCG") 및 갑상선 자극 호르몬("TSH")과 같이, 2개 이상의 특정 결합 사이트에서 대형 분자 분석물을 검사할 수 있다. 이러한 분석을 구성하기 위해, 2개의 특정 결합 파트너들 중 하나는 표지에 공액화된다. 반응의 첫번째 단계에서, 샘플 내의 분석물은 표지 결합 파트너와 혼합되어 결합된다. 그리고 나서 반응 혼합물은 포획 영역으로 유동하고, 포획 영역에서, 분석물에 결합되는 표지 결합 파트너는 동일한 분석물을 위한 제2 결합 파트너를 이용하여 포획된다. 포획 영역에서의 신호, 판독은 샘플 내의 분석물의 농도에 직접 비례한다.
예를 들면, 도8A를 참조함으로써, 공액 영역(818)은 문제가 되는 분석물에 대해 특정한 분산 고정 표지 항체를 포함한다. 샘플이 항체와 접촉할 때, 샘플은 항체에 결합된다. 그리고 나서 혼합물은 포획 영역(822)으로 유동하고, 포획 영역에서, 분석물에 대해 특정한 제2 항체가 비확산 고정된다. 이러한 항체는 분석물::표지 항체 복합물을 포획한다. 혈액 내의 hCG의 경우, 포획 영역에서 표지 항체는 hCG의 항원 결정인자에 대해 특정될 수 있다. 그리고 나서, 포획 영역에서 고정된 항체는 제2 항원 결정인자에 대해 특정된다.
E. 색 전개를 위한 샘플 처리 방법
여기서, 테스트 샘플은 선택적으로 희석된 다음 카트리지에 추가되고 지시약 영역 내에 존재하는 시약으로 처리되어, 포획 영역 내 희석물에서, 판독 영역에서 검출되는 샘플의 성분과 발색 반응을 한다. 혈액 내의 헤모글로빈의 경우, 샘플 희석물은 적혈구 세포를 분리(lyse)하도록 세정제를, 그리고 헤모글로빈을 메테모글로빈(methemoglobin)으로 산화하도록 페리시안화칼륨과 같은 산화제를 포함할 수 있다. 포획 영역에서의 적갈색 판독은 샘플 내의 헤모글로빈의 양에 직접 비례한다.
F. 효소 측정법
여기서, 효소 활성은 지시약 영역에서 확산 고정되는 효소 기질을 포함하는 카트리지에 샘플을 추가함으로써 측정된다. 혼합물은 색이 전개되는(또는 임의의 다른 검출 가능한 변화) 지시약 영역으로 유동한다. 여기에서, 신호가 검출된다. 도5에 도시되는 테스트 사이트 구성은 이러한 유형의 측정으로 검사될 수 있다. 예를 들면, 혈액 내의 알라닌 아미노전이효소("ALT")가 검사될 때, 아미노전이효소 반응을 위한 기질(인산파리독살 공통 인자를 포함하는 적절한 완충제를 따른, α-케토글루터레이트(ketoglutarate), 및 알라닌), 피루베이트 산화효소 및 인산 나트륨 및 양고추냉이 과산화 효소 및 이의 색소성 기질, TMB 등이 지시약 활성 내에서 확산 고정된다. 건조된 재료가 아미노전이효소 활성을 포함하는 샘플로 재구성될 때, 색(산화 TMB 발색단의 발생에 의한 반사율 변화)이 ALT의 농도에 비례하는 비율로 발생한다.
G. 알칼리성 인산 효소 측정 방법
알칼리성 인산 효소에 대해, 4-메틸움벨리페론(methylumbelliferone) 7-인산 가수분해 효소(MUP)와 같은 형광 기질은 알칼리성 인산 효소의 작용에 의해 형광 성분(메틸움벨리페론)으로 가수분해될 수 있다. 적절한 완충제의 MUP의 용액은 지시약 영역 내의 막으로 침전되어 건조될 수 있다. 샘플이 혼합물을 재수화될 때, MUP는 혈액 샘플 내의 알칼리성 인산 효소의 농도에 직접 비례하는 비율로 가수분해되어, 형광 비율이 비례하여 증가한다. 형광에서의 이러한 증가율은 메모리에 저장된 알고리즘 및 측정 인자에 따라 프로세싱 모듈에 의해 효소 단위로 변화된다.
H. 총 콜레스테롤 산화환원 화학 측정 방법
총 콜레스테롤이 반응 분석물일 때, 카트리지는 아래와 같은 화학 반응을 허 용하도록 구성된다.
(콜레스테롤 에스테르가수분해효소)
콜레스테롤 에스테르 + H2O → 콜레스테롤 + 지방산
(콜레스테롤 산화효소)
콜레스테롤 + O2 → 콜레스텐-3-원(cholestene-3-one) + H2O2
(과산화효소) H2O2 + 지시약 → H2O + 산화 지시약
(색 또는 형광)
Ⅰ. 포도당용 건조 시약 테스트 사이트 제조 방법
지시약(TMB, N,N,N,N-테트라메틸-벤지딘-또는 레소루핀(resorufin)으로 산화되는, 멜레큘러 프로브스, 아인엔씨.(Molecular Probes, Inc.)로부터의 엠플렉스 레드(Amplex Red)(등록상표)), 포도당 산화효소, 양고추 냉이 과산화 효소, 및 25mM MES 완충제, pH 6이 지시약 영역으로 분배될 수 있다. 방울 크기는 통상적으로 이용된 지지부의 두께에 종속되며, 약 0.1μL로부터 약 5μL 까지 변할 수 있다. 액적이 지시약 영역에서 막 지지부에 의해 흡수된 후, 카트리지는 일정한 공기 순환으로 낮은 상대 습도(10% 이하)로 유지되는 건조 오븐(40℃)으로 전달될 수 있다. 일단 유체가 증발되면, 카트리지는 제거되어 작은 양의 건조제(예를 들면, 분자체 재료 또는 실리카 겔의 약 0.5g 내지 약 1.0g)를 구비한 패킷을 포함하는 포일-적층 자루로 전달될 수 있다. 그리고 나서 상기 자루는 고온 밀봉기로 밀봉되어 테스트가 요구될 때까지 저장된다.
다시, 위에서 설명된 예시적인 테스트 사이트 구성 모두, 판독 영역에서 검출 가능한 변화(반사율, 형광, 색, 투과율, 흡수율, 등)는 카트리지 상의 정확한 위치에 있지 않아도 된다는 것을 이해하여야 한다. 프로세싱 모듈 및 이미지 분석 성능과 조합된 배열 검출기는 시스템이 테스트 사이트 판독 영역의 위치를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 시스템이 양 정부를 추출하는 이미지의 최적 부분을 결정할 수 있도록 한다.
Ⅵ. 키트
검출 또는 정량하는 2개 이상의 상이한 분석물용 키트도 제공된다. 예를 들면, 키트는 시스템 및 카트리지를 포함할 수 있다. 키트의 시스템은 상술된 시스템들 중 어느 하나, 예를 들면, 장치, 메모리 및 프로세싱 모듈을 포함하는 시스템일 수 있다. 상기 장치는 통상적으로 카트리지의 적어도 일부분을 수용하도록 구성되는 포트, 광원, 및 배열 검출기를 포함한다.
일부 변형 예에서, 카트리지의 적어도 일부분이 장치의 포트로부터 돌출되도록 구성된다. 이러한 방식으로, 돌출부는 상술된 바와 같은, 적혈구 분리기, 특유의 식별 태그 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 카트리지는 또한 예를 들면, 단일 이용을 위해 구성되는 일회용일 수 있다. 키트의 카트리지는 또한 밀봉되지만 개방 가능한, 방습 포장으로 포장될 수 있다.
유사하게, 키트는 카트리지 자체, 또는 다양한 카트리지의 패킷을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 상이한 카트리지는 함께 선적될 수 있으며, 여기서 각각의 카트리지는 상이하거나, 유사하거나, 분석적 성능을 가진다. 키트는 또한 상술 된 카트리지. 장치, 또는 시스템을 이용하기 위한 설명서를 포함할 수 있다.
Ⅶ. 방법
본 명세서에 걸친 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 카트리지 및 장치를 이용하여 2개 이상의 상이한 분석물을 검출 또는 정량하는 방법도 제공된다. 일반적으로, 상기 방법은 2개 이상의 테스트 사이트를 갖는 카트리지에 대한 측정 정보를 획득하는 단계, 배열된 장치를 이용하여 카트리지의 이미지를 획득하는 단계, 하나 이상의 판독 영역의 위치를 확인하기 위해 카트리지의 이미지 분석을 수행하는 단계, 및 테스트에 의해 요구되는 특정의 검출 또는 정량 기술을 통하여 순환시키는 단계를 포함한다. 2가지 이상의 상이한 검출 기술이 이용된다. 또한, 본 명세서에서 설명되는 방법에 의해 산출되는 하나 또는 그 이상의 테스트 결과를 검토하는 방법도 제공된다. 상술된 기술을 이용하여 질병 또는 상태의 진단 및 이러한 진단을 보조하는 방법도 제공된다.
상술된 바와 같이, 시스템, 장치, 카트리지, 키트, 컴퓨터 판독 가능 매체, 및 상술된 방법이 2가지 이상의 상이한 기술을 이용하여 단일 샘플에서 2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 위해 제공된다. 그러나, 상술된 상기 시스템, 장치, 카트리지, 키트, 컴퓨터 판독 가능 매체, 및 방법은 본 명세서에서 제시된 예로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 상술된 시스템, 장치, 카트리지, 키트, 컴퓨터 판독 가능 매체 및 방법의 변형은 본 기술분야의 기술자에게 명백하며, 첨부된 청구범위의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (76)

  1. 카트리지이며,
    2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 위해 2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 포함하고, 2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 위한 2가지 이상의 상이한 기술을 사용하도록 구성되며, 2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역들 중 하나 이상의 테스트 사이트 판독 영역의 위치가 대응하는 측정 장치에 종속되지 않는 카트리지.
  2. 제1항에 있어서, 2개 이상의 상이한 분석물은 구조적 및 화학적으로 동일하지만, 상이한 농도를 갖는 카트리지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기술은 효소 측정, 특정 결합 측정, 면역측정, 핵산 교배 측정, 형광 표지, 화학발광 표지, 전기화학발광 표지, 형광 측정, 화학발광 측정, 전기화학발광 측정, 반사율 측정, 투과율 측정, 흡수율 측정, 혼탁도 측정, 전기화학적 작용 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 독립적으로 선택되는 카트리지.
  4. 제1항에 있어서, 3개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 포함하는 카트리지.
  5. 제1항에 있어서, 6개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 포함하는 카트리지.
  6. 제1항에 있어서, 하나 이상의 테스트 사이트가 치료제, 질환, 병 또는 특정 질병인 분석물을 검출 또는 정량하도록 구성되는 카트리지.
  7. 제1항에 있어서, 하나 이상의 테스트 사이트가 남용 물질인 분석물을 검출 또는 정량하도록 구성되는 카트리지.
  8. 제1항에 있어서, 하나 이상의 테스트 사이트가 약물 또는 약물의 부산물인 분석물을 검출 또는 정량하도록 구성되는 카트리지.
  9. 제1항에 있어서, 하나 이상의 테스트 사이트가 환경적 독소 또는 오염물인 분석물을 검출 또는 정량하도록 구성되는 카트리지.
  10. 제1항에 있어서, 하나 이상의 테스트 사이트가 생물학적 또는 화학적 무기 작용제인 분석물을 검출 또는 정량하도록 구성되는 카트리지.
  11. 제1항에 있어서, 2개 이상의 테스트 사이트의 높이가 상이한 카트리지.
  12. 제1항에 있어서, 특유의 식별 태그를 더 포함하는 카트리지.
  13. 제12항에 있어서, 상기 특유의 식별 태그는 바아 코드, 기계적 패턴, 마이크로칩 및 인쇄 패턴으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 카트리지.
  14. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 밀봉되지만 개방 가능한 방습 패키지 내에 수용되는 카트리지.
  15. 제1항에 있어서, 약 20μL 이하의 샘플 체적을 수용하도록 구성되는 카트리지.
  16. 제1항에 있어서, 체액 샘플을 수용하도록 구성되는 카트리지.
  17. 제16항에 있어서, 상기 체액은 전혈, 혈장, 혈청, 땀, 타액, 눈물, 간질액, 척수액, 안구액, 고름, 젖, 정액, 양수, 질분비액, 점액 분비물 및 소변으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 카트리지.
  18. 카트리지이며,
    적어도 일부분이 무공성인 바닥 층과,
    샘플 분배 층과,
    2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 갖는 2개 이상의 테스트 사이트를 포 함하고,
    상기 테스트 사이트는 샘플 분배 층에 인접하거나 매립되며, 2가지의 상이한 기술을 이용하는 2개 이상의 분석물을 검출하도록 구성되고,
    상기 2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역들 중 하나 이상의 테스트 사이트 판독 영역의 위치는 대응하는 측정 장치에 종속되지 않는 카트리지.
  19. 제18항에 있어서, 상기 2개 이상의 상이한 분석물은 구조적 및 화학적으로 동일하지만 상이한 농도를 갖는 카트리지.
  20. 제18항에 있어서, 상기 샘플 분배 층의 적어도 일부분은 다공성 재료로 제조되는 카트리지.
  21. 제18항에 있어서, 상기 샘플 분배 층은 개방 채널 모세관 층인 카트리지.
  22. 제18항에 있어서, 적혈구 세포 분리 층을 더 포함하는 카트리지.
  23. 제18항에 있어서, 유지 층을 더 포함하며,
    상기 유지 층은 상기 바닥 층, 상기 샘플 분배 층 및 상기 테스트 사이트를 함께 부착하도록 구성되는 카트리지.
  24. 제18항에 있어서, 3개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 포함하는 카트리지.
  25. 제18항에 있어서, 6개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 포함하는 카트리지.
  26. 제18항에 있어서, 하나 이상의 테스트 사이트가 치료제, 질환, 병 또는 특정 질병인 분석물을 검출 또는 정량하도록 구성되는 카트리지.
  27. 제18항에 있어서, 하나 이상의 테스트 사이트가 남용 물질인 분석물을 검출 또는 정량하도록 구성되는 카트리지.
  28. 제18항에 있어서, 하나 이상의 테스트 사이트가 약물 또는 약물의 부산물인 분석물을 검출 또는 정량하도록 구성되는 카트리지.
  29. 제18항에 있어서, 하나 이상의 테스트 사이트가 환경적 독소 또는 오염물인 분석물을 검출 또는 정량하도록 구성되는 카트리지.
  30. 제18항에 있어서, 하나 이상의 테스트 사이트가 생물학적 또는 화학적 무기 작용제인 분석물을 검출 또는 정량하도록 구성되는 카트리지.
  31. 제18항에 있어서, 2개 이상의 테스트 사이트의 높이가 상이한 카트리지.
  32. 제18항에 있어서, 특유의 식별 태그를 더 포함하는 카트리지.
  33. 제32항에 있어서, 상기 특유의 식별 태그는 바아 코드, 기계적 패턴, 마이크로칩 및 인쇄 패턴으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 카트리지.
  34. 제18항에 있어서, 상기 카트리지는 밀봉되지만 개방 가능한 방습 패키지에 수용되는 카트리지.
  35. 제18항에 있어서, 약 20μL 이하의 샘플 체적을 수용하도록 구성되는 카트리지.
  36. 제18항에 있어서, 체액 샘플을 수용하도록 구성되는 카트리지.
  37. 제36항에 있어서, 상기 체액은 전혈, 혈장, 혈청, 땀, 타액, 눈물, 간질액, 척수액, 안구액, 고름, 젖, 정액, 양수, 질분비액, 점액 분비물 및 소변으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 카트리지.
  38. 2개 이상의 상이한 분석물을 검출 또는 정량하기 위한 시스템이며,
    2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역 및 하나 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 가진 부분을 갖는 카트리지의 적어도 상기 부분을 수용하도록 구성되는 포트, 광원 및 배열 검출기를 포함하는 장치와,
    메모리와,
    상기 배열 검출기로부터 신호를 수신하고 상기 테스트 사이트 판독 영역들 중 하나 이상의 위치를 식별하여 상기 카트리지의 이미지 분석을 수행하도록 구성되는 프로세싱 모듈을 포함하며,
    상기 시스템은 2가지 이상의 상이한 검출 또는 정량 기술을 이용하여 2개 이상의 분석물을 검출 또는 정량할 수 있는 시스템.
  39. 제38항에 있어서, 상기 기술은 효소 측정, 특정 결합 측정, 면역측정, 핵산 교배 측정, 형광 표지, 화학발광 표지, 전기화학발광 표지, 형광 측정, 화학발광 측정, 전기화학발광 측정, 반사율 측정, 투과율 측정, 흡수율 측정, 혼탁도 측정, 전기화학적 작용 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 독립적으로 선택되는 시스템.
  40. 제38항에 있어서, 상기 프로세싱 모듈은 오류 상태를 결정하도록 구성되는 시스템.
  41. 제40항에 있어서, 상기 오류 상태는 만료된 카트리지, 부적절한 샘플 체적, 불가능한 분석물 값, 시약 불량, 기계적 불량, 전기적 불량 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 시스템.
  42. 제38항에 있어서, 서버 연결 라인을 더 포함하는 시스템.
  43. 제38항에 있어서, 상기 프로세싱 모듈은 자동 업그레이드 가능한 시스템.
  44. 제38항에 있어서, 상기 카트리지 상의 특유의 식별 태그를 판독하도록 구성되는 시스템.
  45. 제38항에 있어서, 상기 시스템이 자가 측정되는 시스템.
  46. 제38항에 있어서, 비휘발성 메모리를 더 포함하는 시스템.
  47. 제38항에 있어서, 컴퓨터를 더 포함하는 시스템.
  48. 2개 이상의 상이한 분석물을 검출 또는 정량하기 위한 키트이며,
    제38항의 시스템과,
    테스트 사이트 판독 영역을 또한 가진 테스트 사이트를 구비한 카트리지를 포함하는 키트.
  49. 제48항에 있어서, 상기 카트리지의 적어도 일부분이 장치의 포트로부터 돌출되도록 구성되는 키트.
  50. 제49항에 있어서, 상기 돌출되는 부분은 적혈구 세포 분리기를 포함하는 키트.
  51. 제48항에 있어서, 상기 카트리지는 일회용인 키트.
  52. 2개 이상의 상이한 분석물을 검출 또는 정량하기 위한 장치이며,
    2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역 및 하나 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 가진 부분을 갖는 카트리지의 적어도 상기 부분을 수용하도록 구성되는 포트와,
    광원과,
    배열 검출기와,
    메모리와,
    상기 배열 검출기로부터 신호를 수신하고 상기 테스트 사이트 판독 영역들 중 하나 이상의 위치를 식별하여 상기 카트리지의 이미지 분석을 수행하도록 구성되는 프로세싱 모듈을 포함하며,
    상기 장치는 2가지 이상의 상이한 검출 또는 정량 기술을 이용하여 2개 이상의 분석물을 검출 또는 정량할 수 있는 장치.
  53. 제52항에 있어서, 편광 광학 장치를 더 포함하는 장치.
  54. 제52항에 있어서, 상기 광원은 하나 이상의 LED를 포함하는 장치.
  55. 제52항에 있어서, 상기 광원은 백열 램프를 포함하는 장치.
  56. 제52항에 있어서, 상기 배열 검출기는 CCD 또는 CMOS 기술을 포함하는 장치.
  57. 제52항에 있어서, 상기 장치는 약 1 입방 피트(0.028 입방 미터) 이하의 체적을 점유하는 장치.
  58. 제52항에 있어서, 상기 기술은 효소 측정, 특정 결합 측정, 면역측정, 핵산 교배 측정, 형광 표지, 화학발광 표지, 전기화학발광 표지, 형광 측정, 화학발광 측정, 전기화학발광 측정, 반사율 측정, 투과율 측정, 흡수율 측정, 혼탁도 측정, 전기화학적 작용 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택되는 장치.
  59. 제52항에 있어서, 상기 프로세싱 모듈은 오류 상태를 결정하도록 구성되는 장치.
  60. 제59항에 있어서, 상기 오류 상태는 만료된 카트리지, 부적절한 샘플 체적, 불가능한 분석물 값, 시약 불량, 기계적 불량, 전기적 불량 및 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 장치.
  61. 제52항에 있어서, 상기 카트리지 상의 특유의 식별 태그를 판독하도록 구성되는 장치.
  62. 제52항에 있어서, 예비 전원을 더 포함하는 장치.
  63. 제52항에 있어서, 비휘발성 메모리를 더 포함하는 장치.
  64. 컴퓨터 판독 가능 매체이며,
    2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 위한 2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 포함하며 상기 2개 이상의 상이한 분석물의 검출 또는 정량을 위하여 2가지 이상의 상이한 기술을 이용하도록 구성되는 카트리지의 이미지 분석을 수행하기 위한 코드를 포함하며,
    상기 이미지 분석은 상기 테스트 사이트 판독 영역들 중 하나 이상의 위치를 식별하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
  65. 제64항에 있어서, 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 펌웨어인 컴퓨터 판독 가능 매체.
  66. 제64항에 있어서, 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 소포트웨어인 컴퓨터 판독 가능 매체.
  67. 2가지 이상의 상이한 검출 또는 정량 기술을 이용하여 단일 카트리지 상의 2개 이상의 상이한 분석물을 검출 또는 정량하기 위한 방법이며,
    2개 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 갖는 카트리지를 위한 측정 정보를 획득하는 단계와,
    배열 검출기를 이용하여 상기 카트리지의 이미지를 획득하는 단계와,
    테스트 사이트 판독 영역들 중 하나 이상의 위치를 식별하기 위하여 상기 카트리지의 이미지 분석을 수행하는 단계와,
    2가지 이상의 상이한 기술을 이용하여, 상기 테스트 사이트 판독 영역에 의해 요구되는 검출 또는 정량 기술에 대응하는 특별한 검출 또는 정량 기술을 통하여 순환시키는 단계를 포함하는 방법.
  68. 분석물을 검출 또는 정량하기 위한 장치이며,
    하나 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 가진, 카트리지의 적어도 일부분을 수용하도록 구성되는 포트와,
    자동 업그레이드 가능한 프로세싱 모듈을 포함하는 장치.
  69. 제68항에 있어서, 상기 프로세싱 모듈은 원격 공급원으로부터 자동 업그레이드 가능한 장치.
  70. 제69항에 있어서, 상기 원격 공급원은 전화 데이터 연결을 경유하여 접근 가능한 장치.
  71. 제69항에 있어서, 상기 원격 공급원은 인터넷 연결을 경유하여 접근 가능한 장치.
  72. 제69항에 있어서, 상기 프로세싱 모듈은 원격 공급원으로부터 로트-특정(lot-specific) 측정 정보를 자동으로 획득할 수 있는 장치.
  73. 제69항에 있어서, 상기 프로세싱 모듈은 원격 공급원으로부터 로트-특정 만료 정보를 자동으로 획득할 수 있는 장치.
  74. 제69항에 있어서, 상기 프로세싱 모듈은 원격 공급원으로부터 소프트웨어 알 고리즘을 자동으로 획득할 수 있는 장치.
  75. 제69항에 있어서, 상기 프로세싱 모듈은 원격 공급원으로부터 유지관리, 수리 또는 기계적 업그레이드에 관한 통지를 자동으로 수신하는 장치.
  76. 하나 이상의 분석물을 검출 또는 정량하기 위한 방법이며,
    하나 이상의 테스트 사이트 판독 영역을 갖는 카트리지의 적어도 일부분을 수용하도록 구성되는 포트, 및 자동 업그레이드 가능한 프로세싱 모듈을 포함하는 장치를 제공하는 단계와,
    상기 프로세싱 모듈이 자동으로 업그레이드될 수 있게 하는 단계와,
    하나 이상의 테스트 결과를 계산하기 위해 업그레이드된 프로세싱 모듈을 이용하는 단계를 포함하는 방법.
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