KR20090084823A

KR20090084823A - 카트리지 시스템

Info

Publication number: KR20090084823A
Application number: KR1020097008054A
Authority: KR
Inventors: 데니스 바라울트; 스튜어트 폴워트; 데이비드 톰슨; 조나단 새먼
Original assignee: 아이티아이 스코틀랜드 리미티드
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2009-08-05
Also published as: RU2435163C2; CA2664449A1; CN101578137A; WO2008037995A3; JP2010505108A; IL197619A0; RU2009115689A; AP2009004817A0; GB0618966D0; AU2007301734A1; WO2008037995A2; BRPI0717552A2; ZA200901951B; EP2076334A2; US20100075311A1

Abstract

(a) 하나 이상의 시약을 저장하기 위한 시약부, 및 (b) 분석시험 시에 하나 이상의 시약을 처리하기 위한 처리부를 포함하며, 시약부 및 처리부가 함께 결합되어 카트리지를 형성하도록 구성되며, 시약부 및/또는 처리부가 분석시험으로부터의 폐기물을 받아들이도록 구성된 하나 이상의 격실을 포함하며, 시약부가 처리부로부터 폐기물을 받아들이는 것을 제외하고는 분석시험 시에 시약의 처리에 참여하지 않는 것을 특징으로 하는 카트리지 시스템이 제공된다. 또한, (a) 하나 이상의 시약을 저장하기 위한 시약부, (b) 분석시험 시에 하나 이상의 시약을 처리하기 위한 처리부, 및 (c) 분석 대상물을 검출하기 위한 하나 이상의 감지 소자를 포함하는 감지부를 포함하며, 시약부, 처리부, 및 감지부가 함께 결합되어 카트리지를 형성하도록 구성된 별도의 구성요소인 것을 특징으로 하는 카트리지 시스템이 제공된다. 또한, (a) 하나 이상의 시약을 저장하기 위한 시약부, (b) 분석시험 시에 하나 이상의 시약을 처리하기 위한 처리부, 및 (c) 분석시험을 위한 샘플을 준비하기 위한 샘플 준비부를 포함하며, 시약부 및 처리부가 함께 결합되어 카트리지를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 카트리지 시스템이 제공된다.

시약부, 전기화학적 센서, 바이오센서, 프로브, 반응 챔버

Description

카트리지 시스템{CARTRIDGE SYSTEM}

본 발명은 샘플, 특히 생물학적 샘플 내의 하나 이상의 분석 대상물의 검출에 사용하기 위한 카트리지 시스템에 관한 것이다. 카트리지 시스템은 통상적으로 2-구성요소 시스템이며, 시약부와 처리부를 포함한다. 이것은 시약부가 분석시험(assay)에 특정되는 요소(예컨대, 특정한 의료 조건에 대한 테스트에 맞추어진 요소)의 전부를 구현할수 있는 한편 처리부가 일정한 범위의 상이한 유형의 샘플과 호환 가능한 포괄적인 구성요소가 될 수 있으며, 이에 의해 처리 기구가 공통적으로 이용될 수 있게 되고 또한 사용자 재고의 비용을 감소시킨다는 점에서 이점이 된다. 본 발명은 또한 테스트 하의 샘플, 시약부의 전부, 및 폐기 시약의 전부가 완전히 밀봉되고 또한 카트리지 조립체 내에 자체 수용될 수 있는 환경을 제공하는 결합 카트리지에 관한 것이다. 이러한 결합 카트리지는 오염 및 누설 위험을 방지하고 폐기처분(disposal)을 덜 위험하게 만드는 이점을 갖는다. 카트리지 시스템은 환자에 인접한 환경에서, 즉 현장 검사에서(예컨대, 병원, 의사의 진료실, 또는 환자의 바로 옆에서) 수행된 분석시험 시에 특별한 활용도를 갖는다. 본 발명의 카트리지 시스템은, 시약부가 분석시험으로부터의 폐기물을 수용하기 위한 격실을 포함하므로, 사용자가 폐기물과 접촉하게 될 필요없이 폐기물을 청소 및 제거를 간략화시킬 수 있다는 추가의 이점을 갖는다. 본 발명은 또한 구성요소의 결합 방 법, 구성요소로 형성된 카트리지, 및 구성요소를 이용하여 수행된 분석시험에 관한 것이다.

종래의 의료 분석시험은 병원 또는 의사의 진료실 내의 환자로부터 하나 이상의 샘플(혈액 또는 소변 샘플 등)을 취하여 분석을 위해 실험실로 이송할 필요가 있다. 과거에는, 분석시험 장치 및 시스템의 크기와 복잡도로 인해 "중앙" 실험실에서의 샘플의 분석은 불가피한 것이었다. 그러나, 원격 지점에서 샘플을 분석해야 하는 것은, 환자의 진단 및 치료에 상당한 지연을 초래한다. 이러한 지연을 감소시키기 위해, 환자에 인접한 환경에서 수행될 수 있고 또한 결과를 신속하게 제공할 수 있는 분석시험 시스템 및 방법이 요구되고 있다. 시간이 지남에 따라, 이러한 용도로 소형이면서 가격이 저렴한 분석시험 장치가 개발되고 있다.

간혹 생물학적 분석시험 시스템에 카트리지를 채용하는 것이 알려져 있으며, 이 카트리지는 각각의 상이한 분석 대상물에 대해 상이한 카트리지를 채용함으로써 하나의 일반화된 분석시험 장치의 사용에 의해 다수의 상이한 분석 대상물의 분석시험이 가능하게 된다는 점에서 이점이 있다. 이 카트리지는 또한 더 크고 더 번거로운 실험실 시스템에 비해 분석시험 과정을 간략화시킨다. 미세유체 처리 장치 및 칩의 개발은, 미세유체에 의해 더 소형의(그리고 더 저렴한) 카트리지가 생산되어 더 대형의 견고한 분석시험 장치에 용이하게 삽입될 수 있도록 되므로, 이러한 카트리지의 개발을 용이하게 한다. 공개된 국제 출원 WO 02/090995은 환자에 인접한 환경에서의 분석시험 과정에 채용될 수 있는 이러한 카트리지를 개시하고 있다.

그러나, 신규의 또는 더욱 효율적인 분석시험 또는 여러 개의 분석 대상물을 동시에 식별할 수 있는 분석시험에 대해 요구를 충족하기 위해, 새로운 카트리지의 개발 및 기존의 카트리지의 향상에 대해 필요성이 존재한다. 2-구성요소 카트리지는 이러한 필요성에 의하여 개발된 것이다. 통상적으로, 2-구성요소 카트리지는 시약을 저장하기 위한 구성요소 및 시약을 샘플과 함께 처리하기 위한 구성요소를 포함한다. 이러한 2-구성요소 시스템과 관련된 여러 장점이 있다. 별도의 시약부는 분석시험을 수행하기 위해 필요한 용액의 준비 및 전달을 간략화한다. 시약부는 시약의 자체 수명을 최대화하고 또한 사용자가 용액의 농도 및 부피를 조절할 필요가 없도록 설계될 것이다. 2-구성요소 시스템은 하나의 처리부가 조사되고 있는 분석 대상물의 특성에 따라 다양한 시약부 중의 임의의 하나의 시약부와 결합될 수 있기 때문에 더욱 큰 유연성을 제공한다. 공개된 국제 출원 WO 2005/060432는 전기화학적 센서와 함께 사용하기 위한 대표적인 2-구성요소 카트리지를 개시하고 있다. 상기 출원은 감지부가 전송부와 통합되므로 구성요소 양자가 특정한 분석시험을 위해 특수하게 구성되도록 요구하는 시스템을 개시하고 있으며, 일반적으로 이 시스템은 수행될 각각의 상이한 분석시험에 대한 상이한 구성을 요구하고 있고, 그에 따라 각각의 상이한 분석시험에 특정되어야 한다.

공개된 미국 특허 번호 US 4,940,527호는 원심 분석기에 사용하기 위한 2-파트 테스트 카트리지를 개시하고 있다. 이 카트리지는 통상적으로는 혈액 내의 상이한 전해질의 농도를 측정하기 위해 이용된다. 이 카트리지는 과잉의 샘플을 받아들여 폐기될 수 있도록 구성되어 있는 폐기물 챔버와, 카트리지의 재사용 가능한 부분에 위치하는 센서를 포함한다.

공개된 미국 특허 출원 US 2003/0073089호는 시약 저장 시스템 및 폐기물 재생 시스템을 포함하는 병행 카트리지(companion cartridge)에 결합된, 화학적 분석을 시행하기 위한 센서 카트리지를 개시하고 있다.

더욱 복잡한 분석시험이 실험실 외부에서 환자가 있는 현장에서 수행될 수 있도록 효율을 향상시키고 또한 사용자 조작을 간략화시키기 위해, 카트리지의 추가의 개발이 여전히 요구되고 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 공지의 분석시험 시스템 및 카트리지에 관련된 이러한 문제점을 해소하는 것을 목적으로 한다.

이에 따라, 본 발명은,

(a) 하나 이상의 시약을 저장하기 위한 시약부; 및

(b) 분석시험 시에 하나 이상의 시약을 처리하기 위한 처리부를 포함하며,

상기 시약부 및 상기 처리부는 함께 결합되어 카트리지를 형성하도록 구성되며, 상기 시약부 및/또는 처리부는 분석시험으로부터의 폐기물을 받아들이도록 구성된 하나 이상의 격실을 포함하며, 상기 시약부는 상기 처리부로부터 폐기물을 받아들이는 것을 제외하고는 분석시험 시에 시약의 처리에 참여하지 않는 것을 특징으로 하는 카트리지 시스템을 제공한다.

본 발명의 카트리지 시스템은 분석시험으로부터의 폐기물이 격실, 저장부, 또는 시약부 자체에 위치된 공간(void) 내로 깔끔하게 세정될 수 있다는 점에서 특히 이롭다. 이것은 사용자가 어떠한 폐기물에 접촉하여야 할 필요성을 제거하며, 이들을 주변으로부터 편리하게 밀봉한다. 이것은 분석시험 시약 중의 임의의 시약이 독성을 갖거나 또는 검사 하의 샘플이 감염의 우려가 있거나 어떠한 양상으로든 위험성을 내포하고 있는 경우에 특히 중요하게 될 것이다. 본 카트리지 시스템은 시약이 시약부에 저장되므로 사용자가 어떠한 시약을 취급하거나 준비할 필요성이 없다는 추가의 장점을 갖는다. 또한, 단순히 상이한 시약부를 이용함으로써 여러 개의 상이한 분석시험을 위해 동일한 처리부 설계가 채용될 수 있다는 이점이 있다. 또한, 상이한 분석을 위해 시스템 내에 상이한 유체 경로를 용이하게 설계하는 것도 가능하다. 즉, 본 발명의 카트리지 시스템은 모듈화 및 간략화에 의해 적용의 유연성이 증가된다. 2개의 구성요소의 결합은 누설 및/또는 오염의 위험을 제거하거나 현저히 감소시킨다. 더욱이, 액체 인터페이스 부분(구성요소가 함께 결합될 때에 구성요소 간의 연결을 형성하는 유입 포트 및 배출 포트)이 그에 적합하게 구성될 수 있으며, 2개의 구성요소 간의 인터페이스(예컨대, 계면) 상의 어느 곳에도 위치될 수 있다. 본 발명의 카트리지 시스템은 사용된 카트리지를 폐기할 수 있으므로 매우 안전하고 비용면에서 효율적이다. 또한, 본 발명의 카트리지 시스템은 소형화가 가능하며, 예컨대 시약 및/또는 샘플이 카트리지를 분석시험 장치에 삽입할 때에 부수어지게 되는 막에 의해 분리될 수 있다.

본 발명의 장점을 달성하기 위해, 시약부는 처리부로부터 폐기물을 받아들이는 것을 제외하고는 분석시험 시에 시약을 처리하는 것에 참여하지 않아야 한다. 미국 특허 US 4,940,527호 및 미국 특허 출원 US 2003/0073089호에서와 같은 공지의 2-구성요소 카트리지 시스템에서는, 2-구성요소 시스템의 설계가 카트리지의 시약부에서 시약 처리가 이루어지지 않도록 하는 것이 가능하도록 되어 있지 못하다. 이러한 시스템에서는, 시약부의 설계가 처리부에 독립적으로 이루어지지 않으므로, 유연성 및 간략성이 상실된다. 본 발명에서는, 시약부가 폐기물을 받아들이는 것을 제외하고는 분석시험 시의 시약의 처리에 참여하지 않으므로, 복수의 상이한 처리부(즉, 복수의 상이한 분석시험)에 대해 동일한 시약부 설계가 채용될 수 있다. 각각의 상이한 분석시험에 대하여, 시약부 내의 시약이 상이하게 될 것이기는 하지만, 시약부 공간 및 채널의 설계는 일정하게 유지될 수 있다.

카트리지 시스템은 통상적으로 분석 대상물을 검출하기 위한 감지 소자를 포함한다(일부 실시예에서, 감지 소자는 카트리지가 삽입되는 분석시험 장치의 일부분으로 되어 카트리지 자체에 제공될 필요가 없거나, 또는 시스템의 제3 구성요소(감지부)로 제공될 수도 있다). 감지 소자 또는 감지부의 위치는 특별히 한정되지 않으며, 해당하는 특정의 분석시험에 따라 선택될 수 있다. 그러므로, 감지 소자 또는 감지부는 시약부 또는 처리부의 일부분이 될 수도 있다. 바람직한 실시예에서, 시약부는 감지 소자 또는 감지부를 포함한다.

그러므로, 본 발명은,

(a) 하나 이상의 시약을 저장하기 위한 시약부;

(b) 분석시험 시에 하나 이상의 시약을 처리하기 위한 처리부; 및

(c) 분석 대상물을 검출하기 위한 하나 이상의 감지 소자를 포함하는 감지부를 포함하며,

상기 시약부, 상기 처리부, 및 상기 감지부는 함께 결합되어 카트리지를 형성하도록 구성된 별도의 구성요소인 것을 특징으로 하는 카트리지 시스템의 실시예를 제공한다.

본 실시예에서, 감지부는 통상적으로 예컨대 현장 사용 키트(point-of-use kit) 내의 카트리지의 별도의 제3 구성요소이다. 센서 기판은 시약 카트리지에 조립하기 전에 별도의 구성요소로서 사전 제조되는 것이 이로울 수 있다. 이 과정에는 프로브(probe)를 센서의 표면에 적용하는 방법이 포함될 것이며, 이로써 예컨대 카트리지의 다른 특징부가 프로브의 적용을 차단할 때에 센서 표면에 근접하여 작동하는 잉크젯 장치에 의해 프로브가 적용되는 경우에, 카트리지부의 제조 시에 센서 기판을 별도의 분리된 구성요소로서 갖는 것이 이롭다. 이러한 구성의 이점은 예컨대 센서 기판에서의 변동(예컨대, 프로브 밀도의 변동)이 HCV와 같은 질병 조건에 대한 추정 단계(estimated stage)에 관련된 더 우수한 특이성(specificity)을 제공할 것이라는 점이다.

감지부는 시약부와 처리부의 결합 전에 시약부 또는 처리부 중의 하나에 결합되도록, 옵션으로는 분리 가능한 방식으로 결합되도록 구성되는 것이 바람직하다. 통상적으로, 감지부와 시약부 또는 감지부와 처리부는 서로 사전 결합된 채로 제공된다. 이 내용에서, 사전 결합이라는 것은, 감지부와 시약부 또는 감지부와 처리부가 제조 도중에 함께 결합되는(옵션으로는 분리 가능하게 결합되는) 별도의 구성요소이고, 결합된 형태로 나머지 구성요소와 함께(즉, 시약부와 처리부 중의 감지부가 결합되지 않은 것과 함께) 사용자에게 (시스템 또는 키트의 일부로서) 제공된다는 것을 의미한다. 이들 실시예의 모두에서, 시약부는 처리부로부터의 폐기물을 받아들이도록 구성된 하나 이상의 격실을 포함하는 것이 바람직하다.

추가의 실시예에서, 본 발명은,

(a) 하나 이상의 시약을 저장하기 위한 시약부;

(c) 분석시험을 위한 샘플을 준비하기 위한 샘플 준비부를 포함하며,

상기 시약부 및 상기 처리부는 함께 결합되어 카트리지를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 카트리지 시스템을 제공한다.

본 실시예에서, 카트리지 시스템은 준비된 샘플을 처리부에 전달하기 전에 분석시험을 위한 샘플을 준비하는 샘플 준비부를 포함한다. 본 실시예는 다수의 장점을 제공한다. 예컨대, 상이한 샘플은 상이한 유형의 준비를 요구할 것이므로(예컨대, 소변 샘플은 혈액 샘플과는 상이할 것이다), 샘플 준비부는 이러한 상이한 샘플이 분석시험을 수행하기 위한 처리부에 전달되기 전에 이러한 상이한 샘플을 사전 처리함으로써 동일한 처리부에서 이용될 수 있도록 한다.

본 발명의 모든 실시예에서, 카트리지는 복수의 분석 대상물의 동시 검출을 제공할 수 있다는 이점이 있다. 이와 같이 복수의 분석 대상물의 동시 검출이 가능하게 됨으로써, 감지가 이루어지는 반응 챔버를, 예컨대 전기화학적 수단 및 광학 수단 양자에 대하여 복수의 감지 방법이 채용될 수 있도록 구성할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명의 내용에서, 전술한 카트리지 시스템 모두는 사용자에 의한 사용 지점에서의 조립 및/또는 결합을 위해 키트의 형태로 제공될 수도 있다.

본 명세서에서의 설명에 대한 이해를 돕기 위해 단지 예시를 목적으로 하는 도면을 참조한다.

(전반적인 개념의 개요)

도 1은 카트리지 시스템의 주요부를 예시하고 있으며, 도면부호 1은 복수 유형의 시약을 여러 가지의 상이한 체적으로 저장할 수 있는 시약 저장부를 나타내며, 도면부호 2는 미세유체 채널(microfluidic channel), 반응 영역 및 밸브 요소(valving element)가 통합되어 있는 시약 처리부를 나타내며, 도면부호 3은 테스트 샘플을 수용하기 위한 캐비티를 나타내며, 도면부호 4는 시약 저장부(1)와 시약 처리부(2)가 함께 결합되어 완성된 처리 카트리지를 나타내며, 도면부호 5는 슬롯(6)을 통해 카트리지를 수용하는 처리 기기를 나타내며, 처리 기기(5)는 다양한 액체 운송, 밸브조절 및 검출 수단의 조작을 가능하게 한다.

도 2는 카트리지 내의 일부의 대표적인 기능 영역의 예를 나타내고 있으며, 도면부호 7은 각각 상이한 시약을 포함하고 있는 것이 바람직한 시약 저장 챔버의 세트를 나타내고 있다. 예컨대, 챔버는 런닝 버퍼(running buffer), 세정 버퍼(washing buffer), 용해 버퍼(lysis buffer), 및 교잡 버퍼(hybridisation buffer)를 독립적으로 포함할 수 있다. 도면부호 8은, 예컨대 가장 간단한 형태로는 혈액 샘플로부터의 사전 정제된 핵산 추출물이거나 또는 가장 복잡한 형태로는 전체 혈액 샘플일 수도 있는 테스트 샘플을 수용할 수 있는 로딩 챔버를 나타낸다. 이러한 로딩은 수동 피펫팅 방법(hand pipetting method)을 이용하여 달성될 수도 있고, 이와 달리 처리 기기 내부에서 자동화된 방법을 이용하여 달성될 수도 있다. 도면부호 9는 처리부 내에 포함된 다수의 밸브 중의 하나를 나타내며, 도면부호 10 및 11은 예컨대 세포 용해, 세척 단계 또는 버퍼 교환이 발생할 수 있는 시약 처리부 내의 처리 챔버를 나타내고 있다. 도면부호 12는 타겟이 되는 분석 대상물(analyte)(예컨대, 테스트 샘플로부터 추출된 항체)이 센서 표면 상의 프로브에 속박되는 반응 챔버를 나타낸다. 예컨대 형광 또는 발광 촬상 수단과 같은 처리 기기 내에서의 검출 방법은 반응 챔버(12) 내에서의 반응 시퀀스 동안 반응 챔버(12)와 연관될 것이다. 도면부호 13은 폐기 시약 저장 챔버의 세트를 나타낸다.

도 3a 및 도 3b는 이들 기능부가 시약 저장부(1)와 처리부(2) 사이에 편리하게 슬릿화될 수 있는 방법에 대한 대응 예를 도시하고 있다. 도면부호 14는 처리부(2)에 대한 액세 수용 포트의 세트를 나타내고 있다. 이들 액체 수용 포트(14)는 시약 저장부(1) 상의 전달 포트(15)에 대응한다. 도면부호 16은 시약 저장부(1)에 대한 액체 전달 포트의 세트를 나타낸다. 이들 액체 전달 포트(16)는 시약 저장부(1) 상의 수용 포트(17)에 대응한다. 도면부호 18은 처리부(2)의 상표면 아래에 내장된 채널 및 밸브를 나타낸다. 도면부호 19는 테스트 샘플을 수용하기 위한 오픈 웰(open well)을 나타낸다. 도면부호 20은 시약 저장부(1) 상의 기판(21)과 인터페이스될 때에 폐쇄 챔버가 되는 개방 챔버를 나타낸다.

(시약 저장부)

도 4는 액체 포트부(31)(도 3b에서의 15 및 17의 실시예임), 외부 작동 애퍼처(33)를 갖는 저장 하우징(32), 액체 인캡슐레이션 부재(34), 및 작동 패드(35)를 포함하는 플라스틱 성형 캐리어(30)의 예를 도시하고 있다. 시약 저장부는, 대표적으로 타겟이 되는 분석 대상물과 프로브 간의 상호작용을 가능하게 하는 수단을 제공하기 위해 다양한 프로브가 부착될 수 있는 기판을 포함하는 부구성요소를 옵션으로 포함한다.

(시약 처리부)

도 5는 액체 포트부(42)(도 3a에서의 14 및 16의 실시예임)를 포함하는 미세유체 기판(41)을 통합한 플라스틱 성형 캐리어(40)의 예를 도시하고 있다. 미세유체 기판(41)의 가능한 내부 구성은, 액체가 분석 내용물에 대해 운송, 혼합, 인큐베이팅, 및 검사될 수 있도록 공지되어 있다(예컨대, 채널 및 캐비티 형상, 제조 방법, 밸브조절 방법, 표면 코팅). 본 발명은 이들 종래 기술의 장치의 다수의 변형을 구현할 수 있다.

(감지부)

도 6a는 미세유체 기판(41)이 그 하부에 렌즈 시스템(44)으로 하여금 미세유체 기판(41)의 상위 영역에 부착된 센서 기판(45) 상의 반응 과정에 대한 영상을 획득할 수 있도록 하는 창(43)을 포함하는 예를 도시하고 있다. 이 센서 기판은 미세유체 기판(41)과 함께 센서 프로브(46)와 테스트 분석 대상물 간에 반응이 발생할 수 있는 캐비티(47)를 형성한다.

도 6b는 센서 기판(45)이 시약부의 캐리어(30)에 부착된 것을 제외하고는 도 6a와 동일한 예를 도시하고 있다. 리브(48)는 창(43)의 원주 둘레의 가요성 개스킷(49)을 통해 창(43)의 면에 대한 맞춤 및 밀봉을 제공하며, 이들 리브는 또한 반응 챔버의 안쪽과 바깥으로 유체를 운송하기 위한 채널링을 통합할 것이다.

(카트리지 구성요소의 물리적인 결합)

도 7은 플라스틱 성형 캐리어(40)가 갈고리 모양의 플라스틱 혀부(50)(카트리지의 각각의 측면에 2개)를 포함하는 예를 도시하고 있으며, 갈고리부 모양의 플라스틱 혀부는 플라스틱 성형 캐리어(30) 내의 슬롯(51)과 맞물려, 가장자리 갈고리부(52)가 플라스틱 성형 캐리어(30) 상의 갈고리부(53)와 조합하여 캐리어(30, 40)를 함께 2개의 위치에 위치시키는 수단을 제공한다. 제1 위치는 도 7a에 도시된 절반 정도 맞물린 위치이며, 이 위치는 최종 사용자가 캐리어(30)와 옵션의 기판(45)(도 6b에 도시됨)으로부터 보호 가드 스트립(60, 61)을 제거할 수 있도록 해준다. 제2 위치는 도 7c에 도시되어 있고, 카트리지를 완전하게 고정하는 위치에 해당하며, 이 위치에서는 테스트 샘플, 작용 시약, 및 폐기 시약 모두가 전부 카트리지 내에 담겨지도록 액체 포트(31, 42)가 전체적으로 맞물리게 된다. 이러한 위치 고정은 혀부(50)의 면 상의 추가의 갈고리부(54)에 의해 가능하게 된다. 도 7b는 절반 맞물림 위치에서의 이러한 갈고리부를 도시하고 있으며, 도 7d는 캐리어(30) 상의 에지에 후크 고정됨으로써 전체적으로 맞물려진 이 갈고리부를 도시하고 있다. 절반 맞물림에서 전체 맞물림으로의 전환은 사용자가 카트리지를 탑재한 후 처리 기기 내에서 자동으로 실현될 수 있는 것이 바람직할 것이다. 이 처리 기기는 이 과정을 제어하는 클램핑 메카니즘을 구현할 것이다. 이 동작은 도 7c에 도시된 바와 같은 상위 갈고리부(53)의 구부러짐을 초래할 것이며, 이것은 혀부(50)에 대한 측면 클램핑 힘을 초래하여 2개의 카트리지 간의 매우 충밀한 맞춤을 보장할 것이다

도 8은 캐리어(30, 40) 간의 결합에 대한 일례의 시퀀스를 나타낸다.

(카트리지 구성요소 간의 액체 커플링)

도 9a는 보호 가드 스트립(60, 61)의 사용에 대한 예를 도시하고 있다. 보호 가드 스트립(60)은 예컨대 시약이 밀봉되어 외부 환경으로부터 고립되도록 제조 공정 동안에 시약을 채우는 시점에 캐리어(30)에 대해 가열 밀봉된다. 보호 가드 스트립(60)은 또한 센서 기판(45)(도 6b를 참조)에 대해 동일한 보호 기능을 제공할 수 있으며, 보호 가드 스트립(61)은 또한 로딩 웰(19)(도 3b를 참조)에 대해 동일한 보호 기능을 제공할 수 있다. 도 9a는 또한 카트리지의 양측면에 하나의 중앙 혀부가 채용되는 다른 혀부 및 갈고리부 구성을 도시하고 있다. 예시된 위치는 2개의 구성요소가 정렬되어 보호 스트립을 제거하기 직전의 절반 맞물림 위치이다. 이들 보호 스트립은 도 9a에서와 같이 각각의 측면으로부터 하나의 스트립을 잡아당김으로써 사용자에 의해 제거될 수도 있다. 도 9b는, 보호 스트립이 도면부호 62에서의 접착 부착에 의해 함께 결합될 수 있고 또한 이러한 방식으로 일측면으로부터의 단일의 잡아당김에 의해 2개의 스트립이 제거될 것이라는 것을 도시하고 있다.

(생물학적 분석시험의 예)

도 10은 간편한 ELISA 타입 분석시험(아래의 예 1을 참조)에 요구되는 시약 흐름 시퀀스에 대응하는 시약 흐름 시퀀스를 도시하고 있다.

(카트리지 상호연결의 예)

도 11a 및 도 11b는 일례의 카트리지 상호연결 시스템을 도시하고 있다.

(샘플 영역의 예)

도 12는 카트리지 시스템의 가장자리에 있는 샘플 영역을 도시하고 있다. 이 샘플 영역은 혈액 튜브를 받아들이도록 구성되어 있다(즉, 샘플은 전체 혈액 샘플임). 혈액 튜브를 뚫기 위한 바늘이 샘플 영역 내에 감추어져 사용자를 바늘에 의한 부상 및 오염으로부터 보호하는 것이 이롭다.

(프로토타입 처리부)

도 13은 개발 시의 처리부의 프로토타입을 도시하고 있다. 처리부는 미세유체 디바이스로서 나타내어져 있으며, 시약 라인 및 폐기물 라인이 명확하게 드러나 있다. 이들 라인은 처리부의 우측에 보여지는 시약 저장부에 결합될 것이다. 도 13은 또한 밸브조절 시스템과 미세유체 채널의 치수를 도시하고 있다.

(처리부에 대해 레이아웃의 예)

도 14는 핵산 분석시험을 위한 경우의 처리부의 레이아웃의 예를 도시하고 있다.

(처리부에 대한 레이아웃의 추가의 예)

도 15는 HCV 분석시험에서 다수의 가능한 처리부의 예를 도시하고 있다. 본 도면은 샘플 준비부(이 경우에는 혈액 분리부)에 대한 2가지의 가능한 구성, 즉 별도의 분리부(백혈구(WBC)의 추출을 나타내고 있는 상단의 2개의 박스) 및 통합부 (혈장 정제 모듈을 나타내는 상단에서 2번째의 박스)를 도시하고 있다. 본 도면은 샘플 준비부가 다른 구성요소와 결합될 수도 있거나(또는 결합할 수 있거나) 또는 분리될 수도 있는 본 발명의 일반적인 원리를 예시하고 있다. 샘플 준비부가 다른 구성요소로부터 분리된 때에, 그럼에도 불구하고 준비된 샘플의 전달은 예컨대 한 유닛을 다른 별도의 유닛에 결합하는 유체 라인을 통해서와 같이 여러 방식으로 자동화될 수도 있다.

(샘플 준비부의 레이아웃의 예)

도 16a 및 도 16b는 전체 혈액으로부터 샘플을 준비하기 위한 용도의 샘플 준비부에 대한 레이아웃의 예를 도시하고 있다. 도 16a는 혈장을 추출하기 위한 레이아웃을 갖는 도 12의 샘플 영역(혈액 튜브를 받아들이도록 설계된)을 도시하고 있다. 혈장은 예컨대 도 14에서 설명된 바와 같은 분석시험과 같은 추가의 분석시험에 이용되도록 준비된다. 도 16b는 샘플로부터 백혈구를 분리하기 위한 일례의 레이아웃을 도시하고 있다.

(특정 분석시험을 위한 처리부에 대한 레이아웃의 예)

도 17 내지 도 21은 5가지의 특정 분석시험을 위한 처리부 레이아웃를 도시하고 있다.

도 17 - HCV 정량 분석시험을 포함하는 HCV(또는 HIV) 모니터링 칩

도 18 - HCV(또는 HIV) 비드 분석시험(bead assay)을 포함하는 HCV(또는 HIV) 비드 칩

도 19 - 유전자형 및 혈청학에 대한 바이러스 선별 분석시험(viral screening assay)을 포함하는 HCV 표면 칩

도 20 - HCV 유전자형 분석시험 및 ALT 분석시험을 포함하는 HCV 1차 선별 칩

도 21 - 다중화도가 높은 HCV 모니터링 분석시험

(본 발명의 카트리지를 포함하는 분석시험 시스템의 예)

본 발명의 분석시험 시스템의 예는 도 22에 도시되어 있다. 본 도면은 본 발명의 카트리지를 포함하는 분석시험 장치의 측면도와 정면도를 도시하고 있다. 하드웨어의 일부분, 카트리지, 및 하드웨어의 일부분과의 상호연결이 도시되어 있다.

분석시험 장치 및 여러 개의 카트리지를 도시하고 있고 또한 분석시험 시스템의 환자에 인접한 환경에서의 활용도를 예시하고 있는 전체 분석시험 시스템이 도 23에 설명되어 있다.

유전자형 카트리지, 모니터링 카트리지, 및 항체 카트리지를 구성하는 모듈의 더욱 구체적인 예시가 각각 도 24, 도 25 및 도 26에 도시되어 있다.

샘플 준비부의 더욱 구체적인 예시는 도 27에 도시되어 있다.

(처리 기기에 대한 카트리지 인터페이스)

카트리지는 도 1에서와 같은 슬롯 내에 삽입되거나, 또는 서랍 내에 위치되어 이 서랍이 처리 기기 내에 슬라이드될 수 있다.

이하에서는 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 카트리지 시스템은 다음의 특징부를 포함할 것이다: 시약 저장부, 시약 처리부, 옵션의 감지부, 추 가 옵션의 샘플 준비부, 시약 저장부를 처리부에 결합하는 수단, 샘플 준비부를 시약 저장부 및/또는 처리부에 결합하는 수단, 시약 저장부와 시약 처리부 간의 액체 결합을 위한 수단, 샘플 준비부를 시약 저장부 및/또는 시약 처리부에 액체 결합하는 수단. 카트리지가 처리 기기에 인터페이스되는 방법의 예가 설명될 것이며, 또한 이러한 카트리지가 생물학적 분석시험을 실행하는 방법의 예가 설명될 것이다.

본 발명에서, 반응 챔버의 높이는 특별히 제한되지 않지만, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 10㎛ 내지 50μ의 범위를 갖는다. 감지 소자가 시약 카트리지에 위치될 수 있는 것이 바람직하며, 이 경우 처리부가 반응 챔버의 타측을 형성할 수도 있다. 본 실시예에서는, 2개의 구성요소를 결합하기 위한 방법 및 구성에 의해 챔버 높이가 조절될 것이다. 챔버 높이가 분석시험 기능에 있어서 중요한 요소일 때에는, 기기 중재 결합(machine-mediated coupling)이 바람직하다(이하를 참조). 처리 층 내에 포함된 챔버의 "상면"은 투명한 창으로 되어 있어, 센서 표면을 관찰하기 위한 광학 센서가 시약 카트리지에서의 관찰 애퍼처를 필요로 하지 않는 것이 편리하고 바람직할 것이다. 이러한 구성은 또한 전기화학적 검출을 위해 사용될 수도 있는 전극의 패턴을 통합하는 센서 기판과 호환 가능할 것이다.

통상적으로, 센서 소자는 수행되고 있는 분석시험의 유형에 특정될 수도 있는 생물학적 프로브에 설치된다. 이들 프로브는 예컨대 표면에 항체(단백질 포획의 경우) 또는 올리고머(oligomer)(핵산 포획의 경우)가 부착되는 영역에 배치될 것이다. 분석시험에 따라 특정될 이들 프로브는 시약 카트리지에 부착되는 것이 편리하며, 그에 따라 시약 카트리지 또한 분석시험에 특정될 것이다.

분석 대상물을 검출하기 위한 감지 소자의 유형은 특별하게 한정되지 않고, 분석시험 방법 및/또는 해당하는 분석 대상물에 따라 선택될 수 있다. 통상적으로, 감지 소자는 바이오센서 어레이, 전기화학 바이오센서 소자, 및 광학 바이오센서 소자 중의 하나 이상을 포함한다.

본 발명에서는, 시약부, 처리부, 및/또는 감지 소자는 다른 구성요소와의 결합 시에 하나 이상의 연결을 구축하기 위해 하나 이상의 연결 포트를 포함하는 것이 바람직하다. 하나 이상의 연결 포트는 하나 이상의 유입 포트 및/또는 하나 이상의 배출 포트를 포함하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 시약부, 처리부, 및/또는 감지 소자의 포트 중의 하나 이상 또는 전부가 그 구성요소의 내부 내용물을 주변으로부터 밀봉하기 위해 시일(seal)을 포함한다. 시약부, 처리부, 및 감지 소자 중의 하나 이상 또는 전부가 이들 구성요소를 함께 결합하는 것을 용이하게 하는 연결 수단을 포함하며, 이 연결 수단은 시약부와 처리부의 결합 시에 이들 간의 밀봉 연결을 이루기 위해 연결 포트의 시일을 뚫도록 구성되는 것이 바람직하다. 연결 수단은 예컨대 시일을 관통하여 다른 구성요소에 침투하기 위한 뾰족하고 테이퍼된 선단부에 의해 유체 연결을 형성함으로써 유체가 다른 구성요소 내로 전달되도록 하는 주사기에 채용되는 유형의 짧은 바늘의 형태를 가질 것이다. 시일은 관통시에 연결 수단 주위에 추가의 시일을 형성하여, 칸트리지의 내부 공간이 그 주변으로부터 고립된 상태를 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 이것은 시일에 대해 적합한 재료를 선택함으로써 달성될 것이다.

본 발명의 이러한 실시예의 예가 도 11a 및 도 11b에 도시되어 있다. 본 예 에서, 시약부(도면에서는 시약 카트리지)는 바늘을 포함하는 탄성 중합체 상호연결부를 이용하여 처리부(도면에서는 미세유체 디바이스)에 결합된다. 바늘은 각각의 구성요소(도 11b의 첫 번째 그림)의 정확한 부분과 정확하게 맞추어(in registry)에 위치하며, 2개의 구성요소에 압력이 가해져 이들 구성요소가 함께 스냅체결(snap)될 때, 시약부가 관통되어 처리 카트리지 내에 유체 경로를 형성한다. 상호연결부는 통상적으로 주문 제작 공구(custom built tool)에 PDMS를 주물성형함으로써 구성된다. 이와 달리, 상호연결부는 열가소성 탕성 중합체로 구성되어 미세유체 디바이스에 접착될 수도 있다. 상호연결부는, 시약 카트리지와 미세유체 디바이스 간에 비누출 시일이 생성되기 전까지 바늘이 시약 카트리지를 관통하지 않도록 설계된다.

추가의 바람직한 실시예에서, 카트리지 시스템은 시약부를 처리부에 연결함으로써 하나 이상의 시약이 시약부로부터 처리부에 진입되도록 구성된다. 그러므로, 결합은 완충 용액과 같은 적합한 액체로 디바이스가 잠기게 하는 것과 같은 "시동" 사이클("priming" cycle)을 개시하도록 채용될 수도 있다. 이것은 결합 단계를 통해 구동되는 것이 바람직한 "펌핑" 수단을 포함함으로써 달성될 것이다. 이러한 미세유체 펌핑 수단은 본 기술 분야에 널리 공지되어 있다.

본 발명의 카트리지 시스템은 통상적으로 생물학적 분석시험에 채용될 것이다. 이러한 분석시험에서는, 진단(간혹 바람직한 치료와 조합되어 치료 진단으로 지칭됨)을 얻기 위해 환자로부터의 샘플을 테스트하는 것이 통상적이다. 그러므로, 대부분의 실시예에서, 시약부, 처리부, 및/또는 샘플 준비부는 샘플을 받아들 이도록 구성된 샘플 영역을 포함한다. 샘플 영역의 위치는 해당하는 특정의 분석시험에 적합하다면 특별히 제한되지 않는다. 간혹 샘플 영역이 카트리지 시스템에 전혀 제공되지 않기도 하지만, 그 경우에는 분석시험 장치에 제공된다. 그러나, 샘플 영역은 처리부에 있는 것이 바람직하다(샘플 준비부가 존재하는 경우에는 샘플 준비부에 샘플 영역이 있는 것이 더욱 바람직하다). 바람직한 실시예에서, 샘플 영역은 샘플을 처리부에 전달하도록 구성된다.

샘플은 샘플 내에 존재할 특정 분석 대상물의 종류 및/또는 양을 검출하는 것에 초점을 맞추어 분석시험될 것이다. 분석 대상물의 유형은 특별히 제한되지 않으며, 본 발명의 카트리지 시스템은 복수의 분석 대상물에 대한 분석시험을 포함한 다수 유형의 분석 대상물에 순차적으로 또는 동시에 적합화될 수 있다. 통상적으로, 분석 대상물은 생물학적 분자, 바이러스 또는 바이러스 성분, 및 셀 또는 셀 성분으로부터 선택된다. 분석 대상물의 예는 간세포, 효소, 전체 바이러스(whole virus)(예컨대, C형 간염 바이러스(HCV) 및 인체 면역결핍 바이러스(HIV)), 단백질 폴리펩타이드 및 펩타이드, 및 DNA 및/또는 RNA 등의 핵산과 같은 전체 세포를 포함한다. 또한, 탄수화물과, 약물, 제제(pharmaceutical) 및 신진대사물(metabolite) 등의 소형 분자가 포함된다.

통상적으로, 처리부가 본 시스템의 이점 모두를 획득하기 위해 미세유체 요소일 필요는 없지만, 처리부는 하나 이상의 미세유체 처리 요소를 포함한다. 일반적으로, 처리부는 복수의 처리 영역을 포함한다. 처리 영역은 특별히 제한되지 않고, 통상적으로 분석 대상물 및/또는 샘플 준비 영역, 분석 대상물 및/또는 샘플 분리 영역, 분석 대상물 및/또는 샘플 집중 영역, 분석 대상물 및/또는 샘플 증폭 영역, 분석 대상물 및/또는 샘플 정제 영역, 분석 대상물 및/또는 샘플 라벨링 영역, 및 분석 대상물 및/또는 샘플 검출 영역 중의 하나 이상으로부터 선택된다. 통상적으로, 시약부는 복수의 시약 저장 영역을 포함한다. 이들 시약 저장 영역은, 분석 대상물 및/또는 샘플 준비, 분석 대상물 및/또는 샘플 분리, 분석 대상물 및/또는 샘플 집중, 분석 대상물 및/또는 샘플 증폭, 분석 대상물 및/또는 샘플 정제, 분석 대상물 및/또는 샘플 라벨링, 및 분석 대상물 및/또는 샘플 검출로부터 선택된 하나 이상의 처리 단계를 수행하기에 접한한 하나 이상의 시약을 포함할 것이다.

전술한 바와 같이, 일부 실시예에서는 샘플 준비부가 제공된다. 샘플 준비부는, 수반되는 분석시험을 위해 샘플 준비가 특히 문제가 되거나 또는 여러 개의 상이한 샘플이 동일한 분석시험에 사용될 경우(예컨대, 혈액 샘플과 소변 샘플이 동일한 분석시험 카트리지를 통해 처리될 수 있도록 하기 위해서는 상이한 샘플 준비를 필요로 할 것이다)에 특히 바람직하다. 샘플 준비부가 제공될 때에, 샘블 준비부는 샘플 준비 영역, 샘플 분리 영역, 샘플 집중 영역, 샘플 증폭 영역, 샘플 정제 영역, 샘플 라벨링 영역, 및/또는 샘플 품질 제어 영역 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.

샘플 준비부는 시약부 또는 처리부 중의 하나 또는 양자에 부착하도록 구성될 수 있는 하나의 부품으로 형성될 수도 있다. 이 하나의 부품은 다른 구성요소 중의 하나에 사전 결합될 수도 있고, 또는 사용자에 의해 수동으로 또는 분석시험 장치를 이용하여 구성요소에 결합될 수도 있다. 일부 실시예에서, 샘플 처리부는 2개의 부구성요소, 즉 샘플 준비 시약 구성요소 및 샘플 준비 처리 구성요소를 포함한다. 이들 구성요소는, 시약부가 샘플 준비에 필요한 시약을 제공하는 한편 처리부가 샘플 자체와 함께 이들 시약을 이용하여 분석시험을 수행하기 위해 메인 카트리지의 처리부에 제공할 샘플을 준비하는, 메인 카트리지의 2개의 구성요소와 유사한 방식으로 기능할 것이다. 이들 부구성요소는 사전 결합될 수도 있고, 또는 사용자에 의해 함께 결합되도록 구성될 수도 있다.

분석 대상물/샘플은 시약부로부터의 하나 이상의 시약일 수도 있는 자기(또는 다른) 비드에 부착되어 전달될 수도 있다. 자기 비드가 채용되면, 구성요소를 함께 결합하는 연결 수단 및 구성요소 내의 임의의 적합한 도관은, 비드가 구성요소 내의 요구된 영역을 향해 이동하고 또한 이 영역으로부터 이동할 수 있도록 적합하게 구성된다.

본 발명은 또한 카트리지를 형성하는 방법을 제공하며, 카트리지 형성 방법은, 시약부와 처리부, 옵션으로 감지 소자와 추가 옵션으로 전술한 바와 같은 카트리지 시스템의 샘플 준비부를 연결하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일실시예에서, 간단한 조작자의 동작에 의해 구성요소가 함께 결합될 것이다. 그러나, 이러한 조작자 동작에 의해서는 처리 장치(예컨대, 분석시험 장치)에 로드하기 위해 구성요소가 함께 정확하게 맞추어지고, 로딩된 구성요소를 최종적으로 결합하기 위한 그 다음의 동작(조작자 동작 이후의 동작)은 처리 장치에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 통상적으로, 이러한 최종의 기기 결합 동작은, 샘플이 카트리지 내에 밀 봉되도록 샘플이 자동으로 로딩된 후에 발생한다. 다른 대안에서, 구성요소가 처리 장치(분석시험 장치)에 로딩되고, 처리 장치가 결합 자체를 행한다. 이 실시예에서는, 조작자가 먼저 구성요소를 함께 정확하게 맞출 필요가 없으며, 이들 구성요소는 필요 시에 처리 장치에 독립적으로 로딩될 수 있다. 다수의 구성요소가 있는 곳에서는 기계 결합을 이용하는 것이 특히 바람직하며, 이러한 다수의 구성요소는 본 발명에서는 시약부, 처리부, 감지부, 및 2개의 샘플 준비 부분 구성요소가 존재하는 경우에는 최대 5개일 것이다.

본 발명은 2개의 필수 구성요소(시약부 및 처리부)가 존재한다면 2, 3, 4 또는 5개의 구성요소 시스템을 포함한 가능한 구성 모두까지 확장된다.

그러므로, 한 가지 바람직한 동작 방법에서, 이하의 예의 시퀀스가 후속될 것이다:

(ⅰ) 샘플을 처리부에 로드;

(ⅱ) 시약부를 처리부 및 옵션으로 감지 소자 및 추가 옵션으로 샘플 준비부와 함께 정확하게 맞춤;

(ⅲ) 구성요소를 함께 결합(또는 "스냅체결")(처리 장치를 이용하는 것이 바람직함)

이러한 방식은, 우수한 재능을 갖고 있는 사용자인 경우에도 한쪽 끝을 먼저 스냅체결함으로써 그에 따른 누출 위험에 의해 발생할 수 있는 구성요소의 잘못된 수동 맞춤(사용자에 대해서는 값비싼 실수)의 위험을 현저하게 감소시키기 때문에 바람직하다. 이 구성은 또한 카트리지의 수동 로딩에 기인할 수도 있는 에러를 제 거한다. 또한, 구성요소를 함께 정확하게 맞추기 전에 샘플이 자동으로 로딩되도록 하며, 이로써 이들이 함께 운반될 때에 전체 시약 및 화학물이 카트리지 내에 완전히 담겨진다.

또한, 본 발명은, 전술한 바와 같은 카트리지 시스템의 처리부에 결합되고 또한 옵션으로 전술한 바와 같은 카트리지 시스템의 감지 소자 및 추가 옵션으로 전술한 바와 같은 카트리지 시스템의 샘플 준비부에 결합된 시약부를 포함하는 카트리지를 제공한다.

본 발명은 또한 이하의 것을 포함하는 분석시험 시스템을 제공한다:

(a) 전술한 바와 같은 카트리지 시스템 또는 카트리지; 및

(b) 전술한 바와 같은 카트리지를 수용하도록 구성된 분석시험 장치.

또한, 본 발명은 이하의 단계를 포함하는 샘플 내의 하나 이상의 분석 대상물에 대한 분석시험 방법을 제공한다:

(a) 샘플을, 전술한 바와 같은 카트리지 시스템 내의 시약부의 샘플 영역, 처리부의 샘플 영역, 및/또는 샘플 준비부의 샘플 영역에 도입하는 단계;

(b) 카트리지 시스템을 카트리지 시스템을 수용하도록 구성된 분석시험 장치에 결합시키는 단계; 및

(c) 분석시험 장치를 이용하여 하나 이상의 분석 대상물을 분석시험하는 단계.

상기 방법은 시약부를 처리부와 옵션으로 감지부 및 추가 옵션으로 샘플 준비부에 결합시켜 카트리지를 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 단계는 카트리지 시스템이 사전 결합된 상태(필요시 여러 구성요소 중의 하나 이상이 사전 결합될 수 있음)로 제공된다면 요구되지 않는다. 구성요소 중의 하나 이상이 사전 결합되지 않으면, 이 결합 단계가 요구된다. 전술한 바와 같이, 결합은 수동으로 이루어질 수도 있거나(즉, 사용자에 의해 수행됨), 또는 분석시험 장치에 의해 수행될 수도 있다. 후자의 경우, 사용자는 서로 정확하게 맞추어 결합될 필요가 있는 구성요소를 위치시키고, 이들을 분석시험 장치에 도입시키는 것이 통상적이다. 구성요소를 분석시험 장치에 도입하는 동작은 카트리지 설계의 상세에 따라 구성요소에 함께 힘을 가하여, 이들이 함께 "스냅체결" 또는 고정되도록 할 것이다.

또한, 본 발명은 하나 이상의 시약을 저장하는 시약부를 제공하며, 이 시약부는 처리부와 옵션으로 감지부 및 추가 옵션으로 샘플 준비부와 함께 결합되어 카트리지를 형성하도록 구성되며, 시약부는 처리부로부터의 폐기물을 받아들이도록 구성된 하나 이상의 격실을 포함하며, 시약부는 처리부로부터의 폐기물을 받아들이는 것을 제외하고는 분석시험 시에 시약을 처리하는 과정에 참여하도록 구성되지 않는다. 바람직한 실시예에서, 시약부는 분석 대상물을 검출하기 위한 감지 소자를 포함하는 하나 이상의 감지부를 포함한다.

(분석시험 및 구성요소 레이아웃)

본 발명은 처리부에 대해 수행될 수 있는 분석시험으로만 제한되지 않는다. 따라서, 임의 유형의 물질 및 특히 임의 유형의 생물학적 물질을 선별, 정제, 식별, 포획 및/또는 정량화하기 위해 분석시험이 이루어질 수도 있다. 생물학적 물 질의 유형은 감염을 야기하는 병원체(바이러스, 박테리아, 진균제 등과 같은)일 수도 있거나, 또는 환자의 생물학적 특징(유전자 프로파일링, 단백질 프로파일링, 질병 및 진단 프로파일링 등, 이들은 예컨대 DNA, RNA, 단백질, 폴리펩타이드, 펩타이드, 및 효소 분석시험을 포함할 수도 있음)일 수도 있거나, 또는 생물학적으로 중요한 화학물(소형 분자, 신진대사물, 제제, 및 약물 등)일 수도 있다. 분석시험은 질병 발현 및 진행에 대한 정보를 제공하는 것이 특히 바람직하다. 본 발명에서 관심을 두고 있는 중요한 질병으로는 간염(A형, B형 및 C형), HIV, HPV(인체 유두종 바이러스) 등이 있으며, 이들로 한정되지는 않는다.

미세유체부가 소량의 샘플에 대해서 분석시험이 신속하게 수행될 수 있도록 하고, 이것은 환자에 인접한 환경에서 이상적이므로, 처리부는 미세유체부인 것이 바람직하다. 그러나, 일부 경우에는 더 큰 매크로 레이아웃이 바람직할 수도 있다.

처리가 미세유체적으로 이루어지는지의 여부에 상관없이, 4가지 유형의 특히 바람직한 분석시험이 존재한다:

1. 핵산 분석시험(DNA 또는 RNA 등).

2. 효소 분석시험(간염 감염의 점에서는 ALT(알라닌 아미노기 전이효소, 간 효소) 분석시험이 특히 바람직함).

3. 단백질 분석시험(통상적으로 예컨대 마이크로어레이에 대한 검출을 위해 항체를 이용함 - 관심 대상으로 하는 바람직한 분석 대상물은 간염(A형, B형 및/또는 C형) 및 인터페론 감마(IFN-γ)를 포함함).

4. 소형 분자 분석시험(제제 또는 약물 등 - 대표적인 방법은 항체를 이용한 경쟁 분석시험을 포함함). 치료 약제 감시(TDM : therapeutic drug monitoring ) 또한 옵션이다.

본 발명에서, 통상적으로는 분석시험을 수행하기 위해 요구되는 다수의 기능 유닛이 존재한다. 이들 유닛은 이하의 것을 포함하지만, 이들만을 포함하도록 한정되지는 않는다:

1. 환자 진공 채혈관으로부터 혈액을 추출하여 그 혈액으로 혈장으로 처리하는 혈액 성분 분리 유닛.

2. 전체 혈액을 취하여 백혈구를 추출하는 백혈구(WBC) 유닛.

3. 포획된 혈장 항원에 대한 온-비드 분석시험(on-bead assay)을 제공하는 단백질 비드 유닛.

4. 물질(예컨대 HCV) 포획 온-비드로부터 RNA를 정제하는 RNA 준비 유닛.

5. 포획된 항체(또는 항원)에 대한 표면 분석시험을 제공하는 단백질 표면 유닛.

6. 효소 분석시험(예컨대 ALT 분석시험)을 제공하는 효소 유닛.

7. 정제된 RNA(예컨대 HCV RNA)로부터의 온-비드 RNA 분석시험을 제공하는 RNA 비드 유닛.

8. 정제된 RNA(예컨대 HCV RNA)로부터의 표면 기반 분석시험을 제공하는 RNA 표면 유닛.

각각의 기능 유닛은 분석시험 단계에 필요한 기능을 제공하는 모듈(또는 서 브 유닛)로 분할될 수도 있다. 이들 모듈은 도 14에 상세하게 도시되어 있다. 광범위하게 말하자면, 각각의 모듈은 특정 설계, 엔지니어링 및 최적화를 수반하는 프로세스에 대응한다.

여러 개의 분석시험 단계(모듈)는 분석시험 프로세스(유닛) 또는 전체 칩(처리부)을 형성할 수 있다. 전술한 예의 유닛의 각각에 대한 바람직한 구성 모듈의 예는 다음과 같다:

1. 혈액 성분 고립 유닛:

a) 진공 채혈관으로부터 전체 혈액을 취하여 혈액 필터 또는 WBC 유닛에 흐르게 하는 혈액 추출 모듈.

b) 교차 흐름 필터(cross-flow filter)를 통해 전체 혈액을 처리하는 혈장 정제 모듈.

2. 백혈구(WBC) 유닛:

a. 전체 혈액을 취하고, 비드 기반 방법을 이용하여 호산구(eosinophil)를 포획하는 WBC 정제 모듈.

3. 단백질 비드 유닛:

a) 비드 기반 방법을 이용하여 혈장으로부터 항원을 포획하고, 이들을 신호 변환(signal transduction)을 위해 준비하는 단백질 비드 유체 모듈.

b) 포획된 혈장 항원에 기인하는 신호를 수집하여 소프트웨어 장치에 전송하는 단백질 비드 전달 모듈.

4. RNA 준비 유닛:

a) 비드 기반 방법을 이용하여 고립된 혈장으로부터 바이러스 입자를 포획하는 바이러스성 비드 유체 모듈.

b) 포획된 바이러스 입자로부터 RNA를 방출하는 바이러스 분열 모듈.

c) 바이러스 게놈(viral genome)을 처리 가능한 단편(즉, 어떠한 2차 구조없이)으로 절단하는 핵산 쉬어링(shearing) 모듈.

d) 쉬어링된 RNA 단편을 혼합물 내의 다른 불순물로부터 정제시키는 RNA 정제 모듈.

5. 단백질 표면 유닛:

a) 신호 전달을 위해 혈장으로부터 항체를 표면 상으로 포획하여 준비하는 단백질 표면 유체 모듈.

b) 포획된 항체로부터 생성된 신호를 수집하여 소프트웨어 장치에 전송하는 단백질 글래스 통합 모듈(protein glass integration module).

6. 효소 유닛:

a) 효소 분석시험(대표적으로 ALT 분석시험)을 위해 혈장과 필요 시약을 혼합하는 효소 유체 모듈.

b) 효소 분석시험으로부터 형광 신호를 수집하여 소프트웨어 장치에 전송하는 효소 변환(transduction) 모듈.

7. RNA 비드 유닛:

a) 비드 기반 방법을 이용하여 혈장으로부터 RNA 단편(예컨대, HCV RNA)을 포획하고, 이들을 전달을 위해 준비하는 RNA 비드 유체 모듈.

b) 포획된 RNA 단편(예컨대, HCV RNA)으로부터 생성된 신호를 수집하여 소프트웨어 장치에 전송하는 RNA 비드 변환 모듈.

8. RNA 표면 유닛:

a) RNA 단편(예컨대, HCV RNA)을 글래스 표면 상으로 포획하고, 이들을 신호 변환을 위해 준비하는 RNA 표면 유체 모듈.

b) 포획된 RNA 단편(예컨대, HCV RNA)으로부터 생성된 신호를 수집하여 소프트웨어 장치에 전송하는 RNA 글래스 통합 모듈.

이들 모듈의 일부는 기능적으로 매우 유사할 수도 있다. 예컨대, 포획된 단백질 또는 포획된 핵산(NA)으로 비드를 조작하는 것은, 동일한 유체 기능성을 요구한다. 그러나, 일부 경우에, 2개의 분석시험 간에는 유체 라인의 수, 플라스틱, 반응 온도, 챔버 구성 또는 분석시험 단계가 상이하게 되기 쉬울 것이며, 이로써 이들은 실제로 상당한 차이를 나타내게 된다. 따라서, 일부 경우에는 복수의 분석시험이 동일한 모듈 또는 유닛 레이아웃을 이용할 수 있는 한편, 다른 경우에는 복수의 분석시험이 복수의 모듈 및/또는 유닛 레이아웃을 이용한다.

핵산 분석시험을 위한 칩 레이아웃은 도 14에 도시되어 있다. 레이아웃은 전체 분석시험을 가능하게 하기 위해 함께 링크된 다수의 유닛 및 모듈을 포함한다. 이들 모듈은 다음을 포함한다:

1. 바이러스 비드 유체 모듈(비드가 혼합 챔버 내에서 혈장과 혼합되는 도 14에서의 바이러스 포획 비드 섹션). 이 모듈은 고립된 혈장으로부터 바이러스 입자를 포획함(비드 기반 방법을 이용).

2. 바이러스 분열 모듈(후속하는 세정, 용해 버퍼링, 및 전송 섹션). 이 모듈은 포획된 바이러스 입자로부터 RNA를 방출함.

3. RNA 쉬어링 모듈(도 14에서 핵산 쉬어링 섹션으로 표시됨). 이 모듈은 바이러스 게놈을 처리 가능한 단편(즉, 어떠한 2차 구조없이)으로 절단함.

4. RNA 정제 모듈(이 섹션은 바인딩 버퍼 및 비특정 핵산 포획 비드의 혼합 영역에의 도입, 그에 후속하는 RNA 정제 챔버에 진입하는 고염분 세제(high salt wash) 및 일루젼 버퍼(elution buffer)의 도입, 그에 후속하는 폐기물의 세정 제거를 포함한다). 이 모듈은 쉬어링된 RNA 단편을 혼합물 내의 다른 단편으로부터 정제시킴.

5. RNA 비드 유체 모듈(순서가 특정된 포획 영역에서 정제된 RNA와 혼합시키기 위해 순서가 특정된 포획 비드를 도입. 세정, 제2 프로브 추가, 효소 도입, 제2 세제, 기판 추가, 및 추가의 세제가 후속됨). 이 모듈은 비드 기반 방법을 이용하여 혈장으로부터 RNA 단편을 포획하고, 이들을 변환을 위해 준비함.

6. RNA 비드 변환 모듈(도 14에서 변환 챔버로 표시됨).

통상적으로, 처리된 물질은 그 후 센서를 통해 변환 챔버에서 검출된다.

도 15는 보다 일반적인 예를 제공하며, 다른 분석시험에 적용할 수도 있지만 HCV 분석시험을 염두에 두고 정규화된다. 이 시스템은 도 14에서 설명된 것보다 더욱 복잡하며(또한 전술한 것들을 포괄하고 있음), 다수의 분석시험(도 17 내지 도 21을 참조)을 수반할 수 있다. 이 시스템은 그 중에서도 HCV의 검출, 바이러스의 유전자형 결정, 및 환자의 간효소 ALT의 모니터링을 위해 이용될 것이다. 도 15는 또한 혈장 및/또는 백혈구가 선택(통합된 카트리지 내에서 또는 그렇지 않은 경우에서 중의 하나 - 상기한 내용을 참조)될 수도 있는 샘플 준비부를 도시하고 있다. 다양한 분석시험을 위해 요구될 수도 있는 각종의 유닛 및 모듈이 도시되어 있다. 모든 분석시험이 하나의 카트리지 내에서 발생할 필요는 없으며, 예컨대 검출/유전자형 결정 분석시험은 실제로는 ALT 모니터링 단계에서부터는 도 14에 도시된 카트리지와 같은 별도의 카트리지 상에서 수행될 수도 있다. 이 예에서, 처리부의 이하의 모듈(서브 섹션)이 도시되어 있다:

1. 단백질 비드 유체 모듈 및 단백질 비드 변환 모듈을 갖는 단백질 비드 유닛

2. 바이러스 비드 유체 모듈, 바이러스 분열 모듈, RNA 쉬어링 모듈, 및 RNA 정제 모듈을 갖는 RNA 준비 유닛

3. 단백질 표면 유체 모듈 및 단백질 글래스 통합 모듈을 갖는 단백질 표면 유닛

4. ALT 유체 모듈 및 ALT 변환 모듈을 갖는 ALT 유닛

RNA 준비 유닛은 이하의 2개의 추가 유닛으로 분할될 수도 있다:

5. RNA 유체 모듈 및 RNA 비트 변환 모듈을 포함하는 RNA 비드 유닛

6. RNA 표면 유체 모듈 및 RNA 글래스 통합 모듈을 포함하는 RNA 표면 유닛

도 15에 관련하여 설명된 혈액 추출 모듈 및 백혈구 정제 모듈은 도 16a 및 도 16b에 더욱 상세하게 도시되어 있다. 이들 모듈은 필요 시에 동일한 샘플 준비부에 제공될 수도 있다(2개의 상이한 모듈로서). 또한, 혈액 추출 모듈이 존재할 수도 있다(이것이 도시되어 있는 도 15를 참조). 혈액 추출 모듈은 진공 채혈관으로부터 전체 혈액을 취하고, 이 혈액을 혈액 필터 또는 백혈구 처리 유닛에 전달한다. 혈장 정제 모듈은 교차 흐름 필터를 통해 전체 혈액을 처리한다. WBC 모듈은 전체 혈액을 취하고, 비드 기반 방법을 이용하여 호산구(eosinophil)를 포획한다.

도 17 내지 도 21은 도 15에 예시된 유닛 및 모듈을 이용하여 수행될 수도 있는 다양한 더 많은 특정 분석시험을 도시하고 있다:

도 17 - HCV 정량 분석시험을 포함한 HCV 모니터링 칩

도 18 - HCV(또는 HIV) 비드 분석시험을 포함한 HCV(또는 HIV) 비드 칩

도 19 - 유전자형 및 혈청학에 대한 바이러스 선별 분석시험을 포함한 HCV 표면 칩

도 20 - HCV 유전자형 분석시험 및 ALT 분석시험을 포함한 HCV 1차 선별 칩

도 21 - 다중화도가 높은 HCV 모니터링 분석시험

도 17에 예시된 HCV 모니터링 칩은 치료진단(theranostic) 테스트에 답하기 위한 샘플을 예시한다. 간기능 분석시험과 병행하여 HCV 바이러스혈증(viraemia)의 측정을 수행함으로써, 이 테스트는 다수의 진단 및 치료 진단 목적을 이행한다. 현장 검사(POC : point of care) 상황에서, 이 칩은 대응하는 간 손상(혈액 ALT 레벨)에 따라 치료에 대한 응답을 측정함으로써 환자 질병을 용이하게 모니터링할 것이다(예컨대, 시간이 지남에 따라 예상된 로그 강하(log drop)를 갖는 투약 계획(drug regime)이 있는가?).

도 18에 예시된 HCV 비드 칩은 전체적인 비드 기능성을 예시하고 있다. 간 손상에 대해 상이하고 널리 공지된 단백질 타겟을 이용하면, 이 셋업은 간 질병 진행에 대한 우수한 모니터링 장치를 제공할 것이다.

도 19에 도시된 HCV 표면 칩은, 그 배열 성능 때문에, 바이러스 및 질병의 패널(panel)에 대하여 유전자형 및 면역성을 탐색하는 우수한 바이러스 선별 장치를 예시하고 있다. 이 선별 장치는 예컨대 환자 노출 및 현재 감염 상태(유전자형 및 바이러스혈증)을 결정함으로써 모든 HCV, HIV 및 HPV 바이러스를 선별할 수 있다.

도 20에 도시된 HCV 1차 선별 칩은, ALT 분석시험을 통합함으로써 HCV 유전자형을 결정하고 또한 질병 진행의 표시를 제공하기 위한 1차 선별 테스트일 것이다. HCV 정량화를 이용하면, 또한 HCV 모니터링 칩과 동일한 장점을 제공할 수 있을 것이다. 이 장치에서는 간 기능 지표(liver marker)의 다중화라는 이점도 있을 것이다.

도 21에 도시된 다중화도가 높은 HCV 모니터링 칩은 바이러스 질병 모니터링에 대한 정밀한 해법을 제공한다. 더 많은 단백질 바이오마커(protein biomarker)가 발견되고 있음에 따라, 바이러스 질병 모니터링이 질병 진행의 복수의 표식에 더욱 의존할 것이라고 생각하는 것은 합리적이다. 특정한 바이러스 질병에 대해, 이 칩은 비드 기반 방법의 속도 및 민감도 때문에 바이러스혈증의 진전(evolution)을 낮은 수준까지 측정하고, 질병 바이오마커의 잠재적으로 다중화도가 높은 패널을 모니터링한다.

(하드웨어)

상기한 구성요소 외에, 본 발명의 구성요소 및 카트리지를 이용하는 분석시험 장치는, 분석시험에 도움을 주는 하드웨어 유닛을 더 포함할 것이다. 통상적으로, 이들 유닛은 하드웨어 슬라이스로 지칭된다. 하드웨어 슬라이스는 구체적으로 한정되지 않으며, 필요에 따라 이하의 것을 포함한 추가의 기능을 제공할 것이다:

1. 구성요소 내의 자기 비드의 조작.

2. 처리부 및/또는 감지부(또는 예컨대 샘플의 품질 제어를 위한 다른 구성요소)의 챔버 내로부터의 형광 및 발광 검출.

3. 유체의 계측.

4. 열 제어(구성요소의 요구된 영역을 가열)

5. 평면 어레이 변환(planar array transduction).

6. 초음파(예컨대, 바이러스 분열을 위한)

7. 전기(여러 용도의 전기 라인의 연결).

8. 소프트웨어(사용자 제어 및 정보의 출력과 데이터 처리/알고리즘 데이터 분석 등을 위한).

본 발명의 분석시험 시스템의 예가 도 22에 도시되어 있다. 이 도면은 본 발명의 카트리지를 포함하는 분석시험 장치의 측면도 및 정면도를 도시하고 있다. 하드웨어 슬라이스, 카트리지, 및 하드웨어 슬라이스와의 상호연결부가 도시되어 있다.

분석시험 장치 및 여러 개의 카트리지를 도시하고 있고 또한 시스템의 환자에 인접한 환경에서의 활용성을 예시하는 전체 분석시험 시스템이 도 23에 설명되 어 있다. 도시된 카트리지는 패널 항체 카트리지(예컨대, HCV, HBV, HIV 및/또는 HPV에 대해), 유전자형 카트리지(예컨대, HCV 서브타입, 및 HCV 예후에 관련된 호스트 유전자에 대해), 및 모니터링 카트리지(예컨대, HCV 바이러스혈증, 간 기능 지표, 및 약물 모니터링에 대해)이다. 사용자가 대기하고 있는 동안, 시스템은 요구된 카트리지를 채용함으로써 다수의 분석시험(환자의 본질적 특성 및 치료/질병의 상태에 따라 선택된)을 수행할 수 있다.

유전자형 카트리지는, 통상적으로, 바이러스 서브타입(HCV의 경우에서 1-6)을 분석시험하고 또한 환자가 치료에 대해 어떻게 응답하는지에 영향을 주고 회복을 위한 예후에 영향을 끼칠 수 있는 호스트 유전자형을 분석시험하기 위해, 초기의 치료 단계에서 이용된다. 모니터링 카트리지는 환자 질병 진전을 규명하기 위해 빈번한 테스트용으로 설계되어 있다. 바이러스혈증(바이러스 정량화)은 환자가 치료에 응답하고 있는지의 여부를 나타내주기 때문에 이 점에서 매우 유용하다. 환자의 간 기능 지표(ALT와 같은)는, 간염의 정도에 대한 정보를 산출할 수 있으므로, HCV의 관점에서 모니터링하는 것이 바람직하다. 카트리지는 또한 환자 내의 약물(예컨대, HCV 약물)의 농도의 모니터링을 통합할 수도 있다. 이 데이터는 임상의학자에게 신진대사에 대한 세부내용을 제공하며, 임상의학자로 하여금 개인에 대한 1회 투여량(dose)을 정할 수 있도록 해준다. 항체 카트리지는 환자 샘플 내의 항체를 검출하기 위한 패널 검사일 수도 있다. 항체 카트리지는 환자가 각종 질병에 감염되었는지의 여부를 판정하기 위한 초기 검사에서 이용될 수 있다.

유전자형 카트리지, 모니터링 카트리지, 및 항체 카트리지를 구성하는 모듈 의 더욱 상세한 예시가 각각 도 24, 도 25 및 도 26에 나타내어져 있다. 유전자형 칩에서, 샘플 준비 모듈은 전체 혈액으로부터 바이러스를 획득하고, 분석시험 모듈은 핵산을 정량화한다. 모니터링 칩에서, 샘플 준비는 또한 전체 혈액으로부터 바이러스를 획득하는 것을 수반하는 한편, 분석시험 모듈에서는 소형 분자(약물) 분석시험, ALT 분석시험, 및 HCV 정량화 분석시험이 이루어진다. 항체 칩에서는, 샘플 준비 모듈에서 항체 포획이 발생하는 한편, 비드 분석시험 및/또는 INF-γ 테스트가 채용될 것이다.

샘플 준비부의 더욱 구체적인 예시가 도 27에 나타내어져 있다. 이 예에서, 샘플 준비부는 별도의 카트리지로서 도시되어 있지만, 다른 실시예에서는 이들 구성요소가 시약부 및/또는 처리부에 결합될 수도 있다. 이들 샘플 준비부의 출력은 전술한 바와 같이 구체적으로 한정되지 않으며, 이러한 예에서는 출력이 혈장, 백혈구, 자기 비드에 부착된 의사입자(pseudoparticle), 및 자기 비드에 부착된 혈장 단백질이 된다.

실시예

(미세유체 생물학적 분석시험의 예)

도 10a 및 도 10b는 간편한 ELISA 타입 분석시험에 요구된 시약 흐름 시퀀스에 대응하는 시약 흐름 시퀀스를 도시하고 있다.

Key:

R1 = 시약부 1

C3 = 반응 챔버 3

W2 = 폐기물 저장부 2

도 10a의 10.1 - 옵션 : 디바이스는 버퍼 시약을 R1으로부터 W4까지 보냄으로써 준비된 액체이다.

도 10a의 10.2 - HCV에 감염되었거나 또는 감염되지 않은 환자로부터의 인체 혈청의 샘플이 C1에 로드되며, C1은 HCV에 대한 항원에 화학적으로 결합된 자기 비드를 포함한다. 항원으로는 예컨대 HCV 코어 단백질(Cp21)의 항원요소 NS 3,4 및 5가 가능하다. 처리부(2)가 수 분 동안 배양된다. 이러한 배양 시간은 환자 혈청에서 HCV가 발견된 경우에 HCV에 대한 인체 항체(anti-HCV hIgGs)로 하여금 비드에서 발견된 HCV 항원에 결합되도록 한다.

도 10a의 10.3 - 챕버 내의 비드를 모으기 위해 C1에 자계가 인가되며, 반응이 완료된 후에 잔류된 액체는 폐기물 챔버 W1에 보내진다. R1으로부터의 세정액이 C1에 도입되며, 자계가 해제된다. 시스템은 모든 비드가 분산되도록 수 초 동안 배양된다. 이 과정은 3회 반복된다.

도 10a의 10.4 - 세정액 내의 비드가 C2로 이송된다. 챔버 내의 비드를 모으기 위해 자계가 C2에 인가되며, 반응 후에 잔류된 액체가 폐기물 챔버 W2에 보내진다.

도 10a의 10.5 - 호스라디시 페록시다제(HRP : Horseradish Peroxidase)와 결합된 인체 IgGs(anti-hIgG)에 대해 강화된 항체를 포함하는 용액이 챔버 C2에 도입되며, 자기 비드가 분산되도록 자계가 해제된다. 혼합물이 수 분 동안 배양된다. 이러한 배양 시간은 안티-hIgGs가 인체 혈청에서 발견될 수도 있는 안티-HCV hIgGs에 결합되도록 한다.

도 10a의 10.6 - 챔버 C2의 내용물이 C3에 이송된다. 챔버 내의 비드를 모으기 위해 자계가 C3에 인가되며, 반응 후에 잔류된 액체가 폐기물 챔버 W3에 이송된다.

도 10b의 10.7 - R3로부터의 폐기물 용액이 C3에 도입되며, 자계가 해제된다. 시스템은 비드가 분산되도록 수 초 동안 배양된다. 이러한 세정 과정은 3회 반복된다.

도 10b의 10.8 - 세정액 내의 비드가 C4로 이송된다. 챔버 내의 비드를 모으기 위해 C4에 자계가 인가되며, 반응 후에 잔류된 액체가 폐기물 챔버 W4에 이송된다.

도 10b의 10.9 - 하이드로겐 페록사이드(H₂O₂)의 존재 시의 루미놀(luminol)과 같은 HRP를 위한 기질을 포함하는 용액이 C4에 도입된다.

도 10b의 10.10 - 그 결과의 화학발광 신호(chemiluminescent signal)가 카트리지의 창을 통해 액세스하는 광학계를 통해 모니터링된다. 이 신호의 강도는 환자 샘플 내에 존재하는 안티-HCV hIgGs의 양을 나타낸다.

Claims

카트리지 시스템에 있어서,

(a) 하나 이상의 시약을 저장하기 위한 시약부; 및

(b) 분석시험 시에 하나 이상의 시약을 처리하기 위한 처리부

를 포함하며,

상기 시약부 및 상기 처리부는 함께 결합되어 카트리지를 형성하도록 구성되며, 상기 시약부 및/또는 처리부는 분석시험으로부터의 폐기물을 받아들이도록 구성된 하나 이상의 격실을 포함하며, 상기 시약부는 상기 처리부로부터 폐기물을 받아들이는 것을 제외하고는 분석시험 시에 시약의 처리에 참여하지 않는,

카트리지 시스템.
제1항에 있어서,

분석 대상물을 검출하기 위한 하나 이상의 감지 소자를 포함하는 감지부를 더 포함하는, 카트리지 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 시약부 또는 상기 처리부가 상기 감지부를 포함하는, 카트리지 시스템.
제3항에 있어서,

상기 감지부는 상기 시약부 및/또는 상기 처리부에 분리 가능한 방식으로 부착되는, 카트리지 시스템.
카트리지 시스템에 있어서,

(a) 하나 이상의 시약을 저장하기 위한 시약부;

(b) 분석시험 시에 하나 이상의 시약을 처리하기 위한 처리부; 및

(c) 분석 대상물을 검출하기 위한 하나 이상의 감지 소자를 포함하는 감지부

를 포함하며,

상기 시약부, 상기 처리부, 및 상기 감지부는 함께 결합되어 카트리지를 형성하도록 구성된 별도의 구성요소인,

카트리지 시스템.
제5항에 있어서,

상기 감지부는 상기 처리부와 결합하기 전에 상기 시약부에 결합되도록, 옵션으로는 분리 가능한 방식으로 결합되도록 구성되는, 카트리지 시스템.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 시약부 및 상기 감지부는 서로 사전 결합되어 제공되는, 카트리지 시스템.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 시약부 및/또는 상기 처리부는 분석시험으로부터의 폐기물을 받아들이도록 구성된 하나 이상의 격실을 포함하는, 카트리지 시스템.
전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

분석시험을 위한 샘플을 준비하기 위한 샘플 준비부를 더 포함하는, 카트리지 시스템.
카트리지 시스템에 있어서,

(a) 하나 이상의 시약을 저장하기 위한 시약부;

(b) 분석시험 시에 하나 이상의 시약을 처리하기 위한 처리부; 및

(c) 분석시험을 위한 샘플을 준비하기 위한 샘플 준비부

를 포함하며,

상기 시약부 및 상기 처리부는 함께 결합되어 카트리지를 형성하도록 구성된,

카트리지 시스템.
제10항에 있어서,

상기 샘플 준비부는 상기 시약부 및/또는 처리부에 결합되어 카트리지를 형성하도록 구성된, 카트리지 시스템.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 샘플 준비부는 상기 시약부 또는 상기 처리부에 사전 결합되는, 카트리지 시스템.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 샘플 준비부는 2개의 별도의 구성요소인 샘플 준비 시약부 및 샘플 준비 처리부로 형성되는, 카트리지 시스템.
제13항에 있어서,

상기 샘플 준비 시약부 및 상기 샘플 준비 처리부는, 상기 샘플 준비부를 형성하도록 사전 결합되거나, 또는 함께 결합되어 상기 샘플 준비부를 형성하도록 구성되는, 카트리지 시스템.
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

분석 대상물을 검출하기 위한 하나 이상의 감지 소자를 포함한 감지부를 더 포함하는, 카트리지 시스템.
제15항에 있어서,

상기 시약부, 상기 처리부, 또는 상기 샘플 준비부가 상기 감지부를 포함하 는, 카트리지 시스템.
제16항에 있어서,

상기 감지부는 상기 시약부 및/또는 상기 처리부에 분리 가능한 방식으로 부착되는, 카트리지 시스템.
제10항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 시약부, 상기 처리부, 또는 상기 샘플 준비부는, 상기 처리부로부터의 폐기물을 받아들이도록 구성된 하나 이상의 격실을 포함하는, 카트리지 시스템.
전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 시약부는, 상기 시약부를 상기 처리부, 상기 감지부 및/또는 상기 샘플 준비부에 결합할 때에, 상기 처리부, 상기 감지부 및/또는 상기 샘플 준비부와의 하나 이상의 연결을 구축하기 위한 하나 이상의 연결 포트를 포함하는, 카트리지 시스템.
제19항에 있어서,

상기 하나 이상의 연결 포트는 하나 이상의 유입 포트 및/또는 하나 이상의 배출 포트로 구성되는, 카트리지 시스템.
전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 처리부는, 상기 시약부를 상기 처리부, 상기 감지부 및/또는 상기 샘플 준비부에 결합할 때에, 상기 시약부, 상기 감지부 및/또는 상기 샘플 준비부와의 하나 이상의 연결을 구축하기 위한 하나 이상의 연결 포트를 포함하는, 카트리지 시스템.
제21항에 있어서,

상기 하나 이상의 연결 포트는 하나 이상의 유입 포트 및/또는 하나 이상의 배출 포트로 구성되는, 카트리지 시스템.
제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 시약부, 상기 처리부, 상기 감지부 및/또는 상기 샘플 준비부의 상기 연결 포트 중의 하나 이상 또는 전부가, 상기 구성요소들의 내부 내용물을 주변으로부터 밀봉하기 위해 시일(seal)을 포함하는, 카트리지 시스템.
제23항에 있어서,

상기 시약부, 상기 처리부, 상기 감지부 및 상기 샘플 준비부 중의 하나 이상 또는 전부가, 상기 구성요소들의 결합을 용이하게 하기 위한 연결 수단을 포함하며, 상기 연결 수단은 상기 시약부와 상기 처리부의 결합 시에 상기 시약부와 상기 처리부 간의 밀봉 연결을 구축하기 위해 연결 포트의 시일을 부수도록 구성되 는, 카트리지 시스템.
제24항에 있어서,

상기 구성요소의 각각의 배출 포트는, 대응하는 각각의 유입 포트와의 각각의 상기 배출 포트의 밀봉 연결을 구축하기 위해, 다른 구성요소의 대응하는 유입 포트의 시일을 부수도록 구성된 연결 수단을 포함하는, 카트리지 시스템.
전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 카트리지 시스템은, 상기 시약부를 상기 처리부에 결합시킴으로써 하나 이상의 시약이 상기 시약부로부터 상기 처리부에 진입되도록 구성되는, 카트리지 시스템.
전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 시약부, 상기 처리부 및 또는 상기 샘플 준비부 중의 하나가, 샘플을 받아들이도록 구성된 샘플 영역을 포함하는, 카트리지 시스템.
제27항에 있어서,

상기 샘플 영역은 상기 샘플을 상기 처리부에 전달하도록 구성된, 카트리지 시스템.
전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 처리부는 하나 이상의 미세유체 처리부를 포함하는, 카트리지 시스템.
전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 처리부는 복수의 처리 영역을 포함하는, 카트리지 시스템.
제30항에 있어서,

상기 처리 영역은, 분석 대상물 및/또는 샘플 준비 영역, 분석 대상물 및/또는 샘플 분리 영역, 분석 대상물 및/또는 샘플 집중 영역, 분석 대상물 및/또는 샘플 증폭 영역, 분석 대상물 및/또는 샘플 정제 영역, 분석 대상물 및/또는 샘플 라벨링 영역, 및 분석 대상물 및/또는 샘플 검출 영역 중의 하나 이상으로부터 선택되는, 카트리지 시스템.
전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

상기 시약부는 복수의 시약 저장 영역을 포함하는, 카트리지 시스템.
제32항에 있어서,

상기 시약 저장 영역은, 분석 대상물 및/또는 샘플 준비, 분석 대상물 및/또는 샘플 분리, 분석 대상물 및/또는 샘플 집중, 분석 대상물 및/또는 샘플 증폭, 분석 대상물 및/또는 샘플 정제 영역, 분석 대상물 및/또는 샘플 라벨링, 및 분석 대상물 및/또는 샘플 검출 영역으로부터 선택된 하나 이상의 처리 단계를 수행하기에 적합한 하나 이상의 시약을 포함하는, 카트리지 시스템.
제2항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 분석 대상물을 검출하기 위한 상기 감지 소자는, 바이오센서 어레이, 전기화학 바이오센서 소자, 및 광학 바이오센서 소자 중의 하나 이상을 포함하는, 카트리지 시스템.
제2항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 분석 대상물은 생물학적 분자, 바이러스 또는 바이러스 성분, 및 세포 또는 세포 성분으로부터 선택되는, 카트리지 시스템.
제35항에 있어서,

상기 분석 대상물은 DNA, RNA, 단백질, 폴리펩타이드, 효소, 카르보하이드레이트, 제제(pharmaceutical) 및/또는 신진대사물을 포함하는, 카트리지 시스템.
카트리지를 형성하는 방법에 있어서,

전술한 청구항들 중의 어느 하나에서 한정된 바와 같은 카트리지 시스템의 상기 시약부, 상기 처리부, 옵션의 상기 감지부, 및 추가 옵션의 상기 샘플 준비부를 결합시키는 단계를 포함하는, 카트리지 형성 방법.
청구항 1 내지 청구항 36 중의 어느 하나에서 한정된 바와 같은 카트리지 시스템의 처리부에 결합되고, 옵션으로 청구항 2 내지 청구항 36 중의 어느 하나에서 한정된 바와 같은 카트리지 시스템의 감지부에 결합되며, 또한 추가 옵션으로 청구항 8 내지 청구항 36 중의 어느 하나에서 한정된 바와 같은 샘플 준비부에 결합되는, 청구항 1 내지 청구항 36 중의 어느 하나에서 한정된 바와 같은 카트리지 시스템의 시약부를 포함하는, 카트리지.
분석시험 시스템에 있어서,

(a) 청구항 1 내지 청구항 36 및 청구항 38 중의 어느 하나에서 한정된 바와 같은 카트리지 시스템 또는 카트리지; 및

(b) 청구항 38에서 한정된 바와 같은 카트리지를 받아들이도록 구성된 분석시험 장치

를 포함하는 분석시험 시스템.
샘플 내의 하나 이상의 분석 대상물에 대한 분석시험 방법에 있어서,

(a) 상기 샘플을 청구항 1 내지 청구항 36 중의 어느 하나에서 한정된 바와 같은 카트리지 시스템의 시약부의 샘플 영역, 처리부의 샘플 영역 및/또는 샘플 준비부의 샘플 영역에 도입하는 단계;

(b) 상기 카트리지 시스템을 카트리지를 수용하도록 구성된 분석시험 장치에 결합시키는 단계; 및

(c) 상기 분석시험 장치를 이용하여 하나 이상의 상기 분석 대상물을 분석시험하는 단계

를 포함하는 분석시험 방법.
제41항에 있어서,

상기 시약 정장부를 상기 처리부와 옵션으로 상기 감지부 및 추가 옵션으로 상기 샘플 준비부에 결합시켜 카트리지를 형성하는 단계를 더 포함하는, 분석시험 방법.
하나 이상의 시약을 저장하기 위한 시약부로서, 상기 시약부는 처리부와 옵션으로 감지부 및 추가 옵션으로 샘플 준비부와 함께 결합되어 카트리지를 형성하도록 구성되며, 상기 시약부는 상기 처리부로부터의 폐기물을 받아들이도록 구성된 하나 이상의 격실을 포함하며, 상기 시약부는 상기 처리부로부터의 폐기물을 받아들이는 것을 제외하고는 분석시험 시에 시약을 처리는데 참여하지 않도록 구성되는, 시약부.
제41항에 있어서,

분석 대상물을 검출하기 위한 감지 소자를 포함하는 하나 이상의 감지부를 포함하는, 시약부.
분석시험 시스템에 있어서,

(a) 분석시험이 발생하는 분석시험 장치부; 및

(b) 분석시험 장치를 제어 및/또는 어드레스하는 수단을 포함하는 하드웨어부

를 포함하며,

상기 하드웨어부는, 각각이 분석시험 장치에 대하여 상이한 제어 및/또는 어드레스 기능을 제공할 수 있는 복수의 별도의 모듈을 포함하는,

분석시험 시스템.
제44항에 있어서,

하나 이상의 상기 모듈은, 상기 분석시험 장치에 가변 기능을 제공하기 위해, 상기 분석시험 시스템으로부터 독립적으로 제거 가능한 슬라이스의 형태로 존재하는, 분석시험 시스템.
제44항 또는 제45항에 있어서,

상기 분석시험 장치는, 청구항 1∼36, 청구항 38∼39, 및 청구항 42∼43 중의 어느 하나에서 한정된 바와 같은 카트리지 시스템, 카트리지, 분석시험 시스템 및/또는 시약부를 포함하는 분석시험 시스템.
샘플 내의 분석 대상물을 식별하는 분석시험 방법에서 청구항 1∼36, 청구항 38∼39, 및 청구항 42∼46 중의 어느 하나에서 한정된 바와 같은 카트리지 시스템, 카트리지, 분석시험 시스템 및/또는 시약부를 사용하는, 사용 방법.
제47항에 있어서,

상기 샘플은 전체 혈액 샘플 또는 소변 샘플인, 사용 방법.
제47항 또는 제48항에 있어서,

상기 샘플은 포유동물 샘플인, 사용 방법.
제49항에 있어서,

상기 샘플은 인체 샘플인, 이용 방법.