KR20100103460A - 샘플 준비 장치 및 분석기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샘플 준비 장치 및 분석을 제공한다. 상기 장치 및 분석으로 인해 심지어 숙련되지 않은 사용자에 의해서도 PCR을 포함한 다양한 기술을 사용하여 샘플의 빠른 준비 및 분석이 가능하다.

Description

샘플 준비 장치 및 분석기 {SAMPLE PREPARATION DEVICES AND ANALYZERS}

상세한 설명, 도면, 청구항 및 요약서를 포함하여 2007년 10월 17일 출원된 영국 특허 출원 제0720264.1호에 대한 우선권을 주장하고, 이는 본 명세서에서 전체로서 참조된다.

본 발명은 샘플 준비 장치 및 분석기에 관한 것이다. 본 발명은 보다 특별히 생물학적 샘플을 이후의 분석을 위해 적합한 형태로 준비하는 장치에 관한 것이다.

특정 생물학적 물질을 폴리머라아제 연쇄 반응(PCR) 증폭 및 형광 확인에 의해 안정적으로 식별하는 분석 또는 감지 장비가 사용 가능하다. 상기 폴리머라아제 연쇄 반응은 다량의 특정 DNA 서열을 생산하기 위하여 소량의 특정 DNA 서열을 증폭하는 기술로 잘 알려져 있으며, 이 때 상기 특정 생산물은 다양한 방법으로 식별 또는 시각화될 수 있다. 상기 폴리머라아제 연쇄 반응의 변형은 RNA를 그 입력으로 사용하고, 선택적으로 동일한 반응 혼합물에서, 그리고 선택적으로 동일한 효소에 의해 그리고 상보적 DNA의 폴리머라아제 연쇄 반응 증폭에 의해 상기 RNA를 그 상보적 DNA 서열로 역전사(reverse transcription)하는 것이 그에 앞선다.

이 기술은 매우 효과적이지만, 대부분의 샘플 종류에서 광범위하게 발견되는 다양한 종류의 억제제(inhibitor)에 의해 억제되기 쉽다. 종래기술에 상기 문제를 다루는 잘 정립된 샘플 준비 방법이 있으며, 이는 숙련된 분자 생물학자에 의한 키트 사용에 의존하거나 또는 소모성 플라스틱 및 시료를 사용하는 대형 실험실 로봇식 시스템의 사용에 의존한다. 훈련이 거의 필요 없이 쉽게 사용될 수 있는 휴대용 PCR 분석 장비(Smith Detection - Watford Limited 사의 Bio-Seeq와 같은)가 사용 가능하다. 준비 기구의 예시는 국제 공개 공보 제WO05/121963호, 제WO06/090127호, 제WO06/079814호, 유럽 특허 출원 제EP1383602호, 국제 공개 공보 WO05/106040호, 제WO05/019836호 및 영국 특허 출원 제GB0704035.5호에 설명되고, 이들은 본 명세서에서 전체로서 참조된다.

대체 샘플 준비 장치 및 분석기가 본 명세서에서 제공된다.

제1 태양에 따라, 테이퍼진 닫힌 하부 단부를 가진 유체와 자성 입자의 용기 및 그 하부 단부에 근접하여 선택적으로 상기 용기에 대해 상대적인 위치설정이 가능한 자석 수단을 포함하는 자성 입자를 유체로부터 분리하기 위한 구성이 제공되고, 상기 자석 수단은 상기 용기의 축과 실질적으로 평행으로 정렬되고 상기 하부 단부를 따라 자성 입자를 모으기 위한 영역을 형성하도록 배열되고 상기 단부의 하부 단부로부터 이격된 2개의 자성극편(magnet pole piece)을 포함한다.

제2 태양에 따라, 유체와 자성 입자의 용기 및, 자석의 자기장이 상기 자성입자를 상기 용기의 표면으로 유인하는 제1 위치와 자석의 자기장이 상기 자성 입자에 실질적으로 영향을 미치지 않는 제2 위치 사이에서 이동 가능한 자석 수단을 포함하는 상기 자성 입자를 상기 유체로부터 분리하기 위한 구성이 제공되고, 상기 자석 수단은 상기 용기의 축에 실질적으로 수직인 평면에서 커브형 경로를 따라 이동 가능하다.

제3 태양에 따라, 양단부에서 개방되고 큐벳(cuvette) 내에서 뻗어 있는 모세관을 포함하는 상기 큐벳으로 유체를 배출하기 위한 구성이 제공되고, 상기 모세관의 하부 단부는 상기 큐벳의 닫힌 단부의 내부와 접촉하고 상기 모세관의 상부 단부는 상기 큐벳의 상부 단부에서 노출되고, 상기 모세관 및 큐벳의 치수는 상기 유체가 상기 모세관의 상부 단부에 가해질 때 상기 모세관의 외부 및 상기 큐벳의 내부 사이에서 상기 큐벳의 공기를 방출하며 상기 모세관의 하부 단부로 흐르도록 구성된다.

제 4 태양에 따라, 상기 제1 태양, 제2 태양 또는 제3 태양에 따른 구성을 포함하는 샘플 준비 장치가 제공된다.

제5 태양에 따라, 샘플 준비 장치의 다른 용기 사이에서 물질을 이동하기 위해 배열된 유체 이동 메카니즘을 포함하는 샘플 준비 장치가 제공되고, 상기 메카니즘은 가변 부피의 챔버를 형성하기 위해 서로에 대해 상대적으로 이동 가능한 2개의 부품 및 상기 챔버에 연결된 배출 장치를 가지고, 상기 배출 장치는 상기 용기에 대해 상대적으로 상향 이동 및 하향 이동될 수 있도록 이동 가능하고, 상기 배출 장치 및 상기 2개의 부품의 서로에 대해 상대적인 변위는 회전 수단에 의해 야기된다.

상기 2개의 부품은 바람직하게 배럴(barrel) 및 피스톤을 포함한다. 상기 회전식 구동부는 바람직하게 상기 샘플 준비 장치가 장착되고 분리되는 외부 유닛에 의해 제공된다.

제6 태양에 따라, 수동 마세레이터(macerator) 수단을 포함하는 샘플 입구를 가진 샘플 준비 장치가 제공되고, 상기 수단에 의해 추가 준비에 대하여 유체 물질이 액체, 고체, 반고체 샘플 물질로부터 얻어진다.

상기 마세레이터 수단은 깨질 수 있는 씰에 의해 보호되는 처리 유체의 하나 이상의 저장소를 포함할 수 있고, 상기 처리 유체는 상기 마세레이터 수단의 수동 작동으로 상기 샘플 물질과 접촉한다. 상기 마세레이터 수단은 상기 입구를 밀봉하고 마세레이터 노브의 회전으로 상기 마세레이터 수단을 통해 상기 샘플을 아래로 누르기 위해 하향 이동하도록 상기 샘플 입구에 대해 나사산이 형성된 회전 가능한 마세레이터 노브를 포함할 수 있다.

제7 태양에 따라, 샘플 준비에서 사용되는 물질의 복수의 용기 및 용기들 사이에서 물질을 이동하기 위하여 상향 이동, 하향 이동 그리고 상기 용기에 대해 측방향으로 이동하도록 배열된 이동 장치를 가진 샘플 준비 장치가 제공되고, 상기 장치는 상기 이동 장치의 하부 단부에 과도한 물질을 모으도록 배열된 흡수성 물질을 포함한다.

상기 흡수성 물질은 상기 용기의 상부 표면에 배치될 수 있고, 예를 들어 직물 또는 부직(non-woven) 물질이 될 수 있다. 상기 샘플 준비 장치는 상기 이동 장치의 단부로부터 과도한 유체를 제거해야 할 때 그 하부 단부가 상기 흡수성 물질과 접촉하도록 상기 이동 장치를 하향 이동시키기 위해 배열될 수 있다.

제8 태양에 따라, 상기 제4 태양 내지 제7 태양 중 어느 한 태양에 따른 샘플 준비 장치 및 PCR 분석기를 포함하는 분석기 배열이 제공된다.

제9 태양에 따라, 베이스 유닛 및 상기 베이스 유닛에 장착 가능하고 그로부터 분리 가능한 샘플 준비 장치를 포함하는 분석기 배열이 제공되고, 상기 샘플 준비 장치는 유체와 자성 입자의 혼합물을 보유하는 하나 이상의 용기를 포함하고, 상기 샘플 준비 장치는 상기 용기로부터 유체를 추출하기 위한 수단을 포함하고, 상기 베이스 유닛은 자석 수단으로부터의 자기장이 상기 유체가 추출될 수 있고 상기 자성 입자가 상기 용기에 유지될 수 있도록 상기 자성 입자를 상기 용기 표면으로 유인하는 제1 위치 및 상기 자기장이 상기 자성 입자에 실질적으로 영향이 미치지 않는 제2 위치 사이에서 선택적으로 상기 자석 수단을 이동시키도록 작동 가능한 수단을 포함한다.

상기 자석 수단은 상기 용기의 축에 직각인 평면 내의 원호를 따라 이동 가능할 수 있고, 상기 샘플 준비 장치에 장착될 수 있다.

제10 태양에 따라, 분석기 및 상기 분석기에 장착 가능하고 그로부터 분리 가능한 샘플 준비 장치를 포함하는 분석기 조립체가 제공되고, 상기 샘플 준비 장치는 샘플을 준비하기 위한 물질의 복수의 용기를 포함하고, 상기 용기의 적어도 일부는 단일 부품으로 함께 제공되고, 상기 용기 중 하나 이상은 상기 부품과 별도로 제공되고 상기 부품에 장착될 수 있고, 상기 별도로 제공된 용기는 상기 샘플 준비 장치를 특정 순차대로 구동하도록 상기 분석기를 제어하기 위해 상기 분석기에 의해 판독될 수 있는 기계 판독 가능한 식별을 구비한다.

상기 용기 중 적어도 일부를 제공하는 상기 부품은 상기 샘플 준비 장치에 대해 상대적으로 회전 가능한 원형 카루셀일 수 있다.

제11 태양에 따라, 샘플 물질을 식별하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 다양한 다른 물질의 준비에 사용되기 적합한 물질의 복수의 설치된 용기를 가진 샘플 준비 장치를 제공하는 단계, 2개 이상의 각각 다른 물질의 준비에 사용되기 적합한 다른 물질을 보유하는 2개 이상의 다양한 개별 용기를 제공하는 단계, 감지될 물질에 따라 상기 개별 용기 중 하나를 선택하는 단계, 상기 선택된 개별 용기를 상기 샘플 준비 장치에 설치하는 단계, 상기 샘플 물질을 상기 샘플 준비 장치에 가하는 단계 및 상기 물질을 준비하기 위해 상기 샘플 준비 장치를 작동하는 단계를 포함한다.

제12 태양에 따라 상기 제11 태양에 따른 방법을 수행하기 위한 기기가 제공된다.

상기 설명된 장치는 현장 또는 예를 들어 의사의 집무실, 진료소 또는 연구실과 같은 고정된 위치와 같은 임의의 위치에서 사용하기 위한 구조로 될 수 있다. 상기 설명된 장치로 인해 비숙련 사용자는 현장에 휴대 가능한 기구에 의해 전적으로 제어되는 소형, 자체 보유형, 단일 사용 소비재에서 PCR을 위한 샘플 준비 및 PCR 그 자체를 수행할 있고 분자 생물학적 지식이 필요하지 않다. 상기 장치는 예를 들어 구제역(foot and mouth), 조류 독감(avian flu) 및 청설병(blue tongue) 또는 기타 질병의 감지를 위하여 샘플을 준비하는 수의학 응용예에서 사용될 수 있다. 상기 장치로 인해 질병이 감지되면 빠른 조치가 취해질 수 있도록 샘플이 얻어진 영역에서 빠른 감지가 수행될 수 있다. 음성 반응이 나타나면, 샘플이 실험적 분석을 위해 원거리 위치로 보내져야 할 때 요구될 수 있는 종류의 불필요하고 비싼 예방책을 수행할 필요가 없어진다.

분석기 및 샘플 준비 장치를 포함하는 휴대용 샘플 분석 장치 조립체 및 그 작동 방법이 도면을 참조하여 예시의 방법으로써 이하에서 설명될 것이다.
도 1은 예시적인 분석기 조립체의 사시도이다.
도 2는 예시적인 샘플 준비 장치(2)의 일 측으로부터의 사시도이다.
도 3은 도 2의 예시적인 샘플 준비 장치의 도 2에 도시된 것의 반대 측으로부터의 사시도이다.
도 4는 도 2 및 도 3의 예시적인 샘플 준비 장치의 일 측으로부터의 측면도이다.
도 5는 도 2 및 도 3의 예시적인 샘플 준비 장치의 단면도(end elevation view)이다.
도 6은 상기 구동 메카니즘의 일부를 도시하는 도 2 및 도 3의 예시적인 샘플 준비 장치의 하부 단부의 확대된 측단면도이다.
도 7은 도 2 및 도 3의 예시적인 샘플 준비 장치의 저면도이다.
도 8은 도 7의 확대 발췌도이다.
도 9는 상기 큐벳 충전 구성의 일부를 도시하는 도 2 및 도 3의 상기 샘플 준비 장치의 하부 단부의 확대 측단면도이다.
도 10은 도 2 및 도 3의 상기 샘플 입구 포트(port)의 분해도이다.
도 11은 그 하우징이 제거되고 상기 피펫이 상승된 위치에 있는, 도 2 및 도 3의 상기 샘플 준비 장치의 내부의 사시도이다.
도 12는 상기 피펫이 상기 큐벳을 충전하기 위해 하강된 위치에 있는, 도 2 및 도 3의 상기 샘플 준비 장치의 내부의 측단면도이다.
도 13은 삽입 전의 시료 카트리지 및 마세레이터 노브를 도시하는, 도 2 및 도 3의 상기 샘플 준비 장치의 외부의 사시도이다.
도 14, 도 15 및 도 16은 삽입되는 마세레이터 노브를 도시하는, 도 2 및 도 3의 상기 샘플 준비 장치의 측단면도이다.
도 17 및 도 18은 큐벳의 충전 단계를 도시하는, 도 2 및 도 3의 상기 샘플 준비 장치의 측단면도이다.
도 19는 예시적인 분석기 기구의 마운팅 베이의 평면도이다.
도 20은 상기 카루셀의 용기와 자석 조립체의 상호작용을 도시하는 단면도이다.
도 21은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 예시적인 시료 카트리지(27)의 분해 사시도이다.
도 22는 샘플 준비 장치의 예시적인 카루셀의 평면도이다.
도 23은 도 22의 상기 카루셀의 사시도이다.
도 24는 예시적인 큐벳 충전 메카니즘의 측단면도이다.
도 25는 피펫이 장착되는 방법을 도시하는 사시도이다.

도 1과 관련하여, 조립체는 분석이 수행되는 분석기 또는 베이스 유닛(1) 및, 현장에서 취해진 샘플이 상기 분석기에 의한 분석에 적합한 형태로 준비되게 하는 샘플 준비 장치(2)의 결합을 포함할 수 있다. 상기 분석기(1)는 힌지형 뚜껑(11) 및 운반 핸들(12)을 구비한 울퉁불퉁한 외부 케이스(10)를 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 케이스(10)의 기저부(13)는 PCR 분석 기구 또는 하나 이상의 적합한 분석 방법이 가능한 기타 기구를 포함한다. 상기 기구는 예를 들어 통상적인 PCR 또는 예를 들어 미국 특허 제7,198,897호에 설명된 리니어 애프터 더 엑스포넨셜 PCR(Linear After the Exponential PCR)과 같은 임의의 적합한 핵산 증폭 방법을 사용할 수 있다. 열순환(thermocycling)이 예를 들어 통상적인 가열 및 냉각 소자 또는 열전소자와 같은 임의의 허용 가능한 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 형광 방법과 같은 임의의 적합한 방법을 사용하여 감지가 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 광섬유 형광이 사용될 수 있다. 예를 들어 Smith Detection사의 Bio-Seeq 분석기와 같은 통상적인 PCR 분석기가 알려져 있다. 또한 상기 기구는 예를 들어 질량 분석(mass spectrometry), 기체 분석(gas spectrometry), 이온 이동도 분석(ion mobility spectrometry) 및 항체 결합 방법(antibody binding method)을 포함하여 임의의 적합한 분석 기술 또는 분석 기술의 결합을 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 케이스의 뚜껑(11)은 그 내부 면에서 LCD 스크린 또는 터치 스크린과 같은 디스플레이 스크린(14)을 지지할 수 있다. 상기 LCD 터치 스크린은 상기 장치를 제어하기 위한 지시사항을 입력하거나, 분석 결과 또는 시스템 파라미터와 같은 정보를 표시하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 샘플 분석 장치는 각각 샘플 준비 장치를 수용하는 구조로 된 마운팅 베이(mounting bay)를 임의의 개수로 포함할 수 있다. 일 실시예에서 상기 분석기 기저부(13)의 상부면(15)은 임의의 개수의 마운팅 베이(16)를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 분석기의 상부면(15)은 예를 들어 5개의 다른 샘플 준비 장치(2)(도 1에서는 오직 2개만이 삽입되어 도시됨)가 제거 가능하게 삽입되는 일렬 구성과 같은 임의의 구성으로 배열된 5개의 마운팅 베이(16)를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 분석기는 예를 들어 마스터 분석기와 통신할 수 있는 슬레이브 마운팅 베이와 같은 보조물을 가질 수 있다. 상기 분석기가 샘플 준비 장치(2)가 삽입되는 하나 이상의 베이(16)를 임의의 개수로 가질 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

일 실시예에서, 상기 분석기(1)는 유체의 유입에 대해 밀봉되고, 모든 외부면은 일반적인 세척 유체에 견딜 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 분석기는 유체의 유입에 대해 실질적으로 완전히 밀봉된다. 이로써 상기 분석기의 어떤 해로운 물질도 해롭지 않게 만드는 것을 보장하기 위해 상기 분석기를 상기 케이스(10)를 열거나 또는 닫은 채로 세척 유체에 담글 수 있다. 상기 분석기(1)는 샘플 준비 장치(2)에 의해 준비된 샘플의 각각에 동시 또는 다른 때에 PCR 분석과 같은 샘플 분석을 수행할 수 있다. 이로써 상기 샘플 준비 장치(2)가 상기 분석기(1)에 삽입될 수 있고, 그들이 사용 가능하게 될 때 각각의 샘플에 대한 샘플 준비 단계가 즉시 시작될 수 있다. 상기 장치는 상기 샘플이 적절히 준비된 후 즉시 분석이 실시되도록 삽입될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 분석기(1)는 예를 들어 후술되는 바와 같은 적절한 기계적인 커플링을 통하여 상기 샘플 준비 장치(2)에 모든 동력을 제공할 수 있고, 따라서 상기 샘플 준비 장치는 그 자체에 어떤 모터 또는 배터리를 포함할 필요가 없다. 이것은 상기 샘플 준비 장치(2)의 비용, 크기 및 무게를 최소로 유지하고 배치 문제, 부피 및 비용을 감소하는데 도움이 된다.

또한 이하에서 도 2 내지 도 9에 관하여, 예시적인 샘플 준비 장치(2)가 매우 상세히 설명될 것이다. 상기 장치(2)는 임의의 적합한 물질 및 형상의 외부 하우징(20)을 포함할 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 상기 외부 하우징은 일반적으로 타원 단면인 몰드된 플라스틱 외부 하우징(20)일 수 있다. 이 예시적인 실시예에서, 상기 하우징(20)은 경사진 상부 면(22)을 구비한 기저부 섹션(21) 및 상기 기저부 섹션의 약 2배 높이까지 뻗어 있고 상기 기저부보다 약간 낮은 각도로 경사진 상부 면(24)을 가진 실질적으로 삼각형 웨지 형상의 유체 이동 엔클로저(23)를 가진다. 상기 엔클로저(23)의 높이는 임의의 적합한 높이일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 엔클로저 높이는 약 100mm일 수 있다. 상기 하우징(20)은 상기 상부면(24)의 최상부와 같은 수준까지 거의 수직으로 뻗어 있는 입구 실린더(25)를 더 가질 수 있다. 상기 기저부 섹션(21)의 상부 면(22)은 상기 엔클로저(23)의 한 측면을 따라 뻗어 있는 긴 슬롯(26)에 의해 차단된다. 상기 슬롯(26)은 이후 보다 자세히 설명되는 시료 카트리지(27)를 삽입하도록 사용될 수 있다.

도 2 내지 도 9에 도시된 예시적인 실시예에서, 실질적으로 하향 수직으로 돌출된 2개의 강성 정렬 설부(29)가 상기 하우징(20)의 하측 면(28)에 고정된다. 일 실시예에서, 상기 정렬 설부는 약 10mm부터 약 50mm까지일 수 있고, 또 다른 실시예에서, 상기 정렬 설부는 약 39mm일 수 있다. 상기 설부(29)는 임의의 적합한 배열로 배열될 수 있고 그 하부 단부(30)에서 라운드될 수 있고 서로에게 밀접하게 이격될 수 있다. 상기 설부(29)는 상기 베이에 관하여 상기 준비 장치(2)의 올바른 정렬을 보장하기 위해 상기 분석기(1)의 상기 베이(16)에 위치한 정렬 개구(129)(도 19)와 정렬하도록 형상을 가지고 위치될 수 있다. 또한 상기 설부(29)의 길이는 상기 준비 장치(2)가 오직 상기 분석기의 상부면(15)에 대하여 실질적으로 수직으로 배향될 때 상기 분석기(1)에 설치될 수 있도록 보장한다. 또한 상기 준비된 샘플이 분석을 위해 배출되는 큐벳(30)은 상기 장치(2)의 하부면(28)으로부터 실질적으로 수직 하향으로 돌출된다. 상기 큐벳(30)은 매우 정교하고 상기 정렬 설부(29)는 상기 장치(2)를 상기 분석기에 설치하는 동안 큐벳이 상기 베이(16)의 수용 개구(130)(도 19)와 올바르게 정렬되도록 보장한다. 상기 큐벳(30)이 상기 수용 개구(130)에 설치될 때, 상기 큐벳은 큐벳의 물질이 PCR 분석이 쉽게 되도록 예를 들어 상기 베이에 대한 PCR 분석 모듈로 뻗는다. 상기 큐벳(30)은 이하에서 보다 자세하게 설명될 것이다. 저장하는 동안 그리고 샘플 준비 장치(2)의 사용 전에, 제거 가능한 캡(31)(도 13)이 상기 큐벳(30)을 보호하기 위해 그 하부 단부 위에 삽입될 수 있다. 상기 캡(31)은 상기 마운팅 베이(16)에 상기 장치를 설치하기 직전에 제거될 수 있다.

일 예시적인 실시예에서, 상기 하우징(20)의 하부면(28)은 3개의 기계적인 회전식 구동 입력 커플링(40,41,42)을 더 포함할 수 있다. 한 커플링(40)은 중앙에 위치할 수 있고 다른 2개(41,42)는 상기 엔클로저(23)의 각각의 코너의 모서리에 근접하여 위치할 수 있다. 상기 입력 커플링(40 내지 42) 각각은 도 6에 도시된 바와 같이 수직으로 배향된 구동 샤프트(44)의 단부의 정사각형 단면의 테이퍼진 소켓(43)의 형태를 취할 수 있다. 각각의 소켓(43)은 상기 분석기(1)의 각각의 베이(16)에 위치하고 상기 분석기의 각각의 모터(도시되지 않음)에 기계적으로 연결된 각각의 구동 요소(140 내지 142)(도 19)의 대응 형상 수형 헤드를 수용하는 구조로 된다. 또한 예를 들어 실질적으로 평행한 평면에서 2개의 평행한 슬롯(46,47)을 따라 이동 가능한 자석 조립체(45)(도 20에 보다 자세히 도시됨)는 상기 하우징(20)의 하부면(28)에 제공될 수 있다. 상기 슬롯(46,47)은 예를 들어 중앙 구동 커플링(40)에 중심을 둔 공통 반경을 가진 부분 원형 형상으로 곡선을 이룬 원호가 될 수 있다.

예시적인 준비 장치(2)의 내부 형상부가 이하에서 도 10 내지 도 18과 관련하여 설명될 것이다.

예시적인 샘플 입구(25)가 도 10, 도 14, 도 15 및 도 16에 보다 자세히 도시되고, 그 내부에 원통형 형상의 샘플 균질화(homogenization) 모듈(50)을 포함하고, 이는 그 상부면 및 하부면에 깨질 수 있는 씰(53,54;seal)(호일과 같은 것의)을 구비한 용해(lysis)/결합(binding) 버퍼를 보유한 저장소(52) 위의 열린 구성의 이동 가능한 마세레이터 플레이트(51)를 포함한다. 상기 모듈(50)은 오링 씰(56,57;O-ring seal) 사이의 위치에 고정된 필터(55) 위에 위치될 수 있다. 상기 필터(55)는 폴리프로필렌을 포함하여 임의의 적합한 물질일 수 있고, 정밀하지 않을 수 있다. 상기 입구(25)는 마세레이터 노브(58)에 의해 완성될 수 있다. 일 실시예에서, 마세레이터 노브는 마찰 강화 표면 또는 널링된 외부면(59)과 같은 수동 회전을 편하게 하는 구조로 된 표면을 가질 수 있다. 상기 마세레이터 노브는 상기 입구(25)의 외부의 나사산(61)과 결합하는 나사산이 형성된 내부면(60)을 더 포함할 수 있다. 상기 노브(58)는 상기 입구(25)의 보어에 좁은 슬라이딩 끼움을 형성하는 동축 플런저(62)를 그 내부에 가질 수 있다. 상기 노브(58)는 상기 샘플을 삽입하기 위하여 제거될 수 있고, 그 다음 마세레이션을 완성하기 위해 아래로 조여진다.

상기 샘플은 임의의 신체의 유체, 혈액, 타액(sputum)(기도 분비물/찰과물), 우유, 배설물 및 파우더(탄저균 포자와 같은), 연부 조직(피부, 근육, 모낭, 소낭), 채소 물질 및 거름을 포함하는 고체 임의물을 포함하지만 이에 국한되지 않는 임의의 적합한 샘플일 수 있다. 기타 샘플 물질 또는 물질의 혼합물 또한 가능하다.

샘플이 상기 입구(25)에 위치된 후, 상기 노브(58)는 도 14에 도시된 바와 같이 그 플런저(62)가 또한 상기 마세레이터 플레이트(51)와 결합하고 아래로 이동시키도록 제자리에 위치되고 수동으로 아래로 조여질 수 있다. 상기 플레이트(51)는 도 15에 도시된 바와 같이 샘플이 상기 액체에 노출되도록 예를 들어 용해/결합 버퍼를 담을 수 있는 버퍼 저장소(50)의 상부면의 씰(52)을 통하여 가압하고 깨뜨린다. 상기 용해/결합 버퍼는 상기 샘플로부터 핵산을 분리시키고 상기 핵산이 용액으로 나오도록 뉴클라아제를 비활성화한다. 상기 용해 및 뉴클라아제 비활성화 단계는 함께 또는 별개로 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 용해 및 뉴클라아제 비활성화 단계는 거의 동시에 수행될 수 있다. 상기 예시적인 실시예에서, 상기 마세레이터 노브(58)의 추가 회전은 그 플런저(62)가 도 16에 도시된 바와 같이 저장소(50)의 하부 씰을 통하여 깨뜨리고 샘플, 용해 및 결합 버퍼의 혼합물을 상기 필터(55)를 통해 아래로 가압하도록 한다.

상기 혼합물은 중력에 의해 상기 필터(55)로부터 도 22의 회전 가능한 카루셀(70;carousel)의 "A"로 레이블된 제1 용기 또는 포트(75;pot)로 떨어질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 카루셀(70)은 중앙의 원형 개구(71)를 구비한 원형 형상을 가진 플라스틱 물질로 몰드될 수 있다. 톱니형 랙(72;rack)은 그 하부 단부에서 상기 카루셀(70)의 외부의 둘레에서 뻗어 있고, 이는 그 축을 중심으로 상기 카루셀을 회전시키기 위해 사용될 수 있다. 상기 랙(72)은 예를 들어 상기 하우징(20)의 기저부의 에지(edge)에 장착된 피니언 휠(73)(도 11)에 의해 결합되고, 상기 분석기(1)의 구동 커플링(141)에 의해 결합되었을 때 그 입력 구동 커플링(41)에 의해 회전된다. 내부적으로, 상기 카루셀(70)은 다양한 크기의 웨지(wedge) 형상 리세스(75)(여기에서 또한 포트 또는 용기라고 지칭됨)로 나뉘고, 이것의 대부분은 샘플이 있게 될 다양한 처리 단계에서 사용되기 위하여 용기 또는 포트를 제공한다. 일 실시예에서 상기 카루셀은 5개부터 20개의 포트로 나뉘고, 또 다른 실시예에서 상기 카루셀은 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 19 또는 19개의 포트로 나뉜다. 상기 포트(75)는 분석을 위해 적합한 형태로 준비된 생산물을 생산하기 위해 샘플과 함께 혼합될 수 있는 다양한 물질을 보유할 수 있다. 상기 포트(75)의 몇몇은 혼합 목적 또는 폐기 물질을 보유하기 위하여 비워질 수 있다. 일반적으로, 상기 포트(75)는 다양한 pH 및 성분의 버퍼, 효소(수용액(aqueous) 또는 냉동 건조된 형태의 핵산 변형 효소를 포함), 디옥시뉴클레오티드(deoxynucleotide), 금속이온, 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotide)(형광체(fluorophor)와 같은 신호전달성 분자(reporter molecule)와 레이블된(labelled) 것을 포함) 및 단백질 중 다수를 보유할 수 있다. 시료 또는 처리 물질을 보유하는 모든 상기 포트(75)는 내용물의 이탈을 방지하기 위하여 예를 들어 호일 커버와 같은 관통 가능한 커버(76)에 의해 사용 전에 덮일 수 있다. 종이의 왜딩(wadding), 직물, 뜨인(woven) 또는 부직(non-woven) 또는 흡수성 화학물질의 코팅과 같은 유체 흡수 물질의 노출된 상부면 층(77)을 가진 상부 커버가 상기 커버(76)의 위에 있을 수 있다. 상기 상부 커버는 도시되지 않은 플라스틱 물질의 비침투성 기저부를 가질 수 있다. 상기의 목적은 이후 명확해질 것이다. 상기 상부 커버 및 층(77)은 상기 피펫(110)과 정렬된 하부에 존재하는 커버(76)를 노출시키기 위해 작은 개구(78)로 절단된다. 제1 포트 "A"는 상대적으로 크고 샘플 혼합물을 수용하기 전에 비어있다. 예로써, PCR 분석 반응을 위하여, "B", "C", "D", "E", "I", "J", "K", "L" 및 "M"으로 레이블된 포트들은 이하의 물질을 보유할 수 있다.

B - 시작시에 비어있음

C - 용해 결합 버퍼

D - 제1 세척 버퍼

E - 제2 세척 버퍼

I - 제3 세척 버퍼

J - 비어있음 - 용해로부터의 폐기물을 위하여 사용됨

K - 용리(elution) 버퍼

L - DNAse 버퍼

M - 프로테이나아제 K 및 자성 비드(magnetic bead)

준비되는 특정 물질에 따라, 다른 처리 물질이 사용될 수 있고 다른 개수의 포트(75)가 제공될 수 있음을 이해할 수 있다. 상기 샘플 준비 장치(2)는 다른 물질의 감지를 위한 샘플 준비에 사용하기 위하여와 같이 2개 이상의 다른 준비 순서의 범위에서 사용될 수 있다. 상기 처리 물질 및 준비 단계의 몇몇은 상기 범위에 공통적이고 상기 처리 물질은 포트 "B", "C", "D", "E", "I", "J", "K", "L" 및 "M"에 구비될 수 있다. 기타 처리 물질들은 다른 준비에 대하여 변경될 수 있고 샘플 준비 장치(2)와 별개로 제공되고 사용 전 그에 삽입되는 카트리지(27)(도 21)에 구비될 수 있다.

상기 카트리지(27)는 상기 카루셀(70)의 반경에 직각으로 뻗어 있는 상기 긴 슬롯(81)에서 뻗기 위한 형상을 할 수 있다. 상기 카트리지(27)는 상기 장치(2)의 상부 면(22)의 슬롯(26)을 통해 삽입될 수 있다. 상기 카트리지(27)는 설치되었을 때, 상기 카루셀(70)과 로킹될 수 있고 그와 함께 회전될 수 있다. 상기 카트리지(27)는 상기 카트리지에 의해 수행되어야 하는 특정 분석에 대해 특정한 모든 시료를 보유한 개별 포트들(82)을 가진다. 상기 시료는 고체, 건조 또는 액체 형태와 같은 임의의 형태가 될 수 있다. 고체 및 건조한 경우이면, 상기 시료는 작동 중 상기 카루셀의 다른 포트에 저장된 수성 물질에 의해 수화될(hydrated) 수 있다. PCR 분석에서, 예를 들어 상기 시료는 핵산 변형 효소(DNAse, RNAse 및 제한 효소(restriction endonuclease)를 포함), PCR 프라이머(primer), PCR 프로브(probe), 폴리머라아제, 역전사 효소(reverse transcriptase), 폴리머라아제/역전사 효소와 같은 이중 모드 효소 및 항체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 기타 시료가 가능하다. 상기 카트리지(27)의 하부 단부의 슬리브(85)는 상기 카트리지(27)가 상기 카루셀(70)에 설치될 수 있게 하기 위해 상기 슬롯(26)을 통한 삽입 동안에 밀어 올려지도록 형상을 가질 수 있다. 상기 포트(82 내지 84)는 호일 씰(foil seal) 또는 이와 유사한 것과 같은 깨질 수 있는 커버 씰(85) 및 선택적으로 몰드된 캡과 같은 보호 캡(86)에 의해 덮일 수 있다. 상기 캡(86)은 그 상부면에 예를 들어 2D 바코드(87)와 같은 기계 판독 가능한 식별 또는 전자 메모리 칩 또는 RFID와 같은 몇몇 다른 형태의 기계 판독 가능한 식별을 가질 수 있다. 상기 카트리지(27)의 기계 판독 가능한 식별(87)은 상기 준비 장치(2)가 삽입되는 상기 마운팅 베이(16)에 근접한 리더(88)에 고정될 수 있다. 상기 리더는 예를 들어 휴대용 리더와 같이 상기 분석 장치로부터 분리될 수 있다. 상기 분석 기구(1)는 상기 기계 판독 가능한 식별 코드를 인식하고, 상기 기계 판독 가능한 식별 코드에 보유된 정보에 근거하여 샘플 및 시료에 관련한 필수 단계를 수행하도록 상기 준비 장치(2)를 구동하게 상기 마운팅 베이(16)와 관련된 모듈에 지시할 수 있다. 이것은 또한 상기 분석 기구(1)가 감지되는 특정 물질을 위한 적절한 PCR 열 주기 및 데이타 분석 작동을 하도록 지시할 수 있다.

나머지 샘플 준비 장치와 별도로 카트리지에 특정 시료를 공급함으로써, 다른 물질을 위한 샘플 준비 장치를 제공하는 비용이 최소로 유지될 수 있다. 사용자는 다른 물질을 위한 다양한 다른 샘플 준비 장치를 비축할 필요가 없고, 오직 다른 시료 카트리지 및 더 적은 수의 공통 샘플 준비 장치를 비축할 필요가 있을 뿐이다.

상기 입구(25)를 통해 부가된 샘플 물질의 혼합물은 도 11, 도 12, 도 17, 도 18 및 도 25에 가장 명확히 도시된 바와 같이 예를 들어 주사기 피펫 메카니즘(90)에 의해 상기 시료 및 다른 처리 물질에 노출될 수 있다. 상기 메카니즘(90)은 2개의 주요 부분, 즉 주사기 조립체(91) 및 피펫 조립체(92)로 구성될 수 있다. 상기 주사기 조립체(91)는 상기 카루셀(70)의 중앙 개구(71)를 통해 축방향으로 뻗어 있고 유체를 펌핑하도록 작동할 수 있다. 상기 피펫 조립체(92)는 상기 카루셀의 에지의 수직 엘레베이터 샤프트(93)에 장착될 수 있고 수직으로 상하 이동할 수 있다. 상기 피펫 조립체(92) 및 주사기 조립체(91)는 가요성 튜브(94)를 통해 연결될 수 있다. 상기 주사기 조립체(91)는 외부에 나사산이 형성되고, 그 하부 단부에서 중앙 구동 커플링(40)을 제공하는 중앙 축방향 웜 샤프트(95)를 가질 수 있다. 상기 샤프트(95)는 축 방향 변위에 대해 고정되지만, 그 축을 중심으로 자유롭게 회전 가능하다. 원통형 플런저(96)는 상기 샤프트(95)를 둘러싸고, 상기 플런저는 그 상부 단부(97)에서 밀폐되고 내부에서는 상기 샤프트(95)의 외부 나사와 결합하는 나사산이 형성될 수 있다. 상기 주사기 조립체(91)는 축방향 또는 회전 이동에 대해 고정될 수 있는 외부의 중공 배럴(98;barrel)에 의해 완성될 수 있다. 상기 배럴(98)의 상부 단부는 상기 튜브(94)의 한 단부가 고정되는 축소된 지름의 노우즈(99)와 함께 형성될 수 있다. 상기 플런저(96)의 상부 단부는 상기 배럴(98)의 내부 면과 슬라이딩 씰을 만드는 오링(100)을 지지할 수 있다. 상기 샤프트(95)가 회전할 때 상기 배럴의 상부 단부의 챔버 또는 잠재 공간(101)의 부피를 변화시키기 위해 상기 플런저가 상기 배럴의 내부를 따라 축방향으로 이동하는 것으로 해석될 수 있도록, 상기 플런저(96)는 상기 배럴(98)에 대해 상대적으로 회전하지 않게 형상을 가지거나 또는 표면 구조를 구비한다. 따라서, 상기 구동 샤프트(95)의 회전이 상기 튜브(94)를 따라 공기의 펌핑을 발생시키기에 효과적임을 알 수 있다.

상기 피펫 조립체(92)는 임의의 적합한 물질로 만들어지고 임의의 적합한 방법으로 제조된 피펫(110)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 피펫 조립체(92)는 플라스틱 물질로 몰드될 수 있다. 상기 피펫(110)은 그 상부 단부에서 닫힌 원추형 리셉터클(112;receptacle)로 열린 길고 테이퍼지고 수직으로 배향된 중공 스템(111;hollow stem)을 가질 수 있다. 상기 리셉터클(112)은 일반적으로 상기 주사기 조립체(91)를 향하여 측방향으로 돌출된 소형 보어 스피곳(113)을 가질 수 있고, 상기 튜브(94)의 반대편 단부를 수용할 수 있다. 상기 스템(111) 및 리셉터클(112)의 내부 부피는 상기 피펫(90)에 의해 이동되는 임의의 부피의 액체를 보유하기에 충분하도록 선택될 수 있다. 이 방법으로써, 상기 주사기 조립체(91)의 작동이 상기 리셉터클(112)의 액체 상의 공기 또는 기체를 펌핑하기에 효과적일 수 있고, 어떤 액체도 상기 튜브(94)를 통해 상기 주사기 챔버(101)로 유동할 필요가 없다는 것을 알 수 있다.

상기 피펫(110)은 상기 피펫의 측방향으로 뻗고 나사산이 형성된 너트(116)에 의해 종료될 수 있는 아암(115)에 의해 지지될 수 있다. 상기 너트(116)는 외부에 나사산이 형성되고 그 하부 단부에서 입력 구동 커플링(42)을 제공할 수 있는 상기 엘레베이터 샤프트(93)를 둘러싼다. 다른 방향으로 상기 엘레베이터 샤프트(93)를 적절하게 회전시킴으로써 상기 피펫(110)이 상향 또는 하향 이동될 수 있음을 알 수 있다. 이 방법으로써, 상기 주사기(91)의 작동 및 상기 피펫(110)의 변위는 회전식 구동 입력에 의해 수행될 수 있다.

적절한 포트가 상기 피펫(110)의 바로 아래에 위치하도록 상기 카루셀을 회전하는 단계, 상기 피펫을 상기 포트로 하향 이동하는 단계(아직 깨지지 않았다면 상기 씰(76)을 관통해 깨뜨림), 상기 피펫(110)에 감소된 압력을 만들기 위해 상기 주사기(91)를 이동시키고 따라서 상기 유체를 상기 피펫으로 빨아들이는 단계, 의도하는 포트가 피펫 바로 아래 위치에 있도록 상기 카루셀이 회전될 수 있게 상기 피펫을 상향 이동하는 단계, 상기 피펫을 상기 포트로 하향 이동하는 단계 및 그 다음 상기 피펫 내의 유체 상의 기체 압력을 증가시키고 그를 상기 포트로 배출하도록 상기 주사기를 구동하는 단계에 의해, 유체는 상기 카루셀(70)의 포트(75) 사이에서 이동될 수 있다. 상기 포트 내의 혼합은 상기 포트 내의 유체 유동을 야기하기 위해 반복적으로 유체를 상기 피펫(110)으로 빨아들이고 배출함으로써 촉진될 수 있다. 각각의 포트(75)는 2개의 평면의 경사진 표면에 의해 제공된 테이퍼진 V 형상 바닥으로 형상을 가질 수 있다. 가장 낮은 지점은 상기 피펫의 팁이 상기 포트로부터 최대 양의 유체를 추출할 수 있기 위해 가장 낮은 지점까지 하향 이동될 수 있도록 상기 피펫(110)의 스템(111)과 유사하게 그리고 중심에 위치할 수 있다.

상기 준비 장치(2)의 다양한 유체 이동 단계 동안, 상기 피펫에 의해 이전에 이동된 다른 유체에 의해 특정 유체가 오염되는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있다. 심지어 상기 피펫의 모든 내용물을 배출하는 것도 일부 유체가 상기 피펫의 팁에 매달려 있을 수 있기 때문에 그 내용물의 완벽한 제거를 보장하지 못할 것이다. 몇몇 기존 구성은 상기 피펫의 팁을 변경함으로써 상기 문제를 극복했지만, 이는 상기 기기의 작동을 복합하게 한다. 상기 오염의 위험은 유체의 이동을 방지하는 것이 필수적일 때마다 이론적으로 비어있는 피펫(110)의 팁을 상기 카루셀(70) 상부의 유체 흡수 물질의 층(77)으로 하향 이동시키도록 상기 장치를 배열함으로써 줄어들 수 있다. 상기 피펫(110)의 팁의 외부 또는 내부에 매달려 있는 어떤 유체도 상기 흡수성 물질(77)에 의해 상기 피펫으로부터 빨려들어갈(wicked away) 수 있고, 상기 물질에 잡혀 있는다. 이는 바람직하지 않은 유체 이동을 방지하기 위한 간단하고 저비용의 구성을 제공한다. 그러나 몇몇 경우에서, 상기 피펫은 샘플이 잠재적으로 위험할 때와 같은 경우 오염의 위험을 방지하기 위해 교체될 수 있다.

일 실시예에서, 상자성 비드가 샘플에 핵산을 포획하기 위해 사용될 수 있고, 상기 비드는 종래 기술에서 잘 알려진 방법에 따라 이후의 처리 또는 분리를 위하여 핵산을 보유하며 원하지 않는 물질을 제거하기 위해 이후 세척될 수 있다. 상기 비드는 예를 들어 상기 카루셀(70)의 "M" 포트의 수용액에 저장될 수 있다. 상기 비드는 상기 핵산이 결합된 비드를 부유 상태로부터 일정 위치로 당기기 위해 자석을 사용하고 상기 비드를 그곳에 유지함으로써 보통의 방법으로 세척될 수 있고, 반면 원하지 않는 물질은 제거된다. 상기 자석 조립체(45)(도 20)는 2개의 영구 막대 자석(121,122)을 포함할 수 있다. 상기 자석(121,122)은 서로에게 실질적으로 평행으로 그리고 측방향의 수평 자성극편(123;polepiece)에 고정될 수 있다. 상기 자성극편(123)은 예를 들어 연철(soft-iron)과 같은 임의의 적합한 물질로 구성될 수 있다. 상기 2개의 자석은 한 자석(121)의 북극(north pole) 및 다른 자석(122)의 남극(south pole)이 최상부에 있도록 반대 방향으로 배향될 수 있다. 필요하지 않을 때는, 상기 자석 조립체(45)는 상기 피펫 위치로부터 멀리 상기 슬롯(46,47)의 먼 단부에 위치할 수 있다. 자석 분리가 수행되어야 할 때, 상기 분석기(1)는 상기 자석 조립체(45)가 상기 피펫(110) 바로 아래 위치로 이동하도록 카트리지(124)를 상기 자석 조립체(45)와 결합하여 상기 슬롯(46,47)을 따라 이동시키게 상기 마운팅 베이(16)의 상부 면의 슬롯(125)을 따라 이동시킬 수 있다. 이 위치에서, 상기 2개의 영구 자석(121,122)은 상기 자석 조립체(45)에 의해 설정된 상기 자기장이 상기 포트의 벽을 관통하고 상기 유체 및 자성 비드 부유물까지 이르도록, 상기 피펫(110)(도 20에 도시된 바와 같이)의 바로 아래의 상기 카루셀 포트(75)의 양측에 위치한다. 상기 자석 조립체(45)는 상기 자기장이 2개의 국부 영역(127,128)에 그리고 상기 포트(75)의 테이퍼진 바닥의 양면에 집중되도록 배열되고 최저점 또는 섬프(sump) 영역(129) 위에 이격될 수 있다. 따라서 자성 비드는 상기 2개의 영역(127,128)으로 유인되고, 상기 피펫(110)의 팁이 상기 섬프 영역까지 하향 이동될 수 있고 최대 부피의 유체가 추출되도록 상기 섬프 영역(129)에 비드가 없게 한다. 그리고 상기 자석 조립체(45)는 상기 자성 비드가 상기 포트(75)에 더해지는 다음 유체에서 자유롭게 움직일 수 있도록 그 원래 위치로 다시 이동된다.

예시로써, 상기 샘플 준비 장치(2)는 다음 단계를 수행하기 위해 배열될 수 있다.

1. 상기 장치로 샘플을 수용하는 단계

2. 뉴클라아제를 비활성화시키고 상기 샘플로부터 핵산을 분리하기 위해 상기 샘플을 일정 양의 용해/결합 버퍼와 마세레이션 및/또는 혼합하는 단계.

3. 상기 샘플로부터 핵산을 분리하기 위해 상기 마세레이션된 샘플을 추가 양의 용해 결합 버퍼와 혼합하는 단계.

4. 상기 샘플을 더 분해하고 핵산을 분리하기 위해 상기 샘플을 프로테이나아제 K(proteinase K)와 같은 물질과 혼합하는 단계.

5. 예를 들어 상자성 비드에 분리된 핵산을 포획하는 단계.

6. 형성된 버퍼로 상기 핵산(몇몇 실시예에서 상기 비드를 포함)을 세척하는 단계.

7. 목표 핵산이 RNA인 경우에, 상기 세척된 핵산을 DNAseI을 포함한 용액과 선택적으로 배양하는 단계.

8. 목표 핵산이 DNA인 경우에, 상기 세척된 핵산을 RNAse를 포함한 용액과 선택적으로 배양하는 단계.

9. 상기 핵산을 하나 이상의 형성된 버퍼로 추가 세척하는 단계.

10. 비드가 사용되면, 목표 핵산을 가진 상기 비드를 상기 목표 핵산을 녹여서 분리하는(elute off) 용액과 함께 혼합하는 단계.

11. 상기 용출액(eluate)을 선택적으로 냉동 건조된 핵산 프라이머 및 프로브의 혼합물과 배양하는 단계.

12. 11에서 형성된 혼합물을 하나 이상의 냉동 건조된 DNA 변형 효소 또는 폴리머라아제와 배양하는 단계.

13. 12에서 형성된 혼합물을 큐벳 충전 메카니즘(cuvette filling mechanism)을 통하여 상기 PCR 큐벳(30)으로 이동하는 단계.

14. 상기 큐벳(30)으로부터 상기 큐벳 충전 메카니즘을 제거하는 단계.

15. 이후의 상기 혼합물의 기화를 방지하기 위하여 일정 양의 백색 광물 오일(light mineral oil)과 같은 물질 또는 기타 물질을 상기 큐벳의 상부에 추가하는 단계.

상기 단계가 수행된 후 상기 큐벳(30)의 혼합물은 상기 분석기(1)에서 예를 들어 PCR, LATE-PCR, 역전사 효소(RT)-PCR와 같은 임의의 적합한 반응을 완성하기 위해 열순환을 수행하도록 위치될 수 있다.

예시적인 큐벳 충전 메카니즘은 도 9, 도 17, 도 18 및 도 24에 보다 자세히 도시된다. 이 예시에서, 상기 큐벳(30)은 상기 분석기(1)의 상기 PCR 반응 및 광학 감지 단계에서 사용되기 적합한 광학적으로 투명한 플라스틱 물질로부터 몰드된 통상적인 형태가 될 수 있다. 상기 큐벳(30)은 상기 하우징(20)의 바닥(28)의 개구(138)의 위치에서 수직으로 고정될 수 있고 상기 카루셀(70)과 함께 이동하지 않는다. 이것은 상기 피펫(110) 바로 아래에서 정렬된다. 상기 큐벳(30)이 충전되어야 할 때, 상기 피펫(110)은 유체로 채워질 수 있고 상기 카루셀(70)은 상기 제1 포트 "A"의 바로 왼편의 원형 개구(131)가 상기 큐벳 위에 위치할 때까지 회전되고, 따라서 상기 큐벳의 상부 단부가 상기 피펫에 의해 접속되도록 노출된다. 상기 큐벳 충전 메카니즘은 양 단부에서 열려 있고 그 하부 단부(141)의 내부에 접촉하도록 상기 큐벳(30) 내에서 뻗어 있게 위치하는 플라스틱 모세관(140)을 포함할 수 있다. 상기 모세관(140)의 상부 단부는 그에 맞춰진 테이퍼진 커플링(142)을 가지고, 상기 커플링은 상기 피펫(110)의 팁의 외부와 결합하기 위한 형상을 한다. 상기 모세관(140)은 상기 큐벳(30) 내에서 자유 슬라이딩 끼움을 하고, 그 둘레에서 공기 통기 틈새를 가능하게 한다. 상기 큐벳(30)을 충전하기 위하여, 상기 피펫(110)은 도 17에 도시된 바와 같이 상기 모세관(140)의 커플링(142)과 결합하기 위하여 하향 이동될 수 있고, 상기 주사기(91)는 상기 피펫 내의 유체를 밖으로 펌핑하기 위해 천천히 작동될 수 있다. 상기 유체는 상기 모세관(140)을 따라 아래로 흐르고, 상기 모세관의 외부와 상기 큐벳(30)의 내부 사이의 틈새는 유체로 채워질 때 공기가 상기 큐벳으로부터 통기될 수 있기에 충분하다. 상기 유체는 상기 모세관(140)의 하부 단부로부터 흘러나올 수 있고, 상기 모세관의 외부와 상기 큐벳의 내부 사이의 환형 틈새로 빨려 올라갈 수 있다. 그 다음 상기 피펫(110)은 도 18에서와 같이 들어올려지고 이와 함께 상기 커플링(142)에 의해 부착될 수 있는 상기 모세관(140)이 동반될 수 있다. 상기 단계(15)에서 언급된 바와 같이, 그 다음 작동은 소형 오일 저장소(150)가 상기 피펫(110) 아래에 위치하도록 시계방향으로 한 위치 이동된 상기 카루셀(70)을 가르키게 하는 것이 될 수 있다. 상기 피펫(110)의 단부에 부착된 상기 모세관(140)은 상기 오일 저장소(150) 및 상기 피펫으로 흡인된 그 내용물로 하향 이동될 수 있다. 그 다음 상기 카루셀(70)은 반시계방향으로 한 위치 돌아가서 가르켜지게될 수 있고 상기 모세관(140)은 기화를 방지하기 위해 상기 큐벳(30)의 유체의 상부로 소량의 오일을 배출하도록 상기 큐벳(30)의 상부 단부로 하향 이동될 수 있다.

샘플 준비 장치와 함께 사용되는 상기 분석기(1)는 상기 분석기의 위치를 기록하는 설비를 포함할 수 있고 이 정보가 분석 결과와 함께 저장될 수 있도록 할 수 있다. 상기 위지 정보는 수동으로, 내부 또는 외부 GPS 또는 유사한 위치 시스템을 통해 입력될 수 있다. 또한 상기 분석기는 상기 분석기의 위치를 원거리 위치로 전송할 수도 있다. 예를 들어, 상기 분석기는 사용자에 의해 야기될 때 또는 분석이 수행될 때마다 주기 간격으로 원거리 위치로 그 위치를 전송할 수 있다.

상기 샘플 준비 장치가 PCR 분석 및 관련된 기술을 위한 생물학적 샘플의 준비에 특히 적합하지만, 또한 다른 분석기에 의한 분석을 위한 다른 샘플의 준비에도 사용될 수 있다.

상기 큐벳의 준비된 샘플이 분석 중에 발생하는 생물학적으로 유래된 반응 또는 변형인 것은 일반적으로 폴리머라아제 연쇄 반응(리니어 애프터 더 엑스포넨셜(LATE) PCR을 포함하여 그 변형을 포함), 역전사, 엑소뉴클레아제 활동, 엔도뉴클레아제 활동 및 올리고뉴클레오타이드 또는 항체와 같은 다른 시료와의 혼성화(hybridisation) 또는 결합 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 다른 반응 또는 변형 또한 가능하다.

상기 설명된 장치는 현장 또는 예를 들어 의사의 집무실, 진료소 또는 연구실과 같은 고정된 위치와 같은 임의의 위치에서 사용하기 위한 구조로 될 수 있다. 상기 설명된 장치로 인해 비숙련 사용자는 현장에 휴대 가능한 기구에 의해 전적으로 제어되는 소형, 자체 보유형, 단일 사용 소비재에서 PCR을 위한 샘플 준비 및 PCR 그 자체를 수행할 있고 분자 생물학적 지식이 필요하지 않다. 상기 장치는 예를 들어 구제역(foot and mouth), 조류 독감(avian flu) 및 청설병(blue tongue) 또는 기타 질병의 감지를 위하여 샘플을 준비하는 수의학 응용예에서 사용될 수 있다. 상기 장치로 인해 질병이 감지되면 빠른 조치가 취해질 수 있도록 샘플이 얻어진 영역에서 빠른 감지가 수행될 수 있다. 음성 반응이 나타나면, 샘플이 실험적 분석을 위해 원거리 위치로 보내져야 할 때 요구될 수 있는 종류의 불필요하고 비싼 예방책을 수행할 필요가 없어진다.

Claims (19)

1. 유체로부터 자성 입자를 분리하는 분리 기기이며,
   (a) 유체를 보유하기 위한 용기,
   (b) 자성 입자 및
   (c) 자석의 자기장이 상기 자성 입자를 상기 용기의 표면으로 유인하는 제1 위치 및 자석의 자기장이 상기 자성 입자에 실질적으로 영향을 미치지 않는 제2 위치 사이에서 이동 가능한 자석을 포함하는 분리 기기.
2. 제1항에 있어서, 상기 자석은 상기 용기의 축과 실질적으로 수직인 평면에서 커브형 경로를 따라 이동 가능한 분리 기기.
3. 제1항에 있어서, 상기 자성 입자는 테이퍼지고 닫힌 하부 단부를 가진 분리 기기.
4. 제1항에 있어서, 상기 자석은 상기 용기의 하부 단부에 인접하여 상기 용기에 대해 상대적인 위치를 선택적으로 설정할 수 있고,
   상기 자석은 상기 용기의 축과 실질적으로 평행으로 정렬되고 상기 용기의 하부 단부를 따라 상기 자성 입자를 모으기 위한 영역을 형성하도록 배열되고 상기 용기의 단부의 하부 단부로부터 이격된 2개의 자성극편을 포함하는 분리 기기.
5. 유체를 큐벳으로 배출하기 위한 배출 기기이며,
   양 단부에서 열리고 상기 큐벳 내에서 뻗어 있는 모세관을 포함하고,
   상기 모세관의 하부 단부는 상기 큐벳의 닫힌 단부의 내부와 접촉하고,
   상기 모세관의 상부 단부는 상기 큐벳의 상부 단부에서 노출되고,
   상기 모세관의 치수는 상기 유체가 상기 모세관의 상부 단부에 가해질 때 상기 유체가 상기 모세관의 하부 단부로 흘러서 상기 모세관의 외부 및 상기 큐벳의 내부 사이에서 상기 큐벳의 공기를 방출하도록 하는 배출 기기.
6. 제1항 및 제5항에 따른 기기들을 포함하는 샘플 준비 장치.
7. (a) 상기 장치의 다른 용기들 사이에서 물질을 이동하기 위하여 배열되고, 가변 부피의 챔버를 형성하기 위해 서로에 대해 상대적으로 이동 가능한 2개의 부품을 포함하는 유체 이동 메카니즘 및
   (b) 상기 챔버와 연결되고, 상기 용기에 대해 상대적으로 상향 이동 및 하향 이동할 수 있도록 움직일 수 있는 배출 장치를 포함하고,
   상기 배출 장치 및 2개의 부품의 서로에 대한 변위는 모두 회전식 구동에 의해 야기되는 샘플 준비 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 2개의 부품은 배럴과 피스톤인 샘플 준비 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 회전식 구동은 상기 샘플 준비 장치가 장착되고 분리될 수 있는 외부 유닛을 포함하는 샘플 준비 장치.
10. 샘플 입구를 포함하는 샘플 준비 장치이며,
    상기 샘플 입구는 마세레이터를 포함하고,
    상기 마세레이터는 액체, 고체 또는 반고체 샘플 물질로부터 유체 물질을 얻는 샘플 준비 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 마세레이터는 깨질 수 있는 씰에 의해 보호되는 처리 유체의 하나 이상의 저장소를 포함하고,
    상기 처리 유체는 상기 마세레이터 수단의 수동 작동에 의해 상기 샘플 물질과 접촉하는 샘플 준비 장치.
12. 제10항에 있어서, 상기 마세레이터는 상기 입구를 밀봉하는 회전 가능한 마세레이터 노브를 포함하고, 상기 마세레이터 노브는 마세레이터 노브의 회전으로 인해 상기 마세레이터를 통해 상기 샘플을 아래로 가압하기 위해 상기 노브가 아래로 이동하도록 상기 샘플 입구에 대해 나사산이 형성된 샘플 준비 장치.
13. (a) 복수의 용기,
    (b) 용기들 사이에서 물질을 이동하기 위해 상기 용기들에 대해 상대적으로 상향 이동, 하향 이동 그리고 측방향으로 이동하도록 배열된 이동 장치 및
    (c) 상기 이동 장치의 하부 단부에 과도한 물질을 모으도록 배열된 흡수성 물질을 포함하는 샘플 준비 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 흡수성 물질은 바람직하게 상기 용기의 상부면에 배치되고 직물 또는 부직 물질일 수 있는 샘플 준비 장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 이동 장치는 상기 이동 장치의 단부로부터 과도한 유체를 제거해야 할 때 그 하부 단부가 상기 흡수성 물질과 접촉하도록 하향 이동하는 구조로 된 샘플 준비 장치.
16. (a) 보유하는 하나 이상의 용기 및 상기 용기로부터 유체를 추출하는 장치를 포함하는 샘플 준비 장치 및
    (b) 제1 위치 및 제2 위치 사이에서 자석을 이동하기 위한 메카니즘을 포함하는 베이스 유닛을 포함하고,
    상기 샘플 준비 장치는 상기 베이스 유닛에 장착 가능하며 상기 베이스 유닛으로부터 분리 가능하고,
    상기 자석은 상기 제1 위치에서 상기 용기의 내용물을 유인할 수 있고, 상기 자석은 상기 제2 위치에서 상기 용기의 내용물에 실질적으로 영향을 미치지 않는 분석기 배열.
17. 제16항에 있어서, 상기 자석 수단은 상기 용기의 축에 직각인 평면 내의 원호를 따라 이동 가능하고,
    상기 자석은 상기 샘플 준비 장치에 장착되는 분석기.
18. (a) 분석기 및
    (b) 복수의 용기를 포함하는 샘플 준비 장치를 포함하는 기기이며,
    상기 용기 중 적어도 일부는 단일 부품으로 제공되고,
    상기 용기 중 하나 이상은 상기 부품과 별도로 제공되고 상기 부품에 장착 가능하고,
    상기 별도로 제공된 용기는 상기 샘플 준비 장치를 특정 순차대로 구동하도록 상기 분석기를 제어하기 위해 상기 분석기에 의해 판독될 수 있는 기계 판독 가능한 식별을 구비하고,
    상기 샘플 준비 장치는 상기 분석기에 장착 가능하며 상기 분석기로부터 분리 가능한 기기.
19. 물질을 식별하는 식별 방법이며,
    (a) 다양한 다른 물질의 준비에 사용되기 적합한 물질의 복수의 설치된 용기를 가진 샘플 준비 장치를 제공하는 단계,
    (b) 2개 이상의 각각 다른 물질의 준비에 사용되기 적합한 다른 물질을 보유하는 다양한 2개 이상의 개별 용기를 제공하는 단계,
    (c) 감지될 물질에 따라 상기 개별 용기 중 하나를 선택하는 단계,
    (d) 상기 선택된 개별 용기를 상기 샘플 준비 장치에 설치하는 단계,
    (e) 상기 샘플 물질을 상기 샘플 준비 장치에 가하는 단계,
    (f) 상기 물질을 준비하기 위해 상기 샘플 준비 장치를 작동하는 단계 및
    (g) 상기 준비된 물질을 식별하는 단계를 포함하는 식별 방법.
    

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