KR20130085994A - 다수의 시약 셀을 갖는 분석 장치 - Google Patents

다수의 시약 셀을 갖는 분석 장치 Download PDF

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Abstract

분석 장치는 액체 샘플 구역; 샘플 구역의 하류측에 있고 샘플 구역과 유체 연통하는 시약 구역을 포함한다. 시약 구역은 적어도 2개의 시약 셀을 포함하고, 이 시약 셀들은 시약 물질을 함유하고 각각의 시약 셀이 샘플 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건을 겪도록 시약 구역 내에 배열된다. 시약 셀은 샘플 구역으로부터의 샘플 유동을 다수의 유동 스트림으로 분할한다. 또한 포함되는 것은 다수의 유동 스트림들을 더 적은 유동 스트림들로 조합하는, 시약 구역으로부터 하류측에 배치된 하나 이상의 유동 제어 요소; 시약 구역과 유체 연통하는 검출 구역; 및 검출 구역으로부터 유동하는 액체 샘플을 수용하는 용량을 갖는, 검출 구역과 유체 연통하는 위킹 구역이다. 샘플 부가 구역, 검출 구역, 및 위킹 구역은 유체 유동 경로를 한정한다.

Description

다수의 시약 셀을 갖는 분석 장치{ASSAY DEVICE HAVING MULTIPLE REAGENT CELLS}
관련 출원과의 상호 참조
본 특허 출원은 그 개시내용이 전체적으로 참고로 포함된, 2012년 1월 20일자로 출원된 미국 가출원 제61/588,738호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 진단 분석의 분야에 관한 것이며, 구체적으로는 검출될 분석물(analyte)이 생물학적 샘플 내에 존재하는 측방 유동 분석법(lateral flow assay)에 관한 것이다.
진단 분석은 널리 보급되어 있으며 많은 질환의 진단, 치료 및 관리에 중심적인 것이다. 상이한 유형의 진단 분석법이 임상 샘플, 예를 들어 혈액, 혈청, 혈장, 소변, 타액, 조직 생검체, 대변, 객담, 피부 또는 인후 스왑(swab) 및 조직 샘플 또는 프로세싱된 조직 샘플에서의 다양한 분석물의 검출을 간소화하기 위하여 수년에 걸쳐 개발되어 왔다. 빈번하게는, 이들 분석법은 사용이 용이하고 제조가 저렴하면서 빠르고 신뢰할 만한 결과를 제공할 것으로 기대된다. 당연히, 모든 이들 요건을 하나의 그리고 동일한 분석법에서 충족시키는 것은 어렵다. 실제는, 많은 분석법이 그 속도에 의해 제한된다. 다른 중요한 파라미터는 감도이다. 분석 기술에서의 최근의 발달은 가능한 가장 빠른 시점에서 샘플에서의 질환 지표의 검출뿐만 아니라 미량의 분석물의 검출도 허용하는 점점 더 민감한 검사에 이르게 되었다.
일반적인 유형의 일회용 분석 장치는 액체 샘플을 수용하는 구역 또는 영역, 시약 구역으로도 공지된 콘쥬게이트(conjugate) 구역, 및 검출 구역으로도 공지된 반응 구역을 포함한다. 이들 분석 장치는 일반적으로 측방 유동 검사 스트립으로 공지되어 있다. 상기 장치들에서는 모세관 유동을 지지할 수 있는 유체 유동 경로를 한정하는 다공성 물질, 예를 들어 니트로셀룰로오스가 이용된다. 예에는 미국 특허 제5,559,041호, 미국 특허 제5,714,389호, 미국 특허 제5,120,643호, 및 미국 특허 제6,228,660호에 도시된 것들이 포함되며, 상기 미국 특허 전부는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
빈번하게는, 샘플 부가 구역은 샘플을 흡수할 수 있는 더욱 다공성인 물질로 이루어지며, 혈액 세포의 분리가 요구될 때에는 이는 적혈구 세포의 포획에도 효과적이다. 그러한 물질의 예로는 예를 들어 셀룰로오스, 울(wool), 유리 섬유, 석면, 합성 섬유, 중합체 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 종이, 플리스(fleece), 겔 또는 티슈와 같은 섬유성 물질이 있다.
국제특허 공개 제2007/012975호에는 재현탁 챔버 앞쪽의, 더욱 연합된 유체의 제시를 돕는 것으로 기술된, 분기점을 갖는 모세관 채널을 포함하고 이럼으로써 물질의 검출 속도를 증가시키고 검출된 결과의 정확도를 개선시키는 하이브리드(hybrid) 장치가 개시되어 있다. 미국 특허 공개 제2009/0311805호에는 콘쥬게이트 구역 내에 콘쥬게이트가 침착된 분석 장치가 개시되어 있다. 미국 특허 제6,271,040호에는 건조된 또는 동결건조된 분말을 포함하는 반응 챔버(4)를 갖는 분석 장치가 개시되어 있다. 상기 반응 챔버의 형상은, 반응 챔버로부터의 반응 혼합물의 이동이 난류가 아니도록 그리고 반응 챔버로부터의 이동의 결과로서 소용돌이가 형성되지 않도록 하는 것으로 개시되어 있다.
다른 유형의 분석 장치는 모세관 유동을 유도하는 돌출부들을 갖는 비다공성 분석 장치이다. 그러한 분석 장치의 예에는 국제특허 공개 WO 2003/103835호, 국제특허 공개 WO 2005/089082호, 국제특허 공개 WO 2005/118139호, 및 국제특허 공개 WO 2006/137785호에 개시된 개방형 측방 유동 장치가 포함되며, 상기 국제특허 공개 전부는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
다른 유형의 분석 장치는 모세관 유동을 유도하기 위하여 돌출부들을 갖는 비다공성 분석법이다. 그러한 분석 장치의 예에는 국제특허 공개 WO 2003/103835호, 국제특허 공개 WO 2005/089082호, 국제특허 공개 WO 2005/118139호, 및 국제특허 공개 WO 2006/137785호에 개시된 개방형 측방 유동 장치가 포함되며, 상기 국제특허 공개 전부는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
공지된 비다공성 분석 장치가 도 1에 도시되어 있다. 분석 장치(1)는 적어도 하나의 샘플 부가 구역(2), 시약 구역(3), 적어도 하나의 검출 구역(4), 및 적어도 하나의 위킹(wicking) 구역(5)을 갖는다. 상기 구역들은 샘플이 샘플 부가 구역으로부터 위킹 구역으로 유동하는 유동 경로를 형성한다. 분석물에 결합할 수 있고 (코팅에 의한 것과 같이) 장치 상에 선택적으로 침착되는, 검출 구역(4) 내의 항체와 같은 포착 요소; 및 분석물의 농도 결정을 가능하게 할, 반응에 또한 참여할 수 있는, 시약 구역 내에서 장치 상에 침착되는 표지된 콘쥬게이트 물질이 또한 포함되며, 여기서 표지된 콘쥬게이트 물질은 검출 구역에서의 검출을 위한 표지체를 지닌다. 콘쥬게이트 물질은 샘플이 시약 구역을 통과해 유동하여, 검출 구역으로 하류측으로 유동하는 샘플과 용해된, 표지된 콘쥬게이트 물질의 콘쥬게이트 플룸(plume)을 형성할 때 용해된다. 콘쥬게이트 플룸이 검출 구역 내로 유동할 때, 콘쥬게이트된 물질은 ("샌드위치(sandwich)" 분석법에서와 같이) 콘쥬게이트된 물질과 분석물의 복합체를 통한 것과 같이 포착 요소에 의해 또는 ("경쟁적" 분석법에서와 같이) 직접적으로 포착될 것이다. 미결합 용해 콘쥬게이트 물질은 검출 구역을 통과하여 적어도 하나의 위킹 구역(5) 내로 스위핑될 것이다.
전부가 전체적으로 참고로 포함된 미국 특허 공개 제20060289787A1호, 미국 특허 공개 제20070231883A1호, 미국 특허 제7,416,700호 및 미국 특허 제6,139,800호에 개시된 것과 같은 기기는 반응 구역에서 결합된, 콘쥬게이트된 분석물 및 표지체를 검출할 수 있다. 일반적인 표지체는 형광 염료를 여기시키는 그리고 형광 염료를 검출할 수 있는 검출기가 포함된 기기에 의해 검출될 수 있는 형광 염료를 포함한다. 그러한 기기는 전형적으로 대략 1 ㎜인 폭을 갖는 판독 윈도우(window)를 가지며, 상기 폭은 일반적으로 적당한 폭의 콘쥬게이트 플룸에 따라 충분한 신호를 판독하기에 충분한 폭이다.
상기에 기재된 것들과 같은 그러한 공지된 분석 장치에서의 하나의 결점은 반응 구역 내의 용해된 콘쥬게이트 스트림이 흔히 기기의 판독 윈도우보다 더 좁고 이는 분석 감도 및 가변성에 악영향을 줄 수 있다는 것이다. 이는 콘쥬게이트 물질이 콘쥬게이트 구역의 중심부에 침착되고 샘플이 측부를 지나서 유동하고 있을 때 측부로부터 용해될 경우 상기에 기재된 것들과 같은 디자인에 있어서 특히 관심사이다. 채널이 판독 윈도우보다 더 넓게 만들어진다면, 용해된 시약의 폭이 판독 윈도우 크기에 맞추어질 수 있다 하더라도 판독 윈도우 바깥의 유체 샘플은 신호 없음에 기여하며 허비된다. 다른 결점은, 용해된 시약이, 샘플이 반응 구역에 도달할 시점까지 샘플과 적당하게 혼합되지 않는다는 것이며, 이때 그 결과는 반응 구역의 중간에서의 더욱 낮은 신호이고, 그 이유는 용해된 시약이 더욱 높은 국소 농도를 가지며 시약으로부터 더욱 멀리 있는 샘플과의 혼합을 위하여 확산되어 분석물과 결합할 필요가 있기 때문이며, 따라서 더욱 적은 신호가 기기의 판독 윈도우에 의해 판독된다.
도 1에 도시된 바와 같이 그러한 전형적인 분석 장치의 샘플 크기는 일반적으로 대략 200 ㎕이다. 그러한 샘플 크기는 사혈 전문 의사와 같은 의료 전문가로부터의 정맥혈 채혈을 필요로 한다. 대략 25 ㎕ 이하인, 소위 "핑거스틱(fingerstick)" 채혈로부터 획득가능한 혈액의 양을 수용하기 위하여 훨씬 더 작은 샘플 크기에 의해 기능할 수 있는 측방 유동 장치에 대한 필요성이 증가하고 있다. 샘플의 그러한 적은 양은 랜싯으로 손가락 끝을 찌른 후의 혈액 드롭 중 혈액의 양이다. 가정용 혈당 측정기에서는 전형적으로 혈당 수준을 제공하는 그러한 방식으로 수득되는 혈액 드롭이 이용된다. 그러한 더욱 작은 샘플 크기는 채혈을 위하여 의료 전문가를 필요로 하지 않을 것이며, 분석용 샘플을 제공하는 환자에게 더욱 큰 편안함을 제공할 것이다.
필요한 샘플 크기를 감소시키기 위하여, 측방 유동 분석 장치의 치수는 더욱 작은 샘플 크기를 수용하도록 감소된다. 그러나, 샘플 크기 및 장치 치수의 감소는 검출 구역 내에서 부적당한 콘쥬게이트를 제공하며 따라서 기기에 의해 판독될 수 있는 신호가 더욱 적은 것을 제공함이 밝혀졌다. 검출 구역 내에서의 부적당한 콘쥬게이트는, 다른 조건들 중에서도 장치에서의 샘플의 비효율적인 사용 및 감소된 샘플 크기로 인한 것으로 여겨진다. 치수 감소에 대한 다른 결점은 검출 구역의 폭이 또한 감소되어, 기기에 의해 판독될 수 있는 획득가능한 신호가 또한 더 적어지게 할 것이라는 것이다.
따라서, 검출 구역 내에서 더욱 넓은 시약 플룸을 제공하고, 용해된 시약과 샘플을 더욱 잘 혼합하고, 분석 장치, 특히 콘쥬게이트 물질이 콘쥬게이트 구역의 중심부에 침착되어 측부로부터 용해되는 장치에서 샘플이 더욱 효율적으로 사용되게 할 수 있는 분석 장치에 대한 필요성이 있다.
본 발명은 상기에 기재된 전술한 하나 이상의 문제점을 경감시키는 분석 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 태양은 액체 샘플 구역; 상기 샘플 구역의 하류측에 있고 상기 샘플 구역과 유체 연통하며 적어도 2개의 시약 셀들을 포함하는 시약 구역으로서, 상기 시약 셀들은 시약 물질을 함유하고 각각의 시약 셀이 상기 샘플 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건들을 겪도록 상기 시약 구역 내에 배열되며, 상기 시약 셀들은 상기 샘플 구역으로부터의 상기 샘플 유동을 다수의 유동 스트림들로 분할하는, 상기 시약 구역; 다수의 유동 스트림들을 더 적은 유동 스트림들로 조합하는, 상기 시약 구역으로부터 하류측에 배치된 하나 이상의 유동 제어 요소; 상기 시약 구역과 유체 연통하는 검출 구역; 상기 검출 구역으로부터 유동하는 액체 샘플을 수용하는 용량을 갖는, 상기 검출 구역과 유체 연통하는 위킹 구역(wicking zone)으로서, 상기 샘플 부가 구역, 상기 검출 구역, 및 상기 위킹 구역은 유체 유동 경로를 한정하는, 상기 위킹 구역을 포함하는 분석 장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 태양은 액체 샘플 부가 구역; 상기 샘플 부가 구역의 하류측에 있고 상기 샘플 부가 구역과 유체 연통하며 2n개의 시약 셀들을 포함하는 시약 구역으로서, 여기서 n은 0이 아니고 음이 아닌 정수이고, 상기 시약 셀들은 각각의 시약 셀이 상기 샘플 부가 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건들을 겪도록 상기 시약 구역 내에 배열되며, 상기 시약 셀들은 상기 샘플 부가 구역으로부터의 상기 샘플 유동을 다수의 유동 스트림들로 분할하는, 상기 시약 구역; 상기 시약 셀들을 분리시키는 유동 제어 요소들; 다수의 유동 스트림들을 더 적은 유동 스트림들로 조합하는, 상기 시약 구역으로부터 하류측에 배치된 하나 이상의 유동 제어 요소; 검출가능한 신호를 생성할 수 있는, 상기 시약 구역과 유체 연통하는 검출 구역; 상기 포착 구역으로부터 유동하는 액체 샘플을 수용하는 용량을 갖는, 상기 포착 구역과 유체 연통하는 위킹 구역으로서, 상기 샘플 부가 구역, 상기 포착 구역, 및 상기 위킹 구역은 유체 유동 경로를 한정하는, 상기 위킹 구역을 포함하는 분석 장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 전술된 분석 장치로 하나 이상의 분석물(들) 또는 대조군(들)의 존재 또는 농도에 대하여 액체 샘플에 대해 분석을 수행하는 방법이 제공된다. 본 방법은 관심대상의 상기 분석물(들)을 함유하는 액체 샘플을 상기 분석 장치의 샘플 부가 구역 상에 침착시키는 단계; 상기 샘플을 유체 유동 경로를 통한 모세관 작용에 의해, 상기 샘플이 하나 이상의 시약을 용해시키는 시약 구역 내로 이동시키는 단계; 상기 샘플을 하나 이상의 시약을 함유하는 용해된 시약 플룸을 갖는 상기 시약 구역으로부터 멀리, 그리고 상기 유체 유동 경로를 통한 모세관 작용에 의해 검출 구역(들) 내로 유동시키는 단계로서, 상기 검출 구역(들)에서 상기 분석물(들) 또는 대조군(들)의 존재 또는 농도를 나타내는 신호(들)가 생성되는, 상기 샘플을 유동시키는 단계; 및 상기 분석물(들) 또는 대조군(들)의 존재 또는 농도를 결정하기 위해 상기 검출 구역들에서 생성된 상기 신호(들)를 판독하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 분석 장치 내 시약 구역 주위의 유동을 제어하는 방법이 제공된다. 본 방법은 액체 샘플 구역을 제공하는 단계; 상기 샘플 구역의 상류측에 있고 상기 샘플 구역과 유체 연통하며 적어도 2개의 시약 셀들을 포함하는 시약 구역으로서, 상기 시약 셀들은 각각의 시약 셀이 상기 샘플 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건들을 겪도록 상기 시약 구역 내에 배열되고, 상기 시약 셀들은 상기 샘플 구역으로부터의 상기 샘플 유동을 다수의 유동 스트림들로 분할하는, 상기 시약 구역을 제공하는 단계; 상기 시약 구역으로부터 상류측에 배치되고, 상기 시약 셀들보다 더 좁은 폭을 갖는 채널 게이트들을 제공하도록 배열되며, 상기 샘플 구역을 떠나는 상기 샘플로부터의 상기 유동을 제한하도록 구성된 하나 이상의 유동 제어 요소를 제공하는 단계; 상기 다수의 유동 스트림들을 더 적은 유동 스트림들로 조합하는, 상기 시약 구역으로부터 하류측에 배치된 하나 이상의 유동 제어 요소를 제공하는 단계; 상기 시약 구역과 유체 연통하는 검출 구역을 제공하는 단계; 상기 포착 구역으로부터 유동하는 액체 샘플을 수용하는 용량을 갖는, 상기 포착 구역과 유체 연통하는 위킹 구역으로서, 상기 샘플 구역, 상기 검출 구역, 및 상기 위킹 구역은 유체 유동 경로를 한정하는, 상기 위킹 구역을 제공하는 단계; 상기 샘플 구역에 샘플을 부가하는 단계; 상기 샘플 구역으로부터의 상기 샘플을 상기 상류측 유동 채널 게이트들을 통해 유동시켜 상기 유동의 속도를 증가시키는 단계; 상기 샘플을 상기 시약 구역을 통과하도록 유동시켜서, 상기 유동이 상기 시약 경계로부터 소정 거리에 있는 상기 유동과 비교해 상기 시약 경계 바로 옆에서 증가된 속도를 가져, 상기 시약 구역의 보다 완전한 용해를 야기하는 단계; 상기 샘플을 상기 하류측 유동 채널 게이트들을 통과하도록 유동시켜, 상기 유동의 속도를 증가시키고, 단일 시약 셀에 의해 발생되는 시약 플룸(reagent plume)과 비교할 때, 더 넓은 시약 플룸이 상기 검출 구역을 통해 유동하게 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가의 목적, 특징 및 이점이 하기의 바람직한 실시 형태들의 상세한 고찰로부터 당업자에게 명백할 것이다.
<도 1>
도 1은 공지된 분석 장치를 도시하는 도면.
<도 2>
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른, 4개의 시약 셀을 갖는 분석 장치의 개략도.
<도 3>
도 3은 도 2에 따른 시약 구역의 확대도.
<도 4>
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른, 8개의 시약 셀을 갖는 분석 장치의 시약 구역의 개략도.
<도 5a 및 도 5b>
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른, 2개의 시약 셀을 갖는 분석 장치의 개략도.
<도 6>
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른, 2개의 시약 셀을 갖는 분석 장치의 개략도.
<도 7>
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른, 2개의 시약 셀을 갖는 분석 장치의 개략도.
<도 8a 내지 도 8d>
도 8a 내지 도 8d는 단일 시약 구역과 비교해 본 발명에 따른 다수의 시약 구역으로부터의 시약 플룸의 폭을 나타내는 사진.
<도 9>
도 9는 신호 강도 대 시약(즉, 콘쥬게이트) 셀의 수의 그래프.
<도 10>
도 10은 피크 면적 대 분석 체적의 그래프.
<도 11 및 도 12>
도 11 및 도 12는 분석물로서 NTproBNP를 이용한 여러 분석 장치 디자인들의 감도를 도시하는 도면.
<도 13>
도 13은 전혈 샘플 및 세척물을 사용한 프로칼시토닌 농도 대 평균 피크 면적의 선도.
<도 14>
도 14는 전혈 샘플을 사용한 프로칼시토닌 농도 대 평균 피크 면적의 선도.
<도 15>
도 15는 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른, 2개의 시약 셀을 갖는 분석 장치의 개략도.
본 출원 및 첨부된 특허청구범위에 사용될 때, 단수형("a", "an" 및 "the")은 당해 문맥이 달리 명백하게 기술하지 않으면 복수형 지시 대상을 포함한다.
상세한 설명 및 특허청구범위 전체에 걸쳐 수치와 관련하여 사용되는 용어 "약"은 당업자에게 친숙한 그리고 허용가능한 정확도 구간을 나타낸다. 상기 구간은 바람직하게는 ±10%이다.
본 명세서에서 용어 "샘플"은 소정 체적의 액체, 용액 또는 현탁액을 의미하며, 이는 성분의 존재 또는 부재, 성분의 농도 등과 같은 그의 특성들 중 임의의 것을 정성적으로 또는 정량적으로 결정하고자 하는 것이다. 본 발명의 문맥에서 전형적인 샘플은 인간 또는 동물 체액, 예를 들어 혈액, 혈장, 혈청, 림프액, 소변, 타액, 정액, 양수, 위액, 가래, 객담, 점액, 누액, 대변 등이다. 다른 유형의 샘플은 인간 또는 동물 조직 샘플로부터 유래되며, 여기서 조직 샘플은 조사를 위한 특정 조직 성분들을 보여주기 위하여 액체, 용액, 또는 현탁액으로 프로세싱되었다. 본 발명의 실시 형태들은 모든 신체 샘플에 적용가능하지만, 바람직하게는 전혈, 소변 또는 객담의 샘플에 적용가능하다.
다른 예에서, 샘플은 식품 검사, 환경 검사, 생물 위협성 또는 생물 위험성 검사 등에 관련될 수 있다. 이는 단지 본 발명에 사용될 수 있는 샘플의 적은 예이다.
본 발명에서, 샘플의 측방 유동, 및 샘플에 존재하는 성분들과, 장치에 존재하는 시약 또는 당해 절차 동안 장치에 부가되는 시약과의 상호작용 및 그러한 상호작용의 검출을 기반으로 한 정성적 또는 정량적 결정은 진단 목적과 같은 임의의 목적을 위한 것일 수 있다. 그러한 검사들은 흔히 측방 유동 분석법으로 칭해진다.
진단적 결정의 예에는 상이한 장애들, 예를 들어 혈중 글루코스, 혈중 케톤, 소변중 글루코스 (당뇨병), 혈중 콜레스테롤 (아테롬성 동맥 경화증, 비만 등)과 같이 만성 대사 장애에 특이적인, 마커로도 지칭되는 분석물; 다른 특정 질환의 마커, 예를 들어 급성 질환, 예컨대 관상 동맥 경색의 마커 (예를 들어, 트로포닌(troponin)-T, NT-ProBNP), 갑상선 기능의 마커 (예를 들어, 갑상선 자극 호르몬(thyroid stimulating hormone; TSH)의 측정), 바이러스 감염의 마커 (특정 바이러스 항체의 검출을 위한 측방 유동 면역분석법의 이용) 등의 결정이 포함되지만, 이에 한정되지 않는다.
또 다른 중요한 분야로는 약물과 같은 치료제가 그러한 약물을 필요로 하는 개체에게 투여되는 동반 진단제 분야가 있다. 또한, 적절한 분석은 약물이 그의 요구되는 효과를 갖고 있는지를 결정하기 위하여 적절한 마커의 수준이 측정되도록 행해진다. 대안적으로, 본 발명의 분석 장치를 치료제를 투여하기 전에 사용하여 상기 치료제가 필요로 하는 개체를 도울 것인지를 결정할 수 있다.
또 다른 중요한 분야로는 약물 남용을 나타내는 약물 및 약물 대사 산물의 용이하고 신속한 검출을 위한 약물 검사 분야; 예를 들어 소변 샘플 중 특정 약물 및 약물 대사 산물 (예를 들어, THC)의 결정 등이 있다.
용어 "분석물"은 용어 "마커"의 동의어로서 사용되며, 정성적으로 또는 정량적으로 측정되는 임의의 화학적 또는 생물학적 물질을 포함하고자 하고, 소분자, 단백질, 항체, DNA, RNA, 핵산, 바이러스 성분 또는 온전한 바이러스, 박테리아 성분 또는 온전한 박테리아, 세포 성분 또는 온전한 세포 및 이들의 복합체 및 유도체를 포함할 수 있다.
용어 "구역", "영역" 및 "부위"는 본 설명, 실시예 및 특허청구범위의 문맥에서 종래 기술의 장치에서 또는 본 발명의 실시 형태에 따른 장치에서 기판 상의 유체 유동 경로의 일부를 규정하기 위하여 사용된다.
용어 "반응"은 샘플의 성분들과 기판 상의 또는 기판 내의 적어도 하나의 시약 또는 시약들 사이에서, 또는 샘플에 존재하는 2가지 이상의 성분들 사이에서 일어나는 임의의 반응을 규정하기 위하여 사용된다. 용어 "반응"은 특히 분석물의 정성적 또는 정량적 측정의 일부로서 분석물과 시약 사이에 일어나는 반응을 규정하기 위하여 사용된다.
용어 "기판"은 캐리어 또는 매트릭스로서, 상기 캐리어 또는 매트릭스에는 샘플이 부가되고, 상기 캐리어 또는 매트릭스 상에서 또는 그 내부에서 측정이 수행되거나 또는 여기에서 분석물과 시약 사이에 반응이 일어나는, 캐리어 또는 매트릭스를 의미한다.
본 발명은 좁은 시약 플룸 또는 감소된 샘플 크기로 인한 저하된 신호의 문제를 적어도 부분적으로 해결하는, 적어도 하나의 분석물의 존재 또는 양을 결정하기 위한 측방 유동 분석 장치에 관한 것이다. 도 2에는 본 발명에 따른 그러한 장치의 바람직한 실시 형태의 개략도가 도시되어 있다. 분석 장치(10)는 적어도 하나의 샘플 구역(샘플 부가 구역으로도 지칭됨)(20), 적어도 하나의 시약 구역(30), 적어도 하나의 검출 구역(40), 및 적어도 하나의 위킹 구역(50)을 갖는다. 상기 구역들은 샘플이 샘플 부가 구역으로부터 위킹 구역으로 유동하는 유동 경로를 형성한다.
분석 장치의 구성요소들(즉, 장치의 다른 부분과 별개인 부품이든지 아니든지 간에 장치의 물리적 구조물)은 공중합체, 블렌드, 라미네이트, 금속화 포일, 금속화 필름 또는 금속으로부터 제조될 수 있다. 대안적으로, 장치 구성요소들은 하기 물질들 중 하나가 침착된 공중합체, 블렌드, 라미네이트, 금속화 포일, 금속화 필름 또는 금속으로부터 제조될 수 있다: 폴리올레핀, 폴리에스테르, 스티렌 함유 중합체, 폴리카르보네이트, 아크릴 중합체, 염소 함유 중합체, 아세탈 단일중합체 및 공중합체, 셀룰로오스계 물질 및 그 에스테르, 셀룰로오스 니트레이트, 불소 함유 중합체, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리메틸메타크릴레이트, 황 함유 중합체, 폴리우레탄, 규소 함유 중합체, 유리 및 세라믹 물질. 대안적으로, 장치의 구성요소들은 플라스틱, 탄성중합체, 라텍스, 규소 칩, 또는 금속으로 제조되며; 탄성중합체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 규소 탄성중합체, 또는 라텍스를 포함할 수 있다. 대안적으로, 장치의 구성요소들은 라텍스, 폴리스티렌 라텍스 또는 소수성 중합체로부터 제조될 수 있으며; 소수성 중합체는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리에스테르를 포함할 수 있다. 대안적으로, 장치의 구성요소들은 테플론(TEFLON)(등록상표), 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트 또는 폴리카르보네이트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 장치 구성요소들은 엠보싱되거나, 밀링되거나 또는 사출 성형될 수 있는 플라스틱으로 또는 다양한 장쇄 알칸티올이 상부에 흡착될 수도 있는 구리, 은 및 금 필름의 표면으로부터 제조된다. 밀링되거나 또는 사출 성형될 수 있는 플라스틱 구조물은 폴리스티렌, 폴리카르보네이트 또는 폴리아크릴레이트를 포함할 수 있다. 특히 바람직한 실시 형태에서, 분석 장치는 사이클로 올레핀 중합체, 예를 들어 명칭 제오노르(Zeonor)(등록상표)로 판매되는 것으로부터 사출 성형된다. 바람직한 사출 성형 기술은 전부가 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제6,372,542호, 미국 특허 제6,733,682호, 미국 특허 제6,811,736호, 미국 특허 제6,884,370호, 및 미국 특허 제6,733,682호에 개시되어 있다.
유동 경로는 개방 또는 폐쇄 경로, 홈, 및 모세관을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 유동 경로는 모세관 유동이 유동 경로를 통하여 지속되도록 하는 상호 이격, 형상, 및 크기를 갖는 인접 돌출부들의 측방 유동 경로를 포함한다. 일 실시 형태에서, 유동 경로는 바닥 표면 및 측벽을 갖는 기판 내의 채널에 있다. 이 실시 형태에서, 돌출부는 채널의 바닥 표면으로부터 돌출된다. 측벽은 액체의 모세관 작용에 기여할 수 있거나 기여하지 않을 수 있다. 측벽이 액체의 모세관 작용에 기여하지 않는다면, 간극이 최외측 돌출부와 측벽 사이에 제공되어서 돌출부들에 의해 한정되는 유동 경로 내에 액체가 계속하여 포함되게 할 수 있다. 도 1에는 돌출부(7)가 도시되어 있다.
일 실시 형태에서, 유동 경로는 적어도 부분적으로 개방되어 있다. 다른 실시 형태에서, 유동 경로는 완전히 개방되어 있다. 개방은 소정의 모세관 거리에서 뚜껑 또는 커버가 없음을 의미한다. 따라서, 뚜껑은, 유동 경로를 위한 물리적 보호체로서 존재할 경우, 유동 경로에서의 모세관 유동에 기여하지 않는다. 개방 측방 유동 경로는 예를 들어 전부가 전체적으로 참고로 포함된 하기의 국제특허 공개에 개시되어 있다: 국제특허 공개 WO 2003/103835호, 국제특허 공개 WO 2005/089082호; 국제특허 공개 WO 2005/118139호; 국제특허 공개 WO 2006/137785호; 및 국제특허 공개 WO 2007/149042호. 돌출부는 높이(H), 직경(D) 및 돌출부(t1, t2)들 사이의 거리 또는 거리들을 가져서, 유체, 예를 들어 혈장, 바람직하게는 인간 혈장의, 당해 구역 내에서의 측방 모세관 유동이 성취되게 한다. 이들 치수는 전체적으로 참고로 포함된 미국 특허 공개 제2006/0285996호에 나타나 있다. 전술된 높이, 직경 및 돌출부들 사이의 거리 또는 거리들을 최적화하는 것에 더하여, 돌출부는 예를 들어 돌출부의 표면을 개질시킴으로써 요구되는 화학적, 생물학적 또는 물리적 기능성이 주어질 수 있다. 일 실시 형태에서, 돌출부는 높이가 약 15 내지 약 150 ㎛, 바람직하게는 약 30 내지 약 100 ㎛ 사이이며, 직경이 약 10 내지 약 160 ㎛, 바람직하게는 40 내지 약 100 ㎛이고, 돌출부들 사이의 간극 또는 간극들이 서로로부터 약 3 내지 약 200 ㎛, 바람직하게는 5 내지 약 50 ㎛ 또는 10 내지 50 ㎛이다. 유동 채널은 길이가 약 5 내지 약 500 ㎜, 바람직하게는 약 10 내지 약 100 ㎜이며, 폭이 약 0.3 내지 약 10 ㎜, 바람직하게는 약 0.3 내지 약 3 ㎜, 바람직하게는 약 0.5 내지 1.5 ㎜, 그리고 바람직하게는 약 0.5 내지 1.2 ㎜일 수 있다.
대부분의 검출은 유체 유동 경로의 검출 구역 부분에서 일어날 것이지만, 검출은 장치의 다른 부분에서 일어날 수도 있음이 또한 가능하다. 예를 들어, 비침습적, 비반응성 샘플 통합성 측정은 샘플 구역과 시약 구역 또는 시약 부가 구역 사이에서, 바람직하게는 존재할 경우 필터 요소 후 일어날 수 있다. 다른 측정은, HbA1c 등을 측정하기 위하여 당화 헤모글로빈 및 헤모글로빈 둘 모두를 측정하는 것에 대해서 말하자면 2부분 반응 시퀀스의 하나의 부분, 블랭크 판독을 포함할 수 있다.
액체 샘플 부가 구역으로도 지칭되는 액체 샘플 구역(20)은 피펫과 같은 샘플 분배기로부터의 샘플을 수용한다. 전형적으로 샘플은 상기 구역의 상부 상에 침착된다. 샘플 부가 구역은 선택적 필터 및 시약 부가 구역을 통하여, 바람직하게는 모세관 유동을 통하여 샘플이 시약 구역에 침착되는 지점으로부터 액체 샘플을 수송할 수 있다. 모세관 유동 유도 구조물은 다공성 물질, 예를 들어 니트로셀룰로오스를 포함할 수 있거나 또는 이는 바람직하게는 돌출부, 예를 들어 마이크로-필라(micro-pillar)를 통한 것일 수 있으며, 이는 도 1에 도시된 바와 같다. 핑거 스틱 체적의 혈액이 사용될 수 있는 장치에서, 샘플은 직접적으로 손가락으로부터 건드려서 나올 수 있거나 또는 본 출원과 공계류 중인 출원에 기재된 바와 같이 모세관 피펫에 의한 것일 수 있다.
필터 물질 (예시되지 않음)은 샘플로부터 미립자를 여과하기 위하여 또는 혈액으로부터 혈액 세포를 여과하여 혈장이 추가로 장치를 통하여 이동할 수 있도록 하기 위하여 샘플 부가 구역 내에 위치될 수 있다.
시약 구역(30)은 샘플 부가 구역과 검출 구역 사이에 위치한다. 시약 구역은 분석 요소 내에 통합되는 시약(들)을 포함할 수 있으며, 일반적으로 반응에서 유용한 시약들---결합 파트너, 예를 들어 면역분석의 경우 항체 또는 항원, 효소 분석의 경우 기질, 분자적 진단 분석의 경우 프로브이거나, 또는 보조 물질, 예를 들어 통합된 시약을 안정화시키는 물질, 간섭 반응을 억제하는 물질 등이다. 일반적으로, 반응에서 유용한 시약들 중 하나는 하기에 논의되는 바와 같이 검출가능한 신호를 보유한다. 일부의 경우, 시약은 분석물과 직접적으로 또는 반응들의 캐스케이드를 통하여 반응하여서, 착색 또는 형광 분자와 같이 분광법을 이용하여 검출가능한 분자와 같은 그러나 이로 제한되지 않는 검출가능한 신호를 형성할 수 있다. 시약 구역 내의 시약의 양은 동일한 시약 폭을 유지하면서 장치 내에 침착되는 시약의 길이에 의해 조정될 수 있다. 또한 시약의 양은 그 길이를 유지하면서 그 폭을 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 시약의 양은 폭 및 길이 둘 모두를 동시에 변화시킴으로써 또한 조정될 수 있다. 바람직한 일 실시 형태에서, 시약 구역은 콘쥬게이트 물질을 포함한다. 용어 콘쥬게이트는 검출 요소와 결합 파트너 둘 모두를 보유하는 임의의 부분(moiety)을 의미한다.
검출 요소는, 발광 분자 (예를 들어, 형광 에이전트, 인광 에이전트, 화학발광 에이전트, 생물발광 에이전트 등), 착색된 분자, 반응시에 색을 생성하는 분자, 효소, 방사성 동위원소, 특이적 결합을 나타내는 리간드 등과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 검출 요소의 물리적 분포 및/또는 그가 전달하는 신호의 강도에 대하여 검출가능한 에이전트이다. 표지체로도 지칭되는 검출 요소는 바람직하게는 발색단, 형광단, 방사성 표지체 및 효소로부터 선택된다. 적합한 표지체는 항체, 단백질 및 핵산의 표지를 위한 넓은 범위의 염료를 제공하는 상업적 공급처로부터 입수가능하다. 예를 들어, 전체 가시 및 적외 스펙트럼을 사실상 포괄하는 형광단이 있다. 적합한 형광 또는 인광 표지체는 예를 들어 플루오레세인, Cy3, Cy5 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 적합한 화학발광 표지체로는 예를 들어 루미놀, 사이알륨 등이 있지만, 이에 한정되지 않는다.
이와 유사하게, 방사성 표지체가 구매가능하거나, 또는 검출 요소는 이것이 방사성 표지체를 포함하도록 합성될 수 있다. 적합한 방사성 표지체로는 예를 들어 방사성 요오드 및 인; 예를 들어 125I 및 32P가 있지만, 이에 한정되지 않는다.
적합한 효소 표지체로는 예를 들어 서양 고추냉이 퍼옥시다아제, 베타-갈락토시다아제, 루시페라아제, 알칼리 포스파타아제 등이 있지만, 이에 한정되지 않는다. 두 표지체는, 이들이 서로를 유의하게 방해하지 않거나, 간섭하지 않거나 또는 제지하지 않고서 개별적으로 검출되고 바람직하게는 동시에 정량화될 수 있을 때, "구별가능"하다. 2가지 이상의 표지체가, 예를 들어 다수의 분석물 또는 마커가 검출되고 있을 때 사용될 수 있다.
결합 파트너는 분석물의 존재 또는 그 양을 측정하기 위하여 사용될 수 있는 복합체를 형성할 수 있는 물질이다. 예를 들어, "샌드위치" 분석법에서, 콘쥬게이트에서의 결합 파트너는 분석물과 콘쥬게이트를 포함하는 복합체를 형성할 수 있으며, 상기 복합체는 검출 구역 내에 통합된, 포착 요소로도 지칭되는 다른 결합 파트너에 추가로 결합할 수 있다. 경쟁적 면역분석법에서, 분석물은 콘쥬게이트 내의 결합 파트너가 검출 구역 내에 통합된, 포착 요소로도 지칭되는 다른 결합 파트너에 결합하는 것을 방해할 것이다. 콘쥬게이트에 포함되는 예시적인 결합 파트너는 항체, 항원, 분석물 또는 분석물 모방체, 단백질 등을 포함한다.
선택적으로, 시약 부가 구역이 유체 유동 경로 내에, 시약 구역 전 또는 후에 그리고 검출 구역 전에 위치한다. 시약 부가 구역은 도 6에서 시약 부가 구역(60)으로 도시되어 있다. 시약 부가 구역은 장치로부터 외부에서 시약의 부가를 허용할 수 있다. 예를 들어, 시약 부가 구역은 유체 유동 경로에 존재하는 샘플 및 다른 미결합 성분들을 위킹 구역 내로 세척하는 데 사용될 수 있는 차단(interrupting) 시약을 부가하기 위하여 사용될 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 시약 부가 구역(60)은 시약 구역(30) 후에 위치한다.
샘플 부가 구역과 유체 연통하는 검출 구역(40)은 액체 샘플 구역 및 시약 구역으로부터 하류측에 있다. 검출 구역(40)은 상기에 기재된 것과 같은 돌출부를 포함할 수 있다. 또한 상기에 나타낸 바와 같이, 바람직하게는 이들 돌출부는 사출 성형 또는 엠보싱과 같이, 제오노르와 같은 광학 플라스틱 물질로부터 기판으로 일체형으로 성형된다. 전형적으로 검출 구역 내의 유동 채널의 폭은 통상적인 크기의 장치의 경우 대략 2 ㎜이지만, 일부의 더욱 작은 체적의 장치, 예를 들어 상기에 기재된 그리고 본 출원과 공계류 중인, 2012년 1월 20일자로 출원되고 전체적으로 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "감도가 증가된 저체적 분석 장치(Low Volume Assay Device Having Increased Sensitivity)" (미국 특허 출원 제61/588788호, 대리인 문서 번호: CDS 5111USPSP)인 출원에 기재된 것은 상당히 더 좁으며, 예를 들어 1.5 ㎜ 이하이다.
검출 구역은 임의의 검출가능한 신호가 판독되는 곳이다. 바람직한 실시 형태에서, 포착 요소는 검출 구역 내의 돌출부에 부착된다. 포착 요소는 상기에 기재된 바와 같이 콘쥬게이트 또는 콘쥬게이트를 함유하는 복합체에 있어서의 결합 파트너를 포함할 수 있다. 예를 들어, 분석물이 특이적 단백질이면, 콘쥬게이트는 형광 프로브와 같은 검출 요소에 커플링된 상기 단백질에 특이적으로 결합될 항체일 수 있다. 또한, 포착 요소는 상기 단백질에 또한 특이적으로 결합되는 다른 항체일 수 있다. 다른 실시예에서, 마커 또는 분석물이 DNA이면, 포착 분자는 합성 올리고뉴클레오티드, 이의 유사체 또는 특이적 항체일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 다른 적합한 포착 요소에는, 검출될 분석물에 특이적인 항체, 항체 단편, 압타머(aptamer) 및 핵산 서열이 포함된다. 적합한 포착 요소의 비제한적인 예는 바이오틴 작용체를 함유하는 콘쥬게이트에 결합될 아비딘 작용체를 보유하는 분자이다. 검출 구역은 다수의 검출 구역을 포함할 수 있다. 다수의 검출 구역은 하나 이상의 마커를 포함하는 분석법에 이용될 수 있다. 다수의 검출 구역의 경우, 포착 요소는 제1 및 제2 포착 요소와 같은 다수의 포착 요소를 포함할 수 있다. 콘쥬게이트는, 시약 구역 내에서의 코팅에 의한 것과 같이, 분석 장치 상에 사전 침착될 수 있다. 이와 유사하게, 포착 요소는 검출 구역에서 분석 장치 상에 사전 침착될 수 있다. 바람직하게는, 검출 및 포착 요소 둘 모두는 각각 검출 구역 및 검출 구역에서 분석 장치 상에 사전 침착된다.
샘플이 샘플 구역으로 전달된 후, 이는 시약 구역과 마주칠 것이다. 샘플이 시약 구역 및 선택적으로 시약 부가 구역을 통해 유동하여 이들과 상호작용한 후, 샘플 및 시약 플룸은 유체 유동 내에 포함될 것이다. 시약 플룸은 검출 구역 내에서 용해된 시약 물질 또는 시약 부가 구역을 통해 부가된 시약 물질 중 임의의 것을 함유할 수 있다. 시약 플룸은 검출 요소 및 결합 파트너 둘 모두를 갖는 콘쥬게이트를 포함할 수 있으며, 이 경우 이는 흔히 콘쥬게이트 플룸으로 지칭된다. 전반적으로 언급되는 바와 같이, 발명자들이 직면하는 하나의 과제는 시약 플룸이 검출 구역으로 들어감에 따라 시약 플룸을 가능한 한 넓게 유지하는 것이었다.
본 발명은, 시약 구역 내의 시약 물질을 갖는 다수의 영역(이후 "시약 셀"로 지칭됨)을, 다수의 시약 셀로부터 생성되는 다수의 유동 스트림을 하나의 유동 스트림으로 재조합하는 요소와 함께 채용하는 본 명세서에 기술된 것들과 같은 분석 장치가 시약 플룸이 시약 구역을 떠나 검출 구역으로 들어감에 따라 더욱 바람직하게 혼합된, 더 넓은 시약 플룸을 생성할 것이라는 놀라운 발견에 부분적으로 기초한다.
도 2에 그리고 도 3에 더욱 상세히 도시된 바람직한 일 실시 형태에서, 다수의 그리고 바람직하게는 동일한 시약 셀들, 즉 2개 초과의 셀(도 2 및 도 3의 경우에 4개의 셀)은 각각의 하나의 시약 셀이 시약 구역 내의 셀들의 기하학적 형상의 대칭성으로 인해 동일한 유동 조건을 겪게 하는 방식으로 배열된다. 각각의 시약 셀로부터의 용해된 시약은 유동 제어 요소에 의해 형성된 채널 게이트를 통해 유동하고, 시약이 검출 구역으로 유동함에 따라 단일 스트림을 형성하도록 합쳐진다.
더욱 구체적으로, 도 2 및 도 3은 4개의 시약 셀(31a 내지 31d)을 포함하는 실시 형태를 도시한다. 도 4는 8개의 시약 셀(31a 내지 31h)을 포함하는 실시 형태를 도시한다. 시약 셀들은 시약 구역 내에서 대칭적으로 배열되어, 각각은 샘플 스트림이 샘플 부가 구역으로부터 시약 구역 내로 통과함에 따라 샘플의 동일한 유동 조건을 겪을 것이다. 2개 또는 그 초과(예컨대, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개 등)의 임의의 수의 콘쥬게이트 셀이 본 발명의 범주 내에 있지만, 식 2n개 시약 셀에 의해 표현되는 셀의 등비 수열을 갖는 것이 바람직하며, 여기서 n은 0이 아니며 음의 정수가 아니다. 따라서, 이러한 바람직한 실시 형태에서의 셀의 수는 2개, 4개, 8개, 16개 등의 시약 셀일 것이다. 예를 들어, 8개 셀의 경우 n은 3일 것이며, 16개 셀의 경우 n은 4일 것인 등이다.
시약 구역으로부터 하류측에, 하류측 유동 제어 요소(34) 및 유동 채널 게이트(35)(즉, 개구)가 위치되며, 이들은 시약 셀로부터 나오는 다수의 스트림을 검출 구역으로 운반하기 위해 단일 스트림으로 다시 조합하도록 배열된다. 하류측 유동 제어 요소는 다수의 스트림을 단일 유동 스트림이 달성될 때까지 더 작은 수의 스트림으로 조합한다.
바람직한 실시 형태에서, 유동 제어 요소(34)는 도 3에 도시된 바와 같이 유체 유동의 방향으로 각각의 시약 셀들 사이에서 연장되는 부분(36)을 가질 것이다. 이러한 실시 형태에서, 2n개 시약 셀은 (2n) × 2개의 유동 스트림을 생성할 것이다. 유동 제어 요소들의 제1 스테이지 세트는, 시약 셀의 바로 하류측에 있고 유동의 방향으로 시약 셀의 대칭축을 따라 중심설정된 2n개의 유동 제어 게이트(35)들의 제1 스테이지를 한정할 것이다. 유동 제어 게이트들의 제1 스테이지에서 2n개의 유동 스트림이 빠져나올 것이다. 유동 제어 요소들의 제2 스테이지는 2(n-1)개의 유동 제어 게이트를 한정할 것이며, 이는 단일 유동 스트림이 생성될 때까지 2(n-1)개의 유동 스트림 등을 생성한다. 생성된 단일 유동 스트림은 공지된 측방향 유동 장치에 의해 가능했던 것보다 넓은 시약 플룸을 가져서, 더 많은 신호를 생성할 것이다.
유동 제어 요소는 시약 셀의 앞 또는 뒤에서 유동을 방향전환시키는 임의의 구조물일 수 있다. 이들은 분석 장치의 기판으로부터 돌출하는 구조물일 수 있으며, 전술된 마이크로 포스트와 동일한 방식으로 형성된다. 구조물들 중 일부는 유동 채널의 측벽일 수 있으며, 이 경우 유동 채널은 도 3, 도 6, 도 7 및 도 15에서 도면 부호 37에 의해 도시된 바와 같이 좁다.
바람직한 실시 형태에서, 구조물은 시약 셀 각각으로의 균일한 유동을 달성하기 위해 유동 경로의 전체 폭을 가로질러 균일한 유동을 제공하도록 시약 셀 전에 제공된다. 예를 들어, 시약 셀 상류측의 영역 내에서 유동에 수직인 방향으로 필라들 사이의 더 큰 간격은 유동 경로의 폭에 걸쳐 더욱 균일한 유동을 제공한다.
특히 바람직한 실시 형태에서, 각각의 시약 셀은 유동 채널 게이트(33)를 한정하도록 샘플 부가 구역과 시약 구역 사이에 배치된 상류측 유동 제어 요소(32)를 포함한다. 상류측 및 하류측 채널 게이트 각각에 의해 제공되는 유체 입구 및 출구 위치는 바람직하게는 입구로부터 출구로의 유선, 즉 유체가 유동하는 경로가 용해되지 않은 시약과 샘플 유체 사이의 계면에서 가장 짧게 되는 것을 보장하도록 선택된다. 이는 시약의 더욱 완전한 용해를 보장할 것이다. 구조물들 중 일부는 유동 채널의 측벽일 수 있으며, 이 경우 유동 채널은 도 3, 도 6, 도 7 및 도 15에서 도면 부호 38에 의해 도시된 바와 같이 좁다.
바람직하게는, 각각의 시약 셀은 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이 시약 셀 사이에서, 바람직하게는 하류측 유동 제어 요소로부터 상류측 유동 제어 요소까지 연장되는 시약 셀 분리기(36)에 의해 다른 시약 셀로부터 분리된다. 입구 또는 출구에 대한 폭은 셀 자체의 폭보다 작다. 이러한 특징은 유체가 시약 경계 부근에서 훨씬 더 빠르게 유동하게 하고 침착된 시약으로부터 더 멀어지면서 더 느리게 유동하게 한다. 이러한 효과는 시약의 완전한 용해에 기여한다. 이는 또한 용해된 시약 플룸을 더 넓게 만든다. 바람직한 실시 형태에서, 시약 셀 폭은 약 3 내지 6 ㎜이며, 입구 및 출구 폭은 0.5 ㎜ 이하이다. 더 넓은 입구 및 출구는 더 좁은 플룸을 생성할 것이며, 이는 전술된 이유로 인해 바람직하지 않다.
이러한 실시 형태의 경우, 분기(bifurcation) 디자인의 각각의 개별 시약 셀에 대해 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 좌측 및 우측 대칭성을 유지하는 것이 중요하다. 유동 채널 게이트의 입구 및 출구는 시약 셀 내측 및 침착된 시약 둘레의 유동 대칭성을 보장하도록 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 대칭선(39)을 따라 위치된다. 또한, 시약 셀이 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 대칭선(39) 내에 놓이는 것이 중요하다.
선-대칭 시약 셀 내측의 침착된 시약 물질이 또한 시약 셀의 동일한 대칭선과 좌-우 대칭이어야 한다. 이는 침착된 시약 물질을 신뢰성 있고 완전하게 용해하는 데 기여할 것이다.
일 실시 형태에서, 다수의 분리된 시약 서브-셀(sub-cell)이 각각의 시약 셀 내에 위치된다(도시 안됨). 시약 서브-셀 각각은 시약 셀 자체와 동일한 대칭선과 대칭이어야 한다.
도 6, 도 7 및 도 15는 시약 구역 내에 2개의 시약 셀을 갖는, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 분석 장치를 도시한다. 도 6, 도 7 및 도 15의 실시 형태에서, 모래 시계 형상의 구조물(101)이 상류측 유동 제어 요소(32) 및 하류측 유동 제어 요소(34)와 상류측 게이트(33) 및 하류측 게이트(35)와 시약 셀 분리기(36)를 형성한다.
시약 구역 내에 다수의 시약 셀을 사용함으로써, 검출 구역으로 들어가는 용해된 시약 플룸의 폭은 시약 셀 및 유동 채널의 수에 의해 잘 한정되고 제어될 수 있다. 증가된 수의 셀은 시약 스트림의 폭을 증가시킨다. 다수의 시약 셀에 의해 형성될 수 있는 훨씬 더 큰 표면 대 체적 비는 유동 속도가 동일하다면 단위 체적당 더 큰 습윤 면적으로 인해 더 우수한 시약 용해를 허용한다. 또한, 각각의 셀에서의 유동 속도는 전체 유동 속도를 원하는 수준에서 유지하면서 더 낮을 수 있다. 예를 들어, 4개의 시약 셀 디자인의 경우, 시약 셀 각각을 통과한 유동 속도는 시약 셀로 들어가는 최초 유동 속도의 ¼일 것이다. 이는 샘플이 시약 셀 내의 시약 물질과 상호작용하기 위한 더 많은 시간을 제공하여, 샘플 유동 내로의 시약 물질의 용해를 증가시킨다.
다수의 시약 셀 디자인의 다른 이점은 유동 제어 요소에 의해 제공되는 굽힘부를 가진 더 길고 더 좁은 유동 경로가 확산 및 대류 둘 모두에 의한 더 우수한 혼합을 제공한다는 것이다.
본 발명, 특히 다수의 반응 셀이 비-다공성 돌출부와 관련하여 기술되었지만, 다수의 반응 셀이 니트로셀룰로오스 스트립 형식 또는 일부 다른 다공성 물질에 대해 사용될 수 있는 것은 본 발명의 범주 내에 있다. 일 실시 형태에서, 적절한 유동 요소는 열 수단을 통해(즉, 가열된 다이 세트로 니트로셀룰로오스를 용융시켜 유동 제어 요소를 형성함) 또는 불용성 장벽이 유동 경로 및 유동 제어 요소를 형성하도록 아래에 놓이는 인쇄 기술로 형성된다.
검출 구역으로부터 하류측에, 검출 구역과 유체 연통되는 위킹 구역이 있다. 위킹 구역은 유동 경로 내에 액체 샘플 및 임의의 다른 물질, 예컨대 미결합 시약, 세척 유체 등을 수용하는 능력을 가진 분석 장치의 영역이다. 위킹 구역은 액체 샘플을 검출 구역을 통해 그리고 검출 구역으로부터 계속 이동시키기 위한 모세관 힘을 제공한다. 위킹 구역은 니트로셀룰로오스와 같은 다공성 물질을 포함할 수 있거나, 본 명세서에 기술된 돌출부와 같은 비-다공성 구조물일 수 있다. 위킹 구역은 또한 증발 가열 또는 펌프를 사용하는 것과 같은 비-모세관 유체 추진 수단을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 분석 장치에 사용되는 것과 같은 위킹 구역의 추가의 상세는, 둘 모두 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 공개 제2005/0042766호 및 제2006/0239859호에서 확인될 수 있다. 위킹 구역은 또한 2012년 1월 20일자로 출원되고 전체적으로 참고로 포함된, 발명의 명칭이 "분석 장치를 통한 유체 유동 제어(Controlling Fluid Flow Through An Assay Device)"인 공히 계류 중인 특허 출원(출원 번호 제61/588772호, 대리인 문서 번호 CDS 5112USPSP)에 기술되어 있다.
바람직하게는, 샘플 부가 구역, 검출 구역 및 위킹 구역을 포함하는 전체 유동 경로는, 기판에 관하여 실질적으로 수직이고 높이, 직경 및 유동 경로 내의 샘플의 측방향 유동을 생성할 수 있는 상호 간격을 갖는 돌출부를 포함한다.
상기 실시 형태들 중 임의의 실시 형태에서, 장치는 바람직하게는 일회용 분석 장치이다. 분석 장치는 취급 및 보호의 용이함을 위해 하우징 내에 수용될 수 있다. 분석 장치가 그러한 하우징 내에 수용되는 경우, 하우징은 바람직하게는 분석 장치에 샘플을 부가하기 위한 포트를 포함할 것이다.
본 발명의 분석 장치는 본 발명의 분석에서 수행된 분석 장치의 결과를 판독하기 위한 장치(판독기)와 함께 사용될 수 있다. 판독기는 통합형 판독기 내에 또는 별도의 컴퓨터 상에 포함될 수 있는, 광검출기와 같은, 검출 요소에 의해 방출된 또는 검출 요소로부터 반사된 신호를 판독하기 위한 수단, 및 마이크로프로세서와 같은, 신호를 계산하고 결과를 디스플레이하기 위한 수단을 포함한다. 적합한 판독기는 예를 들어, 둘 모두 전체적으로 참고로 포함된 미국 특허 공개 제2007/0231883호 및 미국 특허 제7,416,700호에 기술되어 있다.
다른 실시 형태는 분석 장치에서 수행된 분석의 결과를 판독하기 위한 장치이며, 여기서 장치는 분석 장치의 한정된 위치 내에 존재하는 적어도 하나의 검출 요소로부터 방출된 또는 검출 요소로부터 반사된 신호를 판독할 수 있는 검출기를 포함한다. 상기 실시 형태들 중 어느 하나에서, 판독은 바람직하게는 색상, 형광성, 방사능 또는 효소 활성의 검출 및/또는 정량화로부터 선택된다.
본 발명의 다른 태양은 하나 이상의 관심대상의 분석물의 검출을 위해 액체 샘플에 대해 분석을 수행하는 방법에 관한 것이다. 관심대상의 분석물(들)을 함유하는 액체 샘플이, 예를 들어 분석 장치의 하우징의 포트를 통해, 또는 핑거스틱 채혈의 경우에는 샘플 구역 상에 직접 손가락을 터치함으로써, 장치의 샘플 구역 상에 침착된다. 샘플은 모세관 작용에 의해 선택적인 필터를 통해, 전술된 바와 같은 유동 속도를 증가시키는 상류측 요소들을 통해, 그리고 시약 구역 내로 이동하는데, 시약 구역에서 샘플은 시약 물질을 용해시키고, 이때 샘플은 예를 들어 항체를 통해 간접적으로 또는 직접적으로 검출 요소와 콘쥬게이트될 수 있다. 시약 구역은 시약 구역에 배열된 시약 물질을 함유하는 2개 이상의 시약 셀을 포함하여, 각각의 시약 셀이 바람직하게는 시약 셀의 대칭 및 상류측 요소들의 영향으로 인해 샘플 부가 구역으로부터 실질적으로 동일한 샘플 유동 조건을 겪게 한다. 샘플은, 건조 시약 경계로부터 소정 거리에 있는 유동과 비교하여 미-용해된 시약 경계 옆에서 보다 높은 속도를 가지고서, 시약 구역을 통해 유동하여 시약 구역의 보다 완전한 용해를 초래한다. 위에서 본 바와 같이, 건조 시약 부근에서의 증가된 속도는 요소들, 예를 들어 시약 구역 내의 보다 작은 입구 및 출구에 의해 가능하게 된다. 샘플은 하류측 채널 게이트들을 통해 시약 구역으로부터 멀리 유동하는데, 하류측 채널 게이트들에서 샘플은 검출 구역 내로의 유동에서처럼 보다 넓은 용해된 시약 플룸을 갖는 단일 유동으로 재조합된다. 바람직한 실시 형태에서, 시약 플룸은 검출 구역의 전체 폭에 걸쳐 퍼질 것이다.
다음에, 샘플 및 시약 플룸은 모세관 작용에 의해 검출 구역 내로 이동한다. 거기에서, 분석물(들) 또는 대조군의 존재 또는 농도를 나타내는 신호가 발생된다. 바람직한 실시 형태에서, 샘플, 또는 검출 요소를 갖는 하나 이상의 시약이, 예를 들어 검출 구역의 표면 상의 항체에 의해 검출 구역에서 포착되고, 분석물(들) 또는 대조군(들)의 존재 또는 농도를 나타내는 신호가 발생된다.
이어서, 전술된 바와 같은 판독기가 사용되어 검출 요소에 의해 생성된 신호를 판독하여서 분석물(들)의 존재 또는 농도를 결정한다. 샘플은 검출 구역으로부터 위킹 구역 내로 이동한다. 판독기는 샘플이 검출 구역을 통해 이동한 직후에 또는 그 후 단시간에 신호를 판독할 수 있다. 또한, 하나 이상의 세척물이 장치를 통해 샘플의 뒤를 따르게 되어 임의의 미결합 검출 요소를 검출 구역으로부터 세척 제거한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 방법, 분석 장치, 및 판독기는 면역화학적 반응의 개선된 검출 속도론(detection kinetics) 및 분석의 증가된 감도와 주로 관련된 많은 이점을 갖는다.
본 발명이 본 명세서에 나타낸 특정 실시 형태로 제한되지 않음이 이해될 것이다. 본 발명의 범주는 첨부된 특허청구범위 및 그의 등가물에 의해서만 제한되므로, 하기 실시예는 예시적인 목적을 위해 제공되며 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
쉬프 염기 커플링(Schiff base coupling)을 통한 단백질의 공유적 고정화를 위해 표면 상에 산화된 덱스트란을 갖는, 제오노르(제온(Zeon), 일본)로 제조된 분석 장치를 이용하였다. 형광 표지된 항-NT-proBNP 단클론 항체를 침착 및 건조시켜 시약 구역을 생성하였다. 항-NT-proBNP 단클론 항체를 침착 및 건조시켜 검출 구역을 생성하였다. 소량의 트리톤 X-45를 장치 상에 침착시켜 더 나은 모세관 유동을 위해 샘플의 습윤성을 증가시켰다. 샘플을 장치의 샘플 구역에 부가하였고, 마이크로필라 어레이(micropillar array)의 모세관 작용은 유동 채널을 통해 위킹 구역 내로 샘플을 분포시켰다. 전형적인 분석 시간은 약 10분이었다. 검출 구역 내의 형광 표지된 복합체로부터의 신호 강도를 프로토타입 라인 조명 형광 스캐너(prototype line-illuminating fluorescence scanner)에 기록하였다. 도 8a는 하나의 시약 셀을 이용한 시약 플룸의 폭을 나타낸다. 도 8b는 검출 구역에서 생성된 신호의 폭을 나타낸다. 도 8c는 본 발명에 따른 2개의 시약 셀을 이용한 시약 플룸의 폭을 나타낸다. 도 8a 및 도 8c는 다수의 시약 셀이 단일 시약 셀보다 상당히 더 넓은 플룸을 제공한다는 것을 명백하게 나타낸다. 도 8b 및 도 8d는 다수의 시약 플룸이 검출 구역에서 생성되는 보다 넓은 신호를 제공한다는 것을 나타내는데, 보다 넓은 신호는 기기에 의해 판독될 보다 많은 신호로 변환된다.
도 9는 신호 강도 대 시약(즉, 콘쥬게이트) 셀의 개수의 그래프를 나타낸다. 도 10은 피크 면적 대 분석 체적의 그래프를 나타낸다. 도 9 및 도 10 둘 모두는 단일 시약 셀에 대한 다수의 시약 셀의 우수성을 명확하게 보여준다.
실시예 2
쉬프 염기 커플링을 통한 단백질의 공유적 고정화를 위해 표면 상에 산화된 덱스트란을 갖는, 제오노르(제온, 일본)로 제조된 분석 장치를 이용하였다. 형광 표지된 항-NT-proBNP 단클론 항체를 침착 및 건조시켜 시약 구역을 생성하였다. 항-NT-proBNP 단클론 항체를 침착 및 건조시켜 검출 구역을 생성하였다. 소량의 트리톤 X-45를 장치 상에 침착시켜 더 나은 모세관 유동을 위해 샘플의 습윤성을 증가시켰다. NT-proBNP가 스파이킹된(spiked) 혈청을 장치의 샘플 구역에 부가하였고, 마이크로필라 어레이의 모세관 작용은 유동 채널을 통해 위킹 구역 내로 샘플을 분포시켰다. 저체적 장치 디자인 R2.02, R2.04, R2.09 및 R3.16에서 15 마이크로리터의 샘플 체적을 이용하였다. R1.02 장치 디자인은 도 1에 도시된 바와 같은 200 마이크로리터의 전혈에 사용하도록 의도된 대조군 장치였다. R1.02 장치를 45 마이크로리터의 혈청을 이용하여 본 실시예에서 시험하였다. 전형적인 분석 시간은 약 10분이었다. 검출 구역 내의 형광 표지된 복합체로부터의 신호 강도를 프로토타입 라인 조명 형광 스캐너에 기록하였다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 바아 및 커브 A (R2.02)는 단일 시약 셀과 검출 구역 폭이 0.5 ㎜인 정비례하여 축소된 검출 구역을 갖는 소형화된 장치이며, 반면에 바아 및 커브 B (R2.09)는 이중 시약 셀과 1 ㎜의 폭이 더 큰 검출 구역을 갖는 소형화된 장치이다. 2개의 추가적인 장치 디자인에 대한 데이터가 또한 비교를 위해 포함된다. 커브 및 바아 C (R1.02)는 전혈 샘플 체적이 200 uL인 종래의 크기의 분석 장치이고, 커브 및 바아 D (R2.04)는 검출 구역 폭이 1 ㎜인 단일 시약 셀 장치이다. 커브 E (R3.16)는 이중 시약 셀과 1 ㎜ 폭의 검출 구역을 포함한다. 결과가 보여주는 바와 같이, 본 발명에 따른 다수의 시약 셀을 갖는, B로 표시된 분석 장치는 다른 소형화된 디자인에 비해 유의하게 개선된 감도를 갖는다. 종래의 크기의 장치와 등가인 감도를 갖는, E로 표시된 분석 장치 (이 또한 다수의 시약 셀을 가짐)가 훨씬 더 유의한데, 이는 종래의 장치에서 신호를 생성하기에 이용될 수 있는 샘플의 양이 대략 10배 더 많은 것이라는 것을 가정하면 예상외로 놀라운 것이었다.
실시예 3
쉬프 염기 커플링을 통한 단백질의 공유적 고정화를 위해 표면 상에 산화된 덱스트란을 갖는, 제오노르(제온, 일본)로 제조된 이중 시약 셀을 갖는 소형화된 분석 장치를 이용하였다. 형광 표지된 항-프로칼시토닌 단클론 항체를 침착 및 건조시켜 시약 구역을 생성하였다. 항-프로칼시토닌 단클론 항체를 침착 및 건조시켜 검출 구역을 생성하였다. 소량의 트리톤 X-45를 장치 상에 침착시켜 더 나은 모세관 유동을 위해 샘플의 습윤성을 증가시켰다. 이러한 실시예에서, 25 마이크로리터의 프로칼시토닌 함유 전혈을 분석 장치의 샘플 부가 구역과 접촉하고 있는 필터에 적용하였다. 혈장을 필터로부터 샘플 부가 구역으로 전달하고, 이어서 모세관력에 의해 유동 경로를 통해 위킹 구역으로 이동시킨다. 유동 경로를 시각적 검사에 의해 모니터링하였고; 유체 유동 전방부(front)가 위킹 구역의 20%를 채울 때, 0.01 M 인산염 완충액, 0.0027 M 염화칼륨, 0.137 M 염화나트륨, 1% 소 혈청 알부민 및 0.1% 트리톤 X-100을 함유하는 10 마이크로리터의 세척 유체를 시약 부가 구역에 부가하였다. 위킹 구역이 완전히 채워진 것으로 결정한 직후에 분석 장치를 형광 판독기(fluorescent reader) 내에 삽입하였다. 검출 구역 내의 형광 신호를 측정하였고, 응답 곡선 아래의 피크 면적을 각 샘플에 대해 결정하였다. 전혈 샘플을 리튬 헤파린 관으로 정상 공여자로부터 새로 수집하였다. 10 ug/mL 프로칼시토닌을 함유하는 농축된 혈청 샘플을 전혈의 분취물(aliquot)에 부가하여 0, 0.4, 5, 20 및 35 ng/mL 프로칼시토닌을 함유하는 샘플을 생성하였다. 도 13은 프로칼시토닌 농도에 대하여 각 샘플에 대한 5개의 반복 결과의 평균 피크 면적을 도시한다. 도 13에 설명된 바와 같이, 작은 샘플 크기 (즉, 25 ㎕ 전혈/10 ㎕ 세척물)를 이용하면 광범위한 분석물 농도에 걸쳐 만족할 만한 결과를 얻는다.
실시예 4
쉬프 염기 커플링을 통한 단백질의 공유적 고정화를 위해 표면 상에 산화된 덱스트란을 갖는, 제오노르(제온, 일본)로 제조된 이중 시약 셀을 갖는 소형화된 분석 장치를 이용하였다. 형광 표지된 항-프로칼시토닌 단클론 항체를 침착 및 건조시켜 시약 구역을 생성하였다. 항-프로칼시토닌 단클론 항체를 침착 및 건조시켜 검출 구역을 생성하였다. 소량의 트리톤 X-45를 장치 상에 침착시켜 더 나은 모세관 유동을 위해 샘플의 습윤성을 증가시켰다. 이러한 실시예에서, 35 마이크로리터의 프로칼시토닌 함유 전혈을 분석 장치의 샘플 부가 구역과 접촉하고 있는 필터에 적용하였다. 혈장을 필터로부터 샘플 부가 구역으로 전달하고, 이어서 모세관력에 의해 유동 경로를 통해 위킹 구역으로 이동시킨다. 유체를 시각적 검사에 의해 모니터링하였고, 위킹 구역이 완전히 채워진 것으로 결정한 직후에 형광 판독기 내로 삽입하였다. 검출 구역 내의 형광 신호를 측정하였고, 응답 곡선 아래의 피크 면적을 각 샘플에 대해 결정하였다. 전혈 샘플을 EDTA 관으로 정상 공여자로부터 새로 수집하였다. 10 ug/mL 프로칼시토닌의 농축된 혈청 샘플을 전혈의 분취물에 부가하여 0, 0.4, 5 및 20 ng/mL 프로칼시토닌을 함유하는 샘플을 생성하였다. 도 14는 프로칼시토닌 농도에 대하여 각 샘플에 대한 3개의 반복 결과의 평균 피크 면적을 도시한다. 도 14에 설명된 바와 같이, 작은 샘플 크기 (즉, 35 ㎕ 전혈)를 이용하면 광범위한 분석물 농도에 걸쳐 만족할 만한 결과를 얻는다.
실시예 5
쉬프 염기 커플링을 통한 단백질의 공유적 고정화를 위해 표면 상에 산화된 덱스트란을 갖는, 제오노르(제온, 일본)로 제조된 분석 장치를 이용하였다. 형광 표지된 항-iPTH 다클론 항체를 침착 및 건조시켜 시약 구역을 생성하였다. 항-iPTH 다클론 항체를 침착 및 건조시켜 검출 구역을 생성하였다. 소량의 트리톤 X-45를 장치 상에 침착시켜 더 나은 모세관 유동을 위해 샘플의 습윤성을 증가시켰다. iPTH 환자 샘플의 15 마이크로리터 분취물을 상기 장치의 샘플 구역에 부가하였고, 마이크로필라 어레이의 모세관 작용은 유동 채널을 통해 위킹 구역 내로 샘플을 분포시켰다. 전형적인 분석 시간은 약 10분이었다. 검출 구역 내의 형광 표지된 복합체로부터의 신호 강도를 프로토타입 라인 조명 형광 스캐너에 기록하였다 표 X는 iPTH에 대해 생성된 피크 면적을 트윈 콘쥬게이트 셀(twin conjugate cell)과 비교하였다. 이 결과는 단일 반응 셀에 대한 다수의 시약 셀의 우수성을 명확하게 입증하고 있다.
Figure pat00001
추가 실시 형태
1. 분석 장치로서, 액체 샘플 구역; 상기 샘플 구역의 하류측에 있고 상기 샘플 구역과 유체 연통하며 적어도 2개의 시약 셀들을 포함하는 시약 구역으로서, 상기 시약 셀들은 시약 물질을 함유하고 각각의 시약 셀이 상기 샘플 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건들을 겪도록 상기 시약 구역 내에 배열되며, 상기 시약 셀들은 상기 샘플 구역으로부터의 상기 샘플 유동을 다수의 유동 스트림들로 분할하는, 상기 시약 구역; 다수의 유동 스트림들을 더 적은 유동 스트림들로 조합하는, 상기 시약 구역으로부터 하류측에 배치된 하나 이상의 유동 제어 요소; 시약 구역과 유체 연통하는 검출 구역; 상기 검출 구역으로부터 유동하는 액체 샘플을 수용하는 용량을 갖는, 상기 검출 구역과 유체 연통하는 위킹 구역(wicking zone)으로서, 상기 샘플 부가 구역, 상기 검출 구역, 및 상기 위킹 구역은 유체 유동 경로를 한정하는, 상기 위킹 구역을 포함하는, 분석 장치.
2. 실시 형태 1에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 적어도 2개의 시약 셀들은 상기 시약 구역 내에 대칭적으로 배열되는, 분석 장치.
3. 실시 형태 1에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 요소들은 각각의 유동 스트림에 동일한 유동 저항이 가해지도록 배열되는, 분석 장치.
4. 실시 형태 1에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 포착 구역은 기판 및 상기 기판으로부터 실질적으로 수직방향으로 연장되는 돌출부들을 갖고, 상기 돌출부들은 높이, 단면, 및 상기 기판 표면에 평행한 모세관 유동을 발생시킬 수 있는 상기 돌출부들 사이의 모세관 공간을 한정하는 서로의 사이의 거리를 갖는, 분석 장치.
5. 실시 형태 1에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 시약 물질은 표지된 시약 물질을 포함하고, 상기 검출 구역은 상기 검출 구역에 결합된 포착 요소들을 갖는, 분석 장치.
6. 실시 형태 1에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 적어도 2개의 시약 구역들은 3개 이상의 시약 구역들을 포함하는, 분석 장치.
7. 분석 장치로서, 액체 샘플 부가 구역; 상기 샘플 부가 구역의 하류측에 있고 상기 샘플 부가 구역과 유체 연통하며 2n개의 시약 셀들을 포함하는 시약 구역으로서, 여기서 n은 0이 아니고 음이 아닌 정수이고, 상기 시약 셀들은 각각의 시약 셀이 상기 샘플 부가 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건들을 겪도록 상기 시약 구역 내에 배열되며, 상기 시약 셀들은 상기 샘플 부가 구역으로부터의 상기 샘플 유동을 다수의 유동 스트림들로 분할하는, 상기 시약 구역; 상기 시약 셀들을 분리시키는 유동 제어 요소들; 다수의 유동 스트림들을 더 적은 유동 스트림들로 조합하는, 상기 시약 구역으로부터 하류측에 배치된 하나 이상의 유동 제어 요소; 검출가능한 신호를 생성할 수 있는, 상기 시약 구역과 유체 연통하는 검출 구역; 상기 포착 구역으로부터 유동하는 액체 샘플을 수용하는 용량을 갖는, 상기 포착 구역과 유체 연통하는 위킹 구역으로서, 상기 샘플 부가 구역, 상기 포착 구역, 및 상기 위킹 구역은 유체 유동 경로를 한정하는, 상기 위킹 구역을 포함하는, 분석 장치.
8. 실시 형태 7에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 요소들은 각각의 유동 스트림에 동일한 유동 저항이 가해지도록 배열되는, 분석 장치.
9. 실시 형태 7에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 포착 구역은 기판 및 상기 기판으로부터 실질적으로 수직방향으로 연장되는 돌출부들을 갖고, 상기 돌출부들은 높이, 단면, 및 상기 기판 표면에 평행한 모세관 유동을 발생시킬 수 있는 상기 돌출부들 사이의 모세관 공간을 한정하는 서로의 사이의 거리를 갖는, 분석 장치.
10. 실시 형태 7에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 검출 구역은 상기 검출 구역에 결합된 포착 요소들을 포함하는, 분석 장치.
11. 실시 형태 7에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 다수의 유동 스트림들은 (2n) × 2개의 유동 스트림들인, 분석 장치.
12. 실시 형태 7에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 다수의 유동 스트림들은 단일 유동 스트림으로 조합되는, 분석 장치.
13. 실시 형태 7에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 역분기 요소(reverse bifurcation element)들은 상기 다수의 유동 스트림들을 2n개의 유동 스트림들로 조합하는 제1 스테이지를 포함하는, 분석 장치.
14. 실시 형태 11에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 2n개의 유동 스트림들을 수용하여 상기 유동 스트림들을 2n-1개의 유동 스트림들로 조합하는 제2 스테이지를 추가로 포함하는, 분석 장치.
15. 실시 형태 1에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 검출 구역들을 통한 상기 유동 경로의 폭은 약 0.5 내지 1.2 ㎜의 범위 내인, 분석 장치.
16. 실시 형태 1에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 분석 장치의 총 면적은 900 ㎟ 이하인, 분석 장치.
17. 실시 형태 16에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 분석 장치의 총 면적은 700 ㎟ 이하인, 분석 장치.
18. 실시 형태 1에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 분석 장치는 직사각형이고 각 변의 치수들은 30 ㎜ 이하인, 분석 장치.
19. 실시 형태 18에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 분석 장치는 직사각형이고 상기 치수들은 대략 24 × 28 ㎜ 이하인, 분석 장치.
20. 실시 형태 1에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 분석 장치는 50 ㎕ 이하의 샘플 크기를 사용할 수 있는, 분석 장치.
21. 실시 형태 20에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 분석 장치는 40 ㎕ 이하의 샘플 크기를 사용할 수 있는, 분석 장치.
22. 실시 형태 21에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 분석 장치는 35 ㎕ 이하의 샘플 크기를 사용할 수 있는, 분석 장치.
23. 실시 형태 22에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 분석 장치는 25 ㎕ 이하의 샘플 크기를 사용할 수 있는, 분석 장치.
24. 실시 형태 15에 개시된 분석 장치에 있어서, 하류측에 배치된 상기 하나 이상의 유동 제어 요소는 상기 다수의 유동 스트림들 각각의 상기 유동을 제한하는, 상기 다수의 유동 스트림들 각각에 대한 채널 게이트(channel gate)들을 제공하도록 배열되는, 분석 장치.
25. 실시 형태 24에 개시된 분석 장치에 있어서, 유동 스트림과의 접촉 이전의 상기 시약 셀들은 상기 채널 게이트들의 폭의 2배 이상, 5배 이상, 또는 10배 이상인 폭을 갖는, 분석 장치.
26. 실시 형태 24에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 유동 제어 요소들은 상기 채널 게이트들의 중심이 그의 관련 시약 셀의 중심과 유동 방향의 대칭선을 형성하는, 분석 장치.
27. 실시 형태 26에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 유동 제어 요소들은 상기 장치로부터 기판의 상기 베이스(base)로부터 연장되고 샘플의 상기 유동을 차단하는 구조물들을 포함하고, 상기 채널 게이트들은 상기 요소들의 불연속들로부터 형성되는, 분석 장치.
28. 실시 형태 27에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 분석 장치는 상기 시약 구역 및 상기 검출 구역을 수용하기 위한 채널을 포함하는 기판을 포함하고, 유동에 수직인 방향의 최외측 유동 제어 구조물들은 상기 채널 내로 연장되는 상기 채널의 벽 부분들인, 분석 장치.
29. 실시 형태 27에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 채널의 상기 측부들은 유동 방향으로 실질적으로 직선형이고, 상기 최외측 유동 제어 구조물들은 상기 채널에 실질적으로 수직인 방향으로 상기 채널의 측벽들로부터 연장되고 상기 채널 내로 연장되는, 분석 장치.
30. 실시 형태 7에 개시된 분석 장치에 있어서, 각각의 시약 셀이 상기 샘플 부가 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건들을 겪는 것에 기여하는, 상기 시약 셀들로부터 상류측에 배치된 요소들을 추가로 포함하는, 분석 장치.
31. 실시 형태 30에 개시된 분석 장치에 있어서, 상류측에 배치된 상기 하나 이상의 요소는 하나 이상의 유동 제어 요소를 포함하는, 분석 장치.
32. 실시 형태 30에 개시된 분석 장치에 있어서, 상류측에 배치된 상기 하나 이상의 요소는 다른 주위 마이크로필라(micropillar)와는 상이한 치수를 갖는 마이크로필라를 포함하는, 분석 장치.
33. 실시 형태 31에 개시된 분석 장치에 있어서, 하류측에 배치된 상기 하나 이상의 유동 제어 요소는 상기 다수의 유동 스트림들 각각의 상기 유동을 제한하도록 구성된 채널 게이트들을 제공하도록 배열되는, 분석 장치.
34. 실시 형태 33에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 유동 제어 요소들은 상기 채널 게이트들의 중심이 상기 시약 셀들의 중심과 대칭선을 형성하도록 배열되는, 분석 장치.
35. 실시 형태 34에 개시된 분석 장치에 있어서, 상기 요소들은 상기 장치로부터 기판의 상기 베이스로부터 연장되고 샘플의 상기 유동을 차단하는 구조물들을 포함하고, 상기 채널 게이트들은 상기 요소들의 불연속들로부터 형성되는, 분석 장치.
36. 분석 장치 내 시약 구역 주위의 유동을 제어하는 방법으로서, 액체 샘플 구역을 제공하는 단계; 상기 샘플 구역의 상류측에 있고 상기 샘플 구역과 유체 연통하며 적어도 2개의 시약 셀들을 포함하는 시약 구역으로서, 상기 시약 셀들은 각각의 시약 셀이 상기 샘플 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건들을 겪도록 상기 시약 구역 내에 배열되고, 상기 시약 셀들은 상기 샘플 구역으로부터의 상기 샘플 유동을 다수의 유동 스트림들로 분할하는, 상기 시약 구역을 제공하는 단계; 상기 시약 구역으로부터 상류측에 배치되고, 상기 시약 셀들보다 더 좁은 폭을 갖는 채널 게이트들을 제공하도록 배열되며, 상기 샘플 구역을 떠나는 상기 샘플로부터의 상기 유동을 제한하도록 구성된 하나 이상의 유동 제어 요소를 제공하는 단계; 상기 다수의 유동 스트림들을 더 적은 유동 스트림들로 조합하는, 상기 시약 구역으로부터 하류측에 배치된 하나 이상의 유동 제어 요소를 제공하는 단계; 상기 시약 구역과 유체 연통하는 검출 구역을 제공하는 단계; 상기 포착 구역으로부터 유동하는 액체 샘플을 수용하는 용량을 갖는, 상기 포착 구역과 유체 연통하는 위킹 구역으로서, 상기 샘플 구역, 상기 검출 구역, 및 상기 위킹 구역은 유체 유동 경로를 한정하는, 상기 위킹 구역을 제공하는 단계; 상기 샘플 구역에 샘플을 부가하는 단계; 상기 샘플 구역으로부터의 상기 샘플을 상기 상류측 유동 채널 게이트들을 통해 유동시켜 상기 유동의 속도를 증가시키는 단계; 상기 샘플을 상기 시약 구역을 통과하도록 유동시켜서, 상기 유동이 상기 시약 경계로부터 소정 거리에 있는 상기 유동과 비교해 상기 시약 경계 부근에서 증가된 유동 속도를 가져, 상기 시약 구역의 보다 완전한 용해를 야기하는 단계; 상기 샘플을 상기 하류측 유동 채널 게이트들을 통과하도록 유동시켜, 상기 유동의 속도를 증가시키고, 단일 시약 셀에 의해 발생되는 시약 플룸(reagent plume)과 비교할 때, 더 넓은 시약 플룸이 상기 검출 구역을 통해 유동하게 하는 단계를 포함하는, 방법.
37. 실시 형태 36에 개시된 방법에 있어서, 상기 요소들은 각각의 유동 스트림에 동일한 유동 저항이 가해지도록 배열되는, 방법.
38. 실시 형태 36에 개시된 방법에 있어서, 상기 검출 구역은 기판 및 상기 기판으로부터 실질적으로 수직방향으로 연장되는 돌출부들을 갖고, 상기 돌출부들은 높이, 단면, 및 상기 기판 표면에 평행한 모세관 유동을 발생시킬 수 있는 상기 돌출부들 사이의 모세관 공간을 한정하는 서로의 사이의 거리를 갖는, 방법.
39. 실시 형태 36에 개시된 방법에 있어서, 상기 더 넓은 시약 플룸은 상기 검출 구역의 폭 전체에 걸쳐 퍼지는, 방법.
40. 실시 형태 1에 따른 상기 분석 장치로, 하나 이상의 분석물(들) 또는 대조군(들)의 존재 또는 농도에 대하여 액체 샘플에 대해 분석을 수행하는 방법으로서, 관심대상의 상기 분석물(들)을 함유하는 액체 샘플을 상기 분석 장치의 샘플 부가 구역 상에 침착시키는 단계; 상기 샘플을 유체 유동 경로를 통한 모세관 작용에 의해, 상기 샘플이 하나 이상의 시약을 용해시키는 시약 구역 내로 이동시키는 단계; 상기 샘플을 하나 이상의 시약을 함유하는 용해된 시약 플룸을 갖는 상기 시약 구역으로부터 멀리, 그리고 상기 유체 유동 경로를 통한 모세관 작용에 의해 검출 구역(들) 내로 유동시키는 단계로서, 상기 검출 구역(들)에서 상기 분석물(들) 또는 대조군(들)의 존재 또는 농도를 나타내는 신호(들)가 생성되는, 상기 샘플을 유동시키는 단계; 및 상기 분석물들 또는 대조군들의 존재 또는 농도를 결정하기 위해 상기 검출 구역들에서 생성된 상기 신호(들)를 판독하는 단계를 포함하는, 방법.
본 명세서에 설명된 본 발명 및 그의 실시 형태는 구체적으로 설명된 것 이외의 변형 및 변경이 가능하다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 본 발명은 모든 그러한 변형 및 변경을 포함한다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명은 또한 본 명세서에 기재된 단계들 및 특징들 모두를, 개별적으로 또는 집합적으로, 그리고 단계들 또는 특징들 중 임의의 둘 이상의 임의의 그리고 모든 조합을 포함한다.
공계류 중인 출원들 : 발명의 명칭이 "증가된 감도를 갖는 저체적 분석 장치(Low Volume Assay Device Having Increased Sensitivity)"(출원 번호 제61/588758호, 대리인 문서 번호 CDS 5111USPSP, 첫 번째로 기재된 발명자: 필 호시머(Phil Hosimer)), "멀티플렉싱을 갖는 분석 장치(Assay Device Having Multiplexing)"(출원 번호 제61/588779호, 대리인 문서 번호 CDS 5113USPSP, 첫 번째로 기재된 발명자: 수 다니엘슨(Sue Danielson)), "코너 주위의 균일한 유동을 갖는 분석 장치(Assay Device Having Uniform Flow Around Corners)"(출원 번호 제61/588745호, 대리인 문서 번호 CDS5110USPSP, 첫 번째로 기재된 발명자 제임스 카넬리(James Kanaley)), "분석 장치를 통한 유체 유동 제어(Controlling Fluid Flow Through An Assay Device)"(출원 번호 제61/588772호, 대리인 문서 번호 CDS5112USPSP, 첫 번째로 기재된 발명자 제임스 카넬리), 및 "제어가능한 샘플 크기를 갖는 분석 장치(Assay Device Having Controllable Sample Size)"(출원 번호 제61/588899호, 대리인 문서 번호 CDS5114USPSP, 첫 번째로 기재된 발명자, 에드 스칼리스(Ed Scalice)), 이들 모두 2012년 1월 20일자로 출원되고 이들 모두 전체적으로 참고로 포함됨.

Claims (23)

  1. 분석 장치(assay device)로서,
    액체 샘플 구역;
    상기 샘플 구역의 하류측에 있고 상기 샘플 구역과 유체 연통하며 적어도 2개의 시약 셀(reagent cell)들을 포함하는 시약 구역으로서, 상기 시약 셀들은 시약 물질을 함유하고, 각각의 시약 셀이 상기 샘플 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건들을 겪도록 상기 시약 구역 내에 배열되며, 상기 시약 셀들은 상기 샘플 구역으로부터의 상기 샘플 유동을 다수의 유동 스트림들로 분할하는, 상기 시약 구역;
    상기 다수의 유동 스트림들을 더 적은 유동 스트림들로 조합하는, 상기 시약 구역으로부터 하류측에 배치된 하나 이상의 유동 제어 요소;
    상기 시약 구역과 유체 연통하는 검출 구역; 및
    상기 검출 구역으로부터 유동하는 액체 샘플을 수용하는 용량을 갖는, 상기 검출 구역과 유체 연통하는 위킹 구역(wicking zone)으로서, 상기 샘플 부가 구역, 상기 검출 구역, 및 상기 위킹 구역은 유체 유동 경로를 한정하는, 상기 위킹 구역을 포함하는, 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 시약 셀들은 상기 시약 구역 내에 대칭적으로 배열되는, 분석 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 요소들은 각각의 유동 스트림에 동일한 유동 저항이 가해지도록 배열되는, 분석 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 포착 구역은 기판 및 상기 기판으로부터 실질적으로 수직방향으로 연장되는 돌출부들을 갖고, 상기 돌출부들은 높이, 단면, 및 상기 기판 표면에 평행한 모세관 유동을 발생시킬 수 있는 상기 돌출부들 사이의 모세관 공간을 한정하는 서로의 사이의 거리를 갖는, 분석 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 시약 물질은 표지된 시약 물질을 포함하고, 상기 검출 구역은 상기 검출 구역에 결합된 포착 요소들을 갖는, 분석 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 시약 구역들은 3개 이상의 시약 구역들을 포함하는, 분석 장치.
  7. 분석 장치로서,
    액체 샘플 부가 구역;
    상기 샘플 부가 구역의 하류측에 있고 상기 샘플 부가 구역과 유체 연통하며 2n개의 시약 셀들을 포함하는 시약 구역으로서, 여기서 n은 0이 아니고 음이 아닌 정수이고, 상기 시약 셀들은 각각의 시약 셀이 상기 샘플 부가 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건들을 겪도록 상기 시약 구역 내에 배열되며, 상기 시약 셀들은 상기 샘플 부가 구역으로부터의 상기 샘플 유동을 다수의 유동 스트림들로 분할하는, 상기 시약 구역;
    상기 시약 셀들을 분리시키는 유동 제어 요소들;
    상기 다수의 유동 스트림들을 더 적은 유동 스트림들로 조합하는, 상기 시약 구역으로부터 하류측에 배치된 하나 이상의 유동 제어 요소;
    검출가능한 신호를 생성할 수 있는, 상기 시약 구역과 유체 연통하는 검출 구역; 및
    상기 포착 구역으로부터 유동하는 액체 샘플을 수용하는 용량을 갖는, 상기 포착 구역과 유체 연통하는 위킹 구역으로서, 상기 샘플 부가 구역, 상기 포착 구역, 및 상기 위킹 구역은 유체 유동 경로를 한정하는, 상기 위킹 구역을 포함하는, 분석 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 요소들은 각각의 유동 스트림에 동일한 유동 저항이 가해지도록 배열되는, 분석 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 다수의 유동 스트림들은 (2n) × 2개의 유동 스트림들인, 분석 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 다수의 유동 스트림들은 단일 유동 스트림으로 조합되는, 분석 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 역분기 요소(reverse bifurcation element)들은 상기 다수의 유동 스트림들을 2n개의 유동 스트림들로 조합하는 제1 스테이지를 포함하는, 분석 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 2n개의 유동 스트림들을 수용하여 상기 유동 스트림들을 2n-1개의 유동 스트림들로 조합하는 제2 스테이지를 추가로 포함하는, 분석 장치.
  13. 제7항에 있어서, 하류측에 배치된 상기 하나 이상의 유동 제어 요소는 상기 다수의 유동 스트림들 각각의 상기 유동을 제한하는, 상기 다수의 유동 스트림들 각각에 대한 채널 게이트(channel gate)들을 제공하도록 배열되는, 분석 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 유동 제어 요소들은 상기 장치로부터 기판의 상기 베이스(base)로부터 연장되고 샘플의 상기 유동을 차단하는 구조물들을 포함하고, 상기 채널 게이트들은 상기 요소들의 불연속들로부터 형성되는, 분석 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 분석 장치는 상기 시약 구역 및 상기 검출 구역을 수용하기 위한 채널을 포함하는 기판을 포함하고, 최외측 유동 제어 구조물들은 상기 채널 내로 연장되어 상기 채널을 좁히는 상기 채널의 벽 부분들인, 분석 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 채널의 상기 측부들은 유동의 방향으로 실질적으로 직선형이고, 상기 최외측 유동 제어 구조물들은 상기 채널의 상기 측벽들로부터 연장되고 상기 채널 내로 연장되어 상기 채널을 좁히는, 분석 장치.
  17. 제16항에 있어서, 각각의 시약 셀이 상기 샘플 부가 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건들을 겪는 것에 기여하는, 상기 시약 셀들로부터 상류측에 배치된 요소들을 추가로 포함하는, 분석 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 시약 셀들을 분리시키는 유동 제어 요소들 및 상기 시약 셀들로부터 상류측 및 하류측에 배치된 유동 제어 요소들은 모래 시계 구조물의 형상인, 분석 장치.
  19. 제7항에 있어서, 각각의 시약 셀이 상기 샘플 부가 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건들을 겪는 것에 기여하는, 상기 시약 셀들로부터 상류측에 배치된 요소들을 추가로 포함하는, 분석 장치.
  20. 분석 장치 내 시약 구역 주위의 유동을 제어하는 방법으로서,
    액체 샘플 구역을 제공하는 단계;
    상기 샘플 구역의 상류측에 있고 상기 샘플 구역과 유체 연통하며 적어도 2개의 시약 셀들을 포함하는 시약 구역으로서, 상기 시약 셀들은 각각의 시약 셀이 상기 샘플 구역으로부터의 샘플의 실질적으로 동일한 유동 조건들을 겪도록 상기 시약 구역 내에 배열되고, 상기 시약 셀들은 상기 샘플 구역으로부터의 상기 샘플 유동을 다수의 유동 스트림들로 분할하는, 상기 시약 구역을 제공하는 단계;
    상기 시약 구역으로부터 상류측에 배치되고, 상기 시약 셀들보다 더 좁은 폭을 갖는 채널 게이트들을 제공하도록 배열되며, 상기 샘플 구역을 떠나는 상기 샘플로부터의 상기 유동을 제한하도록 구성된 하나 이상의 유동 제어 요소를 제공하는 단계;
    상기 다수의 유동 스트림들을 더 적은 유동 스트림들로 조합하는, 상기 시약 구역으로부터 하류측에 배치된 하나 이상의 유동 제어 요소를 제공하는 단계;
    상기 시약 구역과 유체 연통하는 검출 구역을 제공하는 단계;
    상기 포착 구역으로부터 유동하는 액체 샘플을 수용하는 용량을 갖는, 상기 포착 구역과 유체 연통하는 위킹 구역으로서, 상기 샘플 구역, 상기 검출 구역, 및 상기 위킹 구역은 유체 유동 경로를 한정하는, 상기 위킹 구역을 제공하는 단계;
    상기 샘플 구역에 샘플을 부가하는 단계;
    상기 샘플 구역으로부터의 상기 샘플을 상기 상류측 유동 채널 게이트들을 통해 유동시켜 상기 유동의 속도를 증가시키는 단계;
    상기 샘플을 상기 시약 구역을 통과하도록 유동시켜서, 상기 유동이 상기 시약 경계로부터 소정 거리에 있는 상기 유동과 비교해 상기 시약 경계 부근에서 더 큰 유동 속도를 가져, 상기 시약 구역의 보다 완전한 용해를 야기하는 단계;
    상기 샘플을 상기 하류측 유동 채널 게이트들을 통과하도록 유동시켜, 단일 시약 셀에 의해 발생되는 시약 플룸(reagent plume)과 비교할 때, 더 넓은 시약 플룸이 상기 검출 구역을 통해 유동하게 하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 요소들은 각각의 유동 스트림에 동일한 유동 저항이 가해지도록 배열되는, 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 더 넓은 시약 플룸은 상기 검출 구역의 폭 전체에 걸쳐 퍼지는, 방법.
  23. 제1항에 따른 상기 분석 장치로, 하나 이상의 분석물(들) 또는 대조군(들)의 존재 또는 농도에 대하여 액체 샘플에 대해 분석을 수행하는 방법으로서,
    관심대상의 상기 분석물(들)을 함유하는 액체 샘플을 상기 분석 장치의 샘플 부가 구역 상에 침착시키는 단계;
    상기 샘플을 유체 유동 경로를 통한 모세관 작용에 의해, 상기 샘플이 하나 이상의 시약을 용해시키는 시약 구역 내로 이동시키는 단계;
    상기 샘플을 하나 이상의 시약을 함유하는 용해된 시약 플룸을 갖는 상기 시약 구역으로부터 멀리, 그리고 상기 유체 유동 경로를 통한 모세관 작용에 의해 검출 구역(들) 내로 유동시키는 단계로서, 상기 검출 구역(들)에서 상기 분석물(들) 또는 대조군(들)의 존재 또는 농도를 나타내는 신호(들)가 생성되는, 상기 샘플을 유동시키는 단계; 및
    상기 분석물들 또는 대조군들의 존재 또는 농도를 결정하기 위해 상기 검출 구역들에서 생성된 상기 신호(들)를 판독하는 단계를 포함하는, 방법.
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