KR20130098169A - 진단 시스템 및 구성요소 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면 진단 기기가 기술된다. 상기 진단 기기는 고효율의 프로브 세정 스테이션을 가질 수 있으며 및/또는 샘플링되어야 하는 시료 튜브 위에 튜브 격막이 있는지를 감지할 수 있다. 또한, 이 진단 기기는 튜브의 바닥이 어느 곳에 위치되는지를 결정할 수도 있다. 프로브 세정 스테이션은 프로브의 외측 주변과 내부 공동을 둘 다 세척하기 위해 사용되는 식염수 흐름(flow of saline)을 가질 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 진단 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 프로브를 사용하는 진단 시스템 및 기기에 관한 것이다. 예시된 구체예들에서, 진단 기기는 프로브 세정 시스템과 방법에 결합될 수 있으며, 기술된 결합 시스템을 통해 그 외의 구성요소들에 결합될 수 있다. 상기 진단 기기는 유체 높이 측정 시스템과 프로브 정지 탐지 시스템을 포함할 수 있다.
유세포분석기를 사용하는 세포 분석 기기가 종래 기술에 알려져 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 참조문헌으로서 인용된 미국 특허출원번호 11/825,523호를 참조하라. 유세포분석기는 입자의 흐름을 입자가 광 빔(light beam)에 의해 여기될 수 있는 감지 영역을 통과하도록 유도한다(direct). 광 빔은 입자들이 형광을 내게 하고(fluoresce) 및/또는 광이 분산되게 하며, 방출된 광은 필터에 의해 전자기(EM) 스펙트럼의 부분들로 분리된다. 필터링된(filtered) 전자기(EM) 스펙트럼을 연구함으로써, 세포 내용물(cellular content)이 분석될 수 있으며 특정 특성들과 특정값들이 보고될 수 있다.
예시된 한 구체예에서, 본 발명에 따른 시스템은 표준화된 면역 모니터링 패널을 관리할 수 있는 형광-기반 세포 분석 시스템에 대해 기술한다. 상기 시스템은, 단일의 소형 기기 내에, 자동화된 시료/샘플(예를 들어, 혈액 샘플, 골수(bone marrow), 혈청(serum), 소변(urine), 활액(synovial), 척수(spinal), 복막(peritoneal), 흉수(pleural), 또는 그 외의 다른 종류의 유체 또는 샘플)을 준비하고 분석하는 과정을 조합한다. 상기 단일 진단 기기는 향상된 정확성, 최소 임상의(clinician) 상호작용(및 그에 따라 최소 임상의 훈련), 신속한 처리 시간, 및 단일의 샘플에서 복수의 샘플에 이르는 처리 범위의 처리 옵션을 제공한다. 이러한 복수의 샘플들은 연속적으로 처리되고 분석될 수 있는 것이 바람직하다.
중형 내지 대형 실험실용 시료 자동적재기(specimen autoloader)가 제공될 수 있다. 본 명세서에 기술된 구체예들에 따르면, 임상의는 (전방 도어를 통해 샘플을 하나씩 삽입하거나 또는 자동적재기를 통해) 샘플 튜브(들)를 시스템 내에 적재하고 이후 살펴볼 필요 없이 다른 곳으로 갈 수 있다(walk away). 예를 들어, 임상의는 샘플들을 컴퓨터와 준비 및 분석 기기 간에 전달하기 위해 되돌아올 필요가 없을 것인데, 이는 상기 단일 기기가 이러한 모든 단계들을 수행하려는 테스트에 필요한 순서와 타이밍으로 정확하게 수행할 수 있을 것이기 때문이다. 게다가, 본 발명에 따른 시스템은 인접한 샘플 또는 추후 샘플들에 수행되는 테스트에 영향을 끼치거나 혹은 테스트 속도를 느리게 하지 않고도 각각의 샘플에 여러 종류의 테스트를 수행할 수 있을 것이다. 예를 들어, 가상(hypothetical) 샘플 A는 각각 5분, 7분, 및 15분의 지속시간(duration)을 필요로 하는 테스트 4, 5, 및 6을 받을 수 있으며, 가상 샘플 B는 각각 5분, 10분, 및 8분의 지속시간을 필요로 하는 테스트 4, 7, 및 8을 받을 수 있다.
상기 장치를 사용하면, 가상 샘플 A 및 B(뿐만 아니라 그 외의 샘플)들은 동시에 적재될 수 있으며, 샘플 준비는 수용된 순서대로 시작될 수 있다. 샘플 준비에 이어 샘플 분석될 것이므로, 샘플 B의 준비가 종료될 때 샘플 A 분석이 시작될 수 있다. 임상의가 개입(intervention)할 필요없이, 상이한 샘플 준비 및 분석에 대한 관련된 모든 동작(action)들이 수행될 수 있다. 게다가, 임상의가 언제라도 추가 샘플들을 삽입할 수 있으며 임상의가 원할 경우 이러한 샘플들은 자동적재기에 대기하고 있는 샘플들보다 앞서서 진행될 수 있다(advanced).
본 발명에 따르면, 이러한 샘플링 및 준비 과정은, 매우 높은 효율성을 지니고 각각의 시료 및 시약(reagent) 샘플링 후에 샘플링 프로브를 효율적으로 세척할 수 있는 프로브 세정 스테이션(probe washer station)을 사용하여 가능해진다.
본 발명의 또 다른 형태에서, 임상의는 언제라도 추가 샘플들을 진단 기기 내에 삽입할 수 있으며, 임상의가 원할 경우 이러한 샘플들은 자동적재기에 대기하고 있는 샘플들보다 앞서서 진행될 수 있다. 삽입되는 샘플 튜브의 타입과 어느 곳에 삽입되는지에 상관없이, 본 발명에 따른 장치는 위에서 기술한 것과 같이 튜브의 내용물들을 처리할 수 있다.
전세계 병원들은 환자들로부터 시료(예를 들어, 혈액)를 추출하기 위해 다양한 범위의 튜브를 사용한다. 몇몇 튜브들은 캡(cap) 또는 격막(septum)으로 덮혀 있으며, 다른 튜브들은 개방 튜브이다. 임상의가 분석될 튜브의 모든 타입을 식별하는(identifying) 것은 시간이 많이 소모될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 튜브 격막이 있는지를 감지하고, 추가로, 튜브의 바닥이 어느 곳에 위치되는지를 결정한다. 이런 방식으로, 튜브가 격막을 가지는 지는 여부에 상관없이, 그리고 크기와 형태에 상관없이, 거의 모든 튜브가 본 발명에 따른 장치에 의해 처리될 수 있다.
요약하면, 임상의는 다양한 형상을 가진 다양한 튜브를 본 발명에 따른 장치 내에 삽입할 수 있다. 상기 장치는 프로브가 튜브의 바닥 또는 격막에 접촉하는 경우를 감지할 수 있을 것이며, 격막을 천공하기(pierce) 위해 같은 방향으로 지속해야 하는지 또는 프로브 또는 튜브에 가해지는 손상을 방지하기 위해 방향을 변경해야 하는지를 결정할 수 있을 것이다.
유체 높이 센서들이 종래 기술에 알려져 있다. 예를 들어, 용기(container) 내의 유체 높이를 보기 위한 간단한 방법으로서 수십년 동안 검사 유리창(sight glass)이 사용되어 왔다. 커피메이커 및 커피자판기는 이렇게 간단한 타입의 컨셉의 가장 좋은 예인데, 유체 높이를 가시적으로 나타내기 위해 유체의 일부분이 소형 관측 챔버(viewing chamber)로 재유도된다(redirected).
유체 높이 센서의 또 다른 예는 비중(specific gravity)을 사용하는데, 지시기(indicator) 또는 플로트(float)가 한 타입의 재료에는 위에 머무르지만 또 다른 타입의 재료에는 밑에 머무른다(즉 수역(body of water) 위에 있는 플로터(floater)). 유체 표면의 기계적 또는 물리적 성질들에 따라 그 외의 다른 다양한 타입의 유체 높이 센서들이 고려된다.
또한, 유체 높이를 측정하기 위해 광이 사용된다. 예를 들어, 레이저를 표면의 상측 부분에 비추고(pointed), 타이머 회로(timer circuit)를 사용하여 레이저 펄스(laser pulse)가 그 표면으로부터 다시 반사되는데 걸리는 시간을 측정했다. 이와 같은 유체 측정 방법은 광의 반사에 따른 것이다. 또 다른 종래 기술은 측정되어야 하는 유체에 의한 특정 광파(light wave)의 흡수(absorption)에 초점을 맞추고 있다.
위에서 기술한 시스템들에 대조하여, 본 발명은 광의 굴절(refraction)과 흡수에 기반한 유체 높이를 측정하는 방법을 고려한다. 개시된 방법에서, 유체가 담긴 용기를 통해 적외선이 안내된다. 용기가 비-평면(non-planar) 즉 용기가 하나 이상의 굽어진 표면을 가지는 경우, 광이 유체로 채워진 용기를 통과할 때 특정 광이 굴절될 것으로 예상될 수 있다. 하지만, 용기 내의 유체 높이가 내려가면, 이러한 광은 똑같은 방법으로 굴절되지 않을 것이다. 게다가, 속이 빈 용기를 통과할 때보다 광이 액체를 통과하여 안내될 때 더 많은 양의 광이 흡수될 것이다. 따라서, 용기의 높이를 따라 여러 지점들에서의 광의 굴절을 모니터링함으로써, 유체 높이가 결정될 수 있다.
본 발명의 그 외의 특징들은, 본 발명에서 인지할 수 있는 것과 같이 본 발명을 실시하는 가장 좋은 실시예를 대표하는 바람직한 구체예들을 상세하게 기술한 하기 상세한 설명을 고려하여, 당업자들에게 명백해질 것이다.
본 발명의 상세한 설명은, 특히, 첨부된 도면들을 참조한다.
도 1은 본 발명에 따른 기기의 한 구체예를 도시한 투시도로서, 상기 기기는 시료 자동적재기와 결합된 상태를 보여준다.
도 2는 도 1에 도시된 진단 기기의 한 부분을 확대하여 도시한 투시도이다.
도 3은 도 1-2의 진단 기기를 도시한 전방 투시도로서, 작동 동안의 진단 기기를 보여준다.
도 4는 한 번에 하나의 시료 튜브를 샘플링할 수 있는 진단 기기 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 도 1-4에 도시된 제안된 진단 기기의 외부 하우징을 도시한 전방 투시도이다.
도 6은 또 다른 구체예의 외부 하우징을 도시한 전방 투시도로서, 상기 구체예에서 시료 자동적재기는 제거되어 있고 시료 튜브는 전방 도어를 통해 삽입된다.
도 7은 도 1-6에 도시된 기기와 함께 사용되는 프로브 세정 스테이션의 한 구체예를 도시한 투시도이다.
도 8은 도 7의 프로브 세정 스테이션을 개략적으로 도시한 투시도이다.
도 9는 도 7-8의 프로브 세정 스테이션을 개략적으로 도시한 상부도이다.
도 10은 도 7-9의 프로브 세정 스테이션을 도시한 전방 입면도이다.
도 11은 도 7-10의 프로브 세정 스테이션을 도시한 측면 입면도이다.
도 12는 본 발명의 한 구체예를 도시한 정면도로서, 홀더 내에 위치된 유체 용기를 보여준다.
도 13은 도 12의 홀더를 도시한 투시도로서, 용기 높이를 따라 위치된 복수의 광 리셉터와 광 트랜스미터를 보여준다.
도 14는 종래기술의 리드 스크루 커플링(lead screw coupling)을 도시한 전방 입면도이다.
도 15는 본 발명의 커플링 구체예를 도시한 투시도이다.
도 16은 도 15에 도시된 커플링을 확대하여 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 한 구체예에 따른 필터를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 프로브 끝단을 확대하여 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 기기의 한 구체예를 도시한 투시도로서, 상기 기기는 시료 자동적재기와 결합된 상태를 보여준다.
도 2는 도 1에 도시된 진단 기기의 한 부분을 확대하여 도시한 투시도이다.
도 3은 도 1-2의 진단 기기를 도시한 전방 투시도로서, 작동 동안의 진단 기기를 보여준다.
도 4는 한 번에 하나의 시료 튜브를 샘플링할 수 있는 진단 기기 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 도 1-4에 도시된 제안된 진단 기기의 외부 하우징을 도시한 전방 투시도이다.
도 6은 또 다른 구체예의 외부 하우징을 도시한 전방 투시도로서, 상기 구체예에서 시료 자동적재기는 제거되어 있고 시료 튜브는 전방 도어를 통해 삽입된다.
도 7은 도 1-6에 도시된 기기와 함께 사용되는 프로브 세정 스테이션의 한 구체예를 도시한 투시도이다.
도 8은 도 7의 프로브 세정 스테이션을 개략적으로 도시한 투시도이다.
도 9는 도 7-8의 프로브 세정 스테이션을 개략적으로 도시한 상부도이다.
도 10은 도 7-9의 프로브 세정 스테이션을 도시한 전방 입면도이다.
도 11은 도 7-10의 프로브 세정 스테이션을 도시한 측면 입면도이다.
도 12는 본 발명의 한 구체예를 도시한 정면도로서, 홀더 내에 위치된 유체 용기를 보여준다.
도 13은 도 12의 홀더를 도시한 투시도로서, 용기 높이를 따라 위치된 복수의 광 리셉터와 광 트랜스미터를 보여준다.
도 14는 종래기술의 리드 스크루 커플링(lead screw coupling)을 도시한 전방 입면도이다.
도 15는 본 발명의 커플링 구체예를 도시한 투시도이다.
도 16은 도 15에 도시된 커플링을 확대하여 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 한 구체예에 따른 필터를 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 프로브 끝단을 확대하여 도시한 도면이다.
본 발명의 한 구체예가 진단 기기(10) 형태로 도 1-6에 도시된다. 예시된 구체예에서, 상부에 다수의 시료 카세트(14)를 적재한 자동적재기 부분(12)을 볼 수 있다. 이 구체예에서, 상기 카세트(14)에는 복수의 동일한 시료 튜브 또는 유리병(16)(이제부터는 "튜브"로 지칭됨), 상이한 시료 튜브들(16), 또는 단지 하나의 시료 튜브(16)가 적재될 수 있다. 그 뒤, 카세트는 자동적재기 부분(12) 내의 상측 부분에 적재되며 수용된 순서대로 처리된다(processed). 다른 예에서 즉 한 샘플의 빠른 처리를 원할 때에는, 시료 튜브가 다른 시료 입구 즉 도어(18)(도 5에 도시됨) 내에 직접 삽입될 수 있으며, 도 4에 도시된 것과 같이, 대기하고 있는 카세트(14)에 앞서서 처리된다. 이는, 임상의가 테스트를 즉시 수행하는 기능을 사용하여 테스팅 즉시 접근(stat access)을 제공함으로써, 임상의가 원할 때에 다른 시료 튜브의 테스트를 차단한다(하지만 부정적인 영향을 미치지 않음). 추가로, 손상된 또는 바코드가 없는(밑에서 논의됨) 시료 튜브는 수동으로 삽입될 수 있다.
밑에서 상세하게 기술된 것과 같이, 시료 튜브(16)(또는 시료 튜브 카세트(14))가 수용되고 나면 진단 기기(10)는 예시적으로 하기 단계들을 수행한다. 이러한 단계들이 임상의가 개입(intervention)하지 않고도 진단 기기(10)에 의해 수행되며 수행할 특정 테스트(들)에 따라 상기 단계들이 수정되고, 추가되거나, 생략될 수 있다고 고려된다. 기술된 구체예 전반에 걸쳐 혈액 튜브가 논의되지만 그 외의 다른 종류의 체액(body fluid)과 샘플들이 본 발명의 범위 내에 있으며 상기 기기(10)에서 분석될 수 있다고 이해해야 한다. 예를 들어, 골수(bone marrow), 혈청(serum), 소변(urine), 활액(synovial), 척수(spinal), 복막(peritoneal), 흉수(pleural), 및 그 외의 다른 종류의 유체 또는 샘플들이 밑에서 기술되는 것과 같이 실질적으로 테스트되고 분석될 수 있다.
- (자동적재기 구체예에서) 시료 튜브(16) 내에 있는 샘플들을 혼합(예를 들어, 진동)하는 단계
- 시료 튜브(16)의 캡을 천공하고 필요량의 시료를 샘플링하는 단계
- 바코드를 판독하여 샘플/환자 ID를 확인하고 및/또는 튜브의 종류/크기를 확인하는 단계
- ID, 수행할 테스트(들) & 필요한 시약을 대조하고 컴퓨터에 의해 추적하기 위해 일련번호를 부여하는 단계
- 추가적인 처리를 위해, (예를 들어, 도 1-3에서 마이크로티터 플레이트로서 도시된) 격납구역(containment area)(20) 내에 있는 선택된 빈 튜브 또는 웰(well) 내에 시료/샘플을 배치하는 단계
- 테스트를 행할 샘플을 적절하게 준비하기 위해 적절한 시퀀스와 타이밍으로 적합한 시약을 추가하는 단계
- 규정된 배양 시간(시약에 따라 가변적임) 동안 샘플들이 시약과 반응할 수 있게 하는 단계
- (원할 시에 또는 테스트에서 필요할 때) 격납구역 (20)에서 샘플을 복수의 튜브/웰로 분리하는 단계
- 바코드 또는 그 외의 다른 종류의 추적 장치(예를 들어, RFID)를 통해 모든 샘플, 카세트, 시약 & 관련 위치들을 추적하는 단계
- 격납구역으로부터 상기 준비된 샘플/시약 조합을 적시에 흡입하고 이 샘플/시약 조합을 유세포분석기를 통해 분석하는 단계(차후 샘플을 준비하면서)
- 임상의가 개시한 결정 규정에 따라, 결과를 자동-입증하거나 검토를 위해 결과를 보유하는 단계.
기기(10)는 자동화되고 통합된 시료 샘플링을 제공하도록 설계되는데, 이는, 추가적인 진단 장비를 사용하지 않고도, 상기 각각의 단계(특정 테스트에 의해 필요한 경우)가 기기(10) 내에서 기기(10)에 의해 수행될 수 있음을 의미한다. 게다가, 임상의가 원할 시에는, 이러한 단계들은 임상의로부터 어떠한 상호작용(interaction) 없이도 수행될 수 있다.
예시된 구체예에서, 기기(10)는 여러 기능들이 수행될 수 있게 해주는 단일축의 프로브 캐리어(22)를 사용하며, 상기 프로브 캐리어(22)는 단일축 트랙(24)을 따라 이동된다. 예를 들어, 프로브 캐리어(22)(및 따라서 프로브(26))는 프로브 캐리어(22)가 위치(A)에 있을 때 튜브(16)로부터 샘플을 빼내도록(draw) 위치될 수 있으며, 위치(B)에서 샘플을 격납구역(20)에 배치할 수 있고(deposit), 위치(C)에서 시약을 샘플링할 수 있다. 샘플이 임의의 순간에 (즉 샘플을 즉시 처리(stat processing)하기 위해) 피벗회전 트레이(36) 내에 배치되면, 기기(10)는 샘플이 존재하는 것을 감지하여 자동적재기(12) 내에서 처리를 위해 대기하고 있는 임의의 샘플에 앞서서 상기 샘플을 삽입할 것이다. 그 뒤, 프로브 캐리어(22)는 프로브(26)가 피벗회전 트레이(36) 내에 위치된 튜브들로부터 샘플링할 수 있도록 위치(D)로 이동할 것이다. 수행할 특정 테스트(들)에 의해 요구된 대로 시약을 샘플과 반응시키기 위해 샘플이 배치되기 전에 또는 후에(혹은 전후로 모두) 격납구역(20)에 배치된다.
상기 단계들은 다음의 순서대로 수행될 수 있다. 하지만, 특정 테스트에서는 하나 또는 그 이상의 단계를 건너뛸 수 있거나, 혹은 원하는 혈액 테스트(들)의 경우 가장 우수한 테스트 결과를 구현하려면 단계를 수정할 수도 있다는 점을 고려해야 한다.
우선, 사용할 특정 시료 튜브(16) 용도로 적당한 사전-형성된 카세트(14) 내에 시료 튜브(16)들이 적재될 수 있다. 예를 들어, 시료 튜브(16)는 일반적으로 볼 수 있는 크기인 13mm x 75mm 시료 튜브일 수 있는데, 이 경우 도 1 및 도 3에 도시된 5-튜브 카세트(14)가 사용될 수 있다. 하지만, 본 발명에서는, 다양한 크기와 종류의 시료 튜브(16)가 사용될 수 있으며 이에 따라 카세트(14)가 설계될 수 있음을 이해해야 한다. 카세트(14)는, 심지어, 다양한 시료 튜브(16)를 수용하도록(hold) 구성될 수 있다. 위에서 기술한 것과 같이, 다양한 크기의 튜브(16)가 도 5에 도시된 도어(18)를 통해 개별적으로 삽입될 수도 있다.
시료 튜브(16)가 캡(32)(도 1에 도시됨)을 가진 경우, (카세트(14)에 의해 수용된) 시료 튜브들은 혈액이 튜브 내부에서 교반되고(stirred) (더 정확한 샘플링을 위해) 더 균질해지도록 진동될 수 있다(rocked). 이러한 진동은 스테이션(A)에서 발생하며 도 3에서는 진동된 위치(rocked position)에 있는 카세트(14)를 볼 수 있다.
카세트(14)가 진동되는 동안, 프로브 캐리어(22)는 스테이션(C)으로 이동하도록 안내될 수 있으며(directed) 테스트 수행을 위해 시약(34)의 적당한 부분들을 샘플링하기 시작할 수 있다. 하지만, 테스트가 혈액 샘플 전에 시약(34)들을 격납구역(20)에 배치하는 것을 고려하지 않는다면, 프로브 캐리어(22)는 시료 튜브(16)로부터 혈액을 샘플링한 후에 상기 단계를 수행할 수 있다.
시약(34)은 위치(C)에서 볼 수 있듯이 유리병 내에 담길 수 있다. 하지만, 이와는 달리 또는 그 외에도, 시약들은 그 외의 다른 위치, 가령, (도 1-2에 도시된) 플레이트 베이스(30) 위, 또는 예를 들어 프로브(26)에 직접 배관연결(plumbed)될 수 있는 그 외의 구역(도시되지 않음)에 위치된 저장소(reservoir)에 수용될 수 있다.
위에서 설명한 것과 같이, 진단 기기(10)는 또한 임상의가 외부 도어(18)를 통해 시료 튜브(16)를 삽입할 수 있는 것으로 고려된다. 이를 수용하기 위해, 예시된 기기(10) 내에 튜브 리시버(38)가 제공되며, 이 튜브 리시버는 도 2-4에서 볼 수 있는 것과 같이 소아과용 튜브를 포함하는 다양한 종류의 시료 튜브(16)를 수용할 수 있다. 예시된 예에서, 시료 튜브(16)는 시료 튜브(16)의 투입 및 회수가 용이한 피벗회전 트레이(36)에 의해 수용된다(held). 도 3에 도시된 다른 구체예에서, 시료 튜브(16)는 회전식 카세트(40)에 의해 수용될 수 있다.
시료 및/또는 시약(34)의 샘플링 과정 중간 및 시료 및/또는 시약(34)의 샘플링 과정 후에, 프로브 캐리어(22)는 프로브 세정 스테이션(28)으로 이동될 수 있으며, 이에 따라 프로브(26)가 세척될 수 있다. 프로브(26)를 세척하면 교차 오염(cross contamination)이 방지되고 따라서 부정확한 테스트 결과가 방지된다.
프로브 세정 스테이션(28)은 도 7-11에서 상세하게 도시된다. 예시된 구체예에 따르면, 프로브 세정 스테이션(28)은 프로브 웰(44)과 오버플로우 웰(46)을 포함한다.
프로브(26)는 실질적으로 하기 방식으로 프로브 세정 스테이션(28)에서 세척된다. 프로브 캐리어(22)는 프로브(26)가 (모터(42)를 통해) 프로브 웰(44) 내로 안내될 수 있도록 위치(C)로 이동된다. 프로브 웰(44)은, 예시적으로, 프로브(26)의 외측 직경보다 약간 더 큰 내측 직경을 가진다. 프로브(26)가 프로브 웰(44) 내로 안내될 때, 도 7-10에서 볼 수 있는 것과 같이, 식염수(saline) 및/또는 공기의 흐름이 노즐(48)을 통해 펌핑되고(pumped) 하부를 향하는 각도로 프로브 웰(44) 내로 안내된다. 노즐(48)은 또한 프로브 웰(44) 내에 식염수 및/또는 공기의 와류(vortex flow)를 생성하도록 약간 오프셋 배열될 수 있으며, 이에 따라 프로브 웰(44) 내에 위치될 때 프로브(26) 주위에 추가적인 와류를 제공한다. 이러한 와류는 프로브(26)에 존재할 수 있는 임의의 유체 또는 그 외의 입자들을 제거하는 데 보조한다.
본 발명이 세척 용액으로서 식염수(공기와 조합될 수 있음)을 사용하는 것을 고려하지만, 특정 분야에서는 그 외의 다른 타입의 유체, 또는 심지어 공기 흐름도 바람직할 수 있다는 사실을 이해해야 한다.
림(52)을 가지는 프로브 세정 스테이션(28)의 상측 부분(50)이 예시되는데, 이 림(52)은 프로브 웰(44)과 오버플로우 웰(46)에 식염수를 수용하는데 보조한다. 오버플로우 웰(46)은 프로브 웰(44)의 상측으로부터 흘러 나올 수 있는 식염수의 오버플로우 때문에 제공된다. 프로브 웰(44)과 오버플로우 웰(46)은 둘 다 배출 포트(54)를 통해 세정 스테이션(28)의 바닥으로부터 흡입된다(aspirated). 예시된 구체예에서, 진공 압력이 배출 포트(54)의 흡입 과정에 보조한다.
예시된 구체예에서, 세정 스테이션(28)은 세정 스테이션을 기기(10)에 고정할 수 있는 패스너(fastener) 또는 스크루(screw)를 수용하도록 구성된 복수의 장착 구멍(56)을 포함한다.
프로브(26)는 일정량의 식염수를 프로브(26)의 내부 공동(internal cavity) 내로 흡입할 수 있으며, 그 뒤 식염수를 프로브 웰(44)로 다시 내보내어(release) 프로브(26)의 내부 공동을 식염수로 헹구는(rinsing) 것이 고려된다. 다른 예에서, 프로브(26) 자체는 식염수 공급원(saline source)에 연결될 수 있으며 프로브(26)가 프로브 웰(44) 내에 놓일 때 식염수는 프로브(26)의 내부 공동을 통해 안내될 수 있다. 두 경우에서, 프로브(26)로부터 시료 및 시약 재료들을 완전히 세척할 수 있도록 필요 시에 상기 공정이 몇번이고 반복될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 유체는 프로브(26) 내에 직접 배관연결될 수 있다.
프로브 캐리어(22)는 프로브(26)를 튜브(16)를 향해 그리고 그로부터 멀어지도록 이동시키는 모터(42)에 결합된다. 몇몇 경우에서, 기기(10)는 격막(septum)의 존재뿐만 아니라 튜브(16)의 형태와 크기에 관련된 정보를 가질 수 있다. 예를 들어, 튜브(16)가 카세트(14) 내에 적재되면, 카세트(14)에 바코드를 붙일 수 있거나(bar coded) 혹은 그 외의 경우 카세트(14) 내에 있는 튜브(16)의 형태 및/또는 크기의 표시를 제공할 수 있다. 게다가, 예시된 구체예들에서, 튜브(16)가 카세트 내에 있는 경우, (예시된 구체예들은 튜브 적재 후에 카세트(14)를 진동시키기 때문에) 격막을 가질 것이다.
튜브(16)가 피벗회전 트레이(36) 내에 위치되도록 임상의가 도어(18)를 통해 시료 튜브(16)를 삽입하는 경우, 기기(10)에는 격막의 존재뿐만 아니라 튜브(16)의 형태 또는 크기에 대한 어떠한 정보도 제공되지 않을 것이다. 이 경우, 임상의는 유저 인터페이스(user interface)를 통해 이러한 정보를 제공할 수 있다. 하지만, 상기 기술된 구체예에서, 기기(10)는 모터(42)에서 고유한 특징인 정지-탐지(stall-detecting) 또는 터치-센싱(touch-sensing) 특징을 사용할 수 있다.
예를 들어, 임상의가 튜브 리시버(38) 내의 적절하게 크기 형성된 채널 내로 튜브(16)를 삽입할 수 있다. (예시적으로, 튜브 리시버(38)는 다양한 크기의 튜브를 수용하기 위해 복수의 채널 크기를 가진다.) 기기(10)는 튜브(16)가 삽입되는 위치를 결정하고 프로브 캐리어(22)를 상기 튜브(16) 위의 위치로 이동시킬 것이다. 가령, 예를 들어, 적외선 탐지기 세트 또는 어레이를 통해 튜브가 탐지될 수 있다는 점을 고려해야 한다. 튜브 리시버(38)가 튜브(16)를 직립 위치(upright position)로 유지하는 구조(structure)를 가질 것이기 때문에, 튜브(16)의 바닥 위치는 알려져 있거나 또는 대략적으로 알려져 있을 것이다.
모터(42)가 튜브(16)를 향해 프로브(26)를 이동시키기 시작할 때, 프로브(26)는 격막과 만나게 되어(encounter) 모터(42)에 대한 저항이 생길 수 있다. 본 발명에 따르면, 위에서 기술한 것과 같이, 튜브(16)의 바닥이 대략적으로 알려져 있기 때문에, 기기(10)는 프로브(26)가 튜브(16)의 바닥이 아닌 격막과 만나는지를 결정할 수 있을 것이라고 고려된다.
격막과 만나게 되면, 모터(42)는 격막을 통과해 튜브(16)의 바닥을 향하게 전진하도록 지시를 받게 될 것이다(instructed). 격막과 만나게 되지 않으면, 프로브(26)는 방해를 받지 않고 계속하여 튜브(16)의 바닥을 향해 갈 것이다. 한 구체예에서, 기기(10)는 튜브에서 격막과 만나게 될 때 튜브(16)가 바닥과 나란하다고(bottom-justified) 가정할 수 있다. 격막의 감지된 위치에 따라 튜브의 형태 및/또는 크기를 탐지하는 것 역시 가능할 수 있다.
두 경우 모두, 프로브(26)가 튜브(16)의 바닥에 가까운 위치에서 저항에 부딪히면, 모터(42)는 전진과정을 중지하고 시료를 흡입할 수 있는 적절한 거리로 후퇴하도록 지시를 받게 될 것이다. 예시된 모터(42)는 IMS Schneider Electric사가 제작한 모델번호 MCI23A-NPE-03이 사용된다.
본 발명은, 튜브(16)에 있는 시료의 액체 높이를 감지하기 위해 정전용량 센서(capacitive sensor)와 일체로 구성된 종래 기술에 비해 개선된 이점을 제공한다. 이러한 종래 기술의 센서는 종종 센서가 (격막 밑에) 튜브의 상측에 남아 있는 시료 방울(droplet)에 도달할 때 잘못된 양성반응(positive)을 기록하곤 하였다. 게다가, 종래 기술의 센서는 언제 튜브(16)의 바닥에 도달했는지를 결정할 수 없었다.
튜브 내에서 시료가 충분히 혼합되고 난 뒤에 (즉 스테이션(A)에서), 시료는 프로브(26)에 의해 샘플링되고 격납구역(20)에서 미리 정해진 웰 또는 튜브 내에 배치된다(deposited). 수행할 테스트(들)에 따라, 시료 샘플들은 하나보다 많은 웰 또는 튜브에 배열될 수 있으며, 이에 상응하는 양의 시료(가령, 혈액)가 미리 흡입될 수 있다. 그 뒤, 프로브(26)는 위에서 기술된 것과 같이 세정 스테이션(28)에서 세척된다.
시료 샘플들은 격납구역(20)에 배치된 후에 시료 샘플들에 시약이 추가되는지 또는 아닌지에 따라, 프로브 캐리어(22)는 적절한 시약(들)(34)을 샘플링하기 위해 스테이션(C)으로 이동될 수 있다. 또한, 하나보다 많은 시약이 필요한 경우, 프로브(26)는 각각의 시약(34)이 샘플링되는 중간과 최종 시약(34)이 샘플링된 후에 세정 스테이션(28)에서 세척된다.
시료 샘플들과 시약을 격납구역(20)의 각각의 웰 또는 튜브에 배치시키기 위하여, 플레이트 베이스(30)는, 플레이트 베이스(30)의 회전지점에 따라, 각각의 웰 또는 튜브가 프로브(26)에 제공될 수 있도록(presented) 회전축 위에 위치될 수 있다. 플레이트 베이스(30)의 이러한 구성과 회전 운동은 미국 특허출원 11/804,721호에 기술되어 있으며, 이 미국 특허출원은 본 명세서에 참조문헌으로서 인용된다.
다축(multi-axis) 프로브 캐리어가 상기 목적을 구현할 수 있다고 고려되긴 하지만, 단일축을 가진 장치에는 특정 이점들이 존재한다. 예를 들어, 단일축 장치에는 부품들이 더 적게 요구되고 프로그래밍도 더 적게 요구되며, 기기(10)가 차지하는 공간(footprint)이 더 작고, 정렬하기 쉬우며, 더 많은 신뢰성을 가지고 보다 안정적이며, 궁극적으로는 스테이션 사이에서 더 신속하게 이동할 수 있다.
웰 또는 튜브에 배치된 후의 시료 샘플들은 (수행할 테스트와 시약에 따라) 특정 시간 동안 시약과 반응하도록 방치된 뒤, 분석을 위해 유세포분석기(flow cytometer)를 통해 처리된다. 그 외의 다른 테스트 장비, 가령, 흡광도(absorbance)를 이용한 헤모글로빈 측정(hemoglobin measurement) 또는 세포 크기 분류(sizing) 및 분별(differentiation)에 전자 볼륨(electronic volume)을 사용하는 장비도 포함될 수 있다고 고려된다.
유리하게도, 격납구역(20)은 샘플 준비와 분석 간에 공통 인터페이스(common interface)로서 사용된다. 게다가, 격납구역(20)은 고정식 또는 탈착식 및/또는 일회용(disposable) 또는 재활용 구성요소(component)들을 포함할 수 있어서, 임상의가 사용 후에 (마이크로티터 플레이트의 예에서와 같이) 전체 인터페이스를 폐기하도록(throw away) 택하게 할 수 있다. 준비 암(preparation arm)과 분석 암(analysis arm) 사이의 공통 인터페이스로서 기능함으로써, 격납구역(20)은 외부 또는 주변 환경 영향과 오류에 덜 노출되는 시스템을 제공한다.
소프트웨어 스케줄러(software scheduler)(도시되지 않음) 또한 상기 개시된 시스템 내에 포함된다(incorporated). 이 소프트웨어 스케줄러는, 예를 들어, (재현가능 반응 역학(reproducible reaction kinetics)을 유지하면서도 처리량(throughput)을 최적화하는) 고정 반응 역학(fixed reaction kinetics) (즉 항체 배양, RBC 용해(lysing) 시간, 반응 소멸(quench) 시간 등)에 대한 유용한 윈도(window)를 재계산하도록 프로그래밍될 수 있다.
또한, 다수의 항목들에 바코드를 붙일 수 있으며 작동 동안 추적될 수 있다고 고려된다. 이러한 바코드 및 추적은 소프트웨어 스케줄러에 의해 등록될 수 있다(registered). 예를 들어, 바코드는 시약 유리병(34), 시료 튜브(16) (서로 다른 환자 및/또는 사이즈별로 서로 다른 바코드를 가짐), 시스 유체(sheath fluid), 공통 인터페이스(즉 격납구역(20)), 준비 시약, 비드(bead) 시약, 카세트(14) 등에 부여될 수 있다(assigned). 이러한 여러 항목들에 바코드를 붙임으로써, 다양한 중요 정보들, 가령, 시약 용량/소모량, 각각의 시약병에 대해 몇 회의 테스트가 남아있는지에 관한 정보, 개봉된 용기의 유효기간, 밀폐 용기의 유효기간, 분석값(assay value) 등이 추적될 수 있다.
소프트웨어 스케줄러는 다음의 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.
- 새로운 샘플을 이번에 추가하는 것이 좋은지 또는 안 좋을지를 결정하고, 또 다른 활동이 선행될(precedence) 필요가 있는 경우 도어 또는 멀티-로더로의 접근 (랜덤 액세스)을 보류하는(hold off) 단계.
- 더 넓게 수용할 수 있는 윈도를 가지는 역학적 반응, 혹시 있다면, 비역학적 반응을 조절함으로써, 샘플 도어(18)의 유용하지 않은 효과를 최소화시키는 단계.
- 충돌 효과를 최소화시키고, 각각의 역학적 반응에 대해 수용할 수 있는 윈도를 정의함으로써 처리량을 최적화시키는 단계.
- 미리 정해진 시간에 분석을 행하는 단계(정각에/정해진 양의 샘플에 따라 중지).
- 각각의 사이클 마다 미리 정해진 시간을 이용하여, (혈액 획득(acquiring), 혼합을 포함하는 시약의 추가, 분석) 모든 활동이 적절하게 스케줄링될 수 있게 하는 단계.
- 새로운 샘플을 스케줄에 추가하고 모든 활동들이 미리 정해진 시간에 일어나도록 이러한 새로운 샘플을 스케줄링하는 것이 수용가능한지를 결정하는데 있어서 스케줄링된 모든 샘플 시간 윈도가 실행되게 하는 단계(take into effect).
- 스케줄이 달성될 수 있는지를 결정하는데 있어서 하드웨어 자원(resource) 및 물리적 하드웨어(physical hardware) 충돌을 실행하는 단계.
본 명세서에서 기술된 소프트웨어 스케줄러와 조합하여 기기(10)를 사용하면, 최초 결과까지 걸린 시간(Time to First Result; TFR)은 15분 미만일 수 있으며, 추후 결과들은 약 90초마다 보고되었다. 처리량은 하루에 300 샘플보다 많을 수 있으며, 결과는 그 날 일찍 훨씬 더 신속하게 보고될 있으며, 이에 따라 실험실 처리능력(lab capacity)이 현저하게 증가될 수 있다.
모든 샘플들의 준비 및 분석을 하나의 기기(10) 내에서 완전히 통합하면(integrated), 병원은 속도가 느리고 지루한 "배치 처리(batch processing)" 과정을 수행할 필요가 없는데, 배치 처리에서는 샘플들을 수집하여 충분한 수의 샘플이 수집되고 나면 처리 과정이 시작되며, 전체 샘플 군에 대해 각 단계의 혈액 처리(blood processing)가 진행된다. 반면에, 기기(10)는 격납구역(20)에서 환자의 샘플을 자동으로 준비하도록 구성되므로, 라벨을 붙이고(label) 계속 추적할 파생 튜브(daughter tube)가 없어서 필요한 혈액과 시약이 현저히 줄어든다. 샘플들은 시스템 상에 언제든지 적재될 수 있으며, 예시된 구체예에서, 각각의 샘플은 자동으로 처리되고 약 15분이면 시스템 파이프라인으로부터 나오게 될 것이다(exit). 후속 샘플들은 약 90초이면 시스템 파이프라인으로부터 배출될 수 있으나, 정확한 시간은 수행할 테스트와 요구되는 샘플 준비 시간에 따라 가변적일 것이다.
실험실의 비용을 절감하는 데 상당한 이점이 있다. 하나의 시스템을 이용하여 하루에 더 많은 샘플을 처리할 수 있을 뿐만 아니라 시스템 비용이 적게 들고, 시약 비용도 적게 들며 노동력이 줄어든다. 이에 따라, 기기(10)를 소유하고 작동하는데 드는 전체 비용이 현저히 낮아진다.
다수의 모듈과 컴퓨터 스크린을 갖는 종래 기술의 시스템과 공정들은 10 내지 13피트 사이의 값비싼(valuable) 벤치 공간(bench space)을 차지한다(take up). 반면, 진단 기기(10)는 소형으로, 폭이, 자동적재기 부분(12)을 포함하여 단지 31인치이다. 자동적재기 부분이 없는, 도 6에 도시된 구체예는 훨씬 더 작은 공간(footprint)을 차지한다. 바람직하게는, 터치-스크린 컴퓨터/스크린(도시되지 않음)이 시스템의 상측 위에 위치될 수 있어서, 차지하는 공간을 작게 유지하여 실험실의 값비싼 공간을 해소할 수 있다(freeing up).
본 발명에 따른 시스템은 임상시험(contract research), 제약 개발, 및 대학 의료센터 및 위탁 실험실(reference lab)에서의 연구를 위해 하나 또는 그 이상의 고정식 면역감시 패널(immune surveillance panel)을 관리하는 임상연구원에게는 이상적일 수 있는 것으로 고려된다. 또한, 표준화된 면역 모니터링 패널(standardized immune monitoring panel)이 면역결핍(HIV-AIDS), 자가면역질환(autoimmune disease), 장기이식반응(organ transplant response), 전염병(infectious disease), 종양학(oncology) 및 그 외의 질병들을 모니터링할 수 있는 것으로 고려된다.
본 발명의 또 다른 구체예가 도 12와 13에 도시되는데, 여기서 용기(110)에는 하나 이상의 광 트랜스미터(114)(도 13에 도시됨)와 하나 이상의 광 리셉터(116)(도 13에 도시됨)가 구비된다. 본 발명에 따르면, 광 트랜스미터(114)는 유체 탐지를 원하는 지점에서 적외선을 용기(110) 내로 안내한다. 광 리셉터(116)는 광 트랜스미터(114)로부터 광을 수용하도록 배치된다.
도 12에서 볼 수 있듯이, 적외선이 용기를 통과할 수 있도록 반투명 또는 투명 용기가 고려된다. 용기(110)는 용기를 통과하는 광이 굴절되도록 하나 이상의 비-평면 면(112)을 가질 수 있다. 개시된 한 구체예에서, 광 트랜스미터(114)와 광 리셉터(116)는 용기(110)의 적어도 일부분의 주위에 위치될 수 있는 프레임(118)에 결합된다.
예시된 구체예에서, 광 리셉터(116)는 광 트랜스미터(114)로부터 수용된 광의 강도(strength)의 차이를 탐지할 수 있다. 예를 들어, 광 트랜스미터(114)로부터 수용된 광의 강도에 따라, 광 리셉터(116)는 광이 광 리셉터(116)로 오는 중에 액체를 통과하는지를 감지할 수 있을 것이다. 이러한 정보는 유체의 높이(level)를 결정하는데 사용될 것이다. 물 또는 식염수(saline)와 같은 유체의 경우, 본 발명은 890nm 주위에서 시작하는 넓은 피크(peak)를 가지는 물의 흡광 스펙트럼(absorbance spectrum)을 사용한다. 용기(110)는 기지의 흡광 스펙트럼을 가진 폴리프로필렌으로 구성될 수 있다.
유체 높이가 결정될 수 있는 또 다른 방법은 광이 용기(110)를 통과할 때 광이 굴절되는 크기에 관한 방법이다. 이러한 광은 광이 용기를 통과하지만 유체를 통과하지는 않을 때(즉 유체가 광의 통과 지점 밑에 있을 때) 알려진 크기만큼 굴절될 것이다(즉 예측가능한 굴절 지수값(index value)을 가진다). 반면, 용기에 유체가 채워져 있을 때, 광 트랜스미터(114)에 의해 전송된 광은 서로 다른 크기만큼 굴절될 것이며, 이에 따라 상이한 굴절 지수값을 가질 것이다. 상기 두 지수값이 구분될 수 있기 때문에, 적외선은 선택된 높이에서 용기가 유체를 담고 있는지(hold)를 측정하도록 사용될 수 있다.
광 트랜스미터(114)와 광 리셉터(116)가 용기(110)의 자동차의 연료 고갈 경고등과 비슷하게, 유체가 미리 선택된 높이를 초과하여 고갈될 때를 가리킬 수 있도록 단일 지점에 위치될 수 있는 것이 고려된다. 하지만, 도 13에서 볼 수 있듯이, 사용자가 용기의 여러 위치에서 유체 높이를 더 정밀하게 결정할 수 있도록, 용기(110)의 높이를 따라 여러 지점에 배치된 복수의 광 트랜스미터(114)와 광 리셉터(116)를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 광 트랜스미터(114)와 광 리셉터(116)는 사용자가 구성할 수 있거나(user configurable) (즉 사용자에 의해 위치들이 변경될 수 있으며) 혹은 제작업체가 설정할 수도 있다.
예시된 광 트랜스미터(114)는 부품번호가 LNA 2904L이고 파나소닉 사가 제조한 LED이다. 예시된 광 리셉터(116)는 부품번호가 QSD 123이고 페어차일드 옵티컬 일렉트릭사가 제조한 트랜지스터를 사용한다.
본 발명의 또 다른 구체예가 장치 커플링(device coupling)(210) 형태로 도 15-16에 도시된다. 이러한 커플링은 예를 들어 도 14에 도시된 종래 기술의 커플링과는 대조적일 수 있다. 도 15-16에 예시적으로 도시된 구체예에서, 장치 커플링(210)은 샤프트(218)의 한 단부(216)에 형성된 테이퍼진 표면(tapered surface)(214)을 가진 리드 스크루(212)를 포함한다. 예를 들어, 테이퍼진 표면(214)은 브라운 앤 샤프(Brown and Sharpe) 테이퍼 표면과 비슷하게 구성될 수 있으며 그 형태로 연삭할 수 있다.
상호보완적이며 짝을 이루는(mating) 테이퍼(219)가 암부분(220) 내에 형성되어 리세스(228)를 형성한다. 암부분(220)은 모터(222)에 결부될 수 있거나(attached) 혹은 모터(222)와 일체로 구성된 부분일 수 있다.
샤프트(218)는 샤프트(218)의 단부(216)에서 나사 홀(threaded hole)(224)을 가진다. 샤프트(218)를 암부분(220)에 (그리고 따라서 모터(222)에) 결합시키기 위하여 테이퍼진 표면(214)이 암부분(220)의 리세스(228) 내로 삽입된다. 샤프트(218)를 암부분(220) 내로 끌어들이기 위해(pull) 스크루(도시되지 않음)가 사용된다. 특히, 테이퍼진 표면(214) 및 짝을 이루는 테이퍼(219) 사이의 표면 영역은 모터의 일반적인 작동 속도에서 부품들이 서로에 대해 회전하는 것을 방지하기에 충분한 마찰력을 제공한다. 스크루 기능은 단지 2개의 표면(214, 219)을 결합된 상태로 유지하기 위한 것이다.
상기 장치(210)는 스크루를 풀고 샤프트(218)의 제 1 단부(216)를 끼움 위치로부터 살짝 쳐서(lightly tapping) 해체된다(disassembly). 본 발명의 또 다른 이점은 2개의 값비싼 구성요소들을 쉽게 분리시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 유세포분석기 여과 시스템이 도 17에 도시된다. 배경기술로서, 유세포분석기는 일반적으로 대개 1000 마이크로미터보다 더 길고 한 면당 약 100-300 마이크로미터 크기의 작은 홀(보통 단면이 정사각형 또는 직사각형)을 포함한다. 유세포분석기가 수행하는 진단 측정은 통상 측정 홀 또는 구멍의 단면적의 50% 미만인 입자들에 수행된다. 이 작은 크기는 입자들을 입자들이 레이저 빔(laser beam)에 의해 조사되는 구멍의 중심에 수동력학적으로 집중시키기 위해 필요하다. 이는 매우 쉽게 막힐(clog) 수 있는 부정적인 결과를 가질 수 있다.
이에 따라, 대부분의 유세포분석기는 샘플들이 미리 여과되는(pre-filtered) 것을 요구하지만, 이것이 모든 막힘을 방지하지 못한다. 보다 최적의 유세포분석기-기반의 자동화된 기기를 가지기 위하여, 이러한 문제는 해결되어야 한다.
한 방법은, 막힘을 자동으로 탐지하는 몇몇 방법에 의해 작동되는 자동화된 백-플러싱 루틴(automated back-flushing routine)을 가지는 것이다. 하지만, 이것은 기기 작동 속도가 현저하게 느려지게 되며 항상 100% 효율적인 것은 아니다. 자동화된 루틴에 의한 막힘 제거에 실패하면 작업자 또는 개입 서비스가 필요하다.
도 17에서 도시된 것은 막힘을 방지하는 특유의 필터(300)이다. 이 필터는 다음과 같은 특징을 가진다:
- 유세포분석기 구멍의 단면적과 똑같거나 또는 상기 단면적보다 작은 다수의 홀(302)을 가진다;
- 유체 속도가 매우 느린(통상 분당 200 마이크로리터 미만) 영역에서 유세포분석기의 샘플 주입기(injector) 근처에 위치된다;
- 고속의 유체 속도에서 백 플러싱될 수 있다;
- 홀(302) 길이는 짧다(통상 300 마이크로미터 미만);
- 전체 유체 저항을 감소시키고 임의의 단일 홀(302)을 통한 유체 속도를 감소시키며, 하나 또는 그 이상의 홀들이 부분적으로 차단되는 경우 복수의 경로(pathway)를 제공하기 위해 다수의 홀들이 존재한다.
이러한 시스템은 예를 들어 정삼각형을 형성하는 유세포분석기 구멍과 함께 사용될 수 있다.
본 발명에 관련된 프로브 끝단(tip)의 한 구체예가 도 18에 도시된다. 신뢰할만한 계수(counting), 혼합, 잔해(debris)의 최소화를 보조하는 개시된 시스템의 요소들 중 하나는 프로브(26)의 기하학적 형태(geometry)이다. 도 18에서 볼 수 있듯이, 예시적인 프로브(26)가 격막 재료의 코어링(coring)을 없앨 수 있는 중실형 평활 단부(solid blunt end)(310)를 가진다. 또한, 프로브(26)는 2개의 홀(312)(이 중 하나가 도 18에 도시되어 있음)을 가질 수 있으며, 이러한 홀들은 프로브(26)의 내부 보어(도시되지 않음)와 실질적으로 똑같은 크기를 가진다. 이러한 구성은 혼합을 향상시키고 고속의 전단력(shear force)에 의해 야기된 세포의 파괴(break up)를 감소시키는 것으로 밝혀졌다.
홀(312)은 프로브에 둘러붙는(sticking) 혈액량을 줄이기 위해 프로브(26)의 단부(310) 근처에 위치된다. 이것은 계수(counting)의 재현성(reproducibility)을 향상시킨다. 표면장력으로 인해 프로브(26)의 외측면에 둘러붙는 혈액(또는 그 외의 다른 임의의 유체)량은 계수(counting)에 현저하게 영향을 끼친다.
그 외의 시스템들은 정확한 계수값을 산출하기 위해 공지된 농도를 가진 형광 비드(fluorescent bead)의 샘플을 각각의 샘플과 혼합시킬 수 있다. 프로브(26)에 대한 개시된 기하학적 형태를 이용함으로써, 형광 비드 혼합이 필요없게 되며 이 단계의 비용과 시간이 필요하지 않게 된다.
본 발명이 다양한 변형예와 대안예 형태가 될 수 있지만, 도면에 예로서 본 발명의 대표적인 특정 구체예들이 도시되며 본 명세서에서 상세하게 기술되었다. 하지만, 본 발명을 앞에서 기술된 특정 형태에만 제한하려는 것이 아니며, 대신, 그 반대로, 하기 청구범위에 의해 정의된 것과 같이, 본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않는 모든 변형예, 균등예, 및 대안예들을 다루기 위한 것이라는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 여러 특징들로부터 다수의 이점이 존재한다. 본 발명의 다양한 구성요소들의 대안의 구체예들이 이러한 특징들의 이점들 중 일부 이상으로부터 기술된 모든 특징들을 모두 포함할 수는 없다는 것을 유의해야 할 것이다. 통상의 기술자는 본 발명의 사상과 범위 내에 있으며 본 발명의 하나 또는 그 이상의 특징들을 포함하는 진단 장치 프로브 세정 스테이션 및 방법의 자체적인 실시예를 용이하게 고안할 수 있다.
Claims (20)
- 진단 기기에 있어서,
상기 진단 기기는:
- 유세포분석기,
- 내부에 유체를 수용한 격막을 가진 튜브를 수용하도록 구성된 튜브 홀더,
- 격막을 천공하여 유체를 흡입하도록 구성된 프로브,
- 프로브에 결합되고, 격막을 향해 그리고 격막으로부터 멀어지도록 프로브를 이동시키도록 구성된 모터, 및
- 모터에 결합되고, 모터의 저항이 변동되는(fluctuate) 경우를 탐지하는 프로세서를 포함하고,
상기 진단 기기는 프로브가 격막을 천공하는 때를 모터에 발생된 저항으로 인해 탐지할 수 있으며, 상기 진단 기기는, 추가로, 프로브가 튜브의 바닥과 접촉하는 때를 모터에 발생된 이차 저항(second resistance)으로 인해 탐지할 수 있는, 진단 기기. - 제 1 항에 있어서,
진단 기기는 튜브의 치수를 나타내기 위해 바코드 시스템을 추가로 포함하는, 진단 기기. - 제 2 항에 있어서,
바코드 시스템은 튜브 근처에 위치된 바코드와 진단 기기와 소통되는 바코드 판독기를 포함하는, 진단 기기. - 제 2 항에 있어서,
바코드 시스템은 튜브 카세트에 고정된 복수의 튜브의 치수들을 나타내는, 진단 기기. - 제 2 항에 있어서,
바코드 시스템은 진단 기기 내에 삽입된 튜브의 치수를 나타내는 코드를 판독하도록 구성되는, 진단 기기. - 제 5 항에 있어서,
프로세서는 튜브의 치수에 따라 모터의 움직임(movement)을 안내하는, 진단 기기. - 제 1 항에 있어서,
튜브를 진단 기기 내에 삽입하기 위한 도어를 추가로 포함하는, 진단 기기. - 제 7 항에 있어서,
복수의 튜브가 도어를 통해 진단 기기 내로 동시에 삽입될 수 있는, 진단 기기. - 제 7 항에 있어서,
삽입된 튜브는 알려져 있는 바닥 위치를 가진 튜브 홀더 내에 수용될 수 있는, 진단 기기. - 튜브로부터 유체를 샘플링하는 방법에 있어서,
상기 방법은:
- 튜브가 격막을 가지는지를 결정하는 단계;
- 프로브가 튜브를 향하도록 안내하는 단계;
- 프로브를 튜브 안으로 내리는 단계;
- 프로브가 격막을 통과하는지를 감지하는 단계;
- 튜브를 튜브의 바닥을 향해 내리는 단계, 및
- 튜브로부터 유체를 흡입하는 단계를 포함하는, 튜브로부터 유체를 샘플링하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
프로브를 튜브의 바닥에 접촉시키는 단계와 프로브가 튜브의 바닥에 접촉했는지를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 튜브로부터 유체를 샘플링하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
프로브의 접촉 단계는 프로브를 튜브를 향해 내리는데 사용되는 프로브 모터 내의 저항을 모니터링하는 단계를 포함하는, 튜브로부터 유체를 샘플링하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
일단 프로브가 튜브의 바닥에 접촉했는지를 결정하고 나면 튜브의 바닥으로부터 프로브를 다시 들어올리는 단계(backing up)를 추가로 포함하는, 튜브로부터 유체를 샘플링하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
격막 결정 단계는 튜브를 향해 프로브를 내리는데 사용되는 프로브 모터 내의 저항을 모니터링하는 단계를 포함하는, 튜브로부터 유체를 샘플링하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
튜브의 치수는 프로브가 튜브 내에 삽입되기 전에는 알려져 있지 않은 것인, 튜브로부터 유체를 샘플링하는 방법. - 튜브 내의 유체를 샘플링하기 위한 진단 기기에 있어서,
상기 진단 기기는:
- 유세포분석기;
- 내부에 유체를 수용하는 튜브;
- 튜브 내로 내려가서 유체를 흡입하도록 구성된 프로브,
- 프로브에 결합되고, 튜브의 바닥 표면을 향해 이동시키고 튜브의 바닥 표면으로부터 멀어지도록 프로브를 이동시키도록 구성된 모터, 및
- 모터에 결합되고, 모터의 저항이 변동되는 경우를 탐지하는 프로세서를 포함하며;
상기 진단 기기는 프로브가 저항, 가령, 프로브가 튜브의 바닥 표면을 칠 때에 발생되는 저항과 만날 때를 탐지할 수 있는, 튜브 내의 유체를 샘플링하기 위한 진단 기기. - 제 16 항에 있어서,
프로세서는 프로브가 저항과 만나는지를 결정하기 위해 모터의 저항을 모니터링하도록 구성되는, 튜브 내의 유체를 샘플링하기 위한 진단 기기. - 제 16 항에 있어서,
진단 기기는 튜브의 치수를 나타내기 위한 바코드 시스템을 추가로 포함하는, 튜브 내의 유체를 샘플링하기 위한 진단 기기. - 제 16 항에 있어서,
프로세서는 튜브의 결정된 치수에 따라 모터의 움직임(movement)을 안내하는, 튜브 내의 유체를 샘플링하기 위한 진단 기기 - 제 16 항에 있어서,
튜브를 진단 기기 내에 삽입하기 위한 도어를 추가로 포함하며, 튜브는 미리 정해진 위치에서 튜브 홀더 내에 고정되는, 튜브 내의 유체를 샘플링하기 위한 진단 기기.
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