KR20140025380A - 분석용 세포함유 샘플유체를 준비하기 위한 일회용 카트리지 - Google Patents

분석용 세포함유 샘플유체를 준비하기 위한 일회용 카트리지 Download PDF

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KR20140025380A
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아비샤이 브란스키
리론 시로모
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픽셀 메디칼 테크놀러지즈 리미티드
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Abstract

본 발명은 분석을 위한 세포들을 함유하는 샘플유체를 준비하기 위한 일회용 카트리지에 관한 것이다. 카트리지는 하나 또는 그 이상의 병렬 유닛을 포함하며, 각각의 준비 유닛은 밀봉들 사이에서 에워싸이고 연속적으로 연결된 하나 또는 그 이상의 챔버들을 포함한다. 각각의 챔버는 입력유체를 수용하여 상기 유체에 영향을 끼치는 과정을 수행하고 이에 의해서 출력유체가 발생하며 상기 출력유체를 방출하도록 구성된다. 상기 하나 또는 그 이상의 챔버들 중 제 1 챔버는 제 1 개구부에 연결된 압축가능한 챔버이며, 상기 하나 또는 그 이상의 챔버들 중 마지막 챔버는 제 2 개구부에 연결된다. 상기 제 1 챔버의 입력유체는 상기 샘플유체이다. 상기 하나 또는 그 이상의 준비 유닛은 상기 제 2 개구부를 거쳐서 운반할 수 있는 각각의 출력유체의 분석을 수행하기 위한 컴파트먼트에 연결될 수 있다.

Description

분석용 세포함유 샘플유체를 준비하기 위한 일회용 카트리지{Disposable cartridge for preparing a sample fluid containing cells for analysis}
본 발명은 유체의 자동분석을 수행하기 위한 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 분석용 세포들을 함유하는 샘플유체를 준비하기 위한 카트리지에 관한 것이다.
현장현시검사(Point-of-care testing; POCT)는 예를 들어 개인병원과 같이 환자치료구역이나 그 근처에서 수행하는 검진으로 정의된다. 현장현시검사는 예를 들어 샘플을 실험실로 보낼 필요없이 혈액 테스트와 같은 테스트들의 신속한 수행을 가능하게 한다. 테스트 결과를 신속하게 얻으면 즉각적인 임상관리결정을 할 수 있게 된다.
그러한 POCT 시스템을 최소의 유지비용으로 단순하게 사용하도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해서, 몇몇 장치들은 완전히 자체-함유된 일회용 카트리지나 스트립들을 사용한다. 완전자동화시스템에서는, 예비적인 샘플준비가 필요하지 않으므로, 상기 카트리지들이 오염될 위험성이 제거된다.
Pugia 등에 의해서 "Mixing in Microfluidic Devices"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2008년에 공고된 미국특허 제 7,347,617 호에는, 결합액체를 생성하기 위해서 제 1 챔버내로 액체들을 분배함에 의해서 미세유체장치에서 액체들을 혼합하는 방법이 개시되어 있다. 이 액체들은 완벽한 혼합을 위해서 제 1 챔버로부터 적어도 하나의 모세혈관을 통해서 제 2 챔버내로 방출된다.
Yamamoto 등에 의해서 "Automatic Blood Analyzer"라는 발명의 명칭으로 출원되어 1997년에 공고된 미국특허 제 4,030,888 호에는 7개의 혈액지수를 결정하기 위한 완전자동화시스템이 개시되어 있다. 샘플의 도입부터 시작되어 집계부, 결정수단 및 배출구를 거치는 희석 혈액의 유동은 2개의 회전식 연동 콕과 그것의 상류 또는 하류에 위치한 챔버들로 진공이나 공기압을 공급하는 것에 의해서 제어된다.
Burns 등에 의해서 "Dilution Apparatus and Method"라는 발명의 명칭으로 출원되어 1989년에 공고된 미국특허 제 4,826,775 호에는 공급되는 샘플액체를 자동으로 희석시키기 위해서 자동화 샘플액체분석 시스템에 공급하여 이 시스템과 함께 연동하여 작동가능한 자동희석장치 및 방법이 개시되어 있다.
Kipke 등에 의해서 "Multi-Chambered Pump- Valve Device"라는 발명의 명칭으로 출원되어 1990년에 공고된 미국특허 제 4,908,187 호에는 결합된 용액의 독특한 시리즈들을 복제가능하게 생성하기 위해서, 희석되지 않은 제 3 용액과 혼합되는 제 2 용액을 생성하기 위해서 제 1 용액을 희석할 수 있는 희석 및 혼합장치가 개시되어 있다. 상기 결합된 용액의 시리즈에서 각각의 용액은 단일 (선택된) 반응물의 농도에서만 변화가 있을 것이며, 통상적으로는 각각의 연속적인 용액은 선택된 반응물에서 농도가 더욱 증가된다. 과정에서의 변경을 채택함으로써, 상기 시리즈에서 각각의 연속적인 용액은 선택한 반응물에서 농도가 다소 감소하게될 것이다. 이 발명은 상기 용액들의 시리즈를 신속하고 복제가능하게 생산하기 위해서 스텝핑 모터에 연결된 장치를 포함하는 자동화시스템에 관한 것이며, 상기 장치는 상기 용액의 시리즈에서 화학적, 생화학적, 또는 물리적 화학적 데이터를 얻기 위한 분석수단에 또한 연결된다.
Maimon 등에 의해서 "Multichamber Syringe Device for Fusing Cells"라는 발명의 명칭으로 출원되어 1994년에 공고된 미국특허 제 5,350,693 호에는 세포들의 현탁액을 함유하는 제 1 챔버, 세포들의 현탁액을 함유하는 제 2 챔버, 그리고 적어도 40부피%의 폴리에틸렌 글리콜(PEG)을 함유하는 제 3 챔버를 구비한 다중챔버 주사기를 포함하는 세포용해 장치가 개시되어 있다. 챔버들의 배출통로들은 꼬여서 그것의 하류단부들은 비스듬하고 동일한 높이로 서로를 향한다. 챔버들의 상대적인 단면적은 현탁액과 용액의 원하는 비율이 15부피% 내지 25부피%의 혼합물을 형성하는 직경에 대응된다. 상기 장치는 주사기로부터 혼합물을 수용하기 위하여 주사기와 유체 연결되는 비-선형 튜브, 및 상기 비-선형 튜브를 통해서 상기 혼합물의 왕복통로를 유발하기 위한 장치를 또한 포함한다.
Carver Jr.등에 의해서 "Apparatus for Pumping and Directing Fluids for Hematology Testing"라는 발명의 명칭으로 출원되어 1995년에 공고된 미국특허 제 5,380,491 호에는 혈액 테스트를 위한 장치가 개시되어 있는데, 이 장치는 혈액샘플을 분석하기 위해서 카운팅 오리피스(counting orifice)를 통해서 혈액샘플의 유동을 위한 카운팅 오리피스를 한정하는 감지유닛, 및 3개의 주사기를 갖는다. 제 1 주사기는 카운팅 오리피스를 통해서 혈액샘플의 흐름을 주입하기 위하여 카운팅 오리피스의 흡입구쪽에서 상기 감지유닛과 유체연결된다. 제 2 주사기는 카운팅 오리피스의 흡입구쪽에서 상기 샘플 스트림을 에워싸는 유체의 시스(sheath)를 동시에 주입하기 위하여 카운팅 오리피스의 흡입구쪽에서 감지챔버와 유체연결된다. 제 3 주사기는 카운팅 오리피스의 배출구쪽에서 상기 샘플 스트림을 에워싸는 감지챔버로부터 유체의 시스를 흡인(aspirating)하기 위하여 카운팅 오리피스의 배출구쪽에서 감지챔버와 연결된다.
Carver Jr.등에 의해서 "Apparatus for Mixing Fluids for Analysis"라는 발명의 명칭으로 출원되어 1998년에 공고된 미국특허 제 5,840,254 호에는 혈액분석과 같은 유체분석을 위한 장치가 개시되어 있는데, 여기에서는 다수의 반응물-혼합물 성분들이 각각의 펌프에 의해서 밸브 매트릭스를 통해서 유동-주입 유닛 내로 각각 주입된다. 유동-주입 유닛은 다수의 돌출부들을 포함하는 혼합챔버, 및 상기 혼합챔버의 중앙쪽으로 안쪽으로 돌출하고 서로에 대하여 축방향과 방사상으로 이격된 너브들(nubs)을 한정한다. 반응물-혼합물 성분들이 상기 혼합챔버내로 주입됨에 따라서, 너브들은 유량을 교반하여 난류를 생성하고, 이에 의해서 반응물-혼합물 성분들이 분산되어 반응물 혼합물을 생성하도록 성분들을 함께 혼합하게 된다. 반응물-혼합물 성분들의 유동 비율은 성분들이 유동-주입 유닛에서 결합하여 선택된 반응물 혼합물을 생성함에 따라서 반응물-혼합물 비율을 선택하기 위해서 조정된다. 유동-주입 유닛을 통해서 통과할 때, 반응물 혼합물은 혼합물의 입자 분포를 분석하기 위하여 감지 유닛 내로 주입된다.
Larsen 등에 의해서 "Micromixer Having a Mixing Chamber for Mixing two Liquids Through the Use of Laminar Flow"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2001년에 공고된 미국특허 제 6,241,379 호에는, 2개의 유체를 혼합하기 위한 혼합챔버를 갖는 마이크로믹서가 개시되어 있다. 마이크로믹서는 제 1 유체의 공급을 위한 제 1 유입구 배열 및 제 2 유체의 공급을 위한 제 2 유입구 배열을 갖는다. 혼합챔버는 제 1 유체가 유동하는 벽을 포함하고, 상기 제 2 유입구 배열은 상기 벽에 적어도 하나의 개구부를 갖는다. 상기 개구부와 인접한 벽에는 돌출부가 위치하는데 상기 혼합챔버 내로 연장되고, 그래서 상기 제 1 유체는 상기 돌출부 주위로 유동하여 상기 제 2 유체와 함께 경계층을 형성한다. 혼합은 상기 경계층을 통한 확산에 의해서 일어나게 된다.
Chen 등에 의해서 "Concurrent Flow Mixing Methods and Apparatuses for the Preparation of Gene Therapy Vectors and Compositions Prepared Thereby"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2003년에 공고된 미국특허 제 6,537,813 호에는 혼합물들을 제조하고 조성물들을 응축하기에 적합한 방법이 개시되어 있다. 다양한 실시 예들에 있어서, 개선된 재현성, 확장성(scaleability), 안정성 및 약리효과를 위한 조절되고 균등한 혼합 유전자치료 매개체를 제공한다.
Kipke 등에 의해서 "Multi-Chambered Pump-Valve Device"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2004년에 공고된 미국특허 제 6,820,506 호에는 화학처리, 탐지 및 분석을 수행하기 위한 다중챔버 펌프-밸브장치가 개시되어 있다. 이 장치는 하나 또는 그 이상의 통로를 거쳐서 서로 유체 연결되는 가변체적을 갖는 다수의 챔버들을 포함한다. 액체는 둘 또는 그 이상의 챔버들의 체적을 단순히 변화시킴에 의해서 상기 장치를 통해서 탐지될 것이다.
Karp 등에 의해서 "Multi-Stream Microfluidic Aperture Mixers"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2005년에 공고된 미국특허 제 6,877,892 호에는 가동부품들을 사용함이 없이 다중 유체 스트림을 수동적으로 혼합하는 강력한 미세유체 혼합장치가 개시되어 있다. 일 실시 예에 있어서, 이러한 장치들은 미세유체 채널들을 포함하는데, 이들은 3차원 구조물의 다양한 층들에 형성된다. 혼합은 유체유동 경로들의 다양한 조작 및/또는 유체 흐름들 사이에서의 접촉에 의해서 달성될 것이다.
Kipke 등에 의해서 "Multi-Chambered Pump -Valve Device"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2005년에 공고된 미국특허 제 6,915,713 호에는 화학처리, 탐지 및 분석을 수행하기 위한 다중챔버 펌프 밸브장치가 개시되어 있다. 이 장치는 하나 또는 그 이상의 통로들을 거쳐서 서로 유체 연결되는 가변 체적들을 갖는 다수의 챔버들을 포함한다. 액체는 둘 또는 그 이상의 챔버들의 체적을 단순히 변화시킴에 의해서 상기 장치를 통해서 탐지될 것이다.
Carver Jr. 등에 의해서 "Apparatus and Method for Mixing Fluids for Analysis"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2005년에 공고된 미국특허 제 6,979,569 호에는 유체분석을 위한 장치가 개시되어 있는데, 여기에서는 다수의 반응물-혼합물 성분들이 각각의 펌프에 의해서 밸브 매트릭스를 통해서 유동-주입 유닛 내로 각각 주입된다. 유동-주입 유닛은 다수의 돌출부들을 포함하는 혼합챔버, 및 상기 혼합챔버의 중앙쪽으로 안쪽으로 돌출하고 서로에 대하여 축방향과 방사상으로 이격된 너브들을 한정한다. 반응물-혼합물 성분들이 상기 혼합챔버내로 주입됨에 따라서, 너브들은 유량을 교반하여 난류를 생성하고, 이에 의해서 반응물-혼합물 성분들이 분산되어 반응물 혼합물을 생성하도록 성분들을 함께 혼합하게 된다. 반응물-혼합물 성분들의 유동 비율은 성분들이 유동-주입 유닛에서 결합하여 선택된 반응물 혼합물을 생성함에 따라서 반응물-혼합물 비율을 선택하기 위해서 조정된다. 유동-주입 유닛을 통해서 통과할 때, 반응물 혼합물은 혼합물의 입자 분포를 분석하기 위하여 감지 유닛 내로 주입된다.
Chen 등에 의해서 "Fluid Flow Conducting Module"이라는 발명의 명칭으로 출원되어 2008년에 공고된 미국특허 제 7,314,060 호에는 유체 유동 안내 모듈이 개시되어 있는데, 이것은 둘 또는 그 이상의 유입구, 둘 또는 그 이상의 배출구, 제 1 블록과 제 2 블록을 내장하고 있는 챔버를 포함한다. 또한, 챔버는 중간에 점진적으로 넓어지는 구간 및 2개의 수렴하는 단부를 구비한다. 하나의 수렴단부는 상기 유입구에 연결되고, 다른 수렴단부는 배출구에 연결된다. 유체들은 상기 유입구를 통해서 챔버내로 주입되어 챔버를 통해서 유동하고 추가적인 수집과 분석을 위해서 둘 또는 그 이상의 배출구쪽으로 안내된다.
Shany 등에 의해서 "Cartridge for a Biological Sample"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2009년에 공개된 PCT 공개공보 제 WO/2OO9/053928 호에는 밀봉된 제거가능한 카트리지가 개시되어 있는데, 이것은 분석장치내로 삽입되기에 적합하고 생물학적 샘플을 함유하기에 적합하며, 상기 카트리지 내에서 상기 생물학적 샘플의 둘 또는 그 이상의 분석을 용이하게 위치시키기에 적합한 둘 또는 그 이상의 조립위치를 포함하며, 상기 조립위치들중 적어도 하나쪽으로 상기 생물학적 샘플을 운반하도록 상기 조립장치의 액튜에이터와 인터페이스 하기에 적합한 액튜에이터 인터페이스를 포함한다.
Lauks 등에 의해서 "Disposable sensing device for real time fluid analysis"라는 발명의 명칭으로 출원되어 1992년에 공고된 미국특허 제 5,096,669 호에는 혈액이나 다른 유체의 다양한 전기화학적 측정을 수행할 수 있는 일회용 장치 및 휴대용 리더를 포함하는 장치가 개시되어 있다. 작동에 있어서, 유체샘플은 모세관작용에 의해서 오리피스를 통해서 일회용 장치 내로 도입된다. 오리피스는 밀봉되고 일회용 장치는 리더 내로 삽입된다. 테스트 시퀀스와 유체의 유동을 제어하는 리더는 장치 내부에 위치한 교정 주머니(calibrant pouch)가 구멍이 뚫려서 교정유체가 교정을 수행하도록 센서 배열을 가로질러서 유동하게 한다. 다음으로, 장치에 위치한 부레가 압착되어 센서들을 가로질러서 샘플을 가압하는데, 여기에서는 측정이 수행되고 보정을 수행하는 리더에 의해서 판독된다. 일단 측정이 이루어지면, 상기 장치는 리더로부터 철수하여 폐기될 수 있다.
Berndtsson에 의해서 "Disposable apparatus for use in blood testing"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2003년에 공개된 PCT 특허출원 제 WO/2003/044488 호에는 2개의 다른 희석비율로 혈액 샘플을 동시에 희석시키기에 적합한 혈액 테스트에 사용하기 위한 일회용 장치가 개시되어 있다. 블록 형상의 하우징은 제 1 및 제 2 리셉터클; 각각 그 안에 이동가능한 피스톤을 가지며 희석제의 한정된 체적을 함유하는 제 1 및 제 2 실린더를 구비하며, 내부를 통해서 연장되고 3개의 구별되는 위치에 놓이는 3개의 밸브 몸체 채널들을 갖는 밸브 몸체를 구비한 밸브를 포함한다. 한 위치에 있어서, 리셉터클들은 채널들의 쌍을 통해서 실린더들의 각각과 동시에 연결된다. 혈액샘플을 수용하기 위한 제 1 수단으로서 리셉터클들중 하나는 혈액 샘플링 모세관을 수용하기에 적합하다.
Larsen에 의해서 "A disposable cartridge for characterizing particles suspended in a liquid"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2003년에 공개된 PCT 특허출원 제 WO/2003/104772 호에는 액체에 현탁된 입자들을 특정화하기 위한 일회용 카트리지, 특히 적은 양의 전체 혈액의 일회용 분석을 위한 것과 같이 일회용 분석을 위한 자체함유 일회용 카트리지가 개시되어 있다. 자체함유 일회용 카트리지는 간단한 테스트 과정을 용이하게 하는데, 이것은 특별한 교육없이도 대부분의 사람에 의해서 수행될 수 있다. 또한, 카트리지에서 테스트를 수행하도록 사용되는 장치는 간단하고 유지보수가 무료이며 일회용이다.
Larsen에 의해서 "Dual sample cartridge and method for characterizing particle in liquid"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2006년에 공개된 PCT 특허출원 제 WO/2003/084472 호에는 액체에 현탁된 입자들을 특정화하기 위한 일회용 카트리지, 특히 적은 양의 전체 혈액의 일회용 분석을 위한 것과 같이 일회용 분석을 위한 자체함유 일회용 카트리지가 개시되어 있다. 또한, 이 발명은 액체에 있는 입자들을 특징화하기 위한 방법 및 작고 정확한 체적의 액체를 샘플링하기 위한 장치에 관한 것이다. 이 장치는 혼합챔버 및 개구부를 구비한 벽에 의해서 분리되는 수집챔버를 갖는 하우징, 액체 샘플의 도입을 위해서 상기 하우징의 외면에 형성된 제 1 보어, 제 1 액체 샘플을 수용하여 보유하기 위한 제 1 공동, 및 제 2 액체 샘플을 수용하여 보유하기 위한 제 2 공동을 포함한다.
Warden과 Kaplan에 의해서 "Device for receiving and processing a sample"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2000년에 공고된 미국특허 제 6,016,712 호에는 샘플을 수용하여 처리하기 위한 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는 샘플 컨테이너와 유체 연결되고 샘플 컨테이너로부터 샘플을 직접적으로 수용하기에 적합한 샘플 수용 요소를 포함한다. 샘플 수용요소는 샘플을 장치내로 도입할 수 있게 한다. 제 1 챔버는 샘플 수용요소와 유체 연결된다. 하나 또는 그 이상의 제 2 챔버는 제 1 챔버와 유체 연결된다. 장치는 제 1 및 제 2 포트를 또한 포함한다. 제 1 포트는 장치를 통기하기 위하여 제공된다. 제 2 포트는 상기 장치와, 상기 샘플 수용요소로부터 상기 제 1 챔버로 샘플을 이동시키고 상기 제 1 챔버로부터 하나 또는 그 이상의 제 2 챔버로 상기 샘플을 이동시키기 위한 수단 사이에 연결을 조성하기 위해서 제공된다. 또한, 장치의 일부로서 상기 제 2 챔버들 각각으로 도입된 샘플의 정확한 양을 조절하기 위한 수단이 포함된다. 제 1 챔버 및/또는 하나 또는 그 이상의 제 2 챔버는 샘플을 처리하기에 적합하다. 상기 장치들을 포함하는 키트 및 샘플을 처리하기 위하여 상기 장치를 사용하는 방법들이 또한 개시되어 있다.
Mcdevitt 등에 의해서 "Integration of fluids and reagents into self-contained cartridges containing sensor elements"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2006년에 공개된 미국특허출원 제 2006/0257993 호에는 일회용 분석에 적합한 휴대용 기구와 관련된 방법 및 분해물질 탐지장치가 개시되어 있는데, 몇몇 실시 예들에 있어서 휴대용 기구는 일회용 카트리지, 광학 탐지기, 샘플 수집장치 및/또는 샘플 저장소, 반응물 운반장치, 유체운반장치, 하나 또는 그 이상의 채널, 및/또는 폐기물 저장소를 포함할 것이다. 일회용 기구의 사용은 분석을 위해서 작업자가 샘플과 접촉하는 비율을 줄임으로써 작업자에 대한 위험을 줄이게 될 것이다. 이 장치는 셀룰러-및/또는 입자 기초 분석을 사용하여 진단정보를 얻을 수 있으며, 멤브레인-및/또는 입자 기초 분석 카트리지와 연관시켜서 사용될 것이다. 단백질 및 세포 및/또는 미생물을 함유하는 분석제들은 멤브레인 및/또는 입자 기초 분석장치를 사용하여 탐지될 것이다.
Mcdevitt 등에 의해서 "Methods and compositions related to determination and use of white blood cell counts"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2009년에 공개된 미국 특허출원 제 2009/0215072 호에는 현장진단 분석에 적당한 휴대용 기구에 관한 방법 및 분석탐지장치가 개시되어 있다. 몇몇 실시 예들에 있어서, 휴대용 기구는 일회용 카트리지, 광학 탐지기, 샘플수집장치 및/또는 샘플 저장소, 반응물 운반장치, 유체 운반장치, 하나 또는 그 이상의 채널, 및/또는 폐기물 저장소를 포함할 것이다. 휴대용 기구의 사용은 작업자가 분석을 위하여 샘플과 접촉하는 정도를 줄임으로써 작업자에게 가해질 위험을 줄일 것이다. 이 장치는 셀룰러-및/또는 입자-기초 분석을 사용하여 진단정보를 얻을 수 있으며, 멤브레인-및/또는 입자-기초 분석 카트리지와 연관시켜서 사용될 것이다. 단백질과 세포 및/또는 미생물을 함유하는 결과는 멤브레인이나 입자기초 분석장치를 사용하여 탐지될 것이다.
Leshansky 등에 의해서 "Systems and Methods for Focusing Particles"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2008년에 공개된 PCT 공개공보 WO/2008/149365에는 입자들을 포커싱하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 현탁액 매체에서 입자들의 현탁액을 제공하는 단계; 및 상기 유동 현탁액이 100㎛ 보다 작은 적어도 하나의 단면치수를 갖는 일정 체적을 점유하게 상기 현탁액을 상기 채널을 따라서 유동시키는 단계를 포함한다.
Bransky 등에 의해서 "Microfluidic System and Method for Manufacturing the Same"라는 발명의 명칭으로 출원되어 2010년에 공개된 PCT 공개공보 WO/2010/013238에는 미세유체장치가 개시되어 있다. 상기 미세유체장치는 제 1 유체를 수용하기 위한 유체 유입구와 유체연결되는 미세채널을 포함한다. 상기 미세유체장치는 미세채널의 벽에 외력을 선택적으로 가함으로써 상기 미세채널에서 상기 제 1 유체의 유동을 제어하는 압전 액튜에이터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 목적은, 분석용 세포함유 샘플을 준비하기 위한 일회용 카트리지로서,
하나 또는 그 이상의 병렬 준비유닛을 포함하며,
각각의 상기 준비유닛은,
깨지기 쉬운 밀봉들 사이에 에워싸여 연속적으로 연결된 하나 또는 그 이상의 챔버들을 구비하고, 각각의 상기 챔버는 입력유체를 수용하여 상기 유체에 영향을 끼치는 과정을 수행하고 이에 의해서 출력유체가 발생하면 상기 출력유체를 방출하도록 구성되고,
상기 하나 또는 그 이상의 챔버들 중 제 1 챔버는 제 1 개구부에 연결된 압축가능한 챔버이며,
상기 하나 또는 그 이상의 챔버들 중 마지막 챔버는 제 2 개구부에 연결되고,
상기 제 1 챔버의 입력유체는 상기 샘플유체이고,
상기 하나 또는 그 이상의 준비 유닛은 상기 제 2 개구부를 거쳐서 운반할 수 있는 각각의 출력유체의 분석을 수행하기 위한 컴파트먼트에 연결될 수 있는 일회용 카트리지를 제공하는데 있다.
일 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중 적어도 하나에 포함된 상기 하나 또는 그 이상의 압축가능한 챔버는, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들에서 상기 제 1 챔버와 상기 마지막 챔버가 되는 단일 챔버를 포함하는 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 상기 하나 또는 그 이상의 압축가능한 챔버는, 각각의 물질을 포함하는 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 적어도 하나의 하나 또는 그 이상의 챔버는, 서로 연결된 컴파트먼트를 포함하는 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 압축가능한 챔버를 에워싸는 상기 깨지기 쉬운 밀봉은 선행의 깨지기 쉬운 밀봉과 후속의 깨지기 쉬운 밀봉을 포함하는 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 각각의 유닛에 있어서, 상기 제 1 챔버의 상기 선행의 깨지기 쉬운 밀봉은 상기 제 1 챔버로부터 상기 제 1 개구부를 경유하여 유체가 유동하는 것을 방지하는 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 각각의 유닛에 있어서, 상기 마지막 챔버의 상기 후속의 깨지기 쉬운 밀봉은 상기 각각의 준비유닛으로부터 상기 제 2 개구부를 경유하여 유체가 유동하는 것을 방지하는 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 각각의 유닛에 있어서, 상기 제 1 챔버는 제 1 채널을 경유하여 상기 제 1 개구부에 연결되는 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제 1 챔버의 상기 선행 밀봉은 상기 제 1 챔버 내로 상기 샘플 유체를 도입하기 위하여 유용한 캐리어와 상기 제 1 채널의 내면 사이에서 분리가능한 공간을 거쳐서 유체가 유동하는 것을 방지하도록 구성된 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제 1 챔버의 상기 선행 밀봉은,
상기 캐리어에 의해서 상기 제 1 챔버 내로 상기 샘플유체를 도입하기 전에 상기 제 1 챔버로부터 상기 제 1 개구부를 경유하여 유체가 유동하는 것을 방지하도록 구성된 제 1의 깨지기 쉬운 밀봉; 및
유체가 상기 공간을 경유하여 유동하는 것을 방지하여 그 다음에 상기 샘플유체를 도입하도록 구성된 제 1 밀봉;을 포함하는 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 각각의 유닛에서, 상기 제 1 압축가능한 챔버의 상기 선행의 깨지기 쉬운 밀봉은 상기 샘플유체를 상기 제 1 챔버로 도입하기 위해 사용가능한 캐리어에 의해서 깨지도록 구성된 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 각각의 유닛에서, 상기 제 1 압축가능한 챔버의 상기 선행의 깨지기 쉬운 밀봉은 상기 캐리어에 의해서 깨지도록 구성된 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 제 1의 깨지기 쉬운 밀봉은 상기 캐리어에 의해서 깨지도록 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 후속의 깨지기 쉬운 밀봉은 압력에 의해서 깨지도록 구성된 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 각각의 유닛에서, 상기 마지막 챔버는 제 1 채널을 경유하여 상기 제 2 개구부에 연결되고, 상기 제 2 채널은 밀봉 가능한 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 적어도 하나는 하나 또는 그 이상의 연결 채널을 경유하여 연결된 둘 또는 그 이상의 압축가능한 챔버를 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 연결 채널들중 하나는 밀봉가능한 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 적어도 하나는, 상기 샘플유체를 상기 제 1 챔버의 공간 내로 직접적으로 도입하도록 사용가능한 캐리어를 도입하게 구성된 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 반응을 수행하는 것은 상기 입력유체를 물질과 혼합하는 것인 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 압축가능한 챔버는 상기 압축가능한 챔버의 하나 또는 그 이상의 부분에 적용할 수 있는 압력에 의해서 생성되는 제트 유동에 의해서 혼합하도록 구성된 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 적어도 하나의 하나 또는 그 이상의 챔버는, 서로연결된 컴파트먼트들을 포함하고, 상기 서로연결된 컴파트먼트의 적어도 하나는 압축가능한 부분을 포함하는 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 각각의 컴파트먼트는 압축가능한 부분을 포함하는 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 샘플유체의 파생물을 얻고 상기 유체의 매개변수들을 얻기위해 분석을 수행할 수 있게 허용하는 방식으로 상기 파생물을 제출하기 위한 분석 컴파트먼트로서,
적어도 하나의 분석 유닛을 포함하며,
각각의 분석 유닛은, 상기 파생물들중 하나 또는 그 이상을 얻고 분석을 허용하는 방식으로 상기 파생물들을 제공하기 위한 중공 챔버를 구비하는 분석 컴파트먼트를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 적어도 하나의 분석 유닛의 하나 또는 그 이상의 상기 중공 챔버는, 상기 파생물들의 제 2 파생물을 얻기전에 제공하기 위하여 상기 파생물들의 제 1 파생물을 얻도록 구성되는 분석 컴파트먼트를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 적어도 하나의 분석 유닛은 적어도 2개의 분석 유닛으로 이루어지고, 상기 적어도 2개의 분석 유닛은 병렬로 연결되고, 2가지 타입의 분석을 병렬로 수행할 수 있게 하는 방식으로 상기 샘플유체의 파생물을 제출하기 위해 구성된 분석 컴파트먼트를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 분석 유닛의 하나 또는 그 이상의 중공부재는 챔버이고, 상기 적어도 하나의 분석 유닛의 하나 또는 그 이상은, 상기 챔버에 연결된 작은 단면의 채널을 더 포함하며, 상기 작은 단면의 채널은 상기 챔버에서 상기 샘플유체의 파생물의 유동을 감속시키도록 구성된 분석 컴파트먼트를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 적어도 하나의 분석 유닛의 하나 또는 그 이상의 상기 챔버의 내면은 제제(agent)로 피복가능한 돌출부들을 가지며, 상기 돌출부들은 상기 샘플유체의 상기 파생물과 상기 제제간의 접촉영역을 확장하도록 구성된 분석 컴파트먼트를 제공한다.
본 발명은의 다른 목적은, 세포를 함유하는 샘플유체를 얻고 분석을 위해서 상기 샘플유체를 준비하기 위한 일회용 카트리지로서,
일련의 적어도 2개의 서로 연결된 챔버들을 포함하며,
상기 적어도 2개의 챔버들은 제 1 챔버와 마지막 챔버이고, 상기 일련의 챔버들에서 각각의 챔버는 깨지기 쉬운 밀봉들 사이에서 에워싸이며, 입력은 상기 샘플유체의 제 1 파생물이고 출력은 상기 샘플유체의 제 2 파생물인 과정을 수행하도록 구성되며,
상기 일련의 챔버들은 연속적인 과정들을 수행하기 위해서 구성되고,
상기 제 1 챔버에 의해서 얻을 수 있는 상기 제 1의 파생물은 샘플유체이고, 상기 제 1 챔버와는 별도로 모든 챔버들의 각각에 의해서 얻어질 수 있는 제 1 파생물은 상기 일련의 챔버들중 선행 챔버의 제 2 파생물인 일회용 카트리지를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따르면, 본 발명은,
상기 제 1 파생물을 얻기 전에 각각의 챔버를 밀봉하기 위하여 구성된 선행 밀봉; 및
상기 각각의 챔버로부터 상기 제 2 파생물을 방출하기 위해서 파괴되도록 구성된 후속 밀봉;을 포함하는 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 선행 밀봉은 깨지기 쉬운 밀봉인 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 선행 밀봉은 재밀봉가능한 밀봉인 일회용 카트리지를 제공한다.
다른 실 시예에 따르면, 본 발명은, 상기 후속 밀봉은 깨지기 쉬운 밀봉인 일회용 카트리지를 제공한다.
본 발명은 유체의 자동분석을 수행하기 위한 분야로서, 분석용 세포들을 함유하는 샘플유체를 준비하기 위한 카트리지를 제공한다.
본 발명을 이해하고 본 발명이 실제로 어떻게 수행되는지를 알기 위해서, 하기에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들이 비-제한적인 예로서 설명될 것이다, 첨부 도면에서:
도 1은 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 카트리지를 사용하여 샘플유체를 분석하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 체액을 함유한 카트리지가 카트리지 보유유닛 내로 삽입된 것을 개략적으로 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 카트리지의 상세도;
도 4A 및 4B는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 선행 밀봉을 나타낸 도면;
도 5A와 5B는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 도 4A 및 4B에 도시된 밀봉의 대안적인 선행 밀봉을 나타낸 도면;
도 6A와 6B는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 다른 대안적인 선행 밀봉을 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 2개의 컴파트먼트들을 포함하는 챔버를 구비한 카트리지를 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 2개의 챔버들로 구성된 준비 유닛을 포함하는 카트리지를 나타낸 도면;
도 9A 및 9B는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 하나 이상의 준비 유닛을 포함하는 카트리지의 2개 구성을 나타낸 도면;
도 10은 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 분석 컴파트먼트를 개략적으로 나타낸 도면;
도 11은 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 대안적인 분석 컴파트먼트를 개략적으로 나타낸 도면;
도 12는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 2개의 분석 유닛을 포함하는 분석 컴파트먼트를 개략적으로 나타낸 도면;
도 13A 및 13B는 본 발명의 다른 실시 예들에 따른, 준비 컴파트먼트와 분석 컴파트먼트를 포함하는 카트리지를 개략적으로 나타낸 도면; 그리고
도 14A, 14B 및 14C는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 샘플들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
다음의 설명에 있어서 한 도면 이상에서 공통적으로 나타낸 부품들은 동일한 참조부호로서 표기될 것이다.
또한, 특별하게 적시하지 않는한, 본 명에서에서 설명하거나 참조한 실시 예들은 여기에서 설명하거나 참조한 다른 실시 예에 추가 및/또는 대안이 될 수 있다.
본 발명의 목적은 분석을 위한 세포들을 함유하는 동일한 유체를 준비하기 위한 카트리지를 제공하는데 있다. 동일한 샘플은 예를 들어 피, 뇌척수액(CSF), 심막액, 흉수 또는 세포를 포함하는 다른 유체와 같은 체액일 것이다. 세포들은 예를 들면 박테리아와 같은 소정타입의 원핵세포; 예를 들어 적혈구와 같은 진핵세포; 백혈구(Leukocytes); 상피세포; 순환하는 종양세포; 예를 들어 혈소판과같은 세포 조각들; 또는 다른 것들이 될 것이다.
본 발명을 설명하기 위해서 그리고 단순함을 고려하여, 완전혈구측정(CBC)을 얻는 광학적 분석을 위해 혈액샘프을 준비하기 위한 카트리지가 본 발명의 명세서를 통해서 참조될 것이다. 그런데, 본 발명은 CBC로 제한되지는 않음을 알 수 있을 것이다. 본 발명에 따른 일회용 카트리지는 (CD4/CD8 비를 사용하는 것과 같은) HIV 모니터링, f-헤모글로빈, 말라리아 항원이나 다른 피 기생체, 발작성야간혈색소뇨증(PNH)의 탐지, Intestinal Endomysiai Autoantibodies(EmA)를 사용한 소아지방변증의 진단, 알츠하이머병의 진단, 또는 세포기초진단을 위한 다른 응용와 같은 세포의 분석이 바람직한 다수의 용도로 사용될 것이다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따라서 카트리지(108)를 사용하여 샘플 유체를 분석하기 위한 장치(101)를 개략적으로 나타낸다. 예를 들면, 장치(101)는 의사의 사무실에서 실험적인 결과를 신속하게 얻을 수 있게 하는 현장현시검사(POCT) 장치로서 사용이 가능하다. 장치(101)는 카트리지 보유 유닛(103), 펌프(104), 및 데이터 처리유닛(106)을 구비한 분석 모듈(105)을 포함한다. 분석 모듈(105)은 분석, 즉 광학적 분석 및/또는 전기적 임피던스 분석 등을 수행하도록 구성될 것이다. 따라서, 모듈은 탐지를 위해서 구성된 적당한 감지요소(107) 및 분석을 위해 사용된 측정 매개변수들을 포함할 것이다. 예를 들면, 광학적 센서(CCD, CMOS 또는 photo-multiplier와 같은)는 광학적 분석을 위해서 구성된 분석 모듈에서 사용될 수 있다. 모듈은 샘플유체의 원하는 타입의 분석에 적합한 소정의 파장의 빛을 방출하기 위한 광원과 같은 여기부재(108)를 포함할 것이다. 여기부재(108)는 동기화 작동을 위해서 센서(107)에 연결될 수 있다. 또한, 센서(107)는 분석모듈에 의해서 획득한 데이터를 처리하고 저장하기 위한 서버인 데이터 처리유닛(106)에 연결된다. 펌프(104)는 카트리지 내부에서 샘플유체의 유동을 유발시키는 진공과 같은 압력 구배를 발생시키기 위해서 기능한다.
본 발명의 몇몇 실시 예들에 있어서, 상기 장치는 완벽한 혈액 카운트를 수행하기 위해서 구성된 것이다. 이러한 몇몇 실시 예들에 있어서, 센서(107)는 (하기 도면들을 참조하여 설명하는 바와 같이) 카트리지 내부에서 유동하는 세포들의 이미지를 촬영하는 카메라가 될 것이다. 획득한 이미지들은 분석된 혈액샘플에 존재하는 각각의 혈액 세포 타입(예를 들면, 중성호성백혈구(neutrophils), 림프구(lymphocytes), 적혈구(erythrocytes) 등)에 대응하는 세포들의 수를 결정하기 위해서 적당한 소프트웨어 및/또는 하드웨어를 사용하여 데이터 처리유닛에 의해서 처리된다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른 카트리지(201)를 개략적으로 나타낸다. 샘플유체를 카트리지 내로 도입하도록 기능하는 샘플러(202)가 일측으로부터 카트리지(201) 내로 삽입된다. 분석 컴파트먼트(203)가 타측으로부터 카트리지(201)에 결합된다. 분석을 위한 샘플유체의 준비가 카트리지에 의해서 수행되는 동안에, 장치(101)에 의해서 그것의 분석이 허용되는 방식으로 준비된 샘플유체의 존재는 분석 컴파트먼트에 의해서 수행된다.
상기한 실시 예에 있어서, 카트리지와 분석 컴파트먼트는 연결된다. 카트리지와 분석 컴파트먼트는 함께 제조될 것이며, 제조과정 동안에 혹은 그 직후에 결합될 것이며, 그렇지 않으면 별도로 제조되어 최종 소비자에게 판매되기전 또는 그것을 사용하기 직전에 테스트를 수행하는 사람에 의해서 혹은 자동적으로 내부 장치(101)에 의해서 결합될 것이다.
비록 도 2에서는 카트리지와 분석 컴파트먼트가 함께 결합된 2개의 별개 컴파트먼트들로서 나타나 있지만, 이것은 비-제한적인 것이며, 다른 실시 예들에 있어서 분석 컴파트먼트는 카트리지의 통합부분을 포함할 수도 있다. 또한, 본 실시 예에서 분석 컴파트먼트(203)는 카트리지에 결합된 것으로서, 즉 그것의 일부가 아닌 것으로 나타나 있지만, 몇몇 실시 예들에 있어서 분석 컴파트먼트(203)는 카트리지(201)의 일부로서 고려될 수도 있는데, 이것은 "준비 컴파트먼트"이다. 즉, 그러한 실시 예에 따른 카트리지(204)는 준비 컴파트먼트(201)와 분석 컴파트먼트(203)로 구성될 것이다. 카트리지(204)는 몇몇 실시 예들에 따르면 준비 컴파트먼트(201)를 포함할 것이며, 분석 컴파트먼트에 연결될 수 있다. 하기에서는 설명의 단순함을 위하여 명세서에서 카트리지(201)로 언급한다. 그러나, 비록 특별하게 기술하지는 않지만, 필요한 부분만 약간 수정하여 카트리지(204)로 참조가 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.
비록 도 2에 도시된 실시 예에서는 샘플러(202)와 분석 컴파트먼트(203)는 카트리지의 양측에 있는 것으로 나타나 있지만, 이것은 비-제한적인 것이다. 다른 실시 예들에 따르면, 샘플러와 분석 컴파트먼트는 해당 케이스에 적용가능한 방식으로 카트리지(201)를 참조하여 위치될 것이다. 예를 들면, 분석 컴파트먼트(203)는 그것의 일측에서 카트리지(201)의 위나 아래에 위치할 것이며, 샘플러(202)가 위치하는 일측에서는 간격을 두거나, 카트리지 내부에 윈도(window)를 형성하여 위치할 수도 있다.
샘플러(202)와 관련하여, 도 14를 참조하여 하기에서 설명된다. 샘플러는 카트리지(201)(또는 204)의 직접적인 일부분이 아니다. 이것은 샘플유체를 보유하기 위한 캐리어를 갖는 별개의 부재이고, 캐리어는 예를 들어 모세관이 될 수 있다. 몇몇 실시 예들에 따르면, 장치(101)는 샘플유체를 도입하기 위해서 카트리지(201 또는 204)에 샘플러(201)를 자동적으로 결합시킨다.
몇몇 실시 예들에 따르면, 샘플러는 예를 들어 커플링-스트립과 같은 유용한 수단을 사용하여 샘플러를 카트리지에 결합시킴으로써 카트리지의 일부로서 고려될 수 있을 것이다. 그러한 결합된 샘플러는 파괴를 방지하기 위해서 캐리어(모세관)로부터 분리될 것이다. 이와는 달리, 거기에 캐리어를 삽입하기 위해서 샘플러를 카트리지의 일부로서 고려할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른 카트리지의 상세한 설명을 제공한다. 카트리지(201)에 있어서, 그것의 양측의 하나에 위치한 제 1 개구부(301)는 샘플유체를 운반하는 캐리어를 수용하도록 구성된다. 제 1 채널(302)은 제 1 개구부(301) 및 챔버(303)에 연결된다. 챔버(303)는 샘플유체에 영향을 끼치는 과정을 수행하기 위해서 샘플유체를 수용하도록 구성되고, 이에 의해서 출력유체를 형성한다. 챔버는 출력유체를 제 2 채널(304)로 방출하여 제 2 개구부(305)를 통해서 카트리지 외부로 배출하도록 구성된다. 선행 밀봉(306)은 챔버로부터 제 1 개구부를 거쳐서 유체가 유동하는 것을 방지하도록 구성되고 체 1 채널(302)에 연결되며, 후속 밀봉(307)은 챔버로부터 제 2 개구부를 거쳐서 유체가 유동하는 것을 방지하도록 구성되고 체 2 채널(304)에 연결된다.
용어 "출력유체"는 샘플유체에 영향을 끼치는 과정의 결과물인 유체를 언급하기 위해서 사용되는것으로서 앞서 설명하였으며, 출력유체는 챔버로부터 추가적으로 운반된다. 그러므로, 유사하게, 과정에 영향을 끼치기에 앞서서 챔버로 들어가는 유체는 "입력유체"로서 언급된다. 챔버의 입력유체는 거기에 도입되는 샘플유체임을 알 수 있다.
도 3에 있어서, 제 1 및 제 2 개구부가 도시되어 있는데, 이들은 서로 반대쪽에 위치하고 있다. 이것은 비-제한적인 것으로서, 예를 들어 2개의 개구부들이 서로 수직하게 위치할 수도 있음을 알 수 있을 것이다. 카트리지의 같은 쪽에 2개의 개구부들을 위치시키는 것을 포함하여 개구부들의 다른 상대적인 위치가 필요한 변형에 따라서 허용된다.
챔버(303)와 같은 챔버 내부에서 수행되는 샘플유체에 영향을 끼치는 과정은 샘플유체의 물리적인 상태나 화학적인 상태 또는 샘플유체에 포함된 세포들의 변화를 가져오는 과정이 될 것이다. 가능한 과정들의 예로서는 가열, 혼합, 희석, 염색, 투과(permeabelization), 세포의 용해 등이다. 과정들의 몇몇은 다음의 도면들을 참조하여 하기에서 설명될 것이다.
본 발명의 몇몇 실시 예들에 있어서, 챔버(303)에는 물질이 미리 장입된다. 미리 장입된 물질은 액체물질, 고체물질 또는 이들의 조합이 될 것이다. 물질은 다른 시약이나 몇몇 다른 시약들로 구성될 것이다. 몇몇 시약으로 구성되는 액체물질의 예는 PBS(Phosphate Buffered Saline; 인산완충식염수)이고, 고체물질의 예로서는 동결건조 항체, 물이나 에탄올에 용해가능한 다른 종류의 분말 염료, 피복된 비드(bead) 등이다. 물질은 챔버의 바닥에 자유로이 놓이거나 챔버의 내면에 부착될 수 있다. 이와는 달리, 물질은 스폰지나 미세섬유와 같은 충진물에 부착되고, 챔버의 공간을 채우며, 샘플유체에 노출되는 표면적을 확대시킨다.
또한, 가열과 같은 몇몇 가능한 과정들은 챔버에 물질을 미리 장입시킬 필요가 없다. 그러므로, 몇몇 실시 예들에 있어서, 챔버는 물질로 미리 장입되지 않으며, 그 대신에 (또는 미리 장입된 물질에 추가하여) 가열기구나 그것의 일부와 같은 몇몇 종류의 기구를 보유하는 것이 가능하다. 또한, 카트리지의 제조과정 동안에 혹은 샘플유체의 도입전에 물질의 예비 장입이 가능하고 본 발명의 대안적인 실시 예들에 따르면 물질은 샘플유체의 도입과 함께 혹은 도입후에 챔버내로 도입될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 다른 경우에 있어서, 물질은 성분들의 조합으로 구성되거나, 또는 물질은 한가지 성분 이상의 성분들 사이에서 화학적 반응의 결과물로서 얻어질 수 있고, 적어도 하나의 성분은 미리 장입되고 적어도 하나의 다른 성분은 샘플유체의 도입과 함께 혹은 그 후에 도입될 수 있다.
챔버(303)에 물질이 장입되는 경우에 있어서, 샘플유체의 도입과 동시에 또는 도입후에 미리 장입되든지 간에, 샘플유체에 영향을 끼치는 과정은 샘플유체를 물질과 혼합하게 만든다. 그러한 과정을 참조하면, 균질성의 부족은 부수적인 분석에 부정적인 영향을 끼칠 수 있으므로, 샘플유체와 물질은 완전하게 혼합되어야만 한다. 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따르면, 혼합을 가능하게 하기 위해서, 챔버의 표면의 적어도 일부는 예를 들어 폴리우레탄이나실리콘과 같은 탄력있는 중합체 또는 다른 탄력있는 물질로 제조된 압축가능한 부분을 포함한다. 상기 압축가능한 부분의 가압 및/또는 가압해제에 의해서 영향을 받는 챔버의 변형(수축과 같은)으로 인하여, 챔버 내에 포함된 유체는 챔버 내부에서 제트 유동을 형성하고 혼합을 향상시키는 유동의 형태를 형성한다. 그러므로, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 상기 챔버의 압축가능한 부분을 번갈아서 압축과 압축해제시킴으로써 혼합을 달성할 수 있다. 압축가능한 부분이 압축되면, 유체가 외부로 유동하고, 압축이 해제되면 다시 역으로 유동, 즉 유체가 전후로 유동한다.
본 발명의 몇몇 실시 예들에 있어서, 압축가능한 부분은 챔버 표면의 일부, 예를 들면 챔버의 상면이나 그 표면의 일정 비율을 구성하고, 본 발명의 다른 실시 예들에서는 전체 챔버를 압축가능하게 만들 수도 있다. 즉, 챔버 표면의 100%가 그것의 일부로서 고려된다.
혼합과 별개로 혹은 추가하여, 챔버 내에서 수행된 샘플유체에 영향을 끼치는 과정은 물질과 샘플유체 사이에서 일어날 수 있는 반응이 될 것이다. 반응은 화학적 반응, 예를 들어 산화/환원, 또는 항체를 리간드에 결합시키는 것과 같은 생화학적 반응이 될 것이다. 과정은 샘플유체 또는 샘플유체 내에 포함된 세포들의 물리적 및/또는 화학적 상태의 변화를 초래할 것이다. 예를 들면, 이것은 샘플유체의 점탄성 특성이나 pH에 변화를 초래할 수 있다; 샘플유체에 포함된 세포들의 농도가 희석에 따라서 감소할 수 있다; 셀룰러 멤브레인이 물질에 포함된 착색제나 항체를 세포질 입자와 같은 셀룰러 성분들에 결합시킬 수 있도록 투과성을 가질 수 있다; 다른 셀룰러 성분들의 산화나 환원은 적혈구 세포에 포함된 헤모글로빈이 메트헤모글로빈으로의 산화와 같은 현상이 일어날 것이다; 등.
과정이 완료된 후에, 결과로서 생기는 출력유체는 챔버로부터 방출된다. 이러한 방출은 예를 들면 유체가 가압에 의해서 챔버의 외부로 밀려나는 챔버 밖으로 유체를 "미는(push)" 정압에 의해서 영향을 받을 것이며, 또는 예를 들면 유체가 중력 또는 진공과 같은 외부힘의 적용으로 인하여 물리적인 힘에 의해서 챔버의 외부로 배출되는, 즉 그것을 밖으로 "당기는(pull)" 부압에 의해서 영향을 받을 것이다
예를 들면, 본 발명의 몇몇 실시 예들에 있어서, 도 10을 참조하여 하기에서 설명되는 바와 같이, 챔버로부터 제 2 개구부를 거쳐서 분석 컴파트먼트로 출력유체의 유동은 분석 컴파트먼트에 연결된 진공펌프(104)에 의해서 발생된 흡입력에 의해서 이루어진다.
챔버는 2개의 밀봉들 사이에서 에워싸이고 선행 밀봉(306)은 챔버로부터 제 1 개구부(301)를 거쳐서 유체가 유동하는 것을 방지하고 후속 밀봉(307)은 챔버로부터 제 2 개구부를 거쳐서 유체가 유동하는 것을 방지하는 것으로 앞서 언급한 바 있다. 샘플유체의 도입전에 2개의 밀봉들(306,307)은 챔버로부터 물질이 방출되는 것을 방지하며, 그래서 이들은 과정동안에 물질 및/또는 샘플유체의 방출을 방지하고, 그것의 의도적인 방출전에 출력유체의 의도하지않은 방출을 방지하게 되는 것임을 알 수 있다.
설명의 단순화를 고려하여, 먼저 후속 밀봉(307)에 대하여 설명한다. 후속 밀봉이 파괴되면 출력유체가 챔버로부터 제 2 개구부쪽으로 유동할 수 있게 된다. 몇몇 실시 예들에 따르면, 밀봉이 파괴된 후에는 더이상 밀봉할 필요가 없으며 개방된 상태로 남겨진다. 그러므로, 제 2 밀봉(307)은 "파열성 밀봉"을 구성한다. 일정 임계치를 초과하는 압력의 적용에 의해서 파괴되도록 구성된 접착제로서 밀봉을 형성하는 것이 가능하다. 챔버의 압축가능한 부분에 과도한 압력을 가함으로써, 즉 밀봉의 위치에 초-임계 압력을 가함으로써 후속 밀봉이 파괴된다. 그러면, 출력유체가 제 2 개구부를 거쳐서 제 2 채널을 통해서 분석 컴파트먼트로 방출된다. 다시 말해서, 출력유동은 제 2 채널과 제 2 개구부를 거쳐서 분석 컴파트먼트로 운반된다.
챔버의 압축가능한 부분을 간헐적으로 가압하여 샘플유체와 물질을 혼합하는 것은 밀봉의 위치에 초-임계 압력을 유발하지 못하므로 후속 밀봉은 온전한 상태로 남는다. 이와는 달리 혹은 추가적으로, 챔버와 밀봉 사이에서 채널에 압력을 가하여 밀봉이 초-임계 압력으로부터 보호하는 것이 가능하고, 그러므로 챔버에서 일어나는 압력이 밀봉에 도달하는 것을 방지하는 물리적인 장애물을 얻을 수 있다. 다른 대안에 따르면, 압력을 밀봉에 가하는 것이 가능하다. 이 실시 예에 따르면, 초-임계 압력이 밀봉에 도달하여 그것을 파괴할 수 있으나, 채널에 영향을 끼치는 물리적인 장애물은 그 장애물이 제거될 때가지 유체가 유동하는 것을 방지한다. 2개의 마지막 대안적인 실시 예들을 참조하면, 본 경우들에 있어서 채널에 가해진 압력은 비영구적인 것이다.
후속 밀봉의 파괴가 어떻게 일어날 수 있는지를 잘 이해하기 위해서 이제 선행 밀봉(306)에 대해서 설명한다. 이 밀봉은 2개의 다른 역할들을 갖는다. 첫번째 역할은 샘플유체를 도입하기 전에 물질이 챔버로부터 방출되는 것을 방지하는 것이다. 그런데, 샘플유체가 도입되는 경우에, 선행 밀봉은 그러한 도입을 가능하게 하기 위해서 파괴되어야만 한다. 챔버의 압축가능한 부분에 영향을 끼치는 압력을 사용하여 혼합을 가능하게 하기 위해서 챔버는 양측이 밀봉되어야만 한다. 그러므로, 선행 밀봉은 2개의 역할을 갖는다; 후속 밀봉과는 다르게, 선행 밀봉은 혼합을 가능하게 허용하고 챔버로부터 출력유체의 의도하지않은 방출을 방지하기 위해서 샘플유체의 도입후에 재밀봉되어야만 한다. 샘플유체는 캐리어를 사용하여 제 1 개구부를 통해서 도입된다는 것을 앞서 설명하였다. 재밀봉 관련한 후자의 설명에 있어서, 그러한 실시 예들에 있어서 캐리어는 샘플 유체 도입을 위해 카트리지에 남겨지고, 재밀봉은 캐리어와 제 1 채널의 내면 사이에 존재하는 간격을 통해서 유체가 유동하는 것을 밀봉하도록 제공된다.
도 4A 및 4B는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른 선행 밀봉(306)을 나타낸다. 도면에 의해서 설명하고 있는 이 실시 예들은 추후의 운반이나 샘플유체의 도입을 위해서 제 1 채널 내부에 남아있는 캐리어에 적합하다. 설명한 실시 예들에 따르면, 선행 밀봉(306)은 2개의 별개 밀봉,즉 제 1 밀봉(401)과 제 2 밀봉(402)으로 구성된다. 도 4A는 캐리어(403)를 사용하여 샘플유체를 도입하기 전의 선행 밀봉을 나타낸 것이고, 도 4B는 캐리어가 삽입되어 선행 밀봉(306)을 관통하는 상태를 나타낸 것이다.
제 1 밀봉(401)은 샘플유체의 도입전에 챔버로부터 제 1 개구부를 거쳐서 유동하는 것을 방지하도록 구성된다(앞서 언급한 첫번째 역할). 그러므로, 후속 밀봉과 유사하게, 제 1 밀봉(401)은 깨지기 쉬운 밀봉이 될 것이며, 접착제나 플러그로 형성된다. 도 4B에 나타낸 바와 같이, 캐리어(403)가 제 1 개구부를 거쳐서 챔버 내로 삽입될 때, 캐리어(403)는 밀봉(401)을 파괴시킨다.
제 2 밀봉(402)은 캐리어의 삽입후에 챔버를 재밀봉시킨다(앞서 언급한 두번째 역할). 제 2 밀봉은 캐리어 사이의 인터페이스, 보다 정확하게는 캐리어의 외면과 채널의 내면을 통한 누설을 방지하도록 구성된다. 몇몇 실시 예들에 따르면, 밀봉은 채널 내부에 장착된 유연한 링(오-링)으로 구성된다. 링의 내경은 캐리어의 내경보다 작고, 그러므로 링은 거기를 통해서 캐리어가 통과될 수 있도록 허용하면서 누설을 방지하도록 치밀하게 밀폐된다. 대안적인 실시 예들에 따르면, 제 1 밀봉(401)과 제 2 밀봉(402)이 바뀔 수 있다. 즉, 밀봉(402)이 제 1 밀봉(401) 전에 등장할 수 있다.
추가적인 실시예들 및/또는 대안적인 실시 예들 전에, 캐리어의 속이 빈 상태가 될 것임을 주목해야 한다. 그러므로, 그것의 삽입 후에, 챔버 외부로의 누설은 캐리어의 내부 공간을 통해서 일어날 수 있다. 몇몇 실시 예들에 따르면, 도 14를 참조하여 하기에서 설명하는 바와 같이, 이 누설은 캐리어의 내부에 위치한 소수성 멤브레인에 의해서 방지된다.
도 5A 및 도 5B는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른 선행 밀봉을 나타낸 것으로서, 도 4A 및 4B에 도시된 밀봉의 대안을 나타낸다. 도 4A 및 4B에 도시된 실시예와는 달리, 밀봉(306)은 2개의 밀봉(즉, 제 1 밀봉(401)과 제 2 밀봉(402))으로 구성되는데, 본 도면에 나타낸 밀봉은 결합하는 경우에 밀봉(401)과 밀봉(402)의 기능성과 유사한 기능성을 갖는 단일 부재로 구성된다. 도 5A에 있어서, 중앙 쇼율더를 갖는 스토퍼(501)는 제 1 채널(302) 내로 몰드 성형된다. 스토퍼(501)는 샘플유체의 도입전에 제 1 개구부(301)를 거쳐서 챔버로부터 유동하는 것을 방지한다. 캐리어(403)를 삽입할 때, 도 5B에 나타낸 바와 같이, 스토퍼(501)의 중앙은 분기되어 있고, 스토퍼의 쇼울더들은 채널의 내면과 캐리어의 외면 사이 인터페이스를 봉쇄하여 샘플유체가 누설되어 더 도입되는 것을 방지한다. 몇몇 실시 예들에 따르면, 선행 밀봉(306)을 형성하는 스토퍼(501)는 연질 접착성 탄성중합체로 제조된다.
도 6A 및 6B는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른 다른 대안적인 선행 밀봉을 나타낸 것이다. 도 5A 및 5B의 밀봉(501)과 유사하게, 본 실시 예들의 밀봉(601)은 도 4A 및 4B에 도시된 제 1 및 제 2 밀봉(401, 402)의 기능성을 결합한 단일 밀봉을 또한 나타낸다. 캐리어에 의해서 파괴되도록 구성된 스토퍼(501)(도 5 참조)와는 달리, 본 발명에 따르면, 선행 밀봉은 캐리어에 의해서 밀려서 이동하도록 구성된 통합된 플러그(602)를 구비한 아일릿(eyelet)(601)이다. 아일릿(601)과 플러그(602)는 다른 유닛으로 이루어지거나 또는 동일한 유닛에 속할 것이다. 즉, 이들은 결합되거나 그렇지 않게 구성된다. 도 6A에 도시된 바와 같이, 플러그는 아일릿에 결합되고, 그러므로 이들은 동일한 유닛을 형성한다. 그러나, 이것은 임의적인 것이다. 플러그는 챔버나 채널에 결합되거나, 또는 적용가능한 결합기구를 구비하지 않을 것이다.
도 6A를 참조하면, 샘플유체의 도입전에 플러그가 폐쇄되고, 그러므로 챔버로부터 제 1 개구부를 거쳐서 유체가 유동하는 것이 방지된다. 도 6B는 모세관과 같은 캐리어를 사용하는 동안에 챔버내로 샘플유체가 도입되는 것을 나타낸 것이다. 캐리어를 삽입할 때, 플러그는 안쪽으로 밀리고 그래서 채널이 개방되지만, 아일릿(60)은 캐리어의 외면과 채널의 내면 사이의 인터페이스를 밀봉하여 누설을 방지한다.
선행 밀봉을 적용하기 위한 몇몇 실시 예들에 추가로, 샘플유체가 챔버내로 도입되거나 운반될 수 있고 캐리어가 제 1 채널로부터 철수하는 다른 실시 예들이 존재할 수 있음을 알 수 있다. 그러한 캐리어에 대한 예는 동일한 유체를 제 1 챔버로 운반하는데 사용가능한 주사기에 부착된 바늘이다. 그러한 경우에 있어서, 선행 밀봉은 캐리어가 철수한 후에 개구부를 재밀봉해야 한다. 그러한 밀봉의 예는 현장에서 격막으로 알려져 있다.
본 발명을 더 설명하기 전에, 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 분석을 위한 샘플유체의 준비공정에 대한 요약이 제공된다. 샘플유체의 캐리어(403)는 제 1 개구부(301)를 거쳐서 제 1 채널(302) 내로 삽입된다. 캐리어는 제 1 채널에 결합된 선행 밀봉(306)을 깨뜨려서 샘플유체를 챔버(303) 내로 운반한다. 챔버 내부에서, 챔버에 미리 장입된 물질과 운반된 샘플유체의 혼합을 통해서 출력유체를 얻는 것과 같은 과정은 샘플유체에 영향을 끼친다. 혼합은 챔버의 압축가능한 부분에 간헐적인 압력을 가함으로써 실행될 수 있다. 과정이 완료되었을 때, 후속 밀봉(307)은 후속 밀봉의 위치에서 초-임계 압력을 발생시키는 방식으로 챔버를 가압하여 파괴되고, 그 결과 얻어진 출력유체가 챔버로부터 방출된다. 그러면, 방출된 출력유체는 제 2 채널(304)과 제 2 개구부(305)를 거쳐서 분석 컴파트먼트(203) 내로 유동하고, 여기에서 분석과정을 거치게 된다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 2개의 컴파트먼트를 구비한 챔버를 포함하는 카트리지를 나타낸다. 물질이 미리 장입되는 2개의 컴파트먼트(701)는 병목부(narrowing)(702)에 의해서 서로 연결된다. 제 1 컴파트먼트는 제 1 채널(302)을 거쳐서 제 1 개구부(301)에 연결되고, 제 2 컴파트먼트는 제 2 채널(304)을 거쳐서 제 2 개구부(305)에 연결된다. 컴파트먼트의 적어도 하나 그리고 가능하면 2개는 압축가능한 부분을 포함한다.
두 컴파트먼트들이 압축가능한 부분을 갖는 경우에 있어서, 두개의 압축가능한 부분에 압력을 교대로 가함으로써(각각의 컴파트먼트 한번씩) 혼합을 달성할 수 있다. 컴파트먼트들(701) 사이에서 병목부(702)는 제트 유동을 야기하여 혼합을 향상시키게 된다. 후속 밀봉(308)을 파괴하는 것은 두 컴파트먼트를 동시에 가압하고 및/또는 혼합을 위해 적용되는 압력보다 강한 압력을 가함으로써 야기될 수 있다.
단지 하나의 압축가능한 부분이 존재하는 경우에, 컴파트먼트들중 하나에서 이 부분을 간헐적으로 가압함으로써 혼합이 달성될 수 있다. 후속 밀봉(308)을 파괴하는 것은 압축가능한 부분에 과도한 압력을 가함으로써 야기될 수 있다.
후자 실시예의 설명에 있어서, 물질은 2개의 컴파트먼트들 내로 미리 장입되는 것으로 기술한 바 있다. 추가적이고 대안적인 실시 예들을 설명하기 전에, 물질은 만일 적용 가능하다면 단지 하나의 컴파트먼트 내로 장입되는 것에 주목해야 한다.
또한, 도 1에 도시된 형태를 갖는 2개의 컴파트먼트들을 구비하는 대신에, 다른 형태들을 갖는 대안적인 실시 예들을 구비하는 것이 가능하다. 예를 들면, 챔버는 격벽부재를 갖는 도 3에 도시된 챔버로서 외부로부터 나타난다. 격벽부재에 있는 개구부나 밸브는 도 7에 도시된 병목부로서 기능할 것이다.
설명한 실시 예들에 있어서 하나의 챔버로 구성되는 카트리지가 설명되었다. 그러나, 본 발명은 그것에 의해서 제한되지 않으며, 다른 실시 예들에 있어서 카트리지는 하나의 챔버 이상을 포함할 것이며, 이 챔버들은 연속적으로 연결된다. 하기에서, 깨지기 쉬운 밀봉들 사이에서 에워싸이고 연속적으로 연결된 하나 또는 그 이상의 챔버들은 "준비 유닛"을 구성한다. 그러므로, 도 3을 참조하여 설명한 카트리지는 단일 챔버를 포함하는 하나의 준비 유닛을 구비한 카트리지로서 정의될 수 있다. 마찬가지로, 도 7의 카트리지는 단일 챔버를 포함하는 하나의 준비 유닛을 구비한 카트리지로서 정의될 수 있다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른, 2개의 챔버들로 구성된 준비 유닛을 포함하는 카트리지를 나타낸다. 제 1 개구부(301)에 연결된 제 1 챔버(801)는 압축가능한 챔버이고, 반면에 제 2 개구부(305)에 연결된 마지막 챔버(802)는 압축가능하거나 압축 가능하지 않다. 2개의 챔버들은 밀봉(804)에 의해서 밀봉된 연결 채널(803)에 의해서 연결된다. 2개의 챔버들은 각각 밀봉들 사이에서 둘러싸이고, 제 1 챔버(801)는 선행 밀봉(306)에 선행하고 마지막 챔버(802)는 후속 밀봉(307) 다음에 위치한다. 밀봉(804)은 챔버(801)에 대하여 후속 밀봉이고, 반면에 챔버(802)에 대해서는 선행 밀봉이다.
설명한 경우에 있어서, 준비 유닛의 제 1 및 제 2 개구부들은 카트리지의 제 1 및 제 2 개구부를 각각 구성한다. 그런데, 이것은 비-제한적이며, 다른 실시 예들에 있어서, 예를 들면, 도 9에 도시된 실시 예들에 있어서, 준비 유닛의 제 1 및 제 2 개구부들은 카트리지의 제 1 및 제 2 개구부와는 구별될 것이다.
각각의 챔버는 각각의 입력 유체 및 각각의 출력 유체를 가지며, 제 1 개구부를 거쳐서 도입된 제 1 챔버의 입력 유체는 샘플 유체이다. 제 1 챔버 내부에 있어서, 유체에 영향을 끼치는 과정이 수행된다. 이 과정은 "제 1 과정"로서 언급된다. 상기 과정이 혼합을 포함하는 경우에 있어서, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 수행된다. 밀봉(804)에 적절한 압력을 가함에 의해서, 밀봉은 파괴될 것이며(도 3 및 그와 관련있는 설명부분 참조), 그 결과 제 1 챔버로부터 출력유체가 방출되어 마지막 챔버로 운반된다. 그러므로, 제 1 챔버의 출력유체는 마지막 챔버의 출력 유체가 된다.
이 단계에서, 만약 밀봉(804)이 깨지기 쉬운 밀봉인 것으로 고려하면, 밀봉이 깨지면 2개의 챔버들(801,802) 사이의 경로는 개방된 상태로 남고, 유동은 2개 방향, 즉 801로부터 802로 그리고 802로부터 801로 진행할 수 있다. 그러므로, 2개의 챔버들은 단일 챔버의 2개의 컴파트먼트들을 형성한다. 연결 채널(803)에 깨지기 쉬운 밀봉을 갖는 실시 예들에 있어서, 이 밀봉을 깨뜨리면, 제 1 챔버(801)의 출력 유체는 2개의 앞 챔버들 사이에서 전후로 유동할 수 있고, 마지막 챔버의 과정에 의해서 영향을 받게 된다. 즉, 2개의 컴파트먼트들은 마지막 챔버의 2개의 컴파트먼트들을 형성한다. 도 7을 참조하여 제공된 설명은 2개의 컴파트먼트들(801,802)로 구성된 마지막 챔버에 적용될 수 있다.
이것을 이해한다면, 컴파트먼트들(801,802)이 단일 챔버를 효과적으로 형성하고, 이 단일 챔버를 제 2 개구부에 연결하는 채널, 즉 제 2 채널이 "컴파트먼트(802)" 대신에 "컴파트먼트(801)"를 개구부에 연결시키는 것을 주목해야 한다.
그러나, 만일 밀봉(804)이 재-밀봉 가능하다면, 챔버(801)의 출력 유체를 챔버(802)로 운반하고, 후자 챔버는 재-밀봉될 수 있고, 그러므로 도 3에 도시된 챔버(303)를 참조하여 제공된 설명이 거기에 적용될 수 있다. 재-밀봉가능한 밀봉의 예는 밸브이다. 또한, 밀봉가능한 밀봉을 사용하는 대신에, 몇몇 실시 예들은 재-밀봉가능한 연결 채널(803)을 가질 것이며, 반면에 재-밀봉은 예를 들어 연결 채널(803)에 압력을 가함으로써 수행될 수 있고, 그러므로 유체가 이러한 루트로 유동하는 것을 방지하는 물리적인 방해물을 얻을 수 있게 된다.
마지막 챔버의 내부에서, "제 2 과정"로서 언급되는 과정이 수행된다. 후속 밀봉(307)에 적절한 압력을 발휘함으로써, 밀봉이 깨질 수 있고, 그 결과 출력유체가 마지막 챔버로부터 제 2 개구부(305)로 방출된다. 그러므로, 마지막 챔버의 출력유체는 준비 유닛의 출력유체를 구성한다. 준비 유닛의 출력유체는 제 2 개구부(305)를 거쳐서 분석 컴파트먼트(203)로 유동하여 분석된다.
도 3 및 도 7을 참조하여 도 8의 실시 예들을 설명한 후에, 이러한 실시 예들은 준비 유닛이 하나, 둘 또는 그 이상의 챔버로 구성되므로 비-제한적임을 알 수 있을 것이다. 일반적으로, 준비 유닛은 연속적으로 연결된 하나 또는 그 이상의 챔버들로 구성되고, 각각의 챔버는 2개의 깨지기 쉬운 밀봉들 사이에서 에워싸인다. 각각의 챔버는 입력유체를 수용하고 유체에 영향을 끼치는 과정을 수행하여 출력유체를 발생시키고 출력유체를 방출시키도록 구성된다. 하나 또는 그 이상의 챔버들의 제 1 챔버는 제 1 개구부에 연결되고, 마지막 챔버는 제 2 개구부에 연결된다. 제 1 챔버는 압축가능한 챔버이고, 반면에 준비 유닛은 추가적인 압축가능한 챔버들을 포함할 것이다. 제 1 챔버의 입력유체는 샘플 유체이고, 다른 챔버들 각각의 입력유체는 거기에 선행하는 챔버의 출력유체이다. 마지막 챔버의 출력유체는 분석이 수행되는 준비 유닛의 출력유체를 포함한다.
준비 유닛이 2개의 챔버들을 포함하는 몇몇 실시 예들에 따르면, 밀봉을 파괴하기 위해서 제 1 챔버에 압력을 가할 수 있다. 이와는 달리, 밀봉은 제 2 챔버에 압력을 가함으로써 파괴될 수 있다.
도 8의 준비가 어떻게 작동하는지를 이해하기 위해서, 다른 실시 예들은 2개 챔버들 이상을 갖는 준비 유닛을 구비하고 각각의 챔버는 2개의 밀봉, 즉 선행 밀봉과 후속 밀봉 사이에서 에워싸이는 것임을 알 수 있을 것이다. 선행 밀봉 및/또는 후속 밀봉은 파괴되거나 재-밀봉될 수 있다. 즉, 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따르면, 둘 또는 그 이상의 챔버들이 존재할 것이다. 연속적으로 배치된 챔버들 가운데서, 적어도 첫번째 챔버와 마지막 챔버가 존재하는데, 첫번째 챔버는 제 1 채널을 거쳐서 제 1 개구부에 연결되고(샘플 유체는 거기를 통하여 첫번째 챔버로 도임됨), 마지막 챔버는 제 2 채널을 거쳐서 제 2 개구부에 연결된다.
연속적으로 배치된 각각의 챔버는 과정을 수행하도록 구성된다. 그러므로, 만일 첫번째 챔버가 샘플유체를 얻으면, 첫번째 챔버의 과정은 이 샘플유체에 영향을 끼쳐서 샘플유체의 파생물을 산출한다. 파생물은 샘플유체 혹은 샘플유체 내에 포함된 셀에서 일어나는 변화를 나타낸다. 일어난 변화는 화학적 변화, 생화학적 변화 또는 물리학적 변화일 것이다. 화학적 변화의 예들은 pH에서의 변화, 염료와 같은 화학작용제의 결합이나 세포 성분들의 산화 환원이고, 생화학적 변화의 예들은 리간드에 대한 항체의 결합이며, 반면에 물리적인 변화는 점탄성의 변화, 온도의 변화 또는 희석제의 농도변화이다. 다른 관점에 따르면, 샘플유체는 그것의 파생물, 즉 샘플유체의 파생물로서 고려될 수도 있다. 그러므로, 과정은 샘플유체의 파생물을 입력으로서 얻으며, 파생물의 파생물인 출력을 산출한다. 이것을 명확하게 하기 위하여, 파생물들은 "이름"이 주어진다; 챔버는 샘플유체의 1차 파생물을 얻고, 과정의 출력, 그러므로 챔버의 출력은 샘플유체의 2차 파생물이다.
제 1 챔버가 어떻게 작동하는지를 이해하기 위해서, 연속적으로 연결된 다른 모든 챔버들에도 해당하고; 각각의 챔버는 샘플유체의 1차 파생물인 입력유체를 얻고, 1차 파생물은 챔버와 관련하여 작동하는 과정의 입력이다. 그러면, 과정의 출력은 샘플유체의 2차 파생물이고, 이러한 2차 파생물은 챔버의 출력이다.
챔버들이 연속적으로 배치되어 있기 때문에 과정들도 연속적으로 이루어진다: 일련의 일정 세포의 과정은 챔버의 출력으로서 샘플유체의 2차 파생물을 산출한다. 연속적인 챔버는 선행 챔버의 출력인 2차 파생물을 얻으며, 여기(연속적인 챔버)에서는 그것은 1차 챔버로서 간주되고 연속적인 챔버의 과정에 대한 입력이 된다. 연속적인 챔버의 과정의 출력은 샘플유체의 각각의 2차 파생물이다. 이러한 2차 파생물은 다음의 챔버로 운반되고, 마지막 챔버에 도달할 때까지 이러한 과정은 계속되고 샘플유체의 각각의 2차 파생물은 제 2 개구부쪽으로 유동한다.
연속적인 과정의 예는 세포의 면역성 표시(immune-labeling)이다; 초기항체의 표시는 제 1 챔버에서 수행되고, 이어서 2차 항체의 연속적인 표식부착이 이루어지는데, 이것은 마지막 챔버에서 수행된다. 다른 예는 2개의 염색 시약을 사용하여 혈액샘플의 백혈구들(저장과정 동안에 별도로 유지되어야만 함)을 다르게 염색하는 것이다. 1차 시약을 사용하는 염색의 과정은 1차 챔버에서 수행되고, 이어서 2차 시약을 사용하는 염색과정은 가능한한 마지막 챔버에서 연속적으로 수행된다.
본 발명의 실시 예들에 따르면 그 과정은 챔버들 내에서 수행되는데, 각각의 챔버는 출력유체의 준비에 있어서 각 단계를 추가하며 모든것은 누적되는 연속공정을 이루게 된다는 것을 알 수 있다. 이것은 전용챔버에서 수행되는 과정들과는 다르다. 그러므로, 유체와 시약의 효율적이고 완벽한 혼합이 이루어진다.
도 9A 및 9B는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른 2개의 준비 유닛을 포함하는 카트리지의 2개의 구성을 나타낸다. 준비유닛들의 하나는 2개의 서로연결된 컴파트먼트들(701)을 포함하는 단일 챔버를 포함한다. 이 준비 유닛은 도 7을 참조하여 위에서 설명한 것이다. 다른 준비 유닛은 채널(803)에 의해서 연결되고 밀봉(804)에 의해서 밀봉되는 2개의 챔버들(801,802)을 포함한다. 이 준비 유닛은 도 8을 참조하여 위에서 설명한 것이다. 각각의 준비유닛은 각각의 제 1 개구부(301)와 각각의 제 2 개구부(305)를 갖는다. 두 준비유닛들의 제 1 개구부는 카트리지의 제 1 개구부를 구성한다.
도 9A와 9B에 나타낸 바와 같이 카트리지의 2개의 구성은 여기에 존재하는 카트리지 제 2 개구부의 갯수와는 다르다. 도 9A에 도시된 카트리지는 단일의 카트리지 2차 개구부(901)를 갖는데, 이 개구부는 준비유닛의 2차 개구부(305)와는 구별된다. 도 9B에 나타낸 카트리지는 2개의 준비유닛의 2차 개구부(305)를 갖는데, 이 경우에 있어서 카트리지의 2차 개구부들을 또한 구성한다.
상기한 실시 예들에 있어서 카트리지의 각각의 준비유닛은 각각의 캐리어에 의해서 샘플유체의 도입을 위해서 구성된 것이다. 그러나 이것은 제한적이지 않으며, 몇몇 실시 예들에 있어서, 카트리지의 준비유닛은 단일 캐리어로부터 샘플유체를 도입하기 위해서 구성된 것이다. 샘플유체는 도 14를 참조하여 아래에서 더욱 상세하게 설명하는 바와 같이, 준비유닛 내로 동시에 혹은 순차적으로 도입될 것이다. 각각의 준비유닛의 출력유체는 다른 타이밍으로 분석 컴파트먼트 내로 유동할 것이며, 별도의 분석을 거치게 될 것이다.
2개의 병렬의 준비유닛들의 존재는 샘플유체에 영향을 끼치는 2개의 별도 독립적인 과정을 수행할 수 있게 한다. 예를 들면, 본 발명의 몇몇 실시 예들에 있어서, 카트리지는 완벽한 혈액 카운트를 수행하기 위해서 구성된다. 카트리지는 2개의 병렬 준비유닛을 포함하는데, 하나의 준비유닛은 분석을 위해서 적혈구를 준비하도록 구성되는 반면에, 다른 준비유닛은 분석을 위해서 백혈구를 준비하도록 구성된다(상기한 과정은 도 13A와 13B를 참조하여 하기에서 더욱 상세하게 설명될 것이다).
비록 도 9A와 9B의 카트리지는 2개의 준비유닛을 포함하는 것으로 나타나 있지만, 이것은 제한적인 것이 아니다. 각각의 준비유닛을 구성하는 챔버들의 갯수와 하나의 컴파트먼트 이상을 포함하는 챔버들의 갯수 뿐만아니라 카트리지를 구성하는 준비유닛의 객수는, 원하는 과정을 수행하고 및/또는 소정의 분석 과정들을 위해 샘플유체를 준비하도록 조정되는 카트리지의 구성에 따라서 다르다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른 분석 컴파트먼트를 개략적으로 나타낸 것이다. 분석 컴파트먼트는 준비유닛이나 준비유닛들에 의해서 운반된 출력유체를 수용하여 소정의 방식으로 분석을 허용하도록 구성된 분석 용기(1002) 및 상기 분석용기에 연결되고 폐기가능한 출력유체를 분석용기로부터 없애도록 구성된 제 3 채널(1004)을 포함한다. 분석용기와 제 3 채널은 함께 분석유닛을 구성한다. 폐기된 출력유체를 저장하도록 구성된 폐기물 콘테이너(1005)는 제 3 채널(1004)을 거쳐서 분석 유닛에 연결된다. 폐기물 콘테이너(1005)는 제 4 채널(1006)을 거쳐서 진공 펌프(104)에 연결된다.
출력유체는 준비유닛으로부터 제 3 개구부(1001)를 거쳐서 분석유닛으로 유동한다. 분석용기(1002) 내부에서 출력유체는 분석장치(101)로 제공된다. 분석이 끝난후 출력유체는 제 3 채널(1004)을 거쳐서 폐기물 콘테이너(1005)로 보내져서 저장된다.
분석유닛 내부에서 출력유체의 유동은 분석장치(101)의 일부인 진공펌프(104)에 의해서 발생된 흡입력에 의해서 이루어진다. 진공펌프는 분석 컴파트먼트에 있는 제 4 개구부를 통해서 분석 유닛에 연결될 수 있는데, 이때 분석 유닛은 제 4 채널(1006)을 거쳐서 폐기물 콘테이너(1005)에 있는 제 5 개구부(1008)에 연결된다. 비록 흡입력이 폐기물 콘테이너에 가해질지라도, 폐기물 콘테이너는 현장에서 알려진 방식으로 액체들을 포획하도록 구성되어 있기 때문에 저장된 출력유체는 거기로부터 유출되지 않는다. 이 도면에 있어서 제 5 개구부(1008)는 저장된 출력유체의 수위보다 위에 위치하고, 그러므로 그러한 액체 포획을 개략적으로 나타낸다.
본 발명의 몇몇 실시 예들에 있어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 컴파트먼트의 분석용기는 출력유체에 포함된 세포들을 단일 평면 내로 정렬시키도록 구성된 미세채널(1003)이며, 카메라(107)에 의해서 유동 세포들을 촬열할 수 있게 허용하거나, 또는 세포측정기에서 수행되는 바와 같이 집중된 광 빔/레이저 빔에 의한 탐침이 가능하게 허용한다. 세포들의 정렬은 점탄성 포커싱으로 알려진 방법에 의해서 수행될 것이다. 점탄성 포커싱은 "Systems and Methods for Focusing Particles"라는 발명의 명칭으로 PCT 공개번호 제 WO2008/149365 호에 개시되어 있고, 반면에 점탄성 포커싱을 위해 구성된 미세채널은 "Microfluidic System and Method for Manufacturing the Same"라는 발명의 명칭으로 PCT 공개번호 제 WO2010/013238 호에 개시되어 있다. 정렬된 세포들은 미세채널의 투명하거나 반투명한 표면을 통해서 광학적으로 분석될 것이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른 혈액 헤모글로빈 수준을 결정하기 위하여 구성된 대안적인 분석 컴파트먼트를 개략적으로 나타낸 것이다. 이 컴파트먼트는 작은 단면적의 긴 제 3 채널(1103)에 연결된 분석챔버(1101)로 구성되는 분석용기(1002)를 구비한 분석유닛을 또한 포함한다.
분석 챔버(1101)는 분말 산화제 및/또는 용해제를 함유할 것이다. 이러한 보조제는 케이스별로 적합한 Soduim Dodecyl Sulfate (SDS), TritonX 또는 다른 산화제/용해제가 될 수 있다. 챔버가 혈액샘플의 파생물인 출력유체로 채워지는 경우에, 산화제는 용해된다. 용해된 산화제는 혈액샘플의 파생물의 적혈구를 용해시켜서 헤모글로빈이 방출을 야기한다. 방출된 헤모글로빈은 산화제에 의해서 메트헤모글로빈(결합된 산소를 방출할 수 없는 헤모글로빈의 형태임)으로 산화된다. 헤모글로빈의 농도는 하나 또는 그 이상의 파장의 흡수를 측정함에 의해서 분광계를 사용하여 결정된다. 이것은 이러한 경우에 장치(101)(도 1 참조)의 분석 모듈(105)은 분광계를 포함한다.
몇몇 실시 예들에 따르면, 분말화된 제제는 챔버(1101) 내에서 자유로이 잔류할 것이다. 이와는 달리, 이것은 챔버(1101)의 내면을 피복할 것이다. 상기 제제와 혈액샘플의 파생물간의 접촉면적을 확대하기 위한 목적으로, 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따르면, 챔버의 내면은 상기 제제로 피복된 기둥(pillars)과 같은 돌출부들을 함유할 것이다. 이와는 달리, 동일한 목적을 위해서, 분말화된 산화제는 챔버를 채우는 스폰지와 같은 캐리어에 부착될 것이다.
이것을 이해하기 위해서, 피복된 돌출부들을 포함하는 챔버는 분말화된 산화제 및/또는 용해제 및/또는 혈액샘플로 제한되지 않는다. 분말화된 산화제나 겔과 같은 다른 형태의 제제로 피복된 돌출부들을 갖는 챔버는 다른 경우나 상황에서 사용될 수 있는데, 이때 분석 컴파트먼트의 분석용기 내부의 접촉면적을 확대시키는 것이 바람직하다.
해당 기술분야의 숙련된 당업자들은 세포 용해, 헤모글로빈 산화 및 흡착의 측정과 같은 공정들은 일정한 최소 시간간격이 필요함을 알 수 있을 것이다. 그러므로, 혈액샘플의 파생물은 분석 챔버 내부에 보유되어야만 한다. 본 발명의 실시 예들에 따르면, 그러한 보유는 유동에 대하여 큰 저항을 적용시켜서 유속을 느리게함에 의해서 달성될 수 있다. 그러한 저항을 적용시키기 위한 한가지 방법은 분석챔버(1101)에 연결된 작은 단면적을 갖는 긴 제 3 채널(1003)에 의한 것이다. 채널이 빈 경우에는 유동에 대한 저항이 존재하지 않으므로, 혈액샘플의 파생물은 제 3 개구부를 거쳐서 분석용기와 분석챔버 내로 자유로이 유동한다. 그러나, 제 3 채널에 혈액샘플의 파생물을 채우면 저항을 증가시켜서 유동의 거의 완벽한 중단을 초래할 수 있다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른 2개의 분석 유닛을 포함하는 분석 컴파트먼트를 개략적으로 나타낸다. 분석 유닛들중의 하나는 도 10에 나타내고 이를 참조하여 설명한 분석 유닛과 같이 미세채널(1003)을 포함한다. 다른 분석 유닛은 도 11에 나타내고 이를 참조하여 설명한 분석 유닛과 같이 분석챔버(1001)를 포함한다. 그러한 실시 예들에 따르면, 2개의 분석 유닛들은 출력유체를 얻기 위한 목적으로 제 3 개구부(1001)에 일측이 연결된다. 그것의 타측은 폐기가능한 유체가 폐기되는 폐기물 콘테이너(1005)에 연결된다. 즉, 2개의 분석 유닛들은 병렬로 연결된다.
분석 컴파트먼트 내에서 그렇게 병렬로 연결된 분석유닛들은 출력유체의 2개의 다른 타입의 분석을 나란히 수행할 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 분석 컴파트먼트를 사용하여 혈액샘플의 파생물의 세포 계산 및 헤모글로빈 수준의 측정이 수행될 수 있다. 다시말해서, 2가지 타입의 분석이 장치(101)(도 1 참조)에 있는 다른 분석 모듈(105), 예를 들면 카메라와 분광계를 사용하여 수행된다.
도 13A 및 13B는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른 준비 컴파트먼트와 분석 컴파트먼트를 포함하는 카트리지를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2를 참조하여 앞서 설명한 바와 같이, 몇몇 실시 예들에 있어서, 카트리지(201)에 연결된 분석 컴파트먼트(203)는 그것의 일부가 아니지만, 다른 실시 예들에 있어서는 분석 컴파트먼트(203)는 카트리지의 일부가 될 수도 있다. 그러한 실시 예들에 따르면, 참조부호 "201"은 "준비 컴파트먼트"와 관련되고, 카트리지(204)는 준비 컴파트먼트(201)와 분석 컴파트먼트(203)로 구성될 것이다. 이를 위해서, 설명의 단순함을 위하여, 도 13A와 13B는 카트리지(204)가 준비 컴파트먼트(201)와 분석 컴파트먼트(203)를 갖는 것으로 나타내고 있다. 그러나, 이것은 비-제한적이며 다른 발명에도 적용이 가능하고, 여기에서 참조부호 "201"은 카트리지이다.
카트리지(204)의 2개의 다른 실시예들이 도 13A와 13B에 도시되어 있다. 도면들을 참조하여 먼저 두 구성에 공통적인 특징들을 설명하고 이어서 그들 사이의 차이점이 설명될 것이다.
카트리지(204)의 준비 컴파트먼트(201)는 도 9A 및 9B를 참조하여 위에서 상세하게 설명한 바 있다. 도 13A와 13B에 도시된 예에 있어서, 준비 컴파트먼트는 제 1 유닛과 제 2 유닛의 2개 준비 유닛을 포함한다. 2개의 서로 연결된 컴파트먼트들(701)을 구비한 단일 챔버를 포함하는 제 1 준비 유닛이 도 7을 참조하여 위에서 상세하게 설명된 바 있다. 2개의 챔버들(801,802)을 포함하는 제 2 준비 유닛이 도 8을 참조하여 위에서 상세하게 설명된 바 있다.
카트리지(204)의 분석 컴파트먼트(203)는 도 12를 참조하여 위에서 상세하게 설명된바 있다. 분석 컴파트먼트는 2개의 분석 유닛을 포함한다. 미세채널(1003)을 포함하는 분석 유닛들 중의 하나는 출력유체에 포함된 세포들을 단일평면 내로 정렬시키도록 구성되는데, 이에 의해서 카메라를 사용하여 유동하는 세포들을 촬영할 수 있게 하거나 또는 세포측정기에서 수행되는 바와 같이 집중된 광 빔/레이저 빔을 이용한 탐침을 할 수 있게 한다. 이러한 분석 유닛은 도 10를 참조하여 위에서 상세하게 설명된바 있다. 작은 단면적의 긴 제 3 채널(1004)에 연결된 분석챔버(1101)를 포함하는 다른 분석유닛은 분광계를 사용하여 헤모글로빈 수준을 결정하기 위해서 구성된다. 이러한 분석 유닛은 도 11를 참조하여 위에서 상세하게 설명된바 있다.
준비 컴파트먼트로부터 분석 컴파트먼트로 준비된 출력유체의 유동을 허용하기 위해서, 2개의 컴파트먼트들은 준비 컴파트먼트의 제 2 개구부를 분석 컴파트먼트의 제 3 개구부에 연결시킴으로써 서로 연결된다. 도 9A 및 9B로 나타낸 카트리지의 2개의 구성은 준비 컴파트먼트의 제 2 개구부 및 거기에 연결된 분석 컴파트먼트의 제 3 개구부들의 갯수와 위치와는 다르다. 그러므로, 도 13A에 도시된 카트리지에 있어서, 두 준비 유닛들의 제 2 개구부들(305)에 연결된 준비 컴파트먼트(201)의 단일 제 2 개구부들(901)이 존재한다. 준비 유닛의 단일 제 2 개구부(901)는 분석 컴파트먼트의 단일 제 3 개구부(1001)에 연결된다. 이에 비해서, 도 13B에 나타낸 카트리지에 있어서, 두 준비 유닛들의 제 2 개구부들(305)은 준비 유닛의 제 2 개구부들을 형성하고, 이들은 분석 컴파트먼트의 2개의 제 3 개구부들(1001)에 직접 연결된다.
본 발명의 몇몇 실시 예들에 따르면, 카트리지(204)는 혈액 카운트의 수행을 가능하게 하도록 구성되며, 카트리지에 도입된 샘플유체는 혈액샘플이다. 카트리지에 의해서 수행된 혈액 카운트는 혈액샘플에 존재하는 백혈구 타입들중 각각의 갯수(다른 카운트)를 결정하는 것 뿐만아니라, 적혈구, 백혈구(전체 카운트) 및 혈소판의 갯수를 결정하는 것을 포함한다. 백혈구의 타입은 중성호성, 림프구, 단핵 백혈구, 산호성백혈구 또는 이들의 일부가 될 것이다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자는, 백혈구의 추가적인 타입이나 부-타입들이 존재한다는 것을 알 수 있을 것이며, 그러므로 본 발명은 여기서 언급한 타입들로 제한되지 않는다. 그러므로, 본 발명은 여기에서 언급한 혈액 세포들로 제한되지 않으며, 예를 들어 순환하는 종양세포, 혈소판 응집체 및 다른 것들을 포함하여 혈액에서 순환하는 일정 타입의 세포들에 적용될 수 있다.
하기에서는 분석을 위한 혈액샘플의 준비과정에 대하여 상세하게 설명하는데, 반면에 분석은 혈액분석이다.
본 발명의 상세한 실시 예들에 있어서, 세포수 계산은 유동하는 세포들의 이미지를 카메라로 촬열하여 얻거나 세포측정기에서 수행되는 바와 같이 집중된 광 빔/레이저 빔에 의한 탐침으로 수행될 것이다. 신뢰성 있는 계산을 가능하게 하기 위해서, 세포들은 광학의 초점위치로 가져가게될 것이다. 그러므로, 세포들은 단일 평면에서 예를 들어 점탄성 포커싱에 의해서 정렬될 것이다. 이 방법은 일정한 점탄성을 갖는 포커싱 매체에 존재하는 현탁 세포들을 기초로 하는데, 세포들이 일정한 기하학을 갖는 미세채널에서 유동하는 경우에 현탁 세포들이 단일 평면으로 정렬하도록 한다. 그러므로, 카트리지(204)의 준비 컴파트먼트(201)에서 수행되는 계산을 위해서 샘플 유체를 준비하는 것은 샘플유체에 포커싱 매체를 추가하여 샘플유체의 파생물을 산출하는 것을 포함한다. 이것은 비-제한적인 것이며, 다른 실시 예들에 있어서 세포들은 다른 방법들을 사용하여 정렬될 것이며, 반면에 카트리지의 준비 컴파트먼트에서 수행되는 계산을 위해서 샘플 유체를 준비하는 것은 다른 과정들을 포함할 것이다.
제 1 준비유닛은 혈액샘플내에 존재하는 적혈구, 백혈구(전체 계산) 및 혈소판의 객수를 결정하기 위해서 혈액샘플을 준비하도록 구성된 것이다. 챔버(701)에 포함된 물질은 계면활성제가 추가된 포커싱 매체를 포함한다. 포커싱 매체는 용해가능한 고분자 중량 중합체들을 함유하는 완충제로 이루어진다. 완충제는 세포들을 살아있는 상태로 유지하기에 적합한 등장성 완충제가 될 것이며, 예를 들면 인산완충용액(Phosphate Buffered Saline; PBS)이 될 것이다. 혈액샘플에 점탄성을 제공하기에 적합한 용해가능한 중합체들의 예는 폴리아크릴아미드(PAA), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 프로필렌 글리콜 등을 들 수 있다. 포커싱 매체에 추가된 계면활성제는 구면화 제제(sphering agents)로서 작용한다. 즉, 이들은 적혈구의 형상을 반오목 디스크형상에서 구 형상으로 변화시킴으로써 세포들의 보다 양호한 이미지를 얻을 수 있게 한다. 계면활성제의 예는 도데실황산나트륨(SDS) 및 도데실디메틸암모니오프로판술포네이트(dodecyldimethylammoniopropanesulfonate; DDAPS). 포커싱 매체의 조성물이 "Systems and Methods for Focusing Particles"라는 발명의 명칭으로 PCT 공개공보 제 WO2008/149365 호에 개시되어 있다.
챔버(701)에 의해서 수행된 과정은 운반된 혈액샘플을 포커싱 매체와 혼합하는 것이다. 혼합이 완료된 후에 후속 밀봉(305)은 압력에 의해서 파괴되고, 발생된 출력유체는 분석 컴파트먼트 내로 유동할 수 있게 된다.
제 2 준비유닛은 백혈구 타입들의 다른 카운트를 위해서 혈액샘플을 준비하도록 구성된다. 본 발명의 몇몇 실시 예들에 있어서, 준비는 세포들의 화학적 염색을 포함하는데, 2개의 연속적인 염색과정은 준비 유닛의 챔버들(801,802)에서 수행된다.
챔버(801)에 포함된 물질은 포커싱 매체에 용해된 세포 염색 시약을 포함할 것이다. 세포 염색 시약의 예들은 Phloxine B, Biebrich Scarlet and Basic Orange 21를 들 수 있다. 세포들의 고정이 몇몇의 경우에 있어서 필요함에 따라서, 예를 들어 포름알데히드나 포르말린과 같은 고정 시약들이 또한 포함될 수 있다. 혈액샘플을 물질과 혼합한 다음에는 배양이 수행될 것이다. 소정의 배양시간이 끝났을 때 챔버(801)를 챔버(802)로부터 분리시키는 밀봉(804)은 압력에 의해서 파괴되고, 그 결과 발생된 출력유체는 챔버(802) 쪽으로 방출된다.
챔버(802)에 함유된 물질은 포커싱 매체에 용해된 다른 세포 염색 시약을 함유할 것이다. 세포 염색 시약의 예로서는 메틸그린(Methyl Green), 메틸렌 블루(Methylene Blue) 및 보렐 블루(Borrel's Blue)를 들 수 있다. 입력유체(챔버(801)의 출력유체를 구성함)와 물질을 혼합한 다음에, 2차 배양이 수행되어 2차 염색과정이 일어날 수 있게 된다. 소정의 2차 배양시간이 끝났을 때 2차 준비유닛의 후속 밀봉(307)은 압력에 의해서 파괴되고, 그 결과 발생된 출력유체는 분석 컴파트먼트 쪽으로 유동하게 된다.
본 발명의 다른 실시 예들에 있어서, 분석을 위해 세포들을 준비하는 단계는 세포들의 면역기초(immuno-based) 염색을 포함한다. 이러한 실시 예들에 있어서, 준비 유닛의 하나 또는 두 챔버들은 면역기초 염색에 적합한 시약을 포함하며, 시약과 포커싱 매체는 단일 챔버나 다른 챔버들 내에 함유될 것이다. 면역기초 염색에 적합한 시약의 예는 CD14/CD15와 같은 다른 색깔들의 항체 피복된 마이크로 비드(beads) 및 스테인(stains)의 조합이다.
준비유닛의 출력유체의 분석을 위한 프리젠테이션 과정에 대하여 상세하게 설명할 것이며, 여기에서 분석은 혈액 카운트이다.
두 준비 유닛들의 제 2 개구부들(305)을 통해서 유출하는 출력유체는 분석 유닛들의 분석 용기들에 연결된 단일 채널로 운반된다. 출력유체의 분석은 순차적으로 수행된다. 순차적인 분석은 2개의 출력유체의 일시적인 분리 및 준비 컴파트먼트에서의 조절된 분리에 의해서 가능해진다. 앞서 설명한 바와 같이 제 1 준비 유닛에 의해서 수행된 준비 공정은 배양없이 단일 챔버에서의 혼합을 포함하며, 반면에 제 2 준비 유닛에 의해서 수행된 준비 공정은 2개의 다른 챔버들에 대한 혼합에 추가하여 배양시간을 필요로하는 2개의 염색과정을 포함한다. 그러므로, 제 1 준비유닛의 출력유체는 제 2 준비 유닛의 출력유체가 준비되기 전에 분석 컴파트먼트 내로 유동하도록 준비된다.
분석 컴파트먼트(203) 내로 유동할 때, 제 1 준비유닛의 출력유체는 2개의 설명한 분석유닛으로 나뉜다. 유체의 일부는 미세채널(1003)로 들어가고, 출력유체 내의 세포들은 도 10을 참조하여 설명한 방식으로 단일평면 내로 정렬된다. 정렬된 세포는 미세채널의 투명하거나 반투명한 표면을 통해서 광학적으로 분석될 것이다. 그러면, 출력유체는 폐기물 콘테이너(1003) 내로 유동하고, 여기에 저장된다.
출력유체의 다른 부분은 분석챔버(1101)로 들어가고, 여기에서 출력유체내의 세포들은 분석되고 그들의 헤모글로빈 함량은 도 11을 참조하여 설명한 방식으로 정해진다.
제 1 준비유닛의 출력유체가 분석 컴파트먼트 내로 유동하는 것은 출력 유체들의 혼합이 분석에 해를 끼치는 것을 방지하기 위하여 제 2 준비 유닛의 후속 밀봉(307)을 파괴하기전에 폐기되어야 한다. 이것은 제 1 준비 유닛의 제 2 채널(304)이 재밀봉 가능하기 때문에 가능하다. 채널의 재밀봉은 예를 들어 후속 밀봉이나 제 2 채널의 다른 영역에 압력을 가함으로써 수행될 것이다.
챔버(1101)에 연결된 작은 단면의 긴 제 3 채널(1103)은 챔버에서 유동에 대한 저항을 향상시킨다. 그러므로, 제 2 준비 유닛의 후속 밀봉(307)이 파괴될 때, 순차적으로 모든 출력유체는 분석 컴파트먼트 내로 유동하여 미세채널(1003)로 운반된다. 그 대신에 2개의 분석 유닛들 사이에서의 분할될 수 있다. 미세채널(1003) 내에서 제 2 준비유닛의 출력유체내의 세포들은 단일 평면내로 정렬되어 광학적으로 분리가 가능해진다. 그러면, 출력유체는 폐기물 콘테이너 내로 유동하고, 여기에 저장된다.
도 10 내지 13B에서 폐기물 콘테이너(1005)는 분석 컴파트먼트(203)에서 나타남을 알 수 있다. 그러나 이것은 의무적인 것은 아니다. 앞서 설명한 바와 같이, 도 2를 참조하면, 분석 컴파트먼트(203)는 카트리지 내에 간격 또는 윈도(window)를 두고 위치할 것이다. 그러한 실시 예들에 있어서, 카트리지는 폐기물 콘테이너를 포함할 것이며, 그러한 실시 예들에 있어서 제 3 채널(1004)에 있는 개구부는 분석 모듈에 있는 제 3 채널을 카트리지에 있는 폐기물 콘테이너 또는 거기에 이르는 채널과 인터페이스 하기 위하여 사용된다.
카트리지의 구조와 기능성을 이해하기 위해서 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따라서 샘플러가 설명된다. 도 14A, 14B 및 14C는 본 발명의 몇몇 실시 예들에 따른 샘플러들을 개략적으로 나타낸 것이다. 샘플러(1400)는 유체를 샘플로 취해서 카트리지(204)로 도입하도록 구성된다. 도 14A에 나타낸 샘플러는 핸들(1402)에 부착된 캐리어(1401)를 포함한다. 비-제한적인 실시 예의 설명에 있어서, 캐리어는 모세관이다. 모세관 내부에서 소수성 멤브레인(1404)이 모세관 배출구로부터 일정거리만큼 떨어져서 부착된다. 모세관(1401)은 예를 들어 DRUM OND Aqua-Cap™ Microdispenser사에 의해서 제조되는 모세관들과 같이 소수성 멤브레인을 가지며 케이스별로 적합한 소정 형식의 모세관이 될 것이다.
소수성 멤브레인(1404)은 본 발명을 제한하지 않으며, 모세관에 있는 샘플유체의 양을 정확하게 보장할 수 있는 다른 기구들도 허용될 수 있다. 예를 들면, 정확하게 필요한 체적을 갖는 짧은 모세관을 사용할 수도 있다. 이와는 달리, 오리피스와 같이 다른 제한요소가 멤브레인 대신에 사용될 수도 있다.
유체 샘플링은 모세관(1401)의 배출구를 유체에 잠기게 하는 것으로 수행된다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 유체가 모세관 힘에 의해서 모세관 내로 도입될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 유체 내부의 공기가 밖으로 유동할 수 있게 함으로써, 모세관(1401) 내에 부착된 소수성 멤브레인(1404)은 이 공정을 방해하지 않는다. 유체는 소수성 멤브레인에 도달할 때가지 모세관을 채운다. 멤브레인(1404)의 소수성 특징으로 인하여 유체는 멤브레인과 접촉하지 않게 됨을 알 수 있을 것이다. 그러므로 멤브레인에는 샘플유체의 흡수가 일어나지 않으며, 다시 말해서, 멤브레인 덕분에 유체 체적의 손실이 발생하지 않는다. 그러므로 샘플화 유체의 최종 체적은 소수성 멤브레인(1404)과 모세관 출구 사이의 거리와 모세관 직경으로 결정된다.
일단 유체가 샘플화되면, 이것은 제 1 개구부(301)를 통해서 모세관(1401)을 삽입함에 의해서 카트리지(204) 내로 운반 및 도입된다. 이 단계에 있어서, 유체가 모세관에 의해서 내부에 보유됨에 따라서, 모세관으로부터 챔버(303) 내로의 샘플유체의 제한된 누설이 일어난다. 다음으로, 플런저(1405)는 모세관 밖의 샘플화 혈액을 챔버(303) 내로 가압하기 위해서 사용된다. 도 14B에 도시된 플런저(1405)는 보유부재(1407)에 부착된 플런지 부재(1406)를 포함한다. 플런지 부재(1406)는 핸들(1402)에 위치한 모세관 입구(1403)를 통해서 모세관(1401) 내로 삽입되도록 구성된다. 플런저는 모세관 출구에 도달할 때가지 소수성 멤브레인(1404)을 가압하여, 임의적으로 전체 샘플유체가 챔버(303) 내로 운반되는 결과를 초래한다. 만약 플런지 부재(1406)가 모세관 출구에 도달하기에 충분할만큼 길지 않으면 일정한 양의 유체가 모세관에 남게될 것임을 알 수 있다. 그러므로, 챔버 내로 운반된 샘플 유체의 체적은 플런저(1405)의 플런지 부재(1406)의 길이에 의해서 결정된다. 모세관의 직경을 알면, 플런저의 길이 뿐만아니라 모세관의 길이를 알 수 있다. 그러므로, 샘플러에 의해서 운반가능한 유체의 체적이 미리 결정될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같은 샘플링 및 플런지의 기구들은 고정된 체적의 샘플유체를 챔버 내로 운반할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 운반된 체적에서의 편차는 순차적인 분석의 신뢰성에 영향을 끼치기 때문에, 고정된 체적의 유체를 운반할 수 있는 능력은 매우 중요하다. 소수성 멤브레인은 모든 혈액을 제 1 챔버 내로 제공할 수 있기 때문에 다른 응용에서와 같이 혈액을 캐리어(이 경우에는 모세관임) 밖으로 배출할 필요가 없다.
몇몇 실시 예들을 참조하면, 플런저(1405)는 분석장치(101)의 일부이고, 반면에 플런저는 카트리지(204) 내로 삽입되어 분석 장치(101)의 카트리지 보유 유닛(103) 내부에 위치한다. 그러나, 다른 실시 예들에 있어서, 플런저는 별도의 장치를 구성하여, 카트리지 내로의 플런저의 삽입은 카트리지 보유 유닛(103) 내로 그것의 배치 이전에 수행될 것이다.
다른 실시 예들에 있어서, 도 14C에 도시된 바와 같이, 샘플러는 2개의 캐리어들(1401)로 구성되는데, 유체의 샘플링은 캐리어들에 의해서 순차적으로 수행된다. 그러나 이것은 제한적이지 않으면, 캐리어에 의한 유체의 샘플링이 동시에 수행되는 실시 예들이 존재할 수 있다.
도 3을 참조하여 위에서 설명한 카트리지와 같이 혈액의 카운트를 수행할 수 있도록 구성된 카트리지 내로 혈액을 샘플링하여 운반하기 위해서, 도 14C에 도시된 것과 같은 2개의 캐리어들을 포함하는 샘플러가 사용될 것이다. 때때로, 샘플러의 2개의 캐리어들은 소수성 멤브레인을 갖는 혈액응고방지제로 피복된 모세관들을 포함할 것이다. 모세관들을 피복하는 혈액응고방지제는 샘플화 혈액의 응고를 방지하는 기능을 수행한다. 혈액응고방지제의 예는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)이다.
샘플러(1400)의 각각의 캐리어(1401)에 의해서 샘플화되어 카트리지(204) 내로 운반되는 유체 체적은 20㎕만큼 작거나 그보다 작을 것이다. 그러므로, 샘플러(1400)을 사용하는 혈액 카운트가 수행되는데 있어서 카트리지(204)와 분석장치(101)는 개인으로부터의 혈액 1방울 만큼 작게 얻어지는 것을 요구한다. 그렇게 작은 체적의 혈액은 손가락끝을 찌르거나 예를 들어 가정용 혈액 포도당 모니터링장치에 의해서 수행되는 방식으로 팔뚝을 통해서 얻어질 수 있고, 그러므로 환자, 특히 어린이의 경우에 덜 불편하게 정맥을 통해서 혈액을 아끼면서 얻을 수 있다.

Claims (31)

  1. 분석용 세포함유 샘플을 준비하기 위한 일회용 카트리지로서,
    하나 또는 그 이상의 병렬 준비유닛을 포함하며,
    각각의 상기 준비유닛은,
    깨지기 쉬운 밀봉들 사이에 에워싸여 연속적으로 연결된 하나 또는 그 이상의 챔버들을 구비하고, 각각의 상기 챔버는 입력유체를 수용하여 상기 유체에 영향을 끼치는 과정을 수행하고 이에 의해서 출력유체가 발생하면 상기 출력유체를 방출하도록 구성되고,
    상기 하나 또는 그 이상의 챔버들 중 제 1 챔버는 제 1 개구부에 연결된 압축가능한 챔버이며,
    상기 하나 또는 그 이상의 챔버들 중 마지막 챔버는 제 2 개구부에 연결되고,
    상기 제 1 챔버의 입력유체는 상기 샘플유체이고,
    상기 하나 또는 그 이상의 준비 유닛은 상기 제 2 개구부를 거쳐서 운반할 수 있는 각각의 출력유체의 분석을 수행하기 위한 컴파트먼트에 연결될 수 있는 일회용 카트리지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중 적어도 하나에 포함된 상기 하나 또는 그 이상의 압축가능한 챔버는, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들에서 상기 제 1 챔버와 상기 마지막 챔버가 되는 단일 챔버를 포함하는 일회용 카트리지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 상기 하나 또는 그 이상의 압축가능한 챔버는, 각각의 물질을 포함하는 일회용 카트리지.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 적어도 하나의 하나 또는 그 이상의 챔버는, 서로 연결된 컴파트먼트를 포함하는 일회용 카트리지.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 압축가능한 챔버를 에워싸는 상기 깨지기 쉬운 밀봉은 선행의 깨지기 쉬운 밀봉과 후속의 깨지기 쉬운 밀봉을 포함하는 일회용 카트리지.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 각각의 유닛에 있어서, 상기 제 1 챔버의 상기 선행의 깨지기 쉬운 밀봉은 상기 제 1 챔버로부터 상기 제 1 개구부를 경유하여 유체가 유동하는 것을 방지하는 일회용 카트리지.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 각각의 유닛에 있어서, 상기 마지막 챔버의 상기 후속의 깨지기 쉬운 밀봉은 상기 각각의 준비유닛으로부터 상기 제 2 개구부를 경유하여 유체가 유동하는 것을 방지하는 일회용 카트리지.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 각각의 유닛에 있어서, 상기 제 1 챔버는 제 1 채널을 경유하여 상기 제 1 개구부에 연결되는 일회용 카트리지.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 챔버의 상기 선행 밀봉은 상기 제 1 챔버 내로 상기 샘플 유체를 도입하기에 유용한 캐리어와 상기 제 1 채널의 내면 사이에서 분리가능한 공간을 거쳐서 유체가 유동하는 것을 방지하도록 구성된 일회용 카트리지.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 챔버의 상기 선행 밀봉은,
    상기 캐리어에 의해서 상기 제 1 챔버 내로 상기 샘플유체를 도입하기 전에 상기 제 1 챔버로부터 상기 제 1 개구부를 경유하여 유체가 유동하는 것을 방지하도록 구성된 제 1의 깨지기 쉬운 밀봉; 및
    유체가 상기 공간을 경유하여 유동하는 것을 방지하여 그 다음에 상기 샘플유체를 도입하도록 구성된 제 1 밀봉;을
    포함하는 일회용 카트리지.
  11. 제 5 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 각각의 유닛에서, 상기 제 1 압축가능한 챔버의 상기 선행의 깨지기 쉬운 밀봉은 상기 샘플유체를 상기 제 1 챔버로 도입하기 위해 사용가능한 캐리어에 의해서 깨지도록 구성된 일회용 카트리지.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 각각의 유닛에서, 상기 제 1 압축가능한 챔버의 상기 선행의 깨지기 쉬운 밀봉은 상기 캐리어에 의해서 깨지도록 구성된 일회용 카트리지.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1의 깨지기 쉬운 밀봉은 상기 캐리어에 의해서 깨지도록 일회용 카트리지.
  14. 제 5 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 후속의 깨지기 쉬운 밀봉은 압력에 의해서 깨지도록 구성된 일회용 카트리지.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 각각의 유닛에서, 상기 마지막 챔버는 제 1 채널을 경유하여 상기 제 2 개구부에 연결되고, 상기 제 2 채널은 밀봉 가능한 일회용 카트리지.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 적어도 하나는 하나 또는 그 이상의 연결 채널을 경유하여 연결된 둘 또는 그 이상의 압축가능한 챔버를 포함하며, 상기 하나 또는 그 이상의 연결 채널들중 하나는 밀봉가능한 일회용 카트리지.
  17. 제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 적어도 하나는, 상기 샘플유체를 상기 제 1 챔버의 공간 내로 직접적으로 도입하도록 사용가능한 캐리어를 도입하게 구성된 일회용 카트리지.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서, 반응을 수행하는 것은 상기 입력유체를 물질과 혼합하는 것인 일회용 카트리지.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 압축가능한 챔버는 상기 압축가능한 챔버의 하나 또는 그 이상의 부분에 적용할 수 있는 압력에 의해서 생성되는 제트 유동에 의해서 혼합하도록 구성된 일회용 카트리지.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 병렬 준비 유닛들중에서 적어도 하나의 하나 또는 그 이상의 챔버는, 서로연결된 컴파트먼트들을 포함하고, 상기 서로연결된 컴파트먼트의 적어도 하나는 압축가능한 부분을 포함하는 일회용 카트리지.
  21. 제 20 항에 있어서, 각각의 컴파트먼트는 압축가능한 부분을 포함하는 일회용 카트리지.
  22. 샘플유체의 파생물을 얻고 상기 유체의 매개변수들을 얻기위해 분석을 수행할 수 있게 허용하는 방식으로 상기 파생물을 제출하기 위한 분석 컴파트먼트로서,
    적어도 하나의 분석 유닛을 포함하며,
    각각의 분석 유닛은, 상기 파생물들중 하나 또는 그 이상을 얻고 분석을 허용하는 방식으로 상기 파생물들을 제공하기 위한 중공 챔버를 구비하는 분석 컴파트먼트.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 분석 유닛의 하나 또는 그 이상의 상기 중공 챔버는, 상기 파생물들의 제 2 파생물을 얻기전에 제공하기 위하여 상기 파생물들의 제 1 파생물을 얻도록 구성되는 분석 컴파트먼트.
  24. 제 22 항 또는 제 23 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 분석 유닛은 적어도 2개의 분석 유닛으로 이루어지고, 상기 적어도 2개의 분석 유닛은 병렬로 연결되고, 2가지 타입의 분석을 병렬로 수행할 수 있게 하는 방식으로 상기 샘플유체의 파생물을 제출하기 위해 구성된 분석 컴파트먼트.
  25. 제 22 항 내지 제 24 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 분석 유닛의 하나 또는 그 이상의 중공부재는 챔버이고, 상기 적어도 하나의 분석 유닛의 하나 또는 그 이상은, 상기 챔버에 연결된 작은 단면의 채널을 더 포함하며, 상기 작은 단면의 채널은 상기 챔버에서 상기 샘플유체의 파생물의 유동을 감속시키도록 구성된 분석 컴파트먼트.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 분석 유닛의 하나 또는 그 이상의 상기 챔버의 내면은 제제(agent)로 피복가능한 돌출부들을 가지며, 상기 돌출부들은 상기 샘플유체의 상기 파생물과 상기 제제간의 접촉영역을 확장하도록 구성된 분석 컴파트먼트.
  27. 세포를 함유하는 샘플유체를 얻고 분석을 위해서 상기 샘플유체를 준비하기 위한 일회용 카트리지로서,
    일련의 적어도 2개의 서로 연결된 챔버들을 포함하며,
    상기 적어도 2개의 챔버들은 제 1 챔버와 마지막 챔버이고, 상기 일련의 챔버들에서 각각의 챔버는 깨지기 쉬운 밀봉들 사이에서 에워싸이며, 입력은 상기 샘플유체의 제 1 파생물이고 출력은 상기 샘플유체의 제 2 파생물인 과정을 수행하도록 구성되며,
    상기 일련의 챔버들은 연속적인 과정들을 수행하기 위해서 구성되고,
    상기 제 1 챔버에 의해서 얻을 수 있는 상기 제 1의 파생물은 샘플유체이고, 상기 제 1 챔버와는 별도로 모든 챔버들의 각각에 의해서 얻어질 수 있는 제 1 파생물은 상기 일련의 챔버들중 선행 챔버의 제 2 파생물인 일회용 카트리지.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 밀봉은
    상기 제 1 파생물을 얻기 전에 각각의 챔버를 밀봉하기 위하여 구성된 선행 밀봉; 및
    상기 각각의 챔버로부터 상기 제 2 파생물을 방출하기 위해서 파괴되도록 구성된 후속 밀봉;을 포함하는 일회용 카트리지.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 선행 밀봉은 깨지기 쉬운 밀봉인 일회용 카트리지.
  30. 제 23 항에 있어서, 상기 선행 밀봉은 재밀봉가능한 밀봉인 일회용 카트리지.
  31. 제 23 항에 있어서, 상기 후속 밀봉은 깨지기 쉬운 밀봉인 일회용 카트리지.
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