KR20150016313A - 테스트 카트리지 내의 복수의 반응 챔버 - Google Patents

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KR20150016313A
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파브라 조르디 카레라
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스타트-다이아그노스티카 앤드 이노베이션, 에스.엘.
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Abstract

복수의 테스트 챔버, 복수의 입구 채널, 및 입구 채널을 하나 이상의 다른 챔버에 연결하는 유체 네트워크를 포함하는 유체 시험 시스템이 제시된다. 복수의 테스트 챔버는 길이 및 수력 직경을 각각 특징으로 한다. 각각의 테스트 챔버의 길이는 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하게 정렬된다. 각각의 테스트 챔버는 대응하는 테스트 챔버의 길이를 따라 배치된 단지 하나의 개방부를 갖는다. 추가로, 각각의 테스트 챔버는 그의 각각의 개방부를 거쳐 복수의 입구 채널들 중 하나에만 결합된다.

Description

테스트 카트리지 내의 복수의 반응 챔버 {Plurality Of Reaction Chambers In A Test Cartridge}
본 발명의 실시예는 임상 진단 도구의 분야에 관한 것이다.
분자 시험 및 면역 검정 기술의 자동화의 복잡성이 주어지면, 환자 근접 시험 설비 내에서 임상적으로 사용 가능하기에 적절한 성능을 제공하는 제품이 부족하다. 전형적인 분자 시험은 시약의 정확한 투여, 시료 도입, DNA 또는 RNA를 추출하기 위한 세포의 용해, 정제 단계, 및 그의 이후의 검출을 위한 증폭을 포함하는 다양한 공정을 포함한다. 이러한 공정들 중 일부를 자동화하는 중앙 실험실 로봇 플랫폼이 있더라도, 짧은 소요 시간을 요구하는 많은 테스트에 대해, 중앙 실험실은 필요한 시간 요건 내에 결과를 제공할 수 없다.
그러나, 적당한 비용으로 정확하고 믿을 만한 결과를 제공하는 임상 설비 내의 시스템을 구현하는 것은 어렵다. 다양한 분자 시험 기술의 복잡한 본질이 주어지면, 결과는 시험 파라미터들이 신중하게 제어되지 않거나 환경 조건이 이상적이지 않으면, 오류를 일으키기 쉽다. 예를 들어, PCR 기술을 위한 기존의 기기는 DNA의 외부 공급원에 의해 발생되는 배경으로 인해 임상 진단 용도에 대한 높은 진입 장벽을 경험하였다. 병원체의 특정 테스트의 경우에, 주된 오염원은 피펫, 튜브, 또는 일반적인 실험실 장비 내에서 수행되는 이전의 반응들의 결과이다. 추가로, 미생물 병원체의 검출을 위한 분자 기술의 사용은 위음성을 생성할 수 있다. 위음성은, 예를 들어, 헤모글로빈, 소변, 또는 객담과 같은 중합효소 연쇄 반응(PCR)을 억제하는 제제의 부적절한 폐기; 세포로부터의 DNA의 불충분한 방출; 또는 DNA 또는 RNA의 추출 및 정제의 낮은 효율로부터 기인할 수 있다.
분자 기술이 이전의 참조 방법보다 더 낮은 농도에서 예외적인 감도 수준을 갖는 사실은 위양성을 갖는 잘못된 판단을 피하면서, 임상적으로 적절한 결론을 얻는 것을 상당히 어렵게 한다. 이러한 문제점을 최소화하기 위해, 특히 병원 미생물의 검출을 위해, 테스트는 정량 능력을 가져야 한다. 그러므로, 신뢰할 수 있는 결론을 도출하기에 충분한 데이터를 통합하기 위해 멀티플렉싱된 검정들 및 테스트의 어레이를 수행하는 것이 점점 더 필요해져 왔다. 하나의 예로서, 기존의 PCR 기반 테스트의 주된 제한들 중 하나는 상이한 목표 유전자들의 증폭을 동시에 수행할 수 없음이다. 마이크로 어레이와 같은 기술이 매우 높은 멀티플렉싱 용량을 제공하지만, 주된 제한은 결과를 얻는데 있어서의 낮은 속도이고, 이는 흔히 환자 관리에 대해 긍정적인 영향을 갖지 않는다.
복수의 테스트 챔버를 포함하는 유체 시험 시스템이 제시된다. 각각의 시험 부위의 동시 유체 제어가 시험 시간을 감소시키며, 다양한 시험 부위들 사이에서 반복 가능한 결과를 얻을 가능성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 단일 포트 유체 시험 시스템은 길이 및 수력 직경(hydraulic diameter)을 각각 특징으로 하는 복수의 테스트 챔버를 포함한다. 복수의 테스트 챔버 각각은 대응하는 테스트 챔버의 길이를 따라 배치된 단지 하나의 개방부를 갖는다. 유체 시험 시스템은 제1 입구 채널 및 복수의 유체 분할 요소를 추가로 포함한다. 유체 분할 요소는 제1 입구 채널을 따라 유동하는 초기 액체를 복수의 제2 입구 채널 내로 분할한다. 복수의 테스트 챔버 각각은 그의 각각의 개방부를 거쳐 복수의 제2 입구 채널들 중 하나에만 결합된다.
예시적인 방법이 설명된다. 방법은 단일 포트 유체 시험 시스템의 제1 입구 채널을 따라 액체의 초기량을 유동시키는 단계를 포함한다. 액체의 초기량은 복수의 제2 입구 채널 내로 분할되고, 각각의 제2 입구 채널은 복수의 테스트 챔버에 결합되고, 복수의 테스트 챔버 각각은 챔버의 길이를 따라 배치된 단지 하나의 개방부를 갖는다. 방법은 액체의 최종량으로 각각의 테스트 챔버를 충전하는 단계를 추가로 포함하고, 최종량은 각각의 테스트 챔버 내에서 실질적으로 동일하고, 각각의 테스트 챔버로부터 합이 액체의 초기량과 동일하다.
다른 실시예에서, 유체 시험 시스템은 복수의 테스트 챔버, 복수의 입구 채널, 및 입구 채널을 하나 이상의 다른 챔버에 연결하는 유체 네트워크를 포함한다. 테스트 챔버들은 각각 길이 및 수력 직경을 갖는다. 각각의 테스트 챔버의 길이는 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하게 정렬된다. 각각의 테스트 챔버는 대응하는 테스트 챔버의 길이를 따라 배치된 단지 하나의 개방부를 갖는다. 추가로, 각각의 테스트 챔버는 그의 각각의 개방부를 거쳐 복수의 입구 채널들 중 하나에만 결합된다.
다른 예시적인 방법이 설명된다. 방법은 복수의 테스트 챔버에 각각 결합된 복수의 입구 채널을 통해 액체를 유동시키는 단계를 포함한다. 각각의 테스트 챔버의 길이는 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되고, 각각의 테스트 챔버는 챔버의 길이를 따라 배치된 단지 하나의 개방부를 갖는다. 방법은 임계량까지 액체로 복수의 테스트 챔버 각각을 충전하는 단계를 추가로 포함한다. 방법은 각각의 테스트 챔버 내에 액체의 소정량을 남기도록 각각의 테스트 챔버로부터 입구 채널을 통해 액체를 인출하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 예시적인 방법이 설명된다. 방법은 제1 높이에서 테스트 챔버의 길이를 따라 배치된 제1 개방부에 결합된 제1 입구 채널을 통해 제1 액체를 유동시키는 단계를 포함한다. 테스트 챔버의 길이는 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하게 정렬된다. 방법은 제1 임계량까지 제1 액체로 테스트 챔버를 충전하는 단계를 추가로 포함한다. 제1 액체는 테스트 챔버로부터 제1 입구 채널을 통해 인출되어, 테스트 챔버 내에 제1 액체의 제1 소정량을 남긴다. 방법은 제2 높이에서 테스트 챔버의 길이를 따라 배치된 제2 개방부에 결합된 제2 입구 채널을 통해 제2 액체를 유동시키는 단계를 추가로 포함한다. 제2 높이는 제1 높이보다 더 크다. 방법은 제2 임계량까지 제2 액체로 테스트 챔버를 충전하는 단계를 추가로 포함한다. 제2 액체는 테스트 챔버로부터 제2 입구 채널을 통해 인출되어, 테스트 챔버 내에 제2 액체의 제2 소정량을 남긴다.
다른 예시적인 방법이 설명된다. 방법은 각각의 채널 내에 배치된 액체 감지 영역까지 복수의 채널 각각을 통해 액체를 유동시켜서, 복수의 채널 각각 내에서 액체의 소정량을 설정하는 단계를 포함한다. 방법은 복수의 채널 각각 내의 액체의 소정량만을 각각의 채널에 결합된 각각의 챔버 내로 유동시키는 단계를 추가로 포함한다.
본원에 통합되어 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 예시하고, 설명과 함께, 또한 본 발명의 원리를 설명하며 본 기술 분야의 당업자가 본 발명을 이루고 사용하는 것을 가능케 하도록 역할한다.
도 1은 일 실시예에 따른 테스트 카트리지 시스템의 모식도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 테스트 카트리지 시스템의 측면도를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 테스트 챔버를 도시한다.
도 4a - 도 4c는 일 실시예에 따른 테스트 챔버의 작동을 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 복수의 테스트 챔버를 도시한다.
도 6a - 도 6c는 일 실시예에 따른 테스트 챔버의 다른 작동을 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 다른 테스트 챔버를 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 다른 복수의 테스트 챔버를 도시한다.
도 9는 일 실시예에 따른 다른 복수의 테스트 챔버를 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 분석기 내의 테스트 카트리지 시스템을 도시한다.
도 11 - 도 14는 일 실시예에 따른 예시적인 챔버 충전 방법을 도시한다.
본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
구체적인 구성 및 배열이 설명되지만, 이는 단지 예시적인 목적으로 행해짐을 이해하여야 한다. 본 기술 분야의 당업자는 다른 구성 및 배열이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 본 발명은 또한 다양한 다른 용도에서 채용될 수 있음이 본 기술 분야의 당업자에게 명백할 것이다.
명세서 내에서의 "일 실시예", "실시예", "예시적인 실시예" 등에 대한 언급은 설명되는 실시예가 특정 특징, 구조, 또는 특질을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 특정 특징, 구조, 또는 특질을 반드시 포함하지는 않을 수 있음을 표시하는 것을 알아야 한다. 또한, 그러한 문구는 반드시 동일한 실시예를 언급하지는 않는다. 아울러, 특정 특징, 구조, 또는 특질이 일 실시예와 관련하여 설명될 때, 그러한 특징, 구조, 또는 특질을 명확하게 설명되는 지와 관계없이 다른 실시예와 관련하여 실행하는 것이 본 기술 분야의 당업자의 지식 내에 있다.
본원에서 설명되는 실시예들은 면역 검정, PCR, DNA 혼성 등과 같은 다양한 분자 테스트를 수행하기 위한 테스트 카트리지 시스템에 관한 것이다. 일 실시예에서, 테스트 카트리지는 그러한 테스트를 수행하기 위해 필요한 모든 구성요소들을 하나의 1회용 패키지 내로 통합한다. 테스트 카트리지는 테스트 카트리지 내에서 발생하는 반응에 관련된 데이터를 제공하는 외부 측정 시스템에 의해 분석되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 테스트 카트리지는 각각의 테스트 챔버에서 광학 검출을 수행하기 위한 투명 창을 구비한 복수의 테스트 챔버를 포함한다.
하나의 예에서, 단일 테스트 카트리지가 주어진 시료에서 면역 검정의 어레이를 수행하기 위해 사용될 수 있다. 테스트 카트리지는 면역 검정을 수행하기 위해 카트리지 내로 통합된 밀봉된 챔버 내에 유지되는 모든 필요한 완충제, 시약, 및 라벨을 포함한다.
다른 예에서, 단일 테스트 카트리지가 PCR을 수행하기 위해 사용될 수 있다. DNA는 테스트 카트리지 내로 포함된 필터를 거쳐 시료의 나머지로부터 정제될 수 있다. 시료는 필터를 통해 압출될 수 있으며, 이때 별도로 보관된 용출 액체가 DNA를 제거하여 이를 온도 사이클링의 과정을 시작하기 위해 다른 챔버 내로 이동시킬 수 있다.
분자 진단 기기의 주된 제한들 중 하나는 교차 오염, 이월 오염 등과 같은 오염과 관련된 문제이다. 본원에서 설명되는 실시예들은 기구에 대한 시료의 오염을 설계에 의해 실질적으로 제거한다.
일 실시예에서, 테스트 카트리지는 제조 공정 중에 밀봉되는 자납식 액체를 제공한다. 시약 및 시료는 환경 또는 기구의 임의의 부품과 접촉하지 않는다. 테스트 카트리지의 이러한 특징은 또한 제품을 그의 사용 후에 안전하게 폐기하기 위해 많은 실험실 및 병원에 대해 중요하다.
테스트의 어레이를 수행하기 위해, 테스트 카트리지는 일 실시예에 따르면, 각각의 테스트 챔버 내의 내용물의 광학 특성을 측정하는 것을 용이하게 하도록 설계된 복수의 테스트 챔버를 포함한다. 예를 들어, 테스트 챔버들은 각각 내부의 내용물의 형광 또는 흡수 연구를 허용하기 위한 투명 창을 포함한다. 추가로, 각각의 테스트 챔버에 대한 유체 배열의 설계는 각각의 챔버가 단일 펌프 공급원을 사용하여 동일한 수준으로 충전되도록 허용할 수 있다.
테스트 챔버를 포함한, 테스트 카트리지 시스템의 구성요소들에 관련된 추가의 세부는 도면을 참조하여 본원에서 설명된다. 각각의 물리적 구성요소의 예시는 제한적으로 의미되지 않으며, 관련 기술 분야(들)의 당업자는 본원의 설명이 주어지면, 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 임의의 구성요소를 재배열하거나 달리 변경하는 방법을 인식할 것임을 이해하여야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 테스트 챔버의 어레이를 구비한 예시적인 테스트 카트리지 시스템(100)을 도시한다. 예시적인 테스트 카트리지 시스템(100)의 구조가 본원에서 참조될 것이지만, 본 기술 분야의 당업자는 본원에서 설명되는 테스트 챔버 실시예가 임의의 개수의 시험 시스템 유형 및 구성과 함께 사용될 수 있음을 인식할 것이다.
테스트 카트리지 시스템(100)은 카트리지 하우징(102)을 포함한다. 분석기 모듈, 또는 펌프 또는 가열기와 같은 다양한 능동 구성요소와 같은 다른 구성요소들이 또한 테스트 카트리지 시스템(100) 내에 포함되도록 고려될 수 있다.
카트리지 하우징(102)은 다양한 유체 채널, 챔버, 및 저장소를 포함한다. 예를 들어, 카트리지 하우징(102)은 검정 또는 PCR 프로토콜 중에 사용되는 다양한 완충제 또는 다른 시약을 담을 수 있는 복수의 보관 챔버(116)를 포함할 수 있다. 보관 챔버(116)는 최종 사용자가 테스트 카트리지 시스템(100)을 분석기 내로 위치시키기 전에 보관 챔버(116)를 충전할 필요가 없도록, 다양한 액체로 미리 충전될 수 있다. 다른 예에서, 시약은 보관 챔버(116) 내에 위치되기 전에 동결 건조된다. 카트리지 하우징(102)은 카트리지 하우징(102)의 일 측면을 따라 유체 채널에 연결된 하나 이상의 처리 챔버(124a - 124b)를 추가로 포함할 수 있다. 처리 챔버(124a - 124b)는 다양한 처리 및/또는 폐기물 용도에 대해 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시료가 시료 포트(114)를 거쳐 카트리지 하우징(102) 내로 도입된다. 하나의 예에서, 시료 포트(114)는 고체, 반고체, 또는 액체 시료를 수납한다. 다른 실시예에서, 카트리지 하우징(102)은 시료를 도입하기 위한 1개를 초과하는 입구를 포함한다.
카트리지 하우징(102) 주변의 다양한 챔버 및 채널은 커버(118, 126, 127, 128)의 사용에 의해 밀봉될 수 있다. 커버는 카트리지 하우징(102) 내에 유체를 밀봉할 수 있는 필름일 수 있다. 다른 예에서, 커버는 플라스틱 패널일 수 있다. 하나의 예에서, 커버들 중 하나 이상은 투명하다. 추가로, 커버들 중 하나 이상은 하우징(102)의 일부를 가열하기 위해 열적으로 제어될 수 있다.
통합형 테스트 카트리지 시스템(100)은 사용자가 시료를, 예를 들어, 시료 포트(114) 내로 위치시키고, 그 다음 테스트 카트리지 시스템(100)을 분석기 내로 위치시키도록 허용한다. 실시예에서, 예를 들어, 정제, 용해, 혼합, 결합, 라벨링, 및/또는 검출을 포함한, 수행되어야 하는 반응 단계들은 모두 최종 사용자가 개입할 필요가 없이 분석기와의 상호 작용에 의해 테스트 카트리지 시스템(100) 내에서 수행될 수 있다. 추가로, 모든 액체가 테스트 카트리지 시스템(100) 내에 밀봉되어 유지되므로, 테스트가 완료된 후에, 테스트 카트리지 시스템(100)은 분석기로부터 제거되어, 분석기의 오염이 없이 안전하게 폐기될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 카트리지 하우징(102)의 측면도를 도시한다. 카트리지 하우징(102)의 설명은 카트리지 하우징(102) 상에 존재할 수 있는 특징부를 설명하기 위해 제시되지만, 특징부들의 배치 또는 치수 특성에 관해 제한적이지 않아야 한다.
도 2는 유체 네트워크 및 카트리지 하우징(102) 내로 연장하는 일련의 포트를 도시한다. 유체 네트워크는 카트리지 하우징(102)의 보관 챔버(116) 및/또는 처리 챔버(124a - 124b) 중 하나 이상에 연결될 수 있다. 이러한 챔버는 도 2에 도시된 측면으로부터의 카트리지 하우징(102)의 반대 측면 상에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 유체 네트워크는 또한 일련의 테스트 챔버(216)에 연결된다.
각각의 유체 채널은 또한 하우징(102) 내의 이동 가능한 전달 모듈(도시되지 않음) 상의 포트 또는 밸브 영역과 접속하는 포트에서 종결하도록 설계될 수 있다. 복수의 포트(210)는 일 실시예에 따르면, 유체가 하우징(102)의 임의의 챔버로 유동하도록 허용한다. 복수의 포트(210)는 액체가 카트리지 하우징(102) 내의 내측 챔버 내로 인입되게 하기 위한 입구 포트로서, 또는 액체가 카트리지 하우징(102)의 내측 챔버로부터 유체 네트워크로 배출되게 하기 위한 출구 포트로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 액체는 액체 포트(210)들 중 우측 2번째 포트를 통해 최우측 테스트 챔버(216) 내로 유동하도록 가압될 수 있다. 또한, 액체는 인가되는 진공 압력에 의해 최우측 테스트 챔버(216)로부터 다시 액체 포트(210)들 중 우측 2번째 포트 내로 인입될 수 있다.
테스트 챔버(216)는, 예를 들어, 원심 분리 튜브와 유사하게 성형될 수 있다. 일 실시예에서, 액체는 각각의 테스트 챔버 내로 미리 장입된 시약과 혼합되도록 테스트 챔버(216) 내로 인입될 수 있다. 예를 들어, 각각의 테스트 챔버는 PCR 공정을 위한 상이한 프라이머 및 프로브로 장입될 수 있고, 액체는 각각의 챔버 내에서 별개의 혼합물을 생성하도록 각각의 테스트 챔버 내로 인입될 수 있다. 시약은 테스트 챔버(216) 내로 장입되기 전에 동결 건조될 수 있다. 다른 실시예에서, 테스트 챔버(216)는 또한 시료 검출을 위해 사용된다. 검출은 테스트 카트리지 시스템(100)이 위치되는 분석기에 결합된 외부 광원 및 광 검출기를 사용하여 발생할 수 있다. 따라서, 테스트 챔버(216)의 임의의 벽 또는 커버가 광학 검출을 허용하기 위해 투명할 수 있다. 하나의 예에서, 광 검출기는 하나 이상의 파장에서 테스트 챔버 내의 액체를 통한 흡수율을 측정한다. 다른 예에서, 광 검출기는 테스트 챔버 내의 형광 화합물로부터 발생되는 형광 신호를 측정한다. 일 실시예에서, 형광 측정은 테스트 챔버(216) 아래로부터 취해진다. 테스트 챔버(216)는 다른 검출 수단, 예컨대, 전기 화학적, 전기 기계적, 표면 플라즈몬 공명 등을 위해 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 소형 채널 확대부(214)의 세트가 테스트 챔버(216)로부터 상류에서 관찰된다. 채널 확대부(214)는 액체 감지 영역으로서 작용할 수 있다. 이와 같이, 채널 확대부(214)는 액체가 채널 확대부(214) 내에 존재하는 지를 결정하기 위해 외부 광학 프로브와 함께 사용될 수 있다. 이러한 결정은 테스트 카트리지 시스템(100)의 다른 기능을 활성화하기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 채널 확대부(214)는 유체의 존재 또는 유량을 표시하기 위해, 패턴화된 저항식 센서와 같은 통합형 센서를 포함할 수 있다. 추가로, 특정 채널 확대부(214)에서 검출된 광학 신호는 대응하는 테스트 챔버(216) 내에서의 액체의 존재를 모니터링한다.
채널 확대부(214) 내의 액체 감지 영역은 각각의 테스트 챔버(216) 내로 투여되는 액체의 소정량을 설정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 액체는 액체가 각각의 채널 내의 액체 감지 영역에 도달할 때까지, 각각의 채널 내로 분리되어 또는 동시에 가압될 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 채널은 채널 확대부(214)까지 채널을 충전하는 액체의 실질적으로 동일한 양을 담을 수 있다. 그 후에, 각각의 채널은 몇몇 실시예에 따르면, 액체의 소정량을 각각의 테스트 챔버(216) 내로 이송하기 위해 분리되어 또는 동시에 가압될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 복수의 예비 혼합 챔버(231)가 또한 테스트 챔버(216)로부터 상류에 배치될 수 있다. 예비 혼합 챔버(231)는 동결되거나 동결 건조된 분석물과 같은 건조 화학 물질을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 예비 혼합 챔버(231)는 건조 화학 물질 비드 또는 생물학적 시료를 포함한다. 생물학적 시료는 예비 혼합 챔버(231) 내에서 동결 건조될 수 있다. 그러한 생물학적 또는 화학적 화합물은 사용 이전에 장기간 동안 예비 혼합 챔버(231) 내에 보관될 수 있다. 예비 혼합 챔버(231)의 치수는 일 실시예에 따르면, 보통 직경이 수 밀리미터 정도로, 건조 화학 물질 비드의 크기에 특이적으로 맞춰지도록 설계될 수 있다. 하나의 예에서, 반응 챔버(216)를 향해 인입되는 유체가 예비 혼합 챔버(231) 내에 보관된 시료와 혼합된다.
도 2의 카트리지 하우징(102)의 하부 부분에서, 광학 접근 영역(240)이 일 실시예에 따르면 테스트 챔버(216) 아래에 배치된다. 광학 접근 영역(240)은 광학 검출 공정 중에 사용되는 모든 파장에 대해 실질적으로 투명하도록 설계된다. 하나의 예에서, 각각의 개별 테스트 챔버(216)는 그 자신의 광학 접근 영역을 갖는다. 다른 예에서, 단일 광학 접근 영역이 복수의 테스트 챔버(216)를 가로질러 이어진다.
또한, 일 실시예에 따르면, 압력 포트(236) 및 통기 포트(234)가 카트리지 하우징(102)의 측면 상에 도시되어 있다. 압력 포트(236)는 일 실시예에 따르면, 시스템 전반에 걸쳐 양의 또는 음의 압력차를 인가하기 위해 외부 압력 공급원에 연결될 수 있다. 통기 포트(234)는 대기로 개방되거나 다른 압력 공급원에 연결될 수 있다. 예를 들어, 양의 압력차가 하나의 포트에 인가되며, 음의 압력차가 다른 포트에 인가되어, 시스템의 결합된 채널들을 통한 액체의 더 빠른 이동을 일으킬 수 있다.
하나의 필름 또는 복수의 필름이 일련의 테스트 챔버(216) 위에 위치될 수 있다. 필름은 적절한 밀봉을 제공하며 또한 외부 공급원에 의한 테스트 챔버(216) 내의 내용물의 더 용이한 가열 및/또는 냉각을 허용하기에 충분히 얇을 수 있다. 예를 들어, 필름은 열전 장치, 저항식 가열기, 및 강제 이송 공기 중 임의의 하나 또는 이들의 조합에 의해 열적으로 제어되는 표면을 가질 수 있다. 하나의 예에서, 필름은 100마이크로미터 미만의 두께를 갖는 중합체 필름이다. 하나의 예에서, 필름의 열 전도도는 1W/mK을 초과한다.
도 3은 일 실시예에 따른 테스트 챔버(216)의 더 상세한 도면을 도시한다. 테스트 챔버(216)는 입구 채널(302)에 결합하는 테스트 챔버(216)의 길이를 따라 배치된 단일 개방부(304)를 포함한다. 테스트 챔버(216)는 또한 만곡된 바닥 벽(306)을 갖는다. 만곡된 바닥 벽(306)은 테스트 챔버(216) 아래로부터의 광학 검출을 허용하도록 투명할 수 있다. 테스트 챔버(216)는 중력이 테스트 챔버(216) 내에서의 유체 유동에 영향을 주기에 충분히 큰 수력 직경을 갖는다. 따라서, 테스트 챔버(216)는 그의 길이가 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하도록 정렬된다. 이러한 정렬로 인해, 액체는 중력의 힘에 의해 영향을 받고, 챔버를 바닥으로부터 위로 충전한다.
테스트 챔버(216)는 시약(308)을 담을 수 있다. 임의의 개수의 시약이 시약(308) 내에 존재할 수 있다. 시약(308)은 액체 형태로 또는 동결 건조된 펠릿으로서 존재할 수 있다. 시약(308)은 테스트 챔버(216) 내로 유동하는 액체 내에서 재현탁된다. 다른 예에서, 시약(308)은 테스트 챔버(216)로부터 상류에서 유체와 혼합되도록 예비 혼합 챔버(231) 내에 보관된다.
입구 채널(302)이 개방부(304)를 거쳐 테스트 챔버(216)에 결합한다. 입구 채널(302)은 카트리지 하우징(102) 내에 통합된 복수의 채널들 중 하나의 채널일 수 있다. 입구 채널(302)은 액체가 테스트 챔버(216) 내로 유동하고 테스트 챔버(216)로부터 인출되게 하기 위한 유체 경로를 제공한다.
일 실시예에서, 개방부(304)는 입구 채널(302)의 폭보다 더 넓다. 더 넓은 개방부는 테스트 챔버(216) 내로의 액체의 더 제어된 진입을 제공하고, 또한 액체가 개방부(304)를 통해 테스트 챔버(216) 내로 진입할 때 액체에 의해 생성되는 액적의 크기를 감소시킨다. 각각의 이러한 인자는 액체가 테스트 챔버(306)의 2개의 측벽들 사이에서 메니스커스를 형성할 가능성을 감소시킨다. 메니스커스의 형성은 챔버 내의 액체의 양을 제어하는 것을 어렵게 하고, 버블이 형성되게 한다. 버블은 테스트 챔버(216) 내에서 발생하는 임의의 생물학적 과정을 방해하여, 광학 측정 시에 오류를 일으킬 수 있다.
테스트 챔버(216)의 예시적인 작동이 일 실시예에 따라, 도 4a - 도 4c에 도시되어 있다. 도 4a에서, 액체의 소정량이 입구 채널(302) 내에 배치된다. 액체의 소정량은 도 4b에 도시된 바와 같이, 개방부(304)를 통해 테스트 챔버(216) 내로 분배된다. 액체는, 예를 들어, 발생되는 압력차에 의해 분배될 수 있다.
하나의 예에서, 테스트 챔버(216) 내로 투여되는 액체의 양은 결과적인 액체 수준이 높이(h)에 또는 그 아래에 있도록 선택되고, 여기서 h는 테스트 챔버(216)의 바닥으로부터의 개방부(304)의 거리이다. 결과적인 액체(402)는 도 4c에 도시되어 있다. 결과적으로, 테스트 챔버(216)의 상부 부분 내의 임의의 기체가 개방부(304)를 거쳐 자유롭게 탈출한다.
테스트 챔버(216) 내로 액체의 소정량을 투여하는 것은 절차가 단일 가압 이벤트에 의해 발생하도록 허용한다. 이와 같이, 복수의 테스트 챔버의 충전을 병렬로 조화시키는 것이 단순화된다.
도 5는 일 실시예에 따른 복수의 테스트 챔버(216)에 대한 예시적인 배열을 도시한다. 예를 들어, 테스트 카트리지 시스템(100)의 유체 네트워크에 다양한 테스트 챔버(216)를 결합시키기 위한 단일 연결 입구 (또는 포트)(502)가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 단일 입구(502)는 단일 포트가 유체 시스템으로의 유일한 외부 개방부인 경우에 단일 포트에 결합된다.
도시된 예에서, 단지 하나의 입구(502)가 복수의 테스트 챔버(216) 내로 액체를 투여하기 위해 제공되므로, 유체 채널은 다양한 채널 분할기(504a - 504c)를 포함한다. 채널 분할기(504a - 504c)의 기하학적 형상은 유입 액체의 절반이 하나의 경로를 따라 유동하고 다른 절반이 다른 경로를 따라 유동하도록 선택될 수 있다. 대안적으로, 기하학적 형상은 2개의 결과적인 채널들 사이에서 액체를 분할하는 임의의 비율을 생성하도록 선택될 수 있다. 복수의 테스트 챔버(216)는 도시된 바와 같이 횡방향으로 직선으로 정렬될 필요가 없지만, 단일 입구(502)와 각각의 테스트 챔버(216) 사이의 총 경로 길이를 동일하게 유지하는 임의의 방식으로 배열될 수 있다. 동일한 경로 길이는 각각의 테스트 챔버(216) 내로 액체의 제어된 양을 투여하기 위한 절차를 단순화한다.
채널 분할기(504a - 504c)는 각각의 테스트 챔버(216) 내로 투여하기 위한 액체의 동일한 양을 제공하는 것을 보조한다. 예를 들어, 80㎕의 액체가 단일 연결 입구(502)를 거쳐 도입될 수 있다. 채널 분할기(504a, 504b, 504c)들을 연속하여 통과한 후에, 10㎕의 액체가 각각의 테스트 챔버(216) 내로 투여된다. 이러한 예가 각각의 채널 분할기(504a - 504c)가 50/50 유체 분할기인 것을 고려하지만, 이는 그러할 필요는 없으며, 결과적인 유체 양의 임의의 비율이 테스트 챔버(216)들 사이에서 실현될 수 있다.
도 5에 도시된 채널 배열은 투여가 단일 가압 이벤트에 의해 더 쉽게 구현되도록 허용하는 폐쇄형 유체 시스템을 나타낸다. 예를 들어, 단일 연결 입구(502)에 인가되는 양압이 도 4a - 도 4c에 관하여 이전에 설명된 바와 같이, 각각의 테스트 챔버(216) 내로 액체의 소정량을 투여하기 위해 사용될 수 있다.
도 6a - 도 6c는 일 실시예에 따른 테스트 챔버(216)의 예시적인 작동을 설명한다. 도 6a에서, 테스트 챔버(216)는 높이(h)보다 더 큰 높이까지 액체로 충전된다. 양압이 이러한 지점까지 챔버(216)를 충전하기 위해 인가될 수 있다. 일 실시예에서, 압력 센서 및/또는 조절기가 인가되는 압력을 제어하고, 액체가 임계량에 도달했을 때를 감지하기 위해, 시스템에 포함될 수 있다.
도 6b에서, 음압이 인가되고, 액체는 입구 채널(302)을 통해 테스트 챔버(216)의 외부로 인출된다. 음압은 유체가 그가 테스트 챔버(216) 내로 유동하였을 때보다 더 빠르게 인출되도록 인가될 수 있다.
도 6c에서, 액체가 테스트 챔버(216) 내의 액체 수준이 높이(h) 아래로 떨어질 때까지 인출된다. 액체의 소정량(602)이 음압이 제거된 후에 테스트 챔버(216) 내에 잔류한다. 소정량(602)의 정확한 체적은 개방부(304)의 높이(h), 테스트 챔버(216)의 수력 직경, 및 액체의 인출 중에 인가되는 압력에 의존한다. 이러한 절차를 사용하여, 액체의 계산된 양이 단일 입구 채널(302)만을 통해 테스트 챔버(216) 내로 투여될 수 있다. 예를 들어, 챔버 내에 남겨지는 액체의 양은 액체에 대한 중력 및 표면 장력이 채널에 인가되는 음압을 극복하는 지점에 의해 결정될 수 있다. 하나의 예에서, 액체는 테스트 챔버(216) 내에 존재할 수 있는 시약이 입구 채널(302)을 통해 역류되지 않기에 충분히 빠르게 테스트 챔버(216)의 외부로 인출된다. 높이(h)는 테스트 챔버(216) 내에 남겨지는 액체의 양을 조정하기 위해 테스트 챔버(216)의 다양한 설계에 대해 조정될 수 있다.
도 7은 다중 채널 챔버(702)의 일 실시예를 도시한다. 2개의 입구 채널(704a - 704b)이 각각 개방부(706a - 706b)를 거쳐 다중 채널 챔버(702)에 결합된다. 각각의 개방부(706a - 706b)는 각각 높이(h1, h2)에서 다중 채널 챔버(702)의 길이를 따라 배치된다.
다중 채널 챔버(702)는 동일한 챔버 내에 상이한 액체들의 다양한 제어된 수준을 투여하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 입구 채널(704b)이 대기에 대해 폐쇄된 채로, 제1 액체가 입구 채널(704a)을 통해 다중 채널 챔버(702) 내로 유동할 수 있다. 액체의 소정량이 도 4a - 도 4c에 관하여 설명된 것과 유사한 과정을 사용하여 연속하여 입구 채널(704a, 704b)을 거쳐 다중 채널 챔버(702) 내로 투여될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 액체 및 제2 액체의 일정량이 도 6a - 도 6c에 관하여 설명된 것과 유사한 과정을 사용하여 다중 채널 챔버(702) 내에 남겨진다. 남겨지는 제1 액체의 양은 제1 개방부(706a)의 높이(h1)에 대응할 수 있다. 그 다음, 입구 채널(704a)은 대기에 대해 폐쇄되고, 제2 액체가 입구 채널(704b)을 통해 다중 채널 챔버(702) 내로 유동한다. 다시, 이미 설명된 유사한 과정을 사용하여, 제2 액체의 소정량이 다중 채널 챔버(702) 내에 남겨진다. 남겨지는 제2 액체의 양은 각각 개방부(706b, 706a)의 높이(h2, h1)들 사이의 차이에 대응할 수 있다.
단지 2개의 입구 채널이 도시되어 있지만, 임의의 개수의 입구 채널이 다중 채널 챔버(702)의 길이를 따른 다양한 높이에서 액체를 송출하도록 실현될 수 있음을 이해하여야 한다.
도 8은 다른 실시예에 따른, 카트리지 하우징(102) 내에 배열될 수 있는 바와 같은 복수의 테스트 챔버(216)를 도시한다. 복수의 테스트 챔버(216) 각각은 입구 채널(302)을 포함한다. 각각의 입구 채널(302)은, 예를 들어, 테스트 카트리지(102) 주변의 유체 네트워크와 같은 유체 네트워크에 추가로 연결될 수 있다.
단일 압력 공급원(도시되지 않음)이 복수의 입구 채널(302) 각각을 따라 액체를 유동시키기 위해 시스템에 결합될 수 있다. 따라서, 복수의 테스트 챔버(216) 각각은 동일한 압력 공급원에 의해 충전될 수 있다. 추가로, 음압의 인가 중에, 유체의 동일한 소정량이 복수의 테스트 챔버(216) 각각 내에 남겨질 수 있다. 유체의 동일한 양이 다양한 입구 채널(302)들 사이의 임의의 기하학적 차이에 관계없이 각각의 테스트 챔버(216) 내에 남겨질 수 있고, 이는 각각의 테스트 챔버(216)가 유사하게 가압되기 때문이다. 다른 예에서, 액체는 테스트 챔버(216) 내로 액체를 투여하기 전에, 각각의 채널 내에서 액체의 소정량을 설정하기 위해 각각의 채널 내에 배치된 액체 감지 영역까지 각각의 채널 내로 가압될 수 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 복수의 테스트 챔버를 도시한다. 단일 챔버에 결합하는 각각의 입구 채널(901) 대신에, 각각의 입구 채널(901)은 액체 유동을 적어도 2개의 분할 채널(903a - 903b) 내로 분리하기 위한 유체 분할기(902)를 포함한다. 적어도 2개의 분할 채널(903a - 903b)은 그 다음 적어도 2개의 테스트 챔버(904a - 904b)에 결합할 수 있다. 각각의 입구 채널이 도 9에서 2개의 분할 채널(903a - 903b)로 분할되는 것으로 도시되어 있지만, 어떻게 임의의 입구 채널(901)을 임의의 개수의 다른 채널로 분할하는 지가 본원의 설명이 주어지면 관련 기술(들)의 당업자에 의해 이해될 것이다. 각각의 분할 채널(903a - 903b)은 각각의 테스트 챔버의 길이를 따라 배치된 개방부(906a - 906b)를 거쳐 각각의 테스트 챔버(904a - 904b)에 결합할 수 있다. 하나의 예에서, 각각의 입구 채널(901)은 유체 네트워크에 추가로 연결될 수 있다.
더 적은 개수의 입구 채널로부터 복수의 테스트 챔버를 공급하는 것은 각각의 테스트 챔버가 액체 내에 존재하는 화합물의 동일한 농도를 담도록 보장하는 것을 돕는다. 또한, 복수의 테스트 챔버를 투여하기 위해 단일 입구 채널을 사용하는 것은 각각의 챔버로의 유체 유동을 제어하기 위해 단일 압력 공급원을 결합시키는 복잡성을 감소시킨다.
도 10은 일 실시예에 따른 테스트 카트리지 시스템(100) 내의 화합물의 광학 검출을 수행하도록 작동하는 분석기(1001)를 도시한다. 분석기(1001)는 광학 프로브(1002), 온도 제어 요소(1004), 팬(1006), 및 대물 렌즈(1010)를 포함하는 광 검출기 유닛(1008)을 포함한다.
광학 프로브(1002)는 각각의 채널 챔버 내에서의 액체의 존재를 검출하기 위해 채널 확대부(214) 위에 정렬될 수 있다. 광학 프로브(1002)는 적외선 또는 가시광선 파장을 사용할 수 있고, 임의의 개수의 검출기 및 송신기 구성요소를 포함할 수 있다. 추가로, 광학 프로브(1002)로부터 수집된 데이터는 분석기(1001)의 다른 구성요소를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 프로브(1002)가 액체가 소정의 임계 기간 동안 존재하였음을 검출한 후에, 신호가 액체에 양압을 인가하는 것을 정지시키기 위해 그리고/또는 온도 제어 요소(1004)를 사용하여 테스트 카트리지 시스템(100)의 테스트 챔버의 내용물을 가열하기 시작하기 위해 보내질 수 있다.
온도 제어 요소(1004)는 테스트 카트리지 시스템(100)의 바닥 부분을 따라 테스트 챔버 부근에 배치될 수 있다. 온도 제어 요소(1004)는 테스트 챔버의 내용물을 가열 및/또는 냉각시키기 위한 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 제어 요소(1004)는 열전 가열 또는 냉각을 인가하는 펠티에(Peltier) 장치일 수 있다. 다른 예에서, 온도 제어 요소(1004)는 저항식 가열기이다. 전류가 와이어의 코일 또는 표면 상에 인쇄된 금속의 스트립을 통과하여 주변 영역을 가열할 수 있다. 또 다른 예에서, 온도 제어 요소(1004)는 테스트 챔버를 가열 또는 냉각하기 위해 강제 이송 공기를 제공한다. 강제 이송 공기는 팬(1006)에 의해 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 분석기(1001)는 테스트 챔버의 양 측면 상에서 온도 제어 요소를 갖는다. 예를 들어, 하나의 온도 제어 요소가 가열을 위해 사용되고, 다른 것이 냉각을 위해 사용된다.
광 검출기 유닛(1008)은 CCD 어레이, 광 다이오드, 및 CMOS 센서를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 관련 기술 분야(들)의 당업자에게 공지된 임의의 유형의 광학 검출기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 광 검출기 유닛(1008)은 광의 여기 파장을 테스트 챔버로 공급하고, 대물 렌즈(1010)를 통해 발산되는 형광 광을 수집한다. 다른 실시예에서, 여기 파장은 다른 공급원(도시되지 않음)에 의해 공급된다. 발산되는 형광은 테스트 챔버의 바닥 부분을 따라 광학 접근 영역(240)을 거쳐 테스트 챔버를 탈출한다.
도 11은 일 실시예에 따른 챔버 충전 방법(1100)을 도시하는 흐름도이다.
블록(1102)에서, 액체의 초기량이 제1 입구 채널을 따라 유동한다. 제1 입구 채널은, 예를 들어, 도 5에 도시된 연결 입구(502)일 수 있다.
블록(1104)에서, 액체의 초기량은 복수의 제2 입구 채널 내로 분할되고, 각각의 제2 입구 채널은 복수의 테스트 챔버에 결합된다. 일 실시예에서, 복수의 테스트 챔버 각각은 제2 입구 채널들 중 하나를 수납하기 위한 챔버의 길이를 따라 배치된 단지 하나의 개방부를 갖는다. 각각의 테스트 챔버의 길이는 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하게 정렬될 수 있다.
블록(1106)에서, 복수의 테스트 챔버 각각은 각각의 테스트 챔버 내에서 실질적으로 동일한 액체의 최종량으로 충전된다. 추가로, 각각의 테스트 챔버 내의 액체의 최종량은 합이 액체의 초기량과 동일하다.
다른 작용이 또한 챔버 충전 방법(1100)의 일부로서 고려될 수 있다. 예를 들어, 챔버 충전 방법(1100)은 각각의 테스트 챔버 내로 투여된 액체의 최종량 내에서, 복수의 테스트 챔버들 중 하나 이상 내에 배치된 하나 이상의 시약을 재현탁하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 작용은 복수의 테스트 챔버들 중 적어도 하나 내의 내용물을 가열하는 단계를 포함한다. 가열 단계는, 예를 들어, 펠티에 장치, 저항식 가열 장치, 및/또는 강제 이송 공기에 의해 수행될 수 있다. 복수의 테스트 챔버들 중 적어도 하나 내의 내용물의 하나 이상의 광학 특성이 또한 챔버 충전 방법(1100) 중에 검출될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 챔버 충전 방법(1100)을 도시하는 흐름도이다.
블록(1202)에서, 액체가 복수의 입구 채널을 통해 유동된다. 각각의 입구 채널은 일 실시예에 따르면, 복수의 테스트 챔버에 결합된다. 각각의 테스트 챔버의 길이는 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하게 정렬된다. 일 실시예에서, 복수의 테스트 챔버 각각은 챔버의 길이를 따라 배치된 단지 하나의 개방부를 갖는다. 하나의 예에서, 복수의 입구 채널을 통한 유동은 단일 펌프 공급원에 의해 수행된다.
블록(1204)에서, 복수의 테스트 챔버 각각은 임계량까지 액체로 충전된다. 하나의 예에서, 임계량은 개방부가 각각의 테스트 챔버의 길이를 따라 배치되는 높이와 동일하거나 더 크다.
블록(1206)에서, 액체는 복수의 테스트 챔버 각각으로부터 입구 채널을 통해 인출되어, 각각의 테스트 챔버 내에 액체의 소정량을 남긴다. 액체의 소정량은 개방부가 각각의 테스트 챔버의 길이를 따라 배치되는 높이 아래에 있는 액체의 양일 수 있다. 예를 들어, 챔버 내에 남겨지는 액체의 양은 액체에 대한 중력 및 표면 장력이 채널에 인가되는 음압을 극복하는 지점에 의해 결정될 수 있다.
다른 작용이 또한 챔버 충전 방법(1200)의 일부로서 고려될 수 있다. 예를 들어, 챔버 충전 방법(1200)은 하나 이상의 테스트 챔버 내에 남겨진 액체의 양 내에서, 복수의 테스트 챔버들 중 하나 이상 내에 배치된 하나 이상의 시약을 재현탁하는 단계를 포함할 수 있다. 시약이 재현탁되면, 블록(1206)에서의 액체의 인출은 인출 액체가 시약을 함유하지 않기에 충분히 빠르게 수행된다. 다른 예시적인 작용은 복수의 테스트 챔버들 중 적어도 하나 내의 내용물을 가열하는 단계를 포함한다. 가열 단계는, 예를 들어, 펠티에 장치, 저항식 가열 요소, 및/또는 강제 이송 공기에 의해 수행될 수 있다. 복수의 테스트 챔버들 중 적어도 하나 내의 내용물의 하나 이상의 광학 특성이 또한 챔버 충전 방법(1200) 중에 검출될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 다른 챔버 충전 방법(1200)을 도시하는 흐름도이다.
블록(1302)에서, 제1 액체가 제1 입구 채널을 통해 유동한다. 일 실시예에서, 제1 입구 채널은 제1 높이에서 테스트 챔버의 길이를 따라 배치된 제1 개방부에 결합된다. 테스트 챔버의 길이는 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하게 정렬된다. 제1 액체가 블록(1302)에서 제1 입구 채널을 통해 유동할 때, 테스트 챔버에 결합된 제2 입구 채널은 대기에 대해 폐쇄된다. 하나의 예에서, 제1 입구 채널 및 제2 입구 채널은 시작을 위해 대기로 개방된다.
블록(1304)에서, 테스트 챔버는 제1 임계량까지 제1 액체로 충전된다. 하나의 예에서, 제1 임계량은 테스트 챔버의 제1 개방부의 제1 높이와 동일하거나 더 크다.
블록(1306)에서, 제1 액체는 테스트 챔버로부터 제1 입구 채널을 통해 인출되어, 테스트 챔버 내에 액체의 제1 소정량을 남긴다. 액체의 제1 소정량은 테스트 챔버의 제1 개방부의 제1 높이에 대응하는 액체의 양일 수 있다. 예를 들어, 챔버 내에 남겨지는 액체의 양은 액체에 대한 중력 및 표면 장력이 제1 채널에 인가되는 음압을 극복하는 지점에 의해 결정될 수 있다.
블록(1308)에서, 일 실시예에 따르면, 제1 입구 채널은 대기에 대해 폐쇄되고, 제2 입구 채널은 개방된다. 활성 채널의 절환은 유체 네트워크에 결합된 하나 이상의 밸브에 의해 수행될 수 있다.
블록(1310)에서, 제2 액체가 제2 입구 채널을 통해 유동한다. 일 실시예에서, 제2 입구 채널은 제1 높이보다 더 큰 제2 높이에서 테스트 챔버의 길이를 따라 배치된 제2 개방부에 결합된다. 하나의 예에서, 블록(1302)에서의 제1 액체의 유동 및 블록(1308)에서의 제2 액체의 유동은 모두 단일 펌프 공급원에 의해 수행된다.
블록(1312)에서, 테스트 챔버는 제2 임계량까지 제2 액체로 충전된다.
블록(1314)에서, 제2 액체는 테스트 챔버로부터 제2 채널을 통해 인출되어, 테스트 챔버 내에 액체의 제2 소정량을 남긴다. 하나의 예에서, 액체의 제2 소정량은 테스트 챔버의 제2 개방부의 제2 높이와 제1 개방부의 제1 높이 사이의 차이에 대응하는 액체의 양이다. 다른 예에서, 챔버 내에 남겨지는 액체의 양은 액체에 대한 중력 및 표면 장력이 제2 채널에 인가되는 음압을 극복하는 지점에 의해 결정될 수 있다.
챔버 충전 방법(1200)과 유사하게, 다른 작용이 챔버 충전 방법(1300)의 일부로서 고려될 수 있다. 예를 들어, 챔버 충전 방법(1300)은 테스트 챔버 내에 남겨진 제1 액체 및 제2 액체의 소정량 내에서의 테스트 챔버 내에 배치된 하나 이상의 시약의 재현탁을 포함할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 시약은 테스트 챔버 내에 남겨진 제1 액체 내에서만 재현탁될 수 있다. 하나의 예에서, 테스트 챔버 내에 존재할 수 있는 임의의 시약은 각각 블록(1306, 1314)에서 제1 입구 채널 또는 제2 입구 채널 내로 역류되지 않는다. 챔버 충전 방법(1300)은 챔버 충전 방법(1200)에 관하여 이전에 설명된 바와 같이, 테스트 챔버의 내용물을 가열하는 단계 및/또는 테스트 챔버의 내용물의 하나 이상의 광학 특성을 검출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 단지 2개의 입구 채널이 챔버 충전 방법(1300)에서 설명되었지만, 챔버 충전 방법(1300)은 하나 이상의 챔버 내로 임의의 개수의 입구 채널을 포함하는 것으로 확장될 수 있음을 이해하여야 한다.
도 14는 일 실시예에 따른 다른 챔버 충전 방법(1400)을 도시하는 흐름도이다.
블록(1402)에서, 액체가 일 실시예에 따르면, 각각의 채널 내에 배치된 액체 감지 영역까지 복수의 채널 각각을 통해 유동한다. 액체는 각각의 채널을 따라 유동하도록 가압될 수 있거나, 각각의 채널을 따라 분리되어 또는 동시에 유동될 수 있다. 감지 영역까지 액체를 유동시키는 것은 일 실시예에 따르면, 복수의 채널 각각 내에서 액체의 소정량을 설정한다.
블록(1404)에서, 복수의 채널 각각 내의 액체의 소정량은 일 실시예에 따르면, 각각의 채널에 결합된 각각의 챔버 내로 유동한다. 각각의 채널은 각각의 대응하는 챔버 내로 액체의 소정량을 이송하기 위해 분리되어 또는 동시에 가압될 수 있다.
방법(1400)은 복수의 채널들 중 하나 이상의 채널 내에 배치된 하나 이상의 시약을 재현탁하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 시약은 각각의 채널에 결합된 예비 혼합 챔버 내에 배치될 수 있다.
특정 실시예들의 상기 설명은 타인이 본 기술 분야의 통상의 지식을 적용함으로써, 본 발명의 일반적인 개념으로부터 벗어나지 않고서, 부적절한 실험이 없이, 그러한 특정 실시예를 다양한 적용을 위해 쉽게 변형 및/또는 적응시킬 수 있도록 본 발명의 일반적인 본질을 완전히 보여줄 것이다. 그러므로, 그러한 적응 및 변형은 본원에서 제시되는 교시 및 지침에 기초하여, 개시되는 실시예의 등가물의 의미 및 범주 내에 있도록 의도된다. 본원의 문구 또는 용어는 제한이 아닌 설명의 목적이어서, 본 명세서의 용어 또는 문구는 당업자에 의해 교시 및 지침에 비추어 해석되어야 함을 이해하여야 한다.
본 발명의 실시예들은 그의 규정된 기능 및 관계의 구현예를 예시하는 기능적 구성 블록의 도움으로 위에서 설명되었다. 이러한 기능적 구성 블록의 경계는 설명의 편의를 위해 본원에서 임의로 한정되었다. 대안적인 경계는 그의 규정된 기능 및 관계가 적절하게 수행되는 한 한정될 수 있다.
'발명의 내용' 및 '요약서' 부분은 본 발명자(들)에 의해 고려되는 본 발명의 전부는 아니지만 하나 이상의 예시적인 실시예를 제시할 수 있고, 따라서 본 발명 및 첨부된 특허청구범위를 어떠한 방식으로도 제한하도록 의도되지 않는다.
본 발명의 범위 및 범주는 임의의 전술한 예시적인 실시예에 의해 제한되어서는 안 되고, 다음의 특허청구범위 및 그의 등가물에 따라서만 한정되어야 한다.

Claims (75)

  1. 유체 시험 시스템이며,
    길이 및 수력 직경(hydraulic diameter)을 각각 특징으로 하는 복수의 테스트 챔버 - 복수의 테스트 챔버 각각은 대응하는 테스트 챔버의 길이를 따라 배치된 단지 하나의 개방부를 가짐 -;
    입구 포트로부터 액체의 초기량을 유동시키도록 구성된 제1 입구 채널 - 입구 포트는 유체 시험 시스템으로의 유일한 외부 개방부임 -; 및
    제1 입구 채널을 따라 유동하는 초기 액체를 복수의 제2 입구 채널 내로 분할하도록 구성된 복수의 유체 분할 요소 - 복수의 테스트 챔버 각각은 그의 각각의 개방부를 거쳐 복수의 제2 입구 채널들 중 하나에만 결합됨 -
    를 포함하는 유체 시험 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 테스트 챔버의 길이는 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되도록 구성되는 유체 시험 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 복수의 제2 입구 채널을 따라 배치된 복수의 액체 감지 영역을 추가로 포함하는 유체 시험 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 복수의 액체 감지 영역 각각은 대응하는 테스트 챔버 내에서의 액체의 존재를 모니터링하도록 구성되는 유체 시험 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 복수의 액체 감지 영역 각각은 대응하는 테스트 챔버 내로 액체의 소정량을 투여하도록 구성되는 유체 시험 시스템.
  6. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 테스트 챔버들 중 적어도 하나는 하나 이상의 시약을 포함하는 유체 시험 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 하나 이상의 시약은 테스트 챔버 내에 배치된 동결 건조된 펠릿인 유체 시험 시스템.
  8. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 제2 입구 채널을 따라 배치된 복수의 예비 혼합 챔버를 추가로 포함하는 유체 시험 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 복수의 예비 혼합 챔버는 하나 이상의 시약을 포함하는 유체 시험 시스템.
  10. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 테스트 챔버 각각의 바닥 벽은 만곡된 기하학적 형상을 갖는 유체 시험 시스템.
  11. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 테스트 챔버 각각의 바닥 벽은 광학적 호출을 허용하도록 투명한 유체 시험 시스템.
  12. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 단일 펌프가 제1 입구 채널을 통해 액체의 초기량을 이송하여, 액체의 초기량의 동일한 분량을 복수의 테스트 챔버 각각에 충전하도록 구성되는 유체 시험 시스템.
  13. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 챔버의 하나 이상의 벽은 열적으로 제어되는 하우징과 접촉하는 유체 시험 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 하나 이상의 벽은 100마이크로미터 미만의 두께를 갖는 중합체 필름인 유체 시험 시스템.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 하나 이상의 벽은 1W/mK를 초과하는 열 전도도를 갖는 유체 시험 시스템.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 열적으로 제어되는 하우징은 펠티에 장치를 포함하는 유체 시험 시스템.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 열적으로 제어되는 하우징은 전기 저항식 가열 요소를 포함하는 유체 시험 시스템.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 열적으로 제어되는 하우징은 강제 이송 공기에 의해 가열되는 유체 시험 시스템.
  19. 단일 포트 유체 시험 시스템의 제1 입구 채널을 따라 액체의 초기량을 유동시키는 단계;
    제1 입구 채널로부터의 액체의 초기량을 복수의 제2 입구 채널 내로 분할하는 단계 - 각각의 제2 입구 채널은 복수의 테스트 챔버에 결합되고, 복수의 테스트 챔버 각각은 챔버의 길이를 따라 배치된 단지 하나의 개방부를 가짐 -; 및
    액체의 최종량을 복수의 테스트 챔버 각각에 충전하는 단계 - 최종량은 각각의 테스트 챔버 내에서 실질적으로 동일하며, 각각의 테스트 챔버로부터의 합이 액체의 초기량과 동일함 -
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 각각의 테스트 챔버의 길이는 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되도록 구성되는 방법.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 액체의 최종량 내에서 복수의 테스트 챔버들 중 하나 이상 내에 배치된 하나 이상의 시약을 재현탁하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 액체의 최종량 내에서 복수의 예비 혼합 챔버들 중 하나 이상 내에 배치된 하나 이상의 시약을 재현탁하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 테스트 챔버들 중 적어도 하나 내의 내용물을 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 가열 단계는 펠티에 장치에 의한 가열을 포함하는 방법.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 가열 단계는 저항식 가열 요소에 의한 가열을 포함하는 방법.
  26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 단계는 강제 이송 공기에 의한 가열을 포함하는 방법.
  27. 제19항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 테스트 챔버들 중 적어도 하나 내의 내용물의 하나 이상의 광학 특성을 검출하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  28. 제19항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 유동, 분할, 및 충전 단계는 단일 펌프 공급원에 의해 수행되는 방법.
  29. 유체 시험 시스템이며,
    길이 및 수력 직경을 각각 특징으로 하는 복수의 테스트 챔버 - 각각의 테스트 챔버의 길이는 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되도록 구성되고, 복수의 테스트 챔버 각각은 대응하는 테스트 챔버의 길이를 따라 배치된 단지 하나의 개방부를 가짐 -;
    복수의 입구 채널 - 복수의 테스트 챔버 각각은 그의 각각의 개방부를 거쳐 복수의 입구 채널들 중 하나에만 결합됨 -; 및
    복수의 입구 채널을 하나 이상의 다른 챔버에 연결하도록 구성된 유체 네트워크
    를 포함하는 유체 시험 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 복수의 입구 채널을 따라 배치된 복수의 액체 감지 영역을 추가로 포함하는 유체 시험 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 복수의 액체 감지 영역 각각은 대응하는 테스트 챔버 내에서의 액체의 존재를 모니터링하도록 구성되는 유체 시험 시스템.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서, 복수의 액체 감지 영역 각각은 대응하는 테스트 챔버 내로 액체의 소정량을 투여하도록 구성되는 유체 시험 시스템.
  33. 제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 대응하는 테스트 챔버의 길이를 따른 단지 하나의 개방부의 위치는 액체의 나머지가 개방부로부터 각각의 입구 채널을 통해 인출된 후에, 각각의 챔버 내에 잔류하는 액체의 양을 제어하는 유체 시험 시스템.
  34. 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 단지 하나의 개방부의 폭은 각각의 입구 채널의 폭보다 더 큰 유체 시험 시스템.
  35. 제29항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 테스트 챔버들 중 적어도 하나는 하나 이상의 시약을 포함하는 유체 시험 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 하나 이상의 시약은 테스트 챔버 내에 배치된 동결 건조된 펠릿인 유체 시험 시스템.
  37. 제29항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 제2 입구 채널을 따라 배치된 복수의 예비 혼합 챔버를 추가로 포함하는 유체 시험 시스템.
  38. 제37항에 있어서, 복수의 예비 혼합 챔버는 하나 이상의 시약을 포함하는 유체 시험 시스템.
  39. 제29항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 테스트 챔버 각각의 바닥 벽은 만곡된 기하학적 형상을 갖는 유체 시험 시스템.
  40. 제29항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 테스트 챔버 각각의 바닥 벽은 광학적 호출을 허용하도록 투명한 유체 시험 시스템.
  41. 제29항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 단일 펌프가 복수의 입구 채널을 통해 액체를 이송하기 위해 사용되는 유체 시험 시스템.
  42. 제29항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 챔버의 하나 이상의 벽은 열적으로 제어되는 하우징과 접촉하는 유체 시험 시스템.
  43. 제42항에 있어서, 하나 이상의 벽은 100마이크로미터 미만의 두께를 갖는 중합체 필름인 유체 시험 시스템.
  44. 제42항 또는 제43항에 있어서, 하나 이상의 벽은 1W/mK를 초과하는 열 전도도를 갖는 유체 시험 시스템.
  45. 제42항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 열적으로 제어되는 하우징은 펠티에 장치를 포함하는 유체 시험 시스템.
  46. 제42항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 열적으로 제어되는 하우징은 전기 저항식 가열 요소를 포함하는 유체 시험 시스템.
  47. 제42항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 열적으로 제어되는 하우징은 강제 이송 공기에 의해 가열되는 유체 시험 시스템.
  48. 제29항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 입구 채널들 중 적어도 하나는 1개를 초과하는 개방부에 결합되는 유체 시험 시스템.
  49. 복수의 테스트 챔버에 각각 결합된 복수의 입구 채널을 통해 유체를 유동시키는 단계 - 각각의 테스트 챔버의 길이는 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되도록 구성되고, 복수의 테스트 챔버 각각은 챔버의 길이를 따라 배치된 단지 하나의 개방부를 가짐 -;
    임계량까지 액체로 복수의 테스트 챔버 각각을 충전하는 단계;
    복수의 테스트 챔버 각각으로부터 입구 채널을 통해 액체를 인출하는 단계 - 인출은 각각의 테스트 챔버 내에 액체의 소정량을 남김 -
    를 포함하는 방법.
  50. 제49항에 있어서, 하나 이상의 테스트 챔버 내에 남겨진 액체의 양 내에, 복수의 테스트 챔버들 중 하나 이상 내에 배치된 하나 이상의 시약을 재현탁하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  51. 제50항에 있어서, 인출 단계는 시약을 함유하지 않은 액체를 인출하는 방법.
  52. 제49항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 임계량까지 충전하는 단계는 개방부가 각각의 테스트 챔버의 길이를 따라 배치되는 높이와 동일한 높이 또는 더 큰 높이까지 각각의 테스트 챔버를 충전하는 단계를 포함하는 방법.
  53. 제52항에 있어서, 액체의 소정량을 남기는 단계는 개방부가 각각의 테스트 챔버의 길이를 따라 배치되는 높이 아래에 있는 액체의 양을 남기는 단계를 포함하는 방법.
  54. 제49항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 테스트 챔버들 중 적어도 하나 내의 내용물을 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  55. 제54항에 있어서, 가열 단계는 펠티에 장치에 의한 가열을 포함하는 방법.
  56. 제54항 또는 제55항에 있어서, 가열 단계는 저항식 가열 요소에 의한 가열을 포함하는 방법.
  57. 제54항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 단계는 강제 이송 공기에 의한 가열을 포함하는 방법.
  58. 제49항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 테스트 챔버들 중 적어도 하나 내의 내용물의 하나 이상의 광학 특성을 검출하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  59. 제49항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 유동 단계는 단일 펌프 공급원에 의해 수행되는 방법.
  60. 제1 높이에서 테스트 챔버의 길이를 따라 배치된 제1 개방부에 결합된 제1 입구 채널을 통해 제1 액체를 유동시키는 단계 - 테스트 챔버의 길이는 중력 벡터에 대해 실질적으로 평행하게 정렬되도록 구성됨 -;
    제1 임계량까지 제1 액체를 테스트 챔버에 충전하는 단계;
    테스트 챔버로부터 제1 입구 채널을 통해 제1 액체를 인출하는 단계 - 인출은 테스트 챔버 내에 제1 액체의 제1 소정량을 남김 -;
    제2 높이에서 테스트 챔버의 길이를 따라 배치된 제2 개방부에 결합된 제2 입구 채널을 통해 제2 액체를 유동시키는 단계 - 제2 높이는 제1 높이보다 더 큼 -;
    제2 임계량까지 제2 액체를 테스트 챔버에 충전하는 단계;
    테스트 챔버로부터 제2 입구 채널을 통해 제2 액체를 인출하는 단계 - 인출은 테스트 챔버 내에 제2 액체의 제2 소정량을 남김 -
    를 포함하는 방법.
  61. 제60항에 있어서, 제1 액체의 제1 소정량을 남기는 단계는 제1 개방부의 제1 높이에 대응하는 제1 액체의 양을 남기는 단계를 포함하는 방법.
  62. 제60항 또는 제61항에 있어서, 제2 액체의 제2 소정량을 남기는 단계는 제2 개방부의 제2 높이와 제1 개방부의 제1 높이 사이의 차이에 대응하는 제2 액체의 양을 남기는 단계를 포함하는 방법.
  63. 제60항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 테스트 챔버 내에 남겨진 제1 액체 및 제2 액체의 소정량 내에서, 테스트 챔버 내에 배치된 하나 이상의 시약을 재현탁하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  64. 제60항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서, 테스트 챔버 내에 남겨진 제1 액체만의 소정량 내에서, 테스트 챔버 내에 배치된 하나 이상의 시약을 재현탁하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  65. 제63항 또는 제64항에 있어서, 제1 액체 또는 제2 액체의 인출 단계는 임의의 시약을 함유하지 않는 액체를 인출하는 방법.
  66. 제60항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서, 테스트 챔버 내의 내용물을 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  67. 제66항에 있어서, 가열 단계는 펠티에 장치에 의한 가열을 포함하는 방법.
  68. 제66항 또는 제67항에 있어서, 가열 단계는 저항식 가열 요소에 의한 가열을 포함하는 방법.
  69. 제66항 내지 제68항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 단계는 강제 이송 공기에 의한 가열을 포함하는 방법.
  70. 제60항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서, 테스트 챔버 내의 내용물의 하나 이상의 광학 특성을 검출하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  71. 제60항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 액체 및 제2 액체의 유동은 단일 펌프 공급원에 의해 수행되는 방법.
  72. 제60항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 액체의 인출 후에, 제1 입구 채널을 대기로부터 폐쇄하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  73. 각각의 채널 내에 배치된 액체 감지 영역까지 복수의 채널 각각을 통해 액체를 유동시켜서, 복수의 채널 각각 내에서 액체의 소정량을 설정하는 단계; 및
    복수의 채널 각각 내의 액체의 소정량만을 각각의 채널에 결합된 각각의 챔버 내로 유동시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  74. 제73항에 있어서, 복수의 채널들 중 하나 이상의 채널 내에 배치된 하나 이상의 시약을 재현탁하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  75. 제74항에 있어서, 하나 이상의 시약을 재현탁하는 단계는 하나 이상의 채널에 결합된 예비 혼합 챔버 내에 배치된 하나 이상의 시약을 재현탁하는 단계를 포함하는 방법.
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