KR20150038640A - 모세관 운반부를 갖는 분석 시스템 - Google Patents

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Abstract

분석 시스템(600)이 개시되어 있다. 분석 시스템은 복수의 모세관들을 저장하도록 구성된 저장 용기(606)를 포함한다. 또한, 분석 시스템은, 복수의 모세관들 중 적어도 하나를 수용하고 적어도 하나의 모세관을 이동시키도록 구성된 그리퍼(618)를 포함하여서, 모세관의 일 단부가 샘플 용기(614) 내의 샘플과 접촉하고 모세관 내로 샘플을 끌어당기게 한다. 본 시스템은 또한 모세관 내의 샘플로부터의 신호를 검출하도록 구성된 판독기(612)를 포함한다.

Description

모세관 운반부를 갖는 분석 시스템{ANALYTICAL SYSTEM WITH CAPILLARY TRANSPORT}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2012년 9월 14일자로 출원된 미국 가출원 제61/701,360호의 비잠정적인 출원이고 그의 출원일에 대한 이익을 주장하며, 이는 모든 목적들을 위해 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명의 실시예들은 샘플들을 분석하기 위해 모세관들을 이용하는 시스템 및 방법에 관한 것일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예들은 뚜껑이 열린 샘플 튜브들 내의 혈청 및 혈장 샘플들로부터 예컨대, 고지혈증(lipemia), 용혈(hemolysis), 및 황달(icterus)에 대한 혈청 지수들을 정확하게 판정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
고지혈증, 용혈, 또는 황달 환자들의 진홍색(laky) 또는 유미(chylous) 샘플들은 보통 광학 방법들을 사용하는 다른 실험실 테스트들에 지장을 주고 있다. 따라서, 신뢰성있는 샘플 취급 자동화를 위해서는, 잘못된 측정을 회피하도록 샘플을 테스트용의 분석기에 할당(commit)하기 전에 혈청 지수를 측정하는 것이 바람직하다. 혈청 지수는 전형적으로 분석기 기기 상에서의 샘플 흡입 및 측정에 의해 측정된다. 혈청 지수를 자동화 장치 내에서 생육가능하기 위해서, 샘플에 대한 완전한 사이클 시간이 샘플 처리량의 속도와 일치되거나 이를 초과할 필요가 있다.
미국 특허 제5,734,468호(US '468)는 펌프에 연결된 투명 흡입 프로브 내에 흡입된 혈청 샘플 내에서의 용혈, 황달 및 고지혈증의 존재를 검출하는 방법 및 장치를 개시하고 있다(US '468의 도 4 참조). 개시된 시스템에서는, 샘플 용기로부터의 액체 샘플 체적부가 흡입 진공을 적용함으로써 흡입 프로브 내로 흡입된다. 유체 샘플은 흡입 프로브 내의 충전 레벨이 광학 측정 섹션에 도달할 때까지 흡입된다(US '468의 도 2 참조). 광학 측정 섹션에서, 연결된 광섬유는 광학 투명 섹션 내로 광을 방출하고, 대향 측면에 있는 검출 광섬유 내에서 광의 투과된 부분을 검출한다.
US '468에 개시된 시스템의 단점은, 후속하는 샘플이 측정될 수 있기 전에, 측정 섹션을 포함하는 흡입 프로브를 위한 세정 단계가 포함될 필요가 있다는 것이다. 이것은 시스템의 처리량을 감소시키고, 후속하는 샘플의 오염으로 인한 잘못된 측정 결과의 위험성을 증가시킨다.
미국 특허 제7,688,448 B2호(US '448)는 1차 샘플 용기를 통해 광을 방출하는 비접촉 접근법에 의해 혈청 지수를 측정하는데 사용되는 장치를 개시하고 있다(US '448의 도 4 내의 계통도 참조). 두 개의 상이한 광원의 방출된 광 스펙트럼들은 빔 스플리터 요소에 의해 조합되며, 그 조합은 1차 샘플 용기의 하나의 규정점(defined point)에 관련된다. 흡광 신호는 용기의 대향 측면 상에서의 검출기 광학 장치에 의해 검출되고, 컴퓨터 유닛 내에 기록된다(US '448의 도 18 참조).
US '448에 개시된 장치의 단점은 실험실 환경에서의 1차 샘플 용기들의 자동화 처리 시에, 용기들에 라벨들이 부착될 수 있다는 것이다. 라벨들은 발광 장치로부터의 신호를 방해 또는 억제할 수 있다. 이것은 장치가 1차 샘플 용기 내에 제공되는 샘플에 대해 유효한 혈청 지수 결과를 검출할 수 없게 한다.
1차 샘플 용기에 적용된 라벨을 통해 측정하는 경우의 전술한 단점을 극복하기 위해, US 2010/0303331 A1(US '331)은 광 기밀 측정 용기(light tight measurement container) 내의 센서 광학 장치와 조합하여 뚜껑이 열린 샘플 용기들을 사용하는 것을 제안하고 있다. US '331에 개시된 장치는 샘플 용기 위치 아래의 광원 및 가동형 광 기밀 박스 내의 카메라를 사용하고 있다. 샘플이 컨베이어 트랙에 의해 측정 위치에 제공되는 경우, 박스는 컨베이어 트랙과 함께 광 기밀 엔클로저(enclosure)를 생성할 때까지 하강한다(US '331의 도 5b 참조). 이어서, 광원은 아래로부터의 광역 스펙트럼의 광을 샘플에 방출하고, 카메라는 샘플로부터의 투과된 신호를 검출하여 혈청 지수 결과를 판정한다.
US '331에 개시된 장치의 단점은 이전에 원심분리된 샘플들의 경우에, 방출된 광이 응집체(coagulum)에 의해 거의 완전히 차단될 것이기 때문에, 혈청 지수를 위한 어떤 유효한 신호도 측정될 수 없다는 것이다. 따라서, 이러한 시스템은 혈청 또는 혈장에 기초하여, 유효한 혈청 지수 결과를 판정하기가 부적합하다.
본 발명의 실시예들은 개별적으로 그리고 집합적으로 이들 및 다른 문제들을 다루고 있다.
본 발명의 실시예들은 전술한 단점들을 극복하는 장치 및 방법을 포함하며, 일회용의 그리고 광학적으로 투명한 프로브 내에 샘플의 혈청 또는 혈장 분획을 흡입함으로써 자동화 시스템이 샘플에 대한 혈청 지수 결과를 측정을 할 수 있게 한다. 이어서, 흡입된 혈청 또는 혈장은 응집체 신호 감쇄 또는 라벨의 방해 없이 혈청 지수를 판정하기 위해 광학 판독 유닛에서 측정된다. 또한, 일회용 프로브는 폐기되고, 새롭고 깨끗한 일회용 프로브로 후속하는 측정이 수행되는데, 이는 교차 오염 및 잘못된 측정 결과의 위험성을 제거한다.
혈청 지수 측정이 상세히 기술되어 있지만, 본 발명의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예들은 임의의 적합한 샘플의 임의의 적합한 특성을 판정하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 복수의 모세관들을 저장하도록 구성된 저장 용기, 및 모세관 배향 장치를 포함하는 분석 시스템에 관한 것이다. 분석 시스템은 복수의 모세관들 중 적어도 하나를 수용하도록 구성된 그리퍼(gripper)를 추가로 포함할 수 있다. 적어도 하나의 모세관의 일 단부는 샘플 용기 내의 샘플과 접촉하고 모세관 내로 샘플을 끌어당기도록 구성된다. 본 시스템에서, 판독기가 모세관 내의 샘플로부터의 신호를 검출하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예는 복수의 모세관들을 저장 용기 내로 로딩하는 단계, 복수의 모세관들 중 하나의 모세관을 그리퍼에 전달하는 단계, 모세관을 샘플 용기 내의 샘플에 접촉시키고 샘플을 모세관 내로 끌어당기는 단계, 및 판독기에 의해 모세관 내의 샘플로부터의 신호를 검출하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 실시예들이 도면을 참조하여 아래에 더욱 상세히 기술된다.
도 1a는 본 발명의 실시예들에 사용되는 일부 컴포넌트들의 블록 다이어그램이다.
도 1b 및 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법들을 예시하는 플로우차트들을 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 활주 플레이트 벌크 공급기(sliding plate bulk feeder)의 상부 사시도를 도시한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 활주 플레이트 벌크 공급기의 저부 사시도를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 플레이트 벌크 공급기의 상부 사시도를 도시한다.
도 3b는 도 3a에 도시된 진동 플레이트 벌크 공급기의 일부분의 확대된 측단면도를 도시한다.
도 3c는 모세관 낙하 레버가 폐쇄 위치에 있고 모세관 정지부가 상승 위치에 있는 도 3a에 도시된 공급기의 측단면도를 도시한다.
도 3d는 모세관 낙하 레버가 선택 위치에 있고 모세관 정지부가 하강 위치에 있는 도 3a에 도시된 공급기의 측단면도를 도시한다.
도 4는 벨트 운반 브리지를 갖는 벌크 공급기의 상부 사시도를 도시한다.
도 5는 로딩 램프(loading ramp) 및 모세관 회전자의 상부 사시도를 도시한다.
도 6은 휠 운반부를 갖는 벌크 공급기의 사시도를 도시한다.
도 7은 휠 운반부를 갖는 벌크 공급기의 확대된 사시도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모세관 로더(loader)의 사시도를 도시한다.
도 9a 내지 도 9c는 모세관을 수평 배향으로부터 수직 배향으로 회전시킬 때의 모세관 회전자 아암(arm)의 일부분을 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모세관 조작기 운반 조립체의 사시도를 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 모세관 그리퍼의 상세도를 도시한다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 모세관 판독기의 사시도를 도시한다.
도 12b는 클램핑 메커니즘의 확대도를 도시한다.
도 13a는 본 발명의 일 실시예에 따른 모세관 판독기의 전방 상부 사시도를 도시한다.
도 13b는 본 발명의 일 실시예에 따른 모세관 판독기의 전방 저부 사시도를 도시한다.
도 13c는 본 발명의 일 실시예에 따른 모세관 판독기의 일부분을 도시한다.
도 14는 상대 신호 대 파장의 그래프를 도시한다.
도 15는 컴퓨터 장치의 블록 다이어그램을 도시한다.
본 발명의 실시예들은 샘플들을 흡입하고 광 흡수 측정을 가능하게 하기 위해 유리 또는 플라스틱 모세관들을 사용할 수 있다. 모세관들은 샘플 용기 내의 샘플의 표면과의 단순한 접촉에 의해 샘플 용기 내의 샘플을 흡입할 수 있다. 어떠한 펌핑 작용도 요구되지 않는다. 측정이 행해진 후, 측정값을 얻는데 사용된 모세관은 폐기되며, 그에 의해 수반되는 오염 문제들이 제거되고 세정을 피해야 할 필요성이 충족된다.
상이한 길이 및 내경을 갖는 모세관들이 본 발명의 실시예들에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 적합한 모세관들은 약 10 mm 초과의 길이, 및 약 1000μm 미만의 내경 또는 외경을 포함할 수 있다. 예를 들어, 적합한 모세관은 길이가 약 50 mm일 수 있고, 약 400μm의 내경을 가질 수 있다. 다른 적합한 모세관들은 이들 치수보다 크거나 작은 치수들을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은 모세관 로더 또는 모세관 회전자와 같은 모세관 배향 장치에 의해 모세관 분배기로부터 그리퍼 내로 단일의 모세관을 로딩함으로써 작동된다. 다른 배향 장치들은 낙하 도어(drop door) 또는 모세관 도어 상의 부속물을 단독으로, 또는 모세관 로더 또는 모세관 회전자와 조합하여 포함할 수 있다.
그리퍼는 모세관 조작 운반 조립체의 일부일 수 있으며, 이는 샘플을 함유하는 뚜껑이 열린 샘플 튜브 위로 모세관을 이동시킬 수 있다. 그리퍼는 모세관이 샘플 튜브 내의 샘플의 표면에 접촉할 때까지 모세관을 하강시킬 수 있다. 이어서, 샘플은 표면 장력 및 부착력에 의해 모세관 내로 즉시 끌려 들어간다. 유리하게는, 본 발명의 실시예들에서는 어떤 펌프들도 요구되지 않는다. 또한, 본 발명의 실시예들에 사용된 모세관들은 일회용이며, 그에 의해 분석 공정의 속도를 높이는데, 그 이유는 모세관들을 세정하지 않기 때문이다. 또한, 종래의 시스템들에 비해 오염의 위험성이 감소되는데, 그 이유는 본 발명의 일부 실시예들에서는 모세관들을 재사용할 필요가 없기 때문이다.
본 발명의 일부 실시예에서, 모세관을 통한 광 흡수를 판독하는 모세관 판독기는 모세관의 설치 없이도 기준 스캔을 수행한다. 이어서, 모세관은 판독기 내로 이동되어, 여기서 다른 스캔이 수행되어 투과 광을 측정한다. 이어서, 이들 두 개의 스캔을 사용하여 흡광도가 계산된다. 광원은 두 개의 LED(420 nm 및 "백색" 스펙트럼)를 포함할 수 있으며, 그 방출 광은 직접적이든 또는 광섬유 케이블을 통해서든 광이 모세관의 중심을 통과하게 하는 슬릿(slit)을 통하여 향하게 된다. 판독기는, 클램프들이 모세관 원통형 표면 위를 폐쇄하면서, 슬릿 및 검출 섬유 케이블에 대해 모세관을 정렬시킨다. 굴절된 광은 검출 섬유 케이블에 의해 수집되고, 광학 슬릿을 통해 분광 광도계의 회절 격자 상에 투과된다. 격자로부터의 반사된 광은 400 내지 700 나노미터의 스펙트럼 측정을 제공하는 다이오드 어레이 검출기로 측정될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 유리하게는 생물학적 샘플들 내의 혈청 지수 값들을 측정하는데 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 다른 생물학적 샘플들 내의 값들을 측정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 생물학적 또는 화학적 샘플 내의 특정 분석물의 존재 또는 부재를 검출하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 구체적 실시예들을 논의하기 전에, 본 출원에 사용되는 일부 용어들에 관한 일부 설명이 유용할 수가 있다.
"저장 용기"는 모세관들과 같은 구조물들을 저장할 수 있는 임의의 적합한 몸체를 포함할 수 있다. 저장 용기는 임의의 적합한 기하학적 형상(예컨대, 박스형 형상)을 가질 수 있고, 모세관들을 위한 적어도 하나의 입구 및 출구를 가질 수 있다. 적합한 저장 용기들은 임의의 적합한 재료로 구성될 수 있으며, 본 발명의 일부 실시예들에서는 50개 초과, 100개 초과 또는 심지어 1000개 초과의 모세관들을 저장할 수가 있다.
"그리퍼"는 모세관과 같은 다른 구조물을 파지하도록 구성된 임의의 적합한 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 그리퍼는 슬리브(sleeve) 및 콜릿(collet)을 포함할 수 있어서, 예를 들어, 샘플을 구비한 샘플 용기 및 모세관 내에 있는 샘플로부터의 신호를 판독할 수 있는 판독기를 포함할 수 있는 위치들로부터 모세관을 적어도 부분적으로 보호하고 운반할 수 있다.
"판독기"는 샘플의 특성을 판정할 수 있는 임의의 적합한 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플은 모세관 내에 존재할 수 있고, 그 특성은 샘플과 연관된 혈청 지수 값에 관련될 수 있다. 적합한 판독기들은 이미터(emitter)들(예컨대, 광학 이미터들), 검출기들(예컨대, 광학 검출기들), 및 샘플의 특성의 판정을 가능하게 할 수 있는 다른 컴포넌트들(예컨대, 클램프들, 솔레노이드들)을 포함할 수 있다.
"신호"는 임의의 적합한 전자기 임펄스를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에서, 출력 신호는 모세관 내의 샘플이 입력 신호를 수신한 후에 모세관 내의 샘플로부터 생성될 수 있다. 적합한 신호들은 광학 신호들을 포함한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 일부 컴포넌트들의 개략적인 블록 다이어그램을 도시한다. 컴포넌트들은 모세관들을 보유할 수 있는 모세관 저장 용기(또는 통)(12)를 포함할 수 있다. 저장 용기(12)는 모세관 분배기 유닛 내에 존재할 수 있다. 본 시스템은 또한, 모세관 배향 장치(14)로 개개의 모세관들을 이송하는 모세관 운반부(18)(예컨대, 휠 또는 컨베이어를 포함할 수 있음)를 포함할 수 있다.
모세관 배향 장치(14)(예컨대, 로더 또는 회전자)는 그리퍼(16)에 모세관을 공급하는데 사용될 수 있다. 그리퍼(16)는 모세관을 이송할 수 있으며, 모세관 조작기 운반 조립체(20)에 의해 조작되어서, 모세관이 샘플과 접촉하여 최종적으로 판독기(22)로 운반되게 할 수 있다. 이들 컴포넌트 각각은 아래에 더욱 상세히 기술되어 있다.
컴퓨터 장치(40)는, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 모세관 운반부(18), 모세관 배향 장치(14), 모세관 조작기 운반 조립체(20), 및 판독기(22)를 제어하고 그리고/또는 그들로부터의 데이터를 수신할 수 있다. 예시적인 컴퓨터 장치의 일부 컴포넌트들이 도 15에 도시되어 있다. 컴퓨터 장치는 프로세서로 하여금 본 명세서에 기술된 기능들 중 임의의 기능을 수행하게 하는 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 분석되고 있는 샘플들의 특성들을 판정하는데 사용될 수 있는 정보의 데이터베이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘플 특성들을 구체화하기 위해 판독기들에 의해 분석되고 있는 샘플들로부터 수신된 신호들과 연관되는 룩업 테이블(lookup table)들이 컴퓨터 판독가능 매체 및/또는 컴퓨터 장치 내에 존재할 수 있다.
도 1b 및 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 모세관 조작 및 혈청 지수 측정 공정에 대한 예시적인 워크플로우(workflow)를 도시한다. 본 발명의 실시예들은 도 1b 및 도 1c에 도시된 특정 수의 또는 순서의 단계들에 제한되는 것이 아니며 본 발명의 다른 실시예들이 보다 많은 또는 보다 적은 단계들을 포함할 수 있음을 주의해야 한다. 또한, 단계들 각각에 관한 추가의 상세한 설명이 전체 시스템 상의 특정 컴포넌트들에 대해 기술되어 있고, 이들 상세한 설명 중 임의의 것이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 아래의 단계들 내로 포함될 수 있는 것으로 이해된다.
도 1b를 참조하면, 단계(102)에서, 모세관들은 모세관 분배기 유닛의 저장 용기 내로 로딩된다. 모세관 분배기 유닛의 다양한 예들이 아래에 제공된다. 모세관들은 수동으로 저장 용기 내에 로딩될 수 있거나, 또는 외부 기계에 의해 자동으로 로딩될 수 있다.
단계(104)에서, 센서는 모세관 분배기 유닛 내의 분배 위치에 모세관이 존재하는지 여부를 검출한다. 아래의 다양한 모세관 분배기 유닛 실시예들에 도시되는 바와 같이, 모세관 분배기 유닛으로부터 한 번에 하나의 모세관이 분배될 수 있다.
단계(106)에서, 모세관 분배 유닛 내의 분배 위치에 모세관이 없으면, 모세관 분배 유닛 내의 분배기 모터가 작동되고 모세관이 로더로 분배된다. 단계(108)에서, 모세관이 분배 위치에 있으면, 모세관 분배 유닛 내의 분배기 모터가 꺼진다.
이제 도 1c를 참조하면, 단계(111)에서, 모세관이 로더 내에 존재하는지의 여부에 대한 판정이 이루어진다. 예시적인 로더가 도 8에 도시되고, 아래에 더욱 상세히 기술되어 있다. 모세관이 로더 내에 있으면, 모세관 그리퍼가 개방되고(단계(112)), 모세관 그리퍼는 모세관 로딩 위치로 이동된다(단계(114)). 모세관 그리퍼의 일례가 도 11a에 도시되고, 아래에 더욱 상세히 기술되어 있다. 모세관이 로더 내에 없으면, 도 1b의 단계(104)로 공정을 되돌려 진행할 수 있다(단계(152)). 모세관 분배 유닛 내의 모터는 단일의 모세관이 분배 위치에 존재하고 로더에 존재하는 것을 보장하도록 작동될 수 있다.
이어서, 단계(116)에서, 판독기 클램프가 개방되고 폐쇄된다(단계(116)). 예시적인 판독기 클램프들이 도 12b 및 도 13c에 도시되어 있다. 이 단계에서, 판독기는 내부에 배치된 임의의 모세관을 방출하여 사전 테스트로부터 폐기한다. 이것은 모세관을 그리퍼 내로 로딩하기 위한 운전 정지 기간(dwell period) 때문에 이 때에 행해진다. 이러한 단계는 사이클 시간의 어떠한 증가도 없이 달성될 수 있다.
이어서, 단계(118)에서, 모세관 그리퍼가 폐쇄된다(단계(118)). 이것은 모세관이 모세관 그리퍼에 고정되고 분석될 샘플을 함유하는 샘플 튜브가 위치되는 흡입 위치로 운반될 수 있음을 보장하도록 행해질 수 있다.
단계(120)에서, 모세관 그리퍼 및 모세관은 흡입 위치로 이동된다. 아래에 더욱 상세히 기술되는 바와 같이, 모세관 그리퍼는 운반 아암을 포함하는 모세관 조작기 운반 조립체를 사용하여 이동될 수 있다. 운반 아암은 X, Z, 및/또는 Z 방향으로 이동가능하여, 그리퍼 및 모세관을 원하는 위치로 운반할 수 있다.
단계(121)에서, 샘플 튜브가 존재하는 경우, 자동화 제어 시스템으로부터의 큐(cue)가 혈청 지수 제어 시스템으로 전송된다. 단계(122)에서, 샘플 튜브가 존재하면, 모세관 그리퍼가 이동되어서 모세관이 샘플과 접촉하게 된다. 이어서, 분석될 샘플로부터의 임의의 신호들을 판독하기 전에 판독기에 의해 기준 스캔이 수행된다(단계(124)). 단계(126)에서, 샘플은 모세관이 샘플 튜브 내의 샘플과 접촉한 후에 모세관 내로 흡입된다.
이어서, 단계(128)에서, 판독기 내의 판독기 클램프들이 개방된다. 이어서, 모세관 그리퍼는 운반 아암에 의해 이동되어서, 모세관이 판독기 클램프 내에 있게 하고(단계(130)) 판독기에 의해 판독될 수 있게 한다. 이어서, 단계(132)에서, 판독기 클램프들이 폐쇄된다. 이어서, 모세관 그리퍼가 개방되고(단계(134)), 그에 의해 모세관이 방출된다. 이어서, 모세관 그리퍼는 판독기로부터 시작 위치로 멀리 이동된다(단계(136)). 이어서, 단계(138)에서, 모세관 그리퍼는 폐쇄된 구성으로 복귀된다.
이어서, 단계(140)에서, 모세관이 판독기 내에 있는 동안, 모세관 내의 샘플에 대해 흡광도 스캔이 수행된다(단계(140)). 이어서, 컴퓨터 장치가 샘플로부터의 출력 신호를 분석할 수 있고, 샘플을 특징지을 수 있다. 스캔이 완료된 후에, 판독기 클램프들은 개방될 수 있고, 모세관은 판독기 클램프들 아래에 위치된 폐기물 용기 내로 낙하될 수 있다.
시스템 내의 컴포넌트들에 관한 추가의 상세한 설명이 아래에 제공된다.
I. 모세관 분배기 유닛
A. 활주 플레이트 벌크 공급기
도 2a 및 도 2b는 저장 용기(204) 내에서 모세관들이 수평 배향으로 저장되는 경우의 모세관 분배기 유닛(200)의 일 실시예를 도시한다. 저장 용기(204)는 일부 실시예들에서 모세관 저장기(또는 통)로 대안적으로 지칭될 수 있다. 이러한 실시예에서, 저장 용기(204)는, 평면 데크(202)에 결합되고 그와 평행인 활주 플레이트(또는 트레이)(218)에 의해 저부측 상에서 제한된다.
활주 플레이트(218)는 단일의 모세관을 수용하기에 적합한 작은 선형 공동(cavity)을 포함한다. 모세관 낙하 도어(210)는 힌지(도시되지 않음)에 의해 활주 플레이트(218)에 결합되어 모세관 낙하 도어(210)가 상향 및 하향으로 선회(pivot)되게 한다. 모세관 낙하 도어(210)가 하향 위치에 있는 경우, 작은 선형 공동 내의 모세관은 모세관 낙하 도어(210)의 상부 주 표면(210A)을 굴러 내려갈 수 있다. 모세관이 모세관 낙하 도어(210)의 상부 주 표면(210A)을 굴러 내려감에 따라, 모세관의 일 단부는 모세관 낙하 도어(210)의 상부 주 표면(210A)으로부터 상향으로 돌출된 부속물(210B)에 접촉할 수 있다. 이것은 모세관이 상부 주 표면(210A)을 굴러 내려갈 때 모세관의 일 단부의 이동을 방해하는 효과를 갖지만, 타 단부는 계속해서 상부 주 표면(210A)을 굴러 내려간다. 이어서, 모세관은 모세관 로더(아래에 상세히 기술됨) 내의 구멍과 배향되어 그 내로 유입될 수 있도록 회전한다.
이러한 실시예에서, 평면 데크(202)의 저부 표면에 두 개의 평행 선형 활주부(208)가 부착된다. 활주 플레이트(218)는 두 개의 평행 선형 활주부(208) 내의 홈들에 의해 안내되며, 이들은 활주 플레이트(218)의 측방향 측면들과 협동하는 구조로 되어 있다.
선형 크로스바(216)는 주 크로스바 몸체(216A) 및 주 크로스바 몸체(216A)로부터 상향으로 연장되는 돌출부(210B)를 포함할 수 있다. 선형 크로스바(216)는 평행 선형 활주부(208)의 중간 부분들에 부착될 수 있고 선형 활주부(208)의 배향에 수직으로 배향될 수 있다. 선형 크로스바(216)는 또한 고정될 수 있으며 모세관 낙하 도어(210)의 이동을 제한할 수 있다.
돌출부(216A)는 모세관 낙하 도어(210)의 저부 표면에 접촉할 수 있다. 활주 트레이(218) 및 모세관 낙하 도어(210)가 도시된 구동 모터(214)로부터 멀어지게 이동하고 돌출부(216B)가 모세관 낙하 도어(210)를 활주 트레이(218)에 부착시키는 힌지에 접근하는 경우, 모세관 낙하 도어(210)는 도 2b에 도시된 바와 같이 자유롭게 하향으로 이동한다. 중력의 도움으로, 이것은 전술한 바와 같이 모세관이 상부 주 표면(210A)을 굴러 내려가는 것을 허용한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 구동 모터(214) 및 크랭크 조립체(212)는 평면 데크(202)의 저부 표면에 부착될 수 있다. 그들은 활주 트레이(218)를 전방 및 후방으로 이동시키도록 활주 트레이(218)에 작동식으로 결합될 수 있다.
저장 용기(204)는 임의의 적합한 형상 또는 크기로 될 수 있다. 이러한 예에서, 저장 용기(204)는 두 개의 대향 벽(204A)들 및 단부 구조물(204A)들에 대해 수직으로 배향된 두 개의 평행 벽(204B)들에 의해 형성될 수 있다. 평행 벽(204B)은 저장 용기(204)에 저장되는 모세관들의 길이보다 약간 더 긴 거리로 이격될 수 있다. 대향 벽(204A)들은 내부에 저장된 모세관들이 중력에 의해 평면 데크(202) 내의 작은 공동 및 활주 트레이(218) 내의 공동으로 깔대기 형상의 통로를 내려가는(funnel down) 것을 허용하도록 하향 경사진 내부 표면(204A-1)을 갖는다.
모세관 분배 유닛(200)은 모세관 로더로부터의 신호에 의해 개시 및 정지될 수 있으며, 이는 아래에 더욱 상세히 기술되어 있다. 작동 시, 진동기(도시되지 않음)는 저장 용기(204) 내의 모세관 배향을 가능하게 할 수 있다. 활주 트레이(218)가 평면 데크(202)의 저부를 따라 이동함에 따라, 활주 트레이(218)의 슬롯(slot) 내에 단일의 모세관이 놓여진다. 활주 트레이(218)는 구동 모터(214)로부터 멀어지게 이동함으로써, 모세관 낙하 도어(210)가 개방되게 한다. 모세관 낙하 도어(210) 상의 부속물(210A)은 모세관이 수직 배향으로 그리고 모세관 로더(아래에 더욱 상세히 기술됨) 내로 이동하도록 도어를 굴러 내려갈 때 모세관에 대해 회전을 부여한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 모세관 분배기 유닛(200) 실시예의 한 가지 이점은 모세관 저장기 및 모세관 로더(도 2a 및 도 2b에 도시되지 않음)가 서로 근접할 수 있다는 것이다. 이것은 더 소형의 시스템을 제공하고, 모세관 분배기 유닛(200)으로부터 모세관 로더로 모세관들을 전달하는 정확도를 개선한다. 또한, 모세관 분배기 유닛(200)은 하나의 모세관을 모세관 로더에 한 번에 정확하고 신뢰성있게 분배할 수 있다.
B. 진동 플레이트 벌크 공급기
도 3a는 모세관 분배기(300)의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예의 모세관 분배기(300)는 저부 상에 경사 표면을 포함한다.
모세관 분배기(300)는, 대향 벽(304A)들 및 대향 벽(304A)에 수직인 두 개의 평행 벽(304B)들에 의해 일부가 형성될 수 있는 저장 용기(318)를 포함한다. 저장 용기(318)는 복수의 모세관들(도시되지 않음)을 저장할 수 있다. 두 개의 대향 벽(304A)들 사이의 거리는 저장 용기(318)에 저장될 모세관들의 길이보다 약간 더 클 수 있다.
평행 벽(304B)들 중 하나에 프레임(338)이 부착되어 있다. 프레임(338)은 액츄에이터 캠(314)을 이동시키는 구동 모터(312)를 지지한다. 모세관 정지 리프트 지지부(capillary stop lift bearing)(310) 및 스프링(324)이 또한 존재한다. 저장 용기(318)를 빠져나갈 모세관들의 개수를 계수하기 위해 모세관 정지부(322)가 존재한다. 모세관 정지부(322)는 저장 용기(318)의 최하측 지점에 근접하게 위치되는 단부를 갖는 수직 판형 구조물의 형태일 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 경사 표면을 갖는 저부 플레이트(302)가 모세관 낙하 레버(320)와 협력하여 작동될 수 있다. 모세관 정지부(322)의 저부 표면은 또한 하향으로 경사져서, 모세관 정지부(322)의 저부 표면과 저부 플레이트(302)의 경사 표면이 실질적으로 평행이 되게 한다.
도시된 바와 같이, 모세관 정지부(322)가 상향으로 편향(bias)되는 경우, 저부 플레이트(302)의 상부 표면과 모세관 정지부(322)의 저부 표면 사이의 공간은 그들 사이에 있는 모세관들의 외경보다 약간 더 크게 된다. 모세관 정지부(322)가 낮아지는 경우, 모세관 정지부(322) 및 저부 플레이트(302)는 모세관(50)들을 사이에 끼워서 그들이 이동할 수 없게 한다. 하나의 모세관(50A)이 모세관 정지부(322)와 저부 플레이트(302) 사이에 끼워지지 않을 수 있다. 낙하 레버(320)가 하향으로 이동함으로써 작동되는 경우, 단일의 모세관(50A)이 방출될 수 있다. 이러한 공정은 도 3c 및 도 3d와 관련하여 아래에 추가로 기술되어 있다.
작동 중에, 진동기(도시되지 않음)는 저장 용기(318)의 저장 체적부 내에서 모세관 배향을 가능하게 한다. 또한, 액츄에이터 캠(314)에 부착된 모터(312)는 대안적으로, 모세관 정지부(322) 및 모세관 낙하 레버(320)를 작동시킨다. 모세관 낙하 레버(320)가 스프링력(도 3b에는 스프링이 도시되지 않음)에 의해 폐쇄되고 모세관 정지부(322)가 상승되는 경우, 모세관들(50, 50A)은 모세관 낙하 레버(320)를 향해 경사 표면을 굴러 내려간다. 액츄에이터 캠(314)에 낙하 레버 지지부(316)가 결합될 수 있고, 낙하 레버 지지부(315)는 모세관 낙하 레버(320)를 작동시킬 수 있다. 모세관 정지부(322)가 스프링(324)으로부터의 스프링력에 의해 하강하는 경우, 모세관 낙하 레버(320)는 개방되어 하나의 모세관을 낙하시킨다. 이렇게 해서, 모세관 정지부(322) 아래의 모세관들은 이동이 방지된다. 또한, 이러한 실시예에서, 저부 플레이트(302) 상의 부속물(도시되지 않음)은, 중력에 의해 수직 배향으로 그리고 모세관 로더 내로 떨어지는 것과 같이(아래에 더욱 상세히 기술됨), 모세관에 대해 회전을 부여할 수 있다.
도 3c는 모세관 낙하 레버(320)가 폐쇄 위치에 있고 모세관 정지부(322)가 상승 위치에 있는 도 3a에 도시된 모세관 분배기 유닛의 측단면도를 도시한다. 이러한 상태에서, 모세관들(50, 50A)은 저부 플레이트(302)의 하측 단부 및 모세관 도어(320)를 향해 경사진 저부 플레이트(302)를 자유롭게 굴러 내려간다. 액츄에이터 캠(314)은, 모세관 정지부(322)가 상향으로 상승되어 모세관들(50, 50A)에 접촉하지 않도록 스프링(도 3에서 요소(324) 참조)의 압축력에 대항하여, 모세관 정지 리프트 지지부(310)에 대해 위로 민다. 모세관 도어(320)는 도 3c에서 폐쇄되어 있다.
도 3d는 모세관 낙하 레버(320)가 개방 위치에 있고 모세관 정지부(322)가 하강 위치에 있는 도 3a에 도시된 모세관 분배기 유닛의 측단면도를 도시한다. 이러한 상태에서, 모세관(50)들은 모세관 정지부(322)로부터의 하향 압력으로 인해 구름 동작이 억제된다. 그러나, 단일의 모세관(50A)이 모세관 정지부(322)의 하향 압력에 의해 구속되지 않기 때문에 방출될 수 있다. 모세관 낙하 레버(320)를 개방하기 위해, 액츄에이터 캠(314)은 낙하 레버(320)에 결합된 낙하 레버 지지부와 접촉하는 접촉 부분(314A)을 갖는다. 이러한 운동은 낙하 레버(320)의 저부 부분으로 하여금 도 3d의 우측으로 선회하게 함으로써, 모세관(50A)이 방출되게 한다.
도 3a 내지 도 3d에 도시된 모세관 분배기 유닛 실시예의 이점은 또한 모세관 저장기와 모세관 로더 사이의 근접 거리이다. 이러한 실시예는 또한, 민감한 모세관들에 대한 손상이 적어서, 파단된 모세관들의 개수 및 그에 따른 모세관 로더 내의 막힘 상황(jam situation)의 수가 감소될 수 있게 한다.
C. 모세관 운반부를 갖는 벌크 공급기
도 4는 모세관 운반 유닛을 포함하는 모세관 분배기 유닛(400)의 일 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 모세관들은 적어도 일 측면 상에 경사 표면을 갖는 모세관 저장 용기(406) 내에 저장되어 있다. 모세관 운반 유닛은 치형 운반 벨트 장치를 포함하는데, 여기서 각각이 홈들을 갖는 하나 이상의 운반 벨트(414)들이 홈 당 단일의 모세관(50)을 수용하기에 적합하게 되어 있다. 기어 구동식 스테퍼 모터(415)가 벨트(414)를 구동하는데 사용될 수 있다.
치형 벨트(414)는 모세관 저장 용기(406)의 경사 측면에 적용되어, 모세관 저장 용기(406)의 상부로 모세관들을 운반할 수 있다. 모세관 저장 용기(406)의 상부 영역 근처에 모세관 스트리퍼(stripper) 요소(418)가 배열되어, 홈 당 단지 하나의 모세관만이 모세관 저장 용기(406)를 빠져나가게 한다. 모세관 저장 용기(406)의 상부에서, 각각의 모세관은 운반 브리지(412) 상의 컨베이어(404)로 지나간다. 이러한 운반 브리지(404)의 일 실시예에서, 두 개 레인의 치형 운반 벨트 사이에 개구가 마련되어, 운반 브리지(404)의 개구 아래의 폐기물 용기(도시되지 않음) 내로 파단된 모세관들이 떨어져 내려가게 한다. 운반 브리지(404)는 수평 베이스(410)에 수직인 다수의 컬럼(412A)들 및 수평 플랫폼(412B)에 의해 형성될 수 있다. 모세관 리프터 및 회전자 조립체(408)가 모세관 저장 용기(406)와 같이 브리지(412)의 대향 단부에 있을 수 있다. Y-Z 크레인 조립체(402)는 모세관 리프터 및 회전자 조립체(408)의 상부에 있을 수 있다. 크레인 조립체(402)의 말단부는 판독기(405)로 모세관을 조작할 수 있는 회전 아암을 포함할 수 있다.
도 5는 운반 브리지(412)의 로딩 램프 단부(loading ramp end)를 도시한다. 모세관(550)은 약 5도의 기울기를 갖는 모세관 리프트 표면(520)으로 모세관(550)을 운반하는 로딩 램프 치형 벨트(528)로 지나간다. 본 발명의 다른 실시예들에서는 다른 기울기 값들이 가능하다. 모세관(550)은 롤러(538)들에 의해 이동되는 로딩 램프 치형 벨트(528)의 홈으로부터 상승되며, 계속해서 모세관 리프트 표면(520) 상에서 프레임(532)에 부착된 회전자 솔레노이드(526)에 의해 구동될 수 있는 모세관 회전자(530)의 공동(530A) 내로 하향으로 활주된다. 모세관 회전자(530)는 모세관 조작기 운반 조립체에 단일의 모세관(550)을 제공하기 위해 모세관(550)을 수직 위치로 (예컨대, 시계 방향으로) 회전시킨다.
운반 장치의 작동 중에, 모세관 리프트 표면(520) 근방의 센서 요소(522)가 로딩 램프 치형 벨트(528) 상의 모세관의 존재를 검출하고, 모세관 회전자 유용성(availability)에 응답하여, 모세관 회전자(530)가 수평 위치에 있으면 단일의 모세관이 모세관 리프트 표면(520)으로 방출되도록 치형 벨트 운반 장치를 제어한다.
이러한 실시예의 한 가지 이점은 모세관 저장 용기(예컨대, 호퍼) 및 모세관 회전자의 위치 설정에 있어서의 유연성이다. 운반 장치는 주변 시스템의 요구조건에 부합될 수 있다. 또한, 자동 모세관 처리 기능은 파단된 모세관들이 모세관 회전자 내로 로딩되는 것을 회피시키고, 그에 따라 혈청 지수 측정 시스템 내에서의 오작동을 회피한다.
도 6은 모세관 분배기 유닛(600)의 다른 실시예를 도시한다. 모세관 분배기 유닛(600)은 모세관 저장 용기(606)(예컨대, 모세관 호퍼)와 모세관 회전자(706) 사이에서 모세관들을 운반하기 위해 휠 프레임(630) 상에서 회전하는 슬롯형 휠 운반 유닛(608)을 포함한다. 치형 휠(610)은 홈 당 단일의 모세관을 수용하기에 적합한 다수의 홈(600A-1)들을 포함하는 원형 림(610A)을 지지하는 스포크(610B)들을 포함한다.
슬롯형 휠(610)은 그 경사 측면 상에서 모세관 저장 용기(606)에 유입되며, 휠(610)의 상방향으로의 회전에 의해 모세관들을 저장 용기(606)의 상부 부분으로 운반한다. 저장 용기(606)의 상부 부분 상에 스트리퍼 요소(634)가 배열되어, 홈 당 단지 하나의 모세관(50)만이 저장 용기(606)를 빠져 나가 모세관 회전자(706)(도 6 및 도 7 참조)에 추가로 운반되게 한다. 도 6 및 도 7의 둘 모두를 참조하면, 모세관(50)은 평행 모세관 가이드(702)로 형성되는 모세관 리프트 표면에 의해 치형 휠(610)의 홈으로부터 상승된다. 이어서, 모세관(50)은 모세관 로더(620) 내에 존재할 수 있는 모세관 회전자(706)의 공동 내로 모세관 가이드(702)를 활주해 내려간다.
도 6은 또한 판독 헤드 조립체(612)(또는 판독기), 모세관 그리퍼(618), 및 샘플 튜브(614)를 도시하고 있다. 선형 서보 드라이브(622)가 모세관 그리퍼(618)를 이동시킬 수 있는 운반 조립체를 조작할 수 있다.
도 7을 참조하면, 파단된 모세관이 치형 휠(610)에 의해 모세관 가이드(702)로 운반되면, 파단된 모세관은 가이드들 사이의 개구를 통해 폐기물 용기(도시되지 않음) 내로 하향으로 직접 떨어질 것이다. 모세관 회전자(705)는 모세관 조작기 운반 조립체에 단일의 모세관(50)을 제공하기 위해 모세관(50)을 수직 위치로 회전시킨다.
작동 중에, 모세관 가이드(702) 근방의 센서 요소(도 7에는 도시되지 않음)는 슬롯형 휠(610) 상의 모세관의 존재를 검출한다. 모세관 회전자(706) 유용성에 응답하여, 센서 요소는 회전자(706)가 수평 위치에 있으면 단일의 모세관이 모세관 리프트 표면으로 방출되도록 슬롯형 휠 운반 장치를 제어한다.
도 6 및 도 7에 도시된 실시예의 한 가지 이점은 또한, 휠 직경을 조절함으로써 저장 용기 및 모세관 회전자의 위치 설정을 함에 있어서의 유연성이다(그러나, 운반 거리는 운반 브리지 실시예에서 만큼 유연하게 조정가능하지 않을 수 있다). 저장 용기에 소정 체적의 모세관들을 로딩하는 것은 저장 용기에 대한 직접 액세스에 의해서 또는 저장 용기 로딩 메커니즘에 의해서 성취될 수 있다. 예를 들어, 모세관 저장 용기 로딩 메커니즘은 소정 체적의 모세관들이 예비 로딩될 수 있고 활주 운반 시스템 상의 저장 용기로 이동가능한 부가적인 용기일 수 있다. 작동 시에, 저장 용기 로딩 메커니즘이 저장 용기와 밀접한 접촉 상태에 있으면(바람직하게는 개방된 저장 용기 위에 위치된다면), 예비 로딩된 모세관들은 저장 용기 로딩 메커니즘으로부터 저장 용기 체적부로 방출될 수 있다.
이러한 실시예의 부가적인 이점은 저장 용기와 회전자 사이에서의 모세관들의 운반이 복합형 풀리 장치에 의한 다수의 운반 벨트들의 동기화에 대한 필요 없이도 발생할 수 있다는 것이다. 또한, 이러한 시스템에서, 파단된 모세관 처리 기능은 파단된 모세관들이 모세관 로더 내로 로딩되는 것을 회피시키고, 그에 따라 혈청 지수 측정 시스템 내에서의 오작동을 회피한다.
본 발명의 이러한 실시예 및 다른 실시예들에서, 모세관 저장 용기의 벌크 로딩은 모세관들의 일회용 패키지 내에 모세관들을 예비 포장함으로써 달성될 수 있다. 패키지는 저장 용기 내에 배치될 수 있고, 이어서, 보유 플랩(retaining flap)이 제거될 수 있거나 또는 도어가 패키지 저부 상에서 개방될 수 있다. 이것은 모세관들이 저장 용기로부터 상승됨에 따라 패키지 저부로부터 저장 용기 내로 옮겨지게 한다.
II. 모세관 로더들 및 회전자들
A. 모세관 로더
도 8은 전술한 모세관 분배기 유닛들 중 하나로부터 수직 배향된 모세관을 수용하고 이 모세관을 모세관 조작기 운반 조립체에 제공하는 모세관 로더(800)에 대한 일 실시예를 도시한다. 모세관 로더(800)는 상기의 도 2 및 도 3에 도시된 분배기 유닛 실시예들과 함께 사용될 수 있고, 그들로부터 개개의 모세관들을 수용할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 모세관은 모세관 분배기 유닛으로부터 수직 위치로 제공되며, 입구 깔때기(802)를 통해 모세관 로더(800) 내로 유입된다. 모세관 로더(800) 내의 모세관 검출기는 로더(800) 내에서의 모세관의 존재를 감지하기 위해 LED 및 포토다이오드 센서(812)를 사용한다. 광 빔은 긴 하우징(810)의 일부분에 내로 유입되고 빔 덤프(beam dump)(804)를 통해 유출될 수 있다. 모세관의 존재는 모세관의 외벽으로부터 포토다이오드 센서 상으로의 광 빔의 반사를 생성할 것이다. 하우징(810)은 어느 정도 "C"자 형상을 가질 수 있으며, 여기서 "C"자 형상의 내부 부분은 모세관 조작기 운반 조립체를 수용할 수 있다.
작동 시에, 모세관 조작기 운반 조립체(도 8에 도시되지 않음)는 방출 버튼(806)을 작동시켜서, 입구 깔때기(802) 내에 있는 모세관이 중력에 의해 모세관 조작기 운반부(예컨대, 도 10 및 도 11의 그리퍼(1008)) 내로 낙하되게 한다. 모세관 로더(800)의 베이스에 있는 경사 상부 표면(808)은 모세관 조작기 운반 콜릿으로부터의 모세관 연장부를 인덱싱(indexing)하고, 모세관 조작기 운반부가 사전에 들어올리지 않고도 외향으로 이동되게 한다. 경사 표면으로부터의 모세관의 반발 효과(rebounding effect)를 감소하기 위해, 댐퍼(도시되지 않음)가 추가될 수 있다. 조절 방향(814)이 또한 도 8에 도시되어 있다.
B. 모세관 회전자
도 9a 내지 도 9c는 전술한 모세관 분배기 유닛들 중 하나로부터 수평 배향된 모세관을 수용하고 이 모세관을 그리퍼(또는 모세관 조작기 운반 조립체)에 제공하는 모세관 로더/회전자에 대한 다른 실시예를 도시한다.
도 9a에서, 모세관(50)은 휠(610)에 의해 모세관 저장 용기로부터 모세관 회전자(706)까지 운반된다. 모세관 가이드(702) 근방의 모세관 센서(도시되지 않음)로부터의 신호에 응답하여, 모세관(50)은 모세관 가이드(702)로 운반되고, 모세관 가이드(702)의 모세관 리프트 표면(702A)을 따라 모세관 회전자(706)의 공동 내로 활주한다. 모세관 회전자(706)는 도 9a에서 수평으로 위치되어 있다.
도 9b에서, 모세관 회전자(706)는 회전자 아암에 의해 수평 위치로부터 수직 위치로 이동되어 모세관(50)을 방출한다. 모세관(50)은 방출 위치에서 회전자 공동과 정렬되는 그리퍼(1008) 내로 활주된다.
도 9c에서, 모세관(50)은 모세관 회전자(706)로부터 그리퍼(1008)로 완전히 전달되어졌다. 모세관 로더의 베이스에 있는 경사 상부 표면(1070)은 그리퍼(1008) 내의 모세관 조작기 운반 콜릿으로부터의 모세관 연장부를 인덱싱하고, 그리퍼(1008)가 이를 사전에 들어올리지 않고도 외향으로 이동되게 한다. 경사 표면으로부터의 모세관(50)의 반발 효과를 감소하기 위해, 댐퍼가 추가될 수 있다.
III. 모세관 조작기 운반부 ( 그리퍼 )
도 10은 모세관 로더(800), 및 모세관 로더(800)와 협력하여 작동하는 그리퍼(1008)를 포함하는 서브시스템(1000)을 도시한다. 서브시스템(1000)은 샘플 튜브(1006), 크레인(1004), 및 크레인(1004)에 의해 조작될 수 있는 판독 헤드 조립체(1002)를 추가로 포함한다. 서브시스템(1000)의 컴포넌트들은 회전에 의해, 그리고 상하 운동에 의해 모세관을 모세관 로딩 위치로부터 흡입 위치로, 그리고 이어서 판독 위치로 운반한다.
도 11a를 참조하면, 그리퍼(대안적으로는 "모세관 그리퍼" 또는 "모세관 조작기 운반부"로서 지칭됨)(1008)는, 모세관 로딩 포트(1010)를 포함하고 선형 방출 슬리브(1114)에 결합되어 이를 지지하는 베이스 구조물(1116)을 포함한다. 방출 슬리브(1014)는 임의의 적합한 치수를 가질 수 있지만, 본 발명의 일부 실시예에서는 약 4.8 mm의 직경을 가질 수 있다. 콜릿(1018)은 방출 슬리브(1114)와 내부가 동심이며, 나사 위치에서 클램프에 의해 베이스 구조물(1116)에 체결되는 한편, 디스크 구조물(1120)은 방출 슬리브(1114)의 타 단부에 있다. 방출 레버(1016)는 디스크 구조물(1120)에 결합된다. 방출 레버(1016)는 베이스 구조물(1116)에 대해 선회하며, 솔레노이드 액츄에이터(1019)의 수축에 의해 회전된다. 방출 레버(1016)의 회전은 방출 슬리브(1114)를 상향으로 끌어당긴다. 방출 슬리브(1114)의 상향 위치는 콜릿 핑거(1018A)들에 대한 간극을 제공하여, 핑거(1018A)들이 모세관(1014)에 대한 간극을 허용하면서 스프링 개방(spring open)되게 한다. 솔레노이드 액츄에이터(1018)는 베이스 구조물(1116)에 근접하게 위치될 수 있다. 다른 그리퍼 실시예들은 도 10에 도시된 부품들의 조합보다 더 적거나 더 많은 부품들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다른 그리퍼 실시예들은 단지 기술된 방출 슬리브(1114) 및 콜릿(1018)만을 포함할 수 있다.
작동 중에, 비어있는 모세관 그리퍼(1008)는 모세관 로더(800)(또는 전술한 바와 같은 회전자)와 정렬되어, 모세관을 중력에 의해 모세관 로딩 포트(1010)를 통해 그리퍼 깔때기 내로 낙하되게 한다. 로딩된 모세관(1014)은 도 11a에 도시된 바와 같은 건축가의 제도 연필과 유사한, 콜릿형 클램프(1018)를 사용하여 운반하기 위해 그리퍼(1008) 내에 클램핑된다. 샘플 흡입을 위해, 그리퍼(1008)는 먼저 뚜껑이 열린 샘플 튜브(1020) 위로 수평 방향으로 회전되고, 모세관(1014)의 하측 개방 단부가 유체 샘플과 물리적 접촉을 갖는 흡입 위치로 하강한다(도 11b 참조). 샘플 흡입은 그리퍼(1008) 내에 보유된 모세관(1014)에 의해 수행된다. 일 실시예에서, 샘플은 표면 장력 및 부착력에 의해 모세관(1008) 내로 끌려 들어간다. 대안적으로, 흡입 속도 및 체적을 증가시키기 위해 모세관(1008)의 상부 개방 단부에 대한 진공원의 일시적 연결이 적용될 수 있다.
샘플 유체의 흡입 후에, 그리퍼(1008)는 뚜껑이 열린 샘플 튜브(1020) 위로 다시 올라갈 수 있으며, 판독 위치에 있는 모세관 판독기로 수평 방향으로 회전될 수 있다. 이러한 위치에서, 판독기는 (아래에 기술되는 바와 같은) 그 자체의 클램핑 메커니즘에 의해 모세관을 클램핑하는 한편, 모세관(1014)은 스프링 복귀를 이용하는 솔레노이드 액츄에이터(1019)를 사용하여 콜릿(1018)을 개방함으로써 모세관 그리퍼(1008)로부터 방출된다.
IV. 모세관 판독기
도 12a 및 도 12b 그리고 도 13a 내지 도 13c는 모세관을 위한 클램핑 메커니즘 및 모세관 내의 액체 샘플의 혈청 지수를 판정하기 위해 광학 측정을 수행하는 판독 헤드를 포함하는 모세관 판독 유닛에 대한 실시예들을 도시한다.
도 12a는 베이스 구조물(1222), 및 베이스 구조물(1222)에 결합된 솔레노이드 액츄에이터(1210)를 포함하는 모세관 판독 유닛(1002)(대안적으로는 "판독기")을 도시한다. 솔레노이드 액츄에이터(1210)는 두 개의 롤러 지지부(1220)들 사이에 위치되는 선형 캠(1240)에 결합된다. 병진 아암(translating arm)(1244)은 조절 방향(1232)으로 측방향으로 이동될 수 있고, 선형 활주부(1214)뿐 아니라 두 개의 롤러 지지부(1220)에도 결합될 수 있다. 두 개의 클램프(1242)는 아암(1244)에 결합될 수 있으며, 그들은 각각 검출 섬유 피팅(fitting)(1216) 및 광원(도시되지 않음)으로부터의 광을 수신하기 위한 구멍(1218)을 포함할 수 있다. 모세관(1250)은 클램프(1242)들 사이에 배치될 수 있다.
작동 시에, 클램프(1242)를 갖는 클램핑 메커니즘의 병진 아암(1244)은 선형 롤러 활주 메커니즘을 작동하기 위해 솔레노이드(1210)를 작동시킴으로써 개방된다. 메커니즘은 솔레노이드(1210)에 의해 구동되는 선형 캠(1240)을 포함할 수 있다. 선형 캠(1240)은 롤러 지지부(1220, 1214)를 분리시킬 수 있고, 이는 병진 아암(1242)들을 조절 방향(1232)으로 떨어지게 밀 수 있다. 병진 아암(1244)은 "V"자 형상의 구멍 내에 모세관(1250)을 클램핑하는 스프링(1230)에 의해 제공되는 스프링력에 의해 폐쇄될 수 있다(도 12b 참조). 액츄에이터 메커니즘 내의 병진 아암(1244)에 의해 제공되는 클램프(1242) 내의 간극은 모세관(1250)을 자기 정렬하는 클램핑 작용을 제공한다. 병진 아암(1244)에 의해 제공되는 클램프(1242)는 혈청 지수를 측정한 후에 모세관(1250)을 방출하기 위해 개방될 수 있으며, 이는 이어서 중력에 의해 폐기물 용기(도시되지 않음) 내로 낙하하게 된다. 병진 아암(1244)에 의해 제공되는 클램프(1242) 내에는, 각각의 클램프를 위한 중심 보어-홀 내에 발광(도시되지 않음) 및 검출 광섬유가 위치되어 있다. 발광 섬유로부터 방출된 광은 구멍(1218) 내의 슬릿을 통과한다. 방출된 광은 단일 파장 또는 상이한 파장을 갖는 광을 포함할 수 있다. 구멍은 100 마이크로미터 x 800 마이크로미터의 슬릿(모세관 내부 치수에 따라 좌우됨)으로 구성되며, 그에 의하면 슬릿의 긴 치수는 모세관의 축을 따라 배향된다. 검출 섬유 피팅(1216) 및 구멍(1218)이 또한 도시되는데, 이들은 클램프(1242)들 사이에 보유되는 모세관(1250) 내의 샘플로부터의 신호를 수신한다.
이어서, 이러한 신호는 적절한 광학 검출기에 의해 수신될 수 있는데, 이는 컴퓨터 장치와 협력하여, 하나 이상의 사전결정된 파장에서 하나 이상의 흡광도를 판정할 수 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 컴퓨터 장치는 판정된 흡광도를 사용하여 혈청 지수들을 평가할 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 판독기를 도시한다.
도 13a는 판독기의 상부 사시도를 도시한다. 판독기는 베이스 구조물(1336)에 결합되는 솔레노이드(1310)를 포함한다. 선형 활주부(1328)는 베이스 구조물(1336)에 결합되고, 선형 활주부는 병진 아암(1344)들에 결합된다. 각각의 병진 아암(1344)은 그로부터 상향으로 연장되는 복귀 스프링 포스트(1320)를 갖는다. 복귀 스프링 포스트(1320)에는 병진 아암(1344)이 외향 압력 없이 서로를 향해 편향되도록 스프링(도시되지 않음)이 부착될 수 있다. 검출 섬유 피팅(1322) 및 여기 섬유 피팅(excitation fiber fitting)(1326)이 병진 아암(1344)들에 결합되어 있다.
도 13b는 판독기의 저부 사시도를 도시한다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 선형 캠(1340)은 솔레노이드 액츄에이터(1310)에 의해 상하로 구동될 수 있다. 롤러 지지부(1338)의 도움으로, 선형 캠(1340)은 이어서 선형 캠(1340)이 상향으로 이동함에 따라 선형 활주부(1328)들 및 병진 아암(1344)들을 떨어지게 밀 수 있다. 선형 캠(1340)이 이동(예컨대, 하향으로)하는 경우, 스프링 포스트(1320)에 부착된 스프링(도시되지 않음)은 모세관(1350)이 병진 아암(1344)들에 부착된 클램프(1352)들 사이에 고정될 수 있도록 병진 아암(1344)들을 서로 끌어당길 수 있다. 이것은 또한 도 13c에 도시되어 있다.
도 13a 및 도 13b를 참조하면, 작동 시에, (클램프(1352)를 포함하는) 클램핑 장치의 병진 아암(1344)들은 선형 롤러 활주 장치를 작동하기 위해 솔레노이드(1310)를 작동시킴으로써 개방된다. 선형 활주 장치는 솔레노이드(1310)에 의해 수직으로 구동되는 선형 캠(1340)을 포함할 수 있다. 선형 캠(1340)은 롤러 지지부(1338)를 분리시킬 수 있고, 이는 병진 아암(1344)들을 선형 활주부(1328) 상에서 떨어지게 밀 수 있다. 병진 아암(1344)들은 각각의 병진 아암(1344) 상의 포스트(1320)에 부착된 복귀 스프링(도시되지 않음)의 사용에 의해 폐쇄될 수 있다. 액츄에이터 메커니즘 내의 병진 아암(1344)들에 의해 제공되는 클램프들 내의 간극은 모세관(1350)을 자기 정렬하는 클램핑 작용을 제공한다. 병진 아암(1244)에 의해 제공되는 클램프(1352)는 혈청 지수를 측정한 후에 모세관(1350)을 방출하기 위해 개방될 수 있으며, 이는 이어서 중력에 의해 폐기물 용기(도시되지 않음) 내로 낙하하게 된다. 병진 아암(1344)에 의해 제공되는 클램프(1352) 내에는, 각각의 클램프(1352)를 위한 중심 보어-홀 내에 발광 및 검출 광섬유가 위치되어 있다. 발광 및 검출 광섬유는 각각 여기 및 검출 섬유 피팅(1326, 1322) 내에 각각 배치될 수 있다. 이전의 예에서와 같이, 발광 섬유로부터 방출된 광은 구멍(1324) 내의 슬릿을 통과한다. 구멍은 100 마이크로미터 x 800 마이크로미터의 슬릿(모세관 내부 치수에 따라 좌우됨)으로 구성되며, 그에 의하면 슬릿의 긴 치수는 모세관의 축을 따라 배향된다. 여기 구멍(1324)이 또한 도 13a에 도시되어 있다.
이어서, 모세관(1350) 내의 샘플로부터의 신호는 적절한 광학 검출기에 의해 수신될 수 있는데, 이는 컴퓨터 장치와 협력하여, 하나 이상의 사전결정된 파장에서 하나 이상의 흡광도를 판정할 수 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 컴퓨터 장치는 판정된 흡광도를 사용하여 혈청 지수들을 평가할 수 있다.
V. 혈청 지수 측정
도 14는 검출 광섬유에 의해 검출된 420 nm 및 백색 LED의 조합된 발광 스펙트럼을 도시한다. LED들의 다른 조합이 또한 이러한 목적을 위해 활용될 수 있다.
각각의 샘플 측정 전에, 공기 중의 기준 스펙트럼 신호를 판정하기 위해 모세관 없이 기준 스캔이 수행된다. 다음의 샘플 판독으로부터 투과 스펙트럼 신호가 측정된다. 다수의 파장들에 대해 기준 스캔 및 투과 스캔을 사용하여 흡광도 값이 계산된다. 특수한 수학적 알고리즘을 사용하여 헤모글로빈, 황달, 및 고지혈증 지수들이 계산된다. 400 내지 700 nm의 각각의 파장으로부터 신호를 수집할 수가 있다. 그러나, 이러한 스펙트럼 내의 임의의 수의 파장들이 적절한 수학적 알고리즘을 갖고 활용될 것이다.
VI. 컴퓨터 장치 서브컴포넌트들
도 15는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 방법 또는 작동을 실행하도록 구성된 컴퓨팅 장치 또는 시스템 내에 존재할 수 있는 요소들의 블록 다이어그램이다. 도 15에 도시된 서브시스템들은 시스템 버스(575)를 통하여 상호 접속되어 있다. 프린터(574), 키보드(578), 고정식 디스크(579), 디스플레이 어댑터(582)에 연결되는 모니터(576), 등과 같은 부가의 서브시스템들이 도시된다. 입력/출력(I/O) 제어기(571)에 연결하는 주변 장치 및 I/O 장치들은 시리얼 포트(577)와 같은 본 기술 분야에서 알려진 임의의 수의 수단에 의해 컴퓨팅 시스템에 접속될 수 있다. 예를 들어, 시리얼 포트(577) 또는 외부 인터페이스(581)가 인터넷과 같은 광역 통신망, 마우스 입력 디바이스, 또는 스캐너에 컴퓨팅 장치를 접속하는데 사용될 수 있다. 시스템 버스(575)를 통한 상호 접속은 프로그래밍된 중앙 처리 장치(573)(예컨대, 마이크로프로세서, CPU, 등)가 각각의 서브시스템과 통신하게 하고, 서브시스템들 사이의 정보의 교환뿐 아니라, 시스템 메모리(572) 또는 고정식 디스크(579) 내에 저장될 수 있는 명령어들의 실행을 제어하게 한다. 시스템 메모리(572) 및/또는 고정식 디스크(579)는 컴퓨터 판독가능 매체를 구체화할 수 있다.
본 출원에 기술된 소프트웨어 컴포넌트들 또는 기능들의 어떤 것도 예컨대, 종래의 또는 객체-지향 기술들을 사용하는 예를 들어, 자바, C++ 또는 펄(Perl)과 같은 임의의 적합한 컴퓨터 언어를 사용하는 프로세서에 의해 실행될 소프트웨어 코드로서 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 하드 드라이브 또는 플로피 디스크와 같은 자기 매체, 또는 CD-ROM과 같은 광학 매체와 같은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 일련의 명령어들, 또는 커맨드들로서 저장될 수 있다. 임의의 그러한 컴퓨터 판독가능 매체는 단일의 컴퓨터형 장치 상에 또는 그 내에 있을 수 있고, 시스템 또는 네트워크 내의 상이한 컴퓨터형 장치들 상에 또는 그 내에 존재될 수 있다.
상기의 설명은 예시적인 것이며, 제한적인 것이 아니다. 본 발명의 많은 변형들이 본 개시 내용의 검토 시에 당업자에게는 명백해질 것이다. 그러므로, 본 발명의 범주는 상기의 설명을 참조하여 결정되어서는 아니되며, 대신에, 그의 전체 범주 또는 등가물과 함께 첨부된 특허청구범위를 참조하여 결정되어야 한다.
임의의 실시예로부터의 하나 이상의 특징부들이 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 임의의 다른 실시예의 하나 이상의 특징부들과 조합될 수 있다.
단수형("a", "an" 또는 "the")의 열거는 특별히 반대로 지시되지 않으면 "하나 이상"을 의미하도록 의도된다.
전술한 모든 특허들, 특허 출원들, 공보들, 및 설명들은 모든 목적들을 위해 전체로서 본 명세서에 참조로 포함된다. 어느 것도 종래 기술인 것으로 인정되지 않는다.

Claims (20)

  1. 분석 시스템으로서,
    복수의 모세관들을 저장하도록 구성된 저장 용기;
    복수의 모세관들 중 하나 이상을 수용하도록 구성된 그리퍼(gripper) - 모세관의 일 단부는 샘플 용기 내의 샘플과 접촉하도록 구성되고 모세관 내로 샘플을 끌어당김 -; 및
    모세관 내의 샘플로부터의 신호를 검출하도록 구성된 판독기를 포함하는 분석 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저장 용기 아래에 배치되는 모세관 낙하 도어(drop door)를 추가로 포함하는 분석 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 저장 용기는 모세관 분배기 유닛 내에 있고, 상기 저장 용기의 저부는 경사 바닥을 포함하고, 상기 분석 시스템은,
    저부 표면을 포함하는 모세관 정지부 - 상기 경사 바닥과 상기 저부 표면 사이의 공간을 형성하는 거리는 상기 경사 바닥과 상기 저부 표면 사이에 배치되는 모세관의 외경과 대략 동일함 -; 및
    상기 모세관 분배기 유닛으로부터 한 번에 하나의 모세관을 방출하도록 구성된 모세관 낙하 레버를 추가로 포함하는 분석 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 판독기와 상기 저장 용기 사이에 배치되고, 상기 판독기에 근접하게 모세관들을 운반하도록 구성된 운반 브리지를 추가로 포함하는 분석 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    슬롯(slot)을 포함하는 회전자를 추가로 포함하고, 상기 슬롯은 하나의 모세관을 수용하도록 구성되고 수평 위치로 모세관을 수용하고 모세관에 대한 위치를 수직 위치로 변경하도록 구성된 분석 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 저장 용기와 상기 판독기 사이에 위치되고, 모세관들을 분배하도록 구성된 분배기 휠을 추가로 포함하는 분석 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    모세관 가이드 및 회전자를 추가로 포함하고, 상기 모세관 가이드는 회전자에 한 번에 하나의 모세관을 제공하도록 구성되는 분석 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 그리퍼에 적어도 하나의 모세관을 배향하도록 구성되고, 상기 그리퍼를 수용하도록 구성된 모세관 로더(loader) - 모세관 로더는 입구 깔때기 및 모세관의 존재를 감지하기 위한 센서를 포함함 - 를 포함하는 모세관 배향 장치를 추가로 포함하는 분석 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    모세관을 포함하는 상기 그리퍼를 샘플 튜브로 이동시키고 상기 샘플 튜브로부터 소정 체적의 샘플을 흡입하고 모세관을 포함하는 그리퍼를 상기 판독기로 이동시키도록 구성되는 운반 아암을 포함하는 모세관 조작기 운반 조립체를 추가로 포함하는 분석 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 판독기는 클램핑 장치, 광학 입력 요소 및 광학 출력 요소를 포함하고, 상기 클램핑 장치는 광학 입력 요소와 광학 출력 요소 사이에서 단일의 모세관을 클램핑하도록 구성되는 분석 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 분석 시스템은 샘플 내의 혈청 지수 값을 측정하도록 구성되는 분석 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    그리퍼에 적어도 하나의 모세관을 배향하도록 구성된 모세관 배향 장치를 추가로 포함하는 분석 시스템.
  13. 방법으로서,
    복수의 모세관들을 저장 용기 내로 로딩하는 단계;
    상기 복수의 모세관들로부터의 하나의 모세관을 그리퍼에 전달하는 단계;
    상기 모세관을 샘플 용기 내의 샘플에 접촉시키고 상기 샘플을 상기 모세관 내로 끌어당기는 단계; 및
    판독기에 의해 상기 모세관 내의 샘플로부터의 신호를 검출하는 단계를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 모세관을 그리퍼에 전달하는 단계는,
    로더 또는 회전자를 사용하여 상기 모세관을 수직 방향으로 배향하는 단계를 포함하고, 상기 방법은 상기 모세관을 상기 그리퍼 내로 삽입하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 검출 단계 후에,
    샘플과 관련된 혈청 지수 값을 판정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 모세관을 그리퍼에 전달하는 단계는 상기 모세관을 전달하기 위해 컨베이어를 사용하는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 모세관을 그리퍼에 전달하는 단계는 상기 모세관을 전달하기 위해 휠을 사용하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 모세관 저장 유닛은 모세관 분배기 유닛 내에 있고, 상기 방법은,
    상기 모세관 분배기 유닛으로부터 한 번에 하나의 모세관을 분배하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  19. 제13항에 있어서, 상기 판독기는 클램프들을 포함하고, 상기 방법은 상기 모세관을 클램프들 사이에 클램핑하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  20. 제13항에 있어서, 상기 그리퍼는 콜릿 및 슬리브를 포함하는 방법.
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