KR20150080036A - 병원체의 신속 검출을 위한 장치 - Google Patents

병원체의 신속 검출을 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20150080036A
KR20150080036A KR1020157017273A KR20157017273A KR20150080036A KR 20150080036 A KR20150080036 A KR 20150080036A KR 1020157017273 A KR1020157017273 A KR 1020157017273A KR 20157017273 A KR20157017273 A KR 20157017273A KR 20150080036 A KR20150080036 A KR 20150080036A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
test
test cartridge
sample
reaction chamber
biosensor reagent
Prior art date
Application number
KR1020157017273A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101636549B1 (ko
Inventor
마빈 알. 윌리암스
찰스 맥브라이어티
다니엘 더블유. 포츠
토마스 제이. 쥬판칙
링츈 젱
앤드류 와이만
리차드 에스. 브로디
조세프 키틀
안토니 트루스코트
로베르트 바라노브스키
Original Assignee
펀다멘탈 솔류션스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 펀다멘탈 솔류션스 코포레이션 filed Critical 펀다멘탈 솔류션스 코포레이션
Publication of KR20150080036A publication Critical patent/KR20150080036A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101636549B1 publication Critical patent/KR101636549B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • C12Q1/10—Enterobacteria
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06—Animal cells or tissues; Human cells or tissues
    • C12N5/0602—Vertebrate cells
    • C12N5/0634—Cells from the blood or the immune system
    • C12N5/0635—B lymphocytes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/02—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving viable microorganisms
    • C12Q1/04—Determining presence or kind of microorganism; Use of selective media for testing antibiotics or bacteriocides; Compositions containing a chemical indicator therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/76—Chemiluminescence; Bioluminescence
    • G01N21/763—Bioluminescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02—Food
    • G01N33/12—Meat; Fish
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/569—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
    • G01N33/56911—Bacteria
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/569—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for microorganisms, e.g. protozoa, bacteria, viruses
    • G01N33/56911—Bacteria
    • G01N33/56916—Enterobacteria, e.g. shigella, salmonella, klebsiella, serratia
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/02—Mechanical
    • G01N2201/022—Casings
    • G01N2201/0221—Portable; cableless; compact; hand-held

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

생물학적 시료 내의 병원체의 존재를 실시간으로 검출하기 위한 휴대용 시스템은 시료 내의 특정 병원체의 존재를 검출하는 시약을 채용하고, 시약이 시료와 반응할 때 검출가능 신호를 방출하여 병원체의 존재를 검출한다. 테스트 카트리지는 시료 및 시약을 수용하기 위한 반응 챔버를 갖는다. 반응 챔버는 미리결정된 내부 기하학적 형상 및 적어도 하나의 내부 표면을 갖는다. 시료와 시약을 테스트 카트리지 내로 도입함으로써 시료와 시약이 혼합된다. 테스팅 유닛은 테스트 카트리지를 수용하고, 방출된 검출가능 신호를 검출하기 위한 센서를 포함한다. 방출된 검출가능 신호의 검출은 시료 내의 병원체의 존재를 나타낸다.

Description

병원체의 신속 검출을 위한 장치{DEVICE FOR RAPID DETECTION OF INFECTIOUS AGENTS}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2011년 12월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 "휴대용 검출 장치(Portable Detection Device)"인 미국 가특허출원 61/570,016호의 이익을 주장하며, 상기 특허출원의 개시 사항은 그 내용이 전부 본원에 참조로 포함되는 것이며 모든 목적으로 본 미국 실용신안특허출원의 일부를 이루는 것이다.
본 발명은 일반적으로 생물학적 시료 내의 오염물을 검출하기 위한 시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 바이오센서와 같은 시약을 사용하여 음식 시료 내의 병원체(infectious agent) 또는 병원균(pathogen)을 실시간으로 검출하기 위한 시스템에 관한 것이다.
이전에, 병원체에 대한 시료의 테스팅은 제조 공정과는 상당히 분리된 시간 소모적이며 값비싼 공정이었다. 병원체의 존재를 테스트하기 위해, 시료는 통상적으로 농축되거나(enriched) 또는 배양되었다. 이러한 공정은 연구실의 존재, 및 통상적으로는 요구되는 테스트의 실시에 경험이 있는 과학자들의 개입을 필요로 한다. 추가적인 배양 또는 농축 시간, 그리고 전문적인 도구 및 기술에 대한 필요성으로 인해, 테스팅은 제조 공정 동안 현장에서 쉽게 수행될 수 없었다. 결과적으로, 제조 공정은 통상적으로 테스팅 공정과는 분리되어 있기 때문에, 테스팅 공정이 추후 병원체의 존재를 발견할 때와 같은 경우 비용이 수반되는 리콜에 대한 필요성을 야기하게 된다. 병원과 같은 다른 세팅의 경우, 병원체에 대한 테스트 결과의 지연은 그러한 병원체의 전파를 허용할 수 있다.
검출용 바이오센서를 사용하여 병원체에 대한 테스팅 속도를 개선하기 위한 몇몇 제안이 이루어져왔다. 예를 들어, 식료품 내의 대장균(E. coli) 오염을 검출하기 위한 에쿼린(aequorin)-Ca2+ 인디케이터의 적용은 Todd H. Rider et al., A B Cell-Based Sensor for Rapid Identification of Pathogens, SCIENCE, 11 July 2003, pp.213-215 에 보고되었으며, 그 전체 내용은 본원에 참조로 포함된다. 그러나, Rider 공정은 그 공정이 대규모 테스팅에서의 사용시 신뢰할 수 없는 결과를 초래하는 낮은 신호대잡음비와 같은 몇몇 결점에 시달렸다.
일반적인 용어로서, 바이오센서는 민감한 생물학적 요소를 물리화학적 검출기 요소와 결합시킨 분석물(analyte)의 검출을 위한 시스템 또는 장치이다. 통상적인 바이오센서 시스템의 요소들은 생물학적 요소, 트랜스듀서 또는 검출기 요소, 및 테스트 결과를 유의미하고 실용적인 방식으로 디스플레이하는 관련 전자장치 또는 신호 프로세서를 포함한다. 생물학적 요소는 조직, 미생물들, 세포소기관들, 세포 수용기들, 효소들, 항체들, 핵산들, 및 알려진 생물 공학 공정에 의해 형성될 수 있는 것 등을 포함한다. 트랜스듀서 또는 검출기 요소는 생물학적 요소와 분석물의 상호작용으로부터 기인하는 신호를 더욱 쉽게 측정되어 정량화될 수 있는 다른 신호로 변환하는 물리화학적 방식(예컨대, 광학적, 압전적, 및/또는 전기화학적)으로 작동한다. 바이오센서들은 항체-항원 상호작용과 같은 생체분자-분석물 상호작용을 정성화 또는 정량화하는 분자 생물학 및 정보 기술(예컨대, 마이크로회로, 광섬유 등)의 합체로부터 기인한다.
식품 내의 병원체, 병원균 또는/및 독소를 검출하기 위한 신속하고, 민감하며, 취급이 용이하고, 비용 효율적인 검출 도구에 대한 수요가 존재한다(예를 들어, 본원에 참조로 포함된, Mead et al., Food Related Illness and Death in the United States, Emerging Infectious Diseases; Vol. 5, No. 5, September-October 1999 (607-625) 참조).
따라서, 병원체에 대해 시료를 실시간으로 또는 거의 실시간으로 신속하게 테스팅할 수 있는 휴대용, 자립형(self-contained) 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 신호대잡음비를 개선함으로써 병원체에 대한 시료 테스팅용 바이오센서들을 사용하는 기술을 개선하는 것이 또한 바람직하다. 제조 공정 동안 식재료의 테스팅을 위해 일반 직원에 의해 사용될 수 있는 테스팅 장치를 제공하는 것이 또한 바람직하다.
일 실시예에서, 생물학적 시료 내의 병원체의 존재를 신속하게 검출하기 위한 시스템이 설명된다. 제1 시약은 테스팅될 시료 내의 특정 병원체의 존재를 검출하도록, 그리고 제1 시약이 시료와 반응할 때 검출가능 신호를 방출하도록 작용하고, 시료 내의 특정 병원체의 존재를 검출한다. 테스트 카트리지는 시료 및 제1 시약을 수용하기 위한 반응 챔버를 갖는다. 반응 챔버는 미리결정된 내부 기하학적 형상 및 적어도 하나의 내부 표면을 갖는다. 시료와 제1 시약을 테스트 카트리지 내로 도입함으로써 시료와 제1 시약이 혼합된다. 테스팅 유닛은 테스트 카트리지를 수용하고, 방출된 검출가능 신호를 검출하기 위한 센서를 포함한다. 방출된 검출가능 신호의 검출은 시료 내의 병원체의 존재를 나타낸다. 시료 내의 특정 병원체의 검출은 실시간으로 이루어진다.
다른 실시예에서, 생물학적 시료 내의 병원체의 실시간 검출을 촉진하기 위한 테스트 카트리지 조립체가 설명된다. 테스트 카트리지 조립체는 보유자 카드(reservoir card) 및 테스트 카트리지 베이스를 포함한다. 보유자 카드는 병원체에 대한 시료의 테스팅을 위한 적어도 하나의 시약을 초기에 저장한다. 보유자 카드는 적어도 하나의 유체 포트를 통해 테스트 카트리지 베이스와 인터페이스되도록 구성된다. 테스트 카트리지 베이스는 반응 챔버 및 유체 변위 기구를 포함한다. 반응 챔버는 시료 및 적어도 하나의 시약을 수용하고, 미리결정된 내부 기하학적 형상 및 적어도 하나의 내부 표면을 갖는다. 유체 변위 기구는 적어도 하나의 시약을 보유자 카드로부터 반응 챔버 내로 적어도 하나의 유체 포트를 통해 변위시키기 위한 플런저를 포함한다. 시료 내에 병원체가 존재한다면, 적어도 하나의 시약이 반응 챔버 내의 시료와 혼합될 때 검출가능 신호가 방출된다.
또 다른 실시예에서, 생물학적 시료 내의 병원체의 실시간 검출을 위한 테스팅 장치가 설명된다. 테스팅 장치의 하우징은 뚜껑 및 입력/출력 장치를 포함한다. 분석부는 테스팅될 시료를 포함하는 테스트 카트리지를 수용하기 위한 하우징 내의 리세스를 포함한다. 액추에이터는 뚜껑이 폐쇄될 때 테스트 카트리지와 상호작용한다. 액추에이터는 테스트의 실시 동안 시료와 작용하도록 하기 위해 테스트 카트리지 내의 적어도 하나의 시약을 변위시킨다. 센서는 하우징 내의 리세스와 관련되어, 적어도 하나의 시약이 액추에이터에 의해 변위되어 시료와 반응하고 출력 신호를 발생시킨 후 방출된 신호를 검출한다. 제어 유닛은 테스트를 개시하기 위한 입력/출력 장치를 통한 사용자로부터의 입력을 수신하도록 구성된다. 사용자 입력의 수신에 대한 응답으로, 제어 유닛은 액추에이터를 작동시키고, 테스트 카트리지 내의 적어도 하나의 시약을 변위시켜 시료와 반응하게 한다. 제어 유닛은 센서로부터의 출력 신호를 수신하고 입력/출력 장치 상에서 사용자에게 테스트 결과를 출력한다.
전술한 과제의 해결 수단 및 이어지는 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명은 첨부 도면을 참고로 읽을 때 더욱 잘 이해될 것이다. 본 발명의 설명을 위해, 바람직한 실시예들이 도면 내에 도시되어 있다. 그러나 본 발명은 도시된 바로 그 배열 및 수단으로 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1a는 힌지식 뚜껑이 폐쇄된 상태의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병원체 검출용 테스팅 장치의 후방 사시도이다.
도 1b는 카트리지 리세스를 도시하기 위해 힌지식 뚜껑이 개방된 상태의 도 1a의 테스팅 장치의 전방 사시도이다.
도 1c는 카트리지 리세스 내로 삽입된 테스트 카트리지를 도시하는 도 1a 및 도 1b의 테스팅 장치의 전방 사시도이다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 테스팅 장치의 분석부의 구성요소들의 전방 분해 사시도이다.
도 2b는 도 2a의 테스팅 장치의 분석부의 전방 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 테스팅 장치와의 사용을 위해 베이스 뚜껑이 폐쇄된 상태의 테스트 카트리지 베이스 내로 삽입된 보유자 카드를 포함하는 테스트 카트리지 조립체의 전방 사시도이다.
도 3b는 테스트 카트리지 베이스 뚜껑이 개방된 상태의 도 3a의 테스트 카트리지 조립체의 전방 사시도이다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b의 테스트 카트리지 조립체의 저부 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 3b의 테스트 카트리지 조립체의 베이스 뚜껑이 개방된 상태의 테스트 카트리지 베이스의 전방 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 테스트 카트리지 베이스의 구성요소들의 전방 분해 사시도이다.
도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 3a의 테스트 카트리지 조립체 내에 사용되기 위한 초기 배열 상태의 보유자 카드의 전방 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 보유자 카드의 구성요소들의 전방 분해 사시도이다.
도 5c는 유체 포트들을 나타내기 위해 삽입된 배열 상태의 도 5a의 보유자 카드의 전방 사시도이다.
도 6a는 폴딩식 필름이 유체 포트들을 덮은 상태의 도 5a의 초기 배열 상태의 보유자 카드의 일부의 확대 측면도이다.
도 6b는 폴딩식 필름이 수축된 상태의 도 5c의 삽입된 배열 상태의 보유자 카드의 일부의 확대 측면도이다.
도 7은 도 3a의 테스트 카트리지 조립체의 일부의 확대된 측단면도이다.
도 8은 도 3a의 테스트 카트리지 조립체의 측단면도이다.
도 9는 도 2b의 테스팅 장치의 분석부 내로 삽입된 도 3a의 테스트 카트리지 조립체의 측단면도이다.
도 10a는 플런저가 초기 위치에 있는 상태의 도 3a의 테스트 카트리지 조립체의 측단면도이다.
도 10b는 플런저가 제2 위치에 있는 상태의 도 3a의 테스트 카트리지 조립체의 측단면도이다.
도 10c는 플런저가 최종 위치에 있는 상태의 도 3a의 테스트 카트리지 조립체의 측단면도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 테스팅 장치의 전기 구성요소들의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 테스팅 장치의 광 감지 회로의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 테스팅 장치의 제어 애플리케이션의 단계들의 흐름도이다.
도 14는 도 13a 및 도 13b의 제어 애플리케이션에 의해 제공된 홈 스크린의 예시적 그래픽 사용자 인터페이스이다.
도 15는 도 13a 및 도 13b의 제어 애플리케이션에 의해 제공된 테스트 결과를 도시하는 예시적 그래픽 사용자 인터페이스이다.
도 16은 테스트를 실시하기 위해 테스트 카트리지 조립체(300)가 테스팅 장치(100)와 함께 활용되는 단계들의 흐름도이다.
도 17은 생물학적 시료 내의 하나 이상의 병원체의 존재를 검출하는 것과 관련된 본 발명의 시스템의 효율성을 나타내는 차트이다.
특정 용어는 이어지는 설명에서 편의를 위해서만 사용되는 것이며 제한적인 것은 아니다. 단어 "우측", "좌측", "하부", 및 "상부"는 참조되는 도면 내에서의 방향을 지시한다. 단어 "내측으로" 및 "외측으로"는 언급된 구성요소의 기하학적 중심 및 그 구성요소의 지칭된 부분들을 향하는 방향 및 그로부터 멀어지는 방향을 각각 지칭한다. 추가적으로, 특허청구범위 및 명세서의 대응 부분에서 사용되는 부정관사(단어 "a" 및 "an")는 "적어도 하나"를 의미한다. 용어는 상기 구체적으로 언급된 단어들, 그 파생어들 및 유사한 취지의 단어들을 포함한다.
본 발명은 생물학적 시료들, 특히 우육, 돈육, 또는 다른 육류, 가금류, 어류, 또는 식물로부터 유도된 시료들로부터 병원체, 특히 병원균을 신속하게 (즉, 1 내지 5분 이내 또는 그 이상) 검출하기 위한 휴대용, 자립형 시스템을 제공하지만, 보건의료 도구 및 병원 표면(hospital surface)과 같은 다른 생물학적 재료들도 본 발명을 사용하여 분석될 수 있을 것이다. 이 시스템은 테스팅에 앞서 시료들로부터 얻어지는 박테리아와 같은 병원체를 배양할 필요가 없는 (예컨대, 특정 병원체의 단일 셀에 대해) 매우 높은 민감도를 제공한다. 예시적 실시예에서, 특정 병원체는 대장균(Escherichia coli)이지만, (살모넬라, 리스테리아, 및 캠필로박터와 같은) 다른 병원체, 독소, 및 각종 오염물질들도 본 발명으로 검출될 수 있다. 개별 애세이(assay) 또는 멀티플렉스 애세이 내의 대장균 O157 H7, O26, O45, O103, O111, O121, 및 O145는 본 발명을 사용하여 모두 검출될 것이다.
여러 도면에 걸쳐 유사한 도면 부호들이 유사한 구성요소들을 지칭하는 도면들을 상세히 참조하면, 식품 및 다른 물질들과 같은 생물학적 시료들 내의 병원체의 존재를 신속하게 검출하기 위해 다양한 실시간 (또는 거의 실시간) 정성분석 테스트를 실시하기 위한 휴대용, 자립형 테스팅 장치(100)가 도시되어 있다. 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 병원체를 식별하기 위해 시료(414)(도 4)의 신속한 (실시간 또는 거의 실시간) 분석을 실시하기 위한 테스팅 장치(100)가 도시되어 있다. 바람직한 실시예에서, 테스팅 장치(100)는 정성적인 방식으로 특정 분석물들에 대한 테스트를 위한 일회용 테스트 카트리지 조립체(300)를 사용한다. 테스팅 장치(100)는 테스트 카트리지 조립체(300)와 상호작용하고 그리고 사용자가 다양한 소스로부터 문제의 분석물들을 찾아내도록 설계된 특정 테스트들의 결과를 얻도록 하는 단순한 프롬프트를 제공하는 휴대용 분석기이다. 장치와 상호작용하는 테스트 카트리지 조립체(300)는 시료(414) 내의 문제의 분석물을 검출하여 보고하도록 구성된 리빙 바이오센서(living biosensor)를 포함한다. 테스팅될 시료(414)들은 병원체의 소스가 될 수 있는 식품, 액체류, 표면들 등과 같은 재료들을 포함한다. 병원체는 식품 매개 질병, 병원균들, 바이러스들, 박테리아 등을 포함한다. 테스팅 장치(100)는 시료(414)의 신속한 분석이 테스트를 촉진하기 위해 테스팅될 재료들을 농축 또는 배양하는 시간-소모적 필요성 없이 수행되는 것을 허용한다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 힌지식 뚜껑(104)이 폐쇄된 상태의 테스팅 장치(100)의 전방 사시도이다. 테스팅 장치(100)는 바람직하게는 대체로 강성인, 바람직하게는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌과 같은 폴리머 재료로 형성된 외부 하우징(102)을 포함한다. 다른 재료들 또는 재료들의 조합이 본 명세서의 범위를 벗어나지 않으면서 외부 하우징(102)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 재료들은 당업자에게 잘 알려져 있다.
테스팅 장치(100)는 ON/OFF 전원 스위치(108), 및 전원 스위치(108)가 ON 위치에 있을 때 사용자가 테스팅 장치(100)와 상호작용을 수행하도록 하기 위한 터치 스크린 액정 디스플레이("LCD")(110) 스크린을 포함한다. 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 터치 스크린 LCD(110)는 사용자가 테스팅 장치(100)에 명령들(commands)을 제공하는 것을 허용하고, 테스팅 장치(100)의 작동을 용이하게 하는 메뉴들을 디스플레이함으로써 사용자에 대한 지시들(instructions)을 제공한다. 추가로 설명되는 바와 같이, 메뉴는 테스팅 장치(100)에 의해 수행 중인 특정 테스트 또는 작업의 상태 또는 결과와 관련하여 사용자에게 정보 및/또는 데이터를 제공하기 위한 그래픽 사용자 인터페이스를 포함하지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
바람직한 실시예에서, 터치 스크린 LCD(110)는 LCD 유닛 및 라텍스 장갑 등을 통해 사용자의 입력을 수신할 수 있는 오버레이 터치 스크린을 포함한다. 본 실시예의 경우, LCD(110)는 5인치 대각선 QVGA, VARITRONIX의 IPS 기반의 TFT LCD 모듈 VL-PS-COG-T500F2080-X1, 및 AD METRO의 유리-필름-유리 저항성 터치 스크린(resistive touch screen) 모델 AD-5.0-4RU-02-200을 포함한다. 터치 스크린 LCD(110)의 다른 모델들 및 제조사들도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 활용될 수 있다. 또한, 버튼들, 키보드들, 트랙 패드들 등과 같은 입력/출력 장치들의 다른 크기들 및 유형들도 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 테스팅 장치(100)에 채용될 수 있다.
테스팅 장치(100)는 이더넷 포트(Ethernet port; 112a), 및 마이크로 USB 포트(112b)와 같은 복수의 인터페이스 포트들(112)을 포함한다. 인터페이스 포트들(112)은 테스팅 장치(100)가 로컬 또는 이격되어 위치된 연산 장치, 모바일 장치, 서버 등(미도시)으로 또는 그로부터 데이터(예컨대, 테스트 데이터)를 인터페이스, 다운로드, 및 업로드하도록 허용한다. 통상적인 인터페이스 포트들(112)의 구조 및 작동은 당업자에게 잘 알려져 있으며, 간결성을 위해 여기서는 상세히 설명되지 않는다. 여기서는 특정 인터페이스 포트들(112)이 설명되더라도, 802.11 Wi-Fi와 같은 유선 및/또는 무선 통신의 다른 포트들 및 다른 방법들도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 테스팅 장치(100)에 통합 및 활용될 수 있다.
도 11을 참조하면, 테스팅 장치(100)의 외부 하우징(102)은 테스팅 장치(100)로 하여금 설치된 테스트 카트리지 조립체(300) 상에서 테스팅을 수행할 수 있도록 하는데 필요한 전원 공급 시스템(1126) 및 기타 전기적 및 전자적 구성요소, 회로망 및 소프트웨어를 또한 포함한다. 바람직하게, 전원 공급 시스템(1126)은 테스팅 장치(100)의 스탠드-얼론(stand-alone) 작동을 촉진하기 위해 하나 이상의 배터리(116)를 포함한다. 바람직하게는 재충전가능한 하나 이상의 배터리(116)를 충전하기 위해 배터리 충전기 커넥터(114)(도 1a)가 또한 제공된다.
하나 이상의 배터리(116)는 공칭 3.7 볼트에서 2200mAh 용량을 갖는 더블-셀 리튬 이온 배터리, AUTEC BATTERY의 모델 503759AY를 각각 포함하는 것이 바람직하다. 전원 공급 시스템(1126)은 지능형 급속 충전 배터리 충전 회로(1114)를 또한 포함하고, 급속 충전 배터리 충전 회로는 배터리들(116)을 재충전하도록 작용하고 그리고 배터리들(116) 내에 내장된 온도 센서를 사용하여 배터리 온도를 모니터링한다. 본 실시예에서, 배터리 충전 회로(1114)는 TEXAS INSTRUMENTS 모델 BQ240032ARHLR이다. 배터리들(116)의 온도가 안전 작동 범위 내에 있지 않으면, 배터리 충전 회로(1114)는 안전 온도에 도달할 때까지 배터리들(116)의 충전을 중단시킨다. 배터리 충전기는 동반된 AC 어댑터(미도시)가 배터리 충전기 커넥터(114)를 통해 테스팅 장치(100)에 연결될 때마다 활성화되어, 테스팅 장치(100)에 전력을 공급하고 배터리들(116)의 재충전 동안 테스팅 장치(100)의 통상적인 사용을 허용한다.
도 1b를 참조하면, 카트리지 리세스(152)를 드러내기 위해 힌지식 뚜껑(104)이 개방된 상태의 도 1a의 테스팅 장치(100)가 도시되어 있다. 카트리지 리세스(152)는 힌지식 뚜껑(104)이 개방 위치에 있을 때만 사용자에게 접근가능한 것이 바람직하다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 카트리지 리세스(152)는 힌지형 라인(104)이 폐쇄 위치에 있을 때 힌지식 뚜껑(104)에 의해 덮인다. 힌지식 뚜껑(104)은 힌지식 뚜껑(104)에 근접한, 바람직하게는 외부 하우징(102) 상에 위치한, 기계식 액추에이터(106)에 의해 릴리즈(release)된다. 바람직하게는 버튼, 스위치 등인 기계식 액추에이터(106)는 힌지식 뚜껑(104)을 릴리즈하여 도 1a에 도시된 바와 같이 외부 하우징(102)과 실질적으로 일체식인 폐쇄 위치로부터 도 1b에 도시된 바와 같이 외부 하우징(102)으로부터 이격된 개방 위치로 회전시킨다. 도 1c를 참조하면, 힌지식 뚜껑(104)은 개방 위치에 있으며, 테스트 카트리지 조립체(300)는 카트리지 리세스(152) 내로 도입될 수 있다.
도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 힌지식 뚜껑(104)은 테스팅 장치(100)에 의해 테스트가 수행되는 동안 힌지식 뚜껑(104)을 폐쇄 위치에서 유지하도록 배열된 2개의 뚜껑 돌출부들(104a)을 포함한다. 폐쇄 위치에서, 뚜껑 돌출부들(104a)은 외부 하우징(102) 내에 포함된 한 쌍의 로킹 래치들(104b)에 의해 체결된다. 로킹 래치들(104b)은 기계식 액추에이터(106)를 가압하는(depress) 사용자에 의해 뚜껑 돌출부들(104a)로부터 결합해제된다. 힌지식 뚜껑(104)은 힌지식 뚜껑(104)이 폐쇄 위치에 있을 때 주변 광이 카트리지 리세스(152)로 유입되는 것을 방지 하기 위해 카트리지 리세스(152)를 둘러싸는 분석부 프레임(202)(도 2b) 내의 광 밀봉 리브(120)과 결합하는 광 밀봉 개스킷을 내부에 갖는(미도시) 광-밀봉 홈(118)을 포함하는 것이 바람직하다. 힌지식 뚜껑(104)의 내부 표면 상에 테이퍼진 측벽들을 갖는 대체로 정방형인 돌출부(122)는 힌지식 뚜껑(104)이 폐쇄 위치에 있을 때 분석부(200) 하우징(204)의 테이퍼진 측벽들(204A)과 결합한다.
이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테스팅 장치(100)의 분석부(200)가 도시되어 있다. 분석부(200)는 외부 하우징(102) 내에 포함되는 분석부 프레임(202)을 포함한다. 분석부 프레임(202)은 미리결정된 구조 및 배향으로 배열되는 것이 바람직하며, 테스트 카트리지 조립체(300)(도 1c) 또는 다른 호환가능한 테스팅 용기의 수용을 촉진하기 위해 제1 단부(202a) 및 제2 단부(202b)를 갖는다. 카트리지 리세스(152)를 정의하는 분석부 하우징(204)은 분석부 프레임(202)의 제1 단부(202a)에 배치된다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 카트리지 리세스(152)는 힌지식 뚜껑(104)이 개방 위치에 있을 때 사용자가 테스팅 장치(100)의 분석부(200) 안으로 테스트 카트리지 조립체(300)를 도입할 수 있게 한다. 분석부 하우징(204)은 테스팅 장치(100)와 테스트 카트리지 조립체(300) 사이의 인터페이스로서 작용한다. 이하에서 분명해지는 바와 같이, 일회용 테스트 카트리지 조립체(300)는 테스트 시료(414) 상에서 하나 이상의 테스트를 수행할 목적으로 테스트 시료(414)(도 4b)를 테스팅 장치(100) 안으로 수집 및 도입하기 위해 채용된다.
이제 분석부(200)의 분석부 하우징(204)이 더욱 상세하게 설명될 것이다. 분석부 하우징(204)은 대체로 강성인 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌과 같은 폴리머 재료 또는 당업자에게 잘 알려진 몇몇 다른 이러한 폴리머 재료로 제조되는 것이 바람직하며, 분석부 하우징은 분석부 프레임(202) 내에 위치된다. 분석부 프레임(202)은 분석부 하우징(204)에 대한 구조적 지지를 제공하며, 분석부 프레임(202)을 둘러싸는 장방형 벽들에 의해 주위의 광이 카트리지 리세스(152)로 유입되는 것을 상당히 최소화하거나 이를 방지함으로써 주변 광 방출(environmental light emissions)이 센서(206)에 도달하는 것을 방지하는 광 밀봉 설계에 있어서 주요 구성요소이다. 바람직한 실시예에서, 센서(206)는 광 센서이다.
테스팅 장치(100)는 센서(206)의 전기적 출력을 분석하여 다양한 소스들로부터 회수된 시료(414) 상에서 원하는 테스트를 수행한다. 센서(206)가 광 센서인 경우, 출력은 테스트 카트리지 조립체(300) 내에서 유래된 광 센서(206)의 감지 표면(206a) 상에서의 광 입사량에 따라 변한다. 수행될 테스트의 유형에 기초하여, 광 센서(206)의 출력은 분석된 시료(414)가 정성 분석으로 찾고 있는 물질(병원체)의 존재에 대해 포지티브 또는 네거티브인지 여부를 결정한다. 즉, 테스트 시료(414) 내에 존재하는 물질의 실제량을 테스팅 장치(100)에 의해 결정할 필요가 없는 것이다. 테스팅 장치(100)는 수행되는 테스트 및 채용된 테스트 카트리지 조립체(300)에 기초하여 테스팅을 위한 파라미터들을 변경할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 테스팅 장치(100)에 의한 테스트 카트리지 조립체(300) 내의 물질의 평가는 테스트 카트리지 조립체(300)에 의해 도입된 테스트 시료(414)로부터 방출될 수 있는 광의 존재의 검출을 필요로 하기 때문에, 테스팅 동안 테스팅 장치(100)의 카트리지 리세스(152) 안으로 도입되는 외부 또는 주위의 광량을 최소화하거나 또는 이를 제거하는 것이 바람직하다. 이를 달성하기 위해, 분석부(200)는 대부분의 또는 모든 주변 광 방출이 센서(206)에 도달하는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 센서(206)는 인쇄 회로 기판("PCB")(208) 상에 배열되며, PCB는 분석부 하우징(204) 아래 배치된다. 이러한 주변 광 방출이 센서(206)에 도달하는 것을 최소화함으로써, 센서(206)로부터의 잘못된 출력이 방지된다.
분석부 프레임(202) 및 힌지식 뚜껑(104)은 재료 상으로의 측정가능한 모든 입사광을 반사 또는 흡수하기 위해 알루미늄과 같은 대체로 강성인, 불투명한 고체 재료, 또는 당업자에게 잘 알려진 몇몇 다른 이러한 불투명한 고체 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 분석부 하우징(204)의 베이스(204B)는 하부 표면 상에 장방형 절개부(214)를 포함한다. 관찰 윈도우(216)는 장방형 절개부(214)에 장착된다. 관찰 윈도우(216)는 수정 유리와 같은 광학 등급(optics grade) 투명 고체 재료 또는 당업자에게 잘 알려진 것과 같은 다른 투명 고체 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 센서(206)는 관찰 윈도우(216) 아래 배치되어, 최소한의 광흡수량 또는 광반사량으로 광이 테스트 카트리지 조립체(300)로부터 관찰 윈도우(216)를 통해 센서(206)로 지나가는 것을 허용한다. 따라서, 센서(206)는 관찰 윈도우(216)를 통과할 수 있는 최대 신호를 수신한다.
바람직한 실시예에서, 센서(206)는 광 센서이며, 더욱 바람직하게는 도 12를 참조로 추가로 설명되는 바와 같이, 센서(206)는 광전자 증배관(PMT; photomultiplier tube)이다. PCB(208)는, 도 12를 참조로 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이, RFID 통신 회로(210), 센서(206)와의 사용을 위한 고전압 전원(218), 및 다른 광 감지 회로망(1200)을 더 포함한다. 바람직하게, RFID 통신 회로(210)는 테스트 카트리지 조립체(300)가 카트리지 리세스(152) 내로 도입될 때 테스트 카트리지 조립체(300) 내에서 RFID 태그(508)(도 5b)와 정렬되는 카트리지 리세스(152)의 영역 아래 배치된다.
센서 쉴드(220)는 실질적으로 센서(206)를 둘러싸도록 배치된다. 센서 쉴드(220)는 전자기적 간섭 및 자기적 간섭으로부터 센서(206)를 격리시킨다. 센서 쉴드(220)는 뮤-메탈(mu-metal)과 같은 투자율이 높은 대체로 강성인, 고체 전도성 재료 또는 당업자에게 잘 알려진 다른 그러한 고체 전도성 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 분석부 하우징(204)의 벽들 중 하나는 카트리지 리세스(152) 내로 연장하는 중공 돌출부(222)를 포함하며, 카트리지 리세스는 테스트 카트리지 조립체(300) 내의 리세스와 정합한다. 중공 돌출부(222)는 테스트 카트리지 조립체(300) 내에서 유체 변위 기구(900)(도 9)와 결합하는 피스톤 로드(224A) 및 피스톤(224)이 그곳을 통과하여 테스트 카트리지 조립체(300)의 플런저(424)(도 4b)와 접촉하는 것을 허용한다.
피스톤(224)은 폴리스티렌과 같은 대체로 강성인, 폴리머 재료 또는 당업자에게 잘 알려진 다른 유사한 폴리머 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 피스톤(224)은 모터(226)에 의해 작동된다. 바람직한 실시예에서, 모터(226)는 선형 스텝퍼 모터이다. 그러나 공압식 피스톤, 서보 등과 같은 다른 액추에이터들도 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 사용될 수 있다. 피스톤(224)은 피스톤(224) 내의 내장 나사 구멍(미도시)에 커플링된 모터(226) 상에서 나사형 샤프트 (226A)를 통해 모터(226)에 결합된다. 현재의 바람직한 실시예에서, 모터(226)는 HAYDON-KERK 모델 19542-05-905 스텝퍼 모터이다. 모터(226)로부터 분석부(200) 내로의 소음 유입을 줄이기 위해, 모터(226)는 센서(206)에 근접하게 위치되는 것이 아니라 분석부 하우징(204)의 외부에 위치된다. 센서(206)에 대한 모터(226)의 이러한 배열은 모터(226)가 센서(206)와 전기적으로 또는 전자기적으로 간섭할 가능성을 감소시킨다.
돌출부(228)는 피스톤(224)으로부터 돌출되어, 분석부(200)의 외부에 배치된 위치 검출기(230)와 정렬된다. 피스톤(224)의 이동 중 특정 단계에서(후술됨), 돌출부(228)는 위치 검출기(230)를 트리거시켜 위치 신호를 발생시킨다. 일 실시예에서, 위치 검출기(230) 트리거 위치는 도 10b에 도시된 플런저(424)의 제2 위치에 대응한다. 그러나 대안적으로 트리거 위치는 도 10c에 도시된 플런저(424)의 최종 위치에 대응하거나, 또는 플런저(424)의 경로 내의 임의의 다른 위치에 대응할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 위치 검출기(230)는 광-인터럽터이며, 위치 검출기(230)는 위치 검출기(230) 내에서 광의 경로를 차단하는 돌출부(228)에 의해 트리거되고, 이때 피스톤(224)의 위치를 지시하기 위해 마이크로프로세서(1102)로 신호가 전송된다. 이러한 방식으로, 피스톤(224)의 위치의 정확한 감지가 이루어질 수 있고, 테스트 카트리지 조립체(300)의 작동에 오류가 없음이 보장된다. 바람직한 실시예에서, 위치 검출기(230)는 OMRON 모델 EE-SX4134 광-인터럽터이다. 그러나 다른 유형의 장치들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 위치 검출기(230)로서 활용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
피스톤(224)은 그 길이를 따라 이격된 위치에서 반경방향 외향으로 연장하는 환형 플랜지들(232A-C)의 이격된 쌍들을 포함하며 그로부터 연장하는 피스톤 로드(224A)를 포함한다. 압축가능한 활주 밀봉부들(234A 및 234B)은 환형 플랜지들(232A 및 232C) 사이에서 각각 반경방향으로 장착된다. 활주 밀봉부들(234)은 실리콘과 같은 탄성 재료 또는 당업자에게 잘 알려진 몇몇 다른 그러한 탄성 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 피스톤(224)이 설치될 때, 환형 플랜지들(234A) 사이에 장착된 제1 활주 밀봉부(234A)는 분석부 하우징(204)의 중공 돌출부(222)의 내부 표면과 결합하여 유체-밀봉성 밀봉부를 형성하고, 유체-밀봉성 밀봉부는 유체가 카트리지 리세스(152)로부터 분석부(200) 내로 유입되는 것 및 분석부 하우징(204) 아래 PCB(208) 상의 전자적 구성요소에 닿는 것을 방지한다. 환형 플랜지들(232C) 사이에 장착된 제2 활주 밀봉부(234B)는 피스톤 로드(224A)가 분석부 프레임(202) 내로 통과하는 중공 채널의 내부 표면과 결합하여 광-밀봉성 밀봉부를 형성하고, 광-밀봉성 밀봉부는 주위(주변) 광 방출이 피스톤(224)의 경로를 따라 분석부 하우징(204)의 광 밀봉된 영역으로 유입되는 것을 방지한다.
피스톤 로드(224A)는 활주 셔터(236)와 결합하는 제3 환형 플랜지들(232B)의 쌍을 또한 포함한다. 활주 셔터(236)는 분석부(200)가 휴대용이 되도록 하는 크기 및 낮은 프로파일을 유지하기 위해, 성형된 스테인리스 시트와 같은 강성의, 불투명한, 얇은 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 활주 셔터(236)는 센서(206)에 추가적인 쉴드를 제공하기 위해 뮤 메탈과 같은 높은 투자율을 갖는 전도성 재료로 구성될 수 있다. 피스톤 로드(224A)에 의해 초기에 결합될 때, 활주 셔터(236)는 센서(206)와 관찰 윈도우(216) 사이를 지나간다. 이 위치에서, 활주 셔터(236)는, 그렇지 않을 경우 힌지식 뚜껑(104)이 개방되어 분석부(200)가 주변 광에 노출될 때 센서(206)에 도달하게 될 모든 주위 광 방출을 거의 반사하거나 흡수한다. 센서(206)가 PMT인 경우, 활주 셔터(236)는 주위의 광 레벨에 완전히 노출될 때 포화 및 손상에 취약한 센서(206)를 보호한다. 활주 셔터(236)는 테스트의 개시시 센서(206)와 정렬되는 구멍(238)을 포함한다. 바람직하게, 테스트를 개시하기 전에, 활주 셔터(236)는 센서(206)를 커버한다. 테스트의 개시시 구멍(238)이 센서(206) 위에 있게 되는 위치로 활주하기 위해, 활주 셔터(236)는 피스톤 로드(224A)와 결합하여 모터(226)의 운동을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 배열은 추가적인 구성요소 비용을 최소화하고, 또한 전기적 또는 전자기적 간섭의 위험성을 감소시킨다.
이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 분석부(200)는 테스팅 장치(100)의 하우징(102) 내에 위치된다. 분석부(200)의 적어도 일부는 힌지식 뚜껑(104)이 도 1a에 도시된 폐쇄 위치에 있을 때 힌지식 뚜껑(104)에 의해 적어도 부분적으로 커버된다. 분석부(200)는 테스트 카트리지 조립체(300)(도 3)의 고유 무전 주파수 식별(RFID) 태그(508)와 무선 주파수를 통해 통신하도록 구성된 일체식 RFID 통신 회로(210)를 갖는 PCB(208)를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, RFID 통신 회로(210)는 TEXAS INSTRUMENTS RFID 통신 IC 모델 TRF7961이다. 그러나 다른 유형의 스캐너들 또는 스캐닝 장치들, 및 다른 데이터 전송 설계들이 테스팅 장치(100)에 대한 정보의 제공 및/또는 테스트 카트리지 조립체(300)의 RFID 태그(508)에 대한 정보의 기록을 위해 대안적으로 채용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
당업자는 분석부(200) 및/또는 그 구성요소들의 정확한 구조는 현재의 바람직한 실시예의 그것에 불과하며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 분석부(200) 및/또는 그 구성요소들의 구조에 대한 변형이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 여기서 설명된 분석부(200)의 정확한 구조로 제한되는 것이 아니라, 현재의 분석부(200)의 그것들과 동일한 또는 실질적으로 동일한 기능을 수행할 수 있는 다른 구조 및 배열은 물론 구조적 및/또는 작동적 변형예를 포함하는 것으로 의도된다.
변형예는 전자기계식 모터를 생략하는 대신 카트리지를 작동시키기 위해 사용자 입력 힘에 의존하는 것, 피스톤을 사용하지 않고 테스트 카트리지를 직접 작동시키는 것, 상이한 동작들을 위해 다수의 모터를 사용하는 것, 모터를 분석부(200)의 광-밀봉된 영역 내에 배치하는 것, 또는 정확한 위치 감지 없이 모터를 제어하는 것과 같은 구조적 변화를 포함할 수 있다. 또한, 뚜껑 돌출부들(104a), 로킹 래치들(104b), 및 분석부 하우징(204) 내의 테스트 카트리지 리세스(152)의 형상, 배열 및 크기는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 여기에 도시 및 설명된 것과 다를 수 있다. 필수적인 것은 카트리지 리세스(152)가 도입된 테스트 카트리지 조립체(300)를 수용할 수 있도록 카트리지 리세스(152)가 테스트 카트리지 조립체(300)의 크기 및 형상에 상보적이고 이에 순응해야 한다는 것이 전부이다.
이와 유사하게, 센서(206)에 의한 광 감지는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에게 잘 알려진 다른 신호 검출 설계로 대체될 수 있다. 예를 들어, 전기 신호의 검출이 테스트 결과의 평가를 위해 채용될 수 있다. 이 경우, 광 이외의 이질적인 잡음의 소스를 최소화 또는 제거하는 것이 바람직할 것이다. 광 이외의 이러한 이질적인 잡음의 소스의 최소화 또는 제거를 용이하게 하는 분석부(200)에 대한 구조적 변화는 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테스팅 장치(100)와의 사용을 위한 테스트 카트리지 조립체(300)가 도시되어 있다. 바람직하게, 테스트 카트리지 조립체(300)는 테스팅 장치(100)에 테스트가 시행되는 식품 또는 다른 소스들로부터 수집된 시료(414)(도 4b)의 적은 양을 수용하기 위해 채용된 단일-사용의, 일회용 카트리지이다. 따라서, 테스트 카트리지 조립체(300)는 선택된 테스트의 시행 기간 동안 테스팅 장치(100) 내로 고정되어 삽입가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 것은, 각각의 테스트 카트리지 조립체(300)가 여기서 추가로 설명되는 바와 같이 단일 테스트의 시행을 위해 필요한 모든 시약들(504, 506)(도 5b) 등을 모두 포함하는 것이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 테스트 카트리지 조립체(300)는 도 4를 참조로 추가로 설명되는 테스트 카트리지 베이스(400) 및 도 5를 참조로 추가로 설명되는 보유자 카드(500)의 2개의 개별 부분을 포함하는 것이 바람직하다. 테스트 카트리지 베이스(400) 및 보유자 카드(500)는 테스팅 장치(100)에 의한 테스트의 시행을 위해 서로 상호작용하도록 구성된다. 보유자 카드(500)는 최소의 체적을 점유하고 그리고 높은 패킹 밀도를 달성하기 위해 테스트 카트리지 베이스(400)로부터 분리된 부품으로 설계된다. 패킹 밀도는 필수 시약들(504, 506)이 저온 또는 어는점보다 낮은 온도에서의 저장을 필요로 할 때의 중요한 고려사항이다. 그러나 집적형의, 단일 유닛인, 테스트 카트리지 조립체(300)는 유사하게 생산될 수 있고, 이는 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
테스트 카트리지 베이스(400)는 테스트 카트리지 베이스(400)의 제1 단부(400a)에서 슬롯(402)(도 4a) 내에 별도의 보유자 카드(500)를 수용하도록 구성된다. 보유자 카드(500)는 하나 이상의 바이오센서(시약들, 504, 506)에 대한 간편하고, 작은 크기의 저장소 및 운반체를 제공하도록 특정하게 설계된다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 사용자는 보유자 카드(500)를 슬롯(402) 안으로 활주시켜 보유자 카드(500)를 테스트 카트리지 베이스(400) 내로 조립한다. 보유자 카드(500)가 테스트 카트리지 베이스(400) 내로 삽입되면, 보유자 카드(500)는 테스트 카트리지 베이스(400)에 고정식으로 부착된다. 영구적 부착 특징부(502)는 다수의 보유자 카드(500)로 테스트 카트리지 베이스(400)를 재사용하는 것과 같은 테스트 카트리지 베이스(400)의 오사용을 방지한다. 따라서, 테스트 카트리지 베이스(400) 및/또는 보유자 카드(500)의 오염이 방지된다. 보유자 카드(500)는 일방향 부착 특징부(502)(도 5b)와 같은 임의의 알려진 적절한 기계적 부착 장치 또는 부재를 사용하여 테스트 카트리지 베이스(400)에 부착될 수 있다.
테스트 카트리지 베이스(400)는 임의의 테스트-특화 구성요소를 포함하지 않는 것이 바람직하며, 따라서 복수의 테스트 유형에 공통적인 것일 수 있다. 그리하여, 테스트 카트리지 베이스(400)는 다수의 보유자 카드(500) 유형과 호환가능해야 한다. 도 4b 및 도 9에 도시된 바와 같이, 테스트 카트리지 베이스(400)는 반응 챔버(404) 및 유체 변위 기구(900)를 포함하며, 이들은 보유자 카드(500)의 체적에 비해 비교적 큰 공간을 함께 점유한다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 보유자 카드(500)는 테스팅 장치(100)에 의한 단일 테스트의 시행을 위해 필요한 시약들(504, 506) 등을 모두 포함한다. 따라서, 특정 테스트 유형을 시행하기 위해 각각 하나 이상의 구별되는 시약들(504, 506)을 갖는 보유자 카드들(500)의 복수의 구별되는 유형이 제공될 수 있다. 바람직하게, 반응 챔버(404)는 시약들(504, 506)을 포함하는 살아있는 세포들(living cells)에 대한 손상을 최소화하면서 시료(414)와 시약들(504, 506)의 적절한 혼합을 촉진한다. 반응 챔버(404)는 시약들(504, 506)이 공격적인 분석물의 존재시 또는 테스트의 제1 페이즈(phase)의 적절한 기능을 확인하기 위해 센서(206)로 방출하는 광을 모으는 것을 또한 최소화한다.
도 4b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 테스트 카트리지 베이스(400)는 대체로 장방형인 하우징(401)과 일체형 힌지식 뚜껑(408)을 포함한다. 장방형 하우징(401)은 대체로 강성인, 바람직하게는 폴리프로필렌과 같은 폴리머 재료 또는 당업자에게 잘 알려진 다른 그러한 폴리머 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 보유자 카드(500)와 테스트 카트리지 베이스(400) 사이의 시약들(504, 506) 및/또는 공기의 밀봉된 통로를 위해 하우징(401)의 평면형 표면(400b) 내에 형성된 유체 채널들(406)을 둘러싸기 위해, 접착제-이면처리(adhesive-backed) 필름(410)이 사용된다. 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401)은 시료(414)의 적층(deposition) 및 원하는 테스트를 실시하기 위해 시약들(504, 506)과 시료(414)의 종국적인 혼합을 위한 일체형 반응 챔버(404)를 또한 포함한다.
테스트 카트리지 조립체(300)가 카트리지 리세스(152) 내에 배치될 때, 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 내의 반응 챔버(404)의 저부 표면(404a)은 광 센서(206)와 정렬된다. 도 3c를 참조하면, 반응 챔버(404)는 렌즈(412)의 저부 표면 상에 밀봉된다. 렌즈(412)는 강성의, 바람직하게는 폴리카보네이트와 같은 폴리머 재료 또는 당업자에게 잘 알려진 몇몇 다른 그러한 폴리머 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 렌즈(412) 재료는 시약들(504, 506)과 광 센서(206) 사이의 원하지 않는 광 흡수 또는 반사를 방지하지 위해 광학 등급의 투명 재료인 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 렌즈(412)는 액체-밀봉성 밀봉부를 제공하기 위해 그리고 반응 챔버(404) 내로의 오염물질들의 도입을 최소화하기 위해 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401)에 열적으로 용접된다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 사용자가 (바람직하게는 액체 형태인) 시료(414)를 반응 챔버(404) 안으로 직접 적층할 수 있도록 하기 위해, 반응 챔버(404)는 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401)의 상부 표면(400b)에 대해 개방된다.
접착제-이면처리 필름(410)은 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401)의 상부 표면(400b) 상에 배치된다. 필름(410)은 사용자가 반응 챔버(404) 내로 시료(414)를 적층하기 위한 피펫과 같은 적층 도구(미도시)의 팁을 사용하여 필름(410)을 관통할 수 있게 하는 방식으로 반응 챔버(404) 위에서 사전 스코어 처리(pre-scored) 또는 천공(416)되는 것이 바람직하다. 필름(410)의 사전 스코어 처리 또는 천공(416)은 사용자가 테스트 절차 중 시료 적층 단계를 완료하였다는 것 또는 테스트 카트리지 조립체(300)가 이미 사용되어 폐기되어야 한다는 것을 사용자에게 알려주는 시각적 신호(cue)를 제공하기 위해 필요한 것이다. 접착제 이면(418b)을 갖는 압축가능 개스킷(418)은 일체형 테스트 카트리지 베이스(400) 힌지식 뚜껑(408)이 폐쇄될 때 유체-밀봉성 밀봉부를 형성하기 위해, 반응 챔버(404)에 대한 상부 표면(400b) 상의 개구의 둘레 주위에 배치된다[접착제-이면처리 필름(410)의 천공부 또는 사전 스코어 처리된 영역(416)을 둘러쌈, 도 4a 참조]. 일체형 테스트 카트리지 베이스(400) 힌지식 뚜껑(408)은 시료(414)가 반응 챔버(404) 내에 적층된 후 캐치 슬롯들(420a, 420b)과 상호작용함으로써 테스트 카트리지 베이스(400) 힌지식 뚜껑(408)을 폐쇄 위치에서 유지시키기 위한 스냅 특징부들(408a, 408b)을 포함한다.
계속하여 도 4b 및 도 3c를 참조하면, 중앙 보어(422)는 이하에서 더욱 상세하게 설명될 테스트 카트리지의 유체 변위 기구(900)의 부품으로서 플런저(424)를 포함하는 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 내에 위치된다. 플런저(424)는 실리콘 고무와 같은 탄성 재료 또는 당업자에게 잘 알려진 몇몇 다른 그러한 탄성 재료로 제조되는 것이 바람직하고, 중앙 보어(422)의 내부 벽과 밀봉식으로 결합하도록 크기가 설정된다. 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401)의 상부 표면(400b)은 벤트 채널(426A)에 의해 반응 챔버(404)와 연통하는 비교적 대형인 벤트 오버플로우 챔버(426)를 포함한다. 벤트 오버플로우 챔버(426)는 시약들(504, 506)의 도입 동안 공기가 반응 챔버(404)의 밖에 있도록 하기 위해 존재하며, 벤트 채널(426A)로 유입될 수 있는 임의의 벗어난 액체의 양를 포함하기 위한 특징부를 포함한다. 바람직하게, 벤트 오버플로우 챔버(426)는 환기된 공기가 존재하는 동안 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401)을 반드시 통과하도록 하는 항균성 코팅을 사용하는 흡수성 재료(428)를 포함한다. 이는 임의의 벗어난 액체의 양이 벤트 오버플로우 챔버(426) 내에서 흡수 및 포함되는 것 및 임의의 생물학적 구성요소가 파괴되는 것을 보장한다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 보유자 카드(500)는 보유자 카드(500)가 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 인터페이스 내로 삽입될 때 일련의 밀봉 특징부들(702)(도 7)로 하여금 조립되었을 때 보유자 카드(500)와의 연결을 이루게 하는 복수의 유체 포트들(516)을 포함한다. 밀봉 특징부들(702)에 대한 손상을 방지하고 그리고 시약들(504, 506)에 도입되는 오염물질들과 쉽게 접촉하는 잠재적 부위들을 제거하기 위해, 밀봉 특징부들(702)은 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 내의 벽(401A)(도 7) 아래쪽에서 리세스된다.
당업자는 테스트 카트리지 베이스(400) 및/또는 그 구성요소들의 정확한 구조가 바람직한 실시예의 그것에 불과하며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 테스트 카트리지 베이스(400) 및/또는 그 구성요소들의 구조에 대한 변형이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 추후 반응 챔버(404)로 이동되도록 반응 챔버(404) 이외의 위치에 시료(414)를 적층하는 것, 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 및 반응 챔버(404) 특징부들을 달성하기 위해 다수의 부품을 사용하는 것, 시료 적층 후 반응 챔버(404)를 위한 분리형 뚜껑 또는 폐쇄 설계를 사용하는 것, 또는 플런저(424) 및/또는 유체 변위 기구(900)의 다른 구성요소들을 보유자 카드(500) 상에 대안적으로 위치시키는 것과 같은 다른 구조적 및 기능적 변형예들은 모두 본 발명의 범위 내에 포함된다.
반응 챔버(404) 및 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 내에서 반응 챔버(404)로 이어지는 유체 채널들(406)은 몇몇 목적을 달성하도록 설계되는 것이 바람직하다. 반응 챔버(404)로의 유체 유입을 위한 인렛 채널(802)(도 8)은 바람직하게는 작고, 그리고 반응 챔버(404)에 대한 인렛에서 더 작아지도록 테이퍼지는 직경을 갖는 튜브 형상인 것이 바람직하다. 이러한 구조는 반응 챔버(404)로 유입되는 유체의 속도를 바람직하게 증가시켜, 반응 챔버(404) 내의 시약들(504, 506)의 벌크 모션으로 인한 격렬한, 그리고 그로 인한 균질한 혼합을 촉진시킨다.
도 8을 참조하면, 테스트 카트리지 조립체(300)의 단면도가 도시되어 있다. 시료(414)에 존재하는 임의의 병원체가 시약들(504, 506)과 신속하게 만나는 것을 보장함으로써 테스트 시간을 최소화하기 위해, 분자 확산을 넘는 혼합을 촉진하는 방식으로 시약들(504, 506)과 시료(414)를 혼합하는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 인렛 채널(802)의 최소 직경은 0.75mm이다. 인렛 채널(802)은 혼합의 균질성을 증가시키기 위해 유체들이 혼합될 때 반응 챔버(404)의 중심축을 중심으로 시약들(504, 506)의 시계방향 또는 반시계방향 회전 운동을 촉진하도록 반응 챔버(404)의 중심축으로부터 이격되는 것이 또한 바람직하다.
현재의 바람직한 실시예에서, 인렛 채널(802)은 반응 챔버(404)의 내부 표면에 대해 대략적으로 법선방향(tangent)이다. 이는 반응 챔버(404) 내의 유체 레벨로 인렛 채널(802)로부터 유입되는 유체가 반응 챔버(404)의 측면 표면과의 접촉을 유지하면서 이동할 수 있도록 하는데 바람직한 것이며, 이는 최소한의 난류 및 혼합된 유체 내로의 공기 버블의 최소한의 도입을 허용한다. 버블들은 이들이 유발하는 예측불가능한 굴절로 인해 바람직하지 않은 것이며, 이는 시료(414)와 상호작용하는 시약들(504, 506)에 의해 방출되는 광이 혼합된 시약들(504, 506)의 표면상에 있는 또는 혼합된 시약들(504, 506) 내에 있는 버블들을 통해 이동하기 때문이다.
본 발명의 몇몇 실시예의 경우, 반응 챔버(404) 내에 안정제가 포함된다. 안정제는 예컨대 Pluronic F68일 수 있으며, 이는 막이 전단되는 것을 보호하는 세포막의 안정제로서 그리고 추가적으로 거품 방지제로서 세포 배양시 사용되는 것이다. 본 발명의 특정 실시예들은 시료(414)와 시약들(504, 506)의 혼합 동안 반응 챔버(404) 내에서의 버블의 형성을 최소화하기 위해 반응 챔버(404) 내에 위치된 Pluronic F68, 폴리에틸렌 글리콜, 메토셀(methocel) 등과 같은 적어도 하나의 첨가제를 또한 포함한다. 이러한 첨가제는 Pluronic F68, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 알콜, 메토셀(메틸 셀루로오스) 등과 같은 계면활성제를 또한 포함할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예들은 시료 내의 병원체와 반응하는 시약들(504, 506)에 의해 발생된 광 신호를 증폭하기 위해 시약들(504, 506) 내에 시료(414)를 혼합하기 전에 시료(414)의 개별 세포들 그리고 특히 시료(414) 내의 병원체를 교란(disrupting)시키기 위한 장치를 또한 포함한다. 그러한 장치의 일례는 초음파 발생 장치(sonicator)(미도시)이다.
시약들(504, 506)이 반응 챔버(404)의 저부에 잔류하는 유체와 혼합되는 것을 보장하도록 유입되는 유체 유동에 부분적으로 하강하는 방향을 제공하기 위해, 인렛 채널(802)의 축은 수평방향 위쪽으로 경사지는 것이 바람직하다. 현재의 바람직한 실시예에서, 인렛 채널(802)은 대략 30도의 각도로 수평방향 위쪽으로 경사지며, 추가적으로 최적의 기능성 범위는 수평방향 위쪽으로 15도 내지 60도 사이에서 얻어진다. 인렛 채널(802)의 배열, 위치 및 구조가 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 변할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
대안적으로, 필요에 따라, 시약들(504, 506)은 시약들(504, 506)을 반응 챔버(404)로 전달하는 수직 채널(미도시) 또는 반응 챔버(404) 내로 유동하는 시약의 컬럼을 형성하도록 반응 챔버(404)의 중심축 상에 직접 유체 시약들(504, 506)을 전달하여 비말동반(entrainment)을 통한 혼합을 촉진하는 것과 같은 대안적인 유체 전달 기술을 사용하여 반응 챔버(404)로 도입될 수 있다. 또한, 사용자는 동일한 방식으로, 그리고 예컨대 시료(414)가 반응 챔버(404)로 적층되는 것과 동시에 하나 이상의 시약들(504, 506)을 수동으로 전달할 수 있다.
반응 챔버(404)는 광자들(photons)이 분석부(200) 내의 반응 챔버(404) 아래 배치된 센서(206)에 의해 판독될 수 있도록 반응 챔버(404)의 저부를 향해 반사되는 광자들의 양을 최대화하는 형상을 갖는 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 반응 챔버(404)의 형상은 반응 챔버(404)의 중심축의 주변으로 혼합 유체들(414, 504, 506)의 시계방향 또는 반시계방향 운동을 촉진하는 회전형 섹션(revolved section)이다. 대안적으로, 원하는 경우, 장방형 또는 불규칙 형상과 같은 회전형 섹션 이외의 반응 챔버(404) 형상이 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 반응 챔버(404)를 형성하기 위해 사용된 회전형 섹션은 타원의 일부이다. 이러한 타원 형상은 시료(414)와 반응하는 시약들(504, 506)에 의해 방출된 벗어난 광을 수집하고 그리고 이러한 광을 광 센서(206)의 표면을 향해 반사시키기 위해 바람직하다. 반응 챔버(404) 형상은 대체로 포물선형(parabolic)인 것이 바람직하다. 반응 챔버(404)는 상부에서의 개구가 대략 2.5mm이고 타원의 장축 및 단축에 위치된 하부 직경이 대략 8mm인 타원의 절반부가 회전된 것일 수 있다.
반응 챔버(404)의 표면은 타원 형상의 광 수집 특성을 더욱 개선하기 위해 반사성인 것이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 센서(206)의 감지 표면(206a)의 최대 직경은 광 감지 회로(1200)(도 12)의 출력의 최대 신호대잡음비를 달성하기 위해 제한된다. 반응 챔버(404)의 적어도 저부의 직경은 센서(206)의 직경에 대략적으로 부합하도록 설계되며, 이는 주어진 테스트 유형에 대한 유체의 특정 체적을 유지하도록 설계된 반응 챔버(404)에서 달성될 수 있는 타원 형상에 영향을 미친다. 바람직한 실시예에서, 바람직한 반응 챔버(404) 표면 색상은 부분적으로 확산성인 백색이며, 이는 그렇지 않은 경우 센서(206) 표면(206a)으로 직접 반사되지 않은 광이 백색 표면에 의해 부분적으로 확산되고 광의 일부가 센서(206) 표면(206a)을 향해 지향될 때 발생하는 추가적인 광 수집으로 인한 것이다. 대안적으로, 다른 표면 마무리, 색상, 및 거의 거울과 같은 마무리된 알루미늄 또는 투명 재료와 같은 재료들이 사용될 수 있다.
반응 챔버(404) 자체로부터 방출된 광이 시료(414)와 반응하는 시약들(504, 506)로부터 방출된 임의의 광을 압도하는 것을 방지하고, 그로 인한 검출 또는 그렇지 않은 경우 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 반응 챔버(404)는 최소한으로 발광성(phosphorescent)인 것이 바람직하다. 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌과 같은 백색의 폴리머 재료 또는 다른 그러한 폴리머 재료들이 낮은 레벨의 발광성을 나타내는 것으로 밝혀졌지만, 광 반사 및 확산의 조합에 의해 제공되는 추가적인 광 수집은 광 감지 회로(1200)의 출력의 신호대잡음비에 이익이 되는 것으로 밝혀졌다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 보유자 카드(500)는 대체로 장방형인 하우징(501)을 포함한다. 보유자 카드(500) 하우징(501)은 대체로 강성인, 바람직하게는 폴리프로필렌과 같은 폴리머 재료 또는 당업자에게 잘 알려진 몇몇 다른 그러한 폴리머 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 도 5b를 참조하면, 특정 테스트 유형의 실시를 위해 필요한 모든 시약들(504, 506)에 대한 저장소를 제공하기 위해, 유체 저장 채널들(510, 512)이 보유자 카드(500) 하우징(501)의 상부 표면(501a) 내로 형성된다.
바람직한 실시예에서, 제1 시약(504)은 특정 병원균 또는 병원균의 세트가 검출될 때 광을 방출할 수 있는 바이오센서 시약이며, 제2 시약(506)은 항면역 글로불린(anti-IgM) 또는 디기토닌과 같은 양성 대조군 시료(positive control sample)이다. 제2 시약(506)은 바이오센서 시약(504)의 생존능력(viability)의 검증으로서 초기 테스트의 기간 후 제1 바이오센서 시약(504)의 신속한 활성화를 위해 사용된다. 제2 시약(506)은 음성 대조군 결과 테스트(negative result control test)로서 기능하며, 따라서 선택적이다. 즉, 이 테스트는 제2 시약(506)의 존재 및/또는 사용 없이 실행될 수 있지만, 이것이 부재하는 경우에는 테스트 결과의 정확성을 검증하기 어려울 수 있다.
시약들(504, 506)을 저장하기 위한 유체 저장 채널들(510, 512)은 바람직하게는 대략 1mm 폭 및 1mm 높이의 작은 단면적을 제공하도록 형성된다. 작은 단면적은 저장된 시약들(504, 506)이 공기와 같은 하나 이상의 추가적인 유체를 사용하여 유체 저장 채널들(510, 512) 밖으로 쉽게 변위되는 것을 허용한다. 작은 단면적은 필요한 시약들(504, 506)이 냉동 상태로 저장될 필요가 있으며 그리고 테스팅 바로 전에 해동되는 경우에 해동 시간의 결과적인 감소로 인해 또한 바람직하다. 바람직하게는 폴리머 재료 등인 얇은 커버(514)가 보유자 카드(500) 하우징(501)에 본딩되어, 유체 저장 채널들(510, 512)을 둘러싸고 그리고 보유자 카드(500) 하우징(501)의 상부 표면(501a) 상에 유체-밀봉성 밀봉부를 제공한다.
도 5b를 참조하면, 보유자 카드(500) 하우징(501)은 RFID 태그(508)를 포함하기 위해 저부 표면(501b) 상에 리세스된 영역(미도시)을 또한 포함한다. 리세스된 영역은 RFID 태그(508)의 민감한 구성요소와의 돌발적인 접촉으로부터의 손상을 방지하는 역할을 한다. RFID 태그(508)는 특정 테스트 유형들을 위해 요구되는 필요한 시약들(504, 506)과 RFID 태그(508)에 저장된 테스트 카트리지 데이터(300)와 관련된 사용자 오류를 최소화하기 위해 보유자 카드(500) 내에 위치되거나 보유자 카드에 고정된다. 테스트 카트리지 조립체(300)와 테스팅 장치(100) 사이의 데이터 전달을 자동화함으로써 잠재적 사용자 에러의 근원을 최소화하기 위해서는 RFID 기술의 사용이 바람직하다.
보유자 카드(500) 하우징(501)의 단부 면(501c)은 복수의 유체 포트들(516a-516d)을 포함하며, 이들은 테스트 카트리지 조립체(300) 내로의 조립시 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401)과의 유체 연결부를 형성한다. 유체 포트들(516)의 각각은 각각의 유체 포트(516)의 둘레 주위의 접착제 이면 등으로 압축가능 개스킷(518)에 부착된다. 압축가능 개스킷들(518)은 도시된 바와 같이 보유자 카드(500)가 테스트 카트리지 베이스(400) 내에 적절하게 설치될 때 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401)과 유체-밀봉성 밀봉부를 형성한다.
오염물질들이 유체 포트들(516)과 접촉하는 것을 방지하고 압축가능 개스킷들(518)에 대한 손상을 방지하기 위해, 보유자 카드(500) 하우징(501)의 단부 면(501c)은 필름(520)으로 초기에 커버된다(도 5a 참조). 바람직한 실시예에서, 필름(520)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 또는 보유자 카드(500) 하우징(501)과 액체 밀봉성 밀봉부를 형성할 수 있는 몇몇 다른 가요성 폴리머 필름이다. 필름(520)은 선택적으로 적용된 접착제 이면을 가질 수 있고, 유체 포트(516)가 그 둘레 주위에서 개별적으로 밀봉되어 필름(520)의 한 단부(520a)가 보유자 카드(500)의 상면(501a)에 영구적으로 본딩되는 방식으로 필름(520)의 단일 측면 상의 접착제를 사용하여 보유자 카드(500) 하우징(501)에 선택적으로 본딩된다.
도 6a는 폴딩된 (folded-over) 필름(520)이 유체 포트들(516)을 커버하는, 도 5a의 초기 배열의 보유자 카드(500)의 일부의 확대된 측면도이다. 도 5b 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 필름(520)은 필름(520)의 잔여 단부가 보유자 카드(500)의 상면(501a)을 다시 향하도록 지점(520b)에서 그 위로 기울어져(laid back) 있다. 필름(520)의 잔여 단부(520c)는 선택적으로 적용된 접착제를 사용하여 캐리어 부분(522)에 영구적으로 본딩된다. 캐리어 부분(522)은 대체로 강성인, 폴리프로필렌과 같은 폴리머 재료 또는 당업자에게 알려진 다른 그러한 폴리머 재료로 제조되는 것이 바람직하다.
도 6b는 폴딩된 필름(520)이 유체 포트들(516)을 드러내도록 수축된 상태의, 도 5c의 삽입된 배열의 보유자 카드(500)의 일부의 확대된 측면도이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 유체 포트들(516)로부터 멀어지는 캐리어 부분(522)의 임의의 움직임은 유체 포트들(516) 및 이들의 개스킷(518)을 밀봉해제하여 노출시키는 보유자 카드(500) 하우징(501)의 유체 포트 단부(501c)로부터의 본딩된 필름(520)의 박리 움직임을 야기한다.
보유자 카드(500)가 테스트 카트리지 베이스(400) 내로 조립될 때 일어나는 몇몇 동작이 존재한다. 보유자 카드(500)가 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 상의 수용 슬롯(402)으로 활주될 때, 보유자 카드(500) 상의 캐리어 부분(522)은 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 상의 수용 슬롯(402)의 상부 벽과 기계적으로 간섭한다. 보유자 카드(500)는 후방 또는 전도된(top-side-down) 배향으로 테스트 카트리지 베이스(400)의 수용 슬롯(402) 내에 완전히 삽입될 수 없도록 하는 형상을 갖는다. 사용자가 보유자 카드(500)의 삽입을 계속할 때, 보유자 카드(500)는 올바른 배향일 경우, 캐리어 부분(522)과 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 벽 사이의 기계적 간섭은 캐리어 부분(522)을 유체 포트들(516)로부터 멀리 보유자 카드(500)에 대해 이동시킨다(도 5c 참조).
전술한 바와 같이, 보유자 카드(500)의 유체 포트들(516)로부터 멀어지는 캐리어 부분(522)의 움직임은 보유자 카드(500)의 유체 포트들(516)을 넘어 제자리에서 필름(520)의 박리 움직임을 유발한다. 필름(520)의 박리는 보유자 카드(500) 상에서 유체 포트들(516) 및 이들의 개스킷(518)을 노출시킨다(도 5c 참조). 바람직하게, 유체 포트들(516)이 수용 슬롯의 상부 벽에 의해 보호되고 외부 환경에 대해 절대로 개방되어 노출되지 않도록, 보유자 카드(500)가 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 상의 수용 슬롯(402)과 완전히 결합한 후 유체 포트들(516)이 완전히 노출된다. 이러한 거동은 오염물질들이 유체 포트들(516)과 접촉하는 것 그리고 시약들(504, 506)로 도입되는 것을 방지하는데 바람직하다.
도 7을 참조하면, 보유자 카드(500)가 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 상의 수용 슬롯(402) 내로 완전히 이동됨에 따라, 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 상에 존재하는 밀봉 특징부들(702)은 보유자 카드(500) 상의 유체 포트들(516)의 개스킷(518)과 접촉함으로써, 유체-밀봉성 밀봉부들을 형성한다. 현재의 바람직한 실시예에서, 개스킷(518)과 밀봉 특징부들(702) 사이의 밀봉부는 면 밀봉부이다. 그러나 보유자 카드(500)와 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 사이의 유체-밀봉성 밀봉부를 제공하기 위해 (루어 밀봉부와 같은) 다른 유형의 밀봉부들 또는 밀봉 특징부들이 대안적으로 채용될 수 있다. 대안적인 밀봉 특징부들은 환형 밀봉부를 형성하는 반경방향으로 압축가능한 개스킷(미도시)를 포함할 수 있다. 보유자 카드(500)가 수용 슬롯(402) 내로 완전히 삽입되고 유체-밀봉성 밀봉부가 형성되었을 때, 보유자 카드(500) 하우징(501) 상의 일방향 부착 특징부(502)(도 5b)는 보유자 카드(500)를 조립된 상태에서 테스트 카트리지 베이스(400)로 영구적으로 보유하는 본 기술분야에서 잘 알려진 방식으로 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 상의 상보적 리텐션 특징부(미도시)와 결합하고, 그로 인해 테스트 카트리지 조립체(300)가 형성된다.
특정한 보유자 카드(500) 구성요소 배열이 설명되었더라도, 본 발명이 이러한 특정 배열로 제한되지 않는다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 가능한 대안적 배열은 오직 단일 시약, 더 큰 원통형 체적의 시약들(504, 506)의 저장부, 또는 관통된 필름들 또는 포일들 및/또는 사용자 제거형 커버와 같은 대안적 유체 포트 보호 특징부들을 포함한다.
도 9, 도 10a, 도 10b 및 도 10c를 참조하면, 테스트 카트리지 베이스(400) 내의 유체 변위 기구(900)가 도시된다. 도 9는 분석부(200) 내로 도입된 도 3a의 테스트 카트리지 조립체의 단면도이다. 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 내에 위치된 플런저(424)는 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 내의 공기 채널들(902A-902D)을 통해, 조립된 보유자 카드(500)와 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 사이에 형성된 밀봉 특징부들(702)을 통해 이동하는 공기를 이동시키도록 설계되는 것이 바람직하다. 피스톤 로드(224A)에 의해 작동될 때, 플런저(424)는 보유자 카드(500)에 저장된 시약들(504, 506)을 테스트 카트리지 베이스(400) 내로 변위시킨다. 전술한 바와 같이, 플런저(424)는 분석부(200) 내의 피스톤 로드(224A)에 의해 작동되는 것이 바람직하다.
시약들이 변위됨에 따라, 시약들(504, 506)은 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 내로, 결과적으로는 반응 챔버(404) 내로 가압된다. 보유자 카드(500)로부터 시약들(504, 506)을 변위시키기 위해 공기를 사용하는 설계는 유체 변위 기구(900) 구성요소들이 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 내에 위치되게 할 수 있으며, 이는 보유자 카드(500)가 보유자 카드(500)의 저장 및 이송을 촉진하도록 최소의 체적을 달성하게 한다. 바람직한 실시예에서, 중앙 보어(422) 및 플런저(424)로부터 이어지는 공기 채널들(902A-D)은 보유자 카드(500)로부터 반응 챔버(404)로의 시약들(504, 506)의 단계적 전달(staged delivery)을 이루도록 설계된다. 도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 플런저(424)가 중앙 보어(422)를 따라 이동함에 따라 교번식으로 밀봉되고 그리고 그 다음 개방되는 일련의 공기 채널 포트들(902)을 통해 중앙 보어(422)로부터 공기가 변위됨에 따라, 시약들(504, 506)이 전달된다.
도 10a를 참조하면, 제1 단계의 개시시에, 플런저(424)는 중앙 보어(422)의 개시 단부(906A)에 배치된다. 플런저(424)의 플랜지들(908)은 유체 포트(516C)를 통해 보유자 카드(500) 내의 제2 시약(506)에 대한 저장 영역(512)으로 연결되는 공기 채널 포트(902A)를 초기에 밀봉하고, 제1 채널 포트(902A)를 다른 채널 포트들(902B-D) 및 제1 시약(504)으로부터 격리시킨다.
제2 공기 채널 포트(902B)는 개방되어 제4 공기 채널 포트(902D)에 연결된다. 제3 공기 채널 포트(902C)는 개방되어 제1 시약(504) 저장 영역(510)에 연결된다. 바람직한 실시예에서, 제1 시약(504)은 시료(414) 상에서 테스트를 시행하기 위해 사용되는 바이오센서를 포함한다. 플런저(424)가 피스톤 로드(224A)에 의해 작동됨에 따라, 플런저(424)는 중앙 보어(422)를 통해 더욱 이동되고, 중앙 보어(422)로부터 변위된 공기는 제3 공기 채널 포트(902C)를 통해 이동하여, 보유자 카드(500)로부터 제1 시약(504)을 변위시킨다. 제1 시약(504)은 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 내로, 그리고 결과적으로는 반응 챔버(404) 내로 유동하여, 전술한 방식으로 시료(414)와 혼합된다.
도 10b를 참조하면, 플런저(424)가 제2 단계를 통해 중앙 보어(422)의 제2 단부(906B)를 향해 이동함에 따라, 제2 공기 채널 포트(902B)는 플랜지들(908)에 의해 밀봉된다. 그러나 제2 공기 채널 포트(902B)의 밀봉은 제4 공기 채널 포트(902D)에 대한 제2 공기 채널 포트(902B)의 직접적인 연결로 인해 영향을 받지 않는다. 플런저(424)가 도 10b의 제2 단계에 도달할 때, 제1 시약(504)의 전체 체적은 보유자 카드(500)로부터 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401)으로 변위될 것이다. 이때, 플런저(424)의 움직임은 테스팅 장치(100)에 의한 테스트의 제1 페이즈를 완료하는데 필요한 시간 동안 제2 공기 채널 포트(902B)가 밀봉된 상태로 정지된다. 일 실시예에서, 플런저(424)의 움직임은 대략 60초 내지 120초 또는 그 이상 동안 정지된다. 플런저(424)가 정지되는 시간의 양은 테스팅 장치(100)에 의해 실시되는 테스트의 유형에 의존하는 것이 바람직하고, 카트리지 리세스(152) 내로 삽입된 후 테스팅 장치(100)에 의해 판독되는 테스트 카트리지(300) RFID 태그(508)에 의해 제공되는 정보에 기초하여 결정된다.
테스트의 제1 페이즈가 완료된 후, 제2 테스트가 실시될 것이라면, 플런저(424)가 피스톤 로드(224A)에 의해 재차 이동되어, 플런저(424) 플랜지들(908)이 제3 공기 채널 포트(902C)을 밀봉시키고 제2 공기 채널 포트(902B)를 개방시킨다. 플런저(424)가 중앙 보어(422)를 통해 제2 단부(906B)를 향해 이동을 계속함에 따라, 중앙 보어(422)로부터 변위된 공기는 제4 공기 채널 포트(902D)을 통해 제2 공기 채널 포트(902B)로, 그리고 플런저(424)와 중앙 보어(422) 표면 사이의 유격 영역 내의 중앙 보어(422)를 통해 제1 공기 채널 포트(902A)로 가압된다. 제1 공기 채널 포트(902A)를 통해 이동하는 변위된 공기는, 제2 또는 음성 결과 검증 테스트 페이즈의 실시를 위해, 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 내로 유동하는 제2 시약(506)을, 결과적으로는 반응 챔버(404) 안으로 변위시킨다.
플런저(424)는 도 10c에 도시된 바와 같이 중앙 보어(422)의 제2 단부(906B)와 접촉할 때까지 중앙 보어(422)를 통해 이동을 계속한다. 이때까지, 제2 시약(506)의 대부분이 변위되어 반응 챔버(404) 내로 유동될 것이다. 중앙 보어(422)의 제1 단부(906A)로부터 제2 단부(906B)까지의 플런저(424)의 이동이 종료될 때, 플런저(424)는 제1 단부(906A)를 향해 복귀하지 않을 수 있는 것이 바람직하다. 플런저(424)의 이러한 일방향 움직임은 테스트 카트리지 조립체(300)가 후속 테스트에서 재사용되는 것을 방지하는데 도움이 된다.
단일 피스톤 로드(224A) 및 단일 플런저(424)의 사용은 비용적 이유, 제조 복잡성 이유 및 광 센서(206)와의 잠재적 간섭의 근원의 제거의 측면에서 테스팅 장치(100) 및 테스트 카트리지 조립체(300) 내의 추가적인 부품들의 사용을 제한하는데 바람직하다. 그러나 전술한 유체 변위 기구(900)의 정확한 구조는 현재의 바람직한 실시예의 그것에 불과하며 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면서 유체 변위 기구(900)의 구조에 대한 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 유체 변위 기구(900)의 가능한 대안적 배열은 모터당 하나 또는 그 이상의 특정 동작을 제어하기 위해 다수의 모터를 사용하는 것, 플런저당 하나 이상의 시약들(504, 506)을 변위시키기 위해 다수의 플런저를 사용하는 것, 중재자로서 공기를 사용하는 대신 시약들(504, 506)을 직접 변위시키기 위해 플런저들을 사용하는 것, 또는 압축가능 멤브레인 또는 블리스터 팩과 같은 시약들(504, 506)을 변위시키는 대안적 수단을 사용하는 것을 포함한다.
도 11을 참조하면, 테스팅 장치(100)의 바람직한 실시예의 전기적/전자적 및 다른 관련된 구성요소들의 기능적인 개략적인 하드웨어의 블록도(1100)가 도시된다. 테스팅 장치(100)의 작동은 마이크로프로세서(1102)에 의해 제어된다. 바람직한 실시예에서, 마이크로프로세서(1102)는 FREESCALE SEMICONDUCTOR 모델 번호 MCIMX255AJM4A 프로세서와 같은 애플리케이션 프로세서이며, 400MHz까지의 프로세서 속도를 갖는 ARM926EJ-S 코어를 시행한다. 더욱 바람직하게, 마이크로프로세서(1102)는 집적형 10/100 이더넷 컨트롤러 및 범용 직렬 버스(USB) 물리 계층(PHY)(1108B)를 포함한다. 마이크로프로세서(1102)는 후술하는 바와 같이 추가적인 주변 장치들(미도시)의 연결을 위한 사용자 규정식, 범용 입력부/출력부(I/O) 핀들 또는 포트들을 제공한다. 마이크로프로세서(1102) 코어는 전원 시스템(1126)으로부터 1.34V와 1.45V 사이의 평균 전원 공급 전압으로 작동된다. 마이크로프로세서(1102)가 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 상이한 및/또는 추가적인 특징 및 기능을 갖는 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 FPGA 또는 ASIC와 같은 다른 제어 장치들에 의해 대체될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
마이크로프로세서(1102)에 집적된 USB PHY(1108B) 및 빌트인 USB 포트(112b)는 테스팅 장치(100)가 다른 USB 장치들(미도시)과의 통신 또는 이들과의 통신을 허용하는 USB 통신 포트(112b)를 제공하는데 사용된다. 테스팅 장치(100)는 USB 포트(112b)가 다른 USB 장치(미도시)에 대한 클라이언트로서 작용하는 것을 허용하는 USB 클라이언트 프로토콜을 사용한다. 외부 연결부는 업그레이드된 소프트웨어의 검색 및 설치, 원격 장치들(미도시)에 대한 테스트 기록의 전송, 테스트 정보의 다운로드 및 호스트 컴퓨터로의 테스트 결과의 업로드 등을 위해 사용된다. 다른 드라이버 회로망들이 필요에 따라 유사하게 사용될 수 있다.
테스팅 장치(100)는 플래시 리드 온리 메모리(ROM)(1104), 다이나믹 랜덤 액세스 메모리(RAM)(1106), 및 이더넷 PHY 인터페이스(1108A)를 더 포함하며, 이들 각각은 본 기술분야에서 잘 알려진 방식으로 개별 병렬 버스들(1110)의 방식에 의해 마이크로프로세서(1102)를 액세스하거나 그에 의해 액세스된다. 바람직한 실시예의 경우, 적어도 64MB의 ROM(1104) 및 적어도 16MB의 SDRAM(1106)이 존재한다. RAM(1106)은 2Mb x 16 I/O x 4 뱅크로 조직화된 MICRON 모델 MT48LC8M16A2P-7E:G 집적 회로이다. RAM(1106)은 마이크로프로세서(1102) 내에서 실행되는 소프트웨어를 지원한다. ROM(1104)은 SAMSUNG 모델 K9F1208U0C-PIB00 NAND 플래시 메모리 집적 회로인 것이 바람직하다. ROM(1104)은 모든 시스템 소프트웨어 및 테스팅 장치(100)에 의해 실시되는 모든 테스트 기록을 보유할 수 있는 지속적인 메모리이다. 따라서, ROM(1104)은 테스팅 장치(100)에 대한 전력이 제거된다고 하더라도 그 안에 저장된 데이터를 유지한다. ROM(1104)은 당업자에게 잘 알려진 절차에 의해 재기록될 수 있고, 그에 따라 테스팅 장치(100)의 임의의 메모리 구성요소들(1104, 1106)을 추가 또는 대체할 필요 없이 마이크로프로세서(1102)에 의해 실행되는 테스팅 장치(100)의 시스템 소프트웨어의 업그레이드를 용이하게 한다. 동일 또는 상이한 제조자들의 다른 모델들이 필요에 따라 ROM(1104) 및/또는 RAM(1106)으로 대안적으로 사용될 수 있다.
마이크로프로세서(1102)는 메모리 카드 Secure Digital 확장 포트 및 카드 리더(1112)를 위한 집적 인터페이스를 추가적으로 갖는다. SD 카드 확장 포트(1112)는 그 안에 저장된 추가 기능을 갖는 SD 메모리 카드(미도시)의 도입에 의해 테스팅 장치(100)의 미래의 신판에 추가적인 기능을 촉진하도록 테스팅 장치(100) 내에 위치된다.
이더넷 PHY 인터페이스(1108A)는 NATIONAL SEMICONDUCTOR의 모델 DP83640TVV 집적 회로이며, 근거리통신망(LAN), 컴퓨터(미도시), 또는 다른 외부 장치(미도시)에 대한 초당 100MB 연결을 제공한다. 이더넷 PHY 인터페이스(1108A)는 개별 병렬 버스(1110C)를 통해 연결된 외부 장치(미도시)와 마이크로프로세서(1102) 사이에서 협상한다.
테스팅 장치(100)는 적절하게 기능하도록 하기 위해 몇몇 조절된 전압이 공급될 것을 필요로 한다. 다양한 전압이 다중-채널 전력 관리 집적 회로(PMIC)(1116)에 의해 제공된다. PMIC(1116)는 단일 입력 전원 공급에 대해 8개까지의 독립적인 출력 전압의 전력관리 필요성을 해결한다. 현재의 실시예에서, PMIC(1116)는 FREESCALE MC34704 IC이지만, 다른 전력관리 회로들이 대안적으로 사용될 수 있다. PMIC(1116)는 배터리 모니터 회로(미도시) 및 마이크로프로세서(1102) 내의 실시간 클럭에 항상 능동적으로 전력을 공급하는 스탠바이 출력을 제공한다.
마이크로프로세서(1102)는 그의 전원 공급 시스템(1126)을 제어하고, 테스팅 장치(100)가 미리결정된 시간 기간 동안(예컨대, 10분) 불활성될 때마다 슬립 모드로 진입한다. 이때, 마이크로프로세서(1102)의 대부분의 내부 기능들은 중단되고, 그로 인해 배터리들(116)이 보존된다. 그러나 실시간 클럭(미도시)은 테스팅 장치(100)를 위한 정확한 날짜 및 시간을 유지하기 위해 가동을 유지한다. 추가적으로, 예컨대 사용자가 터치 스크린의 임의의 부분을 누르는 것을 감지함으로써 또는 액추에이터(106)를 눌러 힌지식 뚜껑(104)을 개방함으로써 슬립 모드를 빠져나갈 수 있도록, LCD(110)의 터치 스크린 부분과 같은 하나 이상의 센서가 활성 상태로 유지되는 것이 바람직하다.
배터리들(116)이 교체될 때와 같이, 테스팅 장치(100)의 전원 공급 시스템(1126)에 대한 모든 전기 전력이 제거될 경우, 테스팅 장치(100)가 정확한 날짜 및 시간을 유지할 수 있도록, 마이크로프로세서(1102)에 부착된 배터리 리커버리 백업(미도시)은 실시간 클럭을 구동하기 위한 최소의 전력 필요치를 유지한다. 전원이 순환되는 동안 플래시 ROM(1102)의 내용의 돌발적인 변경을 방지하기 위해, 플래시 ROM(1104)에 기록하는 마이크로프로세서(1102)의 능력은 테스팅 장치(100)에 대한 전력이 제거되거나 복구될 때마다 전원 공급 시스템(1126) 및 마이크로프로세서(1102)가 안정화된 후까지 금지된다.
마이크로프로세서(1102)의 제1 포트는 마이크로프로세서(1102)를 센서/RFID 보드 인터페이스(1118)을 통해 RFID 통신 회로(210)로, 그리고 그로부터 데이터를 수신하기 위해 광 감지 회로(1200)(도 12)로 연결하는데 사용된다. 마이크로프로세서(1102)의 제2 포트는 마이크로프로세서(1102)를 실험 지원 주변 인터페이스(Experiment Support Peripheral Interface)(1120)를 통해 주변부(미도시)로 연결하는데 사용된다. 광 감지 회로(1200)는 도 12를 참조로 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다.
광 감지 회로(1200)는 테스팅 장치(100)에 의해 시행되는 다양한 유형의 테스트를 수행하는데 필요한 판독의 다수의 범위 및 유형을 검출할 수 있다. 광 감지 회로(1200)는 이차 마이크로프로세서(1202), 고속 펄스 카운터(1204), 하나 이상의 아날로그 증폭기 및 필터(1206), PMT(206) 및 PMT 고전압 전원 공급원(218)을 포함한다. PMT(206)는 활성 표면에서 테스트 카트리지 조립체(300)로부터 광 신호를 검출하고, 광 감지 회로(1200)로 전류 펄스를 출력한다. 바람직한 실시예에서, 시약(504)이 시료(414)와 혼합되면, PMT(206)는 일반적인 방사와 관련이 없는 광자들에 대한 광 서명(light signature), 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401)으로부터의 광자 방출, 및 테스팅 장치(100)로부터의 다른 기계적 잡음을 분석한다. 출력 전류 펄스들은 광 감지 회로(1200)에 의해 변환되고 분석을 위해 메인 마이크로프로세서(1102)로 전송되는 디지털 포맷으로 이차 마이크로프로세서(1202)에 의해 릴레이된다.
PMT(206)의 스펙트럼 반응 범위는 자외선 범위로부터 가시광선 범위(230nm 내지 700nm)까지 변하며, 피크 반응은 350nm이며, 광민감도 반응 시간은 0.57ns이다. 본 실시예에서, PMT(206)은 모델 R9880U-110이고, 고전압 전원 공급원(218)은 모델 C10940-53이며, 이 둘 모두는 HAMAMATSU PHOTONICS에 의해 제조된 것들이다. 이차 마이크로프로세서(1202)는 TEXAX INSTRUMENTS 모델 MSP430F2013IPW 프로세서인 것이 바람직하다.
이차 마이크로프로세서(1202)는 메인 마이크로프로세서(1102)로 데이터를 전송하기 위해 일치하는 인터페이스를 제공한다. 따라서, 추가적인 또는 대인적인 센서들(206)을 적용하거나 또는 다수의 검출기를 포함하도록 광 감지 회로(1200)를 확대하는 데 있어 추후의 유연성 및 편의성을 제공하기 위해, 광 감지 회로(1200) 내의 테스팅 장치(100) 내에 이차 마이크로프로세서(1202)를 포함하는 것이 바람직할지라도, 이차 마이크로프로세서(1202)는 선택사항이다. 즉, 이차 마이크로프로세서(1202)의 기능은 마이크로프로세서(1102)에 의해 대안적으로 실시될 수 있다. 이 경우, 센서(206)는 마이크로프로세서(1102) 상의 직렬 포트에 직접 연결될 수 있다.
PMT(206)들은 온도 변화, 전기장, 자기장, 및 전자기장과 같은 간섭의 소스에 대해 민감하다. 따라서, PMT(206)의 감지 표면 영역은 이러한 또는 다른 간섭의 소스로 인한 원치 않는 신호 또는 백그라운드 잡음의 출력에 민감하다. 바람직한 실시예에서, 백그라운드 잡음 신호의 생성을 제한하고 광 감지 회로(1200)의 출력의 신호대잡음비(SNR)를 증가시키기 위해, PMT(206)의 감지표면의 직경은 8mm로 제한된다. 다른 PMT(206) 및 고전압 전력 공급원(218)이 대안적으로 사용될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
도 11을 참조하면, LCD(110)는 LCD(110)에 대해 필요한 시그널링 포맷을 생성하는 마이크로프로세서(1102) 내에 집적된 LCD 컨트롤러에 의해 구동된다. 따라서, LCD(110)는 디스플레이/터치 패널 인터페이스(1122)를 통해 마이크로프로세서(1102)의 범용 입력부/출력부 포트들에 연결된다. LCD(110)는 표준 데이터 및 제어 신호를 통해 마이크로프로세서(1102)의 입력부/출력부 포트들에 인터페이스되는 온-보드 드라이브 회로(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. LCD(110)의 터치 스크린은 마이크로프로세서(1102)와의 통신을 위해 4-와이어 연결을 활용한다. 스피커(1124)는 경고 및 오류 메시지 등과 같은 사운드를 사용자에게 들리도록 출력하기 위해 마이크로프로세서(1102)에 연결될 수 있다.
도 11 및 도 12에 도시된 다양한 전기적/전자적 구성요소들이 본 발명의 바람직한 실시예의 전기적/전자적 구성요소들의 하나의 예시에 불과하다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 다른 구성요소들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 임의의 도시된 구성요소들을 대체하거나 그에 추가될 수 있을 것이다. 환언하면, 본 발명은 도 11 및 도 12에 도시된 전기적/전자적 및 관련 구성요소들의 정확한 구조 및 작동으로 제한되지 않는다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 테스트의 실시를 위해 테스트 카트리지 조립체(300)가 테스팅 장치(100)와 함께 사용되는 단계들의 흐름도가 도시된다. 테스트를 개시하기 전에, 보유자 카드(500)는 바람직하게는 테스트 세팅의 외부에서 제조된다. 조작된 B 세포들(engineered B cells)은 단계(1610)에서 성장된다. 성장한 세포들은 단계(1612)에서 코엘렌테라진(coelenterazine)으로 채워지고, 잉여 코엘렌테라진은 단계(1614)에서 제거된다. Pluronic F68과 같은 세포 안정제가 단계(1616)에서 부가되고, 바이오센서[즉, 시약(504)]의 형성을 완료하기 위해 디메틸 설폭시드(DMSO)와 같은 냉동보존제(cryopreservative)가 단계(1618)에서 부가된다. 세포들은 단계(1620)에서 보유자 카드(500)들 내에 로딩된다. 단계(1622)에서, anti-IgM 또는 디기토닌과 같은 양성 대조군 시료[즉, 시약(506)]가 보유자 카드(500)들 내에 로딩된다. 그 다음, 단계(1624)에서 보유자 카드(500)들이 냉동, 저장, 및/또는 테스팅 사이트로 분배된다. 바람직하게, 카드들은 대략 -40℃ 미만의 온도에서 냉동 및 저장된다.
테스트를 개시하기 전에, 카드들이 분배되면, 단계(1626)에서, 사용자는 특정한 해동 절차를 이용하여 보유자 카드(500) 및 내부에 포함된 시약들(504, 506)을 해동함으로써 선택된 테스트 유형의 보유자 카드(500)를 준비하도록 요구받을 수 있다. 바람직하게, 해동 절차는 특정 보유자 카드(500) 테스트 유형을 위해 요구될 때 구체화된다. 단계(1628)에서, 사용자는 원하는 테스트 유형의 (준비된) 보유자 카드(500)를 선택하고, 보유자 카드(500) 하우징(501) 상의 영구적 부착 특징부들(502)이 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 내의 보유 특징부들과 영구적으로 결합할 때까지 보유자 카드(500)를 테스트 카트리지 베이스(400) 내로 조립한다. 현재의 바람직한 실시예에서, 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 상의 보유 특징부들과 결합하는 보유자 카드(500) 상의 영구적 부착 특징부들(502)로 인해, 가청(즉, 클릭음) 및/또는 촉각적 피드백은 사용자에게 명확해진다.
단계(1630)에서, 사용자는 초음파 분쇄, 압력 구배, 및/또는 효소 처리 등을 사용하여 시료(414) 내에 존재하는 임의의 병원체를 예컨대 파편화(fragmenting)함으로써 시료(414)를 선택적으로 준비한다. (i) 셀 표면으로부터 O-항원(LPS의 부분)을 방출하기 위한 리파아제와 같은 효소, (ii) 세포들을 파편화하기 위한 초음파 분쇄, (iii) 세포들을 파편화하기 위한 프렌치 프레스(French Press) 또는 그 등가물, 또는 (iv) 세포들로부터 LPS를 방출하기 위한 화학적 처리를 포함하여, 몇몇 기법이 사용될 수 있다. 단계(1632)에서, 사용자는 시료 적층 도구를 사용하여, 반응 챔버(404) 위의 테스트 카트리지 베이스(400) 상의 천공된 필름(410)을 뚫고, 의심되는 병원체의 매우 소량의 (예컨대, 30 마이크로리터) 시료(414)를 테스트 카트리지 베이스(400) 내의 반응 챔버(404) 내에 직접 적층한다. 그 다음, 사용자는 시료 적층 도구를 제거하고 테스트 카트리지 베이스(400) 일체형 힌지식 뚜껑(408)을 폐쇄함으로써, 보유 특징부들(408a 및 408b)이 테스트 카트리지 베이스(400) 하우징(401) 상의 슬롯들(420a 및 420b)과 결합하는 것을 보장한다. 테스트 카트리지 베이스(400) 힌지식 뚜껑(408)은 폐쇄 위치에서 유지되고, 테스트 카트리지 베이스(400)의 상부 표면 상의 압축가능 개스킷(418)은 뚜껑(408)에 의해 결합되어 유체-밀봉성 밀봉부를 형성한다. 이때, 보유자 카드(500) 내부에 저장된 시약들(504, 506)은 나머지 테스트를 진행하기 위해 완전히 해동되어야 한다. 대안적으로, 사용자는 시료(414)를 반응 챔버(404)에 적층한 후 또는 시약들(504, 506)이 해동되기 전에, 보유자 카드(500)를 테스트 카트리지 베이스(400) 내로 조립할 수 있다. 또한, 시료(414)는 테스트 카트리지 조립체(300)가 테스팅 장치(100) 내로 삽입된 후에 반응 챔버(404) 내로 적층될 수 있다.
도 1c 및 도 3c를 참조하면, 테스트 카트리지 조립체(300)의 저부는 반응 챔버(404)의 렌즈(412)가 센서(206)와 정렬되도록 하기 위해 카트리지 리세스(152) 내에 배치되도록 설계된다. 테스트 카트리지 조립체(300) 및 카트리지 리세스(152)는 테스트 카트리지 조립체(300)가 부적절한 배향으로 완전히 삽입될 수 없도록 그리고/또는 테스트 카트리지 조립체(300)가 부적절한 배향으로 분석부(200) 내로 도입될 경우 테스팅 장치(100) 힌지식 뚜껑(104)이 폐쇄될 수 없도록 하는 방식의 형상을 갖는 것이 바람직하다.
사용자가 적절한 방식으로 테스트 카트리지 조립체(300)를 카트리지 리세스(152) 내로 삽입할 때, 물리적 프로세스가 테스팅 장치(100) 내에서 물리적 및 전자적 프로세스의 연쇄 작용을 개시시켜 단계(1634)에서 시료(414)에서, 그리고 필요에 따라 단계(1636)에서 양성 대조군에서 원하는 테스트가 시행된다. 사용자는 폐쇄 위치에서 기계적으로 래칭되는 테스팅 장치(100)의 힌지식 뚜껑(104)을 폐쇄한다. 테스팅 장치(100)는 힌지식 뚜껑(104)이 폐쇄될 때를 검출할 수 있으며, RFID 통신 회로(210)를 통해 RFID 태그(508)로의/로부터의 데이터 전송을 위해 RFID 통신 회로(210)를 활성화시키는 마이크로프로세서(1102)로 신호를 전송한다.
이때, 보유자 카드(500)에 위치된 RFID 태그(508)는 분석부(200) 내의 RFID 통신 회로(210)의 경로에 배치된다. 본 실시예에서, RFID 태그(508)는 읽기/쓰기 기능을 위해 256 bit의 사용자 메모리를 포함하고 13.56MHz에서 작동하는 Texas Instruments의 RI-I16-114A-S1이다. 테스팅 장치(100)는 RFID를 통해 테스트 카트리지 조립체(300) RFID 태그(508)로부터 실시될 테스트에 대한 상세한 정보를 판독한다. RFID 태그(508)들로 그리고 이들로부터 통신될 수 있는 정보는 테스트 로트(lot) 또는 시료 원천(origin), 실시될 특정 테스트, 특정 테스트 카트리지의 식별에 관한 정보는 물론 기타 정보도 포함한다. 테스팅 장치(100)는 테스트 카트리지 RFID 태그(508)에 값을 또한 기록하는데, 이는 테스트 카트리지 조립체(300)가 테스트를 실시하기 위해 사용되었음을 나타낸다. RFID 태그(508)의 기록은 미래에 동일하거나 또는 다른 임의의 테스팅 장치(100)에서 테스트 카트리지 조립체(300)가 재사용되는 것을 방지한다. 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 테스팅 장치(100)는 사용자가 테스트 유형을 확인하도록 프롬프트하여 LCD(110) 상에 디스플레이되는 사용자 인터페이스(1400)(도 14)를 통해 테스트를 개시하게 하며, 이는 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 2 및 도 9를 참조하면, 사용자가 테스트 개시를 선택할 때, 마이크로프로세서(1102)가 신호를 전송하여, 유체 변위 기구(900)와 결합하도록 피스톤(224) 및 피스톤 로드(224A)를 구동하는 모터(226)를 작동시키고, 전술한 방식으로 반응 챔버(404)로의 제1 시약(504)의 도입을 완료한다. 피스톤 로드(224A)는 또한 힌지식 뚜껑(104) 인터로크로서 작용하는 것이 바람직하다. 따라서, 테스트 개시시 피스톤(224)이 모터(226)의 힘 하에서 이동하기 시작하면, 피스톤 로드(224A)는 액추에이터(106) 아래에서 이동한다. 피스톤 로드(224A)가 액추에이터(106) 아래 위치될 때, 이들 둘 사이의 기계적 간섭은 테스트가 진행되는 동안 사용자 오류에 대한 예방책으로서 사용자가 액추에이터(106)를 하방으로 미는 것 및 뚜껑(104)을 개방하는 것을 방지한다. 피스톤 로드(224A)는 테스트가 완료될 때까지 액추에이터 아래에 유지되고 피스톤(224)은 완전히 수축된다. 유체 변위 기구(900)의 제1 단계의 완료와 동시에, 피스톤 로드(224A)는 센서(206)의 표면을 활주 셔터 구멍(238)을 통해 테스트 카트리지 조립체(300)의 반응 챔버(404)로부터 방출된 광에 노출시키는 그의 제2 위치로 활주 셔터(236)를 이동시킨다.
반응 프로세스는 테스트 카트리지 조립체(300) 내의 유체 변위 기구(900)가 반응 챔버(404)로의 제1 시약(504)의 도입을 완료하자마자 개시되는 것이 바람직하기 때문에, 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 심지어 사용자가 적절한 데이터 입력을 하기 전에도 발생할 수 있는 임의의 광 방출을 검출하기 위해, 광 감지 회로(1200)도 또한 이때 활성화된다. 광 감지 회로(1200)가 적절한 광 신호를 검출한다면, 마이크로프로세서(1102)는 양성 결과를 저장 및 보고하고, 광 감지 회로(1200)는 오프되며, 피스톤(224)이 그의 초기 위치로 수축되도록 모터(226)가 이동하게 된다.
테스팅된 테스트 카트리지 조립체(300)의 플런저(424)는 심지어 피스톤(224)이 수축된 후에도 그의 최종 위치를 유지한다. 그 다음, 사용자는 액추에이터(106)를 가압하여 힌지식 뚜껑(104)을 개방하고, 적절한 폐기를 위해 사용된 테스트 카트리지 조립체(300)를 제거할 수 있다. 테스트 시료(414) 및 시약들(504, 506)은 모두 테스트 카트리지 조립체(300) 내에서 밀봉식으로 포함된다. 사용자는 테스팅 장치(100) LCD 상에 디스플레이된 사용자 인터페이스(도 15) 내에서 테스트 결과를 또한 확인할 수 있다. 대안적으로, 초기 테스트 동안 미리결정된 시간 기간(예컨대, 60-120초)이 흐르고 광 감지 회로(1200)가 적절한 광 신호를 검출하지 않았다면, 전술한 바와 같은 제2 테스트의 실시를 위해 제2 시약(506)이 반응 챔버(404) 안으로 완전히 도입될 때까지 유체 변위 기구(900) 내로 피스톤(224)이 더욱 구동되도록 모터(226)가 움직이는 것이 바람직하다.
광 감지 회로(1200)가 제2 테스트의 결과로서 적절한 광 신호를 검출하지 않은 경우, 마이크로프로세서(1102)는 에러 메시지를 저장 및 보고한다. 그러나 제2 테스트의 결과로서 광 감지 회로(1200)에 의해 적절한 광 신호가 검출된다면, 마이크로프로세서(1102)는 음성 결과를 저장 및 보고한다. 이때, 광 감지 회로(1200)는 오프되고, 피스톤(224)이 그의 초기 위치로 수축되도록 모터(226)가 움직인다. 그 다음, 사용자는 적절한 폐기를 위해 사용된 테스트 카트리지 조립체(300)를 제거할 수 있다. 이때, 테스팅 장치(100)는 리셋되고 다른 테스트 카트리지 조립체(300)를 수용할 준비가 된다. 후속 테스팅은 전술한 바와 동일한 방식으로 (새로운 테스트 카트리지 조립체(300)를 사용하여) 수행될 수 있다.
앞서 논의한 바와 같이, 테스팅 장치(100)는 특정 테스트를 수행하도록 특정하게 지정된 보유자 카드(500)를 포함하는 단일의 일회용 테스트 카트리지 조립체(300)를 사용하여 여러 종류의 상이한 실시간 (또는 거의 실시간) 테스트를 수행하는 능력을 갖는다. 각각의 보유자 카드(500)는 특정 테스트를 실시하기 위한 미리결정된 시약 혼합물(504, 506)을 포함한다. 보유자 카드 라벨(미도시)은 물론이고 보유자 카드(500) 내의 RFID 태그(508)는, 특정 테스트를 위한 관련 제어 파라미터들은 물론 보유자 카드(500)가 실시하는 특정 테스트를 식별한다. 이러한 방식으로, 테스팅 장치(100)는 다양한 테스트의 실시를 위해 소프트웨어를 통한 자동화된 사용자화에 적합하다.
예시적 제1 시약(504)은 미리결정된 병원체 특이성의 하나 이상의 막결합 항체 및 생물발광 단백질을 발현하도록 조작된 인간 B 림프구를 포함하는 바이오센서 시약이다. 바이오센서들과 관련하여, 전체 세포들 또는 세포 구성요소들을 포함하는 세포기반 바이오센서(CBB) 시스템들은 분석물의 생리학적 효과로 통찰력을 제공할 수 있는 방식으로 반응한다. 당업자에게 자명하듯이, 살아있는 세포들은 "통상적인" 생리학적 미세환경에서 변조(modulation) 또는 방해(disturbance)에 극히 민감한 것으로 알려져 있기 때문에, 세포기반 애세이들(CBA)은 믿을 수 있는 것으로 부각되고 있으며, 임상, 환경, 또는 식품 시료들 내의 병원균들의 존재를 검출하기 위한 촉망받는 접근법이다. 따라서, CBB 시스템들은 살아있는 세포들의 변화(perturbation)를 유발할 수 있는 "외부" 또는 환경 작용제를 스크리닝 또는 모니터링하기 위해 채용되고 있다(예컨대, 본원에 참조로 포함되는, Banerjee et al., Mammalian cell-based sensor system, Adv. Biochem. Eng. Biotechnology, 117:21-55 (2010) 참조).
전통적인 검출 방법(예컨대, PCR과 같은 분자 분석법 및 면역분석법)과 비교할 때, 바이오센서는 다음을 포함하는 몇 가지 장점을 제공한다.
(i) 속도, 즉 검출 및 분석이 수 초 내지 10분 미만에 수행된다.
(ii) 증가된 기능성, 이는 살아있는 병원균들 또는 활성 독소들과 같은 활성 요소들의 보고를 위해 극히 중요하다.
(iii) 높은 처리량의 스크리닝을 실시하기 위한 확대(scale-up) 용이성.
본 발명의 특정 실시예로 에쿼린-기반 바이오센서 시스템이 활용된다. 에쿼린은 발광 해파리인 수정 해파리(Aequorea victoria)로부터 분리된 21-kDA 칼슘-결합 단백질이다. 에쿼린은 소수성 보결분자단(코엘렌테라진)에 공유결합으로 연결된다. 칼슘(Ca2+) 및 코엘렌테라진의 결합시, 에쿼린은 비가역 반응을 겪게 되며, 청색광(바람직하게는 469nm)을 방출한다. 에쿼린 소비의 분해 속도(fractional rate)는 생리학적 pCa 범위에서 [Ca2+]에 비례한다. 식료품 내의 대장균 오염을 검출하기 위한 에쿼린-Ca2+ 인디케이터의 응용예는 2003년에 보고되었다(본원에 참조로 포함된, Rider et al. A B cell-based sensor for rapid identification of pathogens, Science, 301(5630):213-5 (2003) 참조). Rider의 경우, 특이 박테리아 및 바이러스들을 인식하는 항체를 발현하기 위해 조작된 B 림프구들이 사용되었다. B 림프구들은 표면-항체 수용체에 대한 유사 타겟의 결합에 의해 촉발된 칼슘 플럭스에 반응하여 광을 방출하는 에쿼린을 발현하기 위해 또한 사용되었다. 결과적인 바이오센서 세포는 타겟 미생물의 존재하에 수 분 내에 광을 방출하였다. 그러한 바이오센서 세포들을 생성하기 위해, 가변 영역을 갖는 항체 중쇄 및 경쇄가 B-림프구 세포 라인에서 클로닝 및 발현되었다. 결과적인 면역글로불린은 부수적 분자 면역글로불린α(Igα, 또는 CD79a) 및 면역글로불린β(Igβ, 또는 CD79b)을 포함하는 표면 B-세포-수용체 복합체의 일부가 된다. 복합체가 미생물과 같은 다기능(polyvalent) 항원에 의해 교차결합 및 클러스터링될 때, 한 세트의 시그널링 이벤트가 세포내 칼슘-이온 농도의 변화를 초래하고, 그 다음으로 에쿼린이 광을 방출하게 된다. 이 메커니즘은 본질적으로 B-세포 막 IgG 항체에 의해 대장균 내에 존재하는 항원을 특이적으로 인식하는 B-세포의 고유한 능력을 이용하며, 이러한 결합은 세포기질에 대한 일시적 Ca2+ 인플럭스를 촉발시키고, 이는 이러한 B-세포 내에 조작된 에쿼린 단백질과 결합하여, 후속적으로 청색광을 방출한다. 그 전체 내용이 본원에 참조로 포함된, Relman, Shedding light on microbial detection, N England J Med, 349(22):2162-3 (2003) 참조.
적절한 B 세포의 선택은 설명된 테스팅에 있어 중요하다. 따라서, 임의의 제안된 세포 라인은 B 세포 수용체 시그널링 경로가 완전히 기능적인지를 확인하기 위해 테스트되어야 한다. 하나의 클론으로부터 다음 클론까지 유의미한 변형이 가능하기 때문에, 에쿼린 유전자를 갖는 개별 B 세포 클론들은 높은 에쿼린 활성도의 특정 클론을 식별하기 위해 테스트되어야 한다(일반적으로, Calpe et al., ZAP-70 enhances migration of malignant B lymphocytes toward CCL21 by inducing CCR7 expression via IgM-ERKl/2 activation, Blood, 118(16):4401-10 (2011) 및 Cragg et al., Analysis of the interaction of monoclonal antibodies with surface IgM on neoplastic B-cells, Br J Cancer, 79(5/6): 850-857 (1999) 참조, 상기 두 문헌은 그 전체 내용이 본원에 참조로 포함됨).
높은-에쿼린 발현 B 세포는 이러한 검출 시스템을 사용할 때 높은 수준의 민감도를 달성하는데 있어 중요하다. 예시적 실시예에서, 바이오센서에 대한 수용체 반응은 라모스(Ramos) 인간 B 세포 라인을 사용하여 검증되었다. 라모스 세포들은 먼저 에쿼린 유전자로 감염되면, 감염된 세포들은 2주 동안 에쿼린 발현을 위해 선택된다. 따라서, 혼합된 라모스 세포들은 코엘렌테라진(CTZ)으로 충전되고, anti-IgM Ab로 자극된다. 유발된 플래시 신호는 광도계에 의해 포획된다.
도 17에 도시된 바와 같이, anti-IgM 자극은 기대되는 크기설정가능하고 연장된 플래시(45초 내지 65초)를 유발한다. 도 17에서, Y-축은 광 플래싱 양을 나타내고, X-축은 반응 시간을 초로 나타낸다. 30초에서, anti-IgM 용액이 라모스-에쿼린 세포 용액으로 주입된다. 제1 스파이크(30초 내지 37초)는 잡음 신호이며, 제2의 더 크고 더 긴 피크가 anti-IgM 자극에 대한 생물학적 반응이다. 전체적인 신호/잡음비를 개선하기 위해, CTZ-충전 라모스-에쿼린 세포 용액으로부터 CTZ가 제거된다. 세포 용액으로부터 CTZ를 제거함으로써, 진정한 피크 신호의 양에 대한 상당한 보상 없이 대략 150초 내지 약 50초의 잡음 신호가 감소된다.
본 발명에 따르면, 세포 취급 및 플래시-테스팅을 위한 예시적 프로토콜은 (i) 보통의 배양 매체로 라모스-에쿼린 세포들을 배양하는 단계 및 이러한 세포들을 건강하게(즉, 생존능력>98%) 유지하는 단계, (ii) 라모스-에쿼린 세포들을 2μM의 최종 농도로 CTZ로 충전하는 단계, 세포 밀도는 밀리리터당 백만-이백만임, (iii) 적어도 3시간 동안 인큐베이터에서 5% CO2로 370℃에서 세포들을 충전하는 단계, (iv) CTZ를 포함하는 충전 매체를 제거하는 단계, (v) 200㎕ 세포 용액 플러스 30㎕ 자극제(anti-IgM)를 취하여 플래시 테스트하는 단계 및 광도계로 판독하는 단계, 및 (vi) 30-40㎕ 디기토닌(770μM)을 가하여 CTZ 및 에쿼린 기능성을 확인하는 단계를 포함한다.
테스팅 장치(100)는 마이크로프로세서(1102)에 의해 실행되는 운영 시스템에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 운영 시스템은 맞춤식 설계되고 Linux 환경에서 작동하는 프로그래밍된 애플리케이션인 것이 바람직하다. 운영 시스템은 설명한 바와 같은 입력/출력 기능, 및 전력 관리 기능을 제공한다. 맞춤식 애플리케이션은 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같은 단순한, 메뉴-기반의 사용자 인터페이스, 테스팅 장치(100)에 의해 실시되는 테스트의 제어 및 분석을 위한 파라미터-구동식 기능, 및 테스트 프로토콜 및 결과를 저장하기 위한 파일 시스템을 포함한다. 저장된 테스트 결과는 리콜, 디스플레이, 또는 프린팅될 수 있다. 소프트웨어는 파일 다운로드 등을 통해 새로운 테스트를 위한 프로토콜의 추가를 허용한다.
도 14의 사용자 인터페이스(1400)는, 일련의 항목들이 터치 스크린 LCD(110) 상에 제공되는 메뉴를 사용하여 사용자에 의해 선택가능한, 메뉴 구동식인 것이 바람직하다. 바람직하게, 사용자 인터페이스(1400)는 특정 테스트의 완료시까지 그 테스트에 대한 그리고 그 테스트 동안의 내비게이션을 허용하는 일련의 선택권을 표시한다. 본 실시예에서, 사용자 인터페이스(1400)는 LCD 및 터치 스크린 상에 제공된 뒤로가기 키(back key)를 사용하여 사용자가 이전 스크린으로 복귀하는 것을 허용한다. 그러나 테스트가 취소 또는 중단되지 않는 한 테스팅 동안의 뒤로가기 키의 사용은 허용되지 않는다. 선택된 동작은, 일련의 단계들을 통해 진행될 수 있고, 각 단계는 새로운 프롬프트에 의해 사용자에게 표시된다.
도 13a 및 도 13b는 테스팅 장치(100)에 의해 채용된 컴퓨터 소프트웨어의 바람직한 실시예의 기본 흐름을 도시하는 흐름도이다. 소프트웨어가, 소프트웨어의 기능을 위한 현재의 바람직한 방식을 단순히 설명하기 위해 포함된 도 13a 및 도 13b에 도시된 방식과 약간 또는 완전히 다른 방식으로 기능할 수 있다는 점은 당업자에게 자명할 것이다.
절차는 단계(1300)에서 개시하며, 여기서는 애플리케이션이 테스팅 장치(100)에 로딩을 완료하는 동안 스플래시 스크린이 디스플레이(110) 상에서 사용자에게 제공된다. 단계(1302 및 1304)에서, 사용자는 사용자 이름 및 암호 입력 절차로 프롬프트된다. 테스팅 장치(100)는 입력된 사용자 이름 및 암호가 유효한지를 확인하고, 단계(1306)에서 홈 스크린(1400)(도 14)으로 진행한다. 테스트를 수행하는 사용자를 고유하게 식별하는 사용자 식별자(예컨대, 5자리 코드)는 테스트 기록의 일부로서 테스팅 장치(100)에 저장되는 것이 바람직하다.
사용자는 홈 스크린(1400)으로부터 실시될 테스팅 장치(100)의 하나 이상의 동작 및/또는 기능을 선택하고, 여기에는 테스트 카트리지 조립체(300)의 삽입에 의한 테스트의 실시[단계(1308)], 테스트 로그(Test Log) 버튼(1402)을 눌러 로깅 결과를 리뷰하는 것[단계(1310)] 또는 버튼(1404)을 눌러 시간대(Time Zone)[단계(1330)] 또는 언어(Language)[단계(1332)]와 같은 세팅을 설정하는 것[단계(1312)]가 포함된다. 바람직하게, 사용자는 테스팅 장치(100)의 터치 스크린 LCD(110)을 사용하여 원하는 동작을 선택한다.
사용자가 테스팅 장치(100) 내로 테스트 카트리지 조립체(300)를 삽입하고 힌지식 뚜껑(104)을 폐쇄하는 경우, 힌지식 뚜껑(104)이 폐쇄된 후 RFID 통신 회로(210)가 활성화되고, RFID 태그(508) 또는 설치된 테스트 카트리지 조립체(300) 상의 다른 식별자가 실시될 테스팅 장치(100)의 테스트 유형을 식별한다.
바람직하게, 각 RFID 태그(508)는 테스트 카트리지 조립체(300)에 대한 테스트의 특정 유형을 부호화하는 문자 스트링, 각 테스트 카트리지 조립체(300)에 대한 유효 기간, 테스팅 용액 로트 번호를 포함할 수 있는 테스트 카트리지 조립체(300) 시리얼 번호, 테스팅 장치(100) 내에서 테스트 카트리지 조립체(300)가 이미 테스팅 되었는지 여부는 물론 특정 테스트 카트리지 조립체(300)에 포함된 다른 정보를 저장한다. 함께 취해짐으로써, RFID 문자 스트링 내에 존재하는 정보는 각 테스트 카트리지 조립체(300)를 고유하게 식별한다. 테스트 카트리지 조립체(300) 정보는, 테스트 카트리지 조립체(300)가 분석부(200) 내의 카트리지 리세스(152) 내로 삽입되고 힌지식 뚜껑(104)이 폐쇄될 때, 테스팅 장치(100)로 입력된다. 절차는 스캐닝된 테스트 카트리지 RFID 태그(508)를 체크하여 테스트 카트리지가 이전에 사용되지 않았음을 확인한다. RFID 통신 회로(210)가 스캐닝 절차 동안 RFID 전송 오류를 검출하지 않고 그리고 RFID 태그(508)의 데이터 포맷이 유효하다면, 테스트 카트리지로부터 스캐닝된 RFID 태그(508) 데이터는 유효한 것으로서 수용된다. 힌지식 도어(104)가 폐쇄되는 것 및 RFID 태그(508)로부터 판독된 데이터가 유효한 것을 결정할 때, 단계(1308)의 실행(Run) 테스트 옵션이 자동으로 선택되고, 사용자는 테스팅 장치(100)가 테스트를 실행할 것임을 확인하도록 프롬프트된다.
테스트가 개시되는 동안, 사용자는 필요한 데이터 입력을 개시한다. 단계(1314)에서, 사용자는 시료(414)의 구체적인 숫자 코드를 테스팅 장치(100)로 입력하도록 프롬프트되고, 여기서 사용자는 "시료/위치(Sample/Location)" 유형을 입력하도록 프롬프트된다. 바람직한 실시예에서, 시료(414)의 숫자 코드는 시료(414)의 로트 또는 환경에 관한 5자리 숫자를 포함한다. 단계(1306)에서, 사용자가 "시료"를 선택한다면, 사용자는 터치 스크린 LCD(110)을 사용하여 로트 번호를 입력하도록 프롬프트된다. 단계(1318)에서, 사용자가 "위치"를 선택한다면, 사용자는 터치 스크린 LCD(110)을 사용하여 위치를 입력하도록 프롬프트된다.
시료의 구체적인 코드를 수신할 때, 테스트 카트리지 조립체(300)의 RFID 태그(508)로부터 수신된 정보 및 수신된 사용자 데이터 입력은 모든 저장된 테스트 기록은 물론 테스트 카트리지 조립체(300)가 이전에 테스트되었는지 여부를 나타내는 RFID 태그(508)로부터 수신된 데이터와 비교되고, 테스트 카트리지 조립체(300)가 전에 사용된 적이 있다면 테스트 카트리지 조립체(300)를 거부한다.
RFID 태그(508)로부터 판독된 정보는 테스팅 장치(100)에 의해 수행될 특정 테스트를 식별하기 위해 그리고 적절한 테스트 프로토콜들을 선택하기 위해서도 또한 사용된다. 선택될 프로토콜들은 수행될 특정 테스트에 대한 테스트 타이밍, 광 감지 회로(1200)로부터의 광 판독 요구사항 등을 포함한다. ROM(1104)에 저장된 테스트 제어표로부터의 파라미터들은 테스트 데이터 취득 및 분석의 각 단계가 어떻게 수행될지를 구체화하며, 여기에는 필요에 따라 대안적인 소프트웨어 루틴이 포함된다. 이러한 방식으로, 신규한 또는 수정된 테스트 파라미터들이 새로운 테스트 제어표 및 기본 운영 또는 애플리케이션 소프트웨어를 수정할 필요 없이 지원 소프트웨어 모듈들(필요한 경우)이 다운로드에 의해 설치될 수 있다. 테스트 제어표로부터의 정보는 테스팅 장치(100)를 활용하여 잠재적으로 수행될 수 있는 각 진단 테스트를 위해 롬(1104)에 저장된다. 대안적 실시예에서, 테스트 시료(414)들에 관한 추가 정보는 테스팅 장치(100)의 테스트 개시 절차에 또한 포함될 수 있다. 이러한 추가 정보는 테스트 시료(414)들의 취급 요구사항, 격리 요구사항 및 다른 이례적 특징들을 포함할 수 있다.
테스팅 장치(100)는 사용자가 시료(414)의 구체화된 숫자 코드를 입력하는 동안 시료(414)에 대한 테스트를 수행하고, 사용자가 필요한 데이터 입력을 완료한 후에도 테스트를 계속 수행한다. 테스트는 사용자가 필요한 데이터 입력을 완료한 후에만 종료되는 것이 바람직하다. 힌지식 뚜껑(104)을 개방하기 위해 힘을 가하거나, 또는 데이터 입력을 완료하지 못하면 테스트의 실패 또는 중단이 초래된다. 테스팅 장치(100)의 사용자는 테스트의 실패 또는 중단을 최소화하기 위해 테스팅 장치(100)가 모든 데이터 입력이 완료될 것과 힌지식 뚜껑(104)이 폐쇄 상태를 유지해야 할 것을 요구한다는 것을 이해하는 것이 바람직하다.
단계(1320)에서, 테스트의 상태가 사용자에게 나타난다. 테스팅 장치(100)는 테스트가 완료될 때까지 테스트가 진행중임을 확인하도록 하는 상태 정보를 사용자에게 디스플레이한다. 진행중 또는 완료의 다가오는 테스트 정보는 전술한 테스트 카트리지 조립체(300) 식별 정보를 포함하는 고정된, 텍스트 포맷으로 LCD 스크린(110) 상에 디스플레이된다. 아직 완료되지 않은 테스트 기록의 요소들은 테스트가 완료될 때까지 공란으로 남겨지거나 "진행중"으로 디스플레이된다. 바람직하게, 사용자는 테스트가 실행되는 동안 테스팅 장치(100)에서 다른 기능들을 수행할 수 없다. 그러나 다른 실시예에서, 소프트웨어는 테스트가 실행되는 동안 사용자가 테스트 로그의 리뷰와 같은 다른 작업을 테스팅 장치(100)에서 수행하는 것을 허용하도록 변경될 수 있다.
테스트 동안 적절한 광 신호가 센서(206)에 의해 검출된다면, 절차는 단계(1322)로 진행되고, 여기서 양성 결과가 보고되며, 사용자는 확인하도록 프롬프트된다. 사용자가 확인하면, 사용자는 단계(1324)에서 로트/위치(Lot/Location) 번호를 재입력하도록 프롬프트된다. 로트/위치 번호가 일치한다면, 테스트 데이터가 로그되고 절차는 단계(1306)의 홈 스크린으로 복귀된다. 단계(1320)에서 적절한 광 신호가 센서(206)에 의해 검출되지 않으면, 절차는 음성 대조군 테스트에 대한 적절한 광 신호가 검출되었는지 여부를 체크한다. 그렇다면, 도 15의 음성 결과 스크린(1500)에 도시된 바와 같이 음성 결과가 보고되고, 사용자는 단계(1326)에서 카트리지를 제거하도록 프롬프트된다. 이 시점에서, RFID 신호는 검출되지 않고 테스트 데이터가 로그되며, 절차는 단계(1306)의 홈 스크린으로 복귀된다.
추가적으로, 예컨대 센서(206), 모터(226), 또는 다른 임의의 하드웨어 고장이 검출되는 경우 또는 힌지식 뚜껑(104)가 개방되는 경우, 테스트는 어떠한 단계에서도 소프트웨어에 의해 중단될 수 있다. 단계(1320)에서 그러한 문제가 검출된다면, 단계(1328)에서 테스트 오류가 보고되고, 사용자는 테스트 카트리지 조립체(300)를 제거하도록 프롬프트된다. 테스트 카트리지 조립체(300)가 제거되면, RFID 통신 회로(210)에 의해 어떠한 RFID 신호도 검출되지 않으며, 오류 데이터는 ROM(1104)에 로그되고, 절차는 단계(1306)의 홈 스크린(1400)으로 복귀한다. 이와 유사하게, 테스트는 테스트 결과가 보고 및 저장될 때까지 사용자에 의해 임의의 단계에서 또한 취소될 수 있다. 중단된 테스트 및 취소된 테스트는 이미 사용된 테스트 카트리지 조립체(300)의 재사용을 방지하기 위해 테스트 결과 파일에 기록되고 플래시 ROM(1104)에 저장된다.
테스트 결과는 바람직하게는 터치 스크린 LCD(110) 상에 디스플레이된 바와 같은 텍스트 형태로 플래시 ROM(1104)에 저장된다. 각 테스트 기록은 테스트 시료(414)의 식별, 실행된 특정 테스트, 테스트 날짜 및 시간, 사용자 ID 및 테스트가 오류로 인해 실패하였는지 아니면 중단되었는지에 대한 식별 또는 표준 결과를 포함하여, 전술한 모든 테스트 정보를 포함하는 것이 바람직하다.
성공적으로 완료된 또는 실패한 테스트들로부터의 모든 테스트 결과들은 플래시 ROM(1104)에 저장된다. 사용자는 플래시 ROM(1104)로부터 터치 스크린 LCD(110) 상의 디스플레이로 테스트 결과들을 리콜할 수 있다. 플래시 ROM(1104)은, 바람직하게는 테스팅 장치(100)에 의해 적어도 1주일 간의 테스팅을 수행할 것으로 기대되는 테스트의 회수에 대응하는, 상당한 개수의 테스트 기록(예컨대, 5000개의 기록)을 저장할 정도로 충분히 큰 것이 바람직하다. 테스트 결과들에 대한 미공인 템퍼링을 방지하기 위해, 사용자가 플래시 ROM(1104)에 저장된 기록들을 삭제할 수 없는 것도 생각할 수 있다. 그러나 플래시 ROM(1104)이 완전히 채워진다면, 테스팅 장치(100)는 자동으로 테스트 모드 밖으로 이행되어, 인터페이스 포트(112)들을 통해 원격으로 위치된 컴퓨터(미도시)로 데이터 업로드를 개시하도록 사용자에게 프롬프트할 수 있다. 업로드가 완료되고 테스트 기록들이 플래시 ROM(1104)으로부터 삭제되면, 사용자는 테스팅 장치(100)를 사용하여 재차 테스트를 수행할 수 있다.
배터리 전력의 보존은 두 단계로 운영 소프트웨어에 의해 해결되는 중요한 관심사항이다. 먼저, 현재의 배터리 충전 레벨이 주기적 또는 연속적 기준으로 사용자에게 제공된다. 배터리 모니터 회로가 배터리들(116)의 충전 레벨이 미리결정된 안전 제한치 아래로 떨어지는 것을 나타내는 경우, 소프트웨어는 배터리들(116)의 재충전을 개시하도록 사용자에게 구체적인 프롬프트를 또한 제공한다. 또한, 테스팅 장치(100)의 테스트 기능과 관련된 다른 소프트웨어 또는 하드웨어, 또는 센서(206)의 오작동의 위험을 부담하지 않으면서 테스트를 안전하게 완료하기에는 배터리들(116)의 배터리 충전 레벨이 너무 낮은 경우, 소프트웨어는 신규 테스트의 개시를 하지 못하게 한다.
RFID 통신 회로(210), 광 감지 회로(1200), 터치 스크린 LCD(110) 및 마이크로프로세서(1102)을 포함하는 각종 주변 장치들로 공급되는 전력은 운영 시스템에 의해 제어된다. 따라서, 각종 장치들의 기능이 테스팅 장치(100)의 현재의 운영에 필요하지 않을 때는 전력 공급이 선택적으로 오프될 수 있다. 사용자 명령을 수신할 때 또는 테스팅 장치(100)의 미리결정된 불활성 기간이 지난 후, 전체 테스팅 장치(100)는 "파워 다운(power down)" 상태에 또한 놓일 수 있다. 파워 다운 상태는 날짜/시간 클럭이 작동을 계속한다는 점 및 RAM(1106)이 배터리 팩으로부터의 완전한 전력 부재시 활성화되는 리커버리 배터리 백업 대신 배터리들(116)로부터의 전력으로 유지된다는 점에서 전력의 완전한 부재와 상이하다.
그러나 파워 다운이 발생하면, 터치 스크린 LCD(110)의 상태를 모니터링하기 위해 필요한 절차들을 제외한 거의 모든 소프트웨어 활성이 중단된다. 사용자는 터치 스크린 LCD(110)를 터치하여 유닛을 "파워 업(power up)"시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 전체 전력 손실 후 배터리들(116) 전력의 복구의 감지시, 리커버리 배터리 백업이 이러한 최소한의 기능을 유지하기 때문에 소프트웨어는 날짜 및 시간 정보의 입력을 요구하지 않는다. 본 실시예에서, 불활성 기간을 기초로 자동으로 파워 다운시키기 위한 테스팅 장치(100)에 대한 시간 기간 설정은 어떤 메뉴가 디스플레이되느냐에 의존한다. 지연 기간은 단계(1312)의 설정 메뉴를 사용하여 조절가능한 것이 바람직하다.
본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 전술한 실시예들에 변형 및 수정이 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 전술한 실시예들로 제한되지 않으며, 본 발명의 범위 및 사상에 포함되는 그러한 모든 수정예를 커버하는 것이다. 단일 서브조립체 내로의 보유자 카드(500) 및 테스트 카트리지 베이스(400)의 조합, 필수 시약들(504, 506) 중 일부를 테스트 카트리지 베이스(400) 및 보유자 카드(500) 양쪽 모두에 저장하는 것, 또는 원하는 테스트를 수행하기 위해 필수 시약들(504, 506) 내로의 직접적인 시료 적층을 포함하는 테스트 카트리지 조립체(300)의 대안적인 배열들이 모두 본 발명의 범위에 포함된다는 점은 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (27)

  1. 시료 분석에 사용되는 시스템으로서,
    a. 살아 있는 생물학적 세포(living biological cell)을 포함하는 바이오센서 시약,
    b. 상기 바이오센서 시약을 저장하는 보유자 카드, 및
    c. 상기 보유자 카드를 수용하도록 구성되는 테스트 카트리지 베이스로서,
    상기 테스트 카트리지 베이스는,
    i) 중심축을 구비하고 타원의 절반부가 회전된 형상을 가지는 반응챔버와;
    ii) 수평선 위로 15 내지 60도의 각도로 반응 챔버 위에 위치하고 반응 챔버의 중심축으로부터 이격되어 있으며 반응 챔버와 연결된 인렛 채널;을 포함하는 테스트 카트리지 베이스를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 살아 있는 생물학적 세포는 조작된 림프구인 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바이오센서 시약은 미리결정된 분석물에 대해 특이성인 적어도 하나의 항체와 생물발광제를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 항체는 살아있는 조작된 림프구의 표면에 발현되고,
    상기 생물발광제는 살아있는 조작된 림프구에 의해 발현되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 림프구는 B 림프구인 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    분석될 시료를 상기 인렛 채널을 통해서 상기 테스트 카트리지 베이스로 도입하면 상기 시료가 상기 바이오센서 시약과 균질하게 혼합되면서 살아 있는 생물학적 세포에 대한 피해를 최소화하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 생물학적 시료 내의 분석물의 존재를 신속하게 검출하기 위한 시스템에 있어서,
    a. 미리결정된 분석물에 대해 특이성인 적어도 하나의 항체와 생물발광제를 포함하는 바이오센서 시약으로서,상기 적어도 하나의 항체는 살아있는 조작된 림프구의 표면에 발현되고, 상기 생물발광제는 살아있는 조작된 림프구에 의해 발현되고, 상기 바이오센서 시약은,
    (i) 테스팅될 시료 내의 특정 분석물의 존재를 검출하도록, 그리고
    (ii) 상기 바이오센서 시약이 상기 시료와 반응하여 상기 시료 내의 상기 특정 분석물의 존재를 검출할 때, 검출가능 광 신호를 방출하도록 작용하는, 바이오센서 시약;
    b. 테스트 카트리지로서,
    (i) 상기 바이오센서 시약을 더 포함하는 보유자 카드와,
    (ii) 상기 보유자 카드를 수용하도록 구성되는 테스트 카트리지 베이스로서, 상기 테스트 카트리지 베이스는, 1) 중심축을 구비하고 타원의 절반부가 회전된 형상을 가지는 반응챔버와; 2) 수평선 위로 15 내지 60도의 각도로 반응 챔버 위에 위치하고 반응 챔버의 중심축으로부터 이격되어 있으며 반응 챔버와 연결된 인렛 채널을 추가적으로 포함하고;3) 시료를 상기 인렛 채널을 통해서 상기 테스트 카트리지 베이스로 도입하면 상기 시료가 상기 바이오센서 시약과 균질하게 혼합되면서 살아 있는 조작된 림프구에 대한 피해를 최소화하고 상기 반응 챔버 내의 혼합된 바이오센서 시약과 시료의 버블링(bubbling)을 최소화하는 테스트 카트리지 베이스를 포함하는 테스트 카트리지; 및
    c. 상기 테스트 카트리지를 수용하도록 구성된 테스팅 유닛으로서, 상기 테스팅 유닛은 상기 시료와의 반응시 상기 바이오센서 시약에 의해 방출된 상기 검출가능 광 신호를 검출하기 위한 센서를 포함하고, 상기 방출된 검출가능 광 신호의 검출은 상기 시료 내의 상기 분석물의 존재를 나타내며, 상기 시료 내의 상기 특정 분석물의 검출이 실시간으로 이루어지는 테스팅 유닛;
    을 포함하는 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센서는 활성 표면을 갖는 광전자 증배관이며, 상기 활성 표면의 크기는 백그라운드 잡음을 감소시키도록 그리고 상기 방출된 검출가능 광 신호의 신호대잡음비를 증가시키도록 최적화되는, 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 보유자 카드는 상기 테스트 카트리지 베이스 내로 삽입되도록, 그리고 하나 이상의 리텐션 특징부에 의해 그 안에서 영구적으로 보유되도록 구성되는, 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 테스트 카트리지 베이스는 유체 변위 기구를 더 포함하고, 상기 유체 변위 기구의 작동으로 인해 상기 보유자 카드 내에 저장된 상기 바이오센서 시약이 상기 반응 챔버 내로 변위되는, 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 테스팅 유닛은 상기 유체 변위 기구를 작동시키도록 구성된 모터 및 피스톤 조립체를 더 포함하는, 시스템.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 테스팅 유닛은 휴대용 테스팅 유닛인, 시스템.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 반응 챔버 내에 위치된 적어도 하나의 첨가제를 더 포함하고,
    적어도 하나의 첨가제는 상기 생물학적 시료와 상기 바이오센서 시약의 혼합 동안 상기 반응 챔버 내에서 버블의 형성을 최소화하도록 작용하는, 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 첨가제는 계면활성제를 포함하는, 시스템.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 생물학적 시료를 상기 바이오센서 시약과 혼합하기 전에 상기 생물학적 시료 내의 분석물의 개별 세포들을 교란시키기 위한 교란기를 더 포함하는, 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 교란기는 상기 세포 표면으로부터 O-항원을 방출하도록 작용하는 효소, 상기 세포들을 파편화하도록 작용하는 초음파 발생 장치, 상기 세포들을 파편화하도록 작용하는 프렌치 프레스, 및 상기 분석물의 상기 세포들로부터 LPS를 방출하도록 작용하는 화학적 처리 중 적어도 하나인, 시스템.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 바이오센서 시약은 코엘렌테라진으로 사전충전되며, 잉여 코엘렌테라진은 상기 바이오센서 시약이 테스팅될 상기 생물학적 시료와 반응하기 전에 상기 바이오센서 시약으로부터 제거되는, 시스템.
  17. 제6항에 있어서,
    테스팅될 상기 생물학적 시료는 우육, 가금류, 돈육 및 다른 육류, 어류, 및 채소류 중 적어도 하나를 포함하는 식품으로부터 유도되는, 시스템.
  18. 제6항에 있어서,
    상기 분석물은 대장균(Escherichia coli)인, 시스템.
  19. 제6항에 있어서,
    상기 실시간은 상기 생물학적 시료와 상기 바이오센서 시약을 합체한 때로부터 약 5분 내의 범위 내인, 시스템.
  20. 제6항에 있어서,
    상기 테스팅 유닛의 올바른 작동을 결정하기 위해 상기 바이오센서 시약과 반응하도록 작용하는 제2 대조군 시약을 더 포함하고,
    상기 바이오센서 시약은, 상기 제2 대조군 시약이 상기 바이오센서 시약과 반응하기 전에, 테스팅될 상기 생물학적 시료와 반응하는, 시스템.
  21. 생물학적 시료 내의 분석물의 실시간 검출을 위한 테스팅 장치에 있어서,
    a. 뚜껑 및 입력/출력 장치를 포함하는 하우징;
    b. 분석부로서;
    (i) 테스팅될 생물학적 시료를 포함하는 일회용 테스트 카트리지를 수용하기 위한 하우징 내의 리세스로서,
    상기 테스트 카트리지가
    1) 상기 바이오센서 시약을 더 포함하는 보유자 카드, 및
    2) 상기 보유자 카드를 수용하도록 구성되는 테스트 카트리지 베이스로서, 상기 테스트 카트리지 베이스는, 중심축을 구비하고 타원의 절반부가 회전된 형상을 가지는 반응챔버와; 수평선 위로 15 내지 60도의 각도로 반응 챔버 위에 위치하고 반응 챔버의 중심축으로부터 이격되어 있으며 반응 챔버와 연결된 인렛 채널;을 포함하는 테스트 카트리지 베이스를 포함하는 리세스,
    (ii) 상기 뚜껑이 폐쇄될 때 상기 테스트 카트리지와 상호작용하는 액추에이터로서, 상기 액추에이터는 테스트의 실시 동안 상기 생물학적 시료와 작용하도록 하기 위해 상기 테스트 카트리지 내의 바이오센서 시약을 변위시키고, 상기 바이오센서 시약은 미리결정된 분석물에 대해 특이성인 적어도 하나의 항체 및 생물발광제를 포함하고, 상기 적어도 하나의 항체는 살아있는 조작된 림프구의 표면에 발현되고, 상기 생물발광제는 살아있는 조작된 림프구에 의해 발현되고, 상기 생물학적 시료를 상기 인렛 채널을 통해서 상기 테스트 카트리지 베이스로 도입하면 상기 생물학적 시료가 상기 바이오센서 시약과 균질하게 혼합되면서 살아 있는 조작된 림프구에 대한 피해를 최소화하고 상기 반응 챔버 내의 혼합된 바이오센서 시약과 생물학적 시료의 버블링(bubbling)을 최소화하는 액추에이터,
    (iii) 상기 하우징 내의 상기 리세스와 연계된 센서로서, 적어도 하나의 상기 바이오센서 시약이 상기 액추에이터에 의해 변위되어 상기 생물학적 시료와 반응하고 출력 신호를 발생시킨 후 방출된 광 신호를 검출하는, 센서를 포함하는, 분석부,
    c. 제어 유닛으로서;
    (i) 테스트를 개시하기 위해 상기 입력/출력 장치를 통해 사용자로부터 입력을 수신하고,
    (ii) 상기 사용자 입력의 수신에 대한 응답으로 그리고 상기 생물학적 시료가 상기 분석부의 상기 리세스 내에 적층된 후 상기 액추에이터를 작동시키고, 상기 테스트 카트리지 내의 상기 바이오센서 시약을 변위시켜 상기 생물학적 시료와 반응하게 하며,
    (iii) 상기 센서로부터의 상기 출력 신호를 수신하고,
    (iv) 상기 입력/출력 장치 상에서 상기 사용자에게 테스트 결과를 출력하도록 구성되는, 제어 유닛을 포함하는, 테스팅 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 센서는 활성 표면을 갖는 광전자 증배관이며, 상기 활성 표면의 크기는 백그라운드 잡음을 감소시키도록 그리고 상기 방출된 광 신호의 상기 신호대잡음비를 증가시키도록 최적화되는, 테스팅 장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 테스트 카트리지로부터 하나 이상의 신호를 수신하기 위한 RFID 통신 회로를 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 신호는 실행될 적어도 하나의 테스트 유형 및 상기 테스트 카트리지가 이전에 사용되었는지 여부를 식별하는, 테스팅 장치.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 바이오센서 시약은 코엘렌테라진으로 사전충전되며, 잉여 코엘렌테라진은 상기 바이오센서 시약이 테스팅될 상기 생물학적 시료와 반응하기 전에 상기 바이오센서 시약으로부터 제거되는, 테스팅 장치.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 생물학적 시료를 상기 바이오센서 시약과 혼합하기 전에 상기 생물학적 시료 내의 분석물의 개별 세포들을 교란시키기 위한 교란기를 더 포함하는, 테스팅 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 교란기는 상기 세포 표면으로부터 O-항원을 방출하도록 작용하는 효소, 상기 세포들을 파편화하도록 작용하는 초음파 발생 장치, 상기 세포들을 파편화하도록 작용하는 프렌치 프레스, 및 상기 분석물의 상기 세포들로부터 LPS를 방출하도록 작용하는 화학적 처리 중 적어도 하나인, 테스팅 장치.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 테스팅 장치는 휴대용 테스팅 장치인, 테스팅 장치.
KR1020157017273A 2011-12-13 2012-12-12 병원체의 신속 검출을 위한 장치 KR101636549B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161570016P 2011-12-13 2011-12-13
US61/570,016 2011-12-13
PCT/US2012/069192 WO2013090394A1 (en) 2011-12-13 2012-12-12 Device for rapid detection of infectious agents

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147019416A Division KR101582332B1 (ko) 2011-12-13 2012-12-12 병원체의 신속 검출을 위한 장치

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167016919A Division KR101667324B1 (ko) 2011-12-13 2012-12-12 병원체의 신속 검출을 위한 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150080036A true KR20150080036A (ko) 2015-07-08
KR101636549B1 KR101636549B1 (ko) 2016-07-06

Family

ID=48572326

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167016919A KR101667324B1 (ko) 2011-12-13 2012-12-12 병원체의 신속 검출을 위한 장치
KR1020157017273A KR101636549B1 (ko) 2011-12-13 2012-12-12 병원체의 신속 검출을 위한 장치
KR1020147019416A KR101582332B1 (ko) 2011-12-13 2012-12-12 병원체의 신속 검출을 위한 장치

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167016919A KR101667324B1 (ko) 2011-12-13 2012-12-12 병원체의 신속 검출을 위한 장치

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147019416A KR101582332B1 (ko) 2011-12-13 2012-12-12 병원체의 신속 검출을 위한 장치

Country Status (13)

Country Link
US (4) US9023640B2 (ko)
EP (1) EP2791672B1 (ko)
JP (2) JP6092894B2 (ko)
KR (3) KR101667324B1 (ko)
CN (2) CN104094112B (ko)
AU (3) AU2012352379B2 (ko)
BR (1) BR112014014049B1 (ko)
CA (1) CA2857332C (ko)
ES (1) ES2884221T3 (ko)
IL (2) IL233070A (ko)
IN (1) IN2014CN04589A (ko)
RU (1) RU2600812C2 (ko)
WO (1) WO2013090394A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020023976A1 (en) * 2018-07-27 2020-01-30 Fremonta Corporation Method and apparatus for applying aggregating sampling

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012011074A2 (en) 2010-07-22 2012-01-26 Hach Company Lab-on-a-chip for alkalinity analysis
US9180449B2 (en) 2012-06-12 2015-11-10 Hach Company Mobile water analysis
USD768872S1 (en) 2012-12-12 2016-10-11 Hach Company Cuvette for a water analysis instrument
US20140335603A1 (en) * 2013-03-13 2014-11-13 Applied Biomolecular Technologies Method for signal amplification in biosensor-based system for rapidly detecting infectious agents
US20140273020A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Applied Biomolecular Technologies System for rapidly detecting infectious agents using a hybridoma-based biosensor
GB2516667A (en) * 2013-07-29 2015-02-04 Atlas Genetics Ltd An improved cartridge, cartridge reader and method for preventing reuse
WO2016004523A1 (en) * 2014-07-07 2016-01-14 Walter Surface Technologies Inc. Methods and system for passivation measurements and management
USD806890S1 (en) * 2014-10-20 2018-01-02 Fundamental Solutions Corporation Test cartridge
JP6927879B2 (ja) 2015-01-14 2021-09-01 ピクセル メディカル テクノロジーズ リミテッド 試料流体分析用の使い捨てカートリッジ
KR102652098B1 (ko) * 2015-03-13 2024-03-27 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광 검출 시스템 및 그의 사용 방법
US10094783B2 (en) 2015-03-26 2018-10-09 Fundamental Solutions Corporation Prevention of cross-contamination in systems for rapid analysis of biological samples
US10241054B2 (en) 2015-03-26 2019-03-26 Fundamental Solutions Corporation Reaction chambers for use in systems for rapid analysis of biological samples
JP6828005B2 (ja) * 2015-03-31 2021-02-10 ファンダメンタル・ソリューションズ・コーポレイションＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 測定対象物質の急速検出のためのバイオセンサーシステム
EP3078975B1 (en) 2015-04-10 2021-06-09 Nokia Technologies Oy An apparatus and method for sensing
US10758908B2 (en) * 2015-09-03 2020-09-01 Tetracore, Inc. Self-metering of fluid into a reaction chamber
AU2017237187B2 (en) 2016-03-24 2022-12-08 Biological Dynamics, Inc. Disposable fluidic cartridge and components
EP3479116B1 (en) * 2016-07-01 2020-06-03 Tubitak Mobile hand-held device with reusable biosensor cartridge
USD873231S1 (en) * 2016-07-18 2020-01-21 Crestron Electronics, Inc. Speakerphone device
DE102016222075A1 (de) 2016-11-10 2018-05-17 Robert Bosch Gmbh Prozessiersystem und Verfahren zur Prozessierung einer mikrofluidischen Kartusche mit einer Prozessiereinheit
JPWO2018110344A1 (ja) * 2016-12-14 2019-10-24 コニカミノルタ株式会社 検査カートリッジ及び血液検査装置
USD822217S1 (en) * 2016-12-16 2018-07-03 Visiomed Group All-in-one pocket-sized vital-sign monitoring apparatus
US10613083B2 (en) 2016-12-22 2020-04-07 Fundamental Solutions Corporation Universal biosensor system for analyte detection
WO2018119173A1 (en) 2016-12-22 2018-06-28 Fundamental Solutions Corporation Universal biosensor system for analyte detection
USD899588S1 (en) 2017-02-14 2020-10-20 Roche Diabetes Care, Inc. Remote controller for glucose monitoring system
US11193949B2 (en) * 2017-02-21 2021-12-07 Zoetis Services Llc Diagnostic test reader system
USD856837S1 (en) * 2017-02-24 2019-08-20 1928062 Ontario Ltd. Gas detector
JP2020511635A (ja) * 2017-02-28 2020-04-16 マルクメトリックス・インコーポレイテッド 球面レンズを含む流体フローセル
US10818379B2 (en) 2017-05-08 2020-10-27 Biological Dynamics, Inc. Methods and systems for analyte information processing
USD840040S1 (en) * 2017-09-07 2019-02-05 Riccardo Tonini Dental instrument
US20190128913A1 (en) * 2017-10-26 2019-05-02 Fundamental Solutions Corporation Dispensing system for reagent cards used with device for the rapid detection of analytes
CN108072658A (zh) * 2017-12-07 2018-05-25 倪其棍 一种便携式简易食品检测设备
CN112041067A (zh) 2017-12-19 2020-12-04 生物动力学公司 用于从生物样品中检测多种分析物的方法和装置
WO2019195196A1 (en) 2018-04-02 2019-10-10 Biological Dynamics, Inc. Dielectric materials
US10866254B2 (en) * 2018-04-16 2020-12-15 Fundamental Solutions Corporation Function verification cartridge for use with device for the rapid detection of analytes
GB201811927D0 (en) * 2018-07-20 2018-09-05 Experiment X Ltd Lateral flow test strip immunoassay in vitro diagnostic device
AU2019309512A1 (en) 2018-07-27 2021-02-04 Zepto Life Technology, LLC System and method for processing analyte signals in GMR-based detection of biomarkers
JP1636664S (ko) * 2018-07-27 2019-07-22
US10739347B2 (en) 2018-08-20 2020-08-11 Fundamental Solutions Corporation Fluorescent fusion proteins for use as reporters in multiplexed bioassays
WO2020055861A1 (en) * 2018-09-10 2020-03-19 Fundamental Solutions Corporation Heating system for rapid analyte detection system
USD908704S1 (en) * 2018-11-06 2021-01-26 Lumiradx Uk Ltd Reader
CN109557299A (zh) * 2018-11-12 2019-04-02 必欧瀚生物技术（合肥）有限公司 一种多通道仪器用检测装置及检测方法
CN112997101A (zh) * 2018-11-20 2021-06-18 埃克斯泰克股份有限公司 便携式介电谱装置
RU2744443C1 (ru) * 2019-12-17 2021-03-09 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство здравохранения Российской Федерации Реагентно-программный комплекс для проведения таргетного анализа
USD933662S1 (en) * 2020-01-02 2021-10-19 Amazon Technologies, Inc. Pedestal scanner
USD937266S1 (en) 2020-02-25 2021-11-30 Amazon Technologies, Inc. Pedestal scanner
USD944994S1 (en) * 2020-02-28 2022-03-01 Innoprick, S.L. Medical device for diagnosing allergies and obtaining skin surface characteristics
JP7341312B2 (ja) * 2020-03-05 2023-09-08 株式会社日立ハイテク 自動分析装置
USD962239S1 (en) 2020-08-20 2022-08-30 Amazon Technologies, Inc. Pedestal scanner
WO2022061369A1 (en) * 2020-09-18 2022-03-24 Salvus, Llc Interferometric cartridge system and related methods
KR102575316B1 (ko) * 2021-02-04 2023-09-06 울산과학기술원 선택적 평면조사 현미경용 시료 챔버
USD1022209S1 (en) * 2021-10-15 2024-04-09 O2M Technologies, Llc Oxygen imaging instrument
DE102021212886A1 (de) * 2021-11-16 2023-05-17 SpinDiag GmbH Kartusche für ein rotationsbasiertes und einen Wärmeeintrag nutzendes Analyseverfahren

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6300138B1 (en) * 1997-08-01 2001-10-09 Qualigen, Inc. Methods for conducting tests

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD333992S (en) 1991-01-07 1993-03-16 Hach Company Pocket colorimeter
US6117643A (en) * 1997-11-25 2000-09-12 Ut Battelle, Llc Bioluminescent bioreporter integrated circuit
WO2001001127A1 (en) 1999-06-28 2001-01-04 Daitch Charles E Infectious agent detection method and apparatus
EP1261860B1 (en) * 2000-03-09 2006-12-27 Clinical Analysis Corp. Medical diagnostic system
DE60216051T2 (de) * 2001-02-07 2007-06-28 Massachusetts Institute Of Technology, Cambridge Optoelektronisches nachweissystem
US8216797B2 (en) 2001-02-07 2012-07-10 Massachusetts Institute Of Technology Pathogen detection biosensor
US7422860B2 (en) * 2001-02-07 2008-09-09 Massachusetts Institute Of Technology Optoelectronic detection system
US20060108218A1 (en) 2001-03-05 2006-05-25 Clinical Analysis Corporation Test cell for use with medical diagnostic instrument
US6949377B2 (en) * 2001-03-05 2005-09-27 Ho Winston Z Chemiluminescence-based microfluidic biochip
HUP0303809A3 (en) * 2001-05-09 2011-05-30 Axis Shield Asa Assay system
US7294478B1 (en) * 2001-06-06 2007-11-13 Rosetta Inpharmatics Llc Microarray reaction cartridge
USD462024S1 (en) 2001-10-15 2002-08-27 Hanna Instruments, Inc. pH and temperature meter
RU2318197C2 (ru) * 2002-05-20 2008-02-27 Нортроп Грумман Корпорейшен Автоматическая система и способ обнаружения точечного источника биологического агента
US20050118704A1 (en) 2002-12-31 2005-06-02 Brana Malobabic System and method for real-time detection and remote monitoring of pathogens
ES2220227B1 (es) * 2003-05-30 2006-02-16 INSTITUTO NACIONAL DE TECNICA AEROESPACIAL "ESTEBAN TERRADAS" Metodo y aparato para la deteccion de sustancias o analitos a partir del analisis de una o varias muestras.
US7524464B2 (en) * 2003-09-26 2009-04-28 Ahn Chong H Smart disposable plastic lab-on-a-chip for point-of-care testing
US9645091B2 (en) * 2004-01-28 2017-05-09 Bamburgh Marrsh, Llc Specimen sample collection device and test system
AU2011250705A1 (en) 2005-11-30 2011-12-08 Massachusetts Institute Of Technology Pathogen detection biosensor
US7527765B2 (en) 2006-04-11 2009-05-05 Harrogate Holdings Consumer food testing device
BRPI0719825A2 (pt) * 2006-10-12 2014-05-06 Koninkl Philips Electronics Nv Sistema de detecção e método para detectar pelo menos uma molécula alvo
EP2118322A2 (en) * 2007-03-13 2009-11-18 Amgen Inc. K-ras and b-raf mutations and anti-egfr antibody therapy
USD586677S1 (en) 2008-03-26 2009-02-17 Khn Solutions Llc Breathalyzer
CN101470113A (zh) * 2008-04-09 2009-07-01 湖南工业大学 一种检测大肠杆菌的新型荧光生物传感器的制备方法
CN101368907A (zh) * 2008-07-14 2009-02-18 马义才 一种基于cmos图像传感器的量子点标记试条定量检测系统
USD610026S1 (en) 2008-08-14 2010-02-16 Microtronics Engineering GmbH Portable device for collecting and transmitting data
US8133451B2 (en) * 2008-08-28 2012-03-13 Microfluidic Systems, Inc. Sample preparation apparatus
EP2443427B1 (en) * 2009-06-17 2014-04-02 Ingeneron, Inc. Method and apparatus for quantitative microimaging
USD608670S1 (en) 2009-08-31 2010-01-26 Hm Digital, Inc. Portable water tester with cap
WO2011071772A2 (en) * 2009-12-07 2011-06-16 Meso Scale Technologies, Llc. Assay cartridges and methods of using the same
EP2534494A4 (en) * 2010-02-12 2016-05-04 Univ Northwestern ASSAY CARD FOR SAMPLING, PROCESSING AND REACTION
CN101846674B (zh) * 2010-05-27 2013-07-03 苏州生物医学工程技术研究所 光波导免疫传感器及其检测方法
CN102230938B (zh) * 2011-06-22 2013-10-30 中国科学院武汉病毒研究所 一种基于免疫磁珠富集的甲型流感病毒检测试剂盒及方法
USD759253S1 (en) * 2014-03-04 2016-06-14 Aytu Bioscience, Inc. Reader device
US9551649B2 (en) * 2015-05-28 2017-01-24 Src, Inc. Surface sampling method, device, and system for enhanced detection of chemical and biological agents

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6300138B1 (en) * 1997-08-01 2001-10-09 Qualigen, Inc. Methods for conducting tests

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020023976A1 (en) * 2018-07-27 2020-01-30 Fremonta Corporation Method and apparatus for applying aggregating sampling
US11911717B2 (en) 2018-07-27 2024-02-27 Fremonta Corporation Method and apparatus for applying aggregating sampling

Also Published As

Publication number Publication date
KR101636549B1 (ko) 2016-07-06
IL233070A (en) 2016-08-31
RU2014128554A (ru) 2016-02-10
CN106908592A (zh) 2017-06-30
NZ716602A (en) 2016-08-26
AU2016200124B2 (en) 2017-07-20
US9023640B2 (en) 2015-05-05
KR20140110944A (ko) 2014-09-17
RU2600812C2 (ru) 2016-10-27
IL243590A0 (en) 2016-03-31
IN2014CN04589A (ko) 2015-09-18
USD807213S1 (en) 2018-01-09
IL243590A (en) 2017-07-31
KR20160080112A (ko) 2016-07-07
KR101667324B1 (ko) 2016-10-18
AU2012352379B2 (en) 2016-02-04
KR101582332B1 (ko) 2016-01-04
US20150197784A1 (en) 2015-07-16
EP2791672B1 (en) 2021-06-02
EP2791672A4 (en) 2015-10-28
AU2012352379A1 (en) 2014-07-03
WO2013090394A1 (en) 2013-06-20
AU2017248518A1 (en) 2017-11-09
IL233070A0 (en) 2014-07-31
CA2857332A1 (en) 2013-06-20
US20130149775A1 (en) 2013-06-13
JP6392278B2 (ja) 2018-09-19
NZ626701A (en) 2016-07-29
JP6092894B2 (ja) 2017-03-08
CN104094112A (zh) 2014-10-08
US9701995B2 (en) 2017-07-11
BR112014014049A2 (pt) 2017-06-13
CA2857332C (en) 2018-05-01
US20150198594A1 (en) 2015-07-16
CN106908592B (zh) 2019-10-22
AU2017248518B2 (en) 2018-10-25
JP2015505047A (ja) 2015-02-16
JP2016191720A (ja) 2016-11-10
ES2884221T3 (es) 2021-12-10
US9701994B2 (en) 2017-07-11
CN104094112B (zh) 2016-09-14
BR112014014049B1 (pt) 2020-11-17
EP2791672A1 (en) 2014-10-22
AU2016200124A1 (en) 2016-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101636549B1 (ko) 병원체의 신속 검출을 위한 장치
US10094783B2 (en) Prevention of cross-contamination in systems for rapid analysis of biological samples
US20110256551A1 (en) Systems and devices for analysis for samples
CN104471384A (zh) 临床诊断系统
US10866254B2 (en) Function verification cartridge for use with device for the rapid detection of analytes
US10241054B2 (en) Reaction chambers for use in systems for rapid analysis of biological samples
US20200081000A1 (en) Heating system for rapid analyte detection system
US20180066300A1 (en) Reflective reaction chambers for use in systems for rapid analysis of biological samples
US20190128913A1 (en) Dispensing system for reagent cards used with device for the rapid detection of analytes
NZ626701B2 (en) Device for rapid detection of infectious agents
NZ716602B2 (en) Device for rapid detection of infectious agents

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
A107 Divisional application of patent
GRNT Written decision to grant