KR20160086937A

KR20160086937A - 액체 시료들을 탑재하기 위한 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20160086937A
Application number: KR1020167016252A
Authority: KR
Inventors: 개리 림; 데오도르 스트라웁
Original assignee: 라이프 테크놀로지스 코포레이션
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2016-07-20
Also published as: WO2015074076A1; JP2016539802A; CN106061611A; CA2934187A1; US20160271604A1; AU2014348203A1; SG11201605013PA; EP3071331A1

Abstract

기판 내의 복수의 반응 위치들 내로 액체 시료를 탑재하기 위한 시료 탑재기가 제공된다. 시료 탑재기는 제1 블레이드 및 제1 블레이드에 결합되는 제2 블레이드를 포함한다. 시료 탑재기는 복수의 반응 위치들을 포함하는 기판에 액체 시료를 분배하도록 구성되는 제1 및 제2 블레이드 간에 유로를 더 포함한다. 또한 다양한 실시예들에서 액체 시료는 제1 및 제2 블레이드와 85 +/- 15도의 전진 접촉각을 갖는다. 더욱이 유로로부터 복수의 반응 위치들까지 분배되는 액체 시료의 탑재는 모세관 작용에 기초할 수도 있다. 제1 및 제2 블레이드는 복수의 반응 위치들 위에서 측방으로 이동함으로써 액체를 분배할 수도 있으며, 여기서 모터는 제1 및 제2 블레이드를 측방으로 이동시킨다.

Description

액체 시료들을 탑재하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR LOADING LIQUID SAMPLES}

중합 효소 연쇄 반응(Polymerase Chain Reaction: PCR)은 타겟 DNA 서열을 증폭하는 방법이다.

이전에 PCR은 일반적으로 96 또는 384-우물 미소판들(well microplates)에서 수행되었다. 더 높은 처리량을 요구하는 경우, 종래의 미소판들에서의 PCR 방법은 비용에 있어 효과적 또는 효율적이지 않다. 한편, PCR 반응 용적을 감소시키면 시약의 소비를 줄이고 반응 용적의 감소된 열 질량에서 증폭 시간을 줄일 수도 있다. 이 전략은 배열 형식(m x n)으로 구현할 수도 있으므로, 그 결과 다수의 더 작은 반응 용적을 구현할 수도 있다. 또한, 어떤 배열을 사용하면 증가된 정량 감도, 동적 범위와 특이성을 갖는 확장가능 고 처리량 분석을 허용한다.

지금까지 배열 형식들을 사용하여 디지털 중합 효소 연쇄 반응(dPCR)을 수행하였다. dPCR로부터의 결과들을 사용하여 희귀 대립 유전자(rare alleles)의 농도를 검출 및 정량화하고, 핵산 시료들의 절대 정량화를 제공하고, 또한 핵산 농도가 낮은 접이식 변화를 측정할 수 있다. 일반적으로, 복제의 수를 증가시키면 dPCR 결과들의 정확도 및 재현성이 증가한다.

대부분의 정량 중합 효소 연쇄 반응(qPCR) 플랫폼의 배열 형식은 시료별로 분석 실험을 위해 설계되며, 여기서 PCR 결과들은 사후 분석을 위해 어드레스 가능 해야한다. 그러나, dPCR에 대하여, 각각의 PCR 결과의 특정 위치 또는 우물은 중요하지 않으며, 단지 시료당 양성 및 음성 복제들의 수만 분석될 수도 있다.

dPCR에서, 타겟 폴리 뉴클레오티드 또는 핵산 서열의 상대적으로 적은 수를 포함하는 용액을 작은 테스트 시료들로 분할할 수도 있으며, 그에 의해 각각의 시료는 일반적으로 타겟 뉴클레오타이드 서열의 한 분자를 포함하거나 또는 타겟 뉴클레오티드 서열의 분자를 포함하지 않는다. 이어서 시료들이 PCR 프로토콜, 절차, 또는 실험에서 열적으로 순환되는 경우, 타겟 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 시료는 증폭되어, 양성 검출 신호를 생성하는 한편 어떠한 타겟 뉴클레오타이드 서열도 포함하지 않는 시료들은 증폭되지 않고 검출 신호를 생성하지 않는다.

전술한 바와 같은 응용들에 대하여 반응 용적을 계속하여 감소하면, 시료 용적으로 배열을 탑재하고 예를 들어, 시료 용적들의 물리적 분리를 유지함에 있어 신뢰성과 관련되는 문제들을 야기할 수도 있다. 다시 말하여, 가능한 많은 우물들 또는 관통 구멍들에 시료 용적을 탑재하여 우물들 또는 관통 구멍들 간의 누화(cross-talk)를 줄이는 것이 중요하다.

본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 기판 내의 복수의 반응 위치들에 액체 시료를 탑재하기 위한 시료 탑재기가 제공된다. 시료 탑재기는 제1 블레이드 및 제1 블레이드에 결합되는 제2 블레이드를 포함한다. 시료 탑재기는 복수의 반응 위치들을 포함하는 기판에 액체 시료를 분배하도록 구성된 제1 블레이드와 제2 블레이드 간에 유로를 더 포함한다. 또한, 다양한 실시예들에서 상기 액체 시료는 제1 및 제2 블레이드와 85 +/- 15도의 전진 접촉각을 갖는다. 또한, 복수의 반응 위치들의 유로로부터 분배되는 액체 시료의 탑재는 모세관 작용에 기초할 수도 있다. 제1 및 제2 블레이드는 복수의 반응 위치들 위에서 측방으로 이동함으로써 액체를 분배할 수도 있다. 여기서 모터는 제1 및 제2 블레이드를 측방으로 이동한다.

본원에 기재된 다른 실시예들에서, 기판 내의 복수의 반응 위치들로 액체 시료를 탑재하는 방법이 제공된다. 이 방법은 시료 탑재기의 저장소에 액체 시료를 침착하는 단계를 포함한다. 이어서, 복수의 반응 위치들을 포함하는 기판에 시료를 접촉하면서 복수의 반응 위치들 위에서 시료 탑재기를 측방으로 이동하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 모터는 복수의 반응 위치들의 시료 탑재기를 측방으로 이동시킨다.

도1A는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 기판 내의 예시적인 배열을 예시하며;
도1B는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 기판 내의 절취 도면을 예시하며;
도2는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 배열 내의 시료 용적들의 탑재를 예시하며;
도3A는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 배열 내로 액체 시료들을 탑재하기 위한 케이스이고;
도3B는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 배열을 포함하는 삽입되는 기판으로 액체 시료들을 탑재하기 위한 케이스의 예시도이고;
도3C는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 배열을 포함하는 삽입되는 기판으로 액체 시료들을 탑재하기 위한 케이스의 다른 예시도이고;
도4는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 배열 내로 액체 시료들을 탑재하는 예시적인 방법을 예시하며;
도5A는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 액체 시료들을 탑재하기 위한 케이스의 예시적인 부품들을 예시하며;
도5B는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 액체 시료들을 탑재하기 위한 케이스의 배열 보유부를 예시하며;
도5C는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 탑재하기 위한 조립된 케이스를 예시하며;
도6은 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 배열에 액체 시료들을 탑재하기 위한 한 예시적인 케이스를 예시하며;
도7은 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 배열로 액체 시료들을 탑재하기 위한 다른 예시적인 케이스를 예시하며;
도8A는 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 배열로 액체 시료들을 탑재하기 위한 또 다른 예시적인 케이스를 예시하며;
도8B는 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 도8A에 예시되는 배열로 액체 시료들을 탑재하기 위한 예시적인 케이스의 다른 예시적인 도면을 예시하며;
도9A는 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 예시적인 깔대기 가이드의 한 도면을 예시하며;
도9B는 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 도8A에 예시되는 예시적인 깔대기 가이드의 횡단면도를 예시하며;
도10은 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 한 시료 이상을 탑재하기 위한 예시적인 칩을 예시하며;
도11은 본 발명의 교시들의 다실시예들은 탑재 장치를 예시하며;
도12는 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 다른 탑재 장치를 예시하며;
도13은 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 시료 탑재기를 예시하며;
도14A는 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 시료 탑재기의 측면도를 예시하며;
도14B는 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 시료 탑재기의 첨단의 도면을 예시하며;
도15는 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 다른 시료 탑재기를 예시하며;
도16은 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 다른 탑재 장치를 예시하며;
도17은 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 다른 탑재 장치를 예시하며;
도18A 내지 도18C는 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 탑재 방법을 예시하며;
도19A 내지 도19B는 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 케이스 밀봉 방법을 예시하며;
도20은 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 후퇴 및 전진 접촉각들을 예시하며;
도21은 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 시료 탑재기에 의해 반응 위치들의 탑재를 예시하며;
도22는 폴리머라제 연쇄 반응(PCR) 기구를 예시하며, 그 위에서 본 발명의 교시들의 실시예들이 구현될 수도 있는 블록도;
도23은 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 탑재되는 시료들의 열 순환 결과를 예시하며;
도24는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 조정될 예시적인 시료 탑재기 높이를 예시하며;
도25A 및 도25B는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 조정될 시료 탑재기의 예시적인 시작 및 정지 위치들을 예시하며;
도26A 내지 도26C는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 다양한 탑재 특성들의 예측된 프로파일들을 예시하며;
도27은 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 예시적인 탑재 장치의 인수들 및 응답들을 예시한다.

본 발명의 보다 완전한 이해를 제공하기 위해, 다음의 설명은 이러한 특정 구성들, 파라미터들, 예들과 같은 제4의 다수의 특정 세부 사항들, 등을 설정한다. 그러나, 그러한 설명은 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며 단지, 예시적인 실시예들의 더 나은 설명을 제공하기 위한 것임을 인식해야 한다.

본 발명은 기판에 일정 배열로 시료들, 시료 용적들 또는 반응 용적들을 탑재하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 기판 내의 각각의 반응 위치들의 일정한 배열로 시료들을 탑재하는 것에 관한다.

다양한 실시예들에서, 대량의 작은 용적 시료들에서 타겟들을 검출하기 위해 사용되는 물품 내에 시료들을 탑재하기 위한 장치, 기기, 시스템, 및 방법들이 제공된다. 이러한 타겟들은 임의의 적절한 생물학적 타겟일 수 있지만, DNA 서열(무 세포 DNA를 포함함), RNA 서열, 유전자, 올리고 뉴클레오티드(oligonucleotides), 분자, 단백질, 생체표식(biomarkers), 세포(예, 순환 종양 세포), 또는 다른 적당한 타겟 생체 분자를 포함하는 것들로서, 그들로 한정되지 않는다. 다양한 실시예들에서, 이러한 생물학적 성분들은 태아 진단, 다중화 dPCR, 바이러스 검출, 및 정량 표준화, 유전자형(genotyping), 서열 검증, 돌연변이 검출, 유전자 생물, 희귀 대립 유전자 검출, 및 복제 수 변화 검출 등의 응용들에서 다양한 PCR, qPCR, 및/또는 dPCR 방법 및 시스템과 연관하여 사용될 수도 있다.

일반적으로, 대량의 시료들이 처리되는 정량 중합 효소 연쇄 반응(qPCR에)에 적용가능 하지만, 임의의 적절한 PCR 방법은 본 명세서에 기재된 다양한 실시예들에 따라 사용될 수도 있음을 인식해야 한다. 적절한 PCR 방법들은 예를 들어, 디지털 PCR, 대립 유전자 특이 PCR, 비대칭 PCR, 결합 매개(ligationmediated) PCR, 다중 PCR, 맞춤형(nested) PCR, qPCR, 캐스팅 PCR, 게놈 워킹(genome walking), 브리지(bridge) PCR을 포함하지만 그들로 제한되지 않는다.

본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 후술되는 바와 같이, 반응 위치들은 예를 들어 관통 구멍, 시료 보유 영역, 우물, 요홈(indentations), 지점(spots), 공동, 및 반응 챔버들을 포함하지만 그들로 제한되지 않는다.

또한 본원에서 사용되는 바와 같이, 열 순환은 열 순환기(thermal cycler), 등온 증폭, 열 관습(thermal convention), 적외선 매개 열 사이클링(infrared mediated thermal cycling), 또는 헬리카제 의존 증폭(helicase dependent amplification)을 사용하는 단계를 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 칩이 내장된 가열 소자와 통합될 수도 있다. 다양한 실시예들에서, 칩은 반도체들과 통합될 수도 있다.

다양한 실시예들에 따른 타겟의 검출은 예를 들어, 형광 검출, 양 또는 음 이온 검출, 산도(pH) 검출, 전압 검출, 또는 전류 검출을 단독 또는 조합할 수도 있지만, 그들로 한정되지 않는다.

여기에 설명되는 다양한 실시예들은 특히 디지털 PCR(dPCR)에 적합하다. 디지털 PCR에서, 타겟 폴리 뉴클레오티드 또는 핵산 서열의 상대적으로 적은 수를 내장하는 용액을 각각의 시료를 대량의 작은 시료들로 더 분할할 수도 있으며, 그에 의해 각 시료는 일반적으로 타겟 뉴클레오타이드 서열의 한 분자를 포함하던가 또는 타겟 뉴클레오타이드 서열을 포함하지 않을 수도 있다. 연이어, 시료들이 PCR 프로토콜, 절차, 또는 실험에서 열적으로 순환되는 경우, 타겟 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 시료가 증폭되어 양의 검출 신호를 생성하는 반면 어떠한 타겟 뉴클레오타이드 서열을 포함하지 않는 시료들은 증폭되지 않고 검출 신호를 생성하지 않는다. 푸아송 통계(Poisson statistics)를 사용하여, 원래 용액에서 타겟 뉴클레오타이드 서열들의 숫자를 양의 검출 신호를 생성하는 시료들의 개수와 상관할 수도 있다.

본 명세서에 기재된 실시예들에 있어서, 칩 상의 예시적인 dPCR 결과를 도23에 도시한다.

전형적인 dPCR 프로토콜, 절차, 또는 실험을 위해서, 간단하여 비용에 효과적인 방법으로 수만 또는 수십만의 시료들에, 즉 각각 수 나노리터, 1 또는 대략 1 나노리터, 또는 1 나노리터 미만의 용적을 갖는 시료들에 초기 시료 용액을 분할할 수 있는 이점이 있다. 타겟 뉴클레오티드 서열의 수를 매우 작게 할 수 있기 때문에, 초기 용액의 전체 내용물이 복수의 반응 위치들을 고려하여 내장하는 그러한 환경들에서도 중요할 수도 있다.

본원에서 설명되는 실시예들은 이들 및 기타 dPCR 설계 제약들을 초기 시료 용액을 복수의 반응 위치들에 시료 용액의 모두, 또는 필수적인 것들 모두를 고려하는 방식으로 분배함으로써 해결한다.

높은 처리량의 PCR 분석들 및 dPCR 방법들 때문에, 한번에 수행되는 반응들의 수를 증가시키면서 액체 시료의 반응 용적을 감소시키기 위해 배열 형식을 사용하는 전략이 적용될 수도 있다. 액체 시료의 반응 용적들의 배열은 복수의 반응 위치들을 갖는 기판 일 수도 있다. 반응 위치들은 관통 구멍들, 우물들, 요부들, 지점들, 공동들, 반응실들, 또는 본 명세서에 기재된 다양한 실시예들에 따른 시료를 보유할 수 있는 임의의 구조들일 수 있으며, 이들로 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 관통 구멍 또는 우물들은 지름이 테이퍼질 수도 있다.

주어진 영역 내에서 더 많은 반응이 수행될 수 있도록 액체 시료의 반응 용적을 줄이면 반응 용적들의 밀도를 더 높일 수도 있다. 예를 들어, 기판 내의 관통 구멍들을 통해 300 ㎛의 직경으로 구성되는 일정 배열의 반응 위치들은 약 30 nL의 반응 용적을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 배열 내의 각 관통 구멍의 사이즈를 직경 60 내지 70 μm로 줄임으로써 예를 들어 각 반응 용적은 100 pL의 액체 시료일 수도 있다. 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 반응 용적들은 약 1 pL 로부터 30 nL까지의 액체 시료일 수도 있다. 더욱이, 동적 범위는 액체 시료의 희석액을 1이상 사용하여 증가될 수도 있다.

도 1A는 본원에 설명된 다양한 실시예에 따른 배열을 포함하는 칩(100)을 도시한다. 칩(100)은 예를 들어 물품, 기기, 배열, 슬라이드, 또는 평판으로 지칭될 수도 있다. 칩(100)은 기판(110) 및 반응 위치의 배열(120)을 포함한다. 기판(110)은 다양한 물질로서, 예를 들어, 금속, 유리, 세라믹, 실리콘을 포함하는 것이지만, 그로 제한되지 않는다. 배열(120)은 복수의 반응 위치(104)를 포함한다. 복수의 반응 위치들(104)은 예컨대, 관통 구멍들, 우물들, 요부들, 지점들, 공동들 또는 반응실들일 수도 있다. 각 반응 위치는 예를 들어 원형, 삼각형, 육각형 등의 단면 형상의 다양성을 가질 수도 있다. 다른 형상을 가지면 상기 소정 영역에서의 반응들의 수를 더 증가시키도록 보다 조밀한 반응 위치들을 허용할 수도 있다.

도 1B는 다양한 실시예들에 있어서, 반응 위치들(104)의 일정 배열의 단면도를 예시하며; 칩(100)은 제1 표면(112) 및 제2 표면(114)을 갖는다. 각 반응 위치(104)는 제1 표면(112)의 개구로부터 제2 표면(114)의 개구로 연장한다. 반응 위치들(104)은 모세관 작용에 의해 충분한 표면 장력을 제공하여 처리하거나 검사할 생체 시료를 함유하는 각각의 액체 시료들을 보유하도록 구성될 수도 있다. 칩(100)은 USPNs 6,306,578; 7,332,271; 7,604,983; 7,682,565; 6,387,331; 또는 6,893,877 중 임의의 것에 개시된 바와 같이, 일반 형태 또는 구성을 가질 수도 있다. 이들을 본원에 완전히 설명된 것처럼 그 전체를 여기에 참고로 병기한다. 도 1B에 예시된 실시예에서, 반응 위치는 관통 구멍이다.

다양한 실시예들에서, 제1 표면(112) 및 제2 표면(114)은 친수성 재료를 포함하고, 반응 위치들(104)의 표면들은 친수성 재료를 포함한다. 이들 실시예들에서, 모세관 작용은 반응 위치들에 액체 시료의 탑재를 용이하게 한다. 또한, 모세관 작용은 반응 위치에 액체 시료를 유지시킨다.

다양한 실시예들에서, 제1 표면(112) 및 제2 표면(114)은 소수성 재료를 포함하고, 반응 위치(104)의 표면은 소수성 재료를 포함한다. 이들 실시예들에서, 모세관 작용은 반응 위치들에 액체 시료의 탑재를 용이하게 한다. 또한, 모세관 작용은 반응 위치에 액체 시료를 유지시켜준다.

일부 실시예들에서 반응 위치들(104)의 표면들은 친수성 재료를 포함하는 반면, 제1 표면(112) 및 제2 표면(114)은 소수성 재료를 포함한다. 이러한 방식으로, 액체 시료들의 반응 위치들(104)로의 탑재는 액체 시료가 친수성 표면 성향이기 때문에 용이해진다. 더욱이, 반응 위치들(104) 내에 탑재된 액체 시료들 간의 교차 오염 또는 누화가 최소화된다. 그러한 친수성 영역들의 배열은 소수성 표면 상에 친수성 섬들을 포함할 수도 있으며 또한 침착, 플라즈마, 마스킹 방법, 전사 인쇄, 스크린 인쇄, 스포팅(spotting) 등을 포함하는 미세 가공 기술의 넓은 범위를 사용하여 기판(102) 상에 형성될 수 있으나, 그에 한정되지 않는다.

예시된 실시예에서, 기판(110)은 300 마이크로미터의 두께를 제1 표면(112)과 제2 표면(114) 간에 가지며, 그에 의해 각 반응 위치들(104)은 약 1.3 나노리터의 용적을 갖는다. 대안으로, 각 반응 위치의 용적은, 예를 들어, 반응 위치(104)의 직경 및/또는 기판(102)의 두께를 감소시킴으로써, 1.3 나노리터 미만일 수도 있다.

따라서, 각 반응 위치는 1 나노리터 또는 그 미만, 100피코리터 또는 그 미만, 30 피코리터 또는 그 미만, 또는 10 피코리터 또는 그 미만의 용적을 가질 수도 있다. 다른 실시예들에서 반응 위치들의 용적 일부 또는 전부는 1 내지 20 나노리터의 범위 내이다. 다양한 실시예들에 따른 복수의 반응 위치들은 동적 범위를 증가시키도록 상이한 용적의 범위를 포함한다.

소정 실시예들에서 반응 위치들(104)의 밀도는 평방 미리미터 당 적어도 100 반응 위치들일 수도 있다. 다른 실시예들에서 반응 위치들의 밀도는 더 높을 수도 있다. 예를 들어, 칩(100)내의 반응 위치들(104)의 밀도는 평방 밀리미터 당 150 반응 위치들 또는 그 이상, 평방 밀리미터 당 200 반응 위치들 또는 그 이상, 평방 밀리미터 당 500 반응 위치들 또는 그 이상, 평방 밀리미터 당 1000 반응 위치들 또는 그 이상, 평방 밀리미터 당 10000 반응 위치들 또는 그 이상일 수도 있다.

소정 실시예들에서 관통 구멍들의 밀도는 평방 밀리미터 당 적어도 100 반응 위치들일 수도 있다. 다른 실시예들에서 관통구멍들의 밀도는 더 높을 수도 있다. 예를 들어, 칩(100) 내의 관통구멍들의 밀도는 평방 밀리미터 당 150 관통구멍들 또는 그 이상, 평방 밀리미터 당 200 관통구멍들 또는 그 이상, 평방 밀리미터 당 500 관통구멍들 또는 그 이상, 평방 밀리미터 당 1000 관통구멍들 또는 그 이상, 평방 밀리미터 당 10000 관통구멍들 또는 그 이상일 수도 있다.

칩(100)의 다른 실시예들은 또한 2012년 3월 16일에 출원된 임시 출원서 61/612,087(문서 번호 LT00655PRO) 및 2012년 11월 7일 출원된 61/723,759(문서 번호 LT00655PRO 2)에 더 기술되며, 모든 목적들을 위해 본 명세서에 병기된다.

상술한 바와 같이, 반응 위치의 사이즈를 줄이면 각 반응 위치에 액체 시료를 탑재하는 것과 관련되는 문제들을 초래할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 잔류 액체 시료가 약간 또는 전혀 잔류하지 않도록 액체 시료를 탑재하는 것이 바람직하다. 칩을 탑재하기 위한 본 명세서에 기재된 다양한 실시예들에 따른 탑재를 위한 칩에 도입되는 액체 시료의 부피의 적어도 75%는 복수의 반응 위치들에 탑재된다. 일부 실시예들에서, 탑재를 위한 칩에 도입되는 액체 시료의 부피의 적어도 90%는 복수의 반응 위치들에 탑재된다. 다양한 실시예들에서, 탑재될 칩에 도입되는 시료의 용적은 칩 상의 복수의 반응 위치들의 합계의 용적과 동일하다. 일부 실시예들에서, 칩에 도입되는 액체 시료의 용적은 상기 칩 상의 복수의 반응 위치들의 용적의 합 마이너스 한 반응 위치의 용적이다.

도2를 참조하면, 본원에 기재된 다양한 실시예에 있어서, 일정 배열의 반응 위치들(104)은 칩(100) 상에 일정 용적의 액체 시료를 침착함으로써 탑재될 수도 있다. 가요성 재료로 구성되는 시료 탑재기(206)를 사용하여 반응 위치들(104)과 접촉하여 충분한 압력으로 반응 위치들(104)의 배열 위에 액체 시료를 확포함으로써 반응 위치들(104)의 모세관 탑재를 용이하게 할 수 있다. 충분한 압력은 측면 주사 방식으로 적용할 때 표면의 친수성/소수성 특성을 극복하기에 충분한 힘이 될 수도 있다. 일부 실시예들에서 압력은 사용자에 의해 또는 자동으로 장치에 의해 도포될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 시료 탑재기(206)를 고정 유지하고 칩(100)을 이동하여 액체 시료가 배열(104)위에 확포 되도록 할 수도 있다. 다른 실시예들에서, 칩(100)을 고정하는 반면 시료 탑재기(206)를 배열(104) 위에서 이동하여 반응 위치들(104)의 배열을 탑재할 수도 있다. 시료 탑재기(206)를 반응 위치들(104) 위에서 유저 또는 장치에 의해 이동할 수도 있다. 또한, 이러한 방식으로, 과잉의 액체 시료는 칩(100)으로부터 제거될 수도 있다.

또한 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 복수의 반응 장치들은 칩이 케이스 또는 캐리어로 이동될 때 탑재될 수도 있다. 케이스는 액체 시료들의 증발을 방지하는데 도움을 줄 수 있고 또한 열 순환하는 동안 각 반응 용적의 안정성을 증가시킬 수도 있다.

도3A, 3B 및 3C는 본 서류에 개시되는 다양한 실시예들에 따른 일정 배열의 반응 위치들을 탑재하기 위한 케이스(300)의 여러 모습들을 예시하며; 케이스(300)는 제1 부분(302) 및 제2 부분(304)를 포함할 수도 있다. 제1 부분(302) 및 제2 부분(304)은 폐쇄된 위치에서 제1 부분(302) 및 제2 부분(304)이 칩(100)을 감싸도록 이동 가능하게 접속되도록 구성된다.

본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 칩 내의 반응 위치들을 탑재하기 위한 방법은 도4에 예시된다. 단계 402에서 액체 시료는 시료 탑재기에 침착된다. 다양한 실시예들에서 시료 탑재기는 액체 시료가 시료 탑재기 내의 저장소 내에 유지되도록 액체 시료를 침착하기 위한 액세스 포트를 가질 수도 있다. 다른 실시예들에서 액체 시료는 반응 위치들의 배열을 포함하는 칩 상에 직접 침착된다. 단계 404에서, 시료 탑재기는 칩과 접촉하게 된다. 단계 406에서, 시료 탑재기는 칩의 표면을 가로질러 측방으로 이동함으로써 액체 시료가 충분한 압력으로 반응 위치들과 접촉하여 반응 위치들의 모세관 작용이 액체 시료를 반응 위치들에 탑재하도록 허용한다. 단계 408은 선택적으로 수행될 수도 있다. 단계 408에서, 시료 탑재기에 의해 칩의 표면 상에 침착되었고 또한 반응 위치로 탑재되지 않은 과잉 액체 시료의 제거는 가열 인가에 의해 용이해질 수도 있다. 칩은 가열 표면에 의해 가열될 수도 있다. 과잉 액체 시료의 제거는 예컨대 액체 시료 내의 생체분자들을 증폭하는 동안 발생할 수도 있는 오류들이 감소하는데 도움을 줄 수도 있다.

도5B를 참조하면, 제1 부분(302)은 칩(100)을 유지할 수도 있다. 일부 실시예들에서 칩(100)은 포트들(310)에 도입되는 접착제에 의해 케이스(300)의 제1 부분(302)에 유지될 수도 있다. 접착제는 예컨대 아교 또는 UV 접착제 타입일 수도 있다. 다른 실시예들에서 칩(100)은 예컨대, 파스너 또는 클립에 의해 유지될 수도 있다.

다양한 실시예들에 따른 깔대기 가이드(308)는 칩(100)의 반응 위치들로 시료의 도입을 용이하게 하도록 케이스(300)의 제2 부분(304)과 연속적인 관계에 있다. 깔대기 가이드(308)는 반응 위치들을 탑재하기 위해 칩(100)에 접촉하여 압력을 가하도록 충분하게 가요성인 소수성 재료일 수도 있다. 깔대기 가이드(308)는 예컨대, 실리콘, RTV, 폴리우레탄, 천연 고무, 기타 탄성체들 또는 폴리올레핀들로 구성될 수도 있다. 깔대기 가이드(308)는 칩(100)이 깔대기 가이드(308)를 통과하여 이동할 때, 칩(100) 위에 액체 시료를 확포하여 개별 반응 위치들을 탑재하도록 구성된다. 깔대기 가이드(308)는 또한 가스켓으로 구성될 수도 있다.

이러한 양식으로, 시료의 도입은 본 서류 전체에 걸쳐 특히 도4에서 논의된 방식으로 필요한 시료의 최소 용적을 감소할 수도 있다. 다양한 실시예들에서 깔대기 가이드(308)는 케이스와 통합 또는 그에 결합된다. 대안으로 깔대기 가이드(308)는 개별 또는 제거가능 품목일 수도 있다.

깔대기 가이드(308)는 다양한 형상들 및 사이즈일 수도 있다. 예를 들어, 일 실시예에서 깔대기 가이드(308)는 도9A 및 도 9B에 예시된 바와 같이, 좁은 슬릿(slit)을 갖는 구멍을 형성할 수도 있다. 좁은 슬릿은 폭이 충분히 좁아서 액체 시료가 깔대기 가이드(308)내에 놓일 때 그를 통과하지 못한다. 좁은 슬릿은 칩(100)이 케이스의 제2 부분(304) 내에 위치된 잔존 용적(312) 내로 통과하도록 허용한다. 일실시예들에서 박막은 예컨대, 이물질 또는 공기를 배출하도록 잔존 용적(312)를 감싸도록 좁은 슬릿을 커버할 수도 있다. 칩(100)이 깔대기 가이드(308)를 통해 삽입될 때 칩(100)은 슬릿 커버막을 파괴할 수도 있다.

제2 부분(304)에는 시료 포트(306)가 또한 결합된다. 액체 시료는 칩(100)을 탑재하도록 시료 포트(306) 내에 침착될 수도 있다. 시료 포트(306) 내에 침착되는 액체 시료는 깔대기 가이드(308) 내에 유지될 수도 있다. 또한 깔대기 가이드(308)는 시료의 탑재를 용이하게 하도록 길이를 따라 여러 지점들로서 시료 재료를 수용하도록 구성될 수도 있다. 깔대기 가이드의 길이를 따르는 여러 시료 탑재 포트들은 액체 시료의 효율적인 탑재를 용이하게 할 수도 있다. 깔대기 가이드의 길이를 따르는 여러 탑재 포트들은 칩(100)과 작용하도록 구성될 수도 있다.

칩(100)은 처리량을 증가시키도록 칩의 부분들을 분리하는 다중 시료들을 탑재하기 위한 개별 영역들로 하위 분할될 수도 있다. 도10은 적어도 두 개의 시료들을 포함하도록 구성된 칩(1000)을 예시한다. 격벽(1004)은 제1 복수의 반응 위치들(1006)의 제1 배열을 제2 복수의 반응 위치들(1008)의 제2 배열로부터 격리한다. 이러한 식으로, 칩을 탑재함으로써 제1 액체 시료가 제1 복수의 반응 위치들(1006)에 탑재될수도 있고 또한 제2 액체 시료가 제2 복수의 반응 위치들(1008)에 탑재된다. 일부 실시예들에서 제1 액체 시료는 시료의 한 희석일 수도 있고, 제2 액체 시료는 시료의 다른 희석일 수도 있다.

다른 실시예들에서 제1 및 제2 액체 시료들은 예컨대 도 3A 내지 3C 또는 도8A 및 8B에 예시된 케이스에 의해 칩(1000)에 탑재될 수도 있다. 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 케이스를 사용하여 액체 시료는 깔대기 가이드에 탑재될 수 있으므로 그들은 칩 상의 원하는 배열로 탑재될 수도 있다. 대조적으로 칩(1002)은 다양한 실시예들에 따른 복수의 시료 영역들의 단일 배열을 포함하는 칩을 예시한다.

상술한 바와 같이, 깔대기 가이드(308)는 액체 시료가 칩(100)에 유지 접촉하도록 구멍과 같은 우물을 형성하는 구성을 가질 수도 있다.

상술한 바와 같이, 제2 부분(304)은 잔존 용적(312)을 포함할 수도 있다. 잔존 용적(312)은 케이스(300)가 폐쇄된 위치에 있을 때 칩이 유지되는 곳이다. 다양한 실시예들에서 잔존 용적(312)은 침지 유체로 충진될 수도 있다. 침지 유체는 또한 캡슐화 매체로 지칭될 수도 있다. 캡슐화 매체는 반응 위치들(104) 내에 내장되는 시료들과 혼합하지 않으며 반응 위치들(104) 내에 내장되는 액체 시료들의 증발을 방지 또는 줄이도록 구성되는 침지성 유체(예, 액체 또는 겔)일 수도 있다.

다양한 실시예들에 따른 캡슐화 매체는 폴리디메틸 실록산(PDMS)일 수도 있다. PDMS는 반응 위치들 내에 탑재되는 액체 시료들을 오염시키지 않고 칩(100)의 반응 위치들을 충분히 캡슐화하도록 하부 가교 결합될 수도 있다.

PDMS는 PCR과 함께 사용하기에 적합하게 만드는 여러 특성들을 갖는다. 예컨대, PDMS는 자동 형광성이 아주 낮으며, PCR 온도에서 열적으로 안정하며, 중합 공정들에 비억제성이다. 게다가 PDMS는 수성 시료를 함유할 수도 있지만 수증기 투과성 가스일 수도 있다.

PDMS는 하부 가교 결합될 수 있지만 충분히 경화될 수도 있다. 일 예에서, 캡슐화 매체는 첨가된 가교 결합제를 0.8 중량% 갖는 PDMS이다. 통상적으로, 충분히 가교 결합된 PDMS는 10 중량%로 첨가되는 가교 결합제를 갖는다. 다른 적합한 캡슐화 매체들은 다른 PCR 호환성 점탄성 재료일 수도 있다.

PDMS를 하부 가교 결합함으로써, 충분히 가교 결합된 물질과 정상적으로 연관되는 모든 속성들을 보유하면서 적합한 캡슐제로서 기능할 수 있다. 예컨대, PDMS는 10퍼센트 미만인 일정량의 가교 결합제를 사용하여 하부 가교 결합될 수도 있다. 예컨대, 1% 또는 그 미만의 가교 결합 레벨은 소정의 dPCR 응용들에 대해서와 같이 소정의 PCR을 위한 설계 요건들에 부합한다. 다중 dPCR 응답들은 0.8% 또는 그 미만인 일정 량의 가교 결합제로 봉입되는 평판(100)을 사용하여 실행된다. 또한 후루어리너트(Fluorinert)에 비견되는 하부 가교 결합된 PDMS 물질의 더 높은 점성으로 인하여, PDMS 캡슐화 매체는 자체 패키징 요건들 및 고객 워크후로우 솔루션(customer workflow solutions)을 대여할 수도 있다.

칩(100)이 시료와 깔대기 가이드(308)의 슬릿을 통과할 때 반응 위치들은 시료로 충진하여 잔존 용적(312)으로 통과할 것이다. 만일 잔존 용적(312)이 칩(100)의 삽입 이전에 캡슐화 매체로 충진되면, 충진된 반응 위치들은 공기에 노출된 시간 량과 시료들의 증발 량을 최소화한다.

케이스는 PCR과 같은 생물학적 반응들과 호환 가능한 재료들의 범위로부터 제조될 수도 있다. 예컨대, PCR을 호환 가능하게 하기 위해 케이스는 낮은 자동 형광성, PCR 반응에 대하여 비억제성, PCR에 대하여 여기 및 검출 파장들에 선택적으로 투명성, 및 PCR 온도에 열적 적합성을 가질 수도 있다. 케이스에 대한 재료의 예는 폴리 카보네이트, 폴리스티렌, 폴리 환상 올레핀, 환상 올레핀, 또는 다른 중합체 물질들일 수도 있으나, 그로 제한되지는 않는다.

일부 실시예들에서, 잔존 용적(312)은 케이스 내의 포켓 내이다. 포켓은 잔존 용적(312) 내의 캡슐화 매체를 내장하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서 캡슐화 매체는 칩(100)이 삽입되기 전에 포켓으로 미리 탑재될 수도 있다. 칩(100)은 캡슐화 매체에 의해 봉입되는 동안 사전 탑재되는 체적 내로 압축될 수도 있다. 제1 부분(302)을 제2 부분(304)과 조립하고 또한 잔존 용적(312) 내의 캡슐화 매체 내에 칩(100)을 봉입하는 케이스를 폐쇄하는 동안 깔대기 가이드(308)는 제1 부분(302)에 의해 더 압축되어 잔존 용적(312)의 밀봉을 형성한다.

다른 실시예들에서 잔존 용적(312) 내의 포켓은 칩(100)이 잔존 용적(312) 내로 밀려들어갈 때 포켓이 개방되도록 공기가 없이 밀봉될 수도 있다. 이러한 방식으로 오일리스 방법 및 케이스가 칩을 위해 사용된다.

다양한 실시예들에서 깔대기 가이드(308)는 폴리디메틸 실리콘, 또는 유사 물질로 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서 실리콘 오일은 깔대기 가이드(308) 내에 내포될 수도 있다. 예컨대, 실리콘 오일은 PD5일 수도 있다. 이러한 중합 물질로 하면, 실리콘 오일은 시간과 더불어 중합체 매트릭스로부터 서서히 방출된다. 실리콘 오일은 칩(100)을 깔대기 가이드(308)를 통해 더 쉽게 밀어주도록 깔대기 가이드(308)에 윤활성을 부여할 수도 있다. 이 실시예들에서 깔대기 가이드(308)는 칩(100)이 깔대기 가이드(308)를 통과하여 이동될 때 칩(100) 위에서 액체 시료를 확포하여 개별 반응 위치들을 탑재하도록 구성된다. 게다가 실리콘 오일은 칩(100)을 피복하여 칩이 케이스(300) 내로 탑재되어 있을 때 시료들의 증발을 감소 또는 방지할 수도 있다. 이 실시예들의 일부에서, 캡슐화 매체는 필요없다. 왜냐하면 실리콘 오일의 피복이 시료의 손실을 방지하기에 충분하기 때문이다.

다양한 실시예들에 따른 침지 유체는 탄성체, 중합체, 또는 오일 일수 있으나, 그로 제한되지는 않는다. 침지 유체는 탑재에 도움을 줄 수 있고, 시료 증발을 줄일 수 있고 또한 기포를 방지할 수도 있다. 케이스 내의 공기는 예컨대, 시료들의 생물학적 반응들에 장애가 되거나 이미징을 부정확하게 할 수도 있다.

일부 응용들을 위한 침지 유체의 일 예는 3M사에 의해 판매되는 후루오리너트이다. 그러나 후루오리너트는 이후 PCR 순환 동안 방출될 수도 있는 공기를 용이하게 취하는 성향으로 인하여 원하지 않는 기포가 형성되므로 PCR 응용들에 문제가 될 수 있다.

도3B는 칩 잔존 용적(312) 내에 칩(100)을 갖는 케이스를 예시한다. 제1 부분과 제2 부분은 폐쇄된 위치에 있다. 도3C는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 폐쇄된 케이스의 또 다른 사시도이다.

도4는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 복수의 반응 위치들을 탑재하는 방법(400)을 묘사하는 흐름도를 예시한다. 단계 402에서, 액체 시료는 깔대기 가이드로 침착된다. 도9A 및 9B에 묘사된 바와 같이, 깔대기 가이드는 액체 시료를 보유하도록 통공형 형상일 수도 있다. 다양한 실시예들에 따른 깔대기 가이드는 소수성 재료로 구성될 수도 있다.

단계 404에서, 칩을 깔대기 가이드에 삽입하고, 여기서 칩은 상술한 바와 같이, 기판과 복수의 반응 위치들을 포함한다. 깔대기 가이드는 칩이 깔대기 가이드를 통과할 때 칩을 접촉하도록 구성된다.

단계 406에서, 칩이 깔대기 가이드를 통과하면 복수의 반응 위치들로 액체 시료가 탑재한다. 깔대기 가이드의 접촉은 반응 위치들로 액체 시료의 탑재가 용이해진다. 상술한 바와 같이, 깔대기 가이드는 측방으로 훑는 방식으로 인가될 때 표면의 소수성/친수성 특성들을 극복할 정도로 충분히 큰 힘으로 칩과 접촉한다. 이러한 식으로 깔대기 가이드는 또한 깔대기 가이드 내의 과잉을 유지함으로써 기판 상에 남아 있을 수도 있는 과잉 액체 시료를 줄여준다.

칩을 탑재하기 위하여 본원에서 설명되는 다양한 실시예들에 따르면 탑재를 위해 칩에 도입되는 액체 시료의 용적의 적어도 75%를 복수의 반응 위치들에 적재한다. 일부 실시예들에서, 탑재를 위한 칩에 도입되는 액체 시료의 용적의 적어도 90%가 복수의 반응 위치들에 탑재된다. 다양한 실시예들에서 탑재될 칩에 도입되는 액체 시료의 용적은 칩 상의 복수의 반응 위치들의 용적들의 합과 동일하다. 일부 실시예들에서 칩에 도입되는 액체 시료의 용적은 침 상의 복수의 반응 위치들의 용적들의 합용적 마이너스 한 반응 위치의 용적이다.

게다가 다양한 실시예들에서 반응 위치들 및 기판은 소수성 재료로 피복 또는 구성될 수도 있다. 이러한 식으로 반응 위치들의 모세관 힘들은 시료로 반응 위치들을 탑재하고 또한 반응 위치들 내에 액체 시료들을 내장하는 실질적인 인자이다.

일부 실시예들에서 반응 위치들은 수성 재료로 피복되거나 구성될 수도 있는 반면, 기판은 소수성 재료로 피복되거나 구성될 수도 있다. 그와 같이, 깔대기 가이드에 의해 제공되는 힘과 조합하여 액체 시료들을 탑재하면 심지어 효율이 더 좋아질 수도 있다. 칩은 예컨대, 침착, 플라즈마, 마스킹 방법, 전사 인쇄, 스크린 인쇄, 스포팅, 등과 같은 다양한 코팅 방법으로 코팅 될 수도 있다. 코팅 방법 및 특성들은 2012년 11월 7일 출원된 임시 출원 서류 번호 LT00668 PRO에도 기술되며, 여기서 모든 목적들을 위해 본원에 병기된다,

도8A 및 8B는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 칩을 반응 위치들의 배열로 탑재하기 위한 케이스의 다른 예를 예시한다. 케이스(802)는 깔대기 가이드(806) 및 칩 잔존 용적(80)을 포함한다. 칩(100)은 칩 잔존 용적(80) 내에 삽입된다. 칩(100)의 시료 탑재는 깔대기 가이드(806)에 의해 용이하다. 상술한 바와 같이, 칩 잔존 용적(80)은 침지 유체 또는 캡슐화 매체로 충진되므로 시료의 증발, 시료들 간의 누화, 및 기포들을 최소화하는데 도움을 준다. 도8B는 칩(100)이 칩 잔존 용적(80)내에 탑재되는 위치에 있는 케이스(8B)를 예시한다. 이러한 케이스 예에서, 케이스(802)의 상하 이동가능 부분들은 케이스를 폐쇄하고, 칩(100)을 탑재하는 동안 상부 및 하부 부분들이 함께 슬라이딩 하 는 것과 관련되는 오류를 감소시키도록 사전 조립된다. 케이스(802)는 칩(100)의 탑재 및 캡슐화의 용이성을 증가시킬 수도 있다.

본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 다른 방법들을 사용하여 복수의 반응 위치들(104)을 칩(100) 내에 탑재할 수도 있다. 예컨대, 반응 위치들(104)은 진공 탑재될 수도 있다. 예컨대, 칩은 부압 상태로 케이스 또는 재료 내에 있을 수도 있다. 복수의 반응 위치들은 액체 시료가 반응 위치들 내로 바늘들을 인출하도록 시료가 충진된 바늘들로 부압이 충진된 케이스를 관통함으로써 탑재된다.

게다가, 일부 실시예들에 따르면, 칩은 원심력에 의해 탑재될 수도 있다. 예컨대, 칩은 회전판 상에 장착될 수도 있다. 판의 회전은 칩의 관통구멍들을 통해 칩 상에 시료가 침착되게 강제할 수 있다.

또 다른 예시적인 탑재 장치는 도11에 예시한다. 이러한 장치를 사용함으로써 탑재 운동은 칩의 여러 탑재들에 걸쳐 더 균일할 수도 있다. 탑재 장치를 사용하면 유저는 칩을 수동으로 탑재할 수도 있다. 대안으로, 탑재 장치는 자동화될 수도 있다. 탑재 장치는 탑재될 칩이 놓일 수도 있는 칩 보유기(1102)를 포함할 수도 있다. 칩 보유기는 탑재 기부(1104) 내에 내포될 수도 있다. 시료 보유기(1106)는 시료 탑재기 보유기(1108) 내에 위치될 수도 있다. 이러한 식으로 시료 보유기(1106)는 칩을 탑재하도록 일관성 있게 위치된다. 시료 탑재기 보유기(1108)를 칩 위에서 측방으로 이동함으로써 시료 탑재기는 칩 위에서 시료 체적을 밀어서 상술한 바와 같이, 반응 위치들을 탑재할 것이다. 시료 탑재기 보유기(1108)는 일부 실시예들에서 유저에 의해 또는 자동화된 시료 탑재기 보유기(1108)에 의해 수동으로 이동될 수도 있다.

다양한 실시예들에서 유저는 칩 상의 액체 시료를 침착할 수도 있다. 그 다음 유저는 시료 탑재기를 보유한 다음 시료를 반응 위치들에 탑재하도록 칩 위에서 시료 탑재기를 측방으로 이동할 수도 있다. 수동 및 자동 양 탑재 방법을 위해, 시료 탑재기는 반응 위치들을 탑재하도록 칩 위에서 측방으로 이동하는 동안 침에 대하여 0 내지 90도의 각도로 위치될 수도 있다.

본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 시료 보유기(1106)는 다양한 재료들로 구성될 수 있음을 인식해야 한다. 예컨대, 시료 보유기(1106)는 폴리올레핀들, 폴리우레탄들, 실록산들 등으로 구성될 수도 있다. 일부 실시예들에서 시료 보유기(1106)는 Dow 722, 저 밀도 폴리에틸렌으로 구성될 수도 있다. 그러나, 시료 탑재기 재료와 액체 시료 간에 5 내지 179도의 물 접촉각을 생성하는 임의 재료는 시료 보유기(1106)를 위해 허용 가능한 재료일 수도 있음을 인식해야 한다.

반응 위치들의 물리적 특성들 및 반응 위치들뿐 아니라 칩의 표면들의 소수성/친수성 특성들과 더불어 액체 시료 물성들, 시료 탑재기 재료 물성들 및 시료 탑재기의 물리적 기하학은 쌍방향이며 장치가 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 시료들을 탑재하도록 하는 완전한 시스템으로서 모두 고려되어야 한다.

시료 탑재기로부터 액체 시료를 확포하는 것은 액체 시료의 물 접촉각에 의존한다. 물 접촉각은 액체 시료의 물성들과 시료 탑재기의 재료 물성들의 상호관계로부터 결과한다. 물 접촉각이 90도 미만일 때 액체 시료와 기판 표면 간의 상호관계는 친수성이고, 시료는 기판 표면과 응집 작용을 예시하며, 이 작용은 관통구멍들로 시료를 당기는 모세관 작용을 위해 필수적이다. 예컨대, 물접촉각이 50도 이하인 너무 친수성인 기판은 기판 표면 상에서 과잉 액체 시료의 풀링을 증가시키거나 또는 예컨대, 반응 위치들의 탑재를 비효율화할 수도 있다. 게다가 저 접촉각들은 액체 시료가 일부 반응 위치들로 너무 신속하게 이동하게 하여 복수의 반응 위치들 내에 액체 시료의 불균형 분포를 초래할 수도 있다.

반대로, 물 접촉각이 90도 이상일 때 기판 표면과 액체 시료 간의 상호관계는 소수성이고, 액체 시료는 반응 위치들로 이동하지 않을 것이다. 왜냐하면, 모세관 힘은 음일 것이다. 이러한 상황은 또한 기판 표면 상에 액체 시료를 풀링할 수도 있고 또한 일부 반응 위치들을 액체 시료로 탑재하는 것을 방지할 수도 있다. 그와 같이, 기판 및 반응 위치들의 표면들은 액체 시료에 대하여 기판 및 반응 위치들 표면의 소수성도와 친수성도를 평형하도록 설계된다.

다양한 실시예들에 따른 이 특성들을 마음에 두고 효율적인 탑재는 액체 시료와의 전진 접촉각이 액체 시료와의 후퇴 접촉각과 유사하도록 시료 탑재기를 구성함으로써 달성될 수도 있다. 도20을 참조하면, 전진 및 후퇴 접촉각들이 예시된다. 물방울(2002)은 기판(2000) 상에 도시된다. 만일 기판이 기울어지면, 물방울(2002)은 전진 접촉각(2006) 및 후퇴 접촉각(2004)을 가질 것이다.

다양한 실시예들에 따른 전진 접촉각은 85 +/- 15도이고, 후퇴 접촉각은 85 +/- 15도이다.

시료 탑재기의 칩으로의 하향력은 재료 타입, 시료 탑재기 두께, 및 칩 두께 및 재료에 의존할 수도 있다. 그러나 하향력은 칩을 접촉하기 위한 힘으로부터 칩을 파손하는데 필요한 힘까지의 범위일(실리콘의 두께는 인자로서 고려될 수 있다). 그에 더하여 다양한 실시예들에서 칩을 가로지르는 시료 탑재기의 훑는 속도는 2.0 sec/mm로부터 0.2 sec/mm까지일 수도 있다.

또 다른 예시적인 도12에 도시된 탑재 장치의 실시예에서, 이중 시료 탑재기(1208)를 사용하여 칩을 탑재할 수도 있다. 이 탑재 장치는 도11에서와 같이 칩 보유기(1202), 탑재 기부(1204), 및 이중 시료 탑재기(1208)를 포함할 수도 있다. 칩 보유기(1402)는 탑재될 칩을 보유한다. 칩 보유기(1202)는 탑재 기부(1204) 내에 보유될 수도 있다. 이중 시료 탑재기(1208)는 이중 시료 탑재기(1206)를 보유할 수도 있다. 일부 실시예들에서 유저는 칩 보유기(1202) 내의 칩 위에서 측방으로 이중 시료 탑재기(1208)를 수동으로 밀어줄 수도 있다. 다른 실시예들에서 이중 시료 탑재기(1208)에 의한 이동은 모터를 사용함으로써 자동화될 수도 있다.

이중 시료 탑재기(1206)는 복수의 반응 위치들로 탑재되는 시료 용적을 증가시킬 수도 있다. 다양한 실시예들에서 탑재될 시료 용적은 이중 시료 탑재기(1206)의 두 시료 탑재기들 간에 침착될 수도 있다. 이러한 식으로 이중 시료 탑재기(1206)의 각 시료 탑재기는 칩을 가로질러 탑재될 시료 용적을 가이드하여 복수의 반응 위치들을 시료 용적으로 탑재하는데 도움을 준다.

상술한 바와 같이, 시료 용적을 이중 시료 탑재기로 탑재하는 것은 반응 위치들 내의 칩 상에 침착되는 시료 용적의 적어도 75%를 탑재할 수도 있다. 다른 실시예들에서 시료 용적을 이중 시료 탑재기로 탑재하는 것은 반응 위치들 내의 칩 상에 침착되는 시료 용적의 적어도 90%를 탑재할 수도 있다. 다른 실시예들에서 시료 용적을 이중 시료 탑재기로 탑재하는 것은 반응 위치들 내의 칩 상에 침착되는 시료 용적의 100%를 탑재할 수도 있다.

도13은 다양한 실시예들에 따른 또 다른 시료 탑재기(1300)를 예시한다. 시료 탑재기(1300)는 제1 블레이드(1302) 및 제2 블레이드(1304)를 포함할 수도 있다. 시료 탑재기(1300)는 또한 액세스 포트(1306)를 포함할 수도 있으며, 여기서 기판 내에 내포되는 반응 위치들의 배열 내로 탑재될 칩과 같은 액체 시료가 침착될 수도 있다. 액세스 포트(1306) 내에 침착되는 액체 시료는 제1 블레이드(1302)와 제2 블레이드(1304) 간의 저장소(1308)내에 남을 수 있어 비로서 시료가 반응 위치들 내로 탑재된다. 액체 시료는 유로의 단부, 즉, 시료 탑재기(1300)의 첨단에서 분산될 유로(1310) 내에서 흐를 수도 있다.

상술한 바와 같이, 시료 탑재기(1300)는 일부 실시예에 따라 유저가 반응 위치들을 수동으로 탑재하도록 보유할 수도 있다. 다른 실시예들에서 시료 탑재기(1300)는 탑재 장치 내에 설치될 수도 있고 또한 반응 위치들을 탑재하도록 사용될 수도 있다.

제1 블레이드(1302) 및 제2 블레이드(1304)는 서로를 향하여 테이퍼지도록 구성되므로 액체 시료는 제1 블레이드(1302) 및 제2 블레이드(1304)의 폭 연부를 따라 젖을 수 있다. 이러한 식으로, 칩의 표면을 가로질러 액체 시료의 분포를 평탄하게 할 수 있으므로 시료 탑재기(1300)가 칩을 가로질러 훑을 때 액체 시료가 반응 위치들로 효율적으로 탑재될 수 있다.

도21을 참조하면, 시료 탑재기에 의해 반응 위치들을 탑재하는 것이 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따라 예시한다. 반응 위치들(104)로 탑재될 액체 시료(2104)는 시료 탑재기(2102) 내에 있다. 시료 탑재기(2102)는 표면(106)을 가로질러 측방으로 이동된다. 이동될 때 액체 시료(2104)는 모세관 작용에 의해 반응 위치들(104)에 탑재된다.

도14A는 시료 탑재기(1300)의 측면도를 예시한다. 이 도면에서, 저장소(1308)가 도시된다. 액체 시료가 상술한 바와 같이, 시료 탑재기(1300) 내에 침착될 때, 액체는 저장소(1308) 내에 잔류하므로 비로서 액체 시료가 반응 위치들 내로 탑재된다. 저장소(1308)에 침착될 수도 있는 액체 시료의 용적은 10 내지 20 μL일 수도 있다. 다른 실시예들에서 반응 위치들에 탑재되는 액체 시료의 용적은 0.5 μL로부터 100 μL까지일 수도 있다. 또 다른 실시예들에서 반응 위치들에 탑재되는 액체 시료의 용적은 100 μL 이상일 수도 있다. 반응 위치들에 탑재되는 액체 시료의 용적은 예컨대, 상술한 바와 같이, 시료 탑재기의 재료의 특징들, 액체 시료의 특징들, 및 시료 탑재기와 액체 시료 간의 상호관계에 의존할 수도 있다.

도14B는 시료 탑재기(1300)의 제1 블레이드(1302) 및 제2 블레이드(1304)의 확대도를 예시한다. 제1 블레이드(1302)와 제2 블레이드(1304) 간의 테이퍼링이 도시된다. 다양한 실시예들에서 테이퍼링 각은 0.1 내지 15도일 수도 있다. 일부 실시예들에서 테이퍼링 각은 1.5 내지 2도일 수도 있다. 다양한 실시예들에서 테이퍼링은 첨단에서 제1 블레이드(1302)와 제2 블레이드(1304) 간의 거리가 0.5 μm로부터 100 μm까지일 수도 있다. 일부 실시예들에서 제1 블레이드(1302)와 제2 블레이드(1304) 간의 거리는 100 μm 내지 2 μm일 수도 있다.

또한 다양한 실시예들에 따른 시료 탑재기(1300)의 첨단은 65 +/- 3 도에서 칩과 접촉할 수도 있다. 다양한 실시예들에 따른 시료 탑재기(1300)의 첨단은 칩과 접촉할 때 0 내지 .004 인치 편향될 수도 있다. 또한 칩을 가로지르는 시료 탑재기(1300)의 훑는 운동은 선형일 수도 있다. 다시 말하여, 최소 피치(pitch), 롤(roll), 또는 요동(yaw)일 수도 있다. 시료 탑재기(1300)는 예컨대, 2 내지 3 mm/sec의 속도에서 칩을 가로질러 이동할 수도 있다.

도15는 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 또 다른 시료 탑재기(1500)를 예시한다. 시료 탑재기(1500)는 도 16에 예시된 바와 같은 탑재 장치에 접속될 수도 있다. 도13과 마찬가지로, 시료 탑재기(1500)는 제1 블레이드(1502) 및 제2 블레이드(1504)를 가질 수도 있다. 또 도 13과 마찬가지로 반응 위치들에 탑재될 액체 시료는 액세스 포트(1508)에서 침착될 수도 있다. 액체 시료는 유로(1512)를 통해 시료 탑재기(1500)의 첨단으로 흐를 수도 있다. 유로(1512)는 제1 블레이드(1502) 및 제2 블레이드(1504)에 의해 형성된다.

예시적인 탑재 장치(1600)는 도16에 도시된다. 탑재 장치(1600)는 시료 탑재기 보유기(1606) 상에 설치된 시료 탑재기(1604)를 포함한다. 시료 탑재기 보유기(1606)와 시료 탑재기(1604) 조립체는 반응 위치들의 배열을 포함하는 칩(1602)으로 액체 시료를 탑재하도록 구성된다. 다양한 실시예들에서 시료 탑재기 보유기(1606)는 시료 탑재기(1604)가 칩(1602)을 가로질러 측방으로 이동하여 칩(1602) 위에 액체 시료를 침착하도록 수동으로 이동될 수 있으므로 결국 칩(1602) 내에 반응 위치들을 탑재한다. 다른 실시예들에서 시료 탑재기 보유기는 칩(1602) 위에서 이동되는 시료 탑재기(1604)에 대한 제어 시스템에 의해 기계적으로 제어될 수도 있다.

도4를 참조하여 기술된 바와 같이, 칩은 과잉 액체 시료의 제거를 용이하게 하도록 일부 실시예들에서 가열될 수도 있다. 과잉 액체 시료의 제거는 반응 위치들 간의 횡단 오염(cross contamination), 또는 브리징(bridging)을 줄이는데 도움을 준다. 다양한 실시예들에서 상대 습도와 같은 다른 환경 인자들은 반응 위치들에 액체 시료를 탑재하기 용이하도록 조정될 수도 있다.

도17은 본 발명의 교시들의 다양한 실시예들에 따른 또 다른 탑재 장치(1700)를 예시한다. 탑재 장치(1700)는 칩(1704) 상에 반응 위치들을 탑재하기 위한 조립체뿐 아니라 케이스 내에 칩을 밀봉하기 위한 조립체를 포함하고 있으므로 칩(1704)이 봉입될 수 있어 칩(1704)의 오염을 방지하고 취급을 용이하게 할 수 있다. 탑재 장치(1700)는 칩(1704)이 칩 기부(1702) 내에 남아있도록 구성되는 칩 기부(1702)를 포함한다.. 따라서, 칩(1704)은 시료 탑재기(1708)가 칩(1704) 내에 내포되는 반응 위치들에 액체 시료를 침착할 수 있는 위치에 있다. 시료 탑재기(1708)는 시료 탑재기 접속기(1706)를 통해 설치된다. 시료 탑재기 접속기(1706)는 시료 탑재기(1708)를 칩(1704)와 접촉하기 위한 위치로 클립하도록 구성되는 클립일 수도 있다. 시료 탑재기(1708)는 시료들의 오염을 방지하도록 한번 사용 또는 여러 번 사용 후 변경될 필요가 있을 수도 있다.

시료 탑재기 접속기(1706)는 기구 하우징(1710)에 결합된다. 기구 하우징(1710)은 액체 시료를 반응 위치들에 탑재하도록 칩(1704)을 가로질러 시료 탑재기(1708)를 이동시키기 위한 기구들을 봉함할 수도 있다. 기구 하우징(1710) 내에 봉함되는 기구들은 칩(1704)을 접촉하기 위해 시료 탑재기(1708)를 위치하도록 또한 반응 위치들(104)을 측방으로 가로질러 시료 탑재기(1708)를 이동하도록 구성되는 스프링 및 기어들을 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서 레버(1712)의 작동은 탑재를 시작하기 위한 초기위치에 시료 탑재기(1708)를 위치시킬 수도 있다. 다양한 실시예들에 따른 레버 해지 버튼(1714)는 액체 시료의 탑재를 시작하도록 칩을 가로질러 시료 탑재기(1708)의 이동을 시작하도록 작동된다. 레버(1712)가 해지될 때, 기구들은 칩(1704)을 가로질러 시료 탑재기(1708)를 이동하도록 구성된다. 액체 시료를 반응 위치들에 탑재하는 일 예는 도18A 내지 18C에 예시한다.

탑재 장치(1700)는 또한 둥지(1716)에 결합되는 암(1718)을 포함하는 조립체를 포함한다. 둥지(1716)는 칩(1704)을 밀봉하도록 커버(1720)를 유지하도록 구성된다. 기구 하우징(1710) 내의 기구들은 커버(1720)가 탑재 후 칩을 커버하도록 암(1718)을 이동할 것이다. 칩(1704)를 커버하는 방법은 도19A 및 19B 내에 도시된다.

상술한 바와 같이, 도18A 내지 18C는 시료 탑재기(1708)가 칩(1704)을 가로질러 이동하여 칩(1704) 내에 내포된 반응 위치들의 배열을 탑재하는 것을 예시한다. 탑재 공정을 시작하기 위해 시료 탑재기(1708)는 도18A에 도시된 일 단부에서 칩(1704)과 접촉하도록 위치된다. 액체 시료는 시료 탑재기(1708) 내에 침착된다. 기구 하우징(1710) 내에 내장되는 탑재 기구가 작동되어 시료 탑재기(1708)가 도18B에 예시된 바와 같이, 칩(1704) 위에서 이동된다. 일단 액체 시료가 반응 위치들에 침착하면서 시료 탑재기가 칩(1704)을 가로질러 이동하면, 시료 탑재기(1708)는 도18C에 도시된 바와 같이, 칩(1704)을 들어 올린다. 다른 실시예들에서 탑재 방법이 액체 시료를 탑재하도록 한번 완료될 수도 있다. 다른 실시예들에서 도18A 내지 18C의 탑재 방법은 반응 위치들에 액체 시료를 실질적으로 완전히 탑재하는 것을 보장하도록 2회 반복될 수도 있다. 다른 실시예들에서 도18A 내지 18C에 예시된 탑재 방법은 복수 회 완료될 수도 있다.

다양한 실시예들에 따른 시료 탑재기(1708)의 첨단은 65 +/- 3도의 각도에서 칩과 접촉할 수도 있다. 다양한 실시예들에 따른 시료 탑재기(1708)의 첨단은 칩과 접촉할 때 0 내지 .004 인치 편향될 수도 있다. 또한 칩을 가로지르는 시료 탑재기(1708)의 훑는 움직임은 선형일 수도 있다. 다시 말하여, 최소의 피치, 롤, 또는 요일 것이다. 시료 탑재기(1708)는 예컨대, 2 내지 3 mm/sec의 속도로 칩을 가로질러 이동할 수도 있다. 그러나 반응 위치들을 탑재하도록 시료 탑재기(1708)를 이동시키는 다른 속도가 가능하다. 또한 다양한 실시예들에서 시료 탑재기(1708)는 더 많은 반응 위치들을 탑재하도록 반응 위치들 위에서 한번 이상 계속하여 이동될 수도 있다.

도19A 및 19B는 커버(1720)를 위치한 다음 칩(1704)을 커버(1720)로 밀봉하는 것을 예시한다. 도19A는 칩(1704)을 향한 암(1718)의 이동을 예시한다. 도19B는 기부와 커버(1720)로 구성되는 케이스 내에 칩(1704)을 밀봉하도록 칩(미도시) 아래의 기부와 접촉하는, 커버(1720)를 포함하여 암(1718) 및 둥지(1716)의 조립체를 예시한다. 암(1718)은 칩(1704) 위에 커버(1720)를 부착하도록 충분한 하향력을 제공한다. 커버(1720)는 예컨대, 테이프 또는 스냅들로 칩(1704)을 봉입하면서 기부에 결합될 수도 있다. 스냅들을 사용할 때 일부 실시예들에서 암(1718)은 커버(1720)를 기부에 스냅하도록 충분한 힘을 전달할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 탑재 장치(1700)는 또한 반응 위치 애에 탑재되지 않은 과잉 액체 시료의 제거를 용이하게 하도록 칩을 가열하기 위한 가열 소자들을 포함할 수도 있다. 가열 소자는 다양한 실시예들에서 칩 기부 내에 내포될 수도 있다. 과잉 액체 시료를 제거하면 반응 위치들 간의 횡단 오염 및 브리징을 줄일 수도 있다.

또한 본원에 기재된 다양한 실시예들에 따른 탑재 장치(1700)는 모터의 부가로 자동화될 수도 있다. 모터는 칩(1704)을 탑재 및 밀봉하도록 암(1718)을 이동할 수도 있다. 또한 탑재 장치는 UV 경화 스테이션(station)을 포함할 수도 있어 그 내에 칩(1704)을 삽입하고 UV 광을 사용하여 커버(1720) 내에 칩을 밀봉하는 UV 접착제를 경화할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 만일 탑재 장치(1700)를 모터의 부가로 자동화하거나 또는 심지어 탑재 장치를 수동으로 사용하여 칩을 탑재 및 밀봉하면, 초기 설정들은 보다 최적의 성능을 위해 초기 조정될 수도 있다. 예컨대, 시료 탑재기 강하 높이, 시료 탑재기 시작 및 정지 위치들, 시료 탑재기의 z-힘, 및 칩을 케이스 내로 스냅하기 위한 암의 정렬이 조정될 수도 있다. 다른 것들 가운데 이러한 설정들을 사용하여 시료 탑재기(1708)를 조정함으로써 액체 시료를 복수의 반응 위치들에 정확히 효율적으로 배송하기 위한 적당한 힘을 인가할 수도 있다.

도24는 칩 평면으로부터 시료 탑재기 높이를 예시한다. 높이는 칩의 두께 또는 재료에 기초하여 조정될 수도 있다.

도25A 및 25B는 탑재 장치(1700)의 초기 사용 이전에 조정될 수도 있는 시작 및 정지 위치들을 예시한다. 일부 실시예들에서 시작 위치는 복수의 반응 위치들의 영역으로부터 0.65 mm +/- 10 mm일 수도 있다. 정지 및 하강 위치는 일부 실시예들에서 칩의 후연부로부터 +/- 0.100 mm일 수도 있다. 적당한 하강 위치는 예컨대, 반응 위치들의 충진을 개선할 수도 있으며 또한 복수의 반응 위치들 간에서 액체 시료가 브리징하는 것을 방지할 수도 있다.

다양한 실시예들에 따른 탑재 장치(1700)는 또한 시료 탑재기(1708)에 진동을 제공하기 위한 장치를 포함할 수도 있다. 발진 운동을 가하면 시료 탑재기(1708)로부터 액체 시료를 좀 더 균등하게 분배하도록 도울 수도 있다. 액체 시료는 더 많은 반응 위치들이 충진 되도록 허용하는 반응 위치들을 가로질러 액체 시료를 더 균등하게 확포하여 시료 탑재기(1708)로부터 액체 시료의 흐름을 개선할 수도 있다. 도26A 내지 도26C는 다양한 실시예들에 따른 시료 탑재기(1708)의 발진 운동의 z-힘, 주파수 및 진폭, 시료 탑재기(1708)의 청소 이동 속도, 및 탑재가 생성하는 온도의 다양한 조합들의 예측되는 효과들을 예시한다.

다양한 실시예들에 따른 예시적인 탑재 장치의 인자들 및 응답들은 도27에 예시한다.

상술한 바와 같이, 다양한 실시예들에 따른 사용될 수도 있는 기구는 폴리머라제 연쇄 반응(PCR) 기구이지만 그로 제한되지 않는다. 도20은 PCR 기구(2000)를 예시하는 블록도이며, 여기서 본 발명의 교시들의 실시예들이 구현될 수도 있다. PCR 기구(2000)는 시료 지지 장치(미도시) 내에 내장되는 복수의 시료들(2012) 위에 놓이는 가열된 커버(2010)를 포함한다. 다양한 실시예들에서 시료 지지 장치는 칩, 물품, 기판, 또는 유리 또는 복수의 반응 위치들을 갖는 플라스틱 슬라이드일 수도 있으며, 여기서 반응 위치들은 반응 위치들과 가열된 커버(2010) 간에 커버를 갖는다. 시료 지지 장치의 일부 예들은 표준 마이크로타이터 96-우물(standard microtiter 96-well), 384-우물 판, 또는 마이크로카드(microcard)와 같은 다중 우물 판, 또는 유리 또는 플라스틱 슬라이드와 간은 실질적으로 평탄한 지지체를 포함할 수도 있지만 그로 제한되지 않는다. 다양한 실시예들에서 반응 위치들은 기판의 표면 상에 형성되는 규칙적 또는 불규칙적 배열들로 패턴되는, 요부들, 오목부들, 리지(ridges), 및 그의 조합들을 포함할 수도 있다.

일단 액체 시료 용적들이 복수의 반응 위치들 내로 탑재되면, 생물학적 반응은 반응 위치들 내에서 개시될 수도 있다. 다양한 실시예들에서 생물학적 반응은 PCR 반응일 수도 있다. 그와 같이, 칩은 PCR 기구 상에서 순환되는 열일 수도 있다.

PCR 기구들의 다양한 실시예들은 시료 블록(2014), 가열 및 냉각용 요소들(2016), 열교환기(2018), 제어 시스템(2020), 및 유저 인터페이스(2022)를 포함한다. 본 발명의 교시들에 따른 열 블록 조립체의 다양한 실시예들은 도20의 PCR 기구의 부품들(2014-2018)을 포함한다.

소정의 시료 지지를 위해 구성되는 기구들에서, PCR 기구(2000)가 다양한 실시예들에 따른 칩(100)을 사용할 수 있도록 어답터가 제공될 수도 있다.

도20에서 PCR 기구(2000)의 실시예들을 위해, 제어 시스템(20200을 사용하여 검출 시스템, 가열 커버, 및 열 블록 조립체의 기능들을 제어할 수 있다. 재어 시스템(2020)은 도20 에서 PCR 기구(2000)의 유저 인터페이스(2022)를 통하여 최종 유저에게 액세스 가능할 수도 있다. 또한 연산 시스템(미도시)은 도20에서 PCR 기구(2000)의 기능뿐만 아니라 유저 인터페이스 기능을 제어하기 위한 역할을 할 수도 있다. 부가적으로 연산 시스템은 데이터 처리, 디스플레이 및 보고 예비 기능들을 제공할 수도 있다. 모든 그러한 기구 제어 기능들은 PCR 기구에 국소적으로 전용될 수도 있으며, 또는 연산 시스템은 이후 더 상세히 설명되는 바와 같이, 제어, 분석, 및 보고 기능들의 일부 또는 전부를 원격 제어할 수도 있다.

본 발명의 교시들의 다양한 구현들에 대한 다음과 같은 설명을 예시 및 설명의 목적으로 제시한다. 이는 소모적인 것이 아니며 본 발명의 교시들을 개시된 정밀한 형태로 제한하지 않는다. 수정 변경은 상술한 교시들에 비추어 가능하고 또는 본 교시들의 실시로부터 획득될 수도 있다. 부가적으로, 설명되는 구현들은 소프트웨어를 포함하지만 본 발명의 교시들은 하드웨어와 소프트웨어의 조합 또는 하드웨어 단독으로서 구현될 수도 있다. 본 발명의 교시들은 복적 지향 및 비 목적 지향 프로그래밍 시스템들 양자로 구현될 수도 있다.

이 서류에 설명된 다양한 실시예들에 관련된 방법들을 위한 예시적인 시스템들은 다음과 같은 U.S. 임시특허 출원에 기술된 것들을 포함한다.

Claims

기판 내의 복수의 반응 위치들에 액체 시료를 탑재하기 위한 시료 탑재기에 있어서, 상기 탑재기는:
제1 블레이드;
상기 제1 블레이드와 결합되는 제2 블레이드;
액체 시료를 기판에 분배하도록 상기 제1 블레이드와 제2 블레이드 간에 구성되며, 상기 기판이 복수의 반응 위치들을 포함하는 유로를 포함하는, 시료 탑재기.
제1항에 있어서,
상기 유로에 유체적으로 연결되며, 반응 위치들의 배열 내에 탑재될 침착되는 액체 시료를 수용하도록 구성되는 저장조를 포함하는, 시료 탑재기.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 블레이드들은 폴리올레핀, 폴리 우레탄, 및 실록산으로 구성되는 그룹 중 하나로 구성되는, 시료 탑재기.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 블레이드들은 첨단을 형성하도록 함께 테이퍼되며, 상기 첨단에서 상기 제1 및 제2 블레이드들 간의 거리는 100 μm미만인, 시료 탑재기.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 블레이드들은 상기 유로로부터 상기 액체 시료를 분배하도록 상기 기판과 접촉하는, 시료 탑재기.
제1항에 있어서,
상기 액체 시료는 제1 및 제2 블레이드와 85 +/- 15도의 전진 접촉각을 갖는, 시료 탑재기.
제1항에 있어서,
상기 유로로부터 상기 복수의 반응 위치들로 분배되는 상기 액체 시료의 탑재는 모세관 작용에 기초하는, 시료 탑재기.
제1항에 있어서,
전진 접촉각 및 후퇴 접촉각 간의 이력(hysteresis)은 0 내지 30도 사이인, 시료 탑재기.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 블레이드와 부착되도록 구성되는 가동 암(moveable arm) 을 더 포함하는, 시료 탑재기.
제9항에 있어서,
상기 가동 암은 모터에 접속되는, 시료 탑재기.
제10항에 있어서,
상기 모터를 제어하여 상기 가동 암을 움직이도록 구성되는 제어 회로를 더 포함하는, 시료 탑재기.
기판 내의 복수의 반응 위치들에 액체 시료를 탑재하는 방법에 있어서,
상기 방법은:
시료 탑재기의 저장소에 액체 시료를 침착하는 단계;
상기 시료 탑재기를 상기 복수의 반응 위치들을 포함하는 상기 기판에 접촉하는 단계; 및
상기 액체 시료가 상기 복수의 반응 위치들 위에 침착하도록 상기 시료 탑재기를 상기 기판에 접촉하면서 상기 복수의 반응 위치들 위에서 상기 시료 탑재기를 측방으로 이동하는 단계를 포함하는, 방법.
제12항에 있어서,
액체 시료의 용적은 모세관 작용에 의해 각 반응 위치에 도입되는, 방법.
제12항에 있어서,
상기 시료 탑재기는 제1 블레이드 및 제2 블레이드를 포함하며, 상기 제1 및 제2 블레이드는 상기 제1 및 제2 블레이드 간의 상기 액체 시료를 상기 복수의 반응 위치들에 침착하도록 구성되는, 방법.
제12항에 있어서,
상기 액체 시료는 시료 탑재기와 85 +/- 15도의 전진 접촉각을 갖는, 방법.
제12항에 있어서,
전진 접촉각과 후퇴 접촉각 간의 이력은 0-30도 사이인, 방법.
제12항에 있어서,
상기 시료 탑재기는 폴리올레핀들, 폴리우레탄들, 및 실록산들로 구성되는 상기 그룹으로부터 선택된 재료로 구성되는, 방법.
제12항에 있어서,
상기 액체 시료는 상기 기판에 침착되기 전에 상기 저장소로부터 상기 제1 및 제2 블레이드 간의 유로를 통해 이동하는, 방법.
제12항에 있어서,
상기 기판의 표면들과 상기 복수의 반응 위치들은 친수성인, 방법.
제12항에 있어서,
상기 시료 탑재기를 측방으로 이동하는 것은 상기 시료 탑재기를 이동하는 모터에 의해 수행되며, 상기 모터는 제어회로에 의해 제어되는, 방법.