KR20160090284A - 이동 및 타이밍 제어를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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러스템 에프. 이즈마길로브
펭 쉔
리앙 리
데이비드 슬렉
조 바커
에스피르 카하트
크리스 다 코스타
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 유체 및/또는 하나 이상의 시약을 제어하기 위한 유체 시스템에 관한 것이다. 이들 시스템은 샘플을 검정, 처리 및/또는 저장하기 위한 하나 이상의 장치와 조합하여 사용될 수 있다. 특히, 시스템 및 관련 방법은 제어된 방식으로 유체를 분배하고 및/또는 검정 또는 처리 이행시 휴지기(들)을 도입할 수 있게 한다.

Description

이동 및 타이밍 제어를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MOVEMENT AND TIMING CONTROL}
상호 참조
본 출원은 2013년 9월 18일자로 출원된 미국 가출원 제61/879,487호, 2013년 12월 17일자로 출원된 미국 가출원 제61/917,300호, 2014년 2월 5일자로 출원된 미국 가출원 제61/936,275호 및 2014년 8월 11일자로 출원된 미국 가출원 제62/035,857호에 대한 우선권을 주장하며, 이들 출원들은 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.
연방 지원 연구에 관한 선언
본 발명은 국방 고등 연구 기획청(Defense Advanced Research Projects Agency)에 의한 계약 번호 제HR0011-11-2-0006호 하에 미국 정부의 지원으로 이루어진 것이다. 정부는 본 발명에 대한 소정의 권한을 갖는다.
핵산 분석을 포함하는 현대의 생물학적 기술은 샘플 분석을 위한 강력한 도구를 제공한다. 피검체 및 환경적 출처로부터의 샘플은 다양한 화합물 및 유기체의 존재에 대해 분석될 수 있다. 감염 질환 및 유전 질환을 포함하는 질환에 대하여 환자가 진단될 수 있다.
그러나, 다수의 분석 기술은 집중된 실험 시설, 훈련된 기술자, 샘플 제조, 냉장 및 다른 자원을 필요로 한다. 이러한 요건은 현장 진단 환경, 자원이 제한된 환경 및 필요한 자원에 대한 접근이 어렵거나 불가능한 다른 환경에서 이들 기술의 활용성을 제한한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치를 제공하며, 이 시약 분배 장치는 (a) 제1 표면을 갖는 제1 기재로서, 제1 기재는 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는, 제1 기재; (b) 제1 기재의 표면에 인접하게 배치되고 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 유체 연결된 제1 저지 유닛으로서, 제1 저지 유닛은 제1 시약을 포함하는, 제1 저지 유닛; 및 (c) 제1 기재의 제1 표면에 평행하거나 대략 평행한 평면 내에서 원형 경로를 따라 이동하도록 구성된 제1 추진 유닛을 포함하고, 제1 기재의 제1 표면에 평행하거나 대략 평행한 평면 내의 원형 경로를 따른 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 제1 시약이 진입하게 한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치를 제공하며, 이는 (a) 제1 기재로서, 제1 기재는 제1 표면을 가지고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하며, 하나 이상의 제1 챔버는 제1 처리 챔버를 포함하는, 제1 기재와, (b) 제1 기재의 표면에 인접하게 배치된 제1 저지 유닛으로서, 제1 저지 유닛은 제1 시약을 포함하고, 제1 저지 유닛은 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나와 유체 연결되는 제1 저지 유닛과, (c) 제1 추진 유닛으로서, 제1 추진 유닛은 제1 저지 유닛과 직접 또는 간접적 접촉을 제공하도록 구성되는 제1 추진 유닛을 포함하고, 제1 기재의 제1 표면에 직각인 축 둘레에서의 회전으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 저지 유닛 내의 제1 시약이 제1 처리 챔버에 진입하게 한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치를 제공하고, 이는 (a) 제1 기재로서, 표면을 구비하고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는 제1 기재와, (b) 제1 기재의 표면에 인접하게 배치된 제1 저지 유닛으로서, 제1 저지 유닛은 제1 시약을 포함하고, 제1 저지 유닛은 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나와 유체 연통하는 제1 저지 유닛과, (c) 적어도 하나의 돌출부를 포함하는 제1 추진 유닛을 포함하고, 제1 추진 유닛은 제1 저지 유닛과 직접 또는 간접적 접촉을 제공하도록 구성되고, 제1 기재의 표면에 평행한 또는 대략 평행한 방향으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 적어도 하나의 돌출부가 제1 저지 유닛과 접촉하게 하여 제1 저지 유닛 내의 제1 시약을 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나 내로 방출시킨다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치를 제공하고, 이는 (a) 제1 기재로서, 제1 기재는 표면을 가지고 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하며, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나는 제1 처리 챔버인 제1 기재와, (b) 제1 기재의 표면에 인접하게 배치된 제1 저지 유닛으로서, 제1 저지 유닛은 제1 시약을 포함하는 제1 저지 유닛과, (c) 제1 추진 유닛을 포함하고, 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 저지 유닛 내의 제1 시약이 제1 처리 챔버에 진입하게 하고, 상기 장치는 전기적으로 동력공급되지 않는다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치를 제공하고, 이는 (a) 제1 기재로서, 제1 기재는 표면을 가지고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하며, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나는 제1 처리 챔버인 제1 기재와, (b) 제1 시약을 포함하는 제1 저지 유닛 및 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛으로서, 제1 및 제2 저지 유닛은 제1 기재의 표면에 인접하게 배치되고 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 유체 연결되는 제1 및 제2 저지 유닛과, (c) 제1 추진 유닛을 포함하고, 제1 기재의 표면에 대한 방향으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 저지 유닛 내의 제1 시약이 제1 처리 챔버에 진입하게 하고, 제1 저지 유닛의 높이 또는 길이는 제2 저지 유닛으로부터의 제2 시약의 방출에 대한 제1 저지 유닛으로부터의 제1 시약의 방출의 상대적 타이밍 또는 순서를 제어하도록 설계된다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치를 제공하며, 이는 (a) 제1 기재로서, 제1 기재는 제1 표면을 가지고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는 제1 기재와, (b) 제1 시약을 포함하는 제1 저지 유닛 및 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛으로서, 제1 및 제2 저지 유닛은 제1 기재의 제1 표면에 인접하게 배치되고, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 유체 연결되는, 제1 및 제2 저지 유닛과, (c) 제1 및 제2 저지 유닛 사이에 위치된 제3 저지 유닛을 포함하고, 제3 저지 유닛은 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나 내로의 제2 시약에 대한 제1 시약의 방출의 상대적 타이밍을 제어하도록 구성된다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치를 제공하고, 이는 (a) 제1 기재로서, 제1 표면을 구비하고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는 제1 기재와, (b) 제1 시약을 포함하는 제1 저지 유닛 및 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛으로서, 제1 및 제2 저지 유닛은 제1 기재의 제1 표면에 인접하게 배치되고, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 유체 연결되는 제1 및 제2 저지 유닛과, (c) 제1 추진 유닛을 포함하고, 제1 기재의 표면에 대한 방향으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 시약이 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 진입하게 하고, 제1 상대 이동은 축방향 회전을 포함하지 않는다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 유체 분배 시스템을 제공하고, 이는 (i) 제1 표면을 갖는 제1 기재 내에 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는 장치로서, 적어도 하나의 제1 챔버는 처리 챔버인 장치와, (ii) 제1 표면을 따라 제1 기재 위에 배치된 하나 이상의 저지 유닛으로서, 적어도 하나의 저지 유닛은 시약을 포함하고, 하나 이상의 저지 유닛은 하나 이상의 유체를 포함하도록 구성되는 하나 이상의 저지 유닛과, (iii) 적어도 하나의 저지 유닛과 직접 또는 간접 접촉을 제공하도록 구성되는 제1 추진 유닛을 포함하고, 제1 기재의 제1 표면에 평행한 방향으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 하나 이상의 저지 유닛 중 하나 내의 유체가 처리 챔버에 진입하게 한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 유체 분배 시스템을 제공하며, 이는 (i) 제1 표면을 갖는 제1 기재에 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는 장치와, (ii) 제1 표면을 따라 제1 기재 위에 배치된 하나 이상의 저지 유닛으로서, 하나 이상의 저지 유닛은 하나 이상의 유체의 추가의 상대적 타이밍 및/또는 하나 이상의 유체의 순차적 추가를 제어하도록 구성되는, 하나 이상의 저지 유닛과, (iii) 적어도 하나의 저지 유닛과 직접 또는 간접 접촉을 제공하도록 구성된 제1 추진 유닛을 포함하고, 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 하나 이상의 저지 유닛 내의 유체가 적어도 하나의 제1 챔버에 진입하게 한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치를 사용하는 방법을 제공하며, 이는 시약 분배 장치로서 (a) 제1 표면을 갖는 제1 기재로서 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는 제1 기재, (b) 제1 기재의 표면에 인접하게 배치되고 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 유체 연결된 제1 저지 유닛으로서 제1 시약을 포함하는 제1 저지 유닛 및 (c) 제1 추진 유닛을 포함하는 시약 분배 장치를 제공하는 단계와; 제1 기재의 제1 표면에 평행한 또는 대략 평행한 평면 내에서 원형 경로를 따라 제1 추진 유닛을 이동시키는 단계를 포함하고, 제1 기재의 제1 표면에 평행한 또는 대략 평행한 평면 내에서 원형 경로를 따른 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 시약이 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 진입하게 한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치를 사용하는 방법을 제공하며, 이는 시약 분배 장치로서 (a) 제1 기재로서 제1 기재는 제1 표면을 가지고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하며, 하나 이상의 제1 챔버는 제1 처리 챔버를 포함하는 제1 기재, (b) 제1 기재의 표면에 인접하게 배치된 제1 저지 유닛으로서, 제1 저지 유닛은 제1 시약을 포함하고, 제1 저지 유닛은 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나와 유체 연결되는 제1 저지 유닛 및 (c) 제1 추진 유닛을 포함하는 시약 분배 장치를 제공하는 단계와; 제1 추진 유닛을 제1 저지 유닛과 직접 또는 간접 접촉하도록 이동시키는 단계를 포함하고, 제1 기재의 제1 표면에 직각인 축 둘레로의 회전으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 저지 유닛 내의 제1 시약이 제1 처리 챔버에 진입하게 한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치를 사용하는 방법을 제공하고, 이는 시약 분배 장치로서 (a) 제1 기재로서, 표면을 구비하고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는 제1 기재, (b) 제1 기재의 표면에 인접하게 배치된 제1 저지 유닛으로서, 제1 저지 유닛은 제1 시약을 포함하고, 제1 저지 유닛은 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나와 유체 연통하는 제1 저지 유닛 및 (c) 적어도 하나의 돌출부를 포함하는 제1 추진 유닛을 포함하는 시약 분배 장치를 제공하는 단계와; 제1 저지 유닛과의 직접 또는 간접 접촉을 제공하도록 제1 추진 유닛을 이동시키는 단계를 포함하고, 제1 기재의 표면에 평행한 또는 대략 평행한 방향으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 적어도 하나의 돌출부가 제1 저지 유닛에 접촉하게 하여 제1 저지 유닛 내의 제1 시약을 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나 내로 방출시킨다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치의 사용 방법을 제공하며, 이는 시약 분배 장치로서 (a) 제1 기재로서, 제1 표면을 가지고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는 제1 기재, (b) 제1 시약을 포함하는 제1 저지 유닛 및 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛으로서, 제1 및 제2 저지 유닛은 제1 기재의 제1 표면에 인접하게 배치되고 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 유체 연결되는 제1 및 제2 저지 유닛 및 (c) 제1 및 제2 저지 유닛 사이에 배치된 제3 저지 유닛을 포함하는 시약 분배 장치를 제공하는 단계와; 제3 저지 유닛을 사용하여 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나 내로의 제2 시약에 대한 제1 시약의 방출의 상대적 타이밍을 제어하는 단계를 포함한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치를 사용하는 방법을 제공하고, 이 방법은 시약 분배 장치로서, (i) 제1 표면을 갖는 제1 기재 내에 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는 장치로서, 적어도 하나의 제1 챔버는 처리 챔버인 장치, (ii) 제1 표면을 따라 제1 기재 위에 배치된 하나 이상의 저지 유닛으로서, 적어도 하나의 저지 유닛은 시약을 포함하고, 하나 이상의 저지 유닛은 하나 이상의 유체를 포함하는 하나 이상의 저지 유닛, 및 (iii) 제1 추진 유닛을 포함하는 시약 분배 장치를 제공하는 단계와; 제1 추진 유닛을 이동시켜 적어도 하나의 저지 유닛과의 직접 또는 간접 접촉을 제공하는 단계를 포함하고, 제1 기재의 제1 표면에 평행한 방향으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 하나 이상의 저지 유닛 중 하나 내의 유체가 처리 챔버에 진입하게 한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 장치를 사용하는 방법을 제공하고, 이 방법은 시약 분배 장치로서, (i) 제1 표면을 갖는 제1 기재 내에 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는 장치, (ii) 제1 표면을 따라 제1 기재 위에 배치된 하나 이상의 저지 유닛 및 (iii) 제1 추진 유닛을 포함하는 시약 분배 장치를 제공하는 단계와; 제1 추진 유닛을 이동시켜 적어도 하나의 저지 유닛과의 직접 또는 간접 접촉을 제공하는 단계로서, 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 하나 이상의 저지 유닛 내의 유체가 적어도 하나의 제1 챔버에 진입하게 하는, 단계와; 하나 이상의 저지 유닛을 사용하여 하나 이상의 유체의 순차적 추가를 제어 및/또는 하나 이상의 유체의 추가의 상대적 타이밍을 제어하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 시약 분배 장치는 (d) 제1 추진 유닛을 더 포함하고, 제1 기재의 제1 표면에 대한 방향으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 시약이 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 진입하게 한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛을 더 포함하고, 제2 저지 유닛에 대한 제1 저지 유닛의 체적, 형상 또는 길이는 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나 내로의 제2 시약에 대한 제1 시약의 방출의 상대적 타이밍을 제어하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛을 더 포함하고, 제1 저지 유닛과 제2 저지 유닛 사이의 거리는 하나 이상의 제1 챔버 내로의 제2 시약에 대한 제1 시약의 방출의 상대적 타이밍을 제어하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 상대적 타이밍은 제1 상대 이동에 대한 저항을 제공하여 제1 상대 이동의 속도를 변경하도록 구성된 적어도 하나의 저지 유닛에 의해 제공된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 상대적 타이밍은 제1 상대 이동에 대한 저항을 제공하도록 구성된 하나 이상의 제1 챔버와 하나 이상의 저지 유닛의 조합에 의해 제공된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛을 더 포함하고, 제1 시약의 점도는 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나 내로의 제2 시약에 대한 제1 시약의 방출의 상대적 타이밍을 제어하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 제1 챔버는 지연 챔버를 더 포함하고, 지연 챔버는 제1 처리 챔버와 유체 연통하지 않는다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제3 저지 유닛은 희생 시약을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제3 저지 유닛은 동작 온도에서 고체인 고체 재료를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 고체 재료를 용융시키도록 구성된 가열 유닛을 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제3 저지 유닛은 지연 챔버와 유체 연통한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제3 저지 유닛은 지연 챔버와 유체 연통하고, 제1 상대 이동은 제3 저지 유닛의 희생 시약이 지연 챔버에 진입하게 한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제3 저지 유닛은 특정 지연 시간을 생성하도록 구성된 길이, 형상 또는 체적을 갖는다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 희생 시약은 수성 용액, 윤활제, 오일, 수성 비혼화성 액체, 겔, 가스, 플루오로카본 오일, 계면활성제, 가스, 공기 또는 그 임의의 조합을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 시약은 공기이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 시약은 용해 완충제, 세척 완충제, 용리 완충제, 액체, 분말, 겔, 마이크로비드, 프로브, 프라이머, 핵산, DNA, RNA, 폴리펩티드, 항체 또는 그 임의의 조합을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 시약 분배 장치는 제1 저지 유닛과 추진 유닛 사이에 배치된 배리어 유닛을 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛이 스프링 부하식 또는 동력식이거나, 제1 기재에 평행하거나 대략 평행한 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동이 제1 저지 유닛 내의 제1 시약이 제1 챔버 중 적어도 하나에 진입하게 한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 저지 유닛은 제4 시약을 포함하는 제4 저지 유닛에 추가로 유체 연결되고, 제1 상대 이동은 제1 시약이 제4 저지 유닛에 진입하게 하며, 그에 의해, 제1 및 제4 시약을 조합하고 이 조합물이 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 진입하게 한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 시약은 제1 유체이고, 제4 시약은 건조 시약이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 저지 유닛은 제5 시약을 포함하는 제5 저지 유닛을 봉입하고, 제1 시약은 제1 저지 유닛 내에서 제5 저지 유닛 외측에 배치된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제5 저지 유닛은 제6 시약을 포함하는 제6 저지 유닛을 봉입하고, 제5 시약은 제5 저지 유닛 내에서 제6 저지 유닛 외측에 배치된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 상대 이동은 제1 기재 내의 압력의 변화를 직접적으로 유발한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 상대 이동은 압력의 변화, 힘의 변화 또는 온도의 변화로부터 발생한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 챔버가 존재하는 경우 챔버 내에 배치된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 챔버는 발열 반응을 발생시킬 수 있는 화학제를 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나는 유체를 포함하고, 제1 저지 유닛은 제1 챔버 내의 유체와는 대체로 다른 페이즈를 형성하는 비혼화성 유체를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 추진 유닛은 일정한 힘이나 일정하지 않은 힘을 제공한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 추진 유닛 및 제1 저지 유닛은 제1 상대 이동을 위한 피드백을 제공하도록 구성되고 이 피드백은 제1 상대 이동의 감속, 가속, 유지 또는 정지를 초래한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 저지 유닛은 제1 챔버, 챔버, 채널, 포획 작용제, 포획 영역, 필터, 매트릭스, 멤브레인, 채널, 블리스터 및 변형가능한 기재로 구성되는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 구조를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 저지 유닛은 변형가능한 기재 또는 블리스터를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나는 채널, 격실, 샘플 챔버, 용리 챔버, 세척 챔버, 처리 챔버 또는 가열 챔버이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 저지 유닛은 제1 표면 내의 개구를 경계짓는 제1 벽을 포함하고, 이 개구는 하나 이상의 제1 챔버 중 하나 이상과 유체 연통한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 상대 이동은 제1 벽이 파열되게 하고, 그에 의해, 제1 저지 유닛 내의 제1 시약이 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 진입하게 한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 시약 분배 장치는 하나 이상의 유체의 추가시 상대적 타이밍을 제어하도록 구성되는 하나 이상의 배리어 유닛을 포함하고, 하나 이상의 배리어 유닛은 제1 저지 유닛과 제1 추진 유닛 사이에서 제1 기재의 제1 표면에 인접하게 배치된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 저지 유닛은 제2 기재에 배치되고, 제2 기재는 제1 기재의 제1 표면에 인접하게 배치된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제2 기재는 적어도 두 개의 저지 유닛을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제2 기재는 성형된 기재를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제2 기재는 샘플 입구 개구를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제2 기재는 용해 완충제를 포함하는 저지 유닛을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제2 기재는 용해 분배 노즐을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 원형 경로를 따라 이동하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 나선형 경로를 따라 이동하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 추진 유닛과 결합하도록 구성된 제4 기재를 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제4 기재는 추진 유닛과 결합하도록 구성된 키이 웨이를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제4 기재는 추진 유닛과 결합하도록 구성된 나사형 영역을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 제4 기재의 나사형 영역과 결합하도록 구성된 나사형 영역을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제4 기재는 축 둘레에서 회전하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 제4 기재와 결합하도록 구성된 돌출부를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 제4 기재에 의해 결합될 때 회전하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 제1 기재와 결합하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 외부 나사부를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 내부 나사부를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 기재는 추진 유닛의 외부 나사부와 결합하도록 구성된 나사부를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 내부 나사부와 외부 나사부를 포함하고, 내부 나사부의 나사 피치는 외부 나사부의 나사 피치와 다르다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 제1 챔버는 샘플을 수용하도록 구성된 샘플 챔버와 용리 이후 샘플을 수용하도록 구성된 용리 챔버를 포함하고, 샘플 챔버와 용리 챔버는 제1 기재 내에 배치되고, 제1 저지 유닛에 유체 연결된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 포획 영역을 더 포함하고, 하나 이상의 포획 영역은 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나와 유체 연통하거나, 존재한다면, 처리 챔버, 샘플 챔버 또는 용리 챔버와 유체 연통한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나는 설정된 양의 시약을 보유하도록 설계된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 설정된 양의 시약을 보유하도록 설계된 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나는 과류 챔버에 유체 연결되고, 과류 챔버는 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나로부터 과류하는 시약을 포획하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 제3 표면을 갖는 제3 기재를 더 포함하고, 제3 기재는 하나 이상의 제3 챔버를 포함하며, 제1 기재에 인접하여 배치되고, 적어도 하나의 제1 챔버 및 적어도 하나의 제3 챔버는 제2 상대 이동에 의해 연결되도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 상대 이동은 제2 상대 이동을 유발한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 제1 기재 내에, 제3 기재 내에 또는 제1 기재와 제3 기재 사이에 배치된 하나 이상의 포획 영역을 더 포함하고, 하나 이상의 포획 영역, 적어도 하나의 제1 챔버 및 적어도 하나의 제3 챔버는 제3 상대 이동에 의해 연결될 수 있다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 또는 제2 상대 이동은 제3 상대 이동을 유발한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 포획 영역은 하나 이상의 포획 작용제를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 포획 작용제는 컬럼, 필터, 매트릭스, 폴리머, 차지 스위치 물질, 멤브레인, 항체, 핵산 프로브 또는 그 조합이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 두 개의 제1 챔버를 포함하고, 하나 이상의 포획 영역은 두 개의 제1 챔버를 연결하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 포획 영역은 제1 챔버 중 두 개 이상을 연결하도록 구성된다.
본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 적어도 두 개의 제1 챔버와 멤브레인 또는 적어도 하나의 브리지는 제4 상대 이동에 의해 연결될 수 있다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 제1 기재에 인접하게 배치된 중간 기재를 포함하고, 중간 기재는 멤브레인 또는 하나 이상의 브리지를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 적어도 하나의 제1 챔버 및 멤브레인이나 적어도 하나의 브리지는 제4 상대 이동에 의해 연결될 수 있다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 하나 이상의 제4 챔버를 포함하는 제4 기재를 더 포함하고, 중간 기재는 제1 기재와 제4 기재 사이에 있고, 적어도 하나의 제1 챔버, 적어도 하나의 제4 챔버 및 멤브레인 또는 적어도 하나의 브리지는 제5 상대 이동에 의해 연결될 수 있다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 하나 이상의 제5 챔버를 포함하는 제5 기재를 더 포함하고, 제5 기재는 제4 기재 아래에 있고, 적어도 하나의 제1 챔버, 적어도 하나의 제3 챔버, 적어도 하나의 제4 챔버, 적어도 하나의 제5 챔버 및 멤브레인 또는 적어도 하나의 브리지는 제6 상대 이동에 의해 연결될 수 있다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 중간 기재는 연속적 멤브레인을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 제1 기재와 중간 기재 사이 및/또는 제4 기재가 존재한다면 중간 기재와 제4 기재 사이에 변형가능한 기재를 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 기재 또는 존재하는 경우 중간, 제2, 제3, 제4 또는 제5 기재나 그 일부는 차등적으로 습윤된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 기재 또는 존재한다면 중간, 제2, 제3, 제4 및/또는 제5 기재는 종방향으로 병진한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 기재 및/또는 존재한다면 중간, 제2, 제3, 제4 또는 제5 기재는 축방향으로 회전한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 체적(V1)을 갖는 공동을 봉입하면서 장치의 관통 구멍을 둘러싸는 덮개를 더 포함하고, 관통 구멍은 적어도 하나의 제1 챔버에 연결되고, 덮개의 폐쇄는 공동을 봉입하며, 체적(V0)을 갖는 개방 시스템과 체적(V1) 사이의 차이인 체적에 상당하는 압력을 작용한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 적어도 하나의 제1 챔버에 연결되는 관통 구멍을 갖는 장치를 둘러싸는 하우징 시스템으로서, 하우징 시스템은 샘플을 삽입하기 위한 관통 구멍에 연결되는 접근 포트를 포함하는 하우징 시스템과, 하우징 시스템을 둘러싸는 뚜껑을 포함하고, 뚜껑을 폐쇄하는 것은 관통 구멍 내로의 샘플의 도입 또는 제1 기재의 상대 이동을 초래한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 마이크로유체 장치이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 하나 이상의 제1 챔버에 유체 연결된 하나 이상의 공기 벤트를 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 적어도 하나의 저지 유닛과의 직접 또는 간접 접촉을 제공하도록 구성된 제2 추진 유닛을 더 포함하고, 제1 기재의 제1 표면에 평행한 또는 대략 평행한 방향으로의 제2 추진 유닛의 상대 이동은 하나 이상의 저지 유닛 중 하나의 유체가 제1 챔버에 진입하게 한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 추진 유닛 또는 존재한다면 제2 추진 유닛은 제1 표면을 따라 활주가능하게 결합하거나, 제1 표면을 따라 제1 기재 위에 배치된 저지 유닛과 활주가능하게 결합하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 또는 제2 추진 유닛의 표면은 추진 유닛의 장축을 따라 비평면형이거나 비균일하다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 저지 유닛 중 적어도 하나 또는 제1 챔버 중 적어도 하나와 열적으로 접촉하여 배치된 하나 이상의 가열 또는 냉각 유닛을 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 시약 분배 장치는 하나 이상의 가열 요소를 포함하고, 하나 이상의 가열 요소 중 적어도 하나는 발열성 화학 시약을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 가열 또는 냉각 요소 중 적어도 하나는 산소의 소스와 유체 연통하는 챔버 내에 배치된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 전도성 물질은 상 변화 물질, 금속, 금속 분말, 전해질, 폴리머 또는 그 조합이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 상대 이동은 전도성 물질을 분배하여, 전도성 구조와 전도성 물질 사이의 전기적 접촉을 초래한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 전기적 접촉은 전기 회로의 전류 또는 전압을 증가 또는 감소시킨다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 기재는 제1 시약의 유동을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 밸브를 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 존재한다면 제1 기재에 부착된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 존재한다면 제1 기재로부터 분리될 수 있다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 기재는 적어도 하나의 제1 만입부를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛은 존재한다면 적어도 하나의 제1 만입부 내에 체결되도록 구성되는 리지를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 기재는 적어도 하나의 제1 만입부를 수용하도록 구성되는 적어도 하나의 제1 리지를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 추진 유닛은 존재한다면 제1 기재의 길이를 따라 활주하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 기재는 제1 기재 내의 제1 시약의 유동을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 밸브를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 추진 유닛은 제1 기재 내의 제1 시약의 유동을 제어하기 위해 밸브와 직접 또는 간접 접촉하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 시약 분배 장치는 샘플 입구 포트 또는 샘플 투입 웰을 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 시약 분배 장치는 존재한다면 제1 추진 유닛의 이동을 제어하기 위해 제어기를 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 본 개시내용은 통합형 장치를 제공하며, 이는 (a) 본 명세서에 제공된 측면 또는 실시양태의 시약 분배 장치로서, 샘플 투입 포트가 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나에 유체 연결되는, 시약 분배 장치 및 (b) 시약 분배 장치에 부착된 검출기를 포함하고, 통합형 장치는 생물학적 샘플이 샘플 투입 포트에 로딩된 이후 40분 이하 이내에 적어도 하나의 생물학적 분자를 검출하도록 구성된다.
일부 측면에서, 본 개시 내용은 샘플 제조 장치를 제공하며, 이는 (a) 제1 기재로서, 제1 기재는 샘플 투입 포트를 포함하고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 챔버를 포함하며, 하나 이상의 챔버는 샘플 투입 포트와 유체 연결된 반응 챔버를 포함하는, 제1 기재 및 (b) 제1 기재의 표면에 인접한 적어도 하나의 저지 유닛을 포함하고, 적어도 하나의 저지 유닛은 (i) 시약을 포함하고, (ii) 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나와 유체 연통하며, 샘플 제조 장치는 생물학적 샘플이 샘플 투입 포트 내에 로딩된 이후 10분 이내에 반응 억제제를 포함하는 생물학적 샘플로부터 생물학적 분자의 세트를 추출하도록 구성되며, 추출된 생물학적 분자의 세트는 75% 미만의 반응 억제제를 포함한다.
본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추출된 생물학적 분자의 세트는 50% 미만의 반응 억제제를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 생물학적 분자는 5분 이하에 생물학적 샘플로부터 추출된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 생물학적 샘플은 생물학적 분자를 포함하는 적어도 하나의 무손상 세포를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 생물학적 샘플은 클라미디아 또는 임질과 연계된 분자를 포함하거나 포함하는 것으로 의심된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 생물학적 분자는 핵산이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 생물학적 분자는 DNA이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 생물학적 분자는 RNA이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 생물학적 분자는 폴리펩티드이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 반응은 증폭 반응이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 통합형 장치는 (a) 본 명세서에 제공된 측면 또는 실시양태의 샘플 제조 장치와, (b) 샘플 제조 장치에 부착된 검출기를 포함하고, 통합형 장치는 생물학적 샘플이 샘플 투입 포트에 로딩된 이후 40분 이하 이내에 적어도 하나의 생물학적 분자를 검출하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 통합형 장치는 5 파운드 미만의 무게이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 검출기는 정성적 결과를 생성한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 검출기는 정량적 결과를 생성한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 시스템을 제공하며, 이는 (a) 장치로서, (i) 하나 이상의 챔버, 제1 표면 및 제1 관통 구멍을 포함하는 제1 기재로서, 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나는 매트릭스를 포함하는 처리 챔버이고, 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나 이상은 제1 관통 구멍과 유체 연통하는, 제1 기재 및 (ii) 장치의 표면에 부착된 나사형 포스트를 포함하는, 장치와, (b) 장치를 위한 뚜껑을 포함하고, 뚜껑은 중공 영역을 포함하며, 중공 영역은 나사형 포스트와 뚜껑의 결합 및 뚜껑의 회전 이후, 뚜껑이 장치의 표면에 더 근접하게 이동하여 처리 챔버 내의 압력을 증가시키도록 나사형 포스트와 결합하도록 구성된다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 시스템을 제공하고, 이는 (a) 장치로서, (i) 하나 이상의 챔버, 제1 표면 및 제1 관통 구멍을 포함하는 제1 기재로서, 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나는 매트릭스를 포함하는 처리 챔버이고, 챔버 중 적어도 하나 이상은 제1 관통 구멍과 유체 연통하는 제1 기재 및 (ii) 장치의 표면 내의 나사형 중공 영역을 포함하는 장치와, (b) 장치를 위한 뚜껑을 포함하고, 뚜껑은 나사형 포스트를 포함하고, 나사형 포스트는 나사형 포스트와 나사형 중공 영역의 결합 및 뚜껑의 회전 이후, 뚜껑이 제1 기재의 제1 표면에 더 근접하게 이동하여 처리 챔버 내의 압력을 증가시키도록 나사형 중공 영역과 결합하도록 구성된다.
본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 뚜껑은 회전시 단계식 형태로 제1 기재에 근접하게 이동함으로써 처리 챔버 내의 압력의 증분적 증가를 유발한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 시약 시스템은 제1 시약을 포함하는 제1 저지 유닛을 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 저지 유닛은 뚜껑이 결합 및 회전된 이후 처리 챔버 내로 제1 시약을 방출하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 저지 유닛은 뚜껑이 결합 및 회전된 이후 제1 시약을 제1 관통 구멍을 통해 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나 내로 방출하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 저지 유닛은 뚜껑 내에 위치된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 저지 유닛은 제1 기재의 표면 상에 위치된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 기재는 단 하나의 관통 구멍을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 기재는 제2 관통 구멍을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 시약은 공기, 용해 완충제, 세척 완충제, 용리 완충제, 항체, 프라이머 또는 프로브를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 장치는 저지 유닛을 파열하도록 구성되는 추진 유닛을 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나는 제1 관통 구멍에 유체 연결되면서 처리 챔버에 유체 연결되어 있는 샘플 챔버이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나는 공기 벤트에 의해 장치의 외부에 유체 연결된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 매트릭스는 생물학적 분자를 결합시킬 수 있는 필터를 포함한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 시약 분배 시스템을 제공하고, 이는 (a) 제1 기재로서, (i) 적어도 하나의 웰을 포함하는 제1 표면 및 (ii) 하나 이상의 제1 챔버로서 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나는 적어도 하나의 제1 웰에 유체 연결되는 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는 제1 기재와, (b) 제1 웰 내에 체결되도록 구성된 제1 저지 유닛을 포함하는 제2 기재로서, 제1 저지 유닛은 제1 시약을 포함하는 제2 기재와, (c) 제1 저지 유닛을 천공할 수 있는 프롱(prong)을 포함하는 추진 유닛 및 (d) 장치를 위한 덮개를 포함하고, 덮개는 덮개가 수동으로 회전 또는 추진될 때 추진 유닛이 제1 저지 유닛을 천공하게 한다.
본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 덮개는 추진을 유발한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 덮개는 제1 기재와 결합할 수 있는 나사형 영역을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 기재는 덮개의 나사형 영역과 결합할 수 있는 나사형 영역을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 저지 유닛은 추진 유닛의 프롱에 의해 천공되도록 구성된 제1 멤브레인을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 저지 유닛은 제1 기재에 의해 천공되도록 구성될 수 있는 제2 멤브레인을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 멤브레인은 포일, 라미네이트 또는 플라스틱을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제2 멤브레인은 포일, 라미네이트 또는 플라스틱을 포함한다.
상술한 측면 중 임의의 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 저지 유닛은 하나 이상의 유체 추가시 상대적 타이밍을 제어 및/또는 하나 이상의 유체의 순차적 추가를 제어하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 기재의 제1 표면에 평행한 방향으로의 병진 및/또는 회전을 포함하며, 제1 챔버는 제1 표면을 따라 존재한다. 상술한 측면 중 임의의 측면의 일부 실시양태에서, 상대적 타이밍은 제1 상대 이동에 대한 저항을 제공하도록 구성되는 적어도 하나의 저지 유닛에 의해 제공된다. 상술한 측면 중 임의의 측면의 일부 실시양태에서, 상대적 타이밍은 제1 상대 이동에 대한 저항을 제공하도록 구성된 하나 이상의 제1 챔버 및 하나 이상의 저지 유닛의 조합에 의해 제공된다. 제1 상대 이동에 저항이 제공되는 일부 실시양태에서, 저항은 제1 상대 이동의 속도를 변경하는 저지 유닛에 의해 유발된다. 상술한 측면 중 임의의 측면의 일부 실시양태에서, 제1 상대 이동율은 일정, 감속 또는 가속이다. 상술한 측면 중 임의의 측면의 일부 실시양태에서, 상대적 타이밍은 유체를 포함하는 적어도 하나의 저지 유닛에 의해 제공되며, 적어도 하나의 저지 유닛은 장치 내의 제2 챔버와 유체 연통하고, 제1 상대 이동은 적어도 하나의 저지 유닛 내의 유체가 제2 챔버에 진입하게 한다. 상술한 측면 중 임의의 측면의 일부 실시양태에서, 제2 챔버는 존재한다면 시약 챔버와 유체 연통하지 않는다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 기재는 평면형이거나 비평면형이다.
본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 적어도 하나의 저지 유닛 내의 유체 또는 시약은 처리 챔버 내의 하나 이상의 유체에 비해 다른 페이즈를 형성하는 비혼화성 유체이다. 일부 실시양태에서, 비혼화성 유체는 물, 윤활제, 고체 물질 또는 상 변화 물질이다.
유체 및/또는 시약의 순차적 추가를 동반하는 측면 중 임의의 측면의 일부 실시양태에서, 순차적 추가는 하나 이상의 유체를 포함하도록 구성된 적어도 하나의 저지 유닛에 의해 제공되며, 제1 상대 이동은 하나 이상의 유체가 처리 챔버에 진입하게 한다. 일부 실시양태에서, 순차적 추가는 제1 유체를 포함하는 제1 저지 유닛 및 제2 유체를 포함하는 제2 저지 유닛에 의해 제공되며, 제1 및 제2 저지 유닛은 처리 챔버에 유체 연결되고, 제1 상대 이동은 제1 유체 및 제2 유체가 처리 챔버에 진입하게 한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 저지 유닛은 제2 저지 유닛에 추가로 유체 연결되며, 제1 상대 이동은 제1 유체가 제2 저지 유닛에 진입하게 함으로써 제1 및 제2 유체가 조합되고 조합물이 처리 챔버에 진입하게 한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 순차적 추가는 제1 유체를 포함하는 제1 저지 유닛 및 건조 시약을 포함하는 제2 저지 유닛에 의해 제공되고, 제1 및 제2 저지 유닛은 처리 챔버에 유체 연결되며, 제1 상대 이동은 제1 유체 및 건조 시약이 처리 챔버에 진입하게 한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 저지 유닛은 제2 저지 유닛에 추가로 유체 연결되며, 제1 상대 이동은 제1 유체가 건조 시약을 포함하는 제2 저지 유닛에 진입하게 하고, 그에 의해, 제1 유체를 건조 시약과 조합하며, 조합물이 처리 챔버에 진입하게 한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 적어도 하나의 저지 유닛은 대체로 제1 챔버 내의 하나 이상의 유체에 비해 다른 페이즈를 형성하는 비혼화성 유체를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 시스템 또는 장치는 둘 이상의 저지 유닛을 더 포함하고, 제1 저지 유닛은 시약을 포함하고, 제2 저지 유닛은 수성 액체를 포함하며, 제1 상대 이동은 제2 저지 유닛 내의 수성 액체가 제1 저지 유닛에 진입하게 한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 추진 유닛의 제1 상대 이동은 조합된 시약 및 수성 유체가 제1 챔버에 진입하게 한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 제1 추진 유닛 및 적어도 하나의 저지 유닛은 하나 이상의 유체의 추가의 상대적 타이밍을 제어하도록 구성된다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 상단 표면 및 저부 표면을 갖는 적어도 하나의 저지 유닛이 제1 표면을 따라 제1 기재 위에 배치되고, 저지 유닛의 저부 표면은 제1 챔버와 접촉하며, 제1 상대 이동은 저부 표면이 파열되게 함으로써 적어도 하나의 저지 유닛 내의 유체가 제1 챔버에 진입하게 한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 생물학적 분자를 단리시키는 방법을 제공하며, 이는 (i) 본 명세서에 제공된 실시양태 또는 측면의 장치 또는 시스템을 제공하는 단계와, (ii) 하나 이상의 생물학적 분자를 포함하는 테스트 샘플을 장치 또는 시스템에 도입하는 단계와, (iii) 다양한 시약의 세트와 테스트 샘플을 순차적으로 접촉시키는 단계와, (iv) 하나 이상의 생물학적 분자를 용리시켜 용리된 샘플을 획득하는 단계를 포함한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 타겟에 대하여 샘플을 테스트하는 방법을 제공하며, 이 방법은 (i) 청구항 제1항 내지 제61항 중 어느 한 항의 유체 분배 시스템을 제공하는 단계로서, 적어도 하나의 유체는 타겟에 대한 검출 작용제를 포함하는, 단계와, (ii) 장치 내로 테스트 샘플을 도입하는 단계와, (iii) 제1 및/또는 제2 추진 유닛과 하나 이상의 저지 유닛을 접촉시켜 샘플과 함께 검출 작용제를 도입시킴으로써 반응 혼합물을 생성하는 단계와, (iv) 검출 작용제로부터 신호를 측정하여 테스트 샘플 내의 타겟의 존재 또는 부재를 결정하는 단계를 포함한다.
본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 타겟 샘플은 전혈, 핵산, 체액, 혈액, 혈장, 혈청, 객담, 소변, 분변물, 땀, 척수액, 양수, 간질액, 누액, 골수, 면봉, 조직 샘플, 협측 구강세정 샘플, 에어로졸, 세포, 단백질 및/또는 효소를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 이 방법은 하나 이상의 포획 영역으로 테스트 샘플로부터 하나 이상의 분석물을 포획하는 단계를 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 이 방법은 세척 완충제를 사용하여 적어도 하나의 제1 챔버 내로, 그리고, 존재한다면, 적어도 하나의 제3 챔버, 제4 챔버, 제5 챔버, 처리 챔버, 샘플 챔버, 폐기물 챔버 및/또는 용리 챔버 내로 세척 완충제를 사용하여 하나 이상의 분석물을 세척하는 단계를 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 이 방법은 용리 완충제를 사용하여 적어도 하나의 제1 챔버 내로, 그리고, 존재한다면, 적어도 하나의 제3 챔버, 제4 챔버, 제5 챔버, 처리 챔버, 샘플 챔버 및/또는 용리 챔버 내로 용리 완충제를 사용하여 하나 이상의 분석물을 용리시키는 단계를 더 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 이 방법은 단계 (ii) 이후 임의의 시간 및 임의의 순서로 이하의 단계 중 하나 이상을 더 포함한다: 테스트 샘플을 별개의 분취물로 분할하는 단계, 분취물 중 하나 이상을 건조시키는 단계, 분취물 중 하나 이상의 회수하는 단계 및/또는 분할 이후 건조 이전, 건조 이후 또는 회수 이후 하나 이상의 분취물의 체적을 정량화하는 단계. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 이 방법은 단계 (i) 이후 임의의 시간 및 임의의 순서로 이하의 단계 중 하나 이상을 더 포함한다: 테스트 샘플을 필터링, 용해, 탈수, 재수화, 결합, 세척, 용리, 검정, 인큐베이팅 및/또는 검출하는 단계. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 이 방법은 핵산 추출, 핵산 정제, 핵산 농후화, 핵산 농축, 단백질 추출, 단백질 정제, 단백질 농후화, 단백질 농축, 세포 분리, 샘플 농후화, 핵산 증폭, 핵산 검출 또는 단백질 검출을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 용리된 샘플은 테스트 샘플의 체적보다 크지 않은 체적을 갖는다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 용리된 샘플 내의 생물학적 분자의 농도는 테스트 샘플 내의 생물학적 분자의 농도보다 적어도 2배 높다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 샘플을 장치내로 도입하는 것과 장치로부터 생물학적 분자를 용리시키는 것 사이의 시간은 10분 미만이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 테스트 샘플은 반응 억제제를 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 반응은 증폭 반응이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 반응은 폴리머라제 연쇄 반응이다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 용리된 샘플은 테스트 샘플 내의 생물학적 분자의 40%를 초과한 양을 포함한다. 본 명세서에 제공된 측면의 일부 실시양태에서, 하나 이상의 생물학적 분자는 1010 생물학적 분자 당 1 타겟 생물학적 분자 미만인 비율로 존재하는 타겟 생물학적 분자를 포함하며, 용리된 샘플은 타겟 생물학적 분자의 40%를 초과한 양을 포함한다.
일부 측면에서, 본 개시내용은 키트를 제공하며, 이는 (i) 청구항 제1항 내지 제145항 중 어느 한 항의 장치 또는 시스템과, (ii) 장치와 함께 사용하기 위한 샘플을 수집하기 위한 수집기를 포함한다.
키트 측면의 일부 실시양태에서, 시스템 또는 장치는 샘플, 세척 완충제, 용리 완충제, 용해 작용제, 시약, 염료, 건조제, 안정화제, 단백질, 핵산, 필터, 멤브레인 또는 마커 중 하나 이상을 더 포함한다.
참조에 의한 통합
본 명세서에 언급된 모든 공보, 특허 및 특허 출원은 각 개별 공보, 특허 또는 특허 출원이 구체적이고 독립적으로 참조로 통합되어 표시되어 있는 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 통합된다.
본 발명의 신규한 특징을 특히 첨부 청구항에 기재되어 있다. 본 발명의 원리가 활용되는 예시적 실시양태를 설명하는 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조로 본 발명의 특징 및 장점을 더 양호하게 이해할 수 있을 것이다:
도 1은 피검체로부터 샘플을 검정하는 예시적 개요를 도시한다.
도 2의 a)는 저지 유닛과 접촉하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 2의 b)는 추진 유닛을 가로막는 저지 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 2의 c)는 저지 유닛을 극복하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 2의 d)는 배리어 유닛과 접촉하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 2의 e)는 추진 유닛을 가로막는 배리어 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 2의 f)는 배리어 유닛을 극복하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 3의 a)는 중력에 의해 이동하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 3의 b)는 반응에 의해 이동하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 4의 a)는 채널과 결합된 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 4의 b)는 저지 유닛을 향해 선형적으로 이동하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 4의 c)는 서로 다른 형상을 갖는 두 개의 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 4의 d)는 저지 유닛을 향해 선형적으로 이동하는 서로 다른 형상을 갖는 두 개의 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 5a는 다수의 저지 유닛을 향해 회전식으로 이동하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 5b는 다수의 저지 유닛을 향해 선형적으로 이동하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 6의 a)는 제1 저지 유닛과 접촉하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 6의 b)는 제1 저지 유닛으로부터의 유체가 제1 챔버 내로 유동하는 동안 제2 저지 유닛과 접촉하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 6의 c)는 제2 저지 유닛으로부터의 유체가 제1 챔버 내로 유동하는 동안 제3 저지 유닛과 접촉하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 6의 d)는 제2 챔버 내로 유동하는 제3 저지 유닛으로부터의 유체의 예시적 개요를 도시한다.
도 7a는 스리쿼터뷰로 선형 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 7b는 상면도로 선형 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 7c는 저면도로 선형 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 7d는 측면도로 선형 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 7e는 분해도로 선형 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 7f는 분해도로 매트릭스 및 매트릭스 하우징의 예시적 개요를 도시한다.
도 7g는 분해도로 선형 샘플 제조 장치의 상단 층 및 저부 층의 예시적 개요를 도시한다.
도 7h는 샘플 오목부 및 뚜껑의 예시적 개요를 도시한다.
도 8a는 제1 위치에서 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 8b는 제2 위치에서 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 8c는 제3 위치에서 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 8d는 제4 위치에서 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 8e는 제5 위치에서 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 8f는 제6 위치에서 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 9의 a)는 주사기를 사용하는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 9의 b)는 주사기를 사용하는 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 10은 샘플 제조 장치와 대조 프로토콜 사이에서 예시적 샘플 제조 결과를 비교하는 그래프를 도시한다.
도 11은 예시적 샘플 제조 장치와 추진 유닛을 도시한다.
도 12a는 샘플 제조 장치와 대조 프로토콜 사이에서 예시적 샘플 제조 결과를 비교하는 그래프를 도시한다.
도 12b는 샘플 제조 장치와 대조 프로토콜 사이에서 예시적 샘플 제조 결과를 비교하는 그래프를 도시한다.
도 13의 A는 균일력 스프링을 구비하는 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 13의 B는 동작 이전의 균일력 스프링을 갖는 예시적 선형 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 13의 C는 동작 동안 제1, 제2 및 제3 위치에서 균일력 스프링을 갖는 예시적 선형 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 13의 D는 동작 이후 균일력 스프링을 갖는 예시적 선형 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 14의 a)는 저지 유닛 위에 위치되어 있는 스냅 체결 특징부를 구비한 배리어 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 14의 b)는 저지 유닛과 접촉하는 스냅 체결 특징부를 구비한 배리어 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 14의 c)는 측면도로 스냅 체결 특징부의 예시적 개요를 도시한다.
도 15의 a)는 버블 혼합기의 예시적 개요를 도시한다.
도 15의 b)는 버블 혼합기의 예시적 개요를 도시한다.
도 16의 a)는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 16의 b)는 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 17의 a)는 회전 밸브를 구비한 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 17의 b)는 샘플 챔버 및 뚜껑을 구비한 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 18의 a)는 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 18의 b)는 저지 유닛 및 배리어 유닛을 갖는 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 18의 c)는 회전 샘플 제조 장치 내에서 배리어 유닛 및 저지 유닛과 접촉하기 시작하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 18의 d)는 회전 샘플 제조 장치 내에서 배리어 유닛 및 저지 유닛과 계속 접촉하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 18의 e)는 회전 샘플 제조 장치 내에서 배리어 유닛 및 저지 유닛을 극복하는 추진 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 19는 압력 증강 뚜껑을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 20은 중심 기둥을 갖는 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 21a는 예시적 샘플 제조 장치 내로 샘플을 로딩하는 사용자를 도시한다.
도 21b는 예시적 샘플 제조 장치 상에 뚜껑을 배치하는 사용자를 도시한다.
도 21c는 예시적 샘플 제조 장치 상에서 용해 위치로 뚜껑을 회전시키는 사용자를 도시한다.
도 21d는 예시적 샘플 제조 장치 상에서 세척 위치로 뚜껑을 회전시키는 사용자를 도시한다.
도 21e는 예시적 샘플 제조 장치 상에서 용리 위치로 뚜껑을 회전시키는 사용자를 도시한다.
도 21f는 예시적 샘플 제조 장치의 샘플 용리 포트를 도시한다.
도 22a는 뚜껑, 가압 디스크 및 시약 층을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 22b는 뚜껑 상에 키이웨이를 갖는 뚜껑, 가압 디스크 및 시약 층을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 22c는 가압 디스크 상에 나사부와 키이웨이를 갖는, 뚜껑, 가압 디스크 및 시약 층을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 22d는 시약 층 상에 나사부를 갖는, 뚜껑, 가압 디스크 및 시약 층을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 22e는 시약 층 상에 저지 유닛을 갖는, 뚜껑, 가압 디스크 및 시약 층을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 22f는 뚜껑, 가압 디스크 및 시약 층을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 동작의 예시적 개요를 도시한다.
도 23의 a)는 제1 동작 위치에서 뚜껑, 가압 디스크 및 시약 층을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 23의 b)는 제2 동작 위치에서 뚜껑, 가압 디스크 및 시약 층을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 23의 c)는 제3 동작 위치에서 뚜껑, 가압 디스크 및 시약 층을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 23의 d)는 제4 동작 위치에서 뚜껑, 가압 디스크 및 시약 층을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 24a는 뚜껑이 가압 디스크와 결합할 수 있게 하는 키이웨이를 갖는, 뚜껑, 가압 디스크 및 시약 층을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 24b는 뚜껑이 저지 유닛을 추진하고 있는, 뚜껑, 가압 디스크 및 시약 층을 구비한 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 24c는 예시적 변형가능한 층을 도시한다.
도 25의 a)는 샘플을 갖는 예시적 샘플 챔버를 도시한다.
도 25의 b)는 혼합되지 않은 샘플 및 시약을 갖는 예시적 샘플 챔버를 도시한다.
도 25의 c)는 혼합된 샘플 및 시약을 갖는 예시적 샘플 챔버를 도시한다.
도 26a는 시약 층의 예시적 개요를 도시한다.
도 26b는 저지 유닛을 갖는 예시적 시약 층을 도시한다.
도 26c는 순차적 유체 분배가 이루어지는 다층 저지 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 26d는 병렬적 유체 분배가 이루어지는 다층 저지 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 26e는 순차적 및 병렬적 유체 분배가 이루어지는 다층 저지 유닛의 예시적 개요를 도시한다.
도 27의 a)는 저부가 밀봉된 챔버를 갖는 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 27의 b)는 챔버 내로의 유체 로딩이 이루어지는 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 27의 c)는 상단이 밀봉된 챔버를 갖는 회전 샘플 제조 장치의 예시적 개요를 도시한다.
도 28의 a)는 예시적 샘플 제조 장치로부터 밀봉체 층을 제거하는 사용자를 도시한다.
도 28의 b)는 예시적 샘플 제조 장치로부터 제거된 밀봉체를 도시한다.
도 29a는 잠금 링 및 보어 밀봉체, 천공 링, 저지 유닛 팩 층 및 제2 층의 예시적 개요를 도시한다.
도 29b는 천공 링 및 저지 유닛 팩 층의 예시적 개요를 도시한다.
도 30a는 천공되는 챔버의 저부 밀봉체의 예시적 개요를 도시한다.
도 30b는 천공되는 챔버의 상단 밀봉체의 예시적 개요를 도시한다.
도 31의 a)는 유체 계량 구조의 예시적 개요를 도시한다.
도 31의 b)는 유체로 가득 찬 유체 계량 구조의 예시적 개요를 도시한다.
도 31의 c)는 잉여 유체가 외부 챔버 내로 과류하는, 유체로 가득 찬 유체 계량 구조의 예시적 개요를 도시한다.
도 32a는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 32b는 기둥형 열 트랜스미터를 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 32c는 망상형 열 트랜스미터를 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 32d는 온도 제어 구역에 삽입된 열 트랜스미터의 예시적 개요를 도시한다.
도 32e는 열원으로부터 단열된 온도 제어 구역을 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33a는 단일 수지부를 포함하는 열 트랜스미터를 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33b는 다수의 수지부를 포함하는 열 트랜스미터를 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33c는 부분적으로 온도 제어 구역을 통해 열 트랜스미터가 위치되어 있는, 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33d는 완전히 온도 제어 구역을 통해 열 트랜스미터가 위치되어 있는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33e는 링 구조를 갖는 온도 제어 구역을 통해 위치되어 있는 열 트랜스미터의 예시적 개요를 도시한다.
도 33f는 상 변화 물질에 매설된 기둥을 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33g는 히터/쿨러 유닛과 상 변화 물질 내에 매설된 기둥을 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33h는 상 변화 물질 내에 매설된 와이어를 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33i는 히터/쿨러 유닛 및 상 변화 물질 내에 매설된 와이어를 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33j는 상 변화 물질 내에 매설된 기둥을 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33k는 상 변화 물질 및 히터/쿨러 유닛 내에 매설된 기둥을 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33l은 상 변화 물질 내에 매설된 와이어를 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33m은 상 변화 물질 및 히터/쿨러 유닛 내에 매설된 와이어를 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33n은 큰 열 질량의 상 변화 물질을 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 33o는 열 트랜스미터 내에 위치된 상 변화 물질과 히터/쿨러 유닛을 갖는 온도 제어기의 예시적 개요를 도시한다.
도 34a는 베이스 스테이션의 예시적 개요를 도시한다.
도 34b는 예시적 모터를 도시한다.
도 34c는 스프링 구성의 예시적 개요를 도시한다.
도 34d는 예시적 위치 센서를 도시한다.
도 35의 a)는 시작 위치에서 자율 제어를 갖는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 35의 b)는 자동 회전 중의 자율제어를 갖는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 35의 c)는 제2 위치에서 자율 제어를 갖는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 35의 d)는 샘플 제조 장치로부터의 디스크 층의 예시적 개요를 도시한다.
도 35의 e)는 샘플 제조 장치로부터의 디스크 층의 예시적 개요를 도시한다.
도 35의 f)는 푸시 버튼이나 핀을 갖는 샘플 제조 장치로부터의 저부 층의 예시적 개요를 도시한다.
도 36은 예시적 샘플 제조 장치로부터의 결과의 화상을 취득하기 위해 사용되는 전자 장치를 도시한다.
도 37의 a)는 샘플 로딩 중의 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 37의 b)는 제1 위치로부터 제2 위치로 폐쇄 및 회전된 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 37의 c)는 제3 위치로 회전된 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 37의 d)는 제4 위치로 회전된 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 37의 e)는 샘플 제조가 완성된 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 37의 f)는 인큐베이션 중의 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 37의 g)는 결과를 표시하는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 38의 a)는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 38의 b)는 예시적 샘플 제조 장치 내의 샘플로부터의 결과를 도시한다.
도 39의 a)는 베이스 스테이션을 갖는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 39의 b)는 베이스 층을 갖는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 40의 a)는 정성적 현장 진단 또는 저 자원 환경 테스트를 위한 베이스 스테이션을 갖는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 40의 b)는 정성적 저 자원 환경 테스트를 위한 일회용 베이스 층을 갖는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 40의 c)는 예시적 디지털 PCR 칩을 도시한다.
도 40의 d)는 정량적 저 자원 환경 테스트를 위한 일회용 베이스 층을 갖는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 41의 a)는 예시적 온도 제어 유닛을 갖는 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다.
도 41의 b)는 예시적 온도 제어 유닛을 갖는 예시적 샘플 제조 장치의 내부 모습을 도시한다.
도 42a는 온도 제어기로부터의 예시적 결과를 도시한다.
도 42b는 온도 제어기로부터의 예시적 결과를 도시한다.
도 42c는 온도 제어기로부터의 예시적 결과를 도시한다.
도 42d는 온도 제어기로부터의 예시적 결과를 도시한다.
본 개시내용에서는 본 명세서에 나열된 것들을 포함하지만 그에 한정되지 않는 용례를 위해 개별적으로 또는 다양한 조합으로 사용될 수 있는 장치 및 방법을 설명한다. 또한, 이들은 상술한 용례를 위해 상술한 장치 및 방법과 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 본 출원은 임의의 그리고 모든 목적에 대하여 다음의 출원 전문을 참조로 포함한다: 미국 출원 제61/516,628호, "Digital Isothermal Quantification of Nucleic Acids Via Simultaneous Chemical Initiation of Recombinase Polymerase Amplification(RPA) Reactions on Slip Chip"(2011년 4월 5일 출원), 그리고, 또한, 미국 출원 제61/518,601호, "Quantification of Nucleic Acids With Large Dynamic Range Using Multivolume Digital Reverse Transcription PCR(RT-PCR) On A Rotational Slip Chip Tested With Viral Load"(2011년 5월 9일 출원); 미국 출원 제13/257,811호, "Slip Chip Device and Methods"(2011년 9월 20일 출원)(미국 공개 번호 제2012-0028342호); 해당 미국 출원은 국제 출원 제PCT/US2010/028316호, "Slip Chip Device and Methods"(2010년 3월 23일 출원)(국제 공개 번호 제WO 2010/111265호)의 국내 단계 진입 출원이며, 이 국제 출원은 미국 출원 제61/262,375호, "Slip Chip Device and Methods"(2009년 11월 18일 출원), 미국 출원 제61/162,922호, "Slip Chip Device and Methods"(2009년 3월 24일 출원), 미국 출원 제61/340,872호, "Slip Chip Device and Methods"(2010년 3월 22일 출원), 미국 출원 제13/440,371호, "Analysis Devices, Kits, And Related Methods For Digital Quantification Of Nucleic Acids And Other Analytes"(2012년 4월 5일 출원)(미국 공개 번호 제2012-0264132호), 및 미국 출원 제13/467,482호, "Multivolume Devices, Kits, and Related Methods for Quantification and Detection of Nucleic Acids and Other Analytes"(2012년 5월 9일 출원)(미국 공개 번호 제2012-0329038호)에 대한 우선권을 주장함; 미국 출원 제13/868,009호 및 국제 출원 제PCT/US2013/037658호, 양 출원 모두는 발명의 명칭이 "Fluidic Devices for Biospecimen Preservation"이고 2013년 4월 22일자로 출원되었으며, 각각 미국 출원 제61/636,426호, "On-Chip Drying of Samples"(2012년 4월 20일 출원)에 대한 우선권을 주장함; 미국 출원 제13/868,028호 및 국제 출원 제PCT/US2013/037660호, 양 출원 모두는 발명의 명칭이 "Fluidic Devices and Systems for Sample Preparation or Autonomous Analysis"이고 2013년 4월 22자로 출원되었으며, 각각 미국 출원 제61/636,426호, "On-Chip Drying of Samples"(2012년 4월 20일자 출원) 및 미국 출원 제61/726,089호, "Loading apparatus for controlling pressure and filling fluids in channels"(2012년 11월 14일자 출원)에 대한 우선권을 주장함; 및 미국 출원 제13/869,856호, "Slip-Induced Compartmentalization"(2013년 4월 24일자 출원), 이 출원은 미국 출원 제61/637,661호, "Slip-Induced Compartmentalization" 2012년 4월 24일자 출원에 대한 우선권을 주장함.
본 개시내용은 이동 동안 시간 제어를 위한 시스템 및 방법을 설명한다. 설명된 시스템 및 방법은 일련의 이동에 원하는 시간 지연을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이 원하는 시간 지연은 유체 또는 시약 분배, 반응, 추출, 정화, 격리, 인큐베이션, 혼합, 용해, 침전, 결정화, 세포 성장, 가열, 냉각, 재수화 및 시약, 샘플 또는 분석물의 재구성을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 용례에 사용될 수 있다. 시스템 및 방법은 저지 유닛의 활성화를 가능하게 할 수 있으며, 유체를 특히 원하는 순서로, 예컨대, 순차적으로, 동시에 또는 조합으로 분배할 수 있다. 저지 유닛은 추진 유닛에 의해 활성화될 수 있으며, 이는 선형적으로, 회전식으로 또는 그 조합으로 이동할 수 있다. 시간 제어 및 유체 분배 시스템은 샘플 제조, 샘플 보존 및 샘플 분석을 위한 장치를 포함하지만 그에 한정되지 않는 장치에 통합될 수 있다.
다수의 이득이 본 발명과 연계될 수 있다. 예로서, 본 시스템 및 방법은 유체 추가 사이의 타이밍 및/또는 유체 추가의 순서가 제어되는, 제어된 또는 자동화된 방식으로 유체를 분배하기 위해 사용될 수 있다. 이는 사용자 입력 또는 사용자 오류가 최소화된 상태로 단순하고 재현성있는 결과를 제공할 수 있다. 일부 경우에, 제어된 또는 자동화된 동작은 외부 동력 없이 또는 전력 없이 수행될 수 있어서, 원격 또는 저자원 환경에서도 휴대형 동작을 가능하게 한다. 다른 경우에, 본 시스템 및 방법은 안정적이고 무균성인 환경에서 시약 및/또는 샘플의 저장을 가능하게 한다. 이러한 저장은 예로서, 현장 진단 진단술에 유익할 수 있으며, 이러한 경우에는 현장을 벗어나서 저장된 샘플에 대한 추가적 테스트가 수행될 수 있고, 원격 위치에서 검정이 수행될 수 있으며, 그래서, 시약 및 샘플의 장기 저장이 필요할 수 있다. 다른 이점은 장치 내에서 검정을 수행할 때의 휴지기(pause) 또는 시간지연의 도입을 포함한다. 통상적으로, 휴지기의 도입(예를 들어, 자동화된 방식으로)은 과제가 될 수 있다. 예로서, 시스템의 특정 부분을 가열하기 위해 요구되는 지연의 정도를 결정하기 위해서는 복잡한 피드백 상호작용, 예컨대, 관심 영역 부근에 위치된 온도 계기, 가열 요소로부터 소산된 열의 정도, 유체 유동 및 시약 추가를 제어하기 위한 분배 시스템, 그리고, 물론, 피드백을 실행하기 위한 통합된 회로 및 센서를 구비한 시스템 사이의 피드백이 요구될 수 있다. 대조적으로, 본 시스템 및 방법은 더욱 단순화된 접근법을 가능하게 할 수 있다. 본 접근법에서, 시간 지연 기구 및 분배 기구는 본 명세서에 설명된 바와 같이 추진 유닛, 저지 유닛, 그리고, 존재한다면 배리어 유닛(들)의 구조에 통합될 수 있다. 이러한 방식에서, 피드백은 타이밍 또는 순서를 제어하기 위해 추진 유닛과 저지 유닛 사이에서 발생할 수 있다. 예로서, 저지 유닛은 채널에 연결된 블리스터 또는 블리스터 팩을 포함할 수 있고, 추진 유닛은 캠을 포함할 수 있으며, 채널을 통해 유동하는 블리스터 또는 블리스터 팩 내의 유체의 수력학적 저항이 캠 운동의 타이밍을 제어할 수 있다. 추가적으로, 이들 시스템 및 방법은 신속한 샘플 처리 및 분석, 예컨대, 입력으로부터 제조, 추출 또는 검출까지의 짧은 시간을 제공할 수 있다.
예로서, 도 1은 피검체(101)로부터의 샘플을 검정하는 예시적 개요를 도시한다. 피검체로부터의 샘플(102)은 샘플 제조 장치(103) 내에 수용 및 로딩될 수 있다. 샘플 제조 장치로부터의 결과가 분석될 수 있다(104). 샘플 제조 장치로부터 제조된 샘플은 또한 저장, 수송 또는 추가 분석될 수 있다. 결과는 예로서, 네트워크(105)(예를 들어, 인터넷)를 거쳐 의료 전문가(106), 피검체 또는 환자(107), 모바일 장치(108) 또는 앱(app) 또는 다른 장소(109)로 전송될 수 있다.
유체 또는 시약 분배 시스템
본 개시내용은 하나 이상의 시약 또는 유체의 시간 제어된 분배를 가능하게 하도록 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있는 유체 분배 시스템을 제공한다. 이들 구성요소는 임의의 유용한 구성을 포함할 수 있다. 비제한적인 일 예가 도 2의 a) 내지 도 2의 c)에 제공되어 있다. 예로서, 도 2의 a)에서, 추진 유닛(210)은 채널(202) 내에서 기재(201) 위에 위치되고, 저지 유닛(220)과 접촉하며, 도 2의 b)에서, 저지 유닛은 추진 유닛을 차단하고 추진 유닛으로부터의 힘이 유체 또는 시약을 저지 유닛을 통해 외부로 이동시키며, 도 2의 c)에서, 추진 유닛은 저항을 극복하고 전진 이동한다. 다른 비제한적 예가 도 2의 d) 내지 도 2의 f)에 제공되어 있으며, 이는 채널(202) 내의 기재(201) 위에 위치된 추진 유닛(210) 및 저지 유닛(220)에 추가로 배리어 유닛(230)을 더 포함한다. 배리어 유닛은 측정 조건에서 추진 유닛의 이동을 정지 또는 저속화할 수 있고, 추진 유닛이 특정 조건에서 통과할 수 있게 한다.
추진 유닛
추진 유닛은 피스톤, 레버, 아암, 로드, 스프링, 탄성 요소, 플런저, 구체, 디스크, 팁, 가시부, 돌출부, 롤러, 드럼 및 그 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 요소를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 추진 유닛은 롤러를 포함하지 않을 수 있다.
추진 유닛은 연성 재료, 경성 재료 또는 양자의 조합으로 이루어질 수 있다. 추진 유닛의 이동은 다양한 방향(예를 들어, 제1 표면을 따라), 예컨대, 선형, 원형, 타원형, 사인곡선형, 파형 또는 다양한 방향들의 조합을 가질 수 있다. 이러한 상대 이동(즉, 추진 유닛의 제1 위치와 추진 유닛의 제2 위치 사이의)은 활주 이동, 병진 이동, 구름 이동 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 비 제한적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 추진 유닛은 임의의 유용한 구성을 가질 수 있다. 예로서, 추진 유닛(210)은 제1 기재(201)의 제1 표면 위에 배치될 수 있다. 다른 예에서, 추진 유닛은 제1 표면 위에서 그리고, 채널(202) 내에 배치될 수 있다. 상대 이동은 임의의 유용한 방향으로 존재할 수 있다. 특정 경우에, 상대 이동은 장치의 표면에 평행한 방향으로 존재하며, 그에 의해, 장치 내의 하나 이상의 챔버에 시약 또는 유체가 진입하게 한다. 일부 경우에, 상대 이동은 장치의 표면에 대략 평행한 방향으로 또는 표면으로부터 약 90°, 80°, 70°, 60°, 50°, 40°, 30°, 20° 또는 10° 미만인 방향으로 존재할 수 있다. 상대 이동은 선형적일 수 있다. 상대 이동은 비선형적일 수 있다. 상대 이동은 병진적일 수 있다. 상대 이동은 비 병진적일 수 있다. 상대 이동은 회전적일 수 있다. 상대 이동은 비 회전적일 수 있다. 회전은 장치 또는 기재의 표면에 직각인 축 둘레에서 이루어질 수 있다. 회전은 기재나 장치의 표면에 평행한 평면 내에서 원형 경로 같은 경로 내에서 이루어질 수 있다. 회전은 기재나 장치의 표면에 대략 평행한 또는 표면으로부터 대략 90°, 80°, 70°, 60°, 50°, 40°, 30°, 20° 또는 10° 미만인 평면 내의 경로 내에서 이루어질 수 있다.
추진 유닛은 임의의 유용한 힘을 작용할 수 있다. 예로서, 힘은 스프링, 피스톤 또는 모터로부터 발생하는 것 같은 기계적 힘일 수 있다. 다른 예에서, 힘은 중력, 자기력 또는 온도의 변화로부터 발생할 수 있다. 비제한적 예에서, 추진 유닛의 상대 이동은 중력으로부터 발생한다(예를 들어, 도 3의 a)). 볼 수 있는 바와 같이, 추진 유닛(310)은 기재(301) 위에서 채널(302)을 통한 상대 이동(330)에 의해 이동하며, 그에 의해, 저지 유닛(321, 322, 323) 내의 유체 또는 시약이 제1 챔버(331, 332, 333)에 진입하게 한다.
추진 유닛은 힘에 의해 구동될 수 있고, 특정 경로를 따르는 특정 방향으로 상대적으로 이동할 수 있다. 인가된 힘은 시간에 걸쳐 일정할 수 있거나, 시간에 걸쳐 변할 수 있으며, 이 힘은 가속 및/또는 감속을 포함할 수 있다. 힘은 직접 또는 간접 접촉에 의해, 예컨대, 예로서, 고체, 액체 또는 가스와의 접촉에 의해, 또는 스프링이나 피스톤을 사용함으로써 추진 유닛에 인가될 수 있다. 힘은 스프링, 탄성 요소, 기계적 이동, 압력, 화학 반응, 물리적 변화, 생물학적 반응, 광, 음향파, 압축, 추진 유닛의 배향의 변화(예를 들어, 중력의 사용을 가능하게 함)를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 소스에 의해 제공, 생성 또는 촉발될 수 있다. 예시적인, 비제한적 힘 및 구배는 구심력, 표면 장력 구배, 삼투압, 예컨대, 모세관 압력의 구배를 생성하기 위한 챔버 및/또는 채널의 어레이를 포함하는 것에 의한 모세관 압력, 외부적으로 발생될 수 있는 양압 또는 음압(예를 들어, 펌프나 주사기의 사용에 의해), 하나 이상의 층의 상대 이동에 의한 것 같은 미끄럼, 유체 또는 시약을 포함하는 챔버의 압축 또는 팽창에 의해 생성되는 압력, 전기삼투력, 중력, 자기력 또는 상대 이동에 의해(예를 들어, 미끄럼에 의해) 개시되거나 외부적으로 개시될 수 있는 화학 반응이나 처리(예를 들어, 기체 생성물을 생성하기 위한 시약, 예컨대, 물의 추가에 의해 활성화되는 중탄산나트륨과 고체 산, 예로서, 타르타르산의 조합 또는 황산과 카르보네이트 염의 조합을 사용하여 압력을 생성함으로써, 또는 기체를 소비하여 압력을 감소시키는 시약, 예컨대 이산화탄소와 나트륨 하이드록사이드의 조합의 사용에 의해)의 사용을 포함한다. 일부 경우에, 추진 유닛의 상대 이동은 압력의 변화로부터 발생할 수 있다. 이러한 압력의 변화는 온도의 변화, 물리적 물질의 변화, 체적의 변화, 화학 반응, 상 변화, 또는 그 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 물리적 현상에 의해 유도될 수 있다. 예로서, 도 3의 b)에 도시된 바와 같은, 한 가지 비제한적 예에서, 반응(340)은 가스/액체의 팽창을 유발하여 압력을 증가시킴으로써 추진 유닛(310)을 기재(301) 위에서 채널(302) 내에서 팽창하는 가스/액체(330)의 방향으로 이동시키며, 유체 또는 시약이 저지 유닛(321)으로부터 제1 챔버(331)에 진입하게 한다. 일부 경우에, 반응은 가스 또는 액체의 수축을 유발하여 압력을 감소시킴으로써 추진 유닛을 수축하는 가스 또는 액체의 방향으로 이동시킬 수 있다. 다른 경우에, 추진 유닛의 상대 이동은 진공의 사용에 의해 압력 구배를 유발함으로써 발생할 수 있다. 일부 경우에, 주어진 추진 유닛을 위한 힘은 추진 유닛의 경로를 따른 위치에 따라서 다를 수 있거나, 일부 이동에 대하여, 이동(들)의 반경을 따른 위치에 따라서 다를 수 있다.
추진 유닛(들) 및 장치(들)는 장치 내에서 하나 이상의 물질을 이동시키기 위해 하나 이상의 힘 또는 구배를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 압력 구배는 본 명세서에 설명된 뚜껑 시스템 같은 본 명세서에 설명된 임의의 구성요소에 의해 생성될 수 있다. 본 명세서에서 장치는 선택적으로 챔버 및/또는 채널을 부분적으로 또는 완전히 차단하는 포스트 또는 다른 3차원 구조를 포함할 수 있다. 예로서, 포스트 부재는 제1 층에 제공될 수 있고, 이는 제2 층에 대한 제1 층의 이동시 제2 층 내의 챔버를 차단할 수 있다. 이러한 방식으로, 포스트 부재의 전방에 양압이 생성되고, 뒤쪽에 음압이 생성될 수 있다. 이러한 접근법은 장치 내에 물질을 로딩, 배치 또는 이동시키기 위해 사용될 수 있다. 유동은 상대 이동에 의해 생성된 압력 구배에 의해 생성될 수 있다.
일부 경우에, 추진 유닛은 예로서, 수동으로 또는 모터에 의해 이동될 수 있는 플런저(예를 들어, 주사기 플런저)를 포함할 수 있다. 특정 경우에, 플런저는 제1 기재의 제1 표면을 따라 활주가능하게 결합하도록 구성될 수 있다. 다른 경우에, 채널이 제1 표면 위에 배치될 수 있거나, 제1 표면이 연속적일 수 있고, 채널을 형성할 수 있으며, 플런저는 제1 기재의 제1 표면을 따라서 그리고 채널 내에서 활주가능하게 결합할 수 있다. 플런저는 하나 이상의 저지 유닛과 접촉하도록 구성된 팁을 포함할 수 있고, 여기서, 팁은 헤드 또는 밀봉부(예를 들어, 고무)를 포함하여 제1 표면이나 채널의 표면에 대해 기밀 밀봉을 형성할 수 있다. 모터는 임의의 유용한 방식으로 플런저의 원위 단부에 부착될 수 있다. 예로서, 플런저는 로킹 메커니즘(예를 들어, 브래킷, 클램프 등)과 인터페이싱하는 하나 이상의 플랜지를 포함할 수 있으며, 여기서, 로킹 메커니즘은 모터나 펌프에 의해 구동되는 구동 샤프트에 추가로 부착된다. 예시적 구동 샤프트, 구동 헤드, 펌프, 구동부 및 플런저가 미국 특허 제6,932,242호 및 제5,545,140호에 개시되어 있으며 이들 각각은 그 전문이 참조로 본 명세서에 통합되어 있다.
다른 경우에, 하나 이상의 저지 유닛이 채널의 내부에 배열될 수 있고(예를 들어, 제1 기재의 제1 표면 위에 배치될 수 있고), 여기서, 채널은 원형 또는 다른 단면(예를 들어, 정사각형, 직사각형, 반원형, 삼각형 등의 단면)을 갖는다. 하나 이상의 저지 유닛은 채널을 통해 이동하는 하나 이상의 추진 유닛(예를 들어, 하나 이상의 플런저)에 의해 작동될 수 있다.
시스템은 하나 이상의 추진 유닛을 포함할 수 있다. 일부 비제한적 예에서, 서로 다른 시점에서 활성화되는 다수의 동작(예를 들어, 처리, 분석, 혼합, 반응, 인큐베이팅, 여과, 추출 및/또는 검출)을 위해 다수의 추진 유닛이 바람직할 수 있다. 예로서, 제1 추진 유닛은 특히 제1 시약을 제공하는 하나 이상의 제1 저지 유닛과 상호작용할 수 있고, 제2 추진 유닛은 다른 시약을 제공하는 하나 이상의 제2 저지 유닛과 상호작용할 수 있다. 또한, 제1 저지 유닛(들)의 구성은 하나 이상의 시약을 추가하는 제1 상대적 타이밍을 제공할 수 있고, 이 구성은 제2 저지 유닛(들)의 것과 구별될 수 있다. 또 다른 예에서, 제1 추진 유닛은 처리(예를 들어, 핵산 추출)을 위해 구성된 제1 저지 유닛의 어레이(예를 들어, 샘플 제조를 위한 하나 이상의 시약을 포함)와 상호작용할 수 있으며, 여기서, 제1 추진 유닛은 그후 제2 추진 유닛을 활성화한다. 이때, 제2 추진 유닛은 다른 처리(예를 들어, 샘플로부터 목표 핵산의 증폭 및/또는 검출)를 위해 구성된 제2 저지 유닛의 어레이(예를 들어, 샘플 검출 및/또는 분석을 위한 하나 이상의 시약을 포함)와 상호작용할 수 있다. 이러한 방식으로, 다양한 처리, 예컨대, 샘플 제작 및 샘플로부터의 목표 핵산 분석 사이에 시간 지연이 추가될 수 있다. 추가적 추진 유닛 및/또는 저지 유닛(이런 저지 유닛의 어레이 포함)은 시스템 또는 장치의 특정 목적이나 용도를 위해 구성될 수 있다.
추진 유닛은 저지 유닛 및/또는 배리어 유닛에 대한 추진을 가능하게 하는 임의의 유용한 형상을 가질 수 있다(예컨대, 도 4의 a) 내지 도 4의 d) 참조). 예로서, 추진 유닛은 제1 표면을 따라 활주가능하게 결합하도록 구성될 수 있다. 추진 유닛은 선형적으로(430)(예를 들어, 도 4의 b), 도 4의 d)) 또는 회전적으로(530)(예를 들어, 도 5a) 이동할 수 있다. 일 비제한적 예에서, 제1 기재(401)는 반원형 단면을 갖는 채널을 포함하는 제1 표면(402)을 포함할 수 있고, 추진 유닛(410)은 채널과 활주가능하게 결합하도록 기하학적으로 구성된다(예를 들어, 도 4의 a) 참조). 다른 비제한적 예에서, 시스템은 둘 이상의 추진 유닛을 포함하고, 각 추진 유닛은 동일하거나 서로 다른 기하형상을 가질 수 있다. 도 다른 예에서, 시스템은 둘 이상의 추진 유닛(410, 411)을 포함할 수 있고, 각 추진 유닛은 동일하거나 서로 다른 기하형상을 가질 수 있으며(예를 들어, 도 4의 c) 참조), 도 4의 c)에서 볼 수 있는 바와 같이, 두 개의 추진 유닛이 존재하고, 양 유닛은 제1 기재(401)의 제1 표면(402)과 활주가능하게 결합하도록 구성되며, 각 추진 유닛의 실제 구성은 서로 다르다. 사용시, 추진 유닛(들)은 다른 추진 유닛에 의한 저항을 활성화하면서 특정 추진 유닛에 의해 저지 유닛을 우회하도록 및/또는 동일한 유체/시약을 다수회 추진하기 위해 사용될 수 있다.
추진 유닛 및 저지 유닛은 직접 또는 간접 접촉을 가능하게 하도록 서로(그리고, 제1 표면과) 상호작용하도록 구성될 수 있다. 비제한적 예에서, 추진 유닛(410) 및 저지 유닛(421)은 추진 유닛의 제1 상대 이동(430)이 기재의 제1 표면에 평행한 방향으로 발생할 때(예를 들어, 도 4의 b) 참조) 접촉하도록 구성될 수 있다. 다른 비제한적 예에서, 둘 이상의 추진 유닛(410, 411) 및 둘 이상의 저지 유닛(421, 422)이 제1 상대 이동(430)에 의해 접촉하도록 구성된다(예를 들어, 도 4의 d) 참조). 예로서, 시스템은 둘 이상의 추진 유닛을 포함할 수 있고, 각 유닛은 동일하거나 서로 다른 구성을 가질 수 있다. 또 다른 예에서, 시스템은 둘 이상의 저지 유닛을 포함할 수 있고, 각 유닛은 동일하거나 서로 다른 구성을 가질 수 있다. 도 4의 d)에서 볼 수 있는 바와 같이, 서로 다른 구성의 두 개의 추진 유닛(410, 411)이 제1 표면과 활주가능하게 결합하고, 제1 기재(401)의 제1 표면(402)에 평행한 방향으로의 상대 이동(430)과 조우한다. 두 개의 저지 유닛은 서로 다르게 구성되며, 제1 저지 유닛(411)은 제2 저지 유닛(410)보다 작은 단면 치수를 갖는다. 이들 서로 다른 구성은 제1 추진 유닛(411)이 제1 저지 유닛(421)을 우회할 수 있게 하고, 제2 저지 유닛(422)과 상호작용할 수 있게 한다(도 4의 d) 참조). 제2 저지 유닛(410)은 제1(421) 및 제2(422) 저지 유닛 양자 모두와 상호작용할 수 있게 하는 큰 단면을 갖는다. 유사한 방식으로, 본 기술 분야의 숙련자는 시간 의존적 방식으로 지연을 도입 및/또는 유체나 시약을 분배하기 위해 추진 유닛(들)과 저지 유닛(들)의 구성을 적응시킬 수 있다.
저지 및 배리어 유닛
저지 유닛은 추진 유닛을 정지 또는 저속화하기 위해 소정 저항을 제공할 수 있다. 배리어 유닛은 특정 조건에서 추진 유닛의 이동을 정지 또는 저속화할 수 있고, 추진 유닛이 특정 조건에서 통과하게 할 수 있다. 저지 유닛은 다양한 재료 및 기하형상을 포함할 수 있으며, 변형가능한 재료, 블리스터, 블리스터 팩, 겔, 압축가능한 액체 또는 가스, 스폰지, 스프링, 채널, 챔버 및 그 조합을 포함하지만 이들에 한정되지 않는다. 일부 경우에, 채널 또는 서로 다른 기하형상의 다수의 채널이 사용되어 저지 유닛의 내용물을 위한 유체 경로를 제공할 수 있다. 일부 경우에, 채널(들)은 데드-엔드(dead-end) 충전 구조를 가질 수 있다. 또한, 저항은 필터(예를 들어, 핵산의 고체 페이즈 추출을 위한 필터), 멤브레인(예를 들어, 혈액 성분의 분리를 위한 멤브레인) 또는 채널 같은 추가적 구조에 의해 제공될 수도 있다. 또한, 저항은 채널 및 필터와 조합하여 블리스터 팩을 사용하는 것 같이 구조의 임의의 유용한 조합에 의해 제공될 수 있다.
추진 유닛은 저지 유닛과 직접 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 간접 접촉에 대하여, 배리어 유닛 또는 유체의 체적(예를 들어, 공기) 같은 구조 또는 구성요소가 추진 유닛과 저지 유닛 사이에 포함될 수 있다.
다른 비제한적 예가 도 2에 제공되며, 이는 채널(202)의 기재(201) 위에 위치된 추진 유닛(210)과 저지 유닛(220)에 추가로 배리어 유닛(230)을 더 포함한다. 배리어 유닛은 특정 조건에서 추진 유닛의 이동을 정지 또는 저속화할 수 있고, 추진 유닛이 특정 조건에서 통과할 수 있게 한다. 이는 약 1 μm, 10 μm, 100 μm, 1 mm, 10 mm, 100 mm, 1 cm 또는 10 cm까지 같은 소정 거리 이동될 수 있다. 이는 약 1°, 5°, 10°, 20°, 60°, 90°, 180°, 270° 또는 360°까지 같은 특정 각도로 회전될 수 있다. 배리어 유닛은 선택적이다. 일부 경우에, 배리어 유닛은 블리스터 팩 같이 단일 구성요소로 저지 유닛과 조합될 수 있다. 배리어 유닛은 추진 유닛이 배리어 유닛을 극복할 수 있기 이전에 추진 유닛을 위한 특정 힘 또는 압력이 도달되는 것을 필요로 할 수 있다. 일부 예에서, 추진 유닛은 스프링에 의해 구동될 수 있고, 스프링은 스프링 힘이 추진 유닛을 극복하기에 충분할 때까지 메커니즘에 의해 권취될 수 있다.
일 예에서, 블리스터 팩을 포함하는 저지 유닛은 추진 유닛의 이동을 차단한다. 추진 유닛은 블리스터 팩에 대해 추진하여 힘을 인가하고, 블리스터 팩 내부의 압력을 증가시킨다. 특정 압력에서, 블리스터 팩을 채널로부터 분리시키는 밀봉부가 파열되고, 유체 또는 시약이 채널을 통해 챔버 내로 유동하기 시작한다. 채널의 형상 및 유체나 시약의 속도는 저지 유닛의 저항에 기여한다. 충분한 유체 또는 시약의 체적이 저지 유닛으로부터 챔버 내로 배출되고 나면, 저지 유닛은 더 이상 추진 유닛을 차단하지 않으며, 추진 유닛은 제2 저지 유닛으로 진행한다. 유체 또는 시약의 체적, 밀봉 파열 압력 및 채널 기하형상은 원하는 유체 또는 시약 분배 시간을 제공하기 위해 최적화될 수 있다.
저지 유닛은 시약 또는 다른 유체를 포함할 수 있고, 특정 검정, 반응 또는 샘플 분석(예를 들어, 도 6)을 위해 구성될 수 있다. 저지 유닛 및 배리어 유닛은 각각 본 명세서에 설명된 바와 같은 임의의 유용한 유체 또는 시약을 포함할 수 있다. 예로서, 유체 또는 시약은 임의의 검정, 테스트, 진단 또는 장치에 의해 실행되는 다른 동작에 유용할 수 있다.
저지 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩)은 하나 이상의 파열성 밀봉부를 포함할 수 있고, 이들은 저지 유닛으로부터 챔버, 채널 또는 다른 구조 내로의 유체 또는 시약 유동을 허용할 수 있다. 예시적 비제한적 밀봉부는 밸브, 약화된 열 밀봉부, 압력 밀봉부 및 그 조합을 포함한다. 저지 유닛은 예로서, 모세관 압력 또는 표면 장력에 의해 밀봉부 없이 유체 또는 시약을 보유할 수 있다.
저지 유닛 내의 특정 양의 유체 또는 시약이(예를 들어, 추진 유닛에 의한 작동 또는 활성화에 의해) 분배될 수 있다. 분배되는 유체 또는 시약의 양은 저지 유닛 내의 유체의 적어도 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% 또는 100%일 수 있다. 분배되는 유체 또는 시약의 양은 저지 유닛 내의 유체의 최대 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 100%일 수 있다. 분배되는 유체 또는 시약의 양은 저지 유닛 내의 유체의 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 100% 일 수 있다.
저지 유닛 내의 유체 또는 시약은 특정 압력에서 분배될 수 있다. 유체 또는 시약은 적어도 약 1 파스칼(Pa), 10 Pa, 100 Pa, 1 킬로파스칼(kPa), 10 kPa, 100 kPa, 1 메가파스칼(MPa), 10 MPa, 100 MPa 또는 1 기가파스칼(GPa)의 압력에서 저지 유닛으로부터 분배될 수 있다. 유체 또는 시약은 최대 약 1 파스칼(Pa), 10 Pa, 100 Pa, 1 킬로파스칼(kPa), 10 kPa, 100 kPa, 1 메가파스칼(MPa), 10 MPa, 100 MPa, 또는 1 기가파스칼(GPa)의 압력에서 저지 유닛으로부터 분배될 수 있다. 유체 또는 시약은 약 1 파스칼(Pa), 10 Pa, 100 Pa, 1 킬로파스칼(kPa), 10 kPa, 100 kPa, 1 메가파스칼(MPa), 10 MPa, 100 MPa 또는 1 기가파스칼(GPa)의 압력에서 저지 유닛으로부터 분배될 수 있다.
하나 이상의 저지 또는 배리어 유닛이 단일 기재(예를 들어, 균일한 기재) 내에 포함될 수 있다. 일부 경우에, 저지 유닛은 단일 기재 내에 어레이로서 제공될 수 있다. 다른 경우에, 어레이의 기하학적 구성은 하나 이상의 유체 또는 시약의 추가의 상대적 타이밍을 제어하는 것을 가능하게 할 수 있다.
저지 유닛 또는 배리어 유닛은 타이밍 제어를 돕도록 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 하나 이상의 저지 유닛은 하나 이상의 유체 또는 시약의 추가시 상대적 타이밍을 제어하도록 또는 하나 이상의 유체 또는 시약의 순차적 추가를 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 이들 유닛은 추진에 대한 저항을 추가로 제공하는 고체 물질(예를 들어, 왁스나 본 명세서에 설명된 임의의 다른 상 변화 물질 같은 상 변화 물질)을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 이들 유닛은 예로서, 수성 용액 내의 염 배리어의 용해 같은 상 변화나 화학 반응을 위한 물질 또는 시약을 포함할 수 있다. 일 비제한적 예에서, 저지 또는 배리어 유닛은 특정 융점 온도(Tm)를 갖는 고체 상태 물질을 포함할 수 있고, 여기서, Tm에 도달시 물질은 용융되고 추진 유닛에 대한 감소된 저항을 제공하며, 이러한 방식으로, 추진 유닛은 장치, 저지 유닛 및/또는 배리어 유닛을 가로질러 원하는 속도로 및/또는 원하는 방향으로 이동을 진행할 수 있다. 이런 접근법에 의해 제공도는 타이밍은 물질의 조성, 물질의 양, 물질의 형상 또는 기하형상, 물질에 적용되는 가열 프로파일 또는 그 임의의 조합에 의해 제어될 수 있다. 이 예는 제한적이지는 않지만, 인큐베이션 시간 또는 반응율에 영향을 줄 수 있는 온도의 환경적 변화를 보상하기 위해 또는 장치에 통합된 히터의 작동 상태를 확인하기 위해 유용할 수 있다. 유사한 방식에서, 배리어 유닛은 배리어 유닛이 온도(Tm)으로 가열될 때까지 추진 유닛을 차단하는, 고체 상태 물질(예를 들어, 왁스 또는 본 명세서에 설명된 임의의 다른 상 변화 물질 같은 상 변화 물질)을 포함할 수 있다. 이들 예들 중 임의의 것에서, 저지 유닛(들) 및/또는 배리어 유닛(들)은 기재(예를 들어, 층, 필름 또는 변형가능한 층)에 제공될 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 저지 유닛 또는 배리어 유닛을 포함하는 기재는 고체 상태 물질(예를 들어, 상 변화 물질)을 수용하도록 기능한다.
저지 유닛으로부터의 저항은 시간에 걸쳐, 선형적으로 또는 비선형적으로 변할 수 있다. 저항의 변화율은 또한(예를 들어, 저지 유닛과 추진 유닛 사이에서 피드백이 발생하도록) 추진 유닛으로부터의 힘에 의존할 수 있다. 일부 비제한적 예에서, 피드백은 추진 유닛과 저지 유닛 사이의 상호작용(예를 들어, 물리적 상호작용)으로부터 발생하며, 예컨대, 저지 유닛은 유체 점성이 인가된 전단율에 의존하는 비 뉴톤 유체를 포함하거나, 예컨대, 저지 유닛이 채널의 크기가 인가된 압력에 의존하는 변형가능한 재료로 이루어진 채널을 포함한다. 일부 경우에, 저지 유닛은 온도에 응답할 수 있다. 온도의 변화는 저항을 증가 또는 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 팩) 내의 유체의 점도는 온도가 더 높아지면 감소될 수 있고, 이러한 높은 온도는 또한 저지 유닛으로부터 유체를 변위시키기 위한 시간을 감소시킬 수 있다.
일부 경우에, 저지 유닛의 물리적 및/또는 화학적 변화는 혼합, 용해 또는 세척 같은 다양한 용례에 적용될 수 있다. 일 비제한적 예에서, 다중 공동 블리스터 팩이 저지 유닛으로서 사용되고, 액체, 가스, 또는 고체 같은 상이한 내용물들이 공동 내에 존재할 수 있으며, 블리스터 팩의 변형은 다중 공동 블리스터 팩에서 혼합 및/또는 반응을 유도할 수 있다.
사용시, 추진 유닛은 제1 기재의 제1 표면 상의 하나 이상의 저지 유닛과 상호작용할 수 있다. 예로서, 추진 유닛의 상대 이동(예를 들어, 제1 표면에 대해 평행한, 대략 평행한 또는 약 90° 미만의 방향으로)은 하나 이상의 저지 유닛의 유체 또는 시약이 제1 챔버(예를 들어, 처리 챔버)에 진입하게 할 수 있다. 유체는 샘플에 추가되는 시약 유체일 수 있거나, 샘플과 상호작용하지 않는 희생 유체일 수 있다. 예로서, 그리고, 비제한적으로, 세 개의 저지 유닛(521, 522, 523)(예를 들어, 도 5b)을 갖는 시스템에서, 제1 저지 유닛(521)은 제1 유체를 포함할 수 있고, 제2 저지 유닛(522)은 희생 유체를 포함할 수 있으며, 제3 저지 유닛(523)은 제2 유체를 포함할 수 있다. 추진 유닛(511)이 제1 저지 유닛과 접촉할 때, 제1 유체는 처리 챔버(550)에 진입할 수 있다. 제1 저지 유닛(521)을 지나쳐 추진할 때, 추진 유닛은 희생 유체를 갖는 제2 저지 유닛(522)에 접근할 수 있다. 희생 유체를 처리 챔버로부터 전향시키기 위해, 제2 저지 유닛은 희생 유체가 다른 챔버에 진입하도록 구성될 수 있다.
예로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 밸브(670)는 저지 유닛(621, 622, 623) 및 챔버(603, 604) 사이의 유체 연통을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 기재(601) 위에서 채널(602) 내에 위치된 추진 유닛(610)은 제1 저지 유닛(621)과 접촉할 수 있다(예를 들어, 도 6의 a)). 추진 유닛은 필터(660)를 통해 제1 저지 유닛으로부터 유체를 추진할 수 있고, 밸브(670)에 의해 제1 챔버(603)에 의해 지향될 수 있다. 유체가 분배되고 나면, 추진 유닛은 제1 저지 유닛을 통과할 수 있고, 제2 저지 유닛(622)(예를 들어, 도 6의 b))과 접촉할 수 있다. 유사하게, 추진 유닛은 제2 저지 유닛으로부터 필터를 통해 제1 챔버 내로 유체를 추진할 수 있고, 유체가 분배되고 나면, 추진 유닛은 제3 저지 유닛(623)(예를 들어, 도 6의 c))과 접촉할 수 있다. 밸브는 제2 챔버(604) 내로 유동을 지향시키기 위해 사용될 수 있으며, 추진 유닛은 제3 저지 유닛으로부터 필터를 통해 제2 챔버 내로 유체를 추진할 수 있다(예를 들어, 도 6의 d)). 이러한 방식으로, 두 개의 인자가 제어될 수 있다: 먼저, 추가의 순서가 제어될 수 있으며, 여기서, 제2 저지 유닛(622)으로부터의 제2 유체 또는 시약 이전에 제1 저지 유닛(621)으로부터의 제1 유체 또는 시약이 제1 챔버(603)에 추가되며, 두 번째로, 제1 및 제2 유체 또는 시약의 추가 사이의 시간이 제어될 수 있다. 예로서, 제1 및 제2 저지 유닛 사이의 거리가 추가 사이의 시간을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 다른 경우에, 추진 유닛(610)의 이동율이 이러한 시간을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 이러한 율은 추진 유닛에 부착된 스프링의 풀림/감김 또는 모터의 속도를 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 다른 예에서, 저지 유닛과 추진 유닛 사이에 피드백이 이루어질 수 있으며, 여기서, 추진 유닛은 저지 유닛에 의해 제공되는 저항과 맞서는 일정한 힘으로 이동한다. 또 다른 경우에, 저지 유닛 내의 유체 또는 시약의 점도가 추진 유닛의 가속 또는 저속화를 초래할 수 있다.
시스템 및 방법은 추진 유닛, 선택적 배리어 유닛 및 저지 유닛의 상대적 위치의 다양한 기하형상을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 배리어 유닛 및 저지 유닛은 하나의 유닛에서 통합될 수 있다. 배리어 유닛은 특정 시간 기간 동안 저지 유닛에 의해 제공되는 저항에 의해 특정 방향으로 추진 유닛이 이동하지 못하게 한다. 배리어 유닛은 추진 유닛의 이동을 완전히 정지시키거나, 추진 유닛의 이동 속도를 감소시킬 수 있다. 저지 유닛으로부터의 저항은 시간에 걸쳐 변하고, 배리어 유닛의 위치가 따라서 변할 수 있다. 특정 시간 기간 이후, 배리어 유닛은 추진 유닛을 더 이상 정지/억제할 수 없으며, 추진 유닛이 전방으로 이동할 수 있다. 시간 기간은 동작이나 반응이나 다른 용례를 수행하기에 바람직한 시간일 수 있으며, 이러한 용례는 반응, 인큐베이션, 혼합, 가열, 냉각, 용해, 석출, 결정화, 세포 성장, 여과, 용리 또는 본 명세서에 설명된 임의의 다른 동작을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 특정 시간 기간은 적어도 약 1 밀리초, 10 밀리초, 100 밀리초, 1 초, 10 초, 1 분, 2 분, 3 분, 4 분, 5 분, 6 분, 7 분, 8 분, 9 분, 10 분, 20 분, 30 분, 40 분, 50 분, 1 시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간, 5 시간, 6 시간, 7 시간, 8 시간, 9 시간, 10 시간, 11 시간, 12 시간, 1 일, 5 일, 10 일 또는 1 개월일 수 있다. 특정 시간 기간은 최대 약 1 밀리초, 10 밀리초, 100 밀리초, 1 초, 10 초, 1 분, 2 분, 3 분, 4 분, 5 분, 6 분, 7 분, 8 분, 9 분, 10 분, 20 분, 30 분, 40 분, 50 분, 1시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간 5 시간, 6 시간, 7 시간, 8 시간, 9 시간, 10 시간, 11시간, 12 시간, 1 일, 5 일, 10 일, 또는 1개월일 수 있다. 특정 시간 기간은 약 1 밀리초, 10 밀리초, 100 밀리초, 1 초, 10 초, 1 분, 2 분, 3 분, 4 분, 5 분, 6 분, 7 분, 8 분, 9 분, 10 분, 20 분, 30 분, 40 분, 50 분, 1시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간 5 시간, 6 시간, 7 시간, 8 시간, 9 시간, 10 시간, 11시간, 12 시간, 1 일, 5 일, 10 일, 또는 1개월 일 수 있다.
일부 경우에, 다양한 저지 유닛(들) 및 배리어 유닛(들)의 조합이 적용될 수 있고, 전체 시간 기간이 양호하게 제어될 수 있다. 일련의 블리스터 팩은 동일한 또는 서로 다른 형상, 체적 및 내용물을 가질 수 있다. 하나 이상의 추진 유닛이 사용될 수 있으며, 여기서, 저지 유닛(들) 및/또는 배리어 유닛(들)은 추진 유닛과 상호작용하도록 구성된다.
블리스터 팩
저지 유닛 또는 배리어 유닛은 블리스터 또는 블리스터 팩을 포함할 수 있다. 블리스터 팩은 금속, 플라스틱, 열가소체, 엘라스토머, 종이, 포일, 필름, 멤브레인 및 그 조합을 포함하지만 그에 한정되지 않는 다양한 재료를 포함할 수 있다. 블리스터 팩은 하나 이상의 공동 또는 포켓을 포함할 수 있다. 블리스터 팩은 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 공동 또는 포켓을 포함할 수 있다. 블리스터 팩 내의 공동 또는 포켓은 가스, 액체, 고체 또는 그 조합을 포함하는 다양한 재료를 포함할 수 있다.
블리스터 또는 블리스터 팩 같은 저지 유닛은 유체 또는 시약을 분배하기 위해 활성화될 수 있다. 유체 또는 시약은 유체 도관(예를 들어, 채널) 내로 도입될 수 있다. 유체 또는 시약 분배는 반응, 검정, 혼합, 인큐베이션, 세척, 가열, 용해, 재수화 및 시약의 재구성을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 용례를 위해 사용될 수 있다. 채널을 통한 이동 및/또는 유체 또는 시약 분배를 위한 시간은 유동 저항, 채널 길이, 단면 치수, 표면 특성 및 채널 내에 존재하는 유체와 분배되는 유체 또는 시약의 특성(예를 들어, 점도)에 의해 결정될 수 있다.
블리스터 또는 블리스터 팩은 하나 이상의 필름, 시트, 기재 또는 층의 층화, 절첩, 공급 및/또는 절단을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 유용한 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 일부 경우에, 블리스터 팩은 상단 필름 및 저부 필름을 포함할 수 있고, 상단 및 저부 필름은 하나 이상의 사전결정된 체적을 봉입한다. 다른 경우에, 블리스터 팩은 반강성 재료(예를 들어, 카드보드, 플라스틱 등 같은 반강성 재료의 시트) 및 반강성 재료에 부착된 복수의 블리스터를 갖는 물품 수용 부재(예를 들어, 복수의 블리스터를 갖는 폴리스티렌, 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 등 같은 일부 적절한 플라스틱 재료의 시트)를 포함할 수 있다. 블리스터 팩은 선택적으로 반강성 재료 내에 복수의 이격된 윈도우를 포함할 수 있으며(예를 들어, 적절한 다이에 의한 시트의 스탬핑에 의해), 이격된 윈도우와 블리스터는 정렬되고, 그후, 반강성 재료와 물품 수용 부재가 함께 고정된다. 예시적 블리스터 팩은 미국 특허 제3,856,144호 및 제3,399,763호에 제공되어 있으며, 이들 문헌 각각은 본 명세서에 그 전문이 통합되어 있다.
사용시, 사전결정된 체적을 둘러싸는 공동은 추진 유닛이 공동과 접촉할 때 파열될 수 있다. 공동이 파열되는 시간은 추진 유닛에 의해 작용되는 힘 및 공동에 의해(부분적으로) 제공되는 저항에 의존할 수 있다. 이 저항은 블리스터 팩을 형성하기 위해 사용되는 재료 및 공동의 기하학적 구조에 의존할 수 있다.
블리스터 팩은 상대 이동에 의해 유체 연결될 수 있는 다수의 공동을 포함할 수 있다. 예로서, 블리스터 팩은 도 5b에 도시된 저지 유닛(525, 526)을 포함할 수 있으며, 이들은 추진 유닛이 유닛(525)에 의해 제공되는 저항을 극복할 때 유체 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 시약은 건조된 상태로(예를 들어, 저지 유닛(526) 내에) 저장될 수 있고, 그후, 추진 유닛의 활성화시에만 재구성될 수 있다. 건조 상태에서의 저장은 특정 시약(예를 들어, 하나 이상의 완충제, 단백질, 시약 등)의 보관 수명을 증가시키기 위해 바람직할 수 있다. 이러한 다수의 공동은 또한 특정 시약이 샘플의 도입 이전에 사전 활성화되어야만 하는 경우에 유용할 수 있다. 예로서, 시약이 하나 이상의 보호 기(protecting group)를 포함할 때, 보호기제거 작용제에 의한 시약의 사전활성화가 요구될 수 있다. 따라서, 시약은 저지 유닛(526) 내에 저장될 수 있고, 이때, 보호기제거 작용제가 저지 유닛(525) 내에 저장될 수 있다. 추진 유닛의 활성화시, 보호기제거 작용제가 저지 유닛(526)에 진입하고, 그에 의해, 시약을 활성화하며, 활성화된 시약이 그후 처리 챔버(550) 내의 샘플에 도입될 수 있다.
타이밍 제어
추진 유닛, 저지 유닛, 배리어 유닛, 구동력, 관련 채널 등을 포함하는 시스템 및 그 구성요소의 다양한 속성은 동작 사이에 또는 동작을 위해(예를 들어, 유체 분배) 특수하게 제어된 시간을 초래하도록 설계될 수 있다.
저지 유닛 또는 배리어 유닛 내의 유체 또는 시약의 체적은 동작 시간을 제어하도록 설계 또는 선택될 수 있다. 예로서, 더 큰 유체 또는 시약 체적은 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터의 분배에 더 많은 시간을 소요할 수 있고, 따라서, 더 긴 시간의 양 동안 추진 유닛의 전진을 방지할 수 있다. 다른 한편, 더 작은 유체 또는 시약의 체적은 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터의 분배에 더 적은 시간을 소요할 수 있으며, 따라서, 더 짧은 시간의 양 동안 추진 유닛의 전진을 방지할 수 있다. 저지 유닛 또는 배리어 유닛 내의 유체 또는 시약 체적은 약 1 펨토리터(fL), 10 fL, 100 fL, 1 피코리터(pL), 10 pL, 100 pL, 1 나노리터(nL), 10 nL, 100 nL, 1 마이크로리터(μL), 10 μL, 100 μL, 1 밀리리터(mL), 10 mL, 또는 100 mL일 수 있다. 저지 유닛 또는 배리어 유닛 내의 유체 또는 시약 체적은 적어도 약 1 펨토리터(fL), 10 fL, 100 fL, 1 피코리터(pL), 10 pL, 100 pL, 1 나노리터(nL), 10 nL, 100 nL, 1 마이크로리터(μL), 10 μL, 100 μL, 1 밀리리터(mL), 10 mL, 또는 100 mL일 수 있다. 저지 유닛 또는 배리어 유닛 내의 유체 또는 시약 체적은 최대 약 1 펨토리터(fL), 10 fL, 100 fL, 1 피코리터(pL), 10 pL, 100 pL, 1 나노리터(nL), 10 nL, 100 nL, 1 마이크로리터(μL), 10 μL, 100 μL, 1 밀리리터(mL), 10 mL, 또는 100 mL 일 수 있다. 서로 다른 저지 유닛 또는 배리어 유닛은 서로 다른 체적의 유체 또는 시약이나 동일한 체적의 유체 또는 시약을 포함할 수 있다.
저지 유닛 또는 배리어 유닛 내의 유체의 점도는 동작 시간을 제어하도록 설계 또는 선택될 수 있다. 예로서, 더 높은 점도를 갖는 유체는 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터의 분배에 더 많은 시간을 소요할 수 있고, 따라서, 더 긴 양의 시간 동안 추진 유닛의 진행을 방지할 수 있다. 다른 한편, 더 낮은 점도를 갖는 유체는 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터의 분배에 더 적은 시간을 소요할 수 있으며, 따라서, 더 짧은 양의 시간 동안 추진 유닛의 진행을 방지할 수 있다. 저지 유닛 또는 배리어 유닛 내의 유체의 점도는 약 1 마이크로파스칼-초(μPa·s), 10 μPa·s, 20 μPa·s, 30 μPa·s, 40 μPa·s, 50 μPa·s, 60 μPa·s, 70 μPa·s, 80 μPa·s, 90 μPa·s, 100 μPa·s, 200 μPa·s, 300 μPa·s, 400 μPa·s, 500 μPa·s, 600 μPa·s, 700 μPa·s, 800 μPa·s, 900 μPa·s, 1 밀리파스칼-초(mPa·s), 2 mPa·s, 3 mPa·s, 4 mPa·s, 5 mPa·s, 6 mPa·s, 7 mPa·s, 8 mPa·s, 9 mPa·s, 10 mPa·s, 20 mPa·s, 30 mPa·s, 40 mPa·s, 50 mPa·s, 60 mPa·s, 70 mPa·s, 80 mPa·s, 90 mPa·s, 100 mPa·s, 200 mPa·s, 300 mPa·s, 400 mPa·s, 500 mPa·s, 600 mPa·s, 700 mPa·s, 800 mPa·s, 900 mPa·s, 1 파스칼-초(Pa·s), 2 Pa·s, 3 Pa·s, 4 Pa·s, 5 Pa·s, 6 Pa·s, 7 Pa·s, 8 Pa·s, 9 Pa·s, 10 Pa·s, 20 Pa·s, 30 Pa·s, 40 Pa·s, 50 Pa·s, 60 Pa·s, 70 Pa·s, 80 Pa·s, 90 Pa·s, 또는 100 Pa·s일 수 있다. 저지 유닛 또는 배리어 유닛 내의 유체의 점도는 적어도 약 1 마이크로파스칼-초(μPa·s), 10 μPa·s, 20 μPa·s, 30 μPa·s, 40 μPa·s, 50 μPa·s, 60 μPa·s, 70 μPa·s, 80 μPa·s, 90 μPa·s, 100 μPa·s, 200 μPa·s, 300 μPa·s, 400 μPa·s, 500 μPa·s, 600 μPa·s, 700 μPa·s, 800 μPa·s, 900 μPa·s, 1 밀리파스칼-초(mPa·s), 2 mPa·s, 3 mPa·s, 4 mPa·s, 5 mPa·s, 6 mPa·s, 7 mPa·s, 8 mPa·s, 9 mPa·s, 10 mPa·s, 20 mPa·s, 30 mPa·s, 40 mPa·s, 50 mPa·s, 60 mPa·s, 70 mPa·s, 80 mPa·s, 90 mPa·s, 100 mPa·s, 200 mPa·s, 300 mPa·s, 400 mPa·s, 500 mPa·s, 600 mPa·s, 700 mPa·s, 800 mPa·s, 900 mPa·s, 1 파스칼-초(Pa·s), 2 Pa·s, 3 Pa·s, 4 Pa·s, 5 Pa·s, 6 Pa·s, 7 Pa·s, 8 Pa·s, 9 Pa·s, 10 Pa·s, 20 Pa·s, 30 Pa·s, 40 Pa·s, 50 Pa·s, 60 Pa·s, 70 Pa·s, 80 Pa·s, 90 Pa·s, 또는 100 Pa·s 일 수 있다. 저지 유닛 또는 배리어 유닛 내의 유체의 점도는 최대 약 1 마이크로파스칼-초(μPa·s), 10 μPa·s, 20 μPa·s, 30 μPa·s, 40 μPa·s, 50 μPa·s, 60 μPa·s, 70 μPa·s, 80 μPa·s, 90 μPa·s, 100 μPa·s, 200 μPa·s, 300 μPa·s, 400 μPa·s, 500 μPa·s, 600 μPa·s, 700 μPa·s, 800 μPa·s, 900 μPa·s, 1 밀리파스칼-초(mPa·s), 2 mPa·s, 3 mPa·s, 4 mPa·s, 5 mPa·s, 6 mPa·s, 7 mPa·s, 8 mPa·s, 9 mPa·s, 10 mPa·s, 20 mPa·s, 30 mPa·s, 40 mPa·s, 50 mPa·s, 60 mPa·s, 70 mPa·s, 80 mPa·s, 90 mPa·s, 100 mPa·s, 200 mPa·s, 300 mPa·s, 400 mPa·s, 500 mPa·s, 600 mPa·s, 700 mPa·s, 800 mPa·s, 900 mPa·s, 1 파스칼-초(Pa·s), 2 Pa·s, 3 Pa·s, 4 Pa·s, 5 Pa·s, 6 Pa·s, 7 Pa·s, 8 Pa·s, 9 Pa·s, 10 Pa·s, 20 Pa·s, 30 Pa·s, 40 Pa·s, 50 Pa·s, 60 Pa·s, 70 Pa·s, 80 Pa·s, 90 Pa·s, 또는 100 Pa·s 일 수 있다. 서로 다른 저지 유닛 또는 배리어 유닛은 서로 다른 점도의 유체나 동일한 점도의 유체를 포함할 수 있다.
저지 유닛 또는 배리어 유닛 내의 유체의 점도의 온도 의존성이 동작 시간을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 다수의 유체는 온도 증가에 따라 감소하는 점도를 나타낸다. 유체는 그 점도를 각각 감소 또는 증가시키기 위해 가열 또는 냉각될 수 있다. 더 높은 점도를 갖는 유체는 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터의 분배에 더 많은 시간을 소요할 수 있고, 따라서, 더 긴 양의 시간 동안 추진 유닛의 진행을 방지할 수 있는 반면, 더 낮은 점도를 갖는 유체는 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터의 분배에 더 적은 시간을 소요할 수 있고, 따라서, 더 짧은 양의 시간 동안 추진 유닛의 전진을 방지할 수 있다. 유체를 위한 특정 점도를 생성하기 위해 특정 온도가 설정될 수 있다.
저지 유닛 또는 배리어 유닛은 주어진 융점을 갖는 고체를 포함할 수 있다. 저지 유닛 또는 배리어 유닛은 원하는 또는 특정 양의 시간까지 추진 유닛의 진행을 방지할 수 있다. 원하는 또는 특정 시간이 경과하고 나면, 고체는 액체로 용융하도록 가열될 수 있다. 결과적 액체는 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터 유출될 수 있고, 추진 유닛의 진행이 허용될 수 있다. 고체는 약 0 ℃, 5 ℃, 10 ℃, 15 ℃, 20 ℃, 25 ℃, 30 ℃, 35 ℃, 40 ℃, 45 ℃, 50 ℃, 55 ℃, 60 ℃, 65 ℃, 70 ℃, 75 ℃, 80 ℃, 85 ℃, 90 ℃, 95 ℃, 100 ℃, 105 ℃, 110 ℃, 115 ℃, 120 ℃, 125 ℃, 130 ℃, 135 ℃, 140 ℃, 145 ℃, 150 ℃, 155 ℃, 160 ℃, 165 ℃, 170 ℃, 175 ℃, 180 ℃, 185 ℃, 190 ℃, 195 ℃ 또는 200 ℃의 융점을 가질 수 있다. 고체는 적어도 약 0 ℃, 5 ℃, 10 ℃, 15 ℃, 20 ℃, 25 ℃, 30 ℃, 35 ℃, 40 ℃, 45 ℃, 50 ℃, 55 ℃, 60 ℃, 65 ℃, 70 ℃, 75 ℃, 80 ℃, 85 ℃, 90 ℃, 95 ℃, 100 ℃, 105 ℃, 110 ℃, 115 ℃, 120 ℃, 125 ℃, 130 ℃, 135 ℃, 140 ℃, 145 ℃, 150 ℃, 155 ℃, 160 ℃, 165 ℃, 170 ℃, 175 ℃, 180 ℃, 185 ℃, 190 ℃, 195 ℃, 또는 200 ℃ 의 융점을 가질 수 있다. 고체는 최대 약 0 ℃, 5 ℃, 10 ℃, 15 ℃, 20 ℃, 25 ℃, 30 ℃, 35 ℃, 40 ℃, 45 ℃, 50 ℃, 55 ℃, 60 ℃, 65 ℃, 70 ℃, 75 ℃, 80 ℃, 85 ℃, 90 ℃, 95 ℃, 100 ℃, 105 ℃, 110 ℃, 115 ℃, 120 ℃, 125 ℃, 130 ℃, 135 ℃, 140 ℃, 145 ℃, 150 ℃, 155 ℃, 160 ℃, 165 ℃, 170 ℃, 175 ℃, 180 ℃, 185 ℃, 190 ℃, 195 ℃, 또는 200 ℃ 의 융점을 가질 수 있다.
저지 유닛 또는 배리어 유닛은 희생 유체, 즉, 시약, 완충제 또는 샘플 제조나 반응의 다른 성분으로서 사용되지 않는 유체를 포함할 수 있다. 희생 유체를 포함하는 저지 유닛 또는 배리어 유닛은 절차의 단계들 사이에 예로서 유체 분배 단계들 사이에 타이밍 제어를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 희생 유체는 저지 유닛 또는 배리어 유닛을 벗어나 챔버, 웰, 벤트, 폐기물 포트, 외부 환경 또는 기타 목적지로 유출될 수 있다. 희생 유체는 채널 또는 다른 도관을 통해 유동될 수 있다. 희생 유체는 체적, 점도 및 융점을 포함하지만 이에 한정되지 않는 본 명세서에 설명된 유체의 속성 중 임의의 것에 의해 특징지어질 수 있다.
저지 유닛 또는 배리어 유닛 사이의 거리 또는 분리는 동작 시간을 제어하기 위해 설계 또는 선택될 수 있다. 예로서, 저지 유닛 또는 배리어 유닛 사이의 더 긴 거리는 추진 유닛이 저지 유닛과 조우하거나 하나의 저지 유닛으로부터 후속 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로 이동하기 위한 시간의 양을 증가시킬 수 있다. 다른 한편, 저지 유닛 또는 배리어 유닛 사이의 더 짧은 거리는 추진 유닛이 저지 유닛 또는 배리어 유닛과 조우하거나 하나의 저지 유닛으로부터 후속 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로 이동하기 위한 시간의 양을 감소시킬 수 있다. 저지 유닛 또는 배리어 유닛 사이의 거리는 약 1 마이크로미터(μm), 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1 밀리미터(mm), 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm, 또는 100 mm일 수 있다. 저지 유닛 또는 배리어 유닛 사이의 거리는 적어도 약 1 마이크로미터(μm), 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1 밀리미터(mm), 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm, 또는 100 mm 일 수 있다. 저지 유닛 또는 배리어 유닛 사이의 거리는 최대 약 1 마이크로미터(μm), 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1 밀리미터(mm), 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm, 또는 100 mm 일 수 있다. 서로 다른 저지 유닛 또는 배리어 유닛 사이의 거리는 동일한 거리일 수 있거나 서로 다른 거리일 수 있다.
저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터의 유체 또는 시약은 채널이나 다른 도관을 통해 유동하거나 분배될 수 있다. 채널의 기하학적 파라미터(예를 들어, 길이, 폭, 높이, 직경)는 동작 시간을 제어하기 위해 설계될 수 있다. 예로서, 더 긴 채널 또는 더 좁은 채널은 더 큰 수력학적 저항을 특징으로 할 수 있으며, 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터 유체 또는 시약이 분배되는 시간의 양을 증가시킬 수 있고, 따라서, 더 긴 양의 시간 동안 추진 유닛의 진행을 방지할 수 있다. 다른 한편, 더 짧은 채널 또는 더 넓은 채널은 더 작은 수력학적 저항을 특징으로 할 수 있으며, 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터 유체 또는 시약이 분배되는 시간의 양을 감소시킬 수 있고, 따라서, 더 짧은 양의 시간 동안 추진 유닛의 진행을 방지할 수 있다. 유체 또는 시약이 통과 유동하는 채널 또는 다른 도관의 길이는 약 1 마이크로미터(μm), 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1 밀리미터(mm), 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm, 또는 100 mm일 수 있다. 유체 또는 시약이 통과 유동하는 채널 또는 다른 도관의 길이는 적어도 약 1 마이크로미터(μm), 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1 밀리미터(mm), 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm, 또는 100 mm 일 수 있다. 유체 또는 시약이 통과 유동하는 채널 또는 다른 도관의 길이는 최대 약 1 마이크로미터(μm), 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1 밀리미터(mm), 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm, 50 mm, 60 mm, 70 mm, 80 mm, 90 mm, 또는 100 mm 일 수 있다. 유체 또는 시약이 통과 유동하는 채널 또는 다른 도관의 높이, 폭 또는 직경은 약 1 마이크로미터(μm), 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1 밀리미터(mm), 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 또는 10 mm일 수 있다. 유체 또는 시약이 통과 유동하는 채널 또는 다른 도관의 높이, 폭 또는 직경은 적어도 약 1 마이크로미터(μm), 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1 밀리미터(mm), 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 또는 10 mm 일 수 있다. 유체 또는 시약이 통과 유동하는 채널 또는 다른 도관의 높이, 폭 또는 직경은 최대 약 1 마이크로미터(μm), 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 20 μm, 30 μm, 40 μm, 50 μm, 60 μm, 70 μm, 80 μm, 90 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1 밀리미터(mm), 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 또는 10 mm 일 수 있다. 서로 다른 채널 또는 다른 도관의 기하학적 파라미터는 동일하거나 서로 다를 수 있다.
채널 또는 다른 도관은 서로 다른 표면 특성을 포함할 수 있다. 채널 또는 다른 도관의 표면 특성은 습윤성 또는 소수성, 결합 친화도 또는 전기 전하를 포함하지만 이에 한정되지 않을 수 있다. 채널 또는 도관 표면 특성은 동작 시간을 제어하도록 설계될 수 있다. 예로서, 소수성 채널은 수성 유체 또는 시약에 증가된 유동 저항을 제공할 수 있으며, 이런 유체 또는 시약이 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터 분배되는 시간의 양을 증가시킬 수 있다. 다른 한편, 친수성 채널은 수성 유체 또는 시약에 대한 감소된 유동 저항을 제공할 수 있으며, 이런 유체 또는 시약이 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터 분배되는 시간의 양을 감소시킬 수 있다.
본 명세서에 설명된 시스템 및 장치는 필터, 멤브레인, 겔 및 기타 분리 물질을 포함할 수 있다. 채널, 도관 또는 다른 유동 도관 내의 분리 물질의 존재는 해당 유동 도관을 통한 유동 저항을 증가시킬 수 있다. 분리 물질의 파라미터는 동작 시간을 제어하기 위해 특정 저항을 제공하도록 선택될 수 있다. 분리 물질의 파라미터는 물질의 두께, 다공도, 공극 크기, 습윤성 또는 소수성, 결합 친화도 또는 전기 전하를 포함할 수 있다. 예로서, 더 큰 두께나 더 작은 공극 크기를 갖는 분리 재료는 유동에 대한 더 큰 저항을 특징으로 할 수 있으며, 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터 유체 또는 시약이 분배되는 시간의 양을 증가시킬 수 있고, 따라서, 더 긴 양의 시간 동안 추진 유닛의 전진을 방지할 수 있다. 다른 한편, 더 작은 두께 또는 더 큰 공극 크기를 갖는 분리 물질은 더 작은 유동 저항을 특징으로 할 수 있으며, 저지 유닛 또는 배리어 유닛으로부터의 유체 또는 시약의 분배를 위한 시간의 양을 감소시킬 수 있고, 따라서, 더 짧은 양의 시간 동안 추진 유닛의 진행을 방지할 수 있다.
추진 유닛, 저지 유닛, 배리어 유닛, 구동력, 관련 채널 등을 포함하는 시스템 및 그 구성요소의 다양한 속성은 동작(예를 들어, 유체 또는 시약 분배)을 위한 또는 동작 사이의 특정하게 제어된 시간을 초래하도록 설계될 수 있다. 특정 시간 기간은 적어도 약 1 밀리초, 10 밀리초, 100 밀리초, 1 초, 10 초, 1 분, 2 분, 3 분, 4 분, 5 분, 6 분, 7 분, 8 분, 9 분, 10 분, 20 분, 30 분, 40 분, 50 분, 1시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간 5 시간, 6 시간, 7 시간, 8 시간, 9 시간, 10 시간, 11시간, 12 시간, 1 일, 5 일, 10 일, 또는 1개월일 수 있다. 특정 시간 기간은 최대 약 1 밀리초, 10 밀리초, 100 밀리초, 1 초, 10 초, 1 분, 2 분, 3 분, 4 분, 5 분, 6 분, 7 분, 8 분, 9 분, 10 분, 20 분, 30 분, 40 분, 50 분, 1시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간 5 시간, 6 시간, 7 시간, 8 시간, 9 시간, 10 시간, 11시간, 12 시간, 1 일, 5 일, 10 일, 또는 1개월일 수 있다. 특정 시간 기간은 약 약 1 밀리초, 10 밀리초, 100 밀리초, 1 초, 10 초, 1 분, 2 분, 3 분, 4 분, 5 분, 6 분, 7 분, 8 분, 9 분, 10 분, 20 분, 30 분, 40 분, 50 분, 1시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간 5 시간, 6 시간, 7 시간, 8 시간, 9 시간, 10 시간, 11시간, 12 시간, 18 시간, 1 일, 5 일, 10 일, 15 일, 20 일, 25 일, 또는 1개월일 수 있다.
저지 유닛 및/또는 배리어 유닛의 활성화시 시간 제어
설명된 장치 및 방법의 용례는 예로서 타이밍 제어, 온도 제어 또는 다수 시약의 취급이 유익한 처리를 포함한다. 예는 핵산의 단리 또는 농후화를 위한 샘플의 처리, 전체 혈액의 성분의 분리, 핵산, 세포, 단백질을 포함하는 분석물의 검출 수행, 분석물의 반응 정량화 수행 및 본 명세서에 설명된 임의의 다른 것을 포함한다.
일부 경우에, 시스템 및 방법은 특정한/원하는 순서로, 예컨대, 순차적으로, 동시에 또는 조합하여, 저지 유닛/배리어 유닛/분배 유체 또는 시약의 활성화를 가능하게 할 수 있다. 추진 유닛은 복잡한 형상을 가질 수 있고, 다수의 저지 유닛/배리어 유닛을 병렬적으로 또는 순차적으로 활성화할 수 있다. 배리어 유닛은 추진 유닛이 다수의 배리어 유닛을 순차적으로, 동시에 또는 조합하여 활성화할 수 있게 하는 다양한 형상 또는 기하구조를 가질 수 있다. 일부 예에서, 저지 유닛(들)은 추진 유닛(들)이 다수의 배리어 유닛을 순차적으로, 동시에, 병렬적으로 또는 조합하여 활성화할 수 있게 하는 다양한 형상 또는 기하구조를 가질 수 있다. 한 가지 비제한적 예에서, 하나의 추진 유닛을 갖는 다층 장치의 일부가 다수의 배리어 및/또는 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 팩 내의)을 사전결정된 순서로 활성화할 수 있으며, 이는 도 5a 및 도 5b에 도시되어 있다.
도 5(유체 분배 시스템 및 장치의 상면도)에서 볼 수 있는 바와 같이, 추진 유닛(510)은 다양한 저지 유닛(즉, 521, 522, 523, 524, 525, 526)과의 직접 접촉을 제공하도록 구성될 수 있다. 예로서, 추진 유닛은 추진 유닛이 이동될 때 저지 유닛과 접촉하도록 설계된 돌출부(511, 512)를 포함할 수 있다. 임의의 유용한 물리적 특징 또는 구조가 추진 유닛을 구성하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 추진 유닛은 롤러의 회전을 가능하게 하기 위한 주 중심 액슬을 갖는 드럼 또는 롤러를 포함할 수 있으며, 여기서, 액슬은 롤러의 위치를 유지하기 위해 추가로 로드에 부착될 수 있다. 이러한 방식에서, 하나보다 많은 롤러가 로드에 장착되어 하나 이상의 저지 유닛 및/또는 배리어 유닛 또는 이런 유닛의 하나 이상의 어레이와 상호작용하도록 사용될 수 있는 구성을 제공한다. 다른 예에서, 추진 유닛은 하나 이상의 돌출부, 롤러, 드럼, 플런저, 가시부, 스프링 등을 임의의 유용한 조합으로 포함할 수 있다. 추진 유닛은 임의의 유용한 상대 이동(530, 531)을 제공하도록 구성될 수 있다. 예로서, 상대 이동은(예를 들어, 저지 유닛이 제2 기재에 존재하고 그후 이 제2 기재의 표면을 가로지를 때) 하나 이상의 저지 유닛의 표면 및/또는 장치의 제1 표면을 가로지른 병진(531)(예를 들어, 도 5b) 및/또는 회전(530)(예를 들어, 도 5a)을 포함할 수 있다.
추진 유닛의 상대 이동은 하나 이상의 유체 및/또는 시약이 제1 챔버(502)(예를 들어, 채널, 저장소 등)에 진입하게 할 수 있다. 도 5a 및 도 5b에서, 이들 챔버는 점선(502)으로 도시되어 있다. 도 5a에서 볼 수 있는 바와 같이, 추진 유닛의 상대 이동은 저지 유닛(521) 내의 유체/시약이 챔버에 진입하게 하고, 저지 유닛(524)에서는 다른 챔버에 진입하게 한다. 추진 유닛의 추가적 진행은 저지 유닛(522, 525)과의 이 추진 유닛의 상호작용을 유발한다. 볼 수 있는 바와 같이, 상대 이동시, 저지 유닛(522, 525) 내의 유체/시약은 공동 챔버에 진입한다. 저지 유닛 내의 유체/시약의 상대적 타이밍 및/또는 추가는 저지 유닛(예를 들어, 이들 유닛의 기하학적 배열)에 의해 제어된다. 예로서, 저지 유닛(521, 522) 사이의 거리는 이들 저지 유닛 내의 시약의 분배 타이밍을 제어한다. 유닛(521) 및 유닛(522) 내의 시약의 추가 사이의 시간을 증가시키기 위해, 유닛(521, 522) 사이의 거리가 증가될 수 있다. 물론, 추진 유닛의 속도 또는 이동율을 감소시킴으로써 추가적 시간 지연이 추가될 수 있다. 유체/시약의 상대적 시기 및/또는 추가는 또한 저지 유닛의 내용물에 의해 제어될 수 있다. 예로서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 저지 유닛(521, 523)은 처리 챔버(550)에 추가될 유체/시약을 포함한다. 대조적으로, 저지 유닛(522)은 희생 유체(예를 들어, 윤활제나 오일 같은 비혼화성 유체)를 포함하며, 이는 처리 챔버(550)에 연결되지 않는 챔버에 유체 연결된다. 저지 유닛(522) 내의 유체가 처리 챔버에 포함되지 않기 때문에, 저지 유닛(521)과 저지 유닛(523) 내의 유체/시약 추가에 시간 지연이 존재하며, 이는 부분적으로 저지 유닛(521, 523) 사이의 거리에 의해 결정될 수 있다. 이러한 시간 지연은 저지 유닛(522)에 의해 제공되는 저항과 조우할 때 추진 유닛의 감소된 속도에 의해 유발될 수 있다. 따라서, 시간 지연은 추진 유닛 및/또는 저지 유닛 사이의 속도 및/또는 이동율의 피드백이 존재하는 정도, 그리고, 존재하는 경우, 하나 이상의 배리어 유닛을 극복하기 위해 요구되는 추가적 시간 같은 추가적 인자를 포함할 수 있다.
유체의 분배(예를 들어, 처리 챔버(550) 내로의)는 임의의 유용한 순서로 이루어질 수 있으며, 이 순서는 저지 유닛 및/또는 배리어 유닛에 의해(부분적으로) 결정될 수 있다. 도 5b에서 볼 수 있는 바와 같이, 두 세트 또는 어레이의 저지 유닛이 제공된다(즉, 하나의 어레이 내의 521, 522, 523 및 다른 어레이 내의 524, 525, 526). 이러한 구성에서, 저지 유닛(521, 524) 내의 유체/시약은 처리 챔버(550)에 동시에 추가된다. 하나 이상의 저지 유닛, 예컨대, 521을 550에 연결하는 채널 또는 524를 550에 연결하는 채널에 대한 임의의 유용한 변경에 의해 추가적 시간 지연이 포함될 수 있다. 예로서, 521을 550에 연결하는 채널은 더 좁아질 수 있고(예를 들어, 이 채널의 단면 치수를 감소시킴으로써), 따라서, 추진 유닛이 조우하는 저항을 증가시킬 수 있다. 다른 경우에, 521 내의 내용물은 저항을 증가시키도록 점성 보조제(예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜)와 사전혼합될 수 있다. 다른 예에서, 522는 희생 유체(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같음)를 포함할 수 있거나, 데드-엔드 채널에 연결되어 521 및 523 내에 유체/시약을 추가할 때 시간 지연을 도입할 수 있다. 또 다른 예에서, 하나의 저지 유닛이 다른 저지 유닛에 유체 연결됨으로써 제1 저지 유닛의 유체가 제2 저지 유닛의 시약을 재구성 또는 수화할 수 있게 할 수 있다. 도 5b에 제공된 바와 같이, 일 비제한적 예로서, 상대 이동이 건조 시약을 포함하는 저지 유닛(526)에 저지 유닛(525) 내의 유체가 진입하게 할 수 있다. 수화 및 추진 유닛에 의한 추진 이후, 조합된 유체가 처리 챔버(550) 내에 도입된다.
비록, 본 부분에서는 저지 유닛에 의한 시간 제어를 설명하지만, 동일한 고려 사항이 저지 유닛을 설계 및 적용할 때에 적용될 수 있다. 또한, 임의의 추진 유닛과 저지 유닛 사이에, 유체의 분배 및/또는 시간 제어(예를 들어, 하나 이상의 유체의 추가의 상대적 타이밍 및/또는 하나 이상의 유체의 순차적 추가의 제어)를 촉진하기 위해 배리어 유닛이 존재할 수 있다.
시간 제어는 유체 분배를 필요로 하지 않을 수 있다. 예로서, 추진 유닛이 저지 유닛을 극복하기 위해 특정 시간이 필요하도록 추진 유닛은 스프링 또는 임의의 다른 변형가능한 재료인 저지 유닛과 상호작용할 수 있다. 이는 특정 시간 펄스를 도입하기 위해 적용될 수 있으며, 인큐베이션(용해를 이용한 샘플 제조를 위한 것 같은), 재수화, 반응(증폭을 위한 것 같은) 및 다른 작업을 위해 사용될 수 있다.
자율 제어기
자율 제어기가 시스템에 존재할 수 있다. 예로서, 유체 분배 시스템, 추진 유닛, 장치, 장치의 하나 이상의 기재나 층, 또는 하나 이상의 장치 구성요소의 상대 이동은 임의의 유용한 자율 제어기에 의해 실행될 수 있다. 자율 제어기는 본 명세서에 설명된 임의의 메커니즘 또는 조립체를 포함할 수 있다. 자율 제어기는 슬립칩(SlipChip), 박막 슬립칩 또는 다른 장치의 동작을 제어하기 위해 유용할 수 있다. 비숙련 사용자를 위한 핸드-오프 인터페이스를 제공하기 위해 다양한 기능이 제어기의 디자인의 일부가 될 수 있다. 이들은(1) 하나 이상의 추진 유닛을 사용한 유체의 펌핑 또는 분배,(2) 미끄럼(slipping) 및/또는(3) 최초 두 동작 및 임의의 장치의 동작의 타이밍 제어를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 예로서, 다단계 펌핑, 분배 및 미끄럼은 타이밍 제어를 사용하여 프로그램될 수 있다. 이들 동작은 또한 예로서, 슬립칩 장치에 저장된 에너지원(예컨대, 예로서, 배터리)을 필요로 하지 않고 수행될 수 있다. 자율 제어기는 장치에 통합될 수 있거나, 장치의 제어를 위해 장치에 결합될 수 있는 베이스 스테이션이나 베이스 유닛에 위치될 수 있다.
일부 경우에, 자율 제어기는 사용자 입력 없이 하나 이상의 처리(예를 들어, 분배, 분석 또는 본 명세서에 설명된 임의의 처리)를 제어할 수 있다. 예로서, 이런 제어는 자율 제어기를 활성화하는 스위치를 켜는 것에 의해 달성될 수 있다. 일부 경우에, 제어기는 손에 들고 쓰거나 휴대식 사용을 가능하게 하는 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다. 예로서, 본 명세서에 설명된 구성요소 중 임의의 것(예를 들어, 파워 요소, 조정 요소, 타이밍 요소, 이동 요소, 전달 요소, 스위치 및/또는 연동부)가 최소의 파워를 사용하거나 어떠한 외부 파워 소스도 사용하지 않는 소형화된 형태로 제공될 수 있다.
자율 제어기는 기계식, 공압식, 유압식, 전자기계식 또는 전자식 메커니즘이나 그 조합을 포함할 수 있다. 비제한적인 예시적 제어기는 파워 요소, 파워 소스를 위한 비교적 일정한 방출율을 유지하도록 기능하면서 선택적인 조정 요소, 장치의 상대 이동율을 결정하는 타이밍 요소, 추진 유닛, 장치, 장치의 기재(들) 또는 장치의 층(들)의 상대 이동을 촉진하는 이동 요소, 이동 요소 및/또는 타이밍 요소에 파워 소스의 힘을 전달하는 전달 요소 및/또는 이동 요소에 직접적으로 또는 간접적으로 파워 요소를 연결하도록 기능하면서 선택적인 스위치를 포함하고, 이들 요소 각각은 직접적으로 또는 간접적으로(예컨대, 본 명세서에 설명된 임의의 것 같은 연동부에 의해) 상호연결될 수 있다.
파워 요소는 임의의 파워 소스일 수 있으며, 기계적, 전기적, 전자기계적, 공압적 또는 유압적 소스를 포함하고, 이는 상대 이동(예컨대, 추진 유닛, 장치, 장치의 기재(들) 또는 장치의 층의 상대 이동 같은 본 명세서에 설명된 임의의 상대 이동)을 구동한다. 파워 요소의 예는 권취기, 스프링(예를 들어, 주스프링, 나선 비틀림 스프링, 반가역 비틀림 스프링 또는 가역 비틀림 스프링), 고무 밴드, 밴드 크랭크, 회전 메커니즘(예를 들어, 사용자의 이동에 의해 발생되는 운동학적 에너지에 의해 이동될 수 있는 회전 펜들럼 및 피니언을 구비하며, 피니언은 발전기에 결합되고, 에너지가 커패시터나 배터리에 저장됨), 광전 셀, 배터리, 태양 전지, 발전기(예를 들어, 다이나모 같은 전기 발전기, 마그네토하이드로다이나믹 발전기, 유도 발전기, 호모폴라 발전기 또는 여기식 발전기), 교류발전기 및/또는 커패시터를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 파워 요소는 직접적으로 이동 요소와 상호연결되거나 간접적으로 이동 요소와 상호연결된다(예를 들어, 하나 이상의 전달 요소나 연동부를 통해).
파워 요소는 하나 이상의 선택적 조정 요소에 연결될 수 있으며, 이러한 조정 요소는 파워 소스를 위하여 비교적 일정한 방출율을 유지할 수 있다. 예로서, 기계적 파워 요소에서, 조정 요소는 펜들럼, 평형 바퀴, 스택프리드(stackfreed)(예를 들어, 스프링 부하식 롤러를 포함하며 파워 요소의 액슬 상에 장착된 스프링 부하식 캠), 캠, 래칫, 퓨지(fusee)(예를 들어, 체인이나 다른 유용한 연동부에 의해 파워 소스에 부착된 원추형 풀리 시스템), 스톱워크, 레먼트와르(remontoire)(예를 들어, 이스케이프먼트(escapement)에 파워를 제공하는 보조 스프링이나 추), 고잉 베럴(going barrel)(예를 들어, 인장 하에 기계적 파워 요소를 유지하면서 기계적 파워 요소를 사용하여 일정한 토크를 제공할 수 있게 하는 구조), 모터 베럴 또는 피니언(예를 들어, 고잉 베럴 같은 베럴과 결합하는 안전 피니언) 및 그 조합으로부터 선택될 수 있다. 예로서, 전기 동력 요소에서, 조정 요소는 커넥터, 코일, 퓨즈, 저항기, 변압기, 서미스터, 커패시터 및/또는 다이오드로부터 선택될 수 있다.
한 가지 비제한적 예에서, 조립체는 하나 이상의 조정 요소 및 파워 요소로서 스프링을 포함한다. 일부 경우에, 조립체는 스프링, 스프링을 위한 액슬로서 작용하는 아버(arbor), 스프링의 풀림을 방지하도록 아버에 가동적으로 연결된 래칫, 기어 치형부를 구비하면서 스프링을 포함하는 고잉 베럴, 고잉 베럴의 기어 치형부에 가동적으로 연결되고 기어가 선택적으로 전달 요소(예를 들어, 기어 트레인이나 본 명세서에 설명된 임의의 것)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되어 있는 피니언(예를 들어, 센터 휠 피니언)을 포함한다.
조립체는 상대 이동율을 결정하는 타이밍 요소를 포함할 수 있다. 타이밍 요소는 평형 휠(예를 들어, 나선형 스프링이나 평형 스프링을 포함하는 가중형 휠), 펜들럼, 튜닝 포크, 동기식 모터, 동기화된 모터, 직접 동기화 공진 시스템, 스텝핑 모터, 전자기계 스텝핑 메커니즘 또는 수정 발진기(예를 들어, 석영 발진기)를 포함할 수 있다. 타이밍 요소는 전자 타이머 또는 통합 회로를 포함할 수 있다. 타이밍 요소는 특정 반응 시간(예를 들어, 샘플 인큐베이션, 반응, 보전, 저장, 처리 또는 분석을 위한 시간 기간을 포함)을 이행하기 위해 설계될 수 있다. 타이밍 요소(예를 들어, 평형 휠 또는 펜들럼)는 선택적으로, 타이밍 요소에 파워 소스의 힘을 전달하고 타이밍 요소의 진동의 수를 감시하며, 타이밍 요소의 진동과 균형잡힌 상대 이동의 실행을 위해 이동 요소에 연결되는(예를 들어, 하나 이상의 연동부 또는 하나 이상의 전달 요소를 통해) 이스케이프먼트 메커니즘을 포함할 수 있다. 예시적으로, 비제한적인 이스케이프먼트 메커니즘은 버지 이스케이프먼트(verge escapement), 앵커 이스케이프먼트(예를 들어, 데드볼트 이스케이프먼트), 분리식 이스테이프먼트(예를 들어, 디텐트 이스케이프먼트 또는 동축 이스케이프먼트), 크로스-비트(cross-beat) 이스케이프먼트, 실린더 이스케이프먼트, 듀플렉스 이스케이프먼트, 레버 이스케이프먼트, 그래스하퍼 이스케이프먼트, 중력 이스케이프먼트 또는 전자기 이스케이프먼트(예를 들어, 타이밍 요소에 결합된 전자석을 포함하는 포토튜브나 스위치) 및 본 명세서에 설명된 임의의 것을 포함한다. 타이밍 요소(예를 들어, 모터 시스템 또는 수정 발진기)는 선택적으로 진동 모니터, 진동 분할기(예를 들어, 수정 발진기의 출력부에 연결된 주파수 분할기), 저장 회로(예를 들어, 주파수 분할기의 출력부에 연결된 쌍안정 멀티바이브레이터), 스위칭 회로(예를 들어, 저장 회로의 출력부에 연결됨) 및/또는 전자 균형 휠 시스템(예를 들어, 스위칭 회로의 출력부에 연결됨)를 포함할 수 있다. 예시적 타이밍 요소는 미국 특허 제344,922호, 제1,489,762호, 제4,036,006호, 제7,3526,55호, 제8,308,346호 및 제8,263,883호에 제공되어 있으며, 이들 각각은 그 전문이 본 명세서에 통합되어 있다.
시스템 및/또는 장치에서 상대 이동을 달성하기 위해, 조립체는 이동 요소를 포함할 수 있다. 이동 요소는 장치 또는 그 일부(예를 들어, 회전 이동을 위한 중앙 액슬을 통한 것 같은 하나 이상의 층)에 임의의 유용한 연동부 또는 전달 요소(예를 들어, 본 명세서에 설명된 것 같은)를 사용하여 직접적으로 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 예시적 이동 요소는 기어, 스프링, 플라이 휠, 펜들럼 및/또는 모터 중 하나 이상을 포함한다. 특정 예에서, 이동 요소는 타이밍 요소에 연결되어 상대 이동이 특정 이동율로 발생하는 것을 보증한다. 다른 예에서, 이동 요소와 타이밍 요소 사이의 이러한 연결은 이스케이프먼트 메커니즘(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것)이다.
타이밍 요소 및/또는 이동 요소에 파워를 전달하기 위해, 조립체는 하나 이상의 전달 요소를 포함할 수 있다. 예시적 전달 요소는 다음 중 하나 이상을 포함한다: 기어 트레인(예를 들어, 하나 이상의 휠 및 하나 이상의 피니언 포함), 휠, 피니언, 기어, 판, 바아, 캠, 래칫, 레버, 이스케이프먼트, 케이블 및/또는 풀리를 포함한다.
조립체는 선택적으로 파워 요소와 이동 요소 사이의 연결을 제어하는 스위치를 포함할 수 있다. 예시적 스위치는 토클 스위치, 모멘터리 스위치, 로커 스위치, 회전 스위치, 편향식 스위치(예를 들어, 푸시 버튼 스위치), 부유 스위치, 제한 스위치(또는 회전 이동에 의해 자극되는 마이크로스위치), 리드(reed) 스위치, 키이 스위치, 전자 스위치(예를 들어, 아날로그 스위치 같은 계전기), 멤브레인 스위치, 압전 스위치 또는 터치 스위치(예를 들어, 용량형 터치 스위치, 저항 터치 스위치 또는 압전 터치 스위치) 및 각각이 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제4,001,527호, 제4,021,626호, 제4,912,376호, 제5,160,853호, 제6,861,601호, 제7,251,142호, 제7,579,565호 및 제8,263,883호에 설명된 것들을 포함한다.
예시적 기계적 메커니즘은 이동 요소로서의 스프링에 기계적으로 연결된 파워 요소로서의 가동성 와인더, 입력 기어, 출력 기어 및 중간 기어를 포함하는 기어 트레인, 출력 기어에 의해 구동되는 이스케이프먼트 및 기어 트레인에 결합되어 기어 트레인과 함께 이동하는 연동부를 포함할 수 있다. 비제한적 메커니즘이 그 전문이 참조로 본 명세서에 통합되어 있는 미국 특허 제5,926,660호의 도 23 내지 도 31에 제공되어 있다.
다른 예시적 기계적 메커니즘은 회전가능한 샤프트를 통해 스프링(이동 요소)에 고정된 노브(파워 요소)와, 장치의 하나 이상의 층에 스프링의 기계적 힘을 전달하여 이들 층의 운동을 실행하도록 샤프트(전달 요소)에 의해 이동가능한 접촉 부재를 포함할 수 있다. 비제한적 메커니즘이 그 전문이 참조로 본 명세서에 통합되어 있는 미국 특허 제7,579,565호에 제공되어 있다.
다른 예시적 메커니즘은 스프링(이동 요소)을 지탱하는 회전가능한 샤프트에 고정된 와인더(파워 요소)를 포함할 수 있다. 샤프트는 하나 이상의 캠 또는 선택적으로 코그형 휠(cogged wheel)을 거쳐 하나 이상의 가동 층과 상호연결될 수 있는 성형 캠 및 기어 메커니즘으로 구성되는 전달 요소와 상호연결될 수 있다. 비제한적 예시적 메커니즘은 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제2,895,547호의 도 3 내지 도 6에 제공되어 있다.
다른 예시적 메커니즘은 가동 층에 성형 캠 및/또는 기어(전달 요소)를 통해 상호연결된 플라이휘일(이동 요소)을 포함할 수 있다. 플라이휠은 외부적 파워 요소에 의해 운동하게 설정될 수 있으며, 원심적으로 이동할 수 있고 원심 운동에 맞서 제 위치에 항복가능하게 유지되는 부재를 가지면서 회전가능하게 장착되어 있는 요소로 본질적으로 구성된다. 비제한적 메커니즘이 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제1,926,276호에 제공되어 있다.
다른 예시적 메커니즘은 유체를 위한 입력부(파워 요소), 이 유체를 저장하기 위한 하나 이상의 저장소, 타이머 밸브, 하나 이상의 시간 선택기 밸브 및 기어 트레인 또는 풀리를 통해 또는 직접적으로 가동 층과 상호연결되어 있는 피스톤(이동 요소) 같은 출력부를 포함할 수 있다. 입력부는 타이머 밸브를 통해 하나 이상의 선택기 밸브 및 출력부 양자 모두에 연결된다. 이때, 선택기 밸브 각각은 유체를 저장하기 위해 별개의 저장조에 개별적으로 연결된다. 타이머 밸브는, 모든 저장조 내에서 임계 압력에 도달할 때 시간 선택기 밸브가 개방되고 저장조에 대한 공급으로부터 출력부에 대한 공급으로 유체의 유동을 전환하도록 결합된다. 비제한적 예는 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제6,070,610호에 제공되어 있다.
다른 예시적 메커니즘은 배터리 같은 전기 동력 요소, 모터에 결합된 전기 타이머 같은 이동 요소 및 가동 층의 이동을 실행하기 위한 적어도 모터의 샤프트를 포함하는 전달 요소를 포함한다. 전기 타이머는 모터, 프로그램가능한 스케쥴과 하나 이상의 제어기 설정을 저장하기 위한 적어도 하나의 메모리, 프로그램가능한 스케쥴에 따라 모터로의 동력의 스위칭을 제어하기 위해 메모리에 결합된 제어기 및 디스플레이와 적어도 하나의 버튼을 포함하는 사용자 인터페이스를 포함한다. 제어기는 사용자가 적어도 하나의 버튼과의 상호작용에 의해 프로그램가능한 스케쥴 및 하나 이상의 제어기 설정을 프로그램할 수 있도록 프로그램된다. 제어기는 동작 모드와 설정 모드를 가지며, 이들은 적어도 하나의 버튼과의 상호작용에 의해 그들 사이에서 전환될 수 있다. 비제한적인 예가 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제8,314,517호에 제공되어 있다.
미끄럼, 펌핑 및 타이밍 제어를 포함할 수 있는 다양한 조작을 위한 에너지원은 예로서 그 변형된 상태에서 포텐셜 에너지를 저장할 수 있는 표준 기계적 구조를 사용하여 생성될 수 있다. 비제한적인 예에서, 균일력 스프링이 자율 동작을 달성하기 위해 일정한 힘과 에너지를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 슬립칩의 동작(기계적 타이머를 사용하는 것과 유사)을 개시시키기 위해 최종 사용자가 수행하여야 하는 유일한 요구 동작은 단일 및 단순한 권취 조작이다. 이러한 예에서, 포텐셜 에너지가 변형된 스프링에 저장되고, 사용자가 제어기를 시동시키고 나면, 저장된 포텐셜 에너지가 방출되어 일정한 속도로 기계적 힘을 형성하며, 이는 특정 시점에서 분배, 펌핑 및 미끄럼(또는 장치의 층을 상대적으로 이동)시키기 위해 슬립칩을 구동하기 위한 아키텍쳐의 위치를 제어한다.
일부 예에서, 연속 방출되는 포텐셜 에너지가 일정한 속도로 권취해제 구조를 회전시킨다. 일부 경우에, 회전 아키텍쳐가 이러한 권취해제 구조에 부착될 수 있고, 타이밍설정된 회전 이동을 뒤따를 수 있다. 이러한 예에서, 각 동작을 완료하기 위한 기계적 힘은 변형된 스프링으로부터 생성된 권취해제력에 의해 제공된다. 이러한 개념을 사용함으로써, 분배, 펌핑 및 미끄럼 단계를 포함하는 다수의 동작이 달성될 수 있다. 추가적 예시적 제어기 메커니즘은 본 명세서에 참조로 각각 통합되어 있는 미국 특허 제6,325,172호, 제6,354,172호, 제5,590,687호 및 제8,263,883호에 설명된 임의의 것 및 특정 시점에서 다수의 밸브 및 스위치를 제어하기 위한 것 같은 임의의 유용한 기계적 시스템을 포함한다.
다른 예에서, 자율 제어기의 설계 개념은 기계적 타이머의 표준 설계와 유사하다. 예로서, 이는 에너지원을 제공하기 위한 주 스프링과, 타이밍 제어를 제공하기 위한 버지(verge) 및 이스케이프(escape) 휠(또는 유사한 디자인)(예를 들어, 본 명세서에 각각 참조로 통합되어 있는 글래스고 데이비드(Glasgow, David)(1885). Watch and Clock Making. 런던: Cassel & Co.; 밀햄 윌리스 아이.(Milham, Willis I.)(1945). Time and Timekeepers. 뉴욕: MacMillan. ISBN 0-7808-0008-7; 및 브리튼 프레드릭 제이.(Britten, Frederick J.)(1881). The Watch and Clockmaker's Handbook, 4판 런던: W. Kent & Co., 56-58쪽에 설명된 임의의 것)을 포함할 수 있다. 장치의 전체 동작 시간을 최적화하기 위해(예를 들어, 1분 내지 수 분), 바람직하다면, 일반적 기계적 타이밍 시스템의 복잡한 기어 트레인이 최소화될 수 있다.
일부 경우에, 타이밍 시스템은 제어기 상의 3개 구성요소에 의해 달성된다. 여기서, 이는(1) 균일력 스프링에 의해 형성되는 적어도 하나의 주 스프링,(2) 적어도 하나의 타이밍 스프링 및(3) 이스케이프 링을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 주 스프링은 제어기의 베이스에 고정되고, 래치 시스템의 일 부분에 연결된다. 이 경우, 래치 시스템은 권취해제 조작이 장치(예를 들어, 슬립칩 장치)에 제어되지 않은 동작을 개시하거나 유도하지 않는 방식으로 설계된다. 이러한 경우에, 권취해제(t=0) 및 그후 이완 상태가 되고 나면, 이는 이는 블루 래치 시스템(blue latch system)에 일정한 권취력을 제공하고, 동시에 래치 시스템의 제2 부분을 회전시킨다. 타이밍 제어는 예로서 타이밍 스프링 및 타이밍 치형부에 의해 생성될 수 있다. 이러한 특정 경우에, 래치 시스템이 회전하는 동안, 타이밍 스프링은 타이밍 치형부의 설계된 토폴로지에 대해 이동하고, 이스케이프 링은 타이밍 스프링에 변형을 도입하는 방식으로 설계된다. 이러한 메커니즘은 균일력 스프링으로부터의 권취력에 대해 주기적 저지력을 생성한다. 예로서, 이는 권취 운동을 저속화하고, 래치 시스템에 타이밍설정된 회전 운동을 생성할 수 있다. 이러한 타이밍설정된 회전 운동은 장치 동작의 타이밍을 관장하기 위한 다양한 선택권 중 하나이다. 이러한 반복에서, 제어 핀은 래치 시스템에 부착될 수 있고 순차적으로 다수회의 펌핑 및 미끄럼 단계를 개시하면서 래치 시스템과 함께 이동될 수 있다.
다른 경우에, 자율 제어기는(1) 주 스프링,(2) 이스케이프 휠 및(3) 버지를 포함한다. 표준 기계적 클로킹 시스템의 런웨이 이스케이프먼트 디자인과 유사하게, 버지는 비공진 진동 질량체로서 기능하고, 이는 이스케이프 휠의 회전과 상호작용한다. 주 스프링이 그 원래의 형상으로 다시 권취되고, 이스케이프 휠을 회전시킬 때, 웨지(wedge)가 예로서 주기적으로 진동하여 회전과 간섭하고 회전 속도를 저속화한다. 제어 핀이 이스케이프휠에 부착되어 다수회의 분배, 펌핑 및 미끄럼 단계를 순차적으로 개시하면서 래치 시스템과 함께 이동할 수 있다.
일 비제한적 예에서, 다양한 기능-펌핑 및 미끄럼을 포함하지만 이에 한정되지 않음-의 제어는 레일 시스템을 사용하여 달성될 수 있다. 예로서, 펌핑 방법은 장치(예를 들어, 박막 슬립칩) 위의 밀봉된 공간 내에 양압을 생성하는 것에 기초한다. 일 비제한적 예에서, 뚜껑은 뚜껑 폐쇄시 자율 제어기에 연결된다. 먼저, 사용자는 예로서, 균일력 스프링에 에너지를 저장시키기 위해 뚜껑을 돌릴 수 있고, 사용자는 전체 슬립칩 조립체를 해제시킬 수 있으며, 균일력 스프링이 되감겨지고 슬립칩 장치를 자율적으로 작동시킨다. 일 비제한적 배열에서, 뚜껑 및 슬립칩을 보유하는 아키텍쳐는 그후 서로에 대해 자동으로 회전되고, 따라서, 슬립칩 장치의 일련의 순차적 동작을 개시시킨다. 다른 배열에서, 시스템은 자율 제어기의 구성요소를 보유하기 위한 베이스를 포함하고, 여기서, 적어도 두 개의 박막 슬립칩 층이 상단 클램프와 저부 클램프 사이에 개재된다. 이러한 경우에, 박막 슬립칩 사이의 작은 간극이 두 개의 C 클램프에 의해 유지되며, 이 두 C 클램프는 상단 클램프와 저부 클램프에 클램핑력을 제공한다. 미끄럼 제어기는 박막 슬립칩과 상단 클램프 사이에 배치된다. 본 비제한적 예에서, 미끄럼 제어기는 예로서 기계적 타이머에 부착된 회전 핀에 의해 미끄러질 수 있는, 상단 층에 미끄럼을 도입하기 위한 아키택쳐로서 기능한다. 일 비제한적 예에서, 자율 동작은 C 클램프 상에 설계된 레일 시스템을 따라 제어 핀이 회전할 수 있게 함으로써 달성된다. 다른 비제한적 예에서, 회전 이동은 타이밍 시스템에 뚜껑을 연결함으로써 도입된다.
샘플 제조를 위한 다른 장치와의 통합
유체 분배 장치 및 시스템은 다중단계 처리를 가능하게 하도록 다른 장치와 통합될 수 있다. 예로서, 샘플 제조 모듈은 저장 이전에 샘플을 제조하기 위해 슬립칩 장치의 모듈성(modularity)을 활용함으로써 장치에 포함될 수 있다. 예는 핵산 추출을 위한 다단계 프로토콜을 위한 장치 및 멤브레인 및/또는 장치 내의 기하학적 특징부 같은 통합된 여과 요소(예컨대, 판들 사이의 간극이나 규제부)를 사용하여 전혈로부터 혈장을 분리하기 위한 여과 요소를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
예로서, 본 발명의 시스템 또는 장치는 배리어 층, 서로에 대해 활주하도록 구성된 블록, 샘플 계량 채널, 커버 판, 샘플 액체의 혈액 성분을 분리시키기 위한 분리기, 벤팅 장치, 도입 포트, 세장형 분리 챔버, 하나 이상의 입자, 하나 이상의 모세관 통로, 하나 이상의 분리 수단과 조합된 하나 이상의 유동 채널, 로딩 챔버, 분리 챔버, 폐기물 챔버, 하나 이상의 물질 분리 영역, 하나 이상의 분배기, 반투과성 배리어를 포함하는 하나 이상의 다공성 멤브레인, 하나 이상의 차지-스위치 뉴클레오티드 프로브, 농후화 매체를 포함하는 하나 이상의 농후화 채널, 하나 이상의 저장 격실, 하나 이상의 밀봉부, 하나 이상의 반응 영역을 갖는 하나 이상의 반응 층, 하나 이상의 용해 챔버, 하나 이상의 혼합기, 하나 이상의 저장소, 하나 이상의 반응 챔버, 하나 이상의 배기 챔버, 하나 이상의 농후화 컬럼, 하나 이상의 저장소, 하나 이상의 다이아프램 밸브, 하나 이상의 유체 전달장치, 하나 이상의 유동 활성자, 하나 이상의 작동기, 하나 이상의 진공 챔버, 하나 이상의 밸브, 하나 이상의 가스 충전 저장소, 하나 이상의 회전가능한 하우징 부재, 하나 이상의 분리 수단, 하나 이상의 온도 구역, 하나 이상의 카트리지, 하나 이상의 처리 챔버, 하나 이상의 밀봉 기기, 하나 이상의 슬라이더, 하나 이상의 밸브 및/또는 하나 이상의 모세관 튜브를 포함하는 장치 중 하나 이상과 통합될 수 있으며, 예를 들어, 이하의 특허 및 출원의 청구항에 기재된 장치 각각 및 모든 것을 포함하는 장치를 참조한다: 그 각각의 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제4,978,502호; 제5,310,523호; 제5,922,604호; 제5,935,858호; 제5,922,288호; 제6,143,496호; 제6,391,559호; 제6,453,928호; 제6,488,896호; 제6,613,525호; 제6,702,256호; 제6,812,038호; 제6,875,403호; 제6,989,128호; 제7,004,184호; 제7,077,175호; 제7,094,354호; 제7,118,907호; 제7,270,786호; 제7,279,134호; 제7,329,391호; 제7,445,754호; 제7,459,315호; 제7,732,136호; 제7,736,907호; 제7,811,452호; 제7,914,994호; 제7,927,798호; 제7,972,778호; 제7,998,437호; 제8,008,080호; 제8,067,159호; 제8,178,352호; 제8,182,765호; 제8,202,492호; 제8,247,176호; 제8,252,160호; 제8,257,925호; 및 제8,278,071호와, 미국 공개 번호 제2007-0295372호, 제2008-0171325호, 제2010-0028204호, 제2010-0129827호, 제2011-0172510호, 제2011-0244466호, 제2011-0318728호, 제2012-0058519호, 제2012-0142070호, 제2012-0156750호, 제2012-0181460호, 제2012-0261013호, 제2012-0277629호, 제2012-0277696호, 제2012-0295269호 및 제2013-0034869호.
예로서, 도 7은 용해 저지 유닛(701), 제1 공기 저지 유닛(702), 세척 저지 유닛(703), 제2 공기 저지 유닛(704) 및 용리 저지 유닛(705)을 포함하는 선형 구조의 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩)과, 배리어 유닛(예를 들어, 블리스터 작동기)(711)와, 뚜껑(721)을 갖는 샘플 오목부(720)와, 밸브(731, 732)와, 매트릭스 및 하우징(740)과 용리 출구(733)를 포함하는 장치의 개요를 도시한다. 도 7a는 이런 예시적 장치의 스리쿼터 뷰를 도시하고, 도 7b는 이런 예시적 장치의 상면도를 도시하며, 도 7c는 샘플, 시약 및 다른 유체의 이동을 위해 사용될 수 있는 채널(750)을 갖는 이런 예시적 장치의 저면도를 도시한다. 도 7d는 샘플 오목부 상의 뚜껑 로크(722)의 모습이 도시된 측면도를 도시한다. 도 7e는 저지 유닛을 보유 또는 고정할 수 있는 블리스터 클램프 층(760)과, 상단 층(770)과, 밀봉층(780)과 유체 채널(750)을 포함하는 저부 층(790)을 구비하는 이런 예시적 장치의 분해도를 도시한다. 도 7f는 커버 판(741), 실리콘 밀봉체(742), 필터 클램프 판(743), 필터 상단 개스킷(744) 및 필터 또는 매트릭스(745)을 포함하는 매트릭스 및 하우징(740)의 분해도를 도시한다. 도 7g는 상단 층(770)과 저부 층(790)의 분해도를 도시한다. 도 7h는 샘플 오목부(720)와 개방된(좌측), 폐쇄된(중간) 및 뚜껑 로크(722)로 로킹된 뚜껑(721)을 도시하고 있다.
도 8은 도 7에 도시된 것과 유사한 장치를 사용하여 수행되는 예시적 샘플 제조 동작을 도시하며, 스리쿼터(상부), 상단(중간) 및 저부(하부) 시점으로부터의 도면이 도시되어 있다. 도 8a는 추진 유닛(예를 들어, 캠)(811)의 운동을 안내할 수 있는 레일(801)을 포함하는 장치(800)를 도시한다. 추진 유닛은 밸브(821, 831)를 추진할 수 있는 특징부(802)를 포함할 수 있다. 추진 유닛이 레일을 따라 전진할 때, 추진 유닛은 배리어 유닛 및/또는 저지 유닛을 추진하고 그에 의해 유체 분배 프로토콜을 수행할 수 있다. 도 8b는 제2 위치(812)로 전진된 추진 유닛을 도시하고, 여기서, 용해 완충제를 포함하는 제1 저지 유닛이 활성화되어 있고, 용해 완충제(803)가 샘플 오목부에 진입한다. 도 8c는 제3 위치(813)로 전진된 추진 유닛을 도시하며, 여기서, 추진 유닛은 제1 밸브를 그 제2 위치(822)로 이동시킨 상태이다. 추진 유닛은 또한 제1 저지 유닛을 활성화시키고 샘플 오목부를 가압하며 용해된 샘플을 핵산 샘플 제조 매트릭스(805)를 통해 구동하고, 폐기물이 폐기물 벤트(806)를 통해 배출된다. 도 8d는 제4 위치(814)로 전진된 추진 유닛을 도시하며, 여기서, 추진 유닛은 제1 밸브를 그 제3 위치(823)로 이동시킨 상태이다. 추진 유닛은 또한 세척 저지 유닛을 활성화시키고, 세척 완충제를 핵산 샘플 제조 매트릭스(805)를 통해 구동하며, 폐기물은 폐기물 벤트(806)를 통해 배출된다. 도 8e는 제5 위치(815)로 전진된 추진 유닛을 도시하며, 여기서, 추진 유닛은 제2 공기 저지 유닛을 활성화시키고, 매트릭스(805)를 건조시키도록 공기 유동을 구동한다. 도 8f는 제6 위치(816)로 전진된 추진 유닛을 도시하며, 여기서, 추진 유닛은 제2 밸브를 그 제2 위치(832)로 이동시킨 상태이다. 추진 유닛은 또한 용리 저지 유닛을 활성화하고, 용리 완충제를 매트릭스(805)를 통해 용리 웰(850) 내로 추진한다.
도 9의 a) 및 도 9의 b)는 도 7 및 도 8에 도시된 것과 유사한 예시적 샘플 제조 장치를 도시한다. 본 예에서, 저지 유닛(901, 902, 903, 904, 905)은 주사기를 포함하고, 주사기 각각은 그 소유의 추진 유닛(예를 들어, 플런저)을 갖는다. 장치는 샘플 오목부(920), 밸브(931, 932) 및 필터 또는 매트릭스(940)를 더 포함한다. 저지 유닛(901)은 용해 완충제를 포함하고, 저지 유닛(902)은 공기를 포함하고, 저지 유닛(903)은 세척 완충제를 포함하고, 저지 유닛(904)은 공기 또는 제2 세척 완충제를 포함하고, 저지 유닛(905)은 용리 완충제를 포함한다.
도 11은 도 7 및 도 8에 도시된 것과 유사한 예시적 샘플 제조 장치의 사진을 도시한다. 장치는 추진 유닛(예를 들어, 캠)(1110), 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩(1101, 1102, 1103, 1104, 1105) 및 배리어 유닛(예를 들어, 블리스터 작동기)(1111, 1112, 1113, 1114, 1115)를 포함한다. 장치는 샘플 오목부(1120) 및 샘플 오목부 뚜껑(1121)과, 밸브(1131, 1132)와, 매트릭스 또는 필터(1140)와 용리 또는 수집 웰 또는 출구(1150)를 더 포함한다.
활성화 이후(예를 들어, 도 14) 제 위치에 배리어 유닛(예를 들어, 블리스터 작동기)을 보유하기 위해 스냅 체결이 사용될 수 있다. 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩)(1401)은 배리어 유닛(예를 들어, 블리스터 작동기)(1402)와 정렬될 수 있다(예를 들어, 도 14의 a)). 배리어 유닛은 추진 유닛에 의해 추진될 수 있고, 그에 의해, 저지 유닛(1403)을 활성화할 수 있다(예를 들어, 도 14의 b)). 배리어 유닛은 스냅 체결, 탭 또는 다른 구조(1404)(예를 들어, 도 14의 c))에 의해 제 위치에 보유될 수 있고, 그에 의해, 저지 유닛의 활성화를 유지하며(예를 들어, 블리스터의 변형이나 압축을 유지), 저지 유닛 내측의 유체가 분배될 수 있게 한다.
유체의 혼합을 위해 기포가 사용될 수 있다. 예로서, 도 15의 a)는 유체 라인 위에 위치된 용해 입구(1501), 웰의 저부에 위치된 혼합 공기 입구(1502), 공기 벤트(1503) 및 샘플 출구(1504)를 갖는 샘플 오목부를 도시한다. 샘플 및 용해 완충제는 샘플 오목부에 추가될 수 있고, 공기 저지 유닛의 작동은 혼합 공기 입구를 통해 하나 이상의 기포를 생성하여 용해 완충제와 샘플을 혼합할 수 있다. 또한, 도 15의 b)에 도시된 바와 같이 다수의 혼합 공기 입구(1511)가 사용될 수 있다. 일부 경우에, 샘플 챔버는 혼합 동안 대기로 통기될 수 있다. 일부 경우에, 샘플 챔버는 혼합 동안 대기로부터 밀봉되어 챔버가 가압 및 혼합될 수 있게 할 수 있다. 가압은 샘플 챔버 외부로의 샘플의 후속 유동을 가능하게 한다.
저지 유닛을 갖는 장치는 안내된 추진 유닛에 의해 또는 수동적으로 활성화될 수 있다. 예로서, 도 16의 a)는 저지 유닛(1601, 1602, 1603), 밸브(1610), 샘플 오목부(1620) 및 용리 웰(1630)을 갖는 장치를 도시하며, 여기서, 저지 유닛 및 밸브는 수동 동작을 위해 접근가능하다. 다른 예에서, 도 16의 b)는 저지 유닛의 작동을 위해 위치된 추진 유닛(예를 들어, 캠)(1610) 및 저지 유닛과 연계된 배리어 유닛(1611, 1612, 1613)을 갖는 장치를 도시한다. 장치는 예로서 도 17의 a)에 도시된 바와 같이 구성요소(1711, 1712, 1713, 1714)를 갖는 회전 밸브를 포함할 수 있다. 장치는 예로서 도 17의 b)에 도시된 바와 같이 뚜껑(1771)을 갖는 샘플 오목부(1721)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 밸브는 샘플 제조를 위한 매트릭스 또는 필터(1714)를 포함할 수 있다. 샘플 제조 매트릭스 또는 필터는 밸브 내의 유로의 일부일 수 있다. 밸브가 다양한 유로를 연결 또는 분리하면서 다양한 용액 또는 가스가 매트릭스 또는 필터를 통해 구동될 수 있다. 예로서, 샘플 제조 매트릭스 또는 필터(1714)는 도 17의 a)에 예시된 바와 같이 밸브 구성요소에 내장될 수 있다. 회전 밸브는 다양한 유로에 매트릭스 또는 필터를 연결할 수 있으며, 구동력에 따라 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩)을 하향 추진하는 동안 샘플 제조 용액이 매트릭스 또는 피터를 통해 전달될 수 있다. 추진 유닛(예를 들어, 캠)은 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩)을 작동시키고 회전 밸브를 설계된 위치로 미끄러지게 하는 양자 모두를 위해 사용될 수 있다.
저지 유닛을 갖는 장치는 또한 예로서, 도 18에 도시된 바와 같이 회전 동작을 위해 구성될 수 있다. 도 18의 a)는 베이스(1802)의 상단의 회전 뚜겅(1801)을 도시한다. 도 18의 b)는 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩)(1812) 위에 위치된 배리어 유닛(예를 들어, 블리스터 작동기)(1811)를 도시한다. 도 18의 c)는 배리어 유닛(1811)과 저지 유닛(1812)을 추진하기 시작하는 추진 유닛(1813)을 도시한다. 도 18의 d)는 더 많이 회전된 뚜껑과 배리어 유닛 및 저지 유닛을 추가로 추진하는 추진 유닛을 도시한다. 도 18의 e)는 더 많이 회전된 뚜껑과, 배리어 유닛과 저지 유닛을 완전히 누른 추진 유닛을 도시한다.
회전 장치는 또한 뚜껑이 회전될 때 장치 내의 압력을 증가시키도록 구성될 수도 있다. 예로서, 도 19는 각 회전 단계(1901, 1902, 1903, 1904, 1905)에 의해 추가적 압력을 추가하도록 설계된 뚜껑을 도시한다. 이러한 압력은 뚜껑이 베이스를 향해 하강됨에 따라 감소되는 장치의 내부 체적에 의해 발생될 수 있다. 이런 장치는 나사부를 갖는 중심 기둥(2001)(예를 들어, 도 20)을 포함할 수 있어서 회전에 의해 하향 나사결합하고 포스트 상에 나사결합될 수 있게 한다. 뚜껑에 의해 발생되는 압력은 장치 내의 유체 유동을 구동하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 용액이 매트릭스 또는 필터를 통해 유동될 수 있거나, 공기가 매트릭스 또는 필터를 건조시키기 위해 구동될 수 있다. 누진적 압력 인가는 또한 갑작스러운 압력의 인가에 비해 누설 위험을 감소시킬 수 있다.
계단식으로 증가하는 압력을 갖는 회전 장치의 예시적 용례는 도 21에 도시되어 있다. 뚜껑(2101)을 갖는 장치(2100)에 사용자(2120)에 의해 샘플(2110)이 로딩될 수 있다(예를 들어, 도 21a). 용해 완충제, 세척 완충제 및 용리 완충제 같은 시약이 사용 이전에 또는 제조 동안 장치에 사전 로딩될 수 있다. 뚜껑이 장치 상에 배치될 수 있다(예를 들어, 도 21b). 뚜껑은 용해 완충제 저지 유닛의 활성화를 위한 위치로 회전될 수 있고(예를 들어, 도 21c), 뚜껑에 의해 발생된 양압이 용해된 샘플을 매트릭스를 통해 구동할 수 있고, 건조를 위해 매트릭스를 통한 공기 유동이 뒤이어질 수 있다. 뚜껑은 세척 완충제 저지 유닛의 활성화를 위한 위치로 회전될 수 있고(예를 들어, 도 21d), 뚜껑에 의해 발생된 양압이 세척 완충제를 매트릭스를 통해 구동할 수 있으며, 건조를 위해 매트릭스를 통한 공기 유동이 뒤이어질 수 있다. 뚜껑은 용리 완충제 저지 유닛의 활성화를 위한 위치로 회전될 수 있고(예를 들어, 도 21e), 양압이 용리 완충제를 매트릭스를 통해 구동하여 샘플(예를 들어, 핵산)을 용리시킬 수 있다. 용리된 샘플(예를 들어, 정제 핵산)은 수집 웰(2102)로부터 수집될 수 있다(예를 들어, 도 21f).
샘플 제조 장치(2200)는 예로서 도 22a에 도시된 바와 같이 뚜껑(2210)과, 가압 디스크 또는 가압 링 층(2220)과, 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩)(2230)을 포함하는 시약 층을 포함할 수 있다. 뚜껑(2210)은 예로서 도 22b에 도시된 바와 같이 가압 디스크와 결합하기 위한 키이웨이(2211)를 포함할 수 있다. 또한, 가압 디스크는 뚜껑과 결합하기 위한 키이웨이(2221)와, 나사부(2222)를 포함할 수 있으며, 나사부는 시약 층과 결합하여 디스크를 아래로 견인하고, 예로서 도 22c에 도시된 바와 같이 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩)이 추진 및 활성화될 수 있게 한다. 시약 층(2230)은 예로서 도 22d에 도시된 바와 같이 가압 디스크와 결합할 수 있는 나사부(2231)를 포함할 수 있다. 시약 층은 특정 직경(2232)을 가질 수 있다. 시약 층(2230)은 예로서 도 22e에 도시된 바와 같이 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 팩)(2234)이 장착될 수 있는 성형된 기재(2233)를 포함할 수 있다. 기재는 또한 샘플 입구(2235), 분배 노즐 또는 출구 노즐(2236)을 포함할 수 있다. 성형된 기재는 저지 유닛이 그에 대해 가압될 수 있는 강성 표면을 제공할 수 있다. 샘플 제조 장치의 예시적 동작이 도 22f에 도시되어 있으며, 여기서, 먼저 뚜껑이 장치 상에 배치되고(2241), 두번째로, 뚜껑이 가압 디스크와 결합하여 디스크의 회전을 시작해 디스크를 하방으로 구동하고(2242), 세 번째로, 뚜껑이 계속 회전되고 블리스터가 파괴되어 분배 노즐이 혼합을 촉진하며(2243), 네 번째로, 완전한 회전 이후 블리스터가 완전히 파괴되고 뚜껑의 회전이 정지된다(2244). 장치는 샘플 물질이 그를 통해 여과될 수 있는 필터 또는 매트릭스 층을 포함할 수 있다. 필터 또는 매트릭스 층은 시약 층에 인접하게 배치되거나 그와 유체 연통하여 시약, 완충제 또는 다른 유체를 필터에 적용할 수 있게 한다. 필터 및 매트릭스가 추가로 본 명세서에 설명된다.
중심 기둥 또는 스크류가 예로서 도 23에 도시된 바와 같이 장치의 동작을 위해 사용될 수 있다. 중심 기둥 또는 스크류는 내부 나사부(2301)를 포함할 수 있다. 뚜껑은 중심 기둥의 내부 나사부와 결합할 수 있고, 뚜껑은 예로서, 도 23의 a)에 도시된 바와 같은 가압 디스크(2303)와 결합할 수 있는 외부 나사부(2302)를 포함할 수 있다. 뚜껑은 회전할 수 있지만, 가압 디스크는 고정될 수 있고, 회전불가할 수 있으며, 그래서, 뚜껑의 회전은 예로서, 도 23의 b)에 도시된 바와 같이 가압 디스크 내로 외부 나사부를 나사결합한다. 내부 나사부는 외부 나사부와는 다른 피치를 가질 수 있다(예를 들어, 내부 나사부 3 mm/회전, 외부 나사부 8 mm/회전). 나사 피치의 편차는 가압 디스크가 예로서 도 23의 c)에 도시된 바와 같이 뚜껑의 회전 동안 시약 층(2304)을 향해 하향 이동하게 할 수 있다. 추가 회전(예를 들어, 1회 전체 회전)이후, 가압 디스크 상의 시약 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩)이 예로서 도 23의 d)에 도시된 바와 같이 완전히 추진 또는 파괴될 수 있다. 장치 내의 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩)은 동시에 또는 순차적으로 추진, 활성화 또는 파괴될 수 있다. 예로서, 키이웨이(2401)는 뚜껑이 가압 디스크(2402)에 결합할 수 있게 하고, 도 24a에 도시된 바와 같이, 뚜껑 및 가압 디스크의 서로에 대한 회전을 고정시킨다. 뚜껑(2403)의 회전은 가압 디스크를 회전시킬 수 있고, 예로서, 도 24b에 도시된 바와 같이 저지 유닛을 순차적으로 추진 또는 파괴시킬 수 있다. 변형가능한 층(2410)은 예로서, 도 24c에 도시된 바와 같이 시약 층과 필터 층 사이에 양호한 밀봉을 제공하도록 필터 층의 상단에 적용될 수 있다. 변형가능한 층은 예로서, 유연한 고무 코팅 같은 플라스틱이나 고무를 포함할 수 있다. 필터 층과 접촉 층 사이의 마찰을 감소시키기 위해 윤활제 층이 변형가능한 층 상에 적용될 수 있다. 변형가능한 층은 실리콘 및 폴리우레탄 같은 엘라스토머를 포함하지만 그에 한정되지 않는 적절한 물질을 포함할 수 있다.
장치는 분배된 유체의 혼합을 촉진하기 위해 노즐 또는 다른 구조를 포함할 수 있다. 예로서, 도 25의 a)는 샘플(2501)을 갖는 챔버의 일 예를 도시한다. 도 25의 b)는 혼합되지 않은 샘플(2501) 및 시약(예를 들어, 용해 완충제)(2502)을 갖는 챔버의 일 예를 도시한다. 도 25의 c)는 혼합된 샘플 및 시약(2503)을 갖는 챔버의 일 예를 도시한다. 장치 내의 저지 유닛은 다양한 구조를 포함할 수 있다. 예로서, 시약 층(2601)과 결합된 가압 디스크(예를 들어, 도 26a)는 둥근 저지 유닛(예를 들어, 블리스터)(2602)를 포함할 수 있다(예를 들어, 도 26b).
저지 유닛은 예로서, 도 26c, 도 26d 및 도 26e에 도시된 바와 같은 다수의 층을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 다수의 층 또는 격실을 갖는 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩)이 프로그램가능한 작동유동으로 유체 또는 시약을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 저지 유닛의 제1 층 또는 격실(2611)은 제1 유체(2612)를 저장할 수 있고, 제2 층 또는 격실(2613)은 제2 유체(2614)를 저장할 수 있으며, 천공 구조(2620)는 제1 층을 천공하고 제1 유체(2621)를 분배할 수 있고, 그후, 예로서, 도 26c에 도시된 바와 같이 제2 층을 천공하고 제2 유체(2622)를 분배할 수 있다. 다수의 유체 또는 시약이 프로그램가능한 작동유동으로 전달될 수 있다. 다른 예에서, 저지 유닛은 제1 유체(2612)와 제2 유체(2614)를 저장하기 위한 다수의 격실을 포함할 수 있고, 다수의 천공 구조(2620)는 예로서, 도 26d에 도시된 바와 같이 병렬적으로 양 유체를 천공 및 분배할 수 있다(2623). 다른 예에서, 유체는 병렬적으로 및 직렬적으로 분배될 수 있으며, 저지 유닛은 제1 유체(2611), 제2 유체(2613) 및 제3 유체(2615)를 포함할 수 있고, 천공 구조(2620)는 제1 및 제2 유체를 병렬적으로 천공 및 분배할 수 있고(2624), 제3 유체(2625)의 천공 및 분배가 후속될 수 있다.
저지 유닛은 또한 타원형 또는 난형 형상을 포함할 수 있다. 저지 유닛은 예로서, 도 27에 도시된 바와 같이 웰 또는 챔버를 포함할 수 있다. 웰(2701)의 저부 구멍은 도 27의 a)에 도시된 바와 같이 예로서, 포일로 밀봉될 수 있다. 시약 및 다른 유체(2702)는 도 27의 b)에 도시된 바와 같이 웰에 추가될 수 있다. 웰의 상단 구멍은 예로서, 도 27의 c)에 도시된 바와 같이 포일로 밀봉될 수 있다(2703). 일부 경우에, 장치의 사용 이전에, 사용자(2801)는 예로서, 도 28의 a)에 도시된 바와 같이 장치(2802)로부터 상단 및 저부 밀봉체를 제거할 수 있다. 밀봉체(2803)의 제거는 예로서 도 28의 b)에 도시된 바와 같이 장치 내에서의 사용을 위해 유체 체적(2804)이 가용해지게 할 수 있다.
일부 경우에, 장치는 예로서, 도 29a 및 도 29b에 도시된 바와 같이 잠금 링 및 보어 밀봉체(2901), 천공 링(2902), 저지 유닛 팩 또는 시약 팩(2903) 및 제2 층(2904)을 포함할 수 있다. 제2 층(3004)은 예로서, 도 30a에 도시된 바와 같이 저지 유닛 팩 또는 시약 팩(3003) 상의 저부 밀봉체를 천공할 수 있다. 잠금 링 및 보어 밀봉체(3001)는 예로서, 도 30b에 도시된 바와 같이 천공 링(3002)을 추진하여 상단 밀봉체를 천공할 수 있고, 유체 분배(3005)를 가능하게 할 수 있다.
정밀한 체적 정량화를 위한 구성요소가 본 발명의 장치, 방법 또는 시스템과 조합될 수 있다. 전체 수집된 체적은 충전된 웰의 수를 계수함으로써 디지털적으로 정량화될 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 순차적 충전은 웰이 하나씩 충전되고 정량화가 중요해지지 않는 것을 보증하기 위해 사용될 수 있다.
혈장 분리 구성요소는 본 발명의 장치, 방법 또는 시스템과 쉽게 통합될 수 있다. 혈장 분리를 위한 멤브레인은 본 명세서에 설명된 임의의 장치를 위한 상단 층으로서 통합될 수 있다. 일부 예에서, 멤브레인을 통해 전혈을 여과하기 위해 요구되는 압력(~10-50 mm Hg)은 장치를 장전시키기에 충분하다. 일차적 데이터는 혈장 분리 및 장치 충전이 단일 압력원으로 동시에 달성될 수 있다는 것을 보여준다. 이 압력원은 외부적 장치(예로서, 피펫터 또는 접착된 주사기)일 수 있거나, 장치 자체 내에 통합될 수 있다.
이들 시스템 및 장치 중 일부는 멀티플렉싱된 다중 목적 안정화를 가능하게 할 수 있다. 각 샘플은 다수의 부분으로 분할 또는 분획될 수 있고, 서로 다른 분석물(단백질, DNA, RNA를 포함하지만 그에 한정되지 않음)을 저장하기 위해 건조상태로 보전될 수 있다. 디지털화된 체적을 위한 건조 시간은 벌크 용액을 위한 것들보다 현저히 더 짧으며, 그래서, 이 기술은 매우 취약한 바이오마커(예를 들어, HCV 바이러스성 RNA)의 안정화를 가능하게 할 수 있다. 동일한 샘플 또는 분석물을 위한 다수의 보전 매트릭스(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것)가 또한 사용될 수 있다(예를 들어, RNA 및 단백질을 보전하기 위한 다양한 화학제 또는 단지 다양한 방식으로 RNA를 보전하기 위한 다양한 화학제).
이들 시스템 및 장치 중 일부는 동일한 장치에서 다수의 샘플의 수집을 가능하게 할 수 있다. 동시에 몇몇 독립적 샘플을 병렬적으로 수집하는 것은 비례적 입구 어레이를 사용하여 달성될 수 있다. 다양한 시점에서의 샘플의 오염없는 수집은 비비례적(incommensurate) 입구를 사용하여 달성될 수 있다.
본 명세서의 장치 또는 시스템 중 임의의 것에 대해, 샘플 회수 구성요소가 포함될 수 있다. 회수는 재수화에 의해 달성될 수 있으며, 용액(예를 들어, 물 또는 완충제)은 장치 내로 주입될 수 있으며, 건조된 샘플을 재분배하기 위해 사용될 수 있다. 먼저, 비혼화성 유체(예를 들어, 오일, 윤활제 또는 비혼화성 수성 용액 같은)는 챔버 내에 주입되거나 주입되지 않을 수 있으며, 공지된 물 체적(보전된 용액의 개시 체적과 동일할 수 있음)이 후속된다. 회수는 샘플을 재수화하도록 용액(예를 들어, 물 또는 완충제)을 재주입함으로써 가능할 수 있다. 외부적 압력 인가, 외부적 저 진공 인가 또는 모세관 압력의 활용은 장치로부터 액체의 추출을 가능하게 할 수 있다. 회수는 본 명세서에 설명된 바와 같이 전체 또는 부분 회수를 포함할 수 있다.
본 명세서의 장치 또는 시스템 중 임의의 것에 대하여, 샘플 분석이 현장에서(예로서, 슬립칩 검출 모듈을 사용하여) 또는 현장외에서(예로서, 중앙 설비에서) 수행될 수 있다. 현장 분석을 위해서, 부분적 회수가 충분할 수 있으며(예로서, 수 μL의 전체 체적), 샘플은 디지털 핵산 또는 단백질 검출 같은 목적을 위해 검출 모듈로 직접적으로 전달될 수 있다. 중앙 설비에서의 분석을 위해, 전체 회수(예를 들어, 10-50 μL)가 필요할 수 있다. 이러한 경우에, 보전된 샘플을 포함하는 모든 챔버는 동시에 재수화될 수 있고, 전체 회수 체적이 추가적 분석을 위해 수집될 수 있다.
통합을 위한 장치
본 유체 분배 시스템 및 방법은 임의의 유용한 장치와 통합될 수 있다. 이 장치는 다수의 기재 또는 층을 포함할 수 있다. 이러한 시스템은 슬립칩 장치(본 명세서에 설명된 바와 같은)와 통합될 수 있거나 임의의 유용한 구조를 갖는 장치 중 임의의 유형과 통합될 수 있다. 본 유체 분배 시스템은 장치 내에 챔버를 갖는 이러한 시스템의 구성요소(즉, 하나 이상의 저지 유닛, 추진 유닛 및 존재한다면 배리어 유닛) 사이에 유체 연결을 제공함으로써 임의의 장치와 통합될 수 있다.
장치는 하나 이상의 기재, 층, 챔버, 포획 영역 또는 임의의 유용한 치수를 갖는 다른 구조를 포함할 수 있다. 유용한 치수는 임의의 유용한 축을 따라 변하거나 균일할 수 있는 임의의 길이, 폭 또는 깊이를 포함할 수 있다. 임의의 유용한 축(예를 들어, 유체 유동의 축에 직각인)에서의 예시적 치수는 약 50 mm 미만(예를 들어, 약 40 mm, 20 mm, 15 mm, 10 mm, 5 mm, 2 mm, 1 mm, 500 μm, 200 μm, 60 μm, 50 μm, 40 μm, 30 μm, 15 μm, 10 μm, 3 μm, 1 μm, 300 nm, 100 nm, 50 nm, 30 nm 또는 10 nm 미만) 또는 약 10 nm 내지 약 50 mm(예를 들어, 10 nm 내지 40 mm, 10 nm 내지 20 mm, 10 nm 내지 15 mm, 10 nm 내지 10 mm, 10 nm 내지 5 mm, 10 nm 내지 2 mm, 10 nm 내지 1 mm, 10 nm 내지 500 μm, 10 nm 내지 200 μm, 10 nm 내지 60 μm, 10 nm 내지 50 μm, 10 nm 내지 40 μm, 10 nm 내지 30 μm, 10 nm 내지 15 μm, 10 nm 내지 10 μm, 10 nm 내지 3 μm, 10 nm 내지 1 μm, 100 nm 내지 50 mm, 100 nm 내지 40 mm, 100 nm 내지 20 mm, 100 nm 내지 15 mm, 100 nm 내지 10 mm, 100 nm 내지 5 mm, 100 nm 내지 2 mm, 100 nm 내지 1 mm, 100 nm 내지 500 μm, 100 nm 내지 200 μm, 100 nm 내지 60 μm, 100 nm 내지 50 μm, 100 nm 내지 40 μm, 100 nm 내지 30 μm, 100 nm 내지 15 μm, 100 nm 내지 10 μm, 100 nm 내지 3 μm, 100 nm 내지 1 μm, 1 μm 내지 50 mm, 1 μm 내지 40 mm, 1 μm 내지 20 mm, 1 μm 내지 15 mm, 1 μm 내지 10 mm, 1 μm 내지 5 mm, 1 μm 내지 2 mm, 1 μm 내지 1 mm, 1 μm 내지 500 μm, 1 μm 내지 200 μm, 1 μm 내지 60 μm, 1 μm 내지 50 μm, 1 μm 내지 40 μm, 1 μm 내지 30 μm, 1 μm 내지 15 μm, 1 μm 내지 10 μm, 1 μm 내지 3 μm, 10 μm 내지 50 mm, 10 μm 내지 40 mm, 10 μm 내지 20 mm, 10 μm 내지 15 mm, 10 μm 내지 10 mm, 10 μm 내지 5 mm, 10 μm 내지 2 mm, 10 μm 내지 1 mm, 10 μm 내지 500 μm, 10 μm 내지 200 μm, 10 μm 내지 60 μm, 10 μm 내지 50 μm, 10 μm 내지 40 μm, 10 μm 내지 30 μm, 10 μm 내지 15 μm, 50 μm 내지 50 mm, 50 μm 내지 40 mm, 50 μm 내지 20 mm, 50 μm 내지 15 mm, 50 μm 내지 10 mm, 50 μm 내지 5 mm, 50 μm 내지 2 mm, 50 μm 내지 1 mm, 50 μm 내지 500 μm, 50 μm 내지 200 μm, 50 μm 내지 60 μm, 100 μm 내지 50 mm, 100 μm 내지 40 mm, 100 μm 내지 20 mm, 100 μm 내지 15 mm, 100 μm 내지 10 mm, 100 μm 내지 5 mm, 100 μm 내지 2 mm, 100 μm 내지 1 mm, 100 μm 내지 500 μm 또는 100 μm 내지 200 μm)을 포함한다.
임의의 구조(예를 들어, 하나 이상의 챔버)의 치수는 장치 내의 유체의 특정 체적 또는 선형 유량을 유지하도록 선택될 수 있다. 예로서, 이런 치수는 이 구역 및/또는 포획 영역을 통한 이런 유체의 특정 유체 또는 유량으로 장치의 충전을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
기재, 층, 챔버, 포획 영역 또는 다른 구조는 임의의 유용한 단면을 포함할 수 있다. 단면은 임의의 구조의 축을 따라 선택적으로 변할 수 있는 임의의 유용한 형상(예를 들어, 직사각형, 정사각형, 원형, 타원형, 불규칙형 또는 삼각형 단면)으로 이루어질 수 있다. 예로서, 이 구조가 채널일 때, 유체 유동의 축을 따른 채널의 단면은 하나의 단면 형상으로부터 다른 것으로 예컨대 원형으로부터 직사각형 단면으로 변할 수 있다. 다른 경우에, 단면의 치수는 균일하거나 임의의 축을 따라 변할 수 있으며, 예컨대, 채널은 테이퍼지거나 유체 유동의 축을 따라 확장된다.
평면도
기재, 층, 챔버, 포획 영역 또는 다른 구조는 임의의 유용한 평면도를 포함한다. 일부 경우에, 제1 및 제2 층의 표면은 이들 층의 이동을 용이하게 하기 위해 실질적으로 평면형이다. 이런 기재 또는 층은 또한 높이, 폭 및/또는 깊이 같은 다른 특성이 균일하거나 비균일할 수 있다.
대안적으로, 구조의 표면은 비평면형일 수 있고, 이동을 가능하게 하도록 실질적으로 상보적일 수 있다. 예로서, 하나 이상의 층은 원통체의 표면, 오목 표면 또는 볼록 표면 같은 곡선형 표면을 포함할 수 있다. 일 예에서, 제1 층은 제1 원통형 표면을 포함할 수 있고, 제2 층은 개구, 내부 원통형 표면 및 외부 원통형 표면을 갖는 환형 원통체를 포함한다. 제1 층이 제2 층의 개구 내로 삽입될 때, 제2 층의 제1 원통형 표면 및 내부 원통형 표면은 상보적이며, 그에 의해, 제1 층이 제2 층 내에서 이동할 수 있게 한다. 따라서, 층은 동심 구체, 원추, 원통체 등 같은 임의의 유용한 상보적 표면을 포함할 수 있다.
또한, 장치는 임의의 유용한 평면도를 갖는 추가적 층을 포함할 수 있으며, 각 층은 유사한, 서로 다른 또는 상보적 구조 특성(예를 들어, 평면도)를 가질 수 있다. 또한, 균일한 압력이 제1 및 제2 구역 또는 층 위에 적용되는 것을 보증하기 위해, 장치를 따라 분리된 위치에 압력이 인가될 때, 균일한 압력이 인가되는 것을 보증하기 위해 표면이 변할 수 있다. 예로서, 두 개의 표면이 원추형일 때, 압력이 두 개의 표면을 근접 접촉하게 하도록 압력이 인가될 수 있다. 예시적 장치 및 그 특성은 미국 공보 제2012-0028342호, 미국 공보 제2012-0264132호, 미국 공보 제2012-0329038호, 국제 공보 제WO 2010/111265호, 및 2009년 3월 24일자로 출원된 미국 가출원 제61/162,922호, 2009년 11월 18일자로 출원된 제61/262,375호, 2010년 3월 22일자로 출원된 제61/340,872호, 2011년 4월 5일자로 출원된 제61/516,628호 및 2011년 5월 9일자로 출원된 제61/518,601호에 설명되어 있으며, 이들 각각은 그 전문이 참조로 본 명세서에 통합되어 있다.
표면 특성
기재, 층, 챔버, 포획 영역 또는 다른 구조는 임의의 유용한 표면 특성을 포함할 수 있다. 예시적 표면 특성은 차등적 습윤(예를 들어, 소수성, 소유성, 친불소성(fluorophilic) 또는 친수성), 평활도 또는 다공성을 포함한다. 각 층은 실질적으로 동일하거나 다른 표면 특성을 가질 수 있다. 예로서, 제1 및 제2 층 양자 모두는 실질적으로 소수성일 수 있거나, 제1 층은 실질적으로 소수성이고 제2 층은 실질적으로 친수성일 수 있다. 유사하게, 제1 층의 제1 챔버 각각은 실질적으로 동일하거나 다른 표면 특성을 가질 수 있다. 일 예에서, 제1 챔버 모두는 실질적으로 친수성이고, 제1 층의 잔여 부분은 소수성이며, 그에 의해, 제1 층의 다른 부분에 비해 제1 챔버 내의 수성 시약의 우선적 습윤을 가능하게 한다. 다른 예에서, 제1 챔버를 포함하는 전체 제1 층은 실질적으로 친불소성이고, 포획 영역은 실질적으로 친수성이다. 이러한 방식에서, 수성 시약 및/또는 샘플은 제1 층에 남는 것에 비해 포획 영역을 통해 우선적으로 유동한다. 또한, 윤활제가 불소성 액체인 경우, 이때, 이 유체는 포획 영역에 비해 제1 챔버를 우선적으로 습윤한다. 볼 수 있는 바와 같이, 표면 특성을 제어함으로써, 유체 유동 및/또는 구획화가 제어될 수 있다. 예로서, 개방 챔버(예를 들어, 개방 웰)가 사용될 때, 특히, 개방 챔버가 유체의 우선적 습윤을 가능하게 하는 표면 특성을 갖는 경우, 유체는 표면 장력(즉, 오목 또는 볼록 매니스커스)을 사용하여 개방 챔버 내에 유지될 수 있다.
표면 특성은 임의의 유용한 물질 또는 표면 변형 처리를 사용함으로써 얻어질 수 있다. 예로서, 하나 이상의 챔버는 다공성 물질, 예를 들어, 다공성 유리, 알루미늄 산화물 또는 셀룰로스 매트릭스를 포함할 수 있다. 이런 챔버는 구역 내로 매트릭스를 퇴적시킴으로써, 다공성 층을 패턴화함으로써 및/또는 구역 주변의 다공성 층을 충전 또는 코팅함으로써 형성될 수 있다. 예시적 셀룰로스 패턴화 처리는 마르티네즈(Martinez) 등, Anal. Chem. 80:3699-3707(2008), 마르티네즈(Martinez) 등, Angew. Chemie Int. Ed. 46:1318-1320 (2007), 마르티네즈(Martinez) 등, Lab Chip 8:2146-2150(2008), 및 매섹(Macek) 등, Chromatographic Rev. 15:1-28(1971)에 설명되어 있고; 다른 물질은 보찌(Vozzi) 등, Biomaterials 24:2533-2540(2003)(PLGA 스캐폴드에 관함); 데사이(Desai) 등, Biosens. Bioelectron. 15: 453-462(2000), 피코나트(Pichonat) 등, J. Micromech. Microeng. 15:S179-S184(2005), 코헨(Cohen) 등, Biomed. Microdevices 5:253-259(2003), 오지(Ohji) 등, Proc. SPIE Int'l Soc. Optical Eng. 3223:189-197(1997), 및 츄(Chu) 등, J. Microelectromech. Sys. 15: 671-677(2006)(다공성 실리콘 멤브레인에 관함); 드 종(De Jong) 등, Lab Chip 5: 1240-1247(2005)(얇은 장치에 관함); 페트로니스(Petronis) 등, J. Biomed. Mater. Res. 66:707-721(2003)(실리콘 기재에 관함); 및 왕(Wang) 등, Sens. Actuat. B 123:101-106(2007)(수소 감지를 위한 팔라듐-은 박막에 관함)에 설명된 방법에 의해 패턴화될 수 있고, 이들 각각은 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합되어 있다.
기재, 층, 챔버, 포획 영역 또는 다른 구조는 임의의 유용한 물질로 형성될 수 있다. 본 발명의 장치를 형성하기 위해 사용되는 물질은 장치의 적절한 기능을 위해 바람직한 물리적 및 화학적 특성에 관하여 선택된다. 적합한, 비-제한 물질은 폴리머 물질, 예컨대 실리콘 폴리머(예컨대, 폴리디메틸실록산 및 에폭시 폴리머), 폴리이미드(예컨대, 상업적으로 입수가능한 Kapton®(폴리(4,4'-옥시디페닐렌-피로멜리티미드, 듀퐁(윌밍톤, 델) 공급) 및 UpilexTM(폴리(비페닐 테트라카르복실산 이무수물), 우베 인더스트리즈, 리미티드, 일본 공급)), 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에테르, 폴리우레탄, 폴리플루오로카본, 플루오린화 폴리머(예컨대, 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 폴리머, 플루오린화 에틸렌-프로필렌, 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로폴리에테르, 퍼플루오로술폰산, 퍼플루오로폴리옥테탄, FFPM/FFKM(퍼플루오린화 엘라스토머[퍼플루오로엘라스토머]), FPM/FKM(플루오로카본[클로로트리플루오로에틸렌비닐리덴 플루오라이드]), 및 그 공중합체), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리스티렌, 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌)(ABS), 아크릴레이트 및 아크릴산 폴리머 예컨대 폴리메틸 메타크릴레이트, 및 다른 치환 및 비치환 폴리올레핀(예컨대, 시클로올레핀 폴리머, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리에틸렌(PE, 예컨대, 가교된 PE, 고밀도 PE, 중-밀도 PE, 선형 저밀도 PE, 저밀도 PE, 또는 초고-분자량 PE), 폴리메틸펜텐, 폴리부텐-1, 폴리이소부틸렌, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(M-클래스) 고무), 및 그 공중합체(예컨대, 시클로올레핀 공중합체); 세라믹, 예컨대 산화알루미늄, 산화규소, 지르코늄 옥시드, 등); 반도체, 예컨대 규소, 비소화갈륨, 등; 유리; 금속; 및 코팅된 조합, 복합체(예컨대, 본 명세서에 설명된 임의의 물질의 블록 복합체, 예컨대, A-B-A 블록 복합체, A-B-C 블록 복합체 등), 및 그 라미네이트(예컨대, 동일한 또는 상이한 물질의 다수의 상이한 결합된 층으로부터 형성된 복합 물질, 예컨대 폴리머 라미네이트 또는 폴리머-금속 라미네이트, 예컨대, 구리로 코팅된 폴리머, 금속내 세라믹 또는 금속내 폴리머 복합체)를 포함한다.
장치는 성형(예를 들어, 사출 성형, 진공 성형 또는 오버몰딩), 기계가공(예를 들어, 천공, 밀링 또는 샌딩) 및 에칭(예를 들어, 딥 반응성 이온 에칭, KOH 에칭 또는 HF 에칭)을 포함하지만 그에 한정되지 않는 임의의 유용한 처리에 의해 형성될 수 있다. 마이크로유체 용례에서, 층은 마이크로제조 기술(예를 들어, 원하는 소형화된 표면 특성을 갖기 위한 건식 에칭, 습식 에칭, 레이저 에칭, 레이저 절제, 성형, 엠보싱 등)을 사용하는 것 같은 고 해상도 특징부의 형성(예를 들어, 밀리미터, 미크론 또는 서브미크론 치수인 마이크로채널, 챔버, 혼합 특징부 등)을 가능하게 하는 물질로 제조될 수 있다. 또한, 물질은 화학적 불활성 표면(예컨대, 트리데카플루오로-1,1,2,2-테트라하이드로옥틸-1-트리클로로실란에 의한 실란화에 의해), 생체적합성 표면(예를 들어, 소 혈청 알부민에 의한 처치에 의해) 및/또는 물리적으로 안정한 물질(예를 들어, 연장 가교결합에 의한)을 제공하도록 선택적으로 처치될 수 있다.
기재 또는 층은 임의의 유용한 물질을 포함할 수 있다. 예로서, 층의 일부는 멤브레인을 포함할 수 있거나 전체 층은 연속적 멤브레인 또는 패턴화된 멤브레인을 포함할 수 있다. 또한, 이런 멤브레인은 하나 이상의 챔버 및/또는 입구를 갖는 하나 이상의 층과 통합될 수 있다(예를 들어, 오버몰딩 또는 적층에 의해). 대안적으로, 이런 멤브레인은 별개의 층에 존재할 수 있다. 예시적 멤브레인은 PTFE(예를 들어, Teflon®) 멤브레인, 폴리카르보네이트 멤브레인, 셀룰로스 멤브레인, 니트로셀룰로스 멤브레인, 나일론 멤브레인, 종이 멤브레인 또는 본 기술 분야에 공지된 다른 멤브레인을 포함한다.
장치는 또한 하나 이상의 변형가능한 층을 포함할 수 있다. 이런 변형가능한 층은 장치의 표면 위의 균일한 압력으로 국지적 압력을 재분포시키는 것 및/또는 층 또는 챔버 사이의 연결 또는 분리를 제어하는 것 같이 압력이 인가될 때 변형하도록 설계될 수 있다.
또한, 하나 이상의 기재, 하나 이상의 층 및/또는 챔버가 선택적으로 코팅될 수 있다. 특정 경우에, 코팅은 층 사이의 교차 오염을 최소화하기 위해 사용될 수 있으며, 여기서, 층 사이의 상대 이동은 층 사이에 시약의 얇은 필름이 형성될 수 있게 한다. 코팅은(예를 들어, 물과 약 154°까지 접촉 각도를 증가시킴으로써) 표면 화학성을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 특정 경우에, 하나 이상의 층 및/또는 챔버는 플루오로폴리머로 코팅된다. 예시적인 플루오로폴리머는 플루오린화 에틸렌 프로필렌 수지(예컨대, 테플론® FEP TE-9568, 대략 54%(총 중량 기반)의 음으로 하전된 소수성 콜로이드성 플루오로폴리머 수지(물에 현탁된 0.1 내지 0.30 μm FEP 입자) 및 대략 6%의(FEP 수지 중량 기반) FEP 고체의 중량에 기반한 비이온성 습윤제 및 안정화제로 구성된 분산액), 퍼플루오로알콕시 공중합체 수지(예컨대, 테플론® PFA TE-7224, 물에 분산된 대략 60%의(총 중량 기반)의 PFA 수지(0.05 내지 0.5 μm 입자) 및 PFA 고체의 중량에 기초한 대략 5 중량%의 비이온성 습윤제 및 안정화제의 분산액; 또는 테플론® PFAD 335D, 물에 분산된 대략 60%(총 중량에 기반)의 PFA 수지(0.20 μm 평균 직경 입자) 및 대략 6 중량%의 PFA 고체의 중량에 기초한 비이온성 계면활성제로 구성된 분산액), 폴리테트라플루오로에틸렌(예컨대, 테플론® PTFE DISP 30, 물에 분산된 대략 60%(총 중량 기반)의 PTFE 수지(0.220 μm 평균 직경 입자) 및 대략 6 중량%의 PTFE 고체의 중량에 기초한 비이온성 계면활성제로 구성된 분산액), 또는 테트라플루오로에틸렌 및 에틸렌의 공중합체(예컨대, 0.0005, 0.0010, 0.0020, 0.0050, 0.0075, 0.0100, 또는 0.0200 in의 두께를 갖는 50, 100, 200, 500, 750, 1000, 또는 2000의 공칭 게이지로 입수할 수 있는 Tefzel® 유형 LZ, CLZ, 또는 CLZ-20)를 포함한다.
장치는 멀티플렉싱된 샘플 처리, 제조 및/또는 분석을 수용하도록 다수의 층의 기재를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 층은 상단 층, 저부 층 및 복수의 중간 층을 갖는 적층된 구조로 제공된다. 중간 층은 다양한 챔버 및/또는 포획 영역이 상대 이동에 의해 연결될 수 있도록 하나 이상의 개구 및/또는 포획 영역을 가질 수 있다. 층 각각은 연결될 수 있고 층 내의 다른 층으로부터 적층체 내의 다른 층으로부터 별개로 분리될 수 있다. 이러한 방식으로, 층들 사이의 연결 및 분리는 원하는 반응 또는 멀티플렉싱된 분석을 수행하도록 제어될 수 있다.
기재 또는 층은 복수의 챔버를 포함할 수 있고, 각 챔버는 동일하거나 서로 다를 수 있다. 또한, 이런 챔버의 복수의 어레이가 하나 이상의 층 내에 존재할 수 있다(예를 들어, 순차적으로 또는 직렬로 연결될 수 있는 어레이). 이런 챔버는 임의의 체적측정 구조를 포함할 수 있다. 층 또는 어레이 내의 각 챔버는 동일한 표면 치수, 단면, 평면도 또는 표면 특성을 가질 수 있다. 대안적으로, 층 또는 어레이 내의 각 챔버는 다양한 표면 치수, 단면, 평면도 또는 표면 특성을 가질 수 있다. 예시적 챔버는 개방 홈 또는 트렌치, 폐쇄된 채널, 개방 또는 폐쇄된 웰 등을 포함한다. 이런 챔버는 하나 이상의 시약, 샘플 또는 유체(예를 들어, 윤활제)를 보유 또는 수송하는데 유용하다.
일 예시적 챔버는 브리지이며, 이는 각 별개의 층 내의 두 개의 다른 챔버 또는 동일 층 내의 두 개의 다른 챔버를 연결할 수 있게 한다. 브리지의 표면 치수, 단면, 평탄도 또는 표면 특성은 샘플 저장 및 보전을 위해 예컨대 장치 내에서 급속 증기 확산 또는 유체 연통을 촉진하도록 최적화될 수 있다. 예로서, 브리지 구조는 샘플을 건조하기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 브리지는 장치 사용 상태에서 액체 물에 의해 우선적으로 습윤되지 않는다(예컨대, 브리지의 표면이 실질적으로 소수성이거나 및/또는 브리지가 가스로 충전된다). 일부 경우에, 두 개의 챔버 사이의 거리 및 브리지는 약 500 μm 미만(예컨대, 약 300 μm, 100 μm, 50 μm 또는 20 μm 미만)이다.
포획 영역
본 발명의 시스템 및 장치는 하나 이상의 포획 영역을 포함할 수 있다. 포획 영역은 하나 이상의 타겟 또는 분석물(예컨대, 핵산 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것)을 포획하기 위해 임의의 유용한 물질을 포함할 수 있다.
포획 영역은 하나 이상의 분석물을 포획하기 위한 임의의 유용한 물질을 포함할 수 있다. 예시적 물질은 필터, 매트릭스, 폴리머, 차지 스위치 물질, 겔, 및 멤브레인(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것을 포함하는, 실리카 멤브레인, 유리 섬유 멤브레인, 셀룰로스 멤브레인, 니트로셀룰로스 멤브레인, 폴리술폰 멤브레인, 나일론 멤브레인, 폴리비닐리덴 디플루오라이드 멤브레인, 비닐 공중합체 멤브레인, 이온 교환 멤브레인), 섬유(예를 들어, 유리 섬유) 또는 입자(예를 들어, 실리카 입자, 비드, 친화성 수지 또는 이온 교환 수지)를 포함한다.
포획 영역은 임의의 유용한 치수를 포함할 수 있다. 일부 특성 예에서, 포획 영역은 약 1,000 μm미만인 하나 이상의 치수를 갖는다. 일부 경우에, 포획 영역은 최대 약 900 μm, 800 μm, 700 μm, 600 μm, 500 μm, 400 μm, 300 μm, 200 μm, 100 μm, 90 μm, 80 μm, 70 μm, 60 μm, 50 μm, 40 μm, 30 μm, 20 μm, 10 μm, 9 μm, 8 μm, 7 μm, 6 μm, 5 μm, 4 μm, 3 μm, 2 μm, 1 μm, 900 nm, 800 nm, 700 nm, 600 nm, 또는 500 nm의 가장 큰 측방향 치수를 갖는다.
일부 예에서, 포획 영역은 주변 조건에 기초한 전하를 변경하는 이온화가능한 기를 갖는 차지 스위치 물질을 포함한다. 이런 차지 스위치 물질은 낮은 pH(예를 들어, pH < 6.0 또는 6.5 또는 이온화가능한 기의 pKa 이하인 pH)에서 양의 전하를 갖는 차지 스위치 물질로 타겟(예를 들어, 핵산 같은 음으로 하전된 타겟)을 포획하기 위해 이온 교환 절차를 위해 유용할 수 있다. 이때, 타겟은 상승된 pH(예를 들어, pH ≥ 8.5 또는 이온화가능한 기의 pKa보다 높은 pH)에서 용리에 의한 것 같은 차지 스위치 물질로부터 이를 방출시킴으로써 용리될 수 있다. 예시적인 차지 스위치 물질은 생물학적 완충제(예컨대, -2-아세트아미도-2-아미노에탄술폰산(ACES); N-2-아세트아미도-2-이미노디아세트산 산(ADA); 아미노 메틸 프로판디올(AMP); 3-1,1-디메틸-2-히드록시에틸아미노-2-히드록시 프로판술폰산(AMPSO); N,N-비스2-히드록시에틸-2-아미노에탄술폰산(BES); N,N-비스-2-하이드록시에틸글리신(BICINE); 비스-2-하이드록시에틸이미노트리스하이드록시메틸메탄(비스-트리스); 1,3-비스트리스하이드록시메틸메틸아미노프로판(비스-트리스 프로판); 4-시클로헥실아미노-1-부탄 술폰산(CABS); 3-시클로헥실아미노-1-프로판 술폰산(CAPS); 3-시클로헥실아미노-2-히드록시-1-프로판 술폰산(CAPSO); 2-N-사이클로헥실아미노에탄술폰산(CHES); 3-N,N-비스-2-히드록시에틸아미노-2-하이드록시프로판술폰산(DIPSO); -2-히드록시에틸피페라진-N-3-프로판술폰산(EPPS); -2-히드록시에틸피페라진-N-4-부탄술폰산(HEPBS); -2-히드록시에틸피페라진-N-2-에탄술폰산(HEPES); -2-히드록시에틸피페라진-N-2-프로판술폰산(HEPPSO); 2-N-모르폴리노에탄술폰산(MES); 4-N-모르폴리노부탄설폰산(MOBS); 3-N-모르폴리노프로판술폰산(MOPS); 3-N-모르폴리노-2-하이드록시프로판술폰산(MOPSO); 피페라진-N-N-비스-2-에탄술폰산(PIPES); 피페라진-N-N-비스-2-하이드록시프로판술폰산(POPSO); N-트리스히드록시메틸-메틸-4-아미노부탄술폰산(TABS); N-트리스히드록시메틸-메틸-3-아미노프로판술폰산(TAPS); 3-N-트리스히드록시메틸-메틸아미노-2-하이드록시프로판술폰산(TAPSO); N-트리스히드록시메틸-메틸-2-아미노에탄술폰산(TES); N-트리스하이드록시메틸메틸글리신(TRICINE); 트리스히드록시메틸아미노메탄(Tris); 폴리하이드록실레이티드 이미다졸; 트리에탄올아민 이량체 및 폴리머; 및 디/트리/올리고 아미노산, 예를 들어 글리-글리(Gly-Gly), 세르-세르(Ser-Ser), 글리-글리-글리(Gly-Gly-Gly), 및 세르-글리(Ser-Gly)), 폴리하이드록실레이티드 아민(예를 들어, TRIS 또는 비스-트리스), 이미다졸, 히스티딘, 및 폴리히스티딘으로부터 선택된 이온화가능한 기를 갖는 것들을 포함한다. 일부 경우에, 차지 스위치 물질은 비스-트리스, 비스-트리스 폴리머(예컨대, 폴리아크릴산(PAA) 백본에 대한 비스-트리스 단량체의 부착에 의해 형성됨), PAA, 또는 비스-트리스 및 PAA의 조합(예컨대, 비스-트리스 및 PAA 양자 모두가 폴리머 형태이고, 교번적 비스-트리스 및 PAA 층을 포함하는 층으로서 또는 폴리머로서 형성될 수 있는 경우)을 포함할 수 있다. 다른 경우, 차지 스위치 물질은 산성 pH에서 양이온 전하를 갖지만 염기성 pH에서 중성 전하를 갖는 약염기성 폴리머다. 이런 물질은 폴리[N-(3-이미다졸리프로필)메타크릴아미드 히드로클로라이드-코-아크릴아미드], 폴리[N-(3-이미다졸리프로필)메타크릴아미드 히드로클로라이드-코-2-히드록시에틸 메타크릴레이트], 폴리(1-비닐이미다졸), 폴리(2-아미노에틸 메타크릴레이트 히드로클로라이드-코-2-히드록시에틸 메타크릴레이트), 폴리(1-비닐이미다졸-코-2-히드록시에틸 메타크릴레이트), 폴리[N-(1,1-디메틸-3-이미다졸리프로필)아크릴아미드], 또는 폴리(N-2-메틸-1-비닐이미다졸을 포함한다. 추가적 차지 스위치 물질은 pH-비감수성이지만 타겟 전하가 변하는 것들을 포함한다. 다른 차지 스위치 물질은 미국 특허 제5,582,988호, 제6,914,137호 및 제7,319,004호에 개시되어 있으며, 이들 각각은 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.
이러한 물질 및 절차는 예컨대 ChargeSwitch® Technology에서 상업적으로 입수할 수 있다(예컨대, ChargeSwitch® 코팅된 멤브레인, 자기 비드 또는 웰 판에서 같이 Invitrogen Corp. 또는 Life TechnologiesTM Corp.(캘리포니아주 칼스배드)로부터 다수의 형태로 입수할 수 있음). 다른 차지 스위치 물질 및/또는 이온 교환 처리는 미국 특허 제5,234,809호, 제6,718,742호, 제6,914,137호, 및 제7,319,004호; 미국 공보 제2003/0008320호, 제2005/0053941호, 제2003/0054395호, 제2003/0173284호, 제2003/0130499호, 제2005/0053941호, 제2006/0154247호, 제2006/0263780호, 제2007/0122809호, 제2006/0024712호, 제2012/0196944호, 및 제2012/0197009호; 및 국제 공보 제WO 02/48164호, 제WO 99/29703호, 제WO 01/88185호, 제WO 01/03149호, 제WO 03/101494호, 제WO 03/046177호, 제WO 2005/012521호, 및 제WO 2006/004611호에 설명되어 있고, 이들 각각은 그 전문이 참조로 본 명세서에 통합되어 있다.
차지 스위치 물질은 임의의 유용한 형태와 조합될 수 있다. 일부 경우에, 차지 스위치 물질은 임의의 유용한 물질(예를 들어, 마그네타이트, 산화철, 전이 금속 산화물, 강자성 물질 또는 상자성 물질로부터 형성됨)로부터 형성된 자기 입자(예를 들어, 20 μm와 1 mm 사이의 직경을 가짐)와 조합된다. 예시적 차지 스위치 물질은 폴리메타크릴레이트 카르복시 이온-교환기, 음 전하, 셀룰로스 또는 포스페이트나 설페이트 기를 갖는 아가로스로 코팅된 실리카 입자 또는 임의의 음으로 하전된 종을 포함한다. 예시적 자기 입자는 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제6,718,742호에 설명되어 있다.
또한, 포획 영역은 하나 이상의 분석물을 포획하기 위한 임의의 유용한 물질을 포함할 수 있다. 예시적 물질은 억제제, 삼투물질, 트레할로스, 올리고사카라이드(수크로스, 말토스, 등), N-옥시드, 리포사카라이드, 알콜(예컨대, 침전을 위한 에탄올 또는 이소프로판올), 카오트로픽 물질(예컨대, 구아니디늄 염 예컨대 구아니디늄(이소)티오시아네이트, 구아니디늄 티오시아네이트, 또는 구아니디늄 HCl, 아이오딘화나트륨(NaI), 과염소산나트륨(NaClO4), 아이오딘화칼륨, 브로민화칼륨, 칼륨 티오시아네이트, 또는 우레아), 유기 시약, 그 단편을 포함하는 항체, 단백질(예컨대, 소 혈청 알부민, 오브알부민, β-락토글로불린, α-락트알부민, 미오글로빈, 락토페린, 리보뉴클레아제 A, 또는 시토크롬 C), 소수성 또는 친수성 표면, 리간드(예컨대, 비오틴, 또는 임의의 다른 유용한 리간드), 등 중 하나 이상을 포함한다. 포획 영역은 하나 이상의 입자와 카오트로픽 물질의 조합 같은 물질의 임의의 유용한 조합(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것)을 포함할 수 있다.
장치와의 통합
본 시스템 및 방법은 마이크로유체 장치 또는 매크로유체 장치(즉, 임의의 마이크로유체 특징이 없는 장치) 같은 임의의 유용한 장치와 함께 사용될 수 있다. 본 발명의 장치는 기재, 층, 챔버(예를 들어, 웰, 채널, 구멍, 브리지 또는 공동이나 본 명세서에 설명된 임의의 것) 또는 포획 영역 같은 하나 이상의 구조적 특징부를 포함할 수 있다. 특히, 챔버는 완성되거나 부분적으로 봉입될(예를 들어, 예컨대, 봉입된 채널 내에서) 수 있거나 개방될(예를 들어, 웰 내부에서 같이) 수 있다. 본 명세서에 설명된 다양한 구조는 임의의 유용한 치수, 단면, 평면도 또는 표면 특성을 가질 수 있다. 본 명세서에 설명된 장치 중 임의의 것은 예를 들어 미국 공보 제2006-0003439호; 제2007-0172954호; 제2010-0078077호; 제2010-0233026호; 제2011-0112503호; 제2011-0142734호; 제2011-0165037호; 제2011-0176966호; 제2011-0177586호; 및 제2012-0329171호; 미국 특허 제7,129,091호; 제7,655,470호; 제7,901,939호; 제8,304,193호; 제8,273,573호; 및 제8,329,407호; 2012년 10월 10일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/648,922호; 국제 공보 제WO 2004/038363호; 제WO 2009/149257호; 제WO 2008/079274호; 및 제WO 2006/101851호; 및 미국 가특허 출원 제60/379,927호; 제60/394,544호; 제60/585,801호; 제60/623,261호; 제60/763,574호; 제60/875,856호; 제60/881,012호; 제60/899,449호; 제60/930,316호; 제60/936,606호; 제60/962,426호; 제61/130,930호; 및 제61/335,570호에 개시된 장치의 하나 이상의 특징을 갖거나 장치와 조합으로 또는 개별적으로 사용될 수 있다. 또한, 이들 장치 중 임의의 것이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 상술한 미국 특허, 미국 공보, 미국 특허 출원, 국제 공보, 미국 가특허 출원에 개시된 것들 및 본 명세서에 설명된 임의의 방법에 사용될 수 있다.
또한, 본 명세서의 장치 중 임의의 하나가 다른 장치와 통합될 수 있다. 예로서, 시스템은 핵산 샘플 제조를 위한 제1 장치 및 증폭을 위한 제2 장치를 포함할 수 있고, 제1 장치는 제2 장치에 유체 연결되고, 유체 분배 시스템은 제1 장치 및/또는 제2 장치에 유체 연결된다. 또 다른 예에서, 둘 이상의 장치에서 수행될 수 있는 기능성은 단일 다중구조 장치(예를 들어, 각 기능성이 별개의 기재에서 발생하는 다수의 기재를 갖는 장치 또는 각 기능성이 별개의 섹션에서 이루어지는 다중 섹션을 갖는 장치)에 구축될 수 있다.
슬립칩 장치와의 통합
일부 경우에, 이들 접근법은 슬립칩-형 장치의 구성요소의 이동을 제어하기 위해 사용된다. 예로서, 추진 유닛의 이동은 적절한 기계적 결합 메커니즘을 통해 간접적으로 또는 직접적으로 슬립칩의 판의 이동을 구동하기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 하나의 추진 유닛의 이동이 다른 추진 유닛의 이동을 개시 또는 정지시키기 위해 사용될 수 있다.
시스템이 슬립칩을 포함할 때, 추진 유닛의 제1 상대 이동은 슬립칩 내의 기재 사이의 미끄럼을 유도하기 위해 하나 이상의 구성요소와 통합될 수 있다.
슬립칩 장치는 상대 이동에 의해 하나 이상의 챔버의 연결 및 분리를 가능하게 하는 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 예로서, 제1 위치에서, 제1 챔버는 제2 챔버에 연결되지 않는다(즉, 제1 챔버는 제2 챔버와 유체 연통되지 않는다). 제2 챔버에 대한 제1 챔버의 이동시, 연결이 형성된다. 이러한 이동은 제2 층에 대한 제1 챔버를 갖는 제1 층의 이동에 의해 달성될 수 있다. 대안적으로, 이러한 이동은 제2 층에 대해 제2 챔버를 갖는 제2 층을 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 챔버 사이의 연결은 또한 포획 영역, 브리지, 멤브레인 또는 제1 챔버와 제2 챔버 사이의 유체 연통을 제공하기 위해 설명된 임의의 다른 구조를 통해 이루어질 수 있다.
슬립칩은 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 예로서, 병진적 슬립칩 디자인에서, 멤브레인 매트릭스는 하나 이상의 층에 포함될 수 있다. 층은 하나 이상의 용해 단계, 하나 이상의 세척 단계 및 하나 이상의 용리 단계를 가능하게 하는 하나 이상의 유체 연결을 더 포함할 수 있다. 멤브레인 매트릭스, 필터 또는 임의의 다른 매트릭스가 장치의 단일 기재 내에, 장치의 다수의 기재 내에 통합되거나 장치의 공동 내에 삽입될 수 있다. 추가적으로, 슬립칩 장치는 양압을 제공하고, 장치 내의 하나 이상의 층을 회전시키고, 하나 이상의 저지 유닛을 하나 이상의 챔버와 정렬시키고 및/또는 하나 이상의 필터를 하나 이상의 챔버와 정렬시키도록 죄어질 수 있는 뚜껑 시스템과 통합될 수 있다.
슬립칩 플랫폼은 유리와 플라스틱 같은 다양한 재료로 제조될 수 있다. 이전에 3D 인쇄를 사용함으로써 사용자 친화적 특징을 갖는 플라스틱 회전 슬립칩을 시연하였다. 사용자는 단순히 샘플을 샘플 챔버 내에 로딩하고, 덮개를 폐쇄하여 압력을 인가하고, 저부 디스크를 보유하고, 상단 부분을 회전시켜 샘플 제조를 수행한다.
슬립칩 플랫폼은 예로서 카오트로픽 물질 및 입자의 조합(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것, 예컨대 붐(Boom) 등, J. Clin. Microbiol. 28:495-503(1990)에 설명된 바와 같은 크기 분류된(size-fractionated) SiO2 입자 또는 규조토 실리카(예를 들어, Celite®)를 갖는 구아니디늄 티오시아네이트), ChargeSwitch® 및 FTA (와트만, GE) 케미스트리 같은 매우 다양한 핵산 샘플 제조 방법과 공존가능할 수 있다. 예로서, ChargeSwitch® 멤브레인을 갖는 슬립칩 플랫폼은 상업적 핵산 제조 방법에 비견할 수 있는 효율로 스파이크 인간 혈장 샘플로부터의 HIV 바이러스성 RNA의 추출에 의해 확인되었다(본 명세서의 실시예 참조).
슬립칩 장치는 원래 출원에서 설명된 바와 같은 고체-액체 및 액체-고체 페이즈 전이 동안 온도가 일정하게 유지되는 단순한 페이즈 전이에 기초한 온도 제어 방법 같은 핵산 추출을 위한 샘플 용해에 적합한 온도 제어 방법을 통합할 수 있다. 다른 예로서, 슬립칩은 미끄럼 및 혼합에 의한 개시 같은 온도 제어를 위한 온-칩(on-chip) 개시 메커니즘과 통합될 수 있다.
시스템(예로서, 하나 이상의 추진 유닛을 위한) 및/또는 장치(예로서, 하나 이상의 기재 또는 층을 위한)의 이동은 임의의 유용한 상대 이동이 될 수 있다. 예로서, 이런 이동은 서로 다른 축 상의 둘 이상의 층의 회전 또는 동일한 축 상의 장치 내의 둘 이상의 층의 축방향 회전을 포함할 수 있다. 예로서, 장치는 각각 원통형, 대체로 평면형 표면을 갖는 세 개의 층을 포함할 수 있다. 상대 이동은 둘 이상의 층 사이의 종방향 병진 및/또는 다른 층(들)에 대한 하나 이상의 층의 축방향 병진을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 이동은 축방향 회전 및 종방향 병진의 조합일 수 있다.
따라서, 상대 이동은 선형적, 회전적 또는 양자의 조합일 수 있다. 일부 경우에, 2차원 운동(예를 들어, X-Y 운동)은 선형 및/또는 회전 이동의 조합을 통해 달성될 수 있다. 예로서, 미끄럼 및 회전 수단은 선형 및 회전 미끄럼 운동을 실행하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 상대적 미끄럼 운동을 생성하기 위한 이런 수단은 예로서, 모터, 레버, 풀리, 기어, 유압장치, 공압장치, 그 조합 또는 본 기술 분야의 통상적 숙련자에게 알려진 다른 전자기계 또는 기계적 수단으로부터 구성될 수 있다. 나머지에 대한 하나의 부분의 운동을 제어하는 방법의 다른 예는 활주 안내부, 래크 및 피니온 시스템(미국 특허 제7,136,688호), 회전 판(미국 특허 제7,003,104호), 슬라이더 조립체(미국 공보 제2007-0155451호 및 제2008-0058039호), 안내 홈(미국 특허 제5,805,947호 및 제5,026,113호), 압전 작동기(미국 공보 제2005-0009582호), 볼 베어링 및 노치(notch)(미국 특허 제2,541,413호) 및 구동 케이블(미국 특허 제5,114,208호)를 포함하지만 이에 한정되지 않으며, 이들 각각은 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합되어 있다. 또한, 예로서, 서로에 대한 층의 운동은 전기 커넥터에 조합하여 또는 단독으로 통상적으로 사용되는 것 같은 노치, 리테이너 및/또는 구멍 및 정합 핀의 시스템에 의해 구속될 수 있다. 또한, 서로에 대한 층의 운동은 케이스, 포스트, 홈 및 리지, 기어 또는 예로서, 회전 운동의 경우에는 중심 축에 의해 구속될 수 있다. 특정 경우에, 장치는 로봇에 의해 조작되도록 구성된다.
본 명세서에 설명된 층 중 임의의 것에 대하여, 층 사이의 거리는 기재의 유형에 따라 변할 수 있다. 특정 예에서, 거리는 예로서 디자인 또는 표면 조면도에 기인하여 다양한 장치 위치에서 변할 수 있다. 일반적으로 말하면, 간극은 0.2 나노미터 내지 20 마이크로미터까지 임의의 장소에 걸쳐질 수 있다. 특정 예에서, 층 사이의 간극은 본 명세서에 설명된 것들 같은 임의의 유용한 윤활제로 충전된다.
장치 및/또는 층 내의 구조는 작용될 상대 이동을 수용하도록 설계될 수 있다. 예로서, 회전 이동이 층과의 연결 또는 분리를 위해 사용될 때, 이때, 층 내의 구조적 요소(예를 들어, 챔버 또는 채널)는 방사상 또는 나선형 패턴으로 배열될 수 있다.
상대 이동(예를 들어, 추진 유닛 같은 유체 분배 시스템의 장치 또는 구성요소를 위한)은 임의의 유용한 조립체에 의해 실행될 수 있다. 회전을 위한 예시적 조립체는 회전 조인트 메커니즘, 회전 작동 메커니즘(예를 들어, 회전 작동을 위한 당김 스트링 사용) 및 회전 샤프트 조립체를 포함한다. 회전 운동은 모터, 스프링, 예를 들어, 클록 스프링, 당김 스프링, 베어링, 캠, 회전가능한 허브, 케이블 요소, 기어 및/또는 작동기를 포함하는 표준 메커니즘에 의해 달성될 수 있다. 이들 메커니즘은 회전의 수, 힘 및/또는 속도를 제어하도록 설계될 수 있다. 장치는 단지 1회 작동되도록 설계될 수 있거나, 무기한 사용될 수 있다. 장치는 사용 이전의 작동을 방지하기 위해 하나 이상의 스위치를 포함할 수 있다. 스위치는 이들 구조 사이의 적절한 접촉을 보증하기 위해 장치, 뚜껑 또는 덮개의 표면 상에 배치될 수 있다. 층 사이의 병진은 상대 이동의 양 및 방향을 제한하기 위해 층과 활주식으로 결합하도록 구성된 볼 베어링 또는 안내/트랙 구성에 의해 안내될 수 있다. 추가적으로, 층 사이의 상대 이동은(예를 들어, 본 명세서에 설명된 것들 같은 임의의 유용한 메커니즘을 사용하여) 자동화될 수 있다.
한가지 예시적 회전 조인트 메커니즘에서, 회전가능한 층은 고정된 층과 연결된다. 회전을 달성하기 위해, 회전가능한 층은 외부 베어링(예를 들어, 외부 링 베어링)을 포함할 수 있고, 고정된 층은 내부 베어링(예를 들어, 내부 링 베어링)을 포함할 수 있고, 이들 베어링은 내부 베어링에 관하여 외부 베어링이 회전될 수 있게 한다. 이런 베어링은 적어도 하나의 모터를 포함하거나 그에 결합될 수 있다(예를 들어, 케이블 요소, 기어 메커니즘 등을 통해). 다른 예시적 조립체는 고정된 층에 포함된 베이스에 상호연결된 고정 샤프트와 고정 샤프트에 회전가능하게 상호연결된 허브를 포함하는 회전가능한 층을 포함한다. 허브는 베어링(예를 들어, 오일 또는 공기 충전 베어링)에 의해 축방향 및 반경 방향으로 지지될 수 있다. 회전가능한 층은 적어도 하나의 모터를 포함하거나(예를 들어, 케이블 요소, 기어 메커니즘 등을 통해) 그에 결합될 수 있다. 모터는 임의의 유형의 작동기, 예를 들어, 전기활성 폴리머, 갈바노미터 작동기, 유압 피스톤, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 작동기, 압전 작동기, 계전기 또는 스텝퍼 모터일 수 있다.
시스템 또는 장치의 추가적 구성요소
유체 분배 시스템, 통합된 장치 및 본 개시내용의 다른 측면은 공기 벤트, 전기 회로, 가압 기기, 로딩 기기, 주입 포트, 가열 요소, 냉각 요소, 용해 구성요소, 검출기, 전극, 마커 및 다른 요소를 포함하지만 그에 한정되지 않는 다른 유용한 구성요소를 사용할 수 있다.
유체 계량 구조가 시스템 또는 장치 내에 존재할 수 있다. 예로서, 저지 유닛(예를 들어, 블리스터 또는 블리스터 팩)으로부터의 유체는 도 31의 a)에 도시된 바와 같이 입구(3101)를 통해 분배될 수 있다. 계량된 체적(3102)을 갖는 내부 웰 또는 챔버는 도 31의 b)에 도시된 바와 같이 유체로 충전될 수 있다. 잉여 유체는 예로서 도 31의 c)에 도시된 바와 같이 다른 과류 웰 또는 챔버(3103) 내로 과류하여 단지 계량된 유체 체적만이 후속 동작에 사용될 수 있게 한다.
공기 벤트는 시스템 또는 장치 내에 존재할 수 있다. 예로서, 특정 검정이 가열을 필요로 할 때, 특히 압력 누적을 방지하기 위해 개구 시스템을 갖는 것이 유용할 수 있다. 따라서, 하나 이상의 공기 벤트가 환경에 대한 접근을 가능하게 하는 장치 내의 챔버(예를 들어, 하나 이상의 처리 챔버)에 유체 연결될 수 있다. 일부 경우에, 공기 벤트는 추가로 밸브를 포함하고, 밸브는 공기 벤트를 챔버에 유체 연결하도록 개방될 수 있다. 밸브는 수동으로 또는 자동으로 제어될 수 있다. 밸브는 저장, 건조 또는 비활성 상태에서 장치 내에 시약이 제공될 때 유용할 수 있다.
하나 이상의 밸브 시스템이 시스템 또는 장치 내에 존재할 수 있다. 예로서, 저지 유닛과 챔버 사이 또는 챔버들 사이의 유체 연통을 제어하기 위해 장치에 하나 이상의 밸브가 포함될 수 있다. 하나 이상의 밸브는 저지 유닛과 챔버 사이 또는 하나 이상의 저지 유닛 사이의 유체 연결을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 밸브는 수동으로 또는 자동으로 제어될 수 있다.
전기 회로가 시스템 또는 장치에 존재할 수 있다. 예로서, 회로는 유체 분배 시스템, 장치 또는 양자 모두 아래에 있을 수 있다. 일부 경우에, 회로는 하나 이상의 전도성 물질과 가역적으로 접촉될 수 있는 접합부를 갖는 하나 이상의 전도성 구조를 포함할 수 있고, 이런 전도성 물질은 하나 이상의 저지 유닛(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은)으로부터 시간 의존적 방식으로 분배될 수 있다. 전기 회로는 쿨러, 히터, 밸브, 스위치, 추진 유닛, 저지 유닛, 배리어 유닛, 동력원(예를 들어, 배터리), 센서, 검출기, 통신 장비 및 다른 구성요소를 포함하지만 그에 한정되지 않는 하나 이상의 구성요소를 연결하기 위해 사용될 수 있다.
본 명세서의 장치 또는 시스템 중 임의의 것은 전기 전도성 물질(예를 들어, 전극의 어레이를 포함하는 하나 이상의 전극)을 포함할 수 있다. 이런 전극 및 어레이는 검출, 분리(예를 들어, 전기영동 분리), 수송 및/또는 합성을 위해 전기화학적 반응을 수행하기 위해 유용할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 전극은 층의 상대 이동시 연결 또는 분리를 가능하게 하도록 배열된다.
검출기는 시스템 또는 장치 내에 존재할 수 있다. 광학 검출, X-선 검출, 흡수 분광측정법, 매트릭스-보조 레이저 탈착/이온화(MALDI), 질량 분광측정법, 라만 분광측정법, 형광 상관관계 분광분석법(FCS), 형광 편광/형광 상관관계 분광분석법(FP/FCS), 형광측정 검출, 비색 검출, 화학발광, 생물발광, 산란, 표면 플라즈몬 공명, 전기화학 검출, 전기영동, 레이저, 또는 형광 영상화 플레이트 판독기(FLIPR®, Molecular Devices) 검정을 포함하지만 그에 한정되지 않는 기술에 의해 장치 내에서 반응를 기록 또는 측정하기 위해 예를 들어 영상화 센서 구성요소가 사용될 수 있다. 이런 검출기 및 영상화 장치의 예는 미국 공보 제2009-0010804호 및 국제 공보 제WO 2008/002267호에서 찾을 수 있으며, 이들 양자 모두는 본 명세서에 참조로 통합되어 있다. 검출기는 장치로부터 신호를 검출하는 데 적합할 수 있는 임의의 검출기를 포함할 수 있으며, 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합되어 있는 국제 공보 제WO 2008/002267호에 설명된 바와 같은 웹 카메라, 디지털 카메라, 이동 전화의 디지털 카메라 및 비디오 카메라로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 검출기는 그 전문이 참조로 통합되어 있는 미국 공보 제2009-0010804호에 개시된 바와 같은 장치에 의해 생성되는 개별 신호를 공간적으로 해상하기 위한 해상도 및 적절한 조명을 갖는 카메라 또는 영상화 장치를 포함할 수 있다. 검출기는 전하 결합 장치(CCD), 전하 주입 장치(CID), 포토 다이오드 어레이(PDA) 또는 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS)를 포함하는 임의의 고상 이미지 센서를 포함할 수 있다. 검출기는 광전자증배관 튜브(PMT)를 포함할 수 있다.
덕트 및/또는 챔버의 가시 물질, 라인 또는 도트 같은 마커가 시스템 또는 장치에 존재할 수 있다. 마커는 정합 또는 분석을 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다. 정합 마크는 화상이 영상화되는 배향 및 각도를 위한 이미지의 조정 또는 광학 수차의 자동 교정을 가능하게 하기 위해 장치에 포함될 수 있다. 형광 출력을 검출하기 위해, 처프 여기/판독(chirped excitation/readout)이 사용될 수 있다. 예로서, 장치는 예로서, 나노초 동안 청색 여기 광에 노출될 수 있고, 그후, 오프 전환되며, 형광이 예로서 나노초 이후 검출될 수 있다. 그후, 예로서, 10 나노초 이후, 차감을 위해 배경 강도 이미지를 생성하기 위하여 (초기 여기 플래시(excitation flash) 없이) 다른 이미지가 수집된다. 이러한 방식에서, 형광은 심지어 주광에서도 분석될 수 있다. 안전성을 위해, 검출기는 장치를 자동으로 인식하도록, 예로서 장치가 인식가능한 패턴을 포함하는 경우, 장치에 지향될 때 검출기가 단지 여기 광을 생성하도록 설계될 수 있다(노이즈를 감소시키기 위해 펄스 변조를 사용하는 것을 포함하는 다중유체 장치의 신호를 검출하기 위한 추가적 수단을 설명하는 본 명세서에 참조로 통합된 시아(Sia) 등의 Angewandte Chemie Int. Ed. 43:498-502(2004) 참조). 검출은 또한 본 기술 분야의 숙련자에게 공지된 바와 같은 여기/방출 광의 편광을 사용함으로써 개선될 수 있다.
본 명세서의 장치 또는 시스템 중 임의의 것이 가압 기기(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것), 로딩 기기(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것), 챔버(들)의 일렬적 및/또는 순차적 충전을 위한 주입 포트, 가열 요소, 온칩 용해 구성요소 또는 분자 인식 모듈과 통합될 수 있다. 예로서, 장치는 간단한 페이즈 전이에 기초한 온도 제어 방법 같은 핵산 추출을 위한 샘플 용해에 적합한 통합된 온도 제어 방법일 수 있으며, 여기서, 온도는 원 출원에 설명된 바와 같이 고체-액체 및 액체-고체 페이즈 전이 동안 일정하게 유지된다. 다른 예로서, 장치는 상대 이동(예를 들어, 미끄럼) 및 혼합에 의한 개시 같은 온도 제어를 위한 온칩 개시 메커니즘과 통합될 수 있다.
압력을 생성하기 위한 덮개 또는 뚜껑은 시스템 또는 장치에 존재할 수 있다. 시스템 또는 장치를 위한 하우징은 관통 구멍을 갖는 덮개를 포함할 수 있다. 개방 또는 부분적 개방 시스템에서, 관련 체적은 V = V0 = V1 + ΔV이고, ΔV는 완전히 폐쇄된 시스템(덮개의 완전한 폐쇄)과 개방 시스템(덮개 비구비) 또는 부분적 개방 시스템(덮개의 부분적 폐쇄) 사이의 임의의 체적 차이를 나타낸다. 완전히 폐쇄된 시스템에서, 관련 체적은 V = V1이고, V1은 완전히 봉입될 때의 공동의 체적이다. 발생된 압력(P)은 폐쇄 동안 인가된 힘과 체적(V)의 이들 변화에 비례한다. 개방 또는 부분적 개방 시스템에서, 발생된 압력은 P = P0이고, 이는 장치 내로 샘플을 구동하기에 불충분하다. 폐쇄된 시스템에서, 발생된 압력은 P = P0 + ΔP이고, ΔP = P0 * ΔV/V1이다. 따라서, 덮개를 폐쇄함으로써 유도된 체적 차이는 장치를 충전하기 위해 사용될 수 있는 추가적 압력을 생성한다. 온칩 저장소 또는 하우징 시스템 상으로 강성 뚜껑 또는 덮개를 추진함으로써 양압이 생성될 수 있다. 뚜껑 또는 덮개는 '절반 작동'할 수 없고 단지 '완전 비작동' 또는 '완전 작동'만이 가능할 수 있도록 설계될 수 있다. 뚜껑을 부착하는 것은 웰에 약 50 mBar의 양압을 인가할 수 있으며, 압력은 웰 내의 가스(예를 들어, 공기)를 압축함으로써 생성될 수 있다. 웰을 매우 크게 그리고 선택적으로 원추형 형상으로 제조하는 것은 로딩될 체적의 변동에 기인한 발생된 압력에 대한 영향을 감소시킬 수 있다.
사용 이전에 멸균되는 것(예를 들어, 장치가 멸균 환경에서 조립될 수 있고 이어서 샘플 수집까지 밀봉된 용기에 팩킹될 수 있음); 최종 분석까지 간섭 및 오염물에 대해 내성적인 것(예를 들어 윤활제가 층들 사이에 제공될 수 있고, 샘플과 외부 세계 사이에서 배리어로서 작용하여 오염을 방지하고 저장된 샘플 내에 존재하는 잠재적으로 위험한 분석물의 누설을 회피할 수 있음); 전력 없는 사용이 가능한 것, 장치 또는 시스템은 유체 취급(자율 생물시편 수집) 또는 건조를 위해 어떠한 동력도 필요로 하지 않음(가열이나 환기가 필요하지 않음); 용이한 디지털화된 저장 및 재수화에 적용가능한 것(예를 들어, 장치는 병렬적으로 다수의 체적의 정확한 조작을 가능하게 하며, 샘플은 작은 체적 또는 분취물로 분할 또는 분획될 수 있고 디지털화된 형태로 보전될 수 있으며, 이러한 샘플은 선택적으로 완전히 또는 부분적으로 칩상 또는 칩외 분석을 위해 회수될 수 있음); 제조에 용이한 것(예를 들어, 저렴한 물질 및 제작 기술을 사용한 대량 제조가 손쉬움); 모듈식이며 재구성가능한 것(예를 들어, 이들 장치 중 일부는 별개의 모듈의 개발을 가능하게 하며, 완전한 장치를 생성하기 위해 조합될 수 있으며, 각 모듈은 따라서 별개로 개발될 수 있고 그후 플랫폼에 통합될 수 있음); 사용이 용이한 것(예를 들어, 샘플은 최소의 훈련을 갖는 사용자에 의해, 그리고, 어떠한 외부 장비도 없이 수집될 수 있고, 생물시편 수집으로부터 샘플 보전까지 필수 단계가 자율적이거나 사용자로부터의 최소량의 작용을 필요로 할 수 있음(예를 들어, 판의 미끄럼 또는 버튼의 추진)); 다양한 샘플 크기에 적용가능한 것(예를 들어, 이들 장치 중 일부는 넓은 범위(1nL - 1mL)의 체적의 용이한 조작을 가능하게 하고, 이는 제한된 자원 환경에서의 전형적 체적의 생물시편 수집을 포함(예를 들어, 손가락 찌름으로부터 얻어진 혈액의 양)); 상업적 건조 보전 매트릭스 또는 건조제와 공존가능한 것(예를 들어, 다중-타겟 또는 다중-분석물 안정화가 예로서 저장 장치의 다양한 부분의 다양한 매트릭스들을 사용하여 달성될 수 있음(DNA, RNA, 및/또는 단백질을 포함)); 다양한 매트릭스 또는 건조제로 업그레이드가능한 것(예를 들어, 새로운 매트릭스, 건조제 또는 건조 작용제는 매트릭스 조성물 내의 새로운 개발의 통합을 수용하는 플랫폼에 쉽게 통합될 수 있음); 급속 건조가 가능한 것(예를 들어, 작은 치수에서의 작동으로부터 발생하며 열화에 민감한 샘플을 보전하는 데 중요한 문제가 될 수 있는 10분 미만 내의 건조); 및 샘플 재수집 및 하류 분석에 적용가능한 것(예를 들어, 보전된 샘플을 회수하기 위해 칩상에서 재수화가 쉽게 달성될 수 있음)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 수의 특성, 요소, 변형 및 장점을 본 발명의 장치, 방법 및 시스템이 포함할 수 있다.
검정 및 동작
검정
본 개시내용은 검정, 반응 및 다른 동작을 수행하기 위한 시스템, 장치 및 방법을 제공한다. 검정, 반응 및 다른 동작은 샘플 제조, 샘플 정제, 샘플 농후화, 검출, 고 처리량 스크리닝, 멀티플렉스 검정, 핵산 증폭(예를 들어, PCR, 세분화 증폭(RAM)), 택맨 검정, 면역 검정, 샌드위치 면역검정, ELISA, 화학주성, 및 합성 반응(예를 들어, 촉매작용, 다단계 반응, 부동화 다단계 합성(예를 들어, 소분자, 펩티드 및 핵산 합성), 고체 상태 합성 또는 방사성동위원소 합성)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 검정, 반응 및 다른 동작은 또한 상업적으로 입수가능한 스톡 시약을 사용한 디지털 PCR 또는 디지털 등온 레콤비나제-폴리머라제 증폭(RPA) 증폭 기술을 포함할 수 있다. 다수의 다른 등온 기술이 수행될 수 있으며, 이는 분석물의 정량화(간섭이 존재하는 경우에도)를 위한 루프-중재 등온 증폭(LAMP) 및 핵산 서열-기반 증폭(NASBA)를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
시스템, 장치 및 방법은 또한 바이러스 로드의 정량화 및/또는 폐렴에 동반되는 병원체를 포함하는 분석물의 검출 및 정량화를 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 저지 유닛은 RNA 바이러스의 검출을 위한 선택적인 추가적 역전사 단계와 함께 다양한 병원체, 박테리아, 또는 바이러스(예를 들어, CMV, HRV, HIV, C형 간염 바이러스, 클라미디아 spp., 임질, S. 폐렴, HIV, 미코박테리움 투베르쿨로시스, 또는 H. 인플루엔자에 유형 b)를 위한 등온 증폭 화학을 위한 사전 로딩된 시약을 포함할 수 있다. 결핵의 진단은 장치 상에서의 확율론적 구속에 의해 수행될 수 있으며, 이는 미코박테리움 투베르쿨로시스의 생리학적 반응을 증폭시키고 약물 내성의 신속한 검출 및 표현형 테스트를 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, HIV/AIDS 환자에서의 CD4-계수치의 정량화(예를 들어, PCR을 사용)는 다중체적 확율론적 구속을 사용하여 효율적으로 수행될 수 있다.
샘플 및 시약
본 명세서에 설명된 시스템, 장치 및 방법은 임의의 유용한 샘플 및/또는 시약과 함께 사용될 수 있다. 특히, 시스템(예를 들어, 하나 이상의 저지 유닛에서) 및/또는 장치는 임의의 유용한 시약(예를 들어, 건조제, 매트릭스 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것)이 사전 로딩될 수 있거나, 장치는 하나 이상의 유용한 시약 및 장치를 포함하는 키트의 일부로서 제공될 수 있다.
샘플은 피검체(예를 들어, 인간 피검체, 동물 피검체, 식물 피검체), 식품 샘플(예를 들어, 유기체 포함) 또는 환경적 샘플(예를 들어, 하나 이상의 유기체 포함)로부터 얻어질 수 있다. 예시적, 비제한적 샘플은 혈액, 혈장, 혈청, 객담, 소변, 분변물(예를 들어, 대변 샘플), 면봉, 땀, 척수액, 양수, 간질액, 누액, 골수, 조직 샘플(예를 들어, 피부 샘플 또는 생검 샘플), 협측 구강세정제 샘플, 에어로졸(예를 들어, 기침에 의해 생성됨), 핵산, 세포(예를 들어, 종양 세포, 혈액 내의 태아 세포, 줄기 세포, 박테리아 및 진균 세포, T-세포, 또는 B-세포), 단백질, 효소, 토양, 물, 퇴비 더미, 거름 더미, 침전물(예를 들어, 해양 또는 담수 침전물), 물 샘플, 공기 샘플, 바위, 플랜트 샘플, 식품 샘플, 또는 장 샘플을 포함한다. 샘플은 검출된, 여과된, 농축된 및/또는 처리될 임의의 유용한 타겟 또는 분석물을 포함할 수 있다.
임의의 관심 분석물이 샘플 내에 존재할 수 있다. 이런 분석물은 추가적 분석, 처치, 반응 및/또는 검출을 위해 처리, 포획, 보전 및/또는 제거될 수 있다. 예시적 분석물은 본원에 기재된 것들, 예컨대, 시험 샘플(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것) 내에 존재하는 것들 및 다음 중 하나 이상을 포함한다: 단백질(예를 들어, 하나 이상의 항체 예컨대 엡스타인-바르 바이러스(EBV) 항체, 간염 항원/항체(예를 들어, 간염 A, B, 또는 C), 또는 HIV 항체, C-반응성 단백질(CRP), 아포지단백질(예를 들어, A-I 또는 B), IGFBP-2, IGFB-3, 트랜스페린 수용체, 지단백질(예를 들어,(a), B/A-1, 또는 β), 티로글로불린, 또는 헤모글로빈(예를 들어, 글리코실화 헤모글로빈 또는 HbA1c 포함)), 핵산(예를 들어, RNA 또는 DNA), 세포(예를 들어, CD4+ 림프구), 바이러스(예를 들어, HIV, CMV, C형 간염 바이러스, B형 간염 바이러스, 간염 A 바이러스, 또는 단순 포진 바이러스를 포함하는 전체 바이러스), 기생충(예를 들어, 톡소플라스마 곤디이, 플라스모디움 팔시파룸, 트리파노소마 크루지, 지아르디아 람블리아, 리슈마니아 spp, 에키노코쿠스 그라눌로수스, 쉬스토소마 헤마토비움, 또는 브루기아 말라이이), 박테리아(예를 들어, 클라미디아 spp., 네이세리아 고노레아에, 미코박테리움 레프라에, 헬리코박터 필로리, 브루셀라 sp, 또는 트레포네마 팔리둠 ), 시토카인(예를 들어, IL-1, IL-1b, IL-2, IL-6, IL-7, IL-10, IL-13, IL-17, IFN, IFNg, TNF, 또는 TNF-베타), 항체(예를 들어, 본 명세서의 임의의 것), 호르몬(예를 들어, 에스트라디올, 프로게스테론, 프로락틴, 코르티솔, 데히드로에피안드로스테론(그의 술페이트 에스테르, DHEA-S를 포함하는 DHEA), 여포-자극 호르몬(FSH), 티로트로핀(TSH), 티록신(T4), 트리아이오도티로닌(T3), 황체형성 호르몬(LH), 인슐린, 렙틴, 성 호르몬 결합 글로불린(SHBG), 소마토메딘-C(IGF-1), 테스토스테론, 또는 안드로스텐디온), 아미노산(예를 들어, 아르기닌, 히스티딘/우로칸산 산, 호모시스테인, 페닐알라닌/티로신, 및/또는 트립토판), 약물(임상 시험을 위한 후보 약물 또는 시험용 신규 약물 포함), 소분자(예를 들어, 펩티드 또는 펩토이드, 폴레이트, 또는 글루코스), 오염물(예를 들어, Hg, H2S, 황 산화물, 등), 기체 또는 증기(예를 들어, 산소, CO, CO2, 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것), 휘발성 성분(예를 들어, 휘발성 유기 화합물), 효소(예를 들어, 프로테이나제, 아밀라제, 프로테아제, 글루카나제, 리파제, 락타제, 아밀로글루코시다제, 글루코아밀라제, 프로테아제, 이소머라제, 셀룰라제, 리그니나제, 크실라나제, 카탈라제, 폴리머라제, 트립신, 전립선-특이 항원(PSA), 이두로니다제, 산 α-글루코세레브로시다제(ABG), 산 α-갈락토시다제 A(GLA), 리소솜 산 α-글루코시다제(GAA), 갈락토세레브로시드 α-갈락토시다제(GALC), 또는 산 스핑고미엘리나제(ASM)), 스테롤(예를 들어, 콜레스테롤(예를 들어, 총 콜레스테롤 또는 고밀도 지단백질 콜레스테롤(HDL)), 또는 트리글리세리드 포함).
이러한 분석물은(예를 들어, 하나 이상의 멤브레인 및/또는 브리지를 갖는 것들 같은 본 명세서의 임의의 장치를 사용하여) 보전,(예를 들어, 하나 이상의 포획 영역을 갖는 것들 같은 본 명세서의 임의의 장치를 사용하여) 분석 또는(예를 들어, 하나 이상의 멤브레인, 브리지 및/또는 포획 영역을 갖는 것들 같은 본 명세서의 임의의 장치를 사용하여) 보전 및 분석될 수 있다.
시스템(예를 들어, 하나 이상의 저지 유닛) 및/또는 장치는 임의의 유용한 시약과 함께 사용 동안 순차적으로 로딩되거나 사용 이전에 사전 로딩될 수 있다. 이들 시약은 또한 하나 이상의 챔버, 층(예를 들어, 하나 이상의 챔버가 결여된 층의 부분 같은 그 부분들을 포함), 포획 영역, 브리지 및/또는 멤브레인 같은 장치의 임의의 특징에 포함될 수도 있다. 또한, 이런 시약은 가스, 액체 또는 고체 형태로, 그리고, 하나 이상의 특징부 상의 코팅에서 또는 하나 이상의 특징부 내의 하나 이상의 고체 지지부(예를 들어, 비드, 플라스틱 등)에서 사용될 수 있으며, 여기서, 이런 특징부는 예를 들어, 하나 이상의 챔버, 층(예를 들어, 하나 이상의 챔버가 결여된 층의 부분 같은 그 부분을 포함), 포획 영역, 브리지 및/또는 멤브레인을 포함한다.
예시적 시약은 건조제(예를 들어, 본 명세서에 개시된 임의의 것), 매트릭스(예를 들어, 안정화 매트릭스, 예컨대 본 명세서에 설명된 임의의 것), 유기 또는 무기 화학제, 화합물, 혼합물, 용액, 에멀젼, 분산액, 현탁액, 분자, 이온, 이량체, 거대분자 예컨대 폴리머 또는 단백질, 핵산, 생체분자, 올리고사카라이드(예를 들어, 트레할로스, 수크로스, 또는 말토스), 항응고제(예를 들어, 헤파린, EDTA, 시트레이트, 또는 옥살레이트), 억제제(예를 들어, 하나 이상의 박테리아 및/또는 다른 유기체의 성장 억제를 위함, 예컨대 킬레이트화제(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것), 항생제, 플루오린화 폴리머, PEG, 알부민, 생체적합성 코팅(예를 들어, PDMS), 오손방지 작용제(예를 들어, 트리부틸주석), 또는 살생물제), 침전물, 결정, 화학적 모이어티 또는 기, 입자, 나노입자, 반응 생성물, 용매, 완충제(예를 들어, 세척 완충제(예를 들어, 트리스/EDTA; 70% 에탄올; STET(염수/트리스/EDTA/트리톤* X-100 용액); 염수-시트르산나트륨(SSC) 완충제; SSPE(2.98 M NaCl, 및 0.02 M EDTA를 포함하는 0.2 M 포스페이트 완충제, pH 대략 7.4); FTA 정제 시약, 등) 또는 용리 완충제(예를 들어, 트리스/EDTA; 트리스/아세테이트/EDTA, 예를 들어 4 mM 트리스-아세테이트(pH 7.8), 0.1 mM EDTA, 및 50 mM NaCl; 트리스/보레이트; 트리스/보레이트/EDTA; 인산칼륨/DMSO/글리세롤; NaCl/트리스/EDTA; NaCl/트리스/EDTA/트윈; 트리스/NaCl/트윈; 포스페이트 완충제; 트리스 완충제; HEPES 완충제; 핵산 증폭 완충제; 또는 핵산 혼성화 완충제)), 용해 작용제(예를 들어, 효소(예를 들어, 리소자임, 트립신, 프로테이나제 K, 또는 다른 프로테아제), 세제(예를 들어, 트리톤 X-100(폴리에틸렌 글리콜 p-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-페닐 에테르) 또는 소듐 도데실 술페이트), 또는 카오트로픽 물질, 예컨대 본 명세서에 설명된 임의의 것), 킬레이트화제(예를 들어, 디에틸렌트리아민펜타아세트산(DTPA), 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA), 에틸렌 글리콜 테트라아세트산(EGTA), 트랜스-1,2-디아미노시클로헥산-N,N,N',N'-테트라아세트산(CDTA), 1,2-비스(2-아미노페녹시)에탄-N,N,N',N'-테트라아세트산(BAPTA), 1,4,7,10-테트라아자시클로도데칸-1,4,7,10-테트라아세트산(DOTA), N-(2-히드록시에틸)에틸렌디아민-N,N',N'-트리아세트산 산, 또는 니트릴로트리아세트산 산(NTA)), 환원제(예를 들어, 2-메르캅토에탄올, 티오술페이트, TCEP(트리스-(2-카르복시에틸)포스핀), 디티오트레이톨, 또는 디티오에리트리톨), 염료, 안정화제, 마커, 염(예를 들어, 요산 염), 계면활성제(예를 들어, 음이온성 계면활성제, 예컨대 소듐 도데실 술페이트, 또는 양이온성 계면활성제), 염기(예를 들어, 약염기, 예컨대 트리스히드록시메틸 메탄), 형광단, 또는 유체를 포함하며, 이들 중 임의의 것은 고체, 액체 또는 기체 상태로 존재할 수 있다. 또한, 이들 시약 중 임의의 것은 필터, 멤브레인 또는 입자 같은 본 명세서에 설명된 임의의 다른 유용한 구조 또는 고체 지지부나 포획 영역을 위해 설명된 임의의 것과 조합될 수 있다. 또한, 하나 이상의 시약은 임의의 유용한 방식으로 조합될 수 있다.
특히, 샘플을 저장, 보전, 처치 및/또는 제조할 때 하나 이상의 건조제를 사용할 수 있다. 예시적 건조제는 무수 황산칼슘(석고, 예컨대 드라이어라이트®(4, 6, 8, 10-20, 또는 20-40)으로부터의 입자 크기(메쉬)), 알루미나(예컨대 활성 알루미나, 예를 들어, 산화알루미늄 또는 Al2O3), 유리, 실리카(예를 들어, SiO2(예를 들어, 예컨대 약 2 μm 내지 약 10 μm의 직경을 갖는 것들 같은 크기 분류된 SiO2 입자), 실리카 겔, Ascarite II® 흡수제(예를 들어, 수산화나트륨-코팅된 실리카를 포함하는 이산화탄소 흡착제), 또는 규조토 실리카(예를 들어, 셀라이트®, 셀라톰®, CAFA(셀라이트® 분석 필터 보조제))), 흡습성 폴리머 및/또는 염(예를 들어, CaCl2, CaO, ZnCl2, KOH, NaOH, CaH2, CaSO4, 및 Na2SO4를 포함하지만 그에 한정되지 않음), 분자체(또는 결정질 금속 알루미노실리케이트, 예를 들어, 분말 또는 비드 형태의 3A, 4A, 5A, 또는 13X 유형), 활성탄(예를 들어, 과립상 또는 분말 형태의 갈탄 탄소), 몬모릴로나이트(예를 들어,(Al2O3·4SiO2·xH2O)), 또는 건조제(예를 들어, 산화바륨, 붕소 옥시드, 칼슘 염(예를 들어, 염화칼슘 또는 수소화칼슘), 황산구리(II), 수소화알루미늄리튬, 산화마그네슘, 과염소산마그네슘, 황산마그네슘, 오산화인, 수산화칼륨, 나트륨, 수산화나트륨, 또는 나트륨-칼륨 합금(예를 들어, 22% 나트륨 또는 44% 나트륨))을 포함한다.
윤활제
시스템, 장치 및 방법은 임의의 유용한 윤활제를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 윤활제는 희생 유체(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것)로서 사용되고, 제1, 제2 및/또는 중간 기재 또는 층의 이동을 용이하게 하고 및/또는 제1, 제2 및/또는 중간 층이나 이들 층 또는 기재 내의 챔버 사이의 오염을 최소화한다.
또한, 윤활제는 장치와 접촉 및/또는 장치를 통해 수송되는 물질(예를 들어, 시약 및/또는 샘플에 관하여 실질적으로 불활성이 되도록 선택될 수 있다. 예로서, 윤활제는 선택적으로 시약(들) 및/또는 샘플(들)과 실질적으로 비혼화성인 유체일 수 있다. 윤활제는 선택적으로 시약(들) 및/또는 샘플(들)의 구획화를 촉진하는 물리적 특성을 갖도록 선택될 수 있다. 예로서, 층 및/또는 챔버는 소불소성일 수 있으며, 윤활제는 불소성 액체일 수 있다. 본 예에서, 구획화는 표면 특성을 경합시킴으로써 이루어지며, 여기서, 표면 장력은 윤활제에 의해 캡슐화된 별개의 플러그 또는 액적으로의 시약 및/또는 샘플 유체의 분리를 초래한다.
예시적 윤활제는 탄화수소, 불소성 물질, 이온성 액체, 비-뉴턴 유체 또는 윤활 분말 또는 비드를 포함한다. 예시적 탄화수소는 알칸, 파라핀 오일, 핵산, 헥사데칸, 실리콘 오일, 그리스(예컨대, 다우 코닝 고진공 그리스, 폼블린 진공 그리스, 크리톡스(Krytox) 그리스), 미네랄 오일, 및 다른 유기 물질 또는 폴리머 및 그의 혼합물을 포함한다. 예시적 불소성 물질은 플루오로카본(퍼플루오린화 및 반플루오린화 알칸, 예를 들어, 옥타데카플루오로-데카히드로나프탈렌 및 퍼플루오로옥틸에탄 포함), 알킬 및 아릴 플루오로카본, 할로플루오로카본(예를 들어, 퍼플루오로옥틸 브로마이드), 플루오린화 알콜(예를 들어, 1-(1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-운데카-플루오로시클로헥실)에탄올 또는 C6F11C2H4OH), 플루오린화 오일, 액체 플루오로폴리머(예를 들어, 퍼플루오로폴리에테르), 플루오리너트(Fluorinert)(3M), 크리톡스(Krytox) 오일, 폼블린 오일, 및 뎀눔(Demnum) 오일을 포함한다.
이온성 액체는 양이온 및 음이온을 포함하고, 이는 염을 형성하고, 액체 상태로 존재한다. 예시적 양이온은 콜린; 이미다졸륨-기반 양이온, 예컨대 임의로 치환된 이미다졸륨-기반 양이온(예를 들어, 1-C1- 10알킬-3-C1-10 알킬-이미다졸륨,(3-C1-10알킬-이미다졸륨-1-일)-C1-10 알칸올, 또는 1-C1-10 알킬-2,3-디-C1-10 알킬-이미다졸륨, 예컨대 1-C1-10 알킬-3-메틸-이미다졸륨,(3-메틸이미다졸륨-1-일)-C1-10 알칸올, 또는 1-C1-10 알킬-2,3-디메틸이미다졸륨) 또는 비시클릭 이미다졸륨-기반 양이온(예를 들어, 임의로 치환된 2,3-(CH2)2-6-이미다졸륨, 예컨대 1-알킬-2,3-트리메틸렌이미다졸륨 또는 1-알킬-2,3-테트라메틸렌이미다졸륨); 피리디늄-기반 양이온, 예컨대 1-C1-10 알킬-피리디늄; 피롤리디늄-기반 양이온, 예컨대 1-R1-1-R2-피롤리디늄, 여기서 R1 및 R2 각각은 독립적으로 C1-10 알킬임; 암모늄-기반 양이온, 예컨대 NR1R2R3R4, 여기서, R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-10 알킬; 및 포스포늄-기반 양이온, 예컨대 PR1R2R3R4, 여기서, R1, R2, R3, 및 R4 각각은 독립적으로 C1-10 알킬을 포함한다. 예시적 음이온(예를 들어, 예컨대 본 명세서에 설명된 임의의 이온성 액체에 대해 X)은 할로겐(예를 들어, 플루오라이드, 브로마이드, 클로라이드, 또는 아이오다이드); 포스페이트 음이온(예를 들어, 헥사플루오로포스페이트 [PF6], 디히드로겐 포스페이트 [dhp], 또는 트리스(펜타플루오로에틸) 트리플루오로포스페이트 [FAP]); 보레이트 음이온(예를 들어, 테트라시아노보레이트 [TCB], 테트라플루오로보레이트 [BF4], 또는 비스(옥살레이토)보레이트 [BOB]); 술포닐이미드 음이온 N(SO2CnF2n + 1)(SO2CmF2m +1), 여기서, n 및 m 각각은 독립적으로 1 내지 10 사이의 정수, 그리고, 선택적으로 n = m, 예컨대 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드(N(SO2CF3)2 또는 [TFSI]) 또는 비스(퍼플루오로에탄술포닐) 이미드(N(SO2C2F5)2; [BETI] 또는 [PFSI]); 술포네이트 음이온(예를 들어, 트리플레이트 [SO3CF3], 메실레이트 [SO3CH3], 또는 토실레이트 [SO3C6H4CH3]); 알킬술페이트 음이온(예를 들어, C1-10 알킬-OSO3); 시안이미드 음이온(예를 들어, [(CN)2N]); 또는 카르복실레이트 음이온(예를 들어, 포르메이트, 아세테이트, 락테이트, 옥살레이트, 시트레이트, 말레이트, 글리콜레이트, 또는 사카리네이트)를 포함한다.
예시적 이온성 액체는 콜린 이온성 액체(예를 들어, 콜린 디히드로겐 포스페이트(콜린 dhp) 또는 콜린 사카리네이트); 1-알킬-3-메틸이미다졸륨 [R-mim] 이온성 액체(예를 들어, 1,3-디메틸이미다졸륨 아이오다이드, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-프로필-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-프로필-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-프로필-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, 1-프로필-3-메틸이미다졸륨 비스(퍼플루오로에탄설포닐)이미드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스(퍼플루오로에탄설포닐)이미드, 1-펜틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-헥실-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-헵틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-옥틸-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 또는 1-노닐-3-메틸이미다졸륨 브로마이드를 포함하는 예컨대 1-알킬-3-메틸이미다졸륨 음이온 [R-mim][X] 이온성 액체);(3-메틸이미다졸륨-1-일)알칸올 [ROH-mim] 이온성 액체(예를 들어, 3-(3-메틸이미다졸-3-윰-1-일)프로판-1-올 브로마이드, 3-(3-메틸이미다졸-3-윰-1-일)프로판-1-올 클로라이드, 4-(3-메틸이미다졸-3-윰-1-일)부탄-1-올 브로마이드, 5-(3-메틸이미다졸-3-윰-1-일)펜탄-1-올 브로마이드, 또는 6-(3-메틸이미다졸-3-윰-1-일)헥산-1-올 브로마이드를 포함하는 예컨대(3-메틸이미다졸륨-1-일)알칸올 음이온 [ROH-mim][X] 이온성 액체); 1-알킬-2,3-디메틸이미다졸륨 [R-dmim] 이온성 액체(예를 들어, 1,2,3-트리메틸이미다졸륨 아이오다이드, 1-에틸-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-프로필-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-부틸-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-펜틸-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-헥실-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-헵틸-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-옥틸-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드, 또는 1-노닐-2,3-디메틸이미다졸륨 브로마이드를 포함하는 예컨대 1-알킬-2,3-디메틸이미다졸륨 음이온 [R-dmim][X] 이온성 액체); 1-알킬-2,3-트리메틸렌이미다졸륨 [R-3C-im] 이온성 액체(예를 들어, 1-메틸-2,3-트리메틸렌이미다졸륨 아이오다이드, 1-에틸-2,3-디메틸렌이미다졸륨 브로마이드, 1-프로필-2,3-디메틸렌이미다졸륨 브로마이드, 1-부틸-2,3-디메틸렌이미다졸륨 브로마이드, 1-펜틸-2,3-디메틸렌이미다졸륨 브로마이드, 또는 1-헥실-2,3-디메틸렌이미다졸륨 브로마이드를 포함하는 예컨대 1-알킬-2,3-트리메틸렌이미다졸륨 음이온 [R-3C-im][X] 이온성 액체); 1-알킬-2,3-테트라메틸렌이미다졸륨 [R-4C-im] 이온성 액체(예를 들어, 1-메틸-2,3-테트라메틸렌이미다졸륨 아이오다이드, 1-에틸-2,3-테트라메틸렌이미다졸륨 브로마이드, 1-프로필-2,3-테트라메틸렌이미다졸륨 브로마이드, 1-부틸-2,3-테트라메틸렌이미다졸륨 브로마이드, 1-펜틸-2,3- 테트라메틸렌이미다졸륨 브로마이드, 또는 1-헥실-2,3-테트라메틸렌이미다졸륨 브로마이드를 포함하는 예컨대 1-알킬-2,3-테트라메틸렌이미다졸륨 음이온 [R-4C-im][X] 이온성 액체); 및 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 [Bmim] 이온성 액체(예를 들어, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트(Bmim PF6) 또는 1-부틸 3-메틸이미다졸륨 락테이트(Bmim 락테이트)를 포함하는 예컨대 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 음이온 [Bmim][X] 이온성 액체)를 포함한다.
특정 예에서, 이하의 이온성 액체는 핵산(예를 들어, DNA 및/또는 RNA): 1-알킬-3-메틸이미다졸륨 [R-mim] 이온성 액체(예를 들어, 예컨대 [R-mim][X] 이온성 액체 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것);(3-메틸이미다졸륨-1-일)알칸올 [ROH-mim] 이온성 액체(예를 들어, 예컨대 [ROH-mim][X] 이온성 액체 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것);1-알킬-2,3-디메틸이미다졸륨 [R-dmim] 이온성 액체(예를 들어, 예컨대 [R-dmim][X] 이온성 액체 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것); [R-3C-im] 이온성 액체(예를 들어, 예컨대 [R-3C-im][X] 이온성 액체 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것); [R-4C-im] 이온성 액체(예를 들어, 예컨대 [R-4C-im][X] 이온성 액체 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것); 또는 [Bmim] 이온성 액체(예를 들어, [Bmim][X] 이온성 액체 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것)과 조합하여 사용될 수 있다. 추가적 이온성 액체는 그 각각이 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합되어 있는 시(Shi) 등의 Chem. Commun. 48:5325-5327(2012), 왕(Wang) 등의, Anal. Chem. 79:620-625(2007), 및 후카야(Fukaya) 등의, AE1 - Fourteenth International Symposium on Molten Salts Joint International Meeting, October 3-2004년 10월 8일, "Evaluation of a series of imidazolium based ionic liquids as solvents for nucleic acids" 초록 2437에 개시되어 있다.
예시적 비-뉴턴 유체는 지질 큐빅 페이즈 및 다른 지질 중간상을 포함하는 히드로겔, 탄수화물-농후 또는 지질-농후 페이즈를 포함하는 전단-증점 유체, 겔을 포함한다. 일부 경우에, 가스에 대한 투과성은 예로서 장치 내측의 조직 및 살아있는 세포를 사용하는 일부 용례에 바람직할 수 있다. 예시적 윤활 분말 또는 비드는 다양한 Teflon® 비드 또는 분말(예를 들어, PTFE(폴리(1,1,2,2-테트라플루오로에틸렌), PFA(퍼플루오로알콕시 공중합체 수지), 또는 FEP(플루오린화 에틸렌 프로필렌 수지)로 구성됨), 흑연, 이황화몰리브데넘, 또는 텅스텐 디술피드를 포함한다. 이들 윤활제 중 임의의 것은 예로서 표면 응집을 유발하거나 방지하기 위해 및/또는 물질의 안정성에 영향을 미치기 위해 하나 이상의 계면활성제를 선택적으로 포함할 수 있다.
비혼화성 유체
시스템, 장치 및 방법은 임의의 유용한 비혼화성 유체를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 비혼화성 유체는 희생 유체로서(예를 들어, 본 명세서에 설명된 것 같은) 사용되고 및/또는 하나 이상의 제1, 제2 및/또는 중간 층 또는 이들 층 내의 챔버에서의 하나 이상의 물질(예를 들어, 본 명세서에 설명된 것 같은 샘플, 시약 또는 임의의 유용한 물질)의 구획화를 용이하게 한다. 다른 예에서, 비혼화성 유체는 하나 이상의 포획 영역(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은)을 통한 유동을 촉진한다.
비혼화성 유체는 샘플을 저장, 보전, 처리 또는 분석하는 데 유용한 특정 온도, 압력 및 조성의 범위에서 하나 이상의 제2 유체와 비혼화성인 유체(예를 들어, 가스 또는 액체)이다. 일부 경우에, 제2 유체는 수성 용액, 저장, 보전, 처리 또는 분석을 위한 샘플 및/또는 샘플을 저장, 보전, 처리 또는 분석하기 위한 시약이다. 다른 경우에, 유체는 물 또는 수성 용액과 비혼화성이다.
혼화성은 온도, 압력 및 조성을 위한 유용한 조건 하에서 임의의 유용한 방법으로 테스트될 수 있다. 일반적으로, 이들 유용한 조건은 샘플 저장, 보전, 처리 또는 분석을 위해 유용한 것들과 유사할 것이다. 유용한 온도 및 압력 조건은 이러한 샘플과 함께 사용하기 위한 시약(들) 및/또는 테스트될 원하는 샘플의 안정성을 유지하기 위한 것들(예를 들어, 약 -80℃ 내지 약 150℃ 및 그 내부의 임의의 범위 및 일반적으로 약 1 atm의 압력) 및 본 명세서에 설명된 저장, 보전, 처리 또는 분석 방법을 수행하기 위한 것들을 포함한다. 예로서, 샘플이 인간 혈액 샘플일 때, 이 샘플은 약 37℃의 생리학적 온도에서 또는 그 미만에서 유지되어야 한다. 따라서, 유용한 비혼화성 유체는 약 -80℃ 내지 약 40℃의 범위에서 테스트될 수 있다. 또한, 인간 혈액 샘플은 추가적 분석(예를 들어, >90℃의 증가된 온도에서 열사이클링을 필요로 하는 PCR에 의해)을 필요로 하는 하나 이상의 핵산을 포함하는 경우, 이때, 유용한 비혼화성 유체는 약 -80℃ 내지 약 100℃의 범위에서 테스트될 수 있다. 유용한 조성물은 샘플 저장, 보전, 처리 또는 분석을 위해 장치 내에 사용되는 비율 같은 테스트 샘플, 시약 또는 물질과의 혼합에서 비혼화성을 위해 테스트되는 유체의 다양한 비율을 포함한다.
비혼화성을 테스트하기 위한 방법은 단일 페이즈가 혼합물 내에 존재하는지(혼화성을 나타냄) 또는 다중 페이즈가 혼합물 내에 존재하는지(비혼화성을 나타냄)를 판정하기 위해 광 산란, X-선 산란 및/또는 뉴트론 산란을 포함하지만 그에 한정되지 않는다.
예시적 비혼화성 유체는 이온성 유체, 수성-수성 비혼화성 유체, 오일, 플루오로카본 등 및 본 명세서에 설명된 임의의 윤활제를 포함한다.
비혼화성 유체는 본 명세서에 설명된 임의의 유체, 용액 또는 완충제의 성분으로서 사용될 수 있다. 예로서, 비혼화성 유체는 하나 이상의 윤활제, 세척 완충제 및/또는 용리 완충제에 포함될 수 있다. 일부 경우에, 용리 완충제(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 샘플 제조를 위한 것 같은)는 하나 이상의 비혼화성 유체를 포함한다. 예로서, 비혼화성 유체는챔버 또는 포획 영역으로부터 작은 체적(예를 들어, 약 750 μL, 500 μL, 250 μL, 100 μL, 50 μL, 10 μL, 5 μL, 1 μL, 750 nL, 500 nL, 250 nL, 100 nL, 50 nL, 10 nL, 5 nL, 1 nL, 750 pL, 500 pL, 250 pL, 100 pL, 50 pL, 10 pL, 5 pL, 1 pL, 750 fL, 500 fL, 250 fL, 100 fL, 50 fL, 10 fL, 5 fL, 1 fL, 750 aL, 500 aL, 250 aL, 100 aL, 50 aL, 10 aL, 5 aL, 또는 1 aL, 그리고, 본 명세서에 설명된 바와 같은 이들 값을 위한 임의의 범위를 포함)을 용리시키기 위해 사용될 수 있다. 한 가지 비제한적 예에서, 하나 이상의 비혼화성 유체(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것 같은 하나 이상의 이온성 유체)를 포함할 수 있는 용리 완충제는 포획 영역을 통과하는 물질로부터 물을 제거한다. 예로서, 이 방법은 하나 이상의 포획 영역에 용리 완충제(예를 들어, 이온성 액체 같은 하나 이상의 비혼화성 유체 포함)를 충전 또는 추가하여 용리 완충제(예를 들어, 비혼화성 유체)로 용리액(예를 들어, 물, 타겟, 분석물, 핵산, 샘플, 불순물 등)을 제거 및/또는 포획하는 것을 포함한다. 또 다른 비제한적 예에서, 하나 이상의 비혼화성 유체(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것 같은 하나 이상의 이온성 유체)를 포함하는 용리 완충제는 분석물(예를 들어, 핵산, 타겟, 단백질, 불순물 또는 샘플의 임의의 유용한 성분)을 추출한다.
온도 제어
본 개시내용에 설명된 시스템, 장치 및 방법은 온도 제어기를 포함할 수 있다. 온도 제어기는 제어된 방식으로 열을 생성하거나 냉각을 제공할 수 있다.
온도 제어기는 히터/쿨러 유닛을 포함할 수 있다. 히터/쿨러 유닛은 화학 반응(예를 들어, 발열성 또는 흡열성 화학 반응), 전기적 가열/냉각(예를 들어, 저항 가열, 펠티어 장치), 광학 가열/냉각, 물리적 메커니즘(예를 들어, 예로서 상 전이, 희석, 혼합, 용해, 핵형성, 결정화 같은) 및 기계적 메커니즘(예를 들어, 예시적 마찰)을 포함하지만 그에 한정되지 않는 하나의 메커니즘 또는 메커니즘의 조합에 의해 열을 발생하거나 열을 소비할 수 있다. 예로서, 화학 반응은 샘플을 위해 산-염기 반응, 반응 완충제와의 Mg/Fe 합금의 반응 또는 물 완충제와의 CaO 반응 같은 발열성/흡열성 화학 반응 중 하나 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 온도 제어를 위한 시약, 완충제 및 다른 성분이 저지 유닛 내에 저장될 수 있고, 블리스터, 블리스터 팩, 호일 팩, 캡슐, 멤브레인, 겔, 유체, 기체 및 임의의 다른 성분 또는 본 명세서에 설명된 챔버 같은 방법에 의해 물리적으로 분리될 수 있다.
온도 제어기는 온도 제어 구역의 온도를 제어할 수 있다. 온도 제어 구역은 예로서, 반응 구역, 혼합 구역, 영상화 구역 또는 인큐베이션 구역 같은 온도 제어를 필요로 하는 하나의 구역 또는 다수의 구역을 포함할 수 있다. 열적 구배는 상술한 다수의 요소의 조합을 사용함으로써 생성될 수 있다. 이들 열적 구배는 예로서 연속 유동 PCR을 위해 사용될 수 있다. 추가적으로, 상대 이동 또는 미끄럼이 시간에 걸쳐 온도를 변화시키기 위해 적용될 수 있다. 온도 제어기는 급속 열 전도를 제공할 수 있다. 온도 제어기는 약 10분, 5분, 2분, 1분 또는 10초 이하에 설정점 온도에 도달할 수 있다. 온도 제어기는 약 100 ℃/초, 90 ℃/초, 80 ℃/초, 70 ℃/초, 60 ℃/초, 50 ℃/초, 40 ℃/초, 30 ℃/초, 20 ℃/초, 10 ℃/초, 9 ℃/초, 8 ℃/초, 7 ℃/초, 6 ℃/초, 5 ℃/초, 4 ℃/초, 3 ℃/초, 2 ℃/초, 또는 1 ℃/초 이상의 속도로 온도 제어 구역의 온도를 변경할 수 있다. 온도 제어기는 예로서 6 ℃, 5 ℃, 4 ℃, 3 ℃, 2 ℃, 1 ℃, 0.9 ℃, 0.8 ℃, 0.7 ℃, 0.6 ℃, 0.5 ℃, 0.4 ℃, 0.3 ℃, 0.2 ℃, 또는 0.1 ℃ 미만의 설정점 주변의 온도 변동으로 잘 제어된 온도를 제공할 수 있다.
온도 제어기는 온도 센서를 포함할 수 있다. 온도 제어기는 전자 온도 조정기를 포함할 수 있다. 전자 온도 조정기는 온도 센서로부터 온도 정보를 수신할 수 있다. 전자 온도 조정기는 원하는 온도 또는 온도 범위를 달성 또는 유지하기 위해 온도 센서로부터 온도 정보에 응답하여 온도 제어기에 의해 제공되는 가열 또는 냉각을 조절할 수 있다. 전자 온도 조정기는 예로서, 비례(P) 제어기, 적분 제어기(I), 미분 제어기(D), PI 제어기, PD 제어기, PID 제어기 또는 폐루프 전달 함수 제어기를 포함할 수 있다.
온도 제어기는 상 변화 물질(PCM)(예를 들어, 원하는 온도에서 비등하는 유체, 원하는 온도에서 용융하는 고체)를 포함할 수 있다. 상 변화 물질은 온도 제어 구역과 히터/쿨러 유닛 사이에 배치될 수 있다. 상 변화 물질은 온도 제어 구역 내에 배치될 수 있다. 일부 경우에, 상 변화 물질의 양은 검정을 위한 처리 챔버에 제어된, 실질적으로 일정한 온도를 제공하도록 구성된다(예를 들어, 발열성 화학 시약 혼합물에 의해 발생되는 발열성 화학 반응에 의해 가열될 때 그 고체 형태로부터 그 액체 형태로 적어도 부분적으로 변환됨으로써 하나 이상의 생물화학, 화학 또는 생물학적 반응을 포함). 상 변화 물질은 파라핀, 왁스, 폴리머, 염 수화물, 비-파라핀 유기물, 금속, 무기 화합물 또는 무기 공융체를 비제한적으로 포함할 수 있다.
가열은 예로서 발열성 화학 반응을 유도하기 위해 가열 매체(본 명세서에 설명된 유체 또는 임의의 발열성 화학 시약 또는 혼합물)를 분배함으로써 생성될 수 있다. 화학 히터의 예는 각각의 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 2013년 4월 30일자로 특허 허여된 미국 특허 제8,431,387호 "Chemical Temperature Control", 제US 2012-0031390호, 제WO2009006521A2호 및 제WO1989005948A1호에 제공되어 있다. 예시적 화학적 히터는 발열성 화학 시약 혼합물 및 처리 챔버 내에 배치되거나 발열성 화학 시약과 처리 챔버 사이에 배치된 상 변화 물질을 포함한다. 발열성 화학 시약은 철 분말, 철 분말 및 산화제(예를 들어, 녹의 형성, 4Fe + 3O2 + H2O → 2Fe2O3·H2O의 형성을 초래, 여기서 산화제는 염소산나트륨, 칼륨 클로레이트, 리튬 클로레이트, 및 나트륨, 칼륨 및 과염소산리튬, 또는 다른 무기 클로레이트, 퍼클로레이트, 또는 슈퍼-옥시드일 수 있음), 철 분말 및 탄소 분말(예를 들어, 활성탄, 비-활성탄, 및 그의 혼합물), 마그네슘에 의한(예를 들어, 다음의 발열 반응 Mg(s) + CuSO(s) → MgSO(s) + Cu(s)을 초래하는, 물의 존재 하의 등몰비의 건조 마그네슘 분말 및 건조 황산제2구리에 의한) 구리의 환원, (예를 들어, 다음의 발열 반응 CaO + 2HCl + H2O → CaCl2·2H2O을 초래하는 1M HCl의 존재 하에 정제로 팩킹된 산화 칼슘, 임의로 5-10% 트레할로스에 의한) 산화칼슘 수화, 초냉각 용액(예를 들어, 아세트산나트륨의 소형 결정으로 종정형성시 기계적 마찰이나 충격이 다음의 발열 반응 CH3COONa(l) → CH3COONa(s)을 초래하는 나트륨 아세테이트의 초냉각 용액), 산 및 염기(예를 들어, H3O+ + OH- → H2O), 마그네슘 산화 반응(예를 들어, 건조 마그네슘 분말 및 HCl에 의한, Mg + 2HCl → MgCl2 + H2), 또는 (예를 들어, 알루미늄 금속(예를 들어, Al, Al2O3, 또는 AlCl3)과 수용성 구리 할라이드, 예컨대 무수 또는 수화된, 예컨대 염화구리, 바람직하게는 염화구리 수화물, CuCl2·H2O, 아세트산구리 Cu(C2H3O2)2, 구리 포르메이트 Cu(CHO2)2 및 락트산구리 Cu(C3H5O3)2 사이의) 산화-환원 반응을 비제한적으로 포함할 수 있다.
온도 제어기는 열 전송기를 포함할 수 있다. 열 전송기는 히터로부터 또는 쿨러로 또는 관심 구역(예를 들어, 샘플, 반응 챔버)으로 또는 그로부터 하나의 물질 또는 고 열 전도성을 갖는 물질의 조합을 통해 열을 전도할 수 있다. 고 열 전도성 물질은 금속(예를 들어, 알루미늄, 구리), 액체, 고체 물질, 결정, 세라믹, 그래핀, 흑연 물질, 실리콘, 폴리머 및 나노-물질을 비제한적으로 포함할 수 있다. 열 전송기는 예로서 상 변화 물질(PCM) 같은 온도를 제어하기 위한 물질을 포함하는 온도 제어 물질과 열 접촉할 수 있다.
온도 제어기는 온도 제어기, 열 전송기, 온도 제어 구역 및 히터/쿨러 유닛의 다양한 기하형상 또는 위치를 포함할 수 있다. 예로서, 온도 제어기는 온도 제어 구역의 온도를 조정하고 열 전송기를 통해 직접적으로 가열을 수행하는 반면, 온도 제어기는 열 전송기와 접촉하지만 온도 제어기를 통한 직접적 열 전달을 필요로 하지는 않는다. 온도 제어기는 온도 제어 구역과 직접 열 접촉할 필요는 없다. 열 전송기는 박스, 핑거, 포스트, 와이어, 메시, 링, 도넛 형상 또는 컵을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 기하형상을 포함할 수 있다. 예로서, 포스트, 와이어, 핑거 또는 메시는 온도 제어기 및 열 전송기의 접촉 구역을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 도 32a는 예로서 히터/쿨러 유닛(3211), 열 전송기(3212), 온도 제어기(3213) 및 온도 제어 구역(3214)의 구성을 도시한다. 도 32b는 다른 예에서, 히터/쿨러 유닛(3221), 포스트형 열 전송기(3222), 온도 제어기(3223) 및 온도 제어 구역(3224)을 도시한다. 도 32c는 다른 예에서, 히터/쿨러 유닛(3231), 메시형 열 전송기(3232), 온도 제어기(3233) 및 온도 제어 구역(3234)을 도시한다. 열 전송기(3241) 중 일부 또는 모두는 예로서, 도 32d에 도시된 바와 같이 온도 제어 구역(3242) 내에 삽입될 수 있다.
혼합 또는 다른 유동은 예로서, 열 전송기 또는 온도 제어기의 부분 또는 전체 같은 가열 요소에 의해 도입될 수 있다. 예로서, 대류성 유동이 생성되고, 열 전송기 기하형상의 선택에 의해 제어될 수 있다. 가열 요소는 예로서, 예컨대 열 전달 요소를 삽입함으로써 직접적으로 또는 간접적으로 샘플과 접촉할 수 있다. 열 전달 요소는 열 구배에 의한 대류를 생성하기 위해 샘플 또는 온도 제어 구역의 중심에서 또는 중심을 벗어나서 접촉할 수 있다. 혼합을 촉진하기 위해, 온도 제어 구역은 대칭 또는 비대칭적일 수 있으며, 열 전송기는 대칭적 또는 비대칭적일 수 있다. 열 전송기의 모두 또는 일부는 스크류 형상, 나선 형상, 트위스팅 형상, 코일 형상, 굴곡 형상, 테이퍼형 형상 또는 스월 형상 같은 다양한 기하형상 또는 상대 위치를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 열원은 절연 재료에 의해 가열될 구역과 별개이며, 열 전달은 충분한 열 전도성을 갖는 물질을 통해 수행된다. 일부 예에서, 열 전도성 물질의 일부는 가열을 조정하기 위해 상 변화 물질에 매설될 수 있다. 이 상 변화 물질은 다수의 상이한 조성물, 예로서, 예컨대, 파라핀 왁스, 금속 합금 또는 본 개시 내용의 임의의 위치에서 설명된 바와 같은 다른 물질이나 물질의 조합으로 이루어질 수 있다. 일부 예에서, 가열 물질은 예로서 CaO의 반응 또는 CaCl2 염의 용해 같은 물과 접촉할 때 발열성 반응을 받는 화합물을 포함할 수 있다. 가열될 구역으로부터 열원을 분리시키는 절연 재료는 예로서, 다양한 종류의 발포체, 무풍, 진공 펌핑된 공극 공간 또는 다양한 세라믹 같은 다양한 조성물로 이루어질 수 있다. 일부 예에서, 가열될 구역은 주변 환경으로부터 절연된다. 일부 예에서, 열원은 절연 물질 및 다양한 열 전도성 시트를 사용하여 가열될 구역으로부터 분리된다. 이들 시트는 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 시트 중 하나 또는 다수의 다른 지점이 또한 상 변화 물질과 접촉될 수 있다. 예로서, 도 32e는 열원(3254)과 온도 제어기(3253)와 접촉하는 열 전송기(3252)와 접촉하는 온도 제어 구역(3251)을 도시하며, 열원은 절연부(3255)에 의해 온도 제어 구역으로부터 분리된다.
상 변화 물질은 원하는 범위 내에서 온도를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 열은 예로서, 발열성 반응(예를 들어, 반응 완충제를 갖는 Mg/Fe 합금, 물 완충제를 갖는 CaO)에 의해 히터/쿨러 유닛에 의해 발생될 수 있다. 시약 및 완충제는 예로서, 블리스터, 블리스터 팩, 웰 또는 스폰지 같은 저지 유닛 내에 저장될 수 있다. 저지 유닛의 활성화시, 시약은 발열적으로 혼합 및 반응할 수 있다. 상 변화 물질이 재료의 상 전이 기간 동안 비교적 안정적인 온도를 유지할 수 있으므로, 상 변화 물질은 그후 원하는 범위 내에서 온도를 제어하기 위해 사용될 수 있다. 상 변화 물질은 원하는 온도 범위에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 예에서, 상 변화 물질, 열 전송기 또는 히터/쿨러 유닛은 절연 층에 의해 감싸여질 수 있고, 온도 제어 구역의 더욱 효율적인 가열을 가능하게 한다.
급속 열 전달을 수행하기 위해, 하나 또는 다수의 열 전송기는 온도 제어 구역과 직접 또는 간접 접촉하여 사용될 수 있다. 예로서, 도 33a는 상 변화 물질(3303)과 열 접촉하는 발열성 시약(3202)에 인접하여 위치된 반응 완충제(3301)를 포함하는 모듈을 갖는 온도 제어기를 도시하며, 상 변화 물질은 온도 제어 구역(3305)과 접촉하는 단일 핑거를 포함하는 열 전송기(3304)와 접촉한다. 다른 예에서, 도 33b는 다수의 핑거를 포함하는 열 전송기를 갖는 온도 제어기를 도시한다. 일부 용례에 대하여, 코팅은 비특정 흡수를 감소시키기 위해 열 전송기의 상단에 적용될 수 있다. 일부 용례에서, 간접 가열이 바람직할 수 있다. 예로서, 도 33c는 온도 제어 구역을 부분적으로 통해 위치된 핑거를 갖는 열 전송기를 도시한다. 다른 예에서, 도 33d는 온도 제어 구역을 완전히 통해 배치된 핑거를 갖는 열 전송기를 도시한다. 온도 제어 구역은 링 구조 내에 배치될 수 있고, 열 전송기는 중심으로부터 가열할 수 있다. 예로서, 도 33e는 링 구조를 갖는 온도 제어 구역을 통해 위치된 열 전송기를 도시한다.
열 전송기는 포스트 또는 와이어를 포함할 수 있고, 상 변화 물질, 히터/쿨러 유닛 또는 양자 모두에 매설될 수 있다. 이러한 위치설정은 열 전달율을 증가시킬 수 있다. 포스트 또는 와이어는 다른 고 열 전도성 물질을 통해 또는 직접적으로 열 전송기의 잔여부와 접촉을 유지할 수 있다. 가열이 개시된 이후(예를 들어, 발열 반응에 의해), 와이어 또는 포스트는 열 전송기의 잔여부에 열을 신속히 전달하고 온도 제어 구역을 가열할 수 있다. 더 많은 열이 생성되고 온도가 증가를 유지할 때, 와이어 또는 포스트는 주변 상 변화 물질을 용융시키고, 열 전송기의 잔여부는 여전히 원하는 온도를 유지할 수 있다. 예로서, 도 33f는 상 변화 물질 내에 매설된 포스트(3306)를 갖는 온도 제어기를 도시한다. 다른 예에서, 도 33g는 상 변화 물질 및 히터/쿨러 유닛에 매설된 포스트를 갖는 온도 제어기를 도시한다. 다른 예에서, 도 33h는 상 변화 물질 내에 매설된 와이어(3307)를 갖는 온도 제어기를 도시한다. 다른 예에서, 도 33i는 상 변화 물질 및 히터/쿨러 유닛에 매설된 와이어를 갖는 온도 제어기를 도시한다.
일부 경우에, 열 전송기는 열 핑거를 포함하지 않고, 대신, 높은 열 전도성을 갖는 포스트, 와이어 또는 메시가 직접적으로 신속한 열 전달을 위해 사용될 수 있다. 예로서, 도 33j는 상 변화 물질 내에 매설된 포스트를 갖는 온도 제어기를 도시하며, 포스트는 온도 제어 구역과 직접 열 접촉한다. 다른 예에서, 도 33k는 상 변화 물질 및 히터/쿨러 유닛 내에 매설된 포스트를 갖는 온도 제어기를 도시하고, 포스트는 온도 제어 구역과 직접 열 접촉한다. 다른 예에서, 도 33l은 상 변화 물질 내에 매설된 와이어를 갖는 온도 제어기를 도시하며, 와이어는 온도 제어 구역과 직접 열 접촉한다. 다른 예에서, 도 33m은 상 변화 물질 및 히터/쿨러 유닛에 매설된 와이어를 갖는 온도 제어기를 도시하고, 와이어는 온도 제어 구역과 직접 열 접촉한다. 이는 급속한 가열(예를 들어, 포스트 또는 와이어로부터의 급속 열 전달)에 의해 전체 온도 제어 구역을 가열하기 위해 사용될 수 있고, 동시에, 주변 상 변화 물질의 특성에 의해 설정되는 원하는 온도를 유지한다.
사용되는 상 변화 물질의 양은 큰 열 질량을 제공하고 과열을 방지하기 위해 클 수 있다. 예로서, 도 33n은 상 변화 물질(3311)에 의해 둘러싸여지면서 온도 제어 구역(3313)과 열 접촉하는 열 전송기(3312)와 접촉하는 히터/쿨러 유닛(3310)을 도시하고, 히터/쿨러 유닛과 온도 제어 구역 사이의 간극(3313)은 얇다. 열 전달은 대류 혼합을 생성할 수 있다.
히터/쿨러 유닛, 상 변화 물질 또는 양자 모두는 열 전송기 내에 위치될 수 있다. 예로서, 도 33o는 히터/쿨러 유닛(예를 들어, 반응 완충제(3315) 및 발열성 시약(3316))과 열 전송기(3312) 내에 위치된 상 변화 물질(3311)을 도시하며, 열 전송기는 온도 제어 구역(3313)과 열 접촉한다.
일부 예에서, 영상화를 위한 윈도우를 갖는 히터가 예컨대 반응 챔버(예를 들어, 등온 증폭 모듈) 내에서 사용될 수 있다. 예로서, 포일 히터는 챔버의 측벽과 접촉하여 배치될 수 있고, 챔버의 저부는 예로서, 형광 검출, 비색 검출, 탁도 검출 같은 영상화를 위해 사용될 수 있다. 다른 예에서, 가열기는 반응실(예를 들어, 증폭 모듈)의 저부와 접촉하여 배치될 수 있고, 검출 및 영상화는 챔버의 측부를 통해 달성될 수 있다. 일부 예에서, 투명 가열기가 통합된 슬립칩 장치의 영상화 같이 영상화 및 가열 양자 모두를 위해 적용될 수 있다. 히터는 전기 전도성 코팅을 갖는 투명 플라스틱을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 투명 히터는 인듐 주석 산화물(ITO)로부터 형성될 수 있다. 일부 예에서, 전기 히터가 증폭 웰 같은 챔버 내에 또는 상에 직접적으로 인쇄될 수 있다. 추가적 코팅이 반응의 붕괴를 방지하기 위해 인쇄된 히터의 상단에 적용될 수 있다.
본 명세서에 나열된 것들을 포함하지만 그에 한정되지 않는 용례를 위해 다양한 조합으로 또는 개별적으로 사용될 수 있는 본 개시내용의 다수의 장치 및 방법을 설명한다. 또한, 이들은 전술한 용례를 위해 전술한 장치 및 방법과 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 본 출원은 임의의 및 모든 목적을 위해 그 전문이 참조로 이하의 출원을 포함하고 있다: 2011년 4월 5일자로 출원된 미국 출원 제61/516,628호, "Digital Isothermal Quantification of Nucleic Acids Via Simultaneous Chemical Initiation of Recombinase Polymerase Amplification(RPA) Reactions on Slip Chip" 및 또한 2011년 5월 9일자로 출원된 미국 출원 제61/518,601호, "Quantification of Nucleic Acids With Large Dynamic Range Using Multivolume Digital Reverse Transcription PCR(RT-PCR) On A Rotational Slip Chip Tested With Viral Load,"; 2011년 9월 20일자로 출원된 미국 출원 제13/257,811호, "Slip Chip Device and Methods". 해당 미국 출원은 2009년 11월 18일자로 출원된 미국 출원 제61/262,375호 "Slip Chip Device and Methods", 2009년 3월 24일자로 출원된 미국 출원 제61/162,922호 "Sip Chip Device and Methods", 2010년 3월 22일자로 출원된 미국 출원 제61/340,872호 "Slip Chip Device and Methods", 2012년 4월 5일자로 출원된 미국 출원 제13/440,371호 "Analysis Devices, Kits, And Related Methods For Digital Quantification Of Nucleics And Other Analytes" 및 2012년 5월 9일자로 출원된 미국 출원 제13/467,482호 "Multivolume Devices, Kits, and Related Methods for Quantification and Detection of Nucleic Acids and Other Analytes"에 대한 우선권을 주장하는 국제 출원인 2010년 3월 23일자로 출원된 국제 출원 제PCT/US2010/028361호 "Slip Chip Device and Methods"의 국내 단계 진입 출원이다. 또한, 본 출원은 임의의 그리고 모든 목적에 대하여 그 전문을 참조로 이하의 출원을 통합하고 있다: 2013년 4월 30일자로 특허 허여된 미국 특허 제8,431,387호 "Chemical Temperature Control".
전기 전도
저지 유닛은 본 명세서에 설명된 임의의 상 변화 물질, 금속, 금속 분말, 전해질, 폴리머 또는 그 조합 같은 하나 이상의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 특히, 전도성 물질은 전도성 구조(예를 들어, 전기 회로, 예컨대, 가열 요소 같은 다른 장치 구성요소에 전원을 연결하는 것)와 전도성 물질 사이의 전기 접촉을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 전기 접촉은 전기 회로의 전류 및/또는 전압에 영향을 줄 수 있다. 또한, 개방 회로를 폐쇄하여 스위치로서 기능하기 위해; 히터, 혼합기, 쿨러 등을 포함하는 장치 구성요소를 시간 의존적 방식으로 활성화 또는 비활성화하기 위해; 분배된 전도성 물질이 하나 이상의 챔버를 차단할 수 있고 특정 온도에 도달할 때에만 용융하여 온도 스위치로서 작용하는 저지 유닛으로서 작용하기 위해; 및/또는 추진 유닛이 전원 및/또는 가열 요소에 연결될 수 있는, 추진 유닛을 갖는 장치 또는 시스템의 일부와 전기적으로 접촉하기 위해, 전도성 물질의 분배가 사용될 수 있다.
일부 예에서, 장치 판 또는 디스크의 미끄럼 같은 장치의 상대 이동(예를 들어, 회전 또는 선형 운동)에 의해 전기 접촉이 연결 또는 분리될 수 있다. 전기 접촉은 온칩 온도 제어를 위한 소스를 제공할 수 있다. 예로서, 전기 접점은 단락 회로 또는 다른 전기 접속을 생성할 수 있으며, 이는 장치 상에 열원으로서 사용될 수 있다. 또한, 미끄럼에 의해 발생되는 이러한 가열은 저지 또는 배리어 유닛의 물질의 페이즈 또는 점도의 변화 같은 장치 동작을 위한 자율 제어를 위한 방법일 수 있다.
샘플 로딩
물질의 로딩은 본 명세서에 설명된 바와 같은 다수의 방법에 의해 수행될 수 있다. 로딩은 예로서 물질이 출구에 도달할 때 유동 저항을 증가시키도록 출구를 설계함으로써 장치의 다른 구역이나 덕트를 충전하도록 수행될 수 있다. 이러한 접근법은 선택적으로 물질로부터 분석물을 포획하면서 출구를 통해 잉여 체적을 유동시키거나 체적 제한된 샘플을 위해 가치가 있다. 분석물은 본질적으로 마이크로스케일 또는 매크로스케일 시스템을 통해 유동될 수 있는 임의의 별개의 물질일 수 있다. 분석물 포획은 예로서, 영역 내에 갖혀지는 포획 요소(예컨대, 멤브레인에 의해 또는 비드와 덕트의 상대적 크기에 의해 또는 기하형상에 의해 또는 자기력을 통해 구역 내에 유지되는 입자, 비드 또는 겔)로 갖는 장치의 구역을 사전 로딩함으로써 달성될 수 있고, 따라서, 이들 비드 또는 겔과 반응하거나 흡수 또는 흡수하는 무엇인가가 또한 포획된다. 이들 구역은 그후 이들이 노출되는 물질의 양 또는 성분 또는 분석물을 보유할 것이다. 샘플의 유지는 또한 영역의 표면의 기능화, 영역 상에의 물질의 퇴적, 영역에 대한 중합 반응(예컨대, 펩티드 또는 DNA 합성)의 단량체의 부착 등에 의해 달성될 수 있다.
일부 경우에, 로딩 기기는 외부 구성요소를 사용하여 또는 하나 또는 다수의 온칩 구성요소를 조합하여 양압 또는 음압을 생성함으로써 시약, 샘플 또는 유체를 장치 내로 로딩한다. 이런 압력은 하나 또는 다수의 시약, 샘플 또는 유체를 단일 층 또는 다층 장치 내로 펌핑하기 위해 압력 구배를 초래할 수 있다. 로딩 기기는 시약, 샘플 또는 유체를 장치 내로 로딩하기 위한 압력 구배를 생성할 수 있는 임의의 유용한 온칩, 오프칩 또는 온칩 및 오프칩 기기의 조합을 포함할 수 있다. 개시된 기기는 강성 구조, 가요성 구조 또는 다공성 구조와 장치 내에 압력 구배를 생성할 수 있는 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 로딩 기기는 피펫, 주사기 또는 다른 유체 취급 장치를 포함할 수 있다.
로딩 기기는 유체 유동을 구동하기 위해 양압 및/또는 음압을 생성할 수 있다. 따라서, 기기는 임의의 유용한 압력 구배를 생성하기 위해 장치 내의 별개의 위치에서 양 및 음압을 생성하기 위해 조합될 수 있다. 이런 기기는 압력 구배의 크기 또는 양압이나 음압의 크기를 제어할 수 있다.
일 비제한적 예에서, 장치는 존재한다면 제1 및/또는 제2 챔버 내의 윤활제 및/또는 반응 유체의 체적을 제어하기 위한 수용 챔버를 포함한다. 다른 예에서, 로딩 기기는 양압을 생성하기 위해 강성 구조를 포함한다. 강성 구조를 적절하게 설계함으로써, 이러한 양압의 크기가 제어될 수 있다. 이 방법에서, 변형된 피펫 팁 및 스토퍼는 장치를 로딩하기 위해 사용될 수 있다. 팁이 로딩될 용액 내로 침지될 때, 스토퍼를 당기는 것은 용액을 팁 내로 추진하는 순간적 진공을 생성한다. 모세관 압력에 기인하여, 특정 양의 용액이 팁 내에 수용되며, 이 팁은 그후 입구 내로 삽입된다. 스토퍼 내에서의 역방향 추진은 먼저 피펫 팁을 밀봉하고, 그후, 양압이 생성되어 용액을 연결된 유로 내로 구동하여 데드-엔드 충전에 의해 팁을 로딩하게 한다. (예를 들어, 단순히 스토퍼가 내부로 추진될 수 있는 깊이를 증가시킴으로써) 생성된 압력을 증가시키는 것은 로딩 속도를 증가시킨다. 스토퍼는 제어된 체적이 압축되고, 로딩이 누설 없이 1분 내에 마무리될 수 있도록 설계된다. 색상 변화 반응은 비훈련자에 의해 5분 내에 수행될 수 있다. 선택적으로, 기포의 포획을 피하기 위해, 입구에서의 암형 루어 로크는 입구 오리피스를 덮는 윤활제 오일을 수용하도록 통합될 수 있다. 선택적으로, 장치는 자석과 함께 클램핑될 수 있다. 자기력은 자석의 크기 및 그 등급에 비례한다. 크기가 1/8 in(D) x 1/4 in(W) x 1/2 in의 두 세트의 N42 자석이 용액 로딩 동안 누설을 유발하지 않고 긴밀한 접촉으로 칩(1.5 in(W) x 2 in(L))을 보유하기에 충분한 힘을 제공한다. 자석은 이들이 반응 웰의 시야를 차단하지 않도록 에지에서 칩의 폭을 따라 배치될 수 있다. 다른 경우에, 변형된 주사기는 장치 내로 용액을 로딩하기 위해 사용될 수 있다. 제어된 양압은 주사기 내의 폐쇄된 공동 내의 체적을 감소시킴으로써 생성될 수 있다. 사전결정된 스트로크로 플런저를 하향 추진함으로써, 사전결정된 양압이 생성되고 로딩을 개시할 수 있다.
일부 경우에, 데드-엔드 충전이 샘플 로딩을 위해 사용될 수 있다. 데드-엔드 충전에서, 두 개의 층 사이의 간극은 주 충전 채널 또는 챔버를 출구에 연결한다. 이러한 방식에서, 충전 액체(예를 들어, 샘플, 시약 또는 본 명세서에 설명된 임의의 물질)가 채널 또는 챔버 내에 국한되며, 비혼화성 페이즈(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은 윤활제 또는 오일)가 간극을 통해 채널로부터 출구로 배출될 수 있다. 특히, 압력 및 충전을 제어하기 위해 여기에 제시된 장치 및 방법은 단지 채널 충전이 아닌 다른 용례에 사용될 수 있다. 이들 장치 및 방법은 밸브(예를 들어, 모세관 또는 소수성 밸브 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것)를 개방 및 폐쇄하기 위해 압력을 제어하기 위하여 사용될 수 있다. 예시적 밸브는 수성 유체 유동을 방지 또는 방해하는 구조(예를 들어, 소수성 채널 단면의 감소)를 갖는 소수성 밸브를 포함하며, 모세관 밸브는 유체 유동을 방지하거나 방해하도록 모세관 압력 배리어를 작용하는 구조(예를 들어, 채널 단면의 증가)를 갖는다. 본 명세서에 설명된 장치 및 방법은 또한 예컨대 장치 내의 유동 저항 및 인가된 압력 양자 모두를 고려함으로써 유량을 제어하기 위해 사용될 수도 있다.
이런 장치를 로딩하는 것은 임의의 유용한 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 정확한 정량화는 챔버의 순차적 충전에 의해 달성될 수 있다. 칩 기하형상의 특정 디자인은 순차적 충전을 가능하게 하기 위해 사용될 수 있다. 챔버는 하나씩 충전될 수 있고, 각각의 하나는 다음의 하나의 충전이 시작되기 이전에 완전히 충전될 것이다. 이러한 방식에서, 수집된 체적은 얼마나 많은 웰/채널이 충전되었는지를 계수함으로써 쉽게 정량화될 수 있다. 부분적 회수(단지 수집부에 충전되는 챔버로부터의)는 관심 목표 분자의 정확한 정량화를 가능하게 한다. 순차적 충전은 수동적 전략을 사용하여 달성될 수 있으며, 이는 단면을 감소시킴으로써 채널 기하형상을 변화시키는 것(예를 들어, 하나 또는 양자 모두의 치수를 변경시켜 더 좁은 또는 더 얕은 채널을 생성하여 "목부"를 생성), 모세관 저항을 증가시키도록 챔버 기하형상을 점진적으로 변화시키는 것(예를 들어, 발산/수렴 기하형상을 갖는 채널의 생성) 및 챔버(예를 들어, 마이크로채널)의 국소적 습윤 특성을 변화시키는 것을 포함하지만 그에 한정되지 않는다.
로딩은 직렬로 또는 병렬로 이루어질 수 있다. 한 가지 비제한적 예를 위한 직렬 로딩을 위해, 장치를 로딩하기 위해 하나의 입구가 사용되고, 이 장치는 분리가 별개의 분취물을 생성하는 경우 순차적 충전을 위한 유체 경로를 포함한다. 한 가지 비제한적 예를 위한 병렬적 로딩을 위해, 하나의 입구가 샘플을 로딩하기 위해 사용되고, 장치는 동시에 충전되는 분기된 경로들을 포함한다. 한 가지 비제한적 예를 위해, 서로 다른 로딩 속도가 챔버의 어레이를 위해 사용될 수 있다. 한 가지 비제한적 예를 위해, 서로 다른 샘플이 동시에 장치에 로딩될 수 있다. 이들 로딩 전략 각각에 대하여, 조건은 각 챔버가 특정 속도로 충전되거나 다음 충전 이전에 완전히 충전되도록 제어될 수 있다. 이러한 제어된 로딩을 달성하기 위한 예시적 전략은 챔버 기하형상을 조율하는 것(예를 들어, 충전을 지연시키는 목부를 생성하기 위해), 챔버 내에 원래 존재하는 유체를 위한 배출 속도를 제어하는 것(예를 들어, 예컨대, 공기, 오일 등을 사용함으로써), 유체가 더 높거나 더 낮은 유동 저항으로 배출되도록 기하형상을 조율하는 것(예를 들어, 샘플 챔버로부터 상이한 거리에 있는 배출 채널), 데드-엔드 충전을 사용하는 것(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은) 또는 순차적 충전을 위해 다공성 물질을 사용하는 것을 포함한다.
로딩(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은 덮개나 뚜껑에 의한)은 덮개를 주 장치에 비가역적으로 클립핑하기 위해(예를 들어, 수송 동안 제 위치에 덮개를 유지하고, 로딩 이후 덮개를 비의도적으로 사용자가 개방하는 것을 방지하도록) 특징을 통합시킬 수 있다. 이런 특징은 장치 자체에 또는 외부적으로(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이 하우징에) 추가될 수 있다. 선택적으로, 덮개는 존재한다면 임의의 잉여 샘플을 건조시키기 위해 하나 이상의 건조제 및/또는 매트릭스를 포함할 수 있다.
비제한적 예에서, 로딩 기기는 크기 제어된 양압을 생성하기 위해 가요성 구조를 포함한다. 양압은 버클 펌프로서 기능하도록 얇은 플라스틱 필름을 사용하는 것 같이, 가요성 구조를 사용함으로써 생성될 수 있다. 굴곡된 얇은 플라스틱 필름을 사용함으로써, 굴곡된 3D 구조는 곡률의 중심을 향해 기계적으로 불안정해지게 된다. 버클 운동은 핑거 팁 또는 레버 같은 외부적 힘을 인가함으로써 쉽게 생성될 수 있다. 밀봉된 공동은 장치(예를 들어, 슬립칩 장치)의 상단에 버클 펌프를 배치함으로써 생성될 수 있다. 양압은 버클 펌프 상에 힘을 인가함으로써 공동 내부에 생성될 수 있다. 이러한 개념은 박막 장치와의 조합으로 박막 버클 펌프를 사용함으로써 확인된다. 예로서, 양압은 박막 버클 펌프를 변형시키도록 핑거 팁을 사용함으로써 생성될 수 있고, 따라서, 박막 버클 펌프와 슬립칩 사이의 밀봉된 공동을 생성할 수 있다. 가요성 구조의 기하형상은 굴곡된 구조에 한정되지 않으며, 변형을 도입함으로써 유사한 펌핑 메커니즘을 생성할 수 있는 평탄한 얇은 플라스틱 필름을 포함하는 모든 변형가능한 구조가 포함되어야 한다.
다른 비제한적 예에서, 로딩 기기는 크기 제어된 양압을 생성하기 위한 강성 구조 및 가요성 구조를 포함한다. 제어된 양압의 크기는 강성 구조에 대하여 가요성 구조를 조합함으로써 생성될 수 있다. 가요성 구조는 강성 구조와 장치 사이에서 밀봉된 공동을 먼저 생성하도록 강성 구조를 이동시킴으로써 변형될 수 있다. 강성 구조를 이동시키는 것에 의한 추가적 변형은 밀봉된 공동의 체적을 감소시키기를 지속할 수 있고, 따라서, 장치 내로 샘플을 펌핑하기 위한 양압을 생성할 수 있다. 가요성 구조는 강성 구조에 또는 장치(예를 들어, 슬립칩 장치)에 부착될 수 있다. 다른 예시적 구조는 펌핑 컵이고, 여기서, 밀봉된 공동은 장치에 대해 변형된 펌핑 컵에 의해 생성되며, 양압은 펌핑 컵의 추가적 변형에 의해 생성된다.
일 비제한적 예에서, 로딩 기기는 크기 제어된 음압을 생성하기 위해 강성 구조를 포함한다. 가스 불투과성 밀봉제가 윤활제를 위한 폐쇄된 공동을 생성하기 위해 장치의 층 사이에 인가된다. 밀봉된 공동의 체적을 증가시킴으로써 음압이 생성될 수 있다. 이러한 방식에서, 음압이 오일 윤활 층에 인가되고, 따라서, 로딩 기기와 챔버 사이에서 장치 내에 압력 구배를 생성한다. 원형 채널이 개스킷으로서 기능하도록 실리콘 그리스를 적용함으로써 챔버 둘레에 설계된다. 따라서, 폐쇄된 오일 공동이 층 사이에 생성되며, 외부 세계로의 유일한 연결은 용액 저장소 및 음압원이다. 음압이 변형된 주사기로부터 제공되고 나면(사전규정된 스트로크로 플런저를 당김으로써), 용액이 장치 내의 챔버 내로 흡인될 것이다. 이러한 기기는 로딩 이전에 장치의 층 사이의 간극을 먼저 감소시키고, 후속하여, 생성된 진공을 갖는 챔버 내로 용액을 흡인함으로써 동작한다.
다른 비제한적 예에서, 로딩 기기는 크기 제어된 음압을 생성하기 위한 가요성 구조를 포함한다. 본 명세서에 설명된 가요성 구조는 양압을 생성하는 것에 한정되지 않는다. 예로서, 버클 펌프는 장치에 연결될 수 있고, 외력을 인가함으로써 변형될 수 있다. 외력을 해제하고 나면, 가요성 버클 펌프가 그 원래 형상으로 복원될 때 음압이 생성될 수 있다. 이러한 방식에서, 압력 구배는 용액 저장소로부터 장치 내로 샘플, 시약 또는 유체를 흡인하도록 생성될 수 있다.
일 비제한적 예에서, 로딩 기기는 크기 제어된 음압을 생성하기 위한 가요성 구조와 강성 구조를 포함한다. 예로서, 펌핑 컵이 음압을 생성하기 위한 흡입 컵으로서 기능할 수 있다. 강성 뚜껑과 장치 사이의 밀봉된 공동에서 공동을 증가시킴으로써(예를 들어, 단순히 장치로부터 상향으로 뚜껑을 회전시키는 것에 의해), 음압이 장치에 인가될 수 있다.
일 비제한적 예에서, 로딩 기기는 크기 제어된 음압을 생성하기 위해 다공성 구조를 포함한다. 음압은 장치의 층 사이의 윤활제에 다공성 물질을 적용 또는 연결함으로써 생성될 수 있다. 다공성 물질은 윤활제에 대한 흡수제로서 기능하며, 용액 저장소로부터 장치 내에 압력 구배를 생성할 수 있다. 이러한 충전 기기는 음압(흡입)이 층 사이의 밀봉된 공동으로부터 윤활제를 인출하는 것에 의해 생성된다는 점에서 이전에 설명한 기기로부터 구별된다. 음압의 크기는 장치 내로 용액을 흡인하기 위해 필요한 압력 이상이지만 용액의 누설을 방지하기 위해 밀봉 압력보다는 낮도록 제어된다. 음압은 친유성 다공성 물질(예로서, 스폰지)에 의해 직접적으로 생성될 수 있으며, 이 경우, 스폰지 내부로 빨아들여지는 윤활제에 의해 흡입이 생성되어 수성 용액 유동을 슬립칩 내로 밀어넣을 수 있거나, 탄성 다공성 물질에 의해 음압이 직접적으로 생성될 수 있으며, 이 경우, 흡입은 다공성 물질의 공극의 체적의 증가에 의해 도입된다.
샘플 보전
본 발명의 시스템, 방법 및 장치는 예컨대 액체 상태나 건조 상태에서의 샘플 저장 및 안정화에 의한, 분자(예를 들어, 단백질, 핵산) 및 세포와 다수의 생물시편(예를 들어, 생물학적 유체 및 혈액이나 혈장 같은 인간 생물학적 유체)를 포함하는 샘플(예를 들어, 생물시편) 보전을 수행하는 데 유용할 수 있다. 시스템 및 장치는 선택적 수집 및/또는 선택적 샘플 제조 기능을 포함할 수 있다. 일반적으로, 장치는 샘플의 로딩, 선택적으로 샘플과 매트릭스의 조합, 원하는 시간 동안 액체 또는 건조 상태에서의 결과적 샘플의 저장 및 그후 샘플의 회수를 가능하게 한다. 매트릭스(예를 들어, 안정화 매트릭스)는 액체 또는 고체일 수 있고, 이는 선택적으로 장치 내에 사전 로딩될 수 있거나, 로딩 이전에 샘플과 혼합되거나, 샘플과 동시에 또는 다른 시간에 장치 내에 로딩될 수 있다.
현재, 분석 또는 저장을 위해 수송되고 장기 사용을 위해 저장 및 기록될 필요가 있는 생물학적 샘플을 취급하기 위한 두 가지 주요한 방식이 존재한다: 동결 및 건조(동결건조는 이 둘의 조합이다). 동결 및 동결건조의 단점은 에너지 소비, 자원 제한 구역에서의 곤란성 및 동력 정지가 존재하는 경우의 파손 발생이다.
본 발명의 시스템에서(예를 들어, 슬립칩 장치를 사용하여) 생물학적 샘플 예를 들어 혈액 샘플을 건조 및 저장하는 것은 다수의 장점을 제공할 수 있다. 이런 장점은 어떠한 외부 동력 공급도 없는 상태에서 수분 이내의 건조;(예를 들어, 미끄럼에 의한) 단일 상대 이동 이후 샘플이 수집된 이후 수송 준비 상태에 도달; 단일 장치에서의 샘플 수집, 건조, 저장 및 분석의 통합; 및/또는 소형화되고, 신속하며, 디지털식이고 높은 처리량의 분석을 제공하기 위한 마이크로유체 특징(예를 들어, 마이크로유체 장치 내에서 같이)의 적용을 포함할 수 있다.
건조는 장치 내에서 임의의 수의 방식으로 수행될 수 있다. 일 경우에, 고 활성 및 고 기능성 건조제가 장치 내에 사전 로딩될 수 있다. 장치는 샘플이 로딩되기 이전에 건조제가 주변 습기를 흡수하는 것을 방지하기 위해 밀봉된다(예를 들어, 밸브를 폐쇄하는 것에 의거하여 본 명세서에 설명된 것들 같은 임의의 유용한 방법에 의해). 샘플 챔버는 선택적으로 보전 매트릭스로 사전코팅되어 건조 및 저장 동안 샘플의 열화를 피할 수 있다. 예로서, 10 μL 샘플이 수백의 분취물로 분획 또는 디지털화되어 급속 건조 및 디지털 분석 양자 모두를 가능하게 할 수 있다.
본 명세서에 설명된 매트릭스(예를 들어, 안정화 매트릭스)는 실온에서의 액체 샘플 보전 또는 건조 샘플 보전을 가능하게 할 수 있다. 예시적 매트릭스는 액체 또는 건조상태일 수 있고, Biomatrica, IntegenX/Genvault, Qiagen, 및 General Electric을 포함하지만 이에 한정되지 않는 공급자로부터 입수할 수 있다. 예시적인 상업적으로 입수할 수 있는 안정화 매트릭스는 Biomatrica, DNAstable®/DNAstable® LD, DNAstable® 혈액, DNAgard® 혈액, DNAgard® 타액, DNAgard® 조직, RNAstable®, RNAgard®, Clonestable®, IntegenX/Genvault, GenTegra DNA, GenTegra RNA, GenPlate, Luna Innovations, Qiagen, Allprotect 조직 시약, RNAlater® RNA 안정화 시약, GE Healthcare/Whatman plc 및 FTA 페이퍼를 포함한다. 추가적 매트릭스는 건조제(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것), 약염기, 킬레이트화제, 음이온성 계면활성제 또는 세제, 요산, 염(예를 들어, 뉴클라아제를 비활성화하기 위해 셀룰로스 기반 매트릭스(여과지)에 추가되거나 단독인 우레이트 염; 또는 술페이트 염, 예컨대 황산암모늄, 중황산암모늄, 세슘 술페이트, 카드뮴 술페이트, 세슘 철(II) 술페이트, 크로뮴(III) 술페이트, 코발트(II) 술페이트, 황산구리(II), 황산리튬, 황산마그네슘, 황산망가니즈, 황산칼륨, 황산나트륨, 또는 황산아연), 및/또는 올리고사카라이드(예를 들어, 탈수가사, 동결건조, 유리화, 및/또는 실온 공기 건조를 위해 DNA, RNA, 또는 단백질을 안정화하기 위한 트레할로스, 수크로스, 말토스, 등)를 갖는 것들을 포함한다. 특정 예에서, 매트릭스는 술페이트 염(예를 들어, 용액 내의 최종 염 농도가 10 g/100 ml과 포화 농도(예를 들어, 100 g/100 mL) 사이인 황산암모늄), 선택적 킬레이트화제(예를 들어, EDTA), 완충제(예를 들어, 4와 8 사이의 ph를 가짐), 또는 침전제(예를 들어, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 트리클로로아세트산 산, 1-프로판올, 2-프로판올, 폴리에틸렌 글리콜, 또는 아세트산)을 포함한다. 다른 예에서, 매트릭스는 (i) 1-메틸-3-카르복시에틸-이미다졸륨 브로마이드, 1-헥실-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-데실-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 1-(2-히드록시에틸)-3-메틸이미다졸륨 브로마이드, 또는 1-벤질-3-헥실이미다졸륨 브로마이드; 및 (ii) 침전제(예를 들어, 5-(4-디메틸)아미노 벤질리덴 로다닌, 술포살리실산 산, 염화리튬, 또는 수산화리튬), 저급 알콜(예를 들어, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 또는 이소부탄올(2-메틸프로판-1-올)), 또는 카오트로픽 물질(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것) 중 하나 이상을 포함한다. 또한, 이런 매트릭스는 선택적 킬레이트화제(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것), 선택적 환원제(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것), 선택적 pH 완충제(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것 및 선택적 물을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 매트릭스는 (i) 보레이트 조성물(예를 들어, 붕산, 붕산 무수물, 이수소 보레이트, 수소 보레이트, 디보레이트, 트리보레이트, 테트라보레이트, 메타보레이트, 하이드록소보레이트(보락스), 보레이트 염, 붕산-글리세롤, 또는 붕산-산-1,3 프로판디올) 및 (b) 적어도 하나의 안정화제(예를 들어, 하이드록시엑토인, 엑토인, 호모엑토인, 베타인, L-카르니틴, 사르코신, N,N-디메틸글리신, 트리에틸암모늄 아세테이트, 글리세롤 포스페이트, N-(2-히드록시-1,1-비스(히드록시메틸)에틸)글리신(트리신), 3-(N-모르폴리노)-2-하이드록시프로판술폰산(MOPSO), 펜타에리트리톨, N-에틸-N,N-비스-(2-히드록시에틸)암모늄-N-4-부틸 술포네이트, 글리콜산, 락트산, 말산, 타르타르산, 2-히드록시부티르산, 3-히드록시부티르산, 4-아미노-3-히드록시부티르산, 피리딘 2,5-디카르복실산, 3-(1-아조니아비시클로[2.2.2]옥트-1-일)프로판-1-술포네이트, 1-(2-카르복실라토에틸)-1-아자비시클로[2.2.2]옥탄-1-윰, 또는 4-[벤질(2-히드록시에틸)메틸아자니우미]부탄-1-술포네이트)를 포함한다. 또 다른 예에서, 매트릭스는 (i) 액체 또는 건조 물질(예를 들어, 폴리비닐 알콜) 및 (ii) 안정화제(예를 들어, 트리할라제 안정화제, 글리코시다제 억제제, 트리할라제 억제제(예를 들어, 수이다트레스틴(suidatrestin), 발리다마이신 A, 발리독시라민 A, MDL 26537, 트리하졸린, 살보스타틴, 또는 카수라린 -6-O-알파-D-글루코피라노시드), 키티나제 억제제, 알파-글루코시다제 억제제, 글리코겐 포스포릴라제 억제제, 뉴라미니다제 억제제, 세라미드 글루코실트랜스퍼라제 억제제, 베타-프룩토푸라노시다제 억제제(예를 들어, 알파-메틸 글루코시드, 셀로비오스, D-프룩토스, D-글루코스, 프룩토스, 갈락토스, 글루코스, 락토스, 말토스, 멜레지토스, 멜리비오스, 수크로스, 트레할로스, 또는 투라노스), 또는 리소솜 글리코시다제 억제제를 포함하는 본 명세서에 설명된 임의의 것)을 포함한다. 다른 예에서, 매트릭스는(i) 액체 또는 건조 물질(예를 들어, 폴리비닐 알콜) 및(ii) 안정화제(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것 같은 트레할로스 및 트리할라제 억제제의 조합을 포함하는 본 명세서에 설명된 임의의 것)을 포함한다. 다른 매트릭스는 그 각각의 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제6,528,641호 또는 제5,256,571호 및 미국 공보 제2005-0276728호, 제2006-0099567호, 제2008-0176209호, 제2008-0268514호, 제2011-0081363호, 및 제2012-0052572호에 제공되어 있다.
처리 또는 분석 이전이나 이후의 샘플 및 본 명세서에 설명된 임의의 물질(예를 들어, 시약, 완충제 등)은 건조 상태에서 또는 액체 상태에서 보전 또는 저장될 수 있다. 일부 예에서, 샘플은 액체 샘플이고, 액체 상태에서의 보전이 바람직하다. 다른 예에서, 샘플은 장기 저장(예를 들어, 6개월 초과) 및/또는 고온 저장(예를 들어, 약 4℃ 초과)를 위해 의도된 액체 샘플이고, 건조 상태에서의 보전이 바람직할 수 있다. 또 다른 예에서, 샘플은 건조된 액체 샘플(예를 들어, DNA 분석, 임상 테스트 또는 본 명세서에 설명된 임의의 분석을 위한 것 같은 건조된 혈반)이다.
액체 샘플 저장 및 보전은 시스템 및/또는 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 액체 샘플(예컨대, 혈액, 타액, 소변, 혈장, 혈청, 정제된 단백질 또는 핵산 용액, 세포 배양 배지, 환경적 샘플 등 또는 본 명세서에 설명된 임의의 다른 것)이 장치 내에 로딩될 수 있다. 건조 보전 및 저장은 여분의 건조 단계를 추가함으로써 수행될 수 있다. 샘플 건조는 예컨대 건조제 및 브리지를 포함하는 장치, 건조제 및 다공성 멤브레인을 포함하는 장치, 다공성 물질을 갖는 제1 모듈과 건조제를 갖는 제2 모듈을 포함하는 장치 또는 주변 조건 하에서의 건조를 가능하게 하는 다공성 물질을 포함하는 모듈을 포함하는 장치 같은 다수의 전략으로 이루어질 수 있다. 이러한 장치는 본 명세서에 설명되어 있으며, 외부적 주변 조건(습도 같은)에 의존하지 않는 건조 전략을 가능하게 한다. 건조제는 예를 들어 본 명세서에 설명된 임의의 유용한 건조제일 수 있다. 또한, 건조 처리는 가스(예를 들어, 공기), 액체(예를 들어, 윤활제나 오일 같은 비혼화성 유체) 또는 고체(예를 들어,(Millipore and Whatman/General Electrics로부터 상업적으로 입수할 수 있는) PE, PP, PTFE, PES, PC로 이루어진 다공성 멤브레인과 GoreTex를 포함하지만 그에 한정되지 않는 다공성 멤브레인)을 통해 이루어지는 물 수송으로부터 초래될 수 있다.
특정 예에서, 샘플(예를 들어, 이런 샘플의 분취물)의 보전(예를 들어, 건조 상태 또는 액체 상태에서의)과 샘플 로딩을 위한 시간스케일이 제어될 수 있다. 일부 경우에, 이들 두 처리는 동시에 실행될 수 있다. 예로서, 장치는 병렬적으로 또는 직렬적으로 로딩될 수 있다. 매트릭스가 장치 내에 사전 로딩되거나 샘플과 사전혼합될 수 있다. 로딩 및 건조는 동시에 달성될 수 있고, 여기서, 체적은 증발율 및/또는 충전율을 제어함으로써 제어될 수 있다. 이런 접근법은 로딩 및 건조의 시간스케일이 유사한 경우, 챔버의 실제 체적보다 큰 샘플 체적을 저장하는 것을 가능하게 할 수 있다.
샘플 보전(예를 들어, 건조 상태 또는 액체 상태에서의)을 위한 다양한 전략이 이행될 수 있다. 일 예에서, 샘플과 건조제 챔버를 연결하는 얕은 비어있는 브리지를 통해 증기 접촉이 달성될 수 있다. 이러한 전략에서, 보전 대상 샘플은 많은 수의 챔버(예를 들어, 10-100 nL 정도의 체적)에 디지털화된다. 건조 동안, 각 샘플 챔버는 덕트("브리지")를 통해 건조제(예를 들어, 고체 건조제 염)를 포함하는 다른 챔버에 연결된다. 특정 예에서, 브리지는 증기 확산을 가능하게 하지만 두 챔버의 내용물(들) 및/또는 액체(들) 사이의 임의의 물리적 접촉을 방지하기에 충분하게 얕다.
일 예에서, 장치는 건조제와 브리지를 포함한다. 건조 전략을 이행하기 위해, "건조-칩 구성"이 적용되며, 여기서, 윤활제는 층들 사이의 간극에 존재하는 매우 고점도의 물질(예를 들어, 점도 >> 10,000 cst)이다. 이들 물질의 예는 실리콘 그리스, 플루오린화 그리스(예컨대 듀폰 Krytox), 고분자량 폴리머(PDMS, 등), 및 부분적으로 경화된 엘라스토머를 포함하지만 그에 한정되지 않는다. 샘플은 본 명세서에 설명된 임의의 것 같은 임의의 유용한 방법에 의해 샘플 챔버 내에 로딩될 수 있다. 증기 접촉은 가역적이며, 상대 이동(예를 들어, 미끄럼)에 의해 개시될 수 있다. 샘플과 건조제 사이의 직접 접촉은 얕은 브리지를 사용하여 방지되고, 액체는 표면 장력에 의해 샘플 챔버 내에 구속된다. 건조제는 장치를 조립하기 이전에 사전 로딩될 수 있다. 건조제가 액체인 경우, 이는 또한 장치 조립 이후 로딩될 수도 있다. 대안적으로, 장치는 공압 밸브 같은 다른 브리지-유사 전략을 사용하여 생성될 수 있다. 예비 테스트는 이러한 구성이 10분 미만에 10 nL 챔버 내에 저장된 용액을 건조시키기에 적합하다는 것을 보여주었다. 다른 상대 이동(예를 들어, 미끄럼에 의한)은 물이 주입된 챔버와 탈수된 샘플을 접촉시켜서 원하는 시간에 이를 재수화한다. 재수화에 관한 다른 세부사항은 본 명세서에 제공되어 있다.
다른 예에서, 장치는 다공성 멤브레인과 건조제를 포함한다. 이러한 접근법에서, 장치는 샘플 건조를 위한 적어도 하나의 챔버("샘플 챔버")를 포함하고, 챔버 중 적어도 하나는 중합성 멤브레인 같은 소수성 다공성 물질을 포함한다. 또한, 장치는 건조제를 포함하는 적어도 하나의 챔버("건조제 챔버")를 포함한다. 샘플은 이의의 유용한 로딩 전략, 예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것을 사용하여 장치 내에 주입될 수 있다. 증기 접촉은 가역적이며, 상대 이동에 의해(예를 들어, 미끄럼에 의해) 개시될 수 있다. 건조제는 장치 조립 이전에 사전 로딩될 수 있다.
또 다른 예에서, 장치는 다공성 물질을 포함하는 제1 모듈과 건조제를 포함하는 제2 모듈을 포함한다. 이러한 접근법에서, 모듈("저장 모듈")은 샘플을 건조시키기 위한 적어도 하나의 챔버("샘플 챔버")를 포함하고, 챔버 중 적어도 하나는 중합성 멤브레인 같은 소수성 다공성 물질을 포함한다. 샘플 로딩 이후, 저장 모듈은 건조제를 포함하는 적어도 하나의 챔버를 포함하는 제2 모듈("건조 모듈")과 조합될 수 있다. 이 둘의 조합은 건조제와 샘플 챔버 사이의 유체 연통(예를 들어, 증기 접촉)을 초래할 수 있고, 그에 의해, 건조를 개시시킬 수 있다.
다른 예에서, 장치는 주변 조건 하에서의 건조를 가능하게 하는 다공성 물질을 포함하는 모듈을 포함한다. 이러한 접근법에서, 모듈("저장 모듈")은 샘플 건조를 위한 적어도 하나의 챔버("샘플 오목부")를 포함하고, 챔버 중 적어도 하나는 중합성 멤브레인 같은 소수성 다공성 물질을 포함한다. 로딩 이후, 건조는 모듈을 외부 대기, 예컨대, 주변 대기 또는 제어된 환경(예컨대, 건조 캐비닛, 층상 유동 후드 또는 건조제를 포함하는 폐쇄된 용기)에 노출시키는 것에 의해 자동으로 달성된다.
일 예에서, 장치는 장치 내의 층으로서 멤브레인을 포함한다. 멤브레인의 공극이 수성 용액이 통과하기에는 너무 작기 때문에, 증기 확산이 챔버 사이에서 허용된다. 또한, 이러한 다공성 물질은 샘플 및/또는 건조 매트릭스를 지지하기 위해 사용될 수 있다. 멤브레인의 사용은 건조 시간을 감소시킬 수 있다. 예로서, 이런 멤브레인은 브리지를 포함하는 구조에 비해, 건조제와 샘플 사이의 유효 상호작용 구역을 최대화할 수 있다. 일 예로서, 50 μL의 전체 체적이 10분 미만에 쉽게 건조될 수 있으며, 낮은 농도(1000-100 카피/μL)에서도 RNA의 후속 회수를 가능하게 한다. 겔 실험은 어떠한 검출가능한 고갈도 없이 농축된 RNA의 회수를 보여주었으며, qPCR은 μL당 100 카피만큼 묽은 샘플의 검출에 대한 가능성을 확인하였다. 또한, 즉, 장치의 층 사이에 윤활제를 사용할 필요 없이 간극을 충전하고 챔버를 격리시키기 위해 점성 유체를 사용하여 "건조-칩 구성"은 이 전략과 공존할 수 있다.
샘플 저장은 안정화 매트릭스와의 혼합을 포함할 수 있다. 다수의 매트릭스가 상업적으로 입수가능하며(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이), 다양한 액체 샘플(예컨대, 혈액, 타액, 소변, 혈액 혈장, 혈청, 세포 배양 배지, 환경적 샘플 등)에서 분석물(예컨대, 단백질, RNA, DNA, 세포, 바이러스)의 안정화를 가능하게 한다. 매트릭스는 로딩 이전에 샘플과의 혼합, 샘플 도입 이전에 장치 내에 사전 로딩 또는 샘플 도입 이후 장치 내의 매트릭스 로딩에 의한 것 같이 임의의 유용한 방식으로 샘플 내에 도입될 수 있다. 특정 예에서, 매트릭스는 액체 또는 고체 상태로 슬립칩 장치 내에 사전 로딩되고 그후 샘플과 혼합될 수 있다. 혼합 이전에, 로딩된 샘플이 분취물로 분할될 수 있고, 각 분취물을 적절한 양의 매트릭스와 혼합하기 위해 상대 이동이 사용될 수 있다. 또한, 장치의 다양한 영역이나 챔버가 서로 다른 안정화 매트릭스로 로딩되어 멀티플렉스 안정화를 가능하게 할 수 있다.
다층 장치가 또한 사용되어 저장된 샘플의 양을 증가시킬 수 있다. 일부 경우에, 아키텍쳐는 전체 건조 시간이 보전되거나(건조가 증기 확산을 위한 유효 표면에 의존하기 때문에) 심지어 증가되도록(예를 들어, 각 샘플은 건조제의 다중 층에 의해 건조될 수 있음) 다수의 층을 적층함으로써 다수회 재생될 수 있다. 건조제는 선택적으로 제조의 용이성을 위해 매트릭스에 매설될 수 있다. 다층 장치를 위한 예시적 매트릭스는 종이, 하이드로겔또는 본 명세서에 설명된 것 같은 임의의 다공성 친수성 매체를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 장치는 각 층이 독립적 장치로서 사용될 수 있도록 다수의 층을 층화함으로써(예를 들어, 단일 층 장치를 위해 설명된 밸브 시스템 같은 전략을 사용하여) 및/또는 하나보다 많은 본 명세서에 설명된 바와 같은 샘플 모듈 및 건조 모듈을 포함함으로써 생성될 수 있다.
장치는 또한 동시 로딩 및 건조에 의한 자동화된 구획화를 포함할 수 있다. 건조율은 샘플이 모든 채널 길이에 분포되도록 제어될 수 있다. 그후, 회수는 예로서 외부적 밸브 시스템을 사용하여 채널의 부분들로부터만 달성될 수 있다. 선택적 재수화는 독립적으로 개방될 수 있는 서로 다른 입구 구멍들을 사용하는 것(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이 층에 비례적/비비례적 입구를 사용하여 및/또는 외부 밸브를 제어하여)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 전략에 의해 달성될 수 있다. 홈 또는 다른 기하학적 특징부가 채널 내에 포함되어 재수화되지 않아야 하는 라인 내에서의 주입된 액체의 확산을 방지하는 "모세관 밸브"를 생성할 수 있다. 이런 기술은 또한 다층 장치에 포함될 수도 있다. 다층 제조 기술은 장치 내에 멤브레인의 통합을 가능하게 한다. 멤브레인과 건조제 사이의 가역적 증기 접촉은 멤브레인이 중앙 층에 매설되는 제안된 기하형상에 의해 달성될 수 있고, 부분적 회수가 달성될 수 있다. 외부적 밸브 시스템은 슬립칩 장치를 사용하지 않고(예를 들어, 입구를 폐쇄하기 위해 덮개 또는 뚜껑을 사용함으로써) 달성될 수 있다.
본 명세서에 설명된 임의의 장치에 대하여, 멤브레인은 임의의 유용한 방법을 사용하여 장치 내에 통합될 수 있다. 예시적 방법은 글루 또는 접착제를 사용한 결합, 접착 테이프를 사용한 결합, 열 가소성 재료에 통상적으로 사용되는 기술을 사용한 결합(예컨대, 솔벤트 결합, 열적 결합), 경화 이전에 경화성 물질(예는 에폭시 수지, 톨루엔 기반 광학 접착제, 열 경화성 물질 및 광경화성 물질을 포함하지만 이에 한정되지 않음) 내에 멤브레인을 매설하는 것 및 열 전달에 의해 공극에 매설될 수 있는 점성 물질의 퇴적을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 임의의 장치에서, 샘플, 분석물 또는 용액은 입구/출구 구멍에 챔버 또는 일련의 챔버를 연결하고, 그후, 챔버 내에 비혼화성 유체(예컨대, 공기, 가스, 광유, 윤활제 등 같은)를 주입하여 샘플, 분석물 또는 용액이 장치의 외부로 추진되게 하는 것에 의해 장치로부터 회수될 수 있다. 대안적으로, 샘플, 분석물 또는 용액은 구멍을 통한 흡기에 의해 회수될 수 있다(예로서, 예컨대, 피펫이나 저 진공 소스를 사용하여).
본 명세서의 임의의 장치에서, 샘플은 솔벤트(예를 들어, 물)를 장치 내에 주입함으로써 재수화될 수 있고, 회수는 모든 저장된 샘플에 대해 또는 단지 특정 챔버나 챔버의 부분집합에 저장된 샘플에 대해 수행될 수 있다. 또한, 하나 이상의 유체(예를 들어, 샘플, 시약, 윤활제 또는 매트릭스)는 임의의 유용한 로딩 전략, 예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것을 사용하여 장치 내에 주입될 수 있다. 대안적으로, 일부 유체는 이런 유체를 채널 세트 내에 퇴적함으로써(예를 들어, 액적 또는 마이크로액적으로서) 조립 이전에 장치에 사전 로딩될 수 있다. 본 발명의 장치는 또한 다른 유체 작업, 예컨대, 하나의 체적을 추가적 분취물로 분할, 더로 다른 용액으로부터 다수의 분취물 세트를 생성, 용액 A 내의 분취물을 용액 B 내의 분취물과 각각 혼합하는 것에 의해 두 세트의 분취물을 조합, 및/또는 서로 다른 웰 내에 포함된 용액의 시퀀스와 각 분취물의 순차적 혼합 등을 위해 사용될 수도 있다. 샘플 회수는 전체 회수 및 재수집이나 잔여 샘플의 저장을 동반한 부분적 회수 및 재수집을 포함할 수 있다. 전체적 회수를 위해, 모든 저장된 샘플이 재수화되고, 동시에 장치로부터 재수집된다. 예로서, 챔버가 하나의 입구와 하나의 출구에 연결된 단일 경로를 형성하도록 챔버를 재정렬함으로서, 단일 경로가 용매(예를 들어, 물 또는 완충제)로 충전되어 장치로부터 분석물을 회수한다. 최종 경로는 로딩을 위해 사용되는 것과 동일한 것일 수 있다. 부분물 회수를 위해, 챔버의 부분집합이 순서대로 정렬되어 다수 경로를 형성할 수 있다. 각 경로는 하나의 입구 및 하나의 출구에 연결될 수 있고, 독립적으로 어드레스될 수 있다. 따라서, 회수는 챔버의 원하는 부분 집합에 대해 수행될 수 있고, 잔여 챔버는 추후 회수를 위해 보전된다. 일부 예에서, 각 챔버는 하나의 입구 및 하나의 출구에 연결될 수 있고, 회수는 단일 챔버에서 수행될 수 있다.
본 명세서의 장치 중 임의의 것에서, 샘플의 구획화 또는 분할은 임의의 유용한 방법을 포함할 수 있다. 예로서, 구획화는 수동적 또는 능동적 전략에 의한 액체 층의 파괴를 도입함으로써 달성될 수 있다. 수동적 전략은 채널 기하형상을 변경하는 것, 채널 습윤 특성을 변경하는 것 및/또는 건조 처리 동안 액체 파괴를 유도하도록 특정 채널 네트워크를 생성하는 것(예로서, 데드-엔드 채널 또는 우회 채널을 장치가 로딩하는 동안 물로 충전되지 않는 채널을 포함하지만 이에 한정되지 않음)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 능동적 전략은 상대 이동의 사용(예를 들어, 챔버를 연결 또는 분리하기 위해 하나 이상의 층을 미끄럼시키는 것에 의한) 및/또는 장치의 서로 다른 부분을 분리시키기 위한 표준 밸브 시스템(예를 들어, 공압 또는 전자 밸브)의 사용을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 구획화 및 회수는 밸브 시스템과 마이크로유체 장치를 조합하여 획득될 수 있다. 일부 경우에, 장치는 다수의 층을 포함하고, 층 중 일부는 함께 결합될 수 있다(예를 들어, 미끄럼가능하지 않다).
샘플 농도
본 발명의 시스템, 방법 및 장치는 하나 이상의 샘플을 농축하기 위해 유용할 수 있다. 샘플 및/또는 샘플 내의 하나 이상의 분석물은 임의의 유용한 방법, 예를 들어, 증발에 의해 농축될 수 있다. 일 비제한적 예에서, 샘플은 장치 내로 주입되고, 그후, 다공성 물질(예를 들어, 멤브레인)을 통해 외부 대기나 건조제에 노출된다. 여기서, 샘플의 용매는 제거되고 따라서 분석물의 농도가 증가한다. 다른 예에서, 예컨대, 각각의 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 란달(Randall) 등, Proc. Natl. Acad. Sci. 102:10813-10818(2005) 및 메를린(Merline) 등, Soft Matter 8:3526-3537(2012)에 제공된 원리를 사용하는 것 같이, 장치 내에서 유동을 개시하기 위해 증발이 사용된다.
증발은 임의의 유용한 장치 또는 방법에 의해 제어될 수 있다. 일 비제한적 예에서, 증발은 샘플의 완전한 건조를 초래한다. 예로서, 샘플을 위한 용매가 완전히 제거되고, 결과적 분석물이 알려진 체적의 용액(예를 들어, 물, 완충제 또는 본 명세서에 설명된 임의의 유체)로 용리된다. 농도의 인자는 예로서, 하나 이상의 챔버 및/또는 포획 영역의 기하형상을 제어함으로써 제어될 수 있다. 다른 비제한적 예에서, 증발은 샘플의 부분적 건조를 초래한다. 예로서, 증발은 주어진 시간 동안 장치의 제어된 영역에서 이루어진다. 그후, 결과적인 농축된 용액이 추가 처리를 위해 사용될 수 있다. 농도의 인자는 예로서, 하나 이상의 챔버 및/또는 포획 영역의 기하 형상, 전체 증발 구역(예를 들어, 샘플에 노출되는 멤브레인의 총 구역) 및/또는 증발 시간을 제어함으로써 제어될 수 있다.
전체적 건조 및 부분적 건조 접근법 중 임의의 것에 대하여, 다중체적 실험이 수행될 수 있고, 여기서, 일련의 분취물이 서로 다른 방식으로 처리되고, 파라미터가 서로 다른 농축 인자를 달성하기 위해 조율될 수 있다. 이러한 방법은 분석의 동적 범위를 증가시킬 수 있다. 또한, 이들 방법은 농도의 인자를 최대화하기 위해 동시적 로딩 및 건조를 가능하게 할 수 있다. 예로서, 장치 로딩 속도가 용매가 증발에 의해 제거되는 속도와 일치되는 경우, 정상 유동이 생성되어 분석물 농축 정도를 최대화할 수 있다.
선택적으로, 증발은 임의의 유용한 구조를 사용하여 장치 내에서 자동으로 제어될 수 있다. 한 가지 비제한적 예에서, 장치는 물로 충전된 저장소를 포함하고, 저장소의 일부는 다공성 물질(예를 들어, 다공성 멤브레인 같은)을 포함한다. 여기서, 샘플이 다공성 벽과 접촉하는 한 증발이 이루어질 수 있고, 증발율은 저장소의 봉입된 말단부에 샘플이 도달하자 마자 감소될 것이다. 증발율은 기하형상을 조율함으로써, 예를 들어, 액체가 저장소의 봉입된 말단에 도달한 이후 노출된 액체 계면을 최소화하도록 긴축부를 사용하여 감소 또는 억제될 수 있다. 이 시점에서, 증발율은 감소하고, 농축된 샘플의 규정된 체적이 중력에 의해(이 경우, 장치는 수직 위치로 유지되거나 그렇지 않을 수 있음), 모세관 작용에 의해(이 경우, 장치는 긴축부를 포함하거나 그렇지 않을 수 있음) 또는 임의의 다른 방법에 의해 제 위치에 유지될 것이다.
상술한 전략 모두는 예로서 멤브레인(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은)을 포함하는 장치를 사용하여, 그리고, 유체 취급 및/또는 샘플의 보전의 제어된 활성화/비활성화를 위해 본 명세서에 설명된 방법 중 임의의 것을 사용하여 이행될 수 있다.
일부 예에서, 보전된 샘플의 재수화는 유체로 충전될 챔버의 체적보다 작은 체적의 유체(예를 들어, 물, 완충제 또는 본 명세서에 설명된 임의의 액체)를 사용하는 것을 포함한다. 이러한 방식으로, 최종 분석물 농도는 원래 샘플의 분석물의 농도보다 크다. 더 작은 체적으로 재수화를 달성하는 전략은 보전 이전 또는 이후 샘플을 분할하는 것에 의한 것 같이 플러그 기반 마이크로유체의 사용을 포함한다. 일부 경우에, 하나 이상의 챔버에 비혼화성 유체(예를 들어, 오일, 윤활제 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것들을 포함하는 임의의 비혼화성 유체)가 로딩될 수 있다. 그후, 유체(예를 들어, 물, 완충제 또는 본 명세서에 설명된 임의의 액체 같은 수성 유체)의 액적(예를 들어, 마이크로액적 또는 플러그)가 사용되어 챔버 내의 보전된 샘플(예를 들어, 완전히 또는 부분적으로 건조된 고체 또는 액체 상태의 샘플)을 회수한다. 예시적 방법 및 장치는 각각이 본 명세서에 그 전문이 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제8,304,193호; 제8,329,407호; 제8,273,573호; 제7,901,939호; 제7,129,091호 및 제7,655,470호에 설명되어 있다.
샘플 보전은 본 명세서에 설명된 임의의 샘플 처치, 샘플 분석 또는 샘플 농도 방법과 조합될 수 있다. 예로서, 샘플 보전은 뉴본 스크리닝, 약물 테스트, 약물 발견, 임상 시험, 원격 임상 시험, 샘플 수송, 수송, 바이오-뱅킹, 바이오마커 발견, 기록(예를 들어, 개별 환자의 병리상태 이력에 대한 추적을 위해), 장기 저장, 원격 분석, 현장 진단(POC) 또는 제한된 자원 환경(LRS) 테스트를 위한 부차적 분석, POC 또는 LRS 테스트 이후의 보완 분석, 핵산 테스트, 단백질 테스트, 혈청 테스트, 샘플 처리, 원료 샘플에서의 분석물 안정화, 정제된 샘플에서의 분석물 안정화 및 본 명세서에 설명된 임의의 추가적인 샘플 처치, 샘플 분석 또는 샘플 농도 방법 중 하나 이상과 조합될 수 있다.
샘플 처치
본 발명의 시스템, 방법 및 장치는 샘플 처치(샘플 독성제거, 샘플 보전, 샘플 분석 또는 샘플의 반응 진행의 판정을 위한)를 수행하는 데 유용할 수 있다. 특정 예에서, 샘플 처치를 위한 장치는 샘플을 보전 및 저장하기 위한 본 명세서에 설명된 임의의 것(예를 들어, 하나 이상의 멤브레인 및/또는 브리지 포함)이다. 특정 예에서, 샘플 처치를 위한 장치는 샘플을 처리 및 분석하기 위해 본 명세서에 설명된 임의의 것(예를 들어, 하나 이상의 포획 영역 포함)이다.
일부 예에서, 장치(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 멤브레인 및/또는 브리지 포함)는 샘플로부터 증기나 가스를 제거 및/또는 수집하는 데 유용하다. 특정 예에서, 장치는 매트릭스(예를 들어, 관련 가스 또는 증기에 대해 적절한 선택성을 갖는 수집 매트릭스 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것)를 포함하며, 여기서, 매트릭스에 대한 샘플의 노출은 관련 가스 또는 증기의 제거 및/또는 수집을 초래한다. 예시적 증기 및 가스는 H2S, 산소(예를 들어, O2, 및 라디칼 산소 종), CO, CO2, 메탄, 황 산화물, 수은 증기, 휘발성 유기 화합물의 증기, 카르복실산, 아민, 알데히드, 부취제, 등을 포함한다. 다른 예에서, 장치는 매트릭스(예를 들어, 하나 이상의 물리적 또는 화학적 특성, 예컨대 극성, 크기, 전하, 밀도, 산도, 염기도, 소수성, 친지성, 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것에 대한 적절한 선택도를 갖는 수집 매트릭스)를 포함하고, 매트릭스에 대한 샘플의 노출은 원하는 화학 또는 물리적 특성을 갖는 관련 분석물의 제거 및/또는 수집을 초래한다.
예시적 수집 매트릭스는 중공 섬유 멤브레인(예를 들어, 폴리 2,6-디메틸-1,4-페닐렌 옥시드)(PPO) 및 카르보-유형 폴리이미드(PI) 중공 섬유 멤브레인), 나일론 멤브레인(예를 들어, 나일론 6 또는 나일론 6.6(폴리이미드)), 폴리비닐 알콜(PVA) 막, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 멤브레인, 폴리우레탄(PU) 멤브레인, 폴리우레탄-우레아(PUU) 멤브레인, 셀룰로스 아세테이트(CA) 멤브레인, 이온성 액체, 겔(예를 들어, 실리카 겔, 예컨대 천연 가스로부터 중(극성) 탄화수소를 흡착하기 위한 것), 활성탄/목탄(예를 들어, 예컨대 가스 저장, 수은 증기 또는 다른 부취제를 위한 것) 및 본 명세서에 설명된 임의의 것을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 매트릭스는 특정 물질을 방출하도록 설계될 수 있다(예를 들어, 교환 처리가 이루어지도록 타겟 증기, 가스 또는 분석물의 존재에 응답하여). 이는 타겟 증기, 가스 또는 분석물이 특정 물질(예를 들어, 불활성 증기, 보전 증기, 반응 증기, 가용화제, 시약, 완충제 또는 본 명세서에 설명된 임의의 유용한 물질)로 보중되는 것이 유익할 때 바람직할 수 있다. 예로서, 이런 교환을 통해, 샘플(예를 들어, 생물학적 샘플)은 보호, 보전 및/또는 안정화될 수 있다.
다양한 유형의 샘플이 샘플 처치를 위해 사용될 수 있다. 예시적 샘플은 액체 샘플(예를 들어, 휘발성 화합물의 제거를 위한) 또는 가스 샘플(예를 들어, 가스 혼합물로부터의 일부 화합물의 제거를 위한) 및 본 명세서에 설명된 임의의 것을 포함한다. 예시적 샘플 처치 단계는 예로서, 하나 이상의 독성 성분, 간섭 성분 또는 휘발성 성분 같은 하나 이상의 오염물을 제거하는 것(예를 들어, 장치 내에 샘플을 안정화 또는 보전하기 이전에 또는 장치 내에서의 샘플 분석 이전에), 이런 샘플의 보전을 향상시키기 위한 물질(예를 들어, 산소)의 제거 및/또는 하나 이상의 관심 분석물의 포획을 포함한다. 이들 경우 중 임의의 것에서, 매트릭스는 예컨대 장치로부터 매트릭스를 제거함으로써, 또는, 하나 이상의 용리 완충제에 매트릭스를 노출시키고, 결과적 용리물을 분석하는 것 같이 추가로 분석될 수 있다. 특정 비제한적 경우에, 장치는 수집되는 증기에 대해 투과성이 아니거나 미소하게 투과성인 물질로부터 형성된다. 예를 들어, 수증기 투과성과 산소를 감소시키는 플라스틱 필름에서 현저한 실험이 산업계에 존재한다. 예로서, 시클릭 올레핀 공중합체(COC) 및 시클릭 올레핀 폴리머(COP)의 투과성은 폴리 카르보네이트(PC)보다 일반적으로 낮다. 예시적 COC 및 COP는 노르보르넨(예를 들어, 에텐 또는 에틸렌 구비)을 포함하는 공중합체, 에틸렌-노르보르넨 공중합체를 포함하는 TOPAS® COC를 포함하는 테트라시클로도데센(예를 들어, 에텐 또는 에틸렌 구비)을 포함하는 공중합체(예를 들어, TOPAS-8007(Tg=78℃), TOPAS-5013(Tg=130℃), TOPAS-6015(Tg=160℃) 및 TOPAS 6017(Tg=130℃)) 및 본 명세서에 설명된 임의의 것을 포함한다.
샘플 제조
본 발명의 시스템, 방법 및 장치는 샘플의 처리, 제조 및/또는 분석을 위한 방법(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것)에 유용하다. 이러한 방법은 상대 이동에 의해 연결되거나 분리될 수 있는 하나 이상의 층, 하나 이상의 챔버 및/또는 하나 이상의 포획 영역을 포함하는 본 발명의 장치로부터 유익함을 얻을 수 있다. 특히, 이들 방법의 각 단계는 이런 상대 이동을 제어함으로써 달성될 수 있고, 심지어 복잡한 또는 되풀이되는 단계도 상대 이동을 제어함으로써 그리고 적절한 층을 설계함으로써 수용될 수 있다. 예로서, 다양한 층의 샘플과 시약(들) 사이의 특정 상대적 단계는 원하는 시약(들) 및 샘플을 포함하는 챔버들을 연결하기 위해 장치의 층을 상대적으로 이동시시키는 것에 의해 개시될 수 있다.
이 방법은 테스트 샘플(예를 들어, 약 1 mL보다 큰 체적을 구비)을 별개의 분취물(예를 들어, 약 1 mL 미만의 체적을 각각 갖는 복수의 액적 또는 복수의 마이크로액적)로 분할하고, 하나 이상의 분취물을 건조하고(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이 하나 이상의 건조제를 사용하여) 및/또는 하나 이상의 분취물을 회수하는 것(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이 물, 완충제 또는 유기 용매 같은 하나 이상의 용매를 사용하여)을 추가로 포함한다. 각 분취물의 체적은 적절히 크기설정된 챔버에 의해 제어될 수 있다. 또한, 이런 분취물은 액적 또는 마이크로액적 내에 분취물을 캡슐화하도록 윤활제를 사용함으로써 추가로 구획화될 수 있다. 특정 경우에, 체적은 약 1 mL, 750 μL, 500 μL, 250 μL, 100 μL, 50 μL, 10 μL, 5 μL, 1 μL, 750 nL, 500 nL, 250 nL, 100 nL, 50 nL, 10 nL, 5 nL, 1 nL, 750 pL, 500 pL, 250 pL, 100 pL, 50 pL, 10 pL, 5 pL, 1 pL, 750 fL, 500 fL, 250 fL, 100 fL, 50 fL, 10 fL, 5 fL, 1 fL, 750 aL, 500 aL, 250 aL, 100 aL, 50 aL, 10 aL, 5 aL, 또는 1 aL 미만이다. 다른 경우에, 체적은 약 1 aL 내지 약 1 mL(예를 들어, 1 aL 내지 750 μL, 1 aL 내지 500 μL, 1 aL 내지 250 μL, 1 aL 내지 100 μL, 1 aL 내지 50 μL, 1 aL 내지 10 μL, 1 aL 내지 5 μL, 1 aL 내지 1 μL, 1 aL 내지 750 nL, 1 aL 내지 500 nL, 1 aL 내지 250 nL, 1 aL 내지 100 nL, 1 aL 내지 50 nL, 1 aL 내지 10 nL, 1 aL 내지 5 nL, 1 aL 내지 1 nL, 1 aL 내지 750 pL, 1 aL 내지 500 pL, 1 aL 내지 250 pL, 1 aL 내지 100 pL, 1 aL 내지 50 pL, 1 aL 내지 10 pL, 1 aL 내지 5 pL, 1 aL 내지 1 pL, 1 aL 내지 750 fL, 5 aL 내지 1 mL, 5 aL 내지 750 μL, 5 aL 내지 500 μL, 5 aL 내지 250 μL, 5 aL 내지 100 μL, 5 aL 내지 50 μL, 5 aL 내지 10 μL, 5 aL 내지 5 μL, 5 aL 내지 1 μL, 5 aL 내지 750 nL, 5 aL 내지 500 nL, 5 aL 내지 250 nL, 5 aL 내지 100 nL, 5 aL 내지 50 nL, 5 aL 내지 10 nL, 5 aL 내지 5 nL, 5 aL 내지 1 nL, 5 aL 내지 750 pL, 5 aL 내지 500 pL, 5 aL 내지 250 pL, 5 aL 내지 100 pL, 5 aL 내지 50 pL, 5 aL 내지 10 pL, 5 aL 내지 5 pL, 5 aL 내지 1 pL, 5 aL 내지 750 fL, 1 fL 내지 1 mL, 1 fL 내지 750 μL, 1 fL 내지 500 μL, 1 fL 내지 250 μL, 1 fL 내지 100 μL, 1 fL 내지 50 μL, 1 fL 내지 10 μL, 1 fL 내지 5 μL, 1 fL 내지 1 μL, 1 fL 내지 750 nL, 1 fL 내지 500 nL, 1 fL 내지 250 nL, 1 fL 내지 100 nL, 1 fL 내지 50 nL, 1 fL 내지 10 nL, 1 fL 내지 5 nL, 1 fL 내지 1 nL, 1 fL 내지 750 pL, 1 fL 내지 500 pL, 1 fL 내지 250 pL, 1 fL 내지 100 pL, 1 fL 내지 50 pL, 1 fL 내지 10 pL, 1 fL 내지 5 pL, 1 fL 내지 1 pL, 1 fL 내지 750 fL, 1 pL 내지 1 mL, 1 pL 내지 750 μL, 1 pL 내지 500 μL, 1 pL 내지 250 μL, 1 pL 내지 100 μL, 1 pL 내지 50 μL, 1 pL 내지 10 μL, 1 pL 내지 5 μL, 1 pL 내지 1 μL, 1 pL 내지 750 nL, 1 pL 내지 500 nL, 1 pL 내지 250 nL, 1 pL 내지 100 nL, 1 pL 내지 50 nL, 1 pL 내지 10 nL, 1 pL 내지 5 nL, 1 pL 내지 1 nL, 1 pL 내지 750 pL, 1 pL 내지 500 pL, 1 pL 내지 250 pL, 1 pL 내지 100 pL, 1 pL 내지 50 pL, 1 pL 내지 10 pL, 1 pL 내지 5 pL, 1 nL 내지 1 mL, 1 nL 내지 750 μL, 1 nL 내지 500 μL, 1 nL 내지 250 μL, 1 nL 내지 100 μL, 1 nL 내지 50 μL, 1 nL 내지 10 μL, 1 nL 내지 5 μL, 1 nL 내지 1 μL, 1 nL 내지 750 nL, 1 nL 내지 500 nL, 1 nL 내지 250 nL, 1 nL 내지 100 nL, 1 nL 내지 50 nL, 1 nL 내지 10 nL, 또는 1 nL 내지 5 nL)이다.
다양한 유형의 샘플 제조 및 분석이 본 발명의 장치에서 수행될 수 있다. 예시적 샘플 제조 및 분석은 핵산 추출, 핵산 정제, 핵산 농후화, 핵산 농도, 단백질 추출, 단백질 정제, 단백질 농후화, 단백질 농도, 세포 분리, 샘플 농후화, 핵산 증폭, 핵산 검출, 단백질 검출, 여과, 용해, 탈수, 재수화, 결합 반응, 세척 단계, 용리, 검정 반응 및/또는 하나 이상의 샘플이나 샘플 내의 하나 이상의 분석물의 검출을 포함한다.
특히, 본 명세서에 설명된 방법은 낮은 농도의 분석물을 갖는 샘플의 분석시, 예를 들어, 묽은 샘플; 희유 핵산, 단백질, 마커, 및 유전적 또는 감염성 질환의 바이오마커; 환경적 오염물; 희유 세포, 예컨대 출산전 진단을 위한 모체 혈액 내의 순환 암 세포, 줄기 세포, 또는 태아 세포; 감염의 급속한 조기 진단을 위한 혈액, 객담, 골수 흡인물 및 다른 체액 예컨대 소변 및 뇌 척수액 내의 미생물 세포; 샘플(예를 들어, 클라미디아, 임질, 및/또는 HIV를 갖거나 갖는 것으로 의심되는 피검체로부터의 샘플) 내의 바이러스 로드(예를 들어, HIV 및/또는 HCV를 위한); 효소적 검정; 세포 검정, 예컨대, 세포 생존율, 세포 부착, 세포 결합 등을 결정하기 위한 세포 검정; 촉매 활성, 선택성, 또는 저장 기능 또는 격리(예컨대 기체의 흡수 또는 독성 화합물의 포획, 등)를 위한 생물학적 또는 화학적 스크린; 또는 전기, 자기, 광학 등 같은 다양한 특성의 분석 테스트시에 유익할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 공보 번호 제2005/0003399호 및 국제 공보 제 WO 2009/048673호 참조. 특히, 낮은 농도의 분석물(예를 들어, 단일 분자 또는 단일 박테리아)의 검출은 식품, 의료 및 보안 산업에서 과제로 남아있다. 본 발명의 장치는 이런 샘플의 농축 및 분석 수행을 위해 유용할 수 있다. 일 예에서, 본 발명의 장치는 벌크 용액을 위해 묽은 농도로만 존재하는 높은 국부 농도의 분석물을 생성(예를 들어, 포획 영역을 사용하여 농도에 의해 또는 챔버 및/또는 액적 내의 구획화에 의해)하는 데 유용할 수 있다. 다른 예에서, 본 발명의 장치는 예컨대 DNA 샘플을 사용한 PCR 또는 박테리아 샘플을 사용한 정족수 감지에 의해 추가로 증폭될 수 있는 높은 국부 농도의 분석물을 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 장치는 임의의 유용한 PCR 기술과 조합하여 사용될 수 있다. 예시적 PCR 기술은 각각의 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 이하의 공보에 개시되어 있다: US 2008/0166793, WO 08/069884, US 2005/0019792, WO 07/081386, WO 07/081387, WO 07/133710, WO 07/081385, WO 08/063227, US 2007/0195127, WO 07/089541, WO 07/030501, US 2007/0052781, WO 06/096571, US 2006/0078893, US 2006/0078888, US 2007/0184489, US 2007/0092914, US 2005/0221339, US 2007/0003442, US 2006/0163385, US 2005/0172476, US 2008/0003142 및 US 2008/0014589. PCR을 수반하는 특정 용례에서 소수 아이템이 통합되어 있는 내지는 어떠한 아이템도 구역 내에 통합되어 있지 않은 작은 체적 구역을 형성함으로써 세포 및/또는 화학제를 농축하는 방법을 설명하는 이하의 문헌이 본 명세서에 참조로 통합되어 있다: 코(Koh) 등, Anal. Chem. 75:4591-4598(2003); 굴릭슨(Gulliksen) 등, Lab Chip. 5:416-420(2005); 아브람스(Abrams) 등, Ann N Y Acad. Sci. 1098:375-388(2007); 캐디(Cady) 등, Proc. IEEE Sensors, 24-27 October 2004 3:1191-1194(2004); 오테슨(Ottesen) 등, Science 314:1464-1467(2006); 고빈드(Govind) 등, Electrophoresis 27:3753-3763(2006); 라피즈코-엔시나스(Lapizco-Encinas) 등, J. Microbiol. Methods 62:317-326(2005); 왕(Wong) 등, Anal. Chem. 76:6908-6914(2004); 양(Yang) 등, Lab Chip 2:179-187(2002); 두(Du) 등, Anal. Chem. 77:1330-1337(2005); 황(Huang) 등, Science 315:81-84(2004); 홍(Hong) 등, Nat. Biotechnol. 22:435-439(2004); 류(Liu) 등, Electrophoresis 23:1531-1536(2003); 마쯔바라(Matsubara) 등, Biosens. Bioelectron. 20:1482-1490(2005); 및 레아몬(Leamon) 등, Nat. Methods 3:541-543(2006).
본 발명의 시스템, 방법 및 장치는 응고 또는 고화 검정, 단백질 응집, 단백질 결정화(지질 큐빅 페이즈의 사용 포함), 소분자, 거대분자, 및 입자의 분석, 다형체의 결정화 및 분석, 제약물, 약물 및 약물 후보의 결정화, 바이오미네랄화, 나노입자 형성, 환경(수성 및 공기 샘플링을 통한), 배양 조건(예를 들어, 확률적 구속, 세포 용해, 등), 약물 감수성, 약물 상호작용, 고처리량 스크리닝(예를 들어, 다수의 다른 제2 물질을 갖는 하나의 제1 물질 또는 다수의 다른 제2 물질을 갖는 다수의 다른 제1 물질), 멀티플렉스 검정(예를 들어, PCR, 택맨, 면역검정(예를 들어, ELISA, FISH, 등)), 증폭(예를 들어, PCR, 리가제 연쇄 반응(LCR), 전사 매개 증폭(TMA), 역전사효소 개시 PCR, DNA 또는 RNA 혼성화 기술, 서열화, 등), 샌드위치 면역검정, 화학주성 검정, 분지 증폭(RAM), 등을 연구 및 수행하기 위해 사용될 수 있다. 혈액 검정, 결정화 검정, 단백질 응집 검정, 배양 검정을 위한 예시적 기술은 각각의 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제7,129,091호, 제6,949,575호, 제5,688,651호, 제7,329,485호, 제6,949,575호, 제5,688,651호, 제7,329,485호, 및 제7,375,190호; 미국 공보 제2007/0172954호, 제2006/0003439호, 제2003/0022243호, 및 제2005/0087122호; 그리고 국제 공보 제WO 2007/089777호 및 제WO 2009/015390호에 설명되어 있다. 본 발명의 장치는 촉매작용, 다단계 반응, 부동화 다단계 합성(예를 들어, 소분자, 펩티드 및 핵산 합성), 고체 상태 합성, 방사성 동위원소 합성 등을 포함하는 다양한 합성을 위해 사용될 수 있다. 마지막으로, 본 발명의 장치는 샘플의 정제 및 농후화를 위해 사용될 수 있다.
일부 예에서, 장치는 양의 대조군(예를 들어, 챔버 내에 사전 로딩된 분석물) 및/또는 음의 대조군(예를 들어, 챔버 내에 사전 로딩된 완충제)로서 사용되는 챔버를 포함할 수 있다.
본 발명의 시스템, 장치 및 방법은 임의의 유용한 반응을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 제한적이지 않은 예시적인 반응은 광화학 및 전기화학 반응, 화학 반응 예컨대 증폭 반응(예를 들어, 핵산 증폭), 합성 반응(예를 들어, 방사성동위원소 합성), 중화 반응, 분해 반응, 치환 반응, 환원-산화 반응, 침전, 결정화(예를 들어, 유리 인터페이스 확산 및/또는 증기 확산에 의한 단백질 결정화), 연소 반응, 및 중합 반응과, 공유 및 비공유 결합, 상 변화, 색 변화, 상 형성, 용해, 발광, 광 흡수 또는 방출 특성의 변화, 온도 변화 또는 열 흡수 또는 방출, 입체형태적 변화, 및 거대분자 예컨대 단백질의 폴딩 또는 비폴딩을 포함한다. 다단계 반응은 장치의 각 후속 상대 이동에서 조건을 제어함으로써 수행될 수 있다.
본 발명의 시스템, 방법 및 장치는 쉽고 경제적으로 상이한 물질을 갖는 다수의 구역을 로딩하도록 설계될 수 있다. 예로서, 장치는 샘플 1, 2 및 3을 보전 및 분석하기 위한 다수의 챔버를 포함하도록 제조될 수 있다. 또한, 각 층은 특정 기능을 수행하도록 설계될 수 있다. 예로서, 제1 층은 샘플 제조(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것 같은 하나 이상의 건조제를 포함함으로써)를 허용하고, 제2 층은 예로서 정제(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것 같은 하나 이상의 포획 영역을 사용함으로써)를 허용하고, 제3 층은 샘플 수집(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 유용한 샘플)을 허용한다.
다른 예에서, 장치는 표준 다중웰 판과 동일한 위치에 구성된 또는 방사상으로 구성된 복수의 챔버를 포함할 수 있다. 각 층은 예로서 6, 24, 96, 384, 1536, 3456, 또는 9600 챔버를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 장치는 적어도 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 24, 30, 40, 48, 50, 60, 70, 80, 90, 96, 100, 200, 300, 384, 400, 500, 512, 1000, 1500, 1536, 2000, 2500, 3000, 3456, 3500, 4000, 4500, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 9600, 10000, 1500, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000, 10000, 20000, 30000, 40000, 50000, 60000, 70000, 80000, 90000, 100000, 200000, 200000, 400000, 500000, 600000, 700000, 800000, 900000, 1000000, 또는 그 이상의 챔버를 포함할 수 있다.
본 발명의 시스템 및 장치는 여과에 의해 샘플 제조를 수행할 수 있고, 동일한 접근법이 또한 타겟 농후화를 위해 사용될 수도 있다. 여과 멤브레인, 겔 및 관통 구멍/공극 같은 매트릭스는 예를 들어 슬립칩 장치 내의 제2 및/또는 제3 층에 관해 제1 층을 미끄럼시킴으로써 수집된 샘플과 접촉하게 될 수 있다. 양압, 음압 및 구배 같은 구동력에 의해, 매트릭스 공극 크기보다 작은 크기를 갖는 샘플 층 내의 입자 또는 분자(즉, 입자들)만이 제2 층 내의 매트릭스를 통과하고 제3 층 내의 수용 웰에 진입할 수 있다. 더 큰 입자는 샘플 오목부 내에 잔류하거나 매트릭스 내에 포획된다. 일부 경우에, 크기 선택 매트릭스를 통과하는 물질은 면역 검정 같은 하류 분석이나 핵산 추출 같은 추가적 샘플 조작을 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 공극 크기보다 더 큰 입자들(즉, 입자들)은 매트릭스 상에 농후화될 수 있고, 셀 계수, 셀 용해 및 핵산 추출 같은 추가적 분석이 매트릭스 상에 직접적으로 적용될 수 있다.
대안적으로, 매트릭스는 타겟 분자를 농축/농후화하기 위해 포획 분자, 예컨대, 압타머 및 ChargeSwitch® 물질을 포함할 수 있다. 다른 경우에, 매트릭스는 샘플 용액으로부터 억제제 같은 분석물이나 타겟 분자를 제거하기 위해 포획 분자를 포함할 수 있다.
예로서, 이러한 일반적 방법은 전혈로부터의 혈장 분리를 위해 적용될 수 있다. 우리는 매트릭스로서 Pall® 비비드 혈장 분리 멤브레인을 갖는 혈장 분리 모듈을 설계 및 최적화하였다. 대략 1/50의 분위기 양압이 혈장 여과의 속도를 증가시키기 위해 인가된다. 이러한 혈장 제조 장치는 60초 내에 100 μL 의 인간 전혈로부터 대략 10 내지 20 μL 의 무세포 혈장을 제조할 수 있다. 자유 유동 혈장이 장치의 저부에 수집될 수 있다. 스테레오스코프를 사용하여 제조된 혈장으로부터 어떠한 혈액 세포도 관찰할 수 없었다.
대안적으로, 장치(예를 들어, 슬립칩 장치)는 백혈구 농후화를 위해 적용될 수 있다. 백혈구 격리(류코솔브(leukosorb)) 매체의 멤브레인이 매트릭스로서 장치에 통합될 수 있다. 중력 또는 압력에 의해 매트릭스를 통해 전혈이 구동될 수 있고, 백혈구가 하류 분석을 위해 매트릭스 내에 포획될 수 있다.
장치는 밸브 대신 데드-엔드 충전, 플런저 또는 다른 유체 제어 방법에 의해 분리 매트릭스를 통과하는 전체 체적을 제어할 수 있다. 샘플 제조 동안의 전체 통과 체적은 수용 챔버의 체적에 의해 규정된다. 따라서, 처리 압력이 누설 압력 미만인 한, 수성 유체가 모세관력에 의해 누설없이 수용된다. 이러한 데드-엔드 충전 특징은 장치가 병렬적으로 다수의 샘플을 처리하고, 단일 또는 다수의 샘플을 다단계 절차로 조작하고, 다중 체적의 샘플을 처리할 수 있게 한다. 또한, 이 방법은 수용 웰의 체적에 의해 규정되는 강인하고 정확한 체적 제어를 가능하게 한다.
샘플 제조는 핵산 증폭 및 면역 검정 같은 하류 반응 및 분석을 가능하게 할 수 있다. 현용의 샘플 제조 방법은 일반적으로 다수의 기구, 플러그-인 동력 공급장치, 및 숙련된 인력을 필요로 하며, 이는 현장 진단 및 자원이 제한된 환경에서는 바람직하지 못하다. 본 발명의 장치는 펌프, 밸브, 주사기, 배럴 등 같은 복잡한 유체 조작 시스템 없이 샘플 제조를 수행할 수 있다. 이런 장치는 샘플 용액과 다른 시약, 예컨대, 세척 및 용리 완충제를 샘플 제조 매트릭스와 접촉시키거나 접촉 상태를 벗어나게 하기 위해 층의 상대 이동에 의해 샘플 제조를 수행할 수 있다. 다양한 판/층의 상대 이동은 병진, 회전 또는 양자의 조합일 수 있다.
다층 접근법(예를 들어, 슬립칩 장치나 본 명세서에 설명된 임의의 장치를 사용하는)이 다양한 기능을 갖는 모듈의 통합 같은 장치의 기능의 추가적 확장을 위해 사용될 수 있다. 각 층은 다른 층에 대해 자유롭게 이동(예를 들어, 미끄럼)하도록 설계될 수 있다. 예로서, 샘플 제조에서, 분리 매트릭스 또는 핵산 추출 매트릭스가 중간 층에 매설될 수 있고, 시약 챔버가 상단 층에 제공되며, 수용 챔버가 저부 층에 제공된다. 중간 층을 미끄럼시킴으로서, 포획 영역 또는 매트릭스가 각 세트의 시약 챔버 및 수용 챔버 각각과 정렬된다. 데드-엔드 충전 디자인을 갖는 수용 챔버가 매트릭스를 통과하는 용액 체적을 정밀하게 제어하기 위해 사용될 수 있다. 오일 또는 윤활제 변위의 속도는 간극 및 표면 화학특성에 의해 제어될 수 있다.
일부 다른 예에서, 시스템, 방법 또는 장치는 샘플 내의 세포, 포자 또는 미생물을 용해시키고 동시에 가열 및/또는 건조제에 의한 습기 흡수에 의해 멤브레인, 매트릭스 또는 필터 상의 샘플을 건조시키기 위한 적어도 하나의 물질이 주입될 수 있는 멤브레인, 매트릭스 또는 필터를 포함한다(예를 들어, 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제8,247,176호 및 제6,645,717호에 설명된 것 같은). 방출된 핵산 또는 다른 바이오마커는 멤브레인 매트릭스 또는 필터에 결합될 수 있고, 추가적 세척 및 용리가 적용될 수 있다.
체적 정량화
본 발명의 장치, 방법 및 시스템은 샘플, 시약 또는 임의의 유용한 물질(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것)의 체적을 정량화하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 체적의 정량화는 샘플 보전, 샘플 처치, 샘플 제조 및/또는 샘플 분석을 위한 것 같은 본 명세서에 설명된 임의의 다른 장치 및 방법과 조합하여 사용될 수 있다. 특히, 이런 체적 정량화 기술은 특수 개체군(예컨대 유전 대사 장애 또는 리소솜 축적 장애, 파브리, 고셔, 크라베, 니만-픽 A/B, 및 폼페병을 스크리닝하기 위한; 바이러스 감염, 예컨대 HIV 또는 CMV를 스크리닝하기 위한; 또는 유용한 진단 마커를 사용하여 다른 장애를 스크리닝하기 위한, 예컨대 출산아 또는 유아에서 티로신혈증 유형 I(TYR 1)을 검출하기 위하여 숙신산아세톤, 아실카르니틴, 및 아미노산을 스크리닝하기 위한 예컨대 출산아, 유아, 또는 작은 동물)의 스크리닝을 위해, 건조된 혈반(DBS) 샘플과 함께 사용하기 위해(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 샘플 보전 및/또는 저장 장치 및 방법과 조합하여), 대사물을 스크리닝하기 위해(예를 들어, 약동학, 약력학, 독성동태학적, 또는 다른 약물 감시 평가를 위해), 임상 시험에 사용하기 위해(예를 들어, 임상 시험시 임상시험용 약물의 약동학 또는 약력학적 평가를 위해), 및 특정한 약물과의 부착을 결정하기 위해(예를 들어, 약동학, 약력학, 독성동태학적, 또는 다른 약물 감시 평가를 위해) 유용할 수 있다. 특정 경우에, 테스트 샘플은 건조된 혈반 샘플이다. 일 비제한적 예에서, 멤브레인, 브리지, 매트릭스, 포획 영역 및/또는 건조제 중 하나 이상을 포함하는 장치(예를 들어, 멤브레인, 브리지 및/또는 건조제 중 하나 이상을 포함하는 샘플 보전을 위한 장치)가 수집기와 함께 또는 수집기 없이 사용되며, 혈액 샘플이 장치 내로 도입된다. 다음에, 혈액 샘플이 건조된다(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 부분적으로 또는 완전하게). 일부 경우에, 혈액 샘플은 선택적으로 건조제와 유체 연통하는 셀룰로스 멤브레인 상으로 건조된다. 그후, 건조된 혈액 샘플이 하나 이상의 유용한 물질 또는 시약을 사용하여 처리 및/또는 분석된다. 예시적인 물질 또는 시약은 완충제(예를 들어, 세척 완충제 또는 용리 완충제, 예를 들어, 0.05% 트윈 80 및 0.005% 아지드화나트륨을 포함하는 PBS 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것), 예컨대 증폭을 포함하는 DBS 기술에서 스크리닝(예를 들어, PCR); 바이러스, 박테리아, 원충, 및/또는 연충(예를 들어, HIV, C형 간염 바이러스, B형 간염 바이러스, 간염 A 바이러스, 단순 포진 바이러스, 풍진, 홍역, MMR(홍역, 멈프스, 및 풍진), 디프테리아, 뎅기, 파상풍 안티톡신, 시토메갈로바이러스, 인간 T-세포 백혈병/림프종 바이러스 I 또는 II, 미코박테리움 레프라에, 헬리코박터 필로리, 브루셀라 sp, 트레포네마 팔리둠, 톡소플라스마 곤디이, 플라스모디움 팔시파룸, 트리파노소마 크루지, 지아르디아 람블리아, 리슈마니아 spp, 에키노코쿠스 그라눌로수스, 쉬스토소마 헤마토비움, 또는 브루기아 말라이이)의 검출; 하나 이상의 대사물(예를 들어, 약물 대사물)의 검출; 하나 이상의 분석물(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것, 및 안드로스텐디온, 아미노산(예를 들어, 아르기닌(크렙스 주기), 히스티딘/우로칸산 산, 호모시스테인, 페닐알라닌/티로신, 및/또는 트립토판), 아포지단백질(예를 들어, A-I 또는 B), 코르티솔, CD4+ 림프구, 콜레스테롤(예를 들어, 총 콜레스테롤 또는 고밀도 지단백질 콜레스테롤(HDL) 포함), C-반응성 단백질(CRP), 데히드로에피안드로스테론(그의 술페이트 에스테르를 포함하는 DHEA, DHEA-S), 엡스타인-바르 바이러스(EBV) 항체, 에스트라디올, 폴레이트, 여포-자극 호르몬(FSH), 글루코스, 헤모글로빈(예를 들어, 글리코실화 헤모글로빈 또는 HbA1c 포함), 간염 항원/항체(예를 들어, 간염 A, B, 또는 C), HIV 항체, 호모시스테인, IFNg, IGF-I, IGFBP-2, IGFB-3, IL-1b, IL-6, 인슐린, 렙틴, 황체형성 호르몬(LH), 지단백질(예를 들어,(a), B/A-1, 또는 β), 전립선-특이 항원(PSA), 프로게스테론, 프로락틴, 레티놀, 성 호르몬 결합 글로불린(SHBG), 소마토메딘-C, 테스토스테론, 트랜스페린 수용체, 티로트로핀(TSH), 티록신(T4), 티로글로불린, 트리글리세리드, 트리아이오도티로닌(T3), 또는 TNF(예를 들어, TNFa) 포함)의 검출; 특정 개채군, 예컨대, 출산아, 신생아 또는 유아를 위한 하나 이상의 진단 마커의 검출(예를 들어, 감염 진단을 위한 IgG 항체의 검출; 티로신혈증 유형 I(TYR 1)의 진단을 위한 숙신산아세톤, 아실카르니틴, 및 아미노산의 검출; MCAD 결핍 진단을 위한 중쇄 아실 CoA 데히드로게나제의 검출; 다운증후군의 진단을 위한 인간 융모성 고나도트로핀(hCG)의 검출; 인슐린-의존성 당뇨병의 진단을 위한 당화 헤모글로빈의 검출; 낭성 섬유증의 진단을 위한 트립신의 검출; PCR과 조합한 HIV 바이러스의 및/또는 HIV-특이적 항체의 검출; 선천성 갑상선기능저하증의 진단을 위한 티록신(T4) 및 티로트로핀(TSH)의 검출; 리소솜 축적 장애(예를 들어, 폼페, 뮤코폴리사카라이드증(예를 들어, 유형 I), 파브리, 고셔, 또는 니만-픽 유형 A/B 질환)의 진단을 위한 리소솜 대사에 수반되는 하나 이상의 효소(예를 들어, 산 α-글루코세레브로시다제(ABG), 산 α-갈락토시다제 A(GLA), 리소솜 산 α-글루코시다제(GAA), 갈락토세레브로시드 α-갈락토시다제(GALC), 또는 산 스핑고미엘리나제(ASM))의 검출; PCR 분석과 조합한 DNA 분석(예를 들어, 아세틸레이터 다형성, 알콜 데히드로게나제, 알파 1-항트립신, 낭성 섬유증, 뒤시엔느/베커 근육 이영양증, 글루코스-6-포스페이트 데히드로게나제, 혈색소병증 A, 혈색소병증 S, 혈색소병증 C, 혈색소병증 E, D-펀자브, 베타-지중해빈혈, B형 간염 바이러스, HCMV, HIV-1, HTLV-1, 레베르 유전성 시신경병증, MCAD, PKU, 플라스모디움 비박스, 성적 분화, 또는 21-디옥시코르티졸을 검출 또는 진단하기 위한); 특정 항원(예를 들어, B형 간염 바이러스 또는 HIV-1)의 검출; 특정 항체(예를 들어, 아데노바이러스, 항-핵 항체, 항-제타 항체, 아르보바이러스, 오제스키 질환 바이러스, 뎅기 바이러스, 드라쿤쿨루스 메디넨시스, 에키노코쿠스 그라눌로수스, 엔트아메바 히스톨리티카, 엔테로바이러스, 지아르디아 듀오데날리사(Giardia duodenalisa), 헬리코박터 필로리, B형 간염 바이러스, 포진 바이러스, HIV-1, IgE(아토피성 질환), 인플루엔자 바이러스, 리슈마니아 도노바니, 렙토스피라, 홍역/멈프스/풍진 미코박테리움 레프라에, 미코플라스마 뉴모니아에, 온코세르카 볼불루스, 파라인플루엔자 바이러스, 플라스모디움 팔시파룸, 폴리오바이러스, 슈도모나스 아에루기노사, 호흡기 세포융합 바이러스, 리케치아(스크럽 발진티푸스), 쉬스토소마 만소니, 톡소플라스마 곤디이, 트레포네마 팔리듐, 트리파노소마 크루지/란겔리 혈관 벤시큘러 스토마티스 바이러스, 부케레리아 반크로프티, 또는 황열 바이러스)의 검출; 또는 하나 이상의 약물 대사물 또는 약물 분석물의 스크리닝(예를 들어,특정한 약물과의 부착 결정, 임상 감시 또는 임상 시험에서의 약동학, 약력학, 독성동태학적, 또는 다른 약물 감시 평가를 위한, 여기서, 예시적인 약물은 항-암 약물 예컨대 에베롤리무스 또는 타크롤리무스; 아세트아미노펜; 시험용 신규한 약물 등을 포함)을 위해 사용되는 것들을 포함한다. 추가적 분석물, DBS 검정 및 방법은 각각의 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 맥다드(McDade) 등, Demography 44:899-925(2007); 카솔(Cassol) 등, J. Clin. Microbiol. 29:667-671(1991); 벨리사로(Bellisaro) 등, Clin. Chem. 46:1422-1424(2000); 윌리엄스(Williams) 등, J. Gerontol. B Psychol. Sci. Soc. Sci. 64B(suppl_1): i131-i136(2009); 파커(Parker) 등, J. Clin. Pathol. 52:633-639(1999); 리(Li) 등, Biomed. Chromatograph. 24:49-65(2010); 및 드 예수스(De Jesus) 등, Clin. Chem. 55:158-164(2009)에 개시되어 있다.
조합된 샘플 보전, 샘플 처치, 샘플 제조 및/또는 체적 정량화
본 명세서의 시스템, 장치 및/또는 방법 중 임의의 것은 조합되어 멀티플렉싱된 샘플 저장, 샘플 보전 및/또는 분석을 달성할 수 있다. 예로서, 샘플 보전 및/또는 체적 정량화를 위한 본 명세서의 장치(예를 들어, 하나 이상의 멤브레인, 브리지 및/또는 건조제 포함)는 샘플 처치 및/또는 샘플 분석을 위한 본 명세서의 장치(예를 들어, 하나 이상의 포획 영역 포함)를 위해 제공된 하나 이상의 특징과 조합될 수 있다. 따라서, 본 발명의 장치는 다중 층을 갖는 것들을 포함하며, 적어도 하나의 층은 복수의 제1 챔버를 포함하고, 적어도 하나의 층은 하나 이상의 포획 영역을 포함하며, 적어도 하나의 층은 멤브레인 또는 하나 이상의 브리지를 포함하고, 복수의 제1 챔버 중 적어도 하나, 하나 이상의 포획 영역 중 적어도 하나 및 멤브레인 또는 하나 이상의 브리지 중 적어도 하나는 상대 이동에 의해 연결될 수 있다. 다른 예에서, 장치는 적어도 하나의 제2 챔버(예를 들어, 복수의 제2 챔버)를 갖는 층을 포함하며, 복수의 제1 챔버 중 적어도 하나, 하나 이상의 포획 영역 또는 멤브레인 중 적어도 하나, 또는 하나 이상의 브리지 중 적어도 하나는 상대 이동에 의해 적어도 하나의 제2 챔버에 연결될 수 있다. 유사한 방식으로 이런 장치는 추가적 층(예를 들어, 하나 이상의 중간 층, 변형가능한 층 및/또는 멤브레인을 포함하는 본 명세서에 설명된 임의의 것) 및 임의의 구성요소(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것 중의 자율 제어기, 하우징, 뚜껑, 시스템 또는 덮개) 또는 본 명세서에 설명된 임의의 변형(예를 들어 하나 이상의 코팅)을 가질 수 있다. 또한, 장치는 임의의 유용한 시약, 물질 또는 샘플(예를 들어, 하나 이상의 건조제, 매트릭스, 멤브레인 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것) 및 임의의 유용한 방법의 장치의 사용(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은)을 포함할 수 있다.
동작 파라미터
본 명세서에 설명된 바와 같은 시스템, 장치 또는 방법에 의해 수행되는 검정 및 다른 동작(예를 들어, 검정, 샘플 로딩, 샘플 보전, 샘플 농도, 샘플 처치, 샘플 제조, 체적 정량화 또는 그 조합)는 특정 양의 시간에 완료될 수 있다. 일부 경우에, 검정 또는 다른 동작 완료까지의 시간의 양은 약 약 60 분, 55 분, 50 분, 45 분, 40 분, 35 분, 30 분, 25 분, 20 분, 15 분, 10 분, 9 분, 8 분, 7 분, 6 분, 5 분, 4.5 분, 4 분, 3.5 분, 3 분, 2.5 분, 2 분, 1.5 분, 1 분, 45 초, 30 초, 또는 15 초일 수 있다. 일부 경우에, 검정 또는 다른 작업의 완료까지의 시간의 양은 약 60 분, 55 분, 50 분, 45 분, 40 분, 35 분, 30 분, 25 분, 20 분, 15 분, 10 분, 9 분, 8 분, 7 분, 6 분, 5 분, 4.5 분, 4 분, 3.5 분, 3 분, 2.5 분, 2 분, 1.5 분, 1 분, 45 초, 30 초, 또는 15 초 이하일 수 있다. 예로서, 샘플 로딩으로부터 샘플 제조의 완료(예를 들어, 핵산 추출 및 정제)까지 경과딘 시간은 약 약 10 분, 9 분, 8 분, 7 분, 6 분, 5 분, 4.5 분, 4 분, 3.5 분, 3 분, 2.5 분, 2 분, 1.5 분, 1 분, 45 초, 30 초, 또는 15 초 이하일 수 있다. 다른 예에서, 샘플 로딩으로부터 검정 결과의 표시까지 경과된 시간은 약 60 분, 55 분, 50 분, 45 분, 40 분, 35 분, 30 분, 25 분, 20 분, 15 분, 10 분, 9 분, 8 분, 7 분, 6 분, 5 분, 4.5 분, 4 분, 3.5 분, 3 분, 2.5 분, 2 분, 1.5 분, 1 분, 45 초, 30 초, 또는 15 초 이하일 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 시스템, 장치 또는 방법에 의해 수행되는 샘플 제조 또는 정제는 특정 순도의 제조된, 추출된 또는 정제된 샘플(예를 들어, 분석물, 분자, 생물학적 분자, 세포, 핵산, 단백질)을 제공할 수 있다. 제조된, 추출된 또는 정화된 샘플은 약 약 45% 순도, 50% 순도, 55% 순도, 60% 순도, 65% 순도, 70% 순도, 75% 순도, 80% 순도, 85% 순도, 90% 순도, 95% 순도, 96% 순도, 97% 순도, 98% 순도, 99% 순도, 또는 100% 순도일 수 있다. 제조된, 추출된 또는 정화된 샘플은 적어도 약 45% 순도, 50% 순도, 55% 순도, 60% 순도, 65% 순도, 70% 순도, 75% 순도, 80% 순도, 85% 순도, 90% 순도, 95% 순도, 96% 순도, 97% 순도, 98% 순도, 99% 순도, 또는 100% 순도일 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 시스템, 장치 또는 방법에 의해 수행되는 샘플 제조 또는 정제 동작은 특정 회수율 또는 효율로 제조된, 추출된 또는 정제된 샘플(예를 들어, 분석물, 분자, 생물학적 분자, 세포, 핵산, 단백질)을 제공할 수 있다. 분석물 또는 다른 샘플 물질의 회수는 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 100%일 수 있다. 분석물 또는 다른 샘플 물질의 회수는 적어도 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 100%일 수 있다. 일 예에서, 샘플(예를 들어, 혈장 또는 소변)은 샘플 제조 장치 상에 로딩되고, 샘플 내의 분석물(예를 들어, 바이러스성 RNA, 박테리아 RNA 또는 박테리아 DNA)의 50%를 초과한 양이 제조된 샘플 출력물에서 회수된다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 시스템, 장치 또는 방법에 의해 수행되는 샘플 제조 또는 정제 작업은 특정 농도 인자에서 제조된, 추출된 또는 정제된 샘플(예를 들어, 분석물, 분자, 생물학적 분자, 세포, 핵산, 단백질)을 제공할 수 있다. 농도 인자는 약 1.1 배, 1.2 배, 1.3 배, 1.4 배, 1.5배, 1.6 배, 1.7 배, 1.8 배, 1.9 배, 2 배, 2.5배, 3 배, 3.5배, 4 배, 4.5배, 5배, 5.5배, 6 배, 6.5배, 7 배, 7.5배, 8 배, 8.5배, 9 배, 9.5배, 10배, 11 배, 12 배, 13 배, 14 배, 15배, 16 배, 17 배, 18 배, 19 배, 20 배, 21 배, 22 배, 23 배, 24 배, 25배, 26 배, 27 배, 28 배, 29 배, 30 배, 31 배, 32 배, 33 배, 34 배, 35배, 36 배, 37 배, 38 배, 39 배, 40 배, 41 배, 42 배, 43 배, 44 배, 45배, 46 배, 47 배, 48 배, 49 배, 50 배, 51 배, 52 배, 53 배, 54 배, 55배, 56 배, 57 배, 58 배, 59 배, 60 배, 61 배, 62 배, 63 배, 64 배, 65배, 66 배, 67 배, 68 배, 69 배, 70 배, 71 배, 72 배, 73 배, 74 배, 75배, 76 배, 77 배, 78 배, 79 배, 80 배, 81 배, 82 배, 83 배, 84 배, 85배, 86 배, 87 배, 88 배, 89 배, 90 배, 91 배, 92 배, 93 배, 94 배, 95배, 96 배, 97 배, 98 배, 99 배, 100 배, 200 배, 300 배, 400 배, 500 배, 600 배, 700 배, 800 배, 900 배, 또는 1000 배일 수 있다. 농도 인자는 적어도 약 1.1 배, 1.2 배, 1.3 배, 1.4 배, 1.5배, 1.6 배, 1.7 배, 1.8 배, 1.9 배, 2 배, 2.5배, 3 배, 3.5배, 4 배, 4.5배, 5배, 5.5배, 6 배, 6.5배, 7 배, 7.5배, 8 배, 8.5배, 9 배, 9.5배, 10배, 11 배, 12 배, 13 배, 14 배, 15배, 16 배, 17 배, 18 배, 19 배, 20 배, 21 배, 22 배, 23 배, 24 배, 25배, 26 배, 27 배, 28 배, 29 배, 30 배, 31 배, 32 배, 33 배, 34 배, 35배, 36 배, 37 배, 38 배, 39 배, 40 배, 41 배, 42 배, 43 배, 44 배, 45배, 46 배, 47 배, 48 배, 49 배, 50 배, 51 배, 52 배, 53 배, 54 배, 55배, 56 배, 57 배, 58 배, 59 배, 60 배, 61 배, 62 배, 63 배, 64 배, 65배, 66 배, 67 배, 68 배, 69 배, 70 배, 71 배, 72 배, 73 배, 74 배, 75배, 76 배, 77 배, 78 배, 79 배, 80 배, 81 배, 82 배, 83 배, 84 배, 85배, 86 배, 87 배, 88 배, 89 배, 90 배, 91 배, 92 배, 93 배, 94 배, 95배, 96 배, 97 배, 98 배, 99 배, 100 배, 200 배, 300 배, 400 배, 500 배, 600 배, 700 배, 800 배, 900 배, 또는 1000 배일 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 시스템, 장치 또는 방법에 의해 수행되는 샘플 제조 또는 정제 작업은 특정 체적 감소 인자에서 제조된, 추출된 또는 정제된 샘플(예를 들어, 분석물, 분자, 생물학적 분자, 세포, 핵산, 단백질)을 제공할 수 있다. 즉, 장치에 의해 생성되거나 장치로부터 회수된 제조된 샘플의 체적은 장치 내로 로딩된 샘플의 체적보다작을 수 있다. 일부 경우에, 이는 샘플 또는 분석물의 농도를 초래할 수 있다. 체적 감소 인자는 약 1.1 배, 1.2 배, 1.3 배, 1.4 배, 1.5배, 1.6 배, 1.7 배, 1.8 배, 1.9 배, 2 배, 2.5배, 3 배, 3.5배, 4 배, 4.5배, 5배, 5.5배, 6 배, 6.5배, 7 배, 7.5배, 8 배, 8.5배, 9 배, 9.5배, 10배, 11 배, 12 배, 13 배, 14 배, 15배, 16 배, 17 배, 18 배, 19 배, 20 배, 21 배, 22 배, 23 배, 24 배, 25배, 26 배, 27 배, 28 배, 29 배, 30 배, 31 배, 32 배, 33 배, 34 배, 35배, 36 배, 37 배, 38 배, 39 배, 40 배, 41 배, 42 배, 43 배, 44 배, 45배, 46 배, 47 배, 48 배, 49 배, 50 배, 51 배, 52 배, 53 배, 54 배, 55배, 56 배, 57 배, 58 배, 59 배, 60 배, 61 배, 62 배, 63 배, 64 배, 65배, 66 배, 67 배, 68 배, 69 배, 70 배, 71 배, 72 배, 73 배, 74 배, 75배, 76 배, 77 배, 78 배, 79 배, 80 배, 81 배, 82 배, 83 배, 84 배, 85배, 86 배, 87 배, 88 배, 89 배, 90 배, 91 배, 92 배, 93 배, 94 배, 95배, 96 배, 97 배, 98 배, 99 배, 100 배, 200 배, 300 배, 400 배, 500 배, 600 배, 700 배, 800 배, 900 배, 또는 1000 배일 수 있다. 체적 감소 인자는 적어도 약 1.1 배, 1.2 배, 1.3 배, 1.4 배, 1.5배, 1.6 배, 1.7 배, 1.8 배, 1.9 배, 2 배, 2.5배, 3 배, 3.5배, 4 배, 4.5배, 5배, 5.5배, 6 배, 6.5배, 7 배, 7.5배, 8 배, 8.5배, 9 배, 9.5배, 10배, 11 배, 12 배, 13 배, 14 배, 15배, 16 배, 17 배, 18 배, 19 배, 20 배, 21 배, 22 배, 23 배, 24 배, 25배, 26 배, 27 배, 28 배, 29 배, 30 배, 31 배, 32 배, 33 배, 34 배, 35배, 36 배, 37 배, 38 배, 39 배, 40 배, 41 배, 42 배, 43 배, 44 배, 45배, 46 배, 47 배, 48 배, 49 배, 50 배, 51 배, 52 배, 53 배, 54 배, 55배, 56 배, 57 배, 58 배, 59 배, 60 배, 61 배, 62 배, 63 배, 64 배, 65배, 66 배, 67 배, 68 배, 69 배, 70 배, 71 배, 72 배, 73 배, 74 배, 75배, 76 배, 77 배, 78 배, 79 배, 80 배, 81 배, 82 배, 83 배, 84 배, 85배, 86 배, 87 배, 88 배, 89 배, 90 배, 91 배, 92 배, 93 배, 94 배, 95배, 96 배, 97 배, 98 배, 99 배, 100 배, 200 배, 300 배, 400 배, 500 배, 600 배, 700 배, 800 배, 900 배, 또는 1000 배일 수 있다. 일 예에서, 0.5 mL의 샘플(예를 들어, 소변이나 혈장)이 장치 상에 로딩되고, 제조된 샘플의 용리 체적은 50 μL이어서 체적의 10배 감소와 분석물 내의 대응 농도를 초래한다. 다른 예에서, 1.0 mL의 샘플(예를 들어, 소변이나 혈장)이 장치 상에 로딩되고, 제조된 샘플의 용리 체적은 20 μL이어서 체적의 50배 감소와 분석물 내의 대응 농도를 초래한다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 시스템, 장치 또는 방법에 의해 수행되는 샘플 제조 또는 정제 작업은 감소된 농도 또는 수의 억제제를 갖는 제조된, 추출된 또는 정제된 샘플(예를 들어, 분석물, 분자, 생물학적 분자, 세포, 핵산, 단백질)을 제공할 수 있다. 억제제는 증폭 반응(예를 들어, PCR, 세분화 증폭(RAM), 디지털 PCR, 디지털 등온 레콤비나제-폴리머라제 증폭(RPA), 루프-매개 등온 증폭(램프), 핵산 서열-기반 증폭(NASBA)), 택맨 검정, 면역검정, 샌드위치 면역검정, ELISA, 화학주성, 및 합성 반응(예를 들어, 촉매작용, 다단계 반응, 부동화 다단계 합성(예를 들어, 소분자, 펩티드 및 핵산 합성), 고체 상태 합성, 또는 방사성동위원소 합성)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 본 명세서에 설명된 임의의 것 같은 반응의 억제제일 수 있다. 억제제의 농도 또는 수는 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.9%, 99.99%, 또는 100%만큼 감소될 수 있다. 억제제의 농도 또는 수는 적어도 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.9%, 99.99%, 또는 100%만큼 감소될 수 있다. 일 예에서, 샘플(예를 들어, 혈장이나 소변)이 샘플 제조 장치에 로딩되고, 샘플 내의 증폭 억제제의 75%를 초과한 양이 제거되고 제조된 샘플 출력물에 존재하지 않는다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 시스템, 장치 또는 방법에 의해 수행되는 검정 및 다른 분석 작업은 소정 감도로 분석물 또는 다른 샘플 물질을 검출할 수 있다. 일부 경우에, 검정 또는 다른 분석 작업의 감도는 약 1 몰(M), 100 밀리몰(mM), 10 mM, 1 mM, 100 나노몰(nM), 10 nm, 1 nm, 100 피코몰(pM), 10 pM, 1 pM, 100 펨토몰(fM), 10 fM, 1 fM, 100 아토몰(aM), 10 aM, 1 aM, 100 젭토몰(zM), 10 zM, 또는 1 zM일 수 있다. 일부 경우에, 검정 또는 다른 분석 작업의 감도는 적어도 약 1 몰(M), 100 밀리몰(mM), 10 mM, 1 mM, 100 나노몰(nM), 10 nm, 1 nm, 100 피코몰(pM), 10 pM, 1 pM, 100 펨토몰(fM), 10 fM, 1 fM, 100 아토몰(aM), 10 aM, 1 aM, 100 젭토몰(zM), 10 zM, 또는 1 zM일 수 있다. 일부 경우에, 검정 또는 다른 분석 작업의 감도는 단일 분석물(예를 들어, 분자, 셀, 바이러스, 핵산, 단백질)을 검출할 수 있다. 일부 경우에, 검정 또는 다른 분석 작업의 감도는 적어도 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100 분석물을 검출할 수 있다. 일부 경우에, 검정 또는 다른 분석 작업의 감도는 약 1 천분율(part per thousand), 100 백만분율(ppm), 10 ppm, 1 ppm, 100 십억분율(ppb), 10 ppb, 1 ppb, 100 조분율(ppt), 10 ppt, 1 ppt, 100 천조분율, 10 천조분율, 1 천조분율, 100 퀸틸리언분율, 10 퀸틸리언분율, 1 퀸틸리언분율, 100 섹스틸리언분율, 10 섹스틸리언분율, 또는 1 섹스틸리언분율 미만의 농도를 검출할 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 시스템, 장치 또는 방법에 의해 수행되는 검정 및 다른 분석 작업은 특정 정확도로 분석물 또는 다른 샘플 물질을 검출할 수 있다. 일부 경우에, 검정 또는 다른 분석 작업의 가양성율은 약 20%, 15%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5% 0.1%, 0.05%, 또는 0.01%일 수 있다. 일부 경우에, 검정 또는 다른 분석 작업의 가양성율은 약 20%, 15%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5% 0.1%, 0.05%, 또는 0.01% 이하일 수 있다. 일부 경우에, 검정 또는 다른 분석 작업의 가음성율은 약 20%, 15%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5% 0.1%, 0.05% 또는 0.01%일 수 있다. 일부 경우에, 검정 또는 다른 분석 작업의 가음성율은 약 20%, 15%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.5% 0.1%, 0.05%, 또는 0.01% 이하일 수 있다.
유체 분배 시스템, 샘플 제조 장치, 통합형 장치 및 기타 장치오 시스템은 특정 중량을 가질 수 있다. 장치 또는 시스템의 중량은 약 30 파운드, 20 파운드, 10 파운드, 9 파운드, 8 파운드, 7 파운드, 6 파운드, 5 파운드, 4 파운드, 3 파운드, 2 파운드, 1 파운드, 15 온스, 14 온스, 13 온스, 12 온스, 11 온스, 10 온스, 9 온스, 8 온스, 7 온스, 6 온스, 5 온스, 4 온스, 3 온스, 2 온스, 또는 1 온스 미만일 수 있다. 장치 또는 시스템의 중량은 약 30 파운드, 20 파운드, 10 파운드, 9 파운드, 8 파운드, 7 파운드, 6 파운드, 5 파운드, 4 파운드, 3 파운드, 2 파운드, 1 파운드, 15 온스, 14 온스, 13 온스, 12 온스, 11 온스, 10 온스, 9 온스, 8 온스, 7 온스, 6 온스, 5 온스, 4 온스, 3 온스, 2 온스, 또는 1 온스일 수 있다.
샘플 보전, 샘플 처치, 샘플 제조 및/또는 체적 정량화를 위한 키트
본 명세서의 시스템, 장치 및/또는 방법 중 임의의 것은 샘플 저장, 샘플 보전 및/또는 분석을 이행하기 위한 추가적 구성요소를 구비할 수 있다. 다른 예시적 구성요소는 수집기(예를 들어, 유체 샘플(예를 들어, 혈액, 타액, 소변, 객담, 분변, 또는 조직, 또는 본 명세서에 설명된 임의의 것)을 수집하기 위한, 예컨대 란셋(예를 들어, 독일 뉨브레히트 소재의 SARSTEDT 로부터 입수할 수 있는 안전성-란셋), 모세관(예를 들어, SARSTEDT로부터 입수할 수 있는 Microvette® 모세관 또는 Multivette® 모세관), 바늘(예를 들어, 주사기와 조합된 안전성 바늘, 예컨대 SARSTEDT 로부터 입수할 수 있는 S-Monovette® 시스템), 주사기, 면봉, 샘플 튜브(예를 들어, SARSTEDT로부터 입수할 수 있는 Monovette® 튜브), 또는 마이크로튜브), 하나 이상의 시약(예컨대, 혈액 샘플 수집 및/또는 보전에 유용한 것들을 포함하는 본 명세서에 설명된 임의의 것, 예컨대 헤파린, 시트레이트, 겔(예를 들어, 폴리아크릴산 에스테르 겔), 응고 활성화제(예를 들어, 입자, 예컨대 실리케이트 입자), 또는 EDTA 및 관련 하나 이상의 분석물을 결합, 반응 또는 보전하기 위해 유용한 것들, 예컨대, 본 명세서에 설명된 임의의 것), 및/또는 하나 이상의 대조군(예를 들어 관련 분석물을 위한 하나 이상의 표준 대조군 및/또는 하나 이상의 음성 대조군, 예컨대 완충제)을 포함한다. 키트는 본 명세서에 설명된 임의의 방법을 위한 단계식 지침을 제공하는 것 같은 사용을 위한 지침을 포함할 수 있다.
시스템 및/또는 장치에 의한 자동화된 분석
본 발명은 또한 장치를 둘러싸는 하우징 시스템을 더 포함할 수 있고, 하우징 시스템은 샘플을 삽입하기 위한 접근 포트 및 하우징 시스템을 봉입하기 위한 뚜껑 또는 덮개를 포함한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 뚜껑의 폐쇄는 장치 내로의 샘플의 도입을 초래할 수 있다. 자동화를 달성하기 위해, 뚜껑 또는 하우징 시스템은 뚜껑 폐쇄시 제1, 제2 및/또는 중간 층의 상대 이동을 이행하기 위해 하나 이상의 조립체(예를 들어, 본 명세서에 설명된 임의의 것 같은 자율 제어기)를 포함할 수 있다. 이런 예시적 조립체는 본 명세서에 설명되어 있고, 선형 또는 회전 작동 메커니즘을 포함할 수 있다. 장치를 감기 위해 뚜껑을 사용함으로써 자동화가 실현될 수 있으며, 이러한 동작은 샘플 제조를 위한 층의 상대 이동을 초래한다. 다른 자율 제어기가 본 명세서에 설명되어 있다.
베이스 스테이션
본 명세서에 설명된 장치 및 시스템은 베이스 스테이션을 포함하거나 베이스 스테이션과 연계하여 사용될 수 있다. 베이스 스테이션은 장치 또는 시스템의 자동화 또는 동작, 온도 제어, 검출, 동력원 및 통신 장비를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 기능을 위한 장비 또는 구성요소를 포함할 수 있다. 예로서, 도 34a는 모터 및 연계된 기어(3403)를 구비하는, 상부 하우징(3401) 및 하부 하우징(3402)을 포함하는 베이스 스테이션(3400)을 도시한다. 베이스 스테이션은 자율 제어기 또는 본 명세서에 설명된 바와 같은 동력 요소, 조정 요소, 타이밍 요소, 이동 요소, 전달 요소, 스위치 및 연동부를 포함하는 자율 제어기의 임의의 요소를 포함할 수 있다.
베이스 스테이션은 모터를 포함한다. 모터는 예로서, 도 34b에 도시된 바와 같은 90도 감속 모터(3411) 또는 표준 감속 모터(3412) 같은 감속 모터를 포함할 수 있다.
베이스 스테이션은 스프링을 포함할 수 있다. 스프링은 예로서, 도 34c에 도시된 바와 같은, 밴드(3422)를 구비한 와인드업 스프링(3421)을 포함할 수 있다. 밴드는 단차부(3423), 슬롯(3424), 평판(3425), 세장형 구멍(3426), 언더컷(3427) 또는 설상부(3428)를 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 방법 및 구성으로 와인드업 스프링 드럼에 연결될 수 있다.
베이스 스테이션은 위치 센서를 포함할 수 있다. 위치 센서는 예로서, 도 34d에 도시된 바와 같은 휠 인코더(3431) 같은 인코더를 포함할 수 있다. 휠 인코더는 GM3 모터와 함께 사용될 수 있다. 위치 센서는 예로서 도 34d에 도시된 광학 센서(예를 들어, 광학적 중지 스위치)(3432)를 포함할 수 있다.
베이스 스테이션은 온도 제어기 또는 본 명세서에 설명된 바와 같은 온도 제어기의 임의의 요소를 포함할 수 있다. 온도 제어기는 특정 영역 또는 영역들의 온도를 제어하기 위해 가열 또는냉각을 제공할 수 있다. 온도 제어기는 장치에 결합되는 열 전도성 물질을 포함할 수 있다.
베이스 스테이션은 검출기를 포함할 수 있다. 검출기는 하나 이상의 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 광학 검출이 가능할 수 있다. 이미지 센서는 냉각식 CCD를 포함하는 전하 결합 장치(CCD) 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 CMOS 또는 NMOS 센서 같은 능동-화소 센서(APS)를 포함할 수 있다. 검출기는 사태형 포토다이오드 같은 포토다이오드를 포함할 수 있다. 검출기는 광전자증배관(PMT)을 포함할 수 있다. 검출기는 레이저 센서를 포함할 수 있다. 센서는 단일 센서나 동일한 유형의 또는 서로 다른 유형의 다수의 센서를 포함할 수 있다. 검출기는 광원을 포함할 수 있다. 광원은 백열, 할로겐, 형광, 가스 방전, 아크 또는 LED 램프 같은 램프를 포함할 수 있다. 광원은 레이저를 포함할 수 있다. 광원은 특정 파장 또는 범위나 파장들(예를 들어, UV 광)을 생성할 수 있다. 광원은 출력 파장 또는 파장들을 제어하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 광원은 동일한 유형 또는 서로 다른 유형의 다수의 광원을 포함할 수 있으며, 이들은 별개로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 검출기는 파장 필터(예를 들어, 컬러 필터, UV 필터, IR 필터), 이색성 필터 및 편광 필터를 포함하지만 이에 한정되지 않는 필터 또는 필터들을 포함할 수 있다. 필터는 동일한 또는 서로 다른 유형의 다수의 필터를 포함할 수 있으며, 이들은 별개로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 검출기는 렌즈 또는 렌즈들을 포함할 수 있다. 렌즈는 매크로 또는 "클로즈업" 렌즈일 수 있다. 렌즈는 줌 렌즈일 수 있다. 렌즈는 적외선 렌즈일 수 있다. 렌즈는 자외선 렌즈일 수 있다. 렌즈는 광각 렌즈, 초광각 렌즈 및 어안 렌즈를 포함하지만 이에 한정되지 않는 광각 렌즈일 수 있다. 렌즈는 동일한 유형이거나 서로 다른 유형의 다수의 렌즈를 포함할 수 있으며, 이들은 별개로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
베이스 스테이션은 동력원을 포함할 수 있다. 동력원은 배터리 또는 배터리 팩을 포함할 수 있다. 동력원은 본 개시내용에 설명된 임의의 동력 또는 에너지원을 포함할 수 있으며, 와인더, 스프링(예를 들어, 주스프링, 나선형 비틀림 스프링, 세미-리버스 비틀림 스프링 또는 리버스 비트림 스프링), 핸드 크랭크, 로터 메커니즘(예를 들어사용자의 이동에 의해 발생하는 운동학적 에너지에 의해 운동할 수 있는 피니온과 회전 펜들럼을 구비하며, 피니온은 발전기에 결합되고, 에너지가 커패시터 또는 배터리에 저장됨), 광전지, 배터리, 태양 전지, 발전기(예를 들어, 다이나모, 마그네토하이드로다이나믹 바전기, 유도 발전기, 호모폴라 발전기 또는 여기 발전기 같은 전기 발전기), 교류발전기 또는 커패시터를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 동력원은 베이스 스테이션 하우징 내에 통합되거나 베이스 스테이션 하우징 외부에 존재할 수 있다. 동력원은 외부 동력원에 대한 연결을 위한 어댑터를 포함할 수 있다. 외부 동력원은 거주, 상용 또는 산업용 건물 전원, 태양 패널 및 배터리나 다른 에너지 저장 장치를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 동력원은 예로서, 배터리와 외부 전원에 대한 연결부 같은 다양한 전원의 조합을 포함할 수 있다.
베이스 스테이션은 통신 장비를 포함할 수 있다. 통신 장비는 무선용 장비를 포함할 수 있다. 통신 장비는 가시광 또는 적외선(IR) 통신 같은 자유 공간 광학(FSO) 통신을 위한 장비를 포함할 수 있다. 통신 장비는 유니버셜 시리얼 버스(USB), 광섬유, 주변 구성요소 상호접속(PCI), PCI 익스프레스(PCIe) 또는 썬더볼트를 포함하지만 이에 한정되지 않는 유선 통신을 위한 장비를 포함할 수 있다. 통신 장비는 IEEE 802.11 a, b, g, 또는 n Wi-Fi 같은 Wi-Fi용 장비를 포함할 수 있다. 통신 장비는 GSM, CDMA, GPRS, 3G,(예를 들어, W-CDMA, EDGE, CDMA2000), 또는 4G(예를 들어, 롱 텀 에볼루션(LTE), 모바일 WiMAX) 같은 셀방식 데이터 서비스를 위한 장비를 포함할 수 있다. 통신 장비는 모바일 위성 통신을 위한 장비를 포함할 수 있다. 통신 장비는 블루투스 통신을 위한 장비를 포함할 수 있다. 통신 장비는 USB와 Wi-Fi 또는 블루투스와 Wi-Fi 같은 다수 유형의 통신 장비를 포함할 수 있다. 통신 장비는 검출기에 의해 기록된 이미지 같은 검출기로부터의 정보를 전송할 수 있다. 통신 장비는 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰 장치 또는 서버 같은 원격 컴퓨터 시스템과 통신할 수 있다. 통신 장비는 핸드헬드 디스플레이 장치 같은 디스플레이 장치와 통신할 수 있다. 통신 장비는 이미지 같은 정보를 사용자에게 또는 별도의 위치 또는 설비의 수신인에게 전송할 수 있다.
베이스 스테이션은 플라스틱 및 금속을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 베이스 스테이션은 재사용가능할 수 있다. 베이스 스테이션은 일회용일 수 있다.
휴대 전화 검출
본 발명의 시스템은 분석 결과를 검출 및/또는 중계하기 위한 검출 시스템을 더 포함할 수 있다. 휴대 전화(또는 대등한 핸드헬드 카메라)가 장치(예를 들어, 슬립칩 장치) 상의 반점의 패턴을 영상화하기 위해 사용되어 분석을 위한 사진을 자동으로 처리하고 결과를 자율적으로 전송 및 수신할 수 있다. 고도의 의료 관리를 가능하게 하기 위해, 결과는 사용자 수고 없이 기준 실험실이나 원격 의사에게 전송될 수 있다. 일부 경우에, 장치 및 휴대 전화는 함께 현장에서 최대의 유용성을 제공할 수 있다.
실시예
실시예 1
본 발명의 시스템은 유체/시약을 분배하고 및/또는 샘플과의 반응 시간을 제어하기 위해 유용할 수 있다. 특히, 시스템은 장치와 유체 분배 시스템을 통합하며, 이는 단순화된 아키텍쳐를 가능하게 한다. 장치(예를 들어, 다층 장치)는 샘플의 도입 및/또는 저장, 반응 수행 및/또는 유체의 수송을 위해 유용한 하나 이상의 챔버를 포함할 수 있다.
일 비제한적 예에서, 추진 유닛은 스프링 부하식 추진기이며, 이는 장치의 표면을 따라 또는 그 둘레로 이동한다. 유체 분배 시스템이 활성화될 때, 추진기는 블리스터 팩 위로 구르고, 블리스터 팩의 공동의 유체를 외부로 압착한다. 블리스터 팩의 각 공동은 유체(예를 들어, 시약, 완충제, 희생 유체, 비혼화성 유체 등)를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 추진기는 유체를 완전히 분배하여야만 하며, 제1 공동을 지나 다음 공동으로 이동할 수 없다. 이는 유체가 순서대로 분배되는 것을 보증한다. 또한, 더미 블리스터 팩이나 윤활제(예를 들어, 오일)가 채워진 공동 위로 추진기를 지나가게 함으로써 휴지기(예를 들어, 인큐베이션을 위해 예컨대 5분 이상)가 도입될 수 있고, 윤활제는 더미 협폭 채널 내로 분배된다(예를 들어, 그래서, 이는 윤활제를 외부로 추진하기위해 필요한 지연 시간을 소요한다). 이러한 방식으로, 임의의 유용한 처리의 개시가 제어될 수 있다. 예로서, 그리고, 비제한적으로, 블리스터 팩으로부터 장치 내로 유체를 분배하여 장치의 챔버 내의 발열 반응을 시작시킴으로써 정확한 시간에 가열이 개시될 수 있다.
선택적으로, 이러한 시스템은 슬립칩 장치와 통합될 수 있다. 이런 장치가 사용될 때, 추진기의 운동은 슬립칩 층을 활주시키기 위해 사용될 수 있다. 유체 분배 시스템의 이러한 이동을 장치와 조화시킴으로써, 원하는 검정이 완전 자율적 장치에서 수행될 수 있으며, 완전한 사전프로그램된 동작을 위해 한번의 터치만이 요구된다. 예로서, 사용자는 샘플을 로딩하고 장치를 활성화하며, 그에 의해, 나머지 검정 단계가 사용자로부터의 추가적 입력 없이 수행된다.
실시예 2
본 발명의 시스템 및 방법은 임의의 유용한 검정 또는 처리를 수행하기 위해 장치와 함께 구현될 수 있다. 일 비제한적 예에서, 검정 또는 처리는 ELISA 검정, 샘플 제조 장치(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같이 하나 이상의 포획 작용제나 포획 영역을 포함), 핵산 검정, 농경 GMO 검정 또는 진단 검정으로부터 선택된다. 다른 비제한적 예에서, 시스템은 원하는 어레이나 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 유체 또는 시약을 포함하는 하나 이상의 저지 유닛을 포함한다. 예로서, ELISA 검정을 위해, 하나 이상의 저지 유닛은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 하나 이상의 비드, 하나 이상의 포획 항체, 하나 이상의 검출 항체, 하나 이상의 효소-라벨 항체, 하나 이상의 염료, 하나 이상의 검출 작용제, 하나 이상의 세제, 하나 이상의 블로킹제(예를 들어, 소 혈청 알부민), 하나 이상의 세척제, 및 하나 이상의 완충제.
샘플 제조 장치를 위해, 하나 이상의 저지 유닛은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 하나 이상의 포획 작용제, 하나 이상의 용리 완충제, 하나 이상의 세척 완충제, 하나 이상의 카오트로픽제, 하나 이상의 용해 작용제, 하나 이상의 건조제, 하나 이상의 안정화제, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 멤브레인, 및 하나 이상의 마커.
핵산 검정을 위해, 하나 이상의 저지 유닛은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 하나 이상의 대조군 핵산, 하나 이상의 용해 작용제, 하나 이상의 필터, 하나 이상의 멤브레인, 하나 이상의 포획 작용제, 하나 이상의 안정화제, 하나 이상의 용리 완충제, 하나 이상의 세척 완충제, 하나 이상의 프라이머(예를 들어, 각 프라이머가 예를 들어 엄격한 조건 하에서 표적과 교잡되는 하나 이상의 서열을 포함하는 경우), 하나 이상의 블로킹제(예를 들어, 소 혈청 알부민), 하나 이상의 데옥시뉴클레오시드 트리포스페이트, 하나 이상의 폴리머라제(예를 들어, T7 DNA 폴리머라제, Taq 폴리머라제, HotStarTaq Plus DNA 폴리머라제, 등), 하나 이상의 염료, 하나 이상의 염(예를 들어, 2가 염, 예컨대 MgCl2 및/또는 MnCl2, 및/또는 1가 염, 예컨대 KCl), 하나 이상의 역전사효소, 및/또는 하나 이상의 템플릿(예를 들어, DNA 및/또는 RNA 템플릿).
농경 GMO 검정을 위해, 하나 이상의 저지 유닛은 핵산 검정을 위해 상술된 것 중 하나 이상과 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 라운드업 레디 대두, 라운드업 레디 카놀라, MON 810 옥수수, Bt176 옥수수, Bt11 옥수수, 스타링크 옥수수, GA21 옥수수, T25 옥수수, NK603 옥수수, CGH351 옥수수, MON89788 대두, H7-1 사탕무, GT73 평지, 콜리플라워 모자이크 바이러스(CaMV) 조절 요소(예를 들어, CaMV P35S), 피그워트 모자이크 바이러스(FMV) 조절 요소(예를 들어, FMV P34S), 아그로박테리움 투메파시엔스 조절 요소(예를 들어, TNOS A. 투메파시엔스), 살모넬라, 리스테리아, 캄필로박터, 시겔라, 알시클로바실루스, 및/또는 E. 콜라이의 DNA로부터 선택된 타겟과의 교잡을 위한 서열을 포함하는 하나 이상의 프라이머.
진단 검정을 위해, 하나 이상의 저지 유닛은 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 타겟과의 교잡을 위한 서열을 포함하는 하나 이상의 프라이머, 타겟과 교잡하는 하나 이상의 프로브, 하나 이상의 포획 항체, 하나 이상의 검출 항체, 하나 이상의 효소 라벨 항체, 하나 이상의 염료 및 하나 이상의 검출 작용제-여기서, 타겟은 다음으로부터 선택됨: HIV, C형 간염 바이러스, B형 간염 바이러스, 클라미디아, 임질, 인간 유두종바이러스, 미코박테리움 투베르쿨로시스, 가르드네렐라, 트리코노모나스, 바기날리스 및 칸디다 spp., 레지오넬라 뉴모필리아, MRSA, 스타필로코쿠스 아우레우스, 기 B 스트렙토코시, 미코플라스마 뉴모니아, 및/또는 폐렴.
이들 예 중 임의의 것에서, 하나 이상의 저지 유닛은 연속적 기재 내에 제공될 수 있고, 여기서, 각 저지 유닛은 연속적 기재의 특정 위치에 제공되어 장치(예를 들어, 다층 장치) 또는 그 내부의 챔버(들)과의 통합 또는 유체 연결을 가능하게 한다.
실시예 3
본 발명의 시스템 및 방법은 제어된 방식으로 하나 이상의 유체/시약을 분배하기 위해 장치와 함께 구현될 수 있다. 비제한적인 예가 도 6의 a) 내지 도 6의 d)에 제공되어 있다.
도 6의 a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 유체 분배 시스템은 채널(602) 내의 저지 유닛(621, 622, 623) 및 추진 유닛(610)을 포함하며, 제1 저지 유닛(621)은 용해 작용제(들) 및 샘플을 포함하고, 제2 저지 유닛(622)은 세척 완충제를 포함하고, 제3 저지 유닛(623)은 용리 완충제를 포함한다.
또한, 도 6의 a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 장치는 샘플 챔버(603) 및 용리 챔버(604)를 포함하는 다수의 챔버를 갖는 단일 기재(601)를 포함한다. 장치는 또한 저지 유닛을 샘플 및 용리 챔버에 유체 연결하기 위해 다수의 채널을 포함한다. 이들 다수의 채널은 포획 작용제("매트릭스")(660)에 연결되며, 이 매트릭스는 그후 주 채널에 연결된다. 유체 연결을 제어하기 위해, 장치는 또한 샘플 챔버(603) 또는 용리 챔버(604) 중 어느 하나에 주 채널을 가역적으로 연결하기 위해 밸브(670)를 포함한다.
사용시, 상대 이동이 사용되어 추진 유닛을 전진시키고, 추진 유닛을 제1 저지 유닛과 접촉시키며(도 6의 a)), 이는 이 저지 유닛의 내용물이 챔버에 진입하게 한다(도 6의 b)). 밸브가 제1 저지 유닛으로부터 샘플 챔버로 유체 연통을 제공하도록 위치되어 있으므로, 용해 작용제(들) 및 샘플이 이 챔버로 전달된다. 다음에, 다른 상대 이동(또는 지속적 상대 이동)이 추진 유닛이 제2 저지 유닛과 접촉하게 한다(도 6의 c)). 제1 및 제2 저지 유닛과 접촉하는 것 사이의 경과 시간은 제1 및 제2 저지 유닛의 유체를 추가하는 데 시간 지연을 제공한다. 필요하다면, 하나 이상의 저지 유닛이 제1 및 제2 저지 유닛 사이에 포함되어 샘플 로딩/용해 단계와 세척 단계 사이에 시간 지연을 추가로 포함시킬 수 있다. 그후, 다른 상대 이동(또는 지속적 상대 이동)은 추진 유닛이 제3 저지 유닛과 접촉하게 하며(도 6의 d)), 그에 의해, 이 저지 유닛의 내용물을 주 채널 내로 방출한다. 볼 수 있는 바와 같이, 밸브는 제3 저지 유닛과 용리 챔버 사이의 유체 연통을 제공하도로 위치될 수 있다.
장치 및 유체 분배 시스템은 원하는 검정 또는 처리를 수행하기 위해 필요한 단계를 실행하도록 구성될 수 있다. 도 6의 b)에 제공된 구성에서, 샘플은 용해되고, 샘플로부터의 타겟(존재한다면)이 매트릭스 상에 포획된다. 이러한 단계를 달성하기 위해, 시스템은 용해 단계를 수행하고 용해된 샘플을 매트릭스로 전달하기 위해 필요한 작용제를 제1 저지 유닛이 포함하게 하도록 구성된다. 도 6의 c)에서, 비결합 물질을 제거하도록 매트릭스가 세척된다. 이러한 단계를 위해, 시스템은 제2 저지 유닛 내에 세척 완충제를 제공하고, 추진 유닛의 속도와 저지 유닛의 저항(예를 들어, 임의의 다른 챔버로부터의 저항 포함)이 충분한 세척 시간을 가능하게 하는 것을 보증하도록 구성된다. 도 6의 d)에서, 포획된 타겟이 매트릭스로부터 용리되고, 용리 챔버로 수송된다. 이러한 용리 단계를 위해, 시스템은 제3 저지 유닛 내의 용리 완충제를 제공하고, 추진 유닛과 저지 유닛(들)이 충분한 용리 시간 및 용리 완충제의 유량을 허용하는 것을 보증하고, 용리된 샘플을 별도의 격실에 전달하기 위한 밸브를 제공하도록 구성된다. 이들 구성 및 그 적응은 본 명세서의 임의의 시스템, 장치 또는 방법에 포함될 수 있다.
실시예 4: 블리스터 및 캠을 갖는 장치 상에서의 샘플 제조
도 8a 내지 도 8f 및 도 11은 본 개시내용에 제공된 장치를 사용하여 핵산을 포함하는 샘플을 제조하기 위한 예시적 방법을 도시한다. 먼저, 5x105 카피 /mL의 농도로 HIV 바이러스 입자를 포함하는 200 μL의 혈장 샘플이 샘플 오목부(1120) 내로 로딩된다. 샘플 오목부 뚜껑(1121)이 그후 폐쇄되고 로크 위치로 회전된다(도 11). 샘플 로딩 이후, 추진 유닛(예를 들어, 캠)(811)이 레일(801)과 접촉하게 되고, 위치 1(821)에서 밸브-1가 샘플 오목부를 공기 벤트(804)에 연결하고, 위치 1(831)에서 밸브-2가 필터를 폐기물 벤트(806)에 연결한다(도 8a). 추진 유닛은 그후 용해 작동기(1111)를 하향 추진하고 용해 블리스터(1101)를 누르도록 전방으로 이동된다. 용해 완충제가 샘플 오목부(803)에 진입하고, 그 내부의 샘플과 혼합된다(도 8b). 바이러스 입자가 용해의 효과로 파괴되고, 바이러스 핵산을 방출한다. 색산의 방출에 뒤이어, 캠이 제2 시간 동안 전방으로 이동하여 밸브-1를 샘플 오목부를 필터(805)에 연결시키는 위치 2(822)로 설정하고, 밸브-2를 필터를 위치 1(831)에 머무르게 하며, 이는 필터를 폐기물 벤트(806)에 연결시킨다. 추진 유닛은 그후 제3 시간 동안 전방으로 이동되어 공기 작동기(1112)를 하향 추진하며, 공기 작동기는 공기 블리스터(1102)를 누르고 공기를 이동시켜 샘플 오목부를 양의 공기 압력으로 가압할 수 있다. 용해된 샘플은 필터를 통해 추진되고, 폐기물 벤트로부터 배출되며, 동시에, 핵산이 매트릭스(805)에 포획되고, 추가적 공기가 사용되어 매트릭스를 건조시킨다(도 8c). 캠은 제4 시간 동안 다음 위치로 전방으로 이동되어 밸브-1를 위치 3(823)로 이동시키고, 밸브-2를 위치 1(831)에 유지하며, 이는 각각 세척 챔버를 필터에 연결하고, 필터를 폐기물 벤트에 연결한다. 후속하여, 캠이 제5 시간 동안 전방으로 이동되어 세척-1 작동기(1113)를 하향 추진하고, 이는 제1 세척 블리스터(1103)를 누르며 세척 완충제를 이동시킨다. 세척 완충제는 매트릭스를 통과하고, 하류 증폭을 위해 억제제를 제거한다(도 8d). 다음에, 캠이 제6 시간 동안 전방으로 이동되어 밸브-1를 위치 3(823)에 유지하고, 밸브 1은 세척 채널을 필터에 연결하며, 밸브-2를 위치 1(831)에 유지하며, 밸브-2는 필터를 폐기물 벤트에 연결한다. 캠은 그후 제7 시간 동안 전방으로 이동되어 세척-2 작동기(1114)를 하향 추진하고, 이는 제2 세척 블리스터(1104)를 누르며, 공기를 매트릭스를 통해 구동하여 매트릭스를 건조시킨다(도 8e). 그후, 캠은 제8 시간 동안 전방으로 이동되고, 밸브-1이 위치 3(823)에 잔류하여 세척 채널을 필터에 연결하고, 밸브-2가 위치 2(832)로 이동되어 필터를 용리 웰(1133)에 연결한다. 마지막으로, 캠이 제9 시간 동안 전방으로 이동하여 용리 블리스터(1105)를 누르고 용리 완충제(예를 들어, 물)를 매트릭스를 통해 구동하여 매트릭스로부터 용리 출구(1150)로 핵산을 용리시킨다(도 8f).
도 12a는 표준 원심 프로토콜(1201)에 의해, 그리고, 본 실시예에서 상술한 바와 같은 샘플 제조 장치(1202)에 의해 정제된 HIV 바이러스성 RNA 사이의 실시간 PCR 정량화 사이클(Cq)의 비교를 도시한다. 도 12b는 본 실시예에서 상술한 바와 같은 제1 및 제2 실험 각각의 샘플 제조 장치(1222, 1232)에 의해, 그리고, 표준 원심 프로토콜(1221, 1231)에 의해 정제된 HIV 바이러스성 RNA 사이의 실시간 PCR 정량화 사이클(Cq)의 비교를 도시한다.
실시예 5: 주사기를 구비한 장치에서의 샘플 정제
핵산 샘플을 정제하기 위해 사용될 수 있는 예시적 장치가 도 9에 도시되어 있으며, 도 9의 a)는 사진을 도시하고, 도 9의 b)는 개요를 도시한다. 시약을 포함하는 하나 이상의 주사기(901, 902, 903, 904, 905)가 장치 내의 저지 유닛으로서 사용될 수 있다. 시약은 주사기 내에 저장되고, 추진 유닛(예를 들어, 플런저)을 추진함으로써 이동될 수 있다. 도 9에서, 901, 902, 903, 904, 905는 샘플 정제를 위해 상이한 유형의 시약이 로딩되어 있는 주사기이다. 상세히, 주사기-1(901)은 600 μL의 용해 완충제를 포함한다. 주사기-2(902)는 대략 1.8 mL의 공기를 포함하며, 이는 샘플 오목부를 가압하고 용액을 매트릭스를 통해 구동하며, 샘플이 매트릭스를 통과한 이후 매트릭스를 건조하기 위해 사용된다. 주사기-3(903)은 500 μL 세척 완충제를 포함한다. 주사기-4(904)는 500 μL의 공기를 포함하고, 이는 매트릭스(940)를 건조시키기 위해 사용된다. 주사기-5(905)는 50 μL의 물을 용리 완충제로서 포함한다.
장치 상에 주사기를 배치한 이후, 5x105 카피 /mL의 농도로 HIV 바이러스 입자를 포함하는 200 μL의 혈장 샘플이 샘플 오목부(920) 내에 로딩된다. 밸브-1(931)은 위치 1로 설정되고, 이는 샘플 오목부를 공기 벤트에 연결하며, 밸브-2(932)가 위치 1로 설정되고, 이는 필터를 폐기물 벤트에 연결한다. 샘플 뚜껑(921)이 샘플 오목부 상에 배치되고 로킹된다. 샘플이 로딩되고 나면, 주사기-1(901)의 플런저가 하향 추진되어 용해 완충제를 채널을 통해 샘플 오목부 내로 이동시키고, 샘플 오목부에서 용해 완충제와 샘플이 혼합된다. 바이러스 입자는 용해 완충제의 존재에 의해 파괴되고, 바이러스 핵산이 방출된다. 밸브-1은 위치 2로 설정되고 이는 샘플 오목부를 필터에 연결하며, 밸브-2는 위치 1로 설정되고 이는 필터를 폐기물 출구에 연결한다. 다음에, 주사기-2(902)의 플런저가 하향 추진되어 공기를 이동시키고 샘플 오목부를 양의 공기 압력으로 가압한다. 용해된 샘플이 필터를 통해 추진되고 폐기물 벤트로부터 배출된다. 핵산이 매트릭스(940) 상에 포획된다. 추가적 공기가 매트릭스를 건조시키기 위해 사용될 수 있다. 밸브-1은 위치 3으로 설정되고, 이는 세척 채널을 필터에 연결하며, 밸브-2가 위치 1로 설정되고, 이는 필터를 폐기물 출구에 연결한다. 주사기-3(903)의 플런저가 그후 하향 추진되어 세척 완충제를 변위시킨다. 세척 완충제가 매트릭스를 통과하고 하류 증폭을 위해 억제제를 제거한다. 밸브-1이 위치 3으로 설정되고 이는 세척 채널을 필터에 연결하며, 밸브-2가 위치 1로 설정되고 이는 필터를 폐기물 벤트에 연결한다. 후속하여, 주사기-4(904)의 플런저가 하향 추진되어 공기를 매트릭스를 통해 구동하고, 매트릭스를 건조시킨다. 밸브-1이 위치 3으로 설정되고, 이는 세척 채널을 필터에 연결하며, 밸브-2가 위치 2로 설정되고 이는 필터를 용리 웰에 연결한다. 마지막으로, 주사기-5(905)의 플런저가 하향 추진되어 물(용리 완충제)을 매트릭스를 통해 구동하며, 매트릭스로부터 핵산을 용리 또는 수집 출구(950) 내로 용리시킨다.
도 10은 본 실시예에서 상술한 바와 같은 제1 및 제2 실험에서의 샘플 제조 장치(1002, 1012)에 의해, 그리고, 표준 원심 프로토콜(1001, 1011)에 의해 각각 정제된 HIV 바이러스성 RNA 사이의 실시간 PCR 정량화 사이클(Cq)의비교를 도시한다.
실시예 6: 균일력 스프링을 갖는 선형 장치
추진 유닛(예를 들어, 캠)과 저지 유닛 및 배리어 유닛의 선형 배열을 갖는 예시적 샘플 제조 장치가 도 13에 도시되어 있다. 도 13의 A는 이전에 설명된 것들(예를 들어, 실시예 4) 같은 선형 샘플 제조 장치의 개요를 도시하며, 이는 추진 유닛(예를 들어, 캠)(1301), 추진 유닛, 저지 유닛 및 배리어 유닛을 구동하기 위한 균일력 스프링(1302) 및 밸브(1303)를 구비한다. 도 13의 B는 이런 장치의 사진을 도시한다. 도 13의 C는 스프링에 의해 구동되고 저지 유닛 및 배리어 유닛과 조우하는 추진 유닛의 사진을 도시하며, 좌측에서, 제1 저지 유닛이 추진되어 있고, 중간 에서, 제2, 제3 및 제4 저지 유닛이 추진되어 있고 밸브가 이동되어 있으며, 우측에서, 최종 저지 유닛이 추진되고 샘플 제조가 완료된다. 도 13의 D는 스프링에 의해 단부로 완전히 추진 유닛이 구동되어 있는 샘플 제조의 완료 및 동작 이후의 장치의 사진을 도시한다.
실시예 7: 회전 장치 상에서의 샘플 제조
단계식 가압 메커니즘을 사용하여 장치 상에서 핵산 함유 샘플을 제조하기 위한 예시적 방법이 도 20 및 도 21a 내지 도 21f에 도시되어 있다. 먼저(도 21a), 피펫이나 기타 샘플 취급 도구(2110)를 사용하여, 핵산 함유 샘플이 사용자(2120)에 의해 장치(2100) 상에 로딩된다. 장치는 용해 완충제, 세척 완충제 및 용리 완충제를 포함하는 모든 시약이 사전 로딩된 상태로 제공된다. 샘플 로딩의 완료 이후, 장치의 뚜껑(2101)이 폐쇄되고 로킹된다(도 21b). 다음에, 뚜껑이 용해 위치로 추가로 회전된다(도 21c). 뚜껑을 회전시킴으로써, 중심 기둥/스크류(2001)가 뚜껑을 아래로 당기고, 양압을 인가한다(도 20). 샘플이 그후 용해 완충제에 의해 파괴되어 핵산을 방출한다. 양압은 용해된 샘플을 매트릭스를 통해 구동하고, 그후, 공기가 매트릭스를 통과하여 매트릭스를 건조시킬 수 있다. 샘플 용해 이후, 뚜겅이 다음 위치(즉, 세척 위치)로 회전되고, 매트릭스가 세척 완충제 웰과 정렬된다(도 21d). 중심 기둥/스크류는 추가로 뚜껑을 아래로 당기고, 양압을 인가할 수 있다. 이 양압은 세척 완충제를 메트릭스를 통해 구동하고, 공기가 매트릭스를 통과하여 매트릭스를 건조시킨다. 후속하여, 뚜껑이 추가로 회전되어 장치를 그 다음 위치, 즉, 용리 위치로 구동한다(도 21e). 용리 완충제가 방출되고, 핵산을 매트릭스로부터 용리시킨다. 마지막으로(도 21f), 정제된 핵산이 용리되고, 수집 웰(2102)에 수집된다.
실시예 8: 회전 장치의 자율 제어
도 35는 장치의 조작 및 동작의 자율 제어를 위해 내부 스프링에 의해 구동되는 예시적 회전 장치(3500)를 도시한다. 이러한 디자인은 장치 동작의 강인성을 향상시킬 수 있고, 용이한 사용자 체험을 제공할 수 있으며, 그 이유는 장치가 정확한 위치로 수동 회전될 필요가 없기 때문이다. 스프링은 장치의 중앙에 배치되어 자동 회전을 위한 힘을 제공한다. 원하는 위치로의 회전을 안내하도록 홈이 설계된다. 장치는 사용 이전에 감겨지거나 감겨진 상태로 저장될 수 있다.
측부(3501) 상의 버튼이나 핀을 추진하는 것에 의해, 장치의 필터 층은 각 시기에 30도 회전하여 상단 층의 시약 웰 및 저부 층의 수용 웰과 정렬된다. 시작 위치에서(예를 들어, 도 35의 a)), 상단 층의 마커-W3(3502)가 저부 층의 마커-F(3503)와 정렬된다. 버튼이 가압될 때, 장치의 내부적 힘은 수초 내에 저부 층에 대해 시계방향으로 30도 상단 층을 회전시킨다(3505)(예를 들어, 도 35의 b)). 회전 이후, 상단 층의 마커-W4(3504)는 저부 층의 마커-F(3503)와 정렬된다(예를 들어, 도 35의 c)). 회전 속도는 스프링 힘을 증가시키거나 감소시킴으로써 또는 회전하는 판들 사이의 마찰을 제어함으로써 제어될 수 있다. 동시에, 회전은 뚜껑을 아래로 당겨 공기 압력을 추가하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 용액을 매트릭스를 통해 구동한다.
도 35의 d)는 장치 내의 디스크(3510)의 개요를 도시한다. 도 35의 e)는 장치 내의 다른 디스크(3520)의 개요를 도시한다. 도 35의 f)는 장치의 자동 작동을 개시하기 위해 가압될 수 있는 버튼 또는 핀(3501)을 구비한 장치 저부 층(3530)의 개요를 도시한다.
실시예 9: 장치에 의한 제어된 샘플 제조 및 결과 출력
도 37은 짧은 시간 기간 내에 장치를 사용하여 샘플을 제조하는 예시적 방법을 도시한다. 용해 완충제, 세척 완충제, 용리 완충제 같은 샘플 제조를 위해 필요한 시약과 함께 클라미디아 트라코매티스를 포함하는 0.5mL 소변 샘플이 피펫으로 장치(3700) 내에 로딩된다(도 37의 a)). 샘플 및 시약이 로딩되고 나면, 시간 00:00:00(시간:분:초)에 사용자에 의해 장치의 뚜껑(3701)이 폐쇄되고 로크 위치로 회전된다(3720). 다음에, 뚜껑이 다음 위치(즉, 용해 위치)로 회전되어 용해 완충제를 방출하고 반응을 시작한다(도 37의 b)). 용해 완충제의 존재에 의해 샘플이 용해되어 핵산을 방출한다. 시간 00:01:00에 뚜껑이 제3 위치(즉, 세척 위치)로 추가로 회전되어 세척 완충제를 이동시킨다(도 37의 c)). 세척 완충제는 매트릭스를 통과하고, 용해된 샘플로부터 억제제를 제거한다. 시간 00:02:00에 뚜껑이 용리를 위한 다음 위치로 회전된다(도 37의 d)). 용리 완충제가 방출되고 핵산을 매트릭스로부터 용리시킨다. 이 단계 이후, 시간 00:02:30에, 샘플 제조가 완료된다(도 37의 e)). 정제된 핵산이 그후 장치 내에서 인큐베이팅되어 정제된 샘플의 증폭 반응을 수행한다(도 37의 f)). 증폭 반응은 시간 00:35:00에 완료되고, 결과가 관찰되며, 영상화된다(예를 들어, 형광 신호에 의해)(도 37의 g)). 장치는 샘플(3702)로부터의 신호 및 음성 대조군(3703)으로부터의 신호 및 양성 대조군(3704)으로부터의 신호를 제공할 수 있다. 이들 신호는 샘플 내의 타겟 분석물(예를 들어, C. 트라코마티스)의 존재를 나타낼 수 있다. 장치의 회전, 인큐베이션 및 영상화는 또한 자동화된 베이스 스테이션에 의해 수행될 수 있다.
상이한 농도의 C 트라코마티스 기본체(EB)를 갖는 증폭된 샘플이 장치(3800) 내에서 특성화되고, 도 38의 a) 및 도 38의 b)에 도시된 바와 같이 음성 대조군(3801)에 비교되었다. 대조군 샘플에 대해서는 어떠한 검출가능한 형광 신호도 존재하지 않았지만, 20 EB/mL을 포함하는 샘플(3802) 및 50 EB/mL의 C. 트라코마티스에 대해서는 40 사이클의 반응 이후 신호가 분명히 식별가능하다.
결과가 얻어지고 나면, 이들은 출력되고 즉시 수신자에게 제공된다. 전자 장치를 통해 결과를 제공하는 예시적 방법이 도 36에 도시되어 있다. 샘플(3601), 음성 대조군(3602) 및 양성 대조군(3603)으로부터의 신호를 갖는 장치(3600)가 모바일 장치(예를 들어, 아이폰)(3610)으로 영상화된다. 샘플(3612), 음성 대조군(3613) 및 양성 대조군(3614)으로부터의 결과를 전달하는 신호를 갖는 장치(3611)의 이미지가 취해지고, 수신자에게 송출될 수 있다.
실시예 10: 통합형 장치
본 개시내용에 제공된 장치는 다른 판매자 및 제조자로부터의 다양한 샘플 제조 방법과 매우 호환성이 있으며, 그와 통합될 수 있다. 두 개의 예시적 통합형 장치가 도 39의 a) 및 도 39의 b)에 도시되어 있다. 도 39의 a)에서, 장치(3900)는 베이스 스테이션(3910)에 장착되며, 이는 배터리 동력식이고, 장치를 가열 및 영상화할 수 있다. 이러한 유형의 장치는 다양한 분야 및 용례, 예로서, 현장 진단(POC)이나 자원이 제한된 환경에서 유용할 수 있다(예를 들어, 도 40의 a)). 도 39의 b)에 도시된 바와 같은 다른 예시적 통합형 장치는 베이스 스테이션 대신 일회용 베이스 층(3920)을 갖는다. 이러한 배터리가 없는 일회용 베이스 층은 장치를 가열(예를 들어, 화학 반응에 의해)하고 작동(예를 들어, 스프링 힘에 의해)시킬 수 있다. 결과의 영상화 및 검출은 별도의 장치, 예컨대, 휴대 전화, 무선 장치 또는 다른 모바일 전자 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 반응기 장치 내에서 이루어지고 나면, 예로서, 휴대 전화를 통해 결과가 영상화되고 수신자에게 출력될 수있다. 일회용 층을 구비한 통합형 장치는 병원체 검출(혈액 및 소변), 유행병 반응(예를 들어, 도 40의 b)), 디지털 PCR(예를 들어, 도 40의 c)), 바이러스 로드, 유전자형 결정 및 항생제 감수성(예를 들어, 도 40의 d)) 같은 용례에 사용될 수 있다.
실시예 11: 온도 제어
도 41은 통합된 전기 온도 제어 모듈을 구비한 회전 샘플 제조 장치(4100)의 예를 도시한다(예를 들어, 도 41의 a)). 온도 제어 모듈은 열 전도성 폴리카보네이트로 구성되고 포일 히터가 구비되어 있는 웰(4101)와 웰의 외측벽 상에 배치된 제어 서미스터를 포함한다(예를 들어, 도 41의 b)). 웰은 회전 샘플 제조 장치의 시약 층 상에 직접적으로 부착된다. 온도 제어 모듈은 전자 제어 유닛(4110)에 의해 제어되며, 성능은 열 프로브(토르랩스(Thorlabs))(4102)로 측정되고, 이는 테스트 용액에 의해 둘러싸여진 웰 내에 직접적으로 배치된다. 데이터는 토르랩스 온도 센서 프로브 TSP 01 소프트웨어를 사용하여 1초 간격으로 기록된다.
먼저, 장치가 실온에서 4.58볼트의 전압으로 플러그인 전력 공급원에 의해 800 μL의 물로 평가된다(원하는 온도는 63 ± 2 ℃이다). 장치는 3회 테스트되었고, 용액은 140초 이내에 원하는 온도로 가열될 수 있으며, 테스트 기간 동안 표준 편차는 0.3 ℃ 미만이었다(예를 들어, 도 42a). 표 1은 3회 테스트 수행으로부터의 결과를 보여준다.
표 1: 800 μL물, 4.58 V 전력 공급장치에 의한 장치내 가열 결과
Figure pct00001
두 번째로, 장치는 실온에서 전력 공급장치로서 네 개의 AA 배터리를 사용하여 800 μL의 물로 평가되었다(원하는 온도는 63 ± 2 ℃이다). 장치는 3회 테스트되었고, 용액은 150초 내에 원하는 온도로 가열될 수 있으며, 표준 편차는 테스트 기간 동안 0.1 ℃미만이다(예를 들어, 도 42b). 표 2는 3회 테스트 수행으로부터의 결과를 도시한다.
표 2: 전력 공급장치로서 4개 AA 배터리와 800 μL 물을 사용한 장치내 가열 결과
Figure pct00002
세 번째로, 장치는 실온에서 4.58 볼트의 전압의 플러그인 전력 공급장치에 의해 200 μL의 인간 혈장과 600 μL의 용해 완충제(예를 들어, Zymo 바이러스성 RNA 키트로부터의)로 평가되었다(원하는 온도는 63 ± 2 ℃이다). 용해된 샘플의 열적 특성은 물과는 다를 수 있다. 장치는 3회 테스트 되었고, 용액은 원하는 온도까지 약 180초 내에 가열될 수 있으며, 표준 편차는 테스트 동안 0.3 ℃미만이다(예를 들어, 도 42c). 표 3은 3회 태스트 수행으로부터의 결과를 도시한다.
표 3: 800 μL의 샘플 및 용해 용액, 4.58V 전력 공급장치를 사용한 장치내 가열 결과
Figure pct00003
네 번째로, 장치는 실온에서 전력 공급 장치로서 네 개의 AA 배터리를 사용하여 200 μL의 인간 혈장과 600 μL의 용해 완충제(Zymo 바이러스성 RNA 키트)로 평가되었다(원하는 온도는 63 ± 2 ℃이다). 장치는 3회 테스트되었고, 용액은 원하는 온도로 130초 내에 가열될 수 있으며, 표준 편차는 테스트 기간 동안 0.12 ℃ 미만이다(예를 들어, 도 42d). 표 4는 3회 테스트 수행으로부터의 결과를 보여준다.
표 4: 전력 공급 장치로서 4 AA 배터리와 800 μL의 샘플 및 용해 용액을 사용한 장치내 가열 결과
Figure pct00004
이는 통합된 전기 온도 제어 모듈을 갖는 장치가 물 용액 또는 샘플(혈장 및 용해 완충제)을 실온으로부터 63 ± 2 ℃의 원하는 온도까지 플러그인 전력 공급장치(4.58V) 또는 AA 배터리에 의해 가열할 수 있다는 것을 예시한다. 모듈의 성능은 고도로 재현가능하고 온도 변동은 인큐베이션 기간에 걸쳐 엄격하게 제어될 수 있다.
정의
본 명세서에서 사용될 때 "약"은 언급된 값의 +/- 10%를 의미한다.
본 명세서에서 사용될 때, "또는"은 "및/또는"을 포함한다.
"위"는 제1 구조가 제2 구조보다 더 높은 위치에 있는 상대 위치를 의미한다. 예로서, 제1 기재, 제1 기재 위의 제2 기재 및 제2 기재 위의 제3 기재를 포함하는 장치에서, 용어 "위"는 제1, 제2 및 제3 기재의 상대적 위치 관계를 제공하며, 제3 기재가 반드시 장치에서 상단 또는 최상위 기재이어야만 한다는 것을 의미하지 않는다. 예로서, 장치가 뒤집혀지는 경우, 이때, 제3 기재는 장치 내의 최저위 기재가 된다. 따라서, 본 명세서에 설명된 모든 상대적 위치(예를 들어, 위, 아래, 사이 등)는 사용, 동작 또는 제조 동안 장치의 서로 다른 배향들을 포함하는 것을 의도한다.
"아래"는 제1 구조가 제2 구조보다 하위의 위치에 있는 상대적 위치를 의미한다. 예로서, 제1 기재, 제1 기재 아래의 제2 기재 및 제2 기재 아래의 제3 기재를 포함하는 장치에서, 용어 "아래"는 제1, 제2 및 제3 기재의 상대적 위치 관계를 제공하며, 제1 기재가 장치 내에서 반드시 상단 또는 최상위 기재이어야만 한다는 것을 의미하지는 않는다.
"사이"는 중간 구조가 제1 및 제2 구조를 분리하고 있는 상대적 위치를 의미한다. 예로서, 제1 기재와 제2 기재 사이에 배치된 중간 기재를 포함하는 장치에서, 용어 "사이"는 제1, 제2 및 중간 기재의 상대적 위치 고나게를 제공하며, 제1 기재가 반드시 장치 내에서 상단 또는 최상위 기재이어야 한다는 것을 의미하지는 않는다.
"챔버"는 하나 이상의 물질, 예를 들어, 시약, 샘플, 비혼화성 유체 및/또는 윤활제를 수용할 수 있는 기재의 체적 부분을 의미한다. 이러한 챔버는 임의의 유용한 단면 또는 치수(들)를 갖는 웰, 채널(예를 들어, 마이크로채널), 구멍, 덕트, 브리지 또는 공동 같은 임의의 유용한 구조를 가질 수 있다.
"연결하기 위해"는 둘 이상의 구조 사이의 유체 연통을 허용하는 것을 의미한다. 이러한 유체 연통은 둘 이상의 유사한 구조 사이(예를 들어, 둘 이상의 기재 사이 또는 둘 이상의 챔버 사이) 또는 둘 이상의 서로 다른 구조 사이(예를 들어, 하나 이상의 기재와 하나 이상의 챔버 사이)일 수 있다.
"접촉"은 둘 이상의 구성요소 또는 구조 사이의 물리적 상호작용을 의미한다. 이러한 물리적 상호작용은 직접적일 수 있거나(즉, 제1 구성요소가 제2 구성요소와 상호작용하는 경우) 간접적일 수 있다(즉, 제1 구성요소가 개재 구성요소와 상호작용하고, 이 개재 구성요소가 순차적으로 제2 구성요소와 상호작용하는 경우).
"유체 연통" 또는 "유동적으로 연결"은 실질적으로 구속되지 않은 챔버 내에서 액체 또는 가스를 통과시킬 수 있는 상태를 의미한다. 유체 연통은 멤브레인을 가로지른 확산, 능동적 수송 또는 수동적 수송을 포함하는 임의의 물리적 처리에 의해 이루어질 수 있다. 유체 연통은 기재를 구성하는 벌크 재료 내로의 물질(예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은 시약, 샘플 또는 유체)의 제한된 확산을 포함하지 않는다.
"비혼화성 유체"는 제2 유체에 비해 특정 범위의 온도, 압력, 조성에 걸쳐 서로 다른 페이즈를 대체로 형성하는 제1 유체(예를 들어, 가스 또는 액체)를 의미한다. 일부 경우에, 제2 유체는 수성 용액, 저장, 보전, 처리 또는 분석을 위한 샘플 및/또는 샘플의 저장, 보전, 처리 또는 분석을 위한 시약이며, 제1 유체는 샘플의 저장, 보전, 처리 또는 분석에 유용한 특정 범위의 온도, 압력 및 조성에서 제2 유체 중 하나 이상과 비혼화성인 유체이다.
"마이크로유체" 구조는 적어도 하나의 치수가 1,000 μm 이하인 적어도 하나의 특징부를 갖는 구조를 의미한다. 예시적 특징부는 기재(예를 들어, 기재의 두께 또는 기재 내에 매설된 구성요소의 길이, 폭 또는 높이), 챔버(예를 들어, 웰, 채널, 구멍, 덕트, 브리지 또는 공동), 멤브레인(예를 들어, 멤브레인의 두께 또는 멤브레인 내에 매설된 구성요소(예를 들어, 하나 이상의 공극 또는 다른 물리적 구조)의 길이, 폭 또는 높이) 또는 포획 영역을 포함한다. 일부 경우에, 구조는 적어도 하나의 치수(예를 들어, 높이, 폭, 깊이 또는 두께)가 1,000 μm 이하인 하나보다 많은, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20 또는 그 이상의 특징부를 포함한다.
"처리 챔버"는 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 유체 및/또는 하나 이상의 시약을 조합하기 위한, 하나 이상의 유체 및/또는 하나 이상의 시약을 수용하기 위한, 하나 이상의 유체 및/또는 하나 이상의 시약을 반응시키기 위한, 하나 이상의 유체 및/또는 하나 이상의 시약을 처리하기 위한 및/또는 하나 이상의 유체 및/또는 하나 이상의 시약을 분석하기 위한 챔버를 의미한다. 일부 예에서, 처리 챔버는 하나 이상의 유체 및/또는 하나 이상의 시약과 조합된 샘플을 포함한다. 다른 예에서, 처리 챔버는 하나 이상의 유체 및/또는 하나 이상의 시약과 반응된(예를 들어, 용해 반응 같은) 샘플을 포함한다. 또 다른 예에서, 처리 챔버는 처리되는샘플(예를 들어, 여과 및/또는 추출되는 것을 포함하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 포획 영역 및/또는 포획 작용제를 사용하여)을 포함한다. 특정 경우에, 처리 챔버는 샘플을 포함하고, 및/또는 상대 이동은 샘플이 처리 챔버에 진입하게 한다. 장치는 임의의 수의 처리 챔버(예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20 또는 그 이상의 처리 챔버)를 포함할 수 있다.
본 발명의 양호한 실시양태가 본 명세서에 도시 및 설명되었지만, 본 기술 분야의 숙련자는 이러한 실시양태가 단지 예로서 제공된 것임을 명백히 알 수 있다. 이제, 본 발명으로부터 벗어나지 않고 본 기술 분야의 숙련자는 다양한 변경, 변형 및 치환을 안출할 수 있다. 본 명세서에 설명된 본 발명의 실시양태에 대한 다양한 대안이 본 발명의 실시시에 채용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이하의 청구범위가 본 발명의 범주를 규정하며, 이들 청구범위 및 그 균등물의 범주 내의 방법 및 구조가 청구범위에 의해 커버되는 것이 의도된다.

Claims (162)

  1. 시약 분배 장치이며,
    (a) 제1 표면을 갖는 제1 기재로서, 제1 기재 내에 배치되어 있는 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는, 제1 기재,
    (b) 제1 기재의 표면에 인접하게 배치되고 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 유체 연결된 제1 저지 유닛으로서, 제1 시약을 포함하는 제1 저지 유닛, 및
    (c) 제1 기재의 제1 표면에 평행하거나 대략 평행한 평면 내에서 원형 경로를 따라 이동하도록 구성된 제1 추진 유닛으로서, 제1 기재의 제1 표면에 평행하거나 대략 평행한 평면 내의 원형 경로를 따른 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 시약이 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 진입하게 하는, 추진 유닛을 포함하는, 시약 분배 장치.
  2. 시약 분배 장치이며,
    (a) 제1 기재로서, 제1 기재는 제1 표면을 구비하고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하며, 하나 이상의 제1 챔버는 제1 처리 챔버를 포함하는, 제1 기재,
    (b) 제1 기재의 표면에 인접하게 배치된 제1 저지 유닛으로서, 제1 저지 유닛은 제1 시약을 포함하고, 제1 저지 유닛은 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나와 유체 연통하는 제1 저지 유닛, 및
    (c) 제1 추진 유닛으로서, 제1 추진 유닛은 제1 저지 유닛과의 직접 또는 간접 접촉을 제공하도록 구성되고, 제1 기재의 제1 표면에 지각인 축 둘레에서의 회전으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 저지 유닛 내의 제1 시약이 제1 처리 챔버에 진입하게 하는, 제1 추진 유닛을 포함하는, 시약 분배 장치.
  3. 시약 분배 장치이며,
    (a) 제1 기재로서, 제1 기재는 표면을 가지고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는, 제1 기재,
    (b) 제1 기재의 표면에 인접하게 배치된 제1 저지 유닛으로서, 제1 저지 유닛은 제1 시약을 포함하고, 제1 저지 유닛은 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나와 유체 연통하는, 제1 저지 유닛, 및
    (c) 적어도 하나의 돌출부를 포함하는 제1 추진 유닛으로서, 제1 추진 유닛은 제1 저지 유닛과의 직접 또는 간접 접촉을 제공하도록 구성되고, 제1 기재의 표면에 평행하거나 대략 평행한 방향으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 적어도 하나의 돌출부가 제1 저지 유닛에 접촉하게 함으로써 제1 저지 유닛 내의 제1 시약을 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나 내로 방출시키는, 제1 추진 유닛을 포함하는, 시약 분배 장치.
  4. 시약 분배 장치이며,
    (a) 제1 기재로서, 제1 기재는 표면을 가지고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하며, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나는 제1 처리 챔버인, 제1 기재,
    (b) 제1 기재의 표면에 인접하게 배치된 제1 저지 유닛으로서, 제1 저지 유닛은 제1 시약을 포함하는, 제1 저지 유닛, 및
    (c) 제1 추진 유닛으로서, 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 저지 유닛 내의 제1 시약이 제1 처리 챔버에 진입하게 하며, 장치는 전기 동력식으로 이루어져 있지 않은, 제1 추진 유닛을 포함하는, 시약 분배 장치.
  5. 시약 분배 장치이며,
    (a) 제1 기재로서, 제1 기재는 표면을 가지고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하고, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나는 제1 처리 챔버인, 제1 기재,
    (b) 제1 시약을 포함하는 제1 저지 유닛 및 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛으로서, 제1 및 제2 저지 유닛은 제1 기재의 표면에 인접하게 배치되고, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 유체 연결되는, 제1 및 제2 저지 유닛, 및
    (c) 제1 추진 유닛으로서, 제1 기재의 표면에 대한 방향으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 저지 유닛 내의 제1 시약이 제1 처리 챔버에 진입하게 하고, 제1 저지 유닛의 높이 또는 길이는 제2 저지 유닛으로부터의 제2 시약의 방출에 대한 제1 저지 유닛으로부터의 제1 시약의 방출의 상대적 타이밍 또는 순서를 제어하도록 설계되는, 제1 추진 유닛을 포함하는, 시약 분배 장치.
  6. 시약 분배 장치이며,
    (a) 제1 기재로서, 제1 기재는 제1 표면을 가지고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는, 제1 기재,
    (b) 제1 시약을 포함하는 제1 저지 유닛 및 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛으로서, 제1 및 제2 저지 유닛은 제1 기재의 제1 표면에 인접하게 배치되고 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 유체 연결되는, 제1 및 제2 저지 유닛, 및
    (c) 제1 및 제2 저지 유닛 사이에 위치된 제3 저지 유닛으로서, 제3 저지 유닛은 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나 내로의 제2 시약에 대한 제1 시약의 방출의 상대적 타이밍을 제어하도록 구성되는, 제3 저지 유닛을 포함하는, 시약 분배 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    (d) 제1 추진 유닛을 더 포함하고, 제1 기재의 제1 표면에 대한 방향으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 시약이 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 진입하게 하는, 시약 분배 장치.
  8. 시약 분배 장치이며,
    (a) 제1 기재로서, 제1 기재는 제1 표면을 갖고, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 제1 챔버를 포함하는, 제1 기재,
    (b) 제1 시약을 포함하는 제1 저지 유닛 및 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛으로서, 제1 및 제2 저지 유닛은 제1 기재의 제1 표면에 인접하게 배치되고, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 유체 연결되는, 제1 및 제2 저지 유닛, 및
    (c) 제1 추진 유닛으로서, 제1 기재의 표면에 대한 방향으로의 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 시약이 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 진입하게 하며, 제1 상대 이동은 축방향 회전을 포함하지 않는, 제1 추진 유닛을 포함하는, 시약 분배 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 장치는 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛을 더 포함하고, 제2 저지 유닛에 대한 제1 저지 유닛의 체적, 형상 또는 길이는 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나 내로의 제2 시약에 대한 제1 시약의 방출의 상대적 타이밍을 제어하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  10. 제1항 내지 제4항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 장치는 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛을 더 포함하고, 제1 저지 유닛과 제2 저지 유닛 사이의 거리는 하나 이상의 제1 챔버 내로의 제2 시약에 대한 제1 시약의 방출의 상대적 타이밍을 제어하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상대적 타이밍은 제1 상대 이동에 대한 저항을 제공하여 제1 상대 이동의 속도를 변경하도록 구성된 적어도 하나의 저지 유닛에 의해 제공되는, 시약 분배 장치.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상대적 타이밍은 제1 상대 이동에 대한 저항을 제공하도록 구성되는 하나 이상의 저지 유닛과 하나 이상의 제1 챔버의 조합에 의해 제공되는, 시약 분배 장치.
  13. 제1항 내지 제4항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 장치는 제2 시약을 포함하는 제2 저지 유닛을 더 포함하고, 제1 시약의 점도는 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나 내로의 제2 시약에 대한 제1 시약의 방출의 상대적 타이밍을 제어하도록 구성되는 시약 분배 장치.
  14. 제6항 또는 제7항에 있어서, 하나 이상의 제1 챔버는 지연 챔버를 더 포함하고, 지연 챔버는 제1 처리 챔버와 유체 연통하지 않는, 시약 분배 장치.
  15. 제14항에 있어서, 제3 저지 유닛은 희생 시약을 포함하는, 시약 분배 장치.
  16. 제15항에 있어서, 제3 저지 유닛은 동작 온도에서 고체인 고체 재료를 포함하는, 시약 분배 장치.
  17. 제16항에 있어서, 장치는 고체 재료를 용융시키도록 구성된 가열 유닛을 더 포함하는, 시약 분배 장치.
  18. 제6항, 제7항, 제14항, 제15항, 제16항 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 저지 유닛은 지연 챔버와 유체 연통하는, 시약 분배 장치.
  19. 제15항에 있어서, 제3 저지 유닛은 지연 챔버와 유체 연통하고, 제1 상대 이동은 제3 저지 유닛 내의 희생 시약이 지연 챔버에 진입하게 하는, 시약 분배 장치.
  20. 제19항에 있어서, 제3 저지 유닛은 특정 지연 시간을 생성하도록 구성된 길이, 형상 또는 체적을 갖는, 시약 분배 장치.
  21. 제15항에 있어서, 희생 시약은 수성 용액, 윤활제, 오일, 수성-비혼화성 액체, 겔, 가스, 플루오로카본 오일, 계면활성제, 가스, 공기 또는 그 임의의 조합을 포함하는, 시약 분배 장치.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 시약은 공기인, 시약 분배 장치.
  23. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 시약은 용해 완충제, 세척 완충제, 용리 완충제, 액체, 분말, 겔, 마이크로비드, 프로브, 프라이머, 핵산, DNA, RNA, 폴리펩티드, 항체 또는 그 임의의 조합을 포함하는, 시약 분배 장치.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛과 제1 저지 유닛 사이에 배치된 배리어 유닛을 더 포함하는, 시약 분배 장치.
  25. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛은 스프링 부하식 또는 동력식이거나, 제1 기재에 평행하거나 대략 평행한 제1 추진 유닛의 제1 상대 이동은 제1 저지 유닛 내의 제1 시약이 제1 챔버 중 적어도 하나에 진입하게 하는, 시약 분배 장치.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 저지 유닛은 제4 시약을 포함하는 제4 저지 유닛에 추가로 유체 연결되고, 제1 상대 이동은 제1 시약이 제4 저지 유닛에 진입하게 하여 제1 및 제4 시약을 조합하고, 조합물이 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 진입하게 하는, 시약 분배 장치.
  27. 제26항에 있어서, 제1 시약은 제1 유체이고, 제4 시약은 건조 시약인, 시약 분배 장치.
  28. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 저지 유닛은 제5 시약을 포함하는 제5 저지 유닛을 봉입하고, 제1 시약은 제1 저지 유닛 내에서 제5 저지 유닛 외측에 배치되는, 시약 분배 장치.
  29. 제28항에 있어서, 제5 저지 유닛은 제6 시약을 포함하는 제6 저지 유닛을 봉입하고, 제5 시약은 제5 저지 유닛 내에서 제6 저지 유닛 외측에 배치되는, 시약 분배 장치.
  30. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 상대 이동은 제1 기재 내의 압력의 변화를 직접적으로 유발하는, 시약 분배 장치.
  31. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 상대 이동은 압력의 변화, 힘의 변화 또는 온도의 변화로부터 발생하는, 시약 분배 장치.
  32. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛은 존재한다면 챔버 내에 배치되는, 시약 분배 장치.
  33. 제32항에 있어서, 챔버는 발열성 반응을 생성할 수 있는 화학제를 더 포함하는, 시약 분배 장치.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나는 유체를 포함하고, 제1 저지 유닛은 대체로 제1 챔버 내의 유체와는 다른 페이즈를 형성하는 비혼화성 유체를 포함하는, 시약 분배 장치.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 추진 유닛은 균일력 또는 비균일력을 제공하는, 시약 분배 장치.
  36. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 추진 유닛 및 제1 저지 유닛은 제1 상대 이동의 감속, 가속, 유지 또는 정지를 초래하는 제1 상대 이동에 대한 피드백을 제공하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 저지 유닛은 제1 챔버, 챔버, 채널, 포획 작용제, 포획 영역, 필터, 매트릭스, 멤브레인, 채널, 블리스터 및 변형가능한 기재로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 구조를 포함하는, 시약 분배 장치.
  38. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 저지 유닛은 변형가능한 기재 또는 블리스터를 포함하는, 시약 분배 장치.
  39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나는 채널, 격실, 샘플 챔버, 용리 챔버, 세척 챔버, 처리 챔버 또는 가열 챔버인, 시약 분배 장치.
  40. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 저지 유닛은 제1 표면 내의 개구를 경계짓는 제1 벽을 포함하고, 이 개구는 하나 이상의 제1 챔버 중 하나 이상과 유체 연통하는, 시약 분배 장치.
  41. 제40항에 있어서, 제1 상대 이동은 제1 벽이 파열되게 하고, 그에 의해, 제1 저지 유닛 내의 제1 시약이 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나에 진입하게 하는, 시약 분배 장치.
  42. 제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 유체를 추가하는 상대적 타이밍을 제어하도록 구성되는 하나 이상의 배리어 유닛을 더 포함하고, 하나 이상의 배리어 유닛은 제1 추진 유닛과 제1 저지 유닛 사이서 제1 기재의 제1 표면에 인접하게 배치되는, 시약 분배 장치.
  43. 제1항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 저지 유닛은 제2 기재 내에 배치되고, 제2 기재는 제1 기재의 제1 표면에 인접하게 배치되는, 시약 분배 장치.
  44. 제43항에 있어서, 제2 기재는 적어도 두 개의 저지 유닛을 포함하는, 시약 분배 장치.
  45. 제43항에 있어서, 제2 기재는 성형된 기재를 포함하는, 시약 분배 장치.
  46. 제43항에 있어서, 제2 기재는 샘플 입구 개구를 포함하는, 시약 분배 장치.
  47. 제43항에 있어서, 제2 기재는 용해 완충제를 포함하는 저지 유닛을 포함하는, 시약 분배 장치.
  48. 제43항에 있어서, 제2 기재는 용해 분배 노즐을 포함하는, 시약 분배 장치.
  49. 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛은 원형 경로를 따라 이동하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  50. 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛은 나선형 경로를 따라 이동하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  51. 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 장치는 추진 유닛과 결합하도록 구성된 제4 기재를 더 포함하는, 시약 분배 장치.
  52. 제51항에 있어서, 제4 기재는 추진 유닛과 결합하도록 구성된 키이웨이를 포함하는, 시약 분배 장치.
  53. 제52항에 있어서, 제4 기재는 추진 유닛과 결합하도록 구성되는 나사형 영역을 포함하는, 시약 분배 장치.
  54. 제53항에 있어서, 추진 유닛은 제4 기재의 나사형 영역과 결합하도로 구성된 나사형 영역을 포함하는, 시약 분배 장치.
  55. 제51항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 제4 기재는 축 둘레로 회전하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  56. 제51항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛은 제4 기재와 결합하도록 구성되는 돌출부를 포함하는, 시약 분배 장치.
  57. 제51항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛은 제4 기재에 의해 결합될 때 회전하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  58. 제1항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛은 제1 기재와 결합하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  59. 제1항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛은 외부 나사부를 포함하는, 시약 분배 장치.
  60. 제1항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛은 내부 나사부를 포함하는, 시약 분배 장치.
  61. 제59항에 있어서, 제1 기재는 추진 유닛의 외부 나사부와 결합하도록 구성되는 나사부를 포함하는, 시약 분배 장치.
  62. 제1항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛은 내부 나사부와 외부 나사부를 포함하고, 내부 나사부의 나사 피치는 외부 나사부의 나사 피치와는 다른, 시약 분배 장치.
  63. 제1항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 제1 챔버는 샘플을 수용하도록 구성된 샘플 챔버와, 용리 이후 샘플을 수용하도록 구성되는 용리 챔버를 포함하고, 샘플 챔버 및 용리 챔버는 제1 저지 유닛에 유체 연결되며 제1 기재 내에 배치되는, 시약 분배 장치.
  64. 제1항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 포획 영역을 더 포함하고, 이 하나 이상의 포획 영역은 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나 또는 존재한다면 처리 챔버, 샘플 챔버 또는 용리 챔버와 유체 연통하는, 시약 분배 장치.
  65. 제1항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나는 설정된 양의 시약을 보유하도록 설계되는, 시약 분배 장치.
  66. 제65항에 있어서, 설정된 양의 시약을 보유하도록 설계되는 하나 이상의 제1 챔버 중 상기 적어도 하나는 과류 챔버와 유체 연결되고, 과류 챔버는 하나 이상의 제1 챔버 중 상기 적어도 하나로부터 과류하는 시약을 포획하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  67. 제1항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 표면을 갖는 제3 기재를 더 포함하고, 제3 기재는 하나 이상의 제3 챔버를 포함하며, 제1 기재에 인접하게 배치되고, 적어도 하나의 제1 챔버 및 적어도 하나의 제3 챔버는 제2 상대 이동에 의해 연결되도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  68. 제67항에 있어서, 제1 상대 이동은 제2 상대 이동을 유발하는, 시약 분배 장치.
  69. 제67항 또는 제68항에 있어서, 장치는 제1 기재 내에, 제3 기재 내에 또는 제1 기재와 제3 기재 사이에 배치된 하나 이상의 포획 영역을 더 포함하고, 하나 이상의 포획 영역, 적어도 하나의 제1 챔버 및 적어도 하나의 제3 챔버는 제3 상대 이동에 의해 연결될 수 있는, 시약 분배 장치.
  70. 제69항에 있어서, 제1 또는 제2 상대 이동은 제3 상대 이동을 유발하는, 시약 분배 장치.
  71. 제64항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 포획 영역은 하나 이상의 포획 작용제를 포함하는, 시약 분배 장치.
  72. 제71항에 있어서, 상기 하나 이상의 포획 작용제는, 컬럼, 필터, 매트릭스, 폴리머, 차지 스위치 물질, 멤브레인, 항체, 핵산 프로브 또는 그 조합인, 시약 분배 장치.
  73. 제72항에 있어서, 장치는 두 개의 제1 챔버를 포함하고, 상기 하나 이상의 포획 영역은 상기 두 개의 제1 챔버를 연결하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  74. 제1항 내지 제73항 중 어느 한 항에 있어서, 장치는 제1 기재에 인접하게 배치된 중간 기재를 포함하고, 중간 기재는 멤브레인 또는 하나 이상의 브리지를 포함하는, 시약 분배 장치.
  75. 제74항에 있어서, 적어도 하나의 제1 챔버와 멤브레인 또는 적어도 하나의 브리지는 제4 상대 이동에 의해 연결될 수 있는, 시약 분배 장치.
  76. 제75항에 있어서, 장치는 제4 기재를 더 포함하고, 제4 기재는 하나 이상의 제4 챔버를 포함하며, 중간 기재는 제1 기재와 제4 기재 사이에 있고, 적어도 하나의 제1 챔버, 적어도 하나의 제4 챔버와 멤브레인 또는 적어도 하나의 브리지는 제5 상대 이동에 의해 연결될 수 있는, 시약 분배 장치.
  77. 제76항에 있어서, 장치는 하나 이상의 제5 챔버를 포함하는 제5 기재를 더 포함하고, 제5 기재는 제4 기재 아래에 있으며, 적어도 하나의 제1 챔버, 적어도 하나의 제3 챔버, 적어도 하나의 제4 챔버, 적어도 하나의 제5 챔버와 멤브레인 또는 적어도 하나의 브리지는 제6 상대 이동에 의해 연결될 수 있는, 시약 분배 장치.
  78. 제74항 내지 제77항 중 어느 한 항에 있어서, 중간 기재는 연속적 멤브레인을 포함하는, 시약 분배 장치.
  79. 제74항 내지 제78항 중 어느 한 항에 있어서, 장치는 제1 기재와 중간 기재 사이 및/또는 제4 기재가 존재한다면, 중간 기재와 제4 기재 사이에 변형가능한 기재를 더 포함하는, 시약 분배 장치.
  80. 제1항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 기재 또는 존재한다면 중간, 제2, 제3, 제4 또는 제5 기재 또는 그 일부는 서로 다르게 습윤되는, 시약 분배 장치.
  81. 제3항 내지 제80항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 기재 또는 존재한다면, 중간, 제2, 제3, 제4 및/또는 제5 기재는 종방향으로 병진하는, 시약 분배 장치.
  82. 제1항 내지 제81항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 기재 및/또는 존재한다면, 중간, 제2, 제3, 제4 또는 제5 기재는 축방향으로 회전하는, 시약 분배 장치.
  83. 제1항 내지 제82항 중 어느 한 항에 있어서, 덮개를 더 포함하고, 덮개는 체적(V1)을 갖는 공동을 봉입하고, 장치 내의 관통 구멍을 둘러싸며, 관통 구멍은 적어도 하나의 제1 챔버에 연결되고, 덮개의 폐쇄는 공동을 봉입하고, 체적(V1)과 체적(V0)을 갖는 개방 시스템 사이의 체적 차이에 비례하는 압력을 작용하는, 시약 분배 장치.
  84. 제1항 내지 제82항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 제1 챔버에 연결되는 관통 구멍을 갖는 장치를 둘러싸는 하우징 시스템을 더 포함하고, 하우징 시스템은 샘플을 삽입하기 위해 관통 구멍에 연결되는 접근 포트와, 하우징 시스템을 봉입하기 위한 뚜껑을 포함하고, 뚜껑의 폐쇄는 관통 구멍 내로 샘플을 도입하거나 제1 기재를 상대 이동시키는, 시약 분배 장치.
  85. 제1항 내지 제84항 중 어느 한 항에 있어서, 장치는 마이크로유체 장치인, 시약 분배 장치.
  86. 제1항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서, 장치는 하나 이상의 제1 챔버에 유체 연결된 하나 이상의 공기 벤트를 더 포함하는, 시약 분배 장치.
  87. 제1항 내지 제86항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 저지 유닛과 직접 또는 간접 접촉을 제공하도록 구성된 제2 추진 유닛을 더 포함하고, 제1 기재의 제1 표면에 평행하거나 대략 평행한 방향으로의 제2 추진 유닛의 상대 이동은 하나 이상의 저지 유닛 중 하나의 유체가 제1 챔버에 진입하게 하는, 시약 분배 장치.
  88. 제1항 내지 제87항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 추진 유닛 또는 존재한다면 제2 추진 유닛은 제1 표면을 따라 제1 기재 위에 배치된 저지 유닛과 함께 또는 제1 표면을 따라 활주식으로 결합하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  89. 제88항에 있어서, 제1 또는 제2 추진 유닛의 표면은 추진 유닛의 장축을 따라 비평면형이거나 비균일한, 시약 분배 장치.
  90. 제1항 내지 제89항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 챔버 중 적어도 하나 또는 저지 유닛 중 적어도 하나와 열적으로 접촉하여 배치되는 하나 이상의 가열 또는 냉각 유닛을 더 포함하는, 시약 분배 장치.
  91. 제90항에 있어서, 시약 분배 장치는 하나 이상의 가열 요소를 포함하고, 하나 이상의 가열 요소 중 적어도 하나는 발열성 화학 시약을 포함하는, 시약 분배 장치.
  92. 제90항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 가열 또는 냉각 요소 중 적어도 하나는 산소의 소스와 유체 연통하는 챔버 내에 배치되는, 시약 분배 장치.
  93. 제1항 내지 제92항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 저지 유닛은 전도성 물질을 포함하는, 시약 분배 장치.
  94. 제93항에 있어서, 전도성 물질은 상 변화 물질, 금속, 금속 분말, 전해질, 폴리머 또는 그 조합인, 시약 분배 장치.
  95. 제93항 또는 제94항에 있어서, 제1 상대 이동은 전도성 물질을 분배함으로써 전도성 물질과 전도성 구조 사이의 전기 접촉을 초래하는, 시약 분배 장치.
  96. 제95항에 있어서, 전기 접촉은 전기 회로의 전류 또는 전압을 증가 또는 감소시키는, 시약 분배 장치.
  97. 제1항 내지 제96항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 기재는 제1 시약의 유동을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 밸브를 더 포함하는, 시약 분배 장치.
  98. 제1항 내지 제97항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛은 존재한다면 제1 기재에 부착되는, 시약 분배 장치.
  99. 제1항 내지 제98항 중 어느 한 항에 있어서, 추진 유닛은 존재한다면 제1 기재로부터 분리될 수 있는, 시약 분배 장치.
  100. 제1항 내지 제99항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 기재는 적어도 하나의 제1 만입부를 더 포함하는, 시약 분배 장치.
  101. 제100항에 있어서, 추진 유닛은 존재한다면 적어도 하나의 제1 만입부 내에 체결되도록 구성되는 리지를 포함하는, 시약 분배 장치.
  102. 제101항에 있어서, 제1 기재는 적어도 하나의 제1 만입부를 포함하도록 구성되는 적어도 하나의 제1 리지를 포함하는, 시약 분배 장치.
  103. 제3항 내지 제102항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 추진 유닛은 존재한다면 제1 기재의 길이를 따라 활주하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  104. 제1항 내지 제103항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 기재는 제1 기재 내의 제1 시약의 유동을 제어하도록 구성되는 적어도 하나의 밸브를 포함하는, 시약 분배 장치.
  105. 제1항 내지 제104항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 추진 유닛은 제1 기재 내의 제1 시약의 유동을 제어하기 위해 밸브와 직접 또는 간접 접촉하도록 구성되는, 시약 분배 장치.
  106. 제1항 내지 제105항 중 어느 한 항에 있어서, 샘플 입구 포트 또는 샘플 투입 웰을 더 포함하는, 시약 분배 장치.
  107. 제1항 내지 제105항 중 어느 한 항에 있어서, 존재한다면 제1 추진 유닛의 이동을 제어하기 위한 제어기를 더 포함하는, 시약 분배 장치.
  108. 통합형 장치이며,
    (a) 제1항 내지 제107항 중 어느 한 항의 시약 분배 장치로서, 샘플 투입 포트가 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나에 유체 연결되는 시약 분배 장치, 및
    (b) 시약 분배 장치에 부착된 검출기를 포함하고,
    통합형 장치는 생물학적 샘플이 샘플 투입 포트 내로 로딩된 이후 40분 이하 이내에 적어도 하나의 생물학적 분자를 검출하도록 구성되는, 통합형 장치.
  109. 샘플 제조 장치이며,
    (a) 제1 기재로서, 제1 기재는 샘플 투입 포트와, 제1 기재 내에 배치된 하나 이상의 챔버를 포함하고, 하나 이상의 챔버는 샘플 투입 포트와 유체 연결된 반응 챔버를 포함하는, 제1 기재, 및
    (b) 제1 기재의 표면에 인접한 적어도 하나의 저지 유닛으로서, 적어도 하나의 저지 유닛은 (i) 시약을 포함하고, (ii) 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나와 유체 연통하는, 적어도 하나의 저지 유닛을 포함하고,
    샘플 제조 장치는 생물학적 새플이 샘플 투입 포트에 로딩된 이후 10분 이내에 반응의 억제제를 포함하는 생물학적 샘플로부터 생물학적 분자의 세트를 추출하도록 구성되며, 추출된 생물학적 분자의 세트는 반응 억제제의 75% 미만을 포함하는, 샘플 제조 장치.
  110. 제109항에 있어서, 추출된 생물학적 분자의 세트는 반응 억제제의 50% 미만을 포함하는, 샘플 제조 장치.
  111. 제109항 또는 제110항에 있어서, 생물학적 분자는 5분 이하 이내에 생물학적 샘플로부터 추출되는, 샘플 제조 장치.
  112. 제109항 내지 제111항 중 어느 한 항에 있어서, 생물학적 샘플은 생물학적 분자를 포함하는 적어도 하나의 무손상 세포를 포함하는, 샘플 제조 장치.
  113. 제109항 내지 제112항 중 어느 한 항에 있어서, 생물학적 샘플은 클라미디아 또는 임질과 연계된 분자를 포함하거나, 이를 포함하는 것으로 의심되는, 샘플 제조 장치.
  114. 제109항 내지 제112항 중 어느 한 항에 있어서, 생물학적 분자는 핵산인, 샘플 제조 장치.
  115. 제109항 내지 제112항 중 어느 한 항에 있어서, 생물학적 분자는 DNA인, 샘플 제조 장치.
  116. 제109항 내지 제112항 중 어느 한 항에 있어서, 생물학적 분자는 RNA인, 샘플 제조 장치.
  117. 제109항 내지 제112항 중 어느 한 항에 있어서, 생물학적 분자는 폴리펩티드인, 샘플 제조 장치.
  118. 제109항 내지 제112항 중 어느 한 항에 있어서, 반응은 증폭 반응인, 샘플 제조 장치.
  119. 통합형 장치이며,
    (a) 제109항 내지 제118항 중 어느 한 항의 샘플 제조 장치, 및
    (b) 샘플 제조 장치에 부착된 검출기를 포함하고,
    통합형 장치는 생물학적 샘플이 샘플 투입 포트 내로 로딩된 이후 40분 이하 이내에 적어도 하나의 생물학적 분자를 검출하도록 구성되는, 통합형 장치.
  120. 제119항에 있어서, 통합형 장치는 무게가 5파운드 미만인, 통합형 장치.
  121. 제119항에 있어서, 검출기는 정성적 결과를 생성하는, 통합형 장치.
  122. 제119항에 있어서, 검출기는 정량적 결과를 생성하는, 통합형 장치.
  123. 시약 분배 시스템이며,
    (a) 장치로서, (i) 하나 이상의 챔버, 제1 표면 및 제1 관통 구멍을 포함하는 제1 기재로서, 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나는 매트릭스를 포함하는 처리 챔버이고, 챔버중 적어도 하나 이상은 제1 관통 구멍과 유체 연통하는, 제1 기재 및 (ii) 장치의 표면에 부착된 나사형 포스트를 포함하는, 장치와;
    (b) 장치를 위한 뚜껑으로서, 뚜껑은 나사형 포스트와 뚜껑의 결합 및 뚜껑의 회전 이후, 뚜껑이 장치의 표면에 더 근접하게 이동하여 처리 챔버 내의 압력을 증가시키도록 나사형 포스트와 결합하게 구성되는 중공 영역을 포함하는, 뚜껑을 포함하는, 시약 분배 시스템.
  124. 시약 분배 시스템이며,
    (a) 장치로서, (i) 하나 이상의 챔버, 제1 표면 및 제1 관통 구멍을 포함하는 제1 기재로서, 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나는 매트릭스를 포함하는 처리 챔버이고, 적어도 하나 이상의 챔버는 제1 관통 구멍과 유체 연통하는, 제1 기재, 및 (ii) 장치의 표면 내의 나사형 중공 영역을 포함하는, 장치와;
    (b) 장치를 위한 뚜껑으로서, 뚜껑은 나사형 포스트를 포함하고, 나사형 포스트는 나사형 포스트와 나사형 중공 영역의 결합 및 뚜껑의 회전 이후, 뚜껑이 제1 기재의 제1 표면에 더 근접하게 이동하여 처리 챔버 내의 압력을 증가시키도록 나사형 중공 영역과 결합하게 구성되는, 뚜껑을 포함하는, 시약 분배 시스템.
  125. 제123항 또는 제124항에 있어서, 뚜껑은 회전시 단계식 형태로 제1 기재에 더 근접하게 이동함으로써 처리 챔버 내의 압력의 증분적 증가를 유발하는, 시약 분배 시스템.
  126. 제123항 내지 제125항 중 어느 한 항에 있어서, 시약 시스템은 제1 시약을 포함하는 제1 저지 유닛을 더 포함하는, 시약 분배 시스템.
  127. 제126항에 있어서, 저지 유닛은 뚜껑이 결합 및 회전된 이후 처리 챔버 내로 제1 시약을 방출하도록 구성되는, 시약 분배 시스템.
  128. 제126항에 있어서, 저지 유닛은 뚜껑이 결합 및 회전된 이후 제1 시약을 제1 관통 구멍을 통해 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나 내로 방출하도록 구성되는, 시약 분배 시스템.
  129. 제126항 내지 제128항 중 어느 한 항에 있어서, 저지 유닛은 뚜껑 내에 배치되는, 시약 분배 시스템.
  130. 제126항 내지 제128항 중 어느 한 항에 있어서, 저지 유닛은 제1 기재의 표면 상에 배치되는, 시약 분배 시스템.
  131. 제126항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 기재는 단 하나의 관통 구멍을 포함하는, 시약 분배 시스템.
  132. 제126항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 기재는 제2 관통 구멍을 포함하는, 시약 분배 시스템.
  133. 제126항 내지 제132항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 시약은 공기, 용해 완충제, 세척 완충제, 용리 완충제, 항체, 프라이머 또는 프로브를 포함하는, 시약 분배 시스템.
  134. 제126항 내지 제133항 중 어느 한 항에 있어서, 장치는 저지 유닛을 파열시키도록 구성되는 추진 유닛을 더 포함하는, 시약 분배 시스템.
  135. 제123항 내지 제134항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나는 제1 관통 구멍에 유체 연결되고 처리 챔버에 유체 연결되는 샘플 챔버인, 시약 분배 시스템.
  136. 제123항 내지 제135항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 챔버 중 적어도 하나는 공기 벤트에 의해 장치의 외부에 유체 연결되는, 시약 분배 시스템.
  137. 제123항 내지 제136항 중 어느 한 항에 있어서, 매트릭스는 생물학적 분자와 결합할 수 있는 필터를 포함하는, 시약 분배 시스템.
  138. 시약 분배 시스템이며,
    (a) 제1 기재로서, (i) 적어도 하나의 제1 웰을 포함하는 제1 표면 및 (ii) 하나 이상의 제1 챔버를 포함하고, 하나 이상의 제1 챔버 중 적어도 하나는 적어도 하나의 제1 웰에 유체 연결되는, 제1 기재,
    (b) 제2 기재로서, 제1 웰 내에 체결되도록 구성된 제1 저지 유닛을 포함하고, 제1 저지 유닛은 제1 시약을 포함하는, 제2 기재,
    (c) 제1 저지 유닛을 천공할 수 있는 프롱을 포함하는 추진 유닛, 및
    (d) 장치를 위한 덮개로서, 덮개는 덮개가 수동 회전되거나 추진될 때 추진 유닛이 제1 저지 유닛을 천공하게 하는, 덮개를 포함하는, 시약 분배 시스템.
  139. 제138항에 있어서, 덮개는 추진을 유발하는, 시약 분배 시스템.
  140. 제138항에 있어서, 덮개는 제1 기재와 결합할 수 있는 나사형 영역을 포함하는, 시약 분배 시스템.
  141. 제139항에 있어서, 제1 기재는 덮개의 나사형 영역과 결합할 수 있는 나사형 영역을 포함하는, 시약 분배 시스템.
  142. 제138항 내지 제141항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 저지 유닛은 추진 유닛의 프롱에 의해 천공되도록 구성된 제1 멤브레인을 포함하는, 시약 분배 시스템.
  143. 제142항에 있어서, 제1 저지 유닛은 제1 기재에 의해 천공되도록 구성된 제2 멤브레인을 포함하는, 시약 분배 시스템.
  144. 제142항 또는 제143항에 있어서, 제1 멤브레인은 포일, 라미네이트 또는 플라스틱을 포함하는, 시약 분배 시스템.
  145. 제143항 또는 제144항에 있어서, 제2 멤브레인은 포일, 라미네이트 또는 플라스틱을 포함하는, 시약 분배 시스템.
  146. 생물학적 분자를 단리시키는 방법이며,
    (i) 제1항 내지 제137항 중 어느 한 항의 장치 또는 시스템을 제공하는 단계,
    (ii) 하나 이상의 생물학적 분자를 포함하는 테스트 샘플을 상기 장치 또는 시스템 내로 도입하는 단계,
    (iii) 다양한 시약의 세트와 테스트 샘플을 순차적으로 접촉시키는 단계, 및
    (iv) 하나 이상의 생물학적 분자를 용리시켜 용리된 샘플을 획득하는 단계를 포함하는, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  147. 제146항에 있어서, 테스트 샘플은 전혈, 핵산, 체액, 혈액, 혈장, 혈청, 객담, 소변, 분변물, 땀, 척수액, 간질액, 누액, 골수, 면봉, 조직 샘플, 협측 구강세정 샘플, 에어로졸, 세포, 단백질 및/또는 효소를 포함하는, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  148. 제146항 또는 제147항에 있어서, 하나 이상의 포획 영역으로 테스트 샘플로부터 하나 이상의 분석물을 포획하는 단계를 더 포함하는, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  149. 제148항에 있어서, 세척 완충제를 사용하여 적어도 하나의 제1 챔버 내로 하나 이상의 분석물을 세척하거나, 존재한다면 적어도 하나의 제3 챔버, 제4 챔버, 제5 챔버, 처리 챔버, 샘플 챔버, 폐기물 챔버 및/또는 용리 챔버 내로 세척 완충제를 사용하여 하나 이상의 분석물을 세척하는 단계를 더 포함하는, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  150. 제149항에 있어서, 용리 완충제를 사용하여 적어도 하나의 제1 챔버 내로 또는 존재한다면 적어도 하나의 제3 챔버, 제4 챔버, 제5 챔버, 처리 챔버, 샘플 챔버 및/또는 용리 챔버 내로 용리 완충제를 사용하여 하나 이상의 분석물을 용리시키는 단계를 더 포함하는, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  151. 제146항 내지 제150항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (ii) 이후 임의의 시기 및 임의의 순서로 이하의 단계:
    테스트 샘플을 별개의 분취물들로 분할하는 단계, 분취물 중 하나 이상을 건조시키는 단계, 분취물 중 하나 이상을 회수하는 단계 및/또는 분할 이후, 건조 이전, 건조 이후 또는 회수 이후 하나 이상의 분취물의 체적을 정량화하는 단계
    중 하나 이상을 더 포함하는, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  152. 제146항 내지 제151항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (i) 이후 임의의 시기에 임의의 순서로 이하의 단계:
    테스트 샘플을 필터링하는 단계, 용해하는 단계, 탈수하는 단계, 재수화하는 단계, 결합하는 단계, 세척하는 단계, 용리하는 단계, 검정하는 단계, 인큐베이팅하는 단계 및/또는 검출하는 단계
    중 하나 이상을 더 포함하는, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  153. 제146항 내지 제152항 중 어느 한 항에 있어서, 방법은 핵산 추출, 핵산 정제, 핵산 농후화, 핵산 농축, 단백질 추출, 단백질 정제, 단백질 농후화, 단백질 농축, 세포 분리, 샘플 농후화, 핵산 증폭, 핵산 검출 또는 단백질 검출을 포함하는, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  154. 제146항 내지 제151항 중 어느 한 항에 있어서, 용리된 샘플은 테스트 샘플의 체적보다 크지 않은 체적을 갖는, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  155. 제146항 내지 제154항 중 어느 한 항에 있어서, 용리된 샘플 내의 생물학적 분자의 농도는 테스트 샘플 내의 생물학적 분자의 농도보다 적어도 2배 높은, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  156. 제145항 내지 제155항 중 어느 한 항에 있어서, 장치에 샘플을 도입하는 단계와 장치로부터 생물학적 분자를 용리시키는 단계 사이의 시간은 10분 미만인, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  157. 제145항 내지 제156항 중 어느 한 항에 있어서, 테스트 샘플은 반응의 억제제를 포함하는, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  158. 제157항에 있어서, 반응은 증폭 반응인, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  159. 제157항에 있어서, 반응은 폴리머라제 연쇄 반응인, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  160. 제157항에 있어서, 용리된 샘플은 테스트 샘플 내의 생물학적 분자의 40%를 초과한 양을 포함하는, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  161. 제146항 내지 제160항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 생물학적 분자는 1010 생물학적 분자 당 1 타겟 생물학적 분자 미만의 비율로 존재하는 타겟 생물학적 분자를 포함하고, 용리된 샘플은 타겟 생물학적 분자의 40%를 초과한 양을 포함하는, 생물학적 분자를 단리시키는 방법.
  162. 키트이며,
    (i) 제1항 내지 제145항 중 어느 한 항의 장치 또는 시스템, 및
    (ii) 장치와 함께 사용하기 위한 샘플을 수집하기 위한 수집기를 포함하는, 키트
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