KR20170066498A - 카트리지 및 유체 칩을 포함하는 세포의 광학적 검출을 위한 장치 및 그 방법 - Google Patents

카트리지 및 유체 칩을 포함하는 세포의 광학적 검출을 위한 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세포 및 입자 검출 및 분석을 위한 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트에 관한 것이다. 본원에 개시된 장치는 적어도 광원, 유체 칩, 및 검출 모듈을 포함할 수 있으며, 샘플은 검출 창을 지나서 유체 칩 내에서 유동하고, 상기 세포 또는 입자는 광 검출기를 포함할 수 있는 이미지 획득 및 분석 모듈에 의해 이미징화된다. 이미지 획득 및 분석 모듈은 실시간으로 또는 거의 실시간으로 관심 있는 세포 또는 입자를 카운팅할 수 있거나, 모듈은 나중에 결합된 이미지로부터 샘플을 분석하기 위해 세포의 이미지를 포착할 수 있다.

Description

카트리지 및 유체 칩을 포함하는 세포의 광학적 검출을 위한 장치 및 그 방법{A DEVICE FOR OPTICAL DETECTION OF CELLS COMPRISING A CARTRIDGE AND FLUIDIC CHIP AND METHODS THEREOF}
본원은 2014년 9월 29일자로 출원된 미국 가출원 제62/056,718호의 이익을 주장하며, 이는 본원에 참고로 포함된다.
백혈구, 박테리아 및 바이러스와 같은 체액 내의 미세 입자 뿐만 아니라 단백질, 효소 및 대사 산물과 같은 다른 분석물의 검출 및 정량화는 인체 건강을 해치는 많은 질환의 진단 및 치료에 있어서 중요하다. 예를 들어, 환자의 CD4 T 세포 수를 확인하면 의사는 환자의 HIV 감염 상태에 대한 정보를 얻을 수 있다. 의료인은 종종 질병의 진행과 HIV 치료의 유효성을 결정하기 위해 시간 경과에 따라 여러 번 CD4 T 세포 수를 계산한다. CD4 T 세포 수가 감소하는 것은 HIV가 진행되고 있고 면역계가 손상되고 있음을 나타내는 반면, CD4 T 세포 수가 증가하는 것은 HIV 치료에 의해 질병 경과가 변경되고 있음을 나타낸다.
세포를 검출하는 전형적인 방법은 높은 감도 및 정확도를 달성하기 위한 수단으로서 유동 세포 계산법(flow cytometry)을 포함한다. 기존 기술은 복잡한 인프라와 숙련된 인력을 요구한다. 통상의 유동 세포 계산 시스템은 그러한 시스템의 크기와 비용으로 인해 세계적으로 일반적인 임상 사용에는 도달하기 어려웠다. 또한, 일부 시스템은 단 한 유형의 세포 또는 입자만을 분석할 수 있기 때문에, 특히 리소스 부족 환경 및 원격 영역에서, 이러한 시스템의 유용성을 제한했다. 따라서, 현재 이용 가능한 기술과 비교하여 우수한 비용 효율성, 이동성 및 유용성을 제공하는 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트가 본원에 제공된다. 세포 검출 및 분석 시스템은 내구성 있고 휴대 가능하며, 소형이어서, 현장에서 정확하고 민감한 세포 샘플 분석이 가능하다.
일 양태에서, 본원에 개시된 방법 및 장치는 카트리지를 포함하고, 상기 카트리지는 하나 이상의 하우징 유닛; 유체 칩으로서, 하나 이상의 입자 또는 세포가 상기 유체 칩 내에서 통과하여 유동하는 하나 이상의 미세 유체 채널(들)을 포함하는　유체 칩; 하나 이상의 하우징 중 하나에 통합된 검출 창을 포함하고, 상기 검출 창은 검출 창 내에서 유동하는 하나 이상의 입자 또는 세포의 하나 이상의 이미지의 포착을 용이하게 하도록 작동 가능하다. 일부 실시예에서, 카트리지는 일회용 카트리지다. 일부 실시예에서, 유체 칩은 베이스, 제2 및 캡핑 층; 샘플이 미세 유체 채널로 유입되는 입구; 샘플이 유체 칩으로부터 제거될 수 있는 출구; 및 출구 근처에 위치되는 폐기물 저장조를 더 포함하며, 상기 폐기물 저장조는 샘플이 미세 유체 칩을 통해 유동한 후에 샘플을 수집하도록 작동 가능하다.
일부 실시예에서, 카트리지는 모세관력(capillary force) 또는 표면 장력(surface tension)에 기초하여 유체 유동을 구동시키는 특징부들을 포함한다. 일부 실시예에서, 특징부는 또한 카트리지의 전체 구조를 지지하고, 카트리지 내로 도입된 샘플의 필터링 및 준비를 도울 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 칩은 유체 칩 내에 위치된 포스트 또는 포스트 구조를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 유체 칩은 선택적으로 소정의 기하학적 또는 대칭 패턴으로 패터닝된 채널, 또는 샘플 및 시약을 원위치에서(in situ) 혼합하는 것을 돕는 챔버를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 유체 칩은 비대칭 패턴으로 패터닝된 채널을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 유체 칩은 포스트와 패턴화된 채널의 조합을 더 포함한다.
일부 실시예에서, 카트리지는 기계적 힘에 기초하여 유체 유동을 구동시키는 특징부를 포함한다. 다른 실시예에서, 카트리지는 카트리지를 통해 유체 유동을 구동하는 벨로우 액추에이터를 포함한다. 다른 실시예에서, 벨로우 액추에이터는 미세 스테퍼 모터를 포함한다. 다른 실시예에서, 벨로우 액추에이터는 미세 펌프 액추에이터를 포함한다. 다른 실시예에서, 벨로우 액추에이터는 미세 펌프 액추에이터 구동기를 포함한다. 다른 실시예에서, 벨로우 액추에이터는 샘플 및 시약을 원위치에서 혼합하는 것을 돕는다. 또 다른 실시예에서, 카트리지는 포스트, 패터닝된 채널, 및 유체 유동을 구동시키는 하나 이상의 벨로우 액추에이터의 조합을 포함한다.
일부 실시예에서, 유체 칩 및 검출 창은 하나의 하우징 유닛에 통합된다. 일부 실시예에서, 카트리지는 검출 모듈에 연결되고, 검출 모듈은 사용자에게 샘플 분석을 제공한다. 일부 실시예에서, 검출 창 및 검출 모듈은 다중 형광 검출을 적용하도록 작동할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플 준비는 카트리지에 통합된다. 추가 실시예에서, 샘플 준비를 포함하는 카트리지는 샘플 처리를 위해 별도의 모듈에 배치된다. 일부 실시예에서, 샘플 준비 모듈은 샘플 처리를 위해 적어도 하나 이상의 카트리지를 로딩하기 위한 복수의 슬롯을 포함한다. 그 후, 카트리지는 검출을 위해 분석 검출 모듈에 배치된다. 일부 실시예에서, 샘플 준비는 별도의 장치에 통합된다. 다른 실시예에서, 샘플 준비 장치 및 카트리지는 하우징에 배치되어 함께 통합된다.
일부 실시예에서, 테스트에 필요한 모든 시약은 카트리지에 공급되고 밀봉된다. 추가 실시예에서, 시약은 칩　상에서 건조된다. 추가의 실시예에서, 시약은 동결 건조된다. 추가의 실시예에서, 시약은 느리게 건조된다. 추가의 실시예에서, 카트리지　상의 시약은 0℃ 내지 40℃에서 적어도 12개월, 10℃ 내지 40℃에서　적어도　12개월, 10℃ 내지 30℃에서　적어도　12개월,　20℃ 내지 30℃에서 적어도　12개월, 10℃에서 적어도　12개월, 20℃에서 적어도　12개월, 30℃에서 적어도　12개월, 40℃에서 적어도　12개월의 유효　기간을 갖는다. 추가의 실시예에서, 장치 상의 시약은 0℃와 50℃ 사이에서의 변동으로 적어도 48시간의 유효 기간을 갖는다. 일부 실시예에서, 카트리지는 최대 부피 200마이크로 리터를 유지한다. 다른 실시예에서, 카트리지는 최대 부피 100마이크로 리터를 유지한다. 또 다른 실시예에서, 카트리지는 최대 부피가 100마이크로 리터인 샘플을 처리할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 카트리지는 최대 부피가 50마이크로 리터인 샘플을 처리할 수 있다. 추가 실시예에서, 카트리지는 최대 부피가 20마이크로 리터 내지 40마이크로 리터인 샘플을 처리할 수 있다. 일부 실시예에서, 카트리지는 분석을 위해 최소 2마이크로 리터를 필요로 한다. 일부 실시예에서, 카트리지는 분석을 위해 최소 2마이크로 리터 내지 15마이크로 리터를 필요로 한다. 일부 실시예에서, 카트리지는 분석을 위해 최소 2마이크로 리터 내지 10마이크로 리터를 필요로 한다. 일부 실시예에서, 카트리지는 분석을 위해 최소 2마이크로 리터 내지 5마이크로 리터를 필요로 한다. 일부 실시예에서, 카트리지는 분석될 혈액의 양을 계량하기 위한 시스템을 갖는다.
일부 실시예에서, 계량 시스템은 세포/입자 속도가 검출될 때 측정되는 소프트웨어 접근법을 포함한다. 검출 후, 이들의 움직임은 검출 영역을 가로 질러 이동하면서 추적될 것이다. 측정된 속도와 미세 채널 치수(폭 및 깊이)가 주어지면, 내장된 이미지 분석 소프트웨어는 검출 시스템이 처리하는 부피를 계산할 수 있다. 다른 실시예에서, 계량 접근법은 하드웨어 기반 접근법을 포함한다. 일부 실시예에서는, 2개의 광 검출기가 검출 영역으로부터 하류에 있는 폐기물 수집 채널에 배치된다. 2개의 광 검출기는 미리 결정된 부피의 일정량을 지시하는 알려진 거리만큼 분리되어 있다. 샘플 전면이 제1 검출기에 도달하면, 내장된 소프트웨어가 부피 측정을 시작하고, 샘플 전면이 제2 검출기에 도달하면, 샘플의 미리 결정된 양이 처리되고 분석되었음을 의미한다. 설명된 두 예시 모두 미세 유체 장치에서 처리된 샘플의 부피를 정확하게 측정하거나 계산할 수 있다.
일부 실시예에서, 카트리지는 각 테스트에 대한 품질 제어 및 교정(calibration)을 제공하는 내부 시스템을 포함한다. 일부 실시예에서, 카트리지는 정렬을 위한 기계적 및 광학적 표시를 갖는다. 일부 실시예에서, 카트리지는 고유 식별 번호로 표시된다.
또 다른 양태에서, 본원에 개시된 검출 모듈은 광학 이미징 시스템; 카트리지 로딩 기구; 벨로우 액추에이터; 및 상호 연결 보드를 포함한다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 디스플레이; 추적 태그 판독기; 전력 시스템; 입/출력 접속; 처리 유닛; 무선 접속부; 및 저장소 또는 메모리를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 미끄럼 방지 파지 표면을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상호 연결 보드는 데이터 저장소; 입/출력 기구; 및 소프트웨어를 포함한다. 추가 실시예에서, 검출 모듈은 배터리를 더 포함한다. 추가 실시예에서, 배터리는 충전 가능하다. 다른 실시예에서, 검출 모듈은 키보드를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 터치 스크린을 포함한다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 직사광선에서 판독 가능하다. 일부 실시예에서, 검출 모듈 치수는 24×13×8.5cm를 초과하지 않는다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 테스트가 완료되거나 실패한 경우 사용자에게 통신하기 위한 시각적 및 청각적 표시기를 사용한다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 날짜, 시간, 조작자 ID, 환자 ID, 사이트 ID, 카트리지 ID, 기구 ID, 절대 및/또는 % CD4 T세포 수, 백혈구 수 및 품질 제어 상태, 및 그 조합을 판독, 디스플레이 및 저장할 수 있다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 중앙 데이터 센터에 의해 기능 억제될(disabled) 수 있다. 일부 실시예에서, 소프트웨어는 환자 데이터를 디스플레이, 저장 및 전송할 때 예를 들어 HIPAA 또는 HL-7 같은 정부 규제 표준과 동등한 프라이버시 표준을 유지한다. 일부 실시예에서, 검출 모듈의 소프트웨어는 원격 서버로부터 업데이트되거나 업그레이드될 수 있다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 입/출력 접속을 사용하여 컴퓨터에 연결할 수 있다. 일부 실시예에서, 입/출력 접속은 USB 포트를 통해 이루어진다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 교체 가능한 SIM 카드를 수용할 수 있다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 추적 태그, 바코드를 판독하거나, 키보드 또는 터치 스크린을 통해 수동으로 입력된 정보를 수용할 수 있다.
다른 양태에서, 본원에 개시된 세포 및 입자 검출 및 분석 시스템은, 하나 이상의 세포 또는 입자가 미세 유체 채널 내에서 유동하도록 작동할 수 있는 미세 유체 채널을 갖는 유체 칩을 포함하는 카트리지; 상기 유체 칩 내에서 유동하는 하나 이상의 세포 또는 입자의 하나 이상의 이미지를 포착하도록 작동 가능한 검출 모듈을 포함한다. 일부 실시예에서, 유체 칩은 검출 영역을 통합하고, 검출 모듈은 검출 창을 통해 유체 칩 내에서 유동하는 하나 이상의 세포 또는 입자의 이미지를 포착하도록 작동 가능하다. 일부 실시예에서, 광원은 유체 칩의 위 또는 아래에 위치된 광원이다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 CMOS 검출기 또는 CCD 검출기를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 손가락 찌름 혈액 샘플, 발 뒤꿈치 스틱 혈액 샘플 상에서 또는 배큐테이너관를 사용하여 수집된 혈액으로부터 작동한다. 일부 실시예에서, 시스템은 정량 절대 CD4 T 세포, 백혈구 수 및 % CD4 T 세포 측정, 및 이들의 조합을 제공한다. 일부 실시예에서, 시스템은 마이크로 리터 당 50개 내지 3000개 세포의 범위에 걸쳐 90% 초과의 정확도를 달성한다. 일부 실시예에서, 시스템은 마이크로 리터 당 100개 내지 1000개 세포의 범위에 걸쳐 90% 초과의 정확도를 달성한다. 일부 실시예에서, 시스템은 각 칩 내에 내부 품질 제어 및 교정 기구를 포함한다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 분석 결과를 생성하기 위해 상기 검출 모듈에 의해 포착된 하나 이상의 이미지를 분석하도록 작동 가능한 이미지 분석 프로그램을 포함한다. 다른 실시예에서, 이미지 분석 프로그램은 진단 결과를 생성한다. 일부 실시예에서, 시스템은 내구성이 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 휴대 가능하다. 일부 실시예에서, 유체 칩, 광원 및 검출 모듈은 단일 하우징 내에 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 8시간 내에 적어도 24회의 테스트를 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은, 하우징에 혈액 양이 부족하고; 샘플에서 기포가 감지되고; 광 검출기가 과열되고; 완전한 테스트를 수행하기에는 전력이 충분하지 않고; 또는 만료된 카트리지로 테스트가 실행될 경우, 테스트를 보고하지 않는다. 일부 실시예에서, 시스템은 5℃와 50℃ 사이의 운송; 5℃와 30℃ 사이의 저장; 및 작동, 운송 또는 저장시 10 내지 95%의 비응축 습도 범위를 용인한다. 일부 실시예에서, 시스템은 프린터와 무선으로 또는 입/출력 접속을 사용하여 통신할 수 있다. 일부 실시예에서, 입/출력 접속은 USB 포트를 통해 이루어진다. 일부 실시예에서, 시스템은 사용자 ID에 대한 테스트 절차; 및 카트리지 ID에 대한 환자 ID에 대한 테스트 ID에 대한 결과의 추적성을 제공한다. 일부 실시예에서, 시스템은 분석 챔버 내부에서 샘플의 정적 광학 이미지를 취하도록 작동 가능하다.
본원에 개시된 또 다른 양태는, 처리에 의해 준비되는 제품이며, 상기 처리는 유체 칩을 함유하는 카트리지에 하나 이상의 세포 또는 입자의 샘플을 도입하는 단계; 상기 유체 칩 내의 미세 유체 채널을 통해 상기 샘플을 유동시키는 단계; 및 상기 유체 칩 내에서 유동하는 샘플을 분석하기 위해 검출 모듈을 작동하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 제품을 준비하는 상기 처리는, 검출 모듈이 상기 유체 칩의 검출 창 부분을 지나 유동하는 샘플의 하나 이상의 이미지를 포착하기 위해 검출기를 작동시키는 단계; 상기 검출 모듈이 하나 이상의 이미지를 분석하기 위해 이미지 분석 프로그램을 작동시키는 단계; 및 상기 이미지 분석 프로그램이 샘플에 관한 결과를 생성하는 단계를 더 포함한다. 추가의 실시예에서, 상기 제품을 준비하는 상기 처리는, 이미지 분석 프로그램이 샘플에 관한 진단 결과를 생성하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 제품을 준비하는 상기 처리는, 검출 모듈이 샘플을 분석하기 위해 하나 이상의 계산 및 하나 이상의 알고리즘을 적용하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 제품을 준비하는 상기 처리는, 유체 칩 및 광학 이미징 모듈을 포함하는 본원에 개시된 카트리지를 포함하는 휴대용 시스템을 생성하는 단계; 및 사용자가 세포 또는 미립자 검출 및 분석을 수행하기 위해 다양한 위치에 카트리지를 포함하는 휴대용 시스템을 운반하는 단계를 더 포함한다. 추가 실시예에서, 상기 제품을 준비하는 상기 처리는, 하나 이상의 원격 위치; 하나 이상의 전개 위치; 하나 이상의 전개된 위치 중 하나 이상에서 세포 검출 및 분석을 수행하도록 본원에 개시된 카트리지를 포함하는 휴대용 장치를 운반하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 제품을 준비하는 상기 처리는, 세포 샘플의 분석을 저장하는 단계를 더 포함한다.
본원에 개시된 또 다른 양태는, 세포 또는 입자 검출 및 분석의 처리이며, 상기 처리는 유체 칩을 포함하는 카트리지에 하나 이상의 세포 또는 입자의 샘플을 도입하는 단계; 상기 유체 칩 내의 미세 유체 채널을 통해 상기 샘플을 유동시키는 단계; 및 검출 모듈이 상기 유체 칩 내에서 유동하는 샘플을 분석하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 처리는 유체 칩의 검출 창 부분을 지나 유동하는 세포 샘플의 하나 이상의 이미지를 포착하기 위해 검출기를 작동시키는 단계; 상기 검출 모듈이 하나 이상의 이미지를 분석하기 위해 이미지 분석 프로그램을 작동시키는 단계; 및 상기 이미지 분석 프로그램이 세포 샘플에 관한 세포 분석 결과를 생성하는 단계를 더 포함한다. 추가 실시예에서, 상기 처리는 이미지 분석 프로그램이 세포 샘플에 관한 결과를 생성하는 단계를 더 포함한다. 추가의 실시예에서, 상기 처리는 검출 모듈이 세포 샘플을 분석하기 위해 하나 이상의 계산 및 하나 이상의 알고리즘을 적용하는 단계를 더 포함한다. 추가 실시예에서, 상기 처리는 상기 유체 칩 및 광학 이미징 모듈을 통합하는 휴대용 카트리지를 생성하는 단계; 및 사용자가 세포 검출 및 분석을 수행하기 위해 휴대용 카트리지를 다양한 위치로 운반하는 단계를 더 포함한다. 추가 실시예에서, 상기 처리는 하나 이상의 원격 위치; 하나 이상의 전개 위치; 하나 이상의 전개된 위치 중 하나 이상에서 세포 검출 및 분석을 수행하도록 휴대용 카트리지를 운반하는 단계를 더 포함한다. 추가의 실시예에서, 상기 처리는 세포 샘플의 분석을 저장하는 단계를 더 포함한다.
본원에 개시된 또 다른 양태에 있어서, 키트는 하나 이상의 카트리지; 하나 이상의 란셋; 및 하나 이상의 모세관 또는 피펫을 포함한다. 일부 실시예에서, 키트는 검출 모듈을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 키트의 모세관 또는 피펫은 정확한 양의 혈액이 수집되어 일회용 하우징으로 전달되는 것을 보장하도록 표시된다. 일부 실시예에서, 키트의 모세관 또는 피펫은 헤파린화된다. 일부 실시예에서, 키트의 모세관은 EDTA로 처리된다.
본원에 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허 출원이 구체적으로 및 개별적으로 참조로 포함되도록 지시된 것과 동일한 범위로 본원에 참조로 포함된다.
본원에 개시된 방법 및 장치의 신규한 특징은 첨부된 청구 범위에서 상세하게 기술된다. 본 발명의 특징 및 이점에 대한 더 나은 이해는 본 발명의 원리가 이용되는 예시적인 실시예를 기술한 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면을 참조하여 얻어질 것이다.
도 1은 광원이 일회용 카트리지의 (a) 상부 또는 (b) 하부 에지로 배향되는 광학 이미징 시스템 구성의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 2는 휴대용 장치와 관련된 광학 이미징 시스템 및 카트리지를 포함하는 실시예의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 3은 2개 이상의 카트리지, 예를 들어 분석 카트리지 및 카트리지 내에 통합된 부품의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 4는 유체 칩의 부품의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 5는 (a) 미세 유체 칩, (b) 세포 검출 및 분석 미세 칩(특히 포스트를 도시)의 확대도의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 6은 유동 세포 계산기 및 프로토 타입 장치에서 수행된 테스트 결과의 비교를 제공하는 표의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 7은 유동 세포 계산기 및 프로토 타입 장치에서 수행된 테스트 결과의 비교를 제공하는 선형 테스트의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 8은 연속적인 시점에서 포착된 일련의 이미지의 비제한적인 예시를 도시한다. T=0은 이미지의 시작(0초)을 나타내며 T=1, T=2, T=3, T=4, T=5는 각각 1, 2, 3, 4 및 5초를 나타낸다.
도 9는 분석 챔버 내부의 세포 또는 미립자 이동의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 10은 CCD 검출기에 의해 생성된 이미지의 조합된 세트의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 11은 (a) 50ms 노출; S/B 3/2; (b) 25ms 노출, S/B 1300/900; (c) 15ms 노출, S/B 750/550; (d) 10ms 노출, S/B 695/500에서 광학 이미징 시스템 검출기에 의해 포착된 이미지의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 12는 (a) 유속으로서의 샘플의 유체 유동 속도, 및 (b) 각 랩 타임으로서의 샘플의 충전 시간의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 13은 다색 형광 검출의 비제한적인 예시를 도시하며, 여기서 각각의 필터는 색상 검출 기능을 제공한다.
도 14는 광학 이미징 시스템에 나란히 함께 배치된 2개의 반달 모양의 광학 필터를 포함하는 실시예에 의해 포착된 2색 형광 이미지의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 15는 2개의 반달 모양의 필터의 투과 스펙트럼의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 16은 본원에 개시된 방법 및 실시예에 따른 카트리지의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 17은 본원에 개시된 방법 및 실시예에 따른 카트리지의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 18은 본원에 개시된 방법 및 실시예에 따른 카트리지의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 19는 본원에 개시된 방법 및 실시예에 따른 카트리지 및 하우징의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 20은 본원에 개시된 방법 및 실시예에 따른 카트리지 및 하우징의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 21은 본원에 개시된 방법 및 실시예에 따른, 보다 상세하게는 포트 밀봉 플런저에 관한 카트리지의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 22는 본원에 개시된 방법 및 실시예에 따른, 보다 상세하게는 카트리지를 통한 유체 이동용 벨로우 플런저를 통합한, 카트리지의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 23은 본원에 개시된 방법 및 실시예에 따른, 보다 상세하게는 카트리지의 검출 창 아래에 또는 밑에 검출 모듈의 대물 렌즈를 통합한, 카트리지의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 24는 카트리지 내에 통합된 플러그의 비제한적인 예시를 도시한다. 플러그는 유체 이동을 돕기 위해 카트리지 내에서 압력을 작동 가능하게 유지한다. 플러그는 샘플과 혼합하기 위한 시약("원추형 시약 표면")을 선택적으로 포함할 수 있다.
도 25는 캠 조립체, 플런저 조립체 및 도어를 포함하는 카트리지 로딩 기구의 비제한적인 예시를 도시한다.
도 26은 광학 이미징 시스템의 선택적인 구성을 포함하는 검출 모듈의 비제한적인 예시를 도시한다.
유동 세포 계산법은 입자 검출 및 식별 분야에서 사용되는 기술이다. 일반적으로, 유동 세포 계산 장비는 복잡한 인프라와 고도로 훈련된 사람이 필요하다. 병원에서의 유동 세포 계산법의 사용은 그러한 시스템의 크기와 비용으로 인해 제한된다. 본원에 개시된 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트의 장점은 보다 간단하고, 보다 작고, 비용 효과적이고 휴대 가능한 미립자 검출 및 분석 시스템을 제공하는 것을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 본원에 개시된 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트의 다른 이점은 검출 모듈 상에 샘플 유동을 가하는 것을 포함하는데, 이는 검출 모듈이 칩, 샘플 또는 필터의 필요한 재위치 설정을 배제하여 동일한 위치에 머무를 수 있게 한다. 본원에 개시된 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트의 또 다른 이점은 미립자의 응집 감소, 많은 상이한 유형의 미립자를 분석하는 스케일링 능력 및 연속적인 이미지 포착 능력을 포함한다.
본원에서 설명되는 특정 실시예는, 세포 또는 미립자 검출 및 분석을 위한 카트리지에 관한 것으로서, 상기 카트리지는 하나 이상의 하우징 유닛; 샘플의 하나 이상의 세포 또는 입자가 상기 유체 칩 내부에서 통과하여 유동하는 미세 유체 채널을 포함하는 유체 칩; 하나 이상의 하우징 중 하나에 통합된 검출 창을 포함하며, 상기 검출 창은 검출 영역 내에서 유동하는 하나 이상의 세포 또는 입자의 하나 이상의 이미지의 포착을 용이하게 하도록 작동 가능하다.
본원에 또한 설명되는 특정 실시예에는, 검출 모듈에 관한 것으로서, 상기 검출 모듈은 광학 이미징 시스템; 카트리지 로딩 기구; 벨로우 액추에이터; 및 상호 연결 보드를 포함한다.
본원에 또한 설명되는 특정 실시예는, 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은 하나 이상의 세포 또는 입자가 미세 유체 채널 내에서 유동하도록 작동 가능한 미세 유체 채널이 통합된 유체 칩을 포함하는 카트리지; 상기 유체 칩 내에서 유동하는 하나 이상의 세포 또는 입자의 하나 이상의 이미지를 포착하도록 작동 가능한 검출 모듈을 포함한다.
본원에 또한 설명되는 특정 실시예에는, 세포 또는 입자 검출 및 분석 처리에 관한 것으로서, 상기 처리는 유체 칩을 포함하는 카트리지에 하나 이상의 세포 또는 입자의 샘플을 도입하는 단계; 상기 유체 칩 내의 미세 유체 채널을 통해 샘플을 유동시키는 단계; 및 상기 유체 칩 내에서 유동하는 샘플을 검출 모듈이 분석하는 단계를 포함한다.
본원에 또한 설명되는 특정 실시예에는, 키트에 관한 것으로서, 상기 키트는 하나 이상의 카트리지; 하나 이상의 란셋; 및 샘플 수집을 위한 하나 이상의 모세관을 포함한다.
특정 정의
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원 및 첨부된 청구 범위에서 사용된 바와 같은 단수 형태는 문맥에 명백하게 달리 지시되어 있지 않는 한, 복수 참조를 포함한다. 본원에서 "또는"에 대한 임의의 언급은 달리 명시되지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 것으로 의도된다.
분석
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 세포 및 입자 검출 및 분석을 포함한다. 추가의 실시예에서, "세포" 또는 "세포들"은 예를 들어, 백혈구, 전혈 세포, 림프구 및 인간 유래의 기타 세포를 포함하지만 이에 제한되지 않는 인간 세포, 동물 세포, 박테리아, 곰팡이 또는 바이러스성 세포를 포함하지만 이에 제한되지 않는 미생물 균체를 포함하는 모든 유형의 세포 기질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, "입자"는 세포 파편, 세포막, 세포 기관, 합성 비드 또는 입자 및 다른 입자 또는 미립자 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 상이한 형태, 크기, 화학적 및 생물학적 변형을 갖는 모든 유기 및 무기 입자 및 미립자 물질을 포함할 수 있다. 추가의 실시예에서, 입자는 단백질, 효소, 대사 산물, 비타민, 탄수화물 및/또는 지방과 같은 유기 화합물을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 추가의 실시예에서, 입자는 약물 또는 다른 약을 포함할 수 있다. 추가의 실시예에서, 입자는 꽃가루, 포자, 먼지 및 비듬과 같은 알레르겐을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
추가의 실시예에서, 본원에 개시된 세포 또는 입자 검출 및 분석 장치, 시스템 및 방법은 백혈구 분석을 달성하도록 작동할 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에 개시된 세포 및 입자 샘플 검출 및 분석 장치 및 방법은 HIV, B형 간염, C형 간염, 매독, 패혈증, 말라리아 및 다른 징후 또는 질병을 검출하도록 작동 가능하다. 다른 실시예에서, 본원에 개시된 세포 및 입자 샘플 검출 및 분석 장치 및 방법은 식품 및 수인성 병원체를 검출할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 본원에 개시된 세포 및 입자 샘플 검출 및 분석 장치 및 방법은 HIV/AIDS에 대한 크레아티닌(creatinine) 및 바이러스 로드를 정량화할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 본원에 개시된 세포 검출 및 분석 장치 및 방법은 CD4 T 세포 분석 및 카운팅을 달성하도록 작동할 수 있다. 추가의 실시예에서, 본원에 개시된 세포 및 입자 샘플 검출 및 분석 장치, 시스템 및 방법은 예를 들어, CD3, CD8, CD64, CD4 또는 CD45 세포의 분석 및 카운팅과 같은 다른 유형의 분석 및 카운팅을 달성하도록 작동할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 본원에 개시된 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 직경이 약 1미크론 내지 100미크론인 크기의 세포 또는 입자를 추적 및 카운팅하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 입자는 서브미크론일 수 있다. 다양한 실시예에서, 세포 또는 입자는 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 또는 100미크론보다 작을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 세포 또는 입자는 1, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 또는 100미크론보다 클 수 있다.
일부 실시예에서, 샘플은 체액, 전혈, 혈액, 혈청, 혈장, 뇌척수액, 신체 조직, 소변 또는 타액, 가래, 물, 우유 또는 다른 유체 샘플을 포함한다. 다른 실시예에서, 샘플은 인간, 동물, 식물, 곤충 또는 세포 배양으로부터 유래된 것이다. 다른 실시예에서, 샘플은 식품, 음료, 성장 배지, 환경 샘플, 액체, 물 또는 이들의 조합으로부터 유래된 것이다.
하우징 유닛
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 하우징 유닛 또는 하우징 유닛의 사용을 포함한다. 다른 실시예에서, 하우징 유닛은 예를 들어 플라스틱 또는 금속 재료, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 임의의 적합한 하우징 재료로 형성된다. 다른 실시예에서, 하우징의 크기 및 형상은 카트리지의 구성에 따라 변할 수 있다.
유체 칩
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 유체 칩 또는 유체 칩의 사용을 포함한다. 추가 실시예에서, 유체 칩은 유체 카트리지, 미세 유체 카트리지, 미세 유체 칩 또는 일부 다른 적용 가능한 요소일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 유체 칩은 베이스 층, 제2층 및 캡핑 층을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 칩은 베이스 및 캡핑 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 베이스 층은 예를 들어 SU-8 네거티브 포토 레지스트, 플라스틱, 아크릴 또는 폴리머 재료로 정의된 구조를 포함하지만 이에 제한되지 않는 유체 구조를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 채널은 피착 단계가 스핀 코팅 및 건조 기술, 또는 고온 엠보싱/사출 성형을 포함할 수 있도록 포토 리소그래피 기술을 사용하여 패터닝될 수 있다. 다른 실시예에서, 베이스 층은 1 내지 300mm 범위의 길이 및 1 내지 200mm 범위의 폭을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 베이스 층은 유리, 폴리머, 금속, 실리콘과 같은 반도체 물질 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 베이스 층은 완전히 경화될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2층은 베이스 층을 피착시키는데 사용된 것과 동일한 단계들에 의해 피착될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제2층은 포토 마스크를 통한 노광과 같이, 그러나 이에 제한되지 않게, 추가로 패터닝될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2층은 1 내지 300mm 범위의 길이 및 1 내지 200mm 범위의 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 제2층은 유리, 폴리머, 포토 레지스트 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 캡핑 층은 플라스틱 아크릴과 같은 다양한 재료로 제조될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 캡핑 층은 입구 및 출구를 형성하도록 기계적으로 천공된 홀로 피착된 부분적으로 경화된 SU-8 포토 레지스트 층일 수 있다. 일부 실시예에서, 하우징은 유체 카트리지를 보호하기 위해 포함된다. 다른 실시예에서, 하우징은 사출 성형 공정을 사용하여 플라스틱 아크릴과 같은 폴리머 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 하우징은 또한 사용자가 카트리지를 취급하는 것을 용이하게 한다.
일부 실시예에서, 유체 칩은 샘플 로딩 격실, 혼합 챔버, 유체 채널 및 분석 챔버와 같은 하나 이상의 영역을 통합할 수 있다. 추가의 실시예에서, 유체 칩은 샘플 로딩 격실을 포함할 수 있으며, 여기서 샘플은 피펫에 의해 포트로 이송된다. 추가의 실시예에서, 샘플 로딩 격실은 EDTA로 처리된다. 추가의 실시예에서, 샘플 로딩 격실은 헤파린 또는 다른 항응고제로 처리된다. 일부 실시예에서, 카트리지는 예를 들어 피펫을 사용하여 수집된 손가락 찌름(finger prick)으로부터 혈액 샘플을 수용한다. 일부 실시예에서, 약 1 내지 약 100마이크로 리터, 약 1 내지 약 50마이크로 리터, 약 1 내지 약 25마이크로 리터, 약 1마이크로 리터, 약 5마이크로 리터, 약 10마이크로 리터, 약 15마이크로 리터, 약 20마이크로 리터, 약 25마이크로 리터, 약 30마이크로 리터, 약 35마이크로 리터, 약 40마이크로 리터, 약 45마이크로 리터, 약 50마이크로 리터, 약 55마이크로 리터, 약 60마이크로 리터, 약 65마이크로 리터, 약 70마이크로 리터, 약 75마이크로 리터, 약 80마이크로 리터, 약 85마이크로 리터, 약 90마이크로 리터, 약 95마이크로 리터, 약 100마이크로 리터가 피펫을 사용하여 미세 유체 카트리지로 전달될 것이다. 다른 실시예에서, 미세 유체 카트리지는 예를 들어 손가락 찌름으로부터 혈액 샘플이 직접 수집되어 카트리지에 적재될 수 있는 샘플 수집 포트를 가질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 샘플 로딩 격실은 캡, 플러그 또는 시일을 필요로 한다. 일부 실시예에서, 샘플 로딩 격실은 PCT/EP2014/064290에 개시된 바와 같은 캡, 플러그 또는 시일을 포함하며, 이는 본원에 그 전체가 포함된다. 또 다른 실시예에서, 샘플 로딩 격실은 밀폐된다. 또 다른 실시예에서, 유체 칩은 샘플이 시약과 혼합될 수 있는 혼합 챔버를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 혼합 챔버는 느린 건조 또는 냉동 건조된 시약을 함유할 수 있다. 추가의 실시예에서, 시약은 동결 건조된다. 또 다른 실시예에서, 캡, 플러그 또는 시일은 카트리지 내에서 원위치에서 혼합하기 위한 시약으로 코팅되거나 시약을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 혼합 챔버는 형광 표지된 항체를 함유할 수 있다. 일부 실시예에서, 혼합 챔버는 비드 상에 코팅된 항체를 함유할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 비드 상에 코팅된 항체는 형광 표지될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 혼합 챔버는 수동형 유체 혼합기이고, 준비 챔버 또는 분석 챔버 내에 포함될 수 있다. 추가 실시예에서, 혼합 챔버 내의 유체는 벨로우 액추에이터 시스템을 사용하여 혼합될 수 있다.
일부 실시예에서, 유체 칩은 유체 채널을 포함할 수 있으며, 여기서 채널은 세포 또는 입자의 층류를 생성하도록 설계될 수 있는 좁은 조사 영역(interrogation region)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 칩은 복수의 미세 유체 채널을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 채널 조사 영역은 1500미크론 미만, 1200 미크론 미만, 900미크론 미만, 800미크론 미만, 700미크론 미만, 600미크론 미만, 500미크론 미만, 400미크론 미만, 300미크론 미만, 200미크론 미만 또는 100미크론 미만의 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 채널 조사 영역은 약 400미크론 내지 약 1000미크론의 폭을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 유체 채널 조사 영역은 약 500 내지 약 700 미크론의 폭을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 유체 채널 조사 영역은 100 내지 1000미크론의 폭을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 채널 조사 영역은 600미크론의 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 채널 조사 영역은 2000미크론 미만, 1800미크론 미만, 1600미크론 미만, 1500미크론 미만, 1400미크론 미만, 1300미크론 미만, 1200미크론 미만, 1100미크론 미만, 1000미크론 미만, 800미크론 미만, 600미크론 미만의 길이를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 채널 조사 영역은 약 800 내지 약 1600미크론의 길이를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 유체 채널 조사 영역은 약 1000 내지 약 1400미크론의 길이를 가질 수 있다. 추가 실시예에서, 상기 조사 영역은 대략 1 내지 50미크론, 10미크론 미만, 20미크론 미만, 30미크론 미만, 40미크론 미만 또는 50미크론 미만의 깊이를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 조사 영역은 10미크론보다 크고, 20미크론보다 크고, 30미크론보다 크고, 40미크론보다 크거나, 또는 50미크론보다 큰 깊이를 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 유체 채널 조사 영역. 추가 실시예에서, 상기 조사 영역은 검출 모듈의 크기에 의해 한정될 수 있다.
일부 실시예에서, 미세 유체 채널은 하나 이상의 포스트를 포함할 수 있다. 추가의 실시예에서, 미세 유체 채널 포스트는 다양한 크기 및/또는 정사각형, 원형, 직사각형, 또는 육각형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 형태일 수 있다. 일부 실시예에서, 포스트는 유리, 폴리머, 포토 레지스트 또는 이들의 조합일 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 유체 채널 포스트는 채널 내에서 규칙적이고 균일한 간격으로 위치될 수 있거나, 랜덤하게 이격될 수 있다. 다른 실시예에서, 포스트는 그 내의 임의의 폭을 포함해, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 또는 200미크론보다 작은 폭을 갖는 포스트를 포함하여, 1 내지 200미크론일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 포스트는 그 내의 임의의 폭을 포함해, 1, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190 또는 200미크론보다 큰 폭을 가질 수 있다. 포스트는 칩의 층을 분리하기 위해 다양한 높이를 가질 수 있다. 포스트는 세포 또는 입자가 응집되지 않도록 유지하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 포스트는 세포 또는 미립자 크기를 분리하고 및/또는 유체 및 혼합 채널에서 유체 유동을 유도하는데 사용된다.
일부 실시예에서, 미세 유체 채널은 패턴화된 채널일 수 있다. 다른 실시예에서, 패턴은 곡선형 패턴일 수 있다. 다른 실시예에서, 패턴은 직선 패턴일 수 있다. 다른 실시예에서, 패턴은 구불구불한 패턴일 수 있다. 다른 실시예에서, 패턴은 사행 패턴일 수 있다. 다른 실시예에서, 패턴은 "u" 패턴일 수 있다. 다른 실시예에서, 패턴은 "w" 패턴일 수 있다. 다른 실시예에서, 패턴은 "c" 패턴일 수 있다. 다른 실시예에서, 패턴은 미세 혈관 패턴일 수 있다. 다른 실시예에서, 패턴은 지그재그 패턴일 수 있다. 다른 실시예에서, 패턴은 기하학적 패턴일 수 있다.
일부 실시예에서, 미세 유체 채널은 다양한 기하학적 형상 또는 패턴화된 형상의 형태를 취할 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 유체 채널은 원통형 채널일 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 유체 채널은 타원형일 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 유체 채널은 삼각형일 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 유체 채널은 정사각형일 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 유체 채널은 직사각형일 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 유체 채널은 스핀들형일 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 유체 채널은 불규칙한 형상일 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 유체 채널은 맞춤형일 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 유체 채널은 "v"형일 수 있다.
일부 실시예에서, 유체 칩은 분석 챔버를 포함할 수 있으며, 여기서 샘플은 분석 챔버 내로 이동하여 채워진다. 추가 실시예에서, 분석 챔버로의 샘플 진입은 전체 샘플이 분석 챔버로 들어갔을 때 또는 샘플이 분석 챔버로 들어오기 전에 채워질 수 있다. 다른 실시예에서, 분석 챔버는 이미지 포착을 시작하기 위해 검출 모듈 내의 광 검출기를 트리거할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 전체 분석 챔버가 완전히 채워지면, 광 검출기의 이미지 포착 처리가 중단될 수 있고 포착된 이미지가 분석을 위해 결합될 수 있다.
일부 실시예에서, 유체 칩은 샘플 도입구, 샘플 준비 챔버, 입자 분석 챔버, 검출 창 및 폐기물 저장조를 포함할 수 있다. 추가의 실시예에서는, 도입구가 준비 챔버에 연결되어, 카트리지에 도입된 세포 또는 입자가 도입구로부터 준비 챔버를 통해 분석 챔버로 그리고 분석 챔버를 통해 폐기물 저장조로 유동할 수 있도록, 입구와 챔버가 연결된다. 또 다른 실시예에서, 폐기물 저장조는 EP2437890에 개시된 바와 같이 통합될 수 있으며, 이는 본원에 전체적으로 합체된다. 또 다른 실시예에서, 폐기 챔버는 준비 챔버에 연결된다. 또 다른 실시예에서, 폐기물 저장조에 수집된 세포 또는 입자는 폐기물 저장조의 제거를 통해 처리될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 폐기물 저장조는 재부착 가능하다. 다른 실시예에서, 폐기물 저장조는 일회용 용기를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 폐기물 저장조 자체가 일회용일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 세포 또는 입자는 폐기물 저장조를 분리하지 않고, 예를 들어 샘플의 플러싱(flushing) 또는 흡인(aspiration)으로(이에 제한되지 않음), 폐기물 저장조로부터 제거될 수 있다.
일부 실시예에서, 유체 칩 내의 유체의 유동은 모세관력에 의해 구동될 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 칩 내의 유체의 유동은 기계적 힘에 의해 구동될 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 칩 내의 유체의 유동은 벨로우 액추에이터에 의해 구동될 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 칩 내의 유체의 유동은 층류일 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 칩은 일회용일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 유체 칩은 플라스틱 아크릴 등의 유리 기판 또는 폴리머 기판으로 제조될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또 다른 실시예에서, 유체 칩은 고온 엠보싱 또는 사출 성형 기술로 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 칩은 포토 리소그래피 기술을 이용하여 제조될 수 있다.
검출 창
일부 실시예에서, 본원에 개시된 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 검출 창 또는 검출 창의 사용을 포함한다. 추가 실시예에서, 검출 창은 광 검출기가 분석 챔버 내로 또는 분석 챔버를 통해 유동하는 세포 또는 입자의 이미지를 포착하도록 허용한다. 또 다른 실시예에서, 검출 창은 하나 이상의 광학 필터로 구성될 수 있다; 여기서, 광학 필터는 검출 창의 상부 표면에 접착될 수 있거나, 또는 코팅은 창 부분의 전방에 위치될 수 있는 독립적인 투명 광학 요소 상에 제공될 수 있거나, 필터는 검출기의 전방에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 투명 창은 투명 폴리머 또는 유리와 같은 우수한 광학 특성을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 필터와 관련된 배율 인자는 없다. 또 다른 실시예에서, 필터는 형광 방출 필터이다. 일부 실시예에서, 방출 필터의 범위는 585/40nm, 670/40nm, 650의 롱패스 필터(long pass filter) 또는 708/75nm이다. 일부 실시예에서, 검출 창은 일회용 카트리지의 일부의 아래, 위 또는 바로 위에 배치될 수 있거나, 또는 카트리지 전체의 아래, 위 또는 바로 위에 배치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 검출 창은 동일한 색의 광학 필터를 두 번 이상 통합할 수 있다. 이는 세포 샘플이 검출 창을 통과할 때 평균을 계산하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 검출 채널은 검출 창을 통과할 수 있다. 다수의 형광 파장의 동시 검출을 수행하기 위해 다른 방출 파장을 검출하도록 다른 필터가 검출 창에 추가될 수 있다.
검출 모듈 및 광 검출기
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 시스템 및 키트는 검출 모듈 또는 검출 모듈의 사용을 포함한다. 다른 실시예에서, 검출 모듈은 선택적으로 광학 이미징 시스템, 카트리지 로딩 기구, 처리 유닛, 벨로우 액추에이터, 상호 연결 보드, 전력 시스템, 및/또는 디스플레이를 포함할 수 있다.
광학 이미징 시스템
일부 실시예에서, 본원에 개시된 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 광학 이미징 시스템 또는 광학 이미징 시스템의 사용을 포함한다. 다른 실시예에서, 광학 이미징 시스템은 광원, 광 검출기, 및 렌즈 부품을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 검출 모듈은 광 검출기와 통합된 자유 공간을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 검출 모듈은 자유 공간 광학 필터를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 검출 모듈은 하나 이상의 통합 검출기를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 부품은 독립형 장치 또는 기구이다. 또 다른 실시예에서, 검출 시스템은 선택적으로 광학 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 CCD/CMOS 카메라, 현미경 대물 렌즈, 광원 및 필터는 통합 또는 최적화 없이 기계적으로 조립된다. 다른 실시예에서, 광학 이미징 시스템은 선택적으로 거울을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 거울은 용융 실리카 및 알루미늄으로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 이미징 시스템은 선택적으로 포토 다이오드를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 광학 이미징 시스템은 이에 제한되지는 않지만 필터 휠 및 회전 스테이지와 같은 임의의 이동 부품을 포함하지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 이미징 시스템은 하나 이상의 정적 광학 이미지를 포착할 수 있다.
광원
일부 실시예에서, 본원에 개시된 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 광원 또는 광원의 사용을 포함한다. 다른 실시예에서, 광원은 광 조사원일 수 있다. 일부 실시예에서, 광 조사원은 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드 장치일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광원은 광섬유 광원일 수 있다. 다른 실시예에서, 광섬유 광원은 광 가이드를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광원은 광원과 결합되거나 다르게는 광원에 연결되는 자유 공간 또는 광섬유/광 가이드일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광원은 카트리지의 위 또는 아래에 위치될 수 있지만, 이 두 위치로 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 광원은 또한 광섬유/광 가이드에 통합될 수 있는 자유 공간 광학 필터 및/또는 브래그 격자 필터를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 광원은 광 검출기를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광학적 광 전달은 여기 필터로 코팅될 수 있다.
광 검출기
다른 실시예에서, 검출 모듈은 광 검출기를 포함할 수 있는 이미지 획득 및 분석 모듈일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광 검출기는 다양한 유형, 예를 들어 전하 결합 소자 (CCD) 이미지 센서 또는 상보형 금속 산화물 반도체 (CMOS) 이미지 센서일 수 있다. 다른 실시예에서, CCD 또는 CMOS 센서는 0.5mm 이하, 1mm 이하, 2mm 이하, 3mm 이하, 4mm 이하, 5mm 이하, 6mm 이하, 7mm 이하, 8mm 이하, 9mm 이하, 10mm 이하, 15mm 이하, 20mm 이하, 30mm 이하, 40mm 이하, 50mm 이하, 60mm 이하, 70mm 이하, 80mm 이하, 90mm 이하 또는 100mm 이하의 활성 감지 영역 대각선 폭을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, CCD 또는 CMOS 센서는 0.5mm 이상, 1mm 이상, 2mm 이상, 3mm 이상, 4mm 이상, 5mm 이상, 6mm 이상, 7mm 이상, 8mm 이상, 9mm 이상, 10mm 이상, 15mm 이상, 20mm 이상, 30mm 이상, 40mm 이상, 50mm 이상, 60mm 이상, 70mm 이상, 80mm 이상 90mm 이상, 또는 100mm 이상의 활성 감지 영역 대각선 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 광 검출기는 적어도 1메가 픽셀, 적어도 2메가 픽셀, 적어도 3메가 픽셀, 적어도 4메가 픽셀, 적어도 5메가 픽셀, 적어도 6메가 픽셀, 적어도 7메가 픽셀, 적어도 8메가 픽셀, 적어도 9메가 픽셀, 적어도 10메가 픽셀 또는 그 이상의 해상도를 처리할 수 있다. 또 다른 실시예에서, CCD 센서는 3mm×0.5mm 직사각형 센서의 치수를 취할 수 있거나, 또는 CCD 센서는 약 10.2mm×8.3mm의 활성 검출 영역을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, CCD 센서는 픽셀플라이 USB(Pixelfly USB)와 같은 CCD 카메라일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 광 검출기는 규칙적인 또는 불규칙적인 간격으로 시간 경과에 따른 광학 이미지를 포착할 수 있다. 일부 실시예에서, 광 검출기는 하나 이상의 방출 필터로 코팅되고, 이 때, 코팅은 직접 코팅일 수도 있고, 또는 유체 칩의 창 부분의 전방에 위치될 수 있는 독립적인 광학 요소일 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 광 검출기는 다수의 방출 필터를 단일 창에 통합할 수 있다. 일부 실시예에서, 필터 형상은 원형, 반달 모양, 직사각형 또는 정사각형이다. 또 다른 실시예에서, 광 검출기는 하나 이상의 이색성 필터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 검출 영역은 형광을 검출하기 위해 2개의 서브 영역으로 분리된다. 다른 실시예에서, 광 검출기는 방출 필터 또는 임의의 이색성 거울을 포함하지 않을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광 검출기는 장파장, 광대역, 585/40, 670/40 및 708/75 필터를 포함하지만 이에 제한되지 않는 형광 방출 수집을 위한 광학 필터를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 광 검출기는 맞춤 설계된 방출 필터를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 광 검출기는 다수의 작은 서브 영역으로 더 분리될 수 있고, 각각의 서브 영역은 광학 필터로 코팅될 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 서브 영역은 광학 필터의 결과로서 하나의 특정 색상 또는 플루오르 크롬을 검출하거나 다르게는 강조 표시한다. 또 다른 실시예에서는, 2개 이상의 독립적인 형광 이미지가 중첩되어 다색 형광 세포 계산 시스템을 생성할 수 있다.
렌즈
일부 실시예에서, 광학 이미징 시스템은 렌즈를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 렌즈는 배율 렌즈, 예를 들어 3 요소 텔레스코픽 5×, 7×, 10×, 20× 또는 다른 적절한 광학 렌즈, 또는 다른 렌즈이다. 또 다른 실시예에서, 렌즈는 규격 현미경 대물 렌즈이다. 또 다른 실시예에서, 렌즈는 4× NA 0.1 대물 렌즈, 10× NA 0.25 대물 렌즈, 10× NA 0.30 대물 렌즈 또는 다른 적절한 대물 렌즈 구성과 같은 현미경 대물 렌즈일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 렌즈는 일회용 카트리지의 위 또는 아래에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 렌즈는 광학 렌즈 튜브 조립체일 수 있다. 배율 렌즈는 표적화된 세포 또는 입자를 확대시킬 수 있으며, 이들 세포 또는 입자를 광 검출기 상에 투사할 수 있다.
카트리지 로딩 기구
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 카트리지 로딩 기구를 포함한다. 일부 실시예에서, 카트리지 로딩 기구는 슬라이딩 기준 핀을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 카트리지 로딩 기구는 회전 캠 샤프트를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 카트리지 로딩 기구는 선형 캠을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 카트리지 로딩 기구는 2개의 플런저를 포함한다. 다른 실시예에서, 플런저는 평행한 블레이드 기구로 설계된다. 또 다른 실시예에서, 플런저는 스테인레스 스틸 기준 볼을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 플런저 기구는 웨이브 와셔를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 카트리지 로딩 기구는 손가락 접근을 위한 개구부를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 카트리지 로딩 기구는 도어를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 도어는 예를 들어 가스켓 기구를 통해 밀봉될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 다른 실시예에서, 카트리지 로딩 기구는 유체 칩을 수직으로 또는 수평으로 이 두 위치에 위치시킬 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
벨로우 액추에이터
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 벨로우 액추에이터를 포함한다. 다른 실시예에서, 벨로우 액추에이터는 미세 스테퍼 모터를 포함한다. 다른 실시예에서, 벨로우 액추에이터는 미세 펌프 액추에이터를 포함한다. 다른 실시예에서, 미세 펌프 액추에이터는 기계적 및/또는 비기계적 미세 펌프를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 펌프는 자기 수력학 미세 펌프, 전자 수력학 미세 펌프, 전자 삼투 미세 펌프, DC 전자 삼투 미세 펌프, AC 전자 삼투 미세 펌프, 전자 습윤 미세 펌프, 기포형 미세 펌프 또는 전기 화학 미세 펌프일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 미세 펌프 액추에이터는 정전, 압전, 열-공압, 형상 기억 합금, 바이메탈, 이온 전도성 폴리머 필름 또는 전자기 작동 방법일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, 벨로우 액추에이터는 미세 펌프 액추에이터 구동기를 포함한다. 다른 실시예에서, 미세 펌프 액추에이터 구동기는 상호 연결 보드에 연결된다. 다른 실시예에서, 미세 펌프 액추에이터 구동기는 내부 집적 회로(I2C), 가입자 식별 모듈(SIM), 범용 직렬 버스(USB), ADS, 범용 입/출력(GPIO), 플래시 LED 출력, 보안 디지털 입/출력(SDIO), 고속 인터-칩(HSIC), 펄스 폭 변조(PWM), 펄스 코드 변조(PCM), 직렬 주변기기 인터페이스(SPI), 컨트롤러 영역 통신망(CAN), TxBURST 표시기 또는 1-WIRE® 인터페이스에 의해 상호 연결 보드에 연결될 수 있지만 이들 옵션에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 미세 펌프 액추에이터 구동기는 1/4, 1/8, 1/16 또는 1/32 스텝의 미세 스텝을 보유할 수 있지만, 이들 옵션에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 미세 펌프 액추에이터 구동기는 예를 들어 1 볼트 내지 15 볼트의 넓은 전력 공급 전압 범위를 처리할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 미세 펌프 액추에이터 구동기는 직렬 디지털-아날로그 변환기에 의해 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 미세 펌프 액추에이터 구동기는 인코더를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 펌프 액추에이터 구동기는 리밋 스위치(limit switch)를 포함할 수 있다.
상호 연결 보드
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 상호 연결 보드를 포함한다. 일부 실시예에서, 상호 연결 보드는 컴퓨터-온-모듈(COM), 시스템-온-모듈(SOM) 및/또는 시스템-온-칩(SOC)을 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, COM, SOM 및/또는 SOC는 내부 집적 회로(I2C), 가입자 식별 모듈(SIM), 범용 직렬 버스(USB), ADS, 범용 입/출력(GPIO), 플래시 LED 출력, 보안 디지털 입/출력(SDIO), 고속 인터-칩(HSIC), 펄스 폭 변조(PWM), 펄스 코드 변조(PCM), 직렬 주변기기 인터페이스(SPI), 컨트롤러 영역 통신망(CAN), TxBURST 표시기 또는 1-WIRE® 인터페이스에 의해 시스템 부품에 연결될 수 있지만 이들 옵션에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, COM, SOM 및/또는 SOC는 적어도 1MB, 적어도 10MB, 적어도 100MB, 적어도 1000MB, 적어도 1GB, 적어도 10GB, 적어도 100GB 또는 적어도 1TB의 메모리 저장 공간으로 처리될 수 있다. 다른 실시예에서, COM, SOM 및/또는 SOC는 적어도 1MB, 적어도 10MB, 적어도 100MB, 적어도 1000MB, 적어도 1GB, 적어도 10GB, 또는 적어도 100GB의 랜덤 액세스 메모리로 처리될 수 있다.
일부 실시예에서, 상호 연결 보드는 시스템 모니터링을 위한 조항을 포함한다. 다른 실시예에서, 시스템 모니터링은 레이저 온도를 전달할 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템 모니터링은 레이저 전력을 전달할 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템 모니터링은 시스템 온도를 전달할 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템 모니터링은 상호 연결 보드에 상태 LED를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템 모니터링은 장치에 전원이 공급되고 있음을 나타내는 LED를 포함할 수 있다. 추가 실시예에서, 시스템 모니터링은 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 또는 키트의 외부에 상태 LED를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템 모니터링은 상호 연결 보드에 자기 진동 피에조 버저를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 시스템 모니터링은 실시간 클럭을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 클럭은 배터리 백업을 가지므로 장치가 작동하지 않을 때에도 시간을 추적한다.
소프트웨어
일부 실시예에서, 본원에 개시된 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 소프트웨어 또는 소프트웨어의 사용을 포함한다. 일부 실시예에서, 소프트웨어는 상호 연결 보드 상에 위치된다. 다른 실시예에서, 소프트웨어는 외부 컴퓨터에 위치된다. 다른 실시예에서, 소프트웨어는 이미지 분석 프로그램일 수 있다. 다른 실시예에서, 이미지 분석 프로그램은 광 검출기에 의해 포착된 이미지를 이용할 수 있다. 다른 실시예에서, 이미지 분석 프로그램은 샘플들의 강도 레벨을 검출하는데 사용될 수 있다. 추가 실시예에서, 이미지 분석 프로그램은 입자 및 세포 검출 및 열거를 위해 획득된 광학 이미지를 분석 및 처리하는데 사용될 수 있다. 추가 실시예에서, 이미지 분석 프로그램은 알고리즘을 포함하고, 상기 알고리즘은 검출 창을 통해 유동하는 세포 또는 입자의 움직임 분석 또는 전체 샘플의 통계 데이터를 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 수의 특성에 적용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 이미지 분석 프로그램은 2 단계 분석을 포함하는데, 제1 단계는 특정 기간 동안 생성된 이미지 세트를 수집하는 단계를 포함하고, 제2 단계는 이미지를 그룹으로 수집 및 분석하는 단계를 포함한다. 또 다른 실시예에서는, 세포 또는 입자가 검출 창을 통과할 때 이미지 분석이 실시간으로 발생한다; 이 실시예에서, 분석 단계를 시작하기 전에 이미지 세트를 수집할 필요는 없다. 일부 실시예에서, 이미지 분석 프로그램은 다중 분석을 달성하도록 구성된다. 추가 실시예에서, 이미지 분석 프로그램은 가상 경계 박스에 의해 형광 표지된 대상의 위치를 추적할 수 있으며, 이에 의해 각각의 세포 또는 입자의 최소 및 최대 x 및 y 좌표가 이미징 분석 프로그램에 의해 식별되고 기록될 수 있다. 추가 실시예에서, 이미지 분석 프로그램은 검출 창 영역의 입구 및 출구에서 세포 또는 입자를 카운팅할 수 있다. 다른 실시예에서, 이미지 분석 프로그램은 분석된 이미지를 장치에 내부적으로 또는 외부적으로 저장할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 저장 수단은 유선 또는 무선 접속에 의해 장치에 배치되거나 다르게는 연결될 수 있다.
디스플레이
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 디스플레이를 포함한다. 다른 실시예에서, 디스플레이는 내부 집적 회로(I2C), 가입자 식별 모듈(SIM), 범용 직렬 버스(USB), ADS, 범용 입/출력(GPIO), 플래시 LED 출력, 보안 디지털 입/출력(SDIO), 고속 인터-칩(HSIC), 펄스 폭 변조(PWM), 펄스 코드 변조(PCM), 직렬 주변기기 인터페이스(SPI), 컨트롤러 영역 통신망(CAN), TxBURST 표시기 또는 1-WIRE® 인터페이스를 통해 상호 연결 보드에 연결되지만 이들 옵션에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 디스플레이는 모든 기능이 소프트웨어에 의해 제어 가능하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 디스플레이는 적어도 1인치, 2인치, 3인치, 4인치, 5인치, 6인치, 7인치, 8인치, 9인치, 10인치 또는 그 이상의 대각선으로 측정할 수 있다. 다른 실시예에서, 디스플레이는 적어도 0.5볼트, 1볼트, 2볼트, 3볼트, 4볼트, 5볼트, 10볼트, 15볼트 또는 그 이상의 입력 전압을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 디스플레이는 카트리지 삽입 도어의 위, 측면 또는 아래에 또는 사용자에게 편리한 임의의 구성으로 위치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이는 본원에 개시된 장치, 카트리지 및 검출 모듈에 연결되거나 또는 독립적일 수 있다. 다른 실시예에서, 디스플레이는 키보드에 연결되거나 또는 키보드와 독립적일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이는 가상 키보드를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 디스플레이는 터치 스크린일 수 있다.
추적 태그 판독기
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 추적 태그 판독기를 포함한다. 일부 실시예에서, 판독기는 1 차원 또는 2 차원 바코드를 판독/디코딩할 수 있다. 다른 실시예에서, 판독기는 예를 들어 코드 바(codabar), 코드 25, 코드 11, 코드 39, 코드 49, 코드 93, 코드 128, CPC 바이너리, DX 필름 에지 바코드, EAN-2, EAN-5, EAN-8, EAN-13, 페이스 식별 마크, GS1-128, GS1 DataBar, 지능형 메일 바코드, ITF-14, JAN, 카트랙(KarTrak) ACI, MSI, 파마코드, 플라넷(PLANET), 플레시(Plessey), 포스트바(PostBar), 포스트넷(POSTNET), RM4SCC, 텔레펜(Telepen), UPC, 마이크로PDF, PDF417, 아즈텍 Code, Code 1, 색상 코드, 색상 구성 코드, 크론토사인(CrontoSign), 사이버코드, d-터치, 데이터글립스(DataGlyphs), 데이터행렬(DataMatrix), 디지털 페이퍼, EZcode, 대용량 색상 바코드, 한신 바코드(Han Xin Barcode), 휴코드(HueCode), 인터코드(InterCode), 맥시코드(MaxiCode), MMCC, 넥스코드(NexCode), PDF417, Qode, QR코드, 샷코드(ShotCode), 마이크로QR 또는 SPARZ코드를 판독할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 판독기는 전파 식별(RFID) 태그를 판독/디코딩 할 수 있다. 추가 실시예에서, 판독기는 수동 판독기 능동 태그 (PRAT) 시스템, 능동 판독기 수동 태그 (ARPT) 시스템 및/또는 능동 판독기 능동 태그 (ARAT) 시스템을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 추적 태그 판독기는 블루투스 판독기이다. 다른 실시예에서, 추적 태그 판독기는 GPS 또는 위성 추적 판독기일 수 있다. 다른 실시예에서, 추적 태그 판독기는 하드웨어에 내장된 GPS 추적 장치, GPS 기록기, 개인 GPS 추적기 및/또는 실시간 GPS 추적기를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, 추적 태그 판독기는 내부 집적 회로(I2C), 가입자 식별 모듈(SIM), 범용 직렬 버스(USB), ADS, 범용 입/출력(GPIO), 플래시 LED 출력, 보안 디지털 입/출력(SDIO), 고속 인터-칩(HSIC), 펄스 폭 변조(PWM), 펄스 코드 변조(PCM), 직렬 주변기기 인터페이스(SPI), 컨트롤러 영역 통신망(CAN), TxBURST 표시기 또는 1-WIRE® 인터페이스를 통해 상호 연결 보드에 연결될 수 있지만, 이들 옵션에 제한되지 않는다.
전력 시스템
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 전력 시스템을 포함한다. 다른 실시예에서, 전력 시스템은 배터리를 포함한다. 일부 실시예에서, 배터리는 비충전식 배터리일 수 있다. 추가 실시예에서, 비충전식 배터리는 알칼리, 알루미늄-공기, 원자, 건전지, 갈바닉 전지, 리튬, 리튬-공기, 수은, 옥시 수산화 니켈, 유기 라디칼, 종이, 산화은, 고체 상태, 수주형(water activated) 전지, 아연-공기 또는 아연-탄소 배터리와 같은 종류를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 배터리는 충전 가능한 배터리일 수 있다. 추가 실시예에서, 비충전식 배터리는 유동, 알루미늄 이온, 리튬 이온, 납축, 니켈-카드뮴, 니켈-수소, 니켈-금속 수소화물, 니켈-아연, 유기 라디칼, 폴리머계, 폴리설파이드 브로마이드, 칼륨 이온, 충전식 알칼리, 충전식 연료, 실리콘-공기, 은-아연, 은 칼슘, 나트륨 이온, 나트륨-황, 설탕, 수퍼-철(super-iron) 또는 울트라-배터리와 같은 종류를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 배터리는 핸들을 생성하기 위해 광원 또는 광 검출기 아래에 위치한다. 추가 실시예에서, 배터리는 광원 또는 광 검출기 뒤에 위치하여 직사각형 제품을 생성한다. 다른 실시예에서, 배터리는 사용자에게 편리한 임의의 방향으로 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 전력 시스템은 배터리 충전기를 포함한다. 추가 실시예에서, 배터리 충전기는 심플 콘스턴트 DC(simple constant DC) 또는 펄스형 DC 전원, 고속 충전기, 유도 충전기, 지능형 충전기, 선형 충전기, 저전력 충전기, 모션 전력 공급형(motion powered) 충전기, 펄스 충전기, SMBus 충전기, 태양열 충전기, 독립형 충전기, 스위치 모드 충전기, 타이머계 충전기, 트리클 충전기, 범용 배터리 충전기-분석기, USB계 충전기, 무선 충전기 또는 파워 뱅크를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, 전력 시스템은 벽 플러그 어댑터를 포함한다. 다른 실시예에서, 벽 플러그 어댑터는 접지, 분극화, 융합 및/또는 절연된 핀일 수 있다. 추가 실시예에서, 벽 플러그 어댑터는 플러그 앤드 소켓 타입 A, 타입 B, 타입 C, 타입 D, 타입 E, 타입 F, 타입 G, 타입 H, 타입 I, 타입 J, 타입 K, 타입 L, 타입 M, 타입 N 또는 타입 O의 플러그 앤드 소켓 타입을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 벽 플러그 어댑터는 USB 커넥터일 수 있다. 다른 실시예에서, 벽 플러그 어댑터는 저프로파일, 표준 또는 스위블일 수 있다. 추가 실시예에서, 벽 플러그 어댑터는 저전압 전원 콘센트에 적합할 수 있다. 다른 실시예에서, 벽 플러그 어댑터는 고전압 전원 콘센트에 적합할 수 있다. 추가 실시예에서, 벽 플러그 어댑터는 1와트보다 큰, 5와트보다 큰, 10와트보다 큰, 15와트보다 큰, 25와트보다 큰, 35와트보다 큰, 45와트보다 큰, 55와트보다 큰, 65와트보다 큰, 75와트보다 큰, 85와트보다 큰 또는 100와트보다 큰 출력 전력을 가질 수 있는 벽 장착 전력 공급기를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 추가 실시예에서, 벽 플러그 어댑터는 5와트 미만, 10와트 미만, 15와트 미만, 25와트 미만, 35와트 미만, 45와트 미만, 55와트 미만, 65와트 미만, 75와트 미만, 85와트 미만, 또는 100와트 미만 출력 전력을 가질 수 있는 벽 장착 전력 공급기를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
무선 접속
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 무선 접속을 위한 기능을 포함한다. 다른 실시예에서, 무선 접속은 블루투스 기술, Wi-Fi 기술, 서브-1GHz 기술, 6LoWPAN 기술, ZigBee 기술, Z-웨이브 기술, RF4CE 기술, NFC/RFID 기술일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 무선 접속은 근거리 개인 통신망(PAN), 근거리 통신망(LAN), 도시권 통신망(MAN), 광역 통신망(WAN), 센서 통신망, 셀룰러 통신망(cellular network) 또는 인터넷 등의 거대 통신망의 일부이지만, 이에 제한되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 셀룰러 통신망은 GSM, IS-95, UMTS, W-CDMA, EDGE, CDMA2000, 또는 LTE 기술을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, 무선 접속에 필요할 수 있는 부품의 일부는 안테나, 모뎀 또는 모듈, SIM 카드 및/또는 서버를 포함한다. 다른 실시예에서, 안테나는 셀룰러 신호 부스터, 방향성 셀룰러 안테나, 전방향성 셀룰러 안테나, Wi-Fi 안테나 또는 조합 안테나일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 모듈은 무선 모뎀일 수 있다. 다른 실시예에서, 모듈은 1G, 2G, 3G 또는 4G 모듈일 수 있지만, 이들 옵션에 제한되지는 않는다. 다른 실시예에서, 모듈은 상호 연결 보드에 연결된다. 다른 실시예에서, 모듈은 UART 인터페이스 또는 UART 기술에 기초한 다른 인터페이스를 통해 선택적으로 상호 연결 보드에 연결된다. 추가 실시예에서, 모듈은 내부 집적 회로(I2C), 가입자 식별 모듈(SIM), 범용 직렬 버스(USB), ADS, 범용 입/출력(GPIO), 플래시 LED 출력, 보안 디지털 입/출력(SDIO), 고속 인터-칩(HSIC), 펄스 폭 변조(PWM), 펄스 코드 변조(PCM), 직렬 주변기기 인터페이스(SPI), 컨트롤러 영역 통신망(CAN), TxBURST 표시기 또는 1-WIRE® 인터페이스를 통해 상호 연결 보드에 선택적으로 연결되지만 이들 옵션에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 모듈은 AT 명령을 사용하여 정보를 송신 및 수신한다. 다른 실시예에서, 모듈은 소프트웨어 또는 이산 라인에 의해 불능 상태가 될 수 있다.
입/출력 접속
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 입/출력 접속을 포함한다. 다른 실시예에서, 입/출력 접속은 USB 접속을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 타입 A, 타입 B, 미니-A, 미니-AB, 미니-B, 마이크로-AB, 마이크로-B, USB 3.0 타입 A, USB 3.0 타입 B, USB마이크로-B, 타입 C 또는 다른 USB 플러그 타입에 의해 컴퓨터에 연결될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 입/출력 접속은 이더넷, SFF, 인피 밴드, USB, PCMCIA 및/또는 HDMI를 포함할 수 있지만, 이들 옵션에 제한되지는 않는다.
키보드
일부 실시예에서, 본원에 개시된 장치, 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 키보드를 포함한다. 다른 실시예에서, 키보드는 기계적, 멤브레인(membrane), 돔 스위치, 시저 스위치, 캐패시티브(capacitive), 기계 스위치, 버클링-스프링, 홀 이펙트(hall-effect), 레이저, 롤업, 광학 또는 가상 키보드일 수 있다. 다른 실시예에서, 키보드는 스캔 매트릭스로서 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 키보드는 디스플레이 상에 나타날 수 있다. 다른 실시예에서, 키보드는 카트리지 삽입 도어의 위, 측면 또는 아래에 위치될 수 있지만, 이들 위치로 제한되지는 않는다.
내부 품질 관리 및 교정 시스템
일부 실시예에서, 본원에 개시된 카트리지, 검출 모듈, 시스템 및 키트는 내부 품질 제어 및 교정 시스템 또는 내부 품질 제어 및 교정 시스템의 사용을 포함한다. 추가 실시예에서, 내부 품질 제어 및 교정 시스템은 상업적으로 이용 가능한 비드로 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 내부 품질 제어 및 교정 시스템은 정렬 비드, 세포 카운팅 비드, 보상 비드, 성능 추적 비드, 기준 비드 또는 크기 교정 비드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 비드는 피코 에리 트린(PE), PE-Cy5, PE-Cy7, 퍼시픽 블루, 캐스케이드 블루, 브릴리언트 바이올렛, APC, 나노 입자, 금 나노 입자, 양자점, 및 다른 적합한 염료를 포함하는 염료 또는 나노 입자로 코팅되지만 이들로 제한되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 내부 품질 제어 및 교정 시스템은 직경 1 내지 10미크론인 피코 에리 트린(PE)(여기/방출 532nm/585nm) 및 PE-Cy5(여기/방출 532nm/700nm)로 표지된 비드를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 형광 염료는 비드에 주입된다. 일부 실시예에서, 내부 품질 제어 및 교정 기구는 예를 들어, 1x 인산염-완충 식염수(PBS)와 같은 식염수를 포함할 수 있다. 추가의 실시예에서, 내부 품질 제어 및 교정 기구는 면역 제어와 같은 제어 셀로 구성될 수 있지만, 이로 제한되지 않는다.
예시
본 출원은 본원의 예시적 실시예로서 제공되는 다음의 비제한적인 실시예를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 하기 실시예는 실시예를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것으로서, 결코 본 출원의 넓은 범위를 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 본 출원의 특정 실시예가 본원에 도시되고 설명되었지만, 그러한 실시예는 단지 예로서 제공된다는 것이 명백할 것이다. 당업자는 실시예를 벗어나지 않고 다양한 변형, 변경 및 대체를 할 수 있다; 본원에 개시된 실시예에 대한 다양한 대안이 본원에 개시된 방법을 실시하는데 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
예시 1-세포 또는 입자의 검출 및 분석용 카트리지
도 1, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5는 본원에 개시된 방법 및 실시예의 가능한 구성의 비제한적인 예시를 제공한다.
도 1은 광학 이미징 시스템의 비제한적인 구성의 변형을 도시한다. 도 1a는 광 검출기(78), 렌즈(76), 일회용 카트리지(74), 광원(72)을 포함하는 일 실시예를 도시하고, 광원(72)은 일회용 카트리지(74) 위에 위치되고 일회용 카트리지(74)의 상부 표면에 광을 제공하도록 경사진다. 도 1b는 광 검출기(80), 렌즈(82), 일회용 카트리지(84) 및 광원(86)을 포함하는 다른 실시예를 도시하고, 광원(86)은 일회용 카트리지 아래에 위치되고 렌즈(82) 아래의 일회용 카트리지(84)의 하부에 광을 제공하도록 경사진다.
도 2는 단일 하우징 내에서 발견될 수 있는 가능한 부품의 비제한적인 예시이며, 또는 대안적으로, 일부 부품은 하우징의 내부에 있을 수 있으며, 다른 부품은 외부에 있을 수 있다. 부품은 하우징(88), 디스플레이(90), 키보드(92), 광학 이미징 시스템(94), 광원(96) 및 카트리지(98)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
도 3은 분석 카트리지(120) 및 카트리지(122)를 포함하여 청구된 시스템(118)의 가능한 부품의 비제한적인 예시이다. 코어 시스템(124)은 유선 또는 무선 접속을 통해 분석 장치(120)와 카트리지(122)를 연결할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 코어 시스템의 요소는 분석 장치 또는 카트리지, 예를 들어 광원(138), 렌즈(140), 광 검출기(142), 이미지 분석 프로그램 또는 시스템(144), 미세 유체 카트리지(146) 및 시약(148)에 포함될 수 있다. 분석 장치는 또한 디스플레이(126), 입/출력(128), CPU(130), 메모리(132), 전력 제어(134) 및 외부 서버(136)와 통신하는 수단을 포함할 수 있다.
도 4는 본원에 개시된 유체 칩의 가능한 부품의 비제한적인 예시이다. 상기 부품은 입구(150), 미세 유체 채널(152), 검출기 창(154), 저장조(156) 및 출구(158)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
도 5는 미세 유체 칩(42)의 부품의 비제한적인 예시를 나타낸다. 미세 유체 칩(42)은 샘플의 층류를 생성하는 조사 영역(46)을 갖는 미세 유체 채널(44)을 포함할 수 있다. 검출 지점을 넘어서는 유체 저항을 줄이고 유속을 향상시키기 위해 채널(48)이 넓어질 수 있다. 또한, 미세 유체 채널은 다양한 크기일 수 있고 일정한 간격으로 위치될 수 있거나 또는 채널 전체에 걸쳐 랜덤하게 이격될 수 있는 하나 이상의 포스트(50)를 포함할 수 있다.
예시 2-유동 세포 계산기 비교
열거 측정은 인산 완충 식염수(PBS) 용액에서 피코 에리 트린(PE) 염료와 컨쥬 게이션된 6㎛ 폴리머 미소 구상에서 수행되었다. 초기 실험은 Olympus BX50 수직 형광 현미경으로 수행되었다. 밴드 패스 필터 세트는 형광 여기 및 방출 측정에 사용되었다. 유동 세포 계산기가 동일한 샘플을 사용하여 970개 입자/uL의 수치를 생성하는 동안 1007개 입자/uL의 평균 수치가 얻어졌다.
비교는 전체 혈액 샘플에서 CD4 T 세포 농도의 측정을 포함했다. 미소 유체 칩은 높고 낮은 농도 모두에서 유동 세포 계산 시스템을 보정하는데 사용되는 안정화된 혈액 샘플인 이무노트롤(immunotrol)을 사용하여 테스트되었다. 동일한 형광 염료가 안정화된 혈액 샘플을 테스트하는데 사용되었다. 이 테스트는 마이크로 리터 당 평균 620개의 세포 수를 생성한 반면, 유동 세포 계산기는 마이크로 리터 당 670개의 세포를 측정했다. 종래의 유동 세포 계산기(62)와 일 실시예의 프로토 타입(64)의 비교 결과를 도 6에 도시하였다.
또한 선형성 테스트가 종래의 유동 세포 계산기와 카트리지 실시예 사이의 차이를 나타내기 위해 수행되었다. 테스트 결과(66)를 도 7의 표에 나타내었다. CD4 열거 분석에 관심 있는 세포 집단의 범위는, 도 7에 도시된 바와 같이, uL 당 150 내지 uL 당 720의 플랫폼에서 테스트되었다. 측정은 통상적인 임상 유동 세포 계산기와 직접 비교하여 수행되었으며 임상 관련 세포 집단 범위에서 수행되었다. 비교 결과, 두 측정 사이에 98.6%의 일치가 나타났다.(도 7의 표(66)에 도시된 각 데이터 포인트는 그 범위에서 얻어진 카운팅 결과의 평균이다.)　
예시3 -세포 검출 도해
도 8, 도 9, 및 도 10은 세포 검출의 비제한적인 도해를 도시한다. 도 8a 내지 도 8f는 미세 유체 칩(27) 상의 검출 창(26)을 통해 이동하는 세포(25)의 시계열을 나타낸다. 이 예시에서 t=0s는 이미지 획득의 시작을 나타내며, 여기서 t는 0초이다. 도 8b 내지 도 8f는 각각 1, 2, 3, 4 및 5초에서 검출 창을 통해 이동하는 세포를 도시한다. 시계열은 1초 간격으로 포착된 이미지를 도시하는 반면, 검출기는 분석 단계 중 임의의 간격에서 이미지를 포착할 수 있다. 도 9a 및 도 9b는 분석 챔버를 통과하는 세포(28)의 유동(30)을 도시하는 반면, 도 9a는 유동하기 시작하기 전(예를 들어, t=0초)의 세포를 도시하고, 도 9b는 이후의 시점(예를 들어, t=5초)에서 유동하는 세포를 도시한다. 도면은 챔버 내에서 왼쪽에서 오른쪽으로의 세포 유동을 도시하지만, 세포는 유체 칩의 설계에 따라 다양한 방향으로 유동할 수 있다. 도 10은 세포(33) 이미지들(32, 34, 36, 38 및 40)이 이미지 획득 및 분석 모듈에 의해 함께 조합될 수 있음을 도시한다. 장치는 중복성이 있거나 없는 이미지를 포착하도록 구성될 수 있다. 이미지 내의 중복성으로 인해 세포 검출 정확도가 향상될 수 있다.
예시4 -유속 최적화 및 특성화
큰 신호 대 잡음비는 광 검출기를 최적화함으로써 달성될 수 있으며, 이것은 카운팅 정확도를 달성하는 중요한 파라미터일 수 있다. 검출기의 집적 시간이 너무 짧으면 검출기에 의해 포착된 형광 신호가 낮아서 신호 대 배경 비가 손상될 수 있다. 다른 한편으로, 집적 시간이 너무 길면, 검출기가 세포의 이미지를 포착하기 위해 샘플 내의 이러한 세포가 너무 빨리 이동할 수 있다. 세포가 검출기에 의해 유동하거나 검출기에 의해 이미지 포착되지 못해 등록되지 않은 경우, 카운팅 오류가 발생하고 분석 오류가 발생할 수 있다. 본원에 개시된 장치 및 방법의 최적 집적 시간은 샘플 내의 형광 표지된 세포가 배경 잡음과 비교하여 충분한 신호를 생성할 수 있게 해야 한다. 또한, 검출기를 구동하는 전자 회로는 적절한 샘플링 속도로 모든 세포를 포착할 수 있을 만큼 빨라야 한다. 광학 이미징 시스템의 검출기 노출 시간의 효과의 예시가 도 11a 내지 도 11d에 도시되었다. 도 11a는 50ms 노출, S/B: 3/2에서의 이미지를 도시한다. 도 11b는 25ms 노출, S/B: 1300/900에서의 이미지를 도시한다. 도 11c는 15ms 노출, S/B: 750/550에서의 이미지를 도시한다. 도 11d는 10ms 노출, S/B: 695/500에서의 이미지를 도시한다. 도 11a 내지 도 11d를 비교하면, 보다 짧은 노출에서는 신호 대 배경 비가 낮고, 세포의 형상(이미지에서 어두운 배경 내에 밝은 형상으로 도시됨)이 짧은 노출에서 더 원형으로 나타난다는 것을 알 수 있다. 세포 입자 통계를 결정하기 위해 동적 카운팅이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 11a 내지 도 11d의 데이터는 도 12a에 도시된 바와 같이 유체 유동 속도를 나타내는 유속을 나타내도록 플로팅될 수 있거나 또는 플로팅은 도 12b에 도시된 바와 같이, 채널 충전 시간을 나타내는 각각의 랩 타임을 나타낼 수 있다. 도 12a 및 도 12b에 도시된 플로팅은 도 5a 및 도 5b에 도시된 구불구불한 미세 유체 칩 구조에 대응된다. 따라서, 미세 유체 칩 설계가 발생하기 전에 수치 모델이 생성될 수 있다.
예시5 -2색 이미징의 분석
사용자는 단일 또는 다중 색상 이미징을 수행한다. 다중 색상 이미징을 통해 광학 이미징 시스템 및 소프트웨어는 다중 성능을 나타내어, 개별 세포 그룹의 통계 및 다중 세포 유형의 차등 통계를 생성한다. 일 예시에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 사용자는 4개의 상이한 형광 접합 항체를 사용하여 데이터를 분석할 수 있고, 여기서 다색 기능은 광 검출기 전방에 4개의 필터(160, 162, 164 및 166) 또는 배열된 필터를 통합함으로써 검출된다. 다른 예시에서, 사용자는 특정 세포에 각각 접합된 2개의 형광 염료를 선택하여 CD4 T 세포가 PE 염료로 표지되게 하고 CD45 세포가 PE-Cy5 분자로 표지되게 한다. 광학 이미징 시스템에 의해 포착되고 이미지 분석 소프트웨어를 통해 디스플레이된 이미지는 PE(녹색, 68) 및 PE-Cy5(적색, 70) 파장에 의해 포착된 샘플의 검출을 나타낸다(도 14). 두 이미지를 비교하여, 사용자는 표지된 세포를 측정한다. 또 다른 예시에서, 사용자는 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 사용된 필터의 전송 스펙트럼으로서 데이터를 분석할 수 있다. 도 15a의 스펙트럼(52)은, 측정된 ASCII 데이터의 필터 세트 출력을 나타내는 반면, 도 15b의 스펙트럼(54)은 평균 ASCII 데이터의 필터 세트 출력을 나타낸다. 도 15a 및 도 15b 모두와 관련된 수평축은 nm로 측정된 파장에 대한 것으로, cm-4로 리셋되고, 수직축은 투과율로서 OD로 리셋된다.
예시 6-온-칩 혼합 구조
온-칩 혼합 구조는 분석 카트리지에서 특정되며, 유체 채널은 적어도 하나, 바람직하게는 복수의 사행 혼합 미세 채널을 포함한다. 예를 들어, 도 17 및 도 18을 참조한다. 동일한 치수를 갖는 직선 채널에서의 유체 유동은 층류지만, 사행 미세 채널은 곡선형 채널 영역에서 유체의 관성이 난류를 발생시킬 수 있는 딘스 유동(Deans flow)을 생성한다. 관성 유발 난류는 샘플이 시약과 완전히 혼합되도록 혼합을 현저하게 향상시킨다.
예시 7- 세포 용해물을 분석하기 위한 입자 카운팅
사용자는 도 19 내지 도 24에 개시된 카트리지를 사용하여 세포 샘플의 분석을 수행한다. 샘플 플러그가 도 25에 개시된다. 사용자는 통상적인 실험 기술을 사용하여 샘플 중의 세포를 용해시킨다. 그 후 사용자는 세포 용해물을 미세 유체 칩에 도입한다. 세포 용해물 내의 세포 소기관은 샘플 준비 챔버 내의 항체 표지 비드에 결합한다. 항체 표지 비드는 미세 유체 채널을 통해 검사 챔버로 유동하고, 여기서 검출 모듈은 추가 분석을 위해 비드의 이미지를 취하여 저장한다.

Claims (69)

  1. 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지에 있어서,
    a. 하나 이상의 하우징 유닛;
    b. 유체 칩으로서, 샘플의 하나 이상의 세포 또는 입자가 상기 유체 칩 내에서 통과하여 유동하는 적어도 하나의　미세 유체 채널을 포함하는　유체 칩;
    c. 하나 이상의 하우징 중 하나에 통합된 검출 창
    을 포함하며,
    상기 검출 창은 상기 검출 창 내에서 유동하는 하나 이상의 세포의 하나 이상의 이미지의 포착을 용이하게 하도록 작동 가능한 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유체 칩은,
    a. 베이스 층 및 캡핑　층, 및 선택적으로 상기　베이스 층과 캡핑　층　사이의 제2　층;
    b. 세포 또는 입자 샘플이　미세 유체 채널에 유입되게 하는 입구;
    c. 세포 또는 입자 샘플이 유체 칩으로부터 제거될 수 있게 하는 출구;
    d. 모세관 또는 기계적 유동을 구동하는 기구; 및
    e. 상기 출구 근처에 위치된 폐기물 저장조를 더 포함하며,
    상기 폐기물 저장조는 세포 샘플이　미세 유체 칩을 통해 유동한 후에 세포 샘플을 수집하도록 작동 가능한 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유체 칩 및 상기 검출 창은 하나의 하우징 유닛 내에 통합되는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 상기 검출 모듈에 연결되고, 상기 검출 모듈은 사용자에게 세포 샘플 분석을 제공하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 검출 창 및 검출 모듈은 다중 형광 검출을 적용하도록 작동 가능한 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  6. 제1항에 있어서, 샘플 준비는　카트리지에 통합되는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  7. 제1항에 있어서, 테스트에 요구되는 모든 시약은　카트리지 내에 공급되고 밀봉되는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  8. 제7항에 있어서, 상기 시약은 칩 상에서 건조되는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  9. 제7항에 있어서, 상기 시약은 동결 건조되거나 느리게 건조되는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  10. 제7항에 있어서, 상기 카트리지 상의 시약은 0℃ 내지 40℃에서 적어도 12개월의 유효 기간을 갖는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  11. 제7항에 있어서, 상기 카트리지 상의 시약은 0℃와 50℃ 사이의 변동으로 적어도 48시간의 유효 기간을 갖는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  12. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 200마이크로 리터의 최대 부피를 유지하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  13. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 분석을 위해 최소 2마이크로 리터를 필요로하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  14. 제1항에 있어서, 상기 샘플 크기는 100마이크로 리터 이하인 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  15. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 분석될 혈액의 양을 계량하기 위한 시스템을 갖는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  16. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 각 테스트에 대한 품질 제어 및 교정을 제공하는 내부 시스템을 포함하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  17. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 정렬을 위한 기계적 및 광학적 표시를 갖는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  18. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는 고유 식별 번호로 표시되는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  19. 제2항에 있어서, 유체 유동을 구동하기 위한 기구는 적어도 하나의 포스트, 패턴화된 채널 또는 챔버, 벨로우 액추에이터, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  20. 제2항에 있어서, 기계적 유동을 구동하기 위한 기구는 벨로우 액추에이터인 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석용 카트리지.
  21. 검출 모듈에 있어서,
    a. 광학 이미징 시스템;
    b. 카트리지 로딩 기구;
    c. 벨로우 액추에이터; 및
    d. 상호 연결 보드
    를 포함하는　검출 모듈.
  22. 제21항에 있어서,
    a. 디스플레이;
    b. 추적 태그 판독기;
    c. 처리 유닛;
    d. 전력 시스템;
    e. 입/출력 접속;
    f. 무선 접속; 및
    g. 저장소 또는 메모리
    를 더 포함하는 검출 모듈.
  23. 제21항에 있어서, 미끄럼 방지 파지 표면을 더 포함하는 검출 모듈.
  24. 제21항에 있어서, 상기 상호 연결 보드는,
    a. 저장소;
    b. 입/출력 기구; 및
    c. 소프트웨어를 포함하는 것인 검출 모듈.
  25. 제22항에 있어서, 배터리를 더 포함하는 검출 모듈.
  26. 제22항에 있어서, 키보드를 더 포함하는 검출 모듈.
  27. 제22항에 있어서, 상기 디스플레이는 터치 스크린인 것인 검출 모듈.
  28. 제22항에 있어서, 상기 검출 모듈은 직사광선에서 판독 가능한 것인 검출 모듈.
  29. 제21항에 있어서, 상기 검출 모듈의 치수는 24×13×8.5cm를 초과하지 않는 것인 검출 모듈.
  30. 제21항에 있어서, 상기 검출 모듈은 테스트가 완료되거나 실패한 경우 사용자에게 통신하기 위한 시각적 및 청각적 표시기를 사용하는 것인 검출 모듈.
  31. 제21항에 있어서, 상기 검출 모듈은 날짜, 시간, 조작자 ID, 환자 ID, 사이트 ID, 카트리지 ID, 기구 ID, 절대 및/또는 % CD4 수, 백혈구 수 및 품질 제어 상태, 및 그 조합을 판독, 디스플레이 및 저장할 수 있는 것인 검출 모듈.
  32. 제21항에 있어서, 상기 검출 모듈은 중앙 데이터 센터에 의해 기능 억제될 수 있는 것인 검출 모듈.
  33. 제24항에 있어서, 상기 소프트웨어는 환자 데이터를 디스플레이, 저장 및 전송할 때 HIPAA 또는 HL-7과 동등한 프라이버시 표준을 유지하는 것인 검출 모듈.
  34. 제24항에 있어서, 상기 소프트웨어는 원격 서버로부터 업데이트되거나 업그레이드될 수 있는 것인 검출 모듈.
  35. 제22항에 있어서, 상기 검출 모듈은 USB 포트를 사용하여 컴퓨터에 접속할 수 있는 것인 검출 모듈.
  36. 제21항에 있어서, 상기 검출 모듈은 교체 가능한 SIM 카드를 수용할 수 있는 것인 검출 모듈.
  37. 제22항에 있어서, 상기 검출 모듈은 바코드를 판독하거나 또는 키보드 또는 터치 스크린을 통해 수동으로 입력된 정보를 수용할 수 있는 것인 검출 모듈.
  38. 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템으로서,
    a. 하나 이상의 세포 또는 입자가 미세 유체 채널 내에서 유동하도록 작동할 수 있는 적어도 하나의 미세 유체 채널을 갖는 유체 칩을 포함하는 카트리지; 및
    b. 상기 유체 칩 내에서 유동하는 하나 이상의 세포 또는 입자의 하나 이상의 이미지를 포착하도록 작동 가능한 검출 모듈
    을 포함하는 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  39. 제38항에 있어서, 상기 유체 칩은 검출 영역을 포함하고, 상기 검출 모듈은 상기 검출 창을 통해 상기 유체 칩 내에서 유동하는 하나 이상의 세포 또는 입자의 이미지를 포착하도록 작동 가능한 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  40. 제38항에 있어서, 광원은 상기 유체 칩의 위 또는 아래에 위치되는 광원인 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  41. 제38항에 있어서, 상기 검출 모듈은 CMOS 검출기 또는 CCD 검출기를 포함하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  42. 제38항에 있어서, 상기 시스템은 손가락 찌름 혈액 샘플, 발 뒤꿈치 스틱 혈액 샘플 상에서 또는 배큐테이너관를 사용하여 수집된 혈액으로부터 작동하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  43. 제38항에 있어서, 상기 시스템은 정량적 절대 CD4 T 세포 측정을 제공하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  44. 제38항에 있어서, 상기 시스템은 마이크로 리터 당 50개 내지 3000개 세포의 범위에 걸쳐 90% 초과의 정확도를 달성하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  45. 제38항에 있어서, 상기 시스템은 마이크로 리터 당 100개 내지 1000개 세포의 범위에 걸쳐 90% 초과의 정확도를 달성하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  46. 제38항에 있어서, 상기 시스템은 각 칩 내에 내부 품질 제어 및 교정 기구를 포함하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  47. 제38항에 있어서, 상기 검출 모듈은 분석 결과를 생성하기 위해 상기 검출 모듈에 의해 포착된 상기 하나 이상의 이미지를 분석하도록 작동 가능한 이미지 분석 프로그램을 포함하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  48. 제47항에 있어서, 상기 이미지 분석 프로그램은 진단 결과를 생성하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  49. 제38항에 있어서, 상기 시스템은 내구성이 있는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  50. 제38항에 있어서, 상기 시스템은 휴대 가능한 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  51. 제38항에 있어서, 상기 유체 칩, 광원 및 검출 모듈은 단일 하우징 내에 통합될 수 있는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  52. 제38항에 있어서, 상기 시스템은 8시간 내에 적어도 24회의 테스트를 수행할 수 있는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  53. 제38항에 있어서, 상기 시스템은,
    a. 하우징에 혈액 양이 불충분하거나;
    b. 샘플에서 기포가 검출되거나;
    c. 광 검출기가 과열되거나;
    d. 완전한 테스트를 수행하기에는 전력이 불충분하거나; 또는
    e. 만료된 카트리지로 테스트가 실행될 경우, 테스트를 보고하지 않는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  54. 제38항에 있어서, 상기 시스템은,
    a. 5℃와 50℃ 사이의 운송;
    b. 5℃와 30℃ 사이의 저장; 및
    c. 작동, 운송 또는 저장 시 10 내지 95%의 비응축 습도 범위를 용인하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  55. 제38항에 있어서, 상기 시스템은,
    a. 무선으로; 또는
    b. 입/출력 접속
    을 사용하여 프린터와 통신할 수 있는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  56. 제38항에 있어서, 상기 시스템은,
    a. 사용자 ID에 대한 테스트 절차; 및
    b. 카트리지 ID에 대한 환자 ID에 대한 테스트 ID에 대한 결과
    의 추적성을 제공하는 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  57. 제38항에 있어서, 상기 시스템은 상기 분석 챔버 내부에서 상기 샘플의 정적 광학 이미지를 취하도록 작동 가능한 것인 세포 또는 입자 검출 및 분석 시스템.
  58. 세포 또는 입자 검출 및 분석 방법으로서,
    a. 하나 이상의 세포 또는 입자의 샘플을 유체 칩을 포함하는 카트리지에 도입하는 단계;
    b. 유체 칩 내의 적어도 하나의 미세 유체 채널을 통해 샘플을 유동시키는 단계; 및
    c. 유체 칩 내에서 유동하는 샘플을 분석하기 위해 검출 모듈을 작동시키는 단계
    를 포함하는 세포 또는 입자 검출 및 분석 방법.
  59. 제58항에 있어서,
    a.　상기 검출 모듈이 상기　유체 칩의 검출 창 부분을 지나 유동하는 상기 샘플의 하나 이상의 이미지를 포착하기 위해 검출기를 작동시키는 단계;
    b. 상기 검출 모듈이 하나 이상의 이미지를 분석하기 위해 이미지 분석 프로그램을 작동시키는 단계; 및
    c. 상기 이미지 분석 프로그램이 상기 샘플에 관한 세포 분석 결과를 생성하는 단계
    를 더 포함하는　세포 또는 입자 검출 및 분석 방법.
  60. 제58항에 있어서,　상기 이미지 분석 프로그램이 상기　샘플에 관한 진단 결과를 생성하는 단계를　더 포함하는 세포 또는 입자 검출 및 분석 방법.
  61. 제58항에 있어서,　상기 검출 모듈이 상기　샘플을 분석하기 위해　하나 이상의 계산 및 하나　이상의 알고리즘을 적용하는 단계를 더 포함하는 세포 또는 입자 검출 및 분석 방법.
  62. 제58항에 있어서,
    a. 상기 유체 칩 및 광학 이미징 모듈을 통합하는 휴대용 카트리지를 생성하는 단계; 및
    b. 사용자가 세포 또는 입자 검출 및 분석을 수행하기 위해 휴대용 카트리지를 다양한 위치로 운반하는 단계
    를 더 포함하는 세포 또는 입자 검출 및 분석 방법.
  63. 제59항에 있어서, 하나 이상의 원격 위치; 하나 이상의 전개 위치; 하나 이상의 전개된 위치 중 하나 이상에서 세포 또는 입자 검출 및 분석을 수행하도록 휴대용 카트리지를 운반하는 단계를 더 포함하는 세포 또는 입자 검출 및 분석 방법.
  64. 제58항에 있어서, 상기 샘플의 분석 결과를 저장하는 단계를 더 포함하는 세포 또는 입자 검출 및 분석 방법.
  65. 키트에 있어서,
    a. 하나 이상의 카트리지;
    b. 하나 이상의 란셋; 및
    c. 하나 이상의 모세관 또는 피펫
    을 포함하는 키트.
  66. 제65항에 있어서, 검출 모듈을　더 포함하는 키트.
  67. 제65항에 있어서, 모세관은 정확한 양의 혈액이 수집되어 일회용 하우징으로 운반되는 것을 보장하도록 표시되는 것인 키트.
  68. 제65항에 있어서, 모세관이 헤파린화되는 것인 키트.
  69. 제65항에 있어서, 모세관이 EDTA로 처리되는 것인 키트.
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