KR20180125972A - 샘플을 정화하고 분석하기 위한 카트리지 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 샘플을 정화하기 위한 카트리지를 개시한다. 이 카트리지는 샘플과 적어도 하나의 시약을 담기 위한 복수의 격실을 가지며, 제 1 챔버는 샘플을 적어도 하나의 시약과 혼합하도록 구성되어 있다. 제 1 챔버와 유체 연통하는 제 2 챔버는 매트릭스 부재를 가지며, 이 매트릭스 부재는 적어도 하나의 피분석물을 구속하기 위해 샘플과 적어도 하나의 시약의 혼합물을 받는다. 제 2 챔버와 유체 연통하는 제 3 챔버는, 제 2 챔버에서 매트릭스된 폐기물 유체를 저장하기 위한 폐기물 수집 챔버를 갖는다. 제 3 챔버와 유체 연통하는 제 4 챔버는 적어도 하나의 관을 포함하고, 이 관은 제 2 챔버로부터 제 3 챔버를 통해 적어도 하나의 피분석물을 받아 저장도록 구성되어 있다.
Description
본 출원은 2016년 2월 23일에 출원된 인도 특허 출원 201641006193으로부터 우선권을 주장한다.
본 개시는 일반적으로 생물 의학 공학에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 샘플의 정화 및 분석에 사용되는 장치에 관한 것이다. 본 개시의 실시 형태는 샘플의 정화 및 분석을 위한 카트리지에 관한 것이다.
통상적으로, 생물학적 및 비생물학적 샘플은, 결핵, 말라리아 등과 같은 다양한 전염성 질병을 유발하는 피분석물 또는 생물학적 실체를 검출하기 위해 다양한 종류의 분석을 받는다, 분석은 화학적, 물리적 및 효소적 기술을 포함하되 이에 한정되지 않는 기술에 의해 정성적 또는 정량적으로 수행된다. 생물학적 및 비생물학적 샘플을 분석하고 시험하기 위한 여러 시스템에 개발되었다.
상기 시스템은 액체 시료를 담거나 유지하기 위한 관의 형태일 수 있고, 또는 샘플을 유지하는 카드 또는 카트리지일 수 있다. 어떤 시스템은 샘플을 현미경 검사에 적합한 유리 슬라이드 상에 놓을 수 있다. 이들 챔플은 피분석물의 존재 여부를 알기 위해 적절한 시약으로 처리된다. 시험 결과는 기술자에 의해 수동적으로 또는 적절한 기구에 의해 자동적으로 판독된다.
생물학적 샘플은 대상자로부터 수집되고 다양한 처리 및 분석을 받게 된다. 통상적인 시스템은 복수의 단계를 수행하고 일반적으로 시간 소모적이고 힘이 든다. 추가로, 종래의 샘플 처리 및 분석은, 샘플 및 시약에 유리한 피제어 환경 조건을 갖는 정교한 실험실에서 수행된다. 또한, 생물학적 샘플의 처리 및 분석에 사용되는 종래의 시스템은 부피가 크고, 비싸며 복잡하고 또한 처리 수행을 위해 연속적인 전력 공급을 필요로 한다.
전술한 문제 중의 일부를 완화하기 위해, 샘플의 처리 및 분석을 위한 자동화된 카트리지형 시스템이 개발되어 사용되고 있다. 이 카트리지형 시스템은 생물학적 샘플의 분석에 관련된 처리를 제어하기 위한 로봇형 어셈블리를 사용한다. 이들 로봇은 일반적으로 샘플의 처리 및 분석을 위해 특정한 좌표로 프로그램된다. 따라서, 시스템의 운반 중에 로봇 좌표가 변하면, 샘플의 특성에 영향을 주게 된다.
본 개시는 전술한 하나 이상의 제약을 극복하고자 하는 것이다.
본 개시의 이 배경 기술에서 개시된 정보는 단지 본 발명의 전반적인 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것이고, 이 정보가 당업자에게 이미 알려져 있는 종래 기술을 형성하는 것으로 인정하거나 어떤 형태로든 암시하는 것으로 생각해서는 안 된다.
본 개시에 청구된 바와 같은 어셈블리의 제공을 통해 종래의 어셈블리의 하나 이상의 단점이 극복되고 또한 추가적인 이점이 제공된다. 추가적인 특징 및 이점은 본 개시의 기술을 통해 실현된다. 본 개시의 다른 실시 형태 및 양태는 여기서 상세히 설명되고 청구된 개시 내용의 일부분인 것으로 간주된다.
본 개시의 비제한적인 실시 형태에서, 샘플을 정화하기 위한 카트리지가 개시된다. 이 카트리지는 샘플과 적어도 하나의 시약을 담기 위한 복수의 격실을 가지며, 제 1 챔버는 샘플을 적어도 하나의 시약과 혼합하도록 구성되어 있다. 제 1 챔버와 유체 연통하는 제 2 챔버는 매트릭스 부재를 가지며, 이 매트릭스 부재는 적어도 하나의 피분석물을 구속하기 위해 샘플과 적어도 하나의 시약의 혼합물을 받는다. 제 2 챔버와 유체 연통하는 제 3 챔버는, 제 2 챔버에서 매트릭스된 폐기물 유체를 저장하기 위한 폐기물 수집 챔버를 갖는다. 제 3 챔버와 유체 연통하는 제 4 챔버는 적어도 하나의 관을 포함하고, 이 관은 제 2 챔버로부터 제 3 챔버를 통해 적어도 하나의 피분석물을 받아 저장도록 구성되어 있다.
일 실시 형태에서, 복수의 격실은 샘플을 처리하기 위한 샘플 챔버 및 적어도 하나의 반응물을 저장하기 위한 적어도 하나의 반응물 챔버를 포함한다.
일 실시 형태에서, 제 1 챔버는, 샘플을 적어도 하나의 시약과 혼합하기 위해 복수의 격실과 유체 연통하는 반응 챔버를 포함한다.
일 실시 형태에서, 제 1 챔버는 샘플과 적어도 하나의 시약을 가열하기 위한 가열 요소를 포함한다.
일 실시 형태에서, 매트릭스 부재는 면(cotton) 매트릭스와 셀룰로스 매트릭스 중의 적어도 하나이다.
일 실시 형태에서, 샘플은 생물학적 샘플과 비생물학적 샘플 중의 적어도 하나이다.
일 실시 형태에서, 제 3 챔버는, 적어도 하나의 피분석물을 전달하기 위해 제 2 챔버 및 적어도 하나의 관과 유체 연통하는 유동 경로를 포함한다.
전술한 개시의 양태 및 실시 형태는 서로 조합되어 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 그 양태와 실시 형태 중의 여러 개는 함께 조합되어 본 개시의 다른 실시 형태를 형성할 수 있다.
전술한 요약은 단지 예시적이며, 결코 한정적인 것이 아니다. 전술한 예시적인 양태, 실시 형태 및 특징에 추가로, 추가의 양태, 실시 형태 및 특징을 도면 및 이하의 상세한 설명을 참조하여 명백하게 알 수 있을 것이다.
본 개시의 신규한 점 및 특징이 상세한 설명에 제시된다. 그러나, 본 개시 자체 및 그의 바람직한 사용 모드, 추가 목적 및 이점은 첨부 도면과 함께 예시적인 실시 형태에 대한 이하의 설명을 참조하여 가장 잘 이해할 수 있을 것이다. 이제, 첨부 도면을 참조하여 하나 이상의 실시 형태를 예시적으로만 설명할 것이며, 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1a는 본 개시의 일 실시 형태에 따른, 샘플의 정화 및 분석을 위한 카트리지의 분해도를 도시한다.
도 1b는 도 1a의 카트리지의 다른 실시 형태를 도시한다.
도 1c는 본 개시의 일 실시 형태에 따른, 도 1a의 카트리지의 어셈블리의 단면도를 도시한다.
도 2a는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 1 챔버의 분해도를 도시한다.
도 2b는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 1 챔버의 결합도를 도시한다.
도 2c는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 1 챔버의 상면도를 도시한다.
도 3a는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 2 챔버의 분해도를 도시한다.
도 3b는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 2 챔버의 결합도를 도시한다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 3 챔버의 분해도를 도시한다.
도 4b는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 3 챔버의 단면도를 도시한다.
도 5a는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 4 챔버의 분해도를 도시한다.
도 5b는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 4 챔버의 결합도를 도시한다.
도 6은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지로 샘플을 정화하기 위한 처리 흐름도를 도시한다.
도 1b는 도 1a의 카트리지의 다른 실시 형태를 도시한다.
도 1c는 본 개시의 일 실시 형태에 따른, 도 1a의 카트리지의 어셈블리의 단면도를 도시한다.
도 2a는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 1 챔버의 분해도를 도시한다.
도 2b는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 1 챔버의 결합도를 도시한다.
도 2c는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 1 챔버의 상면도를 도시한다.
도 3a는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 2 챔버의 분해도를 도시한다.
도 3b는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 2 챔버의 결합도를 도시한다.
도 4a는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 3 챔버의 분해도를 도시한다.
도 4b는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 3 챔버의 단면도를 도시한다.
도 5a는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 4 챔버의 분해도를 도시한다.
도 5b는 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지의 제 4 챔버의 결합도를 도시한다.
도 6은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 카트리지로 샘플을 정화하기 위한 처리 흐름도를 도시한다.
도면은 단지 실례를 들기 위한 목적으로 본 개시의 실시 형태를 나타낸다. 당업자는, 여기서 설명되는 개시의 원리에서 벗어남이 없이, 여기서 설명되는 어셈블리, 구조 및 방법의 대안적인 실시 형태가 사용될 수 있음을 이하의 설명으로부터 알 수 있을 것이다.
본 개시의 실시 형태는 다양한 수정 및 대안적인 형태가 가능하지만, 그의 특정한 실시 형태가 도면에 예시적으로 나타나 있고 아래에서 설명될 것이다. 그러나 그 실시 형태는 본 개시를 개시된 특정 형태에 한정하는 것은 아니고, 오려, 본 개시는 본 개시의 범위에 속하는 모든 수정, 등가물, 및 대안을 포함함을 이해해야 한다.
당업자는 샘플의 정화 및 분석을 위한 카트리지에 대한 본 개시로부터 동기를 받을 수 있고 그것은 카트리지의 구성에 근거하여 변할 수 있음을 유의해야 한다. 그러나, 그러한 수정은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 도면은, 여기서의 설명의 이익을 얻는 당업자에게 즉시 명백한 상세로 본 개시가 모호하게 되지 않도록, 본 개시의 실시 형태에 대한 이해에 관련된 특정 상세만 나타낸다.
본 개시에서 사용되는 "포함한다", "포함하는" 또는 그의 다른 변형어는 비배타적인 포함을 포괄하도록 되어 있고, 그래서 일련의 구성 요소를 포함하는 어셈블리는 그 구성 요소만 포함하는 것이 아니라 명시적으로 열거되지 않은 또는 그러한 시스템, 또는 어셈블리 또는 장치에 내재적인 다른 구성 요소도 포함할 수 있다. 다시 말해, "포함한다"의 목적어가 되는 어셈블리의 하나 이상의 요소는, 더 이상의 구속 요건이 없다면, 시스템 또는 장치 내의 다른 요소 또는 추가 요소의 존재를 배제하지 않는다.
본 개시의 실시 형태는 샘플을 정화하고 분석하기 위한 카트리지에 관한 것이다. 본 카트리지는 동일한 샘플에서 복수의 피분석물을 분석하도록 구성되어 있다. 일 실시 형태에서, 카트리지는 정화 및 분석을 위해 적어도 하나의 샘플을 수용하도록 구성되어 있다. 카트리지는, 샘플과 적어도 하나의 시약을 저장하기 위한 복수의 격실을 갖는 제 1 챔버를 포함한다. 제 1 챔버는 샘플과 적어도 하나의 시약을 혼합하여 정화 처리를 개시하도록 구성되어 있다. 제 1 챔버와 유체 연통하는 제 2 챔버는 매트릭스 부재를 갖는다. 이 매트릭스 부재는 적어도 하나의 피분석물을 구속하기 위해 샘플과 적어도 하나의 시약의 혼합물을 받는다. 제 2 챔버와 유체 연통하는 제 3 챔버는 처리에서 발생된 폐기물 유체를 저장하기 위한 폐기물 수집 챔버를 갖는다. 제 3 챔버와 유체 연통하는 제 4 챔버는, 제 2 챔버로부터 제 3 챔버를 통해 적어도 하나의 피분석물을 받아 분석하도록 구성된 적어도 하나의 관을 포함한다.
이하 도 1 내지 6을 참조하여 본 개시를 설명한다. 도면에서, 동일한 기능을 갖는 동일한 요소는 동일한 참조 부호로 나타나 있다.
도 1a - 1c는 본 개시의 예시적인 실시 형태를 나타내는 것으로, 샘플을 정화하기 위한 카트리지(100)의 분해도, 결합도 및 단면도를 도시한다. 카트리지(100)는 복수의 챔버, 즉 서로 유체 연통되는 제 1 챔버(10), 제 2 챔버(20), 제 3 챔버(30), 및 제 4 챔버(40)를 포함한다. 복수의 챔버(10, 20, 30, 40)는 연결 부재(50)에 의해 서로 연결되며, 그 연결 부재는 복수의 챔버(10, 20, 30, 40) 사이의 접촉점(도 1b에 나타나 있음)에 제공된다.
일 실시 형태에서, 연결 부재(50)는 판형 구조로 되어 있고, 복수의 챔버(10, 20, 30, 40) 각각을 잠그는 잠금 점, 부분 또는 돌출부를 가지고 있다(도 1b에 나타나 있음). 다른 실시 형태에서, 연결 부재(50)는 복수의 챔버(10, 20, 30, 40) 각각을 체결하도록 구성된 나사 스크류일 수 있다(도 1c에 나타나 있음). 다른 실시 형태에서, 회전 운동을 가능하게 하여 복수의 챔버(10, 20, 30, 40) 각각의 나사식 연결을 용이하게 해주는 슬롯(50a)이 복수의 챔버(10, 20, 30, 40) 각각에 제공되어 있다. 연결 부재(50)는 챔버들 사이의 내누(leak proof) 연결을 보장해 주고, 그래서 작업 중에 복수의 챔버(10, 20, 30, 40) 사이에서 유체가 누출되는 것이 방지된다. 일 실시 형태에서, 연결 부재(50)의 재료는 고무, 실리콘, 그리스, 실리콘 오일, 플루오르카본 등과 같은 폴리머 및 탄성 중합 재료의 그룹에서 선택된다. 연결 부재(50)는 복수의 챔버(10, 20, 30, 40) 사이의 마찰 억제 회전 운동을 보장한다.
본 개시의 일 실시 형태에서, 복수의 챔버(10, 20, 30, 40)의 재료는, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 스티렌, 아크릴, 고무, 실리콘 등과 같은(하지만 이에 한정되지 않음) 폴리머 및 플라스틱의 그룹에서 선택될 수 있다.
도 2a - 2c는 본 개시의 예시적인 실시 형태를 나타내는 것으로, 카트리지(100)의 제 1 챔버(10)의 분해도, 결합도 및 상면도를 각각 도시한다. 제 1 챔버(10)는 샘플 및 적어도 하나의 시약을 받기 위한 입구 포트(12)를 가지고 있다. 제 1 챔버(10)는, 입구 포트(12)로부터 받은 샘플 및 적어도 하나의 제 1 시약을 저장하기 위한 복수의 격실(18)을 가지고 있다. 복수의 격실(18)은, 샘플을 저장하기 위한 샘플 챔버(18a) 및 적어도 하나의 시약을 저장하기 위한 시약 챔버(18b)로 나누어질 수 있다(도 2c에 나타나 있음). 제 1 챔버(10)에 반응 챔버(18c)가 제공되어 있는데, 이 반응 챔버는 샘플 챔버(18a) 및 시약 챔버(18b)와 유체 연통한다. 반응 챔버(18c)는, 화학 반응이 일어나도록 샘플 및 적어도 하나의 시약을 각각의 챔버(18a, 18b)로부터 받는다. 제 1 챔버(10)에 적어도 하나의 가열 요소(16)가 제공되어 있는데, 이 가열 요소는 반응 챔버(18c)에서 미리 정해진 온도를 유지하기 위한 것이며, 그래서 혼합물의 온도가 미리 정해진 온도 범위로 유지된다. 그 온도는 샘플과 적어도 하나의 시약 간의 화학 반응이 최적의 속도로 일어날 수 있게 한다. 본 개시의 일 실시 형태에서, 가열 요소(16)는 반응 챔버(18c) 내부에서 연장되어 있는 전도식, 저항식 또는 유도식 저항 코일이다. 일 실시 형태에서, 가열 요소(16)는 제 1 챔버(10) 내의 가열기 슬리브(나타나 있지 않음)에서 구성될 수 있는 관형 구조로 되어 있다. 일 실시 형탱테서, 가열 요소(16)는 샘플 챔버(18a) 및 반응 챔버(18c) 안에 제공된다. 반응 챔버(18c)는 이 반응 챔버(18c)에 수용된 샘플과 적어도 하나의 시약을 혼합하도록 구성된 혼합기(19)를 포함한다. 일 실시 형태에서, 혼합기(19)는 자기식 교반기, 기계식 교반기 등 중의 적어도 하나에서 선택된다.
도 2c를 참조하면, 열전달에 대한 절연부로서 적어도 하나의 격리 챔버(18d)가 샘플 챔버(18a)와 시약 챔버(18b) 사이에 제공되어 있다. 이러한 구성에 의해, 반응 챔버(18c)에 들어가는 샘플 및 적어도 하나의 시약이 최적의 열적 조건으로 있을 수 있다. 샘플 및 적어도 하나의 시약의 혼합물을 제 2 챔버(20) 안으로 배출하기 위한 출구 포트(14)가 제 1 챔버(10)에 제공되어 있다.
도 3a 및 3b는 본 개시의 예시적인 실시 형태를 나타내는 것으로, 카트리지(100)의 제 2 챔버(20)의 분해도 및 단면도를 도시한다. 제 2 챔버(20)는 제 1 챔버(10)와 유체 연통하고, 제 1 챔버(10)로부터 샘플 및 적어도 하나의 시약의 혼합물을 받도록 되어 있다. 제 2 챔버의 수용 포트 또는 입구 포트(나타나 있지 않음)가 제 1 챔버(10)의 출구 포트(14)에 유체 연결되어 있다.
도 3b를 참조하면, 제 2 챔버(20)는 매트릭스 부재(22)를 포함하는데, 이 매트릭스 부재는, 샘플과 적어도 하나의 시약의 혼합물로부터 적어도 하나의 피분석물(핵산, 단백질 및 세포를 포함할 수 있음)을 얻기 위해 샘플의 미리 정해진 성분을 구속하도록 구성되어 있다. 일 실시 형태에서, 매트릭스 부재(22)는 테이퍼형으로 되어 있어, 분리 후에 매트릭스 부재(22)로부터 폐기물 유체가 흐를 수 있게 해준다. 매트릭스된 적어도 하나의 피분석물은 매트릭스 부재(22)에 구속될 수 있다. 매트릭스된 적어도 하나의 피분석물은 도관(24)을 통해 제 3 챔버(30)로 흐르게 된다. 일 실시 형태에서, 매트릭스 부재(22)는 면(cotton)계 또는 셀룰로스계 매트릭스일 수 있다. 다른 실시 형태에서 매트릭스 부재(22)는, 샘플과 적어도 하나의 시약의 혼합물로부터 적어도 하나의 피분석물을 구속할 수 있는 어떤 다른 재료라도 될 수 있다. 일 실시 형태에서, 연결 부재(50)를 수용하기 위한 안내 구멍(26)이 제 2 챔버(20)에 제공된다.
도 4a 및 4b는 본 개시의 예시적인 실시 형태를 나타내는 것으로, 카트리지(100)의 제 3 챔버(30)의 분해도 및 단면도를 도시한다. 이 제 3 챔버(30)는 제 2 챔버(20)와 유체 연통한다. 제 3 챔버(30)는 제 2 챔버(20)로부터 받은 유체를 분배하는 분배 챔버이다. 따라서 제 3 챔버(30)는 적어도 하나의 피분석물을 분배하고, 적어도 하나의 피분석물이 제 4 챔버(40) 안으로 유입할 수 있게 해준다. 폐기물 유체는 제 3 챔버(30)의 폐기물 수집 챔버(30a)에 저정된다. 그러므로 폐기물 유체는 환경에 노출되지 않고 폐기물 수집 챔버(30a)로부터 안전하게 처리된다.
제 3 챔버(30)에는 유동 경로(30b)가 제공되어 있는데, 이 경로는 도관(24)과 유체 연통하고 있어, 측정된 적어도 하나의 피분석물이 제 2 챔버(20)로부터 제 3 챔버(30)를 통해 제 4 챔버(40) 안으로 유입할 수 있다. 적어도 하나의 계량부(나타나 있지 않음)가 제공될 수 있어, 계량된 양의 적어도 하나의 피분석물이 제 4 챔버(40) 안으로 유입할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제 3 챔버(30)는, 계량된 적어도 하나의 피분석물이 제 4 챔버(40) 안으로 유입할 수 있게 해주는 제어부(나타나 있지 않음)와 접속할 수 있다.
도 5a 및 5b는 본 개시의 예시적인 실시 형태를 나타내는 것으로, 카트리지(100)의 제 4 챔버(40)의 분해도 및 결합도를 도시한다. 이 제 4 챔버(40)는 제 3 챔버(30)와 유체 연통한다. 제 4 챔버(40)는 적어도 하나의 관(42)을 포함하고, 이 관은 적어도 하나의 피분석물을 받아 이를 분석하기 위해 유동 경로(30b)와 유체 연통한다. 적어도 하나의 관(42)이 제공되어 있어, 카트리지(100)를 피분석물 검출 장치에 결합하면 그 피분석물 검출 장치가 적어도 하나의 관(42)에 있는 적어도 하나의 피분석물을 분석할 수 있다.
본 개시의 일 실시 형태에서, 카트리지(100)에서의 샘플 유동은 중력 또는 운전 장치로부터 주어지는 공기 압력으로 일어날 수 있다. 일 대안적인 실시 형태에서, 펌프와 같은 유동 보조 수단이 설치되어 카트리지(100)에서의 유체 유동을 도와 줄 수 있다.
일 실시 형태에서, 복수의 격실(18)은 미리 충전된 액체 및 고체 시약을 저장할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 복수의 격실(18)은 사용 전에 사용자에 의해 추가되는 적어도 하나의 시약을 수용할 수 있다.
본 개시의 일 실시 형태에서, 복수의 챔버(10, 20, 30, 40)는 미리 정해진 순서로 서로 상하로 적층되도록 단부에서 직렬로 연결된다.
일 실시 형태에서, 챔버(10, 20, 30, 40)는 원통형일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 챔버(10, 20, 30, 40)의 단면은, 타당성 및 요건에 근거하여 정사각형, 직사각형 등과 같은 어떤 기하학적 형상으로부터도 선택될 수 있다.
일 실시 형태에서, 챔버(10, 20, 30, 40) 각각은 타당성 및 요건에 근거하여 미리 정해진 부피를 갖는다. 일 실시 형태에서, 샘플 챔버(18a)는 3.0 ml을 수용하도록 되어 있다. 일 실시 형태에서, 적어도 하나의 시약 챔버(18b)는 1.45 ml의 부피를 갖는다. 일 실시 형태에서, 제 2 챔버(20)에 있는 매트릭스 부재(22)는 20 mg의 매트릭스 재료로 채워진다. 일 실시 형태에서, 폐기물 수집 챔버(30a)는 17.3 ml의 부피를 갖는다. 일 실시 형태에서, 적어도 하나의 관(42) 각각은 8 ㎕ 내지 15 ㎕의 부피를 갖는다.
도 6은 카트리지(100)로 샘플을 정화하기 위한 처리 흐름도를 나타낸다.
단계 601에서, 입구 포트(12)를 통해 샘플을 카트리지(100)에 넣고 그 샘플은 샘플 수집 챔버(18a)에 저장된다. 일 실시 형태에서, 각 샘플은 대응하는 입구 포트(12)를 통해 별도의 샘플 수집 챔버(18a) 안으로 들어가게 된다.
단계 602에서, 샘플 및 적어도 하나의 반응 물질은 혼합 및 화학 반응(분해 및 변성을 포함하는)을 위해 반응 챔버(18c) 안으로 들어가게 된다. 이 조건에서, 화학 반응 위한 반응 챔버(18c)의 온도를 유지하기 위해 가열 요소(16)가 작동된다. 일 실시 형태에서, 반응 챔버(18c) 안으로 들어간 적어도 하나의 방응 물질은, 샘플로부터 불순물을 세척 제거하기 위한 완충 용액과 같은 세척 용액일 수 있다.
단계 603에서, 세척된 또는 혼합된 샘플 및 적어도 하나의 반응 물질이 제 2 챔버(20)에 배출된다. 매트릭스 챔버(22)가 혼합물을 수용하고, 그 혼합물에 남아 있는 적어도 하나의 피분석물 및 폐기물 유체를 분리한다. 분리된 적어도 하나의 피분석물은 도관(24)을 통해 제 3 챔버(30)로 흐르게 된다.
단계 604에서, 폐기물 유체는 제 3 챔버(30)에 있는 폐기물 수집 챔버(30a)에 배출된다. 그래서, 폐기물 유체와 환경의 접촉이 방지된다. 유동 경로(30b)는 도관(24)의 출구와 제 4 챔버(40)에 있는 적어도 하나의 관(42)을 연결하여, 적어도 하나의 피분석물이 적어도 하나의 관(42) 안으로 유입하는 것을 용이하게 해준다. 제 3 챔버(30)에 제공되어 있는 계량부가 적어도 하나의 관(42) 안으로 유입하는 적어도 하나의 피분석물의 양을 측정한다. 폐기물 수집 챔버(30a)는 폐기물 유체를 흡수하는 흡수재를 가질 수 있다.
단계 605에서, 적어도 하나의 관(42)에 모인 적어도 하나의 피분석물은, 샘플의 폴리메라제 사슬 반응(PCR) 분석을 위해 샘플 분석 장치에 수용된다. 일 실시 형태에서, 적어도 하나의 관(42) 각각은 PCR 분석에 필요한 미리 저장되는 건조 안정화된 시약을 가지고 있다. 일 실시 형태에서, 적어도 하나의 관(42) 각각은 샘플의 1 ∼ 4회 PCR 분석을 위해 구성되어 있다.
일 실시 형태에서, 카트리지(100) 안으로 들어가는 혈액 샘플의 250 ㎕의 입력량 및 100 ㎕의 피분석물 또는 용리물(elute)을 위한 것이다. 아래의 표 1은 살모넬라 종의 검출에 대한 PCR 결과를 나타낸다. PCR은 피분석물(타겟) 및 내부 포지티스 제어(IC)에 대해 수행되었다. IC는 정화 처리를 검증하기 위해 매트릭스 챔버에서 샘플과 함께 처리되었다. 처리에 대한 주기 조건은 아래의 표 2에 나타나있다.
| SI.No. | 타겟 Ct | IC Ct |
| 1 | 27.98 | 30.21 |
| 2 | 28.41 | 30.58 |
| 3 | 27.68 | 30.13 |
| 4 | 27.92 | 30.78 |
| 5 | 28.41 | 31.22 |
| 퀴아젠 | 27.44 |
| 주기 조건 |
| 1 분에 대해 95 |
| 10 초에 대해 95 |
| 34 초에 대해 60 c |
| 45 사이클 |
위의 표 1로부터 명백하듯이, 카트리지에 의해 검출된 살모넬라 핵산의 농도는 상업적인 기준(퀴아젠(Qiagen))과 비슷하다.
일 실시 형태에서, 0.5 ml 샘플의 입력량, 2.5 ml의 분해 완충 용액, 및 100 ㎕의 용리물 양에 대한 것이다. 아래의 표 3은 결핵균(MTB) 검출에 대한 PCR 결과를 나타낸다. 처리에 대한 주기 조건은 아래의 표 4에 나타나 있다.
| SI.No. | 타겟 Ct | IC Ct |
| 1 | 31.21 | 30.44 |
| 2 | 30.89 | 31.11 |
| 3 | 31.37 | 30.47 |
| 4 | 30.44 | 30.11 |
| 5 | 31.56 | 30.12 |
| 대조군 추출 | 28.36 | 27.66 |
| 주기 조건 |
| 1 분에 대해 95 |
| 10 초에 대해 95 |
| 34 초에 대해 60 c |
| 45 사이클 |
위의 표 2로부터 명백하듯이, 피분석물 DNA(MTB, 타겟)의 농도는 승인된 키트를 사용하여 수행된 대조군 추출과 비슷하다.
이점
일 실시 형태에서, 본 개시는 한 샘플을 정화할 수 있고 또한 복수의 피분석물을 한번에 분석할 수 있는 카트리지를 제공한다.
본 개시는 복수의 피분석물을 손을 쓰지 않고 자동적으로 검출할 수 있게 해준다.
일 실시 형태에서, 본 개시는 폐기물 유체를 담아 환경에 대한 그 폐기물 유체의 노출을 방지하는 카트리지를 제공한다. 따라서, 카트리지는 생물학적 유기체에 해를 끼침이 없이 사용되고 처리될 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 개시는, 일체화되어 있고 피분석물의 정화 및 검출에 필요한 모든 시약을 내장하고 있는 카트리지를 제공한다.
일 실시 형태에서, 본 개시는, 용이한 운반, 저장 및 자원이 제한된 세팅에서의 용이한 운반, 저장 및 사용을 위해 모든 필요한 시약을 실온 안정화된 형태로 저장하는 카트리지를 제공한다.
일 실시 형태에서, 본 개시는 포인트 오브 케어(point of care)로 휴대용 장치에서 사용될 수 있는 카트리지를 제공한다.
등가물
여기서의 실시 형태와 이의 다양한 특징 및 이점은 본 설명 내의 비제한적인 실시 형태를 참조하여 설명된다. 여기서의 실시 형태를 불필요하게 모호하게 하지 않도록, 잘 알려져 있는 부품 및 처리 기술에 대한 설명은 생략되었다. 여기서 사용되는 예는 여기서의 실시 형태를 실행할 수 있는 방법에 대한 이해를 촉진하고 또한 당업자가 여기서의 실시 형태를 실행할 수 있게 하기 위한 것 뿐이다. 따라서, 상기 예는 여기서의 실시 형태의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
특정 실시 형태에 대한 이전의 설명은 여기서의 실시 형태의 일반적인 특성을 충분히 개시하여, 일반적인 개념에서 벗어남이 없이, 현재 기술을 적용하여, 그러한 특정 실시 형태를 쉽게 수정하고/수정하거나 다양한 용례에 적합하게 할 수 있으며, 그래서, 그러한 적합화 및 수정은 개시된 실시 형태의 의미 및 등가물의 범위 내에 있는 것으로 이해되어야 한다. 여기서 사용되는 문구 또는 용어는 설명을 위한 것이고 제한적이지 않음을 이해할 것이다. 그러므로, 여기서의 실시 형태는 바람직한 실시 형태에 대해 설명되었지만, 당업자는, 여기서의 실시 형태는 여기서 설명된 바와 같은 실시 형태의 정신과 범위 내에서 수정하여 실행될 수 있음을 알 것이다.
본 명세서 전체에 걸쳐, "포함한다"라는 단어 또는 "포함하는"과 같은 변형어는, 진술된 요소, 완전체 또는 단계 또는 요소, 완전체 또는 단계의 그룹을 포함하지만 다른 요소, 완전체 또는 단계 또는 요소, 완전체 또는 단계의 그룹을 배제하는 것은 아님을 이해할 것이다.
"적어도" 또는 "적어도 하나의" 라는 표현의 사용은, 그 사용이 원하는 목적 또는 결과 중의 하나 이상을 얻기 위해 본 개시의 실시 형태에 사용될 수 있음에 따라 하나 이상의 요소 또는 성분 또는양의 사용을 암시한다.
본 명세서에 포함된 문헌, 행위, 재료, 장치, 물품 등에 대한 어떤 논의도 본 개시에 대한 상황을 제공하기 위한 목적 뿐이다. 이것들의 일부 또는 모두는, 본 출원의 우선일 전에 어떤 다른 곳에 존재한다고 해서 종래 기술의 일부를 형성하거나 본 개시와 관련된 분야의 통상의 일반적인 지식임을 인정하는 것으로 받아들여서는 안 된다.
다양한 물리적 파라미터, 치수 또는 양에 대해 언급된 수치 값은 단지 근사치이고, 그 파라미터, 치수 또는 양에 할당된 수치 값 보다 높거나 낮은 값도, 본 명세서에서 반대되는 특정한 언급이 없다면, 본 개시의 범위에 포함된다.
여기서 본 개시의 특정한 특징을 상당히 강조했지만, 본 개시의 원리에서 벗어남이 없이 바람직한 실시 형태에서 다양한 수정 및 많은 변경이 이루어질 수 있음을 알 것이다. 본 개시 또는 바람직한 실시 형태의 특성에 있어서의 이들 및 다른 수정은 여기서의 개시로부터 당업자에게 명백할 것이며, 그래서 전술한 바는 단지 본 개시를 예시하는 것이지 한정적인 것이 아님을 분명히 이해할 것이다.
100 카트리지
10 제 1 챔버
12 입구 포트
14 출구 포트
16 가열 요소
18 복수의 격실
18a 샘플 챔버
18b 적어도 하나의 반응물 챔버
18c 반응 챔버
18d 격리 챔버
19 혼합기
20 제 2 챔버
22 매트릭스 부재
24 도관
30 제 3 챔버
30a 폐기물 수집 챔버
30b 유동 경로
40 제 4 챔버
42 적어도 하나의 관
50 연결 요소
50a 슬롯
601 - 605 처리 단계
10 제 1 챔버
12 입구 포트
14 출구 포트
16 가열 요소
18 복수의 격실
18a 샘플 챔버
18b 적어도 하나의 반응물 챔버
18c 반응 챔버
18d 격리 챔버
19 혼합기
20 제 2 챔버
22 매트릭스 부재
24 도관
30 제 3 챔버
30a 폐기물 수집 챔버
30b 유동 경로
40 제 4 챔버
42 적어도 하나의 관
50 연결 요소
50a 슬롯
601 - 605 처리 단계
Claims (9)
- 샘플을 정화하고 복수의 피분석물을 검출하기 위한 카트리지(100)로서,
샘플과 적어도 하나의 시약을 담기 위한 복수의 격실(18)을 가지며, 상기 샘플을 상기 적어도 하나의 시약과 혼합하도록 구성되어 있는 제 1 챔버(10);
상기 제 1 챔버(10)와 유체 연통하고, 매트릭스 부재(22)를 가지는 제 2 챔버(20) - 상기 매트릭스 부재(22)는 샘플과 적어도 하나의 시약의 혼합물을 받고, 또한 이 혼합물로부터 적어도 하나의 피분석물을 선택적으로 구속하도록 되어 있음 -;
상기 제 2 챔버(20)와 유체 연통하고, 상기 제 2 챔버(20)로부터 배출된 폐기물 유체를 저장하기 위한 폐기물 수집 챔버(30a)를 규정하는 제 3 챔버(30); 및
상기 제 3 챔버(30)와 유체 연통하고, 상기 제 2 챔버(20)로부터 상기 제 3 챔버(30)를 통해 상기 적어도 하나의 피분석물을 받도록 구성되어 있는 적어도 하나의 관(42)을 포함하는 제 4 챔버(40)를 포함하고,
상기 제 2 챔버(20)는 상기 제 1 챔버(10) 아래에 장착되고, 상기 제 3 챔버(30)는 상기 제 2 챔버(20) 아래에 장착되며, 상기 제 4 챔버(40)는 상기 제 3 챔버(30) 아래에 장착되는, 카트리지. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 격실(18)은 상기 샘플을 담기 위한 샘플 챔버(18a) 및 적어도 하나의 반응물을 담기 위한 적어도 하나의 반응물 챔버(18b)를 포함하는, 카트리지(100). - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 챔버(10)는, 상기 샘플을 상기 적어도 하나의 시약과 혼합하기 위해 상기 복수의 격실(18)과 유체 연통하는 반응 챔버(18c)를 포함하는, 카트리지(100). - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 챔버(10)는 상기 샘플과 적어도 하나의 시약을 가열하기 위한 가열 요소(16)를 포함하는, 카트리지(100). - 제 1 항에 있어서,
상기 매트릭스 부재(22)는 면(cotton) 매트릭스인, 카트리지(100). - 제 1 항에 있어서,
상기 샘플은 생물학적 샘플과 비생물학적 샘플 중의 적어도 하나인, 카트리지(100). - 제 1 항에 있어서,
상기 제 3 챔버(30)는, 상기 적어도 하나의 피분석물을 전달하기 위해 상기 제 2 챔버(20) 및 상기 적어도 하나의 관(42)과 유체 연통하는 유동 경로(30b)를 포함하는, 카트리지(100). - 제 1 항에 있어서,
상기 샘플의 혼합물, 적어도 하나의 반응물, 폐기물 유체 및 적어도 하나의 피분석물은 중력에 의해 상기 카트리지(100) 내부에서 흐르는, 카트리지(100). - 제 1 항에 있어서,
상기 샘플의 혼합물, 적어도 하나의 반응물, 폐기물 유체 및 적어도 하나의 피분석물은 외부에서 가해지는 압력에 의해 상기 카트리지(100) 내부에서 흐르는, 카트리지(100).
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