KR20190065364A - 샘플을 테스트하기 위한 분석 시스템 및 방법 - Google Patents

샘플을 테스트하기 위한 분석 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20190065364A
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cartridge
fluid
cavity
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한나 슈몰케
마티아스 크론스바인
하인츠 쇠더
루츠 베버
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베링거잉겔하임베트메디카게엠베하
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Abstract

샘플이 복수의 샘플 부분으로 분할되고, 제1 운반 방향으로 센서 배열로 공급되고, 제1 운반 방향과 반대인 제2 운송 방향으로 멀어지게 운반되며, 및/또는 센서 커버가 다수회 센서 장치 상으로 하강되는 생물학적 샘플의 검사 방법이 제안된다, 또한, 상이한 유체 회로들이 카트리지에서 밸브를 작동시키는 것에 의해 형성될 수 있으며, 샘플 또는 다른 유체가 펌프 장치에 의해 유체 회로에서 운반될 수 있는 생물학적 샘플을 테스트하기 위한 카트리지가 제안된다.

Description

샘플을 테스트하기 위한 분석 시스템 및 방법
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 방법, 및 청구항 제24의 전제부에 따른 카트리지에 관한 것이다.
바람직하게, 본 발명은 특히 바람직하게 예를 들어 질병 및/또는 병원균의 존재에 관한 분석 및 진단을 위해 및/또는 혈구 수치(blood counts), 항체, 호르몬, 스테로이드 등을 결정하기 위해, 특히 인간 또는 동물로부터의 샘플을 분석하고 테스트하는 것을 다룬다. 그러므로, 본 발명은 특히 바이오분석(bioanalytic)의 분야에 속한다. 음식물 샘플, 환경 샘플 또는 다른 샘플은 특히 환경 분석 또는 식품 안전을 위하여 및/또는 다른 물질을 검출하기 위해 선택적으로 테스트될 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 의해, 샘플이 결정되거나 검출되거나, 또는 식별될 수 있다. 특히, 샘플은 예를 들어 질병 및/또는 병원균을 검출 또는 식별하는 것을 가능하게 하기 위해 적어도 하나의 피분석물을 정성적으로 또는 정량적으로 결정하기 위해 테스트될 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 의해, 핵산 서열(nucleicacid sequence), 특히 DNA 서열 및/또는 RNA 서열은 샘플의 피분석물들로서 결정되거나, 검출되거나, 또는 식별될 수 있거나, 또는 단백질, 특히 항원 및/또는 항체는 샘플의 피분석물들로서 결정되거나, 검출되거나, 또는 식별될 수 있다. 더욱 특히 바람직하게, 본 발명은 핵산 서열을 검출하거나 또는 식별하기 위한 핵산 분석 평가 또는 단백질을 검출하거나 또는 식별하기 위한 단백질 분석 평가를 수행하기 위한 시스템, 디바이스, 및 다른 장치를 다룬다.
본 발명은 특히 현장 진단 시스템(point-of-care system)으로서 공지된 것, 즉 특히 가동성 시스템, 디바이스 및 다른 장치를 다루고, 중앙 실험실 등으로부터 독립적으로 또는 이로부터 떨어진 샘플링 장소(sampling site)에서 샘플에 대한 테스트를 수행하기 위한 방법을 다룬다. 바람직하게, 현장 진단 시스템은 자동적으로 또는 전력을 공급하기 위한 메인 네트워크로부터 독립적으로 운영될 수 있다.
US 5,096,669는 생물학적 샘플, 특히 혈액 샘플을 테스트하기 위한 현장 진단 시스템을 개시한다. 시스템은 일회용 카트리지와 분석 디바이스를 포함한다. 샘플이 수용되었으면, 카트리지는 테스트를 수행하기 위하여 분석 디바이스 내로 삽입된다. 카트리지는 마이크로 유체 시스템, 및 전극들을 포함하는 센서 장치를 포함하며, 상기 장치는 교정 액체에 의해 교정되고, 그런 다음 샘플을 테스트하도록 사용된다.
또한, WO 2006/125767 A1은 일회용 카트리지, 및 일회용 카트리지를 사용하여 분자 진단 분석을 완전히 자동으로 처리하고 평가하기 위한 분석 디바이스를 포함하는, 통합 및 자동화된 DNA 또는 단백질 분석을 위한 현장 진단 시스템을 개시하고 있다. 카트리지는 샘플, 특히 혈액을 수용하도록 설계되었으며, 특히 산화환원 사이클링(redox cycling)으로서 공지된 것에서 결합된 결합된 PCR 증폭 생성물(PCR amplification product)들 또는 핵산 서열을 표적 피분석물로서 검출하는 것을 가능하게 하기 위하여, 세포파괴(cell disruption), PCR, 및 분자를 포획하도록 결합되고 라벨 효소(label enzyme)를 구비하는 PCR 증폭 생성물들의 검출을 가능하게 한다.
DE 10 2014 200 483 A1은 PCR 및 생물학적 샘플을 분석하기 위한 마이크로 유체 칩을 개시하고 있다. 분석을 위한 어레이 챔버는 세정될 수 있다. 샘플을 복수의 샘플 부분으로 나누는 것은 샘플에 개시되어 있지 않다.
US 2013/0280698 A1은 액체 샘플에 대한 다수의 분석 평가를 동시에 수행하기 위한 디바이스를 개시한다. 샘플은 여러 부분으로 나누어지고, 그런 다음 샘플 부분에 대한 별도의 분석 평가를 동시에 수행하기 위해 별도의 분석 평가 챔버로 운반된다.
WO 2007/089587 A2는 분자들 사이의 상호 작용을 분석하기 위한 마이크로 유체 디바이스를 개시한다. 디바이스는 복수의 단위 세포(unit cell)를 포함하며, 각각의 단위 세포는 시약을 가지는 반응 챔버를 포함한다. 단위 세포들은 각각 상이한 시약들을 수용할 수 있다. 상이한 단위 세포들에서 발생하는 분자 상호 작용의 동시 검출이 가능하다.
EP 2 143 491 A1은 화학적 또는 생물학적 샘플을 분석하기 위한 디바이스를 개시한다. 디바이스는 서로에 대해 회전될 수 있는 복수의 디스크를 가진다. 회전에 의해, 디바이스의 상이한 챔버들 및 채널들은 상이한 루프들을 형성하도록 유체적으로 연결될 수 있다. 디바이스는 10개의 개별적인 PCR 챔버를 포함한다. 그러므로, 10개의 독립적인 반응이 동시에 수행될 수 있다.
WO 2013/086505 A1은 복수의 카트리지를 가지는 통합된 장기 칩(organ-on-chip) 시스템에 관한 것이며, 여기에서, 각각의 카트리지는 개별 장기를 시뮬레이션한다. 밸브들이 카트리지에 제공되어서, 상이한 유체 연결부, 예를 들어, 입구 및 출구가 유체적으로 연결될 수 있다. 카트리지들은 복수의 샘플을 개별적으로 또는 동시에 분석하기 위하여 어레이에 배열될 수 있다. 샘플을 상이한 부분으로 분할하는 것은 개시되어 있지 않다.
본 발명에 의해 해결하고자 하는 문제점은, 바람직하게 샘플 및/또는 샘플의 포괄적이고, 효율적이며, 신속하고, 신뢰성있고, 위생적이며, 견고하고 및/또는 정밀한 테스트 및/또는 카트리지의 비용 효과적 및/또는 콤팩트한 디자인을 가능하게 하거나 또는 용이하게 하는, 샘플을 테스트하기 위한 개선된 방법 및 개선된 카트리지를 제공하는 것이다.
상기 문제점은 청구항 제1항에 따른 방법 또는 청구항 제24항에 따른 카트리지에 의해 해결된다. 유익한 전개는 종속항들의 요지이다.
특히 생물학적 샘플을 테스트하기 위해 제안된 방법에서, 샘플은 카트리지에 있는 복수의 채널 및 캐비티를 가지는 유체 시스템을 통해, 특히 카트리지의 펌프 장치에 의해 운반되거나 펌핑되며, 샘플은 바람직하게 카트리지에서 전처리되며, 샘플의 피분석물들은 센서 배열(sensor arrangement) 및/또는 센서 장치에 의해 특히 전기 화학적으로 및/또는 산화환원 사이클링에 의해 식별되거나 또는 검출된다.
본 발명의 한 양태는, 특히 피분석물들을 대응하는 포획 분자들에 결합하기 위해, 제1 운반 방향으로 샘플의 피분석물들을 검출하기 위한 센서 배열 또는 센서 장치에 샘플을 공급하는 단계, 및 특히 피분석물들이 대응하는 포획 분자들에 결합된 후에, 제1 운반 방향과 반대인 제2 운반 방향으로 센서 배열 또는 센서 장치로부터 멀어지게 샘플 또는 샘플 잔재물을 운반하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 샘플은 센서 배열 또는 센서 장치에 공급되고, 동일한 개구를 통해 및/또는 적어도 부분적으로 동일한 채널을 통해 센서 배열 또는 센서 장치로부터 멀어지게 운반된다. 그러므로, 유익하게, 유체 시스템의 간단한 구조가 가능 하게 되고, 샘플에 의한 다른 및/또는 몇몇 채널 및/또는 채널 부분의 오염이 방지되고, 및/또는 사용된 채널들 및/또는 채널 부분들을 즉시 세정하고 및/또는 비우는 것이 가능하다.
독립적으로 또한 실시될 수 있는 본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 샘플은 특히 카트리지에서 및/또는 샘플이 카트리지에 배치된 후에, 복수의 샘플 부분, 바람직하게 적어도 2개 또는 3개 부분으로 분할되고, 바람직하게 샘플 부분들은 각각 유체 시스템에서 개별적으로 및/또는 서로 독립적으로 및/또는 서로로부터 및/또는 순서적으로, 특히 전처리 또는 준비되고 및/또는 (공통의) 센서 배열 또는 센서 장치로, 또는 센서 배열의 공통의 센서 구획으로 공급된다. 이러한 것은 상이한 테스트를 수행하고 및/또는 표적 및/또는 상이한 방식으로, 특히 다른, 테스트를 위한 샘플 부분들을 준비 또는 전처리하는 것을 가능하게 한다.
바람직하게, 샘플은 적어도 실질적으로 동일한 체적인 샘플 부분들 및/또는 적어도 실질적으로 동일한 크기인 샘플 부분들로 분할된다. 그러나, 샘플이 상이한 크기의 샘플 부분들로 분할되는 방법의 변형예가 또한 가능하다.
샘플은 바람직하게 카트리지의 밸브들 및/또는 펌프 장치를 적절하게 활성화시키는 것에 의해 샘플 부분으로 분할된다. 특히, 샘플은 선택적 및/또는 계량 방식으로 캐비티로부터 샘플을 제거하는 것에 의해 복수의 샘플 부분으로 분할된다.
특히 바람직하게, 샘플 부분들은 유체 시스템에서 개별적으로 각각 처리되고 및/또는 개별적으로 운반된다. 특히, 샘플 부분들은 각각 센서 장치로 개별적으로 운반되고, 각각 센서 배열 또는 센서 장치로부터 개별적으로 운반된다.
본 발명의 특히 바람직한 양태는, 특히 센서 배열 또는 센서 장치의 대응하는 포획 분자들에 샘플 부분들의 피분석물들을 순서적으로 및/또는 연속적으로 결합하고, 순서적으로 및/또는 피분석물들이 대응하는 포획 분자들에 결합된 후에, 순서적으로 및/또는 제1 운반 방향과 반대인 제2 운반 방향으로 센서 배열 또는 센서 장치로부터 상기 피분석물들을 제거 또는 가져가기 위하여, 특히 (공통의) 수집 캐비티에서 샘플 부분들을 수집하기 위하여 센서 배열 또는 센서 장치로 공급된다. 이러한 것은 대응하는 이점을 초래한다.
용어 "운반 방향"은 바람직하게 유체가 카트리지에서 운반되는 방향을 의미하는 것으로 이해된다. 특히 바람직하게, 운반 방향은 유체가 펌프 장치에서 및/또는 센서 배열 또는 센서 장치의 상류에서 및/또는 입구에서, 또는 하류에서 및/또는 출구에서 직접 운반되는 방향이다. 특히, 본 발명의 의미 내에서, 운반 방향은 펌프 장치의 작동 또는 활성화에 의해 결정되고, 또는 펌프 드라이브의 회전 방향을 변경하는 것에 의해 변경되거나 또는 역전된다. 그러나, 운반 방향은 특히 펌프 장치의 동작, 특히 펌프 드라이브의 회전 방향을 변경함이 없이 밸브들을 적절하게 활성화 또는 작동시키는 것에 의해 일치하여 결정되거나 변경될 수 있다.
제안된 방법에서, 적어도 부분적으로 가요성이거나 적어도 부분적으로 이동될 수 있는 센서 커버는 바람직하게 개선된 검출을 위하여 센서 장치에 대해 이동되고 및/또는 센서 장치 상으로 하강된다.
검출될 때 또는 (결합된) 피분석물들을 검출하기 위해 센서 커버를 작동시키거나 또는 하강시키는 것에 의해, 센서 장치 및/또는 센서 어레이의 센서 필드(sensor field)는 밀봉되고 및/또는 유체적으로 분리되어서, 특히 센서 필드 사이의 물질의 교환 및/또는 화학적 혼선(chemical crosstalk)이 최소화되거나 방지된다. 이러한 방식으로, 잘못된 센서 필드들에 대한 측정의 비효율적 배분(misallocation) 및/또는 인접한 센서 필드들 사이의 비효율적 배분으로부터 또는 화학적 혼선으로부터 초래되는 측정 에러들이 방지되거나 적어도 최소화된다.
또한 독립적으로 실시될 수 있는 본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 센서 배열 또는 센서 장치는 바람직하게 (결합된) 피분석물들의 검출을 위해 및/또는 (결합된) 피분석물들의 검출 직전에 유체, 특히 세척 완충액 및/또는 시약으로 전처리되고 및/또는 세정되며, 센서 커버는 바람직하게 전처리를 위해 및/또는 그 동안, 특히 다수회 및/또는 전처리 및 검출을 위해 작동되고 및/또는 센서 장치 상으로 하강된다.
센서 배열 또는 센서 장치의 전처리 동안, 특히 센서 배열 또는 센서 장치를 세척 완충액으로 세정할 때 센서 커버를 작동 및/또는 하강시키는 것에 의해, 센서 장치의 개별 센서 필드 및/또는 센서 캐비티들은 특히 효과적으로 세정되며, 어떠한 기포, 잔재물 등이 제거된다. 특히, 센서 커버를 하강시키는 것에 의해, 센서 구획 및/또는 센서 필드에서의 압력 및/또는 센서 구획 및/또는 센서 필드에서의 유동의 난류가 적어도 일시적으로 증가된다. 이러한 방식으로, 센서 장치의 전처리가 최적화되고 및/또는 임의의 측정 부정확성 및/또는 기포, 잔재물 등에 의해 야기된 측정 에러의 위험이 감소된다. 바람직하게, 센서 커버는 다수회 작동되고 및/또는 센서 장치 상으로 다수회 하강되며, 적어도 한번 이상 다시 상승된다. 특히, 센서 커버는 피분석물들 또는 센서 배열의 전처리 동안 다수회 사용되거나 작동된다.
특히 바람직하게, 센서 배열 또는 센서 장치, 또는 결합된 피분석물들은 특히 결합된 피분석물들의 (후속의) 검출을 위해 복수의 방법 단계에서 준비되거나 전치리되며, 센서 커버는 특히 전처리를 위한 방법 단계들의 일부 또는 전부에서 다수회 작동 및/또는 하강된다.
본 발명의 의미 내에서, 용어 "전처리"는 (결합된) 피분석물들을 식별 또는 검출하는데 요구되고 및/또는 (결합된) 피분석물들이 검출되기 (직)전에 수행되는 하나 이상의 방법 단계를 의미하는 것으로 이해된다. 센서 배열 또는 센서 장치의 전처리는 특히 바람직하게 세척 완충액에 의해 바람직하게 센서 배열, 특히 센서 구획을 세정하는 것, 및/또는 특히 바람직하게 검출하는데 필요한 반응을 수행하기 위하여 하나 이상의 시약으로, 특히 검출기 분자(detector molecule)들 및/또는 기재로 센서 배열 또는 센서 구획을 세정하거나 로딩하는 것을 포함한다.
제안된 방법에서, 샘플은 바람직하게 피펫(pipette)에 의해 카트리지 내로 배치되고, 샘플을 수용하는 카트리지는 샘플을 테스트하기 위한 분석 디바이스에 의해 수용되고 및/또는 그 안으로 삽입된다.
독립적으로 실시될 수 있는 본 발명의 다른 양태에 따라서, 상이한 유체 회로들은, 바람직하게 제안된 방법을 수행하기 위하여 및/또는 샘플 또는 샘플 부분들 및/또는 카트리지의 (공통의) 펌프 장치에 의해 유체 회로들의 전부 또는 각각에서 운반되는 유체를 구비한 카트리지에서 형성되거나 활성화된다(특히 카트리지에 있는 밸브들을 선택적으로 작동시키거나 또는 활성화시키는 것에 의해). 특히, 카트리지의 (공통의) 펌프 장치는 샘플 또는 샘플 부분들 및/또는 제안된 방법의 개별적인 방법 단계 및/또는 상이한 유체 회로들에 있는 유체를 운반하도록 사용된다. 이러한 것은 카트리지의 특히 컴팩트한 설계를 가능하게 하거나 용이하게 한다.
특히 생물학적 샘플을 테스트하기 위해 제안된 분석 시스템은 바람직하게 샘플을 테스트하기 위한 제안된 분석 디바이스 및 제안된 카트리지를 포함하고, 카트리지는 바람직하게 샘플을 수용하기 위해 설계되고, 분석 디바이스는 바람직하게 카트리지를 수용하기 위해 설계된다. 제안된 분석 시스템 및/또는 제안된 카트리지는 특히 제안된 방법을 수행하기 위해 설계된다.
분석 시스템은 바람직하게 휴대 가능하고 가동성이며 및/또는 현장 진단 시스템이며, 특히 샘플링 장소에서 및/또는 중앙 실험실로부터 떨어져서 사용될 수 있고 및/또는 축전지, 배터리 및/또는 다른 축전 수단에 의해 메인과 관계없이 자율적으로 및/또는 독립적으로, 특히 주전력 공급부와 관계없이 작동될 수 있다.
용어 "분석 디바이스"는 바람직하게 가동성이고 및/또는 현장에서 사용될 수 있으며 및/또는 카트리지에서 및/또는 카트리지에 의해 샘플을 화학적으로, 생물학적으로 및/또는 물리적으로 테스트 및/또는 분석하도록 설계된 설비 또는 그 구성 요소를 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 분석 디바이스는 카트리지에서 샘플의 전처리 및/또는 테스트를 제어한다.
특히 바람직하게, 분석 디바이스는 카트리지를 수용하거나 또는 상기 카트리지를 전기적으로, 열적으로 및/또는 공압적으로 연결하도록 설계된다.
용어 "카트리지"는 바람직하게 샘플의 적어도 하나의 피분석물, 특히 단백질 및/또는 핵산 서열을 검출하거나, 식별하거나, 또는 결정하는 것을 가능하게 하기 위하여 샘플을 수용하고, 저장하고, 물리적으로, 화학적으로 및/또는 생물학적으로 처리하도록 설계된 구조적 정치 또는 유닛을 의미하는 것으로 이해된다.
특히, 본 발명의 의미 내에서, 카트리지는 적어도 실질적으로 평면 및/또는 카드형이도록 설계되고, 특히 (마이크로) 유체 공학적 카드로서 설계되고 및/또는 바람직하게 폐쇄될 수 있는 본체 또는 용기로서 설계되며 및/또는 상기 카트리지는 샘플을 수용할 때 제안된 분석 디바이스 내로 삽입 및/또는 메워질 수 있다.
본 발명의 의미 내의 카트리지는 바람직하게 채널들 및/또는 캐비티들을 통한 유동을 제어하기 위하여 복수의 채널, 캐비티 및/또는 밸브를 가지는 유체 시스템을 포함한다.
바람직하게, 분석 시스템, 특히 카트리지는 유체 시스템에서 샘플 및/또는 유체, 특히 시약 및/또는 세척 완충액을 운반하기 위한 펌프 장치를 포함한다.
독립적으로 또한 실시될 수 있는 본 발명의 다른 양태에 따라서, 캐비티들 중 하나는 수집 캐비티로서 설계되며, 수집 캐비티 및 펌프 장치 모두와 캐비티들 중 적어도 하나의 다른 캐비티, 특히 시약 및/또는 세척 완충액과 같은 유체를 수용하는 저장 캐비티는, 다른 캐비티로부터 유체를 운반하고 및/또는 상기 유체를 수집 캐비티로부터 취해진 다른 유체, 특히 가스로 대체하고 상기 유체를 센서 배열로 공급하기 위하여, 유체 회로에서 상호 연결되거나 또는 상호 연결 가능하다. 이러한 방식으로, 유체 시스템에서의 진공을 방지하는 것이 가능하다.
독립적으로 또한 실시될 수 있는 본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 카트리지는 샘플을 수용하기 위한 수용 캐비티, 샘플을 시약과 혼합하기 위한 혼합 캐비티를 포함하고, 수용 캐비티, 혼합 캐비티 및 펌프 장치가 제1 유체 회로에서 상호 연결되거나 또는 상호 연결 가능하여서, 샘플은 수용 캐비티로부터 펌프 장치에 의해 혼합 캐비티 내로 운반될 수 있고, 혼합 캐비티 및 펌프 장치는, 특히 수용 캐비티 없이 제1 유체 회로와 다른 제2 유체 회로에서 상호 연결되거나 또는 상호 연결 가능하여서, 가스는 카트리지의 정상 작동 위치에서 펌프 장치에 의해 상부에서 혼합 캐비티로부터 흡인될 수 있고, 특히 난류에 의해 및/또는 상승 가스에 의해 샘플과 시약을 혼합하기 위하여 하부에서 운반되거나 또는 흡인될 수 있다. 유익하게, 펌프 장치는 운반 및 샘플의 전처리를 지원하기 위해 사용될 수 있다.
분석 시스템, 특히 카트리지는 바람직하게 샘플의 피분석물들을 식별 또는 검출하기 위한 센서 배열 또는 센서 장치를 포함하고, 센서 배열 또는 센서 장치에는 바람직하게 피분석물들을 포획 및/또는 결합하기 위한 포획 분자들이 제공된다.
센서 장치는 바람직하게 단백질 분석 평가 및/또는 핵산 분석 평가를 수행하도록 설계된다. 특히, 센서 장치는 표적 단백질을 검출하거나 또는 식별하기 위한 포획 분자들로서 포획 단백질들을 포함하고 및/또는 특히 포획 단백질들에 대응하는 표적 단백질들을 결합하고 포획 핵산 서열들에 대응하는 표적 핵산 서열들을 결합하기 위하여 표적 핵산 서열을 검출하거나 또는 식별하기 위한 포획 분자들로서 포획 핵산 서열들을 포함한다.
본 발명의 상기된 양태 및 특징과 청구항 및 다음의 설명으로부터 명백하게 되는 양태 및 특징은 원칙적으로 서로 독립적으로, 그러나 또한 임의의 조합 또는 순서로 실시될 수 있다.
본 발명의 다른 양태, 이점, 특징 및 특성은 청구항 및 다음의 바람직한 실시예의 설명으로부터 도면을 참조하여 명백해질 것이다:
도 1은 제안된 분석 디바이스, 및 분석 디바이스에 수용된 제안된 카트리지를 포함하는 제안된 분석 시스템의 개략도;
도 2는 제안된 카트리지의 개략도;
도 3은 센서 커버가 멀리 이동되고 전처리 동안 분석 시스템 및/또는 카트리지의 센서 배열의 개략적인 단면도;
도 4는 센서 커버가 하강되고 검출 동안 도 3에 따른 센서 배열의 개략 단면도;
도 5는 샘플이 샘플 부분들로 분할될 때의 카트리지의 개략도;
도 6은 샘플 부분들 중 하나가 센서 배열에 공급될 때 카트리지의 개략도;
도 7은 샘플 부분들 중 하나가 센서 배열로부터 멀어지게 운반될 때 카트리지의 개략도; 및
도 8은 센서 장치가 세정될 때 카트리지의 개략도.
단지 개략적이고 때때로 비축척인 도면에서, 동일한 도면 부호가 동일 또는 유사한 부품 및 구성 요소들에 대해 사용되며, 이러한 것들이 반복적으로 기술되지 않더라도 대응하거나 또는 비교 가능한 특성 및 이점이 달성된다.
도 1은 바람직하게 장치 또는 카트리지(100)에 의해 특히 생물학적 샘플(P)을 테스트하기 위한 제안된 분석 시스템(1) 및 분석 디바이스(200)를 매우 개략으로 도시한다.
도 2는 샘플(P)을 테스트하기 위해 제안된 장치 또는 카트리지(100)의 바람직한 실시예의 개략도이다. 장치 또는 카트리지(100)는 특히 손파지 유닛을 형성하며, 다음에는 단지 카트리지로서 지칭된다.
용어 "샘플"은 바람직하게 테스트될 샘플 물질을 의미하는 것으로 이해되며, 특히 인간 또는 동물로부터 취해진 것이다. 특히, 본 발명의 의미 내에서, 샘플은 바람직하게 인간 또는 동물로부터의 타액, 혈액, 소변 또는 다른 액체와 같은 유체 또는 그 성분이다. 본 발명의 의미 내에서, 샘플은 전처리되거나 또는 필요하면 조제될 수 있거나, 또는 예를 들어 인간 또는 동물 등으로부터 직접 제공될 수 있다. 음식물 샘플, 환경 샘플 또는 다른 샘플은 환경 분석, 식품 안전을 위해 및/또는 다른 물질, 바람직하게 천연 물질뿐만 아니라 화생방 물질, 독 등을 검출하기 위해 선택적으로 테스트될 수 있다.
본 발명의 의미 내의 샘플(P)은 바람직하게 하나 이상의 피분석물(A)을 함유하며, 바람직하게 피분석물(A)들이 식별되거나 검출되는 것, 특히 정성적으로 및/또는 정량적으로 결정되는 것이 가능하다. 특히 바람직하게, 본 발명의 의미 내에서, 샘플(P)은 피분석물(A)들로서 표적 핵산 서열, 특히 피분석물(A)들, 특히 표적 항원 및/또는 표적 항체로서 표적 DNA 서열 및/또는 표적 RNA 서열 및/또는 표적 단백질을 피분석물(A)들을 가진다. 특히 바람직하게, 적어도 하나의 질병 및/또는 병원균은 피분석물(A)들을 정성적으로 및/또는 정량적으로 결정하는 것에 의해 샘플(P)에서 식별되거나 또는 검출될 수 있다.
바람직하게, 분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 특히 카트리지(100) 안에서 또는 상에서 샘플(P)의 테스트를 제어하고 및/또는 테스트로부터의 측정된 값의 테스트 또는 수집, 처리 및/또는 저장을 평가하도록 사용된다.
제안된 분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)에 의해 또는 카트리지(100)에 의해 및/또는 샘플(P)을 테스트하기 위한 제안된 방법을 사용하여, 바람직하게 샘플(P)의 피분석물(A)들, 특히 (특정) 핵산 서열 또는 표적 핵산 서열 및/또는 (특정) 단백질 또는 표적 단백질, 또는 특히 바람직하게 샘플(P)의 복수의 피분석물(A)이 결정되거나, 검출되거나, 또는 식별될 수 있다. 상기 피분석물들은 특히 정성적으로뿐만 아니라 특히 바람직하게 또한 정량적으로 검출되거나 또는 식별되고 및/또는 측정된다.
그러므로, 샘플(P)은 특히, 예를 들어 질병 및/또는 병원균을 검출 또는 식별하거나 다른 값을 결정하거나 또는 예를 들어 진단에 중요한 다른 값들을 결정하는 것을 가능하게 하기 위하여 적어도 하나의 피분석물(A)을 정성적으로 또는 정량적으로 결정하기 위해 테스트될 수 있다.
특히 바람직하게, 분자 생물학적 테스트는 분석 시스템(1) 및/또는 분석 디바이스(200)에 의해 및/또는 카트리지(100)에 의해 가능하게 된다.
특히 바람직하게, 표적 핵산 서열, 특히 표적 DNA 서열 및/또는 표적 RNA 서열을 검출하거나 또는 식별하기 위한 핵산 분석 평가, 및/또는 표적 단백질, 특히 표적 항원 및/또는 표적 항체를 검출하거나 또는 식별하기 위한 단백질 분석 평가가 가능하게 되거나 또는 수행된다.
용어 "분석 평가"는 바람직하게 샘플(P)에서 적어도 하나의 피분석물(A)을 검출하거나 또는 식별하기 위한 특히 분자 생물학적 테스트를 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 샘플(P)에서 적어도 하나의 피분석물(A)은 분석 평가에 의해 또는 분석 평가를 수행하는 것에 의해 정성적으로 또는 정량적으로 검출되거나 또는 식별될 수 있다. 복수의 방법 단계가 바람직하게 분석을 (전체적으로) 수행하기 위해 요구된다. 바람직하게, 본 발명의 의미 내에서, 분석 평가를 수행할 때, 샘플(P)은 하나 이상의 시약으로 전처리되고, 전처리된 샘플(P)은 테스트되고, 특히 샘플(P)에서의 적어도 하나의 피분석물(A)이 검출되거나 또는 식별된다. 본 발명의 의미 내에서, 분석 평가는 표적 단백질, 특히 표적 항원 및/또는 표적 항체를 검출하거나 또는 식별하기 위한 면역 분석(immunoassay) 또는 단백질 분석 평가, 및/또는 표적 핵산 서열, 특히 표적 DNA 서열 및/또는 표적 RNA 서열을 검출하거나 또는 식별하기 위한 핵산 분석 평가이다.
바람직하게, 샘플(P) 또는 샘플(P)의 개별 성분 또는 피분석물(A)들은 필요하면, 특히 PCR에 의해 증폭될 수 있고, 분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200) 또는 카트리지(100)에서 및/또는 핵산 분석 평가를 수행하는 목적을 위하여 테스트되거나, 바람직하게, 그러므로, 피분석물(A)들의 증폭 생성물들 또는 피분석물(A)들이 생성된다.
다음에, 추가의 상세가 카트리지(100)의 바람직한 구조에 먼저 주어지며, 카트리지(100)의 특징부들은 바람직하게 특히 더 이상의 명확한 설명없이 분석 시스템(1)의 특징부들을 직접적으로 나타낸다.
카트리지(100)는 바람직하게 적어도 실질적으로 평면, 판형, 플레이트 형상, 평탄 및/또는 카드형이다.
카트리지(100)는 바람직하게 특히 적어도 실질적으로 평면, 평탄, 플레이트형 및/또는 카드형 본체 또는 지지부(101)를 포함하며, 본체 또는 지지부(101)는 특히 플라스틱 재료, 특히 바람직하게 폴리프로필렌으로부터 만들어지고 및/또는 사출 성형된다.
카트리지(100)는 도 2에서 점선으로 도시된 바와 같이, 본체(101) 및/또는 적어도 부분적으로 본체에, 특히 전면측에 형성된 캐비티들 및/또는 채널들을 덮기 위한 및/또는 밸브들을 형성하기 위한 적어도 하나의 필름 또는 커버(102)를 포함한다.
분석 시스템(1) 또는 카트리지(100) 또는 그 본체(101)는, 특히 커버(102)와 함께 바람직하게 다음에 유체 시스템(103)으로서 지칭되는 유체 공학적 시스템(103)을 형성 및/또는 포함한다.
카트리지(100), 본체(101) 및/또는 유체 시스템(103) 또는 그 주 평면은 바람직하게 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 특히 분석 디바이스(200)에서, 작동 위치에서 및/또는 테스트 동안 적어도 실질적으로 수직으로 배향된다.
바람직하게, 카트리지(100), 특히 본체(101)는 주 연장 평면(H)을 가지며, 주 연장 평면(H)은 바람직하게 정상 작동 위치에서 및/또는 카트리지(100)가 수용될 때 실질적으로 수직으로 및/또는 중력(G)과 평행하게 연장된다.
카트리지(100) 및/또는 유체 시스템(103)은 바람직하게 복수의 캐비티, 특히 적어도 하나의 수용 캐비티(104), 적어도 하나의 계량 캐비티(105), 적어도 하나의 중간 캐비티(106), 적어도 하나의 혼합 캐비티(107), 적어도 하나의 저장 캐비티(108), 적어도 하나의 반응 캐비티(109), 적어도 하나의 중간 온도 제어 캐비티(110) 및/또는 적어도 하나의 수집 캐비티(111)를 포함하며, 캐비티들은 바람직하게 복수의 채널에 의해 유체적으로 상호 연결된다.
본 발명의 의미 내에서, 채널들은 바람직하게 주 유동 방향 또는 운반 방향으로 유체를 안내하기 위한 세장형 형태이며, 형태는 바람직하게 폭 방향으로, 특히 모든 측면에서 주 유동 방향 및/또는 길이 방향 연장에 대해 직각으로 폐쇄된다.
특히, 본체(101)는 커버(102)에 의해 측면들에서 폐쇄되고 본 발명의 의미 내에서 채널들을 형성하는 세장형 노치, 오목부, 함몰부 등을 포함한다.
본 발명의 의미 내에서, 캐비티들 또는 챔버들은 바람직하게 특히 모든 측면에서 커버(102)에 의해 폐쇄되거나 또는 덮여지는 카트리지(100) 또는 지지부(101)에서의 오목부들, 함몰부들 등에 의해 형성된다. 각각의 캐비티에 의해 둘러싸인 공간은 바람직하게 채널들에 의해 유체적으로 링크된다.
본 발명의 의미 내에서, 캐비티들은 바람직하게 적어도 2, 3 또는 4배만큼 채널들보다 큰 지름 및/또는 유동 단면적 및/또는 큰 체적을 가진다. 그러나, 원칙적으로, 캐비티들은 일부 경우에 채널들과 유사한 방식으로 세장형일 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 의미에서, 캐비티는 유체의 유입 및/또는 유출을 위한 적어도 2개의 개구를 포함하고, 및/또는 특히 상기 유체가 입구로부터 캐비티를 통해 출구로 유동할 수 있도록 입구와 출구를 포함한다.
바람직하게, 캐비티들의 일부 또는 전부는 수직으로 배향되고 및/또는 유체가 카트리지(100)의 정상 작동 위치에서 적어도 실질적으로 수직으로 캐비티들을 통해 유동할 수 있도록 배향된다.
특히 바람직하게, 캐비티들의 일부 또는 전부, 특히 수용 캐비티(104), 중간 캐비티/캐비티(106)들, 혼합 캐비티(107), 저장 캐비티/캐비티(108)들 및/또는 반응 캐비티/캐비티(109)들은 세장형이며, 캐비티들의 길이 방향 연장부는 바람직하게 카트리지(100)의 정상 작동 위치에서 적어도 실질적으로 수직으로 및/또는 중력(G)과 평행하게 연장된다.
바람직하게, 캐비티들의 몇몇 또는 전부의 입구는 카트리지(100)의 정상 작동 위치에서 상부에 있고, 캐비티의 몇몇 또는 전부의 출구는 특히 카트리지(100)의 정상 작동 위치에서 하부에 있으며, 특히 유체는 정상 작동 위치에서 상부로부터 하부로 캐비티들, 특히 저장 캐비티/캐비티(108)들의 일부 또는 전부를 통해 유동하거나 또는 이로부터 드레인될 수 있으며, 및/또는 캐비티들, 특히 저장 캐비티/캐비티(108)들에 위치된 유체는 하부에서 제거 및/또는 밖으로 펌핑될 수 있다. 이러한 방식으로, 캐비티들에 위치된 유체의 기포 및/또는 거품 형성이 방지될 수 있다. 특히, 이러한 것은 가스, 특히 공기가 캐비티들 밖으로 운반되는 것을 방지한다.
분석 시스템(1), 특히 카트리지(100) 및/또는 유체 시스템(103)은 또한 바람직하게 적어도 하나의 펌프 장치(112) 및/또는 적어도 하나의 센서 배열 또는 센서 장치(113)를 포함한다.
도시된 예에서, 카트리지(100) 또는 유체 시스템(103)은 바람직하게 2개의 계량 캐비티(105A 및 105B), 복수의 중간 캐비티(106A 내지 106G), 복수의 저장 캐비티(108A 내지 108E) 및/또는 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 바람직하게 서로 별개로 로딩될 수 있는 복수의 반응 캐비티(109), 특히 제1 반응 캐비티(109A), 제2 반응 캐비티(109B) 및 선택적인 제3 반응 캐비티(109C)를 포함한다.
계량 캐비티(105)들은 바람직하게 샘플을 수용하고, 일시적으로 저장하고 및/또는 계량하고 및/또는 계량된 방식으로 상기 샘플을 통과시키도록 설계된다. 특히 바람직하게, 계량 캐비티(105)들은 (인접한) 채널들의 지름보다 큰 지름을 가진다.
카트리지(100)의 초기 상태에서 또는 공장에서, 저장 캐비티(108)들은 바람직하게 적어도 부분적으로, 특히 시약, 용매 또는 세척 완충액과 같은 액체로 채워진다.
수집 캐비티(111)는 바람직하게 시약, 샘플 잔재물 등과 같은 테스트를 위해 특히 사용되는 다량의 유체를 수용하도록 설계된다. 바람직하게, 초기 상태 또는 공장에 있을 때, 수집 캐비티(111)는 비어있거나 기체, 특히 공기로 채워진다. 수집 캐비티(111)의 체적은 저장 캐비티/캐비티(108)들의 (누적) 체적 또는 그의 액체 함유량 및/또는 수용 캐비티(104) 또는 수용된 샘플(P)의 체적에 대응하거나 또는 바람직하게 초과한다.
반응 캐비티/캐비티(109)들은 바람직하게 예를 들어 분석 디바이스(200)의 장치 또는 모듈에 링크되거나 결합되는 것에 의해 분석 평가가 수행될 때 분석 캐비티(109)에 위치된 물질이 반응하는 것을 가능하게 하도록 설계된다.
반응 캐비티/캐비티(109)들은 증폭 반응, 특히 PCR, 또는 바람직하게 몇몇, 바람직하게 상이한 증폭 반응, 특히 PCR을 수행하도록 사용된다. 몇몇, 바람직하게 상이한 PCR, 즉 다른 프라이머 조합 또는 프라이머 쌍을 가지는 PCR을 동시에 및/또는 개별적으로 및/또는 상이한 반응 캐비티(109)들에서 수행하는 것이 바람직하다.
핵산 분석 평가를 수행하기 위해, 바람직하게 샘플(P)의 피분석물(A)들로서 표적 핵산 서열들이 특히 센서 배열 또는 센서 장치(113)에서의 후속 검출을 위한 증폭 생성물들을 생성하기 위하여 증폭 반응에 의해 반응 캐비티/캐비티(109)들에서 증폭된다.
본 발명의 의미 내에서, 증폭 반응은, 특히 피분석물(A)들, 특히 표적 핵산 서열이 증폭/복사되고 및/또는 피분석물(A)의 증폭 생성물들, 특히 핵산 생성물들이 생성되는 분자 생물학적 방응이다. 특히 바람직하게, PCR은 본 발명의 의미 내의 증폭 반응이다.
"PCR"은 중합 효소 연쇄 반응(polymerase chain reaction)의 약자이며, 특히 그 후에 증폭 생성물들 또는 핵산 생성물들을 테스트 및/또는 검출하기 위하여, 샘플(P)의 특정 피분석물들, 특히 RNA 또는 RNA 서열 또는 DNA 또는 DNA 서열의 일부를 중합 효소(polymerase) 또는 효소를 사용하여 바람직하게 몇몇 사이클에서 증폭시키는 분자 생물학적 방법이다. RNA가 테스트 및/또는 증폭되도록 의도되면, PCR이 수행되기 전에, 특히 역전사 효소(reverse transcriptase)를 사용하여 RNA로부터 시작하는 cDNA가 생성된다. cDNA는 후속의 PCR을 위한 형판(template)으로서 사용된다.
바람직하게, PCR 동안, 샘플(P)은 먼저 DNA 또는 cDNA의 가닥들을 분리하기 위해 열의 추가에 의해 변성된다. 바람직하게, 프라이머 또는 뉴클레오티드(nucleotide)는 그런 다음 DNA 또는 cDNA의 분리된 단일 가닥 상에 피착되고, 필요한 DNA 또는 cDNA 서열은 중합 효소에 의해 복제되고 및/또는 누락된 가닥은 중합 효소에 의해 대체된다. 이러한 공정은 바람직하게 필요한 양의 DNA 또는 cDNA 서열이 이용 가능할 때까지 복수의 사이클에서 반복된다.
PCR을 위해, 마커 프라이머, 즉 특히 증폭된 피분석물(A) 또는 증폭 생성물 상에 마커 또는 라벨(L), 특히 비오틴(biotin)을 (추가로) 생성하는 프라이머가 바람직하게 사용된다. 이러한 것은 검출을 가능하게 하거나 용이하게 한다. 바람직하게, 사용된 프라이머는 비오틴화되고(biotinylated) 및/또는 라벨(L)로서 공유 결합된 비오틴을 포함하거나 형성한다.
하나 이상의 반응 캐비티(109)에서 생성된 샘플(P)의 증폭 생성물, 표적 핵산 서열 및/또는 다른 부분들은 특히 펌프 장치(112)에 의해 연결된 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 전도되거나 전도되도록 공급될 수 있다.
센서 배열 또는 센서 장치(113)는 특히 샘플(P)의 피분석물(A) 또는 피분석물(A)들, 이러한 경우에 특히 바람직하게 피분석물(A)들로서 표적 핵산 서열 및/또는 표적 단백질을 검출하기 위하여, 특히 바람직하게 정성적으로 및/또는 정량적으로 결정하기 위하여 사용된다. 그러나 대안적으로 또는 추가적으로, 다른 값들이 또한 수집되거나 결정될 수 있다.
바람직하게, 센서 배열 또는 센서 장치(113)는 피분석물(A)들을 결합하기 위한 포획 분자(M)들을 구비한다. 특히 센서 배열 또는 센서 장치(113)는 포획 분자(M)들에 결합된 피분석물(A)들을 전기 화학적으로 검출하도록 설계된다.
센서 배열 또는 센서 장치(113)는 바람직하게 복수의 센서 필드(113B) 및/또는 전극(113C)을 포함하는 (정밀하게) 하나의 센서 어레이(113A)를 포함하며, 센서 필드(113B)들 및/또는 전극(113C)들은 특히 포획 분자(M)들을 각각 구비한다.
본 발명의 의미 내에서, 포획 분자(M)들은 특히 핵산 서열, 특히 DNA 서열 및/또는 RNA 서열, 및/또는 단백질, 특히 항원 및/또는 항체이다. 특히, 포획 분자(M)들은 샘플(P)의 대응하는 피분석물(A)들을 결합 및/또는 고정하도록 설계된다.
본 발명의 의미 내에서, 포획 분자(M)들은 스포팅(spotting)으로서 공지된 공정에서 센서 어레이(113A), 특히 센서 어레이(113A)의 센서 필드(113B)들 및/또는 전극(113C)들에 도포, 고정 및/또는 억류된다.
센서 어레이(113A), 센서 필드(113B)들 및/또는 전극(113C)들은 특히 전극(113C)들에 포획 분자(M)들을 결합하는 것을 가능하게 하기 위해, 특히 티올(thiol)들로 표면 처리되거나 코팅된다.
특히, 펌프 장치(112)는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 특히 바람직하게 카트리지(100)의 배면에 필름 또는 커버(102)에 의해 튜브형 또는 비드형 상승된 부분을 포함하거나 또는 형성한다.
카트리지(100), 본체(101) 및/또는 유체 시스템(103)은 바람직하게 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 채널(114) 및/또는 밸브(115)를 포함한다.
채널(114)들 및/또는 밸브(115)들에 의해, 캐비티(104 내지 111)들, 펌프 장치(112) 및/또는 센서 배열 또는 센서 장치(113)는 특히 유체 회로를 형성하도록 일시적으로 및/또는 영구적으로 유체적으로 상호 연결될 수 있고 및/또는 필요에 따라, 선택적으로 또는 택일적으로 서로로부터 유체적으로 분리될 수 있어서, 특히 분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)에 의해 제어된다.
캐비티(104 내지 111)들은 바람직하게 복수의 채널(114)에 의해 유체적으로 각각 링크되거나 상호 연결된다. 특히 바람직하게, 각각의 캐비티는 유체가 필요에 따라 각각의 캐비티를 통하여 채워지고, 유동하고 및/또는 이로부터 드레인되는 것을 가능하게 하기 위하여 적어도 2개의 관련된 채널(114)에 의해 링크되거나 또는 연결된다.
유체 운반 또는 유체 시스템(103)은 바람직하게 모세관 힘에 기초하지 않거나, 또는 상기 힘에 전적으로 기초하지는 않고, 특히 중력 및/또는 펌핑력 및/또는 압축력 및/또는 흡입력의 효과에 근본적으로 기초한다. 힘은 펌프 또는 펌프 장치(112)에 의해 특히 바람직하게 생성된다. 이러한 경우에, 유체의 유동 또는 유체 운반 및 계량은 이에 따라 밸브(115)를 개방하고 폐쇄하는 것에 의해 및/또는 이에 따라 펌프 또는 펌프 장치(112)를 작동시키는 것에 의해, 특히 분석 디바이스(200)의 펌프 드라이브(202)에 의해 제어될 수 있다.
바람직하게, 캐비티(104 내지 110)들의 각각은 작동 위치에서 상부에 입구를, 하부에 출구를 가진다. 그러므로, 필요하면,, 각각의 캐비티로부터의 액체만이 출구를 통해 제거될 수 있다.
작동 위치에서, 각각의 캐비티로부터의 액체는 바람직하게 각각의 경우에 하부에 있는 출구를 통해 제거되고, 특히 인출되고, 바람직하게 가스 또는 공기가 특히 상부에 있는 입구를 통해 각각의 캐비티 내로 유동 및/또는 펌핑되는 것이 가능하다. 그러므로, 특히, 캐비티에서의 관련 진공은 액체를 운반할 때 방지되거나 또는 적어도 최소화될 수 있다.
특히, 캐비티들, 특히 바람직하게 저장 캐비티/캐비티(108)들, 혼합 캐비티(107) 및/또는 수용 캐비티(104)는, 상기 캐비티들이 액체로 채워질 때, 작동 위치에서 잠재적으로 형성될 수 있는 가스 또는 공기의 기포가 위로 상승하도록, 정상 작동 위치에서 각각 치수화되고 및/또는 배향되어서, 액체가 출구 위에서 수집된다. 그러나 다른 해결책이 또한 여기에서 가능하다.
바람직하게, 카트리지(100)의 정상 작동 위치에서, 혼합 캐비티(107) 및/또는 혼합 캐비티(107)의 단면적은 상부를 향해 확장되고 및/또는 혼합 캐비티(107)의 단면적은 카트리지(100)의 정상 작동 위치에서 상부를 향해 분기된다. 이러한 형태의 구조로 인하여, 임의의 기포도 (확장된) 액체 표면 상에서 보다 쉽게 터질 수 있고, 그러므로 거품 형성, 그러므로 혼합 캐비티(107)로부터의 인접한 채널들 및/또는 캐비티들 내로 유체의 오버플로우가 방지되거나 또는 감소된다.
수용 캐비티(104)는 바람직하게 샘플(P)을 도입하기 위한 연결부(104A)를 포함한다. 특히, 샘플(P)은 예를 들어 피펫, 주사기 또는 다른 기구에 의해 연결부(104A)를 통해 수용 캐비티(104) 및/또는 카트리지(100) 내로 도입될 수 있다.
수용 캐비티(104)는 바람직하게 입구(104B), 출구(104C) 및 선택적인 중간 연결부(104D)를 포함하며, 바람직하게 샘플(P) 또는 그 일부가 출구(104C) 및/또는 선택적 중간 연결부(104D)를 통해 제거되는 것 및/또는 추가로 운반되는 것이 가능하다. 가스, 공기 또는 다른 유체는 이미 설명된 바와 같이 입구(104B)를 통해 유입될 수 있고 및/또는 펌핑될 수 있다.
바람직하게, 샘플(P) 또는 그 일부는 수용 캐비티(104)의 출구(104C) 또는 선택적 중간 연결부(104D)를 통해, 선택적으로 및/또는 수행될 분석에 의존하여 제거될 수 있다. 특히, 혈장 또는 혈청과 같은 샘플(P)의 상청액(supernatant)은 특히 단백질 분석 평가를 수행하기 위하여 선택적 중간 연결부(104D)를 통해 퇴장되거나 또는 제거될 수 있다.
바람직하게, 적어도 하나의 밸브(115)가 각각의 캐비티, 펌프 장치(112) 및/또는 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 배정되고, 및/또는 각각의 입구의 상류 및/또는 각각의 출구의 하류에 배열된다.
바람직하게, 유체가 예를 들어 연속하여 또는 연속적으로 관통하여 유동하는 캐비티(104 내지 111) 또는 연속적인 캐비티(104 내지 111)들은 선택적으로 해제될 수 있고 및/또는 유체는 작동중인 배정된 밸브(115)들에 의해 선택적으로 관통 유동할 수 있으며, 및/또는 상기 캐비티들은 유체 시스템(103)에, 특히 유체 시스템(103)의 유체 공학적, 바람직하게 폐쇄 회로 및/또는 다른 캐비티들에 유체적으로 연결될 수 있다.
특히, 밸브(115)들은 본체(101) 및 필름 또는 커버(102)에 의해 형성되고 및/또는 이러한 것이 형성되고 및/또는 다른 방식으로, 예를 들어 추가의 층들, 함몰 부들 등에 의해 또는 이러한 것을 가지는 방식으로 형성된다.
특히 바람직하게, 저장-안정한 방식으로 개방된 수용 캐비티(104)로부터 저장 캐비티(108)들 및/또는 유체 시스템(103)들에 위치된 액체 또는 액체 시약(F)들을 밀봉하기 위하여, 초기에 또는 공장에서 또는 전달될 때 단단히 폐쇄된 하나 이상의 밸브(115A)가 제공된다.
바람직하게, 초기에 폐쇄된 밸브(115A)는 각각의 저장 캐비티(108)의 상류 및 하류에 배열된다. 상기 밸브들은 바람직하게 카트리지(100)가 실제로 사용되고 있을 때 및/또는 카트리지(100)를 분석 디바이스(200) 내로 삽입하는 동안 및/또는 분석 평가를 수행하기 위해서만 특히 자동으로 개방된다.
특히, 중간 연결부(104D)가 입구(104B) 및 출구(104C) 이외에 제공되면, 복수의 밸브(115A), 특히 이 경우에 3개의 밸브가 수용 캐비티(104)에 바람직하게 배졍된다. 사용에 의존하여, 입구(104B) 상의 밸브(115A) 이외에, 바람직하게 출구(104C) 또는 중간 연결부(104D)에서의 밸브(115A)만이 개방된다.
수용 캐비티(104)에 배정된 밸브(115A)들은 바람직하게 샘플(P)이 삽입될 때까지 및/또는 수용 캐비티(104) 또는 수용 캐비티(104)의 연결부(104A)가 폐쇄될 때까지 특히 유체적으로 및/또는 가스 기밀 방식으로 유체 시스템(103) 및/또는 카트리지(100)를 밀봉한다.
(초기에 폐쇄된) 밸브(115A)의 대안으로서 또는 이에 추가하여, 초기 상태에서 또는 카트리지(100)가 분석 디바이스(200) 내로 삽입될 때, 바람직하게 저장-안정 방식으로 폐쇄되지 않고 및/또는 초기에 또는 비작동 위치에 있으며, 및/또는 작동에 의해 폐쇄될 수 있는 하나 이상의 밸브(115B)가 바람직하게 제공된다. 이러한 밸브(115B)들은 특히 테스트 동안 유체의 유동을 제어하도록 사용된다.
카트리지(100)는 바람직하게 마이크로 유체 카드로서 설계되고 및/또는 유체 시스템(103)은 바람직하게 마이크로 유체 공학적 시스템으로서 설계된다. 본 발명에서, 용어 "마이크로 유체 공학적"은 바람직하게, 개별 캐비티의 각각의 체적, 캐비티들의 일부 또는 모든 캐비티(104 내지 111)들 및/또는 채널(114)들이 개별적으로 또는 누적적으로 5 ㎖ 미만 또는 2 ㎖, 특히 바람직하게 1 ㎖ 미만 또는 800 ㎕, 특히 600 ㎕ 미만 또는 300 ㎕, 더욱 특히 바람직하게 200 ㎕ 미만 또는 100 ㎕인 것을 의미하는 것으로 이해된다.
특히 바람직하게, 5 ㎖, 2 ㎖ 또는 1 ㎖의 최대 체적을 가지는 샘플(P)이 카트리지(100) 및/또는 유체 시스템(103), 특히 수용 캐비티(104) 내로 도입될 수 있다.
액체 또는 액체 시약(F)으로서 액체 형태로 및/또는 건조 시약(S)으로서 건조 형태로 테스트 전에 도입되거나 제공되는 시약 및 액체들은 바람직하게 도 2에 따른 개략도에 도시된 바와 같이 샘플(P)을 테스트하는데 요구된다.
또한, 예를 들어 검출 분자(D)들 및/또는 산화환원계를 형성하기 위해, 특히 세척 완충액, 건조 시약(S)을 위한 용매 또는 기재(SU)의 형태를 하는 다른 액체(F)들은 또한 바람직하게 테스트, 검출 공정 및/또는 다른 목적을 위해 요구되며, 특히 카트리지(100)에 제공되며, 즉 마찬가지로 사용 전에, 특히 전달 전에 도입된다. 다음의 일부 포인트에서, 액체 시약들과 다른 액체들 사이에 구별이 없으며, 그러므로, 각각의 설명은 이에 따라서 서로 적용 가능하다.
분석 시스템(1) 또는 카트리지(100)는 바람직하게 및/또는 테스트 또는 분석 평가를 수행하기 위해, 특히 하나 이상의 증폭 반응 또는 PCR을 수행하기 위해 요구되는 모든 시약 및 액체를 수용하며, 그러므로, 특히 바람직하게, 선택적으로 전처리된 샘플(P)을 수용하는 것만이 필요하다.
카트리지(100) 또는 유체 시스템(103)은 바람직하게 필요하면 샘플(P) 또는 그 성분을 반응 캐비티(109)들을 지나서 전도시키거나 운반하는 것을 가능하게 하기 위해 및/또는 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 직접 선택적 중간 온도 제어 캐비티(110)을 바이패스시키는 것에 의해 선택적으로 사용될 수 있는 바이패스(114A)를 포함한다.
바람직하게, 바이패스(114A)는 특히 샘플(P) 또는 그 일부를 혼합 캐비티(107)으로부터 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 직접 공급하고 및/또는 반응 캐비티(109)들 및/또는 중간 온도 제어 캐비티(110)를 지나서 상기 샘플 또는 그 일부를 전도시키기 위하여 단백질 분석 평가를 수행할 때 사용된다.
카트리지(100) 또는 유체 시스템(103) 또는 채널(114)들은 바람직하게 액체 전면 및/또는 유체 유동을 검출하기 위한 센서 부분(116)들 또는 다른 장치를 포함한다.
특히 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 센서 부분(116)들은 바람직하게 세장형 캐비티로서 설계되고, 센서 부분(116)들의 길이 방향 연장부는 바람직하게 카트리지(100)의 정상 작동 위치에서 적어도 실질적으로 수직으로 및/또는 중력(G)과 평행하게 연장된다.
더욱 특히 바람직하게, 센서 부분(116)들은 유체가 카트리지(100)의 정상 작동 위치에서 적어도 실질적으로 수직으로, 특히 하부로부터 상부로 유동하도록 배열된다. 유익하게, 액체 전면 또는 유체의 유동의 검출에서 중력(G)의 영향은 감소된다. 특히, 각각의 센서 부분(116)의 길이 방향 연장부에 횡으로 연장되는 액체 전면 또는 유체의 유동이 발생되고, 센서 부분(116)들에서의 기포 형성 및/또는 유체의 거품은 중화된다.
채널(114)들, 밸브(115)들, 특히 초기에 폐쇄된 밸브(115A)들 및 초기에 개방된 밸브(115B)들 및 도 2에서의 센서 부분(116)과 같은 다양한 구성 요소가 명확성의 이유 때문에, 일부 경우에 단지 도면 부호가 제공되지만, 이러한 구성 요소들의 각각에 대해 동일한 도면 부호가 도 2에서 사용된다는 것을 유의하여야 한다.
수집 캐비티(111)는 바람직하게 개별 캐비티들 및/또는 채널들을 비우기 위하여, 잉여 또는 사용된 시약 및 액체 및 샘플의 체적을 수용하기 위해, 및/또는 가스 또는 공기를 제공하기 위해 사용된다. 초기 상태에서, 수집 캐비티는 바람직하게 가스, 특히 공기로만 채워진다.
특히, 수집 캐비티(111)는 상기 캐비티들, 채널들 또는 다른 장치로부터 시약들 및 액체들을 제거하기 위하여 및/또는 특히 수집 캐비티(111)로부터의 가스 또는 공기로 상기 시약들 및 액체들을 대체하기 위하여, 개별적인 캐비티들 및 채널들 또는 다른 장치에 유체적으로 및/또는 유체 회로를 형성하도록 선택적으로 연결될 수 있다. 수집 캐비티(111)는 바람직하게 적절한 (큰) 치수가 주어진다.
샘플(P)이 수용 캐비티(104) 내로 도입되고 연결부(104A)가 폐쇄되었으면, 카트리지(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 샘플(P)을 테스트하기 위해 제안된 분석 디바이스(200) 내로 삽입 및/또는 수용될 수 있다. 대안적으로, 샘플(P)은 또한 추후에 공급될 수 있다.
도 1은 카트리지(100)에 수용된 샘플(P)에 대한 테스트 또는 분석 평가를 수행하기 위해 즉시 사용 가능한 상태의 분석 시스템(1)을 도시한다. 그러므로, 이러한 상태에서, 카트리지(100)는 분석 디바이스(200)에 링크, 수용 및/또는 삽입된다.
다음에, 분석 디바이스(200)의 일부 특징 및 양태가 특히 도 1에 기초하여 보다 상세히 설명된다. 상기 디바이스와 관련된 특징 및 양태는 바람직하게 또한 특히 더 이상의 명확한 설명이 없는 경우에도 제안된 분석 시스템(1)의 직접적인 특징 및 양태이다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 카트리지(100)를 바람직하게 수직으로 장착 및/또는 수용하기 위한 특히 슬롯형 장착부 또는 리셉터클(201)을 포함한다.
바람직하게, 카트리지(100)는 분석 디바이스(200)로부터 유체적으로, 특히 유압적으로, 분리되거나, 또는 격리된다. 특히, 카트리지(100)는 바람직하게 샘플(P) 및 시약 및 다른 액체들을 위하여 바람직하게 독립적이고 특히 폐쇄되거나 또는 밀봉된 유체 또는 유압 시스템(103)을 형성한다. 이러한 방식으로, 분석 디바이스(200)는 샘플(P)과 직접 접촉하지 않으며, 특히 먼저 소독 및/또는 세정되지 않고 다른 테스트를 위해 재사용될 수 있다.
그러나, 분석 디바이스(200)는 기계적으로, 전기적으로, 열적으로 및/또는 공압적으로 카트리지(100), 특히 카트리지(100)의 평탄 측면들에 및/또는 측방향으로 연결되거나 결합될 수 있다. 특히, 카트리지(100)를 수용한 후에, 분석 디바이스(200)는 카트리지(100)의 평탄 측면들 중 적어도 하나에서 및/또는 측방향으로 카트리지(100)에 기계적으로, 열적으로 및/또는 공압적으로 작용한다.
특히, 분석 디바이스(200)는, 특히 펌프 장치(112) 및/또는 밸브(115)를 작동시키기 위한 기계적 효과를 가지도록 및/또는 특히 반응 캐비티/캐비티(109)들 및/또는 중간 온도 제어 캐비티(110)를 온도 제어하기 위하여 열적 효과를 가지도록 설계된다.
또한, 분석 디바이스(200)는 바람직하게 특히 개별 장치를 작동시키기 위해 카트리지(100)에 공압적으로 연결될 수 있고 및/또는 예를 들어 센서 장치(113) 및/또는 센서 부분(116)들로부터 측정된 값을 수집 및/또는 전송하기 위해 카트리지(100)에 전기적으로 연결될 수 있다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 펌프 드라이브(202)를 포함하며, 펌프 드라이브(202)는 특히 펌프 장치(112)를 기계적으로 작동시키기 위해 설계된다.
바람직하게, 펌프 드라이브(202)의 헤드는 펌프 장치(112)의 바람직하게 비드형 상승 부분을 작동 및/또는 회전 가능하게 축 방향으로 가압하기 위해 회전될 수 있다. 특히 바람직하게, 펌프 드라이브(202)와 펌프 장치(112)는 유체 시스템(103) 및/또는 카트리지(100)를 위한 호스 펌프 또는 연동 펌프 및/또는 계량 펌프의 방식으로 펌프를 함께 형성한다.
특히 바람직하게, 펌프는 DE 10 2011 015 184 B4에 기술된 바와 같이 구성된다. 그러나 다른 구조적 해결책이 또한 가능하다.
바람직하게, 펌프의 용량 및/또는 토출 속도가 제어될 수 있고 및/또는 펌프, 펌프 드라이브(202) 및/또는 카트리지(100)에서의 유체의 운반 방향은 전환될 수 있다. 그러므로, 바람직하게, 유체는 다음에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 필요에 따라 전진 또는 후진으로 펌핑될 수 있다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 카트리지(100), 특히 센서 배열 또는 센서 장치(113)를 전기적 및/또는 열적으로 연결하기 위한 연결 장치(203)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연결 장치(203)는 바람직하게 복수의 전기 접촉 요소(203A)를 포함하고, 카트리지(100), 특히 센서 배열 또는 센서 장치(113)는 바람직하게 접촉 요소(203A)들에 의해 분석 디바이스(200)에 전기적으로 연결되거나 또는 연결 가능하다. 접촉 요소(203A)들은 바람직하게 접촉 스프링이고; 그러나, 이러한 것들은 또한 스프링 장착 연결 핀 등일 수 있다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게, 카트리지(100)를 온도 제어하고 및/또는 특히 가열 및/또는 냉각을 위해 카트리지에 열적 효과를 가지는 하나 이상의 온도 제어 장치(204)를 포함하며, 온도 제어 장치(들)(204)는 (각각) 바람직하게 가열 저항기 또는 펠티에 요소를 포함하거나 이러한 것으로 형성된다.
개별 온도 제어 장치(204), 이러한 장치 중 일부 또는 이러한 장치 중 모두는 바람직하게 카트리지(100), 본체(101), 커버(102), 센서 배열, 센서 장치(113) 및/또는 개별 캐비티에 대해 위치될 수 있으며, 및/또는 전기적으로 작동되거나 또는 분석 디바이스(200)에 의해 제어될 수 있다. 도시된 예에서, 특히 온도 제어 장치(204A, 204B 및/또는 204C)가 제공된다.
바람직하게, 반응 온도 제어 장치(204A)로서 이하에서 지칭되는 온도 제어 장치(204A)는 특히 그 안에서 하나 이상의 증폭 반응 및/또는 PCR을 수행하는 것을 가능하게 하기 위하여 반응 캐비티(109) 또는 복수의 반응 캐비티(109)에 배정된다.
카트리지(100)가 삽입될 때, 반응 온도 제어 장치(204A)는 바람직하게 반응 캐비티/캐비티(109)들의 영역에서 카트리지(100)에 접하고, 그러므로, 상기 카트리지, 특히 샘플(P) 또는 그 일부에 위치된 유체는 가열 및/또는 냉각될 수 있다.
반응 캐비티(109)들은 바람직하게 특히 하나의 공통 반응 온도 제어 장치(204A) 또는 2개의 반응 온도 제어 장치(204A)에 의해 동시에 및/또는 균일하게 온도 제어된다.
대안적으로, 각각의 반응 캐비티(109)는 독립적으로 및/또는 개별적으로 온도 제어될 수 있다.
보다 특히 바람직하게, 반응 캐비티/캐비티(109)들은 바람직하게 상이한 측면으로부터 및/또는 대향 측면 상에 배치된 2개의 또는 반응 온도 제어 장치(204A)에 의해 온도 제어될 수 있다.
다음에 중간 온도 제어 장치(204B)로 언급되는 온도 제어 장치(204B)는 바람직하게 중간 온도 제어 캐비티(110)에 배정되고 및/또는 중간 온도 제어 캐비티(110) 또는 그 안의 유체, 특히 피분석물(A)들, 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열들을 바람직하게 예열 온도로 (능동적으로) 온도 제어 또는 가열하도록 설계된다.
중간 온도 제어 캐비티(110) 및/또는 중간 온도 제어 장치(204B)는 특히 상기 유체가 공급되기 직전에, 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 공급되는 유체, 특히 피분석물(A)들, 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열들을 필요한 방식으로 온도 제어 또는 예열하는 것을 가능하게 하기 위하여, 센서 배열 또는 센서 장치(113)의 상류에 또는 (직) 전에 배열된다.
특히 바람직하게, 중간 온도 제어 캐비티(110) 또는 중간 온도 제어 장치(204B)는 샘플(P), 피분석물(A)들, 생성된 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열들을 변성시키도록, 임의의 이중 가닥의 피분석물(A)들, 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열들을 단일 가닥으로 분할하도록, 및/또는 열의 추가에 의해 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열들의 조기 결합 및/또는 하이브리드화를 중화하도록 설계 또는 의도된다.
바람직하게, 분석 시스템(1), 분석 디바이스(200) 및/또는 카트리지(100) 및/또는 하나 또는 각각의 온도 제어 장치(204)는 특히 온도를 제어 및/또는 피드백 제어하는 것을 가능하게 하기 위하여 온도 검출기 및/또는 온도 센서(도시되지 않음)를 포함한다.
하나 이상의 온도 센서는 예를 들어 센서 부분(116) 및/또는 개별 채널 부분 또는 캐비티들에 배정될 수 있으며, 즉 이러한 것들에 열적으로 결합될 수 있다.
다음에 센서 온도 제어 장치(204C)로서 지칭되는 온도 제어 장치(204C)는 특히 센서 장치(113)에 배정되고, 및/또는 특히 상기 유체를 결합하고 및/또는 (그런 다음) 용해 또는 변성시키기 위하여 필요한 방식으로 센서 배열 또는 센서 장치(113) 안에 또는 그 위에 위치된 유체, 특히 피분석물(A)들 또는 표적 단백질들 또는 표적 핵산 서열들을 (능동적으로) 온도 제어 또는 가열하도록 설계된다.
센서 온도 제어 장치(204C)는 바람직하게 평면이며, 및/또는 바람직하게 직사각형이고 및/또는 센서 배열 또는 센서 장치(113)의 치수에 대응하는 접촉 표면을 가지며, 접촉 표면은 센서 온도 제어 장치(204C)와 센서 장치(113) 사이의 열전달을 가능하게 한다.
바람직하게, 분석 디바이스(200)는 센서 온도 제어 장치(204C)를 포함한다. 그러나, 센서 온도 제어 장치(204C)가 카트리지(100), 특히 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 통합되는 다른 구조적 해결책이 또한 가능하다.
특히 바람직하게, 연결 장치(203)는 센서 온도 제어 장치(204C)를 포함하고, 및/또는 센서 온도 제어 장치(204C)와 함께 연결 장치(203)는 카트리지(100), 특히 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 링크, 특히 이에 대해 가압될 수 있다.
더욱 특히 바람직하게, 연결 장치(203) 및 센서 온도 제어 장치(204C)는 카트리지(100), 특히 센서 배열 또는 센서 장치(113)와 반대로, 이를 향해 및/또는 이에 대해 (함께) 이동될 수 있으며, 및/또는 바람직하게 카트리지(100), 특히 센서 배열 또는 센서 장치(113) 또는 그 지지부(113D)에 분석 디바이스(200)를 전기적으로 및 열적으로 결합하기 위하여, 상기 카트리지에 대해 위치되거나 또는 접할 수 있다.
바람직하게, 센서 온도 제어 장치(204C)는 연결 장치(203) 또는 그 지지부에서 중앙에 배열되고, 및/또는 접촉 요소(203A)들 사이에 배열된다.
특히, 접촉 요소(203A)들은 연결 장치(203) 또는 그 지지부의 가장자리 영역에 배열되거나, 또는 센서 온도 제어 장치(204C) 주위에 배열되어서, 바람직하게, 연결 장치(203)는 중앙에서 열적으로 그리고 외부 또는 가장자리 영역에서 전기적으로 센서 장치(113)에 연결되거나 또는 연결 가능하다. 그러나 다른 해결책이 또한 여기에서 가능하다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 밸브(115)들을 작동시키기 위한 하나 이상의 액튜에이터(205)를 포함한다. 특히 바람직하게, 상이한 (형태 또는 그룹의) 밸브(115A 및 115B)들의 각각을 작동시키기 위하여 상기 밸브들에 배정된 상이한 (형태 또는 그룹의) 액튜에이터(205A 및 205B)들이 제공된다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 하나 이상의 센서(206)를 포함한다. 특히, 센서(206A)들은 센서 부분(116)들에 배정되고, 및/또는 유체 시스템(103)에서의 액체 전면 및/또는 유체의 유동을 검출하도록 설계되거나 의도된다.
특히 바람직하게, 센서(206A)들은 특히 유체 시스템(103)의 평면 및/또는 확장된 채널 부분에 의해 형성된, 각각 배정된 센서 부분(116)에서, 액체 전면, 유체의 유동 및/또는 채널 및/또는 캐비티에서의 유체의 속도, 질량 유량/체적 유량, 온도 및/또는 다른 값을 비접촉 방식으로, 예를 들어 광학적으로 및/또는 용량성으로 측정 또는 검출하도록 구성된다.
특히 바람직하게, 센서 부분(116)들은 유체 시스템(103)에 각각 배향 및/또는 통합되고 및/또는 유체가 센서 부분(116)들에 대해 또는 이를 통해 유동하여서, 카트리지(100)의 작업 위치에서, 유체는 특히 서두에서 언급된 바와 같이 액체를 정확하게 검출하는 것을 가능 또는 용이하게 하기 위하여 수직 방향으로 및/또는 저부로부터 상부로 센서 부분(116)들을 통해 유동한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 분석 디바이스(200)는 바람직하게 주변 온도, 내부 온도, 대기 습도, 예를 들어 GPS 센서에 의해 분석 디바이스(200) 및/또는 카트리지(100)의 위치, 및/또는 정렬, 및/또는 배향 및/또는 기울기를 검출하기 위한 (다른 또는 추가의) 센서(206B)들을 포함한다.
특히 바람직하게, 분석 디바이스(200)는 카트리지(100) 및/또는 분석 디바이스(200)의 수평 및/또는 수직 배향을 검출하기 위한 센서(206B)를 포함하며, 센서(206B)는 바람직하게 경사 센서 또는 경사계로 설계된다. 그러나, 다른 해결책, 특히 분석 디바이스(200)가 카트리지(100) 및/또는 분석 디바이스(200)의 수평 및/또는 수직 배향을 디스플레이하기 위해 기포 수준기(spirit level) 또는 레벨 지시기를 포함하는 해결책이 또한 가능하다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게, 테스트 또는 분석 평가의 순서를 제어하기 위하여 및/또는 센서 장치(113)로부터, 및/또는 테스트 결과 및/또는 다른 데이터 또는 값들로부터 측정된 값들을 수집, 평가 및/또는 출력 또는 제공하기 위하여 특히 내부 클럭(internal clock) 또는 시간 베이스(time base)를 포함하는 제어 장치(207)를 포함한다.
제어 장치(207)는 바람직하게 센서 배열 또는 센서 장치(113) 및/또는 센서(206)들로부터 필요한 테스트 및/또는 측정된 값을 고려하거나 의존하여 펌프 드라이브(202), 온도 제어 장치(204) 및/또는 액튜에이터(205)들을 제어하거나 피드백 제어한다.
유체의 유동은 이에 따라 특히 펌프 또는 펌프 장치(112)를 활성화하고 밸브(115)를 작동시키는 것에 의해 제어된다.
특히 바람직하게, 펌프 드라이브(202)는 필요한 계량이 적절한 작동에 의해 적어도 원칙적으로 달성될 수 있도록 서보 모터, 스테퍼 모터, 또는 또 다른 방식으로 교정되는 드라이브, 또는 제어되거나 피드백 제어될 수 있는 회전 속도 및/또는 회전수(부분적인)를 가지는 드라이브를 포함한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 센서(206A)들은 바람직하게 이에 따라 펌프 또는 펌프 장치(112)를 제어하고 밸브(115)들을 부응하여 작동시키는 것에 의해 필요한 유체 공학적 순서 및/또는 필요한 계량을 달성하기 위하여, 배정된 센서 부분(116)들과 협력하여 액체 전면 또는 유체의 유동을 검출하도록 사용된다.
선택적으로, 분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 키보드, 터치 스크린 등과 같은 입력 장치(208) 및/또는 스크린과 같은 디스플레이 장치(209)를 포함한다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 예를 들어 제어하기 위하여, 통신하기 위하여 및/또는 측정된 데이터 또는 테스트 결과를 출력하기 위하여 및/또는 프린터, 외부 전원 등과 같은 다른 디바이스에 링크하기 위하여 적어도 하나의 인터페이스(210)를 포함한다. 이러한 것은 특히 유선 또는 무선 인터페이스(210)일 수 있다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 특히 통합되고 및/또는 외부적으로 연결되거나 연결 가능한, 전력을 제공하기 위한 전력 공급부(211), 바람직하게 배터리 또는 축전지를 포함한다.
바람직하게, 통합된 축전지는 전력 공급부(211)로서 제공되고, 연결부(211A)를 통해 외부 채움 디바이스(도시되지 않음)에 의해 다시 채워지고 및/또는 교환 가능하다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 하우징(212)을 포함하고, 모든 구성 요소 및/또는 장치의 일부 또는 전부는 바람직하게 하우징(212)에 통합된다. 특히 바람직하게, 카트리지(100)는 하우징(212) 또는 마운트(201) 내로 삽입 또는 슬라이딩될 수 있으며, 및/또는 특히 슬롯 등과 같이 폐쇄될 수 있는 개구(213)를 통해 분석 디바이스(200) 또는 마운트(201)에 의해 수용될 수 있다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 휴대용 또는 가동성이다. 바람직하게, 분석 디바이스(200)는 25 kg 미만 또는 20 kg, 특히 바람직하게 15 kg 미만 또는 10 kg, 특히 9kg 미만 또는 6kg의 무게이다.
이미 설명된 바와 같이, 분석 디바이스(200)는 바람직하게 카트리지(100), 특히 센서 장치 및/또는 펌프 장치(112)에 공압적으로 링크될 수 있다.
특히 바람직하게, 분석 디바이스(200)는 카트리지(100), 특히 센서 장치 및/또는 펌프 장치(112)에 작동 매체, 특히 가스 또는 공기를 공급하도록 설계된다.
바람직하게, 작동 매체는 분석 디바이스(200)에서 또는 분석 디바이스(200)에 의해 압축 및/또는 가압될 수 있다.
바람직하게, 분석 디바이스(200)는 작동 매체를 압축, 응축 및/또는 가압하기 위해 가압 가스 공급부(214), 특히 압력 발생기 및/또는 압축기를 포함한다.
가압 가스 공급부(214)는 바람직하게 분석 디바이스(200) 또는 하우징(212)에 통합되고 및/또는 제어 장치(207)에 의해 제어되거나 피드백 제어될 수 있다.
바람직하게, 가압된 가스 공급부(214)는 전기적으로 작동되거나 전력에 의해 작동될 수 있다. 특히, 가압 가스 공급부(214)는 전력 공급부(211)에 의해 전력이 공급될 수 있다.
바람직하게, 공기는 특히 분석 디바이스(200) 또는 가압 가스 공급부(214)에 의한 작동 매체로서, 주위로부터 흡인될 수 있다. 특히, 분석 디바이스(200) 또는 가압 가스 공급부(214)는 작동 매체 또는 공기를 위한 저장부로서 주위를 사용하도록 설계된다. 그러나, 다른 해결책, 특히 분석 디바이스(200) 또는 가압된 가스 공급부(214)가 작동 매체를 포함하는 탱크 또는 용기와 같은 바람직하게 폐쇄되거나또는 범위가 정해진 저장조를 포함하고 및/또는 이에 연결되거나 또는 연결 가능한 해결책이 또한 가능하다.
분석 디바이스(200) 또는 가압 가스 공급부(214)는 바람직하게 특히 분석 디바이스(200) 또는 가압 가스 공급부(214)를 카트리지(100)에 공압적으로 연결하기 위해 연결 요소(214A)를 포함한다.
바람직하게, 분석 디바이스(200), 특히 하우징(212)은 베이스에서 지지부를 제공하는 지지 장치(215)를 포함한다. 특히, 지지 장치(215)는 힘, 운동 및/또는 진동을 흡수 및/또는 보상하고 및/또는 베이스에서 상기 힘, 운동 및/또는 진동을 소산시키도록 설계된다.
바람직하게, 지지 장치(215)는 적어도 하나의 스프링 및/또는 적어도 하나의 댐퍼를 포함하고, 및/또는 지지 장치(215)는 적어도 하나의 스프링 및/또는 하나의 댐퍼 및/또는 스프링/댐퍼 시스템에 의해 형성된다. 그러나, 다른 해결책이 여기에서 또한 가능하다.
특히 바람직하게, 지지 장치(215)는 가변적이며 및/또는 (높이) 조절 가능하다. 특히, 분석 디바이스(200)는, 특히 카트리지(100)가 테스트를 위해 분석 디바이스(200)에서 적어도 실질적으로 수직으로 배향되도록 및/또는 카트리지(100)의 주 연장 평면(H)이 적어도 실질적으로 수직으로 연장되도록 지지 장치(215)에 의해, 특히 수평 또는 수직으로 배향될 수 있다.
도시된 실시예에서, 분석 디바이스(200) 또는 지지 장치(215)는 특히 가변적이며 및/또는 (높이) 조절 가능한 복수의 지지 요소 또는 발부(215A)를 포함하며, 바람직하게 분석 디바이스(200)에 수용되거나 또는 수용될 분석 디바이스(200), 그러므로 카트리지(100)의 수평 및/또는 수직 배향 및 또는 경사가 지지 요소(215A)들을 이동시키는 것에 의해, 특히 회전시키는 것에 의해 설정되거나 또는 적응되는 것을 가능하게 한다. 그러나 다른 해결책이 여기에서 또한 가능하다.
다음에서, 도 3 및 도 4를 참조하여 센서 배열의 바람직한 구성 및 바람직한 동작 모드에 대한 상세한 설명이 주어진다.
센서 배열은 바람직하게 센서 장치(113), 바람직하게 적어도 부분적으로 가요성인, 센서 장치(113)를 위한 센서 커버(117), (정확하게) 하나의 센서 구획(118), 센서 구획(118) 내로의 입구(119) 및/또는 센서 구획(118) 밖으로의 출구(120)를 포함한다.
센서 배열, 특히 센서 장치(113)는 바람직하게 샘플(P)의 피분석물(A)들을 전기 화학적으로 측정 또는 검출하기 위해 설계된다. 바람직하게, 샘플(P)의 피분석물(A)들의 검출 또는 측정은 센서 장치(113) 또는 (정확하게) 하나의 센서 구획(118)에서 일어나거나 또는 독점적으로 수행된다.
특히, 센서 배열 또는 센서 장치(113)는 포획 분자(M)들에 결합된 피분석물(A)들 또는 이로부터 파생된 생성물, 특히 피분석물(A)들 또는 상이한 피분석물들의 (동일하거나 상이한) 증폭 생성물들을 검출, 식별 및/또는 결정하도록 설계된다.
센서 배열은 다중 부품 모듈로서 설계되는 것이 바람직하며, 센서 장치(113) 및 센서 커버(117)는 바람직하게 각각 센서 배열 또는 모듈의 구성 요소를 형성한다. 특히, 센서 배열의 구성 요소들은 직접적으로 상호 연결된다.
바람직하게, 센서 배열은 층 구조, 특히 콤팩트한 구조를 가지며, 센서 장치(113)는 바람직하게 센서 배열의 베이스를 형성하고, 센서 커버(117)는 적어도 가장자리에서 센서 장치(113)에 직접 연결되고 및/또는 그 위에 놓인다.
센서 장치(113) 및 센서 커버(117)는 바람직하게 평탄 측면들에서 센서 구획(118)을 한정하거나 또는 범위를 정한다. 특히, 센서 구획(118)은 센서 장치(113)와 센서 커버(117) 사이에 형성 또는 배열된다.
센서 구획(118)은, 특히 센서 커버(117)가 작동되지 않거나 멀리 이동되었을 때, 0.1 ㎕보다 크거나 또는 0.2 ㎕, 특히 바람직하게 0.5 ㎕보다 크거나 또는 1 ㎕, 특히 2 ㎕보다 큰 체적 및/또는 10 ㎕ 미만 또는 8 ㎕, 특히 바람직하게 6 ㎕ 미만 또는 3㎕의 체적을 가진다.
센서 배열, 특히 센서 장치(113) 및 센서 커버(117)는 바람직하게 평면, 평탄 및/또는 플레이트 형상이다. 바람직하게, 센서 장치(113) 및/또는 센서 커버(117)의 평탄 측면의 표면적은 400 ㎟ 미만 또는 300 ㎟, 특히 바람직하게 250 ㎟ 미만 또는 150 ㎟, 특히 100 ㎟ 미만 또는 50 ㎟이고, 및/또는 0.01 ㎟보다 크거나 또는 0.25 ㎟, 특히 바람직하게 1 ㎟보다 크거나 또는 4 ㎟이다.
센서 장치(113)는 바람직하게 전방 측면 또는 측정 측면 및 후방 측면 또는 연결 측면을 가지며, 측정 측면 및 연결 측면은 바람직하게 특히 평탄, 평면 및/또는 플레이트형 센서 장치(113)의 평탄 측면을 형성한다.
측정 측면은 바람직하게 유체 또는 샘플(P) 또는 피분석물(A)들 또는 센서 구획(118)을 향하는 센서 장치(113)의 측면이다.
연결 측면은 바람직하게 측정 측면 반대편에 있으며, 및/또는 유체 또는 샘플(P) 또는 피분석물(A)들 또는 센서 구획(118)으로부터 멀어지게 향하는 센서 장치(113)의 측면이다.
센서 장치(113)는 바람직하게 복수의 센서 캐비티 및/또는 센서 필드(113B)들을 가지는, 측정 측면 상의 (정확하게) 하나의 센서 어레이(113A)를 포함하며, 센서 필드(113B)들은 바람직하게 센서 어레이(113A)의 평면에서 볼 때 둥글고, 특히 원형이며, 및/또는 서로로부터 및/또는 서로 바로 이웃하여 전기적으로 절연되도록 배열된다.
도 3 및 도 4는 각각 상이한 방법 단계 동안의 센서 배열을 통한 개략 단면도이다.
도 3은 측정 직전에 및/또는 전처리 동안 및/또는 멀어진 센서 커버(117)를 가지는 센서 배열을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 4는 하강된 및/또는 결합된 피분석물(A)들의 측정 동안 센서 커버(117)를 가지는 센서 배열을 개략적으로 도시한 단면도이다.
바람직하게, 센서 배열 또는 센서 장치(113) 또는 센서 어레이(113A)는 10 개 이상 또는 20개, 특히 바람직하게 50개 이상 또는 80개, 특히 100개 이상 또는 120개 및/또는 1000개 미만 또는 800개의 센서 필드(113B)를 포함한다.
바람직하게, 센서 필드(113B)들은 특히 100 ㎛ 미만 또는 10 ㎛ 및/또는 10 nm 이상 또는 100 nm만큼 서로 분리되거나 이격된다. 특히 바람직하게, 모든 센서 필드(113B)는 100 ㎟ 미만 및/또는 1 ㎟보다 큰 표면적 상에 배열되고, 및/또는 센서 어레이(113A)는 100 ㎟ 미만 및/또는 1 ㎟보다 큰 표면적을 가진다.
바람직하게, 센서 장치(113)는 센서 필드(113B)들을 위한 대응하는 오목부들을 가지는 소수성 층(113F)에 의해 바람직하게 형성되는 각각의 센서 필드(113B) 사이에 장벽들 또는 격벽들을 포함한다. 그러나, 다른 해결책이 또한 가능하다.
바람직하게, 센서 배열 또는 센서 장치(113) 또는 센서 어레이(113A)는 복수의 전극(113C)을 포함한다. 특히 바람직하게, 적어도 2개의 전극(113C)이 각각의 센서 필드(113B)에 배열된다. 특히, 서로 대응하는 적어도 또는 정확히 2개의 전극(113C)은 하나 또는 각각의 센서 필드(113B)를 형성한다.
전극(113C)들은 바람직하게 전기적으로 도전되도록 특히 금속으로 만들어지며, 특히 전극의 적어도 표면은 백금 또는 금과 같은 귀금속으로 만들어지며, 및/또는 상기 전극들은 티올로 코팅된다.
바람직하게, 전극(113C)들은 핑거형이며 및/또는 서로 결합된다. 그러나 다른 구조적 해결책 또는 배열이 또한 가능하다.
센서 장치(113)는 바람직하게 지지부(113D), 특히 칩을 포함하고, 전극(113C)들은 바람직하게 지지부(113D) 상에 배열되고 및/또는 지지부(113D)에 통합된다.
센서 장치(113), 특히 지지부(113D)는 바람직하게 복수의 전기 접촉부 또는 접촉 표면(113E)을 포함하며, 접촉부(113E)들은 바람직하게 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 연결 측면에 배열되고 및/또는 연결 측면을 형성한다.
바람직하게, 센서 장치(113)는 전기적으로 및/또는 접촉부(113E)들에 의해 연결 측면에 접촉될 수 있으며 및/또는 분석 디바이스(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 특히, 전기 연결은 연결 장치(203)의 접촉 요소(203A)들에 접촉부(113E)들을 전기적으로 연결하는 것에 의해 카트리지(100), 특히 센서 장치(113)와 분석 디바이스(200), 특히 제어 장치(207) 사이에 확립될 수 있다.
바람직하게, 접촉부(113E)들은 전극(113C)들 및/또는 센서 어레이(113A) 주위의 가장자리 영역에서 및/또는 평면도 또는 투시도에서 측방향으로 배열되고, 및/또는 접촉부(113E)들은, 특히 가장자리 영역 및/또는 바람직하게 지지부(113D)의 중앙 또는 중간에 위치될 수 있는 센서 온도 제어 장치(204C) 주위에서 연결 장치(203) 또는 접촉 요소(203A)들에 의해 센서 장치(113)가 측방향으로 전기적으로 접촉될 수 있도록, 센서 장치(113)의 가장자리 영역까지 연장된다.
이미 설명한 바와 같이, 센서 구획(118)은 바람직하게 센서 장치(113)와 센서 커버(117) 사이에 배열되고, 센서 장치(113)의 측정 측면 및/또는 센서 어레이(113A)는 바람직하게 센서 구획(118)을 한정하거나 또는 범위를 정한다.
바람직하게, 모든 센서 필드(113B) 및/또는 모든 전극(113C)은, 특히 모든 센서 필드(113B) 및/또는 전극(113C)이 (공통의) 센서 구획(118)을 통해 유체, 샘플(P) 및/또는 피분석물(A)들과 접촉될 수 있도록 (공통의) 센서 구획(118)에 의해 유체적으로 상호 연결된다.
센서 커버(117)는 바람직하게 센서 장치(113)에 대해 작동 및/또는 이동될 수 있다. 특히, 센서 커버(117)는 센서 장치(113), 특히 센서 어레이(113A) 및/또는 층(113F) 상으로 하강될 수 있어서, 바람직하게, 센서 필드(113B)들은 폐쇄되고 및/또는 서로로부터 유체적으로 분리된다. 특히 바람직하게, 센서 커버(117)는 공압적으로 및/또는 가압 가스 공급부(214)에 의해 작동될 수 있다. 그러나, 다른 해결책이 여기에서 또한 가능하다.
특히, 유체는 센서 커버(117)에 의해 및/또는 센서 커버(117)를 센서 장치(113) 상으로 하강시키는 것에 의해 센서 구획(118) 밖으로 배출될 수 있다.
그러므로, 센서 커버(117)는, 적어도 측정이 이루어질 때 유체가 센서 필드(113B)들 사이에서 교환될 수 없도록 실제 측정을 위해 개별 센서 필드(113B)를 서로로부터 밀봉하도록 및/또는 유체적으로 분리하도록 설계된다.
적어도 센서 커버(117)가 멀어질 때, 센서 장치(113) 또는 센서 구획(118)은 바람직하게 입구(119) 및 출구(120)에 의해 유체 시스템(103)에, 특히 반응 캐비티/캐비티(109)들에 유체적으로 링크되어서, 특히 유체, 특히 (전처리된) 샘플(P) 또는 그 일부 또는 피분석물(A)들 및/또는 시약들은 센서 장치(113)의 측정 측면 또는 센서 어레이(113A)에 들어갈 수 있다.
그러므로, 센서 커버(117)가 상승되거나 또는 센서 장치(113) 또는 센서 어레이(113A)로부터 멀어지게 이동될 때, 센서 구획(118)은 유체가 로딩될 수 있고 및/또는 상기 유체들이 이를 통해 유동할 수 있다.
바람직하게, 유체는 입구(119) 및 출구(120)에 의해 센서 구획(118)을 통해 유동할 수 있다. 특히, 유체는 입구(119)를 통해 센서 구획(118) 내로 유동할 수 있고, 출구(120)를 통해 센서 구획(118) 밖으로 유동할 수 있으며; 그러나, 유동 방향 또는 운반 방향은 또한 역전될 수 있다. 특히, 입구(119)는 적어도 일시적으로 출구로서 설계되거나 사용될 수 있고, 출구(120)는 적어도 일시적으로 입구로서 설계되거나 사용될 수 있다.
입구(119) 및/또는 출구(120)는 바람직하게 본체(101), 센서 커버(117) 및/또는 센서 장치(113)에 있는 컷아웃들, 구멍들, 개구들, 채널들 등에 의해 형성된다.
바람직하게, 입구(119)는 카트리지(100)의 정상 작동 위치에서 바닥에 있고, 출구(120)는 카트리지(100)의 정상 작동 위치에서 상부에 있어서, 특히 유체는 수직으로 및/또는 바닥으로부터 상부로, 또는 그 반대로 센서 배열 또는 센서 구획(118)을 통해 유동할 수 있다. 이러한 것은 특히 센서 배열 또는 센서 구획(118)이 완전히 채워지고 및/또는 유체가 그 전체를 통해 유동하는 것을 보장하며, 및/또는 기포, 잔재물, 샘플 잔재물 등이 센서 배열 또는 센서 구획(118) 내에 남지 않는 것을 보장한다.
센서 장치(113)는 바람직하게 피분석물(A)들을 결합하기 위한 특히 복수의 상이한 포획 분자(M)들을 포함하며, 상이한 포획 분자(M)들은 바람직하게 상이한 센서 필드(113B) 안에서 또는 상에서 배열되고 및/또는 고정되며 및/또는 상이한 센서 필드(113B)에 배정된다.
도 3 및 도 4는 예로서 3개의 상이한 센서 필드(113B)를 도시하며, 각각의 센서 필드(113B)는 상이한 포획 분자(M1, M2 또는 M3)를 각각 포함한다. 예에서, 상이한 피분석물(A1 및 A2)들은 이미 대응하는 포획 분자(M1 및 M2)들에 결합되어 있다.
특히 바람직하게, 센서 필드(113B)들 또는 전극(113C)들은 특히 카트리지가 전달되거나 또는 공장에 있을 때 포획 분자(M)들에 제공되며, 및/또는 포획 분자(M)들은 카트리지가 전달되거나 공장에서 사용될 때와 센서 필드(113B)들 또는 전극(113C)들 안에서 또는 상에서 움직이지 못하거나 또는 고정된다.
서두에 이미 설명된 바와 같이, 포획 분자(M)들은 바람직하게 포획 단백질(capture protein), 특히 포획 항원(capture antigen) 및/또는 포획 항체(capture antigen), 포획 핵산 서열(apture nucleic-acid sequence), 특히 포획 DNA 서열, 올리고뉴클레오티드 또는 PCR 생성물의 단편(fragment)이다.
바람직하게, 포획 분자(M)들은 결합(bond)(B), 특히 티올 결합제 및/또는 스페이서, 특히 C6 스페이서로 공지된 것에 의해 센서 장치(113) 또는 센서 어레이(113A) 또는 전극(113C)들에 고정된다. 하이브리드화를 방해하는 구조의 형성. 헤어핀 구조는 결합제(B)에 의한 포획 분자(M)들의 바람직한 결합에 의해 방지될 수 있다.
상이한 포획 단백질들 및/또는 상이한 포획 핵산 서열들은 바람직하게 센서 필드(113B)들에서 상이한 피분석물(A)들, 특히 상이한 표적 단백질들 및/또는 상이한 표적 핵산 서열들을 특이적으로 결합하기 위해 상이한 센서 필드(113B)들 및/또는 상이한 전극 쌍들 및/또는 전극(113C)들을 위해 제공된다.
특히 바람직하게, 센서 장치(113) 또는 센서 어레이(113A)는 각각의 센서 필드(113B)에 결합된 피분석물(A)들이 정성적으로 또는 정량적으로 결정되는 것을 가능하게 한다.
선택적으로, 센서 장치(113)는 바람직하게 상이한 하이브리드화 온도에서 피분석물(A)들, 특히 표적 핵산 서열들을 대응하는 포획 분자(M)들에 결합하기 위해, 상이한 하이브리드화 온도를 가지는 포획 분자(M)들을 포함한다.
하이브리드화 온도는 바람직하게 (증폭된) 피분석물(A)들 또는 표적 핵산 서열 또는 표적 단백질이 대응하는 포획 분자(M) 또는 대응하는 포획 핵산 서열 또는 대응하는 포획 단백질에 결합되는 (평균) 온도이다.
최적의 하이브리드화 온도는 바람직하게 대응하는 포획 분자(M)들에 결합된 피분석물(A)들의 수가 최대화되고 및/또는 서로 결합된 피분석물(A)들의 수가 최소화되는 온도이다.
바람직하게, (최적의) 하이브리드화 온도는 상이한 피분석물(A)들, 특히 표적 핵산 서열에 대해 변한다.
바람직하게, 센서 장치(113), 특히 전극(113C), 지지부(113D), 센서 구획(118) 및/또는 센서 커버(117)의 온도는 이미 설명된 바와 같이 바람직하게 분석 디바이스(200C), 특히 센서 온도 제어 장치(204C)에 의해 적어도 간접적으로 제어되거나 또는 설정될 수 있다.
바람직하게, 센서 온도 제어 장치(204C)는 이러한 경우에 연결 측면과의 접촉에 의해 센서 구획(118)을 온도 제어하도록 사용되어서, 특히 필요하거나 또는 요구되거나 최적의 변성 온도 및/또는 하이브리드화 온도는 측정 측면 상에서 및/또는 센서 구획(118)에서 설정된다.
바람직하게, 작동 상태에서, 센서 온도 제어 장치(204C)는 평탄한 방식으로 및/또는 중앙에 및/또는 센서 어레이(113A)에 대향하도록 지지부(113D) 상에 놓이거나 또는 접촉하며, 및/또는 적어도 부분적으로 하나 이상의 접촉부(113E) 상에 놓이거나 또는 이와 접촉한다. 이러한 것은 센서 구획(118) 및/또는 포획 분자(M)들 및 피분석물(A)들을 특히 신속하고 효율적으로 온도 제어하는 것을 가능하게 한다.
센서 장치(113), 특히 지지부(113D)는 바람직하게 적어도 하나의, 바람직하게 복수의 전자 또는 집적 회로를 포함하며, 회로는 특히 바람직하게 산화환원 사이클링 원리에 따라서 센서 필드(113B)들에서 바람직하게 생성된 전류 또는 전압을 검출하도록 설계된다.
특히 바람직하게, 상이한 센서 필드(113B)들로부터의 측정 신호는 센서 장치(113) 및/또는 회로들에 의해 개별적으로 수집되거나 또는 측정된다.
특히 바람직하게, 센서 장치(113) 또는 집적 회로는 측정 신호를 디지털 신호 또는 데이터로 직접 변환하며, 이러한 것은 특히 분석 디바이스(200)에 의해 또는 이를 사용하여 판독될 수 있다.
특히 바람직하게, 센서 장치(113) 또는 지지부(113D)는 EP 1 636 599 B1에 기술된 바와 같이 구성된다.
다음에서, 제안된 분석 시스템(1) 및/또는 분석 디바이스(200) 및/또는 제안된 카트리지(100) 및/또는 제안된 방법에 따른 테스트 또는 분석의 바람직한 순서가 예로서 보다 상세히 설명된다.
분석 시스템(1), 카트리지(100) 및/또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 제안된 방법을 수행하도록 설계된다.
제안된 방법에서, 핵산 분석 평가는 바람직하게 표적 핵산 서열, 특히 표적 DNA 서열 및/또는 표적 RNA 서열을 검출하거나 또는 식별하기 위해 수행된다. 특히 바람직하게, 표적 핵산 서열들은 대응하는 포획 분자(M)들, 특히 샘플(P)의 피분석물(A)들의 형태를 하는 포획 핵산 서열들에 결합된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 단백질 분석 평가는 표적 단백질, 특히 표적 항원 및/또는 표적 항체를 검출하거나 또는 식별하기 위해 수행된다. 특히, 표적 단백질은 대응하는 포획 분자(M)들, 특히 샘플(P)의 피분석물(A)들의 형태를 하는 포획 단백질에 결합된다.
핵산 분석 평가 동안, 샘플(P)의 적어도 하나의 피분석물(A)은 바람직하게 특히 PCR에 의해 증폭되거나 복사된다. 이러한 형태의 방법 단계는 바람직하게 단백질 분석 평가를 수행할 때 생략된다.
보다 정확하게 명시되지 않으면, 다음에 기술된 방법 단계는 원칙적으로 바람직하게 핵산 분석 평가 및 단백질 분석 평가 모두에서 제공된다.
특히, 결합된 피분석물(A)들 또는 그 증폭 생성물들은 핵산 분석 평가 및 단백질 분석 평가 모두에서 전기 화학적으로 식별되거나 또는 검출된다.
방법은 특히 제약 분야, 특히 수의학 분야에서, 예를 들어 샘플(P) 내의 질병 및/또는 병원균을 검출하거나 또는 식별하기 위해 사용될 수 있다.
제안된 방법의 시작에서, 적어도 하나의 피분석물(A), 바람직하게 인간 또는 동물 신체로부터의 유체 또는 액체, 특히 혈액, 타액 또는 소변을 가지는 샘플(P)은 바람직하게 연결부(104A)를 통해 수용 캐비티(104)로 도입되며, 샘플(P)이 전처리, 특히 필터링되는 것이 가능하다.
샘플(P)이 수용되었으면, 수용 캐비티(104) 및/또는 그 연결부(104A)는 특히 액밀(liquid-tight) 및/또는 기밀 방식으로 유체적으로 폐쇄된다.
바람직하게, 샘플(P)과 함께 카트리지(100)는 분석 디바이스(200)에 링크되고, 특히 바람직하게 상부로부터 분석 디바이스(200) 또는 마운트(201) 또는 개구(213) 내로 적어도 부분적으로 삽입되거나 슬라이딩된다.
특히 바람직하게, 카트리지(100)는 분석 디바이스(200)에 의해 적어도 부분적으로, 적어도 실질적으로 수직으로 수용된다.
바람직하게, 카트리지(100) 및/또는 분석 디바이스(200)의 특히 수직 및/또는 수평 배향은 바람직하게 테스트가 시작되기 전에, 전자적으로 및/또는 센서(206B)에 의해 측정된다.
특히, 카트리지(100) 또는 분석 디바이스(200)의 특히 수직 및/또는 수평 배향은, 분석 디바이스(200)가 스위치 온된 직후에 및/또는 카트리지(100)가 수용된 후에 특히 센서(206B)에 의해 측정된다. 특히, 카트리지(100)의 주 연장 평면(H)이 분석 디바이스(200)에서 수직으로 연장되는지 및/또는 분석 디바이스(200)가 수평으로 배향되는지 및/또는 평탄하도록 위치되는지 및/또는 기울어지지 않은지 및/또는 경사지지 않는지가 측정되거나 확립된다.
바람직하게, 카트리지(100) 및/또는 분석 디바이스(200)의 측정된 배향은 바람직하게 디스플레이 장치(209)에 의해 사용자에게 디스플레이된다.
바람직하게, 카트리지(100)의 배향이 경사지거나 수직이 아니면 및/또는 분석 디바이스(200)의 배향이 기울어지거나 또는 수평이 아니면, 테스트는 차단되거나 방지되며, 특히 테스트는 특히 바람직하게 전자적으로 시작하는 것이 차단되거나 또는 방지된다. 더욱 특히 바람직하게, 샘플(P)은 카트리지(100)가 적어도 실질적으로 수직으로 배향될 때 및/또는 분석 디바이스(200)가 적어도 본질적으로 수평으로 배향될 때만 테스트될 수 있다.
카트리지(100) 또는 분석 디바이스(200)가 경사지거나 또는 기울어지도록 배향되고 및/또는 필요한대로 배향되지 않으면, 분석 디바이스(200), 그러므로 카트리지(100)의 배향은 바람직하게 지지 장치(215), 특히 지지 요소(215A)를 조정하는 것에 의해 적응된다.
특히, 분석 디바이스(200)는, 카트리지(100)의 주 연장 평면(H)이 특히 플로어 또는 바닥 표면에서의 어떠한 평탄하지 않음에 관계없이 분석 디바이스(200)에서 수직으로 연장되도록, 지지 장치(215A) 또는 지지 요소(215A)들을 수직으로 조정하는 것에 의해 배향될 수 있다.
바람직하게, 이러한 것은 정확하거나 또는 수직 배향이 설정될 때 특히 디스플레이 장치(209)에 의해 디스플레이된다. 그런 다음, 샘플(P)의 테스트가 시작될 수 있다.
다음에서, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 제안된 방법 또는 개별 방법 단계가보다 상세하게 설명되며, 도 2에 도시된 도면 부호 중 일부는 명확성을 위해 이러한 도면에서 생략된다.
바람직하게, 일부 또는 모든 방법 단계에서, 상이한 유체 회로들, 채널들 및/또는 캐비티들은 액튜에이터(205) 또는 밸브(115)를 작동시키는 것에 의해 유체 시스템(103)에서 생성되거나 사용되며, 및/또는 유체는 이러한 상이한 유체 회로들, 채널들 및/또는 캐비티들을 통하여 유동한다.
각각의 방법 단계에서 사용되거나 활성화되는 유체 시스템(103)에서의 유체 회로 또는 채널들은 도 5 내지 도 8에서 강조된다.
방법 순서, 특히 유체, 혼합물 등의 유동 및 운반은 분석 디바이스(200) 또는 제어 장치(207)에 의해, 특히 이에 따라 펌프 드라이브(202) 또는 펌프 장치(112) 및/또는 액튜에이터(205)들 또는 밸브(115)들 활성화시키고 작동시키는 것에 의해 제어된다.
바람직하게, 펌프 장치(112)는 사용 및/또는 생성된 각각의 유체 회로에서, 특히 이에 따라 밸브(114)들을 작동시키는 것에 의해 통합되고, 및/또는 유체는 상기 유체가 유체 시스템(103)에서 운반될 때 펌프 장치(112)를 통해 유동한다.
특히, 펌프 장치(112)로부터 시작하여, 운반된 유체는 회로에서 펌프 장치(112)로 다시 유동한다. 특히 바람직하게, 펌프 장치(112)로부터 시작하여, 특히 샘플(P) 또는 샘플 부분들에 있는 유체는 각각의 채널 및/또는 각각의 캐비티로 펌핑되고, 그 안에 배치된 유체는 배출된다.
바람직하게, 상이한 방법 단계에서, 유체, 특히 샘플(P)은 각각의 회로에서 완전히 순환되지 않고, 채워지거나 각각의 방법 단계를 위해 필요한 캐비티가 (완전히) 채워질 때까지만 순환되고, 캐비티의 하류에 또는 뒤에 (직접) 배열된 센서 부분(116)은 바람직하게 캐비티가 (완전히) 채워졌을 때를 검출한다.
특히, 펌프 장치(112)는 비활성화되거나 또는 더이상 작동되지 않으며, 다른 회로는 밸브(115)들을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 것에 의해 활성화되거나 또는 해제되며, 및/또는 다음의 방법 단계는 채워질 캐비티의 하류에 또는 뒤에 (직접) 배열된 센서 부분(116) 또는 센서(206A)가 유체의 유동 또는 액체 전면을 검출할 때 개시된다. 그러나, 다른 해결책, 특히, 추가적으로 또는 대안적으로, 운반 및/또는 각각의 방법 단계의 시작 및/또는 종료가 필요한 방식으로 카트리지(100)에서 유체를 운반하기 위하여 적시에 및/또는 단계들의 수 및/또는 펌프 드라이브(202)의 회전 속도에 기초하여 명시되거나 또는 고정되는 해결책이 또한 가능하다.
바람직하게, 유체의 운반 방향은 몇몇 방법 단계들에서 변하고, 및/또는 운반 방향은 몇몇 방법 단계들 사이에서 변하거나 또는 역전된다.
각각의 방법 단계에서의 바람직한 운반 방향은 도 5 내지 도 8에 화살표로 표시되어 있다.
바람직하게, 수용 캐비티(104), 혼합 캐비티(107) 및 펌프 장치(112)는 특히 펌프 장치(112)에 의해 샘플(P)을 수용 캐비티(104)에서 혼합 캐비티(107) 내로 펌핑하기 위해 (제1) 유체 회로를 형성하도록 초기에 상호 연결된다.
바람직하게 샘플(P) 또는 샘플(P)의 일부 또는 상청액은 바람직하게 핵산 분석 평가를 수행하기 위해 바닥에서 또는 출구(104C)를 통해 및/또는 특히 단백질 분석 평가를 수행하기 위하여 중앙으로 또는 중간 연결부(104D)를 통해 수용 캐비티(104)로부터 제거되고, 바람직하게 계량된 방식으로 혼합 캐비티(107)에 공급된다.
바람직하게, 카트리지(100)에서의 샘플(P)은 혼합 캐비티(107) 내로 도입되기 전에 특히 제1 계량 캐비티(105A) 및/또는 제2 계량 캐비티(105B)에서 또는 이에 의해 계량된다. 여기에서, 특히 상류 및/또는 하류 부분(116)들은 필요한 계량을 가능하게 하기 위해 배정된 센서(206)들과 함께 사용된다. 그러나 다른 해결책이 또한 가능하다.
혼합 캐비티(107)에서, 샘플(P)은 추가의 분석 평가를 위해 준비되고, 및/또는 바람직하게 혼합 캐비티(107)에서 제공되는, 바람직하게 제1 저장 캐비티(108A)로부터의 액체 시약(F1)과 및/또는 하나 이상의 건조 시약(S1, S2 및/또는 S3)과 혼합된다.
액체 및/또는 건조 시약들은 샘플(P) 전 및/또는 후에 혼합 캐비티(107) 내로 도입될 수 있다. 특히 바람직하게, 건조 시약(S1 내지 S3)들은 샘플(P) 이전 및/또는 후에 혼합 캐비티(107) 내로 도입되며, 액체 시약(F1)과 같은 다른 유체가 첨가되고, 상기 건조 시약들은 선택적으로 샘플(P) 및/또는 다른 유체, 특히 액체 시약(F1)에 의해 선택적으로 용해된다.
액체 시약(F1)은 특히 증폭 반응 또는 PCR을 위한 시약, 특히 PCR 마스터 믹스(master mix)일 수 있으며 및/또는 샘플 완충액일 수 있다. 바람직하게, PCR 마스터 믹스는 핵산 분해 효소가 없는 물(nuclease-free water), PCR을 수행하기 위한 효소, 특히 적어도 하나의 DNA 중합 효소, 뉴클레오시드3인산(nucleoside triphosphates)(NTPs), 특히 데옥시뉴클레오티드(dNTP), 염, 특히 염화마그네슘 및/또는 반응 완충액을 함유한다.
건조 시약(S1, S2 및/또는 S3)들은 마찬가지로 건조, 특히 동결 건조된 형태인 증폭 반응 또는 PCR을 수행하기 위해 요구되는 시약일 수 있다. 바람직하게, 건조 시약(S1, S2 및/또는 S3)은 특히 동결 건조된 효소, 바람직하게 역전사(reverse transcriptases), DNA 중합 효소, NTP, dNTP 및/또는 염, 바람직하게 염화마그네슘으로부터 선택된다.
혼합 캐비티(107)에서의 용해 또는 혼합은 특히 바닥으로부터 및/또는 출구를 통해 가스 또는 공기를 도입 및/또는 송풍시키는 것에 의해 발생하거나 또는 지원된다. 이러한 것은 특히 펌프 또는 펌프 장치(112)에 의해 회로 내의 가스 또는 공기를 펌핑하는 것에 의해 수행된다.
특히 바람직하게, 혼합 캐비티(107) 및 펌프 장치(112)는 샘플(P)을 하나 이상의 시약과 혼합하기 위해 (제2) 유체 회로에서 상호 연결된다. 바람직하게, 가스 또는 공기는 그런 다음 혼합 캐비티(107)의 상부로부터 제거되고, 특히 가스 또는 공기가 바닥으로부터 상부로 상승하도록 펌프 장치(112)에 의해 바닥으로부터 혼합 캐비티(107)로 공급되며, 및/또는 난류가 혼합 캐비티(107)에서 생성된다.
서두에서 이미 기술된 바와 같이, 혼합 캐비티(107)는 바람직하게 상부를 향해 확장되어서, 특히 혼합 공정으로 인해 표면 상의 혼합 캐비티(107)에서 형성 또는 수집되는 기포는 혼합 캐비티(107)에 남고, 인접한 캐비티들 및/또는 채널을 침투하지 않는다. 특히, 상부로 확장되는 혼합 캐비티(107)의 단면적은 기포를 터뜨리고, 그러므로 거품 형성이 감소된다. 이러한 방식으로 혼합 공정에서 이용 가능한 충분한 시간이 있다.
후속적으로, 특히 핵산 분석 평가 동안, 혼합 캐비티(107)에서 혼합 및/또는 전처리된 샘플(P)의 필요한 체적은 특히 바람직하게 각각의 반응 캐비티(109)들 전에 또는 그 상류에 배열된 선택적인 중간 캐비티(106A 내지 106C)들 중 (각각) 하나를 통해 바람직하게 하나 이상의 반응 캐비티(109)로 공급되며, 상이한 시약 또는 프라이머, 이러한 경우에, 건조 시약(S4 내지 S6)이 첨가되거나 또는 용해된다.
특히 바람직하게, 특히 핵산 분석 평가 동안, (사전 혼합된) 샘플(P)은 바람직하게 동일한 크기의 몇몇 샘플 부분으로 분할되고, 및/또는 중간 캐비티(106A 내지 106C)들 및/또는 반응 캐비티(109) 사이에서 및/또는 동일한 크기의 샘플들에서 바람직하게 고르게 분할된다.
상이한 시약들, 본 경우에, 건조 시약(S4 내지 S6)들, 특히 바람직하게 프라이머들, 특히 PCR 또는 PCR에 요구되는 것, 특히 이러한 경우에 상이한 프라이머의 그룹은 바람직하게 중간 캐비티(106A 내지 106C)들 및/또는 상이한 반응 캐비티(109)에 있는 (사전 혼합된) 샘플(P)에 각각 첨가된다.
상이한 그룹 또는 샘플 부분들에의 프라이머들은 각각의 프라이머에 의해 생성된 증폭 생성물들의 하이브리드화 온도라는 면에서 특히 상이하다.
특히 바람직하게, 마커 프라이머(marker primer)는 서두에서 이미 개시된 특정된 의미로 사용된다.
도시된 실시예에서, 시약 또는 프라이머(S4 내지 S6)들은 중간 캐비티(106A 내지 106C)들 내에 수용된다. 그러나, 특히 시약 또는 프라이머(S4 내지 S6)들이 반응 캐비티(109) 내에 수용되는 다른 해결책이 또한 가능하다.
바람직한 실시예에 따라서, 중간 캐비티(106A 내지 106C)들은 각각 하나의 피분석물(A), 바람직하게 2개의 상이한 피분석물(A), 및 보다 바람직하게 3개의 상이한 피분석물(A)을 증폭/복사하기 위한 프라이머들을 수용한다. 그러나, 4개 이상의 상이한 피분석물(A)이 반응 캐비티(109) 또는 샘플 부분당 증폭/복사되는 것이 또한 가능하다.
도 5는 반응 캐비티(109)들이 샘플(P)로 채워질 때 및/또는 샘플(P)이 몇몇 샘플 부분, 이 경우 3개로 분할될 때의 카트리지(100)의 개략도이다.
도시된 특히 바람직한 방법 변형예에서, 샘플(P)은 바람직하게 펌프 드라이브(202) 또는 펌프 장치(112) 및/또는 액튜에이터(205)들 또는 밸브(115)들을 이에 따라 활성화 및 작동시키는 것에 의해 제1 샘플 부분(P1), 제2 샘플 부분(P2) 및 선택적인 제3 샘플 부분(P3)으로 분할된다.
바람직하게, 샘플 부분들은 특히 아래로부터 상이한 반응 캐비티(109)들에 공급된다.
바람직하게, 제1 반응 캐비티(109A)는 제1 샘플 부분(P1)으로 채워지고, 제2 반응 캐비티(109B)는 제2 샘플 부분(P2)으로 채워지고, 선택적인 제3 반응 캐비티(109C)는 선택적인 제3 샘플 부분(P3)으로 채워진다.
특히 바람직하게, 반응 캐비티(109)에 배정되고, 특히 상류 및 하류에 있는 밸브(115)들은 순차적으로 개방되어서, 바람직하게 반응 캐비티(109)들은 개별적으로 또는 순차적으로 샘플(P) 및/또는 각각의 샘플 부분들이 로딩되고, 및/또는 샘플(P)은 반응 캐비티(109)들에 배정된 복수의 샘플 부분으로 분할될 수 있다.
도 5는 제1 반응 캐비티(109A) 및 제2 반응 캐비티(109B)가 이미 완전히 채워지고, 제3 반응 캐비티(109C)가 제3 샘플 부분(P3)으로 채워지는 카트리지(100)의 상태 및/또는 방법 단계를 도시한다.
바람직하게, 반응 캐비티(109)들은 특히 샘플(P) 또는 대응하는 샘플 부분이 바로 하류에 또는 그 뒤에 배열된 센서 부분(116)에 도달할 때까지, 및/또는 유체의 유동이 제1 반응 캐비티(109A) 및 제2 반응 캐비티(109B)의 하류에 각각 배열된 센서 부분(116)들에 대하여 도 5에 도시된 바와 같이 바로 하류 또는 그 뒤에 배열된 센서 부분(116)에서 검출될 때까지 펌프 장치(112)를 사용하여 (연속적으로) 펌핑하는 것에 의해 채워진다. 이러한 것은 반응 캐비티(109)들이 완전히 채워지고, 및/또는 다음 방법 단계, 특히 피분석물(A)들의 증폭이 반응 캐비티(109)가 완전히 채워지면 개시될 수 있다는 것을 보장한다.
또한, 센서 부분(116)들 및/또는 센서(206A)들에 의해, 특정 방법들을 위한 유체의 운반 속도 및/또는 펌프 드라이브(202)의 작동을 일시적으로 표적화하고 직접적인 방식으로 적응시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 반응 캐비티(109)들 및/또는 중간 캐비티(106A 내지 106C)들의 상류 및/또는 전에 배열된 센서 부분(116)들 및/또는 센서(206A)들에 의해, 유체의 유동이 이에 따라서 검출된 직후에 중간 캐비티(106A 내지 106C)들에서 프라이머(S4 내지 S6)들을 수용하기 위하여 유체의 운반 속도를 적응 및/또는 감소시키는 것이 가능하여서, 바람직하게 필요한 재용해 체적 유량이 설정되고 및/또는 프라이머(S4 내지 S6)들이 완전히 용해되는 것이 보장된다.
반응 캐비티(109)들이 샘플(P) 또는 대응하는 샘플 부분으로 채워짐에 따라서, 반응 캐비티(109)들에 위치된 유체, 특히 반응 캐비티(109)들에 위치된 공기는 하류의 캐비티, 예를 들어 수용 캐비티(104) 또는 혼합 캐비티(107)로 배출 및/또는 공급된다. 도시된 방법 변형예에서, (전처리된) 샘플(P)은 혼합 캐비티(107)의 바닥으로부터 제거되고, 동시에 샘플(P) 또는 샘플 부분들에 의해 배출된 유체, 특히 공기는 특히 반응 캐비티(109)들이 샘플(P) 또는 각각의 샘플 부분으로 완전히 채워질 때까지 상부에서 혼합 캐비티(107)에 공급된다.
바람직하게, 샘플 부분들은 다음에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 방법의 나머지 단계들에서 서로 개별적으로, 독립적으로 및/또는 별개로 취급되거나 운반된다. 그러나, 샘플(P)이 일시적으로만 샘플 부분들로 분할되고, 및/또는 샘플 부분들이 함께 되돌아가 다른 방법 순서로 함께 취급되거나 운반되는 방법의 다른 변형예가 또한 가능하다.
특히 바람직하게, 반응 캐비티(109)들은 각각의 반응 캐비티(109)의 상류에 각각 배열된 중간 캐비티(106A 내지 106C)들을 통해 (전처리된) 샘플(P)의 특정 체적 또는 각각의 샘플 부분이 연속적으로 채워진다. 예를 들어, 제1 반응 캐비티(109A)는 제2 반응 캐비티(109B) 전에 전처리된 샘플(P)의 특정 체적이 채워지고, 및/또는 제2 반응 캐비티(109B)는 제3 반응 캐비티(109C) 전에 샘플이 채워진다.
반응 캐비티(109)들에서, 증폭 반응 또는 PCR은 피분석물(A)들 또는 표적 핵산 서열들을 복사/증폭하도록 수행된다. 이러한 것은 특히 배정된, 바람직하게 공통의 반응 온도 제어 장치(들)(204A) 및/또는 바람직하게 모든 반응 캐비티(109)에 대해 동시에, 즉 특히 동일한 사이클 및/또는 온도(곡선/프로파일)를 사용하여 수행될 수 있다.
바람직하게, 샘플 부분의 피분석물(A)들은 상이한 반응 캐비티(109)들에서 병행하여 및/또는 동시에 증폭된다. 그러나, 특히 샘플 부분들의 피분석물(A)들이 순차적으로 또는 연속적으로 증폭되는 본 방법의 다른 변형예가 여기에서 또한 가능하다. 예를 들어, 제1 샘플 부분(P1)의 피분석물(A)들은 제2 샘플 부분(P2)의 피분석물(A)들 전에 증폭될 수 있다.
PCR 또는 PCR들은 본질적으로 당업자에게 공지된 프로토콜 또는 온도 프로파일에 기초하여 수행된다. 특히, 반응 캐비티(109)들에 위치된 혼합물 또는 샘플 체적은 바람직하게 주기적으로 가열되고 냉각된다.
바람직하게, 핵산 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열들은 반응 캐비티/캐비티(109)들에서 증폭 생성물들로서 피분석물(A)들로부터 생성된다.
핵산 분석 평가 동안, 라벨(L)은 특히 직접 및/또는 증폭 반응(들) 동안 (각각의 경우에) 생성되고, 및/또는 피분석물(A)들, 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열들에 부착된다. 이러한 것은 특히 대응하는, 바람직하게 비오틴화된 프라이머들을 사용하는 것에 의해 달성된다. 그러나, 라벨(L)은 또한 개별적으로 또는 추후에, 선택적으로 센서 구획(118)에서만 및/또는 하이브리드화 후에 또한 생성되고 및/또는 피분석물(A)들, 증폭 생성물들, 표적 핵산 서열들 및/또는 표적 단백질들에 결합될 수 있다. 특히, 단백질 분석 평가 동안, 라벨(L)은 포획 분자(M)들에 대한 피분석물(A)들 또는 표적 단백질들의 하이브리드화 후에 피분석물(A)들 또는 표적 단백질들에만 결합된다.
라벨(L)은 결합된 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들을 검출하도록 사용된다. 특히, 다음에 상세히 설명되는 바와 같이 검출 공정에서, 라벨(L)은 검출될 수 있거나, 또는 라벨(L)은 식별될 수 있다.
특히 바람직하게, 상이한 프라이머(S4 내지 S6)들 및/또는 프라이머 쌍을 사용하여 복수의 증폭 반응들 또는 PCR을 서로 동시에 또는 독립적으로 수행되는 것이 제공되어서, 다수의 (상이한) 피분석물(A)들 또는 표적 핵산 서열들은 동시에 복사 또는 증폭될 수 있고, 이어서 분석될 수 있다.
증폭 반응(들)을 수행한 후에, 대응하는 유체 체적, 샘플 부분들 및/또는 증폭 생성물들은 반응 캐비티(109)들로부터 특히 그룹 특정 및/또는 개별 캐비티(106E, 106F 또는 106G)들을 통해 (각각) 및/또는 선택적 (공통의) 중간 온도 제어 캐비티(110)를 통해 (공통의 또는 동일한) 센서 배열, 특히 (공통의 또는 동일한) 센서 장치(113) 및/또는 (공통의 또는 동일한) 센서 구획(118)으로 연속적으로 전도된다.
특히 바람직하게, 샘플 부분들은 특히 펌프 드라이브(202) 또는 펌프 장치(112) 및/또는 액튜에이터(205)들 또는 밸브(115)들을 이에 따라 활성화시키는 것에 의해 (동일한) 센서 배열, 특히 센서 장치(113) 및/또는 (정확하게 하나 또는 공통의) 센서 구획(118)으로 개별적으로, 특히 순차적으로 전도된다.
도 6은 샘플 부분들 중 하나, 이 경우에 제3 샘플 부분(P3)이 특히 대응하는 포획 분자(M)들에 샘플 부분의 피분석물(A)들, 이 경우에 제3 샘플 부분(P3)을 결합하기 위하여 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 운반될 때의 카트리지(100)의 개략도이다.
바람직하게, 증폭 반응(들)을 수행한 후에, 샘플 부분들 중 하나, 이 경우 초기에 제3 샘플 부분(P3)은, 특히 다른 샘플 부분(들), 이 경우에 제1 샘플 부분(P1) 및 제2 샘플 부분(P2)이 도 6에 도시된 바와 같이 반응 캐비티(109)들에 남아 있는 동안 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 운반된다.
특히, 일단 증폭 반응(들)이 완료되면, 반응 캐비티(109)들은 순차적으로 및/또는 각각 개별적으로 비워지고, 유체는 바람직하게 비워지는 목적을 위해 반응 캐비티(109)를 통해 바닥으로부터 상부로 유동하며 및/또는 샘플 부분은 바람직하게 상부를 향해 반응 캐비티(109)들 밖으로 펌핑된다. 바람직하게, 반응 캐비티(109)들 및/또는 반응 캐비티(109)들의 유동 단면적은, 특히 모세관 압력 또는 접착력으로 인하여, 유체가 벽들로부터 분리되는 것이 방지되는 (작은) 크기이며, 및/또는 제3 반응 캐비티(109C)에 대해 도 6에 도시된 바와 같이 중력을 거슬러 유체를 펌핑하는 것이 가능하다.
반응 캐비티(109)들은 특히 바람직하게 바닥으로부터 반응 캐비티(109)들 내로 유체, 특히 공기를 도입하는 것에 의해 바람직하게 비워진다. 도시된 바와 같이, 샘플(P) 또는 샘플 부분들은 밀폐된 유체 회로에서, 특히 단면 방향으로(sectionwise) 및/또는 하나의 캐비티로부터 이웃하는 또는 하류 캐비티로 운반된다.
샘플 부분들은 바람직하게 상이한 중간 캐비티들을 통해 센서 배열 또는 센서 장치(113) 또는 센서 구획(118)으로 공급된다. 특별히 바람직하게, 제1 샘플 부분(P1)은 특히 상기 부분들의 각각이 센서 배열 또는 센서 장치(113)를 위해 개별적으로 예열되기 위하여 제1 중간 캐비티(106E)을 통해 도입되고, 제2 샘플 부분(P2)은 제2 중간 캐비티(106F)을 통해 도입되고, 선택적인 제3 샘플 부분(P3)은 선택적 제3 중간 캐비티(106G)을 통해 도입된다.
중간 캐비티(106E 내지 106G)들은 하이브리드화를 위한 증폭 생성물들, 예를 들어 완충액, 특히 SSC 완충액, 및/또는 추가의 조건화를 위한 염을 제조하기 위한 추가의 시약들, 이 경우에 건조 시약(S9 및 S10)을 각각 수용할 수 있다. 이를 기초로 하여, 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들의 추가의 조건화는 특히 후속 하이브리드화(포획 분자(M)들로의 결합)의 효율을 향상시키기 위해 수행될 수 있다. 특히 바람직하게, 샘플(P)의 pH는 중간 캐비티(106E 내지 106G)들에서 및/또는 건조 시약(S9 및 S10)들에 의해 설정되거나 최적화된다.
선택적으로, 샘플(P) 또는 샘플 부분들 또는 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들은 특히 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 및/또는 반응 캐비티(109)들과 센서 배열 또는 센서 장치(113) 사이에 공급되기 직전에, 특히 바람직하게 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들을 변성시키기 위하여 중간 온도 제어 캐비티(110)에 의해 및/또는 거기에서 및/또는 중간 온도 제어 장치(204B)에 의해 (사전에) 능동적으로 온도 제어, 바람직하게 예열된다.
단백질 분석을 수행할 때, 샘플(P) 또는 피분석물(A)들 또는 표적 단백질은 바람직하게 혼합 캐비티(107)로부터 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 직접 공급되고, 및/또는 바이패스(114A)를 경유하여 중간 캐비티/캐비티(106)들, 반응 캐비티/캐비티(109)들 및/또는 중간 온도 제어 캐비티(110)을 지나서 가이드된다.
샘플(P) 또는 샘플 부분들은 도 6에서 화살표로 나타낸 바와 같이 바람직하게 제1 운반 방향(R1)으로 센서 배열, 센서 장치(113) 및/또는 센서 구획(118)으로 공급된다. 특히, 펌프 장치(112)는, 샘플(P) 또는 샘플 부분들이 제1 운반 방향(R1)으로 센서 배열, 센서 장치(113) 및/또는 센서 구획(118)으로 펌핑되고, 및/또는 입구(119)를 경유하여 및/또는 바닥으로부터 센서 구획(118)을 침투하도록 작동된다.
특히 바람직하게, 센서 배열, 특히 센서 구획(118)이 샘플(P) 또는 샘플 부분들로 채워질 때, 유체는 제1 운반 방향(R1)으로 이를 통해 및/또는 입구(119)로부터 출구(120)로 및/또는 수직으로 및/또는 바닥으로부터 상부로 유동한다.
바람직하게, 샘플 부분들은 특히 센서 장치(113)의 대응하는 포획 분자(M)들에 각각의 샘플 부분의 피분석물(A)들을 결합하기 위하여 특히 입구(119)를 경유하여 및/또는 바닥으로부터 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 순차적으로 및/또는 각각 개별적으로 공급된다.
특히, 샘플 부분들의 피분석물(A)들은 센서 장치(113)의 대응하는 포획 분자(M)들에 순차적으로 및/또는 개별적으로 결합되고, 모든 샘플 부분들의 결합된 피분석물(A)들은 함께 및/또는 다음에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 단일 또는 공통 검출 공정에서 식별되거나, 검출되거나 또는 결정된다.
센서 배열, 특히 센서 구획(118)이 샘플(P) 또는 샘플 부분들 중 하나로 (완전히) 채워졌으면, 운반이 중지되고, 및/또는 피분석물(A)들은 특히 센서 온도 제어 장치(204C)에 의해 센서 배열 또는 센서 장치(113)를 (능동적으로) 온도 제어하는 것에 의해, 특히 가열하는 것에 의해 센서 장치(113)의 대응하는 포획 분자(M)들에 하이브리드화된다.
피분석물(A)들의 하이브리드화를 위해, 샘플(P) 또는 샘플 부분들은 각각 일정 시간 동안 센서 배열에서 또는 센서 장치(113)에서 또는 센서 구획(118)에서 유지된다. 특히, 펌프는 샘플(P) 또는 샘플 부분들이 하이브리드화를 위해 센서 배열에서 또는 센서 장치(113)에서 각각 보유되도록 특정 시간 동안 운반 또는 작동을 중지한다.
바람직하게, 샘플(P) 또는 샘플 부분들은 각각 10초 이상 또는 30초, 특히 바람직하게 60초 이상 또는 120초 및/또는 10분 미만 또는 8분, 특히 바람직하게 5분 미만 동안 센서 배열에서 또는 센서 장치(113)에서 또는 센서 구획(118)에서 유지된다. 이러한 것은 특히 충분하게, 피분석물(A)들이 대응하는 포획 분자(M)들에 결합되는 것을 보장한다.
도 7은 센서 배열 또는 센서 구획(118)이 연속적으로 비어졌을 때 및/또는 샘플 부분들 중 하나, 이 경우에는 제3 샘플 부분(P3)이 멀리 운반될 때의 카트리지(100)의 개략도이다.
바람직하게, 샘플 부분들은, 특히 피분석물(A)들이 대응하는 포획 분자(M)들에 결합되었을 때 및/또는 센서 배열 또는 센서 구획(118)으로부터 펌핑되거나 또는 (공통의) 수집 캐비티(111)로 공급된 후에 센서 배열 또는 센서 장치(113)로부터 멀어지게 순차적으로 운반된다.
특히, 샘플 부분들은 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 순차적으로 또는 각각 개별적으로 공급되고, 그 피분석물(A)들은 거기에서 필요에 따라 결합되거나 또는 하이브리드화되며, 그런 다음 상기 부분들은 특히 샘플 부분들의 다른 부분들이 하이브리드화를 위해 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 공급되기 전에 센서 배열 또는 센서 장치(113)로부터 멀어지게 각각 개별적으로 운반된다. 예를 들어, 제3 샘플 부분(P3)은, 제2 샘플 부분(P2)이 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 공급되고 그런 다음 센서 배열 또는 센서 장치(113)로부터 멀어지게 운반되기 전에, 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 공급되고, 그런 다음, 센서 배열 또는 센서 장치(113)로부터 멀어지게 운반된다.
바람직하게, 제2 샘플 부분(P2)은, 제1 샘플 부분(P1)이 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 공급되고 그런 다음 센서 배열 또는 센서 장치(113)로부터 멀어지기 운반되기 전에, 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 공급되고, 그런 다음, 센서 배열 또는 센서 장치(113)로부터 멀어지게 운반된다.
특히 바람직하게, 센서 배열, 특히 센서 구획(118)은 피분석물(A)들이 대응하는 포획 분자(M)들에 결합되면 비워지고 및/또는 샘플(P) 또는 샘플 부분이 특히 수집 캐비티(111)로부터 취해진 공기와 같은 가스에 의해 상부로부터 배출된다. 그러나, 샘플(P) 또는 샘플 부분이 저장 캐비티(108C)로부터 다른 유체, 예를 들어 세척 완충액에 의해 센서 배열 또는 센서 구획(118)으로부터 멀어지게 배출되거나 운반될 수 있는 방법의 변형예가 또한 가능하다.
특히, 샘플 부분들 중 하나, 예를 들어 제2 샘플 부분(P2)이 다른 샘플 부분들 중 하나, 예를 들어 제1 샘플 부분(P1)에 의해 센서 배열 또는 센서 구획(118) 밖으로 배출되고, 및/또는 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 위치된 샘플 부분이 연속적으로 공급되는 샘플 부분에 의해 센서 배열 또는 센서 장치(113) 밖으로 배출되는 방법의 변형예가 또한 가능하다.
바람직하게, 운반 방향은 하이브리드화 후에 역전된다. 특히, 샘플(P) 또는 샘플 부분들은 도 7에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 제1 운반 방향(R1)과 반대인 제2 운반 방향(R2)으로 센서 배열 또는 센서 장치(113)로부터 멀어지게 운반된다.
그러므로, 센서 배열 또는 센서 구획(118)이 유체, 특히 샘플(P) 또는 샘플 부분들과 함께 하나의 운반 방향으로 로딩 또는 채워지고, 그런 다음 상이한, 특히 반대의 운반 방향으로 비워지는 것이 바람직하다. 바람직하게, 센서 배열 또는 센서 구획(118)은 제1 운반 방향(R1)으로 샘플(P) 또는 샘플 부분이 로딩되거나 채워지고, 그런 다음 이어서 비워지며, 및/또는 특히 센서 배열 또는 센서 구획(118) 밖으로 샘플(P) 또는 샘플 부분을 배출시키기 위하여 제2 운반 방향(R2)으로 가스, 특히 공기가 로딩되거나 또는 채워진다.
특히 바람직하게, 비워지는 동안, 유체는 제2 운반 방향(R2) 및/또는 출구(120)로부터 입구(119)로, 및/또는 수직으로 및/또는 상부로부터 바닥으로 센서 배열, 특히 센서 구획(118)을 통해 유동하며, 상기 유체는 수집 캐비티(111)로부터의 가스 또는 공기이다.
바람직하게, 특히 센서 장치 또는 센서 구획(118)에 추가하여, 센서 배열 또는 센서 장치(113)와 반응 캐비티(109)들 사이의 채널들 또는 채널 부분들 및 캐비티들은 하이브리드화 후에 씻겨지고 및/또는 비워진다. 유익하게, 다음의 샘플 부분들, 이 경우에 제2 샘플 부분(P2)은 그런 다음 특히 이러한 방식으로 비워진 채널들 및/또는 캐비티들을 통해 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 공급될 수 있다. 특히 바람직하게, 사용된 샘플 부분의 잔재물은 센서 배열 또는 센서 장치(113)와 반응 캐비티(109)들 사이에 남지 않는다.
이미 설명된 바와 같이, 특히 수집 캐비티(111)는 센서 배열 또는 센서 구획(118)을 비우도록 사용된다. 바람직하게, 수집 캐비티(111)는 사용된 샘플 부분, 이 경우에 제3 샘플 부분(P3)을 수용하고, 동시에 센서 배열 및/또는 센서 구획(118)을 비우기 위해 가스, 바람직하게 공기를 제공한다.
바람직하게, 이러한 목적을 위해, 수집 캐비티(111), 펌프 장치(112), 및 센서 배열 또는 센서 구획(118)은 특히 이에 따라 밸브(115)를 작동시키는 것에 의해 유체 회로에서 상호 연결된다.
특히 바람직하게, 가스, 특히 공기, 또는 다른 유체가 카트리지(100)의 정상 작동 위치에서 상부를 향해 수집 캐비티(111)로부터 배출되어서, 특히 수집 캐비티(111)에 수용되거나 또는 수집된 샘플(P) 또는 샘플 부분은 다시 유체 회로를 침투할 수 없거나 또는 센서 배열 또는 센서 장치(113) 내로 공급될 수 없다. 특히, 사용된 샘플(P) 또는 샘플 부분은 수집 캐비티(111)를 수반하거나 사용하는 것에 의해 (최종적으로) 폐기된다.
포획 분자(M)들에 샘플(P), 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물들을 하이브리드화 및/또는 결합한 후에, 및/또는 수집 캐비티(111)에서 모든 샘플 부분을 수집한 후에, 센서 배열 및/또는 센서 장치(113) 및/또는 결합된 피분석물(A)들은 특히 저장 캐비티(108B 내지 108E)들로부터의 유체에 의해 검출을 위해 전처리된다.
바람직하게, 센서 배열 또는 센서 장치(113)는 모든 샘플 부분의 피분석물(A)들을 하이브리드화한 후에 및/또는 수집 캐비티(111)에서 모든 샘플 부분을 수집한 후에 결합된 피분석물(A)들의 검출을 위해 준비되거나 또는 전처리된다.
하이브리드화를 따르는 센서 배열 또는 센서 장치(113)의 전처리는, 모든 샘플 부분이 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 공급되고 그런 다음 센서 배열 또는 센서 장치(113)로부터 멀리 운반되고 및/또는 수집 캐비티(111)에서 수집되거나 폐기되었으면 일어난다.
바람직하게, 특히 피분석물(A)들이 대응하는 포획 분자(M)들에 결합된 후에 및/또는 결합된 피분석물(A)들이 검출되기 전에, 센서 배열 또는 센서 장치(113)는 검출을 위해 전처리되거나 또는 특히 저장 캐비티(108)들로부터의 하나 이상의 유체, 특히 세척 완충액 및/또는 시약으로 씻겨진다.
바람직하게, 전처리를 위해, 유체, 특히 시약 및/또는 세척 완충액은 센서 배열 및/또는 센서 구획(118)을 씻기 위하여 출구(120)를 통해 및/또는 상부로부터 및/또는 제2 운반 방향(R2)으로 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 공급된다.
특히, 샘플(P) 또는 샘플 부분들 및 유체, 특히 시약 및/또는 세척 완충액은 상이한 측면으로부터 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 공급되고, 샘플(P) 또는 샘플 부분들은 바람직하게 입구(119)를 통해 및/또는 제1 운반 방향(R1)으로 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 공급되고, 유체, 특히 시약 및/또는 세척 완충액은 전처리를 위해 바람직하게 출구(120)를 통해 및/또는 상부로부터 및/또는 제2 운반 방향(R2)으로 상기 센서 배열 또는 센서 장치(113)에 공급된다.
바람직하게, 피분석물(A)들을 결합 및/또는 센서 배열로부터 (최종) 샘플 부분을 제거한 후에, 선택적인 세척 공정이 수행되고, 및/또는 다른 시약들 또는 액체들은 선택적으로 특히 저장 캐비티(108B 내지 108E)들로부터 바람직하게 순차적으로 공급된다.
이미 설명된 바와 같이, 카트리지(100)의 초기 상태에서 또는 공장에 있을 때, 저장 캐비티(108)들은 바람직하게 전처리 및 후속 검출을 위해 특히 시약, 용매 또는 세척 완충액과 같은 유체가 적어도 부분적으로 채워진다.
바람직하게, 전처리를 위해, 수집 캐비티(111), 펌프 장치(112), 센서 배열, 센서 장치(113) 및 저장 캐비티(108) 중 하나는 특히 각각의 저장 캐비티(108)로부터 센서 배열 또는 센서 장치(113)로부터 및/또는 센서 배열 또는 센서 장치(113)를 통해 수집 캐비티(111)로 유체를 공급하기 위하여, 특히 이에 따라 밸브(115)들을 작동시키는 것에 의해 각각 유체 회로에서 상호 연결된다.
저장 캐비티(108)에 수용된 유체가 적어도 카트리지(100)의 정상 작동 위치에서, 바닥에서 및/또는 출구에서 제거되거나 또는 밖으로 펌핑되는 것이 바람직하며, 특히 바람직하게 수집 캐비티(111)로부터의 유체, 특히 가스는 압력 평형을 위해 바람직하게 상부에서 및/또는 입구에서 유동한다. 특히, 유체는 상기 캐비티들이 비워지기 위하여 및/또는 캐비티에 수용된 유체가 방출되기 위하여 저장 캐비티(108)를 통해 수직으로, 특히 상부로부터 바닥으로 유동한다. 이러한 방식으로, 가스는 밖으로 펌핑되지 않고 거품 형성은 중화된다.
특히, 세척 공정에서, 샘플(P) 또는 샘플 부분들의 잔재물, 특히 PCR로부터의 미결합 피분석물(A)들, 증폭 생성물들, 시약들 또는 잔재물 및/또는 방법 순서의 나머지를 혼란시킬 수 있는 다른 물질은 특히 바람직하게 저장 캐비티(108C)로부터의 유체 또는 시약(F3)에 의해 센서 구획(118) 및/또는 센서 장치(113)로부터 제거된다.
특히 바람직하게, 센서 배열 또는 센서 장치(113)를 위한 세척 공정은, 센서 구획(118) 및/또는 센서 장치(113)의 영역으로부터, 미결합 피분석물(A)들, 샘플 잔재물 또는 다른 잔재물을 세척하거나 씻어내기 위해, 유체, 특히 세척 완충액이 센서 구획(118)을 통해 운반되고 및/또는 센서 장치(113)를 지나서 전도되는 선택 공정 및/또는 방법 단계이다.
세척, 씻음 또는 세척 공정은 특히 바람직하게 저장 캐비티(108C)에 수용된 유체 또는 시약(F3), 특히 세척 완충액, 특히 바람직하게 구연산나트륨 완충액 또는 SSC 완충액을 사용하여 수행될 수 있다. 미결합 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물들 및 후속 검출을 혼란시키거나 또는 방해할 수 있는 물질들은 센서 구획(118)으로부터 및/또는 바람직하게 세척 완충액에 의해 센서 장치(113)로부터 제거되고 및/또는 수집 캐비티(111)로 공급된다.
도 8은 세척 공정 동안 및/또는 센서 배열 또는 센서 장치(113)가 저장 캐비티(108C)로부터의 세척 완충액 또는 시약(F3)에 의해 씻겨질 때의 카트리지(100)의 개략도이다.
바람직하게, 전처리 동안 및/또는 특히 세척 완충액을 사용하여 센서 배열 또는 센서 장치(113)를 씻을 때, 센서 커버(117)는 센서 장치(113)에 대해 작동 및/또는 이동되고 및/또는 적어도 일시적으로 센서 장치(113) 상으로 하강된다. 바람직하게, 이러한 목적을 위해, 펌프 드라이브(202)에 의한 운반이 중단된다. 그러나, 유체가 이를 통해 유동할 때 및/또는 운반 동안, 센서 커버(117)가 센서 장치(113) 상으로 하강되는 방법의 변형예가 또한 가능하다.
센서 커버(117)는 바람직하게 압축 공기에 의해 공압적으로 작동 및/또는 하강되며, 압축 공기는 바람직하게 분석 디바이스(200), 특히 가압 가스 공급부(214)에 의해 제공되고, 및/또는 카트리지(100)에 공급된다.
특히 바람직하게, 센서 커버(117)는 한정된 시간 기간 내에 센서 장치(113) 상으로 하강되고, 1초 이상 또는 2초, 특히 3초 이상 또는 4초, 및/또는 60초 미만 또는 30초, 특히 20초 미만 또는 10초의 시간 동안 센서 장치(113)에 가압되고 및/또는 센서 장치(113) 상에 유지된다. 그러나, 센서 커버(117)가 펄스 또는 급격하거나 또는 충격적인 방식으로 작동되는 방법의 변형예가 또한 가능하다.
특히, 세척 공정에서, 센서 배열 및/또는 센서 구획(118)은 초기에, 특히 상부로부터 및/또는 출구(120)를 통해 세척 완충액이 채워지거나 로딩되며, 그런 다음 센서 커버(117)는 특히 센서 장치(113) 또는 개별 센서 필드(113B)를 씻기 위하여 및/또는 기포, 잔재물 등을 제거하거나 또는 소산시키기 위해 센서 장치(113) 상으로 하강된다. 이러한 것은 전처리, 특히 세척 공정의 효율을 증가시킨다. 바람직하게, 세척 완충액은 그런 다음 센서 배열 또는 센서 장치(113)로부터 수집 캐비티(111)로, 특히 제2 운반 방향(R2)으로 공급된다.
후속적으로 및/또는 세척 공정 후에, 본 방법의 바람직한 변형예에 따라서, 포획 분자(M)들에 결합된 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들의 검출을 준비하기 위한 추가의 방법 단계들이 있다.
다음에서, 검출의 특히 바람직한 변형예, 특히 전기 화학적 검출 또는 산화환원 사이클링에 의한 검출을 보다 상세하게 설명하지만, 다른 형태의 검출, 예를 들어 광학적 또는 용량성 검출이 또한 수행될 수 있다.
결합된 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들이 특히 단백질 분석 평가 동안 여전히 마킹되지 않거나 또는 라벨(L)이 제공되지 않으면, 라벨(L)들은 그런 다음 바람직하게 저장 캐비티(108E)로부터 특히 바람직하게 액체 시약(F5)의 형태로 센서 배열 또는 센서 구획(118)으로 공급된다. 선택적으로, 그런 다음 다른 세척 공정이 있으며, 바람직하게 센서 커버(117)는 작동되거나 사용된다(다시).
포획 분자(M)들에 결합된 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들을 검출하기 위해, 시약(F4) 및/또는 검출기 분자(D)들, 특히 알칼리 포스파타아제((phosphatase))/스트렙타비딘(streptavidin)이 바람직하게 저장 캐비티(108D)로부터 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 공급된다.
특히 바람직하게, 시약(F4) 및/또는 검출기 분자(D)들은 검출을 위해 또는 전처리 동안 출구(120)를 통하여 및/또는 상부로부터 및/또는 제2 운반 방향(R2)으로 센서 배열로 공급된다. 특히, 시약(F4) 및/또는 검출기 분자(D)들 및 샘플(P) 또는 샘플 부분들은 상이한 측면으로부터 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 공급된다.
본 발명의 의미 내에서, 용어 "검출기 분자"는 바람직하게 (결합된) 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들의 마커 또는 라벨(L)에 특이적으로 결합하여 그 검출을 가능하게 하는 분자를 의미하는 것으로 이해된다.
특히, 검출기 분자(D)들은, 마커 또는 라벨(L), 특히 비오틴에 특이적으로 결합하고 기재(SU)를 전환시키는 리포터 효소를 포함하는 효소 결합체 및/또는 면역 결합체일 수 있다.
본 발명과 관련하여, 검출기 분자(D)는 바람직하게 비반응성 인산염 모노에스테르를 전기 화학적으로 활성인 분자 및 인산염으로 전환할 수 있는 비오틴 및/또는 알칼리 포스파타아제에 대해 높은 친화성을 가지는 스트렙타비딘에 기초한다.
바람직하게, 라벨(L)이 비오틴에 기초하고 검출기 분자(D)들이 스트렙타비딘/알칼리 포스파타아제에 기초하는 검출 시스템이 사용된다. 그러나, 다른 검출기 분자(D)들이 또한 사용될 수 있다.
시약(F4)들 또는 검출기 분자(D)들은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 결합된 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들에, 특히 결합된 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들의 라벨(L)에, 특히 바람직하게 비오틴 마커에 결합될 수 있다.
바람직하게, 센서 구획(118)이 시약(F4) 또는 검출기 분자(D)들로 채워질 때, 센서 커버(117)는 작동되며(다시) 및/또는 센서 장치(113) 상으로 적어도 일시적으로 하강된다. 이러한 방식으로, 센서 필드(113B)들은 시약(F4) 및/또는 검출기 분자(D)들로 씻겨지고, 및/또는 검출기 분자(D)들은 검출기 분자(D)들과 피분석물(A)들 또는 라벨(L)들의 결합이 최적화되도록 센서 필드(113B)들 사이에서 분할된다.
바람직하게, 센서 커버(117)는 특히 충분한 결합 시간을 제공하기 위해 일정 시간 동안 센서 장치(113) 상으로 하강된다. 특히 바람직하게, 센서 커버(117)는 검출기 분자(D)들 및 피분석물(A)들 또는 라벨(L)들을 서로 결합하기 위하여 10초 이상 또는 30초, 특히 1분 이상 또는 2분, 및/또는 10분 미만 또는 8분, 특히 5분 미만 동안 센서 장치(113)에 가압된다.
선택적으로, 시약(F4)들 및/또는 검출기 분자(D)들이 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들 또는 라벨(L)들에 결합된 후 또는 그 후에, 특히 미결합 시약(F4)들 및/또는 검출기 분자(D)들을 센서 배열 및/또는 센서 구획(118)으로부터 제거하기 위하여 유체 또는 시약(F3) 또는 세척 완충액에 의한 (추가의) 세척 공정 및/또는 수세(flushing) 공정이 일어난다. 바람직하게, 이러한 경우에, 센서 커버(117)는 특히 임의의 기포, 잔재물 등을 제거 또는 분산시키기 위해 사용되거나 또는 작동된다(다시).
그러므로, 본 방법의 바람직한 변형예에서, 특히 세척 공정 동안 및 센서 배치 또는 센서 구획(118)에 시약(F4) 또는 검출기 분자(D)들을 로딩할 때, 전처리를 위해 또는 전처리 동안 및/또는 결합된 피분석물(A)들이 (실제로) 검출되기 전에, 센서 커버(117)가 다수회 하강되도록 제공된다 특히, 전처리를 위한 복수의 방법 단계는 센서 커버(117)를 작동시키고 및/또는 하강시키는 것에 의해 지원된다.
바람직하게, 센서 커버(117)를 작동시킬 때, 바람직하게 센서 배열의 상류 또는 하류에 배열되는 적어도 하나의 밸브(115)는 특히 압력 균등화를 가능하게 하기 위하여 및/또는 작동되는 센서 커버(117)로 인하여 상승하는 유체 시스템(103)에서의 압력 증가를 보상하기 위하여 개방된다. 특히 바람직하게, 센서 배열 및/또는 센서 구획(118)은 특히 압력 균등화를 가능하게 하기 위해 특히 수집 캐비티(111)에서 가스, 특히 공기로 채워진 캐비티에 유체적으로 연결된다.
바람직하게, 시약(F4) 및/또는 (미결합) 검출기 분자(D)들은 수집 캐비티(111)로, 특히 제2 운반 방향(R2)으로 운반된다. 특히, (능동) 유체 회로의 채널들, 채널 부분들, 캐비티들 및/또는 센서 부분(116)들의 일부 또는 전부는 바람직하게 이미 설명된 바와 같이 수집 캐비티(111)로부터 가스, 특히 공기에 의해 비워진다(다시).
그러므로, 몇몇 또는 각각의 또는 모든 다수의 방법 단계들 후에, 및/또는 몇몇 또는 각각의 또는 모든 방법 단계들 사이에, 센서 부분(116)들, 특히 센서 배열의 직접 상류 또는 하류에 배열된 센서 부분(116)들의 몇몇 또는 전부를 비우는 것이 바람직하고, 및/또는 특히 센서 부분(116)들에 배정된 유체 센서(206A)들이 다음의 방법 단계에서 유체의 유동 또는 액체 전면을 검출할 수 있도록, 바람직하게 수집 캐비티(111), 중간 캐비티(106D)로부터의 및/또는 채널들 또는 채널 부분들로부터의 가스, 특히 공기가 상기 센서 부분(116)들의 몇몇 또는 전부를 통해 유동하는 것이 바람직하다.
바람직하게, 특히 저장 캐비티(106D)로부터의 검출을 위한 시약(S7 및/또는 S8) 및/또는 기재(SU)는 그런 다음 특히 바람직하게 시약(S7 및/또는 S8) 및/또는 기재(SU), 특히 저장 캐비티(108B)로부터 취해진 유체 또는 시약(F2)을 용해시키기 위하여 기재(SU)에 적합한 유체 또는 시약(F2)(특히 완충액)과 함께 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 공급된다. 특히, 시약(S7 및/또는 S8)은 기재(SU)를 형성할 수 있거나 기재(SU)를 포함할 수 있다.
바람직하게, p-아미노페닐 포스페이트(pAPP)가 기재(SU)로서 사용된다.
기재(SU)는 바람직하게 결합된 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들 및/또는 검출기 분자(D)들에서 및/또는 이와 반응하며 및/또는 이러한 것들이 전기 화학적으로 측정되는 것을 가능하게 한다.
결합된 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들의 (실제) 검출 또는 전기 화학적 측정을 수행하기 위해 또는 기재(SU)를 첨가한 후에, 센서 커버(117)는 특히 (개별) 센서 필드(113B)들을 서로 유체적으로 분리하기 위하여 및/또는 센서 필드(113B)들 사이의 물질의 교환을 방지하거나 또는 최소화하기 위하여 바람직하게 공압적으로 작동되거나 또는 센서 장치(113)로 하강된다.
센서 커버(117)를 작동시키거나 또는 하강시키는 것에 의해, 측정에 요구되는 (전기 화학적으로 활성인) 분자의 확산 경로들이 감소되어서, 특히 서로 유체적으로 분리된 개별 센서 필드(113B)에 의해 생성된 측정 신호가 증가된다. 특히, 반응 및/또는 검출은 부정확하거나 인접한 센서 필드(113B)에 배정되는 것이 방지되고, 이러한 방식으로 측정 부정확성 또는 에러가 발생하는 것이 방지된다. 특히, 센서 커버(117)는 방법의 측정 정확성을 증가시킨다.
바람직하게, 센서 커버(117)는 특히 검출을 위한 충분한 시간을 제공하기 위하여 1초이상 또는 2초, 특히 5초 이상 또는 7초 및/또는 10분 미만 또는 5분, 특히 4분 미만 또는 2분 동안 센서 장치(113)에 가압된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 바람직하게, 기재(SU)는 결합된 검출기 분자(D)들, 특히 결합된 검출기 분자(D)들의 알칼리 포스파타아제에 의해, 바람직하게 전기 화학적 활성 및/또는 산화환원 활성인 p-아미노페놀과 같은 제1 물질(SA) 및 인산염과 같은 제2 물질(SP)로 분할된다.
바람직하게, 제1 또는 전기 화학적 활성 물질(SA)은 전기 화학적 측정 및/또는 산화환원 사이클링에 의해 센서 장치(113) 또는 개별 센서 필드(113B)에서 검출된다.
특히 바람직하게, 제1 물질(SA)에 의해, 구체적으로 산화환원 반응은 전극(113C)들에서 일어나고, 제1 물질(SA)은 바람직하게 전극(113C)들로 또는 전극들로부터 전자를 방출 또는 수신한다.
특히, 제1 물질(SA)의 존재 및/또는 각각의 센서 필드(113B)에서의 각각의 양은 관련된 산화환원 반응에 의해 검출된다. 이러한 방식으로, 얼마나 많은 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물들이 각각의 센서 필드(113B)에서 포획 분자(M)들에 결합되는지가 정성적으로 및 특히 정량적으로 결정될 수 있다. 따라서, 이러한 것은 어떤 피분석물(A)들이 샘플(P) 또는 샘플 부분들에 존재하는지 또는 존재하였는지에 대한 정보를 제공하며, 특히 상기 피분석물(A)들의 양에 대한 정보를 또한 제공한다.
특히, 제1 물질(SA)과의 산화환원 반응에 의해, 배정된 전극(113C)에서 전력 신호가 발생되고, 전력 신호는 바람직하게 배정된 전자 회로에 의해 검출된다.
이러한 방식으로 생성된 전극(113C)으로부터의 전력 신호에 의존하여, 포획 분자(M)에 대한 하이브리드화가 발생했는지의 여부 및/또는 발생한 곳이 결정된다.
측정은 바람직하게 단지 한번 및/또는 전체 센서 어레이(113A) 및/또는 모든 센서 필드(113B)에 대해 특히 동시에 또는 병행하여 취해진다. 특히, 결합된 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물들은 단일 또는 공통의 검출 공정에서 동시에 또는 병행하여 검출되거나, 식별되거나 또는 결정된다.
특히, 모든 샘플 부분의 결합된 피분석물(A)들은 함께 및/또는 단일의 또는 공통의 검출 공정으로 측정되고, 식별되고, 검출되고 및/또는 결정된다.
그러나 원칙적으로, 센서 장치(113) 또는 복수의 센서 장치(113)에 있는 복수의 샘플 부분을 연속적으로 또는 순차적으로 및/또는 개별적으로 측정하는 것이 또한 가능하다.
특히 단백질 분석 평가 또는 핵산 분석 평가의 테스트 결과 또는 측정 결과는 바람직하게 전기 연결 장치(203)에 의해 및/또는 순차적으로 또는 동시에 특히 분석 디바이스(200) 또는 그 제어 장치(207)에 송신되며, 따라서 디스플레이 장치(209) 및/또는 인터페이스(210)에 의해 준비, 분석, 저장, 디스플레이 및/또는 출력된다.
테스트가 수행된 후에, 카트리지(100)는 분석 디바이스(200)로부터 분리되고 및/또는 이로부터 방출되고 및/또는 배출되고 특히 폐기된다.
본 발명의 개별 양태들 및 특징들 및 개별 방법 단계들 및/또는 방법 변형예들은 서로 독립적으로, 그러나 임의의 필요한 조합 및/또는 순서로 실시될 수 있다.
특히, 본 발명은 또한 독립적으로 또는 임의의 조합으로, 또한 상기된 임의의 양태들과 조합하여 실현될 수 있는 다음의 양태들 중 임의의 하나와 관련된다:
1. 특정 생물학적 샘플(P)을 테스트하는 방법으로서,
샘플(P)은 카트리지(100)에 수용되고,
상기 샘플(P)은 상기 카트리지(100)의 복수의 채널(114)을 가지는 유체 시스템(103)을 통해 운반되고,
상기 샘플(P)은 상기 샘플(P)의 피분석물(A)들을 검출하기 위해 상기 카트리지(100)의 센서 배열로 운반되는, 상기 방법에 있어서,
상기 센서 배열은 피분석물(A)들을 검출하기 위해 전처리되고, 상기 센서 배열의 센서 커버(117)는 전처리 및 검출 모두를 위해 상기 센서 배열의 센서 장치(113) 상으로 적어도 일시적으로 하강되며, 및/또는
상기 샘플(P)은 복수의 샘플 부분(P1, P2, P3)들로 분할되고, 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들은 각각 상기 센서 배열로 개별적으로 운반되고, 및/또는
상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들은 제1 운반 방향(R1)으로 상기 센서 배열로 운반되고, 그런 다음 상기 제1 운반 방향(R1)과 반대인 제2 운반 방향(R2)으로 상기 센서 배열로부터 멀어지게 운반되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1 양태에　있어서, 상기 샘플(P)은 상이한 반응 캐비티(109)들 사이에서 분할되고. 및/또는 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들은 상이한 반응 캐비티(109)들에 공급되며, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들의 피분석물(A)들은 바람직하게 동시에 및/또는 서로 독립적으로 상기 상이한 반응 캐비티(109)들에서 증폭 반응, 특히 PCR에 의해 증폭되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2　양태에　있어서, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들은 상기 반응 캐비티(109)들과 상기 센서 배열 사이에서, 바람직하게 중간　온도　제어　캐비티(110)에서 능동적으로 온도 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1 양태 내지 제3 양태 중 어느 양태에　있어서, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들의 상기 피분석물(A)들은 상기 센서 배열 및/또는 센서 장치(113)의 포획 분자(M)들에 결합되고 및/또는 바람직하게 전기 화학적으로 및/또는 산화환원 사이클링에 의해 상기 센서 배열 및/또는 센서 장치(113)에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1 양태 내지 제4 양태 중 어느 양태에　있어서, 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들은 특히 대응하는 포획 분자(M)들에 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들의 피분석물(A)들을 결합하기 위하여 순차적으로 및/또는 제1 운반 방향(R1)으로 상기 센서 배열에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 양태에　있어서, 특히 피분석물(A)들이 대응하는 포획 분자(M)들에 결합된 후, 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들은 특히 수집 캐비티(111)에서 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들을 수집하기 위하여, 순차적으로 및/또는 상기 제1 운반 방향(R1)과 반대인 제2 운반 방향(R2)으로 상기 센서 배열로부터 멀어지게 운반되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1 양태 내지 제6 양태 중 어느 양태에　있어서, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들 및 전처리 유체, 특히 시약 및/또는 세척 완충액은 상이한 측면들로부터 상기 센서 배열로 공급되며, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들 및/또는 전처리를 위한 유체, 특히 시약 및/또는 세척 완충액은 상기 센서 배열로부터 상기 카트리지(100)의 공통 수집 캐비티(111)로 제2 운반 방향(R2)으로 운반되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1 양태 내지 제7 양태 중 어느 양태에　있어서, 특히 피분석물(A)들이 대응하는 포획 분자(M)들에 결합된 후에 및/또는 피분석물(A)들이 검출되기 전에, 상기 센서 배열은 검출을 위해, 전처리되고, 및/또는 유체, 특히 세척 완충액 및/또는 시약으로 씻겨지는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1 양태 내지 제8 양태 중 어느 양태에　있어서, 상기 센서 배열은 세척 완충액으로 씻겨지고 및/또는 결합된 피분석물들을 검출하기 위한 검출기 분자(D)들 및/또는 기재(SU)가 로딩되며, 및/또는 상기 센서 배열은 특히 복수의 방법 단계들 후에 및/또는 동안 세척 완충액으로 다수회 씻겨지는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1 양태 내지 제9 양태 중 어느 양태에　있어서, 상기 센서 커버(117)는 공압적으로 작동되고, 및/또는 특히 복수의 방법 단계들 후에 및/또는 동안 상기 센서 장치(113) 상으로 다수회 하강되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1 양태 내지 제10 양태 중 어느 양태에　있어서, 상기 센서 커버(117)는 특히 전처리를 위해 및/또는 검출 전에, 특히 상기 센서 장치(113)의 센서 필드(113B)들을 씻기 위하여 및/또는 상기 센서 장치(113)로부터 공기 기포를 제거 또는 소멸시키기 위하여 특히 다수회 작동되고 및/또는 상기 센서 장치(113) 상으로 하강되며, 및/또는 상기 센서 커버(117)는 특히 상기 센서 장치(113)의 센서 필드(113B)들을 서로로부터 밀봉 및/또는 유체적으로 분리하기 위하여 및/또는 센서 필드(113B)들에서 전기 화학적으로 활성인 분자들의 확산 경로들을 감소시키기 위하여, 검출을 위한 상기 센서 장치(113) 상으로 하강되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제1 양태 내지 제11 양태 중 어느 양태에　있어서, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들의 결합된 피분석물(A)들은 바람직하게 상기 센서 커버(117)가 하강될 때 단일 또는 공통 검출 공정에서 검출되거나 또는 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제1 양태 내지 제12 양태 중 어느 양태에　있어서, 상기 샘플(P)을 수용하는 카트리지(100)는 분석 디바이스(200)에 의해 적어도 부분적으로 수용되고, 상기 분석 디바이스(200)는 바람직하게 공압적으로, 열적으로 및/또는 전기적으로 상기 카트리지(100)에 연결되며, 및/또는 핵산 서열 또는 단백질이 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들의 피분석물(A)들로서 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 특히 생물학적 샘플(P)을 테스트하기 위한 카트리지(100)로서,
상기 카트리지(100)는 복수의 채널(114) 및 캐비티를 가지는 유체 시스템(103), 상기 샘플 및/또는 유체를 운반하기 위한 펌프 장치(112), 및 상기 유체 시스템(103)을 통한 샘플(P) 및/또는 유체의 유동을 제어하기 위한 복수의 밸브(114)들을 포함하는, 상기 카트리지에 있어서,
상이한 유체 회로들이 상기 밸브(114)들을 작동시키는 것에 의해 상기 유체 시스템(103)에 형성될 수 있고, 상기 펌프 장치(112)는 상기 샘플(P) 및/또는 유체를 운반하기 위한 모든 회로에서 통합되고, 및/또는
상기 캐비티들 중 하나는 수집 캐비티(111)로서 설계되고, 상기 수집 캐비티(111) 및 펌프 장치(112) 및 상기 캐비티들 중 적어도 하나는 상기 캐비티들의 다른 것으로부터 유체를 운반하기 위하여 유체 회로에서 상호 연결되거나 상호 연결 가능하며, 및/또는
상기 카트리지(100)는 상기 샘플(P)을 수용하기 위한 수용 캐비티(104), 및 상기 샘플(P)을 시약과 혼합하기 위한 혼합 캐비티(107)를 포함하며, 상기 수용 캐비티(104), 상기 혼합 캐비티(107), 및 상기 펌프 장치(112)는, 상기 샘플(P)이 상기 펌프 장치(112)에 의해 상기 수용 캐비티(104)로부터 상기 혼합 캐비티(107) 내로 운반될 수 있도록 제1 유체 회로에서 상호 연결되거나 상호 연결 가능하며, 상기 혼합 캐비티(107) 및 상기 펌프 장치(112)는, 가스가 상기 펌프 장치에 의해 상부에서 상기 혼합 캐비티(107) 밖으로 흡인될 수 있고 샘플(P)을 시약과 혼합하기 위해 상기 펌프 장치(112)에 의해 바닥에서 상기 혼합 캐비티(107) 내로 운반될 수 있도록, 제2 유체 회로에서 상호 연결되거나 상호 연결 가능하며, 및/또는
상기 카트리지(100)는 제1 양태 내지 제13 양태 중 어느 양태에 따른 방법을 수행하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 카트리지.
15. 제14 양태에 있어서,
상기 카트리지(100)는 특히 상기 샘플(P)의 피분석물(A)들을 전기 화학적으로 검출하기 위한 센서 배열을 포함하고, 및/또는
복수의 캐비티가 저장 캐비티(108)들로서 설계되며, 상기 저장 캐비티(108)들은 유체, 특히 시약 및/또는 세척 완충액을 각각 수용하며, 수집 캐비티(111), 펌프 장치(112) 및 센서 배열은 상기 저장 캐비티(108)들 중 하나와 함께 상기 각각의 저장 캐비티(108)로부터 상기 센서 배열로 유체를 공급하기 위해 유체 회로에서 상호 연결되거나 상호 연결 가능하며, 및/또는
상기 수집 캐비티(111), 상기 펌프 장치(112), 및 상기 센서 배열은 유체, 특히 가스를 상기 수집 캐비티(111)로부터 상기 센서 배열로 공급하기 위해, 및/또는 유체, 특히 샘플 잔재물 및/또는 사용된 시약을 상기 센서 배열로부터 상기 수집 캐비티(111)로 공급하기 위해 유체 회로에서 상호 연결되거나 상호 가능하며, 및/또는
상기 카트리지(100)의 전달 상태에서, 적어도 하나의 시약은 상기 샘플(P)을 전처리하기 위해 상기 혼합 캐비티(107)에 있으며, 및/또는
상기 카트리지(100) 및/또는 상기 유체 시스템(103), 특히 유체 회로들의 각각은 유체적으로 폐쇄된 시스템으로 설계되는 것을 특징으로 하는 카트리지.
1 : 분석 시스템 100 : 카트리지
101 : 본체 102 : 커버
103 : 유체 시스템 104 : 수용 캐비티
104A : 연결부 104B : 입구
104C : 출구 104D : 중간 연결부
105 : 계량 캐비티 105A : 제1 계량 캐비티
105B : 제2 계량 캐비티 106(A-G) : 중간 캐비티
107 : 혼합 캐비티 108(A-E) : 저장 캐비티
109 : 반응 캐비티 109A : 제1 반응 캐비티
109B : 제2 반응 캐비티 109C : 제3 반응 캐비티
110 : 중간 온도 제어 캐비티 111 : 수집 캐비티
112 : 펌프 장치 113 : 센서 장치
113A : 센서 어레이 113B : 센서 필드
113C : 전극 113D : 지지부
113E : 접촉부 113F : 층
114 : 채널 114A : 바이패스
115 : 밸브 115A : 초기 폐쇄 밸브
115B : 초기 개방 밸브 116 : 센서 부분
117 : 센서 커버 118 : 센서 구획
119 : 입구 120 : 출구
200 : 분석 디바이스 201 : 리셉터클
202 : 펌프 드라이브 203 : 연결 장치
203A : 연결 요소 204 : 온도 제어 장치
204A : 반응 온도 제어 장치 204B : 중간 온도 제어 장치
204C : 센서 온도 제어 장치 205 : (밸브) 액튜에이터
205A : 115A를 위한 (밸브) 액튜에이터
205B : 115B를 위한 (밸브) 액튜에이터 206 : 센서
206A : 유체 센서 206B : 다른 센서
207 : 제어 장치 208 : 입력 장치
209 : 디스플레이 장치 210 : 인터페이스
211 : 전력 공급부 211A : 연결부
212 : 하우징 213 : 개구
214 : 가압 가스 공급부 214A : 연결 요소
215 : 지지 장치 215A : 지지 요소
A(1-2) : 피분석물 B : 결합제
D : 검출기 분자 F(1-5) : 액체 시약
G : 중력 H : 주 연장 평면
L : 라벨 M(1-3) : 포획 분자
P : 샘플 P1 : 제1 샘플 부분
P2 : 제2 샘플 부분 P3 : 제3 샘플 부분
R1 : 제1 운반 방향 R2 : 제2 운반 방향
S(1-10) : 건조 시약 SU : 기재
SA : 제1 기재 SP : 제2 기재

Claims (31)

  1. 특히 생물학적 샘플(P)을 테스트하는 방법으로서,
    상기 샘플(P)은 카트리지(100)에 수용되고,
    상기 샘플(P)은 상기 카트리지(100)의 복수의 채널(114)을 가지는 유체 시스템(103)을 통해 운반되고,
    상기 샘플(P)은 상기 샘플(P)의 피분석물(A)들을 검출하기 위해 상기 카트리지(100)의 센서 배열로 운반되는, 상기 방법에 있어서,
    상기 샘플(P)은 복수의 샘플 부분(P1, P2, P3)들로 분할되고, 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들은 각각 공통의 센서 배열의 센서 구획(118)으로 개별적으로 운반되고 순차적으로 운반되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서 배열은 피분석물(A)들을 검출하기 위해 전처리되고, 상기 센서 배열의 센서 커버(117)는 전처리 및 검출 모두를 위해 상기 센서 배열의 센서 장치(113) 상으로 적어도 일시적으로 하강되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들은 제1 운반 방향(R1)으로 상기 센서 배열로 운반되고, 그런 다음 상기 제1 운반 방향(R1)과 반대인 제2 운반 방향(R2)으로 상기 센서 배열로부터 멀어지게 운반되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플(P)은 상이한 반응 캐비티(109)들 사이에서 분할되고. 및/또는 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들은 상이한 반응 캐비티(109)들에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들의 피분석물(A)들은 상기 상이한 반응 캐비티(109)들에서 증폭 반응, 특히 PCR에 의해 증폭되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들은 동시에 및/또는 서로 독립적으로 증폭되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들의 피분석물(A)들은 상기 반응 캐비티(109)들과 상기 센서 배열 사이에서, 바람직하게 중간　온도　제어　캐비티(110)에서 능동적으로 온도 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들의 상기 피분석물(A)들은 상기 센서 배열 및/또는 센서 장치(113)의 포획 분자(M)들에 결합되고, 상기 결합된 피분석물(A)들은 상기 센서 배열 및/또는 센서 장치(113)에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 결합된 피분석물(A)들은 전기 화학적으로 및/또는 산화환원 사이클링에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들은 특히 대응하는 포획 분자(M)들에 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들의 피분석물(A)들을 결합하기 위하여 상기 제1 운반 방향(R1)으로 상기 센서 배열에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피분석물(A)들이 대응하는 포획 분자(M)들에 결합된 후, 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들은 특히 수집 캐비티(111)에서 상기 샘플 부분(P1, P2, P3)들을 수집하기 위하여, 순차적으로 및/또는 상기 제1 운반 방향(R1)과 반대인 상기 제2 운반 방향(R2)으로 상기 센서 배열로부터 멀어지게 운반되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들 및 전처리 유체, 특히 시약 및/또는 세척 완충액은 상이한 측면들로부터 상기 센서 배열로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들 및/또는 전처리를 위한 유체, 특히 시약 및/또는 세척 완충액은 상기 센서 배열로부터 상기 카트리지(100)의 공통 수집 캐비티(111)로 특히 상기 제2 운반 방향(R2)으로 운반되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피분석물(A)들이 대응하는 포획 분자(M)들에 결합된 후에 및/또는 상기 결합된 피분석물(A)들이 검출되기 전에, 상기 센서 배열은 검출을 위해, 전처리되고, 및/또는 유체, 특히 세척 완충액 및/또는 시약으로 씻겨지는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 배열은 세척 완충액으로 씻겨지고 및/또는 결합된 피분석물(A)들을 검출하기 위한 검출기 분자(D)들 및/또는 기재(SU)가 로딩되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 배열은 특히 복수의 방법 단계들 후에 및/또는 동안 세척 완충액으로 다수회 씻겨지는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 커버(117)는 공압적으로 작동되고, 및/또는 특히 복수의 방법 단계들 후에 및/또는 동안 상기 센서 장치(113) 상으로 다수회 하강되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 커버(117)는 특히 전처리를 위해 및/또는 검출 전에, 특히 상기 센서 장치(113)의 센서 필드(113B)들을 씻기 위하여 및/또는 상기 센서 장치(113)로부터 공기 기포를 제거 또는 소멸시키기 위하여 특히 다수회 작동되고 및/또는 상기 센서 장치(113) 상으로 하강되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 커버(117)는 특히 상기 센서 장치(113)의 센서 필드(113B)들을 서로로부터 밀봉 및/또는 유체적으로 분리하기 위하여 및/또는 센서 필드(113B)들에서 전기 화학적으로 활성인 분자들의 확산 경로들을 감소시키기 위하여, 검출을 위한 상기 센서 장치(113) 상으로 하강되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들의 결합된 피분석물(A)들은 바람직하게 상기 센서 커버(117)가 하강될 때 단일 또는 공통 검출 공정에서 식별되거나, 검출되거나, 또는 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플(P)을 수용하는 카트리지(100)는 분석 디바이스(200)에 의해 적어도 부분적으로 수용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 분석 디바이스(200)는 공압적으로, 열적으로 및/또는 전기적으로 상기 카트리지(100)에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 핵산 서열 또는 단백질이 상기 샘플(P) 또는 샘플 부분(P1, P2, P3)들의 피분석물(A)들로서 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 특히 생물학적 샘플(P)을 테스트하기 위한 카트리지(100)로서,
    상기 카트리지(100)는 복수의 채널(114) 및 캐비티를 가지는 유체 시스템(103), 상기 샘플(P) 및/또는 유체를 운반하기 위한 펌프 장치(112), 및 상기 유체 시스템(103)을 통한 상기 샘플(P) 및/또는 유체의 유동을 제어하기 위한 복수의 밸브(115)들을 포함하며,
    상이한 유체 회로들이 상기 밸브(115)들을 작동시키는 것에 의해 상기 유체 시스템(103)에 형성될 수 있고, 상기 펌프 장치(112)는 상기 샘플(P) 및/또는 유체를 운반하기 위한 모든 회로에서 통합되는, 상기 카트리지에 있어서,
    상기 카트리지(100)는 상기 샘플(P)을 수용하기 위한 수용 캐비티(104), 및 상기 샘플(P)을 시약과 혼합하기 위한 혼합 캐비티(107)를 포함하며, 상기 수용 캐비티(104), 상기 혼합 캐비티(107), 및 상기 펌프 장치(112)는, 상기 샘플(P)이 상기 펌프 장치(112)에 의해 상기 수용 캐비티(104)로부터 상기 혼합 캐비티(107) 내로 운반될 수 있도록 제1 유체 회로에서 상호 연결되거나 상호 연결 가능하며, 상기 혼합 캐비티(107) 및 상기 펌프 장치(112)는, 상기 샘플(P)을 시약과 혼합하기 위해, 가스가 상기 펌프 장치(112)에 의해 상부에서 상기 혼합 캐비티(107) 밖으로 흡인될 수 있고 상기 펌프 장치(112)에 의해 바닥에서 상기 혼합 캐비티(107) 내로 운반될 수 있도록, 제2 유체 회로에서 상호 연결되거나 상호 연결 가능한 것을 특징으로 하는 카트리지.
  25. 제24항에 있어서, 상기 카트리지(100)는 상기 샘플(P)의 피분석물(A)들을 특히 전기 화학적으로 검출하기 위한 센서 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 캐비티들 중 하나는 수집 캐비티(111)로서 설계되고, 상기 수집 캐비티(111) 및 펌프 장치(112) 및 상기 캐비티들 중 적어도 하나는 모두 상기 캐비티들 중 다른 하나로부터 유체를 운반하기 위하여 유체 회로에서 상호 연결되거나 상호 연결 가능한 것을 특징으로 하는 카트리지.
  27. 제26항에 있어서, 복수의 캐비티가 저장 캐비티(108)들로서 설계되며, 상기 저장 캐비티(108)들은 유체, 특히 시약 및/또는 세척 완충액을 각각 수용하며, 상기 수집 캐비티(111), 상기 펌프 장치(112) 및 상기 센서 배열은 상기 저장 캐비티(108)들 중 하나와 함께 상기 각각의 저장 캐비티(108)로부터 상기 센서 배열로 유체를 공급하기 위해 유체 회로에서 상호 연결되거나 상호 연결 가능한 것을 특징으로 하는 카트리지.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 수집 캐비티(111), 상기 펌프 장치(112), 및 상기 센서 배열은 유체, 특히 가스를 상기 수집 캐비티(111)로부터 상기 센서 배열로 공급하기 위해, 및/또는 유체, 특히 샘플 잔재물 및/또는 사용된 시약들을 상기 센서 배열로부터 상기 수집 캐비티(111)로 공급하기 위해 유체 회로에서 상호 연결되거나 상호 연결 가능한 것을 특징으로 하는 카트리지.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카트리지(100)의 전달 상태에서, 적어도 하나의 시약이 상기 샘플(P)을 전처리하기 위해 상기 혼합 캐비티(107)에 있는 것을 특징으로 하는 카트리지.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카트리지(100) 및/또는 상기 유체 시스템(103), 특히 유체 회로들의 각각은 유체적으로 폐쇄된 시스템으로 설계되는 것을 특징으로 하는 카트리지.
  31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 카트리지(100)는 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 카트리지.
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