KR20190066037A - 샘플을 테스트하기 위한 분석 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

표적 단백질을 검출하기 위한 단백질 분석 평가, 표적 핵산 서열을 검출하기 위한 핵산 분석 평가, 및/또는 다른 표적 피분석물을 검출하기 위한 앱타머 분석 평가로 이루어진 그룹으로부터의 적어도 2개의 분석 평가로부터 선택된 복수의 분석 평가가 센서 장치에 의해 공통 센서 어레이에서 순차적으로 수행되는, 생물학적 샘플을 테스트하기 위한 분석 시스템 및 방법이 제안된다.

Description

샘플을 테스트하기 위한 분석 시스템 및 방법
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 분석 시스템, 및 청구항 제14항의 전제부에 따른 방법에 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, 샘플의 피분석물(표적 피분석물(target analyte))이 식별되거나, 결정되거나, 또는 검출될 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.
본 발명의 의미 내에서, 피분석물들은 특히 핵산 서열, 특히 DNA 서열 및/또는 RNA 서열, 또는 단백질, 특히 항원 및/또는 항체, 또는 다른 피분석물, 특히 호르몬, 저분자 물질, 스테로이드, 유기 인산 화합물(organophosphate) 등이다. 특히, 본 발명에 의해, 핵산 서열은 샘플의 피분석물로서 결정되거나 또는 검출될 수 있고, 단백질은 샘플의 피분석물로서 결정되거나 또는 검출될 수 있거나, 또는 샘플의 다른 피분석물들이 결정되거나 또는 검출될 수 있다. 더욱 특히 바람직하게, 본 발명은 핵산 서열을 검출하기 위한 핵산 분석 평가(nucleic-acid assay), 단백질을 검출하기 위한 단백질 분석 평가, 또는 단백질, 저분자 물질, 스테로이드, 유기 인산 화합물 또는 다른 표적 피분석물들을 검출하기 위한 앱타머 분석 평가(aptamer assay)를 수행하기 위한 시스템, 디바이스 및 다른 장치를 다룬다.
본 발명은 특히 현장 진단 시스템(point-of-care system)으로 공지된 것, 즉 특히 모바일 시스템, 디바이스 및 다른 장치를 다루며, 중앙 실험실 등으로부터 별개로 또는 이로부터 떨어진 샘플링 장소(sampling site)에서 샘플에 대한 테스트를 수행하는 방법을 다룬다. 바람직하게, 현장 진단 시스템은 자동으로 또는 전력을 공급하기 위한 주 네트워크와 관계없이 작동될 수 있다.
US 5,096,669는 생물학적 샘플, 특히 혈액 샘플을 테스트하기 위한 현장 진단 시스템을 개시한다. 시스템은 일회용 카트리지 및 분석 디바이스를 포함한다. 샘플이 수용되면, 카트리지는 테스트를 수행하도록 분석 디바이스 내로 삽입된다. 카트리지는 마이크로 유체 시스템, 및 전극들을 포함하는 센서 장치를 포함하며, 장치는 교정 액체에 의해 교정되며, 그런 다음 샘플을 테스트하도록 사용된다.
또한, WO 2006/125767 A1은 일회용 카트리지 및 일회용 카트리지를 사용하여 완전 자동으로 분자 진단 분석을 처리 및 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.
US 2014/0377852 A1은 단백질 분석 평가 및/또는 핵산 분석 평가를 수행하기 위한 마이크로 유체 디바이스를 개시하며, 여기에서, 기능 분석된 마이크로-길이 튜브에 의해 형성된 유리 나노-반응기(glass nano-reactor)는 광학 검출을 위해 사용된다. 유리 나노-반응기는 관심 서열에 상보적인 포획 가닥들로 만들어질 수 있다. 상이한 DNA 표적 집단(target population)들에 특정된 유리 나노-반응기들의 다수의 상이한 집단이 사용될 수 있다.
본 발명에 의해 해결하고자 하는 문제점은 샘플을 테스트하기 위한 개선된 분석 시스템 및 개선된 방법, 분석 시스템의 간단하고 콤팩트한 구조 또는 디자인, 및/또는 높은 처리량에서 바람직하게 가능하게 만들어지거나 또는 이에 의해 용이하게 되는 샘플의 포괄적이고, 효율적이며, 신속하고, 신뢰 가능하고/또는 정밀한 테스트를 제공하는 것이다.
상기 문제점은 청구항 제1항에 따른 분석 시스템, 또는 청구항 제14항에 따른 방법에 의해 해결된다. 유익한 이점은 종속항의 요지이다.
특히 생물학적 샘플을 테스트하기 위해 제안된 분석 시스템은 바람직하게 센서 장치, 및 특히 샘플의 피분석물을 식별 또는 검출하기 위한 센서 장치(바람직하게 다수의 상이한)를 포함하는 카트리지를 포함하며, 카트리지 및/또는 센서 장치에는 바람직하게 피분석물들을 포획 및/또는 결합하기 위한 포획 분자들이 제공된다.
본 발명의 한 양태는 센서 장치(바람직하게 그 센서 어레이)가 복수의 형태의 포획 분자를 포함하는 것이며, 포획 분자들은 특히, 표적 피분석물들, 특히 포획 단백질들에 대응하는 표적 단백질들 및/또는 표적 호르몬들을 결합하기 위하여, 표적 피분석물들, 특히 포획 핵산 서열들에 대응하는 표적 핵산 서열들을 결합하기 위하여, 및/또는 표적 피분석물들, 특히 표적 단백질들, 저분자 물질들, 스테로이드들, 유기 인산 화합물들 또는 포획 앱타머들에 대응하는 다른 표적 피분석물들을 결합하기 위하여 포획 단백질들, 포획 앱타머들 및/또는 포획 핵산 서열로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
제1 실시예에 따라서, 센서 장치는 특히 표적 피분석물들, 특히 포획 단백질들에 대응하는 표적 단백질들 및/또는 표적 호르몬들을 결합하기 위하여, 및/또는 표적 피분석물들, 특히 포획 핵산 서열들에 대응하는 표적 핵산 서열들을 결합하기 위하여 포획 분자들로서 포획 단백질들 및 포획 핵산 서열들을 모두 포함한다.
또 다른 실시예에 따라서, 센서 장치는 특히 표적 피분석물들, 특히 표적 단백질들, 저분자 물질들, 스테로이드들, 유기 인산 화합물들 또는 포획 앱타머들에 대응하는 다른 표적 피분석물들을 결합하고 표적 피분석물들, 특히 포획 핵산 서열들에 대응하는 표적 핵산 서열들을 결합하기 위하여 포획 분자들로서 포획 앱타머들 및 포획 핵산 서열들을 모두 포함한다.
특히 바람직하게, 포획 단백질이 포획 분자로서 사용된다. 포획 앱타머들은 바람직하게 대안적으로 또는 추가적으로 포획 분자들로서, 특히 포획 분자들에 대응하는 방식으로 포획 분자들의 그룹으로서 사용될 수 있다. 그러므로, 다음의 설명은 특히 부응하여 또는 추가적으로 포획 분자들로서 포획 앱타머들에 또한 적용된다.
또 다른 실시예에 따라서, 센서 장치는 특히 표적 피분석물들, 특히 저분자 물질들, 스테로이드들, 유기 인산 화합물들 또는 포획 앱타머들에 대응하는 다른 표적 피분석물들을 결합하고, 표적 피분석물들, 특히 포획 단백질들에 대응하는 표적 단백질들을 결합하기 위하여 포획 분자들로서 포획 단백질들 및 포획 앱타머들을 모두 포함한다.
다른, 특히 바람직한 실시예에 따라서, 센서 장치는 포획 단백질들, 포획 앱타머들 및 포획 핵산 서열들을 포함한다.
독립적으로 또한 실시될 수 있는 본 발명의 다른 양태에 따라서, 분석 시스템 및/또는 카트리지 및/또는 센서 장치는 특히 순차적으로 복수의 (상이한) 분석을 수행하도록 설계되며, 특히 분석 평가는 특히 바람직하게 포획 단백질에 의해 표적 피분석물, 특히 표적 단백질을 검출하기 위한 단백질 분석 평가, 포획 핵산 서열에 의해 표적 피분석물, 특히 표적 핵산 서열을 검출하기 위한 핵산 분석 평가, 및/또는 특히 바람직하게 포획 앱타머에 의해, 표적 피분석물, 특히 표적 단백질 또는 바람직하게 표적 단백질과 다른 표적 피분석물을 검출하기 위한 앱타머 분석 평가로 이루어진 선택적 그룹으로부터 선택된다.
센서 장치 또는 그 센서 어레이는 바람직하게 각각 독립적인 측정 및/또는 검출을 허용하는 복수의 센서 필드(sensor field) 및/또는 전극 쌍을 포함한다.
바람직하게, (특히 일부 또는 전부) 센서 필드들 및/또는 전극 쌍들 또는 개별 전극에는 각각 상이한 형태의 포획 분자가 제공되며, 포획 분자들은 포획 단백질들, 포획 앱타머들 및/또는 포획 핵산 서열들로 이루어진 선택 그룹으로부터 선택된다. 그러므로, 복수의 (상이한) 분석 평가 및/또는 동일한 센서 필드들 및/또는 전극 쌍들을 사용하여 연속적으로 수행될 수 있다. 이러한 것은 간단하고 콤팩트한 및/또는 비용 효율적인 구성을 가능하게 하며, 많은 상이한 표적 피분석물들의 테스트 및/또는 검출을 가능하게 한다.
특히 바람직하게, 센서 필드들 및/또는 전극 쌍들 또는 개별 전극에는 각각 포획 단백질들 및 포획 핵산 서열들이 제공된다. 이러한 방식으로, 단백질 분석 평가 및 핵산 분석 평가가 특히 순차적으로 수행될 수 있으며, 바람직하게 표적 피분석물들, 표적 단백질들 및/또는 포획 단백질들은 표적 피분석물들 및/또는 표적 단백질들이 검출된 후에 및/또는 단백질 분석 평가가 수행된 후에, 표적 핵산 서열들이 검출되고 및/또는 핵산 분석 평가가 수행되기 전에만 변성된다.
대안적으로, 센서 필드들 및/또는 전극 쌍들에는 포획 단백질들 또는 포획 핵산 서열들만이 제공될 수 있다. 센서 필드들 및/또는 전극 쌍들의 독립적인 측정이 가능하게 되면, 결합된 표적 단백질들의 변성 또는 분리를 유발하는, 표적 단백질들 및/또는 포획 단백질들의 상기된 변성이 생략될 수 있다. 특히, (여전히) 존재할 수 있는 임의의 포획 단백질 및/또는 표적 단백질이 표적 핵산 서열들의 측정에 영향을 미치지 않고 및/또는 핵산 분석 평가가 수행될 때 어떠한 영향도 미치지 않기 때문에, 측정 오류 및/또는 검출 오류가 어떠한 경우에도 최소화된다.
특히 바람직하게, 분석 시스템 및/또는 분석 시스템의 분석 디바이스는 센서 장치 또는 이에 의해 형성된 센서 배열(sensor arrangement) 및/또는 카트리지 및/또는 그 안에 수용된 유체를 온도 제어하기 위한 온도 제어 장치를 포함하여서, 표적 단백질들 및/또는 포획 단백질들은 대응하는 열 효과에 의해, 특히 40℃ 이상 또는 50℃로 가열하는 것에 의해 비활성화 및/또는 변성되며, 및/또는 서로 결합된 포획 핵산 서열들 및 표적 핵산 서열들은 대응하는 열 효과에 의해, 특히 90℃ 이상 또는 95℃로 가열하는 것에 의해 서로 분리되며, 및/또는 포획 앱타머들은 대응하는 열 효과에 의해, 특히 90℃ 이상 또는 95℃로 가열하는 것에 의해 열적으로 활성화되고 및/또는 폴딩된다(folded).
용어 "변성"은 바람직하게 분자, 특히 단백질들 및/또는 핵산 서열들에 대한 구조적 변화를 의미하는 것으로 이해된다. 변성 동안, 분자들의 공간 구조 및/또는 3D 구조는 바람직하게 파괴된다. 변성은 특히 포획 단백질들과 표적 단백질들 사이 또는 포획 핵산 서열들과 파괴되는 표적 핵산 서열들 사이의 결합을 유발한다.
변성은 바람직하게 열의 영향에 의해 초래된다. 그러나 변성은 다른 물리적 영향 및/또는 화학적 영향에 의해서도 초래될 수 있다.
변성은 특히 열의 직접적인 효과, 예를 들어 센서 장치를 직접 가열하는 것으로부터 및/또는 가열된 유체의 공급으로부터와 같은 열의 간접적인 영향으로부터 기인할 수 있다.
포획 단백질들 및/또는 표적 단백질들의 변성은 바람직하게 단백질 분석 평가가 수행된 후에, 즉 표적 단백질들이 검출된 후에 일어난다.
수세(flushing) 또는 세척 공정은 바람직하게 다음의 검출을 위해 및/또는 핵산 분석 평가를 위해 카트리지 및/또는 센서 장치를 준비하기 위하여 변성 후에 일어난다.
독립적으로 실시될 수 있는 본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 카트리지 및/또는 센서 장치는 바람직하게 포획 분자들의 제1 그룹을 포함하며, 포획 분자들은 특히 가열에 의해, 특히 온도 제어 장치에 의해 열적으로 차단되고 및/또는 변성될 수 있거나 또는 열적으로 활성화될 수 있다.
차단 및/또는 변성은 특히 그런 다음 다른 분석 평가를 수행하기 위하여 분석 평가가 수행된 후 대응하는 피분석물들의 결합을 방지할 수 있다. 포획 단백질들은 예를 들어 분자들이 상기된 바와 같이 변성에 의해 피분석물 결합으로부터 차단될 수 있는 열 감응성 포획 분자들로서 사용될 수 있다.
열 활성화 및/또는 폴딩으로 인해, 열 활성화 및/또는 폴딩 후에만 대응하는 피분석물들에 대응하는 포획 분자들을 결합하는 것이 가능하다. 열 활성화는 특히 특정 임계 온도 이상으로 가열하는 것에 의해 수행된다. 특히, 포획 앱타머들은 열적으로 활성화 가능한 포획 분자들로서 사용될 수 있으며, 앱타머들은 대응하는 피분석물들을 단지 그 뒤에 결합하기 위하여 바람직하게 임계 온도가 도달되거나 또는 초과된 후에만 폴딩되고 및/또는 결합 배좌(bonding conformation)로 전환된다. 이러한 것은 단지 가열만이 결합 가능한 형성물(bondable formation) 및/또는 포획 분자의 배좌의 전개를 초래한다는 것을 의미한다. 가열은 바람직하게 온도 제어 장치에 의해 다시 수행된다.
바람직하게, 일반적으로, 그러므로, 열 효과 및/또는 가열에 의해 차단되고 및/또는 변성되거나 또는 열 효과 및/또는 가열에 의해서만 활성화되는 제1 그룹의 포획 분자들이 사용될 수 있다. 특히, 단백질 분석 평가 또는 앱타머 분석 평과와 같은 분석 평가는 제1 그룹의 포획 분자들을 사용하여 수행되고, 다른 분석 평가, 예를 들어 핵산 분석 평가는 (상이한) 포획 분자들의 제2 그룹을 사용하여 수행된다.
독립적으로 실시될 수 있는 본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 복수의 (상이한) 분석 평가는 하나(단일)의 카트리지 및/또는 센서 장치, 특히 센서 장치의 공통 또는 동일한 센서 어레이 및/또는 센서 필드에서 특히 순착적으로 또는 연속적으로 수행된다.
특히 바람직하게, 특히 바람직하게 포획 단백질에 의해 표적 피분석물, 특히 표적 단백질 또는 표적 호르몬을 검출하기 위한 단백질 분석 평가, 및/또는 특히 바람직하게 포획 핵산 서열에 의해 표적 피분석물, 특히 표적 핵산 서열을 검출하기 위한 핵산 분석 평가, 및/또는 특히 바람직하게 포획 앱타머에 의해 표적 피분석물, 특히 표적 피분석물, 특히 표적 단백질 및/또는 표적 단백질과 바람직하게 상이한 다른 표적 피분석물을 검출하기 위한 앱타머 분석 평가로 이루어진 선택 그룹으로부터의 적어도 2개의 분석 평가로부터 선택된 복수의 분석 평가가 수행되며, 단백질 분석 평가는 바람직하게 핵산 분석 평가 전에 수행되며, 및/또는 핵산 분석 평가는 바람직하게 앱타머 분석 평가 전에 수행된다. 이러한 것은 가능한 샘플의 포괄적인, 신속한 및/또는 정밀한 테스트를 가능하게 한다.
특히, 피분석물로서 표적 피분석물 또는 표적 단백질을 검출하기 위한 단백질 분석 평가 및/또는 앱타머 분석 평가 및 피분석물로서 표적 핵산 서열을 검출하기 위한 핵산 분석 평가는 (단일) 카트리지 및/또는 센서 장치에서 연속적으로 또는 순차적으로 수행된다. 그러나, 저분자 물질들, 스테로이드들, 유기 인산 화합물들 등과 같은 다른 표적 피분석물도 특히 앱타머 분석 평가에 의해 또한 검출될 수 있다.
본 방법의 또 다른, 특히 바람직한 변형예에 따라서, 피분석물로서 제1 표적 피분석물, 특히 표적 단백질을 검출하기 위한 단백질 분석 평가, 및 저분자 물질, 스테로이드, 유기 인산 화합물 등과 같은 제1 표적 피분석물과 상이한 제2 표적 피분석물을 검출하기 위한 앱타머 분석 평가가 순차적으로 수행되며, 단백질 분석 평가는 바람직하게 앱타머 분석 평가 전에 수행된다.
특히, 바람직하게, 포획 단백질들에 고정되고 및/또는 결합되는 표적 단백질들은 핵산 분석 평가가 수행되기 전에 및/또는 상기 분석 평가가 수행되기 위하여 열 효과에 의해, 특히 센서 장치를 가열하는 것에 의해 및/또는 가열된 유체에서 공급하는 것에 의해 변성되고 및/또는 분리되며, 및/또는 서로 결합된 포획 핵산 서열들 및 표적 핵산 서열들은 앱타머 분석 평가가 수행되기 전에 및/또는 상기 분석 평가가 수행되기 위하여 열 효과에 의해, 특히 센서 장치를 가열하기 위하여 및/또는 가열된 유체에서 공급하는 것에 의해 서로 분리된다. 이러한 것은 대응하는 장점을 유발한다.
독립적으로 또한 실시될 수 있는 본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 샘플의 피분석물들로서 표본 단백질들 및 표적 핵산 서열들 모두는 단일 카트리지 및/또는 공통 센서 장치, 특히 바람직하게 공통 센서 어레이에서 대응하는 포획 분자들에 결합되고, 검출되어 식별된다. 이러한 것은 샘플의 포괄적이고 신속하며 및/또는 정확한 테스트를 가능하게 한다.
독립적으로 또한 실시될 수 있는 본 발명의 다른 양태에 따라서, 샘플은 카트리지에서 부분들로 분할되고, 단백질 분석 평가, 앱타머 분석 평가 및/또는 핵산 분석 평가로 이루어진 선택 그룹으로부터의 적어도 2개의 분석 평가로부터 선택된 다수의 (상이한) 분석 평가는 동일한 카트리지 및/또는 센서 장치에서 수행된다. 이러한 것은 샘플의 포괄적이고 신속하며 및/또는 정확한 테스트를 가능하게 한다.
분석 디바이스 및/또는 카트리지 및/또는 센서 장치는 바람직하게 단백질 분석 평가, 앱타머 분석 평가 및/또는 핵산 분석 평가를 수행하도록 설계된다. 특히, 센서 장치는 표적 피분석물들, 특히 포획 단백질들에 대응하는 표적 단백질들을 결합하고, 표적 피분석물들, 특히 포획 핵산 서열들에 대응하는 표적 핵산 서열들을 결합하고, 및/또는 표적 피분석물들, 특히 포획 앱타머들에 대응하는 표적 단백질들 또는 다른 표적 피분석물들을 결합하기 위하여 포획 분자들로서 포획 단백질들, 포획 분자들로서 포집 핵산 서열들, 및/또는 포획 분자들로서 포획 앱타머들을 포함한다.
센서 배열 또는 센서 장치는 바람직하게 포획 분자들에 결합된 피분석물들을 전기 화학적으로 검출하기 위해 설계된다.
센서 장치는 바람직하게 복수의 센서 필드 및/또는 전극(전극 쌍)을 가지는(정확하게) 하나의 센서 어레이를 포함하고, 센서 필드 및/또는 전극(전극 쌍)에는 특히 각각 포획 분자들이 제공된다.
본 발명의 의미 내에서, 포획 분자들은 특히 핵산 서열들, 특히 DNA 서열들, RNA 서열들 및/또는 앱타머들 및/또는 단백질들, 특히 항원 및/또는 항체이다. 특히, 포획 분자들은 샘플의 대응하는 피분석물들을 결합 및/또는 고정하도록 설계된다.
본 발명의 의미 내에서, 포획 핵산 서열들은 특히 긴(단일 가닥의) 핵산 서열들, 특히 바람직하게 70개보다 많은 또는 80개의 염기 및/또는 5000개 미만 또는 1000개의 염기를 가지는 DNA 서열들 및/또는 RNA 서열들이다. 특히, 포획 핵산 서열들은 대응하는 표적 핵산 서열들, 특히 바람직하게 적어도 실질적으로 동일한 길이인 표적 DNA 서열들 및/또는 표적 RNA 서열들에 결합되도록 설계된다.
본 발명의 의미 내에서, 포획 앱타머들은 특히 바람직하게 적어도 10개 또는 20개의 염기 및/또는 최대 70개 또는 80개의 염기를 가지는 짧은 (단일 가닥) 핵산 서열들에 기초한 포획 분자들이다. 특히 바람직하게, 포획 앱타머들은 포획 핵산 서열들보다 짧고, 및/또는 포획 앱타머들은 포획 핵산 서열들보다 적은 염기를 가진다. 포획 앱타머들은 바람직하게 표적 단백질들, 저분자 물질, 스테로이드들, 유기 인산 화합물들 및/또는 다른 표적 피분석물을 결합하도록 설계된다. 특히, 본 발명의 의미 내에서, 포획 앱타머들은 DNA 올리고뉴클레오타이드(oligonucleotide)들 및/또는 RNA 올리고뉴클레오타이드들 및/또는 펩타이드들이다.
포획 앱타머들은 바람직하게 합성적으로 생산되며, 일반적으로 생산된 후에(즉시) 3차원 구조를 (아직) 가지지 않는다. 이러한 배경에 대해, 사용되기 전에 열적으로 활성화되고 및/또는 표적 피분석물들을 결합하기 위하여 포획 앱타머들이 먼저 열적으로 활성화되는 것이 필요하며, 및/또는 수소 브릿지(hydrogen bridge)가 열 효과에 의해 개방되고 후속 냉각(폴딩)에 의해 형성되는 것이 필요할 수 있다. 그러므로, 포획 앱타머들은 표적 피분석물 결합을 가능하게 하는 3차원 구조를 취한다. 포획 앱타머들을 활성화 및/또는 폴딩하기 위한 온도(임계 온도)는 바람직하게 70℃ 이상 또는 80℃, 특히 90℃ 이상 또는 95℃이다. 포획 분자들은 특히 스폿팅(spotting)으로서 공지된 공정에서 센서 어레이, 특히 센서 필드 및/또는 전극에 적용되고 고정되고 및/또는 결합된다.
특히, 센서 필드들 및/또는 전극들은 각각, 특히 항체의 형태를 하는 포획 단백질들, 특히 바람직하게 단일 가닥 DNA 프로브의 형태를 하는 포획 핵산 서열들, 및/또는 포획 앱타머들로 이루어진 선택 그룹으로부터 선택된 적어도 2개의 형태의 포획 분자들을 각각 포함한다. 이러한 목적을 위해, 바람직한 방식으로, 포획 단백질들, 포획 핵산 서열들 및/또는 포획 앱타머들은 혼합물로서 센서 장치, 특히 센서 어레이 및/또는 센서 필드들에 고정된다. 포획 단백질들, 포획 핵산 서열들 및/또는 포획 앱타머들은 표적 단백질들, 표적 핵산 서열들 및/또는 다른 표적 피분석물들에 기초하여 피분석물들을 결합 및/또는 고정할 수 있다. 고정된 피분석물들은 후속의 전기 화학적 측정 및/또는 산화환원 사이클링 및/또는 형광 측정(fluorescence measurement)에 의해 식별되거나 또는 검출될 수 있다.
제안된 발명에 따라서, 분석 시스템 및/또는 카트리지 및/또는 센서 장치는 샘플의 특히 샘플의 포괄적인 테스트, 특히 표적 단백질들, 표적 핵산 서열들 및/또는 다른 표적 피분석물들의 검출을 가능하게 한다. 그러므로, 특히 다수의 및/또는 특히 상이한 및/또는 포괄적인 테스트가 샘플 상에서 유익하게 수행될 수 있고, 및/또는 복수의 질병 및/또는 병원균이 샘플에서 검출되거나 식별될 수 있다.
분석 시스템은 특히 휴대용, 모바일 및/또는 현장 진단 시스템이며/또는 샘플링 부위에서 및/또는 중앙 실험실에서 떨어져 사용될 수 있으며, 및/또는 예를 들어 축전지, 배터리, 및/또는 다른 전력 저장 수단에 의해 메인, 특히 주 전력 공급부와 관계없이 자동으로 및/또는 독립적으로 작동될 수 있다.
분석 시스템은 바람직하게 분석 디바이스 및/또는 샘플을 테스트하기 위한 적어도 하나의 카트리지를 포함하며, 카트리지는 바람직하게 샘플을 수용하기 위해 설계되며, 분석 디바이스는 바람직하게 카트리지를 수용하기 위해 설계된다.
"분석 디바이스"라는 용어는 바람직하게 가동성이고 및/또는 현장에서 사용될 수 있고 및/또는 카트리지에서 및/또는 카트리지에 의해 샘플 또는 그 성분을 화학적으로, 생물학적으로 및/또는 물리적으로 테스트 또는 분석하도록 설계된 장비를 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 분석 디바이스는 카트리지에서의 샘플의 전처리 및/또는 테스트를 제어한다.
특히 바람직하게, 분석 디바이스는 카트리지를 수용하거나 또는 상기 카트리지를 전기적으로, 열적으로, 기계적으로 및/또는 공압적으로 연결하도록 설계된다.
용어 "카트리지"는 바람직하게 샘플의 적어도 하나의 피분석물, 특히 단백질, 핵산 서열 및/또는 다른 피분석물을 검출, 식별 또는 결정하는 것을 가능하게 하기 위하여, 샘플을 수용하여 보관하고 물리적으로, 화학적으로 및/또는 생물학적으로 처리 및/또는 준비 및/또는 측정하도록 설계된 구조적 장치 또는 유닛을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명의 의미 내의 카트리지는 바람직하게 채널들 및/또는 캐비티들을 통한 유동을 제어하기 위하여 복수의 채널, 캐비티 및/또는 밸브를 가지는 유체 시스템을 포함한다.
특히, 본 발명의 의미 내에서, 카트리지는 적어도 실질적으로 평면 및/또는 카드형이도록 설계되고, 특히 (마이크로) 유체 공학적 카드로 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.
"분석 평가"라는 용어는 바람직하게 샘플에서 적어도 하나의 피분석물을 검출 또는 식별하기 위한 분자 생물학적 테스트를 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 샘플에 있는 적어도 하나의 피분석물은 분석 평가에 의해 또는 분석 평가를 수행하는 것에 의해 정량적으로 및/또는 정성적으로 검출되거나 또는 식별될 수 있다. 바람직하게, 복수의 방법 단계들이 분석 평가를 (완전히) 수행하도록 요구된다. 바람직하게, 본 발명의 의미 내에서, 분석 평가를 수행할 때, 샘플은 하나 이상의 시약으로 전처리되고, 전처리된 샘플은 테스트되고, 특히 샘플에 있는 적어도 하나의 피분석물이 검출되거나 식별된다.
본 발명의 의미 내의 분석 평가는 특히 바람직하게 대응하는 포획 단백질들에 결합하는 것에 의해 표적 호르몬 및/또는 표적 단백질, 특히 표적 항원 및/또는 표적 항체를 검출하기 위한 면역학적 분석 평가(immunoassay) 및/또는 단백질 분석 평가, 특히 바람직하게 대응하는 포획 핵산 서열들에 결합하는 것에 의해 표적 핵산 서열, 특히 표적 DNA 서열 및/또는 표적 RNA 서열을 검출하기 위한 핵산 분석 평가, 및/또는 대응하는 포획 앱타머들에 결합하는 것에 의해 표적 단백질 및/또는 다른 표적 피분석물들을 검출하기 위한 앱타머 분석 평가이다.
그러므로, 분석 평가는 사용된 포획 분자들의 관점에서 특히 다르다.
단백질 분석 평가에서, 바람직하게 포획 단백질들은 특히 포획 단백질들에 대응하는 표적 피분석물들을 결합 및/또는 검출하거나 또는 식별하는 것을 가능하게 하기 위해 포획 분자들로서 사용된다. 핵산 분석 평가에서, 바람직하게 포획 핵산 서열들은 포획 핵산 서열들에 대응하는 표적 피분석물들을 결합 및/또는 검출하거나 또는 식별하는 것을 가능하게 하기 위해 포획 분자들로서 사용된다. 앱타머 분석 평가에서, 바람직하게 포획 앱타머들은 포획 앱타머들에 대응하는 표적 피분석물들을 결합 및/또는 검출하거나 또는 식별하는 것을 가능하게 하기 위하여 포획 분자들로서 사용된다.
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 수용되는 제안된 카트리지를 포함하는 제안된 분석 시스템의 개략도;
도 2는 카트리지의 개략도;
도 3은 분석 시스템 및/또는 카트리지의 센서 장치의 개략 정면도;
도 4는 센서 장치의 센서 필드를 도시하는 도 3의 확대 상세도;
도 5는 센서 장치의 개략 배면도;
도 6은 센서 장치 및 더욱 멀리 이동된 센서 커버를 포함하는 분석 시스템 및/또는 카트리지의 센서 배열의 개략 단면도;
도 7은 센서 커버가 하강된, 도 6에 따른 센서 배열의 개략 단면도;
도 8은 단백질 분석 평가가 수행된 후의 센서 배열의 개략 단면도;
도 9는 핵산 분석이 수행되는 동안 센서 배열의 개략 단면도;
도 10a는 센서 장치의 센서 어레이의 센서 필드의 점유의 개략도;
도 10b는 센서 필드의 형광 측정의 도 10a에 대응하는 개략도;
도 10c는 센서 필드의 다른 형광 측정의 도 10a에 대응하는 개략도;
도 11a는 센서 어레이의 제1 전기 화학적 측정의 그래프;
도 11b는 센서 어레이의 제2 전기 화학적 측정의 그래프;
도 11c는 센서 어레이의 제3 전기 화학적 측정의 그래프; 및
도 12는 상이한 포획 분자들를 포함하는 센서 배열의 도 6에 대응하는 개략 단면도.
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 카트리지(100)로서 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 샘플은 바람직하게 하나 이상의 피분석물을 함유하며, 바람직하게 피분석물들이 식별되거나 또는 검출되는, 특히 정성적으로 및/또는 정량적으로 결정되는 것이 가능하다. 특히 바람직하게, 본 발명의 의미 내에서, 샘플은 피분석물들로서 표적 핵산 서열들, 특히 피분석물들로서 표적 DNA 서열들 및/또는 표적 RNA 서열들, 표적 단백질들, 특히 표적 항원 및/또는 표적 항체, 및/또는 호르몬들, 저분자 물질들, 스테로이드들, 유기 인산 화합물들 등과 같은 다른 표적 피분석물들을 가진다. 특히 바람직하게, 적어도 하나의 질병, 병원균 및/또는 다른 물질은 피분석물들을 정성적으로 및/또는 정량적으로 결정하는 것에 의해 샘플(P)에서 검출되거나 또는 식별될 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), 분석 디바이스(200) 및/또는 카트리지(100)에 의해, 및/또는 샘플(P), 바람직하게 샘플(P)의 피분석물들을 테스트하기 위한 제안된 방법을 사용하여, 특히 (특정) 핵산 서열 또는 핵산 서열 또는 표적 핵산 서열(ZN)(도 9 참조), (특정) 단백질 또는 표적 단백질(ZP)(도 6 및 도 7 참조), 및/또는 다른 표적 피분석물이 결정되거나, 식별되거나 또는 검출될 수 있다. 특히 바람직하게, 샘플(P)의 복수의 피분석물, 특히 복수의 상이한 표적 핵산 서열(ZN), 상이한 표적 단백질(ZP), 및/또는 상이한 다른 표적 피분석물이 카트리지(100)에서 및/또는 2개의 검출 단계 및/또는 분석 평가에서 결정되거나, 식별되거나 또는 검출될 수 있다. 상기 피분석물들은 특히 정성적으로뿐만 아니라, 대안적으로 또는 추가적으로, 특히 바람직하게 또한 정량적으로 검출되고, 식별되고 및/또는 측정된다.
그러므로, 샘플(P)은 특히, 예를 들어 샘플이 질병 및/또는 병원균을 검출하거나 또는 식별하는 것을 가능하게 하거나 또는 진단에 중요한 다른 값 또는 물질을 결정하기 위해 적어도 하나의 피분석물을 정성적으로 및/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(ZN), 특히 표적 DNA 서열 및/또는 표적 RNA 서열을 검출하거나 또는 식별하기 위한 핵산 분석 평가, 표적 단백질(ZP), 특히 표적 항원 및/또는 표적 항체를 검출하거나 또는 식별하기 위한 단백질 분석 평가, 및/또는 표적 단백질(ZP) 및/또는 다른 표적 피분석물들을 검출하거나 또는 식별하기 위한 앱타머 분석 평가가 가능하게 되고 및/또는 수행된다.
바람직하게, 샘플(P) 또는 샘플(P)의 개별 성분 또는 피분석물들은 필요하면 특히 PCR에 의해 증폭될 수 있고, 분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200) 또는 카트리지(들)에서 및/또는 핵산 분석 평가를 위해 테스트되고, 식별되고 및/또는 검출될 수 있다. 그러므로, 바람직하게, 피분석물 또는 피분석물들의 증폭 생성물들이 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, 평탄, 플레이트 형상 및/또는 카드형이다.
카트리지(100)는 바람직하게 특히 적어도 실질적으로 평면, 평탄, 플레이트 형상 및/또는 카드형 본체 또는 지지부(101)를 포함하며, 본체(101)는 특히 플라스틱 물질, 특히 바람직하게 폴리프로필렌으로 만들어지고 및/또는 사출 성형된다.
카트리지(100)는 도 2의 점선으로 도시된 바와 같이, 적어도 부분적으로, 특히 적어도 부분적으로 전면에 형성된 본체(101) 및/또는 캐비티들 및/또는 채널을 덮기 위한 및/또는 밸브들 등을 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 다음에 유체 시스템(103)으로서 지칭되는 유체 공학적 시스템(103)을 형성 및/또는 포함한다.
카트리지(100), 본체(101), 및/또는 유체 시스템(103)은 바람직하게 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 특히 분석 디바이스(200)에서 작동 위치에서 및/또는 테스트 동안 적어도 실질적으로 수직으로 실질적으로 배향된다. 그러므로, 카트리지(100)의 주 평면 또는 표면 연장부는 작업 위치에서 적어도 실질적으로 수직으로 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, 복수의 캐비티는 바람직하게 특히 복수의 채널(114)에 의해 유체적으로 상호 연결된다.
본 발명의 의미 내에서, 채널들은 바람직하게 주 유동 방향으로 유체를 전도하기 위한 세장형 형태이며, 상기 형태는 바람직하게 모든 측면에서 주 유동 방향 및/또는 길이 방향 연장부에 대해 횡방향으로, 특히 직각으로 폐쇄된다.
특히, 지지부(101)는 커버(102)에 의해 측부가 폐쇄되고 본 발명의 의미 내에서 채널을 형성하는 세장형 노치들, 오목부들, 함몰부들 등을 포함한다.
본 발명의 의미 내에서, 캐비티들 또는 챔버들은 바람직하게 특히 측면들에서 특히 커버(102)에 의해 폐쇄되거나 덮여지는 카트리지(100) 또는 지지부(101)에서의 오목부들, 함몰부들 등에 의해 형성된다. 각각의 캐비티에 의해 둘러싸인 공간은 바람직하게 채널들에 의해 유체적으로 링크된다.
특히, 본 발명의 의미 내에서, 캐비티는 유체의 유입 및/또는 유출을 위한 적어도 2개의 개구를 포함한다.
본 발명의 의미 내에서, 캐비티들은 바람직하게 채널들보다 큰, 바람직하게 적어도 2, 3 또는 4배 큰 지름 및/또는 유동 단면적을 가진다. 그러나, 원칙적으로 캐비티들은 일부 경우에 채널들과 유사한 방식으로 신장된다.
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. 특히, 센서 장치(113)는 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이 센서 배열의 부분을 형성한다.
도시된 예에서, 카트리지(100) 또는 유체 시스템(103)은 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 2개의 계량 캐비티(105A 및 105B), 복수의 중간 캐비티(106A 내지 106G), 복수의 저장 캐비티(108A 내지 108E) 및/또는 바람직하게 서로 별개로 적재될 수 있는, 특히 제1 반응 캐비티(109A), 제2 반응 캐비티(109B) 및 선택적인 제3 반응 캐비티(109C)의 복수의 반응 캐비티(109)를 포함한다.
상기 계량 캐비티(105)는 바람직하게 상기 샘플(P)을 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 공장에 있을 때, 저장 캐비티(108)들은 바람직하게 특히 시약, 용매 또는 세척 완충액(wash buffer)과 같은 액체로 적어도 부분적으로 채워진다.
수집 캐비티(111)는 바람직하게 샘플 잔재물 등과 같은 테스트를 위해 일반적으로 사용되는 다량의 유체를 수용하도록 설계된다. 바람직하게, 초기 상태에서 또는 공장에 있을 때, 수집 캐비티(111)는 비어 있거나 가스, 특히 공기로 채워진다. 수집 캐비티(111)의 체적은 저장 캐비티/캐비티(108)들 또는 그 액체 함유량의 (누적) 체적 및/또는 수용 캐비티(104) 또는 샘플(P)의 체적에 대응하거나 또는 바람직하게 초과한다.
반응 캐비티/캐비티(109)들은 바람직하게 반응 캐비티(109) 내에 위치된 물질이 분석이 수행될 때, 예를 들어 분석 디바이스(200)의 장치 또는 분자들에 열적으로, 전기적으로, 기계적으로 및/또는 공압적으로 링크되거나 결합되는 것에 의해 반응하는 것을 가능하게 하도록 설계된다.
반응 캐비티/캐비티(109)들은 특히 PCR에서 증폭 반응, 또는 특히 PCR에서 몇몇 바람직하게 상이한 증폭 반응들을 수행하도록 사용된다. 몇몇, 바람직하게 상이한 PCR, 즉 상이한 프라이머 조합 또는 프라이머 쌍을 가지는 PCR을 동시에 및/또는 별개로 및/또는 상이한 반응 캐비티(109)에서 수행하는 것이 바람직하다.
핵산 분석 평가를 수행하도록, 바람직하게 샘플(P)의 피분석물들로서 표적 핵산 서열(ZN)은 특히 센서 배열 또는 센서 장치(113)에서 후속의 검출을 위한 증폭 생성물들을 생성하기 위하여 증폭 반응에 의해 반응 캐비티/캐비티(109)들에서 증폭된다.
본 발명의 의미 내에서, 증폭 반응은, 피분석물, 특히 표적 핵산 서열(ZN)이 증폭/복사되고 및/또는 피분석물의 증폭 생성물들, 특히 핵산 생성물들이 생성되는 분자 생물학적 반응이다. 특히 바람직하게, PCR은 본 발명의 의미 내에서 증폭 반응이다.
"PCR"은 중합 효소 연쇄 반응(Polymerase Chain Reaction)의 약자이며, 특히 증폭 생성물들 또는 핵산 생성물들을 테스트 및/또는 검출하기 위하여 중합 효소들 및 효소들을 사용하여 바람직하게 몇몇 사이클에서 샘플(P)의 특정 피분석물들, 특히 RNA 또는 RNA 서열들 또는 DNA 또는 DNA 서열들의 부분들을 증폭시키는 분자 생물학적 방법이다. RNA가 테스트 및/또는 증폭되도록 의도되면, PCR이 수행되기 전에, 특히 역전사 효소(reverse transcriptase)를 사용하여 RNA로부터 시작하여 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, 프라이머들 또는 뉴클레오타이드들은 그런 다음 DNA 또는 cDNA의 개별적으로 분리된 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 또는 피분석물들 또는 증폭 생성물 상에 마커 또는 라벨, 특히 비오틴(biotin)을 (추가로) 생성하는 프라이머들이 바람직하게 사용된다. 이러한 것은 검출을 가능하게 하거나 용이하게 한다. 바람직하게, 사용된 프라이머는 비오틴화되고(biotinylated) 및/또는 특히 라벨(L)로서 공유 결합된 비오틴을 포함하거나 형성한다.
하나 이상의 반응 캐비티(109)에서 생성된 샘플(P)의 증폭 생성물들, 표적 핵산 서열(ZN)들 및/또는 다른 부분들은 특히 펌프 장치(112)에 의해 연결된 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 전도되거나 공급될 수 있다.
센서 배열 또는 센서 장치(113)는 특히 샘플(P)의 피분석물 또는 피분석물들, 이 경우에 특히 바람직하게 피분석물들로서 표적 핵산 서열(ZN)들 및/또는 표적 단백질(ZP)들을 검출하기 위해, 특히 바람직하게 정성적으로 및/또는 정량적으로 결정하도록 사용된다. 그러나, 대안적으로 또는 추가적으로, 다른 값들이 또한 수집되고 및/또는 결정될 수 있다.
특히, 펌프 장치(112)는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 특히 바람직하게 카트리지(100)의 후면에서 특히 필름 또는 커버(102)에 의해, 튜브형 또는 비드형 상승부를 포함하거나 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 필요에 따라 일시적으로 및/또는 영구적으로 유체적으로 연결될 수 있고 및/또는 서로 유체적으로 분리될 수 있으며 및/또는 선택적으로 또는 택일적으로, 특히 분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)에 의해 제어되도록 한다.
캐비티(104 내지 111)들은 바람직하게 복수의 채널(114)에 의해 유체적으로 각각 연결되거나 또는 상호 연결된다. 특히 바람직하게, 각각의 캐비티는 필요에 따라 각각의 캐비티를 통해 유체를 채우고, 유동시키고 및/또는 이로부터 드레인하는 것을 가능하게 하기 위하여 적어도 2개의 관련 채널(114)에 의해 링크되거나 또는 연결된다.
유체 운반 또는 유체 시스템(103)은 바람직하게 모세관 힘에 기초하지 않거나, 또는 상기 힘에 전적으로 기초하지 않고, 특히 중력 및/또는 펌프 또는 펌프 장치(112)에 의해 특히 바람직하게 발생되는 펌핑력 및/또는 압축력 및/또는 흡입력의 효과에 근본적으로 기초한다. 이러한 경우에, 유체의 유동 또는 유체 운반 및 계량은 이에 따라 밸브(115)들을 개방하고 폐쇄하는 것에 의해 및/또는 이에 따라 특히 분석 디바이스(200)의 펌프 드라이브(202)에 의해 펌프 또는 펌프 장치(112)를 동작시키는 것에 의해 제어된다.
바람직하게, 캐비티(104 내지 110)들의 각각은 작업 위치에서 상부에 입구 및 하부에 출구를 가진다. 그러므로, 요구되면, 각각의 캐비티로부터의 액체만이 출구를 통해 제거될 수 있다.
작동 위치에서, 각각의 캐비티로부터의 액체는 바람직하게 각각의 경우에 바닥에 있는 출구를 통해 제거되고, 특히 흡인되고, 바람직하게 가스 또는 공기가 특히 상부에 있는 입구를 통해 각각의 캐비티 내로 유동 및/또는 펌핑되는 것이 가능하다. 그러므로, 특히, 캐비티들에서의 관련 진공은 액체를 운반할 때 방지되거나 적어도 최소화될 수 있다.
특히, 캐비티들, 특히 바람직하게 저장 캐비티/캐비티(108)들, 혼합 캐비티(107) 및/또는 수용 캐비티(104)는, 상기 캐비티들이 액체, 및 작업 위치에서 잠재적으로 상향 상승을 형성할 수 있는 가스 또는 공기의 기포로 채워질 때, 액체가 기포없이 출구 위에서 수집되도록 각각 치수화되고 및/또는 정상 작동 위치에 배향된다. 그러나 다른 해결책도 여기에서 또한 가능하다.
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 선택적 중간 연결부(104D)를 포함하며, 바람직하게 샘플(P) 또는 그 일부가 출구(104C) 및/또는 출구 선택적 중간 연결부(104D)를 통해 제거되고 및/또는 더욱 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 배출구(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 분석을 수행하기 위해 선택적 중간 연결부(104D)를 통해 전도되거나, 방출되거나, 또는 제거될 수 있다.
바람직하게, 적어도 하나의 밸브(115)가 각각의 캐비티 및/또는 저장 캐비티(108), 수용 캐비티(104), 펌프 장치(112) 및/또는 센서 장치(113)에 배정되고 및/또는 각각의 입구의 상류 및/또는 각각의 출구의 하류에 배열된다.
바람직하게, 예를 들어 유체가 직렬로 또는 연속적으로 통과하여 유동하는 캐비티(104 내지 111)들 또는 캐비티(104 내지 111)의 순서는 선택적으로 해제될 수 있고, 및/또는 유체는 작동되는 배정된 밸브(115)들에 의해 선택적으로 관통 유동될 수 있으며, 및/또는 상기 캐비티들은 유체 시스템(103) 및/또는 다른 캐비티들에 유체적으로 연결될 수 있다.
특히, 밸브(115)들은 본체(101) 및 필름 또는 커버(102)에 의해 형성되고, 및/또는 이와 함께 형성되고 및/또는 예를 들어 추가의 층들, 함몰부들 등에 의해 또는 가지는 다른 방식으로 형성된다.
특히 바람직하게, 저장-안정한 방식으로 개방된 수용 캐비티(104)로부터 저장 캐비티(108) 및/또는 유체 시스템(103)에 위치된 액체 또는 액체 시약(F)을 밀봉하기 위하여 초기에 또는 저장 상태일 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 사용될 때 및/또는 카트리지(100)를 분석 디바이스(200) 내로 삽입 동안 또는 그 후에만 및/또는 분석 평가를 수행하기 위해 특히 자동으로 개방된다.
복수의 밸브(115A), 특히 이 경우에 3개의 밸브는, 특히 입구(104B) 및 출구(104C)에 추가하여 중간 연결부(104D)가 제공되면 바람직하게 수용 캐비티(104)에 배정된다. 용도에 의존하여, 입구(104B) 상의 밸브(115A) 이외에, 바람직하게 출구(104C) 또는 중간 연결부(104D)에 있는 밸브(115A)만이 개방된다.
바람직하게, 샘플(P)이 삽입되고 및/또는 수용 캐비티(104) 또는 수용 캐비티(104)의 연결부(104A)가 폐쇄될 때까지, 수용 캐비티(104)에 배정된 밸브(115A)들은 유체 시스템(103) 및/또는 카트리지(100)를 특히 유체적으로 및/또는 가스 기밀 방식으로 밀봉한다.
(초기에 폐쇄된) 밸브(115A)의 대안으로서 또는 이에 추가하여, 바람직하게 저장-안정 방식으로 폐쇄되지 않고 및/또는 초기에 또는 비작동 위치에서 또는 카트리지(100)가 분석 디바이스(200) 내로 삽입되지 않을 때 개방되며, 및/또는 작동에 의해 폐쇄될 수 있는 하나 이상의 밸브(115B)가 제공된다. 이러한 밸브(115B)들은 특히 테스트 동안 유체의 흐름을 제어하도록 사용된다.
바람직하게, 상기 카트리지(100)는 바람직하게 유체 공학적 카드로서 설계되고 및/또는 상기 유체 시스템(103)은 바람직하게 마이크로 유체 공학적 시스템으로서 설계된다. 본 발명에서, "마이크로 유체 공학적"이라는 용어는 바람직하게, 개별 캐비티의 개별 체적, 캐비티들의 일부 또는 모든 캐비티(104 내지 111) 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 용적을 가지는 샘플(P)이 카트리지(100) 및/또는 유체 시스템(103), 특히 수용 캐비티(104) 내로 도입될 수 있다.
액체 또는 액체 시약(F)의 형태로 및/또는 건조 시약(S)으로서 건조 형태로 테스트 전에 도입되거나 제공되는 시약 및 액체는 바람직하게 도 2에 따른 개략도에서 도면 부호 F1 내지 F5 및 S1 내지 S10으로 지시된 바와 같이 샘플(P)을 테스트하는데 요구된다.
또한, 예를 들어 검출 분자(D) 및/또는 산화환원계를 형성하기 위해, 특히 세척 완충액, 시약(S) 및/또는 기재(SU)를 건조시키기 위한 용매의 형태를 하는 다른 액체(F)는 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 시약과 다른 액체 사이에 구별이 없으며, 그러므로, 각각의 설명이 이에 따라서 서로 적용 가능하다.
분석 시스템(1) 또는 카트리지(100)는 바람직하게 샘플(P)을 전처리하기 위해 및/또는 테스트 또는 분석 평가를 수행하기 위해, 특히 하나 이상의 증폭 반응 또는 PCR을 수행하기 위해 요구되는 모든 시약 및 액체를 수용하며, 그러므로, 바람직하게 선택적으로 전처리된 샘플(P)을 수용하는 것만이 필요하다.
카트리지(100) 또는 유체 시스템(103)은 필요하면 반응 캐비티(109)들을 지나고 선택적인 중간 온도 제어 캐비티(110)를 우회하는 것에 의해 센서 장치(113)에 직접 샘플(P) 또는 그 성분을 전도 또는 이송하는 것을 가능하게 하기 위하여 선택적으로 사용될 수 있는 바이패스(114A)를 바람직하게 포함한다.
바람직하게, 바이패스(114A)는 다음에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 특히 샘플(P) 또는 그 일부를 혼합 캐비티(107)로부터 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 액체 전면 및/또는 유체의 유동을 검출하기 위한 센서 부분(116)들 또는 다른 장치를 바람직하게 포함한다.
초기에 폐쇄된 채널(114)들, 밸브(115)들, 특히 밸브(115A)들 및 초기에 개방된 밸브(115B)들 및 도 2에서의 센서 부분(116)들과 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 잉여 또는 사용된 시약 및 액체 및 샘플의 용적을 수용하기 위해 및/또는 개별 캐비티 및/또는 채널을 비우기 위하여 가스 또는 공기를 제공하기 위하여 사용된다. 초기 상태에서, 수집 캐비티(111)는 바람직하게 가스, 특히 공기만으로 채워진다.
특히, 수집 캐비티(111)는 상기 캐비티들, 채널들 또는 다른 장치로부터 시약들 및 액체들을 제거하기 위하여 및/또는 가스 또는 공기로 상기 시약들 및 액체들을 대체하기 위하여, 개별적인 캐비티들 및 채널들 또는 다른 장치에 유체적으로 및/또는 선택적으로 연결될 수 있다. 수집 캐비티(111)는 바람직하게 적절한 (큰) 치수가 주어진다.
샘플(P)이 수용 캐비티(104) 내로 도입되고 연결부(104A)가 폐쇄되면, 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 추후에 공급될 수 있다.
도 1은 카트리지(100)에 수용된 샘플(P)에 대한 테스트 또는 분석 평가를 수행하기 위하여 즉시 사용 가능한 상태의 분석 시스템(1)을 도시한다. 그러므로, 이러한 상태에서, 카트리지(100)는 분석 디바이스(200)에 링크되고, 이에 의해 수용되고 및/또는 그 안으로 삽입된다.
다음에, 분석 디바이스(200)의 일부 특징 및 양태가 먼저 도 1에 기초하여 보다 상세히 설명된다. 상기 디바이스와 관련된 특징들 및 양태들은 바람직하게 특히 더 이상의 명백한 설명이 없더라도, 제안된 분석 시스템(1)의 직접적인 특징 및 양태이다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 카트리지(100)를 장착 및/또는 수용하기 위한 마운트 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)를 카트리지(100)에 기계적으로, 전기적으로, 열적으로 및/또는 공압적으로 연결하거나 결합하는 것이 제공된다.
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) 및/또는 센서 장치(113)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 작동시키도록 설계된다.
바람직하게, 펌프 드라이브(202)의 헤드는 펌프 장치(112)의 바람직하게 비드형 상승부를 회전 가능하게 축 방향으로 함몰시키도록 회전될 수 있다. 특히 바람직하게, 펌프 드라이브(202)와 펌프 장치(112)는 특히 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 해결책도 또한 가능하다.
바람직하게, 펌프의 용량 및/또는 배출 속도는 제어될 수 있고, 및/또는 펌프 및/또는 펌프 드라이브(202)의 이송 방향은 전환될 수 있다. 그러므로, 바람직하게, 유체는 필요에 따라 전방 또는 후방으로 펌핑될 수 있다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 특히 카트리지(100) 및/또는 센서 배열 및/또는 센서 장치(113)를 전기적으로 및/또는 열적으로 연결하기 위한 연결 장치(203)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연결 장치(203)는 바람직하게 복수의 접촉 요소(203A)를 포함하며, 카트리지(100), 특히 센서 배열 또는 센서 장치(113)는 바람직하게 접촉 요소(203A)들에 의해 분석 디바이스(200)에 전기적으로 연결되거나 연결 가능하다. 접촉 요소(203A)들은 바람직하게 접촉 스프링들이며; 그러나, 이러한 것들은 스프링 적재 연결 핀등일 수 있다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 카트리지(100)를 온도 제어하고 및/또는 특히 가열 및/또는 냉각하기 위하여 카트리지에서 열 영향을 미치기 위한 하나 이상의 온도 제어 장치(204)를 포함하며, 온도 제어 장치(204)(들)는 바람직하게(각각) 가열 저항기 또는 펠티에 요소를 포함하거나 또는 이에 의해 형성된다.
개별 온도 제어 장치(204), 이러한 장치들 중 일부, 또는 이러한 장치들의 전부는 바람직하게 카트리지(100), 본체(101), 커버(102), 센서 배열 또는 센서 장치(113) 및/또는 개별 캐비티에 대해 위치될 수 있고 및/또는 이러한 것들에 열적으로 결합될 수 있고 및/또는 이러한 것들에 통합될 수 있고 및/또는 특히 분석 디바이스(200)에 의해 전기적으로 작동되거나 또는 제어될 수 있다. 도시된 예에서, 특히 온도 제어 장치(204A, 204B 및/또는 204C)들이 제공된다.
바람직하게, 다음에 반응 온도 제어 장치(204A)로서 지칭되는 온도 제어 장치(204A)는 특히 그 안에서 하나 이상의 증폭 반응을 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)에 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 피분석물들, 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들을 바람직하게 예열 온도, 변성 온도 및/또는 용융점 또는 용융 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 피분석물들, 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들을 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), 피분석물들, 생성된 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들을 변성시키도록, 임의의 이중 가닥의 피분석물들, 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들을 단일 가닥으로 분할 및/또는 용융시키도록, 및/또는 열의 추가에 의해 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들의 조기 결합 및/또는 하이브리드화를 중화하도록 설계 또는 의도된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 중간 온도 제어 캐비티(110) 및/또는 중간 온도 제어 장치(204B)는 포획 앱타머(FA)들을 열적으로 활성화 및/또는 폴딩하도록 설계되거나 또는 제공되어서, 특히 상기 포획 앱타머(FA)들이 이미 서두에서 설명된 바와 같이 대응하는 표적 단백질(ZP) 및/또는 다른 표적 피분석물을 결합할 수 있다.
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 피분석물들 또는 표적 단백질(ZP)들 또는 표적 핵산 서열(ZN)들을 (능동적으로) 온도 제어 또는 가열하도록 설계된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 센서 온도 제어 장치(204C)는 포획 앱타머(FA)들을 열적으로 작동 및/또는 폴딩하도록 설계되거나 또는 제공되어서, 특히 상기 앱타머(FA)들은 이미 서두에서 설명된 바와 같이 대응하는 표적 단백질(ZP)들 및/또는 다른 표적 피분석물들을 결합할 수 있다.
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 바람직하게 특히 센서 배열 또는 센서 장치(113)에서 카트리지(100)를 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, 유체 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, 유체 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 존재, 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 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.
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, 유체 센서(206A)들은 바람직하게 이에 따라 펌프 또는 펌프 장치(112)를 제어하고 밸브(115)들을 부응하여 작동시키는 것에 의해 필요한 유체 공학적 순서 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) 내로 삽입 또는 슬라이딩될 수 있으며, 및/또는 특히 슬롯 등과 같이 폐쇄될 수 있는 개구(213)를 통해 분석 디바이스(200)에 의해 수용될 수 있다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 휴대용 또는 가동성이다. 특히 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 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.
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.
다음에, 도 3 내지 도 11을 참조하여, 분석 시스템(1) 및/또는 카트리지(100) 또는 센서 배열의 바람직한 구성 및 바람직한 작동 모드에 대해 더욱 자세한 설명이 주어진다. 센서 장치(113) 및/또는 이에 의해 형성된 센서 배열은 바람직하게 특히 더 이상의 명시적인 지시가 없이도 분석 시스템 및/또는 카트리지(100)의 직접적인 특징이다.
센서 배열은 바람직하게 도 2 및 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 센서 장치(113), 센서 장치(113)를 위한 센서 커버(117), 센서 구획(118), 센서 구획(118)으로의 입구(119) 및/또는 센서 구획(118) 밖으로의 출구(120)를 포함한다.
센서 배열, 특히 센서 장치(113)는 바람직하게 샘플(P)의 피분석물들을 전기 화학적으로 측정 또는 검출하기 위해 설계된다.
특히, 센서 배열 또는 센서 장치(113)는 포획 분자들에 결합된 피분석물들 또는 이로부터 파생된 생성물, 특히 피분석물들 또는 상이한 피분석물들의 (동일하거나 상이한) 증폭 생성물들을 식별, 검출 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.
바람직하게, 센서 배열은 층 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 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 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 평면도에서 볼 때 둥글고, 특히 원형이며, 및/또는 서로로부터 및/또는 서로 바로 이웃하여 공간적으로 분리되도록 배열된다.
도 3은 센서 어레이(113A) 또는 센서 장치(113)의 측정 측면의 평면도, 도 4는 도 3의 확대도, 도 5는 센서 배열 또는 센서 장치(113)의 연결 측면을 도시한 도면, 도 6 내지 도 9는 각각 상이한 방법 단계 동안의 센서 배열를 통한 개략 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.
센서 필드(113B)들은 특히, 서로 독립적으로, 피분석물들이 검출되고, 식별되고, 및/또는 측정되는 것을 가능하게 하는 센서 장치(113) 및/또는 센서 어레이(113A)의 공간적으로 분리된 측정 영역들이다. 그러므로, 상이한 센서 필드(113B)들은 상이한 피분석물들을 각각 검출하고 및/또는 측정할 수 있다. 그러나, 복수의 센서 필드(113B)는 또한 센서 필드(113)들을 제공하는 포획 분자들에 의존하여, 동일한 피분석물들을 측정할 수 있지만, 서로 다시 독립적으로 측정할 수 있다. 대안적으로, 개별 센서 필드(113B)는 또한 제어 목적을 위해 사용될 수 있으며, 즉, 피분석물들의 측정하고 및/또는 검출하기 위해 사용될 수 없다.
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 바람직하게 만들어지며, 특히 전극의 적어도 표면은 백금 또는 금과 같은 귀금속으로 만들어진다.
바람직하게, 전극(113C)들은 도 4에 따른 센서 필드(113B)의 확대 상세도로부터 알 수 있는 바와 같이, 핑거형이며 및/또는 서로 결합된다. 그러나, 다른 구조적 해결책 또는 배열이 또한 가능하다.
바람직하게, 각각의 전극 쌍은 하나의 센서 필드(113B)를 형성하거나, 또는 각각의 센서 필드(113B)는 하나의 전극 쌍을 수용한다.
센서 필드(113B)의 전극(113C)쌍은 바람직하게 그 형상 및 크기라는 면에서 서로 대응한다.
센서 장치(113)는 바람직하게 지지부(113D), 특히 전자 또는 집적 회로를 포함하는 칩 및/또는 반도체 칩을 포함하며, 전극(113C)들은 바람직하게 지지부(113D) 상에 배열되고 및/또는 지지부(113D)에 통합된다.
센서 장치(113), 특히 지지부(113D)는 바람직하게 적어도 하나의, 바람직하게 복수의 전자 또는 집적 회로를 포함하며, 특히 회로는 바람직하게 산화환원 사이클링 원리에 따라서 센서 필드(113B)에서 바람직하게 생성된 전류 또는 전압을 검출하도록 설계된다.
특히 바람직하게, 상이한 센서 필드(113B)로부터의 측정 신호는 센서 장치(113) 및/또는 회로에 의해 개별적으로 수집되거나 측정된다.
특히 바람직하게, 센서 장치(113) 및/또는 집적 회로는 측정 신호를, 특히 분석 디바이스(200)에 의해 또는 분석 디바이스(200)를 통해 판독될 수 있는 디지털 신호 또는 데이터로 직접 변환한다.
특히 바람직하게, 센서 장치(113) 및/또는 지지부(113D)는 EP 1 636 599 B1에 기술된 바와 같이 구성된다.
센서 장치(113), 특히 지지부(113D)는 바람직하게 복수의, 이 경우에 8개의 전기 접촉부 또는 접촉면(113E)을 포함하며, 접촉부(113E)들은 바람직하게 도 5에 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, 이미 설명된 바와 같이 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, 센서 필드(113B) 및/또는 전극(113C)은, 특히 모든 센서 필드(113B) 및/또는 전극(113C)이 (공통의) 센서 구획(118)을 통해 유체, 샘플(P) 및/또는 피분석물들과 접촉될 수 있도록 센서 구획(118)에 의해 유체적으로 상호 연결된다.
센서 커버(117)는 바람직하게 센서 장치(113)에 대해 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, 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 (관련된 방식으로) 교환될 수 없도록 실제 측정을 위해 개별 센서 필드(113B)를 서로로부터 밀봉하도록 및/또는 유체적으로 분리하도록 설계된다.
도 6은 센서 커버(117)가 멀리 이동되고 및/또는 측정 직전의 센서 배열을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 7은 센서 커버(117)가 층(113F)으로 하강되고 및/또는 측정 동안 센서 배열을 개략적으로 도시한 단면도이다.
적어도 센서 커버(117)가 멀리 이동될 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 피분석물들 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 방향은 또한 역전될 수 있다. 특히, 입구(119)는 적어도 일시적으로 출구로서 기능할 수 있거나 또는 사용될 수 있고, 출구(120)는 적어도 일시적으로 입구로서 기능하거나 또는 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.
센서 장치(113)는 바람직하게 피분석물들을 결합하기 위한 특히 복수의 상이한 포획 분자들을 포함하며, 상이한 포획 분자들은 바람직하게 상이한 센서 필드(113B) 안에서 또는 상에서 배열되고 및/또는 고정되며 및/또는 상이한 센서 필드(113B)에 배정된다.
특히 바람직하게, 센서 필드(113B)들 또는 전극(113C)들은 공장에 있을 때 포획 분자들에 제공되며, 및/또는 포획 분자들은 공장에서 센서 필드(113B)들 또는 전극(113C)들 안에서 또는 상에서 움직이지 못하거나 또는 고정된다.
서두에 이미 설명된 바와 같이, 포획 분자는 바람직하게 포획 단백질(FP)들, 특히 포획 항원 및/또는 포획 항체, 포획 핵산 서열(FN)들, 특히 PCR 생성물의 및/또는 특히 추가적으로 또는 대안적으로 포획 단백질(FP)들, 포획 앱타머(FA)들(도 12에만 도시됨)에 대한 포획 DNA 서열들 및/또는 포획 RNA 서열들, 올리고뉴클레오티드 또는 단편(fragment)이다.
바람직하게, 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)는 제1 형태의 표적 분자들 및/또는 피분석물들을 결합하기 위한 포획 단백질(FP)들 또는 포획 앱타머(FA)들과 같은 제1 그룹의 포획 분자들, 특히 다른 형태의 표적 분자들 및/또는 피분석물들을 결합하기 위한 포획 핵산 서열(FN)들과 같은 제2 그룹의 (상이한) 포획 분자들을 포함한다. 특히 바람직하게, 제2 그룹의 포획 분자들과 대조적으로, 포획 분자들의 제1 그룹은 포획 단백질(FP)들과 같이 가열에 의해 열적으로 차단되고, 비활성되고, 및/또는 변성되거나, 또는 포획 앱타머(FA)들과 같이 열적으로 활성화될 수 있어서, 특히 2개의 분석 평가는 특히 2개의 그룹의 포획 분자를 사용하여 동일한 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113) 상에서 특히 연속적으로 수행될 수 있다.
바람직하게, 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)는 도 6에 도시된 바와 같이 포획 분자들로서 포획 핵산 서열(FN)들(FN1, FN2) 및 포획 단백질(FP)들(FP1, FP2) 모두를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)는 도 12를 참조하여 다음에 설명되는 바와 같이, 포획 분자들로서, 포획 핵산 서열(FN)들, 및 특히 포획 단백질(FP)들의 대안, 포획 앱타머(FA)들 둘 모두를 포함한다. 또한, 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)가 포획 분자들로서 포획 단백질(FP)들 및 포획 앱타머(FA)들 모두를 포함하고, 포획 앱타머(FA)들이 바람직하게 이 경우에 포획 단백질(FP)들과 다른 표적 피분석물들을 결합하고 및/또는 다른 저분자 물질들, 스테로이드들, 유기 인산 화합물들 등과 같은 표적 단백질(ZP)들과 다른 표적 피분석물들을 결합하도록 설계되는 것이 또한 가능하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 바람직하게 센서 필드(113B)들 및/또는 전극(113C)들의 일부 또는 전부는 특히 센서 장치(113)에 의해 및/또는 대응하는 센서 필드(113B)들에서 및/또는 대응하는 전극(113C)들 상에서 포획 단백질(FP)들에 대응하는 표적 단백질(ZP)들 및 포획 핵산 서열(FN)들에 대응하는 표적 핵산 서열(ZN)들을 검출하거나 또는 식별할 수 있기 위하여 포획 단백질(FP)들 및 포획 핵산 서열(FN)들 모두가 각각 제공된다.
즉, 바람직하게, 포획 단백질(FP)들 및 포획 핵산 서열(FN)들 모두는 공통 센서 필드(113B) 및/또는 공통 전극(113C)에 적용되고 및/또는 고정되고, 및/또는 상에서 움직이지 않으며, 및/또는 제1 및 제2 센서 필드(113B)들(좌측으로부터)에 대해 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 서로 바로 이웃하여 적용되고, 고정되고 및/또는 움직이지 않는다.
그러므로, 바람직하게, 하나의 센서 필드(113B)는 하나의 피분석물을 검출하기 위해 사용되지 않고, 적어도 2개의 피분석물, 특히 한편으로는 표적 단백질(ZP)(도 6에서, 예를 들어, ZP1 및/또는 ZP2) 및 다른 한편으로 표적 핵산 서열(ZN)(도 9에서 예를 들어 ZN1 및/또는 ZN2)을 검출하기 위해 사용된다. 대응하는 포획 분자들, 특히 포획 단백질(FP)들 및 포획 핵산 서열(FN)들은 이 경우에 센서 필드(113B)의 전극(113C)들의 각각에서 또는 적어도 이론적으로 동일한 센서 필드(113B)의 2개의 전극(113C)에서 함께 배열되고 및/또는 고정될 수 있다.
그러므로, 동일한 수의 센서 필드(113B)를 사용하여 피분석물들의 검출 공정 및/또는 측정의 횟수를 2배로 수행하는 것이 가능하다.
추가적으로 또는 대안적으로, 오직 포획 단백질(FP)들 또는 오직 포획 핵산 서열(FN)들이 제3 및 제4 센서 필드(113B)들(좌측으로부터)에 대하여 도 6 내지 도 9에서 예로서 도시된 바와 같이 센서 필드(113B)의 일부 또는 전부에 고정 및/또는 움직이지 않는 것이 가능하다. 예를 들어, 오직 포획 단백질(FP1)들만이 제4 센서 필드(113B)에 제공 및/또는 고정되는 동안, 오직 포획 핵산 서열(FN2)들만이 제3 센서 필드(113B)에 제공 및/또는 고정된다.
분석 시스템(1), 카트리지(100), 센서 장치(113) 및/또는 센서 어레이(113A)가 센서 필드(113B)들에서 함께 또는 별개로 제공되거나 또는 고정되는 포획 단백질(FP)들 및 포획 핵산 서열(FN)들 모두를 포함하도록 제안된다.
그러므로, 표적 단백질(ZP), 특히 복수의 상이한 표적 단백질(ZP)들을 검출하기 위한 단백질 분석 평가, 및 핵산 서열(ZN), 특히 복수의 핵산 서열(ZN)을 검출하기 위한 핵산 분석 평가가 분석 시스템(1)을 사용하여 및/또는 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)에 의해, 특히 동일한 카트리지(100)에서 및/또는 이에 의해 수행되는 것이 가능하고 제공된다.
상이한 포획 단백질(FP1 및/또는 FP2)들 및/또는 상이한 포획 핵산 서열(FN1 및/또는 FN2)들은 바람직하게 센서 필드(113B)들에서 상이한 피분석물들, 한편으로는 상이한 표적 단백질(ZP1, ZP2)들 및 다른 한편으로는 상이한 표적 핵산 서열(ZN1, ZN2)들을 결합하기 위하여 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 피분석물들이 정성적으로 및/또는 정량적으로 결정되는 것을 가능하게 한다.
바람직하게, 포획 분자들은 결합제(bond)(B), 특히 티올 결합제 및/또는 선택적으로 스페이서, 특히 C6 스페이서에 의해 센서 장치(113) 또는 센서 어레이(113A) 및/또는 전극(113C)들에 결합된다. 하이브리드화를 방해하는 구조의 형성, 헤어핀 구조는 결합제(B)에 의한 포획 분자들의 바람직한 결합에 의해 방지될 수 있다.
선택적으로, 센서 장치(113)는 바람직하게 상이한 하이브리드화 온도에서 피분석물을 대응하는 포획 분자들에 결합하기 위해 상이한 하이브리드화 온도를 가지는 포획 분자들을 포함한다.
하이브리드화 온도는 바람직하게 (증폭된) 피분석물들 또는 표적 핵산 서열(ZN) 또는 표적 단백질(ZP)이 대응하는 포획 분자 또는 대응하는 포획 핵산 서열(FN) 또는 대응하는 포획 단백질(FP)에 결합되는 (평균) 온도이다.
최적의 하이브리드화 온도는 바람직하게 대응하는 포획 분자들에 결합된 피분석물들의 수가 최대화되고 및/또는 서로 결합된 피분석물들의 수가 최소화되는 온도이다.
바람직하게, (최적의) 하이브리드화 온도는 상이한 피분석물들, 특히 표적 핵산 서열에 대해 변한다.
바람직하게, 표적 핵산 서열(ZN)들을 포획 핵산 서열(FN)들에 결합하기 위한 하이브리드화 온도는 표적 단백질(ZP)들을 포획 단백질(FP)들에 결합하기 위한 하이브리드화 온도보다 상당히, 특히 바람직하게 10℃ 이상 또는 15℃만큼 높다.
바람직하게, 포획 단백질(FP)들 및/또는 표적 단백질(ZP)들의 변성 온도는 포획 핵산 서열(FN)들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들의 변성 온도 및/또는 용융점 또는 용융 온도보다 상당히, 특히 바람직하게 20℃ 이상 또는 30℃만큼 낮다.
포획 단백질(FP)들 및/또는 표적 단백질(ZP)들의 변성 온도는 (평균) 온도이며, 상기 온도에서 및/또는 상기 온도로부터, 바람직하게 포획 단백질(FP)들 및/또는 표적 단백질(ZP)들이 분해되거나 또는 그 공간 구조가 파괴되며 및/또는 표적 단백질(ZP)들과 포획 단백질(FP)들 사이의 결합이 깨지거나 파괴된다.
포획 단백질(FP)들 및/또는 표적 단백질(ZP)들의 변성 온도는 바람직하게 30℃ 이상 또는 40℃, 특히 45℃ 이상 또는 50℃ 및/또는 90℃ 미만 또는 80℃, 특히 70℃ 미만이다.
포획 핵산 서열(FN)들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들의 변성 온도 및/또는 용융점은 바람직하게 (평균) 온도이며, 상기 온도에서 및/또는 상기 온도로부터, 즉, 서열이 분리될 때, 표적 핵산 서열(ZN)들 및 포획 핵산 서열(FN)들 사이의 결합은 깨진다.
바람직하게, 포획 핵산 서열(FN)들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들의 변성 온도 및/또는 용융점 또는 용융 온도는 80℃ 이상 또는 90℃, 특히 95℃ 이상 또는 100℃ 및/또는 120℃ 미만 또는 110℃이다.
특히 바람직하게, 분석 시스템(1) 및/또는 카트리지(100)는 먼저 단백질 분석 평가, 그런 다음 핵산 분석 평가가 수행되도록 설계된다.
단백질 분석 평가 동안, 피분석물들 및/또는 표적 단백질(ZP)들은 포획 단백질(FP)에 결합되고, 그런 다음 검출 및/또는 측정이 수행된다. 핵산 분석 평가 동안, 피분석물들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들은 포획 핵산 서열(FN)들에 결합되고, 그런 다음 검출 및/또는 측정이 수행된다.
바람직하게, 포획 단백질(FP)들 및/또는 표적 단백질(ZP)들은 특히 대응하는 열 효과에 의해 변성되거나 또는 단백질 분석 평가가 수행된 후에 다른 방식으로 분해되거나 또는 차단된다.
분석 시스템(1) 및/또는 분석 디바이스(200) 및/또는 카트리지(100)는, 바람직하게 포획 단백질(FP)들 및/또는 표적 단백질(ZP)들을 변성시키기 위한 대응하는 온도 또는 가열 효과가 가능하게 되고 특히 보장되도록 설계된다. 변형예에 따라서, 포획 단백질(FP)들 및/또는 표적 단백질(ZP)들은 포획 단백질(FP)의 변성 온도 이상으로 가열된 유체의 전도 또는 효과에 의해 변성될 수 있다. 바람직하게 중간 온도 제어 장치(204B)에 의해 가열되는 이러한 유체는 세척 용액, 완충액, 핵산 서열들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들 및/또는 특히 PCR에 의해 생성된 증폭 생성물들일 수 있다.
상기 방법의 특히 바람직한 변형예에 따라서, 핵산 분석 평가를 위해 대응하게 가열된 표적 핵산 서열(ZN)들을 전도하고 및/또는 공급하는 것에 의한 단백질 분석 평가 후에 포획 단백질(FP)들(이에 결합된 표적 단백질(ZP)들을 포함하는)을 변성시키는 것이 가능하다.
바람직하게, 센서 장치(113), 특히 전극(113C)들, 지지부(113D), 센서 구획(118) 및/또는 센서 커버(117)의 온도는 이미 설명된 바와 같이 적어도 간접적으로, 바람직하게 분석 디바이스(200)에 의해, 특히 온도 제어 장치(들)(204B 및/또는 204C)에 의해 제어되거나 또는 설정될 수 있다. 그러므로, 특히 포획 단백질(FP)들 및/또는 표적 단백질(ZP)들이 변성의 목적을 위해 작용되는 것이 가능하다.
바람직하게, 센서 온도 제어 장치(204C)는 특히 이 경우에 센서 장치(113)의 연결 측면과 접촉하는 것에 의해 센서 구획(118)을 온도 제어하도록 사용되어서, 특히 필요하거나 또는 요구되거나 또는 최적의 변성 온도 및/또는 상이한 하이브리드화 온도는 측정 측면에서 및/또는 센서 구획(118)에서 설정된다.
선택적으로, 단백질 분석 평가가 수행된 후 및/또는 핵산 분석 평가의 시작 전에, 센서 온도 제어 장치(204C)에 의해 및/또는 센서 구획(118)을 온도 제어하는 것에 의해 하이브리드화된 표적 단백질(ZP)들 및 포획 단백질(FP)들을 변성시키고 및/또는 표적 단백질(ZP)들과 포획 단백질(FP)들 사이의 결합을 깨는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 포획 단백질(FP)들에 결합된 표적 단백질(ZP)들이 포획 핵산 서열(FN)들에 결합된 표적 핵산 서열(ZN)의 측정시에 가질 수 있는 가능한 지장을 주는 효과가 방지되거나 또는 적어도 감소될 수 있다.
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.
본 방법은 예를 들어 질병 및/또는 병원균을 검출 또는 확인하기 위해 특히 의학 분야, 특히 수의학 분야에서 사용될 수 있다. 대안적으로, 방법은 또한 다른 목적을 위하여, 예를 들어 식품 안전, 환경 분석 등을 위하여 사용될 수 있다.
제안된 방법에서, 샘플(P)의 표적 피분석물을 검출하거나 (상이한) 식별하기 위한 복수의 (상이한) 분석 평가는 특히 순차적으로 및/또는 동일한 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)에서 수행된다. 바람직하게, 적어도 또는 정확하게 2개의 (상이한) 분석 평가는 단백질 분석 평가, 핵산 분석 평가 및/또는 앱타머 분석 평가로 이루어진 선택 그룹으로부터 수행된다.
바람직하게, 단백질 분석 평가는 표적 단백질(ZP), 특히 표적 항원 및/또는 표적 항체를 검출하거나 또는 식별하기 위해 수행된다. 특히, 표적 단백질(ZP)들은 대응하는 포획 분자들, 특히 샘플(P)의 피분석물들의 형태를 하는 포획 단백질(FP)들에 결합된다.
바람직하게, 핵산 분석 평가는 특히 단백질 분석에 추가하여, 특히 표적 핵산 서열(ZN), 특히 표적 DNA 서열 및/또는 표적 RNA 서열을 검출하거나 또는 식별하기 위해 수행된다. 특히 바람직하게, 표적 핵산 서열(ZN)들은 대응하는 포획 분자, 특히 샘플(P)의 피분석물들의 형태를 하는 포획 핵산 서열(FN)들에 결합된다.
선택적으로, 앱타머 분석 평가는 표적 단백질(ZP) 또는 표적 단백질(ZP)과는 상이한 다른 표적 피분석물을 검출하거나 또는 식별하기 위해, 특히 단백질 분석 평가의 대안으로서 수행된다. 그러나, 이미 설명된 바와 같이, 앱타머 분석 평가는 단백질 분석 평가에 추가하여 및/또는 핵산 분석 평가에 대한 대안으로서 수행될 수 있다. 그러나, 다음에서, 무엇보다도 단백질 분석 평가 및 핵산 분석 평가 모두가 수행되는 방법의 제1의 변형예가 설명된다. 그러나, 각각의 분석 평가의 준비 및/또는 수행에 관한 설명은 단백질 분석 평가, 핵산 분석 평가 및/또는 앱타머 분석 평가로 이루어진 선택 그룹으로부터의 다른 조합에 대응하여 적용된다.
핵산 분석 평가 동안, 샘플(P)의 적어도 하나의 피분석물은 바람직하게 특히 PCR에 의해 증폭되거나 복사된다. 이러한 형태의 방법 단계는 바람직하게 단백질 분석 평가를 수행할 때 생략된다.
바람직하게, 그 결합된 피분석물들 또는 그의 증폭 생성물들은 특히 단백질 분석 평가 및 핵산 분석 평가 모두에서 전기 화학적으로 식별되거나 검출된다.
상기 방법의 제1 변형에서, 단백질 분석 평가 및 핵산 분석 평가는 바람직하게 순차적으로 수행되며, 단백질 분석 평가는 바람직하게 핵산 분석 전에 수행된다. 특히, 표적 단백질(ZP)들은 먼저 대응하는 포획 단백질(FP)들에 결합되고 검출되며, 표적 핵산 서열(ZN)들이 단지 후속적으로 다음에 상세하게 설명되는 바와 같이 대응하는 포획 핵산 서열(FN)들에 결합되어 검출된다.
제안된 방법의 시작에서, 적어도 하나의 피분석물, 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.
특히, 단백질 분석 평가 및 핵산 분석 평가는 동일한 샘플(P)을 사용하여 수행된다.
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 그런 다음 분석 디바이스(200)에 링크되고, 특히 바람직하게 상부로부터 분석 디바이스(200) 또는 개구(213) 내로 삽입되거나 슬라이딩된다.
특히 바람직하게, 카트리지(100)는 분석 디바이스(200)에 의해 적어도 실질적으로 수직으로 수용된다.
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 샘플(P) 또는 샘플(P)의 일부 또는 상청액은 바람직하게 핵산 분석 평가를 수행하기 위해 특히 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.
특히 바람직하게, 샘플(P)은 단백질 분석 평가를 수행하는데 사용되는 제1 샘플 부분, 및 핵산 분석 평가를 수행하는데 사용되는 제2 샘플 부분의 적어도 2개의 샘플 부분으로 분할된다. 바람직하게, 샘플(P)은 출구(104C) 및 중간 연결부(104D)를 통해 제거되는 것에 의해 분석 평가를 위해 상이한 샘플 부분들로 분할된다. 그러나, 특히 샘플(P)이 혼합 캐비티(107)로부터 순차적으로 제거되는 것에 의해 분석 평가를 위해 상이한 샘플 부분들로 분할되는 방법의 다른 변형예가 또한 가능하다.
다음에서, 먼저 단백질 분석 평가에 필요한 방법 단계가 기술되고, 이어서 핵산 분석 평가에 필요한 방법 단계가 기술된다.
바람직하게, 샘플(P) 또는 그 일부는 선택적으로 수용 캐비티(104)의 출구(104C) 또는 중간 연결부(104D)를 통해 단백질 분석 평가를 위해 제거된다.
바람직하게, 카트리지(100)의 단백질 분석 평가를 위한 샘플(P) 또는 그 일부는 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 센서 부분(116)들은 필요한 계량을 가능하게 하기 위해 배정된 센서(206)들과 함께 사용된다. 그러나 다른 해결책도 또한 가능하다.
바람직하게, 단백질 분석 평가를 위한 샘플(P) 또는 그 일부는 혼합 캐비티(107)로부터 제거되고, 바람직하게 직접적으로, 특히 바이패스(114A)를 통해 및/또는 반응 캐비티(109)를 지나 센서 배열 및/또는 센서 장치(113)로 공급된다.
단백질 분석 평가를 위한 샘플(P) 또는 샘플 부분이 변성 온도 이상으로 가열되지 않아야 하는 것은 중요하다. 이러한 것은 상기 샘플(P)을 센서 배열 및/또는 센서 장치(113)로 전도하는 동안 고려되어야 한다.
단백질 분석 평가를 수행하기 위해, 샘플(P) 또는 샘플 부분은 필요하면 카트리지(100)에서 전처리될 수 있거나, 또는 전처리됨이 없이 센서 배열 및/또는 센서 장치(113)로 전도될 수 있다. 후자의 경우는, 예를 들어, 샘플(P)의 상청액이 중간 연결부(114D)를 통해 배출되고 샘플 부분으로서 센서 배열 또는 센서 장치(113)로 전도될 때 특히 가능하다. 그러나, 다른 방법 순서도 여기에서 또한 가능하다. 또한, 단백질 분석을 위해, 샘플(P) 또는 샘플 부분이 반응 캐비티(109)들 중 하나 이상을 통해 전도되지만, 핵산 분석 평가를 수행하기 위해 필요한 주기적 온도 제어가 없이 여기에서 수행되는 것이 고려될 수 있다. 샘플(P)이 중간 온도 제어 캐비티(110)를 통해 전도되지만, 샘플(P)이 공정에서 표적 단백질(ZP)들의 변성 온도 이상으로 가열되지 않는 것이 가능하다. 이러한 방식으로, 캐비티들을 포함하는, 카트리지(100) 상에 존재하는 장치는 센서 배열 및/또는 센서 장치(113)로 샘플(P)을 적어도 공급 또는 전도하기 위하여 및/또는 시약들을 혼합하기 위해 단백질 분석 평가를 수행할 때 사용될 수 있다. 그러므로, 유익하게, 동일한 채널들 및/또는 캐비티들 중 적어도 일부는 핵산 분석 평가를 위해 사용될 수 있음에 따라서 단백질 분석 평가를 위해 사용될 수 있거나 또는 그 반대로 사용될 수 있다.
바람직하게, 샘플(P) 또는 샘플 부분의 표적 단백질(ZP)들은 대응하는 포획 단백질(FP)들에 결합되고, 센서 배열 및/또는 센서 장치(113)에서 특히 전기 화학적으로 및/또는 산화환원 사이클링에 의해 식별되거나 또는 검출된다.
바람직하게, 표적 단백질(ZP)들의 하이브리드화 및/또는 검출 동안, 바람직하게 센서 구획(118) 및/또는 센서 필드(113B)들에서 표적 핵산 서열(ZN)들이 없다. 특히, 단백질 분석 평가 동안, 대응하는 포획 핵산 서열(FN)에 결합될 수 있는, 센서 구획(118)에서의 증폭 생성물들 및/또는 단일 가닥 표적 핵산 서열(ZN)들이 없고, 그러므로 표적 단백질(ZP)들의 검출에 영향을 미쳐 가능하게 왜곡시키지 않는다.
바람직하게, 포획 핵산 서열(FN)들은, 특히 대응하는 표적 핵산 서열(ZN)들에 순차적으로 결합할 수 있기 위하여 표적 단백질(ZP)들의 하이브리드화 및/또는 검출 동안 및/또는 단백질 분석 평가가 수행된 후에, 자유롭게 있으며 및/또는 결합되지 않고 및/또는 손상되지 않는다.
도 6은 센서 커버(117)가 상승되고 및/또는 하강되지 않을 때 및 단백질 분석 평가가 수행되는 동안 센서 배열의 개략 단면 상세도이다.
샘플(P)의 표적 단백질(ZP1 및 ZP2)들은 대응하는 포획 단백질(FP1 및 FP2)들에 이미 결합되어 있다.
도 6은 또한 결합된 표적 단백질(ZP)들 및/또는 포획 단백질(FP)들 및 표적 단백질(ZP)들의 복합체들에 결합되고 그러므로 상기 단백질들 및/또는 복합체들을 마킹하거나 또는 라벨링하는 라벨(L)의 첨가 후의 상태를 추가로 도시한다.
추가된 기재(SU)와 촉매적으로 반응할 수 있는 효소를 함유하는 검출기 분자(D)들은 그런 다음 마커 또는 라벨(L)에 결합된다.
도 7은 도 6에 대응하고 센서 커버(117)가 하강된 센서 배열의 개략 단면도이다. 검출기 분자(D)들은 제공된 기판(SU)을 부분적으로 성분(SA 및 SP)들로 분할 및/또는 이미 분해하였다. 센서 커버(117)를 하강시키는 것은 센서 필드(113B)들 사이의 물질 교환을 적어도 대체로 중지시킨다.
전기 화학적 측정은 특히 산화환원 사이클링으로서 공지된 것에 의해 지금 수행될 수 있다.
단백질 분석 평가 및/또는 앱타머 분석 평가에서의 전기 화학적 검출은 바람직하게 핵산 분석 평가에서와 동일한 방식으로 적어도 실질적으로 수행되며, 후속적으로 모든 분석 평가에 대해 보다 상세히 설명될 것이다.
단백질 분석 평가의 종료 및/또는 결합된 표적 단백질(ZP)들의 검출 후에, 센서 장치(113) 및/또는 센서 구획(118)은 후속 핵산 분석 평가를 위해 준비된다.
바람직하게, 단백질 분석 평가의 종료 후에 및/또는 핵산 분석 평가를 준비하기 위해, 센서 장치(113) 및/또는 센서 구획(118) 및/또는 중간 온도 제어 장치(204B)는, 바람직하게 센서 온도 제어 장치(204C)에 의해 및/또는 중간 온도 제어 장치(204B)에 의해 대응하여 예열된 유체를 전도하는 것에 의해 특히 표적 단백질(ZP)들 및/또는 포획 단백질(FP)들의 적어도 변성 온도로 및/또는 서로 결합된 표적 단백질(ZP)들 및 포획 단백질(FP)들을 변성시키는데 요구되는 온도로 가열된다.
특히 바람직하게, 센서 장치(113) 및/또는 센서 구획(118)은 1초 이상 또는 2초, 특히 3초 이상 또는 5초, 및/또는 120초 미만 또는 90초의 시간 기간 동안 변성 온도 및 그 이상으로 가열되고 및/또는 유발된다. 이러한 것은 모든 또는 거의 모든 표적 단백질(ZP)들 및/또는 포획 단백질(FP)들이 변성되는 것을 보장한다.
특히, 검출 후 및/또는 단백질 분석 평가가 수행된 후에, 포획 단백질(FP)들에 결합된 표적 단백질(ZP)들은 바람직하게 열의 추가에 의해, 특히 바람직하게 센서 장치(113) 및/또는 센서 구획(118)을 가열하는 것에 의해 및/또는 중간 온도 제어 장치(204B)에 의해 가열된 유체를 전도시키는 것에 의해 변성되고 및/또는 센서 장치(113), 특히 포획 단백질(FP) 및/또는 전극(113C)들로부터 제거된다.
열의 추가가 바람직하게 표적 단백질(ZP)들 및 포획 단백질(FP)들 모두를 변성시켜, 표적 단백질(ZP)들은 포획 단백질(FP)들로부터 분리된다. 그러나, 일반적으로, (변성된) 포획 단백질(FP)들은 열의 추가로 인해 센서 어레이(113A) 및/또는 전극(113C)으로부터 분리되지 않고, 오히려 열의 추가에도 불구하고 전극(113C)들에 연결되어 있다. 그러나, 이러한 것은, 포획 단백질(FP)들이 그 변성으로 인해 비활성화되고 및/또는 어떠한 표적 단백질(ZP)들도 결합할 수 없고, 그러므로 핵산 분석 평가 동안 측정을 손상시키지 않을 수 있기 때문에 후속 핵산 분석 평가에 어떠한 영향도 미치지 않는다. 그러나, 표적 단백질(ZP)들 및 포획 단백질(FP)들 모두가 센서 어레이(113A) 및/또는 전극(113C)들로부터 분리되는 방법의 변형예가 또한 가능하다.
바람직하게, 센서 커버(117)는 센서 장치(113)가 가열될 때 하강된 채로 유지된다. 이러한 것은 유익하게 (폐쇄된) 센서 필드(113B)의 신속한 가열을 가능하게 한다. 그러나, 센서 커버(117)가 센서 장치(113)를 가열하기 전에 또는 센서 가열하는 목적을 위해 센서 장치(113)로부터 상승되는 방법의 변형예가 또한 가능하다.
바람직하게, 센서 장치(113) 및/또는 센서 구획(118) 및/또는 포획 단백질(FP)들 및 표적 단백질(ZP)들은 손상되지 않고 및/또는 온전하게 남아있는 포획 핵산 서열(FN)들 및/또는 (임의의) 표적 핵산 서열(ZN)들을 변성시키는 및/또는 변성시키지 않는 및/또는 후속의 핵산 분석 평가를 위해 이용 가능한 목적을 위하여 적어도 50℃, 바람직하게 70℃ 이상, 및 특히 90℃ 이상의 온도로 가열된다.
바람직하게, 센서 배열, 특히 센서 구획(118) 및/또는 센서 필드(113B)들의 세척 및/또는 수세 공정은 특히 센서 배열 및/또는 센서 구획(118) 및/또는 센서 필드(113B)들로부터 변성된 및/또는 분리된 포획 단백질(FP)들 및/또는 표적 단백질(ZP)들 또는 그 나머지를 제거하기 위하여 바람직하게 유체 또는 시약(F3) 또는 세척 완충액에 의해 변성 후에 일어난다.
도 8은 단백질 분석 평가가 수행된 후에 및/또는 포획 단백질(FP)들 및 표적 단백질(ZP)들이 변성되고 센서 구획(118)이 씻겨진 후에 센서 배열의 개략 단면도이다. 그러므로, 도시된 상태에서, 센서 배열은 핵산 분석 평가가 수행될 수 있도록, 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들이 센서 구획(118)으로 공급될 수 있도록 핵산 분석 평가를 위해 준비된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 단백질 분석 평가가 수행된 후 및 열의 후속적인 추가 후에, 포획 핵산 서열(FN)들은 손상되지 않고, 포획 단백질(FP)들만이 변성되고 및/또는 파괴된다.
핵산 분석 평가는 바람직하게 포획 단백질(FP)들의 바람직한 변성 후에 수행된다. 샘플은 이러한 목적을 위해 먼저 준비된다.
바람직하게, 샘플(P) 또는 그 일부는 이미 설명된 바와 같이 핵산 분석 평가를 위해, 선택적으로 수용 캐비티(104)의 출구(104C) 또는 중간 연결부(104D)를 통해 제거된다.
바람직하게, 카트리지(100)에서 핵산 분석 평가를 위한 샘플(P) 또는 그 일부는 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 센서 부분(116)들은 단백질 분석 평가에 대해 이미 설명된 바와 같이 필요한 계량을 가능하게 하기 위해 배정된 센서(206)들과 함께 사용된다.
계량 후에, 핵산 분석 평가를 위한 샘플 부분은 혼합 캐비티(107)에서 존재한다.
혼합 캐비티(107)에서, 핵산 분석 평가를 위한 샘플(P) 또는 샘플 부분은 바람직하게 추가의 분석을 위해 준비되고, 및/또는 시약, 바람직하게 제1 저장 캐비티(108A)로부터의 액체 시약(F1) 및/또는 선택적으로 혼합 캐비티(107)에 제공되는 하나 이상의 건조 시약(S1, S2 및/또는 S3)들과 혼합된다.
액체 및/또는 건조 시약들은 샘플(P)의 전 및/또는 후에 혼합 캐비티(107) 내로 도입될 수 있다. 도시된 예에서, 건조 시약(S1 내지 S3)들은 바람직하게 이전에 혼합 캐비티(107) 내로 도입되고, 샘플(P) 및/또는 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 DNA 중합 효소, NTP, dNTP 및/또는 염, 바람직하게 염화마그네슘으로부터 선택된다.
혼합 캐비티(107)에서의 용해 또는 혼합은 특히 바닥으로부터 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.
후속적으로, 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.
단백질 분석과는 대조적으로, 핵산 분석 평가 동안, 샘플(P) 또는 그 일부는 혼합 캐비티(107)로부터 제거되고, 반응 캐비티(109)들 및/또는 중간 온도 제어 캐비티(110)를 통해 센서 배열 및/또는 센서 장치(113)로 공급된다.
특히 바람직하게, (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)들 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, 바람직하게 2개의 상이한 피분석물, 및 보다 바람직하게 3개의 상이한 피분석물을 증폭/복사하기 위한 프라이머들을 수용한다. 그러나, 4개 이상의 상이한 피분석물이 반응 캐비티(109) 또는 샘플 부분당 증폭/복사되는 것이 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 피분석물들 또는 표적 핵산 서열(ZN)들을 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.
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 서열(ZN)들은 반응 캐비티/캐비티(109)들에서 증폭 생성물들로서 피분석물들로부터 생성된다.
핵산 분석 평가 동안, 라벨(L)은 특히 직접 및/또는 증폭 반응(들) 동안 (각각의 경우에) 생성되고, 및/또는 피분석물들, 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들에 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 피분석물들, 증폭 생성물들, 표적 핵산 서열(ZN)들 및/또는 표적 단백질(ZP)들에 결합될 수 있다.
특히, 단백질 분석 평가 동안, 라벨(L)은 포획 분자들에 대한 피분석물들 및/또는 표적 단백질(ZP)들의 하이브리드화 후에 피분석물들 및/또는 표적 단백질(ZP)들에만 결합된다.
라벨(L)은 결합된 피분석물들 및/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, 핵산 분석 평가 동안, 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) 피분석물들 또는 표적 핵산 서열(ZN)들은 동시에 증폭 또는 복사될 수 있고, 이어서 분석될 수 있다.
증폭 반응(들)을 수행한 후에, 대응하는 유체 체적, 및/또는 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 센서 배열, 특히 센서 장치(113) 및/또는 센서 구획(118)으로 연속적으로 전도된다.
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, 증폭 생성물들의 추가의 조건화는 특히 후속 하이브리드화(포획 분자들로의 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 피분석물들 또는 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들은 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 피분석물들 또는 증폭 생성물들 및/또는 표적 핵산 서열(ZN)들을 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.
바람직하게, 이전에 수행된 단백질 분석 평가로부터의 포획 단백질(FN)들 및 표적 단백질(ZP)들은 이미 설명된 바와 같이 중간 온도 제어 캐비티(110)에 의해 및/또는 여기에서 및/또는 중간 온도 제어 장치(204B)에 의해 가열된, 핵산 분석 평가를 위한 샘플(P) 또는 샘플 부분에서의 공급에 의해 변성된다.
(가열된) 샘플(P) 및/또는 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들이 센서 장치(113)에 공급된 후에, 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들은 도 9에 도시된 바와 같이, 특히 센서 온도 제어 장치(204C)에 의해 센서 배열 또는 센서 장치(113)를 바람직하게 (능동적으로) 온도 제어, 특히 가열하는 것에 의해 포획 핵산 서열(FN)에 대해 하이브리드화된다.
샘플(P), 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들이 포획 핵산 서열(FN)들에 하이브리드화 및/또는 결합되면, 특히 바람직하게 제공된 라벨(L)에 의해 또는 다른 방식으로 검출이 이어진다.
다음에서, 특별히 전기 화학적 검출 또는 산화환원 사이클링에 의한 검출이지만, 다른 형태의 검출, 예를 들어 광학적 또는 용량성 검출이 또한 수행될 수 있는 검출의 특히 바람직한 변형예가 상세하게 설명된다. 다음에 설명되는 검출은 바람직하게 단백질 분석 평가 및/또는 앱타머 분석 평가 동안, 및 핵산 분석 평가 동안 수행되며, 그러므로 다음의 설명이 모든 분석 평가에 적용된다.
피분석물들의 (각각의) 결합/하이브리드화에 이어서, 센서 배열 및/또는 센서 장치(113)는 검출을 위해 준비 및/또는 전처리된다.
피분석물의 결합에 이어서, 바람직하게 선택적 세척 공정이 일어나고, 및/또는 저장 캐비티(108B 내지 108E)들로부터의 추가 시약 또는 액체가 선택적으로 공급된다.
특히, PCR로부터의 샘플(P)의 나머지, 샘플 잔재물, 또는 미결합 피분석물들 또는 증폭 생성물들, 시약들 및 나머지 및 추가의 방법 순서를 혼란시킬 수 있는 다른 물질이 특히 센서 구획(118)으로부터 제거된다.
특히 바람직하게, 센서 배열 또는 센서 장치(113)를 위한 세척 공정은 유체, 특히 세척 완충액이 특히 센서 구획(118) 및/또는 센서 장치(113)로부터 미결합된 피분석물들을 세척 또는 씻어내기 위하여 센서 구획(118)을 통해 및/또는 센서 장치(113)를 지나서 전도되는 공정 및/또는 방법 단계이다. 이러한 경우에, 세척 완충액 자체는 바람직하게 임의의 피분석물을 포함하지 않으며, 그러므로 센서 구획(118)은 후속 평가를 방지하거나 왜곡할 수 있는 물질이 없다.
세척 또는 씻음은 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 피분석물들, 증폭 생성물들 및 후속 검출을 혼란시킬 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.
후속적으로 및/또는 세척 공정 후에, 본 방법의 바람직한 변형예에 따라서, 포획 분자들에 결합된 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들의 검출이 일어난다.
결합된 피분석물들 또는 증폭 생성물들이 단백질 분석 평가로서 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 있다.
포획 분자들에 결합된 피분석물들 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 장치(113)로 공급된다.
본 발명의 의미 내에서, 용어 "검출기 분자"는 바람직하게 (결합된) 피분석물들 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 마커 또는 라벨(L), 특히 비오틴에 특이적으로 결합하고 기재(SU)를 전환시키는 리포터 효소(reporter enzyme)를 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 9에 도시된 바와 같이 결합된 피분석물들 또는 증폭 생성물들에, 특히 결합된 피분석물들 또는 증폭 생성물들의 라벨(L)에, 특히 바람직하게 비오틴 마커에 결합될 수 있다.
선택적으로, 시약(F4)들 및/또는 검출기 분자(D)들이 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들 또는 라벨(L)들에 결합된 후 또는 그 후에, 특히 미결합 시약(F4)들 및/또는 검출기 분자(D)들을 센서 장치(113)로부터 제거하기 위하여 유체 또는 시약(F3) 또는 세척 완충액에 의한 (추가의) 세척 공정 및/또는 수세(flushing) 공정이 일어난다.
바람직하게, 특히 저장 캐비티(106D)로부터의 검출을 위한 시약(S7 및/또는 S8) 및/또는 기재(SU)는 마지막으로 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 인산염(p-aminophenyl phosphate)(pAPP)이 기재(SU)로서 사용된다.
기재(SU)는 바람직하게 결합된 피분석물들 또는 증폭 생성물들 및/또는 검출기 분자(D)들에서 및/또는 이와 반응하며 및/또는 이러한 것들이 전기 화학적으로 측정되는 것을 가능하게 한다.
결합된 피분석물들 또는 증폭 생성물들의 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 작동되고 및/또는 센서 장치(113)로 하강된다(단백질 분석 평가를 위해 도 7에 도시된 바와 같이).
센서 커버(117)를 작동시키거나 또는 하강시키는 것은 특히 반응 및/또는 검출이 부정확하거나 인접한 센서 필드(113B)에 배정되는 것을 방지하며, 이러한 방식으로, 측정 부정확성 또는 에러가 발생하는 것을 방지한다. 특히, 센서 커버(117)는 방법의 측정 정확성을 증가시킨다.
단백질 분석 평가를 위해 도 7에 도시된 바와 같이, 바람직하게, 기재(SU)는 결합된 검출기 분자(D)들, 특히 결합된 검출기 분자(D)들의 알칼리 포스파타아제에 의해, 바람직하게 전기 화학적으로 활성이고 및/또는 산화환원 활성인 p-아미노페놀(p-aminophenol)과 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, 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 피분석물들 또는 증폭 생성물들이 각각의 센서 필드(113B)에서 포획 분자들에 결합되는지가 정성적으로 및 특히 정량적으로 결정될 수 있다. 따라서, 이러한 것은 어떤 피분석물들이 샘플(P)에 존재하는지 또는 존재하였는지에 대한 정보를 제공하며, 특히 상기 피분석물들의 양에 대한 정보를 또한 제공한다.
특히, 제1 물질(SA)과의 산화환원 반응에 의해, 배정된 전극(113C)에서 신호가 발생되고, 신호는 바람직하게 배정된 전자 회로에 의해 검출된다
이러한 방식으로 생성된 전극(113C)으로부터의 신호에 의존하여, 포획 분자에 대한 하이브리드화가 발생했는지의 여부 및/또는 발생한 곳이 결정된다.
측정은 바람직하게 단백질 분석 평가 및/또는 앱타머 분석 평가를 위해 한번, 핵산 분석을 위해 한번 수행된다.
이미 설명한 바와 같이, 단백질 분석 평가 및 핵산 분석 평가는 바람직하게 독립적으로 및/또는 연속적으로 수행된다. 특히, 핵산 분석 평가는 단백질 분석 평가가 완료된 후에만 시작되고, 및/또는 핵산 분석 평가를 위한 샘플(P) 또는 샘플 부분들은 단백질 분석 평가가 종료된 후 및/또는 결합된 표적 단백질(ZP)들의 검출이 완료된 후에만 수용 캐비티(104) 또는 혼합 캐비티(107)로부터 방출되고 및/또는 반응 캐비티/캐비티(109)들로 공급된다.
그러나, 단백질 분석 평가 및 핵산 분석 평가가 동시에 시작되고 및/또는 시간이 중첩되는 방법의 변형예가 또한 가능하다.
본 방법의 특히 바람직한 변형예에서, 표적 단백질(ZP)들의 하이브리드화 및/또는 검출 전에 및/또는 동안, 표적 핵산 서열(ZN)들은 증폭 반응을 위해 준비되고, 특히 하이브리드화를 위하여 중간 캐비티(106)들에서 준비되고 반응 캐비티(109)들에 공급되며, 및/또는 중간 온도 제어 캐비티(110)에서 예열될 수 있다. 테스트의 기간 및/또는 두 테스트를 모두 수행하기 위한 시간은 이러한 방식으로 유익하게 감소될 수 있다.
바람직하게, 표적 핵산 서열(ZN)들은 단백질 분석이 수행된 후에 및/또는 핵산 분석을 수행하기 위해서만 증폭 반응에 의해 반응 캐비티/캐비티(109)들에서 증폭된다. 그러나, 단백질 분석 평가가 여전히 수행되는 동안 표적 핵산 서열(ZN)들의 증폭이 일어나거나 시작되는 방법의 변형예가 또한 가능하다.
바람직하게, 표적 핵산 서열(ZN)들은 이미 설명된 바와 같이, 단백질 분석 평가가 수행된 후 및/또는 포획 단백질(FP)들 및/또는 표적 단백질(ZP)들이 변성된 후에만, 센서 장치(113) 및/또는 센서 구획(118)에 공급되고 대응하는 포획 핵산 서열(FN)들에 결합되고 및/또는 특히 전기 화학적으로 및/또는 산화환원 사이클에 의해 식별되거나 검출된다.
도 9는 핵산 분석 평가가 수행되는 동안 및/또는 센서 커버(117)가 하강되기 직전 및/또는 포획 핵산 서열(FN)들에 결합된 표적 핵산 서열(ZN)들의 검출 직전의 센서 배열을 도시한다.
그러므로, 제안된 방법에 의해, 복수의, 특히 또한 상이한 표적 단백질(ZP)들 및 복수의, 특히 또한 상이한 표적 핵산 서열(ZN)들을, 센서 장치(113) 및/또는 센서 어레이(113A)의 하나의 (공통의) 센서 필드(113B)에서, 특히 센서 장치(113) 및/또는 센서 어레이(113A)의 하나의 (공통의) 전극(113C)에서, 대응하는 포획 분자들, 특히 대응하는 포획 단백질(FP)들 및 대응하는 포획 핵산 서열(FN)들에 바람직하게 순차적으로 및/또는 연속적으로 결합하는 것이 가능하다.
특히 단백질 분석 평가 및 핵산 분석 평가 모두의 테스트 결과 또는 측정 결과는 전기 연결 장치(203)에 의해 및/또는 순차적으로 또는 연속적으로 분석 디바이스(200) 또는 그 제어 장치(207)로 전기적으로 전송되며, 따라서 특히 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 방출되거나 배출되고, 특히 폐기된다.
도 10a 내지 도 10c는 제안된 센서 어레이(113A)에 대한 완성된 형광 측정의 개략도이다.
센서 어레이(113A)는 8행 및 16열로 배열된 128개의 센서 필드(113B)를 포함한다.
센서 어레이(113A)의 제1 열, 제2 열 및 제10 열에서의 센서 필드(113B)들은 음성 대조군(negative control)로서 사용되며, 어떠한 포획 분자도 수용하지 않고, 대신 스포팅(spotting)을 위해 사용되는 제1 샘플 완충액에 의해서만, 즉 핵산 서열들 및/또는 올리고뉴클레오타이드들의 작은 방울로서 액체 형태를 하는 적용에 의해 점유된다.
센서 어레이(113A)의 제3 및 제4 열에서의 센서 필드(113B)들은 단일 가닥 DNA 프로브에 기초한 포획 핵산 서열(FN)들을 포함한다.
센서 어레이(113A)의 제5 및 제6 열에서의 센서 필드(113B)들은 부신 피질 자극 호르몬(adrenocorticotropic hormone, ACTH)에 대한 항체에 기초한 포획 단백질(FP)들을 포함한다.
센서 어레이의 제7, 제8, 제15 및 제16 열에서의 센서 필드(113B)들은 음성 대조군로서 사용되며, 어떠한 포획 분자도 수용하지 않고, 대신 단백질을 스포팅하도록 사용되는 샘플 완충액만을 수용한다.
센서 어레이(113A)의 제9 열에서의 센서 필드(113B)들은 양성 대조군으로서 사용되며, 비오틴화된 DNA 프로브를 포함한다.
센서 어레이(113A)의 제11 및 제12 열에서의 센서 필드(113B)들은 제3 및 제4 열에서와 같이 단일 가닥 DNA 프로브에 기초한 포획 핵산 서열(FN)들, 및 제5 및 제6 열에서와 같이 부신 피질 자극 호르몬(ACTH)에 대한 항체에 기초한 포획 단백질(FP)들을 포함하며, 제1 샘플 완충액은 스포팅을 위해 사용되었다. 센서 어레이(113A)의 제13 및 제14 열에서의 센서 필드(113B)들은 마찬가지로 제3 및 제4 열에서와 같이 단일 가닥 DNA 프로브에 기초한 포획 핵산 서열(FN)들, 및 제5 및 제6 열에서와 같이 부신 피질 자극 호르몬(ACTH)에 대한 항체에 기초한 포획 단백질(FP)들을 포함하며, 제2 샘플 완충액은 스포팅을 위해 사용되었다.
도 10에 따른 센서 어레이(113A)는 먼저 ACTH를 검출하기 위한 단백질 분석 평가를 수행하도록 사용되었으며, 이어서 핵산 분석 평가를 수행하도록 사용되었다.
부신 피질 자극 호르몬(ACTH)을 검출하기 위한 단백질 분석 평가는 호르몬이 표적 단백질(ZP)로서 센서 어레이(113A)를 포함하는 센서 장치(113)에 공급되는 센서 어레이(113B)를 사용하여 분석 시스템(1)에서 먼저 수행되었다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 중요한 형광은 포획 단백질(FP)들로서 ACTH에 대해 유도되는 항체를 포함하는 제5 및 제6 열에서의 센서 필드(113B)들에서 측정될 수 있다. 중요한 형광은 또한 ACTH에 특정된 포획 단백질(FP)들 및 ACTH와 상호 작용하지 않는 추가적인 포획 핵산 서열(FN)들을 포함하는 제11 내지 제14 열에서의 센서 필드(113B)들에서 또한 측정될 수 있으며, 상기 형광은 제5, 제6 및 제11 열에서보다 제13 및 제14 열에서 더 낮았다. 나머지 열에서 형광은 측정되지 않았다.
ACTH를 검출하기 위한 단백질 분석 평가가 수행된 후에, 단백질, 즉 포획 단백질(FP)들 및 표적 단백질(ZP)들 및/또는 이에 의해 형성된 복합체들 모두는 센서 장치(113) 및/또는 포획 단백질(FP)들을 1초 이상 동안 90℃보다 높은 온도로 가열하는 것에 의해 변성되었다. 단백질의 온도 증가 및/또는 변성이 수행된 후에, 형광은 도 10b에 도시된 바와 같이 센서 장치(113)상에서 더 이상 식별될 수 없었다.
이어서, 핵산 분석 평가가 동일한 센서 장치(113)에서 수행되었다. 이와 상보적인 DNA 가닥들은 표적 핵산 서열(ZN)들로서 사용되었으며, 가닥들은 비오틴으로서 마킹되고, DNA 프로브에 하이브리드화될 수 있었다. 고정된 표적 핵산 서열(ZN)들은 Alexa 647 스트렙타아비딘(streptavidin)을 사용하여 검출되었다. 강한 형광은 포획 분자들로서 포획 핵산 서열(FN)들만을 수용하는 제3 및 제4 열에서의 센서 필드(113B)에서 측정될 수 있었다. 중요한, 심지어 유사하게 강한 형광은 포획 핵산 서열(FN)들에 추가하여 포획 단백질(FP)들을 수용한, 제11 내지 제14열에서 또한 측정될 수 있었다. 상기 형광이 다소 낮을지라도, 형광은 양성 대조군으로서 비오틴화된 DNA 프로브를 수용한 제9 열에서의 센서 필드(113B)에서 또한 측정되었다.
수행된 형광 측정은, 먼저 단백질 분석 평가(단지 하나의 피분석물 및/또는 표적 단백질(ZP)과의 테스트에서), 이어서, 바람직하게 제공된 열 효과에 의한 변성 후에, 핵산 분석 평가(이 경우에, 단지 하나의 피분석물 및/또는 단지 하나의 표적 핵산 서열(ZN)과의 테스트에서)는 분석 시스템(1) 및/또는 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)를 사용하여 수행될 수 있다. 음성 대조군들 및 양성 대조군들은 검출 및 분석 평가가 필요한 방식으로 기능한다는 것을 보였다.
그러나, 전술한 이용율(occupancy)을 가지는 센서 장치(113) 및/또는 센서 어레이(113A)는 형광 측정에 의해 검사될뿐만 아니라, 도 11a, 도 11b 및 도 11c를 참조하여 다음에 설명되는 바와 같이 전기 화학적 측정을 받는다. 이러한 도면들은 각각 전기 화학적 측정 결과로 얻은 측정값들을 그래픽으로 나타낸 것이다.
전기 화학적 측정은 특히 도 6 내지 도 9를 참조하여 이미 설명된 방식으로 수행되었다.
도면은 제8 행(우측 축 1 내지 8) 및 제16 열(상부 축 V1 내지 V16)로 배열된 센서 필드(113B), 및 각각의 경우에서 유발되는 전류 또는 전력 측정 곡선을 도시한다(저부 축은 시간을 초로 나타내며, 좌측 열은 측정된 전류 또는 전력을 이에 비례하는 값으로 표시한다).
전류 또는 전력 및/또는 신호 세기에서의 증가는 기재 p-아미노페닐 포스페이트를 p-아미노페놀로 분할하는 것을 나타내며, 이러한 것은 산화환원 활성이며, 그러므로 측정 신호의 증가로 이어진다.
도 11a는 도 10a와 관련하여 이미 기술된 바와 같이 ACTH를 검출하기 위한 단백질 분석 평가의 전기 화학적 측정을 도시한다. 그러므로, p-아미노페놀로의 p-아미노페닐 인산염의 상당한 전환은 포획 단백질(FP)들로서 ACTH에 대한 항체만을 수용하는 제5 및 제6 열에서의 센서 필드(113B)들에서 및 포획 단백질(FP)들 및 포획 핵산 서열(FN)들로서 ACTH에 대한 항체를 수용하는 제11 내지 제14 열에서의 센서 필드(113B)들에서 검출되었다. 측정 결과는, 열(V13 및 V14)의 센서 필드(113B)의 측정 신호가 열(V11 및 V12)의 센서 필드(113B)의 측정 신호보다 작은 것을 보여준다. 이러한 것은 열(V11 및 V12)들에서의 센서 필드(113B)를 점유하고 및/또는 스폿팅하기 위해 사용된 제1 샘플 완충액이 열(V13 및 V14)들에서의 센서 필드(113B)들에 대해 보다 낮은 측정 결과에 의해 지시되는 바와 같이 제2 샘플 완충액을 사용할 때보다 적절하고 및/또는 보다 높은 측정 결과를 제공한다는 것을 보인다.
단백질 분석 평가에 이어서, 센서 어레이(113A) 상의 단백질은 다시 변성되었으며, p-아미노페놀로의 p-아미노페닐 인산염의 전환이 다시 측정되었다. 도 11b는 적어도 1초 동안 적어도 90℃에서 포획 및 표적 단백질들의 변성 후의 전기 화학적 측정 결과를 도시한다. 단백질 및/또는 단백질 복합체를 변성시키는 것으로 인하여, 기재(SU)의 추가의 전환은 후속 산화환원 사이클링 동안 더 이상 일어나지 않을 수 있다. 도 11b에 대하여, 측정된 값 및/또는 전류 또는 전력은 다른 스케일을 사용하여 여기에서 도시되며, 그러므로 측정된 측정 신호는 단백질 분석 평가 동안 열(V5, V6 및 V11 내지 V14)들에서의 센서 필드(113B)들에 초래된 측정 신호와 비교하여 실제로 매우 작았으며 및/또는 무시할만하다는 것을 유의해야 한다.
단백질의 변성 후, 동일한 센서 장치(113)는 핵산 분석 평가를 수행하도록 사용되었다. 도 11c는 핵산 분석 평가에 의해 표적 핵산 서열(ZN)들을 검출하기 위한 전기 화학적 측정 결과를 도시한다. 중요한 기재 전환은 포획 분자들로서 포획 핵산 서열(FN)들만을 포함하는 제3 및 제4 열에서의 센서 필드(113B)들 및 ACTH에 대한 포획 단백질(FP)들 및 포획 핵산 서열(FN)들 모두를 포함하는 제11 내지 제14 열에서의 센서 필드(113B)들에서 모두 측정될 수 있었다. 기재 전환은 또한 양성 대조군으로서 비오틴화된 DNA 프로브를 포함하는 제9 열에서의 센서 필드(113B)에서 확인될 수 있었다. 어떠한 관련 측정 신호도 음성 대조군으로서 사용되고 및/또는 ACTH에 대한 포획 단백질(FP)들만을 수용한 센서 필드(113B)에서 검출될 수 없었다.
실시예들은, 표적 단백질(ZP)들 및 표적 핵산 서열(ZN)들 모두가 제안된 방법에 기초하여 동일한 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)에서, 특히 또한 공통 센서 필드(113B)들에서, 및/또는 제안된 분석 시스템(1) 및/또는 분석 디바이스(200) 및 카트리지(100)를 사용하여, 및/또는 설명된 센서 장치(113)를 사용하여 검출되거나 또는 식별될 수 있다는 것을 보인다. 그러므로, 특히 한편으로는 단백질에 기초하고 다른 한편으로는 핵산 서열들에 기초하여, 상이한 물질 종류로부터 다수의 상이한 샘플(P)이 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)에서 매우 신뢰성있게 분석되고 검출될 수 있다는 것이 제안된다.
그러므로, 상이한 물질 종류의 포획 분자들을 가지는 개별 센서 필드(113B)의 가능한 다수 이용율 때문에, 상당히 많은 수의 샘플(P) 및/또는 피분석물은 단지 하나의 센서 장치(113)를 사용하여 신뢰성있게 검출될 수 있으며, 이러한 것은 차례로 개선된 방법 효율 및 비용에서의 감소와 관련된다.
이미 언급된 바와 같이, 상이한 그룹의 포획 분자들은 바람직하게 특히 상이한 종류 및/또는 형태의 표적 분자들 및/또는 표적 피분석물들을 결합하고 및/또는 검출하기 위해 사용된다.
바람직하게, 포획 앱타머(FA)들은 원칙적으로 포획 분자들, 특히 포획 분자들의 그룹으로서, 특히 바람직하게 다른 종류 및/또는 형태의 포획 분자들 및/또는 다른 그룹의 포획 분자들, 특히 바람직하게 포획 단백질(FP)들 및/또는 포획 핵산 서열(FN)들과 함께 사용될 수 있다.
도 12는 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)의 다른 바람직한 실시예의, 도 6에 대응하는 개략적인 단면도이며, 포획 앱타머(FA)들 및 포획 핵산 서열(FN)들은 모두 포획 분자들로서 제공 및/또는 사용된다. 바람직하게, 상이한 포획 앱타머(FA1 및 FA2)들은 상이한 피분석물을 결합하고 및/또는 검출하거나 또는 식별할 수 있기 위하여 여기에서 사용된다.
바람직하게, 센서 장치(113)는 여기에서 포획 핵산 서열(FN1, FN2)들의 그룹과 함께, 포획 분자들로서 결합된 포획 앱타머(FA)들, 특히 바람직하게 포획 분자들로서 상이한 포획 앱타머(FA1 및 FA2)들의 그룹을 포함한다. 그러나, 다른 조합이 또한 가능하다. 특히, 포획 앱타머(FA)들은 다른 포획 분자들과는 독립적으로 포획 분자들로서 또한 사용될 수 있다.
포획 앱타머(FA)들은 특히 바람직하게 피분석물들로서 대응하는 표적 단백질(ZP)들을 결합한다. 그러나, 포획 앱타머(FA)들은 원칙적으로 다른 표적 피분석물들, 특히 스테로이드와 같은 단 분자뿐들만 아니라, 피분석물들로서 유기 인산 화합물들 등과 같은, 환경 피분석물들의 분야로부터의 다른 저분자 물질들을 결합할 수 있다.
이미 설명된 바와 같이, 본 방법의 제2의 특히 바람직한 변형예에 따라서, 표적 핵산 서열(ZN)들을 검출하거나 또는 식별하기 위한 핵산 분석 평가, 및 표적 단백질(ZP) 또는 다른 표적 피분석물들을 검출하거나 또는 식별하기 위한 앱타머 분석 평가는 특히 순차적으로 및/또는 동일한 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)에서 수행되며, 핵산 분석 평가는 바람직하게 앱타머 분석 평가 전에 수행된다.
상기 방법의 제2 변형예에서, 핵산 분석 평가는 바람직하게 먼저 수행된다. 이러한 경우에, 표적 핵산 서열(ZN)들은 바람직하게 약 50℃ 내지 60℃의 하이브리드화 온도에서 단일 가닥 DNA 프로브, 즉 포획 핵산 서열(FN)들에 결합된다. 검출은 그 후에, 바람직하게 전기 화학적으로, 특히 전술한 바와 같이 산화환원 사이클링에 의해 수행된다. 이러한 경우에, 온도는 실질적으로 동일하게 유지되거나 낮아질 수 있다.
후속적으로, 바람직하게, 포획 앱타머(FA)들을 열적으로 활성화 및/또는 폴딩하기 위해, 즉 특히 배좌의 전개를 유발하기 위해, 특히 바람직하게 하이브리드화 온도 및/또는 임계 온도 이상, 바람직하게 70℃ 이상, 특히 80℃ 이상, 특히 바람직하게 90℃ 이상 또는 100℃의 온도까지 열 효과 및/또는 가열이 일어난다. 즉, 포획 앱타머(FA)들은 열 활성화에 의해서만 결합 가능하게 된다. 그러나, 다른 해결책, 특히 포획 앱타머(FA)들이 카트리지(100)의 전달 상태에서 이미 열적으로 활성화된 해결책이 여기에서 또한 가능하다.
바람직하게, 배좌가 전개된 후 및/또는 열 활성화 후에, 샘플(P) 또는 샘플 부분 또는 표적 피분석물들, 특히 표적 단백질(ZP)들이 결합을 위해 포획 앱타머(FA)들에 공급될 때, 온도는 바람직하게 온도 제어 장치(204C)에 의해 예를 들어 40℃ 아래까지 특히 능동 냉각에 의해 다시 강하된다.
이어서, 대응하는 표적 분자들 및/또는 피분석물들은 포획 앱타머(FA)들에 결합될 수 있다. 도시된 예에서, 특히 표적 단백질(ZP)들 및/또는 호르몬들뿐만 아니라 선택적으로 또한 스테로이드 또는 다른 물질, 바람직하게 천연 물질이 결합된다.
마지막으로, 포획 앱타머(FA)들에 결합된 표적 피분석물들, 특히 표적 단백질(ZP) 등이 검출된다. 이러한 것은 바람직하게 단백질 분석 평가에 대해 이미 설명된 바와 같이 특히 전기 화학적으로, 특히 산화환원 사이클링에 의해 다시 수행된다.
특히, 바람직하게 이미 기술된 의미 내의 단백질 분석 평가 및/또는 다른 물질, 특히 지질 또는 스테로이드들 등과 같은 천연 물질을 테스트하기 위한 다른 분석 평가는 포획 분자들로서 포획 앱타머(FA)들을 사용하여 또한 수행될 수 있다 . 특히, 표적 단백질(ZP)들을 검출하기 위한 단백질 분석 평가 및 특히 표적 단백질(ZP)과 상이한 다른 표적 피분석물을 검출하기 위한 앱타머 분석 평가가 특히 순차적으로 및/또는 동일한 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)에서 수행될 수 있는 방법의 변형예가 특히 또한 가능하다.
특히 바람직하게, 단백질 또는 다른 물질에 대한 포획 분자들로서 포획 앱타머(FA)들을 사용하는 것에 의해, 앱타머 분석 평가는 단백질 분석 평가 대신에 수행될 수 있으며, 이러한 경우에, 핵산 분석 평가는 바람직하게 앱타머 분석 평가 전에 수행된다.
특히 포획 핵산 서열(FN)들과 조합하여 및/또는 포획 단백질(FP)들 대신에, 포획 앱타머(FA)들을 사용하는 것은 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)의 특히 우수한 저장 안정성 및/또는 열 안정성을 달성하는 것을 가능하게 한다. 특히, 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)를 냉각할 필요가 없다. 오히려, 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)는 또한 포획 분자들을 손상시킴이 없이, 그 동안 정상 실온보다 높은 온도, 40℃ 이상 또는 50℃으로 가열될 수 있다.
서두에 이미 설명된 바와 같이, 포획 앱타머(FA)들은 바람직하게 그 실제 3차원 구조를 취하지 않도록 합성으로 생산되고, 그러므로 임계 온도 이상, 특히 90℃ 이상 또는 95℃으로 (단 한번의) 가열은 먼저 포획 앱타머(FA)들을 열적으로 활성화시키기 위해 요구된다. 바람직하게, 포획 앱타머(FA)들은 그런 다음, 특히 이어서 냉각될 때 대응하는 표적 분자들 및/또는 피분석물들을 결합할 수 있는 포획 앱타머(FA)를 만드는, 제공된 3차원 입체 구조를 유지한다.
포획 앱타머들은 대응하는 열 효과 및/또는 가열 후에, 특히 임계 온도가 도달되거나 초과된 후에만 활성화된다. 도 12는 아직 폴딩되지 않았을 때, 즉 비활성화되거나 및/또는 비활동중일 때의 포획 앱타머(FA)들을 개략적으로 도시한다.
다른 변형예에 따라서, 포획 분자들로서 이미 열적으로 활성화된 포획 앱타머(FA)들을 사용하는 것이 또한 가능하고, 분자들은 열적으로 활성화될 필요가 없다. 이러한 경우에, 바람직하게 앱타머 분석 평가는, 포획 분자들로서 포획 앱타머(FA)들을 사용하여 포획 핵산 서열(FN)들의 상이한 하이브리드화 온도보다 상당히 낮은 온도에서 먼저 수행되고, 핵산 분석 평가는 오직 그 후에 수행된다. 이러한 것은 핵산 분석 평가가 예를 들어, 앱타머 분석 평가의 표적 피분석물들이 결합되지 않거나 또는 열적으로 불안정한 50℃ 초과 또는 60℃의 증가된 온도에서 수행될 때 가능하다. 따라서, 분석 평가들 및 순서의 상이한 조합은 상이한 그룹의 포획 분자들의 사용에 의존하여 가능하다.
특히 바람직하게 분석 시스템(1) 및/또는 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)는 표적 단백질(ZP)들을 검출하거나 또는 식별하기 위한 단백질 분석 평가 및/또는 앱타머 분석 평가를 수행하기 위해, 그리고 표적 핵산 서열(ZN)을 검출하거나 또는 식별하기 위한 핵산 분석 평가를 수행하기 위해 설계된다.
특히, 본 발명은 또한 독립적으로 또는 임의의 조합으로, 또한 상기된 임의의 양태들과 조합하여 또는 청구항들에서 실현될 수 있는 다음의 양태들 중 임의의 하나와 관련된다:
1. 분석 시스템(1)이 복수의 채널(114)을 가지는 유체 시스템(103), 및 샘플(P)의 피분석물들을 결합하기 위한 포획 분자들을 포함하는 센서 장치(113)를 포함하는, 특히 생물학적 샘플(P)을 테스트하기 위한 분석 시스템(1)에 있어서,
상기 포획 분자들은 포획 단백질(FP)들, 포획 앱타머(FA)들 및/또는 포획 핵산 서열(FN)들로 이루어진 선택 그룹으로부터의 적어도 2개의 형태으로부터 선택되며, 및/또는
상기 센서 장치(113)는 제1 그룹의 포획 분자(FP, FA)들 및 제2 그룹의 포획 분자(FN)들을 포함하고, 상기 제1 그룹의 포획 분자(FP, FA)들은 피분석물들을 결합하기 위하여 열적으로 활성화될 수 있거나, 또는 온도 제어 장치(204B, 204C)에 의해 피분석물들의 결합을 방지하기 위해 열적으로 비활성화되고 및/또는 변성될 수 있는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
2. 샘플(P)의 피분석물들은 센서 장치(113)의 포획 분자들에 결합되고, 결합된 피분석물들은 상기 센서 장치(113)에 의해 검출되는, 특히 생물학적 샘플(P)을 테스트하는 방법에 있어서,
단백질 분석 평가, 핵산 분석 평가 및/또는 앱타머 분석 평가로 이루어진 선택 그룹으로부터의 적어도 2개의 분석 평가로부터 선택된 복수의 분석 평가는 상기 센서 장치(113)에 의해 수행되며, 및/또는
상기 샘플(P)은 카트리지(100)에 수용되고 부분들로 분할되며, 단백질 분석 평가, 핵산 분석 평가 및/또는 앱타머 분석 평가로 이루어진 선택 그룹으로부터의 적어도 2개의 분석 평가로부터 선택된 복수의 분석 평가는 동일한 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)에서 수행되며, 및/또는
상기 샘플(P)의 피분석물들로서 표적 단백질(ZP)들 및 표적 핵산 서열(ZN) 들 모두가 상기 센서 장치(113)의 공통 센서 어레이(113A)에 있는 대응하는 포획 분자들에 결합되고 검출되며, 및/또는
포획 분자(FP, FA)들의 그룹은 피분석물들을 결합할 수 있도록 열적으로 활성화되거나, 또는 어떠한 피분석물도 결합하지 않도록 열적으로 비활성화되고 및/또는 변성되며, 특히 하나의 분석 평가는 포획 분자(FP, FA)들의 그룹에 의해 수행되고, 다른 분석 평가는 다른 포획 분자(FN)들의 다른 그룹에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
본 발명의 개별 양태 및 특징 및 방법의 개별 방법 단계 및/또는 변형예는 서로 독립적으로, 그러나 임의의 바람직한 조합 및/또는 순서로 실시될 수 있다.
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 110A : 입구
110B : 출구 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
B : 결합제 D : 검출기 분자
F(1-5) : 액체 시약 FP : 포획 단백질
FN(1-2) : 포획 핵산 서열 L : 라벨
P : 샘플 S(1-10) : 건조 시약
SA : 제1 물질 SP : 제2 물질
SU : 기재 ZP(1-2) : 표적 단백질
ZN(1-2) : 표적 핵산 서열

Claims (31)

  1. 분석 시스템(1)이 복수의 채널(114)을 가지는 유체 시스템(103), 및 샘플(P)의 피분석물들을 결합하기 위한 포획 분자들을 포함하는 센서 장치(113)를 포함하며,
    상기 센서 장치(113)는 복수의 센서 필드(113B)들 및/또는 전극(113C)들을 가지는 센서 어레이(113A)를 가지는, 특히 생물학적 샘플(P)을 테스트하기 위한 분석 시스템(1)에 있어서,
    상기 센서 어레이(113A)에는 포획 단백질(FP)들, 포획 앱타머(FA)들 및/또는 포획 핵산 서열(FN)들로 이루어진 선택 그룹으로부터의 적어도 2개의 형태으로부터 선택된 포획 분자들이 제공되며, 및/또는
    상기 센서 어레이(113A)는 제1 그룹의 포획 분자(FP, FA)들 및 제2 그룹의 포획 분자(FN)들을 포함하고, 상기 제1 그룹의 포획 분자(FP, FA)들은 피분석물들을 결합하기 위하여 열적으로 활성화될 수 있거나, 또는 온도 제어 장치(204B, 204C)에 의해 피분석물들의 결합을 방지하기 위해 열적으로 비활성화되고 및/또는 변성될 수 있는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분석 시스템(1)은 상기 표적 핵산 서열(FN)들을 증폭시키기 위한 적어도 하나의 반응 캐비티(109)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 분석 시스템(1)은 상기 반응 캐비티(109)를 지나서 상기 샘플(P) 또는 상기 표적 단백질(ZP)들의 일부를 전도하기 위하여 상기 반응 캐비티(109) 주위의 바이패스(114A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 장치(113)는 상기 포획 분자들에 결합된 피분석물들을 전기 화학적으로 검출하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 모든 또는 일부 센서 필드(113B)들 및/또는 전극(113C)들에는 포획 단백질(FP)들, 포획 앱타머(FA)들 및/또는 포획 핵산 서열(FN)들로 이루어진 선택 그룹으로부터의 적어도 2개의 형태으로부터 선택된 포획 분자들이 각각 제공되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석 시스템(1) 및/또는 상기 센서 장치(113)는 단백질 분석 평가, 핵산 분석 평가 및/또는 앱타머 분석 평가를 특히 순차적으로 수행하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석 시스템(1)은 상기 포획 분자들을 온도 제어하기 위한 온도 제어 장치(204B, 204C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 분석 시스템(1) 및/또는 상기 온도 제어 장치(204B, 204C)는 바람직하게 40℃ 보다 높은 온도 및/또는 70℃보다 낮은 온도에서 하이브리드화된 표적 단백질(ZP)들 및/또는 포획 단백질(FP)들을 변성시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 분석 시스템(1) 및/또는 상기 온도 제어 장치(204B, 204C)는 바람직하게 90℃ 보다 높은 온도 및/또는 110℃보다 낮은 온도에서, 결합된 포획 핵산 서열(FN)들 및 표적 핵산 서열(FN)들을 서로로부터 분리하도록, 및/또는 상기 포획 앱타머(FA)들을 작동 및/또는 폴딩하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석 시스템(1)은 상기 샘플(P)을 수용하기 위한 카트리지(100), 및 상기 카트리지(100)를 수용하기 위한 분석 디바이스(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 카트리지(100)는 상기 센서 장치(113) 및/또는 반응 캐비티(109)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 분석 디바이스(200)는 상기 온도 제어 장치(204B, 204C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일부 또는 모든 센서 필드(113B) 및/또는 전극(113C)은 상기 제1 그룹의 포획 분자(FP, FA)들 및 상기 제2 그룹의 포획 분자(FN)들을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  14. 샘플(P)의 피분석물들이 센서 장치(113)의 포획 분자들에 결합되고, 결합된 피분석물들이 상기 센서 장치(113)에 의해 검출되거나 또는 식별되는, 특히 생물학적 샘플(P)을 테스트하는 방법에 있어서,
    단백질 분석 평가, 핵산 분석 평가 및/또는 앱타머 분석 평가로 이루어진 선택 그룹으로부터의 적어도 2개의 분석 평가로부터 선택된 복수의 분석 평가는 상기 센서 장치(113)의 공통 센서 어레이(113A)에서 상기 센서 장치(113)에 의해 수행되며, 및/또는
    상기 샘플(P)의 피분석물들로서 표적 단백질(ZP)들 및 표적 핵산 서열(ZN)들 모두는 상기 센서 장치(113)의 공통 센서 어레이(113A)에서 대응하는 포획 분자들에 결합되고 검출되거나 또는 식별되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 샘플(P)은 카트리지(100)에 수용되고 부분들로 분할되며, 단백질 분석 평가, 핵산 분석 평가 및/또는 앱타머 분석 평가로 이루어진 선택 그룹으로부터의 적어도 2개의 분석 평가로부터 선택된 복수의 분석 평가는 동일한 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 포획 분자(FP, FA)들의 그룹은 피분석물들을 결합할 수 있도록 열적으로 활성화되거나, 또는 어떠한 피분석물도 결합하지 않도록 열적으로 비활성화되고 및/또는 변성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 하나의 분석 평가는 포획 분자(FP, FA)들의 그룹에 의해 수행되고, 다른 분석 평가는 다른 포획 분자(FN)들의 다른 그룹에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단백질 분석 평가는 상기 핵산 분석 평가 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핵산 분석 평가는 상기 앱타머 분석 평가 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단백질 분석 평가, 상기 핵산 분석 평가 및/또는 상기 앱타머 분석 평가는 상기 센서 장치(113)의 공통 센서 어레이(113A)에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 상기 단백질 분석 평가 동안, 상기 표적 피분석물들 및/또는 표적 단백질(ZP)들은 복수의 채널(114)을 가지는 유체 시스템(103)을 통해 상기 센서 장치(113)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 상기 단백질 분석 평가 동안, 상기 표적 피분석물들 및/또는 표적 단백질(ZP)들은 포획 분자들로서 대응하는 포획 단백질(FP)들에 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 단백질 분석 평가 동안, 상기 표적 피분석물들 및/또는 표적 단백질(ZP)들은 전기 화학적으로 및/또는 산화환원 사이클링에 의해 식별되거나 또는 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제14항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 서로 결합되는 상기 포획 단백질(FP)들 및 표적 피분석물들 및/또는 표적 단백질(ZP)들은 검출 후에 및/또는 상기 단백질 분석 평가가 수행된 후에 열의 추가에 의해 변성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제14항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 서로 결합되는 상기 포획 단백질(FP)들 및 표적 피분석물들 및/또는 표적 단백질(ZP)들은 검출 후에 및/또는 상기 단백질 분석 평가가 수행된 후에 상기 센서 장치(113)로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제14항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 장치(113)는 특히 바람직하게 40℃ 보다 높은 온도 및/또는 70℃보다 낮은 온도에서, 특히 서로 결합된 상기 포획 단백질(FP)들 및 표적 피분석물들 및/또는 표적 단백질(ZP)들을 변성시키기 위하여, 상기 단백질 분석 평가가 수행된 후에 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제14항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 특히 상기 핵산 분석 평가 동안, 상기 표적 핵산 서열(ZN)들, 특히 표적 DNA 서열들 또는 표적 RNA 서열들은 증폭 반응, 특히 PCR에 의해 반응 캐비티(109)에서 증폭되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제14항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표적 핵산 서열(ZN)들은 복수의 채널(114)을 가지는 유체 시스템(103)을 통해 상기 센서 장치(113)에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제14항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표적 핵산 서열(ZN)들은 포획 분자들로서 상기 대응하는 포획 핵산 서열(FN)들에 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제14항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표적 핵산 서열(ZN)들은 전기 화학적으로 및/또는 산화환원 사이클링에 의해 식별되거나 또는 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제14항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 표적 단백질(ZP) 및 복수의 표적 핵산 서열(ZN)은 센서 장치(113) 및/또는 상기 센서 어레이(113A)의 공통 센서 필드(113B)에 있는, 특히 상기 센서 장치(113) 및/또는 상기 센서 어레이(113A)의 공통 전극(113C) 상의 상기 대응하는 포획 분자들에 바람직하게 순차적으로 결합되며, 바람직하게 순차적으로 검출되거나 또는 식별되는 것을 특징으로 하는 방법.
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