KR20190066619A - 샘플을 테스트하기 위한 방법 및 분석 시스템 - Google Patents

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에롤 마이다
악셀 니마이어
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베링거잉겔하임베트메디카게엠베하
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Abstract

특히 생물학적 샘플을 테스트하기 위한 분석 시스템 및 방법이 제안되며, 샘플 및/또는 샘플의 피분석물들은 사전에 온도 조절되거나, 또는 테스트 직전에 변성되고 및/또는 가열되고, 열은 센서 장치의 칩을 통하여 전달된다.

Description

샘플을 테스트하기 위한 방법 및 분석 시스템
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 분석 시스템, 및 청구항 제20항의 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.
특히, 본 발명에 의해, 샘플, 바람직하게 특정 핵산 서열(nucleicacid sequence)과 같은 핵산 생성물(nucleicacid product) 중 적어도 하나의 피분석물(표적 피분석물(target analyte))이 결정되거나, 식별되거나, 또는 검출될 수 있다. 특히, 샘플은 예를 들어 질병 및/또는 병원균을 검출하는 것을 가능하게 하기 위해 적어도 하나의 피분석물을 정성적으로 또는 정량적으로 결정하기 위해 테스트될 수 있다.
본 발명은 특히 현장 진단 시스템(point-of-care system)으로 공지된 것, 즉 특히 시스템, 디바이스 및 다른 장치를 다루며, 중앙 실험실 등으로부터 독립적으로 또는 이로부터 떨어진 샘플링 장소(sampling site)에서 샘플에 대한 테스트를 수행하는 방법을 다룬다.
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 A1 및 US 2016/0047832 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 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. PCR 챔버에서의 온도는 관련 펠티에 요소에 의해 조작될 수 있다.
US 2009/0227476 A1은 PCR 열 순환 챔버에서 PCR을 수행하고, 그 후 마이크로 어레이에서 핵산을 검출할 수 있는 생물학적 분석 평가 장치를 개시한다. PCR 열 순환 챔버는 별개로 가열되거나 냉각될 수 있다.
본 발명에 의해 해결하고자 하는 문제점은 효율적이고, 신뢰성있고, 빠르며 및/또는 가능한 정밀한 샘플의 테스트를 가능하게 하거나 용이하게 하는, 특히 생물학적 샘플을 테스트하기 위한 개선된 분석 시스템 및 개선된 방법을 제공하는 것이다.
상기 문제점은 청구항 제1항에 따른 분석 시스템, 또는 청구항 제20항에 따른 방법에 의해 해결된다. 유익한 이점은 종속항의 요지이다.
특히 생물학적 샘플을 테스트하기 위해 제안된 분석 시스템은 바람직하게 샘플을 수용하기 위한 수용 캐비티 및/또는 샘플의 피분석물들을 증폭시키기 위한 및/또는 샘플의 피분석물들로부터 증폭 생성물들을 형성하기 위한 적어도 하나의 반응 캐비티를 포함한다.
바람직하게, 분석 시스템은, 특히 수용 캐비티 및/또는 반응 캐비티로부터 분리되고 바람직하게 센서 장치의 포획 분자들에 결합된 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들을 전기 화학적으로 검출하기 위하여 수용 캐비티 및/또는 반응 캐비티로부터 이격된 센서 장치를 포함한다.
본 발명의 제1 양태에 따라서, 분석 시스템은 증폭된 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들을 능동적으로 온도 제어, 특히 가열하기 위한 중간 온도 제어 캐비티를 포함하며, 중간 온도 제어 캐비티는 수용 캐비티 및/또는 한쪽 측면 상의 반응 캐비티, 및 다른쪽 측면 상의 센서 장치 사이에 배열되며, 및/또는 센서 장치는 중간 온도 제어 캐비티에 의해 수용 캐비티 및/또는 반응 캐비티에 유체적으로 연결된다.
유익하게, 중간 온도 제어 캐비티에 의해, 센서 장치로 공급되기 전에 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들의 불필요한 하이브리드화(hybridisation)를 방지하고 서로 결합된 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들을 분리 또는 변성시키는 것이 가능하여서, 특히 결합되지 않거나 또는 대응하는 포획 분자들로의 하이브리드화를 위해 이용 가능한 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들의 수는 최대화되거나 또는 적어도 증가된다. 그러므로, 이러한 방식으로, 포획 분자들에 결합된 증폭 생성물의 수율 및 테스트의 효율이 증가된다.
특히, 중간 온도 제어 캐비티에 의해, 센서 장치에 공급되기 전에 반응 캐비티에서 증폭된 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들을 변성 및/또는 온도 제어하는 것이 가능하여서, 바람직하게, 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들은 변성된 상태 및/또는 사전에 온도 제어된 상태로 센서 장치에 공급할 수 있다. 그러므로, 센서 장치 안에서 또는 상에서 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들의 변성은 생략될 수 있고 및/또는 센서 장치 안에서 또는 상에서 증폭 생성물들의 요구되는 온도 제어가 감소될 수 있고, 그 결과, 테스트의 효율이 증가한다.
독립적으로 실시될 수 있는 본 발명의 다른 양태에 따라서, 분석 시스템은 특히 중간 온도 제어 캐비티 이외에, 특히 열이 센서 온도 제어 장치로부터 센서 장치를 통해 포획 분자들, 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들로 또는 그 역으로 전달되도록, 특히 센서 장치를 직접 온도 제어하기 위한 및/또는 센서 장치에서 포획 분자들 및 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들을 온도 제어하기 위한 센서 온도 제어 장치를 포함한다.
특히 바람직하게, 바람직하게 (상이한) 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들이 상이한 하이브리드화 온도에서 대응하는 포획 분자들에 결합될 수 있도록, 센서 장치 안에서 또는 상에서의 포획 분자들 및 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들의 상이한 온도는 센서 온도 제어 장치에 의해 설정되거나 반응될 수 있다. 그러므로, 유익하게, 테스트 및/또는 검출의 효율 및/또는 특이성이 증가된다.
바람직하게, 센서 장치는 지지부, 특히 지지부로서의 칩, 지지부 및/또는 센서 구획 상에 배열된 복수의 전극을 포함하며, 센서 온도 제어 장치는 바람직하게 특히 지지부 및/또는 센서 구획을 직접 온도 제어하기 위해 설계되어서, 특히, 열은 센서 온도 제어 장치로부터 지지부를 통해 센서 구획으로 또는 그 역으로 전달될 수 있으며, 및/또는 센서 온도 제어 장치는 외부로부터 및/또는 지지부를 통해 전달되는 열로 센서 구획을 온도 제어하기 위하여 특히 평면 방식으로 및 중앙으로 지지부 또는 그 후방에 놓이거나 또는 기댄다.
센서 온도 제어 장치에 의해, 센서 장치 안에서 또는 상에서 및/또는 센서 구획에서 상이한 온도 또는 온도 곡선들 또는 온도 프로파일들을 달성하고 및/또는 포획 분자들에 증폭 생성물을 (최적으로) 하이브리드화하기 위하여 지지부 및/또는 센서 구획의 온도 제어를 적응하는 것이 가능하다.
제안된 분석 시스템은 특히 휴대용, 모바일 및/또는 현장 진단 시스템이며 및/또는 샘플링 부위에서 및/또는 중앙 실험실에서 떨어져 사용될 수 있다.
분석 시스템은 바람직하게 분석 디바이스 및/또는 샘플을 테스트하기 위한 적어도 하나의 카트리지를 포함한다.
"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 테스트를 제어한다.
특히 바람직하게, 분석 디바이스는 카트리지를 수용하거나 또는 상기 카트리지를 연결하도록 설계된다.
용어 "카트리지"는 바람직하게 샘플의 적어도 하나의 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, 평탄하고 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.
특히 생물학적 샘플을 테스트하기 위해 제안된 방법은, 특히 바람직하게 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들을 변성시키기 위하여, 및/또는 서로에 대한 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들의 불필요한 하이브리드화를 방지하거나 또는 감소시키기 위하여, 반응 캐비티와 센서 장치 사이에서 포획 분자들로의 하이브리드화 직전에 PCR에 의해 바람직하게 증폭되는 샘플의 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들을 능동적으로 온도 제어, 특히 가열하기 위해 제공된다.
바람직하게, 상이한 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들 또는 그 그룹은 처음에 특히 PCR, 바람직하게 상이한 PCR 챔버들 및/또는 반응 캐비티에서 증폭 반응에 의해 특히 동시에 및/또는 병렬로 생성되고, 그런 다음 상이한 하이브리드화 온도에서 연속적으로 포획 분자에 결합된다.
특히, 제1, 제2 및 선택적인 제3 그룹의 증폭 생성물들이 상이한 반응 캐비티에서 생성되는 것이 제공된다. 그러나, 피분석물들이 공통 PCR 챔버 또는 반응 캐비티에서 증폭 반응, 특히 PCR에 의해 증폭되거나, 및/또는 증폭 생성물들이 공통 반응 캐비티에서 생성된다.
바람직하게, 다수의 증폭 반응, 특히 PCR이 테스트 동안 서로 동시에 또는 독립적으로 동시에 진행된다.
바람직하게, 상이한 증폭 반응, 특히 상이한 프라이머(primer)를 가지는 PCR이 제공되거나 수행된다.
본 발명의 의미 내에서, 증폭 반응은 피분석물이 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, 그 후에 증폭 생성물들 또는 핵산 생성물들을 테스트 및/또는 검출하기 위하여 중합 효소(polymerase) 또는 효소를 사용하여 샘플의 특정 피분석물들, 특히 RNA 또는 DNA의 일부를 바람직하게 몇몇 사이클에서 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, 샘플은 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 상에 마커 또는 라벨, 특히 비오틴(biotin)을 (추가로) 생성하는 프라이머가 바람직하게 사용된다. 이러한 것은 검출을 가능하게 하거나 용이하게 한다. 바람직하게, 사용된 프라이머는 비오틴화되고(biotinylated) 및/또는 라벨로서 공유 결합된 비오틴을 포함하거나 형성한다.
피분석물들 및/또는 증폭 생성물들이, 특히 임의의 잠재적으로 이중 가닥의 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들을 단일 가닥으로 분리하기 위하여, 반응 캐비티를 떠난 후에 및/또는 PCR이 수행된 후에 및/또는 센서 장치로 공급되기 직전에, 사전에 및/또는 중간 온도 제어 캐비티에서 및/또는 중간 온도 제어 장치에 의해 바람직하게 (예비) 가열된 센서 장치에서 (다시) 온도 제어되기 전에 능동적으로 온도 제어된다.
바람직하게, 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들은 그런 다음 후속으로 및/또는 다시, 특히 중간 온도 제어 캐비티에서 온도 제어된 후에 온도 제어되고, 및/또는 바람직하게 대응하는 포획 분자들로 증폭 생성물들을 하이브리드화하기 위하여 센서 장치 안에서 또는 상에서 및/또는 센서 온도 제어 장치에 의해 대응하는 하이브리드화 온도로 된다.
바람직하게, 센서 구획, 또는 포획 분자들, 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들은 특히 센서 장치의 지지부, 특히 칩을 통해 전달되는 열을 이용하여 능동적으로 온도 제어되고 및/또는 대응하는 하이브리드화 온도로 된다.
상기 지지부는 바람직하게 후방에 전기적 및 열적으로 접촉되고, 및/또는 분석 디바이스에 연결 및/또는 결합된다. 이러한 것은 특히 콤팩트한 설계를 가능하게 한다.
하이브리드화 온도는 바람직하게 (증폭된) 피분석물, 특히 RNA 또는 DNA의 부분 및/또는 증폭 생성물이 대응하는 포획 분자에 결합되고 및/또는 대응하는 포획 분자에 하이브리드화되는 (평균) 온도이다.
최적의 하이브리드화 온도는 바람직하게 대응하는 포획 분자에 결합된 증폭 생성물의 수가 최대화되고 및/또는 서로 결합된 증폭 생성물의 수가 최소화되는 온도이다.
바람직하게, (최적의) 하이브리드화 온도는 상이한 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들에 대해 변한다.
상이한 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들의 그룹은 바람직하게 유사한 (최적의) 하이브리드화 온도를 가지는 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들만을 적어도 실질적으로 포함한다. 그러므로, 이러한 것은 그룹의 평균 및/또는 최적의 하이브리드화 온도 또는 (최적의) 하이브리드화 온도의 온도 범위를 유발한다. 그룹의 이러한 온도 또는 온도 범위에서(모두 단축하여 "그룹 온도"로 지칭됨), 포획 분자에 결합된 이러한 그룹에서의 피분석물질들 및/또는 증폭 생성물들의 총 수는 (아마도) 최대이다. 온도 범위는 바람직하게 8℃ 미만, 특히 5℃ 미만이다.
바람직하게, 상이한 그룹 온도를 가지는 상이한 그룹이 형성된다. 그룹 온도는 바람직하게 2℃ 이상, 특히 3℃ 이상만큼 다르거나 또는 이격된다.
특히, 제1 그룹의 그룹 온도는 제2 그룹의 그룹 온도보다 크다.
바람직하게, (최적의) 하이브리드화 온도는 DNA 또는 cDNA의 GC 함량, DNA 또는 cDNA의 길이, DNA 또는 cDNA 서열의 융점 또는 용융 온도 및/또는 용매, 주위 매질 및/또는 완충액의 조건화(conditioning) 또는 염 농도(salt concentration)에 의존하여 변한다.
융점 또는 용융 온도는 바람직하게 DNA 또는 cDNA가 변성되고 및/또는 이중 가닥 DNA 또는 cDNA의 가닥이 서로 분리되는 온도이다. 융점 또는 용융 온도는 바람직하게 DNA 또는 cDNA의 GC 함량, DNA 또는 cDNA의 길이, 및/또는 용매, 주위 매질 및/또는 완충액의 조건화 또는 염 농도에 의존한다. 바람직하게, 융점 또는 용융 온도는 적어도 85℃ 또는 90℃, 특히 바람직하게 92℃ 또는 94℃, 및/또는 최대 99℃ 또는 98℃, 특히 바람직하게 최대 97℃ 또는 96℃이다.
바람직하게, 하이브리드화 온도는 융점 또는 용융 온도보다 바람직하게 적어도 2℃ 또는 5℃, 특히 바람직하게 8℃ 또는 10℃, 특히 15℃ 또는 20℃ 만큼 낮다.
센서 장치의 포획 분자들은 특히 스페이서, 특히 C6 스페이서에 의해 센서, 센서 어레이 및/또는 전극들 상에 바람직하게 고정된 올리고뉴클레오티드 프로브이다. 하이브리드화를 방해하는 구조물, 예를 들어 헤어핀 구조물의 형성은 스페이서들에 의한 포획 분자들의 바람직한 결합에 의해 방지될 수 있다.
상이한 하이브리드화 온도에서 결합된 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들은 바람직하게 단일 또는 공통의 검출 공정에서 검출된다.
특히 바람직하게, 센서 장치는 상기 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들을 검출하기 위한 공정 동안 단지 1회만 사용되며, 전기 화학적 결정은 바람직하게 모든 결합된 증폭 생성물에 대해 특히 동시에 일어난다. 이러한 것은 매우 신속하고 효율적인 테스트를 가능하게 한다.
특히, 상이한 피분석물들 및/또는 상이한 피분석물들의 증폭 생성물들은 단일 또는 공통의 검출 공정에서 특히 많은 수의 상이한 증폭 생성물들을 동시에 측정 및/또는 결정 또는 검출하는 것을 가능하게 하기 위하여, 특히 바람직하게 센서 장치 안에서 또는 상에서 바람직하게 고정된 포획 분자들에 연속적으로 하이브리드화 온도에 의해 매우 효과적으로 결합될 수 있다.
그러므로, 본 발명과 관련하여, 동시에 생성되고 및/또는 증폭되며, 단일 검출 공정에서 및 동시에 높은 특이성을 가지는 상이한 하이브리드화 온도를 가지는 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들을 테스트하는 것이 가능하다.
바람직하게, 결합된 피분석물들 및/또는 증폭 생성물들은 검출기 분자들을 센서 장치에 공급하는 것에 의해 검출된다.
본 발명의 의미 내에서, 용어 "검출기 분자(detector molecule)"는 바람직하게 피분석물들 및/또는 이와 함께 제공된 피분석물들 또는 증폭 생성물들을 증폭시키도록 사용되는 프라이머의 마커 또는 라벨에 특이적으로 결합하여 그 검출을 가능하게 하는 분자를 의미하는 것으로 이해된다.
특히, 검출기 분자는, 마커 또는 라벨, 특히 비오틴에 특이적으로 결합하고 기재를 전환시키는 리포터 효소를 포함하는 효소 결합체 및/또는 면역 결합체일 수 있다. 본 발명과 관련하여, 검출기 분자는 바람직하게 비반응성 인산모노에스테르를 전기 화학적으로 활성인 분자 및 인산염으로 전환시킬 수 있는 비오틴 및/또는 알칼리 포스파타아제(alkaline phosphatase)에 대해 높은 친화성을 가지는 스트렙타비딘(streptavidin)에 기초한다.
바람직하게, 라벨이 비오틴에 기초하고 검출기 분자들이 스트렙타비딘/알칼리 포스파타아제에 기초하는 검출 시스템이 사용된다. 그러나, 다른 검출기 분자들도 또한 사용될 수 있다.
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 그 내부에 수용되는 제안된 카트리지를 포함하는 제안된 분석 시스템 또는 분석 디바이스를 관통하는 개략 단면도;
도 2는 카트리지의 개략도;
도 3은 분석 시스템 및/또는 카트리지의 제안된 센서 장치의 개략 정면도;
도 4는 센서 장치의 센서 필드(sensor field)를 도시하는 도 3의 확대 상세도;
도 5는 센서 장치의 개략 배면도;
도 6은 센서 장치의 개략 단면도; 및
도 7은 카트리지에서의 위치의 함수로서 샘플 및/또는 증폭 생성물들의 온도에 대한 개략 곡선 또는 프로파일.
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.
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) 및/또는 테스트를 위해 제안된 방법에 의해, 샘플(P), 바람직하게 샘플(P)의 피분석물(A), 특히 특정 핵산 서열과 같은 핵산 생성물, 또는 특히 바람직하게 샘플(P)의 복수의 피분석물(A)은 결정되거나, 식별되거나, 또는 검출될 수 있다. 상기 피분석물들은 특히 정성적으로뿐만 아니라, 특히 바람직하게 또한 정량적으로 검출 및/또는 측정된다.
그러므로, 샘플(P)은 특히, 예를 들어 샘플이 질병 및/또는 병원균을 검출하는 것을 가능하게 하거나 또는 진단에 중요한 다른 값을 결정하기 위해 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, DNA 및/또는 RNA, 즉 핵산 생성물 및/또는 서열을 검출하기 위한 분자 및/또는 PCR 분석 평가가 가능하게 되고 및/또는 수행된다.
바람직하게, 샘플(P), 또는 샘플(P) 또는 피분석물(A)들의 개별 성분은 필요하면 특히 PCR에 의해 증폭될 수 있고, 분석 시스템(1), 분석 디바이스(200) 및/또는 카트리지(100)에서 테스트되거나, 식별되거나 또는 검출될 수 있다. 그러므로, 바람직하게, 피분석물(A) 또는 피분석물(A)들의 증폭 생성물(V)들이 생성된다.
샘플(P)의 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들, 특히 PCR에 의해 증폭되는 핵산 생성물들은 적어도 20 또는 50, 특히 바람직하게 80 또는 100, 및/또는 최대 300 또는 280, 특히 바람직하게 250 또는 220 뉴클레오티드의 길이를 가진다. 그러나, 보다 짧거나 또는 보다 긴 증폭 생성물(V)들이 특히 PCR에 의해 생성되는 것이 제공될 수 있다.
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 및/또는 플레이트 형상 및/또는 카드형이다.
카트리지(100)는 바람직하게 특히 적어도 실질적으로 평면, 평탄, 플레이트 형상 및/또는 카드형 본체(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 전면(100A)에 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) 및/또는 그 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 도 1에 도시된 바와 같이, 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 포함한다.
카트리지(100) 및/또는 유체 시스템(103)은 또한 바람직하게 적어도 하나의 펌프 장치(112) 및/또는 적어도 하나의 센서 장치(113)를 포함한다.
캐비티들의 일부, 대부분 또는 전부는 바람직하게 카트리지(100) 및/또는 본체(101)에 있는 챔버들 및/또는 채널들 또는 다른 함몰부들에 의해 형성되고, 특히 바람직하게 필름 또는 커버(102)에 의해 덮히거나 폐쇄된다. 그러나, 다른 구조적 해결책도 또한 가능하다.
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 독립적으로 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.
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 독립적으로 및/또는 상이한 반응 캐비티(109)에서 수행하는 것이 바람직하다.
하나 이상의 반응 캐비티(109)에서 형성되는 샘플(P)의 증폭 생성물(V)들 및/또는 다른 부분은 특히 펌프 장치(112)에 의해 연결된 센서 장치(113)로 전도되거나 공급될 수 있다.
센서 장치(113)는 특히 샘플(P)의 피분석물(A) 또는 피분석물(A)들, 이 경우에 특히 바람직하게 피분석물(A)들의 증폭 생성물(V)들을 검출, 특히 바람직하게 정성적으로 및/또는 정량적으로 결정하기 위하여 사용된다. 그러나, 대안적으로 또는 추가적으로, 다른 값들이 또한 수집되거나 또는 결정될 수 있다.
특히, 펌프 장치(112)는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 특히 바람직하게 카트리지의 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 장치(113)는 필요에 따라 일시적으로 및/또는 영구적으로 연결될 수 있고 및/또는 서로 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 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.
특히, 액체 수용 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 치수화된다. 그러나 다른 해결책도 여기에서 또한 가능하다.
바람직하게, 적어도 하나의 밸브(115)가 각각의 캐비티, 펌프 장치(112) 및/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 관통 유동할 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 예를 들어 추가의 층들, 함몰부들 등에 의해 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 저장중일 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 삽입하는 동안에만 특히 자동으로 개방된다.
복수의 밸브(115A), 특히 이 경우에 3개의 밸브는 예를 들어, 혈청 등과 같은 샘플(P)의 상청액(supernatant)을 선택적으로 방출 또는 제거하는 것을 가능하게 하기 위하여 선택적인 중간 연결부(104D)가 예를 들어 입구(104B) 및 출구(104C) 이외에 제공될 때 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.
샘플(P)이 삽입되고 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, 저장-안정한 방식으로 폐쇄되지 않고 및/또는 초기에 개방되고 및/또는 작동에 의해 폐쇄될 수 있는 하나 이상의 밸브(115B)가 바람직하게 제공된다. 이러한 밸브들은 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, "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 개략도에 도시된 바와 같이 샘플(P)을 테스트하는데 요구된다.
또한, 예를 들어 검출 분자 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 하나 이상의 증폭 반응 또는 PCR을 수행하기 위해 및/또는 테스트를 수행하기 위해 요구되는 모든 시약 및 액체를 수용하며, 그러므로, 바람직하게 선택적으로 전처리된 샘플(P)을 수용하는 것만이 필요하다.
카트리지(100) 및/또는 유체 시스템(103)은, 바이패스(114A)가 개방될 때, 특히, 바이패스(114A)의 밸브(115B)가 개방될 때, 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들과 반대 방향으로, 필요에 따라 반응 캐비티(109)들을 지나고 선택적인 중간 온도 제어 캐비티(110)를 우회하여 센서 장치(113)에 직접 샘플(P) 또는 그 성분을 전도 또는 이송하는 것을 가능하게 하기 위하여, 및/또는 저장 캐비티(108B-108E)들로부터 센서 장치(113) 내로 액체 또는 액체 시약(F2-F5)을 이송 또는 펌핑하는 것을 가능하게 하기 위하여, 선택적으로 사용될 수 있는 바이패스(114A)를 바람직하게 포함한다.
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 사용된다. 수집 캐비티는 바람직하게 적절히 큰 치수가 주어지고 및/또는 특히 액체가 작동 위치에서 다시 제거되거나 펌핑될 수 없도록 입력 또는 입구들만을 구비한다.
수용 캐비티(104)는 바람직하게 샘플(P)을 도입하기 위한 연결부(104A)를 포함한다. 샘플(P)이 수용 캐비티(104) 내로 도입된 후에, 상기 캐비티 및/또는 연결부(104A)는 폐쇄된다.
카트리지(100)는 그런 다음 제안된 분석 디바이스(200) 내로 삽입될 수 있고 및/또는 이에 의해 샘플(P)을 테스트하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 수용될 수 있다. 대안적으로, 샘플(P)은 추후에 공급될 수 있다.
도 1은 카트리지(100)에 수용된 샘플(P)에 대한 테스트를 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 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.
특히, 카트리지(100)는 분석 디바이스(200)로부터 유체적으로, 특히 수력학적으로, 분리되거나 격리된다. 특히, 카트리지(100)는 샘플(P) 및 시약 및 다른 액체에 대해 바람직하게 독립적이고 특히 폐쇄된 유체 및/또는 유압 시스템(103)을 형성한다.
바람직하게, 분석 디바이스(200)는 열 효과를 가지며 및/또는 측정된 데이터를 특히 센서 장치(113) 및/또는 센서 부분(116)들에 의해 검출하도록 펌프 장치(112) 및/또는 밸브(115)들을 작동시키도록 설계된다.
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. 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 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 장치(113)는 바람직하게 접촉 요소(203A)들에 의해 분석 디바이스(200)에 전기적으로 연결되거나 연결 가능하다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 카트리지(100)를 온도 제어하고 및/또는 특히 가열 및/또는 냉각하기 위하여 카트리지(100)에서 열 영향을 미치기 위한 하나 이상의 온도 제어 장치(204), 특히 가열 요소들 또는 펠티에 요소를 포함한다.
개별 온도 제어 장치(204), 이러한 장치들 중 일부, 또는 이러한 장치들의 전부는 바람직하게 카트리지(100), 본체(101), 커버(102), 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 반응 및/또는 PCR을 수행하는 것을 가능하게 하기 위하여 반응 캐비티(109) 또는 복수의 반응 캐비티(109)에 배정된다.
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.
더욱 특히 바람직하게, 반응 캐비티/캐비티(109)들은 바람직하게 양쪽 측면에 배열된 2개의 상이한 측면으로부터 및/또는 2개의 반응 온도 제어 장치(204A)에 의해 온도 제어될 수 있다.
대안적으로, 반응 캐비티(109)들에 대해, 각각의 반응 캐비티(109)는 독립적으로 및/또는 개별적으로 온도 제어될 수 있다.
다음에 중간 온도 제어 장치(204B)로 언급되는 온도 제어 장치(204B)는 중간 온도 제어 캐비티(110)에 배정되고 및/또는 중간 온도 제어 캐비티(110) 또는 그 안의 유체, 특히 증폭 생성물(V)들을 바람직하게 예열 온도(TV)로 온도 제어하도록 설계된다.
중간 온도 제어 캐비티(110) 및/또는 온도 제어 장치(204B)는 바람직하게 센서 장치(113)로 공급되는 유체, 특히 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들을 특히 바람직하게 상기 유체가 공급되기 직전에 온도 제어 또는 예열하는 것을 가능하게 하기 위하여 필요한 방식으로 센서 장치(113)의 상류에 또는 (직) 전에 배열된다.
특히 바람직하게, 중간 온도 제어 캐비티(110) 및/또는 온도 제어 장치(204B)는 샘플(P) 또는 피분석물(A) 및/또는 생성된 증폭 생성물(V)들을 변성시키도록, 및/또는 임의의 이중 가닥 피분석물(A) 또는 증폭 생성물(V)들을 단일 가닥으로 분할하도록 및/또는 특히 열의 추가에 의한 증폭 생성물(V)들의 조기 결합 및/또는 하이브리드화를 중화하도록 설계된다.
중간 온도 제어 캐비티(110)는 바람직하게 세장형이며 및/또는 구불구불하거나 사행(meandering)이며 및/또는 평면 단면인 채널로서 설계된다. 그러므로, 유익하게, 예를 들어 유속을 변화시킴이 없이 또는 또한 유체가 상기 캐비티를 통해 유동하는 동안 필요한 온도 제어를 달성하기 위하여 중간 온도 제어 캐비티(110)에서 유체의 충분히 긴 보유 시간 및/또는 유체와의 충분히 큰 열 결합이 얻어진다. 그러나, 다른 해결책, 특히 중간 온도 제어 캐비티(110)에서의 유체 유동이 정지되는 해결책도 가능하다.
바람직하게, 중간 온도 제어 캐비티(110)의 길이는 적어도 10 mm 또는 15 mm, 특히 바람직하게 적어도 20 mm 또는 25 mm, 특히 30 mm 또는 40 mm 및/또는 최대 80 mm 또는 75 mm이며, 특히 바람직하게 최대 70 mm 또는 65 mm 이하, 특히 최대 60 mm이다.
중간 온도 조절 캐비티(110)는 적어도 10 ㎕ 또는 20 ㎕, 특히 바람직하게 적어도 25 ㎕ 또는 30 ㎕, 및/또는 최대 500 ㎕ 또는 400 ㎕, 특히 바람직하게 최대 350 ㎕ 또는 300 ㎕의 용적을 가진다.
중간 온도 제어 캐비티(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 입구(110A) 및 출구(110B), 입구(110A) 및/또는 출구(110B)(바람직하게 그 각각)에 배정되는 밸브(115), 특히 초기 개방 밸브(115A)를 포함한다. 이러한 방식으로, 중간 온도 제어 캐비티(110)를 통한 유체의 유동이 제어될 수 있다. 그러므로, 예를 들어, 중간 온도 제어 캐비티(110)를 통해 유동하는 유체를 온도 제어하고, 초기에 온도 제어될 유체로 중간 온도 제어 캐비티(110)를 채우고, 온도 제어를 위해 중간 온도 제어 캐비티(110)에서의 유체를 정지시키고 이후에 상기 유체를 통과시키기 위해 입력측 및/또는 출력측 밸브(115A)를 폐쇄하는 것이 가능하다.
바람직하게, 중간 온도 제어 캐비티(110)는 반응 캐비티/캐비티(109)들과 센서 장치(113) 사이에 (유체적으로) 배열되며, 및/또는 (모든) 반응 캐비티(109)는 바람직하게 중간 온도 제어 캐비티(110)에 의해 배타적으로 센서 장치(113)에 유체적으로 연결되거나 또는 연결 가능하다.
바람직하게, 중간 온도 제어 캐비티(110)는 반응 캐비티/캐비티(109)들보다 센서 장치(113)에 더욱 가깝게 배열되며, 특히 중간 온도 제어 캐비티(110), 특히 그 출구(110B)와 센서 장치(113) 사이의 거리 또는 유동 경로는 중간 온도 제어 캐비티(110), 특히 그 입구(110A)와 반응 캐비티/캐비티(109)들 사이의 거리 또는 유동 경로보다 짧다.
중간 온도 제어 캐비티(110)는 바람직하게 유체, 특히 증폭 생성물(V)들을 능동적으로 온도 제어, 특히 바람직하게 다음에 보다 상세히 설명되는 바와 같은 융점 또는 용융 온도까지 가열하도록 설계된다.
중간 온도 제어 캐비티(110)에 배정된 중간 온도 제어 장치(204B)는 바람직하게 중간 온도 제어 캐비티(110)를 (능동적으로) 온도 제어, 특히 가열하도록 설계된다.
바람직하게, 중간 온도 제어 장치(204B)는 가열 요소, 특히 가열 저항기 또는 펠티에 요소를 포함하거나, 또는 이에 의해 형성된다.
중간 온도 제어 장치(204B)는 바람직하게 평면이고 및/또는 바람직하게 중간 온도 제어 장치(204B)와 중간 온도 제어 캐비티(110) 사이의 열전달을 허용하는 세장형 및/또는 직사각형인 접촉 표면을 가진다.
바람직하게, 중간 온도 제어 장치(204B)는 중간 온도 제어 캐비티(110)의 영역에서 또는 중간 온도 제어 캐비티(110) 상에, 바람직하게 그 전체 표면 위에서 카트리지(100), 본체(101) 및/또는 커버(102)에 대해 외부에 위치, 특히 이에 대해 가압될 수 있다.
특히, 분석 디바이스(200)는 중간 온도 제어 장치(204B)를 포함한다. 그러나, 중간 온도 제어 장치(204B)는 특히 중간 온도 제어 캐비티(110)에서, 카트리지(100)에 배열되거나 또는 카트리지(100)에 통합된다.
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 조절하는 것을 가능하게 하기 위하여 온도 검출기 및/또는 온도 센서(도시되지 않음)를 포함한다.
하나 이상의 온도 센서는 예를 들어 센서 부분(116)들 및/또는 개별 채널 부분 또는 캐비티들에 배정될 수 있으며, 즉 개별적으로 이러한 것들에 결합될 수 있다.
특히 바람직하게, 온도 센서는 예를 들어 각각의 온도 제어 장치(204) 및/또는 그 접촉 표면들의 온도를 측정하기 위하여 각각의 온도 제어 장치(204A, 204B 및/또는 204C)에 배정된다.
다음에 센서 온도 제어 장치(204C)로서 지칭되는 온도 제어 장치(204C)는 특히 센서 장치(113)에 배정되고 및/또는 센서 장치(113) 내에 또는 그 위에 위치된 유체, 특히 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들, 시약 등을 필요한 방식으로, 바람직하게 하이브리드화 온도(TH)로 온도 제어하도록 설계된다.
센서 온도 제어 장치(204C)는 바람직하게 가열 요소, 특히 가열 저항기 또는 펠티에 요소를 포함하거나, 또는 이에 의해 형성된다.
센서 온도 제어 장치(204C)는 바람직하게 평면이며 및/또는 바람직하게 직사각형이며 및/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 장치(113)에 통합되는 다른 구조적 해결책이 또한 가능하다.
특히, 연결 장치(203)는 센서 온도 제어 장치(204C)를 포함하고, 및/또는 센서 온도 제어 장치(204C)와 함께 연결 장치(203)는 특히 카트리지(100), 특히 센서 장치(113)에 대해 가압된다.
더욱 특히 바람직하게, 연결 장치(203) 및 센서 온도 제어 장치(204C)는 카트리지(100), 특히 센서 장치(113)를 향해 및/또는 이에 대해 (함께) 이동될 수 있고 및/또는 바람직하게 분석 디바이스(200)를 카트리지(100), 특히 센서 장치(113) 또는 그의 지지부(113D)에 전기적 및 열적으로 결합하기 위해 상기 카트리지에 대해 위치될 수 있다.
바람직하게, 센서 온도 제어 장치(204C)는 연결 장치(203) 상에 또는 그 지지부의 중앙에 배열되고 및/또는 접촉 요소(203A)들 사이에 배열된다.
특히, 접촉 요소(203A)들은 연결 장치(203)의 가장자리 영역 또는 그 지지부에 또는 센서 온도 제어 장치(204C) 주위에 배열되어서, 바람직하게, 연결 장치(203)는 중심에서 열적으로 그리고 외부 또는 가장자리 영역에서 전기적으로 센서 장치(113)에 연결되거나 또는 연결 가능하다. 그러나, 다른 해결책이 여기에서 또한 가능하다.
분석 시스템(1) 또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 밸브(115)들을 작동시키기 위한 하나 이상의 액튜에이터(205)를 포함한다. 특히 바람직하게, 상기 밸브들의 각각을 작동시키기 위하여 상이한(형태 또는 그룹의) 밸브(115A 및 115B)들에 배정되는 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 유체 시스템(103)에서의 액체 전면 및/또는 유체의 유동을 검출하도록 설계되거나 또는 의도된다. 특히 바람직하게, 센서(206A)들은 예를 들어 특히 유체 시스템(103)의 평면 및/또는 확장된 채널 부분에 의해 형성되는 채널 및/또는 캐비티, 특히 각각 배정된 센서 부분(116)에서, 액체 전면 및/또는 존재, 속도, 질량 유량/체적 유량, 온도 및/또는 유체의 다른 값을 측정 또는 검출하도록 설계된다.
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 액체를 신뢰성있게 검출하는 것을 가능 또는 용이하게 하기 위하여 수직 방향으로 및/또는 바닥으로부터 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, 테스트의 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 장치(113) 및/또는 센서(206)들로부터 필요한 테스트 및/또는 측정된 값을 고려하거나 의존하여 펌프 드라이브(202), 온도 제어 장치(204) 및/또는 액츄에이터(205)들을 제어하거나 조절한다.
일반적으로, 카트리지(100), 유체 시스템(103) 및/또는 유체의 운반은 바람직하게 모세관 힘에 기초하여 작동하지 않고, 적어도 본질적으로 또는 주로 중력의 효과 및/또는 펌프 또는 펌프 장치(112)의 효과 하에서 작동한다.
작업 위치에서, 각각의 캐비티로부터의 액체는 바람직하게 각각의 경우에 바닥에 있는 출구를 통해 제거, 특히 빼내지고, 가스 또는 공기가 특히 상부에 있는 입구를 통해 각각의 캐비티 내로 펌핑되는 것이 가능하다. 그러므로, 특히, 캐비티들에서의 관련 진공은 액체를 운반할 때 방지되거나 적어도 최소화될 수 있다.
유체의 유동은 특히 이에 따라 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 스테퍼 모터, 또는 다른 방식으로 교정된 드라이브를 포함한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 센서(206A)들은 바람직하게 이에 따라 펌프 또는 펌프 장치(112)를 제어하고 밸브(115)들을 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 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.
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.
다음에, 도 3 내지 도 6을 참조하여 센서 장치(113)의 바람직한 구성에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
센서 장치(113)는 바람직하게 전기 화학적 측정 및/또는 산화환원 사이클링을 가능하게 한다.
특히, 센서 장치(113)는 포획 분자(M), 또는 이로부터 파생된 생성물에 결합된 피분석물(A)들(동일하거나 상이한), 특히 피분석물(A) 또는 상이한 피분석물(A)들의 증폭 생성물(V)들을 식별하도록, 검출하도록 및/또는 결정하도록 설계된다.
센서 장치(113)는 바람직하게 센서 장치(113) 및/또는 센서 어레이(113A)의 측정 측면을 개략적으로 도시한 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 복수의 센서 영역 또는 센서 필드(113B)를 포함하는 센서 어레이(113A)를 포함한다. 도 4는 도 3의 확대도이고, 도 5는 연결 측면을 도시하며, 도 6은 센서 장치(113)의 개략 단면도이다.
바람직하게, 센서 장치(113) 또는 센서 어레이(113A)는 10개 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 장치(113) 또는 센서 어레이(113A)는 복수의 전극(113C)을 포함한다. 적어도 2개의 전극(113C)은 바람직하게 각각의 센서 영역 또는 센서 필드(113B) 내에 배열된다. 특히, 각각의 경우에서 적어도 2개의 전극(113C)은 센서 필드(113B)를 형성한다.
전극(113C)들은 바람직하게 금속, 특히 백금 또는 금과 같은 귀금속으로 만들어지고, 및/또는 상기 전극들은 특히 티올(thiol)로 코팅된다.
바람직하게, 전극(113C)들은 손가락 형상이며 및/또는 도 4에 따른 센서 필드(113B)의 확대 상세도로부터 알 수 있는 바와 같이 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.
측정 측면은 전극(113C)들을 포함하고, 및/또는 유체, 샘플(P), 증폭 생성물(V)들 및/또는 센서 구획과 마주하는 측면이며, 및/또는 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들이 결합되는 포획 분자(M)(도 6에 도시된 바와 같이)를 포함하는 센서 장치(113) 및/또는 지지부(113D)의 측면이다.
센서 장치(113) 및/또는 지지부(113D)의 연결 측면은 바람직하게 측정 측면 반대편에 있으며 및/또는 유체, 샘플(P) 및/또는 증폭 생성물(V)들로부터 멀어지게 향하는 측면이다.
특히 바람직하게, 센서 장치(113) 및/또는 지지부(113D)의 측정 측면 및 연결 측면은 특히 평면 및 플레이트형 지지부(113D)의 하나의 평탄 측면을 각각 형성한다.
센서 장치(113), 특히 지지부(113D)는 바람직하게 복수의, 이 경우에 8개의 전기 접촉부 또는 접촉 표면(113E)을 포함하며, 접촉부(113E)들은 바람직하게 도 5에 도시된 바와 같이 연결 측면 상에 배열되고 및/또는 연결 측면을 형성한다.
바람직하게, 센서 장치(113)는 접촉부(113E)들에 의해 연결 측면상에 접촉되고 및/또는 분석 디바이스(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 특히, 전기적 연결은 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 확립된다.
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 이미 설명된 바와 같이 연결 장치(203) 또는 접촉 요소(203A)들에 의해 지지부(113D)가 전기적으로 접촉될 수 있도록, 센서 장치(113)의 가장자리 영역까지 연장된다.
바람직하게, 센서 필드(113B)들은 도 6의 개략도에 도시된 바와 같이 서로 분리된다. 특히, 센서 장치(113)는 센서 필드(113B)들을 위한 대응하는 오목부들을 가지는 소수성 층(113F)에 의해 바람직하게 형성되는 각각의 센서 필드(113B)들 사이에 장벽들 또는 격벽들을 포함한다. 그러나, 다른 구조적 해결책이 또한 가능하다.
카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)는 센서 구획(113G)을 포함하거나 형성한다. 특히, 센서 구획(113G)은 센서 어레이(113A), 센서 장치(113) 및/또는 지지부(113D) 사이에 또는 한쪽 측면 상의 측정 측면과 다른 측면 상의 센서 커버(113H) 사이에 형성된다.
센서 장치(113)는 바람직하게 측정 측면 및/또는 센서 어레이(113A)에 의해 센서 구획(113G)을 한정한다. 그러므로, 전극(113C)들은 센서 구획(113G)에 있다.
바람직하게, 카트리지(100) 및/또는 센서 장치(113)는 센서 커버(113H)를 포함하고, 특히 센서 구획(113G)은 평탄 측면 상에서 센서 커버(113H)에 의해 한정되거나 또는 범위가 정해진다.
특히 바람직하게, 센서 커버(113H)는 실제 측정을 위해 격벽들 및/또는 층(113F) 상으로 하강될 수 있다.
센서 장치(113) 또는 센서 구획(113G)은 바람직하게 연결부(113J)에 의해 유체 시스템(103)에, 특히 반응 캐비티/캐비티(109)들에 유체적으로 연결되어서, (처리된) 샘플(P), 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물(V)들은 센서 장치(113) 또는 센서 어레이(113A)의 측정 측면에 넣어질 수 있다.
그러므로, 센서 구획(113G)에는 유체가 적재될 수 있고 및/또는 상기 유체가 이를 통해 유동할 수 있다.
센서 장치(113)는 바람직하게 복수의 특히 상이한 포획 분자(M)를 포함하며, 상이한 포획 분자(M)는 바람직하게 상이한 센서 필드(113B)들에 또는 그 위에 배열 및/또는 고정되며, 및/또는 바람직하게 상이한 센서 필드(113B)들에 배정된다.
특히, 바람직하게, 전극(113C)들은 특히 적합한 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들을 결합 및/또는 검출 또는 식별하기 위해, 포획 분자(M)가, 이 경우에 결합제(B), 특히 티올 결합제를 통해 구비된다.
상이한 포획 분자(M1 내지 M3)는 센서 필드(113B)들에서 상이한 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들, 도 6에서 증폭 생성물(V1 내지 V3)들을 특별히 결합하기 위하여 상이한 센서 필드(113B)들 및/또는 상이한 전극 쌍들 및/또는 전극(113C)들을 위하여 제공된다.
특히 바람직하게. 센서 장치(113) 또는 센서 어레이(113A)는 각각의 센서 필드(113B)에서 결합된 증폭 생성물(V)들이 정성적으로 또는 정량적으로 결정되는 것을 가능하게 한다.
바람직하게, 센서 장치(113)는 바람직하게 상이한 하이브리드화 온도(TH)에서 대응하는 포획 분자(M)에 증폭 생성물(V)들을 결합하기 위해 상이한 하이브리드화 온도(TH)를 가지는 포획 분자(M)를 포함한다.
상이한 하이브리드화 온도(TH)에서 하이브리드화를 달성하기 위해, 센서 장치(113), 특히 전극(113C), 지지부(113D), 센서 구획(113G) 및/또는 센서 커버(113H)의 온도는 이미 설명된 바와 같이 분석 디바이스(200), 특히 센서 온도 제어 장치(204B 및/또는 204C)에 의해 적어도 간접적으로 제어되거나 설정될 수 있다.
바람직하게, 센서 온도 제어 장치(204C)는 특히 필요하거나 또는 요구된 하이브리드화 온도(TH)가 측정 측면에서, 센서 구획(113G)에서 및/또는 유체에서 도달되도록 이 경우에 연결 측면에 접촉하는 것에 의해 센서 구획(113G)을 온도 제어하도록 사용된다.
바람직하게, 작동 상태에서, 센서 온도 제어 장치(204C)는 센서 어레이(113A)에 대향하도록 평면 방식으로 및/또는 중앙으로 지지부(113D) 상에 놓이며, 및/또는 적어도 부분적으로 하나 이상의 접촉부(113E) 상에 놓인다. 이러한 것은 센서 구획(113G) 및/또는 증폭 생성물(V)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, 회로들은 특히 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 회로에 의해 개별적으로 수집되거나 측정된다.
특히 바람직하게, 센서 장치(113) 및/또는 집적 회로는 측정 신호를 특히 분석 디바이스(200)에 의해 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.
다음에, 제안된 분석 시스템(1) 및/또는 분석 디바이스(200) 및/또는 제안된 카트리지(100)를 사용하여 및/또는 제안된 방법에 따른 테스트 또는 분석의 바람직한 순서는 예로서 보다 상세히 설명된다.
분석 시스템(1), 카트리지(100) 및/또는 분석 디바이스(200)는 바람직하게 제안된 방법을 수행하도록 설계된다.
샘플(P)을 테스트하기 위해 제안된 방법 동안, 샘플(P)의 적어도 하나의 피분석물(A)은 바람직하게 특히 PCR에 의해 증폭되거나 복사된다. 이러한 방식으로 생성된 증폭된 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 그런 다음 대응하는 포획 분자(M)에 결합 및/또는 하이브리드화된다. 결합된 증폭 생성물(V)들은 그런 다음 특히 전자 측정에 의해 검출된다.
방법은 특히 질병 및/또는 병원균을 검출하기 위해 의학, 특히 수의학 의학 분야에서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 맥락 내에서, 사람 또는 동물 바디로부터의 유체 또는 액체, 특히 혈액, 타액 또는 소변에 기초하여 적어도 하나의 피분석물(A)을 가지는 샘플(P)은 통상적으로 질병 및/또는 병원균을 검출하기 위해 연결부(104A)를 통해 수용 캐비티(104) 내로 도입되고, 샘플(P)이 전처리되는 것을 가능하게 한다.
샘플(P)이 수용되었으면, 수용 캐비티(104) 및/또는 그 연결부(104A)는 특히 액체 기밀 및/또는 가스 기밀 방식으로 유체적으로 폐쇄된다.
바람직하게, 샘플(P)과 함께 카트리지(100)는 그런 다음 분석 디바이스(200)에 링크되거나 연결되며, 특히 분석 디바이스(200) 내로 삽입되거나 슬라이딩된다.
방법 순서, 특히 유체의 유동 및 운반, 혼합 등은 분석 디바이스(200) 또는 제어 장치(207)에 의해, 특히 부응하여 펌프 드라이브(202) 또는 펌프 장치(112) 및/또는 액튜에이터(205)들 또는 밸브(115)들을 활성화시키고 작동시키는 것에 의해 제어된다.
바람직하게, 샘플(P), 또는 샘플(P)의 일부 또는 상청액은 출구(104C) 및/또는 중간 연결부(104D)를 통해 수용 캐비티(104)로부터 제거되고, 계량된 방식으로 혼합 캐비티(107)에 공급된다.
바람직하게, 카트리지(100)에 있는 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 센서 부분(116)들은 필요한 계량을 가능하게 하기 위해 배정된 센서(206)와 함께 사용된다. 그러나 다른 해결책이 또한 가능하다.
혼합 캐비티(107)에서, 샘플(P)은 추가 분석을 위해 준비되고 및/또는 시약, 바람직하게 제1 저장 캐비티(108A)로부터의 액체 시약(F1) 및/또는 바람직하게 혼합 캐비티(107)에 제공되는 하나 이상의 건조 시약(S1, S2 및/또는 S3)과 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)은 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 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)들은 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 상류의 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, (사전 혼합된) 샘플(P)은 바람직하게 동일한 크기의 몇몇 샘플 부분으로 분할되고, 및/또는 중간 캐비티(106A 내지 106C) 및/또는 반응 캐비티(109) 사이에서 및/또는 동일한 크기의 샘플들로 바람직하게 고르게 분할된다.
상이한 시약들, 본 경우에, 건조 시약(S4 내지 S6)들, 특히 바람직하게 프라이머들, 특히 PCR 또는 PCR들에 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 그룹에서의 프라이머들은 각각의 프라이머에 의해 생성된 증폭 생성물(V)들의 하이브리드화 온도라는 면에서 특히 상이하다. 그 결과, 특히, 초기에 언급된 바와 같이, 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들의 그룹의 상이한 그룹 온도가 만들어진다.
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)들의 각각은 하나의 피분석물(A), 바람직하게 2개의 상이한 피분석물(A)들 및 보다 바람직하게 3개의 상이한 피분석물(A)들을 증폭/복사하기 위하여 프라이머를 각각 수용한다. 그러나, 4개 이상의 상이한 피분석물(A)들이 반응 캐비티(109) 당 증폭/복사되는 것이 또한 가능하다.
특히 바람직하게, 반응 캐비티(109)들은 상류에 각각 배열된 중간 캐비티(106A 내지 106C)들을 통해 특정 용적의 (사전 처리된) 샘플(P) 또는 각각의 샘플 부분으로 연속적으로 채워진다. 예를 들어, 제1 반응 캐비티(109A)는 제2 반응 캐비티(109B) 및/또는 제2 반응 캐비티(109B)가 제3 반응 캐비티(109C) 전에 특정 용적의 사전 처리된 샘플(P)이 채워지며 및/또는 제2 반응 캐비티(109B)가 제3 반응 캐비티(109C) 전에 채워진다.
반응 캐비티(109)들에서, 증폭 반응 또는 PCR은 피분석물(A)들을 복사/증폭시키도록 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 용적은 바람직하게 주기적으로 가열되고 냉각된다.
바람직하게, 핵산 생성물들은 반응 캐비티/캐비티(109)들에서 증폭 생성물(V)들로서 피분석물(A)로부터 생성된다.
전처리, 반응 및/또는 PCR 또는 증폭 동안, 라벨(L)은 직접 생성되고(각각의 경우에) 및/또는 증폭 생성물(V)들에 부착된다. 이러한 것은 특히 대응하는, 바람직하게 비오틴화된 프라이머를 사용하는 것에 의해 달성된다. 그러나, 라벨(L)은 또한 선택적으로 센서 구획(113G)에서 및/또는 하이브리드화 후에만 증폭 생성물(V)들에 별개로 또는 추후에 생성 및/또는 결합될 수 있다.
라벨(L)은 특히 결합된 증폭 생성물(V)들의 검출하기 위하여 사용된다. 특히, 다음에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 라벨(L)은 검출될 수 있거나, 또는 라벨(L)은 검출 공정에서 식별될 수 있다.
본 발명에 따라서, 다수의 증폭 반응 또는 PCR이 상이한 프라이머(S4 내지 S6)들 및/또는 프라이머 쌍을 사용하여 서로 동시에 및/또는 독립적으로 수행될 수 있어서, 다수의 (상이한) 피분석물(A)은 동시에 복사 및 증폭되고, 그런 다음 분석될 수 있다.
특히, 동일 또는 상이한 피분석물(A1)들은 제1 반응 캐비티(109A)에서 증폭되고, 동일 또는 상이한 피분석물(A2)들은 제2 반응 캐비티(109B)에서 증폭되고, 동일 또는 상이한 피분석물(A3)들은 바람직하게 동시에 진행하는 증폭 반응들, 특히 PCR에 의해 제3 반응 캐비티(109C)에서 증폭된다.
특히 바람직하게, 다수의 상이한 피분석물(A)들이 상기 방법에 의해 증폭되고 및/또는 테스트될 수 있도록, 피분석물(A1 내지 A3)들은 서로 상이하다. 바람직하게, 2개보다 많은 또는 4개, 바람직하게 8개보다 많은 또는 11개, 특히 14개보다 많은 또는 17개의 피분석물(A)들이 특히 동시에 테스트되고 및/또는 증폭될 수 있다.
특히, 피분석물(A)의 증폭 생성물(V)들의 복수의 그룹이 바람직하게 서로 및/또는 반응 캐비티(109)에서 동시에 및/또는 독립적으로 형성 및/또는 생성된다. 그러므로, 예를 들어, 피분석물(A1)들의 증폭 생성물(V1)들의 제1 그룹이 제1 반응 캐비티(109A)에서 형성 및/또는 생성되고, 피분석물(A2)들의 증폭 생성물(V2)들의 제2 그룹이 제2 반응 캐비티(109B)에서 형성 및/또는 생성되고, 피분석물(A3)들의 증폭 생성물(V3)들의 제3 그룹이 선택적인 제3 반응 캐비티(109C)에서 형성 및/또는 생성된다.
특히 바람직하게, 초기에 언급된 의미에서 상이한 그룹 온도를 가지는 (증폭된) 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들의 그룹이 형성된다. 그러므로, 그룹들은 바람직하게 상이한 (최적의) 하이브리드화 온도(TH) 및/또는 하이브리드화 온도 범위를 가진다.
그러므로, 바람직하게, 상이한 그룹의 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들, 즉 특히 핵산 생성물들 및/또는 서열이 테스트를 위해 증폭 및/또는 형성되며, 상이한 그룹이 증폭 및/또는 형성 및/또는 특히 상이한 반응 챔버(109A 내지 109C)들에 제공되지만, 대안적으로 다른 방식으로 제공될 수도 있다.
PCR 및/또는 증폭을 수행한 후에, 대응하는 유체 체적 및/또는 증폭 생성물(V)들 및/또는 그룹들은 특히 그룹 특정 및/또는 별개의 중간 캐비티(106E, 106F 또는 106G) (각각)을 통하여 및/또는 선택적인 (공통의) 중간 온도 제어 캐비티(110)를 통해 센서 장치(113) 및/또는 센서 구획(113G)으로 연속하여 반응 캐비티(109)들로부터 전도된다.
중간 캐비티(106E 내지 106G)들은 하이브리드화를 위한 증폭 생성물(V)들, 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 생성물(V)들의 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.
바람직하게, 샘플(P) 또는 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들 또는 이에 의해 형성된 그룹들은 특히 센서 장치(113)에 및/또는 반응 캐비티(109)들과 센서 장치(113) 사이에 공급되기 직전에, 중간 온도 제어 캐비티(110)에 의해 및/또는 거기에서 및/또는 중간 온도 제어 장치(204B)에 의해 능동적으로 온도 제어(특히 미리 및/또는 센서 장치(113)에서 온도 제어되기 전에), 바람직하게 예열된다.
바람직하게, 개별 반응 캐비티(109)에서의 그룹 및/또는 피분석물(A)들 또는 증폭 생성물(V)들은 능동적으로 온도 제어되고(특히 미리 및/또는 센서 장치(113)에서 온도 제어되기 전에) 및/또는 중간 온도 제어 캐비티(110)로 연속적으로 공급된다. 특히, 그룹들은 특히 미리 및/또는 센서 장치(113)에서 온도 제어되기 전에 연속적으로 온도 제어되는 센서 장치(113) 및/또는 센서 구획(113G)으로 공급된다.
도 7은 카트리지(100) 안에서 또는 상에서의 위치(X)의 함수로서 샘플(P)의 온도(T)에 대한 예시적인 개략적인 곡선 또는 프로파일을 도시한다.
샘플(P)은 바람직하게, 예를 들어 대략 20℃의 주변 온도(TU)로 또는 이와 함께 카트리지(100) 및/또는 수용 캐비티(104)에 공급된다. 증폭 반응은 반응 캐비티(109)들에서 수행되고, 준비된 샘플(P)은 바람직하게 주기적으로 가열되고 냉각된다(도 7에 도시되지 않음).
이미 설명한 바와 같이, 특히 상이한 피분석물(A)들을 가지는 복수의 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들 및/또는 그룹 온도 또는 하이브리드화 온도(TH)가 바람직하게 생성된다.
그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 바람직하게 배정된 중간 캐비티(106E 내지 106G)들 및/또는 후속 중간 온도 제어 캐비티(110)로 바람직하게 연속적으로 공급된다.
바람직하게, 도 7에 개략적으로 도시된 바와 같이, 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 반응 캐비티(109)들에서 상이한 속도로 및/또는 연속적으로 냉각되고, 및/또는 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 연속적으로 및/또는 상이한 온도로 반응 캐비티(109)를 떠난다. 그러나, 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들이 또한 PCR의 종료 후에 반응 캐비티(109)에서 온도 제어되고 및/또는 일정 온도로 유지되어서, 바람직하게, 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들이 동일한 온도에서 반응 캐비티(109)를 떠나는 다른 방법 변형예들이 또한 가능하다.
바람직하게, 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 중간 온도 제어 캐비티(110)에 가는 도중에 냉각된다. 이러한 공정에서, 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은, 반응 캐비티(109)들과 중간 온도 제어 캐비티(110)의 입구(110A) 사이에서 및/또는 반응 캐비티(106)들에서의 온도 곡선 또는 온도 프로파일에서의 점프에 의해 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 캐비티들에 수용된 시약(S9 및 S10)을 흡수하는 것에 의해 중간 캐비티(106B 내지 106G)들에서 특히 충분히 및/또는 추가적으로 냉각될 수 있다.
바람직하게, 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 특히 상이한 온도에서 반응 캐비티(109A 내지 109C)들을 떠났으면 입구(110A)에서 도 7에 도시된 바와 같이 중간 온도 제어 캐비티(110)의 입구(110A)에서 상이한 입구 온도(TE)를 가진다. 그러나, 입구 온도(TE)는 또한 실질적으로 동일할 수 있다.
입구(110A)에서 입구 온도(TE)는 바람직하게 주변 온도(TU)에 적어도 실질적으로 대응하거나 또는 주변 온도(TU)보다 최대 10℃ 또는 5℃ 높다. 그러나, 필요하면 입구 온도(TE)는 또한 더욱 높을 수 있다.
바람직하게, 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 예열 온도(TV) 및/또는 융점 또는 용융 온도로 중간 온도 제어 캐비티(110)에서 (연속하여) 가열되고, 예열 온도(TV)는 바람직하게 (늦어도) 중간 온도 제어 캐비티(110)의 출구(110B)에서 도달된다.
바람직하게, 예열 온도(TV)는 하이브리드화 온도(TH)보다 높고, 특히 각각의 그룹 및/또는 적어도 증폭 생성물(V)의 융점 또는 용융 온도만큼 높다. 특히, 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 이미 설명된 바와 같이 특히 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들을 변성시키기 위해 센서 장치(113)로 및/또는 반응 캐비티(109)와 센서 장치(113) 사이에 공급되기 직전에 예열 온도(TV)로 가열된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 모든 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 바람직하게 동일한 예열 온도(TV), 예를 들어, 적어도 95℃로 가열된다.
그러나, 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들이(특히 사전에 및/또는 센서 장치(113)에서 온도 제어되기 전에) 온도 제어되고(특히 미리 및/또는 센서 장치(113)에서 온도 제어되기 전에) 및/또는 상이한 예열 온도(TV)로 (예비) 가열되는 다른 변형예들이 또한 가능하다. 특히, 예열 온도(TV)는 각각의 그룹에 대해 및/또는 요구되는 하이브리드화 온도(TH) 및/또는 그룹 온도에 의존하여 변할 수 있다. 특히, 제1 그룹의 예열 온도(TV)는 제2 그룹 및/또는 제3 그룹의 예열 온도(TV)보다 높을 수 있고 및/또는 예열 온도(TV)는 그룹으로부터 그룹으로 감소할 수 있다.
융점 또는 용융 온도 및/또는 예열 온도(TV)는 바람직하게 각각의 하이브리드화 온도(TH) 이상이며 및/또는 적어도 70℃ 또는 80℃ 및/또는 최대 99℃ 또는 96℃이어서, 특히 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들의 결합이 동시에 용해 상태로 생성되며, 및/또는 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 변성 및/또는 용해 상태로 센서 장치(113)에 공급될 수 있다.
선택적으로, 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들 및/또는 증폭 생성물(V)들의 그룹들은 온도 제어되며(미리 및/또는 센서 장치(113)에서 온도 제어되기 전에), 특히 센서 장치(113)에 공급되기 전에 대응하는 하이브리드화 온도(TH)로 (예비) 가열되어서, 바람직하게, 센서 장치(113)에 공급된 후에 대응하는 포획 분자(M)에 직접 결합될 수 있다.
대안적인 방법 변형예에서, 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 센서 장치(113) 안에서 또는 상에서 (배타적으로) 능동적으로 온도 제어되며, 특히 가열되며, 및/또는 바람직하게 센서 온도 제어 장치(204C)에 의해 단독으로 대응하는 하이브리드화 온도(TH)로 된다. 특히, 임의의 하이브리드화된 증폭 생성물(V)들의 변성 및 증폭 생성물(V)들 및 대응하는 포획 분자(M)의 (후속) 하이브리드화 모두는 센서 장치(113) 안에서 또는 상에서 일어날 수 있다. 그러므로, 이러한 경우에, 센서 장치(113) 전의 이전의 (중간의) 온도 제어는 생략될 수 있다.
그러나, 바람직한 방법 변형예에서, 샘플(P) 및/또는 그룹들 또는 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들은, 특히 센서 장치(113)에 공급되기 직전 및/또는 반응 캐비티(109)들과 센서 장치(113) 사이에서, 능동적으로 온도 제어되며(미리 및/또는 센서 장치(113)에서 온도 제어되기 전에), 및/또는 바람직하게 중간 온도 제어 장치(204B)에 의해 예열 온도(TV)로 되며, 센서 장치(113)로 공급된 후에 및/또는 센서 장치(113)에서, 후속적으로 및/또는 다시 온도 제어된다(특히 중간 온도 제어 캐비티(110)에서 온도 제어되고 및/또는 센서 온도 제어 장치(204C)에 의해 대응하는 하이브리드화 온도(TH) 및/또는 그룹 온도로된 후에). 그러므로, 이러한 경우에, 하이브리드화된 증폭 생성물(V)들은 센서 장치(113)로 및/또는 그 외부로 공급되기 전에 변성된다.
특히, 바람직한 방법 변형예에서, 샘플(P) 및/또는 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 다수의 단계에서 또는 반응 캐비티/캐비티(109)들을 떠난 후에 각각의 하이브리드화 온도(TH) 및/또는 그룹 온도로 되며, 바람직하게, 증폭 생성물(V)들은 제1 단계에서 특히 중간 온도 제어 캐비티(110)에서 및/또는 미리 및/또는 센서 장치(113)에서 온도 제어되기 전에, 하이브리드화 온도(TH)보다 높은 및/또는 예열 온도(TV)로 온도 제어되고 융점 또는 용융 온도에서 변성되고, 제2 단계에서, 후속적으로 및/또는 다시 온도 제어되고, 특히 센서 장치(113)에서 및/또는 중간 온도 제어 캐비티(110)에서 온도 제어된 후에, 대응하는 하이브리드화 온도(TH) 및/또는 그룹 온도로 특히 가열 및/또는 냉각된다.
센서 온도 제어 장치(204C)에 의해, 센서 장치(113)는 특히 이러한 경우에 중간 온도 제어 캐비티(110)에서 예열된 샘플(P), 및/또는 그룹들의 각각의 하이브리드화 온도(TH) 및/또는 그룹 온도 아래로의 불필요한 냉각이 방지될 수 있도록 예열된다.
특히 바람직하게, 센서 장치(113)는 각각의 경우에 적어도 각각의 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들의 하이브리드화 온도(TH) 및/또는 각각의 그룹 온도 또는 약간 높거나 낮은 온도로 적어도 실질적으로 예열된다. 센서 장치(113)의 비교적 큰 열 질량으로 인해, 하이브리드화를 위한 필요한 및/또는 최적의 온도는 바람직하게 더욱 따뜻한 샘플(P) 및/또는 그룹이 센서 장치(113) 및/또는 그 센서 구획(113G)으로 공급될 때 (신속하게) 도달될 수 있다.
반응 캐비티(109)로부터의 증폭 생성물(V)들, 핵산 생성물 및/또는 그룹은 특히 센서 장치(113)에서 검출되거나 결정되기 위하여 센서 장치(113)에 연속적으로 전도된다.
바람직하게, 제1 반응기 캐비티(109A)로부터의 제1 그룹 및/또는 증폭 생성물(V1)들은 센서 장치(113)에 공급되고 및/또는 제2 반응 캐비티(109B)로부터의 제2 그룹 및/또는 증폭 생성물(V2)들 전에 대응하는 포획 분자(M1)에 결합되고, 특히 제2 반응 캐비티(109B)로부터의 제2 그룹 및/또는 증폭 생성물(V2)들은 제3 반응 캐비티(109C)로부터의 제3 그룹 및/또는 증폭 생성물(V3)들 전에 대응하는 포획 분자(M2)에 결합된다.
샘플(P) 및/또는 증폭 생성물(V)들이 센서 장치(113)에 공급된 후에, 증폭 생성물(V)들은 포획 분자(M)로 하이브리드화된다.
본 발명과 관련하여, 하이브리드화 온도(TH) 및/또는 각각의 경우에 특별히 선택된 그룹 온도에서 증폭 생성물(V)들 및/또는 증폭 생성물(V)들의 그룹들을 하이브리드화하는 것이 특히 유익하다는 것이 입증되었다.
특히 바람직하게, 상이한 PCR로부터 및/또는 상이한 반응 캐비티(109)로부터의 샘플 부분들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 특히 상이한 하이브리드화 온도(TH) 및/또는 감소하는 하이브리드화 온도(TH) 및/또는 그룹 온도에서 포획 분자(M)에 결합된다.
바람직하게, 그룹에서의 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들 각각은 적합한 포획 분자(M)에 결합하는 유사한, 바람직하게 적어도 실질적으로 동일한 (최적의) 하이브리드화 온도(TH)를 가진다. 그러나, 그룹에서의 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들 각각이 초기에 이미 설명된 바와 같이 다소 상이한 (최적의) 하이브리드화 온도(TH), 즉 하이브리드화 온도의 범위를 가지는 것이 또한 가능하다. 그러므로, 이러한 것은 그룹의 평균 및/또는 최적 하이브리드화 온도(TH) 또는이러한 그룹을 위한 (최적의) 하이브리드화 온도의 온도 범위를 초래한다. 그룹 또는 이러한 온도 범위의 하이브리드화 온도(TH)는 간단히 "그룹 온도"로서 또한 지칭된다.
그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 감소 또는 증가, 바람직하게 감소하는 그룹 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH)에서 하이브리드화될 수 있다. 감소하는 하이브리드화 온도(TH)가 사용되면, 이미 결합된 증폭 생성물(V)들은 이후의 온도 증가로 인해 다시 포획 분자(M)으로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다.
특히 바람직하게, 제1 그룹, 증폭 생성물(V1)들 및/또는 피분석물(A1)의 그룹 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH1)은 제2 그룹, 증폭 생성물(V2)들 및/또는 피분석물(A2)들의 그룹 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH2)보다 높고, 이 온도는 차례로 제3 그룹, 증폭 생성물(V3)들 및/또는 피분석물(A3)들의 제3 그룹 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH3)보다 높다.
"하이브리드화 온도"는 특히 평균적으로 각각의 그룹에서 가장 많은 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들이 적합한 포획 분자(M)에 결합하는 온도를 의미하는 것으로 이해된다.
상이한 그룹의 그룹 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH)는 바람직하게 3℃보다 더, 특히 4℃보다 더, 바람직하게 약 5℃ 이상 만큼 다르다.
바람직하게, 그룹 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH)는 적어도 40℃ 또는 45℃ 및/또는 최대 75℃ 또는 70℃이다.
바람직하게, 제1 그룹 및/또는 증폭 생성물(V1)들의 제1 그룹 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH1)는 적어도 55℃ 또는 58℃, 특히 바람직하게 적어도 60℃ 또는 62℃, 및/또는 최대 80℃ 또는 78℃, 특히 바람직하게 최대 75℃ 또는 72℃이다.
바람직하게, 제2 그룹 및/또는 증폭 생성물(V2)들의 제2 그룹 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH2)는 적어도 40℃ 또는 45℃, 특히 바람직하게 적어도 48℃ 또는 52℃ 및/또는 최대 70℃ 또는 65℃, 특히 바람직하게 최대 60℃ 또는 58℃이다.
바람직하게, 제3 그룹 및/또는 증폭 생성물(V3)들의 제3 그룹의 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH3)는 적어도 35℃ 또는 40℃, 특히 바람직하게 적어도 42℃ 또는 45℃, 및/또는 최대 65℃ 또는 62℃, 특히 바람직하게 최대 60℃ 또는 55℃이다.
제1 그룹 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH1), 예를 들어 약 60℃에서, 제1 그룹은 대응하거나 또는 적절한 포획 분자(M1)에 특히 잘 결합한다. 제2 그룹 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH2), 예를 들어 약 55℃에서, 제2 그룹은 대응하거나 또는 적절한 포획 분자(M2)에 특히 잘 결합한다. 제3 그룹 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH3), 예를 들어 약 50℃에서, 제3 그룹은 대응하는 또는 적절한 포획 분자(M3)에 특히 잘 결합한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 중간 온도 제어 캐비티(110)로부터 센서 장치(113)로 가는 도중에 냉각된다. 그러므로, 사전에 및/또는 중간 온도 제어 캐비티(110)에서의 온도 제어, 예열 온도(TV) 및/또는 유체가 센서 장치(113)로 들어갈 때의 지배적인 온도에 의존하여, 및/또는 그룹 온도 및/또는 최적 하이브리드화 온도(TH)에 의존하여, 개별 또는 모든 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들 또는 센서 장치(113)를 센서 온도 제어 장치(204C)에 의해 상이한 범위로 온도 제어하는 것이 필요할 수 있다.
예를 들어, 제1 반응 캐비티(109A)로부터의 제1 그룹 및/또는 증폭 생성물(V1)들은 온도 제어되며, 특히 제2 반응 캐비티(109B)로부터의 제2 그룹 및/또는 증폭 생성물(V2)들 및/또는 제3 반응 캐비티(109C)로부터의 제3 그룹 및/또는 증폭 생성물(V3)들보다 큰 범위로 가열되거나 또는 이보다 작은 범위로 냉각된다.
특히, 센서 장치(113), 특히 지지부(113D)의 온도 제어는 각각의 그룹 온도 및/또는 하이브리드화 온도(TH)에 도달하기 위해 각각의 그룹 및/또는 상이한 증폭 생성물(V)들에 적응된다.
도시된 예에서, 제1 그룹의 하이브리드화 온도(TH1)는 바람직하게 제1 반응 캐비티(109A)로부터의 제1 그룹 및/또는 증폭 생성물(V1)들이 하이브리드화를 위해, 예를 들어 2℃보다 높게 또는 5℃만큼 가열되어야만 하도록 센서 장치(113)에 들어가는 제1 그룹의 온도보다 높다.
그러나, 하이브리드화 온도(TH)는 센서 장치(113) 내로의 진입시에 입구 온도(TE) 또는 온도에 대응할 수 있다. 이 경우에, 각각의 그룹 및/또는 증폭 생성물(V)들은 하이브리드화를 위하여 센서 장치(113)에서 또는 그 상에서 일정하게 유지된다. 특히, 그룹 및/또는 증폭 생성물(V)들은 제2 반응 캐비티(109B)로부터의 제2 그룹 및/또는 증폭 생성물(V2)들에 대해 도 7에 도시된 바와 같이 대응하는 하이브리드화 온도(TH)로 센서 장치(113)에 미리 공급될 수 있다.
또한, 센서 장치(113)로의 진입시에 입구 온도(TE) 또는 온도가 각각의 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들의 하이브리드화 온도(TH)보다 큰 것이 가능하다. 이러한 경우에, 각각의 그룹 및/또는 증폭 생성물(V)들은 하이브리드화를 위해 센서 장치(113) 안에서 또는 상에서 냉각되거나 또는 (약간) 온도 제어되어서, 온도는 제3 반응 캐비티(109C)로부터의 제3 그룹 및/또는 증폭 생성물(V3)들에 대해 요구되는 하이브리드화 온도(TH)로, 특히 도 7에 도시된 바와 같이 특정 속도로 감소된다.
본 발명에 따라서, 하이브리드화 온도(TH)가 단계적으로, 예를 들어 몇몇℃의 증분 및/또는 5℃ 증분으로 변하고, 하이브리드화 온도(TH)가 그룹 또는 적어도 하나의 피분석물(A) 및/또는 증폭 생성물(V)의 하이브리드화 동안 연속적으로 및/또는 점차적으로 변화, 특히 감소된다.
다른 방법 변형예에서, 각각의 그룹 내의 각각의 그룹 및/또는 각각의 그룹에서의 증폭 생성물(V)들은 상이하게 온도 제어되며, 및/또는 온도는 바람직하게 각각 상이한 하이브리드화 온도(TH)에서 각각의 그룹에서의 상이한 증폭 생성물(V)들을 대응하는 포획 분자(M)에 결합하기 위하여 그룹들 중 하나에서의 증폭 생성물(V)들의 하이브리드화를 위하여 센서 장치(113) 안에서 또는 상에서 변하는 것이 제공될 수 있다.
샘플(P), 그룹들, 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들이 하이브리드화되고 및/또는 포획 분자(M)에 결합되면, 특히, 바람직하게 제공된 라벨(L)들에 의해 또는 다른 방식으로 검출이 이어진다.
다음에, 검출의 특히 바람직한 변형예, 특히 전기 화학적 검출이 보다 상세히 기술되지만, 예를 들어 광학적 검출, 용량성 검출 등과 같은 다른 형태의 검출이 또한 수행될 수 있다.
각각의 결합/하이브리드화 후에, 바람직하게 선택적인 세척 공정이 발생하고 및/또는 특히 저장 캐비티(108B 내지 108E)들로부터의 추가의 시약 또는 액체가 선택적으로 공급된다.
특히, PCR의 샘플 잔재물 및/또는 미결합 증폭 생성물들, 시약 및/또는 PCR의 나머지 및 방법 순서를 혼란시킬 수 있는 다른 물질이 제거되는 것이 제공될 수 있다.
세척 또는 수세(flushing)는 바람직하게 저장 캐비티(108C)에 수용된 유체 및/또는 시약(F3), 세척 완충액, 특히 바람직하게 구연산나트륨 완충액 또는 SSC 완충액을 사용하여 일어날 수 있다. 미결합 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들 및 후속 검출을 방해할 수 있는 물질들은 바람직하게 세척 완충액에 의해 센서 장치(113)로부터 제거되고 및/또는 수집 캐비티(111)에 공급된다.
후속하여 및/또는 세척 공정 후에, 본 방법의 바람직한 변형예에 따라서, 포획 분자(M)에 결합된 증폭 생성물(V)들의 검출이 일어난다.
포획 분자(M)에 결합된 증폭 생성물(V)들을 검출하기 위해, 시약(F4) 및/또는 검출기 분자(D)들, 특히 알칼리 포스파타아제/스트렙타비딘은 바람직하게 저장 캐비티(108D)로부터 센서 장치(113)에 공급된다.
시약(F4)들 및/또는 검출기 분자(D)들은 도 6에 도시된 바와 같이 결합된 증폭 생성물(V)들에, 특히 결합된 증폭 생성물(V)들의 라벨(L)에, 특히 바람직하게 비오틴 마커에 결합될 수 있다.
검출과 관련하여, 추가의 액체 시약(F3 및/또는 F5)들이 저장 캐비티(108C 및/또는 108E)들로부터 센서 장치(113)에 공급될 수 있다.
선택적으로, 시약(F)들 및/또는 검출기 분자(D)들이 증폭 생성물(V)들 및/또는 라벨(L)에 결합된데 이어서 또는 그 후에, (추가의) 세척 공정 및/또는 수세는 바람직하게 특히 센서 장치(113)로부터 미결합 시약(F4)들 및/또는 검출기 분자(D)들을 제거하기 위하여 유체 및/또는 시약(F3) 및/또는 세척 완충액에 의해 일어난다.
바람직하게, 검출을 위한, 특히 저장 캐비티(106D)로부터의 검출을 위한 시약(S7 및/또는 S8) 및/또는 기재(SU)는 특히 바람직하게 시약(S7 및/또는 S8) 및/또는 기재(SU)를 용해시키기 위하여 기재(SU)에 적합한 유체 또는 시약(F2)(특히 완충액)과 함께 센서 장치(113)에 지속적으로 공급되며, 유체 또는 시약(F2)은 특히 저장 캐비티(106B)로부터 취해진다. 특히, 시약(S7 및/또는 S8)은 기재(SU)를 형성 또는 포함할 수 있다.
기재(SU)를 첨가한 후에, 커버(113H)는 바람직하게 센서 필드(113B)들을 서로로부터 격리시키고 및/또는 그 사이의 물질의 교환을 최소화하기 위해 하강된다.
바람직하게, p-아미노페닐 인산염(pAPP)이 기재(SU)로서 사용된다.
기재(SU)는 바람직하게 결합된 증폭 생성물(V)들 및/또는 검출기 분자(D)들에서 및/또는 이와 반응하며 및/또는 이러한 것들이 전기 화학적으로 측정되는 것을 가능하게 한다.
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 생성물(V)들이 각각의 센서 필드(113B)에서 포획 분자(M)들에 결합되는지 정성적으로 및 특히 정량적으로 결정될 수 있다. 따라서, 이러한 것은 어떤 피분석물(A)들이 샘플(P)에 존재하는지 또는 존재하였는지에 대한 정보를 제공하며, 특히 상기 피분석물(A)들의 양에 대한 정보를 또한 제공한다.
특히, 제1 물질(SA)과의 산화환원 반응에 의해, 전류 신호 또는 전력 신호가 배정된 전극(113C)들에서 발생되고, 전류 신호 또는 전력 신호는 바람직하게 배정된 전자 회로에 의해 검출된다.
이러한 방식으로 생성된 전극(113C)으로부터의 전류 신호 또는 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, 모든 그룹 및/또는 반응 캐비티(109)들로부터의 결합된 그룹들 및/또는 증폭 생성물(V)들은 단일 또는 공통 검출 공정에서 동시에 또는 병행하여 검출되거나, 식별되거나 또는 결정된다.
즉, 상이한 및/또는 특이적으로 선택된 하이브리드화 온도(TH)에서 결합된 개별 반응 캐비티(109)로부터의 증폭 생성물(V)들은 함께 및/또는 병렬로 검출되어서, 신속한 측정이 가능하고 포획 분자(M)에 대한 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들의 하이브리드화에 관련된 높은 특이성이 그럼에도 각각의 경우에 목표화된 방식으로 설정되는 하이브리드화 온도(TH)에 기초하여 또한 달성된다.
그러나 원칙적으로, 센서 장치(113) 또는 복수의 센서 장치(113)에 있는 복수의 샘플 부분을 연속적으로 또는 개별적으로 측정하는 것이 또한 가능하다.
테스트 결과 또는 측정 결과는 특히, 바람직하게 전기 연결 장치(203)에 의해 분석 디바이스(200) 또는 그 제어 장치(207)에 전기적으로 전송되고, 따라서 특히 디스플레이 장치(209) 및/또는 인터페이스(210)에 의해 준비되고, 분석되고, 저장되고, 디스플레이되고 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. 특히 생물학적 샘플(P)를 테스트하기 위한 분석 시스템(1)으로서,
분석 시스템(1)은 샘플(P)을 위한 수용 캐비티(104) 및/또는 상기 샘플(P)의 피분석물(A)들의 증폭 생성물(A)들을 형성하기 위한 반응 캐비티(109)를 포함하며, 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들을 검출하기 위한 센서 장치(113)를 추가로 포함하고,
상기 센서 장치(113)는 상기 수용 캐비티(104) 및/또는 상기 반응 캐비티(109)에 유체적으로 연결되는, 상기 분석 시스템에 있어서,
상기 분석 시스템(1)은 상기 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들을 능동적으로 온도 제어하기 위한 중간 온도 제어 캐비티(110)를 포함하며, 상기 중간 온도 제어 캐비티(110)는 하나의 측면 상의 상기 수용 캐비티(104) 및/또는 반응 캐비티(109)와 다른 측면 상의 상기 센서 장치(113) 사이에 배열되며, 및/또는
상기 센서 장치(113)는 지지부(113D) 및 상기 지지부(113D) 상에 배열된 복수의 전극(113C)을 포함하고, 상기 분석 시스템(1)은, 특히 상기 지지부(113D)를 직접 온도 제어하기 위한 센서 온도 제어 장치(204C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
2. 제1 양태에 있어서, 상기 분석 시스템(1)은 증폭 생성물(V)을 동시에 및/또는 독립적으로 생성하기 위한 복수의 반응 캐비티(109)를 포함하고, 및/또는 상기 센서 장치(113)는 상기 증폭 생성물(V)들을 결합하기 위한 포획 분자(M)들을 포함하며, 상기 센서 장치(113)는 바람직하게 상기 중간 온도 제어 캐비티(110)을 통해 모든 반응 캐비티(109)에 유체적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
3. 제1 양태 또는 제2 양태에 있어서, 상기 중간 온도 제어 캐비티(110)는 세장형이며 및/또는 바람직하게 구불구불한 채널로서 설계되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
4. 제1 양태 내지 제3 양태 중 어느 양태에 있어서, 상기 분석 시스템(1)은 중간 온도 제어 캐비티(110)를 능동적으로 온도 제어하기 위한 중간 온도 제어 장치(204B), 바람직하게 가열 저항기 또는 펠티에 요소 또는 이에 의해 형성되는 것을 포함하는 중간 온도 제어 장치(204B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
5. 제1 양태 내지 제4 양태 중 어느 양태에 있어서, 상기 지지부(113D)는 전극(113C)들과 센서 온도 제어 장치(204C) 사이에 배열되고, 작동 상태에서, 상기 센서 온도 제어 장치(204C)는 바람직하게 평면 방식으로 및/또는 중앙으로 상기 지지부(113D) 상에 놓이며, 및/또는 상기 센서 온도 제어 장치(204C)는 가열 저항기 또는 펠티에 요소를 포함하거나 또는 이에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
6. 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 지지부(113D)는 칩을 포함하거나 또는 칩으로 형성되고, 상기 칩은 바람직하게 전기적으로 접촉 가능하고 및/또는 가장자리 영역에서 및/또는 상기 센서 온도 제어 장치(204C) 주위에서 측면으로 복수의 전기 접촉부(113E)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
7. 제1 양태 내지 제6 양태 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 분석 시스템(1)은 센서 장치(113), 특히 지지부(113D)를 전기적으로 및/또는 열적으로 연결하기 위한 연결 장치(203)를 포함하며, 바람직하게 상기 연결 장치(203)는 센서 온도 제어 장치(204C) 및/또는 복수의 전기 접촉 요소(203A)를 포함하며 및/또는 센서 장치(113), 특히 지지부(113D)에 대해, 또는 그 반대로 이동, 특히 가압될 수 있는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
8. 제1 양태 내지 제7 양태 중 어느 한 양태에 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 포함하며, 바람직하게 상기 카트리지(100)는 수용 캐비티(104), 반응 캐비티/캐비티(109)들, 센서 장치(113) 및/또는 중간 온도 제어 캐비티(119)를 포함하며, 및/또는 상기 분석 디바이스(200)는 센서 온도 제어 장치(204C), 중간 온도 제어 장치(204B) 및/또는 연결 장치(203)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
9. 반응 캐비티(109)에서 샘플(P)의 피분석물(A)들이 전처리되고 및/또는 증폭 생성물(V)들이 샘플(P)의 피분석물(A)들로부터 생성되며,
전처리된 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들이 센서 장치(113)의 지지부(113D) 상에서 포획 분자(M)에 결합되고, 결합된 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들이 센서 장치(113)에 의해 검출되는, 특히 생물학적 샘플(P)를 테스트하기 위한 방법에 있어서,
상기 증폭 생성물(V)들은 상기 반응 캐비티(109)와 센서 장치(113) 사이에서 능동적으로 온도 제어되고, 및/또는
상기 지지부(113D)는 포획 분자(M)들 및/또는 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들을 온도 제어하기 위하여 및/또는 대응하는 하이브리드화 온도(TH)에 도달하기 위하여 직접 온도 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제9 양태에 있어서, 반응 캐비티(109)를 떠난 후에, 상기 증폭 생성물(V)들은 다단계로 하이브리드화 온도(TH)로 되고 및/또는 특히 하이브리드화 온도(TH)보다 높은 온도로 및/또는 적어도 70℃ 또는 80℃ 및/또는 최대 99℃ 또는 95℃로 센서 장치(113) 직전의 중간 온도 제어 캐비티(110)에서 사전에 능동적으로 온도 제어, 바람직하게 예열되며, 및/또는 센서 장치(113) 안에서 또는 상에서 및/또는 대응하는 하이브리드화 온도(TH)로 후속하여 또는 다시 온도 제어, 특히 가열 및/또는 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제9 양태 또는 제10 양태에 있어서, 상이한 피분석물(A)들이 서로 및/또는 복수의 반응 캐비티(109)에서 바람직하게 동시에 및/또는 독립적으로 증폭되고 및/또는 제1 그룹의 증폭 생성물(V)들 및 제2 그룹의 증폭 생성물(V)들이 서로 및/또는 상이한 반응 캐비티(109)들에서 동시에 및/또는 독립적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제11 양태에 있어서, 상기 증폭 생성물(V) 및/또는 제1 그룹 및 제2 그룹은 연속적으로 센서 장치(113)에 공급되고 및/또는 연속적으로 대응하는 포획 분자(M)들에 결합되며 및/또는 단일 또는 공통의 검출 공정에서 검출되거나 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제9 양태 내지 제12 양태 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 증폭 생성물(V)들 및/또는 제1 그룹 및 제2 그룹은 유체가 특히 상기 증폭 생성물(V)들을 변성키기 위하여 관통하여 유동할 때 능동적으로 온도 제어, 바람직하게 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제9 양태 내지 제13 양태 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 증폭 생성물(V)들 및/또는 제1 그룹 및 제2 그룹은 상이한 하이브리드화 온도(TH)에서 대응하는 포획 분자(M)들에 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제9 양태 내지 제14 양태 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 피분석물(A)들은 증폭 반응, 특히 PCR에 의해 증폭되며, 핵산 생성물들은 상기 피분석물(A)들로부터 증폭 생성물(V)들로서 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
1 : 분석 시스템 100 : 카트리지
100A : 전면 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 제이 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 : 접촉 요소
204 : 온도 제어 장치 204A : 반응 온도 제어 장치
204B : 중간 온도 제어 장치 204C : 센서 온도 제어 장치
205 : (밸브) 액튜에이터
205A : 115A에 대한 (밸브) 액튜에이터
205B : 115B에 대한 (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 A(1-3) : 피분석물
B : 결합제 D : 검출기 분자
F(1-5) : 액체 시약 L : 라벨
M(1-3) : 포획 분자 P : 샘플
S(1-10) : 건조 시약 SA : 제1 물질
SP : 제2 물질 SU : 기재
T : 온도 TE : 입구 온도
TH(1-3) : 하이브리드화 온도 TU : 주변 온도
TV : 예열 온도 V(1-3) : 증폭 생성물
X : 위치

Claims (35)

  1. 특히 생물학적 샘플(P)를 테스트하기 위한 분석 시스템(1)으로서,
    상기 분석 시스템(1)은 상기 샘플(P)을 위한 수용 캐비티(104) 및/또는 상기 샘플(P)의 피분석물(A)들의 증폭 생성물(A)들을 형성하기 위한 반응 캐비티(109)를 포함하며, 상기 피분석물(A)들 및/또는 상기 증폭 생성물(V)들을 검출하기 위한 센서 장치(113)를 추가로 포함하고,
    상기 센서 장치(113)는 상기 수용 캐비티(104) 및/또는 상기 반응 캐비티(109)에 유체적으로 연결되는, 상기 분석 시스템에 있어서,
    상기 분석 시스템(1)은 상기 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들을 능동적으로 온도 제어하기 위한 중간 온도 제어 캐비티(110), 및 상기 중간 온도 제어 캐비티(110)를 능동적으로 온도 제어하기 위한 중간 온도 제어 장치(204B)를 포함하며, 상기 중간 온도 제어 캐비티(110)는 하나의 측면 상의 상기 수용 캐비티(104) 및/또는 반응 캐비티(109)와 다른 측면 상의 상기 센서 장치(113) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분석 시스템(1)은 상기 증폭 생성물(V)들을 동시에 및/또는 독립적으로 생성하기 위한 복수의 반응 캐비티(109)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 센서 장치(113)는 상기 증폭 생성물(V)들을 결합하기 위한 포획 분자(M)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 장치(113)는 상기 중간 온도 제어 캐비티(110)를 통해 모든 반응 캐비티(109)에 유체적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 온도 제어 캐비티(110)는 세장형이며 및/또는 바람직하게 구불구불한 채널로서 설계되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중간 온도 제어 장치(204B)는 가열 저항기 또는 펠티에 요소를 포함하거나 또는 이러한 것으로 형성되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 장치(113)는 지지부(113D), 및 상기 지지부(113D) 상에 배열된 복수의 전극(113C)을 포함하며, 상기 분석 시스템(1)은 특히 상기 지지부(113D)를 직접 온도 제어하기 위한 센서 온도 제어 장치(204C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 지지부(113D)는 상기 전극(113C)들과 상기 센서 온도 제어 장치(204C) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 작동 상태에서, 상기 센서 온도 제어 장치(204C)는 바람직하게 평면 방식으로 및/또는 중앙으로 상기 지지부(113D) 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센서 온도 제어 장치(204C)는 가열 저항기 또는 펠티에 요소를 포함하거나 또는 이에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부(113D)는 칩을 포함하거나 또는 칩으로 형성되는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 칩은 전기적으로 접촉 가능하고 및/또는 가장자리 영역에서 및/또는 상기 센서 온도 제어 장치(204C) 주위에서 특히 측면으로 복수의 전기 접촉부(113E)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석 시스템(1)은 상기 센서 장치(113), 특히 상기 지지부(113D)를 전기적으로 및/또는 열적으로 연결하기 위한 연결 장치(203)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 연결 장치(203)는 상기 센서 온도 제어 장치(204C)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 상기 연결 장치(203)는 복수의 전기 접촉 요소(203A)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연결 장치는 상기 센서 장치(113), 특히 상기 지지부(113D)에 대해, 또는 그 반대로 이동, 특히 가압될 수 있는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 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.
  18. 제17항에 있어서, 상기 카트리지(100)는 상기 수용 캐비티(104), 반응 캐비티/캐비티(109)들, 센서 장치(113) 및/또는 중간 온도 제어 캐비티(119)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 분석 디바이스(200)는 상기 센서 온도 제어 장치(204C), 중간 온도 제어 장치(204B) 및/또는 상기 연결 장치(203)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분석 시스템.
  20. 반응 캐비티(109)에서 샘플(P)의 피분석물(A)들이 전처리되고 및/또는 증폭 생성물(V)들이 상기 샘플(P)의 피분석물(A)들로부터 생성되며,
    상기 전처리된 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들이 센서 장치(113)의 지지부(113D) 상에서 포획 분자(M)들에 결합되고, 상기 결합된 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들이 상기 센서 장치(113)에 의해 검출되는, 특히 생물학적 샘플(P)을 테스트하기 위한 방법에 있어서,
    상기 증폭 생성물(V)들은 중간 온도 제어 장치(204B)에 의해 상기 반응 캐비티(109)와 상기 센서 장치(113) 사이에서 능동적으로 온도 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 반응 캐비티(109)를 떠난 후에, 상기 증폭 생성물(V)들은 다단계로 하이브리드화 온도(TH)로 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 증폭 생성물(V)들은 상기 센서 장치(113) 직전의 중간 온도 제어 캐비티(110)에서 사전에 능동적으로 온도 제어, 바람직하게 예열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 증폭 생성물(V)들은 상기 하이브리드화 온도(TH)보다 높은 온도로 및/또는 적어도 70℃ 또는 80℃ 및/또는 최대 99℃ 또는 95℃로 능동적으로 온도 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 상기 증폭 생성물(V)들은 상기 센서 장치(113) 안에서 또는 상기 센서 장치 상에서 및/또는 대응하는 하이브리드화 온도(TH)로 후속하여 및/또는 다시 온도 제어, 특히 가열 및/또는 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상이한 피분석물(A)들이 서로로부터 및/또는 복수의 반응 캐비티(109)에서 바람직하게 동시에 및/또는 독립적으로 증폭되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 그룹의 증폭 생성물(V)들 및 제2 그룹의 상이한 증폭 생성물(V)들이 서로로부터 및/또는 상이한 반응 캐비티(109)들에서 동시에 및/또는 독립적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제20항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 생성물(V)들은 연속적으로 상기 센서 장치(113)에 공급되고 및/또는 연속적으로 상기 대응하는 포획 분자(M)들에 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제20항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 생성물(V)들은 단일 또는 공통의 검출 공정에서 검출되거나 식별되거나, 또는 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹은 연속적으로 상기 센서 장치(113)에 공급되고 및/또는 연속적으로 상기 대응하는 포획 분자(M)들에 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹은 단일 또는 공통의 검출 공정에서 검출되거나 식별되거나, 또는 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제20항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 생성물(V)들 및/또는 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹은 유체가 특히 상기 증폭 생성물(V)들을 변성키기 위하여 관통하여 유동할 때 능동적으로 온도 제어, 바람직하게 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제20항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증폭 생성물(V)들 및/또는 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹은 상이한 하이브리드화 온도(TH)에서 상기 대응하는 포획 분자(M)들에 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제20항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부(113D)는 상기 포획 분자(M)들 및/또는 피분석물(A)들 및/또는 증폭 생성물(V)들을 온도 제어하기 위하여 및/또는 대응하는 하이브리드화 온도(TH)에 도달하기 위하여 직접 온도 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제20항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피분석물(A)들이 증폭 반응, 특히 PCR에 의해 증폭되는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제20항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 핵산 생성물들은 상기 피분석물(A)들로부터 증폭 생성물(V)들로서 생성되는 것을 특징으로 하는 방법..
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