KR20200139697A - 분석 디바이스를 위한 광 반응 웰 - Google Patents

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KR20200139697A
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토마스 에이치. 3세 컬리
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탈리스 바이오메디컬 코포레이션
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Abstract

본 개시내용은 복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우기 위한 장치에 관한 것이다. 일 양상에서, 이 장치는 공통 유체 소스 및 복수의 독립적인 연속 유체 경로들을 포함한다. 각각의 독립적인 연속 유체 경로는 샘플 챔버 및 공압 구획을 포함한다. 샘플 챔버는 공통 유체 소스에 연결되고, 공압 구획은 샘플 챔버에 연결된다. 샘플 챔버는 부분적으로 분석 챔버를 포함한다. 분석 챔버는 모놀리식 기판 및 광 투과 특성들을 갖는 플러그를 포함한다. 일부 실시예들에서, 분석 챔버는 자기 혼합 엘리먼트를 포함한다. 일부 실시예들에서, 분석 챔버는 이중 테이퍼형 챔버이다. 일부 실시예들에서, 샘플 챔버의 볼륨 대 공압 구획의 볼륨의 비는 복수의 유체 경로들 중 각각의 유체 경로에 대해 실질적으로 동등하다.

Description

분석 디바이스를 위한 광 반응 웰
[0001] 본 발명은 생물학적 분석(assay)들을 수행할 수 있는 미세 유체 디바이스들의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 개시내용은 생물학적 분석들을 제공하도록 구성된 다수의 샘플 챔버들로 유체 소스로부터의 유체 샘플을 전달하기 위한 시스템들, 디바이스들 및 방법들에 관한 것이다.
[0002] 많은 기존의 미세 유체 디바이스들은 미세 유체 디바이스 내의 한 위치, 예컨대 공통 소스로부터 미세 유체 디바이스 내의 하나 이상의 대안 위치들, 예컨대 하나 이상의 샘플 챔버들로 유체 샘플을 전달하도록 구성된다. 미세 유체 디바이스들이 미세 유체 디바이스 내의 한 위치로부터 미세 유체 디바이스 내의 다른 단일 위치로 유체 샘플을 전달하도록 구성되는 특정 실시예들에서, 기존의 미세 유체 디바이스들은 데드엔드 채움(dead-end filling)을 사용할 수 있는데, 여기서 유체 샘플은 폐쇄 시스템의 내부 압력에 맞서 폐쇄 시스템으로 전달된다. 데드엔드 채움은 미세 유체 디바이스의 단일 위치의 정밀한 채움을 가능하게 하여, 유체 샘플의 넘침 그리고 이에 따른 유체 샘플의 낭비가 최소화된다. 데드엔드 채움에 의해 제공되는 이러한 정밀도는 유체 샘플이 고가의 컴포넌트들을 포함하는 실시예들에서 특히 중요하다.
[0003] 미세 유체 디바이스들이 미세 유체 디바이스 내의 한 위치로부터 미세 유체 디바이스 내의 다른 다수의 위치들로 유체 샘플을 전달하도록 구성되는 대안 실시예들에서, 유체 샘플의 이러한 전달은 종종 비동기식으로 수행되어, 위치들 중 하나 이상은 다른 시점들에 채움을 완료한다. 분석 결과들의 신뢰성은 반응 타이밍과 같은 결과들에 영향을 주는 변수들의 균일성에 좌우되기 때문에, 채움의 비동기식 완료는 미세 유체 디바이스가 분석들을 수행하는 데 사용되는 실시예들에서 문제가 된다. 더욱이, 미세 유체 디바이스의 여러 위치들의 비동기식 채움은 미세 유체 디바이스의 여러 위치들 중 하나 이상의 위치의 부정확한 채움을 야기할 수 있어, 유체 샘플의 넘침 그리고 이에 따른 유체 샘플의 낭비가 발생한다. 이는 유체 샘플의 컴포넌트들이 고가인 실시예들에서 특히 바람직하지 않을 뿐만 아니라, 미세 유체 디바이스가 분석들을 수행하는 데 사용되는 실시예들에서 부정확한 채움은 여러 위치들에 걸친 유체 샘플의 이질성의 가능성을 증가시켜, 분석 결과들의 신뢰성을 더욱 저하시킬 수 있다. 위에서 설명한 기존 미세 유체 디바이스들의 이러한 단점들 외에도, 많은 기존 미세 유체 디바이스들은 또한 분석들의 작동을 가능하게 하는 내장 피처들을 포함하지 않는다.
[0004] 본 명세서에서 설명되는 신규 디바이스들은 여러 샘플 챔버들이 동시에 채워지도록, 데드엔드 채움을 사용하여 공통 유체 소스로부터 여러 샘플 챔버들로의 유체 샘플의 전달을 제어하도록 구성되는 미세 유체 디바이스들을 포함한다. 본 명세서에서 설명되는 디바이스들은 여러 샘플 챔버들의 정밀한 채움을 가능하게 하여, 유체 샘플의 넘침 그리고 이에 따른 유체 샘플의 낭비가 최소화된다. 게다가, 본 명세서에서 설명되는 디바이스들에 의해 가능해지는 여러 샘플 챔버들의 동시 채움은 여러 샘플 챔버들에 걸친 유체 샘플의 균질성의 가능성을 높이고, 여러 샘플 챔버들에 걸친 반응 타이밍의 균일성을 개선함으로써, 미세 유체 디바이스에 의해 생성된 분석 결과들의 신뢰성을 향상시킨다.
[0005] 특정 실시예들에서, 본 명세서에서 설명되는 신규 디바이스들은 또한 분석들의 작동을 가능하게 할 특징들을 포함한다. 예컨대, 특정 실시예들에서, 본 명세서에서 설명되는 신규 디바이스들의 샘플 챔버들 중 하나 이상은 유체 샘플로 채우는 동안 샘플 챔버 내의 기포들의 포획을 최소화하는 이중 테이퍼형 챔버를 포함한다. 일부 실시예들에서는 기포들이 분석 결과들에 간섭하기 때문에, 분석 작동 동안 기포 포획을 최소화하는 것이 유리하다.
[0006] 본 개시내용은 일반적으로, 생물학적 분석들을 제공하도록 구성된 다수의 샘플 챔버들로 유체 소스로부터의 유체 샘플을 전달하는 미세 유체 디바이스들에 관한 것이다.
[0007] 일 양상에서, 본 개시내용은 공통 유체 소스 및 공통 유체 소스에 연결된 복수의 독립적인 연속 유체 경로들을 포함하는 장치를 제공한다. 각각의 독립적인 연속 유체 경로는 샘플 챔버 및 공압 구획을 포함한다. 유체 볼륨을 갖는 샘플 챔버가 공통 유체 소스에 연결된다. 공압 볼륨을 갖는 공압 구획이 샘플 챔버에 연결되고, 이로써 공통 유체 소스에 간접적으로 연결된다. 복수의 독립적인 연속 유체 경로들 중 각각의 유체 경로는 샘플 챔버와 공통 유체 소스 간의 연결을 제외한 폐쇄 시스템이다. 일부 실시예들에서, 장치의 하나의 유체 경로의 유체 볼륨은 장치의 다른 유체 경로의 유체 볼륨보다 크다. 각각의 샘플 챔버로의 샘플의 동시 전달을 지원하기 위해, 유체 볼륨 대 공압 볼륨의 비는 복수의 유체 경로들 중 각각의 유체 경로에 대해 실질적으로 동등하다.
[0008] 장치의 일부 실시예들에서, 샘플 챔버는 분석 챔버 및 분석 챔버에 공통 유체 소스를 연결하는 입구 도관을 포함한다. 특정 구현들에서, 분석 챔버 볼륨은 1㎕ 내지 35㎕이다. 유사하게, 공압 구획은 공기 챔버 및 공기 챔버에 샘플 챔버를 연결하는 공압 도관을 포함할 수 있다. 따라서 각각의 유체 경로는 입구 도관, 분석 챔버, 공압 도관 및 공기 챔버를 포함할 수 있다.
[0009] 일부 실시예들에서, 분석 챔버는 테이퍼형 입구, 테이퍼형 출구 및 2개의 곡선형 경계들을 차례로 포함하는 이중 테이퍼형 챔버를 포함한다. 테이퍼형 입구는 유체 경로의 입구 도관의 말단과 유체 연통한다. 유사하게, 테이퍼형 출구는 공압 구획의 말단과 유체 연통하며, 흔히 공압 도관의 말단과 연통한다. 2개의 곡선형 경계들은 테이퍼형 입구에서부터 테이퍼형 출구까지 확장되어, 2개의 곡선형 경계들이 함께 분석 챔버의 볼륨을 둘러싼다. 추가로, 테이퍼형 입구와 테이퍼형 출구는 분석 챔버 볼륨의 가장 큰 치수에 의해 분리된다. 더욱이, 각각의 곡선형 경계는 중간점을 포함하고, 경계들이 중간점에서부터 테이퍼형 입구 쪽으로 그리고 중간점에서부터 테이퍼형 출구 쪽으로 만곡될 때 두 곡선형 경계들 간의 거리가 감소한다.
[0010] 특정 실시예들에서, 분석 챔버는 모놀리식 기판에 형성된 제1 경계면, 및 플러그에 의해 형성된 제2 경계면을 포함한다. 플러그는 본체 및 캡을 포함한다. 플러그의 본체는 일정 깊이로 분석 챔버의 모놀리식 기판으로 돌출되어, 플러그의 본체가 분석 챔버의 모놀리식 기판으로 돌출되는 깊이를 변경함으로써 분석 챔버 볼륨이 쉽게 변경될 수 있다. 특히, 플러그의 캡은 분석 챔버의 제2 경계면을 형성한다. 추가 실시예들에서, 필름이 분석 챔버의 제3 경계면을 형성할 수 있어, 제1 경계면, 제2 경계면 및 제3 경계면이 함께 분석 챔버 볼륨을 둘러싼다. 일부 실시예들에서, 플러그 캡은 분석 챔버에서 발생할 분석에 사용하기 위한 하나 이상의 건조 시약들을 유지하도록 구성된 내부 공동을 포함한다. 추가로, 분석 챔버에서 분석의 작동을 가능하게 하도록 자기 혼합 엘리먼트가 분석 챔버에 위치될 수 있다.
[0011] 개시된 장치의 특정 양상들에서, 하나 이상의 필름들이 장치의 일부에 부착될 수 있다. 예를 들어, 제1 필름(12)이 장치의 하나 이상의 챔버들, 구획들 또는 도관들의 하나의 벽을 형성하도록 제1 필름이 장치의 적어도 일부의 표면에 부착될 수 있다. 아래에서 더 상세히 논의되는 특정 실시예들에서는, 열을 사용하여 장치의 유체 경로들 중 하나 이상의 유체 경로들의 일부를 밀봉하는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라, 이러한 실시예들에서, 더 높은 용융 온도를 갖는 제2 필름(14)이 제1 필름(12)에 부착될 수 있다.
[0012] 다른 별개의 양상에서, 본 개시내용은 복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법을 제공한다. 이 방법은 앞서 설명한 실시예들 중 하나 이상에 따른 장치를 제공하는 단계를 포함한다. 복수의 샘플 챔버들의 동시 채움에 사용하기 위해, 제공된 장치의 공통 유체 소스는 유체 샘플을 포함하고, 제공된 장치의 각각의 독립적인 연속 유체 경로는 예를 들어, 공기와 같은 가스를 포함한다. 장치의 제공 후, 공통 유체 소스 내의 유체 샘플에 공급 압력이 인가됨으로써, 공통 유체 소스로부터의 유체 샘플을 장치의 각각의 유체 경로의 샘플 챔버에 밀어넣는다. 특정 실시예들에서, 공급 압력은 일정한 압력으로 인가된다. 대안적인 실시예들에서, 공급 압력은 더 낮은 압력에서 더 높은 압력으로 인가된다. 특정 양상들에서, 유체 샘플은 중력에 맞서 입구 도관들을 통해 복수의 샘플 챔버들로 이동한다. 장치의 각각의 유체 경로의 샘플 챔버로의 유체 샘플의 이러한 전달은 유체 경로들 내의 가스를 유체 경로들의 공압 구획들 쪽으로 압축한다. 이는 결국, 유체 경로들의 공압 구획들에서 내부 압력의 증가를 야기한다. 공압 구획의 내부 압력이 공급 압력과 같으면, 유체 샘플이 공통 유체 소스에서 유체 경로로 흐르는 것을 멈춘다.
[0013] 개시된 방법의 일부 실시예들에서, 제공된 장치의 적어도 2개의 샘플 챔버들은 볼륨이 서로 다르다. 예를 들어, 제공된 장치의 제1 유체 경로의 샘플 챔버의 유체 볼륨은 제공된 장치의 제2 유체 경로의 샘플 챔버의 유체 볼륨보다 클 수 있다. 일반적으로, 공통 유체 소스로부터 복수의 샘플 챔버들 중 각각의 샘플 챔버로의 유량은 샘플 챔버의 유체 볼륨에 비례한다. 추가로, 위에서 언급한 바와 같이, 유체 볼륨 대 공압 볼륨의 비는 제공된 장치의 각각의 유체 경로에 대해 실질적으로 동등하다. 따라서 제1 유체 경로 및 제2 유체 경로의 서로 다른 크기의 샘플 챔버들을 포함하는, 제공된 장치의 샘플 챔버들은 샘플 챔버들이 동시에 채워지도록 실질적으로 비례하는 유량으로 채워진다.
[0014] 앞서 설명한 바와 같이, 개시된 방법에 의해 제공되는 장치의 특정 실시예들은 이중 테이퍼형 챔버를 차례로 포함하는 하나 이상의 샘플 챔버들을 포함할 수 있다. 제공된 장치의 하나 이상의 샘플 챔버들이 이중 테이퍼형 챔버를 포함하는 이러한 실시예들에서, 이중 테이퍼형 챔버의 2개의 곡선형 경계들은 유체 샘플의 선두 전면 메니스커스(leading front meniscus)에서 유체 전진 속도를 느리게 하여, 유체 샘플이 테이퍼형 출구에 도달하면, 유체 샘플의 메니스커스가 분석 챔버의 가장 큰 치수에 대해 실질적으로 대칭이 됨으로써, 채우는 중에 분석 챔버 내에서 기포들의 포획을 최소화한다.
[0015] 앞서 또한 설명한 바와 같이, 특정 양상들에서는, 열을 사용하여 장치의 유체 경로들을 밀봉하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 양상들에서, 본 명세서에서 개시되는 방법은, 유체 샘플이 공통 유체 소스에서 유체 경로로 흐르는 것을 멈출 때 복수의 유체 경로들 중 각각의 유체 경로를 밀봉하는 단계를 더 포함한다. 이 밀봉 단계는 열 융착(heat staking)에 의해 수행될 수 있다.
[0016] 또 다른 양상에서, 본 개시내용은 위에서 설명한 장치의 다양한 실시예들과 구별되는, 건조 시약을 재수화(rehydrate)하기 위한 장치를 제공한다. 이러한 양상들에서, 쟁점이 되는 장치는 분석 챔버를 포함한다. 분석 챔버는 모놀리식 기판에 형성된 제1 경계면 및 플러그에 의해 형성된 제2 경계면을 포함한다. 플러그는 본체 및 캡을 포함한다. 플러그의 본체는 일정 깊이로 분석 챔버의 모놀리식 기판으로 돌출되어, 플러그의 본체가 분석 챔버의 모놀리식 기판으로 돌출되는 깊이를 변경함으로써 분석 챔버 볼륨이 쉽게 변경될 수 있다. 특히, 플러그의 캡은 분석 챔버의 제2 경계면을 형성한다. 함께, 분석 챔버의 제1 경계면과 제2 경계면은 분석 챔버의 볼륨을 둘러싼다. 플러그의 캡에 형성된 내부 공동은 분석 챔버에서 발생할 분석에 사용하기 위한 하나 이상의 건조 시약들을 유지할 수 있다. 분석 챔버는 분석 챔버의 볼륨 내에 자기 혼합 엘리먼트를 포함한다. 자기 혼합 엘리먼트는 분석 챔버 볼륨 내에서 선회(gyration)할 수 있다.
[0017] 건조 시약들을 재수화하기 위한 장치의 특정 실시예들에서, 분석 챔버는 필름의 제3 경계면을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 제1 경계면, 제2 경계면 및 제3 경계면이 함께 분석 챔버 볼륨을 둘러싼다.
[0018] 또 다른 별개의 양상에서, 본 개시내용은 건조 시약을 가용화(solubilize)하는 방법을 제공한다. 이 방법은 앞서 설명한 실시예들 중 하나에 따라 건조 시약을 재수화하기 위한 장치를 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 분석 챔버를 유체로 채우는 단계, 및 분석 챔버 외부의 자석을 회전시킴으로써 장치의 분석 챔버 내에서 자기 혼합 엘리먼트의 선회를 유도하는 단계를 더 포함한다. 분석 챔버 내에서 자기 혼합 엘리먼트의 이러한 선회는 유체 내의 시약을 가용화한다.
[0019] 일반적으로, 일 실시예에서, 플러그는 바닥면을 갖는 본체, 본체의 중앙 개구 및 바닥면 상의 건조 시약을 포함하며, 본체는 적색 스펙트럼, 청색 스펙트럼 및 녹색 스펙트럼 중 적어도 하나인 여기(excitation) 파장들 및 방사 파장들에 투과성인 재료로 형성된다.
[0020] 이러한 그리고 다른 실시예들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 건조 시약은 본체의 중앙 개구의 폭보다 더 넓은 바닥면의 일부에 있을 수 있다. 중앙 개구의 폭은 건조 시약들을 포함하는 바닥면의 일부보다 더 넓을 수 있다. 플러그는 바닥면에 공동을 더 포함할 수 있으며, 공동 내에 건조 시약이 있다. 플러그는 중앙 개구 바닥과 플러그 본체 바닥 사이에 플러그 두께를 더 포함할 수 있으며, 공동의 깊이는 플러그 두께의 90% 미만이다. 플러그는 중앙 개구 바닥과 플러그 본체 바닥 사이에 플러그 두께를 더 포함할 수 있으며, 공동의 깊이는 플러그 두께의 70% 미만이다. 플러그는 중앙 개구 바닥과 플러그 본체 바닥 사이에 플러그 두께를 더 포함할 수 있으며, 공동의 깊이는 플러그 두께의 50% 미만이다. 플러그는 플러그 본체의 외부 에지에서부터 공동의 둘레까지 플러그 바닥면 상에 고리를 더 포함할 수 있다. 고리는 공동의 둘레를 완전히 둘러쌀 수 있다. 공동은 바닥면에 둘레를 더 포함할 수 있으며, 공동의 시작 각도는 바닥면에 대해 둘레로부터 측정되고 시작 각도는 60도 이하이다. 공동은 플러그 본체 중앙 개구보다 더 넓을 수 있다. 플러그 본체 중앙 개구는 공동보다 더 넓을 수 있다. 플러그 본체 바닥면은 플러그 본체 바닥면 상의 경계 영역을 더 포함할 수 있으며, 경계 영역 내에 건조 시약이 있다. 플러그 바닥면 상의 경계 영역은 플러그 본체 바닥면 상의 피처에 의해 제공될 수 있다. 이 피처는 플러그 바닥면 위로 올라가거나 플러그 바닥면 안으로 리세스될 수 있다. 피처는 곡선형 단면 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다. 경계 영역의 폭은 본체 중앙 개구의 폭보다 클 수 있거나, 경계 영역의 폭은 본체 중앙 개구의 폭보다 작을 수 있거나, 경계 영역의 폭은 본체 중앙 개구의 폭과 거의 동일할 수 있다. 플러그는 여기 파장들 및 방사 파장들의 투과를 가능하게 하는, 광택이 나는 또는 매끄러운 마감을 가질 수 있다. 플러그는 플러그 본체의 중앙 개구 주위에서 플러그 본체 상에 플랜지를 더 포함할 수 있다. 건조 시약은 핵산 합성 시약들, 펩타이드 합성 시약들, 중합체 합성 시약들, 핵산들, 뉴클레오티드들, 핵염기들, 뉴클레오시드들, 펩타이드들, 아미노산들, 단량체들, 검출 시약들, 촉매들, 또는 이들의 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 건조 시약은 플러그 바닥면에 부착된 연속 필름일 수 있다. 건조 시약은 동결 건조 시약일 수 있다. 건조 시약은 플러그 바닥면에 부착된 복수의 액적(droplet)들을 포함할 수 있다.
[0021] 일반적으로, 일 실시예에서, 분석 챔버는 테이퍼형 입구, 테이퍼형 출구, 본체의 바닥면과 중앙 개구를 포함하는 플러그 ― 본체는 자외선 스펙트럼, 청색 스펙트럼, 녹색 스펙트럼 및 적색 스펙트럼 중 적어도 하나인 여기 파장들 및 방사 파장들에 투과성인 재료로 형성됨 ―, 2개의 곡선형 경계들 ― 각각의 곡선형 경계는 테이퍼형 입구에서부터 테이퍼형 출구까지 확장되어, 2개의 곡선형 경계들과 플러그가 함께 분석 챔버의 볼륨을 둘러쌈 ―, 및 각각의 곡선형 경계로부터 연장되는 숄더를 포함하며, 플러그는 분석 챔버의 경계가 2개의 곡선형 경계들에 의해 제공되도록 각각의 숄더와 접촉하고, 숄더들은 곡선형 경계들 각각 및 플러그로부터 연장된다.
[0022] 이러한 그리고 다른 실시예들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 분석 챔버 내의 플러그는 그 위에 건조 시약을 가질 수 있다. 플러그 상의 공동은 숄더들 각각의 사이에 포지셔닝될 수 있으며 건조 시약은 공동 내에 있다. 곡선형 경계들 또는 숄더들의 일부는 공동의 둘레에 맞도록 성형될 수 있다. 플러그 상의 건조 시약은 숄더들 각각의 사이에 포지셔닝될 수 있다. 플러그 본체의 바닥의 편평한 부분이 숄더들에 접촉할 수 있다. 숄더들 각각의 높이가 분석 챔버의 볼륨을 조정하는 데 사용될 수 있다. 숄더들 각각의 높이는 100마이크로미터 이상일 수 있다. 숄더들 각각의 높이는 가장 큰 분리 지점에서 2개의 곡선형 경계들의 서로 간의 거리 이하일 수 있다. 숄더들은 테이퍼형 입구에서 테이퍼형 출구까지 분석 챔버의 전체 곡선형 경계를 유지하도록 성형될 수 있다. 2개의 곡선형 경계들과 숄더들은 모놀리식 기판에 형성될 수 있다. 분석 챔버는 모놀리식 기판의 표면에 부착된 필름을 더 포함할 수 있으며, 필름은 분석 챔버의 하나의 벽을 형성한다. 분석 챔버는 플러그를 가질 수 있다.
[0023] 일반적으로, 일 실시예에서, 장치는 공통 유체 경로, 및 공통 유체 경로에 연결된 복수의 독립적인 연속 유체 경로들을 포함하며, 각각의 독립적인 연속 유체 경로는 분석 챔버 및 공압 구획을 포함한다. 분석 챔버는 공통 유체 경로에 연결되며, 분석 챔버는 위에 건조 시약을 갖는 플러그에 의해 부분적으로 한정된 유체 볼륨을 갖고; 공압 볼륨을 갖는 공압 구획은 분석 챔버를 통해 공통 유체 경로에 연결된다. 복수의 독립적인 연속 유체 경로들 중 각각의 유체 경로는 분석 챔버와 공통 유체 소스 간의 연결을 제외한 폐쇄 시스템이다. 각각의 분석 챔버는 이중 테이퍼형 챔버, 및 각각의 곡선형 경계로부터 연장되는 숄더를 포함하며, 플러그는 분석 챔버의 경계가 2개의 곡선형 경계들에 의해 제공되도록 각각의 숄더와 접촉하고, 숄더들은 곡선형 경계들 각각 및 플러그로부터 연장된다. 이중 테이퍼형 챔버는 유체 경로의 입구 도관의 말단과 유체 연통하는 테이퍼형 입구, 공압 구획의 말단과 유체 연통하는 테이퍼형 출구, 및 2개의 곡선형 경계들을 포함하며, 각각의 곡선형 경계는 테이퍼형 입구에서부터 테이퍼형 출구까지 확장되어, 2개의 곡선형 경계들이 함께 분석 챔버의 볼륨을 둘러싼다.
[0024] 이러한 그리고 다른 실시예들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 플러그 상의 공동은 숄더들 각각의 사이에 포지셔닝될 수 있으며 건조 시약은 공동 내에 있다. 플러그 상의 건조 시약은 숄더들 각각의 사이에 포지셔닝될 수 있다. 플러그 본체의 바닥의 편평한 부분이 숄더들에 접촉할 수 있다. 숄더들 각각의 높이가 분석 챔버의 볼륨을 조정하는 데 사용될 수 있다. 숄더들 각각의 높이는 100마이크로미터 이상일 수 있다. 숄더들은 테이퍼형 입구에서 테이퍼형 출구까지 분석 챔버의 전체 곡선형 경계를 유지하도록 성형될 수 있다. 2개의 곡선형 경계들은 모놀리식 기판에 형성될 수 있다. 플러그의 본체는 일정 깊이로 분석 챔버의 모놀리식 기판으로 돌출될 수 있어, 플러그의 본체가 분석 챔버의 모놀리식 기판으로 돌출되는 깊이를 변경함으로써 분석 챔버 볼륨이 쉽게 변경될 수 있다. 곡선형 경계들 또는 숄더들의 일부는 공동의 둘레에 맞도록 성형될 수 있다. 장치는 장치의 적어도 일부의 표면에 부착된 제1 필름을 더 포함할 수 있다. 제1 필름은 장치의 하나 이상의 챔버들, 구획들 또는 도관들의 하나의 벽을 형성할 수 있다. 장치는 제1 필름에 부착된 제2 필름을 더 포함할 수 있다. 제2 필름은 제1 필름보다 더 높은 용융 온도를 가질 수 있다. 장치는 제1 필름 또는 제2 필름을 사용하여 유체 경로들 각각에 형성된 열 융착 구역을 더 포함할 수 있다. 열 융착 구역은 분석 챔버 및 공압 챔버로부터 공통 유체 경로를 밀봉할 수 있다. 장치는 복수의 독립적인 연속 유체 경로들 각각 내에 융기 플랫폼을 더 포함할 수 있으며, 융기 플랫폼은 분석 챔버에 대한 입구와 공통 유체 경로 사이에 포지셔닝된다. 열 융착 구역은 융기 플랫폼의 일부를 사용하여 형성될 수 있다. 장치는 플러그를 가질 수 있다.
[0025] 일반적으로, 일 실시예에서, 복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법은: (1) 공통 유체 경로 내에서 유체 샘플을 가압하는 단계; (2) 유체 샘플을 공통 유체 경로로부터 복수의 입구 도관들로 도입하는 단계; (3) 입구 도관들 각각을 따라 유체 샘플을 입구 도관들 각각의 입구 도관 말단을 향해 흐르게 하는 단계 ― 각각의 입구 도관은 샘플 챔버에 연결됨 ―; (4) 각각의 샘플 챔버의 테이퍼형 입구 부분을 따라 유체 샘플을 흐르게 하는 단계; (5) 한 쌍의 숄더들에 인접하게 그리고 각각의 샘플 챔버 내의 플러그를 따라 유체 샘플을 흐르게 하는 단계; (6) 각각의 샘플 챔버의 테이퍼형 출구 부분을 따라 유체 샘플을 공압 구획 말단을 향해 흐르게 하는 단계; 및 (7) 각각의 입구 도관 및 각각의 샘플 챔버 내에 포함된 가스를 각각의 공압 구획 말단과 연통하는 공압 챔버로 변위시키는 단계를 포함한다.
[0026] 이러한 그리고 다른 실시예들은 다음 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 유체 샘플을 가압하는 단계는 일정한 압력에서 수행될 수 있다. 일정한 압력은 5, 10, 20, 40 또는 60psi 중 하나일 수 있다. 유체 샘플을 가압하는 단계는 일련의 증가하는 압력 레벨들로 유체 샘플을 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다. 각각의 증가하는 압력 레벨은 일관된 지속기간 동안 적용될 수 있다. 각각의 증가하는 압력 레벨은 일정한 양만큼 증가될 수 있다. 유체 샘플을 가압하는 단계는 낮은 압력 레벨에서부터 높은 압력 레벨까지 일련의 압력 레벨들을 적용할 수 있다. 사용 시, 공압 챔버는 샘플 챔버 위에 있을 수 있어, 샘플 챔버의 테이퍼형 출구 부분을 따라 유체 샘플을 공압 구획 말단을 향해 흐르게 하는 단계, 및 각각의 입구 도관 내에 포함된 가스를 변위시키는 단계가 중력에 맞서 수행될 수 있다. 사용 시, 복수의 샘플 챔버들은 복수의 샘플 챔버들 중 특정 샘플 챔버와 연관된 각각의 공압 챔버가 샘플 챔버 위에 포지셔닝되도록 배향될 수 있다. 장치의 각각의 유체 경로의 샘플 챔버로 유체 샘플을 흐르게 하는 것은 유체 경로들 내의 가스를 유체 경로들의 공압 구획들 쪽으로 압축할 수 있다. 이 방법은 공압 구획들 각각에서의 내부 압력이 공통 유체 경로에 인가되는 압력과 동일할 때, 유체 샘플을 가압하는 단계 동안 도달된 압력을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 가스를 변위시키는 단계 동안 각각의 공압 구획 내의 압력을 증가시키는 단계, 및 공통 유체 경로에 인가되는 압력이 각각의 공압 구획 내의 압력과 동일할 때 압력을 증가시키는 것을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 공압 구획들 각각에서의 내부 압력이 공통 유체 경로에 인가되는 압력과 동일할 때, 샘플을 흐르게 하는 단계들 각각을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 복수의 샘플 챔버들 중 적어도 2개의 샘플 챔버들은 볼륨이 서로 다를 수 있다. 공통 유체 경로로부터 복수의 샘플 챔버들 중 각각의 샘플 챔버로의 유량은 샘플 챔버의 유체 볼륨에 비례할 수 있으며, 적어도 2개의 서로 다른 유량들이 있다. 이 방법은 복수의 샘플 챔버들 중 각각의 샘플 챔버를 동시에 채우는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 테이퍼형 입구를 따라 유체 샘플을 흐르게 하는 단계 동안 또는 이후 샘플 챔버 내에서 2개의 발산하는 곡선형 경계들을 따라 유체 샘플을 흐르게 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 한 쌍의 숄더들을 따라 유체 샘플을 흐르게 하는 단계 이후 또는 동안 샘플 챔버 내에서 2개의 수렴하는 곡선형 경계들을 따라 유체 샘플을 흐르게 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 2개의 곡선형 경계들의 수렴은 유체 샘플의 메니스커스의 선두 전면에서 유체 전진 속도를 느리게 할 수 있어, 유체 샘플이 테이퍼형 출구에 도달하면, 유체 샘플의 메니스커스가 분석 챔버의 가장 큰 치수에 대해 실질적으로 대칭이 됨으로써, 채우는 중에 분석 챔버 내에서 기포들의 포획을 최소화한다. 이 방법은 각각의 샘플 챔버에서 메니스커스를 공압 챔버 말단에 인접하게 포지셔닝하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 유체 샘플 내에 형성된 하나 이상의 기포들을 샘플 챔버 내의 유체 샘플의 메니스커스에 인접하게 포지셔닝하기 위해 단계들 중 하나 이상을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 메니스커스는 공압 챔버 말단에 근접할 수 있다. 이 방법은 공통 유체 경로 내에서 유체 샘플을 가압하는 단계를 수행하는 동안 복수의 입구 도관들 중 각각의 입구 도관을 밀봉하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 샘플 챔버의 테이퍼형 부분을 따라 유체 샘플을 흐르게 하는 단계가 중단될 때 복수의 입구 도관들 중 각각의 입구 도관을 밀봉하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 공통 유체 경로로부터 입구 도관들 각각을 따라 유체 샘플을 흐르게 하는 단계가 중단될 때 복수의 입구 도관들 중 각각의 입구 도관을 밀봉하는 단계를 더 포함할 수 있다. 밀봉하는 단계는 폐쇄된 입구 도관의 일부를 열 융착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 입구 도관들 각각에 인접한 제1 필름의 일부를 가열하여, 입구 도관들 중 각각의 입구 도관을 밀봉하도록 제1 필름을 용융시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 모든 입구 도관들을 동시에 밀봉하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 제1 필름에 의해 입구 도관으로부터 분리된 제2 필름을 용융시키지 않고 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 방법은 제2 필름을 용융시키지 않고 입구 도관의 일부를 제1 필름의 일부에 융착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 입구 도관들 중 각각의 입구 도관을 밀봉한 후, 제1 필름 또는 제2 필름의 일부는 입구 도관들 중 각각의 입구 도관에 형성된 융기 플랫폼에 융착될 수 있다.
[0027] 본 출원은 첨부된 도면과 함께 읽을 때 추가로 이해된다. 청구 대상을 예시하기 위해, 청구 대상의 예시적인 실시예들이 도면들에 도시되지만; 현재 개시된 청구 대상은 개시된 특정 방법들, 디바이스들 및 시스템들에 제한되는 것은 아니다. 또한, 도면들이 반드시 실척대로 그려지는 것은 아니다. 도면들에서:
[0028] 도 1은 일 실시예에 따라, 유체 소스로부터 다수의 샘플 챔버들로 유체 샘플을 전달하기 위한 장치의 예시이다.
[0029] 도 2a는 일 실시예에 따라, 장치의 샘플 챔버들을 유체 샘플로 동시에 채우는 동안 시간 A에서의 장치를 도시한다.
[0030] 도 2b는 일 실시예에 따라, 장치의 샘플 챔버들을 유체 샘플로 동시에 채우는 동안 시간 B에서의 장치를 도시한다.
[0031] 도 2c는 일 실시예에 따라, 장치의 샘플 챔버들을 유체 샘플로 동시에 채우는 동안 시간 C에서의 장치를 도시한다.
[0032] 도 2d는 일 실시예에 따라, 장치의 샘플 챔버들을 유체 샘플로 동시에 채우는 동안 시간 D에서의 장치를 도시한다.
[0033] 도 2e는 일 실시예에 따라, 장치의 샘플 챔버들을 유체 샘플로 동시에 채우는 동안 시간 E에서의 장치를 도시한다.
[0034] 도 2f는 일 실시예에 따라, 장치의 샘플 챔버들을 유체 샘플로 동시에 채우는 동안 시간 F에서의 장치를 도시한다.
[0035] 도 2g는 열 융착 구역 내의 융기 플랫폼과 같은 도관 피처를 갖는 입구 도관의 단면이다.
[0036] 도 2h는 공통 유체 라인에 대한 열 융착 구역에서 도관 피처를 보여주는 장치의 사시 단면도이다. 도 2i는 열 융착 구역 내의 융기 플랫폼을 보여주는, 도 2h의 공통 유체 라인의 단면도이다.
[0037] 도 2j는 독립적인 유체 도관들 각각을 따라 열 융착 구역을 나타내는 장치의 하향식 뷰이다. 도 2k는 채널의 열 융착을 가능하게 하는 도관 피처 또는 융기 플랫폼을 보여주는, 도 2j의 독립적인 유체 도관들 중 하나의 단면이다.
[0038] 도 3a는 일 실시예에 따른 독립적인 유체 경로의 예시이다.
[0039] 도 3b는 일 실시예에 따른 분석 챔버의 예시이다.
[0040] 도 4는 일 실시예에 따라, 유체 소스로부터 다수의 샘플 챔버들로 유체 샘플을 전달하기 위한 장치의 일부의 예시이다.
[0041] 도 5는 일 실시예에 따른 분석 챔버의 3차원 예시이다.
[0042] 도 6a는 일 실시예에 따른 플러그의 3차원 예시이다.
[0043] 도 6b는 일 실시예에 따른 플러그의 단면 예시이다.
[0044] 도 6c는 도 6b의 확대도이다.
[0045] 도 7a는 일 실시예에 따른 분석 챔버의 3차원 단면 예시이다. 도 7b는 도 7a의 분석 챔버 및 혼합 볼 내부의 확대도이다.
[0046] 도 7c 및 도 7d는 도 7a의 분석 챔버의 일 실시예를 조립할 때 사용되는 플러그, 혼합 볼 및 필름의 사시도 및 단면도이다.
[0047] 도 8은 편평한 바닥면을 갖는 플러그의 단면도이다.
[0048] 도 9a는 전체 플러그 바닥면을 따라 볼륨(v1)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 8의 플러그의 단면이다. 도 9b는 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v1)을 보여주는, 도 9a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[0049] 도 10a는 플러그 중앙 개구와 유사한 폭을 갖는 플러그 바닥면을 부분적으로 커버하는 볼륨(v2)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 8의 플러그의 단면도이다. 도 10b는 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v2)을 보여주는, 도 10a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[0050] 도 11a는 플러그 중앙 개구의 폭보다 작은 폭을 갖는 플러그 바닥면을 따라 볼륨(v3)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 8의 플러그의 단면도이다. 도 11b는 플러그 중앙 개구의 폭 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v3)을 보여주는, 도 11a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[0051] 도 12a 및 도 12b는 건조 시약의 볼륨을 유지하기 위한 플러그 바닥면을 따라 피처를 예시한다. 도 12a는 직사각형 단면을 갖는 융기된 피처를 예시한다. 도 12b는 직사각형 단면을 갖는 오목한 피처를 예시한다.
[0052] 도 13a 및 도 13b는 건조 시약의 볼륨을 유지하기 위한 플러그 바닥면을 따라 피처를 예시한다. 도 13a는 원형 단면을 갖는 융기된 피처를 예시한다. 도 13b는 원형 단면을 갖는 오목한 피처를 예시한다.
[0053] 도 14a는 융기된 피처들 사이의 전체 플러그 바닥면을 따라 볼륨(v1)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 13a의 플러그의 단면도이다. 도 14b는 융기된 피처의 경계 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v1)을 보여주는, 도 14a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[0054] 도 15a는 융기된 피처들 사이의 플러그 바닥면의 일부를 따라 볼륨(v2)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 13a의 플러그의 단면도이다. 도 15b는 플러그 개방 중앙 부분과 대략 동일한 폭을 갖는 융기된 피처의 경계 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v2)을 보여주는, 도 15a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[0055] 도 16a는 융기된 피처들 사이의 플러그 바닥면의 일부를 따라 볼륨(v3)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 13a의 플러그의 단면도이다. 도 16b는 플러그 개방 중앙 부분의 폭보다 작은 폭을 갖는 융기된 피처의 경계 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v3)을 보여주는, 도 16a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[0056] 도 17a는 볼륨(v3)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 6a 및 도 6b에서와 같은 공동을 갖는 플러그의 단면도이다. 공동은 플러그 바닥면의 거의 전부를 커버한다. 도 17b는 공동 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v1)을 보여주는, 도 17a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[0057] 도 18a는 볼륨(v2)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 6a 및 도 6b에서와 같은 공동을 갖는 플러그의 단면도이다. 공동은 플러그 바닥면 전부보다는 적게 커버하고 플러그 중앙 개구보다는 넓다. 도 18b는 공동 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v2)을 보여주는, 도 18a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[0058] 도 19a는 볼륨(v3)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 6a 및 도 6b에서와 같은 공동을 갖는 플러그의 단면도이다. 공동은 플러그 바닥면 전부보다는 적게 커버하고 플러그 중앙 개구만큼 넓지는 않다. 도 19b는 공동 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v3)을 보여주는, 도 19a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[0059] 도 20은 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다. 숄더는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분을 갖는다.
[0060] 도 21은 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다. 숄더는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분을 갖는다. 도 21에 도시된 숄더 높이는 도 20의 숄더 높이 미만이다.
[0061] 도 22는 플러그를 지지하는 숄더와 출구를 향한 이중 테이퍼형 측벽들을 보여주는 챔버의 중간점을 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다.
[0062] 도 23은 숄더에 의해 지지될 플러그를 수용하도록 크기가 정해진 장치의 광학 측에서의 개구의 단면도이다. 개구는 제1 필름 층 및 제2 필름 층에 의해 커버된다.
[0063] 도 24는 숄더에 의해 지지될 플러그를 수용하도록 크기가 정해진 장치의 광학 측에서의 개구의 단면도이다. 이 도면에서는 숄더 및 테이퍼링 측벽이 보인다. 플러그가 개구에 삽입되었지만 아직 숄더 가까이에 안착되지는 않은 것으로 도시된다.
[0064] 도 25는 5개의 플러그 개구들을 보여주는 장치의 광학 측의 사시도이다. 플러그 지지 링들은 개구들 각각 주위에 도시된다. 플러그들을 지지하는 데 사용되는 숄더들은 개구들 각각 내에서 보인다.
[0065] 도 26a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[0066] 도 26b는 도 26a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다.
[0067] 도 27a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[0068] 도 27b는 도 27a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다.
[0069] 도 28a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[0070] 도 28b는 도 28a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다.
[0071] 도 29a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[0072] 도 29b는 도 29a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다.
[0073] 도 30a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면 사시도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[0074] 도 30b는 도 30a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다.
[0075] 도 30c는 도 30a 및 도 30b의 플러그 및 숄더 구성을 사용하여 형성된 분석 챔버의 형상 및 볼륨을 나타낸다.
[0076] 도 31a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면 사시도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[0077] 도 31b는 도 31a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다.
[0078] 도 31c는 도 31a 및 도 31b의 플러그 및 숄더 구성을 사용하여 형성된 분석 챔버의 형상 및 볼륨을 나타낸다.
[0079] 도 32a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면 사시도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[0080] 도 32b는 도 32a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다.
[0081] 도 32c는 도 32a 및 도 32b의 플러그 및 숄더 구성을 사용하여 형성된 분석 챔버의 형상 및 볼륨을 나타낸다.
[0082] 도 32d 및 도 32e는 도 32a, 도 32b 및 도 32c에 도시된 플러그, 숄더 및 분석 챔버에서 사용되는 플러그 및 공동의 사시도 및 단면도이다.
[0083] 도 33a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면 사시도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[0084] 도 33b는 도 33a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다.
[0085] 도 33c는 도 33a 및 도 33b의 플러그 및 숄더 구성을 사용하여 형성된 분석 챔버의 형상 및 볼륨을 나타낸다.
[0086] 도 33d 및 도 33e는 도 33a, 도 33b 및 도 33c에 도시된 플러그, 숄더 및 분석 챔버에서 사용되는 플러그 및 공동의 사시도 및 단면도이다.
[0087] 도 34a 및 도 34b는 각각, 광학 영역 내에서 광 투과 특성들을 갖는 플러그들과 광학 능력들이 필요하지 않은 장치의 다른 구역에서 광학 특성들이 없는 적어도 하나의 플러그의 혼합을 갖는 장치의 비-광학 측 뷰 및 광학 측 뷰이다.
[0088] 도 35a 및 도 35b는 각각, 광 투과 특성들을 갖는 플러그들만을 갖는 장치의 비-광학 측 뷰 및 광학 측 뷰이다.
[0089] 도 36a - 도 36k는 도 3a 및 도 3b에 도시된 예시적인 채워진 챔버 상태들 이전에 수행된 샘플 챔버로 유체 샘플을 로딩하는 예시적인 시퀀스이다.
[0090] 도 37은 5개의 광 투과성 플러그들을 갖는 장치의 광학 측 뷰이다. 플러그들 각각을 통해 본 결과들은 3개의 챔버들이 검출 가능한 방사를 갖고 2개의 챔버들은 검출 가능한 방사를 갖지 않음을 나타낸다.
[0091] 유체 소스로부터 여러 샘플 챔버들로 유체 샘플을 전달하기 위한 시스템들, 디바이스들 및 방법들이 본 명세서에서 제공된다. 일부 실시예들에서, 디바이스들은 복수의 독립적인 연속 유체 경로들을 포함하며, 각각의 유체 경로는 유체 소스에 연결된 샘플 챔버 및 샘플 챔버에 연결된 공압 구획을 포함한다. 샘플 챔버의 볼륨 대 공압 구획의 볼륨의 비는 공통 유체 소스를 공유하는 각각의 유체 경로에 대해 실질적으로 동등하다. 일부 실시예들에서, 각각의 유체 경로의 샘플 챔버는 이중 테이퍼형 챔버, 자기 혼합 엘리먼트 및/또는 플러그를 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법들은 복수의 샘플 챔버들을 유체 샘플로 동시에 채우는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 방법들은 샘플 챔버들을 유체 샘플로 채우는 단계, 및 각각의 샘플 챔버 내에 고정된 자기 혼합 엘리먼트를 사용하여 샘플 챔버들에서 유체 샘플을 혼합하는 단계를 포함한다.
[0092] 개시된 실시예들이 더 상세하게 설명되기 전에, 본 개시내용은 설명되는 특정 실시예들로 제한되지 않고, 그에 따라 물론 변할 수 있다고 이해되어야 한다. 본 개시내용의 범위는 첨부된 청구항들로만 제한될 것이기 때문에, 본 명세서에서 사용되는 용어는 특정 실시예들만을 설명하기 위한 것이며, 제한하는 것으로 의도되는 것은 아니라고 또한 이해되어야 한다.
[0093] 수치 범위가 주어지는 경우, 그러한 수치 범위의 상한과 하한 사이에 존재하는, 맥락상 달리 명백히 표시되어 있지 않은 한 하한의 단위의 10분의 1까지의 각각의 값 그리고 그러한 수치 범위의 임의의 다른 명시된 또는 사이 값은 본 개시내용 내에 포함되는 것으로 해석된다. 이러한 소범위들의 상한들과 하한들은 독립적으로 소범위들에 포함될 수 있고, 임의의 한계 값이 명시된 범위에서 구체적으로 제외된 것이 아닌 한, 또한 본 개시내용에 포함된다. 명시된 범위가 한계 값들 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 경우, 그렇게 포함된 한계 값들 중 하나 또는 둘 모두를 제외한 범위들이 또한 본 개시내용에 포함된다.
[0094] 다음은 본 발명을 실행하기 위한 특정 실시예들의 예들이다. 예들은 예시 목적들로만 제공되며, 본 발명의 범위를 어떤 식으로도 제한하는 것으로 의도되는 것은 아니다. 사용된 숫자들(예컨대, 양들, 온도들 등)과 관련하여 정확성을 보장하기 위한 노력들이 이루어졌지만, 물론 어떤 실험적 오류와 편차는 허용되어야 한다.
[0095] 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 그리고 과학적 용어들은, 이러한 개시된 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 공통적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 설명되는 것들과 유사한 또는 동등한 임의의 방법들 및 재료들이 또한, 개시된 실시예들의 실시 또는 테스트에 사용될 수도 있지만, 이제 대표적인 예시적인 방법들 및 재료들이 설명된다. 언급된 임의의 방법은 언급된 이벤트들의 순서로 또는 논리적으로 가능한 임의의 다른 순서로 실행될 수 있다.
[0096] 본 명세서에서 그리고 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들은 맥락이 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 복수 지시 대상들을 포함한다는 점이 주목된다.
시스템들
[0097] 본 개시내용에는 유체 소스로부터 여러 샘플 챔버들로 유체 샘플을 전달하기 위한 시스템들, 디바이스들 및 방법들이 포함된다. 본 실시예들에 따른 시스템들은 유체 소스 및 복수의 독립적인 연속 유체 경로들을 포함하며, 각각의 유체 경로는 유체 소스에 연결된 샘플 챔버 및 샘플 챔버에 연결된 공압 구획을 포함한다. 유체 소스, 샘플 챔버 및 공압 구획은 유체 소스로부터 샘플 챔버로 유체 샘플을 전달하기 위해 서로 함께 사용된다.
[0098] 도 1은 일 실시예에 따라, 유체 소스로부터 다수의 샘플 챔버들로 유체 샘플을 전달하기 위한 장치(100)의 예시이다. 이 장치는 복수의 독립적인 연속 유체 경로들에 연결된 공통 유체 소스(101)를 포함한다. 대안적인 실시예들에서는, 도 1에 도시된 10개의 유체 경로들을 포함하는 대신, 장치는 임의의 수의 유체 경로들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 장치는 2개, 5개, 12개 또는 20개의 독립적인 연속 유체 경로들을 포함할 수 있다.
[0099] 복수의 독립적인 연속 유체 경로들의 각각의 독립적인 연속 유체 경로(110)는 샘플 챔버 및 공압 구획을 포함한다. 일부 실시예들에서, 각각의 샘플 챔버는 입구 도관(122) 및 분석 챔버(121)를 포함한다. 일부 추가 실시예들에서, 각각의 공압 구획은 공압 도관(132) 및 공기 챔버(131)를 포함한다. 따라서 이러한 구현들에서, 각각의 유체 경로는 입구 도관, 분석 챔버, 공압 도관 및 공기 챔버를 포함한다.
[00100] 공통 유체 소스는 공급 압력에서 장치의 각각의 유체 경로에 유체 샘플을 공급할 수 있는 입구, 챔버, 도관 등이다. 공통 유체 소스는 복수의 유체 경로들 중 각각의 유체 경로에 연결되고 그와 유체 연통한다. 다른 구현들에서는, 도 1에 예시된 바와 같이, 공통 유체 소스는 각각의 유체 경로의 입구 도관에 연결되고 그와 유체 연통한다. 이에 따라, 공통 유체 소스는 그 각각의 입구 도관을 통해 장치의 각각의 유체 경로에 유체 샘플을 공급할 수 있다.
[00101] 각각의 유체 경로의 입구 도관은 차례로 유체 경로의 분석 챔버에 연결되고 그와 유체 연통한다. 유체 경로의 분석 챔버는 차례로 유체 경로의 공압 도관에 연결되며 그와 유체 연통한다. 이를테면, 도 1에 예시된 특정 구현들에서, 공압 구획은 차례로 유체 경로의 공기 챔버에 연결되고 그와 유체 연통하는 공압 도관을 포함한다. 다른 구현들에서, 공압 구획은 샘플 챔버 또는 그 분석 챔버에 직접 연결된 단일 구조로 구성될 수 있다.
[00102] 본 명세서에서 사용되는 "유체 연결" 및 "유체 연속성"이라는 용어들은 경로가 열릴 때 액체, 기체 또는 고체와 같은 물질이 실질적으로 제한받지 않고 통과할 수 있는 임의의 덕트, 채널, 튜브, 파이프 또는 경로를 의미한다. 경로가 닫히면, 물질이 통과하는 것이 실질적으로 제한된다. 통상적으로, 물질 및 재료들의 조성들에 따라 발생할 수 있거나 발생하지 않을 수 있는, 기판의 재료를 통한 물질의 제한적인 확산은 유체 연통을 구성하지 않다.
[00103] 각각의 유체 경로의 연속성으로 인해, 공통 유체 소스로부터의 유체 샘플이 유체 경로를 통해 이동할 수 있다. 구체적으로, 공통 유체 소스로부터의 유체 샘플은 입구 도관을 통해 분석 챔버로, 공압 도관을 통해 각각의 유체 경로의 공기 챔버로 이동할 수 있다. 그러나 일부 실시예들에서는, 유체 샘플이 공압 구획으로 손실되지 않도록 유체 샘플을 장치의 분석 챔버들에 가두는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 실시예들은 아래에서 더 상세히 설명된다. 일부 실시예들에서, 장치는 유체 샘플이 중력에 맞서 입구 도관을 통해 분석 챔버로 이동하도록 배향된다.
[00104] 공통 유체 소스와 각각의 유체 경로의 입구 도관 사이의 연결을 제외하고 각각의 유체 경로는 폐쇄 시스템이다. 본 명세서에서 사용되는 "폐쇄 시스템"이라는 용어는 그 주변 환경과 열 및 에너지를 교환할 수 있지만 재료는 교환하지 않을 수 있는 시스템을 의미한다. 폐쇄 시스템이라는 용어는 유체 경로가 형성되는 기판으로 수증기 또는 산소와 같은 가스들의 제한적 투과성을 배제하는 것으로 의도되는 것은 아니다. 즉, 유체 경로 내에 포함된 물질은 공통 유체 소스와 유체 경로의 입구 도관 사이의 연결을 통하지 않으면 유체 경로 안팎으로 이동할 수 없다. 본 명세서에서 설명되는 장치를 사용하는 특정 방법들에서, 공통 유체 소스와 유체 경로들 각각 사이의 유체 연결은 방법의 동작 동안 예컨대, 열 융착에 의해 밀봉된다.
[00105] 공통 유체 소스와 유체 경로의 입구 도관 사이의 연결을 밀봉함으로써, 유체 경로는 물질이 안으로 또는 밖으로 이동할 수 없는, 그리고 어떠한 변화하는 변수들도 없다면, 유체 경로 내의 내부 압력이 일정하게 유지되는 완전히 폐쇄된 시스템이 된다. 공통 유체 소스와 유체 경로의 입구 도관 사이의 연결을 밀봉하는 그러한 하나의 실시예는 도 2e 및 도 2f와 관련하여 아래에서 더 상세히 논의된다.
[00106] 위에서 언급한 바와 같이, 각각의 유체 경로는 샘플 챔버와 공압 구획을 포함한다. 차례로, 각각의 샘플 챔버는 입구 도관과 분석 챔버를 포함하고, 각각의 공압 구획은 공압 도관과 공기 챔버를 포함한다.
[00107] 입구 도관은 공통 유체 소스로부터 유체 경로의 분석 챔버로 유체 샘플을 운반하도록 구성된다. 분석 챔버는 분석물을 포함하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 분석 챔버는 분석을 가능하게 하는 피처들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3b와 관련하여 아래에서 더 상세히 논의되는 일부 실시예들에서, 각각의 분석 챔버는 유체 샘플을 분석 챔버로 전달하는 동안 기포들의 형성을 최소화하도록 구성된다. 일부 실시예들에서는, 기포들이 챔버의 완전한 채움을 막거나 아니면 분석의 결과들에 간섭하기 때문에 분석 작동 동안 이러한 피처가 유리하다. 추가로, 도 4 - 도 7과 관련하여 아래에서 더 상세히 논의되는 일부 실시예들에서, 각각의 분석 챔버는 플러그를 포함하도록 그리고/또는 건조 시약들 및/또는 자기 혼합 엘리먼트를 포함하여 분석 작동을 가능하게 하도록 구성된다.
[00108] 샘플 챔버는 공압 구획에 유체 연결된다. 입구 도관 및 분석 챔버를 포함하는 이러한 실시예들에서, 분석 챔버는 유체 경로의 공압 구획에 연결된다. 위에서 언급한 바와 같이, 공압 구획은 공압 도관과 공기 챔버를 포함할 수 있다. 공압 도관은 분석 챔버를 유체 경로의 공기 챔버에 연결한다.
[00109] 장치의 각각의 분석 챔버가 앞서 설명한 바와 같이 분석물을 포함하도록 구성된 실시예들에서, 각각의 분석 챔버가 정확한 양의 유체 샘플로 채워짐을 보장하도록, 그리고 유체 샘플의 조성이 장치의 모든 분석 챔버들에 걸쳐 균질함을 보장하도록 분석 챔버들로의 유체 샘플의 유량을 제어하는 것이 유리할 수 있다. 이것은 일부 실시예들에서 분석 챔버들에서 일어날 수 있는 분석들의 표준화를 가능하게 한다. 이에 따라, 각각의 유체 경로의 공압 구획은 공압 구획의 내부 압력에 따라 유체 경로의 분석 챔버로의 유체 샘플의 유량을 제어하도록 구성된다. 공압 구획들의 구성과 기능은 아래에서 더 상세히 논의된다.
[00110] 샘플 챔버와 각각의 유체 경로의 공압 구획 모두는 볼륨을 갖는다. 샘플 챔버는 이하 "유체 볼륨"으로 지칭되는 볼륨을 갖는다. 유체 경로의 유체 볼륨은 입구 도관의 볼륨 및 유체 경로의 분석 챔버의 볼륨을 포함한다. 유사하게, 공압 구획은 이하 "공압 볼륨"으로 지칭되는 볼륨을 갖는다. 유체 경로의 공압 볼륨은 공압 도관의 볼륨과 유체 경로의 공기 챔버의 볼륨을 포함한다. 각각의 샘플 챔버의 동시 채움을 달성하기 위해, 특히 샘플 챔버들의 볼륨이 복수의 유체 경로들에 걸쳐 변할 때, 유체 볼륨 대 공압 볼륨의 비는 공통 유체 소스를 공유하는 각각의 유체 경로에 대해 동일하다.
[00111] 공통 유체 소스에 의해 장치의 각각의 유체 경로에 유체 샘플을 도입하기 전에, 유체 경로들은 초기 기압에서 예컨대, 공기와 같은 가스를 포함한다. 본 개시내용 전반에 걸쳐, 공기는 장치에서 실행되는 분석들과 호환되는 대기 가스들의 혼합물 또는 임의의 다른 가스 혼합물 또는 순수 가스를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 더욱이, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해하는 바와 같이, 본 명세서에서 설명되는 방법들 및 디바이스들의 유체 경로들에서 공기 대신에 임의의 가스가 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 공기는 다른 가스, 예컨대 불활성 가스, 이를테면 예컨대, 질소 또는 아르곤으로 대체될 수 있다.
[00112] 부분적으로 유체 경로 내의 공기의 초기 압력은 유체 경로의 내부 압력을 결정한다. 유체 샘플이 공통 유체 소스에 의해 유체 경로들로 도입될 때, 각각의 유체 경로 내의 공기는 전진하는 유체 샘플에 의해 유체 경로 내에서 변위된다. 구체적으로, 전진하는 유체 샘플은 유체 경로의 입구 도관을 통해 각각의 유체 경로로 들어가고 공기 챔버의 방향으로 유체 경로 내의 공기를 변위시킨다. 이 변위의 결과로, 유체 경로에서 공기가 차지하는 볼륨이 감소한다. 공기가 차지하는 이러한 감소된 볼륨의 결과로, 공기의 압력 및 이에 따라 유체 경로의 내부 압력이 증가한다. 구체적으로, 내부 압력은 공기가 차지하는 볼륨의 감소에 비례하여 증가한다.
[00113] 유체 경로 내의 내부 압력과 공급 압력의 균형은 유체 경로 내에서 유체 샘플의 유량을 결정한다. 구체적으로, 유체 샘플이 유체 경로에 공급되는 압력보다 유체 경로 내의 내부 압력이 더 낮다면, 유체 샘플은 유체 경로 내에서 계속 전진하고, 내부 압력이 증가하도록, 유체 경로 내에 포함된 공기를 계속 변위시킨다. 그러나 내부 압력의 값이 유체 샘플의 공급 압력에 가까울수록 공기가 유체 경로 내의 유체 샘플에 더 많은 압력을 가하고, 내부 압력이 유체 경로 내에서 유체 샘플의 유량을 더 많이 지연시킨다. 유체 경로 내의 내부 압력이 유체 샘플의 공급 압력과 같으면, 유체 샘플이 유체 경로로 흐르는 것을 중단한다. 이에 따라, 유체 경로 내에 공기가 포함되는 볼륨을 제어하고, 이로써 유체 경로의 내부 압력을 제어함으로써, 유체 경로 내에서 유체 샘플의 유량을 제어하는 것이 가능하다.
[00114] 다양한 상황들에서 유체 경로 내에서의 유체 샘플의 유량을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 특히, 특정 실시예들에서, 유체 샘플이 유체 경로의 샘플 챔버에 가둬지고 유체 경로의 공압 구획으로 흐르지 않도록 유체 경로 내에서의 유체 샘플의 유량을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 샘플 챔버(및 일부 실시예들에서는 특히, 분석 챔버)가 실질적으로 유체 샘플로 채워지도록 유체 경로 내에서의 유체 샘플의 유량을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "실질적으로 채워진" 또는 "실질적으로 가득 찬"이라는 용어는 샘플 챔버의 유체 볼륨의 적어도 90%가 유체 샘플을 포함하고 공압 구획의 공압 볼륨의 최대 10%가 유체 샘플을 포함함을 의미한다. 특히, 공압 구획의 공압 볼륨의 10% 이하를 유체 샘플로 채우는 것은 장치의 동작을 방해하지 않는다.
[00115] 유체 경로의 샘플 챔버를 실질적으로 채우기 위해, 유체 샘플이 샘플 챔버로 공급되는 압력은 샘플 챔버가 유체 샘플로 실질적으로 채워질 때 유체 경로 내의 내부 압력과 동일해야 한다. 더욱이, 유체 샘플은 샘플 챔버가 실질적으로 채워질 때 유체 경로의 샘플 챔버로 가둬지기 때문에, 유체 경로 내에 포함된 공기는 유체 경로의 공압 구획으로 압축된다. 따라서 유체 경로의 샘플 챔버를 실질적으로 채우기 위해, 유체 샘플이 샘플 챔버로 공급되는 압력은 샘플 챔버가 유체 샘플로 실질적으로 채워질 때 유체 경로의 공압 구획 내에 포함된 내부 압력과 동일해야 한다.
[00116] 위에서 언급한 바와 같이, 내부 압력은 부분적으로는, 샘플 챔버로부터 변위되는 공기의 볼륨에 그리고 부분적으로는, 변위된 공기를 가두는 볼륨에 좌우된다. 따라서 유체 샘플이 유체 경로의 샘플 챔버를 실질적으로 채울 때, 변위된 공기는 공압 구획 내에 가둬지고, 내부 압력은 공압 구획의 공압 볼륨에 그리고 샘플 챔버의 유체 볼륨에 좌우된다.
[00117] 따라서 샘플 챔버가 유체 샘플로 실질적으로 채워질 때 내부 압력과 유체 샘플의 공급 압력 간의 균형을 이루기 위해, 샘플 챔버의 유체 볼륨 및 공급 압력을 고려하여 유체 경로의 공압 볼륨이 의도적으로 선택될 수 있다. 추가로, 유체 경로 내의 초기 내부 압력과 유체 샘플의 공급 압력은 또한 공압 볼륨 내에 포함된 내부 압력과 유체 샘플의 공급 압력 사이의 동등성을 달성하는 데 요인들이기도 하므로, 유체 경로 내의 주변 내부 압력과 유체 샘플의 공급 압력은 또한, 샘플 챔버가 유체 샘플로 실질적으로 채워질 때 유체 샘플의 공급 압력이 공압 구획 내에 포함된 내부 압력과 동일함을 보장하도록 의도적으로 선택될 수 있다. 내부 압력과 공급 압력 사이의 이러한 동등성은 유체 경로 내에 포함된 유체 샘플에 순 제로 힘(net zero force)을 발생시켜, 이로써 단지 샘플 챔버가 실질적으로 채워질 때 유체 경로로의 유체 샘플의 흐름을 중단시킨다.
[00118] 추가 실시예들에서, 각각의 유체 경로의 샘플 챔버가 동시에 채워지도록 장치의 여러 유체 경로들 내에서 유체 샘플의 유량을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 위에서 언급한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 장치의 각각의 유체 경로의 유체 볼륨은 서로 다를 수 있다. 유체 볼륨들의 이러한 변동은, 유체 샘플이 동일한 유량으로 각각의 유체 경로에 흐른다면, 샘플 챔버들이 동시에 채워지지 않을 것임을 의미한다. 그보다, 유체 샘플이 동일한 유량으로 다양한 유체 볼륨들의 유체 경로들에 흐른다면, 더 작은 유체 볼륨들을 갖는 유체 경로들은 더 큰 유체 볼륨들을 갖는 유체 경로들보다 먼저 유체 샘플로 채워질 것이다.
[00119] 각각의 유체 경로의 샘플 챔버가 그 유체 볼륨에 관계없이 동시에 채워짐을 보장하기 위해, 유체 경로들은 각각의 유체 경로로의 유체 샘플의 유량이 유체 경로의 유체 볼륨에 비례하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 유체 경로의 유체 볼륨의 2배인 유체 볼륨을 갖는 제1 유체 경로는 제1 유체 경로로의 유체 샘플의 유량이 제2 유체 경로로의 유체 샘플의 유량의 2배가 되도록 구성될 것이다. 이런 식으로, 제1 유체 경로의 샘플 챔버와 제2 유체 경로의 샘플 챔버가 동시에 채워질 것이다.
[00120] 위에서 설명한 바와 같이, 공통 유체 소스로부터의 유체 샘플이 유체 경로로 흐르는 유량은 유체 경로의 내부 압력과 공급 압력에 좌우된다. 구체적으로, 내부 압력의 값이 공급 압력에 가까울수록 내부 압력이 유체 경로 내에서 유체 샘플의 유량을 더 많이 지연시킨다. 더욱이, 위에서 설명한 바와 같이, 포함된 공기의 내부 압력은 부분적으로는, 공기가 포함되는 볼륨에 좌우된다. 구체적으로, 더 작은 볼륨을 갖는 유체 경로의 일부로 변위되는 공기는, 더 큰 볼륨을 갖는 유체 경로의 일부로 처음에 변위되는 유사한 볼륨의 공기보다 더 큰 압력 증가를 가질 것이다.
[00121] 따라서 각각의 유체 경로로의 유체 샘플의 유량이 유체 경로의 유체 볼륨에 비례하도록 유체 경로들을 구성하기 위해, 공기가 포함되는 볼륨이 유체 경로의 유체 볼륨에 비례하도록 각각의 유체 경로가 구성될 수 있다. 유체 경로의 샘플 챔버가 유체 샘플로 채워지는 유체 경로의 일부인 실시예들에서, 공기가 포함되는 볼륨은 유체 경로의 공압 볼륨이다. 따라서 이러한 실시예들에서, 유체 경로의 내부 압력과 유체 경로의 유체 볼륨 간의 반비례를 달성하기 위해, 각각의 유체 경로는 유체 경로의 공압 볼륨이 유체 경로의 유체 볼륨에 비례하도록 구성된다.
[00122] 더욱이, 장치의 각각의 유체 경로의 샘플 챔버의 동시 채움을 달성하기 위해, 유체 경로의 유체 볼륨과 유체 경로의 공압 볼륨 간의 이러한 비례가 장치의 모든 유체 경로들에 대해 동일해야 한다. 구체적으로, 유체 경로의 유체 볼륨 대 공압 볼륨의 비는 장치의 각각의 유체 경로에 대해 실질적으로 동등해야 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 동등한"은 유체 볼륨 대 공압 볼륨의 비가 단지 +/-10% 이하만큼 차이가 나는 것을 의미한다는 점에 주목한다.
[00123] 특정 실시예들에서, 입구 도관 및 공압 도관의 볼륨들은 각각 분석 챔버 및 공기 챔버의 볼륨들에 비해 사소하다. 구체적으로, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "사소한"은, 유체 경로의 입구 도관의 볼륨이 유체 경로의 분석 챔버의 볼륨의 단지 10% 이하를 포함하고 유사하게, 유체 경로의 공압 도관의 볼륨이 유체 경로의 공기 챔버의 볼륨의 단지 10% 이하를 포함함을 의미한다. 따라서 이러한 실시예들에서, 샘플 챔버의 유체 볼륨은 큰 부분에서는, 분석 챔버의 볼륨으로 그리고 작은 부분에서는, 입구 도관의 볼륨으로 구성된다. 유사하게, 이러한 실시예들에서, 공압 구획의 공압 볼륨은 큰 부분에서는 공기 챔버의 볼륨으로 그리고 작은 부분에서는 공압 도관의 볼륨으로 구성된다.
[00124] 일부 실시예들에서, 장치의 하나 이상의 유체 경로들의 유체 볼륨은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 장치의 제1 유체 경로의 유체 볼륨은 장치의 제2 유체 경로의 유체 볼륨보다 클 수 있다. 장치의 유체 경로들에 걸친 유체 볼륨들의 이러한 차이는 분석 챔버들의 볼륨들의 차이 및/또는 유체 경로들의 입구 도관들의 볼륨들의 차이의 결과일 수 있다.
[00125] 장치의 하나 이상의 유체 경로들의 유체 볼륨이 서로 다른 실시예들에서, 장치의 하나 이상의 유체 경로들의 공압 볼륨은 또한 아래에서 더 상세히 논의되는 이유들로 상이할 것이다. 장치의 유체 경로들에 걸친 공압 볼륨들의 차이는 공기 챔버들의 볼륨들의 차이 및/또는 유체 경로들의 공압 도관들의 볼륨들의 차이의 결과일 수 있다.
[00126] 각각의 유체 경로의 샘플 챔버의 동시 채움을 가능하게 하도록, 유체 경로들의 입구 도관들 및 공압 도관들의 볼륨들이 분석 챔버들 및 공기 챔버들의 볼륨들에 비해 사소한 실시예들에서, 분석 챔버의 볼륨 대 유체 경로의 공기 챔버의 비는 각각의 유체 경로에 대해 실질적으로 동등할 수 있다.
방법들
[00127] 도 2a - 도 2f는 일 실시예에 따라, 공통 유체 소스로부터의 유체 샘플로 샘플 챔버들을 동시에 채우는 동안 복수의 순차적인 시점들에서의 도 1의 장치를 도시한다. 일부 실시예들에서, 장치는 유체 샘플이 중력에 맞서 샘플 챔버들로 이동하도록 샘플 챔버들을 채우는 동안 배향된다. 도 1과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 장치의 각각의 유체 경로의 유체 볼륨은 서로 다를 수 있다. 따라서 장치의 각각의 유체 경로의 샘플 챔버의 동시 채움을 가능하게 하도록, 유체 볼륨 대 공압 볼륨의 비는 장치의 각각의 유체 경로에 대해 실질적으로 동등하다.
[00128] 도 2a - 도 2f의 왼쪽 바닥 모서리에 있는 범례에 도시된 바와 같이, 공기는 유체 경로들 내에서 백색 공간으로 표기된다. 반대로, 유체 샘플은 공통 유체 소스 및 유체 경로들 내에서 검은 공간으로 표기된다.
[00129] 도 2a는 시간 A에서의 장치(200)를 도시한다. 시간 A에서, 유체 경로들은 공기(250)로 채워진다. 시간 A에서 유체 경로들 내에 포함된 공기는, 적어도 부분적으로는 유체 경로들의 내부 압력에 기여하는 초기 기압을 갖는다. 시간 A에서, 공통 유체 소스(201)는 유체 경로들 내의 내부 압력보다 큰 공급 압력으로 유체 샘플(260)을 유체 경로들에 공급한다. 유체 샘플의 공급 압력이 유체 경로들 내의 내부 압력보다 크기 때문에, 유체 샘플은 공통 유체 소스로부터 각각의 유체 경로의 입구 도관(222)을 향해 전진한다. 유체 샘플이 장치 내에서 전진할 때, 유체 경로들 내에 포함된 공기는 유체 샘플에 의해 장치의 공기 챔버들을 향해 변위된다. 더 작은 볼륨으로의 공기의 이러한 변위는 공기의 압력 그리고 이에 따라 내부 압력을 증가시킨다. 내부 압력이 증가할 때, 공기는 전진하는 유체 샘플에 증가하는 양의 압력을 가함으로써, 유체 샘플의 유량을 느리게 한다.
[00130] 도 2b는 시간 A 이후인 시간 B에서의 장치(200)를 도시한다. 시간 B에서, 공통 유체 소스(201)는 공급 압력으로 유체 샘플(260)을 유체 경로들에 계속 공급한다.
[00131] 일부 실시예들에서, 각각의 유체 경로의 샘플 챔버를 채우는 내내, 유체 샘플의 공급 압력은 일정한 압력으로 인가된다. 즉, 한 시점에서의 공급 압력은 다른 모든 시점들에서의 공급 압력과 동등하다.
[00132] 대안적인 실시예들에서, 공급 압력은, 시간 경과에 따라 공급 압력이 더 낮은 압력에서 더 높은 압력으로 증가하도록 램핑 방식으로 인가된다. 즉, 제1 시점에서의 공급 압력은 제1 시점 이후 제2 시점에서의 공급 압력보다 크다. 공급 압력이 램핑 방식으로 인가되는 이러한 실시예들에서, 공급 압력은 시간 경과에 따라 더 낮은 압력에서 더 높은 압력으로 선형적으로 증가할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 공급 압력의 램핑은 포물선 궤도를 따를 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 공급 압력의 램핑은 임의의 대안적인 궤도를 따를 수 있다. 공급 압력이 램핑 방식으로 인가되는 실시예들에서, 공급 압력의 이러한 램핑은 채우는 중에 샘플 챔버 내에 형성되었을 수 있는 공기 기포들을 몰아낼 수 있는데, 이는 증가하는 공급 압력이 샘플 챔버 내에서 기포들을 압축하고 기포들을 이들의 포지션들로부터 분리하여, 기포들이 공압 구획으로 방출될 수 있게 하기 때문이다. 유체 샘플이 중력에 맞서 샘플 챔버들로 이동하는 특정 실시예들에서, 장치의 이러한 배향은 분리된 기포들이 샘플 챔버의 상단으로 이동하고 공압 구획으로 이동하는 것을 돕는다.
[00133] 다시 도 2b로 돌아가면, 시간 B에서 공급 압력은 유체 경로들 내의 내부 압력보다 여전히 더 크다. 유체 샘플의 공급 압력이 유체 경로들 내의 내부 압력보다 여전히 더 크기 때문에, 유체 샘플은 유체 경로의 공기 챔버(231)를 향해 각각의 유체 경로로 계속 전진한다. 구체적으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 유체 샘플은 적어도 각각의 유체 경로의 입구 도관(222)으로 전진했다. 더욱이, 유체 샘플은 유체 경로들의 일부의 분석 챔버들(221)로 전진했다. 이에 따라, 공기가 유체 경로들 내에 갇힌다. 공통 유체 소스를 통해 유체 경로들에 공급되는 유체 샘플의 볼륨이 증가할 때, 그리고 이에 따라 유체 샘플이 유체 경로들 내에서 공기 챔버들을 향해 전진할 때, 각각의 유체 경로 내에 포함된 공기는 유체 경로 내에서 더 작은 볼륨으로 변위된다. 이에 따라, 유체 경로의 내부 압력이 증가한다. 각각의 유체 경로의 내부 압력의 이러한 증가의 결과로, 공기는 유체 경로에서 전진하는 유체 샘플에 증가하는 양의 압력을 가함으로써, 유체 경로에서 유체 샘플의 유량을 감소시킨다.
[00134] 그러나 각각의 유체 경로 내의 내부 압력은 장치의 모든 유체 경로들에 걸쳐 균일하게 증가하지 않는다. 그보다, 유체 경로의 내부 압력은 공기가 변위되는 볼륨에 좌우된다. 구체적으로, 유체가 채널들 각각을 통해 이동할 때, 유체 상류의 공기가 압축된다. 압축 가스는 전진하는 유체 흐름에 저항하는 배압을 발생시킨다. 이 배압은 이상 기체 법칙에 따라, 포함된 볼륨 대 원래 볼륨의 비에 반비례한다. 예를 들어, 큰 공압 볼륨에 연결되는 채널의 유체는 더 작은 공압 볼륨에 연결되는 동일한 길이의 채널을 통한 유체보다 더 높은 배압을 겪을 것이다.
[00135] 결국, 유체의 속도는 채널에 인가되는 압력과 공압 볼륨 및 상류 채널의 압축 가스에서 발생하는 배압 간의 차이에 비례한다. 이에 따라, 더 큰 공압 볼륨을 가진 채널의 유체는 더 작은 공압 볼륨을 가진 동일한 크기의 채널에 있는 유체보다 더 빠르게 이동할 것이다.
[00136] 더욱이, 상류 가스 볼륨이 더 압축됨에 따라, 배압이 비례하여 증가한다. 유체의 속도는 압력 차이에 비례하므로, 채널들이 채워짐에 따라 유체의 속도는 점진적으로 감소한다. 유체에 인가되는 압력이 압축된 공압 볼륨들로부터의 배압과 동일할 때 유체 흐름이 중단된다.
[00137] 도 1과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 각각의 유체 경로의 샘플 챔버의 동시 채움을 가능하게 하기 위해, 장치의 일부 실시예들에서, 각각의 유체 경로는 유체 경로의 공압 볼륨이 유체 경로의 유체 볼륨에 비례하도록 구성된다. 예를 들어, 상대적으로 큰 유체 볼륨을 가진 유체 경로는 또한 상대적으로 큰 공압 볼륨을 갖는다. 따라서 이러한 실시예들에서, 유체 경로에서의 유체 샘플의 유량은 유체 경로의 공압 볼륨에 비례하기 때문에, 유체 경로에서의 유체 샘플의 유량은 또한 유체 경로의 유체 볼륨에 비례한다. 즉, 더 큰 유체 볼륨을 갖는 유체 경로들은 더 작은 유체 볼륨을 갖는 유체 경로들보다 유체 샘플의 상대적으로 더 큰 유량을 겪는다. 이 현상은 도 2b에서 확인될 수 있다. 구체적으로, 도 2b에서 확인되는 바와 같이, 시간 B에서, 더 큰 유체 볼륨들을 갖는 유체 경로들은 더 작은 유체 볼륨들을 갖는 유체 경로들보다 유체 샘플의 상대적으로 더 큰 유량을 겪기 때문에, 더 큰 유체 볼륨들을 갖는 유체 경로들은 더 작은 유체 볼륨들을 갖는 유체 경로들보다 더 큰 볼륨의 유체 샘플을 포함한다.
[00138] 도 1과 관련하여 추가로 논의되는 바와 같이, 장치의 각각의 유체 경로의 샘플 챔버의 동시 채움을 달성하기 위해, 일부 실시예들에서, 유체 경로의 유체 볼륨과 유체 경로의 공압 볼륨 간의 이러한 비례가 장치의 모든 유체 경로들에 대해 동일하다. 구체적으로, 유체 경로의 유체 볼륨 대 공압 볼륨의 비는 장치의 각각의 유체 경로에 대해 실질적으로 동등하다. 유체 경로들 간의 이러한 실질적인 동등함에 기초하여, 각각의 유체 경로의 샘플 챔버는 실질적으로 비례하는 유량으로 채워짐으로써, 샘플 챔버들의 동시 채움을 가능하게 한다. 본 명세서에서 언급되는 바와 같이, "실질적으로 비례하는"은 샘플 챔버들이 채워지는 유량들이 +/-10% 이하만큼 차이가 나는 것을 의미한다. 이 현상은 도 2c에서도 또한 확인될 수 있다. 구체적으로, 도 2c에서 확인되는 바와 같이, 시간 C에서, 각각의 유체 경로의 동일한 비율의 동일한 샘플 챔버가 유체 샘플로 채워진다. 도 2c 및 도 2d와 관련하여 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 샘플 챔버들의 이러한 동시 채움은 시간 C에서뿐만 아니라, 샘플 챔버들을 채우는 내내 발생한다.
[00139] 도 2c는 시간 B 이후인 시간 C에서의 장치(200)를 도시한다. 시간 C에서, 공통 유체 소스(201)는 유체 경로들 내의 내부 압력보다 큰 공급 압력으로 유체 샘플(260)을 유체 경로들에 계속 공급한다. 유체 샘플의 공급 압력이 유체 경로들 내의 내부 압력보다 여전히 더 크기 때문에, 유체 샘플은 유체 경로의 공기 챔버(231)를 향해 각각의 유체 경로로 계속 전진한다. 구체적으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 유체 샘플은 장치의 유체 경로들 각각의 분석 챔버(221)로 전진했다.
[00140] 각각의 유체 경로 내에 포획된 공기는 공기가 포함되는 볼륨에 따른 압력으로 유지된다. 구체적으로, 더 작은 볼륨 내에 포함된 공기는 상대적으로 더 큰 볼륨 내에 포함된 공기보다 더 큰 압력을 갖는다.
[00141] 더욱이, 각각의 유체 경로 내에 포획된 공기는 포획된 공기의 압력에 적어도 부분적으로 의존하는 유체 경로의 내부 압력에 따라 유체 경로에서의 유체 샘플의 유량에 영향을 준다. 구체적으로, 더 높은 압력의 공기는 상대적으로 더 낮은 압력의 공기보다 유체 경로에서의 유체 샘플의 유량을 더 많이 감소시킨다. 따라서 기압은 공기가 포함되는 볼륨에 반비례하기 때문에, 더 작은 볼륨 내에 포함된 공기는 더 큰 볼륨 내의 공기보다 유체 경로에서의 유체 샘플의 유량을 더 많이 감소시킨다.
[00142] 도 2c에 도시된 장치의 실시예에서, 장치의 각각의 유체 경로는 유체 경로의 공압 볼륨이 유체 경로의 유체 볼륨에 비례하도록 구성되고, 유체 경로의 유체 볼륨 대 공압 볼륨의 비는 장치의 각각의 유체 경로에 대해 실질적으로 동등하다. 그 결과, 각각의 유체 경로의 샘플 챔버는 실질적으로 비례하는 유량으로 채워짐으로써, 장치의 샘플 챔버들의 동시 채움을 가능하게 한다.
[00143] 도 2d는 시간 C 이후인 시간 D에서의 장치(200)를 도시한다. 시간 D에서, 공통 유체 소스(201)는 공급 압력으로 유체 샘플(260)을 유체 경로들에 계속 공급한다. 그러나 시간 D에서, 각각의 유체 경로 내의 내부 압력이 공급 압력과 같도록 각각의 유체 경로 내의 내부 압력이 증가했다. 각각의 유체 경로 내에서 내부 압력과 공급 압력 사이의 이러한 동등함으로 인해, 유체 샘플은 유체 경로들 내에서 전진하는 것을 중단한다.
[00144] 도 2d에 도시된 실시예에서, 유체 샘플이 유체 경로의 분석 챔버(221)를 실질적으로 채웠을 때 유체 샘플은 각각의 유체 경로로 흐르는 것을 중단한다. 위에서 논의한 바와 같이, 유체 경로의 분석 챔버가 실질적으로 채워질 때 유체 경로로의 유체 샘플의 흐름을 중단하기 위해서는, 분석 챔버가 유체 샘플로 실질적으로 채워질 때 공압 볼륨 내의 내부 압력과 유체 샘플의 공급 압력이 동일해야 한다. 이를 달성하기 위해, 유체 경로의 공압 볼륨, 유체 경로 내의 초기 기압 및 유체 샘플의 공급 압력이 의도적으로 선택될 수 있다. 이런 식으로, 유체 샘플은 장치의 분석 챔버들에 가둬질 수 있다.
[00145] 도 2d에 추가로 도시된 바와 같이, 각각의 유체 경로의 분석 챔버는 동일한 시간 D에 채움을 완료한다. 즉, 도 2d의 샘플 챔버들의 채움은 동시에 이루어진다. 위에서 논의한 바와 같이, 샘플 챔버들의 동시 채움은 유체 경로의 공압 볼륨이 유체 경로의 유체 볼륨에 비례하고, 유체 경로의 유체 볼륨 대 공압 볼륨의 비는 장치의 각각의 유체 경로에 대해 실질적으로 동등한 결과이다.
[00146] 도 2e는 시간 D 이후인 시간 E에서의 장치(200)를 도시한다. 시간 E에서, 유체 샘플(260)은 유체 경로로의 흐름을 중단했고, 각각의 유체 경로의 샘플 챔버는 실질적으로 채워진다. 각각의 유체 경로 내의 유체 샘플의 레벨은 유체 샘플의 공급 압력과 유체 경로의 공압 구획 내의 내부 압력 사이의 평형에 의해 유지된다.
[00147] 공통 유체 소스(201)에 의한 공급 압력의 지속적인 인가 없이 각각의 유체 경로 내에서 유체 샘플의 이 레벨을 유지하기 위해, 각각의 유체 경로의 입구 도관(222)의 일부가 밀봉될 수 있다. 입구 도관들을 밀봉하는 한 가지 허용 가능한 방법은 유체 경로가 공통 유체 소스로부터 밀봉되도록 가열된 엘리먼트(284)로 열 융착하는 것이다. 유체 샘플의 공급 압력은 도 2e에 도시된 바와 같이 열 융착 프로세스 동안 유지된다는 점에 주목한다.
[00148] 일부 실시예들에서, 제1 필름이 장치의 적어도 일부의 표면에 부착되어, 제1 필름이 각각의 유체 경로의 입구 도관의 한 벽을 형성한다. 일 구현에서, 제1 필름은 장치의 기판과 유사한 융점을 갖는다.
[00149] 추가 실시예들에서는, 제2 필름이 제1 필름에 부착된다. 이러한 실시예들에서, 제2 필름은 제1 필름 및 장치의 표면보다 더 높은 융점을 가져, 가열된 엘리먼트를 통해 장치에 열이 가해져 각각의 유체 경로의 입구 도관을 열 융착할 때, 제1 필름 및 장치의 표면이 제2 필름 전에 용융된다. 제2 필름의 이러한 더 높은 융점은 제1 필름 및 장치의 표면이 용융될 때, 가압된 유체 샘플이 유체 경로들로부터 빠져나가는 것을 막는다. 이러한 열 융착 프로세스의 결과는 용융된 제1 필름이며, 이는 도 2f에 도시된 바와 같이 열 융착(203)을 형성한다.
[00150] 밀봉 프로세스는 각각의 유체 경로를, 물질이 안으로 또는 밖으로 이동할 수 없는, 그리고 어떠한 변화하는 변수들도 없다면, 각각의 유체 경로 내의 내부 압력이 일정하게 유지되는 완전히 폐쇄된 시스템으로 만든다.
[00151] 각각의 유체 경로의 분석 챔버가 분석물을 포함하도록 구성된 실시예들에서, 입구 도관들을 밀봉하는 것은 환경으로부터 유체 경로를 분리하여, 분석이 유체 경로들에 걸쳐 또는 환경에 대해 오염 없이 밀폐되고 제어된 볼륨에서 수행될 수 있기 때문에 유리하다. 더욱이, 열 융착에 의해 유체 경로에 고정된 일정한 내부 압력은 분석의 작동 중에 분석 챔버들 내에서 기포들의 형성을 최소화한다.
[00152] 도 2f는 시간 E 이후인 시간 F에서의 장치(200)를 도시한다. 시간 F에서, 열 융착 프로세스가 완료되고, 열 융착(203)이 제자리에 있어 각각의 유체 경로가 공통 유체 소스(201)로부터 밀봉된다. 열 융착의 결과로, 각각의 유체 경로 내의 내부 압력이 일정하게 유지되어, 공통 유체 소스로부터의 공급 압력의 보조 없이 각각의 유체 경로 내에서 유체 샘플의 레벨이 유지된다. 이에 따라, 도 2f에 도시된 바와 같이, 공통 유체 소스로부터의 공급 압력이 해제된다. 이 단계에서, 장치는 하나 이상의 분석들에 사용하기 위해 준비된다.
[00153] 도 2g는 열 융착 구역 내의 융기 플랫폼과 같은 도관 피처를 갖는 입구 도관의 단면이다.
[00154] 도 2h는 공통 유체 라인에 대한 열 융착 구역에서 도관 피처를 보여주는 장치의 사시 단면도이다. 도 2i는 열 융착 구역 내의 융기 플랫폼을 보여주는, 도 2h의 공통 유체 라인의 단면도이다.
[00155] 도 2j는 독립적인 유체 도관들 각각을 따라 열 융착 구역을 나타내는 장치의 하향식 뷰이다. 도 2k는 채널의 열 융착을 가능하게 하는 도관 피처 또는 융기 플랫폼을 보여주는, 도 2j의 독립적인 유체 도관들 중 하나의 단면이다.
디바이스들
[00156] 도 3a는 일 실시예에 따른 독립적인 유체 경로(310)의 예시이다. 독립적인 유체 경로는 샘플 챔버(320) 및 공압 구획(330)을 포함한다. 샘플 챔버는 입구 도관(322) 및 분석 챔버(321)를 포함한다. 샘플 챔버는 유체 볼륨을 포함한다. 공압 구획은 공압 도관(332) 및 공기 챔버(331)를 포함한다. 공압 구획은 공압 볼륨을 포함한다.
[00157] 유체 경로의 유체 볼륨 및 공압 볼륨은 공기(350) 및/또는 유체 샘플(360)을 포함하도록 구성된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 공기는 유체 경로 내에서 백색 공간으로 표기된다. 반대로, 유체 샘플은 유체 경로 내에서 크로스해치 패턴으로 표기된다.
[00158] 도 3a에 도시된 실시예에서, 유체 볼륨은 실질적으로 유체 샘플로 채워지고, 공압 볼륨은 공기로 채워진다. 그러나 대안적인 실시예들에서, 유체 볼륨 및 공압 볼륨은 임의의 비율의 유체 샘플 및/또는 공기로 채워질 수 있다. 예를 들어, 유체 샘플을 유체 경로에 도입하기 전에, 전체 유체 경로가 공기로 채워질 수 있다. 유체 경로가 유체 샘플로 채워지게 하는 프로세스는 도 2a - 도 2f와 관련하여 아래에서 상세히 논의된다.
[00159] 유체 경로의 입구 도관은 공통 유체 소스로부터 유체 경로의 분석 챔버로 유체 샘플을 운반하도록 구성된다. 입구 도관을 분석 챔버에 연결하는 입구 도관의 일부는 입구 도관 말단(323)으로 지칭된다.
[00160] 분석 챔버는 분석물을 포함하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 분석 챔버는 분석을 가능하게 하는 피처들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3b와 관련하여 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 분석 챔버는 유체 샘플을 분석 챔버로 전달하는 동안 기포들의 형성을 최소화하도록 구성된다.
[00161] 공압 도관은 분석 챔버를 유체 경로의 공기 챔버에 연결한다. 공압 도관을 분석 챔버에 연결하는 공압 도관의 일부는 공압 구획 말단(333)으로 지칭된다.
[00162] 도 1과 관련하여 아래에서 설명되는 바와 같이, 공압 구획은 공압 구획 내의 내부 압력에 따라 유체 경로의 분석 챔버로의 유체 샘플의 유량을 제어하도록 구성된다.
[00163] 독립적인 유체 경로는 연속적인 시스템이다. 구체적으로, 입구 도관은 분석 챔버에 연결되고 그와 유체 연통한다. 분석 챔버는 공압 도관에 연결되고 그와 유체 연통한다. 공압 도관은 공기 챔버에 연결되고 그와 유체 연통한다.
[00164] 독립적인 유체 경로의 연속성의 결과로, 유체 샘플은 유체 경로에 걸쳐 이동할 수 있다. 구체적으로, 유체 샘플은 입구 도관을 통해 분석 챔버로, 공압 도관을 통해 각각의 유체 경로의 공기 챔버로 이동할 수 있다.
[00165] 입구 도관의 한 단부의 개구를 제외하고, 독립적인 유체 경로는 폐쇄 시스템이다. 즉, 유체 경로 내에 포함된 물질은 입구 도관의 하나의 개구를 통하지 않으면 유체 경로 안팎으로 이동할 수 없다. 따라서 입구 도관의 하나의 개구를 밀봉함으로써, 유체 경로는 물질이 안으로 또는 밖으로 이동할 수 없는, 그리고 어떠한 변화하는 변수들도 없다면, 유체 경로 내의 내부 압력이 일정하게 유지되는 완전히 폐쇄된 시스템이 된다.
[00166] 도 3b는 일 실시예에 따른 분석 챔버(321)의 예시이다. 분석 챔버는 분석 챔버 볼륨을 포함한다. 일부 실시예들에서, 분석 챔버 볼륨은 1㎕ 내지 35㎕이다.
[00167] 도 3b의 왼쪽 바닥 모서리에 있는 범례에 도시된 바와 같이, 공기(350)는 분석 챔버 볼륨 내에 백색 공간으로 표기된다. 반대로, 유체 샘플(360)은 분석 챔버 볼륨 내에 크로스해치 패턴으로 표기된다. 도 3b에 도시된 분석 챔버의 실시예에서, 샘플 챔버는 실질적으로 유체 샘플로 채워진다. 즉, 샘플 챔버의 볼륨의 적어도 90%는 유체 샘플을 포함하고 공압 구획의 최대 10%는 유체 샘플을 포함한다.
[00168] 도 1과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 분석 챔버는 분석물을 포함하도록 구성된다. 이러한 실시예들에서, 분석 챔버는 분석을 가능하게 하는 피처들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 분석 챔버의 실시예에서, 분석 챔버는 유체 샘플을 분석 챔버로 전달하는 동안 기포들의 형성을 최소화하도록 구성된다. 기포들이 분석 챔버의 유효 볼륨을 변경하고 분석의 결과들에 간섭할 수 있기 때문에 분석 작동 동안 이러한 피처 특징이 유리하다.
[00169] 도 3b에 도시된 실시예에서, 유체 샘플을 분석 챔버로 전달하는 동안 기포들의 형성을 최소화하기 위해, 분석 챔버는 이중 테이퍼형 챔버(340)를 포함한다. 기포 형성을 최소화하는 데 있어 이중 테이퍼형 챔버의 역할은 아래에서 더 상세히 논의된다. 이중 테이퍼형 챔버는 테이퍼형 입구(341), 테이퍼형 출구(342), 제1 곡선형 경계(344) 및 제2 곡선형 경계(345)를 포함한다.
[00170] 테이퍼형 입구는 입구 도관으로부터 유체 샘플을 수용하도록 구성된 이중 테이퍼형 챔버의 입구이다. 구체적으로, 테이퍼형 입구는 입구 도관 말단(323)을 통해 입구 도관에 연결되고 그와 유체 연통한다. 위에서 언급한 바와 같이, 입구 도관 말단은 입구 도관을 분석 챔버에 연결하는 입구 도관의 일부이다. 따라서 이중 테이퍼형 챔버에서 유체 샘플을 수용하기 위해, 유체 샘플은 입구 도관 말단을 통해 테이퍼형 입구를 거쳐 이중 테이퍼형 챔버로 이동한다.
[00171] 테이퍼형 출구는 공압 구획 말단(333)을 통해 공압 구획에 연결되며 그와 유체 연통하는 이중 테이퍼형 챔버의 출구이다. 위에서 언급한 바와 같이, 공압 구획 말단은 공압 구획을 분석 챔버에 연결하는 공압 구획의 공압 도관의 일부이다. 테이퍼형 입구와 테이퍼형 출구는 분석 챔버 볼륨의 가장 큰 치수(348)에 의해 분리된다.
[00172] 이중 테이퍼형 챔버가 유체 샘플로 실질적으로 채워지는 실시예들에서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 공기는 공압 구획 말단 내부를 포함하여 공압 구획 내에 포함될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 테이퍼형 출구는 이중 테이퍼형 챔버 내에 위치된 유체 샘플과 공압 구획 내에 위치된 공기를 연결하는 역할을 할 수 있어, 유체 샘플이 공기와 계면 결합할 수 있다. 유체 샘플과 공기 사이의 이러한 계면은 도 1 - 도 2d와 관련하여 위에서 상세히 논의된 바와 같이, 유체 샘플의 유량을 제어하는 데 사용될 수 있다.
[00173] 이중 테이퍼형 챔버는 2개의 곡선형 경계들, 제1 곡선형 경계 및 제2 곡선형 경계를 포함한다. 각각의 곡선형 경계는 테이퍼형 입구에서부터 테이퍼형 출구까지 확장되어, 2개의 곡선형 경계들이 분석 챔버 볼륨을 둘러싼다. 따라서 이중 테이퍼형 챔버 안으로 또는 밖으로의 유일한 경로들은 앞서 설명한 바와 같이 테이퍼형 입구와 테이퍼형 출구를 통한다.
[00174] 이중 테이퍼형 챔버의 각각의 곡선형 경계는 중간점을 포함한다. 구체적으로, 제1 곡선형 경계는 제1 곡선형 경계 중간점(346)을 포함하고, 제2 곡선형 경계는 제2 곡선형 경계 중간점(347)을 포함한다. 경계들이 중간점에서부터 테이퍼형 입구 쪽으로 그리고 중간점에서부터 테이퍼형 출구 쪽으로 만곡될 때 두 곡선형 경계들 간의 거리가 감소한다. 즉, 각각의 곡선형 경계는 분석 챔버 볼륨의 중심점(343)에 대해 오목하다. 일부 실시예들에서, 2개의 곡선형 경계들이 이들의 중간점들로부터 분석 이중 테이퍼형 챔버의 테이퍼형 입구 및 테이퍼형 출구를 향해 만곡될 때 이러한 경계들 간의 거리의 이러한 점진적인 감소는 테이퍼형 입구와 테이퍼형 출구 모두를 향해 동일한 속도로 발생하여, 곡선형 경계가 곡선형 경계의 중간점에 대해 대칭이 된다. 추가 실시예들에서, 2개의 곡선형 경계들이 이들의 중간점들로부터 분석 이중 테이퍼형 챔버의 테이퍼형 입구 및 테이퍼형 출구를 향해 만곡될 때 이러한 경계들 간의 거리의 이러한 점진적인 감소는 제1 곡선형 경계와 제2 곡선형 경계 모두에 대해 테이퍼형 입구와 테이퍼형 출구 모두를 향해 동일한 속도로 발생하여, 2개의 곡선형 경계들이 분석 챔버 볼륨의 가장 큰 치수에 대해 서로 대칭이 된다.
[00175] 위에서 언급한 바와 같이, 도 3b에 도시된 이중 테이퍼형 챔버로서 분석 챔버의 구성은 유체 샘플을 분석 챔버로 전달하는 동안 기포들의 형성을 최소화한다. 구체적으로, 유체 샘플이 이중 테이퍼형 챔버로 흐를 때, 이중 테이퍼형 챔버 내의 유체 샘플과 공기 사이의 계면은 메니스커스(361)를 포함한다. 유체 샘플의 메니스커스는 선두 전면(362)을 포함한다. 메니스커스의 선두 전면은 분석 챔버 내에서 유체 샘플의 전진을 이끄는 메니스커스의 일부이다. 도 3b에 도시된 실시예와 같이, 유체 샘플이 분석 챔버를 실질적으로 채우는 실시예들에서, 메니스커스의 선두 전면은 테이퍼형 출구에 가장 근접한 메니스커스의 일부이다.
[00176] 유체 샘플을 분석 챔버로 전달하는 동안 기포들의 형성을 최소화하기 위해, 유체 샘플이 이중 테이퍼형 챔버로 흐를 때, 이중 테이퍼형 챔버의 2개의 곡선형 경계들은 유체 샘플의 메니스커스의 선두 전면에서 유체 샘플의 전진 속도를 늦춰, 유체 샘플이 테이퍼형 출구에 도달할 때, 유체 샘플의 메니스커스는 분석 챔버의 가장 큰 치수에 대해 실질적으로 대칭이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 대칭"은 유체 샘플의 메니스커스의 선두 전면이 테이퍼형 출구에 도달하는 지점에서, 메니스커스의 후미 전면이 곡선형 경계의 중간점에서부터 테이퍼형 출구까지의 거리의 적어도 1/2로 진행했음을 의미한다. 유체 샘플이 테이퍼형 출구에 도달하는 시점까지 유체 샘플의 메니스커스가 분석 챔버 볼륨의 가장 큰 치수에 대해 실질적으로 대칭이 됨을 보장하는 것은 채우는 중에 분석 챔버 내에서 기포들의 포획을 최소화한다.
[00177] 도 4는 실시예에 따른 장치(400)의 일부의 예시이다. 도 1 - 도 3a와 관련하여 위에서 논의된 장치들의 실시예들과 유사하게, 도 4에 도시된 장치는 복수의 유체 경로들을 포함한다. 더욱이, 각각의 유체 경로는 입구 도관(422), 분석 챔버(421), 공압 도관(432) 및 공기 챔버(431)를 포함하는 연속적이고 독립적인 유체 경로이다. 공통 유체 소스 및 이에 대한 각각의 유체 경로의 부착물은 도 4의 예시로부터 크롭(crop)되었다.
[00178] 도 1 및 도 3a와 관련하여 위에서 언급한 바와 같이, 공통 유체 소스와 각각의 유체 경로의 입구 도관 사이의 연결을 제외하고 각각의 유체 경로는 폐쇄 시스템이다. 일부 실시예들에서, 유체 경로를 폐쇄 시스템으로 구성하기 위해, 유체 경로는 하나 이상의 경계면들을 포함한다. 예를 들어, 도 2e 및 도 2f와 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 장치의 각각의 입구 도관의 경계면은 제1 필름 및/또는 제2 필름일 수 있다.
[00179] 도 4에 도시된 장치의 실시예에서, 각각의 유체 경로의 분석 챔버는 2개의 경계면들을 포함하여, 분석 챔버는 입구 도관에 대한 분석 챔버의 연결 및 공압 도관에 대한 분석 챔버의 연결을 제외하고는 폐쇄된 시스템이다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 유체 경로의 분석 챔버는 모놀리식 기판(402)에 형성된 제1 경계면 및 플러그 캡(472)에 의해 형성된 제2 경계면을 포함한다. 플러그 캡은 일정 깊이로 모놀리식 기판으로 돌출되는 (도 6a - 도 7에 표기된) 플러그의 일부이다. 플러그는 모놀리식 기판의 개구 내에 배치된다. 모놀리식 기판과 플러그 캡이 함께 분석 챔버의 연속적인 경계면을 형성한다.
[00180] 일부 구현들에서, 각각의 분석 챔버는 필름에 의해 형성되는 제3 경계면을 더 포함한다. 이러한 구현들에서, 모놀리식 기판, 플러그 및 필름이 함께 분석 챔버 볼륨을 둘러싼다.
[00181] 특정 실시예들에서, 도 4 - 도 7에 도시된 바와 같이, 플러그 캡은 플랜지(473)를 포함한다. 플랜지는 분석 챔버의 표면에 용접 및/또는 접착될 수 있는 플러그 캡의 돌출 림을 포함함으로써, 분석 챔버 내의 내용물의 가압 중에 플러그가 개구로부터 방출되지 않도록 분석 챔버의 모놀리식 기판의 개구 내의 플러그의 포지셔닝을 안정화한다. 모놀리식 기판 및 플러그 캡의 구성들은 도 5 - 도 6b와 관련하여 아래에서 더 상세히 논의된다.
[00182] 도 5는 일 실시예에 따른 분석 챔버(521)의 3차원 예시이다. 위에서 상세히 논의된 바와 같이, 분석 챔버는 입구 도관(522)과 공압 도관(532) 모두에 연결되고 이들과 유체 연통한다. 추가로, 분석 챔버는 모놀리식 기판(502) 및 플러그 캡(572)에 의해 경계를 이룬다.
[00183] 바람직한 구현에서, 분석 챔버의 모놀리식 기판은 단일 구조 컴포넌트이다. 일부 실시예들에서, 모놀리식 기판은 사출 성형된다. 도 5에 도시된 실시예와 같은 일부 실시예들에서, 모놀리식 기판은 도 3b와 관련하여 위에서 논의한 바와 같이, 이중 테이퍼형 챔버의 일부 또는 전부를 형성할 수 있다. 구체적으로, 모놀리식 기판은 도 3b와 관련하여 위에서 논의한 바와 같이, 이중 테이퍼형 챔버의 2개의 곡선형 경계들을 형성할 수 있다.
[00184] 도 4와 관련하여 위에서 언급한 바와 같이, 플러그 캡은 (도 6a - 도 7에 표기된) 플러그의 컴포넌트이다. 위에서 또한 언급한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 플러그 캡은 분석 챔버의 모놀리식 기판의 개구 내에서 플러그의 포지션을 안정화하도록 분석 챔버의 표면에 용접 및/또는 접착될 수 있는 플랜지(573)를 포함한다. 플러그는 분석 챔버의 외부에서 볼 수 있는 플러그의 컴포넌트가 플러그 캡이 되도록 일정 깊이에서 모놀리식 기판으로 돌출된다. 플러그 캡이 플랜지를 포함하는 실시예들에서, 플랜지는 또한 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 분석 챔버의 외부에서 볼 수 있다. 분석 챔버가 분석물을 포함하는 데 사용되는 실시예들과 같은 일부 실시예들에서, 플러그는 분석 챔버 내의 분석물이 분석 챔버 외부로부터 광학적으로 검출 가능하도록 투명하다.
[00185] 도 6a는 일 실시예에 따른 플러그(670)의 3차원 예시이다. 플러그는 플러그 캡(672) 및 플러그 본체를 포함한다. 도 6a에 도시된 실시예와 같은 일부 실시예들에서, 플러그 캡은 또한 플랜지(673)를 포함한다. 도 6a에 도시된 실시예와 같은 추가 실시예들에서, 플러그 캡은 또한 아래에서 더 상세히 논의되는 내부 공동(674)을 포함한다.
[00186] 도 4 및 도 5에 도시된 실시예들과 같은 일부 실시예들에서, 플러그는 분석 챔버의 경계면을 포함한다. 구체적으로, 플러그 캡이 분석 챔버의 경계면을 형성하고 플러그 본체가 모놀리식 기판으로, 그리고 분석 챔버로도 또한 일정 깊이로 돌출되도록 분석 챔버의 모놀리식 기판의 개구 내에 플러그가 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 분석 챔버의 볼륨은 플러그 본체가 모놀리식 기판으로 돌출되어 분석 챔버의 경계면을 형성하는 깊이에 적어도 부분적으로 좌우된다. 구체적으로, 플러그 본체가 분석 챔버로 돌출되는 깊이가 클수록 분석 챔버의 볼륨이 더 작아진다.
[00187] 위에서 언급한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 플러그 캡은 도 6a에 도시된 플랜지를 포함한다. 플랜지는 분석 챔버의 모놀리식 기판의 개구 내에서 플러그의 포지션을 안정화하도록 분석 챔버의 표면에 용접 및/또는 접착될 수 있다.
[00188] 위에서 또한 언급한 바와 같이, 특정 구현들에서, 플러그 캡은 도 6a에 도시된 바와 같이, 내부 공동을 포함할 수 있다. 선택적인 내부 공동을 포함하는 캡의 표면은 분석 챔버와 유체 연통한다. 특정 실시예들에서, 특히 분석 챔버가 분석물을 포함하는 데 사용되는 실시예들에서, 플러그 본체의 내부 공동은 (도 7에 표기된) 하나 이상의 건조 시약들을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 분석 챔버는 도 7과 관련하여 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 하나 이상의 건조 시약들을 재수화 및/또는 가용화하는 데 사용될 수 있다.
[00189] 도 6b는 일 실시예에 따른 플러그(670)의 단면 예시이다.
[00190] 도 6c는 도 6b의 단면도의 확대도이다. 도 6c는 플러그(670)의 단면도이다. 플러그(670)는 바닥면(676) 및 건조 시약들(75)을 포함하는 공동(674)을 갖는다. 바닥면(676)에서 공동(674)의 둘레 주위에 고리(680)가 형성된다. 공동(674)은 플러그 바닥면으로부터 공동 표면 쪽으로 측정되는 시작 각도(686)로 시작된다. 시작 각도는 공동(674)에 유지될 건조 시약들의 원하는 정도에 따라 변할 수 있다. 공동의 기하학적 구조 및 시작 각도(686)는 플러그(670)의 투과 품질들에 대한 영향을 최소화하도록 또한 선택될 수 있다. 시작 각도를 포함하는 공동의 형상은 장치에 사용되는 스펙트럼 내의 여기 파장들 및 방사 파장들에 대해 투과성인 플러그의 능력을 최적화하도록 선택될 수 있다. 하나의 예시적인 양상에서, 여기 및 방사 파장들은 적색 스펙트럼, 청색 스펙트럼 및 녹색 스펙트럼 중 적어도 하나에 있다.
[00191] 다양한 실시예들에서, 시작 각도(686)는 서로 다른 깊이들의 공동(674)을 제공하도록 선택된다. 일 실시예에서, 플러그 두께(685)의 90% 미만인 깊이를 갖는 공동이 있다. 다른 실시예에서, 플러그 두께(685)의 70% 미만인 깊이를 갖는 공동이 있다. 또 다른 실시예에서, 플러그 두께(685)의 50% 미만인 깊이를 갖는 공동이 있다. 또 다른 실시예들에서, 시작 각도(686)는 60도 이하이다. 다른 실시예들에서, 시작 각도(686)는 30도 이하이다. 또 다른 실시예에서, 시작 각도(686)는 20도 이하이다. 또 다른 실시예에서, 시작 각도(686)는 10도 이하이다.
[00192] 도 7a는 일 실시예에 따른 분석 챔버(721)의 3차원 단면 예시이다. 도 7b는 도 7a의 분석 챔버 및 혼합 볼 내부의 확대도이다. 도 7c 및 도 7d는 도 7a의 일 실시예의 분석 챔버를 조립할 때 사용되는 플러그, 혼합 볼 및 필름의 사시도 및 단면도이다.
[00193] 앞서 설명한 바와 같이, 분석 챔버는 입구 도관(722)과 공압 도관(732) 모두에 연결되고 이들과 유체 연통한다. 앞서 또한 설명한 바와 같이, 분석 챔버는 모놀리식 기판(702) 및 플러그(770)에 의해 경계를 이룬다. 특히, 플러그는 플러그 본체(771)가 일정 깊이로 모놀리식 기판으로 돌출되도록 모놀리식 기판의 개구 내에 고정되고, 플러그 캡(772)이 분석 챔버의 경계면을 형성한다. 분석 챔버의 볼륨은 플러그 본체가 모놀리식 기판으로 돌출되는 깊이에 부분적으로 좌우된다. 추가 실시예들에서, 분석 챔버는 또한 필름에 의해 경계를 이룰 수 있다.
[00194] 위에서 논의한 바와 같이, 분석 챔버는 분석을 가능하게 하는 피처들을 포함할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 플러그는 분석 챔버의 내부가 분석 챔버 외부로부터 광학적으로 검출 가능하도록 투명하다. 위에서 언급한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 플러그 캡은 플랜지(773)를 포함한다. 플랜지는 분석 챔버의 모놀리식 기판의 개구 내에서 플러그의 포지션을 안정화하도록 분석 챔버의 표면에 용접 및/또는 접착될 수 있다. 위에서 또한 언급한 바와 같이, 특정 구현들에서, 플러그 캡은 내부 공동(774)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 플러그 캡의 내부 공동은 분석에 사용할 건조 시약들(775)을 포함할 수 있다. 건조 시약들은 위에서 논의한 바와 같이, 입구 도관을 통해 분석 챔버로 들어가는 유체 샘플에 의해 재수화 및/또는 가용화될 수 있다.
[00195] 건조 시약들을 재수화 및/또는 가용화하는 데 필요한 시간의 양을 줄이기 위해, 분석 챔버의 내부는 선회할 수 있는 자기 혼합 엘리먼트(781)를 포함할 수 있다. 자기 혼합 엘리먼트의 선회는 분석 챔버 내에 포함된 내용물을 혼합하는 데 도움이 될 수 있으며, 따라서 건조 시약들을 재수화 및/또는 가용화하는 데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 자기 혼합 엘리먼트는 형상이 구형일 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 자기 혼합 엘리먼트는 임의의 대안적인 형상을 포함할 수 있다.
[00196] 분석 챔버 내에서 자기 혼합 엘리먼트의 선회를 구동하기 위해, 회전할 수 있는 외부 자석(782)이 분석 챔버 외부에 위치될 수 있다. 외부 자석이 자기 혼합 엘리먼트의 선회를 유도하도록 외부 자석의 회전을 구동하기 위해, 일부 실시예들에서 외부 자석은 외부 자석의 회전을 구동할 수 있는 모터(783)에 기계적으로 결합될 수 있다. 외부 자석을 회전시킴으로써, 분석 챔버 내에서 자기 혼합 엘리먼트의 선회가 유도된다.
[00197] 외부 자석이 분석 챔버의 중앙 위에 위치되는 실시예들에서, 외부 자석은 분석 챔버 내에서 자기 혼합 엘리먼트의 균형 잡힌 회전을 유도할 수 있다. 균형 잡힌 회전은 내용물의 혼합에 효과적이지 않다. 따라서 분석 챔버 내에 포함된 내용물이 더 효과적으로 혼합되도록 자기 혼합 엘리먼트의 균형 잡힌 회전을 피하기 위해, 도 7a - 도 7d에 도시된 실시예들과 같은 일부 실시예들에서, 외부 자석은 분석 챔버의 중심을 벗어나 위치된다. 외부 자석을 분석 챔버의 중심을 벗어나게 위치시킴으로써, 자기 혼합 엘리먼트는 분석 챔버의 중심 내에서 완벽하게 균형 잡힌 방식으로 회전하는 것이 아니라, 그보다는 선회 운동으로 분석 챔버 주위를 이동한다. 이것은 분석 챔버 내에 포함된 내용물을 보다 효과적으로 혼합한다.
[00198] 도 7a - 도 7d는 일 실시예에 따라 분석 챔버(721)의 다수의 뷰들을 제공한다. 도 7b에 예시된 바와 같이, 분석 챔버는 입구 도관(722)과 공압 도관(732) 모두에 연결되고 이들과 유체 연통한다. 이 구현에서, 분석 챔버는 플러그(770), 필름(712) 및 모놀리식 기판(702)에 의해 경계를 이루며, 여기서 제1 곡선형 경계(744) 및 제2 곡선형 경계(745)가 형성된다. 플러그는 플러그 본체(771)가 일정 깊이로 모놀리식 기판으로 돌출되도록 모놀리식 기판의 개구 내에 고정된다. 공동(774)을 갖는 플러그(776)의 바닥면은 분석 챔버의 하나의 경계면을 형성한다. 모놀리식 기판은 제2 경계면을 한정하고 필름은 분석 챔버의 최종 경계면을 한정한다. 분석 챔버의 볼륨은 플러그 본체가 모놀리식 기판으로 돌출되는 깊이에 부분적으로 좌우된다.
[00199] 위에서 논의한 바와 같이, 분석 챔버는 분석을 가능하게 하는 피처들을 포함할 수 있다. 건조 시약들을 재수화 및/또는 가용화하는 데 필요한 시간의 양을 줄이기 위해, 분석 챔버의 내부는 선회할 수 있는 자기 혼합 엘리먼트(781)를 포함할 수 있다. 자기 혼합 엘리먼트의 선회는 분석 챔버 내에 포함된 내용물을 혼합하는 데 도움이 될 수 있으며, 따라서 건조 시약들을 재수화 및/또는 가용화하는 데 도움이 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 자기 혼합 엘리먼트는 형상이 구형일 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 자기 혼합 엘리먼트는 임의의 대안적인 형상을 포함할 수 있다.
[00200] 도 7a는 본 발명에 따른 혼합 시스템의 3차원 단면 예시이다. 분석 챔버 내에서 자기 혼합 엘리먼트(781)의 선회를 구동하기 위해, 회전할 수 있는 외부 자석(782)이 분석 챔버 외부에 위치될 수 있다. 외부 자석이 자기 혼합 엘리먼트의 선회를 유도하도록 외부 자석의 회전을 구동하기 위해, 일부 실시예들에서 외부 자석은 외부 자석의 회전을 구동할 수 있는 모터(783)에 기계적으로 결합될 수 있다. 외부 자석을 회전시킴으로써, 분석 챔버 내에서 자기 혼합 엘리먼트의 선회가 유도된다.
[00201] 외부 자석이 분석 챔버의 중앙 위에 위치되는 실시예들에서, 외부 자석은 분석 챔버 내에서 자기 혼합 엘리먼트의 균형 잡힌 회전을 유도할 수 있다. 균형 잡힌 회전은 내용물의 혼합에 효과적이지 않다. 따라서 분석 챔버 내에 포함된 내용물이 더 효과적으로 혼합되도록 자기 혼합 엘리먼트의 균형 잡힌 회전을 피하기 위해, 도 7a에 도시된 실시예들과 같은 일부 실시예들에서, 외부 자석은 분석 챔버의 중심을 벗어나 위치된다. 외부 자석을 분석 챔버의 중심을 벗어나게 위치시킴으로써, 자기 혼합 엘리먼트는 분석 챔버의 중심 내에서 완벽하게 균형 잡힌 방식으로 회전하는 것이 아니라, 그보다는 선회 운동으로 분석 챔버 주위를 이동한다. 이것은 분석 챔버 내에 포함된 내용물을 보다 효과적으로 혼합한다. 대안적인 실시예에서, 외부 자석은 혼합 챔버 내에서 혼합 엘리먼트의 이동을 유도하기 위해 임의의 비원형 루트로, 예컨대 좌우로 이동할 수 있다. 또 다른 구현에서, 혼합 엘리먼트의 이동은 비자기력에 의해, 예컨대 혼합 챔버를 포함하는 조립체의 진동 또는 다른 움직임에 의해 유도될 수 있다.
[00202] 도 7c는 혼합 챔버의 3차원 확대 측면도 예시를 제공한다. 도 7d는 동일한 확대 구성을 단면도로 예시하며, 여기서 두꺼운(crass) 섹션은 유체 흐름 방향에, 즉 입구에서 출구까지의 방향에 수직으로 만들어진다. 혼합 챔버의 부품들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특정 구현에 유용하고 편리하다고 여길 수 있는 임의의 순서로 조립될 수 있다. 하나의 조립 방법에서, 이 방법은 입구 도관(722), 출구 도관, 제1 곡선형 경계, 제2 곡선형 경계 및 내부에 형성된 플러그(798)용 개구를 갖는 모놀리식 기판을 제공하는 제1 단계를 포함한다. 제2 단계에서, 필름(712)은 플러그용 개구의 반대편에 있는 모놀리식 기판의 표면에 부착된다. 필름은 당해 기술분야에 공지된 임의의 방법을 사용하여, 예컨대 열 융착 또는 레이저 용접과 같은 접착제 또는 용접으로 모놀리식 기판에 부착될 수 있다. 제3 단계에서, 모놀리식 기판(702) 및 필름(712)에 의해 경계가 이루어진 혼합 챔버에 볼이 배치된다. 제4 단계에서, 플러스(770)는 모놀리식 기판의 개구에 삽입되어 혼합 챔버의 최종 경계면을 형성한다. 플러그는 플러그의 공동(774) 내에 아니면 플러그의 바닥면 상에 배치된 하나 이상의 건조 시약들을 포함할 수 있다. 선택적으로, 이 방법은 플러그를 모놀리식 기판에 용접하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 용접은 모놀리식 기판과 플러그 사이의 계면을 밀봉하여, 혼합 챔버가 가압된다면 또는 가압되는 경우 누출 가능성을 없앤다.
[00203] 대안적인 조립 방법은 본 명세서에 설명되는 바와 같이 모놀리식 기판을 제공하는 단계, 모놀리식 기판(798)의 개구에 플러그를 삽입하는 단계, 기판과 플러그에 의해 형성된 혼합 챔버에 혼합 엘리먼트를 배치하는 단계, 및 필름을 기판에 부착하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 플러그는 삽입 후 언제든지 모놀리식 기판에 용접될 수 있다.
[00204] 또 다른 조립 방법은, 선택적으로 위에 건조 시약을 갖는 플러그(770)를 제공하는 단계, 플러그의 공동(774)에 혼합 엘리먼트를 배치하는 단계, 본 명세서에서 설명되는 피처를 갖는 모놀리식 기판의 개구에 플러그를 삽입하는 단계, 및 그 다음, 플러그가 삽입된 면의 반대 면의 기판에 필름을 부착하는 단계를 포함한다.
예들
[00205] 도 7a와 관련하여 위에서 설명한 자기 혼합 엘리먼트의 작동 범위들을 결정하기 위해 몇 가지 개별 실험들이 수행되었다.
[00206] 예 1: 단방향 혼합
[00207] 제1 실험은 1,030rpm 및 2,060rpm에서 60초 동안 도 7a에 예시된 디바이스에서 단방향 선회를 사용하여 건조 시약들을 재수화하는 것을 수반하였다. 양성 대조군(positive control)으로서 사용하기 위해 표준 실험실 벤치탑 프로토콜(standard laboratory benchtop protocol)을 사용하여 추가 건조 시약들이 재수화되었다. 이러한 재수화된 시약들은 LAMP를 사용하여 핵산 서열들을 증폭하는 데 사용되었다. 양성 대조군의 성능은 2개의 디바이스들의 재수화 조건들의 결과들이 비교된 기준선으로서 사용되었다.
[00208] 제1 실험의 결과들은 아래 표 1에 도시된다. 정극성 전환 시간(Tp: Time-to-Positive)의 표준 편차와 증폭을 야기한 반응들의 백분율을 고려하면, 실험 결과들은 60초 동안 단방향 선회를 이용할 때 건조 시약들을 재수화하기에 1,030rpm은 불충분함을 보여준다. 선회 속도를 2,060rpm으로 높이는 것은 표준 편차를 감소시키고 100% 증폭을 야기하여, 단방향 혼합에는 증가된 선회 속도가 필요하다고 제안한다.
조건 평균 Tp(분) 표준 편차(분) 증폭된 반응들
디바이스 - 1,030rpm 선회(n=3) 15.0 4.04 83%
디바이스 - 2,060rpm 선회(n=3) 10.9 2.11 100%
양성 대조군들(n=4) 10.0 0.29 100%
[00209] 예 2: 교대 선회 저속
[00210] 2개의 개별 부분들로 수행된 제2 실험은 1,030rpm의 선회 속도를 사용하여 60초 동안 15초마다 선회 방향을 교대하는 것을 수반하였다. 양성 대조군으로서 사용하기 위해 표준 실험실 벤치탑 프로토콜을 사용하여 추가 건조 시약들이 재수화되었다. 이러한 재수화된 시약들은 LAMP를 사용하여 핵산 서열들을 증폭하는 데 사용되었다. 양성 조절의 성능은 디바이스 재수화 조건의 결과들이 비교된 기준선으로서 사용되었다.
[00211] 제2 실험의 결과들은 아래 표 2에 도시된다. 예 1의 1,030rpm 단방향 선회 결과들과 비교하여, 이러한 결과들은, 15초마다 선회 방향을 교대하는 것이 디바이스의 재수화 성능을 향상시키고 더 낮은 선회 속도가 이용될 수 있게 함을 보여준다.
조건 평균 Tp(분) 표준 편차(분) 증폭된 반응들
디바이스 - 1,030rpm 선회(n=3) 9.7 0.33 100%
양성 대조군들(n=6) 9.4 0.74 100%
[00212] 예 3: 교대 선회 중간 속도
[00213] 제3 실험은 2,060rpm의 선회 속도를 사용하여 60초 동안 15초마다 선회 방향을 교대하는 것을 수반하였다. 프로토콜의 나머지는 제2 실험과 동일했다.
[00214] 제3 실험의 결과들은 아래 표 3에 도시된다. 예 1의 2,060rpm 단방향 선회 결과들과는 달리, 이러한 결과들은, 15초마다 선회 방향을 교대하는 것이 재수화된 시약들의 정극성 전환 시간의 표준 편차를 감소시킴으로써 2,060rpm에서도 디바이스의 재수화 성능을 향상시킴을 보여준다. 이러한 결과들은 선회 방향을 교대함으로써 야기된 증가된 전단력이 재수화된 효소를 눈에 띄게 손상시키지 않음을 추가로 나타낸다.
조건 평균 Tp(분) 표준 편차(분) 증폭된 반응들
2,060rpm, 교대 선회 방향들(n=3) 9.49 0.633 100%
양성 대조군들(n=4) 8.88 0.304 100%
[00215] 60초 동안 2,060rpm 교대 선회를 사용하여 디바이스로 재수화된 건조 시약들의 재수화 정도가 표준 실험실 벤치탑 프로토콜을 사용하여 재수화된 대조군들과 비교되었다. 결과적인 용액들의 농도는 분광 광도계를 사용하여 표준 곡선에 대해 정량화되었다. 제4 실험의 결과들은 아래 표 4에 도시된다. 이러한 결과들은 디바이스가 표준 벤치탑 프로토콜의 재수화 성능과 일치할 수 있음을 추가로 보여준다.
조건 1x 농도의 백분율 표준 편차
디바이스(n=4) 82.2% 2.2%
대조군들(n=2) 91.0% 1.8%
[00216] 예 4: 확장된 교대 선회
[00217] 제4 실험은 진행 중인 세 번의 실험들에 의해 사용된 60초 지속기간이 아닌 30초 및 45초 동안 2,060rpm에서 단방향 선회를 수반하였다. 프로토콜의 나머지는 예 2 및 예 3에서 설명된 것과 동일했다.
[00218] 제5 실험의 결과들은 아래 표 4에 도시된다. 이러한 결과들은 디바이스가 건조 시약들을 60초 이내에 허용 가능한 정도로 재수화할 수 있음을 보여준다. 예 2의 결과들을 통합하면, 교대 선회 방향의 추가는 이 능력을 더욱 강화할 잠재력을 갖는다.
샘플 평균 Tp 표준 편차 Tp
45초 10.27 0.712
30초 10.01 0.390
건조 대조군(n=4) 9.23 0.327
[00219] 예 5: 핵산 손실 없음
[00220] 도 1 - 도 7a에서 설명한 바와 같이, 디바이스 내에서 혼합으로 인해 핵산이 손실되지 않음을 확인하기 위해, 알려진 농도의 핵산 타깃이 건조 시약들의 존재 없이 60초 동안 2,060rpm의 교대 선회로 또는 선회 없이 디바이스에 로딩되었다. 결과적인 핵산 용액들의 농도는 RT-qPCR을 통해 원래의 입력 용액과 비교되었다.
[00221] 제1 실험의 결과들은 아래 표 6에 도시되는데, 이는 디바이스 자체의 표면도 혼합 비드(bead)를 선회시키는 작용도 검출 가능한 핵산 손실 또는 손상을 야기하지 않음을 보여준다.
모든 중간 부분 표본(Cqs)의 평균 모든 중간 부분 표본(Cqs)의 표준 편차
2,060rpm; 교대 25.31 0.167
혼합 없음 25.44 0.223
양성 대조군 24.97 0.611
[00222] 예 6: 열 융착
[00223] 도 2e 및 도 2f와 관련하여 설명한 바와 같이, 장치의 열 융착의 효율성을 보여주기 위해 하나의 실험이 수행되었다.
[00224] 각각 자체 공압 구획에 연결된 5개의 웰(well)들로 이루어진 테스트 쿠폰이 구성되었다. (공통 라인으로부터 웰들로 이어지는 채널들 및 분석 챔버로부터 공기 챔버로 이어지는 공압 도관을 포함하는) 웰들의 볼륨들은 각각 5.28㎣, 7.56㎣, 13.12㎣, 5.32 ㎣ 및 9.96 ㎣였다. 공기 챔버들의 볼륨들은 각각 9.24㎣, 13.22㎣, 22.96㎣, 9.29㎣ 및 17.43㎣였다. 9.2 및 10psi의 램핑된 압력에서 샘플 쿠폰에 물이 채워졌다. 분석 챔버들은 균등하게 그리고 채움 프로세스 자체로 인해 야기된 상당한 기포들 없이 채워졌다. 9.2psi에서 웰들은 모두 실질적으로 채워졌고, 10psi에서 웰들은 완전히 채워졌으며, 유체는 웰들을 공기 챔버들에 연결하는 공압 도관으로 확장되었다. 따라서 둘 사이의 압력(예컨대, 9.6psi)은 완전한 채움에 이상적이라고 가정되었다.
[00225] 열 융착 이후, 유체 경로들은 공기와 물 양쪽에 압력을 (10psig로) 유지한다. 더욱이, 유체 경로들은 (가압된 웰들의 도밍(doming)으로 그리고 액체 누출 없음으로 관찰되는 바와 같이) 열 융착 이후 10일 동안 여전히 압력을 유지한다.
[00226] 예 7: 증폭 및 검출
[00227] 도 1 - 도 7a와 관련하여 설명한 유체 경로들을 열 융착한 후, 유체 경로들을 가열하는 것이 샘플 챔버 내에서 상당한 기포 형성을 유도하지 않음을 보여주기 위해 하나의 실험이 수행되었다. 예 6에서 설명한 바와 같이, 5개의 웰들로 이루어진 테스트 쿠폰이 구성되었다.
[00228] MgCl2, dNTPs, LAMP 프라이머들, FAM 분자 비컨 프로브, Bst 2 폴리메라아제(New England Biolabs) 및 RTx Warmstart(역전사 효소; New England Biolabs), 그리고 (템플릿으로서) CT 23S DNA의 100,000개의 사본들이 보충된 등온 증폭 버퍼(New England Biolabs)가 13psi까지의 압력 램핑에 따라 샘플 쿠폰으로 채워졌다. 그런 다음, 쿠폰이 열 융착되고 64℃로 가열되었다. 상승된 온도에서 처음 몇 분 동안 일부 분석 챔버들에서 매우 작은 기포들이 형성되었다. 30분 동안, 이러한 아주 작은 기포들은 안정적이었고 증폭 또는 이미지 처리에 간섭하지 않았다. 64℃에 대한 9 - 15분 이내의 노출로 5개의 웰들 각각 내에서의 증폭이 시각적으로 검출 가능했다.
[00229] 도 8은 편평한 바닥면을 갖는 플러그의 단면도이다.
[00230] 도 9a는 전체 플러그 바닥면을 따라 볼륨(v1)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 8의 플러그의 단면이다. 도 9b는 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v1)을 보여주는, 도 9a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[00231] 도 10a는 플러그 중앙 개구와 유사한 폭을 갖는 플러그 바닥면을 부분적으로 커버하는 볼륨(v2)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 8의 플러그의 단면도이다. 도 10b는 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v2)을 보여주는, 도 10a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[00232] 도 11a는 플러그 중앙 개구의 폭보다 작은 폭을 갖는 플러그 바닥면을 따라 볼륨(v3)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 8의 플러그의 단면도이다. 도 11b는 플러그 중앙 개구의 폭 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v3)을 보여주는, 도 11a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[00233] 도 12a 및 도 12b는 건조 시약의 볼륨을 유지하기 위한 플러그 바닥면을 따라 피처를 예시한다. 도 12a는 직사각형 단면을 갖는 융기된 피처를 예시한다. 도 12b는 직사각형 단면을 갖는 오목한 피처를 예시한다.
[00234] 도 13a 및 도 13b는 건조 시약의 볼륨을 유지하기 위한 플러그 바닥면을 따라 피처를 예시한다. 도 13a는 원형 단면을 갖는 융기된 피처를 예시한다. 도 13b는 원형 단면을 갖는 오목한 피처를 예시한다.
[00235] 도 14a는 융기된 피처들 사이의 전체 플러그 바닥면을 따라 볼륨(v1)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 13a의 플러그의 단면도이다. 도 14b는 융기된 피처의 경계 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v1)을 보여주는, 도 14a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[00236] 도 15a는 융기된 피처들 사이의 플러그 바닥면의 일부를 따라 볼륨(v2)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 13a의 플러그의 단면도이다. 도 15b는 플러그 개방 중앙 부분과 대략 동일한 폭을 갖는 융기된 피처의 경계 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v2)을 보여주는, 도 15a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[00237] 도 16a는 융기된 피처들 사이의 플러그 바닥면의 일부를 따라 볼륨(v3)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 13a의 플러그의 단면도이다. 도 16b는 플러그 개방 중앙 부분의 폭보다 작은 폭을 갖는 융기된 피처의 경계 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v3)을 보여주는, 도 16a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[00238] 도 17a는 볼륨(v3)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 6a 및 도 6b에서와 같은 공동을 갖는 플러그의 단면도이다. 공동은 플러그 바닥면의 거의 전부를 커버한다. 도 17b는 공동 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v1)을 보여주는, 도 17a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[00239] 도 18a는 볼륨(v2)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 6a 및 도 6b에서와 같은 공동을 갖는 플러그의 단면도이다. 공동은 플러그 바닥면 전부보다는 적게 커버하고 플러그 중앙 개구보다는 넓다. 도 18b는 공동 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v2)을 보여주는, 도 18a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[00240] 도 19a는 볼륨(v3)을 갖는 건조 시약을 갖는, 도 6a 및 도 6b에서와 같은 공동을 갖는 플러그의 단면도이다. 공동은 플러그 바닥면 전부보다는 적게 커버하고 플러그 중앙 개구만큼 넓지는 않다. 도 19b는 공동 내에서 바닥면을 따라 건조 시약 볼륨(v3)을 보여주는, 도 19a의 플러그의 상향식 뷰이다.
[00241] 도 20은 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다. 숄더는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분을 갖는다.
[00242] 도 21은 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다. 숄더는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분을 갖는다. 도 21에 도시된 숄더 높이는 도 20의 숄더 높이 미만이다.
[00243] 도 22는 플러그를 지지하는 숄더와 출구를 향한 이중 테이퍼형 측벽들을 보여주는 챔버의 중간점을 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다.
[00244] 도 23은 숄더에 의해 지지될 플러그를 수용하도록 크기가 정해진 장치의 광학 측에서의 개구의 단면도이다. 개구는 제1 필름 층 및 제2 필름 층에 의해 커버된다.
[00245] 도 24는 숄더에 의해 지지될 플러그를 수용하도록 크기가 정해진 장치의 광학 측에서의 개구의 단면도이다. 이 도면에서는 숄더 및 테이퍼링 측벽이 보인다. 플러그가 개구에 삽입되었지만 아직 숄더 가까이에 안착되지는 않은 것으로 도시된다.
[00246] 도 25는 5개의 플러그 개구들을 보여주는 장치의 광학 측의 사시도이다. 플러그 지지 링들은 개구들 각각 주위에 도시된다. 플러그들을 지지하는 데 사용되는 숄더들은 개구들 각각 내에서 보인다.
[00247] 도 26a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[00248] 도 26b는 도 26a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다. 도 26a 및 도 26b에 예시된 숄더 및 플러그 구성은 7.5㎕ 웰을 생성한다.
[00249] 도 27a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[00250] 도 27b는 도 27a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다. 도 27a 및 도 27b에 예시된 숄더 및 플러그 구성은 3.9㎕ 웰을 생성한다. 도 26a - 도 27b의 예시적인 실시예들에서 플러그와 숄더 조합들의 플러그들 및 보어 크기들은 본체의 유체 단부에서 측정된 4.7㎜의 동일한 보어 개구를 갖는다. 유리하게는, 이러한 예들은 서로 다른 볼륨들을 제공하기 위해 (숄더 높이와 같은) 서로 다른 숄더 치수들이 어떻게 사용될 수 있는지를 예시한다.
[00251] 도 28a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[00252] 도 28b는 도 28a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다. 도 28a 및 도 28b에 예시된 숄더 및 플러그 구성은 18.5㎕ 웰을 생성한다.
[00253] 도 29a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[00254] 도 29b는 도 29a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다. 도 29a 및 도 29b에 예시된 숄더 및 플러그 구성은 13.8㎕ 웰을 생성한다.
[00255] 도 30a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면 사시도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[00256] 도 30b는 도 30a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다. 도 30a 및 도 30b에 예시된 숄더 및 플러그 구성은 13.8㎕ 웰을 생성한다.
[00257] 도 30c는 도 30a 및 도 30b의 플러그 및 숄더 구성을 사용하여 형성된 분석 챔버의 형상 및 볼륨을 나타낸다.
[00258] 앞서 상술한 바와 같이, 도 28a, 도 28b 및 도 31a - 도 31c는 18.5㎕ 웰을 제공한다. 도 29a, 도 29b 및 도 30a - 도 30c는 13.8㎕ 웰을 제공한다. 이러한 서로 다른 플러그 및 숄더 높이 구성들 각각에서의 플러그 크기는 5.9㎜ 이다. 유리하게는, 서로 다른 챔버 볼륨들의 구색을 갖는 장치를 제공하기 위해, 숄더 구성 및 예를 들어, 높이와 같은 치수들의 조정에 기초한 공통 플러그 크기 또는 구성을 사용하여 다수의 서로 다른 챔버 볼륨들이 달성될 수 있다.
[00259] 도 31a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면 사시도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[00260] 도 31b는 도 31a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다.
[00261] 도 31c는 도 31a 및 도 31b의 플러그 및 숄더 구성을 사용하여 형성된 분석 챔버의 형상 및 볼륨을 나타낸다. 도 31a 및 도 31b에 예시된 숄더 및 플러그 구성은 18.5㎕ 웰을 생성한다.
[00262] 도 32a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면 사시도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[00263] 도 32b는 도 32a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다.
[00264] 도 32c는 도 32a 및 도 32b의 플러그 및 숄더 구성을 사용하여 형성된 분석 챔버의 형상 및 볼륨을 나타낸다.
[00265] 도 32d 및 도 32e는 도 32a, 도 32b 및 도 32c에 도시된 플러그, 숄더 및 분석 챔버에서 사용되는 플러그 및 공동의 사시도 및 단면도이다.
[00266] 도 33a는 숄더에 의해 지지된 플러그 바닥면을 보여주는 입구 및 출구를 통해 취해진 분석 챔버의 단면 사시도이다. 숄더는 챔버 깊이를 제공하도록 플러그를 결합하기 위한 숄더 높이를 갖는다. 숄더에는 플러그의 공동을 수용하기 위한 오목한 부분이 있다.
[00267] 도 33b는 도 33a의 플러그와 숄더 조합의, 비-광학 측으로부터의 뷰이다. 숄더들은 플러그를 지지하고, 테이퍼형 측벽을 유지하며, 공동과 건조 시약들이 챔버 내에서 노출되도록 리세스를 제공한다.
[00268] 도 33c는 도 33a 및 도 33b의 플러그 및 숄더 구성을 사용하여 형성된 분석 챔버의 형상 및 볼륨을 나타낸다.
[00269] 도 33d 및 도 33e는 도 33a, 도 33b 및 도 33c에 도시된 플러그, 숄더 및 분석 챔버에서 사용되는 플러그 및 공동의 사시도 및 단면도이다.
[00270] 도 34a 및 도 34b는 각각, 광학 영역 내에서 광 투과 특성들을 갖는 플러그들과 광학 능력들이 필요하지 않은 장치의 다른 구역에서 광학 특성들이 없는 적어도 하나의 플러그의 혼합을 갖는 장치의 비-광학 측 뷰 및 광학 측 뷰이다.
[00271] 도 35a 및 도 35b는 각각, 광 투과 특성들을 갖는 플러그들만을 갖는 장치의 비-광학 측 뷰 및 광학 측 뷰이다.
[00272] 도 36a - 도 36k는 도 3a 및 도 3b에 도시된 예시적인 채워진 챔버 상태들 이전에 수행된 샘플 챔버로 유체 샘플을 로딩하는 예시적인 시퀀스이다.
[00273] 도 36a - 도 36k에 도시된 다음의 예는 0.2㎕/min으로 샘플 챔버에 유체 샘플을 로딩하는 시퀀스이다. 도 36a - 도 36k는 도 3a 및 도 3b에 도시된 채워진 상태에 도달하기 전의 프로세스를 보여준다. 샘플 챔버는 유체 소스와 유체 연통하는 테이퍼형 입구 및 공압 구획과 유체 연통하는 테이퍼형 출구를 갖는다. 샘플 챔버는 또한, 생물학적 분석을 수행하는 데 필요한 건조 시약들을 갖는 광학적으로 투명한 플러그로 형성된 경계면을 갖는다. 샘플 챔버의 채움은 도 8a 및 도 9a에서 보여주는 바와 같이 필름 측에서 보인다.
[00274] 도 36a는 유체 샘플을 로딩하기 전의 분석 챔버를 도시한다. 각각의 분석 챔버를 포함하는 디바이스의 각각의 유체 경로는 공기로 채워진다. 보이는 불규칙한 원은 생물학적 분석을 수행하는 데 사용되는 건조 시약들(3675)의 가장자리이다. 불규칙한 원 내의 영역은 플러그(3674)의 내부 공동에서 건조된 시약들을 포함하는 반면, 불규칙한 원의 외부 영역에는 시약이 없다.
[00275] 도 36b는 압력이 유체 샘플에 가해진 직후의 분석 챔버를 도시하며, 이는 유체 샘플이 (도시되지 않은) 공통 유체 소스로부터 입구 도관을 통해, 그리고 다음에는 테이퍼형 입구(3641)를 통해 샘플 챔버로 흐르게 한다. 유체 샘플이 분석 챔버로 흐르면, 이는 챔버에 존재하는 공기를 교체하여, 공기를 테이퍼형 출구를 향해 그리고 (도시되지 않은) 공압 구획으로 가압한다. 액체 대 공기 계면을 나타내는 유체 샘플의 메니스커스(3661)는 분석 챔버의 테이퍼형 입구 부분을 따라 챔버의 양면과 접촉한다. 도 36b에 예시된 도면에서, 유체 샘플의 메니스커스는 플러그의 바닥면의 편평한 고리를 넘게 전진하여, 내부 공동(3674)과 접촉하지만 내부 공동에 위치된 건조 시약들(3675)의 가장자리에는 아직 도달하지 않는다.
[00276] 도 36c는 메니스커스(361)가 내부 공동(3674)을 가로질러 계속 전진하여, 건조 시약들의 가장자리와 접촉할 때 유체 샘플이 계속해서 분석 챔버를 채우는 것을 도시한다. 이 도면에서, 메니스커스(3661)의 중심은 분석 챔버와 접촉하여 가장자리들보다 약간 앞으로 이어진다. 이것은 다수의 다양한 요인들에 기인할 수 있다. 예를 들어, 내부 공동(3674)에 있는 건조 시약들은 플러그의 시약이 없는 영역들 위에서 우선적으로 젖는다. 대안으로 또는 추가로, 메니스커스가 분석 챔버의 중간점(3643)을 향해 이동하고 유체 흐름에 수직으로 폭이 증가함에 따라 분석 챔버의 깊이가 증가하여, 분석 챔버의 가장 넓고 가장 깊은 부분이 테이퍼형 입구 및 테이퍼형 출구 사이의 중간점(3643)에 위치된다. 유체 샘플의 선두면이 재수화 및 용해를 시작하기 위해 샘플 유체의 혼합을 생성할 때 건조 시약들은 간격 공동(3674)으로부터 점진적으로 분리된다. 메니스커스(3661)를 넘어서 그리고 공압 구획에 가장 가깝게, 메니스커스의 공기 측의 건조 시약들은 아직 재수화에 참여하지 않았다. 분석 챔버와 공압 구획의 공기는 더 압축되어, 압력이 형성된다.
[00277] 도 36d는 메니스커스(3661)가 분석 챔버를 채우기 위해 더 전진하는 것을 보여준다. 메니스커스(3661)의 움직임은, 메니스커스가 내부 공동(3674)의 가장 깊은 부분과 샘플 챔버의 가장 넓은 부분에 접근할 때 선두 면의 모든 부분들이 실질적으로 균일한 방식으로 전진하도록 샘플 챔버 내에서 상대적으로 균일하며, 챔버의 폭은 전체 유체 흐름에 대해 수직으로 한정된다. 건조 시약들은 계속해서 내부 공동(3674)의 표면을 들어올리고 유체 샘플과 혼합된다. 샘플 챔버의 대략 절반은 유체 샘플로 채워지고 절반은 그대로 공기로 채워져 있다.
[00278] 도 36e는 메니스커스(3661)가 어떻게 실질적으로 불균일하게 이동할 수 있는지를 예시한다. 메니스커스의 왼쪽 가장자리는 메니스커스의 오른쪽 가장자리에 비해 더 빠른 속도로 이동한다. 이는 부분적으로는, 시약이 없는 플러그 표면에 비해 건조 시약들의 우선적 습윤에 기인할 수 있다. 이 경우, 건조 시약들의 가장자리는 분석 챔버의 왼쪽 부분을 향해 중심을 약간 벗어나 위치된다. 건조 시약들(3675) 중 더 적은 양과 접촉하면, 메니스커스(3661)의 오른쪽 가장자리는 왼쪽 가장자리에 비해 뒤쳐져 있다. 샘플 챔버를 가로질러 메니스커스의 불균일한 움직임으로 인해 공기 기포들 및 불완전한 채움이 발생할 수 있다. 메니스커스의 한쪽 가장자리가 다른 쪽보다 먼저 출구에 도달한다면, 출구가 액체로 채워지게 되어, 분석 챔버에 공기를 가둘 수 있다. 샘플 챔버의 테이퍼형 입구 및 출구에 의해 공기 기포들의 부분 채움 및 포획이 감소되며, 이는 메니스커스가 출구에 접근할 때 메니스커스가 전진하는 속도를 지연시킨다. 마지막으로, 건조 시약들의 재수화 및 용해가 계속 발생한다.
[00279] 도 36f는 유체 샘플이 분석 챔버의 테이퍼형 출구(3642) 부분을 따라 흐르는 것을 예시한다. 메니스커스(3661)의 왼쪽 가장자리가 테이퍼 출구로 들어갈 때 속도가 느려지면, 메니스커스의 오른쪽 가장자리가 왼쪽 부분을 따라잡기 시작한다. 메니스커스는 샘플 챔버의 가장 깊고 가장 넓은 치수들을 통과했으며 이제 테이퍼형 출구로 흐른다. 메니스커스가 테이퍼형 출구를 통해 흐를 때, 샘플 챔버의 깊이와 폭이 꾸준히 감소한다. 이 구성은 메니스커스의 왼쪽 선두 부분에 작용하는 표면 지연력들의 증가를 야기하고 보다 균형 잡힌 힘들의 분포를 제공한다. 건조 시약들(3675)의 용해는 쉽게 눈에 보인다. 로딩시 유체 샘플과 처음 접촉한 건조 시약들은 유체 샘플에 가장 많은 양의 시간 동안 현탁했고 가장 큰 용해를 겪는다. 이것은 유체 흐름 방향에서 샘플 챔버의 중앙을 향해 지향된 줄무늬들로 도시된다.
[00280] 도 36g는 유체 샘플이 분석 챔버의 테이퍼형 출구(3642) 부분을 통해 계속 흐르는 것을 보여준다. 메니스커스의 오른쪽 가장자리는 전체 메니스커스(3661)이 테이퍼로 진행할 때 왼쪽 가장자리와 거의 평행하다. 메니스커스가 공압 구획으로 이어지는 테이퍼형 출구에 접근함에 따라 분석 챔버의 깊이와 폭은 계속 감소한다. 건조 시약들의 대부분은 유체 샘플과 접촉하여 계속 용해된다.
[00281] 도 36h는 유체가 공압 구획 말단에 접근할 때, 메니스커스(3661)의 움직임이 이제 균일하고 왼쪽 부분과 오른쪽 부분이 실질적으로 균일하게 전진함을 보여준다. 유체 샘플의 메니스커스는 이제 건조 시약들 전체를 통과하여, 건조 시약들의 모든 영역들이 유체 샘플에 노출되고 재수화 및 용해가 가능하다.
[00282] 도 36i는 분석 챔버가 채워진 상태에 도달하자마자 분석 챔버를 보여준다. 일단 유체 경로와 분석 챔버를 점유한 모든 공기는 공압 구획으로 밀렸다. 부분적인 채움 및 기포 포획이 방지되었으며 재수화 및 용해가 계속 발생한다.
[00283] 도 36j는 채운지 20초 후의 샘플 챔버를 보여준다. 건조 시약들이 유체 샘플과 접촉하는 시간의 양이 증가함에 따라 건조 시약들이 계속 용해된다. 건조 시약의 잔류 입자들이 분석 챔버에서 순환하고 계속 용해될 때 희미한 줄무늬들이 계속 보인다.
[00284] 도 36k는 채운지 총 40초 후의 샘플 챔버를 보여준다. 소량의 잔류 건조 시약은 희미하게 눈에 띄지만, 시약들의 대부분은 이제 유체 샘플에 현탁된다.
[00285] 채움이 완료된 후, 시약들과 유체 샘플 사이에 추가 혼합을 생성하길 원할 수 있다. 한 구현에서, 채워진 샘플 챔버들의 열 순환에 의해 유체 샘플의 대류 이동이 유도되어 건조 시약들을 혼합하고 균질한 용액을 생성한다. 샘플 챔버들과 접촉하는 히터가 열 순환을 제공하는 데 사용된다. 바람직하게는, 히터는 필름으로 밀봉될 수 있는 장치의 비-이미징 면에 배치된다. 챔버 내에서 대류 이동을 유도하기 위해, 히터가 제1 간격 동안 제1 온도로 설정된 다음, 제2 간격 동안 제2 온도로 설정된다. 제1 온도에 이은 제2 온도의 이러한 사이클은 적어도 2회, 더 바람직하게는 적어도 3회 반복될 수 있다. 일부 구현들에서, 사이클은 5회 반복되거나, 원하는 양의 혼합을 생성하는 데 필요한 임의의 횟수만큼 반복된다. 제1 온도와 제2 온도는 동일하지 않다. 바람직하게는, 제1 온도는 제2 온도보다 적어도 5℃ 더 높고, 더 바람직하게는 적어도 7℃ 더 높으며, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 10℃ 더 높다. 한 구현에서, 샘플 챔버들은 55℃의 저온과 65℃의 고온 사이에서 열 순환된다. 바람직한 구현에서, 샘플 챔버들은 60℃의 저온과 70℃의 고온 사이에서 열 순환된다. 다른 구현에 따르면, 플러그의 내부 공동을 가로질러 샘플 유체를 앞뒤로 미묘하게 이동시켜 난류를 생성함으로써 건조 시약들과 유체 샘플의 추가 혼합이 생성된다. 유체의 이러한 움직임은 임의의 긍정적인 원동력, 부정적인 원동력, 또는 이 둘의 조합을 사용함으로써 이루어질 수 있다.
[00286] 한 구현에서, 일정한 압력이 유체 샘플에 인가되어 유체 샘플을 샘플 챔버를 통해 흐르게 한다. 대안적인 구현에서, 샘플 챔버는 압력 램프를 사용하여 채워진다. 예를 들어, 0 내지 1초에서 압력 소스는 0㎪로 설정된다. 1초에서 압력 소스는 60㎪로 설정된다. 1초 후, 압력 소스는 총 26초 후 115㎪의 최종 압력에 도달할 때까지 0.2초 시간 단계마다 0.44㎪씩 증가된다. 이 구현은 압력과 관련하여 설명되지만, 샘플 챔버의 채움은 임의의 원동력을 사용하여 이루어질 수 있다. 일 구현에서는, 긍정적인 원동력이 사용된다. 다른 구현에서는, 부정적인 원동력이 사용된다.
[00287] 장치 실시예의 한 예시적인 사용에는, 복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법이 있다. 예시적인 방법은 공통 유체 경로 내에서 유체 샘플을 가압하는 단계를 포함한다. 다음으로, 유체 샘플을 공통 유체 경로로부터 복수의 입구 도관들로 유입시키는 단계가 있다. 다음으로, 입구 도관들 각각을 따라 유체 샘플을 입구 도관들 각각의 입구 도관 말단을 향해 흐르게 하는 단계가 있으며, 각각의 입구 도관은 샘플 챔버에 연결된다. 그 후, 각각의 샘플 챔버의 테이퍼형 입구 부분을 따라 유체 샘플을 흐르게 하는 단계, 및 그 다음, 한 쌍의 숄더들에 인접하게 그리고 각각의 샘플 챔버 내의 플러그를 따라 유체 샘플을 흐르게 하는 단계가 있다. 각각의 샘플 챔버의 테이퍼형 출구 부분을 따라 유체 샘플을 공압 구획 말단을 향해 흐르게 함으로써 방법이 계속된다. 위의 단계들 동안, 유체의 흐름은 각각의 입구 도관 및 각각의 샘플 챔버 내에 포함된 가스를 각각의 공압 구획 말단과 연통하는 공압 챔버로 옮기고 있다.
[00288] 일 양상에서, 유체 샘플을 가압하는 단계가 일정한 압력에서 수행되는, 채우는 방법이 수행된다. 일정한 압력은 실시예 및 특정 장치 구성에 따라 5, 10, 20, 40 또는 60psi 중 하나일 수 있다. 선택적으로, 유체 샘플을 가압하는 방법 단계들은 일련의 증가하는 압력 레벨들로 유체 샘플을 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일 구현에서, 각각의 증가하는 압력 레벨은 일관된 지속기간 동안 적용된다. 일 구현에서, 각각의 증가하는 압력 레벨은 일정한 양만큼 증가된다. 하나의 특정 구현에서, 장치는 사용 시, 공압 챔버가 샘플 챔버 위에 있어, 샘플 챔버의 테이퍼형 출구 부분을 따라 유체 샘플을 공압 구획 말단을 향해 흐르게 하는 단계, 및 각각의 입구 도관 내에 포함된 가스를 변위시키는 단계가 중력에 맞서 수행되도록 배향된다. 추가로 또는 선택적으로, 채우는 방법 동안의 사용 시, 복수의 샘플 챔버들은 복수의 샘플 챔버들 중 특정 샘플 챔버와 연관된 각각의 공압 챔버가 샘플 챔버 위에 포지셔닝되도록 배향된다.
[00289] 도 37은 5개의 광 투과성 플러그들을 갖는 장치의 광학 측 뷰이다. 플러그들 각각을 통해 본 결과들은 3개의 챔버들이 검출 가능한 신호를 갖고 2개의 챔버들은 그렇지 않음을 나타낸다. 플러그들을 통해 검출 가능한 신호는 광 투과성 플러그를 통해 분석 챔버에 제공되는 여기 광에 반응하는 형광 신호일 수 있다. 대안으로, 신호는 분석 챔버에서 일어나는 화학 및/또는 효소 반응으로 인한 발광일 수 있다. 또 다른 구현에서, 광 투과성 플러그를 통해 검출 가능한 신호는 단순히 비색(colorimetric) 분석으로 인한 색상 변화일 수 있다. 색상 변화들을 더 잘 시각화하기 위해, 일부 구현들에서는 광, 예컨대 백색광이 플러그들을 통해 웰들을 조명하는 데 사용될 수 있다.
[00290] 이 예에 의해 예시된 바와 같이, 광 투과성 플러그들의 본체는 적색 스펙트럼, 청색 스펙트럼 및 녹색 스펙트럼 중 적어도 하나인 여기 파장들 및 방사 파장들에 투과성인 재료로 선택적으로 형성된다.
[00291] 본 명세서에서 피처 또는 엘리먼트가 다른 피처 또는 엘리먼트 "위에" 있는 것으로 언급될 때, 이는 다른 피처 또는 엘리먼트 바로 위에 있을 수 있거나 개재 피처들 및/또는 엘리먼트들이 또한 존재할 수 있다. 이에 반해, 피처 또는 엘리먼트가 다른 피처 또는 엘리먼트 "바로 위에" 있는 것으로 언급될 때는, 개재 피처들 또는 엘리먼트들이 존재하지 않는다. 피처 또는 엘리먼트가 다른 피처 또는 엘리먼트에 "연결된", "부착된" 또는 "결합된" 것으로 언급될 때, 이는 다른 피처 또는 엘리먼트에 직접 연결, 부착 또는 결합될 수 있거나, 개재 피처들 또는 엘리먼트들이 존재할 수 있다고 또한 이해될 것이다. 이에 반해, 피처 또는 엘리먼트가 다른 피처 또는 엘리먼트에 "직접 연결된", "직접 부착된" 또는 "직접 결합된" 것으로 언급될 때는, 개재 피처들 또는 엘리먼트들이 존재하지 않는다. 일 실시예와 관련하여 설명 또는 도시되었지만, 그렇게 설명 또는 도시된 피처들 및 엘리먼트들은 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 또한, 다른 피처에 "인접하게" 배치되는 구조물 또는 피처에 대한 참조들은 인접한 피처와 중첩하거나 그 기저가 되는 부분들을 가질 수 있다는 것이 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 또한 인식될 것이다.
[00292] 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예들만을 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 한정으로 의도되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태들은 맥락이 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 복수 형태들도 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용될 때 "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어들은 언급된 특징들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 단계들, 동작들, 엘리먼트들, 컴포넌트들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니라고 추가로 이해될 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 연관된 열거된 항목들 중 하나 이상의 임의의 그리고 모든 가능한 조합들을 포함하며, "/"로 약칭될 수 있다.
[00293] 도면들에 예시된 바와 같이 다른 엘리먼트(들) 또는 특징(들)에 대한 하나의 엘리먼트 또는 특징의 관계를 설명하기 위해 본 명세서에서는 "밑", "아래", "하부", "위", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들이 설명의 편의상 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 묘사된 배향에 추가하여, 사용 또는 동작 중인 디바이스의 서로 다른 배향들을 포괄하는 것으로 의도된다고 이해될 것이다. 예를 들어, 도면들 내의 디바이스가 뒤집힌다면, 다른 엘리먼트들 또는 특징들 "아래" 또는 "밑"으로서 기술된 엘리먼트들은 다른 엘리먼트들 또는 특징들 "위"로 배향될 것이다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래의 배향 모두를 포괄할 수 있다. 디바이스는 다르게(90도 회전 또는 다른 배향들로) 배향될 수 있고, 본 명세서에서 사용된 공간적으로 상대적인 기술자들이 그에 따라 해석될 수 있다. 유사하게, "위쪽으로", "아래쪽으로", "수직", "수평" 등과 같은 용어들은 구체적으로 달리 표시되지 않는 한 설명의 목적으로만 본 명세서에서 사용된다.
[00294] "제1" 및 "제2"라는 용어들은 본 명세서에서 (단계들을 포함하는) 다양한 피처들/엘리먼트들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 이러한 피처들/엘리먼트들은 맥락이 달리 지시하지 않는 한 이러한 용어들로 제한되지는 않아야 한다. 이러한 용어들은 하나의 피처/엘리먼트를 다른 피처/엘리먼트와 구별하는 데 사용될 수 있다. 따라서 아래에서 논의되는 제1 피처/엘리먼트는 제2 피처/엘리먼트로 지칭될 수 있고, 유사하게, 아래에서 논의되는 제2 피처/엘리먼트는 본 발명의 교시들에서 벗어나지 않고 제1 피처/엘리먼트로 지칭될 수 있다.
[00295] 본 명세서 및 이어지는 청구항들 전체에서, 맥락상 달리 요구하지 않는 한, "포함한다"라는 단어 및 "포함한다" 및 "포함하는"과 같은 변형들은 다양한 컴포넌트들이 방법들 및 물품들(예컨대, 방법들 및 디바이스를 포함하는 장치들 및 조성물들)에서 공동으로 사용될 수 있음을 의미한다. 예를 들어, "포함하는"이라는 용어는 임의의 언급된 엘리먼트들 또는 단계들의 포함을 의미하지만 임의의 다른 엘리먼트들 또는 단계들의 배제는 의미하지 않는 것으로 이해될 것이다.
[00296] 예들에서 사용된 것을 포함하고 달리 명백하게 명시되지 않는 한, 여기서 명세서 및 청구항들에서 사용된 바와 같이, 용어가 명백하게 나타나지 않더라도, 모든 숫자들은 마치 "약" 또는 "대략"이라는 단어로 시작되는 것처럼 읽힐 수 있다. "약" 또는 "대략"이라는 문구는 크기 및/또는 포지션을 설명할 때, 설명된 값 및/또는 포지션이 값들 및/또는 포지션들의 적정한 예상 범위 내에 있음을 나타내는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 숫자 값은 명시된 값(또는 값들의 범위)의 +/-0.1%, 명시된 값(또는 값들의 범위)의 +/-1%, 명시된 값(또는 값들의 범위)의 +/-2%, 명시된 값의 +/-5%(또는 값들의 범위), 명시된 값(또는 값들의 범위)의 +/-10% 등인 값을 가질 수 있다. 본 명세서에서 주어진 임의의 수치 값들은 맥락이 달리 지시하지 않는 한, 약 또는 대략 그 값을 포함하는 것으로 또한 이해되어야 한다. 예를 들어, "10" 값이 개시된다면, "약 10"도 또한 개시된다. 본 명세서에서 언급된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함되는 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 의도된다. 값이 개시될 때, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 적절하게 이해되는 바와 같이, 그 값 "이하", "그 값 이상" 및 값들 간의 가능한 범위들도 또한 개시된다고 또한 이해된다. 예를 들어, "X" 값이 개시된다면, "X 이하"뿐만 아니라 "X 이상"(예컨대, 여기서 X는 수치 값임)도 또한 개시된다. 출원 전반에 걸쳐, 데이터가 다수의 다양한 포맷들로 제공되며, 이 데이터는 종료점들과 시작점들, 및 데이터 포인트들의 임의의 조합에 대한 범위를 나타낸다고 또한 이해된다. 예를 들어, 특정 데이터 포인트 "10" 및 특정 데이터 포인트 "15"가 개시된다면, 10 및 15보다 크거나, 그 이상이거나, 그보다 작거나, 그 이하이거나, 그와 같을 뿐만 아니라 10과 15 사이도 고려된다고 이해된다. 2개의 특정 유닛들 사이의 각각의 유닛이 또한 개시된다고 또한 이해된다. 예를 들어, 10과 15가 개시된다면, 11, 12, 13 및 14도 또한 개시된다.
[00297] 위에서 다양한 예시적인 실시예들이 설명되었지만, 청구항들에 의해 설명되는 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 실시예들에 대해 다수의 변경들 중 임의의 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 설명된 다양한 방법 단계들이 수행되는 순서는 대안적인 실시예들에서 종종 변경될 수 있고, 다른 대안적인 실시예들에서는 하나 이상의 방법 단계들이 모두 생략될 수 있다. 다양한 디바이스 및 시스템 실시예들의 선택적 특징들은 일부 실시예들에는 포함될 수 있고 다른 실시예들에는 포함되지 않을 수 있다. 따라서 전술한 설명은 주로 예시 목적들로 제공되며, 청구항들에 제시된 바와 같이 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
[00298] 본 명세서에 포함된 예들 및 예시들은 청구 대상이 실시될 수 있는 특정 실시예들을 제한이 아닌 예시로 도시한다. 언급된 바와 같이, 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 구조적 그리고 논리적 치환들 및 변경들이 이루어질 수 있도록, 다른 실시예들이 이용되고 그로부터 도출될 수 있다. 본 발명의 청구 대상의 그러한 실시예들은 본 명세서에서 단지 편의상 그리고 본 출원의 범위를, 사실상 발명 또는 발명의 개념이 하나보다 많이 개시된다면, 임의의 단일 발명 또는 발명의 개념으로 자발적으로 제한하려는 의도 없이 "발명"이라는 용어에 의해 개별적으로 또는 집합적으로 언급될 수 있다. 따라서 본 명세서에서 특정 실시예들이 예시 및 설명되었지만, 동일한 목적을 달성하도록 계산된 임의의 어레인지먼트가 도시된 특정 실시예들을 대신하게 될 수 있다. 본 개시내용은 다양한 실시예들의 임의의 그리고 모든 개조들 또는 변형들을 커버하는 것으로 의도된다. 상기 설명의 검토시, 상기 실시예들의 결합, 그리고 본 명세서에서 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들이 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 명백할 것이다.
참조 번호 목록
항목 마지막 2 자리
장치 00
공통 유체 소스 01
모놀리식 기판 02
열 융착 03
융기 플랫폼 05
독립적인 유체 경로 10
제1 필름 12
제2 필름 14
샘플 챔버 20
분석 챔버 21
입구 도관 22
입구 도관 말단 23
공압 구획 30
공기 챔버 31
공압 도관 32
공압 구획 말단 33
이중 테이퍼형 챔버 40
테이퍼형 입구 41
테이퍼형 출구 42
이중 테이퍼형 챔버 중심점 43
제1 곡선형 경계 44
제2 곡선형 경계 45
제1 곡선형 경계 중간점 46
제2 곡선형 경계 중간점 47
가장 큰 치수 48
공기 50
리세스 52
유체 샘플 60
메니스커스 61
선두 전면 62
플러그 70
플러그 본체 71
플러그 캡 72
플러그 캡 플랜지 73
플러그 캡 내부 공동 74
건조 시약들 75
플러그 바닥면 76
중앙 개구 77
중앙 개구 측벽 78
중앙 개구 바닥 79
편평한 고리 80
자기 혼합 엘리먼트 81
외부 자석 82
모터 83
가열된 엘리먼트 84
플러그 두께 85
시작 각도 86
융기된 피처 87
오목한 피처 88
숄더 높이 92
숄더 95
분석 챔버 볼륨 96
지지 링/융기된 고리 97
플러그용 모놀리식 기판의 개구 98

Claims (82)

  1. 바닥면을 갖는 본체:
    상기 본체의 중앙 개구; 및
    상기 바닥면 상의 건조 시약을 포함하며,
    상기 본체는 적색 스펙트럼, 청색 스펙트럼 및 녹색 스펙트럼 중 적어도 하나인 여기(excitation) 파장들 및 방사 파장들에 투과성인 재료로 형성되는,
    플러그.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 건조 시약은 상기 본체의 중앙 개구의 폭보다 더 넓은 상기 바닥면의 일부에 있는,
    플러그.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 중앙 개구의 폭은 상기 건조 시약들을 포함하는 상기 바닥면의 일부보다 더 넓은,
    플러그.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 바닥면에 공동을 더 포함하며,
    상기 공동 내에 상기 건조 시약이 있는,
    플러그.
  5. 제4 항에 있어서,
    중앙 개구 바닥과 상기 플러그 본체 바닥 사이에 플러그 두께를 더 포함하며,
    상기 공동의 깊이는 상기 플러그 두께의 90% 미만인,
    플러그.
  6. 제4 항에 있어서,
    중앙 개구 바닥과 상기 플러그 본체 바닥 사이에 플러그 두께를 더 포함하며,
    상기 공동의 깊이는 상기 플러그 두께의 70% 미만인,
    플러그.
  7. 제4 항에 있어서,
    중앙 개구 바닥과 상기 플러그 본체 바닥 사이에 플러그 두께를 더 포함하며,
    상기 공동의 깊이는 상기 플러그 두께의 50% 미만인,
    플러그.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 플러그 본체의 외부 에지에서부터 상기 공동의 둘레까지 상기 플러그 바닥면 상에 고리를 더 포함하는,
    플러그.
  9. 제6 항에 있어서,
    고리는 상기 공동의 둘레를 완전히 둘러싸는,
    플러그.
  10. 제4 항에 있어서,
    상기 공동은 상기 바닥면에 둘레를 더 포함하며,
    상기 공동의 시작 각도는 상기 바닥면에 대해 상기 둘레로부터 측정되고 상기 시작 각도는 60도 이하인,
    플러그.
  11. 제4 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공동은 상기 플러그의 본체의 중앙 개구보다 더 넓은,
    플러그.
  12. 제4 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러그의 본체의 중앙 개구는 상기 공동보다 더 넓은,
    플러그.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 플러그 본체 바닥면은 상기 플러그 본체 바닥면 상의 경계 영역을 더 포함하며,
    상기 경계 영역 내에 상기 건조 시약이 있는,
    플러그.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 플러그 바닥면 상의 경계 영역은 상기 플러그 본체 바닥면 상의 피처에 의해 제공되는,
    플러그.
  15. 제12 항에 있어서,
    피처는 상기 플러그 바닥면 위로 올라가거나 상기 플러그 바닥면 안으로 오목한,
    플러그.
  16. 제13 항에 있어서,
    피처는 곡선형 단면 또는 직사각형 단면을 갖는,
    플러그.
  17. 제11 항에 있어서,
    경계 영역의 폭은 상기 본체의 중앙 개구의 폭보다 크거나, 상기 경계 영역의 폭은 상기 본체의 중앙 개구의 폭보다 작거나, 상기 경계 영역의 폭은 상기 본체의 중앙 개구의 폭과 거의 동일한,
    플러그.
  18. 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러그는 상기 여기 파장들 및 상기 방사 파장들의 투과를 가능하게 하는, 광택이 나는 또는 매끄러운 마감을 갖는,
    플러그.
  19. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플러그 본체의 중앙 개구 주위에서 상기 플러그 본체 상에 플랜지를 더 포함하는,
    플러그.
  20. 제1 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조 시약은 핵산 합성 시약들, 펩타이드 합성 시약들, 중합체 합성 시약들, 핵산들, 뉴클레오티드들, 핵염기들, 뉴클레오시드들, 펩타이드들, 아미노산들, 단량체들, 검출 시약들, 촉매들, 또는 이들의 조합들로 구성된 그룹으로부터 선택되는,
    플러그.
  21. 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조 시약은 상기 플러그 바닥면에 부착된 연속 필름인,
    플러그.
  22. 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조 시약은 동결 건조 시약인,
    플러그.
  23. 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조 시약은 상기 플러그 바닥면에 부착된 복수의 액적(droplet)들을 포함하는,
    플러그.
  24. 분석(assay) 챔버로서,
    a. 테이퍼형 입구;
    b. 테이퍼형 출구;
    c. 본체의 바닥면과 중앙 개구를 포함하는 플러그 ― 상기 본체는 자외선 스펙트럼, 청색 스펙트럼, 녹색 스펙트럼 및 적색 스펙트럼 중 적어도 하나인 여기 파장들 및 방사 파장들에 투과성인 재료로 형성됨 ―;
    d. 2개의 곡선형 경계들 ― 각각의 곡선형 경계는 상기 테이퍼형 입구에서부터 상기 테이퍼형 출구까지 확장되어, 상기 2개의 곡선형 경계들과 상기 플러그가 함께 상기 분석 챔버의 볼륨을 둘러쌈 ―; 및
    e. 각각의 곡선형 경계로부터 연장되는 숄더를 포함하며,
    상기 플러그는 상기 분석 챔버의 경계가 상기 2개의 곡선형 경계들에 의해 제공되도록 각각의 숄더와 접촉하고,
    숄더들은 상기 곡선형 경계들 각각 및 상기 플러그로부터 연장되는,
    분석 챔버.
  25. 제24 항에 있어서,
    상기 분석 챔버 내의 플러그는 그 위에 건조 시약을 갖는,
    분석 챔버.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 플러그 상의 공동은 상기 숄더들 각각의 사이에 포지셔닝되며, 상기 건조 시약은 상기 공동 내에 있는,
    분석 챔버.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 곡선형 경계들 또는 상기 숄더들의 일부는 상기 공동의 둘레에 맞도록 성형되는,
    분석 챔버.
  28. 제25 항에 있어서,
    상기 플러그 상의 건조 시약은 상기 숄더들 각각의 사이에 포지셔닝되는,
    분석 챔버.
  29. 제24 항에 있어서,
    상기 플러그 본체의 바닥의 편평한 부분이 상기 숄더들에 접촉하는,
    분석 챔버.
  30. 제24 항에 있어서,
    상기 숄더들 각각의 높이가 상기 분석 챔버의 볼륨을 조정하는 데 사용되는,
    분석 챔버.
  31. 제30 항에 있어서,
    상기 숄더들 각각의 높이는 100마이크로미터 이상인,
    분석 챔버.
  32. 제30 항에 있어서,
    상기 숄더들 각각의 높이는 가장 큰 분리 지점에서 상기 2개의 곡선형 경계들의 서로 간의 거리 이하인,
    분석 챔버.
  33. 제24 항 내지 제32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 숄더들은 상기 테이퍼형 입구에서 상기 테이퍼형 출구까지 상기 분석 챔버의 전체 곡선형 경계를 유지하도록 성형되는,
    분석 챔버.
  34. 제24 항에 있어서,
    상기 2개의 곡선형 경계들과 상기 숄더들은 모놀리식 기판에 형성되는,
    분석 챔버.
  35. 제34 항에 있어서,
    상기 모놀리식 기판의 표면에 부착된 필름을 더 포함하며,
    상기 필름은 상기 분석 챔버의 하나의 벽을 형성하는,
    분석 챔버.
  36. 제24 항 내지 제35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 따른 플러그를 갖는,
    분석 챔버.
  37. a. 공통 유체 경로, 및
    b. 상기 공통 유체 경로에 연결된 복수의 독립적인 연속 유체 경로들을 포함하며,
    각각의 독립적인 연속 유체 경로는,
    ⅰ 분석 챔버, 및
    ⅱ. 공압 구획을 포함하고;
    1. 상기 분석 챔버는 상기 공통 유체 경로에 연결되며, 상기 분석 챔버는 위에 건조 시약을 갖는 플러그에 의해 부분적으로 한정된 유체 볼륨을 갖고; 그리고
    2. 공압 볼륨을 갖는 상기 공압 구획은 상기 분석 챔버를 통해 상기 공통 유체 경로에 연결되며;
    상기 복수의 독립적인 연속 유체 경로들 중 각각의 유체 경로는 상기 분석 챔버와 공통 유체 소스 간의 연결을 제외한 폐쇄 시스템이고,
    각각의 분석 챔버는,
    c. 이중 테이퍼형 챔버 ― 상기 이중 테이퍼형 챔버는,
    ⅲ. 상기 유체 경로의 입구 도관의 말단과 유체 연통하는 테이퍼형 입구,
    ⅳ. 상기 공압 구획의 말단과 유체 연통하는 테이퍼형 출구, 및
    ⅴ. 2개의 곡선형 경계들을 포함하며, 각각의 곡선형 경계는 상기 테이퍼형 입구에서부터 상기 테이퍼형 출구까지 확장되어, 상기 2개의 곡선형 경계들이 함께 상기 분석 챔버의 볼륨을 둘러쌈 ―;
    d. 각각의 곡선형 경계로부터 연장되는 숄더를 포함하며,
    상기 플러그는 상기 분석 챔버의 경계가 상기 2개의 곡선형 경계들에 의해 제공되도록 각각의 숄더와 접촉하고,
    숄더들은 상기 곡선형 경계들 각각 및 상기 플러그로부터 연장되는,
    장치.
  38. 제37 항에 있어서,
    상기 플러그 상의 공동은 상기 숄더들 각각의 사이에 포지셔닝되며, 상기 건조 시약은 상기 공동 내에 있는,
    장치.
  39. 제37 항에 있어서,
    상기 플러그 상의 건조 시약은 상기 숄더들 각각의 사이에 포지셔닝되는,
    장치.
  40. 제37 항에 있어서,
    상기 플러그 본체의 바닥의 편평한 부분이 상기 숄더들에 접촉하는,
    장치.
  41. 제37 항에 있어서,
    상기 숄더들 각각의 높이가 상기 분석 챔버의 볼륨을 조정하는 데 사용되는,
    장치.
  42. 제41 항에 있어서,
    상기 숄더들 각각의 높이는 100마이크로미터 이상인,
    장치.
  43. 제37 항 내지 제42 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 숄더들은 상기 테이퍼형 입구에서 상기 테이퍼형 출구까지 상기 분석 챔버의 전체 곡선형 경계를 유지하도록 성형되는,
    장치.
  44. 제37 항에 있어서,
    상기 2개의 곡선형 경계들은 모놀리식 기판에 형성되는,
    장치.
  45. 제44 항에 있어서,
    상기 플러그의 본체는 일정 깊이로 상기 분석 챔버의 모놀리식 기판으로 돌출되어, 상기 플러그의 본체가 상기 분석 챔버의 모놀리식 기판으로 돌출되는 깊이를 변경함으로써 분석 챔버 볼륨이 쉽게 변경될 수 있는,
    장치.
  46. 제38 항에 있어서,
    상기 곡선형 경계들 또는 상기 숄더들의 일부는 상기 공동의 둘레에 맞도록 성형되는,
    장치.
  47. 제37 항 내지 제46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치의 적어도 일부의 표면에 부착된 제1 필름을 더 포함하며,
    상기 제1 필름은 상기 장치의 하나 이상의 챔버들, 구획들 또는 도관들의 하나의 벽을 형성하는,
    장치.
  48. 제47 항에 있어서,
    상기 제1 필름에 부착된 제2 필름을 더 포함하며,
    상기 제2 필름은 상기 제1 필름보다 더 높은 용융 온도를 갖는,
    장치.
  49. 제48 항에 있어서,
    상기 제1 필름 또는 상기 제2 필름을 사용하여 상기 유체 경로들 각각에 형성된 열 융착 구역(heat staked region)을 더 포함하며,
    상기 열 융착 구역은 상기 분석 챔버 및 상기 공압 챔버로부터 상기 공통 유체 경로를 밀봉하는,
    장치.
  50. 제49 항에 있어서,
    상기 복수의 독립적인 연속 유체 경로들 각각 내에 융기 플랫폼을 더 포함하며,
    상기 융기 플랫폼은 상기 분석 챔버에 대한 입구와 상기 공통 유체 경로 사이에 포지셔닝되고,
    상기 열 융착 구역은 상기 융기 플랫폼의 일부를 사용하여 형성되는,
    장치.
  51. 제37 항 내지 제50 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 따른 플러그를 갖는,
    장치.
  52. a. 공통 유체 경로 내에서 유체 샘플을 가압하는 단계;
    b. 상기 유체 샘플을 상기 공통 유체 경로로부터 복수의 입구 도관들로 유입시키는 단계;
    c. 상기 입구 도관들 각각을 따라 상기 유체 샘플을 입구 도관들 각각의 입구 도관 말단을 향해 흐르게 하는 단계 ― 각각의 입구 도관은 샘플 챔버에 연결됨 ―;
    d. 각각의 샘플 챔버의 테이퍼형 입구 부분을 따라 상기 유체 샘플을 흐르게 하는 단계;
    e. 한 쌍의 숄더들에 인접하게 그리고 각각의 샘플 챔버 내의 플러그를 따라 상기 유체 샘플을 흐르게 하는 단계;
    f. 각각의 샘플 챔버의 테이퍼형 출구 부분을 따라 상기 유체 샘플을 공압 구획 말단을 향해 흐르게 하는 단계; 및
    g. 각각의 입구 도관 및 각각의 샘플 챔버 내에 포함된 가스를 각각의 공압 구획 말단과 연통하는 공압 챔버로 변위시키는 단계를 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  53. 제52 항에 있어서,
    상기 유체 샘플을 가압하는 단계는 일정한 압력에서 수행되는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  54. 제53 항에 있어서,
    상기 일정한 압력은 5, 10, 20, 40 또는 60psi 중 하나인,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  55. 제52 항에 있어서,
    상기 유체 샘플을 가압하는 단계는 일련의 증가하는 압력 레벨들로 상기 유체 샘플을 가압하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  56. 제55 항에 있어서,
    각각의 증가하는 압력 레벨은 일관된 지속기간 동안 적용되는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  57. 제55 항에 있어서,
    각각의 증가하는 압력 레벨은 일정한 양만큼 증가되는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  58. 제55 항에 있어서,
    상기 유체 샘플을 가압하는 단계는 낮은 압력 레벨에서부터 높은 압력 레벨까지 일련의 압력 레벨들을 적용하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  59. 제52 항에 있어서,
    사용 시, 상기 공압 챔버는 상기 샘플 챔버 위에 있어, 상기 샘플 챔버의 테이퍼형 출구 부분을 따라 상기 유체 샘플을 공압 구획 말단을 향해 흐르게 하는 단계, 및 상기 각각의 입구 도관 내에 포함된 가스를 변위시키는 단계가 중력에 맞서 수행되는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  60. 제52 항 또는 제59 항에 있어서,
    사용 시, 상기 복수의 샘플 챔버들은 상기 복수의 샘플 챔버들 중 특정 샘플 챔버와 연관된 각각의 공압 챔버가 상기 샘플 챔버 위에 포지셔닝되도록 배향되는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  61. 제52 항에 있어서,
    장치의 각각의 유체 경로의 샘플 챔버로 상기 유체 샘플을 흐르게 하는 것은, 상기 유체 경로들 내의 가스를 상기 유체 경로들의 공압 구획들 쪽으로 압축하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  62. 제52 항에 있어서,
    상기 공압 구획들 각각에서의 내부 압력이 상기 공통 유체 경로에 인가되는 압력과 동일할 때, 상기 유체 샘플을 가압하는 단계 동안 도달된 압력을 유지하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  63. 제52 항에 있어서,
    상기 가스를 변위시키는 단계 동안 각각의 공압 구획 내의 압력을 증가시키는 단계; 및
    상기 공통 유체 경로에 인가되는 압력이 각각의 공압 구획 내의 압력과 동일할 때 상기 압력을 증가시키는 것을 중단하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  64. 제52 항에 있어서,
    상기 공압 구획들 각각에서의 내부 압력이 상기 공통 유체 경로에 인가되는 압력과 동일할 때, 상기 샘플을 흐르게 하는 단계들 각각을 중단하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  65. 제52 항에 있어서,
    상기 복수의 샘플 챔버들 중 적어도 2개의 샘플 챔버들은 볼륨이 서로 다른,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  66. 제65 항에 있어서,
    상기 공통 유체 경로로부터 상기 복수의 샘플 챔버들 중 각각의 샘플 챔버로의 유량은 상기 샘플 챔버의 유체 볼륨에 비례하며, 적어도 2개의 서로 다른 유량들이 있는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  67. 제52 항에 있어서,
    상기 복수의 샘플 챔버들 중 각각의 샘플 챔버를 동시에 채우는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  68. 제52 항에 있어서,
    상기 테이퍼형 입구를 따라 상기 유체 샘플을 흐르게 하는 단계 동안 또는 이후 상기 샘플 챔버 내에서 2개의 발산하는 곡선형 경계들을 따라 상기 유체 샘플을 흐르게 하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  69. 제52 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 숄더들을 따라 상기 유체 샘플을 흐르게 하는 단계 이후 또는 동안 상기 샘플 챔버 내에서 2개의 수렴하는 곡선형 경계들을 따라 상기 유체 샘플을 흐르게 하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  70. 제69 항에 있어서,
    상기 2개의 곡선형 경계들의 수렴은 상기 유체 샘플의 메니스커스(meniscus)의 선두 전면에서 유체 전진 속도를 느리게 하여, 상기 유체 샘플이 상기 테이퍼형 출구에 도달하면, 상기 유체 샘플의 메니스커스가 분석 챔버의 가장 큰 치수에 대해 실질적으로 대칭이 됨으로써, 채우는 중에 상기 분석 챔버 내에서 기포들의 포획을 최소화하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  71. 제52 항에 있어서,
    각각의 샘플 챔버에서 메니스커스를 상기 공압 챔버 말단에 인접하게 포지셔닝하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  72. 제52 항에 있어서,
    상기 유체 샘플 내에 형성된 하나 이상의 기포들을 상기 샘플 챔버 내의 유체 샘플의 메니스커스에 인접하게 포지셔닝하기 위해 상기 단계들 중 하나 이상을 수행하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  73. 제72 항에 있어서,
    상기 메니스커스는 상기 공압 챔버 말단에 근접한,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  74. 제52 항에 있어서,
    상기 공통 유체 경로 내에서 유체 샘플을 가압하는 단계를 수행하는 동안 상기 복수의 입구 도관들 중 각각의 입구 도관을 밀봉하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  75. 제52 항에 있어서,
    상기 샘플 챔버의 테이퍼형 부분을 따라 상기 유체 샘플을 흐르게 하는 단계가 중단될 때 상기 복수의 입구 도관들 중 각각의 입구 도관을 밀봉하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  76. 제52 항에 있어서,
    상기 공통 유체 경로로부터 상기 입구 도관들 각각을 따라 상기 유체 샘플을 흐르게 하는 단계가 중단될 때 상기 복수의 입구 도관들 중 각각의 입구 도관을 밀봉하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  77. 제74 항 내지 제76 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀봉하는 단계는 폐쇄된 입구 도관의 일부를 열 융착하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  78. 제74 항 내지 제76 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입구 도관들 각각에 인접한 제1 필름의 일부를 가열하여, 상기 입구 도관들 중 각각의 입구 도관을 밀봉하도록 상기 제1 필름을 용융시키는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  79. 제77 항에 있어서,
    모든 입구 도관들을 동시에 밀봉하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  80. 제77 항에 있어서,
    제1 필름에 의해 상기 입구 도관으로부터 분리된 제2 필름을 용융시키지 않고 가열하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  81. 제80 항에 있어서,
    상기 제2 필름을 용융시키지 않고 상기 입구 도관의 일부를 상기 제1 필름의 일부에 융착하는 단계를 더 포함하는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
  82. 제74 항 내지 제81 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입구 도관들 중 각각의 입구 도관을 밀봉한 후, 제1 필름 또는 제2 필름의 일부는 상기 입구 도관들 중 각각의 입구 도관에 형성된 융기 플랫폼에 융착되는,
    복수의 샘플 챔버들을 동시에 채우는 방법.
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