KR20220016477A - 자동화된 단일 세포 처리를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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오스틴 페인
시다 왕
패트릭 마이클 테겔스
윌 코에데리츠
다니엘 제노드
그레이 파커
브라이언 보니페이스
캐틀린 커틴 메네
알렉 윌리엄 히치너
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바이오 래드 래버러토리스 인코오포레이티드
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Abstract

자동화된 단일 세포 포획 및 처리를 위한 시스템 및 방법이 기술되고, 시스템은 일련의 시료 처리 요소를 지지하고 배치하는 덱; 덱에 의해 지지되는 일련의 시료 처리 요소와 상호 작용하기 위해 도구를 작동시키기 위한 갠트리; 및 다양한 처리 서브시스템 및 처리 서브시스템과 통신하는 제어 서브시스템을 지지하는 베이스를 포함한다. 시스템은 차세대 시퀀싱을 위해 mRNA 포획, cDNA 합성, 단백질 관련 분석 및 라이브러리 준비를 포함한 단일 세포 처리와 관련된 워크플로를 자동적으로 실행할 수 있다.

Description

자동화된 단일 세포 처리를 위한 시스템 및 방법
관련출원에 대한 상호참조
본 출원은 2019년 5월 7일에 출원된 미국 특허 가출원 제62/844,470호 및 2019년 6월 26일에 출원된 미국 특허 출원 제62/866,726호의 이익을 주장하고, 이들 각각은 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 통합된다.
본 발명은 일반적으로 세포 포획 및 세포 처리 분야, 보다 구체적으로는 세포 포획 및 세포 처리 분야에서 단일 세포 포획 및 처리를 위한 새롭고 유용한 자동화된 시스템 및 방법에 관한 것이다.
세포 특이적 약물 검사, 진단 및 다른 분석에 대한 관심이 증가함에 따라 개별 세포 분리, 식별 및 회수를 허용하는 시스템 및 방법이 매우 바람직해지고 있다. 단일 세포 포획 시스템 및 방법은 이들 어플리케이션에 특히 유리한 것으로 나타났다. 그러나, 단일 세포 포획 및 후속 분석을 위한 관련 프로세스 및 프로토콜은 종종 세포를 적절하게 유지하기 위해 특정 순서 및 높은 정밀도로 수행해야 한다. 이와 같이, 이들 프로세스는 사용자가 많은 시간을 소요할 뿐만 아니라 제대로 수행하지 않은 경우(예를 들어, 피펫팅 실수를 통해, 시약 혼합을 통해, 등) 세포를 손상시키거나 불리한 결과를 초래할 수 있다. 특히, 이들 새로운 고처리량 단일 세포 계측 분석은 중개 의학, 개인 맞춤형 치료 선택, 임상 진단 및/또는 다른 사용 어플리케이션에서 매우 유용하지만, 자동화 부족은 초보 사용자가 적절한 성능을 발휘하지 못하게 하여 처리량이 제한된다.
따라서, 세포 포획 및 세포 처리 분야에서는 단일 세포 포획 및 처리를 위한 새롭고 유용한 시스템 및 방법을 만들 필요가 있다.
도 1a 내지 도 1d는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 시스템의 실시예에 대한 개략도를 도시한다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 시스템의 변형에 대한 도면을 도시한다.
도 3a 내지 도 3c는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 시스템과 관련된 시약 카트리지의 변형에 대한 도면을 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 시스템과 관련된 시료 처리 카트리지의 변형에 대한 도면을 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 시료 처리 카트리지와 관련된 덮개 여는 도구의 작업 모드를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 시료 처리 카트리지와 관련된 밸브 및 가열 서브시스템의 작업 모드를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 시스템과 관련된 도구 용기 및 내용물의 변형을 도시한다.
도 8a 내지 도 8i는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 시스템의 덱(deck)에서 요소를 유지하기 위한 기능의 변형을 도시한다.
도 9는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 시스템의 유체 레벨 감지 서브시스템의 예를 도시한다.
도 10a 내지 도 10c는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 시스템에서 물질 분리에 사용되는 구성 요소의 제1 부분집합(first subset of components)에 대한 변형을 도시한다.
도 11a 및 도 11b는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 시스템에서 물질 분리에 사용된 구성 요소의 제2 부분집합(second subset of components)에 대한 변형을 도시한다.
도 12a 내지 도 12j는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 시스템과 관련된 분리 서브시스템의 작업 모드를 도시한다.
도 13a 내지 도 13d는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 시스템과 관련된 분리 서브시스템 변형의 구성 요소에 대한 도면을 도시한다.
도 14a 내지 도 14c는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 시스템의 구성 요소 간의 기능적 결합에 대한 실시예를 도시한다.
도 15는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 방법에 대한 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 16은 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 방법의 제1 변형을 도시한다.
도 17은 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 방법의 제2 변형을 도시한다.
도 18은 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 방법의 제3 변형을 도시한다.
도 19는 자동화된 단일 세포 시료 처리를 위한 방법의 제3 변형을 도시한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 설명은 이들 바람직한 실시예로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라 당업자가 본 발명을 만들고 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다.
1. 이점
본 발명(들)은 종래 시스템 및 방법에 비해 여러 가지 이점을 제공할 수 있다.
특히, 본 발명(들)은 단일 세포 포획 및 후속 처리에 포함된 프로토콜의 자동화를 적어도 부분적으로 가능하게 함으로써 실행 성공 및 일관성을 최적화하는 이점을 제공한다. 더 상세하게, 사용자는 방법의 전체 또는 일부(예를 들어, 시료 로딩, 덮개 캡핑, 기기 내 용해, 역 전사 프로세스, cDNA 증폭, 비드 또는 cDNA 생성물 회수, 기기 내 라이브러리 준비 및 청소 등)에 관여하지 않을 수 있다. 또한, 시스템 및/또는 방법은 종래의 시스템 및 방법에 비해 프로토콜의 더 나은 정확도(예를 들어, 정확한 시약 첨가의 더 나은 정확도, 시약 온도 제어, 중요한 액체 취급 단계의 빠른 처리, 정확한 배양 시간, 최적의 비드 세척 및 분리, 자동화된 바코드 판독 등)를 가능하게 할 수 있다. 또한, 시스템 및/또는 방법은 프로토콜의 수동 수행 중에 일반적으로 발생할 수 있는 사고(예를 들어, 시스템 노킹, 시약 유출, 시료 또는 기기 오염 등)를 방지하는 이점을 제공할 수 있다.
추가적으로, 제한된 사용 및/또는 사전 로딩 및 통합된 시약 카트리지의 사용을 통해, 시스템 및/또는 방법은 분석 및 미래 어플리케이션의 지속적인 개발을 수용할 수 있도록 최적화된 품질 제어 및 설계 아키텍처로 간소화된 사용자 경험을 제공하는 이점을 제공할 수 있다. 이와 같이, 시스템은 시약 또는 시약 그룹을 독립적으로 또는 거의 독립적으로 제어하는 이점을 제공한다. 이러한 변형의 특정 예에서, 시스템은 다음의 전용 영역 즉, 실온 영역, 냉각 영역, 가열 영역, 자기 영역(예를 들어, 가열 영역과 겹치는 영역), 폐기물 포획 영역, 중간 시약 파킹 영역 또는 다른 적절한 영역 중 일부 또는 전부를 갖는 시약 카트리지를 포함한다. 관련 이점에서, 시스템 및/또는 방법은 예를 들어, 특정 자동화된 프로토콜에 따라 사용할 프로토콜별 유형 및 수량의 시약 분배를 통해 사용자가 더 적은 양의 시약을 구매할 수 있도록 하는 이점을 제공할 수 있다. 이는 비용을 절약하고 시약 낭비를 줄이고, 또는 다른 적절한 결과를 가져오는 기능을 할 수 있다.
추가적으로, 유체 취급 및 분리 요소(예를 들어, 자기 분리 구성 요소)의 사용을 통해, 시스템 및/또는 방법은 자동화된 시료 및 라이브러리 청소 단계를 제공하는 이점을 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 시스템 및/또는 방법은 시스템 전체에 걸쳐 더 나은 유체 흐름을 확립하는 이점을 제공할 수 있다. 제1 예에서, 이는 사용자 개입 없이 (예를 들어, 최적 유량을 유지하기 위해, 시약의 최적량을 확립하기 위해) 유체 흐름을 모니터링 및/또는 지시할 수 있는 자동화된 피펫팅 시스템(예를 들어, 피펫터, 갠트리 및 다양한 피펫 팁)을 통해 가능해진다. 단일 세포 준비 및/또는 다른 분석을 위한 유체 취급 시스템 구성 요소는 아래에서 더 상세하게 기술되는 바와 같이 (a) (예를 들어, 시료 처리 카트리지의) 유체 채널 또는 유체 저장소에 유체를 분배 및 펌핑하기 위해 갠트리에 결합된 액체 피펫터 및/또는 (b) 유체 네트워크와 통합된 밸브를 통해 연결 및 제어되는 내장형 온칩 가압 가능한 폐기물 챔버 모두의 사용을 포함할 수 있다. 이러한 결합된 이중 액체 취급 시스템은 유체 시스템을 통해 시약의 흐름(예를 들어, ㎕/s 내지 수십 ㎖/s), 전달(예를 들어, 1 ㎕ 내지 100,000 ㎕) 및 체류 시간(예를 들어, ㎳ 내지 hr)의 전례없는 제어를 제공한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 시스템은 (예를 들어, 최적의 사용자 개입을 권장하기 위해 사용자 개입을 최소화하여) 사용자가 개입하여 유체 흐름을 모니터링 및/또는 지시할 수 있다.
추가적으로, 소프트웨어 및 워크플로 개선을 통해, 시스템 및/또는 방법은 사용자가 수행하는 수동 작업의 수를 최소화하고 원활한 작업 및 시료 처리를 보장하기 위해 관련 시스템 상태 보고서를 제공할 수 있다.
추가적으로, 시료 처리 일회용품과 관련하여, 시스템 및/또는 방법은 더 많은 수의 시료 처리 챔버를 갖는 일회용품에 대해 확장 가능한 방식으로 여러 구성 요소를 통합하는 이점을 제공할 수 있다. 추가적으로, 시스템은 2개 이상의 기존의 분리된 처리 플랫폼 구성 요소를 단일 유닛으로 통합하여 시스템의 전체 크기를 줄일 수 있고(벤치탑 모델 가능), 시스템 구조의 전체 공간(예를 들어, 피펫터 갠트리)를 줄일 수 있고, 시스템 간의 더 효율적인 물질 전달을 가능하게 할 수 있고, 또는 다른 적절한 기능을 수행할 수 있는 이점을 제공할 수 있다. 이러한 변형의 특정 예에서, 투입구, 마이크로웰 세트, 출구 밸브, 덮개 메커니즘(예를 들어, 덮개 메커니즘의 덮개, 전체 덮개 메커니즘 등) 및 폐기물 챔버는 모두 단일 부분으로 국부화된다.
추가적으로, 본 발명(들)은 다양한 기술 수준(예를 들어, 초보자, 전문가)의 표준 사용자가 플랫폼 구성 요소를 작동할 수 있도록 함으로써 낮은 매개변수 흐름 어플리케이션, 높은 매개변수 흐름 어플리케이션, 대량 세포 계측 어플리케이션, 유전단백체 어플리케이션, 단일 세포 RNA 어플리케이션, 단백질 검출 어플리케이션, 단일 세포 다중 오믹스 어플리케이션 및 다른 어플리케이션의 요구 사항을 해결한다. 시스템의 실시예에 의해 구현되는 특정 워크플로를 아래에서 더 상세하게 기술된다.
수행과 관련하여, 시스템 및/또는 방법은 세포를 처리하여 하루 내에 정제된 라이브러리를 생성하고, 차세대 시퀀싱(NGS) 준비를 수행하고, (예를 들어, 효율적으로 로딩된 시약 카트리지, 시료 처리 카트리지, 및 유체 취급 일회용품 용기를 포함하는 일련의 전용 소모품에 의해) 간소화된 프로세스로 다른 프로세스를 수행할 수 있다.
추가적으로, 시스템은 피펫터와 같은 구성 요소의 3차원 이동성의 이점을 제공한다. 이러한 변형의 특정 예에서, 시스템은 피펫터에 X-Y-Z 이동성을 제공하여 피펫터가 자동화된 방식으로 다양한 작업(예를 들어, 시약 튜브의 호일 덮개 뚫기, 여러 개의 웰 간 물질 전달 등)을 수행할 수 있도록 하는 갠트리를 포함한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 시스템 및/또는 방법은 다른 적절한 이점을 제공할 수 있다.
2. 시스템
도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 자동화된 단일 세포 포획 및 처리를 위한 시스템(100)의 실시예는 일련의 시료 처리 요소를 지지하고 배치하는 덱(110); 덱에 의해 지지된 일련의 시료 처리 요소와의 상호 작용을 위한 도구를 작동시키기 위한 갠트리(170); 및 다양한 처리 서브시스템 및 처리 서브시스템과 통신하는 제어 서브시스템을 지지하는 베이스(180)를 포함하고, 제어 서브시스템은 다양한 작업 모드 간에 시스템(100)을 전환하기 위해 덱(110), 일련의 시료 처리 요소, 및 갠트리(170)의 상태를 제어한다. 다양한 워크플로를 제공하는 작업 모드의 실시예, 변형, 및 예는 아래의 섹션 3에서 더 상세하게 기술된다.
시스템(100)의 실시예는 자동화된 단일 세포 포획 및 포획된 세포의 관련 처리의 일부 또는 전부를 가능하게 하는 기능을 한다. 더 상세하게, 방법(예를 들어, 시료 로딩, 덮개 캡핑, 기기 내 용해, 역전사 프로세스, cDNA 증폭, 비드 또는 cDNA 생성물 회수, 기기 내 라이브러리 준비 및 클린업 등)의 일부 또는 전체에서 사용자가 제거될 수 있다. 시스템은 추가적으로 또는 대안적으로 (예를 들어, 수동 프로세스를 최소화함으로써) 세포 포획 및 시료 처리 프로토콜의 정확도를 향상시키는 기능을 할 수 있다. 추가적으로, 제한된 사용 및/또는 사전 로딩된 시약 카트리지를 사용하여, 시스템(100)은 분석 및 미래 어플리케이션의 진행 중인 개발을 수용할 수 있도록 최적화된 품질 제어 및 설계 아키텍처로 간소화된 사용자 경험을 제공할 수 있다. 이와 같이, 시스템은 시약 또는 시약 그룹을 독립적으로 또는 거의 독립적으로 제어하는 이점을 제공한다. 이러한 변형의 특정 예에서, 시스템은 다음의 전용 영역 즉, 실온 영역, 냉각 영역, 가열/열순환 영역, (예를 들어, 가열 영역과 겹치는) 자기 영역, 세포 시료 투입을 제공하는 영역, 준비된 라이브러리 출력을 위한 영역, 또는 다른 적합한 영역 중 일부 또는 전부를 가지고 있는 시약 카트리지를 포함한다. 관련 이점에서, 시스템 및/또는 방법은 예를 들어, 특정 자동화된 프로토콜에 따라 사용할 프로토콜별 유형 및 수량의 시약 분배를 통해 사용자가 더 적은 양의 시약을 구매할 수 있도록 하는 이점을 제공할 수 있다. 이는 비용을 절약하고, 시약 낭비를 줄이고, 또는 다른 적합한 결과를 가져오는 기능을 할 수 있다.
추가적으로, 유체 취급 및 분리 요소(예를 들어, 자기 분리 구성 요소)의 사용을 통해, 시스템(100)의 실시예는 자동화된 시료 및 라이브러리 청소 단계를 제공하는 기능을 할 수 있다. 이와 관련하여, 시스템(100)은 시스템 전체에 걸쳐 더 나은 유체 흐름을 확립하는 이점을 제공할 수 있다. 제1 예에서, 이는 사용자 개입없이 또는 최소한의 개입으로 (예를 들어, 최적의 유량을 유지하기 위해, 시약의 최적량을 확립하기 위해) 유체 흐름을 모니터링 및/또는 지시할 수 있는 자동화된 피펫팅 시스템(예를 들어, 피펫터, 갠트리 및 다양한 피펫 팁)을 통해 가능해진다.
추가적으로, 시스템(100)은 다양한 기술 수준(예를 들어, 초보자, 전문가)의 표준 사용자가 플랫폼 구성 요소를 작동할 수 있게 함으로써 낮은 매개변수 흐름 어플리케이션, 높은 매개변수 흐름 어플리케이션, 대량 세포 계측 어플리케이션, 유전단백체 어플리케이션, 단일 세포 RNA 어플리케이션, 단백질 검출 어플리케이션 및 다른 어플리케이션을 가능하게 할 수 있다. 또한, 수행과 관련하여, 시스템(100)은 세포 또는 다른 생물학적 물질을 처리하여 정제된 라이브러리를 신속하게 생성하고, 차세대 시퀀싱(NGS) 준비를 수행하고, (예를 들어, 효율적으로 로딩된 시약 카트리지, 시료 처리 카트리지, 및 유체 취급 일회용품 용기를 포함하는 일련의 전용 소모품에 의해) 간소화된 프로세스로 다른 프로세스를 수행할 수 있다.
특정 실시예에서, 시스템(100)은 핵산 라이브러리 준비를 위한 자동화된 프로세스 제공, 원하는 실행 지점에서 품질 제어를 제공하는 능력, 다양한 분석을 위한 완전한 일회용 키트 제공, 검증되고 짜맞춘 프로토콜 제공, 다양한 시스템 구성 요소의 정렬 및 유지 제공, (예를 들어, 터치 디스플레이를 사용하여) 시스템 작업을 모니터링 및 제어하기 위한 수단 제공, 원격 모니터링 기능 제공, 24 시간 내 시료 처리 제공, 시각적 및/또는 청각적 시스템 알림 제공, 분해하지 않고 표준 실험실 세척제로 세척할 수 있는 기능 제공, 표준 실험실 작업대에 피팅, 손쉬운 설치 제공, 안정적인 유통 기한을 갖는 분석 물질 제공, 유지 보수 이력 보고서 제공, (예를 들어, 외부 저장 매체 관련, 클라우드 저장 관련) 데이터 저장 제공, 교육 제공, 및 다양한 요건에 따른 다른 적합한 기능 제공 중 하나 이상을 포함하는 사용 요건을 준수할 수 있다.
전술한 바와 같이, 시료 처리와 관련하여, 시스템(100)의 실시예는 세포, 세포 유래 물질 및/또는 다른 생물학적 물질(예를 들어, 무세포 핵산)을 처리하도록 구성되거나 포함할 수 있다. 세포는 포유동물 세포(예를 들어, 인간 세포, 쥐 세포 등), 배아, 줄기 세포, 식물 세포 또는 다른 적합한 종류의 세포 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 세포는 세포 내에서 유래하고 처리를 위해 세포 포획 시스템에 의해 선택적으로 포획되는 표적 물질(예를 들어, 표적 용해물, mRNA, RNA, DNA 등)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 세포를 포함하는 용기는 다수의 세포를 포함하는 시료(예를 들어, 12개 시료, 24개 시료, 48개 시료, 96개 시료, 384개 시료, 1536개 시료, 다른 개수의 시료)로부터 준비될 수 있고, 다양한 시료는 단일 용기(또는 감소된 개수의 용기)에 함께 혼합되기 전에 바코드 처리되거나 해시된다. 이러한 기능을 사용하면 각각의 단일 세포 준비 작업 및 라이브러리 준비 작업에 대해 동일한 자동화된 실행으로 다수의 시료를 자동으로 처리할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 시스템(100)은 입자(예를 들어, 비드, 프로브, 뉴클레오티드, 올리고뉴클레오티드, 폴리뉴클레오티드 등), 액적, 캡슐화된 세포, 캡슐화된 바이오마커, 시약, 또는 다른 적합한 물질과 상호 작용하도록 구성될 수 있다.
시스템은 또한 추가적으로 또는 대안적으로 각각 본 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 통합되는 2018년 7월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/048,104호; 2018년 7월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/049,057호; 2017년 9월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/720,194호; 2017년 2월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/430,833호; 2017년 11월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/821,329호; 2017년 10월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/782,270호; 2018년 7월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/049,240호; 2017년 11월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/815,532호; 2018년 8월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/115,370호; 2019년 9월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/564,375호; 및 2020년 3월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/816,817호에 기술된 바와 같은 시스템 구성 요소의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
2.1 시스템: 덱(Deck)
도 1a 내지 도 1d에 도시된 바와 같이, 덱(110)은 자동화된 시료 처리를 위해 시스템(100)의 하나 이상의 구성 요소를 (예를 들어, 상부 넓은 표면, 상부 및 하부 넓은 표면, 측면 등에서) 지지하고 배치하는 플랫폼으로서 기능한다. 또한, 덱(110)은 유체 처리 서브시스템, 가열 서브시스템, 분리 서브시스템(예를 들어, 자기 분리 서브시스템), 및/또는 후술되는 바와 같이 갠트리(170) 및/또는 베이스(180)에 결합된 다른 서브시스템과 정렬하거나, 그렇지 않으면 상호 작용하도록 시스템(100)의 하나 이상의 구성 요소를 배치하는 기능을 할 수 있다. 이와 관련하여, 덱(100)은 기준 플랫폼으로서 고정될 수 있는 반면에, 다른 구성 요소는 덱(110)의 요소와 상호 작용하기 위한 위치로 작동된다. 대안적으로, 덱(110)은 다른 서브시스템과의 상호 작용을 위해 덱(110)의 요소를 배치하기 위한 하나 이상의 액추에이터에 결합될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d에 도시된 실시예에서, 덱(110)은 일련의 시료 처리 요소를 지지하는 플랫폼을 제공하고, 시료 처리 요소는 일회용 및/또는 재사용 가능한 구성 요소를 포함할 수 있고, 구성 요소는 시료 처리 물질을 포함하기 위한 용기 및/또는 시료를 처리하기 위한 도구(예를 들어, 유체 취급 관련, 물질 분리 관련, 가열 및 냉각 관련 등)를 포함한다. 실시예에서, 덱(110)은 시약 카트리지(120), 시료 처리 카트리지(130), 도구 용기(140), 가열 및 냉각 서브시스템(150), 펌핑 서브시스템(157), 유체 레벨 감지 서브시스템(159), 및 분리 서브시스템(160) 중 하나 이상의 유닛을 포함하는 일련의 시료 처리 요소를 지지할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 덱(110)은 다른 적합한 구성 요소(예를 들어, 형광 검출 서브시스템, 공초점 현미경 서브시스템, 분광 검출 서브시스템, 내부 전반사 형광(TIRF) 서브시스템, 핵자기 공명(NMR) 서브시스템, 라만 분광기(RS) RS 서브시스템 등)를 포함할 수 있다.
시료 처리 요소는 덱(110)에 의해 동일 평면 방식으로 또는 대안적으로 상이한 평면에서 지지될 수 있다. 바람직하게, 덱에 의해 지지되는 개별 요소는 겹치지 않지만, 덱(110)의 대안적인 실시예는 (예를 들어, 공간 절약 등을 위해, 작업 효율성 등을 위해) 겹치는 방식으로 시료 처리 요소를 지지할 수 있다.
도 1a 및 도 1d에 도시된 바와 같이, 덱(110)은 도어(90)로 액세스 가능하고, 시스템(100)의 도어(90)는 덱(110)에 의해 지지된 요소 및 덱(110)에 대한 액세스를 제공하기 위해 개방 모드 및/또는 폐쇄 모드 사이에서 전환할 수 있다. 그러나, 다른 변형에서 덱(110)은 도어(90)로 액세스할 수 없다.
덱(110)에 의해 지지된 요소의 실시예, 변형 및 예에 대한 세부 사항은 아래의 섹션 2.1.1 내지 섹션 2.1.5에서 추가로 기술된다.
2.1.1 덱 지지 요소: 시약 카트리지
덱(110)은 시약 카트리지(120)의 유닛을 지지하기 위한 적어도 하나의 영역(111)(도 2a 및 도 2b에 도시됨)을 포함하고, 영역(111)은 가열 및 냉각 서브시스템(150) 및 아래에서 더 상세하게 기술되는 분리 서브시스템(160)의 부분과 관련하여 시약 카트리지(120)를 배치하는 기능을 한다. 이와 관련하여, 영역(111)은 분리 서브시스템(160) 및 가열 및 냉각 서브시스템(150)의 관련 부분(associated portions)과 시약 카트리지(120)의 상보적인 부분(complementary portions) 사이에 인터페이스를 제공하고, 추가적으로 그러한 부분들 사이의 정렬을 촉진하고 유지하기 위한 하나 이상의 개구부, 오목부 및/또는 돌출부를 포함할 수 있다.
시약 카트리지(120)는 다양한 어플리케이션을 위한 하나 이상의 워크플로에 따라 하나 이상의 구획에 세포 포획 및/또는 시료 처리를 위한 물질을 포함하는 기능을 한다. 이와 같이, 시약 카트리지(120)는 일련의 도메인에 분포되어 있는 일련의 저장 공간을 정의할 수 있고, 일련의 도메인은 각 도메인의 물질 내용물에 적합한 환경을 제공하도록 구성될 수 있다. 일련의 저장 공간은 시료 처리 물질을 직접 포함할 수 있고, 및/또는 대안적으로 시료 처리 물질을 포함하는 개별 용기(예를 들어, 튜브 등)의 위치를 수용 및 유지하도록 구성될 수 있다. 각 도메인의 저장 공간은 어레이로 분포될 수 있고, 또는 달리 배열될 수 있다. 저장 공간은 용도(예를 들어, 냉장 보관, 열 전달, 자기 분리 등)에 따라 원형 단면, 직사각형 단면 또는 다른 형태(예를 들어, 단면, 너비, 깊이 등)를 가질 수 있다.
일련의 도메인은 추가적으로 또는 대안적으로 모듈 방식을 제공하도록 구성될 수 있고, 하나 이상의 도메인은 더 긴 유통 기한 동안 안정적인 물질로 미리 포장될 수 있는 반면에 다른 도메인은 유통 기한이 짧은 물질을 (예를 들어, 사용 직전에) 받도록 구성될 수 있다. 일련의 도메인은 추가적으로 또는 대안적으로 시약 카트리지(120)의 물질과 상호 작용하는 장치에 대한 작업 효율(예를 들어, 유사 물질 그룹화 관련 등)을 촉진하도록 구성될 수 있다. 일련의 도메인은 추가적으로 또는 대안적으로 아래에서 더 상세하게 기술되는 시료 처리 카트리지(130)에서 추출된 물질(예를 들어, 핵산 물질)을 수용 및/또는 처리하기 위한 영역을 정의할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일련의 도메인의 도메인은 분리되거나(예를 들어, 열을 받아들이기 위한 도메인은 다른 저장 온도 또는 상이한 온도를 요구하는 어플리케이션을 위한 도메인과 별개), 중첩되거나, 달리 배열될 수 있다. 일련의 도메인의 도메인은 추가적으로 또는 대안적으로 형태(예를 들어, 각 도메인의 저장 공간의 길이, 덱의 다른 요소와 액세스 또는 인터페이스하기 위한 저장 공간의 깊이, 효율적인 열 전달을 위해 구성된 도메인의 너비 또는 깊이 등)에 의해 서로 구별될 수 있다. 일부 변형에서, 일련의 도메인은 처리하는 동안 (예를 들어, 아래에서 기술하는 피펫터의 팁으로부터) 유체의 드립을 수용하기 위해 사용될 수 있는 흡수성 또는 다공성 물질 패드를 지지하는 적어도 하나의 도메인을 추가로 포함할 수 있다. (예를 들어, PCR 반응, 자기 분리 등을 위한) 특정 도메인에 대한 내부 표면 특성은 생체 분자(예를 들어, 핵산 또는 단백질)의 낮은 결합 또는 유지를 가능하게 하기 위해 높은 표면 광택을 가지도록 구성될 수 있다. 또한, 고객에게 다수의 사용 가능한 분석을 제공하기 위해 다양한 도메인을 혼합하고 일치시킬 수 있다.
시약 카트리지(120)의 일련의 저장 공간의 개별 저장 공간은 하나 이상의 밀봉 부분을 추가로 포함할 수 있고, 이는 시약 카트리지(120) 내 물질들을 분리하여 개별 저장 공간 내 물질 사이의 교차 오염을 방지하고, 오염 물질이 개별 저장 공간으로 들어가는 것을 방지하고, 및/또는 저장 및 배송 중 증발 손실을 방지하는 기능을 한다. 밀봉 부분(들)은 (예를 들어, 종이로 구성된, 금속 오일로 구성된, 및/또는 다른 적합한 물질로 구성된) 천공 가능한 밀봉 부분(들)일 수 있다. 그러나, 밀봉 부분(들)은 대안적으로 천공이 불가능하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 밀봉 부분(들)은 시약 카트리지(120)에서 벗겨지도록 구성될 수 있다). 실시예에서, 특정 시약 용기는 프로토콜의 적절한 단계에서 처리를 위해 필요에 따라 (예를 들어, 아래에서 더 상세하게 기술되는 바와 같이) 도구로 열거나 닫을 수 있는 힌지된 덮개로 밀봉될 수도 있다.
변형에서, 일련의 도메인은 냉장 보관 환경(예를 들어, 1 ℃ 내지 15 ℃ 온도)을 필요로 하는 시약을 저장하기 위한 제1 도메인, 대기 조건에서 저장할 수 있는 물질을 저장하기 위한 제2 도메인, 중합 효소 연쇄 반응(PCR) 작업을 수행하고 아래에서 기술되는 가열 요소와 인터페이스하기 위한 물질을 갖는 튜브를 저장하는 제3 도메인, 기능화된 입자(예를 들어, 미국 특허 출원 제16/115,370호에 기술된 바와 같이 바코딩 영역 및 다른 기능 영역을 가지고 있는 프로브를 갖는 비드)를 저장하기 위한 제4 도메인, 및 분리 작업(예를 들어, 자기력으로 비표적 물질에서 표적 분리)을 수행하기 위한 제5 도메인을 포함할 수 있다. 변형에서, 저장 공간에 대해 상이한 환경을 제공하는 도메인은 상이하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 도메인(즉, 냉장 보관용)은 단열 물질로 구성될 수 있고, 및/또는 도메인의 저장 공간에 대해 (예를 들어, 개별적으로, 전체 도메인에 대해) 단열 물질을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 분리를 위한 도메인은 분리를 위해 적당한 자기장 특성을 제공하도록 구성된 자기 전도성 물질을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 열순환 또는 다른 열 전달 어플리케이션을 위한 도메인은 시약 카트리지로/로부터의 효율적인 열 전달을 촉진하기 위해 열전도성 물질로 구성될 수 있다. 실시예에서, 다양한 도메인은 특정 작업 사이에서의 혼선을 최소화하기 위해 최적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 냉장 보관 시약 저장 공간을 위한 도메인(들)은 실행 동안 온도(예를 들어, 4 ℃)로 유지될 수 있는 반면에, PCR 반응을 위한 도메인(들)은 가열(예를 들어, 변성 동안 최대 95 ℃)을 필요로 할 수 있다. 이와 같이, 냉장 보관 시약에 대한 PCR 열순환 효과를 최소화하기 위해, 대기 온도에 보관된 시약을 포함하는 도메인(들)은 냉장 보관 도메인(들)과 PCR 열순환 도메인(들) 사이에 있도록 구성될 있다. 추가로 열 혼선을 방지하기 위해, 독립적인 온도 제어가 필요한 중요한 도메인 사이에는 공기만 있는 추가 버퍼 튜브가 사용될 수 있다.
변형에서, 시약 카트리지(120)의 도메인에 의해 지지된 프로세스 물질은 버퍼(예를 들어, 에탄올, 프라이밍 버퍼, 용해 버퍼, 맞춤형 용해 버퍼, 시료 세척 버퍼, RNAase 억제제가 포함된 식염수, 비드 세척 버퍼, RT 버퍼, 버퍼 등), 오일(예를 들어, Perfluorinert 오일), PCR 마스터 혼합물, 세포, 비드(예를 들어, 기능화된 비드) 또는 세포 포획 및/또는 시료 처리를 위해 사용되는 다른 적합한 물질 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일련의 저장 공간 중 하나 이상은 비어 있을 수 있다(예를 들어, 초기에 비어 있음, 하나 이상의 프로세스 전반에 걸쳐 비어 있음, 작업자가 채우기 전에 비어 있음 등). 시약 카트리지의 다양한 도메인에 있는 상이한 저장 영역은 몇 ㎖(예를 들어, 5 ㎖) 내지 50 ㎖의 초기 시약 부피를 가질 수 있다. 프로세스 물질 및 사용 어플리케이션에 대한 추가적인 세부 사항은 섹션 3의 워크플로와 관련하여 아래에 기술된다.
특정 예에서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 시약 카트리지(120')는 냉장 환경을 요구하는 시약을 저장하기 위한 시약 카트리지(120')의 제1 주변 영역에 있는 제1 도메인(121'), 대기 조건에 저장할 수 있는 물질을 저장하기 위한 시약 카트리지(120')의 중앙 영역에 있는 제2 도메인(122'), 중합 효소 연쇄 반응(PCR) 작업을 수행하기 위한 물질이 담긴 튜브를 저장하기 위한, 제2 도메인(122) 근처의, 카트리지 주변 영역에 있는 제3 도메인(123'), 기능화된 입자(예를 들어, 미국 특허 출원 제16/115,370호에 기술된 바와 같이 바코딩 영역 및 다른 기능 영역을 가지고 있는 프로브가 있는 비드)를 저장하기 위한, 시약 카트리지(120')의 주변 영역에 있는 제4 도메인(124'), 및 분리 작업(예를 들어, 자기력에 의한 비표적 물질에서 표적 물질 분리)을 수행하기 위한 시약 카트리지(120')의 주변 영역에 있는 제5 도메인(125')을 포함한다. 특정 예에서, 제4 도메인(124')은 모듈 방식 요소일 수 있고, 그에 따라 제4 도메인(124')은 기능화된 입자가 제4 도메인(124')이 바른 위치에 세팅되고 시약 카트리지(120')와 결합되는 시점에서 사용할 준비가 될 때까지 시약 카트리지(120')의 나머지 부분과 별도로 보관될 수 있다.
특정 예에서, 제1 도메인(121') 및 제2 도메인(122')은 금속 호일로 구성된 제1 밀봉 부분으로 덮히고, 제3 도메인(123') 및 제5 도메인(125')은 종이로 구성된 제2 밀봉 부분으로 덮히고, 제4 도메인(124')은 금속 호일로 구성된 제3 밀봉 부분으로 덮힌다. 그러나, 시약 카트리지(120')에 대한 예의 변형은 다른 적합한 방식으로 구성될 수 있다.
도 3b에 도시된 (예를 들어, 아래의 섹션 3.1의 워크플로에 대응하는) 3' RNA 처리 프로토콜에 대한 다른 특정 예에서, 시약 카트리지(120")는 100% 분자 등급 에탄올용 제1 저장 공간(1201)(예를 들어, 4.46 ㎖ 부피를 가짐); 제1 세척 버퍼용 제2 저장 공간(1202)(예를 들어, 6.6 ㎖ 부피를 가짐); 입자 결합 버퍼용 제3 저장 공간(1203)(예를 들어, 1.1 ㎖ 부피를 가짐); 용해 버퍼용 제4 저장 공간(1204)(예를 들어, 1.1 ㎖ 부피를 가짐); Perfluorinert 오일용 제5 저장 공간(1205)(예를 들어, 1.1 ㎖ 부피를 가짐); 입자 결합 세척 용액용 제6 저장 공간(1206)(예를 들어, 6.63 ㎖ 부피를 가짐); pre RT 반응 세척 버퍼용 제7 저장 공간(1207)(예를 들어, 1.1 ㎖ 부피를 가짐); 0.1M 수산화나트륨 용액용 제8 저장 공간(1208)(예를 들어, 1 ㎖ 부피를 가짐); 제2 세척 버퍼용 제9 저장 공간(1209)(예를 들어, 2.5 ㎖ 부피를 가짐); 미네랄 오일용 제10 저장 공간(1210)(예를 들어, 1 ㎖ 부피를 가짐); 80% 분자 등급 에탄올용 제11 저장 공간(1211)(예를 들어, 1.1 ㎖ 부피를 가짐); 뉴클레아제가 없는 물용 제12 저장 공간(1212)(예를 들어, 2.2 ㎖ 부피를 가짐); 폐기물용 제13 저장 공간(1213)(예를 들어, 12.36 ㎖ 부피를 가짐); 0.1M DTT용 제14 저장 공간(1214)(예를 들어, 0.15 ㎖ 부피를 가짐); 위첨자 IV가 없는 RT 칵테일용 제15 저장 공간(1215); 위첨자 IV 효소용 제16 저장 공간(1216)(예를 들어, 0.011 ㎖ 부피를 가짐); 엑소뉴클레아제 버퍼용 제17 저장 공간(1217)(예를 들어, 0.22 ㎖ 부피를 가짐); 엑소뉴클레아제 효소용 제18 저장 공간(1218)(예를 들어, 0.022 ㎖ 부피를 가짐); 제2 가닥 합성 혼합물용 제19 저장 공간(1219)(예를 들어, 0.128 ㎖ 부피를 가짐); 제2 가닥 합성 프라이머용 제20 저장 공간(1220)(예를 들어, 0.072 ㎖ 부피를 가짐); mRNA 증폭을 위한 PCR 마스터 혼합물용 제21 저장 공간(1221)(예를 들어, 0.22 ㎖ 부피를 가짐); 혼합물(예를 들어, Kapa Biosystems™ HiFi HotStart Ready Mixture(2x))용 제22 저장 공간(1222)(예를 들어, 0.33 ㎖ 부피를 가짐); mRNA 생성물용 제23 저장 공간(1223)(예를 들어, 0.025 ㎖ 부피를 가짐); 기능화된 입자용 제24 저장 공간(1224)(예를 들어, 0.11 ㎖ 부피를 가짐); 자기 회수 입자용 제25 저장 공간(1225)(예를 들어, 0.03 ㎖ 부피를 가짐); AMPure XP 입자용 제26 저장 공간(1226)(예를 들어, 0.66 ㎖ 부피를 가짐); 자기 입자 회수 수집용 제27 저장 공간(1227); 자기 입자 준비용 제28 저장 공간(1228); 자기 입자 제2 가닥 합성용 제29 저장 공간(1229); 자기 입자 회수 post-PCR cDNA 증폭용 제30 저장 공간(1230); AMPure XP 입자 정제용 제31 저장 공간(1231); 제1 엑소뉴클레아제 처리용 제32 저장 공간(1232); 제2 엑소뉴클레아제 처리용 제33 저장 공간(1233); 제2 가닥 합성용 제34 저장 공간(1234); 제1 cDNA 증폭 작업용 제35 저장 공간(1235); 제2 cDNA 증폭 작업용 제36 저장 공간(1236); 제3 cDNA 증폭 작업용 제37 저장 공간(1237); 제4 cDNA 증폭 작업용 제38 저장 공간(1238); 및 세포 현탁액용 제39 저장 공간(1239)을 포함할 수 있다.
도 3c에 도시된 (예를 들어, 아래의 섹션 3.3의 워크플로에 대응하는) CITE-Seq 처리 프로토콜에 대한 다른 특정 예에서, 시약 카트리지(120"')는 100% 분자 등급 에탄올용 제1 저장 공간(1201')(예를 들어, 4.46 ㎖ 부피를 가짐); 제1 세척 버퍼용 제2 저장 공간(1202')(예를 들어, 6.6 ㎖ 부피를 가짐); 입자 결합 버퍼용 제3 저장 공간(1203')(예를 들어, 1.1 ㎖ 부피를 가짐); 용해 버퍼용 제4 저장 공간(1204')(예를 들어, 1.1 ㎖ 부피를 가짐); Perfluorinert 오일용 제5 저장 공간(1205')(예를 들어, 1.1 ㎖ 부피를 가짐); 입자 결합 세척 용액용 제6 저장 공간(1206')(예를 들어, 6.63 ㎖ 부피를 가짐); pre RT 반응 세척 버퍼용 제7 저장 공간(1207')(예를 들어, 1.1 ㎖ 부피를 가짐); 0.1M 수산화나트륨 용액용 제8 저장 공간(1208')(예를 들어, 1 ㎖ 부피를 가짐); 제2 세척 버퍼용 제9 저장 공간(1209')(예를 들어, 2.5 ㎖ 부피를 가짐); 미네랄 오일용 제10 저장 공간(1210')(예를 들어, 1 ㎖ 부피를 가짐); 80% 분자 등급 에탄올용 제11 저장 공간(1211')(예를 들어, 1.1 ㎖ 부피를 가짐); 뉴클레아제가 없는 물용 제12 저장 공간(1212')(예를 들어, 2.2 ㎖ 부피를 가짐); 폐기물용 제13 저장 공간(1213')(예를 들어, 12.36 ㎖ 부피를 가짐); 0.1M DTT용 제14 저장 공간(1214')(예를 들어, 0.15 ㎖ 부피를 가짐); 위첨자 IV가 없는 RT 칵테일용 제15 저장 공간(1215'); 위첨자 IV 효소용 제16 저장 공간(1216')(예를 들어, 0.011 ㎖ 부피를 가짐); 엑소뉴클레아제 버퍼용 제17 저장 공간(1217')(예를 들어, 0.22 ㎖ 부피를 가짐); 엑소뉴클레아제 효소용 제18 저장 공간(1218')(예를 들어, 0.022 ㎖ 부피를 가짐); 제2 가닥 합성 혼합물용 제19 저장 공간(1219')(예를 들어, 0.128 ㎖ 부피를 가짐); 제2 가닥 합성 프라이머용 제20 저장 공간(1220')(예를 들어, 0.072 ㎖ 부피를 가짐); cDNA 증폭을 위한 PCR 마스터 혼합물용 제21 저장 공간(1221')(예를 들어, 0.22 ㎖ 부피를 가짐); 혼합물(예를 들어, Kapa Biosystems™ HiFi HotStart Ready Mixture(2x))용 제22 저장 공간(1222')(예를 들어, 0.33 ㎖ 부피를 가짐); 인덱싱 프라이머용 제23 저장 공간(1223'); mRNA 증폭을 위한 PCR 마스터 혼합물용 제24 저장 공간(1224')(예를 들어, 0.11 ㎖ 부피를 가짐); ADT 생성물용 제25 저장 공간(1225')(예를 들어, 0.2 ㎖ 부피를 가짐); mRNA 생성물용 제26 저장 공간(1226')(예를 들어, 0.025 ㎖ 부피를 가짐); 기능화된 입자용 제27 저장 공간(1227')(예를 들어, 0.11 ㎖ 부피를 가짐); 자기 회수 입자용 제28 저장 공간(1228')(예를 들어, 0.03 ㎖ 부피를 가짐); AMPure XP 입자용 제29 저장 공간(1229')(예를 들어, 0.66 ㎖ 부피를 가짐); 자기 입자 회수 수집용 제30 저장 공간(1230'); 자기 입자 준비용 제31 저장 공간(1231'); 자기 입자 제2 가닥 합성용 제32 저장 공간(1232'); 자기 입자 회수 post-PCR cDNA 증폭용 제33 저장 공간(1233'); AMPure XP 입자 정제용 제34 저장 공간(1234'); 제1 항체 유래 태그 정제 작업용 제35 저장 공간(1235'); 제2 항체 유래 태그 정제 작업용 제36 저장 공간(1236'); AMPure XP 입자 ADT post-PCR 정제용 제37 저장 공간(1237'); mRNA AMPure XP 입자 정제용 제38 저장 공간(1238'); mRNA AMPure XP 입자 post-PCR 정제용 제39 저장 공간(1239'); 제1 엑소뉴클레아제 처리용 제40 저장 공간(1240'); 제2 엑소뉴클레아제 처리용 제41 저장 공간(1241'); 제2 가닥 합성용 제42 저장 공간(1242'); 제1 cDNA 증폭 작업용 제43 저장 공간(1243'); 제2 cDNA 증폭 작업용 제44 저장 공간(1244'); 제3 cDNA 증폭 작업용 제45 저장 공간(1245'); 제4 cDNA 증폭 작업용 제46 저장 공간(1246'); 항체 유래 태그 분율 증폭용 제47 저장 공간(1247'); mRNA 증폭용 제48 저장 공간(1248'); 및 세포 현탁액용 제49 저장 공간(1249')을 포함할 수 있다.
2.1.2 덱 지지 요소: 시료 카트리지
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 덱(110)은 시료 처리 카트리지(130)의 유닛을 지지하기 위한 적어도 하나의 영역(112)을 또한 포함하고, 영역(112)은 아래에서 더 상세히 기술하는 가열 및 냉각 서브시스템(150), 펌핑 서브시스템(157), 및 유체 레벨 감지 서브시스템(159) 부분과 관련하여 시료 처리 카트리지(130)를 배치하는 기능을 한다. 이와 관련하여, 영역(112)은 시약 처리 카트리지(130)의 보완적인 부분과 가열 및 냉각 서브시스템(150), 펌핑 서브시스템(157), 및 유체 레벨 감지 서브시스템(159)의 관련 부분 사이의 인터페이스를 제공하고, 추가적으로 그러한 부분들 사이의 정렬을 촉진하고 유지하기 위한 하나 이상의 개구부, 오목부 및/또는 돌출부를 포함할 수 있다.
시료 처리 카트리지(130)는 세포가 포획되고 선택적으로 분류되거나, 처리되거나, 달리 후속 어플리케이션을 위해 처리되는 하나 이상의 시료 처리 영역을 제공하는 기능을 하고, 후속 어플리케이션은 시료 처리 카트리지에서(130)(예를 들어, 온칩) 및/또는 시료 처리 카트리지(130)와 멀리 떨어진 곳에서(예를 들어, 오프칩) 수행될 수 있다. 시료 처리 카트리지(130)의 부분은 단일 기판 내에 구성될 수 있지만, 추가적으로 또는 대안적으로 여러 개의 기판에 걸쳐 (예를 들어, 유체 경로에 의해 연결된) 여러 부분을 포함할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 시료 처리 카트리지(130')의 일 예는 다른 요소가 결합되는 및/또는 다른 요소가 정의되는 베이스 기판(131)을 포함할 수 있다. 또한, 미세 유체 요소를 포함하는 시료 처리와 관련하여, 베이스 기판(131)은 미세 유체 요소에 유체를 전달하기 위한, 다양한 처리 단계에서 시료 처리 공간에 액세스하기 위한 시료 처리 중에 생성된 폐기물을 전달하기 위한 매니폴드로 기능할 수 있다. 변형에서, 베이스 기판(131)은 시료 처리 칩(132), 시료 물질을 수용하고 이를 시료 처리 칩(132)으로 전달하기 위한 투입 저장소(133), 시료 처리 칩(132)의 하나 이상의 영역에 액세스하기 위한 액세스 영역(134), 액세스 영역을 덮고 밀봉 기능을 제공하는 개스켓(136)을 포함하는 덮개(135), 및 시료 처리 칩(132)으로부터의 폐기물을 받아들이기 위한 폐기물 격납 영역(137) 중 하나 이상을 지지한다. 또한, 카트리지에는 기기에 존재하는 오프(off) 카트리지 펌핑 시스템과 연결하기 위해 추가 개스킷 포트가 있을 수 있다. 그러나, 베이스 기판(131)의 변형은 다른 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 아래에 더 상세하게 기술하는 바와 같이, 베이스 기판은 시료 처리 칩(132)을 통한 흐름을 개방 및 폐쇄하기 위한 밸브 영역을 집합적으로 정의하기 위해 시료 처리 칩(132)과의 추가 결합을 제공하는 하나 이상의 개구부, 오목부 및/또는 돌출부를 포함할 수 있다.
도 4a 및 도 4c(저면도)에 도시된 바와 같이, 시료 처리 칩(132)(본 명세서에 마이크로웰 장치 또는 슬라이드로 동일하게 언급됨)은 일련의 웰(예를 들어, 마이크로웰)을 정의한다. 일련의 웰 각각은 단일 세포 및/또는 하나 이상의 입자(예를 들어, 프로브, 비드 등), 임의의 적합한 시약, 다중 세포, 또는 다른 물질을 포획하도록 구성될 수 있다. 변형에서, 시료 처리 칩(132)의 마이크로웰은 웰에 대해 오염 없이 단일 세포 및/또는 단일 세포로부터의 물질을 분석할 수 있도록 하기 위해 단일 기능 입자와 단일 세포를 공동 포획하도록 구성될 수 있다. 시료 처리 칩(132)의 실시예, 변형 및 예는 각각 상기 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 통합되는 2018년 7월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/048,104호; 2018년 7월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/049,057호; 2017년 9월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/720,194호; 2017년 2월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/430,833호; 2017년 11월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/821,329호; 2017년 10월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/782,270호; 2018년 7월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/049,240호; 2017년 11월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/815,532호; 2018년 8월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/115,370호; 2019년 9월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/564,375호; 및 2020년 3월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/816,817호 중 하나 이상에 기술되어 있다.
물질 조성에서, 시료 처리 칩(132)은 미세 가공된 실리콘 또는 유리 용융 실리카 물질로 구성될 수 있고, 이는 일련의 웰에서 예를 들어, 더 선명한 모서리(예를 들어, 더 얇은 웰 벽, 90도에 근접하는 각도로 배열된 웰 벽 등)를 정의함으로써 활성화된 일련의 웰의 더 높은 해상도를 가능하게 하는 기능을 한다. 기술된 물질 및 제조 프로세스는 종래의 칩 설계와 비교할 때 마이크로웰 카트리지의 하나 이상의 더 작은 특성 치수(예를 들어, 길이, 너비, 전체 공간 등)를 추가로 가능하게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기판은 고분자, 금속, 생물학적 물질, 또는 다른 물질 또는 물질들의 조합과 같은 다른 적합한 물질을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 시료 처리 칩(132)은 정밀 사출 성형, 정밀 엠보싱, 미세 평판 에칭, LIGA 기반 에칭 또는 다른 적합한 기술 등의 다양한 프로세스에 의해 제조될 수 있다.
일부 변형에서, 일련의 웰의 하나 이상의 표면(예를 들어, 바닥면, 측면, 바닥 및 측면, 모든 표면 등)은 개별 마이크로웰로 개별 세포로부터의 바이오마커를 포획하기 위해 올리고뉴클레오티드 분자와 반응할 수 있다. 각각의 및 개별 마이크로웰에 존재하는 올리고뉴클레오티드 분자는 각 마이크로웰에서 처리된 바이오마커가 특정 웰 및 이에 따른 특정 단일 세포에 다시 연결되도록 하기 위해 바코딩될 수 있다. 하나의 변형에서, 일련의 웰은 상기 참조에 의해 통합된 특허의 하나 이상에 기술된 바와 같이 웰의 종축을 가로질러 취한 육각형 단면을 갖는 일련의 마이크로웰을 포함한다.
하나의 변형에서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 시료 처리 칩(132)은 투입 개구부(32), 일련의 마이크로웰(34)로 유체를 분배하기 위한 투입 개구부의 하류에 있는 제1 유체 분배 네트워크(33), 일련의 마이크로웰(34) 하류에 있는 제2 유체 분배 네트워크(35), 및 시료 처리 칩(132)으로부터의 폐액(waste fluids)을 전달하기 위해 제2 유체 분배 네트워크(35)의 말단부에 결합된 배출 개구부(36)를 포함할 수 있다. 이러한 변형에서, 시료 처리 칩(132)은 (예를 들어, 레이저 용접, 접착제 결합, 용매 결합, 초음파 용접 또는 다른 기술에 의해) 베이스 기판(131)의 제1 측면(예를 들어, 하부 측면)에 결합된다. 베이스 기판(131)의 측면에 시료 처리 칩(132)을 결합하면 아래에서 더 상세하게 기술되는 가열 및 냉각 서브시스템(150)으로부터 일련의 마이크로웰(34) 및/또는 시료 처리 칩(132)의 다른 영역으로 열을 전달할 수 있다.
전술한 바와 같이, 베이스 기판(131)은 (예를 들어, 시료 처리 칩(132)이 결합되는 제1 측면의 반대편에 있는 베이스 기판(131)의 제2 측면에서 정의된) 투입 저장소(133)를 또한 포함할 수 있다. 투입 저장소는 시료 처리 칩(132)의 투입 개구부(32)로 전달하기 위해, 시약 카트리지(120)로부터 시료 물질(예를 들어, 세포를 포함하는 시료, 바코딩된 세포를 포함하는 시료, 캡슐화된 물질을 포함하는 시료, 등) 및/또는 시료 처리 물질을 받아들이는 기능을 한다. 변형에서, 투입 저장소(133)는 베이스 기판(131)의 표면 내의 오목한 영역으로서 정의될 수 있고, 오목한 영역은 시료 처리 칩(132)의 투입 개구부(32)와 정렬되고 및/또는 밀봉되는 애퍼쳐(aperture)를 포함한다. 베이스 기판(131)의 투입 저장소(133)는 각각 상기 참조에 의해 그 전체가 통합되는 2018년 7월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/048,104호; 2018년 7월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/049,057호; 2017년 9월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/720,194호; 2017년 2월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/430,833호; 2017년 11월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/821,329호; 2017년 10월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/782,270호; 2018년 7월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/049,240호; 2017년 11월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/815,532호; 2018년 8월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/115,370호; 2019년 9월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/564,375호; 및 2020년 3월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/816,817호 중 하나 이상에 기술된 바와 같이 구성 요소 및/또는 기포 완화 구성 요소를 포함하는 업스트림 유체와 인터페이스할 수 있다.
또한, 투입 저장소(133)는 아래에서 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 덱(110)에 의해 지지되거나 달리 덱(110)과 인터페이스하는 유체 레벨 감지 서브시스템(159)과 인터페이스하도록 구성될 수 있다. 특히, 투입 저장소(133)의 부분은 (예를 들어, 광학적 호출, 압력 감지, 중량 감지 등에 의해) 투입 저장소(133) 내의 유체 레벨을 감지할 수 있도록 하는 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 투입 저장소(133)는 (예를 들어, 상이한 물질로 제조함으로써, 투입 저장소(133)에서 물질의 얇은 영역을 생성하는 제조에 의해) 가시광 스텍트럼 전자기 복사 및/또는 비가시광 스펙트럼 전자기 복사에 대해 광학적으로 투명하거나 반투명한 물질로 구성될 수 있고, 유체 레벨 감지 서브시스템(159)의 감지 요소는 그에 따라 투입 저장소(133) 내 유체 레벨에 대한 정보를 얻도록 구성될 수 있다.
변형에서, 베이스 기판(131)의 투입 저장소(133) 및 시료 처리 칩(132)의 투입구(32)는 시스템(100)의 하나 이상의 구성 요소에 의해 개방되거나 폐쇄될 수 있는 밸브 구성 요소를 포함할 수 있다. 제1 변형에서, 투입 저장소(132)는 피펫 팁에 의해 액세스될 수 있는 애퍼쳐(aperture) 또는 (아래에서 더 상세하게 기술되는) 갠트리(170)에 결합된 유체 취급 서브시스템의 다른 적합한 부착물을 포함한다. 일부 실시예에서, 애퍼쳐(aperture)는 폐쇄될 수 있기 때문에 유체가 투입 저장소(132)에서 시료 처리 칩(132)으로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 투입 저장소(132)는 다른 적합한 방식으로 구성될 수 있다. 투입 저장소(133)와 관련된 개구부는 유체(수용액 또는 오일 또는 공기)가 도 4c에서 33으로 정의된 마이크로채널로 직접 펌핑될 수 있도록 피펫 팁과 인터페이스하여 밀봉할 수 있도록 상단을 향해 열린 원추형 표면을 가질 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(131)은 시료 처리 칩(132)의 하나 이상의 영역에 액세스하기 위한 액세스 영역(134)을 또한 정의할 수 있고, 액세스 영역은 시료 처리의 다양한 단계에서 시료 처리 칩(132)으로부터 시료 처리 칩(132)의 영역이 관찰 및/또는 추출되도록 할 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 액세스 영역(134)은 베이스 기판(131) 내의 오목한 영역으로서 정의될 수 있고, 일련의 마이크로웰을 포함하는 시료 처리 칩(132)의 영역과 정렬된 개구부(37)를 포함할 수 있다. 시료 처리 칩(132)은 100개 정도의 적은 마이크로웰부터 1억개 만큼 많은 마이크로웰까지 가질 수 있다. 이와 같이, 마이크로웰 영역이 (예를 들어, 웰을 밀봉하기 위한 덮개 없이) 환경에 개방되어 있는 변형에서, 액세스 영역(134)의 개구부(37)는 (예를 들어, 아래에서 더 상세하게 기술되는 바와 같이 자기 분리에 의한) 물질 추출 및/또는 관찰을 위해 마이크로웰의 내용물에 대한 액세스를 제공하는 마이크로웰로서 기능할 수 있다. 개구부(37)는 마이크로웰 영역의 형태 및 차지하는 공간과 일치할 수 있고, 제1 변형에서는 도 4b에 도시된 바와 같이 정사각형 개구부일 수 있다. 그러나, 다른 변형에서, 개구부(37)는 다른 적합한 형태를 가질 수 있다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(131)은 액세스 영역(134)을 덮는 덮개(135)를 포함하거나 그렇지 않으면 덮개에 결합될 수 있고, 덮개(135)는 밀봉 기능을 제공하는 개스킷(136)을 포함할 수 있고, 덮개(135)는 개방 모드와 폐쇄 모드 사이에서 액세스 영역(134)을 전환함으로써 작업 중 시료 처리 칩(132)의 내용물 오염 및/또는 시료의 증발 손실을 방지하는 기능을 한다. 덮개(135)는 추가적으로 또는 대안적으로 마이크로웰의 내용물 또는 시료 처리 칩(132)의 다른 처리 영역을 잔해로부터 보호하고, (예를 들어, 대기 환경으로부터 영역을 분리함으로써) 시료 처리 칩(132)의 내용물의 처리를 가능하게 하고, (예를 들어, 피펫터로부터 시약을 받기 위해 개방함으로써) 프로토콜을 시작하고, (예를 들어, 필요한 모든 시약이 추가된 후 닫음으로써) 시료 처리 칩(132)의 사용자 조작을 방지하고, 유체 경로, 공동 또는 저장소의 일부 또는 전부를 (예를 들어, 덮개(135)로) 정의하고(예를 들어, 일련의 마이크로웰과 투입구 사이의 유체 경로의 상단 표면 역할, 마이크로웰 영역에 인접한 유체 경로의 경계 역할, 일련의 웰과 폐기물 챔버 사이의 유체 경로의 상단 표면 역할을 함), 또는 다른 적합한 기능을 수행하는 기능을 할 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 변형에서, 덮개(135)는 시료 처리 칩(132)과의 갭을 제공하면서 덮개(135)가 액세스 영역(134)과 짝을 이루도록 하기 위해 액세스 영역(134)의 특징과 형태가 상보적일 수 있다. 추가적으로, (도 4b 및 도 4c에 도시된) 변형에서, 덮개(135)는 덮개(135)가 폐쇄된 위치에 있을 때 상부 표면에서 베이스 기판(131)과 실질적으로 동일 평면상에 있을 수 있다. 그러나, 덮개(135)는 다른 적합한 방식으로 형태학적으로 구성될 수 있다.
변형에서, 덮개(135)의 돌출부(38)는 액세스 영역(134)의 개구부(37)와 인터페이스함으로써 실질적으로 덮개가 폐쇄 위치에서 있을 때 개구부(37)에 액세스하는 것을 방지할 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 일부 변형에서, 돌촐부(38)는 개스킷(136)으로 둘러싸여 있는 베이스(또는 다른 영역)를 가질 수 있고, 이는 덮개(135)의 폐쇄 위치에서 액세스 영역(134)의 개구부(37)를 밀봉하는 기능을 한다. 그러나, 덮개(135)의 변형은 개스킷을 생략하고 다른 적합한 방식으로 액세스 영역(134)의 밀봉을 촉진할 수 있다.
일부 변형에서, 덮개(135)는 로킹/래칭 메커니즘이 해제될 때까지 덮개(135)가 베이스 기판(131)과 함께 폐쇄 위치에 유지되도록 하는 로킹 또는 래칭 메커니즘을 포함할 수 있다. 도 5a 내지 도 5c에 도시된 변형에서, 덮개(135)의 주변부는 베이스 기판(131)의 대응하는 탭 수용부와 인터페이스하는 하나 이상의 탭(39)을 포함할 수 있고, 탭(39)은 베이스 기판(131)의 탭 수용부와 인터페이스하고 구부러진 구성에서 래치된 상태로 복귀할 때까지 베이스 기판(131)에 밀어 넣을 때 구부러지도록 구성된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 변형에서, 로킹/래칭 메커니즘은 탭 수용 부분에서 탭(들)(39)을 해제하고 베이스 기판(131)과 관련하여 폐쇄 모드에서 개방 모드로 덮개(135)를 전환하기 위해 인터페이스될 수 있는 해제 본체(41)(예를 들어, 바, 리세스, 후크 등)을 포함할 수 있다. 이와 같이, 덮개(135)는 액세스 영역(134)이 덮혀 있지 않은 개방 모드 및 액세스 영역(134)이 덮혀 있는 폐쇄 모드를 덮개에 제공한다. 도 5a 내지 도 5c에 도시된 변형에서, 해제 요소(41)는 베이스 기판(131)의 액세스 영역(134)에서 멀리떨어져 있는 오목한 바를 포함하고, 바는 덮개 여는 도구(145)에 가역적으로 결합될 수 있다. 변형에서, 덮개 여는 도구(145)는 액추에이터(예를 들어, 작동 팁, 후술되는 갠트리(170)에 결합된 유체 취급 서브시스템의 피펫터 등)와 인터페이스하는 제1 영역(예를 들어, 제1 말단) 및 덮개(135)의 해제 요소(41)와 인터페이스하도록 구성된 연결 요소(42)를 포함하는 제2 영역(예를 들어, 제2 말단)을 포함할 수 있다. 이후, 피펫터/피펫 인터페이스의 이동으로, 덮개 여는 도구(145)는 개방 모드 및/또는 폐쇄 모드 사이에서 덮개를 전환하기 위해 해제 요소(41)를 당기고 및/또는 덮개(135)를 누르도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 후술하는 갠트리(170)에 결합된 유체 취급 요소와 관련하여, 시스템(100)은 (예를 들어, 갠트리(170)에 결합된) 액추에이터에 연결 요소(42)를 포함하는 덮개 여는 도구(145)를 결합하고; 해제 요소(41)와 연결 요소(42)를 가역적으로 결합하는 덮개(135)의 해제 요소(41)와 정렬되도록 덮개 여는 도구를 이동시키고; 및 해제 요소(41)에 힘을 가하여 덮개(135)를 래치 상태에서 해제하여 덮개(135)를 폐쇄 모드에서 개방 모드로 전환하기 위한 작업 모드를 제공할 수 있다. (예를 들어, (예를 들어, 갠트리(170)에 결합된) 액추에이터에 의해) 래칭 해제력을 효과적으로 가하기 위해, 베이스 기판(131)은 덮개 여는 도구(145)를 통해 가해진 래칭 해제력에 대항하는 반작용력을 수동적으로 또는 능동적으로 가하는 (예를 들어, 섹션 2.1.4에 기술된 유지 요소에 의해, 가열 및 냉각 서브시스템의 유지 요소에 의해, 유체 레벨 감지 서브시스템의 유지 요소에 의해, 덱의 유지 요소에 의해) 바른 위치에 유지될 수 있다.
그러나, 변형에서 로킹/래칭 메커니즘은 추가적으로 또는 대안적으로 열쇠-자물쇠 메커니즘, 자기 요소, 또는 다른 적합한 메커니즘을 포함하거나 그를 통해 작동할 수 있다. 또한, 대안적인 변형에서, 덮개(135)는 예를 들어, 시료 처리 카트리지(130)의 넓은 표면에 평행한 액세스를 중심으로 덮개를 회전시키는 모터를 포함하는 다른 덮개 액추에이터를 포함할 수 있다. 액추에이터는 추가적으로 또는 대안적으로 덮개(135)를 옮기고(예를 들어, 시료 처리 카트리지(130)의 넓은 표면에 평행하게 덮개(135)를 밀고, 넓은 표면에 수직으로 덮개(135)를 옮기고) 또는 그렇지 않으면 덮개를 이동시켜 하나 이상의 미리 결정된 영역(예를 들어, 일련의 마이크로웰)을 선택적으로 덮거나 덮지 않도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 덮개(135)는 덮개(135)가 자동적으로 하나 이상의 트리거 시(예를 들어, 사용자가 세포 포획 프로토콜을 시작할 때, 사용자가 세포 처리 프로토콜을 개시할 때, 선택된 프로토콜을 위한 모든 시약이 시약 카트리지(120)에서 추가될 때)에는 닫히고, 하나 이상의 트리거 시(예를 들어, 세포 포획 프로토콜이 완료되었을 때, 사용자 요청 시, 세포가 살아 있는 것으로 확인될 때, 세포가 포획된 것으로 확인될 때)에는 열리도록 자동화 또는 반자동화 방식으로 작동하도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 덮개(135)의 작동은 사용자에 의해 시작 및/또는 완료되거나, 스케줄 또는 다른 시간적 패턴에 따라 작동되거나, 달리 작동될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 베이스 기판(131)은 시료 처리 칩(132)으로부터 폐기물을 받아들이기 위한 폐기물 격납 영역(137)을 또한 포함할 수 있다. 또한, 폐기물 격납 영역(137)은 시료 처리 칩(132) 내 원하는 압력(예를 들어, 진공 압력 등)을 유지함으로써 시료 처리 칩(132)을 통해 투입 저장소(133)로부터 및 페기물 격납 영역(137)으로의 액체 흐름을 가능하게 하는 기능을 할 수 있다. 폐기물 격납 영역(137)은 시료 처리 칩(132)으로부터 폐기물 또는 다른 물질을 받아들이기 위한 (예를 들어, 베이스 기판(131)내로 오목한, 베이스 기판(132)으로부터 연장하는, 베이스 기판(131)의 배출구에 결합된) 공간으로 정의될 수 있다. 도 4a 내지 도 4c에 도시된 변형에서, 폐기물 격납 영역(137)은 아래에서 더 상세히 기술되는 펌핑 서브시스템(157)의 힘에 의해 시료 처리 칩(132)으로부터의 폐기물이 폐기물 격납 영역(137)으로 당겨지거나 밀어 올려지도록 시료 처리 칩(132)이 결합되는 반대편 베이스 기판(131)의 측면에 정의된다. 그러나, 폐기물 격납 영역(137)은 추가적으로 또는 대안적으로 폐기물을 받아들이기 위해 시료 처리 칩(132) 및 베이스 기판(131)을 기준으로 다른 적합한 위치에 구성될 수 있다.
폐기물 격납 영역(137)은 10 ㎖ 내지 100 ㎖의 용적 또는 다른 적합한 용적을 가질 수 있다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 폐기물 격납 영역(137)은 폐기물 격납 영역(137) 내 폐기물의 격납을 용이하게 하는 커버(48)(예를 들어, 덮개(135)와 거의 동일 평면에 있는 커버)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 폐기물 격납 영역(137)은 커버를 포함하지 않을 수 있다. 또한, 도 4c에 도시된 바와 같이, 폐기물 격납 영역(137)의 예는 커버와 구별되는 펌프 배출구(51)를 포함할 수 있고, 펌프 배출구(51)는 폐기물 챔버 내 잔류 공기가 오프 카트리지 펌프에 의해(예를 들어, 펌핑 메커니즘에 의해) 가압되도록 할 수 있지만, 폐기물 격납 영역(137)의 변형은 대안적으로 폐기물 배출구를 생략할 수 있다.
폐기물 격납 영역(137)과 관련하여, 시스템(100)은 시료 처리 칩(132)에서 폐기물 격납 영역(137)으로의 흐름을 허용 및/또는 방지하도록 구성된 밸브(43)를 추가로 포함할 수 있다. 밸브(43)는 폐기물 격납 영역(137) 내로 및 배출 개구부(36) 밖으로의 흐름을 허용 및/또는 차단하기 위해 전술한 시료 처리 칩(132)의 배출 개구부와 인터페이스할 수 있다. 밸브(43)는 보통 때는 열린 상태로 있고 밸브-작동 메커니즘과 인터페이스할 때는 닫힌 상태로 전환할 수 있다. 대안적으로, 밸브(43)는 보통 때는 닫힌 상태로 있고 밸브-작동 메커니즘과 인터페이스할 때는 열린 상태로 전환할 수 있다.
도 4a 및 도 6a 내지 도 6b에 도시된 변형에서, 밸브(43)는 탄성체를 포함하고, 베이스 기판(131)의 대응하는 밸브 수용 부분과 정렬하는 시료 처리 칩(132)의 개구부(44)를 통해 베이스 기판(131)에 시료 처리 칩(132)을 결합하도록 구성된다. 이러한 변형에서, 밸브(43)의 전환 가능한 부분은 시료 처리 칩(132)의 배출 개구부(36)에서 베이스 기판(132)의 폐기물 격납 영역(137)의 투입구까지의 흐름 경로를 따라(예를 들어, 시료 처리 카트리지의 폐기물 격납 영역 내로 마이크로웰 영역부터 시료 처리 칩의 배출구까지의 흐름 경로를 따라) 배치되도록 구성된다. 일 예에서, 시료 처리 칩(132)의 개구부(44)는 시료 처리 칩(132)의 배출 개구부(37)와 인접하지만, 다른 변형에서, 개구부(44) 및 배출 개구부(37)는 서로 변위될 수 있고, 또 다른 미세 유체 채널에 의해 연결될 수 있다. 이와 같이, 밸브(43)의 폐쇄는 배출 개구부(37)에서 폐기물 격납 영역(137)으로의 흐름을 차단할 수 있고, 밸브(43)는 배출 개구부(37)에서 폐기물 격납 영역(137)으로의 흐름을 허용하기 위해 열릴 수 있다.
도 6b에 도시된 배이스 기판(131)의 단면 이미지에 도시된 변형에서, 밸브 액추에이터(45)는 아래로부터(예를 들어, 덱 아래로부터) 베이스 기판(131)에 액세스하고, 밸브(43)와 상호 작용하기 위해 베이스 기판(132)의 채널 또는 다른 오목부/개구부를 통과할 수 있다. 특히, 도 6b(상단)에 도시된 바와 같이, 밸브 액추에이터(45)의 (베이스 기판 내로 개구부와 정렬된) 팁(46)이 밸브(예를 들어, 밸브(43)의 탄성막)을 밀 때, 밸브(43)는 닫힌 상태로 전환되어 폐기물 격납 영역(137)에서 시료 처리 칩(132)의 배출 개구부(37)를 유체적으로 분리할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 도 6b(하단)에 도시된 바와 같이, 밸브 액추에이터에 의한 힘의 제거는 밸브(43)로부터 압력을 제거하고 밸브를 열린 상태로 전환하여 폐기물 격납 영역(137)에서 시료 처리 칩(132)의 배출 개구부(36)를 유체적으로 결합할 수 있다. 이와 같이, 밸브 작동 서브시스템은 팁이 밸브 개구부 내로 확장하여 탄성 밸브를 변형시킴으로써 흐름 경로를 닫는 결합 모드 및 팁이 수축됨으로써 흐름 경로를 오픈하는 분리 모드를 포함한다. 그러나, 밸브(43)는 추가적으로 또는 대안적으로 다른 적합한 방식으로 구성될 수 있다.
다른 변형에서, 시스템은 베이스 기판(131)에 및/또는 시료 처리 칩(132)의 다른 흐름 경로에 밸브를 결합하기 위한 유사한 메커니즘을 포함할 수 있다.
그러나, 베이스 기판(131)의 변형은 다른 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 아래에 더 상세히 기술되는 바와 같이, 베이스 기판(131)은 시료 처리 칩(132)을 통한 흐름을 촉진하거나 억제하기 위해, 시료 처리 칩(132)과의 추가 결합을 제공하는 하나 이상의 개구부, 오목부, 및/또는 돌출부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같이, 베이스 기판은 시료 처리 칩(132)을 통한 유체 흐름을 구동 및/또는 중지하기 위해, (예를 들어, 덱(110)을 통해) 펌핑 서브시스템(157)의 펌핑 요소에 베이스 기판(131)을 결합하는 펌프 개구부(46)를 포함할 수 있다.
그러나, 시료 처리 카트리지(130)의 베이스 기판(131)은 다른 적합한 요소를 포함할 수 있다.
2.1.3 덱 지지 요소: 도구 용기 (Tool Container)
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 덱(110)은 도구 용기(140)의 유닛을 지지하기 위한 적어도 하나의 영역(113)을 포함하고, 영역(113)은 후술되는 갠트리(170)의 유체 취급 장치를 기준으로 도구 용기(140)를 배치하는 기능을 한다. 또한, 영역(113)은 보다 컴팩트한 시스템을 제공하고 시약 카트리지(120), 시료 처리 카트리지(130) 및 도구 용기(140) 중 하나 이상의 내용물을 포함하는 자동화 작업의 효율성을 개선하기 위해 사용되고 있는 시료 처리 카트리지(130) 및 시약 카트리지(120)에 근접하게 도구 용기(140)를 배치할 수 있다. 또한, 영역(113)은 도구 용기(140)가 덱(110)의 표면 아래에서 적어도 부분적으로 오목해지도록 하는 개구부를 포함할 수 있다.
도구 용기(140)는 다양한 어플리케이션을 위한 하나 이상의 워크플로에 따라, 하나 이상의 구획에 유체 흡입, 유체 전달, 시료의 비표적 물질에서 표적 물질의 분리를 위한 다양한 도구, 시료 처리 카트리지 덮개 여는 도구(145), 및/또는 다른 도구 중 하나 이상의 유닛을 포함하는 기능을 한다. 이와 같이, 도구 용기(140)는 시료와 시약의 전달 및/또는 혼합, 덱(110)의 다양한 영역에서 요소를 유체적으로 결합 및/또는 분리, 그렇지 않으면 시스템(100)의 하나 이상의 구성 요소와의 상호 작용을 용이하게 할 수 있다.
도 7에 도시되어 있는 변형에서, 도구 용기(140')는 유체 흡입 및/또는 유체 전달(예를 들어, 시약 카트리지(120)로/로부터, 시약 처리 카트리지로/로부터 등)을 위한 일련의 팁(141)을 포함할 수 있다. 일련의 팁(141)은 표준 피펫 팁(예를 들어, P20 팁, P200 팁, P1000 팁 등) 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있고; 추가적으로 또는 대안적으로, 일련의 팁은 (예를 들어, 밀봉 부분을 통해 시약 튜브에 액세스하기 위한) 피어싱 도구, (예를 들어, 유체 흐름을 용이하도록 하기 위한, 애퍼쳐(aperture)를 차단하기 위한, 유체 경로를 정의하기 위한) 무딘 팁, 또는 다른 적합한 팁을 포함할 수 있다. 팁은 피어싱(예를 들어, 시약 스트립 호일 피어싱), 일련의 시약을 전달 및/또는 혼합(예를 들어, 에탄올과 프라이밍 버퍼를 혼합하기 위한 팁, SPRI 에탄올을 전달하기 위한 팁, SPRI 상층액(supernatant)을 전달하기 위한 팁, SPRI 용출 버퍼(elution buffer)를 전달하기 위한 팁), 시료 처리 카트리지(130)의 유닛에 세포 분배, 시료 처리 카트리지의 유닛에 기능화된 입자 분배, 미리 결정된 일련의 프로세스(예를 들어, 입자 세척, 세포 용해, 오일 분배, 사전 역 전사 세척, 후술되는 다른 워크플로)의 수행을 용이하게 하기 것 중 일부 또는 전부에서 구성되거나 그렇지 않으면 그에 사용될 수 있고, 또는 다른 적합한 기능을 가질 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 일련의 팁(141)은 도구 용기(140) 내에 (예를 들어, 유형에 따라, 크기에 따라) 어레이로 배열될 수 있고, 도구 용기(140)의 내부 베이스는 다양한 유체 취급 작업으로부터 팁의 흡입/전달 말단을 떠나는 드립을 포착하기 위한 드립 포착 섹션(drip-catching sections)을 포함할 수 있다. 또한, 도구 용기(140)는 일련의 팁(141)의 개별 팁이 서로 접촉하는 것을 방지하여 교차 오염을 방지하기 위한 이격 요소를 포함할 수 있다. 또한, 피펫터와 인터페이스하기 위한 팁의 하나 이상의 영역은 전도성(예를 들어, 열전도성, 전기 전도성, 금속으로 구성, 전도성 고분자로 구성, 반도체 물질로 구성)일 수 있다.
도 7b에 도시된 3' 처리 프로토콜에 대한 특정 예에서, 도구 용기(140")는 에탄올, 세척 버퍼, 및/또는 프라이밍 용액을 전달하기 위한 제1 팁(1401)(예를 들어, 팁 부피 200 ㎖, 팁 부피 200 ㎕); 세포 현탁액을 전달하기 위한 제2 팁(1402)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 기능화된 입자를 전달하기 위한 제3 팁(1403)(예를 들어, 팁 부피 200㎖, 팁 부피 200 ㎕); 세척 버퍼를 전달하기 위한 제4 팁(1404)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 입자 결합 버퍼를 전달하기 위한 제5 팁(1405)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); DTT 및/또는 용해 버퍼를 전달하기 위한 제6 팁(1406)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); Perfluorinert 오일을 전달하기 위한 제7 팁(1407)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); DTT, 입자 결합 용액, 및/또는 세척액을 전달하기 위한 제8 팁(1408)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); DTT 및/또는 pre-RT 반응 세척액을 전달하기 위한 제9 팁(1409)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 자기 회수를 위한 하나 이상의 자기 슬리브(1410); DTT 및/또는 RT 칵테일 용액을 전달하기 위한 제11 팁(1411)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 엑소뉴클레아제 트리트먼트를 전달하기 위한 제12 팁(1412)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 미네랄 오일을 전달하기 위한 제13 팁(1413)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 엑소뉴클레아제 트리트먼트를 전달하기 위한 제14 팁(1414); 수산화나트륨 용액을 전달하기 위한 제15 팁(1415)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 제2 세척 버퍼를 전달하기 위한 제16 팁(1416)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 제2 가닥 합성 용액을 전달하기 위한 제17 팁(1417); 입자 용액을 전달하기 위한 제18 팁(1418)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 제2 세척 버퍼를 전달하기 위한 제19 팁(1419)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); PCR 마스터 믹스 및/또는 입자 용액을 전달하기 위한 제20 팁(1420)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 미네랄 오일을 전달하기 위한 제21 팁(1421)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); PCR 생성물을 전달하기 위한 제22 팁(1422)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); AMPure 및/또는 상청액을 전달하기 위한 제23 팁(1423)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 에탄올을 전달하기 위한 제24 팁(1424)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 에탄올 전달을 위한 제25 팁(1425)(예를 들어, 팁 부피 1000 ㎖, 팁 부피 1000 ㎕); 에탄올을 전달하기 위한 제26 팁(1426)(예를 들어, 팁 부피 50 ㎖, 팁 부피 50 ㎕); 및 뉴클레아제가 없는 물 및/또는 유래 생성물을 전달하기 위한 제27 팁(1427)(예를 들어, 팁 부피 50 ㎖, 팁 부피 50 ㎕)을 포함할 수 있다.
변형에서, 도구 용기(140)는 추가적으로 또는 대안적으로 다른 시료 처리 도구를 포함할 수 있다. 하나의 변형에서, 도구 용기(140)는 비표적 물질에서 표적 물질을 자기 분리를 위한 분리 도구 팁(142)의 하나 이상의 유닛을 포함할 수 있다(아래에서 더 상세하게 기술됨). 추가적으로 또는 대안적으로, 변형에서, 도구 용기(140)는 전술한 덮개(135)를 오픈 구성으로 전환하기 위한 덮개 여는 도구(145)의 유닛을 추가적으로 또는 대안적으로 포함할 수 있다. 그러나, 도구 용기(140) 및/또는 그 내용물의 처분성과 관련하여, 도구 용기(140)는 일회용 요소만 포함하고, 재사용 가능한 요소(예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같은 덮개 여는 도구(145)의 유닛)를 생략하도록 구성될 수 있다.
또한, 도구 용기(140)의 내용물의 유닛은 추가적으로 시약 카트리지(120), 시료 처리 카트리지(130) 중 하나 이상과 함께 포함되거나, 그렇지 않으면 덱(110)에 배열되거나, 덱(110)에서 분리되거나, 시스템(100)에서 분리되거나, 달리 배열될 수 있다. 다른 변형에서, 도구 용기(140)에서 사용된 재사용 가능한 도구는 갠트리(170)와 상호 작용하고 특정 에너지(예를 들어, 열, 광학 신호, 전자기파 등)를 제공하고 및/또는 특정 신호(예를 들어, 광, 열, 전자기 등)를 감지하기 위해 시료 처리 카트리지(130) 및/또는 시약 카트리지(120) 위의 특정 위치로 이동하기 위해 전기식, 전자기식, 광학식 또는 상이한 양식의 조합을 사용하는 다른 도구를 포함할 수 있다. 이들 도구는 제어 전자 장치에 유선으로 연결되거나 무선으로 충전 및 제어/통신할 수 있다.
2.1.4 덱 지지 요소: 등록 및 유지 기능 (Registration and Retention Features)
도 8a 내지 도 8i에 도시된 바와 같이, 덱(110)은 시약 카트리지(120)를 위한 영역(111), 시료 처리 카트리지(130)를 위한 영역(112), 도구 용기(140)를 위한 영역(113)을 기준으로 배치된 일련의 유지 요소를 포함할 수 있고, 일련의 유지 요소는 시료를 처리하는 작업 동안 덱(110)에 시약 카트리지(120), 시료 처리 카트리지(130) 및 도구 용기(140)를 등록 및 유지하고, 적절한 때에 덱(110)에서 시약 카트리지(120), 시료 처리 카트리지(130) 및 도구 용기(140)를 분리할 수 있게 하는 기능을 한다. 일련의 유지 요소는 스냅 핏, 프레스 핏, 래칫, 또는 다른 적합한 메커니즘을 통해 유지를 제공하도록 구성된 기계적 유지 요소(예를 들어, 오목부, 돌출부 등)을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일련의 유지 요소는 자기 유지 요소 또는 다른 적합한 유지 요소를 포함할 수 있다. 자기 유지 요소를 포함하는 변형에서, 관련 자석은 관련 자기 분리 메커니즘을 방해하지 않도록 하기 위해 (아래의 2.1.8과 관련하여 기술되는) 시약 카트리지(120) 및 덱(110)의 자기 분리 영역에서 멀리 떨어진 위치에 배치될 수 있다. 대안적으로, 관련 자석은 시약 카트리지(120) 및/또는 시스템의 다른 적합한 부분에서 수행되는 자기 분리 작업을 용이하게 하기 위해 시약 카트리지(120) 및 덱(110)의 자기 분리 영역에 근접한 위치에 배치될 수 있다.
유지 요소는 시약 카트리지(120), 시료 처리 카트리지(130), 및 도구 용기(140) 각각에 대해 균일한 메커니즘을 제공할 수 있다. 대안적으로, 시약 카트리지(120), 시료 처리 카트리지(130), 및 도구 용기(140)는 각각 적절한 때 상이한 메커니즘에 의해 작동하는 상이한 유지 요소를 포함할 수 있다. 일련의 유지 요소에 의해 지지되는 유지 메커니즘은 수동으로 작동될 수 있다(예를 들어, 사용자는 덱(110)과 구성 요소를 분리 및/또는 결합하기 위해 유지 요소와 상호 작용한다). 추가적으로 또는 대안적으로, 일련의 유지 요소에 의해 지지되는 유지 메커니즘은 (예를 들어, 결합 모드와 분리 모드 사이에서 전환하기 위해 유지 요소에 결합된 액추에이터를 사용하여) 비수동적으로 작동될 수 있다. 유지 메커니즘은 (예를 들어, 수동 작업자 또는 장치에 의한 결합을 용이하게 하기 위한) 적절한 형태, 로딩 및 언로딩 힘, 및/또는 (예를 들어, 덱(110)의 다른 민감한 요소에) 전달된 힘으로 작동하도록 구성된다.
도 8a에 도시된 변형에서, 덱(110)은 시약 카트리지(120)를 위한 영역(111)에 대응하는 유지 요소의 제1 부분집합(21), 시료 처리 카트리지(130)를 위한 영역(112)에 대응하는 유지 요소의 제2 부분집합(22), 및 도구 용기(140)를 위한 영역(113)에 대응하는 유지 요소의 제3 부분집합(23)을 포함할 수 있다.
도 8a와 관련하여, 영역(111)에서 유지 요소의 제1 부분집합(21)은 시약 카트리지(120)의 대응하는 유지 인터페이스(31)를 상보하는 방식으로 영역(111) 주위에(예를 들어, 영역(111)의 반대쪽에) 배치된 일련의 스냅 선반을 포함할 수 있다. 더 상세하게, 도 8b 및 도 8c에 도시된 바와 같이, 시약 카트리지(120')의 유지 인터페이스(31)는 영역(111)에 배치되도록 베이스라인 위치로부터 압축될 수 있는 일련의 탭(예를 들어, 가요성 탭)을 포함할 수 있고, 압축된 구성에서 해제되면 일련의 탭을 스냅 선반에 걸 수 있다. 유지 인터페이스(31)의 일련의 탭은 사용자가 일련의 탭을 손쉽게 압축할 수 있도록 하는 그립 기능(예를 들어, 범프 등)을 추가로 포함할 수 있다. 변형과 관련하여, 시약 카트리지(120')의 대응하는 유지 인터페이스 및 유지 요소의 제1 부분집합(21)은 다른 방식으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 시약 카트리지의 일련의 탭은 덱(110)의 유지 요소(21)와 대응하는 정렬로 (예를 들어, 손가락 및/또는 엄지손가락 구멍 컷아웃으로) 시약 카트리지(120)의 비주변 영역에 배치될 수 있다. 강력한 접촉을 제공하는 것과 관련하여, 유지 요소(21)는 표면 사이에 강력한 접촉을 제공하기 위해, 시약 카트리지(120)가 인터페이스하는 덱 요소(예를 들어, 가열 및 냉각 서브시스템 요소, 자기 분리 서브시스템 요소 등)에 대해 편향력을 제공하도록 구성될 수 있다. 덱 요소에 대해 사용되는 편향력은 최소 0.5 lbs 또는 최소 1 lbs 또는 최소 2 lbs, 또는 최소 3 lbs일 수 있다.
도 8a와 관련하여, 영역(112)에서 유지 요소의 제2 부분집합(22)은 시료 처리 카트리지(130)의 대응하는 유지 인터페이스(32)를 상보하는 방식으로 영역(112) 주위에(예를 들어, 영역(112)의 반대쪽에 및 영역(112)의 제3 주변측에) 배치된 일련의 스냅 선반을 포함할 수 있다. 더 상세하게, 도 8d 내지 도 8g에 도시된 바와 같이, 시약 처리 카트리지(130)의 유지 인터페이스(32)는 영역(112)에 배치되도록 베이스라인 위치로부터 압축될 수 있는 일련의 탭(예를 들어, 가요성 탭)을 포함할 수 있고, 압축된 구성에서 해제되면 일련의 탭을 스냅 선반에 걸 수 있다. 이러한 변형에서, 시료 처리 카트리지(130)는 다른 유지 인터페이스(22b)를 반대쪽 스냅 선반과 래칭하기 전에 (예를 들어, 투입 저장소 근처의 시료 처리 카트리지 측에서, 폐기물 격납 영역 영역 근처의 시료 처리 카트리지 측에서) 제1 유지 요소(22a)에 삽입/결합되도록 구성될 수 있다. 시약 카트리지(120)의 일련의 탭과 마찬가지로, 시료 처리 카트리지(130)의 유지 인터페이스(32)의 일련의 탭은 사용자가 손쉽게 일련의 탭을 압축할 수 있도록 하는 그립 기능(예를 들어, 범프 등)을 추가로 포함할 수 있다. 강력한 접촉을 제공하는 것과 관련하여, 유지 요소(22)는 표면 사이에 강력한 접촉을 제공하기 위해, 시약 처리 카트리지(130)가 인터페이스하는 덱 요소(예를 들어, 가열 및 냉각 서브시스템 요소, 펌핑 서브시스템 요소 등)에 편향력을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 덱(110)의 일련의 유지 요소(22)는 시료 처리 카트리지(120)를 가역적으로 결합하고 덮개 오픈 작업 모드와 관련하여 기술한 덮개 여는 도구(145)에 대항력을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 8a와 관련하여, 영역(113)에서 유지 요소의 제3 부분집합(23)은 도구 용기(140)의 대응하는 유지 인터페이스(33)를 상보하는 방식으로 영역(113) 주위에(예를 들어, 영역(113)의 반대쪽에) 배치된 일련의 스냅 선반을 포함할 수 있다. 더 상세하게, 도 8h 및 8i에 도시된 바와 같이, 도구 용기(140)의 유지 인터페이스(33)는 영역(113)에 배치되도록 베이스라인 위치로부터 압축될 수 있는 일련의 탭(예를 들어, 가요성 탭)을 포함할 수 있고, 압축된 구성에서 해제되면 일련의 탭을 스냅 선반에 걸 수 있다. 유지 인터페이스(33)의 일련의 탭은 사용자가 손쉽게 일련의 탭을 압축할 수 있도록 하는 그립 기능(예를 들어, 범프 등)을 추가로 포함할 수 있다.
그러나, 전술한 덱(110)의 유지 요소의 변형은 다른 적합한 기능을 포함하거나 다른 적합한 방식으로 관련 요소에 대해 구성될 수 있다.
2.1.5 덱 지지 요소: 가열 및 냉각 서브시스템 (Heating and Cooling Subsystem)
도 1a 내지 도 1d 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 시약 카트리지(120) 및/또는 시료 처리 카트리지(130)의 원하는 영역에 및/또는 원하는 영역으로부터 열을 전달하는 기능을 하는 가열 및 냉각 서브시스템(150)을 포함할 수 있다. 가열 및 냉각 서브시스템(150)은 추가적으로 또는 대안적으로 시스템(100)의 내부 공간 내에서 원하는 온도를 유지하는 기능을 할 수 있다. 변형에서, 가열 및 냉각 서브시스템(150)은 가열 요소(예를 들어, 펠티에 가열 요소, 저항성 가열 요소, 다른 가열 요소), 냉각 요소(예를 들어, 펠티에 냉각 요소, 냉장 알루미늄 블록, 냉각수 순환을 위한 유체 경로 시스템 등), 가열 및 냉각 요소에서 다른 물체에 열을 전달하기 위한 접촉 또는 비접촉 열체, 방열판, 송풍기, 온도 센서, 및 (예를 들어, 아래에서 더 상세히 기술되는 베이스(180)의 처리 요소에 전기적으로 결합된) 열 제어 회로 중 하나 이상의 유닛을 포함할 수 있다. 변형에서, 냉각 요소(들)은 2℃ 내지 8℃, 더 바람직하게는 4℃에서 저장 공간 및/또는 시료를 유지할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 냉각 요소는 적합한 온도(예를 들어, 2℃ 이하, 8℃ 이상 등)에서 하나 이상의 저장 공간/시료를 유지할 수 있다.
가열 및 냉각 서브시스템(150)의 하나 이상의 부분은 다양한 어플리케이션에 열 전달 기능을 제공하기 위해 덱(110)에 의해 지지된 다른 시스템 요소의 원하는 부분(예를 들어, 시약 카트리지, 시료 처리 카트리지, 도구 용기 등)과 열적으로 인터페이스하거나 그렇지 않으면 결합하기 위해 덱(110)의 개구부 내로 통과할 수 있다. 대안적으로, 덱(110)은 열 전달 어플리케이션을 위해 원하는 영역에서 열전도성 물질로 구성될 수 있고, 가열 및 냉각 서브시스템(150)의 부분은 열 전달을 위해 덱(110)의 열전도성 물질 영역에 접촉하도록 구성될 수 있다.
도 2b에 도시된 특정 예에서, 가열 및 냉각 서브시스템(150)은 덱(110)에 의해 지지된 시약 카트리지(120) 및 시료 처리 카트리지(130)의 원하는 부분과 가열 요소를 열적으로 인터페이스하도록 하는 일련의 열체를 포함한다. 일련의 열체는 전술한 시약 카트리지(130')의 제1 도메인(121')과 인터페이스하도록 구성되고 덱(110)의 개구부를 통과하는 제1 열체(156')(예를 들어, 열판)을 포함하고, 제1 열체(156')는 (예를 들어, 제1 도메인(121')의 저장 공간에 저장된 물질에 냉장 환경을 제공하기 위해) 제1 도메인(121')의 저장 공간을 둘러싸기 위한 다수의 오목부를 포함한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 일련의 열체는 전술한 시약 카트리지(130')의 제3 도메인(123')과 인터페이스하도록 구성되고 덱(110')의 개구부를 통과하는 제2 열체(157')(예를 들어, 열판)를 또한 포함할 수 있고, 제2 열체(157')는 (예를 들어, 제3 도메인(123')의 저장 공간 내에서 수행되는 프로세스를 위한 PCR 및/또는 다른 가열 작업을 위한 열을 전달하기 위해) 제3 도메인(123')의 저장 공간을 둘러싸기 위한 다수의 오목부를 포함한다. 도 2b 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 일련의 열체는 전술한 시료 처리 칩(132)의 일련의 마이크로웰(34)과 인터페이스하도록 구성되고 덱(110')의 개구부를 통과하는 제3 열체(158')(예를 들어, 열판)를 또한 포함할 수 있고, 제3 열체(158')는 시료 처리 카트리지(130)의 마이크로웰로/로부터 균일하게 열을 전달하기 위해 실질적으로 평면인 기판을 제공한다.
변형에서, 일련의 열체는 열전달을 위한 더 큰 표면적을 제공하기 위해 (예를 들어, 시약 카트리지/시료 처리 카트리지와의 인터페이스에서 멀리 떨어진 열체 측면에 있는) 방열판 요소(155)에 결합될 수 있다. 또한, 도 2d 내지 도 2f에 도시된 바와 같이, 아래에서 더 상세히 후술하는 베이스(180)와 덱(110) 사이의 영역은 필요에 따라 일련의 열체로부터 멀리 떨어져 대류로 열을 전달하기 위한 열 메커니즘을 제공하기 위해 하나 이상의 송풍기(154) 및/또는 덕트(153)를 포함할 수 있다. 또한, 전술한 변형에서, 가열 및 냉각 서브시스템(150)의 하나 이상의 부분(예를 들어, 열체 등)은 바른 위치에 있는 대응하는 카트리지(예를 들어, 시약 카트리지, 시료 처리 카트리지 등)의 유지를 용이하게 하는 기능을 포함할 수 있다.
변형에서, 가열 및 냉각 서브시스템(150)의 열체 및/또는 다른 부분의 하나 이상은 덱(110)에 의해 지지된 요소와 열 전달을 시작하고 끝내도록 열체를 이동시키는 액추에이터에 결합될 수 있지만, 시스템(100)의 변형은 가열 및 냉각 서브시스템(150)의 액추에이터를 생략할 수 있다.
2.1.6 덱 지지 요소: 펌핑 서브시스템 (Pumping Subsystem)
도 1a, 도 2b 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 전술한 시료 처리 카트리지(130)의 원하는 부분에 양압 및/또는 음압을 제공하는 기능을 하는 (예를 들어, 덱(110) 및/또는 베이스(180)에 결합된) 펌핑 서브시스템(157)을 포함할 수 있다. 더 상세하게, 펌핑 서브시스템(157)은 투입 저장소(133)로부터 및 시료 처리 카트리지(130)의 시료 처리 칩(132)으로의 유체 흐름을 구동하는 기능을 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 펌핑 서브시스템(157)은 시료 처리 카트리지(130)의 폐기물 격납 영역(137)으로부터 및 외부 폐기물 용기로 유체를 제거하는 기능을 할 수 있다. 변형에서, 펌핑 서브시스템(157)은 덱(110)에 있는 개구부를 통해 시료 처리 카트리지(130)와 인터페이스하도록 구성된 하나 이상의 포트(58)(예를 들어, 진공 포트), 포트(58)에 결합된 하나 이상의 펌프(예를 들어, 진공 펌프, 연동 펌프 등), 펌프(들)에 결합된 압력 구동 경로를 제공하기 위한 하나 이상의 매니폴드, 압력 경로를 따라 압력 레벨을 감지하도록 구성된 하나 이상의 압력 센서, 및/또는 (예를 들어, 아래에서 더 상세히 기술되는 베이스(180)의 처리 요소에 전기적 결합된) 펌핑 서브시스템(157)의 작업을 제어하도록 구성된 하나 이상의 제어 회로 요소를 포함할 수 있다. 이와 같이, 변형에서, 시료 처리 카트리지(130)에 직접 결합되지 않은 펌핑 서브시스템(157)의 부분은 덱(157)과 베이스 사이에 위치할 수 있다.
변형에서, 펌핑 서브시스템(157)의 포트(들)(58)은 시료 처리 카트리지(130)의 적합한 영역(예를 들어, 투입구, 웰 등)에 결합(예를 들어, 물리적으로 연결, 유체적으로 연결)될 수 있고, 추가적으로 또는 대안적으로 시약 카트리지(120), 시스템(100)의 다른 유체 경로, 또는 시스템(100)의 다른 적합한 구성 요소에 결합될 수 있다.
제1 특정 예에서, 도 2f 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 펌핑 서브시스템(157)은 덱(110)과 베이스(180) 사이에 배치되고 시료 처리 카트리지(130)의 베이스 기판(131) 바닥의 넓은 표면에 배치된 커플링을 통해 폐기물 배출구(51)에서 폐기물 격납 영역에 결합된 펌프(59)(예를 들어, 연동 펌프)를 포함하고, 펌프(59)는 그에 따라 음압 및/또는 양압을 가함으로써 정방향 및 역방향으로 시료 처리 칩(132)을 통해 유체를 끌어당길 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 펌핑 서브시스템(157)은 아래에서 더 상세히 기술되는 유체 레벨 감지 서브시스템(159)과 관련된 트리거링 이벤트에 따라 미리 결정된 압력(예를 들어, -0.25 psi 또는 -1 psi 또는 -2.5 psi)에서 시료 처리 칩(132)을 통해 및 투입 저장소(133)로부터 유체를 끌어당길 수 있다.
닫힌 상태와 열린 상태 사이에서 덮개(135)를 전환하는 덮개 여는 도구(145)에 의해 가해진 힘 및 시료 처리 카트리지(130)와 관련하여, 상기 섹션 2.1.4에 기술된 유지 요소는 전술한 바와 같이 덮개(135)를 오픈하기 위해 덮개 여는 도구(145)에 의해 가해진 힘과 균형을 유지하는/대항하는 유지력을 제공할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 펌핑 서브시스템(157)의 하나 이상의 부분은 전술한 바와 같이 덮개(135)를 오픈하기 위해 덮개 여는 도구(145)에 의해 가해진 힘과 균형을 유지하는/대항하는 유지력을 제공하고 바른 위치에 있는 시료 처리 카트리지(130)를 유지할 수 있다. 특정 예에서, 포트(58)는 덮개 여는 도구(145)에 대항력을 제공하기 위해 시료 처리 카트리지(130)와 결합할 수 있다. 그러나, 시스템(100)의 다른 부분이 추가적으로 또는 대안적으로 대항력을 제공할 수 있다.
2.1.7 덱 지지 요소: 유체 레벨 감지 서브시스템 (Fluid Level Detection Subsystem)
도 1a, 도 2b 및 도 9에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 시료 처리 카트리지(130)와 인터페이스하도록 구성되고 덱(110)에 의해 적어도 부분적으로 지지되는 유체 레벨 감지 서브시스템(159)을 포함할 수 있다. 유체 레벨 감지 서브시스템(159)은 시료 처리 카트리지(130) 및/또는 시스템(100)의 다른 유체 처리 요소에서 유체와 관련된 유체 매개변수(예를 들어, 두 부분으로 이루어진 유체의 존재, 유체 부피, 유체 유량, 유체 유형 등)을 감지 및/또는 측정하는 기능을 한다. 변형에서, 유체 레벨 감지 서브시스템(159)은 (예를 들어, 아래에서 더 상세히 기술되는 베이스(180)의 처리 요소에 전기적으로 결합된) 유체 레벨 제어 회로에 결합된 유체 레벨 센서(63)를 포함할 수 있다.
유체 레벨 센서(63)의 유닛은 시료 처리 카트리지(130)의 투입 저장소(133)와 관련된 유체 매개변수(예를 들어, 투입 저장소에서 마이크로웰로 지나가는 유체)를 결정할 수 있다. 유체 레벨 센서(63)의 유닛은 추가적으로 또는 대안적으로 시료 처리 카트리지(130)의 배출구와 관련된 유체 매개변수(예를 들어, 마이크로웰에서 배출구로 지나가는 유체, 배출구에서 폐기물 격납 영역으로 지나가는 유체 등)를 결정할 수 있다. 유체 레벨 센서(63)의 유닛은 추가적으로 또는 대안적으로 시료 처리 카트리지(130)의 폐기물 격납 영역과 관련된 유체 매개변수(예를 들어, 폐기물 격납 영역에서의 유체 부피) 또는 다른 적합한 유체 매개변수를 결정할 수 있다. 유체 레벨 센서(63)는 광학 센서, 압력 센서, (예를 들어, 유체 경로에서 특정 온도의 유체를 감지하기 위한) 온도 센서, 또는 유체의 존재를 감지하고 선택적으로 시료 처리 카트리지에서 유체(예를 들어, 부피 유량 등)와 관련된 값을 결정하도록 구성된 다른 적합한 센서 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
제1 변형에서, 시스템은 투입구에서 일련의 웰로 전달되고 있는 유체의 존재를 감지하도록 구성된 광학 센서(63)를 포함한다. 일 예에서, 적외선(IR) 방출기/감지기 쌍은 시료 처리 카트리지(130)의 투입 저장소(133)에서 (예를 들어, 유체가 존재하는 지속 시간을 기반으로 하여) 전달되고 있는 유체의 존재 및 유체의 부피를 결정하기 위해 사용된다.
도 2b 및 도 9에 도시된 특정 예에서, 유체 레벨 감지 서브시스템(159)은 시료 처리 카트리지(130)의 투입 저장소(133)를 가로질러 IR 감지기(63b)로부터 변위되고 IR 감지기(63b)에 대향하는 IR 방출기(63a)를 포함하고, IR 방출기(63a) 및 IR 감지기(63b)는 시료 처리 카트리지(130)의 베이스 기판의 아래쪽 내부 부분 내에 배치되어 투입 저장소(133)의 내부 공간 및 벽을 가로질러 IR 방사선을 통과시킴으로써 유체 레벨을 감지할 수 있다. 그러나, 유체 레벨 센서(63)의 변형은 다른 적합한 방식으로 구성될 수 있다.
2.1.8 덱 지지 요소: 분리 서브시스템 및 작업 모드 (Separation Subsystem and Operation Modes)
도 1a, 도 2b 및 도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 (예를 들어, 자기력을 사용하여, 다른 힘을 사용하여) 비표적 물질에서의 표적 물질 분리를 용이하게 하는 기능을 하는 분리 서브시스템(160)을 포함할 수 있다. 변형에서, 분리 서브시스템(160)은 본 참조에 의해 그 전체가 본원에 통합되는 2019년 6월 26일자로 출원된 "마이크로웰로부터 표적 물질을 회수하기 위한 시스템 및 방법"이라는 제목의 미국 특허 출원 제62/866,726호에 기술된 구성 요소의 실시예, 변형 및 예를 포함할 수 있다. 그러나, 분리 서브시스템(160)의 변형은 추가적으로 또는 대안적으로 다른 구성 요소를 포함할 수 있다.
하나의 변형에서, 도 10a 내지 도 10c에 도시된 바와 같이, 분리 서브시스템(160)은 후술되는 갠트리의 유체 취급 서브시스템(예를 들어, 피펫 인터페이스)에 대한 인터페이스(162)를 포함하는 제1 본체(161) 및 표적 물질 분리를 위해 자기력을 제공하도록 구성된 자기 원위 영역(163)을 포함할 수 있다. 이러한 변형에서, 자기 원위 영역(163)은 전술한 자기 슬리브(예를 들어, 도구 용기(140))의 하나 이상의 유닛과 결합하도록 구성될 수 있고, 자기 슬리브(1410)는 일회용 요소일 수 있다. 또한, 인터페이스(162)는 아래에서 더 상세히 기술되는 갠트리(170)에 결합된 피펫팅 헤드에 결합하여 피펫팅 헤드에 의해 제공되는 자기력, 유체 흡입 및/또는 유체 전달 작업을 통해 표적 또는 비표적 물질 회수를 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 시스템(100)은 시료에서 표적 물질을 자기 분리하기 위해 시료 처리 카트리지(130)와 시약 카트리지(120) 사이에서 갠트리(170)가 자기 슬리브(1410)에 결합된 제1 본체(161)를 이동시키는 분리 모드를 포함할 수 있다. 또한, 분리 서브시스템(160)을 사용하여 구현되는 방법의 실시예는 시료의 표적 물질(또는 비표적 물질)에 결합된 자기 입자만 회수되는 >90%의 회수 효율로 빠르게 표적 물질을 회수할 수 있다. 따라서, 분리 서브시스템(160)은 선택적 회수 효율을 증가시킴으로써 처리 비용 및 (필요량 감소, 생화학 반응의 분열 감소로 인한) 처리 시약 및 다른 물질 비용과 관련된 후속 비용을 감소시킬 수 있다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 제1 본체(161)는 후술하는 갠트리(170)의 유체 취급 서브시스템에 대한 인터페이스를 포함할 수 있고, 인터페이스는 유체 취급 서브시스템의 대응하는 결합 영역을 보완하는 결합 영역을 포함한다. 인터페이스(162)의 결합 영역은 자기 결합 메커니즘; 프레스 끼워맞춤; 스냅 끼워맞춤; 나사 조임 메커니즘; 암-수 연결; 또는 유체 취급 서브시스템과의 가역적 결합을 제공하기 위한 다른 적합한 메커니즘에 의해 작동할 수 있다.
제1 본체(161)의 자기 원위 영역(163)은 영구 자석을 제공하기 위한 물질을 포함하거나 그 물질로 구성될 수 있고, 또는 대안적으로 (예를 들어, 시스템(100)의 적합한 전자 장치에 결합된) 전자석으로 구성될 수 있다. 변형에서, 자기 원위 영역(163)은 알니코, 네오디뮴, 네오디뮴 철 붕소, 사마륨 코발트, 페라이트, 및 다른 적합한 자기 물질 중 하나 이상으로 구성될 수 있다. 형태에서, 자기 원위 부분(163)은 자기 슬리브(1410)의 유닛이 자기 원위 부분과 결합(예를 들어, 가역적 결합)할 수 있도록 자기 슬리브의 형태를 상보(complement)할 수 있다. 또한, 자기 원위 부분(163)의 형태 및 폴(pole) 구성은 포획된 입자가 제거되는 대부분의 표적 마이크로웰에 거의 수직인 자기력이 가해지도록 하는 것이다.
자기 슬리브(1410)는 시료 처리 칩(132)으로부터 물질의 전달을 가능하게 하기 위해, 예를 들어 액세스 영역(134)을 통해, 시료 처리 칩(132)과 인터페이스하도록 구성된 제1 영역(1410a)을 포함할 수 있다. 또한, 자기 슬리브(1410)는 제1 본체(161)의 자기 원위 부분(163)과 결합하기 위한 제2 영역(1410b) 및 제1 영역부터 제2 영역까지 통과하는 내부 공동(1410c)을 포함할 수 있다. 자기 슬리브(1410)는 시료 처리 칩(132)의 물리적으로 접촉하는 웰 또는 다른 민감한 물질로부터 제1 본체(163)를 분리하는 구조를 제공하고, 표적 물질(또는 비표적 물질)의 회수를 위해 원하는 영역에 대한 자기장 인가를 지원하는 기능을 한다. 또한, 자기 슬리브(1410)는 시스템(100)의 사용 사이에 폐기될 수 있는 일회용 구성 요소 역할을 하여 시료 교차 오염을 방지하는 기능을 할 수 있다.
자기 슬리브(1410)는 형태학적으로 내부 공동(1410c)이 있는 각기둥 모양일 수 있고, 그 종축을 따르는 자기 슬리브(1410)의 단면은 다각형 둘레, 타원형 둘레, 비정질 둘레 또는 다른 적합한 모양(예를 들어, 닫힌 모양, 열린 모양)의 경계에 의해 정의된다. 자기 슬리브(1410)의 단면은 시료 처리 칩(132)의 마이크로웰 영역이 차지하는 공간의 모양을 상보(complement)할 수 있지만, 대안적으로 시료 처리 칩(132)에 대응하는 모양을 상보(complement)하지 않을 수도 있다. 바람직하게, 자기 슬리브(1410)는 자기 원위 부분(163)으로부터 자기 슬리브(1410)의 제1 영역(1410a)과 인터페이스하는 시료 처리 칩(132)으로의 자기력 인가를 지지하는 벽 두께를 갖는다. 벽 두께는 어댑터(210)의 길이를 따라 일정하거나 일정하지 않을 수 있다. 예에서, 벽 두께는 0.2 ㎜ 내지 3 ㎜ 두께일 수 있지만, 다른 예에서, 벽 두께는 다른 적합한 두께를 가질 수 있다. 표면에 비드가 포획된 후 다른 용기로 방출되는 동안 작은 자기 입자(1 ㎛내지 3 ㎛)가 표면에 포획되지 않도록 하기 위해 자기 입자를 받아들이는 자기 슬리브(1410)의 표면은 매끄럽게(즉, 표면 마감 상태가 SPIB1보다 양호하게) 만들어진다.
자기 슬리브(1410)는 추가적으로 또는 대안적으로 분리 서브시스템(160)의 분리 작업 모드를 가능하기 하는 구조적 특징을 포함할 수 있다. 예를 들어, (아래에서 더 상세히 기술되는) 피펫팅 헤드로부터 자기 슬리브(1410)의 해제와 관련하여, 자기 슬리브(1410)는 돌출부(1410d)를 포함하여 다른 물체(예를 들어, 슬리브 스트리핑 도구(165))가 돌출부(1410d)에 힘을 제공함으로써 제1 본체(1610)에서 자기 슬리브(1410)를 분리할 수 있도록 구성된다.
전술한 바와 같이, 자기 슬리브(1410)는 제1 영역(1410a)에서 액세스 영역(134)을 통해 노출된 시료 처리 칩(132)의 영역에 결합하여, 영역에 자기력의 인가를 용이하게 하고 추가 후속 처리를 위해 자기 슬리브(1410)로 물질(예를 들어, 자기 입자에 결합된 표적 또는 비표적 물질)을 끌어당길 수 있다. 따라서, 자기 슬리브(1410)는 시료 처리 칩(132)에서 자기 슬리브(1410)로 표적 물질을 끌어당기기 위한 메커니즘을 용이하게 하기 위해 제1 영역(1410a)에 밀봉 부분을 포함할 수 있다. 밀봉 부분은 자기 슬리브(1410)와 통합된 요소 또는 분리된 요소일 수 있다. 그러나, 자기 슬리브(1410)는 제1 영역(1410a)에서 밀봉 부분을 생략할 수 있다.
자기 슬리브(1410)는 작업 중 자기 원위 부분(163)에 의해 인가되는 자기장에 악영향을 미치지 않는 고분자 물질(예를 들어, 플라스틱)로 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 자기 슬리브(1410)는 시스템(100)의 사용 어플리케이션을 지원하기 위해 자성이거나 유도 자기장을 생성할 수 있는 물질(예를 들어, 금속 물질)로 구성되거나 그 물질(예를 들어, 그 물질의 입자)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 자기 슬리브(1410)는 다른 적합한 물질로 구성될 수 있다. 자기 슬리브(1410)의 물질(들)의 분포는 시료 처리 칩(132)의 포획 영역에서 원하는 자기 효과와 관련하여, 어댑터의 본체를 통해 균질하거나 비균질할 수 있다. 자기 슬리브(141)의 내부 공동(1410c)은 매체(예를 들어, 자기 매체 등)을 포함할 수 있고, 또는 대안적으로 매체를 포함하지 않을 수도 있다.
도 1a, 도 2b 및 도 11a 내지 도 11b에 도시된 바와 같이, 변형에서, 분리 서브시스템(160)은 하우징(168) 내에 일련의 자석(167)을 포함하는 자석 서브시스템(166)을 포함할 수 있고, 자석 서브시스템(166)은 (예를 들어, 덱(110)의 개구부를 통해) 덱(110)을 기준으로 일련의 자석(167)을 이동시키고, 전술한 시약 카트리지(120)의 하나 이상의 분리 저장소(129)와 정렬/비정렬하도록 구성된 자석 액추에이터(169)를 추가로 포함한다. 또한, 자석 액추에이터(169)는 아래에서 더 상세하게 기술되는 (예를 들어, 베이스(180)에서) 제어 회로에 결합될 수 있다. 또한, 자석 액추에이터(169)는 수축 상태와 확장 상태 사이에서 일련의 자석을 전환하도록 구성될 수 있고, 확장 상태에서, 일련의 자석은 (예를 들어, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이) 덱의 제1 영역 내로 통과한다. 이와 같이, 분리 서브시스템(160)은 비표적 물질에서 표적 물질을 분리하기 위한 작업을 가능하게 하기 위해 덱(110) 및/또는 베이스(180)에 의해 지지되는 요소를 또한 포함할 수 있다.
변형에서, 일련의 자석(167)은 (예를 들어, 시스템(100)의 적합한 전자 장치에 결합된) 하나 이상의 영구 자석 및/또는 전자석을 포함할 수 있다. 영구 자석은 알니코, 네오디뮴, 네오디뮴 철 붕소, 사마륨 코발트, 페라이트 및 다른 적합한 자기 물질 중 하나 이상으로 구성될 수 있다.
도 11a 및 도 11b에 도시된 예에서, 일련의 자석(167)은 (예를 들어, 시약 카트리지(120)에서 정제 작업의 수행을 위해) 선형 어레이로 배열된 자석의 제1 부분집합을 포함할 수 있고, 자석의 제1 부분집합의 위치는 아래의 섹션 3의 워크플로 및 상기 시약 카트리지(120')와 관련하여 기술된 입자 분리/정제를 위한 제5 도메인(125') 공간의 위치에 대응한다. 도 11a 및 도 11b에 도시된 예에서, 일련의 자석(167)은 (예를 들어, 초기 비드 회수를 위해) 시약 카트리지(120)의 분리 저장소(129a)와 상호 작용하기 위해, 자석의 제1 부분집합과 관련된 축으로부터 변위되거나 달리 오프셋된 자석의 제2 부분집합(167b)(예를 들어, 하나 이상의 자석)을 또한 포함할 수 있다. 그러나, 일련의 자석(167)은 시약 카트리지(120) 또는 다른 카트리지의 분리 저장소와의 적절한 상호 작용을 제공하는 것과 관련하여 다른 적합한 방식(분산된 어레이 관련, 개수 관련)으로 배열될 수 있다.
하우징(168)은 일련의 자석(167)을 둘러싸고, 시약 카트리지(120)의 대응하는 부분과 정렬/비정렬로 일련의 자석(167)을 전환하는 것과 관련하여 순조로운 작업을 제공하는 기능을 한다. 따라서, 도 11b에 도시된 바와 같이, 자석의 제1 부분집합(167a) 및 자석의 제2 부분집합(167b)이 있는 구성과 관련하여, 하우징(168)은 자석의 제1 부분집합(167a)을 추적하는 제1 표면(예를 들어, 제1 평면) 및 자석의 제2 부분집합(167b)을 추적하는 제2 표면(예를 들어, 제2 평면)을 포함할 수 있고, 제1 표면(168a) 및 제2 표면(168b)은 서로 떨어져 있다. 이런한 변형에서, 한쌍의 마주보는 벽은 시약 카트리지(120)와 인터페이스하기 위해 덱(110)을 통해 하우징(168) 및 자석의 원활한 작동(예를 들어, 슬라이딩 작동)을 촉진하기 위해 제1 표면 및 제2 표면으로부터 연장될 수 있다.
시약 카트리지(120')와 관련하여, 도 3a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 자기 분리를 위해 구성된 시약 카트리지(120)의 공간은 각각 평면 표면(128a), 또는 (예를 들어, 연장된 자석 상태에서) 작업 동안 하우징(168)에 가장 근접하도록 구성된 측면에서 하우징(168)에 상보적인(complementary) 다른 표면을 각각 포함할 수 있다. 또한, 자기 분리를 위해 구성된 시약 카트리지(120)의 공간은 각각 후술되는 갠트리(170)에 결합된 피펫터에 의한 유체의 흡입 및/또는 전달을 위해 하우징(168)으로부터 멀리 변위된 제2 표면(128b)(예를 들어, 곡면)을 포함할 수 있다. 시약 카트리지(120)의 분리 공간/저장소(129)를 통해 세로로 취한 단면은 분리 작업이 더 적은 양의 유체를 필요로 하고 및/또는 비표적 물질에서 표적 물질을 더 효율적으로 흡입하여 분리할 수 있도록 시약 카트리지(120)의 베이스를 향해 더 가늘어질 수 있다.
도 12a 내지 도 12j에 도시된 바와 같이, 분리 서브시스템(160)은 물질 분리를 위한 일련의 작업 모드를 제공할 수 있고, 도 12a에 도시된 바와 같이, 작업 모드는 피펫팅 헤드 또는 (예를 들어, 갠트리(170)와 관련하여 후술되는) 다른 작동 가능한 구성 요소와 결합된 제1 본체(161)의 특정 시스템 구조 구성을 포함하고, 제1 본체는 자기 원위 영역(163), 자기 슬리브(1410), 슬리브 스트리핑 도구(165), 분리 저장소(129), 및 전술한 일련의 자석(167)의 자석(167b)을 갖는다.
더 상세하게, 도 12b에 도시된 바와 같이, 분리 서브시스템(160)은 제1 작업 모드(164a)를 제공할 수 있고, 제1 작업 모드(164a)는 제1 본체(161)가 피펫 인터페이스 또는 (예를 들어, 갠트리(170)와 관련하여 후술되는) 다른 작동 가능한 구성 요소에서 분리되고, 제1 본체(161)의 자기 원위 영역(163)이 자기 슬리브(1410)에서 분리되는 베이스라인 작업 모드이다. 자기 슬리브(1410)는 분리 저장소(129) 위의 (또는 변형에서는 또 다른 위치에 있는) 슬리브 스트리핑 도구(165)에 의해 추가로 유지되고, 자석(167b)은 (예를 들어, 전술한 자석 액추에이터(169)에 의해) 분리 저장소(129)에서 멀리 변위된다.
도 12c에 도시된 바와 같이, 분리 서브시스템(160)은 제2 작업 모드(164b)를 제공할 수 있고, 제2 작업 모드(164b)는 제1 본체(161)가 피펫 인터페이스 또는 (예를 들어, 갠트리(170)와 관련하여 후술되는) 다른 액추에이터 인터페이스(6)와 결합되고, 제1 본체(161)의 자기 원위 영역(163)이 자기 슬리브(1410)에서 분리되는 초기화 작업 모드이다. 자기 슬리브(1410)는 분리 저장소(129) 위의 슬리브 스트리핑 도구(165)에 의해 추가로 유지되고, 자석(167b)은 (예를 들어, 전술한 자석 액추에이터(169)에 의해) 분리 저장소(129)에서 멀리 변위된다.
도 12d에 도시된 바와 같이, 분리 서브시스템(160)은 제3 작업 모드(164c)를 제공할 수 있고, 제3 작업 모드(164c)에서, 제1 본체(161)는 피펫 인터페이스 또는 (예를 들어, 갠트리(170)와 관련하여 후술되는) 다른 액추에이터 인터페이스(6)와 결합되고 분리 저장소(129)와 정렬되도록 이동된다. 제3 작업 모드(164c)에서, 제1 본체(161)의 자기 원위 영역(163)은 자기 슬리브(1410)의 유지된 위치에서 분리 저장소(129) 위의 자기 슬리브(1410)와 결합된다. 제3 작업 모드(164c)에서, 자석(167b)은 (예를 들어, 전술한 자석 액추에이터(169)에 의해) 분리 저장소(129)에서 멀리 변위된다.
도 12e에 도시된 바와 같이, 분리 서브시스템(160)은 제4 작업 모드(164d)를 제공할 수 있고, 제4 작업 모드(164d)에서, 제1 본체(161)는 피펫 인터페이스 또는 (예를 들어, 갠트리(170)와 관련하여 후술되는) 다른 액추에이터 인터페이스(6)와 결합되고 제1 본체(161)의 자기 원위 영역(163)은 분리 저장소(129) 위의 자기 슬리브(1410)와 결합된다. 제4 작업 모드(164d)에서, 피펫팅 헤드(또는 다른 작동 가능한 구성 요소)는 물질(예를 들어, 시료 처리 카트리지로부터의 기능화된 입자)의 추출 및/또는 제1 본체 및 자기 슬리브에 결합된 피펫 인터페이스에서 분리 저장소(129)로의 물질 전달을 준비하기 위해, 슬리브 스트리핑 도구(165)에 의해 제공된 유지된 위치에서 벗어나 제1 본체(161) 및 자기 슬리브(1410)를 이동시킨다. 제4 작업 모드(164d)에서, 자석(167b)은 (예를 들어, 전술한 자석 액추에이터(169)에 의해) 분리 저장소(129)에서 멀리 변위된다.
도 12f에 도시된 바와 같이, 분리 서브시스템(160)은 제5 작업 모드(164e)를 제공할 수 있고, 제5 작업 모드(164e)에서, 제1 본체(161)는 피펫 인터페이스 또는 (예를 들어, 갠트리(170)와 관련하여 후술되는) 다른 액추에이터 인터페이스(6)와 결합되고 제1 본체(161)의 자기 원위 영역(163)은 분리 저장소(129) 위의 자기 슬리브(1410)와 결합된다. 제5 작업 모드(164e)에서, 피펫 인터페이스(또는 다른 작동 가능한 구성 요소)는 피펫팅 헤드에서 분리 저장소(129) 내로 유체를 전달하고, 제1 본체(161)와 여전히 결합되어 있는 (및 기능화된 입자에 결합되어 있는) 자기 슬리브(1410)는 분리 저장소(129)의 유체에 잠기게 된다. 제5 작업 모드(164e)에서, 자석(167b)은 (예를 들어, 전술한 자석 액추에이터(169)에 의해) 분리 저장소(129)에서 멀리 변위된다.
도 12g에 도시된 바와 같이, 분리 서브시스템(160)은 제6 작업 모드(164f)를 제공할 수 있고, 제6 작업 모드(164f)에서, 제1 본체(161)는 피펫 인터페이스 또는 (예를 들어, 갠트리(170)와 관련하여 후술되는) 다른 액추에이터 인터페이스(6)와 결합되고 제1 본체(161)의 자기 원위 영역(163)은 분리 저장소(129) 위의 자기 슬리브(1410)와 결합된다. 제6 작업 모드(164f)에서, 피펫 인터페이스(또는 다른 작동 가능한 구성 요소)는 제1 본체(161)와 여전히 결합되어 있는 자기 슬리브(141)를 슬리브 스트리핑 도구(165)에서 유지된 위치로 다시 이동시키고 (여전히 기능화된 입자에 결합되어 있는) 자기 슬리브(1410)는 분리 저장소(129)의 유체에 잠기게 된다. 제6 작업 모드(164f)에서, 자석(167b)은 (예를 들어, 전술한 자석 액추에이터(169)에 의해) 분리 저장소(129)에서 멀리 변위된다.
도 12h에 도시된 바와 같이, 분리 서브시스템(160)은 제7 작업 모드(164g)를 제공할 수 있고, 제7 작업 모드(164g)에서, 제1 본체(161)는 피펫 인터페이스 또는 (예를 들어, 갠트리(170)와 관련하여 후술되는) 다른 액추에이터 인터페이스(6)와 결합되고 제1 본체(161)의 자기 원위 영역(163)은 분리 저장소(129) 위의 자기 슬리브(1410)와 결합된다. 제7 작업 모드(164g)에서, 제1 본체(161)와 여전히 결합되어 있는 자기 슬리브(141)는 슬리브 스트리핑 도구(165)에서 유지된 위치에 있고, (기능화된 입자와 함께) 자기 슬리브(1410)는 분리 저장소(129)의 유체에 잠기게 된다. 제7 작업 모드(164g)에서, 자석(167b)은 분리 저장소(129)의 벽(128a)에 대해 유체의 기능화된 입자에 결합되어 있는 표적 물질 또는 비표적 물질을 유인 및 유지를 준비하기 위해 (예를 들어, 전술한 자석 액추에이터(169)에 의해) 분리 저장소(129)쪽으로 변위된다.
도 12i에 도시된 바와 같이, 분리 서브시스템(160)은 제8 작업 모드(164h)를 제공할 수 있고, 제8 작업 모드(164h)에서, 제1 본체(161)는 피펫 인터페이스 또는 (예를 들어, 갠트리(170)와 관련하여 후술되는) 다른 액추에이터 인터페이스(6)와 결합되고, 분리 저장소(129)에서 멀리 이동되어 전술한 도구 용기에서 적합한 팁으로 제거 및 교체된다. 제8 작업 모드(164h)에서, 제1 본체(161)의 자기 원위 영역(163)은 자기 슬리브(1410)가 슬리브 스트리핑 도구(165)에서 제 위치에 유지되는 동안 피펫팅 헤드가 자기 슬리브(1410)로부터 제1 본체(161)를 멀리 이동시켜서 분리 저장소(129) 위의 자기 슬리브(1410)에서 분리된다. 제8 작업 모드(164h)에서, 자기 슬리브(1410)는 분리 저장소(129)의 유체에 잠기게 된다. 제8 작업 모드(164h)에서, 자석(167b)은 분리 저장소(129)의 벽(128a)에 대해 유체의 기능화된 입자에 결합되어 있는 표적 또는 비표적 물질을 유지하기 위해 (예를 들어, 전술한 자석 액추에이터(169)에 의해) 여전히 분리 저장소(129)에 근접하게 배치된다. 제8 작업 모드(164h)에서, 자석(167b)은 (예를 들어, 피펫터가 자석(167b)에 의해 결합되지 않은 물질을 끌어당기는 동안 유지를 위해, 피펫터에 의해 바닥에서 나중에 추출하기 위해) 분리 저장소(129)의 바닥 쪽으로 표적 물질을 끌어당긴다.
도 12j에 도시된 바와 같이, 분리 서브시스템(160)은 제9 작업 모드(164i)를 제공할 수 있고, 제9 작업 모드(164i)에서, 피펫팅 헤드/액추에이터 인터페이스(6)는 적합한 팁과 결합되어 분리 저장소(129)에서 물질을 흡입하기 위해 분리 저장소(129) 내로 이동된다. 제9 작업 모드(164i)에서, 자기 슬리브(1410)는 슬리브 스트리핑 도구(165)에서 분리 저장소(129) 위의 위치에서 여전히 유지되고 분리 저장소(129)의 유체 내에 잠겨 있다. 제9 작업 모드(164i)에서, 자석(167b)은 피펫팅 헤드에 의한 물질의 흡입과 함께 (예를 들어, 전술한 자석 액추에이터(169)에 의해) 분리 저장소(129)에서 멀리 이동된다.
도 13a 내지 도 13d는 전술한 작업 모드와 관련하여, 시약 카트리지(120)의 분리 저장소(129)의 슬리브 스트리핑 도구(165)에 대한 자기 슬리브(1410)의 구성에 대한 추가 도면을 도시한다.
그러나, 분리 서브시스템(160)의 변형은 요소를 포함할 수 있고, 중력, 부력, 원심력, 화학적 분리, 및/또는 다른 적합한 분리 방법 중 하나 이상을 기반으로 하는 표적 물질 회수를 위한 작업 모드를 제공할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 전달되고 있는 상이한 입자의 상대적인 공간적 위치를 유지하면서 마이크로웰 칩에서 또 다른 기판 또는 또 다른 새로운 빈 마이크로웰 칩으로 표적 입자를 전달하기 위해 분리 서브시스템(160)에 의한 표적 물질 회수 작업이 사용될 수 있다.
2.2 시스템 - 갠트리 (Gantry)
도 1a, 도 1b, 도 2a 및 도 2c 내지 도 2f에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 덱(110)에 결합되고, 일련의 축을 따라 덱(110)의 요소와 다양한 상호 작용을 하기 위한 하나 이상의 도구를 지지하고 도구의 작동을 가능하게 하는 기능을 하는 갠트리(170)를 포함할 수 있다. 변형에서, 갠트리(170)는 3차원 공간(예를 들어, 덱의 제1 측면에 의해 경계를 이루고 있는 3차원 공간)에서 후술하는 피펫 인터페이스를 갖는 피펫터(174)와 같은 도구를 이동시키기 위한 하나 이상의 레일/트랙을 제공한다. 변형에서, 갠트리(170)를 사용하여 작동된 도구는 덱(110)에 의해 지지된 상이한 구성 요소에 물질(예를 들어, 세포, 시약, 입자 등)을 전달하기 위해 시료 처리 카트리지(130), 시약 카트리지(120), 도구 용기(140) 또는 다른 요소를 기준으로 이동할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 갠트리(170)에 의해 지지된 도구는 (예를 들어, 실행의 적절한 설정 식별과 관련하여, 재고 관리와 관련하여) 덱(110)에 의해 지지된 다양한 일회용품과 관련된 바코드 판독에 사용될 수 있다. 바람직하게, 갠트리(170)는 시약 카트리지(120), 시료 처리 카트리지(130) 및 도구 용기(140)의 넓은 표면에 평행한 하나 이상의 축(예를 들어, 도 2a에 도시된 X축 및 Y축)을 따라, 및 추가적으로 넓은 표면에 수직한 축(예를 들어, 도 2a에 도시된 Z축)을 따라 하나 이상의 도구를 이동하게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 갠트리(170)는 이들 방향의 하위 집합을 따라 또는 다른 적합한 방향을 따라 이동할 수 있다. 이동을 가능하게 하기 위해, 갠트리(170)는 하나 이상의 모터(예를 들어, 각 축 또는 이동 방향에 대한 모터), 각 축 또는 이동 방향에서의 위치 식별을 위한 하나 이상의 인코더, 및/또는 갠트리(170) 제어를 위한 하나 이상의 스위치(예를 들어, 각 축에 대한 광 스위치)(예를 들어, 스위치는 베이스(180)와 관련하여 후술되는 제어 회로와 전기적으로 결합된다)를 포함하거나 그렇지 않으면 이들과 결합한다.
(예를 들어, 도 2a, 도 2b 및 도 2d 내지 도 2f에 도시된 바와 같은) 제1 변형에서, 갠트리(170)는 X축을 따라 도구를 이동시키기 위한 X 레일(171), Y축을 따라 도구를 이동시키기 위한 Y 레일(172), 및 Z축을 따라 도구를 이동시키기 위한 Z 레일(173)을 포함하는 3차원 트랙 어셈블리(X-Y-Z 트랙 어셈블리)를 포함한다. 도 2a에 도시된 변형에서, X 레일(171)은 Y 레일(172)과 결합되어 Y 레일(172)을 따라 슬라이딩하고, Z 레일(173)은 X 레일(171)과 결합되어 X 레일(171)을 따라 슬라이딩하지만, 다른 변형에서 X 레일(171), Y 레일(172) 및 Z 레일(173)은 다른 적합한 방식으로 서로 결합되어 상호 작용할 수 있다. 도 2a에 도시된 변형에서, 갠트리(170)는 덱(110)의 요소와 정렬되도록 X 레일(171) 및 Y 레일(172)을 사용하여 도구를 이동하도록 구성되고, 덱의 요소(예를 들어, 시약 카트리지(120)의 일부, 시약 처리 카트리지(130)의 요소, 도구 용기(140)의 도구)에 액세스하기 위해 Z 레일(173)을 사용하여 도구를 이동하도록 구성된다. 일부 변형에서, 갠트리(170)는 (예를 들어, 프로토콜이 완료되면, 시스템이 꺼질 때, 덮개가 오픈되기 전) 파킹 위치로 되돌아가도록 구성될 수 있고, 파킹 위치는 사용자가 (예를 들어, 팁을 다시 채우기 위해, 튜브에 시약을 채우기 위해, 마이크로웰 카트리지를 제거하기 위해) 덱의 적절한 영역에 액세스할 수 있게 한다. 그러나, 갠트리(170)는 다른 적합한 베이스라인 위치를 가질 수 있다. 갠트리(170)의 다양한 작업 모드는 아래의 섹션 3의 워크플로와 관련하여 추가 기술된다.
2.2.1 갠트리 - 피펫터 (Pipettor)
도 2a에 도시된 바와 같이, 갠트리(170)는 전술한 도구 용기의 것과 같은 많은 팁 또는 다른 도구를 유지, 이동 및/또는 그렇지 않으면 그와 상호 작용하는 기능을 하는 피펫터(174)를 포함할 수 있고 및/또는 피펫터와 상호 작용하도록 구성될 수 있다. 변형에서, 피펫터(174) 어셈블리는 유체의 흡입 및 전달을 위해 차압을 제공하기 위한 펌프(예를 들어, 변위 펌프), 피펫팅 압력을 감지하기 위한 압력 센서, 피펫터(174) 내의 유체 레벨을 감지하기 위한 레벨 센서, (예를 들어, 피펫터(174)에 결합되어 있는 팁의 존재 여부를 결정하기 위한) 팁 감지기, 및 피펫터(174)에서 팁을 제거하기 위한 팁 이젝터에 결합된 팁 이젝션 모터 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 피펫터(174)는 갠트리(170)의 Z 레일(173)에 결합될 수 있지만, 다른 변형에서 피펫터(174)는 추가적으로 또는 대안적으로 갠트리(170)의 다른 부분에 결합될 수 있다.
바람직하게, 피펫터(174)는 자동화된 방식(예를 들어, 전동식, 기계식, 자체 작동식 등)으로 작동 가능하고, 다음의 미리 결정된 매개변수 즉, 양(예를 들어, 정확한 양 분배, 정확한 양 흡입), 각 물질이 분배되는 웰 위의 높이(예를 들어, 프라이밍 버퍼는 각 웰의 상단에서 0.25 ㎜ 내지 0.3 ㎜ 위에서 분배, 세포 현탁액은 각 웰의 상단에서 0.25 ㎜ 위의 높이에서 분배)의 일부 또는 전부를 제어하도록 구성될 수 있고, 또는 적합한 매개변수에 따라 다른 적합한 특성을 제어할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 피펫터(174)는 수동 방식(예를 들어, 사용자에 의해, 사용자가 개입하여, 사용자가 잡고 사용)으로 또는 임의의 적합한 방식으로 작동하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 피펫터(174)는 기계식 도구, 자기식 도구, 광학식 도구, 및 다른 적합한 도구 중 일부 또는 전부와 같이 도구 용기와 관련된 하나 이상의 도구를 집기 위해 사용될 수 있다. 도구(들)이 시약 카트리지 또는 마이크로웰 카트리지의 특정 내용물에 대해 특정 기계식/자기식 및/또는 광학식 기능을 수행할 수 있도록 도구는 피펫터(174)에 의해 시약 카트리지 및/또는 마이크로웰 카트리지로 이동할 수 있다.
2.2.2 갠트리 - 다른 도구 (Other Tools)
추가적으로, 갠트리(170)는 상기의 다른 요소와 관련하여 기술된 하나 이상의 도구를 포함하거나 지지할 수 있다. 예를 들어, 갠트리(170)는 열린 상태와 닫힌 상태 사이에서 시료 처리 카트리지(130)의 덮개(135)를 전환하기 위한 덮개 여는 도구(145)(도 2b에 도시됨)의 유닛과 결합될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 갠트리(170)는 비표적 물질과 표적 물질을 분리하기 위해 (자기 원위 영역(163)이 있는 제1 본체(161)의 작동과 관련하여) 전술한 분리 서브시스템(160)과 관련된 자기 헤드 액추에이터(175)(도 2b에 도시됨)와 결합될 수 있다.
일부 변형에서, 갠트리(170)는 (예를 들어, 실행의 적절한 설정을 식별하는 것과 관련하여, 재고 관리와 관련하여) 덱(110)에 의해 지지된 다양한 일회용품과 관련된 태그(예를 들어, 바코드)를 판독 가능하게 하는 카메라(176)(예를 들어, 라이트와 결합된 카메라)와 직접적으로 또는 간접적으로 결합될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 카메라(176)는 특정 태그를 판독하지 않고 덱(110)에서 요소의 구성을 포획한 이미지 데이터를 전송하기 위한 기능을 포함할 수 있다. 도 2a 및 도 2f에 도시된 바와 같이, 카메라(176)는 카메라(176)가 피펫터(174)가 정렬되는 물체와 관련된 시야를 갖도록 하기 위해 전술한 피펫터(174)가 있는 Z 레일(173)에 결합될 수 있다. 그러나, 카메라(176)의 움직임은 대안적으로 카메라(176)가 피펫터(174)와 독립적으로 이동할 수 있도록 하기 위해 피펫터(174)에서 분리될 수 있다. 변형 예에서, 카메라(176)는 상기 참조에 의해 통합된 특허에 기술되어 있는 구성 요소를 포함할 수 있다. 또한, 카메라 이미지는 원하는 위치에 도달하기 위해 갠트리(170) 및/또는 그 구성 요소(예를 들어, 피펫터, 도구 등)의 정확한 움직임을 위한 추가 피드백 메커니즘으로 사용될 수 있기 때문에 모션 시스템의 정확도 및 정밀도를 (예를 들어, 100 ㎛ 미만, 50 ㎛ 미만, 25 ㎛ 미만, 10 ㎛ 미만, 5 ㎛ 미만, 1 ㎛ 미만으로) 크게 향상시킬 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 갠트리(170)는 시스템(100)의 환경적 매개변수 또는 다른 매개변수를 모니터링하기 위한 다양한 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 변형에서, 센서는 온도 센서, 습도 센서, 압력 센서, 광학 센서, 진동 센서, 및 다른 적합한 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 그러나, 센서는 (예를 들어, 갠트리(170)에서 분리, 덱(110)에 배치, 베이스(180)에 배치 등) 다른 적합한 방식으로 시스템(100)을 기준으로 배치될 수 있다.
2.3 시스템 - 베이스 (Base)
도 1a에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 전술한 갠트리(170) 및 덱(110)의 요소와 관련된 제어 및 처리 아키텍처를 지지하는 기능을 하는 베이스(180)를 포함할 수 있다. 변형에서, 베이스(180)는 시료 처리 카트리지(130) 및/또는 피펫터(174) 전체에 걸쳐서 유체 전달을 위한 압력 수정; (예를 들어, 시료 처리 카트리지(130)에서, 피펫터(174)에서, 시약 카트리지(120)의 다양한 저장 공간에서) 유체 레벨 감지; 시료 처리 카트리지(130)의 덮개 오픈 메커니즘의 작동; 시약 카트리지(120) 및/또는 시료 처리 카트리지(130)에 대한 열순환 및/또는 다른 가열 기능; 시약 카트리지(120) 및/또는 시료 처리 카트리지(130)에 대한 냉각 기능; 분리 기능(예를 들어, 용출, 자기 분리, 다른 분리 등); 갠트리(170) 제어를 위한 기능; 센서 신호를 수신하고 출력을 돌려보내는 기능; 센서 신호를 수신하고 다양한 동작을 실행하는 기능; 다양한 상태(예를 들어, 열림 상태, 닫힘 상태, 잠금 상태, 잠금 해제 상태 등) 사이에서 시스템 도어를 전환하기 위한 기능; 시스템 전원 관리와 관련된 기능; 시스템 상태 표시 요소(예를 들어, 라이트, 오디오 출력 장치, 영상 출력 장치 등)와 관련된 기능; 시스템 입력 장치(예를 들어, 버튼, 키보드, 키패드, 마우스, 조이스틱, 스위치, 터치 스크린 등)와 관련된 기능; 디스플레이 장치와 관련된 기능; 시스템 데이터 저장 장치와 관련된 기능; 시스템 전송 장치(예를 들어, 유선 전송 장치, 무선 전송 장치 등)와 관련된 기능; 및 다른 적합한 기능을 포함하는 하나 이상의 시스템 기능을 위한 제어 및 처리 아키텍처를 지지할 수 있다.
변형에서, 베이스(180)는 따라서 처리 아키텍처(예를 들어, 시스템에 탑재, 시스템과 분리, 등) 또는 다른 적합한 구성 요소와 관련된 전자 장치 서브시스템(예를 들어, PCB, 전원, 통신 모듈, 인코더 등)을 지지할 수 있고, 처리 아카텍처는 프로세서(예를 들어, 마이크로프로세서), 제어기(예를 들어, 마이크로제어기), 메모리, 저장 장치, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 다른 적합한 구성 요소의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 추가적으로, 처리 서브시스템은 태그를 판독하고, 프로토콜을 확인하고, 오류 감지(예를 들어, 시약이 할당된 프로토콜과 일치하지 않음을 감지)를 수행하거나 다른 기능을 수행하는 기능을 하는 머신 비전 모듈을 포함할 수 있다.
예를 들어, 예시적인 작업 흐름에서, 작업자는 (예를 들어, 시스템의 버튼을 누르거나 시스템의 터치 감지 디스플레이와 상호 작용하여 선택하는 등) 프로토콜의 수행을 시작할 수 있다. 바코드 판독기는 덱 요소(예를 들어, 시약 카트리지, 시료 처리 카트리지, 도구 용기 등)의 태그를 스캔하고 사용자가 선택한 프로토콜과 비교함으로써 오류 감지 프로토콜을 수행하고, 태그가 선택된 프로토콜과 일치하지 않는 경우에는 사용자에게 알림을 전송할 수 있고, 태그가 올바른 경우에는 프로토콜을 시작할 수 있다. 이 시점에서, 작업자는 더 이상 필요하지 않을 수 있다. 아래의 섹션 3에서 기술되는 것 중 일부인 하나 이상의 워크플로에 따르면, 물질(예를 들어, 시약/시료)의 올바른 유형 및 양이 자동화된 방식으로 정확한 시간에 시료 처리 카트리지에 추가되거나 시료 처리 카트리지에서 제거된다. 프로토콜이 완료되면, 작업자는 원하는 대로 마이크로웰 카트리지의 내용물을 수집하고 및/또는 처리하는 단계, 및/또는 새로운 실행을 설정하는 단계를 진행할 수 있다. 시스템(100)에 의해 가능하게 된 방법 및 워크플로의 변형이 아래에 추가로 기술된다.
제어 및 처리 아키텍처의 실시예, 변형 및 예는 상기 참조에 의해 통합된 바와 같이 2018년 7월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/048,104호; 2018년 7월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/049,057호; 2017년 9월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/720,194호; 2017년 2월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/430,833호; 2017년 11월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/821,329호; 2017년 10월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/782,270호; 2018년 7월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/049,240호; 2017년 11월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/815,532호; 2018년 8월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/115,370호; 2019년 9월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/564,375호; 및 2020년 3월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/816,817호에 추가로 기술되어 있다.
2.4 시스템 - 덱, 갠트리 및 베이스 사이의 기능적 결합 (Functional Coupling between Deck, Gantry, and Base)
변형에서, 시스템의 덱(110), 갠트리(170), 및 베이스(180)는 다양한 기능을 제공하기 위해 기능적으로 결합될 수 있다. 기능적 결합은 다양한 작업 모드에 따라 전기기계식, 기계식, 전기식, 자기식, 공압식, 유체식, 광학식 및/또는 다른 결합 수단일 수 있다. 도 14a 내지 도 14c는 후술하는 바와 같이 시스템의 변형에 대한 기능적 결합을 도시한다.
도 14a는 덱(110), 갠트리(170) 및 베이스(180)의 다양한 요소 사이의 기계식, 전기식, 공압식, 광학적, 및 자기식 통신의 예를 도시한다. 더 상세하게, 도 14a에 도시된 바와 같이, 갠트리(170)는 전술한 Z 레일(173)과 관련된 Z축 암(801), 3축 갠트리 모터(802), 3축 인코더(803), 3축 광 스위치(804), 자기 액추에이터(805) 및 덮개 여는 도구(806)를 포함하는 작동 관련 요소를 지지한다. 또한, 갠트리(170)는 피펫터(174), 변위 펌프(808), 피펫 팁 감지기(809), 피펫 팁 이젝션 모터(810), 레벨 센서(811), 및 압력 센서(812)를 포함하는 피펫팅 요소를 지지한다. 또한, 갠트리(170)는 온도 및 습도 센서를 포함하는 일련의 센서(814) 및 라이트가 있는 카메라(176)를 지지한다. 도 14a에 도시된 바와 같이, 덱(110)은 시료 처리 카트리지(130), 시약 카트리지(120), 및 일련의 도구(865)를 포함하는 도구 용기(140)를 지지한다. 도 14a에 도시된 바와 같이, 베이스(180)는 제1 컴퓨팅 서브시스템(815), 하나 이상의 인터페이스 보드(816), 및 갠트리 제어 회로(817)를 지지한다. 덱(110), 갠트리(170) 및 베이스(180)의 다양한 요소 사이의 기계식, 전기식, 공압식, 광학식, 및 자기식 통신은 도 14a에 다양한 선 유형으로 도시된다.
도 14b는 베이스(180) 및 덱(110)의 다양한 요소 사이의 기계식, 유체식, 자기식 및 공압식 통신의 예를 도시한다. 더 상세하게, 도 14b에 도시된 바와 같이, 덱(110)은 실온 보관 시약 및 기능성 비드를 위한 저장 공간(818), 원시료(raw smaple)를 수용하기 위한 시료 저장 공간(820), 냉장 보관 시약 및/또는 시료 처리 결과물을 저장하기 위한 저장 공간(821), 분리 입자 및 관련 분리 저장소를 위한 일련의 저장 공간(822), 및 관련 PCR 커버(824)와 함께 PCR을 위한 일련의 저장 공간(823)을 포함하는 시약 카트리지(120); 일련의 도구(예를 들어, 피펫 팁)(825)를 포함하는 도구 용기(140); 시료 처리 카트리지(130); 및 히터 헤드(827), 흡입 헤드(828), 및 자기 헤드(829)를 포함하는 일련의 덱 도구(826)를 지지한다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 일련의 요소는 덱(110)과 베이스(180)를 인터페이스로 접속시키고, 일련의 요소는 진공 포트(830), 핀치 액추에이터(831), (시료 처리 카트리지(130)의 마이크로웰 영역 또는 시료 처리 카트리지(130)의 다른 영역과 짝을 이루도록 구성된) 시료 처리 카트리지 열체(832), (냉장 보관 시약을 위해 제1 영역(111)에서 시약 카트리지(120)의 도메인과 짝을 이루도록 구성된) 제1 시약 카트리지 열체(833), (PCR 열순환을 위해 제1 영역(111)에서 시약 카트리지(120)의 도메인과 짝을 이루도록 구성된) 제2 시약 카트리지 열체(834), 유체 레벨 센서(836), 및 분리 프로세스를 위한 자석(835) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 베이스(180) 및 덱(110)의 다양한 요소 사이의 기계식, 유체식, 자기식, 및 공압식 통신은 도 14b에 다양한 선 유형으로 도시되어 있다.
도 14c는 베이스(180) 및 덱(110)의 다양한 요소 사이의 전기식 통신의 예를 도시한다. 더 상세하게, 도 14c에 도시된 바와 같이, 덱(110)은 시료 처리 카트리지(130); 냉장 보관 시약 및/또는 시료 처리 결과물을 저장하기 위한 저장 공간(821), 분리 입자 및 관련 분리 저장소를 위한 일련의 저장 공간(822), 및 관련 PCR 커버와 함께 PCR을 위한 일련의 저장 공간(823)을 포함하는 시약 카트리지(120); 및 히터 헤드(827)를 포함하는 일련의 덱 도구(826)를 지지한다. 도 14c에 도시된 바와 같이, 일련의 요소는 덱(110)과 베이스(180)를 인터페이스로 접속시키고, 일련의 요소는 진공 포트(830), 핀치 액추에이터(831), 시료 처리 카트리지 열체(832), 제1 시약 카트리지 열체(833), 제2 시약 카트리지 열체(834), 분리 프로세스를 위한 자석(835), 및 유체 레벨 센서(836) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
더 상세하게, 진공 포트(830)는 벤트 밸브 매니폴드(838) 및 압력 센서(839)를 포함하는 펌핑 서브시스템(837)에 결합된다. 시료 처리 카트리지 열체(832)는 히터(841)(예를 들어, 펠티에 히터, 열전대, 방열판 및 송풍기) 및 열 제어 회로(842)를 포함하는 가열 및 냉각 서브시스템의 열순환기(840)에 결합된다. 제1 시약 카트리지 열체(833)는 냉각 요소(844)(예를 들어, 펠티에 냉각기, 열전대, 방열판 및 송풍기) 및 열 제어 회로(845)를 포함하는 가열 및 냉각 서브시스템의 냉각 장치(843)에 결합된다. 제2 시약 카트리지 열체(834)는 제1 히터(846)(예를 들어, 펠티에 히터, 열전대, 방열판 및 송풍기), 방열판에 결합된 제2 히터(847), 및 열 제어 회로(848)를 포함하는 가열 및 냉각 서브시스템의 가열 장치(예를 들어, 온보드 PCR용)에 결합된다. 자석(835)은 자석 액추에이터(849)에 결합된다. 마지막으로, 유체 레벨 센서(836)는 유체 레벨 제어기(850)에 결합된다.
도 14c에 도시된 바와 같이, 베이스(180)는 제1 컴퓨팅 서브시스템(815), 하나 이상의 인터페이스 보드(816), 스피커(851), (전술한 바와 같이 도어(90)의 작동 모드를 제공하기 위해 도어 자석(853)과 인터페이스하는) 도어 잠금 요소(852), AC 주전원(856)에 결합되어 있는 전원 공급 장치(855)에 결합된 전원 인입(854), 전원 스위치(857), 표시등(858)(예를 들어, 전원/접지 효과용), 환풍기(859), 일련의 포트(예를 들어, 이터넷 포트(860) 및 USB 포트(861) 포함), 및 디스플레이(862)(예를 들어, 터치스크린 디스플레이)를 추가로 지지한다. 베이스의 요소는 추가로 오프 시스템(off-system) 부속품(예를 들어, 입력 장치(863), 저장 장치(864))와 인터페이스할 수 있다. 베이스(180) 및 덱(110)의 다양한 요소 사이의 전기식 통신은 도 14c에 다양한 선 유형으로 도시되어 있다.
3. 방법 (Method)
도 15에 도시된 바와 같이, 시료 처리를 위한 방법(300)의 실시예는 시료 처리 시스템의 덱에 시약 카트리지, 도구 용기, 및 시료 처리 카트리지를 배치하는 단계(S310); 작업 순서로 도구 용기의 도구를 사용하여 시료 처리 카트리지 사이에 시약 카트리지의 내용물을 전달하는 단계(S320); 및 시료 처리 카트리지 및/또는 시약 카트리지에서 시료를 처리하는 단계(S330)를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 방법(300)은 2018년 7월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/048,104호; 2018년 7월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/049,057호; 2017년 9월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/720,194호; 2017년 2월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/430,833호; 2017년 11월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/821,329호; 2017년 10월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/782,270호; 2018년 7월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/049,240호; 2017년 11월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/815,532호; 2018년 8월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/115,370호; 2019년 9월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/564,375호; 및 2020년 3월 12일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/816,817호에 기술된 프로세스의 일부 또는 전부를 포함할 수 있고, 이들 각각의 특허는 본 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 통합된다.
바람직하게, 방법은 (예를 들어, 다양한 요소 및/또는 시료 처리 사이에서의 내용물 전달과 관련하여) 전술한 시스템의 실시예, 변형 또는 예로 수행되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 다른 적합한 시스템으로 수행될 수 있다. 더 바람직하게, 방법은 적어도 부분적으로 자동화되어 있지만(예를 들어, 사용자가 시약을 로딩하고 프로토콜을 선택해야 함, 사용자 개입이 필요하지 않음 등), 하나 이상의 부분(예를 들어, 품질 관리 단계, 모든 프로토콜, 드물게 수행하는 프로토콜 등)은 추가적으로 또는 대안적으로 수동으로 수행될 수 있다.
전술한 시스템 요소 및 방법(300)과 관련된 특정 워크플로는 아래에서 더 상세히 기술되고, 시료(예를 들어, 세포 유래 물질, 단백질, mRNA, 단백질 및 mRNA를 포함하는 시료; 멀티플렉싱 바코드로 각각 태그된 여러 개의 시료를 포함하는 시료; 세포 또는 비세포 유래 바이오마커로부터 캡슐화된 입자를 포함하는 시료 등)는 워크플로(예를 들어, 아래의 섹션 3.1 내지 섹션 3.3의 워크플로), 이어서 라이브러리 준비 워크플로(예를 들어, 아래의 섹션 3.4의 워크플로), 이어서 차세대 시퀀싱(NGS)에 따라 처리될 수 있다.
3.1 방법 - mRNA 합성/cDNA 증폭을 위한 3' 프로토콜에 대한 예시적인 워크플로(Example Workflow for a 3' Protocol for mRNA Synthesis/cDNA Amplification)
도 16에 도시된 바와 같이, mRNA 합성/cDNA 증폭을 위해 구성된, 방법의 변형(300')은 mRNA 합성/cDNA 증폭 프로토콜을 수행하기 위한 시스템을 구성하는 실행 준비 작업을 수행하는 단계(S305'); 실행 준비 작업이 완료되면 시스템의 시료 처리 카트리지를 프라이밍(priming)하는 단계(S310'); 시료 처리 카트리지에서 단일 세포 형식으로 일련의 기능화된 입자와 시료의 일련의 세포를 공동 포획하는 단계(S315'); 일련의 세포를 용해시킨 후 (예를 들어, 결합되지 않은 mRNA의 기능화된 입자와 관련된 세척과 함께) 용해된 세포로부터 방출된 mRNA를 기능화된 입자(예를 들어, 바코딩된 미소 구체)와 결합시키는 단계(S320'); 역 전사 작업을 수행하는 단계; 시료 처리 카트리지로부터, 관련된 결합되어 있는 표적 내용물과 함께, 일련의 기능화된 입자를 회수하는 단계(S325'); 일련의 기능화된 입자와 관련된 다량의 세포 유래 내용물로 엑소뉴클레아제 처리 작업을 수행하는 단계(S330'); 다량의 세포 유래 내용물로 가닥 변성 및 제2 가닥 합성 작업을 수행하는 단계(S335'); 다량의 세포 유래 내용물로 cDNA 증폭 작업을 수행하는 단계(S340'); cDNA 증폭 작업의 PCR 생성물로 mRNA 입자 정제 작업을 수행하는 단계(S345'); 및 mRNA 입자 정제 작업이 완료되면 실행 완료 작업을 수행하는 단계(S360')를 포함할 수 있다.
더 상세하게, 실행 준비 작업을 수행하는 단계(S305')는 세포 현탁액을 준비하는 단계; (예를 들어, 덱과 관련된, 갠트리와 관련된, 베이스와 관련된 등) 시스템 서브시스템의 작동 점검을 수행하고 초기화하는 단계; 홈 위치로 갠트리를 되돌리는 단계; 시약 카트리지에서 하나 이상의 밀봉 부분을 제거하고 및/또는 시약 카트리지에 시약을 로딩하는 단계; 시료 처리 카트리지 유닛을 배치하는 단계; 덱에 배치된 도구 용기에서 하나 이상의 밀봉 부분을 제거하는 단계; 사용 전에 저장 용기에 세포 현탁액을 분배하는 단계; 카메라(예를 들어, 머신 비전 카메라)로 일회용품의 태그를 스캔할 때 프로토콜을 위한 일회용품의 적절한 배치 및 상태(예를 들어, 만료일과 관련)를 확인하는 단계; (예를 들어, 작업자로부터) 시료 식별 정보를 받는 단계; 및 시료의 실행을 시작하는 단계 중 하나 이상과 관련된 하위 단계를 포함할 수 있다. S305"의 단계는 작업자에 의해 및/또는 자동적으로 시스템에 의해 구현될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 실행 준비 단계가 완료되면 시스템의 시료 처리 카트리지를 프라이밍하는 단계(S310') 및 시료 처리 카트리지에서 단일 세포 형식으로 일련의 기능화된 입자와 시료의 일련의 세포를 공동 포획하는 단계(S315')는 프라이밍 용액을 (예를 들어, 기포가 시료 처리 카트리지 내에 갇히는 것을 방지하는 방식으로) 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지 내에서 프라이밍 용액을 배양하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 하나 이상의 세척액을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 폐기물 격납 영역에 용액을 전달하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 세포 현탁액을 분배하고, 시료 처리 카트리지의 웰 내에서 단일 세포 형식으로 세포를 포획하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 일련의 기능화된 입자를 분배하고, 일련의 세포와 일련의 기능화된 입자를 공동 포획하는 단계; 시료 처리 카트리지의 웰 내용물을 배양하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 (예를 들어, 피펫 인터페이스에 결합된 갠트리에 의해) 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S310' 및 단계 S315'는 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 기능화된 입자(예를 들어, 바코딩된 미소 구체)의 존재 하에서 일련의 세포의 용해물로 시료 처리 카트리지에서 역 전사 작업을 수행하는 단계(S320')는 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 하나 이상의 세척액을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 폐기물 격납 영역에 용액을 전달하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 입자 결합 버퍼를 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 DTT 용액을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 용해 용액을 분배하는 단계; (예를 들어, 본 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 통합되는 2019일 9월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/564,375호에서와 같이) 오일로 시료 처리 카트리지의 웰 위의 유체를 대체함으로써 웰의 내용물을 분리하고, 웰을 가로질러 원하지 않는 물질이 이동하는 것을 방지하는 단계; 투입 저장소로부터 공기로 오일을 대체하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 입자 결합 세척 버퍼를 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 pre-RT 반응 세척 버퍼를 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 cDNA 합성 용액(예를 들어, SuperScript IV™)을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 RT 칵테일을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 내용물을 배양하는 단계; 배양 단계를 수행하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S320'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 시료 처리 카트리지로부터, 관련된 결합되어 있는 표적 내용물과 함께, 일련의 기능화된 입자를 회수하는 단계(S325')는 수동 또는 자동 작업을 사용하여 (예를 들어, 전술한 바와 같이) 자기 분리 작업을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 일련의 기능화된 입자와 관련된 다량의 세포 유래 내용물로 엑소뉴클레아제 처리 작업을 수행하는 단계(S330')는 원하는 농도를 갖는 엑소뉴클레아제 용액을 제조하기 위해 물과 엑소뉴클레아제 버퍼를 혼합하는 단계; 제1 PCR 용기에 기능화된 입자와 함께 엑소뉴클레아제 용액을 분배하는 단계; 제1 PCR 용기에 오일(예를 들어, 미네랄 오일)을 분배하는 단계; 제1 PCR 용기의 내용물을 열순환시키고 배양하는 단계; 제1 PCR 용기의 생성물을 추출하는 단계; 제1 PCR 용기의 생성물로 분리 작업을 수행하는 단계; 분리 작업으로부터의 폐기물을 폐기하는 단계; 배양 단계를 수행하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S330'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 가닥 변성 및 제2 가닥 합성 작업을 수행하는 단계(S335')는 제2 자기 분리 용기에 수산화물 용액(예를 들어, 수산화나트륨 용액)을 전달하는 단계; 제2 자기 분리 용기의 내용물을 혼합하는 단계; 제2 자기 분리 용기에 근접한 자기 분리 서브시스템(예를 들어, 전술한 액추에이터에 결합된 자석 세트)을 활성화시킴으로써 기능화된 자기 입자를 자석(들)쪽으로 분리하는 단계; 제2 자기 분리 용기로부터 폐기물을 폐기하는 단계; 제2 자기 분리 용기에 세척액을 분배하는 단계; 제2 자기 분리 용기에 근접한 프로세스 용기 내에서 제2 가닥 합성 프라이머 효소를 혼합하는 단계; 제2 자기 분리 용기의 내용물과 제2 가닥 합성 프라이머 효소를 혼합하는 단계; 제2 PCR 용기에 제2 자기 분리 용기의 생성물을 분배하는 단계; 혼합하는 단계와 함께 제2 PCR 용기의 내용물을 열순환시키는 단계; 제3 자기 분리 용기에 제2 PCR 용기의 생성물을 전달하는 단계; 폐기물과 제3 자기 분리 용기의 생성물을 자기적으로 분리하고, 폐기물을 폐기하는 단계; 제3 자기 분리 용기에 세척액을 전달하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S335'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, cDNA 합성 작업을 수행하는 단계(S340')는 냉장 보관 공간 내에서 중합 효소 블렌드(예를 들어, Kapa Biosystems HiFi Hotstart Ready Mix™)를 혼합하는 단계; 제3 자기 분리 용기의 내용물과 냉장 보관 공간으로부터의 PCR 마스터 믹스를 혼합하는 단계; 제3 PCR 작업 용기, 제4 PCR 작업 용기, 제5 PCR 작업 용기, 및 제6 PCR 작업 용기에 제3 자기 분리 용기의 내용물을 분할하는 단계; 제3 PCR 작업 용기, 제4 PCR 작업 용기, 제5 PCR 작업 용기, 및 제6 PCR 작업 용기에 오일(예를 들어, 미네랄 오일)을 분할하는 단계; 제3 PCR 작업을 실행하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S340'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, cDNA 증폭 작업의 PCR 생성물로 mRNA 입자 정제 작업을 수행하는 단계(S345')는 제4 자기 분리 용기에 제3 PCR 작업 용기, 제4 PCR 작업 용기, 제5 PCR 작업 용기, 및 제6 PCR 작업 용기로부터의 생성물을 분배하는 단계; PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure beads XP™)를 혼합하고 제4 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 제10 자기 분리 용기 내에서 뉴클레아제가 없는 물로 에탄올을 희석 및 혼합하는 단계; 배양 후 제10 자기 분리 용기에서 폐기물을 제거하는 단계; 제10 자기 분리 용기의 표적 내용물과 뉴클레아제가 없는 물을 혼합하는 단계; 제10 자기 분리 용기에서 표적 mRNA-cDNA 생성물을 자기적으로 분리하는 단계; 제10 자기 분리 용기에서 냉장 보관소로 표적 mRNA-cDNA 생성물을 전달하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S345'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, mRNA 입자 정제 작업이 완료되면 실행 완료 작업을 수행하는 단계(S360')는 갠트리를 홈 구성으로 되돌리는 단계; 시료 처리가 완료되었다는 알림을 제공하는 단계; 오프보드(off-board) 보관을 위해 시스템으로부터 시약 카트리지 및/또는 시료 처리 카트리지를 해제하는 단계; 시스템 폐기물을 폐기하는 단계; 시스템 청소 작업을 수행하는 단계; 및 시스템을 비활성화(예를 들어, 유휴, 오프) 상태로 전환하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S360'은 작업자에 의해 및/또는 시스템에 의해 자동적으로 구현될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
방법(300')의 단계에 대한 예시적인 세부 사항은 부록 A의 표 1에 추가로 기술되어 있다. 방법(300')의 단계와 관련하여, 실온 및 냉장 보관 시약에 대한 설명 및 전술한 시약 카트리지의 실시예의 저장 공간과 관련된 위치는 부록 A의 표 2에 기술되어 있다. 부록 A의 표 2와 관련하여, 시약의 양은 사용하는 시료 처리 칩의 크기 및 실행하는 반응 횟수에 따라 변경될 수 있다. 자기 분리 작업과 관련하여, 사용하는 관련 시약 및 장치에 대한 설명 및 전술한 시약 카트리지의 실시예의 저장 공간과 관련된 위치는 부록 A의 표 3에 기술되어 있다. 증폭(예를 들어, PCR) 작업과 관련하여, 사용하는 관련 시약 및 장치에 대한 설명 및 전술한 시약 카트리지의 실시예의 저장 공간과 관련된 위치는 부록 A의 표 4에 기술되어 있다. 유체 흡입 및 전달 작업과 관련하여, 장치 설명 및 전술한 도구 용기의 실시예와 관련된 위치는 부록 A의 표 5에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 구성 요소의 작동과 관련하여, 갠트리 암 및 피펫터 작업(예를 들어, 일회용품과 결합하는 장치, 일회용품과 분리되는 장치, 유체 혼합, 폐기물 폐기, 흡입, 전달, 분할 관련)은 부록 A의 표 6에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 모드 사이의 전환과 관련하여, 시료 처리 카트리지 작업은 부록 A의 표 7에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 모드 사이의 전환과 관련하여, 가열 및 냉각 서브시스템 작업 모드는 부록 A의 표 8에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 모드 사이의 전환과 관련하여, 자기 분리 서브시스템 작업은 부록 A의 표 9에 기술되어 있다. 증폭 작업과 관련하여, 방법(300')과 관련된 PCR 프로그램 세부 사항은 부록 A의 표 10에 기술되어 있다.
3.2 방법 - 단일 세포 계측법에 대한 예시적인 워크플로(Example Workflow for Single Cell Cytometry)
도 17에 도시된 바와 같이, 단일 세포 계측법을 위해 구성된 방법의 변형(300")은 단일 세포 계측 프로토콜을 수행하기 위한 시스템을 구성하는 실행 준비 작업을 수행하는 단계(S305"); 실행 준비 작업이 완료되면 시스템의 시료 처리 카트리지를 프라이밍하는 단계(S310"); 시료 처리 카트리지에서 단일 세포 형식으로 일련의 기능화된 입자와 시료의 일련의 세포를 공동 포획하는 단계(S315"); 일련의 세포를 용해시킨 후 기능화된 입자(예를 들어, 바코딩된 미소 구체)에 용해된 세포로부터 방출된 항체 태그된 올리고뉴클레오티드를 결합시키는 단계(예를 들어, 결합되지 않은 물질을 세척한 후 역 전사 작업을 수행하는 단계와 함께)(S320"); 시료 처리 카트리지로부터 관련된 결합되어 있는 표적 내용물과 함께 일련의 기능화된 입자를 회수하는 단계(S325"); 일련의 기능화된 입자와 관련된 다량의 세포 유래 내용물로 엑소뉴클레아제 처리 작업을 수행하는 단계(S330"); 다량의 세포 유래 내용물로 가닥 변성 및 제2 가닥 합성 작업을 수행하는 단계(S335"); 다량의 세포 유래 내용물로 cDNA 증폭 작업을 수행하는 단계(S340"); cDNA 증폭 작업의 PCR 생성물로 입자 정제 작업을 수행하는 단계(S345"); 입자 정제 작업의 결과물로 일련의 항체 유래 태그 정제 및 증폭 작업을 수행하는 단계(S350"); 일련의 항체 유래 태그 정제 및 증폭 작업의 결과물로 일련의 mRNA 정제 및 증폭 작업을 수행하는 단계(S355"); 및 일련의 mRNA 정제 및 증폭 작업이 완료되면 실행 완료 작업을 수행하는 단계(S360")를 포함할 수 있다.
더 상세하게, 실행 준비 작업을 수행하는 단계(S305")는 세포 현탁액을 준비하는 단계; (예를 들어, 덱과 관련된, 갠트리와 관련된, 베이스와 관련된) 시스템 서브시스템의 작동 점검을 수행하고 초기화하는 단계; 갠트리를 홈 위치로 되돌리는 단계; 시약 카트리지에서 하나 이상의 밀봉 부분을 제거하고 및/또는 시약 카트리지에 시약을 로딩하는 단계; 시료 처리 카트리지 유닛을 배치하는 단계; 덱에 배치된 도구 용기에서 하나 이상의 밀봉 부분을 제거하는 단계; 사용 전에 저장 용기에 세포 현탁액을 분배하는 단계; 카메라(예를 들어, 머신 비전 카메라)를 사용하여 일회용품의 태그를 스캔하면서 프로토톨을 위한 일회용품의 적절한 배치 및 상태(예를 들어, 만료일 관련)를 확인하는 단계; (예를 들어, 작업자로부터) 시료 식별 정보를 받는 단계; 및 시료의 실행을 시작하는 단계 중 하나 이상과 관련된 하위 단계를 포함할 수 있다. S305"의 단계는 작업자에 의해 및/또는 시스템에 의해 자동적으로 구현될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 실행 준비 작업이 완료되면 시스템의 시료 처리 카트리지를 프라이밍하는 단계(S310") 및 시료 처리 카트리지에서 단일 세포 형식으로 일련의 기능화된 입자와 시료의 일련의 세포를 공동 포획하는 단계(S315")는 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 프라이밍 용액을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지 내에서 프라이밍 용액을 배양하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 하나 이상의 세척액을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 폐기물 격납 영역에 용액을 전달하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 세포 현탁액을 분배하고 시료 처리 카트리지의 웰 내에서 단일 세포 형식으로 세포를 포획하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 일련의 기능화된 입자를 분배하고 일련의 세포와 일련의 기능화된 입자를 공동 포획하는 단계; 시료 처리 카트리지의 웰 내용물을 배양하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S310" 및 단계 S315"는 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 일련의 세포의 용해물로 시료 처리 카트리지에서 역 전사 작업을 수행하는 단계(S320")는 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 하나 이상의 세척액을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 폐기물 격납 영역에 용액을 전달하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 입자 결합 버퍼를 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 DTT 용액을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 용해 용액을 분배하는 단계; (예를 들어, 본 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 통합되는 2019일 9월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/564,375호에서와 같이) 시료 처리 카트리지의 웰 위의 유체를 오일로 대체함으로써 웰의 내용물을 분리하고 원하지 않는 물질이 웰을 가로질러 이동하는 것을 방지하는 단계; 투입 저장소에서 공기로 오일을 대체하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 입자 결합 세척 버퍼를 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 pre-RT 반응 세척 버퍼를 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 cDNA 합성 용액(예를 들어, SuperScript IV™)을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 RT 칵테일을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 내용물을 배양하는 단계; 배양 단계를 수행하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S320"은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 시료 처리 카트리지로부터 관련된 결합되어 있는 표적 내용물과 함께 일련의 기능화된 입자를 회수하는 단계(S325")는 수동 또는 자동 작업을 사용하여 (예를 들어, 전술한 바와 같이) 자기 분리 작업을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 일련의 기능화된 입자와 관련된 다량의 세포 유래 내용물로 엑소뉴클레아제 처리 작업을 수행하는 단계(S330")는 원하는 농도를 갖는 엑소뉴클레아제 용액을 제조하기 위해 물과 엑소뉴클레아제 버퍼를 혼합하는 단계; 제1 PCR 용기에 기능화된 입자와 함께 엑소뉴클레아제 용액을 분배하는 단계; 제1 PCR 용기에 오일(예를 들어, 미네랄 오일)을 분배하는 단계; 제1 PCR 용기의 내용물을 열순환시키고 배양하는 단계; 제1 PCR 용기의 생성물을 추출하는 단계; 제1 PCR 용기의 생성물로 분리 작업을 수행하는 단계; 분리 작업으로부터의 폐기물을 폐기하는 단계; 배양 단계를 수행하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S330"은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 가닥 변성 및 제2 가닥 합성 작업을 수행하는 단계(S335")는 제2 자기 분리 용기에 수산화물 용액(예를 들어, 수산화나트륨 용액)을 전달하는 단계; 제2 자기 분리 용기의 내용물을 혼합하는 단계; 제2 자기 분리 용기에 근접한 자기 분리 서브시스템(예를 들어, 전술한 액추에이터에 결합된 자석 세트)을 활성화하여 자석(들)쪽으로 기능화된 자기 입자를 분리하는 단계; 제2 자기 분리 용기로부터 폐기물을 폐기하는 단계; 제2 자기 분리 용기에 세척액을 분배하는 단계; 제2 자기 분리 용기에 근접한 프로세스 용기 내에서 제2 가닥 합성 프라이머 효소를 혼합하는 단계; 제2 자기 분리 용기의 내용물과 제2 가닥 합성 프라이머 효소를 혼합하는 단계; 제2 PCR 용기에 제2 자기 분리 용기의 생성물을 분배하는 단계; 혼합하는 단계와 함께 제2 PCR 용기의 내용물을 열순환시키는 단계; 제3 자기 분리 용기에 제2 PCR 용기의 생성물을 전달하는 단계; 폐기물에서 제3 자기 분리 용기의 생성물을 자기적으로 분리하고 폐기물을 폐기하는 단계; 제3 자기 분리 용기에 세척액을 전달하눈 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S335"은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, cDNA 합성 작업을 수행하는 단계(S340")는 냉장 보관 공간 내에서 중합 효소 블렌드(예를 들어, Kapa Biosystems HiFi Hotstart Ready Mix™)를 혼합하는 단계; 제3 자기 분리 용기의 내용물과 냉장 보관 공간으로부터의 PCR 마스터 믹스를 혼합하는 단계; 제3 PCR 작업 용기, 제4 PCR 작업 용기, 제5 PCR 작업 용기, 및 제6 PCR 작업 용기에 제3 자기 분리 용기의 내용물을 분할하는 단계; 제3 PCR 작업 용기, 제4 PCR 작업 용기, 제5 PCR 작업 용기, 및 제6 PCR 작업 용기에 오일(예를 들어, 미네랄 오일)을 분할하는 단계; 제1 PCR 작업을 실행하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S340"은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, cDNA 증폭 작업의 PCR 생성물로 입자 정제 작업을 수행하는 단계(S345")는 제4 자기 분리 용기에 제3 PCR 작업 용기, 제4 PCR 작업 용기, 제5 PCR 작업 용기, 및 제6 PCR 작업 용기로부터의 생성물을 분배하는 단계; 제4 자기 분리 용기의 표적 내용물을 분리하고 제5 자기 분리 용기에 표적 내용물을 전달하는 단계; PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure beads XP™)를 혼합하고 제5 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 제6 분리 용기에 제5 자기 분리 용기의 생성물을 전달하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S345"은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 입자 정제 작업의 결과물로 일련의 항체 유래 태그 정제 및 증폭 작업을 수행하는 단계(S350")는 PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure beads XP™)를 혼합하고 제6 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 제6 자기 분리 용기로부터 폐기물을 폐기하는 단계: 프로세스 용기 내에서 뉴클레아제가 없는 물로 에탄올을 희석하고 혼합하는 단계; 제6 자기 분리 용기에 에탄올을 전달하는 단계; 자기 분리를 수행하면서 제6 자기 분리 용기로부터 폐기물을 폐기하는 단계; 제7 자기 분리 용기에 제6 자기 분리 용기의 표적 내용물을 전달하는 단계; 제7 자기 분리 용기에 PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure beads XP™)를 혼합하는 단계; 제7 자기 분리 용기에 에탄올을 전달하는 단계; 자기 분리를 수행하면서 제7 자기 분리 용기로부터 폐기물을 폐기하는 단계; 제7 자기 분리 용기에 물을 분배하는 단계; 제7 자기 분리 용기에서 제7 PCR 작업 용기로 정제된 cDNA를 전달하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S350"은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 일련의 항체 유래 태그 정제 및 증폭 작업의 결과물로 일련의 mRNA 정제 및 증폭 작업을 수행하는 단계(S355")는 제7 PCR 작업 용기에 PCR 인덱싱 프라이머를 전달하는 단계; 제7 PCR 작업 용기에 중합 효소 블렌드를 전달하는 단계; 제7 PCR 작업 용기의 내용물을 혼합하는 단계; 제7 PCR 작업 용기에 오일(예를 들어, 미네랄 오일)을 전달하는 단계; 제2 PCR 작업을 시작하는 단계; 제7 PCR 작업 용기에서 제8 자기 분리 용기로 PCR 생성물을 전달하는 단계; 제8 자기 분리 용기에 PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure beads XP)를 전달하는 단계; 제8 자기 분리 용기에 에탄올을 전달하는 단계; 자기 분리를 수행하면서 제8 자기 분리 용기로부터 폐기물을 폐기하는 단계; 제8 자기 분리 용기에 물을 분배하는 단계; 제8 자기 분리 용기에서 저장 용기로 정제된 cDNA를 전달하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S355"은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 일련의 mRNA 정제 및 증폭 작업이 완료되면 실행 완료 작업을 수행하는 단계(S360")는 갠트리를 홈 구성으로 되돌리는 단계; 시료 처리가 완료되었다는 알림을 제공하는 단계; 오프보드 저장을 위해 시스템으로부터 시약 카트리지 및/또는 시료 처리 카트리지를 해제하는 단계; 시스템 폐기물을 폐기하는 단계; 시스템 청소 작업을 수행하는 단계; 및 시스템을 비활성화(예를 들어, 유휴, 오프) 상태로 전환하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. S360"의 단계는 작업자에 의해 및/또는 시스템에 의해 자동적으로 구현될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
방법(300")의 단계에 대한 예시적인 세부 사항은 부록 B의 표 1에 추가로 기술되어 있다. 방법(300")의 단계와 관련하여, 실온 및 냉장 보관 시약에 대한 설명 및 전술한 시약 카트리지의 실시예의 저장 공간과 관련된 위치는 부록 B의 표 2에 기술되어 있다. 부록 B의 표 2와 관련하여, 시약의 양은 사용하는 시료 처리 칩의 크기 및 실행하는 반응 횟수에 따라 변경될 수 있다. 자기 분리 작업과 관련하여, 사용하는 관련 시약 및 장치에 대한 설명 및 전술한 시약 카트리지의 실시예의 저장 공간과 관련된 위치는 부록 B의 표 3에 기술되어 있다. 증폭(예를 들어, PCR) 작업과 관련하여, 사용하는 관련 시약 및 장치에 대한 설명 및 전술한 시약 카트리지의 실시예의 저장 공간과 관련된 위치는 부록 B의 표 4에 기술되어 있다. 유체 흡입 및 전달 작업과 관련하여, 장치 설명 및 전술한 도구 용기의 실시예와 관련된 위치는 부록 B의 표 5에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 구성 요소의 작동과 관련하여, 갠트리 암 및 피펫터 작업(예를 들어, 일회용품과 결합하는 장치, 일회용품과 분리되는 장치, 유체 혼합, 폐기물 폐기, 흡입, 전달, 분할 관련)은 부록 B의 표 6에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 모드 사이의 전환과 관련하여, 시료 처리 카트리지 작업은 부록 B의 표 7에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 모드 사이의 전환과 관련하여, 가열 및 냉각 서브시스템 작업 모드는 부록 B의 표 8에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 모드 사이의 전환과 관련하여, 자기 분리 서브시스템 작업은 부록 B의 표 9에 기술되어 있다. 증폭 작업과 관련하여, 방법(300")과 관련된 PCR 프로그램 세부 사항은 부록 B의 표 10에 기술되어 있다.
3.3 방법 - CITE-Seq 프로토콜(단일 세포 다중 오믹스)에 대한 예시적인 워크플로(Example Workflow for CITE-Seq Protocol (Single Cell Multiomics))
도 18에 도시된 바와 같이, 단일 세포 다중 오믹스를 위해 구성된 방법의 변형(300"')은 단일 세포 다중 오믹스 프로토콜을 수행하기 위한 시스템을 구성하는 실행 준비 작업을 수행하는 단계(S305"'); 실행 준비 작업이 완료되면 시스템의 시료 처리 카트리지를 프라이밍하는 단계(S310"'); 시료 처리 카트리지에서 단일 세포 형식으로 일련의 기능화된 입자와 시료의 일련의 세포를 공동 포획하는 단계(S315"'); 시료 처리 카트리지에서, 일련의 세포의 용해와 함께 용해된 세포로부터의 항체 태그된 올리고 및 mRNA를 일련의 기능화된 입자에 결합하고, 결합되지 않은 물질을 세척한 후 역 전사 반응을 수행하는 단계(S320"'); 시료 처리 카트리지에서, 관련된 결합되어 있는 표적 내용물과 함께 일련의 기능화된 입자를 회수하는 단계(S325"'); 일련의 기능화된 입자와 관련된 다량의 세포 유래 내용물로 엑소뉴클레아제 처리 작업을 수행하는 단계(S330"'); 다량의 세포 유래 내용물로 가닥 변성 및 제2 가닥 합성 작업을 수행하는 단계(S335"'); 다량의 세포 유래 내용물로 cDNA 증폭 작업을 수행하는 단계(S340"'); cDNA 증폭 작업의 PCR 생성물로 입자 정제 작업을 수행하는 단계(S345"'); 입자 정제 작업의 결과물로 일련의 항체 유래 태그 정제 및 증폭 작업을 수행하는 단계(S350"'); 일련의 항체 유래 태그 정제 및 증폭 작업의 결과물로 일련의 정제 및 증폭 작업을 수행하는 단계(S355"'); 일련의 mRNA 입자 정제 및 증폭 작업을 수행하는 단계(S360"'); 및 일련의 mRNA 입자 정제 및 증폭 작업이 완료되면 실행 완료 작업을 수행하는 단계(S365"')를 포함할 수 있다.
더 상세하게, 실행 준비 작업을 수행하는 단계(S305"')는 세포 현탁액을 준비하는 단계; (예를 들어, 덱과 관련된, 갠트리와 관련된, 베이스와 관련된) 시스템 서브시스템의 작동 점검을 수행하고 초기화하는 단계; 갠트리를 홈 위치로 되돌리는 단계; 시약 카트리지에서 하나 이상의 밀봉 부분을 제거하고 및/또는 시약 카트리지에 시약을 로딩하는 단계; 시료 처리 카트리지 유닛을 배치하는 단계; 덱에 배치된 도구 용기에서 하나 이상의 밀봉 부분을 제거하는 단계; 사용 전에 저장 용기에 세포 현탁액을 분배하는 단계; 카메라(예를 들어, 머신 비전 카메라)로 일회용품의 태그를 스캔하면서 프로토콜을 위한 일회용품의 적절한 위치 및 상태(예를 들어, 만료일 관련)를 확인하는 단계; (예를 들어, 작업자로부터) 시료 식별 정보를 받는 단계; 및 시료의 실행을 시작하는 단계 중 하나 이상과 관련된 하위 단계를 포함할 수 있다. S305"'의 단계는 작업자에 의해 및/또는 시스템에 의해 자동적으로 구현될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 실행 준비 단계가 완료되면 시스템의 시료 처리 카트리지를 프라이밍하는 단계(S310"') 및 시료 처리 카트리지에서 단일 세포 형식으로 일련의 기능화된 입자와 시료의 일련의 세포를 공동 포획하는 단계(S315"')는 프라이밍 용액을 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지 내에서 프라이밍 용액을 배양하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 하나 이상의 세척액을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 폐기물 격납 영역에 용액을 전달하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 세포 현탁액을 분배하고, 시료 처리 카트리지의 웰 내에서 단일 세포 형식으로 세포를 포획하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 일련의 기능화된 입자를 분배하고, 일련의 세포와 일련의 기능화된 입자를 공동 포획하는 단계; 시료 처리 카트리지의 웰 내용물을 배양하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S310"' 및 단계 S315"'는 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 일련의 세포의 용해와 함께 시료 처리 카트리지에서 역 전사 작업을 수행하는 단계(S320"')는 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 하나 이상의 세척액을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 폐기물 격납 영역에 용액을 전달하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 입자 결합 버퍼를 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 DTT 용액을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 용해 용액을 분배하는 단계; (예를 들어, 본 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 통합되는 2019일 9월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/564,375호에서와 같이) 시료 처리 카트리지의 웰 위의 유체를 오일로 대체함으로써 웰의 내용물을 분리하고 원하지 않는 물질이 웰을 가로질러 이동하는 것을 방지하는 단계; 투입 저장소로부터 공기로 오일을 대체하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 입자 결합 세척 버퍼를 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 pre-RT 반응 세척 버퍼를 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 cDNA 합성 용액(예를 들어, SuperScript IV™)을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 투입 저장소에 RT 칵테일을 분배하는 단계; 시료 처리 카트리지의 내용물을 배양하는 단계; 배양 단계를 수행하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S320"'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 시료 처리 카트리지로부터 관련된 결합되어 있는 표적 내용물과 함께 일련의 기능화된 입자를 회수하는 단계(S325"')는 수동 또는 자동 작업을 사용하여 (예를 들어, 전술한 바와 같이) 자기 분리 작업을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 일련의 기능화된 입자와 관련된 다량의 세포 유래 내용물로 엑소뉴클레아제 처리 작업을 수행하는 단계(S330"')는 원하는 농도를 갖는 엑소뉴클레아제 용액을 제조하기 위해 물과 엑소뉴클레아제 버퍼를 혼합하는 단계; 제1 PCR 용기에 기능화된 입자와 함께 엑소뉴클레아제 용액을 분배하는 단계; 제1 PCR 용기에 오일(예를 들어, 미네랄 오일)을 분배하는 단계; 제1 PCR 용기의 내용물을 열순환시키고 배양하는 단계; 제1 PCR 용기의 생성물을 추출하는 단계; 제1 PCR 용기의 생성물로 분리 작업을 수행하는 단계; 분리 작업으로부터의 폐기물을 폐기하는 단계; 배양 단계를 수행하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S330"'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 가닥 변성 및 제2 가닥 합성 작업을 수행하는 단계(S335"')는 제2 자기 분리 용기에 수산화물 용액(예를 들어, 수산화나트륨 용액)을 전달하는 단계; 제2 자기 분리 용기의 내용물을 혼합하는 단계; 제2 자기 분리 용기에 근접한 자기 분리 서브시스템(예를 들어, 전술한 액추에이터에 결합된 자석 세트)을 활성화하여 자석(들)쪽으로 기능화된 자기 입자를 분리하는 단계; 제2 자기 분리 용기로부터 폐기물을 폐기하는 단계; 자기 분리 용기에 세척액을 분배하는 단계; 제2 자기 분리 용기에 근접한 프로세스 용기 내에서 제2 가닥 합성 프라이머 효소를 혼합하는 단계; 제2 자기 분리 용기의 내용물과 제2 가닥 합성 프라이머 효소를 혼합하는 단계; 제2 PCR 용기에 제2 자기 분리 용기의 생성물을 분배하는 단계; 혼합하는 단계와 함께 제2 PCR 용기의 내용물을 열순환시키는 단계; 제3 자기 분리 용기에 제2 PCR 용기의 생성물을 전달하는 단계; 폐기물로부터 제3 자기 분리 용기의 생성물을 자기적으로 분리하고 폐기물을 폐기하는 단계; 제3 자기 분리 용기에 세척액을 전달하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S335"'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, cDNA 합성 작업을 수행하는 단계(S340"')는 냉장 보관 공간 내에서 중합 효소 블렌드(예를 들어, Kapa Biosystems HiFi Hotstart Ready Mix™)를 혼합하는 단계; 제3 자기 분리 용기의 내용물과 냉장 보관 공간으로부터의 PCR 마스터 믹스를 혼합하는 단계; 제3 PCR 작업 용기, 제4 PCR 작업 용기, 제5 PCR 작업 용기, 및 제6 PCR 작업 용기에 제3 자기 분리 용기의 내용물을 분할하는 단계; 제3 PCR 작업 용기, 제4 PCR 작업 용기, 제5 PCR 작업 용기, 및 제6 PCR 작업 용기에 오일(예를 들어, 미네랄 오일)을 분할하는 단계; 제1 PCR 작업을 실행하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S340"'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, cDNA 증폭 작업의 PCR 생성물로 입자 정제 작업을 수행하는 단계(S345"')는 제4 자기 분리 용기에 제3 PCR 작업 용기, 제4 PCR 작업 용기, 제5 PCR 작업 용기, 및 제6 PCR 작업 용기로부터의 생성물을 분배하는 단계; 제4 자기 분리 용기의 표적 내용물을 분리하고 제5 자기 분리 용기에 표적 내용물을 전달하는 단계; PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure beads XP™)를 혼합하고 제5 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 제6 분리 용기에 제5 자기 분리 용기의 생성물울 전달하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S345"'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 입자 정제 작업의 결과물로 일련의 항체 유래 태그 정제 및 증폭 작업을 수행하는 단계(S350"')는 PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure beads XP™)를 혼합하고 제6 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 제6 자기 분리 용기로부터 폐기물을 폐기하는 단계: 프로세스 용기 내에서 뉴클레아제가 없는 물로 에탄올을 희석하고 혼합하는 단계; 제6 자기 분리 용기에 에탄올을 전달하는 단계; 자기 분리를 수행하면서 제6 자기 분리 용기로부터 폐기물을 폐기하는 단계; 제7 자기 분리 용기에 제6 자기 분리 용기의 표적 내용물을 전달하는 단계; 제7 자기 분리 용기에 PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure beads XP™)를 혼합하는 단계; 제7 자기 분리 용기에 에탄올을 전달하는 단계; 자기 분리를 수행하면서 제7 자기 분리 용기로부터 폐기물을 폐기하는 단계; 제7 자기 분리 용기에 물을 분배하는 단계; 제7 자기 분리 용기에서 제7 PCR 작업 용기로 정제된 cDNA를 전달하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S350"'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 일련의 항체 유래 태그 정제 및 증폭 작업의 결과물로 일련의 정제 및 증폭 작업을 수행하는 단계(S355"')는 제7 PCR 작업 용기에 PCR 인덱싱 프라이머를 전달하는 단계; 제7 PCR 작업 용기에 중합 효소 블렌드를 전달하는 단계; 제7 PCR 작업 용기의 내용물을 혼합하는 단계; 제7 PCR 작업 용기에 오일(예를 들어, 미네랄 오일)을 전달하는 단계; 제2 PCR 작업을 시작하는 단계; 제7 PCR 작업 용기에서 제8 자기 분리 용기로 PCR 생성물을 전달하는 단계; 제8 자기 분리 용기에 PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure beads XP)를 전달하는 단계; 제8 자기 분리 용기에 에탄올을 전달하는 단계; 자기 분리를 수행하면서 제8 자기 분리 용기로부터 폐기물을 폐기하는 단계; 제8 자기 분리 용기에 물을 분배하는 단계; 제8 자기 분리 용기에서 저장 용기로 정제된 cDNA를 전달하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S355"'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 일련의 mRNA 입자 정제 및 증폭 작업을 수행하는 단계(S360"')는 혼합 및 배양과 함께, 제5 자기 분리 용기에 뉴클레아제가 없는 물을 전달하는 단계; 제9 자기 분리 용기에 제5 자기 분리 용기의 생성물을 전달하는 단계; PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure beads XP™)를 혼합하고 제9 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 에탄올을 제9 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 배양 후 제9 자기 분리 용기에서 폐기물을 제거하는 단계; 제9 자기 분리 용기의 표적 내용물과 뉴클레아제가 없는 물을 혼합하는 단계; 제9 자기 분리 용기의 내용물을 혼합하고 배양하는 단계; 제9 자기 분리 용기에서 제8 PCR 작업 용기로 정제된 cDNA 생성물을 전달하는 단계; 제8 PCR 작업 용기로 mRNA 증폭을 위한 PCR 마스터 믹스를 전달하는 단계; 제8 PCR 작업 용기의 내용물을 혼합하는 단계; 제8 PCR 작업 용기에 중합 효소 블렌드(예를 들어, Kapa Biosystems HiFi Hotstart Ready Mix)를 전달하는 단계; 제8 PCR 작업 용기의 내용물을 혼합하는 단계; 제8 PCR 작업 용기에 오일(예를 들어, 미네랄 오일)을 전달하는 단계; 제8 PCR 작업 용기 내에서 제3 PCR 작업을 수행하는 단계; 제8 PCR 작업 용기에서 제10 자기 분리 용기에 제3 PCR 작업의 생성물을 전달하는 단계; PCR 정제 입자를 제10 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 제10 자기 분리 용기의 내용물을 혼합하는 단계; 에탄올을 제10 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 제10 자기 분리 용기에서 폐기물을 폐기하는 단계; 제10 자기 분리 용기에 뉴클레아제가 없는 물을 전달하는 단계; 배양과 함께, 제10 자기 분리 용기의 내용물을 혼합하는 단계; 제10 자기 분리 용기에서 표적 mRNA-cDNA 생성물을 자기적으로 분리하는 단계; 제10 자기 분리 용기에서 냉장 저장고에 표적 mRNA-cDNA 생성물을 전달하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 단계 S360"'은 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
더 상세하게, 일련의 mRNA 정제 및 증폭 작업이 완료되면 실행 완료 작업을 수행하는 단계(S365"')는 갠트리를 홈 구성으로 되돌리는 단계; 시료 처리가 완료되었다는 알림을 제공하는 단계; 오프보드 저장을 위해 시스템으로부터 시약 카트리지 및/또는 시료 처리 카트리지를 해제하는 단계; 시스템 폐기물을 폐기하는 단계; 시스템 청소 작업을 수행하는 단계; 및 시스템을 비활성화(예를 들어, 유휴, 오프) 상태로 전환하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. S365"'의 단계는 작업자에 의해 및/또는 시스템에 의해 자동적으로 구현될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
방법(300"')의 단계에 대한 예시적인 세부 사항은 부록 C의 표 1에 추가로 기술되어 있다. 방법(300"')의 단계와 관련하여, 실온 및 냉장 보관 시약에 대한 설명 및 전술한 시약 카트리지의 실시예의 저장 공간과 관련된 위치는 부록 C의 표 2에 기술되어 있다. 부록 C의 표 2와 관련하여, 시약의 양은 사용하는 시료 처리 칩의 크기 및 실행하는 반응 횟수에 따라 변경될 수 있다. 자기 분리 작업과 관련하여, 사용하는 관련 시약 및 장치에 대한 설명 및 전술한 시약 카트리지의 실시예의 저장 공간과 관련된 위치는 부록 C의 표 3에 기술되어 있다. 증폭(예를 들어, PCR) 작업과 관련하여, 사용하는 관련 시약 및 장치에 대한 설명 및 전술한 시약 카트리지의 실시예의 저장 공간과 관련된 위치는 부록 C의 표 4에 기술되어 있다. 유체 흡입 및 전달 작업과 관련하여, 장치 설명 및 전술한 도구 용기의 실시예와 관련된 위치는 부록 C의 표 5에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 구성 요소의 작동과 관련하여, 갠트리 암 및 피펫터 작업(예를 들어, 일회용품과 결합하는 장치, 일회용품과 분리되는 장치, 유체 혼합, 폐기물 폐기, 흡입, 전달, 분할 관련)은 부록 C의 표 6에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 모드 사이의 전환과 관련하여, 시료 처리 카트리지 작업은 부록 C의 표 7에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 모드 사이의 전환과 관련하여, 가열 및 냉각 서브시스템 작업 모드는 부록 C의 표 8에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 모드 사이의 전환과 관련하여, 자기 분리 서브시스템 작업은 부록 C의 표 9에 기술되어 있다. 증폭 작업과 관련하여, 방법(300"')과 관련된 PCR 프로그램 세부 사항은 부록 C의 표 10에 기술되어 있다.
3.4 방법 - 라이브러리 준비에 대한 예시적인 워크플로(Example Workflow for Library Preparation)
도 19에 도시된 바와 같이, 라이브러리 준비를 위해 구성된 방법의 변형(300"")은 라이브러리 준비 프로토콜을 수행하기 위한 시스템을 구성하는 실행 준비 작업을 수행하는 단계(S305""); 실행 준비 작업이 완료되면 라이브러리 준비 작업을 수행하는 단계(S310""); 라이브러리 준비 작업의 결과물로 라이브러리 정제 작업을 수행하는 단계(S315""); 및 라이브러리 정제 작업이 완료되면 실행 완료 작업을 수행하는 단계(S360"")를 포함할 수 있다.
더 상세하게, 실행 준비 작업을 수행하는 단계(S305"")는 생성물의 농도(예를 들어, 이전 프로토콜에서 생성된 생성물의 농도)를 정량화하는 단계; 냉동 보관 상태에서 라이브러리 준비를 위한 시약 카트리지를 해동하는 단계; (볼텍싱, 원심분리 등으로) 시약 카트리지의 저장 공간을 처리하는 단계; 희석 버퍼를 사용하여 시퀀싱 어댑터(예를 들어, NEBNext Illumina™ 어댑터)를 희석하는 단계; 시퀀싱 어댑터 용액 및 이전에 제거한 저장분을 시약 카트리지로 되돌리는 단계; 시스템 서브시스템의 작동 점검(예를 들어, 덱 관련, 갠트리 관련, 베이스 관련)을 수행하는 단계; 홈 위치로 갠트리를 되돌리는 단계; 시스템의 덱에 시약 카트리지를 배치하는 단계; 시약 카트리지에서 하나 이상의 밀봉 부분을 제거하고 및/또는 시약 카트리지에 시약을 로딩하는 단계; 시스템의 덱에 시료 처리 카트리지 유닛을 배치하는 단계; 덱에 배치된 도구 용기에서 하나 이상의 밀봉 부분을 제거하는 단계; 라이브러리 준비 작업을 수행하기 위해 (예를 들어, 시약 카트리지의 저장 공간에) 작업자가 로딩한 용기를 수용하는 단계; (초기 온도 설정 지점으로) 가열 및 냉각 서브시스템을 초기화하는 단계; 카메라(예를 들어, 머신 비전 카메라)로 일회용품 태그를 스캔하면서 프로토콜을 위한 일회용품의 적절한 위치 및 상태(예를 들어, 만료 날짜 관련)를 확인하는 단계; (예를 들어, 작업자로부터) 시료 식별 정보를 받는 단계; 및 시료의 실행을 시작하는 단계 중 하나 이상과 관련된 하위 단계를 포함할 수 있다. S305""의 단계는 작업자에 의해 및/또는 시스템에 의해 자동적으로 구현될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행하거나 권장하는 대로 반복할 수 있다.
더 상세하게, 실행 준비 작업이 완료되면 라이브러리 준비 작업을 수행하는 단계(S310"")는 희석된 cDNA를 작업자가 로딩한 튜브에서 버퍼를 포함하는 제1 냉장 보관 용기로 전달하는 단계; 제1 냉장 보관 튜브의 내용물을 제2 냉장보관 용기에 전달하는 단계; 제2 냉장 보관 용기의 내용물을 배양하는 단계; cDNA 혼합물을 제2 실온 보관 용기에서 제1 PCR 작업 용기로 전달하는 단계; 제1 PCR 작업 용기에서 열순환 작업을 수행하면서 제1 PCR 작업 용기의 내용물을 단편화하는 단계; 혼합과 함께 단편화된 DNA를 제1 PCR 작업 용기에서 제4 냉장 보관 용기로 전달하는 단계; 혼합과 함께 제4 냉장 보관 용기의 내용물을 제5 냉장 보관 용기로 전달하는 단계; 혼합 및 배양과 함께 희석된 어댑터를 제3 냉장 보관 용기에서 제5 냉장 보관 용기로 전달하는 단계; 배양과 함께 제5 냉장 보관 용기의 내용물을 제2 PCR 작업 용기로 전달하는 단계; 제2 PCR 작업 용기의 내용물을 혼합과 함께 제6 냉장 보관 용기로 전달하는 단계; 배양과 함께 제6 냉장 보관 용기의 내용물을 제2 PCR 작업 용기로 전달하는 단계; 제2 PCR 작업 용기의 내용물을 제2 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 혼합과 함께 PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure beads XP)를 제2 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 제2 자기 분리 용기에서 폐기물을 폐기하는 단계; 에탄올을 제2 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 제2 자기 분리 용기에서 폐기물을 폐기하는 단계; 배양 및 자기 분리와 함께 TE 버퍼를 제2 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 정제된 cDNA를 제2 자기 분리 용기에서 제3 PCR 작업 용기로 전달하는 단계; 인덱싱 PCR 마스터 믹스를 혼합과 함께 제3 PCR 작업 용기에 전달하는 단계; 제4 PCR 작업을 수행하는 단계; 혼합 단계를 수행하는 단계; 배양 단계를 수행하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상과 관련된 하위 단계를 포함할 수 있다. 단계 S310""는 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행하거나 권장하는 대로 반복할 수 있다.
더 상세하게, 라이브러리 준비 작업의 결과물로 라이브러리 정제 작업을 수행하는 단계(S315"")는 혼합과 함께 제3 PCR 작업 용기에서 제3 자기 분리 용기로 제4 PCR 작업의 생성물을 전달하는 단계; 혼합, 배양 및 자기 분리와 함께 PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure Beads XP)를 제3 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 배양과 함께 에탄올을 제3 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 제3 자기 분리 용기에서 폐기물을 제거하는 단계; 혼합, 배양 및 자기 분리와 함께 제3 자기 분리 용기에 뉴클레아제가 없는 물을 전달하는 단계; 혼합과 함께 제3 자기 분리 용기의 내용물을 제4 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 혼합, 배양 및 자기 분리와 함께 PCR 정제 입자(예를 들어, AMPure Beads XP)를 제4 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 제4 자기 분리 용기에서 폐기물을 제거하는 단계; 배양과 함께 에탄올을 제4 자기 분리 용기에 전달하는 단계; 제4 자기 분리 용기에서 폐기물을 제거하는 단계; 제4 자기 분리 용기에서 제5 자기 분리 용기로, 제6 자기 분리 용기로 표적 물질을 전달하면서 추가 정제를 위한 단계를 반복하는 단계; 배양 및 자기 분리와 함께 제6 자기 분리 용기에 뉴클레아제가 없는 물을 전달하는 단계; 제8 냉장 보관 용기에 라이브러리 구성을 위한 정제된 cDNA를 전달하는 단계; 혼합 단계를 수행하는 단계; 배양 단계를 수행하는 단계; 및 하위 단계(들)과 관련된 다양한 도구를 선택/해제하는 단계 중 하나 이상과 관련된 하위 단계를 포함할 수 있다. S315""는 바람직하게 시스템에 의해 자동적으로 수행되지만, 대안적으로 다른 적합한 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행하거나 권장하는 대로 반복할 수 있다.
더 상세하게, 라이브러리 정제 작업이 완료되면 실행 완료 작업을 수행하는 단계(S360"")는 갠트리를 홈 구성으로 되돌리는 단계; 시료 처리가 완료되었다는 알림을 제공하는 단계; 오프보드 저장을 위해 시스템으로부터 시약 카트리지 및/또는 시료 처리 카트리지를 해제하는 단계; 시스템 폐기물을 폐기하는 단계; 시스템 청소 작업을 수행하는 단계; 및 시스템을 비활성화(예를 들어, 유휴, 오프) 상태로 전환하는 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다. S360""의 단계는 작업자에 의해 및/또는 시스템에 의해 자동적으로 구현될 수 있다. 또한, 다양한 하위 단계는 한번 수행되거나 권장하는 대로 반복될 수 있다.
방법(300"")의 단계에 대한 예시적인 세부 사항은 부록 D의 표 1에 추가로 기술되어 있다. 방법(300"")의 단계와 관련하여, 실온 및 냉장 보관 시약에 대한 설명 및 전술한 시약 카트리지의 실시예의 저장 공간과 관련된 위치는 부록 D의 표 2에 기술되어 있다. 부록 D의 표 2와 관련하여, 시약의 양은 사용하는 시료 처리 칩의 크기 및 실행하는 반응 횟수에 따라 변경될 수 있다. 자기 분리 작업과 관련하여, 사용하는 관련 시약 및 장치에 대한 설명 및 전술한 시약 카트리지의 실시예의 저장 공간과 관련된 위치는 부록 D의 표 3에 기술되어 있다. 증폭(예를 들어, PCR) 작업과 관련하여, 사용하는 관련 시약 및 장치에 대한 설명 및 전술한 시약 카트리지의 실시예의 저장 공간과 관련된 위치는 부록 D의 표 4에 기술되어 있다. 유체 흡입 및 전달 작업과 관련하여, 장치 설명 및 전술한 도구 용기의 실시예와 관련된 위치는 부록 D의 표 5에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 구성 요소의 작동과 관련하여, 갠트리 암 및 피펫터 작업(예를 들어, 일회용품과 결합하는 장치, 일회용품과 분리되는 장치, 유체 혼합, 폐기물 폐기, 흡입, 전달, 분할 관련)은 부록 D의 표 6에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 모드 사이의 전환과 관련하여, 시료 처리 카트리지 작업은 부록 D의 표 7에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 모드 사이의 전환과 관련하여, 가열 및 냉각 서브시스템 작업 모드는 부록 D의 표 8에 기술되어 있다. 프로토콜 측면의 자동화를 위한 모드 사이의 전환과 관련하여, 자기 분리 서브시스템 작업은 부록 D의 표 9에 기술되어 있다. 증폭 작업과 관련하여, 방법(300"")과 관련된 PCR 프로그램 세부 사항은 부록 D의 표 10에 기술되어 있다.
그러나, 시스템 실시예(들)은 기술된 것의 변형을 포함하는 다른 워크플로 및/또는 다른 워크플로를 구현하도록 구성될 수 있다.
4. 결론
도면은 바람직한 실시예, 예시적인 구성 및 그 변형에 따른 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현의 아키텍처, 기능 및 작업을 도시한다. 이와 관련하여, 흐름도 및 블록도의 각 블록은 지정된 논리 함수(들)을 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 명령을 포함하는 모듈, 세그먼트, 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 일부 대안적인 구현에서는 블록에 언급된 함수가 도면에 언급된 순서와 다르게 발생할 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 두 개의 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 실행될 수 있고, 또는 때때로 관련된 기능에 따라 블록이 역순으로 실행될 수 있다. 또한, 블록도 및/또는 흐름도의 각 블록, 및 블록도 및/또는 흐름도의 블록 조합은 지정된 함수 또는 동작을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 시스템 또는 특수 목적 하드웨어와 컴퓨터 명령의 조합에 의해 구현될 수 있음을 유의해야 한다.
당업자는 다음의 청구 범위에 정의된 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 이전의 상세한 설명으로부터 및 도면 및 청구 범위로부터 인식할 수 있을 것이다.

Claims (40)

  1. 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은
    덱, 갠트리 및 베이스를 포함하고,
    상기 덱은
    상기 덱의 제1 측면의 제1 영역에서 시약 카트리지;
    상기 제1 측면의 제2 영역에서 시료 처리 카트리지; 및
    상기 제1 측면의 제3 영역에서 도구 용기,
    를 지지하고 배치하도록 구성되고,
    상기 갠트리는 상기 덱에 결합되고,
    피펫 인터페이스를 위해, 상기 덱의 상기 제1 측면에 의해 경계가 이루어진 3차원 공간 내에서, 일련의 축을 따라 이동 경로를 정의하는 일련의 트랙을 포함하고, 및
    상기 베이스는 상기 덱의 상기 제1 측면의 반대편에 있고,
    상기 시약 카트리지 및 상기 시료 처리 카트리지에 열을 전달하기 위한 일련의 열체를 포함하는 가열 및 냉각 서브시스템;
    수축 상태와, 일련의 자석이 상기 덱의 상기 제1 영역 내로 전달되는 확장 상태 사이에서 상기 일련의 자석을 전환하도록 구성된 자석 액추에이터에 결합된 상기 일련의 자석을 포함하는 분리 서브시스템;
    상기 제2 영역으로의 진공 포트를 포함하는 펌핑 서브시스템,
    을 지지하는,
    시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 시약 카트리지는 상기 덱의 상기 제1 측면의 상기 제1 영역으로 전달되는 상기 일련의 열체의, 물질을 냉각시키기 위해 구성된, 제1 열체와 짝을 이루도록 구성된 제1 도메인, 및 상기 덱의 상기 제1 측면의 상기 제1 영역으로 전달되는 상기 일련의 열체의, 열순환을 위해 구성된, 제2 열체와 짝을 이루도록 구성된 제2 도메인을 포함하는 일련의 도메인을 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 시료 처리 카트리지는 시료 처리 칩에 결합된 베이스 기판을 포함하고, 상기 시료 처리 칩은 단일 세포 형식으로 세포를 포획하도록 구성된 일련의 마이크로웰을 포함하는 마이크로웰 영역을 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 일련의 열체는 상기 일련의 마이크로웰에서 물질을 가열하기 위해, 상기 덱의 상기 제1 측면의 상기 제2 영역으로 전달되는 제3 열체를 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 시료 처리 카트리지는 상기 시료 처리 카트리지의 폐기물 격납 영역으로 상기 마이크로웰 영역에서부터 상기 시료 처리 칩의 배출구까지의 흐름 경로를 따라 상기 베이스 기판에 상기 시료 처리 칩을 결합하는 탄성 밸브를 더 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  6. 제5 항에 있어서, 밸브 액추에이터 및 상기 밸브 액추에이터에 결합된 팁을 포함하는 밸브 작동 서브시스템을 더 포함하고, 상기 팁은 상기 덱의 상기 제2 영역으로 밸브 개구부와 정렬되고, 상기 밸브 작동 서브시스템은 상기 팁이 상기 밸브 개구부로 확장되어 상기 탄성 밸브를 변형시킴으로써 상기 흐름 경로를 폐쇄하는 결합 모드 및 상기 팁이 수축됨으로써 상기 흐름 경로를 개방하는 분리 모드를 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  7. 제3 항에 있어서, 상기 시료 처리 카트리지는 상기 시료 처리 칩의 상기 마이크로웰 영역으로의 액세스 영역을 덮는 덮개를 포함하고, 상기 덮개는 상기 액세스 영역이 덮혀 있지 않은 개방 모드 및 상기 액세스 영역이 덮혀 있는 폐쇄 모드를 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 피펫 인터페이스에 결합하도록 구성된 덮개 여는 도구를 더 포함하고, 상기 시스템은 상기 갠트리가 상기 덮개의 해제 본체와의 맞물림을 위해 상기 덮개 여는 도구를 운반함으로써 상기 덮개가 상기 폐쇄 모드에서 상기 개방 모드로 전환하는 덮개 개방 모드를 더 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 덱은 상기 시료 처리 카트리지를 가역적으로 결합하고, 상기 덮개 여는 도구에 대항력을 제공하고, 적어도 0.5 lbs의 유지력으로 상기 일련의 열체의 열체와의 열 접촉을 제공하도록 구성된, 상기 제2 영역에 있는 일련의 유지 요소를 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  10. 제8 항에 있어서, 상기 진공 포트 및 상기 일련의 열체 중 적어도 하나는 상기 덮개 여는 도구에 대항력을 제공하기 위해 상기 시료 처리 카트리지와 결합되는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  11. 제7 항에 있어서, 상기 폐쇄 모드에서, 상기 덮개 및 상기 액세스 영역은 상기 덮개에 결합된 개스킷에 의해 밀봉된, 상기 시료 처리 칩의 상기 마이크로웰 영역에 인접한 유체 경로의 경계를 정의하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 덱에 결합되고 상기 시료 처리 카트리지의 투입 저장소와 정렬된 유체 레벨 감지 서브시스템을 더 포함하고, 상기 유체 레벨 감지 서브시스템은 상기 투입 저장소를 통해 투과된 빛을 감지하도록 구성된, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 분리 서브시스템은 제1 말단에서 상기 피펫 인터페이스와 결합하고 제2 말단에서 상기 도구 용기의 자기 슬리브와 결합하도록 구성된 자성체를 더 포함하고, 상기 시스템은 상기 갠트리가 상기 시료에서 표적 물질을 자기 분리하기 위해 상기 시약 카트리지와 상기 시료 처리 카트리지 사이에서 상기 자기 슬리브에 결합된 상기 자성체를 운반하는 분리 모드를 더 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 분리 서브시스템의 상기 일련의 자석은 상기 시약 카트리지에서 정제 작업을 수행하기 위해 제1 축을 따라 선형 어레이로 배열된 자석의 제1 부분 집합을 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 분리 서브시스템의 상기 일련의 자석은 상기 시약 카트리지의 분리 저장소에서 표적 물질 분리 작업을 수행하기 위해 상기 제1 축에서 오프셋된 제2 자석을 더 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  16. 제15 항에 있어서, 상기 분리 저장소는 상기 일련의 자석의 상기 확장 상태에서 상기 제2 자석에 인접하도록 구성된 평면 및 상기 일련의 자석의 상기 확장 상태에서 상기 제2 자석에서 떨어져 있는 곡면을 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  17. 제1 항에 있어서, 상기 덱과 상기 베이스 사이에서 지지되는 처리 및 제어 서브시스템을 더 포함하고, 상기 처리 및 제어 서브시스템은
    상기 가열 및 냉각 서브시스템, 상기 시약 카트리지, 및 상기 시료 처리 카트리지 사이의 열 전달을 제어하는 단계;
    상기 수축 상태와 상기 확장 상태 사이에서 상기 일련의 자석을 전환하는 단계;
    상기 진공 포트를 통해 상기 시료 처리 카트리지에 상기 펌핑 서브시스템에 의해 가해진 압력을 제어하는 단계,
    중 적어도 하나를 포함하는 자동 시료 처리 작업을 실행하기 위해 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 비일시적 명령을 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  18. 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은
    덱, 갠트리 및 베이스를 포함하고,
    상기 덱은
    상기 덱의 제1 측면의 제1 영역에서 시약 카트리지; 및
    상기 제1 측면의 제2 영역에서 시료 처리 카트리지,
    를 지지하고 배치하도록 구성되고,
    상기 갠트리는 상기 덱에 결합되고,
    피펫 인터페이스를 위해 상기 덱의 상기 제1 측면에 의해 경계가 이루어진 3차원 공간 내에서 일련의 축을 따라 이동 경로를 정의하는 일련의 트랙을 포함하고, 및
    상기 베이스는 상기 덱의 상기 제1 측면 반대편에 있고,
    수축 상태와 일련의 자석이 상기 덱의 상기 제1 영역 내로 전달되는 확장 상태 사이에서 상기 일련의 자석을 전환하도록 구성된 자석 액추에이터에 결합된 상기 일련의 자석을 포함하는 분리 서브시스템
    을 지지하는,
    시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 분리 서브시스템은 제1 말단에서 상기 피펫 인터페이스와 결합하고 제2 말단에서 자기 슬리브와 결합하도록 구성된 자성체를 더 포함하고, 상기 시스템은 상기 갠트리가 상기 시료에서 표적 물질을 자기 분리하기 위해 상기 시약 카트리지와 상기 시료 처리 카트리지 사이에서 상기 자기 슬리브에 결합된 상기 자성체를 운반하는 분리 모드를 더 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  20. 제18 항에 있어서, 상기 시료 처리 카트리지는 시료 처리 칩에 결합된 베이스 기판을 포함하고, 상기 시료 처리 칩은 단일 세포 형식으로 세포를 포획하도록 구성된 일련의 마이크로웰을 포함하는 마이크로웰 영역을 포함하고, 상기 시료 처리 카트리지는 상기 시료 처리 카트리지의 폐기물 격납 영역으로, 상기 마이크로웰 영역에서부터 상기 시료 처리 칩의 배출구까지의 흐름 경로를 따라 상기 베이스 기판에 상기 시료 처리 칩을 결합하는 탄성 밸브를 더 포함하는, 시료를 자동적으로 처리하기 위한 시스템.
  21. 시료를 처리하기 위한 방법으로서, 상기 방법은
    실행 준비 작업이 완료되면 시스템의 시료 처리 카트리지를 프라이밍하는 단계;
    프라이밍 단계가 완료되면, 상기 시료 처리 카트리지의 일련의 마이크로웰에서 단일 세포 형식으로 일련의 기능화된 입자와 상기 시료의 일련의 세포를 공동 포획하는 단계;
    상기 일련의 세포의 용해를 수행하여 상기 일련의 기능화된 입자에 상기 일련의 세포로부터의 바이오마커를 결합할 수 있도록 하는 단계;
    상기 일련의 기능화된 입자에 결합된 내용물로 상기 시료 처리 카트리지의 상기 일련의 마이크로웰에서 역 전사 작업을 수행하는 단계;
    상기 시료 처리 카트리지로부터, 상기 일련의 세포로부터의 관련 결합 표적 내용물을 갖는, 상기 일련의 기능화된 입자를 회수하는 단계;
    상기 일련의 기능화된 입자와 관련된 다량의 세포 유래 내용물로 엑소뉴클레아제 처리 작업을 수행하는 단계;
    상기 다량의 세포 유래 내용물로 가닥 변성 및 제2 가닥 합성 작업을 수행하는 단계;
    상기 다량의 세포 유래 내용물로 cDNA 증폭 작업을 수행하는 단계; 및
    상기 cDNA 증폭 작업의 PCR 생성물로 입자 정제 작업을 수행하는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  22. 제21 항에 있어서, 상기 시료 처리 카트리지를 프라이밍하는 단계는, 상기 시료 처리 카트리지의 투입 저장소로 프라이밍 버퍼를 포함하는 제1 팁과 결합된 피펫 인터페이스를 운반하는 단계, 상기 투입 저장소로 상기 프라이밍 버퍼를 전달하는 단계, 및 상기 시료 처리 카트리지에 결합된 진공 포트에서 상기 시료 처리 카트리지로부터 상기 프라이밍 버퍼를 빼내는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  23. 제21 항에 있어서, 상기 시료 처리 카트리지는 상기 일련의 마이크로웰에서부터 시료 처리 칩의 배출구까지의 흐름 경로를 따라 베이스 기판에 상기 일련의 마이크로웰을 정의하는 상기 시료 처리 칩을 결합하는 탄성 밸브를 더 포함하고, 상기 시료 처리 카트리지에서 일련의 세포를 포획하는 단계, 일련의 기능화된 입자를 포획하는 단계, 상기 일련의 세포를 용해시키는 단계, 및 역 전사 작업을 수행하는 단계 중 적어도 하나는 변형된 상태에서 변형되지 않은 상태로 상기 탄성 밸브를 전환하여 상기 배출구 쪽으로 유체 흐름을 위한 상기 흐름 경로를 개방하는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  24. 제21 항에 있어서, 상기 시료 처리 카트리지는 상기 일련의 마이크로웰에 대한 액세스 영역을 덮는 덮개를 포함하고, 상기 덮개는 상기 액세스 영역이 덮혀있지 않은 개방 모드 및 상기 액세스 영역이 덮혀 있는 폐쇄 모드를 포함하고, 상기 일련의 기능화된 입자를 회수하는 단계는 상기 덮개의 해제 본체와의 맞물림을 위해 피펫 인터페이스에 결합된 덮개 여는 도구를 운반하여 상기 폐쇄 모드에서 상기 개방 모드로 상기 덮개를 전환하는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  25. 제24 항에 있어서, 상기 일련의 기능화된 입자를 회수하는 단계는 상기 개방 모드에서 상기 덮개로 덮혀 있지 않은 상기 액세스 영역으로 슬리브로 둘러싸여 있고 상기 피펫 인터페이스에 결합된 자성체를 운반하는 단계, 및 상기 일련의 마이크로웰에서 상기 자성체 쪽으로 상기 일련의 기능화된 입자를 유인하는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  26. 제25 항에 있어서, 상기 일련의 기능화된 입자를 회수하는 단계는 상기 시료 처리 카트리지에서 분리 저장소로 상기 일련의 기능화된 입자를 운반하는 단계, 상기 자성체에서 상기 슬리브를 해제하는 단계, 및 상기 분리 저장소의 표면 쪽으로 자석을 작동시켜서 상기 표면 쪽으로 상기 일련의 기능화된 입자를 유인하는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  27. 제21 항에 있어서, 상기 엑소뉴클레아제 처리 작업을 수행하는 단계는 열순환 용기에 상기 다량의 세포 유래 내용물 및 엑소뉴클레아제 버퍼를 전달하는 단계, 및 상기 열순환 용기 내에서 상기 다량의 세포 유래 내용물 및 상기 엑소뉴클레아제 버퍼를 가열하는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  28. 제21 항에 있어서, 상기 cDNA 증폭 작업을 수행하는 단계는 상기 시료 처리 카트리지와 구별되는 시약 카트리지의 일련의 열순환 용기로 상기 다량의 세포 유래 내용물을 운반하고 상기 방법을 수행하기 위한 일련의 시약을 저장하는 단계, 상기 일련의 열순환 용기와 열체 사이의 열전달을 확립하는 단계, 및 상기 일련의 열순환 용기에서 상기 다량의 세포 유래 내용물을 열순환시키는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  29. 제21 항에 있어서, 상기 입자 정제 작업을 수행하는 단계는 일련의 정제 입자가 있는 분리 저장소로 상기 cDNA 증폭 작업의 PCR 생성물을 운반하는 단계, 및 상기 분리 저장소의 표면 쪽으로 자석을 작동시켜서 상기 표면 쪽으로 상기 일련의 정제 입자를 유인하는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  30. 제21 항에 있어서, 단백질 처리 프로토콜로 단일 세포 계측법을 수행하기 위해 상기 입자 정제 작업의 결과물로 일련의 항체 유래 태그 정제 및 증폭 작업을 수행하는 단계를 더 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  31. 제21 항에 있어서, CITE-seq 단일 세포 다중 오믹스 프로토콜의 수행을 위해 상기 입자 정제 작업의 결과물로 일련의 항체 유래 태그 정제 및 증폭 작업을 수행하는 단계를 더 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  32. 제21 항에 있어서, 상기 입자 정제 작업의 결과물로, 상기 시료 처리 카트리지와 구별되는 시약 카트리지에서 라이브러리 준비 작업을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 시약 카트리지는 상기 라이브러리 준비 작업을 위한 일련의 시약을 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  33. 제32 항에 있어서, 상기 라이브러리 준비 작업을 수행하는 단계는 상기 입자 정제 작업에서 유래된 생성물의 농도를 결정하는 단계; 상기 농도를 기반으로 하여, 상기 시약 카트리지에서 상기 입자 정제 작업의 생성물을 희석하는 단계; 상기 시약 카트리지에서 cDNA 물질을 단편화하는 단계; 및 상기 시약 카트리지에서 단편화된 cDNA 물질을 증폭시키는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  34. 제33 항에 있어서, 일련의 정제 입자로 상기 시약 카트리지의 일련의 분리 저장소에서 단편화되고 증폭된 cDNA 물질을 정제하는 단계 및 상기 분리 저장소의 표면쪽으로 자석을 작동시켜서 상기 표면쪽으로 상기 일련의 정제 입자를 유인하는 단계를 더 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  35. 제21 항에 있어서, 상기 입자 정제 작업이 완료되면 실행 완료 작업을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 실행 완료 작업은 저장을 위해 상기 시스템에서 처리된 내용물을 방출하는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  36. 제21 항에 있어서, 실행 준비 작업을 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 실행 준비 작업은 상기 방법과 관련된 시약 카트리지 및 상기 시료 처리 카트리지의 일련의 태그를 스캔하는 단계 및 수행하기 위한 프로토콜과 상기 일련의 태그에서 유래된 정보를 비교하는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  37. 시료를 처리하기 위한 방법으로서, 상기 방법은
    상기 시료 처리 카트리지의 일련의 마이크로웰에서 단일 세포 형식으로 일련의 기능화된 입자와 상기 시료의 일련의 세포를 공동 포획하는 단계;
    상기 시료 처리 카트리지에서 상기 일련의 세포의 용해를 수행함으로써 상기 일련의 세포로부터 방출된 바이오마커를 상기 일련의 기능화된 입자에 결합할 수 있도록 하는 단계;
    상기 일련의 기능화된 입자에 결합된 내용물로 상기 시료 처리 카트리지의 일련의 마이크로웰에서 역 전사 작업을 수행하는 단계;
    상기 시료 처리 카트리지에서 시약 카트리지로, 상기 일련의 세포로부터의 관련 결합 표적 내용물과 함께, 상기 일련의 기능화된 입자를 운반하는 단계;
    상기 시약 카트리지에서 상기 다량의 세포 유래 내용물로 엑소뉴클레아제 처리 작업, 가닥 변성 및 제2 가닥 합성 작업 및 cDNA 증폭 작업을 수행하는 단계;
    상기 시약 카트리지에서 상기 cDNA 증폭 작업의 PCR 생성물로 입자 정제 작업을 수행하는 단계; 및
    상기 입자 정제 작업의 결과물로 라이브러리 준비 작업을 수행하는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  38. 제37 항에 있어서, 상기 시료 처리 카트리지는 상기 일련의 마이크로웰에 대한 액세스 영역을 덮는 덮개를 포함하고, 상기 덮개는 상기 액세스 영역이 덮혀 있는 폐쇄 모드 및 액세스 영역이 덮혀 있지 않은 개방 모드를 포함하고, 상기 일련의 기능화된 입자를 회수하는 단계는 상기 덮개의 해제 본체와의 맞물림을 위해 피펫 인터페이스에 결합된 덮개 여는 도구를 운반하여 상기 덮개를 상기 폐쇄 모드에서 상기 개방 모드로 전환하는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  39. 제38 항에 있어서, 상기 일련의 기능화된 입자를 회수하는 단계는
    상기 개방 모드에서, 슬리브로 둘러싸여 있고 상기 피펫 인터페이스에 결합되어 있는 자성체를 상기 덮개로 덮혀 있지 않은 상기 액세스 영역으로 운반하는 단계 및 상기 일련의 마이크로웰로부터 상기 자성체를 향해 상기 일련의 기능화된 입자를 유인하는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
  40. 제39 항에 있어서, 상기 라이브러리 준비 작업을 수행하는 단계는 상기 입자 정제 작업에서 유래된 생성물의 농도를 결정하는 단계; 상기 농도를 기반으로 하여 상기 시약 카트리지에서 상기 입자 정제 작업의 생성물을 희석하는 단계; 상기 시약 카트리지에서 cDNA 물질을 단편화하는 단계; 및 상기 시약 카트리지에서 단편화된 cDNA 물질을 증폭시키는 단계를 포함하는, 시료를 처리하기 위한 방법.
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