KR20220165174A - 분석 카트리지 - Google Patents

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KR20220165174A
KR20220165174A KR1020220005455A KR20220005455A KR20220165174A KR 20220165174 A KR20220165174 A KR 20220165174A KR 1020220005455 A KR1020220005455 A KR 1020220005455A KR 20220005455 A KR20220005455 A KR 20220005455A KR 20220165174 A KR20220165174 A KR 20220165174A
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rotary valve
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윙-타 라이
유-쳉 추
짐-위 라오
수-홍 화
판-윤 황
루에이-위 싸이
리-우 흉
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크레도 다이어그노스틱스 바이오메디컬 피티이. 엘티디.
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Abstract

분석 카트리지는 제1 커버, 제2 커버, 복수의 컨테이너들, 복수의 유체 터널들 및 로터리 밸브를 포함한다. 제2 커버는 2개의 대향 표면들을 갖고, 복수의 제1 관통 홀들 및 제2 관통 홀들은 2개의 대향 표면들을 개별적으로 관통하고, 제1 커버는 제2 커버에 부착된다. 복수의 컨테이너들은 제1 커버와 제2 커버 사이에 배치되고, 각각의 컨테이너들은 제1 관통 홀에 정렬되어 채워진다. 복수의 유체 터널들은 제1 커버에 배치되며, 각각은 제1 피펫으로 개별적으로 연결된다. 로터리 밸브는 제1 커버와 제2 커버 사이에 제2 관통 홀에 대응하여 회전 가능하게 배치되고, 로터리 밸브에 배치된 유동 채널는 컨테이너들과 개별적으로 연결된다.

Description

분석 카트리지{ANALYSIS CARTRIDGE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 6월 7일에 대만 특허청에 제출된 대만 특허 출원 제110120577호의 이익을 주장하며, 그 개시 내용은 전체가 참조로 여기에 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 분석 카트리지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핵산 추출 및 핵산 증폭을 위한 분석 카트리지에 관한 것이다.
선행 기술에 대한 설명
핵산 추출 및 핵산 증폭은 생물 의학 테스트 또는 진단에 사용되는 일반적인 기술이다. 일반적으로 핵산 추출 키트 또는 핵산 추출 시약은 일반적으로 핵산 추출을 위한 개방적이고 일상적인 실험실에서 사용되며, 이어서 핵산 증폭 키트 또는 핵산 증폭 시약을 사용하여 특정 핵산 단편을 증폭하거나 특정 핵산 단편을 검출할 수 있다. 그러나, 앞서 언급한 키트 또는 시약은 일반적으로 수동 조작이 필요하며, 이는 시간이 많이 걸리고 샘플 또는 시약에 오염을 일으키기 쉽기 때문에 대량 테스트 또는 생산 라인 모드 테스트에서 사용 효율성이 떨어진다.
따라서, 관련 기술 분야의 실용적인 요구 사항을 충족시키기 위해 핵산 추출 및 핵산 증폭을 위한 새롭고 개선된 키트, 시약 또는 장치를 여전히 관련 기술 분야에서 제공할 필요가 있다.
본 발명의 목적 중 하나는 외부 구동력에 의해 로터리 밸브를 특정 방향으로 회전시켜 로터리 밸브와 각 컨테이너 사이의 연결을 제어할 수 있는 분석 카트리지를 제공하고, 그리고 필요에 따라 시료, 시약, 반응액 및 기타 유체를 컨테이너 사이로 옮겨 혼합할 수도 있고, 부피도 정밀하게 조절하여 각 반응 단계의 진행을 용이하게 할 수 있다. 본 발명의 분석 카트리지는 샘플-인 결과-아웃의 자동 검사 프로세스를 제공할 수 있게 하여 일상적인 검사실의 한계 및 열악한 효능을 개선하고 검사 효율 및 감도를 향상시킨다.
또한, 본 발명의 다기능 분석 카트리지는 자성 비드(bead)를 추가로 사용하여 핵산을 추출하고, 컨테이너 및 피펫의 구조를 개선하여 자성 비드의 흡수, 배출 또는 전달 효율을 높이고, 추출 효율과 순도를 향상시킨다. 한편, 본 발명은 복수의 상세 구성요소의 조립 난이도를 효과적으로 감소시키고, 전체 분석 카트리지의 제조 공정을 단순화하며, 또한 수율 및 편의성을 효과적으로 향상시킨다. 따라서, 본 발명의 신규한 분석 카트리지는 의료 검사 또는 검출 제품의 실제 요구 사항을 충족할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 제1 커버, 제2 커버, 복수의 컨테이너, 복수의 유체 터널 및 로터리 밸브를 포함하는 분석 카트리지를 제공한다. 제2 커버는 제1 커버에 부착되고, 제2 커버는 2개의 대향 표면들과 그 위에 배치되는 복수의 제1 관통 홀 및 하나의 제2 관통 홀을 포함하고, 제1 관통 홀과 제2 관통 홀은 두 표면들을 개별적으로 관통한다. 컨테이너들은 제1 커버와 제2 커버 사이에 끼워지며, 컨테이너들은 개별적으로 제1 관통 홀과 정렬된다. 유체 터널들은 제1 커버에 배치되며 각각은 제1 피펫에 연결된다. 로터리 밸브는 제1 커버와 제2 커버 사이에 회전 가능하게 배치되어 제2 관통 홀과 정렬되고, 로터리 밸브는 개별 컨테이너들에 연결되도록 그 위에 배치된 유체 터널을 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 목적은 다양한 그림들 및 도면들에 예시된 바람직한 실시예의 다음의 상세한 설명을 읽은 후 당업자에게 의심할 여지없이 명백해질 것이다.
도 1 내지 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분석 카트리지를 도시한 개략도이고,
도 1은 본 개시내용의 제1 실시예에 따른 분석 카트리지의 분해도를 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 제1 실시예에 따른 분석 카트리지의 평면도를 도시한다.
도 3은 본 개시내용의 제1 실시예에 따른 분석 카트리지의 컨테이너의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 개시내용의 제1 실시예에 따른 분석 카트리지의 로터리 밸브의 분해도를 도시한다.
도 5는 본 개시내용의 제1 실시예에 따른 분석 카트리지의 피펫의 단면도를 도시한다. 그리고
도 6은 본 개시내용의 제1 실시예에 따른 분석 카트리지의 유체 터널에서 세포를 파괴하기 위한 단펄스 레이저 빔의 용도를 도시하는 단면도를 도시한다.
도 7 내지 도 10은 본 개시내용의 제2 실시예에 따른 분석 카트리지를 도시하는 개략도로서, 여기서:
도 7은 본 개시내용의 제2 실시예에 따른 분석 카트리지의 분해도를 도시한다.
도 8은 본 개시내용의 제2 실시예에 따른 분석 카트리지의 평면도를 도시한다.
도 9는 본 개시내용의 제2 실시예에 따른 분석 카트리지의 로터리 밸브의 분해도를 도시한다. 그리고
도 10은 본 개시내용의 제2 실시예에 따른 분석 카트리지의 로터리 밸브 및 피펫의 부분 단면도를 도시한다.
본 개시내용의 더 나은 이해를 제공하기 위해, 바람직한 실시예들이 상세하게 설명될 것이다. 본 개시내용의 바람직한 실시예들은 번호가 매겨진 요소들과 함께 첨부 도면들에 예시되어 있다.
본 개시내용에서, 설명에서 제2 특징부 위에 또는 제2 특징부 상에 제1 특징부의 형성은 제1 특징부 및 제2 특징부가 직접 접촉하여 형성되는 실시예들을 포함할 수 있고, 또한 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하지 않을 수 있도록 제1 및 제2 특징부 사이에 추가 특징부들이 형성될 수 있는 실시예를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시내용은 다양한 실시예들에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이 반복은 단순함과 명료함을 위한 것이며 논의된 다양한 실시예들 및/또는 형태들 사이의 관계를 그 자체로 지시하지 않는다. 또한, "아래", "하", "하부", "위", "상", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 예시된 바와 같이 하나의 요소 또는 특징과 다른 요소(들) 또는 특징(들)의 관계를 설명하기 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면에 묘사된 방향에 추가하여 사용 또는 작동 중인 디바이스의 다른 방향을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 도면들의 디바이스가 뒤집힌 경우, 다른 요소들 또는 특징부들 "아래" 및/또는 "아래"로 설명된 요소는 다른 요소들 또는 특징부들 "위" 및/또는 "위"를 배향할 것입니다. 장치는 그렇지 않으면 배향될 수 있고(90도 회전되거나 다른 배향으로) 여기에 사용된 공간적으로 상대적인 설명자도 그에 따라 해석될 수 있다.
제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 요소들, 구성요소들, 영역들, 층들 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 여기에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 구성요소들, 영역들, 층들 및/또는 섹션들이 이 약관에 의해 제한된다. 이러한 용어들은 하나의 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 섹션을 다른 영역, 층 및/또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용될 수 있다. "제1", "제2"와 같은 용어 및 여깃에서 사용되는 기타 숫자 용어는 문맥에 의해 명확하게 표시되지 않는 한 순서 또는 순서를 의미하지 않는다. 따라서, 아래에서 논의되는 제1 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 섹션은 실시예들의 교시들을 벗어나지 않고 제2 요소, 구성요소, 영역, 층 및/또는 섹션으로 명명될 수 있다.
여기에 개시된 바와 같이, 용어 "약" 또는 "실질적인"은 일반적으로 주어진 값 또는 범위의 20% 이내, 바람직하게는 10% 이내, 더욱 바람직하게는 5%, 3%, 2%, 1%, 또는 0.5% 이내를 의미한다. 달리 명시적으로 명시되지 않는 한, 여기에 개시된 모든 수치 범위, 양, 값 및 백분율은 모든 경우에 "약" 또는 "실질적인"이라는 용어에 의해 수정된 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 표시되지 않는 한, 본 개시내용 및 첨부된 청구범위에 기재된 수치 파라미터는 원하는 대로 변할 수 있는 근사치이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 개시내용의 제1 실시예에 따른 분석 카트리지(300)를 도시하고, 도 1은 분석 카트리지(300)의 분해도의 개략도이고, 도 2는 분석 카트리지(300)의 평면도의 개략도이고, 도 6은 분석 카트리지(300)의 작동에 대한 개략도이고, 나머지 도면은 분석 카트리지(300)의 상세 구성을 나타내는 입체도 또는 단면도의 개략도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 분석 카트리지(300)는 제1 커버(100), 제2 커버(110) 및 로터리 밸브(130)를 포함한다. 제1 커버(100)는 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 제1 표면(100a) 및 제2 표면(100b)과 같이 2 개의 대향 표면들을 포함하고, 제2 커버(110)는 또한 도 1에 도시된 바와 같이 제1 표면(110a) 및 제2 표면(110b)과 같은 2 개의 대향 표면들을 포함한다. 제1 커버(100)의 제2 표면(100b)은 제2 커버(110)의 제1 표면(110a)과 마주한다. 분석 카트리지(300)가 아직 조립되지 않은 상태에서, 제2 커버(110)와 제1 커버(100)가 이격되어 그 사이에 수용 공간(160, 도 1 참조)이 형성되고, 로터리 밸브(130), 복수의 컨테이너(150) 및 기타 구성요소들은 수용 공간(160) 내에 배치될 수 있다. 분석 카트리지(300)를 조립하면서, 제1 커버(100)의 제2 표면(110b)이 제2 커버(110)의 제1 표면(110a)에 부착되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 로터리 밸브(130), 상기 컨테이너(150) 및 기타 부품들은 모두 상기 제2 커버(110)와 상기 제1 커버(100) 사이에 끼워져 상기 수용 공간(160)이 존재하지 않게 된다. 일 실시예에서, 제1 커버(100)와 제2 커버(110)는 예를 들어 열 용융 방식 또는 초음파 방식을 통해 조립되어, 분석 카트리지(300)의 신뢰성 및 가단성을 향상시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 커버(100) 및 제2 커버(110) 각각은, 예를 들어, 수평 방향(도 1의 D1 방향과 같이 x 방향과 같이)을 따라 연장되는 평판을 포함한다. 1) 열가소성 및 생체적합성을 갖는 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 군에서 선택되는 적절한 재료를 사용하여 플라스틱 사출성형법으로 성형할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 제1 커버(100)와 제2 커버(110)는 서로 대응되는 윤곽을 가질 수 있으며, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 둘 다 직사각형 형상일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 도 1에 도시된 제1 커버(100) 및 제2 커버(110)의 구체적인 윤곽은 예시에 불과함을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이고, 제1 커버(100) 및 제2 커버(110)는 실제 제품 요건에 기초하여 다른 적용 가능한 형상을 더 포함할 수 있다.
정확히 말하면, 제1 커버(100)는 제1 표면(100a)에 배치된 복수의 유체 터널(101)들 및 복수의 가스 터널(103)들을 더 포함한다. 본 실시예에서, 각각의 유체 터널(101) 및 각각의 가스 터널(103)은 예를 들어 방향 D1에 평행한 임의의 방향을 따라 측방향으로 연장되어 유체 순환 또는 가스 순환을 위한 피펫(102) 또는 가스 홀(104)에 연결된다. 각 가스 터널(103)의 일단은 가스 홀(104)과 연결되고 타단은 제1 커버(100)의 공기배출용 벤트(106)와 연결된다. 도 3을 참조하면, 각각의 피펫(102)들 및 각 가스 홀(104)들은 제1 커버(100)의 제1 표면(100a)에서 하방으로 연장되어 제1 커버(100)의 제2 표면(100b)에서 돌출된 중공 구조이다. 일 실시예에서, 피펫(102)의 바닥 일부들과 가스 홀(104)은 도 3에 도시된 바와 같이 각각 경사진 측벽(102a, 104a)을 포함하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 피펫(102)의 경사진 측벽(102a)은 액체를 흡입하는 동안 피펫(102)에 액체가 잔류하기 쉬운 문제를 개선할 수 있고, 또한 조립 시 밀봉 필름을 통해 펀칭을 용이하게 할 수 있다. 다른 실시예에서, 피펫의 경사진 측벽과 가스 홀도 선택적으로 생략될 수 있다(도면에는 표시되지 않음). 또한 실제 제품 요구 사항으로 인해 유체 터널 및/또는 가스 터널은 확장 방향이 다를 수 있으며, 예를 들어 방향 D1에 수직인 임의의 방향(예: 방향 D2)을 따라 연장되거나 상이한 위치에 위치되며, 이는 전술한 유형으로 제한되지 않는다.
제2 커버(110)에는 제1 표면(110a) 및 제2 표면(110b)을 차례로 관통하도록 복수의 관통 홀(111, 113, 115)들이 더 배치되고, 여기서, 관통 홀(111, 113, 115)들 각각은 크기가 서로 다른 복수의 컨테이너(150)(예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 컨테이너(151, 153, 155)들)들을 수용할 수 있도록 서로 다른 크기(예를 들어, 개구 사이즈)를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 각 관통 홀의 실제 크기는 각 컨테이너의 크기에 따라 다를 수 있으며, 각 컨테이너의 실제 크기는 실제 제품 요구 사항에 따라 다를 수 있고, 이는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 제한되지 않는 다는 것이 당업자에게 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 컨테이너(150)는 실제 제품 요건에 기초하여 다양한 원하는 시약을 수용하기 위한 중공 본체(154)를 포함하고, 본체(154)는 예를 들어 알루미늄 호일 또는 플라스틱과 같은 재료를 포함하는 필름(152)에 의해 밀봉된다. 바람직하게는, 본체(154)는 컨테이너(150) 내부에 배치된 각종 시약의 농축을 용이하게 하기 위한 경사진 일부(154a)를 포함한다. 경사진 일부(154a)는 경사 측벽(154b)을 포함할 수 있으며, 이는 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 본체(154)의 적어도 바닥에 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 본체(154)는 도 5에 도시된 바와 같이 전체적으로 경사진 측벽(154c)을 선택적으로 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 컨테이너(150)들은 복수의 시약 컨테이너(151), 적어도 하나의 반응 컨테이너(153) 및 적어도 하나의 샘플 컨테이너(155)를 포함하고, 각각의 시약 컨테이너(151)는 세척 시약, 완충액(buffer), 용리액(eluent), 용해물(lysate) 등을 개별적으로 수용하고, 적어도 하나의 반응 컨테이너(153)는 반응을 수행하기 위한 다양한 효소 또는 반응물(예: 프라이머 또는 프로브)을 수용하고, 적어도 하나의 시료 컨테이너(155)는 세균, 세포 또는 바이러스와 같은 다양한 시료 또는 세균, 세포 또는 바이러스를 운반하는 것으로 의심되는 시료를 수용하며 확인을 위해 핵산 추출 및 핵산 증폭이 필요하다.
반응 컨테이너(153)의 수량은 임의의 적절한 수일 수 있으며, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 2개일 수 있다. 그러면, 분석 카트리지(300)는 내부에 배치된 다양한 프라이머 및/또는 프로브에 따라 두 개의 반응 컨테이너(153)를 통해 동시에 서로 다른 증폭 및 시험 반응을 수행할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 당업자는 다른 실시예에서 단일 반응 컨테이너 또는 그 이상의 반응 컨테이너가 선택적으로 분석 카트리지에 배치되어 다양한 테스트 요구 사항을 달성할 수 있음을 쉽게 이해해야 한다. 또한, 컨테이너(150)는 내부에 다수의 자성 비드(도면에 미도시)가 배치된 추출 컨테이너(157)를 더 포함할 수 있으며, 정제를 위한 시험 초기에 자성 비드가 시험 시료와 결합될 수 있다.
참고로, 피펫(102)과 제1 커버(100)에 배치된 가스 홀(104)은 제2 커버(110)에 배치된 관통 홀(111, 113, 115)들과 정렬되어, 피펫(102)들 및 제1 커버(100)에 배치된 가스 홀(104)들은 도 3에 도시된 바와 같이 분석 카트리지(300)를 조립하는 동안 경사 측벽(102a, 104a)을 사용하여 각 관통 홀(111, 113, 115) 내에 배치된 각 컨테이너(150)의 필름(152)을 펀칭할 수 있다. 바람직하게는, 제1 커버(100)에 배치된 피펫(102)은 컨테이너(150)의 필름(152)을 관통한 후 컨테이너(150)의 바닥으로 더 연장될 수 있으며, 보다 바람직하게는 경사진 일부(154a)에 폐쇄된 일부까지 연장한다; 제1 커버(100)에 배치된 가스 홀(104)은 도 3에 도시된 바와 같이 컨테이너(150)의 상부에 위치할 수 있고, 필름(152)을 막 관통하는 일부에 우측에 위치할 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
한편, 제2 커버(110)에는 로터리 밸브(130)가 회전할 수 있도록 관통 홀(117)이 더 구비된다. 정확히 말하면 로터리 밸브(130)는 제1 커버(100) 및 제2 커버(110)와 결합된 후 로터리 밸브(130)의 기밀성을 향상시키기 위해 예를 들어 연질의 재질에 경질의 재질을 결합한 것이다. 도 4를 참조하면, 로터리 밸브(130)는 위에서 아래로 적층된 제1 일부(131) 및 제2 일부(133)를 포함하고, 제1 일부(131)은 예를 들어 열가소성 폴리우레탄(TPU), 고무, 폴리우레탄 재료, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPEE), 생체적합성 수지, 또는 이들의 조합을 포함하고, 제2 일부(133)은 폴리프로필렌 섬유, 폴리카보네이트 등과 같이 제1 일부(131)와 다른 강성 재료를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이와 같이, 분석 카트리지(300)가 조립되면, 로터리 밸브(130)의 제1 일부(131)는 제1 커버(100)의 제2 면(100b)에 부착되고, 로터리 밸브(130)의 제2 일부(133)는 관통 홀(117)에 설치되어 기밀 조립이 가능하다.
본 실시예에서, 로터리 밸브(130)의 제1 일부(131)는 돌출부(137)를 더 포함하고, 돌출부(137)는 유동 채널(135)을 둘러싸고 개구(137a)를 형성하고, 로터리 밸브(130)의 제2 일부(133)는 맞물림(133a)을 포함한다. 유동 채널(135)은 임의의 적합한 형상, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같은 직선 형상을 포함할 수 있으나나 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이, 분석 카트리지(300)가 조립된 후, 로터리 밸브(130)의 제2 일부(133)(결합부(133a) 포함)는 제2 커버(110)의 관통 홀(117)로 돌출되어 모터(미도시)와 더 외부적으로 연결되며, 모터는 분석 카트리지(300) 내부의 로터리 밸브(130)를 회전 구동 및 제어한다. 즉, 로터리 밸브(130)는 제1 커버(100)와 제2 커버(110) 사이에 회전 가능하게 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 유동 채널(135)의 일단은 로터리 밸브(130)의 회전을 통해 서로 다른 유체 터널(101)에 순차적으로 연결될 수 있고, 이때 개구(137a)가 가스 홀(104)에 동시에 정렬될 수 있다. 로터리 밸브(130)는 액체 임시 저장 영역(170)을 통해 외부에서 펌프(미도시)와 더 연결되면서, 각 컨테이너(150) 내의 다양한 시약은 펌프에 의해 제공되는 양압 또는 음압을 통해 흡입, 배출 또는 이송될 수 있다. 본 실시예에서, 분석 카트리지(300)는 예를 들어 제1 커버(100)의 제1 표면(100a)에 배치된 액체 임시 저장 영역(170)을 더 포함한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 액체 임시 저장 영역(170)은 뱀 형상 또는 연속적으로 만곡된 형상의 중공 관형 구조를 포함할 수 있고, 여기서, 액체 임시 저장 영역(170)의 일단은 유동 채널(135)의 타단에 연결되고, 액체 임시 저장 영역(170)의 타단은 펌프와 외부적으로 연결되는 펌프 커넥터(173)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 분석 카트리지(300)의 액체 임시 저장 영역(170)은 흡입된 시약을 일시적으로 저장하여 시약의 흡입, 배출 또는 이송을 보조하는 데 사용될 수 있다.
또한, 분석 카트리지(300)는 유체 터널(101), 가스 터널(103) 및 액체 임시 저장 영역(170)을 폐쇄 채널로 밀봉하기 위해 제1 커버(100)의 제1 면(100a)에 부착되는 편평한 필름 형태의 물질(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 밀봉 층(180))을 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 분석 카트리지(300)는 핵산 추출 및 핵산 증폭에 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 로터리 밸브(130)를 특정 방향으로 회전시켜, 시료 컨테이너(155) 내부에 배치된 시료를 먼저 시약 컨테이너(151) 중 하나로 옮겨 화학적 방법으로 시료의 세포를 파열시키거나 개방할 수 있고, 이어서, 로터리 밸브(130)를 다시 회전시켜 파열되거나 개방된 세포 및 이의 방출 물질을 함유하는 시료를 추출 컨테이너(157)로 이송한다. 파열 또는 개방된 세포를 포함하는 시료 및 이의 방출 물질은 정제를 위해 추출 컨테이너(157) 내에서 자성 비드와 결합된다. 이후, 자성 비드와 결합된 시료를 다른 시약 컨테이너(151)로 옮겨 세척하여 최종적으로 자성 비드로부터 원하는 핵산 등의 생체 물질을 용출시켜 후속 검사를 수행한다. 이어서, 생체 물질도 로터리 밸브(130)를 통해 반응 컨테이너(153)로 이송되어 원하는 반응을 수행한다. 반응 컨테이너(153)가 동결 건조된 프라이머 쌍, 질소 염기 및 핵산 중합효소를 포함하는 경우, 생체 물질을 반응 컨테이너(153)에 주입한 후 중합효소 연쇄 반응이 진행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 반응 컨테이너(153)는 생성물 요건에 기초하여 프로브 접합 또는 효소 접합과 같은 다른 반응을 수행하기 위해 다른 효소 또는 시약을 선택적으로 포함할 수 있다. 앞서 언급한 시료 또는 생체 재료를 옮기는 동안 각 컨테이너(150)로 확장된 피펫(102)의 길이를 사용하여 유체를 정량화할 수 있다. 정확히 말하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 유체(예: 전술한 샘플 또는 생체 물질)(200)가 컨테이너(150)에 주입되는 동안, 초기 액체 레벨을 갖는 유체(200)은 특정 높이에 도달하도록 피펫(102)들을 덮을 수 있다(도 5의 왼쪽 패널에 도시된 바와 같이). 다음으로, 유체(200)는 흡입되어 수위가 낮아지고 유체(200')를 떠나고, 피펫(102)들의 바닥은 더 이상 유체(200')에 의해 덮이지 않을 수 있다(도 5의 오른쪽 패널에 도시된 바와 같이. 따라서, 유체(200)의 흡입량을 정확하게 제어할 수 있고, 컨테이너(150)에 남아있는 유체(200')의 체적을 이용하여 더욱 확인이 가능하다. 즉, 특정 액체 레벨은 유체(200)의 원하는 부피에 따라 달라진다. 흡입할 유체(200)의 더 큰 부피가 필요한 경우, 컨테이너(150) 안으로 더 깊게 확장될 수 있는 피펫(102) 또는 더 짧은 길이를 갖는 컨테이너(150)를 선택할 수 있다. 흡입하고자 하는 유체(200)의 부피를 작게 하고자 하는 경우, 컨테이너(150)으로 더 얕게 확장될 수 있는 피펫(102)(예: 피펫이 컨테이너(150)의 절반 깊이로 확장되거나 컨테이너(150)의 상단까지 닫힘) 또는 더 긴 길이를 갖는 컨테이너(150)을 선택할 수 있다. 이러한 방식으로, 각 컨테이너(150)로 확장된 피펫(102)들의 깊이는 테스트의 실제 요구 사항에 따라 조정되어 유체의 전달된 양을 정량화할 수 있다.
또한, 로터리 밸브(130)를 통해 생체 물질을 반응 컨테이너(153)로 이송하면서, 로터리 밸브(130)가 회전하여 유동 채널(135)이 반응 컨테이너(153) 내부로 연장된 피펫(102)과 정렬되도록 하고, 그 개구(137a)가 반응 컨테이너(153) 내부로 연장된 가스 홀(104)과 정렬되도록 한다는 점에 유의한다. 이러한 배열을 통해, 생체 물질은 가스 터널(103)이 자유롭게 순환하면서 반응 컨테이너(153)에 성공적으로 주입될 수 있다. 다만, 다만, 반응 컨테이너(153) 내에서 반응이 이루어져야 하는 반면, 로터리 밸브(130)를 다시 회전시켜 반응 컨테이너(153) 내부로 연장된 피펫(102) 및 가스 홀(104)이 더 이상 유동 채널(135) 및 개구(137a)와 정렬되지 않도록 할 수 있다. 그러면, 유체 터널(101)들 및 가스 터널(103)들이 폐쇄될 수 있으며, 이는 온도 상승으로 인해 반응 컨테이너(153) 내부에 배치된 반응물 및 유체의 부피가 증발하는 것을 방지하거나, 온도가 낮아져 응결되어 반응물 및 유체의 농도에 심각한 영향을 미칠 수 있는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 반응 컨테이너(153) 내에서 반응이 진행되는 동안, 반응 컨테이너(153) 내부로 연장된 피펫(102) 및 가스 홀(104)은 로터리 밸브(130)에 배치된 돌출부(137)에 의해 가려져 내부 공간이 반응 컨테이너(153)는 기밀 상태에 도달하여 반응의 수행을 촉진할 수 있다.
따라서, 핵산 추출 및 핵산 증폭을 위한 바람직한 구현예에서, 로터리 밸브(130)는 회전하여 그 위의 유동 채널(135)을 통해 액체 임시 저장 영역(170)과 연통하고, 유체 터널(101)을 통해 시료 컨테이너(155)와 연통한다. 한편, 샘플 컨테이너(155) 내의 샘플을 액체 임시 저장 영역(170)으로 흡입하도록 펌프를 구동한다. 다음으로, 로터리 밸브(130)를 다시 회전시켜 유동 채널(135)의 일단이 시약 컨테이너(151)와 연통되도록 한다(도 1의 우측 상단에 도시된 바와 같이). 2) 유체 터널(101)을 통해 유동 채널(135)의 다른 쪽 끝이 액체 임시 저장 영역(170)과 여전히 연통하도록 하고, 펌프가 구동되어 액체 임시 저장 영역(170) 내의 샘플을 토출 및 흡입하여 다시 액체 임시 저장 영역(170) 시약 컨테이너(151)와 액체 임시 저장 영역(170) 사이에 배치된다. 따라서, 시약 컨테이너(151) 내부에 배치된 용해 완충액(lysis buffer)으로 인해 시료 내의 세포 또는 세포가 포함된 것으로 의심되는 시료가 파열되거나 개봉될 수 있으며, 유체 터널(101), 유동 채널(135) 및 액체 임시 저장 영역(170) 사이의 흐름에 의해 야기되는 물리적인 힘 뿐만 아니라, 용해 완충액과 샘플을 혼합하여 제1 혼합물을 수득한다. 그러면, 로터리 밸브(130)를 다시 회전시켜 유동 채널(135)이 유체 터널(101)을 통해 추출 컨테이너(137)와 연통되도록 하고, 액체 임시 저장 영역(170)에 일시적으로 저장된 제1 혼합물은 유동 채널(135) 및 유체 터널(101)을 통해 추출 컨테이너(157)로 배출된다. 추출 컨테이너(157)는 표면이 핵산을 결합하기 위한 분자를 갖는 자기 비드를 포함하고, 자기 비드가 핵산-자기 비드 복합체를 형성하기 위해 제1 혼합물에서 핵산(존재한다면)을 포획할 수 있다. 대안적으로, 샘플에 핵산이 존재하지 않는 경우 자기 비드가 핵산을 포착하지 못할 수 있다. 마찬가지로, 자성 비드는 첫 번째 혼합물과 완전히 혼합되어 펌프에 의한 배출 및 흡입을 통해 두 번째 혼합물을 형성한다.
다음으로, 추출 컨테이너(157) 외부에 배치된 자석 또는 자기 장치(도면에 미도시)를 이용하여, 제2 혼합물 내의 핵산-자성 비드 복합체(또는 핵산이 존재하지 않는 경우 자기 비드만)를 흡착할 수 있다. 이어서, 2차 혼합물의 잔류물을 흡입하여 액체 임시 저장 영역(170)으로 옮기고, 이어서 로터리 밸브(130)를 회전시켜 사용된 시약 컨테이너(151)와 연통시킨다(도 2의 우측 상단 영역에 도시된 바와 같이). 2) 액체 임시 저장 영역(170)에서 보관을 위해 사용된 시약 컨테이너(151)로 제2 혼합물의 잔류물을 추가로 이송한다. 바람직하게는, 상기 자석 또는 자기소자는 피펫(102)의 경사진 측벽(102a)에서 멀리 떨어진 위치에 배치되어, 추출컨테이너(157)에서 원하는 핵산-자성 비드 복합체가 펌핑 흡입으로 인해 버려지는 것을 방지한다.
이후, 로터리 밸브(130)를 다시 회전시켜 세정제를 수용하는 다른 시약 컨테이너(151)(예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 로터리 밸브(130)의 하부에 배치된 시약 컨테이너(151))와 연결한다. 2) 마그넷이나 자기장치를 추출컨테이너(157)로부터 멀리 배치하여 세정제를 액체 임시 저장 영역(170)으로 이동시킨 후 추출컨테이너(157)로 이송한다. 따라서, 핵산-자성 비드 복합체가 방출되어 세정제와 혼합되어 제3 혼합물을 형성한다. 그 다음, 자석 또는 자기 소자를 다시 위치시켜 핵산-자성 비드 복합체를 흡착시키고, 제3 혼합물의 잔류물을 시약 컨테이너(151)(도 2의 우측 상단 영역에 있는 시약 컨테이너(151)와 같은)로 이송하여 보관한다.
버퍼가 적용될 때, 핵산-자성 비드 복합체도 전술한 단락과 동일한 단계를 거쳐 처리된다. 당업자는 또 다른 실시예에서 핵산-자성 비드 복합체는 또한 추출 효율 및 순도를 향상시키기 위해 하나 이상의 시약 컨테이너(151)에 배치된 동일하거나 상이한 세정 시약 또는 완충제로 처리될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 수 있다.
그런 다음, 로터리 밸브(130)를 다시 회전시켜 용리액을 포함하는 다른 시약 컨테이너(151)(예: 도 2의 우측 하단 영역의 시약 컨테이너(151)), 자석 또는 자기 장치가 추출 컨테이너(157)로부터 멀리 배치되고, 이어서, 먼저 용리액을 액체 임시 저장 영역(170)으로 이송한 다음 추출 컨테이너(157)로 이송하고, 여기서 용리액은 핵산과 자기 비드 표면의 분자 사이의 결합을 파괴하여 핵산을 방출할 수 있다. 그러면 핵산, 자성 비드 및 용리액이 제4 혼합물을 형성할 수 있다. 자석이나 자기소자를 다시 위치시켜 자기비드를 흡수하고, 제4 혼합물의 잔류물(핵산 및 용리액 포함)은 그 다음 액체 임시 저장 영역(170)으로 옮겨지고, 로터리 밸브(130)는 반응 컨테이너(153), 유동 채널(135) 및 액체 임시 저장 영역(170)과 연통하도록 다시 회전된다. 이때 로터리 밸브(130)의 반폐쇄 돌출부(137)에 의해 형성된 개구(137a)는 가스 터널(103)과 가스 홀(104)을 통해 반응 컨테이너(153)와 연통되며, 그리고 제4 혼합물의 잔류물(핵산 및 용리제 포함)은 가스 터널(103)이 순환을 위해 자유로워짐에 따라 액체 임시 저장 영역(170)으로부터 반응 컨테이너(153) 내로 주입될 수 있다는 것이 유의된다. 한편, 반응 컨테이너(153) 내에서 반응이 진행되는 동안 로터리 밸브(130)를 회전시켜 피펫(102)을 만들고 반응 컨테이너(153) 내부로 연장된 가스 홀(104)은 유동 채널(135) 및 개구(137a)와 정렬되지 않아 유체 터널(101) 및 가스 터널(103)을 차단한다.
또한, 본 발명의 분석 카트리지(300)는 하나 이상의 산 증폭 반응을 동시에 수행할 수 있으며, 제4 혼합물의 적절한 부피의 잔류물을 둘 이상의 반응 컨테이너(153)에 분배할 수 있다. 제4 혼합물의 잔류물에 포함된 핵산은 프라이머 쌍 및/또는 프로브, 데옥시뉴클레오사이드 트리포스페이트 및 폴리머라제의 존재 하에 외부 기기(도면에 표시되지 않음)에 의해 증폭되고, 외부 기기는 증폭된 핵산의 신호를 감지하여 샘플에 특정 박테리아 균주가 포함되어 있는지 여부를 추가로 식별할 수 있다.
전술한 실시예에서, 시약 컨테이너(151)에 배치된 용해 완충액 및 유동 채널(135) 사이에 가해지는 물리적 힘에 의해 시료 내의 세포가 파열되거나 개방되고, 샘플 및 용해 완충액을 혼합하여 제1 혼합물을 형성한 다음, 추출 컨테이너(157)에서 자성 비드와 추가로 혼합하여 핵산-자성 비드 복합체를 형성한다. 다른 개선된 실시예에서, 샘플 및 용해 완충액은 개별적으로 추출 컨테이너(157)로 이송되고, 자성 비드와 혼합되어 제2 혼합물을 형성할 수 있다. 또는, 상기 샘플을 1차 용해 완충액과 혼합하고, 즉시 추출 컨테이너(157)로 이송하여 자성 비드와 혼합하여 제2 혼합물을 형성할 수 있다. 그러면, 제2 혼합물은 유체 터널(101), 유동 채널(135) 및 액체 임시 저장 영역(170) 사이를 앞뒤로 유동할 수 있어, 물리적인 힘과 용해 완충액에 의해 2차 혼합물의 세포가 파열되거나 열릴 뿐만 아니라, 그러나 또한 세포에서 방출된 핵산은 혼합 과정에서 자기 비드에 의해 포획되어 핵산 추출 시간을 크게 줄일 수 있다.
이러한 구성을 통해, 본 발명의 제1 실시예에 따른 분석 카트리지(300)가 제공된다. 본 실시예에 따르면, 로터리 밸브(130)는 분석 카트리지(300)에 회전 가능하게 배치되고, 외부 모터는 분석 카트리지(300)의 로터리 밸브(130)와 연결되어 로터리 밸브(130)가 임의의 방향으로 회전하도록 구동하고, 따라서, 각 컨테이너(150)에 배치된 시료, 시약, 반응물 등의 다양한 유체는 컨테이너(150) 사이에서 자유롭게 이동 및 혼합되고, 최종적으로 반응 컨테이너(153)로 이송되어 반응이 수행될 수 있다. 로터리 밸브(130)는 유동 채널(135)과 그 위에 배치된 개구(137a)를 포함한다. 샘플, 시약 및 반응물이 로터리 밸브(130)를 통해 흡입되는 동안, 로터리 밸브(130)를 회전시켜 유동 채널(135)과 그 위에 배치된 개구(137a)를 피펫(102) 및 컨테이너(150)에 관통된 가스 홀(104)과 정렬시켜 유체의 이동을 용이하게 한다. 한편, 핵산 추출, 핵산 증폭, 세포 파열 또는 세포 개방 반응과 같은 반응이 컨테이너(150) 내에서 수행되는 동안, 로터리 밸브(130)를 회전시켜 그 위의 돌출부(137)가 피펫(102)과 컨테이너(150)에 관통된 가스 홀(104)을 직접 덮도록 함으로써 컨테이너(150)가 밀폐된 상태로 작동하여 오염을 방지하고 반응을 용이하게 한다. 이와 같은 구성으로, 본 실시예의 분석 카트리지(300)는 샘플-인 결과-아웃의 자동화된 테스트 프로세스를 제공할 수 있게 하여, 일상적인 실험실의 한계 및 열악한 효능을 개선하고 테스트 효율성 및 감도를 향상시킨다.
당업자는 또한 본 개시의 분석 카트리지가 전술한 유형에 제한되지 않고 다른 예 또는 변형을 포함할 수 있음을 충분히 이해해야 한다. 예를 들어, 전술한 실시예에서는 시료를 화학적으로 처리하므로, 분석 카트리지(300) 내부에는 세포를 파열시키거나 개봉하기 위한 시약이 담긴 시약 컨테이너(151)가 배치될 수 있다. 그러나 다른 실시예에서 레이저나 초음파와 같은 다른 방법을 통해서도 세포가 파열되거나 열릴 수 있고, 레이저 또는 초음파 세포 파괴를 수행하는 장치가 분석 카트리지에 더 배열되어 광학 렌즈와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드(210)가 추가로 구비될 수 있으며, 레이저 다이오드(210)에서 방출된 단펄스 레이저 빔(211)은 광학 렌즈 세트(200)(수광렌즈(212a) 및 집속렌즈(212b) 포함)를 통과하여 초점(213)에 집속될 수 있다. 그러면, 생체 물질은 액체 임시 저장 영역(170), 로터리 밸브(130)의 유동 채널(135), 유체 터널(101), 피펫(102)들을 사이를 유동하여, 컨테이너(151)는 초점(213)을 통과할 때 단펄스 레이저 빔(211)에 의해 조사될 수 있고, 생체 물질 내의 세포(220)는 파열되거나 개방되어 핵산을 방출할 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 레이저 다이오드, 광학 렌즈 세트 등이 분석 카트리지에 배치될 수도 있고, 광학 렌즈 세트가 분석 카트리지에 배치될 수도 있고, 레이저 다이오드는 예를 들어 분석 카트리지를 수용하기 위한 기기(도면에는 표시되지 않음)에 추가로 제공된다.
다음 설명은 분석 카트리지의 다른 실시예를 상세히 설명할 것이고, 다음 설명은 다른 실시예 사이의 유사점을 자세히 설명할 것이며 동일한 특징은 중복 설명되지 않을 것이다. 실시예 간의 차이점을 쉽게 비교하기 위해, 이하의 각 실시예에서 동일한 구성요소에는 동일한 부호를 붙였다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 분석 카트리지(500)를 도시한, 도 7 내지 도 10을 참조하면, 여기서, 도 7은 분석 카트리지(500)의 분해도의 개략도이고, 도 8은 분석 카트리지(500)의 평면도의 개략도이고, 나머지는 분석 카트리지(500)의 상세 구성요소의 스테레오 뷰 또는 단면도의 개략도이다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 분석 카트리지(500)는 또한 제1 커버(400), 제2 커버(410), 밀봉층(480) 및 로터리 밸브(470)를 포함하고, 제1 커버(400)와 제2 커버(410)는 조립 전 분리되어 그 사이에 수용 공간(460)을 형성한다. 본 실시예의 분석 카트리지(500)의 구조, 재료 선택 및 조립 방법은 모두 제1 실시예의 분석 카트리지(300)와 실질적으로 동일하며, 이하에서 중복 설명되지 않는다. 본 실시예와 제1실시예의 차이점은 제1 커버(400)와 제2 커버(410) 사이에는 제3 커버(430)가 추가로 배치되고, 로터리 밸브(470)는 제3 커버(430)와 제1 커버(400)와 제2 커버(410) 사이의 수용 공간(460) 내에 회전 가능하게 배치된다는 것이다. 제1 커버(400), 제3 커버(430) 및 제2 커버(410)는 열용해 방식 또는 초음파 방식으로 조립되며, 로터리 밸브(470)를 제1 커버(400)와 제3 커버(430) 사이에 끼워 넣어(도 8에 도시된 바와 같이), 분석 카트리지(500)의 신뢰성과 가단성을 향상시킨다.
정확히 말하면,도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 커버(400)와 제2 커버(410)도 아치형과 같이 서로 대응되는 윤곽을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 커버(400)는 복수의 유체 터널(401)과 그 위에 배치된 복수의 가스 터널(403)을 더 포함하고, 각각의 유체 터널(401) 및 각각의 가스 터널(403)은 예를 들어 유체 또는 가스 순환을 위해 피펫(402) 또는 가스 홀(404)에 연결하기 위해 방향 D1에 평행한 임의의 방향으로 수평으로 연장됩니다. 한편, 제2 커버(410)는 상부에 배치되는 복수의 관통 홀(411)을 더 포함하고, 관통 홀(411)은 제2 커버(410)를 관통하여 복수의 컨테이너(450)를 수용할 수 있다. 본 실시예에서, 각 컨테이너(450) 및 각 관통 홀(411)의 크기(예를 들어, 컨테이너(450) 및 관통 홀(411)의 직경 또는 개구)는 균일하지만, 실제 배치는 이에 제한되지 않는다. 다른 실시예에서, 관통 홀들 및 컨테이너들의 배열은 또한 제1 실시예의 관통 홀(111, 113, 115)들 및 컨테이너(151, 153, 155)들을 참조하여 다양한 크기를 포함할 수 있다. 컨테이너(450)는 예를 들어 복수의 시약 컨테이너(451), 적어도 하나의 반응 컨테이너(453) 및 적어도 하나의 샘플 컨테이너(455)를 포함하고, 시약 컨테이너(451) 각각은 세척 시약, 완충액, 용리액, 용해 완충액 등을 수용할 수 있고, 적어도 하나의 반응 컨테이너(453)는 반응을 수행하기 위한 다양한 효소 또는 반응물(프라이머 또는 프로브와 같은)을 수용할 수 있고, 적어도 하나의 샘플 컨테이너(455)는 핵산 추출 및 핵산 증폭을 수행하기 위해 박테리아, 세포 또는 바이러스와 같은 다양한 샘플 또는 박테리아, 세포 또는 바이러스를 포함하는 것으로 의심되는 샘플을 수용할 수 있다. 또한, 상기 컨테이너(450)는 내부에 다수의 자성 비드(도면에 미도시)가 배치된 추출 컨테이너(457)를 더 포함할 수 있으며, 상기 자성 비드를 검사 초기에 정제용 시료와 결합할 수 있다. 또한, 제1 커버(400), 제2 커버(410) 및 기타 구성요소(예: 유체 터널(401), 피펫(402), 가스 터널(403), 가스 홀(404), 컨테이너(450) 및 제1 커버(400)의 표면에 부착된 평판 필름 재료)의 세부 특징들(예: 재료 선택, 구조 또는 배치)은 모두 제1 실시예와 실질적으로 동일하며, 이하 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예의 로터리 밸브(470)도 경질재와 결합하여 연질재로 이루어지며, 이는 로터리 밸브(470)는 제1 커버(400), 제3 커버(430) 및 제2 커버(410)에 결합된 후 기밀성을 향상시키기 위한 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 로터리 밸브(470)는 위에서 아래로 적층된 제1 일부(471) 및 제2 일부(473)를 포함하고, 여기서 제2 일부(473)는 예를 들어 제1 일부(471)와 다른 강성 재료를 포함한다. 제1 일부(471) 및 제2 일부(473)의 구체적인 재료는 제1 실시예의 제1 일부(131) 및 제2 일부(133)와 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. 제1 일부(471)는 유동 채널(475) 및 개구(477a)를 형성하도록 제1 일부(471)의 상면을 둘러싸는 돌출부(477)를 더 포함하고, 로터리 밸브(470)의 제2 일부(473)는 맞물림부(473a)를 포함한다. 이와 같이, 분석 카트리지(500)가 조립된 후, 로터리 밸브(470)의 제1 일부(471)도 제1 커버(400)에 부착될 수 있고, 로터리 밸브(470)의 제2 일부(473)가 관통 홀(413) 내로 돌출될 수 있어, 기밀 조립 방식을 달성한다. 이러한 배치로, 로터리 밸브(470)의 제2 일부(473)의 맞물림(473a)은 모터(도면에 미도시)에 외부적으로 연결될 수 있고, 모터는 분석 카트리지(500) 내의 로터리 밸브(470)가 회전하도록 구동 및 제어한다.
본 실시예와 전술한 실시예의 차이점은 주로 로터리 밸브(470)의 커버리지 면적이 전술한 실시예의 로터리 밸브(130)보다 크다는 점이다. 예를 들어, 도 8에 도시된 평면도를 관찰하면서, 로터리 밸브(470)는 하부에 배치된 컨테이너(450)의 일부를 부분적으로 덮을 수 있고, 이에 비해 전술한 실시예의 로터리 밸브(130)는 컨테이너(150)(도 2에 도시된 바와 같이)를 덮지 않을 것이다. 도 7 및 도 10에 도시된 바와 같이, 로터리 밸브(470)는 제3 커버(430)의 베이스(431)에 배치되고, 베이스(431)의 커버리지 영역은 또한 컨테이너(450)의 일부를 부분적으로 덮을 수 있다. 또한, 복수의 피펫(433)들이 베이스(431) 아래에 배치되고, 각 피펫(433)은 아래의 각 컨테이너(450)와 정렬된다. 분석 카트리지(500)가 조립되는 동안, 각 피펫(433)은 각 컨테이너(450)의 필름(452)을 관통하여 각 컨테이너(450) 내로 연장될 수 있다. 정확히 말하면, 각 피펫(433)은 제3 커버(430)로부터 하방으로 연장되어 제3 커버(430)의 표면에서 돌출된 중공 구조를 포함한다. 본 실시예에서는 도 10과 같이 각 피펫(433)의 바닥면을 평면으로 도시하였으나, 실제 배치는 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, 피펫의 바닥은 앞서 언급한 실시예의 피펫(102)들을 참조하여 액체를 흡입할 때 피펫들이 피펫에들 잔류하기 쉬운 문제를 개선하기 위해 경사진 측벽을 포함할 수 있다.
한편, 로터리 밸브(470)의 확장된 적용 영역으로 인해 로터리 밸브(470)에 배치된 유동 채널(475)도 그에 따라 더 많은 유체를 수용하기 위해 더 큰 체적을 가질 수 있다. 유동 채널(475)은 도 9에 도시된 바와 같은 스핀들 형상과 같은 임의의 적합한 형상을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 참고로, 로터리 밸브(470)는 그 위에 배치된 수직 채널(472)을 더 포함하고, 수직 채널(472)은 로터리 밸브(470)의 제1 일부(471) 및 제2 일부(473)를 관통하여 유동 채널(475)과 연통된다(도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이). 이러한 배열을 통해 수직 채널(472)은 로터리 밸브(470)의 회전에 의해 각 피펫(433)과 순서대로 연결될 수 있다. 그리고, 로터리 밸브(470)는 그 맞물림부(473a)를 통해 펌프(도면에 미도시)와 외부적으로 연결되면서, 각 컨테이너(450) 내의 다양한 시약은 펌프에 의해 공급되는 양압 또는 음압을 통해 흡입, 배출 또는 이송될 수 있다. 또한, 본 실시예에서 로터리 밸브(470)의 제1 일부(471)는 공기 홀(479a) 주위에 배치된 돌출 링(479)을 더 포함한다. 로터리 밸브(470)는 펌프의 보조를 통해 각종 시약을 흡입, 토출 또는 이송하는데 사용되는 반면, 로터리 밸브(470)에 배치된 공기 홀(479a)은 제1 커버(400)에 추가 배치된 공기-가이드 채널(405)을 통해 벤트(406)와 연결되어 각종 시약이 원활하게 흡입, 배출 또는 이송될 수 있다.
이러한 구성을 통해, 본 발명의 제2 실시예의 분석 카트리지(500)가 제공된다. 분석 카트리지(500)는 또한 분석 카트리지(500) 내부에 배치된 로터리 밸브(470)를 이용하여 컨테이너(450) 내에서 시료, 시약 및 반응물과 같은 다양한 유체를 자유롭게 이송 및 혼합할 수 있고, 최종적으로 반응 컨테이너(453) 내에서 검출 반응을 수행한다. 이와 같이, 분석 카트리지(500)는 샘플-인 결과-아웃의 자동화된 테스트 프로세스를 효과적으로 제공할 수 있다. 본 실시예에서는 로터리 밸브(470)의 커버리지 면적이 확장되어 로터리 밸브(470)가 하부의 컨테이너(450)를 부분적으로 덮을 수 있고, 이에 따라 로터리 밸브(470)의 유동 채널(475)도 확장된 부피를 가질 수 있다. 이에 따라, 외부 모터가 분석 카트리지(500) 내부에 배치된 로터리 밸브(470)와 연결되어 로터리 밸브(470)를 회전 구동시키면서, 로터리 밸브(470)에 배치된 수직 채널(472)은 컨테이너(450)에 관통된 피펫(433)과 직접 정렬되어 연통될 수 있으며, 유체는 흡입되어 유동 채널(475)에 일시적으로 저장될 수 있다. 따라서, 유체 순환 경로가 단축될 수 있고, 유체가 흡입, 배출 또는 이송되는 데 필요한 시간도 크게 단축될 수 있다. 또한, 이러한 구성에 의해, 본 실시예의 분석 카트리지(500)는 또한 단순화된 구성요소 구성을 얻을 수 있고, 여기서, 전술한 실시예들의 액체 임시 저장 영역(170)은 생략될 수 있을 뿐만 아니라, 제1 커버(400) 상에 배치되는 유체 터널들(401) 및/또는 가스 터널들(403)의 특정 개수도 극적으로 감소될 수 있다. 따라서, 전술한 실시예의 분석 카트리지(300)와 비교하여, 분석 카트리지(500)는 테스트 제품의 실제 요구사항을 충족시키기 위해 보다 최적화된 테스트 효율 및 보다 단순화된 구성을 얻을 수 있다.
요약하면, 본 발명은 열 용해 방식 또는 초음파 방식을 통해 2개 이상의 커버로 조립된 분석 카트리지를 제공한다. 분석 카트리지는 내부에 회전 가능하게 배치된 로터리 밸브를 포함하고, 외부 모터와 연결되어 로터리 밸브를 회전시켜, 로터리 밸브-유체 터널-컨테이너 경로의 "컨테이너-유체 터널-유동 채널", 로터리 밸브-액체 임시 저장 영역-유체 터널-컨테이너 경로의 "컨테이너-유체 터널-유동 채널", 또는 "로터리 밸브 컨테이너의 로터리 밸브 흐름 채널의 컨테이너 수직 채널" 경로와 같은, 유체 순환 경로들을 형성한다. 따라서 분석 카트리지의 각 컨테이너에 있는 다양한 시약은 양압 또는 음압을 통해 다양한 시약이 성공적으로 흡입, 배출, 이송 및 혼합될 수 있으며, 마지막으로 반응 컨테이너 내에서 핵산 증폭, 프로브 결합 반응 또는 효소 결합 반응과 같은 소정의 검출 반응을 수행하는 단계를 포함한다. 그러면, 본 발명의 분석 카트리지는 샘플-인 결과-아웃의 자동화된 테스트 프로세스를 달성할 수 있다. 또한, 분석 카트리지는 핵산 추출 및 핵산 검사뿐만 아니라 실제 요구 사항에 따라 다른 검사 분야에서도 사용될 수 있음을 당업자는 충분히 이해해야 한다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 본 개시내용의 분석 카트리지는 또한 단백질 샘플 추출 및 효소 면역 반응에 사용될 수 있다.
당업자는 본 발명의 교시를 유지하면서 디바이스 및 방법의 수많은 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 쉽게 관찰할 것이다. 따라서, 상기 개시내용은 첨부된 청구범위의 범위에 의해서만 제한되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 제1 커버;
    상기 제1 커버에 부착된, 제2 커버, - 상기 제2 커버는 2개의 대향 표면들 및 상기 제2 커버 상에 배치되는 복수의 제1 관통 홀들 및 하나의 제2 관통 홀을 포함하고, 상기 제1 관통 홀들 및 상기 제2 관통 홀은 상기 2개의 표면들을 개별적으로 관통함 - ;
    상기 제1 커버와 상기 제2 커버 사이에 끼워진, 복수의 컨테이너들, - 상기 컨테이너들은 개별적으로 제1 관통 홀들과 정렬됨 - ;
    상기 제1 커버 상에 배치된 복수의 유체 터널들, - 각각의 유체 터널들은 제1 피펫에 연결됨 - ; 및
    상기 제2 관통 홀과 정렬되도록 상기 제1 커버와 상기 제2 커버 사이에 회전 가능하게 배치되는 로터리 밸브,- 상기 로터리 밸브는 상기 컨테이너들에 개별적으로 연결되도록 상기 로터리 벨트 상에 배치되는 유동 채널을 포함함 -;
    을 포함하는,
    분석 카트리지,
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로터리 밸브는 상이한 재료들의 제1 일부 및 제2 일부를 포함하고, 상기 제1 일부는 상기 유동 채널을 둘러싸도록 상기 제1 일부 상에 배치되는 돌출부를 포함하는,
    분석 카트리지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 로터리 밸브의 제2 일부는 상기 제2 일부 상에 배치되는 클램핑 부분을 포함하고, 상기 클렘밍 부분은 제2 관통 홀로부터 돌출되는,
    분석 카트리지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유동 채널은 스핀들 형상 또는 직선 형상을 포함하는,
    분석 카트리지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유동 채널은 상기 제1 커버 상에 배치된 액체 임시 저장 영역에 추가로 연결되는,
    분석 카트리지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유동 채널은 상기 유체 터널들을 통해 상기 컨테이너들에 연결되고, 상기 유체 터널들은 수평 방향을 따라 상기 제1 커버에 배치되는,
    분석 카트리지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유동 채널은 상기 로터리 밸브에 배치되는 수직 채널을 통해 상기 컨테이너들에 연결되는,
    분석 카트리지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피펫은 상기 제1 커버의 제1 표면으로부터 아래쪽으로 연장하여 상기 제1 커버의 제2 표면에서 돌출하는,
    분석 카트리지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피펫은 상기 제1 피펫의 바닥 일부에 경사진 측벽을 포함하는,
    분석 카트리지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 로터리 밸브는 수직 방향으로 컨테이너들의 각각을 부분적으로 덮는,
    분석 카트리지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버와 상기 제2 커버 사이에 끼워진 제3 커버를 더 포함하고, 상기 로터리 밸브는 상기 제3 커버 상에 배치되는,
    분석 카트리지.
  12. 제11항에 있어서,
    제3 커버 상에 배치되는 복수의 제2 피펫들을 더 포함하고, 상기 제2 피펫들은 개별적으로 상기 제1 관통 홀들과 정렬되는,
    분석 카트리지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 컨테이너는 샘플 컨테이너, 반응 컨테이너 및 시약 컨테이너를 포함하는,
    분석 카트리지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 커버에 배치되는 복수의 가스 터널들을 더 포함하고, 가스 터널들의 각각은 가스 홀을 갖는,
    분석 카트리지.
  15. 제1항에 있어서,
    각각의 컨테이너들은 컨테이너들의 각각의 바닥에 적어도 배치되는 경사진 일부를 포함하는,
    분석 카트리지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 경사진 일부는 경사진 측벽을 포함하는,
    분석 카트리지.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 컨테이너들의 각각은 주요 본체 및 상기 주요 본체를 밀봉하는 필름을 더 포함하는,
    분석 카트리지.
  18. 제1항에 있어서,
    컨테이너들 중 하나는 복수의 자기 비드들을 더 포함하는,
    분석 카트리지.


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