KR20230079276A - System for determining biological state and cartridge therefor - Google Patents

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KR20230079276A
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일란 세멜
워런 에드워드 3 파넴
에릭 스팀슨
시온 보테사잔
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Abstract

현재 개시된 주제는 생물학적 상태를 판정하기 위한 시스템, 카트리지 및 방법에 관한 것이며, 더 구체적으로는 생물학적 상태를 판정하기 위한 플로 사이토메트리 시스템 및 방법에 관한 것이다.The presently disclosed subject matter relates to systems, cartridges and methods for determining biological status, and more specifically to flow cytometry systems and methods for determining biological status.

Description

생물학적 상태를 판정하는 시스템 및 이를 위한 카트리지System for determining biological state and cartridge therefor

현재 개시된 주제는 생물학적 상태를 판정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이며, 더 구체적으로는 생물학적 상태를 판정하기 위한 플로 사이토메트리 시스템(flow cytometry system) 및 방법에 관한 것이다.The presently disclosed subject matter relates to systems and methods for determining biological status, and more particularly to flow cytometry systems and methods for determining biological status.

신체 표본을 대상으로 한 실험실 검사를 통해 가장 확실하게 진단되는 의학적 질환이 많이 있다. 일반적으로, 이러한 검사는 환자가 치료를 받고 있는 곳에서 멀리 떨어진 실험실 시설에서 수행된다.There are many medical conditions that are most reliably diagnosed through laboratory tests on body specimens. Typically, these tests are performed in a laboratory facility remote from where the patient is receiving treatment.

알려진 진단 분석의 소요 시간은 30 내지 120 분까지 걸릴 수 있다. 종종, 실험실 결과를 기다리는 데 시간을 낭비하면 환자의 상태가 더 악화되고, 때로는 사망에 이를 수 있다. 어떤 경우에는, 의사는 실험실 결과 없이 조치를 취해야 한다. 이는 환자에게 부적절한 치료를 제공하는 것으로 이어질 수 있다. 따라서, 환자로부터 채취한 샘플에서 생물학적 상태를 검출하는 데 필요한 시간을 단축하고 실험실 시설의 외부에서 적절한 분석을 수행하는 수단을 제공하면 의사가 보다 적절한 치료를 하고, 경우에 따라 사망률을 감소시킬 수 있다.The turnaround times of known diagnostic assays can range from 30 to 120 minutes. Oftentimes, wasting time waiting for lab results can make a patient's condition worse, sometimes even fatal. In some cases, doctors have to act without laboratory results. This can lead to providing inappropriate treatment to the patient. Thus, shortening the time required to detect biological conditions in samples taken from patients and providing a means to perform appropriate assays outside of laboratory facilities may allow physicians to administer more appropriate treatment and, in some cases, reduce mortality. .

현재 분석 방법의 단점 중 하나는 측정을 위해 분석 장치에 샘플을 도입하기 전에 전처리가 필요하다는 것이다. 이러한 전처리는 실험실 직원에 대한 신뢰할 수 있고 정확한 훈련이 필요하다. 또한, 이러한 전처리는 시간이 많이 걸리고, 추가적인 실험실 장비 및 도구가 필요하며, 상당한 생물재해의 위험 및 분석 결과의 에러에 대한 여러 가지 원인이 부과된다. One of the disadvantages of current analytical methods is that they require pre-treatment prior to introducing the sample into the analytical device for measurement. Such pretreatment requires reliable and precise training of laboratory personnel. In addition, such pretreatment is time consuming, requires additional laboratory equipment and tools, imposes a significant risk of biohazard and several sources of error in analytical results.

일 실시형태에서, 이 발명은 생물학적 샘플을 분석하는 방법을 제공하며, 이 방법은 다음을 포함한다:In one embodiment, the invention provides a method of analyzing a biological sample, the method comprising:

- 생물학적 샘플을 카트리지에 삽입하는 것;- inserting the biological sample into the cartridge;

- 카트리지를 분석 기기에 삽입하는 것;- inserting the cartridge into the analysis instrument;

- 측정을 시작하는 것;- starting the measurement;

- 결과를 얻는 것.- Getting results.

이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 본 발명의 방법은 수동 전처리의 필요성을 배제한다. 이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 전처리는 카트리지 내에서 자동으로 실시된다.According to this aspect and in one embodiment, the method of the present invention eliminates the need for manual pretreatment. According to this aspect and in one embodiment, the pre-treatment is performed automatically within the cartridge.

이 발명의 방법은 임의의 장소에서 환자로부터의, 예를 들면, 혈액 샘플의 인출 직후에 실시될 수 있는 신속하고, 용이하고, 안전하고, 정확하고, 신뢰가능한 진단 수단을 제공한다. The method of this invention provides a rapid, easy, safe, accurate and reliable means of diagnosis that can be performed at any location immediately following withdrawal of a blood sample from the patient, for example.

이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 환자로부터의 혈액 샘플의 인출 후, 샘플 또는 그 일부는 카트리지에 주입되고, 카트리지는 기기 내에 편리하게 삽입된다. 터치 디스플레이를 사용하여, 측정이 빠르게 시작되고, 진단 결과가 자동으로 얻어진다. According to this aspect and in one embodiment, after withdrawal of a blood sample from a patient, the sample or portion thereof is injected into a cartridge, and the cartridge is conveniently inserted into the device. Using the touch display, measurements are started quickly and diagnostic results are obtained automatically.

이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 측정을 위해 분석 장치에 샘플을 도입하기 전에 샘플의 수동 또는 반수동 전처리가 필요하지 않다. 따라서, 실험실 직원의 높은 수준의 훈련이 필요하지 않으므로 응급 의료 보조원, 의료 기술자 등에 의한 현장 작업이 가능하다. 이 발명의 방법은 지루한 전처리의 필요성을 배제하므로 귀중한 시간을 절약한다. 추가적인 전처리 실험실 기기 및 도구가 필요하지 않으며, 벤치(bench) 전처리로 인한 생물재해의 위험도 제거된다. 이 발명의 방법은 또한 수동 전처리로 인해 발생하는 에러의 원인을 제거한다. According to this aspect and in one embodiment, no manual or semi-manual pre-treatment of the sample is required prior to introduction of the sample to the assay device for measurement. Therefore, field work by emergency medical assistants, medical technicians, etc. is possible because a high level of training of laboratory personnel is not required. The method of this invention eliminates the need for tedious pretreatment and thus saves valuable time. No additional pre-treatment laboratory instruments and tools are required, and the risk of biohazard from bench pre-treatment is eliminated. The method of this invention also eliminates sources of error arising from manual pre-processing.

일 실시형태에서, 광기계식 분석 기기 및 이것에 삽입되는 카트리지가 이 발명의 방법에 따른 분석을 실시하기 위해 활용된다(도 1 참조). 일 실시형태에서, 광기계식 기기는 다음을 포함한다:In one embodiment, an opto-mechanical analysis instrument and a cartridge inserted therein are utilized to conduct an assay according to the method of the present invention (see FIG. 1). In one embodiment, the optomechanical device includes:

a. 전처리 및 처리가 카트리지 내부에서 유발되도록 카트리지 상에서 작동하는 기계적 수단;a. mechanical means operating on the cartridge to cause pre-treatment and treatment to occur inside the cartridge;

b. 카트리지 내의 처리된 샘플로부터의 광학 신호를 검출하는 광학적 수단;b. optical means for detecting an optical signal from the processed sample within the cartridge;

c. 샘플로부터 얻어지는 광학 신호를 처리하는 처리 수단;c. processing means for processing optical signals obtained from the sample;

d. 작동을 위한 및/또는 결과 표시/결과 전송을 위한 인터페이스/디스플레이/인-아웃 접속/원격 통신 피처(feature).d. Interface/display/in-out connection/remote communication features for operation and/or result display/result transmission.

일 실시형태에서, 샘플로부터 얻어지는 광학적 데이터의 처리는 컴퓨터 처리를 포함한다. 일 실시형태에서, 컴퓨터 처리는 알고리즘의 사용을 포함한다. 일 실시형태에서, 이 발명의 컴퓨터 처리/알고리즘은 신규의 것이고, 광학적 결과를 처리하여 생물학적 샘플에 관련된 다양한 정성적 및/또는 정량적 정보를 얻도록 설계된다. 이 발명의 측정에 의해 제공되는 정보는 다양한 사용자 요건에 맞춰질 수 있다. 이 발명의 실시형태에서 컴퓨터 처리는 집단에서 특정 혈액 세포의 동일성, 세포의 총량으로부터의 특정 혈액 세포의 백분율, 2 개 이상의 상이한 세포 유형의 양비, 세포의 농도 등과 관련된 정보를 얻기 위해 사용자 요건을 고려하여 설계된다.In one embodiment, the processing of the optical data obtained from the sample includes computational processing. In one embodiment, computer processing includes the use of algorithms. In one embodiment, the computer processing/algorithm of this invention is novel and is designed to process the optical results to obtain various qualitative and/or quantitative information related to the biological sample. The information provided by the measurements of this invention can be tailored to a variety of user requirements. In embodiments of this invention the computer processing takes into account user requirements to obtain information relating to the identity of particular blood cells in a population, the percentage of particular blood cells from the total amount of cells, the ratio of two or more different cell types, the concentration of cells, etc. is designed by

일 실시형태에서, 이 발명의 신규의 카트리지는 전처리 및 처리가 시스템에 의해 제공되는 외부의 기계적 수단을 사용하여 카트리지 내에서 자동으로 실시되도록 설계된다. 이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 전처리는 세포의 혼합 및 항체에의 결합을 의미하며, 처리는 전처리된 샘플의 희석/용해를 의미한다. 생물학적 샘플이 카트리지에 삽입되면, 처리를 위해 추가의 액체가 카트리지 내에 도입되지 않는다. 이 발명의 실시형태에서 카트리지 내에서의 전처리를 가능하게 하는 특징은 카트리지 내의 채널/체임버 내에 미리 패킹된 건조 시약이 존재하는 것이다. 액체 샘플이 카트리지에 도입되어 건조 시약과 접촉하면, 건조 시약은 액체 샘플 내에 용해되거나 분산된다. 예를 들면, 건조 시약이 항체를 포함하고, 샘플이 혈액 샘플인 경우, 항체는 혈액 샘플 내로 용해하고, 샘플 내의 대응하는 세포에 결합된다. 카트리지 내에서의 추가 처리는 샘플/세포의 희석 및/또는 용해를 포함할 수 있다. 희석/용해는 카트리지 내의 체임버 또는 카트리지에 접속된 블리스터 내에 미리, 일부의 실시형태에서는 샘플 삽입 전에 배치된 액체를 수반한다. In one embodiment, the novel cartridge of this invention is designed such that pretreatment and treatment are performed automatically within the cartridge using external mechanical means provided by the system. According to this aspect and in one embodiment, pre-treatment means mixing of cells and binding to antibodies, and treatment means dilution/lysis of the pre-treated sample. When the biological sample is inserted into the cartridge, no additional liquid is introduced into the cartridge for processing. In embodiments of the present invention, a feature that enables pretreatment within the cartridge is the presence of pre-packed dry reagents in channels/chambers within the cartridge. When the liquid sample is introduced into the cartridge and contacts the dry reagent, the dry reagent dissolves or disperses within the liquid sample. For example, when the dry reagent contains an antibody and the sample is a blood sample, the antibody dissolves into the blood sample and binds to the corresponding cells in the sample. Further processing within the cartridge may include dilution and/or lysis of the sample/cells. Dilution/dissolution entails liquid being placed in a chamber within the cartridge or in a blister connected to the cartridge beforehand, in some embodiments prior to sample insertion.

카트리지 내에 미지 준비된 건조 시약은 항체 외에 형광 비드(bead)를 포함할 수 있다. 형광 비드는 제어 및 교정에 사용된다. 예를 들면, 일 실시형태에서, 비드로부터 얻어지는 광학적 형광은 광학 경로를 통해 전달되는 샘플의 체적을 나타낸다. 이것을 사용하여 동일한 체적의 샘플 내의 세포의 농도를 평가할 수 있다. 건조 시약 중의 기준 비드의 양은 제어될 수 있다. 또한 일 실시형태에서, 형광 기준 비드를 사용하여 기기의 광학 시스템의 광학적 검출기에 의해 얻어지는 광학 신호를 시험 및 교정할 수 있다. The dried reagent prepared in the cartridge may include fluorescent beads in addition to antibodies. Fluorescent beads are used for control and calibration. For example, in one embodiment, the optical fluorescence obtained from the bead represents the volume of the sample that is passed through the optical path. This can be used to assess the concentration of cells in an equal volume of sample. The amount of reference beads in the drying reagent can be controlled. Also in one embodiment, fluorescent reference beads may be used to test and calibrate optical signals obtained by optical detectors of the instrument's optical system.

일 실시형태에서, 카트리지는 다음의 피처를 포함한다:In one embodiment, the cartridge includes the following features:

- 샘플 삽입 및 전처리를 위한 샘플 취급 요소;- sample handling elements for sample insertion and preparation;

- 채널/체임버 내에서, 채널/체임버로 또는 채널/체임버로부터 유체 이동을 유발하기 위한 적어도 하나의 벨로우즈;- at least one bellows for causing fluid movement in, to or from the channel/chamber;

- 처리를 위한 액체 용액을 포함하는 적어도 하나의 반응물 체임버;- at least one reactant chamber containing a liquid solution for treatment;

- 혼합을 용이하게 하기 위한 적어도 하나의 혼합 체임버;- at least one mixing chamber to facilitate mixing;

- 처리된 샘플을 광학적 분석 구역으로 운반하기 위한 적어도 하나의 유체 경로.- at least one fluid path for conveying the processed sample to the optical analysis zone.

일 실시형태에서, 샘플 취급 요소는 다음을 포함한다:In one embodiment, the sample handling component includes:

- 샘플 로딩 포트; 및- sample loading port; and

- 혼합 채널.- Mixed channels.

일 실시형태에서, 샘플 로딩 포트 및/또는 혼합 채널 또는 그 일부는 건조 시약을 포함한다. 일 실시형태에서, 샘플 로딩 포트는 혼합 채널에 접속된다. 현재 개시된 주제의 하나의 양태에 따르면, 그리고 일 실시형태에서, 분설을 위해 생물학적 샘플을 준비하기 위한, 그리고 이 샘플을 분석을 위한 조사 구역으로 이동시키기 위한 카트리지가 제공되며, 카트리지는 단일 캐비티로 형성되고,In one embodiment, the sample loading port and/or mixing channel or portion thereof contains dry reagents. In one embodiment, the sample loading port is connected to the mixing channel. According to one aspect of the presently disclosed subject matter, and in one embodiment, there is provided a cartridge for preparing a biological sample for partitioning and for transporting the sample to an irradiation zone for analysis, the cartridge being formed of a single cavity. become,

- 각각 가요성 돔(flexible dome)을 포함하는 2 개의 벨로우즈;- two bellows each containing a flexible dome;

- 생물학적 샘플을 내부에 수용하도록 구성된 샘플 취급 요소;- a sample handling element configured to receive a biological sample therein;

- 하나 이상의 혼합 체임버;- one or more mixing chambers;

- 혼합 체임버 중 하나에 선택적으로 전달하기 위한 액체 반응물을 각각 포함하는 하나 이상의 반응물 구역;- one or more reactant zones each containing a liquid reactant for selective delivery to one of the mixing chambers;

- 판독 영역을 포함하는 조사 구역;- an irradiation area comprising a reading area;

- 캐비티의 적어도 2 개의 다른 요소들 사이에서 각각 유체 연통을 제공하는 복수의 유체 경로; 및- a plurality of fluid passages each providing fluid communication between at least two other elements of the cavity; and

- 환경으로의 개구를 포함하는 통기구를 포함하고;- comprises a vent comprising an opening to the environment;

샘플 취급 요소가 실링된 위치에 있을 때, 캐비티는 통기구를 통해서만 환경과 유체 연통한다.When the sample handling element is in the sealed position, the cavity is in fluid communication with the environment only through the vent.

일 실시형태에서, 샘플 취급 요소는 개방된 위치로부터 실링된 위치로 샘플 취급 요소를 이동시키도록 구성된 시일을 포함한다.In one embodiment, the sample handling element includes a seal configured to move the sample handling element from an open position to a sealed position.

샘플 취급 유닛은 하나 이상의 건조 시약을 포함할 수 있다. 건조 시약의 각각은 항체 및 형광 비드를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 시약(들)을 포함할 수 있다.A sample handling unit may contain one or more dry reagents. Each of the dry reagents may include one or more reagent(s) selected from the group comprising antibodies and fluorescent beads.

일 실시형태에서, 2 개의 벨로우즈는 각각 캐비티의 일단부에 배치된다.In one embodiment, two bellows are each disposed at one end of the cavity.

일 실시형태에서, 항체는 표적 항체이며, 세포 상의 표적 항원에 특이적으로 결합하는 항체이다. 일 실시형태에서, 항체는 착색 부분, 형광 부분 또는 이들의 조합에 연결된다. 이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 항체는 세포 스테인(cell stain)이다. 일부의 실시형태에서, 항체의 착색 부분 및/또는 형광 부분은 그 색/흡수/형광 신호이 광학적으로 모니터링될 수 있으므로 세포 '스테인'으로서 기능한다. 일 실시형태에서, 건조 시약은 양성 대조 식별 항체 또는 음성 대조 식별 검출 부분을 포함한다. 일 실시형태에서, 건조 시약은 화학적 지표(indicator) 및/또는 생물학적 지표를 포함한다.In one embodiment, the antibody is a targeting antibody and is an antibody that specifically binds to a target antigen on a cell. In one embodiment, the antibody is linked to a colored moiety, a fluorescent moiety, or a combination thereof. According to this aspect and in one embodiment the antibody is a cell stain. In some embodiments, the colored and/or fluorescent portion of the antibody functions as a cell 'stain' as its color/absorption/fluorescence signal can be optically monitored. In one embodiment, the dry reagent comprises a positive control identification antibody or a negative control identification detection moiety. In one embodiment, the drying reagent includes a chemical indicator and/or a biological indicator.

샘플 취급 유닛은 구불구불한 통로를 갖는 혼합 채널을 포함할 수 있다.The sample handling unit may include a mixing channel having a serpentine passage.

카트리지는 혼합 체임버 중 2 개를 포함할 수 있고, 혼합 채널의 각각의 단부는 혼합 체임버 중 하나에 이들 사이에 걸쳐있는 유체 경로에 의해 접속된다.The cartridge may include two of the mixing chambers, and each end of the mixing channel is connected to one of the mixing chambers by a fluid path spanning therebetween.

일 실시형태에서, 혼합 채널의 각각의 단부는 추가의 유체 경로 없이 혼합 체임버 중 하나에 직접 접속된다.In one embodiment, each end of the mixing channels is directly connected to one of the mixing chambers without additional fluid pathways.

벨로우즈 중 적어도 하나는 혼합 체임버 중 하나에 이들 사이에 걸쳐있는 유체 경로에 의해 접속된다.At least one of the bellows is connected to one of the mixing chambers by a fluid path spanning therebetween.

벨로우즈 중 적어도 하나는 조사 구역에 이들 사이에 걸쳐있는 유체 경로에 의해 접속될 수 있다.At least one of the bellows may be connected to the irradiation zone by a fluid path spanning therebetween.

반응물 구역의 각각은 액체 반응물을 수용하는 블리스터 팩을 포함할 수 있다.Each of the reactant zones may include a blister pack containing a liquid reactant.

블리스터 팩의 각각은 가요성 돔 및 이것에 대향하는 후부 배킹(rear backing)을 포함하고, 반응물 구역의 각각은 블리스터 팩의 대응하는 하나가 밀봉식으로 수용되는 소켓을 포함하고, 소켓은 후부 배킹 상에 지지되는 피어싱 요소(piercing element)를 포함한다.Each of the blister packs includes a flexible dome and an opposing rear backing, and each of the reactant zones includes a socket in which a corresponding one of the blister packs is sealedly received, the sockets having a rear backing. It includes a piercing element supported on the backing.

카트리지는 돔을 누르면 블리스터 팩의 내압이 상승하여 후부 배킹의 파열이 발생하도록 구성된다.The cartridge is configured such that when the dome is pressed, the internal pressure of the blister pack rises and the rear backing is ruptured.

액체 반응물은 희석제, 용해제, 및 기준 물질을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 유체 경로 중 적어도 하나는 구불구불한 채널을 포함할 수 있다.The liquid reactant may include one or more selected from the group consisting of a diluent, a solubilizer, and a reference substance. At least one of the fluid pathways may include a serpentine channel.

본 명세서에 개시된 주제를 보다 잘 이해하고, 이것이 실제로 어떻게 실시될 수 있는지를 예시하기 위해, 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예로서만 실시형태를 설명한다.In order to better understand the subject matter disclosed herein, and to illustrate how it may be practiced, embodiments are described by way of non-limiting example only, with reference to the accompanying drawings.

도 1은 현재 개시된 주제에 따른 시스템을 개략적으로 예시하고;
도 2a 및 도 2b는 도 1에 예시된 시스템의 카트리지의 일례의 각각 정면 사시도 및 후면도이고;
도 3은 도 1에 예시된 시스템의 카트리지의 다른 예의 정면 사시도이고;
도 4는 샘플 취급 요소의 인서트(플러그)의 일례로서, 도 4a는 전면도, 도 4b는 후면도, 도 4c 등각도, 도 4d는 조립된 백본(backbone)이고;
도 5는 샘플 취급 요소의 인서트(플러그)의 일례로서, 도 5a는 정면 분해도-등각도, 도 5b는 후면 분해도-등각도이다.
도 6은 공통의 부분 백본이며, 도 6a는 공통 백본이고, 도 6b는 2 개의 삽입 구역을 구비하는 백본이고, 각각의 구역은 상이한 요소를 수용하거나 전혀 요소를 수용하지 않을 수 있다.
도 7은 2 개의 삽입 구역, 즉 삽입 구역 1(혼합 채널) 및 삽입 구역 2(로딩 포트 또는 샘플 취급 요소)를 구비한 백본의 일 실시례이며, 도 7a는 전면도이고, 도 7b는 후면도이고;
도 8은 2 개의 삽입 구역, 즉 삽입 구역 1(로딩 포트 또는 샘플 취급 요소) 및 삽입 구역 2(공백)를 구비한 백본의 일 실시례이며, 도 8a는 전면도이고, 도 8b는 후면도이다.
도 9a는 본 발명의 실시형태에 따른 생물학적 상태를 검출하기 위한 시스템의 단순화된 3차원 내측 전면도이고;
도 9b는 본 발명의 실시형태에 따른 생물학적 상태를 검출하기 위한 시스템의 단순화된 3차원 내측 후면도이다.
1 schematically illustrates a system in accordance with the presently disclosed subject matter;
2A and 2B are front perspective and rear views, respectively, of an example of a cartridge of the system illustrated in FIG. 1;
Figure 3 is a front perspective view of another example of a cartridge of the system illustrated in Figure 1;
Fig. 4 is an example of an insert (plug) of a sample handling element, Fig. 4a is a front view, Fig. 4b is a back view, Fig. 4c isometric view, Fig. 4d is an assembled backbone;
5 is an example of an insert (plug) of a sample handling element, in which FIG. 5A is an exploded front view-isometric view and FIG. 5B is an exploded rear view-isometric view.
Figure 6 is a common partial backbone, Figure 6a is a common backbone, Figure 6b is a backbone with two insertion zones, each zone may contain a different element or no elements at all.
FIG. 7 is an embodiment of a backbone with two insertion sections, insertion section 1 (mixing channel) and insertion section 2 (loading port or sample handling element), FIG. 7A is a front view and FIG. 7B is a back view. ego;
Figure 8 is an embodiment of a backbone with two insertion zones, insertion zone 1 (loading port or sample handling element) and insertion zone 2 (blank), Figure 8a is a front view and Figure 8b is a back view. .
9A is a simplified three-dimensional interior front view of a system for detecting a biological state in accordance with an embodiment of the present invention;
9B is a simplified three-dimensional interior rear view of a system for detecting a biological state in accordance with an embodiment of the present invention.

현재 개시된 주제는 본 개시의 일부를 형성하는 이하의 상세한 설명을 참조하면 보다 쉽게 이해될 수 있다. 현재 개시된 주제는 본 명세서에 기재된 및/또는 도시된 특정의 제품, 방법, 조건 또는 파라미터에 한정되지 않는다는 것, 그리고 본 명세서에서 사용되는 용어는 특정의 실시형태를 예시적으로 설명하기 위한 것이고 현재 개시된 주제를 한정하는 것을 의도하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.The presently disclosed subject matter may be more readily understood with reference to the following detailed description, which forms a part of this disclosure. that the presently disclosed subject matter is not limited to the specific products, methods, conditions or parameters described and/or illustrated herein, and that the terminology used herein is intended to illustratively describe particular embodiments and presently disclosed subject matter; It should be understood that the subject matter is not intended to be limiting.

현재 개시된 주제는 플로 사이토메트리 시스템 등의 시스템 및 생물학적 분석을 위한 방법을 제공한다. 이 시스템은 신속한 샘플 처리 및 정확한 결과를 제공하므로 정확하고 신속한 생물학적 상태의 진단이 가능해진다. 이 시스템은 컴팩트하고, 현장에서 온디맨드(on-demand)로 쉽게 작동된다. 이 시스템은 초기 샘플 처리 및 추가 샘플 처리를 위한 카트리지를 포함한다. 이 시스템은, 일부의 실시형태에서, 분광기계장치를 더 포함한다. 이 분광기계장치는 카트리지를 수용하여 그 요소에 대한 기계적 작동을 수행하도록 구성되므로, 카트리지 내의 샘플의 처리를 용이하게 한다. 이 분광기계장치는 또한 처리된 샘플의 광학적 측정을 수행하도록 구성된다. 이 분광기계장치는 광학적 측정에 의해 얻어지는 데이터를 처리하고, 생물학적 상태를 나타내는 결과를 제공한다. 이 결과는 정성적, 정량적, 또는 둘 모두일 수 있다. 현재 개시된 주제에 따라 분석된 샘플의 성분은 피검자의 생물학적 상태를 반영할 수 있다.The presently disclosed subject matter provides systems, such as flow cytometry systems, and methods for biological analysis. The system provides rapid sample processing and accurate results, enabling accurate and rapid diagnosis of biological conditions. The system is compact and easily operated on-demand in the field. The system includes cartridges for initial sample processing and additional sample processing. The system, in some embodiments, further includes a spectrometer. The spectrometer device is configured to receive the cartridge and perform mechanical operations on its elements, thereby facilitating processing of the sample within the cartridge. The spectrometer is also configured to perform optical measurements of the processed sample. This spectroscopic device processes the data obtained by optical measurements and provides results indicative of the biological state. This result may be qualitative, quantitative, or both. Components of a sample analyzed in accordance with the presently disclosed subject matter may reflect the biological state of the subject.

본 명세서에서 특히 정의되지 않는 한, 본 출원과 관련하여 사용되는 과학 기술 용어는 당업자가 공통적으로 이해하는 의미를 갖는 것으로 한다. 또한, 문맥에 의해 별도로 요구되지 않는 한, 단수형 용어는 복수형을 포함하고, 복수형 용어는 단수형 용어를 포함하는 것으로 한다. 상기 및 본 개시의 전체를 통해 채용된 바와 같이, 이하의 용어 및 약어는, 특히 지시되지 않는 한, 이하의 의미를 갖는 것으로 이해되는 것으로 한다. Unless specifically defined herein, scientific and technical terms used in connection with the present application shall have meanings commonly understood by those skilled in the art. In addition, unless otherwise required by the context, singular terms include plural, and plural terms include singular terms. As employed above and throughout this disclosure, the following terms and abbreviations are to be understood to have the following meanings, unless specifically indicated.

본 개시에서 단수 형태인 "하나의" 및 "이것"은 복수를 포함하고, 특정의 수치에 대한 언급은, 문맥이 명확하게 다른 것을 나타내지 않는 한, 적어도 그 특정의 값을 포함한다. 따라서, 예를 들면, "어떤 화합물"에 대한 언급은 당업자에게 알려져 있는 그와 같은 화합물 및 그 등가물 중 하나 이상의 언급이다. 본 명세서에서 사용되는 "복수"라는 용어는 2 개 이상을 의미한다. 값의 범위가 표현되는 경우, 다른 실시형태는 하나의 특정의 값으로부터 및/또는 다른 특정의 값까지 포함한다. In this disclosure, the singular forms “a” and “the” include the plural, and reference to a particular number includes at least that particular value unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, a reference to “a compound” is a reference to one or more of such compounds and equivalents thereof known to those skilled in the art. The term "plurality" as used herein means two or more. Where a range of values is expressed, other embodiments include from one particular value and/or to another particular value.

마찬가지로, 값이 "약"이라는 용어를 사용하여 근사값으로 표현된 경우, 특정의 값은 다른 실시형태를 형성한다는 것이 이해될 것이다. 모든 범위는 포괄적이고 조합가능하다. 본 개시의 문맥에서, "약" 특정량은 그 양이 기재된 양의 ± 20% 내, 바람직하게는 기재된 양의 ± 10% 내, 또는 더 바람직하게는 기재된 양의 ± 5% 내임을 의미한다. Likewise, when values are expressed as approximations using the term “about,” it will be understood that the particular value forms another embodiment. All ranges are inclusive and combinable. In the context of this disclosure, “about” a particular amount means that the amount is within ± 20% of the stated amount, preferably within ± 10% of the stated amount, or more preferably within ± 5% of the stated amount.

일부의 실시형태에서, "피검자" 및 "환자"라는 용어는 본 명세서에서 호환적으로 사용되고, 현재 개시된 주제에 따른 의약 조성물에 의해 치료를 받는 동물, 예를 들면, 사람을 지칭한다. 일부의 실시형태에서, "피검자" 및 "환자"라는 용어는 본 명세서에서 호환적으로 사용되고, 진단 테스트가 실시되는 및/또는 현재 개시된 주제에 따라 진단 테스트를 위해 샘플이 채취되는 동물, 예를 들면, 사람을 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 "피검자"라는 용어는 사람 및 사람 아닌 동물을 지칭한다. "사람 아닌 동물" 및 "사람 아닌 포유류"라는 용어는 본 명세서에서 호환적으로 사용되며, 모든 척추동물, 예를 들면, 사람 아닌 영장류(특히, 고등 영장류), 양, 개, 설치류(예를 들면, 마우스 또는 랫), 기니피그, 염소, 돼지, 고양이, 토끼, 소, 말 등의 포유류 및 비포유류(파충류, 양서류, 닭, 및 칠면조 등)를 포함한다. 본 명세서에 기재된 제제(formulation)는 영장류(원숭이 및 사람 등), 말, 소, 고양이, 개, 토끼, 및 설치류(랫 및 마우스 등)을 포함하는 임의의 적합한 포유류를 진단/치료하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 진단/치료되는 포유류는 사람이다. 사람은 모든 연령의 모든 사람일 수 있다. 일 실시형태에서, 사람은 성인이다. 다른 실시형태에서, 사람은 어린이이다. 현재 개시된 주제의 임의의 방법에 따르면 그리고 일 실시형태에서, 피검자는 사람이다. 다른 실시형태에서, 피검자는 사람 아닌 영장류이다. 다른 실시형태에서, 피검자는 쥐과이고, 이것은 일 실시형태에서는 마우스이고, 다른 실시형태에서는 랫이다. 다른 실시형태에서, 피검자는 개, 고양이, 소, 말, 라파인(lapine), 또는 돼지이다. 다른 실시형태에서, 피검자는 포유류이다. In some embodiments, the terms “subject” and “patient” are used interchangeably herein and refer to an animal, such as a human, being treated with a pharmaceutical composition according to the presently disclosed subject matter. In some embodiments, the terms “subject” and “patient” are used interchangeably herein, an animal from which a diagnostic test is performed and/or from which a sample is to be taken for a diagnostic test in accordance with the presently disclosed subject matter, e.g. , refers to a person The term “subject” as used herein refers to humans and non-human animals. The terms "non-human animal" and "non-human mammal" are used interchangeably herein, and include all vertebrates, including non-human primates (particularly higher primates), sheep, dogs, rodents (eg , mouse or rat), mammals such as guinea pigs, goats, pigs, cats, rabbits, cows, horses, and non-mammals (reptiles, amphibians, chickens, and turkeys, etc.). The formulations described herein can be used to diagnose/treat any suitable mammal, including primates (such as monkeys and humans), horses, cattle, cats, dogs, rabbits, and rodents (such as rats and mice). there is. In one embodiment, the mammal to be diagnosed/treated is a human. A person can be anyone of any age. In one embodiment, the person is an adult. In another embodiment, the person is a child. According to any method of the presently disclosed subject matter and in one embodiment, the subject is a human. In another embodiment, the subject is a non-human primate. In another embodiment, the subject is murine, which in one embodiment is a mouse, and in another embodiment is a rat. In another embodiment, the subject is a dog, cat, cow, horse, lapine, or pig. In another embodiment, the subject is a mammal.

일 실시형태에서, 이 발명의 분석 기기는 분광기계장치(SMD)이거나 분광기계장치(SMD)를 포함한다. 일부의 실시형태에서, 분광기계장치는 '시스템'으로 지칭된다. 다른 실시형태에서, SMD는 광기계식 시스템 또는 장치, 또는 기기 또는 분석 기기, 또는 광기계식 분석 기기로 지칭된다.In one embodiment, the analytical instrument of the present invention is or comprises a spectroscopic device (SMD). In some embodiments, a spectrometer device is referred to as a 'system'. In another embodiment, a SMD is referred to as an optomechanical system or device, or an instrument or analytical instrument, or an optomechanical analytical instrument.

일부의 실시형태에서, 전처리는 샘플을 건조 시약과 혼합하는 것을 지칭한다. 일 실시형태에서, 전처리는 샘플을 샘플 내에서 세포 또는 기타 종에 결합하기 위한 항체/마커와 혼합하는 것을 지칭한다. 이 발명의 실시형태에서 처리는 전처리 단계에 후속하는 샘플의 임의의 추가 처리이다. 예를 들면, 희석/용해 및 희석/용해에 수반되는 혼합은 이 발명의 실시형태에서 처리 또는 추가 처리로 간주된다. 이러한 처리는 전처리 단계에 후속하여 실행된다. 일 실시형태에서, 전처리 및 처리는 함께 처리로 지칭된다.In some embodiments, pretreatment refers to mixing a sample with a dry reagent. In one embodiment, pretreatment refers to mixing the sample with antibodies/markers for binding to cells or other species within the sample. In an embodiment of this invention the treatment is any further treatment of the sample following the pretreatment step. For example, dilution/dissolution and mixing accompanying dilution/dissolution are considered treatments or additional treatments in embodiments of the present invention. This treatment is executed subsequent to the pretreatment step. In one embodiment, pretreatment and treatment together are referred to as treatment.

도 1에 예시된 바와 같이, 일반적으로 10으로 표시되는 시스템이 제공되며, 이것은, 예를 들면, 플로 사이토메트리를 사용하여 및/또는 하나 이상의 분석을 수행하기 위한 임의의 다른 적절한 방법에 의해 피검자로부터 액체 생물학적 샘플을 분석하기 위한 것이다. 이 시스템(10)은 생물학적 샘플을 수용하기 위한 카트리지(12), 및 카트리지 내의 생물학적 샘플의 조작을 용이하게 하고 그 분석을 수행하기 위한 분광기계장치(SMD)(14)를 포함한다.As illustrated in FIG. 1 , a system, generally denoted 10, is provided, which can be measured by a subject using, for example, flow cytometry and/or any other suitable method for performing one or more assays. for analyzing liquid biological samples from The system 10 includes a cartridge 12 for receiving a biological sample, and a spectroscopic instrument (SMD) 14 for facilitating manipulation and analysis of the biological sample within the cartridge.

생물학적 샘플은 체액 샘플, 예를 들면, 혈액, 혈청, 혈장, 소변, 타액, 뇌척수액, 장액, 복막액, 및/또는 활액을 포함할 수 있다. 일부의 실시례에 따르면, 생물학적 샘플은 고체, 예를 들면, 모발 조각, 치아 조각, 연골 조각, 피부, 뼈 조각, 및/또는 연조직 조각을 포함할 수 있다.A biological sample may include a bodily fluid sample such as blood, serum, plasma, urine, saliva, cerebrospinal fluid, serous fluid, peritoneal fluid, and/or synovial fluid. According to some embodiments, a biological sample may include a solid, such as a piece of hair, a piece of tooth, a piece of cartilage, a piece of skin, a piece of bone, and/or a piece of soft tissue.

카트리지(12)는 생물학적 샘플을 내부에 수용하도록, 그리고 생물학적 샘플에 대한 하나 이상의 전처리 단계를 선택적으로 수행하는 것, 생물학적 샘플에 대한, 예를 들면, 전처리된 생물학적 샘플에 대한 하나 이상의 처리 단계를 수행하는 것, 및 처리된 생물학적 샘플을 SMD(14)가 분석을 수행할 수 있는 조사 지점에 위치시키는 것을 용이화하도록 구성된다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서, "생물학적 샘플"이라는 용어는 처리의 모든 단계에서 생물학적 샘플을 나타내는 데 사용된다.Cartridge 12 is configured to receive therein a biological sample and optionally perform one or more processing steps on the biological sample, eg, on the pre-treated biological sample. and facilitating positioning of the processed biological sample at an interrogation point where the SMD 14 can perform the analysis. In this specification and appended claims, the term "biological sample" is used to refer to a biological sample at any stage of processing.

따라서, 도 2a 및 도 2b에 예시된 바와 같이, 카트리지(12)는 지지 패널(16)을 포함하고, 이 지지 패널은 반대편의 전면 및 후면(16a, 16b)을 규정하고, 샘플 취급 요소(18), 제 1 및 제 2 벨로우즈(20a, 20b), 제 1 및 제 2 혼합 체임버(22a, 22b), 제 1, 제 2, 및 제 3 반응물 구역(24a, 24b, 24c), 통기구(25), 및 조사 구역(26)을 지니고 있다. (본 명세서에서 기본 참조 숫자는 이것에 의해 표시되는 전체 요소를 총칭하기 위해 말미에 문자 없이 사용될 수 있고; 따라서, 예를 들면, "벨로우즈(20)"라는 용어는 제 1 및 제 2 벨로우즈(20a, 20b)를 총칭하기 위해 사용될 수 있다) 또한, 지지 패널(16)에는 다양한 유체 경로가 형성되어 있고, 이것은 후술하는 바와 같이 지지 패널이 지니고 있는 요소들 사이를 유체적으로 접속한다.Thus, as illustrated in FIGS. 2A and 2B , the cartridge 12 includes a support panel 16 defining opposite front and rear surfaces 16a, 16b and a sample handling element 18 ), first and second bellows 20a, 20b, first and second mixing chambers 22a, 22b, first, second, and third reactant zones 24a, 24b, 24c, vent 25 , and an irradiation zone 26. (In this specification, a basic reference number may be used without a letter at the end to generically refer to all elements represented by it; thus, for example, the term “bellows 20” refers to the first and second bellows 20a , 20b)) In addition, various fluid paths are formed in the support panel 16, which fluidly connects elements of the support panel as will be described later.

전술한 바와 같이 지지 패널(16)이 지니고 있는 요소들 중 적어도 일부, 예를 들면, 벨로우즈(20), 혼합 체임버(22),조사 구역(26), 및 유체 경로는 후면(16b)에서 압입부로서 형성될 수 있고, 이것은 지지 패널(16)의 재료 내로 그 전면(16a)을 향해 돌출한다.As described above, at least some of the elements of the support panel 16, for example, the bellows 20, the mixing chamber 22, the irradiation zone 26, and the fluid path are press-fitting portions at the rear surface 16b. , which protrudes into the material of the support panel 16 towards its front face 16a.

카트리지(12)는 지지 패널(16)의 후면(16b) 상에 배치되는 백플레이트(backplate; 미도시)를 더 포함한다. 백플레이트는 전술한 바와 같이 적어도 지지 패널(16)이 지니고 있는 요소, 특히 지지 패널의 재료 내로 돌출하여 형성된 요소와 일치하여 위치한다. 이것은 지지 패널(16)의 후면(16b)에 밀봉식으로 부착되고, 이로 인해 후방향에서 요소를 카트리지(12)의 외부로부터 유체적으로 격리한다. 백플레이트는, 필요한 변경을 가하여, 현재 개시된 주제의 범위로부터 벗어나지 않으면서 강성 재료 및 접착 필름 등을 포함하는, 그러나 이것에 한정되지 않는 임의의 적절한 설계일 수 있다. The cartridge 12 further includes a backplate (not shown) disposed on the rear surface 16b of the support panel 16 . The backplate is positioned coincident with at least elements carried by the support panel 16, in particular elements projecting into the material of the support panel, as described above. It is sealingly attached to the rear surface 16b of the support panel 16, thereby fluidically isolating the element from the exterior of the cartridge 12 in the rearward direction. The backplate may be of any suitable design, including but not limited to rigid materials and adhesive films, etc., with the necessary modifications, without departing from the scope of the presently disclosed subject matter.

지지 패널(16)은 카트리지(12)의 다양한 요소를 "지니는" 것으로서 위에서 설명되었으나 이것은 설명을 용이하게 하기 위해 행해진 것일 뿐이고, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 용어는 문맥으로부터 달리 명확해지지 않는 한 그 가장 넓은 의미로, 즉 그것에 접속되는 요소, 그것에 형성되는 요소 등을 포함하여 해석되어야 한다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 벨로우즈(20)는 지지 패널(16)에 접속되는 요소를 포함할 수 있고, 혼합 체임버(22)는 지지 패널의 재료 내에 형성된 구조에 의해 형성될 수 있다.Support panel 16 has been described above as "bearing" the various elements of cartridge 12, but this is done for ease of explanation only, and terms used in this specification and appended claims should not otherwise be clear from context. It will be understood that it should be interpreted in its broadest sense as long as it exists, that is, including elements connected to it, elements formed therein, and the like. For example, the bellows 20 may include an element connected to the support panel 16 and the mixing chamber 22 may be formed by a structure formed in the material of the support panel.

샘플 취급 요소(18)는 생물학적 샘플을 그 내부에 수용하도록, 그리고 선택적으로 그 내부에서 그 전처리를 용이하게 하도록 구성된다. 따라서, 이것은 제 1 개구부 및 제 2 개구부(30a, 30b)(이들의 위치는 도 2b에 표시 및 예시되어 있음) 사이에 걸쳐서 형성된 혼합 채널(28)을 포함한다. 혼합 채널(28)은 구불구불한 통로(32)를 포함할 수 있고, 그 내부에는, 예를 들면, 생물학적 샘플을 수용하기 위한 수용 소켓(34)이 형성되어 있다. 수용 소켓(34)은 구불구불한 통로(32)의 일부일 수 있으나 더 넓은 폭을 가지며, 이는, 시스템(10)의 적절한 기능을 보장하기 위해 및/또는 생물학적 샘플의 그 내부에의 배치를 용이하게 하기 위해 생물학적 샘플을 배치해야 하는 장소를 나타내는 것일 수 있다.The sample handling element 18 is configured to receive a biological sample therein and optionally to facilitate its pretreatment therein. Accordingly, it includes a mixing channel 28 formed across the first opening and the second opening 30a, 30b (the location of which is indicated and illustrated in FIG. 2B). The mixing channel 28 may include a serpentine passage 32 having a receiving socket 34 formed therein, for example for receiving a biological sample. Receiving socket 34 may be part of serpentine passage 32, but has a wider width, to ensure proper functioning of system 10 and/or to facilitate placement of a biological sample therein. It may indicate where the biological sample should be placed in order to

샘플 취급 요소(18)의 상면(36)의 적어도 일부는, 예를 들면, 시일(도 2a 및 도 2b에는 예시되지 않음), 예를 들면, 스티커와 같이 접착면을 갖는 얇은 요소를 이곳에 실링 부착을 용이화하도록 평탄할 수 있고, 이로 인해 샘플 취급 요소(18)를 실링된 상태가 되게 할 수 있다. 일부의 실시례에 따르면, 구불구불한 통로(32)를 완전히 둘러싸는 상면(36)의 연속 부분은 단일 평면을 형성할 수 있고, 이로 인해 이것과 평면 시일의 접촉을 용이하게 한다.At least a portion of the top surface 36 of the sample handling element 18 is sealed thereto with a thin element having an adhesive surface, for example a seal (not illustrated in FIGS. 2A and 2B ), for example a sticker. It may be flat to facilitate attachment, thereby leaving the sample handling element 18 in a sealed condition. According to some embodiments, the continuous portion of the top surface 36 completely surrounding the tortuous passageway 32 may form a single plane, thereby facilitating contact therewith with the plane seal.

도 3에 예시된 바와 같이, 일부의 실시례에 따르면, 샘플 취급 요소(18)는 생물학적 샘플을 수용하기 위한 샘플 포트(34a)를 포함하고, 카트리지(12)는, 예를 들면, 지지 패널(16)과 함께 형성되고 샘플 포트와 일치되도록 배치되는 시일을 구성하는 대응하는 플러그(34b)를 포함한다. 플러그(34b)는 샘플 포트(34a)와 실링상태로 결합하도록 구성되고, 이로 인해 샘플 취급 요소(18)를 실링된 상태가 되게 한다. 이들 실시례에 따르면, 혼합 채널(28)은 샘플 포트(34a) 및 통기구(25)를 통하는 것 이외에는 환경으로부터 고립되어 있다.As illustrated in FIG. 3 , in accordance with some embodiments, the sample handling element 18 includes a sample port 34a for receiving a biological sample, and the cartridge 12 includes, for example, a support panel ( 16) and a corresponding plug 34b constituting a seal arranged to coincide with the sample port. The plug 34b is configured to sealably engage the sample port 34a, thereby bringing the sample handling element 18 into a sealed condition. According to these embodiments, mixing channel 28 is isolated from the environment other than through sample port 34a and vent 25 .

도 2b에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 제 1 개구부(30a)는 샘플 취급 요소(18)와 제 1 혼합 체임버(22a) 사이에 걸쳐 있는 제 1 샘플-혼합 유체 경로(38a)과 유체 연통하고, 제 2 개구부(30b)는 샘플 취급 요소(18)와 제 2 혼합 체임버(22b) 사이에 걸쳐 있는 제 2 샘플-혼합 유체 경로(38b)과 유체 연통한다. 샘플 취급 요소(18)가 2 개의 혼합 체임버(22) 사이에 배치되어 있으므로 이것의 구불구불한 통로(32)를 활용하여 그 내부에서 생물학적 샘플과 반응물을 혼합할 수 있다.As best seen in FIG. 2B , the first opening 30a is in fluid communication with a first sample-mixing fluid passage 38a spanning between the sample handling element 18 and the first mixing chamber 22a, and The second opening 30b is in fluid communication with a second sample-mixing fluid pathway 38b spanning between the sample handling element 18 and the second mixing chamber 22b. Since the sample handling element 18 is disposed between the two mixing chambers 22, its serpentine passageway 32 can be utilized to mix the biological sample and reactants therein.

샘플 취급 요소(18)에는 하나 이상의 시약, 예를 들면, 구불구불한 통로(32) 내의 혼합 채널(28) 내에 배치되는, 예를 들면, 건조 시약이 제공될 수 있다. 시약은 생물학적 샘플의 전처리에 사용하도록 구성될 수 있다. 따라서, 이것은 항체, 표적 항체, 양성 대조 식별 항체, 음성 대조 식별 검출 부분, 표적 신호 기준 조성물, 기준 식별 조성물, 세포 염색제, 화학적 지표, 생물학적 지표, 및/또는 기타 임의의 적합한 시약을 포함할 수 있다. 시약은 시약 블록의 표면 상에 제공될 수 있고, 고체 지지체에 결합될 수 있고, 채널의 벽/표면 상에 결합/퇴적될 수 있고, 또는 기타 임의의 적합한 수단에 의해 제공될 수 있다.The sample handling element 18 may be provided with one or more reagents, eg, dry reagents disposed within the mixing channel 28 within the serpentine passage 32 . A reagent may be adapted for use in pretreatment of a biological sample. Thus, it may include an antibody, a target antibody, a positive control identification antibody, a negative control identification detection moiety, a target signal reference composition, a reference identification composition, a cell stain, a chemical indicator, a biological indicator, and/or any other suitable reagent. . Reagents can be provided on the surface of a reagent block, bound to a solid support, bound/deposited on a wall/surface of a channel, or provided by any other suitable means.

"시약" 및 "반응물"은 호환적으로 사용될 수 있으나 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 "시약"이라는 용어는 샘플 취급 요소(18) 내에 배치되는 물질을 나타내기 위해 사용되고, "반응물"이라는 용어는 반응물 구역(24) 내에 배치되는 물질을 나타내기 위해 사용된다는 것이 이해될 것이다. 이 구별은 본 개시를 명확히 하기 위한 것일 뿐 제한으로서 간주되어서는 안된다. 특히, 당업자가 시약으로서 분류하는 물질을 "반응물"이라는 용어가 포함할 수 있고, 그 반대의 경우도 동일하다. 더욱이, 단일 물질은 본 개시의 목적을 위해 그 장소에 따라 "반응물" 및 "시약의 둘 모두로 간주될 수 있다.Although "reagent" and "reactant" may be used interchangeably, in this specification and the appended claims, the term "reagent" is used to refer to a substance disposed within the sample handling element 18, and the term "reactant" is used. It will be appreciated that it is used to refer to a material disposed within reactant zone 24. This distinction is only for clarifying the present disclosure and should not be regarded as limiting. In particular, the term “reactant” may include substances that those skilled in the art would classify as reagents, and vice versa. Moreover, a single substance may be considered both a “reactant” and a “reagent, depending on its location, for the purposes of this disclosure.

벨로우즈(20)의 각각은 지지 패널(16)의 전면(16a)으로부터 돌출하는, 예를 들면, 반구 또는 구형 캡의 형태의 가요성 돔(40) 및 그 평면 베이스를 구성하는 백플레이트를 포함한다. 돔은 완전한 눌림을 통해 탄성 한계 내에 유지되도록, 즉 이것은 완전이 눌릴 수 있고 누르는 힘을 제거하면 그 원형으로 되돌아갈 수 있도록 형성될 수 있다. 돔(40)은 지지 패널(16)의 일부로서 형성될 수 있고, 또는 이것에 접속되는 별개의 요소를 포함할 수 있다. 제 1 벨로우즈(20a)는 제 1 벨로우즈와 제 1 혼합 체임버(22a) 사이에 걸쳐 있는 벨로우즈-혼합 유체 경로(42a)와 유체 연통하고, 제 2 벨로우즈(20b)는 제 2 벨로우즈와 조사 구역(26) 사이에 걸쳐 있는 벨로우즈-조사 유체 경로(42b)와 유체 연통한다.Each of the bellows 20 comprises a flexible dome 40 projecting from the front surface 16a of the support panel 16, for example in the form of a hemispherical or spherical cap, and a back plate constituting its planar base. . The dome can be formed so that it remains within its elastic limits through complete compression, ie it can be fully compressed and return to its original shape upon removal of the pressing force. Dome 40 may be formed as part of support panel 16 or may include a separate element connected thereto. The first bellows (20a) is in fluid communication with a bellows-mixing fluid path (42a) spanning between the first bellows and the first mixing chamber (22a), and the second bellows (20b) is in fluid communication with the second bellows and the irradiation zone (26). ) is in fluid communication with the bellows-irradiated fluid path 42b spanning between.

반응물 구역(24)의 각각은 블리스터 팩(44)(그 중 하나는 도 2a에 분리된 구성으로 예시되어 있음)을 그 내부에 포함하고, 혼합 체임버(22) 중 하나로 그 내용물을 선택적 전달하는 것을 용이하게 하도록 구성된다. 블리스터 팩(44)의 각각은, 예를 들면, 반구형 또는 구형 캡 형태의 가요성 돔(46), 및 이것의 대향측의 얇은 재료층, 예를 들면, 금속 포일로 구성되는 후부 배킹(미도시)을 포함한다. 반응물 구역(24)의 각각은 지지 패널(16)의 전면(16a)에, 예를 들면, 오목부로서 형성된 소켓(48)을 더 포함하고, 이 오목부에는 베이스 면(50)이 형성되고, 그 내부에 블리스터 팩(44) 중 대응하는 하나를 실링상태로 수용하고, 이로 인해 후부 배킹은 베이스 면(50)으로부터 간격을 두고 배치된다. 각각의 베이스 면(50)은 지지 패널(16)의 전면(16a)을 향해 돌출하는 피어싱 요소(52)를 포함한다. 각각의 소켓(48)에는, 예를 들면, 그 저단부에 인접하여 관통 개구부를 포함하는 출구(53)가 형성되어 있다. 도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 출구(54)의 각각은 각각의 반응물 구역(24)과 혼합 체임버(22) 중 하나 사이에 걸쳐 있는 반응물-혼합 유체 경로(56)과 유체 연통한다.Each of the reactant zones 24 contains therein a blister pack 44 (one of which is illustrated in a separate configuration in FIG. 2A) and selectively delivers its contents to one of the mixing chambers 22. configured to facilitate Each of the blister packs 44 has a flexible dome 46 in the form of, for example, a hemispherical or spherical cap, and a rear backing (not shown) consisting of a thin layer of material on its opposite side, for example, a metal foil. city), including Each of the reactant zones 24 further comprises a socket 48 formed, for example, as a recess in the front surface 16a of the support panel 16, in which the base surface 50 is formed; It receives a corresponding one of the blister packs 44 in a sealed state therein, whereby the rear backing is spaced apart from the base face 50 . Each base face 50 includes a piercing element 52 projecting towards the front face 16a of the support panel 16 . Each socket 48 is formed with, for example, an outlet 53 including a through opening adjacent to its lower end. As best shown in FIG. 2B , each of the outlets 54 is in fluid communication with a reactant-mixing fluid pathway 56 spanning between each reactant zone 24 and one of the mixing chambers 22 .

블리스터 팩(44)의 각각은 혼합 체임버(22) 중 하나에서 생물학적 샘플로 전달하기 위한, 예를 들면, 액체 형태의 하나 이상의 반응물을 포함할 수 있다. 반응물은 희석제, 용해제, 기준 물질, 또는 기타 임의의 적합한 반응물, 및/또는 이들의 조합일 수 있다.Each of the blister packs 44 may contain one or more reactants, eg in liquid form, for delivery to the biological sample in one of the mixing chambers 22 . The reactants can be diluents, solubilizers, reference materials, or any other suitable reactants, and/or combinations thereof.

피어싱 요소(52)의 각각은 소켓(48) 내에 수용되었을 때 대응하는 블리스터 팩(44)의 후부 배킹 상에 지지되도록 구성될 수 있고, 이로 인해, 예를 들면, 돔(46)을 누름으로써 블리스터 팩의 내압이 상승하고, 이로 인해 후부 배킹의 파열을 유발하기 전까지는 피어싱 요소가 후부 배킹을 찌르지 않게 된다. 블리스터 팩(44)의 후부 배킹 상의 피어싱 요소(52)의 지지는 그 위에 파열 구역을 생성할 수 있고, 이는 돔(46)이 눌릴 때 파열될 가능성이 증가하는 것과 관련된다. 따라서, 피어싱 요소(52)는 파열 시에 블리스터 팩(44)으로부터 방출되는 반응물이 대응하는 반응물-혼합 유체 경로(56) 내로 즉각 유입될 수 있도록 대응하는 출구(54)에 근접하여 배치될 수 있다.Each of the piercing elements 52 may be configured to be supported on the rear backing of a corresponding blister pack 44 when received within the socket 48, such that, for example, by pressing on the dome 46 The internal pressure of the blister pack rises, which prevents the piercing element from piercing the back backing until it causes rupture of the back backing. The support of piercing element 52 on the backing of blister pack 44 can create a rupture zone thereon, which is associated with an increased likelihood of rupture when dome 46 is depressed. Accordingly, the piercing element 52 may be positioned proximate to the corresponding outlet 54 such that reactants released from the blister pack 44 upon rupture may immediately enter the corresponding reactant-mixing fluid pathway 56. there is.

통기구(25)는 환경과 유체 연통하며, 벨로우즈(20)가 눌릴 때 및/또는 풀릴 때 캐비티 내에서 생물학적 샘플의 이동을 촉진한다. 따라서, 이것은 캐비티의 나머지 요소들 위에, 즉 SMD(14)에 삽입되었을 때 카트리지(12)의 배향으로 배치될 수 있으며, 그것과 유체 연통하며, 예를 들면, 통기구 유체 경로(25a)를 통해 혼합 체임버(22) 중 하나에 접속된다.Vent 25 is in fluid communication with the environment and facilitates movement of the biological sample within the cavity when bellows 20 is depressed and/or released. Accordingly, it can be placed over the remaining elements of the cavity, i.e., in the orientation of cartridge 12 when inserted into SMD 14, and in fluid communication therewith, mixing via, for example, vent fluid pathway 25a. It is connected to one of the chambers 22.

도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 조사 구역(26)은 SMD(14)에 의한 생물학적 샘플의 분석을 용이하게 하도록 구성된다. 따라서, 이는 좁은 판독 영역(60)을 포함하는 판독 유체 경로(58)를 포함한다. 판독 영역(60)은 동시에 통과하는 입자의 수를 제한하도록, 예를 들면, SMD(14)에 의한 분석을 위해 한번에 하나의 입자만이 통과할 수 있도록 충분히 넓게 설계될 수 있다. 더욱이, 조사 구역(26)의 재료는, 특히 판독 영역(60)에서, 분석을 수행할 때 SMD(14)에 의해 방출되는 빛의 파장에 대해 투명한 재료로 제조될 수 있다.As best seen in FIG. 2B , irradiation zone 26 is configured to facilitate analysis of a biological sample by SMD 14 . Thus, it includes a read fluid path 58 that includes a narrow read area 60 . The reading area 60 may be designed to be sufficiently wide to limit the number of particles passing through it simultaneously, for example, only one particle at a time for analysis by the SMD 14 . Furthermore, the material of the irradiation zone 26, particularly in the readout zone 60, may be made of a material that is transparent to the wavelength of light emitted by the SMD 14 when performing the analysis.

유체 판독 경로(58)의 일단부는 전술한 바와 같이 벨로우즈-조사 유체 경로(42b)를 통해 제 2 벨로우즈(20b)와 유체 연통한다. 유체 판독 경로(58)의 타단부는 혼합-조사 유체 경로(62)를 통해 제 2 혼합 체임버(22b)와 유체 연통한다. 혼합-조사 유체 경로(62)의 적어도 일부는 구불구불한 채널을 구성할 수 있다. 조사 유체 경로의 기하학적 형상은 다양할 수 있고, 특정 카트리지의 설계에 맞는 임의의 원하는 기하학적 형상으로 조정될 수 있다는 점에 주목해야 한다. 예를 들면, 일 실시형태에서, 유체 경로(62)는 구불구불한 채널을 포함하지 않는다.One end of the fluid readout path 58 is in fluid communication with the second bellows 20b via the bellows-irradiated fluid path 42b as described above. The other end of the fluid readout path 58 is in fluid communication with the second mix chamber 22b via a mix-irradiation fluid path 62. At least a portion of the mix-irradiate fluid path 62 may constitute a serpentine channel. It should be noted that the geometry of the irradiation fluid path can vary and can be tailored to any desired geometry to fit the design of a particular cartridge. For example, in one embodiment, fluid pathway 62 does not include tortuous channels.

샘플 취급 요소(18)가, 예를 들면, 전술한 바와 같이 실링된 위치에 있을 때, 전술한 지지 패널(16)의 요소는, 벨로우즈(20)의 압축을 가능하게 하기 위해 필요한 통기구(25)를 제외하고, 공기 또는 다른 유체를 포함하지만 이들에 한정되지 않는 어느 것도 더 도입되지 않도록 폐쇄 시스템을 구성하는, 즉 환경으로부터 고립되는 단일 캐비티를 구성한다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 그 내부에서 생물학적 샘플의 이동은, 아래에서 설명되는 바와 같이, 벨로우즈(20)에 작용하는 것을 포함하지만 이것에 한정되지 않는 지지 패널(16)의 요소와의 기계적 상호작용에 의해 완전히 수행될 수 있다. (블리스터 팩(44)은 그 내용물이 환경으로부터 격리되고, 작동 중에 캐비티의 나머지 부분 내에 도입되도록 의도되어 있으므로 캐비티 내의 서브 체임버로 간주될 수 있다.) 따라서, 그 내부에서 생물학적 샘플을 이동시키기 위해 캐비티 내로 공기를 도입하기 위한 외부 펌프 또는 기타 수단은 필요하지 않다. 일 실시형태에서, 공기를 카트리지 내로 직접 압입하기 위해 외부의 공기 펌프가 사용되지 않는다.When the sample handling element 18 is, for example, in the sealed position as described above, the elements of the aforementioned support panel 16 provide the necessary vents 25 to enable compression of the bellows 20. It will be appreciated that, except for , constitutes a closed system, i.e., constitutes a single cavity that is isolated from the environment, such that no further, including but not limited to air or other fluids, is introduced. Accordingly, movement of the biological sample therein may be performed entirely by mechanical interaction with elements of the support panel 16, including but not limited to acting on the bellows 20, as described below. can (The blister pack 44 can be considered a subchamber within the cavity as its contents are isolated from the environment and are intended to be introduced into the remainder of the cavity during operation.) Thus, to move a biological sample therein No external pump or other means for introducing air into the cavity is required. In one embodiment, no external air pump is used to force air directly into the cartridge.

SMD(14)는, 예를 들면, US 2013/0102087, US 2014/0170678, US 2014/0170680, US 2014/0287435, US 2015/0132776, US 2015/0293095, US 2015/0309049, US 2015/0330971, US 2016/0146793, US 2017/0350888, US 2017/0370914, US 2018/0231532, US 2018/0299443, US 2018/0306698, 및/또는 US 2020/0080928 중 하나 이상에 기재된 바와 같은 카트리지(12)와 인터페이싱하기 위한 임의의 적절한 장치일 수 있으며, 이들의 내용의 전체는 참조에 의해 본원에 포함된다. 특히, SMD(14)는 벨로우즈(20) 및 반응물 구역(24)과 선택적으로 상호작용하도록 구성되는 요소, 예를 들면, 카트리지(12)가 삽입될 때, 각각을 누르고 및/또는 풀도록 구성되는 요소를 포함할 수 있다. SMD(14)는, 예를 들면, 조사 구역(26)의 판독 영역(60) 내에서 생물학적 샘플의 일부의 분석을 용이하게 수행하도록 구성되는 광원, 광자 카운터 및/또는 적분기를 포함하는 광학계 유닛을 더 포함할 수 있다.SMD 14 is described in, for example, US 2013/0102087, US 2014/0170678, US 2014/0170680, US 2014/0287435, US 2015/0132776, US 2015/0293095, US 2015/0309049, US 2015 /0330971, Interface with cartridge 12 as described in one or more of US 2016/0146793, US 2017/0350888, US 2017/0370914, US 2018/0231532, US 2018/0299443, US 2018/0306698, and/or US 2020/0080928 Singh It may be any suitable device for doing so, the entire contents of which are incorporated herein by reference. In particular, SMD 14 is an element configured to selectively interact with bellows 20 and reactant zone 24, such as to press and/or release each when cartridge 12 is inserted. elements may be included. The SMD 14 includes, for example, an optics unit comprising a light source, a photon counter and/or an integrator configured to facilitate analysis of a portion of a biological sample within the reading area 60 of the irradiation zone 26. can include more.

SMD(14)는 그 작동을 지시하기 위한 프로세서를 더 포함할 수 있다. 프로세서는, 예를 들면, 광학계 유닛에 의해 검출되는 멀티 스펙트럴 발광 신호에 관련되는 데이터를 수신하고, 데이터를 처리하고, 예를 들면, 의학적 상태에 관련된 결과를 출력하도록 구성되는 분석의 하나 이상의 단계를 더 수행할 수 있다. 멀티 스펙트럴 발광 신호의 각각은 생물학적 마커와 관련될 수 있다.SMD 14 may further include a processor for instructing its operation. One or more steps of the analysis, wherein the processor is configured to receive data relating to the multi-spectral luminescent signal, eg, detected by the optics unit, process the data, and output a result relating, eg, to a medical condition. can do more. Each of the multispectral luminescent signals may be associated with a biological marker.

사용 시, 생물학적 샘플이 샘플 취급 요소(18) 내에 형성된 수용 소켓(34) 내에 삽입되고, 다음에, 예를 들면, 전술한 바와 같이 그 위에 시일을 제공함으로써 실링된다. 카트리지(12)는, 예를 들면, 이것을 위해 설계된 슬롯 내에서 SMD(14) 내로 삽입된다(도 9a, 카트리지(910)를 참조). SMD(14)는, 예를 들면, 이하에서 설명한 바와 같이, 생물학적 샘플의 선택적 전처리, 처리, 및 분석을 용이하게 하기 위해 카트리지의 요소와 선택적으로 상호작용한다.In use, a biological sample is inserted into the receiving socket 34 formed in the sample handling element 18 and then sealed, for example by providing a seal thereon as described above. Cartridge 12 is inserted into SMD 14, for example, in a slot designed for this (see FIG. 9A, cartridge 910). SMD 14 selectively interacts with elements of the cartridge to facilitate selective pretreatment, processing, and analysis of the biological sample, for example, as described below.

선택적 전처리 단계에서, 제 1 및/또는 제 2 벨로우즈(20a, 20b)는 SMD(14)에 의해 선택적으로 눌리거나 풀린다. 생물학적 샘플은 벨로우즈(20)를 포함하는 폐쇄된 시스템 내에 있으므로, 벨로우즈와의 상호작용에 의해 생물학적 샘플은 샘플 취급 요소(18)의 구불구불한 통로(32) 내에서 이동하고, 이로 인해 혼합 채널(28) 내의 건조 시약과 접촉하여 용해시키고, 이 폐쇄된 시스템 내의 유일한 개구는 벨로우즈를 누르고 풀기 위해 필요한 통기구(25)이다. 제 1 및 제 2 벨로우즈(20a, 20b)는 교대로 눌려서 구불구불한 통로(32) 내에서 전후로 이동하고, 이로 인해 건조 시약과의 혼합을 촉진할 수 있다.In an optional pretreatment step, the first and/or second bellows 20a, 20b are selectively pressed or released by the SMD 14. Since the biological sample is in a closed system comprising the bellows 20, interaction with the bellows causes the biological sample to move within the tortuous passage 32 of the sample handling element 18, thereby causing the mixing channel ( 28), and the only opening in this closed system is the vent 25 required to press and release the bellows. The first and second bellows 20a, 20b are alternately pressed to move back and forth within the serpentine passage 32, thereby facilitating mixing with the dry reagent.

벨로우즈(20)가 "눌리다" 또는 "풀리다"라는 본 명세서의 설명은 완전 눌림 또는 완전 풀림에 한정되지 않고, 벨로우즈의 각각이 부분적으로 눌리거나 풀려서 생물학적 샘플을 체임버 내에서 미리 결정된 양만큼 이동시킬 수 있다는 것이 이해될 것이다.The recitation herein that the bellows 20 is "depressed" or "released" is not limited to fully depressed or fully released, and each of the bellows may be partially depressed or released to move the biological sample by a predetermined amount within the chamber. It will be understood that there is

SMD(14)와 벨로우즈(20)의 상호작용은 생물학적 샘플과 2 개 이상의 시약과의 혼합의 순서를 제어하도록 수행될 수 있다. 예를 들면, 제 1 벨로우즈(20a)는 생물학적 샘플이 제 1 건조 시약에 도달하여 그것을 용해하도록 혼합 채널(28) 내에서 미리 결정된 양만큼 이동하도록 눌릴 수 있다. 다음에 제 1 및 제 2 벨로우즈(20a, 20b)는 교대로 눌려서 생물학적 샘플 및 제 1 시약이 구불구불한 통로(32)의 일부 내에서 전후로 이동하여 시약이 생물학적 샘플 상에 작용하는 충분한 혼합 및 시간을 확보하게 할 수 있다. 다음에, 제 1 벨로우즈(20a)가 눌려서 생물학적 샘플을 혼합 채널(28)을 따라 더 이동시키고, 이로 인해 생물학적 샘플은 제 2 건조 시약에 도달하여 이것을 용해시킨다. SMD(14)에 의한 벨로우즈(20)와의 상호작용의 순서는, 필요한 변경을 가하여, 샘플 취급 요소(18) 내의 건조 시약과의 생물학적 샘플의 혼합 등의 임의의 적절한 순서를 달성하기 위해 실행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.The interaction of SMD 14 with bellows 20 may be performed to control the order of mixing of the biological sample with two or more reagents. For example, the first bellows 20a may be pressed to move a predetermined amount within the mixing channel 28 such that the biological sample reaches and dissolves the first dry reagent. The first and second bellows 20a, 20b are then pressed alternately so that the biological sample and the first reagent move back and forth within a portion of the serpentine passage 32 to allow sufficient mixing and time for the reagent to act on the biological sample. can be secured. Next, the first bellows 20a is depressed to move the biological sample further along the mixing channel 28, whereby the biological sample reaches and dissolves the second dry reagent. The order of interaction of the SMDs 14 with the bellows 20 can be implemented to achieve any suitable sequence, such as mixing of the biological sample with dry reagents within the sample handling element 18, with the necessary modifications. that will be understood

하나 이상의 처리 단계에서, 생물학적 샘플은 혼합 체임버(22) 중 하나 또는 둘 모두 내로 선택적으로 이동된다. 예를 들면, 생물학적 샘플을 샘플 취급 요소(18)로부터 제 1 혼합 체임버(22a)로 이동시키기 위해, 제 2 벨로우즈(20b)가 눌리고, 이로 인해 그 후방에 양의 압력을 유발한다. SMD(14)는 이것을 누름으로써 블리스터 팩(44) 중 하나 이상의 내용물의 혼합 체임버(22) 중 하나로의 이송을 선택적으로 촉진할 수 있고, 이로 인해, 예를 들면, 전술한 바와 같이 후부 배킹에서 파열을 유발하여 내부의 액체 반응물을 방출할 수 있다. 파열 시에 블리스터 팩(44)으로부터 방출되는 반응물은 대응하는 반응물-혼합 유체 경로 내로 흘러 들어가고, 이것을 통해 대응하는 혼합 체임버(22)로 흐른다.In one or more processing steps, the biological sample is selectively moved into one or both of the mixing chambers 22 . For example, to move the biological sample from the sample handling element 18 into the first mixing chamber 22a, the second bellows 20b is depressed, thereby creating a positive pressure behind it. The SMD 14 may selectively facilitate the transfer of the contents of one or more of the blister packs 44 into one of the mixing chambers 22 by depressing it, thereby, for example, in the back backing as described above. It can cause rupture to release the liquid reactants inside. The reactants released from the blister pack 44 upon rupture flow into the corresponding reactant-mixing fluid pathway and through it into the corresponding mixing chamber 22 .

조사 단계에서, 처리된 생물학적 샘플은 SMD(14)와 벨로우즈(20)와의 상호작용에 의해 조사 구역(26) 내로 이동한다. SMD(14)는, 필요에 따라, 조사 구역(26)의 판독 영역(60) 내에서 생물학적 샘플의 위치를 조정하기 위해 벨로우즈(20) 상에 가해지는 누름의 정도를 조절할 수 있다.In the irradiation step, the treated biological sample moves into the irradiation zone 26 by interaction of the SMD 14 with the bellows 20 . The SMD 14 can, if desired, adjust the amount of pressure applied on the bellows 20 to adjust the position of the biological sample within the reading area 60 of the irradiation area 26.

일부의 실시형태에서, 2 개 이상의 벨로우즈 중 어느 하나는 카트리지의 컴포넌트들 사이에서 액체 샘플의 이동을 유발할 수 있다. 각각의 벨로우즈는 채널을 통한, 체임버로의/체임버로부터의 또는 광학적 조사 구역을 향하여 전후의 액체 이동을 유발하기 위해 단계적으로 눌리고 풀릴 수 있다. 이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 카트리지는 1 개의 벨로우즈만을 포함한다. 일 실시형태에서, 2 개의 벨로우즈가 협동하여 본 명세서에 기재된 바와 같이 카트리지 내에서 액체를 전후로 구동한다. 일 실시형태에서, 하나의 벨로우즈는 액체를 일방향으로 밀어주고, 다른 벨로우즈는 액체를 반대 방향으로 밀어준다. 일 실시형태에서, 1 개 또는 2 개의 벨로우즈가 액체를 구동하여 혼합을 유발하고, 2 개의 벨로우즈 중 하나만이 액체를 광학적 조사 구역을 향해 구동한다. 일 실시형태에서, 하나의 벨로우즈를 누르고 풀어주면 카트리지의 컴포넌트 내에서 액체를 전후로 이동하는 데 충분하다. 일 실시형태에서, 2 개의 벨로우즈를 교대로 누르고 및/또는 풀어주는 것을 사용하여 카트리지의 컴포넌트 내에서 액체를 전후로 이동시킨다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 벨로우즈를 점진적으로 누르고/푸는 것에 의해 카트리지의 특정 채널/컴포넌트 내에서 액체가 진행하는 정도를 결정한다.In some embodiments, any one of the two or more bellows may cause movement of the liquid sample between components of the cartridge. Each bellows can be depressed and released step by step to cause liquid movement back and forth through the channel, into/out of the chamber, or toward the optical irradiation zone. According to this aspect and in one embodiment, the cartridge includes only one bellows. In one embodiment, two bellows cooperate to drive liquid back and forth within the cartridge as described herein. In one embodiment, one bellows pushes the liquid in one direction and the other bellows pushes the liquid in the opposite direction. In one embodiment, one or two bellows drive the liquid to cause mixing, and only one of the two bellows drives the liquid towards the optical irradiation zone. In one embodiment, pressing and releasing one bellows is sufficient to move the liquid back and forth within the components of the cartridge. In one embodiment, alternating pressing and/or releasing of the two bellows is used to move the liquid back and forth within the components of the cartridge. In one embodiment, the degree to which liquid advances within a particular channel/component of the cartridge is determined by progressively depressing/releasing one or more bellows.

도 4는 시약 샘플 플러그(RSP)가 카트리지 제조 후에 카트리지에 접속되는 카트리지의 일 실시형태를 도시한다. 이러한 RSP는 도 4a(전면도) 및 도 4b(후면도)에 도시되어 있다. 샘플 로딩 체임버는 도 4a(요소 1)에 도시되어 있다. 일 실시형태에서, 시약은 샘플 로딩 체임버(1) 내에서 건조된다. 일 실시형태에서, 시약은 팽출 영역(구불구불한 채널의 일부로서 좌측에 도시되어 있음) 내에서 건조된다. 건조된 시약은 둘 모두의 영역 내에서 건조될 수 있고, 일 실시형태에서는 구불구불한 채널 내에서 건조될 수도 있다. 샘플 취급 요소 내의 건조 시약을 위한 장소의 임의의 조합이 본 발명의 실시형태에 포함된다. 도 4b에는 카트리지와의 상부 인터페이스(요소 2) 및 카트리지 백본과의 하부 인터페이스(요소 3)가 도시되어 있다. 도 4d는 샘플 삽입부가 접속된 카트리지를 보여준다. 이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, RSP는 카트리지 성형체의 일부가 아니다. 그 대신, 이것은 추가 요소로서 추가되어 성형체에 접속된다. 둘을 접속한 후에 카트리지는 샘플 삽입을 위해 준비된다. 이 구성에서, 샘플을 카트리지 내로 흡입하고, 일부의 실시형태에서는 구불구불한 채널 내에서 혼합에 영향을 주는 외부 펌프가 있다 다른 실시형태에서, 샘플 플러그의 채널을 통한 혼합 또는 샘플 운반은 본 명세서에 기재된 바와 같이 벨로우즈의 적어도 하나에 의해 달성된다. 실시형태에서, '백본'이라는 용어는 카트리지에 사용된다. 샘플 취급 요소는 카트리지의 어느 곳에나 배치될 수 있음에 유의해야 한다. 이것은 성형 단계에서 카트리지의 다른 컴포넌트와 함께 제조될 수 있고, 또는 후에 추가되어 카트리지에 고정될 수 있다. 샘플 취급 요소는2 개의 혼합 체임버 사이에 접속될 수 있고, 또는 1 개의 또는 2 개의 혼합 체임버 구성에서 1 개의 혼합 체임버에만 접속될 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 RSP가 카트리지가 접속되는 영역을 관련된 일치하는 컴포넌트와 함께 보여주는 전면 및 후면 분해도 등척도이다. 도 6은 카트리지 성형체가 2 개의 구역을 갖도록 설계된 발명의 일 실시형태를 보여준다. 각각의 구역은 상이한 피처를 수용하거나 전혀 피처를 수용하지 않을 수 있다. 요구에 따라 임의의 성형체 제조에 원하는 피처(들)이 포함될 수 있다. 도 6a는 상이한 구역에 추가의 피처를 지닐 수 있는 공통 백본을 보여준다. 예를 들면, 도 6b는 구역 1 및 구역 2를 보여준다. 구역 1에서, 샘플 취급 요소가 배치될 수 있고(성형체를 제조할 경우) 또는 샘플 삽입 포트가 없는 혼합 채널이 형성될 수 있다. 구역 2에서, 샘플 취급 요소가 형성될 수 있고(성형체를 제조할 경우) 또는 이 구역이 공백으로 남겨질 수 있다. 추가의 구역이 성형체의 일부로서 형성될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 샘플 취급 요소 등의 피처는 성형체와 함께 제조될 수 있고, 또는 성형체 제조 후에 추가될 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 카트리지의 후면도 및 전면도를 보여주며, 여기서 구역 1은 혼합 채널을 포함하고, 구역 2는 샘플 취급 요소를 포함한다. 도 8은 2 개의 삽입 구역, 즉 삽입 구역 1(로딩 포트 또는 샘플 취급 요소) 및 삽입 구역 2(공백)를 구비한 백본의 일 실시례를 보여주며, 도 8a는 전면도이고, 도 8b는 후면도이다. 4 shows one embodiment of a cartridge in which a reagent sample plug (RSP) is connected to the cartridge after manufacture of the cartridge. This RSP is shown in Figures 4a (front view) and 4b (rear view). The sample loading chamber is shown in Figure 4a (Element 1). In one embodiment, reagents are dried within the sample loading chamber (1). In one embodiment, reagents are dried within the swollen region (shown on the left as part of a serpentine channel). The dried reagents may be dried within both regions, and in one embodiment within the serpentine channel. Any combination of locations for dry reagents within the sample handling element is included in embodiments of the present invention. Figure 4b shows an upper interface with the cartridge (element 2) and a lower interface with the cartridge backbone (element 3). Figure 4d shows the cartridge with the sample insert connected. According to this aspect and in one embodiment, the RSP is not part of the cartridge molding. Instead, it is added as an additional element and connected to the molded body. After connecting the two, the cartridge is ready for sample insertion. In this configuration, there is an external pump that aspirates the sample into the cartridge and, in some embodiments, effects mixing within the serpentine channel. In other embodiments, mixing or transporting the sample through the channel of the sample plug is described herein. This is achieved by at least one of the bellows as described. In an embodiment, the term 'backbone' is used for cartridges. It should be noted that the sample handling elements can be placed anywhere on the cartridge. It can be manufactured together with the other components of the cartridge in the molding step, or it can be added later and fixed to the cartridge. The sample handling element may be connected between the two mixing chambers, or may be connected to only one mixing chamber in a one or two mixing chamber configuration. 5A and 5B are front and rear exploded isometric views of the RSP showing the area to which the cartridge is connected, along with associated matching components. Figure 6 shows one embodiment of the invention in which the cartridge molded body is designed to have two zones. Each zone may contain different features or no features at all. Desired feature(s) may be included in the production of any shaped body as desired. 6A shows a common backbone that can have additional features in different regions. For example, FIG. 6B shows zone 1 and zone 2. In Zone 1, a sample handling element can be placed (when producing a molded body) or a mixing channel without a sample insertion port can be formed. In zone 2, sample handling elements can be formed (when producing molded bodies) or this zone can be left blank. It should be noted that additional zones can be formed as part of the shaped body. Features, such as sample handling elements, can be manufactured along with the molded body or added after fabrication of the molded body. 7A and 7B show rear and front views of a cartridge, where zone 1 contains the mixing channel and zone 2 contains the sample handling elements. Figure 8 shows one embodiment of a backbone with two insertion zones, insertion zone 1 (loading port or sample handling element) and insertion zone 2 (blank), Figure 8a is a front view and Figure 8b is a back view. It is also

도 9는 본 발명의 시스템(분석 기기)의 일 실시례를 보여준다. 도 9a에서, 좌측의 도면(920)은 ITX 컴퓨터(922), 갈릴(Galil) 모터 제어기(924), 전자기기 전원(926), 카트리지 취급 유닛(CHU; 928) 내에 삽입된 카트리지(910), 및 전방 산란 검출기(930)를 도시한다. 도 9b에서, 우측 도면(940)은 리더 광학계(942), 데이터 수집 보드(944) 및 일반 전자기기 인쇄 회로 보드(946)를 도시한다.Figure 9 shows one embodiment of the system (analysis instrument) of the present invention. In FIG. 9A, a diagram 920 on the left shows an ITX computer 922, a Galil motor controller 924, an electronics power supply 926, a cartridge 910 inserted into a cartridge handling unit (CHU) 928, and forward scatter detector 930. In FIG. 9B , right side view 940 shows reader optics 942 , data collection board 944 and general electronics printed circuit board 946 .

일 실시형태에서, 이 발명은 생물학적 분석을 위한 시스템 및 방법을 제공하며, 이 시스템은 그 내부에서 분석을 수행하기 위한 본 명세서에 기재된 카트리지를 포함하고, 카트리지는 샘플과 반응하도록 조정된 적어도 하나의 시약을 수용하도록 구성된다. 일 실시형태에서, 본 발명의 시스템은 블리스터(들)(blisters) 및 벨로우즈 등의 카트리지의 컴포넌트에 외력을 가하도록 구성된 압박 수단을 포함하는 기계적 제어기를 포함한다. 일 실시형태에서, 시스템은 샘플을 검출하도록 조정된 광학적 판독기, 및 이 광학적 판독기로부터 데이터를 수신하고 이 데이터를 처리하여 분석 결과를 제공하도록 조정된 프로세서를 포함한다.In one embodiment, the present invention provides systems and methods for biological assays, comprising a cartridge as described herein for conducting an assay therein, the cartridge comprising at least one reagent adapted to react with a sample. It is configured to receive reagents. In one embodiment, the system of the present invention includes a mechanical controller comprising urging means configured to apply external forces to components of the cartridge, such as blisters and bellows. In one embodiment, a system includes an optical reader adapted to detect a sample, and a processor adapted to receive data from the optical reader and process the data to provide analytical results.

일 실시형태에서, 본 발명은 생물학적 샘플에 대한 분석을 수행하기 위한 시스템을 제공하며, 이 시스템은 다음의 것을 포함한다:In one embodiment, the present invention provides a system for performing an assay on a biological sample, the system comprising:

- 그 내부에서 분석을 수행하기 위한 본 명세서에 기술된 카트리지 - 이 카트리지는 샘플과 반응하도록 조정된 적어도 하나의 시약을 포함함 -;- a cartridge as described herein for performing an assay therein, the cartridge comprising at least one reagent adapted to react with the sample;

- 다음의 것을 포함하는 기계적 제어기;— mechanical controls, including:

* 벨로우즈에 힘을 가하여 제 1 방향 및/또는 제 2 방향으로 유체 이동을 유발하도록 조정된 적어도 하나의 제 1 압박 수단;* at least one first urging means adapted to apply a force to the bellows to cause movement of the fluid in a first direction and/or a second direction;

* 블리스터(들) 상에 힘을 가하여 희석/용해 용액을 방출하도록 조정된 적어도 하나의 제 2 압박 수단;* at least one second pressing means adapted to exert a force on the blister(s) to expel the diluent/dissolving solution;

- 샘플을 검출하도록 조정된 광학적 판독기; 및- an optical reader adapted to detect the sample; and

- 광학적 판독기로부터 데이터를 수신하고 이 데이터를 처리하여 분석 결과를 제공하도록 조정된 프로세서.- A processor adapted to receive data from the optical reader and process this data to provide analytical results.

또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 카트리지는 시스템의 광학적 판독기에 의한 카트리지 내의 샘플의 광학적 검출을 위해 카트리지 상의 판독 채널을 시스템의 광학 컴포넌트와 정렬시키도록 조정된 정렬 수단을 더 포함한다.Further, according to one embodiment of the present invention, the cartridge further comprises alignment means adapted to align the read channel on the cartridge with the optical component of the system for optical detection of a sample within the cartridge by an optical reader of the system.

일 실시형태에서, 본 발명의 방법은 다음의 단계를 포함한다:In one embodiment, the method of the present invention comprises the following steps:

- 샘플을 샘플 취급 요소 내에 로딩하는 것;- loading the sample into the sample handling element;

- 샘플 요소를 카트리지에 고정하는 것;- fixing the sample element to the cartridge;

- 카트리지를 시스템 내에 삽입하는 것;- inserting the cartridge into the system;

- 샘플 취급 요소의 내용물을 혼합하는 것(샘플을 건조 시약과 혼합하는 것);- mixing the contents of the sample handling element (mixing the sample with dry reagents);

- 샘플을 샘플 요소로부터 혼합 체임버로 추출하는 것;- extracting the sample from the sample element into the mixing chamber;

- 처리 및 분석을 시작하는 것.- Initiating processing and analysis.

단계의 순서는 본 발명의 실시형태에서 설명한 바와 같이 변화 또는 변경될 수 있다. 예를 들면, 샘플 요소가 카트리지 성형체의 일부인 실시형태에서, 요소를 카트리지에 고정하는 단계는 불필요하다. 일 실시형태에서, 샘플의 혼합 및 추출은 적어도 부분적으로 병행하여 실행된다.The order of the steps may be varied or changed as described in the embodiments of the present invention. For example, in embodiments where the sample element is part of a cartridge molding, securing the element to the cartridge is unnecessary. In one embodiment, the mixing and extraction of samples are performed at least partially in parallel.

이 시스템의 다른 특징은, 예를 들면, WO2014/097287에 기재되어 있고, 그 전체 내용은 참조에 의해 본원에 포함된다.Other features of this system are described, for example, in WO2014/097287, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

일 실시형태에서, 카트리지의 채널 또는 유체 경로는 200 μm 내지 1 mm 범위의 단면 치수를 갖는다 일 실시형태에서, 카트리지의 채널의 단면은 200 μm 내지 1 mm 범위의 너비 및 200 μm 내지 1 mm 범위의 깊이를 갖는 직사각형이다. 일 실시형태에서, 채널의 단면은 800 μm의 너비 및 600 μm의 깊이를 갖는다.In one embodiment, the channel or fluid path of the cartridge has a cross-sectional dimension ranging from 200 μm to 1 mm. In one embodiment, the cross-section of the channel of the cartridge has a width ranging from 200 μm to 1 mm and a width ranging from 200 μm to 1 mm. It is a rectangle with depth. In one embodiment, the cross section of the channel has a width of 800 μm and a depth of 600 μm.

일 실시형태에서, 시약은 삽입체가 카트리지에 접속되기 전에 채널 내부에서 건조된다. 건조된 후에 삽입체는 카트리지에 접속된다. 샘플 삽입, 건조 시약을 구비한 채널을 통한 샘플의 흐름, 및 처리 등의 모든 추가의 작동은 벨로우즈에 의해 실시된다. 외부의 펌프는 불필요하다.In one embodiment, reagents are dried inside the channel before the insert is connected to the cartridge. After drying, the insert is connected to the cartridge. All further operations such as sample insertion, flow of the sample through the channel with drying reagents, and processing are performed by the bellows. No external pump is required.

일 실시형태에서, 조사 구역은 (추가의 형광 비드를 구비하거나 구비하지 않는) 형광 표지된 세포가 통과하는 채널인 판독 채널을 포함하는 영역이다 일 실시형태에서, 판독 채널은 여기의 파장(들)에 대하여 투명하고, 세포로부터 방출되는 형광의 파장 범위에도 투명하다. 일 실시형태에서, 특정 파장에서 투명하다는 것은 완전한 투명이다. 일 실시형태에서, 특정 파장에서 채널의 부분적 투명은 채널을 통한 신호의 방출/검출을 위해 충분하다.In one embodiment, the irradiation zone is an area comprising a readout channel, which is a channel through which fluorescently labeled cells (with or without additional fluorescent beads) pass. In one embodiment, the readout channel is the wavelength(s) of excitation It is transparent to light and is also transparent to the wavelength range of fluorescence emitted from cells. In one embodiment, being transparent at a particular wavelength is completely transparent. In one embodiment, the partial transparency of the channel at a particular wavelength is sufficient for emission/detection of a signal through the channel.

본 발명의 실시형태에서 처리는, 일부의 실시형태에서는 화학적/생물학적 처리에 관련되고, 일부의 실시형태에서는 신호의 컴퓨터 처리에 관련될 수 있다. 일 실시형태에서, 샘플 처리는 화학적 처리 및 광학적 처리의 둘 모두를 지칭한다. 처리라는 용어의 의미는 본 명세서에 기재된 실시형태의 문맥으로부터 명확하다. 일 실시형태에서, 카트리지의 판독 영역은 광학적 판독 영역이다. 이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 판독 구역에서 샘플은 광원으로부터의 빛으로 조사되고, 이것에 응답하여 샘플은 적어도 하나의 검출기를 향해 빛을 방출한다. 검출기에 의해 얻어진 광(광학적) 신호는 처리되어 샘플의 성분을 나타내는 결과를 낸다. 이러한 결과는 정성적, 정량적, 반정량적 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.Processing in embodiments of the invention may in some embodiments relate to chemical/biological processing, and in some embodiments to computer processing of signals. In one embodiment, sample treatment refers to both chemical treatment and optical treatment. The meaning of the term processing is clear from the context of the embodiments described herein. In one embodiment, the read area of the cartridge is an optical read area. According to this aspect and in one embodiment, the sample in the readout zone is illuminated with light from a light source, in response to which the sample emits light towards the at least one detector. The optical (optical) signals obtained by the detector are processed to produce results representing the constituents of the sample. Such results may be qualitative, quantitative, semi-quantitative or any combination thereof.

일 실시형태에서, 스테이닝(staining)은 샘플에 존재하는 입자/종/단편에의 항체(또는 본 명세서에서 설명되지 않은 기타 결합체)의 혼합 및/또는 결합을 의미한다. 일 실시형태에서, 스테이닝은 전처리 단계 또는 그것의 일부를 지칭한다. 일 실시형태에서, 스테이닝은 형광 마커와 샘플 내의 세포 또는 기타 종의 관련을 의미한다. 일 실시형태에서, 스테이닝 또는 전처리는 형광체에 이미 접속되어 있는 항체(또는 유사한 화합물)가 세포(또는 샘플 내의 기타 입자/종)에 부착되거나 결합되는 프로세스를 지칭한다. 이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 세포에 결합하는 형광 항체는 세포의 광학적 검출을 가능하게 한다.In one embodiment, staining refers to mixing and/or binding of an antibody (or other complex not described herein) to a particle/species/fragment present in a sample. In one embodiment, staining refers to a pretreatment step or part thereof. In one embodiment, staining refers to the association of a fluorescent marker with a cell or other species in a sample. In one embodiment, staining or pretreatment refers to the process by which an antibody (or similar compound) that is already linked to a fluorophore attaches to or binds to cells (or other particles/species in a sample). According to this aspect and in one embodiment, a fluorescent antibody that binds to cells enables optical detection of cells.

일부의 실시형태에서, 샘플 취급 요소는 샘플 취급 유닛이라고 불린다. 본 발명의 일부의 실시형태에서, 구역, 영역(area), 영역(region), 채널은 호환가능하며, 동일한 피처를 지칭할 수 있다.In some embodiments, a sample handling element is called a sample handling unit. In some embodiments of the invention, zone, area, region, and channel are interchangeable and may refer to the same feature.

일 실시형태에서, 캐비티의 적어도 2 개의 다른 요소들 사이의 유체 연통을 각각 제공하는 복수의 유체 경로 대신에 샘플 취급 요소의 채널에 더하여 이와 같은 유체 경로가 1 개만 필요하다. 이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 유체 경로는 혼합 체임버를 판독 채널에 접속한다.In one embodiment, instead of multiple fluid pathways each providing fluid communication between at least two other elements of the cavity, only one such fluid pathway is required in addition to the channel of the sample handling element. According to this aspect and in one embodiment, a fluid path connects the mixing chamber to the readout channel.

도 1에 도시된 바와 같은 카트리지 내의 컴포넌트의 배향은 예시적인 것임에 유의해야 한다. 카트리지의 다양한 컴포넌트는 카트리지 내에서 많은 상이한 배향으로 배치될 수 있다. 카트리지의 다양한 컴포넌트가 유체 경로에 의해 접속되므로 컴포넌트는 많은 상이한 구성으로 조립될 수 있고, 유체 경로(채널)는 컴포넌트를 필요에 따라 접속하도록 설계될 수 있다. 이러한 배향은 모두 본 발명의 실시형태에 포함된다.It should be noted that the orientation of components within a cartridge as shown in FIG. 1 is exemplary. The various components of the cartridge may be placed in many different orientations within the cartridge. Since the various components of the cartridge are connected by fluid pathways, the components can be assembled in many different configurations, and the fluid pathways (channels) can be designed to connect the components as needed. All of these orientations are included in the embodiments of the present invention.

일 실시형태에서, 시스템은 카트리지의 요소 내에서 액체 흐름의 시간/속도를 조정하도록 벨로우즈(20)의 누름/풀림의 시간 및/또는 속도를 조절한다.In one embodiment, the system adjusts the time and/or rate of depression/release of the bellows 20 to adjust the time/rate of liquid flow within the elements of the cartridge.

일 실시형태에서, 카트리지 샘플 취급 요소를 포함하지 않는다. 이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 전처리는 카트리지의 외부에서 실시되고, 전처리된 샘플은 추가의 처리를 위해 혼합 체임버에 직접 주입되거나 혼합 체임버에 접속된 유체 채널에 주입된다. 이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 전처리는 형광 비드를 샘플에 첨가하는 것을 포함한다.In one embodiment, the cartridge does not include sample handling elements. According to this aspect and in one embodiment, the pretreatment is performed outside the cartridge, and the pretreated sample is directly injected into the mixing chamber or injected into a fluidic channel connected to the mixing chamber for further processing. According to this aspect and in one embodiment, the pretreatment comprises adding fluorescent beads to the sample.

도에 도시된 바와 같은 반응물 구역과 혼합 체임버 사이의 접속은 일례인 것임에 유의해야 한다. 실시형태에서, 각각의 반응물 구역은 특정 어플리케이션을 위한 필요에 따라 혼합 체임버의 각각에 접속될 수 있다. 일 실시형태에서, 카트리지는 1 내지 3 개의 블리스터를 포함한다. 일 실시형태에서, 블리스터 충전(fill)은 희석/용해만을 위한 것이다. 일 실시형태에서, 블리스터 충전은 항체/기준 비드를 위한 것이 아니다. 일 실시형태에서, 2 개 이상의 블리스터가 존재하는 경우, 필요에 따라 상이한 블리스터/2 개 이상의 블리스터를 사용하여 상이한 희석 비율을 달성할 수 있다. 일 실시형태에서, 2 개 이상의 블리스터는 동일한 용액을 포함하고, 일 실시형태에서, 2 개 이상의 블리스터는 상이한 용액을 포함한다. 일 실시형태에서, 2 개 이상의 블리스터는 성분이 동일하지만 성분 농도가 상이한 용액을 포함한다.It should be noted that the connection between the reactant zone and the mixing chamber as shown in the figure is exemplary. In embodiments, each reactant zone may be connected to each of the mixing chambers as needed for a particular application. In one embodiment, the cartridge contains 1 to 3 blisters. In one embodiment, the blister fill is for dilution/dissolution only. In one embodiment, the blister fill is not for antibody/reference beads. In one embodiment, where there are two or more blisters, different dilution ratios can be achieved by using different blisters/more than two blisters as needed. In one embodiment, two or more blisters contain the same solution, and in one embodiment, two or more blisters contain different solutions. In one embodiment, two or more blisters contain solutions of the same components but different concentrations of components.

일 실시형태에서, 샘플 로딩용 인서트(insert) 및 구불구불한 건조 시약 채널(샘플 취급 요소)는 카트리지가 성형된 후에 카트리지에 추가되었다. In one embodiment, an insert for sample loading and a serpentine dry reagent channel (sample handling element) were added to the cartridge after it was molded.

샘플 취급 요소 인서트는 본 발명의 실시형태에서 카트리지의 일부로서 간주된다.The sample handling element insert is considered part of the cartridge in embodiments of the present invention.

일 실시형태에서, 샘플 로딩 영역/포트 및 구불구불한 건조 시약 채널(샘플 취급 요소)는 카트리지 성형체의 일부로서 제조되었다. 샘플 취급 요소는 본 실시형태에 따라 카트리지 성형체의 일부이다. In one embodiment, the sample loading area/port and serpentine dry reagent channels (sample handling elements) were fabricated as part of the cartridge mold. The sample handling element is part of the cartridge molded body according to the present embodiment.

샘플 취급 요소 인서트는 본 발명의 실시형태에서 카트리지의 일부로서 간주된다.The sample handling element insert is considered part of the cartridge in embodiments of the present invention.

일 실시형태에서, 샘플을 샘플 취급 요소에 도입한 후, 샘플 로딩 포트의 개구는 스티커 시일(sticker seal)을 사용하여 실링된다. 본 발명의 실시형태에서는, 예를 들면, 도 3의 플러그(34b), 플라스틱 캡, 스크류 캡, 접착제, 고무 시일 등 본 기술분야에 알려져 있는 다른 실링 선택지가 제공된다. 일 실시형태에서, '공성형 플러그(co-molded plug)'(도 3의 요소(34b) 등)가 샘플이 개구(예를 들면, 요소(34a))를 통해 삽입/로딩된 후에 그 개구를 실링하기 위해 사용된다.In one embodiment, after introducing the sample into the sample handling element, the opening of the sample loading port is sealed using a sticker seal. In embodiments of the present invention, other sealing options known in the art are provided, such as, for example, the plug 34b of FIG. 3, plastic caps, screw caps, adhesives, rubber seals, and the like. In one embodiment, a 'co-molded plug' (such as element 34b in Figure 3) closes the opening (eg, element 34a) after the sample is inserted/loaded therethrough. used for sealing.

일 실시형태에서, 건조 시약 인서트에 샘플 로딩 포트가 있다(예를 들면, 도 4a의 요소 1의 팽출 영역을 참조). 일 실시형태에서, 카트리지는 백본으로 지칭된다. 일 실시형태에서, 샘플 취급 요소는 시약 샘플 플러그(RSP)로서 지칭된다.In one embodiment, there is a sample loading port on the dry reagent insert (eg, see the bulging region of element 1 in FIG. 4A). In one embodiment, the cartridge is referred to as the backbone. In one embodiment, the sample handling element is referred to as a reagent sample plug (RSP).

일 실시형태에서, 외부 펌프는 추가의 처리를 위해 샘플 취급 요소의 채널을 통해 샘플을 흡인한다. 다른 실시형태에서, 외부 펌프는 불필요하고, 샘플은 추가의 처리를 위해 벨로우즈에 의해 샘플 취급 요소의 채널을 통해 카트리지 내로 흡인된다.In one embodiment, an external pump draws the sample through a channel of the sample handling element for further processing. In another embodiment, an external pump is not necessary and the sample is drawn by bellows through a channel of the sample handling element into the cartridge for further processing.

일 실시형태에서, 카트리지의 컴포넌트를 통한 액체의 이동은 외부 펌프에 의해 실시되지 않는다. 일 실시형태에서, 카트리지는 밸브를 포함하지 않는다. 일 실시형태에서, 카트리지는 밸브리스(valveless)이다.In one embodiment, movement of liquid through the components of the cartridge is not effected by an external pump. In one embodiment, the cartridge does not include a valve. In one embodiment, the cartridge is valveless.

일 실시형태에서, 벨로우즈를 사용하는 카트리지의 컴포넌트를 통한 액체의 이동은 시스템의 복잡성을 줄이고, 외부 펌프가 카트리지 내의 채널에 접속되지 않으므로 용이한 처리를 가능하게 한다.In one embodiment, movement of liquid through the components of the cartridge using bellows reduces the complexity of the system and allows for easy handling as external pumps are not connected to channels within the cartridge.

일 실시형태에서, 시약은 샘플 취급 인서트가 카트리지에 접속되기 전에 샘플 취급 요소의 채널의 내부에서 건조된다. 건조 후, 인서트는 본 실시형태에 따라 카트리지에 접속된다. 일 실시형태에서, 모든 추가의 작동(샘플 흡인, 건조 시약을 구비한 채널을 통한 흐름 및 처리)은 벨로우즈에 의해 실시된다. 외부의 펌프는 불필요하다. 일 실시형태에서, 스테이닝은 벨로우즈에 의해 유발되며, 외부 펌프는 불필요하다.In one embodiment, reagents are dried inside the channels of the sample handling element before the sample handling insert is connected to the cartridge. After drying, the insert is connected to the cartridge according to this embodiment. In one embodiment, all further operations (sample aspiration, flow through the channels with drying reagents and processing) are carried out by bellows. No external pump is required. In one embodiment, staining is induced by bellows and an external pump is not required.

일 실시형태에서, 본 발명은 아래의 것들을 포함하는 분석 방법을 제공한다:In one embodiment, the present invention provides an assay method comprising:

- 본 명세서에서 위에서 설명한 바와 같은 카트리지를 제공하는 것;- providing a cartridge as described herein above;

- 생물학적 샘플을 카트리지에 도입하는 것;- introducing the biological sample into the cartridge;

- 본 명세서에서 설명한 광기계식 시스템에 카트리지를 삽입하는 것;- inserting the cartridge into the optomechanical system described herein;

- 시스템 내의 적어도 하나의 압박 수단을 사용하여 카트리지 내의 적어도 하나의 벨로우즈를 작동시켜 샘플 취급 요소(18)의 건조 시약 채널을 통해 샘플 흐름을 유발하는 것;- actuating at least one bellows in the cartridge using at least one pressing means in the system to cause sample flow through the dry reagent channel of the sample handling element (18);

- 시스템 내의 적어도 하나의 압박 수단을 사용하여 카트리지 내의 적어도 하나의 벨로우즈를 작동시켜 샘플 취급 요소로부터 적어도 하나의 혼합 체임버로의 스테이닝된(전처리된) 샘플의 흐름을 유발하는 것;- actuating at least one bellows in the cartridge using at least one pressing means in the system to cause a flow of the stained (pretreated) sample from the sample handling element to the at least one mixing chamber;

- 시스템 내의 적어도 하나의 압박 수단을 사용하여 카트리지 내의 적어도 하나의 블리스터를 파열시켜 반응물 구역으로부터 적어도 하나의 혼합 체임버로의 희석/용해 용액 흐름을 유발하는 것;- rupturing at least one blister in the cartridge using at least one compression means in the system to cause flow of the dilution/dissolution solution from the reactant zone to the at least one mixing chamber;

- 시스템 내의 적어도 하나의 압박 수단을 사용하여 카트리지 내의 적어도 하나의 벨로우즈를 작동시켜 적어도 하나의 혼합 체임버 내에서 희석/용해 용액과 전처리된 샘플의 혼합을 유발하는 것;- operating at least one bellows in the cartridge using at least one pressing means in the system to cause mixing of the dilution/dissolution solution and the pretreated sample in the at least one mixing chamber;

- 시스템 내의 적어도 하나의 압박 수단을 사용하여 카트리지 내의 적어도 하나의 벨로우즈를 작동시켜 적어도 하나의 혼합 체임버로부터 판독 채널을 포함하는 조사 구역으로 처리된 용액의 흐름을 유발하는 것;- actuating at least one bellows in the cartridge using at least one pressing means in the system to cause a flow of the treated solution from the at least one mixing chamber to the irradiation zone comprising the reading channel;

- 시스템의 광원을 사용하여 판독 채널을 조사하고, 시스템의 적어도 하나의 검출기에 의해 판독 채널로부터 얻어지는 광 신호를 검출하는 것;- illuminating the readout channel using a light source of the system and detecting an optical signal obtained from the readout channel by at least one detector of the system;

- 검출된 광 신호를 시스템의 프로세서를 사용하여 처리하여 분석 결과를 얻는 것.- Obtaining analysis results by processing the detected optical signal using the system's processor.

카트리지 및 시스템에 대해 본 명세서에 기술된 실시형태는 본 명세서에 기술된 본 발명의 방법의 실시형태에 적용가능하다.Embodiments described herein for cartridges and systems are applicable to embodiments of the inventive method described herein.

일 실시형태에서, 본 발명의 시스템은 가열기를 포함하지 않는다. 일 실시형태에서, 본 발명의 시스템은 온도 제어 장치를 포함하지 않는다. 일 실시형태에서, 본 발명의 시스템은 온도계를 포함하지 않는다.In one embodiment, the system of the present invention does not include a heater. In one embodiment, the system of the present invention does not include a temperature control device. In one embodiment, the system of the present invention does not include a thermometer.

본 발명의 건조 시약(들)은 항체(및 선택적으로 기준 비드)에 더하여 염, 안정제, pH 조정 재료, 이온 강도 조정 재료 및 처리 및 측정에 적합한 상태에서 샘플을 유지하는 적합한 및/또는 도움이 되는 기타 화합물/재료 등의 화학물질도 포함할 수 있다. 이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 건조 시약은 혼합물을 포함한다.In addition to the antibodies (and optionally reference beads), the dry reagent(s) of the present invention may include salts, stabilizers, pH adjustment materials, ionic strength adjustment materials, and suitable and/or helpful agents to maintain the sample in a suitable state for processing and measurement. It may also include chemicals such as other compounds/materials. According to this aspect and in one embodiment, the dry reagent comprises a mixture.

일 실시형태에서, 샘플은 세포를 포함한다. 일 실시형태에서, 세포는 혈구이다. 일 실시형태에서, 세포는 적혈구, 백혈구 또는 이들의 조합을 포함한다. 일 실시형태에서, 세포는 줄기 세포를 포함한다. 일 실시형태에서, 샘플은 세포 단편을 포함한다. 일 실시형태에서, 샘플은 입자를 포함한다. 일 실시형태에서, 샘플은 항원을 포함한다. 일 실시형태에서, 샘플은 세포를 포함하고, 세포는 세포 표면 마커를 포함한다. 일 실시형태에서, 표면 마커는 항원이거나 항원을 포함한다. 일 실시형태에서, 본 발명의 카트리지 분석에서,샘플 내의 항원(예를 들면, 세포의 표면 상의 항원)은 건조 시약 내의 항체에 결합한다. 일 실시형태에서, 항체 상의 형광 태그(tag)는 세포를 식별하기 위해 사용된다. 상이한 세포 표면 마커는 상이한 항체에 결합될 수 있다. 일 실시형태에서, 상이한 항체는 상이한 형광 태그를 포함한다. 이 양태에 따라 그리고 일 실시형태에서, 특정 세포는 상이한 형광 태그를 갖는 상이한 항체와 결합한다. 특정 세포로부터 나오는 형광 파장(들) 및 형광 강도는 일부의 실시형태에서 세포의 유형을 나타낸다.In one embodiment, the sample comprises cells. In one embodiment, the cell is a blood cell. In one embodiment, the cell comprises red blood cells, white blood cells or a combination thereof. In one embodiment, the cells include stem cells. In one embodiment, the sample comprises cell fragments. In one embodiment, the sample includes particles. In one embodiment, the sample comprises an antigen. In one embodiment, the sample comprises cells, and the cells comprise cell surface markers. In one embodiment, a surface marker is or comprises an antigen. In one embodiment, in the cartridge assay of the present invention, an antigen in a sample (eg, an antigen on the surface of a cell) binds to an antibody in a dry reagent. In one embodiment, a fluorescent tag on the antibody is used to identify cells. Different cell surface markers may bind to different antibodies. In one embodiment, different antibodies include different fluorescent tags. According to this aspect and in one embodiment, certain cells bind different antibodies with different fluorescent tags. The fluorescence wavelength(s) and fluorescence intensity emanating from a particular cell indicates the type of cell in some embodiments.

일 실시형태에서, 본 발명의 분석은 플로 사이토메트리 분석이다. 일 실시형태에서, 생물학적 상태의 결정/검출은 샘플 분석, 또는 의학적 상태의 분석 또는 결정으로 지칭된다. 일 실시형태에서, 반응물 구역은 단순화를 위해 블리스터로 불린다. 일 실시형태에서, 항체는 형광 항체이다. '세포'가 언급되는 일 실시형태에서, 세포는 생물학적 세포이다. 세포를 언급하는 실시형태는 다른 입자, 세포 단편, 단백질, 항원, 생체분자, 세포 성분, 바이러스, 세균, 미생물 또는 이들의 구성요소를 언급할 수도 있다. 이러한 실시형태는 모두 본 발명에 포함된다. 일 실시형태에서, 입자는 세포, 비드 또는 본 명세서에서 위에서 설명한 임의의 종이다.In one embodiment, the assay of the invention is a flow cytometry assay. In one embodiment, determining/detection of a biological state is referred to as sample analysis, or analysis or determination of a medical state. In one embodiment, the reactant zone is referred to as a blister for simplicity. In one embodiment, the antibody is a fluorescent antibody. In one embodiment where a 'cell' is referred to, the cell is a biological cell. Embodiments that refer to cells may also refer to other particles, cell fragments, proteins, antigens, biomolecules, cellular components, viruses, bacteria, microorganisms or components thereof. All of these embodiments are included in the present invention. In one embodiment, the particle is a cell, bead, or any species described herein above.

일 실시형태에서, 기준 비드는 형광 비드이고, 마이크로스피어, 나노스피어, 형광 스피어 또는 이들 용어들의 조합을 지칭하는 것일 수도 있다. 일 실시형태에서, 형광체 및 플로로크롬(fluorochrome)은 호환가능한 용어이다. 일 실시형태에서, 본 발명의 세포/입자로부터 얻어지는 형광은 직접, 간접 또는 이들의 임의의 조합이다. 치료를 위해 기술된 본 발명의 실시형태는 진단이라고 불릴 수도 있다. 일 실시형태에서, 태그, 프로브, 마커는 호환가능하다. 본 발명의 혼합 체임버는 많은 형상, 크기 및 기하학적 형상을 취할 수 있고, 모두가 본 발명의 실시형태에 포함된다. 일 실시형태에서, 본 발명은 자동화된 카트리지에서 세포 스테이닝을 제공한다. 일 실시형태에서, 반응물 구역의 전체가 블리스터를 포함하는 것은 아니다. 일 실시형태에서, 반응물 구역의 적어도 일부는 블리스터를 포함하지 않는다. 일 실시형태에서, 반응물 구역의 적어도 일부는 블리스터를 포함한다. 일 실시형태에서, 임의의 2 개 이상의 구역/체임버/요소/컴포넌트 사이에서 필요로 하는 접속이 유지되는 한 카트리지 상의 구역/체임버/요소/컴포넌트의 위치는 변경될 수 있다.In one embodiment, a reference bead is a fluorescent bead and may refer to a microsphere, nanosphere, fluorescent sphere or a combination of these terms. In one embodiment, phosphor and fluorochrome are interchangeable terms. In one embodiment, the fluorescence obtained from the cells/particles of the present invention is direct, indirect or any combination thereof. Embodiments of the invention described for treatment may also be referred to as diagnostic. In one embodiment, tags, probes, and markers are interchangeable. Mixing chambers of the present invention can take many shapes, sizes and geometries, all encompassed by embodiments of the present invention. In one embodiment, the present invention provides cell staining in an automated cartridge. In one embodiment, not all of the reactant zones contain blisters. In one embodiment, at least a portion of the reactant zone is free of blisters. In one embodiment, at least a portion of the reactant zone includes blisters. In one embodiment, the location of zones/chambers/elements/components on the cartridge can be varied as long as the required connections between any two or more zones/chambers/elements/components are maintained.

일 실시형태에서, 샘플 취급 요소에서 팽출 영역은 건조 시약의 배치를 위해, 샘플의 도입을 위해, 또는 양자 모두를 위해 사용된다. 일 실시형태에서, 본 발명의 분석은 백혈구 분석이다. 일 실시형태에서, 처리 전의 샘플은 전혈(whole blood) 샘플이다. In one embodiment, the bulge area in the sample handling element is used for placement of dry reagents, introduction of sample, or both. In one embodiment, the assay of the present invention is a leukocyte assay. In one embodiment, the sample before treatment is a whole blood sample.

일 실시형태에서, 본 발명의 분석은 샘플 취급 요소로의 샘플 삽입 시간으로부터 30 분 내에 또는 1 시간 내에 완료된다. 일 실시형태에서, 본 발명의 분석은 시스템으로의 카트리지 삽입 시간으로부터 30 분 내에 또는 1 시간 내에 완료된다. In one embodiment, an assay of the present invention is completed within 30 minutes or within 1 hour from the time of sample insertion into the sample handling element. In one embodiment, the assay of the present invention is completed within 30 minutes or within 1 hour from the time of cartridge insertion into the system.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 현재 개시된 주제의 범위로부터 벗어남이 없이 필요한 변경을 가하여 다수의 변경, 변형, 및 수정이 실시될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.Those skilled in the art to which this invention pertains will readily appreciate that many changes, modifications, and alterations may be made, incorporating necessary changes, without departing from the scope of the presently disclosed subject matter.

Claims (13)

분석을 위해 생물학적 샘플을 준비하고, 분석을 위해 상기 샘플을 조사 구역(interrogation zone)으로 이동시키기 위한 카트리지로서,
상기 카트리지는 단일 캐비티(cavity)로 형성되고, 상기 카트리지는:
- 각각 가요성 돔(flexible dome)을 포함하는 2 개의 벨로우즈;
- 상기 생물학적 샘플을 내부에 수용하도록 구성된 샘플 취급 요소 - 상기 샘플 취급 요소는 하나 이상의 건조 시약을 포함함 -;
- 하나 이상의 혼합 체임버;
- 상기 혼합 체임버 중 하나에 선택적으로 전달하기 위한 액체 반응물을 각각 포함하는 하나 이상의 반응물 구역;
- 판독 영역을 포함하는 조사 구역;
- 상기 캐비티의 적어도 2 개의 다른 요소들 사이에서 각각 유체 연통을 제공하는 복수의 유체 경로; 및
- 환경으로의 개구를 포함하는 통기구를 포함하고;
상기 샘플 취급 요소가 그 실링된 위치에 있을 때, 상기 캐비티는 상기 통기구를 통해서만 상기 환경과 유체 연통하는, 카트리지.
A cartridge for preparing a biological sample for analysis and for transporting the sample to an interrogation zone for analysis, comprising:
The cartridge is formed of a single cavity, and the cartridge comprises:
- two bellows each containing a flexible dome;
- a sample handling element configured to receive the biological sample therein, the sample handling element comprising one or more dry reagents;
- one or more mixing chambers;
- one or more reactant zones each containing a liquid reactant for selective delivery to one of said mixing chambers;
- an irradiation area comprising a reading area;
- a plurality of fluid passages each providing fluid communication between at least two other elements of said cavity; and
- comprising a vent comprising an opening to the environment;
wherein when the sample handling element is in its sealed position, the cavity is in fluid communication with the environment only through the vent.
제 1 항에 있어서,
상기 건조 시약 중 적어도 하나는 항체를 포함하는, 카트리지.
According to claim 1,
wherein at least one of the dry reagents comprises an antibody.
제 2 항에 있어서,
상기 항체는 형광 마커에 결합되는, 카트리지.
According to claim 2,
wherein the antibody binds to a fluorescent marker.
제 3 항에 있어서,
상기 건조 시약은 형광 비드(bead)를 포함하는, 카트리지.
According to claim 3,
The cartridge of claim 1, wherein the dry reagent comprises fluorescent beads.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플 취급 요소는 구불구불한 통로를 가진 혼합 채널을 포함하는, 카트리지.
According to any one of claims 1 to 4,
wherein the sample handling element comprises a mixing channel having a serpentine passageway.
제 5 항에 있어서,
상기 혼합 체임버 중 2 개를 포함하고, 상기 혼합 채널의 각각의 단부는 상기 혼합 체임버 중 하나에 이들 사이에 걸쳐있는 유체 경로에 의해 접속되는, 카트리지.
According to claim 5,
A cartridge comprising two of said mixing chambers, wherein each end of said mixing channels is connected to one of said mixing chambers by a fluid path spanning therebetween.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벨로우즈 중 적어도 하나는 상기 혼합 체임버 중 하나에 이들 사이에 결쳐있는 유체 경로에 의해 접속되는, 카트리지.
According to any one of claims 1 to 6,
and at least one of the bellows is connected to one of the mixing chambers by a fluid path intervening therebetween.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벨로우즈 중 적어도 하나는 상기 조사 구역에 이들 사이에 걸쳐있는 유체 경로에 의해 접속되는, 카트리지.
According to any one of claims 1 to 7,
wherein at least one of the bellows is connected to the irradiation zone by a fluid path spanning therebetween.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응물 구역의 각각은 상기 액체 반응물을 수용하는 블리스터 팩(blister pack)을 포함하는, 카트리지.
According to any one of claims 1 to 8,
wherein each of the reactant zones includes a blister pack containing the liquid reactant.
제 9 항에 있어서,
상기 블리스터 팩의 각각은 가요성 돔 및 이것에 대향하는 후부 배킹(rear backing)을 포함하고, 상기 반응물 구역의 각각은 상기 블리스터 팩의 대응하는 하나가 밀봉식으로 수용되는 소켓을 포함하고, 상기 소켓은 후부 배킹 상에 지지되는 피어싱 요소(piercing element)를 포함하는, 카트리지.
According to claim 9,
each of the blister packs includes a flexible dome and an opposing rear backing, and each of the reactant compartments includes a socket in which a corresponding one of the blister packs is sealedly received; wherein the socket includes a piercing element supported on the back backing.
제 10 항에 있어서,
상기 돔을 누르면 상기 블리스터 팩의 내압이 상승하여 상기 후부 배킹의 파열이 발생하도록 구성되는, 카트리지.
According to claim 10,
The cartridge is configured such that pressing the dome increases the internal pressure of the blister pack to cause rupture of the rear backing.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 액체 반응물은 희석제, 용해제, 및 기준 물질을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는, 카트리지.
According to any one of claims 1 to 11,
The cartridge according to claim 1 , wherein the liquid reactant comprises at least one selected from the group consisting of a diluent, a solubilizer, and a reference substance.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유체 경로의 적어도 하나는 구불구불한 채널을 포함하는, 카트리지.
According to any one of claims 1 to 12,
wherein at least one of the fluid pathways includes a serpentine channel.
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