KR20230141750A - 시약 저장 시스템들을 위한 일회용 카트리지 및 이를 사용하는 방법들 - Google Patents
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Abstract
일반적으로, 본 출원은 시약 저장을 위해 사용될 수 있는 카트리지 어셈블리들 및 이를 사용하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 본 개시의 양태들은 단일 사용만을 위해 의도된 일회용 카트리지 어셈블리들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 예시적인 카트리지 어셈블리들은 비가역적 방식으로 시금 시스템(예: 칩 어셈블리)에 커플링할 수 있는 인터로킹 피쳐들을 포함할 수 있다.
Description
관련 출원의 상호 참조
이 출원은 2020년 10월 19일자로 제출되고 "Point of Collection qPCR System"이라는 명칭의 미국 임시 특허 출원 제63/093,640호의 PCT 제8조 하의 우선권의 이익을 주장한다. 이 출원은 또한 "Method and Apparatus for Controlling Fluid Volumes to Achieve Separation and PCR Amplification", "Fluidic Detection and Control Algorithm for PCR Analysis", 및 "Apparatuses with Fluidic Channel Geometries for Sample to Answer PCR Analysis and Methods of Using Same"이라는 명칭의 PCT 출원들, 및 "Fluidic Channel Geometries of a Chip"이라는 명칭의 미국 디자인 출원 제29/812,034호에 관한 것이고, 모두 2021년 10월 19일자로 동시에 제출되고 동일 출원인 Formulatrix, Inc를 리스트한다. 상기 출원들의 내용들은 그 전체로서 본원에 전체적으로 개진되는 것처럼 참조로서 모두 포함된다.
기술분야
본 출원은 시약 저장 시스템에 관한 것이다. 더욱 특별하게는, 개시는 폴리메라아제 연쇄 반응과 같은 시금(assay)들에 사용될 수 있는 저장 시스템들에 관한 것이다.
다양한 적용들은 시약 저장을 위한 시스템들을 요구한다. 이러한 시스템들의 여러 예시들은 Roche Cobas Liat 플랫폼과 같은 상업적 적용들에서 발견될 수 있다. 이 시스템은 저장 버퍼로부터 시약 저장 소모품으로 샘플 용액을 피펫으로 옮기기 위해 작은 일회용(disposable) 전달 피펫을 활용한다. 시금을 작동(run)시키는데 요구되는 시약들은 별도의 섹션들로 튜브에 밀봉된다. 시금 과정 중에, 특정 섹션들은 올바른 순서로 올바른 시간들에 적절한 시약들을 도입하기 위해 파쇄된다. 이는 편리하지만, 시스템이 사용될 수 있기 전에 발생하는 복잡하고 수동적인 샘플 핸들링을 요구한다.
대안적인 접근 방식은 오일 및 물/수용성과 같은 2상 유체(fluidic)들로 전기 습윤을 사용한다. 이 접근 방식은 NGS 라이브러리 프렙 별책(NGS library prep separate)에 대해 구체적으로 시약들을 유지하고 처방된 전기 습윤 순서들로 이들을 도입하기 위해 NuGen(Mondrian), Advanced Liquid Logic, Illumina(NeoPrep)에 의해 상업화되었다.
이러한 접근 방식들 모두는 특정 적용들에 적합하고, 더욱 일반적인 적용 가능성을 방지하는 단점들을 가지고 있다. 더욱 사용하기 쉽고 낮은 비용들로 자동화된 적용들에 사용될 수 있는 시스템들이 여전히 필요하다.
일반적으로, 본 출원은 시약 저장을 위해 사용될 수 있는 카트리지 어셈블리들, 및 이를 사용하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 본 개시의 양태들은 단일 사용만을 위해 의도된 일회용 카트리지 어셈블리들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 예시적인 카트리지 어셈블리들은 비가역적 방식으로 시금 시스템(예: 칩 어셈블리)에 커플링할 수 있는 인터로킹 피쳐들을 포함할 수 있다. 본원에서, 손상되거나, 부러지거나, 오작동하여 카트리지가 시금 시스템으로부터 제거되는 결과를 가져오는 피쳐들을 시스템이 포함한다는 점을 가리키도록 비가역적이 의도된다.
본 개시의 일 예시적인 양태는 시금을 수행하기 위한 시스템이다. 예시적인 시스템들은 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리를 포함할 수 있다. 카트리지 어셈블리는, 제 1 밀봉부를 갖는 제 1 표면, 제 2 밀봉부를 갖는 제 2 표면, 및 제 1 표면 및 제 2 표면 사이에 위치된 하나 이상의 저장소를 포함할 수 있다. 칩 어셈블리는, 마이크로 유체 채널, 및 습식 시약을 칩 어셈블리에 제공하기 위해 제 2 밀봉부를 피어싱하도록 구성된 하나 이상의 펑크(puncture) 요소를 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 예시적인 양태는 시금을 수행하기 위한 방법이고, 방법은, 카트리지 어셈블리에 생물학적 샘플을 제공하는 것, 칩 어셈블리에 생물학적 샘플을 전달하기 위해 카트리지 어셈블리를 칩 어셈블리와 맞물리게 하는 것, 마이크로 유체 채널을 통해 생물학적 샘플을 이동시키는 것, 그리고 생물학적 샘플을 일 온도에 노출시키는 것을 포함한다.
본 개시의 추가적인 예시적인 양태는 습식 시약들을 저장하기 위한 카트리지 어셈블리이고, 카트리지 어셈블리는, 제 1 밀봉부를 갖는 제 1 표면, 제 2 밀봉부를 갖는 제 2 표면, 및 제 1 표면 및 제 2 표면 사이에 위치된 하나 이상의 저장소를 포함하고, 저장소는 체적을 규정하고, 하나 이상의 저장소 중 적어도 하나의 저장소는 폴리메라아제를 보유한다.
특히, 본 개시의 예시적인 카트리지 어셈블리들, 시스템들 및 방법들은 바이러스성 RNA의 존재 및/또는 부존재를 식별하여 그 또는 그녀의 샘플에 기초하여 환자의 감염 상태를 결정하기 위해 실시간 폴리메라아제 연쇄 반응(rtPCR) 시금들과 같은 적용들에서 사용될 수 있다.
본 개시의 많은 양태들은 다음의 도면들을 참조하며 더욱 잘 이해될 수 있다. 도면들에서의 컴포넌트들은 반드시 스케일링되지 않고, 대신에 개시의 원리들을 명확하게 도시하는 것에 강조된다. 더욱이, 도면들에서, 동일한 참조 부호들은 여러 관점들에 걸쳐 대응 파트들을 지정한다. 도면들에서,
도 1은 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리를 포함하는 일 예시적인 시스템을 도시한다.
도 2a는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 칩 어셈블리의 상부 사시도를 도시한다.
도 2b는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 칩 어셈블리의 하부 사시도를 도시한다.
도 3은 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 마이크로 유체 채널을 포함하는 일 예시적인 칩 어셈블리의 상면도를 도시한다.
도 4a는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 카트리지 어셈블리의 상부 사시도를 도시한다.
도 4b는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 카트리지 어셈블리의 하부 사시도를 도시한다.
도 5는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 카트리지 어셈블리의 상면도를 도시한다.
도 6a는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 칩 어셈블리가 카트리지 어셈블리와 맞물리기 전에 시금을 수행하기 위한 일 예시적인 시스템의 측면도를 도시한다.
도 6b는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 칩 어셈블리가 카트리지 어셈블리와 맞물린 이후에 시금을 수행하기 위한 일 예시적인 시스템의 측면도를 도시한다.
도 7a는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 칩 어셈블리의 상부 사시도를 도시한다.
도 7b는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 피어싱 요소의 단면도를 도시한다.
도 1은 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리를 포함하는 일 예시적인 시스템을 도시한다.
도 2a는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 칩 어셈블리의 상부 사시도를 도시한다.
도 2b는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 칩 어셈블리의 하부 사시도를 도시한다.
도 3은 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 마이크로 유체 채널을 포함하는 일 예시적인 칩 어셈블리의 상면도를 도시한다.
도 4a는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 카트리지 어셈블리의 상부 사시도를 도시한다.
도 4b는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 카트리지 어셈블리의 하부 사시도를 도시한다.
도 5는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 카트리지 어셈블리의 상면도를 도시한다.
도 6a는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 칩 어셈블리가 카트리지 어셈블리와 맞물리기 전에 시금을 수행하기 위한 일 예시적인 시스템의 측면도를 도시한다.
도 6b는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 칩 어셈블리가 카트리지 어셈블리와 맞물린 이후에 시금을 수행하기 위한 일 예시적인 시스템의 측면도를 도시한다.
도 7a는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 칩 어셈블리의 상부 사시도를 도시한다.
도 7b는 본 개시의 예시적인 양태들에 따른 일 예시적인 피어싱 요소의 단면도를 도시한다.
본원에 설명된 실시 예들은 다음 상세한 설명 및 예시들 및 이의 이전 그리고 다음 설명들을 참조하며 더욱 쉽게 이해될 수 있다. 그러나, 본원에 설명된 요소들, 장치들 및 방법들은 상세한 설명 및 예시들에 제시된 특정 실시 예들에 제한되지 않는다. 이러한 실시 예들이 본 발명의 원리들에 대해 단지 예시적이라는 점이 인식되어야 한다. 수많은 변경들 및 개량들은 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 통상의 기술자에게 손쉽게 명백할 것이다.
본 개시의 일 예시적인 실시 예는 시금을 수행하기 위한 시스템을 포함할 수 있다. 예시적인 시스템들은 본원에서의 예시들에 따른 양태들을 갖는 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리를 포함할 수 있다. 예를 들면, 카트리지 어셈블리의 양태들은, 제 1 밀봉부를 갖는 제 1 표면, 제 2 밀봉부를 갖는 제 2 표면, 및 제 1 표면 및 제 2 표면 사이에 위치된 하나 이상의 저장소를 포함하고, 저장소는 체적을 규정하고, 하나 이상의 저장소들 중 적어도 하나의 저장소는 습식 시약을 보유한다. 칩 어셈블리의 양태들은, 마이크로 유체 채널, 및 습식 시약을 칩 어셈블리에 제공하기 위해 제 2 밀봉부를 피어싱하도록 구성된 하나 이상의 펑크 요소를 포함할 수 있다.
제 1 밀봉부의 양태들은 다양한 재료들의 레이어들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 구현 예들에서, 제 1 밀봉부는, 하나 이상의 저장소를 에워싸는 비반응성 레이어, 및 비반응성 레이어와 접촉하는 플렉서블 레이어를 포함할 수 있다.
제 2 밀봉부의 양태들은 또한 다양한 재료들의 레이어들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 구현 예들에서, 제 2 밀봉부는, 하나 이상의 저장소를 에워싸는 비활성 레이어, 및 비활성 레이어와 접촉하는 압축성 레이어를 포함할 수 있다.
하나 이상의 펑크 요소의 양태들은 중공 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 구현 예들에서, 펑크 요소들은 니들 구조를 가질 수 있고, 니들 구조는 저장소로부터의 유체가 니들의 중공 내부를 통해 유동하여 마이크로 유체 채널에 도달하게 한다.
특정 구현 예들에 따르면, 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 맞물리는 것은 하나 이상의 펑크 요소가 제 2 밀봉부 및 압축성 레이어를 피어싱하게 하여 칩 어셈블리와 접촉하여 마이크로 유체 채널을 유동적으로 밀봉하도록 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 배향될 수 있다. 예를 들면, 칩 어셈블리 상의 펑크 요소들이 저장소들과 정렬되도록 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 배향되도록 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리는 정렬 피쳐를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 맞물릴 때, 펑크 요소는 저장소들에서 제 2 밀봉부를 피어싱하여 습식 시약을 칩 어셈블리에 제공한다.
추가적으로, 일부 구현 예들에서, 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 맞물리는 것은 어셈블리들을 함께 압축시켜서 마이크로 유체 채널을 유동적으로 밀봉할 수 있다. 도시를 위한 일 예시로서, 압축성 레이어는 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 맞물릴 때 변형하도록 구성되어 수밀(water-tight) 또는 실질적으로 수밀 밀봉을 생산할 수 있다. 더욱 특별하게는, 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 맞물리는 것은 하나 이상의 펑크 요소가 제 2 밀봉부 및 압축성 레이어를 피어싱하게 하여 칩 어셈블리와 접촉하여 마이크로 유체 채널의 상단을 유동적으로 밀봉하도록 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 배향될 수 있다.
칩 어셈블리의 일 예시적인 양태는 광학적 투명 밀봉부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 특정 칩 어셈블리들은 마이크로 유체 채널에 대해 바닥을 형성하는 광학적 투명 밀봉부를 포함할 수 있다. 이러한 광학적 투명 밀봉부는 마이크로 유체 채널을 통해 유동하는 재료를 광학적으로 검출하게 할 수 있다. 결국, 일부 예시적인 구현 예들에 따르면, 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 맞물린 후에, 마이크로 유체 채널은 유동적으로 밀봉될 수 있어서 유체(예: 샘플)가 마이크로 유체 채널을 통과하게 한다.
일부 예시적인 시스템들에서, 카트리지 어셈블리는 메커니즘이 활성화될 때까지 카트리지 어셈블리가 칩 어셈블리와 맞물리는 것을 방지하도록 구성된 메커니즘을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 메커니즘은 칩 어셈블리 및 카트리지 어셈블리를 일 거리로 떨어져 유지시키는 변형 가능한 구조를 포함할 수 있다. 압력 또는 다른 힘을 인가할 때, 칩 어셈블리 및 카트리지 어셈블리가 접촉에 이르도록 변형 가능한 구조는 벤딩될 수 있거나, 그렇지 않으면 거리를 감소시킬 수 있다.
예시적인 시스템들의 다른 양태는 생물학적 샘플을 제공하기 위한 샘플 포트를 포함할 수 있다. 이러한 구현 예들에서, 샘플 포트는 카트리지 어셈블리, 칩 어셈블리 또는 양자 모두 상에 포함될 수 있다.
특정 구현 예들에서, 칩 어셈블리는 또한 생물학적 샘플에 존재하는 RNA와 상호 작용하도록 구성된 복수 개의 금속 비드들을 포함할 수 있다. 복수 개의 금속 비드들의 일 양태는 자기 속성을 포함할 수 있다. 자기 속성은 자기장(예: 고정 자석의 필드)에 대한 복수 개의 금속 비드들의 인력을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 구현 예들에서, 복수 개의 금속 비드들은 강철 비드들과 같은 철을 보유하는 비드들을 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일부 구현 예들에서, 카트리지 어셈블리는 칩의 부분들과 맞물리도록 구성된 하나 이상의 일 방향 클립을 더 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 일 방향 클립들이 칩의 부분들과 맞물릴 수 있도록 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리를 맞물리게 하는 것은 미리 규정된 압력 및/또는 거리를 가질 수 있다. 추가적으로, 일부 구현 예들에서, 시스템이 일단 맞물리면, 유동적으로 밀봉된 마이크로 유체 채널은 시스템을 부수지 않고 파괴(disrupt)될 수 없도록 일 방향 클립들은 칩의 부분들과 비가역적으로 맞물리는 피쳐들을 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적인 시스템들의 양태들은 상이한 판독기들을 사용하여 후속적으로 분석될 수 있는 샘플 수집을 위한 핸드 헬드(hand-held) 테스트들과 같은 시금들을 포함할 수 있다. 본 개시의 일부 구현 예들에서, 일 유형의 시금은 폴리메라아제 연쇄 반응(PCR)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 특정 구현 예들에서, 하나 이상의 저장소는, 세척물(wash)을 보유하는 제 1 저장소, 및 마스터 혼합물(master mix)을 보유하는 제 2 저장소를 포함할 수 있고, 마스터 혼합물은 적어도 하나의 폴리메라아제를 포함한다. 이해되는 바와 같이, 다양한 폴리메라아제들은 수행되는 PCR 유형에 의존하여 사용될 수 있다. 일부 구현 예들에서, PCR은 실시간일 수 있고(rtPCR), 마스터 혼합물은 RNA를 상보적인 DNA로 변환시키기 위한 역전사 효소를 포함할 수도 있다.
본 개시의 구현 예들의 일 예시적인 이점은 컴팩트 및/또는 상업적으로 실행 가능한 설계이다. 예를 들면, 마이크로 유체 칩은 10 μL 내지 30 μL, 5 μL 내지 10 μL, 또는 10 μL 내지 20 μL와 같은 5 μL 내지 30 μL의 범위에 있는 체적을 갖는 시약들을 포함하는 시스템들을 사용하게 할 수 있다.
본 개시의 다른 실시 예는 시금을 수행하기 위한 방법을 포함한다. 예시적인 방법들은 카트리지 어셈블리(예: 본원에 설명된 바와 같은 카트리지 어셈블리)에 생물학적 샘플을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 카트리지 어셈블리는, 제 1 밀봉부를 갖는 제 1 표면, 제 2 밀봉부를 갖는 제 2 표면, 및 제 1 표면 및 제 2 표면 사이에 위치된 하나 이상의 저장소를 포함할 수 있고, 저장소는 체적을 규정하고, 하나 이상의 저장소 중 적어도 하나의 저장소는 습식 시약을 보유한다.
예시적인 방법들은 또한 생물학적 샘플을 칩 어셈블리에 전달하기 위해 카트리지 어셈블리를 칩 어셈블리(예: 본원에 설명된 바와 같은 칩 어셈블리)와 맞물리게 하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 칩 어셈블리는, 마이크로 유체 채널, 및 습식 시약을 칩 어셈블리에 제공하기 위해 제 2 밀봉부를 피어싱하도록 구성된 하나 이상의 펑크 요소를 포함할 수 있다.
예시적인 방법들은 마이크로 유체 채널을 통해 생물학적 샘플을 이동시키는 것을 더 포함할 수 있다.
예시적인 방법들의 일 양태는 카트리지 어셈블리의 하나 이상의 저장소를 칩 어셈블리의 마이크로 유체 채널과 유동적으로 연결하기 위해 카트리지 어셈블리를 칩 어셈블리와 맞물리게 하는 것을 포함할 수 있다.
일부 방법들에서, 마이크로 유체 채널을 통해 생물학적 샘플을 이동시키는 것은 제 1 밀봉부의 하나 이상의 영역에 압력을 가하는 것을 포함할 수 있고, 이에 의해 압력은 생물학적 샘플에 유동적으로 소통된다.
특정 방법들의 다른 양태는 생물학적 샘플을 가용성화(solubilize)하는 것을 포함할 수 있다. 도시를 위한 일 예시로서, 일부 방법들에서, 카트리지 어셈블리를 칩 어셈블리와 맞물리게 한 후에, 액체 생물학적 샘플을 산출하기 위해 습식 시약들은 생물학적 샘플과 혼합한다.
특정 방법들의 추가적인 일 양태는 생물학적 샘플을 일 온도에 노출시키는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 방법들에서, 마이크로 유체 채널은, 제 1 온도에 유지된 제 1 구불구불한 영역, 제 2 온도에 유지된 제 2 구불구불한 영역, 및 제 1 구불구불한 영역 및 제 2 구불구불한 영역 사이에 위치된 검출 체적을 포함할 수 있고, 제 2 온도는 제 1 온도와 상이하다. 이러한 구현 예들에서, 마이크로 유체 채널을 통해 생물학적 샘플을 이동시키는 것은 제 1 밀봉부의 적어도 하나의 영역에 압력을 가함으로써 유체 유동을 유도하는 것을 포함할 수 있고, 유체 유동은 제 1 구불구불한 영역으로부터 검출 체적 및 제 2 구불구불한 영역으로 지향성으로 생물학적 샘플을 이동시킬 수 있다. 추가적으로, 제 1 밀봉부의 상기 적어도 하나의 영역에 대한 압력을 제거함으로써 유체 유동을 반전시키는 것, 제 1 밀봉부의 다른 영역에 압력을 가하는 것, 또는 양자 모두이고, 제 1 밀봉부의 상기 다른 영역은 제 1 밀봉부의 상기 적어도 하나의 영역과 상이하고, 유체 유동을 반전시키는 것은 제 2 구불구불한 영역으로부터 검출 체적 및 제 1 구불구불한 영역으로 지향성으로 생물학적 샘플을 이동시킨다.
결국, 일반적으로, 시금을 수행하기 위한 예시적인 방법들은, 생물학적 샘플을 제 1 온도에 노출시키는 것, 생물학적 샘플을 제 2 온도에 노출시키는 것, 그리고 그 다음 프로세스를 반복하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 온도 사이클링은 생물학적 샘플을 보유하는 유체를 제 1 온도에 유지된 마이크로 유체 채널의 제 1 영역을 통해 제 2 온도에 유지된 마이크로 유체 채널의 제 2 영역으로 유동시킴으로써 예시적인 구현 예들에서 예시가 된다. 그 다음 유체가 마이크로 유체 채널의 제 1 영역으로 이주(migrate)하게 하기 위해 유동 방향을 반전시키는 것이다. 이러한 방법론은 본원에 개시된 바와 같은 예시적인 마이크로 유체 채널들을 사용하며 수행될 수 있다. 예를 들면, 마이크로 유체 채널은, 제 1 구불구불한 영역을 갖는 연속적인 채널일 수 있고, 검출 체적이 뒤따르고, 제 2 구불구불한 영역이 뒤따르고, 제 1 구불구불한 영역 및 제 2 구불구불한 영역 모두는 칩 어셈블리 상에 분리되게 위치되고, 검출 체적은 제 1 구불구불한 영역 및 제 2 구불구불한 영역의 위치를 분리한다.
개시의 특정 예시적인 방법들에 대해, 시금을 수행하는 것은 또한 유체 유동을 유도하는 것 그리고 유체 유동을 반전시키는 것을 수많은 사이클들로 되풀이하여 반복하는 것을 포함할 수 있다. 반복적으로 생물학적 샘플을 제 1 온도 및 제 2 온도에 노출시키는 프로세스는 또한 특정 시금들을 수행하는데 사용될 수 있는 온도 사이클링으로 언급될 수 있다.
본 개시의 일부 구현 예들은 정성적 스크리닝 및/또는 정량적 스크리닝에 대한 검출 기반 시금들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 특정 방법의 일 양태는 생물학적 샘플로부터 신호를 검출하는 것을 포함할 수 있고, 신호를 검출하는 것은 마이크로 유체 채널을 통해 생물학적 샘플을 이동시키는 동안 수행된다. 일부 예시적인 신호들은 형광 프로브 및/또는 색상 프로브로부터의 방출 프로파일들을 포함할 수 있다.
본 개시의 특정 구현 예들의 양태들은 폴리메라아제 연쇄 반응(PCR)을 수행하기 위한 방법들 및/또는 시스템들을 포함할 수 있다. 일부 구현 예들에서, 카트리지 어셈블리(예: 하나 이상의 저장소)는 적어도 하나의 폴리메라아제를 포함하는 마스터 혼합물과 같은 PCR에 사용된 습식 시약을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 습식 시약들은 세척물들, 버퍼들, pH 조절제들, 용해 조성물들, 또는 다른 PCR 시약들을 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 실시 예는 습식 시약들을 저장하기 위한 카트리지 어셈블리를 포함할 수 있다. 예시적인 카트리지 어셈블리들은, 제 1 밀봉부를 갖는 제 1 표면, 제 2 밀봉부를 갖는 제 2 표면, 및 제 1 표면 및 제 2 표면 사이에 위치된 하나 이상의 저장소를 포함할 수 있고, 저장소는 체적을 규정하고, 하나 이상의 저장소 중 적어도 하나의 저장소는 폴리메라아제를 보유한다.
본 개시에 따른 카트리지 어셈블리들의 양태들은 제 1 밀봉부 및 제 2 밀봉부를 포함할 수 있고, 각각 저장소들에 의해 규정된 체적을 에워싸는 상단 및 바닥을 제공한다.
본 개시의 구현 예들에 대해, 제 1 밀봉부는, 하나 이상의 저장소를 대면하는 비반응성 레이어, 및 비반응성 레이어에 부착된 압축성 레이어를 포함할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 제 2 밀봉부는, 하나 이상의 저장소를 대면하는 비활성 레이어, 및 비활성 레이어와 접촉하는 플렉서블 레이어를 포함할 수 있다.
더욱 특별하게는, 본 개시의 일부 구현 예들에 따르면, 비활성 레이어, 비반응성 레이어, 또는 양자 모두는, 금속 포일(예: 알루미늄 포일), 플루오로화 폴리머(예: 폴리테트라플루오로에틸렌), 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있다.
본 발명은 앞선 도면들을 참조하며 다음의 비제한적인 예시들 및 실시 예들을 참조하며 더욱 잘 이해될 것이다.
예시들
본 예시들은 본 개시에 따라 일부 구현 예들을 도시한다. 이러한 예시들은 본원에서의 그러한 예시들만으로 실시 예들을 제한하기보다는, 일부 가능한 구현 예들을 도시하는 것으로 여겨진다.
일 예시적인 시스템은 다음의 설계 사양들에 따라 칩 어셈블리 및 카트리지 어셈블리를 가지며 생산되었다:
칩 및 카트리지는 비가역적 단계로 조립되고,
다중 피어싱 방지 피쳐들은 칩이 예상보다 이르게 습식 시약 저장소들을 피어싱하는 것을 방지하도록 포함되고,
일단 카트리지가 시금 판독기 기구에 배치되고 시금이 발생할 준비가 되면, 피어싱 방지 피쳐들은 이동/변경(alter)되고,
사용자 작동 포트는 샘플 채취(swab)를 추가하기 위해 포함되고, 후속적으로 이를 밀봉하고,
칩을 카트리지 안으로 압축시키는 도구는 후속적인 시금을 가능하게 하기 위해 칩 상의 지향(point)된 피쳐들이 각각의 저장소에서 카트리지의 바닥을 피어싱하도록 칩 및 카트리지가 배향되고,
시금에 대해 전체적인 소모성 잔여물이 밀봉되고, 그 다음 시금 이후에 폐기(dispose of)될 수 있다.
카트리지 어셈블리는, 다음의 특징들로서, 화학적 호환성을 위한 습식 시약들에 가장 가까운 탄력 있는 포일 밀봉들, 및 고무의 레이어를 포함했다. 카트리지의 상단 상에서, 고무 레이어는 핀 아래에서 변형하고 신장(stretch)하는 압력 멤브레인으로 작용한다. 카트리지의 하단 상에서, 일단 칩이 카트리지와 맞물리면, 고무 레이어는 카트리지 및 칩 사이에 중실(solid) 밀봉부를 생성하기 위해 가스켓 재료로 작용한다.
칩 어셈블리는, 다음의 특징들로서, 일 측부 상의 유체 채널들이 칩의 상단 상에서 피어싱 핀들에 유동적으로 연결되는 특징들을 포함한다. 일단 칩이 카트리지 안으로 함께 프레스되면, 핀들은 고무 및 포일 밀봉부를 통해 푸쉬한다. 플렉서블 고무는 일차적인 밀봉부로서 핀 상에 모두 밀봉부를 형성할 수 있다. 핀 상에 좋지 않은 또는 불완전한 밀봉부의 경우에 있어서, 고무에 대해 이차적인 밀봉부를 생성하도록 또한 기능하는 칩 상의 승강된(raised) 링들이 있다.
도 1을 참조하면, 도면은 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리를 포함하는 시스템을 함께 형성하는 요소들의 배향을 도시한다. 도 1은, 요소들로서, 플렉서블 레이어(상단), 비반응성 레이어(상단으로부터 두번째), 저장소들, 샘플 포트 및 샘플 포트를 위한 캡을 포함하는 카트리지(상단으로부터 세번째), 비활성 레이어(상단으로부터 네번째), 및 압축성 레이어(상단으로부터 다섯번째)를 포함한다. 첫번째 5개의 요소들은 일 예시적인 카트리지 어셈블리를 함께 형성한다. 도 1은, 요소들로서, 칩(상단으로부터 여섯번째), 및 칩에 부착되는 바닥 밀봉부(바닥)를 포함한다. 마지막 2개의 요소들은 일 예시적인 칩 어셈블리를 함께 형성한다.
도시된 예시에서, 비반응성 레이어(상단으로부터 다섯번째)에 부착되는 칩의 상의 플렉서블 레이어는 보유된 액체를 이동시키기 위한 멤브레인으로 작용할 수 있다. 추가적으로, 일단 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 맞물리면, 압축성 레이어는 칩에 카트리지를 유동적으로 밀봉하도록 기능할 수 있다. 카트리지 상의 유체 저장소들은 그 자체로 양 단부들 상에서 개방되고, 저장소의 상단은 고무 멤브레인이 핀 상에서 프레스되며 변형하기에 충분히 넓고, 바닥은 칩 상의 펑크 피쳐보다 약간 더 큰 오리피스를 보유한다. 오리피스는 그 원래 상태에서 밀봉된다. 추가적으로, 샘플은 부착된 캡을 포함하는 카트리지 어셈블리들에 대해 밀봉 가능할 수 있다.
도 2a를 참조하면, 도면은 펑크된 후에 저장소로부터 전달된 손실을 감소시키는 것을 기능할 수 있는 밀봉 피쳐들에 의해 둘러싸인 다중 펑크 요소들을 도시하는 일 예시적인 칩 어셈블리의 상단 사시도를 도시한다. 도 2b는 도 2a의 일 예시적인 칩 어셈블리의 바닥 사시도를 도시한다. 카트리지 어셈블리와 맞물린 후에 저장소로부터의 유체가 저장소로부터 마이크로 유체 채널로 전달되도록 도 2b의 마이크로 유체 채널은 도 2a의 펑크 요소들에 유동적으로 연결된다. 예를 들면, 저장소에서의 유체가 펑크 요소를 통해 펑크 요소 아래의 마이크로 유체 채널의 일 영역으로 이동(travel)하도록 펑크 요소들은 중공일 수 있다.
도 3을 참조하면, 도면은 일 예시적인 마이크로 유체 채널 설계를 도시한다. 마이크로 유체 채널은, 다중 구불구불한 영역들, 카트리지 어셈블리의 저장소들에 보유된 유체들을 위한 다중 입구 포인트들, 적어도 하나의 필터, 적어도 하나의 파열 밸브(채널 수축부(constriction)), 및 광학 검출 영역을 포함할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 도면은 일 예시적인 카트리지 어셈블리의 상부 사시도를 도시한다. 상단에서, 카트리지 어셈블리는 생물학적 샘플을 삽입하기 위한 포트를 포함할 수 있다. 카트리지 어셈블리는 시금 컴포넌트들을 보유하는 유체들(예: 용액들)을 포함할 수 있는 하나 이상의 저장소를 또한 포함할 수 있다. 도 4b는 도 4a의 일 예시적인 카트리지 어셈블리의 바닥 사시도를 도시한다. 도 4b는 (동심원들로 도시된) 저장소들의 바닥 피쳐들을 도시한다. 도 4b는 또한 칩을 카트리지에 유지(retain)하는 일 방향 클립들의 하나의 가능한 설계를 도시한다. 카트리지 어셈블리 상의 하부 플렉서블 클립들은 칩 어셈블리와 맞물릴 수 있고, 시금이 수행될 때까지 공장에서 그 초기 조립 후에 시스템을 함께 유지할 수 있다. 유지 클립들은 칩-스톱 피쳐들에 대해 칩 어셈블리를 위로 유지(hold)하기 위해 포함될 수 있다. 칩 상의 피어싱 피쳐들이 카트리지 상의 바닥 밀봉부들을 예상보다 이르게 펑크하는 것을 방지하기 위해 칩-스톱 피쳐들은 카트리지 어셈블리로부터 일 거리로 칩 어셈블리를 유지(keep)하도록 설계될 수 있다. 이러한 피쳐들 중 일부 또는 모두는 칩 어셈블리 및 카트리지 어셈블리 사이에서 배향을 유지하는데 함께 사용될 수 있어서, 2개의 어셈블리들을 맞물리는 것은 생물학적 샘플이 마이크로 유체 채널에 제공되게 한다.
도 5를 참조하면, 도면은 일 예시적인 카트리지 어셈블리의 상면도를 도시한다. 도면은, 4개의 저장소들(2개의 동심원들로 도시된 피쳐들), (폐기 유체들을 폐기 영역으로 배출(evacuate)하는) 폐기(waste) 출구 포트, (도 6a에 도시된 제 1 형태로부터 도 6b에 도시된 제 2 형태로 전이 중에 칩을 클립 해제(unclip)하기 위한) 해제부(release)들, 및 캡핑(capping) 피쳐가 있는 샘플 포트를 도시한다. 사용자가 카트리지를 쉽게 유지하게 하고 조작하게 하는 핸들링 탭이 또한 도시된다.
도 6a를 참조하면, 도면은 칩 어셈블리 위에 배향된 카트리지 어셈블리를 포함하는 시스템의 단면도를 도시한다. 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리의 위치들은 칩-스톱 피쳐들(예: 상부 클립(들), 하부 클립(들))에 의해 제 자리에 유지된다. 도 6b는 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 맞물린 후에 도 6a의 시스템의 단면도를 도시한다. 일단 2개의 어셈블리들이 맞물린다면, 칩 상의 피어싱 피쳐들은 저장소의 바닥 상에서 밀봉부를 피어싱한다. 저장소의 상단 밀봉부/멤브레인에 가해진 중력 또는 압력은 저장소에 보유된 유체가 마이크로 유체 채널로 유동하게 할 수 있다.
도 7a를 참조하면, 도면은 수많은 펑크 요소들을 포함하는 대안적인 칩의 상단 사시도를 도시한다. 도 7b는 카트리지의 저장소 및 칩의 채널들 사이에 유체 소통하게 하는 중공 내부 구조를 도시하는 일 예시적인 펑크 요소의 단면도를 도시한다. 경미한 캡쳐 트레이(slight capture tray)는 임의의 유체 누출을 캐치하고 유지하기 위해 각각의 펑크 요소 주위에 제공된다.
실시 예들
일부 추가적인 비제한적인 예시적인 실시 예들이 아래에 제공된다.
실시 예 1. 시금을 수행하기 위한 시스템에 있어서,
카트리지 어셈블리로서, 카트리지 어셈블리는,
제 1 밀봉부를 갖는 제 1 표면,
제 2 밀봉부를 갖는 제 2 표면, 및
제 1 표면 및 제 2 표면 사이에 위치된 하나 이상의 저장소를 포함하고, 저장소는 체적을 규정하고, 하나 이상의 저장소 중 적어도 하나의 저장소는 습식 시약을 보유하는, 카트리지 어셈블리; 및
칩 어셈블리로서, 칩 어셈블리는,
마이크로 유체 채널, 및
습식 시약을 칩 어셈블리에 제공하기 위해 제 2 밀봉부를 피어싱하도록 구성된 하나 이상의 펑크 요소를 포함하는, 칩 어셈블리를 포함하는 카트리지 어셈블리.
실시 예 2. 실시 예 1에 있어서, 제 1 밀봉부는,
하나 이상의 저장소를 에워싸는 비반응성 레이어, 및
비반응성 레이어와 접촉하는 플렉서블 레이어를 포함하는 시스템.
실시 예 3. 실시 예 2에 있어서, 제 2 밀봉부는,
하나 이상의 저장소를 에워싸는 비활성 레이어, 및
비활성 레이어와 접촉하는 압축성 레이어를 포함하는 시스템.
실시 예 4. 실시 예 3에 있어서, 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 맞물리는 것은 마이크로 유체 채널을 유동적으로 밀봉하기 위해 칩 어셈블리와 접촉하도록 하나 이상의 펑크 요소가 제 2 밀봉부 및 압축성 레이어를 피어싱하게 하도록 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 배향되는 시스템.
실시 예 5. 실시 예 1에 있어서, 칩 어셈블리는 광학 투명 밀봉부를 더 포함하고, 광학 투명 밀봉부는 마이크로 유체 채널에 대해 바닥을 형성하는 시스템.
실시 예 6. 실시 예 5에 있어서, 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 맞물리는 것은 마이크로 유체 채널의 상단을 유동적으로 밀봉하기 위해 칩 어셈블리와 접촉하도록 하나 이상의 펑크 요소가 제 2 밀봉부 및 압축성 레이어를 피어싱하게 하도록 카트리지 어셈블리 및 칩 어셈블리가 배향되는 시스템.
실시 예 7. 실시 예 1에 있어서, 카트리지 어셈블리는 메커니즘이 활성화될 때까지 카트리지 어셈블리가 칩 어셈블리와 맞물리는 것을 방지하도록 구성된 메커니즘을 더 포함하는 시스템.
실시 예 8. 실시 예 1에 있어서, 카트리지 어셈블리 및/또는 칩 어셈블리는 생물학적 샘플을 제공하기 위한 샘플 포트를 더 포함하는 시스템.
실시 예 9. 실시 예 8에 있어서, 칩 어셈블리는 생물학적 샘플에 존재하는 RNA와 상호 작용하도록 구성된 복수 개의 자기 비드들을 더 포함하는 시스템.
실시 예 10. 실시 예 1에 있어서, 카트리지 어셈블리는 칩의 부분들을 비가역적으로 맞물리도록 구성된 하나 이상의 일 방향 클립을 더 포함하는 시스템.
실시 예 11. 실시 예 1에 있어서, 하나 이상의 저장소는, 세척물을 보유하는 제 1 저장소, 및 마스터 혼합물을 보유하는 제 2 저장소를 포함하고, 마스터 혼합물은 적어도 하나의 폴리메라아제를 포함하는 시스템.
실시 예 12. 실시 예 1에 있어서, 시금은 폴리메라아제 연쇄 반응(PCR)을 포함하는 시스템.
실시 예 13. 실시 예 1에 있어서, 체적은 5 μL 내지 30 μL인 시스템.
실시 예 14. 시금을 수행하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
카트리지 어셈블리에 생물학적 샘플을 제공하는 단계 - 카트리지 어셈블리는,
제 1 밀봉부를 갖는 제 1 표면,
제 2 밀봉부를 갖는 제 2 표면, 및
제 1 표면 및 제 2 표면 사이에 위치된 하나 이상의 저장소를 포함하고, 저장소는 체적을 규정하고, 하나 이상의 저장소 중 적어도 하나의 저장소는 습식 시약을 보유함 -;
생물학적 샘플을 칩 어셈블리로 전달하기 위해 카트리지 어셈블리를 칩 어셈블리와 맞물리게 하는 단계 - 칩 어셈블리는,
마이크로 유체 채널, 및
습식 시약을 칩 어셈블리에 제공하기 위해 제 2 밀봉부를 피어싱하도록 구성된 하나 이상의 펑크 요소를 포함함 -; 및
마이크로 유체 채널을 통해 생물학적 샘플을 이동시키는 단계를 포함하고,
카트리지 어셈블리를 칩 어셈블리와 맞물리게 한 이후에, 하나 이상의 저장소는 마이크로 유체 채널에 유동적으로 연결되는 방법.
실시 예 15. 실시 예 14에 있어서, 마이크로 유체 채널을 통해 생물학적 샘플을 이동시키는 것은,
제 1 밀봉부의 하나 이상의 영역에 압력을 가하는 것을 포함하고, 이에 의해 압력은 생물학적 샘플에 유동적으로 소통되는 방법.
실시 예 16. 실시 예 14에 있어서, 카트리지 어셈블리를 칩 어셈블리와 맞물리게 한 이후에, 액체 생물학적 샘플을 산출하기 위해 습식 시약은 생물학적 샘플과 혼합하는 방법.
실시 예 17. 실시 예 15에 있어서, 마이크로 유체 채널은, 제 1 온도에서 유지된 제 1 구불구불한 영역, 제 2 온도에서 유지된 제 2 구불구불한 영역, 및 제 1 구불구불한 영역 및 제 2 구불구불한 영역 사이에 위치된 검출 체적을 포함하고, 제 2 온도는 제 1 온도와 상이하고, 마이크로 유체 채널을 통해 생물학적 샘플을 이동시키는 것은,
제 1 밀봉부의 적어도 하나의 영역에 압력을 가함으로써 유체 유동을 유도하는 것 - 유체 유동은 제 1 구불구불한 영역으로부터 검출 체적 및 제 2 구불구불한 영역으로 지향성으로 생물학적 샘플을 이동시킴 -; 및
제 1 밀봉부의 적어도 하나의 영역에 대한 압력을 제거함으로써 유체 유동을 반전시키는 것, 제 1 밀봉부의 다른 영역에 압력을 가하는 것, 또는 양자 모두를 포함하고, 제 1 밀봉부의 다른 영역은 제 1 밀봉부의 적어도 하나의 영역과 상이하고, 유체 유동을 반전시키는 것은 제 2 구불구불한 영역으로부터 검출 체적 및 제 1 구불구불한 영역으로 지향성으로 생물학적 샘플을 이동시키는 방법.
실시 예 18. 실시 예 17에 있어서, 유체 유동을 유도하는 것 및 유체 유동을 반전시키는 것을 다수 사이클들로 되풀이하여 반복하는 것을 더 포함하는 방법.
실시 예 19. 실시 예 14에 있어서,
생물학적 샘플로부터 신호를 검출하는 것을 더 포함하고, 신호를 검출하는 것은 마이크로 유체 채널을 통해 생물학적 샘플을 이동시키는 동안 수행되는 방법.
실시 예 20. 실시 예 14에 있어서, 하나 이상의 저장소는, 세척물을 보유하는 제 1 저장소, 및 마스터 혼합물을 보유하는 제 2 저장소를 포함하고, 마스터 혼합물은 적어도 하나의 폴리메라아제를 포함하는 방법.
실시 예 21. 실시 예 14에 있어서, 시금은 폴리메라아제 연쇄 반응(PCR)을 포함하는 방법.
실시 예 22. 실시 예 14에 있어서, 체적은 5 μL 내지 30 μL인 방법.
실시 예 23. 습식 시약들을 저장하기 위한 카트리지 어셈블리에 있어서, 카트리지 어셈블리는,
제 1 밀봉부를 갖는 제 1 표면,
제 2 밀봉부를 갖는 제 2 표면, 및
제 1 표면 및 제 2 표면 사이에 위치된 하나 이상의 저장소를 포함하고, 저장소는 체적을 규정하고, 하나 이상의 저장소 중 적어도 하나의 저장소는 폴리메라아제를 보유하는 카트리지 어셈블리.
실시 예 24. 실시 예 23에 있어서, 제 1 밀봉부 및 제 2 밀봉부는 각각 저장소들에 의해 규정된 체적을 에워싸는 상단 및 바닥을 제공하는 카트리지 어셈블리.
실시 예 25. 실시 예 23에 있어서, 제 1 밀봉부는, 하나 이상의 저장소를 대면하는 비반응성 레이어, 및 비반응성 레이어에 부착된 압축성 레이어를 포함하는 카트리지 어셈블리.
실시 예 26. 실시 예 25에 있어서, 제 2 밀봉부는, 하나 이상의 저장소를 대면하는 비활성 레이어, 및 비활성 레이어와 접촉하는 플렉서블 레이어를 포함하는 카트리지 어셈블리.
실시 예 27. 실시 예 26에 있어서, 비활성 레이어, 비반응성 레이어 또는 양자 모두는, 금속 포일, 플루오르화 폴리머, 또는 이들의 조합들을 포함하는 카트리지 어셈블리.
실시 예 28. 실시 예 27에 있어서, 플루오르화 폴리머는 폴리테트라플루오로에틸렌인 카트리지 어셈블리.
용어들 "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함하다(includes)", "포함하는(including)", "갖는(having)" 및 이들의 동사 활용어들은 "포함하지만 이에 제한되지 않는(including but not limited to)"을 의미한다.
"~로 구성되는(consisting of)"이라는 용어는 "포함하고 제한되는(including and limited to)"을 의미한다.
"~로 본질적으로 구성되는(consisting essentially of)"이라는 용어는 조성물, 방법 또는 구조가 추가적인 성분들, 단계들 및/또는 파트들을 포함할 수 있지만, 추가적인 성분들, 단계들 및/또는 파트들이 청구된 구성, 방법 또는 구조의 기본적이고 신규한 특성들을 실질적으로 변경하지 않는 경우에만 의미한다.
"복수(plurality)"라는 용어는 "두 개 이상(two or more)"을 의미한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 단수형 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수 참조들을 포함한다. 예를 들어, "화합물(a compound)" 또는 "적어도 하나의 화합물(at least one compound)"이라는 용어는 이들의 혼합물을 포함하는 복수 개의 화합물들을 포함할 수 있다.
본 출원 전반에 걸쳐, 이 발명의 다양한 실시 예들은 범위 형식으로 제시될 수 있다. 범위 형식에서의 설명은 단지 편의와 간결함을 위한 것이고 발명의 범위에 대한 융통성 없는 제한으로 해석되어서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 범위의 설명은 구체적으로 개시된 모든 가능한 하위 범위들 뿐만 아니라 해당 범위 내의 개별 수치 값들을 갖는 것으로 고려되어야 한다. 예를 들어, 1 내지 6과 같은 범위의 설명은 1 내지 3, 1 내지 4, 1 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 6, 3 내지 6 등 뿐만 아니라, 예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 및 6과 같은 해당 범위 내의 개별 숫자들과 같은 구체적으로 개시된 하위 범위들을 갖는 것으로 고려되어야 한다. 이는 범위의 폭에 관계없이 적용한다.
본원에서 수치 범위가 나타날 때마다, 이는 나타낸 범위 내에서 임의의 인용된 부호(분수 또는 정수)를 포함하는 것을 의미한다. 제 1 표시 번호와 제 2 표시 번호 "사이에 범위에 있는/사이에 있는 범위들(ranging/ranges between)" 및 제 1 표시 번호 "로부터(from)" 제 2 표시 번호 "로의(to) 범위에 있는/범위들(ranging/ranges)"이라는 어구는 본원에서 상호교환적으로 사용되고 나타낸 제 1 번호 및 제 2 번호 및 그 사이의 모든 분수 및 정수 번호들을 포함하는 것을 의미한다.
명료함을 위해 별도의 실시 예들의 맥락에서 설명된 발명의 특정 특징들은 단일 실시 예에서 조합하여 제공될 수도 있음이 이해된다. 반대로, 간결함을 위해 단일 실시 예의 맥락에서 설명된 발명의 다양한 특징들은 별도로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 또는 발명의 임의의 다른 설명된 실시 예들에서 적절하게 제공될 수도 있다. 다양한 실시 예들의 맥락에서 설명된 특정 특징들은 실시 예가 이러한 요소들 없이 작동하지 않는 경우가 아니라면, 이러한 실시 예들의 필수 특징들로 고려되지 않아야 한다.
발명이 그 특정 실시 예들과 함께 설명되었지만, 많은 대안들, 수정들 및 변형들이 통상의 기술자에게 명백할 것이 분명하다. 따라서, 첨부된 청구범위의 사상과 넓은 범위에 속하는 모든 그러한 대안들, 수정들 및 변형들을 포괄하도록 의도된다.
이 명세서에 언급된 모든 공개공보들, 특허공보들 및 특허출원들은 각각의 개별 공개공보, 특허공보 또는 특허출원이 참조에 의해 여기에 포함되는 것으로 구체적이고 개별적으로 나타낸 것과 동일한 정도로, 그 전체가 참조에 의해 명세서에 포함된다. 또한, 이 출원에서 임의의 참조의 인용 또는 식별은 그러한 참조가 본 발명에 대한 선행 기술로서 이용가능하다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 섹션 헤딩들이 사용되는 범위로, 이들이 반드시 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다.
Claims (28)
- 시금을 수행하기 위한 시스템에 있어서,
카트리지 어셈블리로서, 상기 카트리지 어셈블리는,
제 1 밀봉부를 갖는 제 1 표면,
제 2 밀봉부를 갖는 제 2 표면, 및
상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 사이에 위치된 하나 이상의 저장소를 포함하고, 상기 저장소는 체적을 규정하고, 상기 하나 이상의 저장소 중 적어도 하나의 저장소는 습식 시약을 보유하는, 상기 카트리지 어셈블리; 및
칩 어셈블리로서, 상기 칩 어셈블리는,
마이크로 유체 채널, 및
상기 칩 어셈블리에 상기 습식 시약을 제공하기 위해 상기 제 2 밀봉부를 피어싱하도록 구성된 하나 이상의 펑크 요소
를 포함하는, 상기 칩 어셈블리
를 포함하는 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 밀봉부는,
상기 하나 이상의 저장소를 에워싸는 비반응성 레이어, 및
상기 비반응성 레이어와 접촉하는 플렉서블 레이어
를 포함하는 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 밀봉부는,
상기 하나 이상의 저장소를 에워싸는 비활성 레이어, 및
상기 비활성 레이어와 접촉하는 압축성 레이어
를 포함하는 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 카트리지 어셈블리 및 상기 칩 어셈블리가 맞물리는 것은 상기 하나 이상의 펑크 요소가 상기 제 2 밀봉부 및 상기 압축성 레이어를 피어싱해서 상기 칩 어셈블리와 접촉하여 상기 마이크로 유체 채널을 유동적으로 밀봉하도록 상기 카트리지 어셈블리 및 상기 칩 어셈블리가 배향되는 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 칩 어셈블리는 광학적 투명 밀봉부를 더 포함하고, 상기 광학적 투명 밀봉부는 상기 마이크로 유체 채널에 대해 바닥을 형성하는 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 카트리지 어셈블리 및 상기 칩 어셈블리가 맞물리는 것은 상기 하나 이상의 펑크 요소가 상기 제 2 밀봉부 및 상기 압축성 레이어를 피어싱하게 해서 상기 칩 어셈블리와 접촉하여 상기 마이크로 유체 채널의 상단을 유동적으로 밀봉하도록 상기 카트리지 어셈블리 및 상기 칩 어셈블리가 배향되는 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 카트리지 어셈블리는 메커니즘이 활성화될 때까지 상기 카트리지 어셈블리가 상기 칩 어셈블리와 맞물리는 것을 방지하도록 구성된 상기 메커니즘을 더 포함하는 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 카트리지 어셈블리 및/또는 상기 칩 어셈블리는 생물학적 샘플을 제공하기 위한 샘플 포트를 더 포함하는 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 칩 어셈블리는 상기 생물학적 샘플에 존재하는 RNA와 상호 작용하도록 구성된 복수 개의 금속 비드들을 더 포함하는 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 카트리지 어셈블리는 상기 칩의 부분들과 비가역적으로 맞물리도록 구성된 하나 이상의 일 방향 클립을 더 포함하는 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 저장소는, 세척물을 보유하는 제 1 저장소, 및 마스터 혼합물을 보유하는 제 2 저장소를 포함하고, 상기 마스터 혼합물은 적어도 하나의 폴리메라아제를 포함하는 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 시금은 폴리메라아제 연쇄 반응(PCR)을 포함하는 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 체적은 5 μL 내지 30 μL인 시스템. - 시금을 수행하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은,
카트리지 어셈블리에 생물학적 샘플을 제공하는 단계 - 상기 카트리지 어셈블리는,
제 1 밀봉부를 갖는 제 1 표면,
제 2 밀봉부를 갖는 제 2 표면, 및
상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 사이에 위치된 하나 이상의 저장소를 포함하고, 상기 저장소는 체적을 규정하고, 상기 하나 이상의 저장소 중 적어도 하나의 저장소는 습식 시약을 보유함 -;
상기 생물학적 샘플을 상기 칩 어셈블리로 전달하기 위해 상기 카트리지 어셈블리를 칩 어셈블리와 맞물리게 하는 단계 - 상기 칩 어셈블리는,
마이크로 유체 채널, 및
상기 습식 시약을 상기 칩 어셈블리에 제공하기 위해 상기 제 2 밀봉부를 피어싱하도록 구성된 하나 이상의 펑크 요소를 포함함 -; 및
상기 마이크로 유체 채널을 통해 상기 생물학적 샘플을 이동시키는 단계
를 포함하고, 상기 카트리지 어셈블리를 상기 칩 어셈블리와 맞물리게 한 이후에, 상기 하나 이상의 저장소는 상기 마이크로 유체 채널에 유동적으로 연결되는 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 마이크로 유체 채널을 통해 상기 생물학적 샘플을 이동시키는 단계는 상기 제 1 밀봉부의 하나 이상의 영역에 압력을 가하는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 압력은 상기 생물학적 샘플에 유동적으로 소통되는 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 카트리지 어셈블리를 상기 칩 어셈블리와 맞물리게 한 이후에, 액체 생물학적 샘플을 산출하기 위해 상기 습식 시약은 상기 생물학적 샘플과 혼합하는 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 마이크로 유체 채널은, 제 1 온도에서 유지된 제 1 구불구불한 영역, 제 2 온도에서 유지된 제 2 구불구불한 영역, 및 상기 제 1 구불구불한 영역 및 상기 제 2 구불구불한 영역 사이에 위치된 검출 체적을 포함하고, 상기 제 2 온도는 상기 제 1 온도와 상이하고, 상기 마이크로 유체 채널을 통해 상기 생물학적 샘플을 이동시키는 단계는,
상기 제 1 밀봉부의 적어도 하나의 영역에 압력을 가함으로써 유체 유동을 유도하는 단계 - 상기 유체 유동은 상기 제 1 구불구불한 영역으로부터 상기 검출 체적 및 상기 제 2 구불구불한 영역으로 지향성으로 상기 생물학적 샘플을 이동시킴 -; 및
상기 제 1 밀봉부의 상기 적어도 하나의 영역에 대한 압력을 제거함으로써 상기 유체 유동을 반전시키는 단계, 상기 제 1 밀봉부의 다른 영역에 압력을 가하는 단계, 또는 양 단계 모두를 포함하고, 상기 제 1 밀봉부의 상기 다른 영역은 상기 제 1 밀봉부의 상기 적어도 하나의 영역과 상이하고, 상기 유체 유동을 반전시키는 것은 상기 제 2 구불구불한 영역으로부터 상기 검출 체적 및 상기 제 1 구불구불한 영역으로 지향성으로 상기 생물학적 샘플을 이동시키는 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 유체 유동을 유도하는 단계 및 상기 유체 유동을 반전시키는 단계를 다수 사이클들로 되풀이하여 반복하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 생물학적 샘플로부터 신호를 검출하는 단계를 더 포함하고, 상기 신호를 검출하는 단계는 상기 마이크로 유체 채널을 통해 상기 생물학적 샘플을 이동시키는 동안 수행되는 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 하나 이상의 저장소는, 세척물을 보유하는 제 1 저장소, 및 마스터 혼합물을 보유하는 제 2 저장소를 포함하고, 상기 마스터 혼합물은 적어도 하나의 폴리메라아제를 포함하는 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 시금은 폴리메라아제 연쇄 반응(PCR)을 포함하는 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 체적은 5 μL 내지 30 μL인 방법. - 습식 시약들을 저장하기 위한 카트리지 어셈블리에 있어서, 상기 카트리지 어셈블리는,
제 1 밀봉부를 갖는 제 1 표면,
제 2 밀봉부를 갖는 제 2 표면, 및
상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면 사이에 위치된 하나 이상의 저장소를 포함하고, 상기 저장소는 체적을 규정하고, 상기 하나 이상의 저장소 중 적어도 하나의 저장소는 폴리메라아제를 보유하는 카트리지 어셈블리. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 밀봉부 및 상기 제 2 밀봉부는 각각 상기 저장소들에 의해 규정된 체적을 에워싸는 상단 및 바닥을 제공하는 카트리지 어셈블리. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 밀봉부는, 상기 하나 이상의 저장소를 대면하는 비반응성 레이어, 및 상기 비반응성 레이어에 부착된 압축성 레이어를 포함하는 카트리지 어셈블리. - 제 25 항에 있어서,
상기 제 2 밀봉부는, 상기 하나 이상의 저장소를 대면하는 비활성 레이어, 및 상기 비활성 레이어와 접촉하는 플렉서블 레이어를 포함하는 카트리지 어셈블리. - 제 26 항에 있어서,
상기 비활성 레이어, 상기 비반응성 레이어 또는 양자 모두는, 금속 포일, 플루오르화 폴리머, 또는 이들의 조합들을 포함하는 카트리지 어셈블리. - 제 27 항에 있어서,
상기 플루오르화 폴리머는 폴리테트라플루오로에틸렌인 카트리지 어셈블리.
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