KR20240052045A - 내부 실린더들 및 플런저들을 갖는 진단 테스트 디바이스 - Google Patents
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Abstract
생물학적 또는 환경적 샘플에 대한 테스트를 수행하기 위한 진단 테스트 디바이스가 제공된다. 일 측면에서, 진단 테스트 디바이스는, 샘플 준비 저장소; 밀봉 부재 및 피어싱 부재를 포함하는 디스펜싱 메커니즘; 및 밀봉부에 의해 샘플 준비 저장소로부터 분리된 적어도 하나의 진단 테스트 저장소를 포함한다. 유체의 미리 결정된 볼륨은, 밀봉 부재가 적어도 하나의 챔버의 측면들과 맞물릴 때, 밀봉 부재, 피어싱 부재, 샘플 준비 저장소에 의해 정의된 적어도 하나의 챔버의 측면들, 및 밀봉부 사이에 정의된다. 피어싱 부재는 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 유체의 미리 결정된 볼륨을 디스펜싱하기 위해 적어도 하나의 밀봉부를 파괴한다. 밀봉 부재는, 밀봉부가 파괴됨에 따라 적어도 하나의 챔버의 측면들과 직접 접촉하도록 구성된다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 09월 06일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 제63/241033호에 대한 이익을 주장하며, 이로써 이는 그 전체가 참조로서 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 샘플-함유 유체에 대해 테스트를 수행하기 위한 디바이스들, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시내용의 디바이스들, 시스템들, 및 방법들은 샘플 내의 관심이 있는 하나 이상의 분석물들의 존재 및/또는 양을 결정하기 위해 생물학적, 화학적, 또는 환경적 샘플들의 진단 테스트들 또는 분석을 수행하기 위해 샘플을 수용하도록 구성된 디바이스에 관한 것이다. 분석물은, 예를 들어, 디바이스가 테스트 시스템에 수용되어 있을 때 DNA 또는 RNA 증폭을 사용하여 검출될 수 있다. 본 개시내용에 따른 디바이스들은 진단 테스트를 위한 소모성 디바이스들, 예를 들어, 샘플을 수용하고, 진단 테스트 이전에 그리고 동안에 샘플을 포함하며, 진단 테스트가 완료된 이후에 폐기물로 폐기되는 일회용 컨테이너를 포함할 수 있다.
핵산의 증폭은, 의학, 생의학, 환경, 수의학 및 식품 안전 테스트를 포함하는 다수의 분야들에서 중요하다. 핵산 증폭의 예시적인 방법들은 폴리머라아제 연쇄 반응(polymerase chain reaction; PCR) 증폭 및 등온 증폭을 포함한다.
핵산 증폭은 테스트 용액에서 표적 유전자 서열의 다수의 카피들을 생성할 수 있다. 특정 마커들은 테스트 어세이(assay)의 부분으로서 표적 시퀀스들에 연결되도록 설계될 수 있다. 일단 결합되면, 마커들은 테스트 용액으로부터 검출가능 신호, 예를 들어, 광학적 신호를 제공할 수 있다. 광학적 신호들의 변화들은 테스트 용액의 컬러, 불투명도, 생물발광, 및/또는 형광의 변화들을 포함할 수 있다. 형광 마커 비콘(beacon)의 경우에, 각각의 마커 분자는 형광 원자 또는 원자들의 배열에 근접한 형광 ??처(quencher)로 구성될 수 있다. 이러한 마커 분자는, 마커 분자가 표적 핵산 서열에 선택적으로 결합할 때, ??처와 형광단이 분리되고 그런 다음 형광 신호가 형광단의 작용에 의해 검출될 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 배열에서, 표적 용액의 형광 강도는 테스트 용액 내의 표적 유전 물질의 상대적인 양을 나타낸다. 그러면, 이러한 신호는 테스트 중인 샘플 내의 관심이 있는 표적 물질의 존재 또는 부존재 및 상대적인 양을 결정하기 위한 진단 테스트의 기초를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
2개 이상의 마커들은 단일 테스트 웰(well)에 포함될 수 있으며, 이들 각각은 상이한 표적 핵산 서열들에 대한 결합에 기초하여 광학적 출력을 제공할 수 있다. 상이한 센서들, 또는 2개의 이상의 선택적 출력들을 갖는 센서가 이러한 2개 이상의 마커들과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 2 채널 시스템에서, 2개의 상이한 형광단들이 이용될 수 있으며, 이들 각각은 형광단의 개별적인 주파수 범위들에서의 방출들을 검출하도록 구성된 2개의 상이한 형광 센서들에 의해 검출될 수 있다. 따라서, 2개의 채널들이 구별될 수 있다.
이러한 접근방식은 대조군 채널을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예시적인 대조군 채널에서, 테스트 어세이 화학은, 테스트 프로세스가 올바르게 실행되는 경우 대조군 표적, 예를 들어, 합성 핵산 서열이 항상 존재하도록 구성된다. 대조군 채널의 출력은, 테스트 프로세스가 시스템에 의해 올바르게 수행되었는지를 확인하거나 및/또는 시스템에 의해 측정된 다른 채널들에 의해 획득된 테스트 결과들의 유효성을 확인하기 위해 사용된다. 이러한 접근방식은 단일 테스트 웰 내의 2개 이상의 표적 서열의 테스트에 적용될 수 있다.
다수의 테스트 웰들이 사용될 수 있다. 각각의 웰은 상이한 증폭 화학들 및/또는 표적 마커들의 상이한 세트를 실행할 수 있다. 이상에서 논의된 바와 같은 대조군 채널들은 하나 이상의 웰들에서 동작될 수 있다.
특정 접근방식들에서, 테스트 샘플은, 샘플 준비 및 테스트 기구 내의 테스트 컨테이너들로의 전달 프로세스 동안 환경으로부터 밀봉되지 않는다. 샘플의 이러한 노출은 사용자들 및 다른 사람들에게 감염 위험들을 초래할 수 있으며, 또한 테스트 기구와 테스트 영역을 오염시켜서 후속 테스트들에서 잘못된 진단 결과들을 초래할 수 있다. 또한, 이러한 노출은 테스트 샘플 자체를 오염시키는 위험일 수 있다.
본 개시내용의 디바이스들, 시스템들 및 방법들은 각기 몇몇 혁신적인 측면들을 가지며, 이들 중 어떠한 것도 단독으로 그것의 바람직한 속성들을 책임지지 않는다. 본 개시내용의 범위를 제한하지 않으면서, 그 더 두드러진 특징들이 이제 간략하게 논의될 것이다.
일 실시예에서, 디바이스가 제공된다. 디바이스는, 제1 단부에서 샘플을 수용할 수 있으며 제2 단부에서 적어도 하나의 챔버의 측면들을 정의하는 내부 표면을 포함하는 샘플 준비 저장소를 포함한다. 디바이스는 적어도 하나의 진단 테스트 저장소를 포함한다. 디바이스는 샘플 준비 저장소와 적어도 하나의 진단 테스트 저장소 사이에 배치된 적어도 하나의 밀봉부를 포함한다. 디바이스는, 샘플 준비 저장소의 제1 단부 내로 삽입되고 샘플 준비 저장소의 제2 단부를 향해 병진이동될 수 있는 디스펜싱(dispensing) 메커니즘을 포함하며, 디스펜싱 메커니즘은 피어싱(piercing) 부재 및 밀봉 부재를 포함한다. 밀봉 부재는, 밀봉 부재가 적어도 하나의 챔버의 측면들과 맞물릴 때, 밀봉 부재, 피어싱 부재, 샘플 준비 저장소의 제2 단부에서의 적어도 하나의 챔버의 측면들, 및 적어도 하나의 밀봉부 사이에 정의되는 유체의 미리 결정된 볼륨을 정의하기 위해, 디스펜싱 메커니즘이 샘플 준비 저장소의 제2 단부를 향해 병진이동함에 따라 적어도 하나의 챔버의 측면들과 맞물릴 수 있다. 피어싱 부재는 미리 결정된 볼륨이 정의된 이후에 적어도 하나의 밀봉부를 피어싱할 수 있으며, 밀봉 부재 및 피어싱 부재는 밀봉부가 피어싱된 이후에 샘플 준비 저장소로부터 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 정의된 볼륨을 디스펜싱할 수 있다.
밀봉 부재는, 디스펜싱 메커니즘이 샘플 준비 저장소의 제2 단부를 향해 병진이동함에 따라 적어도 하나의 챔버의 측면들을 정의하는 내부 표면과 직접 접촉하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 피어싱 부재는, 정의된 볼륨이 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 디스펜싱될 때 밀봉 부재에 대해 이동하지 않는다.
피어싱 부재는 적어도 하나의 스파이크형 로드(spiked rod)를 포함할 수 있으며, 밀봉 부재는 적어도 하나의 스파이크형 로드를 둘러싸는 적어도 하나의 개스킷을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 대해, 샘플 준비 저장소의 제2 단부를 향해 디스펜싱 메커니즘을 병진이동시키는 단일 액션은, (a) 밀봉 부재, 피어싱 부재, 적어도 하나의 챔버의 측면들, 및 적어도 하나의 밀봉부 사이에 유체의 미리 결정된 볼륨을 정의하고; (b) 적어도 하나의 밀봉부를 피어싱하며; 그리고 (c) 정의된 볼륨을 적어도 하나의 진단 테스트 저장소 내로 디스펜싱할 수 있다.
샘플 준비 저장소, 적어도 하나의 진단 테스트 저장소, 및 적어도 하나의 밀봉부는 결합된 구조체를 형성하기 위해 연결될 수 있다.
샘플 준비 저장소의 제2 단부에서의 내부 표면은 적어도 하나의 원통형 챔버를 정의할 수 있다.
샘플 준비 저장소의 제2 단부에서의 내부 표면은 2개의 원통형 챔버들을 정의할 수 있다.
디바이스는 2개의 원통형 챔버들 사이의 내부 표면의 일 부분 내에 노치를 더 포함할 수 있으며, 여기서 미리 결정된 볼륨은, 적어도 부분적으로, 노치의 깊이에 의해 정의된다.
밀봉 부재는, 정의된 볼륨이 샘플 준비 저장소로부터 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 디스펜싱되었을 때 적어도 하나의 챔버의 하부 내부 표면과 직접 접촉하도록 구성될 수 있다.
샘플 준비 저장소의 제2 단부에서의 내부 표면은 2개의 원통형 챔버들을 정의할 수 있으며, 2개의 원통형 챔버들 각각은 유체의 미리 결정된 볼륨을 디스펜싱하도록 구성된다. 피어싱 부재는 2개의 스파이크형 로드들을 포함할 수 있다. 밀봉 부재는 2개의 스파이크형 로드들 각각을 둘러싸는 개스킷을 포함할 수 있다. 디바이스는 2개의 진단 테스트 저장소들을 포함하는 테스트 컨테이너를 포함할 수 있으며, 각각의 진단 테스트 저장소는 2개의 원통형 챔버들 중 하나로부터 유체의 미리 결정된 볼륨을 수용하도록 구성된다.
샘플 준비 저장소의 제2 단부에서의 내부 표면은 4개의 원통형 챔버들을 정의할 수 있으며, 디바이스는 4개의 진단 테스트 저장소들을 포함할 수 있다.
밀봉 부재는 엘라스토머 재료를 포함할 수 있다.
피어싱 부재는 하나 이상의 스파이크들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 스파이크들 각각은 오목한 표면들 및 챔퍼링된 표면을 포함하는 십자형 단면을 포함할 수 있다.
샘플 준비 저장소는 샘플 준비 유체를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 밀봉부는 샘플 준비 저장소의 제2 단부를 밀봉하도록 구성된 제1 밀봉부 및 진단 테스트 저장소를 밀봉하도록 구성된 제2 밀봉부를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 밀봉부는 호일을 포함할 수 있다.
샘플 준비 저장소는 샘플을 포함하는 면봉을 수용하도록 구성될 수 있다.
샘플 준비 저장소의 제2 단부는 진단 테스트 저장소에 결합되도록 구성된 립(lip)을 포함할 수 있다.
샘플 준비 저장소는 1-3 mL 범위의 유체의 볼륨을 포함하도록 구성될 수 있으며, 미리 결정된 볼륨은 10 μL 내지 1 mL 사이의 범위이다.
샘플 준비 저장소는, 미리 결정된 볼륨보다 1배 내지 300배 더 큰 유체 볼륨을 포함하도록 구성될 수 있다.
샘플 준비 저장소는 1-3 mL의 유체 볼륨을 포함하도록 구성될 수 있으며, 미리 결정된 볼륨은 약 100 μL이다.
디스펜싱 메커니즘은 샘플 준비 저장소의 제1 단부와 맞물리도록 구성된 캡을 포함할 수 있다. 캡은 피어싱 부재에 대해 회전하도록 구성될 수 있다. 샘플 준비 저장소의 제1 단부는 캡의 나사산들과 맞물리도록 구성된 나사산들을 포함할 수 있다. 캡은 샘플 준비 저장소의 제1 단부에 잠기도록 구성될 수 있어서 샘플 준비 저장소에 대한 캡의 실질적인 모션을 방지할 수 있다. 캡은 샘플 준비 저장소의 상단 단부에 맞물리도록 구성된 플러그 밀봉부를 포함할 수 있다. 플러그 밀봉부는 샘플 준비 저장소의 상단 단부에 맞물릴 때 유체 흐름을 차단하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 디바이스를 수용하도록 구성된 진단 테스트 장치가 제공된다.
또 다른 실시예에서, 진단 테스트 디바이스를 사용하여 진단 테스트를 수행하는 방법이 제공된다. 진단 테스트 디바이스는 샘플 준비 저장소 및 적어도 하나의 진단 테스트 저장소를 포함할 수 있다. 샘플 준비 저장소는, 제1 단부 및, 제2 단부에서 적어도 하나의 챔버의 측면들을 정의하는 내부 표면을 포함할 수 있다. 방법은, 샘플 준비 저장소의 상기 제1 단부에서, 샘플 준비 저장소 내의 유체에 샘플을 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 샘플 준비 저장소로부터 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 유체의 미리 결정된 볼륨을 디스펜싱하는 단계를 포함할 수 있다. 유체의 미리 결정된 볼륨을 디스펜싱하는 단계는, 샘플 준비 저장소의 제1 단부 내로 디스펜싱 메커니즘을 삽입하는 단계; 및 디스펜싱 메커니즘을 샘플 준비 저장소의 제2 단부를 향해 병진이동시키는 단계를 포함할 수 있다. 유체의 미리 결정된 볼륨을 디스펜싱하는 단계는, 밀봉 부재, 디스펜싱 메커니즘의 피어싱 부재, 적어도 하나의 챔버의 측면들을 정의하는 내부 표면, 및 샘플 준비 저장소와 적어도 하나의 진단 테스트 저장소 사이의 적어도 하나의 밀봉부 사이에 미리 결정된 볼륨을 정의하기 위해 디스펜싱 메커니즘의 밀봉 부재와 적어도 하나의 챔버의 측면들을 맞물리는 단계를 포함할 수 있다. 유체의 미리 결정된 볼륨을 디스펜싱하는 단계는, 디스펜싱 메커니즘의 피어싱 부재로 샘플 준비 저장소와 적어도 하나의 진단 테스트 저장소 사이의 적어도 하나의 밀봉부를 피어싱하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 적어도 하나의 진단 테스트 저장소에서 증폭 반응을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 적어도 하나의 진단 테스트 저장소 내의 관심이 있는 분석물의 존재 또는 부존재를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
밀봉 부재를 맞물리는 단계 및 미리 결정된 볼륨을 정의하는 단계는 동시에 발생할 수 있다.
샘플 준비 저장소의 제2 단부에서의 내부 표면은 2개의 원통형 챔버들을 정의할 수 있으며, 2개의 원통형 챔버들 각각은 유체의 미리 결정된 볼륨을 디스펜싱하도록 구성된다. 피어싱 부재는 2개의 스파이크형 로드들을 포함할 수 있다. 밀봉 부재는 2개의 스파이크형 로드들 각각을 둘러싸는 개스킷을 포함할 수 있다. 진단 테스트 디바이스는 2개의 진단 테스트 저장소들을 포함할 수 있다. 유체의 미리 결정된 볼륨은 2개의 원통형 챔버들 각각으로부터 진단 테스트 저장소들 중 하나로 디스펜싱될 수 있다.
샘플 준비 저장소의 제2 단부에서의 내부 표면은 4개의 원통형 챔버들을 정의할 수 있다. 디바이스는 4개의 진단 테스트 저장소들을 포함할 수 있다.
밀봉 부재는, 유체의 미리 결정된 볼륨이 샘플 준비 저장소로부터 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 디스펜싱된 이후에 적어도 하나의 챔버의 하부 내부 표면과 직접 접촉할 수 있다.
디스펜싱 메커니즘을 병진이동시키는 단계는, 디스펜싱 메커니즘을 샘플 준비 저장소에 대해 제위치에 잠그는 단계에 의해 중단될 수 있다.
잠그는 단계는 진단 테스트 디바이스의 잠금 나사산을 디스펜싱 메커니즘의 캡의 잠금 탭과 맞물리는 단계를 포함할 수 있다. 잠그는 단계는, 진단 테스트 디바이스의 차단 플랜지를 디스펜싱 메커니즘의 캡의 초과이동 탭과 맞물리는 단계를 더 포함할 수 있다.
유체의 미리 결정된 볼륨은 적어도 하나의 밀봉부가 완전히 피어싱되기 이전에 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 디스펜싱되기 시작할 수 있다.
방법은 유체의 볼륨으로 진단 테스트 저장소 내의 동결건조된 시약을 재수화시키는 단계를 포함할 수 있다. 동결건조된 시약은 핵산 증폭 프라이머들을 포함할 수 있다. 동결건조된 시약은 핵산 증폭 검출 프로브를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 진단 테스트 저장소에서 증폭 반응을 수행하는 단계는 적어도 하나의 진단 테스트 저장소에 열을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
분석물의 존재 또는 부존재를 검출하는 단계는 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로부터의 광학적 신호를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 광학적 신호를 측정하는 단계는 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로부터의 형광을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은, 증폭 반응을 수행하고 관심이 있는 분석물의 존재 또는 부존재를 검출하도록 구성된 진단 테스트 장치와 진단 테스트 디바이스를 맞물리는 단계를 더 포함할 수 있다. 진단 테스트 디바이스를 맞물리는 단계는 샘플 준비 저장소를 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
이상에서 언급된 측면들뿐만 아니라, 본 개시내용의 다른 특징들, 측면들, 및 장점들이 이제 첨부된 도면을 참조하여 다양한 구현예들과 관련하여 설명될 것이다. 예시된 구현들은 단지 예들이며, 제한적으로 의도되지 않는다. 도면들 전체에 걸쳐, 문맥이 달리 나타내지 않는 한, 전형적으로 유사한 심볼들이 유사한 구성요소들을 식별한다.
도 1은 본 개시내용에 따른 예시적인 진단 테스트 디바이스의 구성요소들의 분해도를 예시한다.
도 2는 디스펜싱 캡을 갖는 도 1의 예시적인 진단 테스트 디바이스를 예시한다.
도 3은 운송 캡을 갖는 도 1의 예시적인 진단 테스트 디바이스를 예시한다.
도 4a는 도 1에 도시된 실시예의 카트리지 몸체의 도면을 예시한다.
도 4b는 도 4a에 도시된 실시예의 원통형 챔버들의 도면을 예시한다.
도 4c는 도 4a에 도시된 실시예의 원통형 챔버들의 단면도를 예시한다.
도 4d 및 도 4e는 도 4a에 도시된 실시예의 카트리지 몸체의 단면도들을 예시한다.
도 4f는 도 4a에 도시된 실시예의 카트리지 몸체의 측면도를 예시한다.
도 4g는 도 4a에 도시된 실시예의 카트리지 몸체의 하향식 도면을 예시한다.
도 4h는 도 1의 테스트 컨테이너의 확대도를 예시한다.
도 5a는 도 1의 디스펜싱 캡을 예시한다.
도 5b는 본 개시내용에 따른 다른 디스펜싱 캡의 단면도를 예시한다.
도 5c는 도 1의 실시예의 카트리지 몸체와 맞물린 도 5b의 디스펜싱 캡의 단면도를 예시한다.
도 5d는 도 1의 카트리지 몸체의 잠금 나사산과 도 1의 디스펜싱 캡의 잠금 탭(tab)의 상호작용을 예시한다.
도 5e는 도 1의 카트리지 몸체의 차단 플랜지(flange)와 도 1의 디스펜싱 캡의 초과이동(overtravel) 탭의 상호작용을 예시한다.
도 6a는 도 1의 디스펜싱 메커니즘의 측면도를 예시한다.
도 6b는 도 1의 디스펜싱 메커니즘의 각진 저면도를 예시한다.
도 6c 및 도 6d는 본 개시내용에 따른 밀봉 부재의 대안적인 실시예를 예시한다.
도 6e 및 도 6f는 각각 도 6c 및 도 6d에 도시된 밀봉 부재의 대안적인 실시예의 상면도 및 저면도를 예시한다.
도 7a는, 디스펜싱 메커니즘은 샘플 준비 저장소 내로 삽입된 도 1의 실시예의 단면도를 예시한다.
도 7b는, 디스펜싱 메커니즘이 밀봉부를 피어싱한 도 1의 실시예의 단면도를 예시한다.
도 7c는, 밀봉 부재가 원통형 챔버들의 벽들과 맞물렸지만 밀봉부를 피어싱하지는 않은 도 1의 실시예의 단면도를 예시한다.
도 7d 및 도 7e는, 디스펜싱 메커니즘이 완전히 삽입되었고, 유체의 미리 결정된 양이 진단 테스트 저장소에 디스펜싱된 도 1의 실시예의 단면도를 예시한다. 도 7d는, 전체 진단 테스트 디바이스를 도시하는 도 7e보다 더 밀접하게 피어싱 부재들을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 개시내용에 따른 진단 테스트 디바이스를 사용하여 진단 테스트를 수행하기 위한 예시적인 방법을 예시한다.
도 9는 진단 테스트 장치의 일 부분에 수용된 도 1의 진단 테스트 디바이스를 예시한다.
도 10 내지 도 61은 본 개시내용에 따른 예시적인 진단 테스트 디바이스의 도면들을 예시한다.
도 1은 본 개시내용에 따른 예시적인 진단 테스트 디바이스의 구성요소들의 분해도를 예시한다.
도 2는 디스펜싱 캡을 갖는 도 1의 예시적인 진단 테스트 디바이스를 예시한다.
도 3은 운송 캡을 갖는 도 1의 예시적인 진단 테스트 디바이스를 예시한다.
도 4a는 도 1에 도시된 실시예의 카트리지 몸체의 도면을 예시한다.
도 4b는 도 4a에 도시된 실시예의 원통형 챔버들의 도면을 예시한다.
도 4c는 도 4a에 도시된 실시예의 원통형 챔버들의 단면도를 예시한다.
도 4d 및 도 4e는 도 4a에 도시된 실시예의 카트리지 몸체의 단면도들을 예시한다.
도 4f는 도 4a에 도시된 실시예의 카트리지 몸체의 측면도를 예시한다.
도 4g는 도 4a에 도시된 실시예의 카트리지 몸체의 하향식 도면을 예시한다.
도 4h는 도 1의 테스트 컨테이너의 확대도를 예시한다.
도 5a는 도 1의 디스펜싱 캡을 예시한다.
도 5b는 본 개시내용에 따른 다른 디스펜싱 캡의 단면도를 예시한다.
도 5c는 도 1의 실시예의 카트리지 몸체와 맞물린 도 5b의 디스펜싱 캡의 단면도를 예시한다.
도 5d는 도 1의 카트리지 몸체의 잠금 나사산과 도 1의 디스펜싱 캡의 잠금 탭(tab)의 상호작용을 예시한다.
도 5e는 도 1의 카트리지 몸체의 차단 플랜지(flange)와 도 1의 디스펜싱 캡의 초과이동(overtravel) 탭의 상호작용을 예시한다.
도 6a는 도 1의 디스펜싱 메커니즘의 측면도를 예시한다.
도 6b는 도 1의 디스펜싱 메커니즘의 각진 저면도를 예시한다.
도 6c 및 도 6d는 본 개시내용에 따른 밀봉 부재의 대안적인 실시예를 예시한다.
도 6e 및 도 6f는 각각 도 6c 및 도 6d에 도시된 밀봉 부재의 대안적인 실시예의 상면도 및 저면도를 예시한다.
도 7a는, 디스펜싱 메커니즘은 샘플 준비 저장소 내로 삽입된 도 1의 실시예의 단면도를 예시한다.
도 7b는, 디스펜싱 메커니즘이 밀봉부를 피어싱한 도 1의 실시예의 단면도를 예시한다.
도 7c는, 밀봉 부재가 원통형 챔버들의 벽들과 맞물렸지만 밀봉부를 피어싱하지는 않은 도 1의 실시예의 단면도를 예시한다.
도 7d 및 도 7e는, 디스펜싱 메커니즘이 완전히 삽입되었고, 유체의 미리 결정된 양이 진단 테스트 저장소에 디스펜싱된 도 1의 실시예의 단면도를 예시한다. 도 7d는, 전체 진단 테스트 디바이스를 도시하는 도 7e보다 더 밀접하게 피어싱 부재들을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 개시내용에 따른 진단 테스트 디바이스를 사용하여 진단 테스트를 수행하기 위한 예시적인 방법을 예시한다.
도 9는 진단 테스트 장치의 일 부분에 수용된 도 1의 진단 테스트 디바이스를 예시한다.
도 10 내지 도 61은 본 개시내용에 따른 예시적인 진단 테스트 디바이스의 도면들을 예시한다.
본 개시내용의 실시예들은, 용액 및 외부 환경의 오염을 피하면서, 진단 테스트 디바이스의 하나의 부분으로부터 디바이스의 다른 부분으로 유체 샘플과 같은 용액의 미리 결정된 볼륨을 일관적으로 전달하는 디바이스들, 시스템들, 및 방법들을 제공한다. 유체 샘플은 완충 용액 내에 테스트 샘플을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 유체 샘플은, 유체 샘플이 디바이스의 제1 부분으로부터 제2 부분으로 전달될 때 증폭-준비된다. 진단 테스트 디바이스의 제1 부분은 샘플 준비 저장소를 포함할 수 있으며, 진단 테스트 디바이스의 제2 부분은 하나 이상의 테스트 컨테이너들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유체 샘플의 미리 결정된 양이 샘플 프로세싱 저장소로부터 사전-저장된 증폭 시약들을 포함하는 하나 이상의 테스트 컨테이너들로 전달될 수 있다. 샘플 프로세싱 디바이스는 듀얼 내부 실린더들을 포함할 수 있으며, 유체 샘플의 미리 결정된 양은 플런저(plunger)를 사용하여 듀얼 내부 실린더들을 통해 2개의 테스트 컨테이너들로 디스펜싱될 수 있다. 유체 샘플의 전달 이전에, 테스트 컨테이너들은 외부 환경 및 샘플 준비 저장소에 대해 밀봉되며, 따라서 오염들로부터 보호된다. 유체 샘플의 전달 이후에, 테스트 컨테이너들은 외부 환경에 대해 밀봉된 상태로 유지된다. 유리하게는, 외부 환경은 유해한 성분들을 포함할 수 있는 유체 샘플에 노출되지 않는다.
본 개시내용의 진단 테스트 디바이스들은 유체 샘플의 미리 결정된 양을 디스펜싱하고 동시에 샘플 준비 저장소의 샘플-수용 단부는 밀봉된다. 예를 들어, 샘플 준비 저장소의 샘플-수용 단부에 맞물린 갭을 비트는 액션이 또한 샘플 준비 저장소로부터 테스트 컨테이너들로 유체 샘플을 디스펜싱한다. 유체 샘플의 디스펜싱 시에, 캡이 잠길 수 있으며, 이는 샘플 준비 저장소 및 테스트 컨테이너들에 대한 액세스를 방지하여 이들을 오염으로부터 보호한다. 샘플 준비 저장소와 테스트 컨테이너들 사이의 추가적인 유체 흐름이 또한 방지된다. 유체 샘플을 디스펜싱하면서 동시에 진단 테스트 디바이스를 밀봉하기 위한 메커니즘은 복잡하지 않으며, 샘플 프로세싱 저장소 내의 단일 구성요소의 이동을 수반한다. 구체적으로, 디스펜싱 메커니즘은, 플런저가 샘플 준비 저장소 내에서 병진이동하고 플런저의 피어싱 단부가 하나 이상의 밀봉부들을 피어싱하여 샘플 준비 저장소와 테스트 컨테이너들을 분리함에 따라 샘플 프로세싱 저장소의 내부 표면들과 직접적으로 접촉하도록 구성된 플런저를 포함한다. 일단 디스펜싱되면, 테스트 컨테이너들 내의 유체 샘플은, 예를 들어, 표적 분석물의 존재 또는 부존재를 결정하기 위해, 증폭 반응을 사용하여 어세이될 수 있다. 유리하게는, 본 개시내용의 진단 테스트 디바이스들은 단일 샘플 준비 저장소로부터 상이한 시약들을 저장하고 있는 2개 이상의 테스트 컨테이너들 내로 유체 샘플의 정밀한 볼륨을 쉽게 디스펜싱할 수 있으며, 이는 단일 샘플의 멀티플렉스 테스트를 가능하게 한다.
본 개시내용의 실시예들은, 테스트 샘플을 준비하고, 그 후에, 예를 들어, 형광 마커들과 함께 증폭에 의해 테스트 샘플을 테스트할 수 있는 디바이스들, 시스템들, 및 방법들을 제공한다. 일 실시예는, 생물학적 또는 환경적 샘플에 대한 진단 테스트를 수행하기 위한 진단 테스트 기구와 함께 사용하기 위한 진단 테스트 어셈블리(본 명세서에서 "카트리지"로도 지칭됨)를 포함한다. 이러한 카트리지는 진단 테스트 장치(본 명세서에서 "기구"로도 지칭됨)와 함께 사용될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 카트리지는 일반적인 테스트 실험실의 시설들을 필요로 하지 않고도 사용자가 쉽게 동작시킬 수 있다.
다음의 설명 전체에 걸쳐, 다양한 실시예들은, 다양한 질병들에 대해 테스트할 수 있는 신속 핵산-기반 진단 시스템의 예시적인 구현예를 참조하여 설명될 것이다. 예시적인 예들로서, 시스템은 임질 및 클라미디아와 같은 성병(sexually transmitted infection; STI)들과 인플루엔자 A 또는 B와 같은 호흡기 감염(respiratory tract infection; RTI)들 테스트할 수 있다. 예시적인 시스템은, 사용의 용이성, 단순성, CLIA 면제가능성(waivability) 및 결과들의 신속 반환 시간(rapid turnaround time; TAT)이 고려되는 현장 진료(Point of Care; POC) 시장을 목표로 한다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 디바이스들, 시스템들, 및 방법들 중 임의의 것은 임의의 다른 의료, 법의학, 또는 다른 애플리케이션에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 개시내용은, 샘플 내의 핵산들의 등온 증폭과 같은 증폭을 수행할 수 있는 디바이스들, 시스템들, 및 방법에 관한 것이다. 특별하게 반대되는 것이 명백하지 않은 한, 용어 증폭이 본 명세서에서 사용될 때, 비제한적으로, 등온 증폭 및 PCR 증폭(실시간 및 정량적 PCR을 포함함)을 포함하는 증폭의 임의의 변형예가 포함되도록 의도된다. 본 개시내용의 디바이스들, 시스템들, 및 방법들이 핵산들의 증폭에 한정되지 않으며 임의의 관심이 있는 표적의 존재 또는 부존재에 대해 샘플을 테스트할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 개시내용의 디바이스들, 시스템들, 및 방법들이, 샘플이 관심이 있는 표적의 존재 또는 부존재에 대해 테스트되기 이전에 샘플을 프로세싱하거나 또는 준비하는 것에 한정되지 않는다는 것이 또한 이해될 것이다.
예시적인 진단 테스트 디바이스
이제 본 개시내용에 따른 예시적인 진단 테스트 디바이스(100)가 도 1 내지 도 7e를 참조하여 설명된다.
진단 테스트 디바이스(100)는, 다양한 관심이 있는 분석물들의 검출을 위해 자동화된 분자 진단 테스트를 수행할 수 있는 신속 핵산-기반 테스트 시스템에 구현된다. 진단 테스트 디바이스(100)는, 테스트 시스템의 진단 기구에 삽입되도록 구성된 카트리지(106)를 포함한다. 하나의 비제한적이 예에서, 카트리지(106)는 소모성 플라스틱 컨테이너이다. 카트리지(106)는 사출-몰딩된 플라스틱 또는 임의의 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다. 카트리지(106)는 바코드, 예를 들어, 카트리지(106)에 첨가될 환자 샘플에 대해 수행될 어세이를 자동으로 식별하기 위해 진단 테스트 장치에 의해 스캔될 수 있는 카트리지(106)의 외부 표면 상에 표시된 바코드를 포함할 수 있다. 이러한 비제한적인 예에서, 어세이는 샘플 준비 어세이, 및 관심이 있는 핵산들의 검출을 위한 등온 증폭 어세이를 포함한다. 사용자는 기구 상의 터치스크린을 통해 또는 바코드 스캔을 통해 환자 및/또는 샘플 정보를 입력할 수 있다.
카트리지(106)에 추가하여, 진단 테스트 디바이스(100)는 도 1에 예시된 바와 같이 카트리지(106)와 인터페이스하도록 구성된 디스펜싱 메커니즘(102)을 포함한다. 카트리지(106)는 카트리지 몸체(108), 테스트 컨테이너(112), 및 하나 이상의 밀봉부들(110a 및 110b)을 포함할 수 있다. 진단 테스트 디바이스(100)는 카트리지 몸체(108)의 제1 단부(120)를 폐쇄하도록 구성된 마개를 포함할 수 있다. 예를 들어, 진단 테스트 디바이스는 디스펜싱 캡(114) 및/또는 운송 캡(116)을 포함할 수 있다. 디스펜싱 캡(114)은 디스펜싱 메커니즘(102)에 결합될 수 있다. 디스펜싱 메커니즘(102)은 하나 이상의 밀봉 부재들(104), 예를 들어, o-링, 개스킷, 또는 그로밋(grommet)을 포함할 수 있다. 도 1의 비제한적인 실시예에서, 하나 이상의 밀봉 부재들(104)은 2개의 o-링들을 포함한다. 도 2 및 도 3에 예시된 바와 같이, 디스펜싱 캡(114) 및 운송 캡(116)은 각각 제1 단부(120)를 폐쇄하거나 또는 밀봉하기 위해 카트리지 몸체(108)의 제1 단부(120)에 부착되도록 구성된다. 일 예에서, 운송 캡(116)은 제1 단부(120)를 가역적으로 폐쇄하거나 또는 밀봉하도록 구성되며, 디스펜싱 캡(114)은 제1 단부(120)를 비가역적으로 폐쇄하거나 또는 밀봉하도록 구성된다. 카트리지 몸체(108)는 샘플 준비 저장소(202) 및 하나 이상의 원통형 챔버들(206)을 포함한다. 카트리지 몸체(108)는 샘플 준비 저장소(108) 및 하나 이상의 원통형 챔버들(206)을 형성할 수 있다. 샘플 준비 저장소(202) 및 하나 이상의 원통형 챔버들(206) 내에 존재하는 유체와 같은 물질은 카트리지(108) 내에 봉입(enclose)될 수 있다. 테스트 컨테이너(112)는 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)을 포함한다. 테스트 컨테이너(112)는 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)을 형성할 수 있다. 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내에 존재하는 유체와 같은 물질은 테스트 컨테이너(112) 내에 봉입될 수 있다.
카트리지(106)의 테스트 컨테이너(112)는 임의의 적절한 크기와 형상을 취할 수 있다. 도 1 내지 도 7의 비제한적인 실시예에서, 테스트 컨테이너(112)는 하나 이상의 튜브들을 포함하며, 여기서 각각의 튜브는 단일 진단 테스트 저장소(204)를 형성한다. 그러나, 다른 구성들이 적절하게 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 4h는 테스트 컨테이너(112)의 도면을 예시한다. 관심이 있는 분석물의 증폭은 테스트 컨테이너(112)의 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내에서 발생할 수 있다. 밀봉부들(110a 및/또는 110b)로 카트리지 몸체(106)에 부착될 때, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)은 서로 물리적으로 그리고 유체적으로 분리된다. 카트리지 몸체(108)의 제1 단부(120) 반대편의 제2 단부(118)는 테스트 컨테이너(112)에 결합될 수 있다. 다른 구성들이 적절하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 다른 비제한적인 실시예에서, 카트리지 몸체(108) 및 테스트 컨테이너(112)는 단일 구조체 내에 통합된다. 관심이 있는 하나 이상의 분석물들의 비제한적으로 등온 증폭과 같은 증폭 및 비제한적으로 형광 검출과 같은 검출은 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)에서 일어날 수 있다. 광학적 신호들은 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로 보내질 수 있으며, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로부터 방출된 광학적 신호들이 검출될 수 있고, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로 보내질 수 있는 관심이 있는 하나 이상의 분석물들의 존재, 부존재, 및 일부 경우들에서는 양에 상관될 수 있다. 테스트 컨테이너(112)의 벽들은 플라스틱, 예를 들어 폴리프로필렌 재료 또는 임의의 다른 적절한 재료(예컨대, 비제한적으로, 폴리에틸렌)를 포함할 수 있다. 테스트 컨테이너(112)의 벽들을 통한 광학적 신호들의 전달을 용이하게 하기 위해 투명하거나 또는 실질적으로 투명한 재료를 선택하는 것이 바람직할 수 있다.
본 개시내용이 도 1 및 도 4h에 도시된 바와 같이 2개의 진단 테스트 저장소들(204)을 갖는 테스트 컨테이너들(112)에 한정되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 테스트 컨테이너(112)는 하나의 진단 테스트 저장소(204)로 구현될 수 있다. 대안적으로, 테스트 컨테이너(112)는 3개, 4개, 또는 그 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로 구현될 수 있다.
테스트 컨테이너(112)는 검출 탭(432)을 포함할 수 있다. 검출 탭(432)은 진단 테스트 장치 내에 수용된 테스트 컨테이너(112)의 존재 또는 부존재의 검출을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 진단 테스트 장치는, 테스트 컨테이너(112)의 검출 탭(432)과 상호작용하도록 구성된 기계적 센서와 같은 센서를 포함할 수 있다. 진단 테스트 장치 내로 테스트 컨테이너(112)를 삽입하는 것은 검출 탭(432)이 진단 테스트 장치의 기계적 센서를 누르게 할 수 있으며, 이는, 테스트 컨테이너(112)가 진단 테스트 장치 내에 적절하게 안착되었다는 것을 나타낸다. 다른 구성들이 적절하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 진단 테스트 장치는, 테스트 장치(112)가 적절하게 안착될 때 검출 탭(432)에 의해 중단되는 광학적 신호를 방출하는 광학적 센서를 포함할 수 있다. 검출 탭(432)은 도 4h에 예시된 바와 같이 "계단형(stepped)" 형상을 포함할 수 있다. 테스트 컨테이너(112)는 또한, 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 카트리지 몸체(108)에 대한 테스트 컨테이너(112)의 부착을 용이하기 하기 위한 립(lip)(430)을 포함할 수 있다.
하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)은 특정 진단 테스트를 실행하기 위한 반응 성분들로 사전-로딩될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)은 동결건조된 시약들을 포함할 수 있다. 동결건조된 시약들은, 효소들, 프라이머(primer)들, 프로브(probe)들, 비콘들, 염들 및/또는 어세이 반응들에서 사용되는 다른 시약들을 포함할 수 있다. 혼합 비드(bead)들이 또한 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내에 포함될 수 있다. 비드들은 자성 비드들일 수 있다. 비드들은 동결건조된 시약들의 펠릿 내부에 내장될 수 있다. 유체 샘플이 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내로 도입되고 동결건조된 시약들을 재수화시킬 때, 비드들은 유체 샘플과 동결건조된 시약들의 혼합을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 비드들은 자기력의 영향 하에서 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내에서 이동되어 하나 이상의 테스트 저장소들(204) 내의 임의의 액체 내의 모션을 야기하고 동결건조된 시약들을 용해시키는 데 도움을 줄 수 있다. 비드는 스테인리스 스틸 또는 임의의 다른 적절한 재료를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)은 액체 시약들로 사전-로딩될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 예를 들어, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내에 포함된 자성 비드들을 교반함으로써 유체 샘플과 사전로딩된 액체 시약들을 혼합하는 것이 여전히 바람직할 수 있다.
도 4a 내지 도 4g는 본 개시내용에 따른 카트리지 몸체(108)의 측면들을 예시한다. 도 4d의 단면도에 도시된 바와 같이, 카트리지 몸체(108)는 샘플 준비 저장소(202) 및 하나 이상의 원통형 챔버들(206)을 포함한다. 카트리지 몸체(108)는 또한 키(key)(402), 제1 단부(120)에서의 나사산이 형성된 벽(404), 제2 단부(118)에서의 립(406), 잠금 나사산(412), 및 차단 플랜지(flange)(428)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 원통형 챔버들(206)의 밑면(410)이 또한 도 4a 및 도 4d에 예시된다. 카트리지 몸체(108)는 또한 원통형 챔버(206)의 하부 표면(424)을 포함할 수 있다. 샘플 준비 저장소(202)는 특정 진단 테스트를 실행하기 위한 반응 성분들로 사전-로딩될 수 있다. 예를 들어, 샘플 준비 저장소(202)는 샘플 준비 유체의 볼륨으로 사전-로딩될 수 있다. 샘플은, 샘플 준비 저장소(202) 내로 삽입될 수 있는 면봉에서 운반될 수 있다. 샘플 준비 저장소(202)는, 면봉으로부터 샘플 준비 유체 내로 샘플을 씻어내어(wash) 샘플 준비 저장소(202) 내에 유체 샘플을 생성하기 위한 샘플 준비 유체를 포함할 수 있다. 샘플 준비 저장소(202) 내의 유체 샘플은 DNA 및/또는 RNA와 같은 핵산들을 수집하거나 및/또는 농축하기 위한 프로세싱을 겪도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 준비 유체는 용출 용해 완충액(elution lysis buffer; ELB)을 포함할 수 있다. 예시적인 예들에서, ELB는 적혈구 용해 완충액(red blood cell lysis buffer; RBCC), 글리신 러닝 완충액(glycine running buffer solution; GRBS), 및/또는 도데실황산나트륨 용액(sodium dodecylsulfate solution; SDS)을 포함할 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 샘플 준비 유체는 샘플 준비 저장소(202) 내로 사전-로딩될 필요가 없으며, 샘플이 도입되기 직전에 로딩될 수 있다.
도 4b는, 카트리지 몸체(108)의, 도 4a에서 점선 직사각형으로 표시된 제2 단부(118)의 하향식 단면도를 도시한다. 도 4c는 도 4a에 도시된 점선(422)로부터의 측면 단면도를 도시한다.
샘플 준비 저장소(202)는 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)보다 몇 배 더 큰 유체 볼륨을 가질 수 있다. 예시적인 예로서, 샘플 준비 저장소(202)는 약 6 mL의 볼륨을 가질 수 있으며, 반면 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)은 약 400 μL의 결합된 총 유체 볼륨을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 샘플 준비 저장소(202)는 0 내지 5 mL 사이의, 0.5 내지 4.5 mL 사이의, 1 내지 4.0 mL 사이의, 1.5 내지 3.5 mL 사이의, 2 내지 3 mL 사이의, 또는 이러한 범위들 또는 값들 중 임의의 것 내의 또는 이에 의해 경계가 정해진 임의의 값 또는 범위의 유체 볼륨을 홀딩할 수 있지만, 이러한 값들 또는 범위들 외부의 값들이 일부 경우들에서 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 샘플 준비 저장소(202)는 1 내지 3 mL 사이의 유체 볼륨을 홀딩할 수 있다. 샘플 준비 저장소(202)에 의해 실제로 홀딩되는 샘플 준비 유체의 양은 특정 어세이에 의존할 수 있다.
하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)은, 비제한적으로, 도 8을 참조하여 이하에서 설명되는 예시적인 프로세스를 포함하는, 본 개시내용에 따른 프로세스를 통해 샘플 준비 저장소(202)로부터 유체 샘플의 미리 결정된 볼륨을 수용하도록 구성된다. 하나 이상의 진단 테스트 저장소(204)는, 최대 50 μL의 액체, 최대 75 μL의 액체, 최대 100 μL의 액체, 최대 150 μL의 액체, 최대 200 μL의 액체, 최대 250 μL의 액체, 최대 300 μL의 액체, 최대 350 μL의 액체, 최대 400 μL의 액체, 최대 450 μL의 액체, 최대 500 μL의 액체, 최대 1000 μL의 액체, 또는 이러한 범위들 또는 값들 중 임의의 것 내의 또는 이에 의해 경계가 정해진 임의의 값 또는 범위의 유체 볼륨을 홀딩할 수 있지만, 이러한 값들 또는 범위들 외부의 값들이 일부 경우들에서 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)은 200 μL의 유체 볼륨을 홀딩할 수 있다.
일부 예들에서, 카트리지 몸체(108)는 샘플 준비 저장소(202)의 내용물들의 신속한 가열을 용이하게 하기 위한 기하구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카트리지 몸체(108)는 상대적으로 높은 표면적-대-볼륨 비율을 가질 수 있으며, 이는, 예를 들어, 타원형(oblong) 단면을 가짐으로써 신속한 가열을 용이하게 할 수 있다. 카트리지 몸체(108)의 벽들은 폴리프로필렌 재료 또는 임의의 다른 적절한 재료(예컨대, 비제한적으로, 폴리에틸렌)를 포함할 수 있다. 도 4a 내지 도 4g에 도시된 실시예에서, 카트리지 몸체(108)는 제1 단부(120) 근처의 원형 측방 단면을 갖는 것으로부터 카트리지 몸체(108) 내의 하부에 타원형 측방 단면을 갖는 것으로 전환된다. 도 4d, 도 4e, 및 도 4g에 도시된 바와 같이, 카트리지 몸체(108)의 경사진 벽(426)은, 원형 측방 단면으로부터 타원형 측방 단면으로 전환되는 특징이다. 제1 단부(120)에 가장 가까운 경사진 벽(246)의 부분에서, 측방 단면은 상대적으로 원형이며, 이는 원통형 챔버들(206)에 근접할수록 상대적으로 타원형이 된다.
이제 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 디스펜싱 캡(114)은 잠금 탭(502), 내부 나사산들(504), 초과이동 탭(506), 플러그 밀봉부(508), 및 플랜지(512)로부터 돌출하는 내부 링(510)을 포함한다. 이러한 비제한적인 실시예에서, 내부 링(510)은 플랜지(512)의 내부 표면으로부터 돌출하는 융기된 환형 부분이다. 플랜지(512)는, 디스펜싱 메커니즘(102)이 디스펜싱 캡(114)에 결합될 때 디스펜싱 메커니즘(102)의 단부(606)의 적어도 일 부분을 둘러싸도록 구성된다. 내부 링(510)은, 디스펜싱 캡(114)이 디스펜싱 메커니즘(102)의 단부(606)에 결합될 때 디스펜싱 메커니즘(102)을 중심으로 자유롭게 회전하는 것을 가능하게 하는 방식으로 디스펜싱 메커니즘(102)의 단부(606)에서 대응하는 링(610)과 맞물린다. 본 개시내용이 실시예들에서, 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 디스펜싱 메커니즘(102)이 카트리지 몸체(108) 내로 삽입된 이후에 고정된 상태로 유지되더라도 디스펜싱 캡(114)은 디스펜싱 메커니즘(102)의 길이방향 축을 중심으로 회전한다.
이러한 비제한적인 예에서, 내부 링(510) 및 링(610)은 유연한 억지 끼워맞춤으로 가역적으로 결합되며, 이는 링(610)이 가역적으로 내부 링(510) 내로 스냅(snap)되고 그 밖으로 스냅되는 것을 가능하게 한다. 디스펜싱 캡(114)을 디스펜싱 메커니즘(102)에 결합하기 위한 다른 메커니즘들이 적절하게 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
카트리지 몸체(108)의 제1 단부(120)에서의 나사산이 형성된 벽(404)은 캡, 예를 들어, 디스펜싱 캡(114) 또는 운송 캡(116)에 의해 맞물릴 수 있다. 잠금 나사산(412)을 포함하는 카트리지 몸체(108)의 실시예들에서, 잠금 나사산들(412)은 또한 캡, 예를 들어, 디스펜싱 캡(114)에 의해 맞물릴 수 있다. 디스펜싱 캡(114)의 잠금 탭(502)을 잠금 나사산(412)을 지나 제1 방향(이러한 예에서, 시계 방향)으로 비트는 것은 디스펜싱 캡(114)이 카트리지 몸체(108)의 제1 단부(120)에 잠기게 하며, 이는, 제1 방향에 반대되는 제2 방향(이러한 예에서, 반시계 방향)으로의 디스펜싱 캡(114)의 모션을 억제하거나 및/또는 방지한다. 도 5d는 잠금 나사산(412)에 대해 위치된 잠긴 위치의 잠금 탭(502)을 도시한다. 잠긴 위치에서, 디스펜싱 캡(114)은 잠금 나사산(412)과 비가역적으로 맞물려서, 사용자는 디스펜싱 캡(114)을 풀고(unthread) 카트리지 몸체(108)로부터 디스펜싱 캡(114)을 분리할 수 없다. 유리하게는, 잠금 나사산(412)을 포함하는 카트리지 몸체(108)의 실시예들은, 일단 디스펜싱 캡(114)이 잠금 나사산(412)과 맞물리면 디바이스(100) 내부의 유체 샘플을 완전히 밀봉할 수 있다. 이는, 진단 테스트가 수행되는 동안에 또는 그 이후에 디바이스(100)로부터의 유체 샘플(100)의 의도하지 않은 오염 또는 누설을 방지할 수 있다.
도 5e에 도시된 바와 같이, 카트리지 몸체(108)의 차단 플랜지(428)는 디스펜싱 캡(114)의 초과이동 탭(506)과 맞물릴 수 있다. 차단 플랜지(428)는 초과이동 탭(506)이 이동하는 것을 차단할 수 있으며, 그럼으로써 디스펜싱 캡(114)이 제1 방향(이러한 예에서, 시계 방향)으로 추가적으로 회전하는 것을 방지하거나 또는 억제할 수 있다. 일부 실시예들에서, 차단 플랜지(428)와 초과이동 탭(506)의 맞물림은, 디스펜싱 캡(114)이, 잠금 탭(502)과 잠금 나사산(412)의 맞물림을 위한 위치와 실질적으로 동일한 위치에 있을 때 발생한다. 다시 말해서, 일부 실시예들에서, 잠금 나사산(412) 및 차단 플랜지(428) 각각은 잠금 탭(502) 및 초과이동 탭(506) 각각과 맞물릴 수 있으며, 그 결과 디스펜싱 캡(114)은, 일단 디스펜싱 캡(114)이 잠긴 위치로 비틀렸으면 시계방향으로 비틀릴 수 없으며 또한 시계방향으로도 비틀릴 수 없다. 맞물릴 때, 차단 플랜지(428) 및 초과이동 탭(506)은 디스펜싱 캡(114)의 회전 모션을 방지한다. 디스펜싱 캡(114)의 추가적인 회전 모션이 방지되거나 및/또는 억제될 때, 카트리지 몸체(108)의 단부(410)를 향한 디스펜싱 캡(102)의 병진이동 모션이 또한 방지되거나 및/또는 억제된다. 유리하게는, 본 개시내용의 실시예들은, 카트리지 몸체(108)의 단부(410)를 향한 디스펜싱 캡(102)의 병진이동 모션이 카트리지 몸체의 단부(410)로부터 매우 정밀한 미리 결정된 거리에서 정지되는 것을 가능하게 하며, 그 결과, 유체의 정밀한 미리 결정된 볼륨이 샘플 준비 저장소(202)로부터 하나 이상의 진단 테스트 저장소(204)로 일관되게 디스펜싱된다. 일부 비제한적인 예들에서, (잠긴 위치를 지나) 시계 방향으로의 다른 7 내지 10도의 디스펜싱 캡(114)의 추가적인 회전은 추가적인 10 μL 의 유체가 샘플 준비 저장소(202)로부터 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로 디스펜싱되는 것을 야기하였다. 특정 실시예들에서, 추가적인 10 μL 디스펜싱은 디스펜싱되는 볼륨의 10% 오차이다. 따라서, 차단 플랜지(428) 및 초과이동 탭(506)을 구현하는 본 개시내용의 실시예들은, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로 유체의 정밀한 볼륨을 일관적으로 전달하여 테스트의 신뢰성 및 정확성을 증가시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서, 카트리지 몸체(108)는, 유리하게는 카트리지 몸체(108)의 성형성 및 제조가능성을 개선하도록 위치되는 특징부들을 포함한다. 하나의 비제한적인 예에서, 잠금 나사산(412) 및 차단 플랜지(428)를 포함하는 카트리지 몸체(108)의 돌출부는 대략 카트리지 몸체(108)의 상부 부분의 원주의 절반 미만만큼(예를 들어, 원주의 약 170°) 연장된다. 일부 다른 실시예들에서, 돌출부는 카트리지 몸체(108)의 원주의 실질적으로 더 많은 또는 더 적은 부분, 예를 들어, 원주의 330° 또는 원주의 45°를 둘러쌀 수 있다. 카트리지 몸체(108)가 단일 몰딩된 플라스틱 피스인 실시예들에서, 카트리지 몸체(108)의 원주의 180° 미만을 둘러싸는 돌출부는 더 양호한 성형성을 가질 수 있다. 이는, 이러한 비제한적인 예들에서, 그 위에 잠금 나사산(412) 및 차단 플랜지(428)가 위치되는 돌출부가 제조 프로세스 동안(예를 들어, 사출 몰딩 프로세스 동안) 사용되는 분할 라인과 교차하지 않기 때문이다.
도 5b 및 도 5c를 참조하면, 디스펜싱 캡(114)의 플러그 밀봉부(508)는 디스펜싱 캡(114)의 상단 내부 표면으로부터 연장되는 환형 플랜지이다. 잠긴 위치에 있을 때, 플러그 밀봉부(508)는 카트리지 몸체(108)의 제1 단부(120)와 맞물릴 수 있다. 예를 들어, 플러그 밀봉부(508)의 외부 표면은, 도 5c에 예시된 바와 같이, 카트리지 몸체(108)의 제1 단부(120)의 내부 표면과 직접적으로 접촉할 수 있다. 플러그 밀봉부(508)는 카트리지 몸체(108) 내의 유체가 제1 단부(120)를 통해 샘플 준비 저장소(202) 밖으로 빠져나가거나 또는 누설되는 것을 방지할 수 있다. 추가적으로, 플러그 밀봉부(508)는 샘플 준비 저장소 내의 유체가 나사산이 형성된 벽(404) 및/또는 나사산들(504)과 접촉하는 것을 방지하거나 및/또는 억제할 수 있다. 따라서, 플러그 밀봉부(508)를 갖는 디스펜싱 캡(114)을 구현하는 본 개시내용의 실시예들은 유리하게는, 외부 환경이 병원체들을 포함할 수 있는 샘플 준비 저장소(202) 내의 유체로 오염될 위험성을 감소시키거나 또는 제거할 수 있다.
키(402)를 포함하는 카트리지 몸체(108)의 실시예들에서, 키(402)는 진단 테스트 장치와 맞물릴 수 있다. 키(402)는 사용자가 카트리지(106)를 진단 테스트 장치 내에 정확하게 배향시키는 것을 도울 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 키(402)는 카트리지(106)의 삽입을 표시하기 위해 진단 테스트 장치에 의해 센싱될 수 있다.
카트리지 몸체(108)의 하단 근처의 내부 표면 또는 벽(420)은, 적어도 하나의 챔버, 예를 들어, 원통형 챔버(206)의 측면들을 정의하도록 형상화될 수 있다. 도 4a 내지 도 4g의 실시예에서, 원통형 챔버들(206)의 측면들은 내부 표면(420)에 의해 형성된다. 예시된 실시예들의 카트리지 몸체(108)가 2개의 원통형 챔버들(206)을 포함하지만, 다른 실시예들은 하나 또는 더 많은 원통형 챔버들(206)을 포함할 수 있다. 원통형 챔버들(206)은 개구부들(418)을 포함할 수 있다. 이러한 개구부들은 샘플 준비 저장소(202)로부터 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로의 액체의 디스펜싱을 용이하게 한다. 개구부들(418)은 밀봉부(110a)에 의해 커버될 수 있다. 특정 실시예들에서, 각각의 개구부(418)는 자체적인 밀봉부(110a)에 의해 커버될 수 있으며, 그 결과 각각의 개구부(418)에 대해 하나의 밀봉부(110a)가 있다.
본 개시내용의 카트리지 몸체(108)가 도 1 내지 도3, 도 4a 내지 도 4g, 및 도 7a 내지 도 7e에 도시된 바와 같이 2개의 원통형 챔버들(206)에 한정되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 카트리지 몸체(108)는 하나의 원통형 챔버(206)로 구현될 수 있다. 대안적으로, 카트리지 몸체(108)는 3개, 4개, 또는 그 이상의 원통형 챔버들(206)로 구현될 수 있다. 카트리지 몸체(108)의 원통형 챔버들(206)의 수는 테스트 컨테이너(112)의 진단 테스트 저장소들(204)의 수에 대응할 수 있다.
밀봉부들(110a 및 110b)은 호일 재료를 포함할 수 있으며, 기계적 힘의 적용에 의해 피어싱될 수 있다. 밀봉부들(110a 및 110b)은 동일한 재료일 필요는 없지만, 일부 실시예들에서 이들은 동일한 재료일 수 있다. 밀봉부(110b)는 샘플 준비 저장소(202)의 제1 단부(434)에서의 개구부를 커버하기 위해 테스트 컨테이너(112)에 부착되어 샘플 준비 저장소(202)와 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)을 분리할 수 있다. 하나의 비제한적인 실시예에서, 카트리지 몸체(108) 및 테스트 컨테이너(112)는 단일 카트리지(106 내)로 결합될 때, 2개의 밀봉부들(110a 및 110b)은 함께 눌린다. 밀봉부(110b)를 테스트 컨테이너(112)이 상단에 부착하는 것이 바람직할 수 있다. 테스트 컨테이너(112)가 동결건조된 시약들을 홀딩하는 특정 실시예들에서, 예를 들어, 밀봉부(110b)의 부착은, 테스트 컨테이너(112) 및 카트리지 몸체(108)가 결합되기 이전에 수분 및/또는 다른 잠재적인 오염물질들이 테스트 컨테이너(112)에 진입하지 않는 것을 보장할 수 있다. 테스트 컨테이너(112) 내의 수분 및/또는 오염물질들의 존재는 부정확한 어세이 결과들, 예를 들어, 위양성들 또는 위음성들을 야기할 수 있다. 하나 이상의 원통형 챔버들(206)의 밑면(410)에 부착될 때, 밀봉부(110a)는 유체, 예를 들어, 액체 완충액을 샘플 준비 저장소(202) 및 원통형 챔버들(206) 내에 홀딩할 수 있다. 예시적인 예들로서, 밀봉부(110a)는 열 밀봉에 의해 원통형 챔버들(206)의 밑면에 부착될 수 있으며, 밀봉부(110b)도 또한 열 밀봉에 의해 테스트 컨테이너(112)의 상단에 부착될 수 있다.
일부 실시예들에서, 각 밀봉부(110) 중 하나만이 있을 수 있다. 이러한 실시예들에서, 밀봉부(110)는 원통형 챔버들(206)의 개구부들(418)을 커버하도록 부착될 수 있거나, 또는 밀봉부(110)는, 테스트 컨테이너(112) 및 카트리지 몸체(108)가 결합되기 이전에 테스트 컨테이너(112)의 제1 단부(434)를 커버하도록 부착될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 단일 밀봉부(110)는 하나 이상의 진단 테스트 저장소들로부터 분리된 샘플 준비 저장소(202) 내의 유체를 유지할 수 있다. 마찬가지로, 단일 밀봉부(110)는 샘플 준비 저장소(202)로부터 분리된 진단 테스트 저장소(204) 내의 임의의 동결건조된 시약을 유지할 수 있다.
예시적인 디바이스(100)에서, 카트리지 몸체(108)는, 최종 사용자에 의한 동작 이전에 디바이스의 제조 및 조립 동안 테스트 컨테이너(112)에 결합된다. 다른 실시예들이 적절하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 다른 비제한적인 실시예에서, 디바이스(100)는, 테스트 컨테이너(112)와 일체로 형성된 카트리지 몸체(108)를 포함하는 단일의 단일 구조체로 형성된다. 또 다른 비제한적인 실시예에서, 카트리지 몸체(108) 및 테스트 컨테이너(112)는 최종 사용자에게 별도로 운송되며, 최종 사용자는 동작 이전에 카트리지 몸체(108)와 테스트 컨테이너(112)를 결합한다.
카트리지 몸체(108)는, 비제한적으로 테스트 컨테이너(112)의 외부 표면 상의 립(430)에 정합적으로 연결되는 립(406)과 같은 임의의 수의 결합 메커니즘들을 사용하여 테스트 컨테이너(112)에 연결될 수 있다. 그 사이에 밀봉부(110a 및/또는 110b)가 있는 샘플 준비 저장소(202) 및 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)은 카트리지(106)를 형성하기 위해 결합될 수 있다. 따라서, 밀봉부(110a)는 내부 표면(420)에 의해 형성된 2개의 원통형 챔버들의 하단을 정의할 수 있다. 밀봉부(110b)는 2개의 진단 테스트 저장소들(204)의 상단을 정의할 수 있다. 단일 결합된 구조체를 형성하기 위해 그 사이에 밀봉부(110a)를 두고 샘플 준비 저장소(202)와 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)을 결합하는 것은, 예를 들어, 초음파 용접, 접착제, 스냅-피팅(snap-fit) 연결, 이들의 조합, 또는 임의의 다른 적절한 결합 메커니즘에 의해 달성될 수 있다. 샘플 준비 저장소(202)와 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)은 원통형 챔버들(206) 및/또는 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내의 압력의 축적에 저항하기 위해 충분히 강하게 결합된다. 샘플 준비 저장소(202)와 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)이 초음파 용접을 통해 결합되는 실시예들에서, 테스트 컨테이너(112)는 하나 이상의 돌출부들(438)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 돌출부들(438)은 립(430)의 외부 표면 주위로 이격된다. 하나 이상의 돌출부들(438)은, 초음파 용접 동안 카트리지 몸체(108)의 제2 단부(118)의 립(406) 및 단부(410)에 대해 테스트 컨테이너(112)를 정렬하는 데 도움을 줄 수 있다. 하나 이상의 돌출부들(438)은, 초음파 용접 동안 카트리지 몸체(108)의 제2 단부(118)의 립(406)에 대해 테스트 컨테이너(112)의 중심을 맞추는 데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 돌출부들은, 테스트 컨테이너(112)는 립(406)의 에지들로부터 대략적으로 또는 실질적으로 등거리라는 것을 보장할 수 있다. 그럼으로써 하나 이상의 돌출부들(438)은 초음파 용접의 일관성 및/또는 강도를 개선할 수 있다.
도 5는, 본 개시내용의 실시예들에 따른 디스펜싱 메커니즘(102)에 결합될 수 있는 디스펜싱 캡(114)을 예시한다. 디스펜싱 캡(114)은 카트리지 몸체(108)의 나사산이 형성된 벽(404)과 맞물리도록 구성된 나사산들(504)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예들에서, 디스펜싱 캡(114)은, 카트리지 몸체(108)의 잠금 나사산(412)과 맞물릴 수 있는 잠금 탭(502)을 포함한다. 일단 디스펜싱 캡(114)의 잠금 탭(502)이 잠금 나사산(412)을 지나 회전되면, 어느 하나의 방향으로의 추가적인 회전이 방지되거나 또는 억제될 수 있고, 디스펜싱 캡(114)은 카트리지 몸체(108)에 잠길 수 있다.
도 6a 및 도 6b의 디스펜싱 메커니즘(102)의 측면들을 예시한다. 디스펜싱 메커니즘(102)은 샤프트(604), 하나 이상의 피어싱 부재들(602), 및 하나 이상의 밀봉 부재들(104)을 포함한다. 본 개시내용의 실시예들에서, 피어싱 부재들 및 밀봉 부재들(104)의 수는 원통형 챔버들(206)의 수 및 진단 테스트 저장소들(204)의 수에 대응한다. 따라서, 피어싱 부재들(602), 밀봉 부재들(104), 원통형 챔버들(206), 및 진단 테스트 저장소들(204)은 1-대-1 대응관계이다.
디스펜싱 메커니즘(102)의 샤프트(604) 및 피어싱 부재(602)는 플라스틱을 포함할 수 있다. 플라스틱은, 예를 들어, 폴리카보네이트, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitirlie butadiene styrene; ABS), 나일론, 다른 열 플라스틱, 폴리프로필렌 재료 또는 임의의 다른 적합한 재료(예컨대, 비제한적으로, 폴리에틸렌)일 수 있다. 피어싱 부재(602)는 밀봉부(110a)와 같은 밀봉부를 피어싱하기에 충분한 스파이크(spike) 또는 다른 상대적으로 날카로운 특징부를 포함할 수 있다. 일 예에서, 피어싱 부재(602)는 스파이크형 로드(rod)를 포함한다. 도 6b에 예시된 바와 같이, 피어싱 부재(602)의 외부 프로파일 및 단면은 십자-형상(cross-shape) 및/또는 플러스 기호 형상일 수 있다. 피어싱 부재들(602)은 챔퍼링된(chamfered) 또는 경사진(beveled) 표면들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6a 및 도 6b의 비제한적인 실시예에서, 피어싱 부재들(602) 각각의 일 섹션은 챔퍼링된 표면(614)을 포함한다. 십자 및/또는 플러스 기호 형상들은, 챔퍼링된 표면(614)이 계속해서 개구부를 확장하는 동안 유체가 피어싱 부재(602)의 오목한 표면들을 지나 더 쉽게 흐를 수 있기 때문에 피어싱 부재(602)를 지나고 그리고 피어싱된 밀봉부(110a)를 통하는 유체의 흐름을 용이하게 할 수 있다. 유리하게는, 피어싱 부재(602)의 십자-형상 또는 플러스-기호 형상은, 샘플 준비 저장소(202)로부터 밀봉부(110a)를 통한 유체의 흐름을 용이하게 하는 형상 및 크기를 갖는 개구부를 밀봉부(110a)에 형성할 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 밀봉부(110a)에 생성된 개구부의 형상과 크기는, 개구부를 통항 유체의 통과를 방해하거나 또는 저해할 수 있는 밀봉 재료의 리브(leave)들 또는 섹션들을 형성하지 않는다.
또한, 피어싱 부재(602)의 십자-형상 또는 플러스-부호 형상은 유리하게는, 개구부가 밀봉부(110a)에 완전히 형성되기 이전에 공기가 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)을 떠나서 샘플 준비 저장소(202)에 진입하는 것을 가능하게 할 수 있다. 예를 들어, 공기는, 챔퍼링된 표면(614)이 계속해서 개구부를 확장하는 동안 피어싱 부재(602)의 오목한 표면들을 지나 이동할 수 있다. 따라서, 원래는 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내로의 유체의 흐름을 방해하는 역할을 했을 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)에 축적된 압력이 개구부가 형성됨에 따라 감소될 수 있다. 이는, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내의 공기가 가압되는 시나리오들에서 특히 유리한다. 피어싱 부재(602)의 실시예들의 이상에서 설명된 이점들이 또한 밀봉부(110b)에서의 개구부의 형성에 적용가능하다는 것이 이해될 것이다.
본 개시내용의 디스펜싱 메커니즘(102)이 도 1, 및 도 6a 내지 도 7c에 도시된 바와 같은 2개의 피어싱 부재들(602)로 한정되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 디스펜싱 메커니즘(102)은 하나의 피어싱 부재(602)로 구현될 수 있다. 대안적으로, 디스펜싱 메커니즘(102)은 3개, 4개, 또는 그 이상의 디스펜싱 부재들(602)로 구현될 수 있다. 디스펜싱 메커니즘(102)의 피어싱 부재들(602)의 수는 카트리지 몸체(108)의 원통형 챔버들(206)의 수에 대응할 수 있다.
디스펜싱 메커니즘(102)은 하나 이상의 밀봉 부재들(104), 예를 들어, o-링, 개스킷, 또는 그로밋을 포함할 수 있다. 밀봉 부재(104)는 피어싱 부재(602)의 적어도 일 부분을 둘러쌀 수 있다. 도 6a 및 도 6b는, 밀봉 부재들(104)이 o-링들인 실시예들을 예시한다. 도 6c 내지 도 6f는, 밀봉 부재들(104)이 하나 이상의 개스킷들인 대안적인 실시예를 예시한다. 도 6e 및 도 6f는 밀봉 부재들(104)의 대안적인 실시예의 상면도 및 저면도이다. 밀봉 부재들(104)이 도 6d에 도시된 것과 같은 개스킷들인 특정 실시예들에서, 밀봉 부재는 디스펜싱 메커니즘(102)과는 별도로 형성되고 피어싱 부재들(602)에 걸쳐 개스킷 밀봉 부재(104)를 푸시함으로써 디스펜싱 메커니즘(102)에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 개스킷 밀봉 부재(104)는 피어싱 부재들(602)의 제조 동안 피어싱 부재들(602) 상에 오버몰딩될 수 있다. 도 6c 내지 도 6f의 비제한적인 예에서, 개스킷은 2개의 채널들(610)을 형성하는 재료의 단일 피스이며, 각각의 채널(610)은 하나의 피어싱 부재(602)를 수용하도록 구성된다. 개스킷은 또한 소정의 거리로 분리된 2개의 환형 부분들(612)을 포함한다.
피어싱 부재(602)가 스파이크형 로드를 포함하는 일 예에서, 밀봉 부재는 스파이크형 로드를 둘러싸는 밀봉 부재(104)를 포함한다. 밀봉 부재(104)는 내부 표면(420)과 직접적으로 접촉하도록 구성될 수 있다. 밀봉 부재(104)가 2개의 o-링들을 포함하는 실시예들에서, 각각의 o-링의 실질적으로 전체 원주는 카트리지 몸체(108)의 원통형 챔버(206)의 내부 표면(420)과 직접 접촉할 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 예시된 비제한적인 예와 같은 일부 경우들에서, 각각의 o-링은 소정의 거리로 분리된 2개의 환형 부분들을 포함한다. 각각의 환형 부분(612)의 실질적으로 전체 원주는 카트리지 몸체(108)의 원통형 챔버(206)의 내부 표면(420)과 직접 접촉할 수 있다. 일부 경우들에서, 2개의 독립적인 환형 부분들의 존재는 내부 표면(420)에 대해 2-파트 밀봉부를 형성할 수 있으며, 이는 하나의 환형 부분이 내부 표면에 대해 효과적인 밀봉부를 형성하지 않는 경우에 중복성(redundancy)을 제공한다. 밀봉 부재(104)가 도 6c 내지 도 6f에 예시된 것과 같은 개스킷을 포함하는 실시예들에서, 각각의 환형 부분(612)의 실질적으로 전체 원주는 카트리지 몸체(108)의 원통형 챔버(206)의 내부 표면(420)과 직접 접촉한다. 이러한 실시예들에서, 소정의 거리로 분리된 2개의 독립적인 환형 부분들(612)의 존재는 내부 표면(420)에 대해 2-파트 밀봉부를 형성할 수 있으며, 이는 하나의 환형 부분(612)이 내부 표면(420)에 대해 효과적인 밀봉부를 형성하지 않는 경우에 중복성을 제공한다.
밀봉 부재(104)는, 카트리지 몸체(108)의 재료에 대해 눌릴 때 액체-불침투성 또는 실질적으로 액체-불침투성 밀봉부를 생성하기에 적절한 엘라스토머 재료를 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 밀봉 부재(104)는 압축성 재료를 포함한다. 일부 비제한적인 예들에서, 밀봉 부재(104)는 고무, 부틸 고무, 열가소성 가황물(thermoplastic vulcanizate; TPV), 및/또는 열가소성 엘라스토머(thermoplastic elastomer; TPE)를 포함한다. 밀봉 부재(104)가 o-링을 포함하는 특정 실시예들에서, 밀봉 부재(104)는, 예를 들어, 70 쇼어 A 부틸 고무를 포함할 수 있다. 밀봉 부재(104)가 개스킷(디스펜싱 메커니즘(102)에 결합되기 이전에 별도로 형성된 개스킷 또는 디스펜싱 메커니즘 상에 오버몰딩된 개스킷)인 특정 실시예들에서, 밀봉 부재(104)는 60 쇼어 A TPV를 포함할 수 있다. 다수의 다른 재료들이 본 개시내용에 따라 적절하게 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 디스펜싱 캡(114)은 디스펜싱 메커니즘(102)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 디스펜싱 캡(114)은, 디스펜싱 캡(114)이 디스펜싱 메커니즘(102)의 길이방향 축을 중심으로 회전할 수 있도록 디스펜싱 메커니즘(102)에 결합될 수 있다. 하나의 비제한적인 실시예에서, 디스펜싱 메커니즘(102)의 단부(606)는, 디스펜싱 메커니즘(102)이 디스펜싱 캡(114)에 대해 자유롭게 회전하는 것을 가능하게 하는 스냅-피팅 메커니즘으로 디스펜싱 캡(114)의 내부 상단 표면 내의 내부 링(510)과 맞물린다.
도 4b 및 도 4c를 참조하면, 2개 이상의 원통형 챔버들(206)을 갖는 실시예들에서, 2개의 원통형 챔버들(206)을 분리하는 내부 표면의 일 부분(414)이 있을 수 있다. 2개의 원통형 챔버들(206) 사이의 내부 표면의 부분(414)은, 예를 들어, 노치(notch)(416)와 같은 네거티브 공간(negative space)을 포함하도록 형성될 수 있다. 노치(416)는, 적어도 부분적으로, 샘플 준비 저장소(202)로부터 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로 디스펜싱되는 유체의 미리 결정된 볼륨을 정의할 수 있다. 따라서, 노치(416)의 깊이는, 샘플 준비 저장소(202)로부터 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로 디스펜싱되는 미리 결정된 볼륨을 튜닝하기 위해 변경될 수 있다.
하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로 디스펜싱되는 유체의 미리 결정된 볼륨은 적어도 3개의 변수들에 의해 정의된다: 원통형 챔버(206)의 반경, 노치(416)의 하부 표면(424)과 가장 낮은 지점 사이에서 측정되는 원통형 챔버(206)의 높이(H), 및 피어싱 부재(602)에 의해 변위된 볼륨. 도 4c에서 거리(D)에 의해 표시되는 노치(416)의 깊이는 디스펜싱되는 미리 결정된 볼륨에 역비례적으로 관련되며, 이는, 노치(416)의 깊이가 하나 이상의 밀봉 부재들(104)이 2개의 원통형 챔버들(206) 사이에서 내부 표면과 맞물리는 높이(H)에 영향을 주기 때문이다. 디스펜싱되는 미리 결정된 볼륨에 대한 노치(416)의 효과를 예시하기 위해 아래에서 3개의 비제한적인 예들이 설명된다. 이러한 3개의 예들의 목적들을 위해, 디스펜싱되는 유체의 미리 결정된 볼륨과 관련되는 치수의 유일한 변화는 노치(416)의 깊이(D)이다.
도 4b 및 도 4c 예시된 제1 비제한적인 예에서, 노치(416)의 깊이(D)는, 약 100 μL의 유체의 볼륨이 각각의 원통형 챔버(206)로부터 대응하는 진단 테스트 저장소(204)로 디스펜싱되는 실시예에 대해 약 0.2 mm이다. 제2 비제한적인 예에서, 노치(416)의 깊이(D)는 약 0.1 mm이며, 약 100 μL의 유체보다 더 큰 볼륨이 각각의 원통형 챔버(206)로부터 대응하는 진단 테스트 저장소(204)로 디스펜싱된다. 이는, 이러한 제2 비제한적인 예에서, 노치(416)의 깊이(D)가 제1 예의 노치(416)의 깊이(D)보다 더 작기 때문이다. 달리 말하면, 제2 예에서, 하나 이상의 밀봉 부재들(104)은, 제1 예의 높이(H)보다 더 큰 높이(H)에서 2개의 원통형 챔버들(206) 사이의 내부 표면과 맞물리며, 그럼으로써 2개의 원통형 챔버들(206) 내에 유체의 더 큰 볼륨을 봉입한다. 제3 비제한적인 예에서, 노치(416)의 깊이(D)는 약 0.4 mm이며, 약 100 μL의 유체보다 더 작은 볼륨이 진단 테스트 저장소들(204)로 디스펜싱된다. 이는, 이러한 제3 비제한적인 예에서, 노치(416)의 깊이(D)가 제1 예의 노치(416)의 깊이(D)보다 더 크기 때문이다. 달리 말하면, 제3 예에서, 하나 이상의 밀봉 부재들(104)은, 제1 예의 높이(H)보다 더 작은 높이(H)에서 2개의 원통형 챔버들(206) 사이의 내부 표면과 맞물리며, 그럼으로써 2개의 원통형 챔버들(206) 내에 유체의 더 작은 볼륨을 봉입한다. 일부 실시예들에서, 노치(416)의 깊이(D)는 약 0 mm - 2 mm 사이, 약 0 mm - 1.5 mm 사이, 약 0 mm - 1 mm 사이, 약 0.1 mm - 0.4 mm 사이이지만, 일부 경우들에서 다른 값들 또는 범위들이 사용될 수 있다. 약 100 μL의 유체가 각각의 진단 테스트 저장소(204)에 디스펜싱되는 본 개시내용의 비제한적인 예에서, 노치(416)의 깊이(D)는 약 0.1 mm 내지 약 0.4 mm 사이이다.
디스펜싱 메커니즘(102)이 2개의 피어싱 부재들(602)을 포함하는 실시예들에서, 디스펜싱 메커니즘(102)은 슬롯(608)을 포함할 수 있다. 슬롯(608)은 디스펜싱 메커니즘(102) 내의 빈 공간이다. 슬롯(608)은 하나 이상의 피어싱 부재들(602) 및 하나 이상의 밀봉 부재들(104)이 2개의 원통형 챔버들(206) 사이의 내부 표면의 부분(414)을 넘어 통과하는 것을 가능하게 할 수 있다.
도 7a 내지 도 7e는, 본 개시내용에 따른 디스펜싱 동작 동안의 샘플 준비 저장소(202) 내의 디스펜싱 메커니즘(102)의 4개의 상이한 위치들을 예시한다. 이러한 액션은 밀봉부(110a) 및/또는 밀봉부(110b)를 파괴하기 위한 카트리지 몸체(108)에 대한 디스펜싱 메커니즘(102)의 이동을 수반하며, 이는 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내로 유체의 미리 결정된 양의 볼륨을 푸시한다. 유리하게는, 본 개시내용의 디바이스들, 시스템들, 및 방법들의 실시예들은, 디스펜싱 메커니즘(102)이 길이방향 축(108)을 따라 병진이동함에 따라 하나 이상의 밀봉 부재들이 샘플 준비 저장소(202)의 측면들을 정의하는 내부 표면과 직접 접촉할 때 유체의 미리 결정된 양의 볼륨을 디스펜싱한다.
도 7a는, 나사산이 형성된 벽(404)과 디스펜싱 캡(114)을 맞물리기 이전의, 샘플 준비 저장소(202) 내로 삽입된 디스펜싱 메커니즘(102)을 예시한다. 디스펜싱 메커니즘(102)은, 디스펜싱 메커니즘을 위로부터 카트리지 몸체(108) 내로 삽입함으로써, 수동으로 이러한 위치에 위치될 수 있다. 밀봉부들(110a 및 110b)은 온전한 상태이다. 논의된 바와 같이, 디스펜싱 메커니즘(102)은 디스펜싱 캡(114)에 결합될 수 있다. 디스펜싱 캡(114)은 샘플 준비 저장소(202)의 나사산이 형성된 벽(404)과 맞물리도록 구성된다. 밀봉 부재들(104)은 원통형 챔버들(206) 위에 위치되며, 따라서 원통형 챔버들(206)과 아직 맞물리지 않았다. 그러나, 샘플 준비 저장소(202)가 그 깊이보다 더 넓어짐에 따라(즉, 샘플 준비 저장소의 하향식 단면이 타원형이 됨에 따라), 샘플 준비 저장소(202)의 내부는, 피어싱 부재들(602)이 카트리지 몸체(108) 내의 원통형 챔버들(206)보다 더 높게 위치될 때에도 피어싱 부재들(602)이 원통형 챔버들(206)과 실질적으로 정렬되도록 디스펜싱 메커니즘(102)을 배향시킨다.
도 7b는, 밀봉부(110a) 및/또는 밀봉부(110b)를 피어싱한 이후의 디스펜싱 메커니즘(102)을 예시한다. 도 7a에 도시된 위치에 대해, 디스펜싱 메커니즘(102)은, 나사산이 형성된 벽(404)과 디스펜싱 캡(114)을 맞물리고 디스펜싱 캡(114)의 계속되는 비틀림 이후에 도 7b의 위치에 있을 수 있다. 논의된 바와 같이, 디스펜싱 캡(114)은 디스펜싱 메커니즘(102)의 샤프트(604)의 상부 단부(606)에 결합된다. 이러한 결합은, 디스펜싱 캡(114)이 샤프트(604) 및 피어싱 부재(602)와 관련하여 자유롭게 회전하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 나사산들(504)과 나사산이 형성된 벽(404)의 상호작용은 디스펜싱 캡(114)의 비틀림을 길이방향 축(108)을 따른 디스펜싱 메커니즘(102)의 수직 병진이동 모션으로 변환한다. 캡(114)이 카트리지 몸체(108)에 대해 시계방향 뒤틀기에 의해 조여짐에 따라, 디스펜싱 메커니즘(102)은 아래쪽으로 병진이동한다. 이러한 위치에서, 디스펜싱 캡(114)은 아직 잠금 탭(502)과 맞물리지 않았으며, 여전히 디스펜싱 메커니즘(102) 및 카트리지 몸체(108)에 대해 회전할 수 있다.
도 7b에 예시된 바와 같이, 디스펜싱 메커니즘(102)은, 내부 표면(420)에 의해 형성된 2개의 원통형 챔버들(206)과 상호작용하도록 구성된 2개의 밀봉 부재들(104) 및 2개의 피어싱 부재들(602)을 포함한다. 디스펜싱 캡(114)이 카트리지 몸체(108) 상에 나사결합되고 비틀릴 때, 디스펜싱 메커니즘(102)은 아래쪽으로 병진이동되어 피어싱 부재들이 밀봉부들(110a 및 110b)에 접근하고 그런 다음 이를 파괴한다. 이러한 병진이동은 피어싱 부재(602)가 밀봉부(110a)를 관통하게 강제한다.
디스펜싱 메커니즘(102)이 아래쪽으로 병진이동될 때 진단 테스트 저장소들(204) 내의 임의의 공기가 압축됨에 따라, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내에서 하나 이상의 밀봉 부재들(104) 아래에 압력의 축적이 있을 수 있다. 나사산이 형성된 벽(404) 및 나사산들(504)은 이러한 압력의 축적으로 인한 상향 힘에 저항하도록 구성될 수 있다. 일단 디스펜싱 캡(114)이 잠금 나사산(412)으로 잠기면, 잠금 나사산(412)과 디스펜싱 캡(114) 사이의 상호작용이 또한 상향 모션에 저항할 수 있다. 추가적으로, 테스트 컨테이너(112)와 카트리지 몸체(108) 사이의 결합은, 이러한 압력의 축적으로 인해 파손되지 않도록 충분히 강해야 한다.
도 7c는, 피어싱 부재들(602)이 밀봉부(110a)를 피어싱한 직후의 그러나 유체가 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내로 이동하기 이전의 디스펜싱 메커니즘(102) 및 카트리지 몸체(108)를 도시한다. 밀봉 부재들(104)은 원통형 챔버들(206)의 내부 표면(420)과 맞물렸다. 각각의 밀봉 부재(104)의 하부 면(face)은 노치(416) 아래로 이동하였으며, 그 결과 각각의 밀봉 부재(104)는 원통형 챔버(206)의 내부 표면(420)과 완전한 밀봉을 생성하여 임의의 유체가 밀봉 부재(104)에 대해 흐르는 것을 방지하거나 또는 실질적으로 방지하며; 즉, 유체는 밀봉 부재(104) 아래로부터 밀봉 부재(104) 위로 흐를 수 없고, 유체는 밀봉 부재(104) 위로부터 밀봉 부재(104) 아래로 아래쪽으로 흐를 수 없다. 노치(416)의 가장 낮은 지점이 원통형 챔버들(206)의 상단 평면이 정의될 수 있는 높이를 정의하기 때문에, 밀봉 부재들(104)의 하부 면이 노치(416) 바로 아래를 통과할 때까지 미리 결정된 볼륨은 정의되지 않는다. 각각의 피어싱 부재(602)가 밀봉부(110a)를 피어싱하는 순간에, 미리 결정된 볼륨(음영진 영역)은 원통형 챔버(206)의 내부 표면(420), 밀봉 부재들(104), 피어싱 부재(602), 및 밀봉부(110a)에 의해 정의된다. 디스펜싱 메커니즘(102)이 더 아래쪽으로 병진이동함에 따라, 밀봉 부재들(104) 및 피어싱 부재들(602)은 미리 결정된 볼륨이 피어싱된 밀봉부(110a)를 통해 진단 테스트 저장소(204) 내로 흐르도록 강제한다.
도 7d 및 도 7e에 도시된 바와 같이, 전체 디스펜싱 메커니즘(102)은, 도 7e에서 진단 테스트 저장소들(204)의 하단에서 음영진 영역으로 도시된 미리 결정된 볼륨이 진단 테스트 저장소(204) 내로 완전히 및/또는 실질적으로 디스펜싱될 때까지 카트리지 몸체(108)에 대해 아래쪽으로 병진이동한다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 캡(114)이 잠길 때 원통형 챔버들(206) 내부에 남아 있는 유체의 일부 볼륨이 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 일단 미리 결정된 볼륨이 진단 테스트 저장소들(204) 내로 디스펜싱되었으면 밀봉 부재들(104)은 원통형 챔버(206)의 하부 표면(424)에 대해 같은 높이일 수 있다. 일부 실시예들에서, 일단 미리 결정된 볼륨이 진단 테스트 저장소들(204) 내로 디스펜싱되었으면 밀봉 부재들(104)은 원통형 챔버(206)의 하부 표면(424)과 직접 접촉한다. 디스펜싱 캡(114)은, 미리 결정된 볼륨의 마지막 부분이 하나 이상의 원통형 챔버들(206)로부터 배출됨에 따라 잠금 나사산(412) 및 차단 플랜지(428)에 대해 잠기도록 구성된다. 이는 카트리지 몸체(108) 및 샤프트(604)에 대한 디스펜싱 캡(114)의 회전을 억제하거나 및/또는 방지하여 카트리지 몸체(108)에 대한 디스펜싱 메커니즘(102)의 추가적인 및/또는 반대방향 병진이동 모션을 방지한다. 이러한 그리고 다른 특징들은, 본 개시내용에 따른 진단 테스트 저장소의 실시예들(100)이 진단 테스트 저장소 내로 유체의 더 적지도 더 많지도 않은 미리 결정된 볼륨을 정확하게 일관되게 디스펜싱하는 것을 가능하게 할 수 있다.
피어싱 부재들(602) 및 밀봉 부재들(104)이 이상에서 설명된 바와 같이 제위치에 잠기기 때문에, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로 디스펜싱되는 미리 결정된 볼륨이 테스트 컨테이너(112) 내에 잠긴다. 피어싱 부재들(602) 및 밀봉 부재들(104)은 진단 테스트 저장소들(204)로부터의 유체의 미리 결정된 볼륨의 통과를 차단한다. 추가적으로, 피어싱 부재들(602) 및 밀봉 부재들(104)이 제위치에 잠기기 때문에, 진단 테스트 디바이스의 어떠한 추가적인 유체도 그리고 다른 잠재적인 오염물질들도 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 또는 샘플 준비 저장소(202)에 진입할 수 없다. 이하에서 샘플 프로세싱을 참조하여 설명되는 바와 같이, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들 내에 잠긴 유체의 미리 결정된 볼륨은, 프로세싱, 예를 들어, 열 프로세싱 및/또는 광학적 프로세싱을 겪을 수 있다. 이러한 프로세싱은, 진단 테스트 디바이스(100)로 도입된 샘플 내의 하나 이상의 표적 분석물들의 존재 또는 부존재를 나타내는 결과를 생성하는 데 도움을 줄 수 있다.
진단 테스트 디바이스를 사용하는 샘플 프로세싱
도 8은 본 개시내용에 따른 진단 디바이스(100)를 사용하는 예시적인 프로세스(800)를 예시한다. 프로세스는, 도 1 내지 도 7c 및 도 9에 도시된 실시예들과 같은 예시된 실시예들뿐만 아니라 본 개시내용에 따른 다른 실시예들을 사용하여 구현될 수 있다. 사용 시에, 카트리지(106)에는 카트리지 몸체(108)의 나사산이 형성된 벽(404)과 맞물리는 운송 캡(116)이 제공된다. 운송 캡(116)은 카트리지 몸체(108)로부터 제거된다. 예를 들어, 디바이스(100)의 사용 지침들은, 사용자에게 카트리지 몸체(108)로부터 운송 캡(116)을 풀도록 것을 지시할 수 있다. 블록(802)에서, 면봉은 샘플을 넣기 위해 카트리지 몸체(108)의 샘플 준비 저장소(202) 내로 삽입된다. 사용 지침들은, 미리 정의된 프로토콜에 따라, 예를 들어, 특정 수의 회전들 및/또는 특징 지속기간 동안 면봉의 팁을 샘플 준비 저장소(202) 내에서 휘젓도록 사용자에게 지시할 수 있다.
샘플은 임의의 적절한 방법을 사용하여 샘플 준비 저장소(202) 내로 디스펜싱될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 샘플은 (예컨대 샘플을 피펫팅함으로써) 면봉을 사용하지 않고 샘플 준비 저장소(202) 내로 직접적으로 디스펜싱될 수 있다. 액체 샘플은 소변, 혈액, 간질액, 타액 또는 다른 적합한 샘플 물질을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 실시예들이 액체 샘플들로 한정되지 않으며, 고체 및 가스 샘플들을 포함하는 임의의 적절한 샘플이 샘플 준비 저장소(202)에 첨가될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다.
이러한 예시적인 구현예에서, 그런 다음 면봉이 샘플 준비 저장소(202)로부터 제거되어 폐기된다. 그런 다음, 운송 캡(116)이 다시 카트리지 몸체(108) 상에 나사결합될 수 있다. 다른 예에서, 운송 캡(116)은 다시 카트리지 몸체(108) 상에 나사결합되지 않는다.
프로세스는 다음으로 블록(804)으로 이동하며, 여기서, 운송 캡(116)이 부착된 카트리지(106)는 유체 샘플을 혼합하기 위해 뒤집히거나 또는 그렇지 않으면 교반되며, 이는 샘플 준비 저장소(202) 내의 샘플 준비 유체 내에 샘플을 분산시킨다. 나사산이 형성된 벽(404)을 포함하는 단부(120)가 위로 지향되도록(즉, 카트리지(106)가 뒤집히지 않도록) 카트리지(106)가 배향될 때, 유체 샘플은 중력의 영향 하에서 샘플 준비 저장소(202)의 원통형 챔버들(206) 내에 기포들이 없이 풀링(pool)될 수 있다. 혼합 이후에, 유체의 의도된 볼륨이 샘플 준비 저장소들(202)로 디스펜싱될 수 있도록 유체 샘플을 기포들이 없이 원통형 챔버들(206)에 풀링하는 것이 바람직할 수 있다. 운송 캡(116)이 카트리지 몸체(108)와 다시 맞물리지 않는 실시예들에서, 블록(804)은 카트리지 몸체(108)를 뒤집지 않고 유체 샘플을 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
특정 예들에서, 샘플 준비 유체는, 면봉을 도입하고 샘플 준비 유체 내에서 샘플을 혼합하기 이전에 가열될 수 있다. 다른 예들에서, 샘플 준비 유체는 샘플과 혼합된 이후에 가열된다. 샘플이 샘플 준비 저장소(202)로 직접적으로 첨가되는 실시예들에서, 샘플은 샘플 준비 용액을 가열하기 이전에 또는 이후에 첨가될 수 있다. 샘플에 존재하는 경우, 관심이 있는 분석물을 포함하는 입자들은 샘플 준비 유체의 상승된 온도 및/또는 화학적 작용에 의해 용액에 용해될 수 있다.
프로세스는 다음으로 블록(806)으로 이동하며, 여기서 카트리지(106)는 진단 테스트 장치 내로 삽입된다. 그런 다음, 샘플 준비 유체 내의 샘플은 프로세싱을 겪는다. 운송 캡(116)은, 존재하는 경우, 카트리지(106)가 진단 테스트 장치 내에 위치되기 이전에 또는 이후에 제거될 수 있다. 운송 캡(116)은 카트리지 몸체(108)의 잠금 나사산(412)과 맞물리기 위한 잠금 탭을 포함하지 않으며, 따라서 디스펜싱 캡(114)처럼 카트리지 몸체(108)에 잠길 수 없다.
프로세스는 다음으로 블록(808)으로 이동하며, 여기서 디스펜싱 메커니즘(102)이 샘플 준비 저장소(202) 내로 삽입된다. 디스펜싱 메커니즘(102)은 밀봉부(110a)를 향해 샘플 준비 저장소(202)를 통해 수직으로 하강되며, 그 결과 각각의 피어싱 부재(602) 및 밀봉 부재(104)는 대응하는 원통형 챔버(206)와 정렬되거나 또는 실질적으로 정렬된다. 디스펜싱 메커니즘(102)이 샘플 준비 저장소(202) 내로 하강됨에 따라 유체는 디스펜싱 메커니즘(102) 주위로 그리고 이를 지나 흐를 수 있다.
그런 다음 프로세스는 블록(810)으로 이동하며, 여기서 디스펜싱 메커니즘(102)의 디스펜싱 캡(114)은, 이러한 예에서 샘플 준비 저장소(202)의 나사산이 형성된 벽(404)으로 샘플 준비 저장소(202)와 맞물린다.
일단 디스펜싱 캡(114)이 나사산이 형성된 벽(404) 아래로 특정 거리만큼 하강되면, 디스펜싱 메커니즘(102)은 도 7c에 예시된 위치에 있을 것이다. 밀봉 부재(104)는 샘플 준비 저장소(202)의 내부 표면(420)에 의해 형성된 2개의 원통형 챔버들(206)의 상단과 맞물린다. 밀봉 부재들(104)이 2개의 원통형 챔버들(206)의 상단과 맞물릴 때, 피어싱 부재(602)는, 샘플 준비 저장소(202)와 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)을 분리하는 밀봉부(110a) 위에 있다. 내부 표면(420), 밀봉부(110a), 밀봉 부재들(104), 및 피어싱 부재(602)는 함께 유체의 미리 결정된 볼륨을 정의한다. 예시된 실시예에서, 이러한 특징부들은 2개의 유체의 유체적으로 분리된 미리 결정된 볼륨들을 정의하며, 각각의 볼륨은 2개의 원통형 챔버들(206) 중 하나와 연관된다. 밀봉 부재들(104)은 내부 표면(420)과 유체 밀봉을 형성하여 유체의 미리 결정된 볼륨(들)을 트래핑한다. 샘플 준비 저장소(202) 내에서 밀봉 부재들(104) 위에 존재하는 유체는, 밀봉 부재들(104)이 내부 표면(420)과 맞물린 이후에 2개의 원통형 챔버들(206)에 진입할 수 없다.
특정 예들에서, 각각의 원통형 챔버(206) 내에 밀봉되는 유체의 미리 결정된 볼륨은, 최대 10 μL의 액체, 25 μL의 액체, 최대 50 μL의 액체, 최대 70 μL의 액체, 최대 75 μL의 액체, 최대 100 μL의 액체, 최대 125 μL의 액체, 최대 130 μL의 액체, 최대 150 μL의 액체, 최대 200 μL의 액체, 최대 250 μL의 액체, 최대 300 μL의 액체, 최대 350 μL의 액체, 최대 400 μL의 액체, 최대 450 μL의 액체, 최대 500 μL의 액체, 최대 1000 μL의 액체, 또는 이러한 범위들 또는 값들 중 임의의 것 내의 또는 이에 의해 경계가 정해진 임의의 값 또는 범위이지만, 이러한 값들 또는 범위들 외부의 값들이 일부 경우들에서 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 예들에서, 유체의 미리 결정된 볼륨은 약 100 μL의 액체이다.
그런 다음, 디스펜싱 캡(114)은, 도 7b에 예시된 위치에 도달하도록 디스펜싱 메커니즘(102)을 병진이동시키기 위해 추가로 회전된다. 피어싱 부재(602)는 샘플 준비 저장소(202)와 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 사이의 밀봉부(110a) 및 밀봉부(110b)를 피어싱하였다. 추가적인 병진이동은 밀봉 부재들(104)이 샘플 준비 저장소(202)의 내부 표면(420)을 따라 슬라이드하게 하며, 이는 샘플 준비 저장소(202)의 2개의 원통형 챔버들(206)과 슬라이딩 밀봉을 형성하는 피스톤으로서 역할한다. 예를 들어, 샘플 준비 저장소(202)의 2개의 원통형 챔버들(206) 내부의 내부 표면(420)과 밀봉 부재들(104) 사이의 밀접 끼워맞춤의 결과로서 액체-밀폐 밀봉(liquid-tight)이 밀봉 부재들(104)과 내부 표면(420) 사이에 형성될 수 있다.
방법은 다음으로 블록(812)으로 이동하며, 여기서 밀봉부들(110a, 110b)이 피어싱되고, 유체의 미리 결정된 볼륨들은 디스펜싱 메커니즘(102)의 하향 모션에 의해 원통형 챔버들(206) 내부로부터 진단 테스트 저장소들(204) 내로 푸시된다. 이러한 디스펜싱 액션은 유체의 미리 결정된 볼륨이 진단 테스트 저장소들(204) 내로 강제한다. 밀봉부들(110a, 110b)은, 디스펜싱 액션까지 샘플 준비 저장소(202)와 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 사이에 유체의 연통이 없다는 것을 보장한다. 일단 밀봉 부재들(104)이 내부 표면(420)과 밀봉을 형성하면, 밀봉 부재들(104) 위에 있는 샘플 준비 저장소 내의 유체는 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204) 내로 디스펜싱되지 않는다. 따라서, 본 개시내용의 시스템들 및 방법들의 실시예들에서, 샘플 준비 저장소(202) 내에 존재하는 총 유체 볼륨의 제1 부분은 진단 테스트 저장소(204)로 디스펜싱되며, 반면 샘플 준비 저장소(202) 내에 존재하는 총 유체 볼륨의 제2 부분은 진단 테스트 저장소(204)로 디스펜싱되지 않는다. 각각 약 100 μL를 디스펜싱할 수 있는 2개의 원통형 챔버들(206)이 있는 특정 실시예들에서, 샘플 준비 저장소(202) 내에 500 μL 이상의 유체의 볼륨이 있을 수 있다. 각각 약 100 μL를 디스펜싱할 수 있는 2개의 원통형 챔버들(206)이 있는 특정 실시예들에서, 샘플 준비 저장소(202) 내에 1 내지 3 mL 사이의 유체가 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 준비 저장소(202) 내에 존재하는 총 유체 볼륨은 진단 테스트 저장소들(204)로 디스펜싱되는 미리 결정된 볼륨의 볼륨보다 1-300배 더 크다. 일부 실시예들에서, 샘플 준비 저장소(202) 내에 존재하는 총 유체 볼륨은 진단 테스트 저장소들(204)로 디스펜싱되는 미리 결정된 볼륨의 볼륨보다 5-50배 더 크다. 유체의 일관된 볼륨이 진단 테스트 저장소들(204) 내로 디스펜싱되는 것을 보장하는 것은 어세이 결과들의 변동성을 감소시킬 수 있다. 진단 테스트 저장소들의 하단으로의 유체 볼륨의 일관되고 신뢰할 수 있는 디스펜싱은 또한, 충분한 샘플 물질, 예를 들어, 게놈 물질이 정확한 테스트 결과를 보정하기 위해 어세이 반응에 이용가능할 더 높은 가능성을 보장할 수 있다.
본 개시내용의 이러한 비제한적인 예에서, 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)은 함께 테스트 컨테이너(112)를 형성하는 2개의 수용 챔버들을 포함한다. 테스트 컨테이너(112)의 각각의 수용 챔버는 샘플 준비 저장소(202)의 원통형 챔버(206)와 정렬되도록 구성된다. 진단 테스트 저장소(204)는 진단 테스트 저장소(204) 내로 디스펜싱된 유체에서 증폭 반응을 수행하기 위해 가열될 수 있다. 진단 테스트 저장소(204)로부터의 광학적 형광 신호들은 테스트 컨테이너(112)의 벽들을 통해 검출될 수 있다.
본 개시내용의 비제한적인 실시예들에서, 디스펜싱 메커니즘(102)은, 이하에서 추가로 상세하게 설명되는 바와 같이, 잠금 탭이 잠금 나사산과 맞물리는 지점에 이르기까지 샘플 준비 저장소(202)의 길이방향 축을 따라 자유롭게 이동한다. 디스펜싱 메커니즘(102)이 샘플 준비 저장소(202)의 길이방향 축을 따라 하강됨에 따라 샘플 준비 저장소(202) 내의 유체는 디스펜싱 메커니즘(102)에 대해 흐른다. 본 개시내용의 비제한적인 예들에서, 디스펜싱 메커니즘(102) 및 디스펜싱 캡(114)만이 사용자에 의한 동작 동안 진단 테스트 디바이스(100)의 유일한 이동가능 구성요소들이다. 전체 디스펜싱 메커니즘(102)은, 전체 디스펜싱 메커니즘(102)의 병진이동이 이상에서 설명된 바와 같이 정지될 때까지 진단 테스트 저장소(204)의 길이방향 축을 따라 아래쪽으로 단일 모션으로 병진이동한다. 디스펜싱 메커니즘(102)의 하향 모션은 먼저 샘플 준비 저장소(202)의 내부 표면(420), 디스펜싱 메커니즘(102)의 피어싱 부재(602), 디스펜싱 메커니즘(102)의 밀봉 부재들(104), 및 밀봉부(110a)에 의해 경계가 정해진 유체의 미리 결정된 볼륨을 정의한다. 디스펜싱 메커니즘(102)의 추가적인 하향 이동은 다음으로 피어싱 부재(602)로 밀봉부들(110a, 110b)을 피어싱한다. 디스펜싱 메커니즘(102)의 추가적인 하향 모션은 최종적으로 밀봉 부재들(104)로 형성된 밀봉부와 함께 디스펜싱 메커니즘의 피스톤 작용을 통해 유체 샘플의 미리 결정된 볼륨을 진단 테스트 저장소(204) 내로 디스펜싱한다. 그럼으로써 유체 샘플의 하나의 미리 결정된 볼륨이 단일 진단 테스트 저장소(204) 내로 디스펜싱된다.
샘플 준비 저장소(202)의 길이방향 축을 따른 디스펜싱 메커니즘(102)의 하향 모션과 동시에, 샘플 준비 저장소(202)의 길이방향 축을 중심으로 하는 디스펜싱 캡(114)의 회전은 카트리지(106)의 잠금 나사산(412)이 디스펜싱 캡(114)의 잠금 탭(502)과 맞물리게 한다. 피어싱 부재들(602)이 밀봉부들(110a, 110b)을 피어싱하게 하는 캡(114)의 마지막 회전 동안, 디스펜싱 캡(114) 상의 잠금 탭(502)이 잠금 나사산(412)의 단부를 지나 회전한다. 그러면, 잠금 나사산(412)은 각 방향으로의 디스펜싱 캡(114)의 회전 모션을 실질적으로 방지하거나 및/또는 억제하며, 이는 결과적으로 디스펜싱 메커니즘(102)의 병진이동 모션을 실질적으로 방지하거나 및/또는 억제한다. 샘플 준비 저장소(202) 내의 유체가 테스트 동작 동안 그리고 이후에 밀봉된 상태로 유지되도록 잠금 나사산(412)이 카트리지(106)의 상단에 잠기는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 본 개시내용에 따른 이러한 잠금 메커니즘의 실시예들은 유리하게는, 샘플 준비 저장소(202)와 진단 테스트 저장소(204) 사이의 액체 및/또는 시약들의 임의의 추가적인 이동을 방지하기 위해 디스펜싱 메커니즘(102)을 제위치에 잠글 수 있다.
본 개시내용에 따른 디바이스들, 시스템들, 및 방법들에서, 디스펜싱 메커니즘(102)은 샘플 준비 저장소(202) 내의 유일한 이동가능 구성요소인 모놀리식 단일-피스 구조체이며, 그럼으로써 밀봉 부재들(104)의 밀봉 및 진단 테스트 저장소(204) 내로의 유체의 디스펜싱 동안 정렬 오류들의 가능성을 감소시킨다. 본 개시내용의 실시예들에서, 밀봉 부재들(104)은 2개의 원통형 챔버들(206) 내에 쉽게 정렬되고 신뢰할 수 있게 안착된다. 디스펜싱 메커니즘(102)의 하향 병진이동을 야기하여 디스펜싱 액션을 야기하는 단일 스트로크 모션이 있다. 유리하게는, 디스펜싱 액션 동안 밀봉 부재들(104)의 일관되고 신뢰할 수 있는 밀봉은 샘플 준비 저장소(202) 내의 유체의 일관되고 정밀한 서브-볼륨이 진단 테스트 저장소(204) 내로 디스펜싱되는 데 기여한다. 이는 유리하게는, 진단 테스트 저장소(204) 내로 디스펜싱되는 유체 내의 관심이 있는 분석물의 존재, 부재, 또는 양에 대한 더 일관되고 더 정확한 테스트에 기여할 수 있다.
방법은 다음으로 블록(814)으로 이동하며, 여기서 진단 테스트 저장소(204) 내로 디스펜싱된 유체의 미리 결정된 볼륨은, 존재하는 경우, 진단 테스트 저장소(204) 내의 동결건조된 시약들을 재수화시킬 수 있다. 진단 테스트 저장소(204) 내의 재수화된 시약들 및 유체의 미리 결정된 볼륨의 조합은 본 명세서에서 증폭 유체로 지칭된다. 본 개시내용의 실시예들이 디스펜싱된 유체를 사용하여 시약들을 재수화시키는 것에 한정되거나 또는 심지어 진단 테스트 저장소(204) 내에 시약들을 제공하는 것으로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 일부 비제한적인 실시예들에서, 진단 테스트 저장소(204) 내로의 디스펜싱되는 유체의 조성은, 진단 테스트 저장소(204) 내의 관심이 있는 분석물의 존재, 부재, 또는 양에 대해 테스트되는 유체의 조성과 동일하다.
일단 시약들이 재수화되면, 방법은 블록(816)으로 이동하며, 여기서 진단 테스트 저장소(204) 내의 증폭 유체에서 반응이 수행된다. 반응은 증폭 반응을 포함할 수 있다. 반응은 어세이를 포함할 수 있다. 반응은 진단 테스트 저장소(204)에 열을 가하는 단계를 수반할 수 있으며, 이는 등온 증폭 반응을 용이하게 하기 위해 유체로 전달된다. 다른 경우들에서, 증폭 반응은 증폭 반응을 수행하기 위한 순환 가열을 포함한다. 이러한 예시적인 반응들 및 어세이들이 제한적이지 않으며 임의의 적절한 반응이 진단 테스트 저장소(204) 내의 유체에서 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
방법은 블록(818)에서 종료되며, 여기서 관심이 있는 분석물의 존재 또는 부존재가 검출된다. 관심이 있는 분석물은 증폭 반응이 진행됨에 따라(예를 들어, 실시간 PCR 테스트 동안) 검출되거나 또는 증폭 반응의 종료 시에 검출될 수 있다. 분석물의 존재 또는 부존재는, 예를 들어, 증폭 반응 동안 형광 신호를 통해 검출가능할 수 있다.
진단 테스트 장치를 갖는 진단 테스트 디바이스를 사용하는 방법들
일부 예들에서, 디스펜싱 액션이 본 명세서에서 설명된 바와 같이 발생하기 이전에 또는 발생한 이후에, 진단 테스트 디바이스(100)는 진단 테스트 장치(900) 내로 도입될 수 있다. 디바이스는 진단 테스트 디바이스(100)를 수용하도록 구성된 진단 테스트 장치(900)의 하나 이상의 열 블록들(902, 904) 내로 삽입될 수 있다. 운송 캡(116) 또는 디스펜싱 캡(114)을 갖는 진단 테스트 디바이스(100)는 진단 테스트 장치(900) 내로 삽입될 수 있다.
하나의 비제한적인 실시예에서, 진단 테스트 장치(900)는 증폭 반응을 수행하기 위해 열 블록(902)을 사용하여 진단 테스트 저장소(204) 내의 증폭 유체에 열을 가한다. 진단 테스트 장치(900)는 또한 광학적 신호를 진단 테스트 저장소(204)로 보내고, 존재하는 경우, 진단 테스트 저장소(204) 내의 증폭 유체 내의 관심이 있는 분석물을 검출하기 위해 진단 테스트 저장소(204)로부터 광학적 신호들을 수신한다. 진단 테스트 장치(900)는 테스트 컨테이너(112)의 일 부분, 예를 들어, 테스트 컨테이너(112)의 하단 부분(436)을 광학적으로 스캔하기 위해 하나 이상의 이미지 센서들(예시되지 않음)을 사용할 수 있다. 이러한 스캔은 증폭 유체 내의 양성 대조군 리포터를 검출하거나 및/또는 측정하기 위해 사용될 수 있다. 양성 대조군 리포터의 측정은 디스펜싱 액션, 및 증폭 반응이 의도된 바와 같이 진행할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 이러한 스캔은 또한 테스트 어세이 반응의 진행을 검출하거나 및/또는 측정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 진단 테스트 장치(900)는, 분석물의 존재로 인한 진행 중인 증폭 반응을 나타내는 형광의 변화들을 검출하거나 및/또는 측정하기 위해 진단 테스트 저장소(204)의 하단 부분을 광학적으로 스캔할 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, 본 개시내용의 실시예들은 반응 동안의 실시간 검출로 한정되지 않으며, 일부 경우들에서, 검출은 반응이 완료될 때 수행된다.
도 9는 진단 테스트 장치(900)의 하나 이상의 열 블록들(902, 904)에 수용된 진단 테스트 디바이스(100)의 단면도를 예시한다. 진단 테스트 디바이스(100)는 샘플 준비 저장소(202)에 수용된 디스펜싱 메커니즘(102)을 포함한다. 이러한 비제한적인 예에서, 테스트 컨테이너(112)는 진단 테스트 장치(900)의 제1 열 블록(902)에 수용되며, 샘플 준비 저장소(202)는 진단 테스트 장치(900nt)의 제2 열 블록(904)에 수용된다. 제2 열 블록(904)은 카트리지 몸체(108)의 샘플 준비 저장소 내의 유체에서의 어세이 또는 반응을 위한 샘플의 준비를 용이하게 하기 위해 카트리지 몸체(108)에 열을 가할 수 있다. 샘플 준비 저장소(202) 내에 포함된 유체는, 카트리지 몸체(108)가 가열됨에 따라 가열될 수 있다. 샘플 준비 저장소(202) 내의 유체의 서브-볼륨이 테스트 컨테이너(112) 내로 디스펜싱된 이후에, 열 블록(902)은 테스트 컨테이너(112) 내에 존재하는 증폭 유체에서 증폭 반응을 수행하기 위해 테스트 컨테이너(112)에 열을 가할 수 있다. 열 블록(902) 내의 윈도우들(이러한 단면도에 예시되지 않음)은 광학적 신호들이 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로 보내지고, 광학적 신호들이, 존재하는 경우, 증폭 유체 내의 관심이 있는 분석물을 검출하기 위해 하나 이상의 진단 테스트 저장소들(204)로부터 수신되는 것을 가능하게 할 수 있다.
진단 테스트 장치(900) 내에 통합된 하나 이상의 광학적 센서들은 증폭 반응 동안에 또는 그 이후에 증폭 유체로부터 방출되는 형광 신호들을 캡처할 수 있다. 하나 이상의 이미지 센서들로부터의 디지털 출력은, 테스트 어세이 진행을 확인하고, 테스트의 무결성이 제어기에 의해 확인되고 테스트 결과의 신뢰성 및 정확성을 개선하기 위해 사용될 수 있도록 카트리지 내의 테스트 시약들의 올바른 방출 및 흐름을 확인하기 위해 사용될 수 있다.
도 10 내지 도 61은 본 개시내용에 따른 진단 테스트 디바이스의 다른 비제한적인 구현예를 예시한다. 도 10 내지 도 18은, 디스펜싱 캡을 포함하는 진단 테스트 디바이스의 사시도, 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도, 상면도, 저면도, 상단 분해도, 및 하단 분해도를 각각 예시한다. 도 19 내지 도 27은, 운송 캡을 포함하는 진단 테스트 디바이스의 사시도, 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도, 상면도, 저면도, 상단 분해도, 및 하단 분해도를 각각 예시한다. 도 28 내지 도 34는, 진단 테스트 디바이스의 디스펜싱 캡의 사시도, 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도, 상면도, 및 저면도를 각각 예시한다. 도 35는 도 33의 라인 35-35를 따라 취한 단면도이다. 도 36는 도 33의 라인 36-36을 따라 취한 단면도이다. 도 37 내지 도 43은, 진단 테스트 디바이스의 피어싱 부재의 사시도, 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도, 상면도, 및 저면도를 각각 예시한다. 도 44는 도 42의 라인 44-44를 따라 취한 단면도이다. 도 45 내지 도 51은, 진단 테스트 디바이스의 카트리지 몸체의 사시도, 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도, 상면도, 및 저면도를 각각 예시한다. 도 52는 도 50의 라인 52-52를 따라 취한 단면도이다. 도 53은 도 50의 라인 53-53을 따라 취한 단면도이다. 도 54 내지 도 60은, 진단 테스트 디바이스의 테스트 컨테이너의 사시도, 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도, 상면도, 및 저면도를 각각 예시한다. 도 61은 도 54의 라인 61-61을 따라 취한 단면도이다.
진단 테스트 디바이스의 수동 동작, 시각적 판독, 비-기구형 동작
일부 실시예들에서, 진단 테스트 디바이스(100)는 기구 없이 수동으로 사용된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 진단 테스트 디바이스(100)는 한 손에 홀딩되며, 운송 캡(116)은 다른 손으로 제거되고, 샘플이 첨가되며 디스펜싱 메커니즘(102)이 카트리지 몸체(108) 내로 삽입되고, 디스펜싱 캡(114)이 카트리지 몸체(108)에 장착되고 회전되어 폐쇄된다. 진단 테스트 저장소(들)(204)이 시각적으로 투명한 일부 이러한 실시예들에서, 진단 테스트 저장소(들)(204) 내로의 유체의 디스펜싱은 시각적으로 관찰될 수 있으며, 시간의 경과에 따른 컬러 또는 탁도 변화가 진단 테스트 판독 또는 디스플레이를 제공한다. 이러한 접근방식은, 일단 샘플이 첨가되면 완전히 밀봉된 카트리지(106)를 이용하여 동작하고 외부 유체 전달 단계들의 사용 없이 준비된 샘플 유체의 측정된 볼륨을 진단 테스트 저장소(들)(204) 내로 내부적으로 디스펜싱하는 이점들을 사용한다.
선택적으로, 운송 캡(116)을 제거하고, 샘플을 첨가하며, 디스펜싱 메커니즘(102)을 삽입하며, 디스펜싱 캡(114)을 카트리지 몸체(108)에 장착하고 폐쇄하며 잠그기 위한 목적으로 진단 테스트 디바이스(100)를 지지하기 위한 스탠드가 제공될 수 있다.
선택적으로, 진단 테스트 디바이스(100)의 샘플 준비 저장소(202) 및 진단 테스트 저장소(들)(204)의 온도 제어를 제공하기 위해 히터 블록이 제공될 수 있지만, 진단 테스트 디바이스(100)는 하나 이상의 진단 테스트 저장소(들)(204) 내의 가시적인 테스트 결과를 관찰하기 위해 수동으로 인출된다. 일부 애플리케이션들에서, 히터 블록은 진단 테스트 저장소(들)(204)를 가시적으로 만드는 윈도우를 포함할 수 있다. 이러한 애플리케이션들에서, 진단 테스트 디바이스(100)는 테스트 결과를 관찰하기 위해 가열 블록으로부터 인출될 필요가 없다.
용어
구절 "X, Y, 및 Z 중 적어도 하나"와 같은 접속어는, 특별히 달리 명시되지 않는 한, 항목, 용어 등이 X, Y, 또는 Z 중 하나일 수 있음을 전달하기 위해 일반적으로 사용되는 문맥으로 달리 이해된다. 따라서, 그러한 접속어는 일반적으로, 특정 실시예가 X 중 적어도 하나, Y 중 적어도 하나, 및 Z 중 적어도 하나의 존재가 필요하다는 것을 의미하도록 의도되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어들 "대략", "약", "일반적으로" 및 "실질적으로"와 같은 본 명세서에서 사용되는 정도의 언어는 계속해서 희망되는 기능을 수행하거나 또는 희망되는 결과를 달성하는 언급된 값, 양, 또는 특성에 가까운 값, 양, 또는 특성을 나타낸다. 예를 들어, 용어들 "대략, "약", "일반적으로" 및 "실질적으로"는, 언급된 양의 10% 미만 내의, 5% 미만 내의, 1% 미만 내의, 0.1% 미만 내의, 그리고 0.01% 미만 내의 양을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "및/또는"은 가장 넓은 최소한의 제한적인 의미를 가지며, 이는 개시내용이 A만을 포함하거나, B만을 포함하거나, A와 B 둘 모두를 함께 포함하거나, 또는 A 또는 B를 택일적으로 포함하지만, A와 B 둘 모두를 필요로 하지 않거나 또는 A 중 하나 또는 B 중 하나를 필요로 하지 않는다는 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 구절 A, B, "및" C "중 적어도 하나"는 비-배타적 논리 합을 사용하는 논리적 (A 논리합 B 논리합 C)를 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
그 중에서도 특히, "~할 수 있다", "~할 수 있는", "~일 수 있다", "~일 수 있는" 및 유사한 것과 같은 본 명세서에서 사용되는 조건부 언어는, 구체적으로 달리 언급되거나 또는 사용되는 문맥에서 달리 이해되지 않는 한, 일반적으로, 특정 특징들, 요소들 및/또는 단계들이 선택적이라는 것을 전달하도록 의도된다. 따라서, 이러한 조건부 언어는 일반적으로, 특징들, 요소들 및/또는 단계들이 어떠한 방식으로든 요구된다는 것을 암시하려고 의도되지 않는다. 용어들 "함유하는", "포함하는", "갖는" 및 유사한 것은 개방형 방식으로 포괄적으로 사용되며, 추가적인 요소들, 특징들, 행위들, 동작들 등을 배제하지 않는다. 또한, "또는"이라는 용어는 (배타적인 의미가 아니라) 포괄적인 의미로 사용되며, 예를 들어, 요소들의 목록을 연결하기 위해 사용될 때, "또는"이라는 용어는 목록의 요소들 중 하나, 일부 또는 전부를 의미한다.
본 명세서에서 개시된 임의의 방법들은 언급된 순서로 수행되어야 할 필요는 없다. 본 명세서에서 개시된 방법들은 시술자에 의해 취해지는 특정 액션들을 포함하지만; 그러나, 이들은 또한 명시적으로 또는 암시적으로 이러한 액션들의 임의의 제3자 지시를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 방법들 및 태스크들 중 일부 또는 전부는 컴퓨터 시스템에 의해 수행되고 완전히 자동화될 수 있다. 본 개시내용에 따른 진단 테스트 시스템은, 일부 경우들에서, 설명된 기능들을 수행하기 위해 네트워크를 통해 통신하고 상호운용되는 다수의 별개의 컴퓨터들 또는 컴퓨팅 디바이스들(예를 들어, 물리적 서버들, 워크스테이션들, 저장 어레이들, 클라우드 컴퓨팅 자원들, 등)을 포함할 수 있는 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다. 각각의 이러한 컴퓨팅 디바이스는 전형적으로, 메모리 또는 다른 비-일시적 컴퓨터-판독가능 저장 매체 또는 디바이스(예를 들어, 반도체 저장 디바이스들, 디스크 드라이브들, 등)에 저장된 프로그램 명령어들 또는 모듈들을 실행하는 프로세서(또는 다수의 프로세서들)를 포함한다. 본 명세서에서 개시된 다양한 기능들은 이러한 프로그램 명령어들로 구현될 수 있거나, 및/또는 컴퓨터 시스템의 애플리케이션-특정 회로부(예를 들어, ASIC들 또는 FPGA들)로 구현될 수 있다. 컴퓨터 시스템이 다수의 컴퓨팅 디바이스들을 포함하는 경우, 이러한 디바이스들은, 필수적이지는 않지만, 공동-위치될 수 있다. 개시된 방법들 및 태스크들의 결과들은 고체-상태 메모리 칩들 및/또는 자기 디스크들과 같은 물리적인 저장 디바이스들을 상이한 상태로 변환함으로써 영구적으로 저장될 수 있다. 컴퓨터 시스템은, 그 프로세싱 자원들이 다수의 별개의 비지니스 엔티티들 또는 다른 사용자들에 의해 공유되는 클라우드-기반 컴퓨팅 시스템일 수 있다.
이상의 상세한 설명이 새로운 특징들을 보여주고, 설명하며, 지적하였지만, 디바이스들, 시스템들, 및 방법들의 형태 및 세부사항들의 다양한 생략들, 치환들, 및 변경들이 본 개시내용의 사상으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 인식될 수 있는 바와 같이, 본 명세서의 설명의 특정 부분들은, 일부 특징들이 다른 특징들과는 별도로 사용되거나 실시될 수 있기 때문에, 본 명세서에 설명된 특징들 및 이점들 모두를 제공하지 않는 형태 내에서 구현될 수 있다. 결과적으로, 본원 개시는 본원에서 개시된 특정 실시예들로 한정되도록 의도되지 않으며, 오히려 이는 본 발명의 참된 사상 및 범위 내에 속하는 모든 수정예들 및 대안예들을 커버하도록 의도된다.
Claims (45)
- 디바이스로서,
제1 단부에서 샘플을 수용하도록 구성되고, 제2 단부에서 적어도 하나의 챔버의 측면들을 정의하는 내부 표면을 포함하는 샘플 준비 저장소;
적어도 하나의 진단 테스트 저장소;
상기 샘플 준비 저장소와 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소 사이에 배치된 적어도 하나의 밀봉부; 및
상기 샘플 준비 저장소의 상기 제1 단부 내로 삽입되고 상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부를 향해 병진이동되도록 구성된 디스펜싱(dispensing) 메커니즘을 포함하며, 상기 디스펜싱 메커니즘은 피어싱(piercing) 부재 및 밀봉 부재를 포함하고, 상기 밀봉 부재는 상기 디스펜싱 메커니즘이 상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부를 향해 병진이동함에 따라 상기 적어도 하나의 챔버의 상기 측면들과 맞물리도록 구성되며, 유체의 미리 결정된 볼륨은, 상기 밀봉 부재가 상기 적어도 하나의 챔버의 상기 측면들과 맞물릴 때, 상기 밀봉 부재, 상기 피어싱 부재, 상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부에서의 상기 적어도 하나의 챔버의 측면들, 및 상기 적어도 하나의 밀봉부 사이에 정의되고, 상기 피어싱 부재는 상기 미리 결정된 볼륨이 정의된 이후에 상기 적어도 하나의 밀봉부를 피어싱하도록 구성되며, 상기 밀봉 부재 및 상기 피어싱 부재는 상기 밀봉부가 피어싱된 이후에 상기 샘플 준비 저장소로부터 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 상기 정의된 볼륨을 디스펜싱하도록 구성되는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 밀봉 부재는, 상기 디스펜싱 메커니즘이 상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부를 향해 병진이동함에 따라 상기 적어도 하나의 챔버의 상기 측면들을 정의하는 내부 표면과 직접 접촉하도록 구성되는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 피어싱 부재는, 상기 정의된 볼륨이 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 디스펜싱될 때 상기 밀봉 부재에 대해 이동하지 않는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 피어싱 부재는 적어도 하나의 스파이크형 로드(spiked rod)를 포함하며, 상기 밀봉 부재는 상기 적어도 하나의 스파이크형 로드를 둘러싸는 적어도 하나의 개스킷을 포함하는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부를 향해 상기 디스펜싱 메커니즘을 병진이동시키는 단일 액션은, (a) 상기 밀봉 부재, 상기 피어싱 부재, 상기 적어도 하나의 챔버의 상기 측면들, 및 상기 적어도 하나의 밀봉부 사이에 상기 유체의 미리 결정된 볼륨을 정의하고; (b) 상기 적어도 하나의 밀봉부를 피어싱하며; 그리고 (c) 상기 정의된 볼륨을 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소 내로 디스펜싱하는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소, 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소, 및 상기 적어도 하나의 밀봉부는 결합된 구조체를 형성하기 위해 연결되는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부에서의 상기 내부 표면은 적어도 하나의 원통형 챔버를 정의하는, 디바이스.
- 청구항 7에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부에서의 상기 내부 표면은 2개의 원통형 챔버들을 정의하는, 디바이스.
- 청구항 8에 있어서,
상기 디바이스는 상기 2개의 원통형 챔버들 사이의 상기 내부 표면의 일 부분 내에 노치를 더 포함하며, 상기 미리 결정된 볼륨은, 적어도 부분적으로, 상기 노치의 깊이에 의해 정의되는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 밀봉 부재는, 상기 정의된 볼륨이 상기 샘플 준비 저장소로부터 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 디스펜싱되었을 때 상기 적어도 하나의 챔버의 하부 내부 표면과 직접 접촉하도록 구성되는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부에서의 상기 내부 표면은 2개의 원통형 챔버들을 정의하며, 상기 2개의 원통형 챔버들 각각은 상기 유체의 미리 결정된 볼륨을 디스펜싱하도록 구성되고, 상기 피어싱 부재는 2개의 스파이크형 로드들을 포함하며, 상기 밀봉 부재는 상기 2개의 스파이크형 로드들 각각을 둘러싸는 개스킷을 포함하고, 상기 디바이스는 2개의 진단 테스트 저장소들을 포함하는 테스트 컨테이너를 더 포함하며, 각각의 진단 테스트 저장소는 상기 2개의 원통형 챔버들 중 하나로부터 상기 유체의 미리 결정된 볼륨을 수용하도록 구성되는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부에서의 상기 내부 표면은 4개의 원통형 챔버들을 정의하며, 상기 디바이스는 4개의 진단 테스트 저장소들을 포함하는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 밀봉 부재는 엘라스토머 재료를 포함하는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 피어싱 부재는 하나 이상의 스파이크들을 포함하는, 디바이스.
- 청구항 14에 있어서,
상기 하나 이상의 스파이크들 각각은 오목한 표면들 및 챔퍼링된 표면을 포함하는 십자형 단면을 포함하는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소는 샘플 준비 유체를 포함하는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 밀봉부는 상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부를 밀봉하도록 구성된 제1 밀봉부 및 상기 진단 테스트 저장소를 밀봉하도록 구성된 제2 밀봉부를 포함하는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 밀봉부는 호일을 포함하는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소는 상기 샘플을 포함하는 면봉을 수용하도록 구성되는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부는 상기 진단 테스트 저장소에 결합되도록 구성된 립(lip)을 포함하는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소는 1-3 mL 범위의 유체의 볼륨을 포함하도록 구성되며, 상기 미리 결정된 볼륨은 10 μL 내지 1 mL 사이의 범위인, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소는, 상기 미리 결정된 볼륨보다 1배 내지 300배 더 큰 유체 볼륨을 포함하도록 구성되는, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소는 1-3 mL의 유체 볼륨을 포함하도록 구성되며, 상기 미리 결정된 볼륨은 약 100 μL인, 디바이스.
- 청구항 1에 있어서,
상기 디스펜싱 메커니즘은 상기 샘플 준비 저장소의 상기 제1 단부와 맞물리도록 구성된 캡을 포함하는, 디바이스.
- 청구항 24에 있어서,
상기 캡은 상기 피어싱 부재에 대해 회전하도록 구성되는, 디바이스.
- 청구항 24에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소의 상기 제1 단부는 상기 캡의 나사산들과 맞물리도록 구성된 나사산들을 포함하는, 디바이스.
- 청구항 24에 있어서,
상기 캡은 상기 샘플 준비 저장소의 상기 제1 단부에 잠기도록 구성되어 샘플 준비 저장소에 대한 상기 캡의 실질적인 모션을 방지하며, 상기 캡은 상기 샘플 준비 저장소의 상단 단부와 맞물리도록 구성된 플러그 밀봉부를 포함하고, 상기 플러그 밀봉부는 상기 샘플 준비 저장소의 상기 상단 단부와 맞물릴 때 유체 흐름을 차단하도록 구성되는, 디바이스.
- 청구항 1의 상기 디바이스를 수용하도록 구성된 진단 테스트 장치.
- 진단 테스트 디바이스를 사용하여 진단 테스트를 수행하는 방법으로서, 상기 진단 테스트 디바이스는 샘플 준비 저장소 및 적어도 하나의 진단 테스트 저장소를 포함하고, 상기 샘플 준비 저장소는 제1 단부, 및 제2 단부에서 적어도 하나의 챔버의 측면들을 정의하는 내부 표면을 포함하며, 상기 방법은,
상기 샘플 준비 저장소의 상기 제1 단부에서, 상기 샘플 준비 저장소 내의 유체에 샘플을 도입하는 단계;
상기 샘플 준비 저장소로부터 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 상기 유체의 미리 결정된 볼륨을 디스펜싱하는 단계로서,
상기 샘플 준비 저장소의 상기 제1 단부 내로 디스펜싱 메커니즘을 도입하는 단계,
상기 디스펜싱 메커니즘을 상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부를 향해 병진이동시키는 단계,
밀봉 부재, 상기 디스펜싱 메커니즘의 피어싱 부재, 상기 적어도 하나의 챔버의 측면들을 정의하는 상기 내부 표면, 및 상기 샘플 준비 저장소와 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소 사이의 적어도 하나의 밀봉부 사이에 상기 미리 결정된 볼륨을 정의하기 위해 상기 디스펜싱 메커니즘의 상기 밀봉 부재와 상기 적어도 하나의 챔버의 상기 측면들을 맞물리는 단계, 및
상기 디스펜싱 메커니즘의 상기 피어싱 부재로 상기 샘플 준비 저장소와 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소 사이의 상기 적어도 하나의 밀봉부를 피어싱하는 단계를 포함하는, 상기 유체의 미리 결정된 볼륨을 디스펜싱하는 단계;
상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소에서 증폭 반응을 수행하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소 내의 관심이 있는 분석물의 존재 또는 부존재를 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 29에 있어서,
상기 밀봉 부재를 맞물리는 단계 및 상기 미리 결정된 볼륨을 정의하는 단계는 동시에 발생하는, 방법.
- 청구항 29에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부에서의 상기 내부 표면은 2개의 원통형 챔버들을 정의하며, 상기 2개의 원통형 챔버들 각각은 상기 유체의 미리 결정된 볼륨을 디스펜싱하도록 구성되고, 상기 피어싱 부재는 2개의 스파이크형 로드들을 포함하며, 상기 밀봉 부재는 상기 2개의 스파이크형 로드들 각각을 둘러싸는 개스킷을 포함하고, 상기 진단 테스트 디바이스는 2개의 진단 테스트 저장소들을 포함하며, 상기 유체의 미리 결정된 볼륨은 상기 2개의 원통형 챔버들 각각으로부터 상기 진단 테스트 저장소들 중 하나로 디스펜싱되는, 방법.
- 청구항 29에 있어서,
상기 샘플 준비 저장소의 상기 제2 단부에서의 상기 내부 표면은 4개의 원통형 챔버들을 정의하며, 상기 디바이스는 4개의 진단 테스트 저장소들을 포함하는, 방법.
- 청구항 29에 있어서,
상기 밀봉 부재는, 상기 유체의 미리 결정된 볼륨이 상기 샘플 준비 저장소로부터 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 디스펜싱된 이후에 상기 적어도 하나의 챔버의 하부 내부 표면과 직접 접촉하는, 방법.
- 청구항 29에 있어서,
상기 디스펜싱 메커니즘을 병진이동시키는 단계는, 상기 디스펜싱 메커니즘을 상기 샘플 준비 저장소에 대해 제위치에 잠그는 단계에 의해 중단되는, 방법.
- 청구항 34에 있어서,
잠그는 단계는 상기 진단 테스트 디바이스의 잠금 나사산을 상기 디스펜싱 메커니즘의 캡의 잠금 탭과 맞물리는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 35에 있어서,
잠그는 단계는, 상기 진단 테스트 디바이스의 차단 플랜지를 상기 디스펜싱 메커니즘의 상기 캡의 초과이동 탭과 맞물리는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 청구항 29에 있어서,
상기 유체의 미리 결정된 볼륨은 상기 적어도 하나의 밀봉부가 완전히 피어싱되기 이전에 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 디스펜싱되기 시작하는, 방법.
- 청구항 29에 있어서,
상기 방법은, 상기 유체의 볼륨으로 상기 진단 테스트 저장소 내의 동결건조된 시약을 재수화시키는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 38에 있어서,
상기 동결건조된 시약은 핵산 증폭 프라이머들을 포함하는, 방법.
- 청구항 38에 있어서,
상기 동결건조된 시약은 핵산 증폭 검출 프로브를 포함하는, 방법.
- 청구항 29에 있어서,
상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소에서 증폭 반응을 수행하는 단계는 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소에 열을 가하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 29에 있어서,
분석물의 존재 또는 부존재를 검출하는 단계는 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로부터의 광학적 신호를 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 42에 있어서,
상기 광학적 신호를 측정하는 단계는 상기 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로부터의 형광을 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
- 청구항 29에 있어서,
상기 방법은, 상기 증폭 반응을 수행하고 상기 관심이 있는 분석물의 존재 또는 부존재를 검출하도록 구성된 진단 테스트 장치와 상기 진단 테스트 디바이스를 맞물리는 단계를 더 포함하는, 방법.
- 청구항 44에 있어서,
상기 진단 테스트 디바이스를 맞물리는 단계는 상기 샘플 준비 저장소를 가열하는 단계를 포함하는, 방법.
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