KR20240053619A - 샘플 테스트를 위해 밀봉부를 피어싱하는 방법 - Google Patents
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Abstract
샘플 테스트에서 사용하기에 적절한 방법들, 구성들, 및 키트들이 본 명세서에서 개시된다. 샘플 테스트 시스템들은 샘플을 수용하기 위한 카트리지 몸체, 카트리지 몸체에 결합된 적어도 하나의 반응 챔버, 및 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 적어도 하나의 밀봉부를 포함할 수 있다. 샘플 테스트 시스템은, 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하여 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하도록 동작가능한 샘플 디스펜싱 메커니즘을 포함할 수 있다. 샘플 디스펜싱 메커니즘은 내부에 적어도 하나의 개구부를 형성함으로써 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하는 적어도 하나의 피어싱 팁을 포함할 수 있다. 피어싱 팁들은 적어도 하나의 밀봉부에 큰 개구부를 생성하도록 구성된 기하구조를 포함할 수 있다.
Description
관련 출원들
본 출원은 2021년 9월 6일자로 출원된 미국 가특허 출원 일련번호 제63/241,033호의 35 U.S.C. § 119(e)에 따른 이익을 주장하며, 이러한 관련 출원의 내용은 그 전체가 참조로서 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 전반적으로 샘플 준비 및 테스트 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, 예를 들어, 샘플 내의 특정 분석물의 존재 또는 부존재의 검출 및/또는 샘플 내의 그들의 양을 결정하는 것에 기초하여 환경, 농업, 과학, 수의학 또는 의학 진단을 지원하기 위해 생물학적 샘플들을 준비하고 테스트하기 위한 방법들, 구성들, 시스템들, 및 장치들에 관한 것이다.
핵산의 증폭은, 의학, 생의학, 환경, 수의학 및 식품 안전 테스트를 포함하는 다수의 분야들에서 중요하다. 핵산들은 폴리머라아제 연쇄 반응(polymerase chain reaction; PCR) 또는 등온 증폭에 의해 증폭될 수 있다. DNA 증폭 이후에, 테스트 용액에 표적 유전자 서열들의 카피들이 대량으로 존재할 것이다. 진단 테스트 어세이(assay)에서, 표적 서열들에 연결되고 일단 결합되면 테스트 튜브 외부에서 검출될 수 있는 광학적 신호 또는 광학적 변화를 제공할 특정 마커들이 설계될 수 있다. 이러한 광학적 신호는 특정 광학 파장들에서 샘플의 광학적 흡수에서의 변화에 의해 측정되는 바와 같은 샘플의 컬러 및/또는 불투명도의 변화일 수 있다. 출력 신호는 또한 샘플로부터의 직접 광 출력을 통해 이루어질 수 있으며, 여기서 마커는, 표적 결합 이벤트에 의해 활성화될 때, 생물발광 광 출력의 방출을 트리거한다. 광학적 검출 출력은 또한 용액의 형광의 변화에 의해 이루어질 수 있으며, 이는 형광 마커 비콘으로부터 발생할 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 마커 분자는 형광 원자 또는 원자들의 배열에 근접한 형광 ??처(quencher)로 구성될 수 있다. 이러한 마커 분자는, 마커 분자가 테스트 용액 내의 표적 DNA 서열에 선택적으로 결합할 때, ??처와 형광단이 분리되고 그런 다음 강한 형광 신호가 형광단의 작용에 의해 검출될 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 배열에서, 표적 용액의 전체 형광 강도는 테스트 용액 내의 표적 일반 물질의 상대적인 양을 나타낸다. 그러면, 이러한 신호는 테스트 중인 샘플 내의 표적 물질의 존재 또는 부존재 및 상대적인 양을 결정하기 위한 진단 테스트의 기초를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
현재 샘플 테스트 시스템들 및 장치들, 특히 핵산 증폭 및 검출 기구들은 전형적으로 크고 복잡하며 비싸고, 기구와 독립적으로 수행되어야 하는 샘플 준비 단계들을 요구한다. 이러한 준비 단계들은 전형적으로 숙련된 기술 운영자를 필요로 하며, 이러한 운영자 및 테스트 준비 환경은 체액들 및 감염성 에이전트들과 같은 유해한 샘플들에 노출될 수 있고, 이러한 프로세스는 시약 유출 및 부정확한 시약 추가를 포함하는 잘못된 수동 작업들로 인한 위험이 있다. 그런 다음, 결과적인 테스트 샘플은 정확하게 서브샘플링되고 수동 전달 단계, 전형적으로 숙련된 피펫팅 작업에 의해 전달되어야 한다. 이러한 접근방식은 숙련된 기술 운영자 및 다수의 별도의 튜브들과 전달 디바이스들을 필요로 하며, 이들 모두는 샘플들에 의해 오염될 것이며 개별적으로 정확하게 핸들링되고 폐기되어야 한다. 이러한 접근방식들에서, 테스트 샘플은, 샘플 준비 및 테스트 기구 내의 테스트 튜브들로의 전달 프로세스 동안 환경으로부터 밀봉되지 않는다. 샘플에 대한 이러한 노출은 사용자들 및 다른 사람들에게 감염 에이전트 위험을 초래할 수 있으며, 또한 테스트 기구와 테스트 영역을 오염시켜서 후속 테스트들에서 잘못된 진단 결과들을 초래할 수 있다.
대안적인 접근방식은, 서브-볼륨(예를 들어, 카트리지 몸체로부터의 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨)이 카트리지 몸체 및 결합된 반응 챔버들(예를 들어, 테스트 튜브(들)) 사이의 달리 밀봉된 벽 내의 천공들을 통해 디스펜싱(dispense)될 때까지 내부에 샘플 준비 용액을 신뢰할 수 있게 유지하는 카트리지 몸체(예를 들어, 샘플 준비 저장소)를 수반한다. 그러나, 희망되는 화학 성능을 달성하기 위해, 카트리지 몸체로부터 반응 챔버들 내로 디스펜싱되는 샘플 유체의 양이 작은 허용오차 내에서 정확해야 한다. 카트리지 몸체로부터 상기 반응 챔버(들) 내로 디스펜싱되는 샘플 유체의 흐름 및 정확성을 개선하기 위한 방법들, 구성들, 시스템들 및 장치들에 대한 필요성이 있다.
본 명세서에서 개시되는 내용은 샘플 테스트 시스템들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 샘플 테스트 시스템은: 이로부터 샘플 유체의 준비를 위해 카트리지 몸체에 포함된 샘플 준비 유체 내로 생물학적 또는 환경적 샘플을 수용하기 위한 카트리지 몸체를 포함한다. 일부 실시예들에서, 샘플 테스트 시스템은: 카트리지 몸체에 결합된 적어도 하나의 반응 챔버를 포함한다. 일부 실시예들에서, 샘플 테스트 시스템은: 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 유체 이동을 방지하기 위한 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 적어도 하나의 밀봉부를 포함한다. 일부 실시예들에서, 샘플 테스트 시스템은: (예를 들어, 생물학적 또는 환경적 샘플을 내부에 수용한 이후에) 카트리지 몸체 내로 삽입하기 위한 샘플 디스펜싱 메커니즘을 포함한다. 샘플 테스트 시스템은, 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 유체 이동을 방지하기 위한 적어도 하나의 밀봉부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 밀봉부는 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이에 위치된다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 밀봉부는 피어싱(piercing) 팁에 의해 천공되어 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 유체 이동을 가능하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 샘플 유체가 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하고, 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 추가적인 유체 이동을 방지하면서 테스트를 위해 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은 내부에 적어도 하나의 개구부를 형성함으로써 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하는 적어도 하나의 피어싱 팁을 포함하며, 여기서 적어도 하나의 피어싱 팁은 적어도 하나의 밀봉부에 큰 개구부를 생성하도록 구성된 기하구조를 포함한다. 일부 실시예들에서, 카트리지 몸체는 초기에, 생물학적 또는 환경적 샘플을 운반하는 면봉이 카트리지 몸체 내의 샘플 준비 유체를 교반(stir)하고 면봉으로부터 샘플 준비 유체 내로 생물학적 또는 환경적 샘플을 씻어내기(wash) 위해 사용될 수 있도록 장애물들이 없는 개방 볼륨을 제공한다.
샘플 테스트 시스템은: 생물학적 또는 환경적 샘플을 수용한 이후에 샘플 카트리지 몸체 및 내부의 샘플 디스펜싱 메커니즘을 밀봉하기 위한 마개(closure)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 마개 및 카트리지 몸체 중 적어도 하나는, 유체들이 샘플 테스트 시스템 내에 밀봉된 상태로 유지되도록 카트리지 몸체로부터의 마개의 제거를 방지하거나 또는 적어도 억제하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 카트리지 몸체에 대해 마개를 적용하는 행동이 또한 카트리지 몸체 내로의 샘플 디스펜싱 메커니즘의 삽입에 영향을 주도록 마개에 부착된다. 밀봉부는 밀봉부 천공 이전에 유체 이동을 방지할 수 있다. 일부 실시예들에서, 카트리지 몸체의 형상은, 캡(cap)을 조일(screw) 때 회전을 방지하며, 복수의 반응 챔버들을 특정 위치로 배향한다. 일부 실시예들에서, 사용자에 의한 단일 액션은 샘플 디스펜싱 메커니즘이 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하게 하고 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 샘플 유체를 디스펜싱하게 한다. 일부 실시예들에서, 사용자에 의한 단일 액션은 카트리지 몸체에 대해 마개에 적용되는 지속적인 조임(screwing) 액션이며, 여기서 조임 액션은 샘플 디스펜싱 메커니즘의 동작을 야기하고 카트리지 몸체를 밀봉한다. 일부 실시예들에서, 마개는 나사산을 포함한다. 샘플 테스트 시스템은: 사용 이전에 샘플 준비 유체를 카트리지 몸체 내에 밀봉하며, 생물학적 또는 환경적 샘플이 카트리지 몸체에 포함된 샘플 준비 유체에 첨가되는 것을 가능하게 하기 위해 제거되는 제2 마개를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용자에 의한 단일 액션은 카트리지 몸체에 대해 마개에 가해지는 하향 힘이다. 일부 실시예들에서, 하향 힘은 마개와 카트리지 몸체 사이에 스냅 피팅(snap fit)을 형성한다. 일부 실시예들에서, 하향 힘은 샘플 디스펜싱 메커니즘의 동작을 야기하고 카트리지 몸체를 밀봉한다. 일부 실시예들에서, 하향 힘은 레버 수단의 하향 힘을 포함한다. 일부 실시예들에서, 마개는, 사용자에 의한 단일 액션 시에 카트리지 몸체의 원위 단부와 스냅 피팅을 형성하도록 구성된 하나 이상의 스내핑(snapping) 부재들을 포함하는 스냅-피팅 디스펜싱 캡을 포함한다.
일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은: 디스펜싱 챔버 내에 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 트래핑(trap)하기 위해 적어도 하나의 밀봉부에 대해 제2 밀봉부를 형성하는 디스펜싱 챔버; 및 디스펜싱 챔버의 내부 표면과 슬라이딩 밀봉부를 형성하는 플런저(plunger) 메커니즘으로서, 슬라이딩 밀봉부는, 적어도 하나의 개구부를 통해, 그리고 적어도 하나의 반응 챔버 내로 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하기 위해 디스펜싱 챔버의 내부 표면을 따라 슬라이드하도록 구성되는, 플런저 메커니즘을 포함한다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 챔버는, 샘플 디스펜싱 메커니즘이 카트리지 몸체 내로 삽입될 때 디스펜싱 챔버를 카트리지 몸체의 중심에 정렬하고 샘플 유체가 챔버 위치설정 특징부들 사이에서 흐르는 것을 가능하게 하도록 구성되며, 이로부터 연장되는 상호 이격된 챔버 위치설정(locate) 특징부들을 갖는 외부 표면을 포함한다.
일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 사용자에 의해 수행되는 단일 액션이 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱 챔버 내에 트래핑하는 제1 동작 스테이지 및 샘플 유체가 디스펜싱 챔버로부터 디스펜싱되는 제2 동작 스테이지를 포함하는 샘플 디스펜싱 메커니즘의 2개의 동작 스테이지들을 야기하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 제2 동작 스테이지를 가능하게 하기 위해 재구성되거나 또는 파손되는 힘 시퀀싱(sequencing) 구성요소를 포함한다. 일부 실시예들에서, 힘 시퀀싱 구성요소는, 샘플 디스펜싱 메커니즘의 동작이 제1 동작 스테이지로부터 제2 동작 스테이지로 진행하는 것을 가능하게 하기 위해 파손되도록 구성된 파손가능 구성요소를 포함한다. 일부 실시예들에서, 힘 시퀀싱 구성요소는, 제1 동작 스테이지에서 디스펜싱 챔버를 눌러서 밀봉되게 하고, 제2 동작 스테이지에서, 밀봉을 유지하고, 천공 액션을 수행하며, 디스펜싱 챔버로부터 샘플 유체를 디스펜싱하기 위해 플런저를 동작시키도록 붕괴(collapse)되거나 또는 압착(crush)되는 붕괴가능 또는 압착가능 스페이서(spacer)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 피어싱 팁은 볼 포인트 팁을 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 피어싱 팁은 화살촉 팁을 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 피어싱 팁은 절두원뿔형 팁을 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 피어싱 팁은 날카로운 팁을 포함하지 않는다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 피어싱 팁의 원위 부분은 평평한 표면을 포함한다. 일부 실시예들에서, 평평한 표면은 적어도 하나의 밀봉부의 표면에 대해 약 20°, 약 15°, 약 10°, 약 5°, 또는 약 1° 미만의 각도이다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 피어싱 팁은 플루팅(flute)된다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 피어싱 팁은 하나 이상의 흐름 채널들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 흐름 채널들은 (i) 적어도 하나의 피어싱 팁의 근위 단부에, (ii) 적어도 하나의 피어싱 팁의 원위 단부에, 또는 (iii) 적어도 하나의 피어싱 팁의 길이에 걸쳐 위치된다. 일부 실시예들에서, 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨의 적어도 일 부분은 하나 이상의 흐름 채널들을 통해 적어도 하나의 개구부를 통해서 흐른다. 일부 실시예들에서, 유체 흐름은, 적어도 하나의 피어싱 팁이 하나 이상의 흐름 채널들을 포함하지 않는 샘플 테스트 시스템과 비교하여 더 높은 흐름 레이트(flow rate)이다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 흐름 채널들은 적어도 하나의 피어싱 팁을 따라 연장되는 길이방향 홈을 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하는 적어도 하나의 피어싱 팁은 적어도 하나의 밀봉부를 관통하고 적어도 하나의 반응 챔버의 적어도 일 부분 내로 이동하는 적어도 하나의 피어싱 팁을 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 개구부는, 적어도 하나의 피어싱 팁이 적어도 하나의 반응 챔버의 적어도 일 부분 내로 이동함에 따라 크기가 더 커진다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 개구부는, 적어도 하나의 피어싱 팁이 적어도 하나의 반응 챔버의 적어도 일 부분 내로 이동함에 따라 실질적으로 동일한 크기로 유지된다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반응 챔버는 트래핑된 가스를 포함하며, 여기서 카트리지 몸체는 샘플 유체 위에 가스 헤드 스페이스(head space)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 로드(rod)는, 적어도 하나의 밀봉부가 파괴된 이후에 가스 헤드 스페이스와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 압력을 균등화하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 피어싱 팁은 디스펜싱 로드를 통해 연장되는 벤트 루멘(vent lumen)으로 이어지는 적어도 하나의 벤트 개구부를 포함하며, 여기서 디스펜싱 로드는 가스 헤드 스페이스에 위치되고 디스펜싱 로드의 벤트 루멘과 유체 연통하는 벤트 포트를 포함한다. 일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은 적어도 하나의 소수성 필터를 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 벤트 포트와 적어도 하나의 벤트 개구부 사이를 통과하는 임의의 유체는 소수성 필터를 통과해야 한다. 일부 실시예들에서, 벤트 개구부는 (i) 적어도 하나의 피어싱 팁의 근위 단부에, (ii) 적어도 하나의 피어싱 팁의 원위 단부에, 또는 (iii) 적어도 하나의 피어싱 팁의 길이에 걸쳐 위치된다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 피어싱 팁에 의해 변위되는 트래핑된 가스 및/또는 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨은 적어도 하나의 벤트 개구부를 통해 가스 헤드 스페이스로 빠져나갈 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하는 적어도 하나의 피어싱 팁은 하나 이상의 플랩(flap)들을 생성할 수 있으며, 여기서 하나 이상의 플랩들은 적어도 하나의 피어싱 팁에 의해 파괴된 적어도 하나의 밀봉부의 부분(들)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 플랩들은 적어도 하나의 피어싱 팁에 부착되지 않거나 및/또는 개구부를 통한 유체 흐름을 방해하지 않는다. 일부 실시예들에서, 피어싱 팁은, 적어도 하나의 피어싱 팁 및/또는 하나 이상의 플랩들로의 샘플 유체의 위킹(wicking)을 감소시키도록 구성된 기하구조를 포함한다.
큰 개구부는, 예를 들어, 적어도 하나의 밀봉부의 표면적의 적어도 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95%, 약 98%, 또는 약 99%의 천공을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 밀봉부의 표면적의 적어도 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95%, 약 98%, 또는 약 99%는 적어도 하나의 피어싱 팁과 접촉하게 된다. 일부 실시예들에서, 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨의 적어도 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95%, 약 98%, 또는 약 99%는 적어도 하나의 반응 챔버에 진입한다. 일부 실시예들에서, 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨의 약 30%, 약 25%, 약 20%, 약 15%, 약 10%, 약 5%, 또는 약 1% 미만이, 적어도 하나의 밀봉부가 파괴된 이후에, 디스펜싱 챔버, 적어도 하나의 밀봉부, 및/또는 적어도 하나의 피어싱 팁 내에 또는 상에 유지된다. 일부 실시예들에서, 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨은, 샘플 유체의 적어도 약 10 μL, 약 15 μL, 약 20 μL, 약 25 μL, 약 30 μL, 약 35 μL, 약 40 μL, 약 45 μL, 약 50 μL, 약 60 μL, 약 70 μL, 약 80 μL, 약 90 μL, 약 100 μL, 약 110 μL, 약 120 μL, 약 128 μL, 약 130 μL, 약 140 μL, 약 150 μL, 약 160 μL, 약 170 μL, 약 180 μL, 약 190 μL, 또는 약 200 μL를 포함한다.
일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은 디스펜싱 로드 및/또는 디스펜싱 챔버의 적어도 일 부분의 표면 상에 배치된 오버몰딩된 층을 포함한다. 일부 실시예들에서, 오버몰딩된 층은 밀봉부를 형성한다. 일부 실시예들에서, 원통형 밀봉부. 일부 실시예들에서, 오버몰딩된 층은, 디스펜싱 로드 및/또는 디스펜싱 챔버의 적어도 일 부분과는 상이한 경도계의 열가소성 엘라스토머(thermoplastic elastomer; TPE)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 오버몰딩된 층은 약 20-30의 쇼어 D 경도계 또는 쇼어 A 경도계를 나타낸다.
일부 실시예들에서, 디스펜싱 챔버는 초기에, 샘플 디스펜싱 메커니즘이 카트리지 몸체 내로 삽입됨에 따라, 샘플 유체가 디스펜싱 챔버 내로 흐를 수 있기 이전에 샘플 유체가 디스펜싱 챔버 외부 주위로 흐르게 강제되도록 구성되며, 여기서 디스펜싱 챔버 외부 주위로 흐르는 유체는, 입자들 및/또는 잔해들을 유지하거나 및/또는 트래핑하거나 및/또는 그렇지 않았다면 샘플 테스트를 방해하거나 또는 간섭할 수 있는 샘플 유체의 성분들에 결합하거나 또는 이를 캡처하는 생물학적 또는 화학적 성분들을 통합하는 필터 또는 다공성 필러 재료를 통해 흐르게 된다.
일부 실시예들에서, 카트리지 몸체는 샘플 준비 유체와 함께 하나 이상의 자성 입자들을 포함하며, 자성 입자들의 표면은, 자성 입자들이 샘플 유체 내에서 혼합될 때 생물학적 또는 환경적 샘플의 적어도 하나의 미리 결정된 표적 종과 결합하고 이를 캡처하도록 코팅되거나 또는 기능화되며, 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 샘플 디스펜싱 메커니즘이 카트리지 몸체 내로 삽입됨에 따라, 샘플 유체가 디스펜싱 챔버를 통해 흐르게 강제되도록 구성되고, 하나 이상의 자석들은, 샘플 유체 내에 포함되며 표적 종을 캡처한 자성 입자들이 디스펜싱 챔버의 내부 표면에 부착되고 이에 대해 유지되도록 디스펜싱 챔버의 내부 표면에 매우 근접하여 위치되어, 디스펜싱 챔버의 내부 표면과 슬라이딩 밀봉부를 형성하는 플런저 메커니즘이 내부 표면에 대해 유지되는 자성 입자들을 수집하고 이들을 적어도 하나의 반응 챔버 내로 디스펜싱하여 적어도 하나의 반응 챔버 내로 디스펜싱되는 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨 내의 적어도 하나의 미리 결정된 표적 종의 증가된 농도를 제공한다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반응 챔버는 2개의 반응 챔버들이며, 여기서 적어도 하나이 피어싱 팁은 2개의 피어싱 팁들이다. 일부 실시예들에서, 반응 챔버들은 폴리머라아제 연쇄 반응(PCR) 튜브들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 2개의 반응 챔버들은 혼합 비드(bead)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 반응 챔버들은, 개별적인 상이한 테스트들을 수행하거나 및/또는 개별적인 상이한 표적 엔티티들을 검출하도록 선택된 상이한 시약들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 카트리지 몸체는 샘플 준비 시약들을 포함하며, 여기서 반응 챔버들 중 적어도 하나는 역전사 반응 및/또는 증폭 반응을 위한 하나 이상의 시약들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 카트리지 몸체는, 테스트 장치의 하나 이상의 메이팅(mating) 슬롯들과 정렬되고 이와 맞물리도록 구성된 하나 이상의 정렬 특징부들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 정렬 특징부들은, 이것이 테스트 장치 내에서 제위치에 있을 때 카트리지 몸체의 회전을 방지한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 정렬 특징부들은, 사용자가 한 손 동작으로 제2 마개를 제거하거나 및/또는 단일 액션을 수행하는 것을 가능하게 한다.
본 명세서에서 개시되는 내용은 샘플 테스트 방법들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 샘플 테스트 방법은: 내부에서 샘플 유체의 준비를 위해 본 명세서에 개시된 샘플 테스트 시스템의 카트리지 몸체에 포함된 샘플 준비 유체 내로 생물학적 또는 환경적 샘플을 첨가하는 단계; 첨가하는 단계 이후에, 샘플 디스펜싱 메커니즘을 카트리지 몸체 내로 삽입하고 이에 마개를 적용하는 단계; 및 샘플 유체가 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내에 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하고, 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 추가적인 유체 이동을 방지하면서 테스트를 위해 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하도록 샘플 디스펜싱 메커니즘을 동작시키는 단계를 포함한다. 방법은: 첨가하는 단계 이전에, 샘플 테스트 시스템을 내부에서 생물학적 또는 환경적 샘플에 대한 테스트를 수행하도록 구성된 테스트 장치의 수용 포트 내에 위치시키는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 테스트 장치들이 제공된다. 테스트 장치는 내부에 제공된 샘플 테스트 시스템을 수용하도록 구성된 수용 포트를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 테스트 장치는 내부에서 생물학적 또는 환경적 샘플에 대한 테스트를 수행하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 테스트 장치는, 수용 포트 내에 위치된 샘플 테스트 시스템에 하향 힘을 가하도록 구성된 레버 수단을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 단일 액션은 레버 수단을 통해 카트리지 몸체에 대해 마개에 가해지는 하향 힘이다. 일부 실시예들에서, 하향 힘은 마개와 카트리지 몸체 사이에 스냅 피팅을 형성한다. 일부 실시예들에서, 레버 수단은 힌지형 덮개를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 힌지형 덮개는 마개의 표면과 접촉하도록 구성된 리지(ridge)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 테스트 장치는 레버 수단을 저장하기 위한 슬리브(sleeve)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 힌지형 덮개는, 슬리브 내에 저장될 때 카트리지 몸체에 실질적으로 평행하다. 일부 실시예들에서, 힌지형 덮개의 적어도 일 부분은, 힌지형 덮개의 힌지를 노출하기 위해 사용자에 의해 리프트될 때 위로 그리고 슬리브 밖으로 슬라이드하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 힌지가 노출될 때, 힌지형 덮개는 카트리지 몸체에 실질적으로 수직인 수평 위치로 피봇될 수 있다. 일부 실시예들에서, 테스트 장치는, 카트리지 몸체의 하나 이상의 정렬 특징부들과 정렬되고 이와 맞물리도록 구성된 하나 이상의 메이팅 슬롯들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 메이팅 슬롯들은 수용 포트에 위치된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 정렬 특징부들은, 이것이 테스트 장치 내에서 제위치에 있을 때 카트리지 몸체의 회전을 방지한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 정렬 특징부들은, 사용자가 한 손 동작으로 제2 마개를 제거하거나 및/또는 단일 액션을 수행하는 것을 가능하게 한다.
도 1 및 도 2는 듀얼 반응 챔버 카트리지의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시하며, 여기서 삽입된 샘플 디스펜싱 메커니즘(듀얼 피어싱 팁들을 포함함)은 초기 위치에 있다.
도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 카트리지의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시하며, 여기서 샘플 디스펜싱 메커니즘은 완전히 삽입되고, 이는 밀봉부들이 피어싱 팁들에 의해 완전히 피어싱되고 카트리지 몸체로부터 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨이 듀얼 반응 챔버들 내로 디스펜싱되는 것을 야기한다.
도 5는, 브래킷에 의해 표시된 샘플 디스펜싱 메커니즘의 오버몰딩된 층을 갖는 피어싱 팁의 볼 포인트 흐름 채널 실시예의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
도 6은 피어싱 팁의 볼 포인트 흐름 채널 실시예의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
도 7은 본 명세서에서 제공되는 피어싱 팁의 볼 포인트 실시예의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 벤트 개구부는 피어싱 팁의 원위 단부에 위치된다.
도 8은 샘플 디스펜싱 메커니즘의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 벤트 개구부는 피어싱 팁의 길이에 걸쳐 위치된다.
도 9는 도 8에 도시된 샘플 디스펜싱 메커니즘의 측면 단면도의 비제한적이고 예시적 개략도를 도시하며, 여기서 가스 벤트 개구부는 내부 챔버로 이어지는 것으로 도시된다.
도 10은 피어싱 팁들의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 벤트 개구부는 피어싱 팁의 길이에 걸쳐 위치된다.
도 11은 디스펜싱 캡 어셈블리의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 피어싱 팁들은 흐름 채널들 및 더 큰 개구부로의 전환부를 포함한다.
도 12는 샘플 디스펜싱 메커니즘의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 벤트 개구부는 피어싱 팁의 원위 단부에 위치된다.
도 13은 도 12에 도시된 샘플 디스펜싱 메커니즘의 측면 단면도의 비제한적이고 예시적 개략도를 도시하며, 여기서 소수성 필터를 갖는 내부 벤트 경로가 도시된다.
도 14는 본 명세서에서 제공되는 피어싱 로드의 단면도의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
도 15는, 날카로운 팁이 없는 피어싱 팁들을 포함하는 디스펜싱 로드의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
도 16은, 화살표-형 플루팅된 피어싱 팁들을 포함하는 디스펜싱 로드의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
도 17은 2개의 진단 테스트 저장소들(예를 들어, 반응 챔버들)을 갖는 카트리지의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
도 18은 도 17의 듀얼 반응 챔버 카트리지의 비제한적이고 예시적인 단면도이다.
도 19는, 그 배송(shipping) 캡이 제거되고 면봉이 내부에 샘플 물질을 부착하기 위해 듀얼 반응 챔버의 카트리지 몸체의 개방 볼륨 내로 삽입된 상태의, 도 17 및 도 18의 카트리지의 비제한적으로 예시적인 개략도이다.
도 20은, 듀얼 반응 챔버 카트리지의 카트리지 몸체 내로 삽입될 듀얼 반응 챔버 디스펜싱 메커니즘의 일 실시예 및 캡을 포함하는 캡 어셈블리의 비제한적이고 예시적인 개략도이다.
도 21은, 그 디스펜싱 챔버(예를 들어, 디스펜싱 삽입부)가 그 디스펜싱 로드로부터 분리된 상태의 듀얼 반응 챔버 디스펜싱 메커니즘의 비제한적이고 예시적인 개략도이다.
도 22, 도 23, 및 도 24는, 그 디스펜싱 메커니즘이 각각: (i) 부분적으로 삽입된 상태, (ii) 추가적으로 삽입되어 그 디스펜싱 챔버가 카트리지의 베이스에 대해 안착되지만 천공 및 디스펜싱 이전의 상태, 및 (iii) 완전히 삽입되어 천공 및 디스펜싱 액션들이 완료된 상태의 듀얼 반응 챔버 카트리지의 단면도들의 비제한적이고 예시적인 개략도들이다.
도 25는, 도 24에 따른 그 캡 어셈블리가 완전히 맞물린 이후의 듀얼 반응 챔버 카트리지의 비제한적이고 예시적인 개략도이다.
도 26은, 디스펜싱 메커니즘이 카트리지 내로 눌림에 따라 혼합을 유도하는, 디스펜서 삽입부를 통한 그리고 그 주위의 유체 흐름의 비제한적이고 예시적인 개략도이다.
도 27은 분리된 상태의 디스펜싱 챔버의 비제한적이고 예시적인 개략도이다.
도 28은 디스펜싱 챔버의 대안적인 실시예를 예시하는 측면 단면도의 비제한적이고 예시적인 개략도이며, 여기서 삽입 보어(bore)의 베이스는 완전히 밀봉되며, 샘플 및 샘플 시약 유체는 삽입부가 카트리지 내로 눌림에 따라 삽입부의 외부 바이패스 영역을 통해서만 흐르고, 그런 다음 다시 삽입 보어의 상단 내로 흐를 수 있으며; 바이패스 영역은 샘플 유체 내의 임의의 입자들을 제거하거나 또는 트래핑하기 위한 필터 또는 다공성 재료 또는 필러들을 포함하고 이들이 테스트 저장소(들)에 진입하는 것을 방지할 수 있다.
도 29는 디스펜싱 챔버의 추가적인 대안적인 실시예를 예시하는 측면 단면도의 비제한적이고 예시적인 개략도이며, 여기서 샘플 유체는, 어셈블리가 카트리지 내로 눌림에 따라 삽입부의 내부 보어를 통해서만 흐를 수 있으며; 샘플 유체는 이러한 영역이 차단됨에 따라 삽입 배럴(barrel)을 우회할 수 있고, 삽입부는 자성 비드들의 표면 상에 캡처된 DNA 및 RNA를 수집하고 농축하기 위한 보어 주위의 자석을 포함한다.
도 30a 내지 도 30d는, 상면도(도 30a)로부터의 사시도(도 30b)로부터의, 그리고 측면도들(도 30c 내지 도 30d)로부터의, 그 사이에 스냅 피팅이 형성되기 이전의 초기 위치에서의 듀얼 반응 챔버 카트리지 및 스냅-피팅 디스펜싱 캡 어셈블리의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시한다. 화살표는 스냅 피팅을 맞물리게 하기 위해 사용자에 의해 가해지는 하향 힘을 나타낸다.
도 31a 내지 도 31d는, 상면도(도 31a)로부터의, 사시도(도 31b)로부터의, 그리고 측면도들(도 31c 내지 도 31d)로부터의, 스냅 피팅을 형성하기 위해 스냅 피팅 디스펜싱 캡 어셈블리를 완전히 맞물리게 한 이후의 도 30a 내지 도 30d에 도시된 듀얼 반응 챔버 카트리지 및 스냅-피팅 디스펜싱 캡 어셈블리의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시한다. 화살표들은 스냅 피팅을 나타낸다.
도 32a 내지 도 32b는, 사시도(도 32a) 및 측면도(도 32b)로부터의, (그 사이에 스냅 피팅이 형성되기 이전의 초기 위치의) 스냅-피팅 디스펜서 캡 어셈블리 및 듀얼 반응 챔버 카트리지가 수용 챔버 내에 위치된 테스트 장치의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시한다.
도 33a 내지 도 33b는, 사시도(도 33a)로부터의 그리고 측면도(도 33b)로부터의, 힌지형 덮개가 스냅 피팅을 형성하기 위해 스냅-피팅 디스펜싱 캡의 상단 상으로 눌린 이후의 도 32a 내지 도 32b에 도시된 테스트 장치의 비제한적으로 예시적인 개략도들을 도시한다. 화살표는, 사용자가 힌지형 덮개를 눌러서 스냅 피팅을 맞물리게 할 수 있는 위치를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 카트리지의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시하며, 여기서 샘플 디스펜싱 메커니즘은 완전히 삽입되고, 이는 밀봉부들이 피어싱 팁들에 의해 완전히 피어싱되고 카트리지 몸체로부터 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨이 듀얼 반응 챔버들 내로 디스펜싱되는 것을 야기한다.
도 5는, 브래킷에 의해 표시된 샘플 디스펜싱 메커니즘의 오버몰딩된 층을 갖는 피어싱 팁의 볼 포인트 흐름 채널 실시예의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
도 6은 피어싱 팁의 볼 포인트 흐름 채널 실시예의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
도 7은 본 명세서에서 제공되는 피어싱 팁의 볼 포인트 실시예의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 벤트 개구부는 피어싱 팁의 원위 단부에 위치된다.
도 8은 샘플 디스펜싱 메커니즘의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 벤트 개구부는 피어싱 팁의 길이에 걸쳐 위치된다.
도 9는 도 8에 도시된 샘플 디스펜싱 메커니즘의 측면 단면도의 비제한적이고 예시적 개략도를 도시하며, 여기서 가스 벤트 개구부는 내부 챔버로 이어지는 것으로 도시된다.
도 10은 피어싱 팁들의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 벤트 개구부는 피어싱 팁의 길이에 걸쳐 위치된다.
도 11은 디스펜싱 캡 어셈블리의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 피어싱 팁들은 흐름 채널들 및 더 큰 개구부로의 전환부를 포함한다.
도 12는 샘플 디스펜싱 메커니즘의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 벤트 개구부는 피어싱 팁의 원위 단부에 위치된다.
도 13은 도 12에 도시된 샘플 디스펜싱 메커니즘의 측면 단면도의 비제한적이고 예시적 개략도를 도시하며, 여기서 소수성 필터를 갖는 내부 벤트 경로가 도시된다.
도 14는 본 명세서에서 제공되는 피어싱 로드의 단면도의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
도 15는, 날카로운 팁이 없는 피어싱 팁들을 포함하는 디스펜싱 로드의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
도 16은, 화살표-형 플루팅된 피어싱 팁들을 포함하는 디스펜싱 로드의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
도 17은 2개의 진단 테스트 저장소들(예를 들어, 반응 챔버들)을 갖는 카트리지의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
도 18은 도 17의 듀얼 반응 챔버 카트리지의 비제한적이고 예시적인 단면도이다.
도 19는, 그 배송(shipping) 캡이 제거되고 면봉이 내부에 샘플 물질을 부착하기 위해 듀얼 반응 챔버의 카트리지 몸체의 개방 볼륨 내로 삽입된 상태의, 도 17 및 도 18의 카트리지의 비제한적으로 예시적인 개략도이다.
도 20은, 듀얼 반응 챔버 카트리지의 카트리지 몸체 내로 삽입될 듀얼 반응 챔버 디스펜싱 메커니즘의 일 실시예 및 캡을 포함하는 캡 어셈블리의 비제한적이고 예시적인 개략도이다.
도 21은, 그 디스펜싱 챔버(예를 들어, 디스펜싱 삽입부)가 그 디스펜싱 로드로부터 분리된 상태의 듀얼 반응 챔버 디스펜싱 메커니즘의 비제한적이고 예시적인 개략도이다.
도 22, 도 23, 및 도 24는, 그 디스펜싱 메커니즘이 각각: (i) 부분적으로 삽입된 상태, (ii) 추가적으로 삽입되어 그 디스펜싱 챔버가 카트리지의 베이스에 대해 안착되지만 천공 및 디스펜싱 이전의 상태, 및 (iii) 완전히 삽입되어 천공 및 디스펜싱 액션들이 완료된 상태의 듀얼 반응 챔버 카트리지의 단면도들의 비제한적이고 예시적인 개략도들이다.
도 25는, 도 24에 따른 그 캡 어셈블리가 완전히 맞물린 이후의 듀얼 반응 챔버 카트리지의 비제한적이고 예시적인 개략도이다.
도 26은, 디스펜싱 메커니즘이 카트리지 내로 눌림에 따라 혼합을 유도하는, 디스펜서 삽입부를 통한 그리고 그 주위의 유체 흐름의 비제한적이고 예시적인 개략도이다.
도 27은 분리된 상태의 디스펜싱 챔버의 비제한적이고 예시적인 개략도이다.
도 28은 디스펜싱 챔버의 대안적인 실시예를 예시하는 측면 단면도의 비제한적이고 예시적인 개략도이며, 여기서 삽입 보어(bore)의 베이스는 완전히 밀봉되며, 샘플 및 샘플 시약 유체는 삽입부가 카트리지 내로 눌림에 따라 삽입부의 외부 바이패스 영역을 통해서만 흐르고, 그런 다음 다시 삽입 보어의 상단 내로 흐를 수 있으며; 바이패스 영역은 샘플 유체 내의 임의의 입자들을 제거하거나 또는 트래핑하기 위한 필터 또는 다공성 재료 또는 필러들을 포함하고 이들이 테스트 저장소(들)에 진입하는 것을 방지할 수 있다.
도 29는 디스펜싱 챔버의 추가적인 대안적인 실시예를 예시하는 측면 단면도의 비제한적이고 예시적인 개략도이며, 여기서 샘플 유체는, 어셈블리가 카트리지 내로 눌림에 따라 삽입부의 내부 보어를 통해서만 흐를 수 있으며; 샘플 유체는 이러한 영역이 차단됨에 따라 삽입 배럴(barrel)을 우회할 수 있고, 삽입부는 자성 비드들의 표면 상에 캡처된 DNA 및 RNA를 수집하고 농축하기 위한 보어 주위의 자석을 포함한다.
도 30a 내지 도 30d는, 상면도(도 30a)로부터의 사시도(도 30b)로부터의, 그리고 측면도들(도 30c 내지 도 30d)로부터의, 그 사이에 스냅 피팅이 형성되기 이전의 초기 위치에서의 듀얼 반응 챔버 카트리지 및 스냅-피팅 디스펜싱 캡 어셈블리의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시한다. 화살표는 스냅 피팅을 맞물리게 하기 위해 사용자에 의해 가해지는 하향 힘을 나타낸다.
도 31a 내지 도 31d는, 상면도(도 31a)로부터의, 사시도(도 31b)로부터의, 그리고 측면도들(도 31c 내지 도 31d)로부터의, 스냅 피팅을 형성하기 위해 스냅 피팅 디스펜싱 캡 어셈블리를 완전히 맞물리게 한 이후의 도 30a 내지 도 30d에 도시된 듀얼 반응 챔버 카트리지 및 스냅-피팅 디스펜싱 캡 어셈블리의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시한다. 화살표들은 스냅 피팅을 나타낸다.
도 32a 내지 도 32b는, 사시도(도 32a) 및 측면도(도 32b)로부터의, (그 사이에 스냅 피팅이 형성되기 이전의 초기 위치의) 스냅-피팅 디스펜서 캡 어셈블리 및 듀얼 반응 챔버 카트리지가 수용 챔버 내에 위치된 테스트 장치의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시한다.
도 33a 내지 도 33b는, 사시도(도 33a)로부터의 그리고 측면도(도 33b)로부터의, 힌지형 덮개가 스냅 피팅을 형성하기 위해 스냅-피팅 디스펜싱 캡의 상단 상으로 눌린 이후의 도 32a 내지 도 32b에 도시된 테스트 장치의 비제한적으로 예시적인 개략도들을 도시한다. 화살표는, 사용자가 힌지형 덮개를 눌러서 스냅 피팅을 맞물리게 할 수 있는 위치를 나타낸다.
다음의 상세한 설명에서, 본 명세서의 일 부분을 형성하는 첨부된 도면들에 대한 참조가 이루어진다. 도면들에서, 문맥이 달리 나타내지 않는 한, 전형적으로 유사한 심볼들이 유사한 구성요소들을 식별한다. 상세한 설명, 도면들, 및 청구항들에서 설명되는 예시적인 실시예들은 제한적인 것을 의미하지 않는다. 본 명세서에서 제시되는 주제의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 다른 실시예들이 사용될 수 있고 다른 변경들이 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 전반적으로 설명된 도면들에 예시되는 본 개시내용의 측면들은 매우 다양하고 상이한 구성들로 배열되고, 치환되고, 결합되며, 분리되고, 설계될 수 있으며, 이들 모두는 본 명세서에서 명시적으로 고려되고 본 명세서의 개시내용의 부분을 이룬다는 것이 쉽게 이해될 것이다.
본 명세서에서 언급되는 모든 특허들, 공개된 특허 출원들, 다른 공개문헌들, 및 GenBank과 다른 데이터베이스들로부터의 서열들은 관련된 기술에 대해 그 전체가 참조로서 포함된다.
본 명세서에서 개시되는 내용은 샘플 테스트 시스템들을 포함한다. 샘플 테스트 시스템은: 이로부터 샘플 유체의 준비를 위해 카트리지 몸체에 포함된 샘플 준비 유체 내로 생물학적 또는 환경적 샘플을 수용하기 위한 카트리지 몸체를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 테스트 시스템은: 카트리지 몸체에 결합된 적어도 하나의 반응 챔버를 포함한다. 일부 실시예들에서, 샘플 테스트 시스템은: 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 유체 이동을 방지하기 위한 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 적어도 하나의 밀봉부를 포함한다. 일부 실시예들에서, 샘플 테스트 시스템은: 생물학적 또는 환경적 샘플을 내부에 수용한 이후에 카트리지 몸체 내로 삽입하기 위한 샘플 디스펜싱 메커니즘을 포함한다.
일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 샘플 유체가 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하고, 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 추가적인 유체 이동을 방지하면서 테스트를 위해 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하도록 동작가능하다. 일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은 내부에 적어도 하나의 개구부를 형성함으로써 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하는 적어도 하나의 피어싱 팁을 포함하며, 여기서 적어도 하나의 피어싱 팁은 적어도 하나의 밀봉부에 큰 개구부를 생성하도록 구성된 기하구조를 포함한다. 일부 실시예들에서, 카트리지 몸체는 초기에, 생물학적 또는 환경적 샘플을 운반하는 면봉이 카트리지 몸체 내의 샘플 준비 유체를 교반(stir)하고 면봉으로부터 샘플 준비 유체 내로 생물학적 또는 환경적 샘플을 씻어내기 위해 사용될 수 있도록 장애물들이 없는 개방 볼륨을 제공한다.
본 명세서에서 개시되는 내용은 샘플 테스트 방법들을 포함한다. 샘플 테스트 방법은: 내부에서 샘플 유체의 준비를 위해 본 명세서에 개시된 샘플 테스트 시스템의 카트리지 몸체에 포함된 샘플 준비 유체 내로 생물학적 또는 환경적 샘플을 첨가하는 단계; 첨가하는 단계 이후에, 샘플 디스펜싱 메커니즘을 카트리지 몸체 내로 삽입하고 이에 마개를 적용하는 단계; 및 샘플 유체가 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내에 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하고, 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 추가적인 유체 이동을 방지하면서 테스트를 위해 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하도록 샘플 디스펜싱 메커니즘을 동작시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법은: 첨가하는 단계 이전에, 샘플 테스트 시스템을 내부에서 생물학적 또는 환경적 샘플에 대한 테스트를 수행하도록 구성된 테스트 장치의 수용 포트 내에 위치시키는 단계를 포함할 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 및 과학적 용어들은 본 개시내용이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 예를 들어, Singleton 등의, Dictionary of Microbiology and Molecular Biology 2nd ed., J. Wiley & Sons (New York, NY 1994); Sambrook 등의, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press (Cold Spring Harbor, NY 1989)를 참조하도록 한다. 본 개시내용의 목적들을 위해, 다음의 용어들이 이하에서 정의된다.
일부 실시예들에서, 샘플 테스트를 위한 방법들, 구성들, 시스템들, 및 장치들이 제공된다. 본 명세서에서 개시되는 내용은 환자 샘플 어세이들 및 피어싱 샘플 어세이들에 대한 밀봉부들을 피어싱하기 위한 방법들, 구성들, 시스템들, 및 장치들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 듀얼 로드 피어싱 및 유체 디스펜싱 디바이스가 제공된다. 디바이스는 분자 현장진단 신속 테스트 시스템의 소모품의 부분일 수 있다. 소모품 디바이스는 2 파트 시스템으로 구성될 수 있다. 시스템의 제1 파트는, 캡, 희석제(샘플 준비 유체)로 충전된 카트리지 몸체(예를 들어, 샘플 준비 저장소)로 지칭되는 상부 섹션, 및 각각 건조된 분자 시약들 및 혼합 비드를 포함하는 반응 챔버들의 대칭적인 쌍인 듀얼 튜브로 지칭되는 하부 섹션으로 구성된 메인 카트리지를 포함할 수 있으며, 상부 섹션 및 하부 섹션은 호일 밀봉부 및 탄성 개스킷에 의해 분리된다. 시스템의 제2 파트는 디스펜싱 로드 및/또는 캡 어셈블리를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 제공되는 사용들의 일부 실시예들에서, 전형적으로 면봉으로 수집되는 환자 샘플은 카트리지 내의 희석제에 혼합된다. 면봉이 제거될 수 있으며, 그런 다음 디스펜싱 로드가 카트리지 내로 삽입될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 로드의 캡 및 캡 어셈블리를 돌려서 조이는 것은 디스펜싱 로드를 카트리지 몸체를 통해 아래쪽으로 드라이브하고, 2개의 반응 챔버들 각각 바로 위의 호일 밀봉부를 피어싱하며, 샘플 유체를 밀봉부를 통해 반응 챔버들 내로 드라이브한다. 희망되는 화학 성능을 달성하기 위해, 반응 챔버들 내로 디스펜싱되는 샘플 유체의 양이 작은 허용오차 내에서 정확해야 한다.
일부 실시예들에서, 디스펜싱되는 유체의 흐름 및 정확도를 개선하도록 구성된 디스펜싱 로드들이 제공된다. 이를 통해 액체 흐름이 지향되는 더 높은 볼륨의 경로를 생성하고 호일에 더 큰 개구부를 생성하는 핵심 목적을 갖는 다양한 피어싱 팁 기하구조들이 본 명세서에서 제공된다.
현재 이용가능한 구성들 및 방법들은, 액체가 밀봉된 반응 챔버들 내로 강제되고, 챔버들에서 가스를 압축하며 밀봉부들에 압력을 생성하여 누출이 발생할 기회들을 증가시키고 결과적으로 디스펜싱되는 볼륨의 정확도를 감소시키는 카트리지 설계 단점을 가지고 있다. 본 명세서에서 제공되는 실시예들은, 반응 챔버 내의 가스가 카트리지 몸체의 헤드 스페이스 내로 배출되는 것을 가능하게 하여 압력을 균등화함으로써 디스펜싱되는 볼륨의 정확도 및 밀봉부들의 신뢰성을 개선하는 다양한 기하구조들을 고려한다. 일부 실시예들에서, 어세이를 위해 환자 샘플을 밀어내고 카트리지 몸체로부터 시약 듀얼 튜브 영역의 적어도 하나의 반응 챔버 내로 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨(예를 들어, 100uL)을 디스펜싱하기 위해 호일을 피어싱하는 복합 플라스틱 일회용 장치가 본 명세서에서 제공된다.
일부 실시예들에서, 피어싱 팁 기하구조는, 완전한 개구부가 생성되어 반응 챔버들로의 완전한 디스펜싱을 가능하게 하는 것이다. 일부 실시예들에서, 피어싱 팁 기하구조는 또한 분취량(aliquot)을 제한하거나 및/또는 시약 챔버에서 트래핑된 가스를 배출하도록 설계될 수 있다. 본 명세서에서 제공되는 디스펜싱 로드 및 피어싱 팁 기하구조의 실시예들은 결합될 수 있으며, 예를 들어, 디스펜싱되는 분취량의 정확도를 증가시키기 위해 트래핑된 가스의 배출을 가능하게 하기 위한 기하구조를 추가할 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 제공되는 팁 기하구조는, 더 양호한 볼륨 디스펜싱뿐만 아니라 밀폐된 챔버에 트래핑된 가스의 가능한 배출을 위해 더 큰 천공 오리피스(orifice)를 가능하게 한다.
날카로운 팁은 AL 밀봉부와 같은 밀봉부를 피어싱할 수 있지만, 그런 다음 샤프트 주위를 다시 폐쇄하여 유체의 열악한 흐름 및 접착을 야기한다. 본 명세서에서 설명되는 피어싱 팁들의 볼 포인트 팁은 더 큰 천공을 가능하게 하여 유체 흐름을 증가시키고 호일과 같은 밀봉부가 디스펜싱 로드의 샤프트 상에 달라붙는 것을 방지할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 피어싱 팁들의 플루팅된 팁 설계들은 또한 더 큰 천공을 가능하게 하고 동시에 배출을 가능하게 하며, 유체가 플루트들을 통해 흐르는 것을 가능하게 할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 피어싱 팁들의 화살촉 설계들은 또한 유체 흐름을 개선하고 디스펜싱되는 분취량의 정확도를 증가시킬 수 있다.
유체 디스펜싱을 향상시키기 위한 고유한 기하구조들을 갖는 호일 피어싱 로드들 및 분취하기 위한 듀얼 피어싱 디스펜싱 로드들이 본 명세서에서 제공된다. 일부 실시예들에서, PCR 호일 디스펜싱 로드들이 제공된다. 본 명세서에서 게시되는 디스펜싱 로드들과 같은 방법들, 구성들, 시스템들, 및 장치들은 PCR 튜브들을 넘어 다양한 디스펜싱 맥락들에서 이용될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 구성들, 시스템들, 및 방법들은, 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨이 챔버(예를 들어, 반응 챔버) 내로 디스펜싱되는 다양한 환경들에서 유용성을 발견한다.
임의의 특정 이론에 구속되지 않고, 본 명세서에서 개시되는 방법들, 구성들, 시스템들, 및 장치들은, 본 명세서에서 제공되는 실시예들의 개선된 유체 흐름, 감소된 유체 부착, 및/또는 트래핑된 가스의 배출로 인해 현재 이용가능한 방법들 및 시스템들에 비해 향상된 성능을 제공한다.
본 명세서에서 개시되는 내용은 샘플 테스트 시스템들을 포함한다. 샘플 테스트 시스템은: 이로부터 샘플 유체의 준비를 위해 카트리지 몸체에 포함된 샘플 준비 유체 내로 생물학적 또는 환경적 샘플을 수용하기 위한 카트리지 몸체를 포함할 수 있다. 샘플 테스트 시스템은: 카트리지 몸체에 결합된 적어도 하나의 반응 챔버를 포함할 수 있다. 샘플 테스트 시스템은: 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 유체 이동을 방지하기 위한 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 적어도 하나의 밀봉부를 포함할 수 있다. 샘플 테스트 시스템은: 생물학적 또는 환경적 샘플을 내부에 수용한 이후에 카트리지 몸체 내로 삽입하기 위한 샘플 디스펜싱 메커니즘을 포함할 수 있다.
샘플 디스펜싱 메커니즘은, 샘플 유체가 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하고, 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 추가적인 유체 이동을 방지하면서 테스트를 위해 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하도록 동작가능할 수 있다. 샘플 디스펜싱 메커니즘은 내부에 적어도 하나의 개구부를 형성함으로써 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하는 적어도 하나의 피어싱 팁을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 피어싱 팁은 적어도 하나의 밀봉부에 큰 개구부를 생성하도록 구성된 기하구조를 포함할 수 있다. 큰 개구부는, 적어도 하나의 밀봉부의 표면적의 적어도 약 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 100%, 또는 이러한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이의 수 또는 범위의 천공을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 카트리지 몸체는 초기에, 생물학적 또는 환경적 샘플을 운반하는 면봉이 카트리지 몸체 내의 샘플 준비 유체를 교반하고 면봉으로부터 샘플 준비 유체 내로 생물학적 또는 환경적 샘플을 씻어내기 위해 사용될 수 있도록 장애물들이 없는 개방 볼륨을 제공한다.
샘플 디스펜싱 메커니즘은: 디스펜싱 챔버 내에 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 트래핑하기 위해 적어도 하나의 밀봉부에 대해 제2 밀봉부를 형성하는 디스펜싱 챔버를 포함할 수 있다. 샘플 디스펜싱 메커니즘은: 디스펜싱 챔버의 내부 표면과 슬라이딩 밀봉부를 형성하는 플런저 메커니즘으로서, 슬라이딩 밀봉부는, 적어도 하나의 개구부를 통해, 그리고 적어도 하나의 반응 챔버 내로 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하기 위해 디스펜싱 챔버의 내부 표면을 따라 슬라이드하도록 구성되는, 플런저 메커니즘을 포함할 수 있다. 디스펜싱 챔버는, 샘플 디스펜싱 메커니즘이 카트리지 몸체 내로 삽입될 때 디스펜싱 챔버를 카트리지 몸체의 중심에 정렬하고 샘플 유체가 챔버 위치설정 특징부들 사이에서 흐르는 것을 가능하게 하도록 구성되며, 이로부터 연장되는 상호 이격된 챔버 위치설정 특징부들을 갖는 외부 표면을 포함할 수 있다.
샘플 디스펜싱 메커니즘은, 사용자에 의해 수행되는 단일 액션이 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱 챔버 내에 트래핑하는 제1 동작 스테이지 및 샘플 유체가 디스펜싱 챔버로부터 디스펜싱되는 제2 동작 스테이지를 포함하는 샘플 디스펜싱 메커니즘의 2개의 동작 스테이지들을 야기하도록 구성될 수 있다. 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 제2 동작 스테이지를 가능하게 하기 위해 재구성되거나 또는 파손되는 힘 시퀀싱 구성요소를 포함할 수 있다. 힘 시퀀싱 구성요소는, 샘플 디스펜싱 메커니즘의 동작이 제1 동작 스테이지로부터 제2 동작 스테이지로 진행하는 것을 가능하게 하기 위해 파손되도록 구성된 파손가능 구성요소를 포함할 수 있다. 힘 시퀀싱 구성요소는, 제1 동작 스테이지에서 디스펜싱 챔버를 눌러서 밀봉되게 하고, 제2 동작 스테이지에서, 밀봉을 유지하고, 천공 액션을 수행하며, 디스펜싱 챔버로부터 샘플 유체를 디스펜싱하기 위해 플런저를 동작시키도록 붕괴되거나 또는 압착되는 붕괴가능 또는 압착가능 스페이서를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 피어싱 팁은 볼 포인트 팁을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 피어싱 팁은 화살촉 팁을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 피어싱 팁은 절두원뿔형 팁을 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2는 듀얼 반응 챔버 카트리지의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시하며, 여기서 삽입된 샘플 디스펜싱 메커니즘(50)(듀얼 피어싱 팁들(52)을 포함함)은 초기 위치에 있다. 듀얼 반응 챔버(54)는 본 명세서에서 제공되는 바와 같이 카트리지 몸체(56)에 결합될 수 있다. 카트리지 몸체와 반응 챔버들 사이의 밀봉부(들)(58)는 카트리지 몸체와 반응 챔버들 사이의 유체 이동을 방지할 수 있다. 도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 카트리지의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시하며, 여기서 샘플 디스펜싱 메커니즘은 완전히 삽입되고, 이는 밀봉부들(58)이 피어싱 팁들에 의해 완전히 피어싱되고 카트리지 몸체(56)로부터 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨이 듀얼 반응 챔버들(54) 내로 디스펜싱되는 것을 야기한다.
본 명세서에서 제공되는 샘플 테스트 시스템들의 일부 실시예들은 하나 이상의 오버몰딩된 층들을 포함한다. 본 명세서에서 제공되는 카트리지들의 하나 이상의 구성요소들은 열가소성 엘라스토머(TPE)를 포함할 수 있다. 상이한 경도계의 하나 이상의 오버몰딩된 층들을 포함하는 카트리지들이 본 명세서에서 제공된다. TPE 및 이의 경도계의 선택은 오버몰딩된 층의 성질 및 목적과 실시예에 의존하여 변화할 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은 디스펜싱 로드 및/또는 디스펜싱 챔버의 적어도 일 부분의 표면 상에 배치된 오버몰딩된 층을 포함한다. 오버몰딩된 층은 원통형 밀봉부와 같은 밀봉부를 형성할 수 있다. 오버몰딩된 층은, 이것이 커버하는 표면, 예컨대, 예를 들어, 디스펜싱 로드 및/또는 디스펜싱 챔버의 적어도 일 부분과는 상이한 경도계의 열가소성 엘라스토머(TPE)를 포함할 수 있다. TPE의 경도계는 상이한 실시예들에서 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, TPE의 경도계는, 쇼어 A 스케일 또는 쇼어 D 스케일에서, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 또는 이러한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이의 수 또는 범위일 수 있거나 또는 대략 그 정도일 수 있다. 일부 실시예들에서, TPE의 경도계는, 쇼어 A 스케일 또는 쇼어 D 스케일에서, 적어도 또는 최대 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100일 수 있다. 일부 실시예들에서, 오버몰딩된 층은 약 20-30의 쇼어 D 경도계 또는 쇼어 A 경도계를 나타낸다. 도 5는, (브래킷에 의해 표시된) 샘플 디스펜싱 메커니즘의 오버몰딩된 층(60)을 갖는 피어싱 팁의 볼 포인트 흐름 채널 실시예의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다. 피어싱 팁의 원위 단부에서 시작하여 그 길이를 따라 이어지는 흐름 채널들(62)이 도시된다. 도 6은 피어싱 팁의 볼 포인트 흐름 채널 실시예의 다른 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다. 도 11은 디스펜싱 캡 어셈블리(캡(72) 및 디스펜싱 로드(74)를 포함함)의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 피어싱 팁들은 흐름 채널들(76) 및 더 큰 개구부로의 전환부를 포함한다.
디스펜싱 로드는 적어도 하나의 피어싱 팁을 포함할 수 있다. 피어싱 팁들의 수는 변화할 수 있다. 피어싱 팁들의 수는 카트리지 내의 반응 챔버들의 수에 대응할 수 있다. 예를 들어, 듀얼 반응 챔버 카트리지는 듀얼 액션 피어싱 팁들을 갖는 디스펜싱 로드를 포함할 수 있다. 디스펜싱 로드 상의 피어싱 팁들의 수는 상이한 실시예들에서 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 로드 상의 피어싱 팁들의 수는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 또는 이러한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이의 수 또는 범위일 수 있거나 또는 대략 그 정도일 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 로드 상의 피어싱 팁들의 수는 적어도 또는 최대 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 또는 1000일 수 있다. 카트리지 몸체에 결합된 반응 챔버들의 수는 상이한 실시예들에서 상이할 수 있다. 일부 실시예들에서, 카트리지 몸체에 결합된 반응 챔버들의 수는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 또는 이러한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이의 수 또는 범위일 수 있거나 또는 대략 그 정도일 수 있다. 일부 실시예들에서, 카트리지 몸체에 결합된 반응 챔버들의 수는 적어도 또는 최대 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 또는 1000일 수 있다. 일부 실시예들에서, 밀봉부들의 수는 적어도 또는 최대 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 또는 1000일 수 있다.
샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨의 볼륨은 상이한 실시예들에서 상이할 수 있다. 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨은, 적어도 약 10 μL, 약 15 μL, 약 20 μL, 약 25 μL, 약 30 μL, 약 35 μL, 약 40 μL, 약 45 μL, 약 50 μL, 약 60 μL, 약 70 μL, 약 80 μL, 약 90 μL, 약 100 μL, 약 110 μL, 약 120 μL, 약 128 μL, 약 130 μL, 약 140 μL, 약 150 μL, 약 160 μL, 약 170 μL, 약 180 μL, 약 190 μL, 또는 약 200 μL, 또는 이러한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이의 수 또는 범위를 포함한다.
반응 챔버들은, 개별적인 상이한 테스트들을 수행하거나 및/또는 개별적인 상이한 표적 엔티티들을 검출하도록 선택된 상이한 시약들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상이한 유형의 시약들의 수는 적어도 또는 최대 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 10000, 또는 100000일 수 있다. 시약들은, 예를 들어, 동결 건조되거나, 열 건조되거나, 냉동 건조되거나, 또는 안정적인 완충제(buffer)에 있을 수 있다. 테스트 이전에 카트리지 내에 포함된 테스트 시약들은, 반드시 핵산 증폭을 사용하지는 않는 다른 유형들의 테스트에 대해 구성될 수 있다. 예를 들어, 직접 화학 반응 검출이 일부 실시예들에서 샘플 내의 미량(trace) 요소들 또는 첨가제들의 존재를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로, 면역분석(immunoassay) 검출 방법들은, 희석되고 하나 이상의 반응 챔버들(예를 들어, 테스트 튜브들)로 디스펜싱된 샘플 물질 내의 특정 단백질에 직접적으로 결합하고 이의 검출을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
적어도 하나의 밀봉부를 파괴하는 적어도 하나의 피어싱 팁은 하나 이상의 플랩들을 생성할 수 있다. 하나 이상의 플랩들은 적어도 하나의 피어싱 팁에 의해 파괴된 적어도 하나의 밀봉부의 부분(들)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 플랩들은 적어도 하나의 피어싱 팁에 부착되지 않거나 및/또는 개구부를 통한 유체 흐름을 방해하지 않는다. 피어싱 팁은, 적어도 하나의 피어싱 팁 및/또는 하나 이상의 플랩들로의 샘플 유체의 위킹(wicking)을 감소시키도록 구성된 기하구조를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 밀봉부의 표면적의 적어도 약 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 100%, 또는 이러한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이의 수 또는 범위가 적어도 하나의 피어싱 팁과 접촉하게 된다. 일부 실시예들에서, 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨의 적어도 약 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 100%, 또는 이러한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이의 수 또는 범위가 적어도 하나의 반응 챔버에 진입한다. 일부 실시예들에서, 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨의 약 30%, 약 25%, 약 20%, 약 15%, 약 10%, 약 5%, 또는 약 1%, 또는 이러한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이의 수 또는 범위 미만이, 적어도 하나의 밀봉부가 파괴된 이후에, 디스펜싱 챔버, 적어도 하나의 밀봉부, 및/또는 적어도 하나의 피어싱 팁 내에 또는 상에 유지된다.
도 16은, 플루트들(78)을 갖는 화살표-형 피어싱 팁들을 포함하는 디스펜싱 로드의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다. 적어도 하나의 피어싱 팁은 플루팅될 수 있다. 적어도 하나의 피어싱 팁은 하나 이상의 흐름 채널들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 흐름 채널들은 (i) 적어도 하나의 피어싱 팁의 근위 단부에, (ii) 적어도 하나의 피어싱 팁의 원위 단부에, 또는 (iii) 적어도 하나의 피어싱 팁의 길이에 걸쳐 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨의 적어도 일 부분은 하나 이상의 흐름 채널들을 통해 적어도 하나의 개구부를 통해서 흐른다. 유체 흐름은, 적어도 하나의 피어싱 팁이 하나 이상의 흐름 채널들을 포함하지 않는 샘플 테스트 시스템과 비교하여, 더 높은 흐름 레이트(예를 들어, 적어도 약 1.5배 더 높은 흐름 레이트(예를 들어, 1.5-배, 3-배, 4-배, 5-배, 6-배, 7-배, 8-배, 9-배, 10-배, 20-배, 30-배, 40-배, 50-배, 60-배, 70-배, 80-배, 90-배, 100-배, 또는 이러한 값들 중 임의의 값 사이의 수 또는 범위)일 수 있다. 하나 이상의 흐름 채널들은 적어도 하나의 피어싱 팁을 따라 연장되는 길이방향 홈을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하는 적어도 하나의 피어싱 팁은 적어도 하나의 밀봉부를 관통하고 적어도 하나의 반응 챔버의 적어도 일 부분 내로 이동하는 적어도 하나의 피어싱 팁을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 개구부는, 적어도 하나의 피어싱 팁이 적어도 하나의 반응 챔버의 적어도 일 부분 내로 이동함에 따라 크기가 더 커질 수 있다. 적어도 하나의 개구부는, 적어도 하나의 피어싱 팁이 적어도 하나의 반응 챔버의 적어도 일 부분 내로 이동함에 따라 실질적으로 동일한 크기로 유지될 수 있다. 도 14는 본 명세서에서 제공되는 피어싱 로드의 단면도의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 피어싱 팁은 날카로운 팁을 포함하지 않는다. 도 15는, 날카로운 팁이 없는 피어싱 팁들을 포함하는 디스펜싱 로드의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시한다. 적어도 하나의 피어싱 팁의 원위 부분은 평평한 표면을 포함할 수 있다. 평평한 표면은 적어도 하나의 밀봉부의 표면에 대해 약 20°, 약 15°, 약 10°, 약 5°, 또는 약 1° 미만의 각도일 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 피어싱 팁의 평평한 표면은, 적어도 하나의 밀봉부의 표면에 대해, 약 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, 10°, 11°, 12°, 13°, 14°, 15°, 16°, 17°, 18°, 19°, 20°, 21°, 22°, 23°, 24°, 25°, 26°, 27°, 28°, 29°, 30°, 31°, 32°, 33°, 34°, 35°, 36°, 37°, 38°, 39°, 40°, 41°, 42°, 43°, 44°, 45°, 46°, 47°, 48°, 49°, 50°, 51°, 52°, 53°, 54°, 55°, 56°, 57°, 58°, 59°, 60°, 61°, 62°, 63°, 64°, 65°, 66°, 67°, 68°, 69°, 70°, 71°, 72°, 73°, 74°, 75°, 76°, 77°, 78°, 79°, 80°, 81°, 82°, 83°, 84°, 85°, 86°, 87°, 88°, 89°, 90°, 91°, 92°, 93°, 94°, 95°, 96°, 97°, 98°, 99°, 100°, 110°, 120°, 130°, 140°, 150°, 160°, 170°, 180°, 또는 이러한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이의 수 또는 범위의 각도일 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 피어싱 팁의 평평한 표면은, 적어도 하나의 밀봉부의 표면에 대해, 적어도 또는 최대 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, 10°, 11°, 12°, 13°, 14°, 15°, 16°, 17°, 18°, 19°, 20°, 21°, 22°, 23°, 24°, 25°, 26°, 27°, 28°, 29°, 30°, 31°, 32°, 33°, 34°, 35°, 36°, 37°, 38°, 39°, 40°, 41°, 42°, 43°, 44°, 45°, 46°, 47°, 48°, 49°, 50°, 51°, 52°, 53°, 54°, 55°, 56°, 57°, 58°, 59°, 60°, 61°, 62°, 63°, 64°, 65°, 66°, 67°, 68°, 69°, 70°, 71°, 72°, 73°, 74°, 75°, 76°, 77°, 78°, 79°, 80°, 81°, 82°, 83°, 84°, 85°, 86°, 87°, 88°, 89°, 90°, 91°, 92°, 93°, 94°, 95°, 96°, 97°, 98°, 99°, 100°, 110°, 120°, 130°, 140°, 150°, 160°, 170°, 또는 180°의 각도일 수 있다.
적어도 하나의 반응 챔버는 트래핑된 가스를 포함할 수 있다. 카트리지 몸체는 샘플 유체 위에 가스 헤드 스페이스를 포함할 수 있다. 디스펜싱 로드는, 적어도 하나의 밀봉부가 파괴된 이후에 가스 헤드 스페이스와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 압력을 균등화하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 피어싱 팁은 디스펜싱 로드를 통해 연장되는 벤트 루멘으로 이어지는 적어도 하나의 벤트 개구부를 포함할 수 있다. 디스펜싱 로드는 가스 헤드 스페이스에 위치되고 디스펜싱 로드의 벤트 루멘과 유체 연통하는 벤트 포트를 포함할 수 있다. 샘플 디스펜싱 메커니즘은 적어도 하나의 소수성 필터를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 하나의 벤트 포트와 적어도 하나의 벤트 개구부 사이를 통과하는 임의의 유체는 소수성 필터를 통과해야 한다. 벤트 개구부는 (i) 적어도 하나의 피어싱 팁의 근위 단부에, (ii) 적어도 하나의 피어싱 팁의 원위 단부에, 또는 (iii) 적어도 하나의 피어싱 팁의 길이에 걸쳐 위치될 수 있다. 적어도 하나의 피어싱 팁에 의해 변위되는 트래핑된 가스 및/또는 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨은 적어도 하나의 벤트 개구부를 통해 가스 헤드 스페이스로 빠져나갈 수 있다. 도 7은 본 명세서에서 제공되는 피어싱 팁의 볼 포인트 실시예의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 벤트 개구부(64)는 피어싱 팁의 원위 단부에 위치된다. 도 8은 샘플 디스펜싱 메커니즘의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 벤트 개구부(66)는 피어싱 팁의 길이에 걸쳐 위치된다. 도 9는 도 8에 도시된 샘플 디스펜싱 메커니즘의 측면 단면도의 비제한적이고 예시적 개략도를 도시하며, 여기서 가스 벤트 개구부(66)는 디스펜싱 로드(예를 들어, 내부 챔버(68))를 통해 연장되는 벤트 루멘으로 이어지는 것으로 도시된다. 도 10은 피어싱 팁들의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 벤트 개구부(70)는 피어싱 팁의 길이에 걸쳐 위치된다. 도 12는 샘플 디스펜싱 메커니즘의 비제한적이고 예시적인 개략도를 도시하며, 여기서 벤트 개구부(78)는 피어싱 팁의 원위 단부에 위치된다. 도 13은 도 12에 도시된 샘플 디스펜싱 메커니즘의 측면 단면도의 비제한적이고 예시적 개략도를 도시하며, 여기서 소수성 필터를 갖는 내부 벤트 경로(80)가 도시된다.
일부 실시예들에서, 생물학적 또는 환경적 샘플에 대해 테스트를 수행하기 위한 (진단) 테스트 장치('기구'로 지칭됨), 및 테스트 기구와 함께 사용하기 위한 샘플 테스트 시스템(참조의 편의를 위해 본 명세서에서 '카트리지'로도 지칭됨)이 제공된다. 본 명세서에서 설명되는 카트리지 및 기구는 일반적인 테스트 실험실의 시설들을 필요로 하지 않고도 사용자가 쉽게 동작시킬 수 있다. 진단 테스트 어셈블리들 및 진단 테스트 장치들을 포함하는 샘플 테스트 시스템들은 미국 특허출원 공개공보 제2020/0278368호에 설명되어 있으며, 이의 내용은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
일부 실시예들에서, 테스트 샘플의 첨가를 가능하게 하기 위한 제거가능 마개 또는 캡을 갖는 테스트 카트리지가 제공되며, 여기서 카트리지는 샘플의 준비를 보조하기 위한 완충액 또는 용해 용액과 같은 샘플 준비 유체를 포함하는 카트리지 몸체를 통합하며, 샘플 세포들 내로부터 표적 DNA 물질의 분리를 포함할 수 있다. 카트리지의 샘플 준비 유체 저장소 섹션(예를 들어, 카트리지 몸체)는, 서브-볼륨(예를 들어, 카트리지 몸체로부터의 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨)이 저장소 및 결합된 반응 챔버들(들) 사이의 달리 밀봉된 벽 내의 천공들을 통해 디스펜싱될 때까지 내부에 샘플 준비 용액을 신뢰할 수 있게 유지하기 위한 폐쇄된 볼륨일 수 잇다. 선택적으로, 카트리지는 샘플 준비 및 테스트를 위해 필요한 화학적 및 생물학적 시약들을 통합한다. 일부 실시예들에서, 상기 시약들은, 등온 핵산 증폭 방법들을 사용하는 핵산 증폭, 유전자 서열 결합 및 광학적 출력을 위해 구성된 것들을 포함한다. 선택적으로, 카트리지는 폴리머라아제 연쇄 반응, PCR, 핵산 증폭 방법들을 사용하는 샘플 준비 및 핵산 증폭 및 유전자 서열 검출을 위해 필요한 화학적 및 생물학적 시약들을 통합한다.
일부 실시예들에서, 샘플 테스트 시스템은, 테스트(예를 들어, 진단 테스트) 이전에 생산되고 하나 이상의 진단 테스트들의 특정 세트를 실행하기 위한 전구체 화학 성분들(예를 들어, 시약들) 모두를 이미 포함하고 있는 일회용 진단 테스트 카트리지 형태로 제공된다. 일부 실시예들에서, 샘플 테스트 시스템/카트리지는, 환경으로부터의 오염 없이, 또는 사용자 또는 환경이 테스트 물질들로 오염되는 것을 초래하지 않고, 또는 이러한 화학적 성분들과의 간섭을 초래하지 않고, 또는 진단 테스트 기구와의 상호작용들을 필요로 할 수 있는 카트리지의 후속 동작들에 달리 영향을 주지 않고 안전하게 핸들링될 수 있도록 구성된다.
생물학적 또는 환경적 샘플에 대한 테스트를 수행하기를 희망하는 샘플 테스트 시스템의 사용자는 샘플을 카트리지 내로 도입한다. 그 마개가 제거된 상태에서, 이러한 단계에서, 카트리지는 장애물들이 없는 개방 볼륨을 제공하며, 이는, 이러한 단계를 방해할 장애물들을 만나지 않고 생물학적 또는 환경적 샘플을 운반하는 면봉이 카트리지 몸체 내의 샘플 준비 유체를 교반하고 면봉으로부터 샘플 준비 유체 내로 생물학적 또는 환경적 샘플을 씻어내기 위해 쉽게 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 이는 카트리지 내의 개방 볼륨을 특징짓지만, 면봉이 사용되어야 할 필요는 전혀 없으며, 임의의 적절한 형태의 샘플들이 임의의 적절한 수단에 의해 샘플 준비 유체에 첨가될 수 있다는 것이 당업자들에게 명백할 것이다.
샘플 테스트 시스템은: 생물학적 또는 환경적 샘플을 수용한 이후에 샘플 카트리지 몸체 및 내부의 샘플 디스펜싱 메커니즘을 밀봉하기 위한 마개를 포함할 수 있다. 마개 및 카트리지 몸체 중 적어도 하나는, 유체들이 샘플 테스트 시스템 내에 밀봉된 상태로 유지되도록 카트리지 몸체로부터의 마개의 제거를 방지하거나 또는 적어도 억제하도록 구성될 수 있다. 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 카트리지 몸체에 대해 마개를 적용하는 행동이 또한 카트리지 몸체 내로의 샘플 디스펜싱 메커니즘의 삽입에 영향을 주도록 마개에 부착될 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용자에 의한 단일 액션은 샘플 디스펜싱 메커니즘이 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하게 하고 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 샘플 유체를 디스펜싱하게 한다. 일부 실시예들에서, 사용자에 의한 단일 액션은 카트리지 몸체에 대해 마개에 적용되는 지속적인 조임 액션일 수 있으며, 여기서 조임 액션은 샘플 디스펜싱 메커니즘의 동작을 야기하고 카트리지 몸체를 밀봉한다. 마개는 나사산을 포함할 수 있다. 샘플 테스트 시스템은: 사용 이전에 샘플 준비 유체를 카트리지 몸체 내에 밀봉하며, 생물학적 또는 환경적 샘플이 카트리지 몸체에 포함된 샘플 준비 유체에 첨가되는 것을 가능하게 하기 위해 제거되는 제2 마개를 포함할 수 있다.
생물학적 샘플들의 경우에, 샘플을 카트리지 몸체 내의 샘플 준비 유체에 첨가하는 단계는, 테스트를 위해, 그 포함된 RNA 또는 DNA 핵산을 포함하는, 샘플 물질을 준비하기 위한 샘플 희석 및 세포 용해의 특정 생물학적 및 화학적 프로세스를 개시한다. 그러나, 시스템은 생물학적 테스트로 제한되지 않으며, 예를 들어, 임의의 유형의 샘플들 내의 미량 요소들의 존재를 검출하거나 또는 그 양들을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 다른 적절한 유형들의 진단 테스트들이 본 개시내용을 고려할 때 당업자들에게 명백할 것이다.
카트리지는 테스트를 실행하기 이전에 운송 및 저장 동안 시약들을 보호하며, 진단 테스트가 실행 중인 동안 테스트 프로세스를 지원한다. 일부 실시예들에서, 테스트 시약들, 증폭 유전 산물들 및 오염물질들은 테스트의 완료를 포함하여 항상 카트리지 내에 유지된다. 밀봉된 카트리지는 테스트의 완료 시에 폐기를 위해 제거될 수 있으며, 일부 실시예들에서, 기구는 유체들 및 오염물질들로부터 항상 보호된다.
생물학적 샘플이 카트리지에 첨가되고 그런 다음 카트리지 내에 밀봉된 이후에, 사용자는 후속 테스트 프로세스 동안 그리고 카트리지가 폐기를 위해 제거된 이후에 샘플의 생물학적 또는 화학적 위험들로부터 보호될 수 있다.
본 명세서에서 제공되는 시스템들(예를 들어, 진단 테스트 카트리지)은 분리 벽으로 카트리지 내의 카트리지 몸체에 밀접하게 결합된 하나 이상의 반응 챔버들(편의를 위해 본 명세서에서 '테스트 튜브들'로도 지칭됨)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 카트리지 몸체는 결합된 반응 챔버(들)로부터 완전히 밀봉되며, 전형적으로 샘플 준비 유체의 볼륨 및 제거가능 마개로 사전-충전되어 공급된다.
사용 시에, 테스트 카트리지는 테스트 장치 내에서 지지되고 가열될 수 있으며, 제거가능 마개는 샘플을 첨가하기 위해 제거된다. 일부 실시예들에서, 샘플은 적절한 진단 테스트를 위한 임의의 생물학적 또는 화학적 샘플일 수 있으며, 테스트 디스플레이 화학 시약들은 결합된 테스트 튜브(들) 내에 통합된다.
일부 실시예들에서, 테스트 카트리지에는 디스펜싱 메커니즘이 부착된 추가적인 캡이 공급된다. 일부 실시예들에서, 이러한 추가적인 캡은 디스펜싱 메커니즘을 통합하며, 초기 캡이 제거되고 샘플이 첨가된 이후에 장착(fit)된다. 일부 실시예들에서, 추가적인 캡 및 디스펜싱 메커니즘이 삽입되고 캡이 이를 폐쇄하는 조임과 같은 액션에 의해 폐쇄됨에 따라, 디스펜싱 메커니즘은 샘플 챔버의 베이스를 천공하고 준비된 샘플 유체의 측정된 볼륨을 하나 이상의 반응 챔버(들) 내로 디스펜싱한다. 그런 다음 이러한 캡은 카트리지 어셈블리 내의 샘플을 폐쇄하고 밀봉한다.
대안적으로, 일단 제거되면, 제1 캡은, 디스펜싱 기능을 수행하고 카트리지를 폐쇄하기 위해 다시 장착될 준비가 된 포함된 디스펜싱 메커니즘을 갖는 추가적인 캡을 형성하기 위해, 별도의 동작에서, 이에 장착된 디스펜싱 메커니즘을 가질 수 있다.
선택적으로, 샘플이 첨가된 이후에, 디스펜싱 메커니즘 자체가 직접적으로 삽입되고, 그런 다음 캡이 장착되며, 캡을 조여서 폐쇄하는 것과 같은 이러한 캡을 폐쇄하는 액션이 디스펜싱 메커니즘을 동작시키고 카트리지를 폐쇄할 수 있다.
일부 실시예들에서, 샘플 테스트 방법들이 제공된다. 일부 실시예들에서, 샘플 테스트 방법은: 내부에서 샘플 유체의 준비를 위해 본 명세서에 개시된 샘플 테스트 시스템의 카트리지 몸체에 포함된 샘플 준비 유체 내로 생물학적 또는 환경적 샘플을 첨가하는 단계; 첨가하는 단계 이후에, 샘플 디스펜싱 메커니즘을 카트리지 몸체 내로 삽입하고 이에 마개를 적용하는 단계; 및 샘플 유체가 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내에 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하고, 카트리지 몸체와 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 추가적인 유체 이동을 방지하면서 테스트를 위해 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하도록 샘플 디스펜싱 메커니즘을 동작시키는 단계를 포함한다. 방법은: 첨가하는 단계 이전에, 샘플 테스트 시스템을 내부에서 생물학적 또는 환경적 샘플에 대한 테스트를 수행하도록 구성된 테스트 장치의 수용 포트 내에 위치시키는 단계를 포함할 수 있다.
카트리지들의 멀티플렉싱
단일 테스트 웰(well) 내에서, 몇몇 상이한 표적 유전 DNA 서열들에 대한 결합에 기초하여 광학적 출력을 제공할 몇몇 상이한 마커들이 존재하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 몇몇 상이한 센서들이 사용되거나 또는 2개 이상의 선택적 출력을 갖는 센서가 사용된다. 예를 들어, 2 채널 시스템에서, 2개의 상이한 형광 마커들이 이용될 수 있으며, 이들은, 채널들이 구별되는 것을 가능하게 하기 위해 개별적인 형광 마커들에 특정한 개별적인 주파수 범위들에서의 방출들을 검출하도록 구성된 2개의 상이한 형광 센서들에 의해 검출될 것이다.
본 명세서에서 제공되는 실시예들은 대조군(control) 채널을 제공하기 위해 사용될 수 있으며, 여기서 테스트 어세이 화학은, 테스트 프로세스가 올바르게 실행되는 경우 대조군 표적이 항상 존재하도록 구성된다. 이러한 경우에, 대조군 채널의 출력은, 테스트 프로세스가 시스템에 의해 올바르게 수행되었는지를 확인하기 위해, 그리고 시스템에 의해 측정된 다른 채널들에 의해 획득된 테스트 결과들이 유효한지를 확인하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 제공되는 실시예들은 또한 멀티플렉싱된 테스트로서 각각의 테스트 웰 내에서 2개 이상의 표적 유전자 서열을 테스트하기 위해 사용될 수 있다. 다수의 테스트 웰들이 사용될 수 있으며, 여기서 각각의 웰은 상이하게 구성된 증폭 화학 및 표적 마커들의 상이한 세트를 실행한다. 대조군 채널들은 하나 이상의 웰들에서 동작할 수 있으며, 테스트에서 다른 웰들을 동작시킨 테스트들을 커버할 수 있다. 이러한 배열에 의해, 다수의 테스트들이 멀티플렉싱에 대한 상이한 접근방식으로서 단일 샘플 상에서 수행될 수 있다.
단일 반응 챔버 내의 테스트들(예를 들어, 증폭 테스트들)은, 2개 이상의 DNA 또는 RNA 표적 서열 및 대조군 채널이 단일 반응 챔버 내에서 검출될 수 있다는 점에서 멀티플렉싱될 수 있다. 시스템이 검출 방법으로서 형광을 사용하는 경우, 상이한 표적들은, 당업계에서 검출 채널들로서 지칭되는 상이한 형광 파장들에서 방출하는 프로브들을 이용하여 검출될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 기구에서, 2개의 검출 채널들이 포함될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 단일 튜브(예를 들어, 반응 챔버) 및 본 명세서에서 설명되는 2 채널 검출 기구를 사용하면, 시스템은 2개의 상이한 DNA 또는 RNA 표적들의 검출을 제공할 수 있다. 추가적인 표적들이 동일한 샘플로부터 단일 진단 테스트 내로 멀티플렉싱되어야 하는 경우, 다른 실시예들에서 추가적인 반응 챔버들이 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 추가적인 표적들 및 대조군 채널들은 기구에서 동일한 수의 검출 센서들을 사용하면서 포함될 수 있다. 예를 들어, 2개의 기구 센서 채널들 및 2개의 반응 챔버들을 갖는 실시예의 경우에, 시스템은, 준비되고 카트리지 몸체로부터 2개의 반응 챔버들 내로 디스펜싱된 단일 샘플로부터 DNA 또는 RNA 검출의 4개의 독립적인 채널들이 가능하다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 반응 챔버들(예를 들어, 테스트 튜브들)을 포함하는 카트리지들이 제공된다. 카트리지당 반응 챔버들의 수는 변화할 수 있으며, 약, 또는 적어도, 또는 최대 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 또는 이러한 값들 중 임의의 값들 사이의 수 또는 범위일 수 있다. 증폭하는 단계는, 2개의 이상의 표적 핵산 서열들의 멀티플렉스 증폭을 포함할 수 있다. 검출하는 단계는, 상기 2개 이상의 표적 핵산 시퀀스들로부터 유래된 2개 이상의 핵산 증폭 산물들의 멀티플렉싱 검출을 포함할 수 있다. 2개 이상의 표적 핵산 서열들은 2개 이상의 상이한 유기체들에 특이적일 수 있다. 적어도 하나의 반응 챔버는 2개의 반응 챔버들일 수 있다. 적어도 하나의 피어싱 팁은 2개 이상의 피어싱 팁들일 수 있다. 반응 챔버들은 폴리머라아제 연쇄 반응(PCR) 튜브들을 포함할 수 있다. 2개의 반응 챔버들은 하나 이상의 혼합 비드를 포함할 수 있다. 반응 챔버들은, 개별적인 상이한 테스트들을 수행하거나 및/또는 개별적인 상이한 표적 엔티티들을 검출하도록 선택된 상이한 시약들을 포함할 수 있다. 카트리지 몸체는 샘플 준비 시약들을 포함할 수 있다. 반응 챔버들 중 적어도 하나는 역전사 반응 및/또는 증폭 반응을 위한 하나 이상의 시약들을 포함할 수 있다.
반응 챔버(들)는, 예를 들어, 증폭 시약들 및 핵산 검출 시약들과 같은 하나 이상의 시약들을 포함할 수 있다. 증폭 시약(예를 들어, 하나 이상의 증폭 시약들)의 성분들은, 예를 들어, 하나 이상의 프라이머들(예를 들어, 개별적인 프라이머들, 프라이머 쌍들, 올리고뉴클레이티드들, 멀티플렉싱 증폭을 위한 다수의 프라이머 세트들, 및 유사한 것), 핵산 표적(들)(예를 들어, 샘플로부터의 표적 핵산), 하나 이상의 폴리머라아제들, 뉴클레오티드들(예를 들어, dNTP들 및 유사한 것), 및 적절한 완충제(예를 들어, 세제, 환원제, 1가 이온들, 2가 이온들을 포함하는 완충제)를 포함할 수 있다. 증폭 반응은, 일부 실시예들에서, 역전사효소 및/또는 역전사 프라이머를 더 포함할 수 있다. 증폭 반응은, 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 설명되는 검출제들 중 하나 이상과 같은 하나 이상의 검출제들을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 증폭 시약들은, 프라이머들, 표적 핵산, 폴리머라아제, 뉴클레오티드들, 및 적절한 완충제를 포함하거나, 또는 이들로 구성된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 증폭 시약들은, 프라이머들, 표적 핵산, 폴리머라아제, 역전사효소, 역전사 프라이머, 뉴클레오티드들, 및 적절한 완충제를 포함하거나, 또는 이들로 구성된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 증폭 시약들은, 프라이머들, 표적 핵산, 폴리머라아제, 검출제, 뉴클레오티드들, 및 적절한 완충제로 구성된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 증폭 시약들은, 프라이머들, 표적 핵산, 폴리머라아제, 역전사효소, 역전사 프라이머, 검출제, 뉴클레오티드들, 및 적절한 완충제를 포함하거나, 또는 이들로 구성된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 증폭 시약들은 본질적으로, 프라이머들, 표적 핵산, 폴리머라아제, 뉴클레오티드들, 및 적절한 완충제로 구성된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 증폭 시약들은 본질적으로, 프라이머들, 표적 핵산, 폴리머라아제, 역전사효소, 역전사 프라이머, 뉴클레오티드들, 및 적절한 완충제로 구성된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 증폭 시약들은 본질적으로, 프라이머들, 표적 핵산, 폴리머라아제, 검출제, 뉴클레오티드들, 및 적절한 완충제로 구성된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 증폭 시약들은 본질적으로, 프라이머들, 표적 핵산, 폴리머라아제, 역전사효소, 역전사 프라이머, 검출제, 뉴클레오티드들, 및 적절한 완충제로 구성된다. 하나 이상의 증폭 시약들이 본질적으로 특정 성분들로 구성될 때, 증폭에 대해 상당한 영향을 갖지 않는 및/또는 검출가능 산물을 생성하기 위해 필수적이지는 않는 추가적인 성분들 또는 특징들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 등온 조건들 하에서 증폭을 달성하고 약 10분 이내에 검출가능 증폭 산물을 생성하기 위한 본 명세서의 성분들 및 조건들의 능력에 대해 상당한 영향을 갖지 않는 추가적인 성분들 또는 특징들이 포함될 수 있다. 이러한 추가적인 성분들 또는 특징들은 비-본질적 성분으로 지칭될 수 있으며, 염들, 완충제들, 세제들, 이온들, 오일들, 단백질들, 폴리머들 및 유사한 것과 같은 전형적인 반응 성분들 및/또는 일반적인 첨가제들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 증폭 조건들은 효소 활성을 포함한다. 전형적으로, 효소 활성은 폴리머라아제에 의해 제공되며, 일부 실시예들에서, 효소 활성은 폴리머라아제 및 역전사효소에 의해 제공된다. 일부 실시예들에서, 효소 활성은 폴리머라아제 활성으로 구성된다. 일부 실시예들에서, 효소 활성은 폴리머라아제 활성 및 역전사효소 활성으로 구성된다. 따라서, 일부 실시예들에서, 효소 활성은, 예를 들어, 헬리카제, 토포이소머라제, 리가제, 엑소뉴클레아제, 엔도뉴클레아제, 제한 효소, 닉킹 효소, 재조합효소, 및 유사한 것과 같은 다른 효소들에 의해 제공되는 효소 활성을 포함하지 않는다. 일부 실시예들에서, 폴리머라아제 활성 및 역전사효소 활성은 별도의 효소들 또는 별도의 효소 유형들(예를 들어, 폴리머라아제(들) 및 역전사효소(들))에 의해 제공된다. 일부 실시예들에서, 폴리머라아제 활성 및 역전사효소 활성은 단일 효소 또는 단일 효소 유형(예를 들어, 폴리머라아제(들))에 의해 제공된다. 일부 실시예들에서, 증폭은 다음 중 하나 이상을 포함한다: 루프 매개 등온 증폭(loop-mediated isothermal Amplification; LAMP), 헬리카아제 의존 증폭(helicase-dependent Amplification; HDA), 재조합효소 폴리머라아제 증폭(recombinase polymerase amplification; RPA), 가닥 변위 증폭(strand displacement amplification; SDA), 핵산 서열 기반 증폭(nucleic acid sequence-based amplification; NASBA), 전사 매개 증폭(transcription mediated amplification; TMA), 닉킹 효소 증폭 반응(nicking enzyme amplification reaction; NEAR), 롤링 서클 증폭(rolling circle amplification; RCA), 다중 변위 증폭(multiple displacement amplification; MDA), RAM(Ramification), 원형 헬리카제 의존 증폭(circular helicase-dependent amplification; cHDA), 단일 프라이머 등온 증폭(single primer isothermal amplification; SPIA), RNA 기술의 신호 매개 증폭(signal mediated amplification of RNA technology; SMART), 자체 지속 서열 복제(self-sustained sequence replication; 3SR), 게놈 지수 증폭 반응(genome exponential amplification reaction; GEAR) 및 등온 다중 변위 증폭(isothermal multiple displacement amplification; IMDA).
일부 실시예들에서, 하나 이상의 증폭 시약들은 비-효소 성분들 및 효소 성분들을 포함할 수 있다. 비-효소 성분들은, 예를 들어, 프라이머들, 뉴클레오티드들, 완충제들, 염들, 환원제들, 세제들 및 이온들을 포함할 수 있지만; 일반적으로 단백질들(예를 들어, 핵산 결합 단백질들), 효소들, 또는 효소 활성을 갖는 단백질들, 예를 들어, 폴리머라아제들, 역전사효소들, 헬리카제들, 토포이소머라제들, 리가제들, 엑소뉴클레아제들, 엔도뉴클레아제들, 제한 효소들, 닉킹 효소들, 재조합효소들 및 유사한 것을 포함하지 않는다. 일부 실시예들에서, 효소 성분은 폴리머라아제로 구성될 수 있거나 또는 폴리머라아제 및 역전사효소로 구성될 수 있다. 따라서, 이러한 효소 성분들은 다른 단백질들(예를 들어, 핵산 결합 단백질들 및/또는 효소 활성을 갖는 단백질들), 예를 들어, 헬리카제들, 토포이소머라제들, 리가제들, 엑소뉴클레아제들, 엔도뉴클레아제들, 제한 효소들, 닉킹 효소들, 재조합효소들, 및 유사한 것을 제외할 것이다.
본 명세서에서 설명되는 테스트 시약들은 핵산 증폭 산물을 검출하거나 및/또는 정량화하기 위한 시약들을 더 포함할 수 있다. 적절한 검출 및 정량화 시약들은 선택된 검출 및/또는 정량화 방법에 기초하여 당업자에 의해 선택될 수 있다. 증폭 산물은, 예를 들어, 본 명세서에서 설명되는 임의의 검출 방법 또는 정량화 방법을 포함하여 임의의 적절한 검출 및/또는 정량화 방법에 의해 검출되거나 및/또는 정량화될 수 있다. 검출 및/또는 정량화 방법들의 비제한적인 예들은, 분자 표지(예: 실시간, 종말점), 측방 흐름, 형광 공명 에너지 전달(fluorescence resonance energy transfer; FRET), 형광 편광(fluorescence polarization; FP), 표면 캡처, 5' 내지 3' 엑소뉴클레아제 가수분해 프로브(예를 들어, TAQMAN), 삽입/결합 염료 , 흡광도 방법(예를 들어, 비색법, 탁도), 전기영동(예를 들어, 겔 전기영동, 모세관 전기영동), 질량 분석법, 핵산 서열분석, 디지털 증폭, 프라이머 연장 방법(예를 들어, iPLEX™), Affymetrix의 MIP(Molecular Inversion Probe) 기술, 제한 단편 길이 다형성(RFLP(restriction fragment length polymorphism) 분석), 대립유전자 특이적 올리고뉴클레오티드(allele specific oligonucleotide; ASO) 분석, 메틸화 특이적 PCR(methylation-specific PCR; MSPCR), 파이로시퀀싱 분석, 아시클로프라임 분석, 역 도트 블롯(Reverse dot blot), GeneChip 마이크로어레이, 동적 대립유전자-특이적 혼성화(Dynamic allele-specific hybridization; DASH), 펩티드 핵산(Peptide nucleic acid; PNA) 및 잠긴 핵산(locked nucleic acid; LNA) 프로브, AlphaScreen, SNPstream, 유전적 비트 분석(genetic bit analysis; GBA), 멀티플렉싱 미니시퀀싱, SNaPshot, GOOD 분석, 마이크로어레이 미니시퀀스, 어레이 프라이머 확장(arrayed primer extension; APEX) , 마이크로어레이 프라이머 확장, 태그 어레이, 코딩된 마이크로스피어, 템플릿 지정 통합(Template-directed incorporation; TDI), 비색 올리고뉴클레오티드 결찰 어세이(colorimetric oligonucleotide ligation assay; OLA), 서열 코딩된 OLA, 마이크로어레이 결찰, 리가제 연쇄 반응, 자물쇠 프로브, 침입자 어세이, 적어도 하나의 프로브를 사용한 혼성화, 적어도 하나의 형광 표지된 프로브를 사용한 혼성화, 클로닝 및 시퀀싱, 혼성화 프로브의 사용 및 정량적 실시간 폴리머라아제 연쇄 반응(quantitative real time polymerase chain reaction; QRT-PCR) , 나노기공 시퀀싱, 칩, 및 이들의 조합들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 핵산 증폭 산물을 검출하는 것은 실시간 검출 방법의 사용을 포함한다(즉, 산물은 증폭 프로세스 동안 검출되거나 및/또는 연속적으로 모니터링된다). 일부 실시예들에서, 핵산 증폭 산물을 검출하는 것은 종점 검출 방법의 사용을 포함한다(즉, 산물은 증폭 프로세스를 완료하거나 또는 중지한 이후에 검출된다). 핵산 검출 방법들은 또한, 표적 서열에 또는 표적에 대한 상보적 서열들을 포함하는 프로브에 직접적으로 통합된 라벨링된 뉴클레오티드들의 사용을 이용할 수 있다. 이러한 라벨들은 본질적으로 방사성 및/또는 형광일 수 있으며, 본 명세서에서 논의되는 방식들 중 임의의 방식으로 분리될 수 있다. 일부 실시예들에서, 핵산 증폭 산물의 정량화는 이하에서 설명되는 하나 이상의 검출 방법들을 사용하여 달성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 검출 방법은, 핵산 증폭 산물의 정량화를 위한 표준 커브 및/또는 룩업 테이블의 생성(또는 이에 대한 참조) 및/또는 신호 강도의 측정과 함께 사용될 수 있다.
도 17은 비제한적이고 예시적인 2 튜브 카트리지 어셈블리 실시예를 도시한다. 반응 챔버들은 카트리지의 몸체에 연결된 별도의 튜브들일 수 있지만; 그러나, 도 17에 도시된 예에서, 몰딩된 플라스틱 튜브 구성요소(103)는, 카트리지 몸체(101)에 연결된 2개의 독립적인 반응 챔버들과 동등한 2개의 내부 캐비티들을 통합한다. 도 17은 테스트 시작 이전의 그 배송 구성의 카트리지를 도시하며, 여기서 배송 캡(102)은 몰딩된 래치(latch) 특징부들(109)과 접촉하지 않고 캡(102)은 테스트 시작 시에 사용자에 의해 제거될 수 있다.
샘플 준비 시약은 액체 형태일 수 있으며, 테스트 샘플 DNA 또는 RNA를 용액 내로 희석하고 노출하기 위한 수용액을 제공하고, 일단 샘플 시약 유체의 일부가 반응 챔버에 첨가되면 동결건조된 또는 건조된 시약들을 용해하거나 또는 재-현탁시키기 위한 유체를 제공할 수 있다. 테스트 시약들(예를 들어, 증폭 시약들)은 준비, 적재, 저장 및 운송에 가장 적합하도록 건조되거나 또는 동결건조될 수 있거나 또는 겔 또는 액체 포맷일 수 있다.
일부 실시예들에서, 샘플 준비 유체 및 테스트 시약들(예를 들어, 증폭 및 검출 시약들)은 사용 이전의 제조 시점에 카트리지 내에 로딩되고 밀봉될 수 있다.
사용 이전의 배송 구성에서, 캡은, 그 하부 에지가 카트리지의 몸체 상의 몰딩된 래칭 캠(cam)들과 접촉하지 않도록 더 짧은 길이를 가질 수 있다. 배송 캡의 이러한 구성은, 카트리지 몸체 내에 샘플 준비 액체 시약들을 밀봉하지만 캡이 테스트를 시작하기 위해 사용자에 의해 제거되는 것을 가능하게 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 카트리지 몸체는, 카트리지가 기구 내에서 제위치에 있을 때 카트리지의 회전을 방지하기 위해 기구 내의 메이팅 슬롯들과 정렬되고 이와 맞물리는 정렬 특징부들(110)을 갖는다. 이러한 회전-방지 특징부는 사용자가 한 손 동작으로 쉽게 배송 캡을 제거하고 그 후에 테스트 캡을 장착하는 것을 가능하게 한다.
카트리지 몸체는, 캡이 장착된 상태에서 카트리지 몸체가 반응 챔버(들)에 대한 유체 연통이 없는 밀봉된 컨테이너 또는 저장소를 형성하도록 그 베이스 위치에 밀봉부를 포함함에 따라 샘플 준비 유체를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 반응 챔버(들)는 분리된 패키징으로 공급되며, 테스트를 시작하기 직전에 카트리지 몸체 상의 위치로 클리핑(clip)되거나 또는 나사결합될 뿐이다.
진단 테스트 어셈블리 또는 '카트리지'는 샘플 저장소 또는 챔버, 적어도 하나의 테스트 저장소 또는 반응 챔버(본 명세서에서 증폭 저장소 또는 챔버로도 지칭됨), 및 샘플 준비 저장소와 적어도 하나의 진단 테스트 저장소 사이의 유체 이동을 방지하기 위한 샘플 준비 저장소와 적어도 하나의 진단 테스트 저장소 사이의 적어도 하나의 밀봉부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 저장소 또는 챔버는 원통형 카트리지 몸체의 형태이며, 증폭 저장소 또는 챔버는 고정 링 또는 클립 및 엘라스토머 밀봉부에 의해 카트리지 몸체에 결합된 증폭 튜브의 형태이다. 엘라스토머 구성요소는, 증폭 튜브의 내용물들이 사용 이전에 환경적 오염에 의해 영향을 받지 않고 사용 동안에 그리고 이후에 빠져나갈 수 없도록 카트리지의 몰딩된 몸체와 증폭 튜브 사이에 밀봉을 제공한다. 다른 결합 및 밀봉 배열들 및 구성들은 본 개시내용을 고려할 때 당업자들에게 명백할 것이며, 다른 실시예들에서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용 이전의 그 배송 구성에서, 샘플 저장소 또는 챔버는 운송 캡으로 밀봉되며, 샘플 준비 또는 시약 유체로 부분적으로 충전되고, 반응 챔버는 테스트 시약들(예를 들어, 핵산 증폭 및 연관된 검출 프로브 시약들)로 부분적으로 충전된다. 이러한 시약들은 액체, 겔, 건조된 또는 동결건조된 형태일 수 있다. 일부 실시예들에서, 액체 형태의 샘플 시약이, 테스트 샘플 DNA 또는 RNA를 용액 내로 희석하고 노출시키기 위한 수용액을 제공하고, 일단 샘플 시약 유체의 일부가 증폭 튜브에 첨가되면 동결건조된 또는 건조된 시약들을 용해하거나 또는 재-현탁시키기 위한 유체를 제공하기 위해 유리할 수 있다. 증폭 시약들은 준비, 적재, 저장 및 운송에 가장 적합하도록 건조되거나 또는 동결건조될 수 있거나 또는 겔 또는 액체 포맷일 수 있다.
도 18은 도 18에 도시된 동일한 카트리지를 단면으로 도시하며, 여기서 튜브 구성요소(13)는 2개의 내부 반응 챔버들(107 및 108)을 통합한다. 이러한 튜브들은, 전형적으로 건조되거나 또는 동결건조된 형태의 DNA 또는 RNA 증폭 및 검출 프로브들에 대한 필요한 전구체 시약들을 운반할 수 있다. 각각의 튜브(107, 108) 내에 통합된 시약들은 동일한 샘플로부터 상이한 테스트들을 수행하기 위해 상이할 수 있거나, 또는 복제된 추가적인 테스트 확인을 제공하기 위한 동일한 시약들일 수 있다. 튜브 구성요소(103)는 카트리지 몸체(101)의 베이스 내의 메이팅 리세스 특징부(104) 내에 제위치에 클리핑될 수 있다. 엘라스토머 밀봉부(105)는 몰딩된 카트리지 몸체의 베이스와 튜브 어셈블리 사이에 트래핑되며, 반응 챔버들(107, 108)과 환경 사이의 누출을 방지하기 위한 밀봉부를 형성한다. 내부 나사산들(128), 적어도 하나의 밀봉부(321), 카트리지 샘플 볼륨(106), 몰딩된 래칭 캠들(109)이 또한 도시된다.
카트리지 몸체는 전형적으로 액체 형태이며 전형적으로 제조 동안 첨가된 샘플 준비 시약(111)을 포함한다. 하나 이상의 부분들의 별도의 컨테이너들에 샘플 시약(111)을 공급하고 이들을 캡이 제거될 때 테스트 이전에 카트리지에 첨가하는 것은 옵션이다. 카트리지는 단일 반응 챔버 실시예에 대한 것과 유사한 방식으로 동작할 수 있으며, 여기서 샘플 준비 액체(111)는, 일단 이것이 첨가되면 샘플로부터 DNA 또는 RNA를 노출하고 운반하고, 일단 샘플 희석 유체의 서브-볼륨(예를 들어, 미리 결정된 서브-볼륨)이 디스펜싱 작용에 의해 이러한 튜브들(107, 108) 내로 첨가되면 카트리지의 베이스에서 튜브들(107, 108) 내에 테스트 시약들(예를 들어, 증폭 시약들)을 재현탁시키거나 또는 용해시키기 위한 수용액을 형성한다.
테스트를 수행하기 위해, 카트리지는 샘플 시약 유체들(111)을 지지하고 이의 가열을 시작하기 위해 기구 포트 내로 삽입될 수 있다. 이러한 가열은 세포 용해를 포함하는 샘플 준비 프로세스를 보조하거나, 가속하거나 또는 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 카트리지는 기구 내에서 지지되고 동작되지만, 예시의 목적들을 위해, 기구 구성요소들은 도 17, 도 18, 도 19, 도 20, 도 21, 도 22, 도 23, 도 24 및 도 25에 도시된 카트리지의 도면들에 도시되지 않는다.
도 19는, 카트리지 몸체(101) 내에 포함된 샘플 시약 유체(111)에서, 면봉(115)을 씻어내어 샘플 물질을 첨가하기 위해 사용되는, 캡이 제거되고 면봉(115)이 있는 테스트의 시작에서의 2 튜브 카트리지를 도시한다.
샘플은 다수의 유형들 중 하나일 수 있으며, 예를 들어, 유체 샘플의 피펫 첨가 또는 액적 첨가, 작은 조직 샘플 또는 체액 또는 환경, 수의학, 음식 또는 농업 샘플의 첨가와 같은 임의의 적절한 방법에 의해 샘플 준비 유체에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 테스트는 매우 민감할 수 있는 핵산 증폭을 사용하며, 따라서 테스트에서 효과적이기 위해 단지 소량의 샘플 물질만이 필요하다. 샘플 또는 테스트 샘플은, 대상자 또는 이의 부분으로부터 분리되거나 또는 획득된 임의의 표본일 수 있다. 표본들의 비제한적인 예들은, 비제한적으로, 혈액 또는 혈액 제제(예를 들어, 혈청, 혈장, 등), 제대혈, 골수, 융모막 융모, 양수, 뇌척수액, 척수액, 세척액(예를 들어, 기관지폐포, 위, 복막, 관, 귀, 관절경), 생검 샘플, 셀로센테시스(celocentesis) 샘플, 세포(예를 들어, 혈액 세포) 또는 이의 부분(예를 들어, 미토콘드리아, 핵, 추출물, 등), 여성 생식관의 세척액, 소변, 대변, 가래, 타액, 코 점액, 전립선액, 세척액, 정액, 림프액, 담즙, 눈물, 땀, 모유, 유방액, 경조직(예를 들어, 간, 비장, 신장, 폐 또는 난소), 등 또는 이들의 조합들을 포함하여, 대상자로부터의 유체 또는 조직을 포함한다. 용어 혈액은 전혈, 혈액 제제 또는 통상적으로 정의된 바와 같은 혈청, 혈장, 버피 코트(buffy coat), 또는 유사한 것과 같은 혈액의 임의의 분획을 포괄한다. 혈장은 항응혈제로 처리된 혈액의 원심 분리로부터 기인하는 혈장의 분획을 의미한다. 혈청은 혈액 샘플이 응고된 이후에 남아 있는 유체의 수분 부분을 의미한다. 유체 또는 조직 샘플들은 흔히 병원 또는 클리닉에서 일반적으로 따르는 표준 프로토콜들에 따라 수집된다. 혈액에 대해, 적절한 양의 말초 혈액(예를 들어, 3-40 밀리리터 사이)이 흔히 수집되며, 준비 이전에 또는 그 이후에 표준 절차에 따라 저장될 수 있다.
적절한 샘플들은 비제한적으로 타액, 혈액, 혈청, 혈장, 소변, 흡인물, 및 생검 샘플들을 포함한다. 따라서, 환자와 관련하여 용어 "샘플"은 생물학적 기원의 혈액 및 다른 액체 샘플들, 생검 표본 또는 조직 배양물 또는 이로부터 유래된 세포들 및 이의 자손(progeny)과 같은 고체 조직 샘플들을 포괄한다. 정의는 또한, 암 세포들과 같은 특정 세포 집단에 대한 시약 처리; 세척; 또는 농축과 같은 그들의 획득 이후에 임의의 방식으로 조직된 샘플들을 포함한다. 정의는 또한, 특정 유형의 분자들, 예를 들어, RNA들에 대해 농축된 샘플을 포함한다. 용어 "샘플"은 혈액, 혈장, 혈청, 흡인물, 뇌척수액(CSF)과 같은 임상 샘플과 같은 생물학적 샘플들을 포괄하며, 또한, 외과적 절제에 의해 획득된 조직, 생검에 의해 획득된 조직, 배양 중인 세포들, 세포 상청액들, 세포 용해물들, 조직 샘플들, 장기들, 골수, 및 유사한 것을 포함한다. "생물학적 샘플"은 이로부터 유래된 생물학적 유체들(예를 들어, 암세포, 감염된 세포 등), 예를 들어 이러한 세포들로부터 획득된 RNA들을 포함하는 샘플(예를 들어, 세포 용해물 또는 RNA들을 포함하는 다른 세포 추출물)을 포함한다.
일부 실시예들에서, 샘플의 소스는 질병에 걸린(또는 질병에 걸린 것으로 의심되는) 세포, 유체, 조직, 또는 장기이다. 일부 실시예들에서, 샘플의 소스는 정상(질병에 걸리지 않은) 세포, 유체, 조직, 또는 장기이다. 일부 실시예들에서, 샘플의 소스는 병원체에 감염된(또는 병원체에 감염된 것으로 의심되는) 세포, 유체, 조직, 또는 장기이다. 예를 들어, 샘플의 소스는 감염되었을 수 있거나 또는 감염되지 않았을 수 있는 개인일 수 있으며, 샘플은 개인으로부터 수집된 임의의 생물학적 샘플(예를 들어, 혈액, 타액, 생검, 혈장, 혈청, 기관지폐포 세척액, 가래, 대변 샘플, 뇌척수액, 가는 바늘 흡인물, 면봉 샘플(예를 들어, 협측 면봉, 자궁경부 면봉, 코 면봉), 간질 체액, 활액, 콧물, 눈물, 버피 코트, 점막 샘플, 상피 세포 샘플(예를 들어, 상피 세포 스크래핑), 등)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플은 무세포 액체 샘플이다. 일부 실시예들에서, 샘플은 세포들을 포함할 수 있는 액체 샘플이다. 병원체들은 바이러스, 진균, 기생충, 원생동물, 말라리아 기생충, 말라리아 원충 기생충, 톡소플라즈마 기생충, 주혈흡충 기생충, 및 유사한 것을 포함한다. "연충류"는 회충, 심장사상충, 식식성 선충(Nematoda), 흡충(Tematoda), 구두충류(Acanthocephala) 및 촌충(촌충류(Cestoda))을 포함한다. 원생동물 감염들은 편모충종(Giardia spp.), 트리코모나스 종(Trichomonas spp.), 아프리카 트리파노소마증, 아메바성 이질, 바베시아증, 발란디디아성 이질, 차가병, 콕시듐증, 말라리아 및 톡소플라스마증으로 인한 감염들을 포함한다. 기생충/원생동물 병원체들과 같은 병원체들의 예들은 비제한적으로 다음을 포함한다: 플라스마디움 팔시파룸, 플라스마디움 비박스, 트리파노소마 크루지, 및 톡소플라스마 곤디. 곰팡이 병원체는 비제한적으로 다음을 포함한다: 크립토코커스 네오포만스, 히스토플라즈마 캡슐라툼, 코시디오이데스 이미티스, 블라스토마이세스 더마티디에스, 클라미디아 트라코마티스, 칸디다 알비칸스. 병원성 바이러스는, 예를 들어, 면역 결핍 바이러스(예를 들어, HIV); 인플루엔자 바이러스; 뎅기열; 웨스트 나일 바이러스; 헤르페스 바이러스; 황열 바이러스; C형 간염 바이러스; A형 간염 바이러스; B형 간염 바이러스; 인유두종 바이러스; 및 유사한 것. 병원성 바이러스는 다음과 같은 DNA 바이러스를 포함할 수 있다: 파포바바이러스(예를 들어, 인간 유두종바이러스(HPV), 폴리오마바이러스); 헤파드나바이러스(예를 들어, B형 간염 바이러스(HBV)); 헤르페스바이러스(예를 들어, 단순 포진 바이러스(HSV), 수두 대상포진 바이러스(VZV), 엡스타인-바 바이러스(EBV), 거대 세포 바이러스(CMV), 헤르페스 림프친화 바이러스, 장미색 비강증, 카포시 육종 관련 헤르페스 바이러스); 아데노바이러스(예를 들어, 아타데노바이러스, 아비아데노바이러스, 익타데노바이러스, 마스타데노바이러스, 시아데노바이러스); 천연두 바이러스(예를 들어, 천연두, 백시니아 바이러스, 우두 바이러스, 원숭이두창 바이러스, 오르프 바이러스, 가성 우두, 소 구진성 구내염 바이러스; 타나폭스 바이러스, 야바 원숭이 종양 바이러스; 전염성 연속종 바이러스(MCV)); 파보바이러스(예를 들어, 아데노 관련 바이러스(AAV), 파보바이러스 B19, 인간 보카바이러스, 부파바이러스, 인간 parv4 G1); 제미니바이러스과(Geminiviridae); 나노바이러스과; 피코드나바이러스과(Phycodnaviridae); 및 유사한 것. 병원체는, 예를 들어, DNA바이러스[예를 들어: 파포바바이러스(예를 들어 인간 유두종바이러스(HPV), 폴리오마바이러스); 헤파드나바이러스(예를 들어, B형 간염 바이러스(HBV)); 헤르페스바이러스(예를 들어, 단순 포진 바이러스(HSV), 수두 대상포진 바이러스(VZV), 엡스타인-바 바이러스(EBV), 거대 세포 바이러스(CMV), 헤르페스 림프친화 바이러스, 장미색 비강증, 카포시 육종 관련 헤르페스 바이러스); 아데노바이러스(예를 들어, 아타데노바이러스, 아비아데노바이러스, 익타데노바이러스, 마스타데노바이러스, 시아데노바이러스); 천연두 바이러스(예를 들어, 천연두, 백시니아 바이러스, 우두 바이러스, 원숭이두창 바이러스, 오르프 바이러스, 가성 우두, 소 구진성 구내염 바이러스; 타나폭스 바이러스, 야바 원숭이 종양 바이러스; 전염성 연속종 바이러스(MCV)); 파보바이러스(예를 들어, 아데노 관련 바이러스(AAV), 파보바이러스 B19, 인간 보카바이러스, 부파바이러스, 인간 parv4 G1); 제미니바이러스과(Geminiviridae); 나노바이러스과; 피코드나바이러스과(Phycodnaviridae); 및 유사한 것], 결핵균, 연쇄구균 아갈락티아, 메티실린 내성 황색포도상구균, 레지오넬라 뉴모필라, 화농성 연쇄상구균, 대장균, 임질균, 수막구균, 폐렴구균, 크립토코쿠스 네오포르만스, 히스토플라즈마 캡슐라툼, 헤모필루스 인플루엔자 B형, 트레포네마 팔리듐, 라임병 스피로헤테스, 녹농균, 마이코박테리움 나병, 브루셀라 아보르투스, 광견병 바이러스, 인플루엔자 바이러스, 거대세포 바이러스, 단순 포진 바이러스 I, 단순 포진 바이러스 II, 인간 혈청 파보 유사 바이러스, 호흡기 세포융합 바이러스, 수두 대상포진 바이러스, B형 간염 바이러스, C형 간염 바이러스, 홍역 바이러스, 아데노바이러스, 인간 T세포 백혈병 바이러스, 엡스타인- 바바이러스, 쥐백혈병바이러스, 볼거리바이러스, 수포성구내염바이러스, 신드비스바이러스, 림프구성맥락수막염바이러스, 사마귀바이러스, 청설병 바이러스, 센다이 바이러스, 고양이 백혈병 바이러스, 레오바이러스, 소아마비 바이러스, 유인원 바이러스 40, 마우스 유방 종양 바이러스, 뎅기열 바이러스, 풍진 바이러스, 웨스트 나일 바이러스, 열대열원충, 열대열원충, 톡소플라즈마 곤디, 트리파노소마 란글리, 트리파노소마 크루지, 트리파노소마 로데시엔세, 트리파노소마 브루세이, 쉬스토소마 만소니, 쉬스토소마 자포니쿰, 바베시아 보비스, 에이메리아 테넬라, 온코세르카 볼불루스, 리쉬마니아 트로피카, 마이코박테리움 투베르쿨루스, 트리키넬라 스피랄리스, 테일러리아 파바, 태니아 하이다티게나, 태니아 오비스, 태니아 사기나타, 에키노코커스 그래눌로수스, 메소세스토이데스 코르티, 마이코플라즈마 관절염, M. 효르히니스, M. 오랄레, M. 아르기니니, 아콜레플라즈마 레이들라위, M. 살리바리움, 및 M. 뉴모니아에를 포함할 수 있다. 병원체들은 SARS-CoV-2, 인플루엔자 A, 인플루엔자 B, 인플루엔자 C 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 샘플 수집 면봉은 개방 카트리지 내로 도입된다. 샘플 수집 면봉이 사용되는 경우에, 면봉은 사용자에 의해 샘플 챔버 내로 도입되고 샘플 준비 유체에서 씻겨진다. 샘플 준비 유체는 면봉으로부터 샘플 물질을 씻어내도록 구성될 수 있으며, 예를 들어, 후속 핵산 증폭에 대해 적절하게 되도록, DNA 또는 RNA 표적 물질을 포함하는 샘플 재료의 핵산 성분들을 샘플 챔버 내로 노출시키기 위해, 세포들을 분리하고 세포벽의 용해를 유발하는 염들, 희석액 또는 세제들을 포함할 수 있다.
다른 샘플 수집 방법들 또는 샘플 유형들이 면봉에 대한 대안들로서 테스트 카트리지에 적용될 수 있다. 이러한 샘플 수집 및 샘플 첨가 방법들은 비제한적으로 다음을 포함할 수 있다: (i) 피펫의 사용 및 샘플 유체의 첨가; (ii) 손가락 끝으로부터의 직접적으로 전혈 방울을 사용하는 것; 및 (iii) 전혈과 같은 유체 샘플을 수집하고 샘플 조절 세척 유체에 첨가하기 위한 흡수 패드 또는 멤브레인의 사용.
샘플의 첨가 다음에, 기구 디스플레이는, 기구 소프트웨어의 제어 하에서, 샘플 준비 및 세포 용해 프로세스가 효과를 발휘할 수 있게 충분한 시간을 갖는 것을 허용하기 위한 시간 기간 동안 기다릴 것을 사용자에게 프롬프트(prompt)할 수 있다. 세포 용해 절차들 및 시약들은 당업계에서 알려져 있으며, 일반적으로 화학적(예를 들어, 세제, 저장성 용액들, 효소 절차들, 및 유사한 것, 또는 이들의 조합), 물리적(예를 들어, 프렌치 프레스, 초음파 처리, 및 유사한 것), 또는 전해질 용해 방법들에 의해 수행될 수 있다. 임의의 적절한 용해 절차가 사용될 수 있다. 예를 들어, 화학적 방법들은 일반적으로 용해제를 사용하여 세포들을 파괴하고 세포들로부터 핵산들을 추출한 다음 카오트로픽 염들로 처리한다. 일부 실시예들에서, 세포 용해는 세제들(예를 들어, 이온성, 비이온성, 음이온성, 양이온성)의 사용을 포함한다. 일부 실시예들에서, 세포 용해는 이온성 세제들(예를 들어, 도데실황산나트륨(SDS), 라우릴황산나트륨(SLS), 데옥시콜레이트, 콜레이트, 사르코실)의 사용을 포함한다.
일단 샘플 준비 시간 기간이 완료되면, 사용자는 디스펜싱 캡 어셈블리를 삽입할 수 있다. 도 20은, 본 명세서에서 제공되는 일부 실시예들에 따른 사용자에 의해 카트리지 몸체(101) 내로 삽입될 위치에 있는 캡(120) 및 디스펜싱 메커니즘을 도시한다. 이러한 도면에서 샘플 테스트 시스템(예를 들어, 디스펜싱 캡 어셈블리)는 다음의 가시적 구성요소들로 구성된다: 디스펜싱 캡(120), 디스펜싱 로드(121) 및 디스펜싱 챔버(예를 들어, 디스펜싱 삽입부)(122).
도 21은 디스펜싱 어셈블리를 분해도로 도시한다. 그 상단 섹션에서, 2-튜브 카트리지는 나사 캡이 장착되는 것을 가능하게 하기 위한 원형 단면이지만; 그러나, 그 하부 섹션에서, 카트리지는 평평한 측면들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 챔버(122)는 카트리지의 상부 원형 단면에 헐거운 끼워맞춤되지만, 카트리지의 평평한 단면 부분에 밀접 슬라이드 끼워맞춤된다. 일부 실시예들에서, 이러한 밀접 슬라이드 끼워맞춤은, 이것이 카트리지의 베이스에서의 메이팅 특징부와 정렬되고 2개의 원통형 보어들이 샘플 유체가 2개의 반응 챔버들(103) 내로 카트리지 몸체(101)를 빠져나오는 것을 가능하게 하는 천공 포인트들과 정렬되도록 디스펜싱 챔버(122)를 제위치로 가이드하기 위해 사용된다. 일부 실시예들에서, 원형으로부터 평평한 단면으로의 전환은, 디스펜싱 어셈블리가 삽입될 때 이것이 자연스럽게 회전하고 디스펜싱 챔버(122)를 가이드하도록 그 형태가 비틀어지면서 점진적이다. 카트리지 몸체(101) 형태의 이러한 원형으로부터 평평한 단면으로의 전환은 도 17에서 덮개 위치설정 특징부(13)와 캡 잠금 특징부(109) 사이의 몸체 섹션에 도시된다.
비제한적이고 예시적인 디스펜싱 어셈블리는 도 21에서 분해도로 도시된다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 로드(121)는, 어셈블리가 삽입될 때 디스펜싱 어셈블리(122)와 카트리지의 평평한 단면 내로의 그 입구의 정렬을 보조하기 위해 디스펜싱 로드가 자유롭게 회전할 수 있도록 캡(120) 상에 클립핑된다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 로드(121)는 2개의 돌출부들(305 및 306)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 이러한 돌출부들(305, 306) 각각에 대해, 그 하부 섹션은 대응하는 O-링 밀봉부들(303, 304)을 갖는 대응하는 피스톤을 형성하며, 각각의 피스톤 아래에서 대응하는 피어싱 팁(307, 308)을 형성한다.
피어싱 팁들(307, 308)은 천공 동안 포인트들(307, 308)을 지나는 유체 흐름을 보조하도록 구성된 기하구조를 포함할 수 있다. 설명되는 실시예들에서, 피어싱 팁들(307, 308)은 적어도 하나의 밀봉부에 큰 개구부를 생성하도록 구성된 기하구조를 포함할 수 있다. 큰 개구부는, 적어도 하나의 밀봉부의 표면적의 적어도 약 50%, 51%, 52%, 53%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 100%, 또는 이러한 값들 중 임의의 2개의 값들 사이의 수 또는 범위의 천공을 포함할 수 있다.
디스펜싱 챔버(122)가 디스펜싱 로드(121) 상에 조립될 때, 디스펜싱 로드 돌출부들(305, 306)의 피어싱 팁들(307, 308)은 디스펜싱 챔버(122)의 원통형 보어들 내로 돌출하지만 그 볼륨을 충전하지는 않는다. 이러한 보어들은 도 22에 단면으로 도시된다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 챔버 섹션은, 디스펜싱 로드(121)의 돌출부들(305, 306) 상에 밀접하게 장착되고 그 사이에서 슬라이드하는 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같은 슬라이드(309)를 갖는다. 장착될 때, 디스펜싱 챔버(122)는 디스펜싱 로드 상의 작은 브리지(310)와 접촉하도록 위로 슬라이드할 수 있다. 작은 브리지(310)와의 접촉은 사용 이전의 정상적인 핸들링에서 추가적인 이동을 방지할 수 있으며, 디스펜싱 로드(121) 상으로의 삽입부(122)의 슬라이드 끼워맞춤은 디스펜싱 챔버(122)를 제어된 방식으로 유지하고 정렬할 수 있고, 이는 정상적인 핸들링으로는 떨어지지 않도록 단단하게 끼워맞춤된다.
도 22는, 카트리지 어셈블리 내로 부분적으로 눌려진 비제한적이고 예시적인 2개의 반응 챔버(예를 들어, 2-튜브) 디스펜싱 챔버(122)를 단면으로 도시한다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 챔버(122)는 로드(121) 상에 슬라이드 끼워맞춤되며, 작은 브리지(310)에 의해 추가적인 이동이 차단된다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 챔버(122)는 2개의 개방 단부 원통형 보어들(301, 302)을 통합한다. 디스펜싱 로드는 밀봉 "O" 링(124)을 포함할 수 있다.
도 23은, 나사 캡(120)의 내부 나사산들이 카트리지 몸체 상의 나사산들과 맞물리고, 디스펜싱 메커니즘은, 디스펜싱 챔버(122)의 베이스가 카트리지 몸체(127)의 베이스에서의 얇은 재료 섹션과 막 접촉하는 포인트까지 카트리지 내로 진행된 것을 단면으로 도시한다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 챔버(122)의 베이스는, 카트리지 몸체의 베이스와 메이팅되고 이와 압입 끼워맞춤을 형성하여 원통형 보어들(301, 302) 각각의 베이스 주위에 유체 밀봉을 형성하는 특징부들을 갖는다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 로드(121) 상의 브리지(310)는, 이것을 카트리지 몸체의 베이스에서의 밀봉 특징부 내에 단단하게 안착시키기 위해 로드가 디스펜싱 챔버에 충분한 힘을 가하는 것을 허용하였다. 일부 실시예들에서, 일단 이러한 부분이 안착되면, 사용자에 의한 캡(120)의 계속된 회전에 의해 야기된 캡 나사산들의 추가적인 진행은 디스펜싱 돌출부들(305, 306)이 디스펜싱 챔버(122) 내로 추가적으로 진행하는 것을 가능하게 하기 위해 작은 플라스틱 브리지(310)를 이탈시킨다(break away).
일부 실시예들에서, 이러한 시점에서, 피어싱 팁들(307, 308)은 카트리지 몸체의 베이스에서의 얇은 재료 섹션을 천공하기 시작하며, "O"-링 밀봉부들을 갖는 피스톤 또는 주사기 특징부들(303, 304)은 2개의 원통형 보어들(301, 302)의 상단들을 밀봉하기 위해 진행한다.
일부 실시예들에서, 추가적인 이동으로, 나사 캡(120)이 사용자에 의해 더 폐쇄됨에 따라, 돌출부(310)는 편향되거나 또는 이탈하여 돌출부들(305 및 106) 상의 O-링들(303 및 304)이 디스펜싱 배럴(barrel)들의 상단들을 밀봉하여 개별적인 디스펜싱 보어들(301, 302) 내의 유체의 폐쇄된 볼륨을 형성하는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 사용자가 캡 폐쇄 액션을 완료함에 따라, O-링 밀봉된 피스톤들은 카트리지 몸체(101) 내로 눌려지는 디스펜싱 챔버(122) 및 맞물린 나사결합된 캡(120)의 액션에 의해 2개의 디스펜싱 삽입 보어들(301, 302)을 통해 전체 거리를 이동하도록 강제되어, 트래핑된 샘플 유체를 2개의 증폭 또는 테스트 저장소들(103) 각각 내로 디스펜싱한다.
일부 실시예들에서, 카트리지 몸체(101)는 약 1 내지 3 밀리미터의 존재하는 샘플 및 샘플 희석 유체(111)를 가질 것이며, 디스펜싱 액션은 약 50 내지 100 마이크로리터의 이러한 유체의 작은 양을 반응 챔버들(103) 각각 내로 디스펜싱할 것이다. 이러한 실시예의 형태를 변경하지 않고, 사용되는 부분들의 스케일은 샘플 희석 볼륨 및 반응 챔버들(103) 각각 내로 디스펜싱되는 볼륨들 둘 모두를 변화시키기 위해 변화될 수 있다.
도 24는, 완전히 디스펜싱된 구성의 카트리지를 비제한적이고 예시적인 단면도로 도시한다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 캡(120)은 배송 캡보다 더 길며, 그 하부 에지는, 카트리지 몸체(101) 상의 몰딩된 캠 특징부들(109) 위에 래칭된 정렬 또는 회전-방지 특징부들(129)을 갖는다. 일부 실시예들에서, 이는 캡(120)이 쉽게 제거되는 것을 방지하며, 테스트 샘플이 첨가되고 디스펜싱 캡이 장착된 이후에 테스트 샘플이 카트리지 내에 완전히 밀봉된다는 것을 보장한다. 이러한 실시예들에서, 이러한 잠금 기능은 운영자 안전 및 테스트 신뢰성에 대해 상당한 이점들을 가지며, 사용 중에 그리고 후속하는 사용된 카트리지의 제거, 핸들링 및 폐기에서 사용자들 및 테스트 시스템의 오염을 방지한다.
도 25는, 디스펜싱 캡(120)이 카트리지 몸체(101) 상에 완전히 위치되고 잠긴 상태의 완전히 디스펜싱된 구성의 카트리지의 비제한적이고 예시적인 전체 외부 도면을 도시한다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 어셈블리 캡(120)은 회전 및 핸들링을 보조하기 위한 형태의 특징부들을 갖지만, 이는 또한, 캡(120)의 임의의 다른 특징부들보다 더 밖으로 및/또는 더 아래로 돌출하는 고유한 몰딩된 특징부(129)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 본 명세서에서 개시되는 기구는 이러한 특징부의 위치 또는 근접성을 검출하는 센서를 통합한다. 일부 실시예들에서, 이러한 센서 출력은, 캡(120)이 완전히 폐쇄되고 완전히 폐쇄된 위치 주위로 회전되는지를 확인하기 위해 기구 제어기 및 그 제어 소프트웨어에 의해 사용될 수 있다. 전형적인 기구 애플리케이션 작업흐름에서, 사용자에게, 이상에서 설명된 바와 같이 캡이 완전히 폐쇄된 특징부(129)가 검출될 때까지 디스펜싱 어셈블리 캡(120)을 장착하고 폐쇄할 것이 프롬프트된다. 그런 다음, 진단 테스트는 이러한 검출 이후에만 증폭, 검출 및 테스트 결과의 생성으로 진행한다. 연장된 시간 이후에 캡(120)이 검출되지 않는 경우, 이는 선택적으로 고장 또는 오사용을 구성하는 것으로 기구에 의해 간주될 수 있으며, 오류 메시지는 기구 LCD 디스플레이 상에 디스플레이되거나 또는 데이터 인터페이스들 중 하나 이상으로 통신된다. 이러한 배열은, 카트리지가 합리적인 시간 내에 올바르게 사용되었고 디스펜싱 기능이 완전히 완료되었다고 확인되는 경우에만 테스트가 진단 결과를 생성하기 위해 테스트가 진행될 것이라는 이점을 갖는다. 이러한 확인은 기구에 의한 자체-체킹을 제공하고 최종 테스트 결과의 신뢰도를 개선할 수 있다.
일부 실시예들에서, 푸시-온(push-on) 캡(예를 들어, 스냅-피팅 캡)을 갖는 디스펜싱 어셈블리가 제공된다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 캡은 푸시 온되며(예를 들어, 사용자가 아래로 힘을 가하며) (카트리지 몸체 상의) 위치로 스냅된다. 도 30a 내지 도 30d는, 그 사이에 스냅 피팅이 형성되기 이전의 초기 위치에서의 듀얼 반응 챔버 카트리지 및 스냅-피팅 디스펜싱 캡 어셈블리의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시한다. 디스펜싱 캡 어셈블리는 스냅-피팅 디스펜싱 캡 어셈블리(324)일 수 있다. 스냅-피팅 디스펜싱 캡 어셈블리는 스냅-피팅 디스펜싱 캡(326), 디스펜싱 로드(328) 및 디스펜싱 챔버(예를 들어, 디스펜싱 삽입부)(330)를 포함할 수 있다. 카트리지 몸체(예를 들어, 듀얼 반응 챔버 카트리지(332))는 원위 단부(334)(예를 들어, 개구부)를 포함할 수 있다. 원위 단부(334)는 하나 이상의 리세스들 또는 돌기들(예를 들어 셸프(shelf)(336))을 포함할 수 있다. 스냅-피팅 디스펜싱 캡(326)은 하나 이상의 스내핑 부재들(338)을 포함할 수 있다. 스내핑 부재(338)는 돌기(들) 또는 탭(들)(340)을 포함할 수 있으며, 안쪽으로 향할 수 있다. 스냅-피팅 디스펜싱 캡(326)은 스냅 피팅을 통해 카트리지 몸체의 원위 단부(334)(예를 들어, 개구부)에 연결되도록 구성된다. 스냅-피팅 디스펜싱 캡(326)은 카트리지 몸체의 원위 단부(334)보다 더 부드러운 및/또는 더 유연한 재료로부터, 예컨대 연성 고무 또는 유연한 플라스틱으로부터 형성될 수 있다. 스냅-피팅 디스펜싱 캡(326)은 당업계에서 알려진 바와 같은 사출 몰딩에 의해 또는 임의의 적절한 몰딩 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스냅-피팅 디스펜싱 캡(326)은 카트리지의 원위 단부(334)와 맞물리도록 구성된 하나 이상의 스내핑 부재들(338)을 포함한다. 스내핑 부재(들)(338)은 원위 단부(334)의 스냅-피팅 맞물림을 형성하도록 구성될 수 있다. 스내핑 부재(들)(338)은 안쪽으로 방사상으로 연장되는 하나 이상의 돌출부들(예를 들어, 돌기들 또는 탭들(340))을 포함할 수 있으며, 원위 단부(334)는 하나 이상의 리세스들 또는 돌기들(예를 들어, 셸프(336))을 가질 수 있고, 하나 이상의 돌출부들은 스냅 피팅을 형성하기 위해 하나 이상의 리세스들 또는 돌기들과 맞물릴 수 있다. 일부 실시예들에서, 스내핑 부재(들)(338)은 그 사이의 스냅-피팅 맞물림을 보완하기 위해 카트리지 몸체의 원위 단부(334)의 일 부분과 맞물리도록 구성된 하나 이상의 돌기들 또는 탭들(340)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 원위 단부(334)는 돌기들 또는 탭들(340)과 맞물리도록 위치된 하나 이상의 리세스들 또는 돌기들(336)을 포함한다. 예를 들어, 원위 단부(334)는 탭들과 적절한 연결을 형성하기 위해 탭들(340)과 접촉하도록 구성된 셸프(336)를 포함할 수 있다. 스냅-피팅 디스펜싱 캡(326)의 안쪽으로 연장되는 탭들(340)은 셸프(336)를 그래스핑하도록(예를 들어, 이와 스냅-피팅 맞물림을 형성하도록) 구성될 수 있다. 도 31a 내지 도 31d는, 스냅 피팅을 형성하기 위해 스냅 피팅 디스펜싱 캡 어셈블리를 완전히 맞물리게 한 이후의 도 30a 내지 도 30d에 도시된 듀얼 반응 챔버 카트리지 및 스냅-피팅 디스펜싱 캡 어셈블리의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시한다. 일부 실시예들에서, 스냅-피팅 디스펜싱 캡은 안쪽으로 방사상으로 연장되는 환형 링을 포함하며, 카트리지의 원위 단부는 하나 이상의 리세스들 또는 돌기들을 정의하고, 스냅-피팅 디스펜싱 캡의 환형 링은 스냅 피팅을 형성하기 위해 하나 이상의 리세스들 또는 돌기들과 맞물린다. 일부 실시예들에서, 스냅-피팅 디스펜싱 캡은 안쪽으로 방사상으로 연장되는 하나 이상의 돌출부들을 포함하며, 카트리지의 원위 단부는 하나 이상의 리세스들 또는 돌기들을 정의하고, 스냅-피팅 디스펜싱 캡의 하나 이상의 돌출부들은 스냅 피팅을 형성하기 위해 카트리지의 원위 단부의 하나 이상의 리세스들 또는 돌기들과 맞물린다. 일부 실시예들에서, 마개는 사용자에 의해 직접적으로 또는 테스트 기구에 결합된 레버에 의해 카트리지 몸체 상에 스내핑된다. 사용자에 의한 단일 액션은 카트리지 몸체에 대해 마개에 가해지는 하향 힘일 수 있다. 하향 힘은 마개와 카트리지 몸체 사이에 스냅 피팅을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하향 힘은 샘플 디스펜싱 메커니즘의 동작을 야기하고 카트리지 몸체를 밀봉한다. 하향 힘은 레버 수단의 하향 힘을 포함할 수 있다. 마개는, 사용자에 의한 단일 액션 시에 카트리지 몸체의 원위 단부와 스냅 피팅을 형성하도록 구성된 하나 이상의 스내핑 부재들을 포함하는 스냅-피팅 디스펜싱 캡을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 디스펜싱 캡 어셈블리는 보호 패킷에 완전히 조립되어 공급되며, 사용자에 의해 제거되고 삽입되지만, 다른 실시예들에서는 반드시 그럴 필요는 없다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은 캡 어셈블리를 형성하기 위해 사용자에 의해 제거된 배송 캡에 부착될 수 있으며, 일부 다른 실시예들에서, 디스펜싱 메커니즘은 샘플 준비 저장소 내에 배치될 수 있고, 캡(제거된 배송 캡 또는 상이한 캡)은 캡을 샘플 준비 저장소에 적용하는 행위에 의해 디스펜싱 메커니즘에 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 샘플 유체가 샘플 준비 저장소로부터 적어도 하나의 진단 테스트 저장소에 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 적어도 하나의 밀봉부를 파열시키거나 또는 달리 파괴하거나 또는 개방하고, 샘플 준비 저장소와 적어도 하나의 진단 테스트 저장소(예를 들어, 반응 챔버) 사이의 추가적인 유체 이동을 방지하면서 그 내부에서의 진단 테스트 및 검출을 위해 샘플 준비 저장소로부터 적어도 하나의 진단 테스트 저장소로 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하도록 동작가능하다.
일부 실시예들에서, 디스펜싱 삽입부(예를 들어, 디스펜싱 챔버)는 디스펜싱 로드의 일 단부에 장착된다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 로드는, 일단 디스펜싱 삽입부의 원통형 보어 또는 '실린더' 내로 삽입되면 플런저(plunger) 또는 피스톤을 구성하는 플랜지(flange)를 통합한다. 일부 실시예들에서, 피스톤은 원통형 보어와의 밀접 끼워맞춤에 의해 슬라이딩 밀봉을 형성하며, 다른 실시예들에서, 밀봉을 개선하기 위한 엘라스토머 밀봉부를 통합한다. 일부 실시예들에서, "O" 링은, 이것이 디스펜싱 삽입부의 원통형 보어 내에서 슬라이드함에 따라 피스톤에 대한 밀봉을 개선하기 위해 사용된다.
일부 실시예들에서, 디스펜싱 삽입부(예를 들어, 디스펜싱 챔버)는 그 상부 섹션에서 슬롯 형태의 개구부들을 통합한다. 일부 실시예들에서, 이러한 슬롯들은, 디스펜싱 로드 피스톤의 초기 구성에서 어셈블리가 카트리지 내로 삽입됨에 따라, 내부 O-링이 슬롯들의 베이스 위에 위치되며, 슬롯들이 삽입부의 외부 직경까지 연장되어 유체가 삽입부의 원통형 보어의 외부를 지나 흐르고 삽입부가 샘플 준비 저장소 내로 더 눌림에 따라 또한 그 원통형 보어를 통해 흐를 수 있도록 배열된다. 일부 실시예들에서, 이러한 구성은 압력 축적을 방지하며, 삽입 동안 샘플 유체의 혼합을 돕는다. 예를 들어, 이러한 기능을 달성하기 위해 홀들 또는 홈들과 같은 다른 적절한 형태의 개구부들 및 구성들이 당업자들에게 명백할 것이며, 여기서 삽입부는 샘플 준비 저장소의 내부 벽과 밀봉을 형성하지 않고 따라서 이것은 샘플 준비 저장소 내에 유지되는 샘플 유체를 통해 쉽게 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 삽입부의 외부 직경 및 형태는, 디스펜싱 삽입부가 안으로 눌림에 따라 샘플 준비 저장소 내에 위치되고 중심에 정렬되는 것을 가능하게 하며, 또한 디스펜싱 삽입부가 삽입됨에 따라 (예를 들어, 샘플 유체로부터의 상당한 저항 없이) 샘플 준비 저장소 내로 아래로 쉽게 이동하는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 이는, 디스펜싱 삽입부의 베이스가 샘플 준비 저장소의 베이스 내의 메이팅 리세스와 정확하게 정렬되는 것을 가능하게 한다.
일부 실시예들에서, 디스펜싱 로드는 밀봉 "O" 링을 갖는 피스톤 플랜지를 포함하며, 또한 디스펜싱 로드의 단부에 피어싱 팁(들)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 일단 디스펜싱 어셈블리가 충분히 삽입되면, 캡 내의 내부 나사산들은 카트리지의 몸체 상의 외부 나사산과 맞물린다. 일부 실시예들에서, 일단 이러한 나사산들이 상호 맞물리면, 사용자에게 캡을 폐쇄할 것이 프롬프트되며 사용자는 캡을 점진적으로 조여서 폐쇄할 수 있다. 일부 실시예들에서, 캡을 조여서 폐쇄하는 액션은, 내부 구성요소들과 맞물리기 위한 샘플 준비 저장소를 통한 디스펜싱 어셈블리의 이동을 용이하게 하고, 샘플 준비 저장소의 베이스에서의 밀봉부들을 천공하며, 샘플 준비 저장소로부터 진단 테스트 저장소로 샘플 유체의 서브-샘플 볼륨을 디스펜싱하는 기계적인 이점을 제공한다.
일부 실시예들에서, 디스펜싱 삽입부(예를 들어, 디스펜싱 챔버)는, 카트리지 몸체의 베이스와 접촉하게 된 이후에, 디스펜싱 로드가 디스펜싱 삽입부의 보어 내로 더 이동할 수 있기 이전에 어떤 추가적인 힘이 필요한 방식으로 디스펜싱 로드 상에 유지된다. 일부 실시예들에서, 이러한 추가적인 힘은 디스펜싱 삽입부가 샘플 준비 저장소의 베이스에서의 리세스 내의 메이팅 또는 표면 특징부 내로 제위치에 마찰로 눌리거나 또는 스내핑되어 그 사이에 유체 밀봉을 형성하는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 작은 엘라스토머 밀봉부는 이러한 밀봉의 형성을 보조하기 위해 디스펜싱 삽입부 또는 샘플 튜브 상에 포함된다. 그러나, 일부 실시예들에서, 디스펜싱 삽입부의 베이스의 사출 몰딩된 형태 및 샘플 준비 저장소 내의 메이팅 특징부는 이러한 부분들이 상호 접촉하게 됨에 따라 가해지는 압축력 하에서 유체 밀봉을 형성하기에 충분하다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 로드 상의 원형 홈 및 디스펜싱 삽입부 상의 대응하는 환형 링에 의해 형성된 디텐트(detent)가 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 디텐트는, 일단 디텐트 저항이 극복되고 디스펜싱 로드가 나사 캡의 계속되는 회전 액션 하에서 디스펜싱 삽입부를 통해 이동하기 시작하면 디스펜싱 동작의 완료 이전에 샘플 준비 저장소의 베이스 내의 제위치에 디스펜싱 삽입부를 잠그고 밀봉하기 위한 초기 이탈력(break-away force)을 제공한다. 디스펜싱 삽입부 밀봉력을 제공하기 위한 다른 배열들이 이용가능하며, 본 개시내용에 비추어 당업자들에게 명백할 것이다.
일부 실시예들에서, 삽입부는, 디스펜싱 로드로부터 연장되는 맞물림 특징부 및 디스펜싱 삽입부 둘 모두 사이에 캡처된 붕괴가능 또는 압착가능 스페이서 구성요소로 디스펜싱 로드 상에 장착된다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 캡 어셈블리가 캡 조임 액션에 의해 카트리지 내로 눌림에 따라, 디스펜싱 삽입부는 카트리지 샘플 챔버의 베이스와 접촉하게 된다. 일부 실시예들에서, 붕괴가능 스페이서는 조임 액션이 힘을 가하여 디스펜싱 삽입부의 원통형 보어의 베이스가 카트리지의 베이스 내의 메이팅 특징부 내로 눌리는 밀봉 액션과 맞물리는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 캡 조임 액션이 추가적인 힘 및 이동을 가함에 따라, 스페이서는, 디스펜싱 삽입부를 제위치로 누르고 그런 다음 디스펜싱 로드 상의 "O" 링 플런저가 디스펜싱 메커니즘의 튜브형 보어 섹션에 진입하기 위해 제어되는 방식으로 붕괴하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 삽입부가 제위치에 홀딩되거나 또는 잠긴 이후에, 디스펜싱 로드 상의 "O" 링 플런저는 디스펜싱 메커니즘의 튜브형 섹션에 진입하고 피스톤 및 실린더 또는 주사기를 형성하게 된다. 일부 실시예들에서, "O" 링 플런저가 유체 볼륨을 디스펜싱 튜브 내로 트래핑함에 따라, 디스펜싱 로드의 피어싱 팁은 디스펜싱 삽입부 내의 튜브의 베이스에서 카트리지 내의 플라스틱 섹션을 천공한다. 일부 실시예들에서, 이러한 천공 액션은 플라스틱 섹션을 통해 그리고 또한 증폭 튜브의 상단 위의 호일 또는 플라스틱 멤브레인을 통해 홀을 펀칭(punch)한다. 일부 실시예들에서, 그런 다음 플런저의 계속되는 이동은 트래핑된 유체 볼륨을 증폭 튜브 내로 디스펜싱한다. 일부 실시예들에서, 이러한 원통형 섹션에 트래핑된 유체는, 아래에 장착된 증폭 튜브 내로 샘플 챔버의 베이스 내의 천공을 통해 디스펜싱되는 샘플 유체의 고정되고 미리 결정된 볼륨이다.
선택적 디스펜싱 챔버 유체 기능들
일부 실시예들에서, 디스펜싱 챔버(예를 들어, 디스펜싱 삽입부)가 카트리지 몸체(1) 내로 삽입됨에 따라, 샘플 유체는, 도 26에 도시된 바와 같이, 그 주위로 그리고 개방 단부 원통형 디스펜싱 보어를 통해 흐른다. 도 27은 디스펜싱 챔버를 등각도로 도시한다. 일부 실시예들에서, 디스펜싱 챔버(22)는 원통형 보어의 외부를 지나는 유체 경로들을 갖는 핀(fin)들을 가지며, 또한 그 길이의 일 부분만 아래로 슬롯들을 형성한다. 결과적으로, 원통형 보어에 진입한 동일한 유체는, 밀봉 플런저가 디스펜싱 챔버(22)의 중실(solid) 또는 '비-슬롯형(un-slotted)" 부분 내로 완전히 눌리지 않을 때 슬롯들을 통해 빠져나갈 수 있다. 도 26은 전형적인 유체 흐름 라인들을 도시한다. 이러한 설명은 도 21에 도시된 2 튜브 삽입부(122)와 같은 다수의 반응 챔버 카트리지들 내의 디스펜싱 챔버의 경우에 동일하게 적용될 수 있다.
필터 구성요소들
일부 실시예들에서, 디스펜싱 챔버는 초기에, 샘플 디스펜싱 메커니즘이 카트리지 몸체 내로 삽입됨에 따라, 샘플 유체가 디스펜싱 챔버 내로 흐를 수 있기 이전에 샘플 유체가 디스펜싱 챔버 외부 주위로 흐르게 강제되도록 구성되며, 여기서 디스펜싱 챔버 외부 주위로 흐르는 유체는, 입자들 및 잔해들을 유지하거나 및/또는 트래핑하거나 및/또는 그렇지 않았다면 샘플 테스트를 방해하거나 또는 간섭할 수 있는 샘플 유체의 성분들에 결합하거나 또는 이를 캡처하는 생물학적 또는 화학적 성분들을 통합하는 필터 또는 다공성 필러 재료를 통해 흐르게 된다.
도 28은, 샘플 유체 내의 입자들 또는 함유물들이, 디스펜싱 챔버에 진입하고 그 후에 결합된 반응 챔버 또는 튜브내로 디스펜싱되는 샘플 유체로부터 제거될 수 있도록 필터(322)가 포함되는 것을 가능하게 하는 디스펜싱 챔버(예를 들어, 디스펜싱 삽입부)(22)의 대안적인 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 디스펜싱 챔버(22)는 밀봉부(예를 들어, 멤브레인)(321)에 의해 폐쇄된 원통형 보어(320)에 대한 그 밑면 입구를 갖는다. 샘플이 첨가된 이후에 디스펜싱 챔버(22)가 카트리지 어셈블리 내로 눌림에 따라, 변위된 샘플 유체 전부가 제공된 유체 경로들을 통해 폐쇄된 원통형 보어(320)의 외부 주위로 흐른다. 이러한 유체 경로들 내에, 도 28에서 크로스해칭에 의해 도시된 바와 같이 하나 이상의 필터 구성요소들(322)이 포함될 수 있다. 이러한 필터들(3222)은 압축 유리 섬유 또는 다공성 폼(foam) 또는 다공성 플라스틱 재료와 같은 섬유 유형 재료일 수 있다. 하나 이상의 필터 구성요소들(322)은 재료의 단일 환형 디스크 또는 이용가능한 유체 경로들 각각 내에 위치되는 다수의 더 작은 부분들일 수 있다.
일부 실시예들에서, 필터 구성요소들(322)은, 그렇지 않았다면 테스트 저장소 내로 디스펜싱될 샘플 유체를 오염시켰을 입자들 또는 물질을 물리적으로 캡처하고 포함한다. 필터 구성요소들(322)은 또한, 그렇지 않았다면 테스트 또는 증폭 프로세스를 방해하거나 또는 간섭할 수 있는 샘플 유체의 성분들에 결합하거나 또는 이를 캡처하는 생물학적 또는 화학적 성분들을 통합할 수 있다. 일부 실시예들에서, 필터 구성요소들(322)을 통과한 유체는 그런 다음, 해당 부분이 샘플 유체 내에 잠김에 따라 디스펜서 슬롯들을 통해 상단으로부터 중심 원통형 디스펜싱 보어(320)을 충전할 것이다. 그런 다음, 이러한 필터링된 샘플 유체는 부착된 테스트 튜브 내로의 천공들을 통한 후속 밀봉 및 디스펜싱을 위해 디스펜서 보어(320) 내에서 이용가능할 수 있다.
자성 비드-기반 핵산 농축
일부 실시예들에서, 카트리지 몸체는 샘플 준비 유체와 함께 하나 이상의 자성 입자들을 포함하며, 자성 입자들의 표면은, 자성 입자들이 샘플 유체 내에서 혼합될 때 생물학적 또는 환경적 샘플의 적어도 하나의 미리 결정된 표적 종과 결합하고 이를 캡처하도록 코팅되거나 또는 기능화되며, 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 샘플 디스펜싱 메커니즘이 카트리지 몸체 내로 삽입됨에 따라, 샘플 유체가 디스펜싱 챔버를 통해 흐르게 강제되도록 구성되고, 하나 이상의 자석들은, 샘플 유체 내에 포함되며 표적 종을 캡처한 자성 입자들이 디스펜싱 챔버의 내부 표면에 부착되고 이에 대해 유지되도록 디스펜싱 챔버의 내부 표면에 매우 근접하여 위치되어, 디스펜싱 챔버의 내부 표면과 슬라이딩 밀봉부를 형성하는 플런저 메커니즘이 내부 표면에 대해 유지되는 자성 입자들을 수집하고 이들을 적어도 하나의 반응 챔버 내로 디스펜싱하여 적어도 하나의 반응 챔버 내로 디스펜싱되는 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨 내의 적어도 하나의 미리 결정된 표적 종의 증가된 농도를 제공한다.
도 29는, 자성 비드 농축 기능이 카트리지 어셈블리 내에서 달성되는 것을 가능하게 하는 디스펜싱 챔버(예를 들어, 디스펜싱 삽입부)(22)의 대안적을 구성을 도시한다. 이러한 실시예에서, 디스펜싱 챔버(22)는 원통형 보어(320)의 외부를 지나는 임의의 유체 경로를 갖지 않으며, 디스펜싱 챔버(22)가 카트리지 내로 삽입됨에 따라 변위된 샘플 유체 모두는 원통형 보어(320)를 통해 흐르게 된다. 이러한 실시예에서, 샘플 준비 유체는 자성 입자들을 포함하거나, 또는 이러한 입자들이 테스트 프로세스 단계로서 첨가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 입자들의 표면은 샘플 유체 내에 또는 샘플 유체 내의 용액에 혼합된 샘플 물질 내의 적어도 하나의 관심 표적 종과 결합하거나 또는 이를 캡처하도록 코팅되거나 또는 기능화된다. 예를 들어, 전형적인 애플리케이션은, 이러한 입자들이 카트리지(1)의 샘플 볼륨(6)에 포함된 샘플 유체 내에 혼합됨에 따라 자성 입자들의 기능화된 표면 코팅 상에 핵산, DNA 또는 RNA 물질을 결합하는 것이다. 자성 입자들은 매우 작을 수 있으며, 전형적으로 0.5 마이크로미터 내지 10 마이크로미터의 범위 내에 있을 수 있다. 이러한 자성 입자들은 자유롭게 혼합되어 샘플 유체 내의 현탁액에 남아 있으며, 그들 표면 코팅들 상에 표적 분자들을 결합하고 캡처한다.
일부 실시예들에서, 디스펜싱 삽입부 또는 디스펜싱 챔버는 카트리지의 내부 표면과 슬라이딩 밀봉을 갖도록 구성되며, 여기서 삽입부(322)의 중실 섹션은 유체가 중심 실린더 외부를 지나 흐르는 것을 차단하여 샘플 챔버 내의 모든 유체가 중심 원통형 보어(320)를 통해 흐르도록 강제된다. 도 29의 흐름 라인들은 전형적인 유체 경로를 도시한다. 이러한 실시예에서, 디스펜싱 챔버 구성요소는 구성요소의 몰딩된 플라스틱 내에 캡처되고 원통형 보어(320)의 내부 표면에 가깝게 위치되는 하나 이상의 영구 자석들(331)을 통합한다. 전형적인 배열은 보어(320)의 내부를 둘러싸는 링 자석(331)을 사용하는 것이며, 여기서 자석(331)은 삽입부(22)가 사출 몰딩되는 시점에 몰딩 프로세스 내로 도입되고 부분(22)의 플라스틱 구조 내에 캡처된다. 일부 실시예들에서, 샘플 유체가 내부 자석들(231)에 근접하여 디스펜싱 실린더를 통해 흐름에 따라, 자성 입자들은 자기장에 의해 디스펜싱 실린더의 측벽에 대해 풀링되며 임의의 캡처된 DNA 또는 RNA 물질과 함께 원통형 디스펜싱 튜브(320) 내에 유지된다.
일단 디스펜싱 구성요소가 샘플 챔버의 베이스에서의 밀봉부 내로 눌리고 피스톤 구성요소들이 챔버의 상단과 맞물리고 이를 밀봉하면, 천공 구성요소는 샘플 챔버(1)의 베이스에서의 얇은 재료를 뚫고 들어간다. 디스펜싱 프로세스 동안, 실린더의 내부 벽들에 대해 자기적으로 홀딩되는 자성 비드들은 O-링 밀봉된 플런저에 의해 보어(320)를 닦아내고, 따라서 디스펜싱 실린더 내에 트래핑된 샘플 유체 내로 다시 혼합되며, 이러한 유체 및 자성 비드들 모두는 반응 챔버 내로의 피스톤의 점진적인 이동에 의해, 결합된 테스트 튜브 내로 디스펜싱된다. 이는 샘플 유체 내에 DNA 또는 RNA 물질을 농축하며, 이를 반응 챔버들(107, 108) 내로 전달한다. 이는 샘플로부터 추출된 DNA 또는 RNA 핵산 물질을 농축하고 정제하여 더 민감하고 더 신뢰할 수 있는 진단 테스트를 가져오는 이점을 갖는다. 테스트 튜브(107, 108) 내의 시약들은, 일단 첨가된 샘플 유체에 의해 용출되면, 자성 입자들에 선택적으로 결합된 분자들과 반응할 수 있다. 테스트 튜브 시약들은, 이러한 성분들과의 반응 및 검출을 돕기 위해, 반응 챔버(들)(107, 108) 내의 자성 입자들의 표면으로부터 캡처된 물질을 방출하기에 적절한 염들, 또는 화학물질들 또는 pH를 포함할 수 있다.
수동 동작, 시각적 판독, 비-기구형 카트리지 동작
일부 실시예들에서, 카트리지는 기구 없이 수동으로 사용된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 카트리지는 한 손에 홀딩되며, 제1 캡은 다른 손으로 제거되고, 샘플이 첨가되며 제2 (디스펜싱) 캡이 장착되고 조여져서 폐쇄된다. 반응 챔버(들)가 시각적으로 투명한 일부 이러한 실시예들에서, 반응 챔버(들) 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 카트리지를 이용하여 동작하고 외부 유체 전달 단계들의 사용 없이 희석되고 준비된 샘플 유체의 측정된 볼륨을 테스트 튜브 내로 내부적으로 디스펜싱하는 이점들을 사용한다.
선택적으로, 제1 캡을 제거하고, 샘플을 첨가하며, 디스펜싱 캡 그와 연관된 메커니즘을 장착하고 폐쇄하기 위한 목적으로 카트리지를 지지하기 위한 단순한 스탠드가 제공될 수 있다.
선택적으로, 카트리지 어셈블리의 테스트 튜브 챔버들 및 샘플의 온도 제어를 제공하기 위해 히터 블록이 제공될 수 있지만, 카트리지는 하나 이상의 결합된 반응 챔버(들) 내의 가시적인 테스트 결과를 관찰하기 위해 수동으로 인출된다.
테스트 기구들
본 명세서에서 제공되는 실시예들에서, 카트리지는 테스트(예를 들어, 진단 테스트)를 수행하도록 테스트 장치 또는 "기구" 내에서 동작될 수 있다. 본 명세서에서 개시되는 샘플 테스트 시스템들은 테스트 장치/기구를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 제공되는 구성들, 시스템들, 및 방법들의 일부 실시예들에 따른 카트리지 및 테스트 기구의 세부사항들이 아래에서 설명된다. 카트리지 내에 샘플 준비 시약들 및 테스트 시약들을 사전-로딩(pre-load)함으로써, 샘플 테스트 시스템은 하나 이상의 테스트들(예를 들어, 진단 테스트들)의 특정 미리 결정된 세트를 실행하고 사용자에게 테스트 결과(들)의 적어도 하나의 표시를 제공하도록 구성될 수 있다. 동일한 물리적 구성을 갖지만 상이한 로딩된 시약들을 갖는 카트리지의 상이한 버전들은 다양한 범위의 테스트 유형들 및 진단 애플리케이션들을 커버하기 위해 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기구는 자동으로, 카트리지의 식별자(시각적 식별자 또는 다른 식별자)로부터 수행될 진단 테스트의 유형을 결정하고, 결정된 진단 테스트(들)를 수행하며, 진단 테스트(들)의 완료 시에, 사용자 인터페이스 디스플레이 상에 진단 테스트 결과/결과들을 디스플레이함으로써 사용자에게 진단 테스트 결과(들)을 제공하거나, 및/또는 기수의 다수의 통신 인터페이스들 중 임의의 것을 통해 하나 이상의 전자 레코드 형태로 또는 전자 데이터의 다른 형태로 테스트 결과/결과들을 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 테스트 장치들이 제공된다. 테스트 장치는 내부에 제공된 샘플 테스트 시스템을 수용하도록 구성된 수용 포트를 포함할 수 있다. 테스트 장치는 내부에서 생물학적 또는 환경적 샘플에 대한 테스트를 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 테스트 장치는, 수용 포트 내에 위치된 샘플 테스트 시스템에 하향 힘을 가하도록 구성된 레버 수단을 더 포함한다. 단일 액션은 레버 수단을 통해 카트리지 몸체에 대해 마개에 가해지는 하향 힘일 수 있다. 하향 힘은 마개와 카트리지 몸체 사이에 스냅 피팅을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 레버 수단(예를 들어, 힌지형 덮개)를 갖는 기구들(예를 들어, 테스트 장치들)이 제공된다. 기구 상의 힌지형 덮개는 기계적 이점으로 인해 사용자가 더 적은 힘으로 마개(예를 들어, 디스펜싱 캡)을 푸시하는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 덮개는 슬리브에 수직으로 저장된다. 일부 실시예들에서, 동작 동안, 사용자는 힌지형 덮개를 들어 올리고 이를 수평 위치로 피봇한다. 도 32a 내지 도 32b는, (그 사이에 스냅 피팅이 형성되기 이전의 초기 위치의) 스냅-피팅 디스펜서 캡 어셈블리 및 듀얼 반응 챔버 카트리지가 수용 챔버 내에 위치된 테스트 장치의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시하며, 반면 도 33a 내지 도 33b는 힌지형 덮개가 스냅 피팅을 형성하기 위해 스냅-피팅 디스펜싱 캡의 상단에 눌린 이후의 도 32a 내지 도 32b에 도시된 테스트 장치의 비제한적이고 예시적인 개략도들을 도시한다. 테스트 장치(346)는 힌지형 덮개(342)를 포함할 수 있다. 테스트 장치(346)는 사용 중이 아닐 때 힌지형 덮개(342)를 저장하기 위한 슬리브(344)를 포함할 수 있다. 힌지형 덮개(342)는 마개의 표면과 접촉하도록 구성된 상승된 또는 융기된 부분(예를 들어, 리지(ridge)(348))를 포함할 수 있다. 테스트 장치는 레버 수단을 저장하기 위한 슬리브를 포함할 수 있다. 힌지형 덮개는, 슬리브 내에 저장될 때 카트리지 몸체에 실질적으로 평행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 힌지형 덮개의 적어도 일 부분은, 힌지형 덮개의 힌지를 노출하기 위해 사용자에 의해 리프트될 때 위로 그리고 슬리브 밖으로 슬라이드하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 힌지가 노출될 때, 힌지형 덮개는 카트리지 몸체에 실질적으로 수직인 수평 위치로 피봇될 수 있다.
테스트 장치는, 카트리지 몸체의 하나 이상의 정렬 특징부들과 정렬되고 이와 맞물리도록 구성된 하나 이상의 메이팅 슬롯들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 메이팅 슬롯들은 수용 포트에 위치될 수 있다. 하나 이상의 정렬 특징부들은, 이것이 테스트 장치 내에서 제위치에 있을 때 카트리지 몸체의 회전을 방지할 수 있다. 하나 이상의 정렬 특징부들은, 사용자가 한 손 동작으로 제2 마개를 제거하거나 및/또는 단일 액션을 수행하는 것을 가능하게 할 수 있다.
마개 제거, 예열, 샘플 첨가, 샘플 준비, 샘플 디스펜싱, 카트리지 폐쇄 및 테스트 결과 측정을 돕기 위해, 카트리지는 샘플 테스트 장치/기구에 의해 지지되거나, 이와 정렬되거나, 이에 의해 가열되거나 및/또는 이에 의해 측정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기구는 카트리지 내의 샘플 준비 및 반응 챔버들의 독립적인 온도 제어를 위한 별도의 히터 영역들을 포함한다. 테스트 시퀀스의 일부 실시예들에서, 샘플 준비 유체가 포함된 카트리지가 기구 내로 삽입되며, 기구는 샘플 카트리지의 존재를 검출하고 샘플 준비 유체의 가온(warm)을 시작한다. 샘플 준비 유체가 희망되는 온도에 도달할 때, 그러면 기구는 분석된 생물학적 또는 환경적 샘플을 첨가할 것을 사용자에게 프롬프트할 수 있다. 샘플 준비 유체의 가열은 신속하고 효율적인 샘플 준비를 돕는 데 유용할 수 있다.
그 후에, 또는 기구에 의해 프롬프트될 때, 그러면 사용자는 카트리지 몸체에 마개를 적용할 수 있으며, 마개를 동작시키는 액션은 샘플 및 샘플 준비 유체를 카트리지 내에 밀봉할 수 있을 뿐만 아니라, 미리 결정된 볼륨의 서브-샘플을 카트리지 내의 하나 이상의 반응 챔버들 내로 전달하도록 카트리지 몸체 내의 디스펜싱 메커니즘을 작동시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 그런 다음 기구는 하나 이상의 반응 챔버들 및 이들 내에 포함된 샘플 유체 및 테스트 시약들의 온도를 제어한다. 이러한 온도 제어는 고정된 온도를 유지하기 위한 것일 수 있거나, 또는 미리 결정된 시변 온도 프로파일을 따르기 위한 것일 수 있거나, 또는, 예를 들어, PCR 반응의 경우에, 상이한 고정된 온도들 사이에서 가열과 냉각을 갖는 열적 사이클링을 겪을 수 있다. 어느 경우에나, 반응 챔버(들)의 내용물들의 사이클 시리즈 또는 시계열 광학적 측정치들이 기구에 의해 획득될 수 있다. 기구는 테스트 결과를 결정하기 위해 이러한 측정치들을 프로세싱할 수 있으며, 이는 그런 다음 사용자에 대한 출력으로서 디스플레이되거나 또는 달리 제공될 수 있다.
다음 중 하나 이상을 포함하는 테스트 기구 또는 장치를 포함하거나 및/또는 이용하는 구성들, 시스템들, 및 방법들이 본 명세서에서 제공된다: (i) 플라스틱 카트리지 어셈블리를 수용하기 위한 액세스 포트를 갖는 기구 하우징; (ii) 장치 내로 삽입된 카트리지의 삽입 또는 존재를 검출하기 위한 센서 또는 스위치; (iii) 소프트웨어 프로그램을 실행하고 장래의 호출 및 사용을 위해 데이터를 저장하기 위한 제어기 전자장치들 및 연관된 내부 전자장치들, 마이크로프로세서 및 메모리; (iv) USB, 직렬 또는 이더넷 연결된 주변기기 인터페이스들 및 외부 메모리 디바이스들의 연결을 위한 전기적 인터페이스 커넥터들; (v) 기구, 카트리지의 시퀀스 프로세싱을 위한 기능을 제공하고 테스트 결과의 해석 결정을 위해 진단 테스트 측정치들을 획득하기 위한 내장형 소프트웨어; (vi) 카트리지 어셈블리의 상부 샘플 챔버 섹션의 온도 제어 및 가열을 제공하기 위한 온도 제어형 샘플 챔버 히터 블록; (vii) 삽입된 카트리지 내의 상부 접촉 특정 반응 챔버(들)(예를 들어, 증폭 테스트 웰들)의 가열 및 온도 제어를 제공하기 위한 온도 제어형 히터 블록(여기서 이러한 블록은 카트리지 웰들 내의 유체들에 온도 사이클링을 포함하는 제어되는 온도들을 적용할 수 있음); 및/또는 테스트 실행 과정 동안 그리고 테스트의 완료 시에 반응 챔버(들) 내의 시약들 및 첨가된 샘플 유체 반응들의 광학적 흡수, 형광 또는 생물발광 특성들의 검출하고 측정치를 제공하기 위한 센서들.
기구 장치는 하나 이상의 광학 센서들을 통합할 수 있으며, 여기서 이러한 센서들은, 다수의 측정치들이 하나 이상의 상이한 센서들을 사용하여 각각의 테스트 웰에 대해 기록되는 것을 가능하게 하기 위해 테스트 웰들의 로우(row)를 따라 스캔될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기구 제어기는 장치의 물리적 몸체로부터 원격에 예컨대 원격 서버 상에 위치될 수 있으며, 인터넷과 같은 통신 네트워크를 통해 장치의 동작을 관리하고 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서들 중 하나 이상의 동축 형광 센서이며, 여기서 선택적 파장 범위의 레이저 조명 또는 발광 다이오드로부터의 광학적으로 필터링된 방출들이 센서 렌즈로부터 방출된다. 일부 실시예들에서, 이러한 조명은 테스트 웰 내의 샘플의 광학적 여기를 야기하며, 동일한 렌즈는 또한 상이한 시프트된 파장에서의 샘플로부터의 형광 방출을 캡처한다. 일부 실시예들에서, 이러한 형광 방출이 측정되며, 이는 진단 테스트 결과를 결정하는 데 사용되는 측정치를 형성한다. 일부 실시예들에서, 센서들 중 하나 이상은, 테스트 샘플을 광학적으로 여기시키기 위한 분리된 여기 조명 및 결과적인 형광 방출을 측정하기 위한 분리된 센서를 사용하여 각각의 테스트 웰 내에 포함된 샘플 내의 형광을 검출할 수 있다. 일부 실시예들에서, 센서들 중 하나 이상은, 각각의 테스트 웰 내에 포함된 테스트 샘플 내의 광학적 반사율 또는 흡수율을 측정하기 위해 특정 광학적 조명 파장 범위의 반사율 또는 투과율을 사용한다. 일부 실시예들에서, 센서들 중 하나 이상은 테스트 샘플로부터의 광 방출을 측정하며, 이러한 방출은 테스트 샘플 내의 발광 또는 생물-발광에 의해 야기된다. 일부 실시예들에서, 센서들은 웰들 모두를 지나 일정한 속도로 스캔되며, 다수의 측정치들이 획득된다. 측정치들의 이러한 데이터 세트의 후속 프로세싱은 각각의 테스트 웰에 할당하기 위한 측정 값들을 결정할 수 있다. 이러한 분석은, 각각의 측정치의 상대적 위치 또는 획득 시간 및 획득된 측정치들을 포괄하는 보간된 커브를 갖는 로컬 피크들과 같은 특성들을 고려할 수 있다.
일부 실시예들에서, 기구 장치는 하나 이상의 자외선 광원들을 통합하며, 여기서 이러한 자외선 조명은 기구 제어기에 의해 턴 온되거나 또는 오프될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기구 장치는 형광 또는 광학적 흡수 센서들의 시야 내에 하나 이상의 기준 표적들을 통합한다. 일부 실시예들에서, 테스트 장치는 마개의 회전 및/또는 나사산 진행 정도를 결정하도록 구성된 적어도 하나의 센싱 구성요소를 포함하며, 테스트 장치는, 적어도 하나의 센싱 구성요소가 폐쇄 동작이 불완전하다고 결정하는 경우 폐쇄 동작을 완료할 것을 사용자에게 프롬프트하고; 폐쇄 동작이 완료된 것으로 결정되는 경우 진단 테스트의 다음 스테이지로 자동으로 진행하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 적어도 하나의 반응 챔버들 중 적어도 하나는 투명하며, 테스트 장치는 적어도 하나의 반응 챔버 내의 하나 이상의 파장들에서의 방출 및/또는 흡수의 변화를 검출하거나 또는 측정함으로써 적어도 하나의 반응 챔버에서의 테스트 결과를 결정하도록 구성되고, 여기서 테스트 장치는 선택적으로, 검출 또는 측정을 향상시키거나 또는 생성하기 위해 적어도 하나의 반응 챔버를 조명하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 테스트 장치 및 샘플 테스트 시스템(예를 들어, 진단 테스트 어셈블리)는, 샘플 테스트 시스템이 테스트 장치에 대해 미리 결정된 정렬로 수용되는 것을 보장하고, 그 내부에 샘플 디스펜싱 메커니즘 및 생물학적 또는 환경적 샘플의 수용 이후에 마개가 카트리지 몸체에 적용될 때 정렬을 유지하기 위한 상호 맞물림을 위해 구성된 개별적인 정렬 및 지지 특징부들을 포함한다.
테스트 장치는, 적어도 하나의 반응 챔버 및 카트리지 몸체 중 적어도 하나 내에서 자성 입자들의 대응하는 이동들을 야기하고 그리고 그럼으로써 내부에서 샘플 및 샘플 준비 유체의 혼합을 야기하기 위해 샘플 테스트 시스템에 대해 변화하는 및/또는 이동하는 자기장을 인가하도록 구성된 하나 이상의 구성요소들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 테스트 장치 및 샘플 테스트 시스템은, 테스트 장치가 적어도 하나의 반응 챔버 및 카트리지 몸체의 온도를 독립적으로 제어하는 것을 가능하게 하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 테스트 장치는 샘플 테스트 시스템의 적어도 일 부분의 하나 이상의 이미지들을 나타내는 이미지 데이터를 생성하도록 구성된 하나 이상의 이미지 센서들을 포함하며, 여기서 이미지들은 다음 중 적어도 하나를 나타낸다: (i) 적어도 하나의 반응 챔버 및 카트리지 몸체 중 적어도 하나 내의 유체 분포로서, 테스트 장치는 샘플 유체의 디스펜싱을 모니터링하기 위해 이미지 데이터를 프로세싱하고, 모니터링이 디스펜싱이 완료되었다고 결정하는 경우 진단 테스트의 다음 스테이지로 진행하도록 구성되는, 유체 분포; 및 (ii) 적어도 하나의 반응 챔버 내에 포함된 유체 볼륨으로서, 테스트 장치는 개선된 테스트 결과 결정을 가능하게 하기 위해 디스펜싱된 유체의 볼륨 허용오차들에 대한 보상을 가능하게 하기 위해 이미지 데이터를 프로세싱하도록 구성되는, 유체 볼륨. 일부 실시예들에서, 테스트 장치는, 광학 센서들이 샘플 테스트 시스템의 하나 이상의 선택된 반응 챔버들로부터의 광학적 흡수 또는 방출 또는 형광을 측정할 수 있도록 테스트 장치의 제어기의 제어 하에서 변환 스테이지에 장착된 하나 이상의 광학 센서들을 포함한다.
일부 실시예들에서, 테스트 장치는, 샘플 유체가 샘플 테스트 시스템으로부터 빠져 나가는 경우에 오염을 억제하기 위해 진단 테스트 다음에 샘플 테스트 시스템 내에 포함된 샘플들을 변성시키는 적어도 하나의 자외선(UV) 방출 소스를 포함한다.
하나 이상의 이미지 센서들은 기구 내에 통합될 수 있으며, 카트리지 내에 포함된 유체들의 상태와 진행 및 디스펜싱 메커니즘 구성요소들의 진행 및 카트리지의 디지털 이미지들을 캡처할 수 있다. 이미지 센서에 의해 그리고 후속 이미지 분석에서 획득된 이미지 데이터는 반응 챔버(들)(107, 108) 각각 내의 디스펜싱된 샘플 유체의 레벨을 결정하고 이러한 레벨을 사용하여 샘플 유체 디스펜싱이 올바르게 완료되었다는 것을 결정하기 위해 제어기에 의해 사용될 수 있다. 카트리지 내의 하나 이상의 반응 챔버(들)(107, 108) 각각 내로 디스펜싱된 유체의 레벨은 디스펜싱 동작에서 허용오차들에 대해 테스트 결과를 보상하기 위해 사용될 수 있다. 각각의 테스트 튜브 내의 유체의 레벨은 튜브(107, 108)의 수학적 모델을 사용함으로써 또는 룩업 테이블을 사용함으로써 제어기에 의해 볼륨으로 변환될 수 있다. 디스펜싱된 유체의 볼륨은, 일단 테스트 시약들이 디스펜싱된 유체 내에 용해되면 테스트 챔버 내의 테스트 시약들의 농도에 영향을 줄 수 있다. 디스펜싱된 샘플 유체의 볼륨을 측정함으로써, 각각의 테스트 튜브(107, 108) 내의 시약들이 농도가 계산될 수 있다. 일련의 이전에 수행된 실험들로부터 또는 테스트 반응들의 모델로부터, 결과를 해석하기 위한 테스트의 시계열적인 측정들의 해석 및 테스트 결과에 대한 테스트 시약 농도의 영향이 장치 내에서 알려지고 조정되거나 또는 보상될 수 있다. 카트리지에 저장된 유체 샘플 준비 시약은 염료로 착색될 수 있다. 이러한 염료는, 디스펜싱 액션을 확인하고 디스펜싱 볼륨을 확인하기 위해 카트리지 반응 챔버(들)(107, 108) 내로의 유색 또는 대비되는 유체 흐름을 시각적으로 이미징하기 위해 이미지 센서에 의해 사용될 수 있다. 결합된 반응 챔버(들)(107, 108) 중 하나 이상 내로 디스펜싱되는 유체의 이미지의 이미지 분석은 튜브(107, 108) 내의 볼륨을 측정하기 위해 사용될 수 있으며, 이러한 측정은 증폭 볼륨에 대한 테스트 결과 계산을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 보상은, 테스트 튜브(107, 108) 내의 시약들의 농도가 측정들 및 반응 응답에 영향을 줄 수 있는 정량적 테스트 결과에 대해 특히 중요할 수 있다.
일부 실시예들이 테스트 결과를 결정하기 위해 반응 챔버의 광학적 측정들을 이용하지만, 대안적인 측정 방법들을 이용하는 센서들이 본 명세서에서 설명되는 동일한 테스트 장치/기구에서 그리고 진단 테스트 카트리지들과 함께 동작할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 이러한 센서들은 테스트 결과를 결정하는 데 적절한 측정치들을 획득하기 위해 테스트 유체들의 자기적, 전기적, 원자적 또는 물리적 속성들을 사용할 수 있다.
카트리지 몸체 및 반응 챔버 혼합
본 명세서에서 제공되는 구성들 및 방법들의 일부 실시예들은 카트리지 몸체 또는 반응 챔버(들)의 내용물들을 혼합하는 것을 고려하며, 이는, 일부 실시예들에서, 테스트 신뢰성 또는 정확도를 개선할 수 있다. 혼합을 달성하기 위해, 작은 강철 또는 페라이트 볼들과 같은 자성 삽입부들이 카트리지의 시약 로딩 동안(예를 들어, 그 초기 제조 동안) 카트리지 몸체 및/또는 반응 챔버(들)(107, 108) 내에 포함될 수 있다. 일부 실시예들은, 샘플 유체 및/또는 반응 챔버들 내에서 혼합을 유도하기 위해 카트리지 몸체에 외부 자기장(예를 들어, 영구 자석 또는 복수의 자석들을 근접하게 이동시키는 테스트 장치에 의해 제공됨)을 인가하는 것을 고려한다. 카트리지 몸체 내에서 혼합하는 것은, 샘플 물질을 증폭을 위해 희석하고 준비하기 위해 도입된 샘플 물질을 샘플 준비 유체와 혼합하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 준비 혼합은 또한, 샘플 내의 표적 DNA 또는 RNA 핵산 물질의 추출과 준비 및 세포 용해를 개선할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들 중 적어도 일부에서, 일 실시예에서 사용되는 하나 이상의 요소들은 이러한 대체가 기술적으로 실현가능한 한 다른 실시예에서 상호교환적으로 사용될 수 있다. 다양한 다른 생략들, 추가들 및 수정들이 청구된 주제의 범위를 벗어나지 않고 이상에서 설명된 방법들 및 구조들에 대해 이루어질 수 있다는 것이 당업자들에게 이해될 것이다. 이러한 모든 수정예들 및 변형예들이 실시예들의 첨부된 청구항들에 의해 정의된 주제의 범위 내에 속하도록 의도된다.
본원에서 실질적으로 임의의 복수형 및/또는 단수형 용어들의 사용과 관련하여, 당업자들은, 문맥 및/또는 애플리케이션에 대해 적절한 바와 같이 복수형으로 단수형으로 및/또는 단수형으로부터 복수형으로 해석할 수 있다. 다양한 단수형/복수형 치환들은 명료성을 위하여 본원에서 명시적으로 기술될 수 있다. 본 명세서에서 그리고 첨부된 청구항들에서 사용될 때, 단수 형태들 "일", 및 "상기"는 문맥이 명백하게 달리 기재하지 않는 한 복수의 지시대상들을 포함한다. 본 명세서에서 "또는"에 대한 임의의 언급은 달리 언급되지 않는 한 "및/또는"을 포괄한다.
일반적으로, 본 명세서에서 특히 첨부된 청구항들에서 사용되는 용어들이 일반적으로 "개방" 용어들로서 의도된다는 것이 당업자들에 의해 이해될 것이다(예를 들어, 용어 "포함하는"은 "비제한적으로 포함하는"으로서 해석되어야 하며, 용어 "갖는"은 "적어도 갖는"으로 해석되어야 하고, 용어 "포함한다"는 "비제한적으로 포함한다"로서 해석되어야 하는 등이다). 도입된 청구항 인용의 특정한 수가 의도되는 경우, 이러한 의도는 청구항에 명시적으로 기재될 것이며, 이러한 인용이 없는 경우 이러한 의도가 존재하지 않는다는 것이 당업자들에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 다음의 첨부된 청구항들은 청구항 인용들을 도입하기 위해 도입 문구들 "적어도 하나" 및 "하나 이상"의 사용을 포함할 수 있다. 그러나, 이러한 문구들의 사용은, 심지어 동일한 청구항이 도입 문구들 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 부정 관사 예컨대 "일"을 포함할 때에도 부정 관사들 "일"("a" 또는 "an")에 의한 청구항 인용의 도입이 이러한 도입된 청구항 인용을 포함하는 임의의 특정 청구항을 하나의 이러한 인용만을 포함하는 실시예들로 한정하는 것을 의미하는 것으로 해석되지 않아야 하며(예를 들어, "일"은 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 하며); 청구항 인용들을 도입하기 위해 사용되는 정관사들의 사용에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 도입된 청구항 인용의 특정한 수가 명시적으로 언급되는 경우에도, 당업자들은, 이러한 인용이 적어도 인용된 수를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(예를 들어, 다른 수식어들 없이 "2개의 인용들"이라는 단순한 인용은 적어도 2개의 인용들, 또는 2개 이상의 인용들을 의미한다). 또한, "A, B, 및 C, 등 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 사용되는 이러한 경우들에서, 일반적으로 이러한 구성은 당업자가 해당 관례를 이해할 수 있는 의미로 의도된다(예를 들어, "A, B, 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 비제한적으로 A만을, B만을, C만을, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께, 및/또는 A, B, 및 C를 함께 갖는 등의 시스템들을 포함할 것이다). "A, B, 또는 C, 등 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 사용되는 이러한 경우들에서, 일반적으로 이러한 구성은 당업자가 해당 관례를 이해할 수 있는 의미로 의도된다(예를 들어, "A, B, 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 비제한적으로 A만을, B만을, C만을, A와 B를 함께, A와 C를 함께, B와 C를 함께, 및/또는 A, B, 및 C를 함께 갖는 등의 시스템들을 포함할 것이다). 상세한 설명, 청구항들 또는 도면들 중 어디에 있는지 간에, 2개 이상의 대안적인 용어들을 나타내는 실질적으로 임의의 분리 단어 및/또는 구절은 용어들 중 하나, 용어들 중 각각, 또는 용어들 모두를 포함할 가능성들을 고려하도록 이해되어야 한다는 것이 당업자들에 의해 추가로 이해될 것이다.
또한, 본 발명의 특징 또는 측면이 마쿠쉬 그룹에 관하여 기술되는 경우, 당업자는, 본 개시내용이 또한 이에 의해 마쿠쉬 그룹의 임의의 개별 구성원 또는 구성원들의 하위그룹에 관하여 기술된다는 것을 인식할 것이다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 임의의 그리고 모든 목적들을 위해, 예컨대 서면 설명을 제공하는 것과 관련하여, 본 명세서에 개시된 모든 범위들은 또한 이의 임의의 그리고 모든 가능한 하위범위들 및 하위범위들의 조합들을 포함한다. 임의의 열거된 범위는, 동일한 범위가 적어도 동일한 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/10 등으로 분할될 수 있도록 충분히 설명하고 이를 가능하게 하는 것으로 쉽게 인식될 수 있다. 비-제한적인 예로서, 본 명세서에서 논의된 각각의 범위는 하위 1/3, 중간 1/3 및 상위 1/3 등으로 쉽게 분할될 수 있다. 또한 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, "최대", "적어도", "초과", "미만" 등과 같은 모든 언어는 인용된 수를 포함하고, 이상에서 논의된 바와 같이 후속적으로 하위 범위들로 분해될 수 있는 범위들을 지칭한다. 마지막으로, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 범위는 각각의 개별적인 멤버를 포함한다. 따라서, 예를 들어, 1-3개의 아티클들을 갖는 그룹은 1, 2, 또는 3개의 아티클들을 갖는 그룹들을 지칭한다. 유사하게, 1-5개의 아티클들을 갖는 그룹은 1, 2, 3, 4 또는 5개의 아티클들을 갖는 그룹들 등을 지칭한다.
다양한 측면 및 실시예가 본 명세서에 개시되었지만, 다른 측면 및 실시예가 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서에 개시된 다양한 측면 및 실시예는 예시를 위한 것이고 제한적으로 의도되지 않으며, 여기에서 진정한 범위 및 사상은 다음 청구항에 의해 표시된다.
Claims (57)
- 샘플 테스트 시스템으로서,
샘플 유체의 준비를 위해 카트리지 몸체에 포함된 샘플 준비 유체 내로 생물학적 또는 환경적 샘플을 수용하기 위한 상기 카트리지 몸체;
상기 카트리지 몸체에 결합된 적어도 하나의 반응 챔버;
상기 카트리지 몸체와 상기 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 유체 이동을 방지하기 위한 적어도 하나의 밀봉부로서, 선택적으로 상기 적어도 하나의 밀봉부는 상기 카트리지 몸체와 상기 적어도 하나의 반응 챔버 사이에 위치되며, 더 선택적으로 상기 적어도 하나의 밀봉부는 피어싱 팁에 의해 천공되어 상기 카트리지 몸체와 상기 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 유체 이동을 가능하게 할 수 있는, 상기 적어도 하나의 밀봉부; 및
상기 카트리지 몸체 내에 삽입하기 위한 샘플 디스펜싱 메커니즘을 포함하며,
상기 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 샘플 유체가 상기 카트리지 몸체로부터 상기 적어도 하나의 반응 챔버 내로 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 상기 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하고, 상기 카트리지 몸체와 상기 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 추가적인 유체 이동을 방지하면서 테스트를 위해 상기 카트리지 몸체로부터 상기 적어도 하나의 반응 챔버 내로 상기 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하도록 동작가능하며,
상기 샘플 디스펜싱 메커니즘은 상기 적어도 하나의 밀봉부 내에 적어도 하나의 개구부를 형성함으로써 상기 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하는 적어도 하나의 피어싱 팁을 포함하고, 상기 적어도 하나의 피어싱 팁은 상기 적어도 하나의 밀봉부에 큰 개구부를 생성하도록 구성된 기하구조를 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 카트리지 몸체는 초기에, 상기 생물학적 또는 환경적 샘플을 운반하는 면봉이 상기 카트리지 몸체 내의 상기 샘플 준비 유체를 교반하고 상기 면봉으로부터 상기 샘플 준비 유체 내로 상기 생물학적 또는 환경적 샘플을 씻어내기 위해 사용될 수 있도록 장애물들이 없는 개방 볼륨을 제공하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
샘플 테스트 시스템은 상기 생물학적 또는 환경적 샘플 및 상기 샘플 디스펜싱 메커니즘을 내부에 수용한 이후에 상기 카트리지 몸체를 밀봉하도록 구성된 마개를 포함하며, 선택적으로 상기 마개 및 상기 카트리지 몸체 중 적어도 하나는, 상기 유체들이 상기 샘플 테스트 시스템 내에 밀봉된 상태로 유지되도록 상기 카트리지 몸체로부터의 상기 마개의 제거를 방지하거나 또는 적어도 억제하도록 구성되는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 3에 있어서,
상기 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 상기 카트리지 몸체에 대해 상기 마개를 적용하는 행동이 또한 상기 카트리지 몸체 내로의 상기 샘플 디스펜싱 메커니즘의 삽입에 영향을 주도록 상기 마개에 부착되는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
사용자에 의한 단일 액션은 상기 샘플 디스펜싱 메커니즘이 상기 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하게 하고 상기 카트리지 몸체로부터 상기 적어도 하나의 반응 챔버 내로 상기 샘플 유체를 디스펜싱하게 하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 사용자에 의한 단일 액션은 상기 카트리지 몸체에 대해 상기 마개에 적용되는 지속적인 조임(screwing) 액션이며, 상기 조임 액션은 상기 샘플 디스펜싱 메커니즘의 동작을 야기하고 상기 카트리지 몸체를 밀봉하며, 선택적으로 상기 마개는 나사산을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 5에 있어서,
상기 사용자에 의한 단일 액션은 상기 카트리지 몸체에 대해 상기 마개에 가해지는 하향 힘이며, 상기 하향 힘은 상기 마개와 상기 카트리지 몸체 사이에 스냅 피팅(snap fit)을 형성하고, 상기 하향 힘은 상기 샘플 디스펜싱 메커니즘의 동작을 야기하며 상기 카트리지 몸체를 밀봉하고, 선택적으로 상기 하향 힘은 레버 수단의 하향 힘을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 7에 있어서,
상기 마개는, 상기 사용자에 의한 단일 액션 시에 상기 카트리지 몸체의 원위 단부와 스냅 피팅을 형성하도록 구성된 하나 이상의 스내핑(snapping) 부재들을 포함하는 스냅-피팅 디스펜싱 캡을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플 테스트 시스템은, 사용 이전에 상기 샘플 준비 유체를 상기 카트리지 몸체 내에 밀봉하며, 상기 생물학적 또는 환경적 샘플이 상기 카트리지 몸체에 포함된 상기 샘플 준비 유체에 첨가되는 것을 가능하게 하기 위해 제거되는 제2 마개를 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플 디스펜싱 메커니즘은,
상기 디스펜싱 챔버 내에 상기 샘플 유체의 상기 미리 결정된 서브-볼륨을 트래핑하기 위해 상기 적어도 하나의 밀봉부에 대해 제2 밀봉부를 형성하는 디스펜싱 챔버; 및
상기 디스펜싱 챔버의 내부 표면과 슬라이딩 밀봉부를 형성하는 플런저(plunger) 메커니즘으로서, 상기 슬라이딩 밀봉부는, 상기 적어도 하나의 개구부를 통해, 그리고 상기 적어도 하나의 반응 챔버 내로 상기 샘플 유체의 상기 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하기 위해 상기 디스펜싱 챔버의 내부 표면을 따라 슬라이드하도록 구성되는, 상기 플런저 메커니즘을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 10에 있어서,
상기 디스펜싱 챔버는, 상기 샘플 디스펜싱 메커니즘이 상기 카트리지 몸체 내로 삽입될 때 상기 디스펜싱 챔버를 상기 카트리지 몸체의 중심에 정렬하고 상기 샘플 유체가 챔버 위치설정 특징부들 사이에서 흐르는 것을 가능하게 하도록 구성되며, 상기 디스펜싱 챔버로부터 연장되는 상호 이격된 챔버 위치설정 특징부들을 갖는 외부 표면을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 10 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 사용자에 의해 수행되는 단일 액션이, 상기 샘플 유체의 상기 미리 결정된 서브-볼륨을 상기 디스펜싱 챔버 내에 트래핑하는 제1 동작 스테이지 및 상기 샘플 유체가 상기 디스펜싱 챔버로부터 디스펜싱되는 제2 동작 스테이지를 포함하는 상기 샘플 디스펜싱 메커니즘의 2개의 동작 스테이지들을 야기하도록 구성되는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 12에 있어서,
상기 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 상기 제2 동작 스테이지를 가능하게 하기 위해 재구성되거나 또는 파손되는 힘 시퀀싱(sequencing) 구성요소를 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 13에 있어서,
상기 힘 시퀀싱 구성요소는, 상기 샘플 디스펜싱 메커니즘의 동작이 상기 제1 동작 스테이지로부터 상기 제2 동작 스테이지로 진행하는 것을 가능하게 하기 위해 파손되도록 구성된 파손가능 구성요소를 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 13에 있어서,
상기 힘 시퀀싱 구성요소는, 상기 제1 동작 스테이지에서 상기 디스펜싱 챔버를 눌러서 밀봉되게 하고, 상기 제2 동작 스테이지에서, 상기 밀봉을 유지하고, 천공 액션을 수행하며, 상기 디스펜싱 챔버로부터 상기 샘플 유체를 디스펜싱하기 위해 상기 플런저를 동작시키도록 붕괴(collapse)되거나 또는 압착(crush)되는 붕괴가능 또는 압착가능 스페이서(spacer)를 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 피어싱 팁은 볼 포인트 팁을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 피어싱 팁은 화살촉 팁을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 피어싱 팁은 절두원뿔형 팁을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 피어싱 팁은 날카로운 팁을 포함하지 않는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 피어싱 팁의 원위 부분은 평평한 표면을 포함하며, 선택적으로 상기 평평한 표면은 상기 적어도 하나의 밀봉부의 표면에 대해 약 20°, 약 15°, 약 10°, 약 5°, 또는 약 1° 미만의 각도인, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 피어싱 팁은 플루팅(flute)되는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 피어싱 팁은 하나 이상의 흐름 채널들을 포함하며, 선택적으로 상기 하나 이상의 흐름 채널들은 (i) 상기 적어도 하나의 피어싱 팁의 근위 단부에, (ii) 상기 적어도 하나의 피어싱 팁의 원위 단부에, 또는 (iii) 상기 적어도 하나의 피어싱 팁의 길이에 걸쳐 위치되는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 22에 있어서,
상기 샘플 유체의 상기 미리 결정된 서브-볼륨의 적어도 일 부분은 상기 하나 이상의 흐름 채널들을 통해서 상기 적어도 하나의 개구부를 통해 흐르며, 선택적으로 상기 유체 흐름은 상기 적어도 하나의 피어싱 팁이 하나 이상의 흐름 채널들을 포함하지 않는 샘플 테스트 시스템과 비교하여 더 높은 흐름 레이트인, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 22 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 흐름 채널들은 상기 적어도 하나의 피어싱 팁을 따라 연장되는 길이방향 홈을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하는 상기 적어도 하나의 피어싱 팁은 상기 적어도 하나의 밀봉부를 관통하고 상기 적어도 하나의 반응 챔버의 적어도 일 부분 내로 이동하는 상기 적어도 하나의 피어싱 팁을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 25에 있어서,
상기 적어도 하나의 개구부는, 상기 적어도 하나의 피어싱 팁이 상기 적어도 하나의 반응 챔버의 적어도 일 부분 내로 이동함에 따라 크기가 더 커지는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 25에 있어서,
상기 적어도 하나의 개구부는, 상기 적어도 하나의 피어싱 팁이 상기 적어도 하나의 반응 챔버의 적어도 일 부분 내로 이동함에 따라 실질적으로 동일한 크기로 유지되는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 26 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 반응 챔버는 트래핑된 가스를 포함하며, 상기 카트리지 몸체는 상기 샘플 유체 위의 가스 헤드 스페이스를 포함하고, 선택적으로 상기 디스펜싱 로드는, 상기 적어도 하나의 밀봉부가 파괴된 이후에 상기 가스 헤드 스페이스와 상기 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 압력을 균등화하도록 구성되는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 28에 있어서,
상기 적어도 하나의 피어싱 팁은 상기 디스펜싱 로드를 통해 연장되는 벤트 루멘(vent lumen)으로 이어지는 적어도 하나의 벤트 개구부를 포함하며, 상기 디스펜싱 로드는, 상기 가스 헤드 스페이스에 위치되고 상기 디스펜싱 로드의 상기 벤트 루멘과 유체 연통하는 벤트 포트를 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 29에 있어서,
상기 샘플 디스펜싱 메커니즘은 적어도 하나의 소수성 필터를 포함하며, 선택적으로 상기 적어도 하나의 벤트 포트와 상기 적어도 하나의 벤트 개구부 사이를 통과하는 임의의 유체는 상기 소수성 필터를 통과해야 하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 29 내지 청구항 30 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벤트 개구부는 (i) 상기 적어도 하나의 피어싱 팁의 근위 단부에, (ii) 상기 적어도 하나의 피어싱 팁의 원위 단부에, 또는 (iii) 상기 적어도 하나의 피어싱 팁의 길이에 걸쳐 위치되는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 29 내지 청구항 31 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 피어싱 팁에 의해 변위되는 상기 트래핑된 가스 및/또는 상기 샘플 유체의 상기 미리 결정된 서브-볼륨은 상기 적어도 하나의 벤트 개구부를 통해 상기 가스 헤드 스페이스로 빠져나갈 수 있는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하는 상기 적어도 하나의 피어싱 팁은 하나 이상의 플랩(flap)들을 생성할 수 있으며, 상기 하나 이상의 플랩들은 상기 적어도 하나의 피어싱 팁에 의해 파괴된 상기 적어도 하나의 밀봉부의 부분(들)을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 33에 있어서,
상기 플랩들은 상기 적어도 하나의 피어싱 팁에 부착되지 않거나 및/또는 상기 개구부를 통한 유체 흐름을 방해하지 않는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 34 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피어싱 팁은, 상기 적어도 하나의 피어싱 팁 및/또는 상기 하나 이상의 플랩들로의 상기 샘플 유체의 위킹(wicking)을 감소시키도록 구성된 기하구조를 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 35 중 어느 한 항에 있어서,
상기 큰 개구부는, 상기 적어도 하나의 밀봉부의 표면적의 적어도 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95%, 약 98%, 또는 약 99%의 천공을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 36 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 밀봉부의 표면적의 적어도 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95%, 약 98%, 또는 약 99%는 상기 적어도 하나의 피어싱 팁과 접촉하게 되는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 37 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플 유체의 상기 미리 결정된 서브-볼륨의 적어도 약 70%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 95%, 약 98%, 또는 약 99%는 상기 적어도 하나의 반응 챔버에 진입하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 38 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플 유체의 상기 미리 결정된 서브-볼륨의 약 30%, 약 25%, 약 20%, 약 15%, 약 10%, 약 5%, 또는 약 1% 미만이, 상기 적어도 하나의 밀봉부가 파괴된 이후에, 상기 디스펜싱 챔버, 상기 적어도 하나의 밀봉부, 및/또는 상기 적어도 하나의 피어싱 팁 내에 또는 상에 유지되는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 39 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플 유체의 상기 미리 결정된 서브-볼륨은, 상기 샘플 유체의 적어도 약 10 μL, 약 15 μL, 약 20 μL, 약 25 μL, 약 30 μL, 약 35 μL, 약 40 μL, 약 45 μL, 약 50 μL, 약 60 μL, 약 70 μL, 약 80 μL, 약 90 μL, 약 100 μL, 약 110 μL, 약 120 μL, 약 128 μL, 약 130 μL, 약 140 μL, 약 150 μL, 약 160 μL, 약 170 μL, 약 180 μL, 약 190 μL, 또는 약 200 μL를 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 40 중 어느 한 항에 있어서,
상기 샘플 디스펜싱 메커니즘은 상기 디스펜싱 로드 및/또는 상기 디스펜싱 챔버의 적어도 일 부분의 표면 상에 배치된 오버몰딩된 층을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 41에 있어서,
상기 오버몰딩된 층은 밀봉부, 선택적으로 원통형 밀봉부를 형성하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 41 내지 청구항 42 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오버몰딩된 층은, 상기 디스펜싱 로드 및/또는 상기 디스펜싱 챔버의 적어도 일 부분과는 상이한 경도계의 열가소성 엘라스토머(thermoplastic elastomer; TPE)를 포함하며, 선택적으로 상기 오버몰딩된 층은 약 20-30의 쇼어 D 경도계 또는 쇼어 A 경도계를 나타내는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 10 내지 청구항 43 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디스펜싱 챔버는 초기에, 상기 샘플 디스펜싱 메커니즘이 상기 카트리지 몸체 내로 삽입됨에 따라, 상기 샘플 유체가 상기 디스펜싱 챔버 내로 흐를 수 있기 이전에 상기 샘플 유체가 상기 디스펜싱 챔버 외부 주위로 흐르게 강제되도록 구성되며, 상기 디스펜싱 챔버 외부 주위로 흐르는 상기 유체는, 입자들 및/또는 잔해들을 유지하거나 및/또는 트래핑하거나, 및/또는 상기 샘플 테스트를 방해하거나 또는 간섭할 수 있는 상기 샘플 유체의 성분들에 결합하거나 또는 이를 캡처하는 생물학적 또는 화학적 성분들을 통합하는 필터 또는 다공성 필러 재료를 통해 흐르게 되는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 10 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카트리지 몸체는 상기 샘플 준비 유체와 함께 하나 이상의 자성 입자들을 포함하며, 상기 자성 입자들의 표면은, 상기 자성 입자들이 상기 샘플 유체 내에서 혼합될 때 상기 생물학적 또는 환경적 샘플의 적어도 하나의 미리 결정된 표적 종과 결합하고 이를 캡처하도록 코팅되거나 또는 기능화되며, 상기 샘플 디스펜싱 메커니즘은, 상기 샘플 디스펜싱 메커니즘이 상기 카트리지 몸체 내로 삽입됨에 따라, 상기 샘플 유체가 상기 디스펜싱 챔버를 통해 흐르게 강제되도록 구성되고, 하나 이상의 자석들은, 상기 샘플 유체 내에 포함되며 표적 종을 캡처한 자성 입자들이 상기 디스펜싱 챔버의 내부 표면에 부착되고 이에 대해 유지되도록 상기 디스펜싱 챔버의 내부 표면에 매우 근접하여 위치되어, 상기 디스펜싱 챔버의 내부 표면과 슬라이딩 밀봉부를 형성하는 상기 플런저 메커니즘이 상기 내부 표면에 대해 유지되는 상기 자성 입자들을 수집하고 이들을 상기 적어도 하나의 반응 챔버 내로 디스펜싱하여 상기 적어도 하나의 반응 챔버 내로 디스펜싱되는 상기 샘플 유체의 상기 미리 결정된 서브-볼륨 내의 상기 적어도 하나의 미리 결정된 표적 종의 증가된 농도를 제공하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 45 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 반응 챔버는 2개의 반응 챔버들이며, 상기 적어도 하나이 피어싱 팁은 2개의 피어싱 팁들이고, 선택적으로 상기 반응 챔버들은 폴리머라아제 연쇄 반응(polymerase chain reaction; PCR) 튜브들을 포함하며, 더 선택적으로 상기 2개의 반응 챔버들은 혼합 비드(bead)를 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 46에 있어서,
상기 반응 챔버들은, 개별적인 상이한 테스트들을 수행하거나 및/또는 개별적인 상이한 표적 엔티티들을 검출하도록 선택된 상이한 시약들을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 47 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카트리지 몸체는 샘플 준비 시약들을 포함하며, 상기 반응 챔버들 중 적어도 하나는 역전사 반응 및/또는 증폭 반응을 위한 하나 이상의 시약들을 포함하는, 샘플 테스트 시스템.
- 청구항 1 내지 청구항 48 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카트리지 몸체는 테스트 장치의 하나 이상의 메이팅 슬롯들과 정렬되고 이와 맞물리도록 구성된 하나 이상의 정렬 특징부들을 포함하며, 선택적으로 상기 하나 이상의 정렬 특징부들은 상기 테스트 장치 내에서 제위치에 있을 때 상기 카트리지의 회전을 방지하고, 더 선택적으로 상기 하나 이상의 정렬 특징부들은, 사용자가 한 손 동작으로 상기 제2 마개를 제거하거나 및/또는 상기 단일 액션을 수행하는 것을 가능하게 하는, 샘플 테스트 시스템.
- 샘플 테스트 방법으로서,
샘플 유체의 준비를 위해 청구항 1 내지 청구항 49 중 어느 한 항의 상기 샘플 테스트 시스템의 카트리지 몸체에 포함된 샘플 준비 유체 내로 생물학적 또는 환경적 샘플을 첨가하는 단계;
상기 첨가하는 단계 이후에, 샘플 디스펜싱 메커니즘을 상기 카트리지 몸체 내로 삽입하고 이에 마개를 적용하는 단계; 및
샘플 유체가 상기 카트리지 몸체로부터 적어도 하나의 반응 챔버 내로 진입하는 것을 가능하게 하기 위해 상기 카트리지 몸체와 상기 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 적어도 하나의 밀봉부를 파괴하고, 상기 카트리지 몸체와 상기 적어도 하나의 반응 챔버 사이의 추가적인 유체 이동을 방지하면서 테스트를 위해 상기 카트리지 몸체로부터 상기 적어도 하나의 반응 챔버 내로 상기 샘플 유체의 미리 결정된 서브-볼륨을 디스펜싱하도록 상기 샘플 디스펜싱 메커니즘을 동작시키는 단계를 포함하는, 샘플 테스트 방법.
- 청구항 50에 있어서,
상기 샘플 테스트 방법은, 상기 첨가하는 단계 이전에, 상기 샘플 테스트 시스템을 내부에서 상기 생물학적 또는 환경적 샘플에 대한 테스트를 수행하도록 구성된 테스트 장치의 수용 포트 내에 위치시키는 단계를 포함하는, 샘플 테스트 방법.
- 테스트 장치로서,
청구항 1 내지 청구항 49 중 어느 한 항의 상기 샘플 테스트 시스템을 수용하도록 구성된 수용 포트를 포함하며, 상기 테스트 장치는 내부에서 상기 생물학적 또는 환경적 샘플에 대한 테스트를 수행하도록 구성되는, 테스트 장치.
- 청구항 52에 있어서,
상기 테스트 장치는 상기 수용 포트 내에 위치된 상기 샘플 테스트 시스템에 하향 힘을 가하도록 구성된 레버 수단을 더 포함하며, 선택적으로 상기 단일 액션은 상기 레버 수단을 통해 상기 카트리지 몸체에 대해 상기 마개에 가해지는 하향 힘이고, 더 선택적으로 상기 하향 힘은 상기 마개와 상기 카트리지 몸체 사이에 스냅 피팅을 형성하는, 테스트 장치.
- 청구항 53에 있어서,
상기 레버 수단은 힌지형 덮개를 포함하며, 선택적으로 상기 힌지형 덮개는 상기 마개의 표면과 접촉하도록 구성된 리지(ridge)를 포함하는, 테스트 장치.
- 청구항 53 내지 청구항 54 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테스트 장치는 상기 레버 수단을 저장하기 위한 슬리브를 더 포함하는, 테스트 장치.
- 청구항 55에 있어서,
상기 힌지형 덮개는, 상기 슬리브 내에 저장될 때 상기 카트리지 몸체에 실질적으로 평행하며,
상기 힌지형 덮개의 적어도 일 부분은, 상기 힌지형 덮개의 힌지를 노출하기 위해 사용자에 의해 리프트될 때 위로 그리고 상기 슬리브 밖으로 슬라이드하도록 구성되고,
상기 힌지가 노출될 때, 상기 힌지형 덮개는 상기 카트리지 몸체에 실질적으로 수직인 수평 위치로 피봇될 수 있는, 테스트 장치.
- 청구항 52 내지 청구항 56 중 어느 한 항에 있어서,
상기 테스트 장치는 카트리지 몸체의 하나 이상의 정렬 특징부들과 정렬되고 이와 맞물리도록 구성된 하나 이상의 메이팅 슬롯들을 포함하며, 선택적으로 상기 하나 이상의 메이팅 슬롯들은 상기 수용 포트 내에 위치되고, 선택적으로 상기 하나 이상의 정렬 특징부들은 상기 테스트 장치 내에서 제위치에 있을 때 상기 카트리지의 회전을 방지하고, 더 선택적으로 상기 하나 이상의 정렬 특징부들은, 사용자가 한 손 동작으로 상기 제2 마개를 제거하거나 및/또는 상기 단일 액션을 수행하는 것을 가능하게 하는, 테스트 장치.
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