KR20140100930A - 미생물 동정 및 미생물 카운팅 및 항미생물제 민감성 측정을 위한 장치 및 방법 - Google Patents
미생물 동정 및 미생물 카운팅 및 항미생물제 민감성 측정을 위한 장치 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
제제의 항미생물제 활성을 측정하는 방법은 웰을 제공함을 포함하고, 여기서, 상기 웰은 하나 이상의 항미생물제를 포함하고, 상기 웰은 2개 이상의 전극들을 추가로 포함한다. 미생물의 샘플을 상기 웰에 첨가할 수 있고, 상기 전극들 사이에 전압을 펄싱할 수 있다. 전기 특성을 샘플링하고 기록할 수 있다. 또 다른 측면에서, 하나 이상의 미생물을 동정하는 방법은, 하나 이상의 미생물을 함유하는 샘플을 수득함, 상기 샘플로부터 상기 하나 이상의 미생물을 단리함, 상기 하나 이상의 미생물을 하나 이상의 웰로 나누어 넣음을 포함하고, 여기서, 각각의 웰은 하나 이상의 항미생물제 및 2개 이상의 전극들을 함유한다. 전압을 상기 2개 이상의 전극들에 펄싱하고, 상기 펄싱 동안 전기 특성을 샘플링하고 기록한다. 또 다른 측면에서, 하나 이상의 미생물을 검출하는 진단 장치가 존재한다.
Description
본 발명의 기재는 일반적으로, 사람 건강 관리, 동물용 약제, 동물 관리, 임상 검사실, 생의학 및 생물학 연구, 식량 관리 및 미생물에 의해 영향을 받는 모든 산업들의 분야에 적용할 수 있는 미생물학적 진단들에 관한 것이다.
1942년에 처음으로 한 환자의 생명이 페니실린 치료에 의해 구해졌다. 그러나, 감염 질환 및 병원성 박테리아에 대한 싸움은 계속되었다. 2006년에, 미국감염질환학회(Infectious Disease Society of America)는 매년 병원 박테리아 감염에 걸린 2백만명의 사람 중 90,000명이 사망할 것이라고 보고하였다. 이는 단지 병원 방문이 원인인, 4.5% 사망률이다. 다중 약물 내성(multi-drug resistance) 박테리아 균주들은 중요한 문제이며, 지난 수십 년 동안 매년 매우 빠르게 증가하고 있다. 신규한 항생제들의 필요 외에, 상기 감염이 유행병으로 번지는 것을 막기 위해, 박테리아 감염을 빠르게 동정(identity)하고 정량할 필요가 있다.
식품 산업에서, 저온살균은 우유, 주스 등과 같은 액체 식품들을 가열하여 바이러스, 박테리아, 진균류 및 이스트와 같은 병원체들을 죽이는 것을 포함한다. 그러나, 미생물들의 일부는 상기 저온살균 공정에서 살아남을 수 있거나 추가의 가공 동안 부주의하게 도입될 수 있다. 이러한 미생물들은, 전형적으로 매년 10억 달러를 초과하는 경제적 손실을 야기하는, 식품의 부패를 유발한다. 게다가, 상기 살아남은 미생물들이 병원성인 경우, 음식 유래 질병들의 발병이 소비자들에게서 발생할 수 있다. 미국에서만 1년에 약 7천6백만 가지의 음식 유래 질병들이 발생하며 이 중 5000건 이하가 사망을 야기하는 것으로 추정되고, 따라서 경제적 손실에 더욱 더 영향을 주게 된다.
따라서, 저온살균과 같은 처리들에서 살아남는 미생물들을 검출하고 정량하는 것은 식품의 품질 및 식품의 안정성을 보증하기 위해 중요하며, 추가로 정부 기관 또는 무역 기구에 의해 정해진 표준들을 준수하기 위해 중요하다. 예를 들면, 미국 살균 우유 법령(U.S. Pasteurized Milk Ordinance)은 "A 등급" 살균 우유는 20,000 콜로니형성단위(CFU)/㎖ 이하의 총 미생물 카운트 및 10CFU/㎖ 이하의 대장균 카운트를 갖도록 요구된다. 식품 생산자들 및/또는 시장 식품 유통업자들은 규제 기준들을 만족하기 위해 미생물학적 시험을 수행하여야 한다. 이들의 경제적 운용에 있어서, 재료 및 노동의 최소한의 가능한 소비로 수행하는 것이 중요하다.
임상 또는 음식 샘플에서 미생물들을 검출하는 몇 가지 방식이 현재 존재한다. 넓게 분류하면, (i) 플레이트 배양 및 생화학적 검정과 같은 전통적인 방법들, (ii) 종종 마이크로/나노 입자들 및 형광발광을 포함하는, DNA 및 항체를 기반으로 한 방법들, 및 (iii) 배지 상에 박테리아 대사작용의 효과들을 모니터링함에 의존하는 기타 "자동화된" 기술들이 있다. 물론, 전통적인 방법들이 가장 광범위하게 사용되며, 종종 다른 기술들을 비교하는 표준의 역할을 한다. 그러나, 이러한 전통적인 방법들은 지루하고, 노동집약적이며, 미생물들을 검출하는데 매우 오랜 시간을 필요로 하는데, 이는, 사용된 유기체 및 배지의 타입에 따라 밤새 내지 몇 주의 범위일 수 있다.
상기는, 미생물들이 사람들의 일상 생활 및 경제에 어떻게 영향을 주는지에 대한 2가지 예들일 뿐이다. 이러한 미생물들의 영향이, 건강 관리 및 의약 부문들로부터, 식품 및 가축 부문들을 거쳐, 도시 및 농촌 인구로, 심지어 오일 및 가스 산업들로 얼마나 넓게 퍼지는지는 잘 알려져 있으며, 파이프라인들 또는 저장 탱크들과 함께 공급되는 산업들은 존재하는 미생물들에 의해 부식된다. 따라서, 경제 분야들의 넓은 범위에서, 샘플 중의 살아 있는 미생물들을 검출하고, 동정하고, 정량하는 개선된 방법 및 장치를 제공할 필요가 있다.
하나의 측면에서, 미생물들의 생존성을 모니터링하는 방법은 상기 미생물들의 샘플을 웰에 넣음을 포함하고, 상기 웰은 2개 이상의 전극들로 구성된다. 전압을 2개의 전극들 사이에 펄싱(pulsing)하고, 상기 전압 펄스 동안 전기 특성을 샘플링한다. 상기 전기 특성을 시간의 함수로서 기록하고 분석하여 미생물 성장을 측정한다.
또 다른 측면에서, 박테리아를 동정하는 방법은, 상기 박테리아의 샘플을 수득함, 상기 샘플로부터 상기 박테리아를 단리함, 및 상기 박테리아를 다수의 웰들로 나누어 넣음을 포함하고, 여기서, 각각의 웰은 2개의 전극들로 구성된다. 상기 방법은 동정되는 상기 박테리아에 특이적인 박테리오파지를 하나 이상의 상기 웰들에 첨가함을 추가로 포함한다. 상기 2개의 전극들 사이에 전압을 펄싱하고, 상기 전압 펄스 동안 전기 특성을 샘플링한다. 상기 전기 특성을 시간의 함수로서 기록하고 분석하여 성공적인 박테리오파지 공격의 뚜렷한 디지털 시그니처를 찾는다.
또 다른 측면에서, 샘플 중의 미생물들의 카운트를 측정하는 방법은, 상기 샘플을 여과하여 상기 미생물들을 상기 샘플로부터 분리함 및 상기 미생물들을 생명 유지 배지(이하 분석물로 지칭)에 함침시켜 함침물을 형성함을 포함한다. 상기 함침물을 웰들로 나누어 넣고, 전압을 상기 2개의 전극들 사이에 펄싱하고, 상기 전압 펄스 동안 전기 특성을 샘플링한다. 상기 전기 특성을 시간의 함수로서 기록하고 분석한다. 상기 전기 특성을 카운트와 상관시킨다.
하나의 다른 측면에서, 미생물들의 항미생물 내성을 측정하는 방법은, 미생물들의 샘플을 1개 이상의 항미생물제를 함유하는 웰에 첨가함 및 웰에 상기 미생물들의 샘플을 놓음으로써 상기 미생물들의 생존성 또는 성장률을 측정함을 포함하고, 상기 웰은 2개 이상의 전극들로 구성된다. 상기 2개의 전극들 사이에 전압을 펄싱하고, 상기 전압 펄스 동안 전기 특성을 샘플링한다. 상기 전기 특성을 시간의 함수로서 기록하고 분석하여 상기 항미생물제에 대한 미생물 반응을 측정한다.
또 다른 측면에서, 미생물들의 생존성을 검출하는 진단 장치는 적층 가능한 유닛들의 한 세트를 포함한다. 제1 유닛은 일련의 웰들을 갖는 진단 유닛이다. 상기 웰들은 상기 웰들의 내부 및 외부에 접촉하는 전극들을 갖는다. 상기 제1 유닛은 또한 상기 자동화된 샘플 제조의 제어를 가능하게 하는 연결 메카니즘을 갖는다. 제2 유닛은 리더 유닛(reader unit)이다. 상기 리더 유닛은 상기 전극들 및 상기 자동화된 샘플 제조를 위한 커넥터 부분을 포함한다.
심지어 또 다른 측면에서, 샘플 중의 미생물들을 동정하기 위한 진단 장치는 제1 유닛 및 제2 유닛을 포함하고, 여기서, 상기 제1 유닛은 상기 제2 유닛 내로 적층 가능하다. 상기 제1 유닛은 웰들을 포함하는 진단 유닛이고, 상기 웰들은 상기 웰의 내부 및 외부에 접촉하는 전극들을 갖는다. 상기 제1 유닛은 또한 상기 자동화된 샘플 제조의 제어를 가능하게 하는 연결 메카니즘을 갖는다. 상기 진단 유닛은 또한 박테리오파지를 포함한다. 상기 제2 유닛은 리더 유닛이고, 상기 진단 유닛의 전극들 및 상기 자동화된 샘플 제조를 위한 커넥터 부분을 포함한다.
하나의 추가의 측면에서, 샘플 중의 미생물들의 카운트를 측정하기 위한 진단 장치는 제1 유닛 및 제2 유닛을 포함하고, 여기서, 상기 제1 유닛은 상기 제2 유닛 내로 적층 가능하다. 상기 제1 유닛은 웰들을 포함하는 진단 유닛이고, 상기 웰들은 상기 웰의 내부 및 외부에 접촉하는 전극들을 갖는다. 상기 제1 유닛은 또한 상기 자동화된 샘플 제조의 제어를 가능하게 하는 연결 메카니즘을 갖는다. 상기 제2 유닛은 리더 유닛이고, 상기 진단 유닛의 전극들 및 상기 자동화된 샘플 제조를 위한 커넥터 부분을 포함하고, 상기 리더 유닛은 상관 데이터를 함유하는 메모리 칩을 포함한다.
또 다른 측면에서, 샘플 중의 항미생물 내성 미생물들을 측정하는 진단 장치는 제1 유닛 및 제2 유닛을 포함하고; 상기 제1 유닛은 상기 제2 유닛 내로 적층 가능하다. 상기 제1 유닛은 웰들을 포함하는 진단 유닛이고, 상기 웰들은 각각의 웰의 내부 및 외부에 접촉하는 전극들 및 자동화된 샘플 제조 시스템을 갖는다. 상기 진단 유닛은 또한 항미생물제들을 포함한다. 상기 제2 유닛은 리더 유닛이고, 상기 진단 유닛의 전극들을 위한 커넥터 부분 및 상기 제1 유닛의 자동화된 샘플 제조 시스템을 구동하기 위한 메카니즘을 포함한다.
상기 양태들의 특징들 및 장점들이 달성된 방식이 더욱 상세히 이해될 수 있도록, 첨부된 도면들을 참조하여 상기 간략하게 요약된 양태들을 보다 특정하게 설명할 수 있을 것이다. 그러나, 상기 도면들은 몇몇 양태들만을 설명하며, 따라서 기타 동일하게 효과적인 양태들을 허용할 수 있는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 고려되지 않는다.
도 1은 전압 펄스들의 플롯을 포함한다.
도 2는 진단 장치의 양태를 도시한 것을 포함한다.
도 3은 상기 진단 장치의 진단 유닛의 양태를 도시한 것을 포함한다.
도 4는 상기 진단 장치의 리더 유닛의 양태를 도시한 것을 포함한다.
도 5는 1㎖당 콜로니형성단위들의 각종 미생물 카운트들에서의 시그니처들의 플롯을 포함한다.
도 6은 박테리아 상에서의 파지(phage) 공격을 나타내는 시그니처들의 플롯들을 포함하고, 상기 제2 시그니처는 파지 부재하의 박테리아인 대조군을 나타낸다.
도 7은 상이한 항미생물제들로 처리된 미생물들에 대한 시그니처들의 플롯들을 포함한다.
도 8은 리더 유닛의 기술적 설정을 묘사한 것을 포함한다.
도 9a 및 9b는 그라페놀(graphenol)의 주사 전자 현미경 사진들을 보여준다.
도 10은 토양으로부터의 부식산(humic acid)의 이상적 구조를 보여준다.
도 11은 그라핀(graphene) 옥사이드의 이상적 구조를 보여준다.
도 12는 산 그룹들(306) 및 방향족 하이드록실 그룹들(308)을 함유하는 그라핀의 이상적 구조를 보여준다.
도 13은 하이드록실 메틸 그룹들(312)을 함유하는 그라핀의 이상적 구조를 보여준다.
도 1은 전압 펄스들의 플롯을 포함한다.
도 2는 진단 장치의 양태를 도시한 것을 포함한다.
도 3은 상기 진단 장치의 진단 유닛의 양태를 도시한 것을 포함한다.
도 4는 상기 진단 장치의 리더 유닛의 양태를 도시한 것을 포함한다.
도 5는 1㎖당 콜로니형성단위들의 각종 미생물 카운트들에서의 시그니처들의 플롯을 포함한다.
도 6은 박테리아 상에서의 파지(phage) 공격을 나타내는 시그니처들의 플롯들을 포함하고, 상기 제2 시그니처는 파지 부재하의 박테리아인 대조군을 나타낸다.
도 7은 상이한 항미생물제들로 처리된 미생물들에 대한 시그니처들의 플롯들을 포함한다.
도 8은 리더 유닛의 기술적 설정을 묘사한 것을 포함한다.
도 9a 및 9b는 그라페놀(graphenol)의 주사 전자 현미경 사진들을 보여준다.
도 10은 토양으로부터의 부식산(humic acid)의 이상적 구조를 보여준다.
도 11은 그라핀(graphene) 옥사이드의 이상적 구조를 보여준다.
도 12는 산 그룹들(306) 및 방향족 하이드록실 그룹들(308)을 함유하는 그라핀의 이상적 구조를 보여준다.
도 13은 하이드록실 메틸 그룹들(312)을 함유하는 그라핀의 이상적 구조를 보여준다.
본원 명세서에 사용되는 용어 "포함하다", "포함하는", "갖다", "가진" 또는 기타 이의 변형들은 비배타적인 포함을 의미함을 의도한다. 예를 들면, 특징들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 제품 또는 기구는 오직 이러한 특징들만으로 필수적으로 제한되지 않고, 이러한 공정, 방법, 제품 또는 장치에 명확히 열거되거나 내재되지 않은 다른 특징들을 포함할 수 있다. 추가로, 반대로 명확히 기재되지 않는 한, "또는"은 포괄적인-또는을 의미하고 배타적인-또는을 의미하지 않는다. 예를 들면, 조건 A 또는 B는 하기 중 어느 것에 의해서도 만족한다: A는 참이고(또는 존재하고) B는 거짓이고(또는 존재하지 않고), A는 거짓이고(또는 존재하지 않고) B는 참이고(또는 존재하고), A 및 B 둘 다 참이다(또는 존재한다).
또한, "a" 또는 "an"의 사용은 본원 명세서에 기재된 원소들 및 구성분들을 기재하는데 사용된다. 이는 그저 편의상 수행되고 본 발명의 범위의 전반적인 관념을 제공한다. 이러한 기재는 하나 또는 하나 이상을 포함하는 것으로 읽혀야 하고, 명확하게 달리 기재되지 않는 한, 상기 단수형은 또한 복수형을 포함한다.
이득들, 기타 이점들 및 문제점에 대한 해결책들은 특정한 양태들과 관련하여 상기 기재되었다. 그러나, 상기 이득들, 이점들, 문제점에 대한 해결책들, 및 발생하거나 보다 명확해지는 임의의 이득, 이점 또는 해결책을 야기할 수 있는 임의의 특징(들)은 임의의 또는 모든 청구항들의 중요한, 요구되는 또는 필수적인 특징으로서 해석되지 않는다.
명세서를 읽은 후, 숙련가들은 명확성을 위해, 개별적인 양태들의 내용으로 본원 명세서에 기재되는 특정한 특징들이 또한 단일 양태에서 조합으로서 제공될 수 있음을 인식할 것이다. 정반대로, 간결성을 위해, 단일 양태의 내용으로 기재되는 각종 특징들은 또한 개별적으로 또는 임의의 하위조합으로서 제공될 수 있다. 추가로, 범위들에 기재된 값들에 대한 언급들은 당해 범위 내의 각각 및 모든 값을 포함한다.
배지에서의 미생물들의 대사작용은 생물량으로 전해질, 예를 들면, 탄산염, 유기산, 및 나트륨, 칼륨 및 마그네슘의 염의 방출을 야기하고, 즉, 미생물들의 콜로니가 성장함에 따라, 상기 전해질은 상기 배지와 교환되고, 특정한 생활-사건들은 예측 가능한 방식으로 상기 전해질을 변화시킨다. 예를 들면, 박테리오파지가 박테리아를 공격하는 경우, 108개의 칼륨 이온들이 방출된다.
분자 수준에서, 배지의 전도도는 분자들의 이동도를 직접적으로 야기하고, 미생물들은 분자들의 착물로서 보여질 수 있고 따라서 전도도에 영향을 미친다. 상기 미생물들의 콜로니가 성장함에 따라, 상기 전도도는, 옴의 법칙에 따라 등가-전도도 관계(콜라우슈(Kohlrausch)의 법칙) 및 데바이-휘켈(Debye-Hueckel) 이론을 사용하여 예측 가능한 방식으로 증가한다. 상기 미생물들의 생활 사건들의 결과로서, 상기 배지의 상기 전기 특성은 전도도 적정과 유사하게 변화한다.
상기 검출을 위한 원칙은 이온 함량의 함수로서 전도도의, 용이한 정량 가능한 그리고 측정 가능한 변화에 의존한다. 전도도 적정은 상기 방법의 사용의 안정된 예이다. 물에서의 이온 전도도는 물 중의 이온 이동도의 함수이다. 예를 들면, 주기율표의 제1 행의 금속들로부터 생성된 이온들의 시험은 리튬이 가장 작은 이온이고, 나트륨이 그 다음으로 큰 크기이고, 칼륨이 더 큰 것 등으로 나타난다. 그러나, 리튬 이온은 주기율표의 제1 행에서 발견된 상기 모든 금속 이온들의 가장 낮은 전도성을 갖는다. 이는 리튬 이온이 매우 친수성이고 그 주위에 수화 구조의 큰 물을 형성하기 때문이다. 이들 이온들의 전도성 반응은 매우 특이적이고, 결과적으로 이들의 농도들(및 농도의 변화)은 용이하게 측정된다. 칼륨 이온의 농도가 특이적인 해로운 미생물들의 특이적인 파지 공격과 함께 증가함에 따라, 칼륨 이온의 농도 변화는 전도성 및 정반대로 저항의 변화에 의해 용이하게 측정될 수 있다. 따라서, 결과적으로, 시간에 따라 미생물들의 콜로니 성장의 저항 변화를 모니터링한다면, 저항의 감소를 관찰할 수 있을 것이다. 시간에 따라 관찰 가능한 전기 특성, 여기서는 저항의 이러한 변화는 상기 미생물들의 농도 또는 카운트에 기인하는 특성들을 갖는 시그니처를 형성한다.
게다가, 콜로니가 이의 개체군의 최대 성장 및 정체에 도달하는 경우, 상기 시그니처는 상기 전기 특성에서 변화를 나타내지 않는다. 이러한 개념으로, 콜로니가 개체군이 감소하기 시작하는 경우, 이들의 바디들은 전기적 비활성 조각들로 부패되고 상기 배지의 전도성에 참여하지 않고 상기 배지의 저항은 증가하여 콜로니가 죽은 것으로 결론을 내릴 수 있다.
이러한 개념은 미생물 콜로니의 생존성을 동정하는 방법을 위한 기반을 제공하고, 상기 저항은 시간에 따라 감소하기 때문에 성장하는 콜로니에 대해 양성 시그니처, 정체 개체군에 대해서는 일정한 시그니처 및 감소하는 콜로니에 대해서는 음성 시그니처를 제공한다.
상기 개념은 특이적 미생물 종들을 목표로 하는 제제들을 적용하는 경우 좀 더 추가로 정제될 수 있다. 예를 들면, 상기 배지에 항미생물제를 첨가하고 상기 항미생물제가 상기 성장하는 콜로니에 대해 활성인 경우, 결과는 네거티브 특성 또는 느린 항미생물제 활성에 있어서는 정체되는 개체군에 대한 일정한 시그니처를 관찰할 수 있다. 이와 같이, 상기 배지에 상기 불활성 항미생물제 첨가는 상기 콜로니의 연속된 성장을 나타내는 시그니처를 야기할 것이다. 추가로, 상기 시그니처에서 약간의 변화는 상기 적용된 항미생물제에 대한 상기 미생물들의 민감성으로서 정보를 제공할 것이다.
게다가, 상기 개념은 박테리오파지 또는 파지의 적용에 의해 하나의 특이적 종의 박테리아를 동정하도록 조정될 수 있다. 파지는 박테리아를 감염시키고 죽이는 바이러스이다. 일반적으로, 파지는 용해성이며, 상기 박테리아의 용해를 유발하여 네거티브 시그니처를 야기한다. 추가로, 이용 가능한 많은 수의 파지들은, 방법들이, 단일 종의 박테리아, 박테리아의 부류, 또는 심지어 박테리아의 혼합물을 동정하도록 허용한다.
파지가 박테리아를 공격하는 경우, 108개의 칼륨 이온들은 상기 배지로 방출되어, 상기 박테리아가 이들의 회복기 동안 상기 이온들을 재흡수할 때까지 일시적으로 상기 저항을 감소시킨다. 상기 배지의 저항 변화는 즉각적이고 상기 회복은 5분의 기간 동안 발생한다. 따라서 상기 박테리아가 용해될 때까지 기다리지 않고 상기 파지 공격이 종결될 수 있다.
배지 중의 미생물들의 생존성은 상기 배지에서 상기 전기 특성의 변화를 모니터링함으로써 측정될 수 있다. 시간에 따른 전기 특성들의 변화는 시그니처로서 정의된다. 전기 특성들은, LB 브로쓰(broth)와 같은 지지 배지 중에 상기 미생물들을 함유하는, 샘플 웰과 같은 웰에 존재하는 2개 이상의 전극들에 의해 측정될 수 있다.
상기 전기 특성의 측정은, 상기 수성 배지 중의 상기 미생물들이 샘플 웰에 인가되는 전압 또는 전류에 의해 영향을 받지 않거나 최소로 받는 방식으로 수행되어야 한다. 이를 최소화하는 하나의 방법은 샘플링이라고 불리는 과정에 의한다.
1. 샘플링
도 1은 샘플링의 개념을 도시한다. 지지 배지 중에 미생물 샘플을 함유하는 상기 웰에서 2개의 전극들 사이에 전압을 펄싱한다. 상기 전압 펄스는 온-기간(on-period) 및 오프-기간(off-period)을 포함한다. 상기 샘플링-기간(sampling-period)은 전압이 인가되는 시간에 상기 전압이 제거되는 시간을 더한 총 시간 길이, 즉 온-기간 + 오프-기간으로 정의된다.
양태들에서, 상기 측정 회로는 LB 브로쓰의 지지 성장 배지 중의 상기 미생물들을 함유하는 샘플 셀, 전압 인가 및 전도도 측정을 위한 2개 이상의 전극들을 포함한다. 일정한 전압, 또는 참조 전압을 하나의 전극에 인가하고 다른 전극을 간격을 두고 인가되는 DC 전압의 소스에 연결하여 저항 및 전도도를 측정할 수 있는 전류 측정 회로를 생성한다. 상기 전류 측정 회로는 피드백 레지스터가 있는 저잡음 증폭기를 포함하고; 상기 참조 전압은 0.0V이거나 저잡음 증폭기의 실행의 편이성에 적합한 임의의 기타 DC 전압일 수 있다. 이어서, DC 전압을 저잡음 증폭기가 있는 회로를 사용하여 다른 전극에 인가하고, 상기 전압이 인가됨에 따라 전류는 클럭 장치에 따라 측정된다. 몇몇 경우들에서, 각각의 전류 측정 회로에 인가된 상기 전압은 하나의 샘플링-기간으로부터 다음으로의 반대 극성을 갖는 이점이 있다.
몇몇 양태들에서, 직류(DC) 대신에 교류(AC)가 상기 샘플링-기간 동안 인가될 수 있는 경우, 커패시턴스, 인덕턴스, 또는 임피던스의 측정에 유리할 수 있다.
다른 양태들에서, 서미스터 또는 유사한 장치를, 상기 샘플링-기간 동안 온도를 캡쳐하기 위해 사용되는 상기 측정 회로에 추가할 수 있다. 다른 양태들에서, pH 전극 또는 pH 프로브를 회로에 추가하여 상기 샘플링 동안 상기 pH 및 pH의 변화를 캡쳐할 수 있다.
양태들에서, 상기 전압의 인가된 온-기간은 약 1밀리초 이상, 약 2밀리초 이상, 약 3밀리초 이상, 약 5밀리초 이상, 약 10밀리초 이상, 약 15밀리초 이상, 약 20밀리초 이상, 약 50밀리초 이상, 약 100밀리초 이상, 약 200밀리초 이상, 또는 약 500밀리초 이상이다.
다른 양태들에서, 상기 온-기간은 약 500밀리초 이하, 약 200밀리초 이하, 약 100밀리초 이하, 약 50밀리초 이하, 약 20밀리초 이하, 약 10밀리초 이하, 약 5밀리초 이하이다.
다른 양태들에서, 상기 오프-기간은 약 100밀리초 이상, 약 200밀리초 이상, 약 500밀리초 이상, 약 1초 이상, 약 2초 이상, 약 3초 이상, 약 5초 이상, 약 10초 이상, 약 20초 이상, 약 40초 이상, 또는 약 50초 이상, 또는 약 1분 이상이다.
다른 양태들에서, 상기 오프-기간은 약 60초 이하, 약 30초 이하, 약 10초 이하, 약 5초 이하, 약 2초 이하, 약 1초 이하, 약 500밀리초 이하, 약 200밀리초 이하, 약 100밀리초, 또는 약 50밀리초 이하이다.
다른 양태들에서, 온 기간의 총 합은 1초 내지 1분이다. 예를 들면, 상기 온-기간은 50밀리초일 수 있고, 상기 오프-기간은 950밀리초일 수 있다. 기타 예들에서, 상기 온-기간은 5밀리초일 수 있고, 상기 오프-기간은 995밀리초일 수 있다. 이들 예들로부터, 상기 온-기간이 상기 샘플링 기간의 비교적 짧은 분획을 포함하고, 상기 오프-기간은 샘플링 기간의 대부분을 포함함을 알 수 있다. 따라서, 상기 모니터링 동안, 상기 샘플은 짧은 기간 동안에만 전압 및 전류에 노출된다.
양태들에서, 샘플에 인가된 상기 전압은 약 0.0005V 이상, 약 0.001V 이상, 약 0.002V 이상, 약 0.005V 이상, 약 0.01V 이상, 약 0.02V 이상, 약 0.05V 이상, 약 0.1V 이상, 약 0.2V 이상, 약 0.5V 이상, 약 1.0V 이상, 약 2.00V 이상, 약 5.0V 이상, 또는 약 10.0V 이상일 수 있는 DC 전압이다.
다른 양태들에서, 상기 전압은 약 5.0V 이하, 약 2.0V 이하, 약 1.0V 이하, 약 0.5V 이하, 약 0.2V 이하, 또는 약 0.1V 이하이다. 예를 들면, 상기 전압은 50mV 내지 1.24V로 인가될 수 있고, 샘플 웰의 물 또는 기타 성분들의 전기분해 이하일 것이다.
양태들에서, 상기 샘플링-지속 기간(sampling-duration)은 샘플링-기간들의 총 갯수로 정의된다. 상기 샘플링-지속 기간은 실행되는 상기 진단 기능에 따라 가변적이다. 예를 들면, 박테리아 동정의 샘플링-지속 기간은 2분 내지 10분일 수 있다. 다른 양태들에서, 상기 샘플링 지속 기간은 2분 내지 30분, 또는 심지어 60분일 수 있다. 또 다른 예에서, 항미생물제 민감성 시험 샘플링-지속 기간은 40분 내지 4시간일 수 있다. 다른 양태들에서, 상기 항미생물제 민감성 시험 샘플링은 4시간 이상일 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 콜로니 카운터는 하나의 샘플링-기간의 샘플링-지속 기간을 가질 수 있다. 따라서, 상기 콜로니 카운팅은 1분 만큼 적게 달성될 수 있다.
양태들에서, 미생물들의 상기 생존성 시험 또는 모니터링은 약 360분 이하, 약 180분 이하, 약 120분 이하, 또는 약 90분 이하가 걸릴 수 있다. 다른 양태들에서, 미생물들의 상기 생존성 시험 또는 모니터링은 약 60분 이하, 약 45분 이하, 또는 약 30분 이하가 걸릴 수 있다. 추가의 양태들에서, 미생물들의 생존성 시험 또는 모니터링은 약 20분 이하, 약 10분 이하, 약 5분 이하, 또는 약 2분 이하가 걸릴 수 있다.
상기 청구항들 중의 어느 한 항에 따른 방법에서, 상기 생존성 모니터링은 약 15초 내지 약 60분, 약 15초 내지 약 45분, 약 15초 내지 약 20분, 약 15초 내지 약 10분, 약 1분 내지 약 20분, 약 2분 내지 약 20분, 약 5분 내지 약 20분, 약 5분 내지 약 10분, 또는 약 10분 내지 약 20분이다.
2. 진단 시스템
도 2는 이의 조립된 구성으로 진단 시스템(200)의 실시를 나타내고, 당해 구성은 소변과 같은 액체 샘플들의 시험에 최적화된다. 당해 진단 시스템은 2개의 적층 가능한 유닛들인 진단 유닛(202) 및 리더 유닛(204)을 포함한다. 진단 시스템(200)은 이의 적층된 구성으로 외부 길이(l), 너비(w) 및 높이(h)를 갖는다. 상기 길이는 약 2.5 내지 약 4.5인치, 바람직하게는 약 3.0 내지 약 4.0인치, 보다 바람직하게는 약 3.5인치일 수 있다. 리더 유닛(204)의 너비(w)는 약 3.5 내지 약 5.5인치, 바람직하게는 약 4.0 내지 약 5.0인치 범위, 보다 바람직하게는 약 4.4인치일 수 있다. 높이(h)는 진단 유닛(202)의 크기에 따라 좌우되고, 약 3.5 내지 약 5.0인치, 바람직하게는 약 4.0 내지 약 4.5인치 범위, 보다 바람직하게는 약 4.2인치일 수 있다. 다른 양태들에서, 상기 적층 가능한 유닛들은 병렬 구성으로 적층될 수 있다. 다른 양태들에서, 상기 적층 가능한 유닛들은, 다른 샘플 타입들을 시험하는 경우에 요구되는 더 작은 용적을 수용하도록 소형화될 수 있다. 다른 양태들에서, 상기 적층 가능한 유닛들은 하나의 통합된 유닛으로 형성될 수 있다.
도 3은 진단 유닛(202)의 내부를 도시한다. 상기 진단 유닛의 내부는 튜브들, 액체 구획들, 필터들 및 웰들의 조립체를 갖는다. 샘플 및 기타 액체들의 유동들은 챔버들(312, 306, 308)에 연속으로 가해진 압력에 의해 조절될 수 있다. 밸브들(314)은 일방향 밸브들이며, 즉 1개 방향으로만 유동이 허용된다. 상기 밸브들은 320, 322, 330로/으로부터, 332로, 또한 매니폴드(316)로/으로부터, 추가로 웰들(318)로 유동을 제어할 수 있다. 다른 양태들에서, 압력은 리더 유닛(204)에 존재하고 하기 추가로 논의되는 전자 메카니즘에 의해 독립적으로 조절될 수 있다.
샘플 홀더(302)는 환자로부터의 샘플을 수용한다. 상기 샘플들은 소변, 혈액, 땀, 점액, 타액, 정액, 질 분비물, 토사물, 눈물, 피지, 흉수, 복막액, 위액, 귀지, 뇌척수액, 모유, 내림프액, 외림프액, 수양액, 유리액, 바이오매스 또는 이들의 임의의 조합들로부터 얻을 수 있다. 샘플 홀더(302)의 용적 용량은 약 0.4㎖ 내지 약 5㎖ 범위이다. 샘플 홀더(302)는 스크류 캡을 포함한다. 상기 스크류 캡은, 상기 캡을 조이는(tightening) 동안 상기 샘플 홀더 내에 정압(positive pressure)이 생성되는 방식으로, 구성될 수 있다.
몇몇 양태들은 상기 스크류 캡 압력 시스템 대신에 전자 가압 시스템을 사용하여 상기 진단 유닛의 유체 시스템에 압력을 제공하는 리더 유닛(204)을 가질 수 있다. 이어서, 상기 리더 유닛의 가압 시스템은, 하나 이상의 압력 포트를 통해 상기 진단 유닛에 연결될 수 있다.
상기 샘플이 샘플 홀더(302)에 남아 있는 동안, 압력은 챔버(312)로부터 매니폴드(316)로, 이어서 웰들(318)로 균등하게 가해진다. 항미생물제 또는 박테리오파지는 몇몇 웰들 또는 모든 웰들에 개별적으로 건조하게 저장될 수 있다. 웰들(318)로 유동된 액체는 이들 항미생물제 또는 박테리오파지를 용해 또는 에멀젼화시킨다. 상기 액체는 상기 항미생물제 또는 박테리오파지를 용해시키는 가장 우수한 실시들에 따라 좌우될 것이다. 몇몇 양태들은 하나 이상의 챔버, 예를 들면, 챔버(312)를 가질 것이다. 예를 들면, 항미생물제 또는 박테리오파지의 재구성, 용해 또는 제조를 위해, 상이한 건조된 물질들이 상이한 액체들을 요구하는 경우, 추가의 챔버들, 예를 들면, 챔버(312)는 상기 필요한 액체를 보유할 것이다. 몇몇 양태들은 각각의 챔버(318)를 2등분으로 나누고 상기 용해되거나 에멀젼화된 항미생물제를 1개 반쪽으로 유동시키고 이어서 미크론 필터 및 일방향 밸브를 통해 나머지 반쪽으로 유동하게 한다. 상기 웰들 중 몇몇은, 상기 샘플이 여과되거나 제조된 다음 상기 미생물 샘플을 수용한다. 당해 액체의 용적은 공여체 샘플 타입에 따라 4.0㎖ 내지 12㎖ 범위일 수 있다.
3044는 액체 구획(306)을 샘플 홀더(302)와 연결하는 튜브를 나타낸다. 액체 구획(306)은 수성 액체, 탈이온수, 완충액 또는 브로쓰를 함유할 수 있다. 306 내의 상기 액체는 각종 용도로 제공될 수 있다. 예를 들면, 몇몇 양태들에서, 구획(306) 내의 액체는 샘플을 희석될 수 있다. 다른 양태들에서, 구획(306) 내의 액체는 샘플의 pH를 조절할 수 있다. 다른 양태들에서, 구획(306) 내의 액체는 상기 샘플에 존재하는 미생물들의 성장을 촉진하는 살균된 브로쓰를 함유할 수 있다. 구획(306)의 용적 용량은 약 1㎖ 내지 약 24㎖, 바람직하게는 약 3㎖ 내지 약 5㎖ 범위, 보다 바람직하게는 약 4㎖일 수 있다.
압력이 챔버(306)에 인가되는 양태들에서, 그곳의 상기 액체는 샘플 홀더(302)로 가해지고 상기 샘플을 3044 및, 이어서, 일방향 밸브(314)를 통해 방출시킨다. 샘플 홀더(302)는 이의 내용물을 튜브(3042)를 통해 여과 유닛(310)으로 방출시킨다. 여과 유닛(310)은, 여과 후 액체가 역류하지 않도록 보장하는 일방향 밸브들(314)과 함께 구성되며 필터들에 의해 분리된 몇몇 챔버들을 포함한다. 샘플 홀더(302)의 내용물은 수용 챔버(320)로 방출된다. 수용 챔버(320)에 인접하여 미생물 챔버(322)가 있다. 챔버들(320, 322)은 필터(324)에 의해 분리된다. 필터(324)는 선택된 필터를 가져서, 미생물들은 상기 필터를 통과하여 챔버(322)로 갈 수 있고 불용성 물질, 입자들, 사람 또는 동물 세포들, 및 상기 필터 크기보다 큰 생물학적 성분은 수용 챔버(320)에 남게 되도록 한다. 상기 필터 물질은 임의의 적합한 물질일 수 있다. 예를 들면, 상기 필터 물질은 셀룰로스, 중합체 또는 유리 섬유일 수 있다. 예를 들면, 양태들에서, 상기 필터 물질은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 막일 수 있다. 상기 PVDF 막은 셀룰로스 에스테르(RW06) 프리필터 층을 가질 수 있다. 양태들에서, 필터(324)는 0.45미크론 이하, 0.5미크론 이하, 또는 0.6미크론 이하의 필터 크기를 가질 수 있다. 다른 양태들에서, 필터(324)에 있어서, 0.8미크론 이하, 또는 1.0미크론, 또는 심지어 2.0미크론의 필터 크기들이 고려된다.
미생물 챔버(322)에 인접하여 파지 챔버(330)가 있고, 이는 필터(326)에 의해 분리된다. 필터(324)와 대조적으로, 필터(326)는 선택된 필터를 가져서, 미생물들이 상기 필터를 통과하여 챔버(330)로 가지 못하고 상기 필터 크기보다 작은 물질은 챔버(322)로부터 챔버(330)로 유동하게 되도록 한다. 이러한 물질은 상기 샘플에 존재하는 야생형 파지를 포함한다. 필터(326)의 필터 물질은 임의의 적합한 물질일 수 있다. 예를 들면, 상기 필터 물질은 셀룰로스, 중합체 또는 유리 섬유일 수 있다. 예를 들면, 양태들에서, 상기 필터 물질은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 막일 수 있다. 상기 PVDF 막은 셀룰로스 에스테르(RW06) 프리필터 층을 가질 수 있다. 양태들에서, 필터(326)는 0.1미크론 이하, 0.2미크론 이하, 또는 0.45미크론 이하의 필터 크기를 가질 수 있다. 다른 양태들에서, 필터(324)에 있어서, 0.5미크론 이하, 또는 0.6미크론, 또는 심지어 0.7미크론의 필터 크기들이 고려된다.
파지 챔버(330)에 인접하여, 필터(328)에 의해 분리된 폐기물 챔버(332)가 위치한다. 필터들(324, 328)과는 대조적으로, 필터(328)는 선택된 필터를 가져서, 야생형 파지는 상기 필터를 통과하여 챔버(332)로 가지 못하고 상기 필터보다 작은 물질은 챔버(330)로부터 챔버(332)로 유동하게 되로록 한다. 필터(328)의 필터 물질은 임의의 적합한 물질일 수 있다. 예를 들면, 상기 필터 물질은 셀룰로스, 중합체 또는 유리 섬유일 수 있다. 예를 들면, 양태들에서, 상기 필터 물질은 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 막일 수 있다. 상기 PVDF 막은 셀룰로스 에스테르(RW06) 프리필터 층을 가질 수 있다. 양태들에서, 필터(328)은 0.05미크론 이하, 0.1미크론 이하, 또는 0.2미크론 이하의 필터 크기를 가질 수 있다. 다른 양태들에서, 필터(328)에 있어서, 0.3미크론 이하, 또는 0.4미크론 또는 심지어 0.45미크론의 필터 크기들이 고려된다.
도 3에서 도시되지 않음에도 불구하고, 이전 챔버로 액체들이 역류하는 것을 방지하기 위해 챔버(320)로부터 필터(324)를 통해 챔버(322)로의 액체 유동, 챔버(322)로부터 필터(326)를 통해 챔버(330)로의 액체 유동, 뿐만 아니라 챔버(330)로부터 필터(328)를 통해 챔버(332)로의 액체 유동은 일방향 밸브들에 의해 조절될 수 있다.
분석물 챔버(308)는 분석물 용액을 함유하며, 미생물 챔버(322)와 연결된다. 상기 분석물 용액은 상기 미생물들의 지지체이고, 일단 섞이면, 이것은, 동정, 카운트 또는 항미생물 내성에 대해 분석할 미생물 샘플을 형성한다. 이어서, 상기 분석물 용액은 일방향 밸브(314)에 의해 챔버(322)를 향해 유동하며, 이에 따라 상기 공여체 샘플의 여과로부터 존재하는 미생물들을 함침시킨다. 상기 분석물 용액은 상기 미생물들의 생존성을 지지하는 성분들을 포함한다. 예를 들면, 상기 분석물 용액은 브로쓰, 희석된 브로쓰, 완충액, 또는 브로쓰와 혼합된 완충액을 함유할 수 있다. 상기 동일한 용액은 또한 챔버(312)에 함유될 수 있다.
상기 분석물 용액에 의해 챔버(322) 내의 미생물들이 함침되어 미생물 샘플이 형성되면, 상기 미생물 샘플은 챔버(322)로부터 매니폴드(316)로 유동하고, 여기서, 상기 샘플은 다수의 웰들(318)로 균등하게 분포된다. 웰들(318)의 갯수는 2 내지 24개, 바람직하게는 8 내지 20개, 바람직하게는 약 18개일 수 있다. 웰들의 총 갯수와는 상관없이, 하나 이상의 웰은 상기 미생물 샘플을 수용하지 않고 챔버(312)로부터의 분석물 용액을 수용한다. 당해 웰은 대조군 웰로 설계된다. 각각의 웰(318)에는 2개 이상의 전극들이 장착되고, 상기 전극들은 리더 유닛(204)과 연결되는 적층 가능한 인터페이스(320)에 연결된다.
상기 웰들 내의 상기 전극들은 임의의 공지된 전극 재료로 만들어질 수 있다. 양태들에서, 상기 전극 재료는 상기 전극의 민감성을 증가시키는 물질로 코팅될 수 있다. 양태들에서, 상기 전극 재료는 귀금속들, 예를 들면, 금, 백금 또는 팔라듐으로 코팅될 수 있다. 상기 전극들은 비산화(non-oxidizing) 물질로 만들어져야 하고, 몇몇 금속 및 비금속 물질들로 이루어질 수 있다. 다른 양태들에서, 상기 전극 재료는 그라핀형 물질, 예를 들면, 그라페놀의 특정한 제형으로 코팅된 구리이다. 그라페놀은, 예를 들면, 2011년 1월 11일자로 출원된 미국 공개 출원 제13/004,732호인 US 제2011/0201739 A1호에 기재된 물질이다. US 제2011/0201739 A1호는 이의 전문이 본원 명세서에 인용되어 포함된다. 상기 그라핀형 물질로 코팅된 구리는 비산화 고 전도성 전극을 생성시킨다.
그라핀형 물질의 수성 분산액은 부식산의 촉매적 수소화에 의해 제조될 수 있다. 부식산은 레오나르디트(leonardite)(Agro-Lig)로부터 추출한 다음 촉매적으로 수소화시킬 수 있다. 촉매적 수소화는 파르 반응기(Parr reactor)에서 150℃에서 각종 촉매들을 사용하여 수행될 수 있다. 상기 촉매들은 팔라듐 또는 백금 금속 또는 차콜 상의 팔라듐 또는 차콜 상의 백금일 수 있다. 상기 분산액은 강산 이온 교환 컬럼을 통과하여, 과도한 양이온들이 제거될 수 있다. 상기 그라핀형 물질 또는 그라페놀의 수성 분산액은 전극, 예를 들면, 구리 전극, 금 전극, 또는 은 전극에 도포될 수 있다. 양태들에서, 상기 수성 분산액 중의 상기 그라핀형 물질 또는 그라페놀 함량은 0.5중량%일 수 있다. 또 다른 양태에서, 상기 그라핀형 물질 또는 그라페놀 함량은 1중량%일 수 있다. 또 다른 양태에서 그라핀형 물질 또는 그라페놀 함량은 2중량%일 수 있다. 다른 양태들에서, 상기 그라핀형 물질 또는 그라페놀 함량은 약 0.1중량%, 약 0.2중량%, 약 0.5중량%, 약 0.8중량%, 약 0.9중량%, 약 1.0중량%, 약 1.5중량%, 약 1.8중량%, 약 2.0중량%, 또는 약 2.5중량%일 수 있다.
당해 방법에 의해 제조된 그라핀형 물질 또는 그라페놀은 상기 그라핀형 방향족 네트워크에 결합된 관능성 그룹, 예를 들면, 하이드록실 그룹, 하이드록실 알킬 그룹, 예를 들면, 하이드록실 메틸 또는 하이드록실 에틸, 또는 2-하이드록시 프로필 그룹을 갖는다. 이들 관능성 그룹은 상기 그라핀형 물질 또는 그라페놀을 금속에 결합시키는 친화성을 갖고, 따라서, 그라핀형 물질 또는 그라페놀에 의해 전극의 코팅을 개선시킨다. 그라핀형 물질 또는 그라페놀에 의해 코팅된 전극은 산화에 대한 상기 전극의 저항을 개선시키고 상기 전극들의 전도성을 개선시킨다.
몇몇 양태들에서, 상기 진단 장치는 상기 유닛 또는 이의 구획들을 가열하기 위한 가열 부품을 추가로 포함한다. 예를 들면, 가열 부품, 예를 들면, 가열 코일은 미생물 챔버(322) 주위에 위치하여 상기 미생물 샘플의 온도를 제어할 수 있다.
양태들에서, 샘플 홀더 및 여과 유닛을 포함하는 상기 진단 유닛은 임의의 분석용 리더 유닛과 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 진단 유닛은 항미생물 분석을 위한 샘플 제조 장치로서 조절될 수 있고, 여기서, 상기 분석은 통상적인 방법들, 예를 들면, 효소 분석 또는 형광 분석에 의해 수행된다.
도 4는 리더 유닛(204)을 도시한다. 상기 리더 유닛은 적층 가능한 인터페이스(320)를 수용하는 카드 커넥터 슬롯(402)을 갖는다. 상기 내부는 각종 전자 부품들을 포함한다. 상기 내부는 아날로그/디지털(A/D) 변환기(404), 디지털 신호 프로세서(406), 디스플레이 프로세서(408) 및 메모리 부품(410)을 포함한다. 상기 리더는, 상기 샘플-기간 및 샘플-지속 기간을 제어하기 위해 도면에 나타나지 않은 클럭 유닛을 갖는다. 상기 리더는 412로 대표되는 커뮤니케이션 포트를 사용하여 입력을 수신할 수 있고, 따라서 메모리 부품(410)으로 수집되는 상기 데이터는 상기 환자와 연결될 수 있다. 몇몇 양태들에서, 상기 입력 메카니즘은 상기 리더 장치와 통합될 수 있다. 이들 전자 부품들(404 내지 410) 중의 일부 또는 전부는 하나의 부품으로 합체될 수 있다. 상기 리더 유닛은 전원(414), 예를 들면, 배터리, 및 또 다른 컴퓨팅 장치로 데이터를 전송시키기 위한 포트(412)를 추가로 포함하고, 여기서, 이는 데이터베이스로 저장되거나 추가로 프로세싱될 수 있다. 포트(412)를 통한 전송은 와이어를 통해 컴퓨팅 장치로 직접 발생할 수 있고, 여기서, 이는 데이터베이스로 저장되거나 추가로 프로세싱될 수 있다. 또는, 포트(412)를 통한 전송은, 추가의 프로세싱, 데이터베이스로의 저장을 위해 또는 사용자에게 표현되는 어플리케이션에 도달하는, 무선 네트워크, 셀룰러 네트워크 또는 월드 와이드 웹을 통해 무선으로 발생할 수 있다. 양태들에서, 상기 진단 장치에 의해 수득되는 데이터는 1명 이상의 사용자, 예를 들면, 의사 또는 간호사에게 보안 이메일 또는 SMS로서 전송될 수 있다. 다른 양태들에서, 상기 진단 유닛으로부터 수득된 데이터는 다른 사용자들 또는 데이터베이스들, 예를 들면, 건강 관리 시설들, 질병 통제 본부들 또는 보험 회사들에게 전송될 수 있다. 다른 양태들에서, 포트(412)는 상기 환자와 직접 관련하여 메모리 부품(410)에 저장되는 입력을 수신할 수 있고, 여기서, 이는 상기 환자에게 데이터를 연관짓는데 사용된다.
상기 리더 유닛은 추가로 디스플레이를 포함하며, 상기 디스플레이는, 웰이 항미생물제에 의한 공격 또는 억제와 관련된 시그니처를 갖는지를 보여주는 웰 인디케이터 필드(416)일 수 있다. 추가로 상기 디스플레이는 양성 또는 음성 박테리아 동정과 관련될 수 있다. 상기 웰 인디케이터 필드는 상기 제1 적층 가능한 유닛에 라벨로서 적용되도록 구상되는 템플레이트(template)와 연관될 수 있다. 상기 인디케이터 필드는 발광체일 수 있지만 다른 양태들이 고려되고 있다.
상기 리더 유닛은 추가로 상기 측정된 카운트를 보여주는 카운트 출력(418)을 포함할 수 있다. 상기 카운트는 수치로서 또는 계기등으로서 보여질 수 있고, 예를 들면, 이는 수가 높을수록 더 많은 막대들을 보여준다. 추가로, 자체-시험 진단들이 적절하게 기능하는지 여부 및 상기 배터리가 활성인지 여부를 나타냄을 추가로 보여줄 수 있다. 또한 영역(418)에 포함된 온/오프 버튼이 존재한다.
생물학적 샘플을 진단 유닛(202)의 샘플 홀더(302)에 삽입하면, 상기 유닛은 카드 리더 슬롯(402)으로 삽입된다. 양태들에서, 상기 리더 유닛은, 진단 유닛(202)에 걸쳐 액체들의 상기 유동을 제어하는 마이크로 펌프 시스템이 추가로 장착될 수 있다. 다른 양태들에서, 상기 리더 유닛은 액체들의 상기 유동이 진단 유닛(202)을 통과하도록 일방향 밸브들(314)를 제어한다. 기타 양태들에서, 상기 리더 유닛은 마이크로 펌프의 도움 및 일방향 밸브들(314)에 대한 개별적인 제어의 도움으로 액체 유동이 상기 진단을 통하도록 제어한다. 몇몇 양태들에서, 상기 카드 슬롯(402)은 204 및 202가 병렬 배치되도록 위치할 수 있다. 몇몇 양태들에서, 202 및 204는 하나의 유닛으로 통합될 수 있고 상기 샘플 타입에 따라 소형화될 수 있다.
상기 생물학적 샘플을 전처리하여 챔버(322) 내의 미생물 샘플을 수득하고, 상기 미생물 샘플은 다수의 웰들(318)로 분배되고, 하나 이상의 웰은 대조군으로서 역할을 하고, 구획(312)을 형성하는 분석물 용액만을 함유한다. 이 시점에서, 상기 진단 장치는 본원 명세서에 기재된 상기 샘플링 방법에 따라 데이터를 샘플링할 수 있다.
양태들에서, 카운트가 측정되고, 상기 리더 유닛이 전기 특성, 예를 들면, 전도도, 저항, 전압, 암페어 수, 커패시턴스, 임피던스, 인덕턴스, 또는 이들의 임의의 조합들을 샘플링하여 디지털 시그니처를 생성한다.
미생물 샘플 중의 미생물의 동정이 측정되는 양태들에서, 상기 진단 유닛의 웰들(318)은 박테리오파지, 마이코바이러스, 바이로파지 또는 네마토파지를 함유한다. 이러한 파지들은 각각 박테리아, 진균류, 바이러스 또는 선충류를 공격하는데 특이적이다. 상기 파지들은 생물학적 샘플이 상기 진단 유닛에 가해지기 전에 상기 웰들에 존재한다.
양태들에서, 박테리아 샘플을 수용하는 각각의 웰은 상이한 박테리오파지를 함유한다. 박테리오파지는 적절한 결합 사이트를 갖는 박테리아만을 공격한다. 따라서, 박테리오파지는 특정한 박테리아를 위해 선택될 수 있어, 해당 박테리아만을 공격할 것이다. 박테리오파지가 박테리아를 공격하면, 상기 샘플링의 신호가 관찰될 것이다. 따라서, 상기 박테리아 샘플 상의 하나 이상의 박테리오파지의 박테리오파지 공격들을 측정함으로써, 상기 샘플 중에 존재하는 박테리아 종들의 백분율로서 확실한 데이터 및 이러한 박테리아의 동정을 수득할 수 있다.
몇몇 양태들은 다른 타입의 미생물들을 동정하기 위한 다른 타입의 파지들을 사용할 수 있다. 예를 들면, 미생물이 진균류인 경우, 마이코바이러스가 상기 미생물을 동정하는데 사용될 수 있다. 다른 양태들에서, 바이로파지 또는 네마토파지가 바이러스 또는 선충류를 동정하기 위해 사용될 수 있다.
양태들에서, 상기 박테리아 동정 특징은 오직 하나의 웰만으로 실행될 수 있지만, 증가된 정확도를 위해 더 많은 웰들의 조합으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 웰은, 동정되는 박테리아에 특이적인 박테리오파지와 함께, 상기 샘플을 동정한다. 박테리오파지는 유일한 하나의 박테리아만을 공격하도록 선택될 수 있다. 다른 양태들에서, 박테리오파지는, 1개 그룹의 박테리아를 동정하기 위해 사용될 수 있는 파지-칵테일을 생성하기 위해 배합될 수 있다.
양태들에서, 미생물 샘플의 항생물 내성 또는 항미생물 내성이 측정되고, 상기 진단 유닛의 웰들(318)은 항생제들 또는 항미생물제들을 함유하고 하나 이상의 웰은 대조군 웰로서 상기 미생물 샘플을 함유한다. 이들 항생제들 또는 항미생물제들은, 생물학적 샘플이 상기 진단 유닛에 적용되기 전에 상기 웰들에 존재한다. 양태들에서, 미생물 샘플을 수용하는 각각의 웰은 상이한 항생제 또는 항미생물제를 함유한다. 항생제들 또는 항미생물제들은 미생물들의 상이한 균주들 또는 종들에 대해 상이하게 작용한다. 미생물 콜로니가 상기 웰에 존재하는 항생제 또는 항미생물제에 의해 정체되거나 죽으면, 상기 샘플링에서 당해 특정한 웰의 신호가 관찰될 수 있다. 따라서, 상기 미생물 샘플 상에 하나 이상의 항생제들 또는 항미생물제의 항생제들 또는 항미생물제 활성을 측정함으로써, 상기 샘플 중에 존재하는 상기 미생물 종의 항생제들 또는 항미생물제 감수성(susceptibility)에 관한 확실한 데이터를 수득한다. 다른 한편으로는, 항생제 또는 항미생물제 활성이 없는 웰들 및 상기 대조군 웰은 미생물 생존성을 보여주고, 이어서, 상기 미생물 샘플의 항생물 내성 또는 항미생물 내성을 관찰한다.
양태들에서, 상기 항미생물 민감성 시험은 2개 이상의 센서-웰들을 요구한다. 하나 이상의 센서-웰은 상기 미생물 샘플로 이루어진, 즉 분석물 용액에 함침된 미생물들로 이루어진 대조군 샘플을 함유한다. 상기 다른 센서는 유효성에 대해 시험되는 상기 항생제 또는 항미생물제를 갖는 상기 샘플을 함유한다. 상기 샘플-지속 기간의 끝에서, 상기 대조군 샘플의 콜로니 카운트는 시작 콜로니 카운트와 비교될 것이고, 미생물들이 있는 경우, 상기 카운트는 샘플-지속 기간의 끝에 증가될 것이다. 상기 대조군 샘플에서 미생물들의 성장이 없는 경우, 상기 항생제 또는 항미생물제와 상기 샘플로부터의 결과는, 상기 미생물들이 활성이 아니며 이에 따라 항생제 또는 항미생물제 처리의 필요가 없었음에 대한 관찰을 지지하도록 억제될 것이다. 그렇지 않으면, 상기 샘플-지속 기간 동안 생성된 상기 항미생물제 샘플의 디지털 시그니처의 비교로부터의 결과는 분석되고 보고될 것이다. 디지털 시그니처는 추가로 본원 명세서에 기재된다.
다른 양태들에서, 상기 진단 시스템은 하기 특징들 중 하나 또는 임의의 조합으로 구성될 수 있다: 박테리아 동정, 미생물 콜로니 카운터, 또는 항미생물제 민감성 시험. 예를 들면, 몇몇 웰들은 첨가제, 예를 들면, 파지 또는 항미생물제들을 함유하지 않을 수 있고, 몇몇 웰들은 파지를 함유할 수 있고, 몇몇 웰들은 항미생물제들 또는 항생제들을 함유할 수 있다. 이러한 조립체는 미생물 샘플의 항생제 또는 항미생물제에 의한 카운트, 동정 및 처리를 위한 분석을 가능하게 한다.
3. 디지털 시그니처
디지털 시그니처는 상기 샘플-지속 기간 동안 캡쳐된 데이터로 이루어지며 특징적인 곡선이다. 디지털 신호 프로세싱 패턴은 상기 특징적인 디지털 시그니처를 가로질러 부응하여, 패턴 배치에 도착한다. 상기 특징적인 디지털 시그니처들은 초기 특성화를 기반으로 한 데이터베이스에 기록된다. 양태들에서, 디지털 시그니처들은 전기 특성들, 예를 들면, 시간의 함수로서 상기 시험 샘플들의 평균 저항에서의 변화를 캡쳐함을 기반으로 한다. 몇몇 양태들에서, 상기 디지털 시그니처는 패턴 매칭 없이, 기타 관능성 분석을 사용하여 측정될 수 있다.
일반적으로, 상기 리더 유닛은, 상기 미생물 샘플, 즉 상기 분석물 용액에 함침된 미생물들이 상기 저항에 있어서의 변화를 기반으로 하는 살아있는 미생물들의 농도에서 변화를 검출할 수 있다. 양태들에서, 다른 특징적인 디지털 시그니처들이 존재한다. 예를 들면, 박테리오파지가 박테리아를 공격하는 경우, 108개 이하의 칼륨 이온들이 상기 박테리아로부터 방출된 다음, 상기 박테리아에 의해 상기 이온들이 재흡수될 수 있는데, 이는 시간에 따라 측정된 저항에서의 특징적인 변화를 일으킨다.
상기 미생물들의 각각의 생활 사건은 특징적인 패턴을 갖는다. 예를 들면, 미생물들의 성장은 증식하며 더 적은 저항을 만들어내는데, 그 이유는, 이들의 자연적인 호흡 및 대사 과정의 부분으로서 칼륨, 칼슘 및 나트륨의 양성자 및 이온을 방출하기 때문이다. 예를 들면, 박테리아는 20분마다 증식하고, 이러한 생활 사건은 저항 측정의 일정한 감소에 의해 검출될 수 있다.
4. 미생물 카운트
도 5a는 LB 브로쓰에 현탁된 이 콜라이 비(E. Coli B)의 콜로니형성단위(CFU)의 각종 농도를 함유하는 샘플들의 측정된 저항을 도시한다. 도 5b는 인공 소변에 현탁된 이 콜라이 비의 콜로니형성단위(CFU)의 각종 농도를 함유하는 샘플들의 측정된 저항을 도시한다. 샘플들은 하기 농도를 갖는다: 102CFU/㎖, 104CFU/㎖, 105CFU/㎖, 106CFU/㎖, 107CFU/㎖ 및 109CFU/㎖.
도 5는 샘플들이 시간에 따른 특징적인 저항 값을 가짐을 명확하게 보여준다. 샘플들은 이들의 평균 저항 값에 의해 구별될 수 있다. 양태들에서, 당해 특징은 미생물 샘플의 농도를 측정하고, 상기 생물학적 샘플에 존재하는 카운트 또는 농도에 대해, 상기 샘플 홀더에 위치한 상기 생물학적 샘플의 용적의 농도 아래의 농도를 상관하는데 사용된다. 당해 특징은 미생물 생존성의 측정에도 사용된다.
5. 박테리아 동정
도 6은 0.1㎖ 농도의 1.62×1011 T4 파지에 의해 공격당하는 최종 용적 0.9㎖의 LB 브로쓰의 분석물 중에 이 콜라이 비 108CFU/㎖ 샘플의 시그니처 및 파지 부재하의 대조군 샘플의 시그니처를 도시한다. 시그니처(602)는 파지를 함유하지 않는 대조군 샘플의 코스를 보여준다. 초기에, 상기 샘플은, 약간의 브로쓰를 함유하는 상기 샘플 중의 콜로니들의 빠른 성장으로 인해 저항이 급속하게 감소한다. 상기 신호는 상기 박테리아가 이의 성장을 늦춤에 따라 바로 캡쳐되었다. 상기 저항 값은, 상기 샘플 중의 영양분의 제한된 자원으로 인해 상기 박테리아의 성장이 느려지기 시작함에 따라 선형 코스로 수평을 유지한다. 상기 대조군 샘플은 20분(또는 1200초) 이상 동안 선형 기울기를 유지한다. 약 1401초에 시작하는 시그니처의 마지막 부분은 약간의 저항 증가를 보여주는데, 이는 상기 분석물 용액 중의 영양분들이 감소했고 상기 박테리아 개체군이 수적으로 감소했음을 나타낸다.
다른 한편으로는, 도 6의 시그니처(604)는 파지 공격 하에 이 콜라이 비의 미생물 콜로니의 시그니처를 보여준다. 파지 공격은 데이터가 수집되기 전 상기 그래프에 표시된 지점에서 파지를 첨가함으로써 개시된다. 상기 파지 공격은 즉각적이며 상기 샘플 지속 기간이 개시되기 전에 이미 진행중이고, 상기 박테리아는 상기 분석물의 저항을 빠르게 떨어뜨리는 108개 이하의 칼륨 이온들을 각각 방출한다. 상기 파지 공격 다음 200초 내에, 저항이 증가하고, 이는, 상기 콜로니가, 상기 파지 공격에 의해 상기 박테리아로부터 방출된 상기 칼륨 이온을 재흡수함으로써 상기 공격으로부터 회복하려는 시도를 나타낸다. 약 200초 후, 상기 파지 공격은 끝나고 상기 시그니처는 수평을 유지한다. 그 다음 20 내지 25분의 코스 동안, 상기 시그니처의 양성 기울기가 관찰될 수 있으며, 이는, 상기 박테리아 콜로니가 이의 성장이 억제되고 있음을 나타낸다. 추가로, 상기 시그니처의 기울기의 증가는 약 1400초에서 관찰될 수 있다. 이는 대략 파지가 복제되고 상기 박테리아 콜로니를 용해시키기 시작하는 시간이다.
도 6에서 시그니처들(602, 604)를 비교하면, 박테리아의 특정 균주 또는 종에 특이적인 것으로 알려진 파지를 함유하는 샘플은 상기 샘플이 당해 특이적인 박테리아 콜로니를 함유하는지 여부를 동정하는데 사용될 수 있다. 이와 같이, 샘플이 균주 또는 종이 구별되는 2가지 타입의 박테리아를 함유하는 경우, 이들 박테리아들을 상이한 파지들에 대해 샘플링하여 검정하는 것은, 각각의 균주 또는 종의 존재를 독립적으로 동정할 수 있다.
6. 항미생물 내성
도 7a 내지 7d는 항생제 또는 항미생물제 0.1㎖로 처리된 농도 103CFU/㎖의 2시간 이 콜라이 비 0.9㎖의 미생물 샘플의 시그니처 및 이의 부재하의 대조군 샘플들의 시그니처를 도시한다. 모든 도 7에 공통적인 것은 항생제들 또는 항미생물제들에 의한 시그니처들에 대한 기울기가 양성이라는 것이고, 즉 상기 미생물 샘플의 저항은 상기 항생제 또는 항미생물제의 첨가에 의해 증가한다. 상기 대조군 샘플들의 기울기는 음성으로 남아 있다.
추가의 설명에서, 상기 시그니처에 대한 상기 기울기의 변화 정도에서 차이점이 관찰될 수 있다. 이러한 차이점들은 상기 항생제 또는 항미생물제의 타입 및 이의 작용 메카니즘으로 인한 것이다. 예를 들면, 도 7c의 설파메톡사졸은 세포에서 DNA 합성의 억제를 야기하고, 따라서 필수적인 세포 기능들을 목표로 한다. 반면, 도 7b의 아지트로마이신은 박테리아에서 단백질 억제를 억제하고, 이에 따라 잠재적인 세포 기능들에 작용한다. 결과적으로, 설파메톡사졸에 대한 시그니처의 기울기는 아지트로마이신에 대한 것보다 가파른데, 그 이유는, 설파메톡사졸로 처리된 상기 미생물 콜로니가 더 빨리 죽는 것으로 예상되기 때문이다.
7. 리더 유닛의 기술적 제조
도 8은 2개의 리드들을 갖는 리더 유닛의 실시를 보여준다. 상기 리드들은 상기 샘플 웰의 전극들에 연결된다. 도 8a 및 8b에 도시된 상기 리더 유닛은 데이터의 샘플링 및 기록을 제어한다. 양태들에서, 예를 들면, 도 8c에 도시된 샘플 웰 또는 샘플 튜브는 전극들(도 8c에 도시되지 않음)이 장착된 컨테이너를 포함하고, 상기 리더 유닛이 연결될 수 있는 상기 튜브의 외부에 접촉한다. 하나의 양태에서, 상기 전극들은 2중량% 그라핀 용액으로부터의 그라핀으로 코팅된 구리 와이어들일 수 있고, 상기 와이어는 상기 구리 와이어 상에 비-부식성 전도 표면을 형성한다. 대조군 웰은 상기 미생물을 제외하고는 상기 샘플 웰과 동일한 성분들을 함유하고, 2개 웰들 모두 각각 센서 #1 및 #2로서 도 8a에 도시된 상기 리드들에 연결된다. 데이터는 본원 명세서에 기재된 상기 샘플링 방법의 방식으로 수집된다. 상기 리더 유닛은 피드백 레지스터 및 저잡음 증폭기, 디스플레이 제어기가 있는 디스플레이, 및 아날로그/디지털(A/D) 변환기를 수용할 수 있는 중앙 처리 장치(CPU)를 포함한다. 상기 커뮤니케이션 포트는 분석을 위해 또 다른 컴퓨터로 데이터를 전송할 수 있다.
양태들에서, 상기 커뮤니케이션 포트는 POTS 폰 커넥션(phone connection)이다. 실시되는 또 다른 양태는 USB 커넥션이다. 또 다른 양태는 랩탑, 데스크탑, 노트북, 타블렛, 미니 PC, 미니 타블렛 및 휴대폰 또는 기타 유사한 장치들일 수 있는 기타 컴퓨팅 장치들에 의해 사용되는 기타 직접 연결된 포트들에 커넥션으로서 구상된다.
또 다른 양태는 무선 커넥션으로 고려된다. 또 다른 양태는 셀룰러 커넥션으로 구상된다. 2개 양태들 모두 랩탑, 데스크탑, 노트북, 타블렛, 미니 PC, 미니 타블렛 및 휴대폰 또는 기타 유사한 장치들일 수 있는 기타 컴퓨팅 장치들에 의해 사용되는 기타 무선 포트들에 커넥션으로서 구상된다.
다른 양태들은 최종 결과들을 제공하는 스마트폰과 커뮤니케이션될 수 있다. 기타 양태들은 스마트폰에 데이터를 스트리밍할 수 있어, 상기 스마트폰은 상기 데이터를 분석할 수 있고 보안 이메일 또는 SMS 메세지들을 통해 사용자에게 결과 데이터를 전송할 수 있다.
다른 양태들은 상기 진단 장치에 파라메터 입력값들을 제공하는 스마트폰과 커뮤니케이션될 수 있다. 추가로 다른 양태는, 상기 진단 리더 유닛으로부터의 상기 데이터 또는 결과들과 함께, 진단 장치에 의한 나중 전송의 결과로 저장되는 환자 정보를 다운로드할 수 있다.
또 다른 양태는 데이터를 분석하고 이를 데이터베이스로 저장하는 서버 상에서 어플리케이션에 의해 월드 와이드 웹에 연결되는 것으로 구상된다. 상기 어플리케이션은, 서비스형 소프트웨어 어플리케이션으로서 기타 어플리케이션들에 추가로 접속할 수 있는 것으로 구상된다.
또 다른 양태는 상기 커뮤니케이션 포트를 통해 컴퓨팅 장치로부터의 입력 명령어들을 수용할 수 있다. 추가로 다른 양태는 상기 진단 리더 유닛으로부터 상기 데이터 또는 결과들과 함께 진단 장치에 의한 후속 전송의 결과로 저장되는 환자 정보를 다운로드할 수 있다
다수의 상이한 측면들 및 양태들이 가능한다. 몇몇 측면들 및 양태들은 아래에 기재된다. 당해 명세서를 읽은 후, 숙련가는, 이들 측면들 및 양태들이 오직 설명을 위한 것이고 본 발명의 범위를 제한하지 않음을 인식할 것이다.
하나의 측면에서, 제제의 항미생물 활성을 측정하는 방법은 하나 이상의 항미생물제들을 함유하는 웰을 제공함을 포함한다. 상기 웰은 2개 이상의 전극들을 추가로 포함한다. 상기 방법은, 하나 이상의 미생물 샘플을 상기 웰에 첨가함, 상기 전극들 사이에 전압을 펄싱함, 상기 펄싱 동안 전기 특성을 샘플링함, 및 상기 전기 특성을 기록함을 포함한다.
양태들에서, 상기 방법은, 상기 펄싱, 상기 샘플링 및 상기 기록을 반복함, 및 상기 기록들 대 시간을 플롯팅하여 시그니처를 형성함을 추가로 포함한다. 다른 양태들에서, 상기 방법은, 상기 미생물들이 박테리아, 진균류, 바이러스 또는 선충류로부터 선택됨을 추가로 포함한다. 다른 양태들에서, 상기 방법은 박테리오파지, 마이코바이러스, 바이로파지, 네마토파지, 항생제, 항미생물제, 항바이러스제, 항진균제 또는 살기생충제로부터 선택된 하나 이상의 항미생물제를 포함할 수 있다. 박테리오파지, 마이코바이러스, 바이로파지, 네마토파지는 각각 박테리아, 진균류, 바이러스 및 선충류를 공격하는 바이러스들이다. 다른 양태들에서, 상기 방법은 상기 웰 내부의 온도를 측정함을 추가로 포함한다. 상기 온도는 서미스터에 의해 측정될 수 있다.
상기 방법의 펄싱은 온-기간 및 오프-기간을 포함하고, 상기 온-기간과 상기 오프-기간의 총 합은 샘플-기간을 포함한다. 양태들에서, 상기 온-기간은 약 1밀리초 이상, 약 2밀리초 이상, 약 3밀리초 이상, 약 5밀리초 이상, 약 10밀리초 이상, 약 15밀리초 이상, 약 20밀리초 이상, 약 50밀리초 이상, 약 100밀리초 이상, 약 200밀리초 이상, 또는 약 500밀리초 이상이다. 다른 양태들에서, 상기 오프-기간은 약 100밀리초 이상, 약 200밀리초 이상, 약 500밀리초 이상, 약 1초 이상, 약 2초 이상, 약 3초 이상, 약 5초 이상, 약 10초 이상, 약 20초 이상, 약 40초 이상, 약 50초 이상, 또는 약 60초 이상이다. 다른 양태들에서, 상기 온-기간은 약 500밀리초 이하, 약 200밀리초 이하, 약 100밀리초 이하, 약 50밀리초 이하, 약 20밀리초 이하, 약 10밀리초 이하, 약 5밀리초 이하이다. 다른 양태들에서, 상기 오프-기간은 약 60초 이하, 약 30초 이하, 약 10초 이하, 약 5초 이하, 약 2초 이하, 약 1초 이하, 약 500밀리초 이하, 약 200밀리초 이하, 약 100밀리초 이하, 약 50밀리초 이하이다. 다른 양태들에서, 상기 샘플-기간은 약 1초, 약 5초, 약 10초, 약 20초, 약 30초, 약 40초, 약 50초, 약 60초이다.
양태들에서, 상기 전압은 약 0.0005V 이상, 약 0.001V 이상, 약 0.002V 이상, 약 0.005V 이상, 약 0.01V 이상, 약 0.02V 이상, 약 0.05V 이상, 약 0.1V 이상, 약 0.2V 이상, 약 0.5V 이상, 약 1.0V 이상, 약 2.00V 이상, 약 5.0V 이상, 또는 약 10.0V 이상이다. 다른 양태들에서, 상기 전압은 약 2.0V 이하, 약 1.0V 이하, 약 0.5V 이하, 약 0.2V 이하, 또는 약 0.1V 이하이다. 추가의 양태들에서, 상기 전압은 약 0.0005V 내지 약 2.0V, 약 0.0005V 내지 약 1.0V, 약 0.001V 내지 약 1.0V, 약 0.05V 내지 약 1.0V, 약 0.05V 내지 약 0.5V, 또는 약 0.05V 내지 약 0.1V 범위이다.
양태들에서, 상기 전기 특성의 샘플링은 상기 샘플-기간 동안 발생한다. 또한, 다른 양태들에서, 상기 전기 특성의 샘플링은 약 0.5밀리초 이상, 약 1밀리초 이상, 약 2밀리초 이상, 약 3밀리초 이상, 약 5밀리초 이상, 약 10밀리초 이상, 약 15밀리초 이상, 약 20밀리초 이상, 약 50밀리초 이상, 약 100밀리초 이상, 약 200밀리초 이상, 또는 약 500밀리초 이상이다. 추가의 양태들에서, 상기 샘플링은 약 360분 이하, 약 180분 이하, 약 120분 이하, 약 90분 이하, 약 60분 이하, 약 45분 이하, 약 30분 이하, 약 20분 이하, 약 10분 이하, 약 5분 이하, 또는 약 2분 이하이다. 다른 양태들에서, 상기 샘플링은 약 15초 내지 약 60분, 약 15초 내지 약 45분, 약 15초 내지 약 20분, 약 15초 내지 약 10분, 약 1분 내지 약 20분, 약 2분 내지 약 20분, 약 5분 내지 약 20분, 약 5분 내지 약 10분, 또는 약 10분 내지 약 20분이다.
또 다른 측면에서, 하나 이상의 미생물을 동정하는 방법은, 상기 하나 이상의 미생물을 함유하는 샘플을 수득함, 상기 샘플로부터 상기 하나 이상의 미생물을 단리함, 및 상기 하나 이상의 미생물을 다수의 웰들로 나누어 넣음을 포함하고, 여기서, 각각의 웰은 하나 이상의 항미생물제 및 2개 이상의 전극들을 함유한다. 상기 방법은, 상기 2개 이상의 전극들 사이에 전압을 펄싱함, 상기 펄싱 동안의 전기 특성을 샘플링함, 및 샘플-지속 기간 동안 상기 전기 특성을 기록함을 추가로 포함한다.
양태들에서, 상기 방법의 단리는, 상기 샘플을 여과하여 상기 샘플로부터 상기 하나 이상의 미생물을 분리함, 및 분석물 중에 상기 하나 이상의 미생물을 함침시킴을 추가로 포함한다. 상기 분석물은 물, 완충액, 식염수, 브로쓰, 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. 상기 미생물은 박테리아, 진균류, 바이러스 또는 선충류로부터 선택된다. 상기 항미생물제는 박테리오파지, 마이코바이러스, 바이로파지, 네마토파지, 항생제, 항미생물제, 항바이러스제, 항진균제 또는 살기생충제로부터 선택된다.
또 다른 측면에서, 샘플 중의 미생물들의 카운트를 측정하는 방법은, 상기 샘플을 여과하여 상기 하나 이상의 미생물을 상기 샘플로부터 분리함, 상기 하나 이상의 미생물을 분석물에 함침시켜 함침물을 형성함, 상기 함침물을 특정한 시간 동안 항온배양시킴, 상기 함침물을 다수의 웰들로 나누어 넣음, 샘플-지속 기간 동안 상기 웰들에서 전기 특성을 측정함, 및 상기 전기 특성을 카운트로 상관시킴을 포함한다. 양태들에서, 상기 방법은 상기 전기 특성을 측정하기 전에 하나 이상의 상기 웰들에 하나 이상의 박테리오파지를 첨가함을 추가로 포함한다.
양태들에서, 상기 샘플-지속 기간은 약 1초, 약 5초, 약 10초, 약 20초, 약 30초, 약 40초, 약 50초, 약 60초이다. 다른 양태들에서, 상기 항온배양을 위한 특정한 시간은 약 0.5초 이상, 약 1초 이상, 약 30초 이상, 약 1분 이상, 또는 약 2분 이상이다. 다른 양태들에서, 상기 항온배양을 위한 특정한 시간은 약 1밀리초 이하, 약 1분 이하, 약 2분 이하, 약 5분 이하이다. 다른 양태들에서, 상기 항온배양을 위한 특정한 시간은 1밀리초 내지 5분, 0.5초 내지 2분, 1초 내지 1분이다.
또 다른 양태에서, 상기 방법은 제1 미생물을 위한 제1 카운트 및 제2 미생물을 위한 제2 카운트를 측정한다.
하나의 추가의 측면에서, 미생물의 항미생물 내성을 측정하는 방법은, 하나 이상의 미생물의 샘플을 하나 이상의 항미생물제를 함유하는 웰에 첨가함, 및 및 샘플-지속 기간 동안 상기 웰에서 전기 특성을 측정함을 포함한다. 상기 샘플-지속 기간은 1시간 이상 및 6시간 이하이다.
양태들에서, 상기 미생물들은 아에로박터(Aerobacter), 바실루스(Bacillus), 보르데텔라(Bordetella), 브루셀라(Brucella), 캄필로박터(Campylobacter), 클라미디아( Chlamydia ), 크로모박테리움 ( Chromobacterium ), 클로스트리디움( Clostridium ), 크리네박테리움 ( Corynebacterium ), 엔테로박터( Enterobacter ), 에세리키아( Escherichia ), 헤모필루스 ( Haemophilus ), 클렙시엘라 ( Klebsiella ), 리스테리아(Listeria), 마이코박테리움(Mycobacterium), 마이코플라스마(Mycoplasma), 네이세리아(Neisseria), 뉴모코쿠스(Pneumococcus), 프로테우스(Proteus), 슈도모나스(Pseudomonas), 프로비덴시아(Providencia), 살모넬라(Salmonella), 세라티아(Serratia), 시겔라(Shigella), 스타필로코쿠스(Staphylococcus), 스트렙토코쿠스(Streptococcus), 비브리오(Vibrio), 예르시니아(Yersinia), 아시네토박터(Acinetobacter), 박테로이데스(Bacteroides), 비피두박테리움(Bifidubacterium), 이 케넬라 코로덴스(E. kenella corrodens), 가르드네렐라 바지날리스(Gardnerella vaginalis), 모빌룬쿠스(Mobiluncus), 프로테오박테리아(Proteobacteria), 데설포박테랄레스(Desulfobacterales), 데설포비브리오날레스(Desulfovibrionales), 사인트로포박테랄레스(Syntrophobacterales), 테르모데설포박테리아( Thermodesulfobacteria ), 니트로스피라에 ( Nitrospirae ), 그람-양성 펩토코카세아에( gram - positive Peptococcaceae ), 알카에아 ( Archaea ), 아르카에오 글로부스( Archaeoglobus ), 또는 이들의 임의의 조합들로부터 선택된다.
다른 양태들에서, 상기 항미생물제들은 악티노마이세스(Actinomyces) 파지, 바실루스 파지 Φ29, 박테리오파지 M102, 박테리오파지 e10, 박테리오파지 f1, 박테리오파지 λ, 박테리오파지 PI, 구형(spherical) 파지 PhiX174, 구형 파지 G4, 구형 파지 S13, 박테리오파지 T1, 박테리오파지 T2, 박테리오파지 T3, 박테리오파지 T4, 박테리오파지 T5, 박테리오파지 T6, 박테리오파지 T7, ssRNA 박테리오파지 MS2, ssRNA 박테리오파지 R17, ssRNA 박테리오파지 f2, ssRNA 박테리오파지 Q 베타, 에스 뮤탄스(S. mutans ) 파지, 및 이들의 임의의 조합들로부터 선택된다.
다른 양태들에서 상기 파지는, 미생물학 분야에서 잘 알려진 방법들을 사용하여 동정되는 상기 미생물만을 공격하도록 배양되고 단리된다. 이러한 파지들은 라이브러리로 용이하게 이용할 수 있다.
양태들에서, 상기 전기 특성은 전도도, 저항, 전압, 암페어 수, 커패시턴스, 임피던스, 인덕턴스, 및 이들의 임의의 조합들로부터 선택된다. 양태들에서, 임의의 방법은 90분 미만, 60분 미만, 45분 미만, 30분 미만, 25분 미만, 20분 미만, 18분 미만, 15분 미만, 또는 12분 미만으로 수행된다.
양태들에서, 상기 샘플은 소변, 혈액, 땀, 점액, 타액, 정액, 질 분비물, 토사물, 눈물, 피지, 흉수, 복막액, 위액, 귀지, 뇌척수액, 모유, 내림프액, 외림프액, 수양액, 유리액, 바이오매스 및 이들의 임의의 조합들로부터 수득된다.
8. 적층 가능한 유닛들 - 샘플 제조 자동화
또 다른 측면에서, 하나 이상의 미생물을 검출하는 진단 장치는 제1 유닛 및 제2 유닛을 포함하고; 상기 제1 유닛은 상기 제2 유닛 내로 적층 가능하다. 상기 제1 유닛은 하나 이상의 웰을 포함하는 진단 유닛이고, 상기 하나 이상의 웰은 상기 하나 이상의 웰의 내부 및 외부에 접촉하는 전극들을 갖는다. 상기 제2 유닛은 상기 진단 유닛의 전극들을 위한 커넥터 부분을 포함하는 리더 유닛이다. 양태들에서, 상기 제1 유닛은 샘플 홀더 및 필터 유닛을 추가로 포함하고, 상기 샘플 홀더 및 필터 유닛은 유체 커뮤니케이션한다.
또 다른 측면에서, 샘플 중의 하나 이상의 박테리아를 동정하는 진단 장치는 제1 유닛 및 제2 유닛을 포함하고; 상기 제1 유닛은 상기 제2 유닛 내로 적층 가능하다. 상기 제1 유닛은 하나 이상의 웰을 포함하는 진단 유닛이고, 상기 하나 이상의 웰은 상기 하나 이상의 웰의 내부 및 외부에 접촉하는 전극들을 갖고, 유체 시스템은 일방향 밸브들, 및 상기 유체 시스템의 가압을 위한 포트를 포함한다. 상기 제2 유닛은 상기 진단 유닛의 전극들을 위한 커넥터 부분 및 하나 이상의 마이크로 펌프의 커넥션을 포함하는 컴퓨터를 이용하는 리더 유닛이다.
또 다른 측면에서, 샘플 중의 하나 이상의 박테리아를 동정하는 진단 장치는 제1 유닛 및 제2 유닛을 포함하고; 상기 제1 유닛은 상기 제2 유닛 내로 적층 가능하다. 상기 제1 유닛은 하나 이상의 웰을 포함하는 진단 유닛이고, 상기 하나 이상의 웰은 하나 이상의 웰의 내부 및 외부에 접촉하는 전극들을 갖는다. 상기 진단 유닛은 하나 이상의 박테리오파지를 추가로 포함할 수 있다. 상기 제2 유닛은 상기 진단 유닛의 전극들을 위한 커넥터 부분을 포함하는 컴퓨터를 이용하는 리더 유닛이다.
하나의 추가의 측면에서, 샘플 중의 하나 이상의 미생물의 카운트를 측정하는 진단 장치는, 하나 이상의 웰을 포함하는 진단 유닛을 포함한다. 상기 하나 이상의 웰은 상기 하나 이상의 웰의 내부 및 외부에 접촉하는 전극들을 갖는다. 상기 진단 장치는 리더 유닛을 추가로 포함한다. 상기 진단 유닛 및 상기 리더 유닛은 적층 가능한 통합된 시스템을 형성한다. 상기 리더 유닛은 상관 데이터를 함유하는 메모리 칩을 포함한다. 상기 상관 데이터는 상기 리더 유닛에 의해 샘플링된 데이터로부터 수득된 미생물 카운트를 제공한다.
하나의 추가의 측면에서, 샘플 중의 하나 이상의 미생물의 항미생물 내성을 측정하는 진단 장치는 제1 유닛 및 제2 유닛을 포함하고; 상기 제1 유닛은 상기 제2 유닛 내로 적층 가능하다. 상기 제1 유닛은 하나 이상의 웰들을 포함하는 진단 유닛이다. 상기 웰들은 상기 하나 이상의 웰의 내부 및 외부와 접촉하는 전극들을 갖는다. 상기 진단 유닛은 또한 하나 이상의 항미생물제를 포함한다. 상기 제2 유닛은 상기 진단 유닛의 전극들을 위한 커넥터 부분을 포함하는 리더 유닛이다.
양태들에서, 상기 진단 장치들은 비산화 물질을 포함하는 전극들을 갖는다. 상기 비산화 물질들은 금속, 비금속, 중합체, 합성물, 레지스트, 수지, 탄소 나노-튜브, 플라스틱 또는 이들의 임의의 조합들로부터 선택될 수 있다. 특정한 양태에서, 상기 진단 장치들은 그라핀으로 커버된 구리를 포함하는 전극들을 갖는다.
9. 자동화된 샘플 제조
다른 양태들에서, 상기 진단 장치는 샘플 입구, 샘플 리셉터클, 상기 샘플 리셉터클에 연결된 제1 구획을 추가로 포함하고, 상기 제1 구획은 제1 액체를 함유한다. 상기 진단 장치는 폐기물 구획 및 파지 구획을 함유하는 여과 챔버; 상기 여과 챔버에 연결된 제2 구획(상기 제2 구획은 제2 액체를 함유한다); 및 매니폴드 웰 유닛을 추가로 포함한다. 상기 제1 또는 상기 제2 액체는 인산염 완충액, 이탄산나트륨, 디메틸설폭사이드, NaOH, 메탄올 또는 빙초산, HCL, 락트산 또는 염산, 수성 완충액, 식염수, 탈이온수, 브로쓰, 또는 문헌[참조: Clinical and Laboratory Standards Institute's "Performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing; Twenty-First Information Supplement", January 2011, Vol 31 No 1]을 기반으로 한 분석물로부터 선택될 수 있다. 양태들에서, 미생물과 상기 제제의 혼합을 위해, 상기 제1 또는 제2 액체는, 제제, 예를 들면, 박테리오파지 또는 항미생물 화합물, 예를 들면, 항생제, 항바이러스제, 항진균제 또는 살기생충제를 재구성하거나 용해시키거나 제조하는데 사용될 수 있다.
상기 여과 챔버는 플루오르화된 중합체를 포함하는 하나 이상의 필터를 포함한다. 예를 들면, 상기 플루오르화된 중합체는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)이다. 다른 양태들에서, 상기 필터들은 프리필터 층을 포함하고, 이는 셀룰로스 물질일 수 있다. 예를 들면, 상기 셀룰로스 물질은 셀룰로스 에스테르일 수 있다. 상기 제2 및 제3 액체는 탈이온수, 완충액, 식염수, 브로쓰, 분석물, 또는 이들의 임의의 조합들로부터 선택될 수 있다. 또 다른 양태는 이들의 건조 형태로부터 재구성을 위해 필요한 상이한 상기 조합된 항미생물제들을 수용하는 추가의 액체 챔버들을 포함할 수 있다. 또 다른 양태는, 상기 항미생물제가 재구성되는 챔버와 상기 전극들을 함유하는 챔버 사이에, 추가의 필터들 및 일방향 밸브들을 포함할 수 있다.
다른 양태들에서, 상기 진단 장치는 추가로 샘플 입구, 샘플 리셉터클, 상기 샘플 리셉터클에 연결된 제1 구획을 포함하고, 상기 제1 구획은 제1 액체를 함유한다. 상기 진단 장치는 폐기물 구획 및 파지 구획을 함유하는 여과 챔버; 상기 여과 챔버에 연결된 제2 구획(상기 제2 구획은 제2 액체를 함유한다); 및 매니폴드 웰 유닛을 추가로 포함한다. 상기 제1, 제2 또는 제3 액체는 인산염 완충액, 이탄산나트륨, 디메틸설폭사이드, NaOH, HCL, 락트산 염산, 수성 완충액, 식염수, 탈이온수, 브로쓰, 또는 분석물, 또는 상기 박테리오파지의 건조 형태를 재구성하기 위한 기타 액체로부터 선택될 수 있다. 상기 여과 챔버는 플루오르화된 중합체를 포함하는 하나 이상의 필터를 포함한다. 예를 들면, 상기 플루오르화된 중합체는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)이다. 다른 양태들에서, 상기 필터들은 프리필터 층을 포함하고, 이는 셀룰로스 물질일 수 있다. 예를 들면, 상기 셀룰로스 물질은 셀룰로스 에스테르일 수 있다. 상기 제2 또는 제3 액체는 탈이온수, 완충액, 식염수, 브로쓰, 분석물, 또는 이들의 임의의 조합들로부터 선택될 수 있다. 또 다른 양태는, 이들의 건조 형태로부터 재구성을 위해 필요한 상이한 상기 조합된 박테리오파지들을 수용하는 추가의 액체 챔버들을 포함할 수 있다. 또 다른 양태는, 상기 박테리오파지가 재구성되는 챔버와 상기 전극들을 함유하는 챔버 사이에 추가의 필터들 및 일방향 밸브들을 포함할 수 있다.
양태들에서, 상기 진단 장치는 하나 이상의 아날로그/디지털 변환기, 하나 이상의 메모리 칩, 컴퓨터를 이용하는 유닛을 갖는 하나 이상의 마이크로프로세서, 시스템 클럭, 디스플레이 프로세서, 및 디스플레이를 추가로 포함한다. 상기 리더 유닛은 추가로 상기 진단 장치를 가압하고 상기 유체 시스템을 활성화시키는 하나 이상의 마이크로 펌프를 포함할 수 있다.
몇몇 양태들에서, 상기 진단 장치는 커뮤니케이션 장치 및 관련 포트를 포함하는 리더 유닛을 갖는다. 다른 양태들에서, 상기 리더 유닛은 데이터 제출을 위한 포트를 포함한다. 다른 양태들에서, 상기 리더 유닛은 데이터 수신을 위한 포트를 포함한다. 상기 포트는 무선 전송기 또는 유선 커뮤니케이션 장치일 수 있다.
양태들에서, 상기 진단 장치는 아미노글리코시드, 암페니콜, 안사마이신, 베타-락탐, 린코사미드, 마크롤리드, 폴리펩티드 항생제, 테트라사이클린, 사이클로세린, 뮤피로신, 튜베린, 2,4-디아미노피리미딘, 니트로푸란, 퀴놀론, 설폰아미드, 설폰, 클로폭톨, 헥세딘, 메텐아민, 니트록솔린, 타우롤리딘, 및 크시베르놀로부터 선택되는 하나 이상의 항미생물제를 포함한다.
추가의 양태들에서, 상기 하나 이상의 항미생물제들은 아미카신, 아즐록실린, 카르벤실린, 세파클로르, 세파만돌, 세포니시드, 세포탁심, 세포페라존, 세폭시틴, 세프티족심, 세프트리악스존, 시프로플록사신, 클린다마이신, 가티플록사신, 게미플록사신, 겐타마이신, 카나마이신, 리네졸리드, 메실리남, 메로페넴, 메티실린, 메트로니다졸, 메즐록실린, 미노사이클린, 목시플록사신, 나프실린, 네틸마이신, 옥사실린, 페니실린, 피페라실린, 퀴누프리스틴-달포프리스틴, 스파르플록사신, 설박탐, 타조박탐, 테이코플라닌, 테트라사이클린, 토브라마이신, 트리메토프림, 트로스펙토마이신 및 반코마이신으로부터 선택된다.
양태들에서, 상기 진단 유닛은 수용 용량이 약 1㎕ 이상, 약 10㎕ 이상, 약 20㎕ 이상, 약 50㎕ 이상, 약 100㎕ 이상, 약 200㎕ 이상, 약 500㎕ 이상, 약 1㎖ 이상, 약 1.5㎖ 이상 또는 약 2㎖ 이상인 하나 이상의 웰들을 갖는다.
다른 양태들에서, 상기 진단 유닛은 수용 용량이 약 2㎖ 이하, 약 1.5㎖ 이하, 약 1㎖ 이하, 약 500㎕ 이하, 약 200㎕ 이하, 약 100㎕ 이하, 약 50㎕ 이하, 또는 약 20㎕ 이하인 하나 이상의 웰들을 갖는다.
다른 양태들에서, 상기 진단 유닛은 수용 용량이 약 1㎕ 내지 약 2㎖, 약 10 내지 약 2㎖, 약 100㎕ 내지 약 2㎖, 약 100㎕ 내지 약 1.5㎖, 약 100㎕ 내지 약 1㎖, 약 500㎕ 내지 약 2㎖, 약 500㎕ 내지 약 1.5㎖, 또는 약 500㎕ 내지 약 1㎖인 하나 이상의 웰들을 갖는다.
당해 명세서 및 본원 명세서에 기재된 상기 양태들의 설명은 각종 양태들의 구조의 일반적인 이해를 제공함을 의도한다. 당해 명세서 및 설명들은 본원 명세서에 기재된 구조들 또는 방법들을 사용하는 기구들 및 시스템들의 모든 구성요소들 및 특징들의 철저하고 포괄적인 기재로서 역할하는 것을 의도하지 않는다. 개별적인 양태들은 또한 단일 양태로 조합으로 제공될 수 있고, 대조적으로, 간결성을 위해, 단일 양태의 내용으로 기재되는 각종 특징들은 또한 개별적으로 또는 임의의 하위조합으로서 제공될 수 있다. 추가로, 범위들에 기재된 값들에 대한 언급들은 당해 범위 내의 각각 및 모든 값을 포함한다. 많은 다른 양태들은 숙련가들이 당해 명세서를 읽은 후에만 명백할 것이다. 다른 양태들은 사용될 수 있고 상기 기재로부터 도출될 수 있고, 따라서 구조적 치환, 논리적 치환, 또는 또 다른 변화가 상기 기재의 범위를 벗어나지 않고 만들어질 수 있다. 따라서, 상기 기재는 제한하는 것으로서라기 보다는 예시하는 것으로서 고려되어야 한다.
또 다른 측면에서, 전극을 형성하는 방법은, 전극 재료를 제공함, 상기 전극 재료를 탈지시킴, 상기 탈지된 전극 재료를 액체 혼합물(여기서, 상기 혼합물은 용매 중의 그라핀형 물질의 분산액을 포함하고, 상기 그라핀형 물질은 하이드록실 그룹들을 포함한다)로 코팅함을 포함할 수 있다. 특정한 측면들에서, 상기 그라핀형 물질은 그라페놀을 포함한다. 그라페놀은, 예를 들면, 2011년 1월 11일자로 출원된 미국 공개 출원 제13/004,732호인 US 제2011/0201739 A1호에 기재된 물질이다. US 제2011/0201739 A1호는 본원 명세서에 전문이 인용되어 포함된다.
상기 방법은 상기 그라핀형 물질이 부식산으로부터 제조됨을 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 부식산을 레오나르디트(Agro-Lig)로부터 추출함을 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 부식산으로부터의 상기 그라핀형 물질의 제조가 촉매적 수소화를 포함함을 포함할 수 있다.
하나의 양태에서, 상기 방법은, 상기 촉매적 수소화가 촉매를 포함하고, 상기 촉매는 팔라듐, 백금, 차콜 상의 팔라듐, 차콜 상의 백금, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어짐을 포함할 수 있다. 추가로, 상기 방법은 상기 촉매적 수소화가 파르 반응기에서 수행됨을 포함할 수 있다. 하나의 양태에서, 상기 파르 반응기는 약 100℃ 이상, 예를 들면, 약 120℃ 이상, 또는 약 140℃ 이상으로 가열될 수 있다. 또 다른 양태에서, 상기 파르 반응기는 약 300℃ 이하, 예를 들면, 약 250℃ 이하, 약 200℃ 이하, 약 180℃ 이하, 또는 약 160℃ 이하로 가열될 수 있다. 하나의 추가의 양태에서, 상기 촉매적 수소화의 반응 생성물은 산성 이온 교환 컬럼을 통과한다.
상기 방법은 상기 전극 재료가 금속 M, 금속 염 MX, 또는 금속 산화물 MO를 포함함을 추가로 포함할 수 있다. 하나의 양태에서, M은 Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Ir, Rh, Re, Ru, In, Si, Al, Sc, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또 다른 양태에서, M은 Cu이다. 또 다른 양태에서, X는 염화물, 브롬화물, 요오드화물, 황산염, 질산염, 인산염, 규산염, 알루민산염, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
하나의 양태에서, 탈지는 상기 전극 재료를 유기 용매로 처리함을 포함한다. 상기 유기 용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필 알코올, 디에틸 에테르, 테트라하이드로푸란, 아세톤, 메틸 에틸케톤, 메틸 에틸에스테르, n-펜탄, n-헥산, 벤젠, 및 이들의 임의의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 하나의 양태에서, 상기 유기 용매는 아세톤이다.
하나의 추가의 양태에서, 상기 방법은 상기 코팅이 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅, 브러쉬 코팅, 스탬프 코팅, 리소그래픽 코팅 수단(coating measures), 자외광 리소그래픽 코팅 수단, 또는 이들의 임의의 조합을 포함함을 포함할 수 있다. 상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 아세톤, 암모니아 하이드록사이드 수용액, 또는 이들의 임의의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
양태들에서, 상기 그라핀형 물질은 약 0.1중량% 이상, 예를 들면, 약 0.2중량% 이상, 약 0.5중량% 이상, 약 0.8중량% 이상, 약 0.9중량% 이상, 약 1.0중량% 이상, 약 1.5중량% 이상, 약 1.8중량% 이상, 약 2.0중량% 이상, 또는 약 2.5중량% 이상의 농도로 상기 분산액 중에 존재한다. 다른 양태들에서, 상기 그라핀형 물질은 약 5.0중량% 이하, 예를 들면, 2중량% 이하, 약 1.5중량% 이하, 또는 약 1.0중량% 이하의 농도로 상기 분산액 중에 존재한다. 하나의 특정한 양태에서, 상기 그라핀형 물질은 약 1.8중량% 내지 2.5중량%의 농도로 상기 분산액 중에 존재한다.
하나의 추가의 측면에서, 센서는 액체 샘플을 수용하는 리셉터클, 및 하나 이상의 전극을 포함할 수 있고, 상기 전극은 전극 재료를 포함하고, 상기 전극 재료는 표면 및 상기 표면 위에 놓인 층을 갖고, 상기 층은 그라핀형 물질과 용매의 분산액을 포함하고, 상기 그라핀형 물질은 하이드록실 그룹을 포함한다. 하나의 측면에서, 상기 그라핀형 물질은 그라페놀이다.
상기 액체 샘플은 생물학적 샘플을 포함할 수 있다. 상기 센서는 상기 그라핀형 물질이 부식산으로부터 제조됨을 포함할 수 있다. 상기 부식산은 레오나르디트(Agro-Lig)로부터 추출될 수 있다.
상기 부식산으로부터의 그라핀형 물질의 제조는 촉매적 수소화를 포함할 수 있다. 상기 촉매적 수소화는 촉매를 포함할 수 있고, 상기 촉매는 팔라듐, 백금, 차콜 상의 팔라듐, 차콜 상의 백금, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 촉매적 수소화는 파르 반응기에서 수행될 수 있다. 상기 파르 반응기는 약 100℃ 이상, 예를 들면, 약 120℃ 이상, 또는 약 140℃ 이상으로 가열될 수 있다. 상기 파르 반응기는 약 300℃ 이하, 예를 들면, 약 250℃ 이하, 약 200℃ 이하, 약 180℃ 이하, 또는 약 160℃ 이하로 가열될 수 있다.
양태들에서, 상기 촉매적 수소화의 반응 생성물은 산성 이온 교환 컬럼을 통과한다.
상기 센서는 금속 M, 금속 염 MX, 또는 금속 산화물 MO를 포함하는 전극 재료를 포함할 수 있다. 하나의 양태에서, M은 Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Ir, Rh, Re, Ru, In, Si, Al, Sc, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 또 다른 양태에서, M은 Cu이다. 또 다른 양태에서, X는 염화물, 브롬화물, 요오드화물, 황산염, 질산염, 인산염, 규산염, 알루민산염, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
실시예
실시예 1
그라핀에 의한 구리 와이어 코팅
부식산의 촉매적 수소화에 의해, 그라핀의 수성 분산액을 제조하였다. 상기 부식산을 레오나르디트(Agro-Lig)로부터 추출한 다음, 150℃ 파르 반응기에서 각종 촉매들을 사용하여 촉매적으로 수소화시켰다. 이어서, 상기 용액을 강산 이욘 교환 칼럼을 통과시켜 과량의 양이온을 제거하였다. 드로퍼(dropper)에 의해, 그라핀의 수성 분산액을, 상기 센서 중의 구리 와이어 접촉 지점들에 도포하고, 건조되도록 두었다. 하나의 양태에서 상기 그라핀 함량은 상기 수성 분산액의 0.5중량%일 수 있다. 또 다른 양태에서 상기 그라핀은 1중량%일 수 있다. 또 다른 양태에서 상기 그라핀은 2중량%일 수 있다.
실시예 2
박테리아 동정(identity) 결정의 실시
시험들은, 실온에서의 실험들이, 37℃에서 물 욕(water bath)에서 실험들이 유지되는 시간에 걸쳐 동일한 기능을 생성했는지를 보여주도록 수행되었으며, 당해 데이터는 본원 명세서에 나타내지 않는다.
본 실시예의 실시에서, 하나의 센서-웰은 실온에서 상기 샘플을 함유하고, 나머지 센서-웰은 역시 실온에서 이 콜라이 비에 특이적인 T4 박테리오파지를 함유하였다. 본 실시예의 실시의 경우, 사용된 박테리아는 이 콜라이 비이었고, 사용된 파지는 타입 T4이었고, 분석물은 LB 브로쓰의 지지 배양물이었지만, 상기 분석물은 LB 브로쓰로 제한될 필요가 없으며 표적으로 하는 박테리아의 유형들에 따라 좌우될 것이다. LB 브로쓰는 밀러(Miller)에 의해 제조되었다(부품 번호 BL 729A). 이는 카세인의 효소 분해물 10g, 효모 추출물 5g, 염화나트륨 10g로 이루어지고, PH는 25℃에서 7.3+/-0.2로 조절된다. 상기 분석물의 저항은 상기 파지 공격의 첫 번째 부분 동안 낮아진 다음, 상기 칼륨 이온이 상기 박테리아에 재흡수됨에 따라 약 201초를 출발점으로 하여 다시 돌아서는 것으로 보여질 수 있었다.
실시예 3
항미생물성 측정의 실시
실온에 도달한 약 109개 세포 농도의 이 콜라이 비의 오버나이트 박테리아 배양물을, 또한 실온에 도달한 LB 브로쓰를 사용하여 최종 농도가 세포 103개로 되도록 희석하였다. 이어서, 당해 용액 0.9㎖를, 리더 유닛의 리드 #1에 연결된 하나의 센서 웰에 넣었다. 상기 박테리아의 추가의 0.9㎖를, 리더 유닛의 리드 #2에 연결된 제2 센서 웰에 넣었다. 항생제 또는 diH2O의 첨가 전에 약 4분 동안, 이들 용액에 대한 데이터를 수집하였다. 263초에, 실온에 도달한 설파메톡사졸 스톡 용액 0.1㎖를 상기 제1 센서 웰에 첨가하고, 283초에, 실온의 diH2O를 상기 제2 센서 웰에 첨가하고, 데이터 수집을 계속하였다. 하기 시험 전에 모든 센서 웰들을 70% 에탄올로 헹구고 diH2O로 10회 헹구었다.
실온에 도달한 약 109개 세포 농도의 이 콜라이 비의 오버나이트 박테리아 배양물을, 최종 농도가 세포 103개로 되도록 희석하였다. 이어서, 당해 용액 0.9㎖를, 리더 유닛의 리드 #1에 연결된 제1 센서 웰에 넣었다. 상기 박테리아의 추가의 0.9㎖를, 리더 유닛의 리드 #2에 연결된 제2 센서 웰에 넣었다. 항생제 또는 diH2O 첨가 전에 약 1분 동안, 이들 용액에 대한 데이터를 수집하였다. 63초에, 실온에 도달한 트리메토프린 스톡 용액 0.1㎖를 상기 제1 센서 웰에 첨가하고, 278초에, 실온의 diH2O를 상기 제2 센서 웰에 첨가하고, 데이터 수집을 일정 시간 동안 계속하였다. 하기 시험 전에 모든 센서들을 70% 에탄올로 헹구고 diH2O로 10회 헹구었다.
실온에 도달한 약 107개 세포 농도의 2시간 이 콜라이 비 박테리아 배양물을, 최종 농도가 세포 103개로 되도록 LB 브로쓰로 희석하였다. 이어서, 당해 용액 0.9㎖를, 리더 유닛의 리드 #1에 연결된 센서 웰에 넣었다. 상기 박테리아의 추가의 0.9㎖를, 리더 유닛의 리드 #2에 연결된 제2 센서 웰에 넣었다. 항미생물제 또는 diH2O를 첨가하기 전에, 이들 용액들에 대한 데이터를 약 10분 동안 수집하고 실온에서 성장하도록 두었다. 679초에, 실온에 도달한 폴리믹신 스톡 용액 0.1㎖를 센서 웰에 첨가하고, 702초에, diH2O를 또 다른 센서 웰에 첨가하고, 일정 시간 동안 데이터를 수집하였다. 하기 시험 전에 모든 센서들을 70% 에탄올로 헹구고 diH2O로 10회 헹구었다.
실온에 도달한, 약 107개 세포 농도의, 약 2시간 30분 동안 성장된 이 콜라 이 비 박테리아 배양물을, 실온에 도달한 LB 브로쓰로 최종 농도가 세포 103개로 되도록 추가로 희석하였다. 이어서, 당해 용액 0.9㎖를, 리더 유닛의 리드 #1에 연결된 센서 웰에 넣었다. 상기 박테리아의 추가의 0.9㎖를, 리더 유닛의 리드 #2에 연결된 또 다른 센서 웰에 넣었다. 항미생물제 또는 diH2O를 첨가하기 전에, 이들 용액들에 대한 데이터를 약 10분 동안 수집하고 실온에서 성장하도록 두었다. 665초에, 실온에 도달한 아지트로마이신 0.1㎖를 상기 센서 웰에 첨가하고, 676초에, diH2O 0.1㎖를 또 다른 센서 웰에 첨가하였다. 하기 시험 전에 모든 센서들을 70% 에탄올로 헹구고 diH2O로 10회 헹구었다.
실시예 4
박테리아 생존성 측정
실온에 도달한 LB 브로쓰에 현탁되었으며 실온에 도달한 이 콜라이 비의, 각종 농도의 콜로니형성단위(CFU)를 함유하는 샘플들의 저항을 측정함으로써, 박테리아 생존성 시험을 실시하였다. 샘플들은 하기 농도를 갖는다: 102CFU/㎖, 104CFU/㎖, 105CFU/㎖, 106CFU/㎖, 107CFU/㎖ 및 109CFU/㎖. 상기 박테리아를 실온에서 111초 동안 성장하도록 두었으며, 저항이 시간의 함수로서 감소하였다. 상기 시험은, 상기 LB 브로쓰 및 박테리아가 또한 실온에 도달한 다음에 실온에서 수행되었다.
각종 농도의 콜로니형성단위(CFU)로 이 콜라이 비를 함유하는 샘플들의 저항을 측정함으로써, 인공 소변에서 박테리아 생존성 시험을 실시하였다. 샘플들은 하기 농도를 갖는다: 102CFU/㎖, 104CFU/㎖, 105CFU/㎖, 106CFU/㎖, 107CFU/㎖ 및 109CFU/㎖. 상기 박테리아를 실온에서 111초 동안 성장하도록 두었으며, 저항이 시간의 함수로서 감소하였다. 상기 센서들은 상기 분석물의 저항의 감소에 의해 지시되는 상기 박테리아의 성장을 검출한다. 상기 시험은, 상기 인공 소변 및 박테리아가 실온에 도달한 다음에 실온에서 수행되었다. 인공 소변은 표 1에 기재된 성분들에 의해 제조되었다. A 부분 및 B 부분은 개별적으로 제조되었고, 성분들은 표 1의 양에 따라 각 부분으로부터 배합되었다. pH는 5.8로 조절하였다. 상기 용액을 여과에 의해 살균하였다. B 부분을 A 부분으로 무균 첨가하여 인공 소변 2ℓ를 제공하였다. 상기 인공 소변을 4℃에서 저장하였고, 1 내지 1.5주 동안 존속시킬 수 있었다.
| 인공 소변 제조법 | ||
| A 부분 | ||
| 성분 | 양 | 비고 |
| H2O | 1.8ℓ | |
| MgCL2*6H2O | 1.302g | |
| NaCl | 9.2g | |
| Na2S04 | 4.6g | |
| Na 시트레이트 | 1.302g | |
| Na 옥살레이트 | 0.004g | |
| KH2PO4 (1염기성) | 5.6g | |
| KCL | 3.2g | |
| TSB(tryptic soy broth: 트립틱 소이 브로쓰) | 20.0g | |
| B 부분 | ||
| 성분 | 양 | 비고 |
| H2O | 200㎖ | |
| NH4CL | 2.0g | |
| CaCl2*2H2O | 1.302g | |
| 우레아 | 50.0g | |
| 크레아티닌 | 2.2g | |
실시예 5
리더(reader)의 실시
도 8는 리더 유닛 시스템의 실시를 기재한다. 전극들을 갖는 샘플 웰을 센서들에 연결된 리드들에 부착한다. 상기 리더 유닛은 시간에 따라 데이터를 수집하며, 이로부터 시그니처 플롯들이 생성된다.
상기 일반적인 기재 또는 본 실시예에 기재된 모든 활동들이 모두 요구되지는 않으며, 특정한 활동의 일부분이 필요하지 않을 수 있고, 상기 기재된 것들 이외에 하나 이상의 추가의 활동들이 수행될 수 있음을 주의한다. 추가로, 상기 활동들의 열거된 순서가 이들이 수행되는 순서일 필요는 없다.
이득들, 기타 이점들 및 문제점에 대한 해결책들이 특정한 양태들과 관련하여 상기 기재되었다. 그러나, 상기 이득들, 이점들, 문제점에 대한 해결책들, 및 발생하거나 보다 명확해지는 임의의 이득, 이점 또는 해결책을 야기할 수 있는 임의의 특징(들)은 임의의 또는 모든 청구항들의 중요한, 요구되는 또는 필수적인 특징으로서 해석되지 않는다.
Claims (70)
- 전극 재료를 제공하는 단계,
상기 전극 재료를 탈지시키는 단계 및
상기 탈지된 전극 재료를 액체 혼합물(여기서, 상기 혼합물은 용매 중의 그라핀(graphene)형 물질의 분산액을 포함하고, 상기 그라핀형 물질은 하이드록실 그룹들을 포함한다)로 코팅하는 단계
를 포함하는, 전극을 형성하는 방법. - 제1항에 있어서, 상기 그라핀형 물질이 부식산(humic acid)으로부터 제조되는, 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 부식산이 레오나르디트(leonardite)(Agro-Lig)로부터 추출되는, 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 부식산으로부터의 상기 그라핀형 물질의 제조가 촉매적 수소화를 포함하는, 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 촉매적 수소화가 촉매를 포함하고, 상기 촉매는 팔라듐, 백금, 차콜 상의 팔라듐, 차콜 상의 백금, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 촉매적 수소화가 파르 반응기(Parr reactor)에서 수행되는, 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 파르 반응기가 약 100℃ 이상, 예를 들면, 약 120℃ 이상, 또는 약 140℃ 이상으로 가열되는, 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 파르 반응기가 약 300℃ 이하, 예를 들면, 약 250℃ 이하, 약 200℃ 이하, 약 180℃ 이하, 또는 약 160℃ 이하로 가열되는, 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 촉매적 수소화의 반응 생성물이 산성 이온 교환 칼럼을 통과하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 전극 재료가 금속 M, 금속 염 MX, 또는 금속 산화물 MO를 포함하는, 방법.
- 제10항에 있어서, M이 Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Ir, Rh, Re, Ru, In, Si, Al, Sc, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
- 제11항에 있어서, M이 Cu인, 방법.
- 제10항에 있어서, X가 염화물, 브롬화물, 요오드화물, 황산염, 질산염, 인산염, 규산염, 알루민산염, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있는, 방법.
- 제1항에 있어서, 탈지가, 상기 전극 재료를 유기 용매로 처리함을 포함하는, 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 유기 용매가 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필 알코올, 디에틸 에테르, 테트라하이드로푸란, 아세톤, 메틸 에틸케톤, 메틸 에틸에스테르, n-펜탄, n-헥산, 벤젠, 및 이들의 임의의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 유기 용매가 아세톤인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 코팅이 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅, 브러쉬 코팅, 스탬프 코팅, 리소그래픽 코팅 수단(coating measures), 자외광 리소그래픽 코팅 수단, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 용매가 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 아세톤, 암모니아 하이드록사이드 수용액, 또는 이들의 임의의 혼합물로부터 선택되는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 그라핀형 물질이 약 0.1중량% 이상, 예를 들면, 약 0.2중량% 이상, 약 0.5중량% 이상, 약 0.8중량% 이상, 약 0.9중량% 이상, 약 1.0중량% 이상, 약 1.5중량% 이상, 약 1.8중량% 이상, 약 2.0중량% 이상, 또는 약 2.5중량% 이상의 농도로 상기 분산액 중에 존재하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 그라핀형 물질이 약 5.0 중량% 이하, 예를 들면, 2중량% 이하, 약 1.5중량% 이하, 또는 약 1.0중량% 이하의 농도로 상기 분산액 중에 존재하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 그라핀형 물질이 약 1.8중량% 내지 2.5중량%의 농도로 상기 분산액 중에 존재하는, 방법.
- 액체 샘플을 수용하는 용기 및 하나 이상의 전극을 포함하는 센서로서,
상기 전극은 전극 재료를 포함하고, 상기 전극 재료는 표면 및 상기 표면 위에 놓인 층을 갖고, 상기 층은 그라핀형 물질과 용매의 분산액을 포함하고, 상기 그라핀형 물질은 하이드록실 그룹들을 포함하는, 센서. - 제22항에 있어서, 상기 액체 샘플이 생물학적 샘플을 포함하는, 센서.
- 제22항에 있어서, 상기 그라핀형 물질이 부식산으로부터 제조되는, 센서.
- 제24항에 있어서, 상기 부식산이 레오나르디트(Agro-Lig)로부터 추출되는, 센서.
- 제24항에 있어서, 상기 부식산으로부터의 상기 그라핀형 물질의 제조가 촉매적 수소화를 포함하는, 센서.
- 제26항에 있어서, 상기 촉매적 수소화가 촉매를 포함하고, 상기 촉매가 팔라듐, 백금, 차콜 상의 팔라듐, 차콜 상의 백금, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 센서.
- 제25항에 있어서, 상기 촉매적 수소화가 파르 반응기에서 수행되는, 센서.
- 제28항에 있어서, 상기 파르 반응기 약 100℃ 이상, 예를 들면, 약 120℃ 이상, 또는 약 140℃ 이상으로 가열되는, 센서.
- 제28항에 있어서, 상기 파르 반응기가 약 300℃ 이하, 예를 들면, 약 250℃ 이하, 약 200℃ 이하, 약 180℃ 이하, 또는 약 160℃ 이하로 가열되는, 센서.
- 제26항에 있어서, 상기 촉매적 수소화의 반응 생성물이 산성 이온 교환 칼럼을 통과하는, 센서.
- 제22항에 있어서, 상기 전극 재료가 금속 M, 금속 염 MX, 또는 금속 산화물 MO를 포함하는, 센서.
- 제32항에 있어서, M이 Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Ir, Rh, Re, Ru, In, Si, Al, Sc, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 센서.
- 제32항에 있어서, M이 Cu인, 센서.
- 제32항에 있어서, X가 염화물, 브롬화물, 요오드화물, 황산염, 질산염, 인산염, 규산염, 알루민산염, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있는, 센서.
- 전극 재료를 제공하는 단계,
상기 전극 재료를 탈지시키는 단계 및
상기 탈지된 전극 재료를 액체 혼합물(여기서, 상기 혼합물은 그라페놀(graphenol)의 분산액을 포함한다)로 코팅하는 단계
를 포함하는, 전극을 형성하는 방법. - 제36항에 있어서, 상기 그라핀형 물질이 부식산으로부터 제조되는, 방법.
- 제37항에 있어서, 상기 부식산이 레오나르디트(Agro-Lig)로부터 추출되는, 방법.
- 제37항에 있어서, 상기 부식산으로부터의 상기 그라페놀의 제조가 촉매적 수소화를 포함하는, 방법.
- 제39항에 있어서, 상기 촉매적 수소화가 촉매를 포함하고, 상기 촉매가 팔라듐, 백금, 차콜 상의 팔라듐, 차콜 상의 백금, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
- 제40항에 있어서, 상기 촉매적 수소화가 파르 반응기에서 수행되는, 방법.
- 제41항에 있어서, 상기 파르 반응기가 약 100℃ 이상, 예를 들면, 약 120℃ 이상, 또는 약 140℃ 이상으로 가열되는, 방법.
- 제41항에 있어서, 상기 파르 반응기가 약 300℃ 이하, 예를 들면, 약 250℃ 이하, 약 200℃ 이하, 약 180℃ 이하, 또는 약 160℃ 이하로 가열되는, 방법.
- 제40항에 있어서, 상기 촉매적 수소화의 반응 생성물이 산성 이온 교환 칼럼을 통과하는, 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 전극 재료가 금속 M, 금속 염 MX, 또는 금속 산화물 MO를 포함하는, 방법.
- 제45항에 있어서, M이 Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Ir, Rh, Re, Ru, In, Si, Al, Sc, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
- 제46항에 있어서, M이 Cu인, 방법.
- 제45항에 있어서, X가 염화물, 브롬화물, 요오드화물, 황산염, 질산염, 인산염, 규산염, 알루민산염, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있는, 방법.
- 제36항에 있어서, 탈지가, 상기 전극 재료를 유기 용매로 처리함을 포함하는, 방법.
- 제49항에 있어서, 상기 유기 용매가 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로필 알코올, 디에틸 에테르, 테트라하이드로푸란, 아세톤, 메틸 에틸케톤, 메틸 에틸에스테르, n-펜탄, n-헥산, 벤젠, 및 이들의 임의의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
- 제49항에 있어서, 상기 유기 용매가 아세톤인, 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 코팅이 딥 코팅, 스프레이 코팅, 브러쉬 코팅, 스탬프 코팅, 리소그래픽 코팅 수단, 자외광 리소그래픽 코팅 수단, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 용매가 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 아세톤, 암모니아 하이드록사이드 수용액, 또는 이들의 임의의 혼합물로부터 선택되는, 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 그라페놀이 약 0.1중량% 이상, 예를 들면, 약 0.2중량% 이상, 약 0.5중량% 이상, 약 0.8중량% 이상, 약 0.9중량% 이상, 약 1.0중량% 이상, 약 1.5중량% 이상, 약 1.8중량% 이상, 약 2.0중량% 이상, 또는 약 2.5중량% 이상의 농도로 상기 분산액 중에 존재하는, 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 그라페놀이 약 5.0중량% 이하, 예를 들면, 2중량% 이하, 약 1.5중량% 이하, 또는 약 1.0중량% 이하의 농도로 상기 분산액 중에 존재하는, 방법.
- 제36항에 있어서, 상기 그라페놀이 약 1.8중량% 내지 2.5중량%의 농도로 상기 분산액 중에 존재하는, 방법.
- 액체 샘플을 수용하는 용기 및 하나 이상의 전극을 포함하는 센서로서,
상기 전극은 전극 재료를 포함하고, 상기 전극 재료는 표면 및 상기 표면 위에 놓인 층을 갖고, 상기 층은 그라페놀 및 용매의 분산액을 포함하는, 센서. - 제57항에 있어서, 상기 액체 샘플이 생물학적 샘플을 포함하는, 센서.
- 제57항에 있어서, 상기 그라페놀이 부식산으로부터 제조되는, 센서.
- 제59항에 있어서, 상기 부식산이 레오나르디트(Agro-Lig)로부터 추출되는, 센서.
- 제59항에 있어서, 상기 부식산으로부터의 상기 그라페놀의 제조가 촉매적 수소화를 포함하는, 센서.
- 제61항에 있어서, 상기 촉매적 수소화가 촉매를 포함하고, 상기 촉매가 팔라듐, 백금, 차콜 상의 팔라듐, 차콜 상의 백금, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 센서.
- 제60항에 있어서, 상기 촉매적 수소화가 파르 반응기에서 수행되는, 센서.
- 제63항에 있어서, 상기 파르 반응기가 약 100℃ 이상, 예를 들면, 약 120℃ 이상, 또는 약 140℃ 이상으로 가열되는, 센서.
- 제63항에 있어서, 상기 파르 반응기가 약 300℃ 이하, 예를 들면, 약 250℃ 이하, 약 200℃ 이하, 약 180℃ 이하, 또는 약 160℃ 이하로 가열되는, 센서.
- 제61항에 있어서, 상기 촉매적 수소화의 반응 생성물이 산성 이온 교환 칼럼을 통과하는, 센서.
- 제57항에 있어서, 상기 전극 재료가 금속 M, 금속 염 MX, 또는 금속 산화물 MO를 포함하는, 센서.
- 제67항에 있어서, M이 Cu, Ag, Au, Pt, Pd, Ir, Rh, Re, Ru, In, Si, Al, Sc, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, 및 이들의 임의의 조합로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 센서.
- 제67항에 있어서, M이 Cu인, 센서.
- 제67항에 있어서, X가 염화물, 브롬화물, 요오드화물, 황산염, 질산염, 인산염, 규산염, 알루민산염, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있는, 센서.
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