KR20240056578A - 테스팅 디바이스의 다수의 챔버들 사이의 유체 흐름을 제어하기 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents
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Abstract
어세이를 수행하기 위한 디바이스는 하우징, 세장형(elongated) 부재, 및 벤트를 포함한다. 하우징은 제1 단부 및 제2 단부를 갖는다. 하우징은 제1 단부에서의 제1 개구, 제1 챔버, 및 제2 챔버를 획정한다. 제1 챔버는 (i) 제2 챔버에 유체 연통되게 연결되고, (ii) 제1 개구를 통해 하우징의 외부에 유체 연통되게 연결된다. 세장형 부재는, 세장형 부재가 제1 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되도록, 제1 개구를 통해 수용되도록 구성된다. 벤트는 하우징의 제1 챔버로부터 하우징의 제2 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 구성된다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2021년 9월 8일에 출원된 미국 가특허출원 제63/241,868호에 대한 이익 및 우선권을 주장하고, 이것은 그 전체가 참조에 의해 본원에 포함된다.
연방 정부가 후원하는 연구에 관한 진술
본 발명은 미국 국립보건원(National Institutes of Health)이 수여한 GM133052 하의 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에서 특정 권리를 갖는다.
본 개시는 일반적으로 샘플들에 대한 테스트들을 수행하기 위한 디바이스들 및 방법들에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시는 테스팅 디바이스의 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 유체들을 전진시키는 다수의 챔버들을 갖는 테스팅 디바이스에 관한 것이다.
생명공학의 실험실 프로세스는 전형적으로 복잡하고 높은 수준들의 훈련 및 환경 제어를 요한다. 예를 들면, DNA가 증폭되는(예를 들면, 기하급수적으로 복제되는) 반응들은 종종 복잡한 혼합 단계들, 가열 단계들, 액체 전달 단계들 등을 포함한다. 정확한 측정들을 보장하도록 이와 같은 반응들을 정밀하게 제어하는 것은 어려울 수 있다. 본 개시는 테스팅 디바이스의 다양한 챔버들 사이의 유체의 흐름의 정밀한 제어를 가능하게 하는 테스팅 디바이스들에 관한 것이다.
실시형태라는 용어 및 유사한 용어들, 예를 들면, 구현, 구성, 양태, 예시, 및 옵션은 본 개시 및 아래의 특허청구범위의 요지 전체를 광범위하게 지칭하는 것이 의도되어 있다. 이 용어들을 포함하는 진술들은 본원에서 설명되는 요지를 제한하거나 아래의 특허청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본원에서 커버되는 본 개시의 실시형태들은 이 발명의 내용이 아닌 아래의 특허청구범위에 의해 정의된다. 이 발명의 내용은 본 개시의 다양한 양태들의 높은 수준의 개요이고 아래의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 부분에서 추가로 설명되는 개념들 중 일부를 소개한다. 이 발명의 내용은 청구되는 요지의 핵심 또는 본질적 특징들을 식별하는 것이 의도되지 않는다. 이 발명의 내용은 또한 청구되는 요지의 범위를 결정하기 위해 단편적으로 사용되는 것이 의도되지 않는다. 요지는 본 개시의 전체 명세서, 일부 또는 모든 도면, 및 각각의 청구항의 적절한 부분들을 참조하여 이해되어야 한다.
본 개시의 일부 구현들에 따르면, 어세이를 수행하기 위한 디바이스는 하우징, 세장형 부재, 및 벤트를 포함한다. 하우징은 제1 단부 및 제2 단부를 갖는다. 하우징은 제1 단부에서의 제1 개구, 제1 챔버, 및 제2 챔버를 획정한다. 제1 챔버는 (i) 제2 챔버에 유체 연통되게(fluidly) 연결되고 (ii) 제1 개구를 통해 하우징의 외부에 유체 연통되게 연결된다. 세장형 부재는, 세장형 부재가 제1 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되도록, 제1 개구를 통해 수용되도록 구성된다. 벤트는 하우징의 제1 챔버로부터 하우징의 제2 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 구성된다.
본 개시의 일부 구현들에 따르면, 어세이를 수행하기 위한 디바이스는 하우징, 세장형 부재, 및 벤트를 포함한다. 하우징은 제1 단부 및 제2 단부를 갖는다. 하우징은 제1 단부에서의 제1 개구, 제1 챔버, 및 제2 챔버를 획정한다. 제1 챔버는 (i) 제2 챔버에 유체 연통되게 연결되고 (ii) 제1 개구를 통해 하우징의 외부에 유체 연통되게 연결된다. 세장형 부재는, 세장형 부재가 제1 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되도록, 제1 개구를 통해 수용되도록 구성된다. 세장형 부재는 제1 챔버 및 제2 챔버에서 공기압(air pressure)을 생성하는 것을 보조한다. 벤트는 하우징의 제1 챔버로부터 하우징의 제2 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 구성된다. 벤트는 활성화되어, 제1 챔버 및 제2 챔버에서 생성된 공기압을 방출함으로써, 유체가 제1 챔버로부터 제2 챔버로 흐르게 할 수 있다.
본 개시의 일부 구현들에 따르면, 어세이를 수행하기 위한 시스템은 디바이스 및 베이스 스테이션을 포함한다. 디바이스는 하우징, 세장형 부재, 및 벤트를 포함한다. 하우징은 제1 단부 및 제2 단부를 갖는다. 하우징은 제1 단부에서의 제1 개구, 제1 챔버, 및 제2 챔버를 획정한다. 제1 챔버는 (i) 제2 챔버에 유체 연통되게 연결되고 (ii) 제1 개구를 통해 하우징의 외부에 유체 연통되게 연결된다. 세장형 부재는, 세장형 부재가 제1 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되도록, 제1 개구를 통해 수용되도록 구성된다. 벤트는 하우징의 제1 챔버로부터 하우징의 제2 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 구성된다.
본 개시의 일부 구현들에 따르면, 어세이를 수행하기 위한 시스템은 디바이스 및 베이스 스테이션을 포함한다. 디바이스는 하우징, 세장형 부재, 및 벤트를 포함한다. 하우징은 제1 단부 및 제2 단부를 갖는다. 하우징은 제1 단부에서의 제1 개구, 제1 챔버, 및 제2 챔버를 획정한다. 제1 챔버는 (i) 제2 챔버에 유체 연통되게 연결되고 (ii) 제1 개구를 통해 하우징의 외부에 유체 연통되게 연결된다. 세장형 부재는, 세장형 부재가 제1 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되도록, 제1 개구를 통해 수용되도록 구성된다. 세장형 부재는 제1 챔버 및 제2 챔버에서 공기압을 생성하는 것을 보조한다. 벤트는 하우징의 제1 챔버로부터 하우징의 제2 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 구성된다. 벤트는 활성화되어, 제1 챔버 및 제2 챔버에서 생성된 공기압을 방출함으로써, 유체가 제1 챔버로부터 제2 챔버로 흐르게 할 수 있다.
상기 발명의 내용은 본 개시의 각각의 실시형태 또는 모든 양태를 나타내는 것은 의도되지 않는다. 오히려, 상술한 발명의 내용은 단지 본원에서 제시되는 신규한 양태들 및 특징들 중 일부의 예를 제공할 뿐이다. 본 개시의 상기 특징들 및 이점들과, 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면 및 첨부된 특허청구범위와 관련지어 본 발명을 수행하기 위한 대표적인 실시형태들 및 모드들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 쉽게 명백해질 것이다. 본 개시의 추가적인 양태들은 아래에 간략한 설명이 제공되는 도면을 참조하여 이루어진 다양한 실시형태들의 상세한 설명을 고려하여 당업자에게 명백할 것이다.
본 개시, 그 이점들 및 도면은 첨부 도면을 함께 참조하여 대표적인 실시형태들의 다음의 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다. 이들 도면은 단지 대표적인 실시형태들을 나타내고, 이에 따라 다양한 실시형태들 또는 특허청구범위의 범위에 대한 제한으로 간주되어서는 안 된다.
도 1은 본 개시의 일부 구현들에 따른 하나 이상의 어세이들을 수행하기 위한 제1 테스팅 디바이스를 도시한다.
도 2는 본 개시의 일부 구현들에 따른 하나 이상의 어세이들을 수행하기 위한 제2 테스팅 디바이스를 도시한다.
도 3a는 본 개시의 일부 구현들에 따른 도 1의 테스팅 디바이스를 사용하는 순서에서의 제1 단계를 도시한다.
도 3b는 본 개시의 일부 구현들에 따른 도 1의 테스팅 디바이스를 사용하는 순서에서의 제2 단계를 도시한다.
도 3c는 본 개시의 일부 구현들에 따른 도 1의 테스팅 디바이스를 사용하는 순서에서의 제3 단계를 도시한다.
도 3d는 본 개시의 일부 구현들에 따른 도 1의 테스팅 디바이스를 사용하는 순서에서의 제4 단계를 도시한다.
도 3e는 본 개시의 일부 구현들에 따른 도 1의 테스팅 디바이스를 사용하는 순서에서의 제5 단계를 도시한다.
도 3f는 본 개시의 일부 구현들에 따른 도 1의 테스팅 디바이스를 사용하는 순서에서의 제6 단계를 도시한다.
도 4a는 본 개시의 일부 구현들에 따른 테스팅 디바이스에 액체 시약을 추가하기 위한 제1 기법을 도시한다.
도 4b는 본 개시의 일부 구현들에 따른 테스팅 디바이스에 액체 시약을 추가하기 위한 제1 기법을 도시한다.
도 5a는 본 개시의 일부 구현들에 따른 테스팅 디바이스 내에서의 챔버들의 제1 배치구성을 도시한다.
도 5b는 본 개시의 일부 구현들에 따른 테스팅 디바이스 내에서의 챔버들의 제2 배치구성을 도시한다.
도 6은 본 개시의 일부 구현들에 따른 테스팅 디바이스 내에서의 다양한 유형들의 동결건조 비드들의 사용을 도시한다.
본 개시는 다양한 수정들 및 대안적인 형태들이 가능하지만, 그 특정 구현들 및 실시형태들이 도면에 예로서 도시되었으며 본원에서 상세히 설명된다. 그러나, 본 개시를 개시된 특정 형태들로 제한하는 것이 의도되지 않고, 오히려 본 개시는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 바와 같이 본 개시의 사상 및 범주 내에 속하는 모든 수정들, 균등물들, 및 대안들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 개시의 일부 구현들에 따른 하나 이상의 어세이들을 수행하기 위한 제1 테스팅 디바이스를 도시한다.
도 2는 본 개시의 일부 구현들에 따른 하나 이상의 어세이들을 수행하기 위한 제2 테스팅 디바이스를 도시한다.
도 3a는 본 개시의 일부 구현들에 따른 도 1의 테스팅 디바이스를 사용하는 순서에서의 제1 단계를 도시한다.
도 3b는 본 개시의 일부 구현들에 따른 도 1의 테스팅 디바이스를 사용하는 순서에서의 제2 단계를 도시한다.
도 3c는 본 개시의 일부 구현들에 따른 도 1의 테스팅 디바이스를 사용하는 순서에서의 제3 단계를 도시한다.
도 3d는 본 개시의 일부 구현들에 따른 도 1의 테스팅 디바이스를 사용하는 순서에서의 제4 단계를 도시한다.
도 3e는 본 개시의 일부 구현들에 따른 도 1의 테스팅 디바이스를 사용하는 순서에서의 제5 단계를 도시한다.
도 3f는 본 개시의 일부 구현들에 따른 도 1의 테스팅 디바이스를 사용하는 순서에서의 제6 단계를 도시한다.
도 4a는 본 개시의 일부 구현들에 따른 테스팅 디바이스에 액체 시약을 추가하기 위한 제1 기법을 도시한다.
도 4b는 본 개시의 일부 구현들에 따른 테스팅 디바이스에 액체 시약을 추가하기 위한 제1 기법을 도시한다.
도 5a는 본 개시의 일부 구현들에 따른 테스팅 디바이스 내에서의 챔버들의 제1 배치구성을 도시한다.
도 5b는 본 개시의 일부 구현들에 따른 테스팅 디바이스 내에서의 챔버들의 제2 배치구성을 도시한다.
도 6은 본 개시의 일부 구현들에 따른 테스팅 디바이스 내에서의 다양한 유형들의 동결건조 비드들의 사용을 도시한다.
본 개시는 다양한 수정들 및 대안적인 형태들이 가능하지만, 그 특정 구현들 및 실시형태들이 도면에 예로서 도시되었으며 본원에서 상세히 설명된다. 그러나, 본 개시를 개시된 특정 형태들로 제한하는 것이 의도되지 않고, 오히려 본 개시는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 바와 같이 본 개시의 사상 및 범주 내에 속하는 모든 수정들, 균등물들, 및 대안들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시의 실시형태들은 서로 다른 시약들, 온도들, 또는 다른 요건들에 기인하는지의 여부에 상관 없이 다수의 순차적 구획들 또는 챔버들을 요할 수 있는 생화학 반응들을 진행시키는 간단하고 저렴한 시스템 및 방법을 제공한다. 일부 구현들에서, 공기압이 챔버들 내에서 생성될 수 있다. 공기압은 방출되어 유체가 챔버들 사이에 흐르게 할 수 있다.
다양한 실시형태들이 첨부된 도면을 참조하여 설명되고, 동일한 참조 번호들이 유사하거나 동등한 요소들을 지정하도록 도면 전반에 걸쳐 사용된다. 도면은 반드시 축적대로 그려진 것은 아니며 단지 본 개시의 양태들 및 특징들을 도시하기 위해 제공된다. 본 개시의 특정 양태들 및 특징들의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 특정 세부사항들, 관계들, 및 방법들이 제시되지만, 관련 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 이 양태들 및 특징들이 하나 이상의 특정 세부 사항들 없이, 다른 관계들 또는 다른 방법들로 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 일부 경우들에는, 도시의 목적으로 주지의 구조들 또는 동작들을 자세히 나타내지는 않는다. 본원에 개시된 다양한 실시형태들은 반드시 작용들 또는 이벤트들의 도시된 순서에 의해 제한되는 것은 아니고, 일부 작용들은 다른 순서들로 및/또는 다른 작용들 또는 이벤트들과 동시에 일어날 수 있다. 또한, 도시된 모든 작용들 또는 이벤트들이 반드시 본 개시의 특정 양태들 및 특징들을 구현하는 데 필요한 것은 아니다.
본 상세한 설명의 목적으로, 특별히 달리 주장하지 않는 한, 그리고 적절한 경우에 단수형은 복수형을 포함하고 그 반대도 마찬가지이다. "포함"이라는 단어는 "제한 없이 포함함"을 의미한다. 또한, 본원에서 "약", "거의", "실질적으로", "대략" 등과 같은 근사(approximation)의 단어들은 "~에", "근방에서", "거의 ~에", "~의 3-5% 이내에서", "~의 허용 가능한 제조 공차 내에서", 또는 이들의 임의의 논리적 조합을 의미하는 데 사용될 수 있다. 유사하게, "수직" 또는 "수평"이라는 용어는 각각 수직 또는 수평 배향 "의 3-5% 이내"를 추가적으로 포함하는 것이 의도된다. 추가적으로, "상부", "하부", "왼쪽", "오른쪽", "위", 및 "아래"와 같은 방향의 단어들은 참조 도시에 표시되는 것; 객체(들) 또는 요소(들)에 대해 일반적으로 사용되는 위치와 같이 참조되는 객체(들) 또는 요소(들)로부터 문맥상 이해되는 것; 또는 본원에서 달리 설명되는 것과 동등한 방향에 관련되는 것이 의도된다.
도 1은 본 개시의 일부 구현들에 따른 테스팅 디바이스(100)의 단면도이다. 테스팅 디바이스(100)는, 테스팅 디바이스(100)의 하나의 챔버로부터 테스팅 디바이스(100)의 다른 챔버로 반응들을 진행시키는 것을 허용할 수 있다. 테스팅 디바이스(100)는 저렴한 일회용 디바이스일 수 있다. 테스팅 디바이스(100)는 다수의 챔버들, 통로들, 개구들 등을 획정하는 하우징(110)을 포함한다. 도시된 구현에서, 하우징(110)은 제1 단부(112A) 및 제2 단부(112B)를 갖는다. 하우징(110)은 제1 단부(112A)에 인접한 제1 개구(114A), 및 제2 단부(112B)에 인접한 제2 개구(114B)를 포함한다. 하우징은 제1 챔버(116A) 및 제2 챔버(116B)를 추가로 획정한다. 제1 챔버(116A)는 제1 개구(114A)와 제2 챔버(116B) 사이에 획정된다. 제2 챔버(116B)는 제1 챔버(116A)와 제2 개구(114B) 사이에 획정된다. 도시된 구현예에서, 제1 챔버(116A)와 제2 챔버(116B)는, 유체(액체, 액체 기반 혼합물, 가스 등)가 제1 챔버(116A)와 제2 챔버(116B) 사이에 흐르는 것을 막는 하우징(110)의 물리적 구조가 없도록, 서로 연결된다.
도시된 구현에서, 하우징(110)은, 예를 들면 마찰 끼워맞춤, 또는 다른 결합 메커니즘들 또는 기법들을 통해 함께 결합될 수 있는 2개의 별개의 하우징부들(111A 및 111B)로 형성된다. 제1 개구(114A) 및 제1 챔버(116A)는 하우징부(111A)에 의해 획정된다. 제2 개구(114B) 및 제2 챔버(116B)는 하우징부(111B)에 의해 획정된다. 제1 개구(114A)와는 반대 쪽의 하우징부(111A)의 개방 단부는 제2 개구(114B)와는 반대 쪽의 하우징부(111B)의 개방 단부에 의해 수용되어, 제1 챔버(116A)와 제2 챔버(116B)는 유체 연통되게 연결된다. 다른 구현들에서, 하우징(110)은 단일의 일체 부품으로 형성될 수 있다. 본원에서 사용되는 "하우징"이라는 용어는 하우징이 단일의 일체 부품으로서 형성되는 구현들과 하우징이 함께 결합되는 다수의 부품들로 형성되는 구현들의 둘 모두를 지칭한다.
디바이스(100)는 제1 챔버(116A)로부터 제2 챔버(116B)로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하는 벤트를 포함한다. 일반적으로, 벤트는 제1 챔버(116A)로부터 제2 챔버(116B)로의 유체 흐름을 막고 허용하도록 활성화될 수 있는 임의의 구조 또는 구조들의 조합일 수 있다. 도시된 구현에서, 벤트는 제2 개구(114B), 및 제2 개구(114B) 내에 배치되는 플러그(120)를 포함한다. 플러그(120)는, 공기 및 다른 가스들이 플러그(120)를 통과할 수 있지만 액체들은 플러그(120)를 통과할 수 없도록, 다공성의 소수성 재료로 형성될 수 있다.
디바이스(100)는 디바이스(100)의 하우징(110) 내로 삽입될 수 있는 세장형 부재(150)를 더 포함한다. 도시된 바와 같이, 세장형 부재(150)는, 세장형 부재(150)의 적어도 일부가 제1 챔버(116A) 내에 배치되도록, 하우징(110)의 제1 개구(114A)를 통해 수용될 수 있다. 도시된 구현에서, 세장형 부재(150)는 샘플 면봉이고, 핸들(152) 및 샘플 수집 헤드를 갖는다. 샘플 수집 헤드는 반경 방향으로 연장되는 복수의 리브들(160) 및 축 방향으로 연장되는 팁(162)으로 형성된다. 세장형 부재(150)의 직경은, 원주 방향 숄더(154)가 핸들(152) 근방에 형성되도록 하우징(110) 내에 배치되는 세장형 부재(150)를 따른 지점 이후에 급격히 감소한다. 세장형 부재(150)는 또한 핸들(152)로부터 연장되는 원주 방향 플랜지(156)를 포함한다.
세장형 부재(150)가 하우징(110) 내로 삽입될 경우에, 숄더(154) 및 샘플 수집 헤드는 제1 챔버(116A) 내에 배치된다. 숄더(154)는 하우징(110)의 제1 단부(112A) 근방에 위치되는 한편, 샘플 수집 헤드는 제1 챔버(116A)와 제2 챔버(116B) 사이의 교차점 근방(예를 들면, 하우징부(111A)와 하우징부(111B) 사이의 교차점 근방)에 위치된다.
숄더(154) 및 플랜지(156)는, 세장형 부재(150)가 하우징(110) 내로 삽입될 경우에, 제1 개구(114A)를 밀봉하는 것을 보조하는 밀봉 부재들로서 작용한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 숄더(154)는 제1 단부(112A) 근방에서 하우징(110)의 내부에 획정된 얕은 원주 방향 오목부(118) 내로 연장된다. 일부 구현들에서, 하우징(110) 및/또는 세장형 부재(150)는, 세장형 부재(150)가 삽입될 경우에 숄더(154)가 오목부(118) 내로 스냅되게 구성되도록, 탄성 재료들로 형성된다. 플랜지(156)는 제1 단부(112A)에서 하우징(110)의 외부와 접촉한다. 플랜지(156)의 직경은 일반적으로 제1 개구(114A)의 직경보다 크므로, 플랜지(156)는 제1 개구(114A)를 덮는다. 숄더(154)와 하우징(110) 내부의 오목부(118) 사이의 접촉, 및 플랜지(156)와 하우징(110)의 외부 사이의 접촉은, 액체 및 공기가 제1 개구(114A)를 통해 하우징(110)에 대해 들어가거나 나가는 것을 막는 시일을 형성한다.
디바이스(100)의 사용 중, 세장형 부재(150)를 사용하여 샘플을 수집할 수 있다. 예를 들면, 세장형 부재(150)는 사람의 코로부터 샘플을 수집하기 위한 비강 면봉으로서 사용될 수 있다. 그런 다음, 세장형 부재(150)는, 샘플(일반적으로 샘플 수집 헤드에 의해 특별히 수집됨)이 제1 챔버(116A)에 배치되도록, 디바이스(100) 내로 삽입될 수 있다. 디바이스는, 샘플에 대해 원하는 어세이(예를 들면, 원하는 테스트)를 수행하는 데 사용되는 제1 챔버(116A), 제2 챔버(116B), 또는 둘 모두에 배치되는 수많은 서로 다른 물질들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 챔버(116A) 및 제2 챔버(116B)는 샘플이 추가될 경우 반응이 일어나게 하는 하나 이상의 시약들 및/또는 하나 이상의 완충액들을 포함할 수 있다. 제1 챔버(116A) 및 제2 챔버(116B)는 또한 샘플을 다른 물질과 혼합하는 것을 보조하도록 구성되는 물질들을 포함할 수 있다.
샘플이 세장형 부재(150)에 의해 수집된 후에, 세장형 부재(150)는 하우징(110) 내로 삽입된다. 일반적으로, 디바이스(100)는, 디바이스의 제2 개구(114B)를 밀봉하도록 구성되는 컴포넌트를 포함하는 일부 유형의 베이스 스테이션(또는 다른 유지 메커니즘)에 위치될 것이다. 도시된 구현에서, 이 시일은 플러그(120)를 덮음으로써 형성되어, 공기가 플러그(120)를 통해 하우징(110)의 내부를 빠져나가는 것(플러그(120)가 다공성이기 때문임)을 막는다. 하우징(110) 내에 세장형 부재(150)가 존재할 경우에, 하우징(110)의 내부 부피가 감소된다. 하우징(110)이 세장형 부재(150)의 숄더(154) 및 플랜지(156)에 의해 제1 단부(112A) 근방에서 및 베이스 스테이션에 의해 제2 단부(112B) 근방에서 밀봉되기 때문에, 세장형 부재(150)가 하우징(110) 내로 삽입되는 것에 응답해서 증가된 공기압이 하우징(110) 내에 생성된다. 이 공기압은 (i) 세장형 부재(150)의 밀봉 부재들(예를 들면, 숄더(154) 및/또는 플랜지(156))과, (ii) 제2 개구(114B) 및 플러그(120) 사이에 생성된다.
샘플(샘플 수집 헤드에 의해 수집됨)은 일반적으로 제1 챔버(116A)에 존재하는 임의의 시약들 또는 다른 물질들과 함께 제1 챔버(116A)에 위치될 것이다. 일반적으로, 제1 챔버(116A)에는 액체 시약이 배치된다. 제1 챔버(116A)에서의 유체(샘플 및 액체 시약들 또는 다른 물질들로 형성됨)는 일반적으로 매우 적은 양으로 존재하기 때문에, 중력은 유체에 상당한 양의 힘을 가하지 않는다. 따라서, 제1 챔버(116A)와 제2 챔버(116B)가 그들 사이의 통로를 차단하는 물리적 구조 없이 서로 유체 연통되게 연결되더라도, 제1 챔버(116A)에서의 유체는 제2 챔버(116B)로 흐르지 않을 것이다. 일부 구현들에서, 유체와 제1 챔버(116A) 사이의 모세관 작용은 또한 유체가 제1 챔버(116A)로부터 제2 챔버(116B)로 흐르는 것을 막는 것을 보조할 것이다. 일부 구현들에서, 하우징(110)의 크기(예를 들면, 제1 챔버(116A)의 직경 및/또는 제1 챔버(116A)와 제2 챔버(116B) 사이에 획정된 채널(116C)의 직경)는 유체가 제1 챔버(116A)로부터 제2 챔버(116B)로 흐르는 것을 막는 것을 보조할 수 있다.
베이스 스테이션(또는 다른 유지 디바이스)은 하우징(110) 내에서 생성된 공기압을 방출하거나 완화하기 위해 벤트를 활성화할 수 있다. 도시된 구현에서, 이것은, 하우징(110)의 외부로부터 플러그(120)를 덮는 베이스 스테이션(또는 다른 유지 메커니즘)의 부분을 제거함으로써 수행된다. 예를 들면, 베이스 스테이션은 덮인 위치와 덮이지 않은 위치 사이에 이동할 수 있는 가동 암을 포함할 수 있다. 덮이지 않은 위치로 이동될 경우에, 공기가 더 이상 플러그(120)를 통해 빠져나가는 것이 막아지지 않는다. 따라서, 하우징(110) 내에서의 공기압은 유체(제1 챔버(116A) 내에서의 샘플 및 임의의 액체 물질들로 형성됨)가 제1 챔버(116A)로부터 제2 챔버(116B)로 흐르게 한다. 도시된 구현에서, 하우징(110)은 제1 챔버(116A)와 제2 챔버(116B) 사이에 위치되는 채널(116C)을 추가로 획정한다. 벤트가 활성화되고 생성된 공기압이 방출될 경우에, 유체는 제1 챔버(116A)로부터 채널(116C)을 통해 제2 챔버(116B) 내로 흐를 것이다. 플러그(120)는 소수성 재료로 이루어지기 때문에, 플러그(120)는 유체가 제2 개구(114B)를 통해 디바이스(100) 외부로 유출되는 것을 막는다.
그런 다음, 제2 챔버(116B)는 어세이의 임의의 원하는 단계들에 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 제2 챔버(116B)는 다른 시약들, 완충액들 등과 같이 수행되는 특정 어세이에 필요한 추가 물질들을 포함할 수 있다. 다른 구현들에서, 제2 챔버(116B)는 결과들을 얻기 위한 측정 챔버로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 수행되는 어세이가 광학 기반 분석(비색 분석 또는 형광 분석 등)을 활용하는 경우에, 하우징(110)(또는 제2 챔버(116B)를 둘러싸는 하우징(110)의 부분)은, 임의의 색상 변화를 관찰할 수 있도록, 광학적으로 투명하거나 반투명한 재료로 형성될 수 있다. 다른 예에서, 제2 챔버(116B)는 제2 챔버(116B) 내로 흐르는 유체를 테스트하고 어세이의 결과를 나타내는 하나 이상의 신호들을 생성하는 데 사용될 수 있는 프로브(화학 프로브, 전기 프로브 등과 같음)를 포함할 수 있다. 추가적인 또는 대안적인 구현들에서, 제2 챔버(116B)는 샘플과 액체 시약(또는 다른 물질들)을 혼합하는 것을 보조하도록 구성되는 하나 이상의 물질들을 포함할 수 있다.
일부 구현들에서, 디바이스(100)는 시약들과 같이 어세이에 사용되는 물질들을 보존하도록 설계되는 하우징(110) 내에 위치된 하나 이상의 시일들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1은 세장형 부재(150)에 의해 관통된 제1 포일 시일(113A) 및 제2 포일 시일(113B)의 잔존물들을 나타낸다. 제1 포일 시일(113A)은 제1 개구(114A)에 가장 가까운 제1 챔버(116A)의 단부에 위치되고, 제2 포일 시일(113B)은 채널(116C)에 가장 가까운 제1 챔버(116A)의 단부에 위치된다. 제1 챔버(116A)에서의 임의의 시약들 또는 다른 물질들은, 디바이스(100)가 사용되기 이전에 이 물질들이 환경에 노출되지 않도록, 2개의 시일들 사이에 위치될 수 있다. 세장형 부재(150)를 샘플을 채취하는 데 사용한 후에 삽입할 경우에, 샘플 수집 헤드의 팁(162)이 제1 및 제2 호일 시일들(113A 및 113B)을 뚫어 샘플이 물질들과 혼합될 수 있고, 제1 챔버(116A)는 제2 챔버(116B)에 유체 연통되게 연결된다. 도 1은 단지 특정 위치들에서의 제1 및 제2 포일 시일들(113A 및 113B)을 나타내지만, 디바이스(100)는 임의의 수의 위치들에서 임의의 수의 시일들을 포함할 수 있다.
베이스 스테이션은 시간 및 온도 제어를 포함한 다른 기능들도 수행할 수 있다. 예를 들면, 일부 어세이들은 샘플이 특정 시간량 동안에 특정 온도로 유지되는 것을 요한다. 디바이스(100)가 베이스 스테이션에 의해 유지되는 동안에, 베이스 스테이션은 디바이스(100)의 주어진 챔버 내에서의 임의의 물질을 원하는 온도로 가열하는 데 사용될 수 있고, 그런 다음 원하는 시간량이 경과한 후에, 벤트를 활성화하여 유체가 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 흐르게 할 수 있다. 따라서, 베이스 스테이션 및 디바이스(100)는 어세이를 수행하는 데 사용될 수 있는 시스템을 형성한다.
일부 구현들에서, 세장형 부재(150)는 초기에는 제1 챔버(116A) 및 제2 챔버(116)에서 공기압을 생성하지 않고(예를 들면, 하우징(110)의 제1 단부(112A)와 세장형 부재(150)의 밀봉 부재들 사이에 시일을 형성하지 않고) 하우징(110) 내로 삽입될 수 있다. 그런 다음, 제1 챔버(116A) 내에서의 반응이 수행될 수 있고, 그 후에 세장형 부재(150)는 도중의 나머지 부분에 삽입되어 공기압을 생성한다. 그런 다음, 벤트는 활성화되어, 유체가 제1 챔버(116A)로부터 제2 챔버(116B)로 흐르게 할 수 있다. 다른 구현들에서, 세장형 부재(150)가 완전히 삽입되어 공기압이 생성되고, 그런 다음 제1 챔버(116A)에서의 반응이 수행된다.
도 2는 본 개시의 일부 구현들에 따른 테스팅 디바이스(200)의 단면도이다. 테스팅 디바이스(200)는 테스팅 디바이스(100)와 유사하지만, 다른 벤트를 사용하여 챔버들 사이의 유체의 흐름을 제어한다. 디바이스(100)와 유사하게, 디바이스(200)는 서로 결합되는 별개의 하우징부들(211A 및 211B)로 형성되는 하우징(210)을 포함한다. 그러나, 하우징(210)은 다른 구현들에서 단일의 일체 부품으로 형성될 수 있다. 하우징(210)은 하우징(210)의 제1 단부(212A)에 획정된 제1 개구(214A), 및 하우징(210)의 제2 단부(212B)에 획정된 제2 개구(214B)를 포함한다.
디바이스(200)는 디바이스(100)의 세장형 부재(150)와 유사한 세장형 부재(250)를 포함한다. 세장형 부재(250)는 핸들(252)과, 반경 방향으로 연장되는 복수의 리브들(258) 및 축 방향으로 연장되는 팁(260)으로 형성되는 샘플 수집 헤드를 포함한다. 세장형 부재(250)는 세장형 부재(150)와 유사한 원주 방향 플랜지를 포함한다. 그러나, 세장형 부재(250)의 원주 방향 플랜지는 내부 플랜지(256A) 및 외부 플랜지(256B)를 포함한다. 세장형 부재(250)가 디바이스(200) 내로 삽입될 경우에, 내부 플랜지(256A)는 하우징(210)의 내부와 접촉하는 한편, 외부 플랜지(256B)는 하우징(210)의 제1 단부(212A) 근방에서 하우징(210)과 접촉한다. 내부 및 외부 플랜지들(256A 및 256B)과 하우징(210) 사이의 접촉은 세장형 부재(150)와 유사하게, 액체 및 공기가 제1 개구(214A)를 통해 하우징(210)에 대해 들어가거나 나가는 것을 막는 시일을 형성한다. 세장형 부재(250)는 제1 챔버(216A) 내에 추가로 위치된 추가적인 플랜지(254)를 더 포함할 수 있고, 이는 하우징(210)의 내부와 접촉하여 시일을 형성하는 것을 보조할 수 있다. 따라서, 세장형 부재(250)는, 세장형 부재(250)가 하우징(210) 내로 삽입될 경우에, 제1 개구(214A)를 밀봉하는 밀봉 부재들을 포함한다.
디바이스(200)의 벤트는 제2 개구(214B), 및 제2 챔버(216B)와 제2 개구(214B) 사이의 하우징(210)에 의해 획정된 채널(218)로 형성된다. 사용 동안에, 디바이스(200)는, 세장형 부재(250)가 삽입되기 이전에, 베이스 스테이션(또는 다른 유지 메커니즘) 내에 놓여질 수 있다. 베이스 스테이션은 가동 암과 같이 제2 개구(214B)를 밀봉하는 일부 컴포넌트를 가질 것이다. 세장형 부재(250)가 하우징(210) 내로 삽입될 경우에, 세장형 부재(250)의 밀봉 부재들(예를 들면, 내부 플랜지(256A), 외부 플랜지(256B), 및/또는 추가적인 플랜지(254))과 제2 개구(214B) 사이에 공기압이 생성된다. 그런 다음, 베이스 스테이션은 벤트를 활성화하여(예를 들면, 베이스 스테이션의 가동 암을 움직임에 의함) 이 생성된 공기압을 방출할 수 있다. 생성된 공기압의 방출은 제1 챔버(216A)에서의 유체(일반적으로 샘플 및 시약들과 같은 하나 이상의 물질들을 포함함)가 제1 챔버(216A)로부터 제2 챔버(216B) 내로 이동되게 한다. 도시된 구현에서, 하우징(210)은 제1 챔버(216A)와 제2 챔버(216B) 사이에 위치되는 채널(216C)을 추가로 획정한다. 벤트가 활성화되고 생성된 공기압이 방출될 경우에, 유체는 제1 챔버(216A)로부터 채널(216C)을 통해 제2 챔버(216B) 내로 흐를 것이다.
디바이스(200)는 플러그를 포함하지 않기 때문에, 벤트는 하우징(210)에 의해 획정된 채널(218)을 더 포함한다. 채널(218)은 제2 챔버(216B)와 제2 개구(214B) 사이에 획정되고, 생성된 공기압이 방출될 경우에 제2 챔버(216B) 밖으로 흐르는 임의의 과잉 유체에 대한 오버플로 채널로서 작용한다. 도시된 구현에서, 채널(218)은 루프형 구성 패턴으로 자체적으로 반복적으로 앞뒤로 루프한다. 이 루프형 구성 때문에, 채널(218)의 길이(예를 들면, 채널(218)을 통해 흐르는 유체가 이동하는 거리)는 제2 챔버(216B)와 제2 개구(214B) 사이의 직선 거리보다 길다. 따라서, 채널(218)은 제2 챔버(216B)로부터의 과잉 유체를 수집할 수 있고, 유체가 제2 개구(214B)를 통해 디바이스(200) 밖으로 유출되는 것을 막을 수 있다.
디바이스(100)와 유사하게, 제1 챔버(216A) 및/또는 제2 챔버(216B)는 시약들, 완충액들 등과 같이 원하는 어레이를 수행하는 데 필요한 임의의 수의 물질들을 포함할 수 있다. 또한, 디바이스(200)는 디바이스(200)를 사용하기 이전에 물질들을 보존하기 위해 하우징 내에서의 서로 다른 위치들(제1 챔버(216A)의 단부들 등)에 위치된 포일 시일들을 포함할 수 있다. 또한, 하우징(210)은, 제2 챔버(216B) 내에서의 색상 변화들이 검출될 수 있도록(예를 들면, 비색 또는 형광 분석들을 사용할 경우), 광학적으로 투명하거나 반투명한 재료로 형성될 수 있다. 디바이스(200)는 또한, 제2 챔버(216B) 내에서의 유체에 대한 측정을 수행하도록, 제2 챔버(216B)(또는 디바이스(200)의 임의의 다른 위치) 내에 배치된 하나 이상의 프로브들(예를 들면, 광학 프로브, 화학 프로브 등)을 포함할 수 있다.
디바이스(100)와 유사하게, 베이스 스테이션은 시간 및 온도 제어를 포함하는 다른 기능들도 수행할 수 있다. 예를 들면, 일부 어세이들은 샘플이 특정 시간량 동안에 특정 온도로 유지되는 것을 요한다. 디바이스(200)가 베이스 스테이션에 의해 유지되는 동안에, 베이스 스테이션은 디바이스(200)의 주어진 챔버 내에서의 임의의 물질을 원하는 온도로 가열하는 데 사용될 수 있고, 그런 다음 원하는 시간량이 경과한 후에, 벤트를 활성화하여 유체가 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 흐르게 할 수 있다. 따라서, 베이스 스테이션 및 디바이스(200)는 어세이를 수행하는 데 사용될 수 있는 시스템을 형성한다.
도 1 및 도 2는 공기압을 활용하여 유체가 제1 챔버로부터 제2 챔버로 흐르게 하는 테스팅 디바이스의 두 가지 특정 구현들을 나타낸다. 그러나, 다른 구현들은 다른 유형들의 벤트를 사용할 수 있다. 예를 들면, 일부 구현들에서, 디바이스의 벤트는 밀봉 위치와 밀봉 해제 위치 사이에 이동될 수 있는 가동 부재(하우징에 힌지 방식으로 결합되는 암 또는 플랩(flap) 등)를 포함할 수 있다. 밀봉 위치에서, 가동 부재는, 세장형 부재가 하우징 내로 삽입되는 것에 응답하여 공기압이 생성되도록, 제2 개구를 덮는다. 그런 다음, 가동 부재는 제2 개구가 덮이지 않는 밀봉 해제 위치로 이동될 수 있다. 생성된 공기압이 방출될 것이고, 유체가 제1 챔버로부터 제2 챔버로 흐를 것이다.
유체를 하나의 챔버로부터 다음 챔버로 전진시키기 위한 추가적인 또는 대체 메커니즘들을 사용하는 다른 구현들이 고려된다. 예를 들면, 디바이스(100 또는 200) 내에서의 물질의 무게는 유체가 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 흐르게 하는 것을 보조할 수 있다. 다른 예에서, 하우징들(110 및/또는 210)을 형성하는 재료는 친수성 재료로 이루어질 수 있다. 유체와 친수성 재료 사이의 상호 작용을 활용하여 유체가 하나의 챔버로부터 다른 챔버로 이동되게 할 수 있다.
도 3a 내지 도 3f는 제1 챔버로부터 제2 챔버로의 유체 흐름을 제어하도록 디바이스(100)의 벤트를 사용하는 예시적인 순서를 나타낸다. 도 3a에서, 디바이스(100)는 플러그(120)를 덮고 하우징(110)의 내부를 밀봉하는 베이스(10) 상에 놓여진다. 유체는 제1 챔버(116A) 내에 위치된다. 도 3b에서, 세장형 부재(150)는 초기에는 디바이스(100)의 하우징(110) 내로 삽입된다. 도 3c에서, 세장형 부재(150)는, 제1 챔버(116A) 및 제2 챔버(116B) 내에서 공기압이 생성되도록, 디바이스(100)의 하우징(110) 내로 완전히 삽입된다. 도 3d에서, 사용자가 세장형 부재(150)의 상단에서 자신의 손가락을 떼어냈는 데, 이는 공기 또는 액체가 세장형 부재(150)를 통해 위쪽으로 빠져나갈 수 없음을 나타낸다. 도 3e에서, 사용자는 베이스(10)에서 디바이스(100)를 들어 올렸고, 디바이스(100)의 바닥의 플러그(120)는 덮이지 않는다. 플러그(120)가 다공성 재료로 형성되므로, 공기압이 방출되어, 공기가 플러그(120)를 통해 흐를 수 있다. 도 3e에서 볼 수 있는 바와 같이, 유체는 제1 챔버(116A)로부터 제1 챔버(116A)와 제2 챔버(116B)를 분리하는 채널(116C) 내로 흐르기 시작했다. 마지막으로, 도 3f에서, 유체는 디바이스(100)의 제2 챔버(116B) 내로 흐르기 시작했다.
도 4a 및 도 4b는 디바이스(100) 또는 디바이스(200)와 동일하거나 유사할 수 있는 예시적인 테스팅 디바이스에 액체 시약들을 추가하는 두 가지 다른 구현들을 나타낸다. 도 4a에서, 일정량의 액체 시약(403)이 제1 챔버(402A)(제1 챔버(116A) 또는 제1 챔버(216A)와 유사할 수 있음)에 추가되었다. 시일(404)(예를 들면, 포일 시일)은 제1 챔버(402A)를 제2 챔버(402B)(제2 챔버(116B) 또는 제2 챔버(216B)와 유사할 수 있음)로부터 분리한다. 따라서, 시일(404)이 액체 시약(403)을 보존하는 것을 보조할 수 있으므로, 액체 시약(403)은 디바이스가 제조될 때 제1 챔버(402A)에 추가될 수 있다. 본원에서 논의되는 바와 같이, 일부 구현들에서, 추가적인 시일이, 액체 시약(403)을 보존하는 것을 추가로 보조하도록, 제1 챔버(402A)의 다른 쪽에 놓여질 수 있다. 도 4b에서, 디바이스가 사용 준비될 때까지는 일정량의 액체 시약(407)이 별개의 저장소(406)에 보관된다. 그 시점에, 액체 시약(407)이 제1 챔버(402A)에 추가될 수 있다. 액체 시약(407)이 별개의 저장소(406)에 보관되기 때문에, 시일(404)은, 디바이스가 제조될 때, 제1 챔버(402A)와 제2 챔버(402B) 사이의 디바이스에 추가될 필요가 없다.
도 1, 도 2, 도 4a, 및 도 4b는 테스팅 디바이스에서의 선형의 일련의 2개 챔버들만을 나타내지만, 다른 배치구성이 또한 사용될 수 있다. 도 5a는 선형 방식으로 배치된 4개의 챔버들을 포함하는 예시적인 테스팅 디바이스의 표현을 나타낸다. 디바이스는 제1 챔버(502A), 제1 챔버(502A)에 유체 연통되게 연결되는 제2 챔버(502B), 제2 챔버(502B)에 유체 연통되게 연결되는 제3 챔버(502C), 및 제3 챔버(502C)에 유체 연통되게 연결되는 제4 챔버(502D)를 포함한다. 제1 챔버(502A)는 액체 시약을 포함하고, 세장형 부재의 샘플 수집 헤드를 수용할 수 있다. 디바이스는 또한 단일의 벤트(504)를 포함한다. 세장형 부재가 도 5a의 디바이스 내로 삽입될 경우에, 챔버들(502A-502D)에서 공기압이 생성된다. 벤트(504)가 활성화될 경우에, 공기압이 방출되어, 제1 챔버(502A)(액체 시약 및 샘플을 포함함)에서의 유체가 제2 챔버(502B), 제3 챔버(502C), 및 제4 챔버(502D)로 흐를 수 있다.
그러나, 다른 구현들에서, 벤트(504)는 유체가 제2 챔버(502B) 내로 흐른 후에 신속하게 비활성화되어, 유체가 제3 챔버(502C) 및 제4 챔버(502D) 내로 흐르는 것을 막을 수 있다. 원하는 시간량 후에, 벤트(504)는 다시 활성화되어 유체가 제3 챔버(502C) 및 제4 챔버(502D) 내로 흐르게 하거나, 제3 챔버(502C) 내로만 흐르게 할 수 있다(이 시점에서 벤트는 비활성화될 수 있고, 그런 다음, 나중에 다시 활성화되어 유체가 제4 챔버(502D) 내로 흐르게 할 수 있다). 더 추가 구현들에서, 디바이스는 제2 챔버(502B)로부터 제3 챔버(502C)로, 및/또는 제3 챔버(502C)로부터 제4 챔버(502D)로의 유체의 흐름을 별개로 제어하는 추가적인 벤트를 포함할 수 있다. 이 구현들의 일부에서, 세장형 부재는, 추가적인 공기압을 생성하도록, 제거되고 디바이스의 하우징 내로 다시 삽입될 수 있다.
일부 구현들에서, 제1 챔버(502A)에서의 액체 시약의 양은, 유체(액체 시약 및 샘플)의 적어도 일부가 다른 챔버들(502B-502D)의 각각의 내로 흐를 수 있을 만큼 충분하다. 다른 구현들에서, 다른 챔버들(502B-502D)은 필요에 따라 추가적인 양들의 액체 시약(또는 다른 물질)을 포함할 수 있다. 추가 구현들에서, 다른 챔버들(502B-502D)은, 제1 챔버(502A)를 채우는 데(또는 부분적으로 채우는 데) 충분한 양의 액체가 다른 챔버들(502B-502D)을 채울(또는 부분적으로 채울) 수 있도록, 제1 챔버(502A)보다 작을 수 있다.
도 5b는 병렬로 배치된 일련의 챔버들을 갖는 예시적인 테스팅 디바이스의 표현을 나타낸다. 도 5b에서의 디바이스는 제1 챔버(512A), 제2 챔버(512B), 및 2개의 별개의 분기 경로들을 포함한다. 제1 경로는 제3 챔버(514A) 및 제4 챔버(514B)를 포함한다. 제2 경로는 제3 챔버(516A) 및 제4 챔버(516B)를 포함한다. 디바이스는 2개의 별개의 벤트들(518A 및 518B)을 포함한다. 벤트(518A)는 제1 경로를 통한 유체의 흐름을 제어하는 한편, 벤트(518B)는 제2 경로를 통한 유체의 흐름을 제어한다.
제1 챔버(512A)는 액체 시약을 포함하고, 세장형 부재의 샘플 수집 헤드를 수용할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 디바이스들과 유사하게, 세장형 부재가 도 5b의 디바이스 내로 삽입될 경우에, 모든 챔버들에서 공기압이 생성된다. 벤트(518A)만이 활성화되는 경우에, 제1 챔버(512A)로부터의 유체(액체 시약 및 샘플을 포함함)가 제2 챔버(512B), 제3 챔버(514A), 및 제4 챔버(514B) 내로 흐른다. 벤트(518B)만이 활성화될 경우에, 제1 챔버(512A)로부터의 유체가 제2 챔버(512B), 제3 챔버(516A), 및 제4 챔버(516B) 내로 흐른다.
그러나, 두 벤트들(518A 및 518B)이 동시에 활성화될 경우에, 제1 챔버(512A)로부터의 유체는 두 경로들을 통해 흐를 것이다. 따라서, 제2 챔버(512B) 내로 흐른 후에, 유체의 일부는 제3 챔버(514A) 및 제4 챔버(514B)를 통해 흐를 것이고, 유체의 나머지는 제3 챔버(516A) 및 제4 챔버(515B)를 통해 흐를 것이다. 2개의 서로 다른 경로들의 챔버들에 서로 다른 물질들을 놓음으로써, 서로 다른 어세이들이 동시에 수행될 수 있다.
베이스 스테이션들은 또한 도 5a 및 도 5b에서의 디바이스들의 타이밍 및 온도를 제어하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 베이스 스테이션은, 서로 다른 온도들을 요하는 2개의 서로 다른 어세이들을 수행하기 위해, 도 5b의 디바이스에서의 2개의 서로 다른 경로들의 챔버들을 서로 다른 온도들로 가열할 수 있다. 본원에서 개시된 베이스 스테이션 및 임의의 디바이스는 어세이를 수행하는 데 사용될 수 있는 시스템을 형성할 수 있다.
도 6은 별개의 챔버들에 다양한 서로 다른 물질들을 갖는 예시적인 테스팅 디바이스의 표현을 나타낸다. 테스팅 디바이스는 액체 시약이 내부에 포함된 제1 챔버(602A), 제1 동결건조 비드(604A)가 내부에 포함된 제2 챔버(602B), 제2 동결건조 비드(604B)가 내부에 포함된 제3 챔버(602C), 및 제4 챔버(602D)를 포함한다. 시일(606)은 제1 챔버(602A)와 제2 챔버(602B) 사이에 놓여질 수 있다. 벤트(608)는 제1 챔버(602A)로부터 다른 챔버들 내로의 유체(예를 들면, 샘플 및 액체 시약)의 흐름을 제어하는 데 사용된다. 챔버들(602A-602D)은 다단계 반응(예를 들면, 다수의 혼합 및 배양 단계들을 포함하는 프로세스)을 수행하는 데 사용될 수 있다. 챔버들(602A-602D)은 또한 다양한 반응들을 수행하는 데 사용될 수 있다.
챔버들의 다양한 다른 배치구성들이 또한 고려된다. 하나의 예에서, 2개의 서로 다른 경로들이 서로 다시 합쳐져, 두 경로들로부터의 유체가 단일의 후속 챔버 내로 흐를 수 있다. 다른 예에서, 단일의 테스팅 디바이스 내에서의 서로 다른 경로들은 별개의 초기 챔버들을 포함할 수 있다. 다수의 샘플 수집 헤드들을 갖는 세장형 부재는, 각각의 샘플 수집 헤드가 원하는 시약을 각각 포함하는 각각의 초기 챔버 내에 배치되도록, 디바이스 내로 삽입될 수 있다. 추가 예에서, 테스팅 디바이스들은, 유체가 초기에는 하나의 챔버 및/또는 경로 내로만 흐르지만, 일단 해당 챔버 및/또는 경로가 가득차면 유체가 다른 챔버 및/또는 경로 내로 흐르기 시작하도록 설계될 수 있다.
또 다른 예에서, 테스팅 디바이스는 챔버들로부터의 다양한 신호들에 기초하여 조건부 경로들을 구현할 수 있다. 예를 들면, 초기 어세이에서의 하나의 결과 후에 제1 후속 어세이를 수행하고, 초기 어세이에서의 다른 결과 후에 제2 후속 어세이를 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 도 5b의 디바이스를 참조하면, 어세이의 초기 결과는 제2 챔버(512B)에서 측정될 수 있다. 결과에 의존하여, 서로 다른 벤트들이 활성화되어 유체가 제1 경로(제3 챔버(514A) 및 제4 챔버(514B)를 포함함) 또는 제2 경로(제3 챔버(516A) 및 제4 챔버(516B)를 포함함) 내로 흐르게 할 수 있다. 2개의 별개의 경로들은 서로 다른 어세이들을 수행하도록 설계될 수 있다. 조건부 분기는 특정 검출 어세이 결과들(특정 색상 변화 또는 전기 신호 등) 또는 주어진 챔버 내에서의 유체의 특성들(점도, 탁도 등)에 기초할 수 있다. 일반적으로, 본원에서 설명되는 임의의 테스팅 디바이스들은 선형 경로들 및/또는 병렬 경로들의 임의의 조합을 사용하여 형성될 수 있다. 흐름은 각 쌍의 챔버들 사이에 개별적으로 제어될 수 있거나, 다수의 쌍들의 챔버들이 동시에 제어될 수 있다.
일반적으로, 본원에 개시되는 임의의 테스팅 디바이스와 함께 사용되는 베이스 스테이션은 다양한 어세이들을 구현하는 데 필요한 임의의 컴포넌트들을 가질 수 있다. 예를 들면, 베이스 스테이션은 어세이들의 결과들 및/또는 유체의 흐름을 검출하는 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 이 센서들은 이미지 센서들(카메라 등), 광학 센서들(발광 다이오드 및 포토다이오드 등), 및 다른 센서들을 포함할 수 있다. 베이스 스테이션은 또한, 결과들을 처리하고 디바이스의 온도, 타이밍, 및 흐름을 제어하도록 구성되는 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있다. 베이스 스테이션은 디바이스들의 벤트들을 동작시키기 위한 다양한 서로 다른 물리적 메커니즘들을 더 포함할 수 있다. 물리적 메커니즘들은 마이크로컨트롤러의 입력/출력 핀들에 의해 제어되는 솔레노이드들을 포함할 수 있다. 유체가 흐르게 하기 위해 벤트가 활성화될 필요가 있을 경우에, 솔레노이드는 활성화되거나 비활성화되어(베이스 스테이션 및/또는 솔레노이드의 설계에 의존함) 플러그(플러그(120) 등) 또는 개구(제2 개구(214B) 등)의 막음을 해제할 수 있다. 일부 구현들에서, 베이스 스테이션은 또한 디바이스에서 공기압을 재생성하기 위한 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들면, 디바이스는 주어진 챔버를 하우징의 외부에 유체 연통되게 연결하는 공기 입력 포트를 포함할 수 있다. 디바이스가 베이스 스테이션 내로 삽입될 경우에, 공기 입력 포트가 공기 소스에 결합되어, 베이스 스테이션은 디바이스 내에 공기압을 재생성하기 위해 디바이스의 챔버 내로 공기를 다시 펌핑할 수 있다. 본원에 개시된 베이스 스테이션 및 디바이스들의 어느 것은 어세이를 수행하는 데 사용되는 시스템을 형성할 수 있다.
개시된 실시형태들이 하나 이상의 구현들에 대해 도시되고 설명되었지만, 본 명세서 및 첨부된 도면을 읽고 이해할 경우에, 당업자에게 동등한 변경들 및 수정들이 발생하거나 알려질 것이다. 또한, 본 발명의 특정 특징들이 복수의 구현들 중 하나에 대해서만 개시되었을 수 있지만, 이러한 특징은 임의의 주어진 또는 특정 응용에 대해 바람직하고 유리할 수 있는 다른 구현들의 하나 이상의 다른 특징들과 조합될 수 있다.
이상 본 개시의 다양한 실시형태들이 설명되었지만, 이들은 단지 예시로서 제시된 것이며 제한이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 개시된 실시형태들에 대한 수많은 변경들이 본 개시의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 본원에서의 개시에 따라 이루어질 수 있다. 따라서, 본 개시의 폭 및 범위는 위에서 설명된 실시형태들 중의 어느 것에 의해 제한되어서는 안 된다. 오히려, 개시의 범위는 다음의 특허청구범위 및 그 등가물들에 따라 정의되어야 한다.
Claims (39)
- 어세이(assay)를 수행하기 위한 디바이스로서,
제1 단부 및 제2 단부를 갖는 하우징 ― 상기 하우징은 상기 제1 단부에서의 제1 개구, 제1 챔버, 및 제2 챔버를 획정하고, 상기 제1 챔버는 (i) 상기 제2 챔버에 유체 연통되게(fluidly) 연결되고, (ii) 상기 제1 개구를 통해 상기 하우징의 외부에 유체 연통되게 연결됨 ―;
세장형(elongated) 부재가 상기 제1 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되도록 상기 제1 개구를 통해 수용되도록 구성되는 상기 세장형 부재; 및
상기 하우징의 상기 제1 챔버로부터 상기 하우징의 상기 제2 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 구성되는 벤트(vent)를 포함하는, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 세장형 부재가 상기 하우징의 상기 제1 개구를 통해 수용되는 것에 응답하여, 공기압(air pressure)이 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에서 생성되는, 디바이스. - 제2항에 있어서,
상기 벤트가 활성화되는 것에 응답하여, 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에서 생성된 공기압이 방출됨으로써, 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르게 하는, 디바이스. - 제3항에 있어서,
상기 벤트를 활성화하여 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에서의 상기 생성된 공기압을 방출하도록 구성되는 베이스 스테이션과 조합되는, 디바이스. - 제4항에 있어서,
상기 벤트는 상기 제2 단부에 상기 하우징에 의해 획정된 제2 개구를 포함하고, 상기 제2 챔버는 상기 제2 개구를 통해 상기 하우징의 외부에 유체 연통되게 연결되는, 디바이스. - 제5항에 있어서,
상기 베이스 스테이션은 상기 세장형 부재가 상기 하우징의 상기 제1 개구를 통해 수용되기 전에 상기 제2 개구를 밀봉하도록 구성되고;
상기 베이스 스테이션은 상기 세장형 부재가 상기 하우징의 상기 제1 개구를 통해 수용된 후에 상기 제2 개구를 밀봉 해제(unseal)함으로써, 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르게 하도록 구성되는, 디바이스. - 제5항에 있어서,
상기 벤트는 상기 하우징의 상기 제2 개구에 위치되는 플러그를 포함하고, 상기 플러그는 공기가 통과하는 것을 허용하도록 구성되는, 디바이스. - 제7항에 있어서,
상기 베이스 스테이션은 상기 세장형 부재가 상기 하우징의 상기 제1 개구를 통해 수용되기 전에 상기 플러그를 밀봉하도록 구성되고;
상기 베이스 스테이션은 상기 세장형 부재가 상기 하우징의 상기 제1 개구를 통해 수용된 후에 상기 플러그를 밀봉 해제함으로써, 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르게 하도록 구성되는, 디바이스. - 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세장형 부재는, 상기 세장형 부재가 상기 하우징에 의해 수용되는 것에 응답하여, 상기 하우징의 내부와 접촉하도록 구성되는 하나 이상의 밀봉 부재들을 포함하는, 디바이스. - 제9항에 있어서,
상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에서 생성된 공기압은 상기 세장형 부재의 상기 하나 이상의 밀봉 부재들과 상기 벤트 사이에 생성되는, 디바이스. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벤트는 상기 제2 단부에 상기 하우징에 의해 획정된 제2 개구를 포함하고, 상기 제2 챔버는 상기 제2 개구를 통해 상기 하우징의 외부에 유체 연통되게 연결되는, 디바이스. - 제11항에 있어서,
상기 벤트는 상기 제2 챔버와 상기 제2 개구 사이에 상기 하우징에 의해 획정된 채널을 더 포함하고, 상기 채널은, 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르는 것에 응답하여, 상기 제1 챔버로부터의 과잉 유체를 수집하도록 구성되는, 디바이스. - 제12항에 있어서,
상기 채널은 루프형 구성을 갖는, 디바이스. - 제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 채널의 길이는 상기 제2 챔버와 상기 제2 개구 사이의 직선 거리보다 큰, 디바이스. - 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벤트는 상기 하우징의 상기 제2 개구에 위치되는 플러그를 포함하고, 상기 플러그는 공기가 통과하는 것을 허용하도록 구성되는, 디바이스. - 제15항에 있어서,
상기 플러그는 다공성의 소수성 재료로 형성되는, 디바이스. - 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벤트는 상기 제2 개구에 배치된 가동(movable) 부재를 포함하고, 상기 가동 부재는 밀봉 구성과 밀봉 해제 구성 사이에서 이동하도록 구성되는, 디바이스. - 제17항에 있어서,
유체는, 상기 가동 부재가 상기 밀봉 구성으로부터 상기 밀봉 해제 구성으로 이동하는 것에 적어도 부분적으로 응답하여, 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르도록 구성되는, 디바이스. - 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벤트를 작동시켜 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르게 하도록 구성되는 베이스 스테이션과 조합되는, 디바이스. - 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은 광학적으로 투명한 재료로 형성되는, 디바이스. - 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 챔버 또는 상기 제2 챔버에 배치된 프로브를 더 포함하는, 디바이스. - 제21항에 있어서,
상기 프로브는 화학적 프로브 또는 전기적 프로브인, 디바이스. - 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 제1 챔버에 유체 연통되게 연결되는 제3 챔버를 추가로 획정하는, 디바이스. - 제23항에 있어서,
상기 벤트는 상기 제1 챔버로부터 상기 제3 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 구성되는, 디바이스. - 제24항에 있어서,
상기 세장형 부재가 상기 하우징의 상기 제1 개구를 통해 수용되는 것에 응답하여, 공기압이 상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버, 및 상기 제3 챔버에서 생성되고;
상기 벤트가 활성화되는 것에 응답하여, 상기 생성된 공기압이 방출됨으로써, 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버와 상기 제3 챔버의 둘 모두로 흐르게 하는, 디바이스. - 제23항에 있어서,
상기 제1 챔버로부터 상기 제3 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 구성되는 추가적인 벤트를 더 포함하는, 디바이스. - 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은 상기 제2 챔버에 유체 연통되게 연결되는 제3 챔버를 추가로 획정하는, 디바이스. - 제27항에 있어서,
상기 벤트는 상기 제2 챔버로부터 상기 제3 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 추가로 구성되는, 디바이스. - 제27항에 있어서,
상기 제2 챔버로부터 상기 제3 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 구성되는 추가적인 벤트를 더 포함하는, 디바이스. - 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 챔버, 상기 제2 챔버, 또는 둘 모두는 하나 이상의 시약들을 포함하는, 디바이스. - 제30항에 있어서,
상기 세장형 부재는 어세이에서 테스트될 샘플을 수집하도록 구성되고, 상기 샘플은, 상기 세장형 부재가 상기 제1 개구를 통해 수용되는 것에 응답하여, 상기 제1 챔버에서의 상기 하나 이상의 시약들과 반응하도록 구성되는, 디바이스. - 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 챔버에서의 유체의 부피는 중력으로 인해 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르게 되지 않도록 되는, 디바이스. - 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르는 것을 막는 것을 보조하는 크기로 되는, 디바이스. - 제33항에 있어서,
상기 하우징은 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버 사이에 채널을 추가로 획정하고, 상기 채널은 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르는 것을 막는 것을 보조하도록 구성되는 직경을 갖는, 디바이스. - 어세이를 수행하기 위한 디바이스로서,
제1 단부 및 제2 단부를 갖는 하우징 ― 상기 하우징은 상기 제1 단부에서의 제1 개구, 제1 챔버, 및 제2 챔버를 획정하고, 상기 제1 챔버는 (i) 상기 제2 챔버에 유체 연통되게 연결되고, (ii) 상기 제1 개구를 통해 상기 하우징의 외부에 유체 연통되게 연결됨 ―;
세장형 부재가 상기 제1 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되도록 상기 제1 개구를 통해 수용되도록 구성되는 상기 세장형 부재 ― 상기 세장형 부재는 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에서 공기압을 생성하는 것을 보조함 ―; 및
상기 하우징의 상기 제1 챔버로부터 상기 하우징의 상기 제2 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 구성되는 벤트 ― 상기 벤트는 활성화되어, 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에서 생성된 공기압을 방출함으로써, 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르게 하도록 구성됨 ― 를 포함하는, 디바이스. - 어세이를 수행하기 위한 시스템으로서,
디바이스 ― 상기 디바이스는,
제1 단부 및 제2 단부를 갖는 하우징 ― 상기 하우징은 상기 제1 단부에서의 제1 개구, 제1 챔버, 및 제2 챔버를 획정하고, 상기 제1 챔버는 (i) 상기 상기 제2 챔버에 유체 연통되게 연결되고, (ii) 상기 제1 개구를 통해 상기 하우징의 외부에 유체 연통되게 연결됨 ―;
상기 세장형 부재가 상기 제1 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되도록 상기 제1 개구를 통해 수용되도록 구성되는 상기 세장형 부재; 및
상기 하우징의 상기 제1 챔버로부터 상기 하우징의 상기 제2 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 구성되는 벤트를 포함함 ― ; 및
상기 디바이스의 상기 하우징을 내부에 수용하도록 구성되는 베이스 스테이션 ― 상기 베이스 스테이션은 상기 벤트를 활성화하여, 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르게 하도록 추가로 구성됨 ― 을 포함하는, 시스템. - 제36항에 있어서,
상기 세장형 부재가 상기 하우징의 상기 제1 개구를 통해 수용되는 것에 응답하여, 공기압이 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에서 생성되는, 시스템. - 제37항에 있어서,
상기 벤트가 상기 베이스 스테이션에 의해 활성화되는 것에 응답하여, 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에서 생성된 공기압이 방출됨으로써, 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르게 하는, 시스템. - 어세이를 수행하기 위한 시스템으로서,
디바이스 ― 상기 디바이스는,
제1 단부 및 제2 단부를 갖는 하우징 ― 상기 하우징은 상기 제1 단부에서의 제1 개구, 제1 챔버, 및 제2 챔버를 획정하고, 상기 제1 챔버는 (i) 상기 상기 제2 챔버에 유체 연통되게 연결되고, (ii) 상기 제1 개구를 통해 상기 하우징의 외부에 유체 연통되게 연결됨 ―;
세장형 부재가 상기 제1 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치되도록 상기 제1 개구를 통해 수용되도록 구성되는 상기 세장형 부재 ― 상기 세장형 부재는 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에서 공기압을 생성하는 것을 보조함 ― ; 및
상기 하우징의 상기 제1 챔버로부터 상기 하우징의 상기 제2 챔버로의 유체의 흐름을 제어하는 것을 보조하도록 구성되는 벤트 ― 상기 벤트는 활성화되어, 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버에서 생성된 공기압을 방출함으로써, 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르게 하도록 구성됨 ― 를 포함함 ―; 및
상기 디바이스의 상기 하우징을 내부에 수용하도록 구성되는 베이스 스테이션 ― 상기 베이스 스테이션은 상기 벤트를 활성화하여, 유체가 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 흐르게 하도록 추가로 구성됨 ― 을 포함하는, 시스템.
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