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KR20150023248A - 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터 - Google Patents

유체적으로 통합된 회전식 비드 비터 Download PDF

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KR20150023248A
KR20150023248A KR20147031301A KR20147031301A KR20150023248A KR 20150023248 A KR20150023248 A KR 20150023248A KR 20147031301 A KR20147031301 A KR 20147031301A KR 20147031301 A KR20147031301 A KR 20147031301A KR 20150023248 A KR20150023248 A KR 20150023248A
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KR
South Korea
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sample
chamber
enclosed chamber
inlet
enclosed
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파브라 조르디 카레라
카사스 안나 코멘게스
블랑코 리카드 마틴
기버트 라파엘 브루
Original Assignee
스타트-다이아그노스티카 앤드 이노베이션, 에스.엘.
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Abstract

샘플의 균질화 및 세포 용해 중 적어도 하나를 위한 시스템이 유입구 및 복수의 유체 연결부를 가지는 봉입된 챔버를 형성하는 하나 이상의 벽을 포함한다. 제1 유체적 네트워크가 복수의 유체적 연결부 중 적어도 하나에 커플링되고, 제2 유체적 네트워크가 복수의 유체적 연결부 중 적어도 하나에 커플링된다. 시스템은 챔버 내의 회전식 요소, 및 회전식 요소를 회전시키도록 구성된 액추에이터를 더 포함한다. 제1 유체적 네트워크는 적어도 하나의 제1 저장용기로부터 챔버 내로 적어도 샘플을 도입하도록 구성된다. 제2 유체적 네트워크는 챔버로부터 적어도 하나의 제2 저장용기까지 적어도 샘플을 배출하도록 구성된다. 회전식 요소는 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축 주위로 액추에이터에 의해서 회전된다.

Description

유체적으로 통합된 회전식 비드 비터{FLUIDICALLY INTEGRATED ROTARY BEAD BEATER}
본원 발명의 실시예는 비드 비터에 관한 것이다.
분자 테스팅 및 면역 측정(immunoassay) 기술의 자동화의 복잡성을 고려할 때, 환자 근처의 테스팅 셋팅에서 임상적으로 이용가능하도록 하기 위한 적절한 성능을 제공하는 제품이 존재하지 않는다. 전형적인 분자 테스팅은 시약(reagent)의 정확한 투여량(dosage), 샘플 도입, 샘플 균질화, DNA 및/또는 RNA을 추출하기 위한 세포의 세포 용해(lysis), 정제(purification) 단계, 및 그 후속 검출을 위한 증폭을 포함하는 여러 프로세스를 포함한다. 비록, 이러한 프로세스의 일부를 자동화하는 중앙 실험실 로봇 플랫폼이 존재하지만, 짧은 적재 및 하역(turnaround) 시간을 필요로 하는 많은 테스트의 경우에, 중앙 실험실은 필요한 시간 요건에 결과를 제공할 수 없다.
생물학적 시편의 균질화 및/또는 세포 용해는 테스팅 프로세스에서 일반적인 개시 단계이고, 그에 따라 분자 테스팅을 위해서 적절하게 정제된 분석물 또는 분석물들이 얻어질 수 있다. 일반적으로, 세포의 세포 용해에 대한 3개의 주요 접근 방식: 화학적, 효소적, 및 물리적 접근 방식이 있다. 이러한 프로세스는, 보다 최적의 프로세스를 달성하기 위해서, 단독적으로 또는 조합하여, 순차적으로 또는 단일 단계에서 이용될 수 있을 것이다. 화학적 및 효소적 프로세스의 이용이 문제가 되는 것으로 확인될 수 있는데, 이는 세포 벽을 파괴하기 위해서 이용되는 일부 화학물질이 존재하는 효소를 변성시킬 수 있거나 후속 프로세스에서 문제를 일으킬 수 있기 때문이다.
세포 파괴를 위한 물리적 방법은, 초음파 처리, 가열(일반적으로, 90 ℃-100 ℃), 반복적인 냉동-해동, 압력의 신속하고 큰 변화의 생성, 및 기계적 방법을 포함한다. 기계적인 방법은 큰-전단력(shear force), 연마, 및 종종 비드로 이루어지는 작은 입자를 이용한 세포 타격과 같은 물리적인 힘을 통한 세포 벽의 물리적 파괴를 포함한다. 기계적인 파열 방법은 많은 장점을 가진다. 기계적인 방법은 종종 하나의-단계의 프로세스를 채택하고, 일반적으로 매우 신속하고, 자동화가 용이하고, 기계적인 균질화 없이 관심 대상이 되는 분석물(들)이 얻어질 수 없는 뼈와 같은 고체 시편을 파열할 수 있는 능력을 가진다.
환자 근처의 테스팅 시스템과 통합될 수 있는 기계적인 비드 비터 시스템 및 방법이 제공된다.
실시예에서, 샘플의 균질화 및 세포 용해 중 적어도 하나를 위한 시스템이 유입구 및 복수의 유체 연결부를 가지는 봉입된(enclosed) 챔버를 형성하는 하나 이상의 벽을 포함한다. 제1 유체적 네트워크가 복수의 유체적 연결부 중 적어도 하나에 커플링되고, 제2 유체적 네트워크가 복수의 유체적 연결부 중 적어도 하나에 커플링된다. 시스템은 챔버 내의 회전식 요소, 및 회전식 요소를 회전시키도록 구성된 액추에이터를 더 포함한다. 제1 유체적 네트워크는 적어도 하나의 제1 저장용기로부터 챔버 내로 적어도 샘플을 도입하도록 구성된다. 제2 유체적 네트워크는 챔버로부터 적어도 하나의 제2 저장용기까지 적어도 샘플을 배출(expel)하도록 구성된다. 회전식 요소는 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축 주위로 액추에이터에 의해서 회전된다.
실시예에서, 분자 테스팅을 실시하기 위한 시스템이 하나 이상의 유체 챔버 및 유체적 네트워크를 가지는 하우징, 하우징 내에 배치된 비드 비터, 및 액추에이터를 포함한다. 유체적 네트워크는 적어도 하나 이상의 유체 챔버를 가동형 중앙 챔버에 연결한다. 비드 비터는 유입구 및 복수의 유체적 연결부를 가지는 봉입된 챔버를 형성하는 하나 이상의 벽, 및 봉입된 챔버 내의 회전식 요소를 더 포함한다. 복수의 유체적 연결부의 적어도 일부가 하우징의 유체적 네트워크에 커플링된다. 회전식 요소는 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축 주위로 액추에이터에 의해서 회전된다.
샘플을 세포 용해하는 예시적인 방법이 설명된다. 방법은, 하나 이상의 다른 챔버에 추가적으로 커플링된 유체적 네트워크에 커플링된 유체적 연결부를 통해서 봉입된 챔버 내로 샘플을 도입하는 단계를 포함한다. 방법은 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축을 따라서 봉입된 챔버 내에서 회전식 요소를 회전시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 회전식 요소의 운동을 통해서 봉입된 챔버 내에서 샘플을 세포 용해시키는 단계를 더 포함한다.
샘플을 세포 용해하는 다른 예시적인 방법이 설명된다. 방법은, 하나 이상의 다른 챔버에 추가적으로 커플링된 유체적 네트워크에 커플링된 유체적 연결부를 통해서 봉입된 챔버 내로 샘플을 도입하는 단계를 포함한다. 방법은 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축을 따라서 봉입된 챔버 내에서 회전식 요소를 회전시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 회전식 요소의 운동에 의해서 봉입된 챔버 내에서 복수의 비드를 여기시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 복수의 비드 및 회전식 요소의 운동을 통해서 봉입된 챔버 내에서 샘플을 세포 용해시키는 단계를 더 포함한다.
샘플을 균질화하는 예시적인 방법이 설명된다. 방법은, 하나 이상의 다른 챔버에 추가적으로 커플링된 유체적 네트워크에 커플링된 유체적 연결부를 통해서 봉입된 챔버 내로 샘플을 도입하는 단계를 포함한다. 방법은 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축을 따라서 봉입된 챔버 내에서 회전식 요소를 회전시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 회전식 요소의 운동을 통해서 봉입된 챔버 내에서 샘플을 균질화하는 단계를 더 포함한다.
샘플을 균질화하는 다른 예시적인 방법이 설명된다. 방법은, 하나 이상의 다른 챔버에 추가적으로 커플링된 유체적 네트워크에 커플링된 유체적 연결부를 통해서 봉입된 챔버 내로 샘플을 도입하는 단계를 포함한다. 방법은 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축을 따라서 봉입된 챔버 내에서 회전식 요소를 회전시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 회전식 요소의 운동에 의해서 봉입된 챔버 내에서 복수의 비드를 여기시키는 단계를 더 포함한다. 방법은 복수의 비드 및 회전식 요소의 운동을 통해서 봉입된 챔버 내에서 샘플을 균질화하는 단계를 더 포함한다.
여기에서 포함되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면은 본원 발명의 실시예를 도시하고, 설명과 함께, 발명의 원리를 설명하는데 있어서 그리고 당업자가 발명의 제조 및 이용할 수 있게 하는데 있어서 추가적인 역할을 한다.
도 1은 실시예에 따른, 테스트 카트릿지 플랫폼의 도식적 도면이다.
도 2a-2b는 실시예에 따른, 비드 비터 시스템을 도시한다.
도 3a-3b는 실시예에 따른, 비드 비터 시스템의 추가적인 도면을 도시한다.
도 4는 실시예에 따른, 비드 비터 시스템의 분해도를 도시한다.
도 5는 실시예에 따른, 비드 비터 시스템의 내부를 보여주는 도면을 도시한다.
도 6a-6b는 실시예에 따른, 비드 비터 시스템의 횡단면도를 도시한다.
도 7a-7e는 실시예에 따른, 회전식 요소의 도면을 도시한다.
도 8-11은 실시예에 따른, 비드 비터 시스템에 의해서 실시되는 방법을 설명하는 도면이다.
도 12는 고초균(bacillus subtilis) 포자(spore)로부터 측정된 DNA 농도의 그래프이다.
도 13은 고초균 영양(vegetative) 세포로부터 측정된 DNA 농도의 그래프이다.
도 14는 고초균 영양 세포로부터 회수된 DNA의 그래프이다.
도 15는 고초균 영양 세포로부터의 측정된 DNA 및 RNA 농도의 그래프이다.
도 16은 고초균 영양 세포로부터의 RNA 회수의 그래프이다.
도 17a-17c는 고초균으로부터의 바이오 분석기(Bioanalyzer) rRNA 프로파일이다.
첨부 도면을 참조하여 본원 발명의 실시예를 설명할 것이다.
비록 구체적인 구성 및 배열이 설명되지만, 이는 단지 설명 목적을 위한 것임을 이해하여야 한다. 당업자는, 본원 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 다른 구성 및 배열이 이용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 본원 발명이 또한 다양한 다른 적용예에서 채용될 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다.
"일 실시예", "실시예", "예시적인 실시예", 등에 대한 명세서 내의 언급은, 개시된 실시예가 특별한 특징, 구조, 또는 특성을 포함할 수 있으나, 모든 실시예가 반드시 특별한 특징, 구성, 또는 특성을 포함할 필요가 없다는 것을 나타낸다는 것을 주목하여야 한다. 또한, 그러한 문구는 동일한 실시예를 반드시 언급하는 것이 아니다. 또한, 특별한 특징, 구조 또는 특성이 실시예와 함께 설명될 때, 명시적으로 설명되었는지의 여부와 관계없이, 그러한 특징, 구조 또는 특성을 다른 실시예와 함께 실시하는 것이 당업자의 지식 범위 내에 포함될 것이다.
여기에서 개시된 실시예는 샘플의 균질화 및/또는 세포 용해를 위한 비드 비터 시스템에 관한 것이다. 샘플은 액체, 고체, 반-고체, 또는 그 조합일 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 비드 비터 시스템이 테스트 카트릿지 플랫폼과 통합된다. 테스트 카트릿지 플랫폼은 유체적 채널의 네트워크를 포함하고, 그 네트워크의 일부가 통합된 비드 비터에 커플링될 수 있을 것이다. 유체적 채널이 샘플을 비드 비터 챔버로 제공할 수 있을 것이고, 샘플을 비드 비터 챔버로부터 추출할 수 있을 것이며, 및/또는 비드 비터 챔버를 가압하기 위해서 이용될 수 있을 것이다.
비드-비터 시스템은, 예를 들어, 비드-비터 챔버 내의 회전식 요소의 회전에 의한 샘플의 물리적 파열을 이용하도록 디자인된다. 이러한 물리적 파열은 다시 비드(예를 들어, 유리 및/또는 다른 재료로 제조된 불활성 비드)의 존재에 의해서 도움을 받을 수 있을 것이다. 하나의 예에서, 세포 용해 및/또는 균질화 프로세스가 비드 비터 챔버 내의 세포 용해 버퍼의 이용을 통해서 추가적으로 최적화된다. 다른 예에서, 샘플에 열을 인가하는 것에 의해서 효소 세포 용해가 실시된다. 일부 예에서 샘플의 실제 비드 비팅에 앞서서, 샘플을 가열하는 것이 실시될 수 있을 것이다. 실시예에서, 모든 필요한 시약 및 비드 비터의 구성요소가 테스트 카트릿지 플랫폼 내에 수용된다.
일부 실시예에서, 테스트 카트릿지 플랫폼 및 통합형 비드 비터 모두는 사용후 폐기가능하도록 디자인된다. 시약 또는 샘플이 테스트 카트릿지 내에 배치되면, 시약 또는 샘플은 외부 분위기와 또는 외부 측정 기구의 임의 부분과 다시 접촉하지 않는다. 이러한 특징은, 사용 후에 생성물의 안전한 폐기를 위해서, 많은 실험실 및 병원에서 중요한 것이다.
비드 비터 챔버 자체는, 매우 다양한 시편을 프로세스할 수 있도록 그리고 매우 다양한 세포 유형을 파열시킬 수 있도록 디자인된다. 이는, 부분적으로, 각각의 특별한 시편/세포 유형 조합에 대해서 특정적인(specific) 상이한 테스트 카트릿지 플랫폼의 이용가능성에 의해서 달성된다. 다른 예에서, 회전식 요소의 회전 속력 및 지속시간과 같이, 분석기에 의해서 제어되는 가변 조건은 매우 다양한 샘플 유형의 프로세싱을 허용한다.
여기에서, 도면을 참조하여, 비드 비터 시스템의 구성요소와 관련한 추가적인 상세 내용을 설명한다. 각각의 물리적 구성요소에 관한 설명이 제한적인 것을 의미하지 않는다는 것 그리고 여기에서의 설명을 고려한 관련 분야(들)의 당업자는 발명의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않고도 임의의 구성요소를 재배열 또는 달리 변경하는 방식을 인지할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
도 1은, 실시예에 따라, 비드 비터가 통합될 수 있는 예시적인 테스트 카트릿지 시스템을 도시한다. 비록 여기에서 예시적인 테스트 카트릿지 시스템의 구조에 대해서 참조하였지만, 당업자는, 여기에서 개시된 비드 비터 실시예가 임의 수의 테스팅 시스템 유형 및 구성과 함께 이용될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
테스트 카트릿지 시스템은 카트릿지 하우징(102) 및 이송 모듈(104)을 포함한다. 분석기 모듈 또는 펌프나 히터와 같은 여러 가지 능동적(active) 구성요소와 같은 다른 구성요소가 또한 테스트 카트릿지 시스템 내에 또한 포함되는 것으로 간주될 수 있을 것이다. 이송 모듈(104)은 내측 하우징(110), 자켓(108), 및 덮개(106)를 포함한다. 자켓(108)은, 실시예에 따라서, 내측 하우징(110) 주위로 피팅(fit)되도록 디자인된다. 덮개(106)는 이송 모듈(104)의 단부를 밀봉하여 누설을 방지하도록 디자인된다. 이송 모듈(104)은 챔버 베이(120)를 통해서 카트릿지 하우징(102) 내로 삽입되도록 디자인된다.
카트릿지 하우징(102)은 다양한 유체적 채널, 챔버, 및 저장용기를 포함한다. 예를 들어, 카트릿지 하우징(102)은 복수의 저장 챔버(116)를 포함할 수 있을 것이고, 그러한 저장 챔버는 검정(assay) 또는 PCR 프로토콜 중에 이용되는 여러 가지 버퍼 또는 다른 시약을 포함할 수 있을 것이다. 저장 챔버(116)는 여러 가지 액체와 미리-충진될 수 있을 것이고, 그에 따라 최종 사용자는 테스트 카트릿지 시스템을 분석기 내로 배치하기에 앞서서 저장 챔버(116)를 충진할 필요가 없게 될 것이다. 카트릿지 하우징(102)은 카트릿지 하우징(102)의 측부를 따라서 유체적 채널에 연결된 하나 이상의 프로세싱 챔버(124a-b)를 더 포함할 수 있을 것이다. 프로세싱 챔버(124a-b)는 다양한 프로세싱 및/또는 폐기 용도를 위해서 이용될 수 있을 것이다. 하나의 예에서, 챔버(124a)는 폐기물 챔버이고, 챔버(124b)는 샘플을 상부에 가지는 면봉(swab)의 길이를 수용하도록 치수결정된 챔버이다.
실시예에 따라서, 샘플이 샘플 포트(114)를 통해서 카트릿지 하우징(102) 내로 도입된다. 사용자는 면봉을 샘플 포트(114) 및 그 포트의 상응하는 챔버(124b) 내에 완전히 배치할 수 있을 것이고, 후속하여 포트 덮개(112)로 포트를 밀봉할 수 있을 것이다. 다른 예에서, 샘플 포트(114)는 고체, 반-고체, 또는 액체 샘플을 수용한다. 실시예에서, 카트릿지 하우징(102)은 샘플을 도입하기 위한 하나 초과의 유입구를 포함한다.
카트릿지 하우징(102) 주위의 여러 챔버 및 채널이 커버(118, 126, 127, 및 128)의 이용을 통해서 밀봉될 수 있을 것이다. 커버는 카트릿지 하우징(102) 내에서 유체를 밀봉할 수 있는 필름일 수 있을 것이다. 다른 예에서, 커버가 플라스틱 패널일 수 있을 것이다. 예에서, 커버 중 하나 이상이 투명하다. 부가적으로, 하나 이상의 커버가 하우징(102)의 부분을 가열하기 위해서 열적으로 제어될 수 있을 것이다.
통합된 테스트 카트릿지 시스템은, 사용자로 하여금, 샘플을, 예를 들어, 샘플 포트(114) 내로 배치할 수 있게 하고, 이어서 테스트 카트릿지 시스템을 분석기 내로 배치할 수 있게 한다. 실시예에서, 예를 들어, 정제, 세포 용해, 혼합, 바인딩(binding), 레이블링(labeling), 및/또는 검출을 포함하는, 실시하고자 하는 반응 단계 모두가, 최종 사용자의 개입 필요 없이, 분석기와의 상호작용을 통해서 테스트 카트릿지 시스템 내에서 실시될 수 있다. 부가적으로, 모든 액체가 테스트 카트릿지 시스템 내에서 밀봉되어 유지되기 때문에, 테스트가 종료된 후에, 분석기의 오염이 없이, 테스트 카트릿지 시스템이 분석기로부터 제거될 수 있고 안전하게 폐기될 수 있을 것이다.
테스트 카트릿지 시스템은, 개구부(132)를 가지는 내부 프로세싱 챔버로 연결되는 유체적 채널을 더 포함할 수 있을 것이다. 실시예에서, 내측 프로세싱 챔버는 카트릿지 하우징(102) 내에 배치되는 통합된 비드 비터 챔버이다. 비록 챔버 자체가 도 1에서 은폐되어 있지만, 시스템의 여러 가지 다른 구성요소가 분해도에서 도시되어 있다. 예를 들어, 비드 비터 시스템은 개구부(132) 위로 피팅되는 프로세싱 덮개(134)를 포함한다. 실시예에 따라서, 챔버 자체 내에서, 회전식 요소(136)가 배치된다. 실시예에서, 회전식 요소(136)는 밀봉부(138) 및 부싱(139)를 통해서 액추에이터(미도시)에 커플링된다. 밀봉부(138) 및 부싱(139)이 지지부(140)에 의해서 제 위치에서 유지될 수 있을 것이다. 하나의 예에서, 밀봉부(138)가 립(lip) 밀봉부이다. 다른 타입의 밀봉 구성요소가 이용될 수 있을 것이다. 지지부(140)가 또한 내측 프로세싱 챔버의 단부에 피팅될 수 있을 것이고 내측 프로세싱 챔버를 임의 누설로부터 밀봉할 수 있을 것이다. 비드 비터 시스템의 각각의 구성요소를 여기에서 보다 구체적으로 설명할 것이다.
도 2a 및 2b는 회전식 비드 비터 시스템의 예시적인 실시예를 도시한다. 양 실시예에서 유사한 특징부에는 동일한 숫자 레이블을 부여하였다. 각각의 실시예에 대한 설명은 비드 비터 시스템에 존재할 수 있는 특징부를 설명하기 위해서 기술된 것이나, 그러한 특징부의 위치 또는 치수적 성질을 제한하지 않아야 할 것이다.
도 2a 및 2b는, 실시예에 따라서, 테스트 카트릿지 시스템으로 통합될 수 있는 비드 비터(201)의 사시도를 도시한다. 도 2b에 도시된 비드 비터(201)의 외측 도면은, 실시예에 따른, 비드 비터(201)의 상단부 표면에서의 프로세싱 유입구(132)를 도시한다. 도 2a에 도시된 비드 비터 실시예에서, 프로세싱 유입구는 지면(page)으로부터 멀리 대면하는 비드 비터(201)의 측부 상에 위치되고 그에 따라 도시되지 않았다. 프로세싱 유입구(132)는, 액체, 고체, 반-고체, 또는 그 임의 조합을 포함하는, 임의 타입의 샘플을 수용하도록 구성된다. 프로세싱 유입구(132)는, 비드 비팅 프로세스가 발생되는 봉입된 챔버 내로 유도된다. 다른 예에서, 프로세싱 유입구(132)로 진입하는 샘플이 제1 챔버로 유도되고, 이어서 제1 챔버로부터 비드 비팅 프로세스가 이루어지는 제2 챔버 내로 이송된다.
비드 비터(201)의 일 측부 상에서, 유체적 네트워크와의 커플링을 위해서 유체 유입구가 제공된다. 도 2a의 비드 비터 실시예는 3개의 유체 유입구(203a-c)를 가지는 한편, 도 2b의 비드 비터 실시예는 2개의 유체 유입구(203a 및 203b)를 가진다. 예를 들어, 유체 유입구(203a-c)가 카트릿지 하우징(102)의 임의의 저장 챔버(116)에 커플링될 수 있을 것이다. 실시예에서, 유체 유입구(203a-c)는, 비드 비팅이 이루어지는 챔버 내로 유도된다. 따라서, 유체 유입구(203a-c)가 임의의 액체를 비드 비팅 챔버 내로 도입하기 위해서, 비드 비팅 챔버로부터 임의 액체를 추출하기 위해서, 또는 비드 비팅 챔버 내로 압력차를 인가하기 위해서, 또는 그 임의 조합을 위해서 이용될 수 있을 것이다. 임의 수의 유체적 연결부가 존재하여 비드 비팅 챔버 내로 유도될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 복수의 유체 연결부 중 임의의 연결부가 카트릿지 하우징(102)의 하나 이상의 챔버로 유도될 수 있을 것이다. 실시예에서, 제1 유체적 네트워크가 유체 유입구로 커플링되고 적어도 샘플을 제1 저장용기로부터 챔버로 도입하는 한편, 제2 유체적 네트워크는 유체적 연결부에 커플링되고 적어도 샘플을 챔버로부터 제2 저장용기로 배출하기 위해서 이용된다. 실시예에서, 유체적 네트워크, 비드 비터, 및 저장용기가 봉입된 시스템을 형성한다.
실시예에 따라서, 비드 비터(201)의 외부에서, 액추에이터 시스템(202)이 비드 비터 챔버 내에 배치된 회전식 요소(136)(미도시)에 부착된다. 하나의 예에서, 액추에이터 시스템(202)이 회전식 액추에이터이다. 액추에이터 시스템(202)이 커플링(204)을 통해서 여러 가지 신호를 수신할 수 있을 것이다. 예를 들어, 신호가 전력 또는 제어 신호를 포함할 수 있을 것이다. 커플링(204)은 와이어, RF 신호, 또는 광학적 신호를 나타낼 수 있을 것이다. 액추에이터 시스템(202)은 액추에이터 시스템(202)의 능력 내에서 임의 속력으로 회전식 요소(136)를 회전시킬 수 있을 것이다. 하나의 예에서, 액추에이터 시스템(202)은 50 RPM 내지 30,000 RPM 범위의 속력으로 회전식 요소(136)를 회전시킨다.
도 2a에 도시된 비드 비터(201)의 실시예는 또한 비드 비터(201)의 측벽 상에 배치된 공동(205)을 포함한다. 공동(205)은, 예를 들어, 알루미늄 호일과 같은 열 전도성 재료에 의해서 커버될 수 있을 것이다. 열 전도성 재료를 가열하는 것에 의해서, 비드 비터(201)의 내측 프로세싱 챔버 내의 내용물(content)이 공동(205)을 통해서 가열될 수 있을 것이다. 공동(205)의 배치가 비드 비터(201)의 측부로 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 할 것이다. 공동은 또한 비드 비터(201)의 상단부 상에 또는 비드 비터(201)의 후방 표면 상에 배치될 수 있을 것이다. 다른 예에서, 공동을 필요로 하지 않고 내측 프로세싱 챔버의 내용물을 가열하기 위해서, 내측 프로세싱 챔버의 벽 중 하나 이상이 열적으로 제어되는 표면일 수 있을 것이다. 내측 프로세싱 챔버의 벽 중의 하나 이상이 알루미늄, 구리 등과 같은 높은 열 전도도의 금속으로 제조될 수 있을 것이다. 열을 내측 프로세싱 챔버 내로 도입하는 것은, 샘플의 효소 세포 용해가 발생되게 할 수 있을 것이다. 하나의 예에서, 샘플의 실제 비드 비팅의 시작에 앞서서 샘플로 인가된 열을 이용하여 효소 세포 용해가 실시될 수 있을 것이다.
도 3a는, 액추에이터(202)를 비드 비터(201)의 메인 본체로부터 탈착한 상태로, 비드 비터(201)의 다른 도면을 도시한다. 액추에이터(202)를 비드 비터 챔버 내의 회전식 요소(136)(미도시)에 부착하기 위해서, 커플링 요소(302)가 제공된다. 커플링 요소(302)는, 예를 들어, 샤프트, 나사, 또는 다른 요소를 수용하기 위한 리세스일 수 있을 것이다. 액추에이터(202)는, 사용자가 적은 노력으로 비드 비터 챔버 내의 회전식 요소(136)로부터 수동적으로 또는 자동적으로 탈착할 수 있도록 구성된다. 커플링 요소(302)는 회전식 요소(136)의 수용 부분 내에 피팅되도록 적절하게 성형될 수 있거나, 회전식 요소(136)의 부분을 자체적으로 수용할 수 있을 것이다. 실시예에 따라서, 커플링 요소(302)의 회전은 회전식 요소(136)의 회전을 유발한다.
도 3b는, 실시예에 따른, 비드 비터(201)의 다른 예를 도시한다. 도 3b는, 액추에이터(202)가 제거된 상태에서, 도 2a에 도시된 바와 같은 비드 비터(201)의 다른 각도의 도면을 도시한다. 지지부(140)는, 실시예에 따라, 비드 비터(201)의 측부 상의 홀 내로 플러깅(plugging)되어 도시되어 있다. 지지부(140)의 외측 부분은 리세스(304)를 포함한다. 실시예에 따라서, 리세스(304) 내에서, 회전식 요소(136)의 일부가 봉입된 챔버로부터 외측으로 연장한다. 회전식 요소(136)의 이러한 섹션은 구조물(306)을 포함한다. 구조물(306)은 액추에이터(202)로부터 커플링 요소(302) 내로 꼭 맞게(snugly) 피팅되도록 디자인될 수 있을 것이다. 예에서, 액추에이터(202)에 의한 커플링 요소(302)의 회전은, 회전식 요소(136)의 단부 상에서 구조물(306)과 함께 실질적으로 동일한 회전이 발생되도록 유도한다.
도 4는, 실시예에 따라서, 회전식 요소(136) 및 액추에이터(202)의 여러 가지 구성요소의 분해도를 도시한다. 실시예에 따라서, 비드 비터(201)의 개구부(401)는 지지부(140)를 수용하고, 이는 액추에이터(202)의 회전식 요소(136)와의 연결을 돕는다. 예를 들어, 밀봉부(138) 및 부싱(139)과 같은, 부가적인 요소가 또한 액추에이터(202)에 대한 회전식 요소(136)의 연결을 위해서 포함될 수 있을 것이다. 이러한 요소는 또한, 회전식 요소(136)가 챔버로부터 외부로 연장하는 지역 주위로부터 외측으로 비드 비터 챔버 내의 샘플이 누출되는 것을 방지하기 위한 장애물을 제공할 수 있을 것이다.
실시예에 따라서, 샤프트(402)는 회전식 요소(136)의 단부 상의 구조물(306)을 회전 본체(404)와 연결한다. 회전 본체(404)는 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있을 것이다. 샤프트(402)의 길이는 비드 비터 챔버의 여러 크기에 맞춰 조정될 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 액추에이터(202)를 제외하고, 도시된 모든 구성요소는, 비드 비터(201)의 단일 사용 후에, 또는 하나의 테스트 중의 일련의 사용 후에, 폐기가능하도록 의도된 것임을 주목하여야 한다.
또한, 비드 비터(201)의 일 측부 상에 복수의 프릿(frit)(406)이 도시되어 있다. 각각의 프릿(406)이 여러 가지 입자 크기를 필터링 또는 포집하도록 디자인된 여러 재료를 포함할 수 있을 것이다. 하나의 예에서, 프릿(406)은, 임의 개소에서 5 마이크로미터 내지 500 마이크로미터의 범위를 가질 수 있는 선택가능한 기공 크기를 가지는 얇은 메시를 가지는 플라스틱 재료이다. 일 실시예에서, 프릿(406)은 약 20 마이크로미터의 기공 크기를 가진다. 비드 비터 챔버로부터 추출되는 유체가, 필터링되도록 하기 위해서, 프릿(406) 중 적어도 하나를 통과할 수 있을 것이다.
도 5는 비드 비터(201)의 비드 비터 챔버 내부의 도면을 도시한다. 봉입된 챔버(502)는 샘플의 균질화 및/또는 세포 용해가 이루어지는 지역을 제공한다. 실시예에서, 봉입된 챔버(502)는 실질적으로 원통형 형상이다. 원통형 형상은 회전식 요소가 회전함에 따라 그러한 회전식 요소 주위로 효과적인 유체 운동을 제공한다. 봉입된 챔버(502)는 또한 직사각형 횡단면을 가질 수 있을 것이다. 예를 들어, 봉입된 챔버(502) 내에 배치된 복수의 비드의 교반을 또한 향상시키기 위해서, 봉입된 챔버(502)의 다른 형상이 또한 고려될 수 있을 것이다. 균질화 및/또는 세포 용해 프로세스를 개선하기 위한 복수의 비드의 이용이 도 6b와 관련하여 구체적으로 설명된다.
실시예에 따라서, 봉입된 챔버(502)에 대한 여러 유체적 연결이 포함된다. 유체 유입구(203a-c)가 전술한 바와 같이 측부를 따라서 도시되어 있다. 하나의 예에서, 샘플 및/또는 다른 액체가 유체 유입구(203a 또는 203b)를 통해서 봉입된 챔버(502) 내로 도입될 수 있을 것이다. 다른 예에서, 세포 용해 또는 균질화에 후속하는 결과적인 혼합물이 유체 유입구(203c)를 통해서 봉입된 챔버(502)로부터 배출될 수 있을 것이다. 여러 가지 유체적 연결부가 봉입된 챔버(502) 주위의 임의 개소에 그리고 임의 각도로 배치될 수 있을 것이다. 프로세싱 유입구(132) 및 가열 공동(205)이 봉입된 챔버(502)의 측부 상에 또한 도시되어 있다. 열적으로 제어되는 표면이 가열 공동(205)을 밀봉할 수 있을 것이고 봉입된 챔버(502)의 내용물을 가열할 수 있을 것이다. 하나의 예에서, 봉입된 챔버(502)의 내용물을 가열하는 것은 효소 세포 용해의 발생을 유발한다. 다른 예에서, 가열 프로세스 중에 봉입된 챔버(502) 내부에서 샘플을 교반하고 온도를 균질화하기 위해서, 샤프트(402)가 회전될 수 있을 것이다.
도 6a는, 실시예에 따른, 커버가 제거된 상태로, 프로세싱 유입구(132) 내로 관찰한 비드 비터(201)의 측면도를 도시한다. 하나의 예에서, 회전 본체(404)가 봉입된 챔버(502) 내에서 실질적으로 센터링된 것으로 관찰된다.
도 6b는, 실시예에 따른, 지지부(140)를 포함하는 봉입된 챔버(502)의 내부의 횡단면도를 도시한다. 샤프트(402)는 지지부(140)를 통해서 연장하고 봉입된 챔버(502) 내에서 회전 본체(404)에 연결된다. 실시예에 따라서, 샤프트(402)의 일 단부는 봉입된 챔버(402)의 노치(602) 내로 피팅되도록 구성된다. 회전 본체(404)의 회전을 여전히 허용하면서, 노치(602)를 이용하여 봉입된 챔버(502) 내에서 샤프트(402)의 위치를 안정화시킬 수 있을 것이다. 봉입된 챔버(502)는 또한 보굿의 비드(604)를 포함한다. 비드는 봉입된 챔버(502) 내에서의 챔버의 균질화 및/또는 세포 용해 프로세스에서 도움을 주기 위해서 포함될 수 있을 것이다. 회전 본체(404)의 회전은 복수의 비드(604)를 또한 운동 상태로 여기시킨다. 복수의 비드(604) 내의 개별적인 비드가 1 마이크로미터 직경으로부터 3000 마이크로미터 직경까지의 크기 범위를 가질 수 있을 것이다. 부가적으로, 복수의 비드(604)가, 플라스틱, 유리, 세라믹, 및 실리카를 포함하는, 여러 가지 불활성 재료로 제조될 수 있을 것이다.
도 7a-7e는 회전식 요소(136)의 여러 실시예를 도시한다. 이러한 실시예는 예시적인 것이고, 여기에서의 설명을 고려한 당업자는 다른 디자인이 또한 예상될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 각각의 실시예의 회전식 요소(136)는, 전술한 바와 같이, 일 단부에서 구조물(306)을 가지는 샤프트(402)를 포함한다. 본체(702) 및 특징부(704)를 위한 여러 가지 디자인이 도시되어 있다. 본체(702)는, 뼈 및 조직과 같은 강한 샘플 유형의 균질화를 실시하기에 충분한 적절한 경도의 임의 재료일 수 있을 것이다. 부가적으로, 본체(702)는 생물학적 양립성(biocompatible)의 재료일 수 있을 것이다. 본체(702)로 패터닝된 형상을 부여하기 위해서 특징부(704)가 제공된다. 봉입된 챔버(502) 내의 특징부(704)의 회전은 챔버 주위의 샘플 및 임의의 다른 재료의 급격한 운동을 유발한다. 다른 예에서, 특징부(704)의 회전은 복수의 비드(604)의 여기 및 운동을 유발한다. 각각의 도시된 디자인은 또한, 일부 실시예에 따라서, 회전식 요소(136)의 일 단부에서 페그(peg)(706)를 포함한다. 페그(706)는 봉입된 챔버(502)의 노치(602) 내에 피팅되도록 구성될 수 있을 것이다. 페그(706)가 회전식 요소(136)의 필수 요소는 아니나, 봉입된 챔버(502) 내의 안정성 향상을 위해서 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
도 8-11은, 실시예에 따른, 비드를 가지거나 가지지 않는 샘플을 균질화 또는 세포 용해하기 위해서 채용된 예시적인 방법을 설명한다. 방법(800, 900, 1000, 및 1100)이 비드 비터(201)로 실시될 수 있는 예시적인 동작 시퀀스를 설명한다는 것을 이해하여야 할 것이고, 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다. 방법(800, 900, 1000, 및 1100)은 또한 효소 세포 용해를 실시하기 위해서 비드 비터(201) 내의 내용물을 가열하는 단계를 포함할 수 있을 것이다. 하나의 예에서, 효소 세포 용해는 비드 비팅 발생에 앞서서 실시된다.
도 8은 비드 비터(201)를 이용하여 샘플을 세포 용해하기 위한 예시적인 방법(800)의 흐름도를 도시한다. 세포를 세포 용해하는 것의 목적은, 분석을 위해서 필요한 세포 내용물을 방출하기 위한 것이다. 세포 내용물의 예는, 비제한적으로, DNA, RNA, 폴리펩타이드, 효소, 프라이언(prion), 단백질, 항체, 항원, 알레르기 항원(allergen), 및 바이론(viron)을 포함한다.
블록(802)에서, 적어도 샘플이 유체적 네트워크에 연결된 유입구 포트를 통해서 봉입된 챔버 내로 도입된다. 샘플은, 예를 들어, 유체 유입구(203a-c)를 통해서 도입될 수 있을 것이다.
블록(804)에서, 회전식 요소가 봉입된 챔버 내에서 회전된다. 회전식 요소는 외부 액추에이터에 의해서 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축을 따라서 회전되도록 구성된다.
블록(806)에서, 회전식 요소의 운동을 통해서, 샘플이 봉입된 챔버 내에서 세포 용해된다. 세포 용해물(lysate)이 유체 유입구(203a-c) 중 하나를 통해서 봉입된 챔버로부터 제2 챔버로 이송될 수 있을 것이다.
도 9는 복수의 비드를 포함하는 비드 비터(201)를 이용하여 샘플을 세포 용해하기 위한 예시적인 방법(800)의 흐름도를 도시한다. 세포를 세포 용해하는 것의 목적은, 분석을 위해서 필요한 세포 내용물을 방출하기 위한 것이다. 세포 내용물의 예는, 비제한적으로, DNA, RNA, 폴리펩타이드, 효소, 프라이언, 단백질, 항체, 항원, 알레르기 항원, 및 바이론을 포함한다. 포함된 비드는 세포 내용물을 방출하기 위해서 세포 벽을 파열시키는 프로세스를 가속하는 작용을 한다.
블록(902)에서, 적어도 샘플이 유체적 네트워크에 연결된 유입구 포트를 통해서 봉입된 챔버 내로 도입된다. 샘플은, 예를 들어, 유체 유입구(203a-c)를 통해서 도입될 수 있을 것이다.
블록(904)에서, 회전식 요소가 봉입된 챔버 내에서 회전된다. 회전식 요소는 외부 액추에이터에 의해서 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축을 따라서 회전되도록 구성된다.
블록(906)에서, 챔버 내의 복수의 비드가 회전식 요소의 운동을 통해서 여기된다. 전술한 바와 같이, 비드의 형상, 크기 및/또는 재료가 다양할 수 있을 것이다. 챔버 내의 부가된 비드의 운동은 세포의 추가적인 비팅을 제공하고 보다 효율적인 세포 용해 프로세스를 유도한다.
블록(908)에서, 회전식 요소 및 복수의 비드의 운동을 통해서, 샘플이 봉입된 챔버 내에서 세포 용해된다. 세포 용해물이 유체 유입구(203a-c) 중 하나를 통해서 봉입된 챔버로부터 제2 챔버로 이송될 수 있을 것이다.
도 10은 비드 비터(201)를 이용하여 샘플을 균질화하기 위한 예시적인 방법(1000)의 흐름도를 도시한다.
블록(1002)에서, 적어도 샘플이 유체적 네트워크에 연결된 유입구 포트를 통해서 봉입된 챔버 내로 도입된다. 샘플은, 예를 들어, 유체 유입구(203a-c)를 통해서 또는 임의의 다른 적합한 포트를 통해서 도입될 수 있을 것이다. 실시예에서, 고체, 반-고체, 또는 액체 샘플이 균질화를 위해서 제공될 수 있을 것이다. 예를 들어, 큰 점도를 가지는 샘플(예를 들어, 객담(sputum), 조직, 뼈)이, 샘플의 세포 성분을 함께 유지하는 복합 매트릭스(complex matrix)를 파괴하기 위한 균질화에 적합하다.
블록(1004)에서, 회전식 요소가 봉입된 챔버 내에서 회전된다. 회전식 요소는 외부 액추에이터에 의해서 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축을 따라서 회전되도록 구성된다.
블록(1006)에서, 회전식 요소의 운동을 통해서 봉입된 챔버 내에서 샘플이 균질화된다. 균질화된 샘플이 비드 비터(201)를 이용하여 세포 용해될 수 있거나, 추가적인 프로세싱을 위해서 다른 챔버로 이송될 수 있을 것이다.
도 11은 복수의 비드를 포함하는 비드 비터(201)를 이용하여 샘플을 균질화하기 위한 예시적인 방법(1000)의 흐름도를 도시한다.
블록(1102)에서, 적어도 샘플이 유체적 네트워크에 연결된 유입구 포트를 통해서 봉입된 챔버 내로 도입된다. 샘플은, 예를 들어, 유체 유입구(203a-c)를 통해서 또는 임의의 다른 적합한 포트를 통해서 도입될 수 있을 것이다. 실시예에서, 고체, 반-고체, 또는 액체 샘플이 균질화를 위해서 제공될 수 있을 것이다. 예를 들어, 큰 점도를 가지는 샘플(예를 들어, 객담, 조직, 뼈)이, 샘플의 세포 성분을 함께 유지하는 복합 매트릭스를 파괴하기 위한 균질화에 적합하다.
블록(1104)에서, 회전식 요소가 봉입된 챔버 내에서 회전된다. 회전식 요소는 외부 액추에이터에 의해서 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축을 따라서 회전되도록 구성된다.
블록(1106)에서, 챔버 내의 복수의 비드가 회전식 요소의 운동에 의해서 여기된다. 전술한 바와 같이, 비드의 형상, 크기 및/또는 재료가 다양할 수 있을 것이다. 챔버 내의 부가된 비드의 운동은 세포의 추가적인 비팅을 제공하고 보다 효율적인 세포 용해 프로세스를 유도한다.
블록(1108)에서, 회전식 요소 및 복수의 비드의 운동을 통해서 봉입된 챔버 내에서 샘플이 균질화된다. 균질화된 샘플이 비드 비터(201)를 이용하여 세포 용해될 수 있거나, 추가적인 프로세싱을 위해서 다른 챔버로 이송될 수 있을 것이다.
예
비드 비터(201)의 실시예를 이용하여 실시되는 예시적인 프로토콜을 이제 설명한다. 그러한 프로토콜은 단지 예시적인 것이고, 본원 발명의 실시예를 제한하지 않는다. 예시적인 프로토콜에서, 여러 샘플로부터 추출된 DNA 및 RNA를 분석하고 대조군과 비교하여 비드 비터의 효과를 결정하였다. 여기에서 언급된 단계는 시스템을 이용하기 위한 단지 몇몇 가능한 예를 제공한 것임을 이해하여야 할 것이다.
예 1: 고초균 내생 포자(Bacillus subtilis endospore)로부터의 DNA 추출
또한 건초 세균(hay bacillus) 또는 잔디 세균(grass bacillus)으로 공지된 고초균은 그람 양성의, 카탈라아제-양성 박테리아(Gram-positive, catalase-positive bacterium)이다. 바실러스 속(genus Bacillus) 중의 일원인 고초균(B. subtilis)은 막대-형상이고, 강한, 보호성 내생 포자를 형성할 수 있는 능력을 가지며, 그에 따라 유기체가 극한의 환경 조건을 견딜 수 있게 한다. 여러 가지 바실러스 종의 내생 포자가 포자형성(sporulation)에서 생성되며, 이는 일반적으로 환경 내의 영양분의 감소된 레벨에 의해서 유도되는 프로세스이다. 내생 포자는 가혹한 물리적 및 화학적 처리에 대한 극도의 내성을 가지는 외측 포자 피질(cortex)를 포함하며, 이는 몇 분 내에 완료될 수 있는 포자 세포 용해 방법을 확인하는 것을 어렵게 만든다.
고초균의 세포를 세포 용해하기 위한 예시적인 프로토콜이 W. Nicholson and P. Setlow, Molecular Biological Methods for Bacillus, New York, John Wiley, pp. 391-450, 1990으로부터 채택되었다. 이러한 예시적인 프로토콜에서, 포자형성 배지(SM) 내에서 성장된 고초균 아종(subsp.) spizizenii(ATCC 6633)의 100 mL 배양액을 와류 처리하였고(vortexed), 이어서 50 mL의 2개의 부피로 분리하였다. 15분 동안 3750g에서의 원심분리 후에, 펠릿을 50 mL 멸균 저온 증류수로 3 내지 5 차례 세척하였고, 각각의 세척물을 15분 동안 3750g로 원심분리하였다. 최종적인 펠릿이 50 mL의 멸균 저온 증류수 내에서 재-현탁 처리되었다(re-suspended). 포자 현탁체를 DNase로 처리하여 외부 잔류 DNA을 제거하였고, 5x109 내생 포자/mL의 최종 농도로 계량 및 희석하였다. 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터 내의 시작 재료로서 이용되는 Tris-EDTA 버퍼에서 순차적인 10-배-희석액(serial 10-fold-dilution)을 제조하였다(5x109, 5x107, 5x105, 5x103 및 50 내생 포자/mL).
먼저, 직경이 150-212 ㎛(SIGMA G1145-100G)인 400 mg의 멸균된, 산 세척된 유리 비드가 비드 비터 챔버 내로 도입되었다. 두 번째로, 200 μL 내생 포자 희석물이 200 μL Tris-EDTA 버퍼 1x 내에서 재-현탁되었고 프로세싱 유입구를 통해서 비드 비터 챔버로 이송되었다. 비드 비터가 약 2분 동안 10,000 RPM의 회전 속력으로 동작되었다. 비드 비터의 기계적인 작용에 의해서 포자가 파열될 때, 박테리아 핵산이 방출되었다. 핵산 추출물은, 포자가 -80 ℃ 또는 -20 ℃에서 냉동될 때, 몇 달간 안정적으로 유지되었고, PCR 분석 감도의 어떠한 상당한 손실도 없이 수차례 냉동 및 해빙될 수 있을 것이다.
고초균 내생 포자로부터 DNA을 증폭 및 검출하는 것을, 제조자의 지시에 따라서, Takara (cat. RR390A)로부터의 PremixExTaq (Probe qPCR)으로, Applied Biosystems로부터의 StepOnePlusTM Real-Time PCR System에서 실시하였다. 1.5 μL 의 준비된 세포 용해물을, 1x Premix Ex Taq (TaKaRa Ex Taq HS, dNTP Mixture, Mg2+, 및 Tli RNaseH 포함), 1x ROX 기준 염료(reference dye), 0.50 ㎛ 의 각각의 SpoA 고초균-특이 프라이머(specific primer), 0.20 ㎛의 SpoOA TaqMan® 프로브, 및 0.2 mg/mL BSA로 이루어진 qPCR 반응에 직접적으로 첨가하였고; 최종 부피는 15 μL였다. 이와 동시에, 프로세싱하지 않은 포자를 미처리된 대조군(동일한 농도에서)으로서 테스트하였다. 1.5 μL의 증류수를 또한 음의 대조군(negative control)으로서 qPCR 반응에 추가하였다. 최대 감도 및 특이성(specificity)을 위한 최적의 사이클링 조건은 초기 변성에 대해서 95 ℃에서 10초이고, 이어서 95 ℃에서 1초 및 60 ℃에서 10초로 이루어진 2개의 단계의 50개의 사이클이다. 형광(fluorescence)의 레벨을 측정하는 것에 의해서, 각각의 연장(elongation) 사이클 중에 증폭을 모니터링하였다. Ct 값(양의 신호를 생성하기 위해서 필요한 PCR 사이클의 수)을 영점교정 곡선에 내삽하는 것(interpolating)에 의해서, DNA 농도를 또한 계산하였다. 이하의 표 1은 TaqMan®qPCR 반응에서 이용되는 SpoOA 고초균-특이성 프라이머 및 프로브 시퀀스를 제공한다.
Figure pct00001
도 12는 고초균에 대한 DNA 추출 프로토콜로부터의 결과의 그래프를 제공한다. 결과는 고초균 포자의 시작 농도에 대비한 추출된 DNA 농도를 기초로 도시된 것이다. 결과는, 각각의 농도에서의 15개 복제(replicate)의 평균(mean)이다. 관찰된 바와 같이, 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터로 세포 용해된 내생 포자가, 고초균 포자의 모든 시작 농도에 대한 처리되지 않은 포자 보다 높은 DNA 농도를 산출하였다.
예 2: 고초균 영양 세포로부터의 DNA 추출
이러한 예에서, 비드 비터는 먼저 직경이 150-212 ㎛(SIGMA G1145-100G)인 400 mg의 멸균되고, 산 세척된 유리 비드로 적재되었다. 성장의 중간-로그 페이즈(mid-log phase)(O.D550 = 0.60-0.70)에서 고초균 아종 spizizenii(ATCC 6633)의 묽은 배양액 3 mL 의 부피를 원심분리하였고, 펠릿을 5x108 CFU/mL에서 최종 고초균 농도를 획득하도록 Tris-EDTA 버퍼 내에서 재-현탁시켰다. Tris-EDTA 버퍼에서 순차적인 10-배-희석이 준비되었다(5x108, 5x106, 5x104, 5x102 및 5 CFU/mL). 200 μL 영양 세포 희석물이 200 μL Tris-EDTA 버퍼 1x 내에서 재-현탁되었고 프로세싱 유입구에 의해서 비드 비터 디바이스로 이송되었다. 비드 비터가 약 2분 동안 10,000 RPM의 회전 속력으로 동작되었다.
고초균 영양 세포로부터 스파이크(spiked) DNA을 증폭 및 검출하는 것을, 제조자의 지시에 따라서, Takara (cat. RR390A)로부터의 PremixExTaq (Probe qPCR)으로, Applied Biosystems로부터의 StepOnePlusTM Real-Time PCR System에서 실시하였다. 1.5 μL 의 준비된 세포 용해물을, 1x Premix Ex Taq (TaKaRa Ex Taq HS, dNTP Mixture, Mg2 +, 및 Tli RNaseH 포함), 1x ROX 기준 염료, 0.50 ㎛ 의 각각의 SpoA 고초균-특이 프라이머, 0.20 ㎛의 SpoOA TaqMan® 프로브(예 1의 표 1 참조), 및 0.2 mg/mL BSA로 이루어진 qPCR 반응에 직접적으로 첨가하였고; 최종 부피는 15 μL였다. 이와 동시에, 프로세싱하지 않은 영양 세포를 미처리된 대조군(동일한 농도에서)으로서 테스트하였다. 1.5 μL의 증류수를 또한 음의 대조군으로서 qPCR 반응에 추가하였다. 최대 감도 및 특이성을 위한 최적의 사이클링 조건은 초기 변성에 대해서 95 ℃에서 10초이고, 이어서 95 ℃에서 1초 및 60 ℃에서 10초로 이루어진 2개의 단계의 50개의 사이클이다. 형광의 레벨을 측정하는 것에 의해서, 각각의 연장 사이클 중에 증폭을 모니터링하였다. Ct 값을 영점교정 곡선에 내삽하는 것에 의해서, DNA 농도를 또한 계산하였다.
도 13은 고초균 영양 세포에 대한 DNA 추출 프로토콜로부터의 결과의 그래프를 제공한다. 결과는 세포 용해의 시작 농도에 대비한 추출된 DNA 농도를 기초로 도시된 것이다. 결과는, 각각의 농도에서의 15개 복제의 평균이다. 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터를 이용한 고초균 영양 세포로부터의 세포 용해의 검출은 약 50 내지 500 CFU/mL (반응당 10-100 CFU)였다. 5.0x104 CFU/mL 농도까지 처리되지 않은 고초균 영양 세포 내에서 증폭 신호가 관찰되지 않았다.
예 3: 고초균 영양 세포에 대한 DNA 회수 비교
이러한 예에서, DNA 대조체는 Norgen RNA/DNA/단백질 정제(Protein Purification) 키트를 이용하여 고초균 아종 spizizenii (ATCC 6633) 영양 세포로부터 추출되었다. 각각의 샘플에 대해서, 1.6 ng DNA 가, 또한 킬레이트제(chelating agent)(SIGMA Tris-EDTA 버퍼 100x 농축물(concentrate)로부터 준비된, Tris-EDTA buffer 1x)를 또한 포함하는 800 μL 의 버퍼링된 용액 내에서 스파이크되었다(spiked).
이와 동시에, 이전의 예에서 설명한 것과 실질적으로 동일한 유리 비드를 가지는 비드 비터를 이용하여, 실질적으로 동일한 방식으로 준비된 고초균 영양 세포에서 세포 용해 프로토콜을 실시하였다. 비드 비터는 샘플을 세포 용해하기 위해서 약 3분 동안 20,000 RPM의 회전 속력으로 동작되었다.
이러한 예에서, 스파이크 DNA을 증폭 및 검출하는 것을, 제조자의 지시에 따라서, Takara (cat. RR390A)로부터의 PremixExTaq (Probe qPCR)으로, Applied Biosystems로부터의 StepOnePlusTM Real-Time PCR System에서 실시하였다. 1.5 μL 의 준비된 세포 용해물을, 1x Premix Ex Taq (TaKaRa Ex Taq HS, dNTP Mixture, Mg2 +, 및 Tli RNaseH 포함), 1x ROX 기준 염료, 0.50 ㎛ 의 각각의 SpoA 고초균-특이 프라이머, 0.20 ㎛의 SpoOA TaqMan® 프로브(예 1의 표 1 참조), 및 0.2 mg/mL BSA로 이루어진 qPCR 반응에 직접적으로 첨가하였고; 최종 부피는 15 μL였다. 이와 동시에, 프로세싱하지 않은 DNA를 양의 대조군(동일한 농도에서)으로서 테스트하였다. 1.5 μL의 증류수를 또한 음의 대조군으로서 qPCR 반응에 추가하였다.
표 2는 비드 비터 세포 용해로부터의 회수된 DNA 농도 대 양의 대조군의 결과를 제공한다. 음의 대조군 샘플은 DNA가 존재하지 않았다는 것을 나타낸다. Ct 값이 또한 둘 다의 세포 용해 방법에 대해서 주어졌다. 도 14는 양의 대조군에 대비되는 비드 비터를 이용하여 회수된 평균치(average) DNA의 그래프를 도시한다. 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터를 이용한 기계적인 세포 용해 이후의 DNA 회수는 양의 대조군과 비교할 만 하였다(comparable)(약 7.6%의 차이). 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터 프로세스 이후에 DNA 저하가 관찰되지 않았다.
Figure pct00002
예 4: 고초균 영양 세포로부터의 DNA 및 RNA 추출
이러한 예시적인 실험은, RT-qPCR에 의한 cDNA 합성 및 증폭에 적합한 RNA가 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터를 이용하여 박테리아 세포로부터 추출될 수 있다는 것을 보여준다. 성장의 중간-로그 페이즈(O.D550 = 0.60-0.70)에서 고초균 아종 spizizenii(ATCC 6633)의 묽은 배양액 3 mL 의 부피를 원심분리하였고, 펠릿을 1.5x108 CFU/mL의 최종 고초균 농도를 획득하도록 Tris-EDTA 버퍼 내에서 재-현탁시켰다. 5x104 CFU/mL 희석액이, 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터 내에서의 시작 물질로서 이용되는 Tris-EDTA 버퍼 중에 준비되었다.
비드 비터가 이전의 예에서 설명된 것과 실질적으로 동일한 유리 비드로 준비되었고, 200 μL Tris-EDTA 버퍼 1x 중의 재-현탁된 200 μL 영양 세포 희석액으로 적재하였다. 비드 비터는 약 3분 동안 20,000 RPM의 회전 속도로 동작하여 샘플을 세포 용해하였다.
Norgen (RNA/DNA/단백질 정제 키트) 및 Fermentas (GeneJET Viral DNA/RNA 정제 키트)로부터의 2개의 상이한 상업용 정제 키트를 이용하여, 고초균 세포 용해물로부터의 정제를 이러한 예에서 실시하였다. 고초균 영양 세포로부터의 RNA 및 DNA의 증폭 및 검출이, 제조자의 지시에 따라서, Takara (cat. RR064A)로부터의 하나의 Step PrimeScriptTM RT-PCR 키트(완전한 실시간)과 함께 Applied Biosystems로부터의 StepOnePlusTM Real-Time PCR System에서 실시하였다. RNA 및 DNA을 검출하기 위해서, 2.0 μL 의 준비된 세포 용해물을, 역전사 효소(reverse transcriptase enzyme) (PrimeScript RT 효소 Mix II)가 있거나 없는 상태에서, 2개의 RT-qPCR 혼합물 내에 직접적으로 첨가하였다. 최종 혼합물은 1x One Step RT-PCR 버퍼 III (dNTP Mix, Mg2 +를 포함), 0.1 U/μL TaKaRa exTaq HS, 1x PrimeScript RT 효소 Mix II (RT+ 혼합물 내), 1x ROX 기준 염료, 0.38 ㎛ 의 각각의 SpoA 고초균-특이적 프라이머 및 0.15 ㎛ 의 SpoOA TaqMan® 프로브(예 1의 표 1 참조)로 이루어지고; 최종 부피는 20 μL였다. 이와 동시에, 프로세싱하지 않은 영양 세포를 미처리된 대조군(동일한 농도에서)으로서 테스트하였다. 2.0 μL의 증류수를 또한 음의 대조군으로서 RT-qPCR(±RT 효소) 반응에 추가하였다. 역전사(cDNA 합성)를 위해서 제1 단계를 42 ℃에서 5분 동안 유지하였다. 최대 감도 및 특이성을 위한 최적의 사이클링 조건은 초기 변성에 대해서 95 ℃에서 10초이고, 이어서 95 ℃에서 1초 및 60 ℃에서 10초인 2개의 단계의 40개의 사이클이다. 형광의 레벨을 측정하는 것에 의해서, 각각의 연장 사이클 중에 증폭을 모니터링하였다. Ct 값을 상응하는 영점교정 곡선에 내삽하는 것에 의해서, DNA 및 RNA 농도를 또한 계산하였다.
도 15는 상이한 테스트 조건에서 RNA 및 DNA 회수 평균 농도(ng/μL)의 그래픽적인 제시를 보여주며, 상이한 테스트 조건은 다음과 같다: 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터 이후의 NA 세포 용해물로부터, 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터 및 Norgen 정제 키트를 이용한 정제 후의 NA 세포 용해물로부터, 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터 및 Fermentas 정제 키트를 이용한 정제 이후의 NA 세포 용해물로부터, 그리고 처리되지 않은 고초균 재-현탁체로부터. 결과는 각각의 농도에서 15개 복제의 평균이다. DNA 및 RNA 농도와 관련한 핵산 회수는, 특히 RNA 회수와 관련하여, 처리되지 않은 조건에 대비하여, 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터를 이용한 기계적인 세포 용해 이후에 증가되었다. 격막(membrane) 정제 프로세스로 인해서, 핵산 정제 후에, %NA 회수가 감소되었다(25-30% 대 정제되지 않은 조건).
예 5: 고초균 영양 세포에 대한 RNA 회수 비교
이러한 예에서, RNA 대조체는 Norgen RNA/DNA/단백질 정제 키트를 이용하여 고초균 아종 spizizenii (ATCC 6633) 영양 세포로부터 추출되었다. 각각의 샘플에 대해서, 9.00 ng RNA 가, 또한 킬레이트제(Tris-EDTA 버퍼 1x, SIGMA가 없는 뉴클레아제(nuclease))를 또한 포함하는 800 μL 의 버퍼링된 용액 내에서 스파이크되었다(spiked).
이와 동시에, 이전의 예에서 설명한 것과 실질적으로 동일한 유리 비드를 가지는 비드 비터를 이용하여, 실질적으로 동일한 방식으로 준비된 고초균 영양 세포에서 세포 용해 프로토콜을 실시하였다. 비드 비터는 샘플을 세포 용해하기 위해서 약 3분 동안 20,000 RPM의 회전 속력으로 동작되었다.
이러한 예에서, 스파이크 RNA을 증폭 및 검출하는 것을, 제조자의 지시에 따라서, Takara (cat. RR064A)로부터의 하나의 Step PrimeScriptTM RT-PCR 키트(완전한 실시간)과 함께 Applied Biosystems로부터의 StepOnePlusTM Real-Time PCR System에서 실시하였다. 2.0 μL 의 준비된 세포 용해물을, 1x One Step RT-PCR 버퍼 III (dNTP Mixture, Mg2 + 포함), 0.1 U/μL TaKaRa exTaq HS, 1x PrimeScript RT 효소 Mix II, 1x ROX 기준 염료, 0.38 ㎛ 의 각각의 SpoA 고초균-특이성 프라이머 및 0.15 ㎛ 의 SpoOA TaqMan® 프로브(예 1의 표 1 참조)로 이루어진 RT-qPCR 반응에 직접적으로 첨가하였고; 최종 부피는 20 μL였다. 이와 동시에, 프로세싱하지 않은 RNA를 양의 대조군(동일한 농도에서)으로서 테스트하였다. 2.0 μL의 증류수를 또한 음의 대조군으로서 RT-qPCR 반응에 추가하였다.
표 3은 비드 비터 세포 용해로부터의 회수된 RNA 농도 대 양의 대조군의 결과를 제공한다. 음의 대조군 샘플은 RNA가 존재하지 않았다는 것을 나타낸다. Ct 값(양의 신호를 생성하기 위해서 필요한 PCR 사이클의 수)이 또한 둘 다의 세포 용해 방법에 대해서 주어졌다. 도 16은 양의 대조군에 대비되는 비드 비터를 이용하여 회수된 평균치 RNA의 그래프를 도시한다. 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터를 이용한 기계적인 세포 용해 이후의 RNA 회수는 양의 대조군과 비교할 만 하였다(약 5.3%의 차이). 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터 프로세스 이후에 RNA 저하가 관찰되지 않았다.
Figure pct00003
예 6: RNA 무결성(Integrity) 분석
이러한 예에서, 연관된 LabChip® 키트를 가지는 Agilent 바이오 분석기는 전체 RNA 무결성을 평가하기 위한 특히 효과적인 방법을 제공한다. Agilent 2100 바이오 분석기는 DNA, RNA, 단백질 및 세포의 사이징(sizing), 정량화(quantification) 및 품질 제어를 위한 마이크로유체적-기반의 플랫폼(microfluidics-based platform)이다. 이는, 원핵 생물(prokaryote)의 16S 및 23S 리보솜 피크(ribosomal peak) 및 그 비율을 관찰하는 것에 의해서 전체 RNA 순도를 확인하기 위해서 이용될 수 있다. 23S:16S 피크 아래의 면적의 비율은 RNA 순도의 측정이고, 이는 1.5-2.0 범위 내가 되어야 한다.
유체적으로 통합된 회전식 비드 비터 핵산 세포 용해물 및 미처리된 RNA으로부터의 RNA 샘플(1 μL)을, 전체 RNA의 분석(진핵적(eukaryotic) 및 원핵적(prokaryotic)) 및 mRNA 샘플에 대해서 Agilent RNA 6000 Pico Kit (cat # 5067-1513) 및 Agilent RNA 6000 Nano Kit (cat # 5067-1511)를 이용하여, Agilent 2100 바이오 분석기 상에서, 작업하였다. 도 16a는 미처리된 RNA 대조군(기준)에 대한 바이오 분석기 rRNA 프로파일을 제공하는 한편, 도 16b 및 16c는 회전식 비드 비터를 이용하여 세포 용해된 2개의 상이한 샘플에 대한 바이오 분석기 rRNA 프로파일을 제공한다. 관찰되는 바와 같이, 유체적으로 통합된 회전식 비드 비터 내에서 프로세스되는 핵산 샘플의 2개의 예에서의 rRNA 비율은 규격 내(1.5-2.0)이며, 이는 RNA 무결성이 정확하다는 것을 의미한다. 비드 비터 샘플로부터의 23S 및 16S 피크는 대조군 샘플 보다 현저하게 작다. 이는, 세포 용해물이 RNA 및 DNA의 혼합이기 때문이고 비드 비터 샘플 내의 DNA의 존재가 Agilent 바이오 분석기 전기영동도 해상도(electropherogram resolution)에 영향을 미치기 때문이다.
특정 실시예 및 예에 관한 전술한 설명은 발명의 일반적인 특성을 완전히 보여주었으며, 그에 따라, 당업계의 지식을 적용하는 것에 의해서, 과다한 실험 없이, 본원 발명의 일반적인 개념으로부터 벗어나지 않고도, 여러 용도를 위해서 그러한 특정 실시예를 용이하게 수정 및 적응시킬 수 있다. 그에 따라, 그러한 적응 및 수정은, 여기에 제시된 교시 내용 및 안내를 기초로, 개시된 실시예의 의미 및 균등물 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 여기에서의 어법 또는 용어가 설명 목적을 위한 것이고 제한적인 것이 아니며, 그에 따라 본원 명세서의 용어 또는 어법은 교시 내용 및 안내를 고려하여 당업자에 의해서 해석될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
특정 기능의 구현예 및 그 관계를 설명하는 기능적 구축 블록의 도움으로, 본원 발명의 실시예를 설명하였다. 이러한 기능적 구축 블록의 경계는 설명의 편의를 위해서 여기에서 임의적으로 규정되었다. 특정 기능 및 그 관계가 적절하게 수행되기만 한다면, 대안적인 경계가 규정될 수 있다.
개요 및 요약 섹션이 발명자(들)에 의해서 고려되는 바에 따라 본원 발명의 하나 이상의 그러나 모든 것이 아닌 예시적인 실시예를 기술할 수 있을 것이고, 그에 따라 본원 발명 및 첨부된 청구항을 어떠한 방식으로도 제한하도록 의도되는 것은 아니다.
본원 발명의 범위 및 폭은 전술한 예시적인 실시예 중 어떠한 실시예에 의해서도 제한되지 않아야 하고, 이하의 청구항 및 그 균등물에 따라서만 규정되어야 할 것이다.

Claims (61)

  1. 샘플의 균질화 및 세포 용해 중 적어도 하나를 위한 시스템이며:
    유입구 및 복수의 유체적 연결부를 가지는 봉입된 챔버를 형성하는 하나 이상의 벽;
    복수의 유체적 연결부 중 적어도 하나에 커플링되고 그리고 적어도 샘플을 적어도 하나의 제1 저장용기로부터 챔버로 도입하도록 구성된 제1 유체적 네트워크;
    복수의 유체적 연결부 중 적어도 하나에 커플링되고 그리고 적어도 샘플을 챔버로부터 적어도 하나의 제2 저장용기로 배출하도록 구성된 제2 유체적 네트워크;
    챔버 내에 배치된 회전식 요소; 및
    회전식 요소에 커플링되고 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축 주위로 회전식 요소를 회전시키도록 구성된 액추에이터를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 벽이 실질적으로 원통형의 봉입된 챔버를 형성하는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 벽이 직사각형 횡단면을 가지는 봉입된 챔버를 형성하는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    유입구가 고체, 반-고체, 또는 액체 샘플을 외부 환경으로부터 도입하도록 구성되는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    유입구가 봉입된 챔버의 상단부에 위치되는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    유입구가 봉입된 챔버의 측부 상에 위치되는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    유입구 위에 피팅되고 누설을 방지하도록 구성된 덮개를 더 포함하는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    제1 유체적 네트워크 또는 제2 유체적 네트워크의 적어도 일부가 챔버를 가압 또는 감압하도록 구성되는, 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    봉입된 챔버에 커플링되고 챔버를 가압 또는 감압하도록 구성된 제3 유체적 네트워크를 더 포함하는, 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    챔버 내에 배치된 복수의 비드를 더 포함하는, 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    복수의 비드는 플라스틱, 유리, 세라믹, 및 실리카의 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    복수의 비드가 1 마이크로미터 내지 약 3000 마이크로미터의 직경 범위를 가지는, 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    회전식 요소는 복수의 비드를 여기시키도록 구성되는, 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    액추에이터가 커플링 메커니즘을 통해서 회전식 요소에 탈착식으로 커플링되는, 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    실질적으로 커플링 메커니즘에 배치되고 누설을 방지하도록 구성되는 지지부를 더 포함하는, 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    공동에 대항하여(against) 배치된 가열된 표면이 봉입된 챔버 내의 온도를 실질적으로 상승시키도록, 봉입된 챔버의 측부 상에 배치된 공동을 더 포함하는, 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    봉입된 챔버의 하나 이상의 벽 중 적어도 하나가 열적으로 제어가능한 표면을 포함하는, 시스템.
  18. 분자 테스팅을 실시하기 위한 시스템이며;
    하우징으로서:
    하나 이상의 유체 챔버; 및
    적어도 하나 이상의 유체 챔버를 가동형 중앙 챔버에 연결하는 유체적 네트워크를 포함하는, 하우징;
    하우징 내에 배치된 비드 비터로서:
    유입구 및 복수의 유체적 연결부를 가지는 봉입된 챔버를 형성하는 하나 이상의 벽으로서, 적어도 그 일부가 유체적 네트워크에 커플링되는, 하나 이상의 벽; 및
    봉입된 챔버 내에 배치된 회전식 요소를 포함하는, 비드 비터; 그리고
    회전식 요소에 커플링되고 회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축 주위로 회전식 요소를 회전시키도록 구성된 액추에이터를 포함하는, 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    하나 이상의 벽이 실질적으로 원통형의 봉입된 챔버를 형성하는, 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    하나 이상의 벽이 직사각형 횡단면을 가지는 봉입된 챔버를 형성하는, 시스템.
  21. 제18항에 있어서,
    유입구가 고체, 반-고체, 또는 액체 샘플을 외부 환경으로부터 도입하도록 구성되는, 시스템.
  22. 제18항에 있어서,
    유입구가 봉입된 챔버의 상단부에 위치되는, 시스템.
  23. 제18항에 있어서,
    유입구가 봉입된 챔버의 측부 상에 위치되는, 시스템.
  24. 제18항에 있어서,
    유입구 위에 피팅되고 누설을 방지하도록 구성된 덮개를 더 포함하는, 시스템.
  25. 제18항에 있어서,
    유체적 네트워크의 적어도 일부가 챔버를 가압 또는 감압하도록 구성되는, 시스템.
  26. 제18항에 있어서,
    챔버 내에 배치된 복수의 비드를 더 포함하는, 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    복수의 비드는 플라스틱, 유리, 세라믹, 및 실리카의 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 시스템.
  28. 제26항에 있어서,
    복수의 비드가 1 마이크로미터 내지 약 3000 마이크로미터의 직경 범위를 가지는, 시스템.
  29. 제26항에 있어서,
    회전식 요소는 복수의 비드를 여기시키도록 구성되는, 시스템.
  30. 제18항에 있어서,
    액추에이터가 커플링 메커니즘을 통해서 회전식 요소에 탈착식으로 커플링되는, 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    비드 비터는, 실질적으로 커플링 메커니즘에 배치되고 누설을 방지하도록 구성되는 지지부를 더 포함하는, 시스템.
  32. 제18항에 있어서,
    공동에 대항하여 배치된 가열된 표면이 봉입된 챔버 내의 온도를 실질적으로 상승시키도록, 봉입된 챔버의 측부 상에 배치된 공동을 더 포함하는, 시스템.
  33. 제18항에 있어서,
    봉입된 챔버의 하나 이상의 벽 중 적어도 하나가 열적으로 제어가능한 표면을 포함하는, 시스템.
  34. 샘플을 세포 용해하는 방법이며:
    하나 이상의 다른 챔버에 추가적으로 커플링된 유체적 네트워크에 커플링된 유체적 연결부를 통해서 봉입된 챔버 내로 적어도 샘플을 도입하는 단계;
    회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축을 따라서, 봉입된 챔버 내에 배치된, 회전식 요소를 회전시키는 단계; 및
    회전식 요소의 운동을 통해서 봉입된 챔버 내에서 샘플을 세포 용해시키는 단계를 포함하는, 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    유체적 네트워크에 커플링된 다른 유체적 연결부를 통해서 봉입된 챔버로부터 적어도 샘플을 배출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  36. 제34항에 있어서,
    유체적 네트워크를 통해서 봉입된 챔버를 가압 또는 감압하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  37. 제34항에 있어서,
    커플링 메커니즘을 통해서 액추에이터를 회전식 요소에 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  38. 제34항에 있어서,
    샘플을 외부 환경으로부터 도입하도록 구성된 유입구를 통해서 봉입된 챔버 내로 적어도 샘플을 도입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    유입구를 통해서 적어도 샘플을 도입하는 단계가 고체, 반-고체, 또는 액체 샘플을 도입하는 단계를 포함하는, 방법.
  40. 제34항에 있어서,
    봉입된 챔버의 측부 상에 배치된 공동을 통해서 샘플을 가열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  41. 샘플을 세포 용해하는 방법이며:
    하나 이상의 다른 챔버에 추가적으로 커플링된 유체적 네트워크에 커플링된 유체적 연결부를 통해서 봉입된 챔버 내로 적어도 샘플을 도입하는 단계;
    회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축을 따라서, 봉입된 챔버 내에 배치된, 회전식 요소를 회전시키는 단계;
    회전식 요소의 운동에 의해서, 봉입된 챔버 내에 배치된 복수의 비드를 여기시키는 단계; 및
    회전식 요소 및 복수의 비드의 운동을 통해서 봉입된 챔버 내에서 샘플을 세포 용해시키는 단계를 포함하는, 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    유체적 네트워크에 커플링된 다른 유체적 연결부를 통해서 봉입된 챔버로부터 적어도 샘플을 배출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  43. 제41항에 있어서,
    유체적 네트워크를 통해서 봉입된 챔버를 가압 또는 감압하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  44. 제41항에 있어서,
    커플링 메커니즘을 통해서 액추에이터를 회전식 요소에 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  45. 제41항에 있어서,
    샘플을 외부 환경으로부터 도입하도록 구성된 유입구를 통해서 봉입된 챔버 내로 적어도 샘플을 도입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  46. 제45항에 있어서,
    유입구를 통해서 적어도 샘플을 도입하는 단계가 고체, 반-고체, 또는 액체 샘플을 도입하는 단계를 포함하는, 방법.
  47. 제41항에 있어서,
    봉입된 챔버의 측부 상에 배치된 공동을 통해서 샘플을 가열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  48. 샘플을 균질화하는 방법이며:
    하나 이상의 다른 챔버에 추가적으로 커플링된 유체적 네트워크에 커플링된 유체적 연결부를 통해서 봉입된 챔버 내로 적어도 샘플을 도입하는 단계;
    회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축을 따라서, 봉입된 챔버 내에 배치된, 회전식 요소를 회전시키는 단계; 및
    회전식 요소의 운동을 통해서 봉입된 챔버 내에서 샘플을 균질화하는 단계를 포함하는, 방법.
  49. 제48항에 있어서,
    유체적 네트워크에 커플링된 다른 유체적 연결부를 통해서 봉입된 챔버로부터 적어도 샘플을 배출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  50. 제48항에 있어서,
    유체적 네트워크를 통해서 봉입된 챔버를 가압 또는 감압하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  51. 제48항에 있어서,
    커플링 메커니즘을 통해서 액추에이터를 회전식 요소에 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  52. 제48항에 있어서,
    샘플을 외부 환경으로부터 도입하도록 구성된 유입구를 통해서 봉입된 챔버 내로 적어도 샘플을 도입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  53. 제52항에 있어서,
    유입구를 통해서 적어도 샘플을 도입하는 단계가 고체, 반-고체, 또는 액체 샘플을 도입하는 단계를 포함하는, 방법.
  54. 제48항에 있어서,
    봉입된 챔버의 측부 상에 배치된 공동을 통해서 샘플을 가열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  55. 샘플을 균질화하는 방법이며:
    하나 이상의 다른 챔버에 추가적으로 커플링된 유체적 네트워크에 커플링된 유체적 연결부를 통해서 봉입된 챔버 내로 적어도 샘플을 도입하는 단계;
    회전식 요소의 길이를 따라서 연장하는 축을 따라서, 봉입된 챔버 내에 배치되는, 회전식 요소를 회전시키는 단계;
    회전식 요소의 운동에 의해서 봉입된 챔버 내에 배치된 복수의 비드를 여기시키는 단계; 및
    회전식 요소 및 복수의 비드의 운동을 통해서 봉입된 챔버 내에서 샘플을 균질화하는 단계를 포함하는, 방법.
  56. 제55항에 있어서,
    유체적 네트워크에 커플링된 다른 유체적 연결부를 통해서 봉입된 챔버로부터 적어도 샘플을 배출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  57. 제55항에 있어서,
    유체적 네트워크를 통해서 봉입된 챔버를 가압 또는 감압하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  58. 제55항에 있어서,
    커플링 메커니즘을 통해서 액추에이터를 회전식 요소에 부착하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  59. 제55항에 있어서,
    샘플을 외부 환경으로부터 도입하도록 구성된 유입구를 통해서 봉입된 챔버 내로 적어도 샘플을 도입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  60. 제59항에 있어서,
    유입구를 통해서 적어도 샘플을 도입하는 단계가 고체, 반-고체, 또는 액체 샘플을 도입하는 단계를 포함하는, 방법.
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    봉입된 챔버의 측부 상에 배치된 공동을 통해서 샘플을 가열하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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